JP5815657B2

JP5815657B2 - 光コネクタ

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Publication number: JP5815657B2
Application number: JP2013260139A
Authority: JP
Inventors: 練太郎大沢; バイランダージェームス
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2029-05-14
Also published as: JP2014074926A

Description

本発明は、２本の光ファイバを光学的に相互接続する光コネクタに関する。

一般に、光コネクタは、光ファイバの心線部を動かないように保持してファイバ端面を突き当てるためのフェルールを備えている。フェルールで保持された光ファイバの心線部は、双方のフェルールが調心された状態に位置合わせされ、双方の光ファイバのファイバ端面が突き合わされることにより、相互接続するようになっている。双方のフェルールを位置合わせする際には、高精度に成形された筒状のスリーブなどが用いられ、このスリーブの両側の開口端からフェルールが挿入されることで、双方のフェルールが調心された状態に位置合わせされるようになっている。フェルールは、コネクタ内で弾性部材により弾性支持されているため、コネクタ接続した際に弾性部材の弾性力でフェルール同士が突き当たり、双方の光ファイバの端面が接触するようになっている。

光ファイバの心線部をフェルールで保持するには、エポキシ系樹脂を主成分とする液性の接着剤を用いるのが一般的である。この方法は、例えば、工場などの屋内施設において、予め所定長さに切断された光ファイバを使用して光コネクタを組み立てる際に使用される方法である。しかし、光コネクタの組み立てを屋外のビルなどの現場で行う場合には、作成された接着剤を光ファイバの心線部とフェルールの間に塗布することが作業負担となったり、接着剤が硬化するまで待機したりすることが作業性を損なうものになっていた。また、光ファイバとフェルールとを接着剤で固定するため、作業ミスなどあっても作業のやり直しを行うことができないものであった。

光ファイバを保持する他の方法として、フェルールに接着して内蔵された光ファイバの心線部を、フェルールの延長部分で現場で挿入された光ファイバの心線部と接続して機械的にグリップする方法がある。この方法の一例として、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１の段落番号００１７には、光コネクタの構成を説明する記述があり、段落番号００１８には、光コネクタのコネクタ本体を説明する記述がある。コネクタ本体の説明として、「コネクタ本体１は、接続用光ファイバ３４が予め内装されたフェルール３と、前記接続用光ファイバ３４のフェルール３後端から突出した部分３４ｂと光ファイバＦとの付き合わせ接続状態をグリップするグリップ部４と、前記フェルール３及びグリップ部４を収納するハウジング２とを備える。」と記載されている。接続用光ファイバ３４はフェルール３に接着剤などで固定されているが、引留め具５に保持されている光ファイバＦはフェルール３の突出部分で機械的にグリップされている。

また、段落番号００２４の第１行目〜第４行目には、コネクタ本体のグリップ部の構成を説明する記述があり、「グリップ部４は、一対の半割り素子、すなわち素子３１ｃと素子４２１との間で、他の光ファイバＦをグリップする構造になっている。バネ４２２は軸方向中央部に形成されたスリット４２２ａを備え、二つの蓋側素子４２１ａ、４２１ｂの間の境界付近に位置合わせされている。このためスリット４２２ａを介して軸方向両側の各部分は、二つの蓋側素子４２１ａ、４２１ｂに別個に弾性力を作用させる独立したバネとして機能するようになっている。尚、バネ４２２の形状は、断面コ字形のものなど、各種採用可能である。」と記載されている。グリップ部で光ファイバＦをグリップする際は、バネ４２２のバネ力に抗して、一対の半割り素子３１ｃ，４２１の間を押し広げるために、介挿部材９を備えたコネクタ用工具６が使用される。コネクタ用工具６は、コネクタとは別部品である。

段落番号００３４及び００３５には、コネクタ用工具６を説明する記述があり、段落番号００３４の第１行目〜第４行目には、「コネクタ用工具６は、例えば工場において予めコネクタ本体１に着脱可能に取り付けられるものであって、コネクタ本体１に取り付けられた状態では前記バネ４２２に抗して素子３１ｃと素子４２１とを押し開いた状態にし、光ファイバ同士の接続作業が終了した後コネクタ本体１から取り外されるものである。」と記載されている。

他の方法として、フェルールに予めファイバを内蔵せずに、光ファイバの心線部を現場でフェルール先端近傍までコネクタに挿入し、光ファイバの心線部をフェルールの延長部分で機械的にグリップするコネクタも知られている。この方法の一例として、特許文献２に記載されているものがある。段落番号００２２には「本発明の光コネクタ及びその組立方法によれば、現地の光ファイバは、端面を切断処理した後、その新鮮な端面が保護状部材に弾性力を持って当接するまで、位置決め機構及びフェルールに挿通して、位置決め機構により位置決め固定されれば、光コネクタの組み立てが完了する。即ち、フェルールには、内蔵光ファイバを装備する必要がないため、挿入した現地の光ファイバの突き当てによって内蔵光ファイバの端面に欠け等の問題を発生することがない」と記載されている。このコネクタは、「フェルール３とこのフェルール３の後端に連結される位置決め機構５とを収容してコネクタプラグ組立体を形成するプラグハウジング７」を有し（００２４段落）、「位置決め機構５は、所謂スプライス部材」であると記載されている（００２７段落）。そして「フェルール３の後端と位置決め機構５の先端側との間に、挿通させた光ファイバ１４を撓ませた状態で収容することで該光ファイバ１４に保護状部材１７側に向かう弾性力を持たせる撓み空間４１が装備されている」と００２９段落に記載があり、「撓み空間４１内で撓み４３が生じるように、現地の光ファイバ１４を挿入するだけで、挿入した光ファイバ１４の先端が所定の弾性力で保護状部材１７に当接した状態を得ることができ、光ファイバ１４の先端面が常時保護状部材１７に当接している安定した接続状態を簡単に得ることができる。」と００４０段落に記載されている。

