JP5950841B2

JP5950841B2 - 光接続部材、光接続構造

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Publication number: JP5950841B2
Application number: JP2013014594A
Authority: JP
Inventors: 直也西村; 敦伊澤; 和哉長島
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP2014145927A

Description

本発明は、光通信システムにおいて使用される光接続部材等に関するものである。

光通信システムにおいて使用される光コネクタには複数の種類がある。これらの光コネクタは、それぞれの寸法や光学特性、機械特性が国際規格やＪＩＳ規格に基づいて定められている。例えば複数の光ファイバを有する多心光コネクタとしてはＭＴコネクタやＭＰＯコネクタが多く利用されている。

このような光コネクタは、接続対象に対して光軸を高精度に位置合わせするために、接続対象に備えられたガイドピンを挿入するガイド孔を有しており、ガイドピンをガイド孔に挿入することで両者が位置決めされている。また、半導体レーザやフォトディテクタと、レンズアレイやファイバアレイの光軸合わせの際にもガイドピンとガイド孔の機構は用いられている。すなわち、高精度に光軸を合わせることが必要な光接続構造においては、ガイドピン及びガイド孔の構造が広く利用されている。

このような、光接続構造としては、例えば、レセプタクルと光コネクタとのいずれか一方に軸線回りに螺旋状に捩れるガイドピンが設けられ、他方に軸線回りに螺旋状に捩れて、ガイドピンに嵌合可能とされるガイド孔が設けられる光モジュールがある（特許文献１）。

また、ガイドピンを、対向するフェルールの接続端面位置において傾斜合わせ面を持つように２つのガイドピン片に分割し、分割された各ガイドピン片を各フェルールのピン穴にそれぞれ嵌合させた光コネクタ接続構造がある（特許文献２）。

また、複数の貫通孔に多芯光ファイバを挿通保持し、その両端に所定の間隔を有して一対のガイドピン孔を備えた多芯フェルールであって、一対のガイドピン孔が内周面の長手方向に少なくとも３箇所以上の凸部を有するスリーブによって形成され、スリーブにスリットが形成された多芯フェルールがある（特許文献３）。

また、光ファイバ穴とガイドピン穴を有する樹脂成形により形成された光コネクタフェルールにおいて、ガイドピン穴が長さ方向にスリットを設けたパイプを成形樹脂により一体化したものより成る光コネクタフェルールがある（特許文献４）。

特開２０１２−０２７３２７号公報特開２００５−１８１８３２号公報特開２００４−３２５５８１号公報特開平０８−５０２２１号公報

しかし特許文献１に記載された構造は、螺旋状のガイドピンとガイド孔を用いてコネクタを接続時に捻るようにして勘合させる構造であるため、ストレート形状のガイドピンに比較して外径精度を高めることが困難であった。また、螺旋状のガイド孔を有するフェルールを低コストで量産することは困難であった。これは、フェルールを量産性の良い樹脂の成形加工で作製しようとした場合に、金型から成形品を取り出すことが困難であるためである。

また、特許文献２の構造は、ガイドピンを分割し、先端を斜めに切断した形状とすることで、ガイドピン同士がつき合わされた際にガイド穴の内周に押し付けあうことによりクリアランスを無くす構造である。しかし、ガイドピン先端の角度を精密に制御することが必要であり、実際の加工は困難であった。

また、特許文献３、４は、スリット付きパイプをガイド孔部に一体成形することで、クリアランスなくガイドピンを把持することが可能であるが、パイプ内径に対して許容される加工誤差は小さい。このため、高い加工精度が必要であり、コストが高くなるという問題があった。また、略円筒形のパイプ形状のため、バネの変形量の設計自由度が小さく、ガイドピン把持力を所望の値にすることが難しかった。

一方、光コネクタ等を接続対象に接続する際には、光コネクタ等が簡単に抜け落ちないように、所定以上の保持力が必要である。図８は、一般的なＭＴコネクタの一例である多心光コネクタ１００を示す図である。光接続部材である多心光コネクタ１００は、フェルール１０１と、複数の光ファイバ１０５等から構成される。

フェルール１０１には、テープ心線１０３が接続されており、テープ心線１０３の各光ファイバ１０５が、フェルール１０１の端面に露出する。光ファイバ１０５の露出面には、光ファイバ１０５の両側方にガイド孔１０７が設けられる。

