(57)【要約】【課題】光トランシーバと光コネクタとの嵌合状態において、光トランシーバの導光部と光コネクタのフェルール先端面との間に形成される空間に水分や埃が侵入するのを防止する。【解決手段】光トランシーバはハウジング内に光電変換素子と、該光電変換素子で送受信する光信号を透過する導光部と、導光部の外周より突出されるスリーブを収容している一方、光コネクタはハウジングと、ハウジングに設けた貫通穴に挿通する光ファイバと、光ファイバの端末が中心に挿着されると共に外周面から第１フランジを突設したフェルールを備え、光トランシーバに光コネクタを嵌合した状態でフェルールの第１フランジ突出位置より先端部がスリーブに挿入されると共にフェルールの先端面と導光部との間に空間が形成され、第１フランジとスリーブの先端面がパッキンを介して突き合わされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造であって、
前記光トランシーバは、ハウジング内に、回路材と接続される光電変換素子と、該光電変換素子で送受信する光信号を透過する導光部と、該導光部の外周より突出されるフェルール内嵌用のスリーブを収容している一方、
前記光コネクタは、前記光トランシーバのハウジングに設けたコネクタ収容部に挿着するハウジングと、該ハウジングに設けた貫通穴に挿通する光ファイバと、該光ファイバの端末が中心に挿着されると共に外周面から第１フランジを突設したフェルールを備え、
前記光トランシーバに前記光コネクタを嵌合した状態で、前記フェルールの第１フランジ突出位置より先端部が前記スリーブに挿入されると共に該フェルールの先端面と前記導光部との間に空間が形成され、かつ、前記フェルールの第１フランジと前記スリーブの先端面がパッキンを介在して突き合わされ、前記パッキンにより前記空間が密封される構成としていることを特徴とする光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造。
【請求項２】
前記光トランシーバの前記導光部に、前記光電変換素子と対向する位置、又は前記光コネクタのフェルールと対向する位置で且つ前記スリーブに囲まれた位置にレンズ面を設けている請求項１に記載の光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造。
【請求項３】
前記光コネクタに収容する前記フェルールは筒材の中空に前記光ファイバの端末を挿入固着し、該筒材の外周面の長さ方向中間位置から前記第１フランジを突設していると共に後端外周からバネ受け用の第２フランジを突設し、該フェルールの後端より引き出される前記光ファイバにコイルバネを巻き付け、
前記光コネクタのハウジングに設けた前記貫通穴の内周面に、前記フェルールの第１フランジと第２フランジとの間に挿入する環状突起を設けていると共に、該環状突起から後側部にコイルバネ伸縮用の収容部を前記貫通穴を拡径して設け、
前記フェルールの第１フランジを前記スリーブの先端面に押し付けるバネ力を前記コイルバネに持たせる構成としている請求項１または請求項２に記載の光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造。
【請求項４】
中心に前記光ファイバが位置する前記フェルールの先端面は前記空間と前記導光部を介して前記光電変換素子と同一線上に位置し、
前記導光部は光透過性材からなり、該導光部の一端側外周から前記光電変換素子を覆う部分が突出すると共に他端側外周から前記スリーブが一体的に突出する構成としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造。
【請求項５】
前記パッキンは前記スリーブの先端面または前記フェルールの第１フランジに接着固定している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造。
【請求項６】
前記第１フランジの根元部分に環状溝を設け、該環状溝に前記パッキンを配置している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造。
【請求項７】
車両搭載用である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造に関し、詳しくは、光トランシーバと光コネクタとの嵌合状態において、光トランシーバ側の導光部と光コネクタ側のフェルール先端面との間に形成される空間に水分や埃が侵入するのを防止するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、受光素子および発光素子からなる光電変換素子を備えた光トランシーバと、光ケーブルの端部に接続した光コネクタとを嵌合させ光学的に結合させることにより光信号を双方向に伝送する通信技術が普及し、自動車等の車両における通信システムとしても採用されている。
