JPH04330788A - 並列光信号伝送装置 - 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、複数の電気信号を並列
的に光信号に変換し、個々の信号を夫々に１対１で対応
する複数の光フアイバを介して並列的に任意の距離伝送
するものであり、各種機器の機器内部及び近距離機器間
の信号伝送に使用される並列光信号伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の並列光信号伝送装置の送信ユニツ
トの内部構造例を図５に、また同例の送信ユニツトにお
いて伝送用光フアイバアレイが接合された際の光路図を
図６に示す。

【０００３】従来の並列光信号伝送装置は、図５の如く
、光源である発光素子アレイ２１の個々の発光素子の発
光部前面には、結合光学系としてレンズアレイ２２が設
置されており、レンズアレイ２２の光出射端側（発光素
子アレイと対向する面と反対の面）には、光フアイバア
レイコネクタ２３が設置されている。

【０００４】光フアイバアレイコネクタ２３は、レンズ
アレイ２２の個々のレンズより出力される各チヤンネル
の光信号を夫々に１対１で対応する信号伝送用光フアイ
バアレイ２４の個々の光フアイバへ導入できるような位
置へ反復的に設置可能とする構造を有している。

【０００５】また、発光素子アレイ２１の個々の発光素
子は、発光素子駆動用ＩＣ２５に結線されている。この
発光素子駆動用ＩＣ２５は、発光素子アレイ２１の個々
の発光素子に電流を供給し、外部から信号入力端子２６
を経て入力される電気信号に従つて個々の発光素子を点
滅制御する機能を有する。

【０００６】そして発光素子アレイ２１、レンズアレイ
２２、光フアイバアレイコネクタ２３及び発光素子駆動
用ＩＣ２５は、金属製のパツケージ２７に実装され、一
体型のユニツトを構成しており、発光素子アレイ２１、
発光素子駆動用ＩＣ２５は、パツケージ上に蓋をかけシ
ールすることによつて外部大気に対して気密封止されて
いる。

【０００７】上記構成において、発光素子アレイ２１の
個々の発光素子から発せられた光信号は、図６の如く、
夫々の発光素子の発光部前面に１対１に対応して設けら
れたレンズアレイ２２の各レンズに入射し、光フアイバ
アレイコネクタ２３へ結合された状態の伝送用光フアイ
バアレイ２４の夫々のレンズに対応する位置の光フアイ
バ入射端面上へこの光フアイバの開口角以内の入射角で
集光され、その一部はこの伝送用光フアイバ内を伝搬す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記機能を備える従来
の並列光信号伝送装置を構成するに当たつては、同一装
置内にあつて別個の信号光を同時に発する近傍の発光素
子どうしのチヤンネル間の光信号クロストーク対策が重
要な要件となる。このため、組み立て工程において結合
用レンズアレイの精密な位置合わせが必要である他、使
用中に発生する素子間の位置ずれ等を十分考慮して、結
合光学系の設計及び組み立て法の検討を行う必要がある
。

【０００９】更に、より効果的な対策として、レンズア
レイに於けるレンズ部以外の遮光や、発光部からレンズ
に至る光路部等に於いて隣接光路との間に遮光壁を設置
する等の方法が採られている。

