JPH11190862A

JPH11190862A - 光バスおよび信号処理装置

Info

Publication number: JPH11190862A
Application number: JP35952597A
Authority: JP
Inventors: Masanori Hirota; 匡紀廣田; Tsutomu Hamada; 勉浜田; Hironori Ishida; 裕規石田; Shinobu Koseki; 忍小関; Kazuhiro Sakasai; 一宏逆井; Kenichi Kobayashi; 健一小林; Masao Funada; 雅夫舟田; Keiji Fujimagari; 啓志藤曲
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】信号光の入射位置と出射位置との相対的な位置
関係が変化しても、受光素子等の信号光入射端に入射す
る信号光の光量のばらつきを抑制することができる光バ
ス、および低消費電力化やコストダウンが図られた信号
処理装置を提供する。【解決手段】光バス１０の信号光出射部２３，２４，２
５に、それぞれ端縁１６から出射する信号光の出射方向
を制御する出射角制御素子２６，２７，２８を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号の伝送を担
う光バス、およびその光バスを用いた信号処理装置に関
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
化により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：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ）の問題もシステムの処理速度向上に対し
ては大きな制約となる。

【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．Ｔｏｍｉｍｕｒｏｅｔ
ａｌ．，”ＰａｃｋａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｆｏｒＯｐｔｉｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ
ｓ”，ＩＥＥＥＴｏｋｙｏＮｏ．３３ｐｐ．８１
〜８６，１９９４』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が提案されている。

【０００４】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
回路基板から送ら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もう一度電気／光
変換されて、次に隣接する回路基板に信号光を送るとい
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、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全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
わせが行なわれ全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、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の間の干渉（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、例えば埃等により信号
光が散乱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い、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、回路基板を自由に抜
き差しすることができず、固定基板の数が固定されてし
まう問題がある。

【０００５】２次元アレイデバイスを利用した回路基板
相互間のデータ伝送技術が、特開昭６１−１９６２１０
号公報に開示されている。ここに開示された技術は、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、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
式である。この方式では１点から発せられた光を固定さ
れた１点にしか接続できず、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。また、
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して、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。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、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、などの様々な問題がある。

【０００６】２次元アレイデバイスを利用した回路基板
相互間のデータ伝送の他の技術が、特開平４−１３４４
１５号公報に開示されている。この公報には、空気より
も屈折率の高い透明物質より成る基体に、負の曲率を有
する複数のレンズから成るレンズアレイと、光源から出
射した光を上記のレンズアレイの側面から入射せしめる
ための光学系とを設けたデータ伝送方式が開示されてい
る。この公報にはまた、負の曲率を有する複数個のレン
ズの代わりに、上記基体の中に屈折率の低い領域やホロ
グラムを構成する方式も開示されている。これらの方式
では、基体の側面から入射した光が、上記の負の曲率を
有する複数のレンズやこれに代わる屈折率の低い領域や
ホログラムの構成された部分から基体の上面に分配され
て出射されるように構成されている。従って、光の入射
位置と、複数のレンズやこれに代わる屈折率の低い領域
やホログラムの構成された基体面上の出射位置との位置
関係によって出射される信号強度がばらつくことが考え
られる。また、基体の側面から入射した光が入射面に対
向する側面から抜け出てしまう割合も高いと考えられ、
信号伝播に利用される光の効率が低い。さらに、基体の
面上に構成される負の曲率を有する複数のレンズやこれ
に代わる屈折率の低い領域やホログラムの位置に回路基
板の光入力素子を配置する必要があるため、回路基板の
配置の自由度が小さくシステムの拡張性が低い、という
様々な問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
るため、入射した信号光を拡散して伝播し出射する光バ
スを採用することが考えられるが、このような光バスを
単純に作製すると、ある一つの入射位置から信号光を入
射した場合、信号光の出射位置によって、出射される信
号光の出射方向がばらつく。また、ある一つの出射位置
に着目した場合、信号光の入射位置によって、その出射
位置から出射する信号光の出射方向もばらつく。従っ
て、出射位置から出射した信号光を受光するためにその
出射位置に対向して受光素子を配置すると、信号光の入
射位置と信号光の出射位置との相対的な位置関係によっ
て、出射位置から出射した信号光の、受光素子で受光さ
れる光量がばらつく。このため、ダイナミックレンジの
広い光を検出する必要を生じ、このような光バスを用い
て信号処理装置を構成すると、その広いダイナミックレ
ンジに適合した回路設計を行う必要があるが、広いダイ
ナミックレンジに適合した回路設計は大変であり、消費
電力の増大やコスト高になるという問題がある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑み、信号光の入射位
置と出射位置との相対的な位置関係が変化しても、受光
素子等の信号光入射端に入射する信号光の光量のばらつ
きを抑制することができる光バス、および低消費電力化
やコストダウンが図られた信号処理装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光バスは、一方の端縁に沿って配列された、信号光
の入射を担う複数の信号光入射部と、上記端縁とは反対
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、上記信号光入射部から入射した信号光を拡
散し伝播して上記信号光出射部から出射するシート状の
光バスであって、上記信号光出射部が、上記他方の端縁
から出射する信号光の出射方向を、信号光を入射した信
号光入射部の位置に応じた信号により制御する出射角制
御素子を有することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の信号処理装置は、（１）基体（２）信号光を出射する信号光出射端とその信号光出射
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とその信号光入射
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
を行なう回路とのうちの少なくとも一方が搭載された複
数の回路基板（３）一方の端縁に沿って配列された、信号光の入射を
担う複数の信号光入射部と、上記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、上記信号光入射部から入射した信号光を拡散し伝播
して上記信号光出射部から出射するシート状の光バスで
あって、その信号光出射部が、上記他方の端縁から出射
する光信号の出射方向を、信号光を入射した信号光入射
部の位置に応じた信号により制御する出射角制御素子を
有する光バス（４）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、それぞれ、上記光バス
の上記信号光入射部ないし信号光出射部と光学的に結合
される状態に、上記基体上に固定する複数の基体固定部
を備えたことを特徴とする。

