(57)【要約】      （修正有）【課題】光モジュールのケース内における光ファイバの温度上昇を抑制して該光ファイバの破断を長期間に亘って防止する光モジュール付きケーブルを提供する。【解決手段】光ファイバ１０ａを内蔵するケーブル２の端部に光モジュールとしてのコネクタ３ａが設けられる。コネクタ３ａは、ケーブル２が接続されるケース２０と、ケース２０に接続されたケーブル２の端面２ｂからケース２０内に引き出された光ファイバ１０ａと、ケース２０に収容された基板３０に実装され、光ファイバ１０ａと光学的に接続される面発光素子とを有し、光ファイバ１０ａとケース２０及び基板３０とは非接触である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを内蔵するケーブルの端部に光モジュールが設けられた光モジュール付きケーブルであって、
前記光モジュールを構成し、前記ケーブルが接続されるケースと、
前記ケースに接続された前記ケーブルの端面から前記ケース内に引き出された光ファイバと、
前記ケースに収容された基板に実装され、前記光ファイバと光学的に接続される光素子と、を有し、
前記光ファイバと前記ケース及び前記基板とが非接触である、
光モジュール付きケーブル。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュール付きケーブルであって、
前記光ファイバは、前記基板の縁の上方を横断している、
光モジュール付きケーブル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光モジュール付きケーブルであって、
前記ケースの底面から前記光素子が実装されている前記基板の実装面までの鉛直距離が、前記ケースの前記底面から前記ケーブルの前記端面の中心までの鉛直距離よりも長い、
光モジュール付きケーブル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光モジュール付きケーブルであって、
外部機器と電気的に接続される電気コネクタを有し、
前記光素子は、前記電気コネクタと電気的に接続され、前記光ファイバと光学的に接続される発光素子又は受光素子である、
光モジュール付きケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルの端部に光モジュールが設けられた光モジュール付きケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量情報の高速伝送には光ケーブルが用いられることが多い。例えば、画像信号の高速伝送には、一般的に光ＨＤＭＩ（登録商標／High-Definition-Multimedia Interface）ケーブルと呼ばれる光ケーブルが用いられることが多い。光ＨＤＭＩケーブルを含む光ケーブルは、光ファイバを内蔵したケーブルと、該ケーブルの少なくとも一端に設けられた光素子を備える光モジュールと、を有する。例えば、上記光ＨＤＭＩケーブルでは、光ファイバを内蔵したケーブルの両端に、ＨＤＭＩ規格に準拠したコネクタが設けられており、このコネクタには光電変換素子（発光素子や受光素子）が実装された基板が収容されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７２９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような光モジュール付きケーブルでは、光モジュールのケース内において、ケーブルから引き出された光ファイバと光素子とが光学的に接続される。換言すれば、ケース内において光ファイバと光素子とが光結合される。さらに、ケーブルから引き出され、光素子に接続される光ファイバには、その破断を防止するめに余長が与えられている。余長が与えられた光ファイバは、曲げられたり、巻かれたりした状態で光モジュールのケース内に収容されている。
【０００５】
ここで、曲げられたり、巻かれたりしている光ファイバの耐用年数と、温度と、曲率半径との間には相関がある。例えば、曲率半径５ｍｍで曲げられた光ファイバが２０℃で１０年間の耐用年数を有する場合、７０℃で同程度の耐用年数を得るためには、曲率半径を１０ｍｍ前後に拡大する必要がある。換言すれば、光ファイバの温度上昇に伴って光ファイバの曲率半径を大きくしなければ、同一の耐用年数を確保することはできない。すなわち、光ファイバの破断を防止する観点からは、光モジュールのケース内における光ファイバの曲率半径をなるべく大きくすることが望ましい。
