JP2570894B2 - 光接続装置 - Google Patents
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- JP2570894B2 JP2570894B2 JP2228259A JP22825990A JP2570894B2 JP 2570894 B2 JP2570894 B2 JP 2570894B2 JP 2228259 A JP2228259 A JP 2228259A JP 22825990 A JP22825990 A JP 22825990A JP 2570894 B2 JP2570894 B2 JP 2570894B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光を用いて、並列高速に情報を伝送する
ために必要な光接続装置に関するものである。
ために必要な光接続装置に関するものである。
大規模な情報を処理するために、高速に演算を実行す
る計算機の研究が進んでいるが、電気回路を用いた逐次
処理による方法では、すでに性能限界に近づいている。
そこで、スーパーコンピュータやアレイプロセッサな
ど、複数の演算を同時に実行する並列処理アーキテクチ
ャなどの研究が進んでいる。一方、光は、空間的な広が
りを持ち、その物理的な性質は互いに干渉し合わないた
め、光を用いた演算は並列性に優れている。このような
並列演算には、並列に配列されたデータ間の光接続が重
要である。このような光接続法として、従来、ホログラ
ムやプリズムを用いて光を偏向させる方法が一般的であ
った。しかし、このような光偏向素子は、設計や製作が
難しく、また、他の光機能素子と組合せる場合の光学系
が複雑であった。このような欠点を解決するために、最
近になって、レンズの結像を用いた光接続法が提案され
た。この方法の詳細は、例えば、雑誌「オプティカルコ
ンピューティング ′88ダイジェスト（Optcal Computi
ng ′88 Digest）」に掲載された論文「パーフェクトシ
ャッフルの光学系（Geometries for Optical Implement
ations of the Perfect Schuffle）」に述べられてい
る。この方法は、レンズのみを用いての光の接続を行っ
ているが、汎用性に乏しく、特別な接続に限られてい
た。また、システム的な検討も不十分で、面内に配列さ
れたデータを任意の位置へ分岐させる方法が、不明確で
あった。このように、従来の接続法を光で実現するため
には、光学系が複雑になるか、あるいは、面内に配列さ
れたデータを任意の位置へ分岐させることが容易でなか
った。
る計算機の研究が進んでいるが、電気回路を用いた逐次
処理による方法では、すでに性能限界に近づいている。
そこで、スーパーコンピュータやアレイプロセッサな
ど、複数の演算を同時に実行する並列処理アーキテクチ
ャなどの研究が進んでいる。一方、光は、空間的な広が
りを持ち、その物理的な性質は互いに干渉し合わないた
め、光を用いた演算は並列性に優れている。このような
並列演算には、並列に配列されたデータ間の光接続が重
要である。このような光接続法として、従来、ホログラ
ムやプリズムを用いて光を偏向させる方法が一般的であ
った。しかし、このような光偏向素子は、設計や製作が
難しく、また、他の光機能素子と組合せる場合の光学系
が複雑であった。このような欠点を解決するために、最
近になって、レンズの結像を用いた光接続法が提案され
た。この方法の詳細は、例えば、雑誌「オプティカルコ
ンピューティング ′88ダイジェスト（Optcal Computi
ng ′88 Digest）」に掲載された論文「パーフェクトシ
ャッフルの光学系（Geometries for Optical Implement
ations of the Perfect Schuffle）」に述べられてい
る。この方法は、レンズのみを用いての光の接続を行っ
ているが、汎用性に乏しく、特別な接続に限られてい
た。また、システム的な検討も不十分で、面内に配列さ
れたデータを任意の位置へ分岐させる方法が、不明確で
あった。このように、従来の接続法を光で実現するため
には、光学系が複雑になるか、あるいは、面内に配列さ
れたデータを任意の位置へ分岐させることが容易でなか
った。
この発明の目的は、面内に配列されたデータを任意の
位置へ、セルフルーティングに分岐させるために必要な
光接続装置を提供することにある。
位置へ、セルフルーティングに分岐させるために必要な
光接続装置を提供することにある。
第１の発明の光接続装置は、 複数の光源がピッチａでマトリクス状に配列されてい
るアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレイ光源と同
じピッチで配列されている受光素子アレイと、前記アレ
イ光源の像を前記受光素子アレイに結像させる複数個の
レンズが配列されているレンズアレイとを有する光接続
層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面
