光插头和具有该光插头的光连接器 【技术领域】
本发明涉及一种用于连接光纤末端的光插头，和包括彼此配合和连接的光插头和插座的光连接器。
背景技术
图11A和11B图解说明这种光插头传统结构的一个例子(例如参见日本专利申请公开No.2001-21767)，图11A为平面图，图11B为沿图11A中线11B-11B截取的局部截面侧视图。该光插头10包括本体20和管状主体外壳30，管状主体外壳30可滑动地安装在本体20上，光缆40从其后面插入本体中。
本体20在其前表面20a中形成凹槽21，套筒(ferrule)(管状元件)22从凹槽21地底面在向前的方向伸出。下面将本体面对插座的表面称作“前表面”。术语“向前方向”以及“向前”或“向前地”以下指的是从本体的后面朝向其前面的方向，结果与该向前方向相反的方向以下也指的是术语“朝后方向”以及术语“朝后”或“朝后地”。在本例中，两个套筒22并列设置，其前端22a从本体20的前表面20a向前延伸长度L1。
光缆40通过外壳30的后端开口30b插入本体20中，使具有包层41的被剥离的两根光纤(纤芯)42插入相应套筒(ferrule)22中，使光纤的前端42a与套筒22的前端22a齐平，并且暴露。图11B中的附图标记50表示保持器，其用于咬入(bite into)包层41以便将光纤42固定在适当位置。
本体20还在其顶面上靠近其前端的部位形成锁定突起23，从而当光插头10插入配套插座(未示出)的开口中时，设置在插座中的锁定片与锁定突起23配合，防止光插头10拔出，并且保持其与插座配合连接。从而光插头和插座构成光连接器。
此外，外壳30具有一对在锁定突起23相对侧从外壳前端30a伸出的致动片31(参见图11A)，并且致动片31在其相对的内表面上具有山峰状(梯形)突起32。
这些突起32构成用于在光插头10从插座拔出时，解除本体20的锁定突起23与插座锁定片的啮合的解除装置(dissolving means)。更具体地说，当光插头10从插座拔出时，安装在本体20上的外壳30首先相对本体20向后即沿拔出方向滑动，从而不再与锁定突起23啮合的这对突起32迫使比这锁定突起23更宽的锁定片升高，从而使光插头10可以从插座拔出。
在这里应当注意，当光插头10与插座配合时，这对套筒22每一个均装配到设置在插座开口中的一对套管(sleeve)中相应的一个中，从而光纤42被设置在适当位置，以保证良好的光连接。
如上所述，现有技术的光插头10包括与插座的套管(sleeve)配套的套筒22，光纤42的末端被插入并保持在套筒22中，使光纤的前端42a与套筒22的前端22a齐平，并且套筒和光纤几乎没有向前突出于本体20的前表面20a。
由此，在光插头10的操作(handling)过程中，光纤端部42a可能被损坏或者毁坏，导致光耦合损耗增大，从而性能降低。
鉴于此，在这种光插头中，已经提出可以设置保护罩使其可以固定在光纤的前端，以在插头处于未配合状态(未与插座配合连接)时保护光纤前端(参见例如日本专利申请公开No.2001-290046)。
不过，在其中与光插头分离地设置保护罩，使得通过将保护罩设置在光纤端部上可以保护光纤端部不受损坏的系统中，当光插头被插入和拔出插座时，需要连接和拆卸保护罩的操作。此外，在例如制造过程中的检测步骤期间也需要这种操作，麻烦且费时。
另外，这种保护罩具有易于丢失的缺陷，因为它与光插头是分离的。
【发明内容】
鉴于上述情形，本发明的一个目的在于提供一种光插头，其设计成当插头处于未配合状态时保护光纤前端，防止对其可能的损伤，不象现有技术情形中那样需要麻烦的连接和拆卸保护罩的操作。
本发明的另一目的在于提供一种包括相互配合的光插头和插座的新颖的光连接器，其中将光插头设计成可以通过这样一种方式与插座配合，以便防止对光纤前端的潜在损伤。
