JP2012079851A - 光電気変換コネクタ、光伝送モジュール、撮像装置および内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】高画素数の撮像素子と信号処理装置間の高速信号伝送を可能にするとともに、小型化可能な光電気変換コネクタおよび光伝送モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の光電気変換コネクタは、基板３４に光素子３２と光信号を入力または出力する光ファイバ３８を接続する位置合わせ接続部４３を備え、位置合わせ接続部４３は、光素子３２が実装される基板面と異なる基板面に設けられ、光ファイバ３８は位置合わせ接続部４３を介し基板３４に接続されるとともに、光素子３２と光ファイバ３８とが基板３４の厚さ方向に並べて実装配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、光電気変換コネクタ、光伝送モジュール、ならびに光伝送モジュールを備える撮像装置および内視鏡に関する。

従来、医療用および工業用の内視鏡が広く用いられており、特に、医療用の内視鏡は、挿入部が体内に深く挿入されることによって、病変部の観察を可能とし、さらに必要に応じて処置具が併用されることによって体内の検査、治療を可能としている。このような内視鏡として、挿入部の先端にＣＣＤ等の撮像素子を内蔵した撮像装置を備えた内視鏡がある。近年、より鮮明な画像観察を可能とする高画素数の撮像素子が開発されており、内視鏡への高画素数の撮像素子の使用が検討されている。内視鏡で高画素数の撮像素子を使用する場合、該撮像素子と信号処理装置との間を高速で信号伝送するために、光伝送モジュールを内視鏡に組み込むことが必要となる。患者への負担ならびに観察視野の確保のためには、内視鏡挿入部の先端部外径ならびに先端部長はできるだけ小さくすることが希求されており、内視鏡内に組み込む光伝送モジュールを構成する硬質部分である光電気変換コネクタの幅および長さもできるだけ小さくする必要がある。

一方、光信号と電気信号とを変換する光アクティブコネクタに関する技術として、電気コネクタ部と光素子と実装基板とを所定の位置に収容するケースを備えた光アクティブコネクタが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１６４００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光アクティブコネクタにおいては、光素子と光ファイバとをケースに組み込むことにより位置合わせを行っているため、小型化するのが困難である。さらに、実装基板と光ファイバとを基板の長手方向に並べて設置するため、先端部長が長くなるという問題を有している。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高画素数の撮像素子と信号処理装置間の高速信号伝送を可能にするとともに、小型化可能な光電気変換コネクタ、光伝送モジュール、ならびに光伝送モジュールを使用する撮像装置および内視鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光電気変換コネクタは、光信号の入力または出力を行う光素子と、前記光素子の発光または受光を制御する電気素子と、前記電気素子と前記光素子とが実装される１または複数の基板と、を備える光電気変換コネクタにおいて、前記基板は、前記光素子から出力される光信号を入力する、または前記光素子に入力される光信号を出力する光ファイバを接続する位置合わせ接続部を備え、前記位置合わせ接続部は、前記基板の前記光素子が実装される面と異なる面に設けられ、前記光ファイバは前記位置合わせ接続部を介し前記基板に接続されるとともに、前記光素子と前記光ファイバとが前記基板の厚さ方向に並べて実装配置されることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記基板は１枚であって、前記電気素子と前記光素子が実装される基板面の裏面に、前記電気素子に電気信号の入力および／または出力を行うケーブルと前記光ファイバとが接続され、前記電気素子と前記光素子とが実装される面に外部接続用電極が設けられることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記基板は、少なくとも前記光素子と前記電気素子とが実装された実装基板と、電気信号の入力および／または出力を前記電気素子に行うケーブルと前記光ファイバとが接続された接続基板とからなり、前記光素子が発光または受光する光束径と前記光ファイバのファイバコア径が略一致する様に調整したスペーサを介して前記実装基板と前記接続基板とを接続するとともに、前記実装基板には外部接続用電極が設けられることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記スペーサは、前記実装基板と前記接続基板とを接続する電極であることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記スペーサは、はんだボールであることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記実装基板および／または前記接続基板は、前記光素子に入力または出力する光束を集光する集光レンズを備えることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記集光レンズは、光透過性材料からなる前記実装基板および／または前記接続基板と一体に形成されることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記集光レンズは前記接続基板上に突出して設けられ、前記集光レンズの突出したレンズ曲面を前記実装基板に形成された孔部に当接させることにより、前記光素子と前記光ファイバとを位置合わせすることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記ケーブルと前記光ファイバとが実装される面には、前記ケーブルを接続するケーブル接続用電極が設けられることを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記位置合わせ接続部は、前記光ファイバ端面と前記光素子との距離を決める突き当て部と、前記光素子の光軸と前記光ファイバの光軸を合わせるガイド部とを有することを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記基板には、前記光素子と前記電気素子との間で信号変換中継処理を行う回路が形成され、前記ケーブルを介して前記基板に電源を供給し、かつ電気信号を送受信するとともに、前記光ファイバを介して前記光素子に光信号を送受信することを特徴とする。