【０００６】
しかし、多くの場合、光モジュールのケースの大きさ（光モジュールの外形寸法）は規格によって定められている。例えば、ＨＤＭＩ（High-Definition-Multimedia Interface）ケーブルやＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルなどについては、それぞれの規格によってコネクタの外形寸法が定められている。従って、コネクタ内に収容される光ファイバの曲率半径を無制限に大きくすることはできない。
【０００７】
本発明の目的は、光モジュールのケース内における光ファイバの温度上昇を抑制して該光ファイバの破断を長期間に亘って防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光モジュール付きケーブルは、光ファイバを内蔵するケーブルの端部に光モジュールが設けられた光モジュール付きケーブルである。本発明の一態様では、光モジュール付きケーブルは、前記光モジュールを構成し、前記ケーブルが接続されるケースと、前記ケースに接続された前記ケーブルの端面から前記ケース内に引き出された光ファイバと、前記ケースに収容された基板に実装され、前記光ファイバと光学的に接続される光素子と、を有し、前記光ファイバと前記ケース及び前記基板とが非接触である。
【０００９】
本発明の他の態様では、前記光ファイバは、前記基板の縁の上方を横断している。
【００１０】
本発明の他の態様では、前記ケースの底面から前記光素子が実装されている前記基板の実装面までの鉛直距離が、前記ケースの前記底面から前記ケーブルの前記端面の中心までの鉛直距離よりも長い。
【００１１】
本発明の他の態様では、外部機器と電気的に接続される電気コネクタが設けられる。また、前記光素子は、前記電気コネクタと電気的に接続され、前記光ファイバと光学的に接続される発光素子又は受光素子である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光モジュールのケース内における光ファイバの温度上昇が抑制され、該光ファイバの破断が長期間に亘って防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用された光モジュール付きケーブルの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示される光モジュール付きケーブルの平面図である。
【図３】図１に示される光モジュール付きケーブルの側面図である。
【図４】図１に示される光モジュール付きケーブルの正面図である。
【図５】図１に示されるコネクタの内部構造を模式的に示す断面図である。
【図６】図２に示されるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】図１に示されるコネクタの一変形例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図４に示されるように、本実施形態に係る光モジュール付きケーブル１は、光ファイバを内蔵するケーブル２と、ケーブル２の端部に設けられたコネクタ３ａと、を有する。
【００１５】
主に図１，図２に示されるように、ケーブル２にはリボンファイバ１０が内蔵されている。リボンファイバ１０は、互いに平行に並べられ、かつ、一括して被覆された４本の光ファイバ１０ａを備えている。もっとも、リボンファイバ１０に含まれる光ファイバ１０ａの本数は４本に限られない。さらに、ケーブル２に内蔵される光ファイバはリボンファイバに限定されるものではなく、通常の光ファイバであってもよい。尚、リボンファイバは“光ファイバテープ”又は“テープ芯線”と呼ばれることもある。
【００１６】
図１〜図４に示されるコネクタ３ａは、不図示の外部機器のレセプタクルに接続されるものである。コネクタ３ａは、外部機器から入力される電気信号を光信号に変換して光ファイバ１０ａに出力する機能と、光ファイバ１０ａから入力される光信号を電気信号に変換して外部機器に出力する機能と、の少なくとも一方の機能を有する。すなわち、コネクタ３ａは光電変換機能を備える光モジュールである。
