JPH11211931A

JPH11211931A - 光伝送システムおよび信号処理装置

Info

Publication number: JPH11211931A
Application number: JP10012550A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hamada; 勉浜田; Masanori Hirota; 匡紀廣田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JP3879222B2

Abstract

(57)【要約】【課題】双方の端縁に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部を有する光バスを備えた光伝
送システムであって、その光バスから出射される信号光
の利用効率の向上が図られた光伝送システム、およびそ
の光伝送システムの構成を備えた信号処理装置を提供す
る。【解決手段】光バス１１の双方の端縁に、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部１７，１
８を備えるとともに、その光バス１１の双方の端縁に、
その端縁に沿って配列された複数のシリンドリカルレン
ズ面１４，１６を有するシリンドリカルレンズ部材１
３，１５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、信号光を伝送する
光伝送システム、およびその光伝送システムの構成を備
え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』、『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】このような問題を解決するために、一方の
端縁に信号光の入射を担う信号光入射部を有するととも
に、他方の端縁に信号光の出射を担う信号光出射部を有
するシート状の光バスを備え、この光バスの一方の端縁
に沿って発光素子を配列するとともに、他方の端縁に沿
って受光素子を配列した構成の光伝送システムを採用す
ることが考えられる。

【０００８】図１２は、その光伝送システムを採用して
構成された信号処理装置の一例を示す概略構成図、図１
３は、その信号処理装置が備えている光バスの平面図で
ある。図１３には、その信号処理装置が備えている各回
路基板に搭載された信号光送信素子と信号光受信素子も
示してある。図１２に示す信号処理装置１００は基体１
０７を備えており、この基体１０７上に光バス１０１が
固定されている。この光バス１０１は、光伝送層１０２
とクラッド層１０３を備えており、この光伝送層１０２
とクラッド層１０３は交互に積層されている。この各光
伝送層１０２は、図１３に示すように、一方の端縁に信
号光の入射を担う信号光入射部１０４を備えるととも
に、他方の端縁に信号光の出射を担う信号光出射部１０
５を備えている。また、この光バス１０１は、図１３に
示すように信号光入射部１０４側に、信号光入射部１０
４が備えられている端縁に沿って配列された複数のシリ
ンドリカルレンズ面１０６ａを有するシリンドリカルレ
ンズ部材１０６を備えている。このシリンドリカルレン
ズ部材１０６は、その信号光入射部１０４に入射した信
号光を一旦集光してから光伝送層１０１内部に向けて拡
散するものである。また、この信号処理装置１００は、
図１２に示すように回路基板１０８，１０９，１１０を
備えている。この回路基板１０８，１０９，１１０に
は、光伝送層１０２それぞれの信号光入射部１０４に信
号光を送信する複数の信号光送信素子１１１と、光伝送
層１０２それぞれから出射された信号光を受信する複数
の信号光受信素子１１２とが搭載されている。また、回
路基板１０８，１０９，１１０には、複数の信号光送信
素子１１１それぞれから送信される信号光に担持させる
信号を生成し、複数の信号光受信素子１１２それぞれが
受信した信号光が担持する信号に基づく信号処理を行う
電子回路１１３が搭載されている。

【０００９】この信号処理装置１００は、図１３に示す
ように信号光送信素子１１１から信号光が送信されると
（ここでは、３枚の回路基板１０８，１０９，１１０の
うちの、真中に配置された回路基板１０９に搭載された
信号光送信素子１１１から信号光が送信される様子を示
す）、その信号光はシリンドリカルレンズ１０６により
一旦集光してから光伝送層１０２内部に向けて拡散さ
れ、その拡散した信号光が光伝送層１０２内部を伝播し
てその光伝送層１０２の信号光出射部１０５から出射し
別の回路基板１０８，１１０に搭載された信号光受信素
子１１２で受信される。例えば、回路基板１０８に搭載
された信号光受信素子１１２で受信された信号光につい
て考えると、その信号光はその信号光受信素子１１２で
電気信号に変換され、その回路基板１０８に搭載された
電子回路１１３で信号処理され、その電子回路１１３で
処理された電気信号は、その回路基板１０８に搭載され
た信号光送信素子１１１で信号光に変換され他の回路基
板に搭載された信号光受信素子１１２で受信される。

【００１０】この信号処理装置１００は、光バス１０１
の信号光入射部１０４および信号光出射部１０５が、互
いに反対側に位置する端縁に備えられている。従って、
信号光出射部１０５から出射した信号光を信号光受信素
子１１２で電気信号に変換した後、その電気信号を電子
回路１１３で信号処理してその信号処理された電気信号
を他の回路基板に伝送するためには、その信号処理され
た電気信号を、光バス１０１の、信号光受信素子１１２
が配置された端縁とは反対側の端縁に配置された信号光
送信素子１１１で信号光に変換する必要がある。つま
り、信号光出射部１０５から出射した信号光を信号光受
信素子１１２で電気信号に変換した後、その電気信号を
回路基板に搭載された電子回路あるいは電気信号線を経
由させて、光バス１０１の、その信号光受信素子１１２
が配置された端縁とは反対側の端縁に配置された信号光
送信素子１１１に向けて伝送する必要がある。このた
め、信号処理装置の信号処理速度が低下するという問題
がある。

