JP6475974B2 - レセプタクルコネクタ及び光結合構造 - Google Patents

Description

本発明は、レセプタクルコネクタ及び光結合構造に関する。

特許文献１には、２つの光ファイバ群を互いに光結合するための光コネクタ構造が開示されている。この光コネクタ構造は、各光ファイバ群を保持するための一対のフェルールを有する。該一対のフェルールそれぞれは、光ファイバから出射した光をコリメートし、また、光ファイバに入射する光を集光するためのレンズを有する。

米国特許出願公開第２０１４／０１５３８７５号明細書

特許文献１に記載された構造では、一方のフェルールを収容するハウジングが、他方のフェルールを収容するハウジングを導入するための広い開口部を有する。そして、一対のフェルール同士の光結合部分は、その広い開口部内に設けられている。しかしながら、このような構造では、広い開口部から塵や埃が侵入し、光結合部分に付着するおそれがある。塵や埃が光結合部分に付着すると、光結合効率の低下を招く。本発明は、光結合部分への塵や埃の付着を低減できるレセプタクルコネクタ及び光結合構造を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係るレセプタクルコネクタは、第一光ファイバの端部を保持し、第二光ファイバの端部を保持するプラグコネクタと接続されることにより第一光ファイバと第二光ファイバとを光学的に結合するレセプタクルコネクタであって、レセプタクルフェルールと、レセプタクルフェルールを収容する第一キャビティ及びプラグコネクタを収容する第二キャビティを含むレセプタクルハウジングとを備え、レセプタクルフェルールは、前端と、第一光ファイバの端部を保持する保持部と、第一光ファイバの端部と光学的に結合され、プラグコネクタのプラグインターフェース部に対向し、第一光ファイバから出射される光ビームを拡大して前端から出射するレセプタクルインターフェース部とを有し、レセプタクルハウジングへのプラグコネクタの挿入方向に垂直な断面における第一キャビティの開口面積が、挿入方向に垂直な断面における第二キャビティの開口面積よりも小さく、レセプタクルインターフェース部及びプラグインターフェース部は、光学的に結合する前の第一状態と、光学的に結合した後の第二状態を定義し、第二状態では、レセプタクルインターフェース部が第一キャビティ内に位置する。

また、本発明の一実施形態に係る光結合構造は、上記のレセプタクルコネクタと、プラグコネクタとを備える光結合構造であって、プラグコネクタは、プラグインターフェース部を有するプラグフェルールと、プラグフェルールを収容するプラグハウジングとを備え、プラグインターフェース部は、レセプタクルインターフェース部と光学的に結合され、第二状態では、プラグハウジングの先端が第二キャビティ内に位置し、プラグインターフェース部が第一キャビティ内に位置する。

本発明のレセプタクルコネクタ及び光結合構造によれば、光結合部分への塵や埃の付着を低減できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る光結合構造を示す斜視図である。 図２は、挿入方向に沿った光結合構造の第一状態の断面を示している。 図３は、挿入方向に沿った光結合構造の第二状態の断面を示している。 図４は、レセプタクルフェルール及びプラグフェルールとして好適に用いられるフェルールを示す斜視図である。 図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、スペーサ付近を拡大して示す断面図である。（ａ）は第一状態を示し、（ｂ）は第二状態を示す。 図７は、フェルールを製造する工程の一部を説明するための斜視図である。 図８は、第１変形例に係る光結合構造を示す断面図である。 図９は、第２変形例に係る光結合構造を示す断面図である。 図１０は、第２変形例の弾性部材を拡大して示す斜視図である。 図１１は、第３変形例に係る光結合構造を示す断面図である。 図１２は、第３変形例のレセプタクルフェルールを更に変形した例を示す斜視図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係るレセプタクルコネクタは、第一光ファイバの端部を保持し、第二光ファイバの端部を保持するプラグコネクタと接続されることにより第一光ファイバと第二光ファイバとを光学的に結合するレセプタクルコネクタであって、レセプタクルフェルールと、レセプタクルフェルールを収容する第一キャビティ及びプラグコネクタを収容する第二キャビティを含むレセプタクルハウジングとを備え、レセプタクルフェルールは、前端と、第一光ファイバの端部を保持する保持部と、第一光ファイバの端部と光学的に結合され、プラグコネクタのプラグインターフェース部に対向し、第一光ファイバから出射される光ビームを拡大して前端から出射するレセプタクルインターフェース部とを有し、レセプタクルハウジングへのプラグコネクタの挿入方向に垂直な断面における第一キャビティの開口面積が、挿入方向に垂直な断面における第二キャビティの開口面積よりも小さく、レセプタクルインターフェース部及びプラグインターフェース部は、光学的に結合する前の第一状態と、光学的に結合した後の第二状態を定義し、第二状態では、レセプタクルインターフェース部が第一キャビティ内に位置する。

このレセプタクルコネクタでは、レセプタクルフェルールのレセプタクルインターフェース部が、開口面積が広い第二キャビティではなく、開口面積が狭く且つ第二キャビティよりもレセプタクルハウジングの奥に位置し、塵や埃が侵入しにくい第一キャビティに位置する。したがって、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との光結合部分への塵や埃の付着を低減し、光結合効率の低下を抑制することができる。

上記のレセプタクルコネクタでは、第一状態においても、レセプタクルインターフェース部が第一キャビティ内に位置してもよい。これにより、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との光結合前においても、レセプタクルインターフェース部への塵や埃の付着を低減することができる。

上記のレセプタクルコネクタにおいて、第二状態では、第一状態と比較して、挿入方向におけるレセプタクルインターフェース部の位置がプラグコネクタとは逆側に移動してもよい。これにより、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との光結合部分を、開口面積が狭く奥深い第一キャビティ内に容易に配置することができる。

