(57)【要約】【課題】機器間や機器内の信号伝送において、複数の信号を無線で同時に高速・大容量で伝送する。【解決手段】第１通信装置１００Ａは、ベースバンド信号を信号生成部１０７でミリ波に変換し、伝送路結合部１０８でミリ波信号伝送路９に結合させる。第２通信装置２００Ａは、ミリ波信号伝送路９を介して伝送されたミリ波をミリ波信号伝送路９と結合された伝送路結合部２０８で受信し、信号生成部２０７でベースバンド信号に戻す。ミリ波信号伝送路９は複数系統を用意する。Ｎ種のベースバンド信号に対してミリ波信号伝送路９がＮ系統の場合に、双方向の送受信を行なうには、送受信に関して時分割多重や周波数分割多重を適用すればよい。ミリ波帯での通信の対象となる信号がＮ種ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なわなくても、それらを２Ｎ系統の各別のミリ波信号伝送路９で伝送することもできる。【選択図】図４
2011041078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリ波帯での情報伝送がそれぞれ独立して可能な複数系統のミリ波信号伝送路が設けられており、
前記複数系統のミリ波信号伝送路のそれぞれの一方の端部側には送信部が配置されており、
前記複数系統のミリ波信号伝送路のそれぞれの他方の端部側には受信部が配置されており、
前記送信部は伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号を前記ミリ波信号伝送路に供給し、
前記受信部は、前記ミリ波信号伝送路を介して伝送されたミリ波信号を受信し、この受信したミリ波の信号を伝送対象の信号に変換する
無線伝送システム。
【請求項２】
前記送信部と前記受信部が同一筐体内に収容されている第１の通信装置と、
前記送信部と前記受信部が同一筐体内に収容されている前記第１の通信装置とは異なる第２の通信装置と、
を備え、
前記第１の通信装置の前記送信部と前記第２の通信装置の前記受信部の間に前記複数系統のミリ波信号伝送路の内の第１の系統が配置されており、
前記第２の通信装置の前記送信部と前記第１の通信装置の前記受信部の間に前記複数系統のミリ波信号伝送路の内の前記第１の系統とは異なる第２の系統が配置されており、
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の間で、送信と受信に同一周波数範囲のミリ波信号を使用して、全二重による双方向の伝送を行なう
請求項１に記載の無線伝送システム。
【請求項３】
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の各送信部は、Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）種の伝送対象の信号を時分割処理により１系統に纏めて伝送を行なうための多重化処理部を有し、
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の各受信部は、前記Ｎ種の伝送対象の信号を時分割処理により１系統に纏めて伝送を行なうための単一化処理部を有する
請求項２に記載の無線伝送システム。
【請求項４】
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の各送信部は、Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）種の伝送対象の信号に関して、前記同一周波数範囲内においてミリ波信号の周波数をそれぞれ異ならせて伝送を行なうための多重化処理部を有し、
前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の各受信部は、前記Ｎ系統の伝送対象の信号に関して、前記同一周波数範囲内においてミリ波信号の周波数をそれぞれ異ならせて伝送を行なうための単一化処理部を有する
請求項２に記載の無線伝送システム。
【請求項５】
前記送信部がＮ（Ｎは２以上の正の整数）種の伝送対象の信号のそれぞれに設けられた第１の通信装置と、
前記受信部が前記Ｎ種の伝送対象の信号のそれぞれに設けられた前記第１の通信装置とは異なる第２の通信装置と、
を備え、
それぞれ異なる前記ミリ波信号伝送路の両端に配置されている前記第１の通信装置の各送信部と前記第２の通信装置の各受信部の間で、前記Ｎ種の伝送対象の信号のそれぞれについて同一周波数範囲のミリ波信号を使用して同時に伝送を行なう
請求項１に記載の無線伝送システム。
【請求項６】
前記送信部がＮ（Ｎは２以上の正の整数）種の伝送対象の信号のそれぞれに設けられているともに、前記受信部が前記Ｎ種伝送対象の信号のそれぞれに設けられた第１の通信装置と、
前記送信部が前記Ｎ種の伝送対象の信号のそれぞれに設けられているともに、前記受信部が前記Ｎ種の伝送対象の信号のそれぞれに設けられた前記第１の通信装置とは異なる第２の通信装置と、
を備え、
それぞれ異なる前記ミリ波信号伝送路の両端に配置されている前記第１の通信装置の各送信部と前記第２の通信装置の各受信部、および、それぞれ異なる前記ミリ波信号伝送路の両端に配置されている前記第１の通信装置の各受信部と前記第２の通信装置の各送信部の間で、前記Ｎ種の伝送対象の信号のそれぞれについて、送信と受信に同一周波数範囲のミリ波信号を使用して全二重による双方向の伝送を行なう
請求項１に記載の無線伝送システム。
【請求項７】
前記ミリ波信号伝送路は、前記ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつ前記ミリ波信号を伝送させる構造を持つ
請求項１〜６の内の何れか一項に記載の無線伝送システム。
【請求項８】
前記ミリ波信号伝送路は、前記ミリ波信号を伝送可能な特性を持つ誘電体素材で構成されている誘電体伝送路である
請求項７に記載の無線伝送システム。
【請求項９】
前記誘電体素材の外周に前記ミリ波信号の外部放射を抑える遮蔽材が設けられている
請求項８に記載の無線伝送システム。
【請求項１０】
前記ミリ波信号伝送路は、前記ミリ波信号用の伝送路を構成し、かつ、前記ミリ波信号の外部放射を抑える遮蔽材が設けられ、前記遮蔽材の内部が中空の中空導波路である
請求項７に記載の無線伝送システム。
【請求項１１】
伝送方向には指向性が強く伝送方向以外には指向性が弱い指向性のあるアンテナが、  各系統の前記送信部と前記受信部のそれぞれに接続されており、自由空間内において前記アンテナ間に前記ミリ波信号伝送路が構成される
請求項１〜６の内の何れか一項に記載の無線伝送システム。
【請求項１２】
前記指向性のあるアンテナは、２次元平面において、直交する一方の方向には指向性が強く他方の方向には指向性が弱いものである
請求項１１に記載の無線伝送システム。
【請求項１３】
前記ミリ波信号伝送路は、前記送信部と前記受信部が搭載された誘電体素材で構成されている回路基板内に前記ミリ波信号の伝送範囲が確定されることで形成されている
請求項７に記載の無線伝送システム。
【請求項１４】
前記複数系統のミリ波信号伝送路が装置の筐体内に設けられ、前記送信部と前記受信部は同一の筐体に収容されている
請求項１〜１３の内の何れか一項に記載の無線伝送システム。
【請求項１５】
前記複数系統のミリ波信号伝送路が回路基板の範囲内に設けられ、前記送信部と前記受信部は同一の回路基板に搭載されている
請求項１〜１３の内の何れか一項に記載の無線伝送システム。
【請求項１６】
前記送信部と前記受信部は、各別の装置の筐体に収容されている、または各別の回路基板に搭載されている
請求項１〜１３の内の何れか一項に記載の無線伝送システム。
【請求項１７】
前記第１の通信装置は前記第２の通信装置が装着可能に構成されており、
前記第２の通信装置が前記第１の通信装置の装着構造に装着され、前記第２の通信装置と前記第１の通信装置の間でミリ波帯での情報伝送が可能に前記ミリ波信号伝送路が配置された状態で、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の間で、伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号を前記複数系統のミリ波信号伝送路を介して伝送する
請求項１〜６の内の何れか一項に記載の無線伝送システム。
【請求項１８】
ミリ波帯での情報伝送がそれぞれ独立して可能な複数系統のミリ波信号伝送路を設け、
前記複数系統のミリ波信号伝送路のそれぞれの一方の端部側において、伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号を前記ミリ波信号伝送路に供給し、
前記複数系統のミリ波信号伝送路のそれぞれの他方の端部側において、前記ミリ波信号伝送路を介して伝送されたミリ波信号を受信し、この受信したミリ波の信号を伝送対象の信号に変換する
無線伝送方法。
【請求項１９】
前記複数系統のミリ波信号伝送路のそれぞれにおいて、同一周波数で同時に伝送を行なう
請求項１８に記載の無線伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線伝送システム（形態によっては無線伝送装置ともなる）、および無線伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、比較的近距離（たとえば数センチ〜１０数センチ以内）に配置されている電子機器間や電子機器内での高速信号伝送を実現する手法として、たとえばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）が知られている。しかしながら、最近のさらなる伝送データの大容量高速化に伴い、消費電力の増加、反射などによる信号歪みの影響の増加、不要輻射の増加、などが問題となる。たとえば、映像信号（撮像信号を含む）やコンピュータ画像などの信号を機器内で高速（リアルタイム）に伝送する場合にＬＶＤＳでは限界に達してきている。
【０００３】
伝送データの高速化の問題に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化や半導体チップサイズの拡大などが求められる。また、高速・大容量のデータを配線で引き回すことでいわゆる電磁界障害が問題となる。
【０００４】
ＬＶＤＳや配線数を増やす手法における問題は、何れも、電気配線により信号を伝送することに起因している。そこで、電気配線により信号を伝送することに起因する問題を解決する手法として、電気配線を無線化して伝送する手法が提案されている（たとえば特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０４２２１号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３４１１号公報
【０００６】
特許文献１，２では、２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇなどの規格を利用する旨が示されている。
【０００７】
ここで、電気配線で接続される信号は１つと限らないので、それら全ての信号を同一周波数で無線で伝送するように変形しようとすると干渉の問題が起こる。この問題を解消するには、たとえば時分割多重や周波数分割多重を適用することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、時分割多重の場合は、各信号の伝送や送信と受信とを並行して行なうことができないという問題があり、周波数分割多重の場合は、帯域幅を広くしなければならないという問題がある。
【０００９】
このように、比較的近距離の機器間や機器内の信号伝送において信号を無線化して伝送するには、依然として解決しなければならない難点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、比較的近距離の機器間や機器内の信号伝送（近距離信号伝送と称する）において、伝送対象の複数の信号を電気配線によらずに、好ましくは同一周波数や同時に、高速・大容量で伝送することのできる新たな仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様においては、ミリ波帯での情報伝送がそれぞれ独立して可能な複数系統のミリ波信号伝送路を設ける。そして、複数系統のミリ波信号伝送路のそれぞれには、一方の端部側には送信部を配置し、他方の端部側には受信部を配置する。
【００１２】
送信部は伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号をミリ波信号伝送路に供給する。これに対応する受信部は、ミリ波信号伝送路を介して伝送されたミリ波信号を伝送対象の信号に戻す。
【００１３】
つまり、予め定められた範囲内（たとえば比較的近距離）に配置された送信部と受信部の間では、伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号をミリ波信号伝送路を介して伝送するようにする。本発明の「無線伝送」とは、伝送対象の信号を電気配線ではなくミリ波で伝送することを意味する。ここで、ミリ波信号伝送路を複数系統設けることで、双方向の同時通信（いわゆる全二重方式）を行なったり、伝送方向を問わず複数系統の信号の同時（並行）伝送を行なったりする。
【００１４】
「予め定められた範囲内」とは、ミリ波の伝送範囲を制限できる限りにおいてであればよく、典型的には、放送や一般的な無線通信で使用される通信装置間の距離に比べて距離が短い範囲内が該当する。たとえば、電子機器内の基板間や半導体チップ間でのミリ波信号伝送が該当する。また、送信部や受信部が同一の回路基板上に配置される場合が該当する。また、送信部や受信部がそれぞれ半導体チップで構成され、それらが同一パッケージに収容される場合が該当する。また、送信部や受信部を有する通信装置が装着構造を持つ電子機器で、送信部や受信部を持つ通信装置が装着構造に装着される情報処理装置（たとえばカード型の情報処理装置、以下カード型装置とも称する）である場合に、電子機器の装着構造（たとえばスロット構造や載置台）に情報処理装置が装着された状態でのミリ波信号伝送が該当する。
【００１５】
ミリ波信号伝送路を挟んで設けられる各通信装置においては、送信部と受信部が対となって組み合わされて配置される。一方の通信装置と他方の通信装置との間の信号伝送は片方向（一方向）のものでもよいし双方向のものでもよいが、好ましくは、双方向性のものとする。
【００１６】
送信部は、たとえば、伝送対象の信号を信号処理してミリ波の信号を生成する送信側の信号生成部（伝送対象の電気信号をミリ波の信号に変換する信号変換部）と、ミリ波の信号を伝送する伝送路（ミリ波信号伝送路）に送信側の信号生成部で生成されたミリ波の信号を結合させる送信側の信号結合部を備えるものとする。好ましくは、送信側の信号生成部は、伝送対象の信号を生成する機能部と一体であるのがよい。
【００１７】
たとえば、送信側の信号生成部は、変調回路を有し、変調回路が入力信号を変調する。送信側の信号生成部は変調回路によって変調された後の入力信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する。送信側の信号結合部は、送信側の信号生成部によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路に供給する。原理的には、伝送対象の信号からダイレクトにミリ波の信号に変換することも考えられる。
【００１８】
一方、受信部は、たとえば、ミリ波信号伝送路を介して伝送されてきたミリ波の信号を受信する受信側の信号結合部と、受信側の信号結合部により受信されたミリ波の信号（入力信号）を信号処理して通常の電気信号（伝送対象の信号）を生成する受信側の信号生成部（ミリ波の信号を伝送対象の電気信号に変換する信号変換部）を備えるものとする。好ましくは、受信側の信号生成部は、伝送対象の信号を受け取る機能部と一体であるのがよい。たとえば、受信側の信号生成部は復調回路を有し、ミリ波の信号を周波数変換して出力信号を生成し、その後、復調回路が出力信号を復調することで伝送対象の信号を生成する。原理的には、ミリ波の信号からダイレクトに伝送対象の信号に変換することも考えられる。
【００１９】
つまり、電子機器、情報処理装置、半導体装置などの各種の装置間の信号インタフェースをとるに当たり、伝送対象の信号に関して、ミリ波信号により接点レスやケーブルレスで伝送する（電気配線での伝送でない）ようにする。
【００２０】
好ましくは、少なくとも信号伝送（特に高速伝送が要求されるもの）に関しては、ミリ波信号により伝送するようにする。要するに、従来は電気配線によって行なわれていた信号伝送を、本発明ではミリ波信号により行なうものである。ミリ波帯で信号伝送を行なうことで、Ｇｂｐｓオーダーの高速信号伝送を実現することができるようになるし、ミリ波信号の及ぶ範囲を容易に制限でき（その理由は実施形態で説明する）、この性質に起因する効果も得られる。
【００２１】
高速伝送が要求されないものに関しても、ミリ波信号による通信インタフェースにより接点レスやケーブルレスで伝送するようにしてもよい。好ましくは、電源に関しても、電波受信方式、電磁誘導方式、共鳴方式の何れかを採ることで無線による電力伝送を行なうのがよい。たとえば、電波受信方式の適用によりミリ波での無線による電力伝送を行なうことが考えられるが、電力伝送効率その他の面からは電磁誘導方式や共鳴方式（特に共鳴方式が有効と考えられる）を採るのがよい。
【００２２】
ここで、各信号結合部は、送信部と受信部の間でミリ波信号伝送路を介してミリ波の信号が伝送可能となるようにするものであればよい。たとえばアンテナ構造（アンテナ結合部）を備えるものとしてもよいし、アンテナ構造を具備せずにミリ波の結合をとるものであってもよい。
【００２３】
「ミリ波の信号を伝送するミリ波信号伝送路」は、空気（いわゆる自由空間）であってもよいが、好ましくは、ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつミリ波信号を伝送させる構造を持つものがよい。その性質を積極的に利用することで、電気配線のように、ミリ波信号伝送路の引回しを任意に確定することができる。たとえば、ミリ波信号伝送可能な誘電体素材で構成されたもの（誘電体伝送路やミリ波誘電体内伝送路と称する）や、伝送路を構成し、かつ、ミリ波信号の外部放射を抑える遮蔽材が設けられその遮蔽材の内部が中空の中空導波路がよい。
【００２４】
因みに、空気（いわゆる自由空間）の場合、各信号結合部はアンテナ構造をとることになり、そのアンテナ構造によって近距離の空間中を信号伝送することになる。一方、誘電体素材で構成されたものとする場合は、アンテナ構造をとることもできるが、そのことは必須でない。
【００２５】
ミリ波帯での情報伝送がそれぞれ独立して可能な複数系統のミリ波信号伝送路を自由空間内に設けるに当たっては、伝送方向には指向性が強く伝送方向以外には指向性が弱い指向性のあるアンテナが、各系統の送信部と受信部のそれぞれに接続して、アンテナ間にミリ波信号伝送路が構成されるようにするのが、チャネル間隔狭くする上で有効な手段となる。
【００２６】
このように、本発明では、ミリ波帯での情報伝送が可能なミリ波信号伝送路を、それぞれ独立して複数系統設ける点に特徴がある。「独立して」とは、たとえば、複数系統において、同一周波数で同一時間で伝送を行なっても、干渉が起きない程度やまたは無視できる程度に、各伝送路が分離されていることを意味し、その限りにおいて、物理的に別個の伝送路であることに限定されない。要するに、相互に干渉の影響を受けない程度に空間的に伝送路を分離することで、複数系統の独立したミリ波伝送路を構築し、それによって、同一周波数かつ同一時間の多重伝送を可能にするものである。伝送路の分離方法としては、空間を距離や構造物で分離する方法や複数の誘電体伝送路や中空導波路を用いる方法が含まれる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一態様によれば、複数系統の信号の伝送（つまり信号の多重伝送）を、干渉の影響を受けることなく、電気配線では実現困難な伝送速度・伝送容量で実現できる。ミリ波帯を使用するので、電気配線によらずに信号伝送ができ、近傍の他の電気配線に対して妨害を与えずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態（参考構成）の無線伝送システムの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【図１Ａ】本実施形態（参考構成）の無線伝送システムにおける信号の多重化を説明する図である。
