(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の方向に向けて光を射出する発光素子および前記一の方向からの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の光学素子と、前記１または複数の光学素子から射出された光または前記１または複数の光学素子に入射する光が通過する光通過領域に配置された１または複数の第１コリメートレンズと、前記一の方向から見て前記第１コリメートレンズの周囲に対応して形成された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、前記一の方向から見て前記第１傾斜面の周囲に対応して形成された１または複数の第１電気伝送用電極パッドとを備えた一の光電伝送用コネクタと接続される他の光電伝送用コネクタであって、
当該他の光電伝送用コネクタを前記一の光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１コリメートレンズと前記一の方向において対向する１または複数の第２コリメートレンズと、
前記第２コリメートレンズの周囲に対応して形成されると共に、当該他の光電伝送用コネクタを前記一の光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１傾斜面と接触することにより前記第１傾斜面と嵌合する環状の第２傾斜面を有する第２位置決め部と、
前記第２コリメートレンズの焦点に対応して配置された１または複数の光導波路と、
前記第２傾斜面の周囲に対応して形成されると共に、当該他の光電伝送用コネクタを前記一の光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第２電気伝送用電極パッドと
を備えた
光電伝送用コネクタ。
【請求項２】
１または複数の第１コリメートレンズと、前記第１コリメートレンズの周囲に対応して形成された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、前記第１コリメートレンズの焦点に対応して配置された１または複数の光導波路と、前記第１傾斜面の周囲に対応して形成された１または複数の第１電気伝送用電極パッドとを備えた一の光電伝送用コネクタと接続される他の光電伝送用コネクタであって、
当該他の光電伝送用コネクタを前記一の光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１コリメートレンズに向けて光を射出する発光素子および前記第１コリメートレンズからの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の光学素子と、
前記１または複数の光学素子から射出された光または前記１または複数の光学素子に入射する光が通過する光通過領域に配置された１または複数の第２コリメートレンズと、
前記第２コリメートレンズの周囲に対応して形成され、かつ、当該他の光電伝送用コネクタを前記一の光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１傾斜面と接触すると共に前記第１傾斜面と接触したときに前記第１傾斜面と嵌合するとともに前記第２コリメートレンズが前記第１コリメートレンズと対向するように配置された環状の第２傾斜面を有する第２位置決め部と、
前記第２傾斜面の周囲に対応して形成されると共に、当該他の光電伝送用コネクタを前記一の光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第２電気伝送用電極パッドと
を備えた
光電伝送用コネクタ。
【請求項３】
第１光電伝送用コネクタと、前記第１光電伝送用コネクタに接続される第２光電伝送用コネクタとを備えた光電伝送デバイスであって、
前記第１光電伝送用コネクタは、
一の方向に向けて光を射出する発光素子および前記一の方向からの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の光学素子と、
前記１または複数の光学素子から射出された光または前記１または複数の光学素子に入射する光が通過する光通過領域に配置された１または複数の第１コリメートレンズと、
前記一の方向から見て前記第１コリメートレンズの周囲に対応して形成された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、
前記一の方向から見て前記第１傾斜面の周囲に対応して形成された１または複数の第１電気伝送用電極パッドと
を有し、
前記第２光電伝送用コネクタは、
当該第２光電伝送用コネクタを前記第１光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１コリメートレンズと前記一の方向において対向する１または複数の第２コリメートレンズと、
前記第２コリメートレンズの周囲に対応して形成されると共に、当該第２光電伝送用コネクタを前記第１光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１傾斜面と接触することにより前記第１傾斜面と嵌合する環状の第２傾斜面を有する第２位置決め部と、
前記第２コリメートレンズの焦点に対応して配置された１または複数の光導波路と、
前記第２傾斜面の周囲に対応して形成されると共に、当該第２光電伝送用コネクタを前記第１光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第２電気伝送用電極パッドと
を有する
光電伝送デバイス。
【請求項４】
前記第１コリメートレンズは、前記一の方向から見て前記第１傾斜面で囲まれた領域の中心軸の周囲に配置され、
前記第２コリメートレンズは、前記一の方向から見て前記第２傾斜面で囲まれた領域の中心軸の周囲に配置されている
請求項３に記載の光電伝送デバイス。
【請求項５】
前記第１光電伝送用コネクタは、複数の前記第１コリメートレンズを有し、
前記第２光電伝送用コネクタは、複数の前記第２コリメートレンズを有し、
前記第１コリメートレンズは、前記一の方向から見て前記第１傾斜面で囲まれた領域の中心軸を中心として点対称に配置され、
前記第２コリメートレンズは、前記一の方向から見て前記第２傾斜面で囲まれた領域の中心軸を中心として点対称に配置さている
請求項３に記載の光電伝送デバイス。
【請求項６】
前記第１コリメートレンズは、前記光学素子に接して形成されている
請求項３に記載の光電伝送デバイス。
【請求項７】
前記第１コリメートレンズは、前記光学素子と所定の間隙を介して配置されている
請求項３に記載の光電伝送デバイス。
【請求項８】
前記第１傾斜面は、前記第１傾斜面で囲まれた領域が前記第２光電伝送用コネクタ側から見て手前側で広く、奥側で狭くなるように形成され、
前記第２傾斜面は、前記第２傾斜面で囲まれた領域が前記第１光電伝送用コネクタ側から見て手前側で広く、奥側で狭くなるように形成されている
請求項３に記載の光電伝送デバイス。
【請求項９】
前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記一の方向から見て前記第１傾斜面で囲まれた領域の中心軸を中心として回転する方向の位置決めを行う構造物を有する
請求項３に記載の光電伝送デバイス。
【請求項１０】
前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記一の方向の位置決めを行う構造物を有する
請求項３に記載の光電伝送デバイス。
【請求項１１】
一のデバイスと、他のデバイスとの間の情報伝達を光電伝送により行う光電伝送デバイスを備えた電子機器であって、
前記光電伝送デバイスは、
前記一のデバイスに接続された第１光電伝送用コネクタと、
前記他のデバイスに接続された第２光電伝送用コネクタと、
前記第１光電伝送用コネクタおよび前記第２光電伝送用コネクタに接続された第３光電伝送用コネクタと
を有し、
前記第１光電伝送用コネクタは、
第１方向に向けて光を射出する第１発光素子および前記第１方向からの光を検知する第１受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の第１光学素子と、
前記１または複数の第１光学素子から射出された光または前記１または複数の第１光学素子に入射する光が通過する光通過領域に配置された１または複数の第１コリメートレンズと、
前記第１方向から見て前記第１コリメートレンズの周囲に対応して形成された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、
前記第１方向から見て前記第１傾斜面の周囲に対応して形成された１または複数の第１電気伝送用電極パッドと
を含み、
前記第２光電伝送用コネクタは、
第２方向に向けて光を射出する第２発光素子および前記第２方向からの光を検知する第２受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の第２光学素子と、
前記１または複数の第２光学素子から射出された光または前記１または複数の第２光学素子に入射する光が通過する光通過領域に配置された１または複数の第２コリメートレンズと、
前記第２方向から見て前記第２コリメートレンズの周囲に対応して形成された環状の第２傾斜面を有する第２位置決め部と、
前記第２方向から見て前記第２傾斜面の周囲に対応して形成された１または複数の第２電気伝送用電極パッドと
を含み、
前記第３光電伝送用コネクタは、
当該第３光電伝送用コネクタを前記第１光電伝送用コネクタに接続したときに第１コリメートレンズと前記第１方向において対向する１または複数の第３コリメートレンズと、
当該第３光電伝送用コネクタを前記第２光電伝送用コネクタに接続したときに第２コリメートレンズと前記第２方向において対向する１または複数の第４コリメートレンズと、
前記第３コリメートレンズの周囲に対応して形成されると共に、当該第３光電伝送用コネクタを前記第１光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１傾斜面と接触することにより前記第１傾斜面と嵌合する環状の第３傾斜面を有する第３位置決め部と、
