JP2000505606A - 密閉環境のための光学インターフェイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光学インターフェイス（２０）が、それぞれ高帯域幅光信号の送信、受信が可能な、少なくとも２つの送信部受信部（４０）を有する。少なくとも１つのそのような送信部（５４）と１つのそのような受信部（６０）を有する第１の送受信アセンブリ（４０）は、密閉シールを維持するシェル（２６）を有するコンピュータの内部に設けられる。第１の送受信アセンブリ（４０）の送信部受信部は、コンピュータ・シェル（２６）の透明部分（２２）に対面する。第２の送受信アセンブリ（４０ｂ）もまた、コンピュータ・シェルの外部に設けられた、シェルの透明部分に対面する、少なくとも１つの送信部受信部を有する。第２の送受信部アセンブリの送信部受信部のそれぞれは、第１の送受信部アセンブリの対応する受信部または送信部と対向して置かれる。１Ｇｂ／ｓまでの高帯域幅光信号が、密閉シールが維持されているならば、シェルの透明部分をとおりコンピュータへ、又はコンピュータから伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】 密閉環境のための光学インターフェイス 発明の属する技術分野 この発明は、密閉環境へ、また密閉環境から信号を伝送するためのインターフ ェイスに関する。特に、この発明は、密閉環境へ、また密閉環境から、そして密 閉環境間にて、高速信号を伝送するための新しい改良された光学インターフェイ スに関する。 関連出願 この出願は、１９９４年４月２８日出願（米国特許出願０８／２３４，２５３ 号）、１９９６年２月１３日公開（米国特許５，４９１，３００号）の同時係属 中である「密閉環境のための貫通部と柔軟性ある回路アセンブリ」に関連するも のである。 発明の背景 電気的信号を１つの環境から別の環境へと伝送することが必要で、しかも、そ の２つの環境は密閉されてなくてはならないか、互いに分離されてなくてはなら ない情況や事態が種々存在する。このような事態のうち多くのものにとって満足 のいく電気的コネクタが開発されてきたが、依然として残りの一部は特に困難な ままである。例えば、そのような事態のうちには、高速大容量デジタルコンピュ ータ（以下、スーパーコンピュータという。）が含まれる。 スーパーコンピュータは、例えば１立方インチ当たり２７５ワットの範囲の高 熱密度を生成する。スーパーコンピュータの構成部分を冷却するために、高密度 誘電性液体冷却剤が、圧力を加えられてスーパーコンピュータの構成部分に与え られ、スーパーコンピュータの各構成部分を循環する。スーパーコンピュータの 構成部分は高密度冷却剤の中に覆い隠されてしまっているため、外部環境に対す る密閉部は冷却液流を制御し、スーパーコンピュータ内部に冷却剤を留めるよう 維持されなければならない。 スーパーコンピュータへ、またスーパーコンピュータからの高周波数信号の伝 送は、非常に小さいゲージのツイストワイヤや同軸ケーブルを利用して達成され ることが、時としてあった。対にされた配置によって、制御下のインピーダンス 信号経路を得ることができるため、ツイストワイヤはスーパーコンピュータの信 号転送にはふさわしいものである。 スーパーコンピュータで用いられる他のケーブルのように、ツイストワイヤは 密閉部を通ってスーパーコンピュータのキャビネットを貫通しなければならない 。しかしながら、ツイストワイヤの導体部の周りを囲む絶縁部が、冷却剤の流れ る導管のように動作してしまうのである。その結果として、もし絶縁部が２つの 環境間の境界を貫通することが許されるとしたら、与圧し液体で満たしたキャビ ネットの内部と外部周辺環境との間の密閉部を形成し維持することが難しくなる 。 ツイストワイヤの絶縁部を通じての冷却漏洩の問題に対処するために、絶縁部 が短い長さ分だけ剥がされ、それぞれの剥き出しになった導体部は近接の導体部 と物理的に分離され、分離された剥き出しの導体部は接続ハウジングの中の注入 化合物に装着される。いったん注入化合物が硬化されて固体の塊になると、ハウ ジングはスーパーコンピュータのキャビネットに装着される。 都合の悪いことに、スモールゲージの導体部は脆弱なため、引き剥がしと装着 の処理の間に、導体部での無視のできない断線と短絡とが生じてしまう。加えて 、ツイストワイヤを分離させてしまうと、導体部が分離する地点での経路インピ ーダンスに不連続が生じる。大抵は、接続の完全性は組み立て品の製作が完了す る後まではテストできない。注入化合物は永久的なものであるため、ツイストワ イヤの修理というのは、現実的ではない。 損傷を受ける、または機能しないツイストワイヤの予想パーセンテージの埋め 合わせのため、予備の導体部が剥がされて、注入化合物に装着される。ツイスト ワイヤの半分に至るまでが信号を十分に伝送し得ないであろうという予測の基に 、必要量の２倍の接続部がハウジングにインストールされることもしばしばであ る。 このことによって、すでにして非常に労働集約されコストの高い製造プロセスに 対する労務コストと原料コストの両方が、倍増してしまう。 上記の技術がスーパーコンピュータの密閉部を維持するという問題に注意を向 ける一方で、上記技術の利用により別の問題が登場している。例えば、各々の導 体部を人の手で剥き出しにし、近接の導体部と物理的に分離した状態で剥き出し になった導体部をやはり人の手でインストールする必要があるため、接続ハウジ ング内に接近して位置取りできる導体部の本数に限りがあるのである。