【００１１】

【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、本発明の一実施形態の光バスを示す
平面図である。この光バス１０は信号光の伝送を担う光
伝送層１１を備えており、この光伝送層１１の端面１２
は、他方の端縁１６の中央に備えられた、後述する出射
角制御素子２７を中心とした円弧形状に形成されてい
る。また、この光バス１０はその光伝送層１１の一方の
端縁１５に沿って配列された、信号光の入射を担う３つ
の信号光入射部１７，１８，１９を備えている。これら
信号光入射部１７，１８，１９はそれぞれ入射した信号
光を光伝送層１１内部に向けて拡散する光拡散層２０，
２１，２２を備えており、これら光拡散層２０，２１，
２２は、いずれも入射した信号光をほぼ完全拡散するも
のである。これら光拡散層２０，２１，２２は、光伝送
層１１の端面１２に接着されており、これら光拡散層２
０，２１，２２の、端面１２に接着された面とは反対側
の面２０ａ，２１ａ，２２ａは、後述する出射角制御素
子２７を中心とした円弧形状に形成されている。これら
信号光入射部１７，１８，１９は、それぞれ面２０ａ，
２１ａ，２２ａから信号光を入射し、入射した信号光を
光伝送層１１内部に向けて拡散するものである。

【００１２】また光バス１０は、光伝送層１１の端縁１
６に沿って配列された、信号光の出射を担う信号光出射
部２３，２４，２５を備えており、各信号光出射部２
３，２４，２５は、それぞれ出射角制御素子２６，２
７，２８を備えている。この出射角制御素子２６，２
７，２８は端縁１６から出射する信号光の出射方向を制
御するものである。この出射角制御素子２６，２７，２
８の詳しい作用については後述する。

【００１３】また光拡散層２０，２１，２２の面２０
ａ，２１ａ，２２ａに対向するように発光素子２９，３
０，３１が配列され、また、出射角制御素子２６，２
７，２８に対向するように受光素子３２，３３，３４が
配列されている。発光素子２９，３０，３１は、それぞ
れ信号光入射部１７，１８，１９に信号光を入射するも
のであり、受光素子３２，３３，３４は、それぞれ信号
光出射部２３，２４，２５から出射した信号光を受光す
るものである。すなわち、この光バス１０は、発光素子
２９，３０，３１から出射した信号光を、それぞれ光拡
散層２０，２１，２２で拡散して光伝送層１１内部を伝
播させ、受光素子３２，３３，３４で受光させるもので
ある。

【００１４】この光バス１０の光伝送層１１としては、
例えば側面１３、１４および端縁１６の辺の長さ２００
ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍであって、端面１２が円弧形状
に成形されたＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）が
用いられる。また、光伝送層１１の端面１２に接着され
た光拡散層２０，２１，２２としては、例えば、シリカ
系の顔料が混入された厚さ１０μｍのアクリル系樹脂層
をポリエステルフィルム上に形成して作製された光拡散
フィルムが用いられ、発光素子としては、例えば、発振
波長６８０ｎｍ、出力強度３ｍＷのレーザダイオードが
用いられ、受光素子としては、例えば、集光レンズを備
えた、受光径０．５ｍｍのＳｉフォトダイオードが用い
られる。

