JP5227068B2 - コネクタハウジング及び光コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、光信号の送受信等に使用される光ファイバを保持する光コネクタ、特にフェルール本体を収容するに好適なコネクタハウジングに関するものである。

従来より、光通信などの光信号を送受信する接続端として用いられるフェルールは、内部の貫通孔に光ファイバを保持・固定した組立体として利用されており、この種のフェルールは一般的にはジルコニアを主成分としたセラミックスなどを射出成形等で所定形状に成形し、その後焼成して形成されて使用に供する。
そしてフェルールは光ファイバ同士を接続して通信経路を確立するために用いられる光コネクタもしくは、半導体レーザと光ファイバ等から構成される半導体レーザモジュール等にも広く用いられている。

上記したように光信号を伝送する光ファイバは半導体モジュール等から発信された光信号を、他の光要素部品としての光コネクタを介して伝播したり、長い距離を隔てた位置に送信したりするための中継部材として光コネクタが多用されている。
この種の光コネクタは、一方のファイバからの光を他方のファイバに効率よく伝播するためには相互のフェルール端同士を正確に密着させると共にその軸線（詳細にはコア同士の軸線）を一致させることが好ましい接続形態である。光コネクタは接続現場での組立の安定性、及び接続部の保護が要求され、しかも相互接続による接続損失を最小にするためにも光ファイバのコアを正確に整列することが望ましく、製造での誤差は極力なくすことが要求されている。
光ファイバのコアの軸線の一致はμｍ（ミクロン）単位の接続誤差で規定されるため、接続端となる光コネクタ自体の各部品の構造は高精度の形状及び寸法が要求されるばかりか、光コネクタの組立にも細心の注意が払われるものである。

そして、上記した光コネクタは壁などのパネル上に配置された通信用のジャックソケットの開口に挿入されることにより通信経路を確立することができる。この挿入により光コネクタのハウジング上に一体形成されたラッチが開口内でパッチン係合して容易に脱落しないように保持されている。また、光コネクタはアダプタハウジングを介して相対向接続して延長して使用することも多々ある。

上記構成の光コネクタは例えば、特許３９９６３３５号公報に一例として開示されている。
ここで、図６、図７、図８により従来の構造を説明する。光コネクタ５０は外形が矩形で且つ筒状に形成されたハウジング５１が主体部をなし、その内部にキャビティ５２が区画形成される。そして、ハウジング５１の上部には上記したラッチ５３が一体に設けられ、これがパネルなどに取り付けられたジャックソケットの開口内で係合されることによりハウジング５１は保持される。前記キャビティ５２内には通信経路を確立するためのフェルール５５を有するフェルール組立体５４が収容される。このフェルール組立体５４には圧縮コイルバネ５６が嵌挿されることにより、圧縮コイルバネ５６の弾性復帰力によりキャビティ５２内にて弾性的に進退自在に保持され、図示せぬ正対する他のフェルールと弾発的に接続されて通信経路が確立される。
６１は、フェルールを塵、埃、汚れなどから保護するダストキャップである。

上記したフェルール組立体５４は図７、図８に詳細に示されるように、フェルール５５とこれを保持するホルダ５７とより大略構成され、ホルダ５７は圧縮コイルバネ５６を案内する案内筒５７ａと、圧縮コイルバネ５６が付勢される矩形状（六角形状）のフランジ部５７ｂとを有し、フェルール５５が取り付けられる前側は前記フランジ部５７ｂと連続した円錐状部５７ｃが形成されている。

そして、このフェルール組立体５４は案内筒５７ａが挿入体５８にて支持された状態でハウジング５１内に収納されると共に、ハウジング５１の一端の開口５１ｂ側に形成され且つ前記ホルダ５７と密接に関連した形状の窪み５１ａと係合すると共に他端の開口５１ｃが封止体６０にて閉鎖されることにより、フェルール５５の突出位置が設定される。
この封止体６０による封止により突出したトリガレバ６０ａが上記ラッチ５３上に関連づけられる。このトリガレバ６０ａを押圧することにより対向するラッチ５３が弾性力に抗して下降し、ジャックソケットの開口に挿入された光コネクタ５０は係合が解除され抜去することができる。

特許３９９６３３５号公報

図６に示す光コネクタの組立後は、フランジ部５７ｂの回動位置調整により、光ファイバコアの微妙な偏心位置が調整され得る。そのためにはハウジング５１のキャビティ５２内に上記矩形状（六角形状）のフランジ部５７ｂと関連して規定された六角形状の窪み５１ａ１とフランジ部５７ｂとが正確に密に嵌合されていることが当然要求されるものである。
上記したフェルール組立体５４はキャビティ５２内に正確に収納されて使用に供されるものである。フェルール組立体５４のその接続端部となるフェルール５５はハウジング５１内にて図７に示すような適切な収納状態であれば、被接続端との適切な通信経路が確立して高品位な信号の伝播を行うことができる。

