特許第6051697号(P6051697)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6051697コネクタおよびその製造方法、並びに光通信システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6051697
(24)【登録日】2016年12月9日
(45)【発行日】2016年12月27日
(54)【発明の名称】コネクタおよびその製造方法、並びに光通信システム
(51)【国際特許分類】
   G02B 6/42 20060101AFI20161219BHJP
   G02B 6/36 20060101ALI20161219BHJP
【FI】
   G02B6/42
   G02B6/36
【請求項の数】17
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2012-194258(P2012-194258)
(22)【出願日】2012年9月4日
(65)【公開番号】特開2014-48640(P2014-48640A)
(43)【公開日】2014年3月17日
【審査請求日】2015年9月2日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大鳥居 英
【審査官】 奥村 政人
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−155036(JP,A)
【文献】 特開2009−198804(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2008/0095506(US,A1)
【文献】 特開2006−010871(JP,A)
【文献】 特開2010−266826(JP,A)
【文献】 特開2001−281499(JP,A)
【文献】 特開2000−304960(JP,A)
【文献】 特開2009−104096(JP,A)
【文献】 国際公開第99/024857(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 6/12− 6/24
G02B 6/255−6/27
G02B 6/30− 6/34
G02B 6/36− 6/43
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯線および前記芯線を覆う被覆層を有する光ファイバと、
支持部材の表面の凹部と、前記凹部を覆う蓋部材とにより構成され、前記光ファイバが装着されるファイバ装着路と、
前記ファイバ装着路の端部に設けられ、前記光ファイバが光学的に接続される光方向変換部とを備え
前記ファイバ装着路は、少なくとも一部が前記被覆層を含む光ファイバの外径よりも小さな高さを有し、
前記凹部には前記蓋部材に接する突部が設けられ、
前記突部の一方の面が前記光ファイバに接し、前記一方の面側に前記光ファイバを固定するための第1接着剤が充填され、
前記突部の他方の面が前記光方向変換部を構成し、前記他方の面側に前記蓋部材により閉じられた封止部が設けられる
コネクタ。
【請求項2】
記ファイバ装着路により、前記光ファイバの前記被覆層が偏平化されている
請求項1に記載のコネクタ。
【請求項3】
記光方向変換部では、前記光ファイバ側からの入射光は前記支持部材の裏面へ、前記支持部材の裏面側からの入射光は前記光ファイバの延在方向へそれぞれ方向変換がなされる
請求項1または2に記載のコネクタ。
【請求項4】
前記光方向変換部反射部である
請求項1乃至3のいずれか1つに記載のコネクタ。
【請求項5】
前記蓋部材は前記第1接着剤の注入孔を有する
請求項1乃至4のいずれか1つに記載のコネクタ
【請求項6】
前記凹部は前記蓋部材よりも拡幅した前記第1接着剤の注入部を有する
請求項1乃至5のいずれか1つに記載のコネクタ。
【請求項7】
前記第1接着剤は紫外線硬化樹脂からなり、
前記支持部材および蓋部材の少なくとも一方の一部は、紫外光透過材料により構成されている
請求項1乃至6のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
【請求項8】
前記ファイバ装着路の高さは開放端から前記光方向変換部に向かい徐々に小さくなり、所定の位置で前記光ファイバの外径よりも小さな高さに達する
請求項1乃至7のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
【請求項9】
前記支持部材および蓋部材の互いの対向面のうち少なくとも一方は、テーパ状である
請求項8に記載のコネクタ。
【請求項10】
複数の前記光ファイバを前記ファイバ装着路に有する
請求項1乃至9のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
【請求項11】
前記ファイバ装着路の少なくとも一部では、その幅が前記複数の光ファイバの外径の和に等しくなっている
請求項10に記載のコネクタ。
【請求項12】
前記ファイバ装着路の幅は開放端から前記光方向変換部に向かい徐々に狭まり、所定の位置で前記複数の光ファイバの外径の和となる
請求項11に記載のコネクタ。
【請求項13】
前記蓋部材は前記支持部材から張り出した保持部を有する
請求項1乃至12のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
【請求項14】
前記保持部に前記光ファイバが第2接着剤で固定された
請求項13に記載のコネクタ。
