JP6441016B2 - 光結合部材、光コネクタ及び電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、発光素子からの光を集光して光ファイバに入射したり、光ファイバから出射する光を受光素子に集光したりする場合に使用される光結合部材、並びに、これを備えた光コネクタ及び電気コネクタに関する。

光結合部材は、光源から出射される光を光ファイバ内で伝搬させ、必要に応じて空中に出射させる際、或いは、空中を伝搬する光を光ファイバ内に入射させる際に使用される。このような光結合部材の一態様として、例えば、光ファイバの端部を嵌着するソケット本体に、光学レンズ及び円筒状の磁石を装着するソケットと、光ファイバの端部を嵌着するプラグ本体に、円筒状の磁石を装着するプラグとを具備する光コネクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光コネクタによれば、光ファイバの端面と光学レンズの球面とを常に当接せしめ、磁石の吸引力でソケットとプラグとを結合することにより、光ファイバの端面が完全平面でない場合であっても高い伝達効率を確保することができる。

実開昭６１−７０８１７号公報

しかしながら、上述した従来の光コネクタにおいては、ソケットに装着される磁石がプラグ側に形成された孔の内部に配置される一方、プラグに装着される磁石がソケット側に設けられた挿入軸の周囲に配置されている。そして、ソケットに対してプラグを結合する際は、ソケットに形成された孔を規定する円筒状の壁部内にプラグ側の磁石を挿入すると共に、磁石からソケット側に突出する挿入軸をソケット側の磁石の内側に挿入する作業が必要となる。このため、ソケットに対してプラグを挿入する作業が必要となり、光コネクタの結合作業が煩雑化するという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な結合作業を必要とすることなく、光ファイバ内の光の伝搬効率を向上することができる光結合部材、光コネクタ及び電気コネクタを提供することを目的とする。

本発明の光結合部材は、一端にレンズを収容する収容部が形成され、他端に光ファイバが挿入される挿入孔が形成される保持部材と、前記保持部材の一端における前記レンズの収容方向と交差する方向の外側に設けられる吸着部材と、を具備し、前記吸着部材は、前記レンズの中心を、結合対象に設けられる光学要素の中心に位置合わせする吸着力を発生させる磁石であり、前記磁石における前記結合対象側の断面の磁極は、結合対象側磁石の断面の磁極と異なっており、前記保持部材の一端側である前端部及び前記磁石における前記結合対象側の断面は、前記結合対象との密着面であり、前記レンズの前端部は、前記保持部材の前端部に一致していることを特徴とする。

上記光結合部材によれば、保持部材に設けられた吸着部材の吸着力によって、レンズの中心が結合対象に設けられる光学要素の中心に位置合わせされることから、保持部材を結合対象に接近させるだけでレンズと光学要素とを簡単に位置合わせすることができる。これにより、複雑な結合作業を必要とすることなく、光ファイバ内の光の伝搬効率を向上することが可能となる。

例えば、上記光結合部材において、前記吸着部材は、磁石で構成される。この場合には、磁石からの吸着力によりレンズの中心と結合対象に設けられる光学要素の中心とが位置合わせされることから、結合対象に対して容易に着脱することができると共に、長期間に亘って繰り返し着脱することが可能となる。

上記光結合部材において、前記磁石は、前記レンズの収容方向と交差する方向の断面の形状が、前記光学要素の周囲に配置される結合対象側磁石の断面と同一の形状を有することが好ましい。この場合には、磁石の断面形状が結合対象側磁石の断面形状と同一に構成されることから、これらの磁石の吸着力により断面同士を密着させることができる。これにより、結合対象に対して安定して光結合部材を結合させることが可能となる。

例えば、上記光結合部材において、前記磁石は、前記レンズの収容方向と交差する方向の断面の外形形状が、当該レンズの中心を中心点とした真円形状である。この場合には、結合対象側磁石と吸着する際に磁石が回転することがない。このため、磁石が設けられる保持部材の回転を防止できるので、保持部材に保持される光ファイバが捻じれる事態を防止することが可能となる。

また、上記光結合部材において、前記吸着部材における前記結合対象側の断面は、前記レンズの結合対象側の端部と同一の位置に配置されることが好ましい。この場合には、レンズと結合対象の光学要素との間の距離を短縮することができるので、光学要素とレンズとの間の間隙の増大に伴って光ファイバ内の光の伝搬効率が低下するのを回避することが可能となる。

なお、上記光結合部材において、前記吸着部材における前記結合対象側の断面は、前記レンズの結合対象側の端部よりも結合対象側に配置されるようにしてもよい。この場合には、吸着部材の断面がレンズよりも結合対象側に配置されることから、意図しない接触等に起因してレンズの表面が損傷する事態を防止することが可能となる。

さらに、上記光結合部材においては、前記吸着部材における前記レンズの収容方向と交差する方向の断面側に前記結合対象を案内するガイド部材を更に具備することが好ましい。この場合には、ガイド部材により結合対象が吸着部材の断面に案内されることから、ガイド部材に沿って吸着部材に結合対象を吸着させることができる。これにより、結合対象と光結合部材とを容易に結合させることが可能となる。