この導体 部の密度の制限は、近接の剥き出しの導体部は短絡しやすいということもあって ツイストワイヤのおよそ半分は十分には機能しないと予想される、ということに より悪化される。その上さらに、注入化合物に装着されたツイストワイヤがたと え初期は機能していたとしても、ワイヤを引っ張り繰り返し曲げていると、硬化 した注入化合物と接触する場所で、ツイストワイヤは依然として断線や短絡を生 じやすい。 本発明の譲受人に譲渡された同時係属中の米国特許出願０８／２３４，２５３ 号は、スーパーコンピュータの壁面貫通に係る上述の問題に意識を向けた貫通部 と柔軟性のある回路アセンブリとを開示している。そのような貫通部と柔軟性あ る回路アセンブリを用いたときに可能な最大データ伝送率は、ワイヤを通過する 電気的信号の最大伝送速度であり、必然的に物理的限界がある。 コンピュータが稼動する環境から密閉されていないコンピュータでさえ、信号 伝送速度の限界には手を焼いているのである。例えば、コンピュータ間、マルチ ノード・ネットワークでのノード間、または１つのシステムでのプロセッサ間の 信号伝送は、個々のプロセッサのクロックスピードよりも一般にに非常に遅い。 最新のコンピュータシステムの周辺機器やファイルサーバもまた、従来型のケー ブルを経由するコンピュータから周辺機器やファイルサーバへの信号の伝達の遅 延で生じる待ち時間の影響を受ける。 ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）や他のアプリケーションシステム でのコンピュータや周辺機器の間の高速インターフェイスは、光ファイバネット ワーク内で光ファイバやまたは光ファイババンドルを経由して接続された、より 高速の光電子工学機器を用いることで、達成されてきた。しかしながら、そのよ うなファイバを用いてコンピュータへ、またコンピュータから信号を伝送するに は、ファイバや、ファイババンドルや、またはコンピュータ・ハウジングに装着 されたコネクタにより、コンピュータのハウジングを貫通することが一般に必要 となる。 本発明の意義ある改良点と新規性がもたらされたのは、この背景の下である。 発明の要約 本発明は、個別の導体部が密閉された環境を貫通することを求めることなく、 密閉された環境へ、また密閉された環境から高速度信号を伝送するという性能を 提供する。加えて、本発明は、個別の、又は束にされた導体部が密閉された環境 を貫通することなしに、２つの、又はそれ以上の密閉された環境間にて高速信号 を伝送するという性能を提供する。 本発明の主要な形態によると、本発明の光学インターフェイスは、ハウジング の透明部分に近接してコンピュータ・ハウジングに装着される。高帯域幅光信号 は、コンピュータや外部機器へ、またコンピュータや外部機器から、ハウジング の透明部分をとおり光電子工学インターフェイスにより送信され受信される。コ ンピュータにより発生し、本発明によって伝達される光信号は、典型的にはコン ピュータの中のプロセッサーや他の構成要素が生成する電気的信号を表す。外部 装置から発生した光信号もまた、外部装置により生成され、それ以前に変換され た電気信号を示す。本発明の光電子工学インターフェイスを通過してコンピュー タや外部装置が受信する光信号は、受信後、コンピュータや外部装置による処理 のため電気信号に変換されるのが典型的である。 本発明の光学インターフェイスは、コンピュータ内部に装着される送受信アセ ンブリを含む。送信部と、送信部の発する光信号が焦点をあわせつつ通過する送 信部マイクロレンズと、入射する光信号が通過する受信部マイクロレンズを近接 して備える受信部と、送受信部が装着された回路基板と、回路基板をコンピュー タ・ハウジングの透明部分に面したハウジング内部に装着するための配置手段と を、この内部送受信部は含む。 本発明のある望ましい形態によると、第２の送受信アセンブリは、コンピュー タ・ハウジングの透明部分に面したハウジング外部に装着される。この外部送受 信アセンブリは、内部送受信アセンブリの構成要素と同様に、送信部、送信部マ イクロレンズ、受信部、受信部マイクロレンズ、そして回路基板の構成要素を含 む。外部送受信アセンブリは、外部送受信アセンブリをコンピュータ・ハウジン グの透明部分に面したハウジング外部に装着するための配置手段を含む。 本発明のある望ましい形態によると、本発明の光学インターフェイスの内部送 受信アセンブリと外部送受信アセンブリとは、それぞれ、ハウジング壁を通過し コンピュータ・ハウジングの透明部分に近接する、あるいは、ハウジング透明部 分を通過する多数の位置決めピンにより、コンピュータ・ハウジングに装着され る。位置決めピンは、内部送受信アセンブリの送信部と受信部を、それぞれ外部 送受信アセンブリの対応する受信部と送信部に配置付けする。位置決めピンは、 恒久的にハウジングに装着され、それによりコンピュータと外部環境との間に築 かれた何らかの密閉シールが維持されるのが、望ましい。 本発明の他の望ましい形態によると、本発明の光学インターフェイスの伝送部 構成要素はレーザを発する半導体である。各々の送受信アセンブリの回路基板に 装着された１つあるいはそれ以上の伝送部アレイを、そのような多数のレーザで 形成するのが、望ましい。 本発明の他の望ましい形態によると、本発明の内部送受信アセンブリはコンピ ュータ・ハウジングの透明部分に面してコンピュータの内部に装着され、対応す る柱状レンズ・アレイにて境界をなす光ファイバ・アレイを備える光ファイバ装 着アセンブリは、コンピュータ・ハウジングの透明部分に面して、コンピュータ ・ハウジングの外部に装着される。