JPH04270306A - 光及び光電子部品群 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理，光コンピ
ューティング，光変換，光インターコネクションといっ
た分野で光学系を構成する場合に有用な光学系構成部品
群に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズ，グレーティング，プリズム等を
組み合せて光学系を構成する場合、各部品の光軸のアラ
イメント調整は極めて複雑であり、多くの光学部品、或
いは空間変調素子（以下「ＳＬＭ」と記す），ディテク
タアレイ，ＬＥＤアレイ，半導体レーザアレイ（以下「
ＬＤアレイ」と記す）等の光電子部品の位置合せを高精
度に行うことは不可能に近い。さらにこれら部品類のア
ライメント・固定機構が複雑になることから、光学系の
小型化や、組立て後の温度変化等に対する信頼性確保が
難しいといった問題もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光学
系が持つ、組立て，アライメント，調整の複雑さ，困難
さ，光学系の小型化の困難さ，信頼性の低さを解決する
ことが本発明の目的である。上記のような従来の問題点
を解決するために、本発明者は先に、特願平２−２５３
８３１及び特願平２−２５３８３０で、互いに共役結像
面を有するレンズ群を用いて電子回路ボードへの入出力
情報伝達を光学的に行なうようにした光情報伝達装置を
提案した。本発明は、上記の光情報伝達装置に組み合せ
て用いるための光及び光電子部品群を提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】少くとも一対の平行平面
を備えた光，光電子部品群であって、前記部品群は、前
記一対の平行平面に略垂直に入射する光の少くとも一部
を、透過，再帰反射，吸収及び光電変換，射出する機能
のうちの少くとも１つの機能を有する複数の部品で構成
され、且つ個々の部品の厚み（一対の平行平面距離）は
互いに等しく作製されており、また個々の部品の対応す
る同一位置に、その部品の位置基準となる基準面又は機
構を備える。

【０００５】

【作用】本発明によれば、前述した光情報伝達装置に多
数個設けられた共役結像面に対して、本発明で規定した
外形形状，位置基準を用いて簡単に精度良く個々の光部
品，光電子部品類のアライメント，固定が可能となる。

【０００６】

【実施例】本発明に係る光，光電子部品群を適用する「
光情報伝達装置」の一例について図１，図２に基づき説
明する。図において１は、電子回路ボード２群をそれら
側縁部で受入れ保持するとともに、これらボード間の情
報伝達を光学的に行なうマザーボードである。マザーボ
ード１には、屈折率分布型ロッドレンズ（以下単に「ロ
ッドレンズ」という）３が光軸方向に多数等間隔をおい
て配置されており、また光軸と直交する方法にも多数の
ロッドレンズが配列してある。

【０００７】ロッドレンズ３は、屈折率が中心軸上で最
大で半径方向に周辺に向けてパラボリックに減少する屈
折率分布を有する透明円柱状のレンズであり、その両端
面（光入出射面）は光軸に垂直な平行平面である。

【０００８】そして、上記のロッドレンズ群を成す各レ
ンズの端面間空隙部４に共役結像面Ｉ１　，Ｉ２　…が
それぞれ位置する。この空隙部４に電子回路ボード２の
下端に設けられた入出力部２Ａが配置される。この入出
力部２Ａは、例えば透過型の空間変調素子５及び透光性
の受光素子６を積層して構成される。

【０００９】上記の装置において、マーザーボード１の
最外端に位置するロッドレンズにＬＤ，ＬＥＤ等の発光
素子７からの光を入射させることにより、各共役像面Ｉ
１　，Ｉ２　…に同時に光が伝播し、いずれかの共役像
面位置に適当な光学的パターンを置くことにより、その
パターンが他の共役像面へ伝達される。なお図中８は反
射ミラーである。従って例えば各共役像面間の光インタ
ーコネクションが実現できることになる。

【００１０】一方、図２では、図３に拡大して示すよう
に各ロッドレンズで−１倍の結像を行なうように記され
ているが、実際には図４のように一対のロッドレンズ３
Ａ，３Ｂで−１倍の結像系を構成し、ロッドレンズ間に
フーリエ変換面を設けた方が、ロッドレンズを多段に連
結して共役像面を作るのに適している（図４の両レンズ
３Ａ，３Ｂの中間にフーリエ変換面が存在する）。従っ
て実際には図２のマザーボード１は、各ロッドレンズの
間に、共役結像面とフーリエ変換面が交互に配列してい
るようにできる。勿論、各フーリエ変換面も互いに共役
である。

