説明

コネクタ部品

【課題】導線接続及び光接続に対応できるコネクタ部品を提供する。
【解決手段】レセプタクル1は、USBケーブル2の導線と接続される接続部18、フェルール4に光を出射する発光素子23、及びフェルール4から出射された光を入射する受光素子24を備えている。そして、導線と接続部18とは、導線接続され、USBケーブル2に内蔵された光ファイバと発光素子23及び受光素子24とは、光接続される。これにより、導線による接続に併せて、光コードを内蔵して光接続を行うUSBケーブル2に対応することができる。その結果、大容量のデータ通信を高速で行うことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コネクタ部品に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、コンピュータに周辺機器を接続するシリアルバスとしてUSB(Universal Serial Bus)ケーブルが用いられている。USBは、機器間を接続するためのバス規格であり、現在ではUSB3.0の規格が実現されている。USB3.0は、USB規格において現在最も高速の転送速度となっており、その最大転送速度は、5Gbit/sとなっている(例えば、非特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】“UniversalSerial Bus 3.0 Specification Revision 1.0”、[online]、平成20年11月12日、USBImplementers Forum, Inc.、[平成22年12月23日検索]、インターネット<URL:http://www.usb.org/developers/docs/>
【特許文献1】特開2010−520569号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のように、近年の通信分野においては、大容量のデータの転送が求められている。しかしながら、上記USB3.0のように導線による通信速度には限界がある。そこで、更なる高速化ために、導線による接続に併せて、USBケーブルに光コードを内蔵して光接続を行うUSBケーブルが提案されている(上記、特許文献1参照)。そのため、コンピュータ等においては、導線接続及び光接続の両方に対応できるコネクタ部品を搭載する必要がある。
【0005】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、導線接続及び光接続に対応できるコネクタ部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明に係るコネクタ部品は、複数の導線と、複数の光ファイバの先端部分を保持する複数のフェルールとを内蔵するコネクタと結合するコネクタ部品であって、複数の導線と接続される接続部と、フェルールに光を出射する発光素子と、フェルールから出射された光を入射する受光素子とを備え、複数の導線と接続部とが導線接続されると共に、光ファイバと発光素子及び受光素子とが光接続されることを特徴とする。
【0007】
このコネクタ部品では、導線と接続される接続部、フェルールに光を出射する発光素子、及びフェルールから出射された光を入射する受光素子を備え、複数の導線と接続部とが導線接続されると共に、光ファイバと発光素子及び受光素子とが光接続される。これにより、導線による接続に併せて、光コードを内蔵して光接続を行うUSBケーブルに対応することができる。その結果、大容量のデータ通信を高速で行うことが可能となる。
【0008】
発光素子及び受光素子と対向する位置に、光をコリメートするレンズを備えることが好ましい。このような構成によれば、発光素子から発光された光及び受光素子にて受光される光がレンズによって平行光とされるため、光接続をより確かなものとすることができる。
【0009】
レンズと対向する位置に光を屈折させるミラーを備え、ミラーは、発光素子から出射されてレンズにてコリメートされた光をフェルール側に屈折させると共に、フェルールから出射された光を受光素子側に屈折させることが好ましい。このような構成によれば、フェルールと対向する位置に発光素子及び受光素子を設けなくても、USBケーブルの光コードとの光接続が可能となる。そのため、発光素子及び受光素子の配置位置を適宜設定することができる。
【0010】
発光素子及び受光素子を収容する収容空間を形成する収容部を有するレンズケースを備え、レンズは、レンズケースにおいて発光素子及び受光素子と対向する位置に設けられていることが好ましい。このような構成によれば、発光素子及び受光素子をレンズケースによって保護することができる。
【0011】
発光素子及び受光素子が搭載される基板を備え、基板には、実装基板と電気的に接続される端子が接続されている。このような構成によれば、実装基板と基板とを良好に接続することができる。
【0012】
発光素子及び受光素子が搭載される基板を備え、基板は、導線と電気的に接続される接続導体が接続されていると共に、実装基板と直接接続される接続部を有している。このような構成によれば、実装基板に搭載されたエッジコネクタソケットに基板を直接接続することができる。そのため、高速伝送が可能となる。
【0013】