【００１５】以下、出射角制御素子２６，２７，２８の
作用を説明しながら、発光素子から信号光を出射しこの
信号光が光伝送層１１内部を伝播して受光素子で受光さ
れる様子について説明する。受光素子３２，３３，３４
で発光素子２９，３０，３１が出射する信号光を受光さ
せるにあたっては、３つの発光素子２９，３０，３１の
うち、いずれか一つの発光素子（ここでは発光素子２９
とする）のみから信号光が出射される。

【００１６】発光素子２９から信号光が出射されると、
この信号光は信号光入射部１７に入射し光拡散層２０で
拡散する。この光拡散層２０で拡散した信号光３５のう
ち、信号光出射部２３，２４，２５それぞれに向かって
進む信号光３５ａ，３５ｂ，３５ｃは光伝送層１１内部
を伝播する。この光拡散層２０，２１，２２は、上述し
たようにほぼ完全拡散特性を有し、これら光拡散層２
０，２１，２２の面２０ａ，２１ａ，２２ａは出射角制
御素子２７を中心とした円弧形状であるため、各光拡散
層２０，２１，２２で拡散した信号光は、いずれも信号
光出射部２４に向って伝播する信号光の強度が最も大き
い。従って、この光拡散層２０で拡散した信号光３５の
うち、信号光出射部２４に向かって伝播する信号光３５
ｂが最も強度が大きい。このように、信号光出射部２
３，２４，２５のうち、真中に位置する信号光出射部２
４に向かって伝播する信号光の強度が最も大きくなるよ
うに、光拡散層２０，２１，２２で拡散する信号光の拡
散方向を調整すると、信号光出射部２３，２４，２５そ
れぞれに向かって伝播する信号光の強度のばらつきを小
さくすることができる。

【００１７】また、出射角制御素子２６，２７，２８
は、３つの信号光入射部１７，１８，１９のうち、信号
光を入射した信号光入射部（ここでは信号光入射部１
７）の位置に応じた信号（以下、位置信号と呼ぶ）が入
力されるものであり、この位置信号が例えば出射角制御
素子２６に入力されると、この出射角制御素子２６は、
信号光出射部２３から出射される信号光が受光素子３２
に向って伝播するように、信号光出射部２３から出射さ
れる信号光の出射方向を制御する。他の出射角制御素子
２７，２８それぞれについても、信号光入射部１７の位
置に応じた信号が入力されると、信号光出射部２４，２
５から出射される信号光が、それぞれ受光素子３３，３
４に向って伝播するように信号光の出射方向を制御す
る。この出射角制御素子２６，２７，２８の具体的な構
造例については、後述する図２〜図５で説明する。

【００１８】従って、信号光出射部２３，２４，２５そ
れぞれに信号光３５ａ，３５ｂ，３５ｃが到達すると、
信号光３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、それぞれ出射角制御
素子２６，２７，２８により出射方向が制御されて、受
光素子３２，３３，３４に向って伝播する信号光３５
ｄ，３５ｅ，３５ｆとなり、各受光素子３２，３３，３
４で受光される。

【００１９】また、信号光が信号光入射部１８ないし信
号光入射部１９から入射した場合は、出射角制御素子２
６，２７，２８には、信号光入射部１８，１９の位置そ
れぞれに応じた位置信号が入力され、信号光出射部２
３，２４，２５それぞれに到達した信号光は、それぞれ
出射角制御素子２６，２７，２８により、受光素子３
２，３３，３４に向って伝播するように出射方向が制御
される。

【００２０】以下に、上述した出射角制御素子の例とし
て、電気光学効果、音響光学効果、および熱光学効果そ
れぞれによって、信号光出射部から出射される信号光の
出射方向を制御する出射角制御素子を取り上げて説明す
る。図２は、電気光学効果により信号光の出射方向を制
御する出射角制御素子の一例を示す図である。

【００２１】この出射角制御素子４０は、信号光を入射
した信号光入射部の位置に応じて発生する電気信号によ
る電気光学効果によって光バスの信号光出射部からの信
号光の出射方向を制御するものである。具体的には以下
の通りである。この出射角制御素子４０は、互いに異な
る屈折率を有するプリズム４１，４２を２つ備えてい
る。このプリズム４１，４２は互いに同一の三角形状を
なしている。このプリズム４１，４２は互いに接合され
ており、この互いに接合されたプリズム４１，４２の表
面に電極膜４３が形成されており、裏面に電極膜４４が
形成されている。

