JP2007121599A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】
光ファイバと、この光ファイバの終端面が露出するように保持するフェルールと、このフェルール及び前記光ファイバを収容するプラグハウジングを有する光コネクタプラグと、光コネクタプラグが挿抜可能な開口部を持つアダプタ又はレセプタクルとから構成される光コネクタにおいて、容易にラッチを外すことができなかった。
【解決手段】
プラグハウジングの側面上に、光ファイバ終端面を露出する側に固定端部を持つ片持ち状のラッチを備え、ラッチ上面の中央付近にはアダプタ又はレセプタクルに形成された係合孔に係止されるべく係合突出部が形成され、この係合突出部はラッチの固定端部側に向かって高さが低くなる傾斜面を有し、この傾斜面の勾配がラッチの弾性変形に要する固定端部を支点とした回転角度と同等あるいはそれ以上に形成されていることを特徴とする。これにより容易にラッチを外すことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバを光学的に接続する光コネクタに関するものである。

一般に、光コネクタには、ＳＣコネクタ（JIS C 5973）やＭＰＯコネクタ（JIS C 5982）のようなスライダーとラッチの組み合わせによる締結方式を持つものと、特許文献１に示すようなモジュラージャック方式のものがある。何れの方式の光コネクタも主に、屋内の装置内、装置間の、頻繁に脱着が要求される光ファイバの接続点に使用されている。
一方、屋外での接続作業では、現状はメカニカルスプライスや融着が主流であり、上記方式の光コネクタが用いられるケースは少ない。

特開２０００−１４７３２３号公報

近年の一般家庭へのインターネットの普及率の増大に伴い、光ファイバを局から加入者宅へ配線するまでの中継点において、より容易に接続作業が出来る光コネクタが必要とされ始めているが、光コネクタを使用するにあたりネックとなる要素の１つに、その形状の大きさが上げられる。

一般的に光コネクタでは、光ファイバを内部に配置した一対の光コネクタプラグと、それらを接続するためのアダプタから成り、アダプタと光コネクタプラグを締結する為の機能として、ＳＣコネクタにおけるアダプタのラッチバネや、モジュラージャック方式における光コネクタプラグ側の片持ち式のラッチがある。何れの光コネクタの場合も、ラッチ部分は締結を維持するのに充分な厚みを持ち、離脱時には円滑に光コネクタプラグが抜去できるように、ラッチとスライダー（モジュラージャック式の場合は、アダプタ）間で、ラッチが干渉しない程度のクリアランスが設けられている。

しかし、光コネクタの小型化の為には、構造上で余分なクリアランスや、必要以上のラッチ厚みは、避けなければならない。ラッチの肉厚を減らすことにより特に懸念されることは、締結力が弱くなることと、ラッチを解除しようとする際にラッチのアーム部分が過剰に撓り、ラッチに形成された係合突出部がアダプタから外れなくなること等である。

本発明においては、より着脱操作が容易なモジュラージャック式の光コネクタにおいて、小型化と軽量化を図るために、ラッチの厚みと各部のクリアランスを最小限に抑え、且つ、円滑に着脱操作を行うことができる、ラッチ形状を持つ光コネクタを提供するものである。

本発明の光コネクタの光コネクタプラグにおけるラッチ形状は、係合突出部よりも終端側（押圧操作部側）のラッチ下面の領域において、ラッチが僅かに撓ることを見込んだ上で、ラッチの固定端部を支点とした、係合突出部の解除に必要な弾性変形による回転角度よりも充分に大きな勾配を持たせていることを特徴とする。

