JP5991697B2 - 光接続装置、情報処理装置及びデータ伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、光接続装置、情報処理装置及びデータ伝送方法に関する。

コンピュータなどの情報処理装置は、高速通信、低消費電力、高信頼な情報伝送を追及することで高性能化が図られてきた。しかし、トランジスタなどのデバイスの性能は限界を迎えつつあり、デバイス間の接続技術、すなわちインターコネクト技術が情報処理装置の性能を向上させるためのキー技術になりつつある。しかし、２次元的に配線を設ける方法では、複雑に配置された多数の配線を必要とし、通信速度の向上が望めない。

一方、自由空間内に光を伝播させ、情報を伝送する自由空間光インターコネクト技術が考えられている。光インターコネクト技術とは、電気−光変換デバイスとしてレーザなどの発光素子を用い、光−電気変換デバイスとしてフォトディテクタなどの受光素子を用い、光を介して情報を伝送する技術である。そして、光伝送路にミラーなどを設け、発光素子と受光素子との組み合わせを切り換えて、光伝送路の再構成を可能にすることも行われている。

特許文献１には、発光素子アレイおよび受光素子アレイと、発光素子アレイから受光素子アレイへの照射光に対し光学的作用を加える光学素子アレイとを備えた光インタコネクションシステムにおいて、２次元アレイ発光素子、２次元アレイ受光素子、マイクロレンズアレイのいずれかに連結した位置決め機構を備え、位置決め機構は、制御機構が、受光素子等から得られる信号強度をもとに解析した調整位置を示す情報に基づいて駆動機構及び固定機構の駆動を自動制御する光インタコネクションシステムが記載されている。

特許文献２には、第１のレンズ部材の複数列の第１のレンズ面に入射した複数列の発光素子ごとの光を、第１の傾斜面において全反射させた後に、反射／透過層によって第３の傾斜面側および複数列の第３のレンズ面側に分光させ、第３の傾斜面側に透過された各列の発光素子ごとの光を、複数列の第２のレンズ面によって光伝送体の端面側に出射させ、複数列の第３のレンズ面側に反射された各列の発光素子ごとのモニタ光を、各列の第３のレンズ面によって複数列の受光素子側に出射させる光モジュールが記載されている。

特許文献３には、光源からの光線をコリメートする第１のレンズと、第１のレンズからの光線をカーブした反射面の予め定められた位置に投影する第１の操作部材と、カーブした反射面で反射した光線がディテクタに対して光線が垂直に入射するように操作する第２の操作部材と、光線をディテクタに集光させる第２のレンズとを備えた自由空間光インタコネクション装置が記載されている。

非特許文献１には、チップ間又はボード間における自由空間光接続において、クラスタ化された光伝送のためのスケーリング及びシステムの分割構成を示すととともに、マイクロレンズ又はマクロレンズのシステムに適する接続距離について数値及び理論解析の結果が記載されている。

特開２００２−３５３４９４号公報 特開２０１２−２５５９３２号公報 米国特許第７８７３２８０号明細書

アンドリュー・Ｇ・カーク(Andrew G. Kirk)、外４名、「高並行自由空間光インターコネクトのためのデザインルール(Design Rules for Highly Parallel Free-Space Optical Interconnects)」、ＩＥＥＥジャーナルオブセレクティッドトピックスインカンタムエレクトロニクス(IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS)、（米国）、２００３年、第９巻、第２号、p.531-574

ところが、自由空間光インターコネクト技術においては、光伝送の際における光線（光ビーム）の広がりやレンズの大きさが制限して、高密度化が妨げられる。
本発明の目的は、光線の広がりやレンズの大きさによる制限を抑制した高密度な光接続装置、情報処理装置及びデータ伝送方法を提供することにある。

本発明が適用される光接続装置は、それぞれが複数の発光素子を含む複数の発光素子群と、それぞれが複数の受光素子を含む複数の受光素子群と、それぞれが複数の結像部材を含み、複数の発光素子群に含まれる発光素子群毎に並列に設けられ、発光素子群に含まれる複数の発光素子からの光線を一体として複数の受光素子群に含まれるいずれかの受光素子群上に結像させる複数の結像機構と、それぞれが光路切換部材を含み、複数の結像機構のそれぞれの複数の結像部材間のいずれかに介在して設けられ、複数の発光素子群における予め定められた発光素子群に含まれる複数の発光素子からの光線を、予め選択された受光素子群上に結像するように、発光素子群毎に光路を切り替える複数の光路切換機構と、を備え、複数の発光素子群の少なくともいずれかの発光素子群において、発光素子群に含まれる複数の発光素子の少なくとも一個の発光素子からの光線が、対応する受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像する。
そして、複数の光路切換機構における光路切換部材は、角度が可変できる平面ミラー又は凹面ミラーとすることができる。
複数の発光素子群は合計でｍ１個（ｍ１は２以上の整数）の発光素子を備え、複数の受光素子群は合計でｍ１個より大きいｍ２個（ｍ２は３以上の整数）の受光素子を備え、発光素子群における一つの発光素子群に含まれる少なくとも一個の発光素子からの光線は、複数の受光素子群のいずれかの受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像するようにしてもよい。
複数の結像機構のそれぞれの結像機構における複数の結像部材は、発光素子群から受光素子群への光路方向に配列された少なくとも４個の凸レンズを含むようにすることができる。
複数の結像機構のそれぞれの結像機構における複数の結像部材が備える凸レンズのうち、発光素子群に対向して配置された凸レンズ又は受光素子群に対向して配置された凸レンズのいずれか一方又は両方が、発光素子群から受光素子群に向う方向における位置を可動にする可動部材をさらに備えるようにしてもよい。

他の観点から捉えると、本発明が適用される情報処理装置は、複数の第１データを生成する第１情報処理ブロックと、複数の第２データが入力される第２情報処理ブロックと、第１情報処理ブロックの複数の第１データを、光線にて伝送して、第２情報処理ブロックに複数の第２データとして入力する光接続部と、を含み、光接続部は、それぞれが複数の発光素子を含む複数の発光素子群と、それぞれが複数の受光素子を含む複数の受光素子群と、それぞれが複数の結像部材を含み、複数の発光素子群に含まれる発光素子群毎に並列に設けられ、発光素子群に含まれる複数の発光素子からの光線を一体として複数の受光素子群に含まれるいずれかの受光素子群上に結像させる複数の結像機構と、それぞれが光路切換部材を含み、複数の結像機構のそれぞれの複数の結像部材間のいずれかに介在して設けられ、複数の発光素子群における予め定められた発光素子群に含まれる複数の発光素子からの光線を、予め選択された受光素子群上に結像するように、発光素子群毎に光路を切り替える複数の光路切換機構と、を備え、光接続部は、複数の発光素子群の少なくともいずれかの発光素子群において、発光素子群に含まれる複数の発光素子の少なくとも一個の発光素子からの光線が、対応する受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像する。
このような情報処理装置において、複数の発光素子群は合計でｍ１個（ｍ１は２以上の整数）の発光素子を備え、複数の受光素子群は合計でｍ１個より大きいｍ２個（ｍ２は３以上の整数）の受光素子を備え、発光素子群における一つの発光素子群に含まれる少なくとも一個の発光素子からの光線は、複数の受光素子群のいずれかの受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像するようにできる。
そして、第１情報処理ブロックが出力する複数の第１データの合計の個数は発光素子の合計であるｍ１個に比べ小さいｎ１個（ｎ１は１以上の整数）であり、第２情報処理ブロックに入力される複数の第２データの合計の個数は受光素子の合計であるｍ２個に比べ小さいｎ２個（ｎ２は１以上の整数）であり、第１情報処理ブロックは、生成したｎ１個の第１データをｍ１個の発光素子に供給する信号に符号化する符号化部をさらに備え、第２情報処理ブロックは、ｍ２個の受光素子からの信号をｎ２個の第２データに復号する復号化部をさらに備えることができる。

