JP2004101927A - Optical wiring board and optical bus system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボード間やチップ間等のデータ速度の高速化や電磁ノイズの低減等を目的として、光によってデータ伝送を行う光配線基板および光バスシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−282371号公報
【0004】
特許文献1に示される光配線基板は、シート状の光データバスと、この光データバスの一端面に設けられて光信号を入射する光信号入射部と、光データバスの他端面に設けられて光信号を出射する光信号出射部と、光信号入射部の端縁に設けられる拡散手段とを備える。この拡散手段は、複数のシリンドリカル面が配列された構成を有しており、入射した光信号を光信号出射部の端縁全面に拡散させるようになっている。これにより、光信号の伝送効率を大にでき、光信号出射部側の端縁における出射光量のばらつきを小にすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光配線基板によると、光データバスに入射する光信号を拡散させて他端面から出射させるため、光信号の入射側に光信号を取り出すことができない。また、光信号を光データバス内の全面に拡散させるのに充分な導光路長が必要となって光データバスが大型化するという問題がある。
【0006】
従って、本発明の目的は、光信号の入射側に光信号を取り出すことができ、導光路長を大にせずに小型で光学部品のレイアウトの自由度が高い光配線基板および光バスシステムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、一端に光学的に接続された複数の光ファイバから光信号を入射される導光路と、
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部を有することを特徴とする光配線基板を提供する。
このような構成によれば、導光路の一端から入射した光信号を他端に設けられた反射部で反射させて入射側に導く過程でレンズによって拡散させるので、光信号の入射側に拡散された光信号が伝播する。
【0008】
本発明は、上記目的を達成するため、一端に光学的に接続された複数の光ファイバから光信号を入射される導光路と、
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部とを有する光配線基板と、
電気信号を光信号、あるいは光信号を電気信号に変換する入出力部を有して前記光配線基板と光学的に接続される複数の変換回路部とを有することを特徴とする光バスシステムを提供する。
このような構成によれば、導光路の一端から入射した光信号を他端に設けられた反射部で反射させて入射側に導く過程でレンズによって拡散させるので、複数の変換回路部を光信号の入射側に配置できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1および図2は、本発明の光配線基板を適用した第1の実施の形態に係る光バスシステムを示し、図1(a)は平面図、図1(b)は同図(a)のAの部分拡大図、図1(c)は同図(a)のB−B線断面図、図2はモジュール化した光配線基板の斜視図である。この光バスシステム10は、図1および図2に示すように、複数の光配線基板1と、図1(a)に示すように、電気信号を光信号に変換する電光変換部、および光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の光・電気変換回路部12とから構成されている。
【0010】
光・電気変換回路部12は、CPU、メモリ、光電変換素子、電光変換素子等を有し、後述する光バスシステム10の回路基板と電気的に接続されている。
【0011】
光配線基板1は、支持基板2と、支持基板2上に配置されたシート状の導光路3と、導光路3の一端面である光入射面3aに先端部6aが光学的に接続された複数(例えば8本)の光ファイバ6と、導光路3の他端面に形成されたレンチキュラレンズ部3bと、レンチキュラレンズ部3bの背面に形成された光反射層3cと、光ファイバ6の後端部6bを位置決め用孔8aに挿通させて後端部6bを位置決めする位置決め部材8とを備え、導光路3および光ファイバ6の光学部品を樹脂からなる封止部材7により封止したものである。なお、図1(a)および図2において、封止部材7は透明部材として図示する。
【0012】
支持基板2は、アルミニウム等の金属、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の樹脂、ガラス、セラミックス等からなるが、光学部品の位置決め、固定において支障がなければ、材料は特に限定されない。また、ポリイミドのような可撓性を有する基板を用いてもよい。
【0013】
