WO2014054357A1 - 光コネクタ用のプラグ、光コネクタ用のジャック、および光コネクタ - Google Patents

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WO2014054357A1
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plug
jack
optical
coupling portion
optical coupling
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PCT/JP2013/072986
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佐藤 賢一
秀樹 上綱
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株式会社ヨコオ
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    • G02B6/4293Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements hybrid electrical and optical connections for transmitting electrical and optical signals

Definitions

  • the present invention relates to a technology of a plug jack type optical connector.
  • Patent Document 1 when a plug is inserted into an optical jack (jack) and fitted, an optical element incorporated in the distal end portion of the plug and the inner portion of the body (plug accommodating portion) of the optical jack that accommodates the plug. Discloses an optical connector facing each other.
  • the optical transmission performed by the optical connector of Patent Document 1 is performed between the inner part of the plug housing part of the optical jack and the tip part of the plug inserted there.
  • since light is transmitted at the tip of the plug, there is an advantage that there is no dependency on the rotation angle when the plug is inserted, and the user can easily handle it.
  • the present invention greatly reduces the possibility of foreign matters affecting the light transmission performed by the optical connector, and eliminates the need to consider the orientation of the plug when fitting the optical connector.
  • the purpose is to achieve both.
  • an optical connector of the present invention includes a plug and a jack for the optical connector.
  • the plug is a cylindrical body that holds the optical waveguide means, and is disposed on the side surface of the plug and transmits light in the optical waveguide means held by the plug to the jack optical coupling portion provided in the jack.
  • the jack holds optical waveguide means, and is disposed on the inner side surface of the jack, and optically couples light transmitted through the optical waveguide means held by the jack to a plug coupling portion provided in the plug.
  • An optical coupling portion for the jack is a cylindrical body that holds the optical waveguide means, and is disposed on the side surface of the plug and transmits light in the optical waveguide means held by the plug to the jack optical coupling portion provided in the jack.
  • FIG. 1 It is a whole perspective view of an example of an optical connector provided with a plug and a jack at the time of non-fitting. It is a side view of a plug when the component of a plug is decomposed
  • the jack is illustrated as a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is a side view of the head part of a plug in which a guide wall part which realizes a cam mechanism is formed.
  • (A) is a side view of the top portion of the plug
  • (b) is a side view of the top portion of the plug as viewed from the direction perpendicular to the direction viewed in (a).
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the detail of the other modification of an optical coupling part. It is a figure explaining the modification of an optical path changing part.
  • A is the perspective view of the plug which notched a part of head part of the plug.
  • B is a side view of a plug when the part enclosed by the broken line of (a) is expanded.
  • It is a schematic diagram which shows the detail of an example of a wiper.
  • (A) corresponds to a cross-sectional view of the jack of FIG. 14 taken along the line AA of FIG.
  • (B) corresponds to a cross-sectional view of the jack of FIG.
  • an optical connector 100 of the present embodiment (hereinafter simply referred to as “optical connector”) includes a resin plug 1 having a substantially cylindrical outer shape and a jack 2 having a substantially rectangular parallelepiped outer shape.
  • the plug 1 includes a head portion inserted into the jack 2, a support portion S, and a cable protection portion U.
  • Two lenses (plug optical coupling portions) 11a (11) and 11b (11) are provided on the side surface of the top portion of the plug 1, and a retaining groove R1 and a guide wall portion (plug guide). Wall part) W1 is formed.
  • the jack 2 is formed with a plug accommodating portion C serving as a hole for accommodating the plug 1 to be fitted.
  • the inlet of the plug housing portion C is illustrated.
  • An optical fiber cable OC is connected to the left outer surface of the jack 2.
  • the retaining groove R1 is a groove (engagement groove) formed in the vicinity of the tip of the plug 1 along the entire circumferential direction.
  • a leaf spring (a retaining engagement portion, see FIG. 3) R2 provided near the back of the plug housing portion C of the jack 2 is engaged with the retaining groove R1, the plug 1 is unintentionally removed. Can be prevented.
  • the leaf spring R2 extends over substantially the entire circumferential direction of the plug housing portion C and is fixed to the plug housing portion C.
  • the support part S is a cylindrical member gripped by the user, and rotatably supports the plug 1 main body (components of the plug 1 other than the support part S) and the cable extending rearward from the plug 1.
  • the plug 1 main body components of the plug 1 other than the support part S
  • the plug 1 can rotate with respect to the support portion S.
  • the same rotational force is applied to the cable as the plug 1 rotates, but the cable and the optical fiber are flexible and do not hinder the rotation of the plug.
  • a thickened portion N of the main body of the plug 1 disposed inside the support portion S is shown in FIG.
  • the thickened portion N can be formed, for example, by overmolding on the main body of the plug 1. By such molding, the radial thickness of the plug 1 increases over the entire circumferential direction, and the side surface of the thickened portion N contacts the inner surface of the support portion S.
  • the thickened portion N On the side surface of the thickened portion N, several grooves N1 are formed along the entire circumferential direction of the plug 1. Since the contact area between the support portion S and the thickened portion N is reduced by the groove N1, the friction between the support portion S and the thickened portion N is reduced, and the rotation of the plug 1 with respect to the support portion S becomes smooth.
  • the material of the thickened portion N is, for example, Duracon (registered trademark) resin or Teflon (registered trademark) resin
  • the rotation of the plug 1 becomes smoother.
  • the thickened portion N may be coated with a fluororesin or a bearing may be interposed.
  • channel of the thickening part N can be designed arbitrarily.
  • the cable protection unit U is fixed to the cable and restricts the support unit S from moving backward from the fixed position.
  • the support portion S is also restricted from moving forward from a fixed position.
  • a rib (not shown) or the like is formed in front of the support portion S, or a flange is formed on the front end surface of the thickening portion N. Can be realized.
  • the lenses 11a and 11b included in the plug 1 and the lenses (jack optical coupling portions) 21a (21) and 21b (21) included in the jack 2 are optical fibers (optical waveguide means) 12a serving as an optical waveguide. (12), 12b (12) (for broken line display) and light transmitted through the optical fiber (optical waveguide means) 22a (22), 22b (22) (for broken line display) as an optical waveguide Optically couple with each other.
  • Optical coupling in the present embodiment refers to transmission of light through the plug optical coupling section and the jack optical coupling section that are fitted.
  • the lens 11 optically couples light transmitted through the optical fiber 12 to the jack 2 through mirrors (plug optical path conversion units) 18a (18) and 18b (18), and the lens 21 is an optical fiber.
  • the light transmitted through 22 is optically coupled to the plug 1.
  • the lenses 11a, 11b, 21a, and 21b are preferably those that can make the transmitted light into collimated light. For convenience of explanation, in the illustration of the jack 2 in FIG. 3, two lenses 21a and 21b are shown.
  • the optical fibers 12a and 12b pass through holes formed in the plug 1, and are fixed to the plug 1 using an adhesive or the like.
  • the optical fibers 12a and 12b extend in the front-rear direction (plug 1 insertion / extraction direction) up to the inside of the top portion of the plug 1.
  • the optical fibers 22a (22) and 22b (22) (shown by broken lines) held by the jack 2 function in the same manner as the optical fibers 12a and 12b.
  • the mirror 18a is disposed between the end of the optical fiber 12a and the lens 11a, converts the optical path of light transmitted from the end of the optical fiber 12a, and transmits light to the lens 11a, or the lens 11a.
  • the optical path of the light transmitted from the optical fiber 12a is converted to transmit the light to the end of the optical fiber 12a.
  • the mirror 18b is disposed between the end of the optical fiber 12b and the lens 11b, converts the optical path of light transmitted from the end of the optical fiber 12b, and transmits the light to the lens 11b, or the lens 11b.
  • the optical path of the light transmitted from the optical fiber 12b is converted to transmit the light to the end of the optical fiber 12b.
  • Each of the mirrors 18a and 18b is disposed in front of the ends of the optical fibers 12a and 12b at an angle of 45 ° to the left with respect to the front-rear direction. Therefore, the mirrors 18a and 18b reflect the light transmitted in the forward direction from the optical fibers 12a and 12b and transmit the light in the left direction, or reflect the light transmitted in the right direction from the lenses 11a and 11b. Transmit in the direction. As a result, substantially vertical optical path conversion can be realized, and optical transmission can be performed between the optical fibers 12a and 12b and the lenses 11a and 11b. Further, since there is no need to bend the optical fibers 12a and 12b by the mirrors 18a and 18b, there is no deterioration in the optical transmission characteristics due to the bending of the optical fiber.
  • the jack 2 includes the leaf spring R2 described above, lenses 21a and 21b that function in the same manner as the lenses 11a and 11b, and a guide pin G1.
  • the lenses 21 a and 21 b are disposed on the inner side surface of the jack 2 (that is, the surface of the plug housing portion C), and optically couple light transmitted through the optical fibers 22 a and 22 b of the jack 2 to the plug 1. be able to.
  • the guide pin G ⁇ b> 1 is a cylindrical body that protrudes from the inner surface of the jack 2.
  • the guide pin G1 is disposed behind the lenses 21a and 21b.