上記したフェルール組立体５４は通常は圧縮コイルバネ５６が接続端に適切な押圧力を付勢するようにキャビティ５２内に収容されるため、フランジ部５７ｂがハウジング５１の窪み５１ａ１に弾発的に落とし込まれるようにして組立てられる。
しかしながら、光コネクタを組立てる製造工程でフェルール組立体５４はキャビティ５２内に収容される際に、図８に示すように六角形状のフランジ部５７ｂが関連する適切な窪み５１ａ１に対応しないままの状態で圧縮コイルバネ５６の付勢力にて保持されることがある。また、光コネクタをジャックソケットとの間で挿入・抜去を繰り返したり、中継用のアダプタに接続操作したり繰り返しの操作により、ややもすると図８に示す不完全な状態に保持される場合がある。この状態で作業者が接続作業を行うと適切な光信号の伝播が不可能になるばかりか、接続不良の原因が分からずに作業にも多大なる時間を要することがある。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものであり、光コネクタとして繰り返しの着脱を容易にするとともに、光コネクタとして接続信頼性の高い構成を提供するものである。
そのためには、本発明の請求項１にあっては、
フェルール組立体をキャビティ内に収容して弾性的に進退自在に保持するコネクタハウジングであって、
前記フェルール組立体は貫通孔の一端部に光ファイバが終端処理されたフェルールと、該フェルールの他端部を収容保持するホルダとより構成され、当該ホルダは背面を弾性手段の弾性力で付勢される六角形状のフランジ部を有し、ファイバが終端処理される前側は前記フランジ部と連続した円錐状部を呈しており、
前記ハウジングには、フェルール組立体が収納されるキャビティと、フェルールが臨む開口部とが形成され、該開口部とキャビティとの間には、開口部側からキャビティ側に向かって、ホルダの円錐状部と関連して正対する嵌合部と、ホルダの前記六角形状のフランジ部と係合する係合部とを隣接して有する窪みが設けられ、前記キャビティ内面の係合部側に、キャビティ内周面から前記係合部の壁面方向に向かって形成された側壁と、前記係合部の壁面とが交差する稜線を、０．０９ｍｍ≦Ｒ≦０．１４ｍｍの曲率半径に形成したことを特徴とするコネクタハウジングを提供するものである。
また、本発明の請求項３では、
光ファイバを終端させる光コネクタにおいて、
貫通孔の一端部に前記光ファイバが終端処理されるフェルールと、該フェルールの他端部を収容保持するホルダとよりフェルール組立体を構成してなり、前記ホルダは弾性手段を案内する案内筒と、背面を弾性手段の弾性力で付勢される六角形状のフランジ部とを有しファイバが終端処理される前側には前記フランジ部と連続した円錐状部が形成されており、
前記フェルール組立体はその光ファイバの終端側を、ハウジングの一端開口部側に突出させてハウジングのキャビティ内に保持されると共に、ハウジングの他端開口部を閉蓋する蓋体とフランジ部との間に架設した前記弾性手段により進退自在にて保持され、
前記ハウジングの開口部とキャビティとの間には、開口部側からキャビティ側に向かって、ホルダの円錐状部と関連して正対する嵌合部と、ホルダの前記六角形状のフランジ部と係合する係合部とを隣接して有する窪みが設けられ、前記キャビティ内面の係合部側に、キャビティ内周面から前記係合部の壁面方向に向かって形成された側壁と、前記係合部の壁面とが交差する稜線を、０．０９ｍｍ≦Ｒ≦０．１４ｍｍの曲率半径に形成したことを特徴とする光コネクタをそれぞれ提供するものである。

本発明構成の光コネクタによれば、光コネクタを組立てる製造工程でフェルール組立体はキャビティ内に円滑に収容されるよう、常にフランジ部が関連する適切な窪みに対応するように構成し、しかもフェルール組立体は安定したバネの付勢力にて保持されるので、常にコネクタの接続の信頼性が高くなるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら順次説明する。
図１は本発明に係る光コネクタの分解斜視図、図２は本発明に係る光コネクタのハウジングの縦断面図、図３はハウジングとフェルール組立体との関係を示す半部縦断面、図４（Ａ）（Ｂ）はフェルール組立体の平面図及び縦断面、図５は測定装置の概略図である。

図１に示すように、光コネクタ１はポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）を含んで形成された主筐体であるハウジング２、該ハウジング２内に収容されるフェルール組立体３、該フェルール組立体３を案内する挿入体４及びポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）を含んで形成された封止体５とより大略構成される。
ハウジング２は内部に後述するキャビティが形成された矩形状を呈し、上部には接続端側を基端として肩持ち状態に突出成形されたラッチ６を備え一体形成されており、フェルールが臨む一端開口側７にはダストキャップ８を装着可能とする。

