JP2018200381A - コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法 - Google Patents

コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018200381A
JP2018200381A JP2017104637A JP2017104637A JP2018200381A JP 2018200381 A JP2018200381 A JP 2018200381A JP 2017104637 A JP2017104637 A JP 2017104637A JP 2017104637 A JP2017104637 A JP 2017104637A JP 2018200381 A JP2018200381 A JP 2018200381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cable
connector
optical fiber
fiber
side optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017104637A
Other languages
English (en)
Inventor
正男 森
Masao Mori
正男 森
岡部 進
Susumu Okabe
進 岡部
守 大竹
Mamoru Otake
守 大竹
大輔 早坂
Daisuke Hayasaka
大輔 早坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Fujikura Automotive Asia Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Fujikura Automotive Asia Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd, Fujikura Automotive Asia Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2017104637A priority Critical patent/JP2018200381A/ja
Publication of JP2018200381A publication Critical patent/JP2018200381A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

【課題】ケーブル途中に光ファイバ同士の接続部を有すると共に、ケーブルの引張強度を向上させることができるコネクタ付きケーブルを提供する。【解決手段】光ファイバを備えるケーブルと、ハウジング内に光素子を備えるコネクタとを有するコネクタ付きケーブルであって、前記ケーブルは、コネクタ側光ファイバと、ケーブル側光ファイバと、ファイバ接続部と、ケーブルシースとを備え、前記コネクタ側光ファイバの一方の端部は、前記光素子に光接続されており、他方の端部は、前記ファイバ接続部を介して前記ケーブル側光ファイバに接続されており、前記ファイバ接続部は、前記ケーブルシース内に収容されており、前記ケーブルシースは、前記コネクタの前記ハウジングに保持されていることを特徴とするコネクタ付きケーブルである。【選択図】図8

Description

本発明は、コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法に関する。
近年、コネクタ部に光電変換部を設けて電気信号を光信号に変換し、光ファイバを介して光伝送することで、ホスト(例えば、パーソナルコンピュータ)とデバイス(例えば、カメラ)との間において大容量、高速かつ長距離の信号伝送を実現するアクティブ光ケーブル(AOC:Active Optical Cable)が提案されている。
このようなアクティブ光ケーブルに関連して、特許文献1には、受発光素子を搭載した基板が、光ファイバの光軸に対して垂直に配置されているコネクタ付きケーブル(光伝送モジュール)が記載されている。このコネクタ付きケーブルでは、光ファイバは所定の位置で位置決めされ保持されることになる。
また、特許文献2には、2本の裸光ファイバの先端面を突き合わせ、その突き合わせ部分近傍を裸光ファイバの側面から押圧して固定するメカニカルスプライスによる接続方式において、光ファイバの端部を保持するフェルール同士を割スリーブ内で突き合わせることが記載されている。
特開2014−137584号公報 特開2004−309749号公報
Universal Serial Bus 3.1 Specification (Revision1.0 July 26, 2013) USB3 Vision version 1.0 (Jan. 2013)
特許文献1に記載のコネクタ付きケーブルは、光ファイバの端部が光電変換素子等を実装する基板にあらかじめ接続されている。このようなコネクタ付きケーブルでは、基板から延び出る光ファイバの途中部分において、光ファイバ同士の接続部分を有することがある。この際、特許文献2に記載されているように、光ファイバの端部を保持するフェルール同士を割スリーブ内で突き合わせるだけでは、接続部分における引張強度が不足することがあった。
本発明は、ケーブル途中に光ファイバ同士の接続部を有すると共に、ケーブルの引張強度を向上させるコネクタ付きケーブルを提供することを目的とする。
本発明の幾つかの実施形態は、光ファイバを備えるケーブルと、ハウジング内に光素子を備えるコネクタとを有するコネクタ付きケーブルであって、前記ケーブルは、コネクタ側光ファイバと、ケーブル側光ファイバと、ファイバ接続部と、ケーブルシースとを備え、 前記コネクタ側光ファイバの一方の端部は、前記光素子に光接続されており、他方の端部は、前記ファイバ接続部を介して前記ケーブル側光ファイバに接続されており、前記ファイバ接続部は、前記ケーブルシース内に収容されており、前記ケーブルシースは、前記コネクタの前記ハウジングに保持されていることを特徴とするコネクタ付きケーブルである。
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
本発明の幾つかの実施形態によれば、コネクタ付きケーブルについて、ケーブル途中に光ファイバ同士の接続部を有すると共に、ケーブルの引張強度を向上させることができる。
図1は、本実施形態のコネクタ付きケーブル1の平面図である。 図2は、複合ケーブル2の断面図である。 図3は、本実施形態のコネクタ付きケーブル1の機能ブロック図である。 図4Aは、ホスト側コネクタ10Aの内部構造を示す斜視図である。図4Bは、デバイス側コネクタ10Bの内部構造を示す斜視図である。 図5は、ホスト側コネクタ10Aの分解斜視図である。 図6Aは、光ファイバ付き光電変換ユニットがメイン基板21に接続された状態の左側面図である。図6Bは、光ファイバ付き光電変換ユニットがメイン基板21に接続された状態の底面図である。 図7Aは、光素子用基板40及びフレキシブル基板50の分解斜視図である。図7Bは、光素子用基板40の後側斜視図である。 図8Aは、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90及びファイバ接続部80を示すコネクタ付きケーブル1の平面図である。図8Bは、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90及びファイバ接続部80の斜視図である。 図9A〜図9Cは、ファイバ接続部80の実施例を示す図である。 図10Aは、融着により光ファイバ同士を接続するファイバ接続部80を示す図である。図10Bは、一括融着により8心光ファイバテープ心線同士を接続するファイバ接続部80を示す図である。図10Cは、複数のファイバ接続部80の配置の様子を示す図である。 図11は、コネクタ付きケーブル1の製造方法のフロー図である。 図12は、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90の前処理の様子を示す図である。 図13A及び図13Bは、複合ケーブル2の前処理の様子を示す図である。 図14Aは、口出し部2Xの状態を示す複合ケーブル2の長手方向における断面図である。図14Bは、口出し部2Xの状態を示す複合ケーブル2の正面図である。
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
光ファイバを備えるケーブルと、ハウジング内に光素子を備えるコネクタとを有するコネクタ付きケーブルであって、前記ケーブルは、コネクタ側光ファイバと、ケーブル側光ファイバと、ファイバ接続部と、ケーブルシースとを備え、前記コネクタ側光ファイバの一方の端部は、前記光素子に光接続されており、他方の端部は、前記ファイバ接続部を介して前記ケーブル側光ファイバに接続されており、前記ファイバ接続部は、前記ケーブルシース内に収容されており、前記ケーブルシースは、前記コネクタの前記ハウジングに保持されていることを特徴とするコネクタ付きケーブルが明らかとなる。このようなコネクタ付きケーブルによれば、ケーブル途中に光ファイバ同士の接続部を有すると共に、ケーブルの引張強度を向上させることができる。
前記ケーブルシースには、前記ハウジングに保持されている部分から前記ファイバ接続部が収容されている部分まで、前記ケーブルの長手方向に切り込み部が形成されていることが望ましい。これにより、切り込み部からケーブルシースを開き、ケーブルシース内にファイバ接続部を収容することができる。
前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って連続して設けられている抗張力繊維を備えることが望ましい。これにより、ケーブルの長手方向にかかる張力に抵抗することができるため、ケーブルの引張強度を更に向上させることができる。
前記抗張力繊維は、前記ケーブルシースと共に前記ハウジングに保持されていることが望ましい。これにより、ケーブルのハウジング保持部分にかかる引張力に抵抗することができる。