を複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上
の整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N
/2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内のレ
ンズの配列ピッチが、（2n-k+1＋１）a/（2n-k＋１）で
あることを特徴とする。
るアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレイ光源と同
じピッチで配列されている受光素子アレイと、前記アレ
イ光源の像を前記受光素子アレイに結像させる複数個の
レンズが配列されているレンズアレイとを有する光接続
層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面
を複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上
の整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N
/2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内のレ
ンズの配列ピッチが、（2n-k+1＋１）a/（2n-k＋１）で
あることを特徴とする。
第２の発明の光接続装置は、 複数の光源がピッチａでマトリクス状に配列されてい
るアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレイ光源と同
じピッチで配列されている受光素子アレイと、前記アレ
イ光源の像を前記受光素子アレイに結像させる複数個の
レンズが配列されているレンズアレイとを有する光接続
層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面
を複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上
の整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N
/2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内の最
も中心にあるレンズの配列ピッチが、（2n-k＋３）a/
（2n-k＋１）であり、前記各レンズ群内のその他のレン
ズのピッチが2aであることを特徴とする。
るアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレイ光源と同
じピッチで配列されている受光素子アレイと、前記アレ
イ光源の像を前記受光素子アレイに結像させる複数個の
レンズが配列されているレンズアレイとを有する光接続
層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面
を複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上
の整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N
/2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内の最
も中心にあるレンズの配列ピッチが、（2n-k＋３）a/
（2n-k＋１）であり、前記各レンズ群内のその他のレン
ズのピッチが2aであることを特徴とする。
第３の発明の光接続装置は、 複数の光源がピッチａでマトリクス状に配列されてい
るアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレイ光源と同
じピッチで配列されている受光素子アレイと、前記アレ
イ光源の像を前記受光素子アレイに結像させる複数個の
レンズが配列されているレンズアレイとを有する光接続
層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面
を複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上
の整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N
/2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内の最
も中心にあるレンズの配列ピッチが、（３・2n-k−１）
a/（2n-k＋１）であり、前記各レンズ群内のその他のレ
ンズのピッチが（2n-k+1−１）a/（2n-k＋１）であるこ
とを特徴とする。
るアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレイ光源と同
じピッチで配列されている受光素子アレイと、前記アレ
イ光源の像を前記受光素子アレイに結像させる複数個の
レンズが配列されているレンズアレイとを有する光接続
層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面
