JP5250680B2 - 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
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Description
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。
このようなコネクタ付きケーブルによれば、コネクタ内に光ファイバの余長を十分に確保しつつ、コネクタの小型化を図ることができる。
このような製造方法によれば、コネクタ内に光ファイバの余長を十分に確保しつつ、コネクタの小型化を図ることができる。
図1は、本実施形態のコネクタ付きケーブル1の全体斜視図である。図2は、本実施形態のコネクタ付きケーブル1の平面図及び側面図である。
複合ケーブル2は、1本の光ファイバ3と、7本の差動信号線4と、2本の電源線6とを備えている。光ファイバ3は、光信号を伝送するためのものである。以下の説明では、光ファイバ素線、光ファイバ心線及び光ファイバコード等も単に「光ファイバ」と呼ぶことがある。差動信号線4は、2本の信号線5を1組とするメタルケーブルから構成されている。このため、複合ケーブル2は14本の信号線5を備えていることになる。これらの差動信号線4は、主に制御信号を伝送しており、映像信号を伝送する場合と比べて低周波数の信号を伝送する。2本の電源線6は、信号線5と比べて太いメタルケーブルから構成されており、一方の電源線6の電位は12Vであり、他方の電源線6の電位はGNDである。
カメラ側コネクタ10は、発光部41と、駆動部42と、LVDSシリアライザ21と、カメラ側MCU22とを備えている。
発光部41は、LD(Laser Diode:レーザダイオード)である。本実施形態では、発光部41として、基板に垂直な光を出射するVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振器面発光レーザ)が採用されている。発光部41は、駆動部42から出力されたバイアス電流と変調電流との和である電流信号によって駆動され、光信号を光ファイバ3に出力する。
LVDSシリアライザ21は、4つの映像信号(X0〜X3)及び映像信号用クロック信号(XCLK)を時分割にて多重化し、シリアル信号に変換する。このシリアル信号に応じた光信号が、光ファイバ3を介して伝送されることになる。
カメラ側MCU22は、例えば(1)発光部41の周辺温度を示す温度データと、発光部41に出力するバイアス電流の大きさのモニタ情報であるバイアス電流データとを取得すること、(2)温度データとバイアス電流データを差動信号線4を介してグラバ側MCU122に送信すること、(3)発光部41の光信号の強度を制御するためのバイアス電流の設定データと、変調電流の設定データとを差動信号線4を介してグラバ側MCU122から取得すること、(4)バイアス電流の設定データと変調電流の設定データとに基づいて発光部41のバイアス電流と変調電流を設定すること、(5)グラバ側コネクタ110のLVDSデシリアライザ121の受信クロックの再生が完了したことを通知するLOCK信号を差動信号線4を介してグラバ側MCU122から取得すること、(6)LOCK信号をLVDSシリアライザ21に出力すること、などを行う。
受光部141は、PD(Photo Diode:フォトダイオード)である。本実施形態では、受光部141として、GaAsのPIN型フォトダイオード(PIN−PD)が採用されている。
LVDSデシリアライザ121は、電流電圧変換部142から入力された電圧信号(シリアル信号)に基づいて、4つの映像信号(X0〜X3)及び映像信号用クロック信号(XCLK)を生成し、不図示のグラバに出力する。
グラバ側MCU122は、例えば(1)モニタ電圧を監視して、発光部41の状態(正常・異常)を検出すること、(2)LVDSデシリアライザ121からLOCK信号を取得し、LOCK信号を差動信号線4を介してカメラ側MCU22に送信すること、(3)温度データとバイアス電流データを差動信号線4を介してカメラ側MCU22から取得すること、(4)温度データとバイアス電流データに基づいてバイアス電流の設定データと変調電流の設定データを生成し、差動信号線4を介してカメラ側MCU22に送信すること、などを行う。
なお、カメラ側コネクタ10の子基板には、光電変換部として発光部41が実装されている。また、グラバ側コネクタ110の子基板には、光電変換部として受光部141が実装されている。
