JP2015153609A - 光電複合コネクタ及び携帯型電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、軽薄化を可能とする。
【解決手段】少なくとも１つの光接続部と、少なくとも２つの電気接続部をそれぞれ有する２つのコネクタからなる光電複合コネクタにおいて、互いに接続される電気接続部の一方をピン３５とし、他方をばね接点４４ｂとする。ばね接点４４ｂを有するコネクタはばね接点４４ｂの前方にピン３５が挿入される位置決め穴４２ｄを備え、ピン３５の先端がばね接点４４ｂと接触して電気接続がなされ、ピン３５の根元が前記位置決め穴４２ｄに嵌まることで光接続のための位置決めがなされる。コネクタの少なくとも一方は光接続部を含む光学部品が光を透過する樹脂からなり、光学部品に電気接続部が組み込まれている。
【選択図】図３

Description

この発明は光接続と電気接続を同時に行う光電複合コネクタ及び２つのコネクタからなる光電複合コネクタの一方を搭載している携帯型電子機器に関する。

図１７及び図１８はこの種の光電複合コネクタの従来例として特許文献１に記載されている構成を示したものである。図１７はレセプタクルを示し、図１８はレセプタクルの断面構造及びレセプタクルと接続されるＵＳＢコネクタの断面構造を示す。図１７ではメタルシェルの図示は省略している。

レセプタクル１０は本体部１１と光デバイス部１２を備えており、本体部１１は突設部１１ａと収容部１１ｂを有している。突設部１１ａには導体（接続導体）１３が複数内蔵されている。導体１３の一端側は突設部１１ａの表面に露出するように設けられており、接続部１３ａとなっている。導体１３の他端側は本体部１１の下方に向かって引き出されている。

光デバイス部１２は基板１４とレンズケース１５とミラー部品１６とによって構成されている。基板１４の前端側には発光素子１４ａと受光素子（隠れて見えない）とＩＣチップ１４ｂが実装されている。基板１４の後端側のスルーホールには端子１７が挿入されて接続されている。

レンズケース１５は発光素子１４ａ、ＩＣチップ１４ｂ等を覆うように基板１４上に配置されており、レンズケース１５の上面にはレンズ部１５ａ，１５ｂが形成されている。ミラー部品１６はレンズケース１５の上部に位置するように基板１４上に配置されており、ミラー１６ａとガイドピン１６ｂ，１６ｃを有している。ガイドピン１６ｂ，１６ｃはミラー部品１６の前面から前方に突出して設けられている。

レセプタクル１０は光デバイス部１２を組み立てた後に、光デバイス部１２を本体部１１の収容部１１ｂに配置することで構成され、メタルシェル１８に光デバイス部１２を搭載した本体部１１を挿入して完成する。

一方、レセプタクル１０と結合されるＵＳＢコネクタ２０の差込部２１にはフェルール２２が内蔵されており、フェルール２２は図示しない光ファイバ心線の先端部分を保持している。フェルール２２の先端はレンズ２２ａとなっている。

レセプタクル１０とＵＳＢコネクタ２０とはＵＳＢコネクタ２０がレセプタクル１０に狭持されることで接続される。メタルシェル１８には突出部１８ａ，１８ｂが設けられており、ＵＳＢコネクタ２０がレセプタクル１０に挿入された際、ＵＳＢコネクタ２０の差込部２１の上面２１ａ及び下面２１ｂは突出部１８ａ，１８ｂと当接し、これによりレセプタクル１０とＵＳＢコネクタ２０との接続状態が保持される。

レセプタクル１０はガイドピン１６ｂ，１６ｃによってＵＳＢコネクタ２０と光軸の位置合わせが行われて光接続される。また、光接続と同時にＵＳＢコネクタ２０の導線とレセプタクル１０の接続部１３ａとの接続も行われる。光接続により、発光素子１４ａから出射された出射光はレンズ部１５ａによってコリメートされ、ミラー１６ａによって反射されてフェルール２２のレンズ２２ａに入射され、一方、フェルール２２から出射された出射光も同様に、ミラー１６ａによって反射され、レンズ部１５ｂによって集光されて受光素子に入射される。

特開２０１１−２３３５０１号公報

ところで、光電複合コネクタは各種分野で用いられるようになってきており、特に通信分野においてはスマートフォンやタブレットの普及により、光電複合コネクタに軽薄で小型のものが要求されている。しかしながら、上述したような構成を有する従来の光電複合コネクタ（レセプタクル）では、光接続部及び電気接続部とは別に、光接続のための位置決め用に専用のガイドピンを必要とするものとなっており、このようなガイドピンを必要とする分、小型化が困難となっていた。

この発明の目的はこの問題に鑑み、小型化、軽薄化が可能な光電複合コネクタを提供することにある。

請求項１の発明によれば、少なくとも１つの光接続部と少なくとも２つの電気接続部をそれぞれ有する２つのコネクタからなる光電複合コネクタにおいて、コネクタの少なくとも一方は光接続部を含む光学部品が光を透過する樹脂からなり、光学部品に電気接続部が組み込まれており、互いに接続される電気接続部の一方はピンとされ、他方はばね接点とされ、ばね接点を有するコネクタはばね接点の前方にピンが挿入される位置決め穴を備え、ピンの先端がばね接点と接触して電気接続がなされ、ピンの根元が前記位置決め穴に嵌まることで光接続のための位置決めがなされるものとされる。

請求項２の発明によれば、少なくとも１つの光接続部と少なくとも２つの電気接続部をそれぞれ有する２つのコネクタからなる光電複合コネクタにおいて、コネクタの少なくとも一方は光接続部を含む光学部品が光を透過する樹脂からなり、光学部品に電気接続部が組み込まれており、互いに接続される電気接続部の一方は先端にばね接点が一体形成された第１のピンとされ、他方は第２のピンとされ、第２のピンを有するコネクタは第２のピンの前方に第１のピンが挿入される位置決め穴を備え、第１のピンの先端のばね接点が第２のピンと接触して電気接続がなされ、第１のピンの根元が前記位置決め穴に嵌まることで光接続のための位置決めがなされるものとされる。

