JP5684411B2 - 光ピーク用レンズでの光ファイバ終端処理 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、一般的に光相互接続に関し、より具体的には光ファイバハウジングに関する。

周辺機器の速度が増大するにつれて、銅線ケーブルは、対応する帯域幅需要に追いつくために苦闘している。銅線に基づく現在のデバイス通信仕様は、周辺機器の進化に歩調を合わせるために、相互接続ケーブルの配線数を増やし、ケーブル長を制限し、厳格な信号規格に準拠するように更新されている。

通信媒体や、エネルギー媒体として光送信の使用は増加しており、従って、光送信を導くための伝送媒体として光ファイバケーブルの使用が増加している。光ケーブルは、銅線の対応物に対して多くの利点を有している。光ファイバは、長距離に亘ってより高いレートでデータを送信することができ、且つ銅線と比較してより小さい体積とすることができる。

現在の光ケーブルコネクタの解決策、具体的には光ファイバの終端部とレンズとの結合とは、単に貫通孔と屈折率整合接着剤とを用いる解決策から成る。これらの解決策は、大量生産や長期間の使用には適していない。特に、貫通孔は、この貫通孔を通じて「ねじ込まれる」光ファイバのために比較的に円形の孔として形成されることが理解され、これらの孔を円形形状とすることは、量産時に発生する製造不整合（すなわち、欠陥）（例えば、異常な湾曲によって、精密な心合わせが阻止される）が存在することを意味する。従って、光ファイバをレンズに対して光学的に整列するために単に貫通孔だけに頼ることは望ましいことではない。光ケーブルの使用がより一般的になるにつれて、潜在的な製造上の問題を低減させ、品質管理の問題を緩和させ、コネクタハウジングの耐久性を向上させるような光ファイバ終端処理の解決策が必要とされている。

本発明の一実施形態のブロック図である。 本発明の一実施形態のブロック図である。 本発明の一実施形態のブロック図である。 本発明の一実施形態のブロック図及び断面図である。

以下の説明には、本発明の実施形態の実装例として与えられた例示としての図面の説明が含まれる。図面は例示であり、限定を目的としたものではないことを理解されたい。本明細書で使用されるように、一つ以上の「実施形態」への言及は、本発明の少なくとも一つの実装例に含まれる特定の特徴、構造、又は特性を説明するものとして理解するべきである。従って、本明細書中に現れる「一実施形態では」や「代替実施形態では」等の語句は、本発明の様々な実施形態及び実装例を説明するものであり、必ずしも同じ実施形態の全てを指すわけでない。しかし、それらの語句はまた、必ずしも相互に排他的となる訳ではない。

後述される実施形態のいくつか又は全てを描く図面の説明だけでなく、本明細書において提示される本発明の概念の潜在的な他の実施形態又は実装例の議論を含む特定の詳細と実装例の説明が、以下で行われる。本発明の実施形態の概要が、以下に提供され、図面を参照してより詳細な説明が行われる。

本発明の実施形態には、光ファイバ部品をレンズに結合するための光ファイバ終端処理ユニットを含む光ケーブルハウジングが説明されている。従来技術の解決策のように、本発明の実施形態は、光ファイバをレンズに結合させるとともに光学的に整列させるために、光ファイバ終端処理ユニットを利用するが、本発明の実施形態では、光ファイバをレンズにより確実に結合するための構造体を含み、さらに、この構造体は、従来技術の解決策と比較して大量生産により適している。

コネクタ及びレセプタクルの本明細書での議論は、機械的及び通信的な接続を提供することを言及する。コネクタ／レセプタクルの嵌合は、ハウジングと構造的特徴の整列とを介して容易にされ、且つ典型的には電気接点の接触及び光ファイバ信号送信素子の整列を含んでもよい。接続インターフェイスは、本発明の実施形態に係るコネクタハウジング内に組み込まれた様々なインターフェイスを介して、電気的な入力／出力（Ｉ／Ｏ）又は光学的なＩ／Ｏのいずれか又は両方をさらに可能にすることができる。

