JPWO2015133164A1 - 光コネクタとケーブルおよび光通信装置 - Google Patents

Abstract

プラグ３１のレンズ３１１は、光ファイバケーブル２０からの光信号を所定の発散角の光に変換して出射する。プラグ筐体３１５は、光ファイバケーブル２０とレンズ３１１を固定する。レンズ３１１は、光ファイバケーブル２０の出射面２０ａ側で、光ファイバケーブル２０からの光信号が所定の発散角の光となる位置とする。プラグ３１から出射される光信号は、周囲の人間の眼球に入射される際に分散された状態となるので、視覚機能等に悪影響を与えてしまうことを防止できるようになる。

Description

この技術は、光コネクタとケーブルおよび光通信装置に関し、光信号が視覚機能等に悪影響を与えないようにする。

従来、レーザ光を用いた光通信では、例えば光コネクタを用いた光ファイバケーブルの接続が行われている。光コネクタでは、プラグとレセプタクル間で通信される光信号をコリメート光とするためのレンズがプラグ側とレセプタクル側の一方に設けられて、他方にコリメート光を集光するためのレンズが設けられているものが広く知られている。このようにコリメート光を用いてプラグとレセプタクル間の通信を行うようにすれば、光ファイバケーブルの端面を光検出等と互いに対向するように所定間隔で高精度に位置決めしなくとも光通信が可能となり、光コネクタを安価に提供できるようになる。

また、特許文献１では、光ファイバケーブルの端部に移動可能なシャッタが設けられている。このシャッタは、閉鎖位置であるときに光ファイバケーブルの光信号出射側の端面（出射面）をカバーする。したがって、出射面を傷や汚れ等から保護できると共に、光ファイバケーブル内への光の入射等を阻止できる。さらに、シャッタは光ファイバケーブルの出射面をカバーすることで、光ファイバケーブルの出射面から出射されるコリメート光が周囲の人間の眼球に入射して、視覚機能等に悪影響を与えてしまうことを防止できる。

特開２０００−１４７３３３号公報

ところで、レーザ光の出射面をカバーするシャッタを設ける場合、シャッタの摩耗等によって閉鎖位置にならない場合や、クリーニング等のためにシャッタを開放位置とされる場合がある。このような場合、光信号の出射面が露出した状態となるのでコリメート光が周囲の人間の眼球に入射するおそれがある。

そこで、この技術では、視覚機能等に悪影響を与えるような光信号の出射を防止できる光コネクタとケーブルおよび光通信装置を提供することを目的とする。

この技術の第１の側面は、光伝送路または光源からの光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズと、
前記レンズが固定されて、前記光信号の受信側コネクタに装着される筐体とを備える光コネクタにある。

この技術では、光信号の受信側コネクタに装着される筐体に固定されたレンズによって、光信号が所定の発散角に変換されて出射される。所定の発散角は、レンズから所定距離だけ離れた位置における所定領域の光量が予め設定された光量以下となる角度、例えば１０度以上の発散角に変換される。または、所定の発散角は、筐体を受信側コネクタに装着したときの取付許容誤差範囲で、受信側コネクタで受信される光信号の光量の低下量が予め設定された光量以下となる角度、例えば２０度以下の発散角に変換される。また、レンズは、光信号をレンズから所定距離よりも近接した位置に集光させることで、所定距離だけ離れた位置で所定の発散角を有した光信号に変換としてもよい。筐体では、レンズだけでなく、レンズから出射する光信号が所定の発散角となる位置で、光信号をレンズに出射する光伝送路または光源が保持される。例えば光伝送路または光源は、光信号の出力位置がレンズの焦点位置と異なる位置で保持される。

この技術の第２の側面は、
光ファイバケーブル端面からの光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズと、
前記光ファイバケーブルと前記レンズを一体に固定して前記光信号の受信側コネクタに装着される筐体とを備えるケーブルにある。

この技術の第３の側面は、
光信号出力部と、
前記光信号出力部からの光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズと、
前記レンズが固定されて、前記光信号の受信側コネクタが装着される筐体とを備える光通信装置にある。