導光路3は、例えば、厚さ0.5mm、幅8mm、長さ40mmの板状を有し、透光性材料からなる板状のコアと、光入射面3aを除くコアの上面、下面、左右両側面に形成され、コアよりも屈折率の低いクラッドとから構成されている。コアは、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン等のプラスチック材料、あるいは無機ガラス等により形成され、クラッドは、例えば、フッ素系ポリマー等から形成されている。なお、クラッドは、封止部材7がクラッドの機能を果たす場合には省略することができる。
【0014】
レンチキュラレンズ部3bは、導光路3の幅方向に対して光信号の入射側に凸(半円)形状の複数のレンズを配置して形成されており、背面にはアルミニウム等の金属材料をスパッタリング等の膜形成方法で形成した光反射層3cを有する。なお、光反射層3cの形成方法については、形成面の透光性低下がなく、かつ、導光路3に熱による影響を与えない他の方法であっても良い。
【0015】
光ファイバ6は、例えば、外径0.5mmを有し、断面円形のコアと、コアの周囲に設けられたクラッドとからなり、後端部6bは支持基板2の長辺に直交するように湾曲部6cで曲げられて支持基板2の長辺から僅かに露出している。なお、光ファイバ6のクラッドは、封止部材7がクラッドの機能を果たす場合には省略することができる。
【0016】
封止部材7は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂を用いることができる。これらの樹脂は、常温硬化、熱硬化、UV硬化等によって硬化させることができる。封止部材7用の樹脂の塗布方法は、流し込み、ローラによる塗布、ブレードによる塗布の他、スクリーン印刷、スピンコート等、所望の厚みの樹脂を塗布できる方法なら特に限定されない。また、熱によって溶融し、常温によって戻すことによって硬化するような溶融樹脂フィルムのようなものを用いてもよい。
【0017】
図3(a)〜(c)は、導光路3に形成されたレンチキュラレンズ部3bおよび光反射層3cによる光拡散動作を示す。同図(a)に示すように、光信号を入射する光ファイバ6は、コア6Aと、コア6Aより低屈折率の材料からなるクラッド6Bを有し、コア6Aに入射した光信号はコア6Aとクラッド6Bとの境界部で全反射されることによって紙面前後方向に伝播する。なお、図3(a)〜(c)においては各部の形状と光学特性との関連を示すために縦方向の位置を対応させている。
【0018】
図3(b)は、光ファイバ6の幅方向の位置における光強度を示す。光ファイバ6を伝播する光信号は、図示するようなガウシアン分布を示し、中心部と周縁部とで光強度の差を生じている。
【0019】
図3(c)は、レンチキュラレンズ部3bに入射する光信号Liとその反射光Lrを示し、レンチキュラレンズ部3bは、図3(a)に示す光ファイバ6の幅に対して3つのレンズが配置されており、入射した光信号Liを背面の光反射層3cで反射する。このことにより、反射光Lrはレンチキュラレンズ部3bの入射位置に応じた方向に拡散される。反射光Lrは、光反射層3cで反射された他の反射光Lrと合波されることによって、図3(b)に示すガウシアン分布に基づく光強度差が解消される。なお、図3(c)においては光ファイバ6の幅方向に3つのレンズが配置された構成で説明したが、6つあるいは9つのレンズが配置されるようにしても良い。
【0020】
上記した第1の実施の形態によれば、光信号をレンチキュラレンズ部3bに入射し、背面の光反射層3cで反射することにより拡散させているので、光入射面3aに併設されて隣接する光ファイバ6に対しても光信号を入射することができ、そのことによってレイアウトの自由度を持たせた光バスシステムを構築できる。また、光反射層3cで光信号を反射させているので、導光路3の光路長は実サイズの2倍となり、透過型の光配線基板と比べて小型化を図ることができる。
【0021】
なお、第1の実施の形態では、レンチキュラレンズ部3bを導光路3に一体的に形成したものについて説明したが、レンチキュラレンズ部3bを導光路3と別体で形成し、接合するようにしても良い。この場合には、レンチキュラレンズ部3bと導光路3とを同じ屈折率の透光性材料で形成し、更にこれらと同じ屈折率の接着剤を用いて接合することが好ましい。
【0022】
また、導光路3と光ファイバ6との接合については、光ファイバ6を導光路3に突き当てて固定する方法、あるいは、光ファイバ6と導光路3とを接着剤で接着する方法であっても良い。この場合には、導光路3より屈折率の低い接着剤を用いて接合することが好ましい。
【0023】
また、光ファイバ6は、図1に示す8本の他に、16本、あるいは32本といった本数を設けることもできる。
【0024】
図4(a)は、本発明の第2の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。なお、以下の(h)にかけての構成において、第1の実施の形態に係る部分と同一の構成については共通の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。導光路3は、他端面にレンチキュラレンズ部3dを有している。このレンチキュラレンズ部3dは、導光路3の幅方向に対して光信号の入射側に凹形状の複数のレンズを配置して形成されている。このような構成としても、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0025】