さらに他の観点から捉えると、本発明が適用されるデータ伝送方法は、上記の情報処理装置におけるデータ伝送方法であって、合計がｎ１個（ｎ１は１以上の整数）の複数の第１データを、ｎ１個より大きいｍ１個（ｍ１は２以上の整数）の信号に予め対応関係が設定された符号化行列によって符号化するステップと、ｍ１個の信号を、ｍ１個より大きいｍ２個（ｍ２は３以上の整数）の信号に予め対応関係が設定された切替行列によって切り替えるステップと、ｍ２個の信号を、ｍ２個より小さい、合計がｎ２個（ｎ２は１以上の整数）の複数の第２データに予め対応関係が設定された復号化行列によって復号化するステップとを含んでいる。

本発明によれば、光線の広がりやレンズの大きさによる制限を抑制した高密度な光接続装置、情報処理装置及びデータ伝送方法が提供できる効果がある。

第１の実施の形態が適用される情報処理装置の一例を示す図である。 情報処理装置における第１情報処理ブロックと第２情報処理ブロックとの間における情報ａ_１〜ａ_ｎの情報ｂ_１〜ｂ_ｎへの伝送を行列で示した図である。 第１の実施の形態の情報処理装置における光接続部の構成の一例を示す斜視図である。 図３に示した光接続部をｙ方向に見た断面図である。 発光素子群と受光素子群との関係を説明する図である。（ａ）は、発光素子群における発光素子の光を出射する出射口、（ｂ）は受光素子群に入射した発光素子群における発光素子の出射口の像の一例、（ｃ）は受光素子群に入射した発光素子群における発光素子の出射口の像の他の一例を示している。 第１の実施の形態が適用されない情報処理装置の一例を示す図である。 第１の実施の形態が適用される情報処理装置の光接続部（群構成有）と第１の実施の形態が適用されない情報処理装置の光接続部（群構成無）とにおける発光素子又は受光素子の個数（／ｃｍ^２）の計算結果を示す図である。（ａ）は、群構成有と群構成無とを比較した結果、（ｂ）は、群構成有の場合において、群当りの発光素子数又は受光素子の個数で比較した結果である。 光路切換部において光線群の光路を切り換えた場合の光線径の変化の一例を説明する図である。（ａ）は、第２レンズと第３レンズとの間の距離が１６ｍｍである場合、（ｂ）は、第２レンズと第３レンズとの間の距離が２０ｍｍである場合、（ｃ）は、第２レンズと第３レンズとの間の距離が２０ｍｍであって、第１レンズ及び第４レンズの位置を変更した場合を示す。 発光素子群における発光素子の出射口の配列の一例を説明する図である。（ａ）は、格子状に配列した場合、（ｂ）は、放射状に配列した場合、（ｃ）は、六角形状に配列した場合である。 第２の実施の形態の情報処理装置における光接続部の構成の一例を示す図である。 図１０に示した光接続部をｙ方向に見た断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態が適用される情報処理装置１の一例を示す図である。情報処理装置１は、情報を処理して出力する第１情報処理ブロック１０、第１情報処理ブロック１０から出力された情報を受信して処理する第２情報処理ブロック２０、第１情報処理ブロック１０と第２情報処理ブロック２０とを光にて接続する光接続装置の一例としての光接続部３０を備えている。

第１情報処理ブロック１０は、生成した第１データの一例としての情報ａ_１〜ａ_ｎを符号化して信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１を生成する符号化部１１を備えている。ここで、ｎは１以上の整数、ｍ１は２以上の整数であって、ｎが２以上の場合はｍ１≧ｎである。第２情報処理ブロック２０は、信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２を受信して第２データの一例としての情報ｂ_１〜ｂ_ｎに復号化する復号化部２１を備えている。以下では、ｍ２は３以上の整数として説明するが、ｍ２は２であってもよく、ｍ２≧ｍ１である。そして、第１情報処理ブロック１０、第２情報処理ブロック２０は、それぞれが半導体チップであって、光接続部３０がチップ間を接続するものであってもよい。また、第１情報処理ブロック１０、第２情報処理ブロック２０は、それぞれが電子回路の構成された回路ボードであって、光接続部３０がボード間を接続するものであってもよい。このとき、発光素子群３１が第１情報処理ブロック１０を構成する半導体チップ又は回路ボードと一体化されていてもよく、受光素子群３７が第２情報処理ブロック２０を構成する半導体チップ又は回路ボードに一体化されていてもよい。さらに、第１情報処理ブロック１０の符号化部１１及び第２情報処理ブロック２０における復号化部２１は、ハードウエアで構成されてもよく、ソフトウエアにより処理されるように構成されてもよい。

光接続部３０は、それぞれが複数の発光素子３１１を備えるｊ個の発光素子群３１−１、〜３１−ｊを備えている。なお、発光素子３１１の合計は、ｍ１個である。発光素子は電気信号を光信号に変換する。そして、信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１のそれぞれが、発光素子群３１−１〜３１−ｊのいずれかに含まれる発光素子３１１に接続されている。なお、発光素子群３１−１〜３１−ｊをそれぞれ区別しないときは、発光素子群３１と表記する。ここで、ｊは１以上の整数であって、ｊ≦ｍ１である。

光接続部３０は、発光素子群３１−１〜３１−ｊのそれぞれに対向して設けられたｊ個の第１レンズ３２−１〜３２−ｊを備えている。さらに、ｊ個の第１レンズ３２−１〜３２−ｊのそれぞれに対応して設けられたｊ個の第２レンズ３３−１〜３３−ｊを備えている。なお、第１レンズ３２−１〜３２−ｊをそれぞれ区別しないときは、第１レンズ３２と、第２レンズ３３−１〜３３−ｊをそれぞれ区別しないときは、第２レンズ３３と表記する。そして、発光素子群３１−１に含まれる複数の発光素子３１１から出射する光線群４０−１は、発光素子群３１−１に対応する第１レンズ３２−１を透過し、さらに第１レンズ３２−１に対応する第２レンズ３３−１を透過するように構成されている。なお、他の発光素子群３１−２〜３１−ｊのそれぞれに含まれる発光素子３１１から出射する光線群４０−２〜４０−ｊも同様である。なお、光線群４０−１〜４０−ｊをそれぞれ区別しないときは、光線群４０と表記する。

