JPS61500941A - 光母線を備えた回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光母線を備えた回路装置 技術分野 本発明は回路板上に配列されディジタル母線によって相互に接続される回路を備 えた回路装置に関するものである。

こうした回路装置は例えばディジタル・スイッチング回路といった他のディジタ ル内と同様、データ処理システム、マイクロ・コンピューター等内で使用される 。こうした回路装置においては母線と称する情報伝達チャンネルは中央処理装置 （ＣＰＵ）、ＤＭコントローラーといった能動回路等及び記憶モジュール（ＲＡ Ｍ、ＲＯＭ等）、Ｉ１０モジュール等といった受動回路を接続する。

先兵返玉 先行技術によれば、情報は個々の回路装置内の電気的接続線を介して殆んど専用 的に流電気的に伝えられる。ＣＰｔＪモジュール、記憶モジュール等といったコ ンピューター・モジュールの場合、データ・ワード又はアドレス・ワードの並行 処理が適合されているので情報伝達チャンネル即ち母線は並列印刷導電体システ ムの型式になっており、そのため例えば１６ビツト・ワードをマイクロ・プロセ ッサーで処理する場合は６４本以上のリード線が要求される。

従って、時分割マルチ・プレックス処理が行なわれる場合は、データ・ワードと アドレス・ワードが同じライン本数によって移送されるという点で母線の本数を 削減する試みがなされている。小型のシステムの場合は、母線を直列にデザイン し、２本のライン（データ・ラインとタイミング・ライン）に削減する。然し乍 ら、マルチ・プレックス処理は処理速度が同じでのると仮定すれば、母線信号に 対しバンド幅の増加をもたらすことから、こうしたマルチ・プレックス処理には 制限がある。

プラグ・イン式モジュールの結果的に必要とされる接点装置と同様、印刷導電体 の並列案内から結果的に生ずるコストでは特に次の点を考慮に入れなければなら ない。ディジタル回路装置は硯在では回路板技術で作製されている。構成要素の 配列により生ずる個々の母線のトポロジに鑑み、又、全体のシステムの柔軟性に 鑑み、ラインの均一性と特性上のインピーダンスに関して補償をしなければなら ず、従って、必然的に母線の特性上のインピーダンスに基づく終了に対し補償し なければならない。隣接する印刷導電体に関しての不適切なシールディングの結 果生ずる妨害と影響は必要とされる大部分の母線の場合使用可能なバンド幅に限 界をもたらし、特に高い演算処理を行なうマイクロコンピューターの場合は母線 チャンネルの容困を削減する。

以下に掲げる理由から、例えば、光伝送経路による回路装置内の母線を形成する 接＠線の置換に対しては今日迄何んら考慮が払われていない。スター・カプラー 、リピータ−付きリング・システム又はＴ構造といったガラス繊維に関する今日 迄公知の接続原理は接続可能な回路の個数を始めから制限するか又は信号の移動 回数の増加に起因するデータ出力と応答時間に制限を加える。その上、例えば個 々の回路に対するガラス繊維上に着脱可能なカプリングを受諾できるコストで生 産することができない。

従って、光情報通信の実際の提案内容は今日迄サブ・システムの距離が１０乃至 １００ｍでめった大型のマルチ・プロセッサー・システムの相互接続に限定され ており、回路板上の個々の構成要素の接続にまでは拡張されていない。

水ユ豆二■里丞 本発明の問題点は個々の回路が光母線によって接続できる請求の範囲第１）項の 前文による回路装置を更に発展させることにある。

本発明によれば、この問題点は請求の蛯囲第１）項の特徴部分に与えられた諸特 徴により解決される。本発明によれば、公知の光導体システムは全反射の原理に 基づいてあり、回路装置内の個々の回路の接続には適していないことが認識され た。従って、本発明は個々の回路が配列され、光回路板の形態になっている外側 面にランダムな複素数反射率を有する境界材料、即ち吸収性の高い境界材料が適 用されるような回路板を提供する。こうした境界材料は公知の光導体システムと 関連して考察されていない。

然し乍ら、本発明によれば、特定の角度条件等を尊重する必要がないことから、 こうした境界材料での光の導入導出、即ち通信用に慣用的に利用される範囲であ る近紫外線から赤外線の範囲の電磁波が極めて簡単な様式で可能であることも認 識されている。虚数部分の数値が好適には実数部分の数値より大きくなっている 複素数反射率の結果、反射は全ての入射角度の下で外側面において可能である。

これによって請求の範囲第１）項に記載した光回路板に回路を簡単に結合できる 。結合目的のためには電気−光及び光−電気変換素子のみが要求される。境界材 料内の結合窓にこれらが配列される。

