JP2013061449A - 光電変換モジュール付きケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内で光ファイバの曲げ半径を大きくすることができる光電変換モジュール付きケーブルを提供する。
【解決手段】ファイバリボン４６は、光電変換素子を囲むように外側ケース内を延びる環状部７０を有する。光電変換素子の両側に位置する内側ケースの側壁と外側ケースの側壁の間に、環状部が挿通される光ファイバ挿通用空間が設けられている。また、内側ケースの側壁に、光ファイバ挿通用空間と内側ケースの内側を繋ぎ、環状部が挿通される挿通孔が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は光電変換モジュール付きケーブルに関する。

光ファイバを有するケーブルの端部に光電変換素子を有する光電変換モジュールを設けた光電変換モジュール付きケーブルが知られている。
例えば、特許文献１が開示する光電変換モジュール付きケーブルは、ケース内に回路基板を備え、回路基板に実装された光電変換素子に光ファイバの端部が固定されている。

特開２０１０−２３７６４０号公報

光電変換モジュール付きケーブルでは、ケーブルの曲げにともない、光ファイバがケース内に突き出たり、又は、光ファイバがケース内からケーブル内へ引き込まれたりする。ケース内で光ファイバに余長がないと、光ファイバに負荷が加わって断線する虞がある。このため、ケース内で光ファイバを一周させるなどの余長処理が施される。

光ファイバをケース内で一周させて余長をとる場合、光ファイバの曲げ半径はできるだけ大きくしたいという要求がある。光ファイバの曲げ半径が小さいほど、光ファイバの破断確率が大きくなるためである。

一方、光電変換モジュールのケースの大きさは準拠する規格によって決まっており、光ファイバの曲げ半径を大きくするためにケースを任意に大きくすることはできない。
よって、ケース内の限られた空間で、どのようにして光ファイバの曲げ半径を大きくするかが課題となっている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、ケース内で光ファイバの曲げ半径を大きくすることができる光電変換モジュール付きケーブルを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、外側ケースと、前記外側ケース内に配置される内側ケースと、前記内側ケース内に配置される第１回路基板と、前記第１回路基板に実装され、光電変換素子を含む光電変換ユニットと、前記光電変換素子と光学的に結合される端部を有し、前記外側ケースを通じて外部に延びる光ファイバと、を備え、前記光ファイバは、前記光電変換素子を囲むように前記外側ケース内を延びる環状部を有し、前記光電変換素子の両側に位置する前記内側ケースの側壁と前記外側ケースの側壁の間に、前記環状部が挿通される光ファイバ挿通用空間が設けられ、前記内側ケースの側壁に、前記光ファイバ挿通用空間と前記内側ケースの内側を繋ぎ、前記環状部が挿通される挿通孔が設けられている、光電変換モジュール付きケーブルが提供される。

本発明は、ケース内で光ファイバの曲げ半径を大きくすることができる光電変換モジュール付きケーブルを提供する。

一実施形態の光電変換モジュール付きケーブルを備える光アクティブケーブルの概略的な構成を示す斜視図である。 図１の光電変換モジュール付きケーブルを分解して概略的に示す斜視図である。 図１の光電変換モジュール付きケーブルを、第２ケース部材及びトレーカバーを外した状態で概略的に示す平面図である。 図２中の第２ケース部材、トレーカバー及びファイバリボンを概略的に示す平面図である。 図２中の光電変換モジュールを拡大して概略的に示す平面図である。 図５の光電変換モジュールの一部を断面にて概略的に示す部分断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０の外観を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール付きケーブル１０は、例えば、光電気複合型のＨＤＭＩ（登録商標：Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ケーブルである。

光電変換モジュール付きケーブル１０は、ケーブル１２と、ケーブル１２の端に取り付けられた、光電変換モジュール１４とからなる。
光電変換モジュール１４は、略直方体形状の外形形状を有する金属製の外側ケース１６を有する。外側ケース１６は、第１ケース部材１８及び第２ケース部材２０からなり、第１ケース部材１８及び第２ケース部材２０は螺子２２によって相互に固定されている。

