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発明の名称 多芯光調芯器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−215364(P2001−215364A)
公開日 平成13年8月10日(2001.8.10)
出願番号 特願2000−27095(P2000−27095)
出願日 平成12年2月4日(2000.2.4)
代理人 【識別番号】100071272
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 洋介 (外1名)
【テーマコード(参考)】
2H036
2H037
【Fターム(参考)】
2H036 JA01 LA00 
2H037 AA01 BA05 BA14 BA35 DA04 DA05 DA06
発明者 村上 恵司 / 大津 兼次 / 加藤 嘉睦 / 伊巻 理
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 複数のレンズが一体形成されたレンズアレイと、複数の光ファイバがそれぞれ挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、前記各光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバをそれぞれ前記複数の穴内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記レンズアレイに突き当てられて接続することを特徴とする多芯光調芯器。
【請求項2】 複数のレンズが一体形成され、かつ、一対の凹部を有するレンズアレイと、複数のキャピラリと、前記各キャピラリが挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴並びに前記一対の凹部に相応する一対の凸部を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、複数の光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバを前記各キャピラリ内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記レンズアレイに突き当てられて接続することを特徴とする多芯光調芯器。
【請求項3】 複数のレンズが一体形成されたレンズアレイと、複数の光ファイバがそれぞれ挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴並びに前記各光ファイバの突き当たり位置から前記各光ファイバの外径よりも細い複数の穴が形成されたスペーサ部を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、前記各光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバをそれぞれ前記複数の穴内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記スペーサ部に突き当てられて前記突き当たり位置にて接続することを特徴とする多芯光調芯器。
【請求項4】 複数のレンズが一体形成され、かつ、一対の凹部を有するレンズアレイと、複数のキャピラリと、前記各キャピラリが挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴、前記一対の凹部に相応する一対の凸部並びに前記各光ファイバの突き当たり位置から前記各光ファイバの外径よりも細い複数の穴が形成されたスペーサ部を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、前記各光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバをそれぞれ前記複数の穴内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記スペーサ部に突き当てられて前記突き当たり位置にて接続することを特徴とする多芯光調芯器。
【請求項5】 前記一対の凹部の深さよりも前記一対の凸部の高さを大きく形成したことを特徴とする請求項2又は4記載の多芯光調芯器。
【請求項6】 前記保持部材が、前記キャピラリが挿入される前記複数の穴に代えて複数のV溝を有することを特徴とする請求項2又は4記載の多芯光調芯器。