この技術では、光伝送路または光源からの光信号を所定の発散角の光に変換するレンズと、前記レンズが固定されて、前記光信号の受信側光コネクタと装着される筐体が設けられる。したがって、出射される光信号は、周囲の人間の眼球に入射される際に分散された状態となるので、視覚機能等に悪影響を与えてしまうことを防止できる。なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。

光通信システムの構成を例示した図である。 光信号を出射するプラグの概略構成を例示した図である。 光信号が入射されるレセプタクルの概略構成を例示した図である。 光コネクタの第１の動作を説明するための図である。 プラグからの出射光が発散角を有する場合を示す図である。 プラグとレセプタクルとの取り付けで誤差が生じた場合を示す図である。 レセプタクルにプラグを装着した場合を示す図である。 光コネクタの第２の動作を説明するための図である。

以下、本技術を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．光通信システムの構成
２．光コネクタの概略構成
３．光コネクタの第１の動作
４．光コネクタの第２の動作
５．光コネクタの他の動作

＜１．光通信システムの構成＞
図１は、本技術の光コネクタを用いた光通信システムの構成を例示している。光通信システム１０は、情報の送信側であるソース機器１２と情報の受信側であるシンク機器１４が、光伝送路例えば光ファイバケーブル２０を介して接続されている。

ソース機器１２は、映像や音声のコンテンツ，コンピュータデータ等の情報を出力可能な機器である。例えば、ソース機器１２は、放送番組や配信番組等を受信するセットトップボックス、記録媒体に記録されている映像や音声のコンテンツを再生する再生装置、種々のコンテンツやコンピュータデータ等の情報を記憶しているサーバ、情報送信装置等の機器である。

シンク機器１４は、ソース機器１２から出力された情報を受信して、受信した情報をユーザに対して提示する処理や記録媒体に記録する処理等を行う機器である。例えば、シンク機器１４は、映像表示装置や音声出力装置、記録装置、情報受信装置等の機器である。

光通信システム１０において、ソース機器１２やシンク機器１４に光ファイバケーブル２０を接続する場合、光コネクタが用いられる。光コネクタは、プラグ３１とレセプタクル３２で構成されており、レセプタクル３２にプラグ３１が挿脱可能に取り付けられる構成とされている。

プラグ３１は、例えば光ファイバケーブル２０の両端に設けられており、レセプタクル３２は例えばソース機器１２とシンク機器１４のそれぞれに設けられている。ソース機器１２のレセプタクル３２−ａにはレーザ光を出射する光源４１が設けられており、シンク機器１４のレセプタクル３２−ｂには光信号を電気信号に変換する光検出部４２が設けられている。

ここで、図１に示すように、光ファイバケーブル２０の一端に設けられたプラグ３１をソース機器１２のレセプタクル３２−ａに装着して、光ファイバケーブル２０の他端に設けられたプラグ３１をシンク機器１４のレセプタクル３２−ｂに装着する。さらに、ソース機器１２のレセプタクル３２−ａでは、送信する情報に応じて変調されたレーザ光を光源４１から光信号として出射する。このように送信する情報を光信号として送信すれば、シンク機器１４のレセプタクル３２−ｂは、光信号を光検出部４２に集光して光信号に応じた電気信号を生成することで、光ファイバケーブル２０を介してソース機器１２とシンク機器１４で通信を行える。なお、光通信システム１０では、シンク機器１４に関する情報等を、光ファイバケーブルを介してソース機器に送信する構成を有していてもよい。

＜２．光コネクタの概略構成＞
図２は、光信号を出射するプラグの概略構成を例示している。また、図３は、光信号が入射されるレセプタクルの概略構成を例示している。なお、この技術の理解を容易とするため、以下の図では筐体や光ファイバケーブル等を断面図で例示している。

