JP2006189469A

JP2006189469A - 信号伝送用コネクタ及び光トランシーバ

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Publication number: JP2006189469A
Application number: JP2004381516A
Authority: JP
Inventors: Akihito Nakayama; 明仁中山; Kanji Takeuchi; 寛爾竹内
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】高周波数帯域においても信号透過特性を維持する。
【解決手段】光ファイバ１０の端部を固定する固定部１４と、光信号を集光する集光部１５と、信号を変換する信号変換素子１６Ａを実装する信号変換部１６とが組み合わさってなる信号変換ブロック１１と、信号変換ブロック１１が固定的に接合される接合部１２Ａと、信号処理回路１３Ａが実装されてなる信号処理回路基板１３の接続端子が挿脱可能に接続される接続部１２Ｂを有するコネクタ１２とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号を電気信号に変換し、及び電気信号を光信号に変換する信号伝送用コネクタ及び光トランシーバに関する。

従来の光伝送システムの例を図４５（ａ）、（ｂ）に示す。光伝送システムは、光ファイバ１００を保護し、精度のよい光ファイバ軸整列を行う光コネクタ１０１と、光コネクタ１０１が接続され、光信号を電気信号に変換し、また、電気信号を光信号に変換する光トランシーバ１０２と、シリアル信号を送受信する信号処理回路が実装されている基板１０３と、光トランシーバ１０２と基板１０３を結合するコネクタ１０４からなる。

光トランシーバ１０２は、光ファイバ１００とのカップリング用の光学系と光電変換素子や周辺回路で構成される。また、光コネクタ１０１は、ジルコニアを高い精度で加工して作られたフェルールからなり、光トランシーバ１０２と光ファイバ１００を結合している。

基板１０３には、シリアル信号を送受信する際の信号処理を行う信号処理回路（SERDES，Serializer/Deserializer）のチップ（以下、ＳＥＲＤＥＳチップという。）が実装されている。

コネクタ１０４は、光トランシーバ１０２と基板１０３を結合しており、現在、１０Ｇｂｐｓまでのデータを伝送する光伝送システムにおいては、ＳＦＰコネクタ及びＸＦＰコネクタと呼ばれる規格品が広く使われている。ここで、図４６にＳＦＰ（Small Form Factor Pluggable）コネクタの外観図を示す。ＳＦＰコネクタは、高い高周波特性を得るために表面実装タイプのコネクタになっている。なお、ＸＦＰコネクタとは、ＳＦＰコネクタよりピン数が多いコネクタのことである。

光伝送システムは、図４５に示されるようなコンタクト用のパターンが形成された光トランシーバ基板を、ＳＦＰコネクタに挿入することで基板に実装されているＳＥＲＤＥＳチップと電気的に結合される。

特許第３３８１０５９号公報

ところで、ＳＦＰコネクタは、図４７に示すようなコネクタ端子を有している。図４７（ａ）は、下側のＳＦＰコネクタ端子１０４Ａを示しており、図４７（ｂ）は、上側のＳＦＰコネクタ端子１０４Ｂを示している。図４７から分かるように、コネクタ端子には樹脂モールドに固定するための突起部（スタブ）Ｇが形成されており、この突起部Ｇの影響により高周波特性が悪化してしまう（図４８）。また、構造上、上側のＳＦＰ端子１０４Ｂは、突起部Ａの長さが下側のＳＦＰ端子１０４Ａよりも長くなってしまうので、下側のＳＦＰ端子１０４Ａよりも信号透過特性が悪化してしまう。

図４８が示すように、既存のＳＦＰコネクタ、特に突起部Ｇが長大な上側のＳＦＰコネクタ１０４Ｂでは、周波数が３ＧＨｚを超えた付近から急激に信号透過特性が悪化している。

この図４８に示した信号透過特性は、ＳＦＰコネクタのみの周波数特性であって、実際のシステムにおいては、基板上のパターンによっても特性が悪化してしまう。さらに、基板上の素子の半田付けに起因するばらつきによっても特性が悪化してしまう。

したがって、ＳＦＰコネクタを用いて１０Ｇｂｐｓ程度のデータ伝送を行うためには、ＣＤＲ（Clock Device Recovery）のような波形整形のためのバッファー回路等を設ける必要がある。しかし、このように設けたバッファー回路の特性により、１０Ｇｂｐｓ以上の高帯域データの伝送を行うことが困難となってしまう。

また、フェルールによって光ファイバと光トランシーバを結合する場合には、
１．フェルールには、高いメカ精度が要求されるので加工が困難でコストが高い、
２．光ファイバの端面が剥き出しになるので、傷や汚れにより特性が劣化しやすい、
３．フェルールの受け部（メス）側にゴミが混入すると除去するのが困難である、
４．光ファイバの端面には強いパワーのレーザ光が露出しているので安全面の問題がある、
５．光ファイバの挿抜の度に端面が汚れてしまうためクリーニングが必要となる、
等の問題点がある。

また、光トランシーバとＳＥＲＤＥＳチップは、ＳＦＰコネクタが結合される場合には、
１．周波数が３ＧＨｚ以上の帯域から信号透過特性が急激に特性が悪化する、
２．ＳＦＰコネクタは、マザー基板に半田付けで実装されるが、半田付けの形状によって信号透過特性がばらつく、
３．光トランシーバ側に放熱機構が必要となるので、光トランシーバが大型してしまう、
等の問題点がある。

そこで、本発明では、波形整形のためのバッファー回路等を用いることなく高帯域データの伝送が可能となる信号伝送用コネクタ及び光トランシーバを提供する。

本発明に係る信号伝送用コネクタは、上述の課題を解決するために、光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換素子を実装する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、上記信号変換ブロックが固定的に接合される接合部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板の接続端子が挿脱可能に接続される接続部を有するコネクタとからなる。

また、信号変換ブロックは、上記信号変換素子が上記固定部に固定されている上記光ファイバの端面に対して平行又は垂直になるように組み合わさってなる。

また、信号変換ブロックは、半田付けにより上記接合部に固定的に接合される。

また、信号変換部表面には、接合用のスルーホールが複数形成され、上記接合部表面には、接合用の接合端子が複数形成され、各接合端子が各スルーホールに嵌合され、各嵌合箇所を半田付けし、固定的に接合される。

また、接続部は、凸状に形成されている上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続される。

また、接続部は、親基板上にリードフレーム又はコネクタにより接合されている上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続される。

また、接続部は、親基板と信号処理回路を中継するためのインターポーザである上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続される。

また、接続部は、上記信号変換ブロックが発生する熱を放熱する放熱構造よりなる、又は放熱フィンを有するハウジングが形成されている上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続される。

また、本発明に係る信号伝送用コネクタは、上述の課題を解決するために、光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、上記信号変換ブロックが挿脱可能に接続される接続部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板が固定的に接合される接合部を有するコネクタとを備え、上記接合部は、上記信号処理回路基板と固定的に接合されるように係合部を有する。

また、信号変換ブロックは、上記信号変換部が上記固定部に固定されている上記光ファイバの端面に対して平行又は垂直に組み合わさってなる。

また、本発明に係る信号伝送用コネクタは、上述の課題を解決するために、光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換素子を実装する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、上記信号変換ブロックが固定的に接合される接合部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板の接続端子が挿脱可能に接続される接続部を有するコネクタとからなるコネクタ部と、内側に突出して形成されてなる出縁部を有するハウジングとを備え、上記コネクタ部は、上記出縁部が差し込まれる出縁差込部を有し、上記ハウジングに収納されることにより静電遮蔽される。