を複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上
の整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N
/2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内の最
も中心にあるレンズの配列ピッチが、（３・2n-k−１）
a/（2n-k＋１）であり、前記各レンズ群内のその他のレ
ンズのピッチが（2n-k+1−１）a/（2n-k＋１）であるこ
とを特徴とする。
この発明の原理を、第４図から第12図を用いて説明す
る。第４図は、複数の光源が所定のピッチでマトリクス
状に配列されているアレイ光源61と、アレイ光源61の光
源と同じピッチで受光素子が配列されている受光素子ア
レイ63と、レンズアレイ62からなる本発明の光接続装置
を横から見た図である。本発明では、アレイ光源61にお
ける光源の発光点を連ねてなる面を入力面51とし、受光
素子アレイ63における受光素子の受光面を連ねてなる面
を出力面53とする。それら入力面51と出力面53から等距
離の位置に、これら入出力面における素子の配列ピッチ
の２倍のピッチでレンズが配列されているレンズ面52を
配置する。レンズ面52は、レンズアレイ62におけるレン
ズの中心点を連ねた面である。入力面51の各光源から出
射した光は、レンズによって、各受光素子上に集光され
る。入力面51,レンズ面52,出力面53の間隔およびレンズ
のピッチを変えることによって、集光の位置を変えるこ
とができる。
る。第４図は、複数の光源が所定のピッチでマトリクス
状に配列されているアレイ光源61と、アレイ光源61の光
源と同じピッチで受光素子が配列されている受光素子ア
レイ63と、レンズアレイ62からなる本発明の光接続装置
を横から見た図である。本発明では、アレイ光源61にお
ける光源の発光点を連ねてなる面を入力面51とし、受光
素子アレイ63における受光素子の受光面を連ねてなる面
を出力面53とする。それら入力面51と出力面53から等距
離の位置に、これら入出力面における素子の配列ピッチ
の２倍のピッチでレンズが配列されているレンズ面52を
配置する。レンズ面52は、レンズアレイ62におけるレン
ズの中心点を連ねた面である。入力面51の各光源から出
射した光は、レンズによって、各受光素子上に集光され
る。入力面51,レンズ面52,出力面53の間隔およびレンズ
のピッチを変えることによって、集光の位置を変えるこ
とができる。
第１の発明によれば、例えば、入力面51からレンズ面
52までの距離とレンズ面52から出力面53までの距離との
比を、1:4にして、レンズのピッチを、入力面の光源の
ピッチの1.8倍にすると、第５図に示すような光配線が
実現される。第５図の光軸の部分だけを取り出すと、第
６図に示す配線が得られる。これは、第７図に示すよう
な、ベースラインネットワークを構成している２−シャ
ッフル配線を３次元に展開し、４組のペアの出力先を反
転させたものである。これらの配線をシステムで用いる
場合には、図上の四角形が１つのスイッチに相当する。
従って、各スイッチの出力先を、２−シャッフル配線の
出力先が反転されるように、あらかじめ決めておけば、
この発明の装置に、２−シャッフル配線と同等の機能を
持たせることができる。シャッフル配線の詳細は、例え
ば、雑誌「アイトリプルイー トランザクション オブ
コンピュータ（IEEE Transaction of Computer）」19
71年,C−20巻,153〜161頁に記載の論文「パーフェクト
シャッフルを用いた並列処理（Parallel Processing wi
th Perfect Shuffle）」に述べられている。
52までの距離とレンズ面52から出力面53までの距離との
比を、1:4にして、レンズのピッチを、入力面の光源の
ピッチの1.8倍にすると、第５図に示すような光配線が
実現される。第５図の光軸の部分だけを取り出すと、第
６図に示す配線が得られる。これは、第７図に示すよう
な、ベースラインネットワークを構成している２−シャ
ッフル配線を３次元に展開し、４組のペアの出力先を反
転させたものである。これらの配線をシステムで用いる
場合には、図上の四角形が１つのスイッチに相当する。
従って、各スイッチの出力先を、２−シャッフル配線の
出力先が反転されるように、あらかじめ決めておけば、
この発明の装置に、２−シャッフル配線と同等の機能を
持たせることができる。シャッフル配線の詳細は、例え
ば、雑誌「アイトリプルイー トランザクション オブ
コンピュータ（IEEE Transaction of Computer）」19
71年,C−20巻,153〜161頁に記載の論文「パーフェクト
シャッフルを用いた並列処理（Parallel Processing wi
th Perfect Shuffle）」に述べられている。
このように、レンズから出力面までの距離を、レンズ
から入力面までの距離のN/2倍（Ｎは２以上の整数）に
し、レンズのピッチを光源のピッチの２（Ｎ＋１）／
