JP2011228829A - ケーブルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバが断線しても光信号が外部に漏洩することのないケーブルユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】発光素子６から光信号を送信する送信装置１と、受信した光信号を電気信号に変換する受光素子９を有する受信装置２と、送信装置１から受信装置２へ光信号を伝達する光ファイバ３と、送信装置１と受信装置２との間の信号を伝達する信号線４とを有するケーブルユニット１００であって、受信装置２は、電気信号の強度が閾値よりも低い時に、信号線４を介して送信装置１の光信号の送信を停止させることを特徴とするケーブルユニット１００により上記目的が達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを用いたケーブルユニットに関する。

従来から、高速通信が可能な光伝送を行うケーブルユニットが知られている。このようなケーブルユニットの一つとして光電気変換ケーブルがある。

光電気変換ケーブルは、光信号を発する発光素子と光信号を受信する受光素子と、発光素子と受光素子とを光学的に接続する光ファイバと、発光素子及び受信素子を駆動する電源と、発光素子及び受信素子と電源とを電気的に接続するメタル線とを有し、広帯域の信号を低損失で伝達することを可能とする。

このようなケーブルユニットにおいて、ケーブルの途中に着脱自在な中継コネクタを設けた場合、中継コネクタを不用意に取り外すとレーザー光（光信号）が外部に漏洩する虞がある。データ伝送用に使用されるレーザー光の強度は低いとはいえ、高輝度のレーザー光が直接目に入ることは好ましくない。

そこで特許文献１は、入力装置（送信装置）又は出力装置（受信装置）から給電可能な第１の電源線と、この電源線を受信側インターフェースから折り返して送信側インターフェースのレーザー発光素子ユニットに電源供給する第２の電源線とを含む光ＤＶＩケーブル（ケーブルユニット）を提案している。この構成によれば、中継コネクタを抜脱することで、入力装置の送信側インターフェースのレーザー発光素子ユニットへの給電が遮断されるので、中継コネクタを不用意に取り外してもレーザー光が外部に漏洩することがない。

特開２００９―１２３５６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のケーブルユニットにおいて、例えば光ファイバと電源線からなるケーブルが折り曲げられて光ファイバのみが断線し、第１及び第２電源線が断線しない場合は、依然としてレーザー発光素子ユニットが光信号を送信し続けて、外部にレーザー光が漏洩する虞がある。そこで、本発明は光ファイバが断線しても光信号が外部に漏洩することのないケーブルユニットを提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明によれば、
発光素子から光信号を送信する送信装置と、
受信した前記光信号を電気信号に変換する受光素子を有する受信装置と、
前記送信装置から前記受信装置へ前記光信号を伝達する光ファイバと、
前記送信装置と前記受信装置との間の信号を伝達する信号線とを有するケーブルユニットであって、
前記受信装置は、前記電気信号の強度が閾値よりも低い時に、前記信号線を介して前記送信装置の前記光信号の送信を停止させることを特徴とするケーブルユニットが提供される。

さらに本発明によれば、上記ケーブルユニットにおいて、
前記信号線は、前記ケーブルユニットの挿抜を検出する挿抜検出線であることが好ましい。
さらに本発明によれば、上記ケーブルユニットにおいて、
前記受信装置は、前記電気信号の強度が前記閾値より低いか否かを比較する比較部を有し、
前記送信装置は、前記発光素子を駆動する発光素子駆動部を有し、
前記信号線は前記比較部と前記発光素子駆動部とを接続し、前記比較部の出力に応じて前記発光素子駆動部は前記発光素子の駆動を停止することが好ましい。
さらに本発明によれば、上記ケーブルユニットにおいて、
前記受信装置は、前記電気信号の強度が前記閾値より低いか否かを比較する比較部を有し、
前記信号線は、前記発光素子を駆動する電源ユニットと前記比較部とに接続されていることが好ましい。
さらに本発明によれば、上記ケーブルユニットにおいて、
前記受信装置は、前記受光素子の信号を増幅する増幅ユニットを有し、
前記増幅ユニットは、前記電気信号の強度を検出する検出部を有することが好ましい。
さらに本発明によれば、上記ケーブルユニットにおいて、
前記受信装置は前記電気信号と同一または増幅した信号を発生させるカレントミラー回路を有し、
前記受信装置は前記カレントミラー回路の出力の強度が前記閾値よりも低いときに前記信号線を介して前記送信装置の前記光信号の送信を停止させることが好ましい。

