(57)【要約】【課題】  センサ光ファイバと発光素子および受光素子とを着脱可能にし、接続損失の変動が小さく、防水性を有して自動車内の環境で使用できる光ファイバセンサ用コネクタを提供する。【解決手段】ソケットコネクタ１０と、該ソケットコネクタ１０に嵌合するプラグコネクタ２０とを有し、前記プラグコネクタ２０はセンサ光ファイバ５を保持し、前記ソケットコネクタ１０は光素子３に光接続する中継光ファイバ１を内蔵し、前記中継光ファイバ１の素線径は前記センサ光ファイバ５の素線径よりも大きく、前記ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０は環状シールゴム７、８により水密に嵌合し、前記センサ光ファイバ５は前記中継光ファイバ１を介して前記受光素子または発光素子３に光接続する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソケットコネクタと、該ソケットコネクタに嵌合するプラグコネクタとを有し、
前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの一方は、センサ光ファイバを保持し、
前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの他方は、受光素子または発光素子に光接続する中継光ファイバを内蔵し、
前記中継光ファイバの素線径は前記センサ光ファイバの素線径よりも大きく、
前記ソケットコネクタとプラグコネクタを嵌合することにより、前記センサ光ファイバは前記中継光ファイバを介して前記受光素子または発光素子に光接続することを特徴とする光ファイバセンサ用コネクタ。
【請求項２】
ソケットコネクタと、該ソケットコネクタに嵌合するプラグコネクタとを有し、
前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの一方は、センサ光ファイバの両端部を保持し、
前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの他方は、受光素子と発光素子にそれぞれ光接続する２個の中継光ファイバを内蔵し、
前記中継光ファイバの素線径は前記センサ光ファイバの素線径よりも大きく、
前記ソケットコネクタとプラグコネクタを嵌合することにより、前記センサ光ファイバの両端部はそれぞれ、前記中継光ファイバを介して前記受光素子と前記発光素子に光接続することを特徴とする光ファイバセンサ用コネクタ。
【請求項３】
前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタは、水密に嵌合することを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバセンサ用コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子として用いる光ファイバの接続に好適な光ファイバセンサ用コネクタに関し、特にセンサ光ファイバと発光素子および受光素子との着脱が可能で、接続損失の変動が小さく、防水性を有する光ファイバセンサ用コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバはその有用性から生産、研究などの分野で、さまざまな物理量のセンサ素子として使用されており、近年、自動車や屋外などの防塵、防湿対策が必要な分野においてもセンサ素子として使用されようとしている。
従来、センサ素子として光ファイバを用いた光ファイバセンサにおいて、センサ素子となる光ファイバ（以下、センサ光ファイバと称す）は、光源となる発光素子（例えばＬＥＤ）と検出器となる受光素子（例えばＰＤ）に直接接続する構造になっており、接続損失の変動が小さく、また防水構造にもっていた。ただし、この構造では、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とは、着脱不可能である。自動車に用いる場合には、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とは、着脱可能であることが要求されるので、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とを光コネクタを用いて接続し、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とを着脱可能にした構造も採用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−２９２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の光ファイバセンサに用いられる光コネクタには、以下のような問題があった。即ち、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とは着脱可能であるが、光軸ずれによる接続損失の変動を十分に小さくすることができず、また、防水性がないため、自動車の環境では使用できない。
【０００４】