また、本発明に係る光トランシーバは、上述の課題を解決するために、パラレル信号をシリアル信号に変換する信号変換部を有する基板を接続する接続コネクタと、上記基板から上記接続コネクタを介して供給された電気信号を光信号に変換する電気光信号変換部と、上記電気光信号変換部により変換された上記光信号を集光する第１の光学系と、上記光学系から出射される光信号を伝送する光ファイバと、上記光ファイバから伝送されてきた光信号を受信する第２の光学系と、上記第２の光学系で受信した光信号を電気信号に変換し、変換後の上記電気信号を上記基板に供給する光電気信号変換部とを備え、上記接続コネクタは、光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換素子を実装する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、上記信号変換ブロックが固定的に接合される接合部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板の接続端子が挿脱可能に接続される接続部を有するコネクタとからなる。

また、電気光信号変換部は、上記コネクタを介して供給された電気信号を光信号に変換するレーザダイオードと、上記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動部とからなる。

また、光電気信号変換部は、上記第２の光学系から供給された光信号を受光するフォトディテクタと、上記フォトディテクタで受光された光信号を電気信号に変換するＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）部と、ＴＩＡ部で変換された上記電気信号の波形を整形するＬＩＡ（Limiting Amplifier）部とからなる。

従来のＳＦＰコネクタを使用する信号伝送用コネクタでは、３ＧＨｚ付近から周波数特性が極端に悪化するが、本発明に係る信号伝送用コネクタは、高周波帯域（２０ＧＨｚ）以上までフラットな信号透過特性を実現でき、４０Ｇｂｐｓ程度のデータ転送を可能にする。

また、本発明に係る信号伝送用コネクタは、従来のＳＦＰコネクタを利用する信号伝送用コネクタにより１０Ｇｂｐｓ程度のデータ伝送を行う場合に必須であった波形整形のためのバッファー回路等が不要になり、システムの小型化が実現でき、ローコスト化を実現できる。

また、本発明に係る信号伝送用コネクタは、光コネクタを不要とするため、フェルール等が不要となり、システムのローコスト化を図ることができ、光トランシーバの小型化を実現でき、光ファイバ端部を露出させない構成なので、レーザ光が直接目に入る危険性を回避でき、また、光ファイバが傷ついたり、汚れたりしないのでシステムの信頼性を向上することができ、さらに、光ファイバの挿抜のたびに、光ファイバ端面をクリーニングする作業が不要となる。

さらに、本発明に係る信号伝送用コネクタは、ＳＥＲＤＥＳチップが実装された基板側に放熱機構を備えるので、光トランシーバ側を小規模化することができ、また、ＳＥＲＤＥＳチップが実装された基板側にコネクタの固定部がある場合には、光トランシーバ側の端子長さを短くでき、その結果、周波数特性を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

信号伝送用コネクタ１は、図１に示すように、光ファイバ１０と接続され、所定の信号変換を行う信号変換ブロック１１と、信号変換ブロック１１が固定的に接合される第１の挿入部１２Ａと、シリアル信号を送受信する際の信号処理を行う信号処理回路（SERDES，Serializer/Deserializer）のチップ（以下、ＳＥＲＤＥＳチップという。）１３Ａが実装されている基板１３を挿脱可能に接続する第２の挿入部１２Ｂを有するコネクタ１２とから構成される。

また、信号変換ブロック１１は、図１に示すように、光ファイバ１０の端部を固定する固定部１４と、光信号を集光するレンズを有するモールドレンズ部１５と、光電変換素子１６Ａが実装されてなる光電変換基板１６とが組み合わさって構成される。なお、図１では、固定部１４に送信用の光ファイバと受信用の光ファイバが固定されている構成例を示したが、固定部１４に固定される光ファイバ心線の数は、システムの構成に応じて適宜変更されるものである。

また、図２に示すように、静電対策を図るために、信号変換ブロック１１が組み込まれたコネクタ１２が、シールド用板金ハウジング１８内に収納される構成であっても良い。なお、シールド用板金ハウジング１８には、内側に突出した出縁部１８Ａが形成されている（図３）。

このような構成の場合には、図３に示すように、コネクタ１２には、出縁部１８Ａが差し込まれるように出縁差込部１９が形成されている。また、図４に、シールド用板金ハウジング１８にコネクタ１２が組み込まれた外観図を示す。

ここで、コネクタ１２により信号変換ブロック１１と基板１３が結合される様子について説明する。光電変換基板１６は、図５に示すように、基板下側面にサイド電極１６Ｃと呼ばれるコンタクト用の電極が形成されている。また、コンタクト１７は、弾性導電性材料で形成されており、サイド電極１６Ｃと基板１３とを電気的に結合する。

信号変換ブロック１１は、コネクタ１２の第１の挿入部１２Ａに挿入されることで、光電変換基板１６のサイド電極１６Ｃと、コネクタ１２の第１の挿入部１２Ａに形成されているコンタクト１７が接触する構造になっており、コネクタ１２の第１の挿入部１２Ａに形成されているラッチ機構により、一度、第１の挿入部１２Ａに挿入されると信号変換ブロック１１は固定され、一体のハウジング内に収納される構造になっている。なお、図１においては、第１の挿入部１２Ａは、信号変換ブロック１１をラッチ構造により固定するようにしているが、接着剤等により信号変換ブロック１１とコネクタ１２とを接着するようにしても良いし、それ以外でも良い。以下に、信号変換ブロック１１とコネクタ１２とを固定する他の例について述べる。

図６に示すように、光電変換基板１６の表面には複数のスルーホールを形成し、また、コネクタ１２の接合部の表面には複数の接合端子を形成する。コネクタ１２の接合部に形成されている各接合端子は、光電変換基板１６の表面に形成されているスルーホールに嵌合され、嵌合された箇所を半田付けする。このように光電変換基板１６とコネクタ１２とを嵌合することにより、スルーホール−接合端子間において信号の送受信が行われるため、光電変換基板１６の側面にサイド電極１６Ｃを設ける必要がない。ゆえに、信号変換ブロック１１とコネクタ１２とを堅固に接合することができ、接合端子のメカ強度を向上し、かつ、スルーホールと接合端子の接触の信頼性を向上することができる。

また、図７に示すように、コネクタ１２の接合部に複数の接合端子を形成し、当該接合端子を光電変換基板１６のサイド電極１６Ｃが形成された側面に接触させ、接触させた箇所を半田付けすることにより、光電変換基板１６とコネクタ１２とを接合しても良い。

ここで、図８（ａ）に、コネクタ１２の第１の挿入部１２Ａに信号変換ブロック１１が挿入された後、第２の挿入部１２Ｂに基板１３が挿入される前のコネクタ１２の断面を示し、図８（ｂ）に、第２の挿入部１２Ｂに基板１３が挿入された時のコネクタ１２の断面図を示す。信号変換ブロック１１と基板１３とを固定し、電気的に導通させるコネクタ１２のコンタクト１７は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、支点位置が第１の挿入部１２Ａ側に寄っている。したがって、第２の挿入部１２Ｂに形成されているコンタクト１７の端部には、梃子の原理により基板をしっかりとホールドするように圧力がかかる。また、図９には、基板１３側からコネクタ１２を見た図を示す。

また、基板１３には、図１に示すように、所定の回路パターンが形成された凸形状の突起部Ａがあり、コネクタ１２の第２の挿入部１２Ｂにこの突起部Ａが挿入されることにより、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａと信号変換ブロック１１が電気的に接続される。なお、この突起部Ａは、複数回の挿抜に耐える耐久性をもった構造になっている。

ここで、図１０に示すように、信号伝送用コネクタ１が光ファイバ１０の両端に形成され、一端側にＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装されている一方の基板１３が接続され、他端側にＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装されている他方の基板１３が接続され、一方の基板１３から他方の基板１３に信号が伝送される信号伝送システムについて説明する。

一方の基板１３は、信号伝送用コネクタ１に電気信号を供給する。信号伝送用コネクタ１は、コネクタ１２を介して光電変換基板１６に供給された電気信号を光電変換素子（ＬＤ，Laser Diode）１６Ａにより光信号に変換し、変換後の光信号をモールドレンズ部１５で集光し光ファイバ１０に出射する。