【００１１】このように作製された光結合マザーボード
のロッドレンズ端面間の各空隙溝部４に、特定形状の光
部品又は光電子部品を挿入し、その部品に備えられた位
置基準を用いて簡単に高精度にアライメント固定しよう
とするのが本発明である。

【００１２】次に本発明に係る光，光電子部品群の一例
と、その光結合マザーボードへの挿入，固定方法につい
て図５及び図６を用いて説明する。「部品」の一例とし
てここでは液晶シャッタアレイ型ＳＬＭ（例えば市販の
液晶テレビに用いられる液晶パネル等）を挙げる。

【００１３】液晶ＳＬＭ１１は、一対のガラス基板１２
・１２とその間に形成された液晶層１３によって構成さ
れる（画素配線等は図示を省略している）。ガラス基板
１２の両外面には一対の平行平面１４・１４が設けられ
ている。液晶ＳＬＭ１１の厚みは平行平面１４・１４に
よって決っている。

【００１４】また液晶ＳＬＭ１１の外形の一部に位置基
準突起１５が作製されている。この時、液晶ＳＬＭ１１
の厚みはロッドレンズ３Ａ，３Ｂ間の空隙部４の溝幅に
ほぼ一致するようになっており、両側のロッドレンズの
端面にほぼ接触するようにして挿入されるようになって
いる。

【００１５】また位置基準突起１５は、光結合マザーボ
ード１に設けられたレンズ固定用Ｖ溝１６と形状の一部
が合うようになっている。従ってこの液晶ＳＬＭ１１を
ロッドレンズ間の溝に挿入する場合、Ｚ軸方向の位置決
めと「あおり」角θｘ　，θｙ　（レンズの光軸方向を
Ｚ軸、これと直交する２軸をｘ，ｙ軸、ｘ，ｙ，ｚ軸の
まわりの回転角を各々θｘ　，θｙ，θｚ　とする）は
、ロッドレンズ両端面とガラス基板１２の平行平面１４
・１４との接触挿入により行なえ、ｘ，ｙ軸方向の位置
決めとｘｙ面内での回転角θｚ　の位置決めは、上記位
置基準突起１５とＶ溝１６との嵌め合いで簡単且つ高精
度に行える。実際にはガラス基板１２の平行面１４とロ
ッドレンズ両端面との間に屈折率マッチングのための液
体を用いたり、挿入後に適当なビスや押えを用いて固定
するが、詳細な説明は省略する。

【００１６】図６の（ａ）〜（ｆ）、図７の（ａ）〜（
ｅ）は、図５の液晶ＳＬＭ１１と同様に、平行面１４・
１４、位置基準突起１５を備えた本発明に係る光，光電
子部品群の例である。各々の部品が等しい厚みの平行面
の対１４・１４を持ち、また等しい位置に位置基準突起
１５を有し、ロッドレンズ３内を伝播した光パターンに
対し、各々の部品の機能（反射，シャフル，変調，受光
等）を有効に付与することができる。

【００１７】各部品の機能を付与する面（例えばディテ
クタの設けられた面や液晶ＳＬＭの液晶層等）が一般に
はすべて平行面１４・１４から決った距離の面にあり、
その面がロッドレンズのつくる共役結像面やフーリエ変
換面に一致するようになっている。図８（ａ）〜（ｄ）
は、上記の共役結像面位置を精度良く合せるための具体
的構造例を示している。図８の（ａ）のように、ロッド
レンズ間に何も挿入しないと結像面がずれるため、特定
の部品を挿入しない時でも同様の平行面１４・１４を備
えたダミーガラス板を挿入したり（図８（ｂ））、両端
の平行面１４・１４の間に不透明な層や屈折率の異なる
部材が挿入されているような場合には、平行面間のトー
タルな空気換算長Σｌ／ｎ（ｌは平行面間に挿入された
各部材の厚み、ｎは各部材の屈折率）を一定になるよう
にして、共役像面の位置が各部品内で適正な位置に来る
ようにできる。