【図２】比較例の信号伝送システムの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【図３】「空間分割多重」の概要を示したイメージ図である。
【図３Ａ】空間分割多重の適正条件を説明する図である。
【図４】本実施形態の無線伝送システムの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【図５】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第１例を説明する図である。
【図６】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第２例を説明する図である。
【図７】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第３例に対する比較例を説明する図である。
【図７Ａ】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第３例を説明する図（その１）である。
【図７Ｂ】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第３例を説明する図（その２）である。
【図７Ｃ】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第３例を説明する図（その３）である。
【図８】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第４例を説明する図である。
【図８Ａ】第４例で採用するミリ波基板内伝送の基本を説明する図である。
【図９】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第５例に対する比較例を説明する図である。
【図９Ａ】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第５例の構成概要を説明する図である。
【図１０】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第６例に対する比較例を説明する図である。
【図１０Ａ】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第６例の構成概要を説明する図である。
【図１１】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第７例を説明する図である。
【図１２】本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第８例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。各機能要素について実施形態別に区別する際には、Ａ，Ｂ，Ｃ，…などのように大文字の英語の参照子を付して記載する。また、適宜、各機能要素を細分化して区別するべく参照子“_@”を付して記載することもある。特に区別しないで説明する際にはこれらの参照子を割愛して記載する。図面においても同様である。
【００３０】
説明は以下の順序で行なう。
１．無線伝送システム：参考構成
２．無線伝送システム：本実施形態
３．空間分割ミリ波伝送構造：第１例（メモリカードへ適用／同一基板面）
４．空間分割ミリ波伝送構造：第２例（メモリカードへ適用／異なる基板面）
５．空間分割ミリ波伝送構造：第３例（撮像装置へ適用）
６．空間分割ミリ波伝送構造：第４例（基板内伝送へ適用）
７．空間分割ミリ波伝送構造：第５例（半導体パッケージ内伝送へ適用）
８．空間分割ミリ波伝送構造：第６例（半導体パッケージ間伝送へ適用）
９．空間分割ミリ波伝送構造：第７例（基板間伝送へ適用）
10．空間分割ミリ波伝送構造：第８例（第４例＋第７例）
【００３１】
なお、本実施形態の仕組みの理解の容易化のため、最初に、本実施形態で採用する無線伝送の基本的な仕組み（参考構成）について説明し、その後に、本実施形態の具体的な仕組みについて説明する。
【００３２】
＜無線伝送システム：参考構成＞
図１〜図２は、本実施形態の無線伝送システムの参考構成を説明する図である。ここで、図１は、本実施形態（参考構成）の無線伝送システム１Ｘの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。図１Ａは、本実施形態（参考構成）の無線伝送システム１Ｘにおける信号の多重化を説明する図である。図２は、比較例の信号伝送システム１Ｚの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【００３３】
［機能構成：基本］
図１に示すように、本実施形態（参考構成）の無線伝送システム１Ｘは、第１の無線機器の一例である第１通信装置１００Ｘと第２の無線機器の一例である第２通信装置２００Ｘがミリ波信号伝送路９を介して結合されミリ波帯で信号伝送を行なうように構成されている。伝送対象の信号を広帯域伝送に適したミリ波帯域に周波数変換して伝送するようにする。
【００３４】
第１通信装置１００Ｘにはミリ波帯通信可能な半導体チップ１０３が設けられ、第２通信装置２００Ｘにもミリ波帯通信可能な半導体チップ２０３が設けられている。
【００３５】
本実施形態（参考構成）は、ミリ波帯での通信の対象となる信号を、高速性や大容量性が求められる信号のみとし、その他の低速・小容量で十分なものや電源など直流と見なせる信号に関してはミリ波信号への変換対象としない。これらミリ波信号への変換対象としない信号（電源を含む）については、従前と同様に、ＬＳＩ機能部１０４，２０４から電気配線で端子（コネクタ）まで引き延ばし、第１通信装置１００Ｘと第２通信装置２００Ｘの双方の端子を介した機械的な接触で電気的な接続をとるようにする。なお、ミリ波に変換する前の元の伝送対象の電気信号を纏めてベースバンド信号と称する。
【００３６】
その他の低速・小容量で十分な信号としては、たとえばコマンド信号やバスステート信号（シリアルインタフェース仕様の場合）、アドレス信号やその他の各種制御信号（パラレルインタフェース仕様の場合）などが該当する。また、撮像装置における撮像基板とメイン基板間の信号伝送への適用例であれば、カメラ制御部からの制御信号や同期信号発生部からの同期信号などである。
【００３７】
ミリ波信号への変換対象とする高速性や大容量性が求められるデータとしては、たとえば、映画映像やコンピュータ画像などのデータ信号が該当する。このようなデータを、搬送周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯の信号に変換して高速に伝送することでミリ波伝送システムを構築する。
【００３８】
通信装置１００，２００の組合せとしては、たとえば、次のようなものが考えられる。通信装置２００が、携帯電話機やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ゲーム機、リモートコントローラ、髭剃り器などのバッテリ駆動機器である場合、第１通信装置１００Ｘは、そのバッテリー充電器や画像処理などを行なういわゆるベースステーションと称されるものである。第２通信装置２００Ｘが比較的薄いＩＣカードのような外観を有している場合には、第１通信装置１００Ｘはそのカード読取書込み装置が該当する。カード読取書込み装置は、さらに、たとえば、デジタル記録再生装置、地上波テレビ受像機、携帯電話機、ゲーム機、コンピュータなどの電子機器本体と組み合わせて使用される。また、撮像装置への適用であれば、たとえば第１通信装置１００Ｘがメイン基板側で第２通信装置２００Ｘが撮像基板側になり、機器内伝送を行なうことになる。もちろん、ここで示した組合せは、その一例に過ぎない。
【００３９】
［第１通信装置］
第１通信装置１００Ｘは、基板１０２上に、ミリ波帯通信可能な半導体チップ１０３と伝送路結合部１０８が搭載されている。この例では、半導体チップ１０３は、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７（ミリ波信号生成部）を一体化したシステムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）である。図示しないが、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７を一体化しない別体の構成にしてもよい。別体にした場合には、その間の信号伝送に関しては、電気配線により信号を伝送することに起因する問題が懸念されるので、一体的に作り込んだ方が好ましい。別体にする場合には、２つのチップ（ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７との間）を近距離に配置して、ワイヤーボンディング長を極力短く配線することで悪影響を低減するようにすることが好ましい。信号生成部１０７と伝送路結合部１０８は好ましくはデータの双方向性を持つ構成にする。このため、信号生成部１０７には送信側の信号生成部と受信側の信号生成部を設ける。伝送路結合部１０８は、送信側と受信側に各別に設けてもよいが、ここでは送受信に兼用されるものとする。
【００４０】
なお、本実施形態（参考構成）の「双方向通信」は、ミリ波の伝送チャネルであるミリ波信号伝送路９が１系統（一芯）の一芯双方向伝送となる。この実現には、時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を適用する半二重方式と、周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex ：図１Ａ）などが適用される。
【００４１】
時分割多重の場合、送信と受信の分離を時分割で行なうので、第１通信装置１００Ｘから第２通信装置２００Ｘへの信号伝送と第２通信装置２００Ｘから第１通信装置１００Ｘへの信号伝送を同時に行なう「双方向通信の同時性（一芯同時双方向伝送）」は実現されず、一芯同時双方向伝送は、周波数分割多重で実現される。しかし、周波数分割多重は、図１Ａ（１）に示すように、送信と受信に異なった周波数を用いるので、ミリ波信号伝送路９の伝送帯域幅を広くする必要がある。
【００４２】
半導体チップ１０３を直接に基板１０２上に搭載するのではなく、インターポーザ基板上に半導体チップ１０３を搭載し、半導体チップ１０３を樹脂（たとえばエポキシ樹脂など）でモールドした半導体パッケージを基板１０２上に搭載するようにしてもよい。すなわち、インターポーザ基板はチップ実装用の基板をなし、インターポーザ基板上に半導体チップ１０３が設けられる。インターポーザ基板には、一定範囲（２〜１０程度）の比誘電率を有したたとえば熱強化樹脂と銅箔を組み合わせたシート部材を使用すればよい。
【００４３】
半導体チップ１０３は伝送路結合部１０８と接続される。伝送路結合部１０８は、たとえば、アンテナ結合部やアンテナ端子やマイクロストリップ線路やアンテナなどを具備するアンテナ構造が適用される。なお、アンテナをチップに直接に形成する技術を適用することで、伝送路結合部１０８も半導体チップ１０３に組み込むようにすることもできる。
【００４４】
ＬＳＩ機能部１０４は、第１通信装置１００Ｘの主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方に送信したい画像や音声データなどを処理する回路や相手方から受信した画像や音声データを処理する回路が含まれる。なお、第２通信装置２００Ｘをメモリカードとする場合には、ＬＳＩ機能部１０４には、アプリケーション機能部の他にメモリカード制御部が設けられる。メモリカード制御部は、アプリケーション機能部からの要求に対して、たとえば、データのリードライト制御など、メモリカード２００Ａに対する論理的制御を行なう。
【００４５】
信号生成部１０７（電気信号変換部）は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号をミリ波信号に変換し、ミリ波信号伝送路９を介した信号伝送制御を行なう。
【００４６】
具体的には、信号生成部１０７は、送信側信号生成部１１０および受信側信号生成部１２０を有する。送信側信号生成部１１０と伝送路結合部１０８で送信部が構成され、受信側信号生成部１２０と伝送路結合部１０８で受信部が構成される。
【００４７】
送信側信号生成部１１０は、入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するために、多重化処理部１１３、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を有する。なお、変調部１１５と周波数変換部１１６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。送信側信号生成部１１０と伝送路結合部１０８で送信部が構成される。
【００４８】
受信側信号生成部１２０は、伝送路結合部１０８によって受信したミリ波の電気信号を信号処理して出力信号（ベースバンド信号）を生成するために、増幅部１２４、周波数変換部１２５、復調部１２６、シリアルパラレル変換部１２７、単一化処理部１２８を有する。なお、周波数変換部１２５と復調部１２６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。
【００４９】
パラレルシリアル変換部１１４とシリアルパラレル変換部１２７は、パラレル伝送用の複数のデータ信号を使用するパラレルインタフェース仕様のものである場合に備えられ、シリアルインタフェース仕様のものである場合には不要である。
【００５０】
多重化処理部１１３は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎとする）ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なうことで、複数種の信号を１系統の信号に纏める。本実施形態（参考構成）の場合、高速性や大容量性が求められる複数種の信号をミリ波での伝送の対象として、１系統の信号に纏める。高速性や大容量性が求められる複数種の信号としては、先ずデータ信号が該当し、さらにクロック信号も該当する。
【００５１】
なお、時分割多重や符号分割多重の場合には、多重化処理部１１３はパラレルシリアル変換部１１４の前段に設けられ、１系統の信号に纏めてパラレルシリアル変換部１１４に供給すればよい。時分割多重の場合、複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ）について時間を細かく区切ってパラレルシリアル変換部１１４に供給する切替スイッチを設ければよい。
【００５２】
一方、周波数分割多重の場合には、図１Ａ（２）に示すように、それぞれ異なる周波数帯域Ｆ_@の範囲の周波数に変換してミリ波の信号を生成する必要がある。このため、たとえば、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を複数種の信号_@の別に設け、各増幅部１１７の後段に多重化処理部１１３として加算処理部を設けるとよい。そして、周波数多重処理後の周波数帯域Ｆ_1＋…＋Ｆ_Nのミリ波の電気信号を伝送路結合部１０８に供給するようにすればよい。
【００５３】
図１Ａ（２）から分かるように、複数系統の信号を周波数分割多重で１系統に纏める周波数分割多重では伝送帯域幅を広くする必要がある。図１Ａ（３）に示すように、複数系統の信号を周波数分割多重で１系統に纏めることと、送信と受信に異なった周波数を用いる全２重方式と併用する場合は伝送帯域幅を一層広くする必要がある。
【００５４】
パラレルシリアル変換部１１４は、パラレルの信号をシリアルの信号に変換して変調部１１５に供給する。変調部１１５は、伝送対象信号を変調して周波数変換部１１６に供給する。変調部１１５としては、振幅・周波数・位相の少なくとも１つを伝送対象信号で変調するものであればよく、これらの任意の組合せの方式も採用し得る。たとえば、アナログ変調方式であれば、たとえば、振幅変調（ＡＭ：Amplitude  Modulation ）とベクトル変調がある。ベクトル変調として、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）と位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）がある。デジタル変調方式であれば、たとえば、振幅遷移変調（ＡＳＫ：Amplitude shift keying）、周波数遷移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）、位相遷移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）、振幅と位相を変調する振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Amplitude Phase Shift Keying）がある。振幅位相変調としては直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation ）が代表的である。
【００５５】
周波数変換部１１６は、変調部１１５によって変調された後の送信対象信号を周波数変換してミリ波の電気信号を生成して増幅部１１７に供給する。ミリ波の電気信号とは、概ね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲のある周波数の電気信号をいう。「概ね」と称したのは、本実施形態（参考構成も含む）のミリ波通信による効果が得られる程度の周波数であればよく、下限は３０ＧＨｚに限定されず、上限は３００ＧＨｚに限定されないことに基づく。
【００５６】
周波数変換部１１６としては様々な回路構成を採り得るが、たとえば、混合回路（ミキサー回路）と局部発振器とを備えた構成を採用すればよい。局部発振器は、変調に用いる搬送波（キャリア信号、基準搬送波）を生成する。混合回路は、パラレルシリアル変換部１１４からの信号で局部発振器が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の変調信号を生成して増幅部１１７に供給する。
【００５７】
増幅部１１７は、周波数変換後のミリ波の電気信号を増幅して伝送路結合部１０８に供給する。増幅部１１７には図示しないアンテナ端子を介して双方向の伝送路結合部１０８に接続される。
【００５８】
伝送路結合部１０８は、送信側信号生成部１１０によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路９に送信するとともに、ミリ波信号伝送路９からミリ波の信号を受信して受信側信号生成部１２０に出力する。
【００５９】
伝送路結合部１０８は、アンテナ結合部で構成される。アンテナ結合部は伝送路結合部１０８（信号結合部）の一例またはその一部を構成する。アンテナ結合部とは、狭義的には半導体チップ内の電子回路と、チップ内またはチップ外に配置されるアンテナを結合する部分をいい、広義的には、半導体チップと誘電体伝送路を信号結合する部分をいう。
【００６０】
たとえば、アンテナ結合部は、少なくともアンテナ構造を備える。また、時分割多重で送受信を行なう場合には、伝送路結合部１０８にアンテナ切替部（アンテナ共用器）を設ける。
【００６１】
アンテナ構造は、ミリ波信号伝送路９との結合部における構造をいい、ミリ波帯の電気信号をミリ波信号伝送路９に結合させるものであればよく、アンテナそのもののみを意味するものではない。たとえば、アンテナ構造には、アンテナ端子、マイクロストリップ線路、アンテナを含み構成される。アンテナ切替部を同一のチップ内に形成する場合は、アンテナ切替部を除いたアンテナ端子とマイクロストリップ線路が伝送路結合部１０８を構成するようになる。
【００６２】
アンテナは、ミリ波の信号の波長λに基づく長さ（たとえば６００μｍ程度）を有したアンテナ部材で構成され、ミリ波信号伝送路９に結合される。アンテナは、たとえばパッチアンテナの他に、プローブアンテナ（ダイポールなど）、ループアンテナ、小型アパーチャ結合素子（スロットアンテナなど）などが使用される。
【００６３】
第１通信装置１００Ｘ側のアンテナと第２通信装置２００Ｘ側のアンテナとが対向配置される場合は無指向性のものでよい。平面的にズレて配置される場合には指向性を有するものとするか、または反射部材を利用して進行方向を基板の厚さ方向から平面方向に変化させる、平面方向に進行させる誘電体伝送路を設けるなどの工夫をするのがよい。
【００６４】