請求項３の発明では請求項１の発明において、ピンの根元の径は先端の径より大きいものとされる。

請求項４の発明では請求項２の発明において、第１のピンの延伸方向と直交する面内においてばね接点が占める領域の径は前記根元の径より小さいものとされる。

請求項５の発明では請求項１乃至４のいずれかの発明において、電気接続部は圧入により光学部品に組み込まれているものとされる。

請求項６の発明では請求項１乃至４のいずれかの発明において、電気接続部はインサート成形により光学部品に組み込まれているものとされる。

請求項７の発明では請求項１乃至６のいずれかの発明において、電気接続部は光接続部を挟んで光学部品の両脇に配置されているものとされる。

請求項８の発明では請求項１乃至７のいずれかの発明において、光学部品に光接続部を構成するレンズが一体形成されているものとされる。

請求項９の発明では請求項８の発明において、レンズは光学部品の前端面に設けた窪みのなかに形成されており、レンズは前記前端面よりも突出していないものとされる。

請求項１０の発明では請求項９の発明において、電気接続部が組み込まれている部分の光学部品の前方端面は前記窪みが設けられている前端面より後方に位置しているものとされる。

請求項１１の発明では請求項１乃至１０のいずれかの発明において、光学部品の後方にコイルばねを備えているものとされる。

請求項１２の発明では請求項１乃至１１のいずれかの発明において、２つのコネクタは金属シェルをそれぞれ備えており、２つのコネクタの接続時には金属シェル同士が最初に嵌合するものとされる。

請求項１３の発明では請求項１乃至１１のいずれかの発明において、光学部品は光学部品を収容する収容部品に対して着脱可能とされている。

請求項１４の発明では請求項１３の発明において、収容部品は金属シェルと、金属シェル内に固定されて光学部品を位置決めする耐熱ガイドとよりなり、耐熱ガイドに光学部品を固定するロック片が一体形成されているものとされる。

請求項１５の発明では請求項１３の発明において、収容部品は金属シェルと、金属シェル内に固定されて光学部品を位置決めする耐熱ガイドとよりなり、金属シェルに光学部品を固定するロック片が一体形成されているものとされる。

請求項１６の発明では請求項１乃至１５のいずれかの発明において、２つのコネクタの少なくとも一方は光電変換回路を備えているものとされる。

請求項１７の発明によれば、携帯型電子機器は請求項１乃至１６記載のいずれかの光電複合コネクタにおける２つのコネクタのうちの一方を搭載しているものとされる。

この発明によれば、電気接続部を構成するピンは、その先端を電気接続用の接点として使用し、根元を光接続のための高精度な位置決めに使用するものとなっている。よって、従来、必要であった光接続のための位置決め用の専用のガイドピンは不要となる。

これにより、光電複合コネクタを構成する一方のコネクタにおいては、位置決め専用のガイドピンの配置スペースは不要となり、他方のコネクタにおいては、位置決め専用のガイドピンの嵌合スペースは不要となる。従って、この発明によれば、光電複合コネクタの小型化、軽薄化が可能となる。

この発明による光電複合コネクタの一実施例を示す斜視図。 Ａは図１に示した光電複合コネクタの一方のコネクタであるプラグの正面図、Ｂは図１に示した光電複合コネクタの他方のコネクタであるレセプタクルの正面図。 Ａはプラグとレセプタクルの電気接続部の構成を説明するための断面図、Ｂはプラグとレセプタクルの光接続部の構成を説明するための断面図。 プラグの前方側から見た分解斜視図。 プラグの後方側から見た分解斜視図。 レセプタクルの分解斜視図。 レセプタクルの基板への実装方法を説明するための図。 レセプタクルの基板への実装方法を説明するための図。 Ａは図３Ａに示した電気接続部の接続状態を示す断面図、Ｂは図３Ｂに示した光接続部の接続状態を示す断面図。 プラグとレセプタクルの嵌合過程を説明するための図。 Ａは電気接続部の要部構成を示す断面図、Ｂ〜Ｄは電気接続部の他の構成例を示す断面図。 レセプタクルの他の構成例を示す斜視図。 図１２に示したレセプタクルの分解斜視図。 図１２に示したレセプタクルの基板への実装方法を説明するための図。 図１２に示したレセプタクルの基板への実装方法を説明するための図。 光電変換回路を備えたレセプタクルの構成例を示す断面図。 レセプタクルの従来例を示す斜視図。 従来の光電複合コネクタにおけるＵＳＢコネクタとレセプタクルの構成を示す断面図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

図１はこの発明による光電複合コネクタの一実施例の外観を示したものであり、光電複合コネクタはプラグ３０とレセプタクル４０とよりなる２つのコネクタによって構成されている。図２Ａ，Ｂはプラグ３０及びレセプタクル４０をそれぞれ正面側（互いに接続される側）から見た状態を示したものであり、図３Ａ，Ｂはプラグ３０とレセプタクル４０の要部断面構造を示したものである。また、図４，５はプラグ３０を各部に分解して示したものであり、図６はレセプタクル４０を各部に分解して示したものである。

まず、プラグ３０の構成について説明する。

プラグ３０は図４，５に示したように、金属シェル３１，３２とガイド３３と光学部品３４と２本のピン３５とブロック３６と２つのコイルばね３７とハウジング３８とによって構成されている。プラグ３０は図１に示したようにケーブル５０の端末に取り付けられる。ケーブル５０はこの例では２本の電線５１と４本の光ファイバ５２を内部に有するものとなっている。

金属シェル３１は前方側に角筒状をなす嵌合部３１ａを備え、後方側には底面が開放された断面コ字形状の囲い部３１ｂを備えている。嵌合部３１ａと囲い部３１ｂは連結部３１ｃによって連結されており、連結部３１ｃは嵌合部３１ａの上面後端から立ち上げられた後、囲い部３１ｂの上面に連結するように折り曲げられた形状となっている。一方、嵌合部３１ａの下面後端からは連結部３１ｃと線対称形状をなすように延長部３１ｄが延長形成されている。

