(57)【要約】【課題】光軸と垂直な方向に光ファイバコードに力が加わったときフェルール先端部に働く荷重を測定する際に、光軸と垂直な各方向に加わる荷重の測定を連続的に行うことができると共に、フェルールとフィジカルコンタクトする擬似スタブがフェルールに対して相対回転しない荷重測定装置を提供する。【解決手段】荷重測定装置１は、フェルール５ａの軸と垂直方向に荷重が加わった際に、フェルール５ａの先端に働く荷重を擬似的に測定するもので、光コネクタ５の装着を保持する擬似光レセプタクル１１、フェルール５ａが挿入される擬似スリーブ、フェルール５ａの先端面が当接する擬似スタブ１５ａを備え、擬似スリーブの後部でフェルール５ａの先端部分の外面に接すると共に、フェルール５ａの先端部分を取り囲むように複数のセンサブレード１４ａを配し、センサブレード１４ａの変位量を検出して上記荷重を測定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コネクタのフェルールが光レセプタクルに装着された状態で、前記フェルールの軸方向と垂直方向に荷重が加わった際に、前記フェルールの先端に働く荷重を擬似的に測定する荷重測定装置であって、
前記光コネクタの装着を保持する擬似光レセプタクル、前記フェルールが挿入される擬似スリーブ、前記フェルールの先端面が当接する擬似スタブを備え、前記擬似スリーブの後部で前記フェルールの先端部分の外面に接すると共に、前記フェルールの先端部分を取り囲むように複数のセンサブレードを配し、前記センサブレードの変位量を検出して前記フェルールの先端に働く荷重を測定することを特徴とする荷重測定装置。
【請求項２】
前記複数のセンサブレードは、円筒状の基台から薄肉部を介して変位可能に一体に形成されると共に、三角形状にして前記フェルールの先端部分を円錐状に囲むように配列されることを特徴とする請求項１に記載の荷重測定装置。
【請求項３】
前記擬似光レセプタクル、前記擬似スリーブ、前記擬似スタブ、前記センサブレードは、一体に回転されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の荷重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光コネクタのフェルールが光レセプタクルに装着された状態で、フェルールの軸方向と垂直方向に荷重が加わった際に、フェルールの先端に働く荷重を擬似的に測定する荷重測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光コネクタのフェルールに保持された光ファイバは、光トランシーバ等が備える光レセプタクルに光コネクタを係合させ、光レセプタクルにおけるスリーブ内でフェルールが整列・保持されることによって、半導体レーザやフォトダイオード等の光電変換素子と光学的に結合される。光コネクタにおいて、光ファイバコードの取り扱いなどによって光コネクタの光軸と垂直な方向に力が加わったときに、光電変換素子と光ファイバとの間の光結合状態が変動して、光通信の安定性に影響を与える問題（ウイグル（Wiggle）問題）がある。
【０００３】
ウイグル変動の発生のメカニズムは、以下のように考えられる。光ファイバケーブル（光ファイバコード）への負荷によって、図７に示すように、光トランシーバ等のレセプタクル内のスリーブ５１の開口部と光コネクタのフェルール５ａの側面との接触部を支点Ｐとして、スリーブ５１の内面を押し広げる方向に動こうとする力がフェルール５ａの先端部に発生する。この発生した力によって、フェルール５ａを整列して保持するスリーブ部品（スリーブ５１）が変形し光ファイバの光軸にズレを生じることによって光結合状態が変化をして、ウイグル変動が生じる。
【０００４】
発明者らの調査によれば、ウイグル耐性は、光コネクタの構造に依存することが確認されている。光ファイバコードに加えた力によって、フェルールに生じるモーメントは、主にフェルールを保持する光コネクタの構造に起因するものであるが、光コネクタと光レセプタクルの嵌合状態や光コネクタ構成部品の寸法ばらつき、スリーブの寸法、材料など多くの要因が影響しており、現象の把握は単純ではない。このように現象の把握は単純ではないものの、ウイグル発生の直接的な原因である、スリーブを押し広げる方向へフェルール先端部に対して働く力（フェルールとスリーブが嵌合した状態で発生するフェルール先端部のモーメント荷重）を測定しておくことは、ウイグル対策に向けた取り組みとして意味があるものと思われる。
