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JPH0693051B2 - 容器内の電子コンポーネントカードの光学接続装置及び該装置の製造方法 - Google Patents
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JPH0693051B2 - 容器内の電子コンポーネントカードの光学接続装置及び該装置の製造方法 - Google Patents

容器内の電子コンポーネントカードの光学接続装置及び該装置の製造方法

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JPH0693051B2
JPH0693051B2 JP61041352A JP4135286A JPH0693051B2 JP H0693051 B2 JPH0693051 B2 JP H0693051B2 JP 61041352 A JP61041352 A JP 61041352A JP 4135286 A JP4135286 A JP 4135286A JP H0693051 B2 JPH0693051 B2 JP H0693051B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明は、電子装置ユニット容器内に設けられたコンポ
ーネントカード（回路基板）間の光学接続装置及び該装
置の製造方法に関するものである。
従来の技術 電子コンポーネントがカード（回路基板）上に装着され
ているような従来の電子装置ユニットの製作において
は、これらの電子コンポーネントは、印刷回路板上の導
体によって互いに接続される。多数のカードが使用され
る場合、カードは、通常並列に置かれ、金属容器すなわ
ち２つの面が互いに平行になっているパッケージの中へ
差し込まれる。パッケージの底面には、カードを接続す
る一列の多接点電気コネクタが設えられ、該コネクタ
は、レッズを接続する機構によって互いに順繰りに接続
される。カードはパッケージ壁に固定されたレールによ
って案内され保持されて、多接点電気コネクタの中に差
し込まれる。
この場合、印刷回路で形成される親盤によってコネクタ
間の接続がなされることもある。しかし、多くの場合
は、コネクタの数が多くしかも高密度に挿入されている
ためワイヤ配線を施す必要がある。このようにカード端
のコネクタでは常に充分とは言えず、パッケージの前面
に、またときにはカード面にさえも補充的なコネクタを
使用することが必要となることが多い。この場合、補充
的コネクタは、カードの引き抜きを容易にするためにケ
ーブル状にまとめられた導線によって連結される。した
がって、異なるコネクタを通過する接続リードの数をで
きるだけ制限するこくとが肝要である。このことは、上
述の状況において使用が極めて困難な同軸ケーブル接続
のように特別な注意を要する多供給接続の場合には、一
層重要なことである。
したがって、特に多供給コネクタの場合には、光学的手
段すなわち光学連結による接続を追加的に使用すること
が求められることになる。
従来の技術においては、光学連結形式の接続を実現する
のに主として２つの方法がとられた。
第１の方法においては、このカード間の接続リードとし
て光ファイバを使用する。ファイバの一方の端は、発進
された情報によって変調される光源に光学的に結合す
る。光ファイバのもう一方の端は、光を電気信号に変換
する光検出器に結合する。これら光源と光検出器は、通
常、光学連結が施される２つの異なるカード上に装着さ
れる。
これに伴い、送信器及び受光素子のベース、及びカード
上に印刷回路を植え込むの適合するコネクタもしくはこ
れに類似する素子及び装置に対しても対策を講じる必要
があった。
この種の装置は、例えばフランス特許出願FR−Ａ−2,43
7,057に示されている。
この装置は、いわゆるカードの前面もしくは背面上の多
数の物理接続層もしくはケーブルといった上述の問題点
を解決するものではない。
もう一方の方法においては、近接するカード間を直接、
光学的に連結することを提案している。
交信は、第１のカードに装着された光源と、近接する第
２のカード上で該光源に対置されたコリメートレンズを
具備する光検出器とによってなされる。
この装置は、フランス実用証FR−Ａ−2,537,825に示さ
れている。
しかしながら、光学式連結は、近接するカード間でなさ
れるだけであり、パッケージ内のどの位置にある二つの
カード間においてもなされるというわけではない。さら
に、各々の光検出器は、１つのコリメートレンズからな
る追加的な独立素子を備える必要がある。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、光ファイバの接続が複雑でかさ張った
ものとならないように、所与のパッケージの任意の二以
上のカード間に多種通信チャンネルを構成するための光
学接続装置を提供することにより、従来技術の問題点を
解決することにある。
問題点を解決するための手段 したがって、本発明は、並列関係に配置された電子コン
ポーネントカードを収容するパッケージ内の複数のカー
ドの中の第１のカードと第２のカードとの間を光学的に
接続する装置を提供する。該装置において、光源は、第