本発明は、上述した問題に鑑み、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とを着脱可能にし、かつ、光軸ずれによる接続損失の変動が小さく、また、防水性を有して自動車内や屋外の環境で使用できる、光ファイバセンサ用コネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、ソケットコネクタと、該ソケットコネクタに嵌合するプラグコネクタとを有し、前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの一方は、センサ光ファイバを保持し、前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの他方は、受光素子または発光素子に光接続する中継光ファイバを内蔵し、前記中継光ファイバの素線径は前記センサ光ファイバの素線径よりも大きく、前記ソケットコネクタとプラグコネクタを嵌合することにより、前記センサ光ファイバは前記中継光ファイバを介して前記受光素子または発光素子に光接続することを特徴とする光ファイバセンサ用コネクタである。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、ソケットコネクタと、該ソケットコネクタに嵌合するプラグコネクタとを有し、前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの一方は、センサ光ファイバの両端部を保持し、前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタの他方は、受光素子と発光素子にそれぞれ光接続する２個の中継光ファイバを内蔵し、前記中継光ファイバの素線径は前記センサ光ファイバの素線径よりも大きく、前記ソケットコネクタとプラグコネクタを嵌合することにより、前記センサ光ファイバの両端部はそれぞれ、前記中継光ファイバを介して前記受光素子と前記発光素子に光接続することを特徴とする光ファイバセンサ用コネクタである。
なお、請求項１および２において、素線径とは、ガラス光ファイバにおいてはプラスチック被覆を含む外径を意味し、プラスチック光ファイバおよびプラスチッククラッド光ファイバにおいてはプラスチッククラッド層の外径を意味する。また、センサ光ファイバが複数本の光ファイバからなる場合には、センサ光ファイバの素線径は、稠密に配列した複数の前記光ファイバに外接する円の径とする。また、中継光ファイバとは、センサ光ファイバと光素子（受光素子または発光素子）との間に介在し、前記光素子に光接続している光ファイバを意味する。
【０００７】
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記ソケットコネクタと前記プラグコネクタは水密に嵌合することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１および２記載の発明の光ファイバセンサ用コネクタは、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とを着脱可能にし、かつ、受光素子および発光素子に光接続する中継光ファイバの素線径がセンサ光ファイバの素線径よりも大きいために、接続損失の変動が小さく、振動や衝撃のある環境でも使用できるという利点を有する。
また、請求項３記載の発明の光ファイバセンサ用コネクタは、請求項１および２記載の発明のように、センサ光ファイバと発光素子および受光素子とを着脱可能にし、かつ、接続損失の変動が小さいことに加えて、ソケットコネクタとプラグコネクタが水密に嵌合することにより、防水性を有するために、自動車や屋外などの環境での使用に耐えることができるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明にかかる光ファイバセンサ用コネクタを構成するソケットコネクタの一実施形態の概略を示す平面図、正面図、側面図および背面図である。また、図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。また、図３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、上記ソケットコネクタに嵌合するプラグコネクタの一実施形態の概略を示す平面図、正面図、側面図および背面図である。さらに、図４は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１０】
本実施形態において、ソケットコネクタ１０は、光ファイバセンサの光源となる発光素子（例えば発光ダイオード：ＬＥＤ）、および検出器となる受光素子（例えばホトトランジスタ：ＰＴ）に接続する。また、前記ソケットコネクタ１０に嵌合するプラグコネクタ２０は、センサ光ファイバの両端を保持する。そうして、ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０を嵌合することにより、センサ光ファイバの両端と発光素子および受光素子とを光接続する。
【００１１】
ソケットコネクタ１０は、樹脂により形成され、図１に示す形状をしている。ソケットコネクタ１０の内部には、中空円筒形の２個のスリーブ１１が壁体１６面を貫通するように設けられている。スリーブ１１は、図２に示すように、中継光ファイバ用のフェルールが挿入される相対的に大きい径の中空円筒部１１ａと、センサ光ファイバ用のフェルールが挿入される相対的に小さい径の中空円筒部１１ｂが同軸に形成されたものである。
ソケットコネクタ１０の外側には、上面に後述のプラグコネクタ２０と嵌合して係止するための係止爪１２が設けられ、また、環状の溝１３が設けられている。溝１３は、防水用の環状シールゴムをはめ込み、ソケットコネクタ１０とソケットコネクタ１０を収容するユニット（図示されず）などの間を水密にするためのものである。さらに、ソケットコネクタ１０の壁体１６面外側には、発光素子ないし受光素子を収容する２個の光素子収容部１４が中空円筒部１１ａ端面を含むように枠体１５により設けられている。
【００１２】
前記ソケットコネクタ１０に嵌合するプラグコネクタ２０は、樹脂により形成され、図３に示す形状をしている。プラグコネクタ２０には、図４に示すように、中空円筒形の２個のスリーブ２１が壁体２７面を貫通するように設けられている。スリーブ２１には、センサ光ファイバ用のフェルールが挿入される。また、プラグコネクタ２０の内部には、２個のスリーブ２１を囲むように環状壁２２が設けられている。
