光コネクタ
【課題】 光コネクタの非接続時のレーザハザードを防止する。
【解決手段】 光コネクタは、光伝送路を保持する保持部材と、前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造３１と、前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、を有する。
【解決手段】 光コネクタは、光伝送路を保持する保持部材と、前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造３１と、前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送路同士を光結合するレンズを用いた光コネクタが注目されている。光ファイバ等の光伝送路の先端から所定の位置にマイクロレンズが配置され、光伝送路から出射した光はその開口数によって拡大された後、マイクロレンズによりコリメートされて対向するコネクタのマイクロレンズと接続する。このようなレンズ型の光コネクタでは拡大コリメート光となるため、光伝送路の先端同士を付き合わせるバットジョイント型の光コネクタと比較して、コネクタ同士の位置ずれトレランスが大きい。また、光伝送路同士の接触がないため耐久性に優れるといったメリットがある。
【０００３】
しかしながら、拡大コリメートを行うレンズ型光コネクタには、以下の問題がある。光コネクタの開放時に、コリメートされたサブミリサイズの平行光が使用者若しくは作業者の瞳に入ってしまうという危険性がある（レーザハザード）。とりわけ高速通信用の光信号の波長は８５０ｎｍ以上であり、肉眼での識別は不可能である。現在この危険性を排除するため、コネクタハウジングにシャッタを設けている。コネクタが接続されている間は、シャッタはハウジング内に収容されている。コネクタを取り外すと、自動的にシャッタが降りて光の漏れを防止する。
【０００４】
光コネクタでは、特に多心の場合、同一タイプのテープ光伝送路を接続して送受信を行っていることが多い。このため、両側のコネクタにシャッタを設ける必要があり、コネクタが大きくなるといった課題がある。また、コネクタに設けられた従来のシャッタは人間の手指により容易に開閉するため、レーザハザードの危険性を除去しきれない。
【０００５】
なお、レーザハザード防止構造として、アダプタと光コネクタの間に中継フェルールを配置し、光コネクタの非接続時には、アダプタのレンズと中継フェルールの入射端面を十分に離して光結合を防止し、光コネクタの接続時には、中継フェルールを光軸に沿ってレンズの集光点まで前進させる構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３２３１５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザーハザードを防止することのできる光コネクタ構成を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光コネクタは、
光伝送路を保持する保持部材と、
前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、
前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造と、
前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、
を有する。
【発明の効果】
【０００９】
光コネクタの非接続時にレーザハザードを効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例の光コネクタの基本構成を示す図である。
【図２Ａ】図１の光コネクタの接続時（凹凸構造の嵌合時）の状態を示す図である。
【図２Ｂ】図１の光コネクタの開放時（凹凸構造の非嵌合時）の状態を示す図である。
【図３】凹凸構造（突起／くぼみ）の一例を示す図である。
【図４】凹凸構造の嵌合中心と光軸とがオフセットしている例を示す図である。
【図５】凹凸構造の突起による散乱効果を示す図である。
【図６】凹凸構造の突起又はくぼみのアスペクト比に応じた光結合強度の低減効果を示す図である。
【図７Ａ】凹凸構造のアスペクト比及びギャップ長に応じた散乱状態のシミュレーション図である。
【図７Ｂ】凹凸構造のアスペクト比及びギャップ長に応じた散乱状態のシミュレーション図である。
【図８】図４のオフセット構成における散乱効果を示すシミュレーション図である。
【図９】光コネクタの変形例１を示す図である。
【図１０】光コネクタの変形例２を示す図である。
【図１１】光コネクタの変形例３を示す図である。
【図１２Ａ】光コネクタのハウジングへの実装例１を示す図である。
【図１２Ｂ】ハウジングに実装された光コネクタ同士を接続した状態を示す図である。
【図１３】光コネクタのハウジングへの実装例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、実施例の光コネクタ１０の基本構成を示す。光コネクタ１０は、光伝送路２５を保持するフェルール（保持部材）２１と、光伝送路２５の先端側に配置されレンズ１２を有するレンズ部材１１と、フェルール２１とレンズ部材１１の間に設けられる凹凸構造３１と、凹凸構造３１を光コネクタ１０の接続、非接続（開放）に応じて、嵌合状態と非嵌合状態との間で移動可能にする移動部材２７を有する。
【００１２】
凹凸構造３１は、突起２３とくぼみ１３を含む。光コネクタ１０が相手側コネクタと接続されていないときは、突起２３とくぼみ１３は非嵌合状態となり、間に空間（間隙）１５が形成される。光コネクタ１０が相手側コネクタと接続されると、突起２３とくぼみ１３は互いに嵌合する。図１の例では、フェルール２１とレンズ部材１１の間に挿入されたゴム等の弾性体２７が移動部材となる。弾性体２７により、光コネクタ１０が相手側コネクタと接続されたときに、レンズ部材１１がフェルール１１に対して、光ファイバ２５の光軸に沿った方向に移動可能となる。その結果、後述するように、凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３とは、嵌合し又は非嵌合することができる。
【００１３】
光伝送路２５は、たとえば光ファイバ２５である。図１の例では、４心の光ファイバ２５がテープ２４で被覆されている。各光ファイバ２５の先端は、フェルール２１に形成されたスリット（不図示）内に挿入され、接着剤等により所定の位置で固定されている。
【００１４】
レンズ部材１１は、４心の光ファイバ２５に対応する位置に４つのマイクロレンズ１２を有する。各マイクロレンズ１２は、レンズ部材１１の先端面１１ａを越えないように、フェルール２１側に後退して位置する。レンズ部材１１のマイクロレンズ１２と反対側の面にくぼみ１３が形成されている。マイクロレンズ１２とくぼみ１３は、光透過性の材料でレンズ部材１１に一体形成されていてもよい。
【００１５】
フェルール２１は、レンズ部材１１のくぼみ１３に対応する位置に突起２３を有する。フェルール２１の、少なくとも光ファイバ２５の先端から突起２３までの間は光透過性の材料で形成されている。フェルール２１の突起２３と、レンズ部材１１のくぼみ１３は、屈折率の等しい材料で形成されているのが望ましい。
【００１６】
レンズ部材１１、弾性体２７、フェルール２１を通って、ガイドピン穴１４が形成されている。ガイドピン穴２７にガイドピン（図１では不図示）を挿入することにより、相手側の光コネクタとの位置決め及び凹凸構造３１の嵌合を確実にする。
【００１７】
