(57)【要約】【課題】クロストークの影響の少ない光電気複合ケーブルを提供する。【解決手段】外被の内側に光ファイバと複数本の電線とを有する光電気複合ケーブルであって、複数本の電線のうち、少なくとも一本を同軸電線とし、高速信号を光ファイバで伝送し、低速制御信号を同軸電線を用いて伝送する。これにより、クロストークの影響の少ない光電気複合ケーブルを提供することができる。【選択図】図１
2013218916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外被の内側に光ファイバと複数本の電線とを有する光電気複合ケーブルであって、
複数本の前記電線のうち、少なくとも一本は同軸電線であって、
高速信号を前記光ファイバで伝送し、低速制御信号を前記同軸電線で伝送することを特徴とする光電気複合ケーブル。
【請求項２】
前記光ファイバはインナーチューブの内側に収容され、
前記同軸電線を含む全ての前記電線は、その外径が互いに等しく、
前記同軸電線を含む全ての前記電線は、周方向に等間隔に配置された状態で前記インナーチューブの外側に巻きつけられていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合ケーブル。
【請求項３】
前記同軸電線は複数本設けられ、
複数本の前記同軸電線は隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電気複合ケーブル。
【請求項４】
前記同軸電線は複数本設けられ、
複数本の前記同軸電線は、テープ形状に束ねられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光電気複合ケーブル。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光電気複合ケーブルと、
前記光電気複合ケーブルの両端に取り付けられ、制御信号を受発信する制御部を備えたコネクタと、を有し、
前記同軸電線は、前記制御部と接続されていることを特徴とする光電気複合ケーブルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線及び光ファイバを有する光電気複合ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器、携帯端末、小型ビデオカメラ、パーソナルコンピュータまたはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の電子機器において、機能のさらなる高度化に伴い高速通信が要求されている。このため、電線と光ファイバを組み合わせた光電気複合ケーブルを用いることが行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４３５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような光電気複合ケーブルは、光ファイバと、光ファイバの周囲に配置された複数の絶縁電線とを有している。この光電気複合ケーブルにおいて、各々の絶縁電線による電磁的な干渉によってクロストークが生じる虞がある。特に、ケーブル長が長い場合には、このクロストークの影響が顕著になる。
そこで本発明は、クロストークの影響の少ない光電気複合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】
【０００５】
上記課題を解決することのできる本発明の光電気複合ケーブルは、
外被の内側に光ファイバと複数本の電線とを有する光電気複合ケーブルであって、
複数本の前記電線のうち、少なくとも一本は同軸電線であって、
高速信号を前記光ファイバで伝送し、低速制御信号を前記同軸電線で伝送することを特徴とする。
【０００６】
上記本発明に係る光電気複合ケーブルにおいて、
前記光ファイバはインナーチューブの内側に収容され、
前記同軸電線を含む全ての前記電線は、その外径が互いに等しく、
前記同軸電線を含む全ての前記電線は、周方向に等間隔に配置された状態で前記インナーチューブの外側に巻きつけられていてもよい。
【０００７】
上記本発明に係る光電気複合ケーブルにおいて、
前記同軸電線は複数本設けられ、
複数本の前記同軸電線は隣り合うように配置されていてもよい。
【０００８】
上記本発明に係る光電気複合ケーブルにおいて、
前記同軸電線は複数本設けられ、
複数本の前記同軸電線は、テープ形状に束ねられていてもよい。
【０００９】
また、上記課題を解決することのできる本発明の光電気複合ケーブルユニットは、
上記本発明に係る光電気複合ケーブルと、
前記光電気複合ケーブルの両端に取り付けられ、制御信号を受発信する制御部を備えたコネクタと、を有し、
前記同軸電線は、前記制御部と接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光電気複合ケーブルによれば、高速の信号を光ファイバで光伝送し、低速の制御信号を同軸電線で伝送する。同軸電線を用いたことにより低速制御信号のクロストークによる信号品質の劣化を防止できる。したがって、クロストークの影響の少ない光電気複合ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る光電気複合ケーブルの実施形態の例を示す断面図である。
