(57)【要約】【課題】従来の光カプラは、相互に対向する接続端面に位置ずれや傾きがあると、光の授受を実質的に行うことができなくなる。【解決手段】光学的に透明な材料にて形成された光カプラ１２であって、円環状の第１光接続端面１６と、この第１光接続端面１６の反対側に位置し、当該第１光接続端面１６との間隔が該第１光接続端面１６の円周方向に沿って連続的に変化する傾斜端面１７と、この傾斜端面１７と第１光接続端面１６との間に延在し、内周面１８ｉおよび外周面１８ｏを有する円筒部１８と、傾斜端面１７が不連続となる円筒部１８の段部１９に形成される第２光接続端面１３とを具える。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に透明な材料にて形成された光カプラであって、
円環状の第１光接続端面と、
この第１光接続端面の反対側に位置し、当該第１光接続端面との間隔が該第１光接続端面の円周方向に沿って連続的に変化する傾斜端面と、
この傾斜端面と前記第１光接続端面との間に延在し、内周面および外周面を有する円筒部と、
前記傾斜端面が不連続となる前記円筒部の段部に形成される第２光接続端面と
を具えたことを特徴とする光カプラ。
【請求項２】
前記第１光接続端面は、その円周方向に沿って頂部が延在する少なくとも１つのプリズム体にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光カプラ。
【請求項３】
前記第１光接続端面は、前記円筒部に対して放射状に頂部が延在する複数のプリズム体にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光カプラ。
【請求項４】
前記頂部の高さが前記円筒部の前記内周面側ほど低くなっていることを特徴とする請求項３に記載の光カプラ。
【請求項５】
前記頂部の高さが一定であることを特徴とする請求項３に記載の光カプラ。
【請求項６】
前記傾斜端面は、前記円筒部に対して放射状に頂部が延在する複数のプリズム体にて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の光カプラ。
【請求項７】
前記第２光接続端面から前記円筒部の前記内周面および前記外周面の接線方向に突出し、光源および／または光検出センサが連結される透明な導光部をさらに具え、この導光部は前記円筒部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の光カプラ。
【請求項８】
前記第２光接続端面には光源および／または光検出センサが配されることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の光カプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密な位置合わせを必要としない光カプラに関する。
【０００２】
【背景技術】
光ファイバなどを相互に接続するための光コネクタは、筒状をなすフェルールと、このフェルールに対して抜き外し可能に嵌合される一対のプラグとを具え、これらプラグに光ファイバなどの接続端部がそれぞれ一体的に固定された構造を取っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
セラミックスなどで形成される従来の光コネクタは、相互に接続される光ファイバの接続端面の相対位置をマイクロメートルの精度で正確に合致させる必要があるため、極めて高い寸法精度が要求されるものの、その加工が困難であって製造コストが嵩む欠点を有する。
【０００４】
【発明の目的】
本発明の目的は、多少の位置ずれや傾きがあっても光の授受が可能な光カプラを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による光カプラは、光学的に透明な材料にて形成された光カプラであって、円環状の第１光接続端面と、この第１光接続端面の反対側に位置し、当該第１光接続端面との間隔が該第１光接続端面の円周方向に沿って連続的に変化する傾斜端面と、この傾斜端面と前記第１光接続端面との間に延在し、内周面および外周面を有する円筒部と、前記傾斜端面が不連続となる前記円筒部の段部に形成される第２光接続端面とを具えたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明においては、光源からの光が第２光接続端面から円筒部内に入射し、その内周面および外周面にて全反射を繰り返して円筒部の周方向に伝搬する。