送信側のアンテナはミリ波の信号に基づく電磁波をミリ波信号伝送路９に輻射する。また、受信側のアンテナはミリ波の信号に基づく電磁波をミリ波信号伝送路９から受信する。マイクロストリップ線路は、アンテナ端子とアンテナとの間を接続し、送信側のミリ波の信号をアンテナ端子からアンテナへ伝送し、また、受信側のミリ波の信号をアンテナからアンテナ端子へ伝送する。
【００６５】
アンテナ切替部はアンテナを送受信で共用する場合に用いられる。たとえば、ミリ波の信号を相手方である第２通信装置２００Ｘ側に送信するときは、アンテナ切替部がアンテナを送信側信号生成部１１０に接続する。また、相手方である第２通信装置２００Ｘ側からのミリ波の信号を受信するときは、アンテナ切替部がアンテナを受信側信号生成部１２０に接続する。アンテナ切替部は半導体チップ１０３と別にして基板１０２上に設けているが、これに限らず、半導体チップ１０３内に設けてもよい。送信用と受信用のアンテナを別々に設ける場合はアンテナ切替部を省略できる。
【００６６】
ミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路９は、自由空間伝送路でもよいが、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内などのミリ波を閉じ込めつつ伝送する導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を効率よく伝送させる特性を有するものとする。たとえば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路にするとよい。
【００６７】
「一定範囲」は、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、本実施形態の効果を得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め決められた値のものとすればよい。つまり、誘電体素材は、本実施形態の効果が得られる程度の特性を持つミリ波を伝送可能なものであればよい。誘電体素材そのものだけで決められず伝送路長やミリ波の周波数とも関係するので必ずしも明確に定められるものではないが、一例としては、次のようにする。
【００６８】
誘電体伝送路内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、誘電体素材の比誘電率は２〜１０（好ましくは３〜６）程度とし、その誘電正接は０．００００１〜０．０１（好ましくは０．００００１〜０．００１）程度とすることが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、たとえば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系、シアノアクリレート樹脂系からなるものが使用できる。誘電体素材の比誘電率とその誘電正接のこのような範囲は、特段の断りのない限り、本実施形態で同様である。なお、ミリ波信号を伝送路に閉じ込める構成のミリ波信号伝送路９としては、誘電体伝送路の他に、伝送路の周囲が遮蔽材で囲まれその内部が中空の中空導波路としてもよい。
【００６９】
伝送路結合部１０８には受信側信号生成部１２０が接続される。受信側信号生成部１２０の増幅部１２４は、伝送路結合部１０８に接続され、アンテナによって受信された後のミリ波の電気信号を増幅して周波数変換部１２５に供給する。周波数変換部１２５は、増幅後のミリ波の電気信号を周波数変換して周波数変換後の信号を復調部１２６に供給する。復調部１２６は、周波数変換後の信号を復調してベースバンドの信号を取得しシリアルパラレル変換部１２７に供給する。
【００７０】
周波数変換部１２５と復調部１２６は、様々な回路構成を採用し得るが、たとえば受信したミリ波信号（の包絡線）振幅の二乗に比例した検波出力を得る自乗検波回路を用いることができる。
【００７１】
シリアルパラレル変換部１２７は、シリアルの受信データをパラレルの出力データに変換して単一化処理部１２８に供給する。
【００７２】
単一化処理部１２８は、多重化処理部１１３と対応するもので、１系統に纏められている信号を複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ）に分離する。本実施形態（参考構成）の場合、たとえば、１系統の信号に纏められている複数本のデータ信号を各別に分離してＬＳＩ機能部１０４に供給する。
【００７３】
なお、周波数分割多重により１系統に纏められている場合には、周波数多重処理後の周波数帯域Ｆ_1＋…＋Ｆ_Nのミリ波の電気信号を受信して周波数帯域Ｆ_@別に処理する必要がある。このため、図１Ａ（２）に示すように、増幅部２２４、周波数変換部２２５、復調部２２６、シリアルパラレル変換部２２７を複数種の信号_@の別に設け、各増幅部２２４の前段に単一化処理部２２８として周波数分離部を設けるとよい。そして、分離後の各周波数帯域Ｆ_@のミリ波の電気信号を対応する周波数帯域Ｆ_@の系統に供給するようにすればよい。
【００７４】
このように半導体チップ１０３を構成すると、入力信号をパラレルシリアル変換して半導体チップ２０３側へ伝送し、また半導体チップ２０３側からの受信信号をシリアルパラレル変換することにより、ミリ波変換対象の信号数が削減される。
【００７５】
なお、第１通信装置１００Ｘと第２通信装置２００Ｘの間の元々の信号伝送がシリアル形式の場合には、パラレルシリアル変換部１１４およびシリアルパラレル変換部１２７を設けなくてもよい。
【００７６】
［第２通信装置］
第２通信装置２００Ｘは、概ね第１通信装置１００Ｘと同様の機能構成を備える。各機能部には２００番台の参照子を付し、第１通信装置１００Ｘと同様・類似の機能部には第１通信装置１００Ｘと同一の１０番台および１番台の参照子を付す。送信側信号生成部２１０と伝送路結合部２０８で送信部が構成され、受信側信号生成部２２０と伝送路結合部２０８で受信部が構成される。
【００７７】
なお、第２通信装置２００Ｘをメモリカードにする場合には、ＬＳＩ機能部２０４には、メモリ機能部とメモリ制御部を備えるようにする。メモリ機能部は、たとえばフラッシュメモリやハードディスクにより提供される不揮発性の記憶媒体である。メモリ制御部は、第１通信装置１００Ｘ側からのデータに対応して、メモリ機能部に対し、データのリードライト制御を行なう。信号生成部２０７（電気信号変換部、ベースバンド信号生成部）は、ミリ波信号伝送路９を介して受信されるメモリカード制御部側からのデータを示すミリ波信号を元のデータ（ベースバンド信号）に変換しメモリ制御部に供給する。
【００７８】
ここで、入力信号を周波数変換して信号伝送するという手法は、放送や無線通信で一般的に用いられている。これらの用途では、α）どこまで通信できるか（熱雑音に対してのＳ／Ｎの問題）、β）反射やマルチパスにどう対応するか、γ）妨害や他チャンネルとの干渉をどう抑えるかなどの問題に対応できるような比較的複雑な送信器や受信器などが用いられている。これに対して、本実施形態で使用する信号生成部１０７，２０７は、放送や無線通信で一般的に用いられる複雑な送信器や受信器などの使用周波数に比べて、より高い周波数帯のミリ波帯で使用され、波長λが短いため、周波数の再利用がし易く、近傍で多くのデバイス間での通信をするのに適したものが使用される。
【００７９】
［注入同期について］
ここで、変調機能部８３００Ｘと復調機能部８４００Ｘで無線伝送システムを構成する場合、次のような難点がある。
【００８０】
先ず、発振回路については、次のような難点がある。たとえば、野外（屋外）通信においては、多チャンネル化を考慮する必要がある。この場合、搬送波の周波数変動成分の影響を受けるため、送信側の搬送波の安定度の要求仕様が厳しい。筐体内信号伝送や機器間信号伝送において、ミリ波でデータを伝送するに当たり、送信側と受信側に、屋外の無線通信で用いられているような通常の手法を用いようとすると、搬送波に安定度が要求され、周波数安定度数がｐｐｍ（parts per million ）オーダー程度の安定度の高いミリ波の発振回路が必要となる。
【００８１】
周波数安定度が高い搬送信号を実現するためには、たとえば、安定度の高いミリ波の発振回路をシリコン集積回路（ＣＭＯＳ：Complementary Metal-oxide Semiconductor ）上に実現することが考えられる。しかしながら、通常のＣＭＯＳで使われるシリコン基板は絶縁性が低いため、容易にＱ値（Quality Factor）の高いタンク回路が形成できず、実現が容易でない。たとえば、参考文献Ａに示されているように、ＣＭＯＳチップ上でインダクタンスを形成した場合、そのＱ値は３０〜４０程度になってしまう。
【００８２】
参考文献Ａ：A. Niknejad, “mm-Wave Silicon Technology 60GHz and Beyond”（特に3.1.2 Inductors pp70〜71）, ISBN 978-0-387-76558-7
【００８３】
よって、安定度の高い発振回路を実現するには、たとえば、発振回路の本体部分が構成されているＣＭＯＳ外部に水晶振動子などで高いＱ値のタンク回路を設けて低い周波数で発振させ、その発振出力を逓倍してミリ波帯域へ上げるという手法を採ることが考えられる。しかし、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）などの配線による信号伝送をミリ波による信号伝送に置き換える機能を実現するのに、このような外部タンクを全てのチップに設けることは好ましくない。
【００８４】
ＯＯＫ（On-Off-Keying ）のような振幅を変調する方式を用いれば、受信側では包絡線検波をすればよいので、発振回路が不要になりタンク回路の数を減らすことはできる。しかしながら、信号の伝送距離が長くなると受信振幅が小さくなり、包絡線検波の一例として自乗検波回路を用いる方式では、受信振幅が小さくなることの影響が顕著になり信号歪みが影響してくるので不利である。換言すると、自乗検波回路は、感度的に不利である。
【００８５】
周波数安定度数高い搬送信号を実現するための他の手法として、たとえば、高い安定度の周波数逓倍回路やＰＬＬ回路などを使用することが考えられるが、回路規模が増大してしまう。たとえば、参考文献Ｂには、プッシュ−プッシュ（Push-push ）発振回路を使うことで６０ＧＨｚ発振回路をなくし、小さくはしているが、これでもまだ３０ＧＨｚの発振回路や分周器、位相周波数検出回路（Phase Frequency Detector：ＰＦＤ）、外部のレファレンス（この例では１１７ＭＨｚ）などが必要で、明らかに回路規模が大きい。
【００８６】
参考文献Ｂ：“A  90nm  CMOS  Low-Power  60GHz  Tranceiver with  Intergrated  Baseband  Circuitry”，ISSCC 2009／SESSION 18/RANGING  AND  Gb/s COMMUNICATION /18.5，2009 IEEE International Solid-State Circuits Conference，pp314〜316
【００８７】
自乗検波回路は受信信号から振幅成分しか取り出せないので、用いることのできる変調方式は振幅を変調する方式（たとえばＯＯＫなどのＡＳＫ）に限られ、位相や周波数を変調する方式の採用が困難となる。位相変調方式の採用が困難になると言うことは、変調信号を直交化してデータ伝送レートを上げることができないということに繋がる。
【００８８】
また、周波数分割多重方式により多チャンネル化を実現する場合に、自乗検波回路を用いる方式では、次のような難点がある。受信側の周波数選択のためのバンドパスフィルタを自乗検波回路の前段に配置する必要があるが、急峻なバンドパスフィルタを小型に実現するのは容易ではない。また、急峻なバンドパスフィルタを用いた場合は送信側の搬送周波数の安定度についても要求仕様が厳しくなる。
【００８９】
このような問題に対する対処としては、周波数変換部１２５と復調部１２６は、注入同期（インジェクションロック）方式を採用するとよい。注入同期方式にする場合には、送信側からミリ波帯に変調された信号と合わせて、変調に使用した搬送信号と対応する受信側での注入同期の基準として使用される基準搬送信号も送出する。基準搬送信号は、典型的には変調に使用した搬送信号そのものであるが、これに限定されず、たとえば変調に使用した搬送信号と同期した別周波数の信号（たとえば高調波信号）でもよい。
【００９０】
受信器側では局部発振器を設け、送られてきた基準搬送波成分を局部発振器に注入同期させ、出力信号を用いて送られてきたミリ波変調信号を復調し、伝送対象信号を復元する。たとえば、受信信号は局部発振器に入力され基準搬送波との同期が行なわれる。基準搬送波と受信信号は混合回路に入力され乗算信号が生成される。この乗算信号は低域通過フィルタで高域成分の除去が行なわれることでベースバンド信号が得られる。
【００９１】
このように注入同期を利用することにより、詳細な説明（理論説明）は割愛するが、受信側の局部発振器はＱの低いものでもよくなるし、送信側の基準搬送波の安定度についても要求仕様を緩めることができる。受信側では、送信側で変調に使用した搬送信号と同期した信号を再生して同期検波により周波数変換を行なうことで、搬送信号の周波数変動Δがあってもその影響を受けずに伝送信号を復元できる。極端な場合、周波数変換回路（ダウンコンバータ）の前段に周波数選択フィルタとしてのバンドパスフィルタが不要となる。Ｑを低くできるので、タンク回路をシリコン半導体で形成でき、タンク回路を含む発振回路全体を１チップ化できるし、ミリ波帯を使用することで、タンク回路（特にインダクタンス成分）を小さくすることができる。これらの結果、より高い搬送周波数でも、簡潔に受信機能を実現し得るようになる。ミリ波にすることとも相俟って、全体の回路を小さくできるし、同期に要する時間も短くでき、高速伝送に好適なものとなる。
【００９２】
［接続と動作：本実施形態（参考構成）］
本実施形態（参考構成）では、従来の電気配線を利用した信号インタフェースとは異なり、前述のようにミリ波帯で信号伝送を行なうことで高速性と大容量に柔軟に対応できるようにしている。たとえば、本実施形態（参考構成）では、高速性や大容量性が求められる信号のみをミリ波帯での通信の対象としており、通信装置１００，２００は、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の電気配線によるインタフェース（端子・コネクタによる接続）を一部に備えることになる。
【００９３】
信号生成部１０７は、ＬＳＩ機能部１０４から入力された入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する。信号生成部１０７には、たとえば、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットラインなどの伝送線路で伝送路結合部１０８に接続され、生成されたミリ波の信号が伝送路結合部１０８を介してミリ波信号伝送路９に供給される。
【００９４】
伝送路結合部１０８は、アンテナ構造を有し、伝送されたミリ波の信号を電磁波に変換し、電磁波を送出する機能を有する。伝送路結合部１０８はミリ波信号伝送路９と結合されており、ミリ波信号伝送路９の一方の端部に伝送路結合部１０８で変換された電磁波が供給される。ミリ波信号伝送路９の他端には第２通信装置２００Ｘ側の伝送路結合部２０８が結合されている。ミリ波信号伝送路９を第１通信装置１００Ｘ側の伝送路結合部１０８と第２通信装置２００Ｘ側の伝送路結合部２０８の間に設けることにより、ミリ波信号伝送路９にはミリ波帯の電磁波が伝搬するようになる。
【００９５】
ミリ波信号伝送路９には第２通信装置２００Ｘ側の伝送路結合部２０８が結合されている。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９の他端に伝送された電磁波を受信し、ミリ波の信号に変換して信号生成部２０７に供給する。信号生成部２０７は、変換されたミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成しＬＳＩ機能部２０４へ供給する。
【００９６】
ここでは第１通信装置１００Ｘから第２通信装置２００Ｘへの信号伝送の場合で説明したが、第２通信装置２００ＸのＬＳＩ機能部２０４から読み出されたデータを第１通信装置１００Ｘへ伝送する場合も同様に考えればよく双方向にミリ波の信号を伝送できる。
【００９７】
［機能構成：比較例］
図２に示すように、比較例の信号伝送システム１Ｚは、第１装置１００Ｚと第２装置２００Ｚが電気的インタフェース９Ｚを介して結合され信号伝送を行なうように構成されている。第１装置１００Ｚには電気配線を介して信号伝送可能な半導体チップ１０３Ｚが設けられ、第２装置２００Ｚにも電気配線を介して信号伝送可能な半導体チップ２０３Ｚが設けられている。本実施形態（参考構成）のミリ波信号伝送路９を電気的インタフェース９Ｚに置き換えた構成である。
【００９８】
電気配線を介して信号伝送を行なうため、第１装置１００Ｚには信号生成部１０７および伝送路結合部１０８に代えて電気信号変換部１０７Ｚが設けられ、第２装置２００Ｚには信号生成部２０７および伝送路結合部２０８に代えて電気信号変換部２０７Ｚが設けられている。
【００９９】
第１装置１００Ｚにおいて、ＬＳＩ機能部１０４は、電気信号変換部１０７Ｚに対し、電気的インタフェース９Ｚを介した電気信号伝送制御を行なう。一方、第２装置２００Ｚにおいて、電気信号変換部２０７Ｚは、電気的インタフェース９Ｚを介してアクセスされ、ＬＳＩ機能部１０４側から送信されたデータを得る。
【０１００】
ここで、電気的インタフェース９Ｚを採用する比較例の信号伝送システム１Ｚでは、次のような問題がある。
【０１０１】
i）伝送データの大容量・高速化が求められるが、電気配線の伝送速度・伝送容量には限界がある。
【０１０２】
ii）伝送データの高速化の問題に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化、コネクタ部や電気的インタフェース９Ｚの物理サイズの増大などが求められ、それらの形状が複雑化し、これらの信頼性が低下し、コストが増大するなどの問題が起こる。
【０１０３】
iii）映画映像やコンピュータ画像等の情報量の膨大化に伴い、ベースバンド信号の帯域が広くなるに従って、ＥＭＣ（電磁環境適合性）の問題がより顕在化してくる。たとえば、電気配線を用いた場合は、配線がアンテナとなって、アンテナの同調周波数に対応した信号が干渉される。また、配線のインピーダンスの不整合などによる反射や共振によるものも不要輻射の原因となる。共振や反射があると、それは放射を伴い易く、ＥＭＩ（電磁誘導障害）の問題も深刻となる。このような問題を対策するために、電子機器の構成が複雑化する。
【０１０４】
iv）ＥＭＣやＥＭＩの他に、反射があると受信側でシンボル間での干渉による伝送エラーや妨害の飛び込みによる伝送エラーも問題となってくる。
【０１０５】
v）端子をむき出しにする場合、静電気破壊の問題がある。
【０１０６】
これに対して、本実施形態（参考構成）の無線伝送システム１Ｘは、比較例の電気信号変換部１０７Ｚ，２０７Ｚを、信号生成部１０７，２０７と伝送路結合部１０８，２０８に置き換えることで、電気配線ではなくミリ波で信号伝送を行なうようにしている。ＬＳＩ機能部１０４からＬＳＩ機能部２０４に対するデータは、ミリ波信号に変換され、ミリ波信号は伝送路結合部１０８，２０８間をミリ波信号伝送路９を介して伝送する。
【０１０７】
無線伝送のため、配線形状やコネクタの位置を気にする必要がないため、レイアウトに対する制限があまり発生しない。ミリ波による信号伝送に置き換えた信号については配線や端子を割愛できるので、ＥＭＣやＥＭＩの問題から解消されるし、静電気破壊の問題からも解消される。一般に、通信装置１００，２００内部で他にミリ波帯の周波数を使用している機能部は存在しないため、ＥＭＣやＥＭＩの対策が容易に実現できる。
【０１０８】
また、第１通信装置１００と第２通信装置２００を近接または装着した状態での無線伝送であり、固定位置間や既知の位置関係の信号伝送であるため、次のような利点が得られる。
【０１０９】
１）送信側と受信側の間の伝搬チャネル（導波構造）を適正に設計することが容易である。
【０１１０】
２）送信側と受信側を封止する伝送路結合部の誘電体構造と伝搬チャネル（ミリ波信号伝送路９の導波構造）を併せて設計することで、自由空間伝送より、信頼性の高い良好な伝送が可能になる。
【０１１１】