当然、データ信号とアドレス信号の双方若しくは一方の並行伝送が光母線上で可 能である。平行に送信された情報の個々のビットの間の差は例えば適当な変調又 は異なる波長（色分離）により構成可能であり、その場合、平行なデータ・ワー ドの名「点」は既に組合っている電気−光及び光−電気変換゛素子を有している 。

本発明による光母線を備えた回路装置の特別に簡単な構造は請求の範囲第２）項 に従って得られ、その場合、光母線上での情報伝送は直線的様式にて行なわれビ ードの場合、５００乃至大略６００ｍビット／秒の線状伝送速度が得られる。本 発明による光回路板は数９ビット／秒以上の伝送割合を可能にするので現在の慣 用的な伝送速度を線状伝送で連成することができるだけでなく、実際、伝送速度 を相当早めることができる。

請求の範囲第３）項は境界材料内の切欠き内に電気−光及び光−電気変換素子が 設置される個々の回路の特に簡単な接続について述べている。請求の範囲第４） 項乃至第１６）項に記載された装置の場合、接続度合、即ち光の接続及び切り離 しの効率を請求の範囲第３）項にて特徴付けられた簡単な構造と比較して著しく 増加させることができる。

板で構成されたコンピューター内の個々の回路板への接続を可能にし又は端末装 置に対する光母繰内で得ることができる高伝送速度に適合する。

請求の範囲第１３）項はガラス繊維ケーブルの簡単で廉価な接続について請求し ている。

個々の回路の動作に要求される電気エネルギーを光母線を通じて伝送できること は当然である。特（、大型の回路板又はエネルギー消費量の高い回路の場合は個 々の回路に電気エネルギーを供給できる光回路板上に導電体を設けることが一層 容易であるｉこれらの導電片体は回路内で発生する消耗する熱をなくすため付加 的に使用できる。

光回路板肉で信号の入出力用に使用される異なる変　。

換素子は分離した構成要素として構成可能であり、この要素上には例えば標準的 なケーシング内の市販されている集積回路を実装でき、例えば変換器は「ＩＣベ ース」内に集積できる。然し乍ら、好適実施態様の場合、変換器は例えばＩＣケ ーシング内に集積され又はＣＰＵの回路等といった集積回路が形成される（請求 の範囲第１６）項及び第１７）項参照）シリコン・つニーバーの背後にて構成さ れる。

本発明による光回路板の構造により連成される光の簡単な接続と切り離しによっ て回路を着脱自在に光回路板に取り付けることが相当の出費を伴わずにできる。

その結果、又、直線的に信号伝送を通じて異なる回路に対する標準化された光回 路板を使用し、異なる回路が個々の「プラグ差込み点」上に実装されることが可 能となる。

図面の簡単な説明 本発明につき非限定的な寅馳悪様と添付図面を参照しながら以後一層詳細に説明 する。

第１図は本発明による光母線を備えた回路装置を模式的に示す。

第２図は第１図の詳細図でおる。

第３図は光母線による信号伝送のパルス／時間図である。

第４ａ図は光−電気及び電気−光変換束子の簡単な接続を示す。

第４ｂ図乃至第４ｅ図は良好な光伝送効率をもたらす輻射特性を示す。

第５ａ図乃至第５ｄ図は第４ｂ図及び第４Ｃ図による輻射特性を実現できる実施 態様を示す。

第６ａ図乃至第６Ｃ図は光回路板がセグメント化されている本発明による回路の 実施態様を示す。

第７ａ図乃至第７ｂ図はガラス繊維を本発明による光回路板に接続する状態を示 す。

工及皿り叉呈方迭 第１図は本発明による回路装置の実施態様を示し、回路７は回路板１上に配列さ れ、当該回路板は反射率ｎ１を有する光回路板で構成され、当該光回路板はその いずれか一方の側が材料２（以後材料と称する）で被覆され、当該材料はランダ ムな複素数反射率ｎ２＝ｎ２　（１−ｊｋ）を有し、ここで実数部分ｎ２は好適 には光回路板１の反射率ｎ１より小さいことが好ましい。

境界材料２は切欠き３を有し、当該切欠きは結合窓として電気−光変換器４と光 −電気変換器５によって光回路板に対して相対的な光信号の入出力を可能にする 。

個々の変換器４及び５は各々の場合に回路７の構成要素で市り、当該回路は又、 商業的に入手可能なくは械的な）回路６、例えばＣＰＵ及び電気エネルギー源に 対するリード線８を有する。電気エネルギーは広い導電片体９により供給可能で あり、導電片体は境界材料２に適用され又は金属性境界材料が使用される場合光 回路板１は例えば光ガラス又は光の目的上慣用的に使用されるプラスチック材料 、例えばＣＲ３９の商標の下に市販されている材料を含むことができる。光はア ルミニウムの０．５μｍの被膜を含むことができ、安定性上の理由から当該被膜 には５μｍの銅の被膜が与えられる。