外側ケース１６の一端からは、金属製のコネクタシェル２４の筒部２６が突出している。また、外側ケース１６の他端からは、エラストマーからなる略円筒形状のブーツ２８が突出している。ブーツ２８は、ケーブル１２の端部を覆っており、ケーブル１２の端部を保護している。更に、外側ケース１６の他端からは、コンプライアンステストで使用される電源ユニット３０の一部が突出している。

図２は、光電変換モジュール付きケーブル１０を分解して概略的に示す斜視図である。
コネクタシェル２４は、筒部２６と一体のトレー部３２を有し、トレー部３２には、金属製のトレーカバー３４が嵌合される。トレー部３２及びトレーカバー３４は、外側ケース１６内において角筒形状の内側ケースを構成する。

コネクタシェル２４の筒部２６の内側には、コネクタユニット３６が配置されている。コネクタユニット３６は、モールドパッケージ３８と、モールドパッケージ３８から突出する金属製の複数のコネクタピン４０とからなる。
コネクタシェル２４の筒部２６及びコネクタユニット３６はプラグを構成しており、プラグは外部機器のソケットに挿抜自在に接続される。

内側ケース内にはリジッドな第１回路基板４２が配置され、筒部２６側の第１回路基板４２の一端には、第１電極端子４４が設けられている。コネクタピン４０は、第１回路基板４２を弾性的に挟持しながら、第１電極端子４４に接続される。
第１回路基板４２の一部は、内側ケースから突出しており、この突出した部分に電源ユニット３０が固定されている。

一方、ケーブル１２の端部には端末処理が施され、ケーブル１２の被覆４５の端から、ファイバリボン４６、電線４８及び補強線５０が延出している。被覆４５の端部及び補強線５０の端部は、それぞれ金属製のストップリング５２とかしめリング５４の間に挟持される。ストップリング５２には、かしめリング５４を覆うようにブーツ２８が嵌められている。

ブーツ２８の外向きフランジ部５６及びストップリング５２の外向きフランジ部５８は、相互に重ね合わされた状態で、第１ケース部材１８及び第２ケース部材２０の端壁に設けられた溝に嵌合される。
なお、外側ケース１６に対するブーツ２８及びストップリング５２の固定位置は、外側ケース１６の幅方向にて相互に離間する外側ケース１６の側壁の一方の近くに片寄っている。ブーツ２８及びストップリング５２の軸線方向は、プラグの挿抜方向に平行である一方、外側ケース１６、内側ケース、及び、第１回路基板４２の幅方向に対して直角である。

ファイバリボン４６及び電線４８は、ストップリング５２の内部を通じて外側ケース１６内まで延びている。ケーブル１２側の第１回路基板４２の他端には、第１ケース部材１８との対向面に複数の第２電極端子（図示しない）が設けられ、第２電極端子には、電線４８の端部が、例えば半田を用いて固定されている。電線４８は、電源の供給や低速信号の伝送に用いられる。
更に、第１回路基板４２には、第２ケース部材２０と対向する面にコネクタ５９が実装され、コネクタ５９に光電変換ユニット６０が接続されている。

図３は、第２ケース部材２０及びトレーカバー３４を除いた状態にて、光電変換モジュール１４を概略的に示す平面図であり、図４は、ファイバリボン４６と共に第２ケース部材２０及びトレーカバー３４を概略的に示す平面図である。

ファイバリボン４６は、外側ケース１６内を環状に延びる環状部７０を有する。具体的には、第１ケース部材１８及び第２ケース部材２０の両側壁の内側には、凹み６２，６４が形成され、凹み６２，６４は、相互に合致して、外側ケース１６の側壁と内側ケースの側壁の間に光ファイバ挿通用空間を構成している。また、トレー部３２の両側壁及びトレーカバー３４の両側壁には切欠６６，６８が形成され、切欠６６，６８は、相互に重なり合って、内側ケースの幅方向にて相互に離間する内側ケースの両側壁にて挿通孔を構成する。そして、挿通孔は光ファイバ挿通用空間に繋がっており、挿通孔を通じて、光ファイバ挿通用空間と内側ケースの内側とが繋がっている。

