JP2003098399A - 光実装基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子・電気基板での高速データ伝送を行うこ
とが可能であり、かつ、ＥＭＩノイズの問題を解決する
光実装基板を提供する。 【解決手段】 光実装基板は、基板上に配設され、信号
光が発光される発光部と、基板上又は異なる基板上に配
設され、信号光が受光される受光部と、が互いに離間し
て配設されている。また、光実装基板には、発光部から
発光された信号光を受光部に伝送する光伝送体と、光伝
送体内にて発光部からの信号光を受光可能な位置に形成
され、発光された信号光を光伝送体内に伝送させる第一
の光学素子が備えられている。また、光実装基板には、
光伝送体内にて信号光を受光部へ案内可能な位置に形成
され、光伝送体内を伝送されてきた信号光を受光部へ入
射させる第二の光学素子が備えられている。そして、発
光部と第一の光学素子との間に、信号光を平行光に変更
する第三の光学素子を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光実装基板に関
し、特に、各半導体ＩＣ間のデータ伝送に際して光伝送
を利用する光実装基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＰＵやメモリなどの各種集積回
路（ＩＣ）やシステムＬＳＩ等が実装される回路基板に
おいては、ＣＰＵやメモリなどの動作周波数（処理速
度）等の性能や回路機能の向上に伴い、各ＩＣ間をバス
構造で接続するデータバスなどの電気配線中の電気信号
を高速で伝送する必要性がある。このため、各ＩＣ間を
接続するバスには、電気配線長の短縮化や差動伝送など
を進めることにより、バスの動作速度の向上が図られて
いる。

【０００３】しかし、配線距離を短くする方法では、イ
ンピーダンスの不整合やクロストークなど種々の問題が
発生するとともに、システムの変更や追加などによっ
て、配線距離を長くしなければならない場合、高速伝送
できない部分が生じてしまい、信号の到達が遅延される
ことにより、システムの処理速度がバスの動作速度によ
って制限されてしまう。

【０００４】すなわち、ＣＰＵの動作周波数に応じた各
ＩＣ間の離間距離が限界に達し、高速のＣＰＵを基板に
実装しつつ、電気配線で信号の伝送速度を高速に行おう
とすると、配線の長さや形状まで決められた形でしか達
成できない。また、バスの接続配線の高密度化並びにシ
ステムの高速化による電磁ノイズ（ＥＭＩノイズ）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。特に、高密度実装（ＭＣＭ：マルチチップモジュー
ル）やシステムＬＳＩなどの基板では、データ転送速度
が高速化するために、さらに、ＥＭＩノイズ対策が困難
となる。

【０００５】そこで、上記の問題を解決し、バスの動作
速度の向上を図るために、回路基板内に光伝送技術を用
い、基板内の高速で伝送する部分を、電気信号から光信
号に換えて伝送することが試みられている。例えば、光
ファイバで各ＩＣ間をつなぐ伝送方式をデータバスに適
用する方法や、導光路などを用いた方法等、回路基板の
構成内容により様々な形態が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
を用いる方法では、光ファイバを配線することで高速伝
送が可能となるが、精密性を極めているため、製造コス
トが膨大にかかってしまう。また、光ファイバによる配
線のレイアウトには制限があり、高密度化が困難であっ
た。また、導光路を用いる方法では、配線が交差する場
合などは、利用が困難であり、配線の自由度が低いとい
う問題があった。

【０００７】そこで、本発明の課題は、電子・電気基板
での高速データ伝送を行うことが可能であり、かつ、Ｅ
ＭＩノイズの問題を解決する光実装基板を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、基板上に配設され、信号光
が発光される発光部と、前記基板上又は異なる基板上に
配設され、前記信号光が受光される受光部と、前記発光
部から発光された信号光を前記受光部に伝送する光伝送
体と、前記光伝送体内にて前記発光部からの信号光を受
光可能な位置に形成され、発光された前記信号光を前記
光伝送体内に伝送させる第一の光学素子と、前記光伝送
体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能な位置に形
成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前記信号光を
前記受光部へ入射させる第二の光学素子と、を備え、前
記発光部と前記第一の光学素子との間に、前記信号光を
平行光に変更する第三の光学素子を設けたことを特徴と
する。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、ＬＤ等の光
源で発光される信号光が、平行光ではなく拡散光であっ
ても、拡散光である信号光が発光部に対応した位置に備
えられた第一の光学素子の反射面に入射する前に、第三
の光学素子によって平行光に変更されるため、信号光が
光伝送体にて拡散されることによる信号光の損失を抑制
することができる。また、各半導体ＩＣ間のデータ伝送
には、発光部、受光部による光伝送体を介在させた光結
合を用い、光伝送体を利用して信号光を伝送するので、
電気・電子基板での高速データ伝送が可能となり、シス
テム的な処理スピードを落とすことなく、電子部品間を
最大限活用することができる。また、既存の製造ライン
に上記構造を付加するだけで良く、設備投資を削減する
ことができる。また、光ファイバーやミラーを利用した
光伝送方法に比べて光データバスの光路等を自由に設計
できるため、基板設計の自由度及び拡張性が高くなると
ともに、高密度化が容易となる。また、高速データ伝送
の際に問題となっていたＥＭＩノイズを低減することが
できる。