  • the lenses 11a and 11b arranged on the side surface of the plug 1 and the lenses 21a and 21b arranged on the inner side surface of the jack 2 It is separated from the foreign matter accumulated in the part by a predetermined distance. Further, when the plug 1 is inserted into the jack 2, the leading end of the plug 1 pushes the foreign matter mixed in an arbitrary place in the plug housing portion C, so that the foreign matters are the lenses 11a and 11b. , 21a, 21b are separated by a predetermined distance. As a result, there is a low possibility that the foreign substance will approach the lenses 11a, 11b, 21a, and 21b, and the possibility that the foreign substance will affect the light transmission performed by the optical connector can be greatly reduced.
  • the optical connector can be easily introduced into equipment such as a portable terminal that is used even by a user who does not have basic knowledge about the optical connector in an environment where there are a lot of foreign matters such as dust and dirt, both indoors and outdoors. .
  • the guide wall portion W1 constitutes a cam mechanism that abuts against the guide pin G1 to convert the forward movement due to the insertion of the plug 1 into the rotation movement around the central axis of the plug 1.
  • the guide wall W1 is a step formed on the side surface of the plug 1 over a predetermined range in the front-rear direction and over the entire circumferential direction.
  • the curve drawn by the guide wall W1 is a 0.5-pitch spiral (first) that advances clockwise and counterclockwise from the front end P1 (first position) toward the rear end P2 (second position).
  • the plug guide wall portion, the second plug guide wall portion ).
  • the front end P1 is a mountain-shaped apex formed by two spirals
  • the rear end P2 is a valley-shaped apex formed by two spirals.
  • the front end portion P1 and the rear end portion P2 are located on the same plane including the central axis (rotation axis) of the plug 1.
  • the height of the step formed by the guide wall W1 is equal at any position of the two spirals.
  • the front end portion P1 extends from the side surface of the plug 1 toward the radially outer side of the plug 1 by the height of the step.
  • the rear end portion P2 extends from the side surface of the plug 1 toward the radially outer side of the plug 1 (that is, on the side opposite to the extending direction of the front end portion P1) by the height of the step.
  • the guide pin G1 comes into contact with any part of the guide wall W1 depending on the direction around the central axis of the plug 1 when the plug 1 starts to be inserted. If the plug 1 is further inserted, the guide pin G1 approaches the rear end portion P2 along the spiral formed by the guide wall portion W1. The position of the guide pin G1 is fixed with respect to the jack 2, and the user of the optical connector grasps the support portion S and inserts the plug 1, so that the guide pin G1 approaches the rear end portion P2. This means that the plug 1 rotates. If the guide pin G1 comes into contact with the vicinity of the front end portion P1, the guide pin G1 rotates by about 180 ° until it comes into contact with the rear end portion P2.
  • the position of the rear end portion P2 is a position where the lenses 11a and 11b face the lenses 21a and 21b when the guide pin G1 reaches the rear end portion P2 along the guide wall portion W1 (see FIG. 6 for details). . Therefore, when the guide pin G1 reaches the rear end portion P2, the rotation of the plug 1 is completed, and the plug 1 and the jack 2 are fitted.
  • the plug 1 since the plug 1 is inserted while being automatically rotated clockwise or counterclockwise with respect to the support portion S, the user does not care about the position of the plug 1 in the rotation direction.
  • the plug 1 can be fitted into the jack 2.
  • the optical coupling method of the present embodiment that can remove the optical connector cleaning operation from the user.
  • the step formed by the guide wall W1 has a simple configuration and the required step length in the front-rear direction. Can be minimized. Since the user inserts the plug 1 in various ways, the rotation of the plug 1 with respect to the insertion of the plug 1 requires ⁇ 180 degrees in the worst case. According to the configuration of the present embodiment, since there are two spiral steps, both clockwise and counterclockwise rotations can be handled. Therefore, as will be described later in detail, a rotation function of ⁇ 180 degrees at the maximum can be realized, so that an arbitrary insertion angle can be handled. Moreover, since two spiral steps of only one step are formed, the configuration of the steps can be simplified.
  • the front end P1 and the rear end P2 are located on the same plane including the rotation axis of the plug 1, and the position of the front end P1 is opposite to the rear end P2 with respect to the rotation axis of the plug 1. Because of the position, the rotation of the plug 1 due to the insertion of the plug 1 can be stopped at a maximum of 180 °. As a result, a rotation of ⁇ 180 degrees at the maximum can be guaranteed, so that the facing of the lens 11 and the lens 21 can be established.
  • the opposing lenses are arranged such that the guide pin G1 and the lenses 21a and 21b are arranged on substantially the same straight line, and the rear end portion P2 of the guide wall W1 and the lenses 11a and 11b are arranged on the substantially same straight line. It is secured by making it.
  • the lens 11 and the lens 21 are “opposing” within a range in which desired transmission characteristics can be secured. Good.
  • the axial alignment accuracy depends on manufacturing tolerances, and in order to avoid a situation in which the guide pin G1 is forced to be pushed backward from the rear end portion P2, there are many cases where it does not reach completely. possible. For example, it is assumed that the plug 1 and the jack 2 are fitted when the guide pin G1 is located at a predetermined distance from the rear end portion P2.
  • the plug 1 can rotate to some extent in the circumferential direction even when fitted. Therefore, the alignment tolerance between the optical axis of the lens 11 and the optical axis of the lens 21 needs to be set so as to allow this rotation angle.
  • the guide wall portion W1 is formed by two spirals moving clockwise and counterclockwise, and the lead angle can be made gentle as described above. Thereby, the optical axis alignment design margin can be expanded.
  • the guide pin G1 and the guide wall W1 constituting the cam mechanism contribute to the positioning of the plug 1 with respect to the jack 2 at the time of fitting.
  • the positioning of the plug 1 can be classified into positioning in the circumferential direction of the plug 1 and positioning in the axial direction (front-rear direction) of the plug 1. Positioning in the circumferential direction may be performed by adjusting the position of the front end portion P1 and the position of the rear end portion P2 of the guide wall portion W1 that guides the guide pin G1 according to the above description with reference to FIG.
  • the front end of the plug 1 is inserted before the front end surface of the support portion S and the front end surface of the thickened portion N come into contact with the rear end surface of the jack 2. Is brought into contact with the inner part of the plug housing portion C of the jack 2, the plug 1 and the jack 2 are fitted. In this case, the front end of the plug 1 contributes to the positioning in the axial direction.
  • the plug 1 when the plug 1 is inserted, the plug 1 further rotates based on the cam mechanism described above, and the lens 11 of the plug 1 and the lens 21 of the jack 2 face each other as shown in FIG. 2 is realized.
  • Such fitting is realized by automatically rotating only by inserting the plug 1, and the user does not need to worry about the direction of the lens 11 of the plug 1.
  • the optical coupling between the lens 11 and the lens 21 is performed on the side surface of the plug 1, even if a foreign substance is mixed inside the plug housing portion C, the foreign substance is kept away from the lens 11 and the lens 21. Does not affect the transmission of light.
  • FIG. 7 A modification of the guide pin G1 will be described with reference to FIGS.
  • a hole that can accommodate a guide pin G ⁇ b> 1 and a spring (biasing means) GS is formed on the inner surface of the jack 2.
  • the spring GS expands and contracts in the vertical direction of the inner surface of the jack 2 (the left-right direction in FIG. 7; the radial direction of the plug housing portion C. The retreat direction of the guide pin G1), and biases and supports the guide pin G1.
  • a predetermined pressure or more is applied to the guide pin G1 in the left direction in FIG. 7, the spring GS is contracted and the guide pin G1 is retracted into the hole.
  • the guide pin G1 returns to its original position by the biasing force of the spring GS.
  • the step of the guide wall portion W1 and the side surface of the guide pin G1 come into contact with each other, so that the force in the backward direction of the guide pin G1 hardly occurs.
  • the spring GS has such elasticity that it does not move backward even when the above-described force is applied. As a result, the guide pin G1 does not move backward, and the plug 1 is allowed to enter while providing the rotation of the plug 1 by the cam mechanism.
  • the plug optical coupling unit includes protective units (plug protective units) 13 a (13) and 13 b (13) that protect the lens 11, and the jack optical coupling unit includes the lens 21.
  • the protection parts 13 and 23 can prevent the lenses 11 and 21 from being damaged.
  • the protection units 13 and 23 are made of a material that transmits light transmitted through the optical fibers 12 and 22. Then, the optical coupling of the optical connector by the protection units 13 and 23 is not hindered.
  • sapphire glass or the like can be used as the protection parts 13 and 23, sapphire glass or the like can be used.
  • FIG. 10 shows an example of a specific configuration of the optical coupling unit.
  • the plug optical coupling portion includes a ball lens 111, a pedestal portion 14, and two springs 15.
  • the jack optical coupling portion includes a ball lens 211, a pedestal portion 24, and two springs 25.
  • FIG. 10 shows a ferrule 16 that holds the optical fiber 12 and is fixed to the plug 1, and a ferrule 26 that holds the optical fiber 22 and is fixed to the jack 2.
  • the spring 15 is disposed between the ferrule 16 and the pedestal portion 14 and elastically supports the pedestal portion 14 in the left direction.
  • the shape of the stopper L1 is not limited to the shape shown in FIG. 10, and may be a shape corresponding to the shape of the ball lens 111, for example. Further, the number of springs 15 may be one or three or more.