前記第４コリメートレンズの周囲に対応して形成されると共に、当該第３光電伝送用コネクタを前記第２光電伝送用コネクタに接続したときに前記第２傾斜面と接触することにより前記第２傾斜面と嵌合する環状の第４傾斜面を有する第４位置決め部と、
前記第３コリメートレンズおよび前記第４コリメートレンズのそれぞれの焦点に対応して配置された１または複数の光導波路と、
前記第３傾斜面の周囲に対応して形成されると共に、当該第３光電伝送用コネクタを前記第１光電伝送用コネクタに接続したときに前記第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第３電気伝送用電極パッドと、
前記第４傾斜面の周囲に対応して形成されると共に、当該第３光電伝送用コネクタを前記第２光電伝送用コネクタに接続したときに前記第２電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第４電気伝送用電極パッドと
を含む
電子機器。
【請求項１２】
前記一のデバイスと前記他のデバイスとの間に、一の部材と他の部材とを回動可能に連結する連結部を備え、
前記１または複数の光導波路は、前記連結部内を挿通して配置されている
請求項１１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一のデバイスと他のデバイスとの間の情報伝達を光伝送により行う際に好適に適用可能な光電伝送用コネクタ、光電伝送デバイスおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＳＩ等の半導体チップ間の信号伝送は、基板配線を介した電気信号によりなされている。しかし、昨今のＭＰＵ(Micro Processing Unit)の高機能化に伴い、半導体チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。
【０００３】
それらの代表的なものとして、ＲＣ(Register and Capacitor)信号遅延、インピーダンスミスマッチング、ＥＭＣ(Electro Magnetic Compatibility)／ＥＭＩ(Electro Magnetic Interference)、クロストーク等がある。従来、これらの問題を解決するため、配線位置の最適化、新素材開発などが行われてきた。
【０００４】
しかし、近年では、配線位置の最適化、新素材開発等の効果は物理的限界に阻まれつつあり、今後、システムの高機能化を実現するためには、単純な半導体チップの実装を前提としたボード構造そのものを見直す必要が生じてきている。例えば、以下に簡単に説明する、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）化による微細配線結合、各種半導体チップの二次元的な封止および一体化による電気配線結合、半導体チップの三次元結合などが開発されている。
【０００５】
（ＭＣＭ化による微細配線結合）
これは、高機能チップを、セラミックやシリコンなどの実装基板上に実装し、高機能チップ同士を微細配線で結合するものである。この結合方法を用いることにより、配線の狭ピッチ化が可能となるので、バス幅を拡げてデータ授受量を飛躍的に増大させることができる。
【０００６】
（各種半導体チップの二次元的な封止および一体化による電気配線結合合）
これは、各種半導体チップを、ポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止すると共に、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行うものである。この結合方法を用いることにより、配線の狭ピッチ化が可能となるので、バス幅を拡げてデータ授受量を飛躍的に増大させることができる。
【０００７】
（半導体チップの三次元結合）
これは、各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とするものである。この結合方法を用いることにより、異種半導体チップ間の結線を物理的に短縮化し、信号遅延などの問題を回避することができる。ただし、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などに留意することが必要となる。
【０００８】
また、信号授受の高速化および大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことにより、電気配線におけるようなＲＣ遅延の問題がなくなり、伝送速度を大幅に向上させることができる。また、半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことにより、電磁波に関する対策を行う必要がなくなり、比較的自由に配線設計を行うことが可能となる。
【０００９】
半導体チップ間の光配線技術には種々の方式がある。例えば、以下に簡単に説明する、アクティブインターポーザ方式、自由空間伝送方式、光コネクタ接続方式、光導波路埋め込み方式、表面実装方式などがある。
【００１０】
（アクティブインターポーザ方式…非特許文献１のｐ．１２５参照）
これは、基板配線上に実装した光導波路に信号を伝播させる方式である。発光素子や受光素子などの光素子は、基板配線上に所定の間隙を介して配置されたトランシーバーモジュールの裏面に実装され、光導波路の４５°全反射ミラーに対し、精密に位置決めされている。この方式の利点としては、既存の基板配線の実装構造上に展開できることが挙げられる。
【００１１】
（自由空間伝送方式…非特許文献１のｐ．１２３参照）
これは、基板配線の裏面に光配線基板（石英）を実装し、光配線基板内において光をジグザグに反射させ、信号を伝播させる方式である。光素子をアレイ化し、さらに光配線基板内の自由空間に信号を伝送させるにより、原理的には数千レベルの多チャネル化が可能である。また、光軸合わせを容易にするため、数枚のレンズを組み合わせたハイブリッド光学系を構成している。利点としては、原理的には数千チャネルの多重伝送が可能であること、またハイブリッド光学系を構成しているので光軸合わせが容易であることが挙げられる。
【００１２】
（光コネクタ接続方式…非特許文献１のｐ．１２２参照）
これは、半導体チップの周囲に光コネクタを配置し、半導体チップを実装した後、自由に光導波路を設定できる方式である。利点としては、光コネクタにより精度が保証されており、コストのかかる光軸合わせ工程が不要であること、光導波路として光ファイバを用いているので、配線基板間などの中距離伝送が可能であること、また既存の配線基板の実装構造上に用いることが可能であることが挙げられる。
【００１３】
（光導波路埋め込み方式…非特許文献１のｐ．１２４参照）
これは、光素子を半導体チップの裏面に直接貼り付け、さらに、光導波路を配線基板に埋め込む方式である。既存の配線基板の実装構造の形態を維持しながら光配線を設けることが可能である。この方式では、光路結合にマイクロレンズを用い、光軸ずれの許容量を一般実装精度レベルまで緩和させることが可能である。利点としては、半導体チップと光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、またコリメート光結合により、一般実装精度での光軸合わせが可能であることが挙げられる。
【００１４】
（表面実装方式…非特許文献２参照）
これは、光素子を半導体チップの裏面に直接貼り付け、さらに、光導波路を配線基板上に直接実装する方式である。既存の配線基板の構造をそのまま維持し、光配線の併設が可能である。利点としては、光素子を半導体チップの裏面に直接実装しているため、半導体チップと光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、構造がシンプルであり、コストダウンが可能であること、また既存の配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。
【００１５】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス、"光配線との遭遇"２００１年１２月３日の１２２頁〜１２５頁
【非特許文献２】NTT R&D, vol.48, no.3, pp.271-280 (1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、アクティブインターポーザ方式では、構造が大掛かりとなるので、剛性の低い配線基板が外部応力によって変形し、光軸ずれが起こり易いという問題があった。自由空間伝送方式では、光配線基板内の反射によって信号を伝播させるので、波形が乱れ易く、伝播損失が大きいという問題があった。光コネクタ接続方式では、伝送媒体として光ファイバを用いているので、多バス化に限界があるという問題があった。光導波路埋め込み方式および表面実装方式では、光導波路が配線基板と一体化されるので、光導波路が、例えば、半田リフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスに曝されることになる。そのため、光導波路として高温プロセスに耐えられる特殊な材料を選択することが必要となるという問題があった。
【００１７】
このように、従来の方式では、光軸ずれが起こり易い、損失が大きい、多バス化に限界がある、一般的な材料を用いることができないなど、種々の問題があった。