図２Ａは、光コネクタ１０Ａが相手側の光コネクタ１０Ｂと接続して、凹凸構造３１が嵌合したときの状態を示す。光コネクタ１０Ａと相手側光コネクタ１０Ｂとは、ガイドピン２６によって位置決めされている。光コネクタ１０Ａのレンズ部材１１の先端面１１ａと、光コネクタ１０Ｂのレンズ部材１１の先端面１１ａとが互いに当接する。レンズ部材１１の先端面１１ａ同士が当接することによって、レンズ部材１１はフェルール２１側に押圧される。その結果、弾性体２７が収縮し、レンズ部材１１は光ファイバ２５の光軸に沿ってフェルール２１側に移動する。凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３とが嵌合し、間隙１５がなくなる。この状態で、光ファイバ２５の先端面は、マイクロレンズ１２の焦点に位置する。
【００１８】
図２Ａにおいて、光コネクタ１０Ａから光コネクタ１０Ｂに光信号が伝送すると仮定する。光コネクタ１０Ａの光ファイバ２５Ａを出射した光信号は、その開口数に応じて径を拡大しながら突起２３とくぼみ１２の嵌合面を通過し、マイクロレンズ１２によってコリメートされる。コリメートされた光は、光コネクタ１０Ａと光コネクタ１０Ｂの間を伝搬し、相手側の光コネクタ１０Ｂのマイクロレンズ１２に入射する。光コネクタ１０Ｂにおいも、凹凸構造３１は嵌合状態にある。マイクロレンズ１２で集光された光は、突起２３とくぼみ１３の嵌合面を通過して光ファイバ２５Ｂへ入射し、光ファイバ２５Ｂ内を伝搬する。
【００１９】
図２Ｂは、光コネクタ１０Ａと相手側の光コネクタ１０Ｂとの接続が開放された状態を示す。光コネクタ１０Ａと光コネクタ１０Ｂを互いに離すことにより、レンズ部材１１は押圧されていた力から開放される。弾性体２７の弾性力によって、レンズ部材１１がフェルール２１と離れる方向に移動し、凹凸構造３１の内部に間隙１５が形成される。この状態では、光ファイバ２５Ａの先端面から出射した光線Ｌは突起２３で散乱され、マイクロレンズ１２に結合しない。光結合されないメカニズムについては後述する。
【００２０】
図３は、凹凸構造３１の一例を示す図である。図３（Ａ）に示すように、突起２３とこれに対応するくぼみ１３が、少なくとも光ファイバ１５の光軸を含むように嵌合する。嵌合時には、突起２３とくぼみ１３との間の間隙１５は消失する。フェルール２１やレンズ部材１１の素材によっては、突起２３とくぼみ１３の表面に粗さがある場合がある。この場合、嵌合時に突起２３とくぼみ１３の間にわずかな空間が残る。この状態で光信号が嵌合面に入射すると、空気による反射により所望の光結合効率が得られない可能性がある。これを防止するために、突起２３又はくぼみ１３の表面に、フェルール２１又はレンズ部材１２と屈折率が近い密着膜２８を形成するのが望ましい。密着膜２８は、たとえばマッチングオイル、ゲル、透明フィルムなどである。これにより、表面粗さの影響を低減することができる。
【００２１】
図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、突起２３の一例を示す。図３（Ｂ）では、突起２３ａは円錐形に形成されている。図３（Ｃ）では、突起２３ｂは角錐に形成されている。図示しないが、レンズ部材１１には、円錐２３ａ又は角錐２３ｂレンズ部材１１に対応する形状のくぼみ１３が形成される。後述するように、これらの錐体（突起２３及びくぼみ１３）は所定の値以上のアスペクト比を有する。光ファイバ２５の出射光と錐体面とのなす角度により、光結合モードは変化する。光ファイバ２５を出た光信号の錐体面に対する入射角が全反射角度を下回る角度では、錐体面はアキシコンレンズをして作用し、光ファイバ２５の出射光は、錐体２３ａ、２３ｂを出た後集光され、レンズ１２側へ伝搬してしまう。伝搬光は、間隙１５の距離に応じてレンズと結合はしない場合もあるが、光結合されたコリメート光はレーザハザードとなる。
【００２２】
これに対し、突起２３（及びくぼみ１３）のアスペクト比を高めて、錐体面に対する出射光の入射角が全反射角度を上回るようにすると、光ファイバ２５の出射光は錐体２３ａ、２３ｂの中で多重反射し、レンズ１２側への光伝搬は生じない。これについてのシミュレーション結果は、図５〜図８を参照して後述する。
【００２３】
図４は、凹凸構造３１の嵌合中心が、光ファイバ２５の光軸Ｐからオフセットする例を示す。凹凸構造３１の突起２３を、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）のように錐体で形成する場合、錐体の頂点（嵌合中心）は、必ずしも光ファイバ２５の光軸Ｐ上にある必要はない。上述のように、突起２３とくぼみ１３が、少なくとも光軸Ｐを含むように嵌合することによって、光ファイバ２５からの出射光を全反射で散乱させることができるからである。
【００２４】
図５は、突起２３の散乱効果を示す図である。突起２３のアスペクト比を変化させて、そのときの散乱効果をシミュレーションした。図５（Ａ）に示すように、突起２３のサイズとして、底面の径を５００μｍ、高さをＸμｍとした。アスペクト比は、Ｘ／５００で表される（Ａ＝Ｘ／５００）。突起２３の高さと、間隙１５の距離を変化させ、種々のアスペクト比と間隙距離Ｇにおいて散乱を計算した。シミュレーションの条件は、光ファイバ２５の先端とマイクロレンズ１２のレンズトップとの距離を１．２５ｍｍとし、マイクロレンズ１２から１００ｍｍの距離で、７ｍｍ径で受光した。計算は、三次元の光線追跡法により行なった。また、部材の材料はすべて透明なポリオレフィン材料を使用した。この材料の屈折率は１.５３である。光ファイバ２５は、５０μｍのコアを持つ一般的なマルチモードファイバとした。マイクロレンズ１２の曲率半径は４４０μｍとした。
【００２５】
図５（Ｂ）に示すように、アスペクト比Ａ＝０の場合と、Ａ＝０．２の場合は、凹凸構造３１の間隙１５を１００μｍに拡げても、光ファイバ２５から出射した光の６０％以上がマイクロレンズ１２に結合してコリメートされる。これは深刻なレーザハザードの原因となる。凹凸構造３１の間隙を２００μｍまで広げたとしても、ファイバ出射光の５０％前後の強度のコリメート光がマイクロレンズから出射する。
【００２６】
これに対して、アスペクト比を０．４にしたときは、凹凸構造３１の間隙１５を１５０μｍに拡げることで、出射光の強度を１０％にまで低減することができる。さらに、アスペクト比を０．６以上にすると、凹凸構造３１に５０μｍの間隙を形成するだけで、出射光の強度をゼロに低減することができる。これは、わずかな空間を形成することで、円錐内部で多重反射が発生し、コリメートレンズ（マイクロレンズ）１２に光結合しないからである。
【００２７】
図６は、突起２３及びくぼみ１３のアスペクト比に応じた結合状態を示す線図である。図６（Ａ）に示すように、凹凸構造３１のアスペクト比が０．２以下の場合は、間隙距離Ｇを広くとった場合でもマイクロレンズ（コリメートレンズ）に結合する光線数が多く（結合強度が高く）、光コネクタの非接続時にコリメート光が外部に出射される。図６（Ｂ）のようにアスペクト比を０．４にした場合は、間隙Ｇに応じて光線数が低減し、Ｇ＝１５０μｍで出射光の１０％に低減することができる。図６（Ｃ）では、アスペクト比が０．６以上である。間隙距離Ｇを５０μｍ以上とすることでコリメートレンズへの光結合は、ほぼ０％となる。図６（Ｂ）、図６（Ｃ）において、シミュレーション図の関係上、くぼみ１３を超えて出射光線が散乱しているように描かれているが、これらの光線はマイクロレンズ１２をはずれて散乱しているので、光結合は生じていないことに留意されたい。
【００２８】