本発明の実施形態によって使用される電気的プロトコル又は規格は、ユニバーサルシリアルバス（標準又はミニＵＳＢ、例えば２００８年１１月１２日に公開されたＵＳＢ３．０仕様）、高精細マルチメディアインターフェイス（ＨＤＭＩ，例えば２０１０年３月４日に公開されたＨＤＭＩ仕様バージョン１．４Ａ）、又は表示ポート(DisplayPort)（例えば、２００９年１２月２２日に公開された表示ポートのバージョン１．２）を含むが、これらに限定されない。それぞれの異なる規格は、上述したアセンブリの異なる構成又はピン配列を含んでもよいことを理解されたい。また、ハウジングの大きさ、形状及び構成は、対応するコネクタ／レセプタクルの嵌合のための公差を含む規格に依存してもよい。これにより、光学的Ｉ／Ｏを電気的Ｉ／Ｏに統合するコネクタの配置は、様々な規格で異なることがある。当業者によって理解されるように、光インターフェイスは、光信号送信機のインターフェイスを受信機（いずれもレンズとして意味する）と繋げるために、見通し線(line of sight)接続が必要である。こうして、コネクタの構成によって、レンズが対応する電気接点アセンブリによって妨害されないようになる。例えば、光インターフェイス・レンズは、コネクタハウジング内で利用可能な空間の場所に依存して、接点アセンブリの側面に、又は上方又は下方に位置決めすることができる。

図１は、本発明の一実施形態のブロック図である。光ファイバケーブルユニット１００は、プラグレンズアセンブリ１３０と、光ファイバケーブル１１０及び１１５を受容するためのコネクタハウジングとを備えており、各々のケーブルが、カバーシースと、ケーブルの端部で終端する光ファイバの露出された一部（例えば、きれいに切断された光ファイバ）を含む。プラグレンズアセンブリ１３０は、任意の金属又は成形に適したプラスチックを含むことができ、このレンズアセンブリを受容するようにレセプタクルに対応する任意の方法で形成することができる。例えば、プラグレンズアセンブリは、コンピュータ機器及び周辺機器用のＩ／Ｏインターフェイスに対応するとともに、電気的及び／又は光学的データ転送用の様々なＩ／Ｏプロトコル及び規格に適合することができる。

この実施形態では、プラグレンズアセンブリ１３０は、光ファイバ１１０及び１１５を光ピーク（ＬＰＫ;light peak）レンズ１２０及び１２５にそれぞれ結合させるための、光ファイバ終端処理ユニット（即ち、光ファイバハウジング）１４０を有する。このレンズは、プラグレンズアセンブリ１３０を受容するためのレセプタクル用の光送信をダイレクト（方向指示する）又はリダイレクトすることができ、このレンズは、プラスチック、ガラス、シリコン、又は光集束を提供するように成形される他の材料を含むような、任意の適切な材料を含んでもよい。

この実施形態では、光ファイバ終端処理ユニット１４０は、貫通孔１５０及び１５５を含む。光ファイバ１１０及び１１５は、これらの貫通孔を介して光ファイバ終端処理ユニット１４０内に挿入される。従来技術では、光ケーブルハウジングは、ハウジングの全体を通ってレンズ（又はレンズの絞り面）にまで延びる貫通孔を含む。従って、貫通孔は、挿入された光ファイバをレンズに光学的に整列させるような従来技術に依拠している。光ファイバをレンズに光学的に整列させるために単に貫通孔に依存することは、大量生産には最適な解決策ではないことが理解される。この貫通孔は、常に一貫性のある円形形状として製造することができない。また、光ファイバを貫通孔に挿入することによって、円形の貫通孔内で変形を引き起こすことがあり、光ファイバとレンズとの間に位置ずれをもたらす可能性がある（すなわち、光ファイバの光軸が、レンズの光軸に整列されない）。