また、本発明の光電気変換コネクタは、上記発明において、前記基板に複数のケーブルおよび光ファイバがそれぞれ接続される場合において、前記ケーブルおよび前記光ファイバの前記基板への接続配置を、異種のケーブルまたはファイバを隣接させて配置することを特徴とする。

また、本発明の光伝送モジュールは、光信号の入力または出力を行う光素子と、前記光素子の発光または受光を制御する電気素子と、前記電気素子に電気信号の入力および／または出力を行うケーブルと、前記光素子に光信号の入力または出力を行う光ファイバと、前記電気素子、前記光素子、前記ケーブルおよび前記光ファイバが実装される１または複数の基板と、を備える光伝送モジュールにおいて、前記基板の同一面に前記ケーブルおよび前記光ファイバが実装され、前記電気素子および前記光素子は、前記ケーブルおよび前記光ファイバが実装される面と異なる面に、前記電気素子と前記ケーブル、前記光素子と前記光ファイバとがそれぞれ前記基板の厚さ方向に並べて実装配置されることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、上記のいずれか一つに記載の光電気変換コネクタの外部接続用電極に、撮像素子を接続することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、上記発明において、前記撮像素子の主面は光電気変換コネクタ用の基板と平行に設置されることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、上記発明において、前記撮像素子の裏面に形成された電極と前記外部接続用電極とが接続されることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、上記発明において、前記撮像素子と前記基板とはフレキシブル基板を介して接続されることを特徴とする。

また、本発明の内視鏡は、上記のいずれか一つに記載の撮像装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電気素子と、光素子と、ケーブルと光ファイバとが実装される１または複数の基板と、を備える光電気変換コネクタにおいて、前記基板の同一面に前記ケーブルおよび前記光ファイバを実装し、前記電気素子および前記光素子は、前記ケーブルおよび前記光ファイバが実装される面と異なる基板面であって、かつ、前記電気素子と前記ケーブル、前記光素子と前記光ファイバとをそれぞれ前記基板の厚さ方向に並べて実装配置することにより、ケースを使用することなく、光電気変換コネクタを小型化することが可能となる。

図１は、本発明の内視鏡の概略構成を示す図である。 図２は、図１に示す内視鏡の先端部の内部構成を説明する断面図である。 図３は、実施の形態１にかかる光伝送モジュールの斜視図である。 図４は、図３に示す光伝送モジュールのＡ−Ａ断面図である。 図５は、実施の形態１の変形例１にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図６は、実施の形態２にかかる光伝送モジュールの斜視図である。 図７は、図6に示す光伝送モジュールのＢ−Ｂ断面図である。 図８は、実施の形態２の変形例１にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図９は、実施の形態３にかかる光伝送モジュールを構成する実装基板と接続基板とを分解して表示した斜視図である。 図１０は、図９に示す光伝送モジュールを組み立てた状態におけるＣ−Ｃ断面図である。 図１１は、実施の形態３の変形例１にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図１２は、実施の形態４にかかる光伝送モジュールにおけるケーブルおよび光ファイバの配列を示す平面図である。 図１３は、実施の形態４にかかる光伝送モジュールの図１２に示すＤ−Ｄ位置での断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる光伝送モジュールを使用する内視鏡について説明する。図１は、本発明の内視鏡の概略構成を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光伝送モジュールを使用する内視鏡１は、細長な挿入部２と、この挿入部２の基端側であって内視鏡操作者が把持する操作部３と、この操作部３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード４とを備える。ユニバーサルコード４は、ライトガイドケーブル、電気系ケーブルおよび光ファイバなどを内蔵する。

挿入部２は、ＣＣＤなどの撮像素子を内蔵した先端部５と、複数の湾曲駒によって構成され湾曲自在の湾曲部６と、この湾曲部６の基端側に設けられた長尺であって可撓性を有する可撓管部７とを備える。