図７Ａ及び図７Ｂは、アスペクト比と間隙距離Ｇに応じた散乱状態を描いた図である。図７Ａに示すように、アスペクト比Ａ＝１．０において、間隙Ｇ＝０μｍのとき、すなわち、光ファイバの出射端がマイクロレンズ１２の焦点に位置するとき（図２（Ａ）参照）は、光ファイバの端面を出射した光はマイクロレンズでコリメートされて相手側光コネクタへと伝搬される。間隙Ｇ＝５０μｍとすることで、ファイバ出射光のほとんどが突起（錐体）２３の側面で全反射され、レンズに合しない。間隙距離を、１００μｍ、２００μｍと拡げても同様である。
【００２９】
アスペクト比が０．４の場合、間隙距離Ｇ＝０のときに、ファイバ出射光は拡大コリメートされて相手側コネクタへと伝搬する。間隙Ｇ＝５０μｍでは、５０％近くの出射光はコリメートレンズに光結合するが、Ｇ＝１００μｍとすることで、光線数は２０％にまで低減し、Ｇ＝１５０μｍでは光線数は１０％に低減する（図５（Ｂ）参照）。
【００３０】
図７Ｂに示すように、アスペクト比が０．２の場合、Ｇ＝０μｍで、出射光は相手側光コネクタへと伝搬する。間隙Ｇを拡げることで、多少結合強度を弱めることはできるが、Ｇ＝２００μｍに拡げても半数以上の光線がコリメートレンズに結合する。アスペクト比が０の場合、すなわち凹凸構造がない場合は、間隙Ｇを拡げることでレンズに結合する光線数を減らすことはできるが、Ｇ＝２００μｍに拡げてもなお、４０％以上の出射光線がコリメート光となる。
【００３１】
図８は、図４のオフセット構成での凹凸構造の散乱効果を示す図である。このシミュレーションでは、図５と同様の条件で、突起２３の高さをＸ＝５００μｍ（アスペクト比Ａ＝１．０）、凹凸構造３１の間隙距離をＧ＝２００μｍに設定し、突起２３の頂点（嵌合中心）を、光ファイバ２５の光軸Ｐ（図４参照）から１２５μｍオフセットさせた。図８（Ａ）では、凹凸構造３１は嵌合し（間隙距離Ｇ＝０μｍ）、光ファイバ２５を出射した光はマイクロレンズ１２に光結合し、コリメートされている。図８（Ｂ）では、凹凸構造３１に２００μｍの間隙を設けることによって、ほとんどすべての光が散乱されてマイクロレンズ１２に光結合しない。このように、光ファイバ２５の光軸が凹凸構造３１の嵌合の範囲内に含まれているならば、非嵌合時に散乱効果を達成することができる。
【００３２】
図９は、図１の光コネクタ１０の変形例１を示す。図９（Ａ）は、フェルール２１とレンズ部材１１を上面から見た分解図、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の矢印の方向から見た突起２３とくぼみ１３の嵌合面の図である。変形例１では、フェルール２１の側面にガイドレール２９を設置し、レンズ部材１１の内側側壁にガイドレール溝１９を形成してガイドレール構造を付加する。使用時には、図１と同様にフェルール２１とレンズ部材１１の間に弾性体２７が挿入される。この場合、弾性体２７にガイドレール２９を受け取る溝が形成されていてもよい。
【００３３】
ガイドレール２９を設けることで、ピンが設けられていない側のコネクタにおいてもレンズ部材１１のＸ方向とＹ方向への動きが拘束されるとともに、Ｚ方向へのスムースな移動が可能となる。ガイドレール２９とガイドレール溝１９によって、光ファイバ２５とマイクロレンズ１２の位置を粗調整し、凹凸構造３１（図１参照）の突起２３とくぼみ１３との嵌合を利用して微調整することができる。これにより、光ファイバ２５の出射端と、マイクロレンズ１２の焦点とを高精度に位置合わせすることができる。なお、変形例１では図９（Ｂ）に示すように、凹凸構造として四角錐の突起２３とくぼみ１３が用いられている。
【００３４】
図１０は、図１の光コネクタ１０の変形例２を示す。変形例２では、凹凸構造３１の状態を嵌合状態と非嵌合状態の間で遷移させる移動部材として、コイルバネ４１を用いる。コイルバネ４１は、図１の弾性体２７に替えて用いてもよいし、弾性体２７と組み合わせて用いてもよい。光コネクタが相手側コネクタとの接続状態から開放されたときに、コイルバネ４１の復帰力により凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３の間に間隙１５が形成される。これにより、光ファイバ２５からの出射光は突起２３の突起面で散乱されて、マイクロレンズ１２に結合しない。
【００３５】
図１１は、光コネクタの変形例３を示す。変形例３の光コネクタ９０では、フェルール８１とレンズ部材７１が一体形成され、可撓性の接続部４３で接続されている。接続部４３は、薄い板バネ状に形成され、変位・変形可能である。接続部４３により、レンズ部材７１は保持部材８１に対して光軸方向に移動可能となる。フェルール８１、レンズ部材７１、及び接続部４３は、たとえば射出成型により作製することができる。
【００３６】
図１２Ａは、図１１の光コネクタ９０の実装例１を示す。図２Ａ、図２Ｂを参照して説明したように、光コネクタ９０が相手側のコネクタと接続することによって、フェルール８１とレンズ部材７１の間の凹凸構造３１は嵌合可能となる。しかし、実用を考えるとコネクタハウジングへの収納が望ましい。そこで、図１２Ａでは、光コネクタ９０をコネクタハウジング５１に収容した実装構造１００を提供する。
【００３７】
光コネクタ９０がコネクタハウジング５１内に収容された場合、非接続時には、レンズ部材７１の先端がコネクタハウジング５１の先端よりも突出している。コネクタハウジング５１は、その内壁に、フェルール８１のＺ方向への動きを規制するストッパ５２と壁面５４を有する。ストッパ５２は、レンズ部材７１が所定の距離以上にコネクタハウジング５１から突出しないように規制する。壁面５４は、凹凸構造３１の嵌合時にフェルール８１が必要以上にコネクタハウジング５１の内部に入り込まないように規制する。ストッパ５２と壁面５４とで、コネクタハウジング５１内でフェルール８１をラフに位置決めすることができる。コネクタハウジング内には、フェルール８１の後端に接するコイルバネ５３が配置される。コイルバネ５３は、凹凸構造３１の嵌合時に衝撃緩和機構として機能するとともに、光コネクタ９０の非接続時に押圧機構として機能する。
【００３８】
光コネクタ９０の突起２３及びくぼみ１３は、そのアスペクト比が０．４以上、好ましくは０．６以上に形成されている。非接続時には突起２３とくぼみ１３の間に間隙１５が形成されるため、光ファイバ２５の出射端から光信号が出力されている場合でも、突起２３の突起面で散乱され、マイクロレンズ１２には結合しない。
【００３９】
図１２Ｂは、図１２Ａの光コネクタ９０の接続状態を示す。接続時に、コネクタハウジング５１の先端同士が当接することで、光コネクタ９０Ａ、９０Ｂのそれぞれのレンズ部材７１の先端面７１ａは、コネクタハウジング５１の先端と揃う位置まで後退する。レンズ部材７１の先端面７１ａが互いに押圧することによって、可撓性の接続部４３が撓み、凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３とが嵌合する。フェルール８１もコネクタハウジング５１の内部で後方に後退するが、その動きは壁面５４により規制される。この状態で、光ファイバ２５の出射端はマイクロレンズ１２の焦点に位置する。光コネクタ９０Ａから９０Ｂへの光信号が伝搬する場合、光コネクタ９０Ａのマイクロレンズ１２によってコリメートされた光は、光コネクタ９０Ｂのマイクロレンズ１２で集光され光ファイバ２５へと伝送される。
【００４０】
図１３は、光コネクタ９０の実装例２を示す。実装例２では、コネクタハウジング５１は、コイルバネ５３に替えて、ハウジングバネ５５を有する。ハウジングバネ５５は、コネクタハウジング５１の後端内壁を板バネ状に加工したものである。ハウジングバネ５５によっても、図１２Ａ、図１２Ｂと同様に、押圧機能と衝撃緩和機能を実現できる。すなわち、コネクタハウジング５１内の光コネクタ９０が相手側コネクタ（不図示）と接続されたときに、凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３が嵌合して、フェルール２１はコネクタハウジング５１の後端側へ押される。ハウジングバネ５５は、フェルール２１が壁面５４に当接する際の衝撃を緩和する。また、光コネクタ９０が接続から開放されたときに、フェルール２１とレンズ部材１１を元の位置に復帰させて凹凸構造３１を非嵌合状態とする。