  • the pedestal 24, the hole 24a, and the spring 25 constituting the optical coupling portion of the jack 2 are the same as the pedestal 14, the hole 14a, and the spring 15 of the optical coupling portion of the plug 1, and the optical coupling portion of the jack 2. Functions in the same manner as the optical coupling portion of the plug 1. Further, the stopper L2 of the jack 2 functions in the same manner as the stopper L1 of the plug 1. For this reason, the description regarding the jack 2 is abbreviate
  • the optical coupling unit of FIG. 10 may be applied only to the jack 2, and the configuration of the optical coupling unit illustrated in FIG. 3 may be employed for the plug 1.
  • the optical coupling unit shown in FIG. 10 may be applied only to the plug 1, and the configuration of the optical coupling unit exemplified in FIG. 3 may be adopted for the jack 2. With such a configuration, there are advantages of downsizing and cost reduction.
  • the spring 15a elastically supports the ferrule 16 in the left direction with a large gap (relative to the thickness of the pedestal portion 14) from the ball lens 111.
  • a spring 15a is arranged between the stopper L1b that functions as a flange integrated with the ferrule 16 and the stopper 17 that functions as a flange by molding the main body of the plug 1, so that the ferrule 16 is elastically formed.
  • the diameter of the spring 15a is larger than the diameter of the ferrule 16, and the end (indicated by a broken line) of the ferrule 16 is inserted into the spring 15a.
  • the other end of the ferrule 16 supports the ball lens 111 in the left direction.
  • the other end of the ferrule 16 has a curved surface that smoothens the rotation of the ball lens 111, and a hole is formed in the center thereof. At the back of the hole, the end of the optical fiber 12 exists.
  • the action of the spring 15a on the ball lens 111 is the same as the action of the spring 15 in FIG. Since the ferrule 16 is inside the spring 15a, when the spring 15a contracts, the ferrule 16 can move stably in the left-right direction.
  • the stopper L1b moves rightward (vertically inward in the front-rear direction; radially inward of the plug 1), and the spring 15a contracts.
  • the stopper L1b, the ferrule 16, and the ball lens 111 are moved to the left by the biasing action of the spring 15a, and a part of the ball lens 111 is exposed outside the side surface of the plug 1. To do.
  • the distance between the ball lens 111 and the end of the optical fiber 12 can be maintained at a predetermined distance regardless of the contracted state of the spring 15a.
  • the light emitted from the ball lens 111 can be always collimated light, and the light transmission characteristics can be stabilized.
  • the shape of the stopper L1a is not limited to the shape shown in FIG. 11, and can take any shape so as to maintain the locking function.
  • the spring 25a, the stopper L2b, the stopper 27, and the ferrule 26 of the jack 2 are the same as the spring 15a, the stopper L1b, the stopper 17, and the ferrule 16 of the plug 1, and the optical coupling portion of the jack 2 is the optical coupling of the plug 1. Functions in the same way as the section. Further, the stopper L2a of the jack 2 functions in the same manner as the stopper L1a of the plug 1. For this reason, the description regarding the jack 2 is abbreviate
  • the optical coupling unit shown in FIG. 11 may be applied only to the jack 2, and the configuration of the optical coupling unit exemplified in FIG.
  • the optical coupling unit shown in FIG. 11 may be applied only to the plug 1, and the configuration of the optical coupling unit exemplified in FIG. 3 may be adopted for the jack 2.
  • the optical path conversion unit can take various forms other than the mirror 18. For example, you may comprise with a prism. Also, as shown in FIGS. 12A and 12B, a molded part 18c that functions as an optical waveguide and is integrally molded with the leading portion of the plug 1 can be realized as an optical path changing unit.
  • the molded part 18c can be made of a plastic material that can transmit transmitted light, such as ULTEM (registered trademark).
  • the molded part 18c has an inclined surface that forms an angle of 45 ° on the left side with respect to the front-rear direction, and the inclined surface is mirror-coated (indicated by a thick line).
  • the wiper 19 contacts the surface of the lens 21 when the plug 1 is inserted and removed, and sweeps the surface of the lens 21 while the plug 1 is inserted and removed.
  • the wiper 19 is disposed in front of the lens 11b on the side surface of the plug 1 and extends a predetermined distance outward in the radial direction over the entire circumferential direction.
  • the wiper 19 can be made of a material such as rubber or Teflon, for example. If such a material is used, it can be easily attached to the side surface of the plug 1, and the surface of the lens 21 is swept without damaging it, so that the durability of the entire optical connector can be improved.
  • the wiper 29 contacts the surface of the lens 11 when the plug 1 is inserted and removed, and sweeps the surface of the lens 11 while the plug 1 is inserted and removed.
  • the wiper 29 is disposed behind the lens 21a on the inner side surface of the jack 2, and extends a predetermined distance radially inward over the entire circumferential direction.
  • the effect relating to the wiper 29 is the same as that of the wiper 19. Note that the wiper need not be provided in both the plug 1 and the jack 2 and may be provided only in one of them.
  • the front end portion P3 and the rear end portion P4 are located on the same plane including the central axis (rotation axis) of the jack 2 (see FIG. 14C).
  • the operation principle of the cam mechanism shown in FIG. 14 is the same as the operation principle of the cam mechanism shown in FIG.
  • FIG. 15 With reference to FIG. 15, the operation of another fitting mechanism of the present embodiment will be described. This operation is substantially the same as the operation of the fitting mechanism shown in FIG. 6. The difference is that the plug 1 is inserted into the jack 2 while the guide pin G2 formed on the side surface of the plug 1 is in contact with the guide wall W2 of the jack 2. Even the fitting mechanism shown in FIG. 15 has the same effect as the fitting mechanism shown in FIG. ⁇ Others ⁇
  • An optical jack including a plug 1 including an electric signal wiring for transmitting and receiving an electric signal and a jack 2 including an electric signal terminal connected to the electric signal wiring can be configured. With such a configuration, hybrid transmission of optical transmission and electrical transmission can be realized.
  • the optical fiber 12 can be straightened and disposed in the plug 1 by providing the optical path conversion unit such as the mirror 18, the optical transmission characteristics are not deteriorated due to the bending of the optical fiber.
  • the optical fiber 12 can be bent into an arbitrary shape and disposed in the plug 1. The same applies to the optical fiber 22 in the jack 2.
  • optical connector 100 optical connector 1 plug (plug for optical connector) R1 Retaining groove (engagement groove) S support part N thickening part 2 jack (jack for optical connector) R2 leaf spring (locking engagement part) 11, 21 Lens (Optical coupling part. Plug optical coupling part, Jack optical coupling part.) 12, 22 Optical fiber (optical waveguide means) 13, 23 Protection part (protection part for plug, protection part for jack) 18 Mirror (Optical path conversion unit.