（Ｎ＋２）倍にし、レンズの焦点距離を、入力面から出
力面までの距離のN/（Ｎ＋２）倍にすれば、任意の２−
シャッフル配線が実現される。このような２−シャッフ
ル配線を多段に接続し、ｋ段目の配線の大きさを、ｎ＝
log2Nとして、2n-k+1とすれば、第８図に示すベースラ
インネットワークが構成される。
から入力面までの距離のN/2倍（Ｎは２以上の整数）に
し、レンズのピッチを光源のピッチの２（Ｎ＋１）／
（Ｎ＋２）倍にし、レンズの焦点距離を、入力面から出
力面までの距離のN/（Ｎ＋２）倍にすれば、任意の２−
シャッフル配線が実現される。このような２−シャッフ
ル配線を多段に接続し、ｋ段目の配線の大きさを、ｎ＝
log2Nとして、2n-k+1とすれば、第８図に示すベースラ
インネットワークが構成される。
第２の発明によれば、レンズから出力面までの距離
を、レンズから入力面までの距離のN/2倍にし、最も中
心にあるレンズのピッチを光源のピッチの（Ｎ＋６）／
（Ｎ＋２）倍にし、他のレンズのピッチを光源のピッチ
の２倍に変えれば、第９図のような配線が実現される。
これは、第10図に示すような、バンヤンネットワークの
各層を構成しているバタフライ配線と等価である。バン
ヤンネットワークの詳細は、例えば、雑誌「プロシーデ
ィング ファースト アンニュアル シンポジウム オ
ブ コンピュータ アーキテクチャ（Proceeding 1st A
nnual Symposium of Computer Architecture）」1975
年,21〜28頁に記載の論文「並列処理システムを接続す
るためのバンヤンネットワーク（Banyan Networks for
Partitioning multiprocessor systems）」に述べられ
ている。このようなバタフライ配線を多段に接続し、ｋ
段目の配線の大きさを、ｎ＝log2Nとして、2n-k+1とす
れば、第11図に示すバンヤンネットワークが構成され
る。
を、レンズから入力面までの距離のN/2倍にし、最も中
心にあるレンズのピッチを光源のピッチの（Ｎ＋６）／
（Ｎ＋２）倍にし、他のレンズのピッチを光源のピッチ
の２倍に変えれば、第９図のような配線が実現される。
これは、第10図に示すような、バンヤンネットワークの
各層を構成しているバタフライ配線と等価である。バン
ヤンネットワークの詳細は、例えば、雑誌「プロシーデ
ィング ファースト アンニュアル シンポジウム オ
ブ コンピュータ アーキテクチャ（Proceeding 1st A
nnual Symposium of Computer Architecture）」1975
年,21〜28頁に記載の論文「並列処理システムを接続す
るためのバンヤンネットワーク（Banyan Networks for
Partitioning multiprocessor systems）」に述べられ
ている。このようなバタフライ配線を多段に接続し、ｋ
段目の配線の大きさを、ｎ＝log2Nとして、2n-k+1とす
れば、第11図に示すバンヤンネットワークが構成され
る。
第３の発明によれば、また、レンズから出力面までの
距離を、レンズから入力面までの距離のN/2倍にし、最
も中心にあるレンズのピッチを光源のピッチの（3N−
２）／（Ｎ＋２）倍にし、他のレンズのピッチを光源の
ピッチの２（Ｎ−２）／（Ｎ＋２）倍に変えれば、第12
図のような配線が実現される。これは、第13図に示すよ
うな、クロスオーバネットワークの各層を構成している
配線と等価である。クロスオーバネットワークの詳細
は、例えば、コンピュータ・サイエンス社（Computer S
cience Press）1981年発行の著書「バンヤン/FFTネット
ワークコンパクトなレイアウト（Compact Layouts of B
anyan/FFT Networks）」に述べられている。このような
シャッフルを多段に接続し、ｋ段目の配線の大きさを、
ｎ＝log2Nとして、2n-k+1とすれば、第14図に示すベー
スラインネットワークを構成できる。
距離を、レンズから入力面までの距離のN/2倍にし、最
も中心にあるレンズのピッチを光源のピッチの（3N−
２）／（Ｎ＋２）倍にし、他のレンズのピッチを光源の
ピッチの２（Ｎ−２）／（Ｎ＋２）倍に変えれば、第12
図のような配線が実現される。これは、第13図に示すよ
うな、クロスオーバネットワークの各層を構成している
配線と等価である。クロスオーバネットワークの詳細
は、例えば、コンピュータ・サイエンス社（Computer S
cience Press）1981年発行の著書「バンヤン/FFTネット
ワークコンパクトなレイアウト（Compact Layouts of B
anyan/FFT Networks）」に述べられている。このような
シャッフルを多段に接続し、ｋ段目の配線の大きさを、
ｎ＝log2Nとして、2n-k+1とすれば、第14図に示すベー
スラインネットワークを構成できる。
以下、この発明の実施例を説明する。
第１図は、第１の発明の光接続装置を、８×８の接続
の場合に適用した一例を示す斜視図である。この演算装
置は、例えば半導体レーザ等の光源が、８×８個のマト