また、第１接続端面に対して傾斜した傾斜端面の存在により、この傾斜端面にて反射する光の一部が第１接続端面から出射し、最終的に第１接続端面のほぼ全域から円環状に出射する。一方、第１接続端面から円筒部内に入射する光は、第１接続端面に対して傾斜した傾斜端面により、円筒部の内周面および外周面にて全反射を繰り返しながら円筒部の周方向に伝搬し、最終的に第２接続端面から出射する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明による光カプラにおいて、第１光接続端面は、その円周方向に沿って頂部が延在する少なくとも１つのプリズム体にて形成されているものであってよい。
【０００８】
あるいは、第１光接続端面は、円筒部に対して放射状に頂部が延在する複数のプリズム体にて形成されているものであってよい。この場合、頂部の高さが円筒部の内周面側ほど低くなっていてもよいし、頂部の高さが一定であってもよい。
【０００９】
傾斜端面は、円筒部に対して放射状に頂部が延在する複数のプリズム体にて形成されているものであってよい。
【００１０】
傾斜端面ならびに円筒部の内周面および外周面をそれぞれ覆う光反射膜をさらに具えることができる。
【００１１】
第２光接続端面に光源および／または光検出センサを配することができる。
【００１２】
あるいは、第２光接続端面から円筒部の内周面および外周面の接線方向に突出し、光源および／または光検出センサが連結される透明な導光部を円筒部と一体に形成することも可能である。
【００１３】
第２光接続端面が第１光接続端面に対して垂直かつ円筒部の軸線を含む平面の一部にて構成されているものであってよい。
【００１４】
【実施例】
本発明による光カプラの実施例について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。
【００１５】
本発明による光カプラを光コネクタのプラグとして応用した実施例の外観を分解状態で図１に示し、その結合状態をフェルールの一部の破断を伴って図２に示す。すわなち、この光コネクタ１０は、円筒状のフェルール１１と、このフェルール１１に対して抜き外し可能に嵌合される一対のプラグ１２ｉ，１２ｏと、一方のプラグ１２ｉの後述する第２光接続端面１３に接合される光源１４と、他方のプラグ１２ｏの第２光接続端面１３に接合される光検出センサ１５とを具えている。光源１４には図示しない電源がケーブルを介して接続しており、光検出センサ１５によって検出された光信号は、図示しない信号処理装置にケーブルを介して出力される。
【００１６】
一対のプラグ１２ｉ，１２ｏの対向位置を規定するフェルール１１の内径は、一対のプラグ１２ｉ，１２ｏのそれぞれ外径に対応してこれらが隙間嵌めの関係となるように設定されるが、これら一対のプラグ１２ｉ，１２ｏの後述する第１光接続端面１６の相対位置をそれほど正確に規定する必要はなく、完全に当接させる必要もない。
【００１７】
本実施例におけるプラグ１２ｉ，１２ｏの外観を図３に拡大して示し、その段部にて切断して直線状に展開した外観を図４に模式的に示す。すなわち、本発明の光カプラに相当するプラグ１２は、円環状の第１光接続端面１６と、この第１光接続端面１６の反対側に位置し、第１光接続端面１６との間隔が第１光接続端面１６の円周方向に沿って連続的に変化する傾斜端面１７と、この傾斜端面１７と第１光接続端面１６との間に延在し、内周面１８ｉおよび外周面１８ｏを有する円筒部１８と、傾斜端面１７が不連続となる円筒部１８の段部１９に形成される第２光接続端面１３とを具えている。第１光接続端面１６は、その円周方向に沿ってそれぞれ頂部２０ｔが延在する同心円状をなす複数のプリズム体２０にて形成されており、第１光接続端面１６から出射する光が円筒部１８の半径方向内側および外側へそれぞれ拡散するのを抑制する一方、円筒部１８の半径方向に沿ってより広い角度からの入射光を第１光接続端面１６からプラグ１２内に入射させることができる。傾斜端面１７は、円筒部１８に対して放射状に頂部２１ｔが延在する複数のプリズム体２１にて鋸歯状に形成されており、傾斜端面１７に対してより強く傾斜した第１斜面部２１ｓと、第１光接続端面１６に対して垂直な第２斜面部２１ｖとを有し、第１斜面部２１ｓの存在によって第２光接続端面１３からプラグ１２内に入射した光がより効率的に第１光接続端面１６側に全反射される一方、第１光接続端面１６からプラグ１２内に入射した光がより効率的に第２光接続端面１３側に全反射されるようになっている。