嵌合部３１ａの上面には一対の窓３１ｅが形成されており、連結部３１ｃにおける囲い部３１ｂの上面の延長上に位置する部分には一対のばね片３１ｆが内面側に突出するように切り起こされて形成されている。また、囲い部３１ｂの両側面にはそれぞれ一対の凸部３１ｇが切り起こされて突出形成されており、さらに延長部３１ｄの下面にも一対の凸部３１ｈが切り起こされて突出形成されている。なお、囲い部３１ｂの上面後方には台形状をなす延長部３１ｉが延長形成されており、さらに延長部３１ｉの先端には短冊状をなす突出片３１ｊが突出形成されている。

金属シェル３２は金属シェル３１と組み合わされて一体化されるもので、上面が開放された断面コ字形状をなす。金属シェル３２の後端側は金属シェル３１の台形状をなす延長部３１ｉの形状と対応するように幅が徐々に狭められており、下面後端には突出部３２ａが突出形成され、さらに突出部３２ａの先にケーブル固定部３２ｂが形成されている。ケーブル固定部３２ｂはケーブルのまわりを囲んで圧着できるようにＵ字形状をなす。

金属シェル３２の前端側にはわずかに幅狭とされた幅狭部３２ｃが設けられており、幅狭部３２ｃより後方の側壁と幅狭部３２ｃの側壁とはスリット３２ｄによって分断されている。幅狭部３２ｃの両側壁には窓３２ｅがそれぞれ形成されており、幅狭部３２ｃより後方の両側壁にもそれぞれ一対の窓３２ｆが形成されている。さらに、幅狭部３２ｃの下面にも一対の窓３２ｇが形成されている。

ガイド３３は樹脂製とされ、角筒状をなす本体部３３ａと、本体部３３ａから前方に突出延長された一対の位置決め片３３ｂとを有する。本体部３３ａは前端側の開口３３ｃが狭められており、一対の位置決め片３３ｂは開口３３ｃの左右両側に位置されている。本体部３３ａの上面の前端側には一対の凹部３３ｄが形成されており、本体部３３ａの上面及び下面の後端側にはそれぞれ窓３３ｅが形成されている。本体部３３ａの両側壁には後端から前方に向かってスリット３３ｆが形成されており、両側壁の前端側には凸部３３ｇがそれぞれ突出形成されている。また、両側壁の下端側には１段高くされた（側方に突出された）段部３３ｈがそれぞれ形成されている。

光学部品３４は直方体状をなし、後端には上下方向に突出して鍔部３４ａが形成されている。光学部品３４は光を透過する樹脂製とされる。光学部品３４の上面の後端側には凹部３４ｂが形成されており、凹部３４ｂより前方側には光ファイバ５２の端末が挿入固定される微細孔３４ｃ（図３Ｂ参照）が形成されている。微細孔３４ｃは４つ形成されており、光学部品３４の前端面３４ｄの、各微細孔３４ｃの延長上に位置する箇所には、集光レンズ３４ｅが形成されている。集光レンズ３４ｅは前端面３４ｄの長手方向に配列されて形成されており、これら集光レンズ３４ｅによって光接続部が構成されている。集光レンズ３４ｅは前端面３４ｄに設けた窪みのなかに形成されており、集光レンズ３４ｅは前端面３４ｄよりも突出しないようにされている。一方、凹部３４ｂの内部底面の微細孔３４ｃ寄りの部分には１段高い段部３４ｆが形成されており、この段部３４ｆには各微細孔３４ｃの延長上に位置するようにＶ溝３４ｇが形成されている。

光学部品３４の前端面３４ｄの長手方向において前端面３４ｄの両側に位置する部分の端面（前方端面）３４ｄ１は、前端面３４ｄよりわずかに後方に位置されており、この端面３４ｄ１にそれぞれ電気接続部をなす金属製のピン３５が設けられている。ピン３５はこの例ではインサート成形により光学部品３４に組み込まれている。

ピン３５は光学部品３４を貫通して設けられており、先端は光学部品３４の端面３４ｄ１から突出されている。ピン３５の後端側は筒状をなす筒部３５ａ（図３Ａ参照）とされ、光学部品３４の後方に突出されている。なお、ピン３５の中間部にはやや径が大とされた大径部３５ｂ（図３Ａ参照）が設けられている。

光学部品３４を構成する樹脂としては、例えばＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＣ（環状オレフィン・コポリマー）などを用いることができる。

ブロック３６は直方体状をなし、後端には鍔部３６ａが形成されている。ブロック３６は樹脂製とされる。ブロック３６には長円形をなす貫通穴３６ｂが前後方向に貫通形成されており、上面中央には貫通穴３６ｂと連通する切欠き３６ｃが前後方向全長に渡って形成されている。上面の前端側において切欠き３６ｃを挟む両側にはそれぞれ突起３６ｄが形成されている。また、鍔部３６ａの下面にも突起３６ｅが形成されている。なお、貫通穴３６ｂの内部において左右両側部分にはコイルばね３７の受けとなる受け部３６ｆ（図３Ａ参照）が内周に突出して形成されている。

ハウジング３８はプラグ３０の外形を構成するもので直方体形状をなす。ハウジング３８は上ハウジング３８ａと下ハウジング３８ｂの２体によって構成されており、詳細図示は省略しているが、互いに組み合わせて押し付けることにより一方の爪が他方に引っ掛かって固定一体化されるものとなっている。ハウジング３８の前面には開口３８ｃが形成されており、背面にはケーブル５０が挿入される円筒部３８ｄが突出形成されている。