３）無線伝送を管理するコントローラ（本例ではＬＳＩ機能部１０４）の制御も一般の無線通信のように動的にアダプティブに頻繁に行なう必要はないため、制御によるオーバーヘッドを一般の無線通信に比べて小さくすることができる。その結果、小型、低消費電力、高速化が可能になる。
【０１１２】
４）製造時や設計時に無線伝送環境を校正し、個体のばらつきなどを把握すれば、そのデータを参照して伝送することでより高品位の通信が可能になる。
【０１１３】
５）反射が存在していても、固定の反射であるので、小さい等化器で容易にその影響を受信側で除去できる。等化器の設定も、プリセットや静的な制御で可能であり、実現が容易である。
【０１１４】
また、ミリ波通信であることで、次のような利点が得られる。
【０１１５】
ａ）ミリ波通信は通信帯域を広く取れるため、データレートを大きくとることが簡単にできる。
【０１１６】
ｂ）伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数から離すことができ、ミリ波とベースバンド信号の周波数の干渉が起こり難く、後述の空間分割多重を実現し易い。
【０１１７】
ｃ）ミリ波帯は波長が短いため、波長に応じてきまるアンテナや導波構造を小さくできる。加えて、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。
【０１１８】
ｄ）通常の無線通信では、搬送波の安定度については、干渉などを防ぐため、厳しい規制がある。そのような安定度の高い搬送波を実現するためには、高い安定度の外部周波数基準部品と逓倍回路やＰＬＬ（位相同期ループ回路）などが用いられ、回路規模が大きくなる。しかしながら、ミリ波では（特に固定位置間や既知の位置関係の信号伝送との併用時は）、ミリ波は容易に遮蔽でき、外部に漏れないようにでき、安定度の低い搬送波を伝送に使用することができ、回路規模の増大を抑えることができる。安定度を緩めた搬送波で伝送された信号を受信側で小さい回路で復調するのには、注入同期方式を採用するのが好適である。
【０１１９】
ただし、参考構成の仕組みでは、複数系統の信号をミリ波で伝送しようとすると、時分割多重・周波数分割多重の何れかを適用するようにしている。前述のように、時分割多重では送受信の同時通信ができない難点があるし、周波数分割多重では伝送帯域幅を広くしなければならない難点がある。そこで、本実施形態では、時分割多重や周波数分割多重の問題を解消して、複数系統の信号をミリ波で伝送し得る新たな仕組みを提案する。以下、具体的に説明する。
【０１２０】
＜無線伝送システム：本実施形態＞
図３〜図４は、本実施形態の無線伝送システムにおける信号インタフェースを説明する図である。ここで、図３は、本実施形態で採用する「空間分割多重」の概要を示した図（イメージ図）である。図３Ａは、「空間分割多重」の適正条件（適用条件）を説明する図である。図４は、本実施形態の無線伝送システム１Ａの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【０１２１】
本実施形態の無線伝送システム１Ａは、複数組の独立した伝送路結合部１０８，２０８の対を用いることで、複数系統のミリ波信号伝送路９を備える点に特徴を有する。複数系統のミリ波信号伝送路９は、空間的に干渉しない（干渉の影響がない）ように設置され、複数系統の信号伝送において、同一周波数や同一時間に通信を行なうことができるものとする。「空間的に干渉しない」ということは、複数系統の信号を独立して伝送できることを意味する。
【０１２２】
本実施形態では、このような仕組みを「空間分割多重」と称する。伝送チャネルの多チャネル化を図る際に、空間分割多重を適用しない場合は、たとえば周波数分割多重を適用して各チャネルでは異なる搬送周波数を使用することが考えられるが、空間分割多重を適用すれば、同一の搬送周波数でも干渉の影響を受けずに同時に信号伝送ができる。
【０１２３】
つまり「空間分割多重」は、ミリ波信号（電磁波）を伝送可能な３次元空間において、複数系統の独立したミリ波信号伝送路９を形成するものであればよく、自由空間中に複数系統の自由空間伝送路９Ｂを、干渉しない距離を保って構成すること（図３（１）を参照）に限定されない。
【０１２４】
たとえば、図３（２）に示すように、自由空間中に複数系統の自由空間伝送路９Ｂを設ける場合に、伝送チャネル間での干渉を抑えるために、電波伝搬を妨げる構造物（ミリ波遮蔽体MX）を伝送チャネル間に配置してもよい。ミリ波遮蔽体MXは導電体であるか否かは問わない。
【０１２５】
複数系統のミリ波信号伝送路９のそれぞれも、自由空間であることに限定されず、ミリ波閉込め構造の形態を採ってもよい。ミリ波閉込め構造としては、たとえば、図３（３）に示すように、誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａを採用し得る。誘電体伝送路９Ａでミリ波閉込め構造にする場合、図３（４）に示すように、その外周にミリ波信号の外部放射を抑える金属部材などの導電体の遮蔽材（ミリ波遮蔽材MY）を設けて、ミリ波の外部放射を抑えるようにしてもよい。ミリ波遮蔽材MYは、好ましくは基板上の固定電位（たとえば接地電位）にする。
【０１２６】
ミリ波閉込め構造の他の例としては、周囲が遮蔽材で囲まれ内部が中空の構造の中空導波路９Ｌとしてもよい。たとえば、図３（５）に示すように、周囲が遮蔽材の一例である導電体MZで囲まれ内部が中空の構造にする。導電体MZの囲いは、対向して配置された２枚の基板の何れに設けてもよい。導電体MZによる囲いと基板との間の距離Ｌ（導電体MZの端から相対する基板までの隙間の長さ）はミリ波の波長に比べて十分小さい値に設定する。図３（２）と図３（５）の対比では、中空導波路９Ｌは、自由空間伝送路９Ｂにおいてミリ波遮蔽体MXを配置した構造に似通っているが、アンテナを取り囲むようにミリ波遮蔽材の一例である導電体MZが設けられる点が異なる。導電体MZの内部が中空であるので誘電体素材を使用する必要がなく低コストで簡易にミリ波信号伝送路９を構成できる。導電体MZは、好ましくは基板上の固定電位（たとえば接地電位）にする。
【０１２７】
中空導波路９Ｌは、基板上の導電体MZで囲いを形成することに限らず、たとえば、図３（６）に示すように、比較的厚めの基板に穴（貫通でもよいし貫通させなくてもよい）を開けて、その穴の壁面を囲いに利用するように構成してもよい。穴の断面形状は、円形・三角・四角など任意である。この場合、基板が遮蔽材として機能する。穴は、対向して配置された２枚の基板の何れか一方であってもよいし双方であってもよい。穴の側壁は導電体で覆われていてもよいし、覆われてなくてもよい。穴を貫通させる場合には、半導体チップの裏面にアンテナを配置する（取り付ける）とよい。穴を貫通させずに途中で止める（非貫通穴とする）場合、穴の底にアンテナを設置すればよい。
【０１２８】
誘電体伝送路９Ａおよび中空導波路９Ｌは、囲いによってミリ波が誘電体伝送路９Ａや中空導波路９Ｌの中に閉じ込められるため、ミリ波の伝送損失が少なく効率的に伝送できる、ミリ波の外部放射を抑える、ＥＭＣ対策がより楽になるなどの利点が得られる。
【０１２９】
ミリ波閉込め構造のさらなる他の例としては、ミリ波信号（電磁波）を伝送可能な３次元空間が誘電体素材（有体物）から構成されている場合に、誘電体素材中に複数系統の独立したミリ波信号伝送路９（詳しくは誘電体伝送路９Ａ：以下この段落において同様）を形成するものでもよい。たとえば、電子回路部品を搭載したプリント基板自体を誘電体素材で構成し、そのプリント基板を誘電体伝送路９Ａとして利用することが考えられる。この際に、その基板内に独立した複数の誘電体伝送路９Ａを形成することが考えられる。
【０１３０】
図３Ａには、「空間分割多重」の適正条件の考え方が示されている。図３Ａ（１）に示すように、自由空間の伝播損失Ｌは、距離をｄ、波長をλとして“Ｌ［ｄＢ］＝１０ｌｏｇ10（（４πｄ／λ）2）…（Ａ）”で表すことができる。
【０１３１】
図３Ａに示すように、空間分割多重の通信を２種類考える。図では送信器を「ＴＸ」、受信器を「ＲＸ」で示している。参照子「_100」は第１通信装置１００側であり、参照子「_200」は第２通信装置２００側である。図３Ａ（２）は、第１通信装置１００に、２系統の送信器ＴＸ_100_1，ＴＸ_100_2を備え、第２通信装置２００に、２系統の受信器ＲＸ_200_1，ＲＸ_200_2を備える。つまり、第１通信装置１００側から第２通信装置２００側への信号伝送が送信器ＴＸ_100_1と受信器ＲＸ_200_1の間および送信器ＴＸ_100_2と受信器ＲＸ_200_2の間で行なわれる。つまり、第１通信装置１００側から第２通信装置２００側への信号伝送が２系統で行なわれる態様である。
【０１３２】
一方、図３Ａ（３）は、第１通信装置１００に、送信器ＴＸ_100と受信器ＲＸ_100を備え、第２通信装置２００に、送信器ＴＸ_200と受信器ＲＸ_200を備える。つまり、第１通信装置１００側から第２通信装置２００側への信号伝送が送信器ＴＸ_100と受信器ＲＸ_200の間で行なわれ、第２通信装置２００側から第１通信装置１００側への信号伝送が送信器ＴＸ_200と受信器ＲＸ_100の間で行なわれる。送信用と受信用に別の通信チャネルを使用する考え方で、同時に双方からデータの送信（ＴＸ）と受信（ＲＸ）が可能な全二重通信（Full Duplex ）の態様である。
【０１３３】
ここで、指向性のないアンテナを使用して、必要ＤＵ［ｄＢ］（所望波と不要波の比）を得るために必要なアンテナ間距離ｄ1と空間的なチャネル間隔（具体的には自由空間伝送路９Ｂの離隔距離）ｄ2の関係は、式（Ａ）より、“ｄ2／ｄ1＝１０(DU/20)…（Ｂ）”となる。
【０１３４】
たとえば、ＤＵ＝２０ｄＢの場合は、ｄ2／ｄ1＝１０となり、ｄ2はｄ1の１０倍必要となる。通常は、アンテナにある程度の指向性があるため、自由空間伝送路９Ｂの場合であっても、ｄ2をもっと短く設定することができる。換言すると、空間分割多重の適用においては、伝送方向には指向性が強く伝送方向以外（典型的には直交する方向）には指向性が弱いアンテナを使用することが、チャネル間隔狭くする上で有効な手段となる。この図では、２次元的な指向性に着目することになるが、空間分割多重の適用は２次元空間に限らず３次元空間にも適用されるものであり、その場合は、３次元的な指向性に依存してチャネル間隔が左右されることになる。
【０１３５】
たとえば、通信相手のアンテナとの距離が近ければ、各アンテナの送信電力は低く抑えることができる。送信電力が十分低く、アンテナ対同士が十分離れた位置に設置できれば、チャネル間にミリ波遮蔽体MXが設けられていなくてもアンテナ対の間での干渉は十分低く抑えることができる。特に、ミリ波通信では、ミリ波の波長が短いため、距離減衰が大きく回折も少ないため、空間分割多重を実現し易い。たとえば、自由空間伝送路９Ｂであっても、ミリ波遮蔽体MXなしで、空間的なチャネル間隔（自由空間伝送路９Ｂの離隔距離）ｄ2を、アンテナ間距離ｄ1の１０倍よりも少なく設定することができる。
【０１３６】
ミリ波閉込め構造を持つ誘電体伝送路や中空導波路の場合、伝送路の内部にミリ波を閉じこめて伝送できるので、空間的なチャネル間隔（自由空間伝送路の離隔距離）ｄ2を、アンテナ間距離ｄ1の１０倍よりも少なくでき、特に、自由空間伝送路９Ｂとの対比ではチャネル間隔をより近接させることができる。
【０１３７】
図４に示すように、「空間分割多重」を適用した本実施形態の無線伝送システム１Ａは、ミリ波伝送端子、ミリ波伝送線路、アンテナなどを具備する伝送路結合部１０８，２０８を「Ｎ１＋Ｎ２」系統有するとともに、ミリ波信号伝送路９を「Ｎ１＋Ｎ２」系統有する。それぞれには、参照子“_@”（＠は１〜Ｎ１＋Ｎ２）を付す。これにより、各チャネルで同一周波数を使用しつつ、送受信に対するミリ波伝送を独立して行なう全二重の伝送方式が実現できる。
【０１３８】
第１通信装置１００Ａは、多重化処理部１１３および単一化処理部１２８を取り外し、第２通信装置２００Ａは、多重化処理部２１３および単一化処理部２２８を取り外している。この例では、電源供給を除く全ての信号をミリ波で伝送する対象にしている。なお、図１Ａ（２）に示した周波数分割多重と似通っているが、送信側信号生成部１１０および受信側信号生成部２２０はＮ１系統分が設けられ、送信側信号生成部２１０および受信側信号生成部１２０はＮ２系統分が設けられることになる。
【０１３９】
ここでは、基本的な構成について説明しているが、これは一例に過ぎず、送信側信号生成部１１０、受信側信号生成部１２０、送信側信号生成部２１０、受信側信号生成部２２０を半導体チップ１０３，２０３に収容する形態は図示したものに限定されない。たとえば、送信側信号生成部１１０と受信側信号生成部１２０をそれぞれ１系統収容した信号生成部１０７のみの半導体チップ１０３と、送信側信号生成部２１０と受信側信号生成部２２０をそれぞれ１系統収容した信号生成部２０７のみの半導体チップを使用してシステムを構成してもよい。また、送信側信号生成部１１０、受信側信号生成部１２０、送信側信号生成部２１０、受信側信号生成部２２０をそれぞれ各別の半導体チップ１０３，２０３に収容してシステムを構成してもよい。それらの変形によっては、Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎとしてシステムを構成することもある。
【０１４０】
また、半導体チップ１０３，２０３に収容する機能部を如何様にするかは、第１通信装置１００Ａ側と第２通信装置２００Ａ側を対にして行なう必要はなく、任意の組合せにしてもよい。たとえば、第１通信装置１００Ａ側は送信側のＮ１系統分と受信側のＮ２系統分を１チップに収容した形態を採るが、第２通信装置２００Ａ側は、送信側信号生成部２１０、受信側信号生成部２２０をそれぞれ各別の半導体チップ２０３に収容したものとしてもよい。
【０１４１】
基本的には、各系統の搬送周波数は同一でもよいし異なっていてもよい。たとえば、誘電体伝送路９Ａや中空導波路の場合はミリ波が内部に閉じこめられるのでミリ波干渉を防ぐことができ、同一周波数でも全く問題ない。自由空間伝送路９Ｂの場合は、自由空間伝送路同士がある程度隔てられていれば同一でも問題ないが、近距離の場合には異なっていた方がよい。ただし同一周波数でない場合は、空間分割多重の範疇ではなく周波数分割多重の範疇となる。
【０１４２】
空間分割多重では、複数系統の信号伝送において、同一周波数帯域を同一時間に使用することができる。このため、複数チャネルの同時併用で通信速度を増加する態様を採ることができるし、また、第１通信装置１００Ａから第２通信装置２００ＡへのＮ１チャネル分の信号伝送と、第２通信装置２００Ａから第１通信装置１００ＡへのＮ２チャネル分の信号伝送を同時に行なう双方向通信の同時性も担保できる。特に、ミリ波は、波長が短く距離による減衰効果を期待でき、小さいオフセット（伝送チャネルの空間距離が小さい場合）でも干渉が起き難く、場所により異なった伝送チャネルを実現し易い。
【０１４３】
たとえば、双方向通信を実現するには、空間分割多重の他に、参考構成で説明したように時分割多重を行なう方式や周波数分割多重などが考えられる。
【０１４４】
参考構成では、１系統のミリ波信号伝送路９を有し、データ送受信を実現する方式として、時分割多重により送受信を切り替える半二重方式、周波数分割多重により送受信を同時に行なう全二重方式の何れかが採用される。
【０１４５】
ただし、時分割多重の場合は、送信と受信とを並行して行なうことができないという問題がある。また、図１Ａに示したように、周波数分割多重の場合は、ミリ波信号伝送路９の帯域幅を広くしなければならないという問題がある。
【０１４６】
これに対して、本実施形態の無線伝送システム１Ａでは、複数の信号伝送系統（複数チャネル）において、搬送周波数の設定を同一にでき、搬送周波数の再利用（複数チャネルで同一周波数を使用すること）が容易になる。ミリ波信号伝送路９の帯域幅を広くしなくても信号の送受信を同時に実現できる。また、同方向に複数の伝送チャネルを使用して、同一周波数帯域を同一時間に使用すると通信速度の増加が可能となる。
【０１４７】
Ｎ種（Ｎ＝Ｎ１＝Ｎ２）のベースバンド信号に対してミリ波信号伝送路９がＮ系統の場合に、双方向の送受信を行なうには、送受信に関して時分割多重や周波数分割多重を適用すればよい。また、２Ｎ系統のミリ波信号伝送路９を使用すれば、双方向の送受信に関しても別系統のミリ波信号伝送路９を使用した（全て独立の伝送路を使用した）伝送を行なうことができる。つまり、ミリ波帯での通信の対象となる信号がＮ種ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なわなくても、それらを２Ｎ系統の各別のミリ波信号伝送路９で伝送することもできる。
【０１４８】
以下では、「空間分割多重」を適用した具体的な構造例を示す。
【０１４９】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第１例＞
図５は、第２通信装置２００Ａと第１通信装置１００Ａとの（以下「本実施形態の」と記す）空間分割ミリ波伝送構造の第１例を説明する図である。第１例は、第１実施形態の無線伝送システム１Ａの機能構成を実現する空間分割ミリ波伝送構造の適用例である。特に、第２通信装置２００Ａがメモリカード２０１Ａ_1で、第１通信装置１００Ａがその読取り機能を備える電子機器１０１Ａ_1であるシステム構成への適用例である。
【０１５０】
スロット構造４Ａ_1（装着構造）は、電子機器１０１Ａ_1に対して、メモリカード２０１Ａ_1の着脱を行なう構造であり、ミリ波信号伝送路９の接続手段と、電子機器１０１Ａ_1とメモリカード２０１Ａ_1の固定手段の機能を持つ。スロット構造４Ａとメモリカード２０１Ａには、メモリカード２０１Ａの装着状態を勘合構造により規定する位置規定部として凹凸形状の構造を持つ。
【０１５１】
第１実施形態の無線伝送システム１Ａでは、複数組の伝送路結合部１０８，２０８の対を用いることで、複数系統のミリ波信号伝送路９を備えるようにしているので、空間分割ミリ波伝送構造も、複数系統のミリ波信号伝送路９に対応する対処がなされている。ここでは、一例として２系統の場合で示す。
【０１５２】
スロット構造４Ａ_1およびメモリカード２０１Ａ_1において、ミリ波信号伝送路９（誘電体伝送路９Ａ）、ミリ波送受信端子１３２，２３２、ミリ波伝送路１３４，２３４、アンテナ１３６，２３６を複数系統有する。スロット構造４Ａ_1およびメモリカード２０１Ａ_1において、アンテナ１３６，２３６は同一の基板面に配置され、水平に並べられる。これにより、送受信に対するミリ波伝送を独立して行なう全二重の伝送方式を実現する。
【０１５３】
たとえば、電子機器１０１Ａ_1の構造例（平面透視および断面透視）が図５（２）に示されている。半導体チップ１０３には、ミリ波信号伝送路９_1，９_2（誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）と結合するためのミリ波送受信端子１３２_1，１３２_2が離れた位置に設けられている。基板１０２の一方の面上には、ミリ波送受信端子１３２_1，１３２_2と接続されたミリ波伝送路１３４_1，１３４_2とアンテナ１３６_1，１３６_2が形成されている。ミリ波送受信端子１３２_1、ミリ波伝送路１３４_1、およびアンテナ１３６_1で、伝送路結合部１０８_1が構成され、ミリ波送受信端子１３２_2、ミリ波伝送路１３４_2、およびアンテナ１３６_2で、伝送路結合部１０８_2が構成されている。
【０１５４】
また、筺体１９０には、凸形状構成１９８Ａ_1として、アンテナ１３６_1，１３６_2の配置に対応して、２系統の円筒状の誘電体導波管１４２_1，１４２_2が平行して配置される。２系統の誘電体導波管１４２_1，１４２_2は、一体の導体１４４内に円筒状に形成され、誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2を構成する。導体１４４により、２系統の誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2間のミリ波干渉を防ぐ。導体１４４は、誘電体導波管１４２内に伝送されるミリ波の外部放射を抑えるミリ波遮蔽材としての機能も持つ。
【０１５５】
スロット構造４Ａ_1のメモリカード２０１Ａの端子との接触位置には受け側のコネクタ１８０が設けられる。ミリ波伝送に置き換えた信号についてはコネクタ端子（コネクタピン）が不要である。
【０１５６】
第１実施形態の無線伝送システム１Ａの機能構成を実現する本例では、電源（および対応する基準電位：グランド）用のコネクタ端子のみが用意されればよい。
【０１５７】