具体的には、光ファイバと、この光ファイバの終端面が露出するように保持するフェルールと、このフェルール及び前記光ファイバを収容するプラグハウジングを有する光コネクタプラグと、光コネクタプラグが挿抜可能な開口部を持つアダプタ又はレセプタクルとから構成される光コネクタであり、前記プラグハウジングの少なくとも１つの側面上に、光ファイバ終端面を露出する開口部側に固定端部を持つ片持ち状のラッチを備え、前記ラッチは固定端部と逆側に位置する終端部を光ファイバの光軸に対して垂直な方向に押圧操作することにより弾性変形が可能であり、各々のラッチはその上面がプラグハウジング側面とほぼ平行となるように形成され、各々のラッチ上面の中央付近にはアダプタ又はレセプタクルに形成された係合孔に係止されるべく係合突出部が突出形成され、この係合突出部はラッチの固定端部側に向かって高さが低くなる傾斜面を有し、前記係合突起部の裏面にあたるラッチ下面とプラグハウジング側面との間には、前記係合突起部の高さと同等あるいはそれ以上の間隙を有し、前記ラッチの下面には、係合突出部付近から終端部に向かって、プラグハウジング側面との間隙が増加する傾斜面が形成され、この傾斜面の勾配がラッチの弾性変形に要する固定端部を支点とした回転角度と同等あるいはそれ以上に形成されていることを特徴とする。

また、ラッチの固定端部寄りの領域では、光コネクタプラグの側面と平行あるいは非常に緩い勾配を持たせ、ラッチの後方部のみが撓ることを防いでいる。
また、光コネクタプラグの対向する側面に一対のラッチを設け、誤脱防止の効果も持たせている。

本発明の光コネクタは、２個の光コネクタプラグとアダプタ、或いは、光コネクタプラグとレセプタクルで構成され、光コネクタプラグは対向する側面に一対のラッチを備え、構造の小型化を実現する為に、光コネクタプラグとアダプタ（或いはレセプタクル）とのクリアランスは微小に抑えられ、光コネクタプラグのラッチ厚みも成形可能な最小限の厚みに抑えられているが、ラッチ下面には傾斜面が設けられ、光コネクタプラグとアダプタ間のクリアランス及びラッチとプラグハウジング側面とのクリアランスが微小の場合にも、ラッチ後端部の押圧操作によって係合突起部をアダプタの係止孔から解除するのに充分なラッチの弾性変形を得られ、確実に挿抜操作を行うことが出来る。故に高密度実装に適した光コネクタを提供することができる。

（第１の実施形態）
図１は、光コネクタプラグ１０と、一対の光コネクタプラグを接続するためのアダプタ１から構成される、本発明の１実施形態における光コネクタの外観図である。
図２は、上記図１に示すアダプタ１と光コネクタプラグ１０の嵌合部分における断面を示す。図２において、接続される光ファイバ１３はその終端面がフェルール端面１２ａから露出するようにフェルール１２に内蔵保持され、このフェルール１２はプラグハウジング１１内に収容される。図２に示されるフェルール１２では、１心の光ファイバが内蔵されるが、１つのフェルール１２に複数の光ファイバが内蔵される場合もある。フェルール１２の材料には、ジルコニア等のセラミックス類、熱可塑性または熱硬化性のプラスチック類、ガラスなどが多く適用されるが、時にこれらの材料の複合体で形成されることもある。また、光ファイバ１３がフェルール１２の微細孔内に、接着剤等で固定される。

光ファイバ１３を内蔵保持したフェルール１２は、光ファイバの終端面を含むフェルール端面１２ａが開口部１１ａを向くように、プラグハウジング１１内に収容される。フェルール１２の後方には、フェルール端面１２ａに押圧力を付勢するスプリング１５が内蔵される。

プラグハウジング１１はその側面上に、片持ち状のラッチ１６を備える。図２においては、一対のラッチ１６が対向する側面上に各々備えられている。
ラッチ１６はプラグハウジング１１の開口部１１ａ側に固定端部１６ａを持ち、固定端部１６ａと逆側の終端に押圧操作部１２ｂを持つ。この押圧操作部１６ｂを光ファイバの光軸に対して垂直な方向に押圧操作することにより、ラッチ１６は固定端部１６ａを支点とし、弾性変形する。

このラッチ１６を有するプラグハウジング１１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）などのエンジニアリングプラスチック、或いは、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）などのスーパーエンジニアリングプラスチック材料が用いられる。
ラッチ１６の上面の中央付近には、係合突出部１６ｃが形成される。係合突出部１６ｃは、ラッチ１６の固定端部１６ａに向かって高さが低くなる傾斜面１６ｆを有している。

