JPH10282371A - 光データバスおよび信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号光の伝送効率が高く、信号光出射部側の
端縁における出射光量のばらつきの少ない光データバ
ス、およびその光データバスを用いた高速で低消費電力
の信号処理装置を提供する。 【解決手段】 光データバス１０の信号光入射部１１の
一方の端縁１１ａに、入射した信号光１５を光データバ
ス１０内部に拡散させる、端縁１１ａに沿って配列され
た複数のシリンドリカル面１２を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号の伝播を担
うシート状の光データバス、およびその光データバスを
用いたデータの送受を含む信号処理を行なう信号処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）の開発に
より、データ処理システムで使用する回路基板（ドータ
ーボード）の回路機能が大幅に増大してきている。回路
機能が増大するにつれて各回路基板に対する信号接続数
が増大するため、各回路基板（ドーターボード）間をバ
ス構造で接続するデータバスボード（マザーボード）に
は多数の接続コネクタと接続線を必要とする並列アーキ
テクチャが採用されてきている。接続線の多層化と微細
化による並列化を進めることにより並列バスの動作速度
の向上が図られてきたが、接続配線間容量や接続配線抵
抗に起因する信号遅延により、システムの処理速度が並
列バスの動作速度によって制限されることもある。ま
た、並列バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ（Ｅ
ＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ）の問題もシステムの処理速度向上に対す
る大きな制約となる。

【０００３】このような問題を解決し並列バスの動作速
度の向上を図るために、光インターコネクションと呼ば
れる、システム内光接続技術を用いることが検討されて
いる。光インターコネクション技術の概要は、『内田禎
二、第９回 回路実装学術講演大会 １５Ｃ０１，ｐ
ｐ．２０１〜２０２』や『Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏ ｅｔ
ａｌ．，“Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ
ｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｏｋｙｏ Ｎｏ．３３ ｐｐ．８１
〜８６，１９９４』、『和田修、エレクトロニクス１９
９３年４月号、ｐｐ．５２〜５５』に記載されているよ
うに、システムの構成内容により様々な形態の技術が提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来提案された様々な
形態の光インターコネクション技術のうち、特開平２−
４１０４２号公報には、高速、高感度の発光／受光デバ
イスを用いた光データ伝送方式をデータバスに適用した
例が開示されており、そこには、各回路基板の表裏両面
に発光／受光デバイスを配置し、システムフレームに組
み込まれた隣接する回路基板上の発光／受光デバイス間
を空間的に光で結合した、各回路基板相互間のループ伝
送用の直列光データバスが提案されている。この方式で
は、ある１枚の回路基板から送り出された信号光が、隣
接する回路基板で光／電気変換され、さらにその回路基
板で今度は電気／光変換されて、次に隣接する回路基板
に信号光を送り出すというように、各回路基板が順次直
列に配列され各回路基板上で光／電気変換および電気／
光変換を繰り返しながらシステムフレームに組み込まれ
たすべての回路基板間に伝達される。このため、信号伝
達速度は各回路基板上に配置された受光／発光デバイス
の光／電気変換速度および電気／光変換速度に依存する
と同時にその制約を受ける。また、各回路基板相互間の
データ伝送には、各回路基板上に配置された受光／発光
デバイスによる、自由空間を介在させた光結合を用いて
いるため、隣接する回路基板表裏両面に配置されている
発光／受光デバイスの光学的位置合わせが行なわれすべ
ての回路基板が光学的に結合していることが必要とな
る。さらに、各回路基板が自由空間を介して結合されて
いるため、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロスト
ーク）が発生しデータの伝送不良が予想される。また、
システムフレーム内の環境、例えば埃などにより信号光
が拡散することによりデータの伝送不良が発生すること
も予想される。さらに、各回路基板が直列に配置されて
いるため、いずれかのボードが取り外された場合にはそ
こで接続が途切れてしまうので、それを補うための余分
な回路基板が必要となる。すなわち、回路基板を自由に
着脱することができず、回路基板の数が固定されてしま
うという問題がある。

【０００５】これらのほかに、自由空間を利用した回路
基板相互間のデータ伝送技術として、特開昭６１−１９
６２１０号公報には、平行な２面を有する、光源に対置
されたプレートを具備し、プレート表面に配置された回
折格子および反射素子により構成された光路を介して回
路基板間を光学的に結合する方式が開示されている。こ
の方式では、１点から発せられた光を固定された１点に
しか伝送することができず、電気バスのように全ての回
路ボード間を網羅的に接続することができないという問
題がある。また、自由空間を利用しているので複雑な光
学系が必要となり、位置合わせ等も難しいため、光学素
子の位置ずれに起因する、隣接する光伝送路間の干渉
（クロストーク）が発生し、データの伝送不良が予想さ
れる。さらに、回路基板間の接続情報はプレート表面に
配置された回折格子および反射素子により決定されるた
め、回路基板を自由に抜き差しすることができず拡張性
が低いというような様々な問題がある。