【００１１】この問題を解決するために、信号光送信素
子および信号光受信素子を光伝送層の積層方向に互いに
隣接させて配置して信号処理装置を構成し、ある光伝送
層から出射した信号光を信号光受信素子で電気信号に変
換して信号処理した後、その信号処理された電気信号を
その信号光受信素子に隣接して配置された信号光送信素
子で信号光に変換してその信号光を別の光伝送層に入射
させることが考えられる。この信号処理装置では、信号
光送信素子および信号光受信素子が互いに隣接して配置
されているため、信号光を信号光受信素子で電気信号に
変換してから信号光送信素子で信号光に変換するまでに
その電気信号が経由する電気的配線の長さを、図１２に
示す信号処理装置と比較して短縮することができ、信号
処理速度を向上させることができる。

【００１２】ところが、この信号処理装置では１ビット
の信号を２層の光伝送層を用いて送受しなければなら
ず、光伝送層の積層数が増加してしまうという問題があ
る。この問題を解決するため、双方の端縁に、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部を有
する光バスを備えた光伝送システムを採用して信号処理
装置を構成することが考えられる。

【００１３】図１４は、その光伝送システムを採用して
構成された信号処理装置の概略構成図である。その信号
処理装置は光バス１２０を備えている。この光バス１２
０は、信号光の伝送を担う光伝送層１２１を備えてお
り、この光伝送層１２１は、一方の端縁と他方の端縁と
の双方の縁縁に、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部１２２，１２３を備えている。信
号光入出射部１２２，１２３から入射した信号光は、そ
れぞれ光伝送層１２１の反対側の端縁に備えられた信号
光入出射部１２３，１２２から出射する。

【００１４】また信号光入出射部１２２，１２３それぞ
れが備えられている端縁それぞれに対向して回路基板１
２６，１３１が配置されている。各回路基板１２６，１
３１には、それぞれ信号光入出射部１２２，１２３それ
ぞれに信号光を入射する信号光送信素子１２７，１３
２、信号光入出射部１２２，１２３それぞれから出射し
た信号光を受信する信号光受信素子１２８，１３３が搭
載されている。また、回路基板１２６，１３１には、そ
れぞれ信号光送信素子１２７，１３２それぞれから送信
される信号光に担持させる信号を生成し、信号光受信素
子１２８，１３３それぞれが受信した信号光が担持する
信号に基づく信号処理を行う電子回路（図示せず）が搭
載されている。

【００１５】この信号光受信素子１２８，１３３は、そ
れぞれ集光レンズ１３０，１３５、および受光素子１２
９，１３４を備えており、信号光入出射部１２２，１２
３から出射した信号光はそれぞれ集光レンズ１３０，１
３５で集光され、その集光された信号光がそれぞれ受光
素子１２９，１３４で受信される。また、光バス１２０
の左側に備えられた信号光入出射部１２２は、光伝送層
１２１の端面１２１ａと各信号光送信素子１２７それぞ
れとの間に配置された、信号光送信素子１２７から送信
された信号光を一旦集光してから光伝送層１２１内部に
向けて拡散するシリンドリカルレンズ１２４を備えてい
る。また、光バス１２０の右側に備えられた信号光入出
射部１２３は、光伝送層１２１の端面１２１ｂと各信号
光送信素子１３２それぞれとの間に配置された、信号光
送信素子１３２から送信された信号光を一旦集光してか
ら光伝送層１２１内部に向けて拡散するシリンドリカル
レンズ１２５を備えている。

【００１６】このように構成された信号処理装置は、信
号光送信素子１２７，１３２から信号光が送信されると
（この図１４では左側に備えられた信号光送信素子１２
７から信号光を送信する例を示している）、その信号光
は一旦集光して拡散信号光１３６となり、光伝送層１２
１内部を伝播するため、信号光送信素子１２７から送信
された信号光は各信号光受信素子１３３それぞれで確実
に受信される。また、信号光受信素子１３３それぞれで
受信された信号光は、各回路基板１３１に搭載された電
子回路（図示せず）で信号処理され、その電子回路が搭
載された回路基板と同じ回路基板に搭載された信号光送
信素子１３２で信号光に変換され、光伝送層１２１内部
を伝播し、他の回路基板に搭載された信号光受信素子に
向けて送信される。