１の伝搬方向に光エネルギの発散光束を発光する前記第
１のカードに設けられ、該光エネルギに対して感応する
検出器が前記第２のカードに設けられる。装置は更に、
平行な２面を有し光源に対置されたプレートを具備して
おり、該プレートは、上記光源により生ずる光に対して
透明な材料で製作されている。該プレート上には光学素
子として少なくとも、回折構造を有し、発散光束を受け
てプレート面と所定の角度をなす伝搬方向を有する少な
くとも１つの平行光線の形式に該光束を反射するよう
に、光源に向い合うプレートの第１の面上に設けられた
第１の光学素子と、平行光束を受けて反射するようにプ
レートの両面に交互に配置された反射素子と、回折構造
を有しプレート内で反射素子から交互に繰り返される反
射の後平行光束を受けるように、且つ該平行光束を第２
の伝搬方向の収れん光束の形に反射するように、プレー
トの第１の面に設けられた第２の光学素子とが配置され
ており、収れん光束は、第２のカードに設けられた光検
出器が受光し、これによってパッケージの第１のカード
と第２のカードとの間に１つの連続的な光路を形成する
ことを特徴とする。
本発明は、さらに、この種の装置を製造する方法も提供
する。
本発明のその他の特徴は、添付する図面と以下の説明を
参照してより明らかとなる。
実施例 第１図は、本発明による装置が組み込まれた電子装置ユ
ニットの構成を示す概略図である。
従来の方法においては、この装置ユニットは１セットの
Can乃至Can+4の印刷回路カードから成り、該カード上に
は様々な電子構成素子CEが植え込まれる。これらのカー
ドは、多接点電気コネクタCnからCn+4のいわゆるカード
端コネクタにつながる。これらのコネクタは、交互に、
親盤BPすなわち、Can乃至Can+4の相違するカード間を電
気的に接続する機能を有する印刷回路盤から通常なる裏
パネルに装着される。組立ては、金属容器Btすなわちカ
ードガイド（図示されていない）を具備する「パッケー
ジ」内においてなされる。
本発明においては、光学的に連結する装置（以下光学連
結器という）は、該光学連結器を設けるのに使用する波
長に対して透過性の材料で構成され平行する２面を有す
るプレート１から成るカバーを具備する。該プレート
は、上述した印刷回路カードであるCan乃至Can+4の面に
対して垂直に置かれる。プレート１は、パッケージBtの
前パネルを構成するように配置されている。しかし、こ
の配置は本発明の範囲を何ら限定するものではない。
以下の説明においては、カードCan乃至Can+4は、正規直
交座標系XyZのZX面に対して平行に配置されているもの
とする。したがってプレート１の主要面は、前記座標系
のyZ面に対して平行となる。第１図で例として想定する
Cn乃至Cn+4のカードのようなパッケージ内の任意の二つ
のカード間に光学連結器を設けたい場合、発光素子E
nは、第１のカードCan上のプレート１に対置され、光検
出器Rn+4は、第２のカードCan+4上のプレート１に対置
される。この説明例においては、光学接続は、当然に、
カードCanからカードCan+4の方向への一方向連結であ
る。
本発明に従う光学連結器を設けるには、例えばレーザダ
イオードもしくはエレクトロルミネッセントダイオード
が光源Enに対置され、第１の光学素子10はプレート１の
反対の面、換言すれば、第１図において外側の面に装置
される。光学素子10は光学格子型の回折構造によって構
成される。
光源Enは、プレート１の平行面に垂直な平均的伝搬方向
Δe、すなわち換言すればｘ軸に平行な方向に発散光束F
eを発光する。
この光学素子の機能は、入射ビームを反射し、これを平
行光束Fcに変えることである。
第２図は、本発明による装置の拡大詳細図である。
光学素子10は、入射ビームを反射して、これをプレート
１の平行面と角度αをなす伝搬方向Δ1を有する平行光
束に変換する。方向Δ1は、xy面に平行な面内さもなけ
ればカードに垂直な面内で特定される。角度αとしてπ
/4を選定するのが好ましい。
本発明をさらに詳述するならば、反射素子11及び11′
は、プレート１の両面に交互に置かれる。該反射素子の
機能は、光学回折構造素子10から反射された光線をさえ
ぎり、第２図に示すΔ2及びΔ3の方向に交互に光線を反
射することである。前記二の方向のなす角は、プレート
１の平行面との角度αの絶対値に等しい。光学反射素子
のこうした機能を用いて、カードCan（第１図）とカー
ドCan+4との間である点から次の点への光学連結器が設
けられることになる。以下の説明において、光学素子10
を放射光学素子という。
第２の光学素子12は、回折構造を有し、例えばPINダイ
オードのような受光素子Rn+4に対置される。このPINダ
イオードは、プレート１の外側面上に装着されており、
その機能は、光学素子10の機能と全く逆のものである。
以下の入射光学素子と称する光学素子12は、最後の反射
素子11（該素子は、プレート１の内側面に装着されてい
る）から反射される平行光束を入射角αの角度で受け
て、これを、プレート１の面に垂直な、すなわちｘ軸に
平行な伝搬方向Δrに伝搬する収れん光束FRに変換す
る。検出器Rn+4はこれらの光線を検出しこれを電気信号
に変える。本発明による装置を用いれば、パッケージBt