【０００５】
ここで、光コネクタと光トランシーバ等の光レセプタクルとの接続において、フェルールがスリーブ内で整列・保持される様子を簡単に述べておく。
光トランシーバのレセプタクルに光コネクタが接続されているとき、図７に示すように、フェルール５ａは、光トランシーバに実装された光モジュールが有するスリーブ５１内で、スリーブ５１に設けられた導波部品（スタブ５２）に対して整列された状態で保持される。このとき、フェルール５ａは、その端面とスタブ５２の端面とがフィジカルコンタクトするように、一定荷重で押し付けられている。フェルール５ａの端面は、スタブ５２の端面との間で上記押付けにより生じる摩擦力で、当該端面を含む平面内での位置が保持される。
【０００６】
また、フェルール５ａはスリーブ５１に嵌合保持されているため、フェルール５ａとスリーブ５１とは、スリーブ５１の先端（開口端）とフェルール５ａの接触部を支点Ｐ、光ファイバコードに力が加えられることによりフェルール５ａに力が加わる点を力点Ｏ、フェルール５ａの端面がスタブ５２の端面と接触する点、または、フェルール５ａの端部がスリーブ５１の内面に接触する点を作用点とする、テコの関係になりうる状態にある。光ファイバコードに力が加えられた場合に、スリーブ５１の開口端を支点Ｐとしてフェルール５ａの先端部に生じるモーメントが、フェルール５ａの端面とスタブ５２の端面との間の摩擦力によるモーメントより大きくなると、フェルール５ａの端面とスタブ５２の端面との間で滑りが生じ、フェルール５ａの先端部の周面とスリーブ５１の内面が接触し、スリーブ５１の内面を押圧する力が生じることになる。
【０００７】
このようにしてフェルール先端がスリーブ内面を押圧する力（フェルール先端がスリーブを押し広げる力）は、上述のように、光ファイバコードを光軸と垂直な方向に同じ力で引っ張ったとしても、光コネクタの内部構造や構成部品の寸法、光トランシーバの光レセプタクルやスリーブの寸法や剛性など多くの要因の影響を受けるため設計によって大きく異なる。しかし、所定の条件においてフェルール先端に加わっている力（荷重）を直接測定しておくことにより、ウイグル耐性を考慮するときの基準とすることができる。
【０００８】
荷重を測定する方法として広く一般的に多くのものが知られているが、その一例を用いる荷重測定器（例えば、特許文献１参照）は、加えられた力による測定対象の変形（変位）を検知し、検知した変位に基づき、荷重を算出する。
【特許文献１】特開２００４−３５４１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ウイグル耐性は、光ファイバコードに関して、フェルール光軸と垂直な平面内のあらゆる方向（フェルール光軸に垂直で光軸周りの各方向）に力が加わった場合について考慮しなければならない。しかし、上記特許文献１に開示の方法では、ある決まった方向の変位しか検知できないため、フェルール光軸に垂直で光軸周りの各方向から加わる荷重の測定を連続的に行う場合、荷重の方向を回転させるとともに、荷重の方向に合わせて測定装置を光コネクタに対して回転させなければならない。
【００１０】
また、フェルール先端に加わっている力を測定する際は、光コネクタのフェルール端面は、スタブの端面に相当する測定装置の擬似スタブの端面と接触している。そのため、特許文献１に開示の方法において連続的に荷重の測定を行う場合は、フェルール端面に対して測定装置の擬似スタブ端面を接触させたまま回転させることになり、回転トルクにより測定に影響が出たり、測定装置の擬似スタブとフェルール端面との接触面が磨耗等が問題となる。
【００１１】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、光軸と垂直な方向に光ファイバコードに力が加わったとき光コネクタのフェルール先端部に働く荷重を測定する際に、光軸と垂直な各方向に加わる荷重の測定を連続的に行うことができると共に、フェルールとフィジカルコンタクトする擬似スタブがフェルールに対して相対回転しない光コネクタ用フェルールの荷重測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の荷重測定装置は、光コネクタのフェルールが光レセプタクルに装着された状態で、フェルールの軸方向と垂直方向に荷重が加わった際に、フェルールの先端に働く荷重を擬似的に測定するものであって、光コネクタの装着を保持する擬似光レセプタクル、フェルールが挿入される擬似スリーブ、フェルールの先端面が当接する擬似スタブを備え、擬似スリーブの後部でフェルールの先端部分の外面に接すると共に、フェルールの先端部分を取り囲むように複数のセンサブレードを配し、センサブレードの変位量を検出してフェルールの先端に働く荷重を測定することを特徴としたものである。