【００４１】
以上説明したように、実施例によれば、レンズ１２が形成されたレンズ部材１１（または７１）と、光ファイバ２５を保持するフェルール２１（または８１）との間に凹凸構造３１を配置する。光コネクタの非接続時に、突起２３とくぼみ１３の間に間隙１５を形成し、光ファイバ２５とレンズ１２との光結合効率を低減する。凹凸構造３１の突起２３及びくぼみ１３のアスペクト比を所定の値以上とすることで、光ファイバ２５からの出射光の全反射条件を満たし、光結合効率をほぼゼロにまで低減することができる。凹凸構造３１に、フェルール２１やレンズ部材１１と屈折率が近いオイル、ゲル、フィルムなどを配置することで、凹凸構造３１の表面の粗さの影響を抑制することができる。レンズ部材１１とフェルール２１の間に凹凸構造３１を嵌合、非嵌合にさせる移動部材を配置することで、嵌合状態と非嵌合状態との間の遷移が確実になされる。
【００４２】
本発明は、上述した実施例の構成のみに限定されるわけではない。光伝送路は４心の光ファイバに限定されない。また、実施例では１段のテープ光伝送路としているが、複数段の多芯テープ伝送路を用いる場合にも適用可能である。この場合は、フェルール２１（８１）の突起２３及びレンズ部材１１（７１）のくぼみ１３を、多芯テープ伝送路のファイバ数と段数に合わせて形成すればよい。また、突起やくぼみの形状も円錐、角錐に限定されず、嵌合可能であり、かつ光ファイバからの出射光が突起面に対して全反射条件を満たす任意の形状とすることができる。また、光コネクタの変形例１〜３、実装例１，２において、凹凸構造の突起２３とくぼみ１３の間に、マッチングオイル、ゲル、フィルムなどの密着層を挿入してもよいことはいうまでもない。また、一般的なＭＴコネクタ等に使用されるブーツ等を適宜使用してもよい。また、任意の変形例、実装例の組み合わせが可能である。変形例１〜３、実装例１、２において、光軸と嵌合中心とがオフセットしていてもよい。
【００４３】
以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
光伝送路を保持する保持部材と、
前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、
前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造と、
前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、
を有することを特徴とする光コネクタ。
（付記２）
前記凹凸構造は、前記光コネクタが相手側コネクタと接続されるときに前記第１状態にあり、前記光コネクタが接続されていないときに前記第２状態にあることを特徴とする付記１に記載の光コネクタ。
（付記３）
前記光伝送路を出射した光の前記突起の面に対する入射角は全反射条件を満たすことを特徴とする付記１又は２に記載の光コネクタ。
（付記４）
前記突起のアスペクト比は０．４以上であることを特徴とする付記１〜３のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記５）
前記突起と前記くぼみの間に、前記保持部材及び前記レンズ部材と屈折率が同等又は近似する密着膜が挿入されていることを特徴とする付記１〜４のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記６）
前記突起の中心と前記光伝送路との光軸とが一致することを特徴とする付記１〜５のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記７）
前記突起の中心と前記光伝送路の光軸とがオフセットしていることを特徴とする付記１〜５のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記８）前記凹凸構造の前記突起は、前記保持部材の前記レンズ部材との対向面に形成され、前記くぼみは、前記レンズ部材の前記保持部材との対向面に形成されていることを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載の光コネクタ。
（付記９）
前記移動部材は、前記保持部材と前記レンズ部材の間に挿入される弾性体であることを特徴とする１〜８のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記１０）
前記移動部材は、前記保持部材と前記レンズ部材の側面に形成されるガイドレール構成を含むことを特徴とする付記９に記載の光コネクタ。
（付記１１）
前記移動部材は、前記保持部材及び前記レンズ部材と一体形成されて前記レンズ部材を前記保持部材に対して光軸方向に移動可能に保持する可撓性の接続部を含むことを特徴とする付記１〜８のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記１２）
前記移動部材は、前記光コネクタを収容するハウジング内に配置され、前記保持部材の後端側と接する弾性体をさらに含むことを特徴とする付記１１に記載の光コネクタ。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
公共用、産業用等、任意の光伝送システムに利用可能である。一例として、サーバーやハイエンドコンピュータシステムの高速伝送路に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０、９０ 光コネクタ
１１、７１ レンズ部材
１１ａ、７１ａ レンズ部材の先端面
１２ マイクロレンズ
１３ くぼみ
１４ ガイドピン穴
１５ 間隙
１９ ガイドレール溝
２１、８１ フェルール（光伝送路の保持部材）
２３ 突起
２５ 光ファイバ（光伝送路）
２６ ガイドピン
２７ 弾性体（移動部材）
２９ ガイドレール
３１ 凹凸構造
４１、５３ コイルバネ（移動部材）
４３ 接続部（可撓性の移動部材）
５１ ハウジング
ｓ５５ ハウジングバネ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送路同士を光結合するレンズを用いた光コネクタが注目されている。光ファイバ等の光伝送路の先端から所定の位置にマイクロレンズが配置され、光伝送路から出射した光はその開口数によって拡大された後、マイクロレンズによりコリメートされて対向するコネクタのマイクロレンズと接続する。このようなレンズ型の光コネクタでは拡大コリメート光となるため、光伝送路の先端同士を付き合わせるバットジョイント型の光コネクタと比較して、コネクタ同士の位置ずれトレランスが大きい。また、光伝送路同士の接触がないため耐久性に優れるといったメリットがある。
【０００３】
しかしながら、拡大コリメートを行うレンズ型光コネクタには、以下の問題がある。光コネクタの開放時に、コリメートされたサブミリサイズの平行光が使用者若しくは作業者の瞳に入ってしまうという危険性がある（レーザハザード）。とりわけ高速通信用の光信号の波長は８５０ｎｍ以上であり、肉眼での識別は不可能である。現在この危険性を排除するため、コネクタハウジングにシャッタを設けている。コネクタが接続されている間は、シャッタはハウジング内に収容されている。コネクタを取り外すと、自動的にシャッタが降りて光の漏れを防止する。
【０００４】