前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って連続して設けられている編組を備えることが望ましい。これにより、ケーブルの引張強度を更に向上させることができる。
前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って連続して設けられている電源線を備えることが望ましい。これにより、ケーブルの引張強度を更に向上させることができる。
前記ファイバ接続部は、前記コネクタ側光ファイバ及び前記ケーブル側光ファイバのそれぞれの端部を保持する一対のフェルールを備えることが望ましい。これにより、コネクタ側光ファイバとケーブル側光ファイバとを接続することができる。
前記ファイバ接続部は、前記一対のフェルールを保持するスリーブをさらに備えることが望ましい。これにより、コネクタ側光ファイバとケーブル側光ファイバとを接続した状態を固定することができる。
前記一対のフェルールのそれぞれの接続端面が、前記コネクタ側光ファイバ又は前記ケーブル側光ファイバの光軸方向において非接触であることが望ましい。これにより、ファイバ接続部において光の損失を与えることができる。
前記一対のフェルールのうち、一方のフェルールの接続端面は、他方のフェルールの接続端面に対して傾斜するように形成されていることが望ましい。これにより、ファイバ接続部において光の損失を与えることができる。
前記一対のフェルールのうち、一方のフェルールは、他方のフェルールに対して前記コネクタ側光ファイバ又は前記ケーブル側光ファイバの光軸方向において移動可能であることが望ましい。これにより、ファイバ接続部において光の損失を与えることができ、所望の損失量とすることができる。
前記ファイバ接続部は、融着により前記コネクタ側光ファイバと前記ケーブル側光ファイバとを接続する融着部を備えることが望ましい。これにより、コネクタ側光ファイバとケーブル側光ファイバとを接続することができる。
前記コネクタ側光ファイバ及び前記ケーブル側光ファイバは、それぞれ複数の光ファイバを含み、前記コネクタ側光ファイバと前記ケーブル側光ファイバとを接続する前記ファイバ接続部は、それぞれ前記ケーブルの長手方向に異なる位置に配置されていることが望ましい。これにより、一定の外径の複合ケーブルであっても、ケーブルシース内に収容することができる。
前記コネクタは、前記ケーブルシースを前記ハウジングとの間で挟むことで前記ケーブルを保持するケーブルクランプをさらに備え、前記切り込み部は、前記ケーブルクランプが前記ケーブルシースを挟む方向とは交差する方向における、前記ケーブルシースの周上に形成されていることが望ましい。これにより、切り込み部が開かないように挟んで保持することができる。
前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている抗張力繊維を備え、
束ねられた前記抗張力繊維が、前記挟む方向の一方の側に折り返されていることが望ましい。これにより、切り込み部を介して抗張力繊維が飛び出ることを抑制すると共に、ケーブルの長手方向の引張力に対抗することができる。
前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている編組を備え、束ねられた前記編組が、前記挟む方向の一方の側に折り返されていることが望ましい。これにより、切り込み部を介して編組が飛び出ることを抑制すると共に、ハウジングに対して導通させることができる。
前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている抗張力繊維と、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている編組とを備え、束ねられた前記抗張力繊維が、前記挟む方向の一方の側に折り返されており、束ねられた前記編組が、前記挟む方向の他方の側に折り返されていることが望ましい。これにより、切り込み部を介して抗張力繊維及び編組が飛び出ることを抑制すると共に、ケーブルの長手方向の引張力に対抗し、ハウジングに対して導通させることができる。
光ファイバを備えるケーブルと、ハウジング内に光素子を備えるコネクタとを有するコネクタ付きケーブルの製造方法であって、前記コネクタと、前記光素子に光接続されるコネクタ側光ファイバと、ケーブル側光ファイバと、ケーブルシースとを備える前記ケーブルとを準備すること、前記ケーブルシースに対して、前記ケーブルの端部から長手方向に切り込み部を形成すること、前記コネクタ側光ファイバと、前記ケーブル側光ファイバとを接続するファイバ接続部を設けること、前記ファイバ接続部を前記ケーブルシース内に収容し、前記ケーブルシースを前記ハウジングに保持することを特徴とするコネクタ付きケーブルの製造方法が明らかとなる。このようなコネクタ付きケーブルの製造方法によれば、ケーブル途中に光ファイバ同士の接続部を有すると共に、ケーブルの引張強度を向上させることができる。
===本実施形態===
<コネクタ付きケーブル1の基本構造>
図1は、本実施形態のコネクタ付きケーブル1の平面図である。コネクタ付きケーブル1は、複合ケーブル2と、複合ケーブル2の両端に設けられた2つのコネクタ(ホスト側コネクタ10A及びデバイス側コネクタ10B)とを有する。
本実施形態のコネクタ付きケーブル1は、アクティブ光ケーブルである。アクティブ光ケーブルとは、アクティブ素子である光素子を備え、電気信号を光信号に変換してデータを伝送するケーブルである。具体的には、本実施形態のコネクタ付きケーブル1は、USB3 Vision用アクティブ光ケーブルであり、一方のコネクタは、ホストとなるパーソナルコンピュータに接続されるホスト側コネクタ10Aであり、他方のコネクタは、周辺機器(例えば、カメラ)に接続されるデバイス側コネクタ10B(例えばカメラ側コネクタ)である。
以下の説明では、ホスト側コネクタ10Aの部材・部位には、符号に添え字「A」を付け、デバイス側コネクタ10Bの部材・部位には、符号に添え字「B」を付けている。また、ホスト側コネクタ10A及びデバイス側コネクタ10Bに共通の部材・部位を指すときには、添え字を付けないことがある。例えば、ホスト側コネクタ10A及びデバイス側コネクタ10Bの両方のことを指して単に「コネクタ10」と呼ぶことがある。
2つのコネクタ間において電気信号によって信号伝送を行う場合には、信号劣化の問題があるため、伝送距離を長くすることが難しい。これに対し、本実施形態のコネクタ付きケーブル1は、光信号によって信号伝送を行うため、電気信号によって信号伝送を行う場合よりも伝送距離を長く(例えば50m程度)することが可能である。また、本実施形態では、光信号による信号伝送を実現するため、ホスト側コネクタ10A及びデバイス側コネクタ10Bにおいて、光信号と電気信号との変換処理が行われている。
・複合ケーブル
図2は、複合ケーブル2の断面図である。複合ケーブル2は、ケーブルシース3と、編組4と、2本の光ファイバコード5と、2本の電源線6とを有する。2本の光ファイバコード5及び2本の電源線6は編組4に包まれており、編組4の周囲はケーブルシース3によって被覆されている。ケーブルシース3は、複合ケーブル2における最も外側の被膜である。ケーブルシース3の材料としては、ポリエチレン等の樹脂が選択可能である。編組4は、電磁波ノイズの影響を抑制するための遮蔽材である。編組4の材料としては、銅やニッケル等の金属が選択可能である。なお、複合ケーブル2が、光ファイバコード5や電源線6とは異なる線を有しても良い。例えば、電源線6に限られず、制御信号線などのメタル線を有しても良い。
光ファイバコード5は、コードシース5Xと、抗張力繊維5Yと、光ファイバ5Cとを有する。光ファイバ5Cは抗張力繊維5Yに包まれており、抗張力繊維5Yの周囲はコードシース5Xによって被覆されている。抗張力繊維5Yの材料としては、パラ系アラミド繊維等が選択可能である。また、抗張力繊維5Yは、ケブラー(登録商標)であっても良い。また、ここでは、光ファイバ5Cとして、グレーデッドインデックス(GI)型光ファイバ(例えば、GI50/125)が使用されており、通常のシングルモード光ファイバのコア径(約10μm)と比べてコア径が大きいため(約50μm)、光素子との光学結合が容易である。但し、信号をより長距離まで伝送させたい場合は、光ファイバ5Cとしてシングルモード光ファイバを使用しても良い。なお、複合ケーブル2の光ファイバコード5の本数は、2本に限られるものではない。また、光ファイバコード5を構成する光ファイバ5Cは、単心の光ファイバの他、多心(例えば4心)の光ファイバであっても良い。
電源線6は、ホスト側コネクタ10Aからデバイス側コネクタ10Bに電力を供給するための線であり、メタル線から構成されている。また、電源線6は不図示の被覆を有している。ここでは、一方の電源線6の電位は例えば16Vであり、他方の電源線6の電位はGNDである。なお、複合ケーブル2の電源線6の本数は、2本に限られるものではない。また、デバイス側コネクタ10Bが外部若しくはデバイスから給電される構成であれば、電源線6は無くても良い。
・コネクタ
図3は、本実施形態のコネクタ付きケーブル1の機能ブロック図である。図4Aは、ホスト側コネクタ10Aの内部構造を示す斜視図である。図4Bは、デバイス側コネクタ10Bの内部構造を示す斜視図である。図5は、ホスト側コネクタ10Aの分解斜視図である。図6Aは、光ファイバ付き光電変換ユニットがメイン基板21に接続された状態の左側面図である。図6Bは、光ファイバ付き光電変換ユニットがメイン基板21に接続された状態の底面図である。図7Aは、光素子用基板40及びフレキシブル基板50の分解斜視図である。図7Bは、光素子用基板40の後側斜視図である。なお、図4A及び図4Bでは、ハウジング11のカバー部12が外された状態のコネクタ10が示されている。また、図6A及び図6Bでは、光ファイバ付き光電変換ユニットの形状を示すために、電源線6は不図示としている(実際には、電源線6はメイン基板21の電源端子24(図5参照)に接続されている)。