【図２】同軸電線を示す断面図である。
【図３】本発明に係る光電気複合ケーブルユニットの使用状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光電気複合ケーブルの実施形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、光電気複合ケーブル１０は、最外層であるアウターチューブ（外被）１７の内側に、光ファイバテープ心線１２と複数本の電線２０，３０とを有する。複数本の光ファイバ心線１１を有する光ファイバテープ心線１２は、光電気複合ケーブル１０の断面中央に配置されたインナーチューブ１３内に収容されている。
【００１３】
光ファイバテープ心線１２は複数本の光ファイバ心線１１をテープ形状に束ね、光ファイバ心線１１の外周を樹脂で覆ったものである。光ファイバ心線１１は、コアとクラッドからなる光ファイバの周囲に紫外線硬化型樹脂からなる被覆層を形成したものであり、コア径が０．０５〜１．０ｍｍ（例えば０．０８ｍｍ）、クラッドの外径が０．１２５ｍｍとされ、被覆層の外径が０．２５ｍｍとされている。また、さらに被覆層を設けて外径０．９ｍｍの光ファイバ心線１１としたり、光ファイバ心線１１をさらに抗張力繊維及び被覆層で覆った光ファイバコードとしてもよい。
【００１４】
光ファイバ心線１１としては、コアがガラスから形成されクラッドが高硬度プラスチックから形成されて折れ曲がり（キンク）に強く破断しにくいハードプラスチッククラッドファイバ（Ｈ−ＰＣＦ）や、コア及びクラッドがプラスチックからなるプラスチックファイバであってもよい。
【００１５】
光電気複合ケーブル１０が、例えば、医療用のセンサコードのようにあまり小さな径に曲げることなく用いられる場合は、ガラスファイバが使用可能であり、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルやＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）ケーブルのように小さな径に曲げられることがある場合は、ハードプラスチッククラッドファイバを用いるのが好ましい。
【００１６】
インナーチューブ１３の内側には、光ファイバテープ心線１２だけを収容しても良いが、光ファイバテープ心線１２とともに抗張力線や介在を収容して強度を高めても良い。
【００１７】
インナーチューブ１３としては、外力から光ファイバ心線１１を保護しつつ電線２０，３０等からの側圧を良好に吸収する緩衝材としての機能を有する。このため、このインナーチューブ１３は、弾性率が３００ＭＰａ以上の樹脂から形成され、厚さが０．１ｍｍ以上とされている。本例では、インナーチューブ１３は、内径が約０．５５ｍｍ、外径が約１．０５ｍｍとされ、厚さが約０．２５ｍｍとされている。
【００１８】
このようなインナーチューブ１３の材料としては、機械的強度に優れた樹脂材料であるテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂を用いるのが好ましく、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を使用してもよい。
【００１９】
このインナーチューブ１３は、配列させた光ファイバ心線１１の周囲に樹脂を押出被覆することによって、光ファイバ心線１１を覆うように形成される。
【００２０】
インナーチューブ１３の外側に形成された収容部１４には電線２０，３０が配置されている。更に電線２０，３０の外側には、押さえ巻き１８、シールド層１９及びアウターチューブ１７が順に設けられている。
【００２１】
押さえ巻１８としては、耐熱性、耐摩耗性などに優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から形成された樹脂テープが用いられる。なお、この押さえ巻１８としては、紙テープやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂の樹脂テープを用いても良い。
【００２２】
シールド層１９は、外径数十μｍ（例えば、外径０．０３ｍｍまたは０．０４ｍｍ程度）の錫メッキされた銅線または銅合金線を編組したもので、約０．１ｍｍの厚さに形成されている。なお、シールド層１９としては、銅線または銅合金線を横巻きしても良く、また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から形成された樹脂テープに銅箔やアルミニウム箔が形成された金属樹脂テープを巻いても良い。
【００２３】