ユニバーサルコード４の延伸側端部にはコネクタ部８が設けられており、コネクタ部８には、光源装置に着脱自在に接続されるライトガイドコネクタ９、ＣＣＤなどで光電変換した被写体像の電気信号を信号処理装置や制御装置に伝送するための電気接点部１０、先端部５のノズルに空気を送るための送気口金１１などが設けられている。なお、光源装置は、ハロゲンランプなどが内蔵されたものであり、ハロゲンランプからの光を、ライトガイドコネクタ９を介して接続された内視鏡１へ照明光として供給する。また、信号処理装置や制御装置は、撮像素子に電源を供給し、撮像素子から光電変換された電気信号が入力される装置であり、撮像素子によって撮像された電気信号を処理して接続する表示装置に画像を表示させるとともに、撮像素子のゲイン調整などの制御および駆動を行なう駆動信号の出力を行なう。

操作部３には湾曲部６を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ１２、体腔内に生検鉗子、レーザプローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部１３、信号処理装置や制御装置あるいは送気、送水、送ガス手段などの周辺機器の操作を行なう複数のスイッチ１４が設けられている。処置部挿入口に処置具が挿入された内視鏡１は、内部に設けられた処置具挿通用チャンネルを経て処置具の先端処置部を突出させ、たとえば生検鉗子によって患部組織を採取する生検などを行なう。

つぎに、内視鏡の先端部の構成を説明する。図２は、図１に示す内視鏡１の先端部５の内部構成を説明する断面図である。図２に示すように、内視鏡１の挿入部２先端側に位置する先端部５は、先端カバー１５によって先端部が外嵌されている。先端カバー１５には、観察窓１６、図示しない照明レンズ、送気および送水用のノズル１７および鉗子開口部１８が設けられている。観察窓１６には、レンズ１６ａを含む複数のレンズを介して、体腔内を撮像する撮像装置２０が挿嵌されている。また、観察窓１６の後方には、ノズル１７および鉗子開口部１８にそれぞれ対応するように、送気・送水孔２１および鉗子挿通孔２２などが設けられた先端ブロック２３が配設されている。

先端ブロック２３における送気・送水孔２１の後端部には、送気・送水パイプ２４が設けられており、この送気・送水パイプ２４に送気・送水チューブ２５が接続している。鉗子挿通孔２２の後端部には鉗子挿通パイプ２６が設けられており、鉗子挿通パイプ２６に鉗子挿通チューブ２７が接続されている。

撮像装置２０は、複数の光学レンズ２０ａ〜２０ｅによって構成された対物光学ユニット２８と、この対物光学ユニット２８の後方に配置され、対物光学ユニット２８に入射した光を受光するＣＣＤ３０と、このＣＣＤ３０における画像信号を外部装置である信号処理装置に伝送する光伝送モジュール１００などによって構成される。

ＣＣＤ３０の受光面側には、カバーガラス３６が設けられており、このカバーガラス３６の外周部には、ＣＣＤ保持枠３７の内周部が嵌合し、接着剤などによって一体的に固定される。そして、ＣＣＤ３０は、たとえば、撮像部を有するＣＣＤチップ３０ａ、パッケージ３０ｂ、フィルタ３０ｃ、ボンディングワイヤ３０ｄおよび封止樹脂３０ｅなどを備える。

光伝送モジュール１００は、光信号と電気信号とを変換する光電気変換コネクタ５０と、光電気変換コネクタ５０へ駆動信号や電源電圧を供給するケーブル３５と、光電気変換コネクタ５０から送信された光信号を外部装置である信号処理装置に伝送する光ファイバ３８とを備える。

光電気変換コネクタ５０は、ＣＣＤ３０からＩＣなどを介して送信された電気信号としての画像信号を光信号に変換する発光素子３２Ａと、発光素子３２Ａが送信する光信号の発光を制御する電気素子３３と、発光素子３２Ａおよび電気素子３３などを実装した回路基板３４とを備える。ＣＣＤ３０と回路基板３４との間にはスペーサ３１が設けられ、ＣＣＤ保持枠３７の後端部には、ＣＣＤ３０と回路基板３４とを覆うようにシールド枠３９が設けられている。このシールド枠３９およびＣＣＤ保持枠３７の外周部先端側は、熱収縮チューブ４０によって被覆されている。なお、ＣＣＤ３０と光伝送モジュール１００とは、スペーサ３１およびシールド枠３９を介して、ＣＣＤ３０の主面が光伝送モジュール１００の回路基板３４と平行になるように設置される。

つぎに、本実施の形態１にかかる光伝送モジュール１００について、図を参照して詳細に説明する。図３は、実施の形態１にかかる光伝送モジュール１００の斜視図である。図４は、図３に示す光伝送モジュール１００のＡ−Ａ断面図である。