以下の説明では、図に示すように各方向を定義する。すなわち、複合ケーブル2の長手方向を「前後方向」とし、各コネクタにおいて端子部22の側を「前」とし、各コネクタから複合ケーブル2の延び出る側を「後」とする。また、メイン基板21の基板面に垂直な方向を「上下方向」とし、ハウジング11のベース部13から見てメイン基板21の側(カバー部12の側)を「上」とし、逆側を「下」とする。また、前後方向及び上下方向に垂直な方向を「左右方向」とし、後側から前側を見たときの右側を「右」とし、左側を「左」とする。左右方向のことを「幅方向」と呼ぶこともある。
ホスト側コネクタ10Aは、ハウジング11Aと、メイン基板21Aと、光電変換ユニット31とを有する(図4A参照)。
ハウジング11Aは、メイン基板21A及び光電変換ユニット31を収容する部材である(図5参照)。ハウジング11Aの材質としては、例えば、金属や樹脂を選択可能であるが、耐ノイズ性、放熱性、加工性を考慮すると金属が好ましい。なお、本実施形態では、ハウジング11Aの材質として、放熱性および加工性を考慮してアルミが採用されている。ハウジング11Aは、カバー部12Aとベース部13Aとを有する。ハウジング11Aの前端部には、端子部22Aが保持されている。ハウジング11Aの後端部には、複合ケーブル2の端部(口出し部2X)が、ケーブルクランプ7Aによりベース部13Aに固定されている。
ベース部13Aは、支持部14Aと、保持部15Aと、台座18Aとを有する。支持部14Aは、メイン基板21Aを下側から支持する部位である。
保持部15Aは、光電変換ユニット31の光素子用基板40を保持する部位である。保持部15Aは、ベース部13Aの底面から上側に立設した一対の保持片151A(保持部材)を有する。一対の保持片151Aは、左右方向に対向して配置されている。一対の保持片151Aの内側の面には、溝部152Aが形成されている。溝部152Aは、上下方向に沿って形成されており、後述する光素子用基板40の左右の縁を挿入する部位である。上下方向に沿って形成された一対の溝部152Aに光素子用基板40の左右の縁が挿入されることによって、光素子用基板40が前後方向に垂直に保持される。溝部152Aの下端は、係止部153Aになっている。係止部153Aは、光素子用基板40の上下方向の位置を合わせるための部位である。光素子用基板40の下縁が係止部153Aに突き当たるまで、光素子用基板40の左右の縁を溝部152Aに挿入させている。
保持部15Aは、光電変換ユニット31の光素子用基板40の熱をベース部13Aに伝える機能も有する。保持部15Aと光素子用基板40との熱抵抗を低減させるため、保持部15Aと光素子用基板40との間に放熱シート(放熱部材)を介在させても良い。なお、光素子用基板40の熱をカバー部12Aに伝えるために、カバー部12Aと光素子用基板40の上縁との間に放熱シートを挟み込んでも良い。
保持片151Aの外面とベース部13Aの側壁面との間には隙間が形成されており、この隙間が挿通部16Aとなっている。挿通部16Aに電源線6が挿通されることによって(図4A参照)、ハウジング11A内での電源線6の動きを規制することができる。挿通部16Aの幅(保持片151Aの外面とベース部13Aの側壁面との間隔)を電源線6の外径よりも若干小さく設定して、電源線6の被覆を左右から押圧させながら挿通部16Aに電源線6を挿通させれば、ケーブルの引っ張りや振動・衝撃等に対して、電源線6をより安定的に保持できる。
挿通部16Aは、一対の保持片151Aのそれぞれの外側に形成されている。このため、一対の挿通部16Aは、光素子用基板40や保持部15Aを挟むように、左右に互いに離れて配置されている。これにより、挿通部16Aに挿通された2本の電源線6を左右に離して配線することができる。また、これにより、メイン基板21Aの一対の電源端子24Aも、左右に離して配置できる。このため、電位差の大きい2本の電源線6を離してメイン基板21に接続することができる。なお、電位差の大きい2本の電源線6を離して接続することは、絶縁の観点から望ましい。
なお、本実施形態では、一対の保持片151Aの内側の面(詳しくは溝部152A)において、光素子用基板40の左右の両縁が保持されていると共に、光素子用基板40の下縁において、光素子用基板40が後述するフレキシブル基板50と電気的に接続されている。このように、一対の保持片151Aに保持された光素子用基板40の両縁の間において、光素子用基板40がフレキシブル基板50と接続されているため、保持片151Aが保持できる光素子用基板40の縁を長くでき、保持片151Aと光素子用基板40との接触面積を広くすることができるので、光素子用基板40の熱をベース部13Aに伝え易くなり、放熱に有利になる。
台座18Aは、光ファイバ5Cを保持する部位である。光ファイバ5Cは、台座18Aと、後述する光電変換ユニット31の光ファイバガイド70との2か所で保持されることになる。光ファイバガイド70が光ファイバ5Cを光素子用基板40側で保持するのに対し、台座18Aは、光ファイバ5Cを口出し部2X側で保持する。すなわち、台座18Aは、光ファイバ5Cの光軸と平行な方向において、光ファイバガイド70からみて光素子41(光素子用基板40)とは逆側に設けられる。これにより、複合ケーブル2に引張力が加わった際に、光ファイバガイド70よりも複合ケーブル2の延び出る側に位置する台座18Aにおいても光ファイバ5Cを保持することができる。したがって、複合ケーブル2の引張力が光ファイバ5Cの端部に加わることで、光素子41と光ファイバ5Cの端面との位置合わせ部分の位置ずれや損傷を抑制することができる。
台座18Aは左右両側に凸部が立設するU字状の部材で形成されている。但し、台座18Aは、左右両側に凸部が立設するU字状に限定されず、左右方向における中央部分に凹部が形成された部材であればよい。台座18Aには、凹部の底面部分に台座面181Aが形成されている。この台座面181Aに光ファイバ5Cが接着固定されることによって保持される。また、台座面181Aへの接着固定に加え、台座18Aの内面(左右両側の凸部の内側の側面)に光ファイバ5Cが接着固定されることによっても保持される。これにより、台座18Aに光ファイバ5Cを接着固定する強度を増加させることができる。なお、光ファイバ5Cを台座18Aに接着固定するにあたっては、台座18Aの凹部に接着剤が塗布されてもよい。
図4Aに示すように、電源線6は、台座18Aを挟むように、左右に互いに離れて配置されている。すなわち、電源線6は、光ファイバ5Cが固定された台座18Aの凹部の外側に配置されている。これにより、電源線6と光ファイバ5Cとの干渉を抑制することで、電源線6が光ファイバ5Cと干渉することによる光ファイバ5Cの損傷を抑制することができる。
メイン基板21Aは、後述する光電変換ユニット31と、ホスト側に接続するための端子部22Aとを接続する基板である。メイン基板21Aの前端には、端子部22Aが取り付けられている。端子部22Aは、ホスト側に接続するための端子であり、ここではUSB3.1 Standard Aプラグとして構成されている(非特許文献1参照)。端子部22Aのピンは左右方向(幅方向)に並んで配置されている。また、メイン基板21A後端には、電源線6の端部が接続される電源端子24Aが設けられている(図4A及び図5参照)。
メイン基板21Aは、MCU211Aと、接続部23Aとを備えている(図3、図6A及び図6B参照)。MCU211Aは、メイン基板21Aの制御を司る制御回路である。MCU211Aは、例えば、ホスト側コネクタ10Aから供給する電圧を検知し、検知結果に基づいて電源線6の電圧を制御する。また、MCU211Aは、光電変換ユニット31の制御も行う。メイン基板21Aの実装面には、MCU211Aが実装されている。
接続部23Aは、メイン基板21Aと、後述するフレキシブル基板50とを電気的に接続可能にしつつ、フレキシブル基板50を保持する部材である(図6A及び図6B参照)。接続部23Aは、メイン基板21Aの下側に実装されている面実装タイプの電気コネクタである。接続部23Aは、挿入部231と、端子部232とを有する。挿入部231は、後述するフレキシブル基板50のメイン側接続端子52の上下両面を挟みつつ保持する部位である。端子部232は、挿入部231に差し込まれたフレキシブル基板50の端部(メイン側接続端子52)とメイン基板21Aとを電気的に接続可能にする端子である。
ここで、メイン基板の接続端子とフレキシブル基板の接続端子とが半田付けによって接続されることによっても、メイン基板とフレキシブル基板とを電気的に接続することができる。一方、本実施形態では、フレキシブル基板50のメイン側接続端子52をメイン基板21の接続部23(挿入部231)に差し込むことによって、メイン基板21に電気的に接続可能な構成になっている。挿入部231が、メイン側接続端子52の上下両面を挟みつつ保持するので、半田付けが不要である。これにより、メイン基板とフレキシブル基板(光電変換ユニット)との組み立てが容易になる。また、フレキシブル基板を容易に着脱することができるため、光電変換ユニットが故障した際に光電変換ユニットを交換することが容易になる。
デバイス側コネクタ10Bは、ハウジング11Bと、メイン基板21Bと、光電変換ユニット31とを有する(図4B参照)。
ハウジング11Bは、メイン基板21B及び光電変換ユニット31を収容する部材である。ハウジング11Bの材質としては、例えば、金属や樹脂を選択可能であるが、耐ノイズ性、放熱性、加工性を考慮すると金属が好ましい。なお、本実施形態では、ハウジング11Bの材質として、放熱性および加工性を考慮してアルミが採用されている。ハウジング11Bは、カバー部12Bとベース部13Bとを有する。ハウジング11Bの前端部には、端子部22Bが保持される。ハウジング11Bの後端部には、複合ケーブル2の端部(口出し部2B)が、ケーブルクランプ7Bによりベース部13Bに固定されている。なお、デバイス側コネクタ10Bのベース部13Bも、ホスト側コネクタ10Aのベース部13Aと同様に、支持部14Bと、保持部15Bと、台座18Bとを有する。デバイス側コネクタ10Bのベース部13Bの支持部14B、保持部15B及び台座18Bについては、説明を省略する。また、ハウジング11Bには、ロックねじ17が設けられている。
