(57)【要約】【課題】使用環境に応じて、光軸方向の位置ずれに対する強さや光軸に対する角度ずれに対する強さを調節することができる光コネクタ装置を提供すること。【解決手段】出射側フェルール２は、出射側光ファイバ２ｆから出射された光が通過する集光レンズである出射側レンズ２１を有し、この出射側レンズ２１により、出射側フェルール２と入射側フェルール３との間の空間Ｓで集光される光のビーム径が、出射側レンズ２１を通過する光のビーム径よりも小さくなるように構成され、入射側フェルール３は、空間Ｓで集光された後発散光となる光が入射し、当該入射した光を入射側光ファイバ３ｆに集光させる集光レンズである入射側レンズ３１を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置される出射側フェルールおよび入射側フェルールを備え、前記出射側フェルールに固定される出射側光ファイバと前記入射側フェルールに固定される入射側光ファイバとを光学的に接続する光コネクタ装置であって、
前記出射側フェルールは、前記出射側光ファイバから出射された光が通過する集光レンズである出射側レンズを有し、この出射側レンズにより、前記出射側フェルールと前記入射側フェルールとの間の空間で集光される光のビーム径が、前記出射側レンズを通過する光のビーム径よりも小さくなるように構成され、
前記入射側フェルールは、前記空間で集光した後発散光となる光が入射し、当該入射した光を前記入射側光ファイバに集光させる集光レンズである入射側レンズを有することを特徴とする光コネクタ装置。
【請求項２】
前記入射側フェルールと出射側フェルールは同じ構造であることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ装置。
【請求項３】
前記空間で集光される光のビーム径は、入射側光ファイバのコア径と同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光コネクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズを有するフェルールが対向して配置される光コネクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ同士を光学的に接続する光コネクタ装置として、光ファイバ同士を直接接触させるものが知られている。このような光ファイバ同士を直接接触させる光コネクタ装置は、振動環境下で用いられる場合などでは光ファイバ端面が損傷してしまうおそれがあるため、下記特許文献１に記載されるようなレンズ付フェルールを用いた光コネクタ装置が知られている。
【０００３】
この種の光コネクタ装置では、出射側光ファイバから出射された光がコリメートレンズによって平行化され、集光レンズによって入射側光ファイバに集光される。このような光コネクタ装置は、レンズ間を進行する光が平行光であるからフェルールの光軸方向の位置ずれに強い、光出射面や光入射面に塵などが付着した場合の損失が小さい、といった利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３２７２６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、上記特許文献１に記載の光コネクタ装置のような平行光による結合方法は、光軸方向の位置ずれに強いものの、光軸に対する角度ずれに弱い（光軸に対して傾いてしまったときの損失が大きい）という問題がある。
【０００６】
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、使用環境に応じて、光軸方向の位置ずれに対する強さや光軸に対する角度ずれに対する強さを調節することができる光コネクタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明にかかる光コネクタ装置は、対向して配置される出射側フェルールおよび入射側フェルールを備え、前記出射側フェルールに固定される出射側光ファイバと前記入射側フェルールに固定される入射側光ファイバとを光学的に接続する光コネクタ装置であって、前記出射側フェルールは、前記出射側光ファイバから出射された光が通過する集光レンズである出射側レンズを有し、この出射側レンズにより、前記出射側フェルールと前記入射側フェルールとの間の空間で集光される光のビーム径が、前記出射側レンズを通過する光のビーム径よりも小さくなるように構成され、前記入射側フェルールは、前記空間で集光した後発散光となる光が入射し、当該入射した光を前記入射側光ファイバに集光させる集光レンズである入射側レンズを有することを特徴とする。
