JPS58102201A

JPS58102201A - 光結合方式

Info

Publication number: JPS58102201A
Application number: JP56200011A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Tanaka; 田中　敏保; Sadaichi Ariga; 有賀　貞一
Original assignee: TOYO TANSHI KK
Current assignee: TOYO TANSHI KK
Priority date: 1981-12-14
Filing date: 1981-12-14
Publication date: 1983-06-17
Also published as: WO1983002167A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、光通信、光センサ尋において光路の結合、分
離等を行なう光結合方式に関する。

近年、通信、計測、制御等において、光ファイバにて光
路音形成し、光により情報、エネルギ等の伝送を行なう
ことが行なわれつつある。斯かる光伝送にあっては、光
の入出射、分岐等に際し、光路の結合、分離等を行なう
光結合手段を必要とする。

従来、光結合方式としてＷ４１図に示す４のがある。同
１１に示すものは、入力ファイバＩＩ及び出力ファイバ
２と出力ファイバ３とを各々の端面を直交配置すると共
に、これらをハーフミラ−４及びレンズ５からなる光学
系にて光学的に接続して構成される。

しかし、この従来の光結合方式は、ハーフミラ−及びレ
ンズを使用するため、部品点数が多くなると共和、組立
に手間がかかつて高価となり、且つ、小型化し難いとい
う欠点がある。父、振動によって光軸がずれるおそれが
あり、振動の多い場所で使用するＶＣ＃′ｉ適していな
いという欠点がある。

これに対し、集束性ロンドレンズに半反射膜を設けて構
成されるものが提案されているが、これは裏作が容重で
ないため高価であシ、父、現在のところガラスで裏作さ
れてｉ？、６１，７’ラスチツクフアイバとのＷＩ続に
適してなｈという欠点がある。

特に、近時、短距離伝送の場合、システム全体の価格構
成を低く押えるため、安価なプラスチックファイバを伝
送ＭＫ使用することが考えられておシ、簡易な構造で安
価に実現できる光結合方式が要求されている。又、計橢
、制御等においても、小型且う簡易に構成できるものが
要求されている。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、光フア
イバ系と光集束手段とを用いることによ択構造が小型簡
易で、安価ＶＣｌ２作できると共に１振動等によ）光軸
ずれを起こすこともなく、シかもプラスチックファイバ
との接続に好適な光結合方式を提供することを目的とす
る。

即ち、本発明は、ＴＬＫ独立和光路を形成する複数の光
フアイバ系のいずれかを中心として、その一端外周に他
の光フアイバ系の一端を配設して集合端部を形成し、且
つ、該集合端部に近接して、上記光フアイバ系の入出射
光を集束する集束手段を設けて成るものである。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

鎮２図は本発明光結合方式の一実施例を示す構成図、第
３図は上記実施例を構成する光フアイバ系の集合端部を
示す端面図、第４図は上記実施例において集合端部の周
辺に位装置する光フアイバ系の他端を示す端面図である
。これらの図において、本発明光結合方式は、中心ファ
イバ系１１及び周辺ファイバ系１２からなる光フアイバ
系１０と、ボールレンズ２０からなる集束手段とを備え
て構成される。

光フアイバ系ｌＯは、互に独立に光路を形成する２本の
光フアイバ系の一方を中心ファイバ系１１　　　’とし
、その一端外周に周辺ファイバ系１２として他の光フア
イバ系の一端を配設して集合端部１５を形成して成るも
のである。両ファイバ系の他端は、各々独立して分離端
部１６となってｂる。中心７アイパ系１１と周辺ファイ
バ系１２とは、各々ｌ＊に限られるものでなく、それぞ
れ複数本の独立の光フアイバ系にて構成することができ
る。

例えば、第７図に示す本のは、１本の中心ファイバ系１
１と６本の周辺ファイバ系１２とで構成されている。

第２１％！ＩＫ示す光フアイバ系１０にあっては、中心
ファイバ系１１は、単心ファイバ１３、例えば直径１Ｉ
ａＩｓ度のプラスチック製革心ファイバから成シ、一方
、周辺ファイバ系１２は、微細ファイバ１４、例えば直
径５０　ｐ＊　８１にのガラスファイバを数白木程度束
ねて成るものである。集合端部１５は、微細ファイバ１
４を予め溶着、接着等の手段にてリボン状に形成したも
のを周辺ファイノ（系１２として、単心ファイバ１３か
らなる中心ファイバ系１１の外周に円筒状に巻付けて形
成される。この周辺ファイバ系１２の他端は、中心ファ
イバ系１１から分離されて円形状に束ねである。