本発明の好適実施態様においては、境界材料２の吸回路板１内に案内可能である 。境界材料２内の反射はこの場合、基本的には極性方向と入射角の関数として無 効であるが、光のブロッキングは光回路板１の材料の制限された吸収の場合は低 いので、材料２（例えばＡＱ、ＡＩ、ＣＬＪの如き金属）の境界面、使用される 光線の波長及び光回路板１の厚ざｄを適当に選択することによって何んら困難を 伴なわずに例えば１００×１６０ｍのいわゆるヨーロッパ仮寸法迄回路板を置換 できる。従って、パラメーターの選択の関数として２Ｍと４８の間の最適の板厚 が光信号パルス・エネルギーに対して得られ、即ち、使用される光の波長と比較 した場合、大きい板厚ｄが得られる。こうした厚さを有する光回路板１は又、適 当な機械的安定性を有してるので、この回路板は付加的な支持機構を持たずに装 置内に導入可能である。

電気−光変換器４はランダム変換器、例えば光を通信用に使用される波長範囲、 即ち近紫外線から赤外線迄の範囲で供給する発光ダイオード（ＬＥ’Ｄ）、半導 体レーザー等で構成できる。これに対応して光−電気変換器５はこうした光の信 号を電気信号に変換できるランダム変換器にすることができる。例えば、光−電 気変換器５はコスト上の理由から平面状ダイオードが好ましい市販されているフ ォト・ダイオードで構成できる。

変換器４及び５は好適には回路６及び端子８と共に共通ハウジング内に集積され るが、変換器、おそらくは並列−直列変換器に対し別々のハウジングを使用しか くして前記ハウジング上で例えば機能モジュールとして作用する商用チップを実 装できることも当然である。

バーが相互に通信する場合、個々の切欠き３即ち結合窓はこれらが往復動的に相 互に陰にならないような様式で配列され、即ち２個の結合窓の間にてランダムに 延在する接合ライン上に第３の結合窓が存在せず、これが片側又は両側の結合窓 配列の両方に適用する。

第２図は第１図に模式的に表わされた本発明による回路装置の詳細部分を示す。

第２図に示された構造は特に母線構造に対し能動的及び受動的サブスクライバ− １例えば、ＤＩＮ６６２６４によるものを基準にした特異点を使用できる。回路 ＩＣ，例えば、データ母線とアドレス母線に対する平行＠造を備えたＣＰＵとは 別に能動母線サブスクライバ−１１は並列−直列コンバーター’１６　（ＰＳＵ ）、送信増幅器１９及び信号走査回路１１を有する受信増幅器２０を有している 。

その伯、前記母線サブスクライバ−は送信タイミング２４に対するタイミング発 生器１２を有し、これは固定分割割合１／ｎを有するタイミング分割器（カウン ター）２３によってプロセッサー・システム・タイミング１４を発生する。クロ ック発生器１２も信号走査器１１に対し走査インターバルを供給する。並列−直 列コンバーター１６は内部レジスター内に得られた並行データ・ワードを直列信 号に変換し、又、送信に続く再変換を行なう。

受動母線サブスクライバ−２２の場合は乱数は能動サブスクライバ−のアドレス 可能性の範囲内で接続可能であり、これは例えば、内部構成要素としてランダム ・アクセス・メモリー１８を含み、再び受信増幅器２０、送信増幅器１９を含み 、内部並列母線１５により表わされた内部並列構造の場合、並列−直列コンバー ター１６も要求される。送信中の同期はシステム・タイミングを送信信号から回 復させるタイミング回復回路１３により確実にされる。並列−直列コンバータ〒 １６は又、能動構成要素の使用前に電気的に又は他の方法で、プログラムを汲ま なければならないアドレス情報を含む。

第３図は本発明による光母線上での直列送信のパルス／時間図を示す。

マイクロ・プロセッサー母線信号の直列送信に対しては現在使用されている並列 母線が構造を広範囲に変えており、強力に特定のプロセッサー構造に限定されて いることから全体的に有用な送信プロトコルを与えることができない。従って、 例えば、プロセッサーＭ６８００及びＭ２ＳＯ４（両方共に米国、モトローラ社 製）及びＲ６５０２及び関係あるプロセッサー（米国のＭＯＳ、ロックウェル、 ＧＴＥ等）を含むマイクロ・プロセッサー母線ファミリーに対して実現された、 以後説明する直列母線プロトコルを直列同期マイクロ・プロセッサー母線システ ムに対する可能に実現できる事例として検討しなければならない。非同期直列母 線システムは同様の様式で前記母線システムから得ることができる。