【請求項15】
前記支持部材の裏面の、前記光方向変換部に対向する位置にレンズを有する
請求項1乃至14のうちいずれか1つに記載のコネクタ
【請求項16】
受信部と送信部との間の光通信を行うコネクタを有し、
前記コネクタは、
芯線および前記芯線を覆う被覆層を有する光ファイバと、
支持部材の表面の凹部と、前記凹部を覆う蓋部材とにより構成され、前記光ファイバが装着されるファイバ装着路と、
前記ファイバ装着路の端部に設けられ、前記光ファイバが光学的に接続された光方向変換部とを備え
前記ファイバ装着路は、少なくとも一部が前記被覆層を含む光ファイバの外径よりも小さな高さを有し、
前記凹部には前記蓋部材に接する突部が設けられ、
前記突部の一方の面が前記光ファイバに接し、前記一方の面側に前記光ファイバを固定するための第1接着剤が充填され、
前記突部の他方の面が前記光方向変換部を構成し、前記他方の面側に前記蓋部材により閉じられた封止部が設けられる

光通信システム。
【請求項17】
表面に凹部を有する支持部材の前記凹部に、芯線および前記芯線を覆う被覆層を有する光ファイバを配置する工程と、
前記光ファイバが配置された前記凹部を蓋部材で覆うと共に、前記光ファイバの前記被覆層を偏平化して前記凹部と蓋部材とで構成されたファイバ装着路に固定させる工程と、
前記ファイバ装着路の端部の光方向変換部に、前記光ファイバを光学的に接続する工程とを備え
前記凹部には、前記蓋部材に接する突部が設けられ、
前記光ファイバを前記ファイバ装着路に固定させる工程では、前記突部の一方の面が前記光ファイバに接し、前記一方の面側に前記光ファイバを固定するための第1接着剤が充填され、前記突部の他方の面が前記光方向変換部を構成し、前記他方の面側に前記蓋部材により閉じられた封止部が形成される
コネクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、光ファイバが装着されるコネクタおよびその製造方法、並びに光通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
光信号の伝達を行う際には受信部と送信部とをつなぐコネクタが用いられる。このようなコネクタは、多くの場合、光ファイバの両端に支持部材(フェルール)が取付けられたものにより構成されているが、この光ファイバへの支持部材の取付けには、高い位置精度が必要となる。光ファイバの芯線は樹脂等の被覆層で覆われており、被覆層を含めた光ファイバの外径は例えば250μmである。
【0003】
光ファイバを支持部材に取付ける際には、被覆層の剛性が低く、形状が定まりにくいため、一部被覆層を除去して芯線を露出させた後、この芯線部分を支持部材に固定する(例えば、特許文献1)。例えば、光ファイバの端部から10mm程度、被覆層を取り除いた後、支持部材のV溝に光ファイバの芯線を載せて固定する。光ファイバの芯線の直径は、例えば80μmまたは125μmである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−249194号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら光ファイバの芯線は細く、また脆弱であるため、芯線を高い位置精度で支持部材に固定することは非常に繊細な作業となる。即ち、支持部材と光ファイバとの組み立て工程を自動化することが困難であり、この工程がコストに大きく影響する。
【0006】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光ファイバをより簡便に装着可能なコネクタおよびその製造方法、並びに光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本技術のコネクタは、芯線および芯線を覆う被覆層を有する光ファイバと、支持部材の表面の凹部と、凹部を覆う蓋部材とにより構成され、光ファイバが装着されるファイバ装着路と、ファイバ装着路の端部に設けられ、光ファイバが光学的に接続される光方向変換部とを備え、ファイバ装着路は、少なくとも一部が被覆層を含む光ファイバの外径よりも小さな高さを有し、凹部には蓋部材に接する突部が設けられ、突部の一方の面が光ファイバに接し、一方の面側に光ファイバを固定するための第1接着剤が充填され、突部の他方の面が光方向変換部を構成し、他方の面側に蓋部材により閉じられた封止部が設けられるものである。
【0008】
本技術の光通信システムは、受信部と送信部とが上記コネクタにより接続されたものである。
【0009】
本技術のコネクタおよび光通信システムでは、ファイバ装着路の高さが少なくとも一部で光ファイバの外径よりも小さくなっているので、被覆層を有する光ファイバが高い位置精度を維持した状態でファイバ装着路に固定される。
【0010】
本技術のコネクタの製造方法は、表面に凹部を有する支持部材の凹部に、芯線および芯線を覆う被覆層を有する光ファイバを配置する工程と、光ファイバが配置された凹部を蓋部材で覆うと共に、光ファイバの被覆層を偏平化して凹部と蓋部材とで構成されたファイバ装着路に固定させる工程と、ファイバ装着路の端部の光方向変換部に、光ファイバを光学的に接続する工程とを備え、凹部には、蓋部材に接する突部が設けられ、光ファイバをファイバ装着路に固定させる工程では、突部の一方の面が光ファイバに接し、一方の面側に光ファイバを固定するための第1接着剤が充填され、突部の他方の面が光方向変換部を構成し、他方の面側に蓋部材により閉じられた封止部が形成されるものである。
【0011】