上記のレセプタクルコネクタでは、レセプタクルハウジングの内壁が、レセプタクルフェルールと当接することにより、レセプタクルインターフェース部を第一キャビティ内に保持する部分を有してもよい。これにより、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との光結合部分を、開口面積が狭く奥深い第一キャビティ内に容易に配置することができる。更に、レセプタクルフェルールと当接するレセプタクルハウジングの上記部分によって第一キャビティの開口面積が更に狭くなり、塵や埃の侵入をより効果的に低減することができる。

上記のレセプタクルコネクタでは、レセプタクルハウジングが、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との間に設けられたスペーサを更に備え、第二状態では、第一状態と比較して、挿入方向におけるレセプタクルインターフェース部に対するスペーサの相対位置がレセプタクルインターフェース部側に移動してもよい。

上記のレセプタクルコネクタでは、スペーサが第二キャビティに向けて付勢されており、レセプタクルハウジングの内壁は、スペーサと当接することにより、レセプタクルインターフェース部を第一キャビティ内に保持する部分を有してもよい。これにより、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との光結合部分を、開口面積が狭く奥深い第一キャビティ内に容易に配置することができる。更に、スペーサと当接するレセプタクルハウジングの上記部分によって第一キャビティの開口面積が更に狭くなり、塵や埃の侵入をより効果的に低減することができる。

上記のレセプタクルコネクタは、挿入方向においてプラグコネクタとの間にレセプタクルフェルールを挟む位置に配置され、レセプタクルフェルールを支持するとともにプラグコネクタとは反対側へのレセプタクルフェルールの移動を規制する支持部材と、支持部材とレセプタクルフェルールとの間に配置された第一弾性部材と、を更に備え、第二状態では、第一弾性部材が第一状態よりも縮んでもよい。これにより、挿入方向におけるレセプタクルインターフェース部の位置をプラグコネクタとは逆側に移動させる構造を容易に実現できる。

上記のレセプタクルコネクタは、挿入方向においてプラグコネクタとの間にレセプタクルフェルールを挟む位置に配置され、レセプタクルフェルールを支持するとともにレセプタクルハウジングに固定された第二弾性部材を更に備え、第二状態では、第二弾性部材が第一状態よりも縮んでもよい。これにより、挿入方向におけるレセプタクルインターフェース部の位置をプラグコネクタとは逆側に移動させる構造を容易に実現できる。

上記のレセプタクルコネクタでは、第二キャビティがプラグコネクタのラッチレバーの少なくとも一部を収容してもよい。これにより、ラッチレバーによって第二キャビティとプラグコネクタとの隙間が狭くなり、塵や埃の侵入をより効果的に低減することができる。

上記のレセプタクルコネクタは、レセプタクルフェルールの第一ガイドピン孔に一部が挿通され、プラグフェルールの第二ガイドピン孔に他の一部が挿通されることにより、レセプタクルフェルールとプラグフェルールとの位置決めを行う棒状のガイドピンを更に備え、第一光ファイバはシングルモード光ファイバであり、ガイドピンの外径と第一ガイドピン孔および第二ガイドピン孔の内径との差は、マルチモード光ファイバの接続に用いられる差であってもよい。上記のレセプタクルコネクタでは、レセプタクルインターフェース部から出射される光ビームの径、及びレセプタクルインターフェース部に入射する光ビームの径は、第一光ファイバの端面における径よりも大きい。従って、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との相対位置精度が緩和されるので、上記のようにマルチモード光ファイバ用のガイドピンを用いることができる。これにより、ガイドピンの公差を大きくして製造コストを低減することができる。

また、本発明の一実施形態に係る光結合構造は、上記いずれかのレセプタクルコネクタと、プラグコネクタとを備える光結合構造であって、プラグコネクタは、プラグインターフェース部を有するプラグフェルールと、プラグフェルールを収容するプラグハウジングと、を備え、プラグインターフェース部は、レセプタクルインターフェース部と光学的に結合され、第二状態では、プラグハウジングの先端が第二キャビティ内に位置し、プラグインターフェース部が第一キャビティ内に位置する。この光結合構造によれば、上記いずれかのレセプタクルコネクタを備えることによって、レセプタクルインターフェース部とプラグインターフェース部との光結合部分への塵や埃の付着を低減し、光結合効率の低下を抑制することができる。また、第二状態においてプラグハウジングの先端が第二キャビティ内に位置し、プラグインターフェース部が第一キャビティ内に位置するので、プラグインターフェース部がプラグハウジングの先端から突出した構造となる。従って、プラグインターフェース部の清掃が容易となる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本発明のレセプタクルコネクタ及び光結合構造の一態様について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面には、ＸＹＺ直交座標系が示されている。

図１は、本発明の第１実施形態に係る光結合構造１Ａを示す斜視図である。光結合構造１Ａは、レセプタクルコネクタ１０Ａと、プラグコネクタ２０とを備える。レセプタクルコネクタ１０Ａは、後述する第一光ファイバの端部を保持し、第二光ファイバの端部を保持するプラグコネクタ２０と接続されることにより、第一光ファイバと第二光ファイバとを光学的に結合する。レセプタクルコネクタ１０Ａは、略直方体状のレセプタクルハウジング１１を備える。レセプタクルハウジング１１は、プラグコネクタ２０を収容するキャビティ１８（第二キャビティ）を有する。キャビティ１８は、プラグコネクタ２０の挿入方向（Ｚ方向）に延びており、挿入方向に垂直なキャビティ１８の断面（ＸＹ断面）は略長方形状である。また、プラグコネクタ２０は、略直方体状のプラグハウジング２１を有する。プラグハウジング２１の一の外側面にはラッチレバー２１ａが設けられている。キャビティ１８はラッチレバー２１ａの少なくとも一部を収容し、キャビティ１８の一の内側面には、ラッチレバー２１ａと係合するラッチ係合部が設けられている。プラグコネクタ２０がキャビティ１８に挿入された際、ラッチレバー２１ａとラッチ係合部とが互いに係合することにより、プラグコネクタ２０の抜出が防がれる。

