JP2001305395A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の信号光受信部の取り付け位置がずれて
いても結合効率が変化せず、各信号受信部での信号光の
受光強度を均一にすることができる光伝送装置を提供す
る。 【解決手段】 光伝送媒体１２の厚さをｔ、受光素子１
８の光伝送媒体の厚さ方向における直径をｄ、受光素子
１８の正規の取り付け位置からのずれ量をｐ、光伝送媒
体１２から出射される信号光の発散角をθ、光伝送媒体
１２と受光素子１８との距離をｓとして、下記（３）式
を満たすように受光素子１８を配置する。 ｓ・ｔａｎθ≧（ｄ−ｔ）／２＋ｐ …（３）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光伝送装置に係り、
特に、光信号の伝送を担う光伝送装置に関する。

【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と、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。

【０００３】従来から、接続線の多層化及び微細化によ
り並列化を進めることで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がある。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。

【０００４】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うち、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技術が特
開平４−１３４４１５号公報に開示されている。

【０００５】この特開平４−１３４４１５号公報には、
空気よりも屈折率の高い透明な物質の中に、負の曲率を
有する複数個のレンズが前記物質の表面に形成されたレ
ンズアレイと、前記光源から出射した光を前記レンズア
レイの側面から入射する為の光学系と、から構成された
光接続装置が記載されている。

【０００６】また、負の曲率を有する複数個のレンズに
代えて、屈折率の低い領域やホログラムを構成した技術
も開示されている。この技術では、側面から入射した光
が、前記負の曲率を有する複数個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
面上に分配されて出射する作用を用いている。

【０００７】このため、入射位置と複数個のレンズやこ
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
面上の出射位置との位置関係により、出射信号の強度が
ばらつく可能性がある。また、側面から入射した光が対
向する側面から抜けてしまう割り合いも高いと考えら
れ、信号伝搬に利用される光の効率が低い。

【０００８】さらに、面上に構成される負の曲率を有す
る複数個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
がある為、回路基板を配置する為の自由度がなく拡張性
が低い、という様々な問題があった。

【０００９】これらの問題を解決する手段として、特開
平１０−１２３３５０号公報には、シート状の光データ
バスが開示されている。この技術は、共通信号路におい
て入射した信号光を拡散して伝搬するものであるため、
受発光部を有した複数の回路基板を簡易な取付けで確実
に光結合させることができ、精密な光学的位置合わせを
必要としない。また、回路基板の数や取付け位置を自由
に変えることができ、拡張性に富んだ自由度の高いシス
テムを構築できる。また、伝送路を用いるため埃などに
対する耐環境性を有し、光学的位置合わせを必要としな
いため温度変化等にも強い、という長所を備えている。

【００１０】しかしながら、上記光データバスにおける
光結合では、あらゆる方向に光を拡散させているため、
光の大半を受光素子の無いところへ放出してしまう。従
って、受光部での光強度は非常に弱いものとなってしま
い、高速化や低消費電力化を図るのが困難である、とい
う問題があった。

【００１１】この問題を解決するため、特開平１０−６
２６５７号公報には、シート状光データバスの任意の辺
に設けられた信号光入射部より入射した信号光を、各入
射部に対応した光拡散部に於て拡散し、該光学的データ
バスを形成してなる光伝送層を介して対向して配置され
た信号光出射部に伝搬する技術が開示されている。

【００１２】この技術では、信号光入射部と信号光出射
部の配置により、各入射部に対応した光拡散部における
光の拡散分布を制御することにより、シート状の光伝送
路を介して信号光を出射部方向に有効に導光可能とする
為、シート状光データバスにおける伝送効率が向上し高
速化や低消費電力化が可能となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−６２６５７号公報に記載された光データバスにお
ける光結合では、各信号光入射部より入射した信号光を
光拡散部で拡散し、複数の信号光出射部から出射される
信号光を各信号光受信部で受信するが、各信号光受信部
の取り付け位置のずれにより、結合効率が変化し、各受
信部での信号光の受光強度の均一性が低下してしまう場
合がある。

【００１４】このような光データバスを図１６（Ａ）、
（Ｂ）に示す。図１６に示す光データバスは、光伝送層
１００の側面に発光素子１０２及び受光素子１０４が対
向するように取り付けられた構成となっているが、図１
６（Ｂ）に示すように、受光素子１０４’のように取り
付け位置がずれると、光伝送層１００からはみ出した部
分には信号光が入射せず結合効率が低下する。このた
め、取り付け位置のずれのない受光素子１０４と受光強
度において差が生じ、受光強度の均一性の低下が生じて
しまう。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑み、複数の信号光
受信部の取り付け位置がずれていても結合効率が変化せ
ず、各信号受信部での信号光の受光強度を均一にするこ
とができる光伝送装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明の光伝送装置は、信号光を伝送
するための光伝送媒体と、前記光伝送媒体の一端面側に
配置され、かつ前記信号光を発光する少なくとも１つの
発光手段と、前記光伝送媒体の他端面側に前記光伝送媒
体の幅方向に沿って配置され、かつ前記光伝送媒体によ
り伝送された信号光を受光する複数の受光手段と、を備
えた光伝送装置において、前記光伝送媒体と前記受光手
段とを離間して設け、かつ前記光伝送媒体から出射され
る光の発散角、及び前記受光手段の最大受光角に基づい
て前記光伝送媒体と前記受光手段との離間距離を定めた
ことを特徴とする。

