(57)【要約】      （修正有）【課題】容量が小さく、信号の減衰が小さく、長距離の伝送を実現するＨＤＭＩ（登録商標）光電気複合ケーブルを提供する。【解決手段】ＨＤＭＩ光電気複合ケーブルは、ケーブルシース１と、１本又は複数本の光ファイバ２１及び光ファイバの外周において均一に押出成形される光ファイバシース２２を備える光ファイバユニット２と、金属リード線３１および金属リード線の外周において均一に押出成形される絶縁層３２を備える複数本の信号制御線３と、金属導体であるアース線４とを備える。光ファイバユニット、複数本の信号制御線及びアース線の外周には充填物６が設けられる。シールド層５は、光ファイバユニット、複数本の信号制御線、アース線及びそれらの外周に設けられる充填物を被覆する。ケーブルシース１は、シールド層を被覆する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルシース（１）を備える長尺ＨＤＭＩ光電気複合ケーブルであって、
１本又は複数本の光ファイバ（２１）及び前記光ファイバ（２１）の外周において均一に押出成形される光ファイバシース（２２）を備える光ファイバユニット（２）と、
金属リード線（３１）及び前記金属リード線（３１）の外周において均一に押出成形される絶縁層（３２）を備える複数本の信号制御線（３）と、
金属導体であるアース線（４）とを更に備え、
前記光ファイバユニット（２）、複数本の信号制御線（３）及びアース線（４）の外周に充填物（６）が設けられ、シールド層（５）は前記光ファイバユニット（２）、複数本の信号制御線（３）、アース線（４）及び充填物（６）を被覆し、前記ケーブルシース（１）は前記シールド層（５）を被覆する、ことを特徴とする長尺ＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項２】
前記光ファイバユニット（２）がケーブルの中心に配置され、複数本の前記信号制御線（３）及び前記アース線（４）が前記光ファイバユニット（２）の外周に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項３】
前記光ファイバユニット（２）が４本の光ファイバ（２１）を備え、前記光ファイバユニット（２）が着色マルチモード光ファイバ又はリボン光ファイバである、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項４】
前記光ファイバシース（２２）が難燃ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、又はポリパーフルオロエチレンプロピレンである、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項５】
前記金属リード線（３１）が１筋の錫メッキ銅線、裸銅線、銀メッキ銅線、錫メッキ銅撚線、裸銅撚線、又は銀メッキ銅撚線である、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項６】
前記絶縁層（３２）が発泡ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、又はポリパーフルオロエチレンプロピレンである、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項７】
前記充填物（６）がアラミド糸、ＰＰリップコード、綿糸、又はナイロン糸である、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項８】
前記シールド層（５）がポリエステルテープ、アルミニウム箔、アルマイラーテープ、コットンペーパー、又はテフロンテープである、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項９】
前記ケーブルシース（１）がポリ塩化ビニル、低煙ノンハロゲン難燃ポリオレフィン、ナイロンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、又は架橋ポリエチレンエラストマーである、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のＨＤＭＩ光電気複合ケーブルを作製するためのＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの作製方法であって、
