JP7451315B2 - 光コネクタフェルール、光コネクタ、光接続構造、およびレンズアレイの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、光コネクタフェルール、光コネクタ、光接続構造、およびレンズアレイの製造方法に関する。

特許文献１には、光結合モジュールが記載されている。この光結合モジュールは、光ファイバを保持するフェルールからなる光ファイバ・ユニットと、光ファイバ・ユニットに接触可能な１個以上のコリメート・レンズを保持するレンズ・ユニットと、を備える。光ファイバ・ユニットおよびレンズ・ユニットのそれぞれにはガイド孔が設けられており、光結合モジュールは、当該ガイド孔に挿入されるガイドピンによって相手側の光結合モジュールに対して位置決めされる。

特開２００３－２３２９６３号公報

光ファイバ同士のコネクタ接続の方式として、一般的にＰＣ（Physical Contact）方式が知られている。ＰＣ方式では、光ファイバの端面を、接続相手側コネクタの光ファイバの端面と物理的に接触させて押圧することにより、光ファイバ同士を効率的に光結合させる。このような方式は、主に単心光ファイバ同士を接続する際に用いられる。しかし、複数本の光ファイバを同時に接続する場合、１本毎に所定の押圧力が要求されるので、光ファイバの本数が多くなるほど接続に大きな力が必要となる。

上記の問題に対し、例えば特許文献１に記載されているように、互いに接続される光ファイバの端面間にレンズを設ける方式（いわゆる空間接続型の接続方式）がある。この方式では、光ファイバを通った光がレンズにより拡大され、空間で結合する。この方式によれば、光ファイバの本数に応じた押圧力が必要なく、小さな力によって接続することができる。

この方式において特許文献１に記載された光結合モジュールを用いる場合には、相手側の光結合モジュールとの位置決めのためのガイドピンが、光ファイバ・ユニットおよびレンズ・ユニットのそれぞれのガイド孔に挿入される。このような場合、レンズ・モジュールにおいては、レンズとガイド孔との相対位置精度が求められる。しかしながら、レンズとガイド孔との相対位置精度を十分に確保することは容易ではなく、対向するレンズ同士の位置のずれによる接続損失を低減しにくい。

そこで、本開示は、接続損失を低減可能な光コネクタフェルール、光コネクタ、光接続構造、およびレンズアレイの製造方法を提供することを目的とする。

本開示係る光コネクタフェルールは、各々に光ファイバが挿入される複数の光ファイバ保持孔が設けられた光ファイバ保持部と、複数の光ファイバ保持孔の延長線上にそれぞれ配置された複数のレンズ、および、相手側の光コネクタフェルールと対向する前端面を有するレンズアレイと、を備え、レンズアレイは、前端面に設けられ、相手側の光コネクタフェルールとの位置決めのための凸状の位置決め部および凹状の位置決め部のうち少なくとも一方をさらに有する。

本開示によれば、接続損失の低減を実現可能な光コネクタフェルール、光コネクタ、光接続構造、およびレンズアレイの製造方法を提供することできる。

図１は、一実施形態に係る光接続構造１を示す斜視図であって、光コネクタ１０Ａ，１０Ｂが互いに分離している状態を示す。 図２は、一実施形態に係る光接続構造を示す斜視図であって、光コネクタ１０Ａ，１０Ｂが互いに接続している状態を示す。 図３は、光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂが互いに接続している状態を概略的に示す断面図である。 図４は、フェルール１３の斜視図である。 図５は、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂが互いに分離している状態を示す平面図である。 図６は、レンズアレイ１４Ａの正面図である。 図７は、レンズアレイ１４Ａの製造方法における一工程を示す。 図８は、比較例に係るレンズアレイ１４Ｘの正面図である。 図９は、レンズアレイ１４Ｘの側断面図であって、レンズアレイ１４Ｘの製造方法の一工程を示す。 図１０は、第１変形例に係る光コネクタフェルール１２Ｃの平面図である。 図１１は、第２変形例に係るレンズアレイ１４Ｄの平面図であって、２つの当該レンズアレイ１４Ｄが互いに分離している状態を示す。 図１２は、第３変形例に係るレンズアレイ１４Ｅの平面図である。 図１３は、レンズアレイ１４Ｅが互いに接続している状態を示す図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光コネクタフェルールは、各々に光ファイバが挿入される複数の光ファイバ保持孔が設けられた光ファイバ保持部と、複数の光ファイバ保持孔の延長線上にそれぞれ配置された複数のレンズ、および、相手側の光コネクタフェルールと対向する前端面を有するレンズアレイと、を備え、レンズアレイは、前端面に設けられ、相手側の光コネクタフェルールとの位置決めのための凸状の位置決め部および凹状の位置決め部のうち少なくとも一方をさらに有する。

この光コネクタフェルールは、複数の光ファイバ保持孔の延長線上にそれぞれ配置された複数のレンズを有するレンズアレイを備え、当該レンズアレイの前端面が相手側の光コネクタフェルールと対向する。この構成により、光コネクタフェルールに取り付けられた光ファイバは、相手側の光コネクタフェルールに取り付けられた光ファイバとレンズを介して光結合する。つまり、この光コネクタフェルールによれば、光ファイバ同士を空間接続させることが可能である。また、レンズアレイは、前端面に設けられた凸状の位置決め部および凹状の位置決め部のうち少なくとも一方を有する。これにより、レンズアレイが当該位置決め部によって相手側の光コネクタのレンズアレイと位置決めされる。このような位置決め部は、レンズとの一体成形によって容易に形成され得る。したがって、位置決め部とレンズとの相対位置関係を精度よく実現することができ、対向するレンズ同士の位置ずれを十分に低減できる。以上により、接続損失を低減可能となる。