【００１７】光伝送媒体は、例えば光透過率が高いシー
ト状の材料で構成され、入力された光を伝送する。ま
た、この光伝送媒体の一端面側及び他端面側には、信号
光を入出力するための信号光入出力部が複数設けられ
る。例えば、一端面側には信号光を発光する少なくとも
１つの発光手段が配置され、他端面側には伝送された信
号光を受光する複数の受光手段が光伝送媒体の幅方向に
沿って配置される。なお、受光手段は、公知の発光素子
や光ファイバなどを用いることができる。

【００１８】このように複数の受光手段を有する光伝送
装置では、受光手段の取り付け時における組み付け誤差
が発生し、各受光手段の受光強度にばらつきが生じる場
合がある。また、光伝送媒体から出射される光は所定角
度で発散するため、光伝送媒体と受光手段とを所定距離
離間することによりある程度受光手段の組み付け誤差を
許容することができる。

【００１９】そこで、光伝送媒体と受光手段とを離間し
て設け、かつ光伝送媒体から出射される光の発散角、及
び受光手段の最大受光角に基づいて光伝送媒体と受光手
段との離間距離を定める。そして、例えば接続手段によ
り光伝送媒体と受光手段とを上記のようにして定めた離
間距離で離間して接続する。これにより、受光手段の取
り付け位置に誤差がある場合でも、各受光手段の受光強
度の均一性が低下するのを防ぐことができる。

【００２０】具体的には、例えば、前記受光手段の受光
面の前記光伝送媒体の厚み方向における長さが前記光伝
送媒体から出射される信号光の前記厚み方向の照射範囲
よりも小さい場合には、前記光伝送媒体の厚みをｔ、前
記受光手段の受光面の前記厚み方向における長さをｄ、
前記受光手段の前記厚み方向における取り付け位置のず
れ量をｐ、前記光伝送媒体の前記厚み方向における発散
角をθ、前記受光手段の前記厚み方向における最大受光
角をΨ、及び前記光伝送媒体と前記受光手段との離間距
離をｓとして、前記離間距離ｓを、 ｓ・ｔａｎθ≧（ｄ−ｔ）／２＋ｐ （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≧（ｄ―ｔ）／２＋ｐ （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めることができる。

【００２１】また、前記受光手段の受光面の前記光伝送
媒体の厚み方向における長さが前記光伝送媒体から出射
される信号光の前記厚み方向の照射範囲以上の場合に
は、離間距離ｓを、 ｓ・ｔａｎθ≦（ｄ−ｔ）／２−ｐ （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≦（ｄ―ｔ）／２−ｐ （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めることができる。

【００２２】また、前記受光手段の受光面の前記光伝送
媒体の厚み方向における長さが前記光伝送媒体の前記厚
み方向における信号光の強度が一定の範囲よりも小さい
場合には、離間距離ｓを、 ｓ・ｔａｎθ≦（ｔ−ｄ）／２−ｐ （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≦（ｔ−ｄ）／２−ｐ （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めることができる。

【００２３】また、前記光伝送媒体の幅をＷ、前記受光
手段の受光面の前記光伝送媒体の幅方向における長さを
ｄ、前記複数の受光手段を受光群とした時の該受光群の
前記幅方向における取り付け位置のずれ量をｖ、前記光
伝送媒体の前記幅方向における発散角をφ、前記受光手
段の前記幅方向における最大受光角をΨ、前記受光手段
の数をＮ、前記受光手段の配置間隔をａ、及び前記光伝
送媒体と前記受光手段との離間距離をｓとして、前記離
間距離ｓを、 ｓ・ｔａｎφ≧［Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ−Ｗ］／２＋ｖ
（θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≧［Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ−Ｗ］／２＋ｖ
（θ≧Ψ） の条件を満たすように定めることができる。

【００２４】また、前記複数の受光手段を受光群とした
時の該受光群の前記幅方向における長さが前記光伝送媒
体の前記厚み方向における信号光の強度が一定の範囲よ
りも小さい場合には、離間距離ｓを、 ｓ・ｔａｎφ≦［Ｗ−Ｎ（ｄ＋ａ）＋ａ］／２−ｖ
（θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≦［Ｗ−Ｎ（ｄ＋ａ）＋ａ］／２−ｖ
（θ≧Ψ） の条件を満たすように定めることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明の
第１実施形態について説明する。

【００２６】図１には、本発明に係る光伝送装置１０が
示されている。光伝送装置１０は光伝送媒体１２を備え
ており、この光伝送媒体１２には複数の入出力部が設け
られている。この複数の入出力部には、複数の回路基板
１４が各々接続されている。

【００２７】光伝送媒体１２は、信号光の伝送を担う層
であり、例えば光透過率が高く、厚さが約１ｍｍ程度の
シート状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用
いることができる。なお、光伝送媒体１２は、ＰＭＭＡ
に限らず、透明度が高いものであればよい。また、各入
出力部に光を拡散する光拡散手段を設けても良い。

【００２８】回路基板１４上には、発光素子１６及び受
光素子１８が光伝送媒体１２の入出力部に対応して各々
配置されている。受光素子１８の受光面は例えば円状で
あり、フォトダイオードなどが用いられる。回路基板１
４から光伝送媒体１２に入射された信号光は、例えば図
示しない光拡散部によって拡散され伝搬される。