【請求項7】 前記保持部材の前記一対の穴の各中心と前記レンズアレイの前記レンズの中心とを合わせることにより、前記レンズによって集光された光の軸と前記保持部材に形成された前記各穴又は前記各キャピラリの各穴とが直線状に配置されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の多芯光調芯器。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多芯光コネクタ、多芯光デバイス等に用いられる多芯調芯器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光ファイバと光ファイバとの接続に各種の光コネクタが用いられている。これらの光コネクタの中に多芯光コネクタとして、JIS−F12(MT)光コネクタが提案されている。
【0003】F12光コネクタには、1〜12芯用があるが、ここでは図11に示される4芯用F12光コネクタについて説明する。
【0004】図11(a)に示されるように、一方の略直方体状のフェルール21には、4本の光ファイバ22が外部から導入されて固定され、各光ファイバ22の先端面22Aはフェルール21の一端面に露出している。また、フェルール21の一端面には、一対のガイドピン21Aが突出して形成されている。他方の略直方体状のフェルール23にも、4本の光ファイバ24が外部から導入されて固定され、各光ファイバ24の先端面(図示せず)はフェルール23の一端面に露出している。また、フェルール23の一端面には、一対の穴(図示せず)が形成されている。フェルール21の一対のガイドピン21Aをフェルール23の一対の穴に挿入すると、各光ファイバ22の先端面22Aと各光ファイバ24の先端面とが接続するので、光コネクタは嵌合される。
【0005】しかし、図11(b)に示されるように、フェルール21,23の各一端面に研磨に起因する傾斜角度θ,θが発生すると、光コネクタの接続の際、各光ファイバ22,24の各先端面の間に隙間が発生するため、光の損失を招来する。
【0006】更に、図11(c)に示されるように、F12光コネクタをレセプタクルとの接続に用いた場合、上述した研磨による傾斜角度θがフェルール23の一端面に発生すると、光の屈折により光軸がずれるため、レンズ25Aが設けられたレンズアレイ25側において光の出射経路が中央線上に現われず、光の損失やクロストークが発生する。
【0007】更に、レンズアレイが用いられたレセプタクルに光コネクタを直接接続する場合には、レンズアレイの加工精度は10μmが限界であるから、光ファイバがフェルールに接着固定されたF12光コネクタでは、フレキシブルな調芯を行うことができない。したがって、1μmの精度を要求される光軸の位置合わせが困難であるので、光の損失を招来する。
【0008】一方、特開平4−340508号公報に記載されたレンズ付光ファイバアレイでは、各球レンズ(調芯レンズ)又は各ロッドレンズがレンズ整列部材に固定されているから、清掃が困難である。また、各光ファイバが固定された光ファイバ整列部材とレンズ整列部材とを組み付けるため、各レンズと各光ファイバとの間に隙間が生じ、光は各光ファイバに高い効率で入射することができないので、光の伝搬損失を招来する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、前記従来の技術の欠点を改良し、光の損失を低く抑制することができ、しかも、各光ファイバ間のクロストークが発生し難い多芯光調芯器を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【0011】1.複数のレンズが一体形成されたレンズアレイと、複数の光ファイバがそれぞれ挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、前記各光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバをそれぞれ前記複数の穴内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記レンズアレイに突き当てられて接続する多芯光調芯器。
【0012】2.複数のレンズが一体形成され、かつ、一対の凹部を有するレンズアレイと、複数のキャピラリと、前記各キャピラリが挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴並びに前記一対の凹部に相応する一対の凸部を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、複数の光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバを前記各キャピラリ内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記レンズアレイに突き当てられて接続する多芯光調芯器。