【００１８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光軸ずれが起こりにくく、損失が小さく、多バス化が容易であり、かつ、一般的な材料を用いて形成することの可能な光電伝送用コネクタ、光電伝送デバイスおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の光電伝送用コネクタは、一の光電伝送用コネクタと接続される他の光電伝送用コネクタである。一の光電伝送用コネクタには、一の方向に向けて光を射出する発光素子および一の方向からの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の光学素子が設けられており、１または複数の光学素子から射出された光または１または複数の光学素子に入射する光が通過する光通過領域に１または複数の第１コリメートレンズが配置されている。この一の光電伝送用コネクタには、さらに、一の方向から見て第１コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、一の方向から見て第１傾斜面の周囲に対応して１または複数の第１電気伝送用電極パッドが設けられている。一方、他の光電伝送用コネクタ（第１の光電伝送用コネクタ）には、第１の光電伝送用コネクタを上記一の光電伝送用コネクタに接続したときに第１コリメートレンズと一の方向において対向するように１または複数の第２コリメートレンズが配置されており、この第２コリメートレンズの焦点に対応して１または複数の光導波路が配置されている。この第１の光電伝送用コネクタには、さらに、第２コリメートレンズの周囲に対応して第２位置決め部が配置されており、この第２位置決め部には、第１の光電伝送用コネクタを上記一の光電伝送用コネクタに接続したときに第１傾斜面と接触することにより第１傾斜面と嵌合する環状の第２傾斜面が設けられている。また、第１の光電伝送用コネクタを一の光電伝送用コネクタに接続したときに第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第２電気伝送用電極パッドが第２傾斜面の周囲に対応して配置されている。
【００２０】
本発明の第２の光電伝送用コネクタは、一の光電伝送用コネクタと接続される他の光電伝送用コネクタである。一の光電伝送用コネクタには、１または複数の第１コリメートレンズが設けられており、第１コリメートレンズの焦点に対応して１または複数の光導波路が配置されている。この一の光電伝送用コネクタには、さらに、第１コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、第１傾斜面の周囲に対応して１または複数の第１電気伝送用電極パッドが設けられている。一方、他の光電伝送用コネクタ（第２の光電伝送用コネクタ）には、第２の光電伝送用コネクタを一の光電伝送用コネクタに接続したときに第１コリメートレンズに向けて光を射出する発光素子および第１コリメートレンズからの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の光学素子が設けられており、１または複数の光学素子から射出された光または１または複数の光学素子に入射する光が通過する光通過領域に１または複数の第２コリメートレンズが配置されている。この第２の光電伝送用コネクタには、さらに、第２コリメートレンズの周囲に対応して第２位置決め部が配置されており、この第２位置決め部には、第２の光電伝送用コネクタを上記一の光電伝送用コネクタに接続したときに第１傾斜面と接触すると共に第１傾斜面と接触したときに第１傾斜面と嵌合するとともに第２コリメートレンズが第１コリメートレンズと対向するように配置された環状の第２傾斜面が設けられている。また、第２の光電伝送用コネクタを上記一の光電伝送用コネクタに接続したときに第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第２電気伝送用電極パッドが第２傾斜面の周囲に対応して配置されている。
【００２１】
本発明の第１および第２の光電伝送用コネクタでは、第１の光電伝送用コネクタを一の光電伝送用コネクタに接続したときに、第２コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第２傾斜面が、第１コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第１傾斜面と接触し、第１位置決め部および第２位置決め部が互いに嵌合する。これにより、第１位置決め部および第２位置決め部に形状誤差があった場合であっても、第２傾斜面で囲まれた領域の中心軸と、第１傾斜面で囲まれた領域の中心軸との位置ずれを小さくすることできる。その結果、第２傾斜面の周囲に対応して配置された第２コリメートレンズの光軸と、第１傾斜面の周囲に対応して配置された第１コリメートレンズの光軸との光軸ずれを小さくすることが可能となる。さらに、第２傾斜面の周囲に対応して配置された第２電気伝送用電極パッドと、第１傾斜面の周囲に対応して配置された第１電気伝送用電極パッドとの位置ずれも小さくすることが可能となる。また、第１の光電伝送用コネクタを一の光電伝送用コネクタに接続したときに、第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズが互いに対向する。これにより、光学素子から射出された光が第１コリメートレンズで平行光化されたのち、第２コリメートレンズで光導波路に集光されるか、または、光導波路から射出された光が第２コリメートレンズで平行光化されたのち、第１コリメートレンズで光学素子に集光されるので、光軸ずれや光軸方向の位置ずれによる損失を小さくすることができる。また、第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズは、それぞれ、光通過領域に配置されるものであり、光ファイバのように占有体積を多く必要とするものとは異なるものであることから、小さなコネクタの中に第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズを多数用いることが可能である。また、光導波路は光学素子の実装されていないコネクタに設けられているので、光導波路に対して高温プロセスに耐えられる特殊な材料を選択する必要がない。
【００２２】
本発明の光電伝送デバイスは、第１光電伝送用コネクタと、第１光電伝送用コネクタと接続される第２光電伝送用コネクタとを備えたものである。第１光電伝送用コネクタには、一の方向に向けて光を射出する発光素子および一の方向からの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の光学素子が設けられており、１または複数の光学素子から射出された光または１または複数の光学素子に入射する光が通過する光通過領域に１または複数の第１コリメートレンズが配置されている。この第１光電伝送用コネクタには、さらに、一の方向から見て第１コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、一の方向から見て第１傾斜面の周囲に対応して１または複数の第１電気伝送用電極パッドが設けられている。一方、第２光電伝送用コネクタには、第２光電伝送用コネクタを第１光電伝送用コネクタに接続したときに第１コリメートレンズと一の方向において対向するように１または複数の第２コリメートレンズが配置されており、この第２コリメートレンズの焦点に対応して１または複数の光導波路が配置されている。この第２光電伝送用コネクタには、さらに、第２コリメートレンズの周囲に対応して第２位置決め部が配置されており、この第２位置決め部には、第２電伝送用コネクタを第１光電伝送用コネクタに接続したときに第１傾斜面と接触することにより第１傾斜面と嵌合する環状の第２傾斜面が設けられている。また、第２光電伝送用コネクタを第１光電伝送用コネクタに接続したときに第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第２電気伝送用電極パッドが第２傾斜面の周囲に対応して配置されている。
【００２３】
本発明の光電伝送デバイスでは、第１光電伝送用コネクタと第２光電伝送用コネクタとを互いに接続したときに、第１コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第１傾斜面と、第２コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第２傾斜面とが互いに接触し、第１位置決め部および第２位置決め部が互いに嵌合する。これにより、第１位置決め部および第２位置決め部に形状誤差があった場合であっても、第１傾斜面で囲まれた領域の中心軸と、第２傾斜面で囲まれた領域の中心軸との位置ずれを小さくすることできる。その結果、第１傾斜面の周囲に対応して配置された第１コリメートレンズの光軸と、第２傾斜面の周囲に対応して配置された第２コリメートレンズの光軸との光軸ずれを小さくすることが可能となる。さらに、第１傾斜面の周囲に対応して配置された第１電気伝送用電極パッドと、第２傾斜面の周囲に対応して配置された第２電気伝送用電極パッドとの位置ずれも小さくすることが可能となる。また、第１光電伝送用コネクタと第２光電伝送用コネクタとを互いに接続したときに、第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズが互いに対向する。これにより、光学素子から射出された光が第１コリメートレンズで平行光化されたのち、第２コリメートレンズで光導波路に集光されるか、または、光導波路から射出された光が第２コリメートレンズで平行光化されたのち、第１コリメートレンズで光学素子に集光されるので、光軸ずれや光軸方向の位置ずれによる損失を小さくすることができる。また、第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズは、それぞれ、光通過領域に配置されるものであり、光ファイバのように占有体積を多く必要とするものとは異なるものであることから、小さなコネクタの中に第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズを多数用いることが可能である。また、光導波路は光学素子の実装されていないコネクタ（第２光電伝送用コネクタ）に設けられているので、光導波路に対して高温プロセスに耐えられる特殊な材料を選択する必要がない。
【００２４】