直列送信に対し共通の期限時間３１から“ＰＬＬカウンター読取り３７により表 わされる７２個の部分サイクルに副分割され、残りの時間Ｔ　ＲＷに続く信号０ １及び０２を有する第３図による同期卵重なり２相タイミング・システム４０を 基にして方向性信号Ｒ／Ｗがサイクルに対しては論理をＯにする。

滞在時間ＴＡｄに有効なアドレス・ワード４３が並行アドレス母線に通用される ので、アドレス・プレピット（ＡＶＰ＞３８から始まり、直列母線信号４６の送 信がこの時点で最も早く始めることが出来る。この例に対し制御信号Ｒ／Ｗ４９ はアドレス移送５０内に含まれ、この移送はアドレス・ポストビット（ＡＮＢ） ５１で終り、いわゆる移送時間窓を占める。制御信号とアドレス信号の移送と併 せて能動母線サブスクライバ−としてプロセッサーは作動する母線サイクルに対 ライバーはこの目的の為設けられたＨ！５，１１，１３．１６．２０で、これら の信号を受信しそれらを評価しなければならず、問題のサブスクライバ−は次の データ伝送の準備をしなければならない。

作動が正しい場合の母線サイクルの第２相内でプロセッサーは滞在時間ＴＤＳに 続き利用出来るデータ信号４を作成しなければならない。これはデータ・プレピ ット５２とデータ５３から始って別の移送時間窓に順次移送される。問題の受動 母線サブスクライバ−はこれを受取り、次に１６の箇所で並列形態に再変換しそ の機能メモリー（ＲＡＭ）に対応させ、更に処理しく例えばザフ・プロセッサー ）又は他の作動装置（Ｉ−〇素子）に供給しなければならない。

読取り動作の場合、問題の能動母線サブスクライバ−は直列データ・ワード５３ をプロセッサーに移送しアクセス時間ＴＺＰに続き、アドレス移送の終了に続き 再度データ・プレピット５２で開始しなければならない。この移送サイクルは他 の母線サブスクライバ−によるコード・ロギングを容易にする正しい作動の場合 と同じ様式で生ずることが好ましい。

第４ａ図は光送信器（電気−光変換器素子）としてＬＥＤ４に対する光結合装置 の可能な設計を拡大型式にて示す。好適には反射係数ｎ３−ｎｌを有する透明材 料（例えば固定接続に対する接着剤又は着脱可能な繊続に対する液体）を含む結 合中間層２７によって反射係数ｎ４−ｎｌを有する固定の透明材料２８（例え　 。

ば合成樹脂）内に埋設された平面状ＬＥＤは結合窓３に配列されるので、出口面 は活性帯域２９内に発生されるフォトンの光導体１内の入力を可能にする。

反銅率ｎ１−ｎ３＝ｎ４の選択によって結合が例えば傾斜に対して重要でなく、 関係ある境界面に送信ロスがないことが確実になる。現在利用可能な急速変換器 はその物理的構造を基にして、ガラス繊維光波導体に適合する小さい能動面３０ を有する平面状輻射体又は平面状受信器（ランパルチアン特性）として主として 最適化される。

然し乍ら、ランパルチアン輻射体と同じ様式で動作する光送信器は光回路板の条 件に特に適合していないが、その理由は部分的な固体角度の下で照射され信号伝 達に最も重要な貢献をなす放射エネルギーの割合が照射光エネルギーの合計量と 比較して比較的小さいことによる。

にあける送信速度を制限する有用な信号のベース・ババルス・ストレッチングは 境界材料２上の反射係数を、即ち劣る反射特性を有する材料を、選択することで 減少させることにより対抗できる。そのプロセスは小さい光回路板（縁部の長さ が約’ｌ０ｃｔｘｔまで）に対して成功裡に使用可能であるが、これにより大き い光回路板の場合は付加的なダンピングが顕著であり、送信器と受信器の間の距 離が大きい場合は結合度合を更に劣化させることになる。

然し乍ら、エミッター・ダイオードの出口面３０をに発生される輻射エネルギー の少なくとも１０＠以上を結合することができる。然し乍ら、特定化されていな い放射方向の結果、これはパルス・ストレッチング問題の解決にはならない。