複数本の信号制御線（３）、１本のアース線（４）及び複数本の光ファイバ（２１）を提供するステップＳ１と、
押出成形機を利用し、複数本の光ファイバ（２１）の外周において１層の光ファイバシース（２２）を均一に押出成形し、光ファイバユニット（２）を形成するステップＳ２と、
前記光ファイバユニット（２）、複数本の信号制御線（３）及びアース線（４）を同心で一方向に撚り合わせ、前記光ファイバユニット（２）、複数本の信号制御線（３）及びアース線（４）の外周を充填物（６）で均一に被覆するステップＳ３と、
ステップＳ３における充填物（６）の外周において１層のシールド層（５）を押出成形するステップＳ４と、
ステップＳ４におけるシールド層（５）の外周に対して１層のケーブルシース（１）を押出成形するステップＳ５とを含む、ことを特徴とするＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨＤＭＩ（登録商標。以下同じ）長距離高解像度用ケーブル技術分野に関し、特に、ＨＤＭＩ光電気複合ケーブル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テクノロジーの日々の進歩、４Ｋテレビジョンの普及、人々の生活品質の急速な向上に伴い、高周波線材の伝送レートへの要求もますます高くなり、大きな映像装置付きの会場、高級ホテル、スーパーマーケット及び屋外広場などの大画面ディスプレイは、いずれも長距離高解像度のＨＤＭＩ用ケーブルを用いる必要があり、短いものだと３０〜５０ｍ、長いものだと数百メートルに達する。一般的なＨＤＭＩケーブルは金属リード線を伝送キャリアとし、金属線に抵抗が存在し、抵抗が線材の長さの増加に伴い累積してより大きい減衰値を生成し、信号の減衰を引き起こす。よってＨＤＭＩケーブルの帯域幅及び使用の長さを大きく制限するという弊害を有する。現在、市販のＨＤＭＩの汎用の帯域幅は約１０．２Ｇｂｐｓであり、ケーブルの最大使用長さは約３０ｍである。ＨＤＭＩ２．０規格では伝送帯域幅を１８Ｇｂｐｓ、ケーブルの最長伝送距離を２０ｍとするように要求されている。ＨＤＭＩは銅導体を用い、銅導体の直径を増加させる方法によって伝送の長さと帯域幅を増加させるが、銅ケーブルの伝送帯域幅の限界が６Ｇｂｐｓであり、伝送距離が２０ｍ程度であることから、より高い帯域幅及びより遠い使用距離、一般的には３０ｍ以上の伝送距離が要求されるＨＤＭＩに対して、銅ケーブルは伝送距離と帯域幅の二重要求を満たすことができていない。
【０００３】
従来技術において、伝送距離と帯域幅の二重要求を満たすために、一般的には２本の電子ワイヤを撚って撚線を形成し、更に１本の銅導体を撚線に平行に配置し、シールド層を巻き付けてシールド線を形成する。シールド線は光ファイババンドルと複数本の電子ワイヤとを更に接合し、補強素子を被覆し、補強素子の外周において１層のシースを押出成形し、光電気複合ケーブルを形成する。光電気複合ケーブルの容量の大きさは、光電気複合ケーブルの長さを決定する重要な要素であり、容量が小さければ小さいほど、光電気複合ケーブルは長距離伝送を実現することができる。実際の使用においては、光電気複合ケーブルの容量が非常に大きいことから、光電気複合ケーブルは長距離伝送を行うことができない。
【発明の概要】
【０００４】
上記問題に対し、本発明は容量が小さく、信号の減衰が小さく、長距離伝送を実現することができるＨＤＭＩ光電気複合ケーブル及びその製造方法を提供する。
【０００５】
本発明は以下の技術案を採用する。
【０００６】
ケーブルシースを備えるＨＤＭＩ光電気複合ケーブルであって、
１本又は複数本の光ファイバ及び光ファイバの外周において均一に押出成形される光ファイバシースを備える光ファイバユニットと、
金属リード線及び金属リード線の外周において均一に押出成形される絶縁層を備える複数本の信号制御線と、
金属導体であるアース線とを更に備え、
光ファイバユニット、複数本の信号制御線及びアース線の外周に充填物が設けられ、シールド層は光ファイバユニット、複数本の信号制御線、アース線及びそれらの外周に設けられる充填物を被覆し、ケーブルシースがシールド層を被覆するＨＤＭＩ光電気複合ケーブル。
【０００７】
本発明の１つの好ましい態様として、光ファイバユニットがケーブルの中心に配置され、複数本の信号制御線及びアース線が光ファイバユニットの外周に配置されている。
【０００８】
本発明の１つの好ましい態様として、光ファイバユニットが４本の光ファイバを備え、光ファイバユニットが着色マルチモード光ファイバ又はリボン光ファイバ（ｒｉｂｂｏｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ）である。