一方の信号伝送用コネクタ１から出射された光信号は、光ファイバ１０内を伝送され、他方の信号伝送用コネクタ１に供給される。他方の信号伝送用コネクタ１は、供給された光信号をモールドレンズ部１５を介して光ファイバ１０と結合用光学系でカップリングされている光電変換素子（ＰＤ、Photo Detector）１６Ａにより電気信号に変換し、変換後の電気信号をコネクタ１２を介して他方の基板１３に供給する。

ここで、図１１に、本願発明に係る信号伝送用コネクタ１の周波数特性ａと、ＳＦＰコネクタからなる信号伝送用コネクタの周波数特性ｂ，ｃの比較を示す。なお、周波数特性曲線ｂは、ＳＦＰコネクタの上側端子の特性を示し、周波数特性曲線ｃは、ＳＦＰコネクタの下側端子の特性を示す。

本発明に係る信号伝送用コネクタ１では、図１１から明らかなように、高周波数帯域（２０ＧＨｚ）においても、ほとんど信号を減衰させずにデータを伝送させることができ、ＳＦＰコネクタを用いる際に必須となっていた波形整形のためのバッファー回路を設ける必要がなく、４０Ｇｂｐｓ程度までのデータ転送を行うことができる。

このように構成される信号伝送用コネクタ１は、光ファイバ１０の端部を固定する固定部１４と、光信号を集光するモールドレンズ部１５と、光電変換素子１６Ａが実装される光電変換基板１６が組み合わされてなる信号変換ブロック１１と、信号変換ブロック１１を固定的に接合し、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装される基板１３を挿脱可能に接続するコネクタ１２とを備えるので、光電変換基板１６に実装されている光電変換素子１６ＡとＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａを電気的に最短距離で結ぶことができ、従来のように、高周波特性悪化の要因となっていた突起部（スタブ）が形成されているＳＦＰコネクタ端子や、メンテナンスが困難なフェルールを用いないので、図１１に示すように、高周波数帯域（２０ＧＨｚ）までほとんど損失させることなく信号透過特性を維持することができる。

また、上述では、信号伝送用コネクタ１の光電変換基板１６を縦方向（縦型）に配置する実施例について述べたが、光電変換基板１６を横方向（横型）に配置して用いても良い。以下に、光電変換基板１６を横型に配置する実施例について述べる。なお、以下では、信号伝送用コネクタ１と同じ構成要素には同番号を付す。

信号伝送用コネクタ２は、図１２に示すように、光ファイバ１０を固定し、所定の信号変換を行う信号変換基板２０と、信号変換基板２０が固定的に接合される第１の挿入部２１Ａと、ＳＥＲＤＥＳチップが実装されている基板１３を挿脱可能に接続する第２の挿入部２１Ｂを有するコネクタ２１とからなる。

信号変換基板２０は、光信号を送受信する光トランシーバであって、シリコン基板上にＶ溝が形成され、光ファイバ１０と光導波路とが当該Ｖ溝に沿って高精度に結合され、かつ、光導波路の端面に形成されている４５°のミラーにより、基板上に実装された光電変換素子と光ファイバ１０とがカップリングされるように構成されている。

また、信号変換基板２０は、横型の配置を採用することにより、縦型に配置する場合に比べて、光トランシーバを薄く構成できる利点がある。なお、Ｖ溝は、シリコン基板の表面にエッチングで形成されたＶ字型の溝であり、光ファイバ１０の配列や位置合わせに用いられるものである。

また、信号変換基板２０が横型に配置される場合、サイド電極１６Ｃが不要となるので、基板材料としてガラスエポキシ等を用いることができ、信号伝送用コネクタの低価格化を実現することができる。また、コネクタ端子についても信号変換基板２０の厚さと、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装されている基板１３の厚さがほぼ同等となるので、端子の長さを図１に示した信号伝送用コネクタ１の構造よりも短小化することができる。

これにより、信号変換基板２０が横型に配置された信号伝送用コネクタ２は、信号変換基板が縦型に配置された信号伝送用コネクタよりも高周波特性を更に向上させることができる。

また、図１３に示すように、静電対策を図るために、信号変換基板２０が組み込まれたコネクタ２１が、シールド用板金ハウジング１８内に収納される構成であっても良い。なお、シールド用板金ハウジング１８には、内側に突出した出縁部１８Ａが形成されている（図１４）。

このような構成の場合には、図１４に示すように、コネクタ２１には、出縁部１８Ａが差し込まれるように出縁差込部１９が形成されている。また、図１５に、シールド用板金ハウジング１８にコネクタ２１が組み込まれた外観図を示す。

ここで、図１６（ａ）に、コネクタ２１の第１の挿入部２１Ａに信号変換基板２０が挿入された後、第２の挿入部２１Ｂに基板１３が挿入される前のコネクタ２１の断面図を示し、図１６（ｂ）に、第２の挿入部２１Ｂに基板１３が挿入された時のコネクタ２１の断面図を示す。信号変換基板２０と基板１３とを固定し、電気的に導通させるコネクタ２１のコンタクト１７は、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、支点位置が第１の挿入部２１Ａ側に寄っている。したがって、第２の挿入部２１Ｂに形成されているコンタクト１７の端部には、梃子の原理により基板１３をしっかりとホールドするように圧力がかかる。また、図１７には、基板１３側からコネクタ２１を見た図を示す。

信号変換基板２０が横型に配置されてなる信号伝送用コネクタ２を用いた伝送システムの構成を図１８に示す。一対の信号伝送用コネクタ２が、光ファイバ１０によりつながれ、これを、一対のＳＥＲＤＥＳが実装された基板１３と接続することで、データ通信システムを実現する。

ここで、図１９（ａ）に、コネクタ２１部分の断面図を示し、図１９（ｂ）に、基板１３側コネクタ受け部分の断面図を示す。なお、上述したコネクタ２１に固定された信号変換基板２０と光ファイバ１０は、一体のコネクタハウジング２２内に実装されているものとする。また、光ファイバ１０の端部はフード２３で覆われており、コネクタ２１と信号変換基板２０は、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）対策のための電磁シールドと、発生した熱を放熱させるための放熱板を兼用する金属板金２４で囲われている。また、光ファイバ１０は、光信号を伝送するための光ファイバと、当該光ファイバを覆うテンションメンバと、当該テンションメンバを覆うゴム等の被覆線とからなっており、シリコン基板に固定するために、テンションメンバをシリコン基板に貼り付けている。

また、基板１３は、コネクタ２１を受けるハウジング２５が搭載されており、当該ハウジング２５は金属板金で形成されている。なお、ハウジング２５を基板側に延長して面積を拡大するようにすれば、放熱特性を向上することができる。また、信号伝送用コネクタ２が基板１３に接続された場合、信号伝送用コネクタ２に形成されている板金と基板１３に形成されている板金とが金属的に接触するので、信号伝送用コネクタ２が発する熱を基板１３側の受け用板金に効率よく伝達することができ、放熱特性を向上することができる。

このように構成される信号伝送用コネクタ２は、光ファイバ１０を固定し、所定の信号変換を行う信号変換基板２０と、信号変換基板２０が固定的に接合される第１の挿入部２１Ａと、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装されている基板１３を挿脱可能に接続する第２の挿入部２１Ｂを有するコネクタ２１とを備えるので、信号変換基板２０に実装されている光電変換素子１６ＡとＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａを電気的に最短距離で結ぶことができ、従来のように、高周波特性悪化の要因となっていた突起部（スタブ）が形成されているＳＦＰコネクタ端子や、メンテナンスが困難なフェルールを用いないので、高周波数帯域までほとんど損失させることなく信号透過特性を維持することができる。

また、信号伝送用コネクタ１，２は、図２０に示すように、光ファイバ１０を固定し、所定の信号変換を行う信号変換基板３０のみで構成されていても良い。このような場合には、コネクタ３１は、信号変換基板３０が挿脱可能に接続される第３の挿入部３１Ａと、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装されている基板１３と固定的に接合される第４の挿入部３１Ｂを有する。

