JP2001147351A

JP2001147351A - 光バス回路基板

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Publication number: JP2001147351A
Application number: JP2000170491A
Authority: JP
Inventors: Junji Okada; 純二岡田; Shinya Kyozuka; 信也経塚
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-05-29
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: JP3988357B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率及び分岐均一性が高い光バス回
路基板を提供する。【解決手段】電子回路基板204からの電気信号は、電
気・光変換回路40で光信号に変換され、レーザダイオー
ド414から光信号が発生し、発生した光信号は、透光性
媒体51の端面に入射される。入射された光信号は、透光
性媒体51内で全反射伝播を繰り返し、透光性媒体51の他
方の端面より出射されフォトダイオード611〜618で受光
される。受光された光信号は、光・電気変換回路60で電
気信号に変換され、各電子回路基板201〜208に伝送され
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、光バス回路基板に
係り、より詳しくは、複数の電子回路基板の何れかによ
り出力される電気信号を、該複数の電子回路基板に入力
する光バス回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、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
が増大する為、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計
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(EMI:Electromagn
etic Interference)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】この様な問題を解決し並列バスの動作速度
の向上を計る為に、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,回路実装
学術講演大会 15C01,p.201〜202やH.Tomimuro et al,
IEEE Tokyo Section Denshi Tokyo, No.33, p.81〜86(1
994)に記載されている様に、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
ネクション技術において、発光又は受光素子が搭載され
た回路基板間の光データ伝送方式として、特開平2-4104
2号では、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
基板から送られた光信号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光信号を送るというよ
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すべての回路基板間に伝達され
る。この為、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、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
合を用いている為、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
より光信号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。

【０００５】特開昭61-196210号公報では、発光又は受
光素子が搭載された回路基板間を光学的に結合するた
め、透明な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データ伝送を行う方式
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点にしか接続できないために、電気バ
スの様に全ての回路ボード間を網羅して接続することが
できない。

【０００６】また、従来の専用回路基板（電子基板）を
コネクタを介して光バス回路基板に接続する方式が提案
されている。特開平8-166842号公報では、専用回路（電
子基板）からの出力電気信号を光信号に変換する複数の
光送信回路と、光信号を専用回路への入力電気信号に変
換する複数の光受信回路と、複数の光送信回路と光受信
回路との間を結ぶ光伝送回路網とを一体化した基板上に
設けたことを特徴とすることが開示されている。特開平
8-166842号公報には、光伝送回路網は、光スターカプ
ラ、光ファイバ、入出力端子及び光増幅器で構成するこ
とが開示されている。特開平10-135911号公報には、複
数の回路基板（電子基板）を電気コネクタを介して、電
気・光変換回路と電気・光変換回路からの信号を分配す
る分配器と、分配された光信号を電気信号に変換する光
・電気変換回路を備えた光信号分配回路基板が提案され
ている。特開平10-135911号に示す光信号分配回路基板
においては、光分配器と電気・光変換回路又は光・電気
変換回路間を光信号分配回路基板に埋め込まれた光導波
体で接続されたことを特徴としており、光分配器として
光スターカプラ、光導波体として光ファイバ芯線又は有
機光導波路を用いている。

【０００７】現在、市販されている8入力、8出力の光ス
ターカプラは、142mm×24mm×13mm(L×W×H)程度とサイ
ズが大きく、過剰損失及び分岐比（最大挿入損失−最小
挿入損失）は、それぞれ3dB、2.5dB程度と光スターカプ
ラでの損失も大きく分岐均一性も悪い。また光伝送路と
して光ファイバを用いている為、光ファイバの結線、光
ファイバの配線等回路基板が大型化する場合がある。ま
た、通常バス伝送においては、伝送速度を上げる為に複
数ビットからなる並列信号が伝送される。従って、並列
処理を行う場合、上述した光スターカプラと光ファイバ
を用いた光伝送回路基板は、複数必要となり、光伝送回
路基板を含め装置が大型化するという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、光の利用効率を向上させることの可能な光バス回
路基板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】上記目的達成のため請求
項１記載の発明は、複数の電子回路基板各々に対応して
設けられた複数の電気コネクタと、前記複数の電気コネ
クタを介して入力される電気信号を光信号に変換する電
気・光変換回路と、前記光信号が直接入射される所定領
域を有すると共に、前記光信号を、前記所定領域より大
きい領域に向かうように伝送し、該光信号の内、該所定
領域に直接入射する光信号以外の光信号を該所定領域に
伝送する前記導光手段、を備えた光信号伝送装置と、前
記所定領域に入射する光信号を電気信号に変換し、該複
数の電気コネクタに出力する、光・電気変換回路と、を
備えた光バス回路基板を提供する。