フェルール組立体３は図４に併せて示すように、フェルール９及び当該フェルール９を堅固に保持するホルダ１０とより主体部が構成され、フェルール９はセラミックスまたはジルコニアにて射出成形などの周知の方法で形成される一方、ホルダ１０はステンレスまたは真鍮などから形成されている。フェルール９は軸方向に図示せぬ光ファイバを挿通するための貫通孔を有し、ホルダ１０に圧入または接着により保持される。

ホルダ１０の案内筒１０ｃには可撓性のチューブ１１が嵌挿され、その上には圧縮コイルバネ１２が外嵌される。この圧縮コイルバネ１２によりフェルール組立体３がキャビティ内で弾性的に進退自在に収容されることになる。
管状の挿入体４は上記チューブ１１の後端部を嵌挿して圧縮コイルバネ１２の端部を押圧し、封止体５とハウジング２とを長手方向にパッチン係合することによりフェルール組立体３がキャビティ内に収納されると共に、挿入体４の端部は封止体５の端部より突出して、上記図６に示した従来の光コネクタと同様に組立てられる。この組立によりフェルール組立体３は図３に示すようにキャビティ内に弾性的に収容され、ラッチ６の上にはトリガレバ５ａが対応する。

フェルール組立体３のホルダ１０の詳細は図４に拡大して示すように、ホルダ１０は六角形状のフランジ部１０ａを介して後側に圧縮コイルバネを案内する案内筒１０ｃと、光ファイバが終端処理される前側に前記フランジ部１０ａと連続した円錐状部１０ｂとを有し、上記と同様にステンレスまたは真鍮などから一体形成されている。
またフェルールは従来のフェルールと同様にジルコニアを主成分とするセラミックスからなり、成形、焼成により所定の円筒状に形成されている。
本実施例のフェルールにおいてはシングルモード、およびマルチモードいずれの態様にでも適用しうるものである。
円筒状に形成されたフェルールは、例えば外径Ｄ：φ１．２５ｍｍ、長さＬ：６．４ｍｍ、内径ｄ：φ０．１２５ｍｍとしてある。

ここで、上記フェルール組立体３を収容するハウジングについて図２を用いて詳細に説明する。
ハウジング２内には前記フェルール組立体３等が収容されるよう環状円筒のキャビティ１３が形成されており、フェルール９が臨む一端開口部７とキャビティ１３との間には規定された六角形状の窪み１４が形成されている。窪み１４は上記ホルダ１０の形状と対応するように関連付けられている。即ち、窪み１４はホルダ１０の円錐状部１０ｂとフランジ部１０ａと対応するよう円錐壁（嵌合部）１４ｂ及び六角壁（係合部）１４ａが隣接して形成されている。ホルダ１０のフランジ部１０ａはファイバの偏心位置をミクロン単位で調整するチューニングとして機能する。この調整は他の技術および工具が本発明の光コネクタと共に用いられる。ハウジング２内にフェルール組立体３を正しく組立てると図３に示すようにホルダ１０は窪み１４内に規定され、この状態で光コネクタは正規な接合が可能となるのである。

上記窪み１４の六角壁１４ａの壁面１４ａ１とキャビティ内面の係合部側に、キャビティ内周面から壁面１４ａ１方向に向かって形成された側壁１３ａとが交差する稜線には所定の曲率半径Ｒを有する。
当該稜線の曲率半径Ｒは各種の実験の結果、０．０９ｍｍ≦Ｒ≦０．１４ｍｍである。

表１に示すように試料１から試料７のキャビティを作成した。
試料１の曲率半径Ｒは０．０７ｍｍ、試料２は０．０９ｍｍで、各試料順次０．１０ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．１８ｍｍの曲率半径Ｒを備えた窪みを作成して実験を行った。

測定装置は図５に概略示す。
測定装置の全体は制御部（ＣＰＵ）２１にて制御されており、フェルール９と正対したシリンダ装置２０のプランジャ２０ａが往復動作することによりフェルール９に進退動作を付与する。フェルール９がプランジャ２０ａにて押圧されるとフェルール組立体３は上記圧縮コイルバネの力に抗して開口７内に退避する。この退避動作が上記した偏心位置調整作業となる。フェルール９の進退動作はセンサ２６ａ、２６ｂがセンシングしその動作はビデオカメラ２５にて撮影されてモニタ２４に表示される。センサ２６の出力信号はカウンタ２３にて計測されメモリ２２に取り込まれる。プランジャの往復動作を２０回、３０回と各試料ごとに測定を行った。