【００１３】
複数のセンサブレードは、円筒状の基台から薄肉部を介して変位可能に一体に形成されると共に、三角形状にしてフェルールの先端部分を円錐状に囲むように配列されることが好適である。また、擬似光レセプタクル、擬似スリーブ、擬似スタブ、センサブレードは、一体に回転されるように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光コネクタ用フェルール先端荷重測定装置によれば、荷重測定のための複数のセンサブレードを、擬似スリーブの後部でフェルールの擬似スタブ側先端部分の外面に接しながら当該先端部分を取り囲むように配しているので、フェルールの光軸と垂直な各方向に加わる荷重の測定を連続的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の光コネクタ用フェルールの荷重測定装置は、所定の条件において、光コネクタのフェルールの先端部分に生じる力を測定するもの、すなわち、光コネクタのフェルールが光レセプタクルに装着された状態で、フェルールの軸方向と垂直方向に荷重が加わった際に、フェルールの先端に働く荷重を擬似的に測定するものである。
図１〜図５を用いて、本発明の荷重測定装置について説明する。図１は、本荷重測定装置の概要を説明する図であり、図１（Ａ）は、光コネクタが取付けられた状態での荷重測定装置の外観図であり、図１（Ｂ）は、その断面図である。図２は、光コネクタが取付けられた状態での荷重測定装置の主要部の部分断面図である。図３〜図５は、変形部材を説明する図であり、図３はその外観図、図４は正面図、図５は断面図である。
【００１６】
荷重測定装置１は、例えば、図１（Ａ）に示すように、被測定対象の光コネクタが装着される計測ユニット１０と、計測ユニット１０を光軸周りに回転する回転駆動ユニット２０と、荷重測定装置１を固定するための固定部材３０と、から成る。
図１において、荷重測定装置１の被測定対象の光コネクタ５は、例えば、ラッチタイプのＬＣコネクタであり、この光コネクタ５からは、一部がファイバブーツ５ｂにより保護された光ファイバコード５ｃが導出されている。また、光コネクタ５は、光ファイバコード導出側とは反対側の中心に、光ファイバが装着されたフェルール５ａを有する。
【００１７】
計測ユニット１０は、図１及び図２に示すように、擬似光レセプタクル１１と、円板部材１２と、カバー部材１３と、変形部材１４と、フェルール当接部材１５とを有する。擬似光レセプタクル１１は、光トランシーバ等の光レセプタクルを模したものであって、例えば、ネジ止めにより円板部材１２に対して固定される。
【００１８】
円板部材１２には、スリーブの開放端部分を模した挿入孔１２ａが、円板から突出するような形態で中心に形成される。この挿入孔１２ａは、変形部材１４の挿入孔１４ｂと共に、フェルールが挿入されるスリーブを模した擬似スリーブを構成する。さらに、円板部材１２において、挿入孔１２ａの後方には、略円錐上に形成された変形部材１４の端部を受納する凹部１２ｂが形成されている。円板部材１２は、例えば、ネジ止めにより、カバー部材１３に固定される。カバー部材１３は、円板部材１２と協働して、変形部材１４の前方部分をカバーするものであり、例えばネジ止めにより変形部材１４に対して固定される。
【００１９】
変形部材１４は、フェルール５ａの端部からの荷重に応じて変形するもので、図２〜図５に示すように、複数の三角形状のセンサブレード（以下、ブレードという）１４ａからなる円錐状の先端部と、円筒状部（基台）１４ｅと、フランジ部１４ｆから成る。変形部材１４において、個々に独立して変位可能な複数のブレード１４ａにより、スリーブの開放端側とは反対側の部分（後部）を模した挿入孔１４ｂが形成される。各ブレード１４ａは、挿入孔１４ｂに挿入されるフェルール５ａの端部の周面（外面）に接触し、当該接触部分に加わる力に応じて、薄肉部１４ｄにより変位（変形）する。計測ユニット１０は、ブレード１４ａの変位を検出するセンサユニット（不図示）を有しており、このセンサユニットにより、ブレード１４ａの変位量に応じた光コネクタ５のフェルール５ａの端部の荷重を検出する。
