JP3433034B2 - 光伝送装置 - Google Patents

光伝送装置

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JP3433034B2
JP3433034B2 JP03041397A JP3041397A JP3433034B2 JP 3433034 B2 JP3433034 B2 JP 3433034B2 JP 03041397 A JP03041397 A JP 03041397A JP 3041397 A JP3041397 A JP 3041397A JP 3433034 B2 JP3433034 B2 JP 3433034B2
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徹 石川
浩司 冨永
光晴 松本
晃 茨木
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号の伝送を光で
行う光インターコネクションに用いることができる光伝
送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、コンピュータなどの筐体内に配
置される多数の回路ボード間の相互のデータ伝送に、光
でデータ伝送を行う光伝送装置を用いることが考えられ
る。このような光伝送装置としては、光ファイバーや導
波路を用いるものも知られているが、いわゆる自由空間
を利用するものも知られている。この自由空間を利用す
る光伝送装置は、相互に通信を行う回路ボードの各々
に、レーザーダイオード等の発光手段、及びフォトダイ
オード等の受光手段を設けるとともに、これら発光手段
と受光手段との間にレンズを配置することで実現でき
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自由空間を用いる光伝送装置では、特定の一つの発光手
段からの光を、特定の一つの受光手段に導くもの(いわ
ゆる1:1構成)や特定の一つの発光手段からの光を分
光して特定の複数の受光手段に同時に導くもの(いわゆ
る1:多構成)が存在するだけである。すなわち、自由
空間を用いる光伝送装置においては、特定の一つの発光
手段からの光を、複数の受光手段に個別に導くものは無
かった。
【0004】この発明は、上記の事情に鑑み、特定の一
つの発光手段からの光を複数の受光手段のうちの任意の
受光手段に導くことを可能にし、光インターコネクショ
ンを用いるシステムの自由度を向上させることができる
光伝送装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の光伝送装置
は、上記の課題を解決するために、発光手段と、焦点距
離f1 の第1レンズと、焦点距離f2 の第2レンズと、
前記発光手段から発せられた光を前記第1レンズおよび
第2レンズを介して受光する受光手段とから成り、前記
発光手段から受光手段までの距離がLである光伝送装置
であって、前記第1レンズおよび第2レンズから成る2
レンズ系における変換倍率mがレンズ位置に応じて変化
するように前記f1 、f2 、及びLが設定されており、
前記発光手段は、前記の2レンズ系における光軸から距
離Wだけ離間した位置に発光点を有し、前記受光手段
は、少なくとも、前記光軸から所定方向に距離W×m1
(m1は変化する変換倍率mのうちの任意の変換倍率)
だけ離間した位置に設けられた第1の受光点と、前記光
軸から同方向に距離W×m2 (m2 は変化する変換倍率
mのうちの任意の変換倍率であり、m1 ≠m2 )だけ離
間した位置に設けられた第2の受光点とを有し、前記第
1レンズと第2レンズのうち少なくとも一方を、少なく
とも前記倍率m1 および倍率m2 が得られるように光軸
の方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とす
る。
【0006】上記の構成であれば、前記第1レンズと第
2レンズのうち少なくとも一方が前記倍率m1 が得られ
るように光軸の方向に移動されたときは、前記発光点か
ら出射された光は、2レンズ系を経て第1の受光点に導
かれることになる。また、前記第1レンズと第2レンズ
のうち少なくとも一方が前記倍率m2 が得られるように
光軸の方向に移動されたときは、前記発光点から出射さ
れた光は、2レンズ系を経て第2の受光点に導かれるこ
とになる。すなわち、特定の一つの発光点からの光を複
数の受光点のうちの任意の受光点に導くことが可能にな
る。
【0007】前記発光手段は前記発光点をK個有し、こ
れら発光点は前記光軸から離れて配置され、前記受光手
段は受光点をn(nは2以上の整数)×K個有し、これ
ら受光点は前記発光点の配置形に相似のK個ごとの一群
を形成し且つ前記光軸を中心にn重に形成されていても
よい。
【0008】また、前記発光手段は前記光軸上に発光点
を有し、前記受光手段は前記光軸上に受光点を有してい
てもよい。このように光軸上に発光点および受光点を有
する場合、前記変換倍率の変更に係わらず、発光点から
の光を受光点に導くことができるので、これらを接続先
の変更を要しない情報の伝達のために用いることが可能
である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。
【0010】図1は、2レンズ系を示した概略図であ