本発明の電子機器は、一のデバイスと、他のデバイスとの間の情報伝達を光電伝送により行う光電伝送デバイスを備えたものである。光電伝送デバイスは、一のデバイスに接続された第１光電伝送用コネクタと、他のデバイスに接続された第２光電伝送用コネクタと、第１光電伝送用コネクタおよび第２光電伝送用コネクタに接続された第３光電伝送用コネクタとを有している。第１光電伝送用コネクタには、第１方向に向けて光を射出する発光素子および第１方向からの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の第１光学素子が設けられており、１または複数の第１光学素子から射出された光または１または複数の第１光学素子に入射する光が通過する光通過領域に１または複数の第１コリメートレンズが配置されている。この第１光電伝送用コネクタには、さらに、第１方向から見て第１コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第１傾斜面を有する第１位置決め部と、第１方向から見て第１傾斜面の周囲に対応して１または複数の第１電気伝送用電極パッドが設けられている。第２光電伝送用コネクタには、第２方向に向けて光を射出する発光素子および第２方向からの光を検知する受光素子の少なくとも一方を含む１または複数の第２光学素子が設けられており、１または複数の第２光学素子から射出された光または１または複数の第２光学素子に入射する光が通過する光通過領域に１または複数の第２コリメートレンズが配置されている。この第２光電伝送用コネクタには、さらに、第２方向から見て第２コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第２傾斜面を有する第２位置決め部と、第２方向から見て第２傾斜面の周囲に対応して１または複数の第２電気伝送用電極パッドが設けられている。一方、第３光電伝送用コネクタには、第３光電伝送用コネクタを第１光電伝送用コネクタに接続したときに第１コリメートレンズと第１方向において対向するように１または複数の第３コリメートレンズが配置されており、さらに、第３光電伝送用コネクタを第２光電伝送用コネクタに接続したときに第２コリメートレンズと第２方向において対向するように１または複数の第４コリメートレンズが配置されている。そして、これら第３コリメートレンズおよび第４コリメートレンズのそれぞれの焦点の焦点に対応して１または複数の光導波路が配置されている。この第３光電伝送用コネクタには、さらに、第３コリメートレンズの周囲に対応して第３位置決め部が配置されており、この第３位置決め部には、第３電伝送用コネクタを第１光電伝送用コネクタに接続したときに第１傾斜面と接触することにより第１傾斜面と嵌合する環状の第３傾斜面が設けられている。同様に、第４コリメートレンズの周囲に対応して第４位置決め部が配置されており、この第４位置決め部には、第３電伝送用コネクタを第２光電伝送用コネクタに接続したときに第２傾斜面と接触することにより第２傾斜面と嵌合する環状の第４傾斜面が設けられている。また、第３光電伝送用コネクタを第１光電伝送用コネクタに接続したときに第１電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第３電気伝送用電極パッドが第３傾斜面の周囲に対応して配置されており、さらに、第３光電伝送用コネクタを第２光電伝送用コネクタに接続したときに第２電気伝送用電極パッドと接触する１または複数の第４電気伝送用電極パッドが第４傾斜面の周囲に対応して配置されている。
【００２５】
本発明の電子機器では、第１光電伝送用コネクタと第３光電伝送用コネクタとを互いに接続したときに、第１コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第１傾斜面と、第３コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第３傾斜面とが互いに接触し、第１位置決め部と第３位置決め部とが互いに嵌合する。また、第２光電伝送用コネクタと第３光電伝送用コネクタとを互いに接続したときに、第２コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第２傾斜面と、第４コリメートレンズの周囲に対応して配置された環状の第４傾斜面とが互いに接触し、第２位置決め部と第４位置決め部とが互いに嵌合する。これにより、第１位置決め部、第２位置決め部、第３位置決め部または第４位置決め部に形状誤差があった場合であっても、第１傾斜面で囲まれた領域の中心軸と第３傾斜面で囲まれた領域の中心軸との位置ずれや、第２傾斜面で囲まれた領域の中心軸と第４傾斜面で囲まれた領域の中心軸との位置ずれを小さくすることできる。その結果、第１傾斜面の周囲に対応して配置された第１コリメートレンズの光軸と第３傾斜面の周囲に対応して配置された第３コリメートレンズの光軸との光軸ずれや、第２傾斜面の周囲に対応して配置された第２コリメートレンズの光軸と第４傾斜面の周囲に対応して配置された第４コリメートレンズの光軸との光軸ずれを小さくすることが可能となる。さらに、第１傾斜面の周囲に対応して配置された第１電気伝送用電極パッドと、第３傾斜面の周囲に対応して配置された第３電気伝送用電極パッドとの位置ずれや、第２傾斜面の周囲に対応して配置された第２電気伝送用電極パッドと、第４傾斜面の周囲に対応して配置された第４電気伝送用電極パッドとの位置ずれも小さくすることが可能となる。また、第１光電伝送用コネクタと第３光電伝送用コネクタとを互いに接続したときに、第１コリメートレンズおよび第３コリメートレンズが互いに対向し、第２光電伝送用コネクタと第３光電伝送用コネクタとを互いに接続したときに、第２コリメートレンズおよび第４コリメートレンズが互いに対向する。これにより、第１光学素子から射出された光が第１コリメートレンズで平行光化されたのち、第３コリメートレンズで光導波路に集光されるか、または、光導波路から射出された光が第３コリメートレンズで平行光化されたのち、第１コリメートレンズで第１光学素子に集光される。また、第２光学素子から射出された光が第２コリメートレンズで平行光化されたのち、第４コリメートレンズで光導波路に集光されるか、または、光導波路から射出された光が第４コリメートレンズで平行光化されたのち、第２コリメートレンズで第２光学素子に集光される。その結果、光軸ずれや光軸方向の位置ずれによる損失を小さくすることができる。また、第１コリメートレンズ、第２コリメートレンズ、第３コリメートレンズおよび第４コリメートレンズは、それぞれ、光通過領域に配置されるものであり、光ファイバのように占有体積を多く必要とするものとは異なるものであることから、小さなコネクタの中に第１コリメートレンズ、第２コリメートレンズ、第３コリメートレンズおよび第４コリメートレンズを多数用いることが可能である。また、光導波路は光学素子の実装されていないコネクタ（第３光電伝送用コネクタ）に設けられているので、光導波路に対して高温プロセスに耐えられる特殊な材料を選択する必要がない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１および第２の光電伝送用コネクタならびに光電伝送デバイスによれば、光電伝送用コネクタ同士を接続したときに第１傾斜面と第２傾斜面とが互いに接触するようにしたので、第１コリメートレンズの光軸と第２コリメートレンズの光軸との光軸ずれを小さくすることができる。また、第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズが互いに対向するようにしたので、光軸ずれや光軸方向の位置ずれによる損失を小さくすることができる。また、小さなコネクタの中に第１コリメートレンズおよび第２コリメートレンズを多数用いることが可能であることから、容易に多バス化することができる。また、光導波路を光学素子の実装されていないコネクタに設けるようにしたので、光導波路に対して一般的な材料を用いることができる。このように、本発明では、光軸ずれが起こりにくく、損失が小さく、多バス化に限界がなく、かつ、一般的な材料を用いて形成することができる。
【００２７】
本発明の電子機器によれば、光電伝送用コネクタ同士を接続したときに第１傾斜面と第３傾斜面とが互いに接触すると共に、第２傾斜面と第４傾斜面とが互いに接触するようにしたので、第１コリメートレンズの光軸と第３コリメートレンズの光軸との光軸ずれや、第２コリメートレンズの光軸と第４コリメートレンズの光軸との光軸ずれを小さくすることができる。また、第１コリメートレンズおよび第３コリメートレンズが互いに対向すると共に、第２コリメートレンズおよび第４コリメートレンズが互いに対向するようにしたので、光軸ずれや光軸方向の位置ずれによる損失を小さくすることができる。また、小さなコネクタの中に第１コリメートレンズないし第４コリメートレンズを多数用いることが可能であることから、容易に多バス化することができる。また、光導波路を第１光学素子および第２光学素子の実装されていないコネクタに設けるようにしたので、光導波路に対して一般的な材料を用いることができる。このように、本発明では、光軸ずれが起こりにくく、損失が小さく、多バス化に限界がなく、かつ、一般的な材料を用いて形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光電伝送デバイス１の断面構成の一例を表したものである。図２は、図１の光電伝送デバイス１の側面構成の一例を表したものである。この光電伝送デバイス１は、光伝送路同士を結合すると共に電気伝送路同士を結合するためのものであり、オス型コネクタ１０と、メス型コネクタ２０とを備えている。図３はオス型コネクタ１０の下面構成の一例を、図４はメス型コネクタ２０の上面構成の一例をそれぞれ表したものである。なお、図１は、図３、図４のＡ−Ａ矢視方向の断面構成に対応している。
【００３０】
オス型コネクタ１０は、フレキシブル基板１１上に、１または複数の光導波路１２と、１または複数のコリメートレンズ１３と、位置決め部１４，１５とが設けられたものである。
【００３１】
フレキシブル基板１１は、ポリイミドなどの電気絶縁体からなる適度な柔軟性を持ったフィルムに、銅箔などからなる１または複数の電気配線１６（図３参照）を形成したものである。このフレキシブル基板１１は帯形状となっており、電気配線１６はフレキシブル基板１１の延在方向に延在して形成されている。各電気配線１６の端部には、電極パッド１７が形成されている。この電極パッド１７は、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続したときにメス型コネクタ２０の電気配線２８（後述）と接触して、オス型コネクタ１０側の電気伝送路とメス型コネクタ２０側の電気伝送路とを結合するためのものである。この電極パッド１７は、フレキシブル基板１１の表面のうち位置決め部１４の形成されている方の表面に露出する露出面を有しており、その露出面がフレキシブル基板１１の法線方向から見て位置決め部１４（特に後述の傾斜面１４Ａ）の周囲に形成されている。なお、電極パッド１７のパターン形成精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００３２】