  • Optical path conversion unit for plug 19, 29 Wiper W1, W2 Guide wall (guide wall for plug, guide wall for jack) G1, G2 Guide pins (Jack guide pins, plug guide pins) GS Spring P1 Front end (first position) P2 rear end (second position) P3 Front end (third position) P4 rear end (fourth position)

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Abstract

本発明は、光コネクタ用のプラグ(1)およびジャック(2)を備える光コネクタである。プラグ(1)は、光ファイバ(12)を保持する円柱状体であり、レンズ(11)と、支持部(S)と、を備える。レンズ(11)は、プラグ(1)の側面に配置され、ジャック(2)が備えるレンズ(21)に対して、光ファイバ(12)内を伝送する光を光結合させる。支持部(S)は、プラグ(1)の本体を回動自在に支持する。ジャック(2)は、光ファイバ(22)を保持しており、レンズ(21)を備える。レンズ(21)は、ジャック(2)の内側面に配置され、プラグ(1)が備えるレンズ(11)に対して、光ファイバ(22)内を伝送する光を光結合させる。

Description

光コネクタ用のプラグ、光コネクタ用のジャック、および光コネクタ
 本発明は、プラグジャック式の光コネクタの技術に関する。
 近年、光ケーブルおよび光コネクタの技術開発が盛んに行われている。例えば、特許文献1は、光ジャック(ジャック)にプラグを挿入し、嵌合すると、プラグの先端部と、プラグを収容する光ジャックのボディ(プラグ収容部)の奥部に組み込まれた光素子とが対向する光コネクタについて開示している。つまり、特許文献1の光コネクタが行う光の伝送は、光ジャックのプラグ収容部の奥部と、そこにまで挿入されたプラグの先端部との間で行われる。この場合、プラグ先端部で光の伝送が行われるため、プラグ挿入時に回転角度依存性がなく、ユーザが非常に取り扱いやすいという利点がある。
特開平11-109189号公報
 光コネクタを使用すると、ごみ、埃、または塵などの異物が、ジャックのプラグ収容部に混入し、光コネクタが行う光の伝送に影響を及ぼす場合がある。ここで、特許文献1の構成では、プラグ収容部の奥部に位置する光素子の付近に異物が入り込んでしまい、プラグを挿入することでその異物を押し込んでしまう可能性がある。その結果、光の伝送の障害(光信号の遮断など)、光素子の損傷などの事態を引き起こすおそれがある。
 前記した影響を回避するために、光コネクタの当業者たちは、慣用的に、プラグの挿抜のたびにプラグおよびジャックをクリーニングする。また、光コネクタの未使用時にはプラグおよびジャックに保護キャップを被せたりもする。しかし、光コネクタに関する基本的知識を持たない一般のユーザにとっては、これらの措置をとることは煩雑すぎるため、前記ユーザが屋内外で使用する携帯端末などに光コネクタを導入することは容易でない。その一方、ジャックにプラグを挿入する際にプラグの向きをユーザに意識させない従来技術の利点は非常に重要である。
 このような事情に鑑みて、本発明は、光コネクタが行う光の伝送に異物が影響を及ぼす可能性を大幅に低減することと、光コネクタを嵌合する際にプラグの向きを考慮不要とすること、とを両立させることを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明の光コネクタは、光コネクタ用のプラグおよびジャックを備える。
 前記プラグは、光導波手段を保持する円柱状体であり、前記プラグの側面に配置され、前記ジャックが備えるジャック用光結合部に対して、前記プラグが保持する光導波手段内を伝送する光を光結合させるプラグ用光結合部と、前記プラグの本体を回動自在に支持する支持部と、を備える。
 前記ジャックは、光導波手段を保持しており、前記ジャックの内側面に配置され、前記プラグが備えるプラグ用結合部に対して、前記ジャックが保持する光導波手段内を伝送する光を光結合させるジャック用光結合部、を備える。
 さらに、前記プラグを前記ジャックに挿入するときに、前記支持部に対して前記プラグを前記プラグの挿抜方向周りに回転させ、前記プラグと前記ジャックとの嵌合時に前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる嵌合機構を構成する。
 詳細は、後記する。
 本発明によれば、光コネクタが行う光の伝送に異物が影響を及ぼす可能性を大幅に低減することと、光コネクタを嵌合する際にプラグの向きを考慮不要とすること、とを両立させることができる。
未嵌合時におけるプラグおよびジャックを備える光コネクタの一例の全体斜視図である。 プラグの構成要素を分解したときのプラグの側面図である。 未嵌合時におけるプラグおよびジャックを上方から視た図である。ジャックは、図1のA-A線断面図として図示されている。 カム機構を実現するガイド壁部が形成されるプラグの先頭部の側面図である。(a)は、プラグの先頭部の側面図、(b)は、(a)において視る方向と垂直方向から視たプラグの先頭部の側面図である。 プラグの挿抜方向の位置決めを説明するための図である。 カム機構を導入した嵌合機構の作用を説明する図である。(a)は未嵌合時の図、(b)は挿入中の図、(c)は嵌合時の図である。 ガイドピンの変形例を説明する図である。 形状の異なるプラグが図7に示すジャック内に挿入されるときの様子を示した図である。(a)は挿入中の図、(b)は(a)の場合よりさらに挿入したときの図である。 光結合部の変形例を説明する図である。 光結合部の他の変形例の詳細を示す模式図である。 光結合部の他の変形例の詳細を示す模式図である。 光路変換部の変形例を説明する図である。(a)はプラグの先頭部の一部を切り欠いたプラグの斜視図である。(b)は、(a)の破線で囲まれた部分を拡大したときのプラグの側面図である。 ワイパの一例の詳細を示す模式図である。 他のカム機構を実現するガイド壁部が形成されるジャックのプラグ収容部の図である。(a)は、図1のA-A線と同様に図14のジャックを切断したときの断面図に対応する。(b)は、図1のB-B線と同様に図14のジャックを切断したときの断面図に対応する。(c)は、図14(a)、図14(b)のジャックを後方から視た図である。 図14に示したカム機構を導入した嵌合機構の作用を説明する図である。(a)は未嵌合時の図、(b)は挿入中の図、(c)は嵌合時の図である。
 以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明の便宜上、プラグをジャックに挿入する方向を「前」または「奥」と呼び、プラグをジャックから抜く方向を「後」と呼ぶ場合があり、上下左右方向は各図に従う。また、「垂直」という語は、「略垂直」の意味を含み、「平行」という語は、「略平行」の意味を含み、「円柱」という語は、「略円柱」の意味を含む。
(構成)
 図1を参照すると、本実施形態の光コネクタ100(以下、単に、「光コネクタ」と呼ぶ。)は、略円柱状の外形を有する樹脂製のプラグ1と、略直方体の外形を有するジャック2とを備える。プラグ1は、ジャック2の内部に挿入される先頭部と、支持部Sと、ケーブル保護部Uとを備える。プラグ1の先頭部の側面には、2つのレンズ(プラグ用光結合部)11a(11)、11b(11)が備えられているとともに、抜け止め用溝R1と、ガイド壁部(プラグ用ガイド壁部)W1とが形成されている。一方、ジャック2には、嵌合するプラグ1を収容する穴となるプラグ収容部Cが形成されている。図1には、プラグ収容部Cの入口が図示されている。なお、ジャック2の左外側面には、光ファイバケーブルOCが接続されている。
 抜け止め用溝R1は、プラグ1の先端部近傍にて、周方向全体に沿って形成された溝(係合溝)である。抜け止め用溝R1に、ジャック2のプラグ収容部Cの奥部近傍に備えられる板バネ(抜け止め係合部。図3参照。)R2が嵌合時に係合すると、プラグ1の意図しない抜けを防止できる。板バネR2は、プラグ収容部Cの周方向のほぼ全体に亘っており、プラグ収容部Cに対して固定されている。
 支持部Sは、ユーザが把持する円筒状の部材であり、プラグ1本体(支持部S以外のプラグ1の構成要素)およびプラグ1から後方へ延びるケーブルを回動自在に支持する。後記するように、ユーザが支持部Sを把持してプラグ1をジャック2に挿入すれば、プラグ1が支持部Sに対して回転することができる。また、同時にプラグ1の回転に伴い、ケーブルにも同様の回転力がかかるが、ケーブルや光ファイバは可撓性があるため、プラグの回転を妨げることはない。
 図2を参照すると、図1では支持部Sの内側に配置されていたプラグ1本体の増肉部Nが図示されている。増肉部Nは、例えば、プラグ1の本体に対してオーバーモールド成形によって成形することができる。このような成形によって、プラグ1の径方向の厚さが周方向全体に亘って増大し、増肉部Nの側面が支持部Sの内面と接触する。
 増肉部Nの側面にて、プラグ1の周方向全体に亘るいくつかの溝N1が形成されている。溝N1によって、支持部Sと増肉部Nとの接触面積が小さくなるので、支持部Sと増肉部Nとの摩擦が低減し、支持部Sに対するプラグ1の回転が滑らかになる。増肉部Nの材質を例えば、ジュラコン(登録商標)樹脂、テフロン(登録商標)樹脂にすることにより、プラグ1の回転がより滑らかになる。プラグ1の回転をより滑らかにするために、増肉部Nにフッ素樹脂コーティングを施したり、ベアリングを介在させたりしてもよい。なお、増肉部Nの溝の形状は任意に設計できる。
 ケーブル保護部Uは、ケーブルに固定されており、支持部Sが、定位置から後方に移動することを規制する。なお、支持部Sは、定位置から前方に移動することも規制されており、例えば、支持部Sの前方にリブ(図示せず)などを形成したり、増肉部Nの前端面にフランジを形成したりして実現できる。