従来技術とは対照的に、光ファイバ終端処理ユニット１４０は、それぞれの貫通孔１５０及び１５５を介して光ファイバ１１０及び１１５によってアクセス可能なキャビティ１９０を含む。溝１６０及び１６５が、キャビティ１９０にさらに含まれる。これらの溝は、それぞれの貫通孔１５０及び１５５に対応するとともに、後述されるように、光ファイバをレンズに光学的に整列させるための役割を担う。

溝１６０及び１６５の各々は、以下にさらに説明されるように、少なくとも２つの平坦面を含む。従来技術とは対照的に、これらの平坦面は、円形の貫通孔に比べて、製造上の欠陥を発生し難くさせるように理解され、光ファイバの繰返し挿入及び／又は取外しによる摩耗変形をし難くさせる。従って、光ファイバ１１０及び１１５をそれぞれレンズ１２０及び１２５に光学的に整列させるために溝１６０及び１６５に依存することは、大量生産及び品質管理のためのより適切な解決策を提示することになることを理解されたい。

光ファイバ１１０及び１１５を所定の位置に保持するために（即ち、それぞれのレンズに光学的に整列させるために）、光ファイバ押付け具１７０を利用することができる。この光ファイバ押付け具１７０は、キャビティ１９０を少なくとも部分的に塞ぐとともに、光ファイバ１１０及び１１５をそれぞれ溝１６０及び１６５の２つの平坦面に「押し付ける」ように形成されている。光ファイバ押付け具１７０は、後述するように、各光ファイバを押付ける平坦面を含むことができる。こうして、光ファイバ終端処理ユニット１４０が、貫通孔１５０及び１５５を含みつつ、それら貫通孔は、単に挿入された光ファイバをレンズ１２０及び１２５の位置に対して概して整列させるように提供されている。光ファイバ押付け具１７０と組み合わせることによって、溝１６０及び１６５は、挿入された光ファイバをレンズ１２０及び１２５に光学的に整列させるように設計されており、且つ挿入された光ファイバを所定の位置に確実に保持するようにしている。

なお、この実施形態は、２つの光ファイバを収容する単一のキャビティを含むように示されているが、他の実施形態では、光ファイバ終端処理ユニットに挿入される各光ファイバについて、個別のキャビティと光ファイバ押付け具とを含むことができることを理解されたい。

図２は、本発明の一実施形態のブロック図である。この実施形態では、光ファイバ１１０及び１１５は、それぞれ貫通孔１５０及び１５５を介してキャビティ１９０内に挿入されるように示されている。光ファイバ１１０及び１１５は、それぞれ溝１６０及び１６５にさらに配置されるとともに、光ファイバ押付け具（この図には示されていない）がキャビティ部１９０内に挿入されたときに、光学的に整列される。

この実施形態では、屈折率整合ゲル２９９を、光ファイバ１１０及び１１５の先端に塗布することができる。なお、この屈折率整合ゲルは、光ファイバ１１０及び１１５の先端とレンズ１２０及び１２５との間の反射防止を促進することに役立ち、それによって光ファイバとレンズとの間の光の損失を排除又は低減することができるであろうことが理解される。一実施形態では、屈折率整合ゲル２９９は、１．４５から１．６０の間の屈折率を有する。

屈折率整合ゲル２９９は、光ファイバ１１０及び１１５を光ファイバ終端処理ユニット１４０内に確実に結合させることに寄与するものではなくまた、これら光ファイバをレンズ１２０及び１２５に確実に結合させることに寄与するものではないことを理解すべきである。従って、従来技術の解決策とは対照的に、屈折率整合ゲル２９９は、必ずしも接着剤である必要はない。この実施形態では、一般的な接着剤２８９が、キャビティ１９０に塗布され、それによって、光ファイバ１１０及び１１５を溝１６０及び１６５上にそれぞれ結合するのにさらに役立つとともに、光ファイバ押付け具をキャビティ１９０に確実に結合するのに役立つことができる。他の実施形態では、一般的な接着剤２８９は使用されない。