図4(b)は、本発明の第3の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。導光路3は、光出射面3eに別体で形成されたレンチキュラレンズユニット4を接合している。レンチキュラレンズユニット4は、光入射面4aと、光入射面4aの後段に位置するレンチキュラレンズ部4bと、レンチキュラレンズ部4bの背面に設けられる光反射層4cとを有する。
【0026】
レンチキュラレンズ部4bは、導光路3の幅方向に対して光信号の入射側に凹形状の複数のレンズを配置して形成されている。このような構成によれば、第1の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路3とレンチキュラレンズユニット4とを別工程で製造し、組み立てることができるので、各々の部材の成型精度が向上する。
【0027】
図4(c)は、本発明の第4の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。導光路3は、光入射面の部分に形成されるレンチキュラレンズ部3fと、光出射面3eに形成される平面状の光反射層5とを有する。
【0028】
レンチキュラレンズ部3fは、導光路3の幅方向に対して光信号の入射側に凸形状の複数のレンズを配置して形成されている。複数の光ファイバ6は、レンチキュラレンズ部3fに突き当てられているが、接着剤等によって接着されても良い。光反射層5は、レンチキュラレンズ部3fで拡散された光信号を反射する。このような構成によれば、第1の実施の形態の好ましい効果に加えて光反射層5の形成を容易に行うことができる。
【0029】
図4(d)は、本発明の第5の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。導光路3は、光入射面3aに別体で形成されたレンチキュラレンズユニット4を接合している。レンチキュラレンズユニット4は、複数の凸型レンチキュラレンズを配列した光入射面4aと、光入射面4aの後段に位置する光出射部4dとを有する。このような構成によれば、第4の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路3とレンチキュラレンズユニット4とを別工程で製造し、組み立てることができるので、各々の部材の成型精度が向上する。
【0030】
図4(e)は、本発明の第6の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。導光路3は、光入射面の部分に形成されるレンチキュラレンズ部3gと、光出射面3eに形成される平面状の光反射層5とを有する。
【0031】
レンチキュラレンズ部3gは、導光路3の幅方向に対して光信号の入射側に凹形状の複数のレンズを配置して形成されている。このような構成でも、第1の実施の形態の好ましい効果に加えて光反射層5の形成を容易に行うことができる。
【0032】
図4(f)は、本発明の第7の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。導光路3は、光入射面3aに別体で形成されたレンチキュラレンズユニット4を接合している。レンチキュラレンズユニット4は、複数の凹型レンチキュラレンズを配列した光入射面4aと、光入射面4aの後段に位置する光出射部4dとを有する。このような構成によれば、第4の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路3とレンチキュラレンズユニット4とを別工程で製造し、組み立てることができるので、各々の部材の成型精度が向上する。
【0033】
図4(g)は、本発明の第8の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。導光路3は、第1の実施の形態で説明した構成の光入射面の部分にレンチキュラレンズ部3gを有する。このような構成によれば、第1の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路3での光信号の拡散性がより向上するので、導光路3をより小型化することができる。
【0034】
図4(h)は、本発明の第9の実施の形態に係る光配線基板の導光路3を部分的に示す。導光路3は、第1の実施の形態で説明した構成の光入射面3aに透過型拡散材層9を有する。
【0035】
透過型拡散材層9は、光入射面3aにエポキシ層を形成して紫外線で硬化させることにより光拡散のための凹凸パターンを形成したもの、あるいは射出成形によって光入射面3aに直接凹凸パターンを形成したもの等を用いることができる。なお、拡散板として、屈折率の異なる粒子が内部に分散されて内部が拡散部となるタイプのものを用いてもよい。このような構成でも、第8の実施の形態と同様に導光路3での光信号の拡散性がより向上するので、導光路3をより小型化することができる。
【0036】