根据本发明的可用于与插座啮合的光插头包括：一个光插头本体，其具有形成在与插座相对的其前表面中的凹槽中和从凹槽底面延伸，使得套筒的前部自由端向前伸出本体的前表面的套筒；光纤，其插入套筒中，使得光纤的前端与套筒前端齐平并且在套筒前端处暴露；一套筒外壳，其安装在凹槽中、可以从凹槽底面朝向本体的前表面的一个向前的方向和一个与该向前的方向相反的向前方向上沿套筒外圆周滑动；弹簧装置，其推动套筒外壳在从凹槽底面向前的方向上移动；防止拔出装置，其用于在套筒外壳被弹簧装置推动在向前的方向上移动时，防止套筒外壳在向前的方向上移动超出预定的防止拔出位置；锁定装置，其用于在套筒外壳被推动抵制弹簧装置的偏置力在从预定的防止拔出位置朝向凹槽底面向后的方向上移动，使得套筒外壳的前面位于套筒的前端之前时，防止套筒外壳在朝向凹槽底面向后的方向上移动超出一个锁定位置，该锁定位置与防止拔出位置重合或接近防止拔出位置，此时，套筒外壳位于防止拔出位置或锁定位置处，从而保护套筒的前端；以及释放装置(release means)，其用于释放锁定装置的锁定作用，使得允许套筒外壳在朝向凹槽底面的在凹槽中的锁定位置以外的向后的方向上移动，从而套筒的前端暴露在筒外壳的前面之外。
根据本发明的光连接器包括以上所述根据本发明的光插头，一个与光插头配合的插座，以及用于将光插头与插座彼此相连接的连接装置，其中，其中具有用于容纳待插入其中的光插头本体的开口的插座包括在开口中形成的用于与该光插头配合的套管以及移动装置，其适合与套筒外壳啮合，在该光插的本体被插入该开口并且该光插的释放装置被启动时，用于沿该光插的套筒在凹槽中朝向凹槽底面的向后的方向上移动该套筒外壳，从而使套筒的前端被暴露，以保护套筒外壳前表面，并且随着该光插头的本体被插入该开口，该套管配合在这样伸出的该套筒的前端之上。。
根据本发明的光连接器还包括用于使该连接装置停止工作，从而解除光插头和插座之间的啮合的解除装置(dissolve means)。
【附图说明】
图1A为根据本发明的光插头一实施例的透视图，图1B为将图1A的光插头转动到头朝下时的透视图；
图2A为沿光插头中心线纵向截取的水平截面图，图2B为沿光插头的中心线纵向截取的垂直截面图；
图3为显示套筒外壳外观的透视图；
图4A和4B为显示图1中所示光插头截面结构的透视图，图4A显示包含光纤的插头部分，图4B显示插头的中央部分(盘簧部分)；
图5A和5B为显示图1中所示光插头和配套插座的透视图，图5A显示从前端观看时的光插头，图5B显示从后端观看时的光插头；
图6A为显示插入插座的光插头的截面图，图6B说明如何通过将光插头插入插座中来启动铰接和止动器件；
图7为显示彼此配合用于光连接的光插头与插座的截面图；
图8A和8B为显示彼此配合进行光连接的光插头与插座的截面结构的透视图，图8A显示其中央部分，图8B显示光纤/套管部分；
图9为处于配合状态的光插头的透视图，其中去除了插座；
图10为显示根据本发明插座的第二实施例的主要部分的截面图；和
图11A为显示现有技术光插头一个示例的平面图，图11B为局部截面图。
【具体实施方式】
下面将参照附图描述本发明的实施例，其中与图11中所示相应的部件用相同附图标记表示，并将不再详细讨论。
图1A和1B表示根据本发明的光插头的一实施例的外观，图1A为从上面倾斜观察时光插头的透视图，图1B表示图1A的光插头旋转为头朝下。
类似图11中所示的光插头10，本例中的光插头60包括本体20和滑动安装在本体20上的管状外壳30，不过还包括另一个设置在凹槽21中的套筒外壳70，凹槽21形成在本体20的前表面20a中。
图2A和2B显示光插头60的截面结构，图3显示套筒外壳70的外观。首先，将在下面描述套筒外壳70的结构。
