JP4964031B2 - 光コネクタレセプタクル、光コネクタプラグ、光コネクタ - Google Patents
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Description
光コネクタレセプタクル(910)は、図33(a)に示すように、一般的な構成要素として、光素子モジュール(912)、受承体(914)、レセプタクル導光体(916)を備えており、これらが筐体であるハウジング(918)の内部に収容された構成となっている。
また、埋設された光素子に対応する位置にレンズ(9123)がボディ(9121)と一体に形成されている。図30に示す例では、ボディ(9121)表面に凹部(9124)が設けられており、その凹部(9124)の底にレンズ(9123)が、外部に向かって凸となるように形成されている。なお、光素子は光コネクタの用途などに応じてLED(発光ダイオード)やPD(フォトダイオード)などを用いる。
光コネクタプラグ(930)は、図31、図33(a)に示すように、一般的な構成要素として、フェルール(932)、プラグ導光体(936)を備えており、これらが筐体であるハウジング(938)の内部に収容された構成となっている。
この挿入嵌合の様子を図33に示す。
従って、安定した光結合を実現するためには、レセプタクル導光体を光コネクタレセプタクルに確りと組み付ける必要があり、このことが、光コネクタを高価なものとする一因となっていた。
図34(a)は、レセプタクル導光体/プラグ導光体が小径のものである場合の、光コネクタレセプタクルおよび光コネクタプラグが挿嵌された状態の光コネクタ(900)を示している。図34(b)は、図34(a)に示す光コネクタ(900)の点線枠囲み部分を拡大した図である。
また、本発明の光コネクタプラグは、フェルールに、挿嵌状態にてレセプタクル導光体の第2嵌合部が有する第2面部と当接することとなる面である嵌合面部を有する嵌合部を備えている。
そして、挿嵌状態では、フェルールがレセプタクル導光体に第2面部にて押圧当接して両者が嵌合し、さらに、レセプタクル導光体の第1面部が光素子モジュールの嵌合面部に押圧当接して第1嵌合部と光素子モジュールの嵌合部とが嵌合することで、レセプタクル導光体が光コネクタレセプタクルのハウジング内部にて位置決めされる。
[第1実施形態]
第1実施形態の光コネクタ(100)の基本構成要素の種類は、既に説明した光コネクタ(900)と異ならない。以下、光コネクタ(100)の各構成要素について図面を参照しながら叙述する。
光コネクタ(100)は、光コネクタレセプタクル(110)に光コネクタプラグ(130)が挿嵌される構成であり、その構造を図1〜図7を参照して説明する。
光コネクタレセプタクル(110)は、図1−1に示すように、光素子モジュール(112)、受承体(114)、レセプタクル導光体(116)を備えており、これらが筐体であるハウジング(118)の内部に収容された構成となっている。
レセプタクル導光体(116)は、光透過性を有する材質を用いて形成され、好ましくは、例えばシリコンゴムのように、弾性を有する材質とする。レセプタクル導光体(116)の外観形状は概ね円柱状であり、一方の端面(1162)の中央部には外部に向けて凸とされたレンズである第2レンズ(1161)がレセプタクル導光体(116)に一体に形成されている。また、他方の端面(1163)の中央部には外部に向けて凸とされたレンズである第3レンズ(1164)がレセプタクル導光体(116)に一体に形成されている。レセプタクル導光体(116)では、第2レンズ(1161)の中心を通る光軸と第3レンズ(1164)の中心を通る光軸とは一致する。
他方の端面(1163)の側周部(1166)は、レセプタクル導光体(116)の側面部が第3レンズ(1164)の頂よりも高くなるように延長して概ね円筒状に立設している。この側周部(1166)の内壁面(1167)は、第3レンズ(1164)の中心を通る光軸方向に沿ってテーパ状に形成されている。以下、この内壁面(1167)を第2面部と呼称する。
光コネクタプラグ(130)は、図1−1に示すように、フェルール(132)、プラグ導光体(136)を備えており、これらが筐体であるハウジング(138)の内部に収容された構成となっている。
この様子を部分拡大図として図5、図6に示す。
第2レンズ(1161)の中心と第3レンズ(1164)の中心を結ぶ光軸が第1レンズ(1124)の中心を通る光軸に一致しないようにレセプタクル導光体(116)が挿入されたとしても、レセプタクル導光体(116)の第1面部(11165)および光素子モジュール(112)のモジュール嵌合面部(1127)はテーパ状に形成されているので、光コネクタプラグ(130)を押し込むことで、レセプタクル導光体(116)は光素子モジュール(112)の第1凹部(1122)の内部に両者の光軸が一致するように誘い込まれて、レセプタクル導光体(116)と光素子モジュール(112)とが嵌合する。つまり、レセプタクル導光体(116)では第1面部(1165)を含む端部が嵌合部を成し、光素子モジュール(112)ではモジュール嵌合面部(1127)を含む部位が嵌合部を成している。
この構成の場合、レセプタクル導光体(116)が嵌合圧力によって座屈しないために、レセプタクル導光体(116)の径を十分に大きくしておくのがよい。なお、レセプタクル導光体(116)の径は、レセプタクル導光体(116)の材質、光軸方向の長さ、嵌合圧力などによって定める設計事項である。