さらに、上記光結合部材においては、前記結合対象と結合した状態の前記吸着部材を固定する固定部材を更に具備することが好ましい。この場合には、固定部材により結合対象と結合した状態の吸着部材が固定されることから、結合対象と光結合部材との位置がずれるのを防止することができる。これにより、位置ずれに伴って光ファイバ内の光の伝搬効率が低下する事態を防止することが可能となる。

本発明の光コネクタは、上記いずれかに記載の光結合部材を備えたことを特徴とする。この構成によれば、上記した光結合部材で得られる効果を光コネクタで享受することが可能となる。

本発明の電気コネクタは、上記いずれかに記載の光結合部材と、電気信号の伝達用の接点端子とを具備することを特徴とする。この構成によれば、電気コネクタを接続するだけで接続対象との間で光ファイバによって伝搬される光信号と共に電気信号を伝達することができるので、使用者の接続作業を簡素化することが可能となる。

本発明によれば、複雑な結合作業を必要とすることなく、光ファイバ内の光の伝搬効率を向上することが可能となる。

本実施の形態に係る光結合部材の説明図である。 図１に示すＡ−Ａ矢視断面図である。 図２に示す２点鎖線Ｂ内の拡大図である。 本実施の形態に係る光結合部材の結合作業の説明図である。 本実施の形態の変形例に係る光結合部材の説明図である。 本実施の形態の変形例に係る光結合部材の説明図である。 本実施の形態に係る光結合部材の適用例の説明図である。 本実施の形態に係る光結合部材の適用例の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。以下の説明においては、本発明に係る光結合部材により保持される光ファイバがプラスチック光ファイバで構成される場合を例として説明する。しかしながら、本発明に係る光結合部材により保持される光ファイバは、これに限定されるものではなくガラスファイバで構成されてもよい。

図１は、本実施の形態に係る光結合部材の説明図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図１及び図２に示す光結合部材１０においては、説明の便宜上、同図に示す左方側を前方側と呼び、同図に示す右方側を後方側と呼ぶものとする。また、図１及び図２においては、説明の便宜上、光結合部材１０が有するホルダ１１に保持される光ファイバ１３を示している。さらに、図１においては、説明の便宜上、磁石１４の内側に配置されるホルダ１１の一部を破線で示している。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る光結合部材１０は、概して円筒形状を有する保持部材としてのホルダ１１と、このホルダ１１の一端部に保持されるボールレンズ１２と、ホルダ１１の一端部の外周に設けられた吸着部材としての磁石１４とを含んで構成されている。例えば、本実施の形態に係る光結合部材１０においては、光ファイバ１３としてプラスチック光ファイバが好適に挿入される。

ホルダ１１は、例えば、ステンレス等の金属材料で形成される。特に加工性の点から、ホルダ１１は、オーステナイト系ステンレスで形成されることが好ましい。図２に示すように、ホルダ１１における後端部には、光ファイバ１３が挿入される挿入孔１１ａが設けられている。一方、ホルダ１１における前端部（ボールレンズ１２側の端部）には、開口部１１ｂが設けられている。この開口部１１ｂの内側には、ボールレンズ１２を収容する収容部１１ｃが設けられている。この収容部１１ｃは、ボールレンズ１２の表面の損傷を防止するためにボールレンズ１２全体をその内側に収容可能な寸法に設けられ、ボールレンズ１２が圧入可能に構成されている。

ホルダ１１の内部には、光ファイバ１３の外径寸法よりも僅かに大径の貫通孔１１ｄが設けられている。この貫通孔１１ｄは、挿入孔１１ａに連通すると共に、収容部１１ｃに連通して設けられている。さらに、ホルダ１１には、その外周部から工具等により押圧加工を施すことで形成される複数の陥没部１１ｅが設けられている。これらの陥没部１１ｅは、収容部１１ｃと貫通孔１１ｄとの間に設けられ、詳細について後述するように、ボールレンズ１２及び光ファイバ１３の位置決めに利用される。

ボールレンズ１２は、例えば、ガラス材料で形成され、球形状を有する。図２に示すように、ボールレンズ１２は、その前端部が、ホルダ１１の前端部と同一の位置に配置されるように収容部１１ｃに収容される。また、ボールレンズ１２は、収容部１１ｃ内に収容された状態において、貫通孔１１ｄに挿入された光ファイバ１３の先端部に臨むように配置されている。すなわち、ホルダ１１に陥没部１１ｅを設けることで形成される内壁面に位置決めされた状態において、ボールレンズ１２と光ファイバ１３とは、一定の位置関係を有する位置に位置決めされる。このとき、ボールレンズ１２は、光ファイバ１３の先端面（前端面）に対向して配置された状態となっている。ボールレンズ１２は、光ファイバ１３から入射される光を平行状態に調整するコリメートレンズで構成することができる。