特開２００７−２４０９４３号公報特開２００８−２９２７１０号公報

別途コネクタ用工具を必要とする光コネクタでは、光ファイバを光コネクタに対して機械的に固定する際には、別部品であるコネクタ用工具をコネクタ本体に装着する必要がある。

また、フェルールに予めファイバを内蔵せずに、光ファイバの心線部を現場でフェルール先端近傍までコネクタに挿入し、光ファイバの心線部をフェルールの延長部分で機械的にグリップする光コネクタでは、光コネクタの使用される環境の温度変化により光コネクタで接続される２本の光ファイバの端面同士の接触状態が不安定になる恐れがある。セラミックスフェルールや樹脂成形されたプラスチックハウジングの熱膨張量や熱収縮量と、線膨張係数の小さい石英ファイバの熱膨張量や熱収縮量との差が大きいと、２本の光ファイバの接触端面が互いに離れたり、ファイバ端面が強い力で押し合ったりして、接続損失が許容できない程度に変化する心配がある。光ファイバをコネクタ内部で撓ませて弾性力を発生させることは接続損失の変動を小さくする一つの方法となり得るが、光コネクタの小型化という観点からは、コネクタ内部に光ファイバを撓ませる空間を設けないことが好ましい。

本発明はその一態様において、比較的簡易な構成により、光ファイバの接続作業性を高めることができる光コネクタを提供する。
また、本発明はその一態様において、光コネクタの使用される環境で温度変化が生じても、接続損失が許容できない程度に変化することを防止できる光コネクタを提供する。

本発明はその一態様において、光ファイバの心線部が挿入されるフェルールを有するハウジングと、フェルールの手前側で光ファイバの心線部を保持するファイバグリップユニットであって、ハウジングの素子収容室に収容され、光ファイバの心線部を挟む一対の挟持片を有するグリップ素子と、素子収容室に押し込まれることにより一対の挟持片を両側から挟む一対の脚部を有する作動キャップと、グリップ素子を素子収容室の長手方向に位置決めする位置決め部材と、を有するファイバグリップユニットと、を備え、位置決め部材は、作動キャップを受容する第１の開口と、グリップ素子を受容する第２の開口とを有する、光コネクタを提供する。

本発明による光コネクタの一態様によれば、光ファイバの心線部が位置決め部材により素子収容室の長手方向で位置決めされるから、ファイバの心線部の先端とフェルールの先端との位置関係を固定することができる。これにより、光コネクタは温度補償機能を有するものとなり、光コネクタの使用される環境で温度変化が生じても、光伝送の接続損失が生じたり、光伝送特性が変化したりすることを防止できる。これにより、光伝送の接続信頼性を高めることができる。

本発明の本実施形態による光コネクタの分解斜視図である。図１に示す光コネクタの組立図である。図２に示す光コネクタのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。同じく図２に示す光コネクタのＢ−Ｂ線に沿って切断した要部断面図である。ファイバ心線部のグリップ位置を説明する説明図である。グリップ位置を設定する方法を説明する説明図である。本実施形態による光コネクタの変形例を示す分解斜視図である。図７に示す光コネクタのファイバグリップユニットをリヤハウジングの素子収容室に組み付けた状態を示す説明図である。ファイバ心線部をコネクタハウジングに挿入する前の状態を示す説明図である。ファイバ心線部をコネクタハウジングに挿入した状態を示す説明図である。ファイバ心線部をコネクタハウジング内で撓ませてファイバ心線部をグリップ素子で挟んだ状態を示す説明図である。光ファイバの向きを変えるためにホルダ連結部材を回動させた状態を示す説明図である。ホルダ連結部材を回動させて光ファイバの向きを水平方向から垂直方向に変えた状態を示す説明図である。ホルダ連結部材をリヤハウジングに係止した状態を示す説明図である。

本発明の光コネクタは、その使用形態が制限されるものではないが、一例として、建物内に外部から光ファイバを導入する場合など、屋外で光ファイバを接続する場合に適用することができる。本発明の光コネクタは、両端に開口部を有するフロントハウジングと、フロントハウジングの一方の開口部に嵌合するリヤハウジングと、を備え、リヤハウジングが、光ファイバの心線部が挿入される中心孔を有するフェルールと、光ファイバの心線部がフェルールの中心孔に所定の位置まで挿入された状態で、フェルールの延長部分で光ファイバの心線部を保持するファイバグリップユニットと、ファイバグリップユニットを収容する素子収容室と、を備えている。ファイバグリップユニットは、基部の両側から立ち上がり、光ファイバを挟む一対の挟持片を有するグリップ素子と、素子収容室に押し込まれた際にグリップ素子の一対の挟持片を両側から挟む一対の脚部を有する作動キャップと、グリップ素子を素子収容室で位置決めする位置決め部材と、を備えている。フロントハウジングには、作動キャップを素子収容室に押し込むために、壁部に固定される固定端と固定端に続き壁部に沿ってリヤハウジングの方へ延長する自由端とを有し、固定端を支点として自由端が撓む片持ち梁状の操作レバーを有している。また、本発明の光コネクタでは、光ファイバをグリップする位置を、フェルール、リヤハウジング、グリップ素子及び光ファイバの温度変化による膨張量又は収縮量に基づいて定めることで、光コネクタを使用する環境で温度変化を生じる場合であって、光伝送の接続損失や光伝送特性に変化を生じることなく使用することができる。