上記の光コネクタフェルールにおいて、レンズアレイは、凸状の位置決め部および凹状の位置決め部のいずれかである第１の位置決め部と、凸状の位置決め部および凹状の位置決め部のいずれかである第２の位置決め部とを有し、第１および第２の位置決め部は、光ファイバ保持孔の延在方向から見て、複数のレンズを挟む位置に設けられていてもよい。この場合、第１および第２の位置決め部の間隔を十分に拡げることができ、位置決め機能がより発揮されやすくなるので、接続損失をより低減できる。

上記の光コネクタフェルールにおいて、第１および第２の位置決め部のうちの一方の位置決め部の形状が凸状であり、第１および第２の位置決め部のうちの他方の位置決め部の形状は凹状であってもよい。この場合、同一形状のレンズアレイを互いに対向させた２つの光コネクタフェルールを用いて光ファイバ同士の結合が可能となる。したがって、少なくともレンズアレイ同士が共通部品となるので、製造の負担を軽減できる。

上記の光コネクタフェルールにおいて、一方の位置決め部の光ファイバ保持孔の延在方向における長さは、他方の位置決め部の光ファイバ保持孔の延在方向における長さよりも大きくてもよい。この場合、同一形状の２つのレンズアレイが互いに対向して位置決めされた状態において、前端面同士の間に隙間が形成される。したがって、複数のレンズを前端面から突出させてこの隙間に配置できるので、複数のレンズと第１および第２の位置決め部とを同一面に形成でき、複数のレンズと第１および第２の位置決め部との相対位置関係を精度よく実現可能となる。

上記の光コネクタフェルールにおいて、凸状の位置決め部は凸状の半球面からなり、凹状の位置決め部は凹状の半球面からなっていてもよい。

上記の光コネクタフェルールにおいて、光ファイバ保持部は、レンズアレイと対向するフェルール端面、および、フェルール端面に設けられ、レンズアレイとの位置決めのためのフェルール側位置決め部を有し、レンズアレイは、フェルール端面と対向する後端面、および、後端面に設けられ、光ファイバ保持孔の延在方向においてフェルール側位置決め部と対向する凸状のレンズ側位置決め部および凹状のレンズ側位置決め部のうち少なくとも一方を有していてもよい。この場合、レンズアレイと光ファイバ保持部とを精度よく位置決めできるので、接続損失をさらに低減できる。

上記の光コネクタフェルールにおいて、光ファイバ保持部は、フェルール側位置決め部としての第１および第２のガイド孔を有し、レンズアレイは、凸状のレンズ側位置決め部としての第１および第２のレンズ側位置決め部を有していてもよい。この場合、汎用のＭＴフェルールを用いることができるので、接続損失の低減をより低コストに実現可能となる。

一実施形態に係る光コネクタは、上記のいずれかの光コネクタフェルールと、複数の光ファイバ保持孔にそれぞれ挿入された複数の光ファイバと、を備えていてもよい。この光コネクタによれば、上記のいずれかの光コネクタフェルールを備えるので、接続損失の低減を実現可能となる。

一実施形態に係る光接続構造は、上記の光コネクタであって、光コネクタフェルールとしての第１光コネクタフェルールを有する第１光コネクタと、上記の光コネクタであって、光コネクタフェルールとしての第２光コネクタフェルールを有する第２光コネクタと、を備え、第１光コネクタフェルールは、レンズアレイとしての第１レンズアレイを有し、第２光コネクタフェルールは、第１レンズアレイと対向する前端面を有するレンズアレイとしての第２レンズアレイを有し、第１レンズアレイの前端面には、少なくとも１つの凸状の位置決め部が設けられており、第２レンズアレイの前端面のうち、第１レンズアレイの位置決め部と対向する位置には、当該位置決め部と嵌合する凹状の位置決め部が設けられていてもよい。この光接続構造は、上記の光コネクタとしての第１光コネクタと上記の光コネクタとしての第２コネクタとを備え、互いに位置決めされた第１レンズアレイおよび第２レンズアレイを介して光ファイバ同士が光結合するので、接続損失の低減を実現可能となる。

一実施形態に係るレンズアレイの製造方法は、上記のいずれかの光コネクタフェルールに用いられるレンズアレイを製造する方法であって、複数のレンズに対応する形状を有する第１の金型部と、凸状の位置決め部に対応する形状、および凹状の位置決め部に対応する形状の少なくとも一方を有する第２の金型部と、を備える一部品からなる金型を準備する金型準備工程と、金型準備工程において準備した金型に流し込んだレンズアレイの材料を硬化させてレンズアレイを成形する成形工程と、を含んでいてもよい。この場合、レンズアレイのうち複数のレンズと位置決め部とが一部品からなる金型によって成形されるので、複数のレンズに対する位置決め部の位置が高精度に実現されたレンズアレイを製造できる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の一実施形態に係る光コネクタフェルール、光コネクタ、光接続構造、およびレンズアレイの製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明においては、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

（光接続構造）
図１は、一実施形態に係る光接続構造１を示す斜視図である。本実施形態の光接続構造１は、一対の光コネクタ１０Ａ（第１光コネクタ）および光コネクタ１０Ｂ（第２光コネクタ）と、アダプタ２と、を備えている。本実施形態において、光接続構造１は、ガイドピンを備えていない。図１は、光コネクタ１０Ａ，１０Ｂが互いに分離している状態を示し、図２は、光コネクタ１０Ａ，１０Ｂが互いに接続している状態を示す。光コネクタ１０Ａ，１０Ｂは、いわゆる空間接続型の光コネクタである。

