JP3366941B2 - アライメント方法 - Google Patents

アライメント方法

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JP3366941B2
JP3366941B2 JP2000252294A JP2000252294A JP3366941B2 JP 3366941 B2 JP3366941 B2 JP 3366941B2 JP 2000252294 A JP2000252294 A JP 2000252294A JP 2000252294 A JP2000252294 A JP 2000252294A JP 3366941 B2 JP3366941 B2 JP 3366941B2
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守里也 中村
研一 北山
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独立行政法人通信総合研究所
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、送信されてきた
並列光信号をフォトダイオードアレイの受光部に入れる
アライメント方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図5は光の入出力インターフェイスを持
つプロセッサモジュールの基本構成を示す模式図であ
る。現在の集積回路は、そのクロックスピードが増すに
つれ、配線部分における遅延や周波数制限の問題が顕在
化しつつある。そこで、入出力の配線を光に置き換えた
図5のような構成のモジュールが検討されている。出力
インターフェイスとしてのレーザダイオードアレイ1と
入力インターフェイスとしてのフォトダイオードアレイ
2と、そして入力されたデータを処理するプロセッサ3
とを同一の基板4上に作りこむか張りつける等して、一
つのモジュールとして構成したものである。 【0003】このような構成を持つプロセッサモジュー
ルは、他のモジュールとのデータのやり取りを電気的な
配線により行うのではなく、光により行うことができ
る。このように電気配線を光に置き換える技術は、光イ
ンターコネクトと呼ばれる。光インターコネクトは、電
気配線に比べ、高速、低消費電力、対雑音性などの特徴
を持つ。データは光の形でフォトダイオードアレイ2か
ら入力され、プロセッサ3により処理される。処理され
たデータは、レーザダイオードアレイ1により光信号に
変換され、出力される。 【0004】ここで、発光/受光素子としてアレイ状の
ものが使われるのは、一般にプロセッサ3においてデー
タが32ビットや64ビットといった並列のデータフォ
ーマットで処理されるためである。アレイ状の発光/受
光素子を用いることにより、パラレル/シリアル変換の
無い高速な入出力が可能となる。 【0005】図6は、上記の光インターフェイスを持っ
たプロセッサモジュールが組み合わされ、一つのシステ
ムが構成される例を示す模式図である。レーザダイオー
ドアレイ1から発せられた並列光信号は、レンズ5やミ
ラー6などの光学系により次のプロセッサモジュールへ
と送られ、フォトダイオードアレイ2から入力される。 【0006】図5で示されたプロセッサモジュールは、
図7中にあるようなフォトダイオードアレイ2、プロセ
ッサ3、レーザダイオードアレイ1のサンドイッチ構成
の形で構成される場合もある。この場合も、レーザダイ
オードアレイ1から発せられた並列光信号は、次のモジ
ュールのフォトダイオードアレイ2へとレンズ5によっ
て結像され、モジュール間の光接続が確立される。 【0007】このように、レーザダイオードアレイ1と
フォトダイオードアレイ2との間を接続するためには、
レンズ5のみによる結像だけでなく、二次元光導波路が
用いられる場合もある。 【0008】図8は、並列光信号を伝送するために、二
次元光導波路のひとつであるイメージファイバが用いら
れた場合を示す模式図である。イメージファイバは、共
通のクラッド層の中に複数のコアが埋め込まれた構造を
持ち、二次元の光信号を直接伝送することができる光フ
ァイバである。レーザダイオードアレイ1の光信号は、
レンズ5によりイメージファイバの入力端面に結像され
る。イメージファイバは、その光信号を並列に伝送す
る。イメージファイバの出力端に現れた光信号は、レン
ズ5によりフォトダイオードアレイ2に結像され、レー
ザダイオードアレイ1とフォトダイオードアレイ2との
間の光接続が確立される。 【0009】このように発光素子と受光素子との間を光
接続する例は、上記のように二次元アレイの場合に限ら
れるわけではなく、一次元のアレイである場合や、端に
1チャンネルだけの場合もある。いずれにしろ、レーザ
ダイオードアレイの発光部から発せられた光をフォトダ
イオードアレイの受光部に位置合わせする、アライメン
ト技術が必要となる。 【0010】図9は従来のアライメント方法の一例を説
明する模式図である。電流源8を用いてレーザダイオー
ドアレイ1を発光させておき、フォトダイオードアレイ
2の各チャネルの出力電流を電流計9により測定する。
その出力が最大になるようにフォトダイオードアレイ2
またはレーザダイオードアレイ1やレンズ5を動かしな
がらアライメントが行われる。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のアライメント方法では、アライメントが
終了するまでに時間がかかり、製造コストが高くなって
しまうという問題があった。 【0012】図9におけるアライメントの過程では、ま