レンズケースには、コネクタに挿入されると共に、フェルールと発光素子及び受光素子との光軸位置合わせを行うガイドピンが設けられている。このような構成によれば、フェルールと発光素子及び受光素子との光軸位置合わせを良好に行うことができ、光接続の精度向上を図ることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、導線接続及び光接続に対応できる。これにより、通信速度の更なる向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第1実施形態に係るレセプタクルとUSBコネクタとを示す斜視図である。
【図2】図1における断面図である。
【図3】レセプタクルとUSBコネクタとが結合した状態を示す側断面図である。
【図4】図1に示すレセプタクルの斜視図である。
【図5】図4に示すレセプタクルの上面図である。
【図6】図4に示すレセプタクルの正面図である。
【図7】図4に示すレセプタクルの側面図である。
【図8】図4に示すレセプタクルの組み立て方法を説明する図である。
【図9】第2実施形態に係るレセプタクルの側断面図である。
【図10】第3実施形態に係るレセプタクルの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係るコネクタ部品の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、以下の説明においては、「前」は図示右側を示し、「後」は図示左側を示している。
【0017】
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るレセプタクルとUSBコネクタとを示す斜視図である。図2は、図1における側断面図である。図3は、レセプタクルとUSBコネクタとが結合した状態を示す側断面図である。
【0018】
図1に示すように、レセプタクル1は、USB(Universal Serial Bus)ケーブル2に接続されたUSBA端子を備えるUSBコネクタ3が結合されるコネクタ部品である。USBケーブル2には、複数(ここでは4本)の導線(メタルライン)に加えて、複数(ここでは2本)の光コードが内蔵されている。図2に示すように、USBコネクタ3の差込部5には、フェルール4が内蔵されており、このフェルール4では、各光コードの光ファイバ心線(図示しない)の先端部分を保持している。フェルール4の先端は、レンズ4aとなっており、レンズ4aの中心軸と光ファイバ心線の中心軸とが高精度に位置決めされている。レセプタクル1は、例えばパーソナルコンピュータやその他の外部機器(例えば、プリンタ、外付けハードディスク等)に搭載される。
【0019】
図3に示すように、レセプタクル1とUSBコネクタ3とは、USBコネクタ3がレセプタクル1に挟持されることで接続される。具体的には、レセプタクル1は、メタルシェル11を備えており、メタルシェル11には、内側に突出する一対の突出部12a,12bが図示上下方向(対向方向)に設けられている。このような構成により、USBコネクタ3がレセプタクル1に挿入された際、USBコネクタ3の差込部5の上面5a及び下面5bは、突出部12a,12bと当接する。これにより、突出部12a,12bによってUSBコネクタ3の差込部5の上面5a及び下面5bが押圧され、レセプタクル1とUSBコネクタ3との接続状態が保持される。レセプタクル1は、後述するガイドピン30a,30bによってUSBコネクタ3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3の導線とレセプタクル1の接続部18との接続(メタルコンタクト)も行われる。
【0020】
続いて、レセプタクル1の構成について、図4〜図8を参照しながら説明する。図4は、レセプタクルの外観を示す斜視図、図5は、図4に示すレセプタクルの上面図、図6は、図4に示すレセプタクルの正面図、図7は、図4に示すレセプタクルの側面図、図7は、図4に示すレセプタクルの組み立てを説明する図である。なお、図4〜図8においては、説明の便宜上、メタルシェル11の図示を省略している。
【0021】
各図に示すように、レセプタクル1は、本体部13と、光デバイス部(OSA:OpticalSub Assembly)14とを備えている。本体部13は、絶縁性の材料によって形成されている。本体部13は、突設部15と、収容部16とを有している。突設部15は、本体部13において、収容部16から前方に突出するように設けられており、平板状を呈している。突設部15には、電気信号、電源及び電源グランド用の導体(接続導体)17が複数(ここでは4つ)内蔵されている。図7に示すように、導体17の一端側は、USBコネクタ3に設けられた接触部(図示しない)と電気的に接続される位置において突設部15の表面に露出するように設けられており、接続部18となっている。導体17の他端側は、本体部13の後部側(収容部16側)において略90°屈曲され、本体部13の下方に向かって引き出されている。また、収容部16は、本体部13の後部側に設けられている。収容部16は、光デバイス部14を収容する部分であり、図5に示すように、上面視において矩形状を呈している。
【0022】