以下、プラグ３０の組み立てについて順に説明する。

（１）ケーブル５０から取り出した電線５１及び光ファイバ５２をブロック３６の貫通穴３６ｂに通す。

（２）光学部品３４の各微細孔３４ｃに光ファイバ５２の端末を挿入して接着固定する。この際、光ファイバ５２がＶ溝３４ｇに位置決めされている部分も接着固定する。

（３）電線５１をコイルばね３７の内側に通してコイルばね３７を電線５１のまわりに位置させた後、ピン３５の筒部３５ａに電線５１の端末を挿入してピン３５に電線５１を接続する。接続は筒部３５ａをかしめることによって行う。

（４）金属シェル３１の嵌合部３１ａ内に一対の位置決め片３３ｂを挿入してガイド３３の本体部３３ａを金属シェル３１の囲い部３１ｂ内に位置させ、本体部３３ａを挟み込むように金属シェル３２を下側から取り付ける。金属シェル３１の計４つの凸部３１ｇは金属シェル３２の窓３２ｆにそれぞれ嵌り込み、金属シェル３１の一対の凸部３１ｈは金属シェル３２の窓３２ｇにそれぞれ嵌り込む。これにより、金属シェル３１と金属シェル３２は互いに固定一体化される。また、ガイド３３の一対の凹部３３ｄに金属シェル３１の一対のばね片３１ｆがそれぞれ嵌り、ガイド３３の一対の凸部３３ｇが金属シェル３２の窓３２ｅにそれぞれ嵌り込むことによってガイド３３は金属シェル３１，３２内に位置決め固定される。なお、金属シェル３１の囲い部３１ｂの両側面の下端はガイド３３の段部３３ｈに突き当たった状態となる。

（５）ガイド３３内に後方から光学部品３４を挿入し、さらに後方からブロック３６をガイド３３に嵌め込む。ブロック３６の上面の一対の突起３６ｄ及び下面の突起３６ｅはガイド３３の窓３３ｅにそれぞれ嵌り込み、これによりブロック３６は抜け止めされてガイド３３に固定される。２つのコイルばね３７は光学部品３４の後端面とブロック３６の貫通穴３６ｂ内に設けられている受け部３６ｆによって挟み込まれた状態となり、このコイルばね３７によって光学部品３４はガイド３３の開口３３ｃから突出する方向に押されて前端側が金属シェル３１の嵌合部３１ａ内に位置される。なお、光学部品３４には鍔部３４ａが設けられており、ガイド３３の前端の内面に鍔部３４ａが突き当たることによってガイド３３から抜け出ることはない。

（６）ケーブル５０を金属シェル３１，３２に固定する。固定は金属シェル３２のケーブル固定部３２ｂのＵ字内にケーブル５０を位置させた後、その上に金属シェル３１の突出片３１ｊを位置させ、ケーブル固定部３２ｂのＵ字の両端を内側に曲げ込むことによって行う。これによりケーブル５０は金属シェル３１，３２によって圧着固定される。

（７）最後にプラグ３０の外形を構成するハウジング３８を取り付ける。金属シェル３１の嵌合部３１ａはハウジング３８の開口３８ｃから突出される。ケーブル５０はハウジング３８の円筒部３８ｄから外部に引き出される。

上記のようにして、図１〜３に示したプラグ３０が完成する。なお、上述した例ではピン３５はインサート成形により光学部品３４に組み込まれるものとなっているが、これに替え、圧入によってピン３５を光学部品３４に組み込むようにしてもよい。

次に、レセプタクル４０の構成について説明する。

レセプタクル４０は図６に示したように、金属シェル４１と光学部品４２と耐熱ガイド４３と２つのソケット４４とブロック４５とによって構成されており、２本の電線６１と４本の光ファイバ６２が取り付けられるものとなっている。

金属シェル４１は角筒状をなし、その上面には一対のばね片４１ａが形成され、各ばね片４１ａの先端には金属シェル４１の内側に突出するように凸部４１ｂが形成されている。また、上面の後端には切欠き４１ｃが形成されている。金属シェル４１の両側壁部分には側壁から下方に突出延長されて端子４１ｄが形成されている。端子４１ｄは両側壁部分にそれぞれ一対形成されている。また、両側壁の後端側には窓４１ｅがそれぞれ形成されている。

耐熱ガイド４３は矩形状をなす枠部４３ａと、枠部４３ａの両側壁部分からそれぞれ前方に突出延長された一対のガイド片４３ｂと、枠部４３ａの両側壁部分からそれぞれ後方に突出延長された一対のロック片４３ｃとを有する。各ロック片４３ｃの先端は幅広とされてロック部４３ｄが形成されている。枠部４３ａの両側壁の外面には突起４３ｅがそれぞれ形成されており、枠部４３ａの上面には１段高い段部４３ｆが形成され、さらに段部４３ｆの両側に突条４３ｇがそれぞれ形成されている。

光学部品４２は直方体状をなし、光ファイバ６２の端末が挿入固定される微細孔４２ａ（図３Ｂ参照）が形成されている。微細孔４２ａは４つ形成されており、レンズブロック４２の前端面４２ｂの、各微細孔４２ａの延長上に位置する箇所には、集光レンズ４２ｃが形成されている。集光レンズ４２ｃは前端面４２ｂの長手方向に配列されて形成されており、これら集光レンズ４２ｃによって光接続部が構成されている。集光レンズ４２ｃは前端面４２ｂに設けた窪みのなかに形成されており、集光レンズ４２ｃは前端面４２ｂよりも突出しないようにされている。４つの集光レンズ４２ｃの配列ピッチはプラグ３０の４つの集光レンズ３４ｅの配列ピッチと一致されている。

光学部品４２の前端面４２ｂの長手方向において前端面４２ｂの両側に位置する部分の端面４２ｂ１は、前端面４２ｂに対し、わずかに後方に位置されており、この端面４２ｂ１にそれぞれ位置決め穴４２ｄが形成されている。各位置決め穴４２ｄの奥には位置決め穴４２ｄに続いて取り付け穴４２ｅ（図３Ａ参照）が形成されている。