光コネクタ１０Ａ，１０Ｂ同士は、アダプタ２を介して着脱自在に接続される。光コネクタ１０Ａ，１０Ｂは、それぞれの先端部にハウジング１１を有する。光コネクタ１０Ａのハウジング１１は、光コネクタフェルール１２Ａ（第１光コネクタフェルール）の少なくとも一部を収容している。光コネクタ１０Ｂのハウジング１１は、光コネクタフェルール１２Ｂ（第２光コネクタフェルール、図３参照）の少なくとも一部を収容している。光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂは、各光コネクタ１０Ａ，１０Ｂの先端においてハウジング１１からそれぞれ露出している。光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂには、多心（例えば８心または１２心等）の光ファイバテープ心線５が組み付けられている。光ファイバテープ心線５は光コネクタ１０Ａ，１０Ｂの背面側から光コネクタ１０Ａ，１０Ｂの外部へ延在する。

図３は、光接続構造１における光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂが互いに接続している状態を概略的に示す断面図である。なお、図３には、図１および図２に示された光ファイバテープ心線５から延びる光ファイバ５１が併せて示されている。光コネクタフェルール１２Ａは、複数の光ファイバ５１を保持するフェルール１３と、レンズアレイ１４Ａとを有する。本実施形態において、フェルール１３は、例えば８本の光ファイバ５１を保持する。なお、光ファイバテープ心線５（図１および図２参照）として１２心のものが組付けられる場合には、フェルール１３は、１２本の光ファイバ５１を保持する。光コネクタフェルール１２Ｂは、複数の光ファイバ５１を保持するフェルール１３（光ファイバ保持部）と、レンズアレイ１４Ｂとを有する。

図４は、フェルール１３の斜視図である。フェルール１３は、例えばＭＴフェルールである。図３および図４に示されるように、フェルール１３は、略直方体状の外形を有し、平坦な端面１３ａと、端面１３ａとは反対を向く背面１３ｂと、を有する。背面１３ｂには開口１３ｃが形成されており、該開口１３ｃから光ファイバテープ心線５（図１および図２参照）を構成する光ファイバ５１が挿入される。端面１３ａおよび背面１３ｂは、光ファイバ５１の光軸ＡＸと交差しており、光ファイバ５１の光軸方向Ｄ１に並んでいる。フェルール１３は、端面１３ａに開口するガイド孔Ｈが設けられた汎用のＭＴフェルールであってもよいし、ガイド孔が設けられていないフェルールであってもよい。

図３および図４に示されるように、フェルール１３は、複数の光ファイバ保持孔１３ｄを有する。光ファイバ保持孔１３ｄの数は、光ファイバ５１と同数とされている。これらの光ファイバ保持孔１３ｄそれぞれには、光ファイバ５１が一本ずつ挿入されている。光ファイバ保持孔１３ｄは、開口１３ｃから端面１３ａまでフェルール１３を貫通している。光ファイバ保持孔１３ｄの延在方向に垂直な断面の形状は円形である。光ファイバ保持孔１３ｄの内径は、光ファイバ５１の外径よりも僅かに大きい。端面１３ａにおける光ファイバ保持孔１３ｄの開口は、光ファイバ保持孔１３ｄの延在方向、すなわち光軸方向Ｄ１に交差（例えば、直交）する方向Ｄ２に沿って一列に（又は複数列に）並んでいる。本実施形態において、方向Ｄ２は、フェルール１３の幅方向である。つまり、本実施形態において、複数の光ファイバ保持孔１３ｄの配列方向は、フェルール１３の幅方向である。光ファイバ５１は、フェルール１３の端面１３ａまで至っている。光ファイバ５１の端面５１ａは端面１３ａと面一とされている。言い換えると、端面５１ａの法線と端面１３ａの法線は互いに平行である。端面５１ａにおける反射戻り光を抑制するため、端面５１ａの法線は、端面１３ａの法線とともに、光ファイバ５１の光軸ＡＸに対して僅かに傾斜している。光コネクタフェルール１２Ａにおけるフェルール１３の端面１３ａと、光コネクタフェルール１２Ｂにおけるフェルール１３の端面１３ａとは、光軸方向Ｄ１においてレンズアレイ１４Ａ，１４Ｂを介して互いに対向している。

図５は、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂが互いに分離している状態を示す平面図である。図６は、レンズアレイ１４Ａの正面図である。図３、図５および図６に示されるように、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂのそれぞれには、各光ファイバ５１と光結合する凸レンズである複数のレンズ１５が設けられている。レンズ１５の数は、光ファイバ保持孔１３ｄと同数とされている。複数のレンズ１５は、複数の光ファイバ保持孔１３ｄの延長線上にそれぞれ配置されている。複数のレンズ１５は、方向Ｄ２に沿って一列に並んでいる。レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂは、光接続構造１（図１および図２参照）が扱う光の通信波長において透明であって、光ファイバ５１に光結合する信号光である光が透過する光学樹脂によって構成されている。例えば、波長が１２１０ｎｍ以上且つ１６５０ｎｍ以下である光に対し、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂの光学樹脂の透過率は８０％以上且つ１００％以下である。レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂの材料は、ポリイミド（ＰＥＩ）又はポリカーボネート（ＰＣ）であってもよい。

レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂは、前端面１４ａと、前端面１４ａとは反対を向く後端面１４ｂと、前端面１４ａおよび後端面１４ｂを互いに接続する一対の側面１４ｃと、上面１４ｄおよび下面１４ｅと、を有する。前端面１４ａおよび後端面１４ｂは、光ファイバ５１の光軸ＡＸと交差しており、光ファイバ５１の光軸方向Ｄ１に並んでいる。レンズアレイ１４Ａの前端面１４ａとレンズアレイ１４Ｂの前端面１４ａとは互いに直接対向している。つまり、前端面１４ａは相手側の光コネクタ（すなわち、図１および図２に示された光コネクタ１０Ａ又は光コネクタ１０Ｂ）と直接対向する。前端面１４ａは、相手側の光コネクタと当接する当接面である。