<構成>
図5は、カメラ側コネクタ10の分解斜視図である。カメラ側コネクタ10は、ハウジング11と、端末部12とを備える。
図6は、親基板20の斜視図である。
後側スルーホール列31Aは、6個のスルーホールから構成されている。この6個のスルーホールのことを「後側スルーホール31」と呼ぶことがある。前側スルーホール列32Aは、それぞれ4個のスルーホールから構成されている。前側スルーホール列32Aのスルーホールのことを「前側スルーホール32」と呼ぶことがある。
親基板20の後側には、全部で14個のスルーホール(6個の後側スルーホール31と、8個の前側スルーホール32)が設けられていることになる。これらのスルーホールは、複合ケーブル2の差動信号線4を構成する信号線5を半田付けするための貫通孔である。
図7は、子基板40の周辺を斜め上から見た斜視図である。子基板40には、主に光学部品(発光部41及びその駆動部42(図7では不図示))が搭載されている。そして、子基板40に搭載された発光部41は、光ファイバ3の端面に光学的に結合されている。
これにより、凹部44の開口部が右前側を向くように、形成されている。この結果、凹部44の開口部は、ハウジング11に収容されたときにハウジング11の右側の内面(ケース11Aの右側の内面)の方を向くようになる。凹部44を斜めに形成することによって、光ファイバ3が、前後方向に対して鋭角をなすように子基板40に接続されることになる。
第1接着部は、光ファイバ3の端面3Jと発光部41との間を接着固定する部分である。上記の光結合部43を構成する透明樹脂が接着剤として機能することによって、第1接着部が構成されている。このため、第1接着部の透明樹脂は、光結合部43を構成する機能と、接着剤としての機能とを有する材料が採用される。透明樹脂としては、例えば、UV硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いることができる。具体的には、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。
第2接着部は、光ファイバ3の被覆と子基板40との間を接着固定する部分である。この部分を固定することによって、光ファイバ3の端部の動きを抑制し、光結合部43の破損を抑制している。なお、光結合部43が図8Aに示すような簡潔な構成であるため、光ファイバ3の光軸が子基板40の表面に近接した状態になるが、子基板40には凹部44が形成されているため、光ファイバ3(外径900μm)が子基板40と干渉することが回避され、光ファイバ3の被覆の一部を凹部44の間に位置させることが可能になる。これにより、第2接着部における光ファイバ3の被覆と子基板40との接着が可能になっている。なお、第2接着部の接着剤としては、例えば、熱可塑性樹脂などを用いることができる。具体的には、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂などが挙げられる。第2接着部の接着剤は、第1接着部の透明樹脂とは異なり、光を透過させる機能は無くても良い。
次に、光ファイバ3の配線について説明する。なお、光ファイバ3は、曲げ半径を許容曲げ半径よりも大きく設定しつつ、狭いコネクタ内(ハウジング11内)に収容する必要がある。
そこで、本実施形態では、前側の2つの湾曲部のうちの一方(第1前側湾曲部3C)を親基板20の下側に位置させ、他方(第2前側湾曲部3H)を親基板20の上側に位置させている。つまり、前側の2つの湾曲部が親基板20の上下に分かれるように、光ファイバ3を配線している。言い換えると、前側の2つの湾曲部が親基板20を挟んで反対側に位置するように、光ファイバ3を配線している。これにより、親基板20の上下のそれぞれでは、光ファイバ3が重ならずに済む。また、光ファイバ3が重ならないため、光ファイバ3を動かないように保持することが容易になる。
なお、親基板20の上下両側で光ファイバ3の余長処理を行うことを実現するために、親基板20に凹所24が形成されている。凹所24ではハウジング11の内面との間に隙間が形成されるので、この隙間を光ファイバ3の移行部3Dが通過することによって、基板の上下両側での光ファイバ3の余長処理を連絡させている。
なお、光結合部43の損傷を抑制するために、光ファイバ3の端に近い第2上側直線部3Gをできるだけ長くするため(拘束される部分を長くするため)、後側湾曲部3Fを親基板20の上側(子基板40が搭載される側)に配置させている。また、後側湾曲部3Fを親基板20の上側に配置することを実現させるために、第2上側直線部3Gとは左右方向の逆側(右側)に移行部3D(及び親基板20の凹所24)を配置させている。