図３に示すように、発光素子３２Ａと電気素子３３とが実装される回路基板３４の主面Ｐ１には、外部接続用電極４１が設けられる。外部接続用電極４１は、電極として機能するスペーサ３１および図示しない配線を介してＣＣＤ３０等と接続される。スペーサ３１は電極としての機能を有するものが好ましいが、ＣＣＤ３０と光伝送モジュール１００とをフレキシブル基板で接続してもよい。また、図４に示すように、発光素子３２Ａと電気素子３３とが実装される回路基板３４主面と反対側の裏面Ｐ２には、ケーブル接続用電極４２が設けられる。ケーブル３５は、ケーブル接続用電極４２を介して異方性導電性樹脂フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｆｉｌｍ:ＡＣＦ）などを使用して回路基板３４に接続される。本実施の形態１では、ケーブル３５の端面でケーブル接続用電極４１と接続しているが、ケーブル３５の外部絶縁体等を剥離してケーブル３５の側面で接続してもよい。

発光素子３２Ａが実装される回路基板３４の下部には、発光素子３２Ａから発光される光束を光ファイバ３８に導く孔部３４aが設けられる。孔部３４aは、回路基板３４の厚さ方向に円筒状に刳り貫かれている。発光素子３２Ａが実装される位置の回路基板３４の裏面Ｐ２には、発光素子３２Ａから発光された光束を光ファイバ３８に効率よく入射するための位置合わせ接続部４３が設けられる。位置合わせ接続部４３は、光ファイバ３８の端面と発光素子３２Ａとの距離を決める突き当て部４３aと、発光素子３２Ａの光軸と光ファイバ３８の光軸とを合わせるガイド部４３ｂとからなる。位置合わせ接続部４３は円筒形状をなし、ガイド部４３ｂと孔部３４aとは同一中心となる。ガイド部４３ｂの径は、光ファイバ３８の径と略同一である。また、突き当て部４３aは、発光素子３２Ａの発光面と光ファイバ３８の端面との距離が所定の長さとなる位置に形成される。

本実施の形態１にかかる光伝送モジュール１００は、発光素子３２Ａおよび光ファイバ３８をケースに組み込むことなく、簡易に位置合わせを行うことが出来るため小型化でき、内視鏡への組み込みも容易となる。

なお、本実施の形態１の変形例１として、回路基板３４の裏面Ｐ２に位置合わせ接続部４３を設けずに回路基板３４に光ファイバ３８端面を接続する光伝送モジュールを例示することができる。図５は、実施の形態１の変形例１にかかる光伝送モジュール１００Ａの断面図である。光伝送モジュール１００Ａは、回路基板３４Ａの裏面Ｐ２に位置合わせ接続部４３を有しない。また、光伝送モジュール１００Ａは、発光素子３２Ａから発光される光束を光ファイバ３８に導く孔部３４aが、回路基板３４Ａの裏面Ｐ２まで連通して設けられる。本変形例１では、光ファイバ３８の端面を回路基板３４Ａの裏面Ｐ２まで連通する孔部３４aの端面開に当接させ、アクティブアライメント等により発光素子３２Ａと位置合わせした後、光ファイバ３８をケーブル接続用電極４２と接続したケーブル３５とともに回路基板３４Ａの裏面に封止樹脂４４で封止固定する。本変形例１にかかる光伝送モジュール１００Ａも、実施の形態１の光伝送モジュールと同様に、小型化可能であり、内視鏡への組み込みが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２にかかる光伝送モジュールは、光電気変換コネクタを構成する回路基板が、光素子と電気素子とが実装された実装基板と、ケーブルと光ファイバとが接続された接続基板とからなる点で、実施の形態１の光伝送モジュールと異なる。以下、図面を参照して、本発明の実施の形態２にかかる光伝送モジュールについて説明する。

図６は、実施の形態２にかかる光伝送モジュール２００の斜視図である。図７は、図６に示す光伝送モジュール２００のＢ−Ｂ断面図である。図６および７に示すように、光伝送モジュール２００の回路基板３４は、発光素子３２Ａと電気素子３３とが実装された実装基板３４Ｂと、ケーブル３５と光ファイバ３８とが接続された接続基板３４Ｃとからなる。

