(57)【要約】【課題】    現場において光ファイバの接続作業を容易に、格別な熟練を要することなく行なえ、コネクタのコストが十分に低減でき、光ファイバとレンズの芯ずれが小さくでき、光の伝達損失が小さい光ファイバ用コネクタを提供する【解決手段】  モールド成形されたプラスチック製円筒部材からなり、円筒部材に軸方向に延びる細孔１１ａが形成されており、細孔の径が光ファイバ２０のファイバ本体２２の外径に対応しており、細孔は円筒部材の断面の中心に位置していてファイバ本体を円筒部材の中心部に位置決めするようになっており、細孔の軸方向一端部に光ファイバの被覆部２４を保持するサボ４０を装着するサボ装着孔１１ｂが形成され、細孔の軸方向の他端部に細孔の延長上にモールド成形されたプラスチック製レンズ５０を装着するレンズ装着孔１１ｃが形成されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールド成形されたプラスチック製円筒部材からなり、該円筒部材に軸方向に延びる細孔が形成されており、該細孔の径が光ファイバのファイバ本体の外径に対応しており、該細孔は該円筒部材の断面の中心に位置していて該ファイバ本体を円筒部材の中心部に位置決めするようになっており、前記細孔の軸方向一端部に前記光ファイバの被覆部を保持するサボを装着するサボ装着孔が形成され、前記細孔の軸方向の他端部に前記細孔の延長上に成形されたレンズを装着するレンズ装着孔が形成されていることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項２】
コネクタ長さより長くファイバ本体の外径に対応する外径を有するピアノ線をコネクタの中心部に位置させて、軸方向の一端部に前記光ファイバの被覆部を保持するサボを装着するサボ装着孔を有し且つ他端部にレンズ装着孔を有するコネクタをモールド成形し、モールド成形後に前記ピアノ線をコネクタから除去し、ピアノ線を除去することによりコネクタ中心部に形成された細孔に前記サボ装着孔側から前記光ファイバのファイバ本体を挿入するとともに該サボ装着孔にサボを装着して前記光ファイバの被覆部を保持し、前記レンズ装着孔に成形したレンズを装着し、前記光ファイバのファイバ本体の先端とレンズ端面とを樹脂用接着剤により接着することを特徴とする光ファイバコネクタの製造方法。
【請求項３】
前記レンズを装着する際に治具を用い、該治具は外径が前記レンズ装着孔の内径よりも小さく、内径が前記レンズの外径に対応する円筒形状をしており、該治具をレンズ装着孔に沿って挿入することによりレンズとコネクタの細孔との位置決めを行うことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバコネクタの製造方法。
【請求項４】
前記治具で把持したレンズの前方に波面計測器を置き、光ファイバの反コネクタ側先端からファイバ本体のコアへレーザ光を伝送して、前記波面計測器によりレンズの光軸をコネクタ本体の軸線と平行するように調整してコアの先端にレンズを装着することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバコネクタの製造方法。
【請求項５】
前記治具で把持したレンズの前方から円筒形状をした治具の中空部を通してレンズを目視して前記コアのコネクタ側先端の前側でレンズを該コアに対して直交する方向に移動させて、レンズ中に見るファイバ本体の端部の像を目視してレンズとそのコアとの芯ずれがないように調整してコアの先端にレンズを装着することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバコネクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ用コネクタのレンズ面の形成方法に関し、例えば３〜１０ミクロン程度の細径のコアを持つ光ファイバの端部にレンズ面を有する光ファイバ用コネクタおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｓingle-Ｍode型（ＳＭ型）のガラス光ファイバが光通信用長距離幹線系に広く利用され、この種の光ファイバを用いた情報ネットワークの構築が目標とされている。
【０００３】
前記ＳＭ型光ファイバは、高屈折率領域のコアとコアを取り囲む低屈折率のクラッドにより繊維（本件特許請求の範囲および明細書では「ファイバ本体」という）が構成され、このファイバ本体を被覆樹脂により被覆している。
【０００４】