【００２９】回路基板１４の発光素子１６から出力され
た信号光は、光伝送媒体１２を挟んで対向する回路基板
１４上の受光素子１８で受光される。信号光を出射する
回路基板及び出射された信号光を受光する回路基板は、
例えば図示しない調停装置によって決定される。この調
停装置は集中型でもよいし、分散型でもよい。

【００３０】また、光伝送媒体１２と受光素子１８と
は、図２に示すように、各受光素子間での受光強度のば
らつきを防ぐために、位置決め機構２０により後述する
条件を満たした位置に配置されている。

【００３１】次に、光伝送媒体１２と受光素子１８との
位置関係について説明する。

【００３２】図３には、光伝送媒体１２と受光素子１８
との位置関係について説明するための模式的な断面図が
示されている。

【００３３】図３では、光伝送媒体１２の厚さをｔ、受
光素子１８の光伝送媒体の厚さ方向（図３においてＡ方
向：以下単にＡ方向という）における径（直径）をｄ
（ここではｔ≧ｄ）、受光素子１８の正規の取り付け位
置からのＡ方向のずれ量をｐ、光伝送媒体１２から出射
される信号光のＡ方向における発散角をθ、光伝送媒体
１２と受光素子１８との距離をｓとする。なお、図３で
は、光伝送媒体１２から出射される信号光のＡ方向の発
散角θが受光素子１８の最大受光角Ψより小さい場合に
ついて示している。

【００３４】ここで、受光素子１８の正規の取り付け位
置とは、光伝送媒体１２の厚み方向における受光素子１
８の中心位置が光伝送媒体１２のＡ方向における中心位
置と一致する位置をいう。換言すれば、受光素子１８の
取り付け位置のずれが無い場合には、受光素子１８の中
心位置は図３に示すＡ方向の中心位置Ｍと一致する。

【００３５】受光素子１８の取り付け位置にＡ方向のず
れが所定量以上生じ、受光素子１８のＡ方向における受
光範囲が光伝送媒体１２から出射された信号光の照射範
囲からはずれた場合には受光強度が低下し、取り付け位
置にずれがない受光素子１８の受光強度との差が生じ受
光強度の均一性が悪くなる。

【００３６】ここで、受光素子１８の取り付け位置にお
ける信号光の照射範囲Ｄｂは次式で与えられる。

【００３７】Ｄｂ＝ｔ＋２ｓ・ｔａｎθ …（１） 従って、受光素子１８がＡ方向にずれた場合でも、受光
素子１８が信号光の照射範囲Ｄｂ内となる位置に配置さ
れれば受光強度の均一性の低下を抑えることができる。
すなわち、次式を満たせば各受光素子間における受光強
度の均一性を抑えることができる。

【００３８】Ｄｂ≧ｄ＋２ｐ …（２） この（２）式に（１）式を代入すると次式が得られる。

【００３９】 ｓ・ｔａｎθ≧（ｄ−ｔ）／２＋ｐ …（３） この（３）式を満たすように受光素子１８が配置されて
いれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一性の
低下を抑制することができる。逆に、この（３）式を満
たすように受光素子１８を取り付ければ受光強度の均一
性の低下を抑制することができるため、（３）式を満た
すような取り付け精度で受光素子１８を取り付ければよ
く、取り付け位置の精度を緩和させることができる。

【００４０】図４には、光伝送媒体１２から出射される
信号光のＡ方向の発散角θが受光素子１８の最大受光角
Ψ以上の場合の例が示されている。

【００４１】図４に示すように受光素子１８の最大受光
角Ψ以上の角度の光は受光素子１８に入射しても結合さ
れない。従って、受光素子１８で結合できる信号光の照
射範囲Ｄｂ’は次式で示される。

【００４２】 Ｄｂ’＝ｔ＋２ｓ・ｔａｎΨ …（４） この（４）式を（２）式に代入すると次式が得られる。

【００４３】 ｓ・ｔａｎΨ≧（ｄ−ｔ）／２＋ｐ …（５） この（５）式を満たすように受光素子１８が配置されて
いれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一性の
低下を抑制することができる。

【００４４】なお、受光素子１８が光伝送媒体１２から
出射された信号光の照射範囲内Ｄｂに配置されている場
合でも、出射光の角度に対して光強度分布が異なる場合
には、受光素子１８が照射範囲Ｄｂの端側に配置される
と受光強度の均一性は低下する。

【００４５】また、上記では信号光の受光手段として受
光素子を例に説明したが、これに限らず、光ファイバ等
の光接続手段であっても良い。また、上記のような光伝
送装置を複数設けて光データバスとして使用することも
できる。

【００４６】［第２実施形態］次に、本発明の第２実施
形態について説明する。第２実施形態では、受光素子１
８の径ｄが光伝送媒体１２の厚さｔよりも大きい場合に
ついて説明する。なお、第１実施形態で説明した光伝送
装置と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。

【００４７】図５には、第２実施形態に係る光伝送装置
１０が示されている。図５では、光伝送媒体１２から出
射される信号光のＡ方向の発散角θが受光素子１８の最
大受光角Ψより小さい場合について示している。