ファイバリボン４６は、ストップリング５２を通じて外側ケース１６内に入ってから、ストップリング５２側の光ファイバ挿通用空間を通り、内側ケースの側壁の挿通孔を通じて内側ケース内に入る。そして、ファイバリボン４６は、コネクタピン４０の近傍を円弧を描きながら通過してから、反対側の内側ケースの側壁の挿通孔を通じて光ファイバ挿通用空間に入る。更に、ファイバリボン４６は、光ファイバ挿通用空間を通過してから、電源ユニット３０の近傍を円弧を描くように通過し、光電変換ユニット６０に到達している。つまり、ファイバリボン４６の環状部７０は、光ファイバ挿通用空間及び挿通孔に挿通されている。

〔光電変換ユニット〕
図５は、光電変換ユニット６０を概略的に示す平面図であり、図６は、光電変換ユニット６０の一部の断面を概略的に示す部分断面図である。
光電変換ユニット６０は、ＦＰＣ基板（フレキシブルプリント回路基板）からなる第２回路基板７２を含み、第２回路基板７２は、例えば、ポリイミド製の可撓性及び透光性を有するフィルム７４と、フィルム７４に設けられた銅等の金属からなる導体パターン７６とからなる。

第２回路基板７２の導体パターン７６は、フィルム７４の一端部に形成された複数の電極端子を含み、電極端子がコネクタ５９に接続される。第２回路基板７２の幅方向は、コネクタ５９に対する接続方向とは直角である一方、第１回路基板４２、外側ケース１６及び内側ケースの幅方向に平行である。

第２回路基板７２の一方の面には、所定の位置にＩＣ（集積回路）チップ７８及び光電変換素子８０が例えばフリップチップ実装され、ＩＣチップ７８及び光電変換素子８０は導体パターン７６に電気的に接続されている。光電変換素子８０は導体パターン７６を通じてＩＣチップ７８に電気的に接続され、ＩＣチップ７８は、導体パターン７６及びコネクタ５９を通じて、第１回路基板４２に電気的に接続される。

光電変換素子８０は、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子、又は、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子である。光電変換素子８０が発光素子である場合、ＩＣチップ７８は発光素子のための駆動回路を構成する。光電変換素子８０が受光素子である場合、ＩＣチップ７８は、受光素子が出力した電気信号を増幅する増幅回路を構成する。
なお、光電変換素子８０は、複数の発光要素又は受光要素を含むアレイ素子であってもよい。例えば、光電変換素子８０は、４つの発光要素を含むアレイ素子である。

光電変換素子８０は、面発光型若しくは面受光型であり、自身の光の出射面若しくは入射面が第２回路基板７２の面と対向するように配置されている。光電変換素子８０及びＩＣチップ７８は、ポッティング部材８２の内部に埋設されているが、光電変換素子８０と第２回路基板７２との隙間には、透光性を有する充填材８４が充填されている。充填材８４は、ポッティング部材８２の材料が光電変換素子８０と第２回路基板７２との間に流入することを阻止し、光電変換素子８０のための光路を確保する。

第２回路基板７２の他方の面には、例えば全域に渡って、シート状のポリマー光導波路部材８６が一体に積層されている。
ポリマー光導波路部材８６は、アンダークラッド層８８、コア９０、及び、オーバークラッド層９２を含む。アンダークラッド層８８、コア９０、及び、オーバークラッド層９２の材料としては、特に限定されることはないが、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂及びポリイミド系樹脂等を用いることができる。

アンダークラッド層８８は、第２回路基板７２のフィルム７４に積層され、四角形の横断面形状を有するコア９０がアンダークラッド層８８上を延びている。オーバークラッド層９２は、アンダークラッド層８８と協働してコア９０を囲むように、アンダークラッド層８８及びコア９０の上に積層されている。コア９０の数は、光電変換素子８０の発光要素の数に対応して４本であり、コア９０は互いに平行に延びている。

ポリマー光導波路部材８６の端部には、各コア９０と同軸上に保持溝が形成されている。保持溝は、コネクタ５９に対する光電変換ユニット６０の接続方向及びブーツ２８の軸線方向と平行に延びている。
各保持溝内に、ファイバリボン４６の被覆から延出している光ファイバ９４の端部が配置されている。光ファイバ９４は、コア９６とコア９６を囲むクラッド９８とからなり、ポリマー光導波路部材８６のコア９０と光ファイバ９４のコア９６とが同軸上に配置され、相互に光学的に結合される。