図5は、本発明の第10の実施の形態に係る光バスシステム10の概略構成を示す。なお、同図においては光・電気変換回路部12について、一部を除いて各部を透過的に示している。光バスシステム10は、複数の光配線基板1を積層してモジュール化した光配線基板モジュール11と、光配線基板モジュール11と光学的に接続される複数の光・電気変換回路部12と、複数の光・電気変換回路部12と電気的に接続される回路基板13とを有する。
【0037】
光・電気変換回路部12は、基板121と、基板121に実装されて前述したCPUおよびメモリを含む回路部品122と、光配線基板モジュール11と接続される光信号入出力部123と、回路基板13と接続される電気信号入出力部124とを有する。
【0038】
光信号入出力部123は、光電変換素子(受信用)と電光変換素子(送信用)の対によって構成されており、光配線基板モジュール11から光信号を入射するときは受信用の光ファイバ6から光電変換素子で他の光・電気変換回路部12から出射された光信号を入射し、電気信号に変換する。また、光配線基板モジュール11に光信号を出射するときは電光変換素子で送信する電気信号を光信号に変換し、送信用の光ファイバ6に出射する。上記した光電変換素子と電光変換素子の対が光配線基板モジュール11に対応して複数設けられている。
【0039】
電気信号入出力部124は、光・電気変換回路部12への給電、および図示しない制御部から回路部品122に対して出力される制御信号の入力を行う。なお、制御信号等の入出力を上記した光信号入出力部によって行うように構成することも可能である。
【0040】
次に、光バスシステム10の動作例を説明する。
【0041】
光・電気変換回路部12内の一つのCPUが電気信号として、例えば、クロック信号を出力すると、そのクロック信号は光信号入出力部123内の電光変換素子によって光信号に変換され、光配線基板モジュール11の対応する一つの光ファイバ6に入力する。光ファイバ6に入力した光信号は、光入射面3aから導光路3に入射し、更にレンチキュラレンズ部3bに入射して光反射層3cで反射されることにより拡散されて光入射面3aに戻り、他の光ファイバ6に出力され、他の光・電気変換回路部12の光信号入出力部123に入力する。他の光・電気変換回路部12に入力した光信号は、光・電気変換回路部12内の光電変換素子によって電気信号に変換される。光・電気変換回路部12のCPUは、予め定めた条件(例えば、IDの照合)に該当するデータを入力したとき、そのデータをメモリに格納する。
【0042】
このような第10の実施の形態によれば、光反射型の光配線基板からなる光配線基板モジュール11を用いているので、光拡散性に優れ、有効な導光路長を確保しながら光バス構造の小型化を実現でき、レイアウトの自由度を向上させることができる。また、複数の光ファイバ6を導光路3を介して光学的に接続しているので、多点対多点の通信を行うことができる。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導光路に設けたレンズで光信号を拡散し、反射部で光入射側に反射させるようにしたため、光信号の入射側に光信号を取り出すことができ、導光路長を大にせずに小型で光学部品のレイアウトの自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光配線基板を適用した光バスシステムを示し、(a)は平面図、(b)は(a)のAにおける部分拡大図、(c)は(a)のB−B線断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るモジュール化した光配線基板の斜視図である。
【図3】(a)〜(c)は、第1の実施の形態に係る導光路に形成されたレンチキュラレンズ部および光反射層による光拡散動作説明図である。
【図4】(a)〜(h)は、第2から第9の実施の形態に係る導光部を示す概略構成図である。
【図5】本発明の第10の実施の形態に係る光バスシステムの斜視図である。
【符号の説明】
1、光配線基板 2、支持基板 3b、レンチキュラレンズ部
3d、レンチキュラレンズ部 3f、レンチキュラレンズ部
3g、レンチキュラレンズ部 3a、光入射面
3c、光反射層 3e、光出射面 3、導光路
4、レンチキュラレンズユニット 4a、光入射面
4b、レンチキュラレンズ部 4c、光反射層 4d、光出射部
6、光ファイバ 6A、コア 6B、クラッド 6a、先端部
6b、後端部 6c、湾曲部 7、封止部材 8、位置決め部材
8a、位置決め用孔 9、透過型拡散材層 10、光バスシステム
11、光配線基板モジュール 12、光・電気変換回路部
13、回路基板 121、基板 122、回路部品 123、光信号入出力部
124、電気信号入出力部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical wiring board and an optical bus system for transmitting data by light for the purpose of increasing the data speed between boards or chips, reducing electromagnetic noise, and the like.