図３は、本発明の一実施形態のブロック図である。この例では、光ファイバ押付け具３７０は、キャビティ１９０内に「圧入」されるように成形されるとともに、それら光ファイバ１１０及び１１５をそれぞれレンズ１２０及び１２５に確実に結合するために、光ファイバ１１０及び１１５を押圧する。光ファイバ押付け具３７０をキャビティ１９０内に「圧入」させるように成形することによって、キャビティ１９０において利用される一般的な接着剤の必要性（例えば、図２に示すような一般的な接着剤２８９）を排除することができることを理解されたい。光ファイバ１１０及び１１５を光ファイバ終端処理ユニット１４０に結合させることをさらに強化するために、接着剤３９９が、貫通孔１５０及び１５５の開口部に配置され、それによって、これら光ファイバを光ファイバ終端処理ユニットに確実に固定することができる。接着剤３９９は、光ファイバをプラスチック／金属に接合するのに適した任意の接着剤とすることができる（例えば、接着剤、エポキシ樹脂）。従来技術とは対照的に、接着剤３９９は、貫通孔１５０及び１５５が、光ファイバ１１０及び１１５をレンズ１２０及び１２５に光学的に結合させるように光ファイバの端部を結合させるための役割を担わないので（すなわち、接着剤３９９は、潜在的な任意の光損失を低減する必要がない）、必ずしも屈折率整合用接着剤を含む必要がないことを理解されたい。

また、光ファイバ終端処理ユニット１４０は、プラグレンズ１３０を対応するレセプタクル内に繰返し挿入／取外した後でさえも、光ファイバ１１０及び１１５をレンズ１２０及び１２５に持続的な接続を確保するために、接着剤３９９に加えて上述した構造部品を利用する。このより信頼性の高い接続によって、例えばより小さい形状因子のコンピュータ機器に対してより適切な様々なプラグレンズの設計を可能にすることができる。

図４は、本発明の一実施形態のブロック図及び断面図である。断面Ａにおいて、光ファイバ１１０及び１１５が、光ファイバ押付け具４７０と溝４６０及び４６５とを介して確実に位置決めされることが示されている。この実施形態では、溝４６０及び４６５は、「Ｌ字形状溝」として示されており、従って、この実施形態では、光ファイバ１１０は、「Ｌ字形状」内に配置され、それによって、溝４６０の両側に接触させられる。（圧入機構４８９を介して）キャビティ４４０内に圧入されたとき、光ファイバ押付け具４７０は、示されるように傾斜面４９９を介して溝４６０の両側の間に光ファイバ１１０を保持するようにその光ファイバ１１０押し付ける。他の実施形態では、少なくとも２つの平坦面（例えば、「Ｕ字形状溝」、「Ｖ字形状溝」）を含む他の形状の溝と光ファイバ押付け具とが、レンズに光学的に位置合わせするべく、光ファイバを所定の位置に保持するように利用され得ることが理解される。

光ファイバとレンズとの間の光信号転送のより正確な焦点ライン（line of focus）を保つことによって、光学的整列が維持され、光ケーブル装置の寿命に亘ってゴミや汚れのレンズ汚染の悪影響を低減させることができることを理解すべきである。

コンピュータ機器に加えて、多くの他のタイプの電子機器を、上述した１つ以上のタイプの光ファイバコネクタを組み込むことができることを理解するであろう。他のこのような電子機器の例は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、メディア機器、マルチメディア機器、メモリ装置、記憶装置、カメラ、ボイスレコーダ、Ｉ／Ｏデバイス、ネットワーク装置、ゲーム機、ゲーム機制御装置、テレビ、又はオーディオ／ビジュアル（Ａ／Ｖ）機器、若しくはそのようなコネクタを有する他の任意の電子機器を含むことができる。

上述したようなコネクタは、プロセッサ、メモリ、アンテナ／ＲＦ回路及びシステムバスを有するホスト装置又はシステムの受信ポート（すなわち、コネクタ）に周辺装置（例えば、上述した同じタイプの装置のうちのいずれか）を相互接続するために使用することができる。システムバスは、周辺機器からデータを受信するとともに、システムバスを介してプロセッサとメモリとにこのデータをアクセス可能にさせることができる。受信／接続ポート（すなわち、プラグ）は、周辺装置（コードの有無に拘わらず）内に直接組み込まれてもよいし、又は別個のケーブルを介して別の装置に相互接続してもよい。

