JP2830761B2 - 並列光信号伝送装置および位置合わせ方法 - Google Patents

並列光信号伝送装置および位置合わせ方法

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JP2830761B2 JP7009848A JP984895A JP2830761B2 JP 2830761 B2 JP2830761 B2 JP 2830761B2 JP 7009848 A JP7009848 A JP 7009848A JP 984895 A JP984895 A JP 984895A JP 2830761 B2 JP2830761 B2 JP 2830761B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高並列な光情報伝送や
光情報処理に用いられる並列光信号伝送装置に関し特に
イメージファイバを用いた並列光信号伝送装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来の並列光信号伝送装置として、図5
のようにファイバをアレイ状に整列させた2次元光ファ
イバアレイ40を、スペーサフレーム41、平板マイク
ロレンズアレイ42を介して発光素子アレイあるいは受
光素子アレイと接続する光ファイバアレイ伝送装置があ
る(電子情報通信学会1993年春季大会C−27
0)。2次元光ファイバアレイ40、スペーサフレーム
41、平板マイクロレンズアレイ42、発光素子アレイ
あるいは受光素子アレイは互いに光軸が一致するよう一
つのガイドフレームに対して高精度に位置調整される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例の光ファイ
バアレイ伝送装置では、ファイバアレイの両端で多数の
光ファイバをあらかじめ高精度に整列させておく必要が
あるうえに、これと平板マイクロレンズアレイ、発光素
子アレイあるいは受光素子アレイを精度よく位置調整す
るための調整機構を設ける必要があり、接続部が複雑で
高精度の部品が多数要求される。また両端で個別に発光
素子アレイおよび受光素子アレイと位置調整しなくては
ならないため、接続の位置調整が二度必要であり、調整
コストがかかる。このため、発光部および受光部をファ
イバを含めて小型化、低コスト化することが困難とな
る。
【0004】本発明の目的は、発光部および受光部をフ
ァイバを含めて小型化、低コスト化し、しかも双方の位
置調整を容易とすることにある。特に並列光伝送部を一
本のファイバで行うことにより、光伝送部の軽量化、簡
素化、低コスト化を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の並列光信号伝送
装置は2次元発光素子アレイと、2次元受光素子アレイ
とがイメージファイバを介して光接続され、前記イメー
ジファイバの途中に配置された光分岐手段と、前記光分
岐手段によりイメージファイバから取り出された光を受
ける固体撮像素子と、固体撮像素子の画像を映すモニタ
とを有することを特徴とする。また前記2次元発光素子
アレイおよび前記2次元受光素子アレイが2次元発光受
光素子アレイであることを特徴とする。
【0006】本発明の並列光信号伝送装置の位置合わせ
方法は前記イメージファイバの途中に配置された光分岐
手段により、前記2次元発光素子アレイあるいは前記2
次元受光素子アレイからの画像を固体撮像素子に入射さ
せ、モニタすることにより、イメージファイバを介した
2次元発光素子アレイと2次元受光素子アレイの位置合
わせを行うことを特徴とする。
【0007】本発明の並列光信号伝送装置は2次元発光
素子アレイと1次元光展開コネクタと前記2次元発光素
子アレイの出射光を1次元光展開コネクタに伝送するイ
メージファイバとからなる並列光信号送信部を複数有
し、2次元光圧縮コネクタと受光素子と前記2次元光圧
縮コネクタの光を前記受光素子へ伝送する1心の光ファ
イバとからなる光信号受信部を複数有し、前記1次元光
展開コネクタと2次元光圧縮コネクタが光ソケットに対
して互いに直交方向に接続されていることを特徴とす
る。
【0008】さらに前記イメージファイバと前記1次元
光展開コネクタとの位置調節を行う微調素子が配置され
ている。
【0009】
【作用】本発明の並列光信号伝送装置では、必要とする
配線数に対して十分多数のファイバをあらかじめ整列さ