さらに、光接続部３０は、第２レンズ３３−１〜３３−ｊを透過した光線群４０−１、〜４０−ｊの光路を切り換える光路切換部３４を備えている。そして、光接続部３０は、ｊ個の第３レンズ３５−１〜３５−ｊと、第３レンズ３５−１〜３５−ｊのそれぞれに対応して設けられたｊ個の第４レンズ３６−１〜３６−ｊとを備えている。光路切換部３４から出射した光線群４０−１〜４０−ｊのいずれかが、第３レンズ３５−１〜３５−ｊ及び第４レンズ３６−１〜３６−ｊのいずれかを透過する。なお、第３レンズ３５−１〜３５−ｊをそれぞれ区別しないときは、第３レンズ３５と、第４レンズ３６−１〜３６−ｊをそれぞれ区別しないときは、第４レンズ３６と表記する。

そして、光接続部３０は、それぞれが複数の受光素子３７１を備えるｊ個の受光素子群３７−１〜３７−ｊを備えている。なお、受光素子３７１の合計は、ｍ１個より大きいｍ２個である。受光素子３７１は、光信号を電気信号に変換する。第４レンズ３６を透過した光線群４０−１〜４０−ｊのいずれかが、受光素子群３７−１〜３７−ｊのいずれかに入射する。なお、受光素子群３７−１〜３７−ｊをそれぞれ区別しないときは、受光素子群３７と表記する。なお、第４レンズ３６は、受光素子群３７に対向するように設けられている。

以上説明したように、光接続部３０において、光線群４０−１〜４０−ｊの添字（１〜ｊ）と、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ及び第２レンズ３３−１〜３３−ｊの添字（１〜ｊ）とは対応する。しかし、光路切換部３４により光線群４０の光路が切り換えられることがあるので、光線群４０−１〜４０−ｊの添字（１〜ｊ）と、第３レンズ３５−１〜３５−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊ及び受光素子群３７−１〜３７−ｊの添字（１〜ｊ）とは必ずしも対応しない。

発光素子３１１は、例えばレーザダイオード、ＬＥＤなどであってよく、出射する光線３１２の直線性が優れたものが好ましい。また、発光素子３１１の出射する光は、可視光、紫外光、赤外光などいずれの波長であってもよい。一方、受光素子３７１は、例えばフォトディテクタなどであってよく、入射した光によって電気信号が発生するものであればよい。また、受光素子３７１は、入射する光に対応して受光感度を有するものが好ましい。すなわち、第１の実施の形態が適用される情報処理装置１では、発光素子３１１及び受光素子３７１は群に分けられている。この構成を、「群構成有」と表記する。なお、光路切換部３４については、後述する。

次に、第１レンズ３２（第１レンズ３２−１〜３２−ｊ）、第２レンズ３３（第２レンズ３３−１〜３３−ｊ）、第３レンズ３５（第３レンズ３５−１〜３５−ｊ）、第４レンズ３６（第４レンズ３６−１〜３６−ｊ）について説明する。

第１レンズ３２は、焦点距離ｆ１の凸レンズであって、発光素子群３１の発光素子３１１の出射口（後述する図５の出射口３１４）から焦点距離ｆ１の位置に配置されている。第２レンズ３３は、焦点距離ｆ２の凸レンズであって、第１レンズ３２から焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２とを加えた距離（ｆ１＋ｆ２）の位置に配置されている。第３レンズ３５は、第２レンズ３３と同じ焦点距離ｆ２の凸レンズであって、第２レンズ３３から焦点距離ｆ２の２倍の距離（２×ｆ２）の位置に配置されている。第４レンズ３６は、第１レンズ３２と同じ焦点距離ｆ１の凸レンズであって、第３レンズ３５から焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２とを加えた距離（ｆ１＋ｆ２）の位置に配置されている。そして、受光素子群３７に含まれる受光素子３７１は、第４レンズ３６から焦点距離ｆ１の位置に配置されている。なお、光路切換部３４によって光路が切り替えられた場合に、上記の関係にずれが発生する。これについては後述する。

図１において、発光素子群３１−１が出射する光線群４０−１における一個の発光素子３１１からの光線３１２について説明する。図１では、光線３１２は、第１レンズ３２−１、第２レンズ３３−１、第３レンズ３５−１、第４レンズ３６−１を透過し、受光素子群３７−１に入射するように示されている。すなわち、光路切換部３４によって、光路は切り換えられていないとする。そして、光線３１２の内、第１レンズ３２−１の中心部を透過するサブ光線３１２ａと、第１レンズ３２−１の周辺部を透過するサブ光線３１２ｂとを示している。これらのサブ光線３１２ａ及びサブ光線３１２ｂは、第２レンズ３３−１、第３レンズ３５−１、第４レンズ３６−１を異なる光路で透過するが、受光素子群３７−１上の一点に集まる。すなわち、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６を、上記の間隔で配置すると、それぞれの発光素子群３１における発光素子３１１の出射口３１４の像が、受光素子群３７上に結像するようになっている。
なお、上記では、発光素子群３１−１が出射する光線群４０−１が受光素子群３７−１に入射するとしたが、他の受光素子群３７に入射してもよい。

次に、情報処理装置１のデータ伝送方法を説明する。第１情報処理ブロック１０で処理された情報ａ_１〜ａ_ｎが、第１情報処理ブロック１０における符号化部１１において、信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１に符号化される。そして、光接続部３０における発光素子群３１−１〜３１−ｊは、信号列ｉ_１〜ｉ_ｍ１に基づいて、光線群４０−１〜４０−ｊに変換される。次いで、光線群４０−１〜４０−ｊは、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ及び第２レンズ３３−１〜３３−ｊを透過する。そして、光線群４０−１〜４０−ｊは、光路切換部３４で群ごとに光路を切り換えられた後、第３レンズ３５−１〜３５−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊを透過して、受光素子群３７−１〜３７−ｊに入射する。そして、光線群４０−１〜４０−ｊのそれぞれの光線３１２は、受光素子群３７−１〜３７−ｊにおいて、信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２に変換される。信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２は、復号化部２１により、情報ｂ_１〜ｂ_ｎに復号化される。すなわち、情報処理装置１では、第１情報処理ブロック１０で処理された情報ａ_１〜ａ_ｎが、第２情報処理ブロック２０の情報ｂ_１〜ｂ_ｎにデータとして伝送される。

次に、情報ａ_１〜ａ_ｎと情報ｂ_１〜ｂ_ｎとの関係を説明する。ここでは、情報ａ_１〜ａ_ｎと情報ｂ_１〜ｂ_ｎとが１：１に対応するとする。なお、添字が一致するように対応してもよく、対応しなくともよい。情報ａ_１〜ａ_ｎ中の情報ａ_ｐが情報ｂ_１〜ｂ_ｎ中の情報ｂ_ｑと対応すればよい。また、情報ａ_１〜ａ_ｎ１と情報ｂ_１〜ｂ_ｎ２とであって、ｎ１とｎ２とがｎ１＜ｎ２のように異なっていてもよい。一個の情報ａ_ｐが、二個の情報ｂ_ｑと情報ｂ_ｒとに対応するように構成されていてもよい。二個以上であってもよい。逆に、情報ａ_１〜ａ_ｎ１と情報ｂ_１〜ｂ_ｎ２とであって、ｎ１とｎ２とがｎ１＞ｎ２のように異なっていてもよい。情報ａ_ｐに対応する情報が情報ｂ_１〜ｂ_ｎ２になくてもよい。すなわち、第１情報処理ブロック１０で処理された情報ａ_１〜ａ_ｎ１の内、必要とされた情報ｂ_１〜ｂ_ｎ２が第２情報処理ブロック２０に伝送されればよい。なお、ｐ、ｑ、ｒは１≦ｐ、ｑ、ｒ≦ｎ、ｎ１、ｎ２の整数である。