【０００８】
前記入射側フェルールと出射側フェルールは同じ構造であるとよい。
【０００９】
前記空間で集光される光のビーム径は、入射側光ファイバのコア径と同じであるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる光コネクタ装置は、出射側フェルールより出射される光は、出射側レンズにより出射側フェルールと入射側フェルールとの間の空間で集光される。出射側レンズからこの集光する位置までの距離を小さくすればするほど（集光する位置までの集束角を大きくすればするほど）、光軸に対する角度ずれに強い光コネクタ装置となる。これとは逆に、出射側レンズから集光する位置までの距離を大きくすればするほど（集光する位置までの集束角を小さくすればするほど）、光軸方向における位置ずれに強い光コネクタ装置となる。すなわち、出射側レンズから集光する位置までの距離を調整することにより、使用される環境（求められる特性）に応じた特性を有する光コネクタ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光コネクタ装置を模式的に示した図であり、図１（ａ）は出射側レンズから集光する位置までの距離が相対的に（図１（ｂ）に示したものより）小さいものを、図１（ｂ）は出射側レンズから集光する位置までの距離が相対的に（図１（ａ）に示したものより）大きいものを示した図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる光コネクタ装置の出射側フェルールが、従来の光コネクタ装置（突き合わせ型の光コネクタ装置）の入射側フェルールと互換性があることを説明するための図である。
【図３】変形例にかかる光コネクタ装置を模式的に示した図である。
【図４】図３に示した光コネクタ装置とは別の変形例にかかる光コネクタ装置を模式的に示した図である。
【図５】図３および図４に示した光コネクタ装置とは別の変形例にかかる光コネクタ装置を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態にかかる光コネクタ装置について説明する。図１に示す本実施形態にかかる光コネクタ装置１は、光信号（レーザ光）を伝達する光ファイバ同士を光学的に接続するものである。光コネクタ装置１は、出射側フェルール２および入射側フェルール３を備える。
【００１３】
出射側フェルール２は、信号を伝搬する光（レーザ光）を透過する材料で形成された部材であり、出射側（通信経路の上流側）光ファイバ２ｆが固定されるものである。出射側光ファイバ２ｆは、出射側フェルール２の基端側（出射側レンズ２１の反対側）に固定される。出射側フェルール２は、その先端に出射側光ファイバ２ｆから出射された光が通過する集光レンズである出射側レンズ２１を有する。出射側レンズ２１は、対向して配置される入射側フェルール３に向かって凸となる凸レンズである。この出射側レンズ２１の光軸は、出射側フェルール２に固定される出射側光ファイバ２ｆの光軸と一致する（光軸Ｘ）。本実施形態では、この出射側レンズ２１が出射側フェルール２の光出射面となる。
【００１４】
入射側フェルール３は、信号を伝搬する光（レーザ光）を透過する材料で形成された部材であり、入射側（通信経路の下流側）光ファイバ３ｆが固定されるものである。入射側光ファイバ３ｆは、入射側フェルール３の基端側（入射側レンズ３１の反対側）に固定される。入射側フェルール３は、その先端に上記出射側フェルール２から出射された光が通過する集光レンズである入射側レンズ３１を有する。入射側レンズ３１は、対向して配置される出射側フェルール２に向かって凸となる凸レンズである。この入射側レンズ３１の光軸は、入射側フェルール３に固定される入射側光ファイバ３ｆの光軸と一致する（光軸Ｘ）。本実施形態では、この入射側レンズ３１が入射側フェルール３の光入射面となる。本実施形態では、入射側フェルール３と出射側フェルール２は同じ構造（同じ材料で同じ形状に形成されたもの）である。
【００１５】