さらに本発明によれば、
光信号を送信する送信装置と、
受信した前記光信号を電気信号に変換する受信装置と、
前記送信装置を駆動する電力を供給する電源ユニットと、
前記送信装置と前記電源ユニットとを電気的に接続する電源用電線と、
前記送信装置から前記受信装置へ前記光信号を伝達する光ファイバとを有するケーブルユニットであって、
前記受信装置は前記電気信号の強度が閾値よりも低いか否かを比較する比較部を有し、
前記比較部は前記電源用電線に接続され、
前記比較部は、前記電気信号の強度が前記閾値よりも低い時に、前記電源用電線を介して前記電源ユニットから前記送信装置への電力供給を遮断することを特徴とするケーブルユニットが提供される。

さらに本発明によれば、上記ケーブルユニットにおいて、
前記受信装置は、前記受光素子の信号を増幅する増幅ユニットを有し、
前記増幅ユニットは、前記電気信号の強度を検出する検出部を有することが好ましい。
さらに本発明によれば、上記ケーブルユニットにおいて、
前記受信装置は前記電気信号と同一または増幅した信号を発生させるカレントミラー回路を有し、
前記受信装置は、前記カレントミラー回路の出力の強度が前記閾値よりも低い時に、前記電源用電線を介して前記電源ユニットから前記送信装置への電力供給を遮断することが好ましい。

本発明に係るケーブルユニットによれば、光ファイバが断線して送信装置から受信装置へ光信号が伝達されなくなった時、あるいは、その信号強度が低下して閾値よりも低くなった時には、信号線を通じて光信号の送信を停止させる信号を送信装置へ伝達することができる。従って、光ファイバの断線時には送信装置の光信号の送信を停止することができるので、外部へ光信号（レーザー光）が漏出することのない安全性の高いケーブルユニットを提供することができる。

また、本発明に係るケーブルユニットによれば、挿抜検出線や装置の演算処理部同士を結ぶ特別な信号線がない場合でも、電源用電線を用いて光信号の送信を停止することで光ファイバが断線した場合に外部に光信号が漏出することのない安全なケーブルユニットを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るケーブルユニットの模式図である。 本発明の第２実施形態に係るケーブルユニットの模式図である。 本発明の第３実施形態に係るケーブルユニットの模式図である。 本発明の第４実施形態に係るケーブルユニットの模式図である。 本発明の第４実施形態の変形例に係るケーブルユニットの模式図である。 本発明の第５実施形態に係るケーブルユニットの模式図である。 本発明の第５実施形態の変形例に係るケーブルユニットの模式図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るケーブルユニット１００の模式図である。
第１実施形態に係るケーブルユニット１００は、光信号を送信する送信装置１と、受信した光信号を電気信号へ変換する受信装置２と、送信装置１から受信装置２へ光信号を伝達する光ファイバ３と、ケーブルユニット１００の挿抜を検出する挿抜検出線（信号線）４とを有する。なお、光ファイバ３と挿抜検出線４を含む複数の線が束ねられて一つのケーブル５を構成する。このケーブル５は光ファイバ３や挿抜検出線４の他に、例えば電源線やグランド線等を含んでいてもよい。このケーブルユニット１００は、送信装置１へ電気信号を送信する入力装置１４と、受信装置２から出力される電気信号を受け取る出力装置１５とを接続する。なお、図示の例では光ファイバ３は一本のみが示されているが、複数本備えていても良いことはもちろんである。

挿抜検出線４は、金属線であって常時所定の電気信号が付与されており、送信装置１と受信装置２との間でケーブル５が取り外されたり、入力装置１４と出力装置１５との間でケーブルユニット１００が取り外されたりした時等、電気信号が変化したときにケーブル５或いはケーブルユニット１００の挿抜を検出することができる。例えば、ケーブル５が送信装置１と受信装置２との間に正しく装着されていない時には、挿抜検出線４に所定の電気信号が流れなくなることを検出することで、ケーブル５の非装着（断線）を検出することができ、発光装置１の光信号の送信を停止してケーブル５の非装着時に光信号（レーザー光）が漏出することを防止することができる。

送信装置１は、電気信号に応じて光信号を発光する発光素子６と、この発光素子６を駆動する発光素子駆動部７とを有する。発光素子駆動部７へは入力装置１４から電気信号が入力され、入力された電気信号に応じて発光素子６を駆動する。発光素子６としては、半導体発光レーザーの一種であるＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）を用いることができる。また、発光素子駆動部７は入力装置１４に備えられた電源ユニット８から駆動電力が供給されることで駆動される。

