複合ケーブル
【課題】曲げが加わる場所などへ敷設される場合であっても、光ファイバの曲げによる伝送損失の発生を防ぎ、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させるのに好適な複合ケーブルを提供する。
【解決手段】本発明に係る複合ケーブルは、導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線を複数本撚り合わせてなる撚線と、複数本の光ファイバを並列に配置させたテープ状光ファイバと、が一括被覆部材によって一括被覆されている略矩形状の断面を有する複合ケーブルにおいて、前記一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、前記光ファイバのクラッドの外径ｄ（ｍｍ）との関係が下記式を満たすことを特徴とする。
Ｄ／ｄ≧３０
【解決手段】本発明に係る複合ケーブルは、導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線を複数本撚り合わせてなる撚線と、複数本の光ファイバを並列に配置させたテープ状光ファイバと、が一括被覆部材によって一括被覆されている略矩形状の断面を有する複合ケーブルにおいて、前記一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、前記光ファイバのクラッドの外径ｄ（ｍｍ）との関係が下記式を満たすことを特徴とする。
Ｄ／ｄ≧３０
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のメタル線と光ファイバとを有する複合ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータや液晶ディスプレイなどの機器間において、例えば写真や動画などといった映像信号を劣化させずに大容量、高速度で伝送させるために、デジタル信号にて伝送することが行われている。
【０００３】
このような機器間には、例えば、導体の周囲に絶縁被覆が施されてなり、電源供給や制御信号の伝送などに用いられる絶縁心線（メタル線）と、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させるための光ファイバとを複数有し、これら複数のメタル線、光ファイバの周囲を被覆部材にて一括被覆した複合ケーブルが用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、４本の光ファイバと４本のメタル線が一括して収納された光ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ケーブルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複合ケーブルにおける光ファイバも、複合ケーブル以外で使用される光ファイバと同様に、その特性上、外部からの側圧によって光ファイバが曲げなどの影響を受けた場合、曲げによる曲げ歪によって伝送損失が発生してしまうが、例えば、機器接続部へ複合ケーブルを接続する場合や、曲げが加わる場所へ複合ケーブルを敷設する場合に、複合ケーブルへ曲げが加わることによって伝送損失が発生してしまうため、機器間においてデジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させることができなくなるおそれがある。
【０００７】
特に、複合ケーブルが局所的に小さな曲率半径で曲げられた場合に、複合ケーブルが座屈して光ファイバが断線するおそれがある。あるいは、光ファイバが断線に至らなくとも、曲げによる伝送損失の増加が顕著になり、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させることが出来なくなってしまう。
【０００８】
そこで本発明は、曲げが加わる場所などへ敷設される場合であっても、光ファイバの曲げによる伝送損失の発生を防ぎ、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させるのに好適な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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線を複数本撚り合わせてなる撚線と、複数本の光ファイバを並列に配置させたテープ状光ファイバと、が一括被覆部材によって一括被覆されている略矩形状の断面を有する複合ケーブルにおいて、前記一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、前記光ファイバのクラッドの外径ｄ（ｍｍ）との関係が下記式
Ｄ／ｄ≧３０
を満たすことを特徴とする複合ケーブルを提供するものである。
【００１０】
また、前記一括被覆部材は、１００％以上の降伏点伸びを有することが好ましい。
【００１１】
また、前記光ファイバは、コアとクラッドの比屈折率差が１．７％以上であるマルチモード光ファイバからなることが好ましい。
【００１２】
また、前記光ファイバは、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるシングルモード光ファイバからなることが好ましい。
【００１３】
また、前記光ファイバは、コアの周囲に形成されたクラッドに複数の空孔を有するホーリーファイバからなることが好ましい。
【００１４】
また、前記一括被覆部材の幅方向に並列に配置された前記撚線と前記テープ状光ファイバとの外側に、前記一括被覆部材の収縮、膨張を抑止させる抑止体が設けられていることが好ましい。前記抑止体と前記一括被覆部材との間に、前記抑止体を前記一括被覆部材に密着させる被覆部材が設けられていてもよい。
【００１５】