以下図面を参照しながら、本発明の光コネクタを説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る光コネクタが示されている。図示するように、本実施形態の光コネクタ１は、図３に示す単芯型のプラグコネクタ（例えば、ＳＣコネクタ）１００と嵌合するレセプタクルコネクタであり、フェルール７を有するコネクタハウジング３と、スリーブ７をコネクタハウジング３に固定するスリーブホルダ５０と、光ファイバ４０のケーブル外被４１を把持するケーブルホルダ６０と、ケーブルホルダ６０をコネクタハウジング３に枢動自在に連結させるホルダ連結部材７０とを備えている。コネクタハウジング３は、別部品としてそれぞれ樹脂成形され、前後に合体するフロントハウジング５とリヤハウジング６とを備えている。フロントハウジング５は両端に開口部８，９を有しており、前方に位置する開口部８はプラグコネクタ１００を受け入れるコネクタ嵌合部として形成され、後方に位置する開口部９はリヤハウジング６を受け入れるハウジング嵌合部として形成されている。

ここで、本実施形態の光コネクタの説明の都合上、本明細書では、「前後方向」を双方のコネクタを接続する方向と定め、前側を相手方のプラグコネクタ１００が位置する側とし、後側を光ファイバ４０がコネクタ１から導出する側とする。また、「上下方向」を操作レバー１２が基部（固定端）１３ａを支点として撓みを生じる方向と定め、上側を操作レバー１２が位置する側とし、下側を操作レバー１２が位置する側の反対側をいうものとする。また、「左右方向」を前後方向及び上下方向に直交する方向又はフロントハウジング５の前方の開口部８内で、プラグコネクタ１００を係止する一対のロックアーム１５の対向する方向と定める。

フロントハウジング５の前後の開口部８，９の内側には、プラグコネクタ１００やリヤハウジング６を係止するロック機構が設けられている。本実施形態では、プラグコネクタ１００を受け入れる前方の開口部８の内側には、相対向する一対のロックアーム（ロック機構）１５がスリーブホルダ５０に設けられ、リヤハウジング６を受け入れる後方の開口部９の両側壁１１ｃには、リヤハウジング６の両側壁２１ｃに設けられた一対のロックアーム２０の先端部２０ａに係合する係合部（ロック機構）１６が設けられている。スリーブホルダ５０は、両側壁５１に突出形成された複数の爪片５２がフロントハウジング５の両側壁１１ｃに形成された孔部１４に係合することにより、フロントハウジング５の内部に装着されるようになっている。フロントハウジング５の前後の開口部８，９にそれぞれ嵌入されるプラグコネクタ１００及びリヤハウジング６が、それぞれのロック機構で係止されることで、フロントハウジング５からプラグコネクタ１００及びリヤハウジング６が抜け出すことが防止され、光ファイバ４０の接続した状態が維持されるようになっている。

前後の開口部８，９の間には、仕切壁１０（図３参照）が形成されている。仕切壁１０には、双方のフェルール７，１０１（図３参照）を調心した状態に保持して、フェルール端面を突き当てるスリーブ１７がスリーブホルダ５０を介して垂直に設けられている（図１では、スリーブ１７が分離している状態が示されている）。フェルール７，１０１は、スリーブ１７両端の開口端からそれぞれ挿入され、プラグコネクタ１００の図示しない弾性部材の弾性力でフェルール端面の突き合わせた状態が維持され、ファイバ端面が弾性部材の弾性力に依存する所定の接触圧力で接触するようになっている。使用するスリーブの形態は制限されるものではないが、本実施形態では、フェルールと同じ材質のジルコニアセラミックス製の割りスリーブ１７が用いられている。スリーブ１７は、フェルール７の外径より僅かに小さいサイズの内径を有しているため、スリーブ１７を押し広げるように挿入されたフェルール７はスリーブ１７内周面からの半径方向内側に作用する弾性力を受けて、スリーブ１７内で保持されるようになっている。

フロントハウジング５の上壁１１ａには、上壁１１ａに一体的に固定される基部（固定端）１３ａと、基部１３ａに続き上壁１１ａに沿ってリヤハウジング６の方へ延長する先端部（自由端）１３ｂとを有する片持ち梁状の操作レバー１２が突設されている。操作レバー１２の先端部１３ｂは、基部１３ａを支点として押し下げられるようになっている。操作レバー１２の先端部１３ｂを押し下げたときに、フロントハウジング５の後方の開口部９に嵌合しているリヤハウジング６の素子収容室２２に収容されたファイバグリップユニット２５の作動キャップ２７が素子収容室２２内に押し込まれることで、ファイバグリップユニット２５のグリップ素子２６に光ファイバ４０の心線部４３がグリップされるようになっている。ファイバグリップユニット２５の構成については後述する。

ここで、光ファイバ４０について説明する。光ファイバ４０は、中心にガラス製の心線部（コア及びクラッド）４３（図１参照）が位置し、心線部４３の外表面がＵＶ硬化樹脂４２で被覆され、その外側がＰＶＣなどのケーブル外被４１で保護されている。したがって、グリップ素子２６にグリップされる光ファイバ４０の心線部４３は、ケーブル外被４１及びＵＶ硬化樹脂４２が皮剥きされた裸のガラスファイバである。