本技術のコネクタの製造方法では、光ファイバを偏平化、即ち蓋部材で押圧するので、被覆層を有する光ファイバが高い位置精度を維持した状態で支持部材の凹部に固定される。
【発明の効果】
【0012】
本技術のコネクタおよびその製造方法、並びに光通信システムによれば、被覆層を除去することなく光ファイバを装着するようにしたので、より簡便に組み立てを行うことができる。よって、組立作業を自動化し、製造コストを下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本技術の第1の実施の形態に係るコネクタの要部の構成を表す斜視図である。
図2図1に示したII−II線の断面構成を表す図である。
図3図1に示した支持部材の構成を表す斜視図である。
図4A図3に示した支持部材の上面図および側面図である。
図4B図4Aに示したB−B線の断面図である。
図4C図4Aに示したC−C線の断面図である。
図5図2に示した支持部材の下面図および側面図である。
図6図4Aに示した支持部材の他の例を表す平面図である。
図7図1に示した蓋部材の上面図および側面図である。
図8図1に示したファイバ装着路に光ファイバを固定するための接着剤の注入部について説明するための図である。
図9図8に示した注入部の他の例を表す平面図である。
図10図1に示したファイバ装着路に装着される光ファイバの一例を表す断面図である。
図11図1に示したファイバ装着路に固定された光ファイバの構成を表す断面図である。
図12図11に示したファイバ装着路の他の例を表す断面図である。
図13図11に示したファイバ装着路のその他の例を表す断面図である。
図14図11に示したファイバ装着路の高さが最小の位置での光ファイバの構成を表す断面図である。
図15A】比較例に係るコネクタの製造工程を表す断面図である。
図15B図15Aに続く工程を表す断面図である。
図15C図15Bに続く工程を表す断面図である。
図16】変形例1に係るコネクタの構成を表す断面図である。
図17A】変形例2に係るコネクタ(光ファイバ)の構成を表す断面図である。
図17B図17Aに示した光ファイバの他の例を表す断面図である。
図18】本技術の第2の実施の形態に係るコネクタ(蓋部材)の構成を表す上面図および側面図である。
図19図18に示した蓋部材を有するコネクタの断面図である。
図20】変形例3に係るコネクタの構成を表す断面図である。
図21図1等に示したコネクタを有する光通信システムの概略を表すブロック図である。
図22図21に示した光通信システムの適用例を表す斜視図である。
図23A】ファイバ装着路の高さおよび幅による光ファイバの位置ずれの一例を表す図である。
図23B図23Aに示したファイバ装着路の高さおよび幅による光ファイバの位置ずれの他の例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
コネクタ:ファイバ装着路の高さが光ファイバの外径よりも小さい例
2.変形例1
ファイバ装着路の開放端に防湿膜を有する例
3.変形例2
光ファイバの被覆層に複数の凹凸を有する例
4.第2の実施の形態
コネクタ:蓋部材が保持部を有する例
5.変形例3
保持部に膨潤性の接着剤が設けられた例
6.適用例
光通信システム
【0015】
〔第1の実施の形態〕
図1は本技術の第1の実施の形態に係るコネクタ1の要部の構成を表し、図2図1のII−II線に沿った断面構成を表している。この図1および図2では、光ファイバ(後述の図10 光ファイバ40)を省略している。コネクタ1は、例えば複数の光ファイバの端部を支持部材10と蓋部材20とにより構成されたファイバ装着路30に固定するものである。ファイバ装着路30は高さ30C(Z方向)、幅30W(X方向)を有し、所定の長さ(Y方向)で延在している。このファイバ装着路30の一方は開放され(開放端)、他方は支持部材10と蓋部材20とが接して閉じられている(奥)。ファイバ装着路30では、例えば12本の光ファイバがその幅方向に並べて配置されると共に長さ方向に延在している。
【0016】
図3に示したように、支持部材10は例えば縦2〜10mm、横5〜20mm、高さ0.5〜2.0mmの略直方体であり、その表面には凹部11が設けられている。図4Aは支持部材10の表面および側面、図4B図4AのB−B線に沿った断面構成、図4C図4AのC−C線に沿った断面構成をそれぞれ表し、図5は支持部材10の裏面および側面の構成を表している。
【0017】
凹部11は支持部材10の側面に開口を有しており、凹部11内には突部12が設けられている。この凹部11を蓋部材20が覆うことにより一方が開放されると共に、他方が突部12と蓋部材20とにより閉じられたファイバ装着路30が形成されるようになっている。ファイバ装着路30の幅30Wは、この凹部11の幅と等しく、例えば開放端の幅30W−2から奥側の突部12に向かい(Y方向)徐々に狭くなっている(図4A)。幅30Wを決定する凹部11の2辺が互いに近づいていてもよく(図4A)、あるいは図6に示したように一方が他方に近づくようにしてもよい。ファイバ装着路30の最小の幅30W−1は、ファイバ装着路30に収容される複数の光ファイバの外径(後述の図10 外径40D)の和に略等しいことが好ましい。ここで略等しいとは、例えば1〜2%程度の製造誤差を含むものであり、ファイバ装着路30に外径250μmの光ファイバが12本固定される場合には、幅30W−1が2.96mm〜3.04mmであることが好ましい。このとき、幅30W−2は例えば3.2mmである。ファイバ装着路30の幅30W−1を複数の光ファイバの外径の和に等しくすることで、光ファイバの位置精度を向上させることができる。また、幅30W−2から幅30W−1へと徐々に狭くすることにより、光ファイバに局所的に力がかかるのを防ぐことができる。