【０００６】これらの問題を解決する手段として、シー
ト状の光データバスに、入射した信号光を拡散する光拡
散部を設け、その光拡散部で拡散した信号光を光伝送層
内の全ての方向に伝播させるようにした光データバス方
式が考えられる。次に、このような方式の光データバス
の一例について説明する。図１２は、シート状の光デー
タバスに光拡散部を設けた場合の信号光の拡散の様子を
示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【０００７】図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すよ
うに、この光データバス９０には、光伝送層９３の表面
９３ａに交わる方向から入射された信号光９５が光伝送
層９３を透過して到達する光伝送層の裏面９３ｂ上に光
拡散部９２が設けられている。光拡散部９２に到達した
信号光９５は、光拡散部９２によって広い角度で拡散さ
れる。この光データバスでは、接続相手の回路基板の発
光素子から出射された信号光９５が光拡散部９２に到達
するよう回路基板との位置合わせを行う必要があるが、
図１２（ｂ）に示すように光拡散部９２の面積を一定の
大きさとしておくことにより、容易に位置合わせを行う
ことができる。また、信号光９５ｂは光拡散部９２によ
り広い角度で拡散されて信号光出射部９４側の端縁９４
ａ全面にゆきわたるので、この端縁９４ａに沿って複数
の回路基板の受光素子を対向配置することにより、この
光データバス９０を複数の回路基板と光学的に接続する
ことができる。

【０００８】このように、この光データバスは接続相手
の回路基板との位置合わせが容易であり、かつ、この光
データバスは複数の回路基板と光学的に接続することが
できるので、光データバスと回路基板とを互いに自由に
差し替えることができ、拡張性に富んだ自由度の高いシ
ステムを構築することが可能である。また、この光デー
タバスでは、信号光は空間を伝播するのではなく光伝送
層内を伝播するため埃などの環境条件の影響を受けない
という利点を有する。さらに、接続相手の回路基板との
光学的位置合わせに厳密性を要しないことから温度変化
等にも強いという長所も備えている。

【０００９】しかし、この光データバスでは、信号光は
あらゆる方向に平均に拡散されるため、拡散された信号
光のうち、図１２（ａ）に破線で示すような全反射の条
件を満たさない信号光９５ａは光伝送層９３から外部へ
飛び出していってしまう。全反射の臨界条件が４５度の
場合に完全拡散面であると仮定すると、信号光の損失は
１／２であるが、完全拡散面となっていない場合には光
の損失は１／２を越える。しかも、図１２（ｂ）に示す
ように、光拡散部９２によって拡散された信号光のうち
ハッチングを施した扇形方向に拡散した信号光９５ｂし
か信号光出射部９４には到達せず、それ以外の方向に拡
散した信号光９５ｃは無駄になるので信号光の利用効率
はさらに数分の１に低下する。そのため、光データバス
の信号光出射部９４に到達する信号光の強度が弱まり、
信号処理装置の高速化や低消費電力化を図る上で問題が
ある。また、光データバスの信号光出射部９４側の端縁
９４ａ全面にわたって信号光は拡散されるものの、端縁
４ａの、光データバスの幅Ｗ方向の信号光光量にはばら
つきがあり、光データバスの信号光出射部９４側の端縁
９４ａに対向配置される接続相手の回路基板側の複数の
受光素子相互間の受光量にばらつきが生じるという問題
がある。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑み、信号光の伝送
効率が高く、信号光出射部側の端縁における出射光量の
ばらつきの少ない光データバス、およびその光データバ
スを用いた信号処理装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光データバスは、一方の端縁に沿う、信号光の入射
を担う信号光入射部と、上記一方の端縁とは反対側の端
縁に沿う、信号光の出射を担う信号光出射部とを有し、
上記信号光入射部から入射した信号光を伝播して信号光
出射部から出射するシート状の光データバスであって、
上記一方の端縁に、入射した信号光を上記光データバス
内部に拡散させる、シリンドリカル面が複数配列されて
なる拡散手段を有することを特徴とする。

【００１２】また、上記目的を達成する本発明の信号処
理装置は、基体、信号光を出射する信号光出射端および
その信号光出射端から出射される信号光に担持させる信
号を生成する回路と、信号光を入射する信号光入射端お
よびその信号光入射端から入射した信号光が担持する信
号に基づく信号処理を行う回路とのうちの少なくとも一
方が搭載された複数枚の回路基板、一方の端縁に沿う、
信号光の入射を担う信号光入射部と、上記一方の端縁と
は反対側の端縁に沿う、信号光の出射を担う信号光出射
部とを有し、上記信号光入射部から入射した信号光を伝
播して上記信号光出射部から出射するシート状の光デー
タバスであって、上記一方の端縁に、入射した信号光を
上記光データバス内部に拡散させる、シリンドリカル面
が複数配列されてなる拡散手段を有する光データバス、
および上記回路基板を、その回路基板に搭載された信号
光出射端ないし信号光入射端が上記信号光入射部ないし
信号光出射部において上記光データバスと結合される状
態に上記基体上に固定する、複数の基板固定部とを備え
たことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の光データバスの第１の実施
形態を示す斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。図
１（ａ）および図１（ｂ）には、信号光１５の入射を担
う信号光入射部１１と、光データバス１０内を拡散する
信号光１６の出射を担う信号光出射部１４とを有し、信
号光入射部１１から入射した信号光１５を伝播して信号
光出射部１４から出射するシート状の光データバス１０
が示されている。

