JPH11202141A

JPH11202141A - 光バスおよび信号処理装置

Info

Publication number: JPH11202141A
Application number: JP10008770A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hamada; 勉浜田; Keiji Fujimagari; 啓志藤曲; Masao Funada; 雅夫舟田; Kenichi Kobayashi; 健一小林; Masanori Hirota; 匡紀廣田; Kazuhiro Sakasai; 一宏逆井; Shinobu Koseki; 忍小関; Hironori Ishida; 裕規石田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-07-30

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の光伝送層１１の端面１１ｂ，
１１ｃ側に、それぞれ光拡散体１１ａに焦点を有するシ
リンドリカルレンズ１２，１３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、信号光の伝送を担
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『富室久他．，“光インター
コネクション技術の現状と動向”，ＩＥＥＥＴｏｋｙ
ｏＳｅｃｔｉｏｎＤｅｎｓｈｉＴｏｋｙｏＮ
ｏ．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、その光バスか
ら出射される信号光の出射方向がまちまちとなる。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
方向がばらつく。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
明の第１の光バスは、（１）一方の端面から信号光を入射し内部を伝播して他
方の端面からその信号光を出射する光バス本体であっ
て、その光バス本体内の所定点に信号光を拡散させる光
拡散手段を備えた光バス本体（２）上記一方の端面側に設けられた、入射した信号光
を上記所定点に配置された光拡散手段に向かわせる光路
変換手段（３）上記他方の端面側に設けられた、上記光拡散手段
で拡散されその他方の端面から出射した信号光をコリメ
ートするコリメート手段を備えたことを特徴とする。

【００１０】上記目的を達成する本発明の第２の光バス
は、（１）一方の端面から信号光を入射し内部を伝播して他
方の端面からその信号光を出射するコア層であってその
コア層内の所定点に信号光を拡散させる光拡散手段を備
えたコア層と、そのコア層の屈折率よりも低い屈折率を
有するクラッド層とが交互に積層されてなる光バス本体（２）上記一方の端面側に設けられた、上記光バス本体
を構成する複数のコア層それぞれについて、入射した信
号光を上記所定点に配置された光拡散手段に向かわせる
光路変換手段（３）上記他方の端面側に設けられた、上記光バス本体
を構成する複数のコア層それぞれについて、上記光拡散
手段で拡散され上記他方の端面から出射した信号光をコ
リメートするコリメート手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】また、上記目的を達成する本発明の第１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）一方の端面から信号光を入射し内部を伝播して他
方の端面からその信号光を出射する光バス本体であっ
て、その光バス本体内の所定点に信号光を拡散させる光
拡散手段を備えた光バス本体と、上記一方の端面側に設
けられた、入射した信号光を上記所定点に配置された光
拡散手段に向かわせる光路変換手段と、上記他方の端面
側に設けられた、上記光拡散手段で拡散され上記他方の
端面から出射した信号光をコリメートするコリメート手
段とを備えた光バス（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上記光バスと光学的に結
合される状態に、上記基体上に固定する複数の基板固定
部とを備えたことを特徴とする信号処理装置。

【００１２】また、上記目的を達成する本発明の第２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）一方の端面から信号光を入射し内部を伝播して他
方の端面から信号光を出射するコア層であってそのコア
層内の所定点に信号光を拡散させる光拡散手段を備えた
コア層とそのコア層の屈折率よりも低い屈折率を有する
クラッド層とが交互に積層されてなる光バス本体と、上
記一方の端面側に設けられた、上記光バス本体を構成す
る複数のコア層それぞれについて、入射した信号光を上
記所定点に配置された光拡散手段に向かわせる光路変換
手段と、上記他方の端面側に設けられた、上記光バス本
体を構成する複数のコア層それぞれについて、上記光拡
散手段で拡散されその他方の端面から出射した信号光を
コリメートするコリメート手段とを備えた光バス（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上記光バスと光学的に結
合される状態に上記基体上に固定する複数の基板固定部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、本発明の第１実施形態の光バスと、
その光バスの周囲に配置された回路基板を示す図であ
る。この光バス１０は信号光の伝送を担う平板状の光伝
送層１１を備えている。この光伝送層１１は光バス１０
の本体をなすものである。この光伝送層１１の一方の端
面１１ｂおよび他方の端面１１ｃは、いずれも信号光の
入射と信号光の出射との双方を担う信号光入出射端面で
ある。この光伝送層１１は、端面１１ｂ，１１ｃから入
射した信号光を、それぞれ反対側の端面１１ｃ，１１ｂ
から出射するものであり、この光伝送層１１内の中央
に、信号光を拡散させる光拡散体１１ａを備えている。