【0018】
凹部11は幅30W−1となる位置よりも奥側(幅30W−2の位置とは反対側)に、幅30W−1よりも大きな幅の拡幅部11Aを有している。拡幅部11Aは例えば、光ファイバ40を固定する際に用いられる。拡幅部11Aの幅は、幅30W−1が2.96mmのとき、例えば4.4mmである。
【0019】
突部12は例えば拡幅部11Aに設けられている。突部12は最小の幅30W−1となる位置の近傍、例えば0.4mm程度の位置に設けることが好ましく、幅30W−1の位置に設けることも可能である。突部12の高さ(Z方向)は例えば0.15〜0.50mmである。突部12は例えば光ファイバの本数に応じて複数設けられ、各々の光ファイバは突部12の一方(開放端側)の面に接して固定されている(後述の図11)。突部12の他方の面は、例えば支持部材10の表面(凹部11の底面)に対して所定の角度傾斜しており、入射光の方向を変換する反射部12R(光方向変換部)となっている(図4C)。反射部12Rは例えば支持部材10の表面に対して45°傾斜し、入射光の方向を90°変換する。反射部12Rを設けることにより、コネクタ1を薄型化することができる。光ファイバはファイバ装着路30の端部の反射部12Rに光学的に接続され、光ファイバ側から反射部12Rに光が入射すると支持部材10の裏面側へ、支持部材10の裏面側から反射部12Rに光が入射すると光ファイバの延在方向へとそれぞれ出射されるようになっている。反射部12Rには例えば安価な全反射ミラーを用いることができる。反射部12Rは、アルミニウムなどの金属膜を蒸着して構成するようにしてもよく、あるいはミラー部品を突部12に接着するようにしてもよい。
【0020】
支持部材10の裏面には、レンズ14が各々の突部12に対向する位置に設けられている。このレンズ14は例えばコリメートレンズであり、光ファイバから出射された光を平行光化し、あるいは支持部材10の裏面から入射した光を光ファイバの端部に集光するためのものである。レンズ14は衝撃等による破損を防ぐため、例えば支持部材10の裏面側の凹部13に設けられている。レンズ14には、例えばプラスチック・モールド・マイクロレンズを用いることができる。支持部材10の端部には例えばコネクタ1をマザーボード等の基板に固定するための固定孔15A、および付随部品を位置決めして固定するための固定孔15Bが設けられている。支持部材10の裏面の周縁に設けられた凹部16は例えばコネクタ1に被せるカバーを固定するために用いられる。支持部材10は、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の樹脂またはアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)等の金属により構成されている。樹脂にはフィラー(微粒子)を含有させるようにしてもよい。
【0021】
板状の蓋部材20は図7に示したように、例えば長辺2〜20mm、短辺2〜10mmの矩形または正方形であり、例えばこの蓋部材20の短辺が凹部11の開口に重ねられている(図1)。即ち、ファイバ装着路30は蓋部材20の長辺方向に沿って延在している。四角形状の蓋部材の角は丸まっていてもよい。蓋部材20では、ファイバ装着路30の開放端から奥側に向って、テーパ部22、位置決め部23および係止部24がこの順に設けられている(図2図7)。テーパ部22の厚み(Z方向)は、位置決め部23に向って徐々に増していく。位置決め部23はこのようなテーパ部22に隣接して設けられ、その厚みは例えばテーパ部22の最大の厚みが維持され、一定となっている。係止部24は蓋部材20の表面から例えば0.2mm程度突出しており、凹部11の縁に係合して支持部材10と蓋部材20との位置合わせを行うためのものである(図2)。位置決め部23と係止部24との間に、支持部材10の突部12が接している。突部12は蓋部材20に完全に接触していなくてもよく、例えば0.1mm程度離れて近接していてもよい。突部12は、位置決め部23の近傍で蓋部材20に接触または近接することが好ましく、例えば位置決め部23から0.2mmの位置で蓋部材20に接している。
【0022】
蓋部材20の端部には楕円状の注入孔21Aおよび円状の注入孔21Bが設けられている。注入孔21A,21Bは蓋部材20を貫通しており、蓋部材20のうちファイバ装着路30を構成する部分以外の箇所に設けられている。この注入孔21A,21Bより支持部材10と蓋部材20とを固定する際の接着剤(図示せず)が注入される。注入孔21A,21Bの形状はどのようなものであってもよく、その数も限定されない。
【0023】
蓋部材20の短辺は、図8に示したように、拡幅部11Aの幅よりも小さく、蓋部材20から拡幅部11Aが露出されている(注入部11B)。この注入部11Bから、ファイバ装着路30に光ファイバを固定するための接着剤(後述の図11 接着剤31)が注入される。注入部11Bに代えて、蓋部材20に注入孔25を設けるようにしてもよい(図9)。ファイバ装着路30の開放端側から接着剤を注入することも可能であるが、突部12の近傍から接着剤を注入することが好ましい。
【0024】
蓋部材20には、支持部材10と同様の構成材料を用いることができる。光ファイバを固定するための接着剤に光硬化性樹脂を使用する場合、支持部材10および蓋部材20のうちファイバ装着路30を構成する部分の少なくとも一部には、光透過性材料を用いることが好ましい。例えば、接着剤として紫外線硬化樹脂を用いる場合には紫外光照射の可能な材料(紫外光透過材料)を使用する。安全性を確保するため、例えば赤外光等の信号波長は透過させない材料を支持部材10および蓋部材20に用いることが好ましい。
