(57)【要約】【課題】中継コネクタのサイズを小さくすることができる中継コネクタ付きケーブルを提供する。【解決手段】一方の機器４１に接続される第１コネクタ付きケーブル１と、他方の機器４２に接続される第２コネクタ付きケーブル２とを有する中継コネクタ付きケーブル。第１コネクタ付きケーブル１の第１接続コネクタ４には、機器４１からの電気差動信号を光信号に変換する第１接続側光電変換部１１が設けられ、第１中継コネクタ５に、光信号を電気的なシングルエンド信号に変換する第１中継側光電変換部１３が設けられている。第２コネクタ付きケーブル２の第２中継コネクタ２２には、第１中継コネクタ５からのシングルエンド信号を光信号に変換する第２中継側光電変換部２５が設けられ、第２接続コネクタ２３に、光信号を電気差動信号に変換する第２接続側光電変換部２９が設けられている。【選択図】図１
2011112905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器間を接続する中継コネクタ付きケーブルであって、
一方の機器に接続される第１コネクタ付きケーブルと、他方の機器に接続される第２コネクタ付きケーブルとを有し、
前記第１コネクタ付きケーブルは、光ファイバと電線を備えた第１光電気複合ケーブルの一端部に、前記一方の機器に接続される第１接続コネクタが設けられ、他端部に、第１中継コネクタが設けられ、
前記第１接続コネクタに、前記一方の機器からの電気差動信号を光信号に変換して第１光電気複合ケーブルの光ファイバに送る第１接続側光電変換部が設けられ、
前記第１中継コネクタに、前記第１光電気複合ケーブルからの光信号を電気的なシングルエンド信号に変換する第１中継側光電変換部が設けられ、
前記第２コネクタ付きケーブルは、光ファイバと電線を備えた第２光電気複合ケーブルの一端部に、前記第１中継コネクタに電気的に接続可能な第２中継コネクタが設けられ、他端部に、前記他方の機器に接続される第２接続コネクタが設けられ、
前記第２中継コネクタに、前記第１中継コネクタからのシングルエンド信号を光信号に変換して前記第２光電複合ケーブルの光ファイバに送る第２中継側光電変換部が設けられ、
前記第２接続コネクタに、前記第２光電複合ケーブルからの光信号を電気差動信号に変換する第２接続側光電変換部が設けられていることを特徴とする中継コネクタ付きケーブル。
【請求項２】
前記第１中継側光電変換部は、前記第１光電気複合ケーブルからの光信号を電気差動信号に変換する光電変換部本体と、この電気差動信号を前記電気的なシングルエンド信号に変換する信号変換部とを有することを特徴とする請求項１に記載の中継コネクタ付きケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等の機器間を接続する中継コネクタ付きケーブルであって、特に、伝送信号数が多く、通信速度が比較的低速である産業用機器に好適に用いられる中継コネクタ付きケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＳ４８５規格やＲＳ２３２規格などの産業用機器における通信には、耐ノイズ性を高め、長距離伝送を実現するため、シングルエンド伝送方式ではなく差動伝送方式が採用されることがある。
差動伝送方式は、例えば直流バイアス成分に数百ｍＶの信号成分を重畳し、正相および逆相の信号を線路結合させて伝送する方式である。差動伝送方式では、正相信号から逆相信号を減じることで、正相、逆相に共通して混入するコモンモードノイズを除去できる。
また、伝送速度が高い場合においても、信号成分が数百ｍＶであるため、産業用機器通信で問題となるパルス幅歪みが起こりにくくなるという利点がある。
産業用機器通信においては、伝送速度を１０Ｍｂｐｓとするのが一般的であるが、通常の電気ケーブルを用いると信号の減衰が大きくなることから、近年では、より長距離の伝送を実現するため、光ファイバの使用が検討されている。
機器間の通信に用いられるケーブルとしては、交換作業の容易さ等を考慮して、中間位置に中継コネクタが設けられた中継コネクタ付きケーブルが用いられている。
【０００３】
光ファイバを通信線として使用する場合には、通信線の他に、電線からなる動力線（電源線、ＧＮＤ線等）が必要となることが多い（例えば、特許文献１参照）。
光ファイバと電線の両方に独立した中継コネクタを設けるとケーブル布設やメンテナンス等の際の作業性が悪くなるため、中継コネクタとしては、光ファイバと電線を一体的に接続できるものが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０４７８７号公報
【特許文献２】特開平７−３３５３０６号公報