また、前記一括被覆部材は、該一括被覆部材の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に、凹状の溝からなる凹部が形成されていると好ましい。前記凹部は、該凹部の幅方向の長さが前記テープ状光ファイバの幅方向の長さよりも長くてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、曲げが加わる場所などへ敷設される場合であっても、光ファイバの曲げによる伝送損失の発生を防ぎ、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させるのに好適な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】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るマルチモードファイバを用いた複合ケーブルと一般的なマルチモードファイバを用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るホーリーファイバの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光ファイバを用いた複合ケーブルと一般的なシングルモードファイバを用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を図に従って説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図を図１に示す。図１に示す複合ケーブル１は、撚線２と、テープ状光ファイバ３と、抑止体６、６とが、一括被覆部材４で一括被覆されて構成される。
【００２０】
本実施の形態に係るテープ状光ファイバ３は、クラッド径が例えば８０μｍのマルチモードファイバである光ファイバ３ａを４心並べてテープ状に被覆して構成される。テープ状光ファイバ３は、複合ケーブル１の曲げ方向に対する一括被覆部材の中心線５と同心線上に配置される。光ファイバ３ａであるマルチモードファイバのコアとクラッドの比屈折率差は１．７％である。
【００２１】
撚線２は、低速の制御信号、及び電源を伝送するための導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線２ａとして、錫メッキ線をドレン線と一緒に７本撚り合わせたメタルユニットとして構成される。撚線２は、テープ状光ファイバ３の横に、複合ケーブル１の曲げ方向に対する一括被覆部材の中心線５と同心線上に配置されて構成される。
【００２２】
一括被覆部材４は、難燃剤を配合した樹脂から構成されていても良い。一括被覆部材４を構成する樹脂の降伏点伸びは例えば５８０％である。本実施の形態において、一括被覆部材４は、例えば幅方向の幅が６．４ｍｍ、厚さ方向の厚さが２．８ｍｍとされるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
なお、上記「幅方向」とは、複合ケーブルの断面において、該断面が略矩形状であって、一括被覆部材の断面の長手方向のことであり、一方「厚さ方向」とは、複合ケーブルの断面において、該断面が略矩形状であって、一括被覆部材の断面の短手方向のことである。例えば、「一括被覆部材の幅方向」とは、複合ケーブルの断面における一括被覆部材の長手方向のことである。
【００２４】
すなわち、本実施の形態において、一括被覆部材４の曲げ方向は、一括被覆部材４の厚さ方向であり、一括被覆部材４の曲げ方向の一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、内蔵する光ファイバのクラッド径ｄ（ｍｍ）の関係は、例えば、
Ｄ／ｄ＝２．８／（８０×１０−３）＝３５
というように、Ｄ／ｄ≧３０を満たしていることが望ましい。
【００２５】
（抑止体）
複合ケーブル１には、撚線２とテープ状光ファイバ３を結ぶ軸線上、すなわち複合ケーブル１の曲げ方向に対する一括被覆部材の中心線５の同心線上であって、撚線２および／またはテープ状光ファイバ３よりも外側の一括被覆部材４の内部に、金属線からなり、一括被覆部材４の収縮、膨張を抑止するための抑止体６が設けられている。抑止体６は、図１では一例として撚線２の断面視左方に１つと、テープ状光ファイバ３の断面視右方に１つの合計２つが配置されている。抑止体６は、撚線２および／またはテープ状光ファイバ３の外側に少なくとも１つ設けられることが好ましい。
【００２６】
本実施の形態において、抑止体６は軟銅線から構成されているが、本発明の実施の形態としてはこれに限定されるものではなく、抑止体６は、複合ケーブルを曲げても折れず、一括被覆部材の膨張、収縮に対する抗体であれば良い。
【００２７】
該抑止体６の周囲には被覆部材７が形成される。抑止体６と被覆部材７とは、一括被覆部材４が温度変化により収縮、膨張する際に発生する力よりも強い接着力を持つ接着手段により接着される。そして、被覆部材７は、一括被覆部材４と同じ材料から構成されており、周知の方法を用いて一括被覆部材４を押出被覆する際に、一括被覆部材４の熱により被覆部材７は一括被覆部材４に溶着する。これにより、抑止体６は、被覆部材７を介して一括被覆部材４と強固に接合される。
【００２８】
なお、被覆部材７は、抑止体６と一括被覆部材４との間に設けられているものであれば、抑止体６の周囲全体を被覆するように設けられている場合に限らず、抑止体６の周囲の一部を被覆するように設けられているものであってもよい。
【００２９】
また、抑止体は、例えば、一括被覆部材あるいは被覆部材にくい込む撚線構造などのような一括被覆部材あるいは被覆部材に対して滑らない構造を有していても良い。
【００３０】
金属線から構成された抑止体６の線膨張係数は、例えば１０〜３０×１０−６／℃と、ＰＥ等の樹脂で構成された一括被覆部材４の線膨張係数１００〜２００×１０−６／℃と比較して著しく小さい。従って、複合ケーブル１の使用環境温度が変化し、特に低温環境時に一括被覆部材４が収縮しようとしても、抑止体６が被覆部材７を介して一括被覆部材４と強固に接合しているため、一括被覆部材４が抑止体６の収縮量を超えて収縮しなくなり、一括被覆部材４が収縮することによって光ファイバ３ａへ曲げが加わるのを抑止することができる。
【００３１】