そして、情報ａ_１〜ａ_ｎと信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１との関係を説明する。ここでは、ｎは２以上であって、ｎ≦ｍ１とした。すなわち、情報ａ_１〜ａ_ｎにおける一個の情報ａ_ｐに対して、複数の信号ｉ_ｓ、ｉ_ｔなどを当てはめる。冗長構成とすることで、発光素子群３１において、一個の情報ａ_ｐに対して変換された複数の光線３１２の内の一の光線３１２が、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６において周辺部に入射するなどして受光素子群３７に結像した像に、にじみやボケが生じても、他の光線３１２によって情報が伝送される。なお、ｓ、ｔは１≦ｓ、ｔ≦ｍ１の整数である。

さらに、信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２と情報ｂ_１〜ｂ_ｎとの関係を説明する。ここでは、ｍ２≧ｍ１とした。すなわち、第４レンズ３６を透過した光線３１２の径（後述する図５における出射口３１４の像３１５の径）より受光素子３７１の大きさを小さくした。そして、一つの光線３１２を複数の受光素子３７１で受光するようにしている。複数の受光素子３７１で一つの光線３１２を受光すると、光線３１２と受光素子３７１との位置関係がずれても信号ｉ_ｓが失われることが抑制される。そして、一つの光線３１２を受光した複数の受光素子３７１の出力の和をとれば、Ｓ／Ｎ比が向上する。上記のようにすることで、光伝送によるデータ伝送の信頼性が向上している。

図２は、情報処理装置１における第１情報処理ブロック１０と第２情報処理ブロック２０との間における情報ａ_１〜ａ_ｎの情報ｂ_１〜ｂ_ｎへの伝送を行列で示した図である。図２では、図１の符号化部１１に対応する符号化行列Ｅ、復号化部２１に対応する復号化行列Ｄ、光路切換部３４に対応する切替行列の一例としての光路行列Ｈを示している。ここでは、情報ａ_１〜ａ_ｎの内の情報ａ_ｐと情報ｂ_１〜ｂ_ｎの内の情報ｂ_ｐとが対応するとする。すなわち、添字が同じものが対応する。

符号化部１１には、ｎ個の情報ａ_１〜ａ_ｎが入力され、ｍ１個の信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１が出力される。よって、情報ａ_１〜ａ_ｎと信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１のそれぞれは、ｍ１行×ｎ列の符号化行列Ｅで表される。復号化部２１には、ｍ２個の信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２が入力され、ｎ個の情報ｂ_１〜ｂ_ｎが出力される。よって、信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２と情報ｂ_１〜ｂ_ｎとの関係は、ｎ行×ｍ２列の復号化行列Ｄで表される。

同様に、光接続部３０には、ｍ１個の信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１が入力され、ｍ２個の信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２が出力される。よって、信号ｉ_１〜ｉ_ｍ１と信号ｋ_１〜ｋ_ｍ２との関係は、ｍ２行×ｍ１列の光路行列Ｈで表される。そして、情報ｂ_ｐは、Ｄ×Ｈ×Ｅ×ａ_ｐ（Ｄ・Ｈ・Ｅ・ａ_ｐ）で求められる。なお、符号化行列Ｅ、復号化行列Ｄ、光路行列Ｈは、情報処理装置１が組み立てられたとき、又は光接続部３０の光路切換部３４において光路が変更されたときに、情報ａ_１〜ａ_ｎと情報ｂ_１〜ｂ_ｎとの関係を求めることで設定される。

図３は、第１の実施の形態の情報処理装置１における光接続部３０の構成の一例を示す斜視図である。図４は、図３に示した光接続部３０をｙ方向に見た断面図である。図３、図４に示すように、情報処理装置１における光接続部３０は、図の左半分側（ｘが小さい側）において、ｚ方向に向って、発光素子群３１−１〜３１−ｊ、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ、第２レンズ３３−１〜３３−ｊ、光路切換部３４の左半分側（ｘが小さい側）が積み重なっている。

図の右半分側（ｘが大きい側）において、ｚ方向に向って、受光素子群３７−１〜３７−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊ、第３レンズ３５−１〜３５−ｊ、光路切換部３４の右半分側（ｘが大きい側）が積み重なっている。なお、図３では、発光素子群３１、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６、受光素子群３７は、図中前側（ｙが小さい側）に添字−１、−２のものを記載し、図中奥側（ｙが大きい側）に添字−（ｊ−１）、−ｊのものを記載し、他のものの記載を省略している。発光素子群３１、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６、受光素子群３７は、図中前側から奥側に並んでいる。ここで、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６のそれぞれが結像部材の一例であって、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６で構成される光学系が結像機構の一例である。

光路切替機構の一例としての光路切換部３４は、二つの傾斜面を有する屋根型であって、ここでは一例として、左半分側（ｘが小さい側）に角度可変の光路切換部材の一例としての平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊを備え、右半分側（ｘが大きい側）に角度可変の平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊを備えている。なお、平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊ及び平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊをそれぞれ区別しない場合は、平面ミラー３４１及び平面ミラー３４２と表記する。そして、発光素子群３１、第１レンズ３２などと同様に、図中手前側（ｙが小さい側）に添字−１、−２のものを示し、図中奥側（ｙが大きい側）に添字−（ｊ−１）、−ｊのものを記載し、他のものの記載を省略している。平面ミラー３４１及び平面ミラー３４２は、図中前側から奥側に並んでいる。

そして、図３、図４に示すように、発光素子群３１から出射した光線群４０（不図示）は、第１レンズ３２、第２レンズ３３を透過したのち、光路切換部３４の左半分側（ｘが小さい側）の平面ミラー３４１に入射して反射され、光路切換部３４の右半分側（ｘが大きい側）の平面ミラー３４２に入射して反射される。そして、第３レンズ３５、第４レンズ３６を透過したのち、受光素子群３７に入射する。例えば、発光素子群３１−１から出射した光線群４０−１（不図示）に含まれる光線３１２は、第１レンズ３２−１、第２レンズ３３−１を透過したのち、光路切換部３４の左半分側の平面ミラー３４１−１に入射して反射され、光路切換部３４の右半分側の平面ミラー３４２−（ｊ−１）に入射して反射される。そして、第３レンズ３５−（ｊ−１）、第４レンズ３６−（ｊ−１）を透過したのち、受光素子群３７−（ｊ−１）に入射する。

