(57)【要約】【課題】ガラスファイバを用いることによって、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、高耐熱化による高温箇所への配策が可能となる車載用光コネクタを提供する。【解決手段】本発明の車載用光コネクタは、受発光モジュールと、光ファイバと、受発光モジュールと光ファイバとの間に介在し受発光モジュールと光ファイバとを光学的に接続するレンズスリーブ１２とを備えている。そして、光ファイバがガラスファイバ１３であって、且つ受発光モジュールの内、少なくとも発光モジュール１１が発光角の小さい発光素子である。【選択図】  図１
2004151373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受発光モジュールと、光ファイバと、前記受発光モジュールと前記光ファイバとの間に介在し前記受発光モジュールと前記光ファイバとを光学的に接続するレンズスリーブとを備えた車載用光コネクタであって、
前記光ファイバがガラスファイバであって、且つ前記受発光モジュールの内、少なくとも発光モジュールが発光角の小さい発光素子であることを特徴とする車載用光コネクタ。
【請求項２】
前記発光素子の発光角が１５度〜２５度の範囲内、好ましくは１８度前後に設定されていることを特徴とする請求項１記載の車載用光コネクタ。
【請求項３】
前記ガラスファイバは、前記レンズスリーブに対して予め定められた範囲内の間隙を可動するように配されていることを特徴とする請求項２記載の車載用光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバと受発光モジュールとの間に、光ファイバと受発光モジュールとを光学的に接続するレンズスリーブを介在させた光コネクタに関し、特に車載用に用いられる車載用光コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光コネクタとして、例えば、下記特許文献１に記載されているようなものが知られている。
図３に示すように、従来の光コネクタ５０は、レセクタプル（機器側コナクタ）５１と、光プラグ（光ファイバ側コネクタ）５２とを備えている。光プラグ５２は、互いに並設される一対の光ファイバ５３と、プラグハウジング５４、スプリングキャップ５５とを備え、プラグハウジング５４内に一対のフェルールを設けている。
【０００３】
光ファイバ５３は、互いに屈折率が異なって形成され、同軸的に配されたコア５３ａと、クラッド５３ｂとを備えている。
レセクタプル５１は、合成樹脂等からなるハウジング５６と、受信モジュールとしての受信デバイス５７（図４に示す）と、送信モジュールとしての送信デバイス５８（図５に示す）と、一対のスリーブ５９とを備えている。
【０００４】
図４及び図５に示すように、ハウジング５６は、箱形状に形成されており、一対の収容室６０と、収容室６０のそれぞれに連通する一対の支承筒６１とを備え、収容室６０と支承筒６１の双方とが開口部によって連通している。
支承筒６１は、それぞれ円筒形に形成されて平行に配されており、収容室６０内に収容された受・送信デバイス５７，５８の光軸に平行に配されている。
【０００５】
収容室６０と支承筒６１との間には、支承筒６１に収容されたスリーブ５９のフランジ部６２に当接する段部６３が設けられている。
受信デバイス５７と送信デバイス５８とは、それぞれ収容室６０内に収容されている。受信デバイス５７は、受光した信号光を電気信号に変換するデバイスであり、信号光を受光するための受光面６４を備えている。
送信デバイス５８は、電気信号を信号光に変換するデバイスであり、信号光を出射するための発光面６５を備えている。
【０００６】
スリーブ５９は、光ファイバ５３から受・送信デバイス５７，５８に向かうにしたがって徐々に縮径しかつ側部６６がテーパとなった円錐台状の導光路６７と、外周突出部６８と、外管部６９と、フランジ部６２とを一体に備えている。
【０００７】
導光路６７において縮径して小さくなった端面７０は、受信デバイス５７の受光面６４より小さく形成され、かつ送信デバイス５８の発光面６５より大きく形成されている。端面７０は、受光面６４及び発光面６５に相対した状態で配されている。即ち、端面７０は、受・送信デバイス５７，５８と光学的に接続される。なお、端面７０は、導光路６７の小径側の端面をなしている。
【０００８】
導光路６７は、端面７０の逆側に位置する大径側の一端部寄りの端面７１が、光ファイバ５３の端面５３ｃに相対した状態で配される。即ち、端面７１は、光ファイバ５３と光学的に接続される。導光路６７は、端面７１のレンズ７２を一体に形成している。
【０００９】