プラグコネクタ２０の外側上面には、ソケットコネクタ１０の係止爪１２が係止される係止穴２３を有するアーム２４が壁体２７の上端面に設けられている。
【００１３】
図５は、ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０が嵌合した状態の概略を示す断面図である。
ソケットコネクタ１０には、素線径２．０ｍｍのプラスチック光ファイバからなる中継光ファイバ１が挿入されたフェルール２がスリーブ１１の中空円筒部１１ａに固定されている。フェルール２は、内面に複数の突起（図示されず）を有する樹脂（例えばＰＢＴ）からなる中空円筒管であり、中継光ファイバ１はフェルール２内に圧入されて、前記突起の食い込みにより固定されている。
また、光素子収容部１４には、光素子（受光素子または発光素子）３が取り付けられ、光素子３の凹部３ａにある受光部ないし発光部３ｂに、中継光ファイバ１の端部が位置決めされて当接している。光素子３は金属ケース４で覆われ、金属ケース４の側壁の凹部４ａで中継光ファイバ１の光軸方向に押圧されて固定されている。金属ケース４は光素子３をノイズの影響からシールドするためのもので、光素子収容部１４の枠体１５に設けられた係止部１４ａ（図１参照）に係止されて固定されている。
【００１４】
プラグコネクタ２０には、センサ光ファイバ５がフェルール６に挿入されて接着剤で固定され、フェルール６がスリーブ２１に挿入されている。
センサ光ファイバ５は、素線径０．５ｍｍの５本のプラスチック光ファイバからなる。
センサ光ファイバ５の素線径、即ち、素線径０．５ｍｍの５本のプラスチック光ファイバを５角形状に稠密配置した状態の外接円の直径（略１．４ｍｍ）に設定されている。
フェルール６は、フランジ６ｂがバネ２６で押圧され、フランジ６ａがスリーブ２１の端部に設けられた円環状の留め部２１ａで留められる。バネ２６は一端がスリーブ２１内に固定された保持板２５で保持され、他端がフェルールのフランジ６ｂに当接している。
【００１５】
ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０は、ソケットコネクタ１０の環状壁１７がプラグコネクタ２０の環状壁２８内に嵌め込まれ、ソケットコネクタ１０の係止爪１２がプラグコネクタ２０のアーム２４の係止穴２３に係止されて、嵌合している。
ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０が嵌合した状態では、２個のフェルール６はそれぞれ、バネ２６で押圧されて、先端がフェルール２に当接し、センサ光ファイバ５の両端が中継光ファイバ１に光接続する。
また、ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０が嵌合した状態で、プラグコネクタ２０の環状壁２２とソケットコネクタ１０の環状壁１７との間の環状空間に、環状シールゴム７が水密になるようにはめ込まれており、嵌合部が防水構造になっている。また、フェルール６のフランジ６ａ、６ｂ間とスリーブ２１との間の環状空間にも環状シールゴム８が水密になるようにはめ込まれている。なお、環状シールゴム７、８の内周面および外周面には凹凸のひだが設けられており、また、環状シールゴム７、８が接する部分（環状壁２２の外周面、ソケットコネクタ１０の環状壁１７の内周面、スリーブ２１の内周など）は、十分に平滑になっており、水密性が確保されている。
【００１６】
本実施形態が従来例と異なる特徴的なことは、中継光ファイバ１の素線径Ｄ1 （２．０ｍｍ）が、素線径０．５ｍｍの５本のプラスチック光ファイバからなるセンサ光ファイバ５の素線径Ｄ2 （前記５本のプラスチック光ファイバを５角形状に稠密に配置した状態の外接円の直径：約１．４ｍｍに相当）よりも大きいことである（図６参照）。そのため、光軸の軸ずれによる中継光ファイバ１とセンサ光ファイバ５の接続損失の変動が、中継光ファイバとセンサ光ファイバの素線径が同じである従来の場合よりも小さくなる。
また、他の特徴的なことは、ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０は、環状シールゴム７により水密に嵌合し、嵌合部が防水構造になっていることである。
【００１７】
上記ソケットコネクタ１０とプラスチックコネクタ２０からなる光ファイバセンサ用コネクタの接続損失を、中継光ファイバ１の光軸（中心）とセンサ光ファイバ５の光軸（外接円の中心）を軸ずれさせて測定した。
図６は、光ファイバセンサ用コネクタの接続損失の測定方法の説明図である。図６において、光源となる発光素子に接続する中継光ファイバ１とセンサ光ファイバ５との接続部Ａ、および検出器となる受光素子に接続する中継光ファイバ１とセンサ光ファイバ５との接続部Ｂにおいて、中継光ファイバ１の光軸とセンサ光ファイバ５の光軸との軸ずれによる接続損失を測定した。その測定結果を図７に示す。
【００１８】
図７は、一定量のＺ軸方向の軸ずれに対して、Ｚ軸に直交するＸ軸方向の軸ずれ量を変化させて、接続損失を測定した結果を示すものである。
図７において、□および■はそれぞれ、本実施形態の接続部ＡのＺ軸ずれ０．０５ｍｍおよび０．５ｍｍにおける接続損失を示す。また、△および▲はそれぞれ、本実施形態の接続部ＢのＺ軸ずれ０．０５ｍｍおよび０．５ｍｍにおける接続損失を示す。さらに、○および●はそれぞれ、中継光ファイバとセンサ光ファイバがともに素線径０．５ｍｍの５本の光ファイバからなる従来例の接続部Ａ、ＢのＺ軸ずれ０．０５ｍｍおよび０．５ｍｍにおける接続損失を示す。
【００１９】
図７に示すように、本実施形態における接続部Ａおよび接続部Ｂにおける接続損失の軸ずれによる変動はともに、（中継光ファイバとセンサ光ファイバの素線径が等しい）従来例における接続部Ａおよび接続部Ｂの接続損失の変動に比して小さくなっている。したがって、本実施形態は、自動車などの振動があり、軸ずれの生じる恐れがある環境での使用に好適である。