光デバイス部14は、基板20と、レンズケース21と、ミラー部品22とによって構成されている。基板20は、例えばプリント基板である。基板20は、矩形状を呈しており、本体部13における収容部16の外形寸法と同等の外形寸法を有している。基板20の前端側には、発光素子23と、受光素子24と、IC(Integrated Circuit)チップ25とが実装されている。発光素子23及び受光素子24とICチップ25とは、配線26によって接続されている。発光素子23としては、例えば垂直共振面発光レーザ(VCSEL:VerticalCavity Surface Emitting LASER)を用いることができる。受光素子24としては、フォトダイオード(PD:Photodiode)を用いることができる。
【0023】
ICチップ25は、発光素子23及び受光素子24を制御する機能等を有しており、例えば発光素子23を駆動するドライバ(Driver)や受光素子24にて受光された光に応じた電圧信号を出力するトランスインピーダンスアンプ(TIA:Transimpedance Amplifier)やリミッティングアンプ(LA:Limiting Amplifier)等の機能を備えている。ICチップ25は、レセプタクル1が搭載される機器によって制御される。
【0024】
また、基板20の後端側には、光デバイス部14と実装基板(図示しない)とを接続する端子(ピン)27が挿入されるスルーホールHが形成されている。スルーホールHは、端子27に対応して複数(例えば9個)形成されており、端子27と電気的に接続されている。スルーホールHに挿入される端子27は、本体部13において、スルーホールHと同じ本数(例えば9本)設けられている。具体的には、端子27は、例えば、信号線用として4本、電源及びグランド(接地)用としてそれぞれ1本、ICチップ25の制御用として3本設けられている。端子27は、基板20に形成されたスルーホールHに挿入されて、基板20と電気的に接続されている。なお、図7の例では、基板20と接続する端子27とは紙面と垂直方向に一列に並べてあるが、複数列に渡って紙面と垂直方向に並べてあってもよい。
【0025】
レンズケース21は、発光素子23、受光素子24及びICチップ25等を覆うように基板20上に配置されている。レンズケース21は、例えばポリエーテルイミド(PEI)、ポリカーボネート(PC)やアクリル系樹脂等の透光性を有する透明樹脂から形成されている。更には、電子線架橋樹脂を用いることが好ましい。電子線架橋樹脂を用いると、リフロー耐熱を持たせることが可能となり、一般の電子部品と同時に実装することができる。レンズケース21は、断面が凹状を呈しており、基板20上に配置された状態において発光素子23、受光素子24及びICチップ25等を収容する収容空間Sを形成する収容部21aを有している。レンズケース21の上面(ミラー29側の面)には、発光素子23に対向する位置において、発光素子23から出射された光をコリメートするためのレンズ部28aが球面凸状に形成されている。また、レンズケース21の上面には、受光素子24に対向する位置において、受光素子24に入射する光をコリメートするためのレンズ部28bが球面凸状に形成されている。レンズ部28aとレンズ部28bとは、本体部13の幅方向において、同一直線上に配置されている。なお、レンズ部28a及びレンズ部28bは、発光素子23及び受光素子24のいずれにも対応可能である。また、発光素子23と受光素子24の位置は、仕様に合わせて適宜変更できる。
【0026】
レンズケース21の収容空間S(収容部21a)には、図示しないが屈折率整合材(樹脂)が充填されている。屈折率整合剤としては、例えばエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等を用いることができ、その屈折率は、例えばn=1.4〜1.6程度である。レンズケース21の収容空間Sに屈折率整合材を充填することにより、入射及び出射された光の空気との界面で発生する反射を低減できると共に、基板20上に配置された発光素子23、受光素子24及びICチップ25等を保護することができる。
【0027】
ミラー部品22は、レンズケース21の上部に位置するように基板20上に配置されている。ミラー部品22は、ミラー29と、ガイドピン30a,30bとを有している。ミラー29は、レンズケース21のレンズ部28a,28bに対向する(レンズ部28a,28bが臨む)位置に設けられている。ミラー29は、光を入射方向又は出射方向に対して90°屈折させる角度(例えば、45°)となっており、ミラー部品22の幅方向(図5における上下方向)に沿って形成されている。
【0028】
ガイドピン30a,30bは、図4に示すように、本体部13の幅方向の両側に設けられた一対の立脚部31a,31bに形成されている。ガイドピン30a,30bは、ミラー部品22の前面(USBコネクタ3が位置する側の面)から前方に突出して設けられている。具体的には、ガイドピン30a,30bは、立脚部31a,31b側の基端部から先端部になるにつれて細くなるように形成されている。ガイドピン30a,30bは、USBコネクタ3の差込部5に形成されたガイド溝(図示しない)に挿入される。ガイドピン30a,30bとミラー29とは、一体成形されている。
【0029】
以上の構成を有するレセプタクル1は、図8に示すように、光デバイス部14を組み立てた後に、この光デバイス部14を本体部13の収容部16に配置することで構成される。このとき、本体部13に形成された端子27が光デバイス部14の基板20に形成されたスルーホールHに挿入されるようにして位置決めし、光デバイス部14を本体部13の収容部16に配置する。そして、メタルシェル11に光デバイス部14を搭載した本体部13を挿入して、レセプタクル1が完成する。