なお、電子機器１０１Ａ_1側（スロット構造４Ａ_1）において、ミリ波伝送に置き換えた信号についてもコネクタ端子を設けておくことが考えられる。この場合、スロット構造４Ａ_1に挿入されたメモリカード２０１が第１例のミリ波伝送構造が適用されていない従前のものの場合には、従前のように電気配線により信号伝送を行なえる。
【０１５８】
メモリカード２０１Ａ_1の構造例（平面透視および断面透視）が図５（１）に示されている。基板２０２上の半導体チップ２０３には、複数（図では２）系統のミリ波信号伝送路９_1，９_2（誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）と結合するためのミリ波送受信子２３２_1，２３２_2が離れた位置に設けられている。基板２０２の一方の面上には、ミリ波送受信端子２３２_1，２３２_2と接続されたミリ波伝送路２３４_1，２３４_2とアンテナ２３６_1，２３６_2が形成されている。ミリ波送受信端子２３２_1、ミリ波伝送路２３４_1、およびアンテナ２３６_1で、伝送路結合部２０８_1が構成され、ミリ波送受信端子２３２_2、ミリ波伝送路２３４_2、およびアンテナ２３６_2で、伝送路結合部２０８_2が構成されている。
【０１５９】
メモリカード２０１Ａ_1では、電子機器１０１Ａ_1側の凸形状構成１９８Ａ_1（導体１４４）の断面形状に対応した凹形状構成２９８Ａ_1が筐体２９０に構成される。凹形状構成２９８Ａ_1は、スロット構造４Ａ_1に対するメモリカード２０１Ａ_1の固定を行なうとともに、スロット構造４Ａ_1が具備する誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2とのミリ波伝送の結合に対する位置合せを行なう。
【０１６０】
ここでは、ミリ波信号伝送路９_1，９_2の双方を誘電体伝送路９Ａにしているが、たとえば、ミリ波信号伝送路９_1，９_2の何れか一方を自由空間伝送路や中空導波路にしてもよいし、双方を自由空間伝送路や中空導波路にしてもよい。
【０１６１】
電子機器１０１Ａ_1においては、凸形状構成１９８Ａ_1，１９８Ａ_2の部分に伝送路結合部１０８（特にアンテナ結合部）が配置され、メモリカード２０１Ａにおいては、凹形状構成２９８Ａ_1，２９８Ａ_2の部分に伝送路結合部２０８（特にアンテナ結合部）が配置されるようにしている。凹凸が合致したときに、伝送路結合部１０８，２０８のミリ波伝送特性が高くなるように配置するのである。
【０１６２】
このような構成により、スロット構造４Ａ_1に対するメモリカード２０１Ａ_1の装着時に、メモリカード２０１Ａ_1の固定とミリ波信号伝送に対する位置合せを同時に行なうことが可能となる。メモリカード２０１Ａ_1においては、誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2とアンテナ２３６_1，２３６_2の間に筐体２９０を挟むが、凹形状構成２９８Ａ_1，２９８Ａ_2の部分の素材が誘電体であるのでミリ波の伝送に大きな影響を与えるものではない。
【０１６３】
このように、第１例のミリ波伝送構造によれば、伝送路結合部１０８，２０８（特にアンテナ１３６，２３６）間に誘電体導波管１４２を具備する誘電体伝送路９Ａを介在させる構成を採用している。ミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めることで高速信号伝送の効率向上を図ることができる。
【０１６４】
考え方としては、カード装着用のスロット構造４Ａ_1の勘合構造（凸形状構成１９８，凹形状構成２９８）の部分以外の所でアンテナ１３６とアンテナ２３６を対向させるようにミリ波信号伝送路９（誘電体伝送路９Ａ）を形成することもできる。しかしながらこの場合は位置ズレによる影響がある。それに対して、カード装着用のスロット構造４Ａ_1の勘合構造にミリ波信号伝送路９を設けることで位置ズレによる影響を確実に排除できる。
【０１６５】
また、第１例のミリ波伝送構造によれば、第１実施形態の無線伝送システム１Ａを実現できるので、空間分割多重により、同一周波数帯域を同一時間に使用することができるため、通信速度を増加できるし信号伝送を同時に行なう双方向通信の同時性を担保できる。複数系統のミリ波信号伝送路９_1，９_2（誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）を構成することにより、全二重の伝送が可能となり、データ送受信の効率化を図ることができる。
【０１６６】
なお、前記説明では信号伝送用に複数系統を使用する例で説明したが、変形例として、複数系統のミリ波信号伝送路９の内の１系統を電力伝送用に使用し、残りを高速・大容量や低速・小容量の信号伝送用に使用することもできる。この場合、同一周波数帯域を同一時間に使用することができため、電力伝送と信号伝送を、同一周波数帯域で並行して実施できる。信号伝送の通信容量や速度の低下を引き起こすことなく、電力伝送と信号伝送の同時性を担保できる。
【０１６７】
また、３系統以上にして、その内の１系統（４系統以上のときは複数系統も可）を電力伝送用に使用し残りの複数系統を信号伝送用に使用してもよい。この場合、信号伝送に関して、同一周波数帯域を同一時間に使用することができるため、通信速度を増加できるし、信号伝送を同時に行なう双方向通信の同時性を担保でき、全二重の伝送が可能となり、データ送受信の効率化を図ることができる。また、３系統以上にして、その内の１系統を信号伝送用に使用し、残りの複数系統を電力伝送用に使用するようにすれば、メモリカード２０１Ａ_1側の電力使用量が大きい場合にも十分に対処できる。
【０１６８】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第２例＞
図６は、本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第２例を説明する図である。第２例は、第１例と同様に、第１実施形態の無線伝送システム１Ａの機能構成を実現するミリ波伝送構造の適用例である。
【０１６９】
第１例との違いは、メモリカード２０１Ａ_2においてアンテナ２３６は基板２０２の各面に対向して配置され、それに対応してスロット構造４Ａ_2は、アンテナ１３６が開口部１９２の両側の内面に設けられた各別の基板１０２上に各別に配置される点である。第２例でも、送受信に対するミリ波伝送を独立して行なう全二重の伝送方式を実現する。
【０１７０】
たとえば、メモリカード２０１Ａ_2の構造例（平面透視および断面透視）が図６（１）に示されている。半導体チップ２０３には、ミリ波信号伝送路９_1，９_2（誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）と結合するためのミリ波送受信端子２３２_1，２３２_2が基板２０２の両面で概ね対向するように設けられている。平面透視では分かり難いが、断面透視から理解されるように、半導体チップ２０３とミリ波送受信端子２３２_2はコンタクトホール（ビアホール）をなすスルーホールパターン２３１で接続される。
【０１７１】
基板２０２の一方（半導体チップ２０３が配置されている側）の面上には、ミリ波送受信端子２３２_1と接続されたミリ波伝送路２３４_1とアンテナ２３６_1が形成されている。基板２０２の他方の面上には、ミリ波送受信端子２３２_2と接続されたミリ波伝送路２３４_2とアンテナ２３６_2が形成されている。平面透視では分かり難いが、断面透視から理解されるように、ミリ波伝送路２３４_1，２３４_2およびアンテナ２３６_1，２３６_2もそれぞれ基板２０２の表裏の概ね対向する位置に配置されている。
【０１７２】
基板２０２がたとえばガラスエポキシ樹脂製の場合、当該基板も誘電体でありミリ波が伝送される性質を持ち表裏で干渉し合うことが想定される。このような場合には、基板２０２のミリ波伝送路２３４_1，２３４_2およびアンテナ２３６_1，２３６_2に対応する内層には、たとえば接地層を配置するなどして表裏のミリ波干渉を防ぐのがよい。つまり、勘合構造に、アンテナ素子間のアイソレーションを強化する構造を設ける。
【０１７３】
ミリ波送受信端子２３２_1、ミリ波伝送路２３４_1、およびアンテナ２３６_1で、伝送路結合部２０８_1が構成され、ミリ波送受信端子２３２_2、ミリ波伝送路２３４_2、およびアンテナ２３６_2で、伝送路結合部２０８_2が構成されている。
【０１７４】
筐体２９０のアンテナ１３６_1と対応する面側の位置に凹形状構成２９８Ａ_2a が形成され、また、筐体２９０のアンテナ１３６_2と対応する面側の位置に凹形状構成２９８Ａ_2b が形成される。つまり、筐体２９０の表裏のアンテナ２３６_1，２３６_2と対応する位置に凹形状構成２９８Ａ_2a ，２９８Ａ_2b が形成される。
【０１７５】
電子機器１０１Ａ_2の構造例（平面透視および断面透視）が図６（２）に示されている。第２例では、メモリカード２０１Ａ_2の表裏から各別に発せられるミリ波を受信するように、筺体１９０の開口部１９２とは反対側（外側）の両側の面にそれぞれ基板１０２_1，１０２_2が支持材１９１により取り付けられる。
【０１７６】
基板１０２_1の一方（開口部１９２側）の面上に半導体チップ１０３_1を有する。半導体チップ１０３_1には、誘電体伝送路９Ａ_1と結合するためのミリ波送受信端子１３２_1が設けられている。基板１０２_1の一方の面上には、ミリ波送受信端子１３２_1と接続されたミリ波伝送路１３４_1とアンテナ１３６_1が形成されている。ミリ波送受信端子１３２_1、ミリ波伝送路１３４_1、およびアンテナ１３６_1で、伝送路結合部１０８_1が構成されている。
【０１７７】
基板１０２_2の一方（開口部１９２側）の面上に半導体チップ１０３_2を有する。半導体チップ１０３_2には、誘電体伝送路９Ａ_2と結合するためのミリ波送受信端子１３２_2が設けられている。基板１０２_2の一方の面上には、ミリ波送受信端子１３２_2と接続されたミリ波伝送路１３４_2とアンテナ１３６_2が形成されている。ミリ波送受信端子１３２_2、ミリ波伝送路１３４_2、およびアンテナ１３６_2で、伝送路結合部１０８_2が構成されている。
【０１７８】
また、筺体１９０には、アンテナ１３６_1の配置位置に対応する部分に、誘電体伝送路９Ａ_1を構成するように凸形状構成１９８Ａ_2a が形成され、また、アンテナ１３６_2の配置位置に対応する部分に、誘電体伝送路９Ａ_2を構成するように凸形状構成１９８Ａ_2b が形成されている。凸形状構成１９８Ａ_2a ，１９８Ａ_2b （誘電体伝送路９Ａ_1，９Ａ_2）はそれぞれ、誘電体導波管１４２_1，１４２_2を筒型の導体１４４_1，１４４_2内に形成することで構成されており、伝送路結合部１０８_1，１０８_2のアンテナ１３６_1，１３６_2に対して誘電体導波管１４２_1，１４２_2の中心が一致するように固定的に配置される。
【０１７９】
メモリカード２０１Ａ_2の凹形状構成２９８Ａ_2a は電子機器１０１Ａ_2側の凸形状構成１９８Ａ_2a （導体１４４_1）の断面形状に対応するように構成される。凹形状構成２９８Ａ_2a は、スロット構造４Ａ_2に対するメモリカード２０１Ａ_2の固定を行なうとともに、スロット構造４Ａ_2が具備する誘電体伝送路９Ａ_1とのミリ波伝送の結合に対する位置合せを行なう。
【０１８０】
メモリカード２０１Ａ_2の凹形状構成２９８Ａ_2b は電子機器１０１Ａ_2側の凸形状構成１９８Ａ_2b （導体１４４_2）の断面形状に対応するように構成される。凹形状構成２９８Ａ_2b は、スロット構造４Ａ_2に対するメモリカード２０１Ａ_2の固定を行なうとともに、スロット構造４Ａ_2が具備する誘電体伝送路９Ａ_2とのミリ波伝送の結合に対する位置合せを行なう。
【０１８１】
ここでは、ミリ波信号伝送路９_1，９_2の双方を誘電体伝送路９Ａにしているが、たとえば、ミリ波信号伝送路９_1，９_2の何れか一方を自由空間伝送路や中空導波路にしてもよいし、双方を自由空間伝送路や中空導波路にしてもよい。
【０１８２】
第２例のミリ波伝送構造でも、第１実施形態の無線伝送システム１Ａを実現できるので、空間分割多重によって、同一周波数帯域を同一時間に使用することができるため、通信速度を増加できるし、信号伝送を同時に行なう双方向通信の同時性を担保できる。複数系統の誘電体伝送路９Ａを構成することにより、全二重の双方向伝送などが可能となり、データ送受信の効率化を図ることができる。第２例は、レイアウト上の制約から基板の同一面に複数のアンテナを配置するスペースを確保できないときに有効な手法である。
【０１８３】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第３例＞
図７〜図７Ｃは、本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第３例を説明する図である。ここで、図７は、第３例に対する比較例を示し、図７Ａ〜図７Ｃは、第３例の空間分割ミリ波伝送構造を示す。
【０１８４】
第３例は、第１例および第２例と同様に、第１実施形態の無線伝送システム１Ａの機能構成を実現する空間分割ミリ波伝送構造の適用例である。特に、固体撮像装置（撮像素子）を移動させて振れ補正を行なう撮像装置への適用例で、第２通信装置２００Ａが固体撮像装置を搭載した撮像基板５０２Ｃで、第１通信装置１００Ａが制御回路や画像処理回路などを搭載したメイン基板６０２Ｃであるシステム構成への適用例である。
【０１８５】
撮像装置（たとえばデジタルカメラ）において、操作者の手振れや操作者と撮像装置を一体とした振動などにより、撮影画像に乱れが発生する。たとえば、一眼レフタイプのデジタルカメラでは、撮影準備段階ではレンズを通った画像は主ミラーで反射し、カメラ上部のペンタプリズム部にある焦点板に結像し、使用者は焦点が合っているかを確認する。続いて撮影段階に移行すると主ミラーが光路から退避し、レンズを通った画像は固体撮像装置上に結像し記録される。すなわち、使用者は撮影段階においては直接固体撮像装置上で焦点が合っているかを確認することができず、万が一、固体撮像装置の光軸方向の位置が不安定だった場合は、焦点の合っていない画像を撮影することになる。
【０１８６】
そこで、撮像装置において、このような撮影画像の乱れを抑制するため振れ補正機構（一般に手振れ補正機構と称される）として、たとえば、固体撮像装置を移動させて振れ補正を行なう仕組みが知られている。第３例およびその比較例においてもこの方式を採用する。
【０１８７】
固体撮像装置を移動させて振れ補正を行なう振れ補正機構は、レンズ鏡胴内のレンズを駆動させずに固体撮像装置自体を光軸に垂直な面内でシフトさせる。たとえば、本体内に振れ補正機構のあるカメラにおいては、カメラ本体の振れを検出すると、その振れに応じて固体撮像装置を本体内で移動させ、固体撮像装置上に結像する像が固体撮像装置上では不動となるように制御される。この方法は、固体撮像装置を平行に移動させて振れ補正を行なうので、専用の光学系が不要であり、固体撮像装置は軽量であり、特にレンズの交換を行なう撮像装置に適する。
【０１８８】
［比較例］
たとえば、図７（１）に、撮像装置５００Ｘ（カメラ）を横（または上や下）から見た断面図を示す。筐体５９０（装置本体）が振れるとレンズ５９２を通して入射する光線の焦点位置がズレる。撮像装置５００Ｘは振れを検出して、焦点位置のズレが生じないように振れ補正駆動部５１０（モータやアクチュエータなど）で固体撮像装置５０５（を搭載した撮像基板５０２Ｘ）を適応的に移動させて、振れ補正を行なう。このような振れ補正の仕組みは公知技術であるので詳細な説明を割愛する。
【０１８９】
図７（２）に撮像基板５０２Ｘの平面図を示す。固体撮像装置５０５はハッチングで示している撮像基板５０２Ｘと一体的に本体内で、周辺に配置された振れ補正駆動部５１０により、図中の上下左右に数ｍｍ移動する構造となっている。固体撮像装置５０５を搭載した撮像基板５０２Ｘは、一般にフレキシブルプリント配線のような可撓性の配線（電気的インタフェース９Ｚ）によって半導体装置である画像処理エンジン６０５（制御回路や画像処理回路などを収容）を搭載したメイン基板６０２Ｘと接続される。
【０１９０】
図７（２）の例では、２枚のフレキシブルプリント配線９Ｘ_1，９Ｘ_2が電気的インタフェース９Ｚの一例として用いられている。フレキシブルプリント配線９Ｘ_1，９Ｘ_2の別の一端は、図７（１）に示した画像処理エンジン６０５を搭載したメイン基板６０２Ｘと接続される。固体撮像装置５０５が出力する画像信号がフレキシブルプリント配線９Ｘ_1，９Ｘ_2を経由して画像処理エンジン６０５に伝送される。
【０１９１】
図７（３）に、撮像基板５０２Ｘとメイン基板６０２Ｘの信号インタフェースの機能構成図を示す。この例では、固体撮像装置５０５の出力する画像信号は、１２ビットのｓｕｂＬＶＤＳ（Sub-Low Voltage Differential Signaling）信号として画像処理エンジン６０５に伝送されている。
【０１９２】
また、画像処理エンジン６０５からの制御信号や同期信号などのその他の低速信号（たとえばシリアル入出制御信号ＳＩＯ，クリア信号ＣＬＲ）、電源部から供給される電源などもフレキシブルプリント配線９Ｘを介して伝達される。
【０１９３】
しかしながら、固体撮像装置５０５を移動させて振れ補正を行なう場合、次のような問題がある。
【０１９４】
i）振れ補正機構そのものの小型化に加え、固体撮像装置を搭載した撮像基板とその他の回路を搭載した基板（メイン基板）を接続する電気的インタフェース９Ｚ（電気配線、ケーブル）に、移動に対応する分の余裕が必要となる。そのため、撓ませた電気的インタフェース９Ｚを収納するスペースが必要になり、このような余分なスペースを確保することが小型化を進める上での障害になる。たとえば、フレキシブルプリント配線９Ｘの形状や長さの制約から、レイアウトに対する制限が発生するし、フレキシブルプリント配線９Ｘ用のコネクタの形状やピン配置も同様に、レイアウトに対する制限を発生してしまう。
【０１９５】
ii）電気的インタフェース９Ｚ（フレキシブルプリント配線９Ｘなど）は一端が可動する固体撮像装置５０５を搭載した撮像基板５０２Ｘに接続されている。そのため、機械的ストレスの影響により劣化が発生する可能性がある。
【０１９６】
iii）有線で高速な信号を伝送するため、ＥＭＣ対策が必要となる。
【０１９７】
iv）固体撮像装置５０５の高精細化やフレームレートの高速化によって画像信号がますます高速化するが、配線１本当たりのデータレートに制限があり、配線１本では対処できなくなる。そのため、データレートをより高速にしようとすると、先にも述べたように、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、プリント基板やケーブル配線の複雑化、コネクタ部や電気的インタフェース９Ｚの物理サイズの増大などの問題が起こる。
【０１９８】
［第３例］
そこで、第３例では、撮像基板５０２Ｃとメイン基板６０２Ｃの間の信号インタフェースに関して、信号（好ましくは電力供給も含めた全信号）を、ミリ波で伝送する新たな仕組みを提案する。以下、具体的に説明する。
【０１９９】
たとえば、固体撮像装置５０５はＣＣＤ（Charge Coupled Device）で、その駆動部（水平ドライバや垂直ドライバ）も含めて撮像基板５０２Ｃに搭載する場合や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）センサの場合が該当する。
【０２００】
図７Ａ〜図７Ｃに、第３例の仕組みを示す。この図は、撮像装置５００Ｃの断面模式図であって、図７（１）と同様に基板間の実装を説明するための模式図である。信号のミリ波伝送に着目しており、ミリ波伝送と関わりのない部品は適宜図示を省略している。以下において、図７Ａ〜図７Ｃに示されていない部品についての説明に関しては、図７に示した比較例を参照するとよい。
【０２０１】
撮像装置５００Ｃの筐体５９０内には、撮像基板５０２Ｃとメイン基板６０２Ｃが配置されている。固体撮像装置５０５を搭載した撮像基板５０２Ｃとの間で信号伝送を行なうメイン基板６０２Ｃに第１通信装置１００（半導体チップ１０３）を搭載し、撮像基板５０２Ｃに第２通信装置２００（半導体チップ２０３）を搭載する。前述のように、半導体チップ１０３，２０３には、信号生成部１０７，２０７、伝送路結合部１０８，２０８が設けられる。
【０２０２】