【００１４】また、この光バス１０は、光伝送層１１の
端面１１ｂ，１１ｃに隣接した位置に、それぞれシリン
ドリカルレンズ面を有するシリンドリカルレンズ１２，
１３が設けられている。このシリンドリカルレンズ１
２，１３は、その焦点距離が互いに等しいものである。
シリンドリカルレンズ１２，１３は、いずれも光拡散体
１１ａに焦点を有する。シリンドリカルレンズ１２，１
３は、いずれも、入射した信号光を光拡散体１１ａに向
かわせる光路変換手段と、この光拡散体１１ａで拡散し
た信号光をコリメートするコリメート手段との双方の作
用を兼ねたものであり、各シリンドリカルレンズ１２，
１３の作用については後述する。

【００１５】また、図１に示す光バス１０には、シリン
ドリカルレンズ１２に対向して４枚の回路基板１４が配
置され、シリンドリカルレンズ１３に対向して４枚の回
路基板１８が配置されている。これら回路基板１４，１
８は、図１が示される紙面に対し垂直に広がる向きに配
置されている。各回路基板１４，１８には、それぞれ信
号光を出射する発光素子１５，１９、信号光を入射する
受光素子１６，２０、およびシリンドリカルレンズ１
２，１３それぞれでコリメートされた信号光を受光素子
１６，２０それぞれに向けて集光する集光レンズ１７，
２１が備えられている。

【００１６】上述した光伝送層１１およびシリンドリカ
ルレンズ１２，１３の材料としては、例えばポリメチル
メタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いることができる。こ
のＰＭＭＡを用いて光伝送層１１およびシリンドリカル
レンズ１２，１３を製造するには、例えば、ＰＭＭＡが
流し込まれる、光伝送層およびシリンドリカルレンズそ
れぞれの型を用意し、この型をＰＭＭＡが充分に溶ける
温度に加熱しておき、充分に加熱され溶融状態にあるＰ
ＭＭＡをその型に流し込み、ゆっくりと時間をかけて冷
却した後、その型から取り出せばよい。光軸以下、発光素子が信号光を出射し、その信号光が受光素
子に入射する様子を説明する。

【００１７】図２、図３は、その説明図であり、図２
は、図１に示す光バス１０の左半分（シリンドリカルレ
ンズ１２側）と、シリンドリカルレンズ１２に対向して
配置された回路基板１４とを示しており、図３は、図１
に示す光バス１０の右半分（シリンドリカルレンズ１３
側）とシリンドリカルレンズ１３に対向して配置された
回路基板１８とを示している。ここでは、シリンドリカ
ルレンズ１２から信号光が入射する場合について説明す
る。

【００１８】図２に示すように発光素子１５から信号光
３１（ここでは、発光素子１５から出射される信号光と
して、光軸３５に対し平行に進行する信号光を示してあ
る）が出射されると、この信号光３１はシリンドリカル
レンズ１２に入射する。ここでは、シリンドリカルレン
ズを用いていることから、信号光３１は光伝送層１１の
厚さ方向については光路は変換されないが、シリンドリ
カルレンズ１２が光拡散体１１ａに焦点を有しているた
め、信号光３１は、光伝送層１１の幅方向（端面１１ｂ
の長手方向）については光拡散体１１ａに向かうように
光路が変換された信号光３２となる。

【００１９】このようにシリンドリカルレンズ１２は、
光伝送層１１の厚さ方向については光路を変換しないた
め、光伝送層１１の厚さ方向に関し、シリンドリカルレ
ンズ１２と光伝送層１１の端面１１ｂとの光学的な位置
合わせに高い精度は必要がなく、シリンドリカルレンズ
１２の位置合わせを容易に行なうことができる。同様な
理由から、光バス１０の光伝送層１１の端面１１ｃ側に
配置されるシリンドリカルレンズ１３についても位置合
わせを容易に行なうことができる。