このような構成を有する入射側フェルール３と出射側フェルール２は、光出射面と光入射面を対向させて配置される。例えば、図１に示されるような中継コネクタ４の一方側に入射側フェルール３が接続され、中継コネクタ４の他方側に出射側フェルール２が接続されることにより両フェルールが対向する。当該状態となったとき、出射側光ファイバ２ｆ、出射側レンズ２１、入射側レンズ３１、および入射側光ファイバ３ｆの光軸が一致する（光軸Ｘ）。なお、中継コネクタ４と両フェルールとの接続構造は、上記のように各光学部材の光軸を一致させることができる構造であれば、どのような構造であってもよい。また、図示した中継コネクタ４（両フェルールを対向して配置するための部材）の構成は、上記のように各光学部材の光軸を一致させることができるものであればどのようなものであってもよい。
【００１６】
このような構成の光コネクタ装置１の作用は次の通りである。図１に示すように、出射側光ファイバ２ｆから出射された光（レーザ光）は、所定の広がり角をもつ発散光である。当該発散光は、出射側レンズ２１によって入射側フェルール３側に向かうにつれて集束する集束光となる。つまり、入射側フェルール３と出射側フェルール２の間で最も光のビーム径が小さくなる。本実施形態のように、入射側フェルール３と出射側フェルール２が同じ構造であれば、空間Ｓの中間位置（出射側フェルール２および入射側フェルール３から等距離にある位置）で光のビーム径が最も小さくなる。このように、本実施形態では、出射側フェルール２と入射側フェルール３との間の空間Ｓで集光される光のビーム径が、出射側レンズ２１を通過する光のビーム径よりも小さくなるように構成されている。
【００１７】
空間Ｓで一旦集光した光は、当該空間Ｓの中間位置を過ぎると発散光となる。その発散角は、出射側フェルール２から出射されて空間Ｓの中間位置に至るまでの集束光の集束角と同じである。すなわち、本実施形態にかかる光コネクタ装置１の出射側フェルール２および入射側フェルール３は、これらに固定される出射側光ファイバ２ｆおよび入射側光ファイバ３ｆや、これらの作用によって伝搬される光束（ビーム）の形状を含めて、空間Ｓを二分する面を対称面として面対称である。空間Ｓの中間位置を過ぎて発散光となった光は入射側フェルール３の入射側レンズ３１に入射する。入射側レンズ３１は、当該入射した光を入射側光ファイバ３ｆ（コア）に向けて集光させる。つまり、入射側レンズ３１に入射した発散光が集束光となり、入射側光ファイバ３ｆ内に進入する。このようにして光信号が出射側光ファイバ２ｆから入射側光ファイバ３ｆに伝達される（出射側光ファイバ２ｆと入射側光ファイバ３ｆが光学的に接続される）。
【００１８】
このように、本実施形態にかかる光コネクタ装置１は、出射側フェルール２から入射側フェルール３に向けて上記空間Ｓを伝搬する光が、当該空間Ｓの中間位置で一旦集光される構成である。この集光される光の集束角（本実施形態のように対称形状であれば中間位置を過ぎた発散光の発散角でもある）を大きくすればするほど、光軸Ｘに対するフェルールの角度ずれに強い光コネクタ装置１が得られる。一方、集束角を小さくすればするほど光軸Ｘ方向におけるフェルールの位置ずれに強くなる。図１（ａ）に示した装置と図１（ｂ）に示した装置の比較では、図１（ａ）に示した装置の方が光軸Ｘに対するフェルールの角度ずれに強く、図１（ｂ）に示した装置の方が光軸Ｘ方向における位置ずれに強い。このように、出射側レンズ２１から集光する位置までの距離を調整することにより、使用される環境（求められる特性）に応じた特性を有する光コネクタ装置１が得られる。
【００１９】
また、本実施形態にかかる光コネクタ装置１は、出射側の光学系（出射側フェルール２や出射側光ファイバ２ｆ）と入射側の光学系（入射側フェルール３や入射側光ファイバ３ｆ）が接触する構成ではないため、振動環境下にも適する。また、出射側フェルール２の光出射面（出射側レンズ２１）から出射する光や、入射側フェルール３の光入射面（入射側レンズ３１）に入射する光のビーム径が大きい（光ファイバのコア径や、空間Ｓで集光する光のビーム径よりも大きい）ため、光出射面や光入射面に塵等が付着したとしても損失が小さい。さらに、出射側フェルール２から出射された光は、一旦集光するがそれ以降は発散光となるため、出射側フェルール２の光出射面から離れれるほど拡散する。そのため、出射側フェルール２の光出射面から出射された光によって目に障害を与えてしまうおそれを低減することもできる（いわゆる「アイセーフティ規格」（ＩＥＣ６０８２５−１、ＥＮ６０８２５−１等）を満たすものとなる）。
【００２０】
