WO2014112461A1 - 光伝送モジュールおよび撮像装置 - Google Patents

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WO2014112461A1
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寛幸 本原
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オリンパス株式会社
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    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Definitions

  • the present invention relates to a light transmission module and an imaging device provided with the light transmission module.
  • an endoscope In medical endoscopes, it is possible to observe a lesion site by inserting the insertion portion deeply into the body, and to allow examination and treatment in the body by using a treatment tool in combination as necessary.
  • an endoscope there is an endoscope provided with an imaging device in which an imaging element such as a CCD is incorporated at the tip of the insertion portion.
  • an imaging element with a large number of pixels that enables clearer image observation has been developed, and the use of an imaging element with a large number of pixels in an endoscope has been studied.
  • the tip outer diameter and tip length of the endoscope insertion portion be as small as possible, and an optical transmission module incorporated in the endoscope is constructed.
  • the width and length of the light element module which is a hard part, should also be as small as possible.
  • Patent Document 1 As a technology relating to an optical transmission module that converts an optical signal and an electrical signal, an optical module in which a ferrule holding an optical fiber is positioned and affixed to a flexible substrate on which light emitting / receiving elements and electronic components are mounted, Patent Document 1).
  • the diameter of the optical module is increased by the size of the connector because optical signals or electric signals are exchanged via the connector formed on the surface of the housing of the optical module. I have a problem. Furthermore, although the length of the optical module can be shortened by bending the flexible substrate on which the light emitting / receiving element and the electronic component are mounted, it can not be said to be sufficient considering the use for an endoscope or the like.
  • the present invention has been made in view of the above, and provides a high-speed signal transmission between an imaging element having a large number of pixels and a signal processing device, and provides a compact light transmission module and an imaging device.
  • the purpose is
  • an optical transmission module includes a photoelectric conversion element that converts an electrical signal into an optical signal, and an IC for driving a photoelectric conversion element that drives the photoelectric conversion element.
  • An optical fiber for transmitting an optical signal emitted from the photoelectric conversion element, a guide holding member for positioning and holding the optical fiber, a power supply or a signal to the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element driving IC
  • a substrate for mounting the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element driving IC the substrate has at least a first surface and a second surface, and the first surface and the second surface.
  • the second surface is orthogonal, and the photoelectric conversion element is mounted on the first surface, and the optical fiber of the optical fiber is disposed on the back surface of the first surface via the guide holding member. 1 Connected so as to be perpendicular to, said the second surface, wherein the cable is parallel to directly connect the optical axis of the optical fiber.
  • the substrate may be a first substrate disposed perpendicularly to the optical axis of the optical fiber, and a second substrate disposed parallel to the optical axis of the optical fiber. It is characterized in that it is connected to a substrate.
  • the first substrate has a bent portion parallel to the optical axis of the optical fiber, and the cable is connected to the bent portion. I assume.
  • the photoelectric conversion element drive IC is mounted such that the upper surface of the photoelectric conversion element drive IC is parallel to the optical axis of the optical fiber. Do.
  • the photoelectric conversion element driving IC is mounted such that the upper surface of the photoelectric conversion element driving IC is perpendicular to the optical axis of the optical fiber.
  • the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element driving IC are mounted so as to overlap in the optical axis direction of the optical fiber. Do.
  • a photoelectric conversion device that converts an electric signal into an optical signal
  • an IC for driving a photoelectric conversion device that drives the photoelectric conversion device and a light signal emitted from the photoelectric conversion device
  • the imaging device is mounted, and the optical fiber is connected to the back surface of the first surface via the guide holding member such that the optical axis of the optical fiber is perpendicular to the first surface,
  • the second surface is characterized in that the cable is directly connected in parallel with the optical axis of the optical fiber.
  • the substrate has at least a first substrate having at least the first surface for mounting the photoelectric conversion device, and at least the third surface for mounting the imaging device. It is characterized in that it is connected to a second substrate.
  • the substrate may have the first surface on which the photoelectric conversion device is mounted, and the first substrate having a surface perpendicular to the first surface, and the imaging
  • the third substrate on which the element is mounted and the second substrate having a surface perpendicular to the third surface are connected, and the cable is parallel to the optical axis of the optical fiber on the second substrate. It is characterized in that it is connected as follows.
  • the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element driving IC are mounted on the substrate having at least the first surface and the second surface forming the vertical, and the first surface on which the photoelectric conversion element is mounted.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the substrate used for the light transmission module of FIG. 1 before bending.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 2 taken along line AA.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 2 after bending.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the substrate used for the light transmission module of FIG. 1 before bending.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the substrate
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the optical element module according to the third modification of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fourth modification of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical element module according to the fifth modification of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the sixth modification of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the third embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third modification of the third embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fourth modification of the third embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth modification of the third embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fourth modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the sixth modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the seventh modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth embodiment.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the substrate used for the light transmission module of FIG. 1 before bending.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 2 taken along line AA.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 2 after bending.
  • the light transmission module 100 includes a first substrate 1, a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser (hereinafter referred to as VCSEL) 2), which is a photoelectric conversion element, an optical fiber 3, and a guide holding device.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • a member 4, a cable 5, and a VCSEL driving IC 6 as a photoelectric conversion element driving IC are provided.
  • the light transmission module 100 of the first embodiment functions as an imaging device including the imaging element 7.
  • the first substrate 1 used in the first embodiment is a foldable substrate such as a flexible printed circuit (hereinafter referred to as FPC).
  • the first substrate 1 includes a first surface 1a on which the photoelectric conversion element is mounted, a second surface 1b on which the photoelectric conversion element driving IC is mounted, and a third surface 1c on which the imaging element 7 is mounted.
  • the first surface 1a and the second surface 1b are orthogonal to each other, and the third surface 1c is orthogonal to the second surface 1b and parallel to the first surface 1a.
  • the first substrate 1 includes a base member 15 made of polyimide or the like, a metal wiring 16 for transmitting an electric signal, and a resist 17.
  • a VCSEL 2 for converting an electrical signal of an image captured by the imaging device 7 into a light signal and a VCSEL driving IC 6 for driving the VCSEL 2 are flip chip mounted by Au bumps 9 or the like.
  • the resist 17 is removed on the front and back surfaces of the substrate, and the metal wiring 16 passing through the bent portion 14 is wired perpendicularly to the bent portion 14.
  • Connection electrodes 2 a and 6 a are formed in the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 respectively, and the connection electrodes 2 a and 6 a are connected by the signal line 12 and the GND line 13.
  • the metal wires 16 such as the GND lines 13 passing through the bent portion 14 are preferably wired so as to be line symmetrical with respect to the central axis of the substrate perpendicular to the bent portion 14.
  • the GND lines 13 are preferably wired so as to be line symmetrical with respect to the central axis of the substrate.
  • the metal wiring 16 such as the GND line 13 and the signal line 12 passing through the bent portion 14 is wired so as to be axisymmetric to the central axis of the substrate perpendicular to the bent portion 14, thereby causing distortion when the FPC is bent. It is possible to minimize the occurrence.
  • the optical fiber 3 and the guide holding member 4 are connected to the first substrate 1.
  • the optical fiber 3 is connected via the guide holding member 4 so that the optical axis of the optical fiber 3 is perpendicular to the first surface 1 a.
  • the guide holding member 4 has a cylindrical through hole 4 a having substantially the same diameter as the outer diameter of the optical fiber 3 to be held.
  • the guide holding member 4 is mounted on the adhesive by an apparatus such as a bonder, and the adhesive is Cure and mount.
  • the through holes 4a may be prismatic as well as cylindrical if the optical fiber 3 can be held by the inner surface thereof.
  • the material of the guide holding member 4 is selected from metal members such as ceramic, Si, glass, and SUS.
  • the first substrate 1 has a hole 8 for transmitting an optical signal from the VCSEL 2 to the optical fiber 3.
  • the inner diameter of the hole 8 is equal to or slightly larger than the inner diameter of the through hole 4a.
  • the optical fiber 3 inserted into the through hole 4 a of the guide holding member 4 and mounted on the first substrate 1 receives the light emitted from the light emitting unit of the VCSEL 2 through the hole 8.
  • the center of the light emitting portion of the VCSEL 2 and the center of the hole 8 are aligned using a two-field optical system, and the hole 8 is positioned just below the light emitting portion Do.
  • the guide holding member 4 is mounted on the first substrate 1
  • the center of the light emitting portion of the VCSEL 2 and the center of the through hole 4 a are aligned and mounted using a two-field optical system.
  • the optical fiber 3 is inserted into the through hole 4a, is inserted through the hole 8 to the vicinity of the light emitting portion of the VCSEL 2, and is bonded to the guide holding member 4 by an adhesive at a position where light output from the light emitting portion can be efficiently input. Ru.
  • the optical fiber 3 is simply joined, the light emitting portion and the end face of the optical fiber 3 may be brought into contact and joined.
  • the first substrate 1 is bent at the bending portion 14 and is reinforced and adhered by the adhesive 18.
  • the bending angle of the FPC is fixed substantially perpendicularly by the reinforcement and adhesion by the adhesive 18. Also, this makes it possible to minimize variations in the bending angle, and to reliably fit the light transmission module 100 on any projection plane.
  • a light receiving module (not shown) is connected to the other end face of the optical fiber 3.
  • the light receiving module receives a light signal output from the VCSEL 2 and receives a light receiving element which is a photodiode (hereinafter referred to as PD) for light-to-current conversion, and a transimpedance for converting the converted current signal into impedance and outputting it as a voltage signal.
  • PD photodiode
  • a transimpedance amplifier and is further connected to an external signal processing circuit via the transimpedance amplifier.
  • the cable 5 includes a core 10 formed of a conductor made of copper or the like, and an insulating layer 11 covering the outer periphery of the core 10.
  • the core wire 10 of the cable 5 is the second surface 1b of the first substrate 1 and is formed on the back surface of the surface on which the VCSEL driving IC 6 is mounted, and not-shown connection electrodes and conductive such as solder or gold (Au) Are electrically connected by the conductive material.