【００１０】請求項２記載の発明は、基板上に配設さ
れ、信号光が発光される発光部と、前記基板上又は異な
る基板上に配設され、前記信号光が受光される受光部
と、前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝
送する光伝送体と、前記光伝送体内にて前記発光部から
の信号光を受光可能な位置に形成され、発光された前記
信号光を前記光伝送体内に伝送させる第一の光学素子
と、前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内
可能な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてき
た前記信号光を前記受光部へ入射させる第二の光学素子
と、を備え、前記第二の光学素子は、入射した前記信号
光を前記受光部に偏向する反射面を有し、該反射面が偏
向された前記信号光を前記受光部に集光するように凹面
とされていることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、光伝送体内
を伝送されてきた平行光の信号光が反射面が凹面とされ
ている第二の光学素子によって集光されるため、受光部
の受光強度を高めることができる。すなわち、発光部か
ら発光された信号光は、光伝送体等で反射を繰り返すこ
とによって強度の損失を被るが、信号光を集光すること
により、安定した高速データ伝送を実現することができ
る。なお、本明細書において、偏向とは、信号光の進行
方向を、これと異なる進行方向に変える機能や作用を称
する。

【００１２】請求項３記載の発明は、基板上に配設さ
れ、信号光が発光される発光部と、前記基板上又は異な
る基板上に配設され、前記信号光が受光される受光部
と、前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝
送する光伝送体と、前記光伝送体内にて前記発光部から
の信号光を受光可能な位置に形成され、発光された前記
信号光を前記光伝送体内に伝送させる第一の光学素子
と、前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内
可能な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてき
た前記信号光を前記受光部へ入射させる第二の光学素子
と、を備え、前記第二の光学素子は、入射した前記信号
光を前記受光部に偏向する反射面を有し、該反射面が偏
向された前記信号光を前記受光部に拡散するように凸面
とされていることことを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、光伝送体内
を伝送されてきた平行光の信号光が反射面が凸面とされ
ている第二の光学素子によって拡散されるため、受光部
の受光範囲を広げることができる。すなわち、受光部が
受光できる範囲を広げることができるので、受光部や第
二の光学素子が基板に対して多少の設置誤差があって
も、信号光を受光部に受光させることができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、同一又は異なる基
板上に配設され、信号光が発光される複数の発光部と、
前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
受光される複数の受光部と、前記発光部から発光された
信号光を前記受光部に伝送する光伝送体と、前記光伝送
体内にて前記発光部からの信号光を受光可能な位置に形
成され、発光された前記信号光を前記光伝送体内に伝送
させる第一の光学素子と、前記光伝送体内にて前記信号
光を前記受光部へ案内可能な位置に形成され、前記光伝
送体内を伝送されてきた前記信号光を前記受光部へ入射
させる第二の光学素子と、を備え、一つの前記第一の光
学素子に対して複数の前記信号光が入射され、前記第一
の光学素子が該信号光を前記第二の光学素子へ向けて偏
向するとともに、一つの前記第二の光学素子に対して複
数の前記信号光が入射され、前記第二の光学素子が該信
号光を前記受光部へ向けて偏向することを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の発明によれば、光伝送体内
において、複数の信号光が一つの第一の光学素子並びに
一つの第二の光学素子にて偏向されて受光部にそれぞれ
受光されることとなる。これにより、一対の光学素子に
よって複数の信号光を伝送することができ、領域が限ら
れた基板においては、小さいスペースで多くの信号光を
伝送することができる。

【００１６】請求項５記載の発明は、同一又は異なる基
板上に配設され、信号光が発光される複数の発光部と、
前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
受光される複数の受光部と、前記発光部から発光された
信号光を前記受光部に伝送する光伝送体と、前記光伝送
体内にて前記発光部からの信号光を受光可能な位置に形
成され、発光された前記信号光を前記光伝送体内に伝送
させる複数の第一の光学素子と、前記光伝送体内にて前
記信号光を前記受光部へ案内可能な位置に形成され、前
記光伝送体内を伝送されてきた前記信号光を前記受光部
へ入射させる複数の第二の光学素子と、を備え、複数の
前記発光部から発光された複数の前記信号光のうち、少
なくとも二つの前記信号光が交差するように、前記第一
の光学素子と前記第二の光学素子が配置されていること
を特徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明によれば、少なくとも
二つの信号光を交差させて伝送することが可能であるた
め、光伝送体内で第一の光学素子や第二の光学素子の高
さ位置を変える必要がなく、基板を薄型化することがで
きる。また、信号光の交差を避けるために光路を迂回さ
せる必要がなく、基板内の構造を簡単なものとすること
ができる。また、それに伴って、基板設計の自由度を向
上させることができる。

【００１８】請求項６記載の発明は、基板上に配設さ
れ、信号光が発光される発光部と、前記基板上又は異な
る基板上に配設され、前記信号光が受光される受光部
と、前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝
送する光伝送体と、前記光伝送体内にて前記発光部から
の前記信号光を受光可能な位置に形成され、発光された
前記信号光を前記光伝送体内に伝送させる複数の第一の
光学素子と、前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光
部へ案内可能な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送
されてきた前記信号光を前記受光部へ入射させる複数の
第二の光学素子と、前記第一の光学素子と前記第二の光
学素子とを結ぶ直線上以外の光伝送体の位置に、第四の
光学素子を配置し、前記第一の光学素子から前記第二の
光学素子に前記信号光を伝送させる際に、前記第一の光
学素子から前記第四の光学素子に前記信号光を入射し、
前記第四の光学素子により前記信号光を偏向して前記第
四の光学素子から前記第二の光学素子に前記信号光を入
射させることを特徴とする。

【００１９】請求項６記載の発明によれば、任意の第一
の光学素子と第二の光学素子とを結ぶ直線上以外の場所
に第四の光学素子を設置することにより、第一の光学素
子と第二の光学素子との間を一直線の光路とすることが
できなくても、信号光を第四の光学素子を用いて一直線
以外の光路で伝送することができる。これにより、基板
内の限られたスペースを有効に利用することができる。
さらに、信号光を第四の光学素子によって一直線以外の
光路で伝送することが可能であるため、光伝送体内で第
一〜第二の光学素子の高さ位置を変える必要がなく、基
板を薄型化することができる。