上述したアンテナは、指向性アンテナ又は無指向性アンテナとすることができる。本明細書で使用されるように、無指向性アンテナという用語は、少なくとも一つの面内で実質的に均一な放射パターンを有する任意のアンテナを指す。例えば、いくつかの実施形態では、アンテナは、例えばダイポールアンテナ、又は四分の一波長アンテナ等の無指向性アンテナであってもよい。また、例えば、いくつかの実施形態では、アンテナは、パラボラアンテナ、パッチアンテナ、又は八木アンテナ等の指向性アンテナであってもよい。いくつかの実施形態では、ホスト装置又はシステムは、複数の物理アンテナを含むことができる。

アンテナとＲＦ回路とは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格及びその関連規格、ホームプラグＡＶ（ＨＰＡＶ）、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）、ブルートゥース（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、又は他の任意の形態の無線通信プロトコルに従って動作するが、これらに限定されないような無線インターフェイスを備えることを理解されたい。

「好ましくは」、「一般的に」、「典型的には」等の用語は、特許請求の範囲を限定するために使用されるものではなく、又、特定の機能が、特許請求の範囲に記載された発明の構造や機能に重要で、本質的で、又は重要であることを暗示するために使用されるものではないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は、本発明の特定の実施形態において使用されるか否かに拘わらず、代替的又は付加的な特徴を強調することを意図するために用いられている。

上述した種々のアセンブリは、各々を「サブアセンブリ」としても指称することができる。技術的には、アセンブリは、「仕上がった」製品、又は製造された物品の仕上がったシステム又はサブシステムを指称するが、サブアセンブリは、サブアセンブリを仕上げるために、一般的に他の構成要素又は別のサブアセンブリと組み合わせられる。ただし、サブアセンブリは、本明細書において「アセンブリ」から区別されるものではなく、異なる用語を使用するのは、単に詳細な説明において便宜のためである。アセンブリへの参照は、特にサブアセンブリと見なされるものを参照することができる。

本発明を詳細に説明するとともに特定の実施態様を参照することにより説明することによって、修正及び変形形態が、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく可能となることは明らになろう。本発明のいくつかの態様が、本明細書において好ましい又は特に有利であると特定されているが、より具体的には、本発明は、必ずしも本発明のこれらの好ましい態様に限定されないことが企図されている。多くの修正は、特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明の教示を特定の状況に適合させることができる。

Claims (14)