メイン基板21Bは、後述する光電変換ユニット31と、デバイス側に接続するための端子部22Bとを接続する基板である。メイン基板21Bの前端には、端子部22Bが取り付けられている。端子部22Bは、デバイス側に接続するための端子であり、ここではUSB3 Vision Micro Bプラグとして構成されている(非特許文献2参照)。端子部22Bのピンは左右方向(幅方向)に並んで配置されている。また、メイン基板21B後端には、電源線6の端部が接続される電源端子24Bが設けられている(図4B参照)。
メイン基板21Bは、MCU211Bと、接続端子23Bとを備えている(図3、図6A及び図6B参照)。MCU211Bは、メイン基板21Bの制御を司る制御回路である。MCU211Bは、例えばホスト側コネクタ10Aから供給された電圧を検知し、検知結果に基づいて端子部22Bから供給する出力電圧を制御する。また、MCU211Bは、光電変換ユニット31の制御も行う。メイン基板21Bの実装面には、MCU211Bが実装されている。接続端子23Bは、メイン基板21Bと、後述するフレキシブル基板50とを電気的に接続可能にする端子である。また、接続端子23Bも、ホスト側コネクタ10Aの接続部23Aと同様に、メイン基板21Bの下側に実装されている面実装タイプの電気コネクタである。接続端子23Bについては、説明を省略する。
ホスト側コネクタ10A及びデバイス側コネクタ10Bは、それぞれ光電変換ユニット31を有する。本実施形態では、ホスト側コネクタ10Aとデバイス側コネクタ10Bの光電変換ユニット31が共通の構成になっている。光電変換ユニット31を共通化させることによって、製造コストを低減させることが可能になる。
光電変換ユニット31は、発光素子411と、受光素子412と、制御IC42とを備えている(図3参照)。
発光素子411は、光信号を出力する光素子41(電気信号を光信号に変換する光電変換素子)である。発光素子411は、例えばレーザーダイオードである。本実施形態では、発光素子411として、基板に垂直な光を出射するVCSEL(垂直共振器面発光レーザー)が採用されている。受光素子412は、光信号を受信する光素子41(光信号を電気信号に変換する光電変換素子)である。受光素子412は、例えばフォトダイオードである。複合ケーブル2の光ファイバ5Cの一端側には発光素子411が光学的に接続されており、複合ケーブル2の光ファイバ5Cの他端側には受光素子412が光学的に接続されている。なお、本実施形態の光電変換ユニット31では、光ファイバ5Cの端面を受発光素子(発光素子411・受光素子412)に近づけることで、レンズを用いずに光学接続できる構造となっている。これにより、光電変換ユニット31を小型化することができる。
制御IC42は、発光素子411や受光素子412を制御する回路である。具体的には、制御IC42は、発光素子411を駆動するためのレーザドライバや、受光素子412の光電流を電圧信号に変換するためのトランスインピーダンスアンプや、そのトランスインピーダンスアンプの後段にある差動アンプである。
発光素子411及び受光素子412などの光素子41を実装した光素子用基板40は、光ファイバ5Cの光軸に対して垂直に配置される。一方、メイン基板21は、光ファイバ5Cの光軸に対して平行に配置される。つまり、光素子用基板40とメイン基板21は、互いに直交して配置されることになる。本実施形態では、このように直交配置された光素子用基板40とメイン基板21とを電気的に接続するために、フレキシブル基板50を介在させている。
以下、共通化させた光電変換ユニット31の構成について更に詳述する。光電変換ユニット31は、光素子用基板40と、フレキシブル基板50と、光ファイバガイド70とを有する(図6A〜図7B参照)。複合ケーブル2の光ファイバ5Cは、光素子用基板40に固定された光ファイバガイド70を介して光電変換ユニット31に接続されている。
光素子用基板40は、発光素子411及び受光素子412などの光素子41を実装する基板である。ここでは、光素子用基板40は、セラミック基板が採用されている。セラミック基板は精密加工が可能なため、高い位置精度及び寸法精度を必要とする光ファイバ5Cとの光学結合に有利となる。また、セラミック基板は、一般的なプリント基板の材質であるガラスエポキシと比べて熱伝導率が高いため、ハウジング11へ放熱しやすい。具体的には、セラミック基板(アルミナ)の熱伝導率は例えば32W/m・kであるのに対し、ガラスエポキシ基板の熱伝導率は0.3〜0.4W/m・kであり、フレキシブル基板(ポリイミド)の熱伝導率は約0.3W/m・kであるため、セラミック基板は、他の基板と比べて約100倍ほど熱伝導率が高く、放熱に有利である。
ところで、セラミック基板は、ガラスエポキシ基板やフレキシブル基板と比べてインピーダンス整合が難しく、高速信号の長距離伝送には不向きである。このため、本実施形態では、セラミック基板である光素子用基板40に制御IC42と光素子41(発光素子411及び受光素子412)を近づけて配置して、光素子用基板40上の信号線を短くしている。また、他の基板(メイン基板21など)をセラミック基板とすることはインピーダンス整合が難しいことに加えて製造コストの観点からも好ましくないため、光素子用基板40だけをセラミック基板にすると共に、光素子用基板40の小型化を図っている。ここで、制御IC42は、コネクタ10内で特に発熱する部材であるのに対し、制御IC42に近接配置される光素子41(発光素子411及び受光素子412)は、特に熱を回避したい部材である。そのため、光素子用基板40に的を絞って熱を効率的に放熱することは、本実施形態では特に有効となる。
光素子用基板40の前側の面は、光素子41及び制御IC42を実装する実装面になっている。発光素子411及び受光素子412は、フリップチップ実装により、バンプを介して光素子用基板40に電気的に接続されている。制御IC42は、ワイヤボンディングにより光素子用基板40に電気的に接続された上で、封止用樹脂423によって封止されて保護されている。発光素子411の発光面や受光素子412の受光面は、後側(光素子用基板40の側)を向いている。また、発光素子411の発光面や受光素子412の受光面は光ファイバ5Cの端面と対向することになり、これにより、光素子41と光ファイバ5Cとが光接続されることになる。なお、光素子41と光ファイバ5Cとの光接続は、光素子41の受発光面と光ファイバ5Cの端面との対向以外の光学結合によっても良い。例えば、光素子41の受発光面と光ファイバ5Cの端面との間にレンズが挿入されても良い。また、光結合効率の向上や異物混入防止を目的として、光素子41と光ファイバ5Cの端面との間に光透過性のアンダーフィル材が充填されることもある。2つの光素子41(発光素子411及び受光素子412)は、左右方向(幅方向)に並んで配置されている。
光素子用基板40は、基板側ファイバ穴43と、位置決め穴44とを有する。基板側ファイバ穴43は、光ファイバ5Cの裸光ファイバ部分を挿入するための穴であり、前後方向に光素子用基板40を貫通する貫通穴になっている。基板側ファイバ穴43は、光ファイバ5Cの端面の位置決めを行う機能も果たすため、光ファイバ5Cの外径に適合した大きさになっている。具体的には、光ファイバ5Cの裸光ファイバ部分が直径約0.125mmであるのに対し、基板側ファイバ穴43は直径約0.130mmである。基板側ファイバ穴43に挿入された光ファイバ5Cの端面と、光素子用基板40に実装された光素子41(発光素子411及び受光素子412)との間で光信号が入出力することになる。位置決め穴44は、後述する光ファイバガイド70の位置決めピン711を挿入するための穴であり、光ファイバガイド70との位置合わせに用いられる穴である。
光素子用基板40には、フレキシブル基板50と接続するためのくし歯状の接続端子45が形成されている。光素子用基板40の接続端子45は、光素子用基板40の前側の面に形成されている。すなわち、光素子用基板40の接続端子45は、メイン基板21側と同じ側の面に形成されている。仮にメイン基板21側とは反対側の面に光素子用基板40の接続端子45を形成した場合、実装面となる前側の面と接続端子45のある後側の面との間を配線するための貫通ビアが必要になる。したがって、光素子用基板40の接続端子45を光素子用基板40の前側の面に形成すれば、光素子41(及び制御IC42)を実装する実装面と同一の面となるため、この貫通ビアが不要となり、光素子用基板40の製造コストを下げることができる。
ところで、コネクタ内において光ファイバ5Cはできる限り曲げずに配線することが好ましい。このため、光素子用基板40の発光素子411及び受光素子412や基板側ファイバ穴43の位置は、複合ケーブル2から口出しされた光ファイバ5Cをそのまま延長させた位置にあることが好ましい。一方、電気信号のノイズを抑制するためには、光素子用基板40の配線(特に受光素子412と制御IC42との配線)をできる限り短くすることが好ましい。これらの制約があるため、光素子用基板40の上側に発光素子411や受光素子412が配置されると共に、光素子41と接続端子45との間に制御IC42が配置され、光素子用基板40の下側に接続端子45が配置されている。
フレキシブル基板50は、メイン基板21と光素子用基板40との間を電気的に接続する柔軟性のある基板である。
フレキシブル基板50は、第1折れ部501及び第2折れ部502を有する(図6A及び図6B参照)。折り曲げ後のフレキシブル基板50には、第1折れ部501及び第2折れ部502によって、基板側平面部53、接続側平面部54及び中間部55の領域が形成される。また、フレキシブル基板50の一方(基板側平面部53側)の端部には光素子側接続端子51が形成されており、光素子用基板40の接続端子45と半田接続されている。フレキシブル基板50の他方(接続側平面部54側)の端部には、メイン基板21(接続部23)と接続するためのメイン側接続端子52が形成されている。
基板側平面部53は、光素子用基板40の側に位置する平面状の部位である。基板側平面部53は、光素子用基板40と平行な基板面となるため、前後方向(光ファイバ5Cの光軸方向)に垂直な基板面となる。基板側平面部53は、光素子用基板40に接続するための光素子側接続端子51を有する(図7A参照)。光素子用基板40の前側の面に接続端子45が形成されているため、基板側平面部53の後側の面が光素子用基板40の接続端子45に接合されている。