【００４８】受光素子１８の取り付け位置における信号
光の照射範囲Ｄｂは上記（１）式で与えられる。

【００４９】従って、受光素子１８がＡ方向にずれた場
合でも、受光素子１８の径ｄが信号光の照射範囲Ｄｂよ
りも大きくなるような位置に受光素子１８が配置されれ
ば受光強度の均一性の低下を抑えることができる。すな
わち、次式を満たせば各受光素子間における受光強度の
均一性を抑えることができる。

【００５０】Ｄｂ≦ｄ−２ｐ …（６） この（６）式に（１）式を代入すると次式が得られる。

【００５１】 ｓ・ｔａｎθ≦（ｄ−ｔ）／２−ｐ …（７） この（７）式を満たすように受光素子１８が配置されて
いれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一性の
低下を抑制することができる。逆に、この（７）式を満
たすように受光素子１８を取り付ければ受光強度の均一
性の低下を抑制することができるため、（７）式を満た
すような取り付け精度で受光素子１８を取り付ければよ
く、取り付け位置の精度を緩和させることができる。

【００５２】図６には、光伝送媒体１２から出射される
信号光のＡ方向の発散角θが、受光素子１８の最大受光
角Ψ以上の場合の例が示されている。

【００５３】図６に示すように受光素子１８の最大受光
角Ψ以上の角度の光は受光素子１８に入射しても結合さ
れない。従って、受光素子１８で結合できる信号光の照
射範囲Ｄｂ’は上記（４）式で示される。

【００５４】上記（６）式を（４）式に代入すると次式
が得られる。

【００５５】 ｓ・ｔａｎΨ≦（ｄ−ｔ）／２−ｐ …（８） この（８）式を満たすように受光素子１８が配置されて
いれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一性の
低下を抑制することができる。

【００５６】［第３実施形態］次に、本発明の第３実施
形態について説明する。第３実施形態では、光伝送媒体
からの出射光の角度に対して光強度分布が異なる場合に
ついて説明する。なお、第１実施形態で説明した光伝送
装置と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。

【００５７】図７には、第３実施形態に係る光伝送装置
１０が示されている。図７では、光伝送媒体１２から出
射される信号光のＡ方向の発散角θが受光素子１８の最
大受光角Ψより小さい場合について示している。

【００５８】ここで、図７（Ｂ）に示すように受光素子
１８のある１点の受光ポイントＰについて考えると、受
光ポイントＰに入射する信号光の角度は−θ〜θ（２
θ）の範囲となる。受光ポイントＰから見た光伝送媒体
１２の見込み角がこの範囲より大きければ受光ポイント
Ｐには−θ〜θの範囲の光が入射することになり、その
強度は一定となる。

【００５９】従って、光強度が一定となる範囲は、図７
（Ｂ）の点線で囲まれた三角形の領域となる。また、図
７（Ａ）において、受光素子１８の取り付け位置におけ
る光強度が一定となる光強度一定範囲Ｄｕは次式で示さ
れれる。

【００６０】 Ｄｕ＝ｔ−２ｓ・ｔａｎθ …（９） 従って、受光素子１８がＡ方向にずれた場合でも、受光
素子１８の径ｄが光強度一定範囲Ｄｕ内となる位置に受
光素子１８が配置されれば受光強度の均一性の低下を抑
えることができる。すなわち、次式を満たせば各受光素
子間における受光強度の均一性を抑えることができる。

【００６１】Ｄｕ≧ｄ＋２ｐ …（１０） この（１０）式に（９）式を代入すると次式が得られ
る。

【００６２】 ｓ・ｔａｎθ≦（ｔ−ｄ）／２−ｐ …（１１） この（１１）式を満たすように受光素子１８が配置され
ていれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一性
の低下を抑制することができる。逆に、この（１１）式
を満たすように受光素子１８を取り付ければ受光強度の
均一性の低下を抑制することができるため、（１１）式
を満たすような取り付け精度で受光素子１８を取り付け
ればよく、取り付け位置の精度を緩和させることができ
る。

【００６３】図８には、光伝送媒体１２から出射される
信号光のＡ方向の発散角θが、受光素子１８の最大受光
角Ψ以上の場合の例が示されている。

【００６４】図８に示すように受光素子１８の最大受光
角Ψ以上の角度の光は受光素子１８に入射しても結合さ
れない。従って、受光素子１８で結合できる信号光の強
度が一定となる光強度一定範囲Ｄｕ’は次式で示され
る。

【００６５】 Ｄｕ’＝ｔ−２ｓ・ｔａｎΨ …（１２） 上記（１２）式を（１０）式に代入すると次式が得られ
る。

【００６６】 ｓ・ｔａｎΨ≦（ｔ−ｄ）／２−ｐ …（１３） この（１３）式を満たすように受光素子１８が配置され
ていれば、光伝送媒体からの出射光の角度に対して光強
度分布が異なる場合においても取り付け位置のずれによ
る受光強度の均一性の低下を抑制することができる。

【００６７】［第４実施形態］次に、本発明の第４実施
形態について説明する。第４実施形態では、光伝送媒体
１２の幅方向における受光素子１８の取り付け位置につ
いて説明する。なお、第１実施形態で説明した光伝送装
置と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省
略する。