ず一つのチャネルの出力が最大になるようアライメント
が行われた後、次のチャネルについてアライメントを行
おうとすると、前のチャネルのアライメントがずれてし
まう。全てのチャネルについて同時にその出力が最大に
なるようアライメントを行うには時間がかかり、これが
製造コストを引き上げていた。 【0013】図10はアライメントに要する時間を短縮
するために用いられる従来のアライメント方法の別の一
例を説明する模式図である。レーザダイオードアレイ1
とフォトダイオードアレイ2との間にビームスプリッタ
10が入った構成になっており、ここで反射した光をカ
メラ11で観察する。 【0014】レーザダイオードアレイ1から発せられた
並列光信号の一部はフォトダイオードアレイ2の上で反
射する。この反射光は、ビームスプリッタ10を通して
カメラ11で観察することが出来る。また、ランプ12
で照らされたフォトダイオードアレイ2も、同時にビー
ムスプリッタ10を通してカメラ11で観察することが
出来る。つまりカメラ11により、並列光信号とフォト
ダイオードアレイ2とが重なった画像を観察することが
できることになる。従って、この像を観察しながら、並
列光信号がフォトダイオードアレイ2の受光部に入射す
るようにアライメントを行うことができる。この場合、
アライメントのずれの様子は、カメラ11により観察さ
れているので、短時間でアライメントを終了することが
できる。 【0015】しかしながら、この方法は、フォトダイオ
ードアレイ2がパッケージのジグや回路部品などに覆わ
れていてランプ12の光を当てることができない場合、
適用することができないという問題があった。 【0016】また、レーザダイオードアレイ1からフォ
トダイオードアレイ2へのパワーの伝達効率を上げるた
めにはビームスプリッタ10の透過率をできるだけ高く
しておきたいという要求がある。この場合、カメラ11
側に反射する光の強度は弱くなる。レーザダイオードア
レイ1からの並列光信号は、一般にパワー密度が高いた
め、ビームスプリッタ10での反射が小さい場合でも、
カメラ11で容易に観察することができる。しかし、フ
ォトダイオードアレイ2を観察するためには、ランプ1
2の光を強くしなくてはならないが、そうするとランプ
12の熱によりフォトダイオードアレイ2が劣化してし
まうという問題があった。 【0017】本発明は、上記に鑑み提案されたもので、
フォトダイオードアレイに光を当てることができないよ
うな場合においても適用でき、ビームスプリッタの透過
率が高い場合においても受光部の位置と並列光信号とを
カメラで確認しながら、並列光信号がフォトダイオード
アレイの受光部に入るよう、容易にアライメントを行う
ことができるアライメント方法を提供することを目的と
する。 【0018】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、送信されてきた並列光信
号をフォトダイオードアレイの受光部に入れるアライメ
ント方法において、上記並列光信号の光路中にビームス
プリッタを介在させ、上記並列光信号がフォトダイオー
ドアレイに伝送されて反射したその反射信号光を、ビー
ムスプリッタで分岐してカメラで撮像し、上記フォトダ
イオードアレイに順方向電流を流し受光部を発光させて
その受光部からの光をビームスプリッタで分岐してカメ
ラで撮像し、画像中の反射信号光の像および受光部から
の光の像を同時に観察し、その双方の位置をマッチング
させることでアライメントを行う、ことを特徴としてい
る。 【0019】 【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。 【0020】図1はこの発明のアライメント方法を説明
するための模式図である。一般にフォトダイオードに順
方向電流を流すと発光ダイオードとして働き、光を発す
る。この原理を用い、フォトダイオードアレイ2に電流
源8などから順方向に電流を流して、各受光部(フォト
ダイオード)を発光させる。このフォトダイオードアレ
イ2の光は、ビームスプリッタ10を通してカメラ11
により観察することができる。また、このフォトダイオ
ードアレイ2の発光はパワー密度が高いため、ビームス
プリッタ10の透過率が高い場合でも、容易にカメラ1
1で観察することができる。このフォトダイオードアレ
イ2からの光は、その受光部の位置を示すことになる。 【0021】同時にレーザダイオードアレイ1にも電流
を流し、各発光部(レーザダイオード)を発光させる。
この光もフォトダイオードアレイ2で反射したものが、
ビームスプリッタ10を通して観察される。 【0022】図2はカメラによって観察されるレーザダ
イオードアレイからの光13とフォトダイオードアレイ
からの光14との様子を、アレイサイズが5×5の場合
を例として説明する模式図である。レーザダイオードア
レイからの光13は、フォトダイオードアレイの上で反
射した並列光信号の位置を示す。また、フォトダイオー
ドアレイからの光14は受光部の位置を示す。従って、
この画面を見ながら、これらの光が重なる(マッチング
する)ようにレーザダイオードアレイまたはフォトダイ
オードアレイ、レンズ等の位置を合わせることにより、
容易にアライメントを行うことができる。 【0023】図3はレーザダイオードアレイおよびフォ
トダイオードアレイの発光/受光部のうち、それぞれ対
応する3点のみを発光させた場合を示す模式図である。
光信号の伝送においてレンズの収差等によるひずみが十
分小さい場合は、図2のように全ての発光/受光部を発
光させる必要は無く、図3のように、3点のみを発光せ
さ、その位置を合わせることにより、他のチャネルも全
てアライメントされる。 【0024】なお、上記の説明では、フォトダイオード