  • the cable 5 is connected to the second surface 1 b so as to be parallel to the optical axis of the optical fiber 3, so the height of the light transmission module 100 according to the first embodiment can be reduced.
  • the bent portion 14 of the FPC since the resist of the bent portion 14 of the FPC is removed, peeling of the resist due to the bending of the FPC is prevented, and the bent portion 14 is made of the adhesive 18 to form the first surface 1a and the first surface 1a. Since the two surfaces 1b, and the second surface 1b and the third surface 1c are bonded and fixed so as to be perpendicular to each other, variations in the bending angle of the FPC can be minimized.
  • the length of the light transmission module 100 ( The length of the optical fiber 3 in the optical axis direction can be shortened. Furthermore, the height (diameter) of the light transmission module 100 according to the first embodiment can be reduced in order to connect the cable 5 to the back surface of the second surface 1 b in parallel with the optical axis of the optical fiber 3. it can. Furthermore, since the light transmission module 100 according to the first embodiment mounts the VCSEL 2, the VCSEL driving IC 6 and the imaging element 7 on one substrate, the manufacturing process can be simplified.
  • the light transmission module 100 connects the VCSEL 2 to the first surface 1 a and connects the VCSEL driving IC 6 to the second surface 1 b.
  • the VCSEL driving IC 6 has the first surface 1 a like the VCSEL 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 are mounted on the first surface 1 a of the first substrate 1.
  • the VCSEL 2 is mounted on the VCSEL driving IC 6 in FIG. 5, the mounting position may be reversed.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be mounted side by side in the lateral direction.
  • the arrangement of the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be either left or right.
  • the length of the light transmission module 100A can be further shortened.
  • the VCSEL, the IC for driving the VCSEL, and the imaging device are mounted on the first substrate.
  • the VCSEL, the IC for driving the VCSEL, and the imaging device are the first substrate and the second. It differs in that it is mounted on a substrate.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second embodiment of the present invention.
  • the light transmission module 200 includes a first substrate 1A having a first surface 1a for mounting a VCSEL, and a second surface 1b for mounting a VCSEL driving IC, and a second substrate 20 for mounting an imaging device.
  • the first surface 1a and the second surface 1b are perpendicular, and the second substrate 20 is perpendicular to the second surface 1b and parallel to the first surface 1a.
  • the second substrate 20 is a substrate such as a ceramic substrate or an FPC, and the imaging device 7 is mounted on a CSP (Chip Size Package).
  • the first substrate 1A has a connecting portion 19 which vertically rises from the second surface 1b.
  • the first substrate 1 ⁇ / b> A is connected to the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, by the connection portion 19.
  • the length of the light transmission module 200 ( The length of the optical fiber 3 in the optical axis direction can be shortened.
  • the height (diameter) of the light transmission module 200 according to the second embodiment can be reduced in order to connect the cable 5 to the back surface of the second surface 1 b in parallel with the optical axis of the optical fiber 3. it can. Furthermore, when the light transmission module according to the second embodiment mounts the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 on the first substrate 1A in order to mount the imaging device 7 on the second substrate 20 different from the first substrate 1A. It is possible to reduce the risk of thermal damage or the like of the imaging element 7 due to the heat generated in the
  • the light transmission module 200 according to the second embodiment connects the VCSEL 2 to the first surface 1 a and connects the VCSEL driving IC 6 to the second surface 1 b.
  • the VCSEL driving IC 6 has the first surface 1 a like the VCSEL 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the second embodiment of the present invention.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 are mounted on the first surface 1a of the first substrate 1A.
  • the VCSEL 2 is mounted on the VCSEL driving IC 6 in FIG. 7, the mounting position may be reversed.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be mounted side by side in the lateral direction.
  • the arrangement of the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be either left or right.
  • the length of the light transmission module 200A can be further shortened.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the second embodiment of the present invention.
  • the light transmission module 200B according to the second modification connects the connection portion 19 of the first substrate 1A ′ to the back surface of the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted.
  • the VCSEL 2 is connected to the first surface 1 a
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the second surface 1 b.
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the first surface 1 a as the VCSEL 2 is. You may
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third modification of the second embodiment of the present invention.
  • the end face of the second substrate 20 is connected to the surface of the first substrate 1A ′ on which the VCSEL driving IC 6 is mounted, using an adhesive 21 or the like.
  • the VCSEL 2 is connected to the first surface 1 a, and the VCSEL driving IC 6 is connected to the second surface 1 b, but the VCSEL driving IC 6 is connected to the first surface 1 a like the VCSEL 2.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fourth modification of the second embodiment of the present invention.
  • the end face of the first substrate 1A ' is connected to the back surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted by an adhesive 21 or the like.
  • the VCSEL 2 is connected to the first surface 1 a
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the second surface 1 b.
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the first surface 1 a as the VCSEL 2 is. You may
  • the light transmission module 200E according to the fifth modification of the second embodiment has a second surface and a third surface in which the second substrate is perpendicular, and the first substrate has a plate shape.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth modification of the second embodiment of the present invention.
  • the second substrate 20A has a third surface 20c on which the imaging element 7 is mounted, a VCSEL driving IC 6 mounted, and a second surface on which the cable 5 is connected.
  • the surface 20 b and the connection portion 19 are provided.
  • the connection portion 19 is formed to rise vertically from the second surface 20 b.
  • the second substrate 20A is preferably an FPC.
  • the first substrate 1A is selected from a silicon substrate or an FPC substrate.
  • the connection portion 19 is connected to the back surface of the first substrate 1A on which the VCSEL 2 is mounted so that the first substrate 1A and the second surface 20b of the second substrate 20A are perpendicular.
  • the connection portion 19 may be connected to the surface of the first substrate 1A on which the VCSEL 2 is mounted.
  • the optical transmission module 200F according to the sixth modification of the second embodiment has the second surface and the third surface in which the second substrate is perpendicular, and the VCSEL driving IC is mounted on the plate-like first substrate.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the sixth modification of the second embodiment of the present invention.
  • the second substrate 20A includes a third surface 20c on which the imaging device 7 is mounted, a second surface 20b to which the cable 5 is connected, and a connection portion 19. Further, the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 are mounted on the plate-like first substrate 1A.
  • connection portion 19 of the second substrate 20A is formed to vertically rise from the second surface 20b.
  • the connection portion 19 is connected such that the first substrate 1A and the second surface 20b of the second substrate 20A are perpendicular to the back surface of the first substrate 1A on which the VCSEL 2 and the like are mounted. Ru.
  • the connection portion 19 may be connected to the surface of the first substrate 1A on which the VCSEL 2 is mounted.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third embodiment of the present invention.
  • the first substrate 1B is connected to the first surface 1a on which the VCSEL 2 is mounted, and the second surface to which the cable 5 is parallel to the optical axis of the optical fiber 3 And 1b.
  • the second substrate 20B has a third surface 20c on which the imaging device 7 is mounted, and a second surface 20b on which the VCSEL driving IC 6 is mounted. Similar to the first substrate 1B, the second substrate 20B is preferably FCP.
  • the first surface 1a and the second surface 1b are orthogonal to each other, and the third surface 20c of the second substrate 20B is orthogonal to the second surface 20b and parallel to the first surface 1a. There is no.
  • the first substrate 1B and the second substrate 20B are formed such that the second surface 1b of the first substrate 1B is superimposed on the upper surface of the second surface of the second substrate 20B, that is, the first substrate 1B is a second substrate
  • the second surface 20b of 20 B is connected to the surface on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the resist of the bent portion 14 of the FPC is removed as in the first and second embodiments, the resist peeling due to the FPC bending is prevented and the bent portion 14 is bonded.
  • the adhesive 18 fixes the first surface 1a and the connection portion 19b, and the second surface 20b and the third surface 20c to be vertical, thereby minimizing variation in the bending angle of the FPC. .
  • the VCSEL driving IC 6 and the imaging device 7 are mounted on the first surface 1 a of the first substrate 1 B and the second surface 20 b and the third surface 20 c which are bending surfaces of the second substrate 20 B, respectively.
  • the length of the light transmission module 300 (the length in the optical axis direction of the optical fiber 3) can be shortened. Furthermore, since the cable 5 is connected to the second surface 1b of the first substrate 1B in parallel with the optical axis of the optical fiber 3, the height (diameter) of the light transmission module 300 according to the third embodiment is reduced. can do. In the third embodiment, the second surface 1b of the first substrate 1B is connected to overlap on the upper portion of the second substrate 20B, but the second surface 20b is connected to overlap on the second surface 1b. May be
  • the light transmission module 300 according to the third embodiment connects the VCSEL 2 to the first surface 1 a and connects the VCSEL driving IC 6 to the second surface 20 b.
  • the VCSEL driving IC 6 is similar to the VCSEL 2 in the first surface 1 a.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the third embodiment of the present invention.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 are mounted on the first surface 1a of the first substrate 1B ′.
  • the VCSEL 2 is mounted on the VCSEL driving IC 6 in FIG. 12, the mounting position may be reversed.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be mounted side by side in the lateral direction.
  • the arrangement of the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be either left or right.
  • the length of the light transmission module 300A can be further shortened.
  • the second surface 1b of the first substrate 1B is connected so as to overlap on the upper surface of the second surface 20b of the second substrate 20B ′, but the second surface 20b is overlapped on the second surface 1b. You may connect as follows.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the third embodiment of the present invention.
  • the light transmission module 300B according to the second modification includes a first substrate 1B ′ ′ having a first surface 1a for mounting the VCSEL 2 and a second surface 1b for mounting a VCSEL driving IC, a second surface 20b, and an imaging device.