せたイメージファイバを用いるため、発光部および受光
部でのファイバへの接続部が比較的簡単に調整でき、こ
の部分を小型化、低コスト化可能にしている。イメージ
ファイバの途中に位置調整モニター用の光学系を挿入す
ることにより、モニタを見ながら両端の画像を一致させ
ることができるので、単にイメージファイバを用いて接
続した場合に比べてさらに発光部と受光部間の位置調整
が必要となる。また、両方の位置合わせを一度に行うこ
ともできる。
【0010】また本発明の並列光信号伝送装置では送信
側にはイメージファイバ、受信側には一心の光ファイバ
を用い、送信側と受信側の中間部に再配列および集光用
の光学系を挿入することにより、ファイバへの接続部が
比較的簡単に調整でき、この部分を小型化、低コストが
可能である光によるクロス結合を可能としている。
【0011】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1および図2を用
いて説明をする。図1はイメージファイバを用いた並列
光信号伝送装置の構成図である。並列光信号伝送装置は
発光素子アレイ1、受光素子アレイ2、レンズ3および
4、イメージファイバ5から構成されている。発光素子
アレイ1から出射された光はレンズ3により集光されて
イメージファイバ5に入射する。イメージファイバ5か
らの出射光はレンズ4により集光されて受光素子アレイ
2に入射する。
【0012】発光素子アレイ1および受光素子アレイ2
は8×8の64個の発光素子および受光素子がピッチ1
25ミクロンで格子状に配置されており、外形は875
ミクロン角である。イメージファイバ5は直径2.7ミ
クロンのコア径をもつ光ファイバが平均4.5ミクロン
間隔で一万本集積されており、有効画素径は450ミク
ロンである。
【0013】レンズ3および4は発光素子アレイ1およ
び受光素子アレイ2をイメージファイバ5に集光するた
めのもので、約3:1の縮小結合となっている。イメー
ジファイバの画索径は40ミクロン程度の余裕を持たせ
てあるので、発光部の位置調整は画素がはみ出さない程
度の簡単なので良い。
【0014】したがってイメージファイバを用いて2次
元発光素子アレイの並列光信号伝送の2次元発光アレイ
に用いることにより従来、発光部と受光部で2回行って
いた精密な位置合わせを1度だけ行えば済ませることが
できる。イメージファイバの適用により発光部の位置合
わせは簡易となるが、イメージファイバからの出射光、
つまり発光部に対して受光部を正確に位置調整する必要
があり、この場合は受光素子アレイ2に対してイメージ
ファイバ5の出射端を微調整を行い位置合わせすること
になる。
【0015】本発明の第1の実施例を図2に示す。図2
は並列光信号伝送装置の構成図である。図1と同じ構成
には同じ符号を用いている。本発明の第1の実施例の並
列光信号伝送装置では、イメージファイバの途中に位置
調整用のビームスプリッタ10、レンズ7、8および
9、CCD11が構成されている。レンズ7はイメージ
ファイバ5からの出射光をコリメートするためのもの、
レンズ8はコリメート光をイメージファイバ6へ集光す
るためのもの、レンズ11はコリメート光をCCD11
へ集光させるためのもの、ビームスプリッタ10は発光
素子アレイ1および受光素子アレイ2の画像の一部をC
CD11側へ折り返すためのものである。
【0016】微調整は中間部においてCCD11に映る
発光素子アレイ1および受光素子アレイ2の双方の画像
をモニタしながら、イメージファイバ5および6の両端
を微調整することにより発光部、受光部両端の配置を一
致させて行う。ビームスプリッタ10は直角に配置され
た半透過面を持っており、これにより発光部、受光部の
画像がCCD11方向へ一部反射される。発光部、受光
部からの画像が暗い場合にはCCD11とは反対の方向
からもしくは発光部、受光部に照明光を導入することに
より明瞭となる。この構成により図1に記載された構成
と比較すると、発光部のみではなく受光部も画素がはみ
出ない程度の簡単な位置調整で済ますことができ、装置
の小型化、低コスト化を実現することができる。
【0017】実施例中ではレンズを用いて発光部または
受光部とイメージファイバとの結合比を約3:1の縮小
結合としたが、イメージファイバの本数を増やすことに
より約1:1の結合で光接続を行いレンズを用いなくと
も本発明を実施することができる。また光分岐手段とし