【００１０】複数の電子回路基板の何れかから出力され
る電気信号が、電気コネクタへ入力された場合、電気・
光変換回路は、電気コネクタを介して入力される電気信
号を光信号に変換する。光信号伝達装置は、電気・光変
換回路から出力される光信号を、導光手段の所定領域よ
り大きい領域に伝送する。伝送された光信号の内、該所
定領域に直接入射する光信号以外の光信号は、導光手段
により、所定領域に伝送される。

【００１１】よって、所定領域には、伝送され、該所定
領域に直接入射する光信号（第１の光信号）と、伝送さ
れた該光信号の内、該所定領域に直接入射する光信号以
外の導光手段により伝送された光信号（第２の光信号）
と、が入射される。

【００１２】光・電気変換回路は、導光手段の所定領域
に入射する光信号（第１の光信号と第２の光信号）を受
光し、電気信号に変換する。変換された電気信号は前記
複数の電気コネクタに出力される。これにより、電気信
号が各電子回路基板に入力される。

【００１３】このように、複数の電子回路基板の何れか
から出力された電気信号を光信号に変換し、変換された
光信号を伝送し、伝送された該光信号の内、導光手段の
所定領域に直接入射する光信号以外の光信号を、導光手
段により所定領域に伝送し、所定領域に入射する光信号
を分割して受光して、電気信号に変換し、変換された複
数の電気信号を複数の電気コネクタに出力している。

【００１４】即ち、伝送された光信号の内、所定領域に
直接入射する光信号以外の光信号も、導光手段の所定領
域に伝送するようにしているため、複数の電子回路基板
の何れかから出力される電気信号を、一旦、光信号に変
換して送信し、再度電気信号に変換して該複数の電子回
路基板に入力する場合の光信号の分岐均一性を向上させ
ることができる。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記導光手段は、前記所定領域に直接
入射する光信号以外の光信号を、前記所定領域の全域に
伝送することを特徴とする。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の発明において、前記光信号伝送装置は、
前記光信号の広がり角を２α、前記導光手段の該光信号
の入射部から所定領域への最大見込み角を２α′とした
場合、tanα≧tan３α′の関係を満たす長さに、構成さ
れていることを特徴とする。

【００１７】請求項２及び請求項３に記載の発明によれ
ば、光信号が入射される導光手段の位置、及び出射され
る位置に関わらず、光信号は所定領域に均一に伝送さ
れ、何れの位置から出射される光信号を受光しても同様
の光強度を得ることができる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３の何れか１項に記載の発明において、前記光信号
伝達装置は、前記電気・光変換回路から出力される光信
号を拡散する光拡散手段を含む、ことを特徴とする。

【００１９】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記光信号伝送装置は、前記光拡散
手段の拡散角を２θ、前記光拡散手段から所定領域への
最大見込み角を２θ′とした場合、tanθ≧tan３θ′の
関係を満たすように拡散角が定められている、構成され
ていることを特徴とする。

【００２０】請求項４及び請求項５に記載の発明によれ
ば、導光手段は、導光手段の所定領域に直接入射する光
信号以外の光信号（第２の光信号）を、所定領域の全域
に伝送する。このように、所定領域に直接入射する光信
号以外の光信号を、所定領域の全域に伝送するので、所
定領域への入射光量を均一にすることができる。また、
導光手段に入射される光信号を光拡散手段により拡散し
ているので、光信号を拡散しない場合に比べて、導光手
段を短くしても、所定領域への入射光量を均一にするこ
とができ、本発明の光バス回路基板を小型にすることが
できる。

【００２１】また、導光手段は、第２の光信号を外部に
放出せず全て所定領域に伝送するようにしてもよい。こ
れにより、光信号の利用効率をさらに向上させることが
できる。