信号変換基板３０は、光信号を送受信する光トランシーバであって、シリコン基板上にＶ溝が形成され、光ファイバ１０と光導波路とが当該Ｖ溝に沿って高精度に結合され、かつ、光導波路の端面に形成されている４５°のミラーにより、基板上に実装された光電変換素子３０Ａと光ファイバ１０とがカップリングされる。

ここで、図２１（ａ）に、コネクタ３１の第４の挿入部３１Ｂ側に基板１３が接合された後、第３の挿入部３１Ａに信号変換基板３０が挿入される前のコネクタ３１の断面図を示し、図２１（ｂ）に、第３の挿入部３１Ａに信号変換基板３０が挿入された時のコネクタ３１の断面図を示す。信号変換基板３０と基板１３とを固定し、電気的に導通させるコネクタ３１のコンタクト１７は、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、支点位置が第４の挿入部３１Ｂ側に寄っている。したがって、第３の挿入部３１Ａに形成されているコンタクト１７の端部には、梃子の原理により基板１３をしっかりとホールドするように圧力がかかる。また、図２２には、基板１３側からコネクタ３１及び信号変換基板３０を見た図を示す。

また、コネクタ３１には、基板１３と係合される係合部Ｂが形成されており、基板１３には、係合部Ｂと係合される係合孔Ｃが形成されている。係合部Ｂと係合孔Ｃとは半田付けにより結合される。

高域周波数においては、コネクタ端子と基板間のインピーダンスマッチングも無視できない劣化要素となり、コネクタ端子がハウジングから突出している場合には、コネクタと基板の接触部の誘電率が変化し、インピーダンスのミスマッチを起こす場合がある。したがって、上述のように、コネクタ端子をハウジングから飛び出させることなく基板と結合する構造にすると、接触部における誘電率の変化が起こらないため、インピーダンスのミスマッチの問題を回避することができ、周波数特性を向上することができる。

また、基板１３に固定的に接合されたコネクタ３１に、信号変換基板３０を接続する伝送システムの構成を図２３に示す。信号変換基板３０を有する一対の信号伝送用コネクタ３が、光ファイバ１０によりつながれ、これを、一対のＳＥＲＤＥＳが実装された基板１３と接続することによりデータを送受信するシステムを実現する。

ここで、図２４（ａ）に、信号伝送用コネクタ３の信号変換基板３０の断面図を示し、また、図２４（ｂ）に、コネクタ３１が接合されている基板１３の断面図を示す。図２４（ａ）に示すように、光ファイバ１０の端部は、フード３１で覆われており、信号変換基板３０は、一体のハウジング３２内に実装されており、ＥＭＩ対策のために電磁シールドと、発生した熱を放熱させるための放熱板を兼用する金属板金３３で囲われている。また、光ファイバ１０は、光信号を伝送するための光ファイバと、当該光ファイバを覆うテンションメンバと、当該テンションメンバを覆うゴム等の被覆線とからなっており、シリコン基板に固定するために、テンションメンバをシリコン基板に貼り付けている。

一方、基板１３は、信号変換基板３０を受けるハウジング３４がコネクタ３１を覆うように搭載されており、当該ハウジング３４は金属板金で形成されている。なお、ハウジング３４を基板側に延長して面積を拡大するようにすれば、放熱特性をさらに向上させることができる。また、信号変換基板３０が基板１３に固定されているコネクタ３１に接続された場合、信号変換基板３０に形成されている板金と、基板１３に形成されている板金とが金属的に接触するので、信号変換基板３０が発する熱を基板１３側の受け用板金に効率よく伝達することができ、放熱特性を向上することができる。

このように構成される信号伝送用コネクタ３は、光ファイバ１０を固定し、所定の信号変換を行う信号変換基板３０を備え、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装されている基板１３に接合されているコネクタ３１に接続されるので、信号変換基板３０に実装されている光電変換素子１６ＡとＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａを電気的に最短距離で結ぶことができ、従来のように、高周波特性悪化の要因となっていた突起部（スタブ）が形成されているＳＦＰコネクタ端子や、メンテナンスが困難なフェルールを用いないので、高周波数帯域（２０ＧＨｚ）までほとんど損失させることなく信号等化特性を維持することができる。

また、本発明に係る信号伝送用コネクタが接続される基板１３は、図２５（ａ）に示すように、信号伝送用コネクタが挿入される突起部Ａが形成されている。なお、突起部Ａには、電気信号を送受信するための所定のパターンが形成されている。

ところで、基板を製作する過程において、図２５（ａ）に示すような突起部Ａを形成すると、左右の部分は切り捨てる必要があり、資源を無駄にしてしまう。そこで、図２５（ｂ）に示すように、信号伝送用コネクタの外観形状に沿って突起部Ａの周辺に凹状の切り欠き部Ｄを形成しておく。こうすることにより、資源を有効利用することができる。

また、図２６に示すように、子基板４０上にＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａを実装させ、当該子基板４０を親基板上にリードフレームにより接合する構造であっても良い。この構造では、親基板に突起部Ａや切り欠き部Ｄを形成する必要がなく、資源を有効に利用することができる。

また、図２７に示すように、子基板４１上にＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａを実装させ、当該子基板４１をボードコネクタ４２により親基板上に接合する構造であっても良い。

また、使用する信号が多チャンネルになり、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａの端子数が多くなるとインターポーザを利用する場面が増えてくる。そこで、例えば、図２８に示すように、インターポーザ４３にＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａを実装させ、インターポーザ４３をコネクションとして親基板上に接合する。このような構造にすることにより、インターポーザ４３に形成した接続用パターンに信号伝送用コネクタを接続することで、配線長、インピーダンスの不適合及び半田ボール部のインピーダンス不適合を無くすことができる。また、信号伝送用コネクタを結合するためのハウジング４４を取付ビス４５により基板１３に設置しても良い。

なお、図２５の構造においても、図２８に示したようなハウジング４４を設置しても良い。

また、信号伝送用コネクタは、図示しないレーザ光源、アンプ、ドライバ等の消費電力が大きなチップが実装されており、特に、高周波数の信号を伝送する際には大きな電力が必要となり、高熱を発してしまう。

そこで、本願発明では、図２９及び図３０に示すように、基板に接合されたハウジングに放熱機構を設けることとしている。図２９及び図３０に示したハウジングは、全部または一部に熱伝導性の良い素材、例えば、金属材料で組成されており、これに放熱機構を持たせることで、ハウジングに接触した信号伝送用コネクタから発せられる熱を放熱させる構造になっている。

また、図２９に示したハウジングは、表面に多数の穴Ｅが開けられて放熱フィン構造が形成されており、放熱性能を改善する構造になっている。例えば、周囲が電磁シールドを兼ねた金属板で囲われている信号伝送用コネクタが基板に挿入された場合、信号伝送用コネクタを囲っている金属板と、基板側のハウジングの金属部を接触させる構造にすることにより、さらに放熱特性を改善することができ、かつ、ノイズ対策にもなる。なお、図２９に示したハウジングは、基板に実装されているＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａから発せられた熱も放熱するように、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａもハウジングに含まれるようにしている。

また、図３０に示したハウジングは、上方に別体の放熱フィンＦを付加した構造である。

このようにして、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装された基板に、放熱機構を有するハウジングを設けることにより、信号伝送用コネクタ側の放熱機構を減らすことができ、結果として、信号伝送用コネクタを小型化することができる。