光学ファイバ及び柱状レンズはそれぞれ、第 １の送受信アセンブリの対応する送信部または受信部に対向している。送受信ア センブリとファイバ・オプティック装着アセンブリとは両方とも、コンピュータ ・ハウジング壁中の位置決めピンにより、コンピュータ・ハウジングに装着され る。位置決めピンは、アセンブリをコンピュータ・ハウジングに装着すること と、光ファイバを対応する送信部と受信部に配置決めすることの両方に利用され る。 本発明の主要な形態のもう１つのものによると、本発明は、圧力下の流体もま た内部に密閉され、ハウジング壁の内部に密閉して封印された素子を有するコン ピュータからの、高コミュニケーション周波数信号を伝達する方法を備える。コ ンピュータのハウジング壁は、透明部分、即ちガラス、プラスチック、プレキシ グラス（商標）、又は類似のものからなる区画を有する。方法は、コンピュータ からの高周波数電気的信号を高帯域幅光信号に変換するステップ、光信号を最初 はコンピュータ・ハウジング内部に装着された第１のマイクロレンズを通過させ るステップ、次にコンピュータ・ハウジングの透明部分を通過させるステップ、 それから第１のマイクロレンズに向かい合ってコンピュータ・ハウジングの外部 に装着された第２のマイクロレンズを通過させるステップ、そして受信部で光信 号を受信するステップを含む。 本発明の別の望ましい形態によると、方法はさらに、光信号が第２のマイクロ レンズを通って伝送された後であって、受信部にて受信される前に、伸張光ファ イバに沿って信号を伝送するステップを含む。 本発明とその範囲のより完全な認識は、以下に短く内容が要約してある添付図 面、その次の、本発明の目下望ましい実施形態の詳細な説明、そして添付のクレ ームを理解することにより、得られる。 図面の簡単な説明 図１は、光学インターフェイスを利用し、本発明を組み込んだスーパーコンピ ュータの、部分斜視図である。 図２は、図１で示された光学インターフェイスとスーパーコンピュータとの拡 大斜視図である。 図３は、図２の３−３の線を含む平面に沿った光学インターフェイスの部分拡 大断面図である。 図４は、図１から図３に示された光学インターフェイスの送受信アセンブリの 斜視図である。 図５は、図４に示された送受信アセンブリのうち送信部の概略図である。 図６は、図４に示された送受信アセンブリのうち受信部の概略図である。 図７は、本発明の光学インターフェイスのもう１つの実施形態が装着されてい る一対のコンピュータの斜視図である。 図８は、図７の８−８の線を含む平面に沿った本発明の光学インターフェイス の実施形態の部分拡大断面図である。 詳細な説明 内部に密閉シールされた環境が維持されているスーパーコンピュータ２４のよ うなコンピュータへ、またコンピュータから高帯域幅光信号を伝送する光学イン ターフェイス２０の、好適な１つの実施例が、図１に示されている。 スーパーコンピュータ２４のシェル２６は、内部を上部区画２８と下部区画３ ０とに分割する。ロジックモジュール、Ｉ／Ｏモジュール、そしてメモリモジュ ール３２は、上部区画２８内に設けてある。動力経路（バス）３４は、上部と下 部の区画２８、３０の間に広がる。動力経路３４を越えてモジュール３２まで動 力を運ぶ動力供給部３６が、下部区画３０内に設けてある。上部区画２８と下部 区画３０は与圧され、モジュール３２や動力経路３４やそして動力供給部３６に より生成された熱を放散するために、上部区画２８と下部区画３０中に隈なく冷 却剤流が維持される。 シェル２６の一部分２２は、任意の所定波長の光信号を透過する。透明部分２ ２は、ガラス、プレキシグラス（商標）、透過性プラスチックまたはその手のも ので作られていればよい。図１に示されるシェル２６の透明部分２２は、シェル のふた部３８を含んでいるが、以下のように理解すべきである。つまり、示され た透明部分２２は、そういった透明部分２２がコンピュータのシェルの中でどの ように形成され得るか、の単なる例示であり、他の構成物、例えばシェルの内部 で（外に見えずに）形成されるフレームの中に装着される透過枠が、本発明の光 学インターフェイスと関連して用いられるかもしれない。 図３と図４に最もよく示されているように、光学インターフェイス２０は向か い合わせの送受信アセンブリ４０ａ４０ｂ（図３）を含んでおり、アセンブリ４ ０ａはコンピュータ２４の内部に装着され、アセンブリ４０ｂはコンピュータ２ ４のシェル２６の外部に装着されている。望ましい実施形態では、アセンブリ４ ０ａとアセンブリ４０ｂは実質上同じものである。典型的な送受信部４０が図４ に示されており、送受信部４０の構成要素は、“ａ”または“ｂ”の接尾辞がそ れぞれ加えられたアセンブリ４０ａとアセンブリ４０ｂでの同一数字を付された 構成要素に対応すると理解できる。 アセンブリ４０（図４）は、１つまたはそれ以上の送信部４４を有しており、 送信部４０はグループ化され、１つまたはそれ以上の送信部アレイ４６を形成す る。望ましい実施形態では、それぞれの送信部４４は、送信部アレイパッケージ ５０の内部に装着されるマイクロレンズ４８を通して高帯域幅光信号を送信でき るレーザを発する半導体である。砒化ガリウムレーザが望ましく、砒化ガリウム インジウムレーザが目下最も望ましい。送信部アレイパッケージ５０は印刷回路 基板５２に従来の方法で装着される。 