回転の点で対称的様式にて且つ狭い固体角度範囲における放射エネルギーの大部 分を放射し、信号伝送に対し好適の方向に対応する方向性放射体によって別の改 善をなすことができる。バイエルストラツセ球体（ｗｅ　１ｅｒｓｔｒａｓｓ− ｓｐｈｅｒｅ＞をＷにして当該輻射体は第４ｂ図に従ってバイエルストラツセ半 球体３２として作成可能でおり、外側半径ｒ１は埋設材料（必要に応じてｎａ　 ＝ｒｌｌ　：’１．５．　、１．８＞に対するエミッター材料の反射率（ＧａＡ ＩＡｓ：Ｎｓ　＝３．６）と同じ様式で虚数の内側半径ｒ２に対して相対的に作 用する。

必要とされる非球面がＩ　Ｉ　Ｉ−Ｖ族の化合物に対し当技術の現在利用可能な 状態を使って受諾可能な費用にて作り出せないという事実とは全く別にエミッタ ーの指向性作用は又、埋設材料の反射率における可能な変動に極めて高く依存す ることになろう。

この欠点は関係があり且つパイスストラツセ半球体より製造が結果的に一段と簡 単な部分固定角度に対し半球輻射体３３（第４Ｃ図）又は球状輻射体の輻射特性 に比肩し得る輻射特性のみを有する輻射体を使用する場合に無くすことが出来る 。後者と同じビーム焦点合せを達成する目的上、第４Ｃ図の輻射体３３には回転 対称光学系２５．３７を設けなければならず、これらの光学系はバイエルストラ ツセ球状レンズの構造上の原理を基に活性放射体面３８を区画する想像上の内側 曲線３４に対するレンズ３５の外側曲率半径の比率を選択することによって輻射 体３３の内部３８の円の球面収差無し像を可能に出来る。半径の比率は好適には ガラス又はプラスチック製の本体３５及び３６の反射率比ｎｔ／ｎ６と同じにさ れる。本体３６の外側面３７が曲率中心が球面収差無しに作像された活性輻射＠ １ａ３８の＊際の像上に位置付けられるような様式で形状が定められる場合、第 ４Ｃ図の装置は又、周わりの材料が均質で且つ等方性であることを条件に等該層 わりの材料の反射率に無関係でめるという利点を有している。

発信器又は受信器の材料の反射率と出来るだけ近い値になった極めて高い反射率 を光回路板１の材料が有する場合は光経路の著しい影響を伴わずに結合度合に対 する改善も得ることが出来る。然し乍ら、高い反射率（ｎ＞２＞を有するガラス 又は透明プラスチックは一般に極めて高価であり、しばしば比較的高い内部伝達 係数を有している。第４ｄ図に従って結合窓の周わりの領域のみが高い反射率を 有する材料２７で作成され、一方、残りの伝送媒体が低い反射率を有する場合は 結合因子に対し比例し得る改善も達成することが出来る。

製造中に問題の箇所においては高い反射率を有する材料２７で引続き充填される 切欠きを設けることが出来る。結果的に生ずるインターフェイスが光線に対し直 角に配列され、即ちエミッターの小さい活性輻射面２９の場合に半球面を形成す れば光経路の影響が避けられる。抗反射中間コーティングを間に設けることに光 回路板を境界材料２でコーティングし結合窓３を形成した後、半流動液が結合窓 を通じて連続反射率構成を有する拡散レンズ５４が得られる様式にて回路板１内 に侵入すれば他の実現の可能性が得られる。

拡散レンズの生産に関連してに、イガ、Ｓ、ミサワ、Ｍ、オイカワによる光通信 に関する第９回ヨーロッパ会１（１９Ｂ４年９月、シュタット〉での論文「平面 状マイクロ・レンズ列の使用による積層平面光学系」の議事録第３０項を参照す る。反射率の勾配が直角の定角軌道の方向に向けられる場合は再び光経路の茗し い影響があることはない。

然し乍ら、第４ｅ図に従って（エミッターの場合にあける）放射される光線の優 勢な部分が浅い角度を以つて境界面２に当たるような様式で光の経路が影響を受 Ｌ＝ｔ、コレが結合因子の改善と伝送チャンネルのパルス応答の分散低減化の両 方をもたらす場合はレンズ５５は結合窓３に６いて回転対称トロイド状に設計さ れるものとする。前述した２つのプロセスによれば、これらのレンズは２種類の 均質な材料を使って且つ拡散プロセスに従い適当な環状拡散マスクを使用して製 造出来る。

前掲の考察内容は受光器に対し同様の様式で適用するが、本例の場合充分に高い 外部定最効率を有する高速で面積の広いＰＩＮフォト・ダイオードが面技術にお いても存在する。

