JP7484891B2 - 信号伝送装置、および信号伝送方法 - Google Patents
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Description
差動信号を用いることで、ノイズの影響を低減した高品質なデジタル信号を伝送することが可能となる。
しかし、この文献に記載の構成は、内視鏡装置の構成であり、通常のカメラに適用可能な構成とは異なるものである。
差動信号伝送用の信号伝送路を有するフレキシブル基板を有し、
前記フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、
前記信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部は、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路に接続した構成を有するフレキシブル基板を有する信号伝送装置にある。
フレキシブル基板を利用した差動信号伝送処理を実行する信号伝送方法であり、
前記フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、
前記信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記コネクタ内配線からの出力を、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部に伝送し、
さらに、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路を介して差動信号を伝送する信号伝送方法にある。
具体的には、例えば、差動信号伝送用の信号伝送路を有するフレキシブル基板を有し、フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、配置した第1接続部列と第2接続部列を有する。各接続部列の各信号線接続部は、第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介してフレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路に接続した構成を有する。例えば、第1接続部列は、GND信号線接続部と、+信号線接続部、第2接続部列は、GND信号線接続部と、-信号線接続部によって構成される。
本構成により、差動信号の品質を低下させることのない小型のコネクタ構成とフレキシブル基板を利用した信号伝送装置、方法が実現される。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
1.撮像素子と信号処理部間の信号伝送路の構成例について
2.差動信号伝送路の構成例について
3.本開示の信号伝送装置の構成について
4.その他の実施例について
5.本開示の構成のまとめ
まず、撮像素子と信号処理部間の信号伝送路の構成例について説明する。
カメラの撮像素子は、撮像素子を構成する各画素に受光量に応じた電荷を蓄積する。画素の蓄積電荷に応じた電気信号は伝送路を介して信号処理部に出力され、信号処理部において撮像素子出力信号に基づく画像生成処理等が行われる。
図1には、撮像素子10と、信号処理部30、および、撮像素子側で生成したデジタル信号を信号処理部30に転送するための信号路が形成されたフレキシブル基板(FPC:Flexible Printed Circuits)20を示している。
図2(a)は、カメラの断面構成であり、撮像素子10と信号処理部30とこれらを接続するフレキシブル基板(FPC)20の断面を示している。
信号処理部30は、カメラ本体に対して固定された状態である。
すなわち、図2(b)に示すように、撮像素子10は、所定範囲の上下左右、さらに回転方向の移動が許容された状態でカメラに取り付けられている。
このような撮像素子10の動きを阻害しないように、撮像素子10の出力信号の伝送回路としてフレキシブル基板(FPC)20が利用されている。
なお、撮像素子10から信号処理部20に出力される信号は、例えば、撮像素子側でAD変換により生成されたデジタル信号によって構成される差動信号である。
本開示の信号伝送装置の説明の前に、差動信号を伝送するための従来型のフレキシブル基板(FPC)を用いた信号伝送構成例について説明する。
図3に示すフレキシブル基板20aは、逆相の2つの電流(+,-)を伝送する一対の差動信号線ペアが複数組設けられ、さらに、各差動信号線ペアに一本のGND信号線を対応させて設定した構成となっている。
図3の左側に示すように、「撮像素子側コネクタとの接続部」は、上部からGND信号線,+信号線,-信号線、・・・この3本の信号線の繰り返し構成であり、これらの信号線が、順次、コネクタに構成された接続部(ピン)に接続する構成となっている。
このように、コネクタに形成する各信号線の接続部(ピン)の位置を隣接信号線ごとにずらすことで、コネクタの小型化軽量化を実現している。
特に、1つの差動信号を送信するための差動信号線ペアである+信号線と,-信号線とのコネクタ上の接点位置が大きくずれており、これによりフレキシブル基板20aに対する出力位置、出力タイミングのずれが発生し、伝送する差動信号の品質低下を発生させる可能性がある。