図２及び図３は、挿入方向に沿った光結合構造１Ａの断面を示している。図２は、プラグコネクタ２０がレセプタクルコネクタ１０Ａに挿入される前の状態（以下、第一状態という）を示し、図３は、プラグコネクタ２０がレセプタクルコネクタ１０Ａに挿入された状態（以下、第二状態という）を示す。

図２及び図３に示されるように、レセプタクルコネクタ１０Ａは、上述したレセプタクルハウジング１１に加えて、レセプタクルフェルール１３、スペーサ１４、ピンキーパ１５、２本の棒状のガイドピン１６、及び支持部材１９を更に備える。また、レセプタクルハウジング１１は、上述したキャビティ１８に加えて、レセプタクルフェルール１３を収容するキャビティ１７（第一キャビティ）を有する。また、プラグコネクタ２０は、上述したプラグハウジング２１に加えて、プラグハウジング２１に収容されたプラグフェルール２３を更に備える。

レセプタクルフェルール１３及びプラグフェルール２３は、互いに同一の構成を有する。ここで、図４は、レセプタクルフェルール１３及びプラグフェルール２３として好適に用いられるフェルール３０を示す斜視図である。また、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図４及び図５に示されるように、フェルール３０は、フェルール本体部３１と、グリンレンズアレイ３４とを有する。レセプタクルフェルール１３においては、フェルール本体部３１は、光ファイバＦ２の端部を保持する保持部である保持孔３３を有する。グリンレンズアレイ３４は、光ファイバＦ２の端部と光学的に結合され、当該光ファイバＦ２から出射される光ビームを拡大して出射するレセプタクルインターフェース部１３ｂを有する。従って、レセプタクルフェルール１３としてのフェルール３０は、前端３０ａにレセプタクルインターフェース部１３ｂを有し、拡大された光ビームは前端３０ａから出射される。また、プラグフェルール２３においても、フェルール本体部３１が保持部を有し、グリンレンズアレイ３４がプラグインターフェース部２３ｂを有する。

フェルール本体部３１は、いわゆるＭＴフェルールであって、略直方体状の外形を有する。具体的には、フェルール本体部３１は、前端面３１ａ、後端面３１ｂ、及び側面３１ｃを有する。前端面３１ａ及び後端面３１ｂは、それぞれＸＹ平面に沿って延びており、Ｚ方向に互いに対向する。側面３１ｃは、ＺＸ平面に沿って延びており、前端３１ａと後端３１ｂとを繋ぐ。

フェルール本体部３１は、光ケーブルＦ１を構成する複数の光ファイバＦ２の端部を保持する。なお、レセプタクルフェルール１３においては、光ファイバＦ２は第一光ファイバに相当し、プラグフェルール２３においては、光ファイバＦ２は第二光ファイバに相当する。フェルール本体部３１の後端面３１ｂには、光ケーブルＦ１を導入するための導入部３２（図５を参照）が開口している。導入部３２は、複数の光ファイバＦ２が一体化されて成る光ケーブルＦ１を保持する。導入部３２は、前端面３１ａに向けて貫通しており、貫通途中に、側面３１ｃに開口する窓３２ａを有する。また、導入部３２は、窓３２ａより前方において、光ファイバＦ２を個別に保持するように設けられた複数の保持孔３３を含む。保持孔３３は、窓３２ａ側の大径部３３ａと、前端面３１ａ側の小径部３３ｂとを含む。大径部３３ａは、複数の光ファイバＦ２を一体化するための被覆樹脂Ｆ１ａが除去された光ファイバＦ２の部分のうち、樹脂被覆部分Ｆ２ａを保持する。また、小径部３３ｂは、その樹脂被覆も除去された光ファイバＦ２の裸ファイバ部分Ｆ２ｂを保持する。小径部３３ｂの内径は、大径部３３ａの内径よりも小さい。図５に示されるように、裸ファイバ部分Ｆ２ｂの先端は、前端面３１ａにおいて露出している。

光ケーブルＦ１、及び光ケーブルＦ１を構成する複数の光ファイバＦ２は、導入部３２に保持されるようにフェルール本体部３１の後方から挿入され、窓３２ａから導入された接着剤が硬化することによって固定される。前端面３１ａは研磨処理され、前端面３１ａにおいて露出する光ファイバＦ２の先端面は平坦となる。光ファイバＦ２としては、シングルモード光ファイバ、及びマルチモード光ファイバの何れであってもよく、或いは他の種類の光ファイバであってもよい。

グリンレンズアレイ３４は、フェルール本体部３１の前端面３１ａに接着により固定されている。グリンレンズアレイ３４は、レセプタクルインターフェース部１３ｂ（またはプラグインターフェース部２３ｂ）を有する前面３４ａと、フェルール本体部３１の前端面３１ａに対向する背面３４ｂとを有する。レセプタクルフェルール１３の端面（前端３０ａ）にレセプタクルインターフェース部１３ｂが配置され、プラグフェルール２３の端面（前端３０ａ）にプラグインターフェース部２３ｂが配置される。レセプタクルインターフェース部１３ｂと、プラグインターフェース部２３ｂとは、互いに対向し、光学的に結合する前の第一状態（図２参照）と、光学的に結合した後の第二状態（図３参照）とを定義する。

また、グリンレンズアレイ３４は、複数の光ファイバＦ２それぞれと光学的に結合される複数のグリンレンズ（光学素子）３５を有する。複数のグリンレンズ３５は、ＸＹ面内においてアレイ状に配置されており、背面３４ｂから前面３４ａにわたって貫通する複数のレンズ保持孔３４ｃ（図５を参照）にそれぞれ接着固定されている。複数のグリンレンズ３５は、それぞれ対応する光ファイバＦ２の端部と光学的に結合され、光ファイバＦ２から出射される光ビームを拡大し、レセプタクルインターフェース部１３ｂ（またはプラグインターフェース部２３ｂ）から出射する。また、プラグインターフェース部２３ｂ（またはレセプタクルインターフェース部１３ｂ）から出射された拡大ビームは、レセプタクルインターフェース部１３ｂ（またはプラグインターフェース部２３ｂ）において受光され、グリンレンズ３５で集光されて光ファイバＦ２へ結合する。複数のグリンレンズ３５は、例えば、中心から外周に向けて徐々に屈折率が低下するように構成されたグレーデッドインデックスファイバである。