 図3を参照すると、プラグ1が備えるレンズ11a、11bおよびジャック2が備えるレンズ(ジャック用光結合部)21a(21)、21b(21)は、光導波路としての光ファイバ(光導波手段)12a(12)、12b(12)(破線表示)内を伝送する光および光導波路としての光ファイバ(光導波手段)22a(22)、22b(22)(破線表示)内を伝送する光に対して互いに光結合を行う。本実施形態での「光結合」とは、嵌合したプラグ用光結合部およびジャック用光結合部を介して光の伝送を行うことをいう。レンズ11は、光ファイバ12内を伝送する光を、ミラー(プラグ用光路変換部)18a(18)、18b(18)を介して、ジャック2に対して光結合させ、レンズ21は、光ファイバ22内を伝送する光を、プラグ1に対して光結合させる。光結合部にレンズを採用することで、光結合の機能を高めることができる。レンズ11a、11b、21a、21bは、伝送する光をコリメート光にできるものが好ましい。なお、説明の便宜上、図3のジャック2の図示では、2つのレンズ21a、21bを図示している。
 光ファイバ12a、12bは、プラグ1内部に形成された穴を通過しており、接着剤などを使用してプラグ1に対して固定されている。光ファイバ12a、12bは、プラグ1の先頭部の内部にまで前後方向(プラグ1の挿抜方向)に延設されている。なお、ジャック2が保持する光ファイバ22a(22)、22b(22)(破線表示)は、光ファイバ12a、12bと同等に機能する。
 ミラー18aは、光ファイバ12aの端部と、レンズ11aとの間に配置され、光ファイバ12aの端部から伝送される光の光路を変換してレンズ11aへ光を伝送し、または、レンズ11aから伝送される光の光路を変換して光ファイバ12aの端部へ光を伝送する。ミラー18bは、光ファイバ12bの端部と、レンズ11bとの間に配置され、光ファイバ12bの端部から伝送される光の光路を変換してレンズ11bへ光を伝送し、または、レンズ11bから伝送される光の光路を変換して光ファイバ12bの端部へ光を伝送する。
 ミラー18a、18bの各々は、前後方向に対して左側に45°の角度をなして、光ファイバ12a、12bの端部の前方に配置されている。よって、ミラー18a、18bは、光ファイバ12a、12bから前方向に伝送される光を反射し、左方向に伝送させる、あるいは、レンズ11a、11bから右方向に伝送される光を反射し、後方向に伝送させる。その結果、略垂直の光路変換を実現し、光ファイバ12a、12bとレンズ11a、11bとのそれぞれの間で光伝送を行うことができるようになる。また、ミラー18a、18bにより、光ファイバ12a、12bを曲げる必要が無いので、光ファイバの曲げに起因する光伝送特性の劣化はない。
 本実施形態の光ジャックは、光ファイバ、光結合部としてのレンズ、および光路変換部としてのミラーから構成される光伝送経路を2系統備えている。よって、光伝送経路の一方をプラグからジャックへの伝送用、他方をジャックからプラグへの伝送用とした双方向伝送を実現できる。ただし、光ジャックが光伝送経路を1系統だけ備えた場合であっても、WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術などを用いて双方向伝送を実現できる。
 ガイド壁部W1は、プラグ1の先頭部の側面に形成された段差である。プラグ1をジャック2に挿入すると、ジャック2が備えるガイドピン(ジャック用ガイドピン)G1がガイド壁部W1に当接し、さらにプラグ1を挿入するとプラグ1が回転する。ガイド壁部W1の詳細については後記する。
 ジャック2は、すでに説明した板バネR2と、レンズ11a、11bと同等に機能するレンズ21a、21bと、ガイドピンG1とを備える。
 レンズ21a、21bは、ジャック2の内側面(つまり、プラグ収容部Cの表面)に配置されており、ジャック2の光ファイバ22a、22b内を伝送する光を、プラグ1に対して光結合させることができる。
 ガイドピンG1は、ジャック2の内側面に突出する円柱状体である。ガイドピンG1は、レンズ21a、21bの後方に配置されている。
 従来例では、プラグの先端部とジャックのプラグ収容部の奥部とで光結合を行う構成を採っていた。よって、ジャックのプラグ収容部に混入した異物の大部分は、プラグ収容部の奥部に蓄積されてしまい、光結合を阻害し、光の伝送に多大な影響を及ぼすことがあった。
 本実施形態の構成によれば、プラグ1の側面に配置されているレンズ11a、11bと、ジャック2の内側面に配置されているレンズ21a、21bとは、嵌合時において、ジャック2の奥部に蓄積されている異物とは所定の距離だけ離れている。また、プラグ1をジャック2に挿入するときは、プラグ1の先頭部の先端が、プラグ収容部Cの任意の場所に混入していた異物を奥へ押しやるため、前記異物は、レンズ11a、11b、21a、21bとは所定の距離だけ離れる。その結果、異物がレンズ11a、11b、21a、21bに近づく可能性は低く、光コネクタが行う光の伝送に異物が影響を及ぼす可能性を大幅に低減することができる。また、プラグ1をジャック2から抜くときも同様である。その結果、プラグ1の挿抜において、ユーザが光コネクタのクリーニングを意識する必要が無くなる。よって、屋内外を問わず塵や埃などの異物が多く存在する環境下で光コネクタに関する基本的な知識をもたないユーザにも使用される携帯端末などの機器に光コネクタを容易に導入できる。
(嵌合機構としてのカム機構の詳細)
 図4を参照して、ガイド壁部W1によって実現されるカム機構の詳細について説明する。ガイド壁部W1は、ガイドピンG1に当接することによって、プラグ1の挿入による前方向の移動を、プラグ1の中心軸周りの回転方向の移動に変換するカム機構を構成する。ガイド壁部W1は、プラグ1の側面上にて前後方向の所定範囲、かつ、周方向全体に亘って形成された一段の段差である。ガイド壁部W1が描く曲線は、前端部P1(第1の位置)から後端部P2(第2の位置)に向かって、時計周りおよび反時計回りに進む0.5ピッチの螺旋(第1のプラグ用ガイド壁部、第2のプラグ用ガイド壁部)である。したがって、図4(b)に示すように、前端部P1は、2本の螺旋が形成する山状の頂点であり、後端部P2は、2本の螺旋が形成する谷状の頂点となる。また、前端部P1と後端部P2は、プラグ1の中心軸(回転軸)を含む同一平面上に位置する。
 ガイド壁部W1が形成する段差の高さは、前記した2本の螺旋の任意の位置において等しい。前端部P1は、プラグ1の側面からプラグ1の径方向外側に向かって前記した段差の高さだけ延びている。後端部P2は、プラグ1の側面からプラグ1の径方向外側に向かって(つまり、前端部P1の延びる方向とは反対側に)、前記した段差の高さだけ延びている。
 プラグ1をジャック2内に挿入すれば、ガイドピンG1は、プラグ1の挿入開始時でのプラグ1の中心軸周りの向きに依存してガイド壁部W1のいずれかの箇所に当接する。プラグ1をさらに挿入すれば、ガイドピンG1は、ガイド壁部W1が形作る螺旋に沿って、後端部P2に近づく。ガイドピンG1は、ジャック2に対して位置が固定されており、光コネクタのユーザは、支持部Sを把持してプラグ1を挿入するので、ガイドピンG1が後端部P2に近づくことは、プラグ1が回転することを意味する。仮に、ガイドピンG1が前端部P1付近に当接した場合、ガイドピンG1が後端部P2に当接するまでに略180°回転する。
 後端部P2の位置は、ガイドピンG1がガイド壁部W1に沿って後端部P2に到達すると、レンズ11a、11bがレンズ21a、21bと対向する位置である(詳しくは、図6参照)。よって、ガイドピンG1が後端部P2に到達すれば、プラグ1の回転が終了し、プラグ1とジャック2との嵌合が実現する。
 以上の説明から次のことがわかる。まず、第1に、プラグ1は、支持部Sに対して時計回りまたは反時計回りに自動的に回転しながら挿入されるので、ユーザは、プラグ1の回転方向の位置を気にすることなく、プラグ1をジャック2に嵌合させることができる。つまり、ユーザから光コネクタのクリーニング操作を除去できる本実施形態の光結合方式を採用することで光の伝送に異物が影響を及ぼす可能性を大幅に低減することができる、という前記した効果に加え、プラグ1とジャック2とを嵌合する際にユーザがプラグ1の向きを考慮する必要がない嵌合機構を実現できる、という効果も奏する。
 第2に、ガイド壁部W1は、時計周りおよび反時計回りに進む2本の螺旋で形成されているので、ガイド壁部W1が形成する段差をシンプルな構成にし、かつ前後方向の所要段差長を最短にすることができる。ユーザによるプラグ1の挿入の仕方はさまざまであるため、プラグ1の挿入に対してプラグ1の回転は最悪のケースで±180度必要である。本実施形態の構成によれば、2本の螺旋状の段差を有しているので時計回りおよび反時計回りの両方の回転に対応することができる。よって、後ほど詳述するように最大で±180度の回転機能を実現できるため、任意の挿入角に対応できる。また、一段だけの2本の螺旋状の段差が形成されているため、段差の構成をシンプルにできる。
 ここで、ガイドピンG1をガイド壁部W1に当接することで生じる衝撃を緩和するために、リード角を緩やかにすることが望ましい。したがって、ガイド壁部W1は前後方向の長さをできるだけ長くすることが好ましいことになる。この観点からは、本実施の形態に代わり、ガイド壁部を1本の螺旋で構成すればいいことになるが、図4に示した本実施形態の構成では、時計周りおよび反時計回りに進む2本の螺旋で形成することにより、リード角が同一の場合に前後方向の段差の長さを半分にすることができる。したがって、プラグの小型化を図ることができ、プラグに備えられる他の構成要素の設計自由度を向上させることができる。この緩やかなリード角は、後述するようにガイドピンG1が後端部P2に完全に到達していない状態においても回転方向の位置合せ精度を向上できるという効果も奏する。
 第3に、前端部P1と後端部P2は、プラグ1の回転軸を含む同一平面上に位置し、前端部P1の位置は、プラグ1の回転軸に関して、後端部P2とは正反対の位置であるので、プラグ1の挿入によるプラグ1の回転を最大で180°に止めることができる。これにより、最大で±180度の回転を保証できるので、レンズ11とレンズ21との対向を確立することができる。レンズ同士の対向は、ガイドピンG1とレンズ21a、21bとを略同一直線上に配置し、かつ、ガイド壁部W1の後端部P2とレンズ11a、11bとを略同一直線上に配置するようにすることで確保される。