【０００９】
本発明の１つの好ましい態様として、光ファイバシースが難燃ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、又はポリパーフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ：Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）である。
【００１０】
本発明の１つの好ましい態様として、金属リード線が１筋（Ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄ）の錫メッキ銅線、裸銅線、銀メッキ銅線、錫メッキ銅撚線、裸銅撚線、又は銀メッキ銅撚線である。
【００１１】
本発明の１つの好ましい態様として、絶縁層が発泡ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、又はポリパーフルオロエチレンプロピレンである。
【００１２】
本発明の１つの好ましい態様として、充填物がアラミド糸、ＰＰリップコード、綿糸、又はナイロン糸である。
【００１３】
本発明の１つの好ましい態様として、シールド層がポリエステルテープ、アルミニウム箔、アルマイラーテープ、コットンペーパー、又はテフロン（登録商標。以下同じ）テープである。
【００１４】
本発明の１つの好ましい態様として、ケーブルシースがポリ塩化ビニル、低煙ノンハロゲン難燃ポリオレフィン、ナイロンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、又は架橋ポリエチレンエラストマーである。
【００１５】
上述したようなＨＤＭＩ光電気複合ケーブルを作製するＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの作製方法であって、
複数本の信号制御線、１本のアース線及び複数本の光ファイバを提供するステップＳ１と、
押出成形機を利用し、複数本の光ファイバの外周において１層の光ファイバシースを均一に押出成形し、光ファイバユニットを形成するステップＳ２と、
光ファイバユニット、複数本の信号制御線及びアース線を同心で一方向に撚り合わせ、光ファイバユニット、複数本の信号制御線及びアース線の外周を充填物で均一に被覆するステップＳ３と、
Ｓ３における充填物の外周において１層のシールド層を押出成形するステップＳ４と、
Ｓ４におけるシールド層の外周に対して１層のケーブルシースを押出成形するステップＳ５とを含むＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの作製方法。
【００１６】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
【００１７】
従来の銅線又は合金導体の代わりに、光ファイバユニットを利用することで、容量が更に低く、信号の減衰が小さく、長距離伝送を実現することができると同時に、通常の銅導体又は合金導体線材の外径より少なくとも半分は小さくなり、重さは４分の３軽減される。光ファイバユニットと信号制御線との間に充填物が充填され、線材全体の真円度を充填するために用いられると同時に、線材の耐引張及び耐揺動の能力を向上させることで、ケーブルが敷設過程で外力の引張による内部特性破壊が起こさないようにさせる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの構造模式図。
【図２】本発明に係るＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの製造のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面及び実施例と結び付けて本発明を更に詳述する。ここで説明する具体的な実施例は本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。なお、説明の便宜上、図面では本発明に関する一部のみを示し、構造全体については示していない。
【００２０】