第2実施形態として、中空部Sに遊びを有して収容されているレセプタクル導光体(116)の脱出防止構造の変形例をいくつか列挙して説明する。第2実施形態の説明では、第1実施形態との技術的差分を明らかにし、その他については形状が異なる場合であっても実質的に同一の構成要素には同じ符号を割り当てることで重複説明を略する(第3実施形態以下についても同様とする。)。
この点、レセプタクル導光体(116)の脱出防止のためには、レセプタクル導光体(116)を除く光コネクタレセプタクル(110)の一部位とレセプタクル導光体(116)の一部位とが、光軸方向に沿って力の作用・反作用が働くように当接可能な構成であればよい。
第3実施形態として、レセプタクル導光体(116)が、受承体(114)と接合ないし一体形成されている実施形態を示す。
図12および図13に示すように、第3実施形態のレセプタクル導光体(116)の側周部(1166)は、第3レンズ(1164)が凸となる向きに十分に延長形成されている。この十分に延長形成された側周部(1166)が、中空部Rを囲むハウジング(118)の一部(118b)の替わりとなる。換言すれば、側周部(1166)が受承体(114)を兼ね、側周部(1166)内部の中空部にフェルール(132)を受け容れる。なお、フェルール(132)のフェルール嵌合面部(1329)と当接することになる第2面部(1167)は、側周部(1166)の底部の隅に設けられている。
このような構成であれば、レセプタクル導光体が受承体を兼ねることで部品点数を削減することができる。
第4実施形態は、第2レンズ(1161)および第3レンズ(1164)の表面保護を確実なものとならしめることで光結合の品質を確保する実施形態である。
例えば、接続相手としての規格を有しない光コネクタプラグ、つまり本来の接続相手である光コネクタプラグのフェルールよりも長いフェルールを備えた光コネクタプラグが光コネクタレセプタクル(110)に挿嵌されたとき、プラグ導光体(136)の端面(1361)が第3レンズ(1164)に当接し、あるいは、第2レンズ(1161)が第1レンズ(1124)に当接する虞が無いとはいえなかった。このような虞は、例えば本来の接続相手である光コネクタプラグの挿入であっても、不用意に過剰な挿入圧力が光コネクタレセプタクル(110)に加わったときにも生じうる。
このような構成によれば、フェルール(132)の端面(1321)がレセプタクル導光体(116)の端面(1163)に当接する程に光コネクタプラグ(130)が挿入さされたとしても、プラグ導光体(136)の端面(1361)が第3レンズ(1164)に当接し、あるいは、第2レンズ(1161)が第1レンズ(1124)に当接する虞が無く、レンズ表面が保護され光結合の品質が確保される〔図15参照〕。
また、各凹部の底に第2レンズ(1161)と第3レンズ(1164)を設けるから、第3レンズ(1164)とプラグ導光体(136)の端面(1361)との距離が長くなる。従って、第3レンズ(1164)を適宜に設計することで、プラグ導光体(136)の端面(1361)に概ね焦点を結ぶようにすれば、プラグ導光体(136)が細い光ファイバであっても適正に光結合することができる〔図16参照〕。なお、図16では、光素子が発光素子の場合の光路を示しているが、受光素子の場合でも向きが逆になるだけで同様の光結合となる。
中空部RおよびSを囲むハウジング(118)の一部(118b)は、フェルール(132)が抜き差しされる部分に係る構造体であるから、或る程度の機械的強度が要求される。上述の各実施形態では、ハウジング(118)の一部(118b)が概ね円筒状に形成されており、その中空部Sにレセプタクル導光体(116)を収容する構造である。このため、中空部Sを囲むハウジング(118)の一部(118b)の肉厚は、中空部Rを囲むハウジング(118)の一部(118b)の肉厚よりも薄くなっている。
そこで第5実施形態では、このような機械的強度を考慮した、中空部Sを囲むハウジング(118)の一部(118b)とレセプタクル導光体(116)との相関構造について説明する。
第4実施形態では、第2レンズ(1161)および第3レンズ(1164)の表面保護を確実なものとならしめることで光結合の品質を確保するため、レセプタクル導光体(116)に凹部を設けた。第6実施形態では、第4実施形態と異なる構成によってフェルール(132)の挿入限界を規定し、もって第2レンズ(1161)および第3レンズ(1164)の表面保護を確実なものとならしめる。
上記の各実施形態は、単心の光コネクタを示した。第7実施形態では、多心の光コネクタの構成を示す。第7実施形態は、説明の便宜から第1実施形態を基礎形態として多心構造の説明を行う。なお、ここでは二心構造を例示する。
図23に二心光コネクタ(500)を構成する光コネクタレセプタクル(510)および光コネクタプラグ(530)を示す。
以下、第1実施形態との主な相違点を説明することで、第7実施形態の多心構造を明らかにする。
即ち、レセプタクル導光体(516)は、二つの側周部(1166)が一体に形成されて概ね矩枠形とされた側周部(5166)を備える。
端面(1163)に相当する端面(5163)は、側周部(5166)に囲まれた矩形平面とされ、外部に向けて凸とされたレンズである二つの第3レンズ(5164a、5164b)がレセプタクル導光体(516)に一体に形成されている。
また、第2面部(1167)に相当する第2面部(5167)は、側周部(5166)の内壁面であり光軸方向に沿ってテーパ状に形成されている。