光学部品４２の後端には上下方向に突出して鍔部４２ｆが形成されている。鍔部４２ｆの後端面には左右方向（長手方向）に溝４２ｇが後端面の全長に渡って形成されており、微細孔４２ａ及び取り付け穴４２ｅはこの溝４２ｇの底面に開口している。鍔部４２ｆは溝４２ｇによって上部と下部に分断されており、鍔部４２ｆの上部及び下部にはそれぞれ窓４２ｈが形成されている。

ブロック４５は基部４５ａと、基部４５ａから前方に突出された突出部４５ｂとよりなり、基部４５ａから突出部４５ｂに渡って長円形をなす貫通穴４５ｃが貫通形成されている。基部４５ａの両側面にはそれぞれ長円切欠き４５ｄが形成されており、基部４５ａの両側面において長円切欠き４５ｄを挟む上下には爪４５ｅがそれぞれ突出形成されている。また、突出部４５ｂの上面及び下面には突起４５ｆがそれぞれ形成されている。

ソケット４４は中間部４４ａが軸状とされ、中間部４４ａより前方には電気接続部をなす一対のばね接点４４ｂが中間部４４ａから突出されて形成されている。ばね接点４４ｂは断面略半円弧形状とされ、片持ち梁状とされている。一対のばね接点４４ｂは互いに対向するように形成されており、先端側は互いに近接してすぼまった状態となっている。ソケット４４の中間部４４ａより後方は筒状をなす筒部４４ｃとされている。なお、中間部４４ａの後端側にはやや径が大とされた大径部４４ｄが設けられている。

以下にレセプタクル各部の構成材料を例示する。

・金属シェル４１…ステンレス鋼
・耐熱ガイド４３…ＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）な
ど＜耐熱性がある材料＞
・光学部品４２ …ＰＥＩ、ＰＣ、ＣＯＣなど＜光を透過する樹脂＞
・ブロック４５ …ＬＣＰ、ＰＰＳ、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡ
（ポリアミド）など＜耐熱性は特に必要ない＞
・ソケット４４ …銅合金

次に、レセプタクル４０の組み立てについて順に説明する。

（１）光ファイバ６２をブロック４５の貫通穴４５ｃに通す。

（２）レンズブロック４２の各微細孔４２ａに光ファイバ６２の端末を挿入して接着固定する。

（３）ソケット４４の筒部４４ｃに電線６１の端末を挿入し、半田付けにより接続する。

（４）ブロック４５の２つの長円切欠き４５ｄにそれぞれソケット４４の筒部４４ｃを挿入してブロック４５と２つのソケット４４を一体化する。ソケット４４の大径部４４ｄはブロック４５の基部４５ａの前面に位置し、ソケット４４は大径部４４ｄが基部４５ａの前面と突き当たることにより後方への動きが規制される。

（５）ソケット４４を保持したブロック４５の突出部４５ｂを光学部品４２の溝４２ｇに後方から嵌め込む。ブロック４５と光学部品４２はブロック４５の上下２つの突起４５ｆが光学部品４２の窓４２ｈにそれぞれ位置して引っ掛かることにより互いに固定される。２つのソケット４４は光学部品４２の取り付け穴４２ｅに挿入されて図３Ａに示した状態となる。

（６）金属シェル４１に後方から耐熱ガイド４３を組み込む。耐熱ガイド４３に設けられている２つの突起４３ｅが金属シェル４１の窓４１ｅにそれぞれ位置して引っ掛かることにより金属シェル４１と耐熱ガイド４３は互いに固定される。耐熱ガイド４３の段部４３ｆは金属シェル４１の切欠き４１ｃに嵌まった状態となる。耐熱ガイド４３の２つのガイド片４３ｂは金属シェル４１内に位置し、２つのロック片４３ｃは金属シェル４１の後方に突出される。

（７）ブロック４５が取り付けられた光学部品４２を金属シェル４１に取り付けられた耐熱ガイド４３内に後方から嵌め込む。耐熱ガイド４３の一対のロック片４３ｃの先端のロック部４３ｄがブロック４５の基部４５ａの両側面にそれぞれ形成されている爪４５ｅに引っ掛かることにより光学部品４２は耐熱ガイド４３に固定されて金属シェル４１内に収容される。なお、光学部品４２は耐熱ガイド４３の枠部４３ａに囲まれて位置決めされる。

上記のようにして図１〜３に示したレセプタクル４０が完成する。

レセプタクル４０は上述したように、光ファイバ６２、ブロック４５、ソケット４４及び電線６１が組み付けられた光学部品４２が金属シェル４１に組み込まれた耐熱ガイド４３に最後に収容されて完成するものとなっており、つまり光学部品４２が光学部品４２を収容する収容部品に収容されてレセプタクル４０が完成するものとなっている。収容部品に対する光学部品４２の固定は耐熱ガイド４３に設けられた一対のロック片４３ｃがブロック４５に形成された爪４５ｅに引っ掛かることによって行われ、このようなロック片４３ｃと爪４５ｅとよりなるロック機構を採用したことにより、光学部品４２は収容部品に対して容易に着脱可能とされている。これにより、この例では以下のような長所を有する。

即ち、レセプタクル４０は基板に実装されるものとなっているが、実装にリフロー技術を用いる場合、レセプタクル４０は例えば２５０℃といった高温にさらされることになる。このようなリフロー温度は光学部品４２や光ファイバ６２等の耐熱温度を超えるものであり、よって光学部品４２や光ファイバ６２に熱劣化が生じて性能が損なわれることになり、またゴミやガス等により汚染されているリフロー時の雰囲気により光学部品４２が汚染されて性能が損なわれることになる。

この例では光学部品４２が着脱可能とされているため、このような重大な問題を回避することができる。図７及び８はこの様子を示したものであり、レセプタクル４０を基板７０にリフロー実装する際には、光ファイバ６２、ブロック４５、ソケット４４及び電線６１が組み付けられた光学部品４２を収容部品（耐熱ガイド４３が組み込まれた金属シェル４１）から取り外した状態で図７Ａ，図８Ａに示したように収容部品を基板７０にリフロー実装し、実装後、図７Ｂ，図８Ｂに示したように光学部品４２を取り付ける。これにより光学部品４２や光ファイバ６２の性能を損なうことなく、レセプタクル４０を基板７０にリフロー実装することができる。