【００１７】この信号処理装置は、光バス１２０が備え
ている光伝送層１２１の双方の端縁に、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部１２２，１
２３を備えており、この信号光入出射部１２２，１２３
それぞれに、信号光送信素子と信号光受信素子との双方
の素子を互いに隣接させて備えている。このため、信号
光を信号光受信素子で電気信号に変換してから信号光送
信素子で信号光に変換するまでにその電気信号が経由す
る電気的配線の長さを図１２に示す信号処理装置と比較
して短縮することができるとともに、一層の光伝送層１
２１で信号光の送受信を行うことができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１４に示
す信号処理装置は、例えば信号光送信素子１２７から信
号光を送信すると、光伝送層１２１内部を伝播する拡散
信号光１３６のうち、黒く塗りつぶされた部分の信号光
および斜線が施された部分の信号光は、いずれも、信号
光受信素子１３３の集光レンズ１３５に向かって伝播す
るものの、黒く塗りつぶされた部分の信号光は、シリン
ドリカルレンズ１２５に入射してしまい、集光レンズ１
３５には入射しない。従って、信号光の利用効率が低下
するという問題がある。

【００１９】本発明は上記事情に鑑み、双方の端縁に信
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
部を有する光バスを備えた光伝送システムであって、そ
の光バスから出射される信号光の利用効率の向上が図ら
れた光伝送システム、およびその光伝送システムの構成
を備えた信号処理装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光伝送システムは、双方の端縁に、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部を有し、一
方の端縁から入射した信号光を伝播してその信号光が入
射した端縁とは反対側の端縁から出射するシート状の光
バスと、上記信号光入出射部から信号光を入射する、双
方の端縁それぞれに配置された信号光送信体と、上記信
号光入出射部から出射した信号光を入射する信号光入射
面を有しその信号光入射面に入射した信号光を受信す
る、双方の端縁それぞれに配置された信号光受信体とを
備えた光伝送システムであって、上記光バスの双方の端
縁それぞれが、その端縁に沿って配列された複数のシリ
ンドリカルレンズ面を有し、上記光バスの双方の端縁そ
れぞれに対応する、上記信号光受信体が有する信号光入
射面が、対応する端縁から、その端縁に配列されたシリ
ンドリカルレンズ面の焦点距離の２倍以上の距離離れた
位置に配列されてなることを特徴とする。

【００２１】また、本発明の信号処理装置は、（１）基体（２）信号光を送信する信号光送信体およびその信号光
送信体から送信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面を有しその信
号光入射面に入射した信号光を受信する信号光受信体お
よびその信号光受信体が受信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双方が搭載された複数
の回路基板（３）双方の端縁に、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部を有し、一方の端縁から入射
した信号光を伝播してその信号光が入射した端縁とは反
対側の端縁から出射するシート状の光バスであって、上
記双方の端縁それぞれが、その端縁に沿って配列された
複数のシリンドリカルレンズ面を有する光バス（４）上記複数の回路基板それぞれを、その複数の回路
基板それぞれに搭載された上記信号光送信体が上記光バ
スの信号光入出射部に光学的に結合されるとともに、そ
の複数の回路基板それぞれに搭載された上記信号光受信
体が有する信号光入射面が上記光バスの端縁からその端
縁に配列されたシリンドリカルレンズ面の焦点距離の２
倍以上の距離離れた位置であって、かつその光バスの信
号光入出射部に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。

【００２２】

【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、本発明の光伝送システムの一実施形
態を採用して構成された信号処理装置を示す平面図であ
る。この信号処理装置はシート状の光バス１１を備えて
いる。この光バス１１は、双方の端縁に、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部１７，１
８を備えている。また、この光バス１１は、信号光入出
射部１７，１８それぞれに入射した信号光を、その信号
光が入射した信号光入出射部とは反対側の信号光入出射
部に向けて伝播する光伝送層１２を備えている。ここで
は、この光伝送層１２は、光透過性の高いポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）を用いて作製されている。ま
た、この光バス１１は、２つのシリンドリカルレンズ部
材１３，１５を備えており、このシリンドリカルレンズ
部材１３，１５は、それぞれ、光バス１１の信号光入出
射部１７，１８が備えられている端縁それぞれに沿って
配列された複数のシリンドリカルレンズ面１４，１６を
有している。このシリンドリカルレンズ部材１３，１５
は、光伝送層１２と同様にＰＭＭＡを用いて作製されて
いる。

【００２３】上述した光伝送層１２およびシリンドリカ
ルレンズ部材１３，１５は、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部材それぞれの型を
用意し、それぞれの型を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ＰＭＭＡ
をそれぞれの型に流し込み、ゆっくりと時間をかけて冷
却した後、それぞれの型から取り出すことによって作製
される。

【００２４】また、この信号処理装置は、回路基板２
７，２８を備えている。これら回路基板２７，２８は、
図１が示される紙面に対し垂直に拡がる向きに備えられ
ている。各回路基板２７，２８は、それぞれ、光バス１
１の信号光入出射部１７，１８に信号光を入射する信号
光送信素子１９，２３と、信号光入出射部１７，１８か
ら出射した信号光を受信する信号光受信素子２０，２４
とが搭載されており、また、信号光送信素子１９，２３
が送信する信号を生成する電子回路（図示せず）と、信
号光受信素子２０，２４が受信した信号光が担持する信
号に基づく信号処理を行う電子回路（図示せず）との双
方の回路が搭載されている。