受信装置２は、発光素子６から光ファイバ３により伝送された光信号の光強度に応じて電流信号を出力する受光素子９と、受光素子９の電流信号を電圧信号に変換増幅して外部の出力機器１５へ出力する増幅ユニット１０とを有する。受光素子９としてはフォトダイオードを用いることができる。また、増幅ユニット１０としてはトランスインピーダンスアンプを用いることができる。

増幅ユニット１０は、受光素子９からの電流信号を電圧信号に変換増幅して出力する増幅器１１と、増幅器１１で増幅された電圧信号の強度を検出する検出部１２とを備える。検出部１２は、増幅器１１からの電圧信号の強度を比較回路（比較部）１３に出力する。

比較回路１３は検出部１２で検出した増幅器１１からの電圧信号の強度を閾値と比較し、電流信号の強度が閾値以上であれば正常値を、閾値よりも低ければ異常値を出力する。比較回路１３の出力は挿抜検出線４を介して発光素子駆動部７へ伝達される。具体的には、光ファイバ３が断線して受信素子８が十分な強度の光信号を受光しない時は、電圧信号の強度が閾値よりも低くなり、比較回路１３は異常値を出力する。比較回路１３から正常値が発光素子駆動部７に入力されている時は発光素子駆動部７は発光素子６の駆動を継続するが、異常値が発光素子駆動部７に入力されると発光素子駆動部７は発光素子６の駆動を停止する。

以上のケーブルユニット１００によれば、光ファイバ３が断線したときには、発光素子６の光信号が受光素子９に伝達されなくなるので、受光素子９で受光する光信号の強度が低下する。受光した光信号の強度が低下すると受光素子９から出力される電流信号の強度も低下し、増幅１１から出力される電圧信号の強度も低下する。この電圧信号の強度が閾値よりも低いと比較回路１３が判定すると、挿抜検出線４を介して発光素子駆動部７により発光素子６の動作が停止される。したがって、光ファイバ３の断線時には光信号が発光されないので、外部にレーザー光が漏出することを防止できる。

なお、以上の説明では検出部１２は増幅１１の出力する電圧信号を検出する構成を説明したが、検出部１２は受光素子９の出力である電流信号を検出し、比較回路１３が電圧信号を閾値と比較してもよい。

＜第２実施形態＞
図２は本発明の第２実施形態に係るケーブルユニット２００の模式図である。第２実施形態に係るケーブルユニット２００は、増幅ユニットが検出部を持たない場合の第１実施形態の変形例である。なお、第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態における受信装置２ａは、受光素子９と、受光素子９から出力される電流信号を電圧信号へ変換し増幅する増幅器１１ａと、受光素子９から出力される電流信号と同一または数倍に増幅された信号を出力するカレントミラー回路１６と、カレントミラー回路１６から出力される電流信号の強度を閾値と比較する比較回路１３を有する。

上述の第１実施形態と同様に、カレントミラー回路１６からの電流信号の強度が閾値よりも低い場合、比較回路１３は挿抜検出線４を介して送信装置１ｂの発光素子駆動部７に異常値を出力し、発光素子駆動部７によって発光素子６の駆動を停止する。

このように、増幅ユニットが検出部を持たない第２実施形態におけるケーブルユニット２００でも、光ファイバ３の断線時に発光素子６の駆動を停止させて、光信号（レーザー光）の外部への漏出を防止することができる。

＜第３実施形態＞
図３は本発明の第３実施形態に係るケーブルユニット３００の模式図である。第３実施形態に係るケーブルユニット３００は、第１実施形態の変形例であり、受信装置２ｂに中央演算素子２０を設けた点、光ファイバ３と挿抜検出線４の他に発光素子６の駆動停止信号を伝達する制御信号線１７ｂを設けた点が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態における受信装置２ｂは、受光素子９と、増幅器１１と検出部１２とを有する増幅ユニット１０と、検出部１２からの出力の強度を閾値と比較する比較部１３ｂを有する中央演算素子２０を有する。中央演算素子２０の比較部１３ｂは制御信号線１７ｂを介して発光素子駆動部７と接続されている。また、ケーブル５ｂは光ファイバ３と挿抜検出線４と制御信号線１７ｂを含む複数の線を束ねている。

ここで、比較部１３ｂは受信装置２ｂの動作を制御する中央演算素子（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の機能のひとつとして実現されている。増幅ユニット１０として用いられるトランスインピーダンスアンプはそれを制御する中央演算素子と組み合わせて用いられることがあるので、この中央演算素子２０に比較部１３ｂとしての機能を組み込むことで、別途比較部１３ｂの機能を実現する回路を受信装置２ｂにハードウェアとして設ける必要がなくなり、低コストでケーブルユニット３００を提供することができる。