発光素子３２Ａが実装される回路基板３４Ｂ下部には、発光素子３２Ａから発光される光束を光ファイバ３８に導く、円筒形状の孔部３４aが設けられる。実装基板３４Ｂと接続基板３４Ｃとは、スペーサ３４ｂを介して接続される。接続基板３４Ｃの実装基板３４Ｂとの接続面の裏面側には、ケーブル３５と光ファイバ３８とが接続される。接続基板３４Ｃには、発光素子３２Ａから発光され孔部３４aを介して照射された光束を光ファイバ３８に導く孔部３４a’が設けられるとともに、発光素子３２Ａから発光された光束を光ファイバ３８に効率よく入射するための位置合わせ接続部４３が設けられる。位置合わせ接続部４３は、光ファイバ３８の端面と発光素子３２Ａとの距離を決める突き当て部４３aと、発光素子の光軸と光ファイバ３８の光軸とを合わせるガイド部４３ｂとからなる。位置合わせ接続部４３は円筒形状をなし、ガイド部４３ｂと孔部３４aおよび孔部３４a’とは同一中心となる。ガイド部４３ｂの径は、光ファイバ３８の径と略同一である。また、突き当て部４３aは、発光素子３２Ａの発光面と光ファイバ３８の端面との距離が所定の長さとなる位置に形成される。

本実施の形態２にかかる光伝送モジュール２００は、実施の形態１にかかる光伝送モジュールと同様に、発光素子３２Ａおよび光ファイバ３８をケースに組み込むことなく、簡易に位置合わせを行うことが出来るため小型化でき、内視鏡への組み込みも容易となる。

また、本実施の形態２にかかる光伝送モジュール２００は、発光素子３２Ａと電気素子３３との実装基板３４Ｂへの実装と、ケーブル３５と光ファイバ３８との接続基板３４Ｃへの接続をそれぞれ独立して別途に行い、最後に実装基板３４Ｂと接続基板３４Ｃとをスペーサ３４ｂ等により接続して形成するため、１の基板に発光素子３２Ａ、電気素子３３、ケーブル３５および光ファイバ３８をそれぞれ個別に実装するよりも簡易に製造することが出来る。

なお、本実施の形態２では、実装基板３４Ｂと接続基板３４Ｃとから構成される光伝送モジュール２００について説明したが、たとえば、発光素子３２Ａと電気素子３３とが別々の実装基板に実装され、回路基板が３枚以上で構成されるような光伝送モジュールにおいても、各素子間を適宜配線し、発光素子３２Ａから発光される光束を光ファイバ３８に導入するための孔部を各基板に設けて、位置合わせ接続部４３により発光素子３２Ａと光ファイバ３８とを位置合わせすることにより同様の効果を奏することができる。複数の基板を使用する場合、多くの素子の配置が可能となり、光伝送モジュールの大きさ（幅）と長さを適宜調整することができるという効果を奏する。

なお、本実施の形態２の変形例１として、光素子を実装基板の接続基板と対向する面に実装した光伝送モジュール２００Ａを例示することができる。図８は、実施の形態２の変形例１にかかる光伝送モジュール２００Ａの断面図である。光伝送モジュール２００Ａは、実装基板３４Ｂ’の電気素子３３が実装された面の裏面側であって、接続基板３４Ｃと対向する面に発光素子３２Ａが実装される。発光素子３２Ａが接続基板３４Ｃと対向する面に実装され、発光素子３２Ａの発光面が接続基板３４Ｃ側の面となるため、実装基板３４Ｂ’に発光素子から発光される光束を導くための孔部は形成されない。一方、ケーブル３５と光ファイバ３８とが接続される接続基板３４Ｃは、実施の形態２の光伝送モジュール２００と同様の構成を有する。実装基板３４Ｂ’と接続基板３４Ｃとは、光素子３２Ａの高さ以上の長さを有するスペーサ３４ｂ’を介して接続される。本変形例１にかかる光伝送モジュール２００Ａでは、発光素子３２Ａから発光された光束は、接続基板３４Ｃの孔部３４a’を介して光ファイバ３８に照射される。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３にかかる光伝送モジュールは、光素子が実装された実装基板、または光ファイバが接続された接続基板のいずれか一方の基板に、光素子から出力される光束または光素子へ入力される光束を集光し、かつ光ファイバから出力される光束または光ファイバに入力される光束を集光する集光レンズが設けられる点で実施の形態２にかかる光伝送モジュールと異なる。以下、図面を参照して、集光レンズを接続基板に設けた本発明の実施の形態３にかかる光伝送モジュールについて説明する。本実施の形態３では、集光レンズを接続基板に設けているが、集光レンズが受光素子の受光面に光束を集光し、または光ファイバ端面のコアに光束を集光可能であれば、集光レンズは実装基板に設けてもよく、あるいは、実装基板と接続基板とに集光レンズをそれぞれ配置してもよい。

図９は、実施の形態３にかかる光伝送モジュール３００を構成する実装基板と接続基板とを分解して表示した斜視図である。図１０は、図９に示す光伝送モジュールを組み立てた状態におけるＣ−Ｃ断面図である。図９および図１０に示すように、光伝送モジュール３００の回路基板３４は、発光素子３２Ａと、受光素子３２Ｂと、電気素子３３Ａおよび３３Ｂと、外部接続用電極４１と、貫通電極４５とが実装された実装基板３４Ｄと、ケーブル３５Ａおよび３５Ｂと、光ファイバ３８Ａおよび３８Ｂとがそれぞれ接続された接続基板３４Ｅとからなる。