【００１４】光データバス１０は、信号光入射部１１側
の端縁１１ａに、断面が凸レンズ状のシリンドリカル面
１２が複数配列されてなる拡散手段１９を有している。
この拡散手段１９は、入射した信号光１５を光データバ
ス１０本体の光伝送層１３内部に拡散させる機能を有す
る。光データバス１０の本体部分は、光透過率の高いＰ
ＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）よりなる厚さ０．
５ｍｍのシート状の光伝送層１３である。この光伝送層
１３は、予め型を用意し、その型をＰＭＭＡが溶融する
温度に加熱しておき、溶融状態にあるＰＭＭＡをその型
に流し込むことにより作製される。なお、シリンドリカ
ル面１２は、実際に信号光１５が入射される部位にのみ
形成されていればよく、必ずしも端縁１１ａの全面に形
成する必要はない。

【００１５】シリンドリカル面１２は、入射した入射光
１５を光伝送層１３内に拡散させる作用を持つものであ
り、その材料としては光伝送層１３と同じＰＭＭＡが用
いられる。このシリンドリカル面１２の部分は、光伝送
層１３と同様、予め型を用意し、その型をＰＭＭＡが溶
融する温度に加熱しておき、溶融状態にあるＰＭＭＡを
その型に流し込むことによって作製される。なお、本実
施形態では、このシリンドリカル面１２の部分は、光デ
ータバス１０の本体部分である光伝送層１３とは別部材
として図示されているが、このように、シリンドリカル
面１２の部分と光伝送層１３の部分とを一旦別々に形成
した後、光データバス１０として一体的に組み合わせて
用いてもよいし、後述する第３および第４の実施形態に
示すように最初からこの両者を一体の部材として形成し
てもよい。

【００１６】図２は、図１に示した光データバスの平面
図（ａ）およびそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。本実施
形態におけるシリンドリカル面１２の配列ピッチｐは数
百μｍであり、この配列ピッチｐの大きさは、半導体レ
ーザから出射されレンズによってコリメートされた入射
光１５のビーム径より小さく設定されている。第１の実
施形態におけるシリンドリカル面１２は凸レンズとして
形成されており、入射した信号光１５を信号光出射部１
４側の端縁１４ａに向けて拡散する。拡散された信号光
１６の広がりは、シリンドリカルレンズの焦点距離ｆに
よって変化する。拡散された信号光１６に十分なブロー
ドキャスト性（信号光１６の広がりかた）を持たせるた
めに、入射した信号光１５が信号光出射部１４側の端縁
１４ａに広げられた状態で到達するように信号光１６を
拡散させる必要がある。

【００１７】ここで、シリンドリカル面１２の配列ピッ
チをｐ、光伝送層１３の信号光伝送方向の長さをＬ、信
号光出射部１４側の端縁１４ａの幅をＷ、シリンドリカ
ルレンズとしての焦点距離をｆとしたとき、 ｆ＜ｐ・Ｌ／Ｗ なる関係を満たすように各パラメータを設定することに
より、拡散された信号光１６に十分なブロードキャスト
性を持たせることができる。

【００１８】なお、光データバス１０に入射した信号光
１５は、シリンドリカル面１２によってシート面１０ａ
の厚さ方向に拡散されることはないので、光伝送層１３
内を拡散する信号光１６のシート面１０ａの厚さ方向へ
の広がり（図２（ｂ）における角度θの広がり）は、光
データバス１０に入射される信号光１５本来の広がりに
よるものであり、光データバス１０に入射した信号光は
全反射条件を満たすためシート面１０ａの外へ抜け出る
ことはなく、光伝送層１３内を伝送し信号光出射部１４
側の端縁１４ａに到達する。

【００１９】このように本実施形態の光データバス１０
（図２（ａ）参照）では、入射した信号光１５は信号光
出射部１４に向けてのみ拡散され、図１２（ａ）に示し
たような、光伝送層外へ抜け出る信号光９５ａによる損
失がほとんどなく、また、図１２（ｂ）に示したよう
な、扇形外の方向に広がる信号光９５ｃによる損失がほ
とんどないため、従来例に比べて数倍高い信号光利用効
率が得られる。

【００２０】次に、本実施形態の光データバス１０の信
号光出射部１４側の端縁１４ａに到達した信号光の強度
の端縁１４ａの幅Ｗ方向のばらつきについて説明する。
図３は、図２に示した光データバスの信号光出射部にお
ける信号光強度のばらつきを説明するための図である。
図３（ａ）は信号光入射部１１（図２（ａ）参照）側の
端縁１１ａに形成されたシリンドリカル面１２に入射す
る入射光の、信号光入射部１１側の端縁１１ａの幅方向
の位置による光量分布を示すグラフであり、図３（ｂ）
は信号光出射部１４（図２（ａ）参照）側の端縁１４ａ
に到達した各信号光それぞれの端縁１４ａの幅方向の位
置による光量分布を示すグラフであり、図３（ｃ）は信
号光出射部１４側の端縁１４ａから外部に出射される信
号光の端縁１４ａの幅方向の位置による光量分布を示す
グラフである。