ここで、従来のコネクタによる場合の信号の流れと（図３１）、本発明に係るコネクタによる場合の信号の流れ（図３２）を比較して示す。

図３１に、従来のコネクタのブロック図を示す。マザー基板１３には、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａと、ＳＦＰ（ＸＦＰ）コネクタ５０が実装されている。また、光トランシーバ５１は、ＳＦＰ（ＸＦＰ）コネクタ５０を介してマザー基板１３から供給された電気信号を光信号に変換する電気光変換部５２と、電気光変換部５２で変換された光信号を集光等する第１の光学系５３と、第１の光学系５３と光ファイバを接続する第１の光コネクタ１０４と、光ファイバと接続される第２の光コネクタ５５と、第２の光コネクタ５５から出射された光信号を集光等する第２の光学系５６と、第２の光学系５６から供給される光信号を電気信号に変換する光電気変換部５７とを備える。

電気光変換部５２は、電気信号を光信号に変換するＬＤ（Laser Diode）部５２Ａと、ＬＤ部５２Ａを駆動するＬＤＤ（Laser Diode Driver）部５２Ｂからなっている。また、光電気変換部５７は、光信号を電気信号に変換するＰＤ（Photo Diode）部５７Ａと、ＰＤ部５７Ａから出力された電気信号を電圧信号に変換し、電気信号の波形整形を行うＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）／ＬＡ（Limiting Amplifier）部５７Ｂとからなる。

また、ＳＦＰ（ＸＦＰ）コネクタ５０は、一般的に、光トランシーバ５１が接続される際のガイドと、静電破壊を防止するための電磁シールドと、発生した熱を放熱する役割を果たす板金で覆われている。

また、図３２に、本発明に係るコネクタのブロック図を示す。マザー基板１３には、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａが実装されている。また、一体型光トランシーバ６０は、トランシーバと光ファイバが一体的に構成されており、基板１３が挿入されるコネクタ１２，２１と、コネクタ１２，２１を介してマザー基板１３から供給された電気信号を光信号に変換する電気光変換部６１と、電気光変換部６１で変換された光信号を集光等し、光ファイバに出射する第１の光学系６２と、光ファイバから入射された光信号を集光等する第２の光学系６３と、第２の光学系６３から供給される光信号を電気信号に変換する光電気変換部６４とを備える。

電気光変換部６１は、電気信号を光信号に変換するＬＤ部６１Ａと、ＬＤ部６１Ａを駆動するＬＤＤ部６１Ｂからなっている。また、光電気変換部６４は、光信号を電気信号に変換するＰＤ部６４Ａと、ＰＤ部６４Ａから出力された電気信号を電圧信号に変換し、電気信号の波形整形を行うＴＩＡ／ＬＡ部６４Ｂとからなる。

したがって、本発明に係るコネクタでは、トランシーバと光ファイバは一体構造となっているので、従来必要とされていた第１の光コネクタ１０４及び第２の光コネクタ５５を必要とせず、また、ＳＦＰ（ＸＦＰ）コネクタ５０に代えて、コネクタ１２，２１を用いる。

また、一体型光トランシーバ６０を小型化するために、ＬＤＤ部６１Ｂを基板１３側に設ける構成であっても良い。しかし、一般的に、ＬＤ部６１Ａには、静電対策用のダイオードを構成することは困難であり、ＬＤＤ部６１ＢとＬＤ部６１Ａを分離してしまうと、ＬＤ部６１Ａの静電対策が脆弱化してしまう問題がある。

一方で、本発明に係るコネクタを用いると、上述したように非常に良好な静電対策を実現できるので、ＬＤＤ部６１ＢとＬＤ部６１Ａとを分離して構成することができる。したがって、ＬＤＤ部６１Ｂを一体型光トランシーバ６０に設けない構成にした場合、構成要素の小規模化を図ることができるので、トランシーバの小型化が実現でき、また、ローコスト化を実現できる。また、ＬＤＤ部６１Ｂの消費電力は大きいので、光トランシーバ全体の発熱量を減らすことができ、これもトランシーバの小型化及び信頼性の改善に貢献することができる。

また、ＬＤＤ部６１Ｂには、搭載されているＬＤ部６１Ａに対応するバイアス電流値、変調電流値等の情報を入力するのが一般的であるが、ＬＤＤ部６１Ｂが基板側に実装される構成では、光トランシーバが他の光トランシーバに交換された場合に生じるパラメータ変化に対応することが困難である。

そこで、図３３に示すように、一体型光トランシーバ６０に可変抵抗器６５を設け、可変抵抗器６５から出力された情報を、コネクタ１２，２１を介して基板１３に搭載されているＬＤＤ部６１Ｂに供給する構成にすることにより上述した問題を解決する。

ＬＤＤ部６１Ｂには、ＬＤ部６１Ａのバイアス電流値、変調電流値等の情報が電圧値として入力されるので、可変抵抗器６５を、予め、ＬＤ部６１Ａのパラメータに適合する電圧になるように調整しておく。したがって、コネクタ１２，２１に基板１３が挿入されたときに、可変抵抗器６５からＬＤＤ部６１Ｂに電圧値を供給するので、光トランシーバが交換されてＬＤ部６１Ａのパラメータが変化した場合にも対応することができる。また、可変抵抗器の代わりにレーザトリミングの抵抗器等を用いても良い。

また、図３４に示すように、一体型光トランシーバ６０は、ＬＤ部６１Ａのパラメータを記憶したＥＥＰＲＯＭ６６を備えるような構成であっても良い。このような構成にすることにより、コネクタ１２，２１に基板１３が挿入されたときに、基板１３に搭載されているＣＰＵ６７がＥＥＰＲＯＭ６６からＬＤ部６１Ａのパラメータを読み出し、読み出したパラメータに基づいて、Ｄ／Ａ変換部６８でＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換した値をＬＤＤ部６１Ｂに供給する。また、ＥＥＰＲＯＭをシリアルタイプのものにすることにより、信号線の数を節約できるので、コネクタ１２，２１に並設されるコンタクト１７の数を減らすことができる。

また、近年、LCD（Liquid Crystal Display）やPDP（Plasma Display Panel）といったいわゆるフラットパネルテレビの普及が加速している。これらテレビはその特徴である薄型を強調しやすい、ディスプレイ部分（以下、Sink側という。）とチューナーを内蔵した本体部分（以下、Source側という。）を分離した形式採用する製品ラインナップが登場している。

Source機器とSink機器間の伝送規格としては、主にコンピュータ系で普及しているDVI（Digital Visual Interface）とコンスーマー領域で今後大きく普及していくと予想されているHDMI（High-Definition Multimedia Interface）規格がある。どちらの規格も高速伝送部分の符号化にはTMDS（Transition Minimized Differential Signals）方式を採用している。

TMDS方式は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のチャネル毎のデータ伝送路と、１チャネルのクロック伝送路を設けて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各チャネルの画像信号がベースバンドで伝送される方式である。これとは別に高速シリアルバスよりも伝送速度の遅い双方向シリアル伝送路であるI2C（Inter-Integrated Circuit）バスを有しており、このI2CバスがVESA（Video Electronics Standards Association）で策定したプラグアンドプレイ用のDDC（Display Data Channel）規格用伝送路として用いられている。

従来からSource機器とSink機器を結ぶ伝送媒体としてメタル線が使用されてきている。

しかしながら、より鮮明な画像をより大画面で楽しみたいという人間の欲求に対しては伝送容量の増大が避けられない。従来のメタル線では高速伝送になるにつれ、信号が減衰しやすくビットエラーが生じるため、伝送距離は数メートル程度に限られてしまうという欠点があった。

さらに、信号の減衰を少しでも抑制しようとするあまり線材径を太くせざるを得ないという状況に加え、高速になるにつれメタル線が受ける電磁波の影響が大きくなるためシールド対策も必要に迫られ、伝送距離を伸ばせたとしてもその外見や取り扱いやすさは大きな犠牲を強いられていた。

また、このような対策を施したとしても、ノイズの流入又は流出や、回路の作りこみといったアナログ的な要因により、ある機器には正常に動作するが別の機器では正常に動作しない、といった相性問題を抱えていた。高速伝送になるにつれ問題はさらに顕在化してくると考えられる。