接続側平面部54は、メイン基板21(接続部23)に接続される平面状の部位である。接続側平面部54は、メイン基板21と平行な基板面となるため、上下方向に垂直な基板面(前後方向及び左右方向に平行な基板面)となる。接続側平面部54は、基板側平面部53に対して、垂直な面となる。接続側平面部54の端部には、メイン基板21の接続部23と接続するためのメイン側接続端子52が形成されている(図7A参照)。前述したように、本実施形態では、メイン側接続端子52をメイン基板21の接続部23に差し込むことによって、メイン基板21に電気的に接続可能な構成になっている。
中間部55は、基板側平面部53と接続側平面部54との間の部位である。基板側平面部53が前後方向に垂直な面であるのに対し、接続側平面部54が前後方向に平行な面であるため、基板側平面部53と接続側平面部54とを連結する中間部55は、前後方向に対して傾斜した面となる。また、中間部55は、メイン基板21や光素子用基板40などに拘束されないため、湾曲可能である。
第1折れ部501は、基板側平面部53及び中間部55を区画する折れ部である。第1折れ部501は、上側から見たとき、谷折り状に折り曲げられている。第1折れ部501は、基板側平面部53に対して中間部55を鋭角状に折り曲げる部位である。第1折れ部501によってフレキシブル基板50が鋭角状に折り曲げられることによって、接続側平面部54及び中間部55が光素子用基板40や基板側平面部53よりも前側に位置することになる。第1折れ部501の折り曲げ角(第1折れ部501における基板側平面部53の延長面に対する中間部55の角度)が大きくなるため、第1折れ部501の曲率半径を大きく設定することによって、フレキシブル基板50の損傷を抑制することが望ましい。
第2折れ部502は、接続側平面部54及び中間部55を区画する折れ部である。第2折れ部502は、上側から見たとき、山折り状に折り曲げられている。第2折れ部502は、中間部55に対して接続側平面部54を鈍角状に折り曲げる部位である。第2折れ部502の折り曲げ角(第2折れ部502における中間部55の延長面に対する接続側平面部54の角度)は、第1折れ部501の折り曲げ角よりも小さい。
なお、フレキシブル基板50が光素子用基板40から剥離することを防止するため、光素子用基板40の後下縁と基板側平面部53の後面との境界部には、保護用樹脂56が形成されている。保護用樹脂56は、光素子用基板40の下縁と基板側平面部53の後面との間の角状隙間に形成されているため、光素子用基板40の後下縁の角(かど)によるフレキシブル基板50の損傷を抑制する機能も有する。なお、メイン基板21の接続部23(挿入部231)が接続側平面部54の上下両面を挟みつつ保持することで、フレキシブル基板50がメイン基板21から脱離することを防止している。
本実施形態では、ホスト側コネクタ10Aの側のフレキシブル基板50の折り曲げ方(折れ部の角度)と、デバイス側コネクタBのフレキシブル基板50の折り曲げ方が共通になっている。これにより、フレキシブル基板50を折り曲げる処理に用いられる治具や型などを共通化させることができる。なお、直交配置された光素子用基板40とメイン基板21とを電気的に直接接続可能であれば、フレキシブル基板50は設けられなくても良い。
光ファイバガイド70は、光素子用基板40に固定される部材であり、光ファイバ5Cの端部を保持するガイド保持部材である(図5、図6A及び図6B参照)。図5に示す位置決めピン711は、光素子用基板40の位置決め穴44に挿入されることで、光素子用基板40との位置合わせに用いられる。
<短尺ファイバ付き光電変換ユニット90>
前述したように、本実施形態のコネクタ付きケーブル1は、コネクタ10(ホスト側コネクタ10A又はデバイス側コネクタ10B)に複合ケーブル2が接続されている。ところが、ユーザ毎に必要な複合ケーブル長が異なることがある。そこで、ユーザからの需要に応じるために、複合ケーブル長が異なるコネクタ付きケーブルを複数種類用意する必要があった。しかし、このように複合ケーブル長が異なるコネクタ付きケーブルを複数種類用意した場合、異なる複合ケーブル長毎にコネクタ付きケーブルの在庫を確保する必要があり、結果的に多数の在庫を抱えることによる倉庫容量への圧迫が問題となることがあった。また、需要の少ない複合ケーブル長のコネクタ付きケーブルの在庫については、不良在庫となってしまうことがあった。一方、受注生産により様々な複合ケーブル長のコネクタ付きケーブルを製造した場合、特に光電変換ユニットの光素子に光ファイバを光接続する作業に時間がかかるため、出荷までのリードタイムが長くなってしまうことがあった。
そこで、本実施形態のコネクタ付きケーブル1は、一定の長さの光ファイバ(短尺ファイバ)を光電変換ユニットにあらかじめ接続した、短尺ファイバ付き光電変換ユニットにより構成されている。短尺ファイバ付き光電変換ユニットは、光素子側とは反対側の光ファイバの端部にフェルールが取り付けられており、同様に端部にフェルールが取り付けられた複合ケーブルの光ファイバとフェルール接続することができる。そして、接続する複合ケーブルのケーブル長を様々な長さにすることにより、所望の複合ケーブル長のコネクタ付きケーブルを製造することができる。
このような短尺ファイバ付き光電変換ユニットで構成されるコネクタ付きケーブルでは、複合ケーブル長が異なるコネクタ付きケーブルを製造する際、共通化させた短尺ファイバ付き光電変換ユニットと、ケーブル長が異なるフェルール付き複合ケーブルとに構造を分割することができる。これにより、様々な複合ケーブル長のコネクタ付きケーブルの在庫が必要であっても、短尺ファイバ付き光電変換ユニット部分は在庫を共通化させることができるので、倉庫容量への圧迫を抑制することがきる。また、光電変換ユニットの光素子に光ファイバを光接続する際、光ファイバ部分を短尺にしているため、作業性を向上させることができる。さらに、光電変換ユニットの光素子に光ファイバを光接続する作業が失敗した際も、複合ケーブルを切断、再度口出しする必要がなく、新たな短尺ファイバで接続作業をすることができるので、必要な複合ケーブル長が短くなってしまうことを抑制することができる。
図8Aは、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90及びファイバ接続部80を示すコネクタ付きケーブル1の平面図である。図8Bは、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90及びファイバ接続部80の斜視図である。図9A〜図9Cは、ファイバ接続部80の実施例を示す図である。
短尺ファイバ付き光電変換ユニット90は、一定の長さの光ファイバ(コネクタ側光ファイバ92)を取り付けた光電変換ユニットである。短尺ファイバ付き光電変換ユニット90は、光電変換ユニット91と、コネクタ側光ファイバ92とを有する。
光電変換ユニット91は、前述の光電変換ユニット31と同じ構成であるため、説明を省略する。コネクタ側光ファイバ92は、一定の長さを有する光ファイバである。本実施形態のコネクタ側光ファイバ92は、光ファイバ素線(外径0.25mm)である。但し、コネクタ側光ファイバ92は、光ファイバ心線(外径0.9mm)であってもよい。コネクタ側光ファイバ92の一方の端部は、光電変換ユニット91に接続されている。また、コネクタ側光ファイバ92の他方の端部には、ファイバ接続部80(フェルール811、スリーブ82及びルースチューブ83)を取り付けることが可能である。なお、コネクタ側光ファイバ92の長さは、光電変換ユニット91から複合ケーブル2を下側に垂らした際の複合ケーブル湾曲部分よりも離れた場所にファイバ接続部80が配置される程度の長さ(例えば、200〜1000mm)を有する。これにより、複合ケーブル2を下側に垂らした際に、曲げによる力がファイバ接続部80に付与されることを抑制できるので、ファイバ接続部80の損傷を抑制することができる。
<ファイバ接続部80>
・フェルールによる接続
ファイバ接続部80は、コネクタ側フェルール811と、ケーブル側フェルール812と、スリーブ82と、ルースチューブ83とを有する(図8B〜図9C参照)。
コネクタ側フェルール811は、コネクタ側光ファイバ92とケーブル側光ファイバ93とを接続するフェルールである。また、コネクタ側フェルール811は、コネクタ側光ファイバ92の端部を保持する部材でもある。
ケーブル側フェルール812は、ケーブル側光ファイバ93とコネクタ側光ファイバ92とを接続するフェルールである。また、ケーブル側フェルール812は、ケーブル側光ファイバ93の端部を保持する部材でもある。
図9Aは、ファイバ接続部80において、コネクタ側フェルール811とケーブル側フェルール812との接続状態を示す。図9Aに示すように、コネクタ側フェルール811とケーブル側フェルール812との端面同士が突き合わされている。これにより、コネクタ側フェルール811の保持するコネクタ側光ファイバ92の端面と、ケーブル側フェルール812の保持するケーブル側光ファイバ93の端面とが物理的に突き合わされており、これにより、ファイバ接続部80において光接続が実現されている。なお、図9B及び図9Cに図示されたコネクタ側フェルール811とケーブル側フェルール812との接続状態については、後述する。
スリーブ82は、コネクタ側フェルール811と、ケーブル側フェルール812との接続状態を保持する部材である。スリーブ82は、割スリーブであるが、これに限られない。スリーブ82は、例えば精密スリーブであってもよい。スリーブ82の隙間部821には接着剤が塗布されることで、コネクタ側フェルール811と、ケーブル側フェルール812との接続状態が保持される。
ルースチューブ83は、コネクタ側光ファイバ92とコネクタ側フェルール811との接続部分を保護するブーツ(保護チューブ)である。なお、ケーブル側光ファイバ93とケーブル側フェルール812との接続部分にも、ルースチューブ83と同様のブーツ(保護チューブ)が設けられてもよい。
・フェルールによる接続の変形例