光コネクタでは、特に多心の場合、同一タイプのテープ光伝送路を接続して送受信を行っていることが多い。このため、両側のコネクタにシャッタを設ける必要があり、コネクタが大きくなるといった課題がある。また、コネクタに設けられた従来のシャッタは人間の手指により容易に開閉するため、レーザハザードの危険性を除去しきれない。
【０００５】
なお、レーザハザード防止構造として、アダプタと光コネクタの間に中継フェルールを配置し、光コネクタの非接続時には、アダプタのレンズと中継フェルールの入射端面を十分に離して光結合を防止し、光コネクタの接続時には、中継フェルールを光軸に沿ってレンズの集光点まで前進させる構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３２３１５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザーハザードを防止することのできる光コネクタ構成を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光コネクタは、
光伝送路を保持する保持部材と、
前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、
前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造と、
前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、
を有する。
【発明の効果】
【０００９】
光コネクタの非接続時にレーザハザードを効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例の光コネクタの基本構成を示す図である。
【図２Ａ】図１の光コネクタの接続時（凹凸構造の嵌合時）の状態を示す図である。
【図２Ｂ】図１の光コネクタの開放時（凹凸構造の非嵌合時）の状態を示す図である。
【図３】凹凸構造（突起／くぼみ）の一例を示す図である。
【図４】凹凸構造の嵌合中心と光軸とがオフセットしている例を示す図である。
【図５】凹凸構造の突起による散乱効果を示す図である。
【図６】凹凸構造の突起又はくぼみのアスペクト比に応じた光結合強度の低減効果を示す図である。
【図７Ａ】凹凸構造のアスペクト比及びギャップ長に応じた散乱状態のシミュレーション図である。
【図７Ｂ】凹凸構造のアスペクト比及びギャップ長に応じた散乱状態のシミュレーション図である。
【図８】図４のオフセット構成における散乱効果を示すシミュレーション図である。
【図９】光コネクタの変形例１を示す図である。
【図１０】光コネクタの変形例２を示す図である。
【図１１】光コネクタの変形例３を示す図である。
【図１２Ａ】光コネクタのハウジングへの実装例１を示す図である。
【図１２Ｂ】ハウジングに実装された光コネクタ同士を接続した状態を示す図である。
【図１３】光コネクタのハウジングへの実装例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、実施例の光コネクタ１０の基本構成を示す。光コネクタ１０は、光伝送路２５を保持するフェルール（保持部材）２１と、光伝送路２５の先端側に配置されレンズ１２を有するレンズ部材１１と、フェルール２１とレンズ部材１１の間に設けられる凹凸構造３１と、凹凸構造３１を光コネクタ１０の接続、非接続（開放）に応じて、嵌合状態と非嵌合状態との間で移動可能にする移動部材２７を有する。
【００１２】
凹凸構造３１は、突起２３とくぼみ１３を含む。光コネクタ１０が相手側コネクタと接続されていないときは、突起２３とくぼみ１３は非嵌合状態となり、間に空間（間隙）１５が形成される。光コネクタ１０が相手側コネクタと接続されると、突起２３とくぼみ１３は互いに嵌合する。図１の例では、フェルール２１とレンズ部材１１の間に挿入されたゴム等の弾性体２７が移動部材となる。弾性体２７により、光コネクタ１０が相手側コネクタと接続されたときに、レンズ部材１１がフェルール１１に対して、光ファイバ２５の光軸に沿った方向に移動可能となる。その結果、後述するように、凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３とは、嵌合し又は非嵌合することができる。
【００１３】
光伝送路２５は、たとえば光ファイバ２５である。図１の例では、４心の光ファイバ２５がテープ２４で被覆されている。各光ファイバ２５の先端は、フェルール２１に形成されたスリット（不図示）内に挿入され、接着剤等により所定の位置で固定されている。
【００１４】
レンズ部材１１は、４心の光ファイバ２５に対応する位置に４つのマイクロレンズ１２を有する。各マイクロレンズ１２は、レンズ部材１１の先端面１１ａを越えないように、フェルール２１側に後退して位置する。レンズ部材１１のマイクロレンズ１２と反対側の面にくぼみ１３が形成されている。マイクロレンズ１２とくぼみ１３は、光透過性の材料でレンズ部材１１に一体形成されていてもよい。
【００１５】
フェルール２１は、レンズ部材１１のくぼみ１３に対応する位置に突起２３を有する。フェルール２１の、少なくとも光ファイバ２５の先端から突起２３までの間は光透過性の材料で形成されている。フェルール２１の突起２３と、レンズ部材１１のくぼみ１３は、屈折率の等しい材料で形成されているのが望ましい。
【００１６】
レンズ部材１１、弾性体２７、フェルール２１を通って、ガイドピン穴１４が形成されている。ガイドピン穴２７にガイドピン（図１では不図示）を挿入することにより、相手側の光コネクタとの位置決め及び凹凸構造３１の嵌合を確実にする。
【００１７】
図２Ａは、光コネクタ１０Ａが相手側の光コネクタ１０Ｂと接続して、凹凸構造３１が嵌合したときの状態を示す。光コネクタ１０Ａと相手側光コネクタ１０Ｂとは、ガイドピン２６によって位置決めされている。光コネクタ１０Ａのレンズ部材１１の先端面１１ａと、光コネクタ１０Ｂのレンズ部材１１の先端面１１ａとが互いに当接する。レンズ部材１１の先端面１１ａ同士が当接することによって、レンズ部材１１はフェルール２１側に押圧される。その結果、弾性体２７が収縮し、レンズ部材１１は光ファイバ２５の光軸に沿ってフェルール２１側に移動する。凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３とが嵌合し、間隙１５がなくなる。この状態で、光ファイバ２５の先端面は、マイクロレンズ１２の焦点に位置する。
【００１８】
図２Ａにおいて、光コネクタ１０Ａから光コネクタ１０Ｂに光信号が伝送すると仮定する。光コネクタ１０Ａの光ファイバ２５Ａを出射した光信号は、その開口数に応じて径を拡大しながら突起２３とくぼみ１２の嵌合面を通過し、マイクロレンズ１２によってコリメートされる。コリメートされた光は、光コネクタ１０Ａと光コネクタ１０Ｂの間を伝搬し、相手側の光コネクタ１０Ｂのマイクロレンズ１２に入射する。光コネクタ１０Ｂにおいも、凹凸構造３１は嵌合状態にある。マイクロレンズ１２で集光された光は、突起２３とくぼみ１３の嵌合面を通過して光ファイバ２５Ｂへ入射し、光ファイバ２５Ｂ内を伝搬する。
【００１９】
図２Ｂは、光コネクタ１０Ａと相手側の光コネクタ１０Ｂとの接続が開放された状態を示す。光コネクタ１０Ａと光コネクタ１０Ｂを互いに離すことにより、レンズ部材１１は押圧されていた力から開放される。弾性体２７の弾性力によって、レンズ部材１１がフェルール２１と離れる方向に移動し、凹凸構造３１の内部に間隙１５が形成される。この状態では、光ファイバ２５Ａの先端面から出射した光線Ｌは突起２３で散乱され、マイクロレンズ１２に結合しない。光結合されないメカニズムについては後述する。
【００２０】