もつとも、集合端部１５は、これに限らず、例えば、多
数の微細ファイバ１４を単心ファイバ１３の一端外周に
接着、溶着、締着轡の手段にて外装して形成して４よい
。

上記党ファイバ系１０は、上述し次第２図に示す４０に
限らず、材料、形状、構造等について各種の態様のもの
を使用できる。第５図乃至第７図に他の態様の例を示す
。

第５図に示す光フアイバ系１０は、内周に支持突起１８
ｍを設けたスリーブ１８を使用して集合端部を構成する
もので、該スリーブ１８内に単心ファイバ１３を挿入し
、これを支持突起１８ｍＫてスリーブ１８中心部に保持
せしめると共に１該単心フアイバ１３の外周とスリーブ
１８内周との関に微細ファイバ１４を挿通して成るもの
である。

第６図に示す光フアイバ系ｌＯは、中心ファイノく系１
１及び周辺ファイバ系１２を共に微細ファイバ１４にて
構成したものである。第７図に示す光フアイバ系ｌＯは
、本心ファイノ＜１３からなる中心ファイバ系１１の外
周に、単心ファイ／（１３からなる６本の周辺ファイバ
系１２を配設し、被覆１７及び接着剤１７ａＫて固定し
ｆＣものである。

なお、被８１７に代えてスリーブ１８を用いてもよい。

ボールレンズ２０は、上記集合端部１５に近接して設け
られ、光フアイバ系１０の入出射光を集束する。このボ
ールレンズ２０Ｆｉ、ガラス、プラスチック等にて形成
され、大きさは、周辺ファイバ系１２の射出光を光軸方
向に集束し得る大きさであって、光フネクタ内に装着す
ることを考慮して定める。集束手段としてボールレンズ
を用いたのは、広角であること、焦点距離が短いことに
よる。如ち、焦点距離を短くするととによシ、集束手段
と光フアイバ系とを近接させることができ、全体として
小型化できるためであシ、父、広角とする仁とにより、
周辺ファイバ系１２の射出光を有効Ｋ　、ＩＪ用で龜る
ためである。仁のボールレンズ２０には、反射防止膜を
被着してもよく、これによれば、レンズ面での反射損失
を少なくできると共に、反射光によるノイズを少なくす
ることができる。

なお、本実施例ではボールレンズ２ｏを使用したが、集
束手段は、これに限らず他の形・態のものを用いること
ができる。例えば、周辺ファイバ系１２に対しては、リ
ング状のレンズを用いることができる。父、中心ファイ
バ系１１３び周辺ファイバ系１２０両者に対してレンズ
を設けて込るが、一方のみであってもよく、例えば、周
辺ファイバ系１２に対してのみ上述したりング状レンズ
を装着する構成としてもよい。Ｉ！に、本実施例ては、
光フアイバ系ｌＯの集合端面１５を均一に設けてｈるが
、例えば、ボールレンズ２ｏの球面に対応させて、周辺
ファイバ系１２を中心７アイパ系１１よシ突出させる構
造としてもよい。この場合、集束手段としてキノコ状く
形成したレンズを用いると好適である。

本発明光結合方式は、中心ファイバ系１１及び周辺ファ
イバ系１２をそれぞれ伝送路とし、集合端部１５及び分
Ｓ端部１６Ｋかいて他の光フアイバケーブルとフネクタ
接続する仁とＫより、光伝送システムを構成することが
できるが、光フアイバ系１０を短く形成し、ボールレン
ズ２０と共に遣尚々ケースに収容して光結合器を構成す
るのが一般的と考えられる。光フアイバ系ｌＯのケース
への収容は、例えば第８図、＃［９図に示す如く行なわ
れる。

即ち、ケースへの収容は、光フアイバ系１０の集合端ｌ
５１５及び分離端部１６の各々に固定用のスリーブ１９
を装着し、これをケース２１のリセプタクル部２２０貫
通孔２３にケース２１の内鍔から嵌挿して行なわれる。