【特許文献３】特許第４１９３０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、産業用機器通信に用いられるケーブルを引き回す際には、ケーブルに無理な曲げが加えられることがないように、ケーブルが挿通可能なケーブルベアと呼ばれるガイド部材が用いられる。
しかしながら、前記中継コネクタ付きケーブルでは、光ファイバと電線を一体的に接続できる中継コネクタが用いられるため、中継コネクタのサイズが大きくなりやすく、中継コネクタがケーブルベアに引っかかってしまい、ケーブル布設作業に支障が生じることがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、中継コネクタのサイズを小さくすることができる中継コネクタ付きケーブル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】
本発明の請求項１にかかる発明は、機器間を接続する中継コネクタ付きケーブルであって、一方の機器に接続される第１コネクタ付きケーブルと、他方の機器に接続される第２コネクタ付きケーブルとを有し、前記第１コネクタ付きケーブルは、光ファイバと電線を備えた第１光電気複合ケーブルの一端部に、前記一方の機器に接続される第１接続コネクタが設けられ、他端部に、第１中継コネクタが設けられ、前記第１接続コネクタに、前記一方の機器からの電気差動信号を光信号に変換して第１光電気複合ケーブルの光ファイバに送る第１接続側光電変換部が設けられ、前記第１中継コネクタに、前記第１光電気複合ケーブルからの光信号を電気的なシングルエンド信号に変換する第１中継側光電変換部が設けられ、前記第２コネクタ付きケーブルは、光ファイバと電線を備えた第２光電気複合ケーブルの一端部に、前記第１中継コネクタに電気的に接続可能な第２中継コネクタが設けられ、他端部に、前記他方の機器に接続される第２接続コネクタが設けられ、前記第２中継コネクタに、前記第１中継コネクタからのシングルエンド信号を光信号に変換して前記第２光電複合ケーブルの光ファイバに送る第２中継側光電変換部が設けられ、前記第２接続コネクタに、前記第２光電複合ケーブルからの光信号を電気差動信号に変換する第２接続側光電変換部が設けられている中継コネクタ付きケーブルである。
本発明の請求項２にかかる発明は、請求項１において、前記第１中継側光電変換部は、前記第１光電気複合ケーブルからの光信号を電気差動信号に変換する光電変換部本体と、この電気差動信号を前記電気的なシングルエンド信号に変換する信号変換部とを有する中継コネクタ付きケーブルである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１中継コネクタに、光信号を電気的なシングルエンド信号に変換する第１中継側光電変換部が設けられ、第２中継コネクタに、前記シングルエンド信号を光信号に変換する第２中継側光電変換部が設けられているので、これら中継コネクタのコネクタ部における電極数を少なくできる。
よって、中継コネクタのサイズを小さくできるため、ケーブル引き回しの際に、中継コネクタがケーブルベアに引っかかることがなく、ケーブル布設作業に支障が生じない。
また、光ファイバを備えたコネクタ付きケーブルを使用するため、長距離伝送およびノイズ低減が可能となる。
また、中継コネクタは電気的に接続されるものであるため、光コネクタに比べ、清掃や専門的知識の必要性は低く、布設作業やメンテナンス作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の中継コネクタ付きケーブルの一例を示す模式図である。
【図２】光電変換部の構造の一例を示すものである。
【図３】差動信号の例を示す模式図である。
【図４】シングルエンド信号の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の中継コネクタ付きケーブルの一例を示すものである。
ここに示す中継コネクタ付きケーブルは、一方の機器４１に接続される第１コネクタ付きケーブル１と、他方の機器４２に接続される第２コネクタ付きケーブル２とを有する。
【００１０】
第１コネクタ付きケーブル１は、第１光電気複合ケーブル３の一端部に第１接続コネクタ４が設けられ、他端部に第１中継コネクタ５が設けられている。
第１光電気複合ケーブル３は、光ファイバ６と、これに沿う電線７とを備えている。
光ファイバ６としては、例えば石英系光ファイバ、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）などの汎用の光ファイバが挙げられる。
電線７としては、例えば銅などからなる金属導体の外周に樹脂被覆を設けた汎用品を使用できる。電線７は、機器４１に対する動力線やＧＮＤ線として機能させることができる。