１または複数の光導波路１２は、コリメートレンズ１３から入射する光を伝播したり、当該光導波路１２内を伝播してきた光をコリメートレンズ１３に射出したりするためのものであり、オス型コネクタ１０内の光伝送経路の一部を構成している。この光導波路１２は、フレキシブル基板１１の一方の面上に形成されており、フレキシブル基板１１の延在方向に延在する帯形状となっている。なお、図１ないし図３には、光導波路１２がフレキシブル基板１１の表面のうち位置決め部１４の形成されている側とは反対側の表面に形成されている場合が例示されている。この光導波路１２の端部は、コリメートレンズ１３の焦点に対応して配置されており、コリメートレンズ１３と光学的に結合されている。この光導波路１２は、例えば、石英、硝材、フッ素系ポリマ、アクリル系ポリマにより構成されている。
【００３３】
１または複数のコリメートレンズ１３は、光導波路１２から射出されてきた光（発散光）を平行光化したり、メス型コネクタ２０から入射する平行光を光導波路１２の端部に集光したりするためのものである。このコリメートレンズ１３は、オス型コネクタ１０内の光伝送経路上に配置されており、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０とを互いに接続したときにメス型コネクタ２０のコリメートレンズ２６（後述）と、コリメートレンズ１３の光軸（図１の光軸ＡＸ２）方向において互いに対向（正対）するように配置されている。また、このコリメートレンズ１３は、位置決め部１４の中心軸Ｃ（後述）の周囲（つまり、中心軸Ｃから外れた部位）に配置されている。ここで、図１、図３に例示したように、複数のコリメートレンズ１３が設けられている場合には、複数のコリメートレンズ１３は中心軸Ｃを中心として点対称に配置されていることが好ましい。なお、この場合に、隣接するコリメートレンズ１３同士の間隔は、光学的な影響を互いに及ぼし合わない程度（例えば数μｍ）に離れていればよいことから、複数のコリメートレンズ１３を小さな領域内（例えば位置決め部１４の表面内）に集積化することが可能である。また、コリメートレンズ１３を位置決め部１４と一体に形成した場合には、コリメートレンズ１３と位置決め部１４との間での位置誤差をほとんどなくすることが可能となる。
【００３４】
位置決め部１４は、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続する際に、オス型コネクタ１０のメス型コネクタ２０に対する位置（光軸ＡＸ２と直交する方向における位置）を決めるためのものである。この位置決め部１４は、フレキシブル基板１１の一の面、例えば、フレキシブル基板１１の表面のうちコリメートレンズ１３の形成されている側の表面に形成されている。この位置決め部１４は、フレキシブル基板１１の法線方向から見て例えば円形状または楕円形状となっており、その外縁に、フレキシブル基板１１の法線と交差する法線を有する環状の傾斜面１４Ａを有している。なお、傾斜面１４Ａは、位置決め部１４の中心軸Ｃ（位置決め部１４をフレキシブル基板１１の法線方向から見たときに、位置決め部１４の中心を貫くと共にフレキシブル基板１１の法線と平行な軸）を中心とする環形状となっていることが好ましい。この傾斜面１４Ａは、位置決め部１４においてテーパー状となっており、傾斜面１４Ａで囲まれた領域（位置決め部１４）がメス型コネクタ２０側から見て手前側で狭く、奥側で広くなるように形成されている。この傾斜面１４Ａは、コリメートレンズ１３の周囲に対応して形成されており、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続したときに、メス型コネクタ２０の傾斜面２７Ｂ（後述）と接触するようになっている。なお、位置決め部１４が、図１、図２に示したように、コリメートレンズ１３とフレキシブル基板１１との間に設けられている場合には、コリメートレンズ１３と一体に形成されていることが好ましい。この位置決め部１４は、例えばポリイミドからなり、例えば射出成型により形成可能である。なお、位置決め部１４を射出成型やインサート成型などにより形成した場合には、位置決め部１４の形状誤差は、例えば±５μｍ程度である。また、位置決め部１４の実装精度は、例えば±１０μｍ程度である。
【００３５】
位置決め部１５は、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続する際に、オス型コネクタ１０のメス型コネクタ２０に対する位置（光軸ＡＸ２方向における位置）を決めるためのものである。この位置決め部１５は、フレキシブル基板１１の一の面、例えば、フレキシブル基板１１の表面のうちコリメートレンズ１３の形成されている側とは反対側の表面に形成されている。この位置決め部１５は、図１、図３に示したように、その外縁に、メス型コネクタ２０側に露出する面を有しており、その露出面に凹部１５Ａを有している。この凹部１５Ａは、フレキシブル基板１１の法線方向に延在する円柱状の窪みであり、メス型コネクタ２０の凸部２７Ｃ（後述）と嵌合することにより、オス型コネクタ１０がメス型コネクタ２０と接触しつつ中心軸Ｃを中心として回転するのを防止するようになっている。また、この位置決め部１５は、図２、図３に示したように、その外縁の一部に、フレキシブル基板１１の法線方向に突出する爪部１５Ｂを有している。この爪部１５Ｂは開口１５Ｃを有しており、開口１５Ｃがメス型コネクタ２０の凸部２７Ｄ（後述）と嵌合することにより、オス型コネクタ１０がメス型コネクタ２０から脱離するのを防止するようになっている。この位置決め部１５は、例えばポリイミドからなり、例えば射出成型により形成可能である。なお、位置決め部１５を射出成型やインサート成型などにより形成した場合には、位置決め部１５の形状誤差は、例えば±５μｍ程度である。また、位置決め部１５の実装精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００３６】
メス型コネクタ２０は、中間基板２１上に、１または複数の発光素子２３と、１または複数の受光素子２４と、コリメートレンズ２６と、位置決め部２７とが設けられたものである。
【００３７】
中間基板２１は、絶縁性の樹脂やセラミック材料などからなる剛性の高い絶縁基板に、銅箔などからなる電気配線（図示せず）を形成したものである。この中間基板２１の一方の面に、電気配線と連結された電極パッド（図示せず）が露出して形成されており、この電極パッド上に半田２２を介して発光素子２３および受光素子２４が配置されている。また、この中間基板２１の他方の面にも、電気配線と連結された電極パッド（図示せず）が露出して形成されており、この電極パッド上に半田２５が配置されている。この半田２５は、中間基板２１をプリント配線基板などに実装する際に、中間基板２１上の電極パッドと、プリント配線基板やＬＳＩチップ上の電極パッドとを接続するためのものである。なお、中間基板２１における電極パッドのパターン形成精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００３８】
１または複数の発光素子２３は、上述したように、中間基板２１の一方の面上に配置されたものであり、例えば、半導体レーザ（ＬＤ：Laser diode）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode)などからなる。この発光素子２３の光射出領域（発光スポット）は、中間基板２１とは反対側に配置されており、発光素子２３は、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続した際に、発光スポットがオス型コネクタ１０のコリメートレンズ１３と対向（正対）するように配置されており、発光素子２３の光がコリメートレンズ１３に向けて射出されるようになっている。また、発光素子２３（特に発光素子２３の光射出領域）は、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続した際に、中心軸Ｃの周囲（つまり、中心軸Ｃから外れた部位）に配置されている。なお、発光素子２３の実装精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００３９】
１または複数の受光素子２４は、中間基板２１の表面のうち発光素子２３と同一の面上に配置されたものであり、例えば、フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）などからなる。この受光素子２４の光受光領域は、中間基板２１とは反対側に配置されており、受光素子２４は、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続した際に、光受光領域がコリメートレンズ１３と対向（正対）するように配置されており、コリメートレンズ１３から射出されてきた光を検知するようになっている。また、受光素子２４（特に受光素子２４の光受光領域）についても、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続した際に、中心軸Ｃの周囲（つまり、中心軸Ｃから外れた部位）に配置されている。なお、受光素子２４の実装精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００４０】