前端面１４ａは、光軸方向Ｄ１から見て長方形状の外形を有する。光軸方向Ｄ１から見て前端面１４ａは、方向Ｄ２に延びる長辺と、光軸方向Ｄ１および方向Ｄ２の双方に交差（例えば直交）する方向Ｄ３に延びる短辺とを有する。例えば、方向Ｄ３は光軸方向Ｄ１および方向Ｄ２に沿って延びる平面に直交している。前端面１４ａには、光軸方向Ｄ１に矩形状に窪む凹部１４ｆが設けられており、複数のレンズ１５は、凹部１４ｆの底面に設けられている。凹部１４ｆは、前端面１４ａの略中央部に設けられている。凹部１４ｆが設けられることにより、前端面１４ａよりも光軸方向Ｄ１の後端面１４ｂ側に複数のレンズ１５が設けられる。複数のレンズ１５は、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂとそれぞれ一体とされた凸レンズである。

図５に示されるように、本実施形態において、レンズアレイ１４Ａの前端面１４ａには、レンズアレイ１４Ａと一体とされた凸状の位置決め部１６Ａ（第１位置決め部）および凹状の位置決め部１７Ａ（第２位置決め部）が設けられている。また、レンズアレイ１４Ｂの前端面１４ａには、レンズアレイ１４Ｂと一体とされた凹状の位置決め部１６Ｂ（第１位置決め部）および凹状の位置決め部１７Ｂ（第２位置決め部）が設けられている。具体的には、位置決め部１６Ａ，１７Ａは、凸状の半球面からなり、位置決め部１６Ｂ，１７Ｂは、位置決め部１６Ａ，１７Ａとそれぞれ嵌合する凹状の半球面からなる。位置決め部１６Ａ，１７Ａの光軸方向Ｄ１における長さＬＡは、位置決め部１６Ｂ，１７Ｂの光軸方向Ｄ１における長さＬＢとそれぞれ同一である。なお。長さＬＡは、レンズアレイ１４Ａの前端面１４ａから位置決め部１６Ａ，１７Ａの頂点までの光軸方向Ｄ１における距離を示し、長さＬＢは、レンズアレイ１４Ｂの前端面１４ａから位置決め部１６Ｂ，１７Ｂの頂点までの光軸方向Ｄ１における距離を示す。図３に示されるように、光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂが互いに接続されたときに、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂの前端面１４ａ同士が当接し、２つの凹部１４ｆが塞がれるので、光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂの間に形成された、複数のレンズ１５を収容する空間へのダストの侵入を抑制することが可能となる。

位置決め部１６Ａ，１７Ａは、レンズアレイ１４Ａにおける凹部１４ｆの方向Ｄ２における両端にそれぞれ設けられている。つまり、位置決め部１６Ａ，１７Ａは、光軸方向Ｄ１から見て方向Ｄ２に複数のレンズ１５を挟む位置に設けられている。同様に、位置決め部１６Ｂ，１７Ｂは、レンズアレイ１４Ｂにおける凹部１４ｆの方向Ｄ２における両端にそれぞれ設けられている。つまり、位置決め部１６Ｂ，１７Ｂは、光軸方向Ｄ１から見て方向Ｄ２に複数のレンズ１５を挟む位置に設けられている。位置決め部１６Ｂ，１７Ｂは、光軸方向Ｄ１において位置決め部１６Ａ，１７Ａとそれぞれ対向する位置に設けられている。

なお、位置決め部１６Ａ，１７Ａ，１６Ｂ，１７Ｂは、平坦な面を含んでいてもよい。位置決め部１６Ａ，１７Ａは、例えば直方体、角柱又は円柱等からなっていてもよく、この場合、位置決め部１６Ｂ，１７Ｂは、位置決め部１６Ａ，１７Ｂとそれぞれ嵌合する形状の凹部とされる。また、レンズアレイ１４Ａの前端面１４ａには、位置決め部１６Ａ，１７Ａの一方のみが設けられていてもよく、位置決め部１６Ａ，１７Ａに加えてさらに別の位置決め部が設けられていてもよい。この場合、レンズアレイ１４Ｂの前端面１４ａには、レンズアレイ１４Ａの位置決め部と同数の位置決め部が設けられる。

各後端面１４ｂは、フェルール１３の端面１３ａと対向しており（図３参照）、例えば接着剤等によって端面１３ａに固定されている。後端面１４ｂ、側面１４ｃ、上面１４ｄおよび下面１４ｅは、例えば、共に長方形状の外形を有する。図３に示されるように、光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂが互いに接続されたときに、レンズアレイ１４Ａの上面１４ｄとレンズアレイ１４Ｂの上面１４ｄとが面一となり、レンズアレイ１４Ａの下面１４ｅとレンズアレイ１４Ｂの下面１４ｅとが面一となる。また、レンズアレイ１４Ａの側面１４ｃとレンズアレイ１４Ｂの側面１４ｃとも面一となっている。これにより、レンズアレイ１４Ａとレンズアレイ１４Ｂとの周囲が全て平面状とされる。

（レンズアレイの製造方法）
レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂを製造する方法の一例について説明する。レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂは、金型を用いた射出成形によって製造される。図７は、レンズアレイ１４Ａの製造方法における一工程を示す。はじめに、射出成型に用いられる金型２０，３０を準備する（金型準備工程）。一例として、金型２０は上部金型であり、金型３０は下部金型である。