【００２１】図３（ａ）に示すように、信号光入射部１
１側の端縁１１ａに入射する信号光１５の光量分布はガ
ウス分布の形状を示している。本実施形態では、前述の
ように、シリンドリカル面１２の配列ピッチｐは入射光
１５のビーム径より小さく形成されており、図３（ａ）
に示した分布曲線を配列ピッチｐで区分すると破線で示
したように３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに区分することができ
る。このような、３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに跨る光量分布
を持った信号光１５が光データバス１０の信号光入射部
１１に入射されると、信号光１５は、図３（ｂ）に示す
ように、３つのシリンドリカル面１２ａ，１２ｂ，１２
ｃに分かれて入射される。そのうち、シリンドリカル面
１２ａに入射した信号光１５は、シリンドリカル面１２
ａで拡散され（１６ａ）、光伝送層１３を透過して信号
光出射部１４側の端縁１４ａに到達する。拡散した信号
光１６ａの端縁１４ａにおける光量分布は、図３（ｂ）
に曲線１７ａとして示すように右下がりの分布を示す。
また、シリンドリカル面１２ｂに入射した信号光は、シ
リンドリカル面１２ａで拡散され（１６ｂ）、光伝送層
１３を透過して信号光出射部１４側の端縁１４ａに到達
する。拡散した信号光１６ｂの端縁１４ａにおける光量
分布は、図３（ｂ）に曲線１７ｂとして示すように上に
凸のほぼ左右対称の分布を示す。また、シリンドリカル
面１２ｃに入射した信号光は、シリンドリカル面１２ａ
で拡散され（１６ｃ）、光伝送層１３を透過して信号光
出射部１４側の端縁１４ａに到達する。拡散した信号光
１６ｃの端縁１４ａにおける光量分布は、図３（ｂ）に
曲線１７ｃとして示すように右上がりの分布を示す。

【００２２】信号光出射部１４側の端縁１４ａ上では上
記の３つの曲線１７ａ，１７ｂ，１７ｃで示される分布
を持つ信号光１６ａ，１６ｂ，１６ｃが合成され、その
結果、端縁１４ａ上に得られる信号光の光量分布は、図
３（ｃ）に示すようにほぼ平坦な曲線１８を示す。この
ように、同時に複数のシリンドリカル面に信号光が入射
する場合には、信号光出射部での光量分布はほぼ平坦な
曲線となるが、一つのシリンドリカル面に信号光が入射
した場合でも光データバスとして機能させることは可能
である。

【００２３】なお、シリンドリカル面１２は、本実施形
態のように断面が凸レンズ状のシリンドリカルレンズを
構成するものだけではなく、次に説明するように、断面
が凹レンズ状のシリンドリカルレンズを構成するもので
もよい。以下に、断面を凹レンズ状のシリンドリカルレ
ンズとした場合の変形例について説明する。図４は、本
発明の光データバスの第１の実施形態の変形例を示す斜
視図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【００２４】図４（ａ）および図４（ｂ）には、信号光
２５の入射を担う信号光入射部２１と、光データバス２
０内を拡散する信号光２６の出射を担う信号光出射部２
４とを有し、信号光入射部２１から入射した信号光２５
を伝播して信号光出射部２４から出射するシート状の光
データバス２０が示されている。光データバス２０は、
信号光入射部２１側の端縁２１ａに、断面が凹レンズ状
のシリンドリカル面２２が複数配列されてなる拡散手段
２９を有している。この拡散手段２９は入射した信号光
２５を光データバス２０本体の光伝送層２３内部に拡散
させる機能を有する。

【００２５】このように、複数の凹レンズ状のシリンド
リカル面２２が形成された光データバス２０において
も、図３を参照して説明した第１の実施形態の光データ
バス１０におけると同様、信号光出射部２４側の端縁２
４ａからは、ほぼ平坦な光量分布を持つ信号光が出射さ
れる。なお、以上説明した第１の実施形態およびその変
形例では、１層のみの光データバスが示されているが、
実際にはこのような光データバスを複数層重ね合わせて
積層構造としたものが信号処理装置のデータバスとして
用いられる。積層構造については後述する。

【００２６】次に、本発明の光データバスの第２の実施
形態について説明する。図５は、本発明の光データバス
の第２の実施形態を示す斜視図（ａ）および平面図
（ｂ）である。図５（ａ）および図５（ｂ）には、信号
光３５の入射を担う信号光入射部３１と、光データバス
３０内を拡散する信号光３６の出射を担う信号光出射部
３４とを有し、信号光入射部３１から入射した信号光３
５を伝播して信号光出射部３４から出射するシート状の
光データバス３０が示されている。