【００２０】
挿入孔１４ｂを含む変形部材１４の略円錐形状の先端部は、荷重測定装置１が組立てられたときに、円板部材１２の凹部１２ｂに受納される。また、円筒状部１４ｅから先端部に渡って形成される中空部１４ｃに、フェルール当接部材１５が嵌入されることにより、変形部材１４はフェルール当接部材１５上に固定される。なお、円板部材１２のフランジ部１４ｆに、カバー部材１３のネジ止め等が行われる。
【００２１】
フェルール当接部材１５は、図２に示すように、フェルール５ａの先端が当接するものであり、スタブを模した擬似スタブ１５ａが軸部１５ｂの先端に形成されている。荷重測定装置１が組立てられたときに、フェルール当接部材１５の擬似スタブ１５ａは、変形部材１４の挿入孔１４ｂに嵌入される。また、フェルール当接部材１５は、係止部１５ｃにおいてネジ止め等をすることにより、回転駆動ユニット２０の回転軸２０ａに取付けられる。これにより、回転駆動ユニット２０の回転軸２０ａが回転したときに、軸部１５ｂを中心として回転することができるようになっている。
【００２２】
なお、荷重測定装置１の組立てが完了したとき、擬似光レセプタクル１１に対する円板部材１２の挿入孔１２ａの位置は、通常の光レセプタクルに対するスリーブの開放端部分の位置、すなわち、光レセプタクルでフェルールが装着される位置である。また、擬似光レセプタクル１１に対する変形部材１４の挿入孔１４ｂの位置は、通常の光レセプタクルに対するスリーブの開放端側とは反対側の部分の位置である。擬似光レセプタクル１１に対するフェルール当接部材１５の擬似スタブ１５ａの位置は、通常の光レセプタクルにおけるスタブの位置、つまり、挿入されるフェルールの先端が当接する位置にある。
【００２３】
また、荷重測定装置１において、擬似光レセプタクル１１、円板部材１２、カバー部材１３、変形部材１４及びフェルール当接部材１５は、それぞれ、円板部材１２、カバー部材１３、変形部材１４、フェルール当接部材１５及び回転駆動ユニット２０の回転軸２０ａに対して固定される。それゆえ、光コネクタ５が取付けられた状態で荷重測定装置１が回転駆動ユニット２０により回転されるとき、回転軸２０ａを中心として、光コネクタ５（すなわちフェルール５ａ）、擬似光レセプタクル１１、円板部材１２、カバー部材１３、変形部材１４及びフェルール当接部材１５（すなわち擬似スタブ１５ａ）が一体となって回転する。
【００２４】
以上のように構成される荷重測定装置１において、光コネクタ５のフェルール５ａの端部からの荷重を測定する場合は、まず、図２に示すように、被測定対象の光コネクタ５が擬似光レセプタクル１１に装着され係止される。
【００２５】
このとき、フェルール５ａは、挿入孔１２ａに挿入され、その先端部分は、挿入孔１２ａの後方の開口部から突き出る。また、フェルール５ａの挿入孔１２ａの後方から突き出たフェルール５ａの先端部分は、変形部材１４の挿入孔１４ｂに挿入され、その端面は、擬似スタブ１５ａの端面と、所定の圧力で接触する。また、このとき、フェルール５ａの挿入孔１２ａから突き出した部分の側面には、変形部材１４のブレード１４ａの先端内面が接触する。
【００２６】
この状態で、光コネクタ５が保持する光ファイバコード５ｃに、フェルール５ａの光軸と垂直な方向に引っ張り荷重を加える。例えば、荷重測定装置１によってフェルール５ａがその軸が水平になるように保持されている場合は、光ファイバコード５ｃにおもりを取付け、重力によって鉛直方向へ荷重を加える。光ファイバコード５ｃに加わる荷重によって、挿入孔１２ａのフェルール挿入側の開口端を支点とするモーメントにより、フェルール５ａの先端部分の側面が変形部材１４のブレード１４ａの先端を押す力が生じる。この結果、ブレード１４ａが変位するので、この変位量を検出する。
【００２７】
また、光ファイバコードに対して、フェルール５ａの光軸と垂直な一方向に引っ張り荷重を加えた状態で、回転駆動ユニット２０の回転軸２０ａを回転させると、挿入孔１２ａのフェルール挿入側の開口端を支点とするモーメントによる力が、フェルール５ａの先端部の側面に所定の角度ごとに複数配置された変形部材１４のブレード１４ａの先端に、順次切り替わって加わる。
【００２８】