平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊ及び平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊは、第１情報処理ブロック１０又は第２情報処理ブロック２０などに設けられた制御部（付図示）からの制御信号により角度が設定され、その角度に基づいて光を反射し、光路を切り換える。ここでは、平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊは、これらのいずれかに入射した光を、平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊのいずれにも反射させうるように構成されている。よって、発光素子群３１のいずれから出射した光線群４０が、選択された受光素子群３７のいずれにおいて受光するように構成されている。

なお、発光素子群３１−１〜３１−ｊと受光素子群３７−１〜３７−ｊとで同じ添字で対応するように、平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊと平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊとを設定してもよい。平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊと平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊとを屋根状に配置することにより、発光素子群３１−１〜３１−ｊと受光素子群３７−１〜３７−ｊとを同一平面（ｘ−ｙ平面）に並べて配置しうる。

さらに、光接続部３０は、第１レンズ３２−１〜３２−ｊのそれぞれをｚ方向に可動させるように、第１レンズ３２−１〜３２−ｊのそれぞれに対応して可動素子３８−１〜３８−ｊを備えている。同様に、第４レンズ３６−１〜３６−ｊのそれぞれをｚ方向に可動させるように、第４レンズ３６−１〜３６−ｊのそれぞれに対応して可動素子３９−１〜３９−ｊを備えている。なお、可動素子３８−１〜３８−ｊ及び可動素子３９−１〜３９−ｊをそれぞれ区別しないときは、可動素子３８及び可動素子３９と表記する。

可動部材の一例としての可動素子３８及び可動素子３９は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などで構成された圧電素子などであってよく、前述の制御部からの電気信号により第１レンズ３２、第４レンズ３６の位置をｚ方向において微動させる。なお、可動素子３８及び可動素子３９は、第１レンズ３２、第４レンズ３６を透過する光路を妨げない位置に配置されている。

第１レンズ３２−１〜３２−ｊ、第２レンズ３３−１〜３３−ｊ、第３レンズ３５−１〜３５−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊは、それぞれが個別に構成されて、配列されてもよく、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ、第２レンズ３３−１〜３３−ｊ、第３レンズ３５−１〜３５−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊ毎にレンズアレイとして構成されてもよい。さらに、第１レンズ３２−１〜３２−ｊと第４レンズ３６−１〜３６−ｊとがまとめてレンズアレイとして構成されてもよい。同様に、第２レンズ３３−１〜３３−ｊと第３レンズ３５−１〜３５−ｊとをまとめてレンズアレイとして構成されてもよい。レンズアレイとして構成されることで、光接続部３０の構成が容易になる。なお、第２レンズ３３−１〜３３−ｊと第３レンズ３５−１〜３５−ｊとは、ガラス、アクリルなどの透明材料により、一体として成形されてもよい。一方、可動素子３８、可動素子３９を用いる場合には、ガラス、アクリルなどの板上に、可動素子３８、可動素子３９を配置した上に、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊを配置してもよい。この場合、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊの全体に対して、可動素子（可動素子３８）、可動素子（可動素子３９）を設け、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊを全体として可動させてもよい。さらに、第１レンズ３２−１〜３２−ｊ、第４レンズ３６−１〜３６−ｊに対して可動素子を設けてもよい。

同様に、光路切換部３４の平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊ及び平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊは、それぞれをＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）にて構成し、屋根型に組み合わせればよい。ＭＥＭＳは、半導体回路上に平面ミラー３４１、平面ミラー３４２を構成するので、角度の設定が電気信号により容易に行える。

次に、数値により、光接続部３０を説明する。例えば、発光素子は一辺長ｕ（後述する図５参照）を４０μｍとし、発光素子群３１が発光素子３１１を４個×４個含むとする。すると、発光素子群３１の大きさは、１６０μｍ×１６０μｍとなる。第１レンズ３２、第４レンズ３６は、発光素子群３１から出射する光線３１２を取り込むことができるように、発光素子群３１より直径を大きくし、直径４００μｍとするのが好ましい。焦点距離ｆ１は約１ｍｍである。

一方、第２レンズ３３、第３レンズ３５は、第１レンズ３２を透過して広がった光線３１２を有効に透過するために、さらに直径を大きくし、直径６００μｍとするのが好ましい。焦点距離ｆ２は約１０ｍｍである。そして、平面ミラー３４１及び平面ミラー３４２は、第２レンズ３３及び第３レンズ３５の直径に対応するように、６００μｍ×６００μｍとするのが好ましい。発光素子群３１の大きさは、第２レンズ３３の直径により制限される。

図３、４では、光路切換部３４は、平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊと平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊを備え、平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊのいずれかで反射した光線３１２を平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊのいずれかで再び反射させて、受光素子群３７上に結像させている。２回反射させることで、光路の切り換えがより容易になる。しかし、光路切換部３４は、平面ミラー３４１−１〜３４１−ｊ又は平面ミラー３４２−１〜３４２−ｊのいずれか一方を備えず、１回の反射で、光路を切り換えてもよい。

図５は、発光素子群３１と受光素子群３７との関係を説明する図である。図５（ａ）は、発光素子群３１における発光素子３１１の光を出射する出射口３１４、図５（ｂ）は受光素子群３７に入射した発光素子群３１における発光素子３１１の出射口３１４の像３１５の一例、図５（ｃ）は受光素子群３７に入射した発光素子群３１における発光素子３１１の出射口３１４の像３１５の他の一例を示している。ここでは、発光素子群３１は４個×４個の１６個の発光素子３１１を備えているとする。そして、発光素子群３１から出射した光線３１２（図３、図４参照）が、受光素子群３７に入射するとする。

図５（ａ）に示すように、発光素子群３１における発光素子３１１の平面形状は、一辺長ｕの正方形とする。そして、発光素子３１１の光を出射する出射口３１４は、径ｖであるとする。一方、図５（ｂ）に示すように、受光素子群３７における受光素子３７１の平面形状は、一辺長ｗが径ｖに比べて短い（ｗ＜ｖ）正方形とする。例えば、発光素子３１１の一辺長ｕは４０μｍ、発光素子３１１の出射口３１４の径ｖは２０μｍである。また、受光素子３７１の一辺長ｗは２μｍである。この例では、発光素子３１１の一辺長ｕは、受光素子３７１の一辺長ｗの２０倍である。

このように、受光素子３７１の一辺長ｗが、発光素子３１１における出射口３１４の径ｖより小さいと、図５（ｂ）に示すように、発光素子群３１のそれぞれの発光素子３１１の出射口３１４の像３１５は、複数の受光素子３７１上に広がって結像される。そこで、一個の発光素子３１１の出射口３１４の像３１５が結像される受光素子３７１の信号ｋ_ｑの和を、この一個の発光素子３１１の信号ｉ_ｐに対応するとする。例えば、発光素子３１１の出射口３１４が等倍で受光素子３７１上に結像されるとすると、前述の例では、一個の発光素子３１１の出射口３１４は、７８個の受光素子３７１上に像３１５となって結像する。よって、図５（ｂ）に示すように、１６個の発光素子３１１の出射口３１４の像３１５が、例え受光素子３７１の配列に対してゆがんで結像されても、発光素子３１１の出射光から信号ｋ_ｐが得られる。