１または複数のコリメートレンズ２６は、発光素子２３から射出されてきた光（発散光）を平行光化したり、オス型コネクタ１０のコリメートレンズ１３から射出されてきた光（平行光）を集光して、受光素子２４の光受光領域に導いたりするためのものである。このコリメートレンズ２６は、メス型コネクタ２０内の光伝送経路（発光素子２３から射出された光の光路および受光素子２４に入射する光の光路）上に配置されており、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０とを互いに接続したときにオス型コネクタ１０のコリメートレンズ１３と、コリメートレンズ２６の光軸（図１の光軸ＡＸ１）方向において互いに対向（正対）するように配置されている。つまり、コリメートレンズ２６は、位置決め部２７の中心軸の周囲に配置されており、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが互いに（ほぼ）重なり合っている。ここで、図１、図４に例示したように、複数のコリメートレンズ２６が設けられている場合には、複数のコリメートレンズ２６は位置決め部２７の中心軸を中心として点対称に配置されていることが好ましい。なお、この場合に、隣接するコリメートレンズ２６同士の間隔は、光学的な影響を互いに及ぼし合わない程度（例えば数μｍ）に離れていればよいことから、複数のコリメートレンズ２６を小さな領域内（例えば位置決め部２７の内部）に集積化することが可能である。また、１または複数のコリメートレンズ２６は、図１に示したように、発光素子２３や受光素子２４に接して（発光素子２３や受光素子２４と一体に）形成されていてもよいが、発光素子２３や受光素子２４と所定の間隙を介して別体に形成されていてもよい。なお、コリメートレンズ２６を発光素子２３や受光素子２４と一体に形成した場合には、コリメートレンズ２６と、発光素子２３や受光素子２４との間での位置誤差をほとんどなくすることが可能となる。
【００４１】
位置決め部２７は、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続する際に、オス型コネクタ１０のメス型コネクタ２０に対する位置（光軸ＡＸ１と直交する方向における位置）を決めるためのものである。この位置決め部２７は、中間基板２１の一の面、例えば、中間基板２１の表面のうちコリメートレンズ２６の形成されている側の表面に形成されている。この位置決め部２７は、中間基板２１の法線方向に中心軸を有する筒形状となっており、筒の上面に開口部２７Ａを有している。この開口部２７Ａは、中間基板２１の法線方向から見て位置決め部１４と同一形状となっており、例えば円形状または楕円形状となっている。なお、開口部２７Ａは、位置決め部１４の場合と同様、位置決め部２７の中心軸を中心とする円形状となっていることが好ましい。この開口部２７Ａは、位置決め部２７の上面において、位置決め部２７の上面の法線と交差する法線を有する環状の傾斜面２７Ｂを有している。この傾斜面２７Ｂは、位置決め部２７の上面において、テーパー状となっており、傾斜面２７Ｂで囲まれた領域（開口部２７Ａ）がオス型コネクタ１０側から見て手前側で広く、奥側で狭くなるように形成されている。この傾斜面２７Ｂは、コリメートレンズ２６の周囲に対応して形成されており、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続したときに、オス型コネクタ１０の傾斜面１４Ａと接触するようになっている。また、この位置決め部２７は、図１、図４に示したように、上面に凸部２７Ｃを有している。この凸部２７Ｃは、中間基板２１の法線方向に延在する円柱状の突起であり、オス型コネクタ１０の凹部１５Ａと嵌合することにより、オス型コネクタ１０がメス型コネクタ２０と接触しつつ中心軸Ｃを中心として回転するのを防止するようになっている。また、この位置決め部２７は、さらに、図２、図４に示したように、筒の側面の一部に、中間基板２１の法線方向と交差（直交）する方向に突出する凸部２７Ｄを有している。この凸部２７Ｄは、オス型コネクタ１０の開口部１５Ｃと嵌合することにより、オス型コネクタ１０がメス型コネクタ２０から脱離するのを防止するようになっている。この位置決め部２７は、例えばポリイミドからなり、例えば射出成型やインサート成型などにより形成可能である。なお、位置決め部２７を射出成型やインサート成型などにより形成した場合には、位置決め部２７の形状誤差はリフロー工程での変形も考慮すると、例えば±２０μｍ程度である。また、位置決め部２７の実装精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００４２】
なお、オス型コネクタ１０がメス型コネクタ２０から脱離するのを防止する機構は、上記以外の態様であってもよい。例えば、図５（Ａ）に示したように、凸部２７Ｄが、開口１５Ｃとの対向領域よりも若干小さな上面と、開口１５Ｃとの対向領域よりも若干大きな底面とを有する台形状の凸形状となっており、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続した際に、凸部２７Ｄの傾斜面が開口部１５Ｃの端縁に押し当てられるようにしてもよい。また、例えば、図５（Ｂ）に示したように、開口１５Ｃの代わりに、位置決め部２７とは反対側に窪んだ凹部１５Ｄを設け、凹部１５Ｄの窪みに、凸部２７Ｄを嵌合させるようにしてもよい。
【００４３】
また、位置決め部２７の外縁（傾斜面２７Ｂの周囲）には、図２、図４に示したように、位置決め部２７の下面の外縁から側面を経由し上面の外縁に渡って延在する１または複数の電気配線２８が形成されている。各電気配線２８のうち位置決め部２７の上面に位置する端部が、オス型コネクタ１０をメス型コネクタ２０に接続したときにオス型コネクタ１０の電極パッド１７と接触して、オス型コネクタ１０側の電気伝送路とメス型コネクタ２０側の電気伝送路とを結合する電極パッド１７としての役割を有している。また、各電気配線２８のうち位置決め部２７の下面に位置する端部が、中間基板２１の表面上に形成された電極パッド２１Ａ（図４参照）と接続される電極パッドとしての役割を有している。
【００４４】
本実施の形態の光電伝送デバイス１では、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０とが互いに接続されたのち、発光素子２３が駆動されると、発光素子２３から光が射出され、その光がコリメートレンズ２６で平行光化される。その後、平行光は、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０との間の空間（間隙）を伝播すると共に、開口部２７Ａを通過したのち、コリメートレンズ１３に入射する。コリメートレンズ１３に入射した光は、コリメートレンズ１３で光導波路１２の端部に集光され、光導波路１２内を伝播していき、最終的には、その先に接続された一のデバイスに入力される。また、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０とが互いに接続されたのち、オス型コネクタ１０に接続された一のデバイスから光が伝播してくると、その光がコリメートレンズ１３で平行光化される。その後、平行光は、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０との間の空間（間隙）を伝播すると共に、開口部２７Ａを通過したのち、コリメートレンズ２６に入射する。コリメートレンズ２６に入射した光は、コリメートレンズ２６で受光素子２４の光受光領域に集光され、受光素子２４内でフォトカレントに変換されたのち、受光素子２４から出力されたフォトカレントが、最終的には、中間基板２１やプリント基板などを介して接続された他のデバイスに入力される。このようにして、光電伝送デバイス１において、一のデバイスと、他のデバイスとの間の情報伝達が光伝送により行われる。さらに、オス型コネクタ１０側に接続された一のデバイスからの電気信号が電気配線１６、電極パッド１７、電気配線２８を介して、メス型コネクタ２０側に接続された他のデバイスに伝播したり、その逆に、メス型コネクタ２０に接続された他のデバイスからの電気信号が電気配線２８、電極パッド１７、電気配線１６を介して、オス型コネクタ１０側に接続された一のデバイスに伝播したりする。このようにして、光電伝送デバイス１において、一のデバイスと、他のデバイスとの間の情報伝達が電気伝送により行われる。
【００４５】
ところで、本実施の形態では、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０とを互いに接続したときに、コリメートレンズ１３の周囲に対応して配置された環状の傾斜面１４Ａと、コリメートレンズ２６の周囲に対応して配置された環状の傾斜面２６Ｂとが互いに接触し、位置決め部１４，２７が互いに嵌合する。これにより、オス型コネクタ１０およびメス型コネクタ２０を構成する各部材に形状誤差や実装誤差があった場合であっても、傾斜面１４Ａで囲まれた領域の中心軸と、傾斜面２６Ｂで囲まれた領域の中心軸との位置ずれを小さくすることできる。
【００４６】
例えば、オス型コネクタ１０およびメス型コネクタ２０を構成する各部材の形状誤差や実装誤差を以下のように見積もった場合には、傾斜面１４Ａの周囲に対応して配置されたコリメートレンズ１３の光軸ＡＸ２と、傾斜面２６Ｂの周囲に対応して配置されたコリメートレンズ２６の光軸ＡＸ１との光軸ずれが最大で±５５μｍ程度となる。ここで、本実施の形態では、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０との間の光伝送はコリメートレンズ１３，２６による平行光によって行われているので、コリメートレンズ１３の光軸ＡＸ２と、コリメートレンズ２６の光軸ＡＸ１との光軸ずれが±５５μｍ程度となった場合であっても、光損失はせいぜい１０％程度に抑えることができ、低損失の光伝送を行うことができる。同様に、傾斜面１４Ａの周囲に対応して配置された電極パッド１７と、傾斜面２６Ｂの周囲に対応して配置された電気配線２８との位置ずれも小さくすることが可能となるので、光電伝送デバイス１において、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０との間の電気伝送を光伝送と共に行うことができる。
【００４７】
電極パッド１７のパターン形成精度                          ：±５μｍ