【００１８】なお、位置基準突起１５とＶ溝１６は、挿
入部品のｘ，ｙ面内での位置決めが精度良く簡易にでき
れば他の形状でも良く、挿入部品に適当な基準ピンを設
けて、これを受ける側（光結合マザーボード１の部品挿
入部）に、基準ピンが入る孔部や矩形溝を設ける等、様
々な方法が考えられる。

【００１９】また本発明に係る光，光電子部品を用いる
ための光結合マザーボード１は、必らずしも屈折率分布
型ロッドレンズを用いて作製されている必要はなく、プ
ラスチック非球面レンズ等によって多数の共役像面が形
づくられ、各共役像間の光接続ができる様な光学系で、
その共役像面の近傍に、本発明の部品が持つ平行面と位
置基準面を用いて位置決めできるような等しい形状の部
品挿入部を備えてあれば別の方法で作製されていてもよ
い。

【００２０】また前記平行平面１４・１４は、挿入部品
の全面にわたったものである必要は必ずしもなく、挿入
部品の光が入射又は射出する面の一部分が平行面を形成
していればよい。また同様の考え方で、挿入部品の光が
入射又は射出する面のうち一方の面に三点の位置決め部
が設けられ、その三点で決まる平面と、他方の面に同様
に設けられた三点で決まる平面とが互いに平行であれば
よく、かかる構成も本発明で言う「平行平面」のうちに
包含される。

【００２１】また図には省略されているが、光結合マザ
ーボード１と挿入部品とに各々、適当なネジタップ穴や
ネジ通し用穴が設けられる等され、挿入部品が正しく固
定されるようになっている。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、従来不可能であった、
光部品や光電子部品の簡易で高精度なアライメント固定
が可能になり、また部品挿入固定が各部品の外形形状を
用いた簡単な構造で安定に固定できるため、固定後の信
頼性も大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明部品を適用する光情報伝達装置の一例を
示す斜視図

【図２】図１の装置の断面図

【図３】図１の装置におけるレンズ部分の作用について
説明する断面図

【図４】図１の装置におけるレンズ部分の他の構成例を
示す断面図

【図５】本発明の一実施例を示す正面図

【図６】同上断
面図

【図７】（ａ）〜（ｆ）本発明の他の実施例を示す断面
図

【図８】（ａ）〜（ｅ）本発明の別の実施例を示す断面
図

【図９】（ａ）〜（ｄ）本発明のさらに別の実施例を示
す断面図

【符号の説明】

１　　　　光結合マザーボード ２　　　　電子回路ボード ３　　　　ロッドレンズ ４　　　　ボード挿入溝 ５　　　　空間変調素子 ６　　　　受光素子 １１　　　　液晶シャッタアレイ形ＳＬＭ１２　　　　
ガラス基板 １３　　　　液晶層 １４　　　　平行平面 １５　　　　位置基準突起 １６　　　　レンズ固定用Ｖ溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少くとも一対の平行平面を備えた光，
   光電子部品群であって、前記部品群は、前記一対の平行
   平面に略垂直に入射する光の少くとも一部を、透過，再
   帰反射，吸収及び光電変換，射出する機能のうちの少く
   とも１つの機能を有する複数の部品で構成され、且つ個
   々の部品の厚み（一対の平行平面距離）は互いに等しく
   作製されており、また個々の部品の対応する同一位置に
   、その部品の位置基準となる基準面又は基準機構を備え
   ていることを特徴とする光及び光電子部品群。
2. 【請求項２】　　前記個々の光及び光電子部品の光を利
   用できる有効領域の面積、即ち光を透過又は反射又は光
   電検出または射出できる面積はほぼ等しく、且つ個々の
   有効領域の位置は、前記位置基準に対してほぼ同一の位
   置にある請求項１に記載の光及び光電子部品群。
3. 【請求項３】　　前記光及び光電子部品群のうち入射す
   る光の少くとも一部を透過させる機能を持つ光及び光電
   子部品群の、個々の光および光電子部品の光路長又は空
   気換算長が互いにほぼ等しく作製されている請求項１又
   は２に記載の光及び光電子部品群。