さらに、図５（ｃ）に示すように、受光素子群３７上に結像された発光素子３１１の出射口３１４の像３１５が、光接続部３０におけるアライメントなどの影響により、にじみなどを生じて、互いに重なる場合がある。この場合においても、複数の受光素子３７１の信号ｋ_ｑの和から、発光素子３１１からの信号ｉ_ｐの有無を判断すればよい。これにより、信号ｉ_ｐの受信を誤ることが抑制される。図５（ｃ）では、一個の発光素子群３１に属する発光素子３１１の出射口３１４の像３１５が重なるとしたが、発光素子群３１間で発光素子３１１の出射口３１４の像３１５が重なる場合であっても同様である。

図６は、第１の実施の形態が適用されない情報処理装置１の一例を示す図である。第１の実施の形態が適用されない情報処理装置１は、図１に示した第１の実施の形態が適用される情報処理装置１において、第１情報処理ブロック１０における符号化部１１、第２情報処理ブロック２０における復号化部２１を備えていない。さらに、光接続部３０は、第２レンズ３３、第３レンズ３５及び光路切換部３４を備えていない。

情報処理装置１の光接続部３０は、第１情報処理ブロック１０で生成された情報ａ_１〜ａ_ｎに対応したｎ個の発光素子３１１を備えている。そして、ｎ個の発光素子３１１のそれぞれに対応してｎ個の第１レンズ３２−１〜３２−ｎを備えている。さらに、第１レンズ３２−１〜３２−ｎのそれぞれに対応してｎ個の第４レンズ３６−１〜３６−ｎを備えている。さらにまた、第４レンズ３６−１〜３６−ｎのそれぞれに対応して、ｎ個の受光素子３７１を備えている。ここでも、第１レンズ３２−１〜３２−ｎ及び第４レンズ３６−１〜３６−ｎをそれぞれ区別しないときは、第１レンズ３２、第４レンズ３６と表記する。

ここでは、情報ａ_１〜ａ_ｎは、それぞれが対応する発光素子３１１により光線３１２に変換され、第１レンズ３２と第４レンズ３６とを介して、受光素子３７１に入射する。受光素子３７１により、光信号から電気信号に変換されて情報ｂ_１〜ｂ_ｎになる。第１レンズ３２と第４レンズ３６との間では、光線３１２は、平行光として伝送される。すなわち、第１の実施の形態が適用されない情報処理装置１では、発光素子３１１及び受光素子３７１は群に分けられていない。この構成を、「群構成無」と表記する。

よって、発光素子３１１から出射した光線３１２が対応する受光素子３７１で受光されるように、光接続部３０を構成することになる。すなわち、光接続部３０における発光素子３１１、受光素子３７１の単位体積当りに配置できる個数は、発光素子３１１から出射する光線３１２の広がり、第１レンズ３２、第４レンズ３６の径などによって制限される。

図７は、第１の実施の形態が適用される情報処理装置１の光接続部３０（群構成有）と第１の実施の形態が適用されない情報処理装置１の光接続部３０（群構成無）とにおける発光素子３１１又は受光素子３７１の個数（／ｃｍ^２）の計算結果を示す図である。図７（ａ）は、群構成有と群構成無とを比較した結果、図７（ｂ）は、群構成有の場合において、群当りの発光素子数又は受光素子の個数で比較した結果である。ここでは、光線の広がりを考慮して、発光素子３１１又は受光素子３７１の個数（／ｃｍ^２）を計算した。

図７（ａ）に示すように、第１の実施の形態が適用されない情報処理装置１の光接続部３０（群構成無）では、発光素子３１１の一辺長ｕ又は受光素子３７１の一辺長ｗを変えても、図６で説明したように、光線３１２の広がり、第１レンズ３２、第４レンズ３６の大きさで制限されて、発光素子３１１又は受光素子３７１の個数（／ｃｍ^２）は、約５００個／ｃｍ^２となる。一方、第１の実施の形態が適用される情報処理装置１の光接続部３０（群構成有）については、群に含まれる発光素子３１１（一辺長ｕ）又は受光素子３７１（一辺長ｗ）が８個×８個の６４個の場合を説明する。一辺長ｕ、ｗが１００μｍであれば、発光素子３１１又は受光素子３７１の個数（／ｃｍ^２）は、約６００個／ｃｍ^２であって、上述の第１の実施の形態が適用されない情報処理装置１の光接続部３０（群構成無）における約５００個／ｃｍ^２と差が少ない。しかし、一辺長ｕ、ｗが５０μｍ、２０μｍ、１０μｍと小さくなるに従い、発光素子３１１又は受光素子３７１の個数（／ｃｍ^２）が増加する。例えば、一辺長ｕ、ｗが１０μｍでは、発光素子３１１又は受光素子３７１の個数（／ｃｍ^２）は、約８５００個／ｃｍ^２となる。

また、図７（ｂ）に示すように、一辺長ｕ、ｗを１０μｍとした場合、発光素子群３１又は受光素子群３７に含まれる個数が２個×２個の４個の場合では、発光素子３１１又は受光素子３７１の個数（／ｃｍ^２）は、約２０００個／ｃｍ^２であるが、３２個×３２個の１０２４個では、約３３０００個／ｃｍ^２となる。

以上説明したように、第１の実施の形態における情報処理装置１では、発光素子３１１を複数の発光素子群３１−１〜３１−ｊに分け、さらに、受光素子３７１を複数の受光素子群３７−１〜３７−ｊに分け、群ごとに第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６を設けている。これにより、光接続部３０における発光素子３１１及び受光素子３７１の単位面積当りの個数（／ｃｍ^２）が大きくなる。すなわち、光接続部３０が高密度に構成される。

また、光路切換部３４により光線群４０の光路を切り換えることで、情報処理装置１の機能を再構成できる。

図８は、光路切換部３４において光線群４０の光路を切り換えた場合の光線径の変化の一例を説明する図である。図８（ａ）は、第２レンズ３３と第３レンズ３５との間の距離が１６ｍｍである場合、図８（ｂ）は、第２レンズ３３と第３レンズ３５との間の距離が２０ｍｍである場合、図８（ｃ）は、第２レンズ３３と第３レンズ３５との間の距離が２０ｍｍであって、第１レンズ３２及び第４レンズ３６の位置を変更した場合を示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、横軸が発光素子３１１、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３５、第４レンズ３６、受光素子３７１のそれぞれの間の距離を示している。縦軸は、光線（光ビーム）径を示している。

図８（ａ）に示すように、第２レンズ３３と第３レンズ３５との間の距離が１６ｍｍである場合、光線３１２の光線（光ビーム）径の最大値は１９０μｍである。次に、図８（ｂ）に示すように、光路切換部３４により光線群４０の光路を切り換えて、第２レンズ３３と第３レンズ３５との間の距離が２０ｍｍとなった場合、光線３１２の光線（光ビーム）径の最大値は２６０μｍに大きくなる。しかし、発光素子３１１と第１レンズ３２との距離及び第４レンズ３６と受光素子３７１との距離を、図８（ａ）の１．１５ｍｍから、図８（ｃ）の１．１１ｍｍに縮めると、光線３１２の光線（光ビーム）径の最大値は１８０μｍに抑えられる。すなわち、図８（ａ）、（ｂ）では、光路長が４ｍｍ長くなって、光線（光ビーム）径が拡大している。しかし、図８（ｃ）に示すように、発光素子３１１と第１レンズ３２との距離及び第４レンズ３６と受光素子３７１との距離のそれぞれ０．０４ｍｍ（４０μｍ）の微動が、光線（光ビーム）径の拡大を抑制している。