このように、第３実施形態におけるケーブルユニット３００も、上述の実施形態と同様に、検出部１２からの電気信号の強度が閾値よりも低い時に比較部１３ｂは制御信号線１７ｂを介して異常値を発光素子駆動部７に伝達し、発光素子６の駆動を停止する。したがって、光ファイバ３の断線時に発光素子６の駆動を停止させて、レーザー光の外部への漏出を防止することができる。なお、この形態は挿抜検出線４が存在しない場合も上述の実施形態と同様に、光ファイバ３の断線時に発光素子６の駆動を停止させて、レーザー光の外部への漏出を防止することができる。

＜第４実施形態＞
図４は本発明の第４実施形態に係るケーブルユニット４００の模式図である。第４実施形態は、第３実施形態の変形例であり、比較部１３ｃが電源制御線１７ｃ及び電源ユニット８ｃを介して発光素子駆動部７と接続されている点が異なる。なお、第３実施形態と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

第４実施形態に係るケーブルユニット４００では、電源制御線１７ｃを介して送信装置１ｃ側の電源ユニット８ｃと受信装置２ｃ側の比較部１３ｃとが接続されている。また、ケーブル５ｃは光ファイバ３と挿抜検出線４と電源制御線１７ｃを含む複数の線を束ねている。

第３実施形態と同様に、中央演算素子２０の機能の一つとして実現される比較部１３ｃは、検出部１２からの電気信号の強度が閾値以上の場合は正常値を、電気信号の強度が閾値よりも低いときは異常値を出力する。電源ユニット８ｃは電源制御線１７ｃを介して比較部１３から異常値を受け取ると、発光素子駆動部７への電力供給を遮断して発光素子６の光信号の送信を停止する。

このように、第４実施形態におけるケーブルユニット４００も、光ファイバ３の断線時に発光素子６の駆動を停止させて、光信号（レーザー光）の外部への漏出を防止することができる。なお、この形態は挿抜検出線４が存在しない場合も上述の実施形態と同様に、光ファイバ３の断線時に発光素子６の駆動を停止させて、レーザー光の外部への漏出を防止することができる。

なお、上述の第４実施形態に係るケーブルユニット４００では、比較部１３ｃは中央演算素子２０の機能の一つとして実現されていたが、図５に示す第４実施形態の変形例に係るケーブルユニット４００Ａのように、第１，２実施形態で説明したような比較回路１３が電源制御線１７ｃ及び電源ユニット８ｃを介して発光素子駆動部７と接続されていてもよい。

この比較回路１３は、検出部１２からの電気信号の強度が閾値以上の場合は正常値を、電気信号の強度が閾値よりも低いときは異常値を出力する。電源ユニット８ｃは電源制御線１７ｃを介して比較部１３から異常値を受け取ると、発光素子駆動部７への電力供給を遮断して発光素子６の光信号の送信を停止する。

このように、第４実施形態の変形例に係るケーブルユニット４００Ａも、光ファイバ３の断線時に発光素子６の駆動を停止させて、光信号（レーザー光）の外部への漏出を防止することができる。

＜第５実施形態＞
図６は本発明の第５実施形態に係るケーブルユニット５００の模式図である。第５実施形態に係るケーブルユニット５００は第１実施形態の変形例であり、挿抜検出線４を用いず、送信装置１ｄの発光素子駆動部７へ駆動電力を供給する電源ユニット８ｄが出力装置１５ｄに設けられている点が異なる。なお、第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

第５実施形態に係るケーブルユニット５００では、出力装置１５ｄに設けられる電源ユニット８ｄと送信装置１ｄに設けられる発光素子駆動部７とが電源用電線１８によって接続され、比較回路１３がこの電源用電線１８と接続されている。なお、ケーブル５ｄは光ファイバ３と電源用電線１８を束ねている。

出力装置１５ｄに設けられる電源ユニット８ｄが電源用電線１８を介して送信装置１ｄの発光素子駆動部７に接続されているので、ケーブル５ｄの非装着時には発光素子駆動部７には駆動電力が供給されない。したがって、挿抜検出線４を用いなくとも、ケーブル５ｄの非装着時にレーザー光が外部に漏出することがない。

また、光ファイバ３の断線時等、検出部１２からの電気信号の強度が閾値よりも低い時に比較部１３が異常値を出力すると、電源ユニット８ｄは発光素子駆動部７への電力供給を停止する。したがって光ファイバ３の断線時には、発光素子６の発光動作を停止し光信号（レーザー光）が外部に漏出することがない。