【００１７】
主に図１に示されるように、コネクタ３ａは、ケーブル２が接続されるケース２０を有し、このケース２０内には基板３０が収容されている。また、基板３０と電気的に接続された電気コネクタ４０の一部がケース２０の端面から突出している。尚、図１〜図４では、コネクタ３ａの内部構造を示すために上ケースが省略されている。実際のケース２０は、図１〜図４に示される下ケース２０ａと不図示の上ケースとから構成される。図示されている下ケース２０ａと不図示の上ケースとは、互いの端面同士が突き合わされるように組み合わされて、内側に収容空間を備えたケース２０を形成する。尚、ケーブル２のケース２０への接続部分には、ケーブル２を保護するためのブーツ２ａが設けられている。
【００１８】
図１，図２などに示される基板３０はガラスエポキシなどからなるリジッド基板であって、その両面に不図示の電気配線が形成されている。本実施形態では、一面に電気配線が形成された２枚のリジッド基板の他面同士を貼り合わせて基板３０が形成されている。基板３０はケース２０の底面２１（図５）と平行に配置されている。また、基板３０の長手方向とケース２０の長手方向とは互いに平行である。基板３０の長手方向一端部には、複数の電極３１が形成されており、これら電極３１は互いに平行に並んでいる。
【００１９】
ケース２０から突出している電気コネクタ４０の突出部分は、不図示の外部機器のレセプタクルに挿入される。電気コネクタ４０は、外部機器のレセプタクルに挿入された際に、該レセプタクルに設けられている複数のピン端子のそれぞれと接触する複数のコンタクト端子と、それらコンタクト端子と電気的に接続された複数の接続端子４１と、を備えている。図１，図２などに示されるように、電気コネクタ４０が備える接続端子４１の一部は電気コネクタ４０の外に突出しており、半田付けなどによって基板３０上の電極３１に固定されている。すなわち、基板３０と電気コネクタ４０とは電気的に接続されており、電気コネクタ４０の突出部分が外部機器のレセプタクルに挿入されると、基板３０と外部機器とが電気的に接続される。
【００２０】
図５に示されるように、基板３０の一面３０ａには、光素子としての面発光素子（VCSEL/Vertical Cavity Surface Emitting Laser）３２及び駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）３３が実装されている。面発光素子３２はボンディングワイヤ３４ａを介して駆動ＩＣ３３に接続され、駆動ＩＣ３３はボンディングワイヤ３４ｂを介して基板３０上の電気配線に接続されている。ここで、基板３０と電気コネクタ４０（図１，図２）とが電気的に接続されていることは既述のとおりである。すなわち、面発光素子３２は、駆動ＩＣ３３及び基板３０を介して電気コネクタ４０（図１，図２）と電気的に接続されている。以下の説明では、面発光素子３２及び駆動ＩＣ３３が実装されている基板３０の一面３０ａを“第１実装面３０ａ”と呼び、第１実装面３０ａと反対側の一面３０ｂを“第２実装面３０ｂ”と呼ぶ。すなわち、基板３０の第１実装面３０ａには、面発光素子３２及び駆動ＩＣ３３が実装されている。一方、基板３０の第２実装面３０ｂはケース２０の底面２１と対向している。尚、面発光素子３２はアレイ状に配置された複数の光源を備えている。また、駆動ＩＣ３３は面発光素子３２が備える複数の光源を適宜駆動する多チャンネルのドライバＩＣである。
【００２１】
図５に示されるように、基板３０には、第１実装面３０ａから立ち上がる支持プレート３５が設けられている。支持プレート３５の下部は基板３０に設けられたスリット３６に挿入され、基板３０に固定されている。一方、支持プレート３５の上部には、不図示のレンズ及びミラーを備えるレンズブロック５０が設けられている。レンズブロック５０は、面発光素子３２が備える各光源に対応する複数のレンズと、共通の１つのミラーと、を備えている。
【００２２】