実験より、曲率半径Ｒが０．０７ｍｍの試料１はプラジャ２０回の動作で１５回、３０回の動作では２３回のフェルールの正規位置が保持された。
また、曲率半径Ｒが０．０９ｍｍの試料２ではプラジャ２０回の動作で１９回、３０回の動作では２８回のフェルールの正規位置が保持された。
そして、曲率半径Ｒが０．１０ｍｍの試料３はプラジャ２０回の動作で２０回、３０回の動作では３０回のフェルールの正規位置が保持され、組立の信頼性が確保された。
更に、試料４、試料５においても２０回、３０回往復動作試験で満足のいく結果が得られた。

次に、曲率半径Ｒが０．１６ｍｍの試料６ではプラジャ２０回の動作で１８回、３０回の動作では２５回のフェルールの正規位置が保持された。
また、曲率半径Ｒが０．１８ｍｍの試料７ではプラジャ２０回の動作で１６回、３０回の動作では２２回のフェルールの正規位置が保持された。
この結果として試料２から試料５はホルダ１０の窪み１４内での組立状態は常に良好なものであったが、試料１、６、７は図８で示したような不完全な組立となり、製品としては接続の不具合が発生する要因となるものであった。

従って、フェルール組立体のフランジ部の円錐状部と関連して正対する嵌合部と矩形状のフランジ部と係合する係合部とでフェルール組立体の収容位置が規定され、キャビティ内面の側壁と係合部とが交差する稜線の曲率半径Ｒは、
０．０９ｍｍ≦Ｒ≦０．１４ｍｍとなる関係を満足することが良好であることが分かった。

上記本実施例においてホルダのフランジ部が六角形状として説明したが四角形状またはその他の多角形状でも良く適宜設定可能であるから、本実施例に限定的に解釈されるものでもないことは明白である。

本発明に係る光コネクタの分解斜視図である。 本発明に係る光コネクタのハウジングの縦断面図である。 ハウジングとフェルール組立体との関係を示す半部縦断面である。 （Ａ）（Ｂ）はフェルール組立体の平面図及び縦断面である。 測定装置の概略図である。 従来の光コネクタの平面図である。 従来のハウジングとフェルール組立体の関係を示す縦断面図である。 従来の光コネクタの組立不良状態を示す断面図である。

符号の説明

２ ハウジング
３ フェルール組立体
４ 挿入体
５ 封止体
６ ラッチ
９ フェルール
１０ ホルダ
１０ａ フランジ部
１２ 圧縮コイルバネ

Claims (4)

1. フェルール組立体をキャビティ内に収容して弾性的に進退自在に保持するコネクタハウジングであって、
   前記フェルール組立体は貫通孔の一端部に光ファイバが終端処理されたフェルールと、該フェルールの他端部を収容保持するホルダとより構成され、当該ホルダは背面を弾性手段の弾性力で付勢される六角形状のフランジ部を有し、ファイバが終端処理される前側は前記フランジ部と連続した円錐状部を呈しており、
   前記ハウジングには、フェルール組立体が収納されるキャビティと、フェルールが臨む開口部とが形成され、該開口部とキャビティとの間には、開口部側からキャビティ側に向かって、ホルダの円錐状部と関連して正対する嵌合部と、ホルダの前記六角形状のフランジ部と係合する係合部とを隣接して有する窪みが設けられ、前記キャビティ内面の係合部側に、キャビティ内周面から前記係合部の壁面方向に向かって形成された側壁と、前記係合部の壁面とが交差する稜線を、０．０９ｍｍ≦Ｒ≦０．１４ｍｍの曲率半径に形成したことを特徴とするコネクタハウジング。
2. フランジ部は、正六角形である請求項１記載のコネクタハウジング。
3. 光ファイバを終端させる光コネクタにおいて、
   貫通孔の一端部に前記光ファイバが終端処理されるフェルールと、該フェルールの他端部を収容保持するホルダとよりフェルール組立体を構成してなり、前記ホルダは弾性手段を案内する案内筒と、背面を弾性手段の弾性力で付勢される六角形状のフランジ部とを有しファイバが終端処理される前側には前記フランジ部と連続した円錐状部が形成されており、
   前記フェルール組立体はその光ファイバの終端側を、ハウジングの一端開口部側に突出させてハウジングのキャビティ内に保持されると共に、ハウジングの他端開口部を閉蓋する蓋体とフランジ部との間に架設した前記弾性手段により進退自在にて保持され、
   前記ハウジングの開口部とキャビティとの間には、開口部側からキャビティ側に向かって、ホルダの円錐状部と関連して正対する嵌合部と、ホルダの前記六角形状のフランジ部と係合する係合部とを隣接して有する窪みが設けられ、前記キャビティ内面の係合部側に、キャビティ内周面から前記係合部の壁面方向に向かって形成された側壁と、前記係合部の壁面とが交差する稜線を、０．０９ｍｍ≦Ｒ≦０．１４ｍｍの曲率半径に形成したことを特徴とする光コネクタ。
4. フランジ部は、正六角形である請求項３記載の光コネクタ。

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