【００６８】図９には、第４実施形態に係る光伝送装置
１０が示されている。図９では、光伝送媒体１２の幅を
Ｗ、受光素子１８の数をＮ（なお、以下ではＮ個の受光
素子１８を便宜上受光素子群２２と称する）、各受光素
子１８の間隔をａ、光伝送媒体１２から出射される信号
光の光伝送媒体１２の幅方向（以下、単にＢ方向とい
う）における発散角をφ、受光素子群２２の正規の取り
付け位置からのＢ方向のずれ量をｖとしている。なお、
図９では、光伝送媒体１２から出射される信号光のＢ方
向の発散角φが受光素子１８の最大受光角Ψより小さい
場合について示している。

【００６９】ここで、受光素子群２２の正規の取り付け
位置とは、光伝送媒体１２の幅方向における受光素子群
２２の中心位置が光伝送媒体１２のＢ方向における中心
位置と一致する位置をいう。

【００７０】受光素子群１８の取り付け位置にＢ方向の
ずれが所定量以上生じ、受光素子群２２のＢ方向におけ
る受光範囲が光伝送媒体１２から出射された信号光の照
射範囲からはずれた場合には受光素子群２２の端部に位
置する受光素子１８の受光強度が低下し、受光素子群２
２の端部に位置する受光素子１８と中心部に位置するの
受光素子１８の受光強度との差が生じ受光強度の均一性
が悪くなる。

【００７１】ここで、受光素子群２２の取り付け位置に
おける信号光の照射範囲Ｄｂは次式で与えられる。

【００７２】 Ｄｂ＝Ｗ＋２ｓ・ｔａｎφ …（１４） 従って、受光素子群２２がＢ方向にずれた場合でも、受
光素子群２２の径が信号光の照射範囲Ｄｂ内となるよう
な位置に受光素子群２２が配置されれば受光強度の均一
性の低下を抑えることができる。すなわち、次式を満た
せば各受光素子間における受光強度の均一性を抑えるこ
とができる。

【００７３】 Ｄｂ≧Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ＋２ｖ …（１５） この（１５）式に（１４）式を代入すると次式が得られ
る。

【００７４】 ｓ・ｔａｎφ≧［Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ−Ｗ］／２＋ｖ …（１６） この（１６）式を満たすように受光素子群２２が配置さ
れていれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一
性の低下を抑制することができる。逆に、この（１６）
式を満たすように受光素子群２２を取り付ければ受光強
度の均一性の低下を抑制することができるため、（１
６）式を満たすような取り付け精度で受光素子群２２を
取り付ければよく、取り付け位置の精度を緩和させるこ
とができる。

【００７５】図１０には、光伝送媒体１２から出射され
る信号光のＢ方向の発散角φが、受光素子１８の最大受
光角Ψ以上の場合の例が示されている。

【００７６】図１０に示すように受光素子１８の最大受
光角Ψ以上の角度の光は受光素子１８に入射しても結合
されない。従って、受光素子群２２で結合できる信号光
の照射範囲Ｄｂ’は次式で示される。

【００７７】 Ｄｂ’＝Ｗ＋２ｓ・ｔａｎΨ …（１７） 上記（１７）式を（１４）式に代入すると次式が得られ
る。

【００７８】 ｓ・ｔａｎΨ≧［Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ−Ｗ］／２＋ｖ …（１８） この（１８）式を満たすように受光素子１８が配置され
ていれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一性
の低下を抑制することができる。

【００７９】［第５実施形態］次に、本発明の第５実施
形態について説明する。第５実施形態では、光伝送媒体
からの出射光の光伝送媒体の幅方向における角度に対し
て光強度分布が異なる場合について説明する。なお、第
４実施形態で説明した光伝送装置と同一部分には同一符
号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００８０】図１１には、第５実施形態に係る光伝送装
置１０が示されている。図１１では、光伝送媒体１２か
ら出射される信号光のＢ方向の発散角φが受光素子１８
の最大受光角Ψより小さい場合について示している。

【００８１】ここで、信号光の光強度が一定となる範囲
は、図１１の点線内の領域となる。また、受光素子群２
２の取り付け位置における光強度が一定となる光強度一
定範囲Ｄｕは次式で示されれる。

【００８２】 Ｄｕ＝Ｗ−２ｓ・ｔａｎφ …（１９） 従って、受光素子群２２がＢ方向にずれた場合でも、受
光素子群２２の径が光強度一定範囲Ｄｕ内となる位置に
受光素子群２２が配置されれば受光強度の均一性の低下
を抑えることができる。すなわち、次式を満たせば各受
光素子間における受光強度の均一性を抑えることができ
る。

【００８３】 Ｄｕ≧Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ＋２ｖ …（２０） この（２０）式に（１９）式を代入すると次式が得られ
る。

【００８４】 ｓ・ｔａｎφ≦［Ｗ−Ｎ（ｄ＋ａ）＋ａ］／２−ｖ …（２１） この（２１）式を満たすように受光素子群２２が配置さ
れていれば、取り付け位置のずれによる受光強度の均一
性の低下を抑制することができる。逆に、この（２１）
式を満たすように受光素子群２２を取り付ければ受光強
度の均一性の低下を抑制することができるため、（２
１）式を満たすような取り付け精度で受光素子群２２を
取り付ければよく、取り付け位置の精度を緩和させるこ
とができる。