図３は、凹凸構造３１の一例を示す図である。図３（Ａ）に示すように、突起２３とこれに対応するくぼみ１３が、少なくとも光ファイバ１５の光軸を含むように嵌合する。嵌合時には、突起２３とくぼみ１３との間の間隙１５は消失する。フェルール２１やレンズ部材１１の素材によっては、突起２３とくぼみ１３の表面に粗さがある場合がある。この場合、嵌合時に突起２３とくぼみ１３の間にわずかな空間が残る。この状態で光信号が嵌合面に入射すると、空気による反射により所望の光結合効率が得られない可能性がある。これを防止するために、突起２３又はくぼみ１３の表面に、フェルール２１又はレンズ部材１２と屈折率が近い密着膜２８を形成するのが望ましい。密着膜２８は、たとえばマッチングオイル、ゲル、透明フィルムなどである。これにより、表面粗さの影響を低減することができる。
【００２１】
図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、突起２３の一例を示す。図３（Ｂ）では、突起２３ａは円錐形に形成されている。図３（Ｃ）では、突起２３ｂは角錐に形成されている。図示しないが、レンズ部材１１には、円錐２３ａ又は角錐２３ｂレンズ部材１１に対応する形状のくぼみ１３が形成される。後述するように、これらの錐体（突起２３及びくぼみ１３）は所定の値以上のアスペクト比を有する。光ファイバ２５の出射光と錐体面とのなす角度により、光結合モードは変化する。光ファイバ２５を出た光信号の錐体面に対する入射角が全反射角度を下回る角度では、錐体面はアキシコンレンズをして作用し、光ファイバ２５の出射光は、錐体２３ａ、２３ｂを出た後集光され、レンズ１２側へ伝搬してしまう。伝搬光は、間隙１５の距離に応じてレンズと結合はしない場合もあるが、光結合されたコリメート光はレーザハザードとなる。
【００２２】
これに対し、突起２３（及びくぼみ１３）のアスペクト比を高めて、錐体面に対する出射光の入射角が全反射角度を上回るようにすると、光ファイバ２５の出射光は錐体２３ａ、２３ｂの中で多重反射し、レンズ１２側への光伝搬は生じない。これについてのシミュレーション結果は、図５〜図８を参照して後述する。
【００２３】
図４は、凹凸構造３１の嵌合中心が、光ファイバ２５の光軸Ｐからオフセットする例を示す。凹凸構造３１の突起２３を、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）のように錐体で形成する場合、錐体の頂点（嵌合中心）は、必ずしも光ファイバ２５の光軸Ｐ上にある必要はない。上述のように、突起２３とくぼみ１３が、少なくとも光軸Ｐを含むように嵌合することによって、光ファイバ２５からの出射光を全反射で散乱させることができるからである。
【００２４】
図５は、突起２３の散乱効果を示す図である。突起２３のアスペクト比を変化させて、そのときの散乱効果をシミュレーションした。図５（Ａ）に示すように、突起２３のサイズとして、底面の径を５００μｍ、高さをＸμｍとした。アスペクト比は、Ｘ／５００で表される（Ａ＝Ｘ／５００）。突起２３の高さと、間隙１５の距離を変化させ、種々のアスペクト比と間隙距離Ｇにおいて散乱を計算した。シミュレーションの条件は、光ファイバ２５の先端とマイクロレンズ１２のレンズトップとの距離を１．２５ｍｍとし、マイクロレンズ１２から１００ｍｍの距離で、７ｍｍ径で受光した。計算は、三次元の光線追跡法により行なった。また、部材の材料はすべて透明なポリオレフィン材料を使用した。この材料の屈折率は１.５３である。光ファイバ２５は、５０μｍのコアを持つ一般的なマルチモードファイバとした。マイクロレンズ１２の曲率半径は４４０μｍとした。
【００２５】
図５（Ｂ）に示すように、アスペクト比Ａ＝０の場合と、Ａ＝０．２の場合は、凹凸構造３１の間隙１５を１００μｍに拡げても、光ファイバ２５から出射した光の６０％以上がマイクロレンズ１２に結合してコリメートされる。これは深刻なレーザハザードの原因となる。凹凸構造３１の間隙を２００μｍまで広げたとしても、ファイバ出射光の５０％前後の強度のコリメート光がマイクロレンズから出射する。
【００２６】
これに対して、アスペクト比を０．４にしたときは、凹凸構造３１の間隙１５を１５０μｍに拡げることで、出射光の強度を１０％にまで低減することができる。さらに、アスペクト比を０．６以上にすると、凹凸構造３１に５０μｍの間隙を形成するだけで、出射光の強度をゼロに低減することができる。これは、わずかな空間を形成することで、円錐内部で多重反射が発生し、コリメートレンズ（マイクロレンズ）１２に光結合しないからである。
【００２７】
図６は、突起２３及びくぼみ１３のアスペクト比に応じた結合状態を示す線図である。図６（Ａ）に示すように、凹凸構造３１のアスペクト比が０．２以下の場合は、間隙距離Ｇを広くとった場合でもマイクロレンズ（コリメートレンズ）に結合する光線数が多く（結合強度が高く）、光コネクタの非接続時にコリメート光が外部に出射される。図６（Ｂ）のようにアスペクト比を０．４にした場合は、間隙Ｇに応じて光線数が低減し、Ｇ＝１５０μｍで出射光の１０％に低減することができる。図６（Ｃ）では、アスペクト比が０．６以上である。間隙距離Ｇを５０μｍ以上とすることでコリメートレンズへの光結合は、ほぼ０％となる。図６（Ｂ）、図６（Ｃ）において、シミュレーション図の関係上、くぼみ１３を超えて出射光線が散乱しているように描かれているが、これらの光線はマイクロレンズ１２をはずれて散乱しているので、光結合は生じていないことに留意されたい。
【００２８】
図７Ａ及び図７Ｂは、アスペクト比と間隙距離Ｇに応じた散乱状態を描いた図である。図７Ａに示すように、アスペクト比Ａ＝１．０において、間隙Ｇ＝０μｍのとき、すなわち、光ファイバの出射端がマイクロレンズ１２の焦点に位置するとき（図２（Ａ）参照）は、光ファイバの端面を出射した光はマイクロレンズでコリメートされて相手側光コネクタへと伝搬される。間隙Ｇ＝５０μｍとすることで、ファイバ出射光のほとんどが突起（錐体）２３の側面で全反射され、レンズに合しない。間隙距離を、１００μｍ、２００μｍと拡げても同様である。
【００２９】
アスペクト比が０．４の場合、間隙距離Ｇ＝０のときに、ファイバ出射光は拡大コリメートされて相手側コネクタへと伝搬する。間隙Ｇ＝５０μｍでは、５０％近くの出射光はコリメートレンズに光結合するが、Ｇ＝１００μｍとすることで、光線数は２０％にまで低減し、Ｇ＝１５０μｍでは光線数は１０％に低減する（図５（Ｂ）参照）。
【００３０】
図７Ｂに示すように、アスペクト比が０．２の場合、Ｇ＝０μｍで、出射光は相手側光コネクタへと伝搬する。間隙Ｇを拡げることで、多少結合強度を弱めることはできるが、Ｇ＝２００μｍに拡げても半数以上の光線がコリメートレンズに結合する。アスペクト比が０の場合、すなわち凹凸構造がない場合は、間隙Ｇを拡げることでレンズに結合する光線数を減らすことはできるが、Ｇ＝２００μｍに拡げてもなお、４０％以上の出射光線がコリメート光となる。
【００３１】
図８は、図４のオフセット構成での凹凸構造の散乱効果を示す図である。このシミュレーションでは、図５と同様の条件で、突起２３の高さをＸ＝５００μｍ（アスペクト比Ａ＝１．０）、凹凸構造３１の間隙距離をＧ＝２００μｍに設定し、突起２３の頂点（嵌合中心）を、光ファイバ２５の光軸Ｐ（図４参照）から１２５μｍオフセットさせた。図８（Ａ）では、凹凸構造３１は嵌合し（間隙距離Ｇ＝０μｍ）、光ファイバ２５を出射した光はマイクロレンズ１２に光結合し、コリメートされている。図８（Ｂ）では、凹凸構造３１に２００μｍの間隙を設けることによって、ほとんどすべての光が散乱されてマイクロレンズ１２に光結合しない。このように、光ファイバ２５の光軸が凹凸構造３１の嵌合の範囲内に含まれているならば、非嵌合時に散乱効果を達成することができる。