【００２７】光データバス３０は、信号光入射部３１側
の端縁３１ａに、断面が凸レンズ状のシリンドリカル面
３２が複数配列されてなる拡散手段３９を有している。
この拡散手段３９は入射した信号光３５を光データバス
３０本体の光伝送層３３内部に拡散させる機能を有す
る。このように、本実施形態では、シリンドリカル面３
２は光データバス３０の本体部分の光伝送層３３と一体
として形成されており、この点が、シリンドリカル面の
部分と光伝送層の部分とを別々に形成した後に一体とし
て組み合わされる第１の実施形態の光データバスとは異
なっている。そのため、本実施形態には、シリンドリカ
ル面の部分と光伝送層の部分との位置合わせが不要とな
るという利点がある。それ以外の点はすべて第１の実施
形態におけると同様であり、図３を参照して説明したの
と同様、信号光出射部３４側の端縁３４ａからは、ほぼ
平坦な光量分布を持つ信号光が出射される。

【００２８】なお、シリンドリカル面３２は、本実施形
態のように断面が凸レンズ状のシリンドリカルレンズを
構成するものだけではなく、次に示すように、断面が凹
レンズ状のシリンドリカルレンズを構成するものであっ
てもよい。以下に、断面を凹レンズ状のシリンドリカル
レンズとした場合の変形例について説明する。図６は、
本発明の光データバスの第２の実施形態の変形例を示す
斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【００２９】図６（ａ）および図６（ｂ）には、信号光
４５の入射を担う信号光入射部４１と、光データバス４
０内を拡散する信号光４６の出射を担う信号光出射部４
４とを有し、信号光入射部４１から入射した信号光４５
を伝播して信号光出射部４４から出射するシート状の光
データバス４０が示されている。光データバス４０は、
信号光入射部４１側の端縁４１ａに、断面が凹レンズ状
のシリンドリカル面４２が複数配列されてなる拡散手段
４９を有している。この拡散手段４９は入射した信号光
４５を光データバス４０本体の光伝送層４３内部に拡散
させる機能を有する。

【００３０】このように、複数のシリンドリカル面４２
が形成された光データバス４０においても、図５を参照
して説明した第２の実施形態の光データバス３０におけ
ると同様、信号光出射部４４側の端縁４４ａからは、ほ
ぼ平坦な光量分布を持つ信号光が出射される。なお、以
上説明した第２の実施形態およびその変形例では、１層
のみの光データバスが示されているが、実際にはこのよ
うな光データバスを複数層重ね合わせて積層構造とした
ものが信号処理装置のデータバスとして用いられる。

【００３１】次に、本発明の光データバスの第３の実施
形態について説明する。図７は、本発明の光データバス
の第３の実施形態の概要を示す斜視図（ａ）、平面図
（ｂ）および断面図（ｃ）である。図７（ａ）、図７
（ｂ）および図７（ｃ）には、信号光５５の入射を担う
信号光入射部５１と、光データバス５０内を拡散する信
号光５６の出射を担う信号光出射部５４とを有し、信号
光入射部５１から入射した信号光５５を伝播して信号光
出射部５４から出射するシート状の光データバス５０が
示されている。

【００３２】光データバス５０の信号光入射部５１側の
端縁５１ａは光データバス５０のシート面５０ａに対し
斜めに形成されており、その斜めの端面に、断面が凸レ
ンズ状のシリンドリカル面５２が複数配列されてなる拡
散手段５９を有している。この拡散手段５９により、光
データバス５０のシート面５０ａに交わる方向から入射
される信号光５５を、傾斜したシリンドリカル面５２に
より信号光出射部５４に向かう方向に反射するとともに
光データバス５０本体の光伝送層５３内に拡散する。

【００３３】本実施形態においては、シリンドリカル面
５２のシート面５０ａに対する傾斜角度を全反射条件を
満足する角度より大きくすることにより、シリンドリカ
ル面での信号損失を極めて少なくすることができる。シ
リンドリカル面５２の表面には、蒸着法などによりアル
ミニウムなどの反射膜を形成することによって全反射条
件を満足しない場合でも信号光の伝送効率をさらに向上
させることが可能であり、その場合には傾斜角度は任意
の角度に設定することができるが、通常は、この傾斜角
度は４５度に設定することが望ましい。

【００３４】本実施形態の光データバスは、シート面５
０ａに対して斜めに形成された端縁５１ａが入射光５５
を信号光出射部５４の方向に反射するよう構成されてお
り、接続相手の回路基板側から見た信号光入射部５１の
シート面上への投影面は、ある一定の広がりを持ってい
るので、この光データバスを回路基板と接続する際に、
回路基板の発光素子からの信号光の光軸がこの広がりを
持った投影面内に納まるように位置を合わせるだけで極
めて容易に光学的に位置合わせすることができる。

【００３５】また、本実施形態の場合も、光データバス
５０に入射した信号光５５は、シリンドリカル面５２に
よってシート面５０ａの厚さ方向に拡散されることはな
いので、光伝送層５３内を拡散する信号光５６のシート
面５０ａの厚さ方向への広がりは、光データバス５０に
入射される信号光１５本来の広がりによるものであり、
光データバス５０に入射した信号光は全反射条件を満た
すためシート面５０ａの外へ抜け出ることはなく、光伝
送層５３内を伝送し信号光出射部５４側の端縁５４ａに
到達する。