受光素子３２Ｂは、光ファイバ３８Ｂを介し信号処理装置から送信されたクロック信号などの光信号を受信する。電気素子３３Ａは、発光素子３２Ａに入力される電気信号の電気／光信号変換を制御するとともに、送信する光信号の発光を制御する。電気素子３３Ｂは、受光素子３２Ｂに入力される光信号の受光を制御するとともに、光／電気信号変換を制御する。また、実装基板３４Ｄと接続基板３４Ｅとは、はんだボール４７により接続され、電気素子３３Ａおよび３３Ｂは、貫通電極４５を介してケーブル３５Ａおよび３５Ｂと接続される。実装基板３４Ｄと接続基板３４Ｅとの接続に使用するはんだボール４７の使用量は、集光レンズ４６Ａおよび４６Ｂの焦点距離を考慮して決定される。なお、図示したはんだボール４７は接続後の状態であるのでボール状ではなくなっているが、便宜上、各実施例における４７の名称をはんだボールとする。

接続基板３４Ｅには、集光レンズ４６Ａおよび４６Ｂが配置される。接続基板３４Ｅをガラス基板とし、集光レンズ４６Ａおよび４６Ｂを熱硬化性樹脂などの光透過性材料により接続基板３４Ｅと一体として形成されることが好ましい。あるいは、金属材料からなる基板に集光レンズ４６Ａおよび４６Ｂ用の嵌合部を形成し、集光レンズ４６Ａおよび４６Ｂを配置してもよい。

電気素子３３Ａの制御の元、発光素子３２Ａから発光された光束は、孔部３４ａを介して集光レンズ４６Ａに照射され、集光レンズ４６Ａに照射された光束は、集光レンズ４６Ａより光ファイバ３８Ａ端部のコアに集光される。また、光ファイバ３８Ｂから発光された光束は、集光レンズ４６Ｂに照射され、集光レンズ４６Ｂに照射された光束は、孔部３４ａを介して集光レンズ４６Ｂにより受光素子３２Ｂの受光面に集光される。集光レンズ４６Ａと光ファイバ３８Ａ、および集光レンズ４６Ｂと光ファイバ３８Ｂとを、それぞれ位置合わせした後、光ファイバ３８Ａおよび３８Ｂは、ケーブル３５Ａおよび３５Ｂとともに封止樹脂４４で封止固定される。封止樹脂４４は光透過性材料から選択される。

本実施の形態３にかかる光伝送モジュール３００は、集光レンズ４６Ａおよび４６Ｂを使用することにより、伝送される光束量を保持しながら光素子と光ファイバとの距離を調整することができるとともに、発光素子３２Ａと、受光素子３２Ｂと、光ファイバ３８Ａおよび３８Ｂとをケースに組み込むことなく位置合わせし、実装基板３４Ｄおよび接続基板３４Ｅの厚さ方向にそれぞれ並べて配置するため小型化でき、内視鏡への組み込みも容易となる。また、かかる配置構成をとることにより、実装される素子が増えた多機能の光伝送モジュールでも、光ファイバ等の長手方向に大きくなることを抑制することができる。

さらに、本実施の形態３にかかる光伝送モジュール３００は、発光素子３２Ａ等の各素子の実装基板３４Ｄへの実装と、ケーブル３５Ａ等の接続基板３４Ｅへの接続をそれぞれ独立して別途に行い、最後に実装基板３４Ｄと接続基板３４Ｅとをはんだボール４７等により接続して形成するため、１の基板に各素子およびケーブルをそれぞれ個別に実装するよりも簡易に製造することが出来る。さらにまた、所定量のはんだボールを使用して実装基板３４Ｄと接続基板３４Ｅとを接続するため、はんだボールのセルフアライメント機能と高さ調整機能により、発光素子３２Ａと光ファイバ３８Ａ、および受光素子３２Ｂと光ファイバ３８Ｂとの位置合わせを容易に行うことができる。