図３Ａは、ラッチの構造の詳細図である。係合突出部１６ｃの裏面にあたるラッチ下面とプラグハウジングの側面との間には、係合突起部の高さｈと同等あるいはそれ以上となる間隙δ0を有する。即ち、ラッチ１６を弾性変形させてラッチ１６の傾斜開始点１６eをプラグハウジング１１の側面に接触させた際に、ラッチ１６の終端部の前記傾斜面１６ｄがプラグハウジング１１の側面に接触若しくはクリアランスを持つように形成されている

ラッチ１６の下面には、係合突出部１６ｃの付近から押圧操作部１６ｂに向かって、プラグハウジング側面との間隙が増加する傾斜面１６ｄを有し、この傾斜面１６ｄの勾配θ１はラッチの弾性変形に要する固定端部１６ａを支点とした回転角度θ0と同等あるいはそれ以上となるように形成される。

一対の光コネクタプラグ１０を接続するアダプタ１は、光コネクタプラグ１０の係合突出部１６ｃと締結可能な係合孔２を備える。アダプタ１の開口部１ａより光コネクタプラグ１０を挿入し、係合突出部１６ｃがアダプタの開口部１ａに接触すると、図４Ａに示されるように、ラッチ１６は固定端部１６ａを支点として回転するよう弾性変形を開始する。更に、光コネクタプラグ１０がアダプタ１に挿入され、係合突出部１６ｃが係合孔２に達すると、図４Ｂのように、ラッチ１６は弾性変形から解放されて復元し、係合突出部１６ｃと係合孔２が結合する。

一方の光コネクタプラグ１０をアダプタ１と結合させた後、図４Ｃに示すように他方の光コネクタプラグ１０'も同様にアダプタ１に挿入し、図示しない係合突出部がアダプタ１の係合孔と結合すると、各々の光コネクタプラグ１０・１０'のフェルール端面１２ａ・１２ａ'が接触し、プラグハウジング１１に内蔵されるスプリング１５によって、押圧が付勢される。このときの押圧力は、日本工業規格（JIS）で規定される一般的な光コネクタと同等とすると、９．８Ｎ±２Ｎと想定される。

ここで、図２においては、単心の光ファイバ１３を内蔵固定する円柱形状のフェルール１２が示されるが、この種のフェルールでは外形寸法形状、外形に対するファイバ微細孔の相対位置、ファイバ微細孔の寸法形状が高精度に管理されており、弾性変形可能な割りスリーブ３を介して接続することによって、対向する光ファイバは高精度に位置合わせされて接続する。

次に、光コネクタプラグ１０をアダプタ１から抜去する場合、図３Ｂに示されるように、押圧操作部１６ｂを光軸と垂直な方向に押すと、ラッチ１６は固定端部１６ａを支点として弾性変形によって回転し、ラッチ１６の下面がプラグハウジング１１の側面に近接するまでラッチ１６を変形させると、係合突出部１６ｃと係合孔２の結合が外れ、光コネクタプラグ１０を抜去することができる。抜去の操作は、指で２ヶ所の押圧操作部１４ｂを押すだけで、簡単に行うことが出来る。

光コネクタプラグを抜去する際、係合突出部１６ｃと係合孔２の接触面間には光コネクタプラグに内蔵されるスプリング１５により誘引される押圧力が働くため、押圧操作部１６ｂを押した時に、ラッチ１６の固定端部１６ａから係合突出部１６ｃまでの領域は、係合突出部１６ｃら押圧操作部１６ｂまでの領域に比べて変形し難い。これより、押圧操作部１６ｂの変位量、即ち、押圧操作部１６ｂとプラグハウジング側面とのクリアランスδ１が、係合突出部１６ｃの下面におけるクリアランスδ0よりも大きいほど好ましく、故に、係合突出部１６ｃの下面から押圧操作部１６ｂの間のラッチ下面に傾斜面１６ｄを形成させることによって、係合突出部１６ｃよりも固定端部１６ａ側の領域における、ラッチ１６の回転を促すことができる。