金型２０は、レンズアレイ１４Ａの後端面１４ｂ側の一部に対応する形状を有する凹部２１を有する。金型３０は、レンズアレイ１４Ａの前端面１４ａ側の残部に対応する形状を有する凹凸部３１を有する。凹凸部３１は、凹部１４ｆに対応する形状を有する凸部３２と、複数のレンズ１５に対応する形状をそれぞれ有する複数の凹部３３（第１の金型部）と、位置決め部１６Ａ，１７Ａに対応する形状を有する２つの凹部３４（第２の金型部）と、を備える一部品からなる。凸部３２は、凹凸部３１の底面から突出する部分である。凹部３３は、凸部３２の頂面から窪んだ部分である。凹部３４は、凹凸部３１の底面から窪んだ部分である。つまり、凹部３３と凹部３４とは互いに異なる面に形成されている。

次に、金型２０，３０によって形成される空間内にレンズアレイ１４Ａの材料を流し込む。レンズアレイ１４Ａの材料は、例えば溶融した樹脂材である。そして、金型２０，３０内においてこの材料を硬化させてレンズアレイ１４Ａを成形する（成形工程）。材料の硬化後、金型２０，３０を撤去してレンズアレイ１４Ａの製造が完了する。なお、金型３０の凹部３４をレンズアレイ１４Ｂの位置決め部１６Ｂ，１７Ｂに対応する形状に変更することにより、レンズアレイ１４Ｂも同様に製造される。

（作用効果）
以上説明した光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂ、光コネクタ１０Ａ，１０Ｂ、およびレンズアレイ１４Ａ，１４Ｂの製造方法の作用効果について説明する。本実施形態に係る光コネクタフェルール１２Ａは、複数の光ファイバ保持孔１３ｄの延長線上にそれぞれ配置された複数のレンズ１５を有するレンズアレイ１４Ａを備え、当該レンズアレイ１４Ａの前端面１４ａが光コネクタフェルール１２Ｂと対向する。同様に、光コネクタフェルール１２Ｂは、複数の光ファイバ保持孔１３ｄの延長線上にそれぞれ配置された複数のレンズ１５を有するレンズアレイ１４Ｂを備え、当該レンズアレイ１４Ｂの前端面１４ａが光コネクタフェルール１２Ａと対向する。この構成により、光コネクタフェルール１２Ａに取り付けられた光ファイバ５１は、光コネクタフェルール１２Ｂに取り付けられた光ファイバ５１とレンズアレイ１４Ａ，１４Ｂを介して光結合する。つまり、この光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂによれば、光ファイバ５１同士を空間接続させることが可能である。

ここで、レンズアレイの比較例について説明する。図８は、比較例に係るレンズアレイ１４Ｘの正面図である。図９は、レンズアレイ１４Ｘの側断面図であって、レンズアレイ１４Ｘの製造方法の一工程を示す。レンズアレイ１４Ｘには、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂにおける位置決め部１６Ａ，１７Ａ又は位置決め部１６Ｂ，１７Ｂに代えて、一対のガイド孔１６Ｘが設けられている。レンズアレイ１４Ａは、その他の構成においてレンズアレイ１４Ａ，１４Ｂと同様である。各ガイド孔１６Ｘには、光コネクタ同士を接続する際に光コネクタ同士を位置決めするためのガイドピンが挿入される。各ガイド孔１６Ｘは、レンズアレイ１４Ｘの前端面１４ａから後端面１４ｂ（図９参照）まで貫通している。

図９に示されるように、レンズアレイ１４Ｘは、金型２０，３０に代えて金型２０Ｘ，３０Ｘおよび２つのガイドピン金型４０Ｘを用いた射出成形によって製造される。ガイドピン金型４０Ｘは、上記の位置決めのためのガイドピンに相当する金型部品である。金型２０Ｘには、各ガイドピン金型４０Ｘが挿通される孔２２Ｘが形成されている。金型２０Ｘは、その他の構成において、金型２０と同様に構成されている。金型３０Ｘは、各ガイドピン金型４０Ｘが挿通される孔３１Ｘが形成された金型部３５Ｘを有している。また、金型３０Ｘにおいて、金型部３５Ｘは、レンズ１５に対応する形状を有する金型部３６Ｘとは別部品である。

レンズアレイ１４Ｘを製造する際には、まず、金型２０Ｘ，３０Ｘおよびガイドピン金型４０Ｘを互いに組み付ける。次に、ガイドピン金型４０Ｘが組み付けられた金型２０Ｘ，３０Ｘによって形成される空間内にレンズアレイ１４Ｘの材料を流し込む。レンズアレイ１４Ｘの材料は、例えばレンズアレイ１４Ａの材料と同様に、溶融した樹脂材である。そして、金型２０Ｘ，３０Ｘ内においてこの材料を硬化させてレンズアレイ１４Ｘを成形する。材料の硬化後、金型２０Ｘ，３０Ｘおよびガイドピン金型４０Ｘを撤去してレンズアレイ１４Ｘの製造が完了する。しかしながら、金型２０Ｘ，３０Ｘおよびガイドピン金型４０Ｘといった金型部品同士の組付け工数が多いほど組付け公差が生じやすくなる。これにより、光結合する光ファイバ５１同士の位置がずれやすくなり、接続損失が大きくなる場合がある。

これに対し、レンズアレイ１４Ａは、前端面１４ａに設けられた凸状の位置決め部１６Ａ，１７Ａを有する。レンズアレイ１４Ｂは、前端面１４ａに設けられた凹状の位置決め部１６Ｂ，１７Ｂを有する。これにより、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂが当該位置決め部１６Ａ，１６Ｂおよび位置決め部１７Ａ，１７Ｂによって互いに位置決めされる。このような位置決め部１６Ａ，１７Ａ，１６Ｂ，１７Ｂは、レンズ１５との一体成形によって容易に形成され得る。したがって、位置決め部１６Ａ，１７Ａとレンズ１５との相対位置関係、および位置決め部１６Ｂ，１７Ｂとレンズ１５との相対位置関係を精度よく実現することができ、レンズアレイ１４Ａ，１４Ｂのレンズ１５同士の位置がずれることを十分に低減できる。以上により、接続損失の低減を実現可能となる。