また、本実施の形態３の変形例１として、接続基板上に集光レンズを突出して設けた光伝送モジュール３００Ａを例示することができる。図１１は、実施の形態３の変形例１にかかる光伝送モジュール３００Ａの断面図である。光伝送モジュール３００Ａは、ガラス基板である接続基板３４Ｅ’上に集光レンズ４６Ａ’および４６Ｂ’が突出して設けられる。実施の形態３と同様に、集光レンズ４６Ａ’と光ファイバ３８Ａ、および集光レンズ４６Ｂ’と光ファイバ３８Ｂとを、それぞれ位置合わせした後、光ファイバ３８Ａおよび３８Ｂは、ケーブル３５Ａおよび３５Ｂとともに封止樹脂４４で封止固定される。封止樹脂４４は光透過性材料から選択される。

発光素子３２Ａおよび受光素子３２Ｂは、実装基板３４Ｄ上の光透過用の孔部３４ａに位置合わせして実装される。接続基板３４Ｅ’上に突出して設けた集光レンズ４６Ａ’および４６Ｂ’を、実装基板３４Ｄの孔部３４ａと当接させて、発光素子３２Ａと光ファイバ３８Ａ、および受光素子３２Ｂと光ファイバ３８Ｂとを位置合わせし、実装基板３４Ｄと接続基板３４Ｅ’とをはんだボール４７により接続する。集光レンズ４６Ａ’および４６Ｂ’の曲面と孔部３４ａとを当接することにより心出し作用が働き、発光素子３２Ａと光ファイバ３８Ａ、および受光素子３２Ｂと光ファイバ３８Ｂとの位置合わせを容易に行うことができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４にかかる光伝送モジュールは、外部装置の信号処理装置と信号伝送を行う複数のケーブルと光ファイバとを接続基板に接続する際、ケーブルと光ファイバの接続基板への配置を、ケーブ士または光ファイバが隣接しないように配置する点で、実施の形態３にかかる光伝送モジュールと異なる。以下、図面を参照して、本発明の実施の形態４にかかる光伝送モジュールについて説明する。本実施の形態３では、５本のケーブルと５本の光ファイバを、縦２列、横５列で等間隔に配置する例で説明するが、特定の位置に配置されたケーブル（または光ファイバ）の最も隣接する位置に、異種のケーブル（または光ファイバ）を配置すればよく、本例に限定されるものではない。

図１２は、実施の形態４にかかる光伝送モジュール４００におけるケーブル３５および光ファイバ３８の配列を示す平面図である。図１３は、実施の形態４にかかる光伝送モジュール４００の図１２に示すＤ−Ｄ位置での断面図である。図１３に示すように、接続基板３４Ｅ’’には、ケーブル３５Ａ、３５Ｂおよび３５Ｃと、光ファイバ３８Ａおよび３８Ｂが接続され、ケーブル３５Ａ、光ファイバ３８Ａ、ケーブル３５Ｂ、光ファイバ３８Ｂ、ケーブル３５Ｃと、ケーブル３５と光ファイバ３８が交互に並べて配置されている。また、光伝送モジュール４００は、ケーブル３５Ａ、３５Ｂおよび３５Ｃ、光ファイバ３８Ａおよび３８Ｂの紙面後方に、図１３に図示しないケーブル３５Ｄおよび３５Ｅ、光ファイバ３８Ｃ，３８Ｄおよび３８Ｅを備えている。

ケーブル３５Ａ、光ファイバ３８Ａ、ケーブル３５Ｂ、光ファイバ３８Ｂおよびケーブル３５Ｃは、図１２に示すＰ−１、Ｐ−２、Ｐ―３、Ｐ−４およびＰ−５の位置にそれぞれ接続配置される。また、光ファイバ３８Ｃ、ケーブル３５Ｄ、光ファイバ３８Ｅ、ケーブル３５Ｅおよび光ファイバ３８Ｅは、図１２に示すＰ−６、Ｐ−７、Ｐ―８、Ｐ−９およびＰ−１０の位置に接続配置される。ケーブル３５または光ファイバ３８は異種のものが隣接配置するように、たとえば、Ｐ−８に配置される光ファイバ３８Ｄの最も隣接する位置Ｐ−３、Ｐ−７およびＰ−９には、ケーブル３５Ｂ、ケーブル３５Ｄおよびケーブル３５Ｅが配置される。このような配置とすることにより、各ケーブル３５および光ファイバ３８で伝送される電気信号および光信号によるクロストークの発生を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。

１ 内視鏡
２ 挿入部
５ 先端部
２０ 撮像装置
３０ ＣＣＤ
３１ スペーサ
３２Ａ 発光素子
３２Ｂ 受光素子
３３ 電気素子
３４ 回路基板
３５ ケーブル
３８ 光ファイバ
４１ 外部接続用電極
４２ ケーブル接続用電極
４３ 位置合わせ接続部
４４ 封止樹脂
４５ 貫通電極
４６Ａ、４６Ｂ 集光レンズ
４７ はんだボール