【００２０】
なお、上記実施形態において、センサ光ファイバ５の径が中継光ファイバ１の径よりも小さくなるという条件で、センサ光ファイバ５を構成するプラスチック光ファイバの径および本数を、出力光量、感度などに応じて変えることができる。また、センサ光ファイバ５をガラス光ファイバで構成してもよい。
また、光素子３となる発光素子はＬＥＤに限定されることはなく、また、受光素子はＰＴに限定されることはない。
【００２１】
本発明は、上記実施形態に限定されることはない。
例えば、上記実施形態ではソケットコネクタ１０に光素子３が直接取り付けられていたが、中継光ファイバ１をソケットコネクタ１０から引き出して延長し、その端部に光素子３を接続し、光素子３をソケットコネクタ１０から分離してもよい。
また、上記実施形態では、ソケットコネクタ１０に中継光ファイバ１を内蔵させ、プラグコネクタ２０にセンサ光ファイバ５を保持させたが、ソケットコネクタ１０にセンサ光ファイバ５を保持させ、プラグコネクタ２０に中継光ファイバ１を内蔵させてもよい。
さらに、上記実施形態では、１個のソケットコネクタ１０に発光素子と受光素子の２個の光素子３が接続し、１個のプラグコネクタ２０にセンサ光ファイバ５の両端が保持されていたが、発光素子と受光素子が別々のソケットコネクタ１０に接続し、センサ光ファイバ５の両端が別々のプラグコネクタ２０に保持されるようにしてもよい。
【００２２】
また、ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０の防水構造は、さまざまな構造を用いることができる。
例えば、図８に示すように、センサ光ファイバ５が被覆により保護されている場合には、被覆部５ａとスリーブ２１の間に環状シールゴム８をはめ込んで、センサ光ファイバ５とプラグコネクタ２０の間を水密にしてもよい。
また、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、プラグコネクタ２０の壁体２７外側に設けた環状壁２９ａ、２９ｂの間にブーツ３０の筒部３０ａを挿入し、環状壁２９ａと筒部３０ａの間に環状シールゴム３１を水密になるようにはめ込み、センサ光ファイバ５の被覆部５ａとブーツ３０の筒部３０ｂの間に環状シールゴム３２を水密になるようにはめ込み、センサ光ファイバ５とプラグコネクタ２０の間を水密にしてもよい。
さらに、使用環境に応じて、ソケットコネクタ１０とプラグコネクタ２０は非水密に嵌合し、嵌合部が非防水構造でもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明にかかる光ファイバセンサ用コネクタを構成するソケットコネクタの一実施形態の概略を示す平面図、正面図、側面図および背面図である。
【図２】図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、上記ソケットコネクタに嵌合するプラグコネクタの一実施形態の概略を示す平面図、正面図、側面図および背面図である。
【図４】図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】上記実施形態のソケットコネクタとプラグコネクタが嵌合した状態の断面図である。
【図６】光ファイバセンサ用コネクタの接続損失の測定方法の説明図である。
【図７】接続損失と軸ずれの関係を示す図である。
【図８】プラグコネクタの他の実施形態の部分断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、プラグコネクタのさらなる他の実施形態の断面図およびそのＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１                  中継光ファイバ
２、６              フェルール
３                  光素子
３ａ、４ａ          凹部
３ｂ                受光部ないし発光部
４                  金属ケース
５                  センサ光ファイバ
５ａ                被覆部
６ａ、６ｂ          フランジ
７、８、３１、３２  環状シールゴム
１０                  ソケットコネクタ
１１、２１            スリーブ
１１ａ，１１ｂ        中空円筒部
１２                  係止爪
１３                  溝
１４                  光素子収容部
１４ａ                係止部
１５                  枠体
１６、２７            壁体
１７、２２、２８、２９ａ、２９ｂ
環状壁
２０                  プラグコネクタ
２１ａ                留め部
２３                  係止穴
２４                  アーム
２５                  保持板
２６                  バネ
３０                  ブーツ
３０ａ、３０ｂ        筒部
【図１】
2006119497.tif 000003
【図２】
2006119497.tif 000004
【図３】
2006119497.tif 000005
【図４】
2006119497.tif 000006
【図５】
2006119497.tif 000007
【図６】
2006119497.tif 000008
【図７】
2006119497.tif 000009
【図８】
2006119497.tif 000010
【図９】
2006119497.tif 000011