リクス状に配列されたアレイ光源1,5と、例えば、屈折
率分布型マイクロレンズアレイ等が、４×４個のマトリ
クス状に配列されているレンズアレイ2,6と、例えば、
シリコンフォトダイオード等の受光素子が、アレイ光源
と同様に配列された受光素子アレイ3,7と、アレイ光源
1,5を駆動する電圧を印加する回路からなる光源駆動装
置4,8と、４入力４出力のクロスバスイッチを４×４個
有するスイッチアレイ9,10から構成される。光源駆動装
置4,8によって電圧を印加されて発光したアレイ光源1,5
から出射した光は、レンズアレイ2,6によって受光素子
アレイ3,7の各素子に集光する。
の場合に適用した一例を示す斜視図である。この演算装
置は、例えば半導体レーザ等の光源が、８×８個のマト
リクス状に配列されたアレイ光源1,5と、例えば、屈折
率分布型マイクロレンズアレイ等が、４×４個のマトリ
クス状に配列されているレンズアレイ2,6と、例えば、
シリコンフォトダイオード等の受光素子が、アレイ光源
と同様に配列された受光素子アレイ3,7と、アレイ光源
1,5を駆動する電圧を印加する回路からなる光源駆動装
置4,8と、４入力４出力のクロスバスイッチを４×４個
有するスイッチアレイ9,10から構成される。光源駆動装
置4,8によって電圧を印加されて発光したアレイ光源1,5
から出射した光は、レンズアレイ2,6によって受光素子
アレイ3,7の各素子に集光する。
このとき、アレイ光源１の配列ピッチをａとすると、
レンズアレイ２におけるレンズは、1.8aのピッチで配列
されている。アレイ光源１から受光素子アレイ３までの
距離をｂとすると、レンズの焦点距離は、0.8bである。
このレンズは、アレイ光源１からb/5、受光素子アレイ
３から4b/5の位置にある。このような構成によって、ア
レイ光源１の発光素子から出射した光は、３次元的な２
−シャッフル配線の規則に従って、受光素子上に集光さ
れる。受光素子によって検出した信号は、スイッチアレ
イ９によってスイッチングされる。この信号によって、
アレイ光源５の発光素子が発光する。
レンズアレイ２におけるレンズは、1.8aのピッチで配列
されている。アレイ光源１から受光素子アレイ３までの
距離をｂとすると、レンズの焦点距離は、0.8bである。
このレンズは、アレイ光源１からb/5、受光素子アレイ
３から4b/5の位置にある。このような構成によって、ア
レイ光源１の発光素子から出射した光は、３次元的な２
−シャッフル配線の規則に従って、受光素子上に集光さ
れる。受光素子によって検出した信号は、スイッチアレ
イ９によってスイッチングされる。この信号によって、
アレイ光源５の発光素子が発光する。
レンズアレイ６は、２×２のレンズ群に分割されてお
り、これらのレンズ群は、4aのピッチで配列されてお
り、各レンズは、5a/3のピッチで配列されている。レン
ズの焦点距離は、0.8bで、このレンズは、アレイ光源５
からb/5、受光素子アレイ７から4b/5の位置にある。こ
のような構成によって、アレイ光源５の発光素子から出
射した光は、３次元的な２−シャッフル配線の規則に従
って、受光素子上に集光される。受光素子によって検出
した信号は、スイッチアレイ10によってスイッチングさ
れる。
り、これらのレンズ群は、4aのピッチで配列されてお
り、各レンズは、5a/3のピッチで配列されている。レン
ズの焦点距離は、0.8bで、このレンズは、アレイ光源５
からb/5、受光素子アレイ７から4b/5の位置にある。こ
のような構成によって、アレイ光源５の発光素子から出
射した光は、３次元的な２−シャッフル配線の規則に従
って、受光素子上に集光される。受光素子によって検出
した信号は、スイッチアレイ10によってスイッチングさ
れる。
第２図は、第２の発明の光接続装置を、８×８の接続
の場合に適用した一例を示す斜視図である。この演算装
置は、例えば半導体レーザ等の光源が、８×８個のマト
リクス状に配列されたアレイ光源1,5と、例えば、屈折
率分布型マイクロレンズアレイ等が、４×４個のマトリ
クス状に配列されているレンズアレイ12,16と、例え
ば、シリコンフォトダイオード等の受光素子が、アレイ
光源と同様に配列された受光素子アレイ3,7と、アレイ
光源1,5を駆動する電圧を印加する回路からなる光源駆
動装置4,8と、４入力４出力のクロスバスイッチを４×
４個有するスイッチアレイ9,10から構成される。光源駆
動装置4,8によって電圧を印加されて発光したアレイ光
源1,5から出射した光は、レンズアレイ12,16によって受
光素子アレイ3,7の各素子に集光する。
の場合に適用した一例を示す斜視図である。この演算装
置は、例えば半導体レーザ等の光源が、８×８個のマト
リクス状に配列されたアレイ光源1,5と、例えば、屈折
率分布型マイクロレンズアレイ等が、４×４個のマトリ
クス状に配列されているレンズアレイ12,16と、例え
ば、シリコンフォトダイオード等の受光素子が、アレイ
光源と同様に配列された受光素子アレイ3,7と、アレイ
光源1,5を駆動する電圧を印加する回路からなる光源駆
動装置4,8と、４入力４出力のクロスバスイッチを４×