のいかなる二のカード間においても有効な光学連結器を
設けることができる。説明例においては、前記光学連結
器の方向は、印刷回路カードの面に直交する。
特記すべきことは、発光素子Enと受光素子Rn+4の作用
面、すなわちそれぞれ発信及び受信するのに使用する面
が、プレート１の外側面から同じ距離に配置されていれ
ば、素子10及び12は、事実上同じような構成形態を有す
ることになるということである。これらの素子の製造方
法については、後により詳細に説明する。
更に、本発明のもう一つの面について言えば、放射光学
素子及び入射光学素子の構成形態は、選択自由度が大き
いことである。
第３図に示す放射光学素子の第１の構成形態において
は、光源Ｅがｘ軸に平行な伝搬方向に発光すれば、第３
図に参照番号100で示す放射光学素子が入射ビームを反
射して、これをカードに垂直な面内、すなわちxy面に平
行な面さもなければプレート１の主要面に平行な面内で
特定される伝搬方向を有する平行光束Fcに変える。第３
図に示す例においては、光は左から右の方向へ伝搬し、
反射素子11及び11′が交互に配置されているため光線は
多重反射される。このような放射光学素子の第１の例
は、第１図に示す素子と同一のものである。πだけ回転
したとしても、第３図に示す方向とは逆方向であるが、
類似の素子は依然としてｙ軸には平行な方向に平行光束
を発光することになる。
入射光学素子（第１図に示す素子12のような）について
も、同様なことが言える。以下、第４図乃至第８図を参
照して説明する構成形態については、このような構成形
態が前記素子に対して適用可能であることが容易に理解
されるので詳述を避ける。
想定できる様々な選択の中でも、第４図乃至第７図は参
照番号101乃至104で示す放射光学素子のその他の４つの
特別な構成形態を説明する。
以上のように、印刷回路カードの面に垂直な方向に光学
連結器を受ける構成形態から類推して、得られた放射光
学素子は次のような呼称を有するものとする。すなわ
ち、 「π/4左」（第４図における放射光学素子101） 「π/4右」（第５図における放射光学素子102） 「π/2左」（第６図における放射光学素子103） 「π/2右」（第７図における放射光学素子104） これらの構成形態は非常に単純である。すなわち、π/4
の整数倍の角度、唯１つの選択的な反射方向、及び唯１
つの選択的な反射の向きで表わされる。
しかしながら、二以上の相違する方向に選択的に反射す
るより複雑な構成形態を実現することも可能である。
一例として、第８図に単一光源からの４つの別異な連結
を設ける素子105の例を、示す。第８図の例において
は、光学連結器は、印刷回路カードに直交する面とβ1
及びβ2の角度をなす方向に設けられている。これらの
角度は、第８図に示す例にみられるようにπ/4に等し
い。
様々な構成形態の光学回折構造素子を用いて、１つの同
一パッケージ内のカード間に複雑な機構の光学接続を実
現することができる。
第９図は、上述の型の光学連結器機構の一例を示す概略
図である。
より明確に理解するために、印刷回路カードCa1乃至Ca6
の数を計６個に限定する。さらに、電気コネクタ、該コ
ネクタ及び容器を支持するカードは、図示されていな
い。
図示の光学連結器は５つあり、本発明による装置により
提供されるいくつかの可能性を説明するものである。
この図は、プレート１の正面図である。
第１の光学連結器l1は、プレート１の前面に配置された
放射光学素子1001に光学的に連結する光源E11、プレー
ト１の前面及び背面に交互に配置された反射素子111、1
11′及びプレート１の前面に配置され光検出器R31に光
学的に連結された入射光学素子1201によって、カードCa
1をカードCa3に接続する。コネクタl1は、カードCa1乃
至Ca6の面に直角な伝搬方向に形成される。
同様に、π/4だけ傾く斜め連結器l2、l3は、一方ではカ
ードCa2、Ca3の間で、もう一方では逆にカードCa3とCa1
の間で設けられている。
連結器l2は、次の構成部品、すなわち、光源E12、π/4
放射光学素子1102、光学反射素子112、112′、 入射光学素子1202、及び光検出器R32で構で構成されて
いる。
連結器l3は、次の構成部品、すなわち、光源E33、 放射光学素子1103、光学反射素子113、113′、 入射光学素子1203、及び光検出器R32で構成される。
カード面に直角方向の連結器l4は、カードCa1とCa5の間
に設けられており、光源E14と、放射光学素子1004と、
択一的な反射素子114、114′及び112′と、入射光学素
子1204と光検出器R54とで構成される。
ここで、反射素子112′は、l2乃至l4の３つの連結器に
共通である。このことは、放射光学素子及び入射光学素
子に伴う指向特性に起因する混信といった問題を提起す
るものではない。
最後に、連結器をカードCa6とカードCa2の間に設ける。
この連結器は、前述の連結器l1乃至l4より複雑なもので
ある。
事実本発明の好ましい態様に従い、第３図の型の光学回
折構造素子を使用している。
以下、平行光束の伝搬方向の変換が自在な中間素子につ
いて詳述する。
放射光学素子及び入射光学素子とは対照的に、第３の型
の光学素子の機能は、平行光束をその本来の性質を変え
ることなくその伝搬方向だけを変えて反射することであ