【００３２】
図９は、図１の光コネクタ１０の変形例１を示す。図９（Ａ）は、フェルール２１とレンズ部材１１を上面から見た分解図、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の矢印の方向から見た突起２３とくぼみ１３の嵌合面の図である。変形例１では、フェルール２１の側面にガイドレール２９を設置し、レンズ部材１１の内側側壁にガイドレール溝１９を形成してガイドレール構造を付加する。使用時には、図１と同様にフェルール２１とレンズ部材１１の間に弾性体２７が挿入される。この場合、弾性体２７にガイドレール２９を受け取る溝が形成されていてもよい。
【００３３】
ガイドレール２９を設けることで、ピンが設けられていない側のコネクタにおいてもレンズ部材１１のＸ方向とＹ方向への動きが拘束されるとともに、Ｚ方向へのスムースな移動が可能となる。ガイドレール２９とガイドレール溝１９によって、光ファイバ２５とマイクロレンズ１２の位置を粗調整し、凹凸構造３１（図１参照）の突起２３とくぼみ１３との嵌合を利用して微調整することができる。これにより、光ファイバ２５の出射端と、マイクロレンズ１２の焦点とを高精度に位置合わせすることができる。なお、変形例１では図９（Ｂ）に示すように、凹凸構造として四角錐の突起２３とくぼみ１３が用いられている。
【００３４】
図１０は、図１の光コネクタ１０の変形例２を示す。変形例２では、凹凸構造３１の状態を嵌合状態と非嵌合状態の間で遷移させる移動部材として、コイルバネ４１を用いる。コイルバネ４１は、図１の弾性体２７に替えて用いてもよいし、弾性体２７と組み合わせて用いてもよい。光コネクタが相手側コネクタとの接続状態から開放されたときに、コイルバネ４１の復帰力により凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３の間に間隙１５が形成される。これにより、光ファイバ２５からの出射光は突起２３の突起面で散乱されて、マイクロレンズ１２に結合しない。
【００３５】
図１１は、光コネクタの変形例３を示す。変形例３の光コネクタ９０では、フェルール８１とレンズ部材７１が一体形成され、可撓性の接続部４３で接続されている。接続部４３は、薄い板バネ状に形成され、変位・変形可能である。接続部４３により、レンズ部材７１は保持部材８１に対して光軸方向に移動可能となる。フェルール８１、レンズ部材７１、及び接続部４３は、たとえば射出成型により作製することができる。
【００３６】
図１２Ａは、図１１の光コネクタ９０の実装例１を示す。図２Ａ、図２Ｂを参照して説明したように、光コネクタ９０が相手側のコネクタと接続することによって、フェルール８１とレンズ部材７１の間の凹凸構造３１は嵌合可能となる。しかし、実用を考えるとコネクタハウジングへの収納が望ましい。そこで、図１２Ａでは、光コネクタ９０をコネクタハウジング５１に収容した実装構造１００を提供する。
【００３７】
光コネクタ９０がコネクタハウジング５１内に収容された場合、非接続時には、レンズ部材７１の先端がコネクタハウジング５１の先端よりも突出している。コネクタハウジング５１は、その内壁に、フェルール８１のＺ方向への動きを規制するストッパ５２と壁面５４を有する。ストッパ５２は、レンズ部材７１が所定の距離以上にコネクタハウジング５１から突出しないように規制する。壁面５４は、凹凸構造３１の嵌合時にフェルール８１が必要以上にコネクタハウジング５１の内部に入り込まないように規制する。ストッパ５２と壁面５４とで、コネクタハウジング５１内でフェルール８１をラフに位置決めすることができる。コネクタハウジング内には、フェルール８１の後端に接するコイルバネ５３が配置される。コイルバネ５３は、凹凸構造３１の嵌合時に衝撃緩和機構として機能するとともに、光コネクタ９０の非接続時に押圧機構として機能する。
【００３８】
光コネクタ９０の突起２３及びくぼみ１３は、そのアスペクト比が０．４以上、好ましくは０．６以上に形成されている。非接続時には突起２３とくぼみ１３の間に間隙１５が形成されるため、光ファイバ２５の出射端から光信号が出力されている場合でも、突起２３の突起面で散乱され、マイクロレンズ１２には結合しない。
【００３９】
図１２Ｂは、図１２Ａの光コネクタ９０の接続状態を示す。接続時に、コネクタハウジング５１の先端同士が当接することで、光コネクタ９０Ａ、９０Ｂのそれぞれのレンズ部材７１の先端面７１ａは、コネクタハウジング５１の先端と揃う位置まで後退する。レンズ部材７１の先端面７１ａが互いに押圧することによって、可撓性の接続部４３が撓み、凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３とが嵌合する。フェルール８１もコネクタハウジング５１の内部で後方に後退するが、その動きは壁面５４により規制される。この状態で、光ファイバ２５の出射端はマイクロレンズ１２の焦点に位置する。光コネクタ９０Ａから９０Ｂへの光信号が伝搬する場合、光コネクタ９０Ａのマイクロレンズ１２によってコリメートされた光は、光コネクタ９０Ｂのマイクロレンズ１２で集光され光ファイバ２５へと伝送される。
【００４０】
図１３は、光コネクタ９０の実装例２を示す。実装例２では、コネクタハウジング５１は、コイルバネ５３に替えて、ハウジングバネ５５を有する。ハウジングバネ５５は、コネクタハウジング５１の後端内壁を板バネ状に加工したものである。ハウジングバネ５５によっても、図１２Ａ、図１２Ｂと同様に、押圧機能と衝撃緩和機能を実現できる。すなわち、コネクタハウジング５１内の光コネクタ９０が相手側コネクタ（不図示）と接続されたときに、凹凸構造３１の突起２３とくぼみ１３が嵌合して、フェルール２１はコネクタハウジング５１の後端側へ押される。ハウジングバネ５５は、フェルール２１が壁面５４に当接する際の衝撃を緩和する。また、光コネクタ９０が接続から開放されたときに、フェルール２１とレンズ部材１１を元の位置に復帰させて凹凸構造３１を非嵌合状態とする。
【００４１】
以上説明したように、実施例によれば、レンズ１２が形成されたレンズ部材１１（または７１）と、光ファイバ２５を保持するフェルール２１（または８１）との間に凹凸構造３１を配置する。光コネクタの非接続時に、突起２３とくぼみ１３の間に間隙１５を形成し、光ファイバ２５とレンズ１２との光結合効率を低減する。凹凸構造３１の突起２３及びくぼみ１３のアスペクト比を所定の値以上とすることで、光ファイバ２５からの出射光の全反射条件を満たし、光結合効率をほぼゼロにまで低減することができる。凹凸構造３１に、フェルール２１やレンズ部材１１と屈折率が近いオイル、ゲル、フィルムなどを配置することで、凹凸構造３１の表面の粗さの影響を抑制することができる。レンズ部材１１とフェルール２１の間に凹凸構造３１を嵌合、非嵌合にさせる移動部材を配置することで、嵌合状態と非嵌合状態との間の遷移が確実になされる。
【００４２】
本発明は、上述した実施例の構成のみに限定されるわけではない。光伝送路は４心の光ファイバに限定されない。また、実施例では１段のテープ光伝送路としているが、複数段の多芯テープ伝送路を用いる場合にも適用可能である。この場合は、フェルール２１（８１）の突起２３及びレンズ部材１１（７１）のくぼみ１３を、多芯テープ伝送路のファイバ数と段数に合わせて形成すればよい。また、突起やくぼみの形状も円錐、角錐に限定されず、嵌合可能であり、かつ光ファイバからの出射光が突起面に対して全反射条件を満たす任意の形状とすることができる。また、光コネクタの変形例１〜３、実装例１，２において、凹凸構造の突起２３とくぼみ１３の間に、マッチングオイル、ゲル、フィルムなどの密着層を挿入してもよいことはいうまでもない。また、一般的なＭＴコネクタ等に使用されるブーツ等を適宜使用してもよい。また、任意の変形例、実装例の組み合わせが可能である。変形例１〜３、実装例１、２において、光軸と嵌合中心とがオフセットしていてもよい。