  • a second substrate 20B ′ ′ having a third surface 20c on which the third surface 20c is mounted In the light transmission module 300B according to the second modification of the third embodiment, the first surface 1a and the second surface 1b are perpendicular, and the third surface 20c of the second substrate 20B ′ ′ is perpendicular to the second surface 1b, and In the second modification, the second surface 20b of the second substrate 20B ′ ′ is connected to the back surface of the surface of the first substrate 1B ′ ′ on which the VCSEL driving IC 6 is mounted. , And may be connected to the surface on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the light transmission module 300 connects the cable 5 to the second surface 1b of the first substrate 1B, but in the third modification of the third embodiment, the second surface 20b of the second substrate 20B ′ ′ 16 is a cross-sectional view of a light transmission module according to the third modification of the third embodiment of the present invention
  • the light transmission module 300C is connected to the cable 5 on the second surface 20b of the second substrate 20B ′ ′. It is connected to the back of the surface on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the cable 5 for transmitting a signal to the imaging device 7 is connected to the second substrate 20B ′ ′ on which the imaging device 7 is mounted, the influence of noise or the like can be reduced.
  • 3 connects the second surface 1b of the first substrate 1B ′ ′ to the surface of the second surface 20b of the second substrate 20B ′ ′ on which the VCSEL driving IC 6 is mounted. You may connect to the back side.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth modification of the third embodiment of the present invention.
  • the cable 5 for transmitting a signal to the imaging device 7 is connected to the second substrate 20B ′ on which the imaging device 7 is mounted, the influence of noise or the like can be reduced. it can.
  • the second surface 1b of the first substrate 1B ' is connected to the surface of the second surface 20b of the second substrate 20B' on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the VCSEL driving IC 6 is mounted. It may be connected to the back of the side which has been
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth modification of the third embodiment of the present invention.
  • the cable 5 for transmitting a signal to the imaging device 7 is connected to the second substrate 20B ′ ′ on which the imaging device 7 is mounted, the influence of noise or the like can be reduced.
  • the second surface 1b of the first substrate 1B ′ ′ is connected to the surface of the second surface 20b of the second substrate 20B ′ ′ on which the VCSEL driving IC 6 is mounted. May be connected to the back of the mounted surface.
  • Embodiment 4 In the first embodiment, the VCSEL 2, the VCSEL driving IC 6 and the imaging device 7 are mounted on one substrate, but in the fourth embodiment, the VCSEL 2, the VCSEL driving IC 6 and the imaging device 7 are three substrates, That is, they are different in that they are mounted on the first substrate, the second substrate and / or the third substrate, respectively.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the light transmission module 400 has a first substrate 1C having a first surface 1a on which the VCSEL 2 is mounted, a third substrate 30 having a second surface 30b on which the VCSEL driving IC 6 is mounted, and a third surface on which the imaging device 7 is mounted. And a second substrate 20 consisting of 20c.
  • the third substrate 30 includes connection portions 19 and 22 for connecting to the first substrate 1C and the third substrate 30c.
  • the connection portions 19 and 22 are perpendicular to the second surface 30 b of the third substrate 30.
  • the connection portion 19 is connected to the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, and the connection portion 22 is connected to the back surface of the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted.
  • the third substrate 30 is preferably an FPC in consideration of the formation of the connection portions 19 and 22.
  • the bent portions of the connection portions 19 and 22 and the main surface (the second surface 30b) are preferably formed in the same manner as the bent portion 14 of the first embodiment.
  • the first substrate 1C and the second substrate 20 are selected from a ceramic substrate, an FPC, and the like. Due to the connection of the respective substrates by the connection portions 19 and 22, the first substrate 1C and the second substrate 20 are vertical, and the second substrate 20 is vertical to the third substrate 30 and parallel to the first substrate 1C.
  • the cable 5 is connected to the second surface 30 b of the third substrate 30 so as to be parallel to the optical axis of the optical fiber 3.
  • the height (diameter) of the light transmission module 300 according to the fourth embodiment can be reduced.
  • the VCSEL 2, the IC 6 for driving the VCSEL, and the imaging device 7 are respectively formed on the first surface 1a of the first substrate 1C, the second surface 30b of the third substrate 30, and the third surface 20c of the second substrate 20, which are respectively perpendicular.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 are mounted on the first surface 1a of the first substrate 1C ′.
  • the VCSEL 2 is mounted on the VCSEL driving IC 6 in FIG. 20, the position may be reversed.
  • the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be mounted side by side in the lateral direction.
  • the arrangement of the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 may be either left or right.
  • the length of the light transmission module 400A in the optical axis direction can be further shortened.
  • the first substrate has the first surface and the second surface, and the VCSEL driving IC 6 is mounted on the second surface of the first substrate.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the first substrate 1D has a first surface 1a on which the VCSEL 2 is mounted and a second surface 1b on which the VCSEL driving IC 6 is mounted. The first surface 1a and the second surface 1b are perpendicular.
  • the cable 5 is connected to the third substrate 30 ⁇ / b> B so as to be parallel to the optical axis of the optical fiber 3.
  • the cable 5 may be connected to the second surface 1b of the first substrate 1B.
  • the third substrate 30B is connected to overlap the connection portion 19 on the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, and the third substrate 30B and the first substrate 1D are The second surface 1b of the first substrate is connected so as to overlap on the third substrate 30B.
  • the third substrate 30B may be connected to the back surface of the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted via the connection portion 19, and the third substrate 30B and the first substrate 1D may be connected to the third substrate 30B.
  • the substrate 30B may be connected so as to be on the second surface 1b of the first substrate.
  • the light transmission module 400C according to the third modification of the fourth embodiment differs from the light transmission module 400 according to the fourth embodiment in the connection between the first substrate and the second substrate via the connection parts 19 and 22 of the third substrate.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the connection portion 19 vertically rising from the second surface 30b of the third substrate 30 is connected to the back surface of the surface on which the imaging element 7 of the second substrate 20 is mounted.
  • the connection portion 22 vertically rising from the second surface 30 b of the substrate 30 is connected to the surface of the first substrate 1 C on which the VCSEL 2 is mounted.
  • connection 19 may be connected to the back of the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, and the connection 22 may be connected to the back of the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted.
  • connection portion 19 may be connected to the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, and the connection portion 22 may be connected to the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fourth modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the end of the first substrate 1C so that the third substrate 30D and the first substrate 1C are perpendicular to the surface of the third substrate 30D on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the parts are connected by an adhesive 21.
  • the end of the second substrate 20 is connected by the adhesive 21 so that the third substrate 30D and the second substrate 20 are perpendicular to the surface of the third substrate 30D on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the second surface 30 b of the third substrate 30 D, but the VCSEL driving IC 6 is mounted on the surface of the first substrate 1 C on which the VCSEL 2 is mounted. You may
  • the light transmission module 400E according to the fifth modification of the fourth embodiment connects the third substrate to the first substrate and the second substrate without via the connection portion.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the end of the third substrate 30E is bonded such that the first substrate 1C and the third substrate 30E are perpendicular to the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted. It is connected by the agent 21.
  • the end of the third substrate 30E is connected by the adhesive 21 so that the second substrate 20 and the third substrate 30E are perpendicular to the back surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted. Ru.
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the second surface 30 b of the third substrate 30 E, but the VCSEL driving IC 6 is mounted on the surface of the first substrate 1 C on which the VCSEL 2 is mounted. You may
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the sixth modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the first substrate 1F has the connecting portion 22 vertically rising from the first surface 1a on which the VCSEL 2 is mounted.
  • the first substrate 1F and the third substrate 30F connect the connecting portions 22 on the third substrate 30F so as to be perpendicular to each other.
  • connection portion 19 vertically rising from the second surface 30 b of the third substrate 30 F is such that the second substrate 20 and the third substrate 30 F are perpendicular to the surface on which the imaging device 7 of the second substrate 20 is mounted.
  • the connection portion 22 is connected to the back surface of the third substrate 30F on which the VCSEL driving IC 6 is mounted, and the connection portion 19 is connected to the surface or back surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted. It is also good.
  • the connection portion 22 may be connected to the surface of the third substrate 30F on which the VCSEL driving IC 6 is mounted, and the connection portion 19 may be connected to the rear surface of the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted.
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the second surface 30b of the third substrate 30F, but the VCSEL driving IC 6 is connected to the surface of the first substrate 1F on which the VCSEL 2 is mounted. It may be implemented.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the seventh modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the third substrate 30G has the connection portion 22 vertically rising from the second surface 30b on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the connection portion 22 is connected to the back surface of the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted so that the first substrate 1C and the third substrate 30G are perpendicular to each other.
  • connection portion 19 vertically rising from the third surface 20c of the second substrate 20G is such that the second substrate 20G and the third substrate 30G are perpendicular to the surface of the third substrate 30G on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the connection portion 22 may be connected to the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted, and the connection portion 19 may be connected to the surface or back surface of the third substrate 30G on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • connection portion 22 may be connected to the back surface of the surface on which the VCSEL 2 of the first substrate 1C is mounted, and the connection portion 19 may be connected to the back surface of the surface of the third substrate 30G on which the VCSEL driving IC 6 is mounted.
  • the VCSEL driving IC 6 is connected to the second surface 30b of the third substrate 30G, but the VCSEL driving IC 6 is mounted on the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted. You may
  • the light transmission module 500 according to the fifth embodiment is disposed such that the VCSEL 2 mounted on the first surface 1 a and the VCSEL driving IC 6 mounted on the second surface 1 b overlap in the optical axis direction of the optical fiber 3. Differs from the light transmission module 100 of the first embodiment in that FIG. 27 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the VCSEL 2 mounted on the first surface 1 a and the VCSEL driving IC 6 mounted on the second surface 1 b have lengths h in the optical axis direction of the optical fiber 3. It is arranged to overlap.
  • the resist in the bent portion of the FPC is removed as in the first embodiment, the resist peeling due to the FPC bending is prevented, and the bent portion is made of an adhesive. Since the first surface 1a and the second surface 1b, and the second surface 1b and the third surface 1c are bonded and fixed so as to be perpendicular to each other, variations in the bending angle of the FPC can be minimized. Further, since the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 are disposed to overlap in the optical axis direction of the optical fiber, the length of the light transmission module 500 (the length in the optical axis direction of the optical fiber 3) can be further shortened. .
  • the light transmission module 500 can be reduced. Since the light transmission module 500 according to the fifth embodiment mounts the VCSEL, the VCSEL driving IC, and the imaging device on one substrate, the manufacturing process can be simplified.