1. 装置であって、当該装置が：
   レンズと；
   光ファイバ部品と；
   光ファイバ終端処理ユニットであって、該光ファイバ終端処理ユニットが、貫通孔と、該貫通孔を介してアクセス可能なキャビティと、該キャビティ内に含まれ且つ２つの平坦面から構成されるＬ字形状溝と、を含む、光ファイバ終端処理ユニットと；
   前記キャビティを少なくとも部分的に塞ぐとともに、前記光ファイバ部品を前記Ｌ字形状溝の２つの平坦面に押し付けるための傾斜面を含む光ファイバ押付け具と；を備え、
   前記光ファイバ部品が、前記光ファイバ押付け具の傾斜面を介して前記Ｌ字形状溝の２つの平坦面に押し付けられたときに、前記光ファイバ部品は前記レンズと光学的に整列する、
   装置。
2. 前記キャビティは、前記光ファイバ部品の先端と前記レンズとの間の空間を少なくとも部分的に埋めるために、屈折率整合ゲルで少なくとも部分的に塞がれる、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記屈折率整合ゲルは、１．４５から１．６０の間の屈折率を有する、
   請求項２に記載の装置。
4. 前記光ファイバ終端処理ユニットが、プラスチック材料を含み、前記装置はさらに、前記貫通孔において前記光ファイバ終端処理ユニットの前記プラスチック材料に前記光ファイバ部品を接合するために適した接着剤を含む、
   請求項１に記載の装置。
5. 前記光ファイバ押付け具は、前記光ファイバ終端処理ユニットのキャビティ内に圧入されるようにさらに形成されている、
   請求項１に記載の装置。
6. 方法であって、当該方法は：
   貫通孔を介して光ファイバ終端処理ユニット内に光ファイバ部品を挿入するステップであって、前記光ファイバ終端処理ユニットは、レンズに結合されるとともに、さらに、前記貫通孔を介して前記光ファイバによってアクセス可能なキャビティと、前記キャビティ内に含まれ且つ２つの平坦面から構成されるＬ字形状溝と、を含む、挿入するステップと；
   光ファイバ押付け具を介して前記キャビティを少なくとも部分的に塞ぐステップであって、前記光ファイバ押付け具に形成された傾斜面によって、前記Ｌ字形状溝の２つの平坦面に前記光ファイバ部品を押し付けさせ、該光ファイバ部品が、前記光ファイバ押付け具の傾斜面を介して前記Ｌ字形状溝の２つの平坦面に押し付けられたときに、前記光ファイバ部品は前記レンズと光学的に整列する、塞ぐステップと；を含む、
   方法。
7. 前記光ファイバ部品の先端と前記レンズとの間の空間を少なくとも部分的に埋めるべく、前記キャビティを屈折率整合ゲルで少なくとも部分的に塞ぐステップをさらに含む、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記屈折率整合ゲルは、１．４５から１．６０の間の屈折率を有する、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記光ファイバ終端処理ユニットが、プラスチック材料を含み、前記方法は、前記貫通孔において前記光ファイバ終端処理ユニットの前記プラスチック材料に前記光ファイバ部品を接合するために適した接着剤を塗布するステップをさらに含む、
   請求項６に記載の方法。
10. 前記光ファイバ押付け具は、前記光ファイバ終端処理ユニットのキャビティ内に圧入されるようにさらに形成されている、
    請求項６に記載の方法。
11. システムであって、当該システムが：
    プロセッサと；
    メモリと；
    前記プロセッサと前記メモリとに動作可能に結合されたシステムバスと；
    光データを受信するとともに、前記システムバスを介して前記プロセッサと前記メモリとに前記光データをアクセス可能にさせるための接続ポートと；を備えており、
    該接続ポートが、光ケーブルを受容可能であり、前記接続ポートが、
    レンズと、
    光ファイバ部品と、
    光ファイバ終端処理ユニットであって、該光ファイバ終端処理ユニットが、貫通孔と、該貫通孔を介してアクセス可能なキャビティと、該キャビティ内に含まれ且つ２つの平坦面から構成されるＬ字形状溝と、を含む、光ファイバ終端処理ユニットと、
    前記キャビティを少なくとも部分的に塞ぐとともに、前記Ｌ字形状溝の２つの平坦面に前記光ファイバ部品を押し付けるための傾斜面を含む光ファイバ押付け具と、を有しており、
    前記光ファイバ部品が、前記光ファイバ押付け具の傾斜面を介して前記Ｌ字形状溝の２つの平坦面に押し付けられたときに、前記光ファイバ部品は前記レンズと光学的に整列する、
    システム。
12. 前記キャビティは、前記光ファイバ部品の先端と前記レンズとの間の空間を少なくとも部分的に埋めるために、屈折率整合ゲルで少なくとも部分的に塞がれ、該屈折率整合ゲルが、１．４５から１．６０の間の屈折率を有する、
    請求項１１に記載のシステム。
13. 前記光ファイバ押付け具は、前記光ファイバ終端処理ユニットのキャビティ内に圧入されるようにさらに形成されている、
    請求項１１に記載のシステム。
14. アンテナと；
    信号データを受信するとともに、前記システムバスを介して前記プロセッサと前記メモリとに前記信号データをアクセス可能にさせるような前記アンテナに結合された無線周波数回路と；
    をさらに含む、
    請求項１１に記載のシステム。

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