図９（ａ）に示すように、多心光コネクタ１００は、接続対象である光エンジン１１０と接続される。光エンジン１１０は、例えば、光発光素子を備え、プリズムレンズによって光路を９０°変換して、多心光コネクタ１００と光接続される。光エンジン１１０には、多心光コネクタ１００のガイド孔１０７に対応する位置にガイドピン１１１が設けられる。

図９（ｂ）に示すように、多心光コネクタ１００のガイド孔１０７に光エンジン１１０のガイドピン１１１を嵌合させることで、多心光コネクタ１００と光エンジン１１０とが光接続される。この際、ガイドピン１１１とガイド孔１０７によって、光軸が合わされる。

しかし、ガイドピン１１１をガイド孔１０７へ挿入するためには、ガイド孔１０７の内径は、ガイドピン１１１の外径よりもやや大きく形成される。したがって、ガイドピン１１１とガイド孔１０７の遊び分だけ、光軸にずれを生じる恐れがある。また、ガイド孔１０７とガイドピン１１１との間にクリアランスが生じるため、ガイドピン１１１が容易にガイド孔１０７から抜ける恐れがある。このため、ガイドピン１１１がガイド孔１０７から容易に抜けることを防止するために、クリップ１１３によって、多心光コネクタ１００を光エンジン１１０に保持する必要がある。

しかし、このようなクリップ１１３を使用すると、部品点数が増加するという問題がある。また、クリップ１１３を取り付けるために、光接続構造自体が大型化するという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、製造性に優れ、ガイドピンの保持力が高いガイド孔を有し、コンパクトであり、部品点数を増やすこともない光接続部材等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、ガイドピンを有する接続対象と接続される光接続部材であって、本体部と、前記本体部に保持される光ファイバまたは光学素子と、前記本体部に設けられ、前記ガイドピンが挿入されるガイド孔と、を具備し、前記ガイド孔の内部には、前記ガイドピンの挿入方向に対して略垂直な方向に前記ガイドピンを押圧する弾性部が設けられ、前記ガイド孔の内部において、前記ガイドピンが一方向に押圧されるように、前記弾性部が配置されることを特徴とする光接続部材である。

前記ガイド孔には、ガイド部材が固定されており、前記ガイド部材は、金属製の板状部材が丸められて形成される筒状部と、前記筒状部の縁部から、前記筒状部の内面側に折り返された弾性部とからなることが望ましい。

前記ガイド部材は、樹脂製の前記本体部と一体で構成されることが望ましい。前記ガイド部材の外周面には凸部が形成され、前記本体部に対する抜け止めとして機能させてもよい。

第１の発明によれば、螺旋状などの特殊な形状を形成する必要がないため、光接続部材の製造性が優れる。また、ガイド孔の内部に、ガイドピンを押圧する弾性部が設けられるため、ガイドピンの保持力が高い。

また、弾性部によってガイドピンを一方向から押圧することで、ガイド孔に対してガイドピンが常に一方向に押し付けられる。このため、ガイド孔とガイドピンとのクリアランスによらず、ガイドピンとガイド孔との位置を精度よく決めることができる。

また、ガイド孔にガイド部材が設けられ、ガイド部材に弾性部を形成することで、弾性部を有するガイド孔の形成が容易である。また、ガイド部材がインサート成形によって本体部と一体で形成されれば、特に製造性に優れる。

第２の発明は、第１の発明にかかる光接続部材を用いた光接続構造であって、前記弾性部の前記ガイドピンとの接触部は、前記ガイドピンの外周形状に応じた円弧状形状であることを特徴とする光接続構造である。

このようにすることで、弾性部とガイドピンとの接触長を長くすることができる。したがって、より確実にガイドピンを保持することができる。

また、第１の発明にかかる光接続部材を用いた光接続構造であって、前記ガイドピンの外周面には凹部が設けられ、前記ガイドピンを前記ガイド孔に完全に挿入すると、前記弾性部が前記凹部に嵌り込むことを特徴とする光接続構造である。