なお、発光素子３１１と第１レンズ３２との距離及び第４レンズ３６と受光素子３７１との距離は、図３、図４に示した可動素子３８−１〜３８−ｊ、可動素子３９−１〜３９−ｊにより、変更すればよい。これらの可動素子３８−１〜３８−ｊ、可動素子３９−１〜３９−ｊはそれぞれ独立して微動させることができる。よって、光路切換部３４により光線群４０の光路が切り換えられた場合に、第２レンズ３３と第３レンズ３５との間の距離に応じて、第１レンズ３２と第４レンズ３６とのいずれか一方又は両方について、光線（光ビーム）径を小さく維持できるように、ｚ方向の位置を微動すればよい。

光路切換部３４により光線群４０の光路を切り換えて、第２レンズ３３と第３レンズ３５との間の距離を変化させても、図５で説明したように、受光素子３７１の一辺長ｗを発光素子３１１の一辺長ｕより小さく設定することにより、データの伝送における信頼性が高い。

図９は、発光素子群３１における発光素子３１１の出射口３１４の配列の一例を説明する図である。図９（ａ）は、格子状に配列した場合、図９（ｂ）は、放射状に配列した場合、図９（ｃ）は、ハニカム状に配列した場合である。なお、図９（ｂ）、（ｃ）では、発光素子３１１の境界を示さず、出射口３１４のみを示している。

図５（ａ）では、発光素子群３１における発光素子３１１の出射口３１４の配列は、図９（ａ）の格子状としたが、図９（ｂ）、（ｃ）のいずれであってもよい。また、他の配列であってもよい。同様に、受光素子群３７における受光素子３７１の配列は、図５（ｂ）、（ｃ）では、格子状に配列したが、図９（ｂ）、（ｃ）の発光素子３１１の出射口３１４と同様に、放射状の配列であってもよく、ハニカム状の配列でもよい。また、他の配列であってもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、情報処理装置１における光路切換部３４に平面ミラー３４１、平面ミラー３４２を用いた。第２の実施の形態では、情報処理装置１における光路切換部３４に凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊ及び凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊを用いる。そして、第１の実施の形態の光路切換部３４における第２レンズ３３及び第３レンズ３５を削除した。なお、凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊ及び凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊをそれぞれ区別しないときは、凹面ミラー３４３及び凹面ミラー３４４と表記する。

すなわち、第２の実施の形態では、第１の実施の形態における光路切換部３４の平面ミラー３４１及び平面ミラー３４２を凹面ミラー３４３及び凹面ミラー３４４として、反射機能に加え結像機能を持たせている。これにより、光路切換部３４を構成する部材の数を削減している。なお、他の構成は、第１の実施の形態の情報処理装置と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

図１０は、第２の実施の形態の情報処理装置１における光接続部３０の構成の一例を示す図である。図１１は、図１０に示した光接続部３０をｙ方向に見た断面図である。図１０に示すように、光接続部３０の光路切換部３４は、左半分側（ｘが小さい側）に凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊを備え、右半分側（ｘが大きい側）に凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊを備えている。なお、第１の実施の形態と同様に、図中前側（ｙが小さい側）に添字−１、−２のものを示し、図中奥側（ｙが大きい側）に添字−（ｊ−１）、−ｊのものを記載し、他のものの記載を省略している。凹面ミラー３４３及び凹面ミラー３４４は、図中前側から奥側に並んでいる。そして、図３に示した、第２レンズ３３、第３レンズ３５を備えていない。

図１０、図１１に示すように、発光素子群３１から出射した光線群４０（不図示）は、第１レンズ３２を透過したのち、光路切換部３４の左半分側（ｘが小さい側）の凹面ミラー３４３に入射して反射され、光路切換部３４の右半分側（ｘが大きい側）の凹面ミラー３４４に入射して反射される。そして、第４レンズ３６を透過したのち、受光素子群３７に入射する。例えば、発光素子群３１−１から出射した光線群４０−１（不図示）に含まれる光線３１２は、第１レンズ３２−１を透過したのち、光路切換部３４の左半分の凹面ミラー３４３−１に入射して反射され、光路切換部３４の右半分の凹面ミラー３４４−（ｊ−１）に入射して反射される。そして、第４レンズ３６−（ｊ−１）を透過したのち、受光素子群３７−（ｊ−１）に入射する。

凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊ及び凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊは、第１情報処理ブロック１０又は第２情報処理ブロック２０などに設けられた制御部からの制御信号により角度が設定され、その角度と曲率とに基づいて光を反射し、光路を切り換える。ここでは、凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊのいずれかに入射した光を、凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊのいずれにも反射しうるように構成されている。よって、発光素子群３１のいずれから出射した光線群４０も、受光素子群３７のいずれにおいても受光するように構成されている。なお、凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊ及び凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊも、ＭＥＭＳで構成し、屋根型に組み合わせればよい。

図１０、１１では、光路切換部３４は、凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊと凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊを備え、凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊのいずれかで反射した光線３１２を凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊのいずれかで再び反射させて、受光素子群３７上に結像させている。２回反射させることで、光路の切り換えがより容易になる。しかし、光路切換部３４は、凹面ミラー３４３−１〜３４３−ｊ又は凹面ミラー３４４−１〜３４４−ｊのいずれか一方を備えず、１回の反射で、光路を切り換えてもよい。

なお、図１０、図１１に示した光接続部３０では、図３、図４に示した第２レンズ３３、第３レンズ３５を備えていないが、第２レンズ３３、第３レンズ３５を備え、第１レンズ３２、第２レンズ３３、凹面ミラー３４３、凹面ミラー３４４、第３レンズ３５、第４レンズ３６とで、発光素子３１１の出射口３１４の像３１５を、受光素子３７１上に結像させるように構成してもよい。また、第２レンズ３３又は第３レンズ３５のいずれか一方を用いて構成してもよい。

１…情報処理装置、１０…第１情報処理ブロック、１１…符号化部、２０…第２情報処理ブロック、２１…復号化部、３０…光接続部、３１、３１−１〜３１−ｊ…発光素子群、３１１…発光素子、３２、３２−１〜３２−ｊ…第１レンズ、３３、３３−１〜３３−ｊ…第２レンズ、３４…光路切換部、３４１、３４１−１〜３４１−ｊ、３４２、３４２−１〜３４２−ｊ…平面ミラー、３４３、３４３−１〜３４３−ｊ、３４４、３４４−１〜３４４−ｊ…凹面ミラー、３５、３５−１〜３５−ｊ…第３レンズ、３６、３６−１〜３６−ｊ…第４レンズ、３７、３７−１〜３７−ｊ…受光素子群、３７１…受光素子、３８、３８−１〜３８−ｊ、３９、３９−１〜３９−ｊ…可動素子、４０、４０−１〜４０−ｊ…光線群、Ｄ…復号化行列、Ｅ…符号化行列、Ｈ…光路行列