【００２２】なお、光拡散手段は、透過型でもよいし、
反射型でもよい。また、光信号の利用効率の向上に鑑
み、光信号伝達装置の光信号の入射側及び出射側の少な
くとも一方に、光信号を反射する反射面を備えるように
してもよい。

【００２３】また、前記電気・光変換装置は、アレイ状
に配置された複数の発光素子を備えてもよいし、アレイ
状に配置された複数の受光素子を備えてもよい。このよ
うに、電気・光変換装置の発光素子又は光・電気変換手
段の受光素子の少なくとも一方をアレイ状に配置するこ
とにより、光バス回路基板の小型化、及び、実装の簡略
化を実現することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００２５】〔第１の実施の形態〕図1に示すように、
本実施の形態に係る光バス回路基板10には、複数の電子
回路基板20（２０１〜２０８）各々と接続するための複
数の電気コネクタ30（３０１〜３０８）、電気コネクタ
30（３０１〜３０８）からの電気信号を光信号に変換す
る電気・光変換回路40、光信号を伝送する光信号伝達装
置50、及び伝送された光信号を電気信号に変換し電気コ
ネクタ30（３０１〜３０８）に出力する光・電気変換回
路60が備えられている。なお、複数の電気コネクタ30及
び電気・光変換回路40、光・電気変換回路60及び複数の
電気コネクタ30は、図示しない電気配線で接続されてい
る。

【００２６】ここで、電気・光変換回路40は、図２にも
示すように、例えば、複数のレーザダイオード41（４１
１〜４１８）とレーザダイオード駆動回路42とにより構
成される。また、光・電気変換回路60は、複数のフォト
ダイオード61（６１１〜６１８）、フォトダイオード駆
動回路62、及びフォトダイオードでの受光信号をロジッ
ク信号として変換できるレベルまで増幅する増幅回路63
で構成される。そして、光信号伝達装置50は、図2に示
すように、直方体形状の、本発明の導光手段としての透
光性媒体51と、本発明の光拡散手段としての透過型光拡
散層52で構成される。なお、本実施の形態では、透光性
媒体51の光入射側端面に透過型光拡散層52が配置されて
いる。

【００２７】次に、本実施の形態の作用を説明する。

【００２８】各電子回路基板201〜208からの電気信号
は、電気コネクタ301〜308を介して、レーザダイオード
駆動回路４２に入力し、レーザダイオード駆動回路４２
は、電気信号を入力した電子回路基板２０に対応するレ
ーザダイオード411〜418を制御して発光させ、即ち、電
気信号を光信号に変換して、光信号伝達装置50に入射す
る。

【００２９】光信号伝達装置50で分岐された光信号は、
図１５にも示すように、光・電気変換回路60内のフォト
ダイオード611〜618で受光される。光信号を受光したフ
ォトダイオード611〜618は、電気信号をフォトダイオー
ド駆動回路６２に入力し、フォトダイオード駆動回路６
２からの電気信号は増幅回路６３で増幅されて、電気コ
ネクタ301〜308を介して、電子回路基板201〜208に伝送
される。

【００３０】なお、光信号伝達装置50は、１つのレーザ
ダイオードからの光信号を、光の拡散を利用することに
より複数のフォトダイオードに伝送する光バスとして機
能する。そして、光バス回路基板は全体として、各電子
回路基板201〜208間のバス接続を可能としている。

【００３１】ここで、光信号伝達装置50、レーザダイオ
ード41、及びフォトダイオード61の作用を更に詳細に説
明する。各電子回路基板20（例えば、図2では電子回路
基板204）からの電気信号は、電気・光変換回路40で光
信号に変換され、レーザダイオード41（例えば、図2で
はレーザダイオード414）から光信号が発生し、発生し
た光信号は、透過型光拡散層52が配置された透光性媒体
51の端面に入射される。この光信号は、透過型光拡散層
52を通過すると、上下方向（透光性媒体５１の厚さ方
向）に拡散されると共に、左右方向（透光性媒体５１の
幅方向、即ち、複数のレーザダイオード及び複数のフォ
トダイオードの配列に平行な方向）にもフォトダイオー
ド611〜618の全受光領域より大きい領域に拡散される。