このようにすることで、弾性部が凹部にはまり込むため、より確実にガイドピンを保持することができる。

また、ガイドピンを有する接続対象と接続される光接続部材であって、本体部と、前記本体部に保持される光ファイバまたは光学素子と、前記本体部に設けられ、前記ガイドピンが挿入されるガイド孔と、を具備し、前記ガイド孔の内部には、前記ガイドピンの挿入方向に対して略垂直な方向に前記ガイドピンを押圧する弾性部が設けられる光接続部材を用いた光接続構造であって、前記ガイドピンの外周面には平面部が設けられ、前記ガイドピンを前記ガイド孔に完全に挿入すると、前記弾性部が前記平面部に接触することを特徴とする光接続構造である。

このようにすることで、弾性部がガイドピンの平面部に接触するため、より確実にガイドピンを保持することができる。

本発明によれば、製造性に優れ、ガイドピンの保持力が高いガイド孔を有し、コンパクトであり、部品点数を増やすこともない光接続部材等を提供することができる。

（ａ）ガイド孔３の縦断面図、（ｂ）はガイド孔３の平面図。（ａ）板状部材１１を示す図、（ｂ）は板状部材１１を丸めて弾性部９を折り曲げた状態を示す図。ガイド孔３にガイドピン１５を挿入した状態を示す図で、（ａ）ガイド孔３の縦断面図、（ｂ）はガイド孔３の平面図。複数のガイド孔３を有するフェルール１を示す縦断面図。（ａ）ガイド孔３の縦断面図、（ｂ）はガイドピン１５が挿入された状態を示す図。（ａ）ガイドピン１５ａが挿入されたガイド孔３の平面図、（ｂ）はガイドピン１５ｂが挿入されたガイド孔３の縦断面図。（ａ）ガイド部材５の他の実施形態を示す斜視図、（ｂ）はガイド孔３の縦断面図。多心光コネクタ１００を示す斜視図。多心光コネクタ１００と光エンジン１１０の接続構造を示す図で、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図。

以下、本発明の実施の形態にかかる光接続部材等について説明する。なお、本発明は、図８、図９に示したような、光エンジンとＭＴコネクタとの接続に限られず、ガイドピンが挿入されるガイド孔を有すれば、他の光接続部材にも適用可能である。以下の説明では、光接続部材の本体部であるフェルール１にガイド孔３が形成される例について説明する。図１（ａ）は、ガイド孔３の縦断面図、図１（ｂ）はガイド孔３の平面図である。

ガイド孔３は、螺旋溝などが形成されない一定の径を有するストレート形状の孔であり、フェルール１の端面に対して略垂直に形成される。ガイド孔３には、ガイド部材５が設けられる。ガイド部材５は、例えば金属などの弾性部材で構成される。ガイド部材５は、ガイド孔３の内径に対応する筒状部７と、一方の端部から折り返される弾性部９から構成される。

弾性部９は、フェルール１の端面近傍から、後述するガイドピンの挿入方向であって、ガイド孔３の中心方向に向けて折り返される。なお、弾性部９は、ガイド孔３の周方向に対して、１箇所のみ形成される。

なお、図示したように弾性部９を形成可能であれば、必ずしもガイド部材５を用いる必要はない。また、ガイド部材５は、ガイド孔３の形成後に挿入してもよいが、フェルール１の成形時に、ガイド部材５をインサート成形して一体化することが望ましい。

図２は、ガイド部材５を形成する一例を示す図である。図２（ａ）に示すように、ガイド部材５は、例えば金属製の板状部材１１から形成される。略矩形の板状部材１１の一方の側部には、側方に突出するように舌片１３が形成される。

図２（ｂ）に示すように、舌片１３の形成方向とは垂直な方向に対して、板状部材１１を丸め、円筒状にすることで、筒状部７が形成される。なお、板状部材１１の端部同士の突合せ部は、溶接等によって接合される。また、舌片１３は、筒状部７の内側に所定の角度で折り込まれ、板ばね状の弾性部９が形成される。このようなガイド部材５は、プレス加工による切断および曲げ加工によって製造することができる。

なお、舌片１３は、板状部材１１の幅方向（丸め方向）に対して、中央からややずれた位置に形成される。したがって、筒状部７の突合せ部と弾性部９とは、対向しない。すなわち、弾性部９との対向面（平面図において１８０°方向）には、突合せ接合部が位置することはない。