Claims (18)

1. 光信号の入力または出力を行う光素子と、前記光素子の発光または受光を制御する電気素子と、前記電気素子と前記光素子とが実装される１または複数の基板と、を備える光電気変換コネクタにおいて、
   前記基板は、前記光素子から出力される光信号を入力する、または前記光素子に入力される光信号を出力する光ファイバを接続する位置合わせ接続部を備え、
   前記位置合わせ接続部は、前記基板の前記光素子が実装される面と異なる面に設けられ、前記光ファイバは前記位置合わせ接続部を介し前記基板に接続されるとともに、前記光素子と前記光ファイバとが前記基板の厚さ方向に並べて実装配置されることを特徴とする光電気変換コネクタ。
2. 前記基板は１枚であって、前記電気素子と前記光素子が実装される基板面の裏面に、前記電気素子に電気信号の入力および／または出力を行うケーブルと前記光ファイバとが接続され、前記電気素子と前記光素子とが実装される面に外部接続用電極が設けられることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換コネクタ。
3. 前記基板は、少なくとも前記光素子と前記電気素子とが実装された実装基板と、電気信号の入力および／または出力を前記電気素子に行うケーブルと前記光ファイバとが接続された接続基板とからなり、
   前記光素子が発光または受光する光束径と前記光ファイバのファイバコア径が略一致する様に調整したスペーサを介して前記実装基板と前記接続基板とを接続するとともに、前記実装基板には外部接続用電極が設けられることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換コネクタ。
4. 前記スペーサは、前記実装基板と前記接続基板とを接続する電極であることを特徴とする請求項３に記載の光電気変換コネクタ。
5. 前記スペーサは、はんだボールであることを特徴とする請求項３に記載の光電気変換コネクタ。
6. 前記実装基板および／または前記接続基板は、前記光素子に入力または出力する光束を集光する集光レンズを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光電気変換コネクタ。
7. 前記集光レンズは、光透過性材料からなる前記実装基板および／または前記接続基板と一体に形成されることを特徴とする請求項６に記載の光電気変換コネクタ。
8. 前記集光レンズは前記接続基板上に突出して設けられ、前記集光レンズの突出したレンズ曲面を前記実装基板に形成された孔部に当接させることにより、前記光素子と前記光ファイバとを位置合わせすることを特徴とする請求項７に記載の光電気変換コネクタ。
9. 前記ケーブルと前記光ファイバとが実装される面には、前記ケーブルを接続するケーブル接続用電極が設けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光電気変換コネクタ。
10. 前記位置合わせ接続部は、前記光ファイバ端面と前記光素子との距離を決める突き当て部と、前記光素子の光軸と前記光ファイバの光軸を合わせるガイド部とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光電気変換コネクタ。
11. 前記基板には、前記光素子と前記電気素子との間で信号変換中継処理を行う回路が形成され、前記ケーブルを介して前記基板に電源を供給し、かつ電気信号を送受信するとともに、前記光ファイバを介して前記光素子に光信号を送受信することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光電気変換コネクタ。
12. 前記基板に複数のケーブルおよび光ファイバがそれぞれ接続される場合において、前記ケーブルおよび前記光ファイバの前記基板への接続配置を、異種のケーブルまたはファイバを隣接させて配置することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の光電気変換コネクタ。
13. 光信号の入力または出力を行う光素子と、前記光素子の発光または受光を制御する電気素子と、前記電気素子に電気信号の入力および／または出力を行うケーブルと、前記光素子に光信号の入力または出力を行う光ファイバと、前記電気素子、前記光素子、前記ケーブルおよび前記光ファイバが実装される１または複数の基板と、を備える光伝送モジュールにおいて、
    前記基板の同一面に前記ケーブルおよび前記光ファイバが実装され、
    前記電気素子および前記光素子は、前記ケーブルおよび前記光ファイバが実装される面と異なる面に、前記電気素子と前記ケーブル、前記光素子と前記光ファイバとがそれぞれ前記基板の厚さ方向に並べて実装配置されることを特徴とする光伝送モジュール。
14. 請求項２〜１２のいずれか一つに記載の光電気変換コネクタの外部接続用電極に、撮像素子を接続することを特徴とする撮像装置。
15. 前記撮像素子の主面は光電気変換コネクタ用の基板と平行に設置されることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
16. 前記撮像素子の裏面に形成された電極と前記外部接続用電極とが接続されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の撮像装置。
17. 前記撮像素子と前記基板とはフレキシブル基板を介して接続されることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の撮像装置。
18. 請求項１４〜１７のいずれか一つに記載の撮像装置を備えることを特徴とする内視鏡。

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