方向性光送信器を使用することが可能であるか又は他の結合補助装置即ち例えば 方向性作用に影響を与える結合コーン３１が利用可能な場合は、相対的な反射率 の差ｎｌ　、ｎ２から生ずる境界部分の入射角度が光送信器の主要輻射角より小 さければ実数値の反射率ｎることも可能である。本例に対し、送信された光の固 体角度選択の結果、インターフェイス部分には実質的にパルスのストレッチング がなく、送信器−受信器のとからパルス・エネルギーは大略その距離に比例して 合せは大型の光回路板の場合に使用するのが好ましい。

高集積回路の半導体チップは半導体技術において優先的に製造されており、片側 のみで使用されている。

光母線システム内で使用される場合、例えば面積の広いＰＩＮフォト・ダイオー ドの形態になった送信器をチップの裏側に形成することによって当該裏側を使用 することは明らかである。高集積技術が直接半導体（ＩＩＩ−Ｖ族化合物）に対 しても利用できる場合は共通の半導体チップ上に光−電気変換器（例えば、ＬＥ Ｄとフォト・ダイオード）の両方を形成できる。これらの変換器を光回路板から 遠方のチップの底部側とチップの上部の残りの回路部品の上に実装することは明 らかである。

第５ａ図ないし第５ｂ図は特別のレンズ形状を使用することによって結合度合を 改善する各々異なった可能性を示している。

第５ａ図ないし第５Ｃ図は円筒状レンズ６０を使用することによって結合度合が どの程度改善できるかのば拡散過程に従って生産される円筒状レンズ６０による 実現の可能性について示している。生産に引続き、これら２つの半体は組合され て固体シリンダーを形成するので、分離点６１が存在している。

第５図す図に従って母線サブスクライバ−４又は５（図示せず）が光回路板１の 上部に反射＠６２によって設置されれば光は再び元の進行方向に反射されるので 、こうした分離点における欠点を無くすことが出来る。従って、鏡面がレンズの 中心線に設けられれば円筒レンズ６０は単にハーフ・レンズとして設計されるこ とが必要である。「光回路板１内の」観察者は最終的なエミッター４′が母線セ グメントの端面上にあったと考える。

第５図は結合窓と１平面内での焦点合せのみを行なう円筒状ハーフ・レンズを備 えた回路板セグメントの３次元表示を示す。これらのレンズは拡散レンズ、固体 レンズ又はフレイネル・レンズとして鏡面内に設けることが出来る。光変換器に 対して特定の波長が使用される場合はホログラフ鏡レンズを使用することも出来 るが、このレンズの製造は現時点では短い波長に対し極めて高価でおる。

第５ｄ図は輻射エネルギーの分布を受信器面の上に光構成要素が位置付けである 平面内に焦点合せざぜる光回路板セグメント１に関連おる可能性を示す。この呈 示された実施態様においては、３つの母線サブスクライバ−が利用されているの で、各エミッターに対しては輻射される光の強度が３個の部分固体角度に副分割 され、受信器ベース上に焦点合せされた形態で向けられる。

然し乍ら、所望のエネルギー副分割を実行するには非対称的なレンズ・ブロック ６５が必要である。第５ｄ図の側面図は平面状母線サブスクライバ−の装置に対 し鏡が傾射している回路板セグメントを示す。これは物理的（固体レンズと拡散 レンズ）の場合、軸方向に対称的なレンズ装置を必要とする。然し乍ら、フレイ ネル・レンズ又はホログラフ・レンズを使用することにより他の各種形状を得る ことが出来るので、本実１ｇ様の場合はこうしたレンズ形状を好んで使用してい る。従って、プラスチックは特に容易に成型出来ることから、光回路板１に対す る材料としてプラスチックが特に適している。

第６ａ図ないし第６Ｃ図は光回路板１が多数のセグメント５６．５７等に副分割 される本発明による光母線を備えた口髭装置の別の実施態様を示す。個々の母線 システムは不透明な仕切り６０によって光学的に相互に絶縁されているので当該 システムは相互に完全に独立して機能出来る。母線サブスクライバ−５９は第１ 図及び第２図の如く設計しである。２個の結合窓３を各々の場合に備えている特 別の母線サブスクライバ−（母線イクステンダー）５８は隣接する２個の母線セ グメントの間の信号接続を行なう。従って、これらの母線サブスクライバ−は導 入される集積回路６により制御しなければならない２個のエミッター、受信器の 組合せ４，５を備えている。部分的な母線システムは階層的に組織化可能である ので、特定のイクステンダー５７のみが残りの部分母＠５６との相互の通信を可 能にする。隣接する全ての部分母線が母線イクステンダー・サブスクライバ−５ ８によって相互に接続されれば、階層が等しい組織を連成出来る。