このような高速差動信号を伝送する場合、図3に示す構成では、伝送に必要な信号品質を確保できず、必要なデータ伝送量が確保できないという問題がある。
例えば、図4に示すような構成である。
「NC」はフレキシブル基板20bの信号線に接続されないコネクタの接続部(ピン)である。すなわち、NCは非接続(Non-Connected)ピンである。
このコネクタはいわゆる「基板対基板コネクタ」とよばれるコネクタであり、コネクタの2つのライン各々の接続部(ピン)にそれぞれ異なる基板を接続可能とした構成である。
この接続は、コネクタ内に構成された導体(金メッキニッケル等)や、導体(銅等)の各導体を介して行われる。
すなわち、図5の左側に示す「撮像素子側コネクタとの接続部」は、基板対基板コネクタ(プラグ)を上部から観察して、コネクタの長辺方向に配列されたコネクタ内部の導体に接続する個別の接続部を示している。
図5に示すフレキシブル基板20cは、図3と同様、逆相の2つの電流(+,-)を伝送する一対の差動信号線ペアを複数組、有し、さらに、各差動信号線ペアに一本のGND信号線を対応させて設定した構成となっている。
図5に示す例は、「撮像素子側コネクタとの接続部」の一方のライン(右側ライン)の接続部(ピン)のみを利用して、上部からGND信号線,+信号線,-信号線、・・・これらの繰り返し構成の接続部とする。他方のライン(左側ライン)は、「NC」、すなわち、フレキシブル基板20cの信号線に接続しない構成とする。
次に、本開示の信号伝送装置の構成について説明する。
なお、以下に説明する本開示のフレキシブル基板も先に図1、図2を参照して説明したように撮像素子10と信号処理部30間の信号伝送路として利用され、撮像素子10と信号処理部30とはコネクタ11,31で接続された構成である。
図6の左側に示す「撮像素子側コネクタとの接続部」は、上部に示すように、基板対基板コネクタ(プラグ)18aの上部から見た図に相当する。
すなわち、図6の左側に示す「撮像素子側コネクタとの接続部」は、基板対基板コネクタ(プラグ)18aを上部から観察して、コネクタの長辺方向に配列されたコネクタ内部の導体に接続する個別の接続部を示している。
これらは、フレキシブル基板100の表面側に存在する接続部は、フレキシブル基板100の配線である信号伝送路とコネクタ内配線(=撮像素子側に接続された配線)との接続部に相当する。
すなわち、図6に示す配線部101の信号線はフレキシブル基板100の裏面側に構成された配線部である。
このような構成とすることで、高品質な高速差動信号の伝送が可能となる。
図7(a)に示す断面構成は、先の図2(a)に示した図と同様の断面図である。ただし、フレキシブル基板(FPC)100と撮像素子10や信号処理部30との接続部に「基板対基板コネクタ18,19」を利用している。
図7(b)は、左側がフレキシブル基板側であり、右側が撮像素子側である。
フレキシブル基板側には、基板対基板コネクタ(プラグ)18aが構成され、撮像素子側には、基板対基板コネクタ(レセプタ)18bが構成されている。プラグと、レセプタを係合させることにより、コネクタ接続が行われ、フレキシブル基板20の配線と撮像素子10の配線との接続がなされる。
この接続は、図7(b)に示すコネクタ内に構成された導体(金メッキニッケル等)や、導体(銅等)の各導体を介して行われる。
図8(a)は、断面A~Cの位置を説明するための平面図であり、図6左側に示す「撮像素子側コネクタとの接続部」の一部構成に相当する。
図8(b)は、断面A~C各々の詳細図である。
なお、この断面Bの+信号線141は、断面Aの第1接続部列111の+信号線接続部121とVIA130を介して接続されている。
なお、この断面Cの-信号線142は、断面Aの第2接続部列112の-信号線接続部122とVIA130を介して接続されている。
断面A、すなわち、フレキシブル基板100の表面の第1接続部列111に+信号線接続部121が形成され、第2接続部列112に-信号線接続部122が形成された位置の断面について説明する。
従って、一対の差動信号を伝送する信号線ペアのインピーダンス特性に大きな差が発生せず、高品質な差動信号の伝送が可能となる。例えば5GHzのような高速差動信号を伝送した場合にも品質の低下しない差動信号の伝送が可能となる。
次に図9以下を参照してその他の実施例について説明する。
以下に説明する複数の実施例は、いずれも「撮像素子側コネクタとの接続部」構成が、図6を参照して説明したと同様、第1接続部列111と、第2接続部列112が並列ラインとして構成され、さらに、この第1接続部列111と、第2接続部列112の間にVIA(貫通孔)形成部113を有する構成である。
第1接続部列111が、上からGND信号線接続部、+信号線接続部を交互に形成した構成であり、
第2接続部列112が、上からGND信号線接続部、-信号線接続部を交互に形成した構成である。
第1接続部列111が、上からGND信号線接続部、-信号線接続部を交互に形成した構成であり、
第2接続部列112が、上からGND信号線接続部、+信号線接続部を交互に形成した構成である。
すなわち、図9に示す配線部101の信号線はフレキシブル基板200の裏面側に構成された配線部である。