図１などに示されるように、ケース２０に接続されているケーブル２に内蔵されているリボンファイバ１０（光ファイバ１０ａ）の端部はケース２０内に引き出されている。換言すれば、ケーブル端部の被覆が除去され、ケース２０内において光ファイバ１０ａが露出されている。さらに、基板３０の第１実装面上に延びている光ファイバ１０ａの先端にはフェルール６０が装着されている。
【００２３】
図５に示されるように、光ファイバ１０ａに装着されているフェルール６０の端面は、レンズブロック５０の端面に突き合わされており、面発光素子３２から出射された光（光信号）は、レンズブロック５０が備えるミラー及びレンズを介して、対応する光ファイバ１０ａのコアに入射される。すなわち、面発光素子３２は、ミラー及びレンズを介して光ファイバ１０ａと光学的に接続される。
【００２４】
図示は省略するが、レンズブロック５０の端面には一対のガイドピンが突設されている。一方、フェルール６０の端面には、ガイドピンが挿入される一対の位置決め穴が形成されている。そして、レンズブロック端面から突出するガイドピンがフェルール端面に形成されている位置決め穴に挿入され、レンズブロック５０とフェルール６０とが正確に位置合わせされている。この結果、レンズブロック５０が備える各レンズの光軸と対応する光ファイバ１０ａのコア中心とが一致している。もっとも、レンズブロック端面及びフェルール端面のそれぞれに位置決め穴が形成される実施形態もある。この場合、レンズブロック端面の位置決め穴にガイドピンが挿入され、この位置決め穴から突出するガイドピンの一部がフェルール端面の位置決め穴に挿入される。或いは、フェルール端面の位置決め穴にガイドピンが挿入され、この位置決め穴から突出するガイドピンの一部がレンズブロック端面の位置決め穴に挿入される。
【００２５】
図１，図２などに示されるように、レンズブロック５０に突き合わされたフェルール６０の背後には支持アーム７０が延びており、支持アーム７０とフェルール６０の背面（上記端面とは反対側の端面）との間にはコイル状のスプリング７１が配置されている。すなわち、レンズブロック５０及びフェルール６０は、支持プレート３５と支持アーム７０とに挟まれている。レンズブロック５０に突き当てられたフェルール６０は、スプリング７１の復元力によって常にレンズブロック５０に押し付けられている。尚、光ファイバ１０ａはスプリング７１の内側を通ってフェルール６０に引き入れられているが、スプリング７１には接触していない。
【００２６】
図６に示されるように、ケース２０の底面２１から基板３０の第１実装面３０ａまでの鉛直距離（Ｌ１）は、ケース２０の底面２１からケーブル２の端面２ｂの中心までの鉛直距離（Ｌ２）よりも長い。換言すれば、基板３０の第１実装面３０ａは、ケーブル中心よりも高い位置に配置されている。さらに、第１実装面３０ａの上方に配置されているフェルール６０は、ケーブル中心よりもさらに高い位置に配置されている。このため、ケーブル２の端面２ｂから引き出されてフェルール６０に接続されている光ファイバ１０ａは、基板３０の縁の上方を横断している。すなわち、光ファイバ１０ａと基板３０は非接触であり、光ファイバ１０ａとケース２０も非接触である。
【００２７】
もっとも、基板３０の第１実装面３０ａがケーブル中心と同じ高さ、又はケーブル中心よりも低い位置に配置されていても、光ファイバ１０ａとケース２０及び基板３０との接触を回避することは可能であり、かかるレイアウトも本発明の範囲に含まれる。例えば、図６に示されるレンズブロック５０及びフェルール６０を光ファイバ１０ａが横断している基板３０の縁に近づければ、第１実装面３０ａがケーブル中心と同じ高さ、又はケーブル中心よりも低い位置に配置されていても、光ファイバ１０ａと基板３０との接触を回避することができる。但し、レンズブロック５０及びフェルール６０を基板３０の縁に近い位置に移動させるためには、図５に示される面発光素子３２及び駆動ＩＣ３３や図７に示される受光素子８２及び増幅ＩＣ８３も基板３０の縁に近い位置に移動させる必要がある。この場合、基板３０上の電気配線の配線長が長くなり、信号劣化を招く虞がある。従って、レンズブロック５０及びフェルール６０を基板３０の縁に近づけて光ファイバ１０ａと基板３０との接触を回避する場合には、電気配線の延長による信号劣化に留意する必要がある。
【００２８】