套筒外壳70通常为椭圆管形，如图3中所示，并且其中具有一对隔板71，其与外壳的周壁71a一起限定一对在前端和后端开口的纵向容纳孔72，如图2A中所示。这些容纳孔72的形状与沿本体20延伸的一对套筒22互补，以容纳套筒22。
在套筒外壳70的前端，所述一对隔板71之间的空间被在套筒外壳70前端中心处形成的前板73封闭，前板73具有从其内表面向内延伸的突起74。参照图3中所示的正交X-Y-Z轴，当套筒外壳的顶面和底面处于与Z轴垂直的X-Y平面中时，该对隔板71和周壁71a处于与X-轴垂直的Y-Z平面中，并且前板73处于与Y轴垂直的X-Z平面中。另外，套管外壳的纵向称作Y-轴方向，横向称作X-轴方向，垂直方向称作Z-轴方向。将设置有前板73的套筒外壳端部称作套筒外壳的前表面。
套筒外壳70在其后部具有在相对横侧上从其外周边伸出的棘爪(pawl)75，如图3中所示，并且还具有从其外周边的底侧表面整体向下延伸的止动(stop)器件76，如图2中所示。止动器件76呈从外周边向后延伸的并且终止于稍稍向外弯曲的后端的细长矩形片状垂悬物(flap)形状。
可以将具有上述结构的套筒外壳70用树脂模制成一片，使得止动器件76可以弹性变形。
通过将外壳推入本体的凹槽21中，可以实现套筒外壳70与本体20的连接。此时，盘簧80被插入凹槽21的底面21a与前板73之间，使得盘簧80从凹槽21的底面21a向前朝向本体的前表面连续地向套筒外壳70施加偏置力，从而该对棘爪75卡在围绕凹槽21在本体外壁24上形成的相应的锁定突起25上，如图2A中所示，得以防止在棘爪被卡在锁定突起上的情况下该棘爪在防止拔出位置处被拔出。从而，棘爪75和锁定突起25构成防止拔出装置。注意突起26从凹槽21的底面21a伸出，从而由突起26和前板73内表面的突起74将盘簧80设置在适当位置。
设置在套筒外壳70上的止动器件76具有弹性，并且设计成使得其朝向待容纳和定位于凹槽21中的套筒外壳的后端延伸，止动器件76的自由端76a弹性接触凹槽21周壁24的内表面，并使得在到达上述防止拔出位置A时，止动器件76的自由端76a由于其弹性而进入形成在周壁24中的窗口29中。在图2B中，在借助于盘簧的偏置力，套筒外壳到达防止拔出位置时，止动器件76的自由端76a的位置被指示在位置A。在套筒外壳70一旦到达防止拔出位置后，在套筒外壳70尝试在从防止拔出位置A向后的方向上移动时，止动器件76的自由端76a邻接形成在本体20的凹槽21的周壁24中的窗口29的肩部27。止动器件76的自由端76a的位置被指示在位置B，该位置被称为锁定位置。该锁定位置B可以与相应于防止拔出位置A的前述位置A重合。交替地，为了使该锁定作用更平稳，可以改进锁定位置B，使得在到达防止拔出位置后，在套筒外壳在被移动一个预定的稍短的长度Δd的情况下，可以将套筒外壳锁定。。
从而可知，在尝试对通常被盘簧强制定位于防止拔出位置A处的施加压力时，通过简单地在朝向凹槽21的底面向后的方向上推动套筒外壳70的前表面抵抗弹簧80的偏置力，因为止动器件76的端部76a与肩部27紧靠，套筒外壳70不能超出锁定位置B向后被压入凹槽21中。
应当注意，使套筒外壳70的纵向长度L3短于从本体20的前表面20a到凹槽21底面21a的长度L4，并且使从底面21a延伸的套筒22的长度L5等于或最好大于长度L4(凹槽21的深度)。在这个实施例中，如同现有技术例子中那样，套筒22的端部22a从本体20前表面20a向前伸出长度L1(＝L5-L4)。
另外，确定套筒外壳70的纵向长度L3和防止拔出位置A，使得当套筒外壳70通过卷簧80施加的偏置力被保持在防止拔出位置A处时，套筒70的前表面70a处于套筒22端部22a的前面距离L2处。