【００２５】この信号光受信素子２０，２４は、それぞ
れ、集光レンズ２２，２６、および受光素子２１，２５
を備えており、信号光入出射部１７，１８から出射した
信号光はそれぞれ集光レンズ２２，２６で集光され、そ
の集光された信号光がそれぞれ受光素子２１，２５で受
信される。この回路基板２７，２８は、集光レンズ２
２，２６それぞれのレンズ面２２ａ，２６ａが、シリン
ドリカルレンズ部材１３，１５それぞれのシリンドリカ
ルレンズ面１４，１６から、シリンドリカルレンズ面１
４，１６それぞれの焦点距離ｆの２倍の距離離れた位置
に配置される状態に備えられている。

【００２６】以下に、回路基板２７，２８それぞれに搭
載された信号光送信素子１９，２３それぞれが信号光を
送信し、その信号光が信号光受信素子２４，２０それぞ
れに受信される様子について説明する。この説明にあた
っては、信号光送信素子１９，２３いずれの信号光送信
素子から信号光が出射しても、その信号光が信号光受信
素子２４，２０それぞれに受信される様子は、その信号
光の伝播方向が互いに反対方向であることを除けば全く
同じであるため、ここでは、信号光送信素子１９から信
号光を出射し、その信号光が信号光受信素子２４に受信
される様子についてのみ説明する。

【００２７】図２〜図４は、その説明図である。回路基
板２７に搭載された電子回路で処理された電気信号が信
号光送信素子１９で信号光に変換されると（図２では、
３つの回路基板２７のうち、真中に配置された回路基板
２７に搭載された信号光送信素子１９が電気信号を信号
光に変換した例を示す。）、その信号光は、シリンドリ
カルレンズ部材１３に入射し一旦焦点を結んで光伝送層
１２内部を拡散しながら伝播する拡散信号光３０とな
り、その拡散信号光３０は、シリンドリカルレンズ部材
１５の全長に渡って伝播する。

【００２８】図３は、図２に示す破線Ａで囲まれた部分
の拡大図であり、そのシリンドリカルレンズ部材１５か
ら出射される信号光が各信号光受信素子で受信される様
子を示す図である。尚、この図３では、図２に示す破線
Ａで囲まれた部分に示されている回路基板および信号光
送信素子は図示省略してある。シリンドリカルレンズ部
材１５に向かって伝播する拡散信号光３０がシリンドリ
カルレンズ部材１５に入射すると、その拡散信号光３０
は、シリンドリカルレンズ部材１５が有する各シリンド
リカル面１６を通過する。ここではシリンドリカルレン
ズ部材１５が有する複数のシリンドリカルレンズ面１６
のうち、シリンドリカルレンズ面１６ａ，１６ｂ，１６
ｃを通過する信号光３１，３２，３３のみ示す。各シリ
ンドリカルレンズ面１６それぞれを出射した信号光は一
旦焦点を結んで拡散する。

【００２９】従って、各シリンドリカルレンズ面１６の
焦点を並ぶ位置（図３に示す破線Ｌ ₁ 上）では、シリン
ドリカルレンズ面１６の配列方向で信号光の強度分布に
ばらつきが生じる。このため、仮に、集光レンズ２６の
レンズ面２６ａを破線Ｌ₁ 上に配置したとすると、破線
Ｌ₁ 上の、その集光レンズ２６のレンズ面２６ａが配置
される位置によって、その集光レンズ２６に入射し受光
素子２５で受信される信号光の強度にばらつきが生じ
る。このため、破線Ｌ₁ 上の、そのレンズ面２６ａが配
置される位置によっては、受光素子２５で受信される信
号光の強度が極めて小さくなってしまい、光の利用効率
が低下してしまう。ところが、図３に示すように、信号
光受信素子２４が有する集光レンズ２６のレンズ面２６
ａは、シリンドリカルレンズ面１６から、シリンドリカ
ルレンズ面１６の焦点距離ｆの２倍の距離離れた位置
（破線Ｌ₂ 上）に配置されている。このため、集光レン
ズ２６のレンズ面２６ａに入射する信号光は、シリンド
リカルレンズ面１６の配列方向に広がりながら進む拡散
信号光である。従って、破線Ｌ₂ 上の、シリンドリカル
レンズ面１６の配列方向での信号光の強度分布のばらつ
きは、集光レンズ２６のレンズ面２６ａが破線Ｌ₁ 上に
配置される場合と比較して抑制される。従って、集光レ
ンズ２６のレンズ面２６ａに向かって伝播する信号光は
効率よく受光素子で受信され、光の利用効率の向上が図
られる。３つの信号光受信素子２４のうち、真中に配置
された信号光受信素子２４について考えると、各シリン
ドリカルレンズ面１６のうち、その信号光受信素子２４
が備えている集光レンズ２６の正面に位置するシリンド
リカルレンズ面１６ｂを通過する信号光３２が、最も効
率よくその信号光受信素子２４の受光素子２５で受信さ
れる。