望ましい実施形態では、図５に示されているように、送信部４４のそれぞれは 、電気的データ信号を光データ信号に変換すると共に光データ信号を送信する送 信部モジュール５４に含まれる。典型的な送信部モジュール５４は、マサチュー セッツ州レキシントン市のマサチューセッツ工科大学リンカーン研究所にて開発 されてきた。それぞれの送信部モジュール５４は、該送信部モジュールが装着さ れている回路基板からの入力部５５を備えている。１つ又はそれ以上の入力部５ ５を通過して受信された電気的信号に反応して、線形エッジ放射レーザアレイ５ ６は、所定周波数の高帯域幅光信号５７をマイクロレンズアレイ５８に発する。 信号５７は、マイクロレンズ５８を通過する際に焦点が合わされる。この送信部 モジュール５４はおよそ０．００６インチという望ましい連絡部間ピッチを有し 、秒当たりおよそ１ギガビット（１Ｇｂ／ｓ）という光信号送信率で動作する。 光学インターフェイス２０の送受信アセンブリ４０（図４）は、１つまたはそ れ以上の受信部アレイ６２を形成するために設けられた、１つまたはそれ以上の 受信部６０もまた備えている。望ましい実施形態では、それぞれの受信部６０は 、受信部アレイパッケージ６６の内部に装着された受信部マイクロレンズ６４を 通過して受信する高帯域幅信号を検波する。それぞれの受信部アレイパッケージ ６６は、印刷回路基板５２に従来の方法で装着される。 受信部６０のそれぞれは、光データ信号を変換し電気データ信号を送信する光 電子工学モジュール８０の内部に備わっているのが望ましい。典型的なモジュー ル７０（図６）は、マサチューセッツ州レキシントン市のマサチューセッツ工科 大学リンカーン研究所にて開発されてきた。それぞれの受信部モジュール７０は 、光信号５７が通過し焦点を合わせるマイクロレンズ・アレイ７２を含んでいる 。光信号５７は、フォトダイオードアレイ７４（好ましくはインジウム砒化ガリ ウムフォトダイオードアレイ）に入り込み、通過してトランジスタ増幅器アレイ ７６にたどり着く。アレイ７６は光信号５７を電気信号に変換し、該電気信号は 出力部７８に出力され、受信部モジュール７０が装着されている回路基板にたど り着く。 図４に見られるように、電気伝導性金属トレースライン８４が内部に形成され ている１つまたはそれ以上のフレキシブル・ケーブル８２は、回路基板５２の向 かい合わせの両端８０に取り付けられている。それぞれのフレキシブル回路８２ は従来の構造であるのが望ましく、構成する層がカプトンプラスチック、銅トレ ース８４、アクリル接着剤、そしてプラスチック硬化・銅シールド・ラミネート の積み重ねであるラミネートとして、形成されているのが望ましい。層を構成す るそれらのものすべては、トレース６４がプラスチックに蒸着されるか、さもな くば塗られるという従来の製造技術を用いて、一体のものにされる。ラミネート の銅シールド層は、銅トレース８４に近接して位置し、よってこれら２つの導体 部間に、制御された一定のインピーダンスが設定される。制御されたインピーダ ンスにより、信号の本質的な特徴を大きく欠落させること無く、比較的高周波数 で、トレース８４全体にわたって信号を伝導することが許される。それぞれのフ レキシブルケーブル８２は、同軸ケーブル接続部８８が取り付けられている（図 ３）モールドプラスチック接続部８６の中で終端となっている。 多数のアラインメント・ホール９０が回路基板５２に形成される。スーパーコ ンピュータ・ハウジング壁２６に取り付けられた位置決めピン（図３）はアライ ンメント・ホール９０を通して挿入され、そこに固定して装着される。 図１から図４に示されるような、望ましい実施形態では、送信部アセンブリ４ ０ａ、受信部アセンブリ４０ｂは互いに向かい合って装着される。それぞれの送 信部４４ａの、レーザを発するそれぞれの半導体は、同方向を向き高帯域幅光信 号を透明部分２２をとおり対面する受信部６０ｂに送信し、それぞれの送信部４ ４ｂの、レーザを発するそれぞれの半導体も同方向を向き高帯域幅光信号を透明 部分２２をとおり対面する受信部６０ａに送信する。 送信部４４ａと送信部４４ｂを対面する受信部６０ｂと受信部６０ａに対して 正確に配置することに関しては、コンピュータ２４へ、またコンピュータからの 信号伝送が成功する程度の正確さが要求される。送信部４４ａと受信部６０ｂと の正確な配置、及び送信部４４ｂと受信部６０ａとの正確な配置は、（１）送信 部４４ａと受信部６０ｂを回路基板５２ａに、また送信部４４ｂと受信部６０ａ を回路基板５２ｂに、それぞれアラインメント・ホール９０との相対的な予め決 められた位置に正確に装着し、（２）スーパーコンピュータ２４のシェル２６を 貫通して装着された、好ましくは平行な位置決めピン上に正確な垂直配置でもっ て、回路基板５２ａと５２ｂを装着することにより達成される。 さらに、互いに対面する送信部４４ａと受信部６０ｂの間の距離、及び互いに 対面する受信部６０ａと送信部４４ｂの間の距離は、信号の減衰や拡散によって 信号の有意な部分を失うほど大きなものであってはならない。そのような信号減 損は、送信部４４ａと受信部６０ｂ、及び送信部４４ｂと受信部６０ａを大きく ても７ｍｍ離して、望ましくは約６から７ｍｍの距離で、装着することで最小化 される。そのため、コンピュータ・シェル２６の透明部分２２の望ましい厚さは ６から７ｍｍを超えないことが必要である。 