【００２０】請求項７記載の発明は、同一又は異なる基
板上に配設され、信号光が発光される複数の発光部と、
前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
受光される複数の受光部と、前記発光部から発光された
信号光を前記受光部に伝送する光伝送体と、前記光伝送
体内にて前記発光部からの信号光を受光可能な位置に形
成され、発光された前記信号光を前記光伝送体内に伝送
させる複数の第一の光学素子と、前記光伝送体内にて前
記信号光を前記受光部へ案内可能な位置に形成され、前
記光伝送体内を伝送されてきた前記信号光を前記受光部
へ入射させる複数の第二の光学素子と、を備え、前記光
伝送体内のそれぞれの前記信号光が前記発光部から前記
受光部に至るまでの距離を等しくしたことを特徴とす
る。

【００２１】請求項７記載の発明によれば、発光部から
受光部に至るまでの光路長を等しくすることで、信号光
の伝送時間差をなくすことができ、データ信号の誤認識
を防ぐことができる。なお、信号光の光路長は、光実装
基板内で同じであれば良く、一直線である必要はない。

【００２２】請求項８記載の発明は、請求項７記載の光
実装基板において、それぞれ前記信号光を授受する複数
の対となる前記発光部及び前記受光部のうちの少なくと
も一対の前記発光部と前記受光部との間の直線上の距離
が他の対となる前記発光部と前記受光部との間の直線上
の距離が異なるものである場合に、少なくとも前記距離
が短い方の前記発光部に対応する第一の光学素子と前記
受光部に対応する第二の光学素子とを結ぶ直線上以外の
光伝送体の位置に第五の光学素子が配置され、前記第一
の光学素子から前記第二の光学素子に前記信号光を伝送
させる際に、前記第一の光学素子から前記第五の光学素
子に前記信号光を入射し、前記第五の光学素子により前
記信号光を偏向して前記第五の光学素子から前記第二の
光学素子に前記信号光を入射させることにより、前記各
対の前記発光部から前記受光部に至るまでの前記各信号
光の前記光路の距離が互いにほぼ等しくされていること
を特徴とする。

【００２３】請求項８記載の発明によれば、基板内のス
ペースの都合上、発光部と受光部とを結ぶ直線距離が異
なっても、信号光の光路を一直線以外の光路にすること
によって、信号光が伝送する光路長を等しくすることが
できるので、請求項７と同様の効果を得ることができ
る。

【００２４】請求項９記載の発明は、請求項１〜８のい
ずれかに記載の光実装基板において、前記第一〜第五の
光学素子は、前記光伝送体に窪みを形成することによっ
て設けられていることを特徴とする。

【００２５】請求項９記載の発明によれば、第一〜第五
の光学素子は、光伝送体に窪みを形成することによって
設けられているため、簡単な方法で第一〜第五の光学素
子を形成することができ、光実装基板の製造工程の短
縮、製造コストの低減を図ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。 〔第一の実施の形態〕本発明にかかる第一の実施の形態
について説明する。まず、本実施の形態での光実装基板
１について説明する。光実装基板１には、図１に示すよ
うに、後述する発光素子３、受光素子４を設置されるプ
リント基板２１と、該プリント基板２１の下層にスペー
サ２２を挟んで形成され、発光素子３から発光された信
号光Ｌを受光素子４に伝送可能な光データバスとして機
能する光伝送体２３と、を備えている。このスペーサ２
２により、光伝送体２３の両面（図中、プリント基板２
１が配設される側の面、及びその反対側の面）に光伝送
体２３と屈折率の異なる空気層が存在することとなり、
信号光Ｌは、光伝送体２３中で全反射しながら伝送され
ることが可能となる。また、光実装基板１には、該プリ
ント基板２１上に設けられ、信号光Ｌが発光される発光
素子３と、前記信号光Ｌが受光される受光素子４と、発
光素子３及び受光素子４にそれぞれ対応して光伝送体２
３に設けられた第一の光学素子である偏向光学素子５、
第二の光学素子である偏向光学素子６と、発光素子３に
対応して光伝送体２３に設けられたコリメート７と、が
備えられている。

【００２７】プリント基板２１には、信号光Ｌ透過用の
孔部２４が形成されている。

【００２８】光伝送体２３は、信号光Ｌの伝送を担う板
体であり、例えば、光透過率の高いアクリル製の導光板
等が用いられる。

【００２９】発光素子３は、所定の発振波長、出力強度
の半導体レーザ等にて形成することが好ましい。また、
受光素子４は、前記信号光Ｌを受光可能な受光径を有す
るフォトトランジスタ等にて形成することが好ましい。

【００３０】なお、本実施の形態において、発光素子３
ないしは受光素子４は、発光部ないしは受光部を含む集
積回路で構成される。ここで、本発明における集積回路
とは、字義通り解釈すれば、いわゆる半導体集積回路も
しくはＩＣチップに相当するものを意味するが、本発明
においては、複数の集積回路からなるモジュール（ＣＰ
Ｕモジュールやメモリモジュール等）、一または複数の
発光素子用ＩＣと種々の各ＩＣとを備えたモジュール、
一または複数の受光素子用ＩＣと種々の各ＩＣとを備え
たモジュール、半導体レーザ等の発光素子と種々の各Ｉ
Ｃがプロセス上（例えばＳｉ基板上）に一体形成された
光集積回路、受光素子と種々の各ＩＣプロセス上に一体
形成された光集積回路、発光素子と受光素子と光電変換
手段等と種々の各ＩＣプロセス上に一体形成された光集
積回路、ＶＬＳＩやシステムＬＳＩ等を含む。ただし、
本発明において、発光部や受光部は、必ずしも集積回路
化されたものに限定されず、レーザーダイオードやフォ
トダイオード単体のものも含まれる。