【００１０】しかしながら、これらの要件は、装置の小
型化、信頼性の向上等の性能向上や、組み立てコストの
低減の障害となつている。

【００１１】本発明は、上記に鑑み、チヤンネル間のク
ロストークを低減して小型で信頼性が高く、しかも安価
で組み立てが簡単となる並列光信号伝送装置の提供を目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１による課
題解決手段は、図１ないし図４の如く、個々に点滅制御
の可能な複数の発光素子より成る発光素子アレイ１と、
該発光素子アレイ１を構成する個々の発光素子より発せ
られた複数の光信号を空間的に分離した状態にて時間的
に並列に伝送するため、発光素子アレイ１の個々の発光
素子に１対１で対応して設けられた光フアイバより成る
信号伝送用光フアイバアレイ４と、該信号伝送用光フア
イバアレイ４に前記発光素子アレイ１の発光素子から出
射された光信号を導入する結合光学系Ａと、前記信号伝
送用光フアイバアレイ４と結合光学系Ａを反復的に光学
接合及び分離するための光フアイバコネクタ３とを備え
て成る並列光信号伝送装置において、前記結合光学系Ａ
の素子として、前記信号伝送用光フアイバアレイ４の光
フアイバ光軸間隔及び発光素子アレイ１の発光部間隔と
同じ間隔ピツチを有し、信号伝送用光フアイバアレイ４
を構成する個々の光フアイバよりコア径及び開口数の小
さな光フアイバより成る短尺の結合用光フアイバアレイ
２が用いられ、該結合用光フアイバアレイ２の各光フア
イバの光軸は、前記発光素子アレイ１の各発光部の中心
に一致され、前記発光素子アレイ１と結合用光フアイバ
アレイ２との距離は、隣接するチヤンネルの発光素子か
ら発せられた光信号が結合用光フアイバアレイ２の光フ
アイバの開口角以上の角度で入射するように設定された
ものである。

【００１３】また、請求項２による課題解決手段は、請
求項１記載の並列光信号伝送装置において、少なくとも
発光素子アレイ１、結合光学系Ａ及び光フアイバコネク
タ３がモールド樹脂によつて一体的にモールドされ、か
つ少なくとも発光素子アレイ１が前記モールド樹脂によ
つて気密封止されたものである。

【００１４】

【作用】上記請求項１による課題解決手段において、光
源の発光素子アレイ１の各発光部から発せられた光信号
の一部は、発光素子アレイ１の発光部前方に設けられた
結合用光フアイバアレイ２へ達する。

【００１５】このとき、結合用フアイバアレイ２は、そ
れを構成する各光フアイバの光軸が発光素子アレイ１の
各発光部の中心に１対１で一致対応するように配置され
、かつ発光素子アレイ１と結合用光フアイバアレイ２と
の距離は、正面で対応するチヤンネル以外の発光素子よ
り発せられる光線の入射角が結合用光フアイバの有する
開口角よりも大きくなるように設定されているため、所
定のチヤンネル以外の各発光素子より発せられた光信号
は殆ど光結合せず、隣接するチヤンネル間の光信号クロ
ストークを効果的に低減することが可能となる。

【００１６】また、結合用光フアイバアレイ２の各光フ
アイバへ結合し、フアイバ内を伝搬した光信号のうちの
一部は、光フアイバコネクタ３によつて夫々の出射面に
１対１で接合されている伝送用光フアイバアレイ４の各
光フアイバへ光結合するが、結合用光フアイバ２は、同
フアイバの出射側に結合される伝送用光フアイバ４より
も小さいコア径及び開口数を有するため、光フアイバコ
ネクタ３の着脱等によつて生じる伝送用光フアイバアレ
イ４と結合用光フアイバアレイ２の位置ずれに対しても
チヤンネル間光信号クロストークが生じにくくなる。

【００１７】請求項２による課題解決手段においては、
発光素子アレイ１、結合用光フアイバアレイ２、光フア
イバコネクタ３が、樹脂モールドによつて一体的に形成
されているため、それら素子間相互の光学的位置ずれが
発生しにくい他、発光素子アレイが外部大気に対して気
密封止されているため、ホコリ等の付着を防止すること
が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４に
基づいて説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施例に係る並列光信号
伝送装置の送信ユニツトの内部構造を示す斜視図、図２
は同じくその断面図、図３は伝送用光フアイバアレイが
送信ユニツトへ接合された際の光路を示す図、図４は発
光素子アレイに対する結合用光フアイバアレイの設置距
離条件の説明図である。

【００２０】図１，２において、１は伝送用光源の発光
素子アレイであり、発光素子アレイ１は、個々に点滅制
御の可能な複数の発光素子から成るモノリシツク構造の
カソード電極共通端面発光型発光ダイオードアレイ（以
下、ＬＥＤアレイという）を用いており、発光部の間隔
ピツチは０．２５ｍｍ、チヤンネル数は１２チヤンネル
である。

【００２１】このＬＥＤアレイ１は、図１，２の如く、
その共通カソード電極面が硬質基板８の上に印刷形成さ
れた導電性パターン上に銀ペーストによつて電気的に接
続された状態で固定されており、アノード電極は個々に
ＬＥＤ駆動用ＩＣ５の出力電極に電気接続ワイヤ１０を
介してワイヤボンデイングされている。