石英から構成される光ファイバ３ａの線膨張係数は、例えば０．４〜０．５５×１０−６／℃であり、１００〜２００×１０−６／℃である一括被覆部材４の線膨張係数と光ファイバ３ａの線膨張係数との差よりも、１０〜３０×１０−６／℃である金属線から構成された抑止体６の線膨張係数と光ファイバ３ａの線膨張係数との差の方が小さい。よって、一括被覆部材４の使用環境温度の変化に基づく収縮、膨張が、金属線から構成された抑止体６の収縮量、或いは膨張量に抑えられることによって、一括被覆部材４の収縮、膨張に起因する光ファイバ３ａへの曲げ歪みの発生、あるいは一括被覆部材４の端面から光ファイバ３ａが突きだして、光ファイバ３ａが機器との接続部に設けられた固定部材から外れてしまうなどの問題を防ぐことができる。とりわけ、光ファイバ３ａへの曲げ歪の発生を防ぐことにより、該曲げ歪に起因する機械的歪みが引き起こす光ファイバ３ａの断線、あるいはマクロベンドによる伝送損失に起因する信号劣化などの問題を回避することが可能となるものである。
【００３２】
このように、本実施の形態に係る複合ケーブル１では、一括被覆部材４の幅方向に並列に配置された撚線２とテープ状光ファイバ３との外側に抑止体６を設け、さらに、抑止体６と一括被覆部材４との間に被覆部材７を設けたことにより、撚線２およびテープ状光ファイバ３と一括被覆部材４との密着力を高めなくとも、温度変化による一括被覆部材４の収縮、膨張によってコネクタから端末が外れてしまうことと、光ファイバの曲げ歪みの発生との両方を抑制することが可能となる。
【００３３】
また、撚線２やテープ状光ファイバ３と一括被覆部材４との密着力を高めた場合、光ファイバ３ａや絶縁心線２ａを端末部でコネクタ等に取り付ける端末加工の際に、一括被覆部材４から光ファイバ３ａ、絶縁心線２ａを分離することが難しく、作業性が悪くなるなどの問題を招くおそれがあるが、本実施の形態においては、撚線２およびテープ状光ファイバ３と一括被覆部材４との密着力を高める必要が無いため、一括被覆部材４から光ファイバ３ａ、絶縁心線２ａを容易に分離することができる。すなわち、温度変化による一括被覆部材４の収縮、膨張に起因する伝送損失の増加を抑制しつつ、光ファイバ３ａや絶縁心線２ａを端末部でコネクタに取付ける端末加工の際の作業性の向上を図ることができるという効果も得られる。
【００３４】
（最適条件についての根拠）
光ファイバに曲げを加えた時、光ファイバの表面歪は３％以下にするのが好ましい。光ファイバの表面歪が３％以上となると、光ファイバの高強度破断が生ずる可能性があるためである。
【００３５】
図２に、一般的なマルチモードファイバと、本実施の形態に係る、コアとクラッドの比屈折率差は１．７％であるマルチモードファイバである光ファイバ３ａとをそれぞれ用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す。
【００３６】
なお、一般的なマルチモードファイバのコアとクラッドとの比屈折率差は約１．０％である。また、一般的なマルチモードファイバのクラッド径ｄ１、本実施の形態に係る光ファイバのクラッド径ｄ２は、ともに０．０８０ｍｍ（＝８０μｍ）であり、クラッド径ｄ１に対する一括被覆部材の厚さＤ１は２．３ｍｍ（Ｄ１／ｄ１＝２８．７５）、クラッド径ｄ２に対する一括被覆部材の厚さＤ２は２．４ｍｍ（Ｄ２／ｄ２＝３０．０）である。
【００３７】
図２に示すグラフにおいて、縦軸は光ファイバの伝送損失増加量を表し、横軸は光ファイバの曲げ半径を表す。
【００３８】
図２において、同じ曲げ半径で比較すると、本実施の形態に係る光ファイバ３ａを用いたＤ／ｄ≧３０である複合ケーブルは、従来のマルチモードファイバを用いたＤ／ｄ＜３０である複合ケーブルよりも伝送損失増加量が低く抑えられることが分かる。
【００３９】
図２に示すデータより、本実施の形態の複合ケーブル１（Ｄ／ｄ≧３０の複合ケーブル）に、コアとクラッドとで１．７％以上の比屈折率差を有するマルチモードファイバを用いれば、曲げ印加時の光損失の増加を軽減できることがわかる。
【００４０】
（降伏点伸びとシワ発生について）
表１は、図２で用いた本実施の形態に係る複合ケーブル（コアとクラッドの比屈折率差が１．７％であるマルチモードファイバを用いた複合ケーブル）において、降伏点伸びの異なる一括被覆部材を被覆し作製した複合ケーブルを、一直線状にした状態から１８０°に折り返したときに、折り返し部分（曲げ部分）にシワの発生などがないかを目視にて外観を確認した結果を示したものである。
【００４１】
なお、表１の各複合ケーブルにおいて、一括被覆部材の厚さＤ、およびマルチモード光ファイバのクラッドの外径ｄは、全てＤ＝２．４ｍｍ、ｄ＝０．０８０ｍｍ（８０μｍ）、つまり、Ｄ／ｄ＝３０とした。また、表１中における「○」は、曲げ部分にシワや塑性変形などの外観不良が発生していないことを示し、「×」は、曲げ部分にシワや塑性変形などの外観不良が発生していることを示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１の通り、降伏点伸びが１００％以上である実施例１〜３においては、複合ケーブルに小さな曲げが加わっても曲げ部分の表面にシワの発生や、塑性変形などの発生がないことがわかる。これに対して、降伏点伸びが１００％未満（６０％）の比較例１では、複合ケーブルに小さな曲げが加わってしまうと、曲げ部分の表面にシワや、塑性変形などが発生してしまうことがわかる。
【００４４】
従って、本実施の形態に係る複合ケーブルにおいては、少なくとも降伏点伸びが１００％以上である一括被覆部材を被覆することが好ましい。
【００４５】
［第１の実施の形態の変形例］
以上、第１の実施の形態に係る複合ケーブル１を構成する光ファイバ３ａを、クラッド径８０μｍのマルチモードファイバに基づいて説明した。しかし、本発明の実施の形態として、光ファイバ３ａには、
（１）波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるシングルモード光ファイバ
（２）コアの周囲に形成されたクラッドに複数の空孔を有するホーリーファイバ
を用いてもよい。
【００４６】
このうち、上記（２）のホーリーファイバとは、コアの周知に複数の空孔を有する光ファイバである。ホーリーファイバの代表的な断面構造を図３に示す。
【００４７】
図３に示すように、ホーリーファイバ３ｂは、空孔３１を６個有する。コア３２の周囲には内径約１０μｍの空孔３１が円周方向に関して等間隔にホーリーファイバ３ｂの全長にわたって形成されている。クラッド３３の径は１２５μｍ、コア３２の径は約９μｍである。