レンズ７２は、端面７１から光ファイバ５３に向かって凸に形成されている。レンズ７２は、所定の曲率半径で形成されており、例えば球面レンズになっている。レンズ７２は、外管部６９の光ファイバ５３側の端面７３より突出しない位置に配されている。
【００１０】
外周突出部６８は、一端部に位置する導光路６７の外周面から、導光路６７の外周方向に向かって突出している。外周突出部６８は、導光路６７の光軸を中心とした円環状に形成されている。
【００１１】
外管部６９は、円管形状に形成され、かつ外周突出部６８の外縁部から端面７０に向かって延在しており、外周突出部６８の外縁部から光軸に沿って導光路６７の全長に亘って延在している。
また、外管部６９の端面７０寄りの端面は、端面７０と略同一平面上に位置しており、光軸に沿った全長に亘って、その外径が一定に形成されていて、光軸を中心としている。導光路６７と外周突出部６８と外管部６９とは、互いに同軸的に配されている。
【００１２】
フランジ部６２は、外管部６９の外周面から外周に向かって突出しており、外管部６９の光軸に沿った中央部又は外周面のいずれかに設けられている。また、フランジ部６２は、光軸を中心とした円環状に形成されており、導光路６７と外周突出部６８と外管部６９と互いに同軸上に配されている。
【００１３】
スリーブ５９は、レンズ７２が光ファイバ５３の端面５３ｃに相対するように、端面７１が受・送信デバイス５７，５８と相対するように、支承筒６１内に収容されている。このとき、フランジ部６２が段部６３と当接する。
フェルール７３は、光ファイバ５３を被覆した際に、先端部７４が先端に配される。
【００１４】
スリーブ５９を介して光ファイバ５３から受信デバイス５７に信号光が伝送されるに際しては、図４中に矢線で示すように、光ファイバ５３内を全反射を繰り返しながら進行して伝送された光Ｃ１，Ｃ２は、その光ファイバ５３の端面５３ｃから射出され、レンズ７２を介してスリーブ５９内に入射する。
そして、導光路６７の側部６６が受信デバイス５７へ向けて縮径するテーパであり、側部６６が空気層に接していることから、光Ｃ１，Ｃ２は、全反射を繰り返しながら集光し、受信デバイス５７の受光面６４に入射する。
【００１５】
スリーブ５９を介して送信デバイス５８から光ファイバ５３へ光が伝送されるに際しては、送信デバイス５８の発光面６５から射出される例えばＬＥＤ光Ｃ３（レーザー光も含む）は、スリーブ５９の端面７０を介してスリーブ５９内へ入射する。
そして、導光路６７の側部６６が送信デバイス５８へ向けて縮径するテーパであり、側部６６が空気層に接していることから、ＬＥＤ光Ｃ３は、拡散されながら全反射を繰り返して進行し、レンズ７２に到達する。その後、ＬＥＤ光Ｃ３は、レンズ７２により集光され、光ファイバ５３の端面５３ｃを介して光ファイバ５３内に入射する。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００２−０２３０２４号公報
【特許文献２】
特開２０００−３２９９７２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１３３６６５号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の光コネクタ５０では、スリーブ５９と光ファイバ５３との接続時に間隙が必要となる場合、その間隙を埋めるために、ファイバ導波路を用いたカットスリーブが必要になる。しかしながら、コネクタ嵌合時のクリアランスを考慮すると、カットスリーブと光ファイバ５３との間に間隙が生じ、ロスの増加をまねく原因となり得る。
【００１８】
その対策として、本出願人は、上記特許文献２及び３等においてレンズスリーブを用いることを提案した。図６に示すように、前記レンズスリーブを用いた光コネクタの基板８１上に固定された送信デバイス８０から射出された光Ｃは、レンズスリーブ８２によって集光され、光ファイバ８３内に入射する。光ファイバ８３は、レセプタクルとプラグの嵌合時に光コネクタの寸法公差やクリアランスがあるため、図中に示す範囲ａ内で軸方向に可動される。
しかしながら、図６に示すようなレンズスリーブを用いた場合、光コネクタの設計上決まっているレンズスリーブ８２に与えられるスペースＬ内で、開口数が３７度（ＮＡ＝０．６）の大口径であるため、全体的な外径が大きくなり、小径にでき難いという問題点があった。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガラスファイバを用いることによって、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となる車載用光コネクタを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の車載用光コネクタは、受発光モジュールと、光ファイバと、前記受発光モジュールと前記光ファイバとの間に介在し前記受発光モジュールと前記光ファイバとを光学的に接続するレンズスリーブとを備えた車載用光コネクタであって、前記光ファイバがガラスファイバであって、且つ前記受発光モジュールのうち、少なくとも発光モジュールが発光角の小さい発光素子であることを特徴とする。