【００２２】このように構成された出射角制御素子４０
に位置信号が入力されると、電極膜４３，４４間にその
位置信号があらわす、信号光が入射した信号光入射部の
位置に応じた電界Ｅが発生し、この電界Ｅの大きさに応
じて、各プリズム４１，４２の屈折率が変化する（この
ように、電界の大きさに応じて屈折率が変化することを
電気光学効果と呼ぶ）。このように各プリズム４１，４
２の屈折率が変化することにより、出射角制御素子４０
から出射する信号光の出射方向が制御され、出射角制御
素子４０から、その出射角制御素子４０に入射する信号
光４５とのなす角度がθとなる信号光４６が出射され
る。この角度θは以下の式で表わすことができる。

【００２３】 θ＝ｓｉｎ^-1｛２（ΔｎＬ／Ｄ）｝ …（１）ここで、Ｌ；各プリズムの長さＤ；各プリズムの厚さ Δｎ；プリズム４１の屈折率とプリズム４２の屈折率と
の差例えば、各プリズムのＬ＝５０ｍｍ，Ｄ＝０．２５ｍｍ
である場合に、電極膜４３．４４間に発生した電界Ｅ＝
Ｅ₁ により各プリズム４１，４２の屈折率がそれぞれｎ
₁ ，ｎ₂ に変化し、この屈折率の差△ｎ＝（ｎ₁ −ｎ
₂ ）が△ｎ＝３×１０^-14 になったとすると、（１）式
に、Ｌ＝５０ｍｍ，Ｄ＝０．２５ｍｍ，△ｎ＝３×１０
^-14 を代入して、θ≒７度と求められる。

【００２４】Δｎは、電界Ｅの大きさに応じて変化する
ため、この電界Ｅを変化させることにより、角度θを調
整することができる。従って、３つの信号光入射部１
７，１８，１９（図１参照）のうちのどの信号光入射部
から信号光が入射したかに応じて、電界Ｅの大きさを変
化させることにより、出射角制御素子に入射した信号光
を受光素子に向けて出射させることができる。

【００２５】プリズムの屈折率を電気光学効果により変
化させると、電極膜４３，４４間に電界Ｅが発生してか
ら、プリズムの屈折率が変化するまでの時間は１０^-12
秒オーダであり、プリズムの屈折率の調整を極めて高速
に行うことができる。尚、プリズムの材料としては、例
えばＬｉＴａＯ₃ ，ＴｎＯ，ＰＺＴ等の強誘電体材料を
用いることができる。

【００２６】図３は、図２とは別の、電気光学効果によ
り信号光の出射方向を制御する出射角制御素子の一例を
示す図である。この出射角制御素子５０は強誘電体材料
からなる光導波路５１の表面５１ａ，裏面５１ｂにそれ
ぞれ三角形状の電極膜５２，５３が形成されて構成され
たものである。

【００２７】このように、プリズムの代わりに、光導波
路を採用して出射角制御素子を構成してもよい。図４
は、音響光学効果により、信号光の出射方向を制御する
出射角制御素子の一例を示す図である。この出射角制御
素子６０は、信号光を入射した信号光入射部の位置に応
じて発生する弾性波による音響光学効果によって光バス
の信号光出射部からの信号光の出射方向を制御するもの
である。具体的には以下の通りである。

【００２８】この出射角制御素子６０は光導波路６１を
備えており、この光導波路６１の表面には表面弾性波ト
ランスデューサ６２が備えられている。この表面弾性波
トランスデューサ６２は、表面に櫛形電極６２ｂが形成
された圧電薄膜６２ａから構成されており、この圧電薄
膜６２ａは光導波路６１表面に形成されている。

【００２９】このように構成された出射角制御素子６０
に位置信号が入力されると、その位置信号があらわす、
信号光が入射した信号光入射部の位置に応じた電圧が、
この２つの櫛形電極６２ｂ間に印加され、表面弾性波６
３が発生する。この表面弾性波６３が光導波路６１を伝
播することにより、その光導波路６１に、その表面弾性
波６３の周波数に応じた、表面弾性波６３の進行方向に
並ぶ密度の疎密が発生する。これにより、光導波路６１
に密度の疎密に応じた屈折率の変化が発生し、その光導
波路６１の、屈折率の変化した部分が回折格子の役割を
なす（このように、弾性波の周波数に応じて屈折率が変
化することを音響光学効果と呼ぶ）。このため、出射角
制御素子６０に入射した信号光６４が、光導波路６１
の、密度の疎密が形成された部分を通過すると回折光と
なる。この回折光の分布は、光導波路６１に形成された
密度の疎密の間隔に応じて変化し、これにより、出射角
制御素子６０から、信号光６４とのなす角がθとなる信
号光６５が出射される。