【0025】
図10に示したように、断面(X−Z断面)が円状の光ファイバ40は中央部に例えば石英ガラスからなる芯線41を有している。この芯線41は、中心部のコア41Aとその周囲のクラッド41Bとにより構成されており、コア41Aの屈折率はクラッド41Bの屈折率よりも大きくなっている。光ファイバ40では、このような芯線41(クラッド41B)の周りが例えば樹脂からなる被覆層42で覆われている。被覆層42は芯線41を補強すると共に光ファイバ40の機械特性を改善するためのものである。光ファイバ40を固定するための接着剤に光硬化性樹脂を使用する場合、被覆層42の樹脂には光透過性材料を用いることが好ましい。例えば接着剤として紫外線硬化樹脂を用いる場合には、紫外光を透過可能な樹脂材料により被覆層42を構成することで、硬化むらを防ぐことができる。コア41Aの直径は例えば50μm、クラッド41B(芯線41)の直径は80μmまたは125μmであり、被覆層42を含めた光ファイバ40の直径40Dは例えば250μmである。ファイバ装着路30には複数の光ファイバ40(例えば、12本)を一括して位置決めし、装着することが可能であり、これにより製造コストを削減できる。
【0026】
ファイバ装着路30では、図11に示したように、光ファイバ40が例えば光硬化性樹脂からなる接着剤31(第1接着剤)により固定され、開放端からファイバ装着路30の外側に延在している。接着剤31には、例えばエポテック353ND(登録商標、Epoxy Technology社製)を用いることができる。光ファイバ40の両端がそれぞれファイバ装着路30に装着されていてもよく、一方のみが装着されていてもよい。本実施の形態では、このファイバ装着路30が、光ファイバ40の外径40Dよりも小さな高さ30C−1を有している(図2)。これにより、被覆層42を除去せずに光ファイバ40がファイバ装着路30に固定される。
【0027】
ファイバ装着路30では、支持部材10の凹部11に蓋部材20のテーパ部22および位置決め部23が対向している(図2)。このようなファイバ装着路30の高さ30Cはテーパ部22により、開放端(高さ30C−2)から奥側の突部12に向かうにつれて徐々に小さくなり、蓋部材20の位置決め部23で最小の高さ30C−1に達する。光ファイバ40の外径40Dよりも小さな高さ30C−1は、例えば外径40Dの70%以上であり、外径40Dが250μmのとき、高さ30C−1は175μm以上250μm未満である。中でも、高さ30C−1は光ファイバ40の外径40Dの88%以上であることが好ましく、外径40Dが250μmのとき、高さ30C−1が220μm以上250μm未満であることが好ましい。高さ30C−1は、光ファイバ40の被覆層42の剛性や支持部材10および蓋部材20の構成材料の剛性に応じて調整すればよい。
【0028】
蓋部材20のテーパ部22により、ファイバ装着路30の高さ30Cを開放端側から奥側に向って徐々に小さくすることにより、光ファイバ40に局所的に力がかかるのを防ぐことができる。図12に示したように、支持部材10にも蓋部材20のテーパ部22と対向するテーパ部17を設けて、ファイバ装着路30の高さ30Cを変化させるようにしてもよい。図13に示したように、支持部材10のテーパ部17のみで、光ファイバ40への局所的な負荷を防止することも可能である。ファイバ装着路30の長さは例えば、1〜10mmである。
【0029】
図14に示したように、高さ30C−1の部分ではファイバ装着路30(支持部材10および蓋部材20)が光ファイバ40を押圧して、光ファイバ40が偏平化されている。このようにファイバ装着路30の延在方向の一部で光ファイバ40を押圧することにより、芯線41よりも剛性の低い被覆層42を有する光ファイバ40であっても高い位置精度で固定することができる。ファイバ装着路30の断面(X−Z)は例えば矩形等の四角形状であり、並列配置された複数の光ファイバ40のうち両端の光ファイバ40それぞれに対向して2つの角部30Aが設けられている。換言すれば、両端の光ファイバ40に対向する位置に、ファイバ装着路30は光ファイバ40の曲率よりも小さな曲率の部分(角部30A)を有している。このような角部30Aを設けることにより、並列配置された複数の光ファイバ40に上下左右から均等に圧力がかかり、位置および配列のピッチを精確に制御することができる。
【0030】
支持部材10と蓋部材20との間には、ファイバ装着路30に加えて封止部32が設けられている(図11)。封止部32は、蓋部材20が支持部材10の突部12および凹部11の縁に接することにより形成された密閉空間であり、この封止部32に反射部12Rが設けられている。密閉空間の封止部32に反射部12Rを設けることにより、反射部12Rに異物や水滴が付着することを防ぐことができる。また、所定の高さの突部12は封止部32に接着剤31が流れこむのをせき止め、接着剤31による反射部12Rの汚染を防ぐ。即ち、凹部11に突部12を設けることにより、反射部12Rを清浄な状態に保つことができる。
【0031】