これらは先に図6を参照して説明したと同様の構成である。
ただし、先に図6を参照して説明したと同様、撮像素子10側のコネクタ接続部構成のみを図6に示す構成とした場合でも、高速差動信号の伝送品質の低下を抑制することは可能であり、このような構成も本開示の構成に含まれる。
第1接続部列111が、上からGND信号線接続部、+信号線接続部、GND信号線接続部、-信号線接続部、このパターンを繰り返し形成した構成であり、
第2接続部列112が、上からGND信号線接続部、-信号線接続部、GND信号線接続部、+信号線接続部、このパターンを繰り返し形成した構成である。
これらは先に図6を参照して説明したと同様の構成である。
図11に示す実施例4のフレキシブル基板(FPC)220は、このようにフレキシブル基板(FPC)220の左右端部のコネクタとの接続部を対称的な配置を有さない構成である。
第1接続部列111が、上からGND信号線接続部、+信号線接続部を交互に形成した構成であり、
第2接続部列112が、上からGND信号線接続部、-信号線接続部を交互に形成した構成である。
図6、図9~図11を参照して説明した実施例では、1組の+-信号線ペアに対して1つのGND信号線を設定した構成を持つ。
以下、GND信号線を省略した構成例について説明する。
すなわち、図6を参照して説明した第1実施例の構成にある+信号線と-信号線に挟まれたGND信号線を全て削除し、上下両端のGND信号線、2本のみを残した構成である。
例えば、撮像素子側と信号処理部側で独自に個別のGND信号が得られる構成とすれば、GND信号を撮像素子と信号処理部間で送受信するGND信号線は不要となる。
以上、特定の実施例を参照しながら、本開示の実施例について詳解してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
(1) 差動信号伝送用の信号伝送路を有するフレキシブル基板を有し、
前記フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、
前記信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部は、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路に接続した構成を有するフレキシブル基板を有する信号伝送装置。
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成されている(1)に記載の信号伝送装置。
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部を交互に配置した構成であり、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部を交互に配置した構成である(2)に記載の信号伝送装置。
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成されている(1)に記載の信号伝送装置。
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部を繰り返し配置した構成であり、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部を繰り返し配置した構成である(4)に記載の信号伝送装置。
前記第1接続部列上端と下端のGND信号線接続部と、その間に設定された複数の前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
前記第2接続部列上端と下端のGND信号線接続部と、その間に設定された複数の前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成されている(1)に記載の信号伝送装置。
複数の前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
複数の前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成されている(1)に記載の信号伝送装置。
前記信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部は、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路に接続した構成を有する(1)~(7)いずれかに記載の信号伝送装置。
前記フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、
前記信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記コネクタ内配線からの出力を、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部に伝送し、
さらに、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路を介して差動信号を伝送する信号伝送方法。