【００３０】図４は、図２に示す３枚の回路基板２７の
うち一番奥に配置された回路基板２７に搭載された信号
光送信素子から送信された信号光を信号光受信素子が受
信する様子を示す図である。図３を参照しながら説明し
たように、３枚の回路基板２７のうち、真中に配置され
た回路基板２７に搭載された信号光送信素子１９から信
号光が送信された場合、３つの信号光受信素子２４のう
ち、真中に配置された信号光受信素子２４は、シリンド
リカルレンズ面１６ｂを通過する信号光を最も効率よく
受信するが、図４に示すように、一番奥に配置された回
路基板２７に搭載された信号光送信素子１９から信号光
が送信されると（ここではシリンドリカルレンズ部材１
５が有する複数のシリンドリカルレンズ面１６のうち、
シリンドリカルレンズ面１６ａ，１６ｂ，１６ｃを通過
する信号光４１，４２，４３のみ示す）、その信号光４
１，４２，４３は、真中に配置された信号光受信素子２
４の集光レンズ２６に対して斜めからその集光レンズ２
６に向かって伝播する。従って、信号光４１，４２，４
３のうち、その集光レンズ２６の正面に位置するシリン
ドリカルレンズ面１６ｂを通過する信号光４２は、その
集光レンズ２６の配置位置とはややずれた位置に向かっ
て伝播してしまうが、そのシリンドリカルレンズ面１６
ｂと隣接したシリンドリカルレンズ面１６ａから出射し
た信号光がその集光レンズ２６に向かって拡散しながら
伝播する。従って、その集光レンズ２６に対し斜めから
信号光が入射してもその信号光は、やはり、効率よく受
光素子２５で受信される。

【００３１】以下に、光バス１１のシリンドリカルレン
ズ面１６から距離Ｄ＝ｆ，２ｆ，４ｆ（ｆ；焦点距離）
だけ離れた位置それぞれにおける信号光の強度を測定し
た結果について説明する。図５は、光バスのシリンドリ
カルレンズ面から出射される信号光の強度の測定方法の
説明図、図６〜図８は、その測定結果を示す図である。

【００３２】図６は、図５において、光バス１１の信号
光入出射部１７の中央部Ｃから信号光を入射した時の、
シリンドリカルレンズ面１６からＤ＝ｆ，２ｆ，４ｆだ
け離れた破線Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ それぞれの位置で受信さ
れる信号光の強度を示すグラフである。グラフの横軸は
信号光を受信した受信位置Ｐを示している。この受信位
置Ｐは、各破線Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ 上の、光バス１１の信
号光入出射部１８の中央部Ｅと対向する位置ａと、各破
線Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ 上の任意の位置との間の距離（ｍ
ｍ）で表わされる。各破線Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ 上の位置ａ
は、受信位置Ｐ＝０（ｍｍ）である。位置ａよりも奥側
の位置をマイナスで示し、位置ａよりも手前側をプラス
で示してある。グラフの縦軸は各受信位置における信号
光の強度を示す。

【００３３】グラフ中に示す一点鎖線，点線，実線は、
それぞれ図５に示す破線Ｌ₁ ，Ｌ₂，Ｌ₃ 上で受信され
た信号光の強度を示しており、一点鎖線，点線，実線そ
れそれで示される信号光の強度は、点線で示される信号
光の強度を基準とした相対値で示している。図６から分
かる通り、破線Ｌ₁ 上で受信された信号光の強度は、受
光位置によるばらつきが大きいが、破線Ｌ₂ ，Ｌ₃ 上で
受信された信号光の強度は、受信位置によるばらつきが
少ないことがわかる。つまり、シリンドリカルレンズ面
から、シリンドリカルレンズ面の焦点距離ｆの２倍以上
の距離離れた位置に、信号光受信素子２４が有する集光
レンズ２６のレンズ面２６ａを配置することにより、受
信位置による信号光の強度のばらつきが抑制されること
がわかる。

【００３４】図７、図８は、図５において、光バス１１
の信号光入出射部１７に入射する信号光の入射位置を変
化させたときの信号光入出射部１８から出射した信号光
の強度を示すグラフである。図７は、シリンドリカルレ
ンズ面１６からＤ＝２ｆだけ離れた位置（図５に示す破
線Ｌ₂ 上）で受信された信号光の強度を示すグラフであ
り、図８はシリンドリカルレンズ面１６からＤ＝４ｆだ
け離れた位置（図５に示す破線Ｌ₃ 上）で受信された信
号光の強度を示すグラフである。