また、本実施形態では、上記空間Ｓで集光される光のビーム径（最小のビーム径）は、入射側光ファイバ３ｆのコア径と同じに設定されている。なお、通常光通信に用いられる光ファイバのコア径は、経路の途中で変えることはないから、入射側光ファイバ３ｆのコア径と出射側光ファイバ２ｆのコア径は同じである。このように最小のビーム径を入射側光ファイバ３ｆと同じにする理由は次の通りである。上述したように、従来の光コネクタ装置として、光ファイバ同士を直接接触させるものが知られている。この種の光コネクタ装置においては、フェルールの先端面で光ファイバ端部（先端）が露出するようにしてフェルールと光ファイバの組体が作成される。フェルールの先端面同士を突き合わせることで、光ファイバの先端同士が突き合わされ、両光ファイバが光学的に接続されるというものである。
【００２１】
このような突き合わせ構造の光コネクタ装置に用いられるフェルール９と光ファイバ９ｆ（入射側光ファイバ３ｆと同じコア径の光ファイバ）の組体（以下、従来型の組体ということもある）は、本実施形態にかかる光コネクタ装置１の出射側フェルール２と出射側光ファイバ２ｆの組体（以下、本実施形態の組体ということもある）との互換性がある。すなわち、出射側フェルール２から出射された光は、入射側光ファイバ３ｆ（９ｆ）のコア径と同じビーム径に集光されるから、例えば図２に示すように、当該集光位置に従来型の組体における光ファイバ９ｆの先端が位置するように本実施形態の組体と従来型の組体が配置される中継コネクタ４を構成することにより、両組体の光ファイバを光学的に接続することができる。つまり、本実施形態にかかる光コネクタ装置１において、上記空間Ｓで集光される光のビーム径を入射側光ファイバ３ｆ（９ｆ）のコア径と同じにすれば、出射側フェルール２と出射側光ファイバ２ｆの組体と、突き合わせ方式の光コネクタ装置に用いられる従来型のフェルール９と光ファイバ９ｆの組体とを用いた光コネクタ装置を構成することもできる。
【００２２】
上記本実施形態にかかる光コネクタ装置１の変形例としては、以下のような例が考えられる。図３に示す光コネクタ装置１ａのように、出射側フェルール２ａに形成される出射側レンズ２１ａが出射側光ファイバ２ｆに向かって凸となる形状とするとともに、入射側フェルール３ａに形成される入射側レンズ３１ａが入射側光ファイバ３ｆに向かって凸となる形状としてもよい。かかる構成においては、出射側フェルール２ａの出射側レンズ２１ａと出射側光ファイバ２ｆとの距離や入射側フェルール３ａの入射側レンズ３１ａと入射側光ファイバ３ｆの距離、両レンズの形状等は、両フェルールの中間位置で光が集光されるように設定される。出射側フェルール２ａと出射側光ファイバ２ｆ、および入射側フェルール３ａと入射側光ファイバ３ｆは、レンズと光ファイバの距離が所定の長さとなるように位置決めされた上で、接着性がありかつ透光性がある樹脂２０ａ、３０ａによって接続される。このように、入射側レンズ３１ａおよび出射側レンズ２１ａが、相手方フェルールの反対側に形成されるようにしても、両フェルールの間の空間Ｓの中間位置で一旦集光される構成が実現できる。
【００２３】
また、これとは別の変形例として、図４に示す光コネクタ装置１ｂのように、フェルール自体に嵌合構造をもたせた構成が考えられる。すなわち、一方のフェルール２ｂ（図４では出射側レンズ２１ｂを有する出射側フェルール２ｂ）にメスコネクタ部２０ｂ、他方のフェルール（図４では入射側レンズ３１ｂを有する入射側フェルール３ｂ）に当該メスコネクタ部２０ｂに嵌合可能なオスコネクタ部３０ｂを設け、上述した両フェルールを繋ぐ中継コネクタ４を用いなくてもよい構成としてもよい。
【００２４】
さらに別の変形例として、例えば、図５に示す光コネクタ装置１ｃのように、出射側光ファイバ２ｆから出射された光を集束させる出射側レンズ２１ｃ、および入射側光ファイバ３ｆに向けて光を集束させる入射側レンズ３１ｃの両方を球体で構成することもできる。フェルール２ｃ、３ｃを筒状に形成し、その底面で光ファイバ２ｆ、３ｆの先端が露出するようにした上で、筒の内側に球体レンズ２１ｃ、３１ｃが位置する構造とすればよい。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１（１ａ〜１ｃ）  光コネクタ装置
２（２ａ〜２ｃ）  出射側フェルール
２１（２１ａ〜２１ｃ）  出射側レンズ
２ｆ  出射側光ファイバ
３（３ａ〜３ｃ）  入射側フェルール
３１（３１ａ〜３１ｃ）  入射側レンズ
３ｆ  入射側光ファイバ
Ｓ  空間
Ｘ  光軸
【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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