【０００３】
この種の光コネクタと嵌合する光トランシーバとして、例えば、特開２０１１−４８２５６号公報（特許文献１）に図４に示す光トランシーバ１００が提案されている。該光トランシーバ１００はハウジング１０１の内部に、機器内の回路材と接続される光電変換素子１０２と、該光電変換素子１０２と対向配置される導光部１０３と、導光部１０３の外周より突出する円筒状のスリーブ１０４が備えられている。
【０００４】
前記光トランシーバ１００のコネクタ収容部１０１ａに光コネクタが嵌合される場合、図５に示すように、光コネクタ１１０内に収容している光ファイバ１２１の先端に外嵌固定したフェルール１１２が前記光トランシーバ１００のスリーブ１０４内に挿入され、フェルール１１２の先端面１１２ａの中央に露出する光ファイバ１２１の先端を前記導光部１０３の先端に設けたレンズ部１０３ａとの間に、空間Ｓをあけて位置させる場合が多い。このように、空間Ｓをあけるのは、接触による導光部１０３のレンズ部１０３ａの損傷を防止すると共に、光結合損失を低減するためである。特に、車両に搭載する場合、振動や衝撃を受けやすく、その際に損傷を発生させないために空間Ｓを設ける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４８２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光通信システムが車載に用いられ、光トランシーバと光コネクタが車両に搭載されて外気に晒されやすい環境下におかれると、フェルールの先端面１１２ａと導光部１０３との間に形成された空間Ｓ内に水分が入って結露が発生しやすく、かつ、埃が侵入しやすく、その結果、所望の光結合が得られなくなる可能性がある。なお、従来の光トランシーバと光コネクタは、屋内において使用される機器に接続される場合が多いため、防水対策は殆ど施されていない。
【０００７】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、光トランシーバと光コネクタとの嵌合状態において、光トランシーバ側の導光部と光コネクタ側のフェルール先端面との間に形成される空間に水分や埃が侵入するのを防止することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造であって、
前記光トランシーバは、ハウジング内に、回路材と接続される光電変換素子と、該光電変換素子で送受信する光信号を透過する導光部と、該導光部の外周より突出されるフェルール内嵌用のスリーブを収容している一方、
前記光コネクタは、前記光トランシーバのハウジングに設けたコネクタ収容部に挿着するハウジングと、該ハウジングに設けた貫通穴に挿通する光ファイバと、該光ファイバの端末が中心に挿着されると共に外周面から第１フランジを突設したフェルールを備え、
前記光トランシーバに前記光コネクタを嵌合した状態で、前記フェルールの第１フランジ突出位置より先端部が前記スリーブに挿入されると共に該フェルールの先端面と前記導光部との間に空間が形成され、かつ、前記フェルールの第１フランジと前記スリーブの先端面がパッキンを介在して突き合わされ、前記パッキンにより前記空間が密封される構成としていることを特徴とする光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造を提供している。
【０００９】
前記光トランシーバの前記導光部に、前記光電変換素子と対向する位置、又は前記光コネクタのフェルールと対向する位置で且つ前記スリーブに囲まれた位置にレンズ面を設けている。このように、導光部にレンズ面を設けているため、前記光電変換素子と前記光ファイバとの光結合効率が向上される。
【００１０】
前記のように、本発明では、光ファイバの端末を中心に挿着するフェルールの外周面から第１フランジを突設し、該第１フランジより突出するフェルールの先端側を光トランシーバのスリーブに挿入して光コネクタを光トランシーバに嵌合させた際に、前記第１フランジをスリーブの先端面にパッキンを介して長さ方向に突き合わせる構成としている。よって、パッキンの配置により光コネクタの外径を大きくすることなく、スリーブ内に挿入したフェルール先端面と導光部との間の空間を密封することができ、前記空間への水分や埃の侵入を防止して効率的な光結合を行うことができる。
【００１１】
前記パッキンの材質はシール性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、シリコーンゴムやウレタンゴム等のゴム材料、シリコーン系接着剤など硬化後にゴム状弾性体を形成する接着剤などが挙げられる。
【００１２】