コリメートレンズ１３と位置決め部１４との間での位置誤差    ：ゼロ
位置決め部１４の形状誤差                                  ：±５μｍ
位置決め部１４の実装精度                                  ：±１０μｍ
中間基板２１における電極パッドのパターン形成精度          ：±５μｍ
発光素子２３、受光素子２４の実装精度                      ：±５μｍ
コリメートレンズ２６と、発光素子２３や受光素子２４との間での位置誤差：ゼロ
位置決め部２７の形状誤差（リフロー工程での変形も考慮）    ：±２０μｍ
位置決め部２７の実装精度                                  ：±５μｍ
合計                                                      ：±５５μｍ
【００４８】
また、本実施の形態では、コリメートレンズ１３，２６は、それぞれ、光通過領域に配置されるものであり、光ファイバのように占有体積を多く必要とするものとは異なるものである。そのため、小さな位置決め部１４の表面上や位置決め部２７の内部にコリメートレンズ１３，２６を多数用いることが可能であり、多バス化に限界がなく、容易に多バス化することができる。また、本実施の形態では、光導波路１２は、発光素子２３や受光素子２４の実装されていないコネクタ（オス型コネクタ１０）に設けられているので、光導波路１２に対して高温プロセスに耐えられる特殊な材料を選択する必要がなく、一般的な材料を用いることができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、オス型コネクタ１０とメス型コネクタ２０との接続を中間基板２１の法線方向で行うようにしたので、実装業界に広く浸透しているＩＣソケット構造を位置決め部１４，２７に用いることができる。ここで、ＩＣソケットにおいては、材料、絶縁性、信頼性などについて多くのデータがあり、また、ＩＣソケットを取り扱っている企業も多岐に渡る。そのため、ＩＣソケットは、機能、コストおよび信頼性の全ての面において受け入れ易いものであり、既存のボードプロセスとの融合も図り易いものである。従って、本実施の形態の光電伝送デバイス１を電子機器に採用するにあたって、性能、信頼性の確認などに膨大な労力を要しないという利点がある。
【００５０】
また、本実施の形態において、中間基板２１をＬＳＩチップ上に直接実装した場合には、発光素子２３や受光素子２４と、ＬＳＩチップとを結合する電気線長を最短にすることができる。これにより、電気信号のノイズ対策やクロストーク対策を行うことが容易となり、光変調速度も向上させることができる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光電伝送デバイス２の断面構成の一例を表したものである。図７は、図６の光電伝送デバイス２の側面構成の一例を表したものである。この光電伝送デバイス２は、光伝送路同士を結合すると共に電気伝送路同士を結合するためのものであり、メス型コネクタ３０と、オス型コネクタ４０とを備えている。図８はメス型コネクタ３０の下面構成の一例を、図９はオス型コネクタ４０の上面構成の一例をそれぞれ表したものである。なお、図６は、図８、図９のＡ−Ａ矢視方向の断面構成に対応している。
【００５２】
なお、以下では、上記実施の形態と共通の構成、作用、効果についての記載を適宜、省略し、上記実施の形態と相違する構成、作用、効果についての記載を主として記載するものとする。
【００５３】
メス型コネクタ３０は、フレキシブル基板１１上に、１または複数の光導波路１２と、１または複数のコリメートレンズ１３と、位置決め部１４，３５とが設けられたものである。なお、本実施の形態において、位置決め部１４は、位置決め部３５との関係から位置決めとしての機能を有していない。
【００５４】
位置決め部３５は、メス型コネクタ３０をオス型コネクタ４０に接続する際に、メス型コネクタ３０のオス型コネクタ４０に対する位置（光軸ＡＸ２と直交する方向における位置）を決めるためのものである。この位置決め部３５のうち位置決めとしの機能を有する部位が、フレキシブル基板１１の一の面、例えば、フレキシブル基板１１の表面のうちコリメートレンズ１３の形成されている側の表面に形成されている。この位置決め部３５は、フレキシブル基板１１の法線方向に中心軸を有する筒形状となっており、筒の下面に開口部３５Ａを有している。この開口部３５Ａは、例えば円形状または楕円形状となっている。なお、開口部３５Ａは、位置決め部３５の中心軸を中心とする円形状となっていることが好ましい。また、位置決め部３５の中心軸が、位置決め部１４の中心軸Ｃに重なり合うことが好ましい。この開口部３５Ａは、位置決め部３５の下面において、位置決め部３５の下面の法線と交差する法線を有する環状の傾斜面３５Ｂを有している。この傾斜面３５Ｂは、位置決め部３５の下面において、テーパー状となっており、傾斜面３５Ｂで囲まれた領域（開口部３５Ａ）がオス型コネクタ４０側から見て手前側で広く、奥側で狭くなるように形成されている。この傾斜面３５Ｂは、コリメートレンズ１３の周囲に対応して形成されており、メス型コネクタ３０をオス型コネクタ４０に接続したときに、オス型コネクタ４０の傾斜面４７Ａ（後述）と接触するようになっている。また、この位置決め部３５は、図６、図８に示したように、上面に凹部３５Ｃを有している。この凹部３５Ｃは、フレキシブル基板１１の法線方向に延在する円柱状の窪みであり、オス型コネクタ４０の凸部４７Ｂ（後述）と嵌合することにより、メス型コネクタ３０がオス型コネクタ４０と接触しつつ、位置決め部３５の中心軸を中心として回転するのを防止するようになっている。また、この位置決め部３５は、図６、図８に示したように、筒の下面の外縁に凹部３５Ｃを有している。この凹部３５Ｃは、オス型コネクタ４０の凸部４７Ｂ（後述）と嵌合することにより、メス型コネクタ３０がオス型コネクタ４０と接触しつつ中心軸Ｃを中心として回転するのを防止するようになっている。この位置決め部３５は、さらに、図７に示したように、筒の側面の一部に開口部３５Ｄを有している。この開口部３５Ｄは、オス型コネクタ４０の凸部４７Ｄ（後述）と嵌合することにより、メス型コネクタ３０がオス型コネクタ４０から脱離するのを防止するようになっている。なお、位置決め部３５を射出成型やインサート成型などにより形成した場合には、位置決め部３５の形状誤差は、例えば±５μｍ程度である。また、位置決め部３５の実装精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００５５】
また、位置決め部３５の外縁（傾斜面３５Ｂの周囲）には、図７、図８に示したように、位置決め部３５の上面の外縁から側面を経由し下面の外縁に渡って延在する１または複数の電気配線３７が形成されている。各電気配線３７のうち位置決め部３５の下面に位置する端部が、メス型コネクタ３０をオス型コネクタ４０に接続したときにオス型コネクタ４０の電極パッド４８（後述）と接触して、メス型コネクタ３０側の電気伝送路とオス型コネクタ４０側の電気伝送路とを結合する電極パッドとしての役割を有している。また、各電気配線３７のうち位置決め部３５の上面に位置する端部が、フレキシブル基板１１の表面上に形成された電極パッド（図示せず）と接続される電極パッドとしての役割を有している。
【００５６】
オス型コネクタ４０は、中間基板２１上に、１または複数の発光素子２３と、１または複数の受光素子２４と、コリメートレンズ２６と、位置決め部４７とが設けられたものである。
【００５７】
位置決め部４７は、メス型コネクタ３０をオス型コネクタ４０に接続する際に、オス型コネクタ４０のメス型コネクタ３０に対する位置（光軸ＡＸ１と直交する方向における位置）を決めるためのものである。この位置決め部４７は、中間基板２１の一の面、例えば、中間基板２１の表面のうちコリメートレンズ２６の形成されている側の表面に形成されている。この位置決め部４７は、中間基板２１の法線と交差する法線を有する環状の傾斜面４７Ａを有している。なお、傾斜面４７Ａは、位置決め部４７の中心軸を中心とする環形状となっていることが好ましい。この傾斜面４７Ａは、位置決め部４７においてテーパー状となっており、傾斜面４７Ａで囲まれた領域がメス型コネクタ３０側から見て手前側で狭く、奥側で広くなるように形成されている。この傾斜面４７Ａは、コリメートレンズ２６の周囲に対応して形成されており、メス型コネクタ３０をオス型コネクタ４０に接続したときに、メス型コネクタ３０の傾斜面３５Ｂと接触するようになっている。なお、図６、図７では、位置決め部４７が、発光素子２３および受光素子２４と、中間基板２１との間に設けられている場合が例示されているが、発光素子２３および受光素子２４やコリメートレンズ２６の周囲にだけ形成されていてもよい。また、この位置決め部４７は、図６、図８に示したように、上面に凸部４７Ｂを有している。この凸部４７Ｂは、中間基板２１の法線方向に延在する円柱状の突起であり、メス型コネクタ３０の凹部３５Ｃと嵌合することにより、メス型コネクタ３０がオス型コネクタ４０と接触しつつ中心軸Ｃを中心として回転するのを防止するようになっている。また、この位置決め部４７は、さらに、図７、図９に示したように、その外縁の一部に、中間基板２１の法線方向に突出する爪部４７Ｃを有している。この爪部４７Ｂは中間基板２１の法線方向と交差（直交）する方向に突出する凸部４７Ｄを有しており、凸部４７Ｄがメス型コネクタ３０の開口部３５Ｄと嵌合することにより、メス型コネクタ３０がオス型コネクタ４０から脱離するのを防止するようになっている。この位置決め部４７は、例えばポリイミドからなり、例えば射出成型により形成可能である。なお、位置決め部４７を射出成型やインサート成型などにより形成した場合には、位置決め部４７の形状誤差はリフロー工程での変形も考慮すると、例えば±２０μｍ程度である。また、位置決め部４７の実装精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００５８】