コア径は５〜１０ミクロンと非常に細いものであるため、光ファイバの敷設に際しては、光ファイバを高精度に接続または分岐する手段が必要である。このような光ファイバを高精度に接続または分岐するためのコリメート式の光ファイバコネクタとして、例えば、次のような構造のものがある。
【０００５】
すなわち、コリメート式の光ファイバコネクタは、金属、セラミック、ガラスまたは樹脂からなる筒状コネクタ本体の後端に光ファイバの端部を配置し、その端部から導出したファイバ本体をコネクタ本体に挿入してエポキシ樹脂等の樹脂材で固定する。このコネクタ本体の前端には、樹脂材に固定された光ファイバのコアの前方にある空間部を介して、所定形状のレンズ面を有する微小な非球面レンズが嵌着され、光ファイバのコア先端からの出力光を非球面レンズにより平行光としている。
【０００６】
ところで、この光ファイバの先端からの出力光を平行光とするために、従来のコリメート式の光ファイバではコネクタ本体の前端に微小な非球面レンズを嵌着させた構造を具備している。光ファイバのコア径が５〜１０ミクロンと極小であるため、前記非球面レンズには、通常、直径が数ミリ程度のものが使用される。
【０００７】
このように直径が数ミリ程度の極小径の非球面レンズをコネクタ本体に嵌め込もうとした場合、そのコネクタ本体に挿着された光ファイバと非球面レンズとの光軸合わせが非常に困難で、光軸ずれによる品質、信頼性および歩留まりの低下や製品のコストアップを招来するという問題があった。
【０００８】
この問題点を解消するため、本発明者は、例えば、コア径の小さい光ファイバに適用できる高精度な光ファイバコネクタおよびその製造方法を特許文献１（特開平９−１５４４８号公報）において提案した。
【０００９】
この特許文献１で提案の光ファイバコネクタは、金属または樹脂からなる筒状コネクタ本体の後端に光ファイバの端部を配置し、その端部から導出したコアをコネクタ本体に挿入してそのコネクタ本体のコア部位にエポキシ樹脂等の樹脂材を充填してコアを埋設し、コネクタ本体の前端でコアの前方部位に充填された紫外線硬化樹脂材でレンズ面を一体に形成した構造を有する。
【００１０】
また、その製造方法は、細径のコアを有する光ファイバの端部から導出したコアをコネクタ本体に挿入し、そのコア導出端の前方部位に紫外線硬化樹脂材を注入・充填した後、レンズ転写面を形成した転写体を紫外線硬化樹脂材の前面に押し当てた状態で、転写体を透過させた紫外線ＵＶの照射により紫外線硬化樹脂材を硬化させ、前記レンズ転写面により紫外線硬化樹脂材の前面にレンズ面を転写するようにしている。
【００１１】
このようにレンズ面を紫外線硬化樹脂材によりコネクタ本体と一体的に形成するので、レンズ面の転写及びコネクタ本体との一体化ができてレンズ面の形成の簡略化および高精度化、製品の高品質化およびコスト低減化を図ることができる。
【００１２】
しかしながら、前述した製造方法では、コネクタ本体の端部に注入・充填された紫外線硬化樹脂材の前面にレンズ面を形成するため、レンズ転写面を形成した転写体を紫外線硬化樹脂材の前面に押し当てる作業が必要であり、そのような作業工程が繁雑なものになるという点で改善が望まれていた。
【００１３】
そこで、本発明者は特許文献２（特開２００２−０２３０１５公報）において、前記改善点に鑑みて、製品の高精度化、高品質化を図るだけでなく、レンズ面形成の簡略化およびコスト低減化を図ることを目的とした光ファイバコネクタの製造方法を提案した。
【００１４】
特許文献２により提案された光ファイバコネクタの製造方法は、細径のコアを有する光ファイバの端部から導出したコアを筒状コネクタ本体に挿入し、そのコア導出端前方に位置する空間部に紫外線硬化樹脂材を注入して前記紫外線硬化樹脂材の溜まり部を形成した後、紫外線照射により紫外線硬化樹脂材を硬化させ、前記紫外線硬化樹脂材の前面にレンズ面を形成することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明者は特許文献３（特開２００２−１８７１３９公報）において、光または熱硬化性樹脂材をレンズ部材の空間部に注入してその開口部に前記樹脂材をその自重および表面張力により盛り上げてレンズ素面を形成し、そのレンズ素面を透過する光の波面収差を計測しながら、その計測により得られた透過波面に基づいて樹脂材の注入量を制御することにより最適形状となった前記レンズ素面を形成する樹脂材を光または熱の付与により硬化させることを特徴とする光ファイバコネクタの製造方法を提案した。
【００１６】
【特許文献１】特開平９−１５４４８号公報