てビームスプリッタを用いたがこれに限られるものでは
なく他のものでも可能である。
【0018】本発明の第2の実施例を図3を用いて説明
する。図3は本発明の第2の実施例である並列光信号伝
送装置の構成図である。第1の実施例の並列光信号伝送
装置の、発光素子アレイ1および受光素子アレイ2がそ
れぞれ発光受光素子アレイ12および13となってい
る。つまりイメージファイバ5、6の両端に発光および
受光の両機能を持った素子アレイが接続されている。こ
れによりイメージファイバの両端で双方向の通信が可能
となる。本実施例では図のように裏面出射あるいは裏面
入射する2次元の発光受光素子アレイ素子を用いている
ので、両者を発光させその位置を頼りに位置調整するこ
とが可能である。このときは画像モニタのための照明光
も不必要となる。
【0019】図2および図3のCCD11に映る画像を
画像処理し、両端の画像が一致するように自動的にファ
イバ端を移動させることにより位置調整の自動化も可能
である。
【0020】図4は本発明を適用した第3の実施例を示
す並列光信号伝送装置の構成図である。送信側ボード3
1に取り付けられた8×8の64個の面発光素子アレイ
27はドライバ29により駆動され発光する。アレイ状
の発光パターンはイメージファイバ25により並列伝送
されて微調素子23を通して1次元光展開コネクタ20
に接続される。1次元光展開コネクタ20によって64
個の1次元状に光展開された光ファイバは光ソケット2
1の一列に接続される。
【0021】1次元光展開コネクタ20と2次元圧縮コ
ネクタ22は同一構造をしたもので、一端は光ファイバ
が1次元アレイ状に配列されており、他端は2次元アレ
イ状に配列された構造を持つ。微調素子23はイメージ
ファイバ25からの2次元光信号と1次元光展開コネク
タ20の入射側に2次元配列された光ファイバとの間を
1対1に対応させるためのもので、図2および図3の中
間部に構成されたビームスプリッタ10、レンズ7、
8、9、CCD11により構成されている。集光素子2
4は2次元光圧縮コネクタ22からの2次元光信号を大
口径ファイバ26に集光して入射するためのもので、レ
ンズによって6:1に縮小結合する。大口径ファイバ2
6にはコア径200ミクロン、クラッド径230ミクロ
ンの石英コアプラスチックファイバ(PCF)を用い
る。
【0022】光ソケットの反対側には先の1次元光展開
コネクタ20とは直行方向に2次元光圧縮コネクタ22
が接続される。2次元光圧縮コネクタ22は再びファイ
バ端を8×8の2次元アレイ状に圧縮するもので、これ
が集光素子24によりさらに集光されて大口径ファイバ
26に入射する。1次元光展開コネクタ20および2次
元光圧縮コネクタ22は同一構造をしたもので、2次元
側の端面は外径125μm のマルチモードファイバを8
×8のアレイ状に64本隣接させた構造で、1次元側の
端面は64本の光ファイバをガイドを用いて整列させた
構造となっている。
【0023】また、光ソケット21は64×64のアレ
イ状に4096個のジャックが2次元アレイ状に配列さ
れており、1次元光展開コネクタ20および2次元光圧
縮コネクタ22の1次元側配列側が挿入されたときに光
ソケット21の中間部で光が損失なく伝播するように構
成されている。大口径ファイバ26により一本に束ねら
れて伝送された光はそれぞれ一つの受光素子に導かれ受
光される。これがアンプ30により増幅されて受信側ボ
ード32に伝送される。このようなファイバ付きボード
を64対用意し、互いに直交に光ソケット部に接続する
ことにより、64×64の光クロス結合装置が実現でき
る。つまり、各々の面発光素子アレイ部に含まれる64
個の面発光素子のうちどれを発光させるかにより、信号
を伝送する受信側のボードを選択できることになる。ま
た、この配置方法では一つの受信側ボードに多数の送信
側ボードが同時に送信する危険性があるが、これを回避
するためには受信側のボードにも発光素子を設け、通信
中の受信ボードからはそれを示すための信号をファイバ
光路を逆に辿って伝送する。この信号を送信側のボード
の面発光素子アレイに併置した受光素子アレイにより感
知し、他ボードからの通信中は一時的に送信を控えるよ
うにすればよい。ここでは送信側ボード31と受信側ボ
ード32を別々に記述したが、これらを一つのボードに
まとめて、再帰的な光クロス結合網を構成することも可
能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明を適用するな