【００３６】なお、以上説明した第３の実施形態では、
１層のみの光データバスが示されているが、実際にはこ
のような光データバスを複数層重ね合わせて積層構造と
したものが信号処理装置のデータバスとして用いられ
る。次に、本発明の光データバスの第４の実施形態につ
いて説明する。図８は、本発明の光データバスの第４の
実施形態の概要を示す平面図（ａ）および一部拡大図
（ｂ）である。

【００３７】この実施形態の基本的な構成は第２の実施
形態と同様であり、図８（ａ）に示すように、この光デ
ータバス６０は、信号光６５ａ，６５ｂ，６５ｃの入射
を担う信号光入射部６１と、光データバス６０内を拡散
する信号光６６ａ，６６ｂ，６６ｃの出射を担う信号光
出射部６４とを有し、信号光入射部６１から入射した信
号光６５を伝播して信号光出射部６４から出射するシー
ト状の光データバスである。

【００３８】光データバス６０の信号光入射部６１側の
端縁６１ａのうちの３個所の信号光入射位置Ａ，Ｂ，Ｃ
に、シリンドリカル面６２ａ，６２ｂ，６２ｃが形成さ
れてなる拡散手段６９が形成されている。この拡散手段
６９は入射した信号光６５を光データバス６０本体の光
伝送層６３内部に拡散させる機能を有する。信号光入射
部６１側の端縁６１ａの、光データバス６０の中央の位
置（信号光入射位置Ｂ）に形成されたシリンドリカル面
６２ｂは、第１〜第３の実施形態に示したシリンドリカ
ル面と同様、左右対称形のシリンドリカルレンズ状に形
成されており、信号光出射部６４全縁にわたって信号光
が拡散されるように焦点距離と配列ピッチが設定されて
いる。

【００３９】一方、信号光入射部６１側の端縁６１ａ
の、光データバス６０の一方の側面６７ａに寄った位置
（信号光入射位置Ａ）に形成されたシリンドリカル面６
２ａは、入射した信号光を側面６７ａ側よりも、これと
反対側の他方の側面６７ｂ側に大きく拡散させる形状、
すなわち、図８（ｂ）に示すように、凸レンズの円弧の
一部分を切り欠いたような形状に形成されている。ま
た、端縁６１ａの、光データバス６０の一方の側面６７
ａとは反対側の他方の側面６７ｂに寄った位置（信号光
入射位置Ｃ）に形成されたシリンドリカル面６２ｃはシ
リンドリカル面６２ａと同様、凸レンズの円弧の一部分
を切り欠いたような形状に形成されている。

【００４０】シリンドリカル面６２ａおよびシリンドリ
カル面６２ｃをこのような特殊な形状とし信号光出射部
６４の端縁６４ａの全縁にわたって信号光が拡散される
ように焦点距離と配列ピッチを設定することにより信号
光の拡散方向を制御して信号光６６ａ，６６ｂ，６６ｃ
すべてが端縁６４ａ全面にわたって拡散される。次に、
上記の第１〜第４の実施形態に示した光データバスを複
数層重ね合わせて積層構造としたものを信号処理装置の
データバスとして用いる場合の構成について説明する。

【００４１】図９は、複数の光伝送層、クラッド層およ
び光吸収層が積層された積層構造の光データバスの概要
図である。図９に示すように、光伝送層２と、それを両
面から挟む２枚のクラッド層３とからなる積層体が信号
光の伝送を担う伝送経路を形成しており、このような積
層体がさらに光吸収層４を間に挟んで複数層積層されて
積層構造の光データバス１が形成されている。このよう
に光データバス１を複数の光伝送層２から成る積層構造
とすることにより、任意の系統数の信号処理回路からの
信号光をこの積層構造の光データバス１を介して複数ビ
ットからなる並列光信号として任意の系統数の信号処理
回路に送信し、または受信することができる。

【００４２】なお、本発明の光データバスは、積層構造
として形成したもののみを対象とするものではなく、一
層の光伝送層のみを備えた光データバスをも含む。光伝
送層が一層のみの場合は、例えば、信号光の波長などで
複数の信号光を相互に区別することにより複数の信号光
の同時送受信を行なうことができる。次に、本発明の信
号処理装置の実施形態について説明する。

【００４３】図１０は、本発明の信号処理装置の一実施
形態の概略構成図である。この信号処理装置には、図７
を参照して説明した光データバス５０と同形の、斜めの
端面にシリンドリカル面が複数配列されてなる拡散手段
を有する光データバスを複数枚積層したものが用いられ
ている。図１０に示すように、本発明にいう基体の一例
であるマザーボード７０の上に、信号光を光データバス
５０に向けて出射する信号光出射端８２と、信号光出射
端８２から出射される信号光に担持させる信号を生成す
るＶＬＳＩなどの回路８１と、光データバス５０から出
射された信号光を入射する信号光入射端８４と、信号光
入射端８４から入射した信号光が担持する信号に基づく
信号処理を行うＶＬＳＩなどの回路８１とが搭載された
複数枚の回路基板８０が実装されている。