次に、弾性部９の機能について説明する。図３は、ガイド孔３に、接続対象のガイドピン１５が挿入された状態を示す図で、図３（ａ）は、ガイド孔３の縦断面図、図３（ｂ）はガイド孔３の平面図（接続対象の図示は省略する）である。ガイド孔３にガイドピン１５が挿入されると、弾性部９は弾性変形して、ガイドピン１５をガイド孔３の一方向に押圧する（図中矢印Ａ方向）。弾性部９によってガイドピン１５は、ガイド孔３の内面に押圧されるため、ガイドピン１５を確実に保持することができる。

なお、ガイドピン１５の把持力は、一本当たりのガイドピン抜去力が３４０ｇｆ以上であることが望ましい。３４０ｇｆ未満では、意図せずに、ガイドピン１５がガイド孔３から抜ける恐れがあるためである。また、簡便に取り外し可能なように、同抜去力は１４００ｇｆ以下であることが望ましい。

また、前述したように、弾性部９は、ガイド孔３の周方向に一箇所のみ形成される。したがって、ガイドピン１５は、弾性部９によって、確実に一方向に押し付けられる。

ここで、ガイド孔３の内面であって、弾性部９との対向部を、ガイドピン１５との嵌合位置の基準位置とすることで、ガイドピン１５は、必ず基準位置に押圧される。したがって、ガイド孔３とガイドピン１５とにクリアランスが生じても、ガイドピン１５の位置がずれることがない。また、ガイド孔３の径の製造ばらつきが生じても、基準位置が正しければ、ガイドピン１５を必ず基準位置に配置することができる。なお、ガイドピン１５を確実に一方向に押圧可能であれば、弾性部９を複数に分割して形成（複数箇所に形成）しても良い。

また、図４に示すように、ガイド孔３が複数形成される場合（例えば、図８に示すようなＭＴコネクタ）には、それぞれのガイド孔３の内部において、弾性部９の位置を合わせることが望ましい。このようにすることで、接続対象のそれぞれのガイドピン１５が、それぞれのガイド孔３において、同一方向に押圧される。このため、ガイドピン１５の位置ずれを防止することができる。

本実施の形態によれば、ガイド孔３やガイドピン１５に螺旋溝などを形成する必要がなく、製造性に優れる。特に、ガイド部材５をプレスで加工し、インサート成形することで、本発明のガイド孔３を有する光接続部材を容易に製造することができる。

また、弾性部９は、ガイド孔３内において、ガイドピン１５を一方向に押圧する。このため、ガイド孔３の内部において、ガイドピン１５の位置決めを確実に行うことができる。また、ガイドピン１５が弾性部９によって押圧されるため、ガイド孔３内へのガイドピン１５の保持力が向上する。このため、クリップ等の別部材を用いる必要がなく、部品点数を削減し、光接続構造をコンパクトにすることができる。

また、弾性部９によって押圧される方向のガイド部材５の内面には、板状部材１１の突合せ接合部が位置することがない。このため、ガイドピン１５が、接合部の板圧変化等の影響を受けることがない。このため、ガイドピン１５の位置決め精度が高い。

次に、他の実施形態について説明する。図５は、弾性部９ａを有するガイド孔３を示す平面図である。なお、以下の説明において、図１〜図４と同一の機能を奏する構成については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図５（ａ）に示すように、弾性部９ａは、弾性部９と略同様であるが、弾性部９ａの先端が、湾曲した円弧状の形状である点で異なる。

このようにすることで、図５（ｂ）に示すように、ガイドピン１５を挿入した際に、ガイドピン１５の外面の曲面に線接触させることができる。すなわち、弾性部９の先端形状を、ガイドピン１５の外周面の形状に応じた形状とすることで、弾性部９とガイドピン１５とが点接触ではなく、接触長を長くすることができる。このため、ガイドピン１５の保持力をより高くすることができる。

同様に、図６（ａ）に示すように、断面の一部が切り欠かれて、一方（弾性部９側）に平面部を形成したガイドピン１５ａを用いても良い。この場合には、弾性部９は、図１等と同様に、先端が直線でよい。このようにしても、弾性部９の先端形状を、ガイドピン１５ａの外周面の形状に応じた形状とすることができ、弾性部９とガイドピン１５ａとが点接触ではなく、接触長を長くすることができる。このため、ガイドピン１５ａの保持力をより高くすることができる。