つまり、このとき、光コネクタ５、擬似光レセプタクル１１、変形部材１４のブレード１４ａ、円板部材１２の挿入孔１２ａ及びフェルール当接部材１５の擬似スタブ１５ａを一体的に回転させることで、光ファイバコード５ｃへ常に一方向に負荷を加えているだけで、相対的にフェルール５ａの光軸の周りに３６０度の方向から順次荷重を加えるようにすることができる。また、計測ユニット１０の回転に伴って、フェルール５ａの先端側面により押されるブレード１４ａは移り変わる。変形部材１４のブレード１４ａが、図４に示すように、円周方向に軸対称に８分割されている場合には、４５度おきにそれぞれのブレード１４ａの先端がフェルール側面から力を受けることになる。この力を受けた１または複数のブレード１４ａの変位量を順に検出していくことで、フェルール５ａの光軸の周りに３６０度の方向から荷重を加えるようにしたときに、フェルール５ａの先端から受ける力を連続的に得ることができる。
【００２９】
また、計測ユニット１０を回転するときに、その際にフェルール当接部材１５の擬似スタブ１５ａがフェルール５ａと共に回転するようになっているので、フェルール５ａとフィジカルコンタクトする擬似スタブ１５ａがフェルール５ａに対して相対回転せず、光トランシーバ等のスタブに相当する擬似スタブ端面とフェルール端面との間にねじりトルクが加わることがない。
【００３０】
本荷重測定装置１の特徴は、装置内において、挿入孔１２ａの開口端を支点、ウイグル荷重（光ファイバコード５ｃを引っ張る力）がフェルール５ａに加わる力が力点、フェルール５ａの先端側面がブレード１４ａの先端を押す点が作用点となるテコが構成されることにある。しかし、ブレード１４ａの剛性が不十分な場合、ウイグル荷重の印加に伴い、ブレード１４ａに存在する作用点の位置が変わるのみならず、最終的にブレード１４ａより剛性の高い部位が作用点として機能することになってしまう。すなわち、ウイグル荷重によりフェルール５ａに生じるモーメントが測定できないことになる。これを避けるために、本荷重測定装置１においては、図５に示すように、ブレード１４ａの根元に幅広の薄肉部１４ｄを形成し、モーメント負荷による応力を分散させ、かつ荷重に耐える剛性を確保する構造としている。
【００３１】
本荷重測定装置１を用いて、上述のように、センサユニットにより、変形部材１４のブレード１４ａの変位量に応じて、フェルール５ａの先端部からの荷重を計測することができる。その際のブレード１４ａの変位量の検出手段として、例えば、変形部材１４の薄肉部１４ｄにひずみケージ等の応力センサを装着するようにしても良い。また、図６に示すように、鏡面加工したブレード１４ａに対し、光源６ａと、光源６ａから送出されブレード１４ａで反射された光を受光する受光センサ６ｂと、をカバー部材内に配し、ブレード１４ａでの反射光量に基づいてブレード１４ａの変位量を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本荷重測定装置の概要を説明する図である。
【図２】光コネクタが取付けられた状態での荷重測定装置の主要部の部分断面図である。
【図３】図１の変形部材の外観図である。
【図４】図１の変形部材の正面図である。
【図５】図１の変形部材の側面図である。
【図６】センサユニットの一例を説明する図である。
【図７】スリーブに挿入されたフェルールに力が加えられたときの様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…荷重測定装置、１０…計測ユニット、１１…擬似光レセプタクル、１２…円板部材、１２ａ…挿入孔、１２ｂ…凹部、１３…カバー部材、１４…変形部材、１４ａ…ブレード、１４ｂ…挿入孔、１４ｃ…中空部、１４ｄ…薄肉部、１４ｅ…円筒状部、１４ｆ…フランジ部、１５…フェルール当接部材、１５ａ…擬似スタブ、１５ｂ…軸部、１５ｃ…係止部、２０…回転駆動ユニット、２０ａ…回転軸、３０…固定部材、５…光コネクタ、５ａ…フェルール、５ｂ…ファイバブーツ、５ｃ…光ファイバコード、６ａ…光源、６ｂ…受光センサ。
【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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【図６】
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【図７】
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