る。上記レンズ系においてレンズ1,2はいずれも十分
に薄いとすると、2レンズ系は1枚の厚いレンズとして
扱うことができ、各主点H1 ,H2 と各レンズ1,2と
の間の距離h1 ,h2 は下記の第1式で与えられる。
【0011】
【数1】
【0012】ここで、f1 ,f2 はそれぞれレンズ1,
2の焦点距離であり、tはレンズ1とレンズ2との間の
距離である。そして、この2レンズ系の焦点距離Fは下
記の第2式で与えられる。
【0013】
【数2】
【0014】また、光点と主点H1 との距離をξ、像点
と主点H2 との距離をζとすると、下記の第3式で示さ
れる結像公式が成り立つ。
【0015】
【数3】
【0016】光点とレンズ1との距離をa、光点と像点
の距離をLとすると、前記第1式,第2式,第3式か
ら、レンズ系の倍率mとして、下記の第4式が得られ
る。
【0017】
【数4】
【0018】図2は、上記の2レンズ系の倍率特性を示
したグラフであり、横軸に光点からレンズ1までの距離
aをとり、物点と像点との間の距離Lをパラメータとし
て変換倍率mを示している。なお、レンズ1の焦点距離
1 は10mmであり、レンズ2の焦点距離f2 は50
mmである。この図から分かるように、距離Lが120
mmのときには、距離aの変化に対して変換倍率mの変
動を小さくできる安定な系を実現できる一方、距離Lが
200mmのときには、距離aの変化(1mmに満たな
い微小変化)に対して変換倍率mの変動が大きく変化す
る不安定な系となる。
【0019】なお、前記距離Lを一定にして前記レンズ
1,2の焦点距離f1 ,f2 をパラメータとする場合に
も、同様に安定な系と不安定な系とが適宜得られること
になる。また、このような2枚の単レンズを用いて倍率
変換系を構築する技術については、第10回 光波セン
シング技術研究会講演論文集 1992年12月15日
LST10−21 異種ピッチ多チャンネル光素子間
の結合(Proceedingsof the Meeting on Lightwave Sen
sing Technology Japanese Society of Lightwave Sens
ing Technology )に示されている。
【0020】図3は、この実施の形態の光伝送装置を示
した概略の斜視図である。この光伝送装置は、図1に示
した2レンズ系を成すものであり、前記のレンズ1,2
と、図1の光点に相当する位置に配置された面発光レー
ザアレイ3と、像点に相当する位置に配置されたフォト
ダイオード等から成る受光部4とにより構成されてい
る。そして、この光伝送装置は、図2に示した不安定な
系となるように、前記のレンズ1,2の焦点距離、及
び、面発光レーザアレイ3と受光部4との間の距離Lが
設定されている。また、面発光レーザアレイ3とレンズ
1との間の距離aが可変となるように、上記のレンズ1
は、図示しないアクチュエータにて光軸方向に移動可能
に設けられている。
【0021】面発光レーザアレイ3は、合計で9個の発
光素子3a…を有しており、中心に位置する発光素子3
0 はレンズ系の光軸上に位置するように配置され、そ
の周囲の8個の発光素子3a…の配置ピッチはWに設定
されている。一方、受光部4は合計で25個の受光素子
4a…を有しており、中心に位置する受光素子4a0
レンズ系の光軸上に位置し、最も内側の周を構成してい
る8個の受光素子4a…は前記の周囲8個の発光素子3
a…の相似形に配置され、その配置ピッチはm a ×Wに
設定されており、その外側の周を構成している8個の受
光素子4a…も前記の周囲8個の発光素子3a…の相似
形に配置され、その配置ピッチはmb ×Wに設定されて
おり、最も外側の周を構成している8個の受光素子4a
…も前記の周囲8個の発光素子3a…の相似形に配置さ
れ、その配置ピッチはmc ×Wに設定されている。
【0022】ここで、上記のma はレンズ1が図3のA
に位置しているときの2レンズ系の変換倍率であり、上
記のmb はレンズ1が図3のBに位置しているときの変
換倍率であり、上記のmc は、レンズ1が図3のCに位
置しているときの変換倍率である(図2参照)。
【0023】レンズ1を図3のA,B,Cに移動させる
ためのアクチュエータとしては、例えば、小型のステッ
ピングモータとギヤから成る駆動機構、或いは圧電体
(例えば、PZTなど)を利用した駆動機構などを用い
ることができる。図3のA,B,Cの各々の位置でレン
ズ1を停止させるための制御は、上記ステッピングモー
タを用いるのであれば、これに与えるパルス数で制御で
き、圧電体を用いるのであれば、これに与える電圧で制
御できる。また、接続先となる受光素子4aの受光状態
に基づいてフィードバック制御を行うことにより、前記
レンズ1の位置を正確に調節することが可能である。
【0024】上記の構成であれば、面発光レーザアレイ
3における一つの発光素子3a1 の接続先(光の受け
先)として、前記受光部4における受光素子4a1 ,4
2 ,4a3 のうちのいずれか一つを任意に選択するこ
とができる。即ち、レンズ1を図3のAに位置させたと
きには、発光素子3a1 の接続先として受光素子4a1
を選択することができ、レンズ1を図3のBに位置させ
たときには、発光素子3a1 の接続先として受光素子4
2 を選択することができ、レンズ1を図3のCに位置