【特許文献２】特開２００２−０２３０１５公報
【特許文献３】特開２００２−１８７１３９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述した特許文献１〜３により提案した光ファイバコネクタの製造方法は、前述した従来の方法に比較して、格段に作業性がよく、レンズ面を簡略に形成でき、コストの低減が図れるものであった。
【００１８】
しかしながら、特許文献１〜３に開示された光ファイバコネクタの製造方法でも依然として光ファイバの接続作業を行なう現場における作業の容易性から言えば不十分であり、更に、接続作業についても或る程度の熟練を要し、コネクタのコストが十分に低減できなかった。
【００１９】
上述したような点に鑑みて、本発明は、現場において行なう光ファイバの接続作業を容易に且つ格別な熟練を要することなく行なえ、コネクタのコストが十分に低減できる光ファイバ用コネクタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
更に本発明においては、光ファイバとレンズの芯ずれが小さく、芯ずれがあってもコネクタからの出力光が平行光であって光の伝達損失が小さい光ファイバ用コネクタおよびその製造方法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】
【００２１】
本発明においては上記の目的を、モールド成形されたプラスチック製円筒部材からなり、該円筒部材に軸方向に延びる細孔が形成されており、該細孔の径が光ファイバのファイバ本体の外径に対応しており、該細孔は該円筒部材の断面の中心に位置していて該ファイバ本体を円筒部材の中心部に位置決めするようになっており、前記細孔の軸方向一端部に前記光ファイバの被覆部を保持するサボを装着するサボ装着孔が形成され、前記細孔の軸方向の他端部に前記細孔の延長上にモールド成形されたプラスチック製レンズまたはガラス製レンズを装着するレンズ装着孔が形成されていることを特徴とする光ファイバコネクタにより達成する。
【００２２】
また、本発明によれば、コネクタ長さより長く光ファイバ本体の外径に対応する外径を有するピアノ線をコネクタの中心部に位置させて、軸方向の一端部に前記光ファイバの被覆部を保持するサボを装着するサボ装着孔を有し且つ他端部にレンズ装着孔を有するコネクタをモールド成形し、モールド成形後に前記ピアノ線をコネクタから除去し、ピアノ線を除去することによりコネクタ中心部に形成された細孔に前記サボ装着孔側から前記光ファイバのファイバ本体を挿入するとともに該サボ装着孔にサボを装着して前記光ファイバの被覆部を保持し、前記レンズ装着孔にモールド成形したプラスチック製レンズまたはガラス製レンズを装着し、前記光ファイバのファイバ本体の先端とレンズ端面とを樹脂用接着剤により接着することを特徴とする光ファイバコネクタの製造方法が提供される。
【００２３】
この場合に、作業性を高めるために、外径がレンズ装着孔の内径よりも小さく、内径がレンズの外径に対応している治具を用い、該治具にレンズを装着して、該治具をレンズ装着孔に沿って挿入することによりレンズとコネクタの細孔との位置決めを行うことが好ましい。
【００２４】
また、コアとレンズの芯ずれが小さい状態でレンズを光ファイバのコネクタ側先端に位置させるためには、次の何れかの方法とすることが好ましい。
【００２５】
（１）レンズを治具で把持し、レンズに接着剤を付けた後に、レンズの前方（反コネクタ側）に波面計測器を置き、光ファイバの反コネクタ側先端からファイバ本体のコアへレーザ光を伝送する。レーザ光は高屈折率領域のコアとコアを取り囲む低屈折率のクラッドの境界で反射されつつコア内を伝送される。波面計測器によりレンズの光軸をコネクタ本体の軸線と平行するように調整してコアの先端にレンズが接着するまで保持する。
【００２６】
（２）レンズを治具で把持し、レンズに接着剤を付けた後に、レンズの前方から円筒形状をした治具の中空部を通してレンズを目視すると、光ファイバのファイバ本体の端面が見える。コアのコネクタ側先端の前側でレンズをコアの軸線に対して直交する方向に移動させながら、レンズ前方（レンズの反コア側）から治具の中空部を通して、レンズを通して見るファイバ本体の端部の像を目視する。この際に、顕微鏡タイプの調整治具を用いると芯合わせが容易に行える。前述のように見えていたファイバ本体の端面にレンズが重なると、レンズが重なったファイバ本体の端面が黒くなる。黒くなる部分が、ファイバ本体の端面の中心に位置させることにより、コアとレンズの芯合わせが行なえる。この芯合わせは、コアのコネクタ側先端において、コアの軸線に略直交する２方向に行なうことにより、レンズがコアとがｘ−ｙ両方向に芯ずれがないようでき、この状態でコアの先端にレンズが接着するまで保持する。