【0013】3.複数のレンズが一体形成されたレンズアレイと、複数の光ファイバがそれぞれ挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴並びに前記各光ファイバの突き当たり位置から前記各光ファイバの外径よりも細い複数の穴が形成されたスペーサ部を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、前記各光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバをそれぞれ前記複数の穴内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記スペーサ部に突き当てられて前記突き当たり位置にて接続する多芯光調芯器。
【0014】4.複数のレンズが一体形成され、かつ、一対の凹部を有するレンズアレイと、複数のキャピラリと、前記各キャピラリが挿入される複数の穴及び前記穴の両側に前記レンズと略同径の一対の穴、前記一対の凹部に相応する一対の凸部並びに前記各光ファイバの突き当たり位置から前記各光ファイバの外径よりも細い複数の穴が形成されたスペーサ部を有する保持部材と、前記レンズアレイ及び前記保持部材を保持する保持基板と、前記各光ファイバを保持する光コネクタとから構成され、前記各光ファイバをそれぞれ前記複数の穴内に挿入し、前記各光ファイバの先端面が前記スペーサ部に突き当てられて前記突き当たり位置にて接続する多芯光調芯器。
【0015】5.前記一対の凹部の深さよりも前記一対の凸部の高さを大きく形成した前記2又は4記載の多芯光調芯器。
【0016】6.前記保持部材が、前記キャピラリが挿入される前記複数の穴に代えて複数のV溝を有する前記2又は4記載の多芯光調芯器。
【0017】7.前記保持部材の前記一対の穴の各中心と前記レンズアレイの前記レンズの中心とを合わせることにより、前記レンズによって集光された光の軸と前記保持部材に形成された前記各穴又は前記各キャピラリの各穴とが直線状に配置される前記1〜6のいずれか1項記載の多芯光調芯器。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態例の4芯用多芯光調芯器について図1〜図10を参照して説明する。
【0019】図1は、多芯光調芯器1の斜視図である。断面略コ字状のレンズ保持基板2上には、キャピラリ保持部材3とレンズアレイ4とが固定される。キャピラリ保持部材3には、図2に示される4本のキャピラリ5の各直径よりも大きい4個の各細穴3A(図3参照)が形成され、各細穴3Aに各キャピラリ5が挿入され、また、4個の各細穴3Aの外側に平行に一対のレンズ調芯用穴3Bが形成されている。キャピラリ保持部材3の両側に形成された一対の凸部3cは、レンズアレイ4の両側に形成された一対の凹部4Aに挿入されている。
【0020】キャピラリ5は、外径が1mm以下であり、光ファイバの外径0.125mmよりも僅かに大きい内径0.126mmの細穴を有し、かつ、細穴の入り口に挿入ガイド用のテーパ部を有する。
【0021】図3(a)は、キャピラリ保持部材3の斜視図であり、図3(b)は、キャピラリ保持部材3を設計変更して、キャピラリ5を使用しない場合の保持部材3′の斜視図である。いずれも、各細穴と各レンズ調芯用穴とのピッチPは1.25mmである。但し、ピッチは1.25mmに限るものではない。
【0022】図4は、レンズアレイ4の斜視図である。レンズアレイ4の一面には、多数の凸球面レンズ4Bがピッチ0.25mmで形成されている。レンズアレイ4の前記一面に対向する面は、レンズブロック4Cの表面であり、各光ファイバの先端面が突き当たる面である(後述する)。
【0023】図5は、多芯光調芯器の縦断面図である。各光ファイバを光軸に沿って白抜き矢印で示される光ファイバ挿入方向に挿入する。
【0024】続いて、多芯光調芯器の組立方法について図6を参照して説明する。ただし、図6には、キャピラリ5を使用しない場合の保持部材3′を示す。
【0025】まず、図6(a)の状態において、保持部材3′の各細穴3A′に光ファイバを挿入し、各光ファイバに光を伝搬させてレンズアレイ4の各凸球面レンズ4Bと光軸を調芯する。この際、一対のレンズ調芯用穴3′Bの各中心と凸球面レンズ4Bの中心とが合うように、レンズアレイ4のレンズブロック4Cと保持部材3′とを圧接し、レンズアレイ4の一対の凹部4Aと保持部材3′の一対の凸部3′Cとを接着固定する。この状態が、図6(b)と(c)に示されている。更に、図6(d)に示されるように、保持部材3′とレンズアレイ4とをレンズ保持基板2上に固定する。前述した組立方法によれば、一対のレンズ調芯用穴3′Bの各中心と凸球面レンズ4Bの中心とを合わせることにより、凸球面レンズ4Bによって集光された光の軸と各細穴3′Aとが直線状に配置されるので、調芯が迅速確実に行われる。
【0026】キャピラリ5を使用する場合は、キャピラリ保持部材3の各細穴3Aにキャピラリ5を挿入し、各キャピラリ5の細穴に光ファイバを挿入する。
【0027】これらの組立方法は、光のパワーをモニタしながら行われ、光ファイバの単芯ずつの調芯であるため時間を要するが、光の損失を最も低く抑制することができる。