る。本明細書で使用する「伝搬方向」の表現は、yz面す
なわち、プレート１の表面に平行な面内の投影を意味す
ることは容易に理解されるところである。
第９図においては、光源E65は、ｘ軸に平行な伝搬方向
に発散光束を発光し、放射光学素子1005は、該発散光束
が反射素子115、115′から交互に反射した後、カードCa
4のレベルに置かれた光学素子130に近接するときに、こ
れを平行光束に変える。
上記光学素子130は、反射素子115′から中間的に反射し
た後、同じ型の光学素子131の方へ伝搬方向を５π/4ま
で偏向する。素子130に沿って光線は、プレート１の背
面に装着された反射素子115から中間的に反射される。
素子131は再びプレート１の背面にも装着された反射素
子を通って受光素子1205の方へ伝搬方向を＋π/4まで偏
向する。このようにして、カードCa6及びCa2間の光学連
結器l5は完備される。第９図に示す第３の型の光学回折
構造素子130、131は、交互配列を維持するためのプレー
ト１の適当な面上の反射素子の単に代用品であるといえ
る。
上述の素子は、以下の説明においては、伝搬方向を変え
るための光学素子と呼称される。
第９図においては、素子130、131は正面にだけ置かれて
いるが、その配置は異なったものとなっている。
伝搬方向を変える光学素子は、第３図乃至第８図を参照
して説明したのとよく似た態様で、異なった構成形態を
有している。唯１つの相違する点は、入射光学素子なの
で、平行光束を収れん光束に変えることはないというこ
とである。
すでに明らかなように、様々な択一的な設計をした光学
回折構造素子、光源及び光検出器と共に反射素子を実際
に適用することにより、１つの同一パッケージ内の任意
のカード間に光学接続の複雑な機構を簡単に作製するこ
とができる。
本発明による光源と光検出器との間の光学連結器は、少
なくとも、放射光学素子、入射光学素子及び択一的な反
射素子の使用を必要とする。好ましい態様においては、
素子130、131のような一又は多数の伝搬方向を変える光
学素子を使用することもできる。
これらの連結器は、いかなる場合も光学コネクタや光フ
ァイバといった高価で複雑な部品を必要とするものでは
ない。
更に、これらの素子を配置する上で要求される精度は、
光学コネクタ及び光ファイバによって製造される連結器
における精度程高くはない。
典型的な適用例においては、容器は、約15cmの高さを有
する約15枚のカードを収容する。これらのカードは互い
に平行に配置され2cm間隔でカード端コネクタに差し込
まれる。
したがって、15の光源及び光検出器を、各カードに1cm
間隔で備えればよい。
この場合、各基本形状は、典型としては正方形内に刻ま
れた1cm×1cmの表面を有する範囲を占める。
これらは長方形状で図示されているが、反射素子はどの
ような適当な形状もとりうる。回折構造を有する光学素
子のため確保されるゾーンを除いて、プレート１の両面
を均一に金属処理することも可能である。
以下に本発明による装置の製造方法について詳述する。
上述したように、製造方法は、プレート１の両主要面の
選択的な金属処理工程からなる。この工程は、何ら特別
な問題を提起するものではない。従来技術が適宜用いら
れる。配置は、マスキングによって選択的に得られる。
さらに、例えば銀を含有するような金属の性質に関して
何ら重大な要求はない。典型的には、沈積物の厚さは千
から数千Åの範囲である。
基質、すなわち平行な面を有するプレート１は、ガラス
製、プラスチック製もしくはより一般的には、使用波長
を透過するどのような材料で製作されていてもよい。
製造方法は、回折構造を形成する工程をも含む。
ここで、一般的な目的は、上述された様々な構成形態を
えるために明確に定められた特性を有する光学格子を構
成することである。
この目的を達成するため、ホログラフィ記録技術を使用
することが好ましい。よく知られているように、感光性
媒体内でコヒーレントな光源からの二の光波間で干渉が
生じたとき、干渉縞が得られる。これら二の光波は、ビ
ームスプリッタを使用して同一光源から発生させること
もできる。
第10図は、基質が支持する感光性のフィルムFi内でポロ
グラムを形成する過程を概略的に示す。このフィルム
は、目的光源SO及び参照光源SRからの所与の入射角をも
った出射光によって照射される。
鮮明なホログラムを得るには、必要に応じて従来の写真
技術における定着操作に類似する操作を経て現像操作を
行う必要がある。
例を挙げれば、本発明の範囲で重クロム酸化ゼラチン、
もしくはフォトレジストからなる感光性材料を用いるこ
ともできる。
第１の場合、現像はアルコール水溶液で行い、この材料
は非常に親水性が強いので、定着は封入して行う。
第２の場合、現像は特定のフォトレジストに適合する市
場の製品を用いて行う。当然に、定着はアニーリングに
より行う。
このようにして得られた回折構造は、安定すれば読み直
しが効く。この構造には、参照光線と同じ特性を有する
光線が照射される。
書取ビームが、第10図に示すフィルム片側だけに照射さ
れるか、それともフィルムの両主要面に照射されるかに
よって二種類の格子が存在する。このようにして、透過
格子及び反射格子が得られる。
第１の事例の透過格子においては、格子間隔Λは通常0.