【００１８】
第１光接続端面１６および第２光接続端面１３以外のプラグ１２の表面は、アルミニウムなどの金属薄膜で形成された図示しない光反射層にてすべて覆われ、第１光接続端面１６および第２光接続端面１３以外から光の出入りが起こらないように配慮している。円筒部１８の外径は、フェルール１１の内径に対してすき間嵌めの関係となるように設定されている。
【００１９】
本実施例におけるプラグ１２の主要部の寸法を一例として示すと、円筒部１８の内径および外径がそれぞれ８ｍｍ，１０ｍｍ、円筒部１８の高さは１．５〜３ｍｍの範囲で直線的に変化しており、従って段部１９に位置する第２光接続端面１３の高さは１．５ｍｍである。
【００２０】
一方のプラグ１２ｉの第２光接続端面１３に接続された光源１４にて発せられた光は、一方のプラグ１２ｉの第２光接続端面１３から一方のプラグ１２ｉ内に入射し、円筒部１８の内周面１８ｉおよび外周面１８ｏにて全反射を繰り返して円筒部１８の周方向に伝搬する。また、第１光接続端面１６に対して傾斜した傾斜端面１７の存在により、この傾斜端面１７にて反射する光の一部が第１光接続端面１６から出射し、最終的に第１光接続端面１６のほぼ全域から円環状に出射する。このようにして一方のプラグ１２ｉの第１光接続端面１６から出射した光は、他方のプラグ１２ｏの第１光接続端面１６から他方のプラグ１２ｏの円筒部１８内に入射し、その第１光接続端面１６に対して傾斜した傾斜端面１７により、円筒部１８の内周面１８ｉおよび外周面１８ｏにて全反射を繰り返しながら円筒部１８の周方向に伝搬し、最終的に第２光接続端面１３から出射し、この第２光接続端面１３に装着された光検出センサ１５によって検出される。この場合、これら２つのプラグ１２ｉ，１２ｏの間に多少の心ずれや傾きなどの位置ずれが発生していても、円環状の第１光接続端面１６がそれぞれ広い面積を有していることから、一方の光プラグ１２ｉから他方の光プラグ１２ｏへと確実に光を導くことができる。
【００２１】
上述した実施例では、第１光接続端面１６に頂部２０ｔが環状に延在する複数のプリズム体２０を形成したが、円筒部１８に対して放射状に頂部が延在する複数のプリズム体を第１光接続端面１６に形成するようにしてもよい。
【００２２】
このような本発明による光カプラの他の実施例の外観を図５に示すが、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例における第１光接続端面１６は、円筒部１８に対して放射状に頂部２０ｔが延在する複数のプリズム体２０にて形成されており、各頂部２０ｔの高さは円筒部１８の内周面１８ｉ側ほど低くなっており、これら頂部２０ｔを円筒部１８の中心側に延長させた場合に円筒部１８の中心軸線上の一点で収束するように形成されている。
【００２３】
本実施例では、プリズム体２０の頂部２０ｔの高さを円筒部１８の内周面１８ｉ側ほど低く設定しているが、すべて一定の高さに設定することも可能である。また、傾斜端面１７を平滑な平面にて形成してあるが、先の実施例と同様なプリズム体２１を形成するようにしてもよい。
【００２４】
第２光接続端面１３には、ここから円筒部１８の内周面１８ｉおよび外周面１８ｏの接線方向に突出し、断面形状が第２光接続端面１３と同一に設定された矩形の棒状をなす透明な導光部２２が一体的に形成されており、この導光部２２の先端には並列状態となった光源１４および光検出センサ１５が連結されている。このように、光源１４と光検出センサ１５とを並べて導光部２２の先端に装着した場合、光源１４からの光を光検出センサ１５が誤って検出しないように、光源１４から発せられる光の波長と、光検出器によって検出される光の波長とが相違するように設定することが必要である。
【００２５】
従って、導光部２２に装着された光源１４からの光は、導光部２２から第２光接続端面１３を介して光カプラ２３の円筒部１８内に入射し、最終的に第１光接続端面１６のほぼ全域から円環状に出射する。一方、この光カプラ２３の第１光接続端面１６から円筒部１８内に入射する光は、最終的に第２光接続端面１３を介して導光部２２から出射し、この導光部２２に装着された光検出センサ１５によって検出される。この場合、光検出センサ１５によって検出される光の波長と、光源１４が発する光の波長とが相違しているため、光検出センサ１５が誤って光源１４から発せられた光を検出するような不具合は生じない。