一部の図では図示しないが、撮像基板５０２Ｃには、固体撮像装置５０５や撮像駆動部が搭載される。撮像基板５０２Ｃの周囲には振れ補正駆動部５１０が配置されている。図示しないが、メイン基板６０２Ｃには画像処理エンジン６０５が搭載される。メイン基板６０２Ｃには図示しない操作部や各種のセンサが接続される。メイン基板６０２Ｃは図示しない外部インタフェースを介してパーソナルコンピュータやプリンタなどの周辺機器と接続可能になっている。操作部には、たとえば、電源スイッチ、設定ダイアル、ジョグダイアル、決定スイッチ、ズームスイッチ、レリーズスイッチなどが設けられる。
【０２０３】
固体撮像装置５０５や撮像駆動部は、無線伝送システム１ＡにおけるＬＳＩ機能部２０４のアプリケーション機能部に該当する。信号生成部２０７や伝送路結合部２０８は固体撮像装置５０５とは別の半導体チップ２０３に収容してもよいし、固体撮像装置５０５や撮像駆動部などと一体的に作り込んでもよい。別体にした場合には、その間（たとえば半導体チップ間）の信号伝送に関しては、電気配線により信号を伝送することに起因する問題が懸念されるので、一体的に作り込んだ方が好ましい。ここでは、固体撮像装置５０５や撮像駆動部などは別の半導体チップ２０３であるとする。アンテナ２３６はパッチアンテナとしてチップ外に配置してもよいし、たとえば逆Ｆ型などでチップ内に形成してもよい。
【０２０４】
画像処理エンジン６０５は無線伝送システム１ＡにおけるＬＳＩ機能部１０４のアプリケーション機能部に該当し、固体撮像装置５０５で得られた撮像信号を処理する画像処理部が収容されている。信号生成部１０７や伝送路結合部１０８は画像処理エンジン６０５とは別の半導体チップ１０３に収容してもよいし、画像処理エンジン６０５と一体的に作り込んでもよい。別体にした場合には、その間（たとえば半導体チップ間）の信号伝送に関しては、電気配線により信号を伝送することに起因する問題が懸念されるので、一体的に作り込んだ方が好ましい。ここでは、画像処理エンジン６０５とは別の半導体チップ１０３であるとする。アンテナ１３６はパッチアンテナとしてチップ外に配置してもよいし、たとえば逆Ｆ型などでチップ内に形成してもよい。
【０２０５】
画像処理エンジン６０５には、ＣＰＵ（中央処理装置）や記憶部（ワークメモリやプログラムＲＯＭなど）などで構成されたカメラ制御部や、画像処理部などが収容されている。カメラ制御部は、プログラムＲＯＭに記憶されているプログラムをワークメモリに読み出し、プログラムに従って撮像装置５００Ｃの各部を制御する。
【０２０６】
カメラ制御部はまた、操作部の各スイッチからの信号に基づき撮像装置５００Ｃ全体を制御し、電源部を制御することで各部に電源を供給し、外部インタフェースを介して周辺機器と画像データの転送などの通信を行なう。
【０２０７】
カメラ制御部はまた、撮影に関するシーケンス制御を行なう。たとえば、カメラ制御部は、同期信号発生部や撮像駆動部を介して固体撮像装置５０５の撮像動作を制御する。同期信号発生部は信号処理のために必要な基本的な同期信号を発生し、撮像駆動部は同期信号発生部の発生する同期信号とカメラ制御部からの制御信号を受信して、固体撮像装置５０５を駆動するための詳細なタイミング信号を発生する。
【０２０８】
固体撮像装置５０５から画像処理エンジン６０５に送られる画像信号（撮像信号）は、アナログ信号・デジタル信号の何れでもよい。デジタル信号にする場合において、固体撮像装置５０５がＡＤ変換部と別体の場合には、撮像基板５０２ＡにＡＤ変換部が搭載される。
【０２０９】
ここで、撮像基板５０２Ｃは、振れ補正を行なうために、カメラ本体の振れに応じて上下左右（図中の上、下、奥、手前、方向）に、振れ補正駆動部５１０の制御の元で移動可能に配置されている。一方、メイン基板６０２Ｃは、筐体５９０に固定されている。
【０２１０】
振れの検出は、たとえば、ジャイロなどを用いて構成されている図示しない振れ検出部により、ヨー、ピッチ、ローリングの３成分の加速度を検出することで検出される。振れ補正駆動部５１０は、その検出結果に基づき、モータやアクチュエータを用いて固体撮像装置５０５を光軸に垂直な面内で揺動することで振れを補正する。振れ検出部と振れ補正駆動部５１０で、振れ補正を行なう振れ補正部が構成される。
【０２１１】
撮像基板５０２Ｃには、本実施形態の無線伝送システム１Ａを実現するべく、固体撮像装置５０５の他に、信号生成部２０７、伝送路結合部２０８が搭載される。同様に、メイン基板６０２Ｃには、本実施形態の無線伝送システム１Ａを実現するべく、信号生成部１０７、伝送路結合部１０８が搭載される。撮像基板５０２Ｃ側の伝送路結合部２０８とメイン基板６０２Ｃ側の伝送路結合部１０８の間はミリ波信号伝送路９によって結合される。これによって、撮像基板５０２Ｃ側の伝送路結合部２０８とメイン基板６０２Ｃ側の伝送路結合部１０８の間でミリ波帯での信号伝送が双方向に行なわれる。
【０２１２】
片方向通信でよい場合は、送信側に送信側信号生成部１１０，２１０を配置し、受信側に受信側信号生成部１２０，２２０を配置し、送受信間を伝送路結合部１０８，２０８およびミリ波信号伝送路９で結ぶようにすればよい。たとえば、固体撮像装置５０５で取得された撮像信号のみを伝送する場合であれば、撮像基板５０２Ｃ側を送信側としメイン基板６０２Ｃ側を受信側とすればよい。固体撮像装置５０５を制御するための信号（たとえば高速のマスタークロック信号や制御信号や同期信号）のみを伝送する場合であれば、メイン基板６０２Ｃ側を送信側とし撮像基板５０２Ｃ側を受信側とすればよい。
【０２１３】
２つのアンテナ１３６，２３６間でミリ波通信が行なわれることで、固体撮像装置５０５で取得される画像信号は、アンテナ１３６，２３６間のミリ波信号伝送路９を介してミリ波にのせられて、メイン基板６０２Ｃへと伝送される。また、固体撮像装置５０５を制御する各種の制御信号は、アンテナ１３６，２３６間のミリ波信号伝送路９を介してミリ波にのせられて、撮像基板５０２Ｃへと伝送される。
【０２１４】
ミリ波信号伝送路９としては、アンテナ１３６，２３６が対向して配置される形態（図７Ａ）、アンテナ１３６，２３６が基板の平面方向にズレて配置される形態（図７Ｂ）、それらを組み合わせた形態（図７Ｃ）の何れでもよい。アンテナ１３６，２３６が対向して配置される形態では、基板の法線方向に指向性を有するたとえばパッチアンテナを使用するとよい。アンテナ１３６，２３６が基板の平面方向にズレて配置される形態では、基板の平面方向に指向性を有するたとえばダイポールアンテナや八木宇田アンテナや逆Ｆ型アンテナなどを使用するとよい。
【０２１５】
ミリ波信号伝送路９のそれぞれは、図７Ａ〜図７Ｃの各（１）や図７Ａ（５）、図７Ｂ（４）に示すように自由空間伝送路９Ｂでもよいし、図７Ａ〜図７Ｃの各（２），（３）に示すような誘電体伝送路９Ａや図７Ａ（４），（６）や図７Ｃ（４）に示すような中空導波路９Ｌでもよい。
【０２１６】
自由空間伝送路９Ｂとする場合において、ミリ波信号伝送路９を近接して複数系統設ける場合は、好ましくは、各系統間での干渉を抑えるために、図７Ａおよび図７Ｂの各（１）に示すように、電波伝搬を妨げる構造物（ミリ波遮蔽体MX）を系統間に配置するのがよい。ミリ波遮蔽体MXは、メイン基板６０２Ｃおよび撮像基板５０２Ｃの何れか一方に配置してもよいし双方に配置してもよい。ミリ波遮蔽体MXを配置するか否かは、系統間の空間距離と干渉の度合いから決めればよい。干渉の度合いは送信電力とも関係するので、空間距離・送信電力・干渉の度合いを総合的に勘案して決めることになる。
【０２１７】
誘電体伝送路９Ａとしては、たとえば、図７Ａ〜図７Ｃの各（２）に示すように、アンテナ１３６，２３６間を、たとえばシリコーン樹脂系のような柔らかい（柔軟性を持つ）誘電体素材で接続することが考えられる。誘電体伝送路９Ａは、その周囲を遮蔽材（たとえば導電体）で囲んでもよい。誘電体素材の柔軟性を活かすためには、遮蔽材にも柔軟性を持たせるのがよい。誘電体伝送路９Ａで接続されるが、その素材が柔らかいため、電気配線のように引回しが可能であるとともに、固体撮像装置５０５（撮像基板５０２Ｃ）の移動に対して制限を与えない。
【０２１８】
また誘電体伝送路９Ａの他の例としては、図７Ａ〜図７Ｃの各（３）に示すように、メイン基板６０２Ｃ上のアンテナ１３６の上に誘電体伝送路９Ａを固定して、撮像基板５０２Ｃのアンテナ２３６が誘電体伝送路９Ａ上を滑って移動するようにしてもよい。この場合の誘電体伝送路９Ａも、その周囲を遮蔽材（たとえば導電体）で囲んでもよい。撮像基板５０２Ｃ側のアンテナ２３６と誘電体伝送路９Ａ間の摩擦を減らすことで、固体撮像装置５０５（撮像基板５０２Ｃ）の移動に対して制限を与えない。なお、逆に、誘電体伝送路９Ａを撮像基板５０２Ｃ側に固定してもよい。この場合、メイン基板６０２Ｃのアンテナ１３６が誘電体伝送路９Ａ上を滑って移動するようにする。
【０２１９】
中空導波路９Ｌとしては、周囲が遮蔽材で囲まれ内部が中空の構造であればよい。たとえば、図７Ａ，図７Ｃの各（４）に示すように、周囲が遮蔽材の一例である導電体MZで囲まれ内部が中空の構造にする。たとえば、メイン基板６０２Ｃ上にアンテナ１３６を取り囲む形で導電体MZの囲いが取り付けられている。アンテナ１３６と対向する位置に撮像基板５０２Ｃ側のアンテナ２３６の移動中心が配置されるようにする。導電体MZの内部が中空であるので誘電体素材を使用する必要がなく低コストで簡易にミリ波信号伝送路９を構成できる。
【０２２０】
導電体MZの囲いは、メイン基板６０２Ｃ側、撮像基板５０２Ｃ側の何れに設けてもよい。何れの場合も、導電体MZによる囲いと撮像基板５０２Ｃやメイン基板６０２Ｃとの距離Ｌ（導電体MZの端から相対する基板までの隙間の長さ）はミリ波の波長に比べて十分小さい値に設定する。ただし、撮像基板５０２Ｃ（固体撮像装置５０５）の移動を妨げないように設定する。
【０２２１】
遮蔽材（囲い：導電体MZ）の大きさや形状は撮像基板５０２Ｃの移動範囲を考えて設定する。つまり、撮像基板５０２Ｃが移動したときに撮像基板５０２Ｃ上のアンテナ２３６が囲い（導電体MZ）やアンテナ１３６との対向範囲の外に出ないような大きさおよび平面形状に設定すればよい。その限りにおいて導電体MZの平面形状は、円形・三角・四角など任意である。
【０２２２】
中空導波路９Ｌは、基板上の導電体MZで囲いを形成することに限らず、たとえば、図７Ａ（６）に示すように、比較的厚めの基板に穴（貫通でもよいし貫通させなくてもよい）を開けて、その穴の壁面を囲いに利用するように構成してもよい。この場合、基板が遮蔽材として機能する。穴は、撮像基板５０２Ｃおよびメイン基板６０２Ｃの何れか一方であってもよいし双方であってもよい。穴の側壁は導電体で覆われていてもよいし、覆われてなくてもよい。後者の場合は、基板と空気の比誘電率の比によって、ミリ波は反射され穴の中に強く分布することになる。穴を貫通させる場合は、半導体チップ１０３，２０３の裏面にアンテナ１３６，２３６を配置する（取り付ける）とよい。穴を貫通させずに途中で止める（非貫通穴とする）場合、穴の底にアンテナ１３６，２３６を設置すればよい。穴の断面形状は、円形・三角・四角など任意である。何れの形状においても、その大きさは、導電体MZで中空導波路９Ｌを形成する場合と同様に設定すればよい。
【０２２３】
第３例では、固体撮像装置５０５で取得される画像信号はミリ波変調信号としてメイン基板６０２Ｃ側に伝送され、画像処理エンジン６０５へと伝達される。固体撮像装置５０５を動作させるための制御信号もミリ波変調信号として撮像基板５０２Ｃ側に伝送される。さらに、撮像基板５０２Ｃ上の各部を動作させるための電源もミリ波で供給することができる。
【０２２４】
これによって、電気的インタフェース９Ｚ（フレキシブルプリント配線９Ｘ）を用いた場合と比べて、次のような利点が得られる。
【０２２５】
i）ミリ波信号へ変換されて伝送される信号に関しては、ケーブルを介して基板間で信号の伝送を行なう必要がなくなる。ミリ波伝送に置き換えた信号に関しては、無線伝送のため、電気的インタフェース９Ｚを使ったときのような機械的なストレスによる配線の劣化が発生しない。電気配線数を少なくできるので、ケーブルスペースを少なくでき、また、固体撮像装置５０５（を搭載した撮像基板５０２Ａ）を移動する駆動手段の負荷を減らすことができ、小型で消費電力の少ない振れ補正機構を持つ撮像装置５００Ｃにできる。
【０２２６】
ii）電源を含む全ての信号を無線伝送にすることもでき、ケーブル接続やコネクタ接続を踏襲する必要が無くなる。電気的インタフェース９Ｚを使ったときのような機械的なストレスによる配線の劣化の問題は完全に解消される。
【０２２７】
iii）無線伝送のため、配線形状やコネクタの位置を気にする必要がないため、レイアウトに対する制限があまり発生しない。
【０２２８】
iv）ミリ波帯は波長が短いため、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。
【０２２９】
v）ミリ波を用いた無線伝送や誘電体導波路内伝送を行なうことで、電気的インタフェース９Ｚ（フレキシブルプリント配線９Ｘ）を使ったときのようなＥＭＣ対策の必要性が低くなる。また、一般にカメラ内部で他にミリ波帯の周波数を使用しているデバイスも存在しないため、ＥＭＣ対策が必要な場合でも、そのＥＭＣ対策が容易に実現できる。
【０２３０】
vi）ミリ波通信は通信帯域を広く取れるためデータレートを大きくとることが簡単にできる。ミリ波を用いた無線伝送や誘電体導波路内伝送を行なうと、電気的インタフェース９Ｚを使ったときよりもデータレートをかなり大きくとれるので、固体撮像装置５０５の高精細化やフレームレートの高速化による画像信号の高速化にも簡単に対応できる。
【０２３１】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第４例＞
図８〜図８Ａは、本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第４例を説明する図である。ここで、図８は、第４例の全体概要を説明する図である。図８Ａは、第４例で採用するミリ波基板内伝送の基本を説明する図である。
【０２３２】
第４例は、ミリ波を基板内で伝送させるシステム（ミリ波基板内伝送システム）において、ミリ波信号伝送路９（伝送チャネル）を複数系統設ける例である。
【０２３３】
最初に、ミリ波基板内伝送システム（ミリ波基板内伝送装置）の仕組みについて説明する。ミリ波基板内伝送システム（ミリ波基板内伝送装置）は先ず、第１通信装置１００の半導体チップ１０３および第２通信装置２００の半導体チップ２０３が同一基板（ここでは基板７０２とする）に搭載される。そして、ミリ波信号伝送路９として、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接ｔａｎδを持つ有体物（誘電体伝送路９Ａ）で構成された基板７０２を使用する点に特徴がある。
【０２３４】
「一定範囲」は、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、第４例の効果を得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め決められた値のものとすればよい。誘電体素材そのものだけで決められずミリ波信号伝送路９の長さ（伝送路長）やミリ波の周波数とも関係する。つまり、基板７０２の誘電体素材は、第４例の効果が得られる程度の特性を持つものであればよい。必ずしも明確に定められるものではないが、一例としては、次のようにする。
【０２３５】
基板７０２にミリ波信号伝送路９を形成して基板７０２内でミリ波を伝送させるためには、後述のように、ある程度の損失のあることが要求される。「ある程度の損失」とは、たとえば、搬送周波数帯での通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）と反射特性Ｓ（１，１）（ｄＢ）との差（Ｓ（２，１）−Ｓ（１，１））が２０ｄＢ以下（たとえば１０ｄＢ程度）で、搬送周波数帯で定在波が立たないようなものである。一方、「損失がない」とは、たとえば、搬送周波数帯での通過特性Ｓ（２，１）（ｄＢ）と反射特性Ｓ（１，１）（ｄＢ）との差（Ｓ（２，１）−Ｓ（１，１））が２０ｄＢを超え（たとえば３０ｄＢ程度）、搬送周波数帯で定在波が立ってしまうような状態のものである。
【０２３６】
たとえば、基板７０２を構成する有体物の比誘電率は２〜１０（好ましくは３〜６）程度とし、その誘電正接は０．００１〜０．１（好ましくは０．０１〜０．０５程度）とすることが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、たとえば、ガラスエポキシ系、アクリル系、ポリエチレン系の何れかの樹脂を含むものであればよい。誘電正接が０．００１以下のもの（たとえばシリコン系）は誘電正接（つまり損失）が小さく、第４例の基板７０２の材質としては適さないと言える。
【０２３７】
伝送路結合部１０８，２０８は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づくアンテナ部材から構成されて比誘電率εの有体物に結合される。伝送路結合部１０８，２０８は、比帯域（＝信号帯域／動作中心周波数）が１０％〜２０％程度であれば、共振構造などを利用しても容易に実現できる場合が多い。この例で有体物には、比誘電率εを有した基板７０２の一領域が使用され、比誘電率εを有した基板７０２は損失のあるミリ波信号伝送路９を構成する。ミリ波信号伝送路９内にはミリ波の電磁波Ｓ’が伝搬するようになる。ミリ波信号伝送路９は損失が大きいため反射も減衰する。
【０２３８】
第４例では、このようなミリ波信号伝送路９を複数系統、同一の損失のある基板７０２に設けることでミリ波基板内伝送システム７００を構成する。たとえば、図８に示す例では、損失のある基板７０２上に、４つの半導体チップ１０３_1，１０３_2，２０３_1，２０３_2が配置されている。領域Ａには第１のミリ波基板内伝送装置７０１_1を構成する半導体チップ１０３_1，２０３_1が割り当てられ、半導体チップ１０３_1と半導体チップ２０３_1の間のミリ波伝送用にミリ波信号伝送路９_1が設けられている。領域Ｂには第２のミリ波基板内伝送装置７０１_2を構成する半導体チップ１０３_2，２０３_2が割り当てられ、半導体チップ１０３_2と半導体チップ２０３_2の間のミリ波伝送用にミリ波信号伝送路９_2が設けられている。
【０２３９】
比誘電率εを有した損失のある基板７０２にミリ波信号伝送路９を構成する手法が図８Ａに示されている。この例では、熱雑音に対するＳ／Ｎのマージンが増加するため、ミリ波帯で通常使用されない損失の大きいガラスエポキシ系の樹脂基板などを用い、反射、マルチパス、妨害、干渉を低減できるようにしている。基板７０２にはガラスエポキシ樹脂を絶縁ベースとした両面銅箔基板が使用される。ガラスエポキシ樹脂の比誘電率εは４．０〜５．０程度である（１ＭＨｚ）。
【０２４０】
ミリ波信号伝送路９は、半導体チップ１０３_1（１０３_2）および半導体チップ２０３_1（２０３_2）が実装されたガラスエポキシ樹脂基板に画定される伝送領域Ｉによって構成される。ミリ波信号伝送路９には、通常のプリント配線基板に使われているガラスエポキシ基板のような誘電正接（tanδ）が０．０１以上で、従来、ミリ波帯では伝送損失が大きく、ミリ波伝送に適していないとされていた損失の大きい基板７０２が使用される。
【０２４１】
この例の伝送領域Ｉは、図８Ａ（１）に示す基板７０２を貫通する中空円筒状の複数の開孔部（スルーホール７０４）によって画定される。たとえば、半導体チップ１０３_1（１０３_2）および半導体チップ２０３_1（２０３_2）の間の基板７０２において、ミリ波の信号Ｓを伝搬させたい方向に沿って、複数のスルーホール７０４を線状に二列形成する（有指向性）。１つのスルーホール７０４と隣接するスルーホール７０４との間の配置ピッチｐをたとえば、ｐ＝λ／２以下に設定する。１つのスルーホール７０４と対峙するスルーホール７０４との間の幅を伝送領域Ｉの幅ｗとすると、ｗはλ／２以上に設定する。スルーホール７０４は、中空円筒状の部材の他に導電性の円柱状部材を使用してもよい。導電性の円柱状部材を接地などすることで、誘電体導波路としての位相を調整できるようになる。
【０２４２】
このように伝送領域Ｉは、二列に並んだ開孔部列（スルーホールフェンス部７０６）によって画定される。もちろん、基板７０２の途中に、リピータのような衝立部品を配置して、ミリ波の信号Ｓの伝送範囲を制御するようにしてもよい。もちろん、半導体チップ１０３_1（１０３_2）を中心にして半導体チップ２０３_1（２０３_2）や、他の複数の半導体チップ２０３_1（２０３_2）で一斉にミリ波の信号Ｓを受信する場合には、ミリ波の信号Ｓの伝送方向を無指向性とするために、スルーホールフェンス部７０６を省略してもよい。
【０２４３】