5乃至数μｍの範囲内である。第２の事例の反射格子に
おいては、間隔Λは通常0.1乃至0.3μｍの範囲内であ
る。したがって、第２の型の格子を形成する方が難し
い。
結局、最終的な製品は１つの反射構造であるが、本発明
の範囲内で選択に行いうる初期的な工程は、格子は第２
の工程で金属処理することにより反射用とすることがで
きるので、まず透過型の格子を形成することである。
本発明による格子は、二の主要な択一的な方法に従って
形成される。
第11図及び第12図に示す第１の択一的な方法において
は、回折構造が感光性のフィルムFi上に直接形成され
る。
第11図に示す第１の工程は、第10図を参照して上述した
ように、二の光線をフィルムに照射してできる特別な回
折パターンを生じさせることである。本発明による回折
構造を形成するには、一方の光線は発散光束、換言すれ
ば球面波でなければならず、その反対に、少なくとも発
信及び受信型の光学素子に関しては、もう一方の光線は
平行光束、換言すれば平面波でなければならない。
第３図乃至第７図を参照して説明した様々な構成形態を
得るには、特定の条件で確実に入射されるようにしなけ
ればならない。
点光源に同化する第１のコヒーレント光源S1は、フィル
ム面に垂直な平均入射角でフィルムを照射する。光源S1
とフィルムとの距離は、印刷回路カードに装着した光源
（第１図における光源En）と放射光学素子が装着されて
いるプレート１の外側面（第１図における素子10）との
距離に等しくなければならない。通常、上記距離とプレ
ート厚はほぼ等しい。
例えばコリメートレンズＬを伴う第２のコヒーレント光
源S2は、入射角θの平行光線でフィルムを照射する。
照射段階の後に、従来の方法でフィルムFiに生じたホロ
グラムを現像し定着する。
このようにして得られた光学格子は、外側面に微小な浮
彫りを有するフィルム状になる。
この格子に反射特性を備えるには、第12図に示す上述の
外側面に金属処理を行う必要がある。通常千から数千Å
厚の金属層Meが適切な方法により堆積される。使用され
る金属を例示すれば、銀、金もしくは銅等である。
このようにして得た格子の外側面が光源S1の特性を再現
する光源により照射されるならば、該格子は、発散光束
をフィルムFiの内側面と角度θをなす伝搬方向を有する
反射平行光束に変換する。
第２図においては、角度θを角度αに等しくなるように
選択さえすれば、放射光学素子10の操作条件が設定され
ることになる。
また、類推すれば、このことは、入射光学素子（例えば
第１図に示す素子12）の場合にも当てはまる。格子の内
側面が、入射角θの角度を有する平行光束によって照射
されるとすれば、該光束は反射し格子の内側面に垂直な
伝搬方向を有する収れん光束に変えられる。
角度θはπ/4に等しいことが望ましい。
すでに明らかなように、様々な構成形態の放射光学素子
もしくは入射光学素子が得られる。特に第３図乃至第８
図に詳説した構成形態が考えられる。
第13図は、適用される処理手続きを説明的に図示する。
ここで、感光性のフィルムFiは、正方形もしくは長方形
の形状を有し、その正方形もしくは長方形の各辺は正規
直交三面体xyzの２軸すなわちｚ軸及びｙ軸に平行であ
り、容器（第１図において参照番号Btで示す）内の印刷
回路カードの主要面はxz面に平行であるものとする。
これらのカードの主要面に垂直な方向以外の方向に連結
したい場合は、平行光束の伝搬方向を調節されすれば良
い。
Δが光源S2（第13図には示されていない）によって生ず
る平行光束FS2の光軸であれば、該軸はフィルムFiの主
要面に直角な、すなわちzy面に直角な平面Ｐ内に特定さ
れる。
反射の際に伝搬方向を選択的に得るには、平面Ｐとxy平
面とで形成される角度ｒを調整して例えば＋π/4のよう
な所定の値にするだけでよい。
例えば、第８図の構成形態をとる場合における４方向の
ように多数方向に選択的に伝搬させたいときには、フィ
ルムFiの様々なホログラムに対応する数を記録しなけれ
ばならない。
このことは、例えば光源S1の平均発光方向であるΔe軸
まわりに平面Ｐを回転させることによって、多数回の露
出を単に行ってなされる。上記の軸は通常フィルムFiの
表面に直交し光源S1は静止した状態を保つ。したがっ
て、光源S2を特定の場所に転置するか、もしくはフィル
ムFiをΔe軸まわりに回転することができる。
第９図の素子130、131のように伝搬方向を変える光学素
子においては、反射光線の性質及び入射条件は明らかに
異ったものである。
第４図は、こうした例を示す。
感光性のフィルムは、二の平行光束FS1及びFS2によって
照射される。
該光束の光軸Δ′及びΔ″は、前記角度θに等しい共通
入射角を有する。これらの軸は、それぞれ、フィルムFi
の主要面に直角で且つ互いにｒ′に等しい角度をなすよ
うなＰ′及びＰ″平面内にある。この角度ｒ′は、方向
の所要変化を表わす。
読取操作中においては、Δ′軸を有する平行光束によっ
て照射される格子は、この光線を同じく平行光束である
がΔ″軸を有するように反射する。このように構成され
た光学機構は可塑性を有する。
本発明によれば、ｒ′として選択される値は、所望の方
向変化に応じて±π/4もしくは±π/2に等しいことが望
ましい。
以上、書取操作及び読取操作（読取波長は印刷回路カー
ド上に植え込まれた光源の波長である）で使用する波長
は等しいか、もしくは少なくとも極めて近似する値であ
ると仮定してきた。
しかしながら、常にそうであるとは限らない。本発明に
よる装置の好ましい実施態様においては、光学連結器