【0028】光ファイバの単芯での接続状態を図7(a)に示す。各光ファイバ6は、光ファイバ保持部材7に保持され、各光ファイバ保持部材7は、コイルスプリング8によって保持部材3′の方向に付勢されている。
【0029】光ファイバの多芯での接続状態を図7(b)に示す。多芯光コネクタプラグ9を白抜き矢印方向へ移動させて、各光ファイバ6を保持部材3′の各細穴3A′に挿入する。単芯での接続状態と異なり、各光ファイバ6の先端にバラツキ量αが生じる。
【0030】しかし、図7(c)に示されるように、各光ファイバ6の先端面をレンズアレイ4のレンズブロック4Cの表面に突き当てることによって不揃いを整えてバラツキ量αを零にすることができる。
【0031】また、各凸球面レンズ4Bと各細穴3A′とを一括して調芯する方法として、一対のレンズ調芯用穴3′Bを利用する。各穴3′A,3′Bのピッチは、各凸球面レンズ4Bのピッチと同じ又は整数倍のピッチに設定されているから、一対のレンズ調芯用穴3′Bの中心と一対の凸球面レンズ4Bの中心が丁度重なる位置にて、レンズアレイ4と保持部材3′とを固定することによって、各細穴3′Aと各凸球面レンズ4Bとを一括して調芯することができる。
【0032】上述のようにして組み立てられた多芯光調芯器に図8に示されるように多芯光コネクタプラグ9の各光ファイバ6を接続する。図8(a)において、各光ファイバ6を光軸に沿って白抜き矢印で示される光ファイバ挿入方向へ保持部材3′の各細穴3′Aに挿入すると、各光ファイバ6の先端面は、レンズアレイ4のレンズブロック4Cの表面に突き当たる。この結果、図8(b)に示されるように、各光ファイバ6にたわみが発生し、各光ファイバ6の先端面は揃えられてレンズアレイ4に対して位置決めされる。
【0033】また、図8(c)に示されるように、各細穴3′Aを保持部材3′に貫通しないように形成し、各細穴3′Aの奥側にスペーサ部3′Dを形成する。スペーサ部分3′Dの厚さtは、約0.2mmである。スペーサ部3′Dにおける各細穴3′Aの直径は、光ファイバ6の外径よりも小さく形成される。このように構成すると、各光ファイバ6の先端面は、スペーサ部3′Dに突き当たる。この結果、各光ファイバ6にたわみが発生し、各光ファイバ6の先端面は揃えられて保持部材3′に対して位置決めされる。
【0034】したがって、多芯光コネクタプラグ9を多芯光調芯器1に接続しても、光の損失を低く抑制することができる。
【0035】更に、レンズアレイ4の一対の凹部4Aの深さよりもキャピラリ保持部材3の一対の凸部3Cおよび保持部材3′の一対の凸部3′Cの高さを大きく形成することにより、凹部4Aおよび凸部3C,3′Cの清掃が可能であり、また、摩擦及び空気抵抗の減少により各光ファイバ6を容易に挿入することができる。
【0036】本発明の多芯光調芯器1を光スイッチに適用した例について図9を参照して説明する。図9(b)に示される多芯光調芯器1のレンズ保持基板2の一面には、一対のガイドピン2Aが形成されている。図9(a)に示される光スイッチ10の本体11には、2個の多芯光調芯器1が相互に直交する方向に配置されて収納されている。2個の多芯光調芯器1の直交点を中心に4行4列合計16個のミラー12がマトリックス状に配置され、使用に際して選択された4個のミラー12は光路を直角に変化させる。一方の多芯光調芯器1には、光スイッチ用コネクタプラグ13が嵌合される。
【0037】なお、図10に示されるように、多芯光調芯器1をフォト・ダイオードアレイ14等の他のモジュールと接続する場合には、レンズ保持基板2を矢印方向に移動させることによって調芯を行う。
【0038】本実施の形態例における各キャピラリ5が挿入されるキャピラリ保持部材3の各細穴3Aを各V溝に設計変更することができる。
【0039】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果を奏することができる。
【0040】1.各光ファイバとレンズアレイとの間に隙間が生じないので、光の損失を低く抑制することができ、また、各光ファイバ間のクロストークが発生し難い。
【0041】2.光コネクタを繰り返して着脱しても、光軸がずれない。
【0042】3.各光ファイバとレンズアレイとの接続に高度の加工精度を要求されない。
【0043】4.コネクタプラグとレンズアレイとが別体であるから、清掃が可能である。したがって、ごみの付着によって多芯光調芯器の性能は劣化しない。
【0044】5.一対のレンズ調芯用穴を用いて組立を容易に行うことができる。
【0045】6.各光ファイバのたわみを利用してコネクタプラグが接続されるため各光ファイバの先端面が高精度で揃って配列されるので、光の入射効率が一定となる。




 

 


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