【００２２】ＬＥＤ駆動用ＩＣ５は、ＬＥＤアレイ１と
同様に、硬質基板８上に印刷形成された導電性パターン
上に銀ペーストによつて電気的に接続された状態で固定
されている。

【００２３】また、硬質基板８上には、前記ＬＥＤアレ
イマウント用及びＬＥＤ駆動ＩＣ用導電性印刷配線パタ
ーンの他、同ＩＣへ外部より１２チヤンネルの並列電気
信号を入力するための配線パターン及び電力を供給する
ための配線パターンが印刷製法によつて設けられており
、同基板端部より電気信号入力用及び駆動用電力供給端
子６がユニツトパツケージ７の外部へ引き出されている
。

【００２４】そして、ＬＥＤアレイ１の発光部側前面に
は、後述する信号伝送用光フアイバアレイ４にＬＥＤア
レイ１の発光素子から出射された信号を導入する結合光
学系Ａとして、発光素子アレイ１の発光面と密着してあ
るいは極めて近い距離に結合用光フアイバアレイ２が設
けられている。

【００２５】この結合用光フアイバアレイ２は、石英系
のコア径０．０５ｍｍ、開口数０．２、グレーテイツド
インデツクス型光フアイバより構成される光軸間隔がＬ
ＥＤアレイ１と同じ寸法の０．２５ｍｍピツチの１２チ
ヤンネル１次元アレイを用いており、その光伝送方向の
長さは８ｍｍで、両端面は光軸に対して直角平面に研磨
加工され、反射防止膜がコーテイングされている。

【００２６】そして、図４の如く、結合用光フアイバア
レイ２の各光フアイバの光軸とＬＥＤアレイ１の各ＬＥ
Ｄの中心を一致させ、隣接するチヤンネルＬＥＤから発
せられた光信号が結合用光フアイバアレイ２の光フアイ
バの開口各以上の角度で入射するように、その入射端面
とＬＥＤアレイ１との距離Ｌが設定されている。

【００２７】すなわち、ＬＥＤアレイ１と結合用光フア
イバアレイ２の入射端面との距離Ｌは、ＬＥＤ及び結合
光学系の各チヤンネル間隔ピツチをＰ、ＬＥＤの幅を２
Ｗ、結合用光フアイバアレイの光フアイバコア半径をｒ
、結合用光フアイバアレイの光フアイバ開口数をＮＡと
すると、次式を満足すれば、隣接するチヤンネルのＬＥ
Ｄから発せられた光信号が結合用フアイバアレイ２の光
フアイバの開口角以上の角度で入射することとなる。

【００２８】 Ｌ≦（Ｐ−Ｗ−ｒ）／（ｔａｎθ） θ＝ｓｉｎ−１ＮＡ また、結合用光フアイバアレイ２の光出射端側には、ユ
ニツト外部から伝送用光フアイバアレイ４を光学的かつ
機械的に容易に接続、離脱可能とする光フアイバコネク
タ３が硬質基板８に固定されて設けられている。

【００２９】伝送用光フアイバアレイ４は、ＬＥＤアレ
イ１を構成する個々のＬＥＤより発せられた複数の光信
号を空間的に分離した状態で時間的に並列に伝送するた
めのものであつて、ＬＥＤアレイ１の個々のＬＥＤに１
対１で対応して設けられた光フアイバから成る。

【００３０】そして、伝送用光フアイバアレイ４を構成
する個々の光フアイバは、結合用光フアイバアレイ２を
構成する光フアイバよりもコア径及び開口数の大きな（
夫々、約０．２ｍｍ、約０．４）プラスチツク製光フア
イバで、ＬＥＤアレイ１及び結合用光フアイバアレイ２
と同じ光軸間隔ピツチ（０．２５ｍｍ）をもつ１２チヤ
ンネル１次元アレイを用いている。