【００２１】
前記構成の車載用光コネクタによれば、ガラスファイバを用いることによって、レンズスリーブに取り込まれる光信号が発光モジュールの小さい開口数により小さい径になる。
したがって、小さい開口数をもつ発光モジュールを用いることによって、レンズスリーブの円筒部を細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項２記載の車載用光コネクタは、請求項１記載の車載用光コネクタにおいて、前記発光モジュールの発光角が１５度〜２５度の範囲内、好ましくは１８度前後に設定されていることを特徴とする。
【００２３】
前記構成の車載用光コネクタによれば、発光角が１５度〜２５度の範囲内、好ましくは１８度前後に設定された発光モジュールが用いられる。
したがって、１８度を含む１５度〜２５度の範囲の小さい開口数をもつ発光モジュールを用いることによって、レンズスリーブの円筒部を細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項３記載の車載用光コネクタは、請求項２記載の車載用光コネクタにおいて、前記レンズスリーブは、ガラスファイバに対して予め定められた間隙を介して配されていることを特徴とする。
【００２５】
前記構成の車載用光コネクタによれば、予め定められた大きさの間隙を介してレンズスリーブとガラスファイバとが結合される。
したがって、間隙を介して結合された小さい開口数をもつ発光モジュールとレンズスリーブとによって、レンズスリーブの円筒部を細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、所定の大きさに設定された間隙に対して均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車載用光コネクタの一実施形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の車載用光コネクタの一実施形態を示す平面図、図２は図１における車載用光コネクタの光パワーの特性図である。なお、図１には車載用コネクタにおける要部のみが示され、他の部位は従来と同様の構造を有するため具体的な説明は省略する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の車載用光コネクタ１０は、主として、発光モジュール１１と、レンズスリーブ１２と、ガラスファイバ１３と、を備えている。
発光モジュール１１は、ＲＣＬＥＤ，ＶＣＳＥＬ，ＬＤ等の発光素子であって、小さい発光角１８度をもち、基板２０上に固定され、収容室（図４参照）内に収容されている。
また、発光モジュール１１は、電気信号を信号光に変換するデバイスであり、信号光を出射するための発光面１１ａを備えている。発光モジュール１１の発光角は、１８度を含んで１５度〜２５度の範囲が好ましい。
【００２８】
発光モジュール１１は、従来に比べてほぼ１／４に相当する小さい発光角をもつため、高強度の光出力を得ることができるのに加えて、光源の広帯域化が可能になる。
また、レンズスリーブ１２の全長を短くして、且つレンズスリーブ１２の円筒部１２ｂを細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバ１３を用いても、光コネクタの設計上決まっているレンズスリーブ１２に与えられるスペースＬ内で、間隙１４を大きく空けることが可能となる。したがって、細径のガラスファイバ１３に入射する角度を小さくすることができ、均等で効率的な光入力が可能となる。
【００２９】
レンズスリーブ１２は、レンズ部１２ａと、円筒部１２ｂとからなる。円筒部１２ｂは、レンズ部１２ａの発光モジュール１１側に配されている。円筒部１２ｂは、ガラスファイバ１３から発光モジュール１１に向かうにしたがって徐々に縮径しかつ側部１５がテーパとなった円錐台状の導光路１６を有する。
また、レンズスリーブ１２は、発光モジュール１１から与えられる光信号の径が小さく、集光性をもたせるために細径であって小型に形成される。
【００３０】