【0030】
続いて、上述のレセプタクル1とUSBコネクタ3とが接続された際の動作について、図3を参照して説明する。図3において、USBケーブル2の導線とレセプタクル1の接続部18とか接触し、導線同士の接続(メタルコンタクト)が行われる。また、例えばレセプタクル1の発光素子23から出射された出射光は、レンズケース21のレンズ部28aによってコリメートされ(平行光とされ)、ミラー部品22のミラー29によって反射され90°方向を変える。そして、反射された光は、フェルール4のレンズ4aに入射する。
【0031】
一方、フェルール4から出射された出射光も同様に、ミラー部品22のミラー29によって反射されて90°方向を変え、レンズケース21のレンズ部28bによって集光されて受光素子24に入射する。このように、光接続も導線接続と同時に行われる。
【0032】
上述の構成を有するレセプタクル1は、パソコン等に搭載された状態において、USBコネクタ3の差込口部分を覆うシャッター(図示しない)が設けられる。これにより、発光素子23からの発光を直接見ることができない構成となっている。これにより、使用者の目への安全性が確保される。また、レセプタクル1においては、USBコネクタ3と接続された場合にのみ、発光素子23が発光するようにICチップ25にて制御してもよい。
【0033】
以上説明したように、レセプタクル1は、USBケーブル2の導線と接続される接続部18、フェルール4に光を出射する発光素子23、及びフェルール4から出射された光を入射する受光素子24を備えている。そして、導線と接続部18とは、導線接続され、USBケーブル2に内蔵された光ファイバと発光素子23及び受光素子24とは、光接続される。これにより、導線による接続に併せて、光コードを内蔵して光接続を行うUSBケーブル2に対応することができる。その結果、大容量のデータ通信を高速で行うことができる。
【0034】
また、発光素子23及び受光素子24と対向する位置に、光をコリメートするレンズ部28a,28bが設けられているため、発光素子23から発光された光及び受光素子24にて受光される光がレンズ部28a,28bによって平行光とされるので、光接続をより確かなものとすることができる。
【0035】
また、レンズ部28a,28bと対向する位置に光を屈折させるミラー29を備え、ミラー29は、発光素子23から出射されてレンズ部28aにてコリメートされた光をフェルール4側に屈折させると共に、フェルール4から出射された光を受光素子24側に屈折させる。これにより、フェルール4と対向する位置に発光素子23及び受光素子24を設けなくても、USBケーブル2の光コードとの光接続が可能となる。そのため、発光素子23及び受光素子24の配置位置を適宜設定することができる。
【0036】
また、発光素子23及び受光素子24を収容する収容空間Sを形成する収容部21aを有するレンズケース21を備え、レンズ部28a,28bは、発光素子23及び受光素子24と対向する位置において、レンズケース21に設けられている。このような構成によれば、発光素子23及び受光素子24をレンズケース21によって保護することができる。更には、収容空間Sに屈折率整合材が充填されているため、入射及び出射された光の空気との界面で発生する反射を低減できると共に、基板20上に配置された発光素子23、受光素子24及びICチップ25等をより確実に保護することができる。
【0037】
[第2実施形態]
続いて、第2実施形態について説明する。図9は、第2実施形態に係るレセプタクルの側断面図である。図9に示すように、第2実施形態に係るレセプタクル1Aは、本体部13と、光デバイス部14Aとを備えている。本体部13は、第1実施形態と同様の構成を有している。
【0038】
光デバイス部14Aは、基板20Aと、レンズケース21と、ミラー部品22とによって構成されており、レンズケース21及びミラー部品22は、第1実施形態と同様の構成を有している。基板20Aの前端側には、発光素子23と、受光素子24と、ICチップ25とが実装されている。基板20Aは、第1実施形態の基板20よりも大きい長さ寸法を有しており、基板20Aの後端側は、メタルシェル11の外側まで突出している。基板20Aの後端側の端部には、エッジコネクタソケット(図示しない)に挿し込む接点(接続部)Cが形成されている。このような構成により、基板20Aは、エッジコネクタとなっている。
【0039】
また、導体17Aは、本体部13の後端側において上方に略90°屈曲され、基板20Aに形成されたスルーホールHにそれぞれ挿入されている。したがって、レセプタクル1Aでは、実装基板に接続される端子が基板20Aの接点Cだけとなっている。
【0040】
以上説明したように、レセプタクル1Aは、第1実施形態と同様に、USBケーブル2の導線と接続される接続部18、フェルール4に光を出射する発光素子23、及びフェルール4から出射された光を入射する受光素子24を備えている。そして、導線と接続部18とは、導線接続され、USBケーブル2に内蔵された光ファイバと発光素子23及び受光素子24とは、光接続される。これにより、導線による接続に併せて、光コードを内蔵して光接続を行うUSBケーブル2に対応することができる。その結果、大容量のデータ通信を高速で行うことができる。