【００８５】図１２には、光伝送媒体１２から出射され
る信号光のＢ方向の発散角φが、受光素子１８の最大受
光角Ψ以上の場合の例が示されている。

【００８６】図１２に示すように受光素子１８の最大受
光角Ψ以上の角度の光は受光素子１８に入射しても結合
されない。従って、受光素子群２２で結合できる信号光
の強度が一定となる光強度一定範囲Ｄｕ’は次式で示さ
れる。

【００８７】 Ｄｕ’＝Ｗ−２ｓ・ｔａｎΨ …（２２） 上記（２２）式を（２０）式に代入すると次式が得られ
る。

【００８８】 ｓ・ｔａｎΨ≦［Ｗ−Ｎ（ｄ＋ａ）＋ａ］／２−ｖ …（２３） この（２３）式を満たすように受光素子群２２が配置さ
れていれば、光伝送媒体からの出射光の角度に対して光
強度分布が異なる場合においても取り付け位置のずれに
よる受光強度の均一性の低下を抑制することができる。

【００８９】

【実施例】（第１実施例）次に、第１実施例について説
明する。第１実施例では、図１３に示すように光伝送媒
体１２に５個の発光素子１６及び受光素子１８が設けら
れた場合における光伝送媒体１２と受光素子１８との距
離ｓを求めた結果について説明する。

【００９０】なお、光伝送媒体１２の厚さｄは０．５ｍ
ｍ、幅Ｗは５．２ｍｍ、光伝送媒体１２から出射する信
号光の発散角θは４０度、受光素子１８の受光面の直径
ｄは０．８ｍｍ、受光素子１８の配置間隔ａは０．２ｍ
ｍ、受光素子１８の最大受光角Ψは９０度、受光素子１
８の正規の取り付け位置からの光伝送媒体１２の厚さ方
向及び幅方向のずれはそれぞれ０．０５ｍｍである。

【００９１】発光素子１６から出射された信号光は光伝
送媒体１２内を伝播し、光伝送媒体１２の端面より出射
され、複数の受光素子１８に結合される。この場合、受
光素子１８の最大受光角Ψは光伝送媒体１２から出射さ
れる信号光の発散角θより大きいので、（７）式よりｓ
≦０．１２mmが得られ、（２１）式よりｓ≦０．１８ｍ
ｍが得られる。

【００９２】従って、位置決め機構２０により受光素子
１８と光伝送媒体１２との距離ｓを例えば０．１ｍｍと
して両者を接続すれば、取り付け位置のずれによる各受
光素子１８の受光強度の均一性の低下を抑えることがで
きることが確認できた。

【００９３】（第２実施例）次に、第２実施例について
説明する。第２実施例では、図１４に示すように光伝送
媒体１２に５個の発光素子１６及び受光素子に代えて光
ファイバ２４が設けられた場合における光伝送媒体１２
と光ファイバ２４との距離ｓを求めた結果について説明
する。

【００９４】なお、光伝送媒体の厚さｄは０．５ｍｍ、
幅Ｗは５．８ｍｍ、光伝送媒体１２から出射する信号光
の発散角θは４０度、光ファイバ２４の直径は１．０ｍ
ｍ（コア径０．９８ｍｍ)、光ファイバ２４の配置間隔
ａは０．１ｍｍ、光ファイバ２４の最大受光角Ψは３０
度、光ファイバ２４の正規の取り付け位置からの光伝送
媒体１２の厚さ方向及び幅方向のずれはそれぞれ０．０
５ｍｍである。

【００９５】発光素子１６から出射された信号光は光伝
送媒体１２内を伝播し、光伝送媒体１２の端面より出射
され、複数の光ファイバ２４に結合される。この場合、
光ファイバ２４の最大受光角Ψは光伝送媒体１２から出
射される信号光の発散角より小さいので、（８）式より
ｓ≦０．３４ｍｍ、（２３）式よりｓ≦０．２６ｍｍが
得られる。

【００９６】従って、位置決め機構２０により受光素子
１８と光伝送媒体１２との距離ｓを例えば０．２ｍｍと
して両者を接続すれば、取り付け位置のずれによる各受
光素子１８の受光強度の均一性の低下を抑えることがで
きることが確認できた。

【００９７】（第３実施例）次に、第３実施例について
説明する。第３実施例では、図１５に示すように光伝送
媒体１２に５個の発光用の光ファイバ２６及び受光用の
光ファイバ２４が設けられ、光ファイバ２６の先に受光
素子１８が設けられた場合における光ファイバ２４と受
光素子１８との距離ｓを求めた結果について説明する。

【００９８】光伝送媒体１２の厚さは１．０ｍｍ、幅Ｗ
は５．８ｍｍ、光ファイバ２４の直径は１．０ｍｍ（コ
ア径０．９８ｍｍ）、光ファイバ２４の配置間隔ａは
０．１ｍｍ、光ファイバ２４から出射する信号光の発散
角θは２０度、受光素子１８の受光面の直径ｄは０．８
ｍｍで、最大受光角Ψは９０度、受光素子１８の正規の
取り付け位置からの光伝送媒体１２の厚さ方向及び幅方
向のずれはそれぞれ０．０５ｍｍである。

【００９９】光ファイバ２６から出射された信号光は光
伝送媒体１２内を伝播し、複数の光ファイバ２４に分岐
され、光ファイバ２４内を伝播し、各々受光素子１８で
受光される。この場合、受光素子１８の最大受光角Ψは
光ファイバ２４から出射される信号光の発散角θより大
きいので、（１１）式よりｓ≦０．１４ｍｍが得られ
る。