狭いハウジング11内において光ファイバ3をU字状に湾曲させる場合、湾曲部の始点と終点は、いずれもハウジング11の内面のごく近くに位置することになる。一方、子基板40に発光部41を実装するためには、光結合部43は、ハウジング11の内面から離して位置させる必要がある。このため、第2前側湾曲部3Hよりも先の末端部3Iにおいて、ハウジング11の内面の近くの位置から、ハウジング11の内面から離れた位置まで、配線する必要がある。
比較例では、光結合部43での光ファイバ3の方向が前後方向と平行になっている。このため、比較例では、第2前側湾曲部3Hよりも先の末端部3Iにおいて、光ファイバ3を2回曲げる必要が生じる。この結果、比較例では、末端部3Iの前後方向の長さを長くする必要があり、カメラ側コネクタ10の前後方向が長くなってしまう。
これに対し、本実施形態では、光結合部43での光ファイバ3の方向が前後方向に対して角度θだけ斜めになっている(θは、鋭角(0°<θ<90°の範囲内)であり、ここでは45°である)。これにより、本実施形態では、第2前側湾曲部3Hよりも先の末端部3Iにおいて、光ファイバ3を1回曲げるだけで良い。このため、本実施形態では、末端部3Iの前後方向の長さを短くでき、カメラ側コネクタ10の小型化を図ることができる。
なお、末端部3Iにおいて光ファイバ3を1回曲げるだけで済むようにするため、子基板40の凹部44の切り込み方向が前後方向に対して角度θ(ここでは45°)だけ斜めになっている。これにより、光結合部43において光ファイバ3が前後方向に対して鋭角をなすように、光ファイバ3の端面と発光部41とが光結合されるようになる。
これに対し、本実施形態では、末端部3Iでは光ファイバ3が1回曲がるだけなので、末端部3Iでは、曲げ方向の異なる部分が隣接することが無い。このため、比較例と比べて、末端部3Iでは光ファイバ3が動き難い状態になる。
次に、図7、図9〜図11、図12A及び図12Bを用いて、信号線5及び電源線6の配線について説明する。
次に、グラバ側コネクタ110について説明する。グラバ側コネクタ110はカメラ側コネクタ10に似た構成であるため、グラバ側コネクタ110の各構成要素を、カメラ側コネクタ10の対応する構成要素の符号に100を加算した符号で示し、その構成要素の説明を省略することがある。
図14は、グラバ側コネクタ110の分解斜視図である。
図16は、グラバ側コネクタ110の端末部112を斜め上から見た斜視図である。図17は、図16の保護カバー151を外した図である。図18は、グラバ側コネクタ110の端末部112を斜め下から見た斜視図である。
なお、親基板120の上下両側で光ファイバ3の余長処理を行うことを実現するために、親基板120に凹所124が形成されている。凹所124ではハウジング111の内面との間に隙間が形成されるので、この隙間を光ファイバ3の移行部3Dが通過することによって、基板の上下両側での光ファイバ3の余長処理を連絡させている。
なお、光結合部143の損傷を抑制するために、光ファイバ3の端に近い第2上側直線部3Gをできるだけ長くするため(拘束される部分を長くするため)、後側湾曲部3Fを親基板120の上側(子基板140が搭載される側)に配置させている。また、後側湾曲部3Fを親基板120の上側に配置することを実現させるために、第2上側直線部3Gとは左右方向の逆側(右側)に移行部3D(及び親基板120の凹所124)を配置させている。
本実施形態では、光結合部143での光ファイバ3の方向が前後方向に対して角度θだけ斜めになっている(θは、鋭角(0°<θ<90°の範囲内)であり、ここでは45°である)。これにより、本実施形態では、第2前側湾曲部3Hよりも先の末端部3Iにおいて、光ファイバ3を1回曲げるだけで良い(図13参照)。このため、本実施形態では、末端部3Iの前後方向の長さを短くでき、グラバ側コネクタ110の小型化を図ることができる。
なお、末端部3Iにおいて光ファイバ3を1回曲げるだけで済むようにするため、子基板140の凹部144の切り込み方向が前後方向に対して角度θ(ここでは45°)だけ斜めになっている。これにより、光結合部143において光ファイバ3が前後方向に対して鋭角をなすように、光ファイバ3の端面と受光部141とが光結合されるようになる。
次に、図15〜図18を用いて、信号線5及び電源線6の配線について説明する。