本実施形態のコネクタハウジング３では、リヤハウジング６がフロントハウジング５に対して着脱可能に構成されており、上下の向きを逆向きにして合体することもできる。リヤハウジング６をフロントハウジング５から外し、上下の向きを逆にしてリヤハウジング６をフロントハウジング５に取り付け、リヤハウジング６の素子収容室２２の底壁２３ａ（図４）に形成された一対の貫通孔２３ｂより突出する作動キャップ２７の突出端部２７ａを操作レバー１２の先端部１３ｂで押すことにより、作動キャップ２７を素子収容室２２から外すことも可能である。作動キャップ２７を外すことにより、作業ミスがあった場合に組み立てのやり直しを行うことが可能となる。

リヤハウジング６は、Ｌ字状に樹脂成形され、フロントハウジング５に嵌合するハウジング嵌入部分１９と、ファイバ導出方向を前後方向から左右方向に変えるファイバ導出部分１８とを有している。ハウジング嵌入部分１９の前壁２３ｄには、別部品であるフェルール７が一体的に固定されている（図３参照）。ファイバ導出部分１８には、光ファイバ４０のケーブル外被４１を把持するケーブルホルダ６０が、リヤハウジング６に枢動自在に枢支されているホルダ連結部材７０を介して装着される。

ケーブルホルダ６０は、ホルダ連結部材７０を前後方向に配置した状態でリヤハウジング６のファイバ導出部分１８に取り付けられる。光ファイバ４０の心線部４３は、光ファイバ４０の心線部４３がフェルール７の中心孔７ａ内で所定の位置まで挿入されて、ファイバグリップユニット２５で機械的にグリップされる。ホルダ連結部材７０は、リヤハウジング６の軸孔に係合する枢動軸７１の回りで約９０゜旋回される。そして、ファイバ導出部分１８に係止されるようになっている。ホルダ連結部材７０を介してケーブルホルダ６０を旋回させることで、リヤハウジング６後方にスペースがない場合であっても、本実施形態の光コネクタ１を使用することができる。本実施形態の光コネクタ１は、占有するスペースを広くとらないから、スペースの狭い場所にも取り付けることができる。なお、ホルダ連結部材７０を約９０゜旋回させることで、光ファイバ４０の導出方向も約９０゜変わることとなるが、ホルダ連結部材７０には、枢動軸７１の近傍にケーブルホルダ６０から導出する光ファイバ４０の心線部４３をファイバグリップユニット２５の方へ案内面７２ａ（図９（ａ）など参照）に沿って案内する案内片７２が設けられているから、光ファイバ４０の心線部４３の曲率半径が部分的に小さくなって、光伝送特性が損なわれることが未然に防止されるようにもなっている。

図２や図３に示すように、ケーブルホルダ６０に保持される光ファイバ４０の外形形状は制限されるものではないが、本実施形態のケーブルホルダ６０には、外形が長方形のケーブル外被４１が把持されるようになっている。ケーブルホルダ６０にケーブル外被４１が把持されると、ファイバ４０の心線部４３がケーブルホルダ６０の前側から導出される（図３参照）。ケーブル外被４１は、溝壁面に鋸歯状の複数の突起６２を有する保持溝６１内に押し込まれ、鋸歯状の複数の突起６２がケーブル外被４１に食い込むことにより、光ファイバ４０がケーブルホルダ６０に係止される。保持溝６１の開口端は、ヒンジ６６を介してケーブルホルダ６０の壁部に連結されたカバー６５（図１）で覆われ、保持溝６１からケーブル外被４１が外れないようになっている。

ケーブルホルダ６０には、ホルダ連結部材７０の対向する内壁に突設された一対の突条７３（図１に一方の突条のみ図示する）に係合する一対のガイド溝６４（図１に一方のガイド溝のみ図示する）が形成されているため、ホルダ連結部材７０の一対の突条７３にケーブルホルダ６０の一対のガイド溝６４を係合させて、ケーブルホルダ６０をホルダ連結部材７０に押し込むことにより、ケーブルホルダ６０をホルダ連結部材７０にスムーズに取り付けることができる。なお、一対のガイド溝６４は、ケーブルホルダ６０の互いに直交する外壁６３に形成することができ、これにより、外形が長方形である光ファイバ４０の向きを９０°変えることができ、曲げに対して強い方向と弱い方向を有する長方形断面の光ファイバ４０の取り扱い性が向上する。ホルダ連結部材７０とリヤハウジング６は、ホルダ連結部材７０の上下に対向する壁部に形成された係止爪７４をリヤハウジング６の壁部に形成された係止孔２４に係合させることにより、外れないように係止されるようになっている。

図３に示すように、リヤハウジング６のハウジング嵌入部分１９の前端面には、フェルール７が垂直に突設されている。フェルール７には、光ファイバ４０からケーブル外被４１及びＵＶ硬化樹脂４２がストリップされた心線部４３を挿通させるために貫通形成された中心孔７ａを全長に渡り有している。フェルール７の中心孔７ａには、ハウジング嵌入部分１９の素子収容室２２の前壁２３ｄに貫通形成された孔２３ｅが連通する。ファイバ心線部４３は、フェルール７の中心孔７ａに所定の長さだけ挿入され、ファイバ心線部４３の先端がフェルール７の先端面と略同一の位置、あるいはファイバ心線部４３の先端がフェルール７の先端面から所定の長さだけ突出した状態で、ファイバグリップユニット２５のグリップ素子２６で機械的にグリップされる（図４）。ファイバ心線部４３をグリップ素子２６で機械的にグリップした後、必要に応じて、ファイバ心線部４３の先端部処理を行う。本実施形態においてはフロントハウジング５がリヤハウジング６から取り外し可能に構成されているので、フロントハウジング５をリヤハウジング６から取り外してフェルール７先端を露出させることができる。露出させたフェルール７端面を、例えば、研磨フィルムで研磨したり、フェルール７先端から突出しているファイバ心線部４３の先端を光ファイバ用クリーバーで切除したりして、ファイバ心線部４３の先端とフェルール７先端面に対して任意の先端処理を行うことができる。これによって、コネクタ１の接続損失や反射減衰量を低くすることができる。なお、ファイバ心線部４３の先端に対して、公知の切断処理や加熱処理、研磨処理を行ってから、コネクタ１にファイバ心線部４３を挿入することも可能である。