らば、光ファイバ付きの発光部および受光部が小型化、
低コスト化できる。また、並列伝送にもかかわらず伝送
部のファイバが比較的細い一本のファイバとなり、扱い
易くしかも個別ファイバを並列に用いるのに比べて低コ
ストとなる。また、第2の発明の様に微調部を中間に設
置することにより、繁雑な構造を持つ発光部、受光部で
の微調に比べて楽に微調が行え、画像処理技術の応用に
よる位置調整の自動化も可能である。さらに、第3の発
明の様に中間部に再配列および集光用の光学系を挿入す
ることにより、光クロス結合構成し空間分割による光交
換網が構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】イメージファイバを用いた並列光信号伝送装置
の配置図である。
【図2】本発明の第1の実施例を説明するための並列光
信号伝送装置の配置図である。
【図3】本発明の第2の実施例を説明するための並列光
信号伝送装置の配置図である。
【図4】本発明の第3の発明の実施例を説明するための
光クロス結合装置の配置図である。
【図5】従来例を説明するための光ファイバアレイ伝送
装置の配置図である。
【符号の説明】
1 発光素子アレイ 2 受光素子アレイ 3 レンズ 4 レンズ 5 イメージファイバ 6 イメージファイバ 7 レンズ 8 レンズ 9 レンズ 10 ビームスプリッタ 11 CCD 12 発光受光素子アレイ 13 発光受光素子アレイ 20 1次元光展開コネクタ 21 光ソケット 22 2次元光展開コネクタ 23 微調素子 24 集光素子 25 イメージファイバ 26 大口径ファイバ 27 面発光素子アレイ 28 受光素子 29 ドライバ 30 アンプ 31 送信側ボード 32 受信側ボード 40 2次元光ファイバアレイ 41 スペーサフレーム 42 平板マイクロレンズアレイ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次元発光素子アレイと2次元受光素子ア
    レイとがイメージファイバを介して光接続され、前記イ
    メージファイバの途中に配置された光分岐手段と、前記
    光分岐手段によりイメージファイバから取り出された光
    を受ける固体撮像素子と、固体撮像素子の画像を映すモ
    ニタとを有することを特徴とする並列光信号伝送装置。
  2. 【請求項2】前記2次元発光素子アレイおよび前記2次
    元受光素子アレイが2次元発光受光素子アレイであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の並列光信号伝送装置。
  3. 【請求項3】 2次元発光素子アレイと2次元受光素子
    アレイとがイメージファイバを介して光接続された並列
    光信号伝送装置の位置合わせ方法であって、 前記イメージファイバの途中に配置された光分岐手段に
    より、前記2次元発光素子アレイあるいは前記2次元受
    光素子アレイからの画像を固体撮像素子に入射させ、モ
    ニタすることにより、イメージファイバを介した2次元
    発光素子アレイと2次元受光素子アレイの位置合わせを
    行うことを特徴とする並列光信号伝送装置の位置合わせ
    方法。
  4. 【請求項4】2次元発光素子アレイと1次元光展開コネ
    クタと前記2次元発光素子アレイの出射光を1次元光展
    開コネクタに伝送するイメージファイバとからなる並列
    光信号送信部を複数有し、2次元光圧縮コネクタと受光
    素子と前記2次元光圧縮コネクタの光を前記受光素子へ
    伝送する1心の光ファイバとからなる光信号受信部を複
    数有し、前記1次元光展開コネクタと2次元光圧縮コネ
    クタが光ソケットに対して互いに直交方向に接続されて
    いることを特徴とする並列光信号伝送装置。
  5. 【請求項5】前記イメージファイバと前記1次元光展開
    コネクタとの位置調節を行う微調素子が配置されている
    ことを特徴とする請求項4記載の並列光信号伝送装置。
JP7009848A 1995-01-25 1995-01-25 並列光信号伝送装置および位置合わせ方法 Expired - Lifetime JP2830761B2 (ja)

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