図19は、コネクタ付きケーブル1の製造方法の説明図である。
まず、複合ケーブル2が用意される。次に、複合ケーブル2の両端の前処理が行われる。
次に、光ファイバ3の端部が子基板40(及び子基板140)に取り付けられる。このとき、まず、光ファイバ3の端部のUV被膜を除去して光ファイバ素線が取り出され、光ファイバ素線の端部がカットされて、光ファイバ3が端面処理される。このときの光ファイバ3の端面から心線の被覆までの長さはLである(図7、図8B、図15参照)。そして、端面処理された光ファイバ3と子基板40が自動調心機にセットされ、子基板40に搭載された光電変換部(発光部41、受光部141)と光ファイバ3の端面とが自動調心された後、光結合部43が形成される(図8A参照)。光ファイバ3を子基板40に取り付けた後、光結合部43を保護するため、保護カバー51が子基板40に取り付けられる。また、光結合部43は破損しやすいため、子基板40の凹部44の間に位置する光ファイバ3の被覆と子基板40との間を接着固定する(図8B参照)。
次に、信号線5及び電源線6が親基板20(及び親基板120)に半田付けされる。なお、親基板20には、予め端子部52が接続されている。
次に、親基板20と子基板40とを接続する(親基板120と子基板140も接続する)。このとき、光ファイバ3の配線も行われる。
<第1変形例:光ファイバ3の周回数を変更した例>
前述の実施形態では、光ファイバ3がコネクタ内をおよそ2周回されて余長処理されており、コネクタ内に湾曲部が3箇所あった。但し、コネクタ内の光ファイバ3の余長処理は、これに限られるものではない。光ファイバ3がコネクタ内において3回以上巻き回されて余長処理されていても良い。
前述の実施形態では、親基板と子基板とが分離しているため、光ファイバ3、信号線5及び電源線6の接続作業や配線作業が容易になっている。但し、接続作業や配線作業の手間が許容されるのであれば、親基板と子基板とを分離しなくても良い。なお、親基板と子基板とを分離しない場合、光電変換部(発光部41又は受光部141)は、親基板20に直接実装されることによって、親基板20に搭載される。
前述の実施形態では、親基板に凹所が形成されており、凹所において親基板の下側から上側へ光ファイバ3が配線されていた。但し、親基板に凹所が無くても良い。
前述の実施形態では、子基板に凹部が形成されていた。但し、子基板に凹部が無くても良い。
前述の実施形態では、前側の2つの湾曲部が親基板の上下に分かれるように、光ファイバが配線されていた。但し、光ファイバの配線は、これに限られるものではない。
前述の実施形態では、光ファイバ3の後側湾曲部3Fが、後側スルーホールに接続された6本の信号線5の被覆の上側に配線されていた。但し、光ファイバ3の後側湾曲部3Fが、信号線5の被覆の上側に位置しなくても良い。
上記の実施形態は、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、例えば以下のように変更、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。
前述のコネクタ付きケーブル1は、カメラリンクインターフェースに適合する構成であった。但し、他の用途に用いられるコネクタ付きケーブルに、前述の実施形態の構成を採用しても良い。
前述の複合ケーブル2は信号線5や電源線6を備えていたが、これに限られるものではない。例えば、信号線5や電源線6の無い光ケーブルの端部にコネクタが設けられたコネクタ付きケーブルであっても良い。
3A 根元部、3B 下側直線部、3C 第1前側湾曲部、3D 移行部、
3E 第1上側直線部、3F 後側湾曲部、3G 第2上側直線部、
3H 第2前側湾曲部、3I 末端部、3J 端面、
4 差動信号線、5 信号線、6 電源線、
7 口出し部、8 かしめ部材、
10 カメラ側コネクタ、11,111 ハウジング、
11A,111A ケース、11B,111B カバー、
12,112 端末部、
20,120 親基板、
21 LVDSシリアライザ、22 カメラ側MCU、
24,124 凹所、25 接続部、
31,131 後側スルーホール、31A 後側スルーホール列、
32,132 前側スルーホール、32A 前側スルーホール列、
33 2ピンヘッダ用スルーホール、34 10ピンヘッダ用スルーホール、
35 4ピンヘッダ用スルーホール、36 電源線用スルーホール、
40,140 子基板、41発光部、41A発光面、42 駆動部、
43,143 光結合部、