【００３２】拡散光は、フォトダイオード611〜618の全
受光領域に直接入射するものもあるが、透光性媒体51内
を全反射伝播を繰り返して、フォトダイオード611〜618
の全受光領域に入射する拡散光もある。透光性媒体51の
他方の端面より出射され、フォトダイオード61（各フォ
トダイオード611〜618）で受光される。受光された光信
号は、光・電気変換回路60で電気信号に変換され、各電
子回路基板20（各電子回路基板201、202、203、204、20
5、206、207、208）に伝送される。

【００３３】ここで、透過型光拡散層52によって拡散さ
れた拡散光の左右方向への広がり角を2θ、前記透光性
媒体51の入射側の端面から出射側の端面への最大の見込
み角を2θ’とした場合、本実施の形態では、tanθ≧3t
anθ’の関係を満たすように、光信号伝達装置５０（透
光性媒体51及び透過型光拡散層52）を構成している。

【００３４】これにより、拡散光は、少なくとも1回は
透光性媒体51の側面で全反射されることにより、透過型
光拡散層５２によって拡散され、フォトダイオード61へ
と伝送される拡散光の出射光強度を均一にすることが可
能となる。

【００３５】即ち、上記のように、tanθ≧3tanθ’の
関係を満たすように、光信号伝達装置５０を構成する
と、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、透過型光拡
散層52により左右方向に拡散された拡散光（光信号）の
内、透光性媒体51の出射側端面に直接伝送される拡散光
（直接入射光（第１の光信号））以外の拡散光（全反射
入射光（第２の光信号））は、少なくとも1回は透光性
媒体51の側面で全反射され、かつ、透光性媒体51の出射
側端面の少なくとも全面に渡って伝送される。一方、ta
nθ<3tanθ’の構成の場合は、上記拡散光の内、透光性
媒体51の出射側端面に直接伝送される拡散光以外の光
は、透光性媒体51の出射側端面の全域に渡っては伝送さ
れず、透光性媒体51の出射側端面の出射光強度の均一性
が悪くなる。なお、tanθ=3tanθ’の構成の場合には、
図９（Ｂ）に示すように、透光性媒体51の左右の側面で
全反射した拡散光信号（全反射入射光）が、ちょうど透
光性媒体51の出射側端面全面に入射し、該出射側端面の
出射光強度の均一性を向上させることが可能となる。

【００３６】また、透過型光拡散層52によって拡散され
た拡散光の上下方向又は左右方向への広がり角を2θ、
透光性媒体51の開口数をsinφとした場合、θ≦φの関
係を満たすこと、即ち、拡散光の透光性媒体51の上下面
への入射角を臨界角以上にすることができ、これによ
り、光信号は外部に放出されず、拡散光の全てを、透光
性媒体51の上下面で全反射させて利用できる為、光信号
の利用効率を上げることが可能となる。

【００３７】以上説明したように本実施の形態の光バス
回路基板によれば、データの伝送不良が防止でき、光の
利用効率が高く、分岐均一性が良好であり、光伝送回路
の小型化が可能であり、任意の電子回路基板間での信号
伝送が可能となる。また、伝送媒体として透光性材料を
用いる為、光信号が空間を送信される場合と異なり、温
度変化や埃などの環境変化に対する耐性が高い光バスシ
ステムが得られる。

【００３８】〔実施例〕ここで、第1の実施の形態にお
いて、透光性媒体５１が全長40mm、幅8mm、厚さ1mmであ
り、透過型光拡散装置５２がビーム整形ディヒューザ：
LSD（Physical Optics Corporation製） 0.2×40PC-8
（拡散光の透光性媒体５１の厚さ方向の広がり角が0.2
°、幅方向の広がり角が40°）である光信号伝達装置５
０を用いた場合、光信号伝達装置50の光利用効率はトー
タルで55％程度で、出射光強度の均一性（（（最大効率
−最小効率）／（最大効率＋最小効率））×100[%]）
は、3％と非常に良好な値が得られている。尚、光源と
しては680nmの端面発光型のレーザダイオードを用い
た。