【００２０】この光伝送層１１が備えている光拡散体１
１ａは、光伝送層１１の端面１１ｂから入射しその光拡
散体１１ａに到達した信号光を、光伝送層１１の端面１
１ｃ（図１参照）に向けてその端面１１ｃの全長に渡っ
て拡散し、一方、端面１１ｃから入射しその光拡散体１
１ａに到達した信号光を、光伝送層１１の端面１１ｂに
向けてその端面１１ｂの全長に渡って拡散する光透過型
の光拡散体であり、ここでは光伝送層１１の端面１１ｂ
から信号光を入射させているため、光拡散体１１ａに向
かって伝播する信号光３２は、図３に示すように端面１
１ｃに向かって拡散する拡散信号光３３となる（ここで
は、光拡散体１１ａで拡散した拡散信号光３３を４本の
矢印で示す）。この拡散信号光３３は、光伝送層１１の
幅方向（端面１１ｃの長手方向）に広がりながら伝播
し、シリンドリカルレンズ１３に入射する。ここでは、
シリンドリカルレンズを用いていることから、そのシリ
ンドリカルレンズ１３に入射した拡散信号光３３は、光
伝送層１１の幅方向と厚さ方向とのうち、幅方向につい
てのみコリメートされた（つまり、幅方向についてのみ
光軸３６に対し平行に進行する）信号光３４となる（こ
こでは、コリメートされた信号光３４を４本の矢印で示
す）。この信号光３４は、各回路基板１８の集光レンズ
２１の正面からその集光レンズ２１に向かって伝播しそ
の集光レンズ２１で集光され、その集光された信号光が
各受光素子２０で受光される。

【００２１】このようにシリンドリカルレンズ１３は、
光伝送層１１の厚さ方向についてはコリメートしないた
め、光バス１０の厚さ方向に関し、シリンドリカルレン
ズ１３と受光素子２０との光学的な位置合わせに高い精
度は要求されず、受光素子２０の位置合わせを容易に行
なうことができる。同様な理由から、シリンドリカルレ
ンズ１２側に配置される受光素子１６についても位置合
わせを容易に行なうことができる。

【００２２】また、ここでは、図２に示す４枚の回路基
板１４のうち、一番端に配置された一枚の回路基板１４
から信号光３１を出射した場合について説明したが、そ
の回路基板１４以外の回路基板１４から信号光を出射し
た場合についても、やはり、その信号光はシリンドリカ
ルレンズ１２で光拡散体１１ａに向けて光路が変換さ
れ、光拡散体１１ａで端面１１ｃに向けて拡散され、そ
の拡散された信号光が、シリンドリカルレンズ１３によ
り光伝送層１１の幅方向についてのみコリメートされ、
各受光素子２０で受光される。また、上記では、図１の
左側に配置された回路基板１４から信号光を出射し、右
側に配置された回路基板１８でその信号光を受光する場
合について説明したが、それとは逆に、図１の右側に配
置された回路基板１８から信号光を出射した場合は、そ
の信号光はシリンドリカルレンズ１３で光拡散体１１ａ
に向かうように光路が変換される。その光路が変換され
た信号光は光拡散体１１ａで端面１１ｂに向けて拡散さ
れ、その拡散された信号光がシリンドリカルレンズ１２
により光伝送層１１の幅方向についてのみコリメートさ
れる。そのコリメートされた信号光は、各回路基板１４
の集光レンズ１７の正面からその集光レンズ１７に向か
って伝播しその集光レンズ１７で集光され、その集光さ
れた信号光が受光素子１６で受光される。

【００２３】つまり、どの発光素子から信号光が出射さ
れても、光拡散体１１ａで拡散されシリンドリカルレン
ズ１２，１３から出射される信号光は、それぞれ集光レ
ンズ１７，２１の正面からその集光レンズ１７，２１に
向かって進行する。従って、発光素子および受光素子の
配置位置による、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。