スリーブ１９は、係止用のフランジ１９１を有する金属
製円筒からなム光ファイバ系１０の集合端部１５及び分
離端部１６に合成樹脂環からなる被覆１７を施こした後
、これを円筒内に挿入し、圧着、接着等の手段にて固着
する。なお、上述したように、集合端部１５を構成する
のにスリーブ１８を用いている場合ＫＦｉ、これをその
まま使用すること本できる６一方、ボールレンズ２０は
、リセプタクル部２２０貫遍孔２３内に設けられた凹部
２４に嵌合せしめて装着される。このボールレンズ２０
の位置は、その焦点位置の外側近傍に光フアイバ系ｌＯ
の集合端部１ｓが位置するよう設定される。例λば、焦
点がボールレンズ２０の球面の極めて近くＫある場合に
は、該ポールレンズ２００球面が、貫通孔２３内に嵌挿
される集合端部１５に近接する位置（轟接する場合を含
む。）Ｋ設定される。

次に、本発明光結合方式の作用を第１０図乃至第１６図
に示す適用例と共和説明する。

第１０図は、上述のようＫして光フアイバ系及びボール
レンズを装着収容してなる光結合器の一例を示すもので
、同１１！ＪＫ示す光結合ａは、ケース３１と、その両
端に設けられたりセプタクル部３２ａ　ｅ　３２ｂ　ｅ
　３２Ｃとを有して構成される。

この光結合器は、＃１１１図に示すように、プラグ３３
を有する光フアイバケーブル３４をリセプタクル部３２
ａ　、　３２ｂ　、　３２ｃに接続することによシ、光
通信システムにおいて光信号の分岐、挿入を行なうこと
ができる。即ち、光フアイバケーブル３４ｂ　、　３４
ｃからの光を光フアイバ系１０及びボールレンズ２０（
第２図参照）にて集束し、光フアイバケーブル３４ａＶ
Ｃ入射せしめることができ、父、光フアイバケーブル３
４ａからの光を、上記光フアイバ系１０の中心ファイバ
系１１及び周辺ファイバ系１２にて分岐（分配）シ、各
々光フアイバケーブル３４ｂ　、　３４ｃ　Ｋ入射せし
めることができる。この場合、分岐比は、中心ファイバ
系１１と周辺ファイバ系１２の開口面積比を変えること
によシ変化させることができる。

この例から本明らか々ように、本発明光結合方式によれ
ば、光フアイバ系１ｏＶｃて光の分岐（分配）、集合を
行なうので、構造を小型月つ簡易なものとできて、組立
が容易で安価に製作でき、しかも、振動等圧よって光軸
ずれを起こすこともない。

本発明光結合方式は、光センサ、光電スイッチ尋の光学
ヘッドにも適用できる。第１２図乃至第１５図はその各
種態様を示すものである。即ち、このヘッドは、第２図
に示す光フアイバ系１０及びボールレンズ２０を、その
集合１１５をリセプタクル部３２８に％中心ファイバ系
１１の分離端部１６をリセプタクル部３２ｂＫ、及び匍
辺ファイバ系１２の分離端部１６をリセプタクル部３２
ｃ　Ｋ各々対応させてケース３１に収容して構成される
。

第１２図に示すものは、リセプタクル部３２ａに、検出
対象３５１での光路を形成する光フアイバケーブル３４
をプラグ３３を介して接続して光センサのヘッドを構成
する。この本のは、リセプタクル部３２ｃから照明光を
入射せしめると、骸照明光が周辺ファイバ系１２に導か
れてボールレンズ２０に遅し、ここで集束されて光フア
イバケーブル３４に入射し、該ケーブル３４の先端から
射出されて検出対象３５を照射する。そして、該検出対
象３５からの反射光が光フアイバケーブル３４に導かれ
てボールレンズ２０に遅Ｌ、ここで集束されて所定の分
岐比に対応して各ファイバ系１１．１２に入射する。中
心ファイバ系１１に入射し次光をリセプタクル部３２ｂ
から射出せしめてこれを針側等に利用する。

上記の場合、分岐比を小さく、即ち、中心ファイバ系１
１への入射光量が周辺ファイバ系１２への入射光量よシ
十分大きくなるように設定すれば、検出対象３５からの
情報光の大部分を中心ファイバ系１１に入射せしめるこ
とができ、ＳＮ比を向上させることができる。

第１３図、＠１４図に示すものは、リセプタクル部（３
ｚｂ　、　３２Ｃ）　Ｋ検出回！３６をプラグイン方式
で接続したもので、前者はりセプタクル部３２ａを検出
対象３５Ｋｍ［接対向せしめ、後者は光フアイバケーブ
ル３４を介して対向せしめたものである。検出回路３６
は、発光ダイオード等の光源及びその駆動回路と、受光
素子を含む受光回路（いずれも図示せず）とを有して成
シ、人出カ端子３７を介して外部回路と電源及び信号の
授受を行なう。