また、実際の配置を考えてみると壁掛けにした際、本体部分はＡＶラックといったＤＶＤ等の周辺機器を同時に収納する箇所にまとめて設置され、ディスプレイとは離れた場所に位置することが多い。現在、主流となっている伝送方式で製品化する場合、いくらＬＣＤやＰＤＰ自体が薄くとも壁掛けにした時点で上述のような外見が太くて取り扱いづらいメタルケーブルが壁からぶら下がってしまうと美観を損ね、結果的に商品価値を損ねてしまうという欠点がある。

一方、このようなメタル線の欠点を克服すべくコンピュータディスプレイと本体を接続する手段として特開２００２−３６６３４０号公報のような光素子とファイバを用いた遠距離伝送方式が提案されているが、低速の双方向通信にはメタル線を使用するため、高速信号伝送に光ファイバを使用してもその伝送距離はメタル線の減衰距離に依存する上、メタル線を使う以上ケーブル径の増大は否めない。また、特開２００３−２７３８３４号公報では、低速双方向通信にメタル線を使用せず長距離化を可能とするものであり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、クロック、低速用に各１本ずつ光ファイバを使用するのではなく、波長多重の技術によって使用本数を削減している。しかし、波長ごとに異なるＬＤが必要なのはもちろんのこと、合波又は分波も必要となるが、電気部品に比べコストが高く、システム全体として民生用に受け容れられる価格帯での製造は極めて困難となってしまうといった問題を抱えている。

また、光ファイバとの接続は、通常、例えばＬＣコネクタ、ＳＣコネクタといった業界標準の光コネクタを採用していることがほとんどである。しかし、光システムを家庭内に導入する場合を考えると、光コネクタは次のような理由により好ましくない。

第一に、安全上の問題がある。光コネクタであるためシステム側との接続する場合、ユーザが光を直接覗き込んでしまうことが考えられる。通常、アイセーフティが考慮されており直視した場合でも問題ないような設計となっているものの、直視してしまうような状況となること自体、家庭内では望ましくない。

第二に、コネクタの挿抜にともなう光量減衰問題がある。光コネクタには高い実装精度が要求されており、接合間に異物が混入すると光量減衰を招いてしまう。挿抜にともない埃や手の油分の付着といった端面汚濁、さらには端面損傷が十分考えられる。従来、専門知識を持った業者が扱うことしか想定していないので、端面クリーニングを施す等で対策していたが、一般ユーザには伝送線の接続のたびに端面クリーニングをするという行為自体煩わしい。光コネクタはコンスーマーに広く普及させるうえで障害になる。したがって、従来は、端面汚れ等不確定な光量損失を見込んで設計しなければならず、光伝送システムの設計マージンを圧迫していた。

第三に、コストの問題がある。高速伝送用に用いられる光ファイバは一般的にガラスファイバが使用されるが、そのコア径は５０ｕｍ〜６２．５ｕｍである。このコアに光を結合させなければならないため、必然的に実装精度はミクロンオーダーとなってしまう。さらに部品点数も多くなるため、コスト高となってしまう。光コネクタにかかるコスト上昇分は電気部品のそれよりもはるかに高い。家庭内に広く普及させるためには低コスト化は必須である。

以上のような理由により、光コネクタはコンスーマー領域への普及に対し大きな足かせとなっていた。

本発明はこれらの問題点の低減を図ることを目的としてなされたものである。

そこで、本発明では、ＬＣＤやＰＤＰに代表されるフラットパネルディスプレイ（Sink機器）とチューナー内蔵本体（Source機器）間の接続において、取り扱い性に優れた光モジュールを提供し、美観を損なうことなく、高解像度の映像信号伝送可能な光伝送システムを提供することも目的の一つとしている。

ここで、第１の実施形態（外付け型）として、信号送受信システムの全体構成図を図３５に示す。なお、信号送受信システムは、現行製品に搭載されているＩ／Ｆをそのまま使用できる利点があり、また、テレビ信号（映像信号および音声信号）Ｓ１が送信機（Source機器）に入力され、入力されたテレビ信号Ｓ１の中から、送信機内部にあるチューナー回路によって指定されたチャンネルのテレビ信号を選択して増幅される形態であっても良いし、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＨＤＤ（Hard Disc Drive）等のストレージメディアから読み出した信号Ｓ２が入力される形態であっても良い。

信号送受信システムは、信号Ｓ１，Ｓ２が入力される送信機（Source機器）７０と、信号Ｓ１，Ｓ２を受信する受信機（Sink機器）７１と、送信機７０と受信機７１の間における信号の送受信に利用される信号伝送用ケーブル７２とから構成される。

信号伝送用ケーブル７２は、図３６に示すように、両端に外付けユニット７３，７４を有している。外付けユニット７３は、ＲＧＢＩ／Ｆコネクタ７５と、制御信号Ｉ／Ｆコネクタ７６と、ＲＧＢＩ／Ｆデバイス７７と、論理回路部（Ｌｏｇｉｃ）７８と、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａと、光モジュール７９を備え、送信側となるSource機器７０が接続される。また、外付けユニット７４は、ＲＧＢＩ／Ｆコネクタ８０と、制御信号Ｉ／Ｆコネクタ８１と、ＲＧＢＩ／Ｆデバイス８２と、論理回路部（Ｌｏｇｉｃ）８３と、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａと、光モジュール８４を備え、受信側となるSink機器７１が接続される。

また、外付けユニット７３は、Source機器７０から供給されたＲＧＢ信号がＲＧＢＩ／Ｆコネクタ７５、ＲＧＢＩ／Ｆデバイス７７を介してＬｏｇｉｃ７８に供給され、一方、Source機器７０から供給された制御信号（リモコン等の信号）が制御信号Ｉ／Ｆコネクタ７６を介してＬｏｇｉｃ７８に供給される。Ｌｏｇｉｃ７８は、ＲＧＢ信号と制御信号とを合成（多重化）し、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａに供給する。ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａは、供給された合成信号をシリアライズ（シリアル信号化）し、光モジュール７９に供給する。光モジュール７９は、本発明に係る信号伝送用コネクタ１，２，３であって、ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａから供給された信号（電気信号）を光信号に変換し、変換後の光信号を光ファイバを介して高速に他方の外付けユニット７４に送信する。

また、外付けユニット７４は、光ファイバを介して高速に供給される光信号をＬｏｇｉｃ８３により制御されている本発明に係る信号伝送用コネクタ１，２，３である光モジュール８４で受信し、受信した光信号を電気信号に変換し、変換後の電気信号をＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａに供給する。ＳＥＲＤＥＳチップ１３Ａは、供給された電気信号をデシリアライズ（パラレル信号化）し、Ｌｏｇｉｃ８３に供給する。Ｌｏｇｉｃ８３は、供給された信号（多重化されているＲＧＢ信号及び制御信号）をＲＧＢ信号と制御信号に分離し、ＲＧＢ信号をＲＧＢＩ／Ｆデバイス８２に供給し、制御信号を制御信号Ｉ／Ｆコネクタ８１に供給する。ＲＧＢＩ／Ｆデバイス８２は、供給されたＲＧＢ信号をＲＧＢＩ／Ｆコネクタ８０へ供給する。Sink機器７１は、ＲＧＢＩ／Ｆコネクタ８０からＲＧＢ信号を受信し、制御信号Ｉ／Ｆコネクタ８１から制御信号を受信する。

また、Sink機器７１からSource機器７０へ低速（数十Mbps程度）ではあるが、上り信号も存在する。Sink機器７１から制御信号が制御信号Ｉ／Ｆコネクタ８１を通じて下り信号とは逆の順路で光モジュール８４へと伝送される。一方の外付けユニット７３の光モジュール７９により光信号に変換された後、光ファイバを経由しSource機器７０に供給される。外付けユニット７３は、外付けユニット７４から供給された信号を光モジュール７９により、電気信号に変換し、ＲＧＢＩ／Ｆコネクタ７５及び制御信号Ｉ／Ｆコネクタ７６へと伝送し、Source機器７０内の受信回路に伝送される。