グリンレンズアレイ３４の前面３４ａ及び背面３４ｂは、研磨処理によって平滑化されている。背面３４ｂは、各光ファイバＦ２と各グリンレンズ３５とが互いに光結合した状態で、フェルール本体部３１の前端面３１ａに接着固定されている。

また、図４に示されるように、フェルール３０は、２つのガイドピン孔３６を更に有する。これらのガイドピン孔３６は、Ｚ方向に延びており、複数の光ファイバＦ２を挟むようにＸ方向に並んで形成されている。ガイドピン孔３６は、フェルール本体部３１に形成されたガイドピン孔と、グリンレンズアレイ３４に形成されたガイドピン孔とがＺ方向に連通されて成る。なお、レセプタクルフェルール１３においては、ガイドピン孔３６は第一ガイドピン孔に相当し、プラグフェルール２３においては、ガイドピン孔３６は第二ガイドピン孔に相当する。

レセプタクルフェルール１３のガイドピン孔３６には、図２及び図３に示されるガイドピン１６の一部（前部）が挿通され、プラグフェルール２３のガイドピン孔３６には、ガイドピン１６の他の一部（後部）が挿通される。これにより、レセプタクルフェルール１３とプラグフェルール２３との位置決めを行うことができる。但し、光ファイバＦ２がシングルモード光ファイバである場合、ガイドピン１６の外径と、ガイドピン孔３６の内径との差は、マルチモード光ファイバの接続に用いられる差であってもよい。

再び図２及び図３を参照する。前述したように、レセプタクルハウジング１１は、キャビティ１７（第一キャビティ）及びキャビティ１８（第二キャビティ）を有する。キャビティ１７及び１８は、プラグコネクタ２０の挿入方向であるＺ方向に連通している。キャビティ１７にはレセプタクルフェルール１３が収容され、キャビティ１８にはプラグコネクタ２０が収容される。そして、Ｚ方向から見たキャビティ１７及び１８の大きさは互いに異なる。すなわち、プラグコネクタ２０の挿入方向に垂直な断面（ＸＹ断面）におけるキャビティ１７の開口面積は、該挿入方向に垂直な断面（ＸＹ断面）におけるキャビティ１８の開口面積よりも小さい。特に本実施形態では、Ｘ方向におけるキャビティ１８の内寸が、ラッチレバー２１ａが収容される為に必要な空間の分だけ、同方向におけるキャビティ１７の内寸よりも大きくなっている。

ピンキーパ１５及び支持部材１９は、キャビティ１７の内部に設けられている。ピンキーパ１５は、支持部材１９に支持されるとともに、ガイドピン１６の一端部を保持することにより、レセプタクルフェルール１３を支持する。支持部材１９は、レセプタクルハウジング１１に固定されている。支持部材１９は、Ｚ方向においてプラグコネクタ２０との間にレセプタクルフェルール１３を挟む位置に配置され、ピンキーパ１５を介してレセプタクルフェルール１３を支持するとともに、プラグコネクタ２０とは反対側へのレセプタクルフェルール１３の移動を規制する。このような構成によって、ガイドピン１６が挿通されたレセプタクルフェルール１３のキャビティ１７内部での位置決めがなされる。

スペーサ１４は、レセプタクルフェルール１３の前端３０ａと、プラグフェルール２３の前端３０ａとの間に設けられ、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとを互いに離間させる。ここで、図６は、スペーサ１４付近を拡大して示す断面図である。図６（ａ）は第一状態を示し、図６（ｂ）は第二状態を示す。プラグコネクタ２０が挿入される前の第一状態（図６（ａ）を参照）において、スペーサ１４はレセプタクルハウジング１１内に収容されている。スペーサ１４は、板状を呈しており、Ｚ方向に対向する第一面１４ａ及び第二面１４ｂを有する。第一面１４ａはレセプタクルフェルール１３の前端３０ａと対向し、第二面１４ｂはプラグフェルール２３の前端３０ａと対向する。また、スペーサ１４は、ＸＹ面内における中央部分に、光ビームを通過させるための開口１４ｃを有する。開口１４ｃは、第一面１４ａから第二面１４ｂまで貫通し、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとを対向させている。

また、スペーサ１４は、２つのガイドピン１６を挿通するための２つのガイドピン孔１４ｄを更に有する。これらのガイドピン孔１４ｄは、開口１４ｃを間に挟むようにＸ方向に並んで形成されている。第一状態では、ガイドピン孔１４ｄはレセプタクルフェルール１３のガイドピン孔３６と連通しており、ガイドピン１６がこれらのガイドピン孔１４ｄ，３６に挿通された状態で保持される。また、ガイドピン孔１４ｄのうち第一面１４ａ側の一部の内径は、第二面１４ｂ側の他部の内径よりも大きくなっており、該一部には、Ｚ方向に伸縮する弾性部材５１が挿入されている。弾性部材５１は、例えばコイルばねであり、ガイドピン１６を内側に収容するように配置されている。弾性部材５１の一端はスペーサ１４に接し、弾性部材５１の他端はレセプタクルフェルール１３に接する。

また、スペーサ１４の外周面１４ｅは、キャビティ１８に向けて徐々に狭くなるテーパ形状を有する。そして、レセプタクルハウジング１１のキャビティ１７の内壁には、スペーサ１４の外周面１４ｅと当接する面１７ａが形成されている。従って、図６（ａ）に示される第一状態では、弾性部材５１がスペーサ１４をキャビティ１８に向けて付勢するとともに、面１７ａが外周面１４ｅと当接することにより、レセプタクルインターフェース部１３ｂがキャビティ１７内に位置することとなる。このとき、スペーサ１４の第一面１４ａとレセプタクルインターフェース部１３ｂとは互いに離間している。そして、図６（ｂ）に示される第二状態では、スペーサ１４がプラグフェルール２３に押されることによって、第一状態と比較して、Ｚ方向におけるレセプタクルインターフェース部１３ｂに対するスペーサ１４の相対位置が、該レセプタクルインターフェース部１３ｂ側に移動する。このとき、スペーサ１４の外周面１４ｅと面１７ａとは互いに離間する。なお、この状態においても、レセプタクルインターフェース部１３ｂはキャビティ１７内に位置する。