光ファイバ１３は、その中心を貫通して設けられるコア１３ａと、このコア１３ａを被覆するクラッド１３ｂと、このクラッド１３ｂを被覆して補強する補強層１３ｃとから構成される。光ファイバ１３のボールレンズ１２に対向する端面においては、コア１３ａ、クラッド１３ｂ及び補強層１３ｃが同一平面上に配置されている。すなわち、ボールレンズ１２に対向する端面において、コア１３ａ、クラッド１３ｂ及び補強層１３ｃが揃って配置されている。

光ファイバ１３は、挿入孔１１ａを介して貫通孔１１ｄに挿入され、その先端部がボールレンズ１２の近傍でその球面に対向するように配置した状態で固定されている。例えば、光ファイバ１３は、ホルダ１１の内周面に塗布された接着剤により固定される。なお、ホルダ１１の一部を変形させることで光ファイバ１３を固定するようにしてもよい。

本実施の形態に係る光結合部材１０において、光ファイバ１３は、例えば、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型光ファイバで構成され、ファイバ軸に垂直な断面で屈折率が連続的に変化するように構成されている。また、コア１３ａ及びクラッド１３ｂは、例えば、Ｃ−Ｈ結合のＨをＦに置換した全フッ素置換光学樹脂で構成されている。このように、光ファイバ１３を全フッ素置換光学樹脂で構成すると共に、ＧＩ型光ファイバで構成することにより、高速かつ大容量通信を実現することができる。

光結合部材１０においては、コストの上昇を抑制しつつ、簡易にボールレンズ１２と光ファイバ１３との位置決めを行うためにホルダ１１に設けた陥没部１１ｅを利用する。具体的には、ホルダ１１に陥没部１１ｅを設けることで形成される当接面（傾斜面）に、ボールレンズ１２及び光ファイバ１３の一部を当接させて位置決めを行うことにより、これらの位置決め用のスペーサなどの構成を不要とし、コストの上昇を抑制しつつ、簡易にボールレンズ１２と光ファイバ１３との位置決めを可能とする。

ここで、ホルダ１１におけるボールレンズ１２及び光ファイバ１３の位置決め方法について図３を用いて説明する。図３は、図２に示す２点鎖線Ｂ内の拡大図である。図３に示すように、陥没部１１ｅを設けることで形成される傾斜面のうち、ボールレンズ１２に対向する部分には、ボールレンズ１２の一部が当接する一方、光ファイバ１３に対向する部分には、光ファイバ１３を構成するコア１３ａ以外のクラッド１３ｂ又は補強層１３ｃ、或いはクラッド１３ｂ及び補強層１３ｃの一部が当接する。このように当接した状態でボールレンズ１２及び光ファイバ１３がそれぞれホルダ１１の所定位置に位置決めされる。

図３に示すように、陥没部１１ｅは、光ファイバ１３の挿入方向と直交する平面（例えば、図３に示す光ファイバ１３の端面と平行に配置され、陥没部１１ｅの中心を通過する平面Ｃ）に対して、ボールレンズ１２に対向する部分の角度と、光ファイバ１３に対向する部分の角度とが異なる角度に設けられている。このような陥没部１１ｅは、例えば、先端部の形状が異なる先細の工具を用いて押圧加工を施すことにより設けられる。このような工具で押圧加工することにより、陥没部１１ｅは、その押圧加工時における中心軸を基準として、ボールレンズ１２に対向する部分の角度と、光ファイバ１３に対向する部分の角度とを異なる角度とすることで、形状の異なるボールレンズ１２と光ファイバ１３とを効果的に位置決めすることが可能となる。

また、ホルダ１１においては、このような陥没部１１ｅがホルダ１１の同一周上に複数（本実施の形態においては、３つ）設けられている。同一周上への陥没部１１ｅの形成は、例えば、上述した先端形状の異なる工具によりホルダ１１の外周から同時に押圧加工を施すことが考えられる。このように同一周上に複数の陥没部１１ｅを設けることにより、ボールレンズ１２及び光ファイバ１３をそれぞれ複数の位置で当接させることができるので、より高精度にボールレンズ１２及び光ファイバ１３の位置決めを行うことが可能となる。

陥没部１１ｅにおけるボールレンズ１２に対向する部分は、傾斜面１１ｅ_１を構成する。この傾斜面１１ｅ_１は、図３に矢印で示す光ファイバ１３の挿入方向と直交する平面（例えば、図３に示す光ファイバ１３の端面と平行に配置され、陥没部１１ｅの基端部を通過する平面Ｄ）に対する角度θ_１が０°以上４５°以下となるように設けられている。このようにボールレンズ１２側の傾斜面１１ｅ_１の角度θ_１を光ファイバ１３の挿入方向と直交する平面Ｄに対して０°以上４５°以下に設定することにより、ボールレンズ１２における光ファイバ１３側の一部を支持した状態で位置決めすることができるので、ボールレンズ１２の位置精度を高めることができる。

一方、陥没部１１ｅにおける光ファイバ１３に対向する部分は、傾斜面１１ｅ_２を構成する。傾斜面１１ｅ_２は、光ファイバ１３の挿入方向と直交する平面（例えば、図３に示す光ファイバ１３の端面と平行に配置される平面Ｅ）に対する角度θ_２が２０°以下となるように設けられている。このように傾斜面１１ｅ_２の角度を平面Ｅに対して２０°以下に設けることにより、光ファイバ１３が、上述したように、コア１３ａ、クラッド１３ｂ及び補強層１３ｃが同一平面上に配置される光ファイバで構成される場合に、当該光ファイバ１３の端面を陥没部１１ｅに当接させることにより、これらの位置精度を確保し易くすることができる。