  • the optical transmission module 500A according to the first modification of the fifth embodiment differs from the fifth embodiment in that the VCSEL 2, the IC 6 for driving the VCSEL, and the imaging device 7 are mounted on the first substrate and the second substrate.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the first modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • the first substrate 1D has a first surface 1a on which the VCSEL 2 is mounted, a second surface 1b on which the VCSEL driving IC 6 is mounted, and which is perpendicular to the first surface 1a. Have.
  • the second substrate 20B has a third surface 20c on which the imaging element 7 is mounted, and a second surface 20b perpendicular to the third surface.
  • the light transmission module 500A according to the first modification is connected such that the second surface 1b of the first substrate 1D is superimposed on the second surface 20b of the second substrate 20B.
  • the light transmission module 500A is disposed so that the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 overlap with each other, so the length of the light transmission module 500A (the length of the optical fiber 3 in the optical axis direction) Can be made shorter.
  • the second surface 20b of the second substrate 20B may be connected so as to overlap on the second surface 1b of the first substrate 1D.
  • the cable 5 is connected to the second surface 20b of the second substrate 20B so as to be parallel to the optical axis of the optical fiber 3 in order to reduce noise of the signal transmitted to the imaging device 7. It may be connected to the second surface 1b of 1D.
  • the optical transmission module 500B according to the second modification of the fifth embodiment is an embodiment in that the VCSEL 2, the IC 6 for driving the VCSEL, and the imaging device 7 are mounted on the first substrate, the second substrate, and the third substrate, respectively.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the second modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • the third substrate 30 has the plate-like second surface 30b and the connection portions 19 and 22 vertically rising from the second surface 30b.
  • connection portion 19 is connected to the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, and the connection portion 22 is connected to the back surface of the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted.
  • the light transmission module 500B is disposed so that the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 overlap with each other, so the length of the light transmission module 500B (the length of the optical fiber 3 in the optical axis direction) Can be made shorter.
  • the connection portion 19 may be connected to the back of the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, and the connection 22 may be connected to the surface or back of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted.
  • the connection portion 19 may be connected to the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted, and the connection portion 22 may be connected to the surface of the first substrate 1C on which the VCSEL 2 is mounted.
  • the light transmission module 500C according to the third modification of the fifth embodiment includes a first substrate, a second substrate, and a third substrate, and the VCSEL 2, the VCSEL driving IC 6 and the imaging device 7 are the first substrate and the third substrate.
  • the fourth embodiment differs from the fifth embodiment in that FIG. 30 is a cross-sectional view of the light transmission module according to the third modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • the first substrate 1D has a first surface 1a on which the VCSEL 2 is mounted, a VCSEL driving IC 6 mounted, and a second surface 1b perpendicular to the first surface 1a.
  • the third substrate 30D has a second surface 30b and a connecting portion 19 which vertically rises from the second surface 30b.
  • the second surface 1b of the first substrate 1D is connected to overlap on the second surface 30b of the third substrate 30D.
  • the light transmission module 500C in which the connection portion 19 of the third substrate 30D is connected to the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted is the same as in the fifth embodiment, the VCSEL 2 and the VCSEL driving IC 6 Can be made shorter, so that the length of the light transmission module 500C (the length in the optical axis direction of the optical fiber 3) can be made shorter.
  • the second surface 30b may be connected to the second surface 1b, and the connection portion 19 may be connected to the surface or the back surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted.
  • the second surface 1b may be connected to the second surface 30b, and the connection portion 19 may be connected to the rear surface of the surface of the second substrate 20 on which the imaging element 7 is mounted.
  • the cable 5 is connected to the second surface 30b of the third substrate 30D in parallel with the optical axis of the optical fiber 3, but may be connected to the second surface 1b of the first substrate 1D.
  • the light transmission module and the imaging apparatus according to the present invention are suitable for use in high-speed signal transmission between an imaging element having a large number of pixels and a signal processing apparatus. Further, the light transmission module according to the present invention is particularly suitable for applications where data communication is performed at high speed and miniaturization is required, such as, for example, an endoscope and an ultrasound imaging system (ultrasound endoscope).

Abstract

 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、小型化可能な光伝送モジュール、および撮像装置を提供する。本発明の光伝送モジュールは、電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子を駆動する光電変換素子駆動用ICと、光電変換素子から出射された光信号を伝送する光ファイバと、光ファイバをガイド・保持するガイド保持部材と、前記電子部品に電源を供給するケーブルと、前記電子部品を実装する基板と、を備え、前記基板は、少なくとも第1面と第2面を有し、第1面と第2面は垂直をなし、光電変換素子が実装される第1面の裏面には、光ファイバがガイド保持部材を介して光ファイバの光軸が第1面に対して垂直となるよう接続され、第2面にはケーブルが光ファイバの光軸と平行に接続されることを特徴とする。