【0041】
また、レセプタクル1Aは、基板20Aがエッジコネクタソケットに挿し込む接点Cを有し、エッジコネクタとなっているため、導体17及び端子(ピン)にて実装基板に実装する場合に比べて、高速伝送が可能となる。
【0042】
[第3実施形態]
続いて、第3実施形態について説明する。図10は、第3実施形態に係るレセプタクルを示す上面図である。図10に示すように、第3実施形態に係るレセプタクル1Bは、レンズ部28c,28dを更に備える点で、第1実施形態のレセプタクル1と異なっており、その他の基本的な構成は第1実施形態の同様である。
【0043】
レセプタクル1Bの光デバイス部14Bは、複数(ここでは4つ)のレンズ部28a〜28dを備えている。具体的には、レンズ部28a〜28dは、レンズケース21Aの長手方向に沿って配置されている。レンズ部28a〜28dは、第1実施形態と同様に、レンズケース21Aの上面(ミラー29側の面)における発光素子23及び受光素子24に対向する位置に、球面凸状に形成されている。つまり、基板20には、発光素子23及び受光素子24がそれぞれ2つずつ実装されている。
【0044】
以上説明したように、レセプタクル1Bは、第1実施形態と同様に、USBケーブル2の導線と接続される接続部18、フェルール4に光を出射する発光素子23、及びフェルール4から出射された光を入射する受光素子24を備えている。そして、導線と接続部18とは、導線接続され、USBケーブル2に内蔵された光ファイバと発光素子23及び受光素子24とは、光接続される。これにより、導線による接続に併せて、光コードを内蔵して光接続を行うUSBケーブル2に対応することができる。その結果、大容量のデータ通信を高速で行うことができる。
【0045】
また、レンズ部28a〜28dを有する構成により、USBケーブル2において4本の光ケーブルが内蔵されている場合にも、対応可能となる。なお、第3実施形態のレセプタクル1Bの構成は、第2実施形態のレセプタクル1Aにも適用可能である。
【符号の説明】
【0046】
1,1A,1B…レセプタクル(コネクタ部品)、3…USBコネクタ(コネクタ)、4…フェルール、17…導体(接続導体)、18…接続部、20,20A…基板、21,21A…レンズケース、21a…収容部、23…発光素子、24…受光素子、27…端子、28a〜28d…レンズ部(レンズ)、29…ミラー、30a,30b…ガイドピン、C…接点(接続部)、S…収容空間。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の導線と、複数の光ファイバの先端部分を保持する複数のフェルールとを内蔵するコネクタと結合するコネクタ部品であって、
前記複数の導線と接続される接続部と、
前記フェルールに光を出射する発光素子と、
前記フェルールから出射された光を入射する受光素子とを備え、
前記複数の導線と前記接続部とが導線接続されると共に、前記光ファイバと前記発光素子及び前記受光素子とが光接続されることを特徴とするコネクタ部品。
【請求項2】
前記発光素子及び前記受光素子と対向する位置に、光をコリメートするレンズを備えることを特徴とする請求項1記載のコネクタ部品。
【請求項3】
前記レンズと対向する位置に光を屈折させるミラーを備え、
前記ミラーは、前記発光素子から出射されて前記レンズにてコリメートされた光を前記フェルール側に屈折させると共に、前記フェルールから出射された光を前記受光素子側に屈折させることを特徴とする請求項2記載のコネクタ部品。
【請求項4】
前記発光素子及び前記受光素子を収容する収容空間を形成する収容部を有するレンズケースを備え、
前記レンズは、前記レンズケースにおいて前記発光素子及び前記受光素子と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項2又は3記載のコネクタ部品。
【請求項5】
前記発光素子及び前記受光素子が搭載される基板を備え、
前記基板には、実装基板と電気的に接続される端子が接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のコネクタ部品。
【請求項6】
前記発光素子及び前記受光素子が搭載される基板を備え、
前記基板は、前記導線と電気的に接続される接続導体が接続されていると共に、実装基板と直接接続される接続部を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のコネクタ部品。
【請求項7】
前記レンズケースには、前記コネクタに挿入されると共に、前記フェルールと前記発光素子及び前記受光素子との光軸位置合わせを行うガイドピンが設けられていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項記載のコネクタ部品。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2011−233501(P2011−233501A)
【公開日】平成23年11月17日(2011.11.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−287826(P2010−287826)
【出願日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【Fターム(参考)】