【００４３】
以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
光伝送路を保持する保持部材と、
前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、
前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造と、
前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、
を有することを特徴とする光コネクタ。
（付記２）
前記凹凸構造は、前記光コネクタが相手側コネクタと接続されるときに前記第１状態にあり、前記光コネクタが接続されていないときに前記第２状態にあることを特徴とする付記１に記載の光コネクタ。
（付記３）
前記光伝送路を出射した光の前記突起の面に対する入射角は全反射条件を満たすことを特徴とする付記１又は２に記載の光コネクタ。
（付記４）
前記突起のアスペクト比は０．４以上であることを特徴とする付記１〜３のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記５）
前記突起と前記くぼみの間に、前記保持部材及び前記レンズ部材と屈折率が同等又は近似する密着膜が挿入されていることを特徴とする付記１〜４のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記６）
前記突起の中心と前記光伝送路との光軸とが一致することを特徴とする付記１〜５のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記７）
前記突起の中心と前記光伝送路の光軸とがオフセットしていることを特徴とする付記１〜５のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記８）前記凹凸構造の前記突起は、前記保持部材の前記レンズ部材との対向面に形成され、前記くぼみは、前記レンズ部材の前記保持部材との対向面に形成されていることを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載の光コネクタ。
（付記９）
前記移動部材は、前記保持部材と前記レンズ部材の間に挿入される弾性体であることを特徴とする１〜８のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記１０）
前記移動部材は、前記保持部材と前記レンズ部材の側面に形成されるガイドレール構成を含むことを特徴とする付記９に記載の光コネクタ。
（付記１１）
前記移動部材は、前記保持部材及び前記レンズ部材と一体形成されて前記レンズ部材を前記保持部材に対して光軸方向に移動可能に保持する可撓性の接続部を含むことを特徴とする付記１〜８のいずれか１に記載の光コネクタ。
（付記１２）
前記移動部材は、前記光コネクタを収容するハウジング内に配置され、前記保持部材の後端側と接する弾性体をさらに含むことを特徴とする付記１１に記載の光コネクタ。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
公共用、産業用等、任意の光伝送システムに利用可能である。一例として、サーバーやハイエンドコンピュータシステムの高速伝送路に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０、９０ 光コネクタ
１１、７１ レンズ部材
１１ａ、７１ａ レンズ部材の先端面
１２ マイクロレンズ
１３ くぼみ
１４ ガイドピン穴
１５ 間隙
１９ ガイドレール溝
２１、８１ フェルール（光伝送路の保持部材）
２３ 突起
２５ 光ファイバ（光伝送路）
２６ ガイドピン
２７ 弾性体（移動部材）
２９ ガイドレール
３１ 凹凸構造
４１、５３ コイルバネ（移動部材）
４３ 接続部（可撓性の移動部材）
５１ ハウジング
ｓ５５ ハウジングバネ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路を保持する保持部材と、
前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、
前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造と、
前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、
を有することを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記凹凸構造は、前記光コネクタが相手側コネクタと接続されるときに前記第１状態にあり、前記光コネクタが接続されていないときに前記第２状態にあることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記光伝送路を出射した光の前記突起の面に対する入射角は全反射条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記突起のアスペクト比は０．４以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光コネクタ。
【請求項５】
前記突起と前記くぼみの間に、前記保持部材及び前記レンズ部材と屈折率が同等又は近似する密着膜が挿入されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光コネクタ。
【請求項１】
光伝送路を保持する保持部材と、
前記光伝送路の先端側に配置されレンズを有するレンズ部材と、
前記保持部材と前記レンズ部材の間に設けられる凹凸構造と、
前記凹凸構造を、前記凹凸構造の突起とくぼみが嵌合する第１状態と、前記突起とくぼみの間に間隙が形成される第２状態との間で移動させる移動部材と、
を有することを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記凹凸構造は、前記光コネクタが相手側コネクタと接続されるときに前記第１状態にあり、前記光コネクタが接続されていないときに前記第２状態にあることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記光伝送路を出射した光の前記突起の面に対する入射角は全反射条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記突起のアスペクト比は０．４以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光コネクタ。
【請求項５】
前記突起と前記くぼみの間に、前記保持部材及び前記レンズ部材と屈折率が同等又は近似する密着膜が挿入されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光コネクタ。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６４８０３（Ｐ２０１３−６４８０３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２４４４（Ｐ２０１１−２０２４４４）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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