【００３５】図７および図８のグラフ中に示す実線は、
図５に示す、信号光入出射部１７の点Ｃから信号光を入
射したときの各受信位置における信号光の強度を示し、
点線は、信号光入出射部１７の点Ｃから奥側に１０ｍｍ
離れた位置Ｂから信号光を入射したときの各受信位置に
おける信号光の強度を示し、一点鎖線は、信号光入出射
部１７の点Ｃから奥側に２０ｍｍ離れた位置Ａから信号
光を入射したときの各受信位置における信号光の強度を
示す。実線，点線，一点鎖線それぞれで示される信号光
の強度は、実線で示される信号光の強度を基準とした相
対値で示している。

【００３６】図７に示すように破線Ｌ₂ 上で信号光を受
信すると、点Ａから信号光が入射した場合は点Ｂ，Ｃか
ら信号光が入射した場合と比較して信号光の強度はやや
低くなっているものの、点Ａ，Ｂ，Ｃどの位置から信号
光を入射しても、図６に示す、破線Ｌ₁ 上で受信される
信号光の強度よりもばらつきが小さくなっていることが
わかる。また、図８に示すように破線Ｌ₃ 上で信号光を
受信すると、破線Ｌ₂上で信号光を受信した場合（図７
参照）と比較してやや信号光の強度がばらつきがみられ
るものの、点Ａ、Ｂ、Ｃどの位置から信号光を入射して
も、図６に示す、破線Ｌ₁ 上で受信される信号光の強度
よりも、受信位置による信号光の強度のばらつきが小さ
いことがわかる。

【００３７】図６〜図８に示す測定結果から、シリンド
リカルレンズ面１６の焦点距離ｆの２倍以上の距離離れ
た位置に、信号光受信素子２４が有する集光レンズ２６
のレンズ面２６ａを配置することにより、受信位置によ
る信号光の強度のばらつきを抑制できることがわかる。
従って、この実施形態では、集光レンズ２２，２６のレ
ンズ面２２ａ，２６ａが、それぞれ、シリンドリカルレ
ンズ面１４，１６からシリンドリカルレンズ面１４，１
６それぞれの焦点距離ｆの２倍の距離離れた位置に配置
されているが、各シリンドリカルレンズ面１４，１６そ
れぞれから焦点距離ｆの２倍以上の距離離れた位置に、
信号光受信素子２０，２４が有する集光レンズ２２，２
６のレンズ面２２ａ，２６ａを配置することにより、集
光レンズのレンズ面がシリンドリカルレンズ面の配列方
向にずれても、効率よく信号光が受信されることがわか
る。

【００３８】尚、この光バス１１は、光伝送層１２およ
びシリンドリカルレンズ部材１３，１５を別々に作製し
て構成されているが、例えば光伝送層１１の端面をシリ
ンドリカル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部材を一体に形成して光バス
を構成してもよい。また、この実施形態では、光伝送層
１２を一層のみ有する単層の光バス１１と、信号光送信
素子１９，２３と、信号光受信素子２０，２４との組を
一組備えた光伝送システムを採用して信号処理装置を構
成しているが、その光バス１１と、信号光送信素子１
９，２３と、信号光受信素子２０，２４との組を複数組
備え、その光バス１１が、その光バス１１の屈折率より
も低い屈折率を有するクラッド層を間に挟んで複数積層
されてなる光バス積層体を備えた光伝送システムを採用
して信号処理装置を構成してもよい。

【００３９】図９は、その光バス積層体の一例を示す図
である。この光バス積層体５０は、コア層５１、クラッ
ド層５２、および光吸収層５３からなる積層体５４を備
えている。このコア層５１は、図１に示す光バス１１が
備えている光伝送層１２と同一構造を有している。ま
た、クラッド層５２は、そのコア層５１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５２は各コア
層５１の表裏面に形成されている。また、光吸収層５３
（図中に斜線で示された層）は、クラッド層５２から漏
れた信号光を吸収するものであり、その光吸収層５３
と、表裏面にクラッド層５２が形成されたコア層５１と
は交互に積層されている。

【００４０】この積層体５４の双方の端面側には、それ
ぞれ、複数のシリンドリカルレンズ面５５ａ，５６ａが
配列されてなるシリンドリカルレンズ部材５５，５６が
設けられている。このように構成された光バス積層体５
０は、複数のコア層５１が積層されているため、各コア
層５１それぞれについて、信号光送信素子および信号光
受信素子を備える（つまり、コア層５１と、信号光送信
素子と、信号光受信素子との組を複数組備える）と、各
コア層５１を伝播する信号光を効率よくその信号光受信
素子で受信することができるとともに、各コア層５１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。

【００４１】また、この光バス積層体５０はコア層５１
間にクラッド層５２および光吸収層５３を備えているた
め信号光のクロストークが効率よく抑制される。図１０
は、図９とは異なる光バス積層体を示す斜視図である。
この図１０に示す光バス積層体６０の説明にあたって
は、図９に示す光バス積層体５０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９に示す光バス積
層体５０との相違点のみについて説明する。