ここで、図５に示される駆動ＩＣ３３は基板３０上で最も発熱量の多い発熱体である。しかし、基板３０上には、駆動ＩＣ３３の他にも複数の発熱体（例えば、電圧変換素子やＤＣ／ＤＣコンバータ）が存在している。また、図１，図２などに示される電気コネクタ４０を介して外部の熱が基板３０やケース２０に伝わることもある。よって、光ファイバ１０ａが基板３０やケース２０に接触していると、光ファイバ１０ａの温度が上昇し、光ファイバ１０ａが早期に破断する虞がある。また、光ファイバ１０ａの早期破断を回避するためには、ケース２０内における光ファイバ１０ａの曲率半径を大きくする必要があり、ケース２０の大型化を招いたり、ケース２０の外形寸法が規格内に収まらなくなったりする虞がある。
【００２９】
一方、光ファイバ１０ａとケース２０及び基板３０とが非接触である本実施形態では、基板３０やケース２０を介して光ファイバ１０ａに熱が伝わることがなく、光ファイバ１０ａの温度上昇が抑制される。従って、ケース２０内における光ファイバ１０ａの曲率半径を大きくすることなく、光ファイバ１０ａの破断を長期間に亘って防止することができる。
【００３０】
尚、図１，図２などに示されるケーブル２には光ファイバ１０ａに加えてメタル線が内蔵される。すなわち、ケーブル２は光電気複合ケーブルである。例えば、ケーブル２には、電源線，低速信号線，制御線などのメタル線が必要に応じて適宜内蔵される。これらメタル線は、光ファイバ１０ａと同様にケーブル２の端面２ｂ（図６）からケース２０内に引き出され、基板３０上の電気配線に適宜接続される。一方、ケーブル２は、高速信号線及び低速信号線がシリアル化され、高速信号及び低速信号の双方を１芯の光ファイバで伝送するケーブルに置換することもできる。この場合、置換されたケーブルの端部に設けられる光モジュールには、シリアライザ及びデシリアライザが内蔵される。
【００３１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態における光モジュール（コネクタ３ａ）は、発光素子を備えた送信用光モジュールであった。しかし、受信用光モジュールを備えた光モジュール付きケーブルも本発明の範囲に含まれる。例えば、図７に示されるように、面発光素子３２（図５）がＰＤ（Photodiode）などの受光素子８２に置換され、駆動ＩＣ３３（図５）が増幅ＩＣ８３に置換された実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００３２】
また、ケーブルの一端に送信用光モジュールとしてのコネクタ３ａ（図５）が設けられ、ケーブルの他端に受信用光モジュールとしてのコネクタ３ｂ（図７）が設けられた光モジュール付きケーブルも本発明の範囲に含まれる。さらに、これらコネクタ３ａ，３ｂが備える電気コネクタがＨＤＭＩ規格に準拠している光モジュール付きケーブル、すなわち光ＨＤＭＩケーブルも本発明の範囲に含まれる。
【００３３】
加えて、ケーブルの端部に設けられている光モジュールが発光素子及び受光素子の双方を備えている実施形態も本発明の範囲に含まれる。すなわち、片方向通信用の光モジュール付きケーブルのみでなく、双方向通信用の光モジュール付きケーブルも本発明の範囲に含まれる。さらに、通信用の光モジュール付きケーブルのみでなく、産業用の光モジュール付きケーブルも本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１    光モジュール付きケーブル
２    ケーブル
２ａ    ブーツ
２ｂ  （ケーブルの）端面
３ａ，３ｂ    コネクタ
１０    リボンファイバ
１０ａ    光ファイバ
２０    ケース
２０ａ    下ケース
２１  （ケースの）底面
３０    基板
３０ａ    第１実装面
３０ｂ    第２実装面
３１    電極
３２    面発光素子
３４ａ，３４ｂ    ボンディングワイヤ
３５    支持プレート
３６    スリット
４０    電気コネクタ
４１    接続端子
５０    レンズブロック
６０    フェルール
７０    支持アーム
７１    スプリング
８２    受光素子
３３    駆動ＩＣ
８３    増幅ＩＣ
【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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