このようなコネクタ1は、例えば以下のようにして製造する。まず、支持部材10の凹部11に例えば12本の光ファイバ40の端部を配置する。次いで、この凹部11上に蓋部材20を載せて、光ファイバ40を押圧しながら蓋部材20を支持部材10に固定する。このとき、光ファイバ40は蓋部材20と支持部材10とにより構成されたファイバ装着路30により偏平化される。蓋部材20と支持部材10とを固定するため接着剤は、蓋部材20の注入孔21A,21Bから流し入れ、例えば紫外線照射により硬化させる。光ファイバ40は注入部11B(図8)または注入孔25(図9)より接着剤31をファイバ装着路30に充填し、例えば紫外線照射を行って固定する。以上の工程により、コネクタ1が完成する。コネクタ1を2つの部材(支持部材10および蓋部材20)により構成することで、容易にファイバ装着路30の形状を制御することができる。
【0032】
このコネクタ1では、支持部材10の裏面側からレンズ14に入射した光は、集光されて反射部12Rに入る。この光は反射部12Rによりその方向が変換されて光ファイバ40の端部に入射し、伝送される。また、光ファイバ40により伝送されて反射部12Rに入射した光は、反射部12Rでその方向が変換されてレンズ14に入る。この光はレンズ14で平行光となり、支持部材10の裏面側に出射される。ここでは、ファイバ装着路30が、光ファイバ40の外径40Dよりも小さな高さ30C−1を有しているので、被覆層42を除去せずに光ファイバ40を装着することができる。以下、これについて詳細に説明する。
【0033】
図15A図15Cは、比較例に係るコネクタ100の製造工程を表したものである。まず、光ファイバ140の被覆層42を一部除去し、芯線41を露出させる(図15A)。これは、被覆層42の剛性が芯線41に比べて低く、光ファイバ140の位置精度が低くなる虞があるためである。次いで、露出された芯線41を、反射部12Rを有する支持部材110(図15B)に載せ、接着剤31により固定する(図15C)。このようなコネクタ100の製造工程では、細く、かつ脆弱な芯線41を支持部材110に固定する作業が非常に繊細であり、自動化することが困難である。即ち、コネクタ100の製造コストを抑えることができない。
【0034】
これに対し、本実施の形態のコネクタ1では、ファイバ装着路30の高さ30Cが延在方向の一部(蓋部材20の位置決め部23)で、被覆層42を含めた光ファイバ40の外径40Dよりも小さくなっているので(高さ30C−1)、被覆層42を除去せずに光ファイバ40をファイバ装着路30に固定しても、高い位置精度が維持される。従って、支持部材10、蓋部材20および光ファイバ40の組み立て作業が簡便になる。
【0035】
以上、本実施の形態では、ファイバ装着路30が光ファイバ40の外径40Dよりも小さな高さ30C−1を有するようにしたので、組み立て作業をより簡便に行うことができる。よって、作業の自動化等により、コストを下げることが可能となる。
【0036】
また、ファイバ装着路30が、複数の光ファイバ40の外径40Dの和と同じ幅30W−1を有しているので、より、高い位置精度で光ファイバ40をファイバ装着路30に固定することができる。更に、ファイバ装着路30には複数の光ファイバ40を固定することができる。
【0037】
加えて、反射部12Rを設けるようにしたので、コネクタ1を薄型化することができる。
【0038】
以下、本技術の変形例および他の実施の形態について説明するが、上記実施の形態と共通の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【0039】
〔変形例1〕
図16は、上記第1の実施の形態の変形例1に係るコネクタ1Aの断面構成を表している。このコネクタ1Aでは、ファイバ装着路30の開放端が防湿膜33で覆われている。この点を除き、コネクタ1Aはコネクタ1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【0040】
防湿膜33は、ファイバ装着路30の開放端、具体的には、接着剤31の表面に設けられ、ファイバ装着路30(光ファイバ40)への水分の浸入を防ぐためのものである。防湿膜33は、例えばSiN(窒化シリコン)系の材料により構成されている。このような防湿膜33は、例えばスパッタ等の方法により形成することが可能である。防湿膜33と共に、あるいは防湿膜33に代えて、注入部11Bまたは注入孔25等に防湿膜を設けるようにしてもよい。
【0041】
〔変形例2〕
上記第1の実施の形態の変形例2に係るコネクタ1Bは、図17A図17Bに示した光ファイバ40Aを有するものである。光ファイバ40Aでは、被覆層42Aの表面に複数の凹凸が設けられている。この点を除き、コネクタ1Bはコネクタ1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【0042】
被覆層42Aの凹凸は、角型(歯車状)であってもよく(図17A)、あるいはベローズ状(図17B)であってもよい。このように被覆層42に凹凸を設けることにより、接着剤31(図11)がまんべんなくファイバ装着路30に行き渡り、光ファイバ40Aがファイバ装着路30により強固に固定される。
【0043】
〔第2の実施の形態〕
図18は、本技術の第2の実施の形態に係るコネクタ(後述の図19 コネクタ2)の蓋部材50の平面および側面の構成を表したものである。この蓋部材50には、ファイバ装着路30の外に延在する光ファイバ40(図11)を支持するための保持部26が設けられている。この点を除き、コネクタ2はコネクタ1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【0044】