この傾斜面１６ｄの勾配θ１については、ラッチの厚みｄ、材質、ラッチの長さなどにより適正値が変わってくる。例えば、ラッチの断面積（特に、厚みｄ）が大きいほど、固定端部１６ａから押圧操作部１６ｂの間の撓りが小さく、係合突出部は小さな回転弾性変形で解除される。

しかし、光コネクタ構造の小型化においては、ラッチ厚みｄが薄い程有利である。成形が可能なラッチ１６の肉厚の下限値は、適用する材料によって異なるが、一般的には０．３〜０．５ｍｍ程度である。

ラッチ厚みｄが上記の程度に薄くなると、ラッチ厚みが全長に渡り均一であったとしても、傾向的に押圧操作時にラッチの撓りを伴い易くなる。このときに、ラッチの変形量以上に、クリアランスδ0が係合突出部の高さｈよりも十分に大きければ、ラッチの撓りが生じても係合が解除可能であるが、光コネクタ構造の小型化においては、クリアランスδ0は小さいほど有効であるので、クリアランスδ0を係合突出部高さｈと同等あるいはそれ以上とし、高さｈとクリアランスδ０とを共に大きさを抑えること好ましい。例えば、係合突出部の高さｈを０．３〜０．５ｍｍとした場合、クリアランスδ0を０．６ｍｍ程度に抑えることができる。

また、押圧操作部１６ｂがプラグハウジング１１の側面に密着する前に、係合突出部１６ｃの係合は解除されなければならない。
傾斜面１６ｄの傾斜開始点１６ｅが、係合突出部１６ｃのほぼ下にあるとき、固定端部１６ａから係合突出部１６ｃまでの距離をＬ1とすると、係合が解除するためのラッチ１６の回転角度θ0は、tanθ0≒ｈ／Ｌ1 となる。よって、係合突出部１６ｃから押圧操作部１６ｂの間の傾斜面１６ｄの勾配θ1は、tanθ1＝（δ1−δ0）／Ｌ2 ≫ ｈ／Ｌ1 （但し、ｈ≦δ0）となることが好ましい。

ここで、傾斜面１６ｄの傾斜開始点１６ｅはラッチ１６の弾性変形の変曲点となり得る。傾斜開始点１６ｅが係合突出部１６ｃのほぼ下に在る場合には、係合突出部が負担するスプリング１５に因る押圧力が強くなる程、係合突出部より固定端部側の変形を生じ難くなると同時に、係合突出部を支点とするラッチの弾性変形が生じ易くなる。

一方、図５Ａ・Ｂにおいて、傾斜面１６ｄの傾斜開始点１６ｅが、係合突出部１６ｃよりも後方（固定端部１６ａ寄り）に在るときには、係合突出部の解除に必要なラッチ１６の回転角度θ0は同様に、tanθ0≒ｈ／Ｌ1となるが、係合突出部１６ｃから押圧操作部１６ｂの範囲では曲げモーメントが増加し、それに伴い局所曲げ半径も増加することより、ラッチ後方部の撓りをより抑制することができる。

例えば、係合突出部１６ｃの高さｈが０．４ｍｍ、クリアランスδ0が０．６ｍｍのとき、固定端部１６ａから係合突出部１６ｃまでの距離Ｌ1、及び、傾斜面の傾斜開始点１６ｅまでの距離Ｌ3を夫々、１０ｍｍ、１３ｍｍとすると、係合解除に必要な回転角度θ0は２度〜３度となり、また、Ｌ3における弾性変形を見込まない変異量は約０．５ｍｍとなりクリアランスδ0よりも十分小さく、傾斜面の傾斜開始点１６ｅがプラグハウジングの側面に密着する前に、係合突出部が解除される。