また、図６（ｂ）に示すように、ガイドピン１５ｂを用いても良い。ガイドピン１５ｂは、外周面の一部に、周方向に溝１７が形成される。ガイドピン１５ｂをガイド孔３に挿入すると、弾性部９の先端がガイドピン１５ｂの溝１７に引っかかる。したがって、ガイドピン１５ｂは、ガイド孔３の内部において、一方向に押圧されるとともに、溝１７によって、ガイドピン１５ｂの抜けが防止される。このため、ガイドピン１５ｂの保持力をより高くすることができる。なお、溝１７は、ガイドピン１５ｂの全周に形成されなくても良く、弾性部９に対応する位置にのみ形成されれば良い。

また、図７（ａ）に示すように、外周面に凸部１９を有するガイド部材５を用いてもよい。本実施形態では、ガイド部材５の外周面の周方向に凸部１９が設けられる。凸部１９は、例えば板状部材１１（図２）に対してプレスによって加工される。

フェルール１の成形時に、このガイド部材５をインサート成形して一体化することで、図７（ｂ）に示すように、凸部１９を、フェルール１に対する抜け止め機構として機能さることができる。したがって、ガイドピンの挿抜時に、ガイド部材５がフェルール１から抜け落ちることがない。なお、凸部１９は、図５〜図６に示した各構成に対しても適用可能である。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………フェルール
３………ガイド孔
５………ガイド部材
７………筒状部
９、９ａ………弾性部
１１………板状部材
１３………下片
１５、１５ａ、１５ｂ………ガイドピン
１７………溝
１９………凸部
１００………多心光コネクタ
１０１………フェルール
１０３………テープ芯線
１０５………光ファイバ
１０７………ガイド孔
１１０………光エンジン
１１１………ガイドピン
１１３………クリップ

Claims

ガイドピンを有する接続対象と接続される光接続部材であって、
本体部と、
前記本体部に保持される光ファイバまたは光学素子と、
前記本体部に設けられ、前記ガイドピンが挿入されるガイド孔と、
を具備し、
前記ガイド孔の内部には、前記ガイドピンの挿入方向に対して略垂直な方向に前記ガイドピンを押圧する弾性部が設けられ、
前記ガイド孔の内部において、前記ガイドピンが一方向に押圧されるように、前記弾性部が配置されることを特徴とする光接続部材。
前記ガイド孔には、ガイド部材が固定されており、
前記ガイド部材は、金属製の板状部材が丸められて形成される筒状部と、
前記筒状部の縁部から、前記筒状部の内面側に折り返された弾性部とからなることを特徴とする請求項１記載の光接続部材。
前記ガイド部材は、樹脂製の前記本体部と一体で構成されることを特徴とする請求項２記載の光接続部材。
前記ガイド部材の外周面には凸部が形成され、前記本体部に対する抜け止めとして機能することを特徴とする請求項３記載の光接続部材。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光接続部材を用いた光接続構造であって、
前記弾性部の前記ガイドピンとの接触部は、前記ガイドピンの外周形状に応じた円弧状形状であることを特徴とする光接続構造。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光接続部材を用いた光接続構造であって、
前記ガイドピンの外周面には凹部が設けられ、
前記ガイドピンを前記ガイド孔に完全に挿入すると、前記弾性部が前記凹部に嵌り込むことを特徴とする光接続構造。
ガイドピンを有する接続対象と接続される光接続部材であって、
本体部と、
前記本体部に保持される光ファイバまたは光学素子と、
前記本体部に設けられ、前記ガイドピンが挿入されるガイド孔と、
を具備し、
前記ガイド孔の内部には、前記ガイドピンの挿入方向に対して略垂直な方向に前記ガイドピンを押圧する弾性部が設けられる光接続部材を用いた光接続構造であって、
前記ガイドピンの外周面には平面部が設けられ、
前記ガイドピンを前記ガイド孔に完全に挿入すると、前記弾性部が前記平面部に接触することを特徴とする光接続構造。