ところで、本実施形態の光電変換ユニット91(以下、前述の光電変換ユニット31も同様)は、コネクタ側光ファイバ92(以下、前述の光ファイバ5Cも同様)の端面が光素子41と対向することで、レンズを介さずに直接的に接続されている。このため、コネクタ側光ファイバ92に接続されたケーブル側光ファイバ93を伝送する光信号の強度が、その先の受光側の光素子で正しく受信できる許容量(最大受光レベル)を超えてしまうことがある。このため、ケーブル側光ファイバ93を伝送する光の強度を抑制するため、ファイバ接続部80において一定の光の損失を与えることが望ましい。そこで、本実施形態のファイバ接続部80では、フェルール端面の形状や、フェルール同士の配置を変更することによって、伝送する光に所望の損失を付与している。
図9Bは、ファイバ接続部80の第1変形例を示す。第1変形例では、フェルール811の端面が、フェルール812の端面に対して傾斜している。このため、フェルール811とフェルール812との端面同士を接触させても、フェルール811の保持するコネクタ側光ファイバ92の端面と、フェルール812の保持するケーブル側光ファイバ93の端面との間に隙間が形成される。このように、フェルール811とフェルール812との端面同士を接触させても、コネクタ側光ファイバ92の端面とケーブル側光ファイバ93の端面とが非接触になるため、一部の光が散乱することにより伝送する光に損失を付与することができる。加えて、フェルール811とフェルール812との端面同士を接触させたとき、フェルール811の保持するコネクタ側光ファイバ92の端面と、フェルール812の保持するケーブル側光ファイバ93の端面との間に、所定幅の間隙が形成される。これにより、伝送する光に対して所望量の損失を付与することができる。このように、第1変形例では、フェルール811の端面を傾斜面にすることによって、フェルール812に対して光軸上に所定の間隙を形成することができるため、伝送する光に対して所望量の光損失を付与することができる。例えば、光ファイバがGI型ファイバであり、フェルールの端面の傾斜角度が8度の場合、0.5dB程度の損失となる。
図9Cは、ファイバ接続部80の第2変形例を示す。第2変形例では、フェルール812がフェルール811に対して前後方向に移動可変となっている。そして、伝送する光に対して所望量の光損失を付与するように、フェルール811に対するフェルール812の位置を調整した上で、スリーブ82の隙間部821に接着剤が塗布され、スリーブ82に対してフェルール811及びフェルール812が接着される。これにより、フェルール811の端面又はフェルール812の端面において一部の光が散乱することにより、一定の光損失を付与することはもちろん、任意の損失量とすることができる。
図9A〜図9Cに示すように、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90の端部にフェルールを設けた場合、光電変換ユニット91を検査する際にコネクタ側光ファイバ92の端部に改めてコネクタやフェルールを取り付ける必要がないので、検査装置(例えば、検査用光源やパワーメータなど)と接続することが容易になる。
・融着による接続
図10Aは、融着により光ファイバ同士を接続するファイバ接続部80を示す図である。
前述のファイバ接続部80は、フェルール(コネクタ側フェルール811及びケーブル側フェルール812)を使用して光ファイバ同士を接続していた。しかし、フェルールを使用せず、融着により光ファイバ同士を接続してもよい。図10Aに示すファイバ接続部80では、コネクタ側光ファイバ92と、ケーブル側光ファイバ93とが融着により接続されている。コネクタ側光ファイバ92と、ケーブル側光ファイバ93との接続部分では、融着部94が形成されている。また、融着部94を含む光ファイバ92及び光ファイバ93の端部は、融着補強材84により覆われている。
図10Bは、一括融着により8心光ファイバテープ心線同士を接続するファイバ接続部80を示す図である。前述の図10Aに示すファイバ接続部80では、単心の光ファイバ同士(コネクタ側光ファイバ92及びケーブル側光ファイバ93)が接続されていたが、それぞれの光ファイバが多心の場合であってもよい。図10Bに示すファイバ接続部80では、それぞれ8心の光ファイバテープから構成されるコネクタ側光ファイバ92及びケーブル側光ファイバ93が一括融着により接続されている。コネクタ側光ファイバ92と、ケーブル側光ファイバ93との接続部分では、融着部94が形成されている。また、融着部94を含む光ファイバ92及び光ファイバ93の端部は、融着補強材84により覆われている。
図10Bに示すような多心の光ファイバ同士を一括融着により接続するファイバ接続部80では、複合ケーブル内に収容する際に特に有利である。例えば、8心の光ファイバから構成される複合ケーブルの場合、フェルール接続では、1心あたりのスリーブ82の外径が例えば1.5mmであり、8心の場合だと、12mmとなるところ、外径6mm程度の複合ケーブル内では収まらない可能性がある。一方、一括融着により接続する場合では、8心用の融着部補強材84の外径が例えば最大3.3mm程度であるので、外径6mm程度の複合ケーブル内に収めることができる。なお、図10A又は図10Bに示すようなファイバ接続部80においても、「軸ずれ融着」による融着接続をすることによって、所望の光損失を付与することができる。なお、軸ずれ融着は、光ファイバ(コネクタ側光ファイバ92及びケーブル側光ファイバ93)が特にシングルモード光ファイバの場合に有効である。
・複数の光ファイバ接続
図10Cは、複数のファイバ接続部80の配置の様子を示す図である。図10Cのファイバ接続部80では、多心の光ファイバをそれぞれフェルールにより接続した場合や、多心の光ファイバのそれぞれの融着部を単心用の融着部補強材84(図10A参照)で補強した場合の例を示している。図10Cに示す光ファイバCは、8心の光ファイバを有する複合ケーブル2の場合を示している。この場合、8心それぞれの光ファイバ5Cにファイバ接続部80(言い換えれば、スリーブ82や融着部補強材84)が設けられることになる。
図10Cに示すように、ファイバ接続部80は、光ファイバ毎に光軸方向にそれぞれずらして配置されている。これにより、光軸と垂直な方向に重なることによるファイバ接続部80の厚みの増大を低減できる。例えば、図10Cの例では光軸と垂直な方向に2つのファイバ接続部80が重なっているため、スリーブ82や単心用の融着部補材84の外径が1.5mmの場合は2つのファイバ接続部80の合計寸法は3mm程度となる。したがって、外径6mm程度の複合ケーブルに納めることができる。なお、ファイバ接続部80が重なる数は、2つに限られず、3つ以上であってもよい。但し、ファイバ接続部80は、重ならなくても良い。
<コネクタ付きケーブル1の製造方法>
・短尺ファイバ付き光電変換ユニットの製造
図11は、コネクタ付きケーブル1の製造方法のフロー図である。図12は、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90の前処理の様子を示す図である。まず、作業者は、短尺ファイバ付き光電変換ユニット90を用意する(S001)。具体的には、コネクタ側光ファイバ92の一方の端部にコネクタ側フェルール811を取り付け、他方の端部を光電変換ユニット91に接続する。コネクタ側光ファイバ92の他方の端部を光電変換ユニット91に接続するにあたっては、前述した通り、コネクタ側光ファイバ92の端部(裸光ファイバ部分)が光素子用基板40の基板側ファイバ穴43に挿入され、アクティブ調心により所望の位置に位置決めされる(図7B参照)。また、光素子用基板40に固定された光ファイバガイド70により、コネクタ側光ファイバ92の端部が保持される。次に、コネクタ側光ファイバ92にインナーリング5Dを通し、さらに、コネクタ側光ファイバ92に熱収縮チューブ8Aを通す(S002)。
・コネクタ付きケーブル1の前処理行程
図13A及び図13Bは、複合ケーブル2の前処理の様子を示す図である。まず、作業者は、複合ケーブル2の長手方向に沿って、ケーブルシース3に切り込みを入れる(図13A参照)次に、図13Bに示すように、切り込みを入れたケーブルシース3を開き、ケーブルシース3の内部から編組4、光ファイバコード5、電源線6を取り出す(S003)。ケーブルシース3の切り込みを入れた部分は以後の作業の容易にするために、折り返して不図示の留め具等で留めてもよい。また、編組4はまとめて後方へ折り返し、ケーブルシース3と共に不図示の留め具等で留めてもよい。光ファイバコード5は、コードシース5Xを除去し、抗張力繊維5Yと、ケーブル側光ファイバ93(光ファイバ5C)とを取り出す。なお、ケーブル側光ファイバ93は、光ファイバ心線から被覆が除去された光ファイバ素線である。抗張力繊維5Yはまとめて後方へ折り返し、ケーブルシース3と共に不図示の留め具等で留めてもよい。口出し部2Xの後処理については、後述する。
次に、作業者は、複合ケーブル2のケーブル側光ファイバ93の先端に、ケーブル側フェルール812を取り付ける(S004、図13A及び図13Bでは不図示)。ここで、ケーブル側光ファイバ93を有する複合ケーブル2の長さを所望の長さとしておくことにより、所望の複合ケーブル長のコネクタ付きケーブル1を製造することができる。
・接続行程
接続行程では、コネクタ側フェルール811と、ケーブル側フェルール812とを接続し、スリーブ82で固定することで、接続部80を製造する(S005)。この際、スリーブ82に設けられた隙間部821に接着剤を塗布し、接着固定する。次に、接続部80に熱収縮チューブ8A内に収容するようにして、熱収縮チューブを収縮させて固定する。熱収縮チューブ8A内に収容された接続部80及びコネクタ側光ファイバ92は、前述の切り込みを入れたケーブルシース3に再び収容され、後述するようにケーブルシース3がハウジング11のベース部13において保持される(S006)。これにより、ケーブルシース3が途中で切断されることなくベース部13において保持されるので、複合ケーブル2の引張強度を向上させることができる。なお、本実施形態の説明における「複合ケーブル2の引張強度の向上」とは、手を加えない状態の複合ケーブル2、つまり光ファイバ同士の接続部分(ファイバ接続部80)が設けられていない状態の複合ケーブル2と同等の引張強度を確保できるという意味である。