スイッチング目的に送信システムが使用される場合は、接続経路の選択に対し内 部回路が設計しである母線イクステンダー・サブスクライバ−のみが使用される ことが好ましい。

分離点（第６Ｃ図）が６２の個所における傾斜角度＝４５°にて設計され、分離 面がアルミニウム処理されれば、光結合因子に対する改善を連成することが出来 る。次に、発光器４と又、受光器５が次に他の母線サブスクライバ−の受光器又 は発光器の結合因子が最適値になるよう鏡傾斜面を介して中心に配列される。

母線イクステンダーのみが使用される場合は、非傾斜面６３のアルミニウム処理 は不用である。第４ａ図ないし第４ｅ図による付加的なレンズを使って結合因子 を更に改善することが出来る。

第７ａ図と第７ｂ図は本発明による光回路板１にガラス繊維を接続することを示 す。この接続はガラス繊維７１による遠方の接続点と端末サブスクライバ−への 開運を可能にする。こうした連結は反射コーティング７４と同様、拡散レンズ７ ２．７３によっても容易に得ることが出来る。受光器５と発光器４を有する特別 の母線サブスクライバ−７によって光回路板１と光母線及び特別の結合部片７５ の間の接続を生じることが出来る。第７ａ図は母線サブスクライバ−７の発光器 −受光器モジュールにおける横方向接続を示し、第７ｂ図はその前方接続を示す 。拡散レンズは球状レンズとして設計され、これらのレンズは分離コーティング ７６を有する２個の部分レンズとして作成が可能である。

直列母線伝送の＠格は並列母線のアクセス時間ＴＤＬ−最大（Ｔ、Ｄ、ＴＲＷ） と比較して短縮されたアクセス時間ＤＺＰを通じて得られるが、これは伝送時間 を増加させ、それに応じて伝送サイクルの７２単位以上への細分割化により増加 させることが出来る。然し乍ら、当技術における現状においては、内部の並列接 続された能動型の部分的構成要素（例えばＲＡ　Ｍ　）に対し大略２００ｎｓの アクセス時間が残るような様式で１０００ｎＳの母線サイクル持続時間Ｔｚ及び ７２ｍビット／秒の直列伝送割合、大略２００ＴＴＬゲート機能に対しＰＳＵ１ ６を作成することは簡単である。現在のプロセッサーのゲート（Ｉｉｉｌ数と比 較して、この直列伝送にかかる付加的な費用は極めて僅かである。

プロセッサー構造の僅かの変更により慣用的な並列接続にされた母線ドライバー 論理が集積回路内の対応するＰＳＵ部分システム１６と置換される場合は特に能 動型母線サブスクライバ−に対し大量のアクセス時間が残るようアドレス信号と 制御信号に対する滞在時間を作成することができる◎ 本発明の光母線の慣用的な回路板技術と比較した場合の利点は以下に示す通りで ある。

１、接点装置に対し銅及び金の如き価値の高い原材料を使用せず、又はその必要 性を相当削減し且つ光回路板に対し例えばアルミニウム（印刷導体／冷却、アル ミニウム処理）、ガラス又はプラスチックといった廉価な原材料を使用すること により材料コストを徹底的に削減出来る。

２、各々の場合に新しいコンピューター構造に対し新しい回路板のレイアウトを 作る必要がなく、代わりに特定個数の接続点に対し単一の接続窓の配列を作り出 すことが単に必要となる。

３、Ｎ気的接点装置を実質的に無くすことによって構成頁、素の更に密度の高い 実装が可能である。

４、現在利用可能な発光器（ＬＥＤ）に対し３ないし５％の更に低い外部定量効 率の場合でもコンピューター構成要素のワード幅の増加に伴い光伝送方法の使用 で母線ドライバー論理系子の範囲にあけるエネルギー分散を低減化させる。

５、外部信号印刷導体がないことから、交互に変動する電磁場を通じてこの導体 に電圧が発生することがない。依然残存しているチップ印刷導体の短い部品長さ が原因で過当なチップのレイアウトにより相当補償することも可能な誘電電流は 極めて僅かしか存在しないｄこのため環境的に困難な状態下でもコンピューター の構成要素の動作信頼性が高められる。

６、結合点に母線サブスクライバ−に関するプラグ・イン式ソケットと着脱自在 の結合中間層が装備されていれば、例えば、コンピューター・システムは回路板 に対し引続き相対的に再構成化を行なうことができる。