【００２４】以下に、図１に示す光バス１０の作用を、
信号光をコリメートして出射するコリメート手段を備え
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４は、コリメート手段を備えていない光バスを示
す平面図である。この光バス４０は、信号光の伝送を担
う光伝送層４１と、この光伝送層４１内部に向けて信号
光を拡散する光拡散層４２とを備えており、この光拡散
層４２は光伝送層４１の端面に接着されている。この光
バス４０は、光拡散層４２側の端面４３から信号光を入
射し、その信号光を端面４３とは反対側の端面４４から
出射するものである。また、この光バス４０の端面４３
に沿って３つの発光素子４５，４６，４７が配列され、
光バス４０の端面４４に沿って４つの受光素子４８、４
９、５０、５１が配列されている。またこの端面４４
と、各受光素子４８、４９、５０、５１との間には、端
面４４から出射した信号光を集光する集光レンズ５２，
５３，５４，５５が備えられている。

【００２５】ここで、３つの発光素子４５，４６，４７
のうちある一つの発光素子（ここでは発光素子４５とす
る）から信号光を出射した場合、光拡散層４２で拡散し
た信号光のうち、集光レンズ５２に向かって伝播する信
号光５６は、集光レンズ５２に対し正面からその集光レ
ンズ５２に入射するため、その集光レンズ５２で集光さ
れた信号光５６は効率よく受光素子４８に入射するが、
集光レンズ５３に向かって伝播する信号光５７は、集光
レンズ５３に対し斜めからその集光レンズ５３に入射す
る。従って、受光素子４８に入射する光量と比較して、
受光素子４９に入射する光量は低下する。受光素子５
０，５１それぞれについては、集光レンズ５４，５５そ
れぞれに向かって信号光５８，５９が伝播するものの、
受光素子５０，５１それぞれに入射する光量はさらに低
下する。また、４つの集光レンズ５２，５３，５４，５
５のうち、ある一つの集光レンズに着目すると、３つの
発光素子４５，４６，４７のうちどの発光素子から信号
光を出射するかによって、その集光レンズに入射する信
号光の入射方向がばらつき、その結果入射光量がばらつ
く。

【００２６】つまり、信号光を出射する発光素子の位置
と信号光を受光する受光素子の位置との相対的な位置関
係によって、受光素子に入射する光量がばらつく。これ
に対し、図１に示す光バス１０は、信号光をコリメート
して出射するシリンドリカルレンズ１２、１３を備えて
いるため、発光素子の位置によらず、各シリンドリカル
レンズ１２、１３から出射した信号光は、それぞれ集光
レンズ１７，２１の正面からその集光レンズ１７，２１
に入射する。このため、図４に示す光バス４０と比較し
て受光素子に入射する信号光の光量のばらつきが抑制さ
れる。

【００２７】尚、この光バス１０を構成するシリンドリ
カルレンズ１２，１３はシリンドリカルレンズ面を有し
ており、これにより、シリンドリカルレンズ作用をなし
ているが、このシリンドリカルレンズ１２，１３の代わ
りに、例えばシリンドリカルレンズ作用をなすフレネル
レンズ面を有するレンズを備えてもよい。レンズがフレ
ネルレンズ面を有することによりそのレンズの薄型化が
図られる。

【００２８】また、この光バス１０は、互いに別部材で
ある、光伝送層１１およびシリンドリカルレンズ１２，
１３で構成されているが、例えば光伝送層１１の端面を
レンズ作用をなすレンズ面の形状に加工することにより
光伝送層とシリンドリカルレンズを一体に形成して光バ
スを構成してもよい。また、この光バス１０は光透過型
の光拡散体１１ａを備え、この光拡散体１１ａにより、
光伝送層１１の端面１１ｂ，１１ｃから入射した信号光
を、それぞれ反対側の端面１１ｃ，１１ｂに向けて拡散
させているが、透過型の光拡散体１１ａの代わりに、全
方向に信号光を拡散させる光拡散体を備えてもよい。全
方向に信号光を拡散させる光拡散体を備えると、光バス
に入射した信号光を、シリンドリカルレンズ１２，１３
双方から同時に出射させることができ、ある回路基板に
搭載された発光素子から出射した信号光を他の全ての回
路基板それぞれに搭載された受光素子全てに伝送するこ
とができる。