蓋部材50は、保持部26、テーパ部22、位置決め部23および係止部24をこの順に有し、保持部26は、支持部材10(ファイバ装着路30)よりも張り出している(図19)。従って、薄型化されたコネクタにおいても、光ファイバをファイバ装着路30と共に蓋部材50の保持部26により強固に固定することができる。保持部26は、支持部材10の外側に例えば2.3mm程度張り出している。
【0045】
〔変形例3〕
図20は、上記第2の実施の形態の変形例3に係るコネクタ2Aの断面構成を表したものである。コネクタ2Aでは、膨潤性の接着剤51(第2接着剤)により光ファイバ40が蓋部材50の保持部26に固定されている。この点を除き、コネクタ2Aはコネクタ2と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【0046】
光ファイバ40をファイバ装着路30に固定するための接着剤31が膨潤すると、光ファイバ40に圧力がかかり、光ファイバ40の芯線41が突部12から離れてしまう虞がある。ここで保持部26に膨潤性の接着剤51をポッティングすると、芯線41を突部12に押し付ける方向の力が発生し、光ファイバ40の抜けを防止することができる。接着剤51は、接着剤31と同じものを用いるようにしてもよい。
【0047】
以上のコネクタ1,1A,1B,2,2Aを用いて例えば以下のような光通信システムを構成することができる。
【0048】
図21は光通信システム3の構成の概略を表したものである。光通信システム3では、例えばレーザーダイオード(Laser Diode)等を含む送信部60から出力された光信号がコネクタ1に入射し、光ファイバ(図11 光ファイバ40)を伝播する。光ファイバを伝播した光は例えばフォトダイオード(Photo Diode)等を含む受信部70に入射する。コネクタ1に代えて、コネクタ1A,1B,2,2Aを用いるようにしてもよい。
【0049】
光通信システム3は、例えばSOC(System On Chip)に組み込まれ、ノート型パーソナルコンピュータなどの電子機器4に搭載されている(図22)。電子機器4は、例えば本体400、文字等の入力操作のためのキーボード400Kおよび画像を表示する表示部400Dおよびコネクタ部400Cを有している。光通信システム3は例えば本体400に設けられている。
【0050】
光通信システム3により、電子機器4と例えば携帯電話等の他の電子機器とを接続するようにしてもよい。このときコネクタ1は、例えば電子機器4のコネクタ部400Cに取り付けられる。
【0051】
〔実施例〕
以下、本技術の具体的な実験例について説明する。
【0052】
(実験例1)
12本の光ファイバが装着されたコネクタを作製し、ファイバ装着路の幅(2.94mm〜3.06mm)および高さ(215μm〜255μm)を変えて光ファイバの位置精度を測定した。支持部材および蓋部材にはフィラーを含むPPS樹脂を使用した。光ファイバの被覆層は紫外線硬化樹脂、芯線は石英ガラスによりそれぞれ構成した。芯線の直径は80μm、被覆層を含めた光ファイバの直径は250μmとした。ファイバ装着路に光ファイバを固定するための接着剤にはエポテック353ND(登録商標、Epoxy Technology社製)を用いた。
【0053】
(実験例2)
支持部材および蓋部材にはアルミニウムを使用した。この点を除き、実験例1と同様にしてコネクタを作製し、ファイバ装着路の幅(2.94mm〜3.06mm)および高さ(230μm〜265μm)を変えて光ファイバの位置精度を測定した。
【0054】
12本(No.1〜No.12)の光ファイバのコアが設計上あるべき位置からどの程度ずれているのかを測定することにより、光ファイバの位置精度を求めた。光ファイバの位置確認は画像測定機により行った。表1は、ファイバ装着路の幅を3.000mm、高さを250μmとしたときの実験例2のNo.1〜No.12のX方向およびZ方向のずれ(d(X),d(Z))を表したものである。d(XZ)は式(1)により求めた。このようにして、各々のファイバ装着路の幅および高さにおける光ファイバの位置のずれを測定した。
【表1】
【数1】
【0055】
図23Aは実験例1、図23Bは実験例2の結果を表している。図23A図23Bは各々のファイバ装着路の幅において、ファイバ装着路の高さとずれd(XZ)との関係を表したものである。実験例1,2共に、ファイバ装着路の幅は光ファイバ12本の直径の和3.000mmに近いものほど、ずれが小さくなる。ファイバ装着路の高さについては、支持部材および蓋部材に樹脂を用いた実験例1では、高さが220μm以上250μm未満の範囲、支持部材および蓋部材に金属を用いた実験例2では、高さが235μm以上250μm未満の範囲でずれが小さくなっている。ファイバ装着路の幅を2.96mm〜3.04mmとすると、上記範囲の高さでは、絶対誤差を6μm以下に抑えることができる。このように、光ファイバの位置ずれを抑えるために最適なファイバ装着路の高さは、支持部材および蓋部材の剛性によって異なる。
【0056】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、コネクタ1に防湿膜33(図16)または光ファイバ40Aを設ける場合について説明したが、コネクタ2,2Aに防湿膜33または光ファイバ40Aを設けるようにしてもよい。また、防湿膜33と光ファイバ40Aとをコネクタ1またはコネクタ2,2Aに設けるようにしてもよい。
【0057】
更に、上記実施の形態等では、支持部材10の裏面側にレンズ14を設ける場合について説明したが、レンズ14を省略することも可能である。加えて、凹部11の拡幅部11Aを省略してもよい。
【0058】