フレキシブル・ケーブル８２ａとフレキシブル・ケーブル８２ｂの、制御され るインピーダンスの信号伝送特性と、高帯域幅光信号伝送との両方によって、コ ンピュータ２４と、コンピュータに接続される入出力装置との間の高データコミ ュニケーション率を実現するという重要な利点が得られる。送受信部アレイ４６ ａ、４６ｂ、６２ａ、６２ｂに関して、連絡部間ピッチが０．００６インチであ りデータ伝送率が１Ｇｂ／ｓであるそれぞれの素子が２０個配列されて装着され ているときは、送受信部アレイは、並列に、アレイ越しに光信号を伝送すること により、２０Ｇｂ／ｓを効果的に伝送できる。 光学インターフェイスの別の実施形態が、図７図８に示される。図７図８の実 施形態では、光学インターフェイス９４はスーパーコンピュータ２４の内部に装 着された内部送受信アセンブリ４０ｃを備える。アセンブリ４０ｃの構成要素は 、形態や機能の上でアセンブリ４０（図４）の構成要素に対応する。アセンブリ ４０の構成要素の形態や機能についてのそこでの既述内容は、“ｃ”接尾辞を加 えたアセンブリ４０ｃの対応する構成要素に当てはめることができる。 送信部４４ｃのそれぞれは、電気的データ信号を光データ信号に変換してこの 光データ信号を送信する光電子工学送信部モジュール５４（図５）であるのが望 ましい。送信部モジュール５６の１つまたはそれ以上の入力部５５を通して受信 される電気的信号に反応して、線形エッジ放射レーザアレイ５６は、所定の周波 数の光信号５７をマイクロレンズ送信部アレイ５８に発する。送受信アセンブリ ４０ｃで用いられる場合、ここで記述される送信部モジュール５４は、およそ０ ．００６インチという望ましい連絡部問ピッチを有し、秒当たりおよそ１ギガビ ット（１Ｇｂ／ｓ）という光信号送信率で動作する。 アセンブリ４０ｃの受信部のそれぞれは、光データ信号を変換して電気データ 信号を送信する光電子工学受信部モジュール７０であるのが望ましい。上述のよ うに、それぞれの受信部モジュール７０は、高帯域幅光信号５７が通過し焦点を 合わせるマイクロレンズ・アレイ７２を含んでいる。信号５７は、フォトダイオ ードアレイ７４（インジウム砒化ガリウムフォトダイオード・アレイを用いるの が望ましい）に入り込み、通過してトランジスタ増幅器アレイ７６にたどり着く 。光信号５７は電気的信号に変換され、該電気的信号は出力部７８に出力され、 受信部モジュール７０が装着されている回路基板にたどり着く。 本発明の光学インターフェイスは、透明部分２２ｃと向かい合ったスーパーコ ンピュータ２４ｃの外側に装着されるファイバーアセンブリ９５をも含む。ファ イバーアセンブリ９５は１つまたはそれ以上の従来からある伸張光ファイバ９６ を含み、該伸張光ファイバのそれぞれはファイバ装着アセンブリ９８内に形成さ れた対応するファイバ保持ホール９７を通って差し込まれる。光ファイバ９６は 、任意の従来技術、例えば接着剤により、ファイバ装着アセンブリ９８の所定の 場所に保持される。光ファイバ９６のそれぞれは、柱状レンズ９９にて終端とな る。 多数の装着ホール１００がファイバ装着アセンブリ９８に形成される。ホール １００のそれぞれはコンピュータ・シェル２６ｃに装着された位置決めピン９２ ｃの１つに対応する。 光学インターフェイス９４がコンピュータ２４ｃに装着されると、送受信アセ ンブリ４０ｃのそれぞれのマイクロレンズ４８ｃと６４ｃは、ファイバ・アセン ブリ９５の対応する柱状レンズ９９に、コンピュータ２４ｃの透明部分２２ｃを 通して向かい合う。送信部４４ｃから発された光信号は、送信部マイクロレンズ ４８ｃを通り、コンピュータ２４ｃの透明部分２２ｃを横断し、対応する柱状レ ンズ９９を通り、そして柱状レンズ９６にて終端となる光ファイバの中に入り込 む。信号は、光ファイバ９６の反対側の端、又はその端を越えたところにある受 信機器（図示せず）に受信される。 コンピュータシステム２４ｃとは離れたところにある送信器（図示せず）から 発せられた光信号は、光ファイバ９６の別のものを通過する。光ファイバ９６に 沿って移動してきたそのような信号は、対応する柱状レンズ９６を通過し、コン ピュータ２４ｃの透明部分２２ｃを横断し、対応する受信部ミクロレンズ６４ｃ を通過し、そして対応する受信部６０ｃの中に入り込む。次に、光信号は、コン ピュータ２４ｃのプロセッサ（示されず）による引き続きの処理のために、電気 的信号に変換される。 柱状レンズ９９と、対面する送信部４４ｃおよび受信部６０ｃとの距離は、約 ６から７ミリメートルであるのが望ましい。結果として、コンピュータ・シェル ２６ｃの透明部分２２ｃの望ましい厚さは、大きくても約７ミリメートルとなる 。 アセンブリ４０ｃのフレキシブル・ケーブル８２ｃの、制御されるインピーダ ンスの信号伝送特性と、光ファイバ９６に沿って移動する高帯域幅光信号伝送と の両方によって、コンピュータ２４ｃと、コンピュータ２４ｃに接続される入出 力装置との間の、又はコンピュータ２４ｃと、他のコンピュータやファイルサー バとの間の、高データコミュニケーション率を実現するという重要な利点が得ら れる。さらに、連絡部間ピッチが０．００６インチでありデータ伝送率が１Ｇｂ ／ｓである素子をそれぞれ２０個有する送信部アレイ４６ｃと受信部アレイ６２ ｃとが用いられると、送信部アレイと受信部アレイは、並行して、アレイ越しに 光信号を伝送することにより、２０Ｇｂ／ｓを効果的に伝送できる。 本発明の望ましい実施形態と多くの改良点を詳細に記述した。