なお、収容部品は、光学部品４２を繰り返し着脱することができ、よって例えば光学部品４２に不具合が生じても容易に修理することができる。

図９Ａ，Ｂは上記のような構成を有するレセプタクル４０とプラグ３０が嵌合され、電気接続と光接続とが行われた状態をそれぞれ示したものであり、図９Ａ，Ｂはそれぞれ図３Ａ，Ｂと対応した図となっている。なお、基板７０の図示は省略している。

電気接続は図９Ａに示したようにプラグ３０のピン３５がレセプタクル４０の位置決め穴４２ｄに挿入され、さらに一対のばね接点４４ｂ間に挿入されて一対のばね接点４４ｂにピン３５の先端が挟み込まれることによって行われる。なお、プラグ３０の金属シェル３１の嵌合部３１ａは、レセプタクル４０の金属シェル４１内に嵌め込まれて金属シェル４１と接触しており、これによりグランド接続が行われる。

光接続は図９Ｂに示したようにプラグ３０の光学部品３４の前端面３４ｄと、レセプタクル４０の光学部品４２の前端面４２ｂとが突き当てられて、集光レンズ３４ｅと４２ｃとが互いに対向されることによって行われる。この例では集光レンズ３４ｅ，４２ｃともに前端面３４ｄ，４２ｂよりも突出していないので、集光レンズ同士は接触することがなく、光接続は集光レンズ３４ｅ，４２ｃによる空間結合によって行われるものとなっている。

光接続には極めて高精度な位置決めが要求されるが、この例ではレセプタクル４０にはばね接点４４ｂの前方に位置決め穴４２ｄが設けられており、プラグ３０のピン３５がこの位置決め穴４２ｄに挿入され、図９Ａに示したようにピン３５の根元が位置決め穴４２ｄに嵌まることで、光接続のための高精度な位置決めが行われるものとなっている。

このようにこの例では電気接続部を構成するピン３５の先端がばね接点４４ｂと接触して電気接続が行われ、このピン３５の根元を光接続のための位置決めに使用するものとなっており、接続方向において光接続部の位置（集光レンズ３４ｅ，４２ｃの位置）とほぼ同じ位置で位置決めを行うため、高精度な位置決めが可能となっている。具体的には、本発明におけるピン３５の先端とは図９Ａ中、破線ａで囲んだ部分の電気接続機能部を示し、ピン３５の根元とは破線ｂで囲んだ部分の光接続のための位置決め機能部を示す。従って、電気接続機能部と光接続のための位置決め機能部が図９Ａの位置関係で配置されていれば、それぞれが物理的なピンの先端、根元に位置しなくともよい。

図１０（１）〜（４）はプラグ３０とレセプタクル４０の嵌合過程を順に示したものである。なお、図１０（１）は嵌合前の状態を示す。

プラグ３０とレセプタクル４０の接続時には、図１０（２）に示したように、最初にプラグ３０の金属シェル３１とレセプタクル４０の金属シェル４１が嵌合する。金属シェル同士の嵌合によりプラグ３０とレセプタクル４０とはほぼ位置決めされ、これにより図１０（３）に示したレセプタクル４０の位置決め穴４２ｄへのプラグ３０のピン３５の挿入が容易となる。なお、光学部品３４に設けられた一対のピン３５が支障なく、良好に位置決め穴４２ｄに挿入されるように、プラグ３０の光学部品３４は金属シェル３１に対してわずかに動きうるフローティング構造を採用している。

さらに、嵌合を進めることにより、光学部品３４の前端面３４ｄは光学部品４２の前端面４２ｂに押し付けられる。これにより、光学部品同士の角度ずれも矯正されて、図１０（４）に示した嵌合完了状態となり、電気接続と光接続が完了する。レセプタクル４０の金属シェル４１に形成されているばね片４１ａの先端の凸部４１ｂは、プラグ３０の金属シェル３１に形成されている窓３１ｅに嵌り込み、これにより抜け止めされ、嵌合状態が保持される。

上述した例ではプラグ３０及びレセプタクル４０は４つの光接続部と２つの電気接続部を有するものとなっているが、光接続部の数は特に限定されない。一方、電気接続部の数、言い換えればピン３５の本数は少なくとも２本とされる。上述した例に示したように２本のピン３５を光接続部を挟んでプラグ３０の両脇に配置すれば、光接続のための位置決めをより高精度に行うことができる。

なお、ピン３５とばね接点４４ｂとの接触による電気接続においては、金属同士の接触、こすれにより金属摩耗粉が発生する恐れがあるが、ピン３５とばね接点４４ｂとは光接続のための高精度な位置決めを担う位置決め穴４２ｄより奥まった位置で接触するため、金属摩耗粉が位置決め穴４２ｄの内壁面に付着するといったことは生じにくいものとなっている。また、ピン３５は位置決め穴４２ｄに挿入されるため、こすれにより発生する樹脂摩耗粉やゴミ等が例えばピン３５が設けられている光学部品３４の端面３４ｄ１や位置決め穴４２ｄが設けられている光学部品４２の端面４２ｂ１に付着残留するといったことが生じうるが、これら端面３４ｄ１，４２ｂ１は光接続を担う前端面３４ｄ，４２ｂよりそれぞれ後方に位置しているため、たとえ樹脂摩耗粉やゴミ等が付着残留したとしても光接続がその影響を受けることはない。

図１１Ａは上述したプラグ３０とレセプタクル４０の電気接続部をさらに拡大して示したものである。図１１Ｂ〜Ｄは電気接続部の他の構成例を示したものである。

図１１Ｂはピン３５’の先端の径を根元の径より小さくし、これに対応して一対のばね接点４４ｂ’の先端がなすピン３５’の挿入空間を図１１Ａに示した状態より狭くしたものであり、図１１Ｃは図１１Ｂと同様のばね接点４４ｂ’とし、ピン３５’’の先端を先細形状としたものである。