また、比較例におけるレンズアレイ１４Ｘは、上記のガイドピンによって対向するレンズアレイと位置決めされる。このガイドピンとガイド孔１６Ｘとの間に組付け公差が生じた場合にも、対向するレンズ１５同士の位置のずれによる接続損失が生じかねないことから、高精度に位置決め可能なガイドピンの調達が高コスト化に影響し得る。

これに対し、光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂによれば、ガイドピンが省略されるので、部品点数を削減でき、高コスト化を低減できる。

また、レンズアレイ１４Ａは、位置決め部１６Ａ，１７Ａを有し、位置決め部１６Ａ，１７Ａは、光軸方向Ｄ１から見て方向Ｄ２に複数のレンズ１５を挟む位置に設けられている。レンズアレイ１４Ｂは、位置決め部１６Ｂ，１７Ｂを有し、複数のレンズ１５は、方向Ｄ２に沿って配列されており、位置決め部１６Ｂ，１７Ｂは、光軸方向Ｄ１から見て方向Ｄ２に複数のレンズ１５を挟む位置に設けられている。これらの構成により、位置決め部１６Ａ，１７Ａ，１６Ｂ，１７Ｂの間隔を十分に拡げることができ、位置決め機能をより発揮できるので、接続損失をより低減できる。

本実施形態に係る光コネクタ１０Ａは、上記の光コネクタフェルール１２Ａと、複数の光ファイバ保持孔１３ｄにそれぞれ挿入された複数の光ファイバ５１と、を備えている。また、本実施形態に係る光コネクタ１０Ｂは、上記の光コネクタフェルール１２Ｂと、複数の光ファイバ保持孔１３ｄにそれぞれ挿入された複数の光ファイバ５１と、を備えている。このような光コネクタ１０Ａ，１０Ｂによれば、光コネクタフェルール１２Ａ，１２Ｂを備えるので、接続損失の低減を低コストに実現可能となる。

本実施形態に係る光接続構造１は、光コネクタ１０Ａ，１０Ｂを備え、光コネクタフェルール１２Ａは、レンズアレイ１４Ａを有し、光コネクタフェルール１２Ｂは、レンズアレイ１４Ａと対向する前端面１４ａを有するレンズアレイ１４Ｂを有し、レンズアレイ１４Ａの前端面１４ａには、凸状の位置決め部１６Ａ，１７Ａが設けられており、レンズアレイ１４Ｂの前端面１４ａのうち、位置決め部１６Ａと対向する位置には、当該位置決め部１６Ａと嵌合する凹状の位置決め部１６Ｂが設けられており、位置決め部１７Ａと対向する位置には、当該位置決め部１７Ａと嵌合する凹状の位置決め部１７Ｂが設けられている。この光接続構造１は、光コネクタ１０Ａ，１０Ｂを備え、互いに位置決めされたレンズアレイ１４Ａ，１４Ｂを介して光ファイバ５１同士が光結合するので、接続損失の低減を低コストに実現可能となる。

本実施形態に係るレンズアレイ１４Ａの製造方法は、複数のレンズ１５に対応する形状をそれぞれ有する複数の凹部３３と、位置決め部１６Ａ，１７Ａに対応する形状をそれぞれ有する２つの凹部３４と、を備える一部品からなる金型３０を準備する金型準備工程と、金型準備工程において準備した金型３０に流し込んだレンズアレイ１４Ａの材料を硬化させてレンズアレイ１４Ａを成形する成形工程と、を含んでいる。この構成により、レンズアレイ１４Ａのうち複数のレンズ１５と位置決め部１６Ａ，１７Ａとが一部品からなる金型３０によって成形されるので、複数のレンズ１５に対する位置決め部１６Ａ，１７Ａの位置が高精度に実現されたレンズアレイ１４Ａを製造できる。レンズアレイ１４Ｂを製造する場合も同様である。

（第１変形例）
図１０は、第１変形例に係る光コネクタフェルール１２Ｃの平面図である。光コネクタフェルール１２Ｃは、レンズアレイ１４Ａに代えてレンズアレイ１４Ｃを有する点において光コネクタフェルール１２Ａと相違し、その他の構成において光コネクタフェルール１２Ａと同様である。なお、光コネクタフェルール１２Ｃにおいて、フェルール１３は、端面１３ａに開口する２つのガイド孔Ｈが設けられた汎用のＭＴフェルールである。具体的には、２つのガイド孔Ｈは、光軸方向Ｄ１から見て、方向Ｄ２に複数の光ファイバ保持孔１３ｄ（図４参照）を挟む位置に設けられている。各ガイド孔Ｈは、端面１３ａから背面１３ｂまで貫通している。

レンズアレイ１４Ｃは、後端面１４ｂに設けられた凸状のレンズ側位置決め部１８，１９をさらに有する点においてレンズアレイ１４Ａと相違し、その他の構成においてレンズアレイ１４Ａと同様である。具体的には、レンズ側位置決め部１８，１９は、凸状の半球面からなり、一例として位置決め部１６Ａ，１７Ａと同じ形状を有する。レンズ側位置決め部１８，１９の外径は、フェルール１３のガイド孔Ｈの内径とそれぞれ同じ大きさである。レンズ側位置決め部１８，１９それぞれは、光軸方向Ｄ１においてガイド孔Ｈと対向する位置に設けられている。本変形例において、フェルール１３の２つのガイド孔Ｈは、レンズアレイ１４Ｃに対するフェルール１３の位置決めのために用いられる。２つのガイド孔Ｈは、本変形例におけるフェルール側位置決め部の一例である。