【００２７】
また、前記光ファイバの被覆部を剥離してファイバ本体を前記コネクタの細孔の長手方向長さに対応する長さに対応する長さに亘り露出させて用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、コネクタ本体をモールド成形によって製作しておき、コネクタ本体を用いて光ファイバのファイバ本体をコネクタ本体の細孔に挿入しコネクタの他端側にレンズを装着してレンズとファイバ本体とを樹脂用接着剤で接着することによって、簡単にファイバの先端にコネクタを製造することができ、光ファイバと他の機器との接続または光ファイバ同士の接続を作業現場において容易に行なえる。
【００２９】
このため本発明によれば、光ファイバのコネクタを必要とする機器の周辺において簡単にコネクタを接続することができ、接続作業について格別な熟練を必要とせず、しかもコネクタ本体およびレンズは予め成形しているので極めて安価であり、安い費用で光ファイバの接続を行うことができる。
【００３０】
また、本発明によれば、容易にコアとレンズの芯ずれを十分に小さくでき、芯ずれがあってもコネクタからの出力光が平行光であるので大幅な光の伝達損失を生じることなく、光ファイバを接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１、図２に示すように、本発明に用いるコネクタ１０のコネクタ本体１１は、ガラス繊維入りのＡＢＳまたは液晶ポリマーなどの合成樹脂をモールド成形した円柱体から作られており、この円柱体１１は円形断面の中心部に長手方向に延びる細孔１１ａを有している。
【００３２】
この細孔１１ａを形成するために、本発明においてはモールド成形時において光ファイバ２０のファイバ本体（高屈折率領域のコアとコアを取り囲む低屈折率のクラッドによりなる繊維）２２の外径よりも僅かに大きい外径のピアノ線３０を、図２に示すように、コネクタ本体１１と一緒にモールド成形する。モールド成形後にピアノ線３０を除去する。これよってモールドされたコネクタ本体１１の断面の中心部に長手方向に延び且つ光ファイバ２０のファイバ本体２２の外径より僅かに大きな内径の細孔１１ａが形成される。
【００３３】
コネクタ本体１１はその一端部側に光ファイバ２０の被覆部２４を保持するサボ４０を固定するためのサボ装着孔１１ｂが形成されている。また他端部側にはレンズ５０を装着するためのレンズ装着孔１１ｃが形成されている。サボ装着孔１１ｂとレンズ装着孔１１ｃの間の軸方向長さを所定の値ａに設定しており、これにより細孔１１ａの長さが所望の値となる。
【００３４】
一例としてガラス繊維入りのＡＢＳまたは液晶ポリマーなどの合成樹脂で作られた長さが１０mmで直径が３mmの円柱物によりコネクタ本体１１を形成し、このコネクタ本体１１の長手方向の中央部に直径が０．１３mmで長さがａ（本実施例においては４．９mmと設定した）の細孔１１ａを形成している。
【００３５】
被覆部２４の外径が０．９mmの光ファイバ２０を用意し、その先端部の長さｂの部分の被覆部２４を剥離することにより、被覆部２４の先端にファイバ本体２２が長さｂ（実施例では５mm）に亘って露出するようにする。
【００３６】
この光ファイバ２０の被覆部２４にサボ４０を嵌め、このサボ４０をサボ装着孔１１ｂに装着することによって光ファイバ２０の先端のファイバ本体２２が細孔１１ａ内に挿入される。なお、以下の作業はＶブロック８０のＶ字溝８０ａにコネクタ本体１１を載置して行なうことが好ましい。
【００３７】
細孔１１ａの位置はコネクタ本体１１の横断面内の中心部に位置しており、これによって光ファイバ２０はコネクタ本体１１の横断面内の略中心部に位置される。
【００３８】
円筒形状をしたレンズ装着用治具６０を用意する。装着用治具６０は、その外径がレンズ装着孔１１ｃと嵌合する大きさであり、その中心部にはレンズ５０の外径部と嵌合する嵌合凹部５０ａが形成されている。図２に示すように、装着用治具６０によってレンズ５０をその砲弾型をした先端部が外側を向くように保持し、この状態で、装着用治具６０の外径部をレンズ装着孔１１ｃを案内として挿入することによって、レンズ５０を光ファイバ２０のファイバ本体２２の先端部に且つファイバ本体２２と大まかに芯合わせした状態で位置させることができる。
【００３９】