Description

光伝送モジュールおよび撮像装置
 本発明は、光伝送モジュールおよび該光伝送モジュールを備える撮像装置に関する。
 従来、医療用の内視鏡では、挿入部を体内に深く挿入することによって、病変部の観察を可能とし、さらに必要に応じて処置具を併用す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を伝送するために、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素子モジュール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伝送モジュールに関する技術として、光ファイバを保持するフェルールを、受発光素子および電子部品が実装されたフレキシブル基板に位置決め手段により位置決めして貼付した光モジュールが開示されている(たとえば、特許文献1)。
特開2009-98343号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の光モジュールにおいては、光モジュールのハウジングの表面に形成されたコネクタを介して、光信号または電気信号をやり取りするため、コネクタの分、光モジュールの径が大きくなるという問題を有している。さらにまた、受発光素子および電子部品を実装したフレキシブル基板を折り曲げることにより、光モジュールの長さを短くできるものの、内視鏡等への使用を考慮すると十分とはいえなかった。
 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、小型化可能な光伝送モジュール、および撮像装置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、本発明にかかる光伝送モジュールは、電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を駆動する光電変換素子駆動用ICと、前記光電変換素子から出射された光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバを位置決めして保持するガイド保持部材と、前記光電変換素子および/または前記光電変換素子駆動用ICに電源または信号を供給するケーブルと、前記光電変換素子および前記光電変換素子駆動用ICを実装する基板と、を備え、前記基板は、少なくとも第1面と第2面とを有し、該第1面と該第2面は直交し、前記第1面には前記光電変換素子が実装され、前記第1面の裏面には、前記光ファイバが前記ガイド保持部材を介して前記光ファイバの光軸が前記第1面に対して垂直となるよう接続され、前記第2面には前記ケーブルが前記光ファイバの光軸と平行に直接的に接続されることを特徴とする。
 また、本発明にかかる光伝送モジュールは、上記発明において、前記基板は、前記光ファイバの光軸に垂直に配置される第1基板と、前記光ファイバの光軸に平行に配置される第2基板とを接続してなることを特徴とする。
 また、本発明にかかる光伝送モジュールは、上記発明において、前記第1基板は、前記光ファイバの光軸に平行な折り曲げ部を有し、前記ケーブルは、該折り曲げ部に接続されることを特徴とする。
 また、本発明にかかる光伝送モジュールは、上記発明において、前記光電変換素子駆動用ICは、前記光電変換素子駆動用ICの上面が前記光ファイバの光軸と平行に実装されることを特徴とする。
 また、本発明にかかる光伝送モジュールは、上記発明において、前記光電変換素子駆動用ICは、前記光電変換素子駆動用ICの上面が前記光ファイバの光軸と垂直に実装されることを特徴とする。
 また、本発明にかかる光伝送モジュールは、上記発明において、前記光電変換素子と、前記光電変換素子駆動用ICとを、前記光ファイバの光軸方向でオーバーラップするように実装することを特徴とする。
 また、本発明にかかる撮像素子は、電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を駆動する光電変換素子駆動用ICと、前記光電変換素子から出射された光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバを位置決めして保持するガイド保持部材と、前記光電変換素子および/または前記光電変換素子駆動用ICに電源または信号を供給するケーブルと、撮像により画像信号を取得する撮像素子と、前記光電変換素子、前記光電変換素子駆動用IC、および前記撮像素子を実装する基板と、を備え、前記基板は、第1面、第2面、および第3面を有し、該第1面と該第2面、および該第2面と該第3面は直交し、かつ該第1面と該第3面は平行をなし、前記第1面には前記光電変換素子が実装されるとともに、前記第3面には前記撮像素子が実装され、前記第1面の裏面には、前記光ファイバが前記ガイド保持部材を介して前記光ファイバの光軸が前記第1面に対して垂直となるよう接続され、前記第2面には前記ケーブルが前記光ファイバの光軸と平行に直接的に接続されることを特徴とする。
 また、本発明にかかる撮像素子は、上記発明において、前記基板は、前記光電変換素子を実装する前記第1面を少なくとも有する第1基板と、前記撮像素子を実装する前記第3面を少なくとも有する第2基板とを接続してなることを特徴とする。
 また、本発明にかかる撮像素子は、上記発明において、前記基板は、前記光電変換素子を実装する前記第1面と、前記第1面と垂直な面とを有する前記第1基板と、前記撮像素子を実装する前記第3面と、前記第3面に垂直な面とを有する前記第2基板とを接続してなり、前記ケーブルは、前記第2基板に前記光ファイバの光軸と平行となるよう接続されることを特徴とする。
 本発明によれば、垂直をなす第1面と第2面とを少なくとも有する基板に、光電変換素子と光電変換素子駆動用ICとを実装するとともに、前記光電変換素子が実装された第1面の裏面に光ファイバを垂直に接続し、第2面に前記光ファイバの光軸と平行にケーブルを接続することにより、小型化可能な光伝送モジュール、および撮像装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図2は、図1の光伝送モジュールに使用する基板の折り曲げ前の平面図である。 図3は、図2の基板のA-A線断面図である。 図4は、図2の基板の折り曲げ後の断面図である。 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断面図である。 図7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8は、実施の形態2の変形例2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2の変形例3にかかる光素子モジュールの断面図である。 図10は、実施の形態2の変形例4にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図11は、実施の形態2の変形例5にかかる光素子モジュールの断面図である。 図12は、実施の形態2の変形例6にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図13は、実施の形態3にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図14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15は、実施の形態3の変形例2にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図16は、実施の形態3の変形例3にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図17は、実施の形態3の変形例4にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図18は、実施の形態3の変形例5にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図19は、実施の形態4にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図20は、実施の形態4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21は、実施の形態4の変形例2にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図22は、実施の形態4の変形例3にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図23は、実施の形態4の変形例4にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図24は、実施の形態4の変形例5にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図25は、実施の形態4の変形例6にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図26は、実施の形態4の変形例7にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図27は、実施の形態5にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図28は、実施の形態5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29は、実施の形態5の変形例2にかかる光伝送モジュールの断面図である。 図30は、実施の形態5の変形例3にかかる光伝送モジュールの断面図である。
 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)
 図1は、本発明の実施の形態1に係る光伝送モジュールの断面図である。図2は、図1の光伝送モジュールに使用する基板の折り曲げ前の平面図である。図3は、図2の基板のA-A線断面図である。図4は、図2の基板の折り曲げ後の断面図である。
 本発明の実施の形態1にかかる光伝送モジュール100は、第1基板1と、光電変換素子である面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下VCSELという)2と、光ファイバ3と、ガイド保持部材4と、ケーブル5と、光電変換素子駆動用ICとしてのVCSEL駆動用IC6と、を備える。本実施の形態1の光伝送モジュール100は、撮像素子7を備える撮像装置として機能する。
 実施の形態1で使用する第1基板1は、フレキシブルプリント基板(Flexible Printed Circuits、以下、FPCという)等の折り曲げ可能な基板である。第1基板1は、光電変換素子が実装される第1面1aと、光電変換素子駆動用ICが実装される第2面1bと、撮像素子7が実装される第3面1cとからなる。第1面1aと第2面1bとは直交し、第3面1cは第2面1bと直交、かつ第1面1aと平行をなしている。
 第1基板1は、図2および図3に示すように、ポリイミド等からなるベース部材15、電気信号を伝送する金属配線16、レジスト17から構成される。第1基板1の基板表面には、撮像素子7が撮像した画像の電気信号を光信号に変換するVCSEL2と、VCSEL2を駆動するVCSEL駆動用IC6とが、Auバンプ9等によりフリップチップ実装されている。第1基板1の折り曲げ部14は、基板の表裏面でレジスト17が除去され、折り曲げ部14を通過する金属配線16は、折り曲げ部14に対して垂直に配線されている。折り曲げ部14のレジストを表裏面とも除去することによりFPC折り曲げ時におこりうるレジスト剥がれを抑制することができる。
 VCSEL2とVCSEL駆動用IC6には、接続電極2aおよび6aがそれぞれ形成され、信号ライン12とGNDライン13とにより接続電極2aおよび6aを接続している。折り曲げ部14を通過するGNDライン13等の金属配線16は、折り曲げ部14に垂直な基板中心軸に線対称となるように配線されることが好ましい。GNDライン13は、基板中心軸に線対称となるように配線されることが好ましい。折り曲げ部14を通過するGNDライン13および信号ライン12等の金属配線16が、折り曲げ部14に垂直な基板中心軸に線対称となるように配線されることにより、FPCを折り曲げた際のよじれの発生を最小限に抑えることが可能となる。
 第1基板1にVCSEL2とVCSEL駆動用IC6とを実装した後、光ファイバ3およびガイド保持部材4を第1基板1に接続する。光ファイバ3は、ガイド保持部材4を介して、光ファイバ3の光軸が第1面1aに対して垂直となるよう接続される。ガイド保持部材4は、保持する光ファイバ3の外径と略同一径の円柱状をなす貫通孔4aを有する。ガイド保持部材4の第1基板1への実装は、例えば、第1基板1の実装面に接着剤を塗布後、ガイド保持部材4をボンダー等の装置により接着剤上にマウントし、接着剤を硬化させて実装する。貫通孔4aは、円柱状のほか、その内面で光ファイバ3を保持できれば、角柱状であってもよい。ガイド保持部材4の材質はセラミック、Si、ガラス、SUS等の金属部材から選択される。
 第1基板1は、VCSEL2から光ファイバ3への光信号の送信用の孔部8を有する。孔部8の内径は、貫通孔4aの内径と同径または僅かに大きく形成される。ガイド保持部材4の貫通孔4aに挿入されて、第1基板1に実装される光ファイバ3は、孔部8を介してVCSEL2の発光部から発光される光を受信する。