アレイを発光させてアライメントを行う本発明の構成
を、二次元光信号を空間伝搬させるシステムに適用する
ようにしたが、これを、二次元光導波路で伝搬させるシ
ステムに適用するように構成してもよい。その場合、図
1に示した光学部品5,10,1を用いるようにしても
よいが、その他の構成、例えば図4に示すように、二次
元光導波路7から出力される二次元光信号光を、ロッド
レンズ61、ビームスプリッタ62およびロッドレンズ
63からなる光学系60に入れ、その光学系60を通過
した二次元光信号をレンズ5を経由してフォトダイオー
ドアレイ2に入れるようにしてもよい。 【0025】この場合は、二次元光信号の一部がフォト
ダイオードアレイで反射するので、その反射信号光を、
ビームスプリッタ62で分岐し観察用ロッドレンズ64
を介してカメラ11撮像し、また、受光部の光をビーム
スプリッタ62で分岐し観察用ロッドレンズ64を介し
てカメラ11で撮像して、その双方の像の位置をマッチ
ングさせるようにする。 【0026】このように、図1に示した光学部品5,1
0,1に代えて、いずれも大量生産が可能で安価なロッ
ドレンズ61,63およびビームスプリッタ62を用い
ることで、低コストで光学系を構成することができる。
また、ロッドレンズ61,63は直径、焦点距離とも1
mm以下のものが作成可能であり、ビームスプリッタ6
2も1〜5mm角の小型のものが作成可能であるため、
光学系の大幅な小型化が可能となる。 【0027】 【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のアライ
メント方法によれば、フォトダイオードアレイの受光部
からの光の像をアライメントに用いるようにしたので、
フォトダイオードアレイに光を当てることができないよ
うな場合においても適用でき、ビームスプリッタの透過
率が高い場合においても受光部の位置と並列光信号とを
カメラで確認しながら、並列光信号がフォトダイオード
アレイの受光部に入るよう、容易にアライメントを行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明のアライメント方法を説明する図であ
る。 【図2】カメラによって観察されるレーザダイオードア
レイからの光とフォトダイオードアレイからの光との様
子を、アレイサイズが5×5の場合を例として説明する
図である。 【図3】レーザダイオードアレイおよびフォトダイオー
ドアレイの発光/受光部のうち、それぞれ対応する3点
のみを発光させた場合を示す図である。 【図4】この発明を二次元光導波路で伝搬するシステム
に適用した場合の構成を示す図である。 【図5】光の入出力インターフェイスを持つプロセッサ
モジュールの基本構成を示す図である。 【図6】光インターフェイスを持ったプロセッサモジュ
ールが組み合わされ、一つのシステムが構成される例を
示す図である。 【図7】サンドイッチ構成を持ったプロセッサモジュー
ルが組み合わされ、一つのシステムが構成される例を示
す図である。 【図8】並列光信号を伝送するためにイメージファイバ
が用いられた場合を示す図である。 【図9】従来のアライメント方法の一例を示す図であ
る。 【図10】アライメントに要する時間を短縮するために
用いられる従来のアライメント方法の別の一例を説明す
る図である。 【符号の説明】 1 レーザダイオードアレイ 2 フォトダイオードアレイ 3 プロセッサ 4 基板 5 レンズ 6 ミラー 7 イメージファイバ 8 電流源 9 電流計 10 ビームスプリッタ 11 カメラ 12 ランプ 13 レーザダイオードアレイからの光 14 フォトダイオードアレイからの光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 31/02 C (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 G01B 11/27 H01L 27/14 H01L 27/15 H01L 31/0232

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 送信されてきた並列光信号をフォトダイ
    オードアレイの受光部に入れるアライメント方法におい
    て、 上記並列光信号の光路中にビームスプリッタを介在さ
    せ、 上記並列光信号がフォトダイオードアレイに伝送されて
    反射したその反射信号光を、ビームスプリッタで分岐し
    てカメラで撮像し、 上記フォトダイオードアレイに順方向電流を流し受光部
    を発光させてその受光部からの光をビームスプリッタで
    分岐してカメラで撮像し、 画像中の反射信号光の像および受光部からの光の像を同
    時に観察し、その双方の位置をマッチングさせることで
    アライメントを行う、 ことを特徴とするアライメント方法。
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KR20040005216A (ko) * 2002-07-09 2004-01-16 오수익 두 극소 대상물의 정렬을 위한 이미지획득시스템
CN106524916B (zh) * 2016-12-09 2022-07-19 东莞创视自动化科技有限公司 一种去重影的视觉对位模组及其方法
CN114136238B (zh) * 2021-11-05 2023-12-26 厦门聚视智创科技有限公司 一种手机摄像头支架光学检测装置及其检测方法

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