図２に示すように、光信号を出射するプラグ（送信側光コネクタ）は、レンズ３１１とプラグ筐体３１５を有している。

レンズ３１１は、光ファイバケーブル２０の光信号出射側の端面（出射面）２０ａ側に配置されており、光ファイバケーブル２０の出射面２０ａからの光信号を所定の発散角に変換して出射する。

プラグ筐体３１５は、光ファイバケーブル２０とレンズ３１１を、レンズ３１１から出射する光信号が所定の発散角となる位置で固定して保持する。このプラグ筐体３１５には嵌合突部３１５ａが設けられている。嵌合突部３１５ａは、レンズ３１１を介して出射される光信号の受信側であるレセプタクル３２に設けられた嵌合穴に対応する形状およびサイズとされており、プラグ３１とレセプタクル３２を接続する際にレセプタクル３２の嵌合穴に挿入される。すなわち、プラグ３１は、レセプタクル（受信側光コネクタ）３２に対して挿脱可能に装着される構成とされている。

図３に示すように、光信号が入射されるレセプタクル（受信側光コネクタ）３２は、レンズ３２１とレセプタクル筐体３２５、レセプタクル取付部３２６および光検出部４２を有している。

レンズ３２１は、光検出部４２の受光面側に配置されており、レセプタクル３２に入射された光信号を光検出部４２の受光面に集光する。

レセプタクル筐体３２５は、レンズ３２１と光検出部４２を上述の位置関係で固定する。このレセプタクル筐体３２５には嵌合穴３２５ａが設けられている。嵌合穴３２５ａは、プラグ筐体３１５の嵌合突部３１５ａに対応する形状およびサイズとされており、プラグ３１とレセプタクル３２を接続する際にプラグ筐体３１５の嵌合突部３１５ａが挿入される。すなわち、レセプタクル３２は、プラグ３１が挿脱可能に取り付けられる構成とされている。

レセプタクル取付部３２６は、レセプタクル３２を受信側基板３２７に機械的かつ電気的に接続する。例えば、レセプタクル取付部３２６は、レセプタクル３２を受信側基板３２７に電気的に接続して、光検出部４２で生成された信号を受信側基板３２７の回路に入力する。また、レセプタクル取付部３２６は、レセプタクル３２を受信側基板３２７に機械的に接続して、レセプタクル筐体３２５を受信側基板３２７の所定位置に固定する。

＜３．光コネクタの第１の動作＞
このように構成された光コネクタにおいて、例えばシンク機器１４のレセプタクル３２に挿入されるプラグ３１から出射される光信号がコリメート光であると、距離に応じた光強度の減衰量が少ない。このため、プラグ３１から離れていても人間の眼球に入射すると、視覚機能等に悪影響を与えてしまうおそれがある。そこで、プラグ３１のレンズ３１１では、光ファイバケーブル２０からの光信号を所定の発散角の光に変換して出射することで、レンズ３１１から所定距離だけ離れた位置における所定領域の光量が、予め設定された光量以下となるように光信号を分散させる。

図４は、光コネクタの第１の動作を説明するための図であり、図４の（Ａ）は、光ファイバケーブル２０からの光信号をレンズ３１１で所定の発散角の光に変換した場合を示している。なお、図４の（Ｂ）は、コリメートレンズ３６１を用いることで、光ファイバケーブル２０からの光信号をコリメート光に変換する従来のプラグの構成を参考として例示している。

図４の（Ｂ）に示すように、コリメートレンズ３６１を用いて光ファイバケーブル２０からの光信号をコリメート光に変換して出射するプラグ３６では、距離に応じた光強度の減衰量が少ない。したがって、プラグ３６から離れた位置でプラグ３６の出射光を目視する場合でも目に入る光量が大きく、目に悪影響を与えるおそれがある。