【０１００】従って、位置決め機構２０により受光素子
１８と光ファイバ２４との距離ｓを例えば０．１ｍｍと
して両者を接続すれば、取り付け位置のずれによる各受
光素子１８の受光強度の均一性の低下を抑えることがで
きることが確認できた。

【０１０１】上記（第１実施例）〜（第３実施例）で
は、受光手段の取り付け位置のずれに対する均一性の低
下について説明したが、光伝送媒体１２の出射端での強
度が均一であることが望ましい。そこで、光伝送媒体１
２の出射端での強度の均一化について図１７を参照して
説明する。

【０１０２】図１７（Ａ）に示すように、光伝送媒体１
２の幅をＷ、長さをＬ，光伝送媒体１２内の信号光の発
散角をθとする。光伝送媒体１２の入射側の端面の上端
にある光ファイバ２６から入射された信号光のうち図中
上半分に広がった信号光は光伝送媒体１２の上側の側面
１２１で反射され下に折り返される。また、図中下半分
に広がった信号光は、ｔａｎθ＞Ｗ／Ｌであれば光伝送
媒体１２の下側の側面１２２で反射され上に折り返され
る。

【０１０３】さらに、ｔａｎθ＞２Ｗ／Ｌであれば光伝
送媒体１２の上側の側面１２１で反射され下に折り返さ
れる。ｔａｎθ＞３Ｗ／Ｌであれば光伝送媒体１２の下
側の側面１２２でもう一度反射され上に折り返される。
折り返し点までの光伝送媒体１２の長さをＬ₁＝Ｗ／ｔ
ａｎθ、Ｌ₂＝２Ｗ／ｔａｎθ、Ｌ₃＝３Ｗ／ｔａｎθと
した場合の端面での光強度の計算結果を図１７（Ｂ）に
示す。

【０１０４】２回以上側面で反射することにより光伝送
媒体１２の出射端面での光強度はほぼ均一になる。ここ
では、光伝送媒体１２の入射端面の上端にある光ファイ
バ２６から入射された場合を説明したが、Ｌ≧３Ｗ／ｔ
ａｎθであれば、光伝送媒体１２の入射端面のどの位置
から入射した場合でも、出射端面での光強度はほぼ均一
となり、光強度の均一性［＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍ
ａｘ＋ｍｉｎ）×１００（％）］は３％以下になる。具
体的には、光伝送媒体１２の厚さが１．０ｍｍ、幅が
５．８ｍｍの場合、光ファイバ２６から光伝送媒体１２
に入射される信号光の発散角は２８度である。この時、
光伝送媒体１２の長さＬが３Ｗ／ｔａｎθ＝３×５．８
／ｔａｎ２８°＝３２．７（ｍｍ）以上であれば、各光
ファイバ２４で結合された信号光の強度は均一になり、
均一性は１．４％となる。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の受光手段の取り付け位置がずれていても結合効率
が変化せず、各受光手段の受光強度の均一性が低下する
のを防ぐことができる、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係る光伝送装置の概略構成図
である。

【図２】 図１の要部側面図である。

【図３】 第１実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒体
と受光素子との位置関係について説明するための図であ
る。

【図４】 第１実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒体
と受光素子との位置関係について説明するための図であ
る。

【図５】 第２実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒体
と受光素子との位置関係について説明するための図であ
る。

【図６】 第２実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒体
と受光素子との位置関係について説明するための図であ
る。

【図７】 第３実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒体
と受光素子との位置関係について説明するための図であ
る。

【図８】 第３実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒体
と受光素子との位置関係について説明するための図であ
る。

【図９】 第４実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒体
と受光素子との位置関係について説明するための図であ
る。

【図１０】 第４実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒
体と受光素子との位置関係について説明するための図で
ある。

【図１１】 第５実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒
体と受光素子との位置関係について説明するための図で
ある。

【図１２】 第５実施形態に係る光伝送装置の光伝送媒
体と受光素子との位置関係について説明するための図で
ある。

【図１３】 （Ａ）は第１実施例に係る光伝送装置の平
面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。

【図１４】 （Ａ）は第２実施例に係る光伝送装置の平
面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。

【図１５】 （Ａ）は第３実施例に係る光伝送装置の平
面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。

【図１６】 （Ａ）は従来における光伝送装置の斜視
図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。

【図１７】 （Ａ）は光伝送媒体１２の出射端での強度
の均一化について説明するための図、（Ｂ）は光伝送媒
体１２の出射端での強度の均一化について説明するため
の線図である。