【００３１】偏向光学素子５は、光伝送体２３に、例え
ば、略三角柱の形状を有する窪みを設けることにより形
成された光伝送体２３の傾斜面であり、該傾斜面が光伝
送体２３より屈折率の低い空気との界面となり、光伝送
体２３の屈折率と空気の屈折率とにより決まる所定の入
射角以下の信号光Ｌを反射する反射面として機能し、信
号光Ｌの方向を変えるようになっている。

【００３２】偏向光学素子６も偏向光学素子５と同様の
構造を有するもので、光伝送体２３に形成された傾斜面
からなり、該傾斜面が信号光Ｌを反射して、信号光Ｌの
向きを変えるようになっている。そして、偏向光学素子
５は、発光素子３から入射した信号光Ｌを反射して偏向
光学素子６に入射させ、偏向光学素子６は偏向光学素子
５から入射した信号光Ｌを反射して受光素子４に入射さ
せるようになっている。

【００３３】なお、偏向光学素子５，６は、光伝送体２
３の底面となる裏側（図中、発光素子３や受光素子４が
配設されている側の反対側）から、略三角柱形状を有す
る高温に熱せられた金属片を当てて、アクリル製の光伝
送体２３を溶融して変形させることで、形成されてい
る。また、偏向光学素子５，６は、光伝送体２３の成形
時に形成することも可能である。また、この例では、偏
向光学素子５，６の形状を略三角柱形状としたが、これ
に限定されず、四つの反射面を有する四角錐形状とした
り、またはそれ以上の反射面を有する形状でも良い。こ
れにより、多方向への信号光Ｌの分岐伝送が可能とな
る。また、偏向光学素子５，６の反射面は、入射される
信号光Ｌを透過させずに全反射させるよう、事前に算出
された傾斜角に形成されている。

【００３４】コリメート７は、発光素子３から発光され
る拡散光の信号光Ｌを平行光の信号光Ｌに変更する機能
を備えるとともに、光伝送体２３に凹面を形成すること
で設けられたレンズである。発光素子３から発光される
信号光Ｌが拡散光では、光伝送体２３を透過する際の損
失が大きいため、平行光に変更することが好ましい。そ
こで、コリメート７は、発光素子３と偏向光学素子５と
の間の光伝送体２３の上面に、凹面を発光素子３に向け
た状態で形成されている。

【００３５】次に、本実施の形態の光実装基板１におけ
る発光素子３から受光素子４に至るまでの信号光Ｌの作
用について説明する。図１に示すように、発光素子３か
ら伝送すべきデータ信号に基づいて、信号光Ｌが発光さ
れ、プリント基板２１の孔部２４を介して、光データバ
スの光伝送体２３に入射される。信号光Ｌは、光伝送体
２３の上面に備えられたコリメート７により、拡散光か
ら平行光に変更される。平行光に変更された信号光Ｌ
は、光伝送体２３内を透過し、発光素子３に対応した位
置に備えられた偏向光学素子５の反射面に入射する。信
号光Ｌは、偏向光学素子５の反射面で全反射され、光伝
送体２３内の上面及び下面に当たって反射されながら伝
送され、受光素子４に対応した位置に備えられた偏向光
学素子６に入射される。信号光Ｌは、偏向光学素子６に
全反射されて受光素子４にて受光される。ここで、偏向
光学素子５，６の反射面の傾斜は、信号光Ｌを全反射す
るように設計されているため、光伝送体２３内における
信号光Ｌの損失を抑制することができる。

【００３６】以上のように、本実施の形態によれば、拡
散光である信号光Ｌが発光素子３に対応した位置に備え
られた偏向光学素子５の反射面に入射する前に、コリメ
ート７によって平行光に変更されるため、信号光Ｌが拡
散されることによる信号光Ｌの損失を抑制することがで
きる。また、各半導体ＩＣ間のデータ伝送には、発光素
子３、受光素子４による光伝送体２３を介在させた光結
合を用い、光伝送体２３を利用して信号光Ｌを伝送する
ので、電気・電子基板での高速データ伝送が可能とな
り、システム的な処理スピードを落とすことなく、電子
部品間を最大限活用することができる。また、既存の製
造ラインに本発明の構造を付加するだけで良く、設備投
資を削減することができる。また、光ファイバーやミラ
ーを利用した光伝送方法に比べて光データバスの光路等
を自由に設計できるため、基板設計の自由度及び拡張性
が高くなるとともに、高密度化が容易となる。また、高
速データ伝送の際に問題となっていたＥＭＩノイズを低
減することができる。

【００３７】〔第二の実施の形態〕本発明にかかる第二
の実施の形態について説明する。なお、上述の第一の実
施の形態と同様の構成に関しては、同一符号を付して説
明を省略し、特徴のある部分について述べる。この例で
は、図２に示すように、信号光Ｌが集光された集合光の
状態で受光素子４が信号光Ｌを受光する場合の例であ
る。ここで特徴となるのは、受光素子４に対応した位置
に備えられた偏向光学素子６１の反射面が、凹面に形成
されていることである。

【００３８】この例における発光素子３から受光素子４
に至るまでの信号光Ｌの作用について説明する。図２に
示すように、第一の実施の形態と同様、発光素子３から
発光された拡散光である信号光Ｌは、コリメート７によ
って平行光に変更され、偏向光学素子５によって全反射
される。全反射された信号光Ｌは、光伝送体２３内を伝
送されて、偏向光学素子６１に入射される。入射された
信号光Ｌは、偏向光学素子６１により集光され、受光素
子４に受光される。