44,144 凹部、
51,151 保護カバー、52,152 端子部、
61,161 2ピンヘッダ、
62,162 10ピンヘッダ、
63,163 4ピンヘッダ、
110 グラバ側コネクタ、
121 LVDSデシリアライザ、122 グラバ側MCU、
141 受光部、142 電流電圧変換部
Claims (5)
- 光ファイバを有するケーブルと、
前記光ファイバの端面と光学的に結合された光電変換部を実装する基板を収容し、前記光電変換部と電気的に接続された端子部を有するコネクタと、
を備えるコネクタ付きケーブルであって、
前記コネクタから延び出る前記ケーブルの方向を前後方向とし、前記コネクタから見て前記ケーブルの側を後とし、逆側を前としたとき、
前記コネクタの内部において、前記光ファイバの前記前後方向の向きを変えて前記光ファイバをU字状に湾曲させた湾曲部が形成されるとともに、前記前側の湾曲部と前記光ファイバの前記端面との間において前記光ファイバが前記前側の湾曲部と同じ方向に曲げられて、前記光ファイバが前記前後方向に対して鋭角をなすように前記光ファイバの前記端面と前記光電変換部とが結合されており、
前記基板は、前記前後方向に対して斜めに形成された凹部を有し、
前記光ファイバの端部が前記凹部に沿って前記基板の外側から内側に向かって前記基板上の前記光電変換部に導かれて、前記光ファイバが前記前後方向に対して鋭角をなすように前記光ファイバの前記端面と前記光電変換部とが結合されているとともに、
前記光ファイバの被覆の一部が前記凹部の間に位置しており、
前記凹部において、前記光ファイバの前記被覆と前記基板との間が接着されている
ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。 - 請求項1に記載のコネクタ付きケーブルであって、
前記光電変換部を実装する前記基板は、親基板に電気的に接続された子基板であり、
前記子基板と、前記子基板を搭載した前記親基板とが前記コネクタに収容されている
ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。 - 請求項2に記載のコネクタ付きケーブルであって、
前記親基板と前記子基板との間に前記光ファイバが挟まれて配線されている
ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。 - 請求項3に記載のコネクタ付きケーブルであって、
前記湾曲部は、前記親基板と前記子基板との間に挟まれた部分よりも前記光ファイバの前記端面の側に位置し、
前記湾曲部での前記光ファイバの曲げ方向と、前記湾曲部と前記光ファイバの端面との間での前記光ファイバの曲げ方向とが、同じ方向である
ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。 - 光ファイバを有するケーブルと、
前記光ファイバの端面と光学的に結合された光電変換部を実装する基板を収容し、前記光電変換部と電気的に接続された端子部を有するコネクタと、
を備えるコネクタ付きケーブルの製造方法であって、
(A)前記ケーブルを準備する工程と、
(B)前記光ファイバの前記端面と前記光電変換部とを光学的に結合する工程と、
(C)前記コネクタから延び出る前記ケーブルの方向を前後方向とし、前記コネクタから見て前記ケーブルの側を後とし、逆側を前としたとき、前記光ファイバの前記前後方向の向きを変えて前記光ファイバをU字状に湾曲させた湾曲部を形成するとともに、前記前側の湾曲部と前記光ファイバの前記端面との間において前記前側の湾曲部と同じ方向に前記光ファイバを曲げて、前記光ファイバの前記端面と前記光電変換部との結合部において前記光ファイバが前記前後方向に対して鋭角をなすように前記光ファイバを配線し、
前記基板には前記前後方向に対して斜めに凹部が形成されており、前記光ファイバの端部が前記凹部に沿って前記基板の外側から内側に向かって前記基板上の前記光電変換部に導かれて、前記光ファイバが前記前後方向に対して鋭角をなすように前記光ファイバの前記端面と前記光電変換部とが結合されているとともに、前記光ファイバの被覆の一部が前記凹部の間に位置している状態で、前記凹部において前記光ファイバの前記被覆と前記基板との間を接着する工程と、
を有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。
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