 第1基板1へのVCSEL2の実装において、二視野光学系を用いてVCSEL2の発光部の中心と孔部8の中心とを位置合わせし、発光部の真下に孔部8が位置するように実装する。また、ガイド保持部材4の第1基板1への実装において、二視野光学系を用いてVCSEL2の発光部の中心と貫通孔4aの中心とを位置合わせし、実装する。光ファイバ3は、貫通孔4aに挿入され、孔部8を通してVCSEL2の発光部の近傍まで挿通され、発光部から出力された光を効率よく入力できる位置で接着剤によりガイド保持部材4と接合される。なお、光ファイバ3を簡易に接合する場合には、発光部と光ファイバ3の端面とを接触させて接合すればよい。
 光ファイバ3およびガイド保持部材4の第1基板1への実装後、図4に示すように、第1基板1は折り曲げ部14において折り曲げられ、接着剤18で補強、接着される。接着剤18による補強・接着により、FPCの折り曲げ角度が略垂直に固定される。また、これにより、折り曲げ角度のばらつきを最小限に抑制することができ、確実に光伝送モジュール100を任意の投影面に収めることができる。
 光ファイバ3の他方の端面には、図示しない光受信モジュールが接続されている。光受信モジュールは、VCSEL2が出力した光信号を受けて光-電流変換するフォトダイオード(以下PD)である受光素子と、この変換した電流信号をインピーダンス変換、増幅し、電圧信号として出力するトランスインピーダンスアンプ(Transimpedance Amplifier)とを有し、トランスインピーダンスアンプを介して、さらに外部の信号処理回路に接続される。
 ケーブル5は、銅等からなる導体によって形成された芯線10と、芯線10の外周を被覆する絶縁層11と、を備える。ケーブル5の芯線10は、第1基板1の第2面1bであって、VCSEL駆動用IC6が実装された面の裏面に形成された図示しない接続電極と、半田や金(Au)等の導電性材料によって電気的に接続される。ケーブル5は、第2面1bに光ファイバ3の光軸と平行となるように接続されるため、実施の形態1にかかる光伝送モジュール100の高さを小さくすることができる。
 実施の形態1の光伝送モジュール100は、FPCの折り曲げ部14のレジストを除去しているため、FPC折り曲げによるレジスト剥がれを防止するとともに、折り曲げ部14を接着剤18で、第1面1aと第2面1b、ならびに第2面1bと第3面1cとが垂直となるように接着固定するため、FPCの折り曲げ角度のばらつきを最小限に抑制することができる。また、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7を、FPCの折り曲げ面である第1面1a、第2面1b、および第3面1cにそれぞれ実装することにより、光伝送モジュール100の長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)を短くすることができる。さらに、ケーブル5を、第2面1bの裏面に光ファイバ3の光軸と平行となるように接続するため、実施の形態1にかかる光伝送モジュール100の高さ(径)を小さくすることができる。さらにまた、実施の形態1にかかる光伝送モジュール100は、1つの基板に、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7を実装するため、製造工程を簡素化することができる。
(実施の形態1の変形例1)
 実施の形態1にかかる光伝送モジュール100は、VCSEL2を第1面1aに接続し、VCSEL駆動用IC6を第2面1bに接続するが、VCSEL駆動用IC6は、VCSEL2と同様に第1面1aに接続してもよい。図5は、本発明の実施の形態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。変形例1にかかる光伝送モジュール100Aは、VCSEL2およびVCSEL駆動用IC6が、第1基板1の第1面1aに実装されている。図5では、VCSEL駆動用IC6の上にVCSEL2が実装されているが、実装位置は逆でもよい。また、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とを、横方向に並べて実装しても良い。VCSEL2とVCSEL駆動用IC6との配置は左右どちらであってもよい。変形例1では、光伝送モジュール100Aの長さをさらに短くすることが可能となる。
(実施の形態2)
 実施の形態1では、VCSEL、VCSEL駆動用ICおよび撮像素子が、第1基板に実装されているが、実施の形態2では、VCSEL、VCSEL駆動用ICおよび撮像素子が、第1基板および第2基板にそれぞれ実装される点で異なる。図6は、本発明の実施の形態2にかかる光伝送モジュールの断面図である。
 光伝送モジュール200は、VCSELを実装する第1面1aと、VCSEL駆動用ICを実装する第2面1bとを有する第1基板1Aと、撮像素子を実装する第2基板20とを備える。第1面1aと第2面1bとは垂直をなし、第2基板20は第2面1bと垂直、かつ第1面1aと平行をなしている。
 第2基板20は、セラミック基板、FPC等の基板であり、撮像素子7が、CSP(Chip Size Package)実装されている。第1基板1Aは、第2面1bから垂直に立ち上がる接続部19を有する。第1基板1Aは、接続部19により、第2基板20の撮像素子7が実装された面と接続される。
 実施の形態2の光伝送モジュール200は、実施の形態1の光伝送モジュール100と同様に、FPCの折り曲げ部14のレジストを除去しているため、FPC折り曲げによるレジスト剥がれを防止するとともに、折り曲げ部14を接着剤18で、第1面1aと第2面1bとが垂直となるように接着固定するため、FPCの折り曲げ角度のばらつきを最小限に抑制することができる。また、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7を、FPCの折り曲げ面である第1面1a、第2面1b、および第2基板20にそれぞれ実装することにより、光伝送モジュール200の長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)を短くすることができる。さらに、ケーブル5を、第2面1bの裏面に光ファイバ3の光軸と平行となるように接続するため、実施の形態2にかかる光伝送モジュール200の高さ(径)を小さくすることができる。さらにまた、実施の形態2にかかる光伝送モジュールは、撮像素子7を第1基板1Aとは別の第2基板20に実装するため、VCSEL2およびVCSEL駆動用IC6を第1基板1Aに実装する際に発生する熱による撮像素子7の熱損傷等のリスクを低減することができる。
(実施の形態2の変形例1)
 実施の形態2にかかる光伝送モジュール200は、VCSEL2を第1面1aに接続し、VCSEL駆動用IC6を第2面1bに接続するが、VCSEL駆動用IC6は、VCSEL2と同様に第1面1aに接続してもよい。図7は、本発明の実施の形態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。変形例1にかかる光伝送モジュール200Aは、VCSEL2およびVCSEL駆動用IC6が、第1基板1Aの第1面1aに実装されている。図7では、VCSEL駆動用IC6の上にVCSEL2が実装されているが、実装位置は逆でもよい。また、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とを、横方向に並べて実装しても良い。VCSEL2とVCSEL駆動用IC6との配置は左右どちらであってもよい。変形例1では、光伝送モジュール200Aの長さをさらに短くすることが可能となる。
(実施の形態2の変形例2)
 実施の形態2にかかる光伝送モジュール200では、第1基板1Aの接続部19を第2基板20の撮像素子7が実装された面と接続するが、撮像素子7が実装された面の裏面に接続してもよい。図8は、本発明の実施の形態2の変形例2にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例2にかかる光伝送モジュール200Bは、第1基板1A’の接続部19を第2基板20の撮像素子7が実装された面の裏面に接続する。実施の形態2の変形例2では、VCSEL2を第1面1aに接続し、VCSEL駆動用IC6を第2面1bに接続するが、VCSEL駆動用IC6は、VCSEL2と同様に第1面1aに接続してもよい。
(実施の形態2の変形例3)
 実施の形態2にかかる光伝送モジュール200では、第1基板1Aは、接続部19を有し、接続部19と第2基板20とを接続するが、接続部19を形成せずに接続してもよい。図9は、本発明の実施の形態2の変形例3にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例3にかかる光伝送モジュール200Cは、第1基板1A’のVCSEL駆動用IC6が実装された面に、第2基板20の端面を接着剤21等により接続する。実施の形態2の変形例3では、VCSEL2を第1面1aに接続し、VCSEL駆動用IC6を第2面1bに接続するが、VCSEL駆動用IC6は、VCSEL2と同様に第1面1aに接続してもよい。
(実施の形態2の変形例4)
 実施の形態2の変形例3にかかる光伝送モジュール200Cでは、第1基板1A’は、接続部19を有し、接続部19と第2基板20とを接続するが、接続部19を形成せずに接続してもよい。図10は、本発明の実施の形態2の変形例4にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例4にかかる光伝送モジュール200Dは、第2基板20の撮像素子7が実装された面の裏面に、第1基板1A’の端面を接着剤21等により接続する。実施の形態2の変形例4では、VCSEL2を第1面1aに接続し、VCSEL駆動用IC6を第2面1bに接続するが、VCSEL駆動用IC6は、VCSEL2と同様に第1面1aに接続してもよい。
(実施の形態2の変形例5)
 実施の形態2の変形例5にかかる光伝送モジュール200Eは、第2基板が垂直をなす第2面と第3面を有し、第1基板が板状をなす。図11は、本発明の実施の形態2の変形例5にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例5にかかる光伝送モジュール200Eにおいて、第2基板20Aは、撮像素子7が実装される第3面20cと、VCSEL駆動用IC6が実装されるとともに、裏面にケーブル5が接続される第2面20bと、接続部19と、を備える。接続部19は、第2面20bから垂直に立ち上がるように形成される。第2基板20Aは、FPCであることが好ましい。第1基板1Aは、シリコン基板またはFPC基板等から選択される。光伝送モジュール200Eにおいて、接続部19は、第1基板1AのVCSEL2が実装される面の裏面に、第1基板1Aと第2基板20Aの第2面20bとが垂直をなすように接続される。なお、接続部19は、第1基板1AのVCSEL2が実装される面に接続されてもよい。
(実施の形態2の変形例6)
 実施の形態2の変形例6にかかる光伝送モジュール200Fは、第2基板が垂直をなす第2面と第3面を有し、板状をなす第1基板にVCSEL駆動用ICが実装される。図12は、本発明の実施の形態2の変形例6にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例6にかかる光伝送モジュール200Fにおいて、第2基板20Aは、撮像素子7が実装される第3面20cと、ケーブル5が接続される第2面20bと、接続部19と、を備える。また、板状をなす第1基板1Aには、VCSEL2およびVCSEL駆動用IC6が実装される。図12では、VCSEL駆動用IC6の上にVCSEL2が実装されているが、実装位置は逆でもよい。また、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とを、横方向に並べて実装しても良い。VCSEL2とVCSEL駆動用IC6との配置は左右どちらであってもよい。また、第2基板20Aの接続部19は、第2面20bから垂直に立ち上がるように形成される。光伝送モジュール200Fにおいて、接続部19は、第1基板1AのVCSEL2等が実装される面の裏面に、第1基板1Aと第2基板20Aの第2面20bとが垂直をなすように接続される。なお、接続部19は、第1基板1AのVCSEL2が実装される面に接続されてもよい。
(実施の形態3)
 実施の形態2では、第1面と第2面とを有する第1基板と板状の第2基板、または板状の第1基板と第2面と第3面とを有する第2基板とを接続しているが、実施の形態3では、第1基板および第2基板がともに第2面を有し、第1基板および第2基板の第2面を接続する点で実施の形態2と異なる。図13は、本発明の実施の形態3にかかる光伝送モジュールの断面図である。
 実施の形態3にかかる光伝送モジュール300において、第1基板1Bは、VCSEL2が実装される第1面1aと、ケーブル5が光ファイバ3の光軸と平行となるように接続される第2面1bとを有する。また、第2基板20Bは、撮像素子7が実装される第3面20cと、VCSEL駆動用IC6が実装される第2面20bとを有する。第2基板20Bは、第1基板1Bと同様に、FCPであることが好ましい。実施の形態3の光伝送モジュール300では、第1面1aと第2面1bとは直交し、第2基板20Bの第3面20cは第2面20bと直交、かつ第1面1aと平行をなしている。
 第1基板1Bと第2基板20Bとは、第1基板1Bの第2面1bが、第2基板20Bの第2面の上部に重ね合わせるように、すなわち、第1基板1Bを、第2基板20Bの第2面20bのVCSEL駆動用IC6が実装された面に接続される。