４個有するスイッチアレイ9,10から構成される。光源駆
動装置4,8によって電圧を印加されて発光したアレイ光
源1,5から出射した光は、レンズアレイ12,16によって受
光素子アレイ3,7の各素子に集光する。
このとき、アレイ光源１の配列ピッチをａとすると、
レンズアレイ12における最も中心のレンズは、1.2aのピ
ッチで配列されており、その他のレンズは2aのピッチで
配列されている。アレイ光源１から受光素子アレイ３ま
での距離をｂとすると、レンズの焦点距離は、0.8bであ
る。このレンズは、アレイ光源１からb/5、受光素子ア
レイ３から4b/5の位置にある。このような構成によっ
て、アレイ光源１の発光素子から出射した光は、３次元
的なバタフライ配線の規則に従って、受光素子上に集光
される。受光素子によって検出した信号は、スイッチア
レイ９によってスイッチングされる。この信号によっ
て、アレイ光源５の発光素子が発光する。
レンズアレイ12における最も中心のレンズは、1.2aのピ
ッチで配列されており、その他のレンズは2aのピッチで
配列されている。アレイ光源１から受光素子アレイ３ま
での距離をｂとすると、レンズの焦点距離は、0.8bであ
る。このレンズは、アレイ光源１からb/5、受光素子ア
レイ３から4b/5の位置にある。このような構成によっ
て、アレイ光源１の発光素子から出射した光は、３次元
的なバタフライ配線の規則に従って、受光素子上に集光
される。受光素子によって検出した信号は、スイッチア
レイ９によってスイッチングされる。この信号によっ
て、アレイ光源５の発光素子が発光する。
レンズアレイ16は、２×２のレンズ群に分割されてお
り、これらのレンズ群は、4aのピッチで配列されてお
り、各レンズ群の中のレンズは、5a/3のピッチで配列さ
れている。レンズの焦点距離は、0.8bで、このレンズ
は、アレイ光源５からb/5、受光素子アレイ７から4b/5
の位置にある。このような構成によって、アレイ光源５
の発光素子から出射した光は、３次元的なバタフライ配
線の規則に従って、受光素子上に集光される。受光素子
によって検出した信号は、スイッチアレイ10によってス
イッチングされる。
り、これらのレンズ群は、4aのピッチで配列されてお
り、各レンズ群の中のレンズは、5a/3のピッチで配列さ
れている。レンズの焦点距離は、0.8bで、このレンズ
は、アレイ光源５からb/5、受光素子アレイ７から4b/5
の位置にある。このような構成によって、アレイ光源５
の発光素子から出射した光は、３次元的なバタフライ配
線の規則に従って、受光素子上に集光される。受光素子
によって検出した信号は、スイッチアレイ10によってス
イッチングされる。
第３図は、第３の発明の光接続装置を、８×８の接続
の場合に適用した一例を示す斜視図である。この演算装
置は、例えば半導体レーザ等の光源が、８×８個のマト
リクス状に配列されたアレイ光源1,5と、例えば、屈折
率分布型マイクロレンズアレイ等が、４×４個のマトリ
クス状に配列されているレンズアレイ22,26と、例え
ば、シリコンフォトダイオード等の受光素子が、アレイ
光源と同様に配列された受光素子アレイ3,7と、アレイ
光源1,5を駆動する電圧を印加する回路からなる光源駆
動装置4,8と、４入力４出力のクロスバスイッチを４×
４個有するスイッチアレイ9,10から構成される。光源駆
動装置4,8によって電圧を印加されて発光したアレイ光
源1,5から出射した光は、レンズアレイ22,26によって受
光素子アレイ3,7の各素子に集光する。
の場合に適用した一例を示す斜視図である。この演算装
置は、例えば半導体レーザ等の光源が、８×８個のマト
リクス状に配列されたアレイ光源1,5と、例えば、屈折
率分布型マイクロレンズアレイ等が、４×４個のマトリ
クス状に配列されているレンズアレイ22,26と、例え
ば、シリコンフォトダイオード等の受光素子が、アレイ
光源と同様に配列された受光素子アレイ3,7と、アレイ
光源1,5を駆動する電圧を印加する回路からなる光源駆
動装置4,8と、４入力４出力のクロスバスイッチを４×
４個有するスイッチアレイ9,10から構成される。光源駆
動装置4,8によって電圧を印加されて発光したアレイ光
源1,5から出射した光は、レンズアレイ22,26によって受
光素子アレイ3,7の各素子に集光する。
このとき、アレイ光源１の配列ピッチをａとすると、
レンズアレイ22における最も中心のレンズは、11a/8の
ピッチで配列されており、その他のレンズは1.4aのピッ
チで配列されている。アレイ光源１から受光素子アレイ
３までの距離をｂとすると、レンズの焦点距離は、0.8b
である。このレンズは、アレイ光源１からb/5、受光素
子アレイ３から4b/5の位置にある。このような構成によ
って、アレイ光源１の発光素子から出射した光は、３次
元的なクロス配線の規則に従って、受光素子上に集光さ
れる。受光素子によって検出した信号は、スイッチアレ
イ９によってスイッチングされる。この信号によって、
アレイ光源５の発光素子が発光する。
レンズアレイ22における最も中心のレンズは、11a/8の
ピッチで配列されており、その他のレンズは1.4aのピッ