また、前記光コネクタに収容する前記フェルールは筒材の中空に前記光ファイバの端末を挿入固着し、該筒材の外周面の長さ方向中間位置から前記第１フランジを突設していると共に後端外周からバネ受け用の第２フランジを突設し、該フェルールの後端より引き出される前記光ファイバにコイルバネを巻き付け、
前記光コネクタのハウジングに設けた前記貫通穴の内周面に、前記フェルールの第１フランジと第２フランジとの間に挿入する環状突起を設けていると共に、該環状突起から後側部にコイルバネ伸縮用の収容部を前記貫通穴を拡径して設け、
前記フェルールの第１フランジを前記スリーブの先端面に押し付けるバネ力を前記コイルバネに持たせる構成としている。
【００１３】
前記のように、フェルールの後端外周からバネ受け用の第２フランジを突設し、該フェルールの後端より引き出される光ファイバの外周にコイルバネを装着することで、第１フランジを前記光トランシーバのスリーブの先端面（突出端）に突き合わせたときに圧縮されたコイルバネによって、第１フランジを前記スリーブの先端面に押し付けるバネ力を発生させることができ、パッキンを介在させた第１フランジとスリーブ先端面との密着性を高めることができる。
【００１４】
また、光コネクタのハウジングに設けた貫通穴の内周面にフェルールの第１フランジと第２フランジとの間に挿入する環状突起を設けているため、フェルールをハウジングの貫通穴の所定領域内に保持することができる。特に、第１、第２フランジの間隔を前記環状突起の幅より大きく設定することで、第１、第２フランジ間に前記環状突起を挿入した状態でもフェルールを長さ方向に変位させることができる。よって、第１フランジをスリーブの先端面（突出端）に突き合わせたときにフェルールが後方側へ変位し、前記環状突起より後側部のコイルバネ伸縮用の収容部に保持している前記コイルバネが圧縮されることによって、前方へのバネ力を発生させることができる。
【００１５】
中心に前記光ファイバが位置する前記フェルールの先端面は前記空間と前記導光部を介して前記光電変換素子と同一線上に位置し、
前記導光部は光透過性材からなり、該導光部の一端側外周から前記光電変換素子を覆う部分が突出すると共に他端側外周から前記スリーブが一体的に突出する構成とすることが好ましい。
【００１６】
導光部および該導光部から一体的に突出させるスリーブならびに光電変換素子を覆う部分を形成する光透過性材としては、光通信用の波長４００〜２０００ｎｍ、好ましくは８００〜９００ｎｍの光を透過する材料であればよく、例えば、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ガラス材料等が挙げられる。
【００１７】
前記パッキンは前記スリーブの先端面または前記フェルールの第１フランジに接着固定していることが好ましい。この場合は、シリコーン系接着剤など硬化後にゴム状弾性体を形成する接着剤をスリーブの先端面またはフェルールの第１フランジに円形状に塗布し硬化させることによりパッキンを形成することができる。
【００１８】
一方、前記第１フランジの根元部分に環状溝を設け、該環状溝に前記パッキンを配置するようにしてもよい。この場合は環状溝にパッキンを押し込むだけでよいため、パッキンとしてはシリコーンゴムやウレタンゴム等のゴム材料からなるＯリングが好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１９】
前述したように、本発明によれば、光ファイバの端末を中心に挿着するフェルールの外周面から第１フランジを突設し、該第１フランジより突出するフェルールの先端側を光トランシーバのスリーブに挿入して光コネクタを光トランシーバに嵌合させた際に、前記第１フランジを前記スリーブの先端面にパッキンを介して長さ方向に突き合わせる構成としている。よって、パッキンの配置により光コネクタの外径を大きくすることなくスリーブ内に挿入したフェルール先端面と導光部との間の空間を密封することができ、該空間への水分や埃の侵入を防止して効率的な光結合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の光トランシーバと光コネクタとの嵌合構造を示す一部断面図であり、（Ａ）は嵌合前の状態、（Ｂ）は嵌合後の状態を示す。
【図２】第１実施形態の変形例を示す説明図である。
【図３】第２実施形態を示す説明図である。
【図４】従来例を示す図である。
【図５】従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す。
第１実施形態では、自動車に搭載されるカーナビゲーションの基板９に光トランシーバ１を接続し、他の車載機器と接続される光ケーブル２０の端末に取り付けた光コネクタ１０を光トランシーバ１に嵌合させることにより、カーナビゲーションと他の車載機器との間で光信号を双方に伝送している。