また、Source機器７０及びSink機器７１は、外付けユニット７３，７４を接続するためのインターフェースの形状がメス型となっており、また、外付けユニット７３，７４は、各機器と接続するためのインターフェースの形状がオス型となっている。したがって、Source機器７０と一方端の外付けユニット７３、Sink機器７１と他方端の外付けユニット７４は、直接嵌合する形態をとる。

但、外付けユニット７３がある程度奥行きを持つ場合、Source機器７０との接続には直接嵌合する形態ではなく、短い中継ケーブル（数十ｃｍ程度）を介して接続した方がよい場合があるので、使用状況に応じた形態であっても良い（図３７）。

このように第１の実施の形態では、一般的なコア径５０ｕｍのマルチモードファイバの場合で１００ｍ以上の伝送も可能となり、加えて従来よりも細くしなやかで美観に優れた配線を提供することが可能となる。

つぎに、第２の実施形態について説明する。第２の実施の形態は、信号伝送用ケーブル７２の両端に、光モジュール７９，８４のみが形成されているパターンである（図３８）。なお、光モジュール７９，８４は、上述した本発明に係る信号伝送用コネクタ１，２，３に対応するものである。

信号の流れは、図３９に示すように、上述した第１の実施形態と同じであるが、信号伝送用ケーブルの両端部を光モジュールにすることによって、Source機器及びSink機器にＳＥＲＤＥＳチップ以降を取り込むため、コネクタ類の冗長部品を削減できる。また、外付けユニットが不要となり大幅にサイズを減少することができ、ユーザの利便性が向上する。

また、Source機器７０と嵌合する一方側の外付けユニット７３の光モジュール７９のＬＤ部は、性能および価格の面で波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface Emitting Lasers）が有力候補であるが、ファブリペローレーザでも構わない。

また、ＬＤＤ部により変調された光信号は、映像信号のベースバンド信号を含むため、例えば、１０８０ｐ＠６０Ｈｚの場合で４．５Ｇｂｐｓ相当となる。したがって、Source機器７０と接続される側の光モジュール７９のＬＤＤ部及びＬＤ部は、高速デバイスを使用する必要がある。

また、Sink機器７１と嵌合する他方側の外付けユニット７４の光モジュール８４は、受信した光信号をＰＤ部で受光し、直ちにＴＩＡ部で電圧信号に変換し、変換後の電圧信号をＬＩＡ部で波形整形し、Sink機器７１に伝送する。

ところで、両光モジュール７９，８４は、低速上り信号の伝送（Sink機器７１からSource機器７０への信号伝送）も担う。低速上り信号伝送に関わるSink機器７１と嵌合する他方側の光モジュール８４のＬＤＤ部、ＬＤ部や、Source機器７０と嵌合する一方側の光モジュール７９のＰＤ部、ＴＩＡ部、ＬＩＡ部は、高速デバイスを必要とせず、安価な低速デバイスを使用することができる。

さらに、光モジュール７９，８４は、電気光変換及び光電気変換をモジュール内部で完結することができるので、各デバイスのパッケージサイズを大きくても４ｍｍ×４ｍｍ程度以下とすることができ、モジュール内にその他ＬＳＩ等を含まないため光モジュール全体のサイズ小さくできる利点がある。

また、光ファイバの芯線は、ファイバ結合ブロックにてＬＤ部又はＰＤ部に結合し光軸調整を行う。なお、図４０に示すように光ファイバは、通常、テンションメンバと呼ばれる張力対策線材（鋼線、ケプラ等）が被覆内に設けられているため、光ファイバ自体の固定には例えばモジュール筐体、あるいは内部で接着等によって固定する。光ファイバ部分は、上述の通り固定されており着脱することはできない。

また、信号伝送用ケーブル７２（図４１（ａ））は、結合する際には、１芯ファイバで双方向伝送しても良いし（図４１（ｂ））、上り信号、下り信号それぞれ１芯ずつ計２芯のファイバで構成しても構わない（図４１（ｃ））。このように、光モジュール７９，８４は、内部で光が終端されて外部には漏洩しない構造となっていることが特徴である。したがって、家庭内に普及した際に懸念されるアイセーフティや、光ファイバ端面の汚濁損傷問題が軽減され、ユーザに光を意識させることなく、高速伝送媒体提供が可能となる。

また、インターフェースとなる光モジュール７９，８４は、高速なベースバンド伝送でも対応できるよう数Ｇｂｐｓ以上の特性を有する高速モジュールである。図４２に外観を示す。光モジュール７９，８４は、内部デバイスを駆動できる程度（１Ａ程度）の電源供給可能な電源端子及びＧＮＤ端子を有し、少なくとも、信号端子とを併せて、計６本以上の電極で構成される。機器間の信号の分離や電源の強化等を考慮し、さらに電源及びＧＮＤ端子を付加しても良い。なお、光モジュール７９，８４は、インターフェースがオス型形状であっても良いし（図４２（ａ））、メス型形状であっても良い（図４２（ｂ））。また、図示しないが、本体側のコネクタの実装はシリアライザおよびデシリアライザの信号端子と最短距離となるよう実装される。

上述のように光モジュール７９，８４は、構造がシンプルであるので、小型化に適している。光モジュール７９，８４のインターフェースで挿抜可能であるため、例えばSource機器がＡＶラック等の中に収納されておりコード取入れ口が数ｃｍであるような場合においても、光モジュール部だけ取入れ口を通過すればSource機器７０及びSink機器７１の接続は可能となる。外付けユニットに付随して使用する場合においても取り扱い性に優れる。

つぎに、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、光モジュール７９，８４が各機器に固定される形態である（図４３）。光モジュール７９，８４により着脱しなくても良い構成に使用される。なお、図４３では、光モジュール７９は、外付けユニット７３と一体的に構成され、また、光モジュール８４は、外付けユニット７４と一体的に構成されている。このような構成によると、光モジュール７９，８４での着脱が不要となるため、部品点数が減り低コストで美観に優れた配線を提供することができる。また、第１の実施形態と同様に、Source機器７０との接続部分に短い中継ケーブルを介した接続であっても良い（図４４）。

したがって、第１の実施形態乃至第３の実施形態にすることにより、目立つことなく美観に優れ、かつ高解像度の映像信号に適用可能なスケーラビリティのある配線システムを提供できる。また、信号伝送用ケーブルの両端を光モジュールで構成することにより、アイセーフティに一層配慮が可能となり、光ファイバ端面の汚濁、損傷等を考慮する必要がなく、光学設計マージンに余裕を持たすことができ、インターフェースがコネクタ形状であるため、従来どおりの使い勝手を提供することができ、さらに、メタル線の伝送距離限界をはるかに上回る伝送距離を提供できる。

また、Source機器からSink機器に伝送する信号を光にすることで、ケーブルを媒介してノイズの流出入を低減させることができ、ＥＭＩ対策に要する設計工数削減及びコスト削減が期待でき、また、ＤＶＩに代表されるような機器間の接続相性問題がなくなり、また、更なる高解像度対応となった場合でも、光のスケーラビリティによって、長距離化してもケーブル径を太くすることなく美観に優れた光伝送システムを提供できる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは勿論である。