レンズスリーブ１２は、耐熱性が高いシクロオレフィン（Ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ）系の合成樹脂や、透明なポリカーボネイト（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）や、ポリメタクリル酸メチル（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）によって成形されている。なお、シンクロオレフィン系の合成樹脂とは、炭化水素が環状構造を有し、二重結合をもたないものである。
【００３１】
また、レンズスリーブ１２は、導光路１６において縮径して小さくなった端面１７が、発光モジュール１１の発光面１１ａより大きく形成されている。端面１７は、発光面１１ａに相対した状態で配されている。即ち、端面１７は、発光モジュール１１に光学的に接続される。なお、端面１７は、導光路１６の小径側の端面をなしている。
【００３２】
導光路１６は、端面１７の逆側に位置する大径側の端面１８が、ガラスファイバ１３の端面１３ａに相対した状態で配される。即ち、端面１８は、ガラスファイバ１３と光学的に接続される。また、導光路１６は、端面１８のレンズ部１２ａを一体に形成している。
レンズ部１２ａは、端面１８からガラスファイバ１３に向かって所定の曲率半径で形成されており、例えば球面レンズになっている。また、レンズ１２ａは、ガラスファイバ１３側の端面１８より突出して配されている。
【００３３】
レンズスリーブ１２は、レンズ部１２ａがガラスファイバ１３の端面１３ａに相対するように、端面１８が発光モジュール１１と相対するように、支承筒（図４参照）内に収容されている。そして、例えば、フランジ部が段部に当接する。
【００３４】
ガラスファイバ１３は、例えば、ＨＰＣＦ（Ｈａｒｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｌａｄ  Ｆｉｂｅｒ）（コア：２００μｍ、クラッド：２３０μｍ）である。ガラスファイバ１３は、耐熱温度が１２５℃であり、一般的なプラスチック製の光ファイバの耐熱温度がほぼ８５℃であるのと比べて、遥かに高い耐熱温度を有する。
【００３５】
また、ガラスファイバ１３は、プラスチック製の光ファイバに比べて通信容量が飛躍的に大きく、例えば、画像の伝送も容易に行うことができ、プラスチック製の光ファイバに比べてはるかに細い線径を有する。
更に、ガラスファイバ１３は、高効率な接続を実現でき、ガラスファイバ１３は、予め定められた間隙１４を置いてレンズスリーブ１２に結合されている。
【００３６】
間隙１４は、レンズスリーブ１２の端面１８とガラスファイバ１３の端面１３ａとの間に予め定められた大きさで配される。実験の結果、０．２〜０．８ｍｍで使用できることが確認された。間隙１４は、ガラスファイバ１３が、プラスチック製の光ファイバに比べてはるかに細い線径を有するため、均等で効率的な光入力を行うために重要な要素である。
【００３７】
このような構造を有する車載用光コネクタ１０において、レンズスリーブ１２を介して発光モジュール１１からガラスファイバ１３へ光信号が伝送されるのに際して、発光モジュール１１の発光面１１ａから射出される、例えばＬＥＤ光Ｃ（レーザー光も含む）が、レンズスリーブ１２の端面１８を介してレンズスリーブ１２内へ入射する。
【００３８】
そして、導光路１６の側部１５が発光モジュール１１へ向けて縮径するテーパであり、側部１５が空気層に接していることから、ＬＥＤ光Ｃは、拡散されながら全反射を繰り返して進行し、レンズ部１２ａに到達する。その後、ＬＥＤ光Ｃは、レンズ部１２ａにより集光され、ガラスファイバ１３の端面１３ａを介してガラスファイバ１３内に入射する。
【００３９】
図２に示すように、車載用光コネクタ１０における光パワーの特性を０〜１．０ｍｍの範囲で範囲ａを変更することによって調べた。
試験結果は、０〜１．０ｍｍの範囲内で、パワーの損失がほとんどないが、特にパワーのピークを生じる０．７ｍｍ付近を含む、０．２〜０．８ｍｍまでの範囲が損失の最も少ない範囲であることがわかる。
【００４０】
上述した車載用光コネクタ１０は、コネクタハウジング、フェルール、支承筒等の外装部品を、従来のプラスチック製の光ファイバを用いたものと併用することができる。そのため、新たな部品を作製することなく、工数の増加を招くことがない。また、レンズスリーブ１２とガラスファイバ１３とは、図中に示す範囲ａ内で軸方向に可動するように配されている。
【００４１】
本実施形態によれば、レンズスリーブ１２に取り込まれる光信号が、発光モジュール１１の小さい開口数により小さい径になる。