本発明はこの詳 細な記述によってではなく、後述のクレームの範囲によって定義されるものと理 解するべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第１の側面と第２の側面および透明部分を有する壁により分離された２ つの環境の間で光信号を送信する光学インターフェイス装置において、 光信号を送信する第１の送信部と光信号を受信する第１の受信部とを有し、上 記壁の第１の側面に取り付けられた第１の回路基板と、 上記第１の送信部により送信される光信号を受信するとともに、上記第１の受 信部での受信用に光信号を送信するために、上記壁の第２の側面に設けられた光 信号送信手段及び光信号受信手段と、 上記壁の第１の側面に第１の回路基板を取り付け、上記光信号受信手段と上記 光信号送信手段とを上記壁の第２の側面に取り付け、上記第１の送信手段と光信 号受信手段とを上記壁の透明部分を介して対向配置し、上記第１の受信手段と光 信号送信手段とを上記壁の透明部分を介して対向配置する配置手段と、を有する 光学インターフェイス装置 ２． 請求項１の光学インターフェイス装置において、 上記光信号受信手段と上記送信手段が、第２の送信部と、第２の受信部とを含 む第２の回路基板を有し、 上記配置手段が、上記第２の回路基板を上記壁の第２の側面に取り付け、上記 第１の送信部と上記第２の受信部とを上記壁の透明部分を介して対向配置し、そ して、上記第２の送信部と上記第１の受信部とを上記壁の透明部分を介して対向 配置する手段を、含む請求項１の光学インターフェイス装置。 ３． 請求項２の光学インターフェイス装置において、 第１と第２の送信部、及び第１と第２の受信部が、それぞれマイクロレンズを有 する請求項２の光学インターフェイス装置。 ４． 請求項３の光学インターフェイス装置において、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の送信部アレイを形成する複数の第１の 送信部と、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の受信部アレイを形成する複数の第１の 受信部と、 上記第２の回路基板に設けられ、第２の送信部アレイを形成する複数の第２の 送信部と、 上記第２の回路基板に設けられ、第２の受信部アレイを形成する複数の第２の 受信部と、を有する請求項３の光学インターフェイス。 ５． 請求項４の光学インターフェイス装置において、 配置手段が、壁に取り付けられた複数の位置決めピンと、 上記第１の回路基板と第２の回路基板上で、これら回路基板を位置決めピンに 取り付ける取り付け手段と、を有する請求項４の光学インターフェイス装置。 ６． 請求項５の光学インターフェイス装置において、 上記装着手段が、上記位置決めピンを受けるために、上記第１の回路基板と第 ２の回路基板のそれぞれに形成された複数の孔を有する請求項５の光学インター フェイス装置。 ７． 請求項６の光学インターフェイス装置において、 壁が密閉シールされたコンピュータのシェルの一部分であり、コンピュータの シェルの内部がコンピュータを冷却するための冷却液を収容している請求項６の 光学インターフェイス装置。 ８． 請求項７の光学インターフェイス装置において、 上記第１の送信部アレイの第１の送信部のそれぞれ、上記第１の受信部アレイ の第１の受信部のそれぞれ、上記第２の送信部アレイの第２の送信部のそれぞれ 、そして上記第２の受信部アレイの第２の受信部のそれぞれが、約０．００６イ ンチの連絡部間ピッチを有し、１Ｇｂ／ｓまでのデータ伝送率を有する請求項７ の光学インターフェイス装置。 ９． 請求項７の光学インターフェイス装置において、 上記第１の送信部のマイクロレンズと上記第２の受信部のマイクロレンズとの 間、及び上記第１の受信部のマイクロレンズと上記第２の送信部のマイクロレン ズとの間が、約６から７ミリメートルの距離に維持される請求項７の光学インタ ーフェイス装置。 １０． 請求項１の光学インターフェイス装置において、 上記光信号送信手段および光信号受信手段は細長い光ファイバを複数有し、上 記壁の透明部分に対向するとともに、上記第１の送信部または第２の受信部の１ つに対向するように配置された柱状レンズでそれぞれの光ファイバは終りをなし 、 配置手段が、光ファイバを壁の第２の側面に取り付ける手段と、第１の送信部 と第１の受信部を、光信号送信手段および光信号受信部手段の光ファイバのうち の１つの終端とそれに関連する柱状レンズとに面するように配置する手段とを、 含む請求項１の光学インターフェイス装置。 １１． 請求項１０の光学インターフェイス装置において、 光信号送信手段および光信号受信手段がさらに、光ファイバを保持して第１の 送信部及び第１の受信部に整列させるファイバ・オプティック装着アセンブリを 有する請求項１０の光学インターフェイス装置。 １２． 請求項１１の光学インターフェイス装置において、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の送信部アレイを形成する、複数の第１ の送信部と、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の受信部アレイを形成する、複数の第１ の受信部と、を有する請求項１１の光学インターフェイス装置。 １３． 請求項１２の光学インターフェイス装置において、 配置方法が、壁に取り付けられる複数の位置決めピンと、 上記第１の回路基板上で、上記回路基板を上記位置決めピンに取り付ける第１ の取り付け手段と、 上記ファイバ装着アセンブリ上で、上記アセンブリを上記位置決めピンに取り 付ける第２の取り付け手段と、を有する請求項１２の光学インターフェイス装置 。 １４． 請求項１３の光学インターフェイス装置において、 上記装着方法が、上記位置決めピンを受け入れるために、上記第１の回路基板 と、上記ファイバ装着アセンブリとに形成された複数の孔とを有する請求項１３ の光学インターフェイス装置。 １５． 請求項１４の光学インターフェイス装置において、 壁が密閉シールされたコンピュータのシェルの一部分であり、コンピュータの シェルの内部がコンピュータを冷却するための冷却液を備える、請求項１４の光 学インターフェイス装置。 １６． 請求項１５の光学インターフェイス装置において、 上記第１の送信部アレイの第１の送信部のそれぞれ、上記第１の受信部アレイの 第１の受信部のそれぞれ、そして光ファイバのそれぞれが、約０．００６インチ の連絡部間ピッチを有し、１Ｇｂ／ｓまでのデータ伝送率を有する請求項１５の 光学インターフェイス装置。 １７． 請求項１６の光学インターフェイス装置において、 上記光ファイバの上記柱状レンズと上記第１の送信部及び第２の受信部の上記マ イクロレンズとの間が、約６から７ミリメートルの距離に維持される請求項１６ の光学インターフェイス装置。 １８． 光信号に対して透光性を有する部分を有するとともに加圧された流体 を収容するシェル内に密閉シールされた要素を有するコンピュータへ光信号を送 り込み、またこのコンピュータから光信号を送り出す方法であって、 上記シェル内に、このシェルの透明部分の近傍にかつこの透明部分に対向して 、第１の高帯域幅光信号送信手段と第１の高帯域幅光信号受信手段とを配置し、 上記シェル外に、このシェルの透明部分の近傍にかつこの透明部分に対向して 、第２の高帯域幅光信号送信手段と第２の高帯域幅光信号受信手段とを配置し、 上記第１の送信手段を第２の受信手段に対向して配置するとともに、上記第１ の受信手段を第２の送信手段に対向して配置し、 上記コンピュータのシェル内に密閉シールを形成し、 上記シェルの透明部分を介して、上記コンピュータへ、またコンピュータから 送られるデータの高帯域幅光信号を送信し、 上記シェルの透明部分を介して光信号を受信し、 上記光信号のデータを処理し、 上記コンピュータのシェル内に密閉シールを維持する方法。 １９． 請求項１８の方法において、 コンピュータから伝達されたデータを表す電気的信号を、光信号送信ステップ に先立ち、光信号に変換するステップと、 透明部分をとおりコンピュータの中へ送信された光信号を、光信号送信ステッ プの後に、電気的信号に変換するステップと、を有する請求項１８の方法。 ２０． 請求項１９の方法において、 光信号が送信ステップで１Ｇｂ／ｓまでのデータ伝送率にて送信される、請求項 １９の方法。 ２１． 第１の側面と第２の側面および透明部分を有する壁により分離され た２つの環境の間で光信号を送信する光学インターフェイス装置において、 光信号を送信する第１の送信部と光信号を受信する第１の受信部とを有し、上 記壁の第１の側面に取り付けられた第１の回路基板と、 上記第１の送信部により送信される光信号を受信するとともに、上記第１の受 信部での受信用に光信号を送信するために、上記壁の第２の側面に設けられた第 ２の光信号受信部及び第２の光信号送信部と、 上記壁の第１の側面に第１の回路基板を取り付け、上記第２の光信号受信手段 と上記第２の光信号送信手段とを上記壁の第２の側面に取り付け、上記第１の送 信部と第２の光信号受信部とを上記壁の透明部分を介して対向配置し、上記第１ の受信部と第２の光信号送信部とを上記壁の透明部分を介して対向配置する配置 手段と、を有する光学インターフェイス装置 ２２． 請求項２１の光学インターフェイス装置において、 第２の回路基板と、 上記第２の回路基板に設けられた、上記第２の光信号受信部および上記第２の 光信号送信部と、を有し、 上記配置手段が、上記第２の回路基板を上記壁の第２の側面に取り付け、上記 第１の送信部と上記第２の受信部とを上記壁の透明部分を介して対向配置し、そ して、上記第２の送信部と上記第１の受信部とを上記壁の透明部分を介して対向 配置する手段を、含む請求項２１の光学インターフェイス装置。 ２３． 請求項２２の光学インターフェイス装置において、 第１と第２の送信部、及び第１と第２の受信部が、それぞれマイクロレンズを有 する請求項２２の光学インターフェイス装置。 ２４． 請求項２３の光学インターフェイス装置において、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の送信部アレイを形成する複数の第１の 送信部と、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の受信部アレイを形成する複数の第１の 受信部と、 上記第２の回路基板に設けられ、第２の送信部アレイを形成する複数の第２の 送信部と、 上記第２の回路基板に設けられ、第２の受信部アレイを形成する複数の第２の 受信部と、を有する請求項２３の光学インターフェイス。 ２５． 請求項２４の光学インターフェイス装置において、 配置手段が、壁に取り付けられた複数の位置決めピンと、 上記第１の回路基板と第２の回路基板上で、これら回路基板を位置決めピンに 取り付ける取り付け手段と、を有する請求項２４の光学インターフェイス装置。 ２６． 請求項２５の光学インターフェイス装置において、 上記装着手段が、上記位置決めピンを受けるために、上記第１の回路基板と第 ２の回路基板のそれぞれに形成された複数の孔を有する請求項２５の光学インタ ーフェイス装置。 ２７． 請求項２６の光学インターフェイス装置において、 壁が密閉シールされたコンピュータのシェルの一部分であり、コンピュータの シェルの内部がコンピュータを冷却するための冷却液を収容している請求項２６ の光学インターフェイス装置。 ２８． 請求項２７の光学インターフェイス装置において、 上記第１の送信部アレイの第１の送信部のそれぞれ、上記第１の受信部アレイ の第１の受信部のそれぞれ、上記第２の送信部アレイの第２の送信部のそれぞれ 、そして上記第２の受信部アレイの第２の受信部のそれぞれが、約０．００６イ ンチの連絡部間ピッチを有し、１Ｇｂ／ｓまでのデータ伝送率を有する請求項２ ７ の光学インターフェイス装置。 ２９． 請求項２７の光学インターフェイス装置において、 上記第１の送信部のマイクロレンズと上記第２の受信部のマイクロレンズとの 間、及び上記第１の受信部のマイクロレンズと上記第２の送信部のマイクロレン ズとの間が、約６から７ミリメートルの距離に維持される請求項２７の光学イン ターフェイス装置。 ３０． 請求項２１の光学インターフェイス装置において、 上記第２の光信号送信部および第２の光信号受信部は細長い光ファイバを複数 有し、上記壁の透明部分に対向するとともに、上記第１の送信部または第２の受 信部の１つに対向するように配置された柱状レンズでそれぞれの光ファイバは終 りをなし、 配置手段が、光ファイバを壁の第２の側面に取り付ける手段と、第１の送信部 と第１の受信部を、光信号送信手段および光信号受信部手段の光ファイバのうち の１つの終端とそれに関連する柱状レンズとに面するように配置する手段とを、 含む請求項２１の光学インターフェイス装置。 ３１． 請求項３０の光学インターフェイス装置において： 光信号送信手段および光信号受信手段がさらに、光ファイバを保持して第１の 送信部及び第１の受信部に整列させるファイバ・オプティック装着アセンブリを 有する請求項３０の光学インターフェイス装置。 ３２． 請求項３１の光学インターフェイス装置において、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の送信部アレイを形成する、複数の第１ の送信部と、 上記第１の回路基板に設けられ、第１の受信部アレイを形成する、複数の第１ の受信部と、を有する請求項３１の光学インターフェイス装置。 ３３． 請求項３２の光学インターフェイス装置において、 配置方法が、壁に取り付けられろ複数の位置決めピンと、 上記第１の回路基板上で、上記回路基板を上記位置決めピンに取り付ける第１ の取り付け手段と、 上記ファイバ装着アセンブリ上で、上記アセンブリを上記位置決めピンに取り 付ける第２の取り付け手段と、を有する請求項３２の光学インターフェイス装置 。 ３４． 請求項３３の光学インターフェイス装置において、 上記装着方法が、上記位置決めピンを受け入れるために、上記第１の回路基板 と、上記ファイバ装着アセンブリとに形成された複数の孔とを有する請求項３３ の光学インターフェイス装置。 ３５． 請求項３４の光学インターフェイス装置において、 壁が密閉シールされたコンピュータのシェルの一部分であり、コンピュータの シェルの内部がコンピュータを冷却するための冷却液を備える、請求項３４の光 学インターフェイス装置。 ３６． 請求項３５の光学インターフェイス装置において、 上記第１の送信部アレイの第１の送信部のそれぞれ、上記第１の受信部アレイの 第１の受信部のそれぞれ、そして光ファイバのそれぞれが、約０．００６インチ の連絡部間ピッチを有し、１Ｇｂ／ｓまでのデータ伝送率を有する請求項３５の 光学インターフェイス装置。 ３７． 請求項３６の光学インターフェイス装置において、 上記光ファイバの上記柱状レンズと上記第１の送信部及び第２の受信部の上記マ イクロレンズとの間が、約６から７ミリメートルの距離に維持される請求項３６ の光学インターフェイス装置。 ３８． 光信号に対して透光性を有する部分を有するとともに加圧された流体 を収容するシェル内に密閉シールされた要素を有するコンピュータへ光信号を送 り込み、またこのコンピュータから光信号を送り出す方法であって、 上記シェル内に、このシェルの透明部分の近傍にかつこの透明部分に対向して 、第１の高帯域幅光信号送信部と第１の高帯域幅光信号受信部とを配置し、 上記シェル外に、このシェルの透明部分の近傍にかつこの透明部分に対向して 、第２の高帯域幅光信号送信手段と第２の高帯域幅光信号受信手段とを配置し、 上記第１の送信部を第２の受信手段に対向して配置するとともに、上記第１の 受信部を第２の送信手段に対向して配置し、 上記コンピュータのシェル内に密閉シールを形成し、 上記シェルの透明部分を介して、上記コンピュータへ、またコンピュータから 送られるデータの高帯域幅光信号を送信し、 上記シェルの透明部分を介して光信号を受信し、 上記光信号のデータを処理し、 上記コンピュータのシェル内に密閉シールを維持する方法。 ３９． 請求項３８の方法において、 コンピュータから伝達されたデータを表す電気的信号を、光信号送信ステップ に先立ち、光信号に変換するステップと、 透明部分をとおりコンピュータの中へ送信された光信号を、光信号送信ステッ プの後に、電気的信号に変換するステップと、を有する請求項３８の方法。 ４０． 請求項３９の方法において、 光信号が送信ステップで１Ｇｂ／ｓまでのデータ伝送率にて送信される、請求項 ３９の方法。