しかし、図４の（Ａ）に示すように、光ファイバケーブル２０からの光信号をレンズ３１１で所定の発散角に変換すると、プラグ３１から離れた位置は光信号が分散される。すなわち、プラグ筐体３１５は、光ファイバケーブル２０の出射面２０ａをレンズ３１１の焦点位置と異なる位置、例えばレンズ３１１として凸レンズを用いる場合に、レンズ３１１の焦点位置よりも出射面２０ａをレンズ側の位置とする。このように、光ファイバケーブル２０とレンズ３１１を保持すれば、光ファイバケーブル２０からの光信号は、発散角を有した光信号に変換される。したがって、プラグ３１から離れた位置でプラグ３１の出射光を目視する場合、光信号が分散されているので目に入る光量が少なくなり悪影響を防止できる。

所定の発散角は、レンズ３１１から所定距離だけ離れた位置における所定領域の光量が予め設定された光量以下となる角度とする。例えばＩＥＣ６０８２５−１／ＪＩＳ Ｃ ６８０２の規格では、光源から例えば７０ｍｍ離れた距離で、人の瞳に相当する直径７ｍｍに入る光量を制限することが規定されている。したがって、所定の発散角は、このような規格等を満たすことができるように、例えばレンズ３１１から所定距離だけ離れた位置における所定領域の光量が予め設定された光量以下となる角度とする。

図５は、プラグからの光信号が発散角を有する場合を示している。プラグ３１を介して出射される光信号の発散角を角度ａとすると、距離Ｌａだけ離れた位置では式（１）に基づき光信号のビーム径がＢＭａだけ広がる。
（Ｌａ×Ｓｉｎ（ａ／２））×２＝ＢＭａ ・・・（１）

すなわち、角度ａが少ないとビーム径の広がりが少ないことから、レンズ３１１では発散角が１０度以上となるように光信号の変換を行う。

このように、光ファイバケーブルからの光信号を所定の発散角例えば１０度以上の発散角に変換して出射することで、光信号の出射面が露出した状態であっても、光信号が目に入って悪影響を生じてしまうことを防止することができる。したがって、光信号を遮るシャッタを設ける必要がない。

ところで、発散角を大きくするとプラグ３１とレセプタクル３２との取付誤差を少なくしなければならない。図６は、プラグ３１とレセプタクル３２との取り付けで誤差が生じた場合を例示している。

レセプタクル３２にプラグ３１を取り付けたとき、レンズ３１１とレンズ３２１の間隔に誤差Ｄｂを生じると、レンズ３２１に入射される光信号のビーム径は、式（２）に基づきＢＭｂだけ大きくなる。
（Ｄｂ×Ｓｉｎ（ｂ／２）×２＝ＢＭｂ ・・・（２）

なお、図６において、破線で示すレンズ３２１の位置は正しいレンズ位置、実線で示すレンズ３２１の位置は、誤差を生じたレンズ位置を示している。

すなわち、角度ｂが大きいと取付誤差により光信号のビーム径がレンズ３２１よりも大きくなって、光検出部に集光される光信号の光量が減少するおそれがある。したがって、所定の発散角は、プラグ３１とレセプタクル３２に装着したときの取付許容誤差範囲で、レセプタクル３２で受信される光信号の光量の低下量が予め設定された光量以下となる角度とする。例えば、レンズ３１１では発散角が１０度以上であって２０度以下となるように光信号の変換を行う。

このように、プラグ３１では、レンズ３１１によって光信号を所定の発散角例えば１０度以上で２０度以下の発散角に変換して出射する。このため、図７に示すようにレセプタクル３２にプラグ３１を取り付けたとき、取付誤差が生じてもプラグ３１からの出射される光信号のビーム径が大きくなりすぎない状態でレセプタクル３２のレンズ３２１に入射させることができる。したがって、安定して良好に光通信を行うことができるようになる。なお、光コネクタの第１の動作で得られる効果は例示であって、上述の効果に限らず他の効果が得られてもよい。

＜４．光コネクタの第２の動作＞
ところで、プラグ３１から出射される光信号は、目視位置で発散された状態となれば、上述の第１の動作のようにプラグ３１から光信号を発散させて出射する構成に限られない。