図３に示すように、ファイバグリップユニット２５は、リヤハウジング６の素子収容室２２に収容され、ファイバ心線部４３を挟むグリップ素子２６と、操作レバー１２の先端部１３ｂによって素子収容室２２に押し込まれる作動キャップ２７であって、グリップ素子２６の一対の挟持片２６ａを両側から挟む一対の脚部２７ｂを有する作動キャップ２７と、グリップ素子２６の後端面２６ｃを収納室２２の内壁面２２ａに当接させてグリップ素子２６を位置決めする位置決め部材２８を有している。グリップ素子２６は、アルミニウムなどの延性を有する薄板材からプレスにて素子片を打ち抜いた後、基部の両側から一対の挟持片２６ａが立ち上がるように折り曲げることにより形成される。少なくとも一方の挟持片２６ａの内表面には、ファイバ心線部４３を受け入れる受容溝２６ｆが、基部と略並行に形成されている。グリップ素子２６は、その非作動位置（一対の挟持片２６ａが開いた状態で、一対の挟持片２６ａと受容溝２６ｆとが構成するファイバ受容通路の断面寸法がファイバ心線部４３の外径よりも大きい状態）と、作動位置（非作動位置よりも一対の挟持片２６ａが互いに近づく方向に移動した状態で、一対の挟持片２６ａと受容溝２６ｆとが構成するファイバ受容通路の断面寸法がファイバ心線部４３の外径よりも小さくなる状態）との間を、移動可能となっている。グリップ素子２６が素子収容室２２に配置されたときに、ファイバ受容通路の中心がフェルール７の中心孔７ａの中心と略一致するようになっている。挟持片２６ａの中間部分には位置決め部材２８に係合する切欠部２６ｅが形成されている。グリップ素子２６は、グリップ素子２６の長手方向（受容溝２６ｆが延在する方向）がコネクタ１の前後方向と略一致するように、素子収容室２２内に配置される。

位置決め部材２８は、天板２８ａ（図１参照）から略垂直方向に延在する一対の脚部２８ｂと、天板２８ａから略垂直に延在して一対の脚部２８ｂを脚部２８ｂの一側面側で連結し、脚部２８ｂよりも短い連結部２８ｃ（図３）とを有する。位置決め部材２８は、そのコネクタ１後方側の端部に鳩尾状の蟻ほぞ部２８ｄ（図２、図８の蟻ほぞ部８１ｄ参照）を有し、リヤハウジング６の素子収容室２２の蟻溝部２２ｂ（図２、図８参照）に挿入可能に構成されている。位置決め部材２８は、一対の脚部２８ｂがグリップ素子２６の挟持片２６ａと略並行にされた状態で、連結部２８ｃがグリップ素子２６の切欠部２６ｅに係合し、蟻ほぞ部２８ｄが素子収容室２２の蟻溝部２２ｂに配置される。その配置で位置決め部材２８を素子収容室２２に向けて押し込むと、位置決め部材２８の位置決め面である連結部２８ｃの内面２８ｅが、グリップ素子２６の当接面である切欠部２６ｅの垂直面に当接する。同時に、位置決め部材２８の蟻ほぞ部２８ｄが素子収容室２２の蟻溝部２２ｂに挿入されるので、位置決め部材２８はコネクタ１の後方側に位置決めされ、グリップ素子２６が後方に移動する。その結果、グリップ素子２６の後端面２６ｃが素子収納室２２の基準面であるコネクタ後方側の内壁面２２ａに当接する（図３参照）。つまり、グリップ素子２６を素子収容室２２の後ろ側に位置決めされている。また、位置決め部材２８は、グリップ素子２６が素子収容室２２から外れたり、素子収容室２２内でグリップ素子２６が動いてファイバ受容通路とフェルール７の中心孔７ａとが位置ずれしたりすることも防止する。位置決め部材２８が素子収容室２２に押し込まれると、外されることなく、素子収容室２２内に係止されるようになっている。位置決め部材２８を押し込んだ状態では、グリップ素子２６は非作動位置にあり、そのファイバ受容通路に後述するファイバ心線部４３を受け入れることができる。位置決め部材２８は、典型的には工場で予め素子収容室２２に押し込まれた状態に組み込まれている。