ハウジング(118)の一部(118b)は、一端に開口部(1141)を有する概ね矩形筒状に形成されている。そして、中空部Sにレセプタクル導光体(516)が遊びを有して収容される。
フェルール(532)の端面(5321)の隅部には、光軸方向に沿ってテーパ状に形成された面である角面(5329)が設けられており、この角面(5329)はフェルール嵌合面部(1329)に相当する。角面(5329)の勾配は、第2面部(5167)の勾配と同じである。
第8実施形態として、組立ての容易性を考慮した実施形態を図25〜図28に示す。
第8実施形態は、第1実施形態において領域(T)および中空部(S)が領域(ST)によって兼用される構成になっている。例えば、第1実施形態において内鍔部(118f)を設けないことで、領域(T)と中空部(S)を併せた空間領域を領域(ST)とすることができる。また、光コネクタレセプタクル(110)のハウジング(118)を、二つの構成部材(118A,118B)が嵌合することで形成される構造とする。構造部材(118B)は構造部材(118A)の開口部(118A1)を被覆する蓋状の部材であり、開口部(118A1)は領域STの開口部となっている。
このような構成であれば、まず、この開口部(118A1)よりレセプタクル導光体(116)を挿入し、次いで、光素子モジュール(112)のボディ(1121)を開口部(118A1)に嵌め込み、さらに構造部材(118B)を被せて構造部材(118A)に嵌合することで光コネクタレセプタクル(110)を作製できる。
上記の各実施形態では、一貫して、レセプタクル導光体にフェルールが挿入するようにして嵌合し、光素子モジュールにレセプタクル導光体が挿入するようにして嵌合するものとして説明した。
しかし、嵌合形態に限定があるものではなく、上記各実施形態において、フェルールにレセプタクル導光体が挿入するようにして嵌合する構成に変更することもできるし、レセプタクル導光体に光素子モジュールが挿入するようにして嵌合する構成に変更することもできる。
110 光コネクタレセプタクル
112 光素子モジュール
1124 第1レンズ
1127 モジュール嵌合面部
114 受承体
116 レセプタクル導光体
1161 第2レンズ
1164 第3レンズ
1165 第1面部
1167 第2面部
116a 凹部
116b 凹部
116k 括れ部
118 ハウジング
118k 係合部
130 光コネクタプラグ
132 フェルール
1329 フェルール嵌合面部
136 プラグ導光体
1361 端面
138 ハウジング
500 光コネクタ(二心構造)
510 光コネクタレセプタクル(二心構造)
530 光コネクタプラグ(二心構造)
Claims (15)
- 光素子およびこの光素子に対応する位置にレンズである第1レンズを設けた光素子モジュールと、
接続相手である光コネクタプラグのフェルールを受け容れる受承体と、
上記フェルールに収容された導光手段であるプラグ導光体の端部と上記第1レンズとを光結合可能な導光手段であるレセプタクル導光体と、
上記光素子モジュール、上記受承体、上記レセプタクル導光体を収容するハウジングと
を備えた光コネクタレセプタクルにおいて、
上記レセプタクル導光体は、
上記第1レンズに対向する面にレンズである第2レンズと、
上記光コネクタプラグが光コネクタレセプタクルに挿嵌された状態である挿嵌状態にて上記プラグ導光体の端部と対向することとなる面にレンズである第3レンズと、
上記挿嵌状態にて上記光素子モジュールに当接することとなる面である第1面部を有する第1嵌合部と、
上記挿嵌状態にて上記フェルールに当接することとなる面である第2面部を有する第2嵌合部と
を備え、
上記光素子モジュールは、
上記挿嵌状態にて上記第1面部に当接することとなる面である嵌合面部を有する嵌合部を備え、
上記レセプタクル導光体は、上記ハウジングの内部にて固定されない状態で収容されている
光コネクタレセプタクル。 - 請求項1に記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記挿嵌状態で、上記フェルールが上記レセプタクル導光体に上記第2面部にて押圧当接して両者が嵌合し、さらに、上記レセプタクル導光体の第1面部が上記光素子モジュールの嵌合面部に押圧当接して上記第1嵌合部と上記嵌合部とが嵌合することで、上記レセプタクル導光体が上記ハウジング内部にて位置決めされ、上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとが光結合可能となる
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1または2に記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記第1面部および/または第2面部は、
上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとを結ぶ方向に沿ってテーパ状に形成されている
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から3のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記レセプタクル導光体は、
上記第1レンズに対向する面に凹部が形成されるとともに、この凹部の底部に上記第2レンズが設けられ、
または/および、
上記挿嵌状態にて上記プラグ導光体の端部と対向することとなる面に凹部が形成されるとともに、この凹部の底部に上記第3レンズが設けられた