このとき、ラッチ後方部に傾斜面が形成される限りは、傾斜開始点を支点としたラッチの弾性変形は必ず生じる。このラッチ１６の弾性変形は曲げ中心と断面積の異なる２種類の曲げ変形の合成であり、現象の理論付けは非常に複雑になるが、実験的には、ラッチ前方部の回転角度（θ0＝２度〜３度）に対し、ラッチ後方部の勾配θ1が４〜１０度程度で係合突出部が解除されることが確認されている。

ラッチ１６の固定端部１６ａ寄りの下面については、プラグハウジング１１の側面とほぼ平行に図示されているが、固定端部１６ａに厚みを持たせた緩やかな勾配をつけ、スプリング１５の押圧に対する耐性を強化しても良い。但し、固定端部側全域に渡りラッチを過剰に厚くすると、結果的に後方側だけが撓り易くなるため、適正値内に収めることが必要である。

尚、一対のラッチを持つ光コネクタプラグ１０とアダプタ１の結合状態おいては、両方の押圧操作部１６ｂを同時に押さない限り、光コネクタプラグ１０が抜去されることは無い。即ち、誤脱防止の機能を有している。

（第２の実施形態）
図６及び図７において、光コネクタは１個の光コネクタプラグと、フェルール２５を内蔵し、光コネクタプラグと締結可能なレセプタクル２１で構成される。

光コネクタプラグ３０の形状は、ラッチ３６の構造を含め、第１の実施形態と同様である。
レセプタクル２１は、第1の実施形態におけるアダプタと同様に、光コネクタプラグ３０のラッチ３６上に形成される係合突出部３６ｃと締結可能な、係合孔２２を有している。

図６において、光コネクタプラグ３０とレセプタクル２１が夫々、単心の光ファイバを保持するフェルール３３、２６を内蔵する。また、レセプタクル２１には、フェルール同士を高精度に位置決めして接続させる為の、割りスリーブ２３が内蔵される。
フェルールを押圧するためのスプリングは、光コネクタプラグとレセプタクルの両方に備えられていても良いが、いずれか一方のみでも問題ない。

尚、上記の第１の実施形態及び第２の実施形態においては、光コネクタのインターフェース部に当たるラッチ締結構造に関して述べてきたが、本発明は、特許請求の範囲内であれば、多様な応用実施形態が可能である。

前述の実施形態では、単心の光ファイバ用の光コネクタにおいて述べてきたが、このラッチの締結機構は単心光コネクタに限定されず、多心のＭＴコネクタ（Mechanically Transferable Connector、 JIS C 5981）や、単心フェルールを用いた多連の光コネクタなどにも応用が可能である。

また、本発明における光コネクタに関しては、屋外で組立て設置されるケースも想定される。
例えば、光コネクタプラグ（或いはレセプタクル）に収容されるフェルールには光ファイバが内蔵固定されておらず、屋外に敷設されるケーブル内から取り出したガラス光ファイバの端面をカットし、フェルールの端面付近まで挿入し、その場で接着固定するような光コネクタ構造も有り得る。その場合、光コネクタのハウジング部品には、接着剤の注入が可能な構造が求められる。

また、単心光ファイバの場合、光コネクタプラグ（或いはレセプタクル）に収容されるフェルールは、メカニカルスプライス機構を伴う現場付け用光コネクタフェルール、即ち、相手のフェルールと接続するためのセラミック製のキャピラリ部と、そのキャピラリ部に連結するメカニカルスプライス部から構成される構造とすることも可能であり、その場合は、作業現場で端面をカット処理された光ファイバを、キャピラリに内蔵固定される光ファイバとメカニカルスプライス部内で接続固定してコネクタ化する。

本発明の一実施形態における斜視図。 図１の一実施形態における要部断面図。 図３Ａ・Ｂはそれぞれ図１の一実施形態における動作を説明する断面図。 図４Ａ〜Ｃはそれぞれ図３と異なる図１の一実施形態における動作説明図。 図５・Ｂはそれぞれ本発明の他の実施形態における断面図。 本発明の更に異なる他の実施形態における要部断面図。 頭６の実施形態における斜視図。