【００２９】また、この光バス１０はシリンドリカルレ
ンズ１２、１３を備えており、これにより、光バス１０
の厚さ方向および幅方向のうち幅方向についてのみ信号
光が光拡散体１１ａに向かうようにその光路を変換し、
また、光バス１０の厚さ方向および幅方向のうち幅方向
についてのみコリメートしているが、光バス１０に入射
した信号光が光拡散体１１ａに向かって伝播し、あるい
は光バス１０および受光素子の相対的な位置関係が、光
バス１０から出射した信号光が受光素子に向かって伝播
するように調整されているのであれば、光バス１０の厚
さ方向と幅方向との双方向について信号光が光拡散体１
１ａに向かって伝播するように光路を変換し、あるいは
光バス１０の厚さ方向と幅方向との双方向について信号
光をコリメートしてもよい。

【００３０】図５は、本発明の第２実施形態の光バス
と、その光バスの周囲に配置された回路基板を示す図で
ある。図１に示す光伝送層１１は中央に光拡散体１１ａ
を備えているが、図６に示す光伝送層６１は、一方の端
面６１ｂ寄りに光拡散体６１ａを備えている。また、こ
の図５に示す光バス６０は、光伝送層６１の端面６１
ｂ、６１ｃそれぞれの側に各シリンドリカルレンズ６
２、６３を備えている。シリンドリカルレンズ６２は、
シリンドリカルレンズ６３よりも、光伝送層６１の幅方
向の長さが短く構成されている。これらシリンドリカル
レンズ６２、６３それぞれの焦点距離ｆ_a 、ｆ_b は互い
に異なるものであり、ｆ_a ＜ｆ_b である。各シリンドリ
カルレンズ６２、６３は、いずれも光拡散体６１ａに焦
点を有する。

【００３１】また、図５に示す光バス６０には、シリン
ドリカルレンズ６２に対向して３枚の回路基板６４が配
置され、シリンドリカルレンズ６３に対向して４枚の回
路基板６５が配置されている。回路基板６４、６５は、
図１に示す回路基板１４、１８と同様に、発光素子、受
光素子、および集光レンズが搭載されている（発光素
子、受光素子、および集光レンズについては図示省
略）。

【００３２】光バス６０が備えているシリンドリカルレ
ンズ６２、６３の焦点距離が互いに異なっていても、光
伝送層６１内に備えられる光拡散体６１ａの位置を調整
することにより、信号光の光路を光拡散体６１ａに向か
わせ、かつ、この光拡散体６１ａで拡散した信号光をコ
リメートして出射することができる。このように、２つ
のシリンドリカルレンズ双方の焦点が光拡散体に位置す
るのであれば、光拡散体は光伝送層内のどの位置にあっ
てもよい。

【００３３】図６は、本発明の第３の実施形態の光バス
を示す斜視図である。この光バス７０は、コア層７１、
クラッド層７２、および光吸収層７３からなる積層体７
４を備えている。コア層７１は、図１に示す光バス１０
が備えている光伝送層１１と同一構造を有しており、そ
のコア層７１内の所定点には信号光を拡散させる光拡散
体（図示せず）を備えている。また、クラッド層７２
は、そのコア層７１の屈折率よりも低い屈折率を有して
おり、そのクラッド層７２はコア層７１の表裏面に形成
されている。また、光吸収層７３は、コア層７１を伝送
する光がクラッド層７２から漏れて他のコア層７１に入
射するのを防止するものであり、その光吸収層７３と、
コア層７１が形成されたクラッド層７２とは交互に積層
されている。

【００３４】この積層体７４の一方の端面側にはシリン
ドリカルレンズ７５が設けられ、反対側の端面にはシリ
ンドリカルレンズ７６が設けられている。各シリンドリ
カルレンズ７５、７６はいずれも、各コア層７１それぞ
れについて、入射した信号光をコア層７１が有する光拡
散体に向かわせる光路変換手段と、その光拡散体で拡散
した信号光をコリメートするコリメート手段との双方の
作用を兼ねたものである。各シリンドリカルレンズ７
５、７６は、いずれも各コア層７１が備えている光拡散
体全てに焦点を有しており、その焦点距離はいずれも等
しい。

【００３５】このように構成された光バス７０は、シリ
ンドリカルレンズ７５、７６に信号光が入射すると、そ
の信号光は各コア層７１の幅方向についてのみ光拡散体
に向かうように光路が変換される。従って、図２を参照
しながら説明したように、シリンドリカルレンズの位置
合わせを容易に行なうことができる。また、シリンドリ
カルレンズ７５、７６により、光拡散体で拡散した信号
光は光伝送層７１の幅方向についてのみコリメートされ
る。従って、図３を参照しながら説明したように、シリ
ンドリカルレンズ７５、７６から出射する信号光を受光
する受光素子の位置合わせを容易に行なうことができ
る。