このような形状を有するピン３５’，３５’’を採用すれば、高精度な位置決めを行うべく、ピン３５’，３５’’の根元部分と位置決め穴４２ｄとの嵌合における隙間（クリアランス）を小さくしても、位置決め穴４２ｄへの挿入を容易に行うことができる。

図１１Ｄはレセプタクル４０側に設けられる電気接続部をばね接点４４ｂではなく、ピン（第２のピン）４４ｅとし、プラグ３０側のピン（第１のピン）３５の先端にばね接点３５ｃを一体形成したものであり、このような構成を採用することもできる。ピン３５の延伸方向と直交する面内において一対のばね接点３５ｃが占める領域の径はピン３５の根元の径より小さくされる。これにより、このような先端にばね接点３５ｃを有するピン３５であっても位置決め穴４２ｄへの挿入を良好に行うことができる。この例ではプラグ３０のピン３５のばね接点３５ｃと、レセプタクル４０のピン４４ｅとが接触することによって電気接続が行われる。

以上説明した実施例においては、互いに接続される光接続部の双方にレンズが設けられているが、レンズは一方だけでもよく、またレンズをなしとしてもよい。例えば、レンズがない場合は光ファイバ５２，６２の端面同士が突き当てられる。

上述したレセプタクル４０では、光ファイバ６２、ブロック４５、ソケット４４及び電線６１が組み付けられた光学部品４２を収容部品（耐熱ガイド４３が組み込まれた金属シェル４１）に固定するためのロック機構は、耐熱ガイド４３に設けたロック片４３ｃとブロック４５の爪４５ｅとによって構成されているが、ロック片は金属シェルに設けることもできる。

図１２はこのように金属シェルにロック片を設けたレセプタクル４０’を示したものであり、図１３は図１２に示したレセプタクル４０’を各部に分解して示したものである。なお、図１及び図６と対応する部分には同一符号を付してある。

一対のロック片４１ｆは金属シェル４１’の両側壁から後方に突出延長されて形成されており、各ロック片４１ｆの先端は幅広とされてロック部４１ｇが形成されている。なお、一対のロック片４１ｆはロック部４１ｇが互いに少し近接するように図１２，１３に示したように折り曲げられている。

耐熱ガイド４３’は前述の図６に示した耐熱ガイド４３から一対のロック片４３ｃが削除された形状とされる。

図１４，１５は前述した図７，８と同様、レセプタクル４０’を基板７０にリフロー実装する際の様子を示したものであり、図１４Ａ，図１５Ａに示したように光学部品４２を収容部品から取り外した状態で収容部品を基板７０にリフロー実装し、実装後、図１４Ｂ，図１５Ｂに示したように光学部品４２を取り付け、金属シェル４１’の一対のロック片４１ｆをブロック４５の爪４５ｅに引っ掛けることによって収容部品に光学部品４２を固定する。

このように、ロック片は金属シェルに設けてもよく、これによっても収容部品に対して光学部品を着脱可能とすることができる。

なお、プラグとレセプタクルとよりなる２つのコネクタの少なくとも一方が光電変換回路を具備する構成としてもよい。図１６はこのような構成の一例として光電変換回路を備えたレセプタクル４０’’を示したものである。図１６において、４６は回路基板を示し、４７は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、４８はＩＣを示す。光学部品４２にはミラー面４２ｉが形成されており、また面発光レーザ４７と対向する位置には集光レンズ４２ｊが形成されている。

以上、この発明による光電複合コネクタの実施例について説明したが、この発明によれば光電複合コネクタの小型化、軽薄化が可能であり、スマートフォンやタブレットなどの携帯型電子機器への搭載に極めて適したものとなる。携帯型電子機器にはプラグとレセプタクルとよりなる２つのコネクタのうちの一方、例えばレセプタクルが搭載される。

１０ レセプタクル １１ 本体部
１１ａ 突設部 １１ｂ 収容部
１２ 光デバイス部 １３ 導体
１３ａ 接続部 １４ 基板
１４ａ 発光素子 １４ｂ ＩＣチップ
１５ レンズケース １５ａ，１５ｂ レンズ部
１６ ミラー部品 １６ａ ミラー
１６ｂ，１６ｃ ガイドピン １７ 端子
１８ メタルシェル １８ａ，１８ｂ 突出部
２０ ＵＳＢコネクタ ２１ 差込部
２１ａ 上面 ２１ｂ 下面
２２ フェルール ２２ａ レンズ
３０ プラグ ３１ 金属シェル
３１ａ 嵌合部 ３１ｂ 囲い部
３１ｃ 連結部 ３１ｄ 延長部
３１ｅ 窓 ３１ｆ ばね片
３１ｇ，３１ｈ 凸部 ３１ｉ 延長部
３１ｊ 突出片 ３２ 金属シェル
３２ａ 突出部 ３２ｂ ケーブル固定部
３２ｃ 幅狭部 ３２ｄ スリット
３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ 窓 ３３ ガイド
３３ａ 本体部 ３３ｂ 位置決め片
３３ｃ 開口 ３３ｄ 凹部
３３ｅ 窓 ３３ｆ スリット
３３ｇ 凸部 ３３ｈ 段部
３４ 光学部品 ３４ａ 鍔部
３４ｂ 凹部 ３４ｃ 微細孔
３４ｄ 前端面 ３４ｄ１ 端面
３４ｅ 集光レンズ ３４ｆ 段部
３４ｇ Ｖ溝 ３５，３５’，３５’’ ピン
３５ａ 筒部 ３５ｂ 大径部
３５ｃ ばね接点 ３６ ブロック
３６ａ 鍔部 ３６ｂ 貫通穴
３６ｃ 切欠き ３６ｄ，３６ｅ 突起
３６ｆ 受け部 ３７ コイルばね
３８ ハウジング ３８ａ 上ハウジング
３８ｂ 下ハウジング ３８ｃ 開口
３８ｄ 円筒部 ４０，４０’，４０’’ レセプタクル
４１，４１’ 金属シェル ４１ａ ばね片
４１ｂ 凸部 ４１ｃ 切欠き
４１ｄ 端子 ４１ｅ 窓
４１ｆ ロック片 ４１ｇ ロック部
４２，４２’ 光学部品 ４２ａ 微細孔
４２ｂ 前端面 ４２ｂ１ 端面
４２ｃ 集光レンズ ４２ｄ 位置決め穴
４２ｅ 取り付け穴 ４２ｆ 鍔部
４２ｇ 溝 ４２ｈ 窓
４２ｉ ミラー面 ４２ｊ 集光レンズ
４３，４３’ 耐熱ガイド ４３ａ 枠部
４３ｂ ガイド片 ４３ｃ ロック片
４３ｄ ロック部 ４３ｅ 突起
４３ｆ 段部 ４３ｇ 突条
４４ ソケット ４４ａ 中間部
４４ｂ，４４ｂ’ ばね接点 ４４ｃ 筒部
４４ｄ 大径部 ４４ｅ ピン
４５ ブロック ４５ａ 基部
４５ｂ 突出部 ４５ｃ 貫通穴
４５ｄ 切欠き ４５ｅ 爪
４５ｆ 突起 ４６ 回路基板
４７ 面発光レーザ ４８ ＩＣ
５０ ケーブル ５１ 電線
５２ 光ファイバ ６１ 電線
６２ 光ファイバ ７０ 基板