【００２２】
光トランシーバ１は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ハウジング２内にカーナビゲーションの基板９と端子Ｔを介して接続される回路基板３を収納し、該回路基板３に光電変換素子４を実装している。ハウジング２内には図示されないが受光用と発光用の一対の光電変換素子４（受光素子、発光素子）を設けている。光コネクタ１０からの光信号を受け、該光信号を電気信号に変換して回路基板３に出力する受光素子としてフォトダイオード（図示せず）を用いている。また、回路基板３からの電気信号を受け、該電気信号を光信号に変換して光コネクタ１０に出力する発光素子として半導体レーザー（図示せず）を用いている。各光電変換素子４は回路基板３に取り付けられたシールド部材５内に他の電子部品(図示せず)と共に収容されている。
【００２３】
また、ハウジング２には、光電変換素子４の対向位置にレンズ面６ａを備えた略円柱状の導光部６を収容している。該導光部６の一端側外周から前記シールド部材５を覆う被覆部７を突出させ、その端部を回路基板３に固定している。また、導光部６の他端側外周から後述する光コネクタ１０のフェルール１４が挿入される略円筒状のスリーブ８を突設し、ハウジング２内に設けたコネクタ収容部２ａに突出させている。ハウジング２内に収容している前記導光部６、被覆部７およびスリーブ８はポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）等の光透過材で一体的に形成し、ハウジング２内に固定している。
【００２４】
前記導光部６のレンズ面６ａは光電変換素子４に向けて膨出した形状とし、レンズ面６ａと光電変換素子４との間に光路が形成されるよう光電変換素子４を覆うシールド部材５に開口５ａを設けている。レンズ面６ａを設けた導光部６により、光電変換素子４（発光素子）から発せられた光出力がスリーブ８に挿入されたフェルール１４先端の光ファイバ２１に集光されるようになっている。また、レンズ面６ａを設けた導光部６により、フェルール１４先端の光ファイバ２１から発せられた光出力が光電変換素子４（受光素子）に集光されるようになっている。
【００２５】
一方、光トランシーバ１に嵌合する光コネクタ１０は、一対の光ファイバ２１をシース２２で被覆した光ケーブル２０の端末に接続している。光コネクタ１０のハウジング１１は光トランシーバ１のハウジング２内に設けたコネクタ収容部２ａに開口２ｐより挿入し、ハウジング１１に設けた段差部１１ｓが光トランシーバ１のハウジング２の端面２ｓと当接した位置で停止し、互いにロック結合される構成としている。
【００２６】
光コネクタ１０のハウジング１１の一端側には、光ケーブル２０のシース２２の端末に加締めた筒状の固定部材１７を収容する収容部１６を設け、該収容部１６に連続して、一対の光ファイバ２１をそれぞれ貫通させる一対の貫通穴１２をハウジング１１内に長さ方向に貫通して設けている。
【００２７】
前記固定部材１７の取付位置から一対の光ファイバ２１をシース２２から引き出して貫通穴１２にそれぞれ挿通し、各光ファイバ２１の先端にフェルール１４をそれぞれ固着している。フェルール１４は円筒形状で、中心穴に光ファイバ２１の端末を挿入固着し、フェルール１４の先端面１４ｃの中心に光ファイバ２１の先端面２１ａを露出している。また、フェルール１４の外周面には長さ方向の中間部に第１フランジ１４ａを突設すると共に後端に第２フランジ１４ｂを突設している。
【００２８】
前記フェルール１４の外周面から突設した第１フランジ１４ａは、光コネクタ１０を光トランシーバ１へ嵌合した時に、前記スリーブ８の先端面８ａに円環状のパッキンＰを介して突き合わせるフランジである。また、第１フランジ１４ａをスリーブ８の先端面８ａに押し付けるバネ力を発生させるために、フェルール１４の後端から引き出される光ファイバ２１にコイルバネ１５を巻き付け、該コイルバネ１５のバネ受け用として前記第２フランジ１４ｂを突設している。また、ハウジング１１の貫通穴１２の内周面から前記第１フランジ１４ａと第２フランジ１４ｂとの間に挿入される環状突起１１ａを突設し、該環状突起１１ａより後側部に拡径して設けたコイルバネ伸縮用の収容部１３に前記コイルバネ１５を収容している。なお、第１、第２フランジ１４ａ、１４ｂ間の間隔を環状突起１１ａの幅より大とし、第１、第２フランジ１４ａ、１４ｂ間に環状突起１１ａを挿入した状態で、フェルール１４が長さ方向に所要長さ変位できるようにしている。
【００２９】
本実施形態では、図１（Ａ）に示すように、フェルール１４の第１フランジ１４ａとスリーブ８の先端面８ａとの間に介在させるパッキンＰを第１フランジ１４ａの前面に接着固定している。具体的には、フェルール１４の第１フランジ１４ａにシリコーン系接着剤からなるパッキンＰを円環状に塗布して硬化させている。