【００３６】また、この光バス７０は、複数の光伝送層
７１を備えているため、各光伝送層７１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７０は光伝送層７１間にクラッ
ド層７２が積層されているため隣り合う光伝送層７１間
の信号光のクロストークが抑制されるが、クラッド層７
２に加えてさらに光吸収層７３を備えているため信号光
のクロストークはさらに効率よく抑制される。

【００３７】図７は、本発明の第４実施形態の光バスを
示す斜視図である。この図７に示す光バスの説明にあた
っては、図６に示す光バス７０の構成要素と同一の構成
要素には同一符号を付して示し、図６に示す光バス７０
との相違点のみについて説明する。この光バス８０は積
層体８２を備えており、この積層体８２が備えている光
吸収層８１は、その端縁がコア層７１およびクラッド層
７２よりも突出している。また、この光バス８０は、図
１に示す光バス１０が備えているシリンドリカルレンズ
１２，１３と同一構造のシリンドリカルレンズ８３，８
４を備えている。このシリンドリカルレンズ８３，８４
は、各コア層それぞれについて、光吸収層８１の突出し
た部分と交互に位置するように配置されている。

【００３８】このように、シリンドリカルレンズ８３，
８４を光吸収層８１の突出した部分に配置すると、シリ
ンドリカルレンズ８３，８４に入射した光がそのシリン
ドリカルレンズ８３，８４から漏れて隣接するシリンド
リカルレンズ８３，８４に入射することが防止される。
図８は、本発明の一実施形態の信号処理装置を示す斜視
図である。

【００３９】この信号処理装置９０は、図６に示す光バ
ス７０を備えており、この光バス７０はマザーボード９
１（本発明にいう基体の一例）の表面に固定されてい
る。また、信号処理装置９０は複数の回路基板９６を備
えている。各回路基板９６には、発光素子および受光素
子のペアからなる受発光素子９４と、電子回路９５が搭
載されている。この受発光素子９４は信号光を出射し、
また、信号光を受光する素子であり、電子回路９５は、
受発光素子９４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、受発光素子９４で受光された信号光
が担持する信号に基づく信号処理を行なう回路との双方
の回路を備えている。この回路基板９６は、マザーボー
ド９１上に備えられた基板固定部９３により、この回路
基板９６に搭載された受発光素子９４が、光バス７０の
シリンドリカルレンズ７５，７６と光学的に結合される
状態にマザーボード９１上に固定される。また、このマ
ザーボード９１には、各回路基板９６に搭載された電子
回路９５の動作を制御する制御回路９２が搭載されてい
る。

【００４０】このように構成された信号処理装置９０
は、マザーボード９１に搭載された制御回路９２の指令
により、電子回路９５が受発光素子９４から出射される
信号光に担持させる電気信号を生成すると、その電気信
号が受発光素子９４で信号光に変換される。その信号光
は、光バス７０のシリンドリカルレンズ７５（またはシ
リンドリカルレンズ７６）に入射し、光バス７０の各光
伝送層７１が備えている光拡散体（図示せず）に向けて
光路が変換される。この光路が変換された信号光は、そ
の光拡散体で拡散され、シリンドリカルレンズ７６（ま
たはシリンドリカルレンズ７５）で、光伝送層７１の幅
方向のみについてコリメートされる。このコリメートさ
れた信号光は受発光素子９４で受光されて電気信号に変
換され信号処理が行なわれる。

【００４１】この信号処理装置９０は、上記の構成を持
った光バス７０を備えているため、シリンドリカルレン
ズ７５，７６の、信号光が入射した位置と信号光が出射
した位置との相対的な位置関係が変化しても、受発光素
子９４に入射する信号光の光量のばらつきが抑制され
る。このため、ダイナミックレンジの広い光を検出する
必要がなく、電子回路９５の回路設計が容易となる。従
って、信号処理装置の処理速度の高速化や、低消費電力
化が図られる。