ミリ波基板内伝送装置７０１では、伝送路結合部１０８を構成する図８Ａ（２）に示すアンテナ部材７１１から、基板７０２内に送信された信号に基づく電磁波Ｓ’を、伝送路結合部２０８を構成する同図に示すアンテナ部材７１２によって受信する。アンテナ部材７１１は半導体チップ１０３_1（１０３_2）の増幅部１１７に接続され、基板７０２上または基板７０２の内部に配設され、基板７０２内に向けて電磁波Ｓ’を輻射するようになされる。アンテナ部材７１１はたとえば、基板７０２内に開口された穴部７０８に配置される。アンテナ部材７１１には、波長λの１／２程度以上のものが使用される。波長λの１／２程度以上のアンテナ体が実装できると、導波管や誘電体線路などの導波構造も容易に実現できるようになる。導波構造を用いると、放送や無線通信機器での前述のα〜γ）の課題を著しく緩和できるようになる。
【０２４４】
アンテナ部材７１２は半導体チップ２０３_1（２０３_2）の増幅部１２４に接続され、基板７０２上または基板７０２の内部に配設され、基板７０２内から電磁波Ｓ’を受信するようになされる。アンテナ部材７１２も、基板７０２内に開口された穴部７０９に配置される。これにより、スルーホールフェンス部７０６によって画定された伝送領域Ｉ内に半導体チップ１０３_1（１０３_2）から送信された電磁波Ｓ’を封じ込めることができる。しかも、伝送領域Ｉ内に封じ込まれた電磁波Ｓ’を半導体チップ２０３_1（２０３_2）のアンテナ部材７１２で受信できるようになる。
【０２４５】
図示しないが、たとえば誘電正接tanδ＝０．００１程度の樹脂製の基板では、搬送周波数を１ＧＨｚから１００ＧＨｚに至り１ＧＨｚずつ増加した場合、ほとんど損失が無く、たとえば、搬送周波数＝６０ＧＨｚ（２Ｇｂｐｓ）時の通過特性ｄＢ（Ｓ（２，１））における通過利得（ゲイン）が−５ｄＢ程度になるものがある。そのような基板の反射特性例では、波形状の定在波が立ってしまう。このように、誘電正接tanδ＝０．００１の樹脂製の基板は、損失が小さいものの、定在波が立ち易すい。
【０２４６】
一方、ガラスエポキシ樹脂（誘電正接tanδ＝０．０３程度）製の基板７０２のミリ波信号伝送路９の通過特性例および反射特性例では、図示しないが、反射波は減衰し定在波が立ち難くなる。つまり、誘電正接tanδ＝０．０３のガラスエポキシ樹脂製の基板７０２は、定在波が立ち難く、損失が大きいものである。たとえば、ガラスエポキシ樹脂製の基板７０２上のミリ波信号伝送路９の長さ（伝送線路長）を１０ｃｍ程度とするとその伝送損失が３１ｄＢ程度になる。このようなガラスエポキシ樹脂製の基板７０２は、従来、ミリ波帯での信号伝送には使用されていなかった。
【０２４７】
しかし、たとえば誘電正接が０．０３程度の損失の大きな基板７０２であって、ミリ波信号伝送路９の長さがＬ＝１０ｃｍ程度の距離であれば、ミリ波の信号送信用の信号生成部１０７を有した半導体チップ１０３およびミリ波の信号受信用の信号生成部２０７を有した半導体チップ２０３を基板７０２に実装することで、熱雑音に比べて、ミリ波基板内通信処理を実行するのに十分な信号強度を得ることができる。
【０２４８】
一方、ミリ波信号伝送路９の伝送帯域をＢＨｚとし、ボルツマン定数をｋとし、温度をＴとし、熱雑音による雑音電力をＰとすると、雑音電力ＰはＰ＝ｋＴＢとなり、１ＧＨｚ当たりの雑音電力はＲＭＳ値で−８４ｄＢｍとなる。ＲＭＳ値は、抵抗と温度、測定周波数帯域幅の関数から得られる抵抗素子の熱雑音電圧と等価雑音電流から得られる。半導体チップ１０３，２０３で、たとえば、６０ＧＨｚ帯で低雑音用の増幅部１１７，１２４を構成しようとした場合、６ｄＢ程度の雑音指数を有する増幅部１１７，１２４を容易に実現できる。実際に、ミリ波の信号受信用の信号生成部２０７を構成する場合であって、１０ｄＢのマージンを設定したとしても、ノイズフロアは−８４ｄＢｍ＋１０ｄＢ＋６ｄＢ＝−６８ｄＢとなる。
【０２４９】
また、搬送周波数＝６０ＧＨｚで０ｄＢｍの出力を得る増幅部１１７，１２４を半導体チップ１０３，２０３に構成することは、容易に設計できる。したがって、ガラスエポキシ樹脂製の基板７０２上のミリ波信号伝送路９の伝送損失が３０ｄＢ程度であったとしても、Ｓ／Ｎ比は（０ｄＢｍ−３１ｄＢ）−６８ｄＢ＝３７ｄＢとなり、ミリ波信号伝送路９の長さＬ＝１０ｃｍ程度の距離で、通信するのに十分のＳ／Ｎ比がとれる。
【０２５０】
この０ｄＢｍ出力を必要最低減のＳ／Ｎ比に制御すれば、周辺回路（領域）への妨害を最小限にすることが可能となる。ガラスエポキシ樹脂製の基板７０２のように、誘電正接ｔａｎδが大きければ、基板７０２に形成されたミリ波信号伝送路９を伝搬するミリ波の電磁波Ｓ’は基板内で減衰するため、その信号に関連しない他の電子部品への妨害を大きく低減できるようになる。また、送信側の消費電力も抑制できるようになる。
【０２５１】
このような損失の大きいミリ波信号伝送路９では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、反射波による定在波の悪影響も低減できるようになる。周波数変換部１１６，１２５で入力信号をミリ波の信号Ｓへ周波数変換することで、（信号帯域）／（中心周波数）の比を小さくできるようになるので、ミリ波の信号送信用の信号生成部１０７およびミリ波の信号受信用の信号生成部２０７も構成し易くなる。
【０２５２】
よって、損失の大きいミリ波信号伝送路９では、搬送周波数が増加するに従って、伝送損失が増加し、反射波は減衰して行くので、損失の大きな比誘電率εの基板７０２を介して非常に高速な信号を伝送できるようになる。しかも、比誘電率εの基板７０２のある局所的な範囲のみにより高速通信処理が可能となる。また、比誘電率εを有する基板７０２の局所的な範囲以外は、減衰が大きくなり、通信用の基板７０２の他の場所や比誘電率εの基板７０２の通信領域以外への妨害を大きく低減できるようになる。妨害や反射の少ない高速信号の伝送システムを実現できる。
【０２５３】
たとえば、図８に示すような基板７０２上にミリ波信号伝送路９を複数系統備える場合でも、損失の効果が寄与する。すなわち、図８に示すミリ波基板内伝送システム７００では、半導体チップ１０３_1（１０３_2）から半導体チップ２０３_1（２０３_2）にミリ波信号伝送路９_1（９_2）を介してミリ波の信号Ｓが伝送される。同一の基板７０２上の独立した別の場所にある半導体チップ１０３_1（１０３_2），２０３_1（２０３_2）間でミリ波の信号Ｓが伝送されるシステムが構築される。
【０２５４】
ミリ波信号伝送路９_1，９_2は損失が大きいため反射も減衰する。ミリ波信号伝送路９_1，９_2は同一の基板７０２に形成されるため、ミリ波信号伝送路９_1，９_2間に結合媒体７２０が形成される。ここで結合媒体７２０は、ミリ波基板内伝送装置７０１のミリ波信号伝送路９_1から結合媒体７２０を通じてミリ波信号伝送路９_2へのミリ波の漏れや、基板７０２上におけるチップ間の空間により形成されるものを意味する。
【０２５５】
しかしながら、ミリ波基板内伝送装置７０１_1のミリ波信号伝送路９_1からミリ波基板内伝送装置７０１_2のミリ波信号伝送路９_2への結合媒体７２０を通じてのミリ波の漏れは、基板７０２の内部の損失が大きいことで減衰する。また、空間（結合媒体７２０）を通じての結合状態は小さい。これらによって、ミリ波信号伝送路９_1，９_2間では、ミリ波による妨害を極めて低減できるようになる。
【０２５６】
たとえば、図８（１）に示す平面模式図では、半導体チップ１０３_1（１０３_2）および半導体チップ２０３_1（２０３_2）が離隔距離Ｌ（たとえば数ｍｍ〜数１０ｃｍ程度）だけ離して配置されている。離隔距離Ｌが概ねミリ波信号伝送路９の長さになる。領域Ａの半導体チップ１０３_1（２０３_1）と領域Ｂの半導体チップ１０３_2（２０３_2）との配置間隔Ｌａｂは、たとえば離隔距離Ｌの約３倍程度に設定されて、領域Ａに半導体チップ１０３_1（１０３_2）が配置され、領域Ｂに半導体チップ１０３_2（２０３_2）がその横方向に配置されている。領域Ａや領域Ｂを画定するためにスルーホールフェンス部７０６を設けてもよい（図８Ａ（１）参照）。
【０２５７】
配置間隔Ｌａｂの部分には結合媒体７２０が形成される。しかしながら、配置間隔Ｌａｂを離隔距離Ｌの３倍程度にして離せば、仮に半導体チップ１０３_1−２０３_2間から半導体チップ１０３_2−２０３_2間へミリ波の信号Ｓが漏れ出したとしても、これを途中で減衰させることができる。
【０２５８】
このようなミリ波基板内伝送システム７００においては、損失の大きな基板７０２の内部およびその空間などの結合媒体７２０を通じての結合状態を小さくすることができる。それぞれのミリ波信号伝送路９_1，９_2間の結合媒体７２０によるミリ波の結合成分を無視することができる。損失の少ない基板に比べて、半導体チップ１０３_1−２０３_1間および半導体チップ１０３_2−２０３_2間の両通信時のアイソレーションを大きく改善できるようになる。
【０２５９】
つまり、領域Ａでのミリ波信号伝送路９_1と領域Ｂでのミリ波信号伝送路９_2が結合媒体７２０で結合されたとしても結合媒体７２０の伝送損失が大きく、実質的に、同一基板内に形成された２系統のミリ波信号伝送路９_1とミリ波信号伝送路９_2が独立したものとして機能する。これにより、領域Ａでのミリ波信号伝送と領域Ｂでのミリ波信号伝送とを同じ周波数で同時に行なったとしても相互干渉を防止でき、空間分割多重の仕組みが実現される。
【０２６０】
図８（２）には、図８（１）の実装例が示されている。損失の大きいガラスエポキシ樹脂製などの同一の基板７０２上において、領域Ａには２つの半導体チップ１０３_1，２０３_1が配置され、領域Ｂには２つの半導体チップ１０３_2，２０３_2が配置されている。半導体チップ１０３_1と半導体チップ２０３_2の離隔距離Ｌ_1と半導体チップ１０３_2と半導体チップ２０３_2の離隔距離Ｌ_2が異なる。また、半導体チップ１０３_1と半導体チップ１０３_2の配置間隔Ｌａｂ_1と半導体チップ２０３_2と半導体チップ２０３_2の配置間隔Ｌａｂ_2が異なる。離隔距離Ｌ_1，Ｌ_2は数ｍｍ〜数１０ｃｍ程度である。配置間隔Ｌａｂ_1，Ｌａｂ_2はそれぞれ、離隔距離Ｌ_1，Ｌ_2の約３倍程度に設定されている。ミリ波信号伝送路９_1，９_2は、直線ではなく、折り曲げて（多少カーブがついて）形成されているがミリ波（電磁波）が進行することの妨げにはならない。
【０２６１】
この場合でも、配置間隔Ｌａｂ_1，Ｌａｂ_2の部分には結合媒体７２０が形成され得る。しかしながら、配置間隔Ｌａｂ_1，Ｌａｂ_2を離隔距離Ｌ_1，Ｌ_2の３倍程度にして離せば、仮に半導体チップ１０３_1−２０３_2間から半導体チップ１０３_2−２０３_2間へミリ波の信号Ｓが漏れ出したとしても、これを途中で減衰させることができる。それぞれのミリ波信号伝送路９_1，９_2間の結合媒体７２０によるミリ波の結合成分を無視することができる。
【０２６２】
このように、第４例の空間分割ミリ波伝送構造を適用したミリ波基板内伝送システム７００によれば、ミリ波基板内伝送装置７０１_1とミリ波基板内伝送装置７０１_2が損失の大きいガラスエポキシ樹脂製の同一の基板７０２上に配置され、領域Ａで半導体チップ１０３_1から半導体チップ２０３_1にミリ波の信号Ｓを伝送し、同一基板７０２上の独立した別の場所にある領域Ｂで半導体チップ１０３_2から半導体チップ２０３_2にミリ波の信号Ｓを伝送する。このとき、それぞれのミリ波信号伝送路９_1，９_2間の結合媒体７２０によるミリ波の結合成分を無視できる。したがって、基板７０２の損失を利用して同一基板７０２上においても、領域Ａにおける半導体チップ１０３_1から半導体チップ２０３_1への搬送周波数の設定と、領域Ｂにおける半導体チップ１０３_2から半導体チップ２０３_2への搬送周波数の設定を同じにできるので、搬送周波数の再利用が容易になる。
【０２６３】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第５例＞
図９〜図９Ａは、本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第５例を説明する図である。ここで、図９は、第５例に対する比較例を説明する図である。図９Ａは、第５例の半導体パッケージ２０ｊの構成概要を説明する図である。
【０２６４】
第５例は、１つの半導体パッケージ内での複数の半導体チップ間での信号伝送に、本実施形態の空間分割ミリ波伝送の仕組みを適用するものである。半導体パッケージの外装（たとえばモールド樹脂）を筐体として見なし、同一筐体内の複数の半導体チップ間で互いに独立した複数系統のミリ波信号伝送路９を構築する態様である。具体的には、第５例は、１つの半導体パッケージ２０ｊ内において、基板上に複数の半導体チップ１０３が配置され、各半導体チップ１０３間でミリ波伝送を行なう点に特徴がある。同一パッケージ内ではあるが半導体チップ１０３間でミリ波伝送を行なうものであり、半導体パッケージ２０ｊ自体がミリ波誘電体内伝送装置を構成することになる。
【０２６５】
以下では、第５例の仕組みの理解の容易化のため、最初に、第５例に対する比較例について説明し、その後に、第５例について説明する。
【０２６６】
［比較例］
図９には、第５例を適用しない比較例の半導体パッケージ２０ｘが示されている。図９（１）は平面模式図であり、図９（２）は断面模式図である。半導体パッケージ２０ｘは、複数（図では３つ）のシステムＬＳＩとしての半導体チップ２_1，２_2，２_3を１つのパッケージ内に並列に配置したマルチ・チップ・パッケージとなっている。半導体チップ２_1，２_2，２_3の表面には複数のパッド電極３が形成されている。
【０２６７】
半導体チップ２_1，２_2間および半導体チップ２_1，２_3間で信号伝送が行なわれ、また、半導体チップ２_2，２_3間でも信号伝送が行なわれる形態である。ここで、半導体チップ２_1，２_2間、半導体チップ２_1，２_2間、および半導体チップ２_2，２_3間での信号伝送用の接続には、ボンディングワイヤ７が使用されている。全ての半導体チップ２_1，２_2，２_3は、樹脂性のＬＳＩパッケージ（モールド樹脂８）により保護されていて、インターポーザ基板４ｘ（ＬＳＩパッケージ基板）上に実装されている。
【０２６８】
ここで、システムＬＳＩチップの高機能化、データ容量の増大に伴い、各システムＬＳＩチップ間を接続するボンディングワイヤ７の配線数は増加しており、パッド電極３の増加によるチップ面積の増大が問題となる。また、各システムＬＳＩチップ間の通信速度が速くなると、ボンディングワイヤ７の引伸ばしによる配線遅延やインピーダンス不整合による反射などが問題となってくる。また、ボンディングワイヤ７で近接接続する必要があるためシステムＬＳＩチップの配置自由度の低下も問題となる。
【０２６９】
［第５例の構成概要］
図９Ａには、第５例の構成概要が示されている。図９Ａ（１）は平面模式図であり、図９Ａ（２）は断面模式図である。
【０２７０】
第５例の半導体パッケージ２０ｊは、ミリ波誘電体内伝送可能な３つの半導体チップ１０３_1，１０３_2，１０３_3を１つのパッケージ内に並列に配置したマルチ・チップ・パッケージとなっている。比較例とは異なり、半導体チップ１０３_1，１０３_2，１０３_3の表面にはパッド電極３が形成されていない。
【０２７１】
全ての半導体チップ１０３_1，１０３_2，１０３_3は、樹脂性のＬＳＩパッケージ（モールド樹脂８）により保護されていて、ＬＳＩパッケージ基板４ｊ（インターポーザ基板）上に実装されている。モールド樹脂８は、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されている。
【０２７２】
図示しないが、ミリ波信号の変換対象でない電源部などの端子は、比較例と同様にして、半導体チップ１０３_1，１０３_2，１０３_3のパッド電極からボンディングワイヤを介して配線される。
【０２７３】
各半導体チップ１０３_1，１０３_2，１０３_3には、ＬＳＩ機能部１０４、信号生成部１０７、伝送路結合部１０８が内蔵される。半導体チップ１０３_1，１０３_2，１０３_3を１つのパッケージ内に並列に配置した構成であるので、アンテナ１３６としては、基板の厚さ（法線）方向に指向性を持つもの（たとえばパッチアンテナ）を使用することを排除するものではないが、好ましくは、基板の平面方向に指向性を持つものを使用するのがよい。
【０２７４】
さらに、空間分割多重を適用することを考慮した場合、Ｘ−Ｙ平面（２次元平面）において、２次元平面の全方向ではなく、たとえばＸ軸方向やＹ軸方向の何れか一方のみに指向性がある、換言すると、Ｘ軸またはＹ軸の方向には指向性が強く直交する他方の方向には指向性が弱いものがよい。たとえば、ロッドアンテナを使用すると２次元平面の全方向に指向性を持つが、逆Ｆ型アンテナ１３６ｊを使用すると、その配置の向きによって、Ｘ軸方向やＹ軸方向の何れか一方のみに指向性を持たせることができる。これは、逆Ｆ型アンテナは、基板の厚さ（法線：Ｚ軸）方向だけではなく放射素子の長手方向と直交する平面方向に指向性を持つが、放射素子の長手方向には指向性を持たないことに基づく。
【０２７５】
基板の厚さ（法線）方向に指向性を持つもの（たとえばパッチアンテナ）を使用する場合は、たとえば、誘電体伝送路９Ａを形成するようにモールド樹脂８内に反射板を設けるなどの工夫をすることでミリ波の進行方向がアンテナ１３６間となるように変化させることで伝送効率を向上させるとよい。
【０２７６】
第５例によれば、同一パッケージ内の複数の半導体チップ１０３間において、逆Ｆ型アンテナ１３６ｊから放射された電磁波は誘電体素材で形成されたモールド樹脂８内を誘電体伝送路９Ａとして伝搬する。各逆Ｆ型アンテナ１３６ｊが対向する２つの半導体チップ１０３間で、誘電体伝送路９Ａを介したミリ波の信号が伝送される。半導体チップ１０３間でモールド樹脂８に形成された誘電体伝送路９Ａを介して通信処理を実行できる。
【０２７７】
ミリ波が伝送されるミリ波信号伝送路は、空気（自由空間伝送路）ではなく、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されているモールド樹脂８を利用した誘電体伝送路９Ａとなっている。これにより、比較例の半導体パッケージ２０ｘには多数必要であったボンディングワイヤ７やパッド電極３を大幅に削減することができ、チップ面積を縮小できチップコストを低減できるし、チップ配置の自由度が向上するので筺体デザイン性の向上にも繋がる。また、ボンディングワイヤ７やパッド電極３を利用した電気配線による信号伝送をミリ波信号での伝送に置き換えることで、配線遅延やインピーダンス不整合などの問題から解放される。
【０２７８】
また、２次元平面において対向するアンテナ間の方向に指向性を持つようにアンテナ１３６やミリ波信号伝送路９を配置することで空間分割多重を適用できる。たとえば、平面方向の直交する何れか一方に指向性のある逆Ｆ型アンテナ１３６ｊと組み合わせることで、容易に空間分割多重を適用できる。すなわち、ミリ波信号伝送路９（誘電体伝送路９Ａ）を構成するモールド樹脂８内において、対向配置された逆Ｆ型アンテナ１３６ｊ間で同一周波数でありながら同時に独立した通信を行なうことができ、事実上、対向配置された逆Ｆ型アンテナ１３６ｊ間に複数系統の独立した誘電体伝送路９Ａを構成できる。
【０２７９】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第６例＞
図１０〜図１０Ａは、本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第６例を説明する図である。ここで、図１０は、第６例に対する比較例を説明する図である。図１０Ａは、第６例のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋの構成概要を説明する図である。
【０２８０】
第６例は、複数の半導体パッケージ（その内部の半導体チップ数は不問）間での信号伝送に、本実施形態の空間分割ミリ波伝送の仕組みを適用するものである。半導体パッケージを装置として見なし、異なる装置（半導体パッケージ）間で互いに独立した複数系統のミリ波信号伝送路９を構築する態様である。具体的には、第６例は、ミリ波伝送可能な複数の半導体チップ１０３が搭載されている第５例の２つの半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2が対向して配置され、各半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2（の半導体チップ１０３）間でミリ波伝送を行なう点に特徴がある。異なるパッケージ間において、半導体チップ１０３間でミリ波伝送を行なうものであり、対向配置された半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2の間にミリ波信号伝送路９を形成する構成になる。