作動キャップ２７は、グリップ素子２６の一対の挟持片２６ａを両側から挟む一対の脚部２７ｂを有し、操作レバー１２の先端部１３ｂに押圧されることにより素子収容室２２に押し込まれる。押し込まれた作動キャップ２７は、係止手段により素子収容室２２に係止されて外れないようになっているが、前述したように、素子収容室２２の底壁２３ａに形成された一対の貫通孔２３ｂから突出した一対の脚部２７ｂの突出端部２７ａを、操作レバー１２の先端部１３ｂで押すことにより、作動キャップ２７を素子収容室２２から外すことができるようになっている。作動キャップ２７の一対の脚部２７ａの対向する距離は、脚部２７ａの先端側で広く、根元側で狭くなるように構成されている。作動キャップ２７は一対の脚部２７ａの先端側が、グリップ素子２６の一対の挟持片２６ａの先端側（基部から最も離れた部分）と対向する第１の位置に予め配置されている。この状態では、作動キャップ２７は、コネクタ１のリヤハウジング６の上面から突出している（図３参照）この状態でグリップ素子２６は非作動位置にあり、ファイバ受容通路にファイバ心線部４３を挿入できるスペースが設けられている。ファイバ心線部４３をファイバ受容通路に挿入後、作動キャップ２７が操作レバー１２の先端部１３ｂで素子収容室２２に押し込んで第２の位置に配置すると、グリップ素子２６の一対の挟持片２６ａは、脚部２７ａの根元側で挟持される（図４参照）。これによってグリップ素子２６はその一対の挟持片２６ａが互いに近づく方向に移動し、非作動位置から作動位置に変位する。ファイバ心線部４３はグリップ素子２６によって機械的に固定される。なお、作動キャップ２７と位置決め部材２８との前後関係は図示のものに限られず、後述するグリップ位置Ｇによっては、位置決め部材２８を作動キャップ２７の前方に配置してもよい。

図５に示すように、作動キャップ２７の一対の脚部２７ｂの根本側の内面には、互いに対向する一対の凸部２７ｃが突出形成されている。グリップ素子２６の一対の挟持片２６ａが、作動位置において作動キャップ２７の一対の脚部２７ｂで挟まれたときに、一対の凸部２７ｃの位置に対応するファイバ受容通路の位置（コネクタの長手方向に関して、凸部２７ｃの位置と略同じファイバ受容通路の位置）において、ファイバ心線部４３が受ける挟持力が最大となる。その結果、一対の凸部２７ｃの位置が光ファイバ４０を挟んでいるグリップ位置Ｇとして規定される。グリップ位置Ｇは、フェルール７、リヤハウジング６、ガラスファイバ及びグリップ素子２６の温度変化による膨張量又は収縮量に基づいて定められている。作動キャップ２７の一対の脚部２７ｂの内面に一対の凸部２７ｃが突出形成されない場合には、ファイバ心線部４３を挟持しているグリップ素子２６の長さの中心をグリップ位置Ｇとして規定することができるが、一対の凸部２７ｃを突出形成することによりグリップ位置Ｇを任意の位置に形成することができる。

本実施形態の光コネクタ１では、上述のように光コネクタの一端から挿入されたファイバ心線部４３が光コネクタの他端（フェルール７の先端）近傍に達した状態で、ファイバ心線部４３が光コネクタ１に対して固定されている。つまり、ファイバ心線部４３はフェルール７に対して接着固定されておらず、また、グリップ素子２６の中でフェルール７に予め内蔵された短尺光ファイバとも接続されてもいない。そのため、光ファイバ４０を固定したコネクタ１が、光ファイバ４０を組み立てた温度と異なる温度下に置かれたとき、光ファイバ４０と光ファイバコネクタ１とが、それぞれの部材が有する線膨張率に従って膨張・収縮する。その結果、ファイバ心線部４３の先端の位置が、フェルール７の先端面の位置に対して、相対的に変化する恐れがある。本実施形態のコネクタで１は、使用する各部材の線膨張率、およびグリップ位置Ｇを後述のように選択することで、光ファイバ４０の膨張収縮量と光コネクタ１の膨張収縮量とを略一致させ、所望の温度範囲においてファイバ心線部４３の先端位置とフェルール７先端面との位置関係を略同じに保つことができる。

セラミックス製のフェルール７、プラスチック製のハウジング６、グリップ素子２６、ガラスファイバの熱膨張係数（１／Ｋ）を、それぞれα_ferrule,，α_housing，α_grip，α_glassとし、コネクタの使用環境での最大温度と最小温度との温度差をΔＴ、フェルール７先端面に対するファイバ心線部４３先端の許容される位置ずれ量をΔＬとすると、グリップ位置Ｇは、温度変化による膨張量又は収縮量をバランスさせた以下の式より求めることができる。図６に示すように、Ｌ１はセラミックスフェルールの長さ，Ｌ２は基準位置である素子収容室２２の後方の内壁面２２ａからフェルール後端面までの長さ，Ｌ３は基準位置からグリップ位置Ｇまでの長さ、Ｌ４はグリップ位置Ｇからファイバ先端までの長さとする。基準位置は、グリップ素子２６の後端面２６ｃが素子収容室２２の内壁面２２ａに当接している位置と定められている。

上式でグリップ位置Ｇを計算で求める際には、実際に使用する部材の熱膨張係数の値が使用されるが、ジルコニアフェルール７、プラスチックハウジング６、アルミニウム製グリップ素子２６が使用される場合には、熱膨張係数（１／Ｋ）の値として、α_ferrule＝１１×１０^-6、α_housing＝６×１０^-6、α_grip＝１９×１０^-6、α_glass＝７×１０^-7使用することができる。ΔＴとして、例えば１２０Ｋ（外気温度が、−４０゜〜８０゜の範囲で変化するものとする）を使用することができる。また、グリップ素子２６の線膨張係数は、グリップ素子２６が位置決め部材２８によって拘束されているため、グリップ素子２６の材料の線膨張係数とは異なる線膨張係数を示す場合もある。