【００２６】
図１および図２に示した実施例では、一対のプラグ１２ｉ，１２ｏがフェルール１１を介して一体的に連結された構成となっているが、一方のプラグ、例えば１２ｉに対して他方のプラグ１２ｏを回転できるように設定することも可能である。この場合、一対のプラグ１２ｉ，１２ｏの第１光接続端面１６の間に僅かな隙間を形成し、他方のプラグ１２ｏの回転に伴って対向する第１光接続端面１６が相互に擦れ合わないように配慮することが好ましい。このような構成を採用した場合には、回転体と静止体との間での光を用いた大容量の信号の授受を容易に行うことができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の光カプラによると、円環状の第１光接続端面と、この第１光接続端面の反対側に位置し、第１光接続端面との間隔が第１光接続端面の円周方向に沿って連続的に変化する傾斜端面と、この傾斜端面と第１光接続端面との間に延在し、内周面および外周面を有する円筒部と、傾斜端面が不連続となる円筒部の段部に形成される第２光接続端面とを具えているので、２つの光カプラの第１光接続端面を相互に向き合わせて光の授受を行う場合、これら２つの光カプラの間に多少の心ずれや傾きなどの位置ずれが発生していても、円環状の第１光接続端面が広い面積を有していることから、一方の光カプラから他方の光カプラへと確実に光を導くことができる。
【００２８】
第１光接続端面の円周方向に沿って頂部が延在する少なくとも１つのプリズム体にて第１光接続端面を形成した場合には、第１光接続端面から円筒部の径方向内側および外側への出射光の拡散を抑制して集光状態で光を出射させたり、あるいは第１光接続端面から集光状態で光を入射させることができる。
【００２９】
同様に、円筒部に対して放射状に頂部が延在する複数のプリズム体にて第１光接続端面を形成した場合にも、第１光接続端面からの出射光の拡散を抑制して集光状態で光を出射させたり、逆に第１光接続端面から集光状態で光を入射させることができる。特に、頂部の高さを円筒部の内周面側ほど低く設定した場合、円筒部の径方向内側へ出射光を偏向させることができる。
【００３０】
円筒部に対して放射状に頂部が延在する複数のプリズム体にて傾斜端面を形成した場合には、円筒部内を伝播する光のうち、傾斜端面で全反射する光を第１光接続端面に対してより大きな傾斜角となるように偏向させることができる。
【００３１】
第２光接続端面から円筒部の内周面および外周面の接線方向に突出して光源および／または光検出センサが連結される透明な導光部を円筒部と一体に形成した場合には、導光部から円筒部内に入射する光の伝播方向をある程度そろえることができるため、第１光接続端面から出射する光の強度分布などを比較的容易に制御することが可能となる。同様に、第１光接続端面から円筒部を介して導光部内に入射した光のみが光検出センサによって検出されるため、光検出器による迷光の誤検出をより確実に回避することができる。
【００３２】
第２光接続端面に光源および／または光検出センサを配した場合には、光カプラと光源および／または光検出センサとを極めてコンパクトにユニット化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光カプラを用いた光コネクタの一実施例の外観を分解状態で表す斜視図である。
【図２】図１に示した実施例における光コネクタの一部破断側面図である。
【図３】図１に示した実施例における一方のプラグの拡大斜視図である。
【図４】図３に示したプラグを段部で切断して直線状に展開して模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明による光カプラの他の実施例の外観を表す斜視図である。
【符号の説明】
１０  光コネクタ
１１  フェルール
１２，１２ｉ，１２ｏ  プラグ
１３  第２光接続端面
１４  光源
１５  光検出センサ
１６  第１光接続端面
１７  傾斜端面
１８  円筒部
１８ｉ  内周面
１８ｏ  外周面
１９  段部
２０  プリズム体
２０ｔ，２１ｔ  頂部
２１  プリズム体
２１ｓ  第１斜面部
２１ｖ  第２斜面部
２２  導光部
２３  光カプラ
【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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