【００４８】
ホーリーファイバ３ｂは、曲げや捻りへの耐性が大きく、曲げによる伝送損失の増加が抑えられる光ファイバである。このため、小さい曲率半径で曲げられた場合でも、従来のシングルモードファイバと比較し伝送特性の損失が低い光ファイバである。
【００４９】
なお、本発明の実施の形態として上述のホーリーファイバを使用する場合には、一括被覆部材４の厚さ方向は、Ｄ／ｄ≧３０の関係式を満たすよう、
Ｄ＝ｄ×３０＝（１２５×１０−３）×３０＝３．７５
３．７５ｍｍ以上とする必要がある。
【００５０】
図４は、一般的なシングルモードファイバと、上記（１）に示す波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下である光ファイバ、及び上記（２）に示すホーリーファイバをそれぞれ用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す図である。なお、図４における複合ケーブルは全てＤ＝３．７５ｍｍ、ｄ＝０．１２５ｍｍである複合ケーブルを用いた。図４に示すグラフにおいて、縦軸は光ファイバの伝送損失増加量を表し、横軸は光ファイバの曲げ半径を表す。
【００５１】
図４において、同じ曲げ半径で比較すると、一般的なシングルモードファイバよりも、上記（１）の光ファイバは伝送損失増加量が低く抑えられ、上記（２）のホーリーファイバは上記（１）の光ファイバよりも更に低く伝送損失増加量が抑えられることが分かる。
【００５２】
図４に示すデータより、上記（１）、（２）に示す光ファイバを用いることにより、複合ケーブル１に曲げが印加された時の伝送損失の増加を軽減できることがわかる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図である。
【００５４】
図５に示す複合ケーブル１１は、一括被覆部材４の厚さ方向に位置する側面に、凹状の溝からなる凹部８、８が形成された構成のみが図１に示す第１の実施の形態と異なっていることから、図１に示す本発明の第１の実施の形態と共通する部分の説明は省略し、異なっている部分のみ図５に基づいて説明する。
【００５５】
図５に示す複合ケーブル１１を構成する一括被覆部材４には、該一括被覆部材４の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に、凹状の溝からなる凹部８、８が形成されている。
【００５６】
凹部８、８は、該凹部の幅方向の長さがテープ状光ファイバ３の幅方向の長さよりも長いことが好ましい。
【００５７】
このように、凹部８、８が一括被覆部材４の表面に形成されていることにより、複合ケーブル１１の外観を目視しただけでテープ状光ファイバ３の位置を特定することができるという効果が得られる。また、複合ケーブル１１に、撚線２とテープ状光ファイバ３を結ぶ軸線と垂直な方向から側圧が作用した場合、すなわち、一括被覆部材４の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に側圧が加わった場合に、該側圧によってテープ状光ファイバ３に伝送損失の増加を招く曲げ歪が発生するのを防止でき、側圧に起因する伝送損失の増加を抑制出来るという効果が得られる。
【００５８】
本発明の実施の形態において凹部８、８の形成される範囲は特に限定されるものではないが、上記効果を鑑みると、テープ状光ファイバ３の幅と同じか、それを超える幅であることが望ましい。
【００５９】
なお、本実施の形態において、一括被覆部材４の曲げ方向の一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）は、複合ケーブル１１を構成する一括被覆部材４の、凹部８、８が無い部分の厚さである。すなわち、本実施の形態において、Ｄ／ｄ≧３０におけるＤは、図５に示すように、一括被覆部材４の、凹部８、８が無い部分の厚さにより定義される。
【００６０】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、上記に記載した各実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６１】
１，１１…複合ケーブル、２…撚線、２ａ…絶縁心線、３…テープ状光ファイバ、３ａ…光ファイバ、４…一括被覆部材、５…曲げ方向に対する一括被覆の中心線、６…抑止体、７…被覆部材、８…凹部、３０…ホーリーファイバ、３１…空孔、３２…コア、３３…クラッド。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のメタル線と光ファイバとを有する複合ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータや液晶ディスプレイなどの機器間において、例えば写真や動画などといった映像信号を劣化させずに大容量、高速度で伝送させるために、デジタル信号にて伝送することが行われている。
【０００３】
このような機器間には、例えば、導体の周囲に絶縁被覆が施されてなり、電源供給や制御信号の伝送などに用いられる絶縁心線（メタル線）と、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させるための光ファイバとを複数有し、これら複数のメタル線、光ファイバの周囲を被覆部材にて一括被覆した複合ケーブルが用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、４本の光ファイバと４本のメタル線が一括して収納された光ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ケーブルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複合ケーブルにおける光ファイバも、複合ケーブル以外で使用される光ファイバと同様に、その特性上、外部からの側圧によって光ファイバが曲げなどの影響を受けた場合、曲げによる曲げ歪によって伝送損失が発生してしまうが、例えば、機器接続部へ複合ケーブルを接続する場合や、曲げが加わる場所へ複合ケーブルを敷設する場合に、複合ケーブルへ曲げが加わることによって伝送損失が発生してしまうため、機器間においてデジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させることができなくなるおそれがある。