加えて、上記実施の形態等では、コネクタ1等が複数の光ファイバ40を有する場合について説明したが、コネクタ1等に1本の光ファイバ40を設けるようにしてもよい。
【0059】
また更に、電子機器4は、ノート型パーソナルコンピュータ以外の電子機器、例えばディスプレイ等であってもよい。
【0060】
また加えて、例えば、上記実施の形態において説明した各部の材料および厚み、または形成方法などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の形成方法としてもよい。
【0061】
なお、本技術は、以下のような構成も可能である。
(1)少なくとも一部が光ファイバの外径よりも小さな高さを有するファイバ装着路と、前記ファイバ装着路の端部に設けられた光方向変換部とを備えたコネクタ。
(2)前記光方向変換部に光学的に接続されると共に、前記ファイバ装着路により偏平化された光ファイバを有する前記(1)に記載のコネクタ。
(3)前記ファイバ装着路は、支持部材の表面の凹部と前記凹部を覆う蓋部材とにより構成され、前記光方向変換部では、前記光ファイバ側からの入射光は前記支持部材の裏面へ、前記支持部材の裏面側からの入射光は前記光ファイバの延在方向へそれぞれ方向変換がなされる前記(2)に記載のコネクタ。
(4)前記光ファイバは芯線および前記芯線を覆う被覆層を有し、前記被覆層が偏平化されている前記(2)または(3)に記載のコネクタ。
(5)前記光方向変換部は前記凹部に設けられた反射部により入射光の方向を変換する前記(3)に記載のコネクタ。
(6)前記凹部には突部が設けられ、前記突部の一方の面に前記光ファイバが接すると共に、前記突部の他方の面は前記反射部を構成する前記(5)に記載のコネクタ。
(7)前記突部は前記蓋部材に接し、前記凹部では、前記突部の一方の面側に前記光ファイバを固定するための第1接着剤が充填されると共に、前記突部の他方の面側に前記蓋部材により閉じられた封止部が設けられている前記(6)に記載のコネクタ。
(8)前記蓋部材は前記第1接着剤の注入孔を有する前記(7)に記載のコネクタ
(9)前記凹部は前記蓋部材よりも拡幅した前記第1接着剤の注入部を有する前記(7)に記載のコネクタ。
(10)前記第1接着剤は紫外線硬化樹脂からなり、前記支持部材および蓋部材の少なくとも一方の一部は、紫外光透過材料により構成されている前記(7)乃至(9)のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
(11)前記ファイバ装着路の高さは開放端から前記光方向変換部に向かい徐々に小さくなり、所定の位置で前記光ファイバの外径よりも小さな高さに達する前記(3)または前記(5)乃至(10)のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
(12)前記支持部材および蓋部材の互いの対向面のうち少なくとも一方は、テーパ状である前記(11)に記載のコネクタ。
(13)複数の前記光ファイバを前記ファイバ装着路に有する前記(2)乃至(12)のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
(14)前記ファイバ装着路の少なくとも一部では、その幅が前記複数の光ファイバの外径の和に等しくなっている前記(13)に記載のコネクタ。
(15)前記ファイバ装着路の幅は開放端から前記光方向変換部に向かい徐々に狭まり、所定の位置で前記複数の光ファイバの外径の和となる前記(14)に記載のコネクタ。
(16)前記蓋部材は前記支持部材から張り出した保持部を有する前記(3)または前記(5)乃至(12)のうちいずれか1つに記載のコネクタ。
(17)前記保持部に前記光ファイバが第2接着剤で固定された前記(16)に記載のコネクタ。
(18)前記支持部材の裏面の、前記光方向変換部に対向する位置にレンズを有する前記(3)または前記(5)乃至(12)のうちいずれか1つに記載のコネクタ
(19)受信部と送信部との間の光通信を行うコネクタを有し、前記コネクタは、少なくとも一部が光ファイバの外径よりも小さな高さを有するファイバ装着路と、前記ファイバ装着路の端部に設けられた光方向変換部とを備えた光通信システム。
(20)表面に凹部を有する支持部材の前記凹部に光ファイバを配置する工程と、前記光ファイバが配置された前記凹部を蓋部材で覆うと共に、前記光ファイバを偏平化して前記凹部と蓋部材とで構成されたファイバ装着路に固定させる工程とを含むコネクタの製造方法。
【符号の説明】
【0062】
1,1A,1B,2,2A・・・コネクタ、3・・・光通信システム、4・・・電子機器、10・・・支持部材、11,13,16・・・凹部、11B・・・注入部、12・・・突部、12R・・・反射部、14・・・レンズ、15A・・・固定孔、20,50・・・蓋部材、21A,21B,25・・・注入孔、22,17・・・テーパ部、23・・・位置決め部、24・・・係止部、26・・・保持部、30・・・ファイバ装着路、30A・・・角部、30W,30W−1,30W−2・・・幅、30C,30C−1,30C−2・・・高さ、31,51・・・接着剤、32・・・封止部、40,40A・・・光ファイバ、41・・・芯線、41A・・・コア、41B・・・クラッド,42,42A・・・被覆層、60・・・送信部、70・・・受信部。
図1
図2
図3
図4A
図4B
図4C
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15A
図15B
図15C
図16
図17A
図17B
図18
図19
図20
図21
図22
図23A
図23B