具体的には、例えば、差動信号伝送用の信号伝送路を有するフレキシブル基板を有し、フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、配置した第1接続部列と第2接続部列を有する。各接続部列の各信号線接続部は、第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介してフレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路に接続した構成を有する。例えば、第1接続部列は、GND信号線接続部と、+信号線接続部、第2接続部列は、GND信号線接続部と、-信号線接続部によって構成される。
本構成により、差動信号の品質を低下させることのない小型のコネクタ構成とフレキシブル基板を利用した信号伝送装置、方法が実現される。
11 コネクタ
18 基板対基板コネクタ
20 テレキシブル基板
30 信号処理部
31 コネクタ
100 フレキシブル基板
101 配線部
110 コネクタ(プラグ)内導体
111 第1接続部列
112 第2接続部列
113 VIA形成部
121 +信号線接続部
122 -信号線接続部
130 VIA(貫通孔)
141 +信号線
142 -信号線
200 フレキシブル基板
210 フレキシブル基板
220 フレキシブル基板
230 フレキシブル基板
240 フレキシブル基板
Claims (11)
- 差動信号伝送用の信号伝送路を有するフレキシブル基板を有し、
前記フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、
前記信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部は、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路に接続した構成を有するフレキシブル基板を有する信号伝送装置。 - 前記第1接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成されている請求項1に記載の信号伝送装置。 - 前記第1接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部を交互に配置した構成であり、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部を交互に配置した構成である請求項2に記載の信号伝送装置。 - 前記第1接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成されている請求項1に記載の信号伝送装置。 - 前記第1接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部を繰り返し配置した構成であり、
前記第2接続部列は、
GND信号線接続部と、前記差動信号対応の-信号線接続部と、前記差動信号対応の+信号線接続部を繰り返し配置した構成である請求項4に記載の信号伝送装置。 - 前記第1接続部列は、
前記第1接続部列上端と下端のGND信号線接続部と、その間に設定された複数の前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
前記第2接続部列上端と下端のGND信号線接続部と、その間に設定された複数の前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成されている請求項1に記載の信号伝送装置。 - 前記第1接続部列は、
複数の前記差動信号対応の+信号線接続部によって構成され、
前記第2接続部列は、
複数の前記差動信号対応の-信号線接続部によって構成されている請求項1に記載の信号伝送装置。 - 前記フレキシブル基板の両端のコネクタ接続部の各々が、
前記信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部は、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路に接続した構成を有する請求項1に記載の信号伝送装置。 - 前記フレキシブル基板の両端の2つのコネクタ接続部各々の信号線接続部は、前記2つのコネクタの中心に対して対称性を有する配置を持つ構成である請求項8に記載の信号伝送装置。
- 前記フレキシブル基板の両端の2つのコネクタ接続部各々の信号線接続部は、前記2つのコネクタの中心に対して対称性を有さず、各信号の信号伝送路の長さを一致させた配置を持つ構成である請求項8に記載の信号伝送装置。
- フレキシブル基板を利用した差動信号伝送処理を実行する信号伝送方法であり、
前記フレキシブル基板の少なくとも一方のコネクタ接続部は、
差動信号伝送用の信号伝送路とコネクタ内配線との接続部である信号線接続部を複数、平行な二列のラインに配置した第1接続部列と第2接続部列を有し、
前記コネクタ内配線からの出力を、
前記第1接続部列、および前記第2接続部列に構成された各信号線接続部に伝送し、
さらに、前記第1接続部列と第2接続部列の間に構成されたVIA(貫通孔)を介して前記フレキシブル基板の裏面に形成された信号伝送路を介して差動信号を伝送する信号伝送方法。
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