【００３９】なお、図３に示されるように、光信号伝達
装置５０は光拡散層５２を有さなくてもよい。この場合
は、透光性媒体５１の長手方向の長さ（レーザダイオー
ド４１とフォトダイオード６１の間）を、図２に示され
る光信号伝達装置５０が光拡散層５２を有する場合にく
らべ、長くする。このように、導光手段の距離を長くす
ることによって、光信号伝達装置５０が光拡散層５２を
有さず、入射光の広がり角が十分な大きさを有さない場
合でも、入射された光信号は透光性媒体５１内で反射伝
播を繰り返して、出射側端面全域に伝送される。

【００４０】詳細には、図９（Ｃ）によって示されるよ
うに、フォトダイオードから入射される光信号の左右方
向への広がり角を２α、透光性媒体５１の入射側の端面
から出射側の端面への最大の見込み角を２α’とした場
合、ｔａｎα≧３ｔａｎα’の関係を満たす長さに、透
光性媒体５１を構成することによって、入射された光信
号は透光性媒体５１内で反射伝播を繰り返して、出射側
端面全域に伝送される。

【００４１】即ち、光信号の左右への広がり角２αは、
図９（Ａ）、（Ｂ）に示される光信号の拡散角２θに比
べ相対的に小さい角度になる。このため、光信号の入射
部から、光信号が光信号伝達装置５０内で反射される側
面の位置までの距離は、光拡散層を有さない場合の方が
相対的に長くなる。したがって、光信号伝達装置５０が
光拡散層５２を有さない場合は、導光手段の距離を長く
する必要がある。

【００４２】〔第２の実施の形態〕次に、本発明の第２
の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態は、前述
した第１の実施の形態と同様の構成部分があるので、同
様の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略
し、異なる部分のみを説明する。

【００４３】図４は、第2の実施の形態における光信号
伝達装置50とレーザダイオード41、フォトダイオード61
の概略構成図を示している。ここで光信号伝達装置50
は、直方体形状の透光性媒体51と、本発明の光拡散手段
としての反射型光拡散層53で構成される。即ち、より詳
細には、透光性媒体51の一方の端面には反射型光拡散層
53が配置されており、透光性媒体51の他方の端面は、入
出射部（左右方向、即ち、レーザダイオード及びフォト
ダイオードの配列方向の半分は入射部、残りの半分は出
射部）として機能する。

【００４４】次に、本実施の形態の作用を説明する。各
電子回路基板20（例えば、図４では電子回路基板206）
からの電気信号は、電気・光変換回路40で光信号に変換
され、レーザダイオード41（例えば、図４ではレーザダ
イオード416）から発せられた光信号は、透光性媒体51
の一方の端面より入射され、入射された光信号は、透光
性媒体51内をほぼ直進し、反射型光拡散層53に到達し上
下方向（透光性媒体の厚さ方向）及び左右方向に拡散反
射される。拡散反射された、拡散光は、透光性媒体51内
で反射伝播を繰り返し、入出射部へと伝送され、出射さ
れ、フォトダイオード61（各フォトダイオード611、61
2、613、614、615、616、617、618）で受光される。受
光された光信号は、光・電気変換回路60で電気信号に変
換され、各電子回路基板20（各電子回路基板201、202、
203、204、205、206、207、208）に伝送される。

【００４５】ここで、反射型光拡散層53によって拡散反
射された、拡散光の左右方向への広がり角2θ、前記透
光性媒体51の反射型光拡散層53が配置された端面への入
出射側の端面の最大の見込み角を2θ’とした場合、tan
θ≧3tanθ’の関係を満たす構成とすることによって、
第１の実施の形態と同様に、拡散光は、少なくとも1回
は透光性媒体51の側面で全反射される。更に、反射型光
拡散層５３によって拡散された拡散光の出射部側、即
ち、フォトダイオード61へと伝送される出射光強度を均
一にすることが可能となる。なお、この拡散光は、入射
部にも伝送される。

【００４６】次に、第１の実施の形態及び第２の実施の
形態の変形例を説明する。図５〜図８は、それぞれ第1
の実施の形態及び第2の実施の形態の光信号伝達装置50
の入出射部に反射面が設けられた形態を示している。図
2乃至図４に示した形態との違いは、入出射部の面が透
光性媒体５１の下面に対して45°に形成されている点に
ある。従って、透光性媒体51に対して、垂直方向（透光
性媒体５１の厚さ方向）に光の入出射を行うことが可能
となる。