このように光結合部材１０においては、ホルダ１１に設けた陥没部１１ｅにボールレンズ１２の一部及び光ファイバ１３の一部を当接させて位置決めするようにしたことから、陥没部１１ｅを基準としてボールレンズ１２及び光ファイバ１３を位置決めできるので、別部品をホルダ１１に挿入する場合と比べて、作業効率を向上させることができ、コストの上昇を抑制しつつ、簡単にボールレンズ１２と光ファイバ１３との位置決めを行うことが可能となる。

磁石１４は、ホルダ１１における前端部（ボールレンズ１２側の端部）の外周に設けられている。例えば、磁石１４は、概して円筒形状を有している。磁石１４は、その内部にホルダ１１の一部を収容した状態でホルダ１１に固定されている。例えば、磁石１４は、ホルダ１１の外周面に塗布された接着剤により固定される。なお、溶接等によりホルダ１１の外周面に磁石１４を固定するようにしてもよい。

磁石１４は、図３に示すように、その前端部の断面１４ｓが平面形状を有している。磁石１４の前端部の断面１４ｓは、ホルダ１１の前端部と同一の位置に配置されるようにホルダ１１に固定される。上述したように、収容部１１ｃに収容されたボールレンズ１２の前端部は、ホルダ１１の前端部と同一の位置に配置される。したがって、磁石１４の前端部の断面１４ｓは、ボールレンズ１２の前端部の位置と同一の位置に配置されている。

また、磁石１４は、図１に示すように、前端部近傍がＮ極に着磁され、後端部近傍がＳ極に着磁されている。詳細について後述するように、磁石１４は、結合対象となる光結合部材２０の磁石２４と互いに吸着し、ボールレンズ１２の中心を、光結合部材２０のレンズ２２の中心に位置合わせする役割を果たす（図４参照）。

以下、本実施の形態に係る光結合部材１０の結合作業について説明する。図４は、本実施の形態に係る光結合部材１０の結合作業の説明図である。図４においては、本実施の形態に係る光結合部材１０の結合対象として、光結合部材１０と同様の構成を有する光結合部材２０と結合する場合について説明する。なお、図４においては、説明の便宜上、光結合部材２０が有するホルダ２１に保持される光ファイバ２３を示している。

図４に示すように、光結合部材２０は、光結合部材１０と同様に、ホルダ２１、ボールレンズ２２及び磁石２４を含んで構成されている。光結合部材２０は、磁石２４の着磁形態のみにおいて光結合部材１０と相違する。光結合部材２０において、磁石２４は、磁石１４と異なり、ボールレンズ２２側の先端部近傍がＳ極に着磁され、反対側の端部近傍がＮ極に着磁されている。ボールレンズ２２と光ファイバ２３との位置決めや、ボールレンズ２２とホルダ２１や磁石２４との位置関係などについては、光結合部材１０と同一である。

ここでは、光結合部材２０の位置がデバイス等に固定され、この光結合部材２０に対して光結合部材１０を結合する場合について説明する。光結合部材２０に対して光結合部材１０を結合する場合、図４Ａに示すように、作業者等は、磁石２４の近傍に磁石１４を接近させる。磁石２４に対して一定距離まで磁石１４を接近させると、これらの吸着力によって磁石１４が磁石２４側に引き寄せられる。これにより、磁石２４と磁石１４とが接触した状態となる（図４Ｂ参照）。

そして、図４Ｂに示す状態から、更に磁石２４及び磁石１４の吸着力によって、磁石２４の光結合部材１０側の断面２４ｓと、磁石１４の光結合部材１４側の断面１４ｓとが対向して配置するように磁石１４が移動する。ここでは、磁石１４が下方側に移動する。これにより、図４Ｃに示すように、磁石２４の光結合部材１０側の断面２４ｓと、磁石１４の光結合部材２０側の断面１４ｓとが密着した状態となる。

光結合部材１０と光結合部材２０とは、それぞれの構成部品の位置関係が同一である。このため、磁石２４の光結合部材１０側の断面２４ｓと、磁石１４の光結合部材２０側の断面１４ｓとが密着した状態となることにより、ボールレンズ１２の中心と、ボールレンズ２２の中心とが一致した状態となる。

このように光結合部材１０においては、ホルダ１１に設けられた磁石１４の吸着力によって、ボールレンズ１２の中心が光結合部材２０のボールレンズ２２の中心に位置合わせされることから、ホルダ１１を光結合部材２０に接近させるだけでボールレンズ１２と、ボールレンズ２２とを簡単に位置合わせすることができる。これにより、複雑な結合作業を必要とすることなく、光ファイバ１３内の光の伝搬効率を向上することが可能となる。