【符号の説明】

１０ 光伝送装置 １２ 光伝送媒体 １４ 光拡散部 １６ 発光素子 １８ 受光素子 ２０ 位置決め機構 ２２ 受光素子群 ２４、２６ 光ファイバ

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 10/12 (72)発明者 高梨 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 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 経塚 信也 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 上村 健 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 岡田 純二 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 山田 秀則 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 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 CA06 DA11 2H047 LA16 MA05 MA07 5K002 AA07 BA31 FA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光を伝送するための光伝送媒体と、
   前記光伝送媒体の一端面側に配置され、かつ前記信号光
   を発光する少なくとも１つの発光手段と、前記光伝送媒
   体の他端面側に前記光伝送媒体の幅方向に沿って配置さ
   れ、かつ前記光伝送媒体により伝送された信号光を受光
   する複数の受光手段と、を備えた光伝送装置において、 前記光伝送媒体と前記受光手段とを離間して設け、かつ
   前記光伝送媒体から出射される光の発散角、及び前記受
   光手段の最大受光角に基づいて前記光伝送媒体と前記受
   光手段との離間距離を定めたことを特徴とする光伝送装
   置。
2. 【請求項２】 前記受光手段の受光面の前記光伝送媒体
   の厚み方向における長さが前記光伝送媒体から出射され
   る信号光の前記厚み方向の照射範囲よりも小さい場合に
   おいて、 前記光伝送媒体の厚みをｔ、前記受光手段の受光面の前
   記厚み方向における長さをｄ、前記受光手段の前記厚み
   方向における取り付け位置のずれ量をｐ、前記光伝送媒
   体の前記厚み方向における発散角をθ、前記受光手段の
   前記厚み方向における最大受光角をΨ、及び前記光伝送
   媒体と前記受光手段との離間距離をｓとして、前記離間
   距離ｓを、 ｓ・ｔａｎθ≧（ｄ−ｔ）／２＋ｐ （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≧（ｄ―ｔ）／２＋ｐ （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めたことを特徴とする請求項１
   記載の光伝送装置。
3. 【請求項３】 前記受光手段の受光面の前記光伝送媒体
   の厚み方向における長さが前記光伝送媒体から出射され
   る信号光の前記厚み方向の照射範囲以上の場合におい
   て、 前記光伝送媒体の厚みをｔ、前記受光手段の受光面の前
   記厚み方向における長さをｄ、前記受光手段の前記厚み
   方向における取り付け位置のずれ量をｐ、前記光伝送媒
   体の前記厚み方向における発散角をθ、前記受光手段の
   前記厚み方向における最大受光角をΨ、及び前記光伝送
   媒体と前記受光手段との離間距離をｓとして、前記離間
   距離ｓを、 ｓ・ｔａｎθ≦（ｄ−ｔ）／２−ｐ （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≦（ｄ―ｔ）／２−ｐ （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めたことを特徴とする請求項１
   記載の光伝送装置。
4. 【請求項４】 前記受光手段の受光面の前記光伝送媒体
   の厚み方向における長さが前記光伝送媒体の前記厚み方
   向における信号光の強度が一定の範囲よりも小さい場合
   において、 前記光伝送媒体の厚みをｔ、前記受光手段の受光面の前
   記厚み方向における長さをｄ、前記受光手段の前記厚み
   方向における取り付け位置のずれ量をｐ、前記光伝送媒
   体の前記厚み方向における発散角をθ、前記受光手段の
   前記厚み方向における最大受光角をΨ、及び前記光伝送
   媒体と前記受光手段との離間距離をｓとして、前記離間
   距離ｓを、 ｓ・ｔａｎθ≦（ｔ−ｄ）／２−ｐ （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≦（ｔ−ｄ）／２−ｐ （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めたことを特徴とする請求項１
   記載の光伝送装置。
5. 【請求項５】 前記光伝送媒体の幅をＷ、前記受光手段
   の受光面の前記光伝送媒体の幅方向における長さをｄ、
   前記複数の受光手段を受光群とした時の該受光群の前記
   幅方向における取り付け位置のずれ量をｖ、前記光伝送
   媒体の前記幅方向における発散角をφ、前記受光手段の
   前記幅方向における最大受光角をΨ、前記受光手段の数
   をＮ、前記受光手段の配置間隔をａ、及び前記光伝送媒
   体と前記受光手段との離間距離をｓとして、前記離間距
   離ｓを、 ｓ・ｔａｎφ≧［Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ−Ｗ］／２＋ｖ
   （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≧［Ｎ（ｄ＋ａ）−ａ−Ｗ］／２＋ｖ
   （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めたことを特徴とする請求項１
   記載の光伝送装置。
6. 【請求項６】 前記複数の受光手段を受光群とした時の
   該受光群の前記幅方向における長さが前記光伝送媒体の
   前記厚み方向における信号光の強度が一定の範囲よりも
   小さい場合において、 前記光伝送媒体の幅をＷ、前記受光手段の受光面の前記
   光伝送媒体の幅方向における長さをｄ、前記受光群の前
   記幅方向における取り付け位置のずれ量をｖ、前記光伝
   送媒体の前記幅方向における発散角をφ、前記受光手段
   の前記幅方向における最大受光角をΨ、前記受光手段の
   数をＮ、前記受光手段の配置間隔をａ、及び前記光伝送
   媒体と前記受光手段との離間距離をｓとして、前記離間
   距離ｓを、 ｓ・ｔａｎφ≦［Ｗ−Ｎ（ｄ＋ａ）＋ａ］／２−ｖ
   （θ＜Ψ） ｓ・ｔａｎΨ≦［Ｗ−Ｎ（ｄ＋ａ）＋ａ］／２−ｖ
   （θ≧Ψ） の条件を満たすように定めたことを特徴とする請求項１
   記載の光伝送装置。
7. 【請求項７】 前記光伝送媒体と前記受光手段とを前記
   離間距離で離間して接続する接続手段をさらに備えたこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記
   載の光伝送装置。