【００１１】
第１接続コネクタ４は、機器４１からの電気差動信号を光信号に変換する第１接続側光電変換部１１と、これを収容するハウジング１０と、機器４１に着脱自在に電気的に接続可能とされたコネクタ部（図示略）とを備えている。
第１接続側光電変換部１１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等の発光素子１１ａを備え、前記コネクタ部から一対の配線１２により送られた電気差動信号を光信号に変換して第１光電気複合ケーブル３の光ファイバ６に送ることができる。
差動信号は、正相および逆相の信号からなり、一対の信号線を用いて送られる信号である。符号Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ機器４１、４２における電気差動信号を示す。
第１接続コネクタ４を機器４１に接続することによって、電線７は機器４１の配線４３に接続される。
【００１２】
第１中継コネクタ５には、第１光電気複合ケーブル３からの光信号を電気的なシングルエンド信号に変換する第１中継側光電変換部１３と、これを収容するハウジング１８と、コネクタ部（図示略）とを備えている。
コネクタ部（図示略）は、ハウジング１８の前面１８ａ側に設けられている。
第１中継側光電変換部１３は、第１光電気複合ケーブル３の光ファイバ６からの光信号を電気差動信号に変換する光電変換部本体１４と、この電気差動信号を前記電気的なシングルエンド信号に変換する信号変換部１５とを有する構成とすることができる。
シングルエンド信号は、グラウンド（０Ｖ）を基準とし、信号の電圧レベルでＨレベルとＬレベルを決定する信号である。
【００１３】
光電変換部本体１４は、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子１４ａを有し、光ファイバ６からの光信号を電気差動信号に変換できる。
信号変換部１５は、一対の配線１６を通して入力された前記電気差動信号をシングルエンド信号に変換し、シングルの配線１７によりコネクタ部（図示略）に送ることができる。
【００１４】
第２コネクタ付きケーブル２は、第２光電気複合ケーブル２１の一端部に第２中継コネクタ２２が設けられ、他端部に第２接続コネクタ２３が設けられている。
第２光電気複合ケーブル２１は、光ファイバ２６と、これに沿う電線２７とを備えている。
光ファイバ２６および電線２７は、上述の第１光電気複合ケーブル３の光ファイバ６および電線７と同様のものを使用できる。電線２７は、機器４２に対する動力線やＧＮＤ線として機能させることができる。
【００１５】
第２中継コネクタ２２は、第１中継コネクタ５からのシングルエンド信号を光信号に変換する第２中継側光電変換部２５と、これを収容するハウジング２４と、第１中継コネクタ５に着脱自在に電気的に接続可能なコネクタ部（図示略）とを備えている。
このコネクタ部（図示略）は、ハウジング２４の前面２４ａ側に形成され、第１中継コネクタ５のコネクタ部に接続することによって、第１中継コネクタ５の配線１７と第２中継コネクタ２２の配線２８とを電気的に接続できる。
また、このコネクタ部は、第１中継コネクタ５の電線７と、第２中継コネクタ２２の電線２７とを電気的に接続することができる。
【００１６】
第２中継側光電変換部２５は、ＬＥＤ、ＬＤ、ＶＣＳＥＬ等の発光素子２５ａを備えており、シングルの配線２８を通じて送られたシングルエンド信号を光信号に変換して第２光電複合ケーブル２１の光ファイバ２６に送ることができる。
【００１７】
第２接続コネクタ２３は、第２光電複合ケーブル２１からの光信号を電気差動信号に変換する第２接続側光電変換部２９と、これを収容するハウジング３０と、機器４２に着脱自在に電気的に接続可能とされたコネクタ部（図示略）とを備えている。
第２接続側光電変換部２９は、ＬＥＤ、ＬＤ、ＶＣＳＥＬ等の発光素子２９ａを備え、一対の配線３２から前記コネクタ部を通して電気差動信号を機器４２に送ることができる。
第２接続コネクタ２３を機器４２に接続することによって、電線２７は機器４２の配線４４に接続される。
【００１８】
図２は、第１中継コネクタ５の第１中継側光電変換部１３、および第２中継コネクタ２２の第２中継側光電変換部２５に使用可能な光電変換部の構造の例を示すものである。
この光電変換部１３、２５は、回路基板３４の一方の面３４ａに設けられた受発光素子１４ａ、２５ａに、光結合部３５を介して光ファイバ６、２６が接続されている。光ファイバ６、２６は、回路基板３４の一方の面３４ａに沿って配線されている。
受発光素子１４ａ、２５ａは、光信号を出射または入射させる部分として受発光部１４ｂ、２５ｂを有する。図示例の受発光部１４ｂ、２５ｂは、受発光素子１４ａ、２５ａの上面に設けられている。