チで配列されている。アレイ光源１から受光素子アレイ
３までの距離をｂとすると、レンズの焦点距離は、0.8b
である。このレンズは、アレイ光源１からb/5、受光素
子アレイ３から4b/5の位置にある。このような構成によ
って、アレイ光源１の発光素子から出射した光は、３次
元的なクロス配線の規則に従って、受光素子上に集光さ
れる。受光素子によって検出した信号は、スイッチアレ
イ９によってスイッチングされる。この信号によって、
アレイ光源５の発光素子が発光する。
レンズアレイ26は、２×２のレンズ群に分割されてお
り、これらのレンズ群は、4aのピッチで配列されてお
り、各レンズ群の中のレンズは、5a/3のピッチで配列さ
れている。レンズの焦点距離は、0.8bで、このレンズ
は、アレイ光源５からb/5、受光素子アレイ７から4b/5
の位置にある。このような構成によって、アレイ光源５
の発光素子から出射した光は、３次元的なクロス配線の
規則に従って、受光素子上に集光される。受光素子によ
って検出した信号は、スイッチアレイ10によってスイッ
チングされる。
り、これらのレンズ群は、4aのピッチで配列されてお
り、各レンズ群の中のレンズは、5a/3のピッチで配列さ
れている。レンズの焦点距離は、0.8bで、このレンズ
は、アレイ光源５からb/5、受光素子アレイ７から4b/5
の位置にある。このような構成によって、アレイ光源５
の発光素子から出射した光は、３次元的なクロス配線の
規則に従って、受光素子上に集光される。受光素子によ
って検出した信号は、スイッチアレイ10によってスイッ
チングされる。
この発明の光接続装置を用いれば、面内に配列された
データを任意の位置へ、セルフルーティングに分岐させ
るネットワークが実現される。
データを任意の位置へ、セルフルーティングに分岐させ
るネットワークが実現される。
第１図は、第１の発明の光接続装置の一実施例を説明す
るための図、 第２図は、第２の発明の光接続装置の一実施例を説明す
るための図、 第３図は、第３の発明の光接続装置の一実施例を説明す
るための図、 第４図は、この発明の光接続装置の原理を説明するため
の図、 第５図は、第１の発明の光接続装置の光路を示す図、 第６図は、第１の発明の光接続装置を用いて実現できる
配線を示した図、 第７図は、２−シャッフル配線を示した図、 第８図は、ベースラインネットワークの構成を示した
図、 第９図は、第２の発明の光接続装置を用いて実現できる
配線を示した図、 第10図は、バタフライ配線を示した図、 第11図は、バンヤンネットワークの構成を示した図、 第12図は、第３の発明の光接続装置を用いて実現できる
配線を示した図、 第13図は、クロス配線を示した図、 第14図は、クロスオーバネットワークの構成を示した図
である。 1,5,61……アレイ光源 2,12,22, 6,16,26,62……レンズアレイ 3,7,63……受光素子アレイ 4,8……光源駆動装置 9,10……スイッチアレイ 51……入力面 52……レンズ面 53……出力面
るための図、 第２図は、第２の発明の光接続装置の一実施例を説明す
るための図、 第３図は、第３の発明の光接続装置の一実施例を説明す
るための図、 第４図は、この発明の光接続装置の原理を説明するため
の図、 第５図は、第１の発明の光接続装置の光路を示す図、 第６図は、第１の発明の光接続装置を用いて実現できる
配線を示した図、 第７図は、２−シャッフル配線を示した図、 第８図は、ベースラインネットワークの構成を示した
図、 第９図は、第２の発明の光接続装置を用いて実現できる
配線を示した図、 第10図は、バタフライ配線を示した図、 第11図は、バンヤンネットワークの構成を示した図、 第12図は、第３の発明の光接続装置を用いて実現できる
配線を示した図、 第13図は、クロス配線を示した図、 第14図は、クロスオーバネットワークの構成を示した図
である。 1,5,61……アレイ光源 2,12,22, 6,16,26,62……レンズアレイ 3,7,63……受光素子アレイ 4,8……光源駆動装置 9,10……スイッチアレイ 51……入力面 52……レンズ面 53……出力面
Claims (3)
- 【請求項１】複数の光源がピッチａでマトリクス状に配
列されているアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレ
イ光源と同じピッチで配列されている受光素子アレイ
と、前記アレイ光源の像を前記受光素子アレイに結像さ
せる複数個のレンズが配列されているレンズアレイとを
有する光接続層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面を
複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上の
整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N/
2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内のレ
ンズの配列ピッチが、（2n-k+1＋１）a/（2n-k＋１）で