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から4のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記レセプタクル導光体は、
上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとを結ぶ方向に沿って溝状の括れ部を有し、
上記ハウジングは、
上記括れ部に係合する係合部を有する
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から5のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記レセプタクル導光体を除く上記光コネクタレセプタクルの一部位と上記レセプタクル導光体の一部位とが、上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとを結ぶ方向に沿って力の作用・反作用が働くように当接することで、上記レセプタクル導光体が係止可能とされた
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記受承体または上記ハウジングの一部位と上記フェルールの一部位とが、上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとを結ぶ方向に沿って力の作用・反作用が働くように当接することで、上記フェルールが制止可能とされた
あるいは、
上記光コネクタレセプタクルの上記ハウジングの一部位と光コネクタプラグのハウジングの一部位とが、上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとを結ぶ方向に沿って力の作用・反作用が働くように当接することで、上記フェルールが制止可能とされた
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から7のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記レセプタクル導光体が、上記受承体と接合ないし一体形成されている
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から8のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記レセプタクル導光体は、
光透過性を有する弾性部材で形成されている
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項9に記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記レセプタクル導光体の、上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとを結ぶ方向に沿った長さが、上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記第1レンズとの距離よりも長い
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から10のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルであって、
上記レセプタクル導光体は、
上記第2レンズと上記第3レンズとを結ぶ方向と垂直な方向に分布屈折率を有する
ことを特徴とする光コネクタレセプタクル。
- 請求項1から10のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルを隣接配置して各ハウジングが一体に形成されるとともに、各レセプタクル導光体が一体形成された
光コネクタレセプタクル。
- 導光手段であるプラグ導光体を収容したフェルール
を備えた光コネクタプラグにおいて、
上記フェルールが、
光コネクタプラグが請求項1から12のいずれかに記載の光コネクタレセプタクルに挿入された状態である挿嵌状態にて、上記光コネクタレセプタクルのレセプタクル導光体の第2嵌合部が有する第2面部と当接することとなる面である嵌合面部を有する嵌合部を備え、
上記フェルールの嵌合部は、上記光コネクタレセプタクルのレセプタクル導光体の第2嵌合部と嵌合可能である
光コネクタプラグ。
- 請求項13に記載の光コネクタプラグであって、
上記嵌合面部は、
上記挿嵌状態での上記プラグ導光体の端部と上記光コネクタレセプタクルの第1レンズとを結ぶ方向に沿ってテーパ状に形成されている
ことを特徴とする光コネクタプラグ。
- 請求項3に記載の光コネクタレセプタクルと請求項14に記載された光コネクタプラグとからなる光コネクタであって、
上記光コネクタレセプタクルの第2嵌合部が有する第2面部の、上記挿嵌状態での上記光コネクタプラグのプラグ導光体の端部と上記光コネクタレセプタクルの第1レンズとを結ぶ方向に沿った勾配と、
上記光コネクタプラグの嵌合部が有する嵌合面部の、上記挿嵌状態での上記光コネクタプラグのプラグ導光体の端部と上記光コネクタレセプタクルの第1レンズとを結ぶ方向に沿った勾配と
が同じであり、かつ、
上記第2面部が上記嵌合面部に当接した状態にて、上記光コネクタプラグのプラグ導光体の端部が、上記光コネクタレセプタクルの第3レンズに当接しない位置に規制される光コネクタ。
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