又、上記検出回路３６にスイッチ機能を持たせることに
よシ、充電スイッチを構成する仁とかできる。菖１５図
は斯かる光電スイッチを多数配設した遠隔光電スイッチ
群であって、自動制御等に　　　　。

使用できる。

Ｉ！に、本発明光結合方式は、皐融式双方向光通信にも
適用できる。＠１６図はその一例を示すもので、単一光
路を形成する光ファイバケーブル３４の両ｆＩ４に本発
明による光結合器３０をコネクタ接続すると共に、該光
結合器３０の各々に送受信回路３８を接続して成るもの
である。

送受信回路３８は、送信部を形成する発光ダイオード轡
の光源及びその駆動回路と、受信１部を形成する受光素
子を含む受光回路（いずれも図示せず。）とを有してｇ
ｂ、入出力端子３９を介して外部装置との間で信号及び
電源の授受を行なう。

光結合器３０＃ｉ、周辺ファイバ系１２の中心ファイバ
系１１に対する分岐比を小さく設定すると共に、周辺フ
ァイバ系１２を上記送信部に、中心ファイバ系１１を上
記受信部に各々対応させることにより、光フアイバケー
ブル３４の他端から送信される光信号の大部分を中心フ
ァイバ系１１に入射せしめることができる。従って、こ
の光結合器によれば、分岐損失を少なくして効率良く双
方向通信を実行できる。

なお、光フアイバケーブル３４は、光結合！３０の光フ
アイバ系１０とボールレンズ２０を介シて接続されるの
で、径を適宜選択することができ、径の大きい安価なプ
ラスチックファイバが使用できる。

以上説明したように、本発明は、互に独立した光路を形
成する複数の光フアイバ系のいずれかを中心として、そ
の一端外周に他の光フアイバ系の一端を配設して集合端
部を形成し、且つ、上記光フアイバ系の入出射光を集束
する集束手段を般けることにより、構造が小型簡易で、
安価に製作できると共和、振動等により光軸ずれを起こ
すこと４６＜、Ｌかも、プラスチックファイバとの接続
も容易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光結合方式の一例を示す構成図、１第２図は本発明光結合方式の一実施例を示す構成図、第
３図は上記実施例を構成する光フアイバ系の集合端部を
示す端面図、［４図は上記実施例において集合端部の周
辺に位置する光フアイバ系の他端を示す端面図、第５図
、第６ｖｉ！Ｊ、第７図は各々光フアイバ系の他の例を
示す端面図、第８図はケースに装着するための固定用ス
リーブを取付けた状態の光フアイバ系を示す要部裁断正
面図、第９図は上記光フアイバ系の集合端部及びボール
レンズをケースのりセプタクル部に装着した状態を示す
断面図、第１０図は本発明光結合方式を適用し次光結合
器の一例を示す正面図、第１１図は該光結合器に光フア
イバケーブルを接続した状態を示す正面図、第１２図、
第１３図、第１４図は各々本発明を光センサ、光電スイ
ッチ等に適用した状態を示す正面図、第１５図は本発明
を応用した光電スイッチ群を示す平面図、第１６図は本
発明光結合方式をｊ１１双方向通信に適用した場合の一
例を示す正面図である。１０・・・光フアイバ系　　　１１・・・中心ファイノ
；系１４・・・微細ファイバ　　　１５・・・集合端部
１６・・・分離端部　　　　１７・・・被橿１８．１９
・・・ス１３−７’　　　　　２０・・・ボールレンズ
２１・・・ケース　　　　　　２２・・・リセプタクル
部２３・・・貫通孔　　　　　２４・・・凹部３０・・
・光結合ＩＩ　　　　　　３１・・・ケース３２（３２
ｍ　、　３２ｂ　、　３２Ｃ）・・・リセプタクル部３
３・・・プラグ　　　　　３４・・・光フアイバケーブ
ル３５・・・検出対象　　　　３６・・・検出回路３７
．３９・・・入出力端子　　　３８・・・送受信回路出
願人　　東洋端子株式会社第１図第２図２第３図　　第４図　　第５図第６図　　　　　第７図１ソ第９図

Claims

【特許請求の範囲】

互に独立に光路を形成する複数の光フアイバ系のいずれ
かを中心として、その一端外周に他の光フアイバ系の一
端を配設して集合端部を形成し、月つ、該集合端部に近
接して、上記光フアイバ系の人出射光を集束する集束手
段を設けて構成されることを特徴とする光結合方式。