図１は、本発明に係るＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの構造模式図であり、主に、ケーブルシース１、光ファイバユニット２、信号制御線３、アース線４及びシールド層５を備える。そのうち、ケーブルシース１はケーブル全体の保護カバーであり、アース線４とシールド層５は外部信号のケーブル内部信号に対する干渉をシールドするために用いられ、ケーブル内部信号の外部信号に対する干渉をシールドすることもできる。光ファイバユニット２は信号を伝送するために用いられ、信号制御線３は制御信号を伝送するために用いられる。
【００２１】
具体的には、図１のとおり、光ファイバユニット２は、４本の光ファイバ２１と、光ファイバ２１の外周において均一に押出成形される光ファイバシース２２とを備え、光ファイバ２１は着色マルチモード光ファイバ又はリボン光ファイバであり、着色光ファイバの色は複数種あり、最も常用な４種はそれぞれブラウン、グリーン、ブルー及びオレンジであり、ＯＭ３−３００光ファイバ又はＯＭ４−５５０光ファイバが常用である。光ファイバシース２２は難燃ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、又はポリパーフルオロエチレンプロピレンである。４本の光ファイバ２１の円周は緊密に配列（即ち、２行２列）され、光ファイバシース２２により固定され、被覆弾性を精密に制御する検出方法は、光ファイバシース２２を引き締めた後の収縮が１％よりも小さく、且つ光ファイバの付加減衰が０．０５ｄＢ／ｋｍよりも小さい。具体的には、従来の銅導体又は合金導体の代わりに、光ファイバユニット２を用いて高周波信号を伝送し、光ファイバ２１としてＯＭ３−３００マルチモード光ファイバを選択して使用すると、伝送速度は１８Ｇｂｐｓで、伝送距離は１５０ｍとなり、光ファイバ２１としてＯＭ４−５５０マルチモード光ファイバを選択して使用すると、伝送速度は４８Ｇｂｐｓで、伝送距離は３００ｍとなり、伝送距離を大きく増加させる。
【００２２】
信号制御線３は金属リード線３１と、金属リード線３１の外周において均一に押出成形される絶縁層３２とを備え、金属リード線３１は１筋の錫メッキ銅線、裸銅線、銀メッキ銅線、錫メッキ銅撚線、裸銅撚線、又は銀メッキ銅撚線であり、絶縁層３２の材質は、誘電率の低い材料を選択して使用することが好ましく、常用の材料は発泡ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、又はポリパーフルオロエチレンプロピレンを有する。金属リード線３１の規格により、絶縁層３２の材料と直径を調整することで、各本の信号制御線３のアース線４間に対する容量を調整し、線材の相性が良好であるように保証する。
【００２３】
図１において、信号制御線３は７本あり、そのうち、直径が比較的大きい１本は電源線であり、その他はリモコンコントロール、プラグアンドプレイ等の機能の信号線である。アース線４は金属導体であり、材質が金属リード線３１の材質と同じでもよい。光ファイバユニット２はケーブルの中心に配置され、複数本の信号制御線３とアース線４は光ファイバユニット２の外周に配置され、充填物６はアラミド糸、ＰＰリップコード、綿糸、又はナイロン糸であり、充填物６によって線材の真円度を保証することができ、同時にケーブル全体の引張性を増加する。
【００２４】
シールド層５は光ファイバユニット２、複数本の信号制御線３、アース線４及びそれらの外周に設けられる充填物６を被覆し、シールド層５がポリエステルテープ、アルミニウム箔、又はアルマイラーテープ、コットンペーパー、テフロンテープである。ケーブルシース１はシールド層５を被覆し、ケーブルシース１がポリ塩化ビニル、低煙ノンハロゲン難燃ポリオレフィン、ナイロンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、又は架橋ポリエチレンである。
【００２５】
本発明は、上記ＨＤＭＩ光電気複合ケーブルを作製するＨＤＭＩ光電気複合ケーブルの作製方法を更に提供し、図２に示すように、以下のステップを含む。
【００２６】
ステップ１：
複数本の信号制御線３を提供し、具体的には、複数本の同じ直径又は異なる直径の単線を、一定の方向と一定の規則に従って撚り合わせる。そのうち、導体の大きさは実際の工程の必要に応じて選択され、具体的な単線導体の材質には錫メッキ銅線、裸銅線、銀メッキ銅線又は合金リード線がある。撚り合わせ方向は左方向（Ｓ方向）及び右方向（Ｚ方向）に分けられる。単線導体を使用する場合、当該工程は必要ない。更に、押出機を利用して各本の導体の表面において１層の絶縁層３２を押出成形し、信号制御線３を形成する。具体的な実施方法は、銅線の大きさ及び押出外径に応じて適当な芯線の内外金型を選択し、芯線の外径、押出温度、容量及び線速度等の一連のパラメータを制御することで、芯線外径の公差を±０．０２ｍｍに制御し、押出温度を±２℃に制御し、容量を±１ＰＦに制御する。それと同時に、線材の相性が良好で、容量が低いことを保証するために、一般的には誘電率の比較的小さい絶縁材料を選択し、線材品質の安定を保証する。