本発明に係る信号伝送用コネクタの第１の構成を示すブロック図である。図１に示す信号伝送用コネクタをシールド用板金ハウジングにより収納する場合の外観図である。シールド用板金ハウジングの構成を示す外観図である。図１に示す信号伝送用コネクタがシールド用板金ハウジングにより収納された様子を示す外観図である。本発明に係る信号伝送用コネクタに備えられているコネクタの説明に供する図である。本発明に係る信号伝送用コネクタに備えられているコネクタと光電変換基板が接合される第１の形態を示す図である。本発明に係る信号伝送用コネクタに備えられているコネクタと光電変換基板が接合される第２の形態を示す図である。信号変換ブロックとＳＥＲＤＥＳチップが実装されている基板がコネクタに挿入される前後を示す断面図である。コネクタに基板が挿入される際の様子を示す図である。本発明に係る信号伝送用コネクタを用いて一方の基板から他方の基板へ信号を伝送するシステムの説明に供する図である。本発明に係る信号伝送用コネクタの周波数に対する信号透過特性を示す図である。本発明に係る信号伝送用コネクタの第２の構成を示す外観図である。図１２に示す信号伝送用コネクタをシールド用板金ハウジングにより収納する場合の外観図である。シールド用板金ハウジングの構成を示す外観図である。図１３に示す信号伝送用コネクタがシールド用板金ハウジングにより収納された様子を示す外観図である。信号変換基板が接続された後、ＳＥＲＤＥＳチップが実装されている基板がコネクタに挿入される前後を示すコネクタの断面図である。コネクタに基板が挿入される際の様子を示す図である。本発明に係る信号伝送用コネクタを用いて一方の基板から他方の基板へ信号を伝送するシステムの説明に供する図である。信号伝送用コネクタと、基板の断面図を示す。本発明に係る信号伝送用コネクタの第３の構成を示す外観図である。ＳＥＲＤＥＳチップが実装されている基板がコネクタに挿入された後、信号変換基板が挿入される前後を示す断面図である。コネクタに基板と、信号変換基板が挿入される際の様子を示す図である。本発明に係る信号伝送用コネクタを用いて一方の基板から他方の基板へ信号を伝送するシステムの構成を示す図である。信号伝送用コネクタと、コネクタが接合された基板の断面図を示す。信号伝送用コネクタが接続される基板の第１の形態を示す図である。信号伝送用コネクタが接続される基板の第２の形態を示す図である。信号伝送用コネクタが接続される基板の第３の形態を示す図である。信号伝送用コネクタが接続される基板の第４の形態を示す図である。基板に設けられるハウジングの第１の形態を示す図である。基板に設けられるハウジングの第２の形態を示す図である。従来のコネクタの信号の流れを示すブロック図である。本発明に係るコネクタの信号の流れを示す第１のブロック図である。本発明に係るコネクタの信号の流れを示す第２のブロック図である。本発明に係るコネクタの信号の流れを示す第３のブロック図である。信号送受信システムの第１の実施例を示すブロック図である。図３５に示す信号伝送用ケーブルの構成を示すブロック図である。図３５に示す第１の実施例の他のパターンを示すブロック図である。信号送受信システムの第２の実施例を示すブロック図である。図３８に示す信号伝送用ケーブルの構成を示すブロック図である。光ファイバの断面図である。光モジュールの構成を示すブロック図である。光モジュールの外観図である。信号送受信システムの第３の実施例を示すブロック図である。図４３に示す第３の実施例の他のパターンを示すブロック図である。従来の光伝送システムにおいて使用する信号伝送用コネクタの構成を示す外観斜視図である。ＳＦＰコネクタの外観を示す図である。ＳＦＰコネクタのコネクタ端子を示す図である。ＳＦＰコネクタのＳＦＰコネクタ端子の周波数に対する信号透過特性を示す図である。

符号の説明

１，２，３信号伝送用コネクタ、１０光ファイバ、１１信号変換ブロック、１２，２１，３１コネクタ、１２Ａ，２１Ａ第１の挿入部、１２Ｂ，２１Ｂ第２の挿入部、１３基板、１４固定部、１５モールドレンズ部、１６光電変換基板、１６Ａ光電変換素子、１７コンタクト、２０，３０信号変換基板、２２コネクタハウジング、２３フード、２４，３３金属板金、２５，３２，３４ハウジング、３１Ａ第３の挿入部、３１Ｂ第４の挿入部

Claims

光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換素子を実装する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、
上記信号変換ブロックが固定的に接合される接合部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板の接続端子が挿脱可能に接続される接続部を有するコネクタとからなることを特徴とする信号伝送用コネクタ。
上記信号変換ブロックは、上記信号変換素子が上記固定部に固定されている上記光ファイバの端面に対して平行又は垂直になるように組み合わさってなることを特徴とする請求項１記載の信号伝送用コネクタ。
上記信号変換ブロックは、半田付けにより上記接合部に固定的に接合されることを特徴とする請求項１記載の信号伝送用コネクタ。
上記信号変換部表面には、接合用のスルーホールが複数形成され、
上記接合部表面には、接合用の接合端子が複数形成され、
各接合端子が各スルーホールに嵌合され、各嵌合箇所を半田付けし、固定的に接合されることを特徴とする請求項１記載の信号伝送用コネクタ。
上記接続部は、凸状に形成されている上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続されることを特徴とする請求項１記載の信号伝送用コネクタ。
上記接続部は、親（マザー）基板上にリードフレーム又はコネクタにより接合されている上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続されることを特徴とする請求項１記載の信号伝送用コネクタ。
上記接続部は、親基板と信号処理回路を中継するためのインターポーザである上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続されることを特徴とする請求項１記載の信号伝送用コネクタ。
上記接続部は、上記信号変換ブロックが発生する熱を放熱する放熱構造よりなる、又は放熱フィンを有するハウジングが形成されている上記信号処理回路基板の接続端子と挿脱可能に接続されることを特徴とする請求項１記載の信号伝送用コネクタ。
光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、
上記信号変換ブロックが挿脱可能に接続される接続部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板が固定的に接合される接合部を有するコネクタとを備え、
上記接合部は、上記信号処理回路基板と固定的に接合されるように係合部を有することを特徴とする信号伝送用コネクタ。
上記信号変換ブロックは、上記信号変換部が上記固定部に固定されている上記光ファイバの端面に対して平行又は垂直に組み合わさってなることを特徴とする請求項９記載の信号伝送用コネクタ。
光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換素子を実装する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、上記信号変換ブロックが固定的に接合される接合部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板の接続端子が挿脱可能に接続される接続部を有するコネクタとからなるコネクタ部と、
内側に突出して形成されてなる出縁部を有するハウジングとを備え、
上記コネクタ部は、上記出縁部が差し込まれる出縁差込部を有し、上記ハウジングに収納されることにより静電遮蔽されることを特徴とする信号伝送用コネクタ。
パラレル信号をシリアル信号に変換する信号変換部を有する基板を接続する接続コネクタと、
上記基板から上記接続コネクタを介して供給された電気信号を光信号に変換する電気光信号変換部と、
上記電気光信号変換部により変換された上記光信号を集光する第１の光学系と、
上記光学系から出射される光信号を伝送する光ファイバと、
上記光ファイバから伝送されてきた光信号を受信する第２の光学系と、
上記第２の光学系で受信した光信号を電気信号に変換し、変換後の上記電気信号を上記基板に供給する光電気信号変換部とを備え、
上記接続コネクタは、光ファイバの端部を固定する固定部と、光信号を集光する集光部と、信号を変換する信号変換素子を実装する信号変換部とが組み合わさってなる信号変換ブロックと、上記信号変換ブロックが固定的に接合される接合部と、信号処理回路が実装されてなる信号処理回路基板の接続端子が挿脱可能に接続される接続部を有するコネクタとからなることを特徴とする光トランシーバ。
上記電気光信号変換部は、
上記コネクタを介して供給された電気信号を光信号に変換するレーザダイオードと、
上記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動部とからなることを特徴とする請求項１２記載の光トランシーバ。
上記光電気信号変換部は、
上記第２の光学系から供給された光信号を受光するフォトディテクタと、
上記フォトディテクタで受光された光信号を電気信号に変換するＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）部と、
ＴＩＡ部で変換された上記電気信号の波形を整形するＬＩＡ（Limiting Amplifier）部とからなることを特徴とする請求項１２記載の光トランシーバ。