【００３０】
以下、光トランシーバ１への光コネクタ１０の嵌合について説明する。
光コネクタ１０のハウジング１１を光トランシーバ１のハウジング２内に設けたコネクタ収容部２ａに挿入していくことで、光トランシーバ１のスリーブ８が光コネクタ１０のハウジング１１内に設けた貫通穴１２の先端側に内嵌される。光トランシーバ１への嵌合前は、図１（Ａ）に示すように、光コネクタ１０のハウジング１１内のコイルバネ１５は自然長の状態で伸長されてコイルバネ伸縮用の収容部１３に収容され、フェルール１４の後端の第２フランジ１４ｂを環状突起１１ａに押し当てている。よって、第１フランジ１４ａと環状突起１１との間には変位用の空隙Ｃ１が発生している。
【００３１】
光コネクタ１０が光トランシーバ１に嵌合されると、図１（Ｂ）に示すように、フェルール１４の第１フランジ１４ａの突出位置より先端部がスリーブ８に挿入され、フェルール１４の第１フランジ１４ａがパッキンＰを介してスリーブ８の先端面８ａに突き合わされる。スリーブの先端面８ａにより第１フランジ１４ａが空隙Ｃ１内で後方側に押され、第１フランジ１４ａが環状突起１１ａに押し当てられる。コイルバネ１５は後方に変位したフェルール１４の第２フランジ１４ｂによって圧縮され、フェルール１４の第１フランジ１４ａをスリーブ８の先端面８ａに押し付けるバネ力を発生させる。
【００３２】
光トランシーバ１に光コネクタ１０を嵌合した状態では、スリーブ８に挿入されたフェルール１４の先端面１４ｃと導光部６との間に空間Ｓを形成する。光ファイバ２１の先端面２１ａは、空間Ｓおよび導光部６を介して光電変換素子４と同一線上に位置する。
【００３３】
前記のように、本実施形態では、光ファイバ２１の端末を中心に挿着するフェルール１４の外周面から第１フランジ１４ａを突設し、該第１フランジ１４ａより突出するフェルール１４の先端部を光トランシーバ１のスリーブ８に挿入して光コネクタ１０を光トランシーバ１に嵌合させた際に、第１フランジ１４ａをスリーブ８の先端面８ａにパッキンＰを介して突き合わせ、フェルールの先端面１４ｃと導光部６との間に形成される空間ＳをパッキンＰで密封している。これにより、光トランシーバ１のハウジング２と光コネクタ１０のハウジング１１との隙間から水や埃が侵入してもパッキンＰにより空間Ｓに侵入するのを遮断できる。その結果、空間Ｓへの水分や埃の侵入を防止して効率的な光結合を行うことができる。
【００３４】
前記実施形態では、光トランシーバの導光部に設けるレンズ面を光電変換素子と対向する面に設けているが、光コネクタのフェルールと対向すると共に前記スリーブの根元部分で囲まれた位置にレンズ面を設けてもよい。この場合、レンズ面は前記パッキンで密封される空間Ｓに露出するため、パッキンによる水分や埃の侵入防止が無ければ、レンズ面に水分や埃が付着する恐れがあるため、パッキンによる防水および防塵の効果は大きい。
【００３５】
図２に第１実施形態の変形例を示す。
本変形例では、パッキンＰを光トランシーバ１のスリーブ８の先端面８ａに接着固定している。具体的には、スリーブ８の先端面８ａにシリコーン系接着剤からなるパッキンＰを円形状に塗布して硬化させている。その他の点は第１実施形態と同様としている。
【００３６】
図３に第２実施形態を示す。
第２実施形態では、フェルール１４の第１フランジ１４ａの根元部分に環状溝１４ｄを設け、該環状溝１４ｄにパッキンＰを押し込んで配置している。パッキンＰとしてシリコーンゴムからなるＯリングを用いている。その他の点は第１実施形態と同様としている。
【００３７】
本実施形態においても、第１フランジ１４ａの根元部分の環状溝１４ｄにパッキンＰを装着し、光トランシーバ１と光コネクタ１０との嵌合状態において、第１フランジ１４ａとスリーブ８の先端面８ａとをパッキンＰを介して突き合わすことにより、スリーブ８内に挿入したフェルール先端面１４ｃと導光部６との間の空間Ｓを密封することができ、前記空間Ｓへの水分や埃の侵入を防止して効率的な光結合を可能にすることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  光トランシーバ
２  ハウジング
３  回路基板
４  光電変換素子
６  導光部
８  スリーブ
８ａ  先端面
１０  光コネクタ
１１  ハウジング
１１ａ  環状突起
１２  貫通穴
１３  コイルバネ伸縮用の収容部
１４  フェルール
１４ａ  第１フランジ
１４ｂ  第２フランジ
１４ｃ  先端面
１４ｄ  環状溝
１５  コイルバネ
２０  光ケーブル
２１  光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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