次に、第２の動作では、例えばレンズ３１１に近接する位置でプラグ３１からの出射光を集光して、所定距離では所定の発散角を有した光信号とする場合について示している。

図８は、光コネクタの第２の動作を説明するための図である。プラグ３１のレンズ３１１から出射された光信号をレンズ３１１に近接する位置Ｐaに集光させる。すなわち、プラグ筐体３１５は、光ファイバケーブル２０の出射面２０ａをレンズ３１１の焦点位置と異なる位置、例えばレンズ３１１として凸レンズを用いる場合に、レンズ３１１の焦点位置よりも出射面２０ａをレンズ３１１から離れた位置とする。このように、光ファイバケーブル２０とレンズ３１１を固定して保持すれば、レンズ３１１から位置Ｐaまでの距離Ｌｃよりも位置Ｐaから離れた位置では、レンズ３１１から出射された光信号よりも分散された光となる。

したがって、所定距離だけ離れた位置における所定領域の光量が予め設定された光量以下の発散光となるように、レンズ３１１から出射された光信号を所定距離よりも近接した位置で集光させる。このようにすれば、プラグ３１から離れた位置でプラグ３１の出射光を目視する場合、光信号が分散されているので目に入る光量が少なくなり悪影響を防止できる。

さらに、光信号が近接した位置に集光するので、集光位置がレセプタクル３２のレンズ３２１よりも離れていれば、レセプタクル３２にプラグ３１を装着したときに取付誤差を生じても、第１の動作に比べて光信号の発散が少なくできる。なお、光コネクタの第２の動作で得られる効果は例示であって、上述の効果に限らず他の効果が得られてもよい。

＜５．光コネクタの他の動作＞
また、上述の第１および第２の動作では、送信側光コネクタであるプラグ３１のレンズ３１１によって、光ファイバケーブル２０からの光信号を所定の発散角に変換して出射する場合について説明した。しかし、所定の発散角の光信号とする変換は、プラグに限らずレセプタクルで行うようにしてもよい。例えばソース機器に設けられたレセプタクルを送信側コネクタとして、レセプタクルのレンズによって、光源からの光信号を所定の発散角に変換して出射する。また、受信側光コネクタであるプラグでは、レンズによって光信号を光ファイバケーブルの端面（光信号の入射面）に集光する。

このように、ソース機器に設けたレセプタクルのレンズで、光源からの光信号を所定の発散角に変換して出射すれば、ソース機器に光ケーブルのプラグが接続されていない状態でも、ソース機器からの光信号が目に入って悪影響を生じてしまうことを防止できる。

また、光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズが設けられた光コネクタは、光ファイバケーブルと別個に提供されていてもよく、光コネクタが一体化された光ファイバケーブルとして提供されてもよい。

さらに、上述の実施の形態の光コネクタでは、プラグの光信号出射面とレセプタクルの光信号入射面が対向するように構成されている場合を例示したが、光信号出射面と光信号入射面との間に光路変換素子例えばミラー等を設けてもよい。この場合、光信号出射面と光信号入射面を所定の角度とすることが可能となり、光コネクタの向きや形状等の自由度を高めることができる。

なお、本技術は、上述した技術の実施の形態に限定して解釈されるべきではない。この技術の実施の形態は、例示という形態で本技術を開示しており、本技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施の形態の修正や代用をなし得ることは自明である。すなわち、本技術の要旨を判断するためには、請求の範囲を参酌すべきである。