・コネクタ付きケーブル1の後処理行程
以下では、コネクタ付きケーブル1の後処理行程について説明する。コネクタ付きケーブル1の後処理行程とは、複合ケーブル2及び2つのコネクタ(ホスト側コネクタ10A及びデバイス側コネクタ10B)を準備した後の、コネクタ付きケーブル1を組み立てる行程である。コネクタ付きケーブル1の後処理行程は、複合ケーブル2の口出し部2Xの処理の行程(図11のS007)と、メイン基板21、光電変換ユニット31と共にハウジング11に収納する行程(図11のS008)とを有する。
・口出し部2Xの処理(S007)
図14Aは、口出し部2Xの状態を示す複合ケーブル2の長手方向における断面図である。図14Bは、口出し部2Xの状態を示す複合ケーブル2の正面図である。図14A及び図14Bでは、口出し部2Xの形状を示すために、光ファイバコード5の一部及び電源線6は不図示としている。
図14A及び図14Bに示すように、本実施形態の複合ケーブル2の口出し部2Xにおいては、編組4及び抗張力繊維5Yが一定の余長を残して光ファイバ5C及び電源線6の口出しが行われる。
ケーブルシース3内の編組4は、インナーリング5Dの外側に配置され、編組4の余長部分が複合ケーブル2の上部に束ねられ、口出し部2Xの端部から後方に折り曲げて配置されている。なお、編組4の余長部分は、ケーブルシース3(後述する補修テープ9)の外側(上側)に折り曲げて配置されている。そして、折り曲げられた編組4の外側から、金属テープ5Eが周囲に巻かれている構成となっている。口出し部2Xは、金属テープ5E部分の上からケーブルクランプ7によりベース部13に固定されることになる。これにより、編組4から金属テープ5Eを介してハウジング11に対して導通させることができる。
ケーブルシース3内の抗張力繊維5Yは、インナーリング5Dの内側に配置され、抗張力繊維5Yの余長部分が複合ケーブル2の下部に束ねられ、口出し部2Xの端部から後方に折り曲げて配置されている。なお、抗張力繊維5Yの余長部分は、インナーリング5Dの外側、ケーブルシース3(後述する補修テープ9)の内側(上側)に折り曲げて配置されている。これにより、抗張力繊維5Yの余長部分が解れてしまっても、抗張力繊維5Yの余長部分をケーブルシース3内に収容することができるので、後述する補修テープ9を巻くことが容易になる。
図14Bに示すように、口出しの際、編組4の余長部分及び抗張力繊維5Yの余長部分の折り返しは、口出しの際に形成された切り込み部2Yの上下にそれぞれ設けられる。これにより、抗張力繊維5Yが、編組4とコネクタ10のハウジング11との導通を妨げることを抑制することができる。また、切り込み部2Yを介して編組4又は抗張力繊維5Yが飛び出ることを抑制することができる。ケーブルシース3の切り込み部2Yは開かないように補修テープ9で巻かれている。また、補修テープ9は、抗張力繊維5Yの外側、編組4の内側で巻かれている。なお、補修テープ9の材料としては、ポリエステル等を使用することができる。
また、口出し部2Xは、ケーブルクランプ7によりベース部13に固定される際に、ケーブルクランプ7とベース部13とに上下方向から挟まれることにより、複合ケーブル2は、ハウジング11に保持される(図4A〜図5参照)。この際、図14Bに示すように、切り込み部2Yは、横に配置されている。これは、ケーブルクランプ7とベース部13とに上下方向から挟まれることにより、切り込み部2Yが上下に開かないように挟んで保持することができる。これにより、ケーブルシース3内の部材(例えば編組4や抗張力繊維5Y)が切り込み部2Yを介してケーブルシース3外に飛び出ることを抑制することができる。
図14Cは、口出し部2Xの状態の別の例を示す複合ケーブル2の正面図である。図14Bに示す抗張力繊維5Yの余長部分は、インナーリング5Dの外側、ケーブルシース3(後述する補修テープ9)の内側(上側)に折り曲げて配置されていた。しかし、図14Cに示す抗張力繊維5Yの余長部分は、ケーブルシース3(補修テープ9)の外側(下側)に折り曲げて配置されてもよい。なお、補修テープ9を巻く際に、抗張力繊維5Yの余長部分が解れないように一時的に留め具等でケーブルシース3に留めておいてもよい。
・メイン基板21及び光電変換ユニット31の組み立て工程(S008)
次に、メイン基板21及び光電変換ユニット31の組み立てを行う。まず、前述したように、フレキシブル基板50(光電変換ユニット31)のメイン側接続端子52をメイン基板21の接続部23に差し込むことによって、光電変換ユニット31とメイン基板21とを電気的に接続する。
メイン基板21と光電変換ユニット31とを接続した後、これらをハウジング11に収納する。光電変換ユニット31、複合ケーブル2の口出し部2X、メイン基板21の端子部22の順番にハウジング11に収納していく。ここで、前述したように、複合ケーブル2の口出し部2Xをハウジング11に収納する際、ケーブルクランプ7によりベース部13に固定されることになる。
ベース部13の複合ケーブル2の口出し部2Xが当接する部分には、突起131が設けられている(図5参照)。突起131は、左右方向に延在する凸状部であり、複合ケーブル2の前後方向の滑りを抑制するように設けられている。抗張力繊維5Yの余長部分を折り曲げた部分を押圧するように設けられている。これにより、複合ケーブル2の長手方向の引張力に対して抗張力繊維5Yで負担することができるので、光ファイバ5C等に過度な引張力が付与されることを抑制することができる。
なお、図13A及び図13Bに示すケーブルシース3は、複合ケーブル2内で連続して(途中で切断されずに)ケーブルクランプ7によりベース部13に固定されている。また、抗張力繊維5Yについても、複合ケーブル2内で連続して(途中で切断されずに)ケーブルクランプ7によりベース部13に固定されている。これにより、複合ケーブル2のベース部13(ハウジング11)における保持部分にかかる引張力に抵抗することができる。さらに、電源線6についても、複合ケーブル2内で連続して(途中で切断されずに)メイン基板21の電源端子24に接続されている。これにより、複合ケーブル2の引張強度を向上させることができる。
===その他の実施形態===
前述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更・改良され得ると共に、本発明には、その等価物が含まれることは言うまでもない。
1 コネクタ付きケーブル、2 複合ケーブル、2X 口出し部、2Y 切り込み部、
3 ケーブルシース、4 編組、
5 光ファイバコード、5X コードシース、5Y 抗張力繊維、
5C 光ファイバ、5D インナーリング、5E 金属テープ、
6 電源線、7 ケーブルクランプ、
8A・8B 熱収縮チューブ、9 補修テープ、
10A ホスト側コネクタ、10B デバイス側コネクタ、
11 ハウジング、12 カバー部、13 ベース部、131 突起、
14 支持部、15 保持部、151 保持片、152 溝部、153 係止部、
16 挿通部、17 ロックねじ、18 台座、181 台座面
21 メイン基板、211 MCU、
22 端子部、23 接続部、231 挿入部、232 端子部、24 電源端子、
31 光電変換ユニット、
40 光素子用基板、41 光素子、411 発光素子、412 受光素子、
42 制御IC、423 封止用樹脂、
43 基板側ファイバ穴、44 位置決め穴、45 接続端子、
50 フレキシブル基板、501 第1折れ部、502 第2折れ部、
51 光素子側接続端子、52 メイン側接続端子、
53 基板側平面部、54 接続側平面部、55 中間部、56 保護用樹脂、
80 ファイバ接続部、811 コネクタ側フェルール、812 ケーブル側フェルール、
82 スリーブ、821 隙間部、83 ルースチューブ、84 融着補強材、
90 短尺ファイバ付き光電変換ユニット、
91 光電変換ユニット、92 コネクタ側光ファイバ、93 ケーブル側光ファイバ、
94 融着部

Claims (18)

  1. 光ファイバを備えるケーブルと、ハウジング内に光素子を備えるコネクタとを有するコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルは、コネクタ側光ファイバと、ケーブル側光ファイバと、ファイバ接続部と、ケーブルシースとを備え、
    前記コネクタ側光ファイバの一方の端部は、前記光素子に光接続されており、他方の端部は、前記ファイバ接続部を介して前記ケーブル側光ファイバに接続されており、
    前記ファイバ接続部は、前記ケーブルシース内に収容されており、
    前記ケーブルシースは、前記コネクタの前記ハウジングに保持されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  2. 請求項1に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルシースには、前記ハウジングに保持されている部分から前記ファイバ接続部が収容されている部分まで、前記ケーブルの長手方向に切り込み部が形成されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  3. 請求項1又は2に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って連続して設けられている抗張力繊維を備える
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  4. 請求項3に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記抗張力繊維は、前記ケーブルシースと共に前記ハウジングに保持されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って連続して設けられている編組を備える
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って連続して設けられている電源線を備える