【００４４】これら複数枚の回路基板８０は、各回路基
板８０に搭載された信号光出射端８２ないし信号光入射
端８４が、信号光入射部５１（図７参照）ないし信号光
出射部５４において光データバス５０と結合される状態
にマザーボード７０上に固定する複数の基板固定部７１
によりマザーボード７０に固定される。図１１は、光デ
ータバスの信号光入出射部と回路基板の信号光入出射端
との光学的接続状態を示す概要図である。

【００４５】図１１に示すように、回路基板８０の信号
光出射端８２には複数の発光素子８３、信号光入射端８
４には複数の受光素子８５がそれぞれ備えられており、
回路基板８０を基板固定部７１（図１０参照）に装着す
ることにより、発光素子８３が光データバス５０の各光
伝送層５３の信号光入射部５１に対応する位置に配置さ
れ、受光素子８５が光データバス５０の各光伝送層５３
の信号光出射部５４に対応する位置に配置される。な
お、光データバス５０の各光伝送層５３の信号光入射部
５１には、図７を参照して説明した、シリンドリカル面
５２が複数配列されてなる拡散手段５９が備えられてお
り、拡散手段５９は入射した信号光を各光伝送層５３内
部に拡散させる。こうして各回路基板８０と光データバ
ス５０の各光伝送層５３とが光学的に結合される。

【００４６】図１０に戻り説明を続ける。マザーボード
７０上には、電気配線（図示せず）が設けられており、
それらの電気配線は、基板固定部７１を経由して基板固
定部７１に装着された回路基板８０上のＶＬＳＩなどの
回路８１に電気的に接続される。回路基板８０を基板固
定部７１に装着することにより、回路基板８０の信号光
出射端８２に備えられた発光素子８３は、ある回路８１
で処理され出力された電気信号を電気／光変換し、変換
された信号光を光データバス５０の信号光入射部５１に
向かって出射する。

【００４７】光データバス５０の信号光入射部５１に入
射された信号光は各光伝送層５３内を拡散し信号光出射
部５４に伝播し、信号光出射部５４から回路基板８０の
信号光入射端８４に備えられた受光素子８５に出射され
る。受光素子８５により受光された信号光は光／電気変
換され、変換された電気信号は他の電子回路８１に入力
され処理が行われる。

【００４８】次に、光データバス５０と回路基板８０と
の光学的位置合わせについて説明する。この光データバ
ス５０では、図１１に示すように、信号光入射部５１側
の端縁５１ａの斜めの端面には、入射した信号光を信号
光出射部５４の方向に反射するシリンドリカル面５２
（図７参照）が複数配列されているので、光データバス
５０側の信号光出射部５４と、回路基板８０側の信号光
入射端８４に備えられた受光素子８５とを位置合わせす
るだけで回路基板８０の信号光出射端８２に備えられた
発光素子８３と光データバス５０の信号光入射部５１と
の光学的位置合わせが自動的に行われる。従って、光デ
ータバス５０と回路基板８０の双方を自由に抜き差しす
ることが可能となり拡張性に富む自由度の高い信号処理
装置を構成することができる。しかも、この信号処理装
置には、図７を参照して説明したように、信号光損失の
少ないシリンドリカルレンズによる高伝送効率の拡散が
行われる光データバスが用いられているので、高速で低
消費電力の信号処理装置を得ることができる。

【００４９】なお、この実施形態には、信号光を出射す
る信号光出射端およびその信号光出射端から出射される
信号光に担持させる信号を生成する回路と、信号光を入
射する信号光入射端およびその信号光入射端から入射し
た信号光が担持する信号に基づく信号処理を行う回路の
双方を搭載した回路基板のみが示されているが、回路基
板は必ずしも上記の構成を持つものに限定されるもので
はなく、信号光を出射する信号光出射端およびその信号
光出射端から出射される信号光に担持させる信号を生成
する回路と、信号光を入射する信号光入射端およびその
信号光入射端から入射した信号光が担持する信号に基づ
く信号処理を行う回路とのうちのいずれか一方のみが搭
載された回路基板でもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光データ
バスによれば、光データバスに入射された信号光が、シ
リンドリカル面が複数配列されてなる拡散手段により信
号光出射部側の端縁の全面にわたって拡散されるので、
信号光のうち光伝送層の外に出ていく信号光を最小限に
抑えることができ、伝送効率が高く信号光出射部側の端
縁における出射光量のばらつきの少ない光データバスを
得ることができる。

【００５１】また、本発明の信号処理装置によれば、上
記の本発明の光データバスを用いることにより、信号光
の伝送効率が高く、しかも複数の基板間での信号光強度
のばらつきの少ない送受信が可能となるため、高速で低
消費電力の信号処理装置を実現することができる。ま
た、光データバスと回路基板とは双方ともに自由に抜き
差しすることができるので、拡張性に富む自由度の高い
信号処理装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光データバスの第１の実施形態を示す
斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図２】図１に示した光データバスの平面図（ａ）およ
びそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。