また、本技術の光コネクタは以下のような構成も取ることができる。
（１） 光伝送路または光源からの光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズと、
前記レンズが固定されて、前記光信号の受信側コネクタに装着される筐体と
を備える光コネクタ。
（２） 前記所定の発散角は、前記レンズから所定距離だけ離れた位置における所定領域の光量が予め設定された光量以下となる角度とする（１）に記載の光コネクタ。
（３） 前記レンズは、前記光信号を１０度以上の発散角に変換する（２）に記載の光コネクタ。
（４） 前記所定の発散角は、前記筐体を前記受信側コネクタに装着したときの取付許容誤差範囲で、前記受信側コネクタで受信される光信号の光量の低下量が予め設定された光量以下となる角度とする（２）に記載の光コネクタ。
（５） 前記レンズは、前記光信号を２０度以下の発散角に変換する（４）に記載の光コネクタ。
（６） 前記レンズは、前記光信号を前記レンズから前記所定距離よりも近接した位置に集光させることで、前記所定距離だけ離れた位置で前記所定の発散角を有した光信号に変換する（２）または（３）に記載の光コネクタ。
（７） 前記筐体は、前記レンズから出射する光信号が前記所定の発散角となる位置で、前記光信号を前記レンズに出射する光伝送路または光源を保持する（１）乃至（６）の何れかに記載の光コネクタ。
（８） 前記筐体は、前記光伝送路または光源の光信号の出射位置を前記レンズの焦点位置と異なる位置とする（７）に記載の光コネクタ。

この技術の光コネクタとケーブルおよび光通信装置では、光伝送路または光源からの光信号を所定の発散角の光に変換するレンズと、前記レンズが固定されて、前記光信号の受信側光コネクタと装着される筐体が設けられる。このため、出射される光信号は、周囲の人間の眼球に入射される際に分散された状態となるので、視覚機能等に悪影響を与えてしまうことを防止できる。したがって、例えば映像や音声のコンテンツ，コンピュータデータ等の情報を送信する機器と、送信された映像や音声のコンテンツ，コンピュータデータ等の情報を受信して処理する機器とを光ファイバケーブルで接続する光通信システム等に適している。

１０・・・光通信システム
１２・・・ソース機器
１４・・・シンク機器
２０・・・光ファイバケーブル
２０ａ・・・出射面
３１，３６・・・プラグ
３２，３２−ａ，３２−ｂ・・・レセプタクル
４１・・・光源
４２・・・光検出部
３１１，３２１・・・レンズ
３１５・・・プラグ筐体
３１５ａ・・・嵌合突部
３２５・・・レセプタクル筐体
３２５ａ・・・嵌合穴
３２６・・・レセプタクル取付部
３２７・・・受信側基板
３６１・・・コリメートレンズ

Claims (10)

1. 光伝送路または光源からの光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズと、
   前記レンズが固定されて、前記光信号の受信側コネクタに装着される筐体と
   を備える光コネクタ。
2. 前記所定の発散角は、前記レンズから所定距離だけ離れた位置における所定領域の光量が予め設定された光量以下となる角度とする
   請求項１記載の光コネクタ。
3. 前記レンズは、前記光信号を１０度以上の発散角に変換する
   請求項２記載の光コネクタ。
4. 前記所定の発散角は、前記筐体を前記受信側コネクタに装着したときの取付許容誤差範囲で、前記受信側コネクタで受信される光信号の光量の低下量が予め設定された光量以下となる角度とする
   請求項２記載の光コネクタ。
5. 前記レンズは、前記光信号を２０度以下の発散角に変換する
   請求項４記載の光コネクタ。
6. 前記レンズは、前記光信号を前記レンズから前記所定距離よりも近接した位置に集光させることで、前記所定距離だけ離れた位置で前記所定の発散角を有した光信号に変換する
   請求項２記載の光コネクタ。
7. 前記筐体は、前記レンズから出射する光信号が前記所定の発散角となる位置で、前記光信号を前記レンズに出射する光伝送路または光源を保持する
   請求項１記載の光コネクタ。
8. 前記筐体は、前記光伝送路または光源の光信号の出射位置を前記レンズの焦点位置と異なる位置とする
   請求項７記載の光コネクタ。
9. 光ファイバケーブル端面からの光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズと、
   前記光ファイバケーブルと前記レンズを一体に固定して前記光信号の受信側コネクタに装着される筐体と
   を備えるケーブル。
10. 光信号出力部と、
    前記光信号出力部からの光信号を所定の発散角に変換して出射するレンズと、
    前記レンズが固定されて、前記光信号の受信側コネクタが装着される筐体と
    を備える光通信装置。

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