なお、図示の例では電源ユニット８ｄは出力装置１５ｄに設けたが、電源ユニットを出力装置１５ｄに設けず、別の外部電源としてもよい。この場合も、比較回路１３が異常値をした時に、外部電源から発光素子駆動部７への電力供給を停止するように構成することができる。

なお、図７に示すように、増幅ユニット１０が検出部１２を持たない場合には、第２実施形態と同様に、受光素子９の電流信号と同一または数倍に増幅した信号を発生させるカレントミラー回路１６ｅを設け、カレントミラー回路１６ｅの出力を比較回路１３で閾値と比較するようにケーブルユニット６００を構成してもよい。

このような構成によっても、光ファイバ３の断線時等、カレントミラー回路１６ｅからの電気信号の強度が閾値よりも低い時に比較回路１３は異常値を出力して、電源ユニット８ｅによる発光素子駆動部７への電力供給を停止する。したがって光ファイバ３の断線時には、発光素子６の発光動作を停止し光信号（レーザー光）が外部に漏出することがない。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

１００，２００，３００，４００，４００Ａ，５００，６００ ケーブルユニット
１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 送信装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ 受信装置
３ 光ファイバ
４ 挿抜検出線
６ 発光素子
８，８ｃ，８ｄ，８ｅ 電源ユニット
９ 受光素子
１６，１６ｅ カレントミラー回路
１７ｂ，１７ｃ 信号線
１８ 電源用電線

Claims (9)

1. 発光素子から光信号を送信する送信装置と、
   受信した前記光信号を電気信号に変換する受光素子を有する受信装置と、
   前記送信装置から前記受信装置へ前記光信号を伝達する光ファイバと、
   前記送信装置と前記受信装置との間の信号を伝達する信号線とを有するケーブルユニットであって、
   前記受信装置は、前記電気信号の強度が閾値よりも低い時に、前記信号線を介して前記送信装置の前記光信号の送信を停止させることを特徴とするケーブルユニット。
2. 前記信号線は、前記ケーブルユニットの挿抜を検出する挿抜検出線であることを特徴とする請求項１記載のケーブルユニット。
3. 前記受信装置は、前記電気信号の強度が前記閾値より低いか否かを比較する比較部を有し、
   前記送信装置は、前記発光素子を駆動する発光素子駆動部を有し、
   前記信号線は前記比較部と前記発光素子駆動部とを接続し、前記比較部の出力に応じて前記発光素子駆動部は前記発光素子の駆動を停止することを特徴とする請求項１記載のケーブルユニット。
4. 前記受信装置は、前記電気信号の強度が前記閾値より低いか否かを比較する比較部を有し、
   前記信号線は、前記発光素子を駆動する電源ユニットと前記比較部とに接続されていることを特徴とする請求項１記載のケーブルユニット。
5. 前記受信装置は、前記受光素子の信号を増幅する増幅ユニットを有し、
   前記増幅ユニットは、前記電気信号の強度を検出する検出部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のケーブルユニット。
6. 前記受信装置は前記電気信号と同一または増幅した信号を発生させるカレントミラー回路を有し、
   前記受信装置は前記カレントミラー回路の出力の強度が前記閾値よりも低いときに前記信号線を介して前記送信装置の前記光信号の送信を停止させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のケーブルユニット。
7. 光信号を送信する送信装置と、
   受信した前記光信号を電気信号に変換する受信装置と、
   前記送信装置を駆動する電力を供給する電源ユニットと、
   前記送信装置と前記電源ユニットとを電気的に接続する電源用電線と、
   前記送信装置から前記受信装置へ前記光信号を伝達する光ファイバとを有するケーブルユニットであって、
   前記受信装置は前記電気信号の強度が閾値よりも低いか否かを比較する比較部を有し、
   前記比較部は前記電源用電線に接続され、
   前記比較部は、前記電気信号の強度が前記閾値よりも低い時に、前記電源用電線を介して前記電源ユニットから前記送信装置への電力供給を遮断することを特徴とするケーブルユニット。
8. 前記受信装置は、前記受光素子の信号を増幅する増幅ユニットを有し、
   前記増幅ユニットは、前記電気信号の強度を検出する検出部を有することを特徴とする請求項７記載のケーブルユニット。
9. 前記受信装置は前記電気信号と同じまたは増幅した信号を発生させるカレントミラー回路を有し、
   前記受信装置は、前記カレントミラー回路の出力の強度が前記閾値よりも低い時に、前記電源用電線を介して前記電源ユニットから前記送信装置への電力供給を遮断することを特徴とする請求項７記載のケーブルユニット。

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