Claims (17)

1. 少なくとも１つの光接続部と、少なくとも２つの電気接続部をそれぞれ有する２つのコネクタからなる光電複合コネクタであって、
   前記コネクタの少なくとも一方は前記光接続部を含む光学部品が光を透過する樹脂からなり、前記光学部品に前記電気接続部が組み込まれており、
   互いに接続される前記電気接続部の一方はピンとされ、他方はばね接点とされ、
   前記ばね接点を有する前記コネクタは、前記ばね接点の前方に前記ピンが挿入される位置決め穴を備え、
   前記ピンの先端が前記ばね接点と接触して電気接続がなされ、前記ピンの根元が前記位置決め穴に嵌まることで光接続のための位置決めがなされることを特徴とする光電複合コネクタ。
2. 少なくとも１つの光接続部と、少なくとも２つの電気接続部をそれぞれ有する２つのコネクタからなる光電複合コネクタであって、
   前記コネクタの少なくとも一方は前記光接続部を含む光学部品が光を透過する樹脂からなり、前記光学部品に前記電気接続部が組み込まれており、
   互いに接続される前記電気接続部の一方は先端にばね接点が一体形成された第１のピンとされ、他方は第２のピンとされ、
   前記第２のピンを有する前記コネクタは、前記第２のピンの前方に前記第１のピンが挿入される位置決め穴を備え、
   前記第１のピンの先端の前記ばね接点が前記第２のピンと接触して電気接続がなされ、前記第１のピンの根元が前記位置決め穴に嵌まることで光接続のための位置決めがなされることを特徴とする光電複合コネクタ。
3. 請求項１記載の光電複合コネクタにおいて、
   前記ピンの根元の径は先端の径より大きいことを特徴とする光電複合コネクタ。
4. 請求項２記載の光電複合コネクタにおいて、
   前記第１のピンの延伸方向と直交する面内において前記ばね接点が占める領域の径は前記根元の径より小さいことを特徴とする光電複合コネクタ。
5. 請求項１乃至４記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
   前記電気接続部は圧入により前記光学部品に組み込まれていることを特徴とする光電複合コネクタ。
6. 請求項１乃至４記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
   前記電気接続部はインサート成形により前記光学部品に組み込まれていることを特徴とする光電複合コネクタ。
7. 請求項１乃至６記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
   前記電気接続部は前記光接続部を挟んで前記光学部品の両脇に配置されていることを特徴とする光電複合コネクタ。
8. 請求項１乃至７記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
   前記光学部品に前記光接続部を構成するレンズが一体形成されていることを特徴とする光電複合コネクタ。
9. 請求項８記載の光電複合コネクタにおいて、
   前記レンズは前記光学部品の前端面に設けた窪みのなかに形成されており、
   前記レンズは前記前端面よりも突出していないことを特徴とする光電複合コネクタ。
10. 請求項９記載の光電複合コネクタにおいて、
    前記電気接続部が組み込まれている部分の前記光学部品の前方端面は前記窪みが設けられている前端面より後方に位置していることを特徴とする光電複合コネクタ。
11. 請求項１乃至１０記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
    前記光学部品の後方にコイルばねを備えていることを特徴とする光電複合コネクタ。
12. 請求項１乃至１１記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
    前記２つのコネクタは金属シェルをそれぞれ備えており、
    前記２つのコネクタの接続時には前記金属シェル同士が最初に嵌合することを特徴とする光電複合コネクタ。
13. 請求項１乃至１１記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
    前記光学部品は前記光学部品を収容する収容部品に対して着脱可能とされていることを特徴とする光電複合コネクタ。
14. 請求項１３記載の光電複合コネクタにおいて、
    前記収容部品は金属シェルと、前記金属シェル内に固定されて前記光学部品を位置決めする耐熱ガイドとよりなり、
    前記耐熱ガイドに前記光学部品を固定するロック片が一体形成されていることを特徴とする光電複合コネクタ。
15. 請求項１３記載の光電複合コネクタにおいて、
    前記収容部品は金属シェルと、前記金属シェル内に固定されて前記光学部品を位置決めする耐熱ガイドとよりなり、
    前記金属シェルに前記光学部品を固定するロック片が一体形成されていることを特徴とする光電複合コネクタ。
16. 請求項１乃至１５記載のいずれかの光電複合コネクタにおいて、
    前記２つのコネクタの少なくとも一方は光電変換回路を備えていることを特徴とする光電複合コネクタ。
17. 請求項１乃至１６記載のいずれかの光電複合コネクタにおける２つのコネクタのうちの一方を搭載していることを特徴とする携帯型電子機器。

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