アウターチューブ１７は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン系樹脂等から形成されている。非ハロゲンのポリオレフィン系樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）などのエラストマの混合物がある。また、ポリエチレン（ＰＥ）に、耐候剤、酸化防止剤、老化防止剤を添加したものでも良い。なお、このポリエチレン（ＰＥ）を用いたアウターチューブ１７としては、難燃剤を含まない非難燃性のものでも良い。アウターチューブ１７は、厚さが０．１〜０．５ｍｍ（例えば約０．２５ｍｍ）であり、外径は数ｍｍ〜十数ｍｍ（例えば３．０ｍｍ）である。
【００２４】
インナーチューブ１３と押さえ巻１８との間の収容部１４には複数本の電線２０，３０が配置されている。本実施形態では、電線２０，３０として、複数本（ここでは２本）の絶縁電線２０と、信号線として用いられる複数本（ここでは２本）の同軸電線３０が用いられている。
【００２５】
絶縁電線２０は、錫メッキが施された軟銅線または銅合金線からなる素線を複数本撚り合わせた中心導体２１を外被２２によって覆ったケーブルである。例えば、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の規格によるＡＷＧ２０〜４６程度のケーブルを採用することができる。
【００２６】
絶縁電線２０の外被２２の材料としては、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、自己潤滑性などに優れたテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂等のフッ素樹脂を用いるのが好ましい。また、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂を用いても良い。
【００２７】
図２は、同軸電線３０の断面図である。図２に示したように、同軸電線３０は、中心導体３１と、中心導体３１の外周に配置された内側被覆３２と、内側被覆３２の外周に配置された外部導体３３と、外部導体３３を覆う外側被覆３４とを備えた電線である。
【００２８】
中心導体３１には、錫メッキが施された軟銅線または銅合金線からなる素線を複数本撚り合わせた導体を用いることができる。中心導体３１には、ＡＷＧの規格によるＡＷＧ２０〜４６程度のケーブルを採用することができる。これら２本の同軸電線３０は隣り合うように配列されており、さらにこの状態でテープ形状に束ねられてテープ樹脂３５で一体化されている。
外部導体３３は複数の錫メッキ銅合金の素線を網状に組んだものであり、内側被覆３２の外周面に巻き付けられている。
内側被覆３２および外側被覆３４には、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、自己潤滑性などに優れたテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂等のフッ素樹脂、あるいはポリエチレン（ＰＥ）樹脂やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂を用いることができる。
【００２９】
また図１に示したように、絶縁電線２０と同軸電線３０が配置される収容部１４に隙間が生じる場合には、この隙間を埋めるように介在１６を収容部１４に配置してもよい。この介在１６としては、例えば、レーヨンやナイロンなどの繊維を紐状にしたものを用いることができる。
【００３０】
このような光電気複合ケーブル１０において、同軸電線３０を含む全ての電線２０，３０は、その外径が互いに等しく設定されている。また、電線２０，３０は、周方向に等間隔に配置された状態でインナーチューブ１３の外周にらせん状に巻きつけられている。このため、光電気複合ケーブル１０の外周面に凹凸が生じにくい。なお、２本の同軸電線３０はテープ樹脂３５で覆われているが、テープ樹脂３５の厚みが小さいため、光電気複合ケーブル１０の外周面に生じる凹凸は小さい。
【００３１】
図３は、本発明に係る光電気複合ケーブル１０を用いた光電気複合ケーブルユニットの使用状態の一例を示す模式図である。
図３に示すように、光電気複合ケーブルユニット６０は、パーソナルコンピュータ５１とモニタ５２との間で信号を伝送するために用いられる。光電気複合ケーブルユニット６０は、光電気複合ケーブル１０の両端にコネクタ４０が取り付けられて構成されている。このコネクタ４０がパーソナルコンピュータ５１およびモニタ５２に取り付けられることにより、光電気複合ケーブルユニット６０はパーソナルコンピュータ５１とモニタ５２とを接続する。
【００３２】
コネクタ４０は、受発光素子を含む光電変換回路４１と、制御信号を受発信する制御回路４２（制御部）とを備えている。
制御回路４２は、モニタ５２の種類や解像度などの情報を読み取り、この情報を電気信号として同軸電線３０を介してパーソナルコンピュータ５１へ伝送する。
パーソナルコンピュータ５１はモニタ５２に関する情報を受け取って、このモニタ５２に応じた画像信号をモニタ５２に向かって出力する。光電変換回路４１は、パーソナルコンピュータ５１から出力される画像信号としての電気信号を光信号に変換し、光ファイバ心線１１を介して光信号を高速でモニタ５２に伝送する。
【００３３】