【００３０】この出射角制御素子６０では、櫛形電極６
２ｂに印加される電圧を変化させることにより、表面弾
性波トランスデューサ６２が発生する弾性波の周波数が
変化する。これにより光導波路６１に発生する密度の疎
密の間隔が調整され、信号光６４と信号光６５とのなす
角θが調整される。この出射角制御素子６０では、櫛形
電極６２ｂに電圧を印加してから光導波路６１に密度の
疎密が発生するまでの時間は、表面弾性波トランスデュ
ーサ６２から発生した表面弾性波６３が光導波路６１を
走行する時間で決まり、１０^-9秒以上のオーダである。
また、光導波路６１の、密度の疎密が発生した部分を通
過することにより得られる回折光の回折効率は、表面弾
性波６３の周波数と、櫛形電極６２ｂに入力されるＲＦ
パワーとによって決まり、８０〜９０％程度である。

【００３１】図５は、熱光学効果により、信号光の出射
方向を制御する出射角制御素子の一例を示す図である。
この出射角制御素子７０は、信号光を入射した信号光入
射部の位置に応じた温度変化による熱光学効果によって
光バスの信号光出射部からの信号光の出射方向を制御す
るものである。具体的には以下の通りである。

【００３２】この出射角制御素子７０は、光導波路７１
にＴｉ薄膜７２が形成されて構成されたものである。こ
のように構成された出射角制御素子７０に、信号光が入
射した信号光入射部の位置に応じた信号が入力される
と、電源７３からＴｉ薄膜７２に電圧が印加され、その
Ｔｉ薄膜７２が発熱し、これにより光導波路７１の温度
が変化し温度勾配が発生する。この温度勾配により光導
波路７１内部にその温度勾配に応じた屈折率の変化が発
生する（このように温度変化に応じて屈折率が変化する
ことを熱光学効果と呼ぶ）。このため、出射角制御素子
７０に入射する信号光７４が光導波路７１の、温度勾配
が発生した部分を通過すると、その温度勾配に応じてそ
の信号光７４の進行方向が制御され、出射角制御素子７
０から、信号光７４とのなす角度がθとなる信号光７５
が出射される。

【００３３】この出射角制御素子７０では、Ｔｉ薄膜７
２に印加される電圧を変化させることにより、光導波路
７１内部に発生する温度勾配が変化する。これにより信
号光７４と信号光７５とのなす角θが調整される。この
出射角制御素子７０では、Ｔｉ薄膜７２に電圧を印加し
てから光導波路７１内部に温度勾配が発生するまでの時
間は１０^-3秒オーダであり、図２〜図４に示す、電気工
学効果ないし音響光学効果による出射角度制御素子より
も応答はやや遅くなる。

【００３４】以下に、図１に示す光バス１０の作用を、
信号光出射部が出射角制御素子を有していない光バス
（比較例）の作用と比較しながら説明する。図６は、信
号光出射部が出射角制御素子を有していない光バスを示
す平面図である。この図６の説明にあたっては、図１に
示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して
示し、図１との相違点のみについて説明する。

【００３５】図６に示す光バス１１０の、図１に示す光
バス１０との相違点は、図６に示す光バス１１０信号光
出射部１１１，１１２，１１３が出射角制御素子を備え
ていない点のみである。ここで図６に示す光バス１１０
の信号光入射部１７から信号光を入射する場合について
考えると、その信号光入射部１７に入射し拡散した信号
光のうち、信号光出射部１１１に向かって伝播する信号
光１１４は、受光素子３２に対し正面からその信号光出
射部１１１に向って伝播するため、その信号光１１４は
効率よく受光素子３２で受光されるが、信号光出射部１
１２に向って伝播する信号光１１５は、受光素子３３に
対し斜めからその信号光出射部１１２に向かって伝播す
るため、その信号光１１５は、信号光出射部１１２から
出射しても、信号光１１４と比較して受光素子で受光さ
れる効率は低くなる。つまり、信号光出射部の位置によ
って、各受光素子で受光される信号光の光量がばらつ
く。

【００３６】また、ある一つの信号光出射部に着目する
と、信号光入射部の位置によって、その信号光出射部か
ら出射した信号光の進行方向が異なる。このため、信号
光入射部の位置によって、その受光素子で受光される信
号光の光量がばらつく。つまり、信号光入射部の位置お
よび信号光出射部の位置の相対的な位置関係によって、
各受光素子で受光される信号光の光量がばらつく。

【００３７】これに対し、図１に示す光バス１０は、ど
の信号光入射部から信号光が入射しても、信号光出射部
から出射した信号光は、受光素子に対し正面からその受
光素子に向かって伝播するため、図６に示す光バス１１
０と比較して、受光素子で受光される信号光の光量のば
らつきが抑制される。図７は、本発明の第２実施形態の
光バスを示す斜視図である。