 実施の形態3の光伝送モジュール300は、実施の形態1および2と同様に、FPCの折り曲げ部14のレジストを除去しているため、FPC折り曲げによるレジスト剥がれを防止するとともに、折り曲げ部14を接着剤18で、第1面1aと接続部19b、ならびに第2面20bと第3面20cとが垂直となるように接着固定するため、FPCの折り曲げ角度のばらつきを最小限に抑制することができる。また、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7を、第1基板1Bの第1面1a、ならびに第2基板20Bの折り曲げ面である第2面20b、および第3面20cにそれぞれ実装することにより、光伝送モジュール300の長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)を短くすることができる。さらに、ケーブル5を、第1基板1Bの第2面1bに光ファイバ3の光軸と平行となるように接続するため、実施の形態3にかかる光伝送モジュール300の高さ(径)を小さくすることができる。なお、本実施の形態3では、第1基板1Bの第2面1bを第2基板20Bの上部に重ね合わせるように接続するが、第2面1b上に第2面20bを重ねるように接続してもよい。
(実施の形態3の変形例1)
 実施の形態3にかかる光伝送モジュール300は、VCSEL2を第1面1aに接続し、VCSEL駆動用IC6を第2面20bに接続するが、VCSEL駆動用IC6を、VCSEL2と同様に第1面1aに接続してもよい。図14は、本発明の実施の形態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。変形例1にかかる光伝送モジュール300Aは、VCSEL2およびVCSEL駆動用IC6が、第1基板1B’の第1面1aに実装されている。図12では、VCSEL駆動用IC6の上にVCSEL2が実装されているが、実装位置は逆でもよい。また、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とを、横方向に並べて実装しても良い。VCSEL2とVCSEL駆動用IC6との配置は左右どちらであってもよい。変形例1では、光伝送モジュール300Aの長さをさらに短くすることが可能となる。なお、変形例1において、第1基板1Bの第2面1bを第2基板20B’の第2面20bの上部に重ね合わせるように接続するが、第2面1b上に第2面20bを重ねるように接続してもよい。
(実施の形態3の変形例2)
 実施の形態3にかかる光伝送モジュール300は、第2基板20B”の第2面20b上にVCSEL駆動用IC6を実装しているが、第1基板1B”上にVCSEL駆動用IC6を実装してもよい。図15は、本発明の実施の形態3の変形例2にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例2にかかる光伝送モジュール300Bは、VCSEL2を実装する第1面1aと、VCSEL駆動用ICを実装する第2面1bとを有する第1基板1B”と、第2面20bと、撮像素子7を実装する第3面20cとを有する第2基板20B”とを備える。実施の形態3の変形例2にかかる光伝送モジュール300Bでは、第1面1aと第2面1bとは垂直をなし、第2基板20B”の第3面20cは第2面1bと垂直、かつ第1面1aと平行をなしている。なお、変形例2において、第2基板20B”の第2面20bを第1基板1B”のVCSEL駆動用IC6が実装された面の裏面に接続するが、VCSEL駆動用IC6が実装された面に接続してもよい。
(実施の形態3の変形例3)
 実施の形態3にかかる光伝送モジュール300は、ケーブル5を第1基板1Bの第2面1bに接続するが、実施の形態3の変形例3では、第2基板20B”の第2面20bに接続する。図16は、本発明の実施の形態3の変形例3にかかる光伝送モジュールの断面図である。光伝送モジュール300Cは、ケーブル5を、第2基板20B”の第2面20bのVCSEL駆動用IC6が実装された面の裏面に接続する。変形例3では、撮像素子7が実装される第2基板20B”に、撮像素子7への信号を送信するケーブル5を接続するため、ノイズ等の影響を小さくすることができる。なお、変形例3において、第1基板1B”の第2面1bを、第2基板20B”の第2面20bのVCSEL駆動用IC6が実装された面に接続するが、VCSEL駆動用IC6が実装された面の裏面に接続してもよい。
(実施の形態3の変形例4)
 実施の形態3の変形例4では、ケーブル5を第2基板20B’の第2面20bに接続するとともに、VCSEL駆動用IC6を第1基板1B’の第1面1aに接続する。図17は、本発明の実施の形態3の変形例5にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例4にかかる光伝送モジュール300Dでは、撮像素子7が実装される第2基板20B’に、撮像素子7への信号を送信するケーブル5を接続するため、ノイズ等の影響を小さくすることができる。なお、変形例4において、第1基板1B’の第2面1bを、第2基板20B’の第2面20bのVCSEL駆動用IC6が実装された面に接続するが、VCSEL駆動用IC6が実装された面の裏面に接続してもよい。
(実施の形態3の変形例5)
 実施の形態3の変形例5では、ケーブル5を第2基板20B”の第2面20bに接続するとともに、VCSEL駆動用IC6を第1基板1B”の第2面1bに接続する。図18は、本発明の実施の形態3の変形例5にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例5にかかる光伝送モジュール300Eでは、撮像素子7が実装される第2基板20B”に、撮像素子7への信号を送信するケーブル5を接続するため、ノイズ等の影響を小さくすることができる。なお、変形例5において、第1基板1B”の第2面1bを、第2基板20B”の第2面20bのVCSEL駆動用IC6が実装された面に接続するが、VCSEL駆動用IC6が実装された面の裏面に接続してもよい。
(実施の形態4)
 実施の形態1では、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7が、1つの基板に実装されているが、実施の形態4では、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7が、3つの基板、即ち、第1基板、第2基板および/または第3基板にそれぞれ実装される点で異なる。図19は、本発明の実施の形態4にかかる光伝送モジュールの断面図である。
 光伝送モジュール400は、VCSEL2を実装する第1面1aからなる第1基板1Cと、VCSEL駆動用IC6を実装する第2面30bを有する第3基板30と、撮像素子7を実装する第3面20cからなる第2基板20と、を備える。
 第3基板30は、第1基板1Cおよび第3基板30cと接続するための接続部19および22を備える。接続部19および22は、第3基板30の第2面30bと垂直をなす。接続部19は、第2基板20の撮像素子7が実装される面に接続され、接続部22は、第1基板1CのVCSEL2が実装される面の裏面に接続される。第3基板30は、接続部19および22の形成を考慮すると、FPCであることが好ましい。接続部19および22と主面(第2面30b)との折り曲げ部は、実施例1の折り曲げ部14と同様にして形成することが好ましい。第1基板1Cおよび第2基板20は、セラミック基板、FPC等から選択される。接続部19および22による各基板の接続により、第1基板1Cと第2基板20は垂直をなし、第2基板20は第3基板30と垂直、かつ第1基板1Cと平行をなす。
 実施の形態4の光伝送モジュール400は、実施の形態1~3と同様に、ケーブル5を、第3基板30の第2面30bに光ファイバ3の光軸と平行となるように接続するため、実施の形態4にかかる光伝送モジュール300の高さ(径)を小さくすることができる。また、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7を、それぞれ垂直をなす第1基板1Cの第1面1a、第3基板30の第2面30b、および第2基板20の第3面20cにそれぞれ実装することにより、光伝送モジュール400の長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)を短くすることができる。
(実施の形態4の変形例1)
 実施の形態4にかかる光伝送モジュール400は、VCSEL駆動用IC6を第3基板30の第2面30bに接続するが、VCSEL駆動用IC6は、VCSEL2と同様に第1基板に接続してもよい。図20は、本発明の実施の形態4の変形例1にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例1にかかる光伝送モジュール400Aは、VCSEL2およびVCSEL駆動用IC6が、第1基板1C’の第1面1aに実装されている。図20では、VCSEL駆動用IC6の上にVCSEL2が実装されているが、位置は逆でもよい。また、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とを、横方向に並べて実装しても良い。VCSEL2とVCSEL駆動用IC6との配置は左右どちらであってもよい。変形例1では、光伝送モジュール400Aの光軸方向の長さをさらに短くすることが可能となる。
(実施の形態4の変形例2)
 実施の形態4の変形例2にかかる光伝送モジュール400Bは、第1基板が第1面と第2面とを有し、VCSEL駆動用IC6が、第1基板の第2面に実装されている。図21は、本発明の実施の形態4の変形例2にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例2にかかる光伝送モジュール400Bにおいて、第1基板1Dは、VCSEL2を実装する第1面1aと、VCSEL駆動用IC6を実装する第2面1bとを有する。第1面1aと第2面1bとは垂直をなす。第3基板30Bには、光ファイバ3の光軸と平行となるようにケーブル5が接続される。なお、ケーブル5は、第1基板1Bの第2面1bに接続されてもよい。また、変形例2において、第3基板30Bは、接続部19を第2基板20の撮像素子7の実装される面に重ね合わせるように接続され、第3基板30Bと第1基板1Dとは、第1基板の第2面1bを、第3基板30B上に重ね合わせるように接続される。なお、第3基板30Bは、接続部19を介して第2基板20の撮像素子7の実装される面の裏面に接続されてもよく、第3基板30Bと第1基板1Dとは、第3基板30Bが第1基板の第2面1bの上になるように接続されてもよい。
(実施の形態4の変形例3)
 実施の形態4の変形例3にかかる光伝送モジュール400Cは、第3基板の接続部19および22を介した第1基板および第2基板との接続が実施の形態4の光伝送モジュール400と異なる。図22は、本発明の実施の形態4の変形例3にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例3にかかる光伝送モジュール400Cにおいて、第3基板30の第2面30bから垂直に立ちあがる接続部19は、第2基板20の撮像素子7が実装された面の裏面に接続され、第3基板30の第2面30bから垂直に立ちあがる接続部22は、第1基板1CのVCSEL2が実装された面に接続される。なお、接続部19が第2基板20の撮像素子7が実装された面の裏面に接続され、接続部22が第1基板1CのVCSEL2が実装された面の裏面に接続されてもよい。また、接続部19が第2基板20の撮像素子7が実装された面に接続され、接続部22が第1基板1CのVCSEL2が実装された面に接続されてもよい。
(実施の形態4の変形例4)
 実施の形態4の変形例4にかかる光伝送モジュール400Dは、接続部を介することなく第3基板と、第1基板および第2基板とを接続する。図23は、本発明の実施の形態4の変形例4にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例4にかかる光伝送モジュール400Dにおいて、第3基板30DのVCSEL駆動用IC6が実装される面に、第3基板30Dと第1基板1Cとが垂直となるように、第1基板1Cの端部が接着剤21により接続される。また、第3基板30DのVCSEL駆動用IC6が実装される面に、第3基板30Dと第2基板20とが垂直となるように、第2基板20の端部が接着剤21により接続される。なお、実施の形態4の変形例4では、VCSEL駆動用IC6は第3基板30Dの第2面30bに接続されるが、VCSEL駆動用IC6を第1基板1CのVCSEL2の実装される面に実装してもよい。
(実施の形態4の変形例5)
 実施の形態4の変形例5にかかる光伝送モジュール400Eは、変形例4と同様に、接続部を介することなく第3基板と、第1基板および第2基板とを接続する。図24は、本発明の実施の形態4の変形例5にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例5にかかる光伝送モジュール400Eにおいて、第1基板1CのVCSEL2が実装される面に、第1基板1Cと第3基板30Eとが垂直となるように、第3基板30Eの端部が接着剤21により接続される。また、第2基板20の撮像素子7が実装される面の裏面に、第2基板20と第3基板30Eとが垂直となるように、第3基板30Eの端部が接着剤21により接続される。なお、実施の形態4の変形例5では、VCSEL駆動用IC6は第3基板30Eの第2面30bに接続されるが、VCSEL駆動用IC6を第1基板1CのVCSEL2の実装される面に実装してもよい。
(実施の形態4の変形例6)