【００３１】なお、硬質基板８上のＬＥＤアレイ１、Ｌ
ＥＤ駆動用ＩＣ５、この両者を接続しているワイヤ１０
及び結合用光フアイバアレイ２の一部は、透光性のシリ
コン樹脂９によつて一体にモールドされており、更にそ
のシリコン樹脂モールド部分及び光フアイバコネクタ３
を含む硬質基板全体は遮光性のエポキシ樹脂によつて一
体的にモールドされそれ自体がユニツトのパツケージ７
となつている。特に、ＬＥＤアレイ１は、モールド樹脂
によつて気密封止されている。

【００３２】上記構成において、送信ユニツトの外部の
電気端子６より入力された駆動用電力及び１２チヤンネ
ル並列の電気信号は、リードフレームから硬質基板８上
の導電性配線パターンを介してＬＥＤ駆動用ＩＣ５へ入
力される。

【００３３】そうすると、ＬＥＤ駆動用ＩＣ５は、入力
された各チヤンネルの電気信号に応じて電流をＬＥＤア
レイ１の各チヤンネルに対応するＬＥＤに夫々のボンデ
イングワイヤー１０を介して供給し、個々のＬＥＤを点
滅させる。

【００３４】ここで、ＬＥＤアレイ１の各ＬＥＤ発光部
より発せられた光信号のうち、夫々の発光部前面に密着
、あるいは極めて近接して設けられた結合光学系Ａの素
子としての結合用光フアイバアレイ２の各光フアイバ入
射端へその開口角以下の入射角で入射した光信号の一部
は同光フアイバ内を伝搬し、同出射端より出射する。

【００３５】このとき、光フアイバコネクタ３に伝送用
光フアイバアレイ４が挿入され、図３の如く、結合用光
フアイバアレイ２の各フアイバと伝送用光フアイバアレ
イ４の夫々の光フアイバが光学的に接合されているとき
、各結合用光フアイバ２内を伝搬した光信号の大部分は
夫々に１対１で対応して接合されている伝送用光フアイ
バアレイ４の各光フアイバへ結合し、同伝送用光フアイ
バ４内を伝搬する。

【００３６】このように、結合光学系Ａの素子としての
結合用光フアイバアレイ２の入射端面は、ＬＥＤアレイ
１のＬＥＤの各発光部の前方に極めて近い距離あるいは
発光部に密着して、ＬＥＤの各発光部に１対１で、結合
用光フアイバアレイ２の各フアイバの光軸が対応する発
光部の中心に一致するように配置されているため、ＬＥ
Ｄアレイ１の各ＬＥＤより発せられた光信号は、ＬＥＤ
に対応して正面に配置された結合用光フアイバ以外のフ
アイバに対して、それらフアイバの開口角を上回る入射
角で入射する結果となり、殆ど光結合しない。

【００３７】このため、隣接するチヤンネル間の光信号
クロストークを効果的に低減することが可能となる。

【００３８】また、これらの結合用光フアイバは、同フ
アイバの出射側に結合される伝送用光フアイバアレイ４
の光フアイバよりも小さいコア径及び開口数を有するた
め、光フアイバアレイコネクタ３の着脱等によつて生じ
る伝送用光フアイバと結合用光フアイバアレイの位置ず
れに対してもチヤンネル間光信号クロストークが生じに
くくなる。

【００３９】さらに、ＬＥＤアレイ１、結合用光フアイ
バアレイ２、光フアイバアレイコネクタ３が、樹脂モー
ルドによつて一体的に形成されているため、それら素子
間相互の光学的位置ずれが発生しにくい他、ＬＥＤアレ
イ１が外部大気に対して気密封止されているため、ホコ
リ等の付着を防止することが可能となる。

【００４０】これらのことから、小型で信頼性が高く、
しかも組み立てが簡単な並列光信号伝送装置を提供する
ことが可能となる。

【００４１】また、結合光学系Ａとして用いる石英系の
コア径０．０５ｍｍグレーテイドインデツクス型フアイ
バアレイは、短尺では、従来の結合用レンズアレイに比
較して十分安価であり、樹脂モールドによるパツケージ
の形成と共に、コストダウンに対しても優れた効果が期
待できる。