【００３８】この光バス８０は、図１に示す光拡散層２
０，２１，２２および出射角制御素子２６，２７，２８
を備えている光伝送層１１と同一構造の光伝送層をクラ
ッド層８１で挟んだものと、光吸収層８２（図７の斜線
で示した層）とを交互に積層して構成されたものであ
る。ここでは、出射角制御素子２６，２７，２８とし
て、図２に示す、電気光学効果による出射角制御素子と
同一構造の出射角制御素子を用いている。

【００３９】このように光伝送層を複数備えると、各光
伝送層に対応したビットからなる信号光を並列信号とし
て送受信することができる。また、この光バス８０は、
クラッド層８１および光吸収層８２を備えているため、
隣り合う光伝送層間の信号光のクロストークが抑制され
る。図８は、本発明の一実施形態の信号処理装置を示す
構成概略図である。

【００４０】この信号処理装置９０を構成するマザーボ
ード９１（本発明にいう基体の一例）上には、図７に示
す光バス８０が備えられている。また、この信号処理装
置９０は３枚の回路基板１００，１０１，１０２を備え
ており、この各回路基板１００，１０１，１０２には、
いずれも、４つの発光素子を備えた発光素子ユニット９
４、４つの受光素子を備えた受光素子ユニット９５、お
よび電子回路９６が搭載されている。この回路基板１０
０，１０１，１０２それぞれに搭載されている電子回路
９６は、いずれも、発光素子ユニット９４の発光素子か
ら出射される信号光に担持させる信号を生成し、その信
号を信号線９７を経由させて発光素子ユニット９４の発
光素子に向けて出力する回路と、受光素子ユニット９５
の受光素子が受光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を備えている。また、回路基板１０
０，１０１，１０２に搭載されている電子回路９６に
は、それぞれ、光バス８０が備えている３つの信号光入
射部１７，１８，１９（信号光入射部１８，１９につい
ては、それぞれ１ケ所のみ示す）のうちの信号光を入射
した信号光入射部の位置に応じた位置信号を生成し、そ
の位置信号を信号線９２および受光素子ユニット９５を
経由させて光バス８０の信号光出射部２３，２４，２５
（信号光出射部２４，２５については、それぞれ１ケ所
のみ示す）それぞれが備えている出射角制御素子２６，
２７，２８（この図８には図示せず。図７参照）それぞ
れに向けて出力する回路を備えている。各回路基板１０
０，１０１，１０２は、マザーボード９１に設けられた
ボード固定部９３（本発明にいう基体固定部の一例）に
より、回路基板１００，１０１，１０２に搭載された発
光素子および受光素子が、それぞれ光バス８０の信号光
入射部１７，１８，１９および信号光出射部２３，２
４，２５と光学的に結合されるとともに、回路基板１０
０，１０１，１０２に搭載された電子回路９６が、それ
ぞれ光バス８０の信号光出射部２３，２４，２５それぞ
れが有する出射角制御素子と電気的に接続される状態に
マザーボード９１上に固定されている。

【００４１】このマザーボード９１上には、３枚の回路
基板１００，１０１，１０２それぞれに搭載された受光
素子ユニット９５の受光素子に信号光を受光させるとき
に、３つの発光素子ユニット９４のうちのいずれか一つ
の発光素子ユニット９４から信号光が出射されるように
各回路基板１００，１０１，１０２に搭載された電子回
路９６を制御する制御回路（図示せず）が搭載されてお
り、回路基板１００，１０１，１０２がマザーボード９
１に固定されることにより、このマザーボード９１上の
制御回路と各回路基板１００，１０１，１０２の電子回
路９６それぞれとが電気的に接続される。

【００４２】この光バス８０の各信号光入射部１７，１
８，１９と、各発光素子ユニット９４の発光素子との光
学的接続、この光バス８０の各信号光出射部２３，２
４，２５と、各受光素子ユニット９５の受光素子との光
学的接続、および光バス８０の各信号光出射部２３，２
４，２５が有する出射角制御素子と、各回路基板１０
０，１０１，１０２の電子回路９６との電気的接続は以
下のようにして行われる。

【００４３】先ず、光バス８０の各信号光入射部１７，
１８，１９と各発光素子ユニット９４の発光素子との光
学的接続を行う方法について説明する。この光学的接続
は、各信号光入射部１７，１８，１９それぞれについて
同様に行なわれるため、代表して、光バス８０の信号光
入射部１７と発光素子ユニット９４の発光素子との光学
的接続を行う例を取りあげて説明する。