は、840nmの値を中心とする波長で発光するエレクトロ
ルミネッセントダイオードを使用する。実際、通常使用
される感光性材料は、450乃至550nmの範囲に対応する波
長スペクトラム内において最高値の感度を示す。この場
合、読取り及び書取りは、異なる入射条件の下でなされ
なければならない。この減少はブラック効果として知ら
れている。波長変調を考慮して計算することにより、所
要の変更がなされる。
金属処理することにより少なくとも50％の回折効率が確
保できる。
製造方法の第２の択一的実施例においては、マトリック
スを加圧成形することにより回折構造を形成する。
従って、回折格子は、第11図を参照してすでに示したよ
うな反射、現像及び定着を含む方法に類似する方法で形
成される。
次に、微小な浮彫りは、例えばニッケル金属層で形成さ
れるマトリックスに転写される。この転写は、光ディス
クの複製に使用する通常技術によってなされる。
第15図は、次の工程として加圧成形操作を示す。マトリ
ックスMaの下面には、複製するパターンを備え、該マト
リックスは熱可塑性材料、ポリマ等のような可鍛性材料
からなるフィルムFiに対して加圧成形される。
最終的には、第１の実施例の場合と同じように、複製さ
れた微小浮彫りは第12図に示すような金属処理工程の操
作を受ける。
本発明による方法のこの実施例においては、完全な接続
機構に必要なすべての回折素子は、単１つの操作により
プレート１上に形成されるという利点がある。
回折構造の金属処理及び形成を含む処理過程の順序は重
大ではないので、この実施例は、反射素子の生産が目的
であるか回折構造の金属処理が目的であるかを問わず、
すべての金属処理が単１つの操作で形成できるという利
点を有する。したがって、処理の最終段階において金属
処理を行えばよいことになる。
金属処理した堆積物は、一様にすることができる。放射
光学素子及び入射光学素子の土台をなす範囲だけ、マス
キングすることによって保護すれば、それだけで充分で
ある。この範囲は、実際には、光源から出射しあるいは
検出器に伝搬する放射光を透過させるように、透明でな
ければならない。
最後に、プレート１は塑性材料からなる場合は、回折構
造の複写は、プレート上に堆積する中間フィルムを使用
することなく、加圧成形工程においてプレート上で直接
行うこともできる。
したがって、本発明による方法は、大量生産特にいわゆ
る一般公共装置の生産に向いている。この方法は、光学
連結器を高精度に形成する一方で、費用及び複雑性を大
きく低減する。
わかり易く言えば、本発明による装置は、次のような技
術的特性を有する。
光源として、例えばエレクトロルミネッセント半導体ダ
イオードを使用して、840nmの波長中心と約80nm（±40n
m）の帯域幅を有する放射スペクトラムを発光すること
ができる。発光表面は、50乃至80μｍの範囲の寸法を有
する長方四辺形である。電流は10mAで、発光出力は約10
0μＷである。
約100Mbit/sのビット速度において10-10より小さなエラ
ー率にするためには、光検出器は、例えば単純な増幅器
の付いた半導体ピンタイプホトダイオードで構成し、検
出される光出力は約１μＷ程度とする。
このような条件の下では、光源と検出器との間の最大光
損失は20dBに等しい。
数値的開口が0.5に等しい場合は、光源と光学素子との
間の接続損失は6dB程度と概算することができる。反射
素子による損失は、0.1dB程度である。伝搬損失は0.01d
B以下と概算することができ、したがってこれを無視す
ることができる。
したがって、約10dBの予備が残ることになる。この予備
により100％より小さい回折構造の効率を考慮に入れる
ことが可能となる。
機械的な許容誤差を増大させるためには、光源の発光表
面をできるだけ減少させ電気容量を過度に増大させるこ
となく検出器の作用表面を増大させるのが有効である。
前述の発光表面の大きさで、最大電気キャパシタンスが
1pFの場合、ホトダイオードは通常直径500μｍ程度の円
形検出表面を有する。
印刷回路カードに関する配置許容誤差は、約±30μｍで
ある。
本発明は、上述した構成例によって何ら限定されるもの
ではない。特に、回折及び反射構造を有する光学素子を
支持する透明なプレート１は、印刷回路カードに関して
様々な構成形態をもって配置することができる。該プレ
ートは、発光器に対置されて発光器からの光束を受け、
設けられた光学連結器に沿って多重反射した後プレート
から出射する際光束を受ける検出器に対置されるように
すればよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による光学接続装置を組み入れた電子
装置ユニットを示す概略図であり、 第２図は、本発明による装置の拡大詳細図であり、 第３図乃至第８図は、本発明に使用する光学回折構造素
子を様々な実施例で示す概略図であり、 第９図は、本発明に従う光学式連結の完全な機構の構成
図であり、 第10図乃至第14図は、第１の実施例における光学回折構
造素子の製造方法における工程を示す図であり、 第15図は、第２の実施例における光学回折構造素子の製
造方法の特定な工程を示す図である。 〔主な参照番号〕 １……プレート、 10……第１の光学素子 12……第２の光学素子、 11,11′……反射素子、 Ca,Can+1，Can+2，Can+3，Can+4，……印刷回路ガー