【００４２】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項１によると、結合用光フアイバアレイを、発光素子
アレイの各発光部の前方に極めて近い距離あるいは発光
部に密着し、かつ各発光素子に１対１で、結合用光フア
イバアレイの各光フアイバの光軸が対応する発光部の中
心に一致するように配置して結合光学系としているため
、発光素子アレイ各発光素子より発せられた光信号は、
夫々に対応して正面に配置された結合用光フアイバ以外
のフアイバに対して、それらフアイバの開口角を上回る
入射角で入射する結果となり、殆ど光結合しない。

【００４４】このため、隣接するチヤンネル間の光信号
クロストークを効果的に低減することが可能となる。

【００４５】また、これらの結合用光フアイバは、同フ
アイバの出射側に結合される伝送用光フアイバよりも小
さいコア径及び開口数を有するため、光フアイバアレイ
コネクタの着脱等によつて生じる伝送用光フアイバと結
合用光フアイバアレイの位置ずれに対してもチヤンネル
間光信号クロストークが生じにくくなる。

【００４６】さらに、結合用光フアイバ、アレイを短尺
とすることにより、従来の結合用レンズアレイに比し安
価となる。

【００４７】また、請求項２によると、発光素子アレイ
、結合用光フアイバアレイ、光フアイバアレイコネクタ
が、樹脂モールドによつて一体的に形成されているため
、それら素子間相互の光学的位置ずれが発生しにくい他
、発光素子アレイが外部大気に対して気密封止されてい
るため、ホコリ等の付着を防止することが可能となる。

【００４８】これらのことから、小型で信頼性が高く、
しかも安価で組み立てが簡単な並列光信号伝送装置を提
供することが可能となるといつた優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る並列光信号伝送
装置の送信ユニツトの内部構造を示す斜視図である。

【図２】図２は同じくその断面図である。

【図３】図３は伝送用光フアイバアレイが送信ユニツト
へ接合された際の光路を示す図である。

【図４】図４は発光素子アレイに対する結合用光フアイ
バアレイの設置距離条件の説明図である。

【図５】図５は従来の光並列信号伝送装置の送信ユニツ
トの内部構造例の斜視図である。

【図６】図６は同ユニツトにおいて伝送用光フアイバア
レイが接合された際の光路を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　発光素子アレイ ２　　　　結合用光フアイバアレイ ３　　　　光フアイバコネクタ ４　　　　伝送用光フアイバアレイ Ａ　　　　結合光学系

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　個々に点滅制御の可能な複数の発光素
   子より成る発光素子アレイと、該発光素子アレイを構成
   する個々の発光素子より発せられた複数の光信号を空間
   的に分離した状態にて時間的に並列に伝送するため、発
   光素子アレイの個々の発光素子に１対１で対応して設け
   られた光フアイバより成る信号伝送用光フアイバアレイ
   と、該信号伝送用光フアイバアレイに前記発光素子アレ
   イの発光素子から出射された光信号を導入する結合光学
   系と、前記信号伝送用光フアイバアレイと結合光学系を
   反復的に光学接合及び分離するための光フアイバコネク
   タとを備えて成る並列光信号伝送装置において、前記結
   合光学系の素子として、前記信号伝送用光フアイバアレ
   イの光フアイバ光軸間隔及び発光素子アレイの発光部間
   隔と同じ間隔ピツチを有し、信号伝送用光フアイバアレ
   イを構成する個々の光フアイバよりコア径及び開口数の
   小さな光フアイバより成る短尺の結合用光フアイバアレ
   イが用いられ、該結合用光フアイバアレイの各光フアイ
   バの光軸は、前記発光素子アレイの各発光部の中心に一
   致され、前記発光素子アレイと結合用光フアイバアレイ
   との距離は、隣接するチヤンネルの発光素子から発せら
   れた光信号が結合用光フアイバアレイの光フアイバの開
   口角以上の角度で入射するように設定されたことを特徴
   とする並列光信号伝送装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の並列光信号伝送装置に
   おいて、少なくとも発光素子アレイ、結合光学系及び光
   フアイバコネクタがモールド樹脂によつて一体的にモー
   ルドされ、かつ少なくとも発光素子アレイが前記モール
   ド樹脂によつて気密封止されたことを特徴とする並列光
   信号伝送装置。