【００３９】以上のように本実施の形態によれば、光伝
送体２３内を伝送されてきた平行光の信号光Ｌが凹面に
形成された反射面を有する偏向光学素子６１によって、
集光されるため、受光素子４の受光強度を高めることが
できる。すなわち、発光素子３から発光された信号光Ｌ
は、光伝送体２３等で反射を繰り返すことによって強度
の損失をある程度被ったとしても、信号光Ｌを集光する
ことにより、安定した高速データ伝送を実現することが
できる。

【００４０】〔第三の実施の形態〕本発明にかかる第三
の実施の形態について説明する。なお、上述の第一の実
施の形態と同様の構成に関しては、同一符号を付して説
明を省略し、特徴のある部分について述べる。この例で
は、図３に示すように、信号光Ｌが拡散された拡散光の
状態で受光素子４が信号光Ｌを受光する場合の例であ
る。ここで特徴となるのは、受光素子４に対応した位置
に備えられた偏向光学素子６２の反射面が、凸面に形成
されていることである。

【００４１】この例における発光素子３から受光素子４
に至るまでの信号光Ｌの作用について説明する。図３に
示すように、第一の実施の形態と同様、発光素子３から
発光された拡散光である信号光Ｌは、コリメート７によ
って平行光に変更され、偏向光学素子５によって全反射
される。全反射された信号光Ｌは、光伝送体２３内を伝
送されて、偏向光学素子６２に入射される。入射された
信号光Ｌは、凸面に形成された偏向光学素子６２により
拡散光に変更され、受光素子４に受光される。

【００４２】以上のように本実施の形態例によれば、光
伝送体２３内を伝送されてきた平行光の信号光Ｌが凸面
に形成された反射面を有する偏向光学素子６２によっ
て、拡散光に変更されるため、受光素子４の受光範囲を
広げることができる。すなわち、受光素子が受光できる
範囲を広げることができるので、受光素子４や偏向光学
素子６２がプリント基板２１に対して多少の設置誤差が
あっても、受光素子４に受光させることができる。

【００４３】〔第四の実施の形態〕本発明にかかる第四
の実施の形態について説明する。なお、上述の第一の実
施の形態と同様の構成に関しては、同一符号を付して説
明を省略し、特徴のある部分について述べる。この例
は、図４に示すように、一つの発光素子３から一つの受
光素子４に向けて、複数の信号光Ｌが発光される場合の
例である。なお、ここでいう発光素子３は、例えば、一
つのＬＳＩの中に、半導体レーザ等の発光部を複数備え
たものであり、受光素子４は、例えば、フォトトランジ
スタ等の受光部を複数備えたものである。

【００４４】偏向光学素子６３，６４は、第一の実施の
形態と同様、略三角柱の形状を有し、光伝送体２３内の
発光素子３の下方に位置する底面に偏向光学素子６３が
設置されるとともに、受光素子４の下方に位置する底面
に偏向光学素子６４が設置されている。また、光伝送体
２３の厚さ方向から見て斜面となる一側面が反射面とな
る。また、光伝送体２３において、偏向光学素子６３，
６４は互いに反射面が向かい合うように設置されてい
る。また、複数の信号光Ｌを受け入れるために、偏向光
学素子６３，６４の反射面の幅が、第一の実施の形態に
おける偏向光学素子６３，６４の反射面の幅に比べて、
数倍に延長されていることである。なお、偏向光学素子
６３，６４以外の構成は第一の実施の形態と同様であ
る。

【００４５】次に、この例における発光素子３から受光
素子４に至るまでの信号光Ｌの作用について説明する。
図４に示すように、第一の実施の形態例と同様、発光素
子３から発光された複数の拡散光はコリメート７によっ
て複数の平行光に変更され、偏向光学素子６３に入射さ
れる。その際、偏向光学素子６３の幅が図１〜３の偏向
光学素子５の幅より数倍の長さに形成されているため、
互いが干渉し合うことなく、ほぼ同時に偏向光学素子６
３にて全反射された複数の信号光Ｌは、受光素子４側に
備えられた偏向光学素子６４によって全反射され、ほぼ
同時に受光素子４に受光される。

【００４６】以上のように本実施の形態例によれば、偏
向光学素子６３，６４の幅は、第一の実施の形態での偏
向光学素子５，６の幅に比べて数倍の長さとされている
ため、一つの発光素子３から複数の信号光Ｌがほぼ同時
に発光されても、各信号光Ｌが干渉しあうことなく、ほ
ぼ同時に受光素子４へと伝送させることができる。これ
により、一つの発光素子３から複数のデータ信号を伝送
することができ、領域が限られた基板においては、小さ
いスペースで多くのデータ信号を伝送することができ
る。

【００４７】〔第五の実施の形態〕次に、本発明にかか
る第五の実施の形態について説明する。なお、上述の第
一の実施の形態と同様の構成に関しては、同一符号を付
して説明を省略し、特徴のある部分について述べる。こ
の例において特徴となるのは、図５に示すように、光伝
送体２３に複数の発光素子３とそれに対応する複数の受
光素子４が備えられており、複数の発光素子３のうちの
一つから発光される信号光Ｌと該発光素子３以外の一つ
の発光素子３から発光される信号光Ｌとが、光伝送体２
３内で交差することである。

【００４８】図５に示すように、光伝送体２３内には、
二つの発光素子３００，３０１とそれに対応する二つの
受光素子４００，４０１が備えられている。各素子は、
一方の発光素子３００とそれに対応する受光素子４００
とを結ぶ直線と、他方の発光素子３０１とそれに対応す
る受光素子４０１とを結ぶ直線とが交差するように配置
されている。