一方、ポリマー光導波路部材８６には、光電変換素子８０と対向する位置にコア９０を横断するようにＶ溝が形成され、Ｖ溝の壁面には例えば金属膜が蒸着によって形成されている。金属膜はミラー９９を構成しており、ポリマー光導波路部材８６及びミラー９９を介して、光電変換素子８０と光ファイバ９４の端部が光学的に結合される。

そして、第２回路基板７２とは反対側のポリマー光導波路部材８６の面には、補強部材１００及びファイバ押さえ部材１０２が例えば接着剤を用いて固定されている。
補強部材１００は、例えば銅などの金属板からなり、第２回路基板７２を挟んで、ＩＣチップ７８及び光電変換素子８０と対向している。また、ファイバ押さえ部材１０２は、例えばガラス板からなり、保持溝に配置された光ファイバ９４の端部を覆っている。

また、第２回路基板７２の一方の面には、支持部材１０４が接着剤を用いて固定されている。支持部材１０４は例えばガラス板からなり、ファイバ押さえ部材１０２と共に、第２回路基板７２の端部及び光ファイバ９４の先端部を挟持している。

ここで、図５に示したように、第２回路基板７２に対し、第２回路基板７２の幅方向にて、光電変換素子８０が中央に配置されているが、光ファイバ９４の端部は、第２回路基板７２の側縁のうち一方の近くに片寄って配置されている。このため、ポリマー光導波路部材８６のコア９０は、平面でみたときに曲がって延びている。

また、図３に示したように、第１回路基板４２の幅方向にて、コネクタ５９は第１回路基板４２の側縁のうち一方の近くに片寄って配置されている。このため、光ファイバ９４の端部は、第１回路基板４２の幅方向でも、第１回路基板４２の側縁のうち一方の近くに片寄って配置され、内側ケースの幅方向でも、内側ケースの側壁のうち一方の近くに片寄って配置されている。

上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０では、外側ケースの側壁と内側ケースの側壁の間に光ファイバ挿通用空間が形成されるとともに、内側ケースに挿通孔が形成されている。そして、光電変換素子８０を囲むように外側ケース内を延びるファイバリボン４６の環状部７０、換言すれば、環状部７０に含まれる光ファイバ９４の環状部は、挿通孔を通じて光ファイバ挿通用空間に挿通されている。

この構成によれば、光ファイバ９４の環状部の曲げ半径を従来よりも大きくすることができる。これにより、光ファイバの曲げによる破断確率が小さくなり、光電変換モジュール付きケーブル１０の信頼性を向上させることができる。なお、従来の構成では、内側ケース内に光ファイバの環状部を配置するのが一般的であった。

そして、上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０では、光ファイバ９４の端部が内側ケースの側壁のうち一方の近くに片寄って配置されている。これにより、光ファイバ９４の端部近傍における、光ファイバ９４の環状部の曲げ半径を大きくすることができる。

また、上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０では、光電変換素子８０が第２回路基板７２に実装され、第２回路基板７２が、第１回路基板４２に実装されたコネクタ５９に接続されている。
この構成によれば、第２回路基板７２に対して光ファイバ９４の端部を固定した後に、第２回路基板７２をコネクタ５９に接続することができる。このため、この光電変換モジュール付きケーブル１０は組み立てが容易である。

更に、上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０では、第２回路基板７２が、第１回路基板４２の側縁のうち一方の近くに片寄って配置されている。
この構成では、第１回路基板４２の側縁のうち一方の近くに片寄ってコネクタ５９を配置するのみで、光ファイバ９４の端部が、第１回路基板４２の側縁のうち一方の近くに片寄って配置される。そしてこの結果として、光ファイバ９４の端部が、内側ケースの側壁のうち一方の近くに片寄って配置される。

また更に、上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０では、光ファイバ９４の端部は、第２回路基板７２の側縁のうち一方の近くに片寄って配置されている。
この構成によれば、光ファイバ９４の端部が、第１回路基板４２の側縁のうち一方のより近くに片寄って配置される。この結果として、光ファイバ９４の環状部の曲げ半径をより大きくすることができる。

また、上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０では、第１ケース部材１８及び第２ケース部材２０の側壁に形成された凹み６２，６４が光ファイバ挿通用空間を構成している。これにより、内側ケースと外側ケースの間に光ファイバ９４を挿通することができる。