この際に、レンズ５０と光ファイバ２０本体との間に、例えば２液エポキシ樹脂のような樹脂用接着剤を入れて、レンズ５０を光ファイバ２０本体の先端に位置させる。
【００４０】
光ファイバ２０のコアとレンズ５０の芯ずれがないまたは小さい状態で（レンズ５０を光ファイバ２０のコネクタ側先端に充分に芯合わせした状態で）、上述した樹脂用接着剤で接着するためには、樹脂用接着剤が固化する前に次の何れかの方法とすることが好ましい。
【００４１】
（１）レンズ５０を治具６０で把持し、レンズに接着剤を付けた後に、図１（ａ）に示すように、レンズ５０の前方に波面計測器７０を置き、光ファイバ２０の反コネクタ側先端からファイバ本体２２のコアへレーザ光を伝送する。レーザ光は高屈折率領域のコアとコアを取り囲む低屈折率のクラッドの境界で反射されつつコア内を伝送される。波面計測器７０によりレンズ５０の光軸をコネクタ本体の軸線と平行するように調整してコアの先端にレンズ５０を固定する。
【００４２】
（２）レンズ５０を治具６０で把持し、レンズに接着剤を付けた後に、図１（ｂ）に示すように、レンズ５０の前方から円筒形状をした治具６０の中空部を通してレンズ５０を目視すると、光ファイバ２２のファイバ本体の端面が見える（図３（ａ））。コアのコネクタ側先端の前側でレンズ５０をコアに対して直交する方向に移動させながら、レンズ前方（レンズの反コア側）から治具６０の中空部を通して、レンズを通して見るファイバ本体の端部の像を目視する。この際に、顕微鏡タイプの調整治具を治具６０のコネクタ側先端に装着して対象物（コア、レンズ）を拡大すると芯合わせが容易に行える。前述のように見えていたファイバ本体の端面にレンズが重なると、レンズ５０が重なったファイバ本体の端面が黒くなる（図３（ｂ））。黒くなる部分が、図３（ｃ）に示すように、ファイバ本体の端面の中心に位置させることにより、コアとレンズの芯合わせが行なえる。この芯合わせは、コアのコネクタ側先端において、コアの軸線に略直交する２方向に行なうことにより、図３（ｄ）に示すように、レンズがコアとがｘ−ｙ両方向に大きな芯ずれがないようでき、この状態でコアの先端にレンズを固定する。
【００４３】
これらの場合に、樹脂用接着剤の屈折率がレンズ５０の屈折率とほぼ等しいものを用意することによってファイバ本体２２から出た光が樹脂用接着剤で反射されることなくレンズ５０に入れることができる。このように、ファイバ端面とレンズ５０との間を樹脂用接着剤で接着することによってファイバ端面が研磨されていなくても、樹脂用接着剤がファイバ本体２２、レンズ５０と光学的に近い特性の接着剤、すなわち、屈折率のほぼ等しい接着剤を用いることによって、ファイバ端面の仕上げ精度が問題とならないようにすることができる。
【００４４】
また、レンズ５０をモールド成形されたプラスチック製とする場合には、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネートなどの光学グレードのプラスチックが好ましい。なお、レンズとしてはガラス製のものを用いることもできる。
【００４５】
本発明によれば、コネクタ本体１１には横断面の中心部位置に細孔１１ａが形成されており、このコネクタ本体１１にレンズ５０を所定の位置に取付けることによって、ファイバ本体２２の軸線に対するレンズ５０の光軸のずれは極めて小さく、また、芯ずれがあってもレンズ５０からの光を平行光とすることができ、このようにして製造されたコネクタを２つ組合わせることによって、実質上問題にならない伝達損失で光ファイバ２０を接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る光ファイバ用コネクタの組立状態の長手方向断面図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ用コネクタの各要素を分解した状態の長手方向断面図である。
【図３】本発明によるファイバ本体とレンズとの芯合わせの手順を示す概略端面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  コネクタ
１１  コネクタ本体
１１ａ  細孔
１１ｂ  サボ装着孔
１１ｃ  レンズ装着孔
２０  光ファイバ
２２  ファイバ本体
２４  被覆部
３０  ピアノ線
４０  サボ
５０  レンズ
６０  装着用治具
７０  波面計測器
８０  Ｖブロック
８０ａ  Ｖ字溝
【図１】
2005128093.tif 000003
【図２】
2005128093.tif 000004
【図３】
2005128093.tif 000005