再び図２及び図３を参照する。プラグコネクタ２０は、前述したプラグハウジング２１及びプラグフェルール２３に加えて、弾性部材２４と支持部材２９とを更に有する。支持部材２９は、プラグハウジング２１の内部後端に固定されている。支持部材２９は、プラグハウジング２１のラッチレバー２１ａが広がりすぎないように規制するためのラッチ規制部２９ａを有する。

弾性部材２４は、例えばＺ方向に伸縮するコイルばねであり、プラグハウジング２１の内部においてプラグフェルール２３と支持部材２９との間に配置されている。弾性部材２４は、プラグフェルール２３を前方（レセプタクルフェルール１３に向けた方向）に付勢する。この弾性部材２４の弾性力は、スペーサ１４に設けられた弾性部材５１（図４参照）の弾性力よりも大きいことが好ましい。また、プラグハウジング２１の内面には、部分２１ｂが設けられている。部分２１ｂは、プラグフェルール２３のフェルール本体部３１の側面に形成された突起に当接する。これにより、プラグフェルール２３が弾性部材２４に付勢されつつ、プラグハウジング２１内に保持される。また、このとき、プラグインターフェース部２３ｂは、プラグハウジング２１の前端から突出している。

図２に示されるプラグコネクタ２０が、レセプタクルハウジング１１のキャビティ１８に挿入されると、ガイドピン１６がプラグフェルール２３のガイドピン孔３６に挿入される。これにより、レセプタクルフェルール１３とプラグフェルール２３とのＸＹ面内における位置決めがなされる。

プラグフェルール２３にガイドピン１６が挿入された状態で更にプラグフェルール２３を挿入すると、図３に示されるように、プラグインターフェース部２３ｂがスペーサ１４の第二面１４ｂに当接する。そして更にプラグフェルール２３を挿入すると、弾性部材５１が収縮し、Ｚ方向における第二面１４ｂの位置がレセプタクルフェルール１３側へ移動する。そして、スペーサ１４の第一面１４ａがレセプタクルインターフェース部１３ｂに当接する。この状態でラッチレバー２１ａがラッチ係合部と係合し、レセプタクルコネクタ１０Ａとプラグコネクタ２０とが互いに接続される。このとき、レセプタクルフェルール１３及びスペーサ１４とレセプタクルハウジング１１との間、並びに、プラグフェルール２３とプラグハウジング２１との間に隙間が生じるので、レセプタクルフェルール１３及びプラグフェルール２３はフローティング状態となり、これらの結合部分に外力が伝わりにくい構成となる。

また、このとき、プラグインターフェース部２３ｂはプラグハウジング２１の前端より突出しているので、プラグインターフェース部２３ｂがキャビティ１７内に進入し、レセプタクルインターフェース部１３ｂと光結合される。従って、プラグハウジング２１の先端がキャビティ１８内に位置し、レセプタクルインターフェース部１３ｂがキャビティ１７内に位置することとなる。

以上に説明した、本実施形態に係る光結合構造１Ａ及びレセプタクルコネクタ１０Ａによって得られる効果について説明する。レセプタクルコネクタ１０Ａでは、レセプタクルインターフェース部１３ｂが、開口面積が広いキャビティ１８ではなく、開口面積が狭く且つキャビティ１８よりもレセプタクルハウジング１１の奥に位置し、塵や埃が侵入しにくいキャビティ１７に位置する。したがって、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの光結合部分への塵や埃の付着を低減し、光結合効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態のように、第一状態においても、レセプタクルインターフェース部１３ｂがキャビティ１７内に位置してもよい。これにより、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの光結合前においても、レセプタクルインターフェース部１３ｂへの塵や埃の付着を低減することができる。

また、本実施形態のように、レセプタクルハウジング１１が、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの間にスペーサ１４を備え、第二状態では、第一状態と比較して、Ｚ方向におけるレセプタクルインターフェース部１３ｂに対するスペーサ１４の相対位置がレセプタクルインターフェース部１３ｂ側に移動してもよい。これにより、レセプタクルフェルール１３及びプラグフェルール２３のフローティング状態を好適に実現できる。また、スペーサ１４を板状の部材によって構成することができ、スペーサ１４の構造が簡略化される。更には、第一状態及び第二状態のいずれにおいても、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの光結合部分を、レセプタクルハウジング１１の奥に容易に配置できる。

また、本実施形態のように、スペーサ１４がキャビティ１８に向けて付勢されており、レセプタクルハウジング１１の内壁は、スペーサ１４と当接することによりレセプタクルインターフェース部１３ｂをキャビティ１７内に保持する部分（面１７ａ）を有してもよい。これにより、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの光結合部分を、開口面積が狭く奥深いキャビティ１７内に容易に配置することができる。更に、スペーサ１４と当接するレセプタクルハウジング１１の上記部分（面１７ａ）によってキャビティ１７の開口面積が更に狭くなり、塵や埃の侵入をより効果的に低減することができる。なお、スペーサ１４をキャビティ１８に向けて付勢する弾性部材５１の弾性力は、プラグコネクタ２０に設けられた弾性部材２４の弾性力より小さいことが好ましい。これにより、確実にスペーサ１４を後退させてレセプタクルフェルール１３及びプラグフェルール２３をフローティング状態とすることができる。

また、本実施形態のように、キャビティ１８がラッチレバー２１ａの少なくとも一部を収容してもよい。これにより、ラッチレバー２１ａによってキャビティ１８とプラグコネクタ２０との隙間が狭くなり、塵や埃の侵入をより効果的に低減することができる。