ド、 CE……電子構成素子、 BP……親盤、 Cn，Cn+1，Cn+2，Cn+3，Cn+4……ガード端コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン ピエール エリオ フランス国 91440 ビユール シユール イヴエツト アブニユ デ テイーユ 60 (56)参考文献 特開 昭60−188911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−7390（ＪＰ，Ａ)

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】並列関係に配置された電子コンポーネント
    カードを収容するパッケージ内の複数のカードの中の第
    １のカードと第２のカードとの間を光学的に接続する装
    置であって、光源が、第１の伝搬方向に光エネルギの発
    散光束を発光する前記第１のカードに設けられており、
    前記光エネルギに対して感応する検出器が前記第２のカ
    ードに設けられている光学接続装置において、 平行な２面を有し光源に対置されたプレートを具備して
    おり、 該プレートは、上記光源により生ずる光に対して透明な
    材料で製作されており、該プレート上には、光学素子と
    して少なくとも、 回折構造を有し、発散光束を受けてプレート面と所定の
    角度をなす伝搬方向に少なくとも１つの平行光線の形式
    に該光束を反射するように、光源に向い合うプレートの
    第１の面上に設けられた第１の光学素子と、 平行光束を受けて反射するように、プレートの両面に交
    互に配置された反射素子と、 回折構造を有し、プレート内で反射素子で交互に繰り返
    される反射の後に平行光束を受けるように、且つ該平行
    光束を第２の伝搬方向に収れん光束の形に反射するよう
    に、プレートの第１の面に設けられた第２の光学素子
    と、 が配置されており、第２のカードに設けられた光検出器
    が前記収れん光束を受光し、これによってパッケージの
    第１のカードと第２のカードとの間に１つの連続的な光
    路を形成することを特徴とする光学接続装置。
  2. 【請求項２】上記反射素子は、プレートの両面上に交互
    に堆積した金属領域によって構成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学接続装置。
  3. 【請求項３】上記反射素子は、回折構造を有する光学素
    子のための領域を除いて、プレートの両面に金属表面処
    理を施して構成されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第（１）項記載の光学接続装置。
  4. 【請求項４】少なくとも、回折構造を有しプレートの片
    面に装着された第３の光学素子を備え、該光学素子は、
    第１の面内の第１の伝搬方向に伝搬する上記平行光束を
    受け、且つ第２の面内の第２の伝搬方向に伝搬するよう
    な少なくとも１つの平行光束の形に前記平行光束を反射
    するように機能し、前記第１の面と第２の面は所与の角
    度をなすことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
    載の光学接続装置。
  5. 【請求項５】上記回折構造を有する光学素子は、反射回
    折格子を形成するよう金属処理された微小浮彫りによっ
    て構成される光学格子を具備し、且つプレートの所定の
    範囲に堆積されたフィルムであることを特徴とする特許
    請求の範囲第（４）項記載の光学接続装置。
  6. 【請求項６】上記回折構造を有する光学素子は、プレー
    トの表面領域に形成され且つ反射回折格子を形成するよ
    う金属処理された微小浮彫りによって構成される光学格
    子であることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記
    載の光学接続装置。
  7. 【請求項７】上記回折構造を有する素子は、入射光線を
    反射した分離した別異の伝搬方向を有する複数の平行光
    束に変えることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項
    または第（６）項記載の光学接続装置。
  8. 【請求項８】上記パッケージのカードはすべて所定の面
    に平行であり、第１及び第３の光学回折構造素子の各々
    は、入射光線を反射して、前記所定の面と所与の角度を
    なす１つの平面内で特定される伝搬方向を有する少なく
    とも１の平行光束に変えるようにプレート上に配置され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項また
    は第（５）項記載の光学接続装置。
  9. 【請求項９】上記各光源は、エレクトロルミネッセント
    ダイオードであり、各光検出器は、PINダイオードであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光
    学接続装置。
  10. 【請求項１０】並列関係に配置された電子コンポーネン
    トカードを収容するパッケージ内の複数のカードの中の
    第１のカードと第２のカードとの間を光学的に接続する
    装置であって、光源が、第１の伝搬方向に光エネルギの
    発散光束を発光する前記第１のカードに設けられてお
    り、前記光エネルギに対して感応する検出器が前記第２
    のカードに設けられており、平行な２面を有するプレー