【００４９】この例における発光素子３００，３０１か
ら受光素子４００，４０１に至るまでの信号光Ｌの作用
について説明すると、二つの発光素子３００，３０１か
ら発光された信号光Ｌは、それぞれの偏向光学素子５０
０，５０１にて全反射され、光伝送体２３内の上面と下
面に反射されながら伝送され、それぞれの対となってい
る偏向光学素子６００，６０１へ入射される。ここで、
信号光Ｌはそれぞれの偏向光学素子６００，６０１によ
って全反射され、互いの信号光Ｌを受光する受光素子４
００，４０１へと伝送される。一方の信号光Ｌが他方の
発光素子３０１と受光素子４０１とを結ぶ線上を横切る
際、互いの信号光Ｌ同士は交差されることになる。しか
し、信号光Ｌは、信号光Ｌ同士が干渉しあって損失する
ことがなく、互いの受光素子４００，４０１に向かって
伝送される。

【００５０】以上のように本実施の形態例によれば、信
号光Ｌを交差させて伝送することが可能であるため、光
伝送体２３内で偏向光学素子５００，５０１，６００，
６０１の高さ位置を変える必要がなく、基板を薄型化す
ることができる。また、信号光Ｌの交差を避けるために
光路を迂回させる必要がなく、基板内の構造を簡単なも
のとすることができる。また、それに伴って、基板設計
の自由度を向上させることができる。

【００５１】〔第六の実施の形態〕次に、本発明にかか
る第六の実施の形態について説明する。なお、上述の第
一の実施の形態と同様の構成に関しては、同一符号を付
して説明を省略し、特徴のある部分について述べる。こ
の例では、図６に示すように、発光素子３０３と受光素
子４０３とを結ぶ直線上以外に設置された偏向光学素子
８による反射を介して信号光Ｌを発光素子３０３から受
光素子４０３へ伝送するものである。また、これは一方
の信号光Ｌの光路上に、信号光Ｌの伝送を妨げるもの
（例えば、他の発光素子３０２や受光素子４０２等）が
設置されているような場合に用いられる方法である。

【００５２】図６に示すように、光伝送体２３内には、
二つの発光素子３０２，３０３とそれに対応する二つの
受光素子４０２，４０３が備えられている。ここで、一
方の発光素子３０３とそれに対応する受光素子４０３と
を結ぶ直線上に、他方の発光素子３０２が配置されてい
る。また、偏向光学素子８は、直方体の形状を有する窪
みの垂直面であり、偏向光学素子８に入射した信号光Ｌ
が受光素子４０３に向けて伝送される位置に形成されて
いる。一方の発光素子３０３とそれに対応する受光素子
４０３の下方に備えられる偏向光学素子５０３，６０３
は、それぞれ偏向光学素子８に反射面を向けて設置され
ている。

【００５３】なお、偏向光学素子８の設置位置は、上述
の例に限らず、例えば、偏向光学素子８を利用して、最
終的に受光素子４に伝送されればどの位置でもよい。ま
た、偏向光学素子８は複数でも良い。また、偏向光学素
子８は、第一の実施の形態で説明した偏向光学素子５，
６と同様、光伝送体２３の底面となる裏側から、直方体
形状を有する高温に熱せられた金属片を当てて、アクリ
ル製の光伝送体２３を溶融することで、形成されている
ものとしてもよい。

【００５４】この例における発光素子３０３から受光素
子４０３に至るまでの信号光Ｌの作用について説明する
と、発光素子３０３から発光された信号光Ｌは、偏向光
学素子５０３にて全反射され、光伝送体２３内の上面と
下面に反射されながら伝送され、偏向光学素子８へ入射
される。ここで、信号光Ｌは、偏向光学素子８によって
全反射され、受光素子４０３へ向けて伝送され、偏向光
学素子６０３によって全反射されて受光素子４０３にて
受光される。

【００５５】以上のように本実施の形態例によれば、発
光素子３０３と受光素子４０３とを結ぶ直線上以外に偏
向光学素子８を設置することにより、発光素子３０３と
受光素子４０３との間を一直線で結ぶことができなくて
も、信号光Ｌを偏向光学素子８を用いて反射させて一直
線以外の光路で伝送することができる。これにより、基
板内の限られたスペースを有効に利用することができ
る。さらに、信号光Ｌを偏向光学素子８によって迂回さ
せて伝送することが可能であるため、光伝送体２３内で
発光素子３０２，３０３や受光素子４０２，４０３の高
さ位置を変える必要がなく、基板を薄型化することがで
きる。

【００５６】〔第七の実施の形態〕次に、本発明にかか
る第七の実施の形態について説明する。なお、上述の第
一の実施の形態と同様の構成に関しては、同一符号を付
して説明を省略し、特徴のある部分について述べる。こ
の例での特徴は、図７に示すように、複数の発光素子３
０４〜３０６と受光素子４０４〜４０６により、複数の
信号光Ｌが発光される場合に、それぞれの信号光Ｌの光
路長を等しくしたことである。例えば、一対の発光素子
３０６と受光素子４０６との間の距離が短い場合には、
第五の光学素子である偏向光学素子９を用いて信号光Ｌ
を一直線状以外の光路とすることで光路長を長くし、他
の対の光路長と等しい長さとする。

【００５７】この例における発光素子３０４〜３０６か
ら受光素子４０４〜４０６に至るまでの信号光Ｌの作用
について説明すると、発光素子３０４〜３０６から発光
された信号光Ｌは、各々対となっている偏向光学素子５
０４〜５０６にて全反射され、光伝送体２３内の上面と
下面に反射されながら伝送され、各々対となっている偏
向光学素子６０４〜６０６によって全反射され、各々の
受光素子４０４〜４０６にて受光される。その際、それ
ぞれの信号光Ｌの光路長が等しくされているため、発光
素子３から信号光Ｌが同時に発光されると、同時に受光
素子４に受光されることとなる。なお、図７に示すよう
に、光路長が等しければ一直線でも複数の角度を有する
折れ曲がった直線でも良く、折れ曲がった直線の際に
は、上述した第六の実施の形態に関して、偏向光学素子
８と同様の偏向光学素子９を用いて信号光Ｌを伝送する
ことができる。