特に、本実施の形態に係る光結合部材１０においては、磁石１４からの吸着力によりボールレンズ１２の中心と光結合部材２０のボールレンズ２２の中心とが位置合わせされる。このため、光結合部材２０に対して容易に着脱することができると共に、長期間に亘って繰り返し着脱することが可能となる。

磁石１４は、光結合部材２０側の断面１４ｓの形状が、磁石２４の断面２４ｓの形状と同一に構成されている。このため、これらの磁石１４、２４の吸着力により断面１４ｓ、２４ｓ同士を密着させることができる。これにより、光結合部材２０に対して安定して光結合部材１０を結合させることが可能となる。

特に、磁石１４は、光結合部材２０側の断面１４ｓの外形形状が、ボールレンズ１２の中心を中心点とした真円形状に構成されている。このため、光結合部材２０の磁石２４と吸着する際に磁石１４が回転することがない。このため、磁石１４が設けられるホルダ１１の回転を防止できるので、ホルダ１１に保持される光ファイバ１３が捻じれる事態を防止することが可能となる。

また、磁石１４における光結合部材２０側の断面１４ｓは、ボールレンズ１２の前端部（光結合部材２０側の端部）と同一の位置に配置されている。これにより、ボールレンズ１２と光結合部材２０のボールレンズ２２との間の距離を短縮することができるので、ホールレンズ１２、２２間の間隙の増大に伴って光ファイバ１３内の光の伝搬効率が低下するのを回避することが可能となる。

なお、上記実施の形態に係る光結合部材１０においては、磁石１４における光結合部材２０側の断面１４ｓは、ボールレンズ１２の前端部（光結合部材２０側の端部）と同一の位置に配置される場合について説明している。しかしながら、磁石１４の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。以下、磁石１４の異なる構成について図５を参照して説明する。

図５は、本実施の形態の変形例に係る光結合部材１０（１０Ａ、１０Ｂ）の説明図である。図５Ａ、図５Ｂにそれぞれ示す光結合部材１０Ａ、１０Ｂにおいては、磁石１４Ａ、１４Ｂが磁石１４と異なる構成を有する点のみで上記実施の形態に係る光結合部材１０と相違する。なお、図５において、図３と共通の構成要素については、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図５においては、説明の便宜上、光結合部材１０Ａ、１０Ｂが結合対象となる光結合部材２０に結合された状態について示している。この場合において、光結合部材１０Ａと結合される光結合部材２０は、光結合部材１０Ａと同様の構成を有するものとする。また、光結合部材１０Ｂと結合される光結合部材２０は、上記実施の形態で説明した光結合部材２０と同様の構成を有するものとする。

図５Ａに示す光結合部材１０Ａにおいて、磁石１４Ａは、光結合部材２０側の断面１４ｓが、ボールレンズ１２の前端部（光結合部材２０側の端部）よりも光結合部材２０側の位置に配置される点で上記実施の形態に係る磁石１４と相違する。このように変更した場合には、磁石１４Ａの断面１４ｓがボールレンズ１２よりも光結合部材２０に配置されることから、意図しない接触等に起因してボールレンズ１２の表面が損傷する事態を防止することが可能となる。なお、このように磁石１４Ａの断面１４ｓがボールレンズ１２よりも光結合部材２０に配置される場合であっても、ボールレンズ１２とボールレンズ２２との間の距離は１ｍｍ以下であることが好ましい。

図５Ｂに示す光結合部材１０Ｂにおいて、磁石１４Ｂは、光結合部材２０側の前端部に光結合部材２０の先端部を収容可能な凹部１４１を有する点で上記実施の形態に係る磁石１４と相違する。このように変更した場合には、凹部１４１で光結合部材２０の先端部を収容することができるので、光結合部材１０Ｂと光結合部材２０とを結合した後に、外力等により光結合部材２０が脱落する事態を抑制することが可能となる。

なお、上記実施の形態に係る光結合部材１０においては、磁石１４、２４が発生する吸着力によって光結合部材１０と光結合部材２０とを結合する場合について説明している。しかしながら、光結合部材１０の構成については、これに限定されるものではない。結合部材１０と光結合部材２０との結合を強固にしたり、結合部材１０と光結合部材２０とを結合し易くしたりすることは実施の形態として好ましい。

図６は、本実施の形態の変形例に係る光結合部材１０（１０Ｃ、１０Ｄ）の説明図である。なお、図６Ａ、図６Ｂにおいては、説明の便宜上、固定部材１５及びガイド部材１６の内部に配置される光結合部材１０Ｃ、１０Ｄ、２０及び光ファイバ１３、２３の一部を破線で示している。

図６Ａに示す光結合部材１０Ｃにおいては、光結合部材２０と結合した状態の磁石１４、２４を固定する固定部材１５を有する点で上記実施の形態に係る光結合部材１０と相違する。また、図６Ｂに示す光結合部材１０Ｄにおいては、光結合部材２０を磁石１４の断面１４ｓ側に案内するガイド部材１６を有する点で上記実施の形態に係る光結合部材１０と相違する。