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  7. 請求項1に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ファイバ接続部は、前記コネクタ側光ファイバ及び前記ケーブル側光ファイバのそれぞれの端部を保持する一対のフェルールを備える
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  8. 請求項7に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ファイバ接続部は、前記一対のフェルールを保持するスリーブをさらに備える
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  9. 請求項8に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記一対のフェルールのそれぞれの接続端面が、前記コネクタ側光ファイバ又は前記ケーブル側光ファイバの光軸方向において非接触である
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  10. 請求項9に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記一対のフェルールのうち、一方のフェルールの接続端面は、他方のフェルールの接続端面に対して傾斜するように形成されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  11. 請求項9に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記一対のフェルールのうち、一方のフェルールは、他方のフェルールに対して前記コネクタ側光ファイバ又は前記ケーブル側光ファイバの光軸方向において移動可能である
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  12. 請求項1に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ファイバ接続部は、融着により前記コネクタ側光ファイバと前記ケーブル側光ファイバとを接続する融着部を備える
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  13. 請求項1に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記コネクタ側光ファイバ及び前記ケーブル側光ファイバは、それぞれ複数の光ファイバを含み、
    前記コネクタ側光ファイバと前記ケーブル側光ファイバとを接続する前記ファイバ接続部は、それぞれ前記ケーブルの長手方向に異なる位置に配置されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  14. 請求項2に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記コネクタは、前記ケーブルシースを前記ハウジングとの間で挟むことで前記ケーブルを保持するケーブルクランプをさらに備え、
    前記切り込み部は、前記ケーブルクランプが前記ケーブルシースを挟む方向とは交差する方向における、前記ケーブルシースの周上に形成されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  15. 請求項14に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている抗張力繊維を備え、
    束ねられた前記抗張力繊維が、前記挟む方向の一方の側に折り返されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  16. 請求項14に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている編組を備え、
    束ねられた前記編組が、前記挟む方向の一方の側に折り返されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  17. 請求項14に記載のコネクタ付きケーブルであって、
    前記ケーブルは、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている抗張力繊維と、前記ケーブルの長手方向に沿って設けられている編組とを備え、
    束ねられた前記抗張力繊維が、前記挟む方向の一方の側に折り返されており、束ねられた前記編組が、前記挟む方向の他方の側に折り返されている
    ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
  18. 光ファイバを備えるケーブルと、ハウジング内に光素子を備えるコネクタとを有するコネクタ付きケーブルの製造方法であって、
    前記コネクタと、
    前記光素子に光接続されるコネクタ側光ファイバと、
    ケーブル側光ファイバと、ケーブルシースとを備える前記ケーブルと
    を準備すること、
    前記ケーブルシースに対して、前記ケーブルの端部から長手方向に切り込み部を形成すること、
    前記コネクタ側光ファイバと、前記ケーブル側光ファイバとを接続するファイバ接続部を設けること、
    前記ファイバ接続部を前記ケーブルシース内に収容し、前記ケーブルシースを前記ハウジングに保持すること
    を特徴とするコネクタ付きケーブルの製造方法。
JP2017104637A 2017-05-26 2017-05-26 コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法 Pending JP2018200381A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017104637A JP2018200381A (ja) 2017-05-26 2017-05-26 コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017104637A JP2018200381A (ja) 2017-05-26 2017-05-26 コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018200381A true JP2018200381A (ja) 2018-12-20

Family

ID=64668075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017104637A Pending JP2018200381A (ja) 2017-05-26 2017-05-26 コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018200381A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9778427B2 (en) Cable assembly with cable attach structure having off-axis fiber routing
US9798089B2 (en) Fiber optic connector assemblies having windowed optical fibers and methods thereof
JP5691497B2 (ja) コネクタ部品
US9348089B2 (en) Optical module
EP2764392B1 (en) Fiber optic connector assemblies having a reverse optical fiber loop
US9964714B2 (en) Optical connector
US20200333539A1 (en) Optical transceiver
TW201235722A (en) Electrical-to-optical and optical-to-electrical converter plug
WO2013046799A1 (ja) コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法
JP5879810B2 (ja) 光モジュール及び光モジュール付きケーブル
JP5460554B2 (ja) 光電気複合コネクタおよびコネクタ付きケーブル
JP5737107B2 (ja) 光モジュール及び光モジュール付きケーブル
JP2017220541A (ja) コネクタ付きケーブル
JP2018200381A (ja) コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法
WO2019069615A1 (ja) コネクタ付きケーブル及びコネクタ製造方法
WO2018216241A1 (ja) 光ファイバガイド、光ファイバ付き光電変換ユニット、コネクタ付きケーブル及び光ファイバ付き光電変換ユニットの製造方法
JP5598567B2 (ja) 光電気複合伝送モジュール
JP2013073100A (ja) コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法
CN102326212A (zh) 复合线束及其制造方法
JP2016090858A (ja) 光アセンブリ
JP5250681B2 (ja) コネクタ付きケーブル及びコネクタ付きケーブルの製造方法
JP2013218119A (ja) 光接続部材及び光モジュール
JP2014092716A (ja) クリップ部材及びそれを備えた光モジュール
TW201140619A (en) Composite harness and method for manufacturing the same