数式１は、温度変化によるフェルール７とハウジング６の長さ変化の合計が、グリップ位置Ｇまでの長さＬ３を有するグリップ素子２６の長さ変化とファイバ心線部４３の長さ変化の合計との差が、許容値ΔＬ以下と仮定するものである。温度変化を生じると、フェルール７とハウジング６は前後方向に長さ変化を生じるものとなるが、グリップ素子２６も長さ変化を生じることで、フェルール端面とファイバ端面とのずれが相殺されることとなり、フェルール端面とファイバ端面との位置関係が略一定に保持されるものとなる。なお、略一定に保たれるとは、フェルール端面とファイバ端面との位置関係がコネクタの光学特性変化の程度を所定の許容範囲内に抑えられる程度に変化することも含むものである。例えば、許容されるコネクタの光学特性変化量としては、コネクタの挿入損失として０．５ｄＢ以下の変化量である。なお、コネクタの挿入損失変化量を所定の値以下にできるΔＬの値は、前記のＬ４の長さを含むコネクタ各部の寸法および各部材の線膨張係数等によって依存する。

使用する部材の線膨張係数の大きさ、その符号、各部の長さによっては、素子収容室２２のコネクタ前方側の内壁面を位置決め面とし、グリップ素子の前端面をコネクタ前方側の内壁面に対して押し付ける場合もありうる。つまり当接面や位置決め面の法線方向は、コネクタの前後方向に関して、上述の実施形態と逆方向を向くものも含まれる。
グリップ位置Ｇは、本実施形態のように作動キャップ２７の脚部２７ｂの内側に凸部２７ｃを設けることで規定しても良いし、例えば、グリップ素子２６の外側表面に突出部を設ける、グリップ素子２６の厚みを連続的に変化させてグリップ位置Ｇで厚みが極大となるようにする、あるいはグリップ素子２６内に設けられたファイバ心線部４３を挟持する溝の幅や深さを連続的に変化させてグリップ位置Ｇで極大の力でファイバ心線部４３が固定されるようにしても良い。あるいは、作動キャップ２７を、凸部２７ｃに対応する部分とそれ以外の部分とに分割し、それぞれの部分における対向する脚部間の距離および／あるいは材質を変化させてグリップ位置Ｇとその前後の位置とで作動キャップ２７が生じる挟持力に差が生じるようにしても良い。

次に、本実施形態の光コネクタの変形例について、図７〜９を参照して説明する。変形例の光コネクタは、ファイバグリップユニットの構成が相違することを除いて、図１〜６に示す光コネクタ１と同じである。ファイバグリップユニット２５Ａは、光ファイバ４０の心線部４３を一対の挟持片２７ｂで挟むグリップ素子２６Ａと、操作レバー１２の先端部１３ｂに押し込まれる作動キャップ２７であって、グリップ素子２６Ａの一対の挟持片２６ｂを両側から挟む一対の脚部２７ｂを有する作動キャップ２７と、グリップ素子２６Ａの後端面２６ｃを収納室２２の内壁面２２ａに当接させるための略直方体をなす位置決め部材８０を有している。

図８には、位置決め部材８０が素子収容室２２内に押し込まれた状態が示されている。光ファイバ４０の心線部４３は、リヤハウジング１９のファイバ導入端１９ａからグリップ素子２６Ａの一対の挟持片２６ａの間に構成されたファイバ受容通路に挿入される。位置決め部材８０は、内部にグリップ素子２６Ａを収容する空間を有する略直方体の部材である。位置決め部材８０は、コネクタ１Ａに組みつけられたときにコネクタ１Ａの上面となる面に第１の開口８１ａを有し、コネクタ１Ａに組みつけられたときにファイバ挿入部１９ａ側に面する端面に第２の開口８１ｂを有する。第１の開口８１ａは作動キャップ２７を受け入れられる大きさを有している。作動キャップ２７は、本変形例においては位置決め部材８０に対して、第１の位置と第２の位置との間を移動可能に組みつけられる。第２の開口８１ｂはグリップ素子２６Ａを矢印Ｚの方向から挿入できる大きさを有している。位置決め部材８０にグリップ素子２６Ａを予め挿入した状態で、位置決め部材８０をリヤハウジング６に組付ける。位置決め部材８０は、図１などに示される位置決め部材２８の蟻ほぞ部２８ｄと同様の蟻ほぞ部８１ｄを有しているため、位置決め部材８０をリヤハウジング６に組み付けると、蟻ほぞ部８１ｄが素子収容室２２の蟻溝部２２ｂに係合して、位置決め部材８０は素子収容室２２内でコネクタ１Ａ後方側に位置決めされる。グリップ素子２６Ａは、第２の開口８１ｂを通して位置決め部材８０の端面と略同一もしくは若干突出するようになっているため、グリップ素子２６Ａの当接面である前端面２６ｄは、位置決め部材８０の位置決め面である前方の内壁８２ａと当接し、グリップ素子２６Ａの後端面２６ｃは素子収容室２２の内壁面（基準面）２２ａに対して押し付けられて、位置決めされることとなる。位置決め部材８０の第１の開口８１ａの大きさは、グリップ素子２６Ａが外れない大きさとなっているため、グリップ素子２６Ａがコネクタ１から脱落したり、素子収容室２２内でグリップ素子２６Ａが動いてファイバ受容通路とフェルール７の中心孔７ａとが位置ずれしたりすることも防止される。