【００４２】この光バス積層体６０が備えている光吸収
層６１は、その端縁が、コア層５１およびクラッド層５
２よりも突出している。また、この光バス積層体６０
は、図１に示す光バス１１が備えているシリンドリカル
レンズ部材１３，１５と同一構造のシリンドリカルレン
ズ部材６２，６３を備えている。このシリンドリカルレ
ンズ部材６２，６３は、各コア層５１それぞれについ
て、光吸収層６１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。

【００４３】このように、シリンドリカルレンズ部材６
２，６３を、光吸収層６１の突出した部分に配置する
と、シリンドリカルレンズ部材６２，６３に入射した光
が、そのシリンドリカルレンズ部材６２，６３から漏れ
て隣接するシリンドリカルレンズ部材６２，６３に入射
することが防止される。図１１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。この信号処理装置
７０は、図９に示す光バス積層体５０を備えており、こ
の光バス積層体５０はマザーボード７１（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７０は複数の回路基板７６，７７を備えている。各
回路基板７６，７７には、各コア層５１に対応して備え
られた複数の信号光送受信素子７４が搭載されており、
この信号光送受信素子７４は、光バス積層体５０のシリ
ンドリカルレンズ部材５５，５６から信号光を入射する
送信素子と、シリンドリカルレンズ部材５５，５６から
出射した信号光を受信する受信素子とのペアからなる素
子である。この信号光送受信素子７４を構成する受信素
子は、集光レンズおよび受光素子を備えており、シリン
ドリカルレンズ部材５５，５６から出射した信号光は集
光レンズで集光され、その集光された信号光が受光素子
で受信される。また、各回路基板７６，７７には電子回
路７５が搭載されている。この電子回路７５は、信号光
送受信素子７４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、信号光送受信素子７４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７５，７７
は、マザーボード７１上に備えられた基板固定部７３に
より、これら回路基板７６，７７に搭載された信号光送
受信素子７４の送信素子が、それぞれシリンドリカルレ
ンズ部材５５，５６に光学的に結合されるとともに、こ
れら回路基板７６，７７に搭載された信号光送受信素子
７４の受信素子が有する集光レンズのレンズ面が、それ
ぞれ、シリンドリカルレンズ部材５５，５６それぞれの
シリンドリカルレンズ面５５ａ，５６ａ（図９参照）か
ら、シリンドリカルレンズ面５５ａ，５６ａそれぞれの
焦点距離ｆの２倍の距離離れた位置であって、かつシリ
ンドリカルレンズ部材５５，５６に光学的に結合される
状態に固定されている。また、このマザーボード７１に
は、各回路基板７６，７７に搭載された電子回路７５の
動作を制御する制御回路７２が搭載されている。

【００４４】このように構成された信号処理装置７０
は、マザーボード７１に搭載された制御回路７２の指令
により、電子回路７５が信号光送受信素子７４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
電気信号が信号光送受信素子７４で信号光に変換され
る。その信号光は、光バス積層体５０のシリンドリカル
レンズ部材５５（またはシリンドリカルレンズ部材５
６）に入射し一旦焦点を結んで拡散し、コア層５１内部
を伝播して、シリンドリカルレンズ部材５６（またはシ
リンドリカルレンズ部材５５）から出射し一旦焦点を結
んで拡散する。その拡散した信号光は、その信号光を発
光した信号光送受信素子７４が搭載された回路基板とは
別の回路基板に搭載された信号光送受信素子で受光され
て電気信号に変換され信号処理が行なわれる。

【００４５】この信号処理装置７０は、回路基板７６，
７７に搭載された信号光送受信素子７４の受信素子が有
する集光レンズのレンズ面が、それぞれ、シリンドリカ
ルレンズ部材５５，５６それぞれのシリンドリカルレン
ズ面５５ａ，５６ａから、シリンドリカルレンズ面５５
ａ，５６ａそれぞれの焦点距離ｆの２倍の距離離れた位
置に配置される状態に固定されているため、各信号光送
受信素子７４で受信される信号光の強度のばらつきが抑
制される。このため、ダイナミックレンジの広い信号光
を検出する必要がなく、従って、回路基板に、その広い
ダイナミックレンジに適合した回路を搭載することは不
要であり、コストの削減が図られた信号処理装置が得ら
れる。

【００４６】さらに、この信号処理装置７０は、回路基
板７６，７７が、基板固定部７３に固定されると同時
に、その回路基板７６，７７に搭載された信号光送受信
素子７４が光バス積層体５０と光学的に結合されるよう
に固定され、微妙な位置合わせは不要である。尚、この
信号処理装置７０はコア層５１が複数積層された光バス
積層体５０を備えているが、この光バス積層体５０の代
わりに、図１に示すような単層の光バス１１を備えて信
号処理装置を構成してもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号光の利用効率の向上が図られた光伝送システム、お
よびコストの削減が図れた信号処理装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送システムの一実施形態を採用し
て構成された信号処理装置を示す平面図である。