あることを特徴とする光接続装置。 - 【請求項２】複数の光源がピッチａでマトリクス状に配
列されているアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレ
イ光源と同じピッチで配列されている受光素子アレイ
と、前記アレイ光源の像を前記受光素子アレイに結像さ
せる複数個のレンズが配列されているレンズアレイとを
有する光接続層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面を
複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上の
整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N/
2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内の最
も中心にあるレンズの配列ピッチが、（2n-k＋３）a/
（2n-k＋１）であり、前記各レンズ群内のその他のレン
ズのピッチが2aであることを特徴とする光接続装置。 - 【請求項３】複数の光源がピッチａでマトリクス状に配
列されているアレイ光源と、複数の受光素子が前記アレ
イ光源と同じピッチで配列されている受光素子アレイ
と、前記アレイ光源の像を前記受光素子アレイに結像さ
せる複数個のレンズが配列されているレンズアレイとを
有する光接続層と、 複数個のスイッチが面内に配列されているスイッチ面を
複数個有し、 前記各光接続層のアレイ光源がＮ×Ｎ個（Ｎは２以上の
整数）配列され、かつ、前記レンズが、（N/2）×（N/
2）個配列されている場合、前記アレイ光源における前
記光源の発光点面を連ねた平面を入力面とし、前記受光
素子アレイにおける前記受光素子の受光面を連ねた平面
を出力面とし、前記レンズアレイにおける前記レンズの
中心点を連ねた平面をレンズ面とする時、前記光接続層
のｋ層目のレンズ面は、入力面までの距離と出力面まで
の距離の比が、ｎ＝log2Nとして、1:2n-kである位置に
あり、かつ、前記アレイ光源における前記光源の配列ピ
ッチをａとして、前記レンズアレイにおいて、前記レン
ズアレイを同数の複数個のレンズ群に分割し、前記レン
ズ群を2n-k+1aの間隔で配列し、前記各レンズ群内の最
も中心にあるレンズの配列ピッチが、（３・2n-k−１）
a/（2n-k＋１）であり、前記各レンズ群内のその他のレ
ンズのピッチが（2n-k+1−１）a/（2n-k＋１）であるこ
とを特徴とする光接続装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228259A JP2570894B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 光接続装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228259A JP2570894B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 光接続装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04110815A JPH04110815A (ja) | 1992-04-13 |
| JP2570894B2 true JP2570894B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=16873670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2228259A Expired - Fee Related JP2570894B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 光接続装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570894B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5612821A (en) * | 1995-06-15 | 1997-03-18 | United Technologies Corporation | Micro lens system for controlling an optical beam pattern |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2228259A patent/JP2570894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04110815A (ja) | 1992-04-13 |
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Legal Events
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