    トが光源に対置されており、該プレートは、上記光源に
    より生ずる光に対して透明な材料で製作されており、該
    プレート上には、光学素子として少なくとも、回折構造
    を有し発散光束を受けてプレート面と所定の角度をなす
    伝搬方向に少なくとも１つの平行光線の形式に該光束を
    反射するように、光源に向い合うプレートの第１の面上
    に設けられた第１の光学素子と、平行光束を受けて反射
    するように、プレートの両面に交互に配置された反射素
    子と、回折構造を有しプレート内で反射素子で交互に繰
    り返される反射の後に平行光束を受けるように、且つ該
    平行光束を第２の伝搬方向に収れん光束の形に反射する
    ように、プレートの第１の面に設けられた第２の光学素
    子とが配置されており、第２のカードに設けられた光検
    出器が前記収れん光束を受光し、これによってパッケー
    ジの第１のカードと第２のカードとの間に１つの連続的
    な光路を形成することを特徴とする光学接続装置の製造
    方法において、 回折構造を有する光学素子を、プレート面の第１の表面
    領域に形成する工程と、 前記反射素子を形成し、且つ所与の構成態様を有する少
    なくとも１つの光学接続を形成するようにプレート面の
    第２の領域を選択的に金属化処理する工程とを含むこと
    を特徴とする光学接続装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】上記金属化処理工程は、上記第１の表面
    領域となる上記プレート面の範囲を除いて、プレートの
    両面に一様な金属処理を施す段階を備えることを特徴と
    する特許請求の範囲第（10）項記載の光学接続装置の製
    造方法。
  12. 【請求項１２】上記回折構造を有する光学素子を構成す
    る工程は、 第１の入射角を有する第１のコヒーレントな光源と、上
    記プレートと所定の角をなす伝搬方向を有する第２の平
    行コヒーレント光線との間で干渉させることによって、
    平たんな支持部上に堆積する感光性材料のフィルム内で
    回折パターンをホログラフィ記録する段階と、 回折パターンを現像及び定着して微小浮彫りで構成され
    る光学格子を得る段階とを備えることを特徴とする特許
    請求の範囲第（11）項記載の光学接続装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】分離し且つ別異の伝搬方向を有する平行
    コヒーレント光線に対し、多数の露光を行うことを特徴
    とする特許請求の範囲第（12）項記載の光学接続装置の
    製造方法。
  14. 【請求項１４】上記第１の光線は、支持部の面に直交す
    る入射角の発散光線であることを特徴とする特許請求の
    範囲第（12）項記載の光学接続装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】上記第１の光線は、支持面と上記所与の
    角度と等しい角をなす伝搬方向を有する平行光線である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第（12）項記載の光学
    接続装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】上記感光性の材料は、重クロム酸化ゼラ
    チンもしくは、フォトレジストであることを特徴とする
    特許請求の範囲第（12）項記載の光学接続装置の製造方
    法。
  17. 【請求項１７】微小浮彫りで構成される光学格子を、本
    質的に固い材料からなるマトリックス上に転写する工程
    を備えることを特徴とする特許請求の範囲第（12）項記
    載の光学接続装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】上記材料は、ニッケルであることを特徴
    とする特許請求の範囲第（17）項記載の光学接続装置の
    製造方法。
  19. 【請求項１９】上記マトリックスは可鍛性材料からなる
    フィルム上に形成され、該マトリックス上に上記微小浮
    彫りで構成される光学格子を複写することを特徴とする
    特許請求の範囲第（18）項記載の光学接続装置の製造方
    法。
  20. 【請求項２０】上記フィルムは、熱可塑性材料もしくは
    ポリマから形成されることを特徴とする特許請求の範囲
    第（19）項記載の光学接続装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】上記平行面を有するプレートは、プラス
    チック材料からなり、 上記マトリックスをプレートの片面上で加圧成形し、微
    小浮彫りで構成される光学格子を前記マトリックスの所
    定の範囲の面上に複写する工程を少なくとも備えること
    を特徴とする特許請求の範囲第（19）項記載の光学接続
    装置の製造方法。
  22. 【請求項２２】微小浮彫りで構成される格子に金属表面
    処理を施して、該格子に反射特性を備える工程を含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第（10）項記載の光学接
    続装置の製造方法。
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