させたときには、発光素子3a1 の接続先として受光素
子4a3 を選択することができる。このような接続先の
選択は、他の発光素子3a…においても同様に行えるも
のである。一方、面発光レーザアレイ3の中心部に設け
られた発光素子3a0 の接続先は、レンズ1がどの位置
にあるかに係わらず、受光部4の中心部に設けられた受
光素子4a0 である。従って、この中心部の発光素子3
0および受光素子4a0 については、接続先の変更を
要しない情報の伝達に用いることができる。
【0025】このように、2レンズ系を用いる光伝送装
置において接続先の変更が任意に行えることになるの
で、光インターコネクションを用いたシステム全体の自
由度の向上や再構築等が容易に行えることになる。
【0026】なお、この実施の形態では、レンズ1を移
動させるようにしたが、2つのレンズのうちの少なくと
も一方のレンズを移動させることで変換倍率の変更がお
こなえるので、レンズ2又はレンズ1,2の両方を移動
させるようにしてもよいものである。また、面発光レー
ザアレイ3の発光素子3aの並びを方形状にしたが、円
形状にしてもよく、この場合には、受光部4の受光素子
4aの並びも同心円状に設ければよく、発光点、受光点
の並び方は、ここに示した限りではない。また、図4に
示すように発光点、受光点を光軸に対して片側(上側)
のみ配置してもよい。また、上記の実施例では、レンズ
系の変換倍率が1より大きい場合を示したが、倍率を1
より小さくし、受光素子の配置ピッチを発光素子の配置
ピッチより小さくしてもよいものである。さらに、上記
の例では、レンズと光軸は直交しているが、必ずしも直
交する必要はなく、傾きをもった場合も可能である。発
光部及び受光部には、発光素子、受光素子の他、光ファ
イバーや導波路を使用する方法も可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、接続先の変更が任意に行えることになるので、光イ
ンターコネクションを用いたシステム全体の自由度の向
上や再構築等が容易に行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】2レンズ系の説明図である。
【図2】安定な2レンズ系の変換倍率のグラフ、及び不
安定な2レンズ系の変換倍率のグラフを示す図である。
【図3】この発明の実施の形態の光伝送装置を示す概略
の斜視図である。
【図4】この発明の実施の形態の光伝送装置の変形例を
示す説明図である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 レンズ 3 面発光レーザアレイ 3a 発光素子 4 受光部 4a 受光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茨木 晃 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−21972(JP,A) 特開 平4−133570(JP,A) 特開 昭55−89808(JP,A) 国際公開95/33219(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光手段と、焦点距離f1 の第1レンズ
    と、焦点距離f2 の第2レンズと、前記発光手段から発
    せられた光を前記第1レンズおよび第2レンズを介して
    受光する受光手段とから成り、前記発光手段から受光手
    段までの距離がLである光伝送装置であって、 前記第1レンズおよび第2レンズから成る2レンズ系に
    おける変換倍率mがレンズ位置に応じて変化するように
    前記f1 、f2 、及びLが設定されており、前記発光手
    段は、前記の2レンズ系における光軸から距離Wだけ離
    間した位置に発光点を有し、前記受光手段は、少なくと
    も、前記光軸から所定方向に距離W×m 1 (m1 は変化
    する変換倍率mのうちの任意の変換倍率)だけ離間した
    位置に設けられた第1の受光点と、前記光軸から同方向
    に距離W×m2 (m2 は変化する変換倍率mのうちの任
    意の変換倍率であり、m1 ≠m2 )だけ離間した位置に
    設けられた第2の受光点とを有し、前記第1レンズと第
    2レンズのうち少なくとも一方を、少なくとも前記倍率
    1 および倍率m2 が得られるように光軸の方向に移動
    させる移動手段を備えたことを特徴とする光伝送装置。
  2. 【請求項2】 前記発光手段は前記発光点をK個有し、
    これら発光点は前記光軸から離れて配置され、前記受光
    手段は受光点をn(nは2以上の整数)×K個有し、こ
    れら受光点は前記発光点の配置形に相似のK個ごとの一
    群を形成し且つ前記光軸を中心にn重に形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。
  3. 【請求項3】 前記発光手段は前記光軸上に発光点を有
    し、前記受光手段は前記光軸上に受光点を有しているこ
    とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光伝送装
    置。
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