【０００７】
特に、複合ケーブルが局所的に小さな曲率半径で曲げられた場合に、複合ケーブルが座屈して光ファイバが断線するおそれがある。あるいは、光ファイバが断線に至らなくとも、曲げによる伝送損失の増加が顕著になり、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させることが出来なくなってしまう。
【０００８】
そこで本発明は、曲げが加わる場所などへ敷設される場合であっても、光ファイバの曲げによる伝送損失の発生を防ぎ、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させるのに好適な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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線を複数本撚り合わせてなる撚線と、複数本の光ファイバを並列に配置させたテープ状光ファイバと、が一括被覆部材によって一括被覆されている略矩形状の断面を有する複合ケーブルにおいて、前記一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、前記光ファイバのクラッドの外径ｄ（ｍｍ）との関係が下記式
Ｄ／ｄ≧３０
を満たすことを特徴とする複合ケーブルを提供するものである。
【００１０】
また、前記一括被覆部材は、１００％以上の降伏点伸びを有することが好ましい。
【００１１】
また、前記光ファイバは、コアとクラッドの比屈折率差が１．７％以上であるマルチモード光ファイバからなることが好ましい。
【００１２】
また、前記光ファイバは、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるシングルモード光ファイバからなることが好ましい。
【００１３】
また、前記光ファイバは、コアの周囲に形成されたクラッドに複数の空孔を有するホーリーファイバからなることが好ましい。
【００１４】
また、前記一括被覆部材の幅方向に並列に配置された前記撚線と前記テープ状光ファイバとの外側に、前記一括被覆部材の収縮、膨張を抑止させる抑止体が設けられていることが好ましい。前記抑止体と前記一括被覆部材との間に、前記抑止体を前記一括被覆部材に密着させる被覆部材が設けられていてもよい。
【００１５】
また、前記一括被覆部材は、該一括被覆部材の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に、凹状の溝からなる凹部が形成されていると好ましい。前記凹部は、該凹部の幅方向の長さが前記テープ状光ファイバの幅方向の長さよりも長くてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、曲げが加わる場所などへ敷設される場合であっても、光ファイバの曲げによる伝送損失の発生を防ぎ、デジタル信号などの大容量の信号を高速度で伝送させるのに好適な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】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るマルチモードファイバを用いた複合ケーブルと一般的なマルチモードファイバを用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るホーリーファイバの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光ファイバを用いた複合ケーブルと一般的なシングルモードファイバを用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を図に従って説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図を図１に示す。図１に示す複合ケーブル１は、撚線２と、テープ状光ファイバ３と、抑止体６、６とが、一括被覆部材４で一括被覆されて構成される。
【００２０】
本実施の形態に係るテープ状光ファイバ３は、クラッド径が例えば８０μｍのマルチモードファイバである光ファイバ３ａを４心並べてテープ状に被覆して構成される。テープ状光ファイバ３は、複合ケーブル１の曲げ方向に対する一括被覆部材の中心線５と同心線上に配置される。光ファイバ３ａであるマルチモードファイバのコアとクラッドの比屈折率差は１．７％である。
【００２１】
撚線２は、低速の制御信号、及び電源を伝送するための導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線２ａとして、錫メッキ線をドレン線と一緒に７本撚り合わせたメタルユニットとして構成される。撚線２は、テープ状光ファイバ３の横に、複合ケーブル１の曲げ方向に対する一括被覆部材の中心線５と同心線上に配置されて構成される。
【００２２】
一括被覆部材４は、難燃剤を配合した樹脂から構成されていても良い。一括被覆部材４を構成する樹脂の降伏点伸びは例えば５８０％である。本実施の形態において、一括被覆部材４は、例えば幅方向の幅が６．４ｍｍ、厚さ方向の厚さが２．８ｍｍとされるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
なお、上記「幅方向」とは、複合ケーブルの断面において、該断面が略矩形状であって、一括被覆部材の断面の長手方向のことであり、一方「厚さ方向」とは、複合ケーブルの断面において、該断面が略矩形状であって、一括被覆部材の断面の短手方向のことである。例えば、「一括被覆部材の幅方向」とは、複合ケーブルの断面における一括被覆部材の長手方向のことである。
【００２４】