Claims (10)

1. それぞれが複数の発光素子を含む複数の発光素子群と、
   それぞれが複数の受光素子を含む複数の受光素子群と、
   それぞれが複数の結像部材を含み、前記複数の発光素子群に含まれる発光素子群毎に並列に設けられ、当該発光素子群に含まれる前記複数の発光素子からの光線を一体として前記複数の受光素子群に含まれるいずれかの受光素子群上に結像させる複数の結像機構と、
   それぞれが光路切換部材を含み、前記複数の結像機構のそれぞれの前記複数の結像部材間のいずれかに介在して設けられ、前記複数の発光素子群における予め定められた発光素子群に含まれる前記複数の発光素子からの光線を、予め選択された受光素子群上に結像するように、当該発光素子群毎に光路を切り替える複数の光路切換機構と、
   を備え、
   前記複数の発光素子群の少なくともいずれかの発光素子群において、当該発光素子群に含まれる当該複数の発光素子の少なくとも一個の発光素子からの光線が、対応する前記受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像する光接続装置。
2. 複数の光路切換機構における光路切換部材は、角度が可変できる平面ミラー又は凹面ミラーである請求項１に記載の光接続装置。
3. 前記複数の発光素子群は合計でｍ１個（ｍ１は２以上の整数）の発光素子を備え、前記複数の受光素子群は合計でｍ１個より大きいｍ２個（ｍ２は３以上の整数）の受光素子を備え、当該発光素子群における一つの発光素子群に含まれる少なくとも一個の発光素子からの光線は、当該複数の受光素子群のいずれかの受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像する請求項１又は２に記載の光接続装置。
4. 前記複数の結像機構のそれぞれの結像機構における複数の結像部材は、前記発光素子群から前記受光素子群への光路方向に配列された少なくとも４個の凸レンズを含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光接続装置。
5. 前記複数の結像機構のそれぞれの結像機構における複数の結像部材が備える前記凸レンズのうち、前記発光素子群に対向して配置された凸レンズ又は前記受光素子群に対向して配置された凸レンズのいずれか一方又は両方が、当該発光素子群から当該受光素子群に向う方向における位置を可動にする可動部材をさらに備える請求項４に記載の光接続装置。
6. ｍ１個（ｍ１は２以上の整数）の発光素子が、それぞれ複数の発光素子を含むように分けられた複数の発光素子群と、
   ｍ１個より大きいｍ２個（ｍ２は３以上の整数）の受光素子が、それぞれ複数の受光素子を含むように分けられた複数の受光素子群と、
   それぞれが少なくとも４個の凸レンズを含み、前記複数の発光素子群に含まれる発光素子群毎に並列に設けられ、当該発光素子群に含まれる前記複数の発光素子からの光線を一体として前記複数の受光素子群に含まれるいずれかの受光素子群上に、少なくとも一個の発光素子からの光線が二個以上の受光素子上に結像するように、結像させる複数の結像機構と、
   それぞれが、角度が可変できる平面ミラーを含み、前記少なくとも４個の凸レンズ間のいずれかに介在して設けられ、前記複数の発光素子群における予め定められた発光素子群に含まれる前記複数の発光素子からの光線を、予め選択された受光素子群上に結像するように、当該発光素子群毎に光路を切り替える複数の光路切換機構と、
   それぞれが、前記複数の結像機構のそれぞれの結像機構における前記少なくとも４個の凸レンズのうち、前記発光素子群に対向して配置された凸レンズ又は前記受光素子群に対向して配置された凸レンズのいずれか一方又は両方において、当該発光素子群から当該受光素子群に向う方向における位置を可動にする複数の可動部材と、を備え、
   前記複数の発光素子群の少なくともいずれかの発光素子群において、当該発光素子群に含まれる当該複数の発光素子の少なくとも一個の発光素子からの光線が、対応する前記受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像する光接続装置。
7. 複数の第１データを生成する第１情報処理ブロックと、
   複数の第２データが入力される第２情報処理ブロックと、
   前記第１情報処理ブロックの前記複数の第１データを、光線にて伝送して、前記第２情報処理ブロックに前記複数の第２データとして入力する光接続部と、を含み、
   前記光接続部は、
   それぞれが複数の発光素子を含む複数の発光素子群と、
   それぞれが複数の受光素子を含む複数の受光素子群と、
   それぞれが複数の結像部材を含み、前記複数の発光素子群に含まれる発光素子群毎に並列に設けられ、当該発光素子群に含まれる前記複数の発光素子からの光線を一体として前記複数の受光素子群に含まれるいずれかの受光素子群上に結像させる複数の結像機構と、
   それぞれが光路切換部材を含み、前記複数の結像機構のそれぞれの前記複数の結像部材間のいずれかに介在して設けられ、前記複数の発光素子群における予め定められた発光素子群に含まれる前記複数の発光素子からの光線を、予め選択された受光素子群上に結像するように、当該発光素子群毎に光路を切り替える複数の光路切換機構と、
   を備え、
   前記光接続部は、前記複数の発光素子群の少なくともいずれかの発光素子群において、当該発光素子群に含まれる当該複数の発光素子の少なくとも一個の発光素子からの光線が、対応する前記受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像する情報処理装置。
8. 前記複数の発光素子群は合計でｍ１個（ｍ１は２以上の整数）の発光素子を備え、前記複数の受光素子群は合計でｍ１個より大きいｍ２個（ｍ２は３以上の整数）の受光素子を備え、当該発光素子群における一つの発光素子群に含まれる少なくとも一個の発光素子からの光線は、当該複数の受光素子群のいずかの受光素子群に含まれる二個以上の受光素子上に結像する請求項７に記載の情報処理装置。
9. 前記第１情報処理ブロックが出力する前記複数の第１データの合計の個数は前記発光素子の合計であるｍ１個に比べ小さいｎ１個（ｎ１は１以上の整数）であり、前記第２情報処理ブロックに入力される前記複数の第２データの合計の個数は前記受光素子の合計であるｍ２個に比べ小さいｎ２個（ｎ２は１以上の整数）であり、
   前記第１情報処理ブロックは、生成したｎ１個の第１データをｍ１個の発光素子に供給する信号に符号化する符号化部をさらに備え、
   前記第２情報処理ブロックは、ｍ２個の受光素子からの信号をｎ２個の第２データに復号する復号化部をさらに備える請求項８に記載の情報処理装置。
10. 請求項８に記載の情報処理装置におけるデータ伝送方法であって、
    合計がｎ１個（ｎ１は１以上の整数）の前記複数の第１データを、ｎ１個より大きいｍ１個（ｍ１は２以上の整数）の信号に予め対応関係が設定された符号化行列によって符号化するステップと、
    前記ｍ１個の信号を、ｍ１個より大きいｍ２個（ｍ２は３以上の整数）の信号に予め対応関係が設定された切替行列によって切り替えるステップと、
    前記ｍ２個の信号を、ｍ２個より小さい、合計がｎ２個（ｎ２は１以上の整数）の前記複数の第２データに予め対応関係が設定された復号化行列によって復号化するステップと
    を含むデータ伝送方法。

Images