凹槽21的周壁24处于与带有铰链28的止动器件76相对的位置处，而铰链28处于形成于周壁24中的窗口29中，如图1B，2B中所示。铰链28的前端28b被周壁24整体地支撑，后端28c自由地枢转。还应注意铰链28具有从其外表面延伸的突起28a，其向下突出于凹槽21周壁24的外表面(下面)。
当如上所述构成的光插头60处于未配合状态(没有与插座配合啮合)时，套筒22处于套筒外壳70的容纳孔72中，使套筒22的前端22a从套筒外壳70的前表面70a凹进距离L2，以便保护光纤42的前端42a，如图1A，1B和2中所示，从而光纤42的前端42a不易损伤。可以近似确定距离L2。
图4A和4B以透视图显示处于图2A和2B中所示拔出防止位置的光插头的横截面。图4A显示包含有光纤42的光插头部分的横截面，图4B与图2B相同，显示沿其中心线纵向截取的光插头60的横截面。
下面将说明光插头60如何与插座配合。
图5A和5B显示沿相反方向观看时，光插头60和与光插头60配合用于光连接的插座90。部分去除插座90，以便仅显示其与光插头60配合用于连接的部分。
插座90具有光插头60插入其中的开口91。插座90包括设置在开口91中的锁定片92和套管93，如图6A中所示。锁定片92用于与设置在光插头60本体20上的锁定突起23配合，并且套管93适用于容纳和固定在套筒22上。此外，如现有技术例那样，光插头的主体外壳30包括其上具有山峰状突起32的启动片31，使得外壳30沿本体20向后滑动，该山峰状突起32将升高锁定片92，以解除锁定片与锁定突起23的啮合。
当光插头60与插座90的开口91纵向相对，且插入开口91中时，如图6A中所示，则设置在本体20上的铰链28的突起28a的斜面28b紧靠插座90开口91的内壁91a的斜面91b(见图6A)。斜面91b和内壁91a迫使铰链28向上旋转，如图6B中所示，同时，将光插头60从图6A中所示的初始位置插入插座90距离L6。
铰链28的枢转将套筒外壳70的止动器件76向下压，推动其自由端76a向内与肩部27脱离啮合，如图6B中所示，以使套筒外壳70在超出锁定位置向后的方向上移动。因此，铰链28作为用于释放锁定装置的释放装置。
在一旦释放了锁定装置时，并且在光插头60进一步插入插座90的开口91中到达图6B中所示位置时(插头从图6A中所示的位置插入到图6B中所示位置通过的距离表示为L6)，套管93紧靠在套筒外壳70的前表面，并在而后当插头进一步插入插座中时向后压下套筒外壳70。
图7显示光插头60与插座配合形成光连接时，业已被向下压向本体20中凹槽21的底面的套筒外壳70。当套筒外壳70向内移入凹槽21时，套筒22伸出套筒外壳70的前表面(见图9)，并插入套管93中。注意套筒从图6B中所示位置插入到图7中所示位置通过的最大长度L7受到到达凹槽21底面21a的套筒外壳70后端的限制。一旦插头已经插入插座到图7中所示位置，则锁定突起23与锁定片92配合，从而防止光插头60拔出，并提供光插头60与插座90保持配合连接的光连接器。
这里应当特别注意，直至光插头60插入插座90的开口中为止套筒外壳70都将套筒22保存在其中，从而套筒的前端22a被插入插座的开口中，同时受到套筒外壳的保护。
此外，仅当套筒插入插座的开口中，并且立即插入套管93中以实现配合时，套筒前端才暴露在套筒外壳外部。当光插头还没有与插座配合时，套筒的前端不会从插座的开口中拔出，直至它们不再受套筒外壳的保护之后为止，从而在未配合操作期间，套筒的前端保持在最佳保护状态，没有暴露于空气中。
图8A和8B一透视图显示光插头60与插座90处于配合状态的光连接器结构的横截面。如同图7，图8A显示沿中心线纵向截取的相配合的光插头60与插座90的截面，图8B表示相配合的插头与插座包含有光纤42和套管93的部分的横截面。