また、絶縁電線２０は、モニタ５２が接続されている間に、モニタ５２が接続されていることをパーソナルコンピュータ５１に通知する接続信号を伝送するように構成することができる。例えばこの接続信号を使って、モニタ５２の接続信号がＯＦＦとなった場合、パーソナルコンピュータ５１はモニタ５２の接続が解除されたと判断し、画像信号の出力を停止するように構成することができる。また、絶縁電線２０を給電線として用いることもできる。
【００３４】
このように本実施形態に係る光電気複合ケーブル１０によれば、大きな情報量を高速で伝送する必要がある画像信号を光ファイバ心線１１で伝送し、制御回路４２からの比較的低速の制御信号を同軸電線３０で伝送する。したがって光電気複合ケーブル１０の長さが５ｍを超えるなど、ケーブル長さが長くなっても、制御信号は同軸電線３０中を伝送されているため、信号の劣化が抑制される。このため、長い光電気複合ケーブル１０であっても、高品質の伝送品質を維持することができる。
【００３５】
特に、複数本の電線２０，３０で異なる信号を伝送する場合には、電線２０，３０相互でクロストークが生じる虞がある。しかし本実施形態に係る光電気複合ケーブル１０によれば、制御信号が伝送される同軸電線３０において、中心導体３１の外側に外部導体３３が配置されている。このため、光電気複合ケーブル１０のケーブル長さが長くなっても、信号品質が劣化することなく制御信号を伝送することができる。
【００３６】
より具体的には、光電気複合ケーブルの長さを３０ｍとしたとき、絶縁電線２０で電圧３．３Ｖの制御信号を伝送したところ、約１．５Ｖのクロストークが観察された。ところが、本実施形態に係る光電気複合ケーブル１０を用いたところ、ケーブル長さを３０ｍとしても、電圧３．３Ｖの制御信号を同軸電線３０で伝送したところ、クロストークの影響は観察されず、高い通信品質を示すことが確認できた。
【００３７】
また、一対の同軸電線３０で制御信号として差動信号を伝送する場合、同軸電線３０が２本一組でテープ形状に束ねられているため、信号間のループが小さく、差動モードノイズ（ノーマルモードノイズ）が生じることを防止できる。
【００３８】
さらに、複数本の同軸電線３０は隣り合うように並べられ、この状態でテープ形状に束ねられているため、複数本の同軸電線３０は光電気複合ケーブル１０の周方向の一部分にまとめて配置されている。したがって、同軸電線３０をコネクタ４０に接続する場合、複数本の同軸電線３０を制御回路４２と集中的に接続することができ、接続作業が容易である。
【００３９】
また、同軸電線３０の端末には、レーザー光線を照射し外側被覆３４、外部導体３３、内側被覆３２を剥離して所定長さ中心導体３１を露出させる口出し処理を施す必要がある。この場合でも、複数本の同軸電線３０が周方向の一部分にまとめられているため、複数本の同軸電線３０にレーザー光線を照射しやすく、口出し処理を効率的に行うことができる。
【００４０】
特に、差動信号を入出力する一対の端子は、隣接して設けられるなど、コネクタ４０の基板の一箇所に集中的に配置されている。本実施形態に係る光電気複合ケーブル１０は、差動信号を伝送する一対の同軸電線３０がテープ形状に束ねられているため、この差動信号を入出力する一対の端子との接続作業が容易である。
【００４１】
上述の実施形態では、光電気複合ケーブル１０がパーソナルコンピュータ５１とモニタ５２とを接続する例を挙げて説明したが、この例は単に一例であって本発明はこの例に限られない。
また、コネクタ４０の内部に制御回路４２および光電変換回路４１が設けられた例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えばコネクタ４０が制御回路４２や光電変換回路４１を搭載せず、パーソナルコンピュータ５１などの外部機器が光信号や低速の制御信号を出力するように構成してもよい。
【００４２】
また、光ファイバ心線１１、絶縁電線２０、同軸電線３０および介在１６の本数は上記実施形態の例に限られない。また、これらの太さ及び種類は上記実施形態の例に限定されない。また、絶縁電線２０、同軸電線３０、介在１６の太さを互いに揃えず、互いの太さを異ならせても良い。
【００４３】
さらに、上述の実施形態では、一対の同軸電線３０をテープ形状に束ねた例を挙げて説明したが、それぞれを単独でアウターチューブ１７の内部に配置してもよい。また、同軸電線３０で差動信号を伝送しない場合には、一対の同軸電線３０を隣り合うように配置せず、互いに離れた位置に配置してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０：光電気複合ケーブル、１１：光ファイバ心線（光ファイバ）、１２：光ファイバテープ心線、１３：インナーチューブ、１４：収容部、１６：介在、１７：アウターチューブ（外被）、２０：絶縁電線（電線）、２１：中心導体、２２：絶縁被覆、３０：同軸電線（電線）、３１：中心導体、３２：内側被覆、３３：外部導体、３４：外側被覆、３５：テープ樹脂、４０：コネクタ、４１：光電変換回路、４２：制御回路、５１：パーソナルコンピュータ、５２：モニタ
【図１】
2013218916.tif 000003
【図２】
2013218916.tif 000004
【図３】
2013218916.tif 000005