【００１９】
受発光素子１４ａ、２５ａは、回路基板３４の一方の面３４ａに形成された光電変換部電極３６に対して配線３７を介して電気的に接続されている。
配線３７としては、例えば、金（Ａｕ）ワイヤ、アルミニウム（Ａｌ）ワイヤ、銅（Ｃｕ）ワイヤなどを使用できる。
【００２０】
受発光素子１４ａ、２５ａは、その光軸１４ｃ、２５ｃが光ファイバ６、２６の光軸６ｂ、２６ｂ（特に端部６ａ、２６ａ付近における光軸６ｂ、２６ｂ）に所定の角度θ（例えば０＜θ＜１８０°）で交差するように配置されている。受発光素子１４ａ、２５ａおよび光ファイバ６、２６は、これらの光軸が互いに垂直（または略垂直）となるように配置されることが好ましい。
【００２１】
光結合部３５は、伝送される光に対して透明な樹脂からなる。光結合部３５を構成する樹脂は、受発光素子１４ａ、２５ａの受発光部１４ｂ、２５ｂの少なくとも一部および光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａの少なくとも一部にそれぞれ密着している。
ここでいう透明樹脂とは、受発光素子１４ａ、２５ａと光ファイバ６、２６との間を伝送する光を透過させることが可能なものを指し、必ずしも可視光下で無色透明な色調のものに限定されるものではない。
透明樹脂としては、例えば、ＵＶ硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いることができる。透明樹脂の具体例としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。
【００２２】
受光素子１４ａでは、光ファイバ６から光結合部３５に入射した光は、界面（外面３５ａ）で反射されて受光部１４ｂに入射し、光信号が電気信号に変換される。
発光素子２５ａでは、電気信号が光信号に変換され、発光部２５ｂから発せられた光信号が光結合部３５に入射し、界面（外面３５ａ）で反射されて光ファイバ２６に入射する。
【００２３】
光結合部３５は、受発光素子１４ａ、２５ａと光ファイバ６、２６との間の光結合を容易に実現するため、以下のような構成が好ましい。
光結合部３５の界面（外面３５ａ）が外部の気体（空気、窒素など）との界面を形成しており、光結合部３５を構成する透明樹脂は、光ファイバ６、２６の光軸６ｂ、２６ｂと受発光素子１４ａ、２５ａの光軸１４ｃ、２５ｃとが交差する交点Ｐの位置には存在せず、光結合部３５の界面（外面３５ａ）が、受発光素子１４ａ、２５ａの受発光部１４ｂ、２５ｂおよび光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａの側に凹んだ形状となっている。
【００２４】
光結合部３５の界面（外面３５ａ）が凹んだ形状となるためには、少なくとも、
（１）受発光部１４ｂ、２５ｂに対向する位置Ａが受発光部１４ｂ、２５ｂ側に凹んだ形状の凹面部５１、
（２）光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａに対向する位置Ｂが光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａ側に凹んだ形状の凹面部５２、
（３）受発光部１４ｂ、２５ｂに対向する位置Ａと光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａに対向する位置Ｂとの間が凹んだ形状の凹面部５３、
を有することが望ましい。
【００２５】
（１）の受発光部１４ｂ、２５ｂ側の凹面部５１は、例えば、受発光素子１４ａ、２５ａの光軸１４ｃ、２５ｃが樹脂の界面（外面３５ａ）と交差する位置Ａの近傍において、樹脂の界面（外面３５ａ）が樹脂側に凹となる凹面を形成していることが好ましい。
（２）の光ファイバ６、２６側の凹面部５２は、例えば、光ファイバ６、２６の光軸６ｂ、２６ｂが樹脂の界面（外面３５ａ）と交差する位置Ｂの近傍において、樹脂の界面（外面３５ａ）が樹脂側に凹となる凹面を形成していることが好ましい。
（３）の中間部の凹面部５３は、例えば、受発光素子１４ａ、２５ａの光軸１４ｃ、２５ｃが樹脂の界面（外面３５ａ）と交差する位置Ａと、光ファイバ６、２６の光軸６ｂ、２６ｂが樹脂の界面（外面３５ａ）と交差する位置Ｂとの間を結ぶ線分ＡＢがＡ−Ｂ間で樹脂の外側（外部の気体側）を通り、樹脂の界面（外面３５ａ）が凹となる凹面を形成していることが好ましい。
【００２６】
光結合部３５の界面（外面３５ａ）を凹んだ形状とすることによって、反射面としての位置および角度を精密に制御しなくても、より低い作製精度で確実な光結合を実現することができる。また、光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａと受発光素子１４ａ、２５ａの受発光部１４ｂ、２５ｂとの間が単一の透明樹脂で構成された光結合部３５で光結合されるため、極めて低コストに、かつ簡易な工程で作製可能である。