【００４４】図９、図１０は、光バス８０の信号光入射
部１７の近傍部分および発光素子ユニット９４を示す図
であり、図９は、光学的接続される前の図、図１０は、
光学的接続された後の図である。信号光入射部１７と発
光素子ユニット９４が備えている各発光素子９４ａ（図
９参照）を接続させるためには、信号光入射部１７が備
えている光拡散層２０（図１参照）と発光素子９４ａと
を互いに接近させればよい。これにより図１０に示すよ
うに光学的接続が完了する。

【００４５】次に、光バス８０の各信号光出射部２３，
２４，２５と各受光素子との光学的接続、および各信号
光出射部２３，２４，２５が有する出射角制御素子と電
子回路９６との電気的接続を行なう方法について説明す
る。この光学的接続は各信号光出射部２３，２４，２５
についてそれぞれ同様に行なわれ、また、電気的接続に
ついても、各信号光出射部２３，２４，２５が備えてい
る出射角制御素子２６，２７，２８（図７参照）それぞ
れについて同様に行なわれるため、代表して、バス８０
の信号光出射部２３と、回路基板１００に搭載された受
光素子ユニット９５の受光素子との光学的接続を行なう
とともに、その信号光出射部２３が有する出射角制御素
子２６と、回路基板１００に搭載された電子回路９６と
の電気的接続を行なう例を取りあげて説明する。

【００４６】図１１，図１２は、光バス８０の信号光出
射部２３の近傍部分および受光素子ユニットを示す図で
あり、図１１は、光学的、電気的に接続される前の図、
図１２は、光学的、電気的に接続された後の図である。
図１１に示すように、出射角制御素子２６（ここでは、
この出射角制御素子２６として、図２に示す、電気光学
効果による出射角制御素子と同一構造の出射角制御素子
を用いている）は、電界を発生させるための電極膜２６
１，２６２（図２に示す電極膜４３，４４に相当）に、
それぞれ信号線９２（図８参照）を経由した位置信号を
入力するための端子２６３が設けられている。また受光
素子ユニット９５には、この端子２６３の先端が挿入さ
れる孔（図示せず）が設けられており、図１２に示すよ
うにこの孔に端子２６３の先端が挿入されると、電子回
路９６（図８参照）と出射角制御素子２６が電気的に接
続され、さらに、受光素子ユニット９５の受光素子９５
ａと信号光出射部２３とが光学的に接続される。

【００４７】このようにして、回路基板１００，１０
１，１０２および光バス８０が、互いに光学的、電気的
に接続されるようにマザーボード９１上に固定されて信
号処理装置９０が構成される。この信号処理装置９０で
は、各受光素子ユニット９５の受光素子で各発光素子ユ
ニット９４の発光素子から出射される信号光を受光させ
るにあたっては、３つの発光素子ユニット９４のうち、
いずれか一つの発光素子ユニット９４が備えている発光
素子のみから信号光が出射される。具体的には、マザー
ボード９１上の制御回路が、３枚の回路基板１００，１
０１，１０２のうちのいずれか一つの回路基板に搭載さ
れた電子回路９６のみが発光素子が出射する信号光に担
持させる信号を生成するように、各回路基板に搭載され
た電子回路９６を制御する。その制御によりその電子回
路９６が生成した信号は信号線９７を経由して発光素子
ユニット９４の発光素子で信号光に変換され、その信号
光が信号光入射部に入射する。その信号光は、信号光入
射部が有している光拡散層で光伝送層１１内部に向けて
拡散される。また、各回路基板１００，１０１，１０２
それぞれに搭載された電子回路９６は、信号光が入射し
た信号光入射部の位置に応じた位置信号を生成し、その
位置信号が信号線９２を経由して各出射角制御素子２
６，２７，２８（図７参照）に入力される。これによ
り、各出射角制御素子２６，２７，２８それぞれに、そ
の位置信号があらわす、信号光が入射した信号光入射部
の位置に応じた電界が発生し、信号光出射部から出射さ
れる信号光が受光素子に向かって伝播するように、信号
光出射部から出射する信号光の出射方向が制御される。

【００４８】従って、各信号光出射部から、受光素子に
向かうように信号光が出射され、その信号光が各受光素
子に入射して電気信号に変換され、各回路基板の電子回
路９６に入力されて信号処理が行われる。この信号処理
装置９０は光バス８０を備えているため、各受光素子で
受光される信号光の光量のばらつきが抑制される。この
ため回路基板１００，１０１，１０２に搭載される電子
回路９６の設計が容易であり、信号処理装置の低消費電
力化やコストダウンが図られる。