 実施の形態4の変形例6にかかる光伝送モジュール400Fは、第1基板と第3基板がそれぞれ接続部を有する。図25は、本発明の実施の形態4の変形例6にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例6にかかる光伝送モジュール400Fにおいて、第1基板1Fは、VCSEL2が実装される第1面1aから垂直に立ち上がる接続部22を有する。第1基板1Fと第3基板30Fとは、互いに垂直となるように接続部22を第3基板30F上に接続する。また、第3基板30Fの第2面30bから垂直に立ち上がる接続部19は、第2基板20の撮像素子7が実装される面に、第2基板20と第3基板30Fとが垂直となるように接続される。なお、接続部22を第3基板30FのVCSEL駆動用IC6の実装される面の裏面に接続し、かつ接続部19を第2基板20の撮像素子7が実装される面または裏面に接続してもよい。また、接続部22を第3基板30FのVCSEL駆動用IC6の実装される面に接続し、接続部19を第2基板20の撮像素子7が実装される面の裏面に接続してもよい。さらにまた、実施の形態4の変形例6では、VCSEL駆動用IC6は第3基板30Fの第2面30bに接続されるが、VCSEL駆動用IC6を第1基板1FのVCSEL2の実装される面に実装してもよい。
(実施の形態4の変形例7)
 実施の形態4の変形例7にかかる光伝送モジュール400Gは、第2基板と第3基板がそれぞれ接続部を有する。図26は、本発明の実施の形態4の変形例7にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例7にかかる光伝送モジュール400Gにおいて、第3基板30Gは、VCSEL駆動用IC6が実装される第2面30bから垂直に立ち上がる接続部22を有する。第1基板1Cと第3基板30Gとは、互いに垂直となるように、接続部22を第1基板1CのVCSEL2が実装される面の裏面に接続する。また、第2基板20Gの第3面20cから垂直に立ち上がる接続部19は、第3基板30GのVCSEL駆動用IC6が実装される面に、第2基板20Gと第3基板30Gとが垂直となるように接続される。なお、接続部22を第1基板1CのVCSEL2の実装される面に接続し、かつ接続部19を第3基板30GのVCSEL駆動用IC6が実装される面または裏面に接続してもよい。また、接続部22を第1基板1CのVCSEL2の実装される面の裏面に接続し、接続部19を第3基板30GのVCSEL駆動用IC6が実装される面の裏面に接続してもよい。なお、実施の形態4の変形例7では、VCSEL駆動用IC6は第3基板30Gの第2面30bに接続されるが、VCSEL駆動用IC6を第1基板1CのVCSEL2の実装される面に実装してもよい。
(実施の形態5)
 実施の形態5にかかる光伝送モジュール500は、第1面1aに実装されるVCSEL2と、第2面1bに実装されるVCSEL駆動用IC6とが、光ファイバ3の光軸方向に重なるように配置されている点で実施の形態1の光伝送モジュール100と異なる。図27は、本発明の実施の形態5にかかる光伝送モジュールの断面図である。
 実施の形態5にかかる光伝送モジュール500は、第1面1aに実装されるVCSEL2と、第2面1bに実装されるVCSEL駆動用IC6とが、光ファイバ3の光軸方向に長さh分オーバーラップするように配置されている。
 実施の形態5の光伝送モジュール500は、実施の形態1と同様に、FPCの折り曲げ部のレジストを除去しているため、FPC折り曲げによるレジスト剥がれを防止するとともに、折り曲げ部を接着剤で、第1面1aと第2面1b、ならびに第2面1bと第3面1cとが垂直となるように接着固定するため、FPCの折り曲げ角度のばらつきを最小限に抑制することができる。また、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とを光ファイバの光軸方向に重なるように配置するため、光伝送モジュール500の長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)をより短くすることができる。さらに、ケーブル5を、第2面1bの裏面に光ファイバ3の光軸と平行となるように接続するため、光伝送モジュール500の高さ(径)を小さくすることができる。実施の形態5にかかる光伝送モジュール500は、1つの基板に、VCSEL、VCSEL駆動用ICおよび撮像素子を実装するため、製造工程を簡素化することができる。
(実施の形態5の変形例1)
 実施の形態5の変形例1にかかる光伝送モジュール500Aは、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7が、第1基板と第2基板とに実装される点で、実施の形態5と異なる。図28は、本発明の実施の形態5の変形例1にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例1にかかる光伝送モジュール500Aにおいて、第1基板1Dは、VCSEL2が実装される第1面1aと、VCSEL駆動用IC6が実装され、第1面1aと垂直をなす第2面1bとを有する。第2基板20Bは、撮像素子7が実装される第3面20cと、第3面と垂直をなす第2面20bとを有する。変形例1にかかる光伝送モジュール500Aは、第1基板1Dの第2面1bを、第2基板20Bの第2面20b上に重ね合わせるように接続される。光伝送モジュール500Aは、実施例5と同様に、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とがオーバーラップするように配置されるため、光伝送モジュール500Aの長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)をより短くすることができる。なお、第2基板20Bの第2面20bを、第1基板1Dの第2面1b上に重ね合わせるように接続されてもよい。また、ケーブル5は、撮像素子7に送信する信号のノイズ低減のため、第2基板20Bの第2面20bに、光ファイバ3の光軸と平行になるように接続されるが、第1基板1Dの第2面1bに接続されてもよい。
(実施の形態5の変形例2)
 実施の形態5の変形例2にかかる光伝送モジュール500Bは、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7が、第1基板、第2基板及び第3基板にそれぞれ実装される点で、実施の形態5と異なる。図29は、本発明の実施の形態5の変形例2にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例2にかかる光伝送モジュール500Bにおいて、第3基板30は、板状の第2面30bと、第2面30bから垂直に立ち上がる接続部19および22を有する。接続部19は、第2基板20の撮像素子7が実装される面に接続され、接続部22は、第1基板1CのVCSEL2が実装される面の裏面に接続される。光伝送モジュール500Bは、実施例5と同様に、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とがオーバーラップするように配置されるため、光伝送モジュール500Bの長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)をより短くすることができる。なお、接続部19が第2基板20の撮像素子7が実装された面の裏面に接続され、接続部22が第1基板1CのVCSEL2が実装された面または裏面に接続されてもよい。また、接続部19が第2基板20の撮像素子7が実装された面に接続され、接続部22が第1基板1CのVCSEL2が実装された面に接続されてもよい。
(実施の形態5の変形例3)
 実施の形態5の変形例3にかかる光伝送モジュール500Cは、第1基板、第2基板および第3基板を有し、VCSEL2、VCSEL駆動用IC6および撮像素子7が、第1基板および第3基板に実装される点で、実施の形態5と異なる。図30は、本発明の実施の形態5の変形例3にかかる光伝送モジュールの断面図である。変形例3にかかる光伝送モジュール500Cにおいて、第1基板1Dは、VCSEL2が実装される第1面1aと、VCSEL駆動用IC6が実装され、第1面1aに垂直な第2面1bを有する。第3基板30Dは、第2面30bと、第2面30bから垂直に立ち上がる接続部19を有する。第1基板1Dの第2面1bは、第3基板30Dの第2面上30bに重ねるように接続される。また、第3基板30Dの接続部19は、第2基板20の撮像素子7が実装される面に接続される光伝送モジュール500Cは、実施の形態5と同様に、VCSEL2とVCSEL駆動用IC6とがオーバーラップするように配置されるため、光伝送モジュール500Cの長さ(光ファイバ3の光軸方向の長さ)をより短くすることができる。なお、第2面30bが第2面1b上に接続され、接続部19が第2基板20の撮像素子7が実装された面または裏面に接続されてもよい。また、第2面1bが第2面30b上に接続され、接続部19が第2基板20の撮像素子7が実装された面の裏面に接続されてもよい。さらに、ケーブル5は、第3基板30Dの第2面30bに、光ファイバ3の光軸と平行になるように接続されるが、第1基板1Dの第2面1bに接続されてもよい。
 以上のように、本発明の光伝送モジュールおよび撮像装置は、高画素数の撮像素子と信号処理装置間を高速で信号伝送を行う用途に適する。また、本発明の光伝送モジュールは、例えば内視鏡や超音波画像システム(超音波内視鏡)のように、高速でデータ通信を行い、小型化が要求される用途に特に適している。
 1 第1基板
 2 VCSEL
 3 光ファイバ
 4 ガイド保持部材
 5 ケーブル
 6 VCSEL駆動用IC
 7 撮像素子
 8 孔部
 9 Auバンプ
 10 芯線
 11 絶縁層
 12 信号ライン
 13 GNDライン
 14 折り曲げ部
 15 ベース部材
 16 金属配線
 17 レジスト
 18 接着剤
 19、22 接続部
 20 第2基板
 30 第3基板
 100 光伝送モジュール

Claims (9)

  1.  電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、
     前記光電変換素子を駆動する光電変換素子駆動用ICと、
     前記光電変換素子から出射された光信号を伝送する光ファイバと、
     前記光ファイバを位置決めして保持するガイド保持部材と、
     前記光電変換素子および/または前記光電変換素子駆動用ICに電源または信号を供給するケーブルと、
     前記光電変換素子および前記光電変換素子駆動用ICを実装する基板と、
     を備え、前記基板は、少なくとも第1面と第2面とを有し、該第1面と該第2面は直交し、
     前記第1面には前記光電変換素子が実装され、前記第1面の裏面には、前記光ファイバが前記ガイド保持部材を介して前記光ファイバの光軸が前記第1面に対して垂直となるよう接続され、
     前記第2面には前記ケーブルが前記光ファイバの光軸と平行に直接的に接続されることを特徴とする光伝送モジュール。
  2.  前記基板は、前記光ファイバの光軸に垂直に配置される第1基板と、前記光ファイバの光軸に平行に配置される第2基板とを接続してなることを特徴とする請求項1に記載の光伝送モジュール。
  3.  前記第1基板は、前記光ファイバの光軸に平行な折り曲げ部を有し、前記ケーブルは、該折り曲げ部に接続されることを特徴とする請求項2に記載の光伝送モジュール。
  4.  前記光電変換素子駆動用ICは、前記光電変換素子駆動用ICの上面が前記光ファイバの光軸と平行に実装されることを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の光伝送モジュール。
  5.  前記光電変換素子駆動用ICは、前記光電変換素子駆動用ICの上面が前記光ファイバの光軸と垂直に実装されることを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の光伝送モジュール。
  6.  前記光電変換素子と、前記光電変換素子駆動用ICとを、前記光ファイバの光軸方向でオーバーラップするよう実装することを特徴とする請求項4に記載の光伝送モジュール。
  7.  電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、
     前記光電変換素子を駆動する光電変換素子駆動用ICと、
     前記光電変換素子から出射された光信号を伝送する光ファイバと、
     前記光ファイバを位置決めして保持するガイド保持部材と、
     前記光電変換素子および/または前記光電変換素子駆動用ICに電源または信号を供給するケーブルと、
     撮像により画像信号を取得する撮像素子と、
     前記光電変換素子、前記光電変換素子駆動用IC、および前記撮像素子を実装する基板と、
     を備え、前記基板は、第1面、第2面、および第3面を有し、該第1面と該第2面、および該第2面と該第3面は直交し、かつ該第1面と該第3面は平行をなし、
     前記第1面には前記光電変換素子が実装されるとともに、前記第3面には前記撮像素子が実装され、前記第1面の裏面には、前記光ファイバが前記ガイド保持部材を介して前記光ファイバの光軸が前記第1面に対して垂直となるよう接続され、
     前記第2面には前記ケーブルが前記光ファイバの光軸と平行に直接的に接続されることを特徴とする撮像装置。
  8.  前記基板は、前記光電変換素子を実装する前記第1面を少なくとも有する第1基板と、前記撮像素子を実装する前記第3面を少なくとも有する第2基板とを接続してなることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
  9.  前記基板は、前記光電変換素子を実装する前記第1面と、前記第1面と垂直な面とを有する前記第1基板と、前記撮像素子を実装する前記第3面と、前記第3面に垂直な面とを有する前記第2基板とを接続してなり、前記ケーブルは、前記第2基板に前記光ファイバの光軸と平行となるよう接続されることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
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