【図３】図２に示した光データバスの信号光出射部にお
ける信号光強度のばらつきを説明するための図である。

【図４】本発明の光データバスの第１の実施形態の変形
例を示す斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図５】本発明の光データバスの第２の実施形態を示す
斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図６】本発明の光データバスの第２の実施形態の変形
例を示す斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図７】本発明の光データバスの第３の実施形態の概要
を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）および断面図（ｃ）
である。

【図８】本発明の光データバスの第４の実施形態の概要
を示す平面図（ａ）および一部拡大図（ｂ）である。

【図９】複数の光伝送層、クラッド層および光吸収層が
積層された積層構造の光データバスの概要図である。

【図１０】本発明の信号処理装置の一実施形態の概略構
成図である。

【図１１】光データバスの信号光入出射部と回路基板の
信号光入出射端との光学的接続状態を示す概要図であ
る。

【図１２】シート状の光データバスに光拡散部を設けた
場合の信号光の拡散の様子を示す断面図（ａ）および平
面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 光データバス ２ 光伝送層 ３ クラッド層 ４ 光吸収層 １０，２０，３０，４０，５０，６０ 光データバス １０ａ，５０ａ シート面 １１，２１，３１，４１，５１，６１ 信号光入射部 １１ａ，１４ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ，６
１ａ 端縁 １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，２２，３２，４２，５
２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ シリンドリカル面 １３，２３，３３，４３，５３，６３ 光伝送層 １４，２４，３４，４４，５４，６４ 信号光出射部 １５，１６，１６ａ，１６ｂ，２５，２６，３５，３
６，４５，４６，５５，５６，６５，６６，６６ａ，６
６ｂ，６６ｃ 信号光 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ 曲線 １９，２９，３９，４９，５９，６９ 拡散手段 ７０ マザーボード ７１ 基板固定部 ８０ 回路基板 ８１ 回路 ８２ 信号光出射端 ８３ 発光素子 ８４ 信号光入射端 ８５ 受光素子 ９０ 光データバス ９２ 光拡散部 ９３ 光伝送層 ９３ａ 表面 ９３ｂ 裏面 ９４ 信号光出射部 ９４ａ 端縁 ９５，９５ａ，９５ｃ 信号光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広田 匡紀 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 塩谷 剛和 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 逆井 一宏 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 舟田 雅夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 小澤 隆 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の端縁に沿う、信号光の入射を担う
   信号光入射部と、前記一方の端縁とは反対側の端縁に沿
   う、信号光の出射を担う信号光出射部とを有し、前記信
   号光入射部から入射した信号光を伝播して前記信号光出
   射部から出射するシート状の光データバスであって、 前記一方の端縁に、入射した信号光を前記光データバス
   内部に拡散させる、シリンドリカル面が複数配列されて
   なる拡散手段を有することを特徴とする光データバス。
2. 【請求項２】 前記信号光が、同時に複数の前記シリン
   ドリカル面に入射するように前記シリンドリカル面の配
   列ピッチを構成したことを特徴とする請求項１記載の光
   データバス。
3. 【請求項３】 前記一方の端縁が前記光データバスのシ
   ート面に対し斜めに形成され該斜めの端面に前記シリン
   ドリカル面が形成されたものであって、 前記信号光入射部が、信号光を、前記シート面の、前記
   一方の端縁に沿った位置から入射し前記シリンドリカル
   面で反射させて前記光データバス内に拡散するものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の光データバス。
4. 【請求項４】 前記一方の端縁の、前記光データバスの
   一方の側面に寄った位置に形成された前記シリンドリカ
   ル面が、入射された信号光を、該一方の側面側よりも、
   前記光データバスの、該一方の側面とは反対側の他方の
   側面側に大きく拡散させる形状に形成されてなることを
   特徴とする請求項１記載の光データバス。
5. 【請求項５】 基体、 信号光を出射する信号光出射端および該信号光出射端か
   ら出射される信号光に担持させる信号を生成する回路
   と、信号光を入射する信号光入射端および該信号光入射
   端から入射した信号光が担持する信号に基づく信号処理
   を行う回路とのうちの少なくとも一方が搭載された複数
   枚の回路基板、 一方の端縁に沿う、信号光の入射を担う信号光入射部
   と、前記一方の端縁とは反対側の他方の端縁に沿う、信
   号光の出射を担う信号光出射部とを有し、前記信号光入
   射部から入射した信号光を伝播して前記信号光出射部か
   ら出射するシート状の光データバスであって、前記一方
   の端縁に、入射した信号光を前記光データバス内部に拡
   散させる、シリンドリカル面が複数配列されてなる拡散
   手段を有する光データバス、および前記回路基板を、該
   回路基板に搭載された信号光出射端ないし信号光入射端
   が前記信号光入射部ないし信号光出射部において前記光
   データバスと結合される状態に前記基体上に固定する、
   複数の基板固定部とを備えたことを特徴とする信号処理
   装置。