なお、フェルール１３は、ガイド孔Ｈに代えて、端面１３ａに設けられたフェルール側位置決め部としての凹部を有していてもよい。あるいは、フェルール１３は、ガイド孔Ｈに代えて、端面１３ａに設けられたフェルール側位置決め部としての凸部を有し、レンズアレイ１４Ｃは、レンズ側位置決め部１８，１９に代えて、後端面１４ｂに設けられ、フェルール側位置決め部としての凸部と嵌合する凹状のレンズ側位置決め部を有していてもよい。

第１変形例に係る光コネクタフェルール１２Ｃによっても、上記実施形態に係る光コネクタフェルール１２Ａと同様に、接続損失の低減を低コストに実現可能となる。また、第１変形例に係る光コネクタフェルール１２Ｃによれば、レンズアレイ１４Ｃとフェルール１３とを精度よく位置決めできるので、接続損失をさらに低減できる。また、フェルール１３として汎用のＭＴフェルールを用いるので、接続損失の低減をより低コストに実現可能となる。

（第２変形例）
図１１は、第２変形例に係るレンズアレイ１４Ｄの平面図であって、２つの当該レンズアレイ１４Ｄが互いに分離している状態を示す。レンズアレイ１４Ｄは、位置決め部１６Ａ，１７Ａ又は位置決め部１６Ｂ，１７Ｂに代えて、位置決め部１６Ｄ，１７Ｄを有する点においてレンズアレイ１４Ａ，１４Ｂと相違し、その他の構成においてレンズアレイ１４Ａ，１４Ｂと同様である。

位置決め部１６Ｄは、位置決め部１６Ａと同様の構成である。位置決め部１７Ｄは、位置決め部１７Ｂと同様の構成である。つまり、レンズアレイ１４Ｄの前端面１４ａには、凸状の位置決め部１６Ｄと凹状の位置決め部１７Ｄとが設けられている。２つのレンズアレイ１４Ｄは、方向Ｄ２について互いに反転した状態で接続される。

第２変形例に係るレンズアレイ１４Ｄを備える光コネクタフェルールによっても、上記実施形態に係る光コネクタフェルール１２Ａと同様に、接続損失の低減を低コストに実現可能となる。また、第２変形例においては、同一形状のレンズアレイ１４Ｄを互いに反転し対向させた２つの光コネクタフェルールを用いて光ファイバ５１同士の結合が可能となる。したがって、少なくともレンズアレイ１４Ｄ同士が共通部品となるので、製造の負担を軽減できる。

（第３変形例）
図１２は、第３変形例に係るレンズアレイ１４Ｅの平面図である。図１３は、２つのレンズアレイ１４Ｅが互いに接続している状態を示す図である。レンズアレイ１４Ｅは、位置決め部１７Ｄに代えて、位置決め部１７Ｅを有する点、前端面１４ａに凹部１４ｆが設けられていない点、および複数のレンズ１５が前端面１４ａに設けられている点においてレンズアレイ１４Ｄと相違し、その他の構成においてレンズアレイ１４Ｄと同様である。

位置決め部１７Ｅの光軸方向Ｄ１における長さＬＥは、位置決め部１７Ｄの光軸方向Ｄ１における長さＬＤよりも小さい。言い換えると、長さＬＤは、長さＬＥよりも大きい。なお。長さＬＤは、前端面１４ａから位置決め部１７Ｄの頂点までの光軸方向Ｄ１における距離を示し、長さＬＥは、前端面１４ａから位置決め部１７Ｅの頂点までの光軸方向Ｄ１における距離を示す。長さＬＤは、例えば、上記実施形態における位置決め部１７Ｂの長さＬＢと同一である。また、長さＬＤは、レンズ１５の光軸方向Ｄ１における長さＬＬよりも大きい。長さＬＥは、長さＬＤから長さＬＬを減算した長さよりも小さい。

図１３に示されるように、２つのレンズアレイ１４Ｅは、２つのレンズアレイ１４Ｄと同様に、方向Ｄ２について互いに反転した状態で接続される。このとき、一方のレンズアレイ１４Ｅの位置決め部１６Ｄにおける先端部のみが他方のレンズアレイ１４Ｅの位置決め部１７Ｅに嵌合する。つまり、前端面１４ａ同士が離間した状態で２つのレンズアレイ１４Ｅが互いに位置決めされる。また、２つのレンズアレイ１４Ｅが接続された状態において、互いに向かい合う複数のレンズ１５同士も離間している。

第３変形例に係るレンズアレイ１４Ｅを備える光コネクタフェルールによっても、上記実施形態に係る光コネクタフェルール１２Ａと同様に、接続損失の低減を低コストに実現可能となる。また、第２変形例に係るレンズアレイ１４Ｄを備える光コネクタフェルールと同様に、少なくともレンズアレイ１４Ｅ同士が共通部品となるので、製造の負担を軽減できる。

さらに、同一形状の２つのレンズアレイ１４Ｅが互いに対向して位置決めされた状態において、前端面１４ａ同士の間に隙間が形成される。したがって、複数のレンズ１５を前端面１４ａから突出させてこの隙間に配置できるので、複数のレンズ１５と位置決め部１６Ｄ，１７Ｅとを同一の前端面１４ａに形成できる。これに伴い、レンズアレイ１４Ｅの製造時には、複数のレンズ１５に対応する形状を有する凹部と、位置決め部１６Ｄ対応する形状を有する凹部と、位置決め部１７Ｅに対応する形状を有する凸部と、が同一面に形成された金型が用いられる。このような金型は、これらの凹部および凸部のいずれか一つが異なる面に形成された金型よりも高精度に加工することが可能である。したがって、複数のレンズ１５と位置決め部１６Ｄ，１７Ｅとの相対位置関係を精度よく実現可能となる。