すなわち、本実施の形態において、一括被覆部材４の曲げ方向は、一括被覆部材４の厚さ方向であり、一括被覆部材４の曲げ方向の一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、内蔵する光ファイバのクラッド径ｄ（ｍｍ）の関係は、例えば、
Ｄ／ｄ＝２．８／（８０×１０−３）＝３５
というように、Ｄ／ｄ≧３０を満たしていることが望ましい。
【００２５】
（抑止体）
複合ケーブル１には、撚線２とテープ状光ファイバ３を結ぶ軸線上、すなわち複合ケーブル１の曲げ方向に対する一括被覆部材の中心線５の同心線上であって、撚線２および／またはテープ状光ファイバ３よりも外側の一括被覆部材４の内部に、金属線からなり、一括被覆部材４の収縮、膨張を抑止するための抑止体６が設けられている。抑止体６は、図１では一例として撚線２の断面視左方に１つと、テープ状光ファイバ３の断面視右方に１つの合計２つが配置されている。抑止体６は、撚線２および／またはテープ状光ファイバ３の外側に少なくとも１つ設けられることが好ましい。
【００２６】
本実施の形態において、抑止体６は軟銅線から構成されているが、本発明の実施の形態としてはこれに限定されるものではなく、抑止体６は、複合ケーブルを曲げても折れず、一括被覆部材の膨張、収縮に対する抗体であれば良い。
【００２７】
該抑止体６の周囲には被覆部材７が形成される。抑止体６と被覆部材７とは、一括被覆部材４が温度変化により収縮、膨張する際に発生する力よりも強い接着力を持つ接着手段により接着される。そして、被覆部材７は、一括被覆部材４と同じ材料から構成されており、周知の方法を用いて一括被覆部材４を押出被覆する際に、一括被覆部材４の熱により被覆部材７は一括被覆部材４に溶着する。これにより、抑止体６は、被覆部材７を介して一括被覆部材４と強固に接合される。
【００２８】
なお、被覆部材７は、抑止体６と一括被覆部材４との間に設けられているものであれば、抑止体６の周囲全体を被覆するように設けられている場合に限らず、抑止体６の周囲の一部を被覆するように設けられているものであってもよい。
【００２９】
また、抑止体は、例えば、一括被覆部材あるいは被覆部材にくい込む撚線構造などのような一括被覆部材あるいは被覆部材に対して滑らない構造を有していても良い。
【００３０】
金属線から構成された抑止体６の線膨張係数は、例えば１０〜３０×１０−６／℃と、ＰＥ等の樹脂で構成された一括被覆部材４の線膨張係数１００〜２００×１０−６／℃と比較して著しく小さい。従って、複合ケーブル１の使用環境温度が変化し、特に低温環境時に一括被覆部材４が収縮しようとしても、抑止体６が被覆部材７を介して一括被覆部材４と強固に接合しているため、一括被覆部材４が抑止体６の収縮量を超えて収縮しなくなり、一括被覆部材４が収縮することによって光ファイバ３ａへ曲げが加わるのを抑止することができる。
【００３１】
石英から構成される光ファイバ３ａの線膨張係数は、例えば０．４〜０．５５×１０−６／℃であり、１００〜２００×１０−６／℃である一括被覆部材４の線膨張係数と光ファイバ３ａの線膨張係数との差よりも、１０〜３０×１０−６／℃である金属線から構成された抑止体６の線膨張係数と光ファイバ３ａの線膨張係数との差の方が小さい。よって、一括被覆部材４の使用環境温度の変化に基づく収縮、膨張が、金属線から構成された抑止体６の収縮量、或いは膨張量に抑えられることによって、一括被覆部材４の収縮、膨張に起因する光ファイバ３ａへの曲げ歪みの発生、あるいは一括被覆部材４の端面から光ファイバ３ａが突きだして、光ファイバ３ａが機器との接続部に設けられた固定部材から外れてしまうなどの問題を防ぐことができる。とりわけ、光ファイバ３ａへの曲げ歪の発生を防ぐことにより、該曲げ歪に起因する機械的歪みが引き起こす光ファイバ３ａの断線、あるいはマクロベンドによる伝送損失に起因する信号劣化などの問題を回避することが可能となるものである。
【００３２】
このように、本実施の形態に係る複合ケーブル１では、一括被覆部材４の幅方向に並列に配置された撚線２とテープ状光ファイバ３との外側に抑止体６を設け、さらに、抑止体６と一括被覆部材４との間に被覆部材７を設けたことにより、撚線２およびテープ状光ファイバ３と一括被覆部材４との密着力を高めなくとも、温度変化による一括被覆部材４の収縮、膨張によってコネクタから端末が外れてしまうことと、光ファイバの曲げ歪みの発生との両方を抑制することが可能となる。
【００３３】
また、撚線２やテープ状光ファイバ３と一括被覆部材４との密着力を高めた場合、光ファイバ３ａや絶縁心線２ａを端末部でコネクタ等に取り付ける端末加工の際に、一括被覆部材４から光ファイバ３ａ、絶縁心線２ａを分離することが難しく、作業性が悪くなるなどの問題を招くおそれがあるが、本実施の形態においては、撚線２およびテープ状光ファイバ３と一括被覆部材４との密着力を高める必要が無いため、一括被覆部材４から光ファイバ３ａ、絶縁心線２ａを容易に分離することができる。すなわち、温度変化による一括被覆部材４の収縮、膨張に起因する伝送損失の増加を抑制しつつ、光ファイバ３ａや絶縁心線２ａを端末部でコネクタに取付ける端末加工の際の作業性の向上を図ることができるという効果も得られる。
【００３４】
（最適条件についての根拠）
光ファイバに曲げを加えた時、光ファイバの表面歪は３％以下にするのが好ましい。光ファイバの表面歪が３％以上となると、光ファイバの高強度破断が生ずる可能性があるためである。
【００３５】
図２に、一般的なマルチモードファイバと、本実施の形態に係る、コアとクラッドの比屈折率差は１．７％であるマルチモードファイバである光ファイバ３ａとをそれぞれ用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す。
【００３６】
なお、一般的なマルチモードファイバのコアとクラッドとの比屈折率差は約１．０％である。また、一般的なマルチモードファイバのクラッド径ｄ１、本実施の形態に係る光ファイバのクラッド径ｄ２は、ともに０．０８０ｍｍ（＝８０μｍ）であり、クラッド径ｄ１に対する一括被覆部材の厚さＤ１は２．３ｍｍ（Ｄ１／ｄ１＝２８．７５）、クラッド径ｄ２に対する一括被覆部材の厚さＤ２は２．４ｍｍ（Ｄ２／ｄ２＝３０．０）である。
【００３７】
図２に示すグラフにおいて、縦軸は光ファイバの伝送損失増加量を表し、横軸は光ファイバの曲げ半径を表す。