位置決め部材８０の底面にはさらに、第３の開口８１ｃ（図７参照）が設けられている。作動キャップ２７がグリップ素子２６Ａを閉じる第２の位置に移動したとき、作動キャップ２７の一対の脚部２７ｂは第３の開口８１ｃとリヤハウジング６の底面に設けられた一対の開口２３ｂを通って、リヤハウジング６の底面から突出する。グリップ素子２６Ａの一対の挟持片２６ｂは、コネクタ１Ａの左右方向から見た側面視において、略矩形を有しており、上述の通り本変形例ではグリップ素子２６Ａの前端面２６ｄが位置決め部材８０の内壁８２ａと当接するため、図１などに示すグリップ素子２６が有する切欠部２６ｅは形成されていない。その他の点において、グリップ素子２６Ａは、グリップ素子２６と同じである。また、グリップ素子２６Ａの一対の挟持片２６ａの間で光ファイバ４０の心線部４３を挟持するために、作動キャップ２７を使用する点も上述したように同じである。

次に、光コネクタ１Ａの組立方法について説明する。図９（ａ）に示すように、ケーブルホルダ６０は、ホルダ連結部材７０を前後方向に配置した状態でリヤハウジング６のファイバ導出部分１８に取り付けられる。光ファイバ４０は、施工現場において、端末処理により、ケーブル外被４１及びＵＶ硬化樹脂４２がストリップされた心線部４３のクリーニングを経て、所定長さに切断される。図９（ｂ），（ｃ）に示すように、光ファイバ０４０の心線部４３をフェルール７の中心孔７ａ内で所定の位置まで挿入する。このとき、心線部４３に撓み生じた状態とすることができる。撓みを形成した状態で、光ファイバ４０の心線部４３をグリップ要素２６Ａで機械的にグリップする。図９（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように、ホルダ連結部材７０は、リヤハウジング６の軸孔に係合する枢動軸７１（図２参照）の回りで約９０゜旋回され、そして、ファイバ導出部分１８に係止されるようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、フロントハウジング５に操作レバー１２が一体に設けられ、この操作レバー１２でファイバグリップユニット２５の作動キャップ２７を素子収容室２２に押し込むことにより、光ファイバ４０の心線部４３をグリップ素子２６，２６Ａの一対の挟持片２６ａで挟むことができるため、別部品であるコネクタ用工具を使用する必要がなくなる。また、本発明では、光ファイバ４０の心線部４３を挟むグリップ位置Ｇが、フェルール７、リヤハウジング６、グリップ素子２６及び光ファイバ４０の温度変化による膨張量又は収縮量に基づいて定められているから、光コネクタ１の使用される環境で温度変化が生じても、光伝送の接続損失が生じたり、光伝送特性が変化したりすることを防止できる。

以上、本明細書では光コネクタについて説明したが、本発明は開示した実施形態に制限されるものではなく、実施形態の変更や改良が許容されるものである。本実施形態では、外形が長方形断面の光ファイバが使用されているが、外形が円形断面の光ファイバを使用することもでき、光ファイバの形態は制限されるものではない。また、本実施形態では、光コネクタの内部に光ファイバの接続点を有していないが、接続点を有する光コネクタにも適用することが可能である。また、本実施形態では、単芯コネクタを対象としているが、多芯コネクタに適用することも可能であり、コネクタの形態を制限するものではない。

フロントハウジングが工具の機能を有している発明については、特許文献１のように、フェルールに予め端尺ファイバが接着してあり、グリップ素子内で現場でコネクタ内部に挿入したファイバとの接続点が設けられるタイプのコネクタでも適用することができる。また、ファイバグリップユニット２５，２５Ａは実施形態として記載したものに限られず、操作レバー１２を押し込むことでファイバグリップユニット２５，２５Ａ内でファイバ心線部４３を固定できる公知のものが利用できる。操作レバー１２は、リヤハウジング６から離れる方向に延在するように設けても良い。

１，１Ａ光コネクタ
３コネクタハウジング
５フロントハウジング
６リヤハウジング
７フェルール
１２操作レバー
１３ａ基部（固定端）
１３ｂ先端部（自由端）
１７スリーブ
２５，２５Ａファイバグリップユニット
２６，２６Ａグリップ素子
２７作動キャップ
２８，８０位置決め部材
４０光ファイバ
４１ケーブル外被
４２ＵＶ硬化樹脂
４３心線部
６０ケーブルホルダ
７０ホルダ連結部材
７２案内片

Claims

光ファイバの心線部が挿入されるフェルールを有するハウジングと、
前記フェルールの手前側で前記光ファイバの心線部を保持するファイバグリップユニットであって、前記ハウジングの素子収容室に収容され、前記光ファイバの心線部を挟む一対の挟持片を有するグリップ素子と、前記素子収容室に押し込まれることにより前記一対の挟持片を両側から挟む一対の脚部を有する作動キャップと、前記グリップ素子を前記素子収容室の長手方向に位置決めする位置決め部材と、を有するファイバグリップユニットと、を備え、
前記位置決め部材は、前記作動キャップを受容する第１の開口と、前記グリップ素子を受容する第２の開口とを有する、光コネクタ。
前記位置決め部材は、前記グリップ素子の当接面と当接する位置決め面を有する、請求項１に記載の光コネクタ。
前記グリップ素子と前記作動キャップとが協働して前記光ファイバの心線部を固定したときに、前記光ファイバの心線部がコネクタの長手方向の所定の位置において前記光ファイバを挟持する力が極大となるように前記作動キャップと前記グリップ素子とが構成されており、前記コネクタの使用環境での温度が変化したときに前記ファイバの心線部の先端の位置と前記フェルールの先端の位置との相対関係が略同一に保たれるように挟持力が極大となる位置が規定されている、請求項１または２に記載の光コネクタ。
前記作動キャップの少なくとも一方の前記脚部の内面に凸部が形成されており、該凸部が形成された位置に対応する位置で、前記光ファイバの心線部の挟持力が極大となる、請求項３に記載の光コネクタ。