 なお、図4の説明では、ガイドピンG1が後端部P2に到達したときに、レンズ11とレンズ21とが対向することとした。この場合、ガイドピンG1は、後端部P2の近傍に形成されている2つのガイド壁部W1に当接しており、嵌合状態におけるプラグ1の周方向の回転を2つの、ガイド壁部W1の両側から規制する。その結果、レンズ11の光軸とレンズ21の光軸とを一致させ、レンズ11とレンズ21との対向を維持し、光伝送効率の低下を防ぐ。
 本実施形態のカム機構においては、ガイドピンG1が後端部P2に完全に到達していなくても、レンズ11とレンズ21とが所望の伝送特性を確保できる範囲で“対向”していればよい。図5の説明で後記するように軸方向の位置合せ精度は製造公差に依存し、ガイドピンG1が後端部P2より後方に無理に押し込まれる事態を回避するため、完全に到達しないケースは大いにあり得る。例えば、ガイドピンG1が後端部P2から所定の距離だけ離れた位置にあるときに、プラグ1とジャック2とが嵌合したとする。この場合、ガイドピンG1は、2つのガイド壁部W1のうちの1つに当接しているだけであるので、嵌合していてもプラグ1は周方向にある程度回転できてしまう。したがって、レンズ11の光軸とレンズ21の光軸との位置合せトレランスはこの回転角を許容できるように設定される必要がある。本実施形態では、ガイド壁部W1を時計周りおよび反時計回りに進む2本の螺旋で形成しており、前述したようにリード角を緩やかにできる。これにより光軸合せ設計マージンを拡大することができる。
(嵌合時のプラグの位置決め)
 カム機構を構成するガイドピンG1およびガイド壁部W1は、嵌合時でのジャック2に対するプラグ1の位置決めに貢献する。プラグ1の位置決めは、プラグ1の周方向に関する位置決めと、プラグ1の軸方向(前後方向)に関する位置決めとに分類することができる。周方向に関する位置決めは、図4を参照したこれまでの説明により、ガイドピンG1をガイドするガイド壁部W1の前端部P1の位置および後端部P2の位置を調整すればよい。
 軸方向に関する位置決めは、プラグ1の先頭部の長さで調整できる。例えば、図5(a)を参照すると、プラグ1の挿入によって、プラグ1の先頭部の先端がジャック2のプラグ収容部Cの奥部に当接する前に、支持部Sの前端面および支持部Sの内側にある増肉部Nの前端面(図2参照)がジャック2の後端面に当接したときに、プラグ1とジャック2の嵌合が実現されている。この場合、支持部Sおよび増肉部Nが、軸方向に関する位置決めに貢献している。なお、支持部Sおよび増肉部Nの代替手段として、軸方向に関する位置決めを行うリブを、例えば支持部Sおよび増肉部Nの前方に設けてもよい。
 一方、図5(b)によれば、プラグ1の挿入によって、支持部Sの前端面および増肉部Nの前端面がジャック2の後端面に当接する前に、プラグ1の先頭部の先端がジャック2のプラグ収容部Cの奥部に当接したときに、プラグ1とジャック2の嵌合が実現されている。この場合、プラグ1の先頭部の先端が、軸方向に関する位置決めに貢献している。
 なお、図5(b)の場合、支持部Sの前端面および増肉部Nの前端面と、ジャック2の後端面との間に隙間が形成されている。また、ガイドピンG1が後端部P2に到達するとは限らない。このため、ジャック2に対するプラグ1の移動の規制がある程度緩和され、レンズ11の光軸とレンズ21の光軸との間のずれはある程度増大する。しかし、レンズ11とレンズ21との光結合によって伝送される光は所定のビーム径を有しているので、前記ずれを許容できる程度にまで、プラグ1がジャック2に進入できるようにし、光結合による光の伝送機能を確保すればよい。
(作用)
 図6を参照して、本実施形態の嵌合機構の作用について説明する。(a)に図示するように、ジャック2に対してプラグ1を挿入すると、ガイドピンG1に対してガイド壁部W1が当接しつつ、プラグ1の先頭部はジャック2のプラグ収容部C内に進入する。このため、(b)に示すように、プラグ1は、ガイドピンG1およびガイド壁部W1によるカム機構に基づいて、後方から視て反時計回りに回転する。ユーザが支持部Sを把持しているので、支持部Sは回転しない。
 さらに、プラグ1を挿入すると、前記したカム機構に基づいて、プラグ1はさらに回転し、(c)に示すように、プラグ1のレンズ11とジャック2のレンズ21が対向し、プラグ1とジャック2との嵌合が実現される。このような嵌合は、プラグ1の挿入だけで自動的に回転することで実現されるのであり、ユーザは、プラグ1のレンズ11の向きを気にする必要がない。さらに、レンズ11とレンズ21との間の光結合は、プラグ1の側面で行われるので、プラグ収容部Cの内部に異物が混入しても、その異物は、レンズ11とレンズ21とから遠ざかり、光の伝送に影響を与えることはない。
(ガイドピンの変形例)
 図7、図8を参照して、ガイドピンG1の変形例について説明する。図7を参照すると、ジャック2の内側面には、ガイドピンG1およびスプリング(付勢手段)GSを収容できる穴が形成されている。スプリングGSは、ジャック2の内側面の垂直方向(図7の左右方向。プラグ収容部Cの径方向。ガイドピンG1の後退方向)に伸縮し、ガイドピンG1を付勢支持する。ガイドピンG1に対し、所定以上の圧力が図7の左方向へ加わると、スプリングGSが縮み、ガイドピンG1が前記した穴の内部に後退する。前記した圧力から解放されると、スプリングGSの付勢力によってガイドピンG1が元の位置に戻る。
 本実施形態のプラグ1がジャック2に挿入されたとき、ガイド壁部W1の段差と、ガイドピンG1の側面とが当接するため、ガイドピンG1の後退方向に向かう力はほとんど生じない。スプリングGSは、前記した力が作用しても後退しない程度の弾性を有する。その結果、ガイドピンG1は後退することなく、カム機構によるプラグ1の回転を提供しつつ、プラグ1の進入を実現する。
 一方、図8に示すように、ほぼ同一の径を有し形状の異なるプラグ1aがジャック2に挿入され、ガイドピンG1の側面に当接すると(図8(a)参照)、プラグ1aの形状に起因してガイドピンG1の後退方向に向かう大きな力が生じる。この力によって、ガイドピンG1は後退し(図8(b)参照)、プラグ1aの進入を許容する。プラグ1aがジャック2から抜かれると、スプリングGSの付勢力が作用してガイドピンG1が元の位置に戻る。
 ガイドピンG1が後退可能となるように構成することにより、ほぼ同一の径を有し形状の異なるプラグ1aを誤挿入しても、ガイドピンG1などのジャック2の構成要素の破壊を回避できる。
(光結合部の変形例)
 図9に示すように、プラグ用光結合部は、レンズ11を保護する保護部(プラグ用保護部)13a(13)、13b(13)を有し、ジャック用光結合部は、レンズ21を保護する保護部(ジャック用保護部)23a(23)、23b(23)を有してもよい。保護部13、23によって、レンズ11、21の破損を防止できる。保護部13、23は、光ファイバ12、22内を伝送する光を透過する材料で作製する。すると、保護部13、23による光コネクタの光結合を阻害することはない。保護部13、23としてはサファイアガラス等を使用することができる。
 保護部13は、プラグ1の側面外側に位置して凸部を形成し、保護部23は、ジャック2の内側面外側に位置して凸部を形成してもよい。このように保護部13、23が突出する構成によれば、嵌合時に保護部13、23同士を擦ることができ、保護部13、23に付着した異物を確実に除去できる。
 図10は、光結合部の具体的構成の一例を示す。プラグ用光結合部は、ボールレンズ111と、台座部14と、2つのスプリング15とを備える。ジャック用光結合部は、ボールレンズ211と、台座部24と、2つのスプリング25とを備える。なお、図10では、光ファイバ12を保持し、プラグ1に固定されているフェルール16と、光ファイバ22を保持し、ジャック2に固定されているフェルール26とが図示されている。
 台座部14は、ボールレンズ111の回転が滑らかとなるように左方向(前後方向の垂直方向外側。プラグ1の径方向外側。)へボールレンズ111を支持する。台座部14の中心部には、左右方向(前後方向の垂直方向)に沿った孔14aが形成されており、光結合を阻害しない。
 スプリング15は、フェルール16と台座部14との間に配置されており、左方向へ台座部14を弾性的に支持する。
 プラグ1の側面には、光ファイバ12用に形成した穴の内壁部端部からその穴の径方向内側に延びるフランジとなるストッパ(係止部)L1が形成されている。ストッパL1は、左側(前後方向の垂直方向外側)からボールレンズ111を係止し、ボールレンズ111の飛び出しを防ぐ。プラグ1の未挿入時では、ボールレンズ111の一部がプラグ1の側面よりも外側に露出している。プラグ1の挿抜時には、スプリング15の付勢作用によりボールレンズ111の露出の程度が、プラグ1の側面とジャック2の内側面との間隔に応じて変化する。そして、ボールレンズ111の一部は、ジャック2の内側面上で擦れて回転する。ボールレンズ111の回転によって、ボールレンズ111に異物が付着していた場合においても、その異物はストッパL1の位置に移動し、結果的に除去される。
 ボールレンズ111の回転により、ボールレンズ111に付着した異物のみならずプラグ収容部C内に存在した異物の除去も期待できる。これは、ボールレンズ111の回転に伴い、プラグ収容部C内に存在した異物がボールレンズ111に付着する場合に実現される。また、ボールレンズ111が擦れるときに生じ得るボールレンズ111表面上の傷が、ボールレンズ111の一箇所に集中せず分散する。その結果、光コネクタの光伝送特性の劣化を大幅に抑制できる。また、プラグ1の側面とジャック2の内側面との間隔が非常に小さい場合であっても、スプリング15は収縮するため、ボールレンズ111のジャック2との接触時の圧力は小さくなる。このため、プラグ1を勢いよく挿入するなどして大きな傷を与えかねないボールレンズ111の高圧力の擦れを回避できる。
 ストッパL1の形状は、図10に示した形状に限定されず、例えばボールレンズ111の形状に対応する形状であってもよい。また、スプリング15は、1個または3個以上であってもよい。