図６Ａに示す光結合部材１０Ｃにおいては、ホルダ１１の後端部（図６に示す右方側端部）近傍に設けられた一対の軸部１５ａを回転軸として前方側（図６に示す左方側）の部分が回動可能に構成された上下一対の固定部材１５（１５１、１５２）を有する点で光結合部材１０と相違する。これらの固定部材１５（１５１、１５２）は、例えば、絶縁性の樹脂材料で成形される。

これらの固定部材１５のうち、上方側に配置される固定部材１５１の下面には、下方がＷに開口する凹部１５３が形成されている。一方、下方側に配置される固定部材１５２の上面には、上方側に開口する凹部１５４が形成されている。これらの凹部１５３、１５４は、固定部材１５（１５１、１５２）が閉じられた状態において、結合した状態の光結合部材１０、２０のホルダ１１、２１及び磁石１４、２４を収容可能な形状を有している。

また、固定部材１５１の前端部には、固定部材１５２に係止されるフック１５５が設けられている。固定部材１５１、１５２内の凹部１５３、１５４に結合した状態の光結合部材１０Ｃ、２０の構成部品を収容し、固定部材１５１のフック１５５を固定部材１５２に係止させることにより、吸着した状態の磁石１４、２４が固定されることから、光結合部材１０Ｃ、２０の位置がずれるのを防止することができる。これにより、位置ずれに伴って光ファイバ１３、２３内の光の伝搬効率が低下する事態を防止することが可能となる。

なお、図６Ａにおいては、固定部材１５によって、結合した状態の光結合部材１０、２０のホルダ１１、２１及び磁石１４、２４を固定する場合について説明している。しかしながら、固定部材１５の構成についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。固定部材１５については、互いに吸着状態の磁石１４、２４を固定することを前提として任意の構成を採用することができる。

図６Ｂに示す光結合部材１０Ｄにおいては、磁石１４の前端部（図６に示す左方側端部）近傍の外周部分にガイド部材１６が装着されている点で光結合部材１０と相違する。このガイド部材１６は、例えば、絶縁性の樹脂材料で成形される。ガイド部材１６は、概して円筒形状を有し、その内部に磁石１４の一部を収容した状態で磁石１４に固定されている。例えば、ガイド部材１６は、磁石１４の外周面に塗布された接着剤により固定される。

ガイド部材１６は、磁石１４の断面１４ｓよりも結合対象（例えば、光結合部材２０）側に突出した形状を有する。この突出部した部分の内側には、テーパ面１６ａが設けられている。テーパ面１６ａは、磁石１４の断面１４ｓから前方側に向けて、ガイド部材１６内の空間が広くなる傾斜面を構成している。言い換えると、テーパ面１６ａは、ガイド部材１６の内側又は近傍に配置された結合対象を磁石１４の断面１４ｓに案内する傾斜面を有している。

図４Ａに示す要領で光結合部材１０Ｄを結合対象となる光結合部材２０に接近させると、光結合部材１０Ｄは、磁石２４をガイド部材１６内に収容するように光結合部材２０に接近していく。このとき、光結合部材１０Ｄにおいては、ガイド部材１６のテーパ面１６ａに沿って磁石２４を案内しながら接近し、磁石１４が光結合部材２０側の磁石２４に吸着される。そして、磁石１４、２４が吸着した後は、断面１４ｓ、２４ｓが密着し、ボールレンズ１２の中心と、ボールレンズ２２の中心とが一致した状態となる（図４Ｃ参照）。

このように図６Ｂに示す光結合部材１０Ｄにおいては、ガイド部材１６により結合対象（例えば、光結合部材２０）が磁石１４の断面１４ｓに案内されることから、ガイド部材１６に沿って磁石１４に結合対象を吸着させることができる。これにより、結合対象と光結合部材１０とを容易に結合させることが可能となる。

以上のように説明した本実施の形態に係る光結合部材１０は、図４に示すように、同一構成を有する光結合部材２０と共に光コネクタを構成することができる。この場合、光結合部材１０においては、作業者等によりホルダ１１等を把持された状態で結合作業が行われる。すなわち、本実施の形態に係る光結合部材１０は、光コネクタの一部を構成することができる。この場合には、上述したいずれかの光結合部材１０、１０Ａ〜１０Ｄで得られる効果を光コネクタで享受することができる。

また、本実施の形態に係る光結合部材１０は、独立して構成されるのではなく他のコネクタの一部に組み込むこともできる。以下、本実施の形態に係る光結合部材１０の適用例について、図７及び図８を参照して説明する。図７及び図８は、本実施の形態に係る光結合部材１０の適用例の説明図である。図７においては、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に対応した電気コネクタの斜視図を示している。図７Ａにおいては、Ａタイプの雄側のＵＳＢコネクタ３０を示し、図７Ｂにおいては、Ａタイプの雌側のＵＳＢコネクタ４０を示している。図８においては、ＡタイプのＵＳＢコネクタ３０、４０を側面から見た模式図を示している。なお、図８においては、説明の便宜上、ＵＳＢコネクタ３０、４０から接点端子３２、４２を省略している。