【００４７】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示す形態（第１
の実施の形態の変形例）では、透光性媒体５１の下面に
対して４５°に形成された入射部５３Ａに透過型光拡散
層５２が配置されている。レーザダイオード41（例え
ば、図５（Ａ）ではレーザダイオード416）から発せら
れた光信号（透光性媒体51に対して垂直方向に入射した
光信号）は、透過型光拡散層52の裏面で全反射されると
同時に上下方向及び左右方向に拡散される。拡散光は、
透光性媒体51内を全反射伝播を繰り返し、透光性媒体51
の他方の端面で再び全反射され、出射される。出射され
た光信号はフォトダイオード61（各フォトダイオード61
1、612、613、614、615、616、617、618）で受光され
る。

【００４８】なお、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）において、
レーザダイオード41から発せられた光信号は、コリメー
ト光とすることが望ましい。このように、レーザダイオ
ード41からのレーザ光に広がりがある場合、透過型光拡
散層52の裏面で全反射条件を満たすことができずに、一
部の光は外部に透過してしまう場合がある。このような
場合には、図６に示すように、透過型光拡散層52の外側
にAl等の反射面55を設けるようにしてもよい。

【００４９】また、図５及び図６に示した形態では、透
光性媒体51の出射側の端面で、全反射条件を満たさず、
一部の光は外部に透過してしまう場合がある。このよう
な場合には、図７に示すように、透過型光拡散層52の出
射側の反射面の外側(透光性媒体５１の下面に対して45
°に形成された面)にAl等の反射面55を設けるようにし
てもよい。

【００５０】次に、図８に示す形態（第２の実施の形態
の変形例）では、透光性媒体51の入出射部５３Ｂの面が
透光性媒体５１の下面に対して４５°に形成されてい
る。レーザダイオード41（例えば、図８ではレーザダイ
オード416）から発せられた光信号（透光性媒体51に対
して垂直方向（厚さ方向）に入射した光信号）は、入射
部５３Ｂで全反射され、透光性媒体51内をほぼ直進し、
反射型光拡散層53に到達し上下方向及び左右方向に拡散
反射される。拡散反射された拡散光は、透光性媒体51内
を全反射伝播を繰り返し、出射部で再び全反射され、入
射した光信号と反対方向に出射される。出射された光信
号はフォトダイオード61（各フォトダイオード611、61
2、613、614、615、616、617、618）で受光される。な
お、図８に示す形態においても、前述したように、Al等
の反射面を適宜設ける形態も可能である。

【００５１】尚、本実施の形態においても第1の実施の
形態及び第2の実施の形態と同様に、出射光強度を均一
にできる。

【００５２】上記説明した例では、8つの入出射部（レ
ーザダイオード41、フォトダイオード61がそれぞれ8個
接続されている形態）について示したが、入出射部の数
は、これに限らず単数、8以下又はさらに複数等、任意
の数で形成が可能である。

【００５３】また、レーザダイオード41として端面発光
型レーザダイオード(ELD)、面発光型レーザダイオード
(VCSEL)のいずれも使用可能である。

【００５４】更に、レーザダイオード41、フォトダイオ
ード61と光信号伝達装置50との間に球レンズ等の集光作
用やコリメータレンズ等を設ける形態でも良い。

【００５５】また、透光性媒体51の上下面及び左右の側
面には、透光性媒体51よりも屈折率の小さいクラッド層
（図示せず）を配置することも可能である。これによ
り、クラッド層に包囲された透光性媒体51は、導光路を
形成するコア部として機能する。

【００５６】なお、透光性媒体51には、ポリメチルメタ
クリレート、ポリカーボネート、アモルファスポリオレ
フィンのようなプラスチック材料又は無機ガラス等を用
いることが可能である。また、プラスチック材料の場
合、射出成型等の方法でも作製可能である。透過型光拡
散層52、反射型光拡散層53としては、例えばビーム整形
ディヒューザ：LSDを用いて、透光性媒体51に対して、
拡散光の透光性媒体５１の厚さ方向に対する広がり角と
透光性媒体５１の幅方向に対する広がり角を所望の角に
する。透過型光拡散層52（例えば透過型LSD）は、ポリ
カーボネート等の透明基板材料に配置されたエポキシ層
に、入射光に対して所定の拡散角に拡散させるホログラ
ム面を転写して形成される。また、反射型光拡散層53
（例えば反射型LSD）は、反射基板（例えばAlが着膜さ
れた透明基板）のエポキシ層に、入射光に対して所定の
拡散角に拡散させるホログラム面を転写して形成また
は、透過型LSDのホログラム形成面の反対面（透明基板
の裏面）にAl等を着膜し反射面を形成する。