【００４２】さらに、この信号処理装置９０は、回路基
板９６それぞれが基板固定部９３に固定されると同時
に、その回路基板９６に搭載された受発光素子９４が光
バス７０と光学的に結合されるように構成され、微妙な
位置合わせは不要である。尚、この信号処理装置９０は
積層構造を有する光バス７０を備えているが、この光バ
ス複合体７０の代わりに、図１に示すような単層の光バ
ス１０を備えて信号処理装置を構成してもよい。

【００４３】また、この信号処理装置９０は、各回路基
板９６に、発光素子および受光素子のペアからなる受発
光素子９４が搭載されているが、互いに異なる回路基板
に発光素子および受光素子をそれぞれ搭載して信号処理
装置を構成してもよい。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。光
バスの実施例として、図１に示す構成の光バス１０を使
用し、光バスの比較例として、図４に示す構成の光バス
４０を使用した。この実施例および比較例の光バス１
０，４０の光伝送層には、厚さが０．５ｍｍに成形され
たポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いた。ま
た、実施例の光バス１０が備えているシリンドリカルレ
ンズ１２、１３には、光伝送層１１の材料と同じ材料で
あるＰＭＭＡを用いて作製したものを用いた。以下に、
実施例および比較例の光バスそれぞれを用いて行った実
験方法について説明し、次いでその実験結果について説
明する。

【００４５】図９、図１０は、その実験方法の説明図で
ある。実施例の光バス１０については、図９に示すよう
に、シリンドリカルレンズ１２の、光伝送層１１の側面
近傍の位置Ａから信号光１００を入射し、その信号光１
００を光拡散体１１ａで拡散させ、シリンドリカルレン
ズ１３から出射した信号光の強度を測定した。

【００４６】また、比較例の光バス４０については、図
１０に示すように、光拡散層４２の、光伝送層４１の側
面４１ａ近傍の位置Ｘから信号光２００を入射し、光拡
散層４２で拡散させて、光伝送層４１の端面４４から出
射した信号光の強度を測定した。図１１は、その結果を
示すグラフである。このグラフの横軸は出射角度θであ
る。この出射角度は、実施例の光バス１０では、光拡散
体１１ａで拡散し光伝送層１１の端面１１ｃに向かって
伝播する各信号光と、シリンドリカルレンズ１３の光軸
１３ａ方向に伝播する信号光１０１とのなす角θ（図９
参照）であり、比較例の光バス４０では、光拡散層４２
で拡散し光伝送層４１の端面４４に向かって伝播する各
信号光と、光伝送層４１の側面４１ａと平行に進行する
信号光２０１とのなす角θ（図１０参照）である。ま
た、グラフの縦軸は信号光の強度を示しており、実施例
の光バス１０では、信号光１０１（図９参照）とのなす
角がθである信号光の強度を、その信号光１０１の強度
を１００とした相対値で示し、また、比較例の光バス４
０では、信号光２０１（図１０参照）とのなす角がθで
ある信号光の強度を、信号光２０１の強度を１００とし
た相対値で示してある。

【００４７】図１１のグラフからわかる通り、実施例の
光バス１０の方が、比較例の光バス４０と比較して、出
射角度による、信号光の強度のばらつきが小さい。この
ため、ダイナミックレンジの広い信号光を検出する必要
がなく、本発明の光バスを用いることにより、低消費電
力化およびコストダウンが図られた信号処理装置が得ら
れることがわかる。

【００４８】

【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。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】本発明の第１実施形態の光バスと、その光バス
の周囲に配置された回路基板を示す図である。