【００３８】
図２において、同じ曲げ半径で比較すると、本実施の形態に係る光ファイバ３ａを用いたＤ／ｄ≧３０である複合ケーブルは、従来のマルチモードファイバを用いたＤ／ｄ＜３０である複合ケーブルよりも伝送損失増加量が低く抑えられることが分かる。
【００３９】
図２に示すデータより、本実施の形態の複合ケーブル１（Ｄ／ｄ≧３０の複合ケーブル）に、コアとクラッドとで１．７％以上の比屈折率差を有するマルチモードファイバを用いれば、曲げ印加時の光損失の増加を軽減できることがわかる。
【００４０】
（降伏点伸びとシワ発生について）
表１は、図２で用いた本実施の形態に係る複合ケーブル（コアとクラッドの比屈折率差が１．７％であるマルチモードファイバを用いた複合ケーブル）において、降伏点伸びの異なる一括被覆部材を被覆し作製した複合ケーブルを、一直線状にした状態から１８０°に折り返したときに、折り返し部分（曲げ部分）にシワの発生などがないかを目視にて外観を確認した結果を示したものである。
【００４１】
なお、表１の各複合ケーブルにおいて、一括被覆部材の厚さＤ、およびマルチモード光ファイバのクラッドの外径ｄは、全てＤ＝２．４ｍｍ、ｄ＝０．０８０ｍｍ（８０μｍ）、つまり、Ｄ／ｄ＝３０とした。また、表１中における「○」は、曲げ部分にシワや塑性変形などの外観不良が発生していないことを示し、「×」は、曲げ部分にシワや塑性変形などの外観不良が発生していることを示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１の通り、降伏点伸びが１００％以上である実施例１〜３においては、複合ケーブルに小さな曲げが加わっても曲げ部分の表面にシワの発生や、塑性変形などの発生がないことがわかる。これに対して、降伏点伸びが１００％未満（６０％）の比較例１では、複合ケーブルに小さな曲げが加わってしまうと、曲げ部分の表面にシワや、塑性変形などが発生してしまうことがわかる。
【００４４】
従って、本実施の形態に係る複合ケーブルにおいては、少なくとも降伏点伸びが１００％以上である一括被覆部材を被覆することが好ましい。
【００４５】
［第１の実施の形態の変形例］
以上、第１の実施の形態に係る複合ケーブル１を構成する光ファイバ３ａを、クラッド径８０μｍのマルチモードファイバに基づいて説明した。しかし、本発明の実施の形態として、光ファイバ３ａには、
（１）波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるシングルモード光ファイバ
（２）コアの周囲に形成されたクラッドに複数の空孔を有するホーリーファイバ
を用いてもよい。
【００４６】
このうち、上記（２）のホーリーファイバとは、コアの周知に複数の空孔を有する光ファイバである。ホーリーファイバの代表的な断面構造を図３に示す。
【００４７】
図３に示すように、ホーリーファイバ３ｂは、空孔３１を６個有する。コア３２の周囲には内径約１０μｍの空孔３１が円周方向に関して等間隔にホーリーファイバ３ｂの全長にわたって形成されている。クラッド３３の径は１２５μｍ、コア３２の径は約９μｍである。
【００４８】
ホーリーファイバ３ｂは、曲げや捻りへの耐性が大きく、曲げによる伝送損失の増加が抑えられる光ファイバである。このため、小さい曲率半径で曲げられた場合でも、従来のシングルモードファイバと比較し伝送特性の損失が低い光ファイバである。
【００４９】
なお、本発明の実施の形態として上述のホーリーファイバを使用する場合には、一括被覆部材４の厚さ方向は、Ｄ／ｄ≧３０の関係式を満たすよう、
Ｄ＝ｄ×３０＝（１２５×１０−３）×３０＝３．７５
３．７５ｍｍ以上とする必要がある。
【００５０】
図４は、一般的なシングルモードファイバと、上記（１）に示す波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下である光ファイバ、及び上記（２）に示すホーリーファイバをそれぞれ用いた複合ケーブルの曲げ損失特性の比較を示す図である。なお、図４における複合ケーブルは全てＤ＝３．７５ｍｍ、ｄ＝０．１２５ｍｍである複合ケーブルを用いた。図４に示すグラフにおいて、縦軸は光ファイバの伝送損失増加量を表し、横軸は光ファイバの曲げ半径を表す。
【００５１】
図４において、同じ曲げ半径で比較すると、一般的なシングルモードファイバよりも、上記（１）の光ファイバは伝送損失増加量が低く抑えられ、上記（２）のホーリーファイバは上記（１）の光ファイバよりも更に低く伝送損失増加量が抑えられることが分かる。
【００５２】
図４に示すデータより、上記（１）、（２）に示す光ファイバを用いることにより、複合ケーブル１に曲げが印加された時の伝送損失の増加を軽減できることがわかる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る複合ケーブルの断面図である。
【００５４】
図５に示す複合ケーブル１１は、一括被覆部材４の厚さ方向に位置する側面に、凹状の溝からなる凹部８、８が形成された構成のみが図１に示す第１の実施の形態と異なっていることから、図１に示す本発明の第１の実施の形態と共通する部分の説明は省略し、異なっている部分のみ図５に基づいて説明する。
【００５５】
図５に示す複合ケーブル１１を構成する一括被覆部材４には、該一括被覆部材４の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に、凹状の溝からなる凹部８、８が形成されている。
【００５６】
凹部８、８は、該凹部の幅方向の長さがテープ状光ファイバ３の幅方向の長さよりも長いことが好ましい。
【００５７】
このように、凹部８、８が一括被覆部材４の表面に形成されていることにより、複合ケーブル１１の外観を目視しただけでテープ状光ファイバ３の位置を特定することができるという効果が得られる。また、複合ケーブル１１に、撚線２とテープ状光ファイバ３を結ぶ軸線と垂直な方向から側圧が作用した場合、すなわち、一括被覆部材４の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に側圧が加わった場合に、該側圧によってテープ状光ファイバ３に伝送損失の増加を招く曲げ歪が発生するのを防止でき、側圧に起因する伝送損失の増加を抑制出来るという効果が得られる。