【００５７】なお、第2の実施の形態において、透光性
媒体５１に入射されたレーザ光が透光性媒体51内を直進
せず、透光性媒体５１内を全反射しながら、反射型光拡
散層53に到達する場合や、入射光に広がりがあり、透光
性媒体51内を全反射しながら、反射型光拡散層53に到達
する場合においても、ほぼ同等な効率と出射光強度の均
一性が得られる。

【００５８】〔第３の実施の形態〕次に、本発明の第３
の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、図
１０及び図１１に示すように、複数の光信号伝達装置50
を用いている点、及び発光、受光素子として各々8つの
素子が1次元に配列されたレーザダイオードアレイ410
（４１０１〜４１０８）、フォトダイオードアレイ6１0
（６１０１〜６１０８）を複数用いている点で、前述し
た第１の実施の形態と相違する。

【００５９】本実施例の構成では、複数ビットからなる
並列光信号の送受信が可能となる。即ち、各ビットで異
なる光信号の同時送受信が可能となる。

【００６０】第3の実施の形態において各電子回路基板2
0（例えば、図１１では電子回路基板204）からの複数ビ
ットからなる電気信号は、電気・光変換回路40で光信号
に変換され、1次元レーザダイオードアレイ410（例え
ば、図１１では1次元レーザダイオードアレイ410のレー
ザダイオード素子4104）から発せられた光信号は、透過
型光拡散層52が配置された透光性媒体51の端面に入射さ
れ、透過型光拡散層52を通過すると同時に上下方向及び
左右方向に拡散される。拡散光は、透光性媒体51内で全
反射伝播を繰り返し、透光性媒体51の他方の端面より出
射され1次元フォトダイオードアレイ610（各フォトダイ
オード素子6101、6102、6103、6104、6105、6106、610
7、6108）で受光される。受光された光信号は、光・電
気変換回路60で電気信号に変換され、各電子回路基板20
（各電子回路基板201〜208）に伝送される。

【００６１】〔第４の実施の形態〕次に、本発明の第４
の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、図
１２及び図１３に示すように、発光、受光素子が2次元
に集積されたレーザダイオードアレイ4100、フォトダイ
オードアレイ6１00を用いている点で前述した第２の実
施の形態と相違している。第4の実施の形態においては
更に、光信号伝達装置50は、直方体形状の透光性媒体51
の端面に階段状の段差56が形成され、他方の端面には反
射型光拡散層53が配置された構成となっている。

【００６２】第4の実施の形態において各電子回路基板2
0（例えば、図１３では電子回路基板205）からの複数ビ
ットからなる電気信号は、電気・光変換回路40で光信号
に変換され、2次元レーザダイオードアレイ4100（例え
ば、図１３では2次元レーザダイオードアレイ4100のレ
ーザダイオード素子41005）から発せられた光信号は、
透光性媒体51の一方の端面にある入射部で全反射され、
入射される。入射された光信号は、透光性媒体51内をほ
ぼ直進し、反射型光拡散層53に到達し透光性媒体５１の
上下方向及び左右方向に拡散反射される。拡散反射され
た、拡散光は、透光性媒体51内で全反射伝播を繰り返
し、入出射部へと伝送され、再び全反射され、出射され
る。出射された光信号は2次元フォトダイオードアレイ6
100（各フォトダイオード素子61001、61002、61003、61
004、61005、61006、61007、61008）で受光される。受
光された光信号は、光・電気変換回路60で電気信号に変
換され、各電子回路基板20（各電子回路基板201、202、
203、204、205、206、207、208）に伝送される。