【００４９】尚、この信号処理装置９０は、同一回路基
板上に発光素子ユニット及び受光素子ユニットが搭載さ
れているが、発光素子ユニットおよび受光素子ユニット
は、互いに異なる回路基板に搭載されていてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光バスに
よれば、信号光の入射位置と出射位置との相対的な位置
関係が変化しても、受光素子等の信号を入射する信号光
入射体に入射する信号光の光量のばらつきを抑制するこ
とができる。また、本発明の信号処理装置によれば、低
消費電力化やコストダウンが図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の光バスを示す平面図であ
る。

【図２】電気光学効果により信号光の出射方向を制御す
る出射角制御素子の一例を示す図である。

【図３】図２とは別の、電気光学効果により信号光の出
射方向を制御する出射角制御素子の一例を示す図であ
る。

【図４】音響光学効果により、信号光の出射方向を制御
する出射角制御素子の一例を示す図である。

【図５】熱光学効果により、信号光の出射方向を制御す
る出射角制御素子の一例を示す図である。

【図６】信号光出射部が出射角制御素子を有していない
光バスを示す平面図である。

【図７】本発明の第２実施形態の光バスを示す斜視図で
ある。

【図８】本発明の一実施形態の信号処理装置を示す構成
概略図である。

【図９】光学的接続される前の、光バスの信号光入射部
の近傍部分および発光素子ユニットを示す図である。

【図１０】光学的接続された後の、光バスの信号光入射
部の近傍部分および発光素子ユニットを示す図である。

【図１１】光学的、電気的に接続される前の、光バス８
０の信号光出射部の近傍部分および受光素子ユニットを
示す図である。

【図１２】光学的、電気的に接続された後の、光バス８
０の信号光出射部の近傍部分および受光素子ユニットを
示す図である。

【符号の説明】

１０，８０，１１０光バス１１光伝送層１２端面１３，１４側面１５，１６端縁１７，１８，１９信号光入射部２０，２１，２２光拡散層２０ａ，２１ａ，２２ａ面２３，２４，２５，１１１，１１２，１１３信号光出
射部２６，２７，２８，４０，５０，６０，７０出射角制
御素子２９，３０，３１発光素子３２，３３，３４受光素子３５３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５
ｆ，４５，４６，６４，６５，７４，７５，１１４，１
１５信号光４１，４２プリズム４３，４４，５２，５３電極膜５１ａ表面５１ｂ裏面６１，７１光導波路６２表面弾性波トランスデューサ６３表面弾性波７２Ｔｉ薄膜７３電源９０信号処理装置９１マザーボード９２，９７信号線９３ボード固定部９４発光素子ユニット９４ａ発光素子９５受光素子ユニット９５ａ受光素子９６電子回路１００，１０１，１０２回路基板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 10/10 10/22 (72)発明者小関忍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)発明者小林健一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)発明者藤曲啓志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

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の端縁に沿って配列された、信号光
の入射を担う複数の信号光入射部と、前記端縁とは反対
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拡
散し伝播して前記信号光出射部から出射するシート状の
光バスであって、前記信号光出射部が、前記他方の端縁から出射する信号
光の出射方向を、信号光を入射した信号光入射部の位置
に応じた信号により制御する出射角制御素子を有するこ
とを特徴とする光バス。
【請求項２】前記偏向角制御素子が、信号光を入射し
た信号光入射部の位置に応じて発生する電気信号による
電気光学効果によって前記信号光出射部からの信号光の
出射方向を制御するものであることを特徴とする請求項
１記載の光バス。
【請求項３】前記偏向角制御素子が、信号光を入射し
た信号光入射部の位置に応じて発生する弾性波による音
響光学効果によって前記信号光出射部からの信号光の出
射方向を制御するものであることを特徴とする請求項１
記載の光バス。
【請求項４】前記偏向角制御素子が、信号光を入射し
た信号光入射部の位置に応じた温度変化による熱光学効
果によって前記信号光出射部からの信号光の出射方向を
制御するものであることを特徴とする請求項１記載の光
バス。
【請求項５】基体、信号光を出射する信号光出射端と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と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なう回
路とのうちの少なくとも一方が搭載された複数の回路基
板、一方の端縁に沿って配列された、信号光の入射を担う複
数の信号光入射部と、前記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拡散し伝播して前
記信号光出射部から出射するシート状の光バスであっ
て、該信号光出射部が、前記他方の端縁から出射する光
信号の出射方向を、信号光を入射した信号光入射部の位
置に応じた信号により制御する出射角制御素子を有する
光バス、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、それぞれ、前記
光バスの前記信号光入射部ないし信号光出射部と光学的
に結合される状態に、前記基体上に固定する複数の基体
固定部とを備えたことを特徴とする信号処理装置。