図７Ａに示すように、雄側のＵＳＢコネクタ３０には、下方側部分に台座部３１が設けられ、この台座部３１の上面に４つの電気信号の伝達用の接点端子３２が設けられている。また、台座部３１の上方には、空間３３が形成されている。一方、図７Ｂに示すように、雌側のＵＳＢコネクタ４０には、上方側部分に台座部４１が設けられ、この台座部４１の下面に４つの接点端子４２が設けられている。また、台座部４１の下方には、空間４３が形成されている。

本実施の形態に係る光結合部材１０は、例えば、雄側のＵＳＢコネクタ３０に組み込まれる。光結合部材１０は、図７Ａに示すように、空間３３の奥側の位置に配置される。空間３３には、複数（ここでは、２つ）の光結合部材１０が配置されている。それぞれの光結合部材１０は、空間３３内において僅かに前後方向（図８に示す左右方向）、左右方向（図８に示す紙面奥行き方向）及び上下方向に移動可能に保持される。例えば、光結合部材１０には、光ファイバ１３の周囲にコイルばね１７が取り付けられている。このコイルばね１７は、前端部がホルダ１１の後端部に固定される一方、後端部がＵＳＢコネクタ３０の内壁面１８の前面に固定される。このコイルばね１７を介してＵＳＢコネクタ３０に接続されることにより、光結合部材１０は、空間３３内での移動可能に保持される。そして、このコイルばね１７の付勢力によって、光結合部材１０は、空間３３内で周囲の部材に接触しない初期位置に配置される。なお、光結合部材１０を空間３３内において僅かに移動可能に保持する構成としては、コイルばね１７に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、柔軟性を有するエラストマ材料で光結合部材１０を囲む構成とし、その移動を許容しながら保持するようにしてもよい。

一方、結合対象となる光結合部材２０は、例えば、雌側のＵＳＢコネクタ４０に組み込まれる。光結合部材２０は、ＵＳＢコネクタ３０の光結合部材１０に対応する台座部４１の位置に配置されている。雄側のＵＳＢコネクタ３０が図７Ａに示す構成を有する場合、台座部４１には、複数（ここでは、２つ）の光結合部材２０が埋め込まれる。例えば、光結合部材２０は、磁石２４の断面２４ｓが、台座部４１の端面４１ｓと同一平面上に位置するように配置される（図８Ｂ参照）。なお、光結合部材２０の位置は、僅かに台座部４１の端面４１ｓの内側に配置されていてもよい。この場合、台座部４１には、光結合部材２０を中心としてテーパ面を形成することが好ましい。

このような構成を有し、雌側のＵＳＢコネクタ４０に雄側のＵＳＢコネクタ３０を挿入することにより、接点端子３２の上面が接点端子４２の下面に接触した状態となり、電気信号を伝達することが可能となる。また、光結合部材１０の磁石１４の断面１４ｓが、光結合部材２０の磁石２４の断面２４ｓに密着した状態となる。これにより、ホルダ１１に保持されたボールレンズ１２の中心がホルダ２１に保持されたボールレンズ２４の中心と位置合わせされる。この結果、光ファイバ１３（２３）を伝搬される光信号をボールレンズ１２、２２（２２、１２）を介して光ファイバ２３（１３）に伝達することが可能となる。

上述したように、光結合部材１０は、空間３３内において僅かに移動可能に保持されている。ＵＳＢコネクタ４０にＵＳＢコネクタ３０を挿入する際、光結合部材１０は、磁石１４、２４の吸着力により僅かに位置を調整しながら光結合部材２０に結合される（図８Ｂ参照）。このため、使用者は、光結合部材１０、２０の位置を意識することなく、ＵＳＢコネクタ３０を挿入するだけで光結合部材１０、２０を結合することが可能となる。なお、光結合部材１０、２０の結合を解除する場合には、ＵＳＢコネクタ４０からＵＳＢコネクタ３０を抜き取るだけでよい。したがって、このようなＵＳＢコネクタ３０、４０に光結合部材１０、２０が適用される場合においても、複雑な結合作業を必要とすることなく光信号を光ファイバ１３、２３に伝達することが可能となる。

このように本実施の形態に係る光結合部材１０は、ＵＳＢコネクタ３０等の電気コネクタに組み込むことができる。この場合には、ＵＳＢコネクタ３０をＵＳＢコネクタ４０に接続するだけで、ＵＳＢコネクタ４０が搭載されるコンピュータ等の接続対象との間で光ファイバ１３によって伝搬される光信号と共に電気信号を伝達することができるので、使用者の接続作業を簡素化することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態に係る光結合部材１０においては、前端にボールレンズ１２を収容する収容部１１ｃが形成され、後端に光ファイバ１３が挿入される挿入孔１１ａが形成されるホルダ１１と、このホルダ１１の前端におけるボールレンズ１２の収容方向（図１に示す左右方向）と交差する方向の外側に設けられる磁石１４と、を具備し、磁石１４は、ボールレンズ１２の中心を、結合対象に設けられる光学要素の中心に位置合わせする吸着力を発生させる構成としている。この構成によれば、ホルダ１１に設けられた磁石１４の吸着力によって、ボールレンズ１２の中心が結合対象に設けられる光学要素の中心に位置合わせされることから、ホルダ１１を結合対象に接近させるだけでボールレンズ１２と光学要素とを簡単に位置合わせすることができる。これにより、複雑な結合作業を必要とすることなく、光ファイバ１３内の光の伝搬効率を向上することが可能となる。