【００５８】以上のように本実施の形態例によれば、発
光素子３０４〜３０６から受光素子４０４〜４０６に至
る光路長を等しくすることで、信号光Ｌの伝送時間差を
なくすことができ、データ信号の誤認識を防ぐことがで
きる。なお、上述のように、各光路長が等しくなってい
れば良く、一直線である必要はない。なお、本発明にお
いて、発光部（発光素子）と受光部（受光素子）は、同
一の基板上に配置されているものに限られず、独立した
別体の基板間でデータ伝送を行うために、各々が別体の
基板に配設されていても良い。また、発光部や受光部を
複数備えている場合、複数の発光部及び／又は複数の受
光部が同一の基板上に配設されても良く、又は、その中
の少なくともいくつかが複数の異なる基板上に配設され
るようにしても良い。

【００５９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、信号光が
第三の光学素子によって拡散光から平行光に変更される
ため、信号光が光伝送体にて拡散されることによる信号
光の損失を抑制することができる。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、発光部から
発光された信号光は、光伝送体等で反射を繰り返すこと
によって強度の損失を被るが、信号光を集光することに
より、安定した高速データ伝送を実現することができ
る。

【００６１】請求項３記載の発明によれば、受光部が受
光できる範囲を広げることができるので、受光部や第二
の光学素子が基板に対して多少の設置誤差があっても、
受光部に受光させることができる。

【００６２】請求項４記載の発明によれば、一対の光学
素子によって複数の信号光を伝送することができ、領域
が限られた基板においては、小さいスペースで多くの信
号光を伝送することができる。

【００６３】請求項５記載の発明によれば、光伝送体内
で第一の光学素子や第二の光学素子の高さ位置を変える
必要がなく、基板を薄型化することができる。また、信
号光の交差を避けるために光路を迂回させる必要がな
く、基板内の構造を簡単なものとすることができる。ま
た、それに伴って、基板設計の自由度を向上させること
ができる。

【００６４】請求項６記載の発明によれば、第一の光学
素子と第二の光学素子とを結ぶ直線上以外の場所に第四
の光学素子を設置することにより、第一の光学素子と第
二の光学素子との間を一直線の光路とすることができな
くても、信号光を第四の光学素子を用いて一直線状以外
の光路で伝送することができる。これにより、基板内の
限られたスペースを有効に利用することができる。さら
に、信号光を第四の光学素子によって一直線状以外の光
路で伝送することが可能であるため、光伝送体内で発光
部や受光部の高さ位置を変える必要がなく、基板を薄型
化することができる。

【００６５】請求項７記載の発明によれば、発光部から
受光部に至るまでの光路長を等しくすることで、信号光
の伝送時間差をなくすことができ、データ信号の誤認識
を防ぐことができる。なお、信号光の光路長は、光実装
基板内で同じ長さであれば良く、一直線である必要はな
い。

【００６６】請求項８記載の発明によれば、基板内のス
ペースの都合上、発光部と受光部とを結ぶ直線距離が異
なっても、信号光の光路を一直線状以外の光路にするこ
とによって、信号光が伝送する光路長を等しくすること
ができるので、請求項７と同様の効果を得ることができ
る。

【００６７】請求項９記載の発明によれば、第一〜第五
の光学素子は、光伝送体に窪みを形成することによって
設けられているため、簡単な方法で第一〜第五の光学素
子を形成することができ、光実装基板の製造工程の短
縮、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の光実装基板の概要
を説明するための図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態の光実装基板におけ
る受光素子側に備えられた偏向光学素子を説明するため
の図である。

【図３】本発明の第三の実施の形態の光実装基板におけ
る受光素子側に備えられた偏向光学素子を説明するため
の図である。

【図４】本発明の第四の実施の形態の光実装基板におけ
る光路を説明するための図である。

【図５】本発明の第五の実施の形態の光実装基板におけ
る光路を説明するための図である。

【図６】本発明の第六の実施の形態の光実装基板におけ
る光路を説明するための図である。

【図７】本発明の第七の実施の形態の光実装基板におけ
る光路を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 光実装基板 ２１ プリント基板 ２３ 光伝送体 ３ 発光素子 ４ 受光素子 ５ 偏向光学素子（発光素子側） ６ 偏向光学素子（受光素子側） ６１ 偏向光学素子（凹面） ６２ 偏向光学素子（凸面） ６３ 偏向光学素子（長尺） ７ コリメート ８ 偏向光学素子（立方体） Ｌ 信号光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 智 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内 (72)発明者 鎌田 隆史 東京都日野市さくら町１番地 コニカ株式 会社内 Ｆターム(参考） 2H037 BA02 BA11 CA08 CA10 DA04 5E338 BB13 EE60