また、位置決め部４７は、中間基板２１に形成された電気配線（図示せず）の端部に接続された電極パッド４８を有している。この電極パッド４８は、メス型コネクタ３０をオス型コネクタ４０に接続したときにメス型コネクタ３０の電気配線３７と接触して、メス型コネクタ３０側の電気伝送路とオス型コネクタ４０側の電気伝送路とを結合するためのものである。この電極パッド４８は、位置決め部４７の表面に露出する露出面を有しており、その露出面が中間基板２１の法線方向から見て傾斜面４７Ａの周囲に形成されている。なお、電極パッド４８のパターン形成精度は、例えば±５μｍ程度である。
【００５９】
本実施の形態の光電伝送デバイス２では、メス型コネクタ３０とオス型コネクタ４０とが互いに接続されたのち、発光素子２３が駆動されると、発光素子２３から光が射出され、その光がコリメートレンズ２６で平行光化される。その後、平行光は、メス型コネクタ３０とオス型コネクタ４０との間の空間（間隙）を伝播すると共に、開口部３５Ａを通過したのち、コリメートレンズ１３に入射する。コリメートレンズ１３に入射した光は、コリメートレンズ１３で光導波路１２の端部に集光され、光導波路１２内を伝播していき、最終的には、その先に接続された一のデバイスに入力される。また、メス型コネクタ３０とオス型コネクタ４０とが互いに接続されたのち、メス型コネクタ３０に接続された一のデバイスから光が伝播してくると、その光がコリメートレンズ１３で平行光化される。その後、平行光は、メス型コネクタ３０とオス型コネクタ４０との間の空間（間隙）を伝播すると共に、開口部３５Ａを通過したのち、コリメートレンズ２６に入射する。コリメートレンズ２６に入射した光は、コリメートレンズ２６で受光素子２４の光受光領域に集光され、受光素子２４内でフォトカレントに変換されたのち、受光素子２４から出力されたフォトカレントが、最終的には、中間基板２１やプリント基板などを介して接続された他のデバイスに入力される。このようにして、光電伝送デバイス２において、一のデバイスと、他のデバイスとの間の情報伝達が光伝送により行われる。さらに、メス型コネクタ３０側に接続された一のデバイスからの電気信号が電気配線１６，３７、電極パッド４８を介して、オス型コネクタ４０側に接続された他のデバイスに伝播したり、その逆に、オス型コネクタ４０に接続された他のデバイスからの電気信号が電極パッド４８、電気配線１６，３７を介して、メス型コネクタ３０側に接続された一のデバイスに伝播したりする。このようにして、光電伝送デバイス２において、一のデバイスと、他のデバイスとの間の情報伝達が電気伝送により行われる。
【００６０】
ところで、本実施の形態では、メス型コネクタ３０とオス型コネクタ４０とを互いに接続したときに、コリメートレンズ１３の周囲に対応して配置された環状の傾斜面３５Ｂと、コリメートレンズ２６の周囲に対応して配置された環状の傾斜面４７Ａとが互いに接触し、位置決め部３５，４７が互いに嵌合する。これにより、メス型コネクタ３０およびオス型コネクタ４０を構成する各部材に形状誤差や実装誤差があった場合であっても、傾斜面３５Ｂで囲まれた領域の中心軸と、傾斜面４７Ａで囲まれた領域の中心軸との位置ずれを小さくすることできる。
【００６１】
例えば、メス型コネクタ３０およびオス型コネクタ４０を構成する各部材の形状誤差や実装誤差を以下のように見積もった場合には、傾斜面３５Ｂの周囲に対応して配置されたコリメートレンズ１３の光軸ＡＸ２と、傾斜面４７Ａの周囲に対応して配置されたコリメートレンズ２６の光軸ＡＸ１との光軸ずれが最大で±６０μｍ程度となる。ここで、本実施の形態では、オス型コネクタ４０とメス型コネクタ３０との間の光伝送はコリメートレンズ１３，２６による平行光によって行われているので、コリメートレンズ１３の光軸ＡＸ２と、コリメートレンズ２６の光軸ＡＸ１との光軸ずれが±６０μｍ程度となった場合であっても、光損失はせいぜい１０％程度に抑えることができ、低損失の光伝送を行うことができる。同様に、傾斜面３５Ｂの周囲に対応して配置された電気配線３７と、傾斜面４７Ａの周囲に対応して配置された電極パッド４８との位置ずれも小さくすることが可能となるので、光電伝送デバイス２において、メス型コネクタ３０とオス型コネクタ４０との間の電気伝送を光伝送と共に行うことができる。
【００６２】
電気配線３７のパターン形成精度                            ：±５μｍ
コリメートレンズ１３と位置決め部３５との間での位置誤差    ：±５μｍ
位置決め部３５の形状誤差                                  ：±５μｍ
位置決め部３５の実装精度                                  ：±１０μｍ
電極パッド４８のパターン形成精度                          ：±５μｍ
発光素子２３、受光素子２４の実装精度                      ：±５μｍ
コリメートレンズ２６と、発光素子２３や受光素子２４との間での位置誤差：ゼロ
位置決め部４７の形状誤差（リフロー工程での変形も考慮）    ：±２０μｍ
位置決め部４７の実装精度                                  ：±５μｍ
合計                                                      ：±６０μｍ
【００６３】
また、本実施の形態では、コリメートレンズ１３，２６は、それぞれ、光通過領域に配置されるものであり、光ファイバのように占有体積を多く必要とするものとは異なるものである。そのため、小さな位置決め部３５，３７の表面上コリメートレンズ１３，２６を多数用いることが可能であり、多バス化に限界がなく、容易に多バス化することができる。また、本実施の形態では、光導波路１２は、発光素子２３や受光素子２４の実装されていないコネクタ（メス型コネクタ３０）に設けられているので、光導波路１２に対して高温プロセスに耐えられる特殊な材料を選択する必要がなく、一般的な材料を用いることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、メス型コネクタ３０とオス型コネクタ４０との接続を中間基板２１の法線方向で行うようにしたので、実装業界に広く浸透しているＩＣソケット構造を位置決め部３５，４７に用いることができる。従って、本実施の形態の光電伝送デバイス２を電子機器に採用するにあたって、性能、信頼性の確認などに膨大な労力を要しないという利点がある。
【００６５】
また、本実施の形態において、中間基板２１をＬＳＩチップ上に直接実装した場合には、発光素子２３や受光素子２４と、ＬＳＩチップとを結合する電気線長を最短にすることができる。これにより、電気信号のノイズ対策やクロストーク対策を行うことが容易となり、光変調速度も向上させることができる。
【００６６】
［適用例］
次に、上記各実施の形態の光電伝送デバイス１，２を、電子機器３に適用した場合について説明する。なお、以下では、代表して、光電伝送デバイス１を電子機器３に適用した場合について説明する。
【００６７】
図１０は、本適用例に係る電子機器３の概略構成を表すものである。この電子機器３は、キーボードなどの操作部３１と、液晶表示装置などの表示部３２と、これら操作部３１および表示部３２を回動可能に連結する連結部３３とを備えたものである。そして、この電子機器３において、光電伝送デバイス１は、デバイス３４とデバイス３５との間の情報伝達を光電伝送により行うためのものであり、図１１に示したように、一のメス型コネクタ２０がデバイス３４に接続されており、他のメス型コネクタ２０がデバイス３５に接続されている。そして、光導波路１１の両端に設けられたオス型コネクタ１０がこれらの２つのメス型コネクタ２０にそれぞれ接続されている。また、光導波路１１およびフレキシブル基板１１は、連結部３３内を挿通して配置されている。
【００６８】
これにより、例えば、デバイス３４に光電伝送デバイス１の一方のメス型コネクタ２０を実装し、デバイス３５に光電伝送デバイス１の他方のメス型コネクタ２０を実装し、メス型コネクタ２０を実装した後のデバイス３４，３５を電子機器３に実装したのち、デバイス３４，３５に実装されているメス型コネクタ２０に対して、光電伝送デバイス１のオス型コネクタ１０を接続するだけで、デバイス３４とデバイス３５との間の情報伝達を光電伝送により行うことが可能な電子機器３を製造することが可能となる。このように、本適用例では、簡単な組立工程を経るだけで、電子機器３を製造することができるので、製造に要する時間やコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光電伝送デバイスの断面構成図である。
【図２】図１の光電伝送デバイスの側面図である。
【図３】図１のオス型コネクタの下面側の平面図である。
【図４】図１のメス型コネクタの上面側の平面図である。
【図５】図１の位置決め部の一変形例の断面構成図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光電伝送デバイスの断面構成図である。
【図７】図６の光電伝送デバイスの側面図である。
【図８】図６のメス型コネクタの下面側の平面図である。
【図９】図７のオス型コネクタの上面側の平面図である。
【図１０】一適用例に係る電子機器の概略構成図である。
【図１１】図１０の光電伝送デバイスの断面構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，２…光電伝送デバイス、３…電子機器、１０，４０…オス型コネクタ、１１…フレキシブル基板、１２…光導波路、１３，２６…コリメートレンズ、１４，１５，２７，３５，４７…位置決め部、１４Ａ，２７Ｂ，３５Ｂ，４７Ａ…傾斜面、１５Ａ，１５Ｄ，２７Ｃ，２７Ｄ，４７Ｂ，４７Ｄ…凸部、１５Ｂ，４７Ｃ…爪部、１５Ｃ，２７Ａ，３５Ａ，３５Ｄ…開口部、１６，２８，３７…電気配線、１７，２１Ａ，４８…電極パッド、２０，３０…メス型コネクタ、２１…中間基板、２２，２５…半田、２３…発光素子、２４…受光素子、３１…操作部、３２…表示部、３３…連結部、３４，３５…デバイス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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