特に、本実施の形態に係る光結合部材１０においては、コリメート機能を有するボールレンズ１２を備えており、同じくコリメート機能を有するボールレンズ２２を備えた光結合部材２０と結合することができる。この構成によれば、ボールレンズ１２、２２間の厳密な位置合わせを必要とすることなく光ファイバ１３（２３）を伝搬される光を結合することができる。このため、ボールレンズ１２、２２間を厳密に位置合わせするような複雑な結合作業を行う必要はなく、磁石１４、２４により吸着力のみで光結合部材１０、２０を結合することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、光結合部材１０が備えるレンズがボールレンズ１２で構成される場合について説明している。しかしながら、光結合部材１０に適用されるレンズについてはボールレンズ１２に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、結合対象との間で適切に伝搬される光を結合可能であることを前提として、凸レンズや凹レンズ等の任意のレンズを適用することができる。

また、上記実施の形態においては、光結合部材１０が吸着部材として磁石１４を備える場合について説明している。しかしながら、光結合部材１０が備える吸着部材については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、吸着部材として、結合対象に設けられた磁石に吸着する磁性体を光結合部材１０に備えるようにしてもよい。このように変更する場合にも、上記実施の形態と同様に、複雑な結合作業を必要とすることなく、光ファイバ１３内の光の伝搬効率を向上することが可能となる。

さらに、上記実施の形態においては、光結合部材１０が備える磁石１４が円筒形状を有する場合について説明している。しかしながら、光結合部材１０が備える磁石１４の形状については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、結合対象に設けられる磁石との関係において、ボールレンズ１２の中心を結合対象側の光学要素の中心と位置合わせできることを前提として任意の形状とすることができる。例えば、磁石１４は、断面形状が多角形の筒状体で構成するようにしてもよい。また、磁石１４は、ホルダ１１の前端部の周囲全体に囲む形状でなく、その一部に配置される形状であってもよい。さらに、磁石１４は、前端部の断面が平面形状ではなく凹凸形状を有するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態においては、光結合部材１０の結合対象として同一の構成を有する光結合部材２０と結合する場合を例に説明している。しかしながら、光結合部材１０の結合対象については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、光結合部材１０は、光学要素としてレンズを含まない結合対象、異なる断面形状を有する磁石２４を備えた結合対象や、磁石２４の代わりに磁性体を備えた結合対象と結合することができる。

１０、１０Ａ〜１０Ｄ、２０ 光結合部材
１１、２１ ホルダ
１１ａ 挿入孔
１１ｂ 開口部
１１ｃ 収容部
１１ｄ 貫通孔
１１ｅ 陥没部
１２、２２ ボールレンズ
１３、２３ 光ファイバ
１３ａ コア
１３ｂ クラッド
１３ｃ 補強層
１４、２４ 磁石
１４ｓ、２４ｓ 断面
１５、１５１、１５２ 固定部材
１６ ガイド部材
１７ コイルばね
３０、４０ ＵＳＢコネクタ

Claims (9)

1. 一端にレンズを収容する収容部が形成され、他端に光ファイバが挿入される挿入孔が形成される保持部材と、前記保持部材の一端における前記レンズの収容方向と交差する方向の外側に設けられる吸着部材と、を具備し、
   前記吸着部材は、前記レンズの中心を、結合対象に設けられる光学要素の中心に位置合わせする吸着力を発生させる磁石であり、
   前記磁石における前記結合対象側の断面の磁極は、結合対象側磁石の断面の磁極と異なっており、
   前記保持部材の一端側である前端部及び前記磁石における前記結合対象側の断面は、前記結合対象との密着面であり、前記レンズの前端部は、前記保持部材の前端部に一致していることを特徴とする光結合部材。
2. 前記磁石は、前記レンズの収容方向と交差する方向の断面の形状が、前記光学要素の周囲に配置される結合対象側磁石の断面と同一の形状を有することを特徴とする請求項１記載の光結合部材。
3. 前記磁石は、前記レンズの収容方向と交差する方向の断面の外形形状が、当該レンズの中心を中心点とした真円形状であることを特徴とする請求項２記載の光結合部材。
4. 前記吸着部材における前記結合対象側の断面は、前記レンズの結合対象側の端部と同一の位置に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光結合部材。
5. 前記吸着部材における前記結合対象側の断面は、前記レンズの結合対象側の端部よりも結合対象側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光結合部材。
6. 前記吸着部材における前記レンズの収容方向と交差する方向の断面側に前記結合対象を案内するガイド部材を更に具備することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光結合部材。
7. 前記結合対象と結合した状態の前記吸着部材を固定する固定部材を更に具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の光結合部材。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の光結合部材を備えたことを特徴とする光コネクタ。
9. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の光結合部材と、電気信号の伝達用の接点端子とを具備することを特徴とする電気コネクタ。

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