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に配設され、信号光が発光される発
   光部と、 前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
   受光される受光部と、 前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝送す
   る光伝送体と、 前記光伝送体内にて前記発光部からの信号光を受光可能
   な位置に形成され、発光された前記信号光を前記光伝送
   体内に伝送させる第一の光学素子と、 前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能
   な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前
   記信号光を前記受光部へ入射させる第二の光学素子と、
   を備え、 前記発光部と前記第一の光学素子との間に、前記信号光
   を平行光に変更する第三の光学素子を設けたことを特徴
   とする光実装基板。
2. 【請求項２】基板上に配設され、信号光が発光される発
   光部と、 前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
   受光される受光部と、 前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝送す
   る光伝送体と、 前記光伝送体内にて前記発光部からの信号光を受光可能
   な位置に形成され、発光された前記信号光を前記光伝送
   体内に伝送させる第一の光学素子と、 前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能
   な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前
   記信号光を前記受光部へ入射させる第二の光学素子と、
   を備え、 前記第二の光学素子は、入射した前記信号光を前記受光
   部に偏向する反射面を有し、該反射面が偏向された前記
   信号光を前記受光部に集光するように凹面とされている
   ことを特徴とする光実装基板。
3. 【請求項３】基板上に配設され、信号光が発光される発
   光部と、 前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
   受光される受光部と、前記発光部から発光された信号光
   を前記受光部に伝送する光伝送体と、 前記光伝送体内にて前記発光部からの信号光を受光可能
   な位置に形成され、発光された前記信号光を前記光伝送
   体内に伝送させる第一の光学素子と、 前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能
   な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前
   記信号光を前記受光部へ入射させる第二の光学素子と、
   を備え、 前記第二の光学素子は、入射した前記信号光を前記受光
   部に偏向する反射面を有し、該反射面が偏向された前記
   信号光を前記受光部に拡散するように凸面とされている
   ことことを特徴とする光実装基板。
4. 【請求項４】同一又は異なる基板上に配設され、信号光
   が発光される複数の発光部と、 前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
   受光される複数の受光部と、 前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝送す
   る光伝送体と、 前記光伝送体内にて前記発光部からの信号光を受光可能
   な位置に形成され、発光された前記信号光を前記光伝送
   体内に伝送させる第一の光学素子と、 前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能
   な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前
   記信号光を前記受光部へ入射させる第二の光学素子と、
   を備え、 一つの前記第一の光学素子に対して複数の前記信号光が
   入射され、前記第一の光学素子が該信号光を前記第二の
   光学素子へ向けて偏向するとともに、一つの前記第二の
   光学素子に対して複数の前記信号光が入射され、前記第
   二の光学素子が該信号光を前記受光部へ向けて偏向する
   ことを特徴とする光実装基板。
5. 【請求項５】同一又は異なる基板上に配設され、信号光
   が発光される複数の発光部と、 前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
   受光される複数の受光部と、 前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝送す
   る光伝送体と、 前記光伝送体内にて前記発光部からの信号光を受光可能
   な位置に形成され、発光された前記信号光を前記光伝送
   体内に伝送させる複数の第一の光学素子と、 前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能
   な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前
   記信号光を前記受光部へ入射させる複数の第二の光学素
   子と、を備え、 複数の前記発光部から発光された複数の前記信号光のう
   ち、少なくとも二つの前記信号光が交差するように、前
   記第一の光学素子と前記第二の光学素子が配置されてい
   ることを特徴とする光実装基板。
6. 【請求項６】基板上に配設され、信号光が発光される発
   光部と、 前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
   受光される受光部と、 前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝送す
   る光伝送体と、 前記光伝送体内にて前記発光部からの前記信号光を受光
   可能な位置に形成され、発光された前記信号光を前記光
   伝送体内に伝送させる複数の第一の光学素子と、 前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能
   な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前
   記信号光を前記受光部へ入射させる複数の第二の光学素
   子と、 前記第一の光学素子と前記第二の光学素子とを結ぶ直線
   上以外の光伝送体の位置に、第四の光学素子を配置し、
   前記第一の光学素子から前記第二の光学素子に前記信号
   光を伝送させる際に、前記第一の光学素子から前記第四
   の光学素子に前記信号光を入射し、前記第四の光学素子
   により前記信号光を偏向して前記第四の光学素子から前
   記第二の光学素子に前記信号光を入射させることを特徴
   とする光実装基板。
7. 【請求項７】同一又は異なる基板上に配設され、信号光
   が発光される複数の発光部と、 前記基板上又は異なる基板上に配設され、前記信号光が
   受光される複数の受光部と、 前記発光部から発光された信号光を前記受光部に伝送す
   る光伝送体と、 前記光伝送体内にて前記発光部からの信号光を受光可能
   な位置に形成され、発光された前記信号光を前記光伝送
   体内に伝送させる複数の第一の光学素子と、 前記光伝送体内にて前記信号光を前記受光部へ案内可能
   な位置に形成され、前記光伝送体内を伝送されてきた前
   記信号光を前記受光部へ入射させる複数の第二の光学素
   子と、を備え、 前記光伝送体内のそれぞれの前記信号光が前記発光部か
   ら前記受光部に至るまでの距離を等しくしたことを特徴
   とする光実装基板。
8. 【請求項８】請求項７記載の光実装基板において、 それぞれ前記信号光を授受する複数の対となる前記発光
   部及び前記受光部のうちの少なくとも一対の前記発光部
   と前記受光部との間の直線上の距離が他の対となる前記
   発光部と前記受光部との間の直線上の距離が異なるもの
   である場合に、少なくとも前記距離が短い方の前記発光
   部に対応する第一の光学素子と前記受光部に対応する第
   二の光学素子とを結ぶ直線上以外の光伝送体の位置に第
   五の光学素子が配置され、前記第一の光学素子から前記
   第二の光学素子に前記信号光を伝送させる際に、前記第
   一の光学素子から前記第五の光学素子に前記信号光を入
   射し、前記第五の光学素子により前記信号光を偏向して
   前記第五の光学素子から前記第二の光学素子に前記信号
   光を入射させることにより、前記各対の前記発光部から
   前記受光部に至るまでの前記各信号光の前記光路の距離
   が互いにほぼ等しくされていることを特徴とする光実装
   基板。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の光実装基
   板において、 前記第一〜第五の光学素子は、前記光伝送体に窪みを形
   成することによって設けられていることを特徴とする光
   実装基板。