更に、上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０では、トレー部３２及びトレーカバー３４に形成された切欠６６，６８が挿通孔を構成している。これにより、内側ケースと外側ケースの間から内側ケース内に、光ファイバ９４を引き入れることができる。
上述した一実施形態の光電変換モジュール付きケーブル１０の構造は、ＨＤＭＩケーブルに好適に適用できる。

本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、一実施形態に変更を加えた形態も含む。
例えば、光電変換素子８０が第１回路基板４２に実装され、光ファイバ９４の端部が第１回路基板４２に固定されていてもよい。つまり、光電変換素子８０を少なくとも含む光電変換ユニットが、何らかの形で第１回路基板４２に実装されていればよい。

上述した一実施形態の光電変換モジュール１４は、ファイバリボン４６が４本の光ファイバ９４を含んでいたが、光ファイバ９４の数は特に限定されることはない。また、ケーブルは電線４８を含んでいなくてもよい。

１０ 光電変換モジュール付きケーブル
１２ ケーブル
１４ 光電変換モジュール
１６ 外側ケース
１８ 第１ケース部材
２０ 第２ケース部材
２４ コネクタシェル
２６ 筒部
２８ ブーツ
３２ トレー部
３４ トレーカバー
３６ コネクタユニット
３８ モールドパッケージ
４０ コネクタピン
４２ 第１回路基板
５９ コネクタ
６０ 光電変換ユニット
７２ 第２回路基板
６２，６４ 凹み（光ファイバ挿通用空間）
６６，６８ 切欠（挿通孔）
７８ ＩＣチップ
８０ 光電変換素子
８６ ポリマー光導波路部材
９４ 光ファイバ

Claims (8)

1. 外側ケースと、
   前記外側ケース内に配置される内側ケースと、
   前記内側ケース内に配置される第１回路基板と、
   前記第１回路基板に実装され、光電変換素子を含む光電変換ユニットと、
   前記光電変換素子と光学的に結合される端部を有し、前記外側ケースを通じて外部に延びる光ファイバと、
   を備え、
   前記光ファイバは、前記光電変換素子を囲むように前記外側ケース内を延びる環状部を有し、
   前記光電変換素子の両側に位置する前記内側ケースの側壁と前記外側ケースの側壁の間に、前記環状部が挿通される光ファイバ挿通用空間が設けられ、
   前記内側ケースの側壁に、前記光ファイバ挿通用空間と前記内側ケースの内側を繋ぎ、前記環状部が挿通される挿通孔が設けられている、
   光電変換モジュール付きケーブル。
2. 前記外側ケースから突出する筒部及び前記外側ケース内に配置されるトレー部を有するコネクタシェルと、
   前記トレー部に嵌合され、前記トレー部と共に前記内側ケースを構成するトレーカバーと、
   前記筒部の内側に嵌合されるモールドパッケージ及び前記モールドパッケージから前記内側ケース内に突出し前記第１回路基板に接続されるコネクタピンを有するコネクタユニットと、
   を備える請求項１に記載の光電変換モジュール付きケーブル。
3. 前記光ファイバの前記端部は、前記環状部の曲げ半径が大きくなるように、前記内側ケースの側壁のうち一方の近くに片寄って配置されている、
   請求項１又は２に記載の光電変換モジュール付きケーブル。
4. 前記光電変換ユニットは、前記第１回路基板に実装されたコネクタに接続されるとともに、前記光電変換素子が実装される第２回路基板を含み、
   前記第２回路基板は、前記第１回路基板の側縁のうち一方の近くに片寄って配置されている、
   請求項３に記載の光電変換モジュール付きケーブル。
5. 前記光ファイバの端部は、前記第２回路基板の側縁のうち一方の近くに片寄って配置されている、
   請求項４に記載の光電変換モジュール付きケーブル。
6. 前記外側ケースは第１ケース部材及び第２ケース部材からなり、
   前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材の側壁には、前記光ファイバ挿通用空間を構成する凹みが形成されている、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の光電変換モジュール付きケーブル。
7. 前記トレー部及び前記トレーカバーには、前記挿通孔を構成する切欠が形成されている、
   請求項２に記載の光電変換モジュール付きケーブル。
8. 前記光電変換モジュール付きケーブルはＨＤＭＩケーブルである
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の光電変換モジュール付きケーブル。

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