また、本実施形態のように、光ファイバＦ２がシングルモード光ファイバである場合に、ガイドピン１６の外径とガイドピン孔３６の内径との差が、マルチモード光ファイバの接続に用いられる差であってもよい。本実施形態のレセプタクルコネクタ１０Ａでは、グリンレンズ３５によって、レセプタクルインターフェース部１３ｂから出射される光ビームの径、及びレセプタクルインターフェース部１３ｂに入射する光ビームの径が、光ファイバＦ２の先端面における径よりも大きく、このような大きい径にてレセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの間での光ビームの授受が行われる。従って、レセプタクルインターフェース部１３ｂと、プラグインターフェース部２３ｂとの相対位置精度が緩和されるので、上記のようにマルチモード光ファイバ用のガイドピン１６を用いることができる。これにより、ガイドピン１６の公差を大きくして製造コストを低減することができる。

また、本実施形態のように、第二状態においてプラグハウジング２１の先端がキャビティ１８内に位置し、プラグインターフェース部２３ｂがキャビティ１７内に位置してもよい。これにより、プラグインターフェース部２３ｂがプラグハウジング２１の先端から突出した構造となる。従って、プラグインターフェース部２３ｂの清掃が容易となる。また、これにより、キャビティ１７の開口部がプラグフェルール２３によって更に狭くなるので、第二状態において、塵や埃の侵入をより効果的に低減できる。

ここで、図７は、フェルール３０を製造する工程の一部を説明するための斜視図である。フェルール本体部３１の前端面３１ａにグリンレンズアレイ３４を取り付ける際には、フェルール本体部３１とグリンレンズアレイ３４との相対位置を治具ガイドピン６１によって固定する。そして、その状態を保ったまま、前端面３１ａと背面３４ｂとの間に介在する接着剤を硬化させる。

このとき、フェルール本体部３１とグリンレンズアレイ３４との相対位置関係の精度が重要である。フェルール本体部３１とグリンレンズアレイ３４とが互いにずれると、光ファイバＦ２の光軸とグリンレンズ３５の光軸とが互いにずれてしまう。その場合、光ファイバＦ２から出射された光ビームの光軸は、グリンレンズ３５によって曲げられ、接続方向であるＺ方向に対して傾斜してしまう。

本実施形態のように、レセプタクルフェルール１３とプラグフェルール２３との間で径が拡大された光ビームの授受が行われる場合、接続方向であるＺ方向に平行に光ビームが出射される場合には、前述したようにレセプタクルフェルール１３とプラグフェルール２３との軸ズレに強い。しかしながら、Ｚ方向に対して傾斜して光ビームが出射されると、軸ズレによる接続損失が大きくなってしまう。また、光ビームの光軸がＺ方向に対して傾斜するように予め設定されているような場合であっても、光軸の傾斜角が所望の角度からずれると、接続損失が大きくなってしまう。

そこで、フェルール本体部３１とグリンレンズアレイ３４との位置決め精度を高めるために、治具ガイドピン６１として、シングルモード接続用のガイドピンを用いるとよい。シングルモード接続用のガイドピンとは、ガイドピン孔３６の内径とガイドピンの外径の差が１μｍ以下であるものをいう。また、ガイドピンの外径が軸方向において変化する場合、ここでいうガイドピンの外径とは、軸方向における外径の平均値をいう。これにより、フェルール本体部３１とグリンレンズアレイ３４との位置ずれが１μｍ以下となり、軸ズレによる接続損失を効果的に低減できる。

なお、フェルール本体部３１とグリンレンズアレイ３４とを接続した後には、この治具ガイドピン６１は取り外される。従って、精度の高いシングルモード接続用のガイドピンは高価であるけれども、繰り返し使用可能となり、製造コストを低減できる。

（第１変形例）
図８は、上記実施形態の第１変形例に係る光結合構造１Ｂを示す断面図である。なお、図８は、結合後の第二状態を示している。本変形例と上記実施形態との相違点は、レセプタクルフェルール１３をフローティングさせるためのレセプタクルコネクタ１０Ｂの構造である。

図８に示されるように、本変形例のレセプタクルコネクタ１０Ｂは、上述したレセプタクルコネクタ１０Ａの構造に加えて、弾性部材５２を更に有する。弾性部材５２は、キャビティ１７の内部において、支持部材１９とピンキーパ１５との間に設けられている。弾性部材５２は、本変形例における第一弾性部材の例であって、レセプタクルインターフェース部１３ｂをキャビティ１８に向けて付勢する。そして、第二状態では、プラグフェルール２３がスペーサ１４及びレセプタクルフェルール１３を押し込むことにより、弾性部材５２が第一状態よりも縮む。これにより、Ｚ方向におけるレセプタクルインターフェース部１３ｂの位置が、プラグコネクタ２０とは逆側に移動する。

弾性部材５２の弾性力は、スペーサ１４に設けられた弾性部材５１の弾性力より大きく、プラグコネクタ２０に設けられた弾性部材２４の弾性力とほぼ同等または大きくなるように設定されている。これにより、第二状態において弾性部材５１を確実に収縮させることができる。また、第二状態において光ケーブルＦ１に引っ張り力が加わったとしても、弾性部材５２が伸縮できるので、レセプタクルフェルール１３とプラグフェルール２３との光結合状態を維持できる。従って、光ケーブルＦ１への引っ張り力に対する光結合構造１Ｂの信頼性を更に高めることができる。

また、本変形例によれば、レセプタクルフェルール１３及びプラグフェルール２３はフローティング状態となり、これらの結合部分に外力が伝わりにくい構成となる。また、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの光結合部分を、レセプタクルハウジング１１の奥に容易に配置することができる。

なお、本変形例では、レセプタクルコネクタ１０Ｂ及びプラグコネクタ２０の双方において、支持部材１９，２９とフェルール１３，２３との間に弾性部材５２，２４が配置されているので、Ｚ方向の引っ張り力に対する十分な耐性が実現される。しかしながら、所望の耐性が低い場合には、弾性部材５２，２４のいずれか一方のみが配置されても良い。例えば、変形例において、プラグコネクタ２０の弾性部材２４を省くことも可能である。