【０２８１】
以下では、第６例の仕組みの理解の容易化のため、最初に、第６例に対する比較例について説明し、その後に、第６例について説明する。
【０２８２】
［比較例］
図１０には、第６例を適用しない比較例の電子機器６００ｘが示されている。構成としては、半導体パッケージ２０ｘ_1，２０ｘ_2を積層した状態である。つまり、マルチ・チップ・パッケージを２つ上下に配置した構成である。電子機器６００ｘは、半導体パッケージ２０ｘ_1，２０ｘ_2内に複数（図では２つ）の半導体チップ２_1，２_2が搭載されている。
【０２８３】
図９にて示したのと同様に、半導体パッケージ２０ｘ_1，２０ｘ_2内でのデータ伝送のために、各半導体パッケージ２０ｘ_1，２０ｘ_2内の半導体チップ２_1，２_2は、表面に複数のパッド電極３が形成され、信号伝送用の接続にボンディングワイヤ７が使用されている。一方、半導体パッケージ２０ｘ_1，２０ｘ_2間のデータ伝送は、基板４ｘ_1，４ｘ_2に各々コネクタ１４が設けられ、このコネクタ１４間にデータ伝送基板１５ｘ（ケーブル１５でもよい）が接続されて実行される。
【０２８４】
このような比較例の構成では、半導体パッケージ２０ｘ間のデータ転送には、コネクタ１４とデータ伝送基板１５ｘを介する必要があり、高速の伝送線路の引回しの複雑化やコネクタの高速対応が困難、配置自由度の低下などが問題となる。
【０２８５】
［第６例の構成概要］
図１０Ａには、第６例のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋ（電子機器）の構成概要が示されている。図１０Ａ（１）は平面模式図であり、図１０Ａ（２），（３）は断面模式図である。図９Ａに示した第５例の半導体パッケージ２０ｊとの対比から分かるように、複数の第５例の半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2をパッケージ間距離ｈで積層した状態である。つまり、第５例を適用したマルチ・チップ・パッケージを２つ上下に配置した構成である。
【０２８６】
半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2間にはミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路９が形成される。ミリ波信号伝送路９は、自由空間伝送路でもよいが、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内などのミリ波閉込め構造を持つ導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を効率よく伝送させる特性を有するものとする。たとえば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａにするとよい。
【０２８７】
「一定範囲」は、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、本実施形態の効果を得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め決められた値のものとすればよい。つまり、誘電体素材は、本実施形態の効果が得られる程度の特性を持つミリ波信号を伝送可能なものであればよい。必ずしも明確に定められるものではないが、一例としては、次のようにする。
【０２８８】
誘電体伝送路９Ａ内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、誘電体素材の比誘電率は２〜１０（好ましくは３〜６）程度とし、その誘電正接は０．００００１〜０．０１（好ましくは０．００００１〜０．００１）程度とすることが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、たとえば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系、シアノアクリレート樹脂系からなるものが使用できる。なお、ミリ波信号をミリ波信号伝送路９に閉じ込める構成ものとするには、ミリ波信号伝送路９は、誘電体伝送路の他に、周囲が遮蔽材で囲まれ内部が中空の中空導波路としてもよい。
【０２８９】
半導体パッケージ２０ｊ内の逆Ｆ型アンテナ１３６ｊは、基板平面方向（水平方向：この例ではＸ軸方向）だけでなく、基板の厚さ方向（垂直方向：Ｚ軸方向）にも指向性がある。したがって、このままでは、積層状態で並列に配置されている半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2間において、それらに搭載されている半導体チップ１０３間のミリ波信号での伝送も行なわれる。
【０２９０】
このことは、１つの逆Ｆ型アンテナ１３６ｊで、基板平面方向に並設されたチップ間だけでなく対向配置されたチップ間でもミリ波伝送を行なう上では、都合がよい。つまり、同じ形状のアンテナを使用して水平方向通信と垂直方向通信ができ、パッケージ内およびパッケージ間で通信する上で、共通のアンテナを使用できるので構成が簡易になる利点がある。しかしながら、このことは、同一周波数で同時に独立した通信を行なう空間分割多重を適用する上では好ましくない。
【０２９１】
その対処として、先ず、対向配置されたチップ間でのミリ波信号伝送には、その方向に指向性の強いアンテナを使用する。ここでは、一例としてパッチアンテナ１３６ｋ１を使用する。
【０２９２】
基板平面方向に並設されたチップ間のミリ波信号伝送に図１０Ａ（１），（２）に示すように逆Ｆ型アンテナ１３６ｊを使用する場合、その並設されたチップ間以外の方向についてはミリ波遮蔽材MYを設けて、希望しない方向でのミリ波信号伝送が行なわれないようにする。
【０２９３】
または、図１０Ａ（３）に示すように、基板平面方向に並設されたチップ間のミリ波信号伝送に逆Ｆ型アンテナ１３６ｊではなく、基板平面方向（水平方向）だけに指向性を持つものを使用してもよい。たとえば、半導体チップ１０３に対して垂直に立つ線状アンテナ１３６ｋ２（たとえばロッドアンテナ）を使用するとよい。線状アンテナ１３６ｋ２は、垂直方向は指向性ゼロ（NULL）になり、対向配置されたチップ間でミリ波通信を行なうことがない。また、同一平面内のパッチアンテナ１３６ｋ１との間では、指向性が直交しているので、基本的にはミリ波通信を行なうことがない。なお、念のため、同一チップについてのパッチアンテナ１３６ｋ１と線状アンテナ１３６ｋ２の間にミリ波遮蔽材MYを入れて、両者間でのミリ波通信を確実に防止するのがよい。
【０２９４】
第６例のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋによれば、半導体チップ１０３（システムＬＳＩ）を１つのパッケージ内に複数配置したマルチ・チップ・パッケージ間のデータ転送を、ミリ波で行なうようにしている。しかも、３次元空間において空間分割多重を適用できる。
【０２９５】
ミリ波が伝送されるミリ波信号伝送路９は、自由空間伝送路やミリ波閉込め機能を持つ誘電体伝送路や中空導波路である。パッケージ間の信号伝送において、比較例の電子機器６００ｘには多数必要であったコネクタ１４やデータ伝送基板１５ｘを削減することができ、高速の伝送線路の引回しの複雑化やコネクタの高速対応が困難、配置自由度の低下などが問題から解放される。
【０２９６】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第７例＞
図１１は、本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第７例を説明する図である。第７例は、装置の筐体内において、複数のプリント基板間での信号伝送に、本実施形態の空間分割ミリ波伝送の仕組みを適用するものである。具体的には、第７例は、一方の基板が他方の基板を実質的に支持するように設けられている連結部材（支持部材）をミリ波信号伝送路９として利用する構成である。特に、連結部材が複数存在する場合に、それらをミリ波信号伝送路９として利用することで空間分割多重を実現するものである。
【０２９７】
ここで、「一方の基板が他方の基板を実質的に支持する」とは、基板が水平・垂直のどちらの方向に配置されているかを問わないことに基づく。たとえば、複数枚の基板を地面に対して水平方向（横置き）に配置した状態でその間に連結部材を設けると、下側の基板が上側の基板を支える（支持する）状態となる。これに対して、複数枚の基板を地面に対して垂直方向（縦置き）に配置した状態でその間に連結部材を設けるとときには、右側（逆に左側）の基板が左側（逆に右側）の基板を支える（支持する）状態とは言えないが、この場合も第７例の態様に含む。
【０２９８】
［比較例］
図１１（１）には、第７例を適用しない比較例の装置構成の概要（斜視図）が示されている。比較例のデータ伝送装置８００ｘは、２枚のプリント基板８０２_1，８０２_2と４本の通常支持用の固定材８９３を有しており、プリント基板８０２_1，８０２_2が基板四隅の固定材８９３によって平行に固定されている。その固定方法は、プリント基板８０２_1，８０２_2の四隅に、任意形状の貫通穴８９４を開口し、この四隅の貫通穴８９４に固定材８９３を取り付けて、プリント基板８０２_1，８０２_2が固定材８９３を挟むようになっている。
【０２９９】
プリント基板８０２_1上には、ＬＳＩ機能部８０４_1とコネクタ８９６_1が設けられ、両者の間を電気配線８９８_1で接続するようになっている。プリント基板８０２_2上には、ＬＳＩ機能部８０４_2とコネクタ８９６_2が設けられ、両者の間を電気配線８９８_2で接続するようになっている。プリント基板８０２_1のコネクタ８９６_1とプリント基板８０２_2のコネクタ８９６_2の間にはケーブル８９９が接続されている。
【０３００】
データ伝送装置８００ｘの構成としては、図１０に示した電子機器６００ｘと似通っており、データ伝送は、プリント基板８０２_1，８０２_2に各々コネクタ８９６が設けられ、コネクタ８９６とケーブル８９９を介して実行される。このような構成では、基板間のデータ転送には、コネクタ８９６とケーブル８９９を介する必要があり、高速の伝送線路の引回しの複雑化やコネクタおよびケーブルの高速対応が困難などが問題となる。
【０３０１】
［第７例の構成概要］
図１１（２）には、第７例のデータ伝送装置８００ｍの構成概要（斜視図）が示されている。半導体チップを搭載した基板を積層した状態である点では、第６例と似通っているが、ミリ波信号伝送路９を連結部材の一例である固定材を利用して構成する点が異なる。ここで、空間分割多重を適用するべく、プリント基板８０２を連結する複数の固定材８３１の内の任意の複数（最小は２、最大は固定材８３１の数と同数）にミリ波信号伝送路９を構成する。この例では、プリント基板８０２_1，８０２_2の４隅（複数）に配置された固定材８３１をミリ波信号伝送路９として利用する。各固定材８３１は独立したものであり、これを利用してミリ波信号伝送路９を形成すれば、各ミリ波信号伝送路９は独立した伝送路となり、同一周波数で同時にミリ波信号伝送を行なうことが可能な空間分割多重が実現される。
【０３０２】
ミリ波信号伝送を実現するべく、ＬＳＩ機能部８０４の後段に信号生成部１０７と同様の信号生成部８０７を設けている。図では、ＬＳＩ機能部８０４と信号生成部８０７を別体の構成にしているが、両者は好ましくは１チップものとし、両者間は電気配線８９８での接続をしないようにするのがよい。プリント基板８０２_1，８０２_2の大きさは、たとえば、長さＨ、幅Ｗ、厚さｔである。
【０３０３】
信号生成部８０７で生成されたミリ波信号は伝送線路８１１を介してミリ波信号伝送路９が内部に形成される固定材８３１と結合される。伝送線路８１１としては、プリント基板８０２上において、ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレーナライン、スロットラインなどの方式が適用される。
【０３０４】
この例では、上側のプリント基板８０２_1では、伝送線路８１１は、プリント基板８０２_1の表面（部品搭載面）に配置される。一方、下側のプリント基板８０２_2では、伝送線路８１１は、プリント基板８０２_2の背面（部品非搭載面）に配置され、背面の伝送線路８１１と表面の信号生成部８０７部とはコンタクトホール８１２を介して配線される。
【０３０５】
伝送線路８１１の固定材８３１側にはアンテナ結合部８３２が配置されている。アンテナ結合部８３２は、信号生成部８０７から伝送線路８１１を介して伝送されてくるミリ波の信号を固定材８３１の一端に結合する。たとえば、アンテナ結合部８３２は、ミリ波の信号を電磁波に変換して、ミリ波信号伝送路９が内部に形成される固定材８３１に電磁波を輻射する。
【０３０６】
各固定材８３１内は空洞でもよいが、好ましくは誘電体伝送路９Ａとするべく、ガラスエポキシ系、アクリル系、ポリエチレン系などの樹脂からなる誘電体素材を充填するとよい。この場合、固定材８３１は、たとえば、円柱状に成形した樹脂棒部材が使用される。その外周をミリ波遮蔽体で覆ってもよい。誘電体素材を充填した誘電体伝送路９Ａとすることで径を小さくできる。なお、ミリ波を効率よく伝送するには、誘電体素材は損失ができるだけ小さなものが好ましく、一方、反射による悪影響を抑えるには、ある程度の損失があるのがよい。固定材８３１の内部を空洞にする場合には、たとえば、円柱状の金属棒部材（金属パイプ）を使用してもよい。
【０３０７】
たとえば、伝送線路８１１にマイクロストリップラインを適用する場合で説明する。プリント基板８０２を挟むように固定材８３１とアンテナ結合部８３２が取り付けられるが、その嵌合部に開口部（空洞でもよいし誘電体を充填してもよい）を形成する。プリント基板８０２と固定材８３１およびアンテナ結合部８３２との取付け位置において、伝送線路８１１（マイクロストリップライン）の先端（信号変換部と称する）を、嵌合部の開口部の中央部付近まで設ける。
【０３０８】
たとえば、開口部を空洞とすることで導波管が形成され、その導波管の周囲のプリント基板８０２には、貫通穴が開口され、この貫通穴には固定材８３１の端部が組み込まれる。そして、その固定材８３１の円筒状の端部には、誘電体伝送路終端部８３０（ショートブロック）が取り付けられる。誘電体伝送路終端部８３０は天井付きの蓋状体（キャップやハットなどの形状）を有しており、固定材８３１の上端部に螺合（ネジ止め）して取り付けられ、伝送線路８１１から導波管に放射される電磁波を反射するとともに、固定材８３１の一端をプリント基板８０２に固定する。
【０３０９】
誘電体伝送路終端部８３０を固定材８３１にネジ止めした際のプリント基板８０２と天井面が成す距離をＤ２としたとき、空気中のミリ波の信号の波長λの４分の１に距離Ｄ２を設定し、電磁波が強められるように距離Ｄ２を調整することによって、効率良くミリ波の信号を電磁波に変換できる。
【０３１０】
このようにデータ伝送装置８００ｍを構成すると、アンテナ結合部８１３は、信号生成部８０７から伝送線路８１１を介して伝送されてくるミリ波の信号を固定材８３１の一端に結合する。ミリ波信号伝送路９を構成する固定材８３１の一端から受信したミリ波の信号に基づく電磁波を他端に伝送できるようになり、プリント基板８０２_1，８０２_2間でミリ波信号による信号伝送を実現できる。
【０３１１】
＜空間分割ミリ波伝送構造：第８例＞
図１２は、本実施形態の空間分割ミリ波伝送構造の第８例を説明する図である。第８例のデータ伝送装置８００ｎは、第７例をベースに、複数枚の各プリント基板８０２上においては、チップ間の信号伝送に第４例のミリ波基板内伝送における空間分割多重を適用したものである。
【０３１２】
図１２（１）には、複数枚の各プリント基板８０２で空間分割多重を適用した状況が示されている。この図自体は、図８（１）に示した平面模式図と同様のものである。たとえば、半導体チップ１０３_1（１０３_2）および半導体チップ２０３_1（２０３_2）が離隔距離Ｌ（たとえば数ｍｍ〜数１０ｃｍ程度）だけ離して配置されている。領域Ａの半導体チップ１０３_1（２０３_1）と領域Ｂの半導体チップ１０３_2（２０３_2）との配置間隔Ｌａｂは、たとえば離隔距離Ｌの約３倍程度に設定されて、領域Ａに半導体チップ１０３_1（１０３_2）が配置され、領域Ｂに半導体チップ１０３_2（２０３_2）がその横方向に配置されている。
【０３１３】
配置間隔Ｌａｂの部分には結合媒体７２０が形成されるが配置間隔Ｌａｂを離隔距離Ｌの３倍程度にして離すことで、領域Ａでの半導体チップ１０３_1−２０３_2間と領域Ｂでの半導体チップ１０３_2−２０３_2間の各ミリ波信号伝送が干渉することを防止できる。領域Ａでのミリ波信号伝送と領域Ｂでのミリ波信号伝送とを同じ周波数で同時に行なったとしても相互干渉を防止でき、空間分割多重の仕組みが実現される。
【０３１４】
図１２（２）には、複数枚のプリント基板８０２間で空間分割多重を適用した状況が示されている。この図自体は、図１１（２）に示した斜視図を変形して側視状態で示したものである。プリント基板８０２間の信号伝送には、プリント基板８０２を連結する複数の固定材８３１の内の任意の複数（最小は２、最大は固定材８３１の数と同数）を利用することで、空間分割多重を適用する。
【０３１５】
それぞれの仕組みについては第４例と第７例で説明した通りである。ここで、第８例に特有の点について考察する。第４例で説明したように、基板内でのミリ波信号伝送を効果的に実現するには、基板がある程度の損失を持った誘電体素材で構成されていることが肝要となる。つまり、伝送距離にもより一概には言えないのであるが、概ね、プリント基板８０２を構成する誘電体素材は、第７例を適用する固定材８３１を利用した誘電体伝送路９Ａを構成する誘電体素材に比べると損失が大きい方が好ましいと考えられる。
【０３１６】
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０３１７】
また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０３１８】
空間分割ミリ波伝送構造の各例を示したように、本実施形態における空間分割ミリ波伝送の仕組みが適用される範囲は様々であり、前記の各例はその一部に過ぎない。ただし、野外での通信のように、伝送範囲を制限できないような空間であっては、独立した複数の伝送路を構築することができない。そう言った点では、放送や一般的な無線通信で使用される通信装置間の距離によりも狭い範囲での無線通信が適用対象となる。
【０３１９】
よって、伝送範囲を制限できる限りにおいてであればよく、たとえば、電子機器のケース（筐体）内での無線（ミリ波伝送）への適用が典型例ではあるが、それには限定されないことを付言しておく。たとえば、たとえば車における電装品の信号伝送において、車内でのミリ波伝送システムを構築し、その際に本実施形態における空間分割ミリ波伝送の仕組みを適用することも考えられる。さらに、もっと伝送範囲を広げて、たとえば家やその他の建物内（壁の内側）の電子機器の信号伝送において、壁の内側でのミリ波伝送システムを構築し、その際に本実施形態における空間分割ミリ波伝送の仕組みを適用することも考えられる。
【符号の説明】
【０３２０】
１…無線伝送システム、１００…第１通信装置、１０１…電子機器、１０２…基板、１０３…半導体チップ、１０４…ＬＳＩ機能部、１０７…信号生成部、１０８…伝送路結合部、１１０…送信側信号生成部、１１３…多重化処理部、１１４…パラレルシリアル変換部、１１５…変調部、１１６…周波数変換部、１１７…増幅部、１２０…受信側信号生成部、１２４…増幅部、１２５…周波数変換部、１２６…復調部、１２７…シリアルパラレル変換部、１２８…単一化処理部、１３２…ミリ波送受信端子、１３４…ミリ波伝送路、１３６…アンテナ、１４２…誘電体導波管、１４４…導体（遮蔽材）、１７４…電源ミリ波変換部、１７６…時分割処理部、１９０…筺体、１９２…開口部、１９８…凸形状構成、２００…第２通信装置、２０１…メモリカード、２０２…基板、２０３…半導体チップ、２０７…信号生成部、２０８…伝送路結合部、２３２…ミリ波送受信端子、２３４…ミリ波伝送路、２３６…アンテナ、２７６…時分割処理部、２７８…ミリ波電源変換部、２９０…筐体、２９８…凹形状構成、４…スロット構造、９…ミリ波信号伝送路、９Ａ…誘電体伝送路、９Ｂ…自由空間伝送路、９Ｌ…中空導波路
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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