【００５８】
本発明の実施の形態において凹部８、８の形成される範囲は特に限定されるものではないが、上記効果を鑑みると、テープ状光ファイバ３の幅と同じか、それを超える幅であることが望ましい。
【００５９】
なお、本実施の形態において、一括被覆部材４の曲げ方向の一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）は、複合ケーブル１１を構成する一括被覆部材４の、凹部８、８が無い部分の厚さである。すなわち、本実施の形態において、Ｄ／ｄ≧３０におけるＤは、図５に示すように、一括被覆部材４の、凹部８、８が無い部分の厚さにより定義される。
【００６０】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、上記に記載した各実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６１】
１，１１…複合ケーブル、２…撚線、２ａ…絶縁心線、３…テープ状光ファイバ、３ａ…光ファイバ、４…一括被覆部材、５…曲げ方向に対する一括被覆の中心線、６…抑止体、７…被覆部材、８…凹部、３０…ホーリーファイバ、３１…空孔、３２…コア、３３…クラッド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線を複数本撚り合わせてなる撚線と、
複数本の光ファイバを並列に配置させたテープ状光ファイバと、が一括被覆部材によって一括被覆されている略矩形状の断面を有する複合ケーブルにおいて、
前記一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、前記光ファイバのクラッドの外径ｄ（ｍｍ）との関係が下記式を満たすことを特徴とする複合ケーブル。
Ｄ／ｄ≧３０
【請求項２】
前記一括被覆部材は、１００％以上の降伏点伸びを有する請求項１に記載の複合ケーブル。
【請求項３】
前記光ファイバは、コアとクラッドの比屈折率差が１．７％以上であるマルチモード光ファイバからなる請求項１又は２に記載の複合ケーブル。
【請求項４】
前記光ファイバは、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるシングルモード光ファイバからなる請求項１又は２に記載の複合ケーブル。
【請求項５】
前記光ファイバは、コアの周囲に形成されたクラッドに複数の空孔を有するホーリーファイバからなる請求項１又は２に記載の複合ケーブル。
【請求項６】
前記一括被覆部材の幅方向に並列に配置された前記撚線と前記テープ状光ファイバとの外側に、前記一括被覆部材の収縮、膨張を抑止させる抑止体が設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
【請求項７】
前記抑止体と前記一括被覆部材との間に、前記抑止体を前記一括被覆部材に密着させる被覆部材が設けられている請求項６に記載の複合ケーブル。
【請求項８】
前記一括被覆部材は、該一括被覆部材の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に、凹状の溝からなる凹部が形成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
【請求項９】
前記凹部は、該凹部の幅方向の長さが前記テープ状光ファイバの幅方向の長さよりも長い請求項８に記載の複合ケーブル。
【請求項１】
導体上に絶縁被覆を有する絶縁心線を複数本撚り合わせてなる撚線と、
複数本の光ファイバを並列に配置させたテープ状光ファイバと、が一括被覆部材によって一括被覆されている略矩形状の断面を有する複合ケーブルにおいて、
前記一括被覆部材の厚さＤ（ｍｍ）と、前記光ファイバのクラッドの外径ｄ（ｍｍ）との関係が下記式を満たすことを特徴とする複合ケーブル。
Ｄ／ｄ≧３０
【請求項２】
前記一括被覆部材は、１００％以上の降伏点伸びを有する請求項１に記載の複合ケーブル。
【請求項３】
前記光ファイバは、コアとクラッドの比屈折率差が１．７％以上であるマルチモード光ファイバからなる請求項１又は２に記載の複合ケーブル。
【請求項４】
前記光ファイバは、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以下、かつ、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であるシングルモード光ファイバからなる請求項１又は２に記載の複合ケーブル。
【請求項５】
前記光ファイバは、コアの周囲に形成されたクラッドに複数の空孔を有するホーリーファイバからなる請求項１又は２に記載の複合ケーブル。
【請求項６】
前記一括被覆部材の幅方向に並列に配置された前記撚線と前記テープ状光ファイバとの外側に、前記一括被覆部材の収縮、膨張を抑止させる抑止体が設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
【請求項７】
前記抑止体と前記一括被覆部材との間に、前記抑止体を前記一括被覆部材に密着させる被覆部材が設けられている請求項６に記載の複合ケーブル。
【請求項８】
前記一括被覆部材は、該一括被覆部材の厚さ方向に位置して対向する一対の側面の少なくとも一方の側面に、凹状の溝からなる凹部が形成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
【請求項９】
前記凹部は、該凹部の幅方向の長さが前記テープ状光ファイバの幅方向の長さよりも長い請求項８に記載の複合ケーブル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−５４４１５（Ｐ２０１１−５４４１５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２１８５（Ｐ２００９−２０２１８５）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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