符号の説明

１ アダプタ
１ａ 開口部
２ 係合孔
３ スリーブ
１０ 光コネクタプラグ
１１ プラグハウジング
１１ａ 開口部
１２ フェルール
１２ａ フェルール端面
１２ｂ 押圧操作部
１３ 光ファイバ
１４ｂ 押圧操作部
１５ スプリング
１６ ラッチ
１６ａ 固定端部
１６ｂ 押圧操作部
１６ｃ 係合突出部
１６ｄ 傾斜面
１６ｅ 傾斜開始点
２１ レセプタクル
２２ 係合孔
２３ スリーブ
２５ フェルール
３０ 光コネクタプラグ
３３ フェルール
３６ ラッチ
３６ｃ 係合突出部
Ｌ1 距離
Ｌ２ 距離
Ｌ3 距離
δ0 クリアランス
δ１ クリアランス
θ0 回転角度
θ1 勾配

Claims (6)

1. 光ファイバと、この光ファイバの終端面が露出するように保持するフェルールと、このフェルール及び前記光ファイバを収容するプラグハウジングを有する光コネクタプラグと、光コネクタプラグが挿抜可能な開口部を持つアダプタ又はレセプタクルとから構成される光コネクタであり、
   前記プラグハウジングの少なくとも１つの側面上に、光ファイバ終端面を露出する開口部側に固定端部を持つ片持ち状のラッチを備え、
   前記ラッチは固定端部と逆側に位置する終端部を光ファイバの光軸に対して垂直な方向に押圧操作することにより弾性変形が可能であり、各々のラッチはその上面がプラグハウジング側面とほぼ平行となるように形成され、
   各々のラッチ上面の中央付近にはアダプタ又はレセプタクルに形成された係合孔に係止されるべく係合突出部が突出形成され、この係合突出部はラッチの固定端部側に向かって高さが低くなる傾斜面を有し、
   前記係合突起部の裏面にあたるラッチ下面とプラグハウジング側面との間には、前記係合突起部の高さと同等あるいはそれ以上の間隙を有し、
   前記ラッチの下面には、係合突出部付近から終端部に向かって、プラグハウジング側面との間隙が増加する傾斜面が形成され、この傾斜面の勾配がラッチの弾性変形に要する固定端部を支点とした回転角度と同等あるいはそれ以上に形成されていることを特徴とする光コネクタ。
2. 請求項１の光コネクタプラグにおいて、前記ラッチは前記プラグハウジングの対向する１対の側面上にそれぞれ形成され、
   前記アダプタ又はレセプタクルの対向する１対の側面には、前記プラグハウジングの係合突起と係止される孔がそれぞれ形成されることを特徴とする光コネクタ。
3. 請求項１または請求項２の光コネクタプラグにおいて、前記ラッチの弾性変形によりラッチの下面の一部がプラグハウジングの側面と接触するときに、係合突起の高さ位置はラッチの固定端部の高さと同等あるいはそれ以下になることを特徴とする光コネクタ。
4. 請求項３の光コネクタプラグにおいて、ラッチの下面に形成される傾斜面は、係合突起部のほぼ真下位置から終端部の間の領域に傾斜の開始部を有し、この傾斜開始部より固定端部側の領域においてラッチの下面は、プラグハウジングの側面と平行あるいは終端側の領域よりも傾斜が緩やかな勾配を持ち、
   ラッチの終端部の押圧操作による弾性変形により、傾斜開始部がプラグハウジングの側面と接触可能であることを特徴とする光コネクタ。
5. 請求項３または請求項４の光コネクタプラグにおいて、前記ラッチ下面と向かい合うプラグハウジングの側面は、光ファイバの光軸に対して傾斜する面を含み、
   前記ラッチの弾性変形によりラッチ下面の一部がプラグハウジングの側面に接触するときに、その接触位置に依らず係合突起部の高さ位置がラッチ固定端部の高さと同等あるいはそれ以下になることを特徴とする光コネクタ。
6. 請求項３、請求項４、または請求項５の光コネクタプラグにおいて、ラッチ下面に形成される傾斜面の傾斜開始部は、係合突起部のほぼ真下から終端部の中間領域に在ることを特徴とする光コネクタ。

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