图9为处于配合状态的光插头的透视图，显示在去除插座90后，对套筒外壳70施压，以使这对套筒22从套筒外壳的前表面伸出。
当然，尽管在本实施例中，说明如同在现有技术例子中一样形成于光插头本体外壳30上的山峰状突起32作为解除插座90与光插头60之间的啮合的解除装置，不过这种解除装置当然也可以设置在插座90的侧面。
注意到当从插座90移除光插头60时，止动器件76和铰链28借助于其自身的弹性恢复力均恢复到其初始位置，并且套筒外壳70也通过盘簧80的弹性恢复力恢复到初始位置以保护套筒。从而可知从插座上被取下的光插头60的套筒一直受到套筒外壳70的保护。
如上所述，根据本发明所给出的实施例，将光插头设计成如此的结构，使得当与插座90配合时，套筒70被插座90的套管93按压并向后移动，使套筒22伸出，以使套筒可以插入套管93中。通过用内壁91a压迫设置在光插头60本体20上的铰链28，允许套筒外壳70这样的移动和套筒22同时伸出，从而解除对作为套筒外壳锁定装置的阻挡元件76的锁定。尽管适合的是这样一种结构使得作为释放套筒外壳锁定装置的释放装置的铰链仅通过将光插头60的本体20插入插座90的开口91中而自动启动，不过毋庸置疑该结构也可以使得该释放装置由操作员手动启动。
在任何情况下，除非使用释放装置释放锁定装置，从而除了在光插头装配到插座中时，套筒外壳70不能仅通过简单地推动外壳的前表面而向后移动(朝向其底面压入凹槽中)。换句话说，套筒22保持在受保护状态，从而保证保护光纤42的前端42a。
图10显示本发明第二实施例的主要部分，其中与上述实施例不同，铰链和止动器件没有分别与本体20和套筒外壳70整体形成，而为金属板构成的单独部件。
在本实施例中，如图10中所示铰链101是弯曲的，以便在其相对端部的中间形成突起101a，并使靠近突起101a的端部通过轴/孔连接枢转地支撑在围绕本体20的凹槽21的周壁24上，另一端支撑在周壁24的内表面上。
与铰链101一样，止动器件102在一端枢转地支撑在从套筒外壳70的外圆周伸出的支撑部分上，并具有另一(自由)端，其被设置在止动器件102的中间部分与套筒外壳70外圆周之间的盘簧103推动紧靠铰链101。止动器件102的另一自由端邻接形成在本体20的凹槽21的周壁24上的窗口29的肩部27。
通过如上所述构成的铰链101和止动器件102，铰链101和止动器件102将起到如同上述实施例一样的作用，即它们构成套筒外壳的锁定机构。制造铰链101和止动器件102的金属板可以为例如不锈钢或青铜。
如上所述，可知根据本发明的光插头具有套筒外壳，可以防止对光纤前端的潜在损伤，因为插头的套筒藏在套筒外壳中，以便当插头处于未配合状态时保护光纤端部。
另外，在这种未配合状态下，止动器件防止套筒外壳移动，即使施加推动力也不允许套筒外壳受压，直至插头插入插座中，从而解除对止动器件的锁定为止，使套筒外壳自由移动，从而当套管按压套筒外壳时，套筒伸出套筒外壳。这种结构保证保护光纤端部。
因此，当然本发明无需如现有技术情形中那样连接和松开保护罩所需的麻烦的操作，从而可以提供非常易于使用的光插头。
此外，由于无需单独的保护罩，就不用担心误吞咽(swallowing)这种保护罩，也不存在丢失这种保护罩的问题。在这方面，本发明的光插头还易于操作。由于易于操作，本发明的光插头非常适用于下一代家用电子信息装置如利用光纤发送和接收信号的装置。
此外，包括本发明光插头与插座组合的光连接器具有无需将注意力放在保护套筒前端的显著的优点，因为在配合操作过程中，套筒外壳的移动操作是在插座的开口中进行，以使套筒伸出到套筒外壳以外，从而通过简单地将光插头与插座彼此紧靠，并将光插头插入插座的开口中，可以将套管安装在伸出的套筒之上，并且在光插头不与插座配合时，光插头的套筒藏在套筒外壳中，受到保护。