（第２変形例）
図９は、上記実施形態の第２変形例に係る光結合構造１Ｃを示す断面図である。なお、図９は、結合後の第二状態を示している。本変形例と上記実施形態との相違点は、レセプタクルフェルール１３をフローティングさせるためのレセプタクルコネクタ１０Ｂの構造である。

図９に示されるように、本変形例のレセプタクルコネクタ１０Ｃは、上述したレセプタクルコネクタ１０Ａの支持部材１９に代えて、弾性部材５３を備えている。弾性部材５３は、キャビティ１７の内部においてレセプタクルハウジング１１に固定され、Ｚ方向においてプラグコネクタ２０との間にレセプタクルフェルール１３を挟む位置に配置されている。そして、弾性部材５３は、ピンキーパ１５を介してレセプタクルフェルール１３を弾性的に支持している。なお、弾性部材５３は、本変形例における第二弾性部材の例である。第二状態では、プラグフェルール２３がスペーサ１４及びレセプタクルフェルール１３を押し込むことにより、弾性部材５３が第一状態よりも縮む。これにより、Ｚ方向におけるレセプタクルインターフェース部１３ｂの位置が、プラグコネクタ２０とは逆側に移動する。

図１０は、弾性部材５３を拡大して示す斜視図である。この弾性部材５３には、少なくとも一部において弾性変形しやすい構造が導入されている。具体的には、弾性部材５３は、略直方体状の外形を有しており、ピンキーパ１５と対向する面５３ａに、ピンキーパ１５が当接するための突起部５３ｂが設けられている。従って、レセプタクルフェルール１３に加わるＺ方向の力は、弾性部材５３の特定箇所（突起部５３ｂ）に集中することとなる。また、突起部５３ｂの裏側には空間部５３ｃが設けられており、突起部５３ｂを含む弾性部材５３の部分をＺ方向に移動可能としている。なお、弾性部材５３は爪部５３ｄを更に有しており、爪部５３ｄがレセプタクルハウジング１１に係合することによって、弾性部材５３がレセプタクルハウジング１１に固定される。

弾性部材５３の弾性力は、スペーサ１４に設けられた弾性部材５１の弾性力より大きく、プラグコネクタ２０に設けられた弾性部材２４の弾性力とほぼ同等または大きくなるように設定されている。これにより、第二状態において弾性部材５１を確実に収縮させることができる。また、第二状態において光ケーブルＦ１に引っ張り力が加わったとしても、弾性部材５３が伸縮できるので、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの光結合状態を維持できる。従って、光ケーブルＦ１への引っ張り力に対する光結合構造１Ｃの信頼性を更に高めることができる。

また、本変形例のレセプタクルコネクタ１０Ｃは、上記実施形態の支持部材１９に弾性を与えて第１変形例の弾性部材５２を省いたものである。従って、部品点数を抑えつつ第１変形例と同様の効果を得ることができるので、低コスト化が可能となり、また、レセプタクルコネクタ１０ＣのＺ方向の長さを短くできる。

（第３変形例）
図１１は、上記実施形態の第３変形例に係る光結合構造１Ｄを示す断面図である。なお、図１１は、結合後の第二状態を示している。本変形例と上記第１変形例との相違点は、レセプタクルフェルール１３をレセプタクルハウジング１１内部において位置決めするための構成、より詳しくは、Ｚ方向に位置決めするための構成である。

本変形例では、レセプタクルフェルール１３とプラグフェルール２３との間にスペーサが設けられておらず、第二状態において、レセプタクルフェルール１３の前端３０ａとプラグフェルール２３の前端３０ａとは互いに当接する。すなわち、レセプタクルインターフェース部１３ｂ及びプラグインターフェース部２３ｂは、グリンレンズアレイ３４の前面３４ａに対して凹んでいる。そして、このようなグリンレンズアレイ３４の前面３４ａ同士が互いに当接することにより、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂが間隔をあけて互いに対向する。

また、レセプタクルハウジング１１のキャビティ１７には、第一状態においてレセプタクルフェルール１３の部分１３ａに当接する面１７ｂが設けられている。この面１７ｂは、弾性部材５２によって付勢されたレセプタクルフェルール１３の移動を規制し、Ｚ方向におけるレセプタクルフェルール１３の位置決めを行う。これにより、レセプタクルインターフェース部１３ｂが、キャビティ１７内に保持される。そして、第二状態では、レセプタクルフェルール１３がプラグフェルール２３に押し込まれることによって弾性部材５２が僅かに押し戻され、面１７ｂと部分１３ａとが間隔をあけた状態で保持される。なお、この状態においても、レセプタクルインターフェース部１３ｂはキャビティ１７内に位置する。

本変形例のように、レセプタクルハウジング１１は、レセプタクルフェルール１３の部分１３ａと当接することによりレセプタクルフェルール１３の光結合面３４ａをキャビティ１７内に保持する部分（面１７ｂ）を有してもよい。これにより、上記実施形態と同様に、レセプタクルインターフェース部１３ｂとプラグインターフェース部２３ｂとの光結合部分への塵や埃の付着を低減し、光結合効率の低下を抑制することができる。なお、図１１にはフェルール本体部３１に部分１３ａが設けられている例が示されているが、部分１３ａはグリンレンズアレイ３４に設けられてもよい。