旦ル」但 補正Ｓの写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６０年９月 ９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １〉回路板上に配列され、ディジタル母線によって相互に接続される回路を備え た回路装置において、回路板が光回路板（１）であり、その外側面にランダムな 複素数反射率を有する境界材料（２）が適用され、光の導入導出のため結合窓（ ３）が当該回路板に設けられること及び各回路（７）が少なくとも１個の電気一 光変換器素子（４）を有し、その光が結合窓（３）によって光回路板（１）内に 導入可能であり、結合窓（３）によって光回路板からの光を受光する少なくとも １個の光一電気変換素子（５）を有し、又、特定の回路（７）により送信される 信号を母線を通じて雲気一光変換素子又は素子に適用しかつ特定の回路にアドレ スされ光一電気変換素子（５）から受信される信号を回路に適用する変換回路（ １６，１９，２０）を有することを特徴とする回路装置。 ２）各回路（７）が各々の場合において１つの電気一光変換器素子と１つの光一 電気変換器素子のみを有すること及び変換回路（１６，１９，２０）が特定の回 路（７）により母線を通じて伝送すべきかつ電気一光変換器素子への適用前に並 列形態で呈示するデータを直列信号に変換し光一電気変換器素子から受信された 直列信号を並列形態のデータに再変換することを特徴とする請求の範囲第１）項 に記載の回路装置。 ３）光回路板（１）が平面状板であること及び電気一光変換器素子と光一電気変 換器素子（４，５）が平面状ダイオードであり、当該ダイオードが境界材料内に 設けられて結合窓（３）を形成する切欠き内に実装されるようにしたことを特徴 とする請求の範囲第１）項又は同第２）項に記載の回路装置。 ４）平面状ダイオードが透明材料内に埋設され当該材料の反射率（ｎ２）が光回 路板の反射率（ｎ１）と等しくなっていることを特徴とする請求の範囲第３）項 に記載の回路装置。 ５）光の導入導出の効率を改善するため特定の結合窓（３）から遠方にある光回 路板（１）の側部に埋設コーティングと反射コーティングの双方若しくは一方が 設けてあることを特徴とする請求の範囲第３）項又は同第４）項いずれかに記載 の回路。 ６）光の導入導出の効率を改善するため円錐状領域（３１）が特定の結合窓（３ ）に面する光回路板（１）の側部に設けられ、当該窓の実数値反射率（ｎ′２） が光回路板の反射率（ｎ１）より小さくなっていることを特徴とする請求の範囲 第３）項又は第４）項のいずれかに記載の回路装置。 ７）結合窓の下側に光回路板の反射率とは異なる反射率を有する領域が設けられ 、当該領域の境界部分が導入導出される光の焦点合せをすることを特徴とする請 求の範囲第１）項ないし第４）項のいずれかの項に記載の回路装置。 ８）拡散レンズが当該領域を形成することを特徴とする請求の範囲第１１）項に 記載の回路装置。 ９）当該領域がフレイネル・レンズによって形成されることを特徴とする請求の 範囲第７）項に記載の回路。 １０）当該領域がホログラフ・レンズにより形成されることを特徴とする請求の 範囲第７）項に記載の回路装置。 １１）当該領域の境界面が全体的に導入口が特定の方向にて焦点合せされるよう な様式で全体的に非球面になっていることを特徴とする請求の範囲第７）項ない し同第１０）項のいずれかの項に記載の回路装置。 １２）光回路板を他の光回路板、端末装置等に接続するマルチ・モードガラス繊 維ケーブルが備えられることを特徴とする請求の範囲第１）項ないし同第１１） 項のいずれかの項に記載の回路装置。 １３）ガラス繊維ケーブルを接続するため少なくとも２個の光一電気変換器と電 気一光変換器の対を有する接続素子が使用され、当該一方の変換器対を結合窓上 に実装でき、他方の変換器対がガラス繊維と組合っていることを特徴とする請求 の範囲第１２）項に記載の回路装置。 １４）個々の回路に電気エネルギーを供給するため光回路板上に導電体（９）が 実装してあることを特徴とする請求の範囲第１）項ないし同第１３）項のいずれ かの項に記載の回路。 １５）回路の分散する熱が導電体（９）によって無くすことができることを特徴 とする請求の範囲第１）項ないし同第１４）項のいずれかの項に記載の回路装置 。 １６）変換回路と同様、電気一光変換器と光一電気変換器が回路のケーシング内 に集積されることを特徴とする請求の範囲第１）項ないし第１５）項のいずれか の項に記載の回路装置。 １７）電気一光変換器と光一電気変換器が回路チップの裏側に位置付けられるこ とを特徴とする請求の範囲第１６）項に記載の回路装置。 １８）機械的設置支持装置によって回路の除去と相互交換を可能にすることを特 徴とする請求の範囲第１７）項に記載の回路。