複数本の光ファイバ２１を提供し、硬化インクを用いて着色金型を介して光ファイバ２１の表面に塗布し、色分けしやすい光ファイバ２１を形成する。
１本のアース線４を提供する。
【００２７】
ステップ２：
押出成形機を用いて複数本の光ファイバ２１の外周において１層の光ファイバシース２２を均一に押出成形し、光ファイバユニット２を形成する。具体的には、光ファイバ２１がペイオフリールから一定の張力で繰り出され、合理的なプロセスの条件で、光ファイバシース２２を押出し、光ファイバシース２２の緊張力を制御する必要があり、シースが緩みすぎると、収縮しやすく、シースが締まりすぎると、光ファイバの減衰値が比較的大きくなる。具体的な弾性の検出標準としては、シースを引き締めた後の収縮が１％よりも小さく、光ファイバの付加減衰値が０．０５ｄＢ／ｋｍよりも小さい。
【００２８】
ステップ３：
光ファイバユニット２をケーブルの中心に配置し、複数本の信号制御線３とアース線４を光ファイバユニット２の外周において同心で一方向に撚り合わせ、光ファイバユニット２、複数本の信号制御線３及びアース線４の外周を充填物６で均一に被覆する。具体的には、光ファイバユニット２をケーブルの中心に配置し、複数本の信号制御線３とアース線４は光ファイバユニット２を取り囲んで円周周囲の配列をなすように設けられ、その間に複数の充填物６を充填し、合理的な撚り距離によって光ファイバユニット２、複数本の信号制御線３、アース線４及び充填物６を合理的な撚り方向に従って撚り合わせて成形する。
【００２９】
ステップ４：
ステップ３における充填物６の外周に対して１層のシールド層５を押出成形する。
【００３０】
ステップ５：
ステップ４におけるシールド層５の外周に対して１層のケーブルシース１を押出成形する。具体的には、ケーブルとなった後のケーブル芯線の大きさにより、適当な金型を選択し、押出機によって押出温度、押出量、線速度等の一連のパラメータを制御し、適当なケーブルシース１の外径を押出する。ケーブルの異なる使用と敷設条件により、異なるシース材料を選択して使用し、ケーブルシース１はケーブルの外界の様々な特別で複雑な環境を抵抗するための保護層として、優れた機械的特性、耐環境性能、耐薬品性を有する。ケーブルは、敷設、使用の過程において、必ず各種機械的外力による引張、側圧力、衝撃、捻り、繰り返し湾曲、折り曲げの作用を受けるが、ケーブルシース１もこれらの外力の作用に耐えることができる。
【００３１】
以上をまとめると、従来技術と比べ、本発明には、２本の電子ワイヤ、銅導体及びシールド層でシールド線を形成し、更にシールド線が光ファイババンドルと複数本の電子ワイヤとでケーブルを形成するという構造が設けられていない。本発明の光ファイバユニットが信号制御線、アース線及び充填物と直接撚り合わせされ、また、充填物の外周に対して１層のシールド層とケーブルシースが押出成形され、このような構造により、複合ケーブルは容量がより低くなり、信号の減衰が小さくなる。それと同時に、本発明に係るＨＤＭＩ光電気複合ケーブルは構造が簡単で、設計が合理的であり、伝送距離が長く、伝送レートが速く、且つ線径が小さく、重さが軽く、敷設しやすく、取り付けやすく、その製造方法はプロセスが合理的で効率が高い。
【００３２】
なお、上記は本発明の好ましい実施例及び使用する技術原理に過ぎない。当業者であれば、本発明はここでの特定の実施例に限定されないことが理解できる。当業者にとって、各種の明らかな変化、再調整及び代替は実行可能で、本発明の保護範囲から逸脱することはない。そのため、以上の実施例によって本発明を詳しく説明したが、本発明は以上の実施例のみに限定されず、本発明の思想から逸脱しないことを前提に、より多くの他の等価実施例を更に含むことができ、本発明の範囲は特許請求の範囲により決定される。
【符号の説明】
【００３３】
１：ケーブルシース
２：光ファイバユニット、２１：光ファイバ、２２：光ファイバシース
３：信号制御線、３１：金属リード線、３２：絶縁層
４：アース線
５：シールド層
６：充填物
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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