【図２】図１に示す光バスの左半分（シリンドリカルレ
ンズ１２側）と、シリンドリカルレンズ１２に対向して
配置された回路基板を示す図である。

【図３】図１に示す光バスの右半分（シリンドリカルレ
ンズ１３側）とシリンドリカルレンズ１３に対向して配
置された回路基板を示す図である。

【図４】コリメート手段を備えていない光バスの一例を
示す上面図である。

【図５】本発明の第２実施形態の光バスと、その光バス
の周囲に配置された回路基板を示す図である。

【図６】本発明の第３実施形態の光バスを示す斜視図で
ある。

【図７】本発明の第４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斜視
図である。

【図９】実施例の光バスを用いて行った実験方法の説明
図である。

【図１０】比較例の光バスを用いて行った実験方法の説
明図である。

【図１１】出射角度に対する信号光の強度変化を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１０，４０，６０，７０，８０光バス１１，４１，６１光伝送層１１ａ，６１ａ光拡散体１１ｂ，１１ｃ，４３，４４，端面１２，１３，６２，６３，７５，７６，８３，８４シ
リンドリカルレンズ１４，１８，６４，６５，９６回路基板１５，１９，４５，４６，４７発光素子１６，２０，４８，４９，５０，５１受光素子１７，２１，５２，５３，５４，５５集光レンズ３１，３２，３３，３４，５６，５７，５８，５９，１
００，１０１，２００，２０１信号光３５，３６光軸４２光拡散層７１コア層７２クラッド層７３，８１光吸収層７４，８２積層体９０信号処理装置９１マザーボード９２制御回路９３基板固定部９４受発光素子９５電子回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 10/26 10/14 10/04 10/06 (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)発明者廣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)発明者石田裕規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】一方の端面から信号光を入射し内部を伝
播して他方の端面から該信号光を出射する光バス本体で
あって、該光バス本体内の所定点に信号光を拡散させる
光拡散手段を備えた光バス本体と、前記一方の端面側に設けられた、入射した信号光を前記
所定点に配置された光拡散手段に向かわせる光路変換手
段と、前記他方の端面側に設けられた、前記光拡散手段で拡散
され該他方の端面から出射した信号光をコリメートする
コリメート手段とを備えたことを特徴とする光バス。
【請求項２】一方の端面から信号光を入射し内部を伝
播して他方の端面から該信号光を出射するコア層であっ
て該コア層内の所定点に信号光を拡散させる光拡散手段
を備えたコア層と、該コア層の屈折率よりも低い屈折率
を有するクラッド層とが交互に積層されてなる光バス本
体、前記一方の端面側に設けられた、前記光バス本体を構成
する複数のコア層それぞれについて、入射した信号光を
前記所定点に配置された光拡散手段に向かわせる光路変
換手段、および前記他方の端面側に設けられた、前記光
バス本体を構成する複数のコア層それぞれについて、前
記光拡散手段で拡散され前記他方の端面から出射した信
号光をコリメートするコリメート手段を備えたことを特
徴とする光バス。
【請求項３】前記光路変換手段が、前記光バスの幅方
向と厚さ方向とのうち、幅方向についてのみ光路変換作
用をなすものであることを特徴とする請求項１又は２記
載の光バス。
【請求項４】前記光路変換手段が、フレネルレンズ面
を有するものであることを特徴とする請求項１又は２記
載の光バス。
【請求項５】前記コリメート手段が、前記光バスの幅
方向と厚さ方向とのうち、幅方向についてのみコリメー
ト作用をなすものであることを特徴とする請求項１又は
２記載の光バス。
【請求項６】前記コリメート手段が、フレネルレンズ
面を有するものであることを特徴とする請求項１又は２
記載の光バス。
【請求項７】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、一方の端面から信号光を入射し内部を伝播して他方の端
面から該信号光を出射する光バス本体であって、該光バ
ス本体内の所定点に信号光を拡散させる光拡散手段を備
えた光バス本体と、前記一方の端面側に設けられた、入
射した信号光を前記所定点に配置された光拡散手段に向
かわせる光路変換手段と、前記他方の端面側に設けられ
た、前記光拡散手段で拡散され前記他方の端面から出射
した信号光をコリメートするコリメート手段とを備えた
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前記光バスと光学
的に結合される状態に前記基体上に固定する複数の基板
固定部とを備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項８】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、一方の端面から信号光を入射し内部を伝播して他方の端
面から信号光を出射するコア層であって該コア層内の所
定点に信号光を拡散させる光拡散手段を備えたコア層と
該コア層の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド層
とが交互に積層されてなる光バス本体と、前記一方の端
面側に設けられた、前記光バス本体を構成する複数のコ
ア層それぞれについて、入射した信号光を前記所定点に
配置された光拡散手段に向かわせる光路変換手段と、前
記他方の端面側に設けられた、前記光バス本体を構成す
る複数のコア層それぞれについて、前記光拡散手段で拡
散され該他方の端面から出射した信号光をコリメートす
るコリメート手段とを備えた光バス、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
光入射端が前記光バス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板固定部とを備えたことを特
徴とする信号処理装置。