 なお、ジャック2の光結合部を構成する台座部24およびその孔24a、スプリング25は、プラグ1の光結合部の台座部14、孔14a、スプリング15と同様であり、ジャック2の光結合部は、プラグ1の光結合部と同様に機能する。また、ジャック2のストッパL2は、プラグ1のストッパL1と同様に機能する。このため、ジャック2に関する説明を省略する。
 図10に例示したようにプラグ1とジャック2の両方に同一の構成を備える必要は必ずしもない。例えばジャック2のみに図10の光結合部を適用し、プラグ1には図3に例示した光結合部の構成を採用しても構わない。その逆に、プラグ1のみに図10の光結合部を適用し、ジャック2には図3に例示した光結合部の構成を採用しても構わない。このような構成とすることで、小型化、低コスト化の利点が生じる。
 図11は、図10に示す光結合部の変形例を示す。プラグ用光結合部は、ボールレンズ111と、スプリング15aとを備える。ジャック用光結合部は、ボールレンズ211と、スプリング25aとを備える。
 図11のスプリング15aは、図10に示すスプリング15とは異なり、ボールレンズ111とは(台座部14の厚さよりも)大きな間隔を空けて、左方向へフェルール16を弾性的に支持する。具体的には、フェルール16と一体化したフランジとして機能するストッパL1bと、プラグ1の本体を成形してフランジとして機能するストッパ17との間にスプリング15aを配置して、フェルール16を弾性的に支持する。スプリング15aの径は、フェルール16の径よりも大きく、スプリング15aの内部にフェルール16の端部(破線表示)が挿入されている。
 フェルール16の他の端部は、ボールレンズ111を左方向へ支持する。フェルール16の他の端部は、ボールレンズ111の回転を滑らかにする曲面を有するとともに、その中心部には穴が形成されている。その穴の奥部には、光ファイバ12の端部が存在する。
 プラグ1の側面には、図10のストッパL1と同様に機能するストッパL1aが形成されている。ストッパL1aは、ボールレンズ111の回転を滑らかにする曲面を有する。
 ボールレンズ111に対するスプリング15aの作用は、図10のスプリング15の作用と同様である。フェルール16がスプリング15aの内側にあるため、スプリング15aが収縮すると、フェルール16は、左右方向に安定的に移動することができる。ボールレンズ111に外部から圧力がかかった場合、ストッパL1bは、右方向(前後方向の垂直方向内側。プラグ1の径方向内側。)へ移動し、スプリング15aは縮む。その圧力から解放されると、スプリング15aの付勢作用により、ストッパL1b、フェルール16、およびボールレンズ111は、左方向へ移動し、ボールレンズ111の一部がプラグ1の側面よりも外側に露出する。
 図11の構成によれば、スプリング15aの収縮状態とは無関係に、ボールレンズ111と光ファイバ12の端部との距離を所定の距離に維持することができる。その結果、ボールレンズ111からの出射光を常時コリメート光にすることができ、光伝送特性を安定化できる。
 ストッパL1aの形状は、図11に示した形状に限定されず、係止機能を保つように任意の形状をとることができる。
 なお、ジャック2のスプリング25a、ストッパL2b、ストッパ27、フェルール26は、プラグ1のスプリング15a、ストッパL1b、ストッパ17、フェルール16と同様であり、ジャック2の光結合部は、プラグ1の光結合部と同様に機能する。また、ジャック2のストッパL2aは、プラグ1のストッパL1aと同様に機能する。このため、ジャック2に関する説明を省略する。
 図11に例示したようにプラグ1とジャック2の両方に同一の構成を備える必要は必ずしもない。例えばジャック2のみに図11の光結合部を適用し、プラグ1には図3に例示した光結合部の構成を採用しても構わない。その逆に、プラグ1のみに図11の光結合部を適用し、ジャック2には図3に例示した光結合部の構成を採用しても構わない。このような構成とすることで、小型化、低コスト化の利点が生じる。
(光路変換部の変形例)
 光路変換部は、ミラー18以外にもさまざまな形態をとることができる。例えばプリズムで構成してもよい。また、図12(a)、図12(b)に示すように、光導波路として機能し、プラグ1の先頭部と一体成形された成形部品18cを光路変換部として実現できる。成形部品18cは、伝送される光を透過できるプラスティック材料、例えばULTEM(登録商標)などで作製できる。成形部品18cには、前後方向に対して左側に45°の角度をなす傾斜面が形成されており、傾斜面には鏡面塗装(太線表示)が施されている。成形部品18cをプラグ1の先頭部と一体成形することで、光の光路を高精度に設計できるとともに、プラグ1の歩留まりも向上し、光コネクタの生産性を向上できる。
(プラグおよびジャックが備えるワイパ)
 図13を参照して、プラグ1が備えるワイパ19およびジャック2が備えるワイパ29について説明する。
 ワイパ19は、プラグ1を挿抜するときにレンズ21の表面に接触し、プラグ1の挿抜中にレンズ21の表面を掃く。ワイパ19は、プラグ1の側面のうち、レンズ11bよりも前方に配置され、かつ、周方向全体に亘って径方向外側に所定距離だけ延びている。ワイパ19を備えることで、プラグ1の挿抜時にレンズ21の表面を掃くので、レンズ21から異物を確実に除去するという効果を奏する。
 ワイパ19は、例えば、ゴムまたはテフロンといった材料で作製することができる。このような材料を用いれば、プラグ1の側面に容易に取り付けることができるとともに、レンズ21の表面を傷つけずに掃くので、光コネクタ全体の耐久性を向上できる。
 一方、ワイパ29は、プラグ1を挿抜するときにレンズ11の表面に接触し、プラグ1の挿抜中にレンズ11の表面を掃く。ワイパ29は、ジャック2の内側面のうち、レンズ21aよりも後方に配置され、かつ、周方向全体に亘って径方向内側に所定距離だけ延びている。ワイパ29に関する効果は、ワイパ19と同様である。
 なお、ワイパは、プラグ1およびジャック2の両方に備える必要は無く、いずれか一方にだけ備えてもよい。
(嵌合機構としての他のカム機構の詳細)
 これまでは、プラグ1がガイド壁部W1を備え、ジャック2がガイドピンG1を備えるカム機構について説明した。しかし、ジャック2がガイド壁部(ジャック用ガイド壁部)W2(図14参照)を備え、プラグ1がガイドピン(プラグ用ガイドピン)G2(図15)を備えるカム機構としても同等の機能を実現することができる。
 図14を参照すると、ガイド壁部W1と同形状のガイド壁部W2がジャック2の内側面上に形成されている。つまり、ガイド壁部W2が描く曲線は、前端部P3(第3の位置)から後端部P4(第4の位置)に向かって、時計周りおよび反時計回りに進む0.5ピッチの螺旋(第1のジャック用ガイド壁部、第2のジャック用ガイド壁部)である。したがって、前端部P3は、2本の螺旋が形成する山状の頂点であり、後端部P4は、2本の螺旋が形成する谷状の頂点となる。また、前端部P3と後端部P4は、ジャック2の中心軸(回転軸)を含む同一平面上に位置する(図14(c)参照)。図14に示すカム機構の動作原理は、図4に示すカム機構の動作原理と同様であるため、説明を省略する。
 図15を参照して、本実施形態の他の嵌合機構の作用について説明するが、この作用は、図6に示した嵌合機構の作用とほぼ同様である。相違点は、プラグ1の側面上に形成されたガイドピンG2が、ジャック2のガイド壁部W2に当接しつつ、プラグ1がジャック2に挿入される点である。図15に示す嵌合機構であっても図6に示す嵌合機構と同様の効果を奏する。
≪その他≫
 図3に示すプラグ1が備えるガイド壁部W1と、図14が示すジャック2が備えるガイド壁部W2とからカム機構を実現することができる。
 電気信号を送受信するための電気信号配線を備えるプラグ1と、電気信号配線に接続される電気信号端子を備えるジャック2とを備える光ジャックを構成することができる。このような構成により、光伝送と電気伝送とのハイブリッド伝送を実現できる。
 本実施形態の構成によれば、ミラー18などの光路変換部を備えることで光ファイバ12を真っ直ぐにしてプラグ1内に配置できるので、光ファイバの曲げに起因する光伝送特性の劣化はない。しかし、レンズ11などの光結合部に光を伝送することができれば、光ファイバ12を任意の形状に曲げてプラグ1内に配置できる。なお、ジャック2内の光ファイバ22についても同様のことがあてはまる。
 プラグ1内を伝送する光がレンズ11などの光結合部に向かって伝送する場合、レンズ11に向かう光は、レンズ11の側面に対して垂直からだけでなく斜めから入射してもよい。また、レンズ11の側面に光を斜めから入射するように光ファイバ12またはミラー18などの光路変換部を配置することができる。このような構成であっても、レンズ11とジャック2のレンズ21との光結合を実現できる。なお、ジャック2のレンズ21などの光結合部についても同様のことがあてはまる。このような構成とすることにより、光結合部での反射光の影響を低減することができる。
 また、本実施形態で説明した種々の技術を適宜組み合わせた技術を実現することもできる。
 その他、本発明の構成要素の形状、材質、機能などについて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
 100   光コネクタ
 1     プラグ(光コネクタ用のプラグ)
 R1    抜け止め用溝(係合溝)
 S     支持部
 N     増肉部
 2     ジャック(光コネクタ用のジャック)
 R2    板バネ(抜け止め係合部)
 11、21 レンズ(光結合部。プラグ用光結合部、ジャック用光結合部。)
 12、22 光ファイバ(光導波手段)
 13、23 保護部(プラグ用保護部、ジャック用保護部)
 18    ミラー(光路変換部。プラグ用光路変換部)
 19、29 ワイパ
 W1、W2 ガイド壁部(プラグ用ガイド壁部、ジャック用ガイド壁部)
 G1、G2 ガイドピン(ジャック用ガイドピン、プラグ用ガイドピン)
 GS    スプリング
 P1    前端部(第1の位置)
 P2    後端部(第2の位置)
 P3    前端部(第3の位置)