【図２】３つの回路基板のうち、真中に配置された回路
基板に搭載された信号光送信素子が信号光を出射した様
子を示す図である。

【図３】図２に示す破線Ａで囲まれた部分の拡大図であ
る。

【図４】図２に示す３枚の回路基板のうち一番端に配置
された回路基板に搭載された信号光送信素子から送信さ
れた信号光を信号光受信素子が受信する様子を示す図で
ある。

【図５】光バスのシリンドリカルレンズ面から出射され
る信号光の強度の測定方法の説明図である。

【図６】図５において、光バス１１の信号光入出射部１
７の中央部Ｃから信号光を入射した時の、シリンドリカ
ルレンズ面１６からＤ＝ｆ，２ｆ，４ｆだけ離れた直線
Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ それぞれの位置で受信される信号光の
強度を示すグラフである。

【図７】シリンドリカルレンズ面１６からＤ＝２ｆだけ
離れた位置で受信された信号光の強度を示すグラフであ
る。

【図８】シリンドリカルレンズ面１６からＤ＝４ｆだけ
離れた位置で受信された信号光の強度を示すグラフであ
る。

【図９】光伝送システムが備える光バス積層体の一例を
示す図である。

【図１０】図９とは異なる光バス積層体を示す斜視図で
ある。

【図１１】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１２】信号光入射部および信号光出射部を、それぞ
れ互いに反対側の端縁に有する光バスを備えている信号
処理装置の一例を示す概略構成図である。

【図１３】図１２に示す信号処理装置が備えている光バ
スの上面図である。

【図１４】それぞれの端縁に信号光入出射部を有する光
バスを備えている信号処理装置の一例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１１光バス１２光伝送層１３，１５，５５，５６，６２，６３シリンドリカル
レンズ部材１４，１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，５５ａ，５６ａ
シリンドリカルレンズ面１７，１８信号光入出射部１９，２３信号光送信素子２０，２４信号光受信素子２１，２５受光素子２２，２６集光レンズ２２ａ，２６ａレンズ面２７，２８，７６回路基板３１，３２，３３，４１，４２，４３信号光５０，６０光バス積層体５１コア層５２クラッド層５３，６１光吸収層５４積層体７０信号処理装置７１マザーボード７２制御回路７３基板固定部７４信号光送受信素子７５電子回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】双方の端縁に、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部を有し、一方の端縁
から入射した信号光を伝播して該信号光が入射した端縁
とは反対側の端縁から出射するシート状の光バスと、前
記信号光入出射部から信号光を入射する、双方の端縁そ
れぞれに配置された信号光送信体と、前記信号光入出射
部から出射した信号光を入射する信号光入射面を有し該
信号光入射面に入射した信号光を受信する、双方の端縁
それぞれに配置された信号光受信体とを備えた光伝送シ
ステムであって、前記光バスの双方の端縁それぞれが、該端縁に沿って配
列された複数のシリンドリカルレンズ面を有し、前記光
バスの双方の端縁それぞれに対応する、前記信号光受信
体が有する信号光入射面が、対応する端縁から、該端縁
に配列されたシリンドリカルレンズ面の焦点距離の２倍
以上の距離離れた位置に配置されてなることを特徴とす
る光伝送システム。
【請求項２】前記光バスと、前記信号光送信体と、前
記信号光受信体との組を複数組備え、前記光バスが、該
光バスの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド層を
間に挟んで複数層積層されてなることを特徴とする請求
項１記載の光伝送システム。
【請求項３】基体、信号光を送信する信号光送信体および該信号光送信体か
ら送信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面を有し該信号光入射
面に入射した信号光を受信する信号光受信体および該信
号光受信体が受信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双方が搭載された複数の回路基
板、双方の端縁に、信号光の入射と信号光の出射との双方を
担う信号光入出射部を有し、一方の端縁から入射した信
号光を伝播して該信号光が入射した端縁とは反対側の端
縁から出射するシート状の光バスであって、前記双方の
端縁それぞれが、該端縁に沿って配列された複数のシリ
ンドリカルレンズ面を有する光バス、および前記複数の
回路基板それぞれを、該複数の回路基板それぞれに搭載
された前記信号光送信体が前記光バスの信号光入出射部
に光学的に結合されるとともに、該複数の回路基板それ
ぞれに搭載された前記信号光受信体が有する信号光入射
面が前記光バスの端縁から該端縁に配列されたシリンド
リカルレンズ面の焦点距離の２倍以上の距離離れた位置
であって、かつ該光バスの信号光入出射部に光学的に結
合される状態に前記基体上に固定する基板固定部を備え
たことを特徴とする信号処理装置。