【００６３】なお、上記第４の実施の形態では、図１４
（Ａ）に示すように、光信号伝達装置50の構成を、階段
状の段差56の端部の面を、透光性媒体５１の下面に対し
て45°に形成して、入出射部として機能するようにして
もよく、図１４（Ｂ）に示すように、光信号伝達装置50
の構成を、反射型光拡散層53で上下方向に拡散された拡
散光により、複数のフォトダイオードに入射するように
してもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、拡散され
た光信号の内、所定領域に直接入射する光信号以外の、
光信号を、導光手段の所定の領域に伝送するようにして
いるため、複数の電子回路基板の何れかから出力される
電気信号を、該複数の電子回路基板に入力する際の光の
利用効率を向上させることができる、という効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の光バス回路基板の第1の実施の形態を示
す概略構成図である。

【図2】第1の実施の形態における光信号伝達装置、レー
ザダイオード、フォトダイオードの概略構成図である。

【図３】図２において、光信号伝達装置が拡散層を有さ
ない場合の、光信号伝達装置、レーザダイオード、フォ
トダイオードの概略構成図である。

【図４】第2実施の形態における光信号伝達装置、レー
ザダイオード、フォトダイオードの概略構成図である。

【図５】第1の実施の形態の変形例を示した図であり、
（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）
は上面図である。

【図６】第1の実施の形態の変形例を示した図である。

【図７】第1の実施の形態の他の変形例を示した図であ
る。

【図８】第2の実施の形態の変形例を示した図である。

【図９】出射光強度の均一性を可能とする構成の概念説
明図である。

【図１０】複数の光信号伝達装置を用いた光バス回路基
板の第3の実施の形態を示す概略構成を示す図である。

【図１１】複数の光信号伝達装置を用いた光バス回路基
板の第3の実施の形態を示す概略構成を示す他の図であ
る。

【図１２】2次元アレイを用いた光バス回路基板の第4の
実施の形態を示す概略構成を示す図である。

【図１３】第4の実施の形態の部分拡大図である。

【図１４】第4の実施の形態の変形例に係る光信号伝達
装置の概略構成図である。

【図１５】第１の実施の形態の作用を説明する説明図で
ある。

【符号の説明】

10 光バス回路基板 20（20〜208）電子回路基板 30（301〜308）電気コネクタ 40 電気・光変換回路 41（411〜418）レーザダイオード 410 1次元レーザダイオードアレイ 4101〜4108 レーザダイオード素子 4100 2次元レーザダイオードアレイ 41001〜41008 レーザダイオード素子 50 光信号伝達装置 51 透光性媒体 52 透過型光拡散層 53 反射型光拡散層 55 Al反射面 56 階段状の段差 60 光・電気変換回路 61（611〜618）フォトダイオード 610 1次元フォトダイオードアレイ 6101〜6108 フォトダイオード素子 6100 2次元フォトダイオードアレイ 61001〜61008 フォトダイオード素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/13 10/12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子回路基板各々に対応して設け
られた複数の電気コネクタと、前記複数の電気コネクタを介して入力される電気信号を
光信号に変換する電気・光変換回路と、前記光信号が直接入射される所定領域を有すると共に、
前記光信号を、前記所定領域より大きい領域に向かうよ
うに伝送し、該光信号の内、該所定領域に直接入射する
光信号以外の光信号を該所定領域に伝送する前記導光手
段、を備えた光信号伝送装置と、前記所定領域に入射する光信号を電気信号に変換し、該
複数の電気コネクタに出力する、光・電気変換回路と、を備えた光バス回路基板。
【請求項２】前記導光手段は、前記所定領域に直接入
射する光信号以外の光信号を、前記所定領域の全域に伝
送することを特徴とする請求項１記載の光バス回路基
板。
【請求項３】前記光信号伝送装置は、前記光信号の広
がり角を２α、前記導光手段の該光信号の入射部から所
定領域への最大見込み角を２α′とした場合、tanα≧t
an３α′の関係を満たす長さに、構成されていることを
特徴とする請求項１又は２に記載の光バス回路基板。
【請求項４】前記光信号伝達装置は、前記電気・光変
換回路から出力される光信号を拡散する光拡散手段を含
む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一
項に記載の光バス回路基板。
【請求項５】前記光信号伝送装置は、前記光拡散手段
の拡散角を２θ、前記光拡散手段から所定領域への最大
見込み角を２θ′とした場合、tanθ≧tan３θ′の関係
を満たすように、拡散角が定められていることを特徴と
する請求項４に記載の光バス回路基板。