したがって、小さい開口数をもつ発光モジュール１１を用いることによって、レンズスリーブ１２の円筒部１２ｂを細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバ１３を用いても、均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００４２】
また、発光角が１８度を含む１５度〜２５度の範囲に設定された発光モジュール１１が用いられる。
したがって、１８度を含む１５度〜２５度の範囲の小さい開口数をもつ発光モジュール１１を用いることによって、レンズスリーブ１２の円筒部１２ｂを細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００４３】
また、予め定められた大きさの間隙１４を介してレンズスリーブ１２とガラスファイバ１３とが結合される。
したがって、間隙１４を介して結合された小さい開口数をもつ発光モジュール１１とレンズスリーブ１２とによって、レンズスリーブ１２の円筒部１２ｂを細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、所定の大きさに設定された間隙に対して均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００４４】
なお、本発明に係る車載用光コネクタは、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、受光モジュール、レンズスリーブ、ガラスファイバの組合せは、発光モジュールのものと同様に構成するのが好ましい。また、レンズ部は、複数の曲率半径を有する非球面レンズに形成しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１記載の車載用光コネクタによれば、ガラスファイバを用いることによって、レンズスリーブに取り込まれる光信号が発光モジュールの小さい開口数により小さい径になる。
したがって、小さい開口数をもつ発光モジュールを用いることによって、レンズスリーブの円筒部を細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００４６】
また、請求項２記載の車載用光コネクタによれば、発光角が１８度を含む１５度〜２５度の範囲に設定された発光モジュールが用いられる。
したがって、１８度を含む１５度〜２５度の範囲の小さい開口数をもつ発光モジュールを用いることによって、レンズスリーブの円筒部を細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００４７】
また、請求項３記載の車載用光コネクタによれば、予め定められた大きさの間隙を介してレンズスリーブとガラスファイバとが結合される。
したがって、間隙を介して結合された小さい開口数をもつ発光モジュールとレンズスリーブとによって、レンズスリーブの円筒部を細径にすることができるとともに、レンズ曲率半径も小さくして最適化を図ることができる。それによって、細径のガラスファイバを用いても、所定の大きさに設定された間隙に対して均等な効率的な光入力が可能となる。
その結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、高耐熱化による高温箇所への配策が可能となり、車体のルーフパネル間やエンジンルーム等の狭いスペースに配策することができる。
【００４８】
以上の結果、広帯域の光伝送が可能となり、高出力・低損失化による長距離伝送や中間コネクタの数量増加、さらには高耐熱化による高温箇所への配策が可能となる車載用光コネクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車載用光コネクタの一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１における車載用光コネクタの光パワーの特性図である。
【図３】従来の光コネクタの平面図である。
【図４】図３における受信デバイス周りの断面図である。
【図５】図３における送信デバイス周りの断面図である。
【図６】従来のレンズスリーブを示す側面図である。
【符号の説明】
１０  車載用光コネクタ
１１  発光モジュール
１２  レンズスリーブ
１３  ガラスファイバ
１４  間隙
【図１】
2004151373.tif 000003
【図２】
2004151373.tif 000004
【図３】
2004151373.tif 000005
【図４】
2004151373.tif 000006
【図５】
2004151373.tif 000007
【図６】
2004151373.tif 000008