 P4    後端部(第4の位置)

Claims (19)

  1.  光コネクタ用のプラグであって、
     前記プラグは、光導波手段を保持する円柱状体であり、
     前記プラグの側面に配置され、ジャックが備えるジャック用光結合部に対して前記光導波手段内を伝送する光を光結合させるプラグ用光結合部と、
     前記プラグの本体を回動自在に支持する支持部と、を備え、
     前記プラグを前記ジャックに挿入するときに、前記支持部に対して前記プラグを前記プラグの挿抜方向周りに回転させ、前記プラグと前記ジャックとの嵌合時に前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる嵌合機構を構成する
     ことを特徴とする光コネクタ用のプラグ。
  2.  前記嵌合機構は、
     前記プラグの側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第1の位置から、前記第1の位置よりも後方にある前記プラグの側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第2の位置にまで亘って前記プラグの側面上に形成されている段差状のプラグ用ガイド壁部、を有し、
     前記第2の位置は、前記プラグを前記ジャックに挿入するときに前記ジャックが備えるジャック用ガイドピンが前記プラグ用ガイド壁部に沿って前記第2の位置に到達すると、前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる位置である
     ことを特徴とする請求項1に記載の光コネクタ用のプラグ。
  3.  前記プラグ用ガイド壁部は、前記第1の位置から前記第2の位置まで前記プラグの回転軸の時計回りに形成される第1のプラグ用ガイド壁部および前記第1の位置から前記第2の位置まで前記プラグの回転軸の反時計回りに形成される第2のプラグ用ガイド壁部である
     ことを特徴とする請求項2に記載の光コネクタ用のプラグ。
  4.  前記第1の位置は、前記プラグの回転軸に関して、前記第2の位置とは正反対の位置である
     ことを特徴とする請求項3に記載の光コネクタ用のプラグ。
  5.  前記ジャックは、前記ジャック用ガイドピンの後退方向への圧力が加わると前記ジャック用ガイドピンを後退させるとともに前記後退方向と反対方向に付勢する付勢手段を備え、
     前記付勢手段は、前記プラグを前記ジャックに挿入しても後退しない程度の弾性を有する
     ことを特徴とする請求項2から請求項4までの何れか一項に記載の光コネクタ用のプラグ。
  6.  前記嵌合機構は、
     前記ジャックの内側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第3の位置から、前記第3の位置よりも奥にある前記ジャックの内側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第4の位置にまで亘って前記ジャックの内側面上に形成されている段差状のジャック用ガイド壁部、を有し、
     前記第4の位置は、前記プラグを前記ジャックに挿入するときに前記プラグが備えるプラグ用ガイドピンが前記ジャック用ガイド壁部に沿って前記第4の位置に到達すると、前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる位置である
     ことを特徴とする請求項1に記載の光コネクタ用のプラグ。
  7.  前記プラグは、前記ジャックが備える抜け止め係合部が係合する係合溝を有し、
     前記プラグが前記ジャックに挿入され、前記プラグと前記ジャックとが嵌合するときに前記抜け止め係合部が前記係合溝に係合する
     ことを特徴とする請求項1から請求項6までの何れか一項に記載の光コネクタ用のプラグ。
  8.  前記プラグは、前記支持部の内面と接触する増肉部を備え、
     前記増肉部の側面の一部領域に溝が形成されている
     ことを特徴とする請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の光コネクタ用のプラグ。
  9.  前記プラグ用光結合部は、前記プラグの側面に配置され、前記光導波手段内を伝送する光を透過するプラグ用保護部を有して構成されている
     ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の光コネクタ用のプラグ。
  10.  前記光導波手段の端部と、前記プラグ用光結合部との間に配置され、前記光導波手段の端部から伝送される光の光路を変換して前記プラグ用光結合部へ光を伝送し、または、前記プラグ用光結合部から伝送される光路を変換して前記光導波手段の端部へ光を伝送するプラグ用光路変換部、を備える
     ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の光コネクタ用のプラグ。
  11.  光コネクタ用のジャックであって、
     前記ジャックは、光導波手段を保持しており、
     前記ジャックの内側面に配置され、プラグが備えるプラグ用結合部に対して前記光導波手段内を伝送する光を光結合させるジャック用光結合部、を備え、
     前記プラグを前記ジャックに挿入するときに、前記プラグを前記プラグの挿抜方向周りに回転させ、前記プラグと前記ジャックとの嵌合時に前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる嵌合機構を構成する
     ことを特徴とする光コネクタ用のジャック。
  12.  前記嵌合機構は、
     前記プラグの側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第1の位置から、前記第1の位置よりも後方にある前記プラグの側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第2の位置にまで亘って前記プラグの側面上に形成されている段差状のプラグ用ガイド壁部、を有し、
     前記第2の位置は、前記プラグを前記ジャックに挿入するときに前記ジャックが備えるジャック用ガイドピンが前記プラグ用ガイド壁部に沿って前記第2の位置に到達すると、前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる位置である
     ことを特徴とする請求項11に記載の光コネクタ用のジャック。
  13.  前記ジャックは、前記ジャック用ガイドピンの後退方向への圧力が加わると前記ジャック用ガイドピンを後退させるとともに前記後退方向と反対方向に付勢する付勢手段を備え、
     前記付勢手段は、前記プラグを前記ジャックに挿入しても後退しない程度の弾性を有する
     ことを特徴とする請求項11または請求項12に記載の光コネクタ用のジャック。
  14.  前記嵌合機構は、
     前記ジャックの内側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第3の位置から、前記第3の位置よりも奥にある前記ジャックの内側面上の前記プラグの挿抜方向に関する第4の位置にまで亘って前記ジャックの内側面上に形成されている段差状のジャック用ガイド壁部、を有し、
     前記第4の位置は、前記プラグを前記ジャックに挿入するときに前記プラグが備えるプラグ用ガイドピンが前記ジャック用ガイド壁部に沿って前記第4の位置に到達すると、前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる位置である
     ことを特徴とする請求項11に記載の光コネクタ用のジャック。
  15.  前記ジャック用ガイド壁部は、前記第3の位置から前記第4の位置まで、前記ジャックに挿入される前記プラグの回転軸の時計回りに形成される第1のジャック用ガイド壁部および前記第3の位置から前記第4の位置まで前記プラグの回転軸の反時計回りに形成される第2のジャック用ガイド壁部である
     ことを特徴とする請求項14に記載の光コネクタ用のジャック。
  16.  前記第3の位置は、前記ジャックに挿入される前記プラグの回転軸に関して、前記第4の位置とは正反対の位置である
     ことを特徴とする請求項15に記載の光コネクタ用のジャック。
  17.  前記ジャックは、前記プラグが備える係合溝に係合する抜け止め係合部を有し、
     前記プラグが前記ジャックに挿入され、前記プラグと前記ジャックとが嵌合するときに前記抜け止め係合部が前記係合溝に係合する
     ことを特徴とする請求項11から請求項16までの何れか一項に記載の光コネクタ用のジャック。
  18.  前記ジャック用光結合部は、前記ジャックの内側面に配置され、前記光導波手段内を伝送する光を透過するジャック用保護部を有して構成されている
     ことを特徴とする請求項11から請求項17のいずれか一項に記載の光コネクタ用のジャック。
  19.  光コネクタ用のプラグおよびジャックを備える光コネクタであって、
     前記プラグは、光導波手段を保持する円柱状体であり、
     前記プラグの側面に配置され、前記ジャックが備えるジャック用光結合部に対して、前記プラグが保持する光導波手段内を伝送する光を光結合させるプラグ用光結合部と、
     前記プラグの本体を回動自在に支持する支持部と、を備え、
     前記ジャックは、光導波手段を保持しており、
     前記ジャックの内側面に配置され、前記プラグが備えるプラグ用結合部に対して、前記ジャックが保持する光導波手段内を伝送する光を光結合させるジャック用光結合部、を備え、
     前記プラグを前記ジャックに挿入するときに、前記支持部に対して前記プラグを前記プラグの挿抜方向周りに回転させ、前記プラグと前記ジャックとの嵌合時に前記プラグ用光結合部と前記ジャック用光結合部とを対向させる嵌合機構を構成する
     ことを特徴とする光コネクタ。
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