図１２は、本変形例のレセプタクルフェルール１３を更に変形した例を示す斜視図である。図１２に示されるレセプタクルフェルール１３Ａは、図１１に示されたフェルール本体部３１にレセプタクルインターフェース部１３ｂが一体に構成されている。このような構成では、レセプタクルフェルール１３Ａを通信波長に対して透明な樹脂材料（例えばポリエーテルイミド）によって形成することにより、光ファイバＦ２の端部を保持する保持部と、光学素子と、レセプタクルインターフェース部１３ｂとを容易に形成できる。レセプタクルフェルール１３Ａのレンズ（光学素子）３７は、例えば樹脂製の凸レンズである。また、レンズ３７は前面３４ａから凹んだ位置に形成された凹部内のレセプタクルインターフェース部１３ｂに形成され、該凹部は、レンズ３７の高さよりも深い。これにより、レセプタクルフェルール１３Ａの前端がスペーサとして機能する。更に、ガイドピン３８もまた、レセプタクルフェルール１３Ａと一体に構成されてもよい。この場合、図８に示されたピンキーパ１５を不要にできる。

１Ａ〜１Ｄ…光結合構造、１０Ａ〜１０Ｃ…レセプタクルコネクタ、１１…レセプタクルハウジング、１３…レセプタクルフェルール、１３ｂ…レセプタクルインターフェース部、１４…スペーサ、１５…ピンキーパ、１６…ガイドピン、１７…第一キャビティ、１８…第二キャビティ、１９，２９…支持部材、２０…プラグコネクタ、２１…プラグハウジング、２３…プラグフェルール、２３ｂ…プラグインターフェース部、２４…弾性部材、２９…支持部材、３０…フェルール、３１…フェルール本体部、３２…導入部、３３…保持孔、３４…グリンレンズアレイ、３４ａ…前面、３５…グリンレンズ、３６…ガイドピン孔、５１〜５３…弾性部材、６１…治具ガイドピン、Ｆ１…光ケーブル、Ｆ２…光ファイバ。

Claims (10)

1. 第一光ファイバの端部を保持し、第二光ファイバの端部を保持するプラグコネクタと接続されることにより前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとを光学的に結合するレセプタクルコネクタであって、
   レセプタクルフェルールと、
   前記レセプタクルフェルールを収容する第一キャビティ及び前記プラグコネクタを収容する第二キャビティを含むレセプタクルハウジングと、
   を備え、
   前記レセプタクルフェルールは、
   前端と、
   前記第一光ファイバの端部を保持する保持部と、
   前記第一光ファイバの端部と光学的に結合され、前記プラグコネクタのプラグインターフェース部に対向し、前記第一光ファイバから出射される光ビームを拡大して前記前端から出射するレセプタクルインターフェース部と、
   を有し、
   前記レセプタクルハウジングへの前記プラグコネクタの挿入方向に垂直な断面における前記第一キャビティの開口面積が、前記挿入方向に垂直な断面における前記第二キャビティの開口面積よりも小さく、
   前記レセプタクルインターフェース部及び前記プラグインターフェース部は、光学的に結合する前の第一状態と、光学的に結合した後の第二状態を定義し、
   前記第二状態では、前記レセプタクルインターフェース部が前記第一キャビティ内に位置し、
   前記レセプタクルハウジングは、前記レセプタクルインターフェース部と前記プラグインターフェース部との間に設けられたスペーサを更に備え、
   前記第二状態では、前記第一状態と比較して、前記挿入方向における前記レセプタクルインターフェース部に対する前記スペーサの相対位置が前記レセプタクルインターフェース部側に移動する、レセプタクルコネクタ。
2. 前記第一状態においても、前記レセプタクルインターフェース部が前記第一キャビティ内に位置する、請求項１に記載のレセプタクルコネクタ。
3. 前記第二状態では、前記第一状態と比較して、前記挿入方向における前記レセプタクルインターフェース部の位置が前記プラグコネクタとは逆側に移動する、請求項１または２に記載のレセプタクルコネクタ。
4. 前記レセプタクルハウジングの内壁は、前記レセプタクルフェルールと当接することにより、前記レセプタクルインターフェース部を前記第一キャビティ内に保持する部分を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレセプタクルコネクタ。
5. 前記スペーサが前記第二キャビティに向けて付勢されており、
   前記レセプタクルハウジングの内壁は、前記スペーサと当接することにより、前記レセプタクルインターフェース部を前記第一キャビティ内に保持する部分を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレセプタクルコネクタ。
6. 前記挿入方向において前記プラグコネクタとの間に前記レセプタクルフェルールを挟む位置に配置され、前記レセプタクルフェルールを支持するとともに前記プラグコネクタとは反対側への前記レセプタクルフェルールの移動を規制する支持部材と、
   前記支持部材と前記レセプタクルフェルールとの間に配置された第一弾性部材と、を更に備え、
   前記第二状態では、前記第一弾性部材が前記第一状態よりも縮む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレセプタクルコネクタ。
7. 前記挿入方向において前記プラグコネクタとの間に前記レセプタクルフェルールを挟む位置に配置され、前記レセプタクルフェルールを支持するとともに前記レセプタクルハウジングに固定された第二弾性部材を更に備え、
   前記第二状態では、前記第二弾性部材が前記第一状態よりも縮む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレセプタクルコネクタ。
8. 前記第二キャビティが前記プラグコネクタのラッチレバーの少なくとも一部を収容する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレセプタクルコネクタ。
9. 前記レセプタクルフェルールの第一ガイドピン孔に一部が挿通され、プラグフェルールの第二ガイドピン孔に他の一部が挿通されることにより、前記レセプタクルフェルールと前記プラグフェルールとの位置決めを行う棒状のガイドピンを更に備え、
   前記第一光ファイバはシングルモード光ファイバであり、
   前記ガイドピンの外径と前記第一ガイドピン孔および前記第二ガイドピン孔の内径との差は、マルチモード光ファイバの接続に用いられる差である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のレセプタクルコネクタ。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のレセプタクルコネクタと、前記プラグコネクタとを備える光結合構造であって、
    前記プラグコネクタは、
    前記プラグインターフェース部を有するプラグフェルールと、
    前記プラグフェルールを収容するプラグハウジングと、
    を備え、
    前記プラグインターフェース部は、前記レセプタクルインターフェース部と光学的に結合され、
    前記第二状態では、前記プラグハウジングの先端が前記第二キャビティ内に位置し、前記プラグインターフェース部が前記第一キャビティ内に位置する、光結合構造。

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