光結合部３５は、受発光素子１４ａ、２５ａの光軸１４ｃ、２５ｃと光ファイバ６、２６の光軸６ｂ、２６ｂとが交差する交点Ｐの位置には前記樹脂が存在せず、樹脂の界面（外面３５ａ）が受発光部１４ｂ、２５ｂに対向する位置Ａが交点Ｐと受発光部１４ｂ、２５ｂとの間にあり、かつ、樹脂の界面（外面３５ａ）が光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａに対向する位置Ｂが交点Ｐと光ファイバ６、２６の端部６ａ、２６ａとの間にあると、光が拡散する範囲が狭くなり、損失を低減することができる。
【００２７】
次に、上記中継コネクタ付きケーブルの動作について説明する。
機器４１からの電気差動信号Ｓ１は、第１接続コネクタ４の配線１２により第１接続側光電変換部１１に送られ、光信号（例えばシングルエンド信号）に変換される。
この光信号は第１光電気複合ケーブル３の光ファイバ６を通して第１中継コネクタ５の第１中継側光電変換部１３の光電変換部本体１４に送られ、電気差動信号に変換される。
この電気差動信号は、配線１６を通して信号変換部１５に入力されて電気的なシングルエンド信号に変換され、このシングルエンド信号は、配線１７、２８を通して第２中継コネクタ２２の第２中継側光電変換部２５に送られる。
第２中継側光電変換部２５では、前記シングルエンド信号が光信号に変換され、この光信号は第２光電複合ケーブル２１の光ファイバ２６を通して第２接続コネクタ２３の第２接続側光電変換部２９に送られ、電気差動信号に変換される。
この電気差動信号は、配線３２を通して機器４２に送られる。
【００２８】
以下、差動信号とシングルエンド信号との間の変換の例を示す。
図３は、差動信号の例を示すもので、実線で示す正相信号と破線で示す逆相信号とからなる。
図４は、シングルエンド信号の例を示すもので、グラウンド（０Ｖ）を基準とする電圧レベルで決定される信号である。
例えば、差動信号からシングルエンド信号への変換は、差動信号において信号レベルの差がＸ（ｍＶ）以上であるとき、シングルエンド信号においてＹ（Ｖ）の出力となるように行うことができる。
また、シングルエンド信号から差動信号への変換は、シングルエンド信号そのものを正相信号として利用し、反転増幅回路等の手法を用いて逆相信号を生成することで、正相、逆相の信号を得ることで差動信号に変換することができる。このとき、シングルエンド信号においてＹ（ｍＶ）以上となった時に、差動信号においてレベルの差がＸ（ｍＶ）となるようにすることができる。
【００２９】
上記中継コネクタ付きケーブルでは、第１中継コネクタ５に、光信号を電気的なシングルエンド信号に変換する第１中継側光電変換部１３が設けられ、第２中継コネクタ２２に、前記シングルエンド信号を光信号に変換する第２中継側光電変換部２５が設けられているので、中継コネクタ５、２２のコネクタ部における電極数を少なくできる。
よって、中継コネクタ５、２２のサイズを小さくできるため、ケーブル引き回しの際に、中継コネクタ５、２２がケーブルベアに引っかかることがなく、ケーブル布設作業に支障が生じない。
また、光ファイバ６、２６を備えたコネクタ付きケーブル１、２を使用するため、長距離伝送およびノイズ低減が可能となる。
また、中継コネクタ５、２２は、電気的に接続されるものであるため、光コネクタに比べ、清掃や専門的知識の必要性は低く、布設作業やメンテナンス作業が容易である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、伝送信号数が多く、通信速度が比較的低速である産業用機器間の接続に好適に用いられる。本発明は、ＲＳ４８５規格、ＲＳ２３２規格、ＲＳ４２２規格のコネクタを適用するのが好ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・第１コネクタ付きケーブル、２・・・第２コネクタ付きケーブル、３・・・第１光電気複合ケーブル、４・・・第１接続コネクタ、５・・・第１中継コネクタ、６、２６・・・光ファイバ、７、２７・・・電線、１４・・・光電変換部本体、１５・・・信号変換部、２１・・・第２光電気複合ケーブル、２２・・・第２中継コネクタ、２３・・・第２接続コネクタ、２５・・・第２中継側光電変換部、２９・・・第２接続側光電変換部、４１・・・一方の機器、４２・・・他方の機器。
【図１】
2011112905.tif 000003
【図２】
2011112905.tif 000004
【図３】
2011112905.tif 000005
【図４】
2011112905.tif 000006