本開示に係る光コネクタフェルール、光コネクタ、およびレンズアレイの製造方法は、上記実施形態および各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、ハウジング１１を有する光コネクタ１０Ａ，１０Ｂを例示して説明したが、光コネクタがハウジング１１を有していなくてもよい。また、上記実施形態および各変形例は、相互に組み合わされてもよい。

１…光接続構造
２…アダプタ
５…光ファイバテープ心線
１０Ａ…光コネクタ（第１光コネクタ）
１０Ｂ…光コネクタ（第２光コネクタ）
１１…ハウジング
１２Ａ…光コネクタフェルール（第１光コネクタフェルール）
１２Ｂ…光コネクタフェルール（第２光コネクタフェルール）
１２Ｃ…光コネクタフェルール
１３…フェルール（光ファイバ保持部）
１３ａ…端面（フェルール端面）
１３ｂ…背面
１３ｃ…開口
１３ｄ…光ファイバ保持孔
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｘ…レンズアレイ
１４ａ…前端面
１４ｂ…後端面
１４ｃ…側面
１４ｄ…上面
１４ｅ…下面
１４ｆ…凹部
１５…レンズ
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｄ…位置決め部（第１位置決め部）
１６Ｘ…ガイド孔
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｄ，１７Ｅ…位置決め部（第２位置決め部）
１８，１９…レンズ側位置決め部
２０，２０Ｘ…金型
２１…凹部
２２Ｘ…孔
３０，３０Ｘ…金型
３１…凹凸部
３１Ｘ…孔
３２…凸部
３３…凹部（第１の金型部）
３４…凹部（第２の金型部）
３５Ｘ，３６Ｘ…金型部
４０Ｘ…ガイドピン金型
５１…光ファイバ
５１ａ…端面
ＡＸ…光軸
Ｄ１…光軸方向
Ｄ２…方向
Ｄ３…方向
Ｈ…ガイド孔
ＬＡ，ＬＢ，ＬＥ，ＬＥ，ＬＬ…長さ

Claims (6)

1. 各々に光ファイバが挿入される複数の光ファイバ保持孔が設けられた光ファイバ保持部と、
   前記複数の光ファイバ保持孔の延長線上にそれぞれ配置された複数のレンズ、および、相手側の光コネクタフェルールと対向する前端面を有するレンズアレイと、を備え、
   前記レンズアレイは、前記前端面に設けられ、前記相手側の光コネクタフェルールとの位置決めのための凸状の位置決め部および凹状の位置決め部のうち少なくとも一方をさらに有し、
   前記レンズアレイは、前記凸状の位置決め部および前記凹状の位置決め部のいずれかである第１の位置決め部と、前記凸状の位置決め部および前記凹状の位置決め部のいずれかである第２の位置決め部とを有し、
   前記第１および第２の位置決め部は、前記光ファイバ保持孔の延在方向から見て、前記複数のレンズを挟む位置に設けられており、
   前記第１および第２の位置決め部のうちの一方の位置決め部の形状が凸状であり、前記第１および第２の位置決め部のうちの他方の位置決め部の形状は凹状であり、
   前記一方の位置決め部の前記光ファイバ保持孔の延在方向における長さは、前記他方の位置決め部の前記光ファイバ保持孔の延在方向における長さよりも大きく、
   前記凸状の位置決め部は凸状の半球面からなり、前記凹状の位置決め部は凹状の半球面からなる、光コネクタフェルール。
2. 前記光ファイバ保持部は、前記レンズアレイと対向するフェルール端面、および、前記フェルール端面に設けられ、前記レンズアレイとの位置決めのためのフェルール側位置決め部を有し、
   前記レンズアレイは、前記フェルール端面と対向する後端面、および、前記後端面に設けられ、前記光ファイバ保持孔の延在方向において前記フェルール側位置決め部と対向する凸状のレンズ側位置決め部および凹状のレンズ側位置決め部のうち少なくとも一方を有する、
   請求項１に記載の光コネクタフェルール。
3. 前記光ファイバ保持部は、前記フェルール側位置決め部としての第１および第２のガイド孔を有し、
   前記レンズアレイは、前記凸状のレンズ側位置決め部としての第１および第２のレンズ側位置決め部を有する、
   請求項２に記載の光コネクタフェルール。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光コネクタフェルールと、
   前記複数の光ファイバ保持孔にそれぞれ挿入された複数の光ファイバと、を備える、
   光コネクタ。
5. 請求項４に記載された光コネクタであって、前記光コネクタフェルールとしての第１光コネクタフェルールを有する第１光コネクタと、
   請求項４に記載された光コネクタであって、前記光コネクタフェルールとしての第２光コネクタフェルールを有する第２光コネクタと、を備え、
   前記第１光コネクタフェルールは、前記レンズアレイとしての第１レンズアレイを有し、
   前記第２光コネクタフェルールは、前記第１レンズアレイと対向する前記前端面を有する前記レンズアレイとしての第２レンズアレイを有し、
   前記第１レンズアレイの前記前端面には、少なくとも１つの前記凸状の位置決め部が設けられており、
   前記第２レンズアレイの前記前端面のうち、前記第１レンズアレイの前記位置決め部と対向する位置には、当該凸状の位置決め部と嵌合する前記凹状の位置決め部が設けられている、
   光接続構造。
6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光コネクタフェルールに用いられる前記レンズアレイを製造する方法であって、
   前記複数のレンズに対応する形状を有する第１の金型部と、前記凸状の位置決め部に対応する形状、および前記凹状の位置決め部に対応する形状の少なくとも一方を有する第２の金型部と、を備える一部品からなる金型を準備する金型準備工程と、
   前記金型準備工程において準備した前記金型に流し込んだ前記レンズアレイの材料を硬化させて前記レンズアレイを成形する成形工程と、を含む、
   レンズアレイの製造方法。

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