[0002]
[Prior art]
Prior art document information related to the invention of this application includes the following.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-282371
The optical wiring board disclosed in
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional optical wiring board, the optical signal incident on the optical data bus is diffused and emitted from the other end face, so that the optical signal cannot be taken out on the optical signal incident side. In addition, there is a problem that a light guide path length sufficient to diffuse an optical signal over the entire surface of the optical data bus is required, and the optical data bus is enlarged.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical wiring board and an optical bus system which can take out an optical signal on the incident side of the optical signal, and which are small and have a high degree of freedom in layout of optical components without increasing the light guide path length. Is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, in order to achieve the above object, a light guide path on which optical signals are incident from a plurality of optical fibers optically connected to one end,
A lens for diffusing the optical signal into the light guide path;
There is provided an optical wiring board having a reflecting portion provided at the other end of the light guide path to reflect the optical signal to an incident side.
According to such a configuration, the optical signal incident from one end of the light guide path is diffused by the lens in the process of being reflected by the reflecting portion provided at the other end and guided to the incident side, and thus is diffused to the incident side of the optical signal. Optical signal propagates.
[0008]
The present invention, in order to achieve the above object, a light guide path on which optical signals are incident from a plurality of optical fibers optically connected to one end,
A lens for diffusing the optical signal into the light guide path;
An optical wiring board having a reflecting portion provided at the other end of the light guide path and reflecting the optical signal to an incident side;
An optical bus system comprising: an input / output unit that converts an electrical signal into an optical signal or an optical signal into an electrical signal, and a plurality of conversion circuit units that are optically connected to the optical wiring board. provide.
According to such a configuration, the optical signal incident from one end of the light guide path is reflected by the reflecting portion provided at the other end, and is diffused by the lens in a process of being guided to the incident side. Can be arranged on the light incident side.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 show an optical bus system according to a first embodiment to which the optical wiring board of the present invention is applied. FIG. 1 (a) is a plan view, and FIG. 1 (b) is the same figure (a). 1A is a partially enlarged view, FIG. 1C is a sectional view taken along line BB of FIG. 1A, and FIG. 2 is a perspective view of a modularized optical wiring board. The
[0010]
The optical-electrical
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
For the sealing
[0017]
3A to 3C show a light diffusion operation by the
[0018]
FIG. 3B shows the light intensity at a position in the width direction of the
[0019]
FIG. 3C shows an optical signal Li incident on the
[0020]
According to the above-described first embodiment, the optical signal is incident on the
[0021]
In the first embodiment, the
[0022]
The joining of the
[0023]
The number of the
[0024]
FIG. 4A partially shows the
[0025]
FIG. 4B partially shows the
[0026]
The
[0027]
FIG. 4C partially shows the
[0028]
The
[0029]
FIG. 4D partially shows the
[0030]
FIG. 4E partially shows the
[0031]
The lenticular lens portion 3g is formed by arranging a plurality of concave lenses on the light signal incident side with respect to the width direction of the
[0032]
FIG. 4F partially shows a
[0033]
FIG. 4G partially shows the
[0034]
FIG. 4H partially shows the
[0035]
The transmission type
[0036]
FIG. 5 shows a schematic configuration of an
[0037]
The optical / electrical
[0038]
The optical signal input /
[0039]
The electric signal input /
[0040]
Next, an operation example of the
[0041]
When one CPU in the optical-electrical
[0042]
According to the tenth embodiment, since the optical
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the optical signal is diffused by the lens provided in the light guide path, and is reflected by the reflection section toward the light incident side. It is possible to increase the degree of freedom in layout of optical components without increasing the light guide path length.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B show an optical bus system to which an optical wiring board according to a first embodiment of the present invention is applied, wherein FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a partially enlarged view of A of FIG. () Is a sectional view taken along line BB of (a).
FIG. 2 is a perspective view of a modularized optical wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining a light diffusion operation by a lenticular lens portion and a light reflection layer formed in a light guide path according to the first embodiment.
FIGS. 4A to 4H are schematic configuration diagrams illustrating light guide units according to second to ninth embodiments.
FIG. 5 is a perspective view of an optical bus system according to a tenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,
Claims (10)
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部を有することを特徴とする光配線基板。A light guide path on which an optical signal is incident from a plurality of optical fibers optically connected to one end,
A lens for diffusing the optical signal into the light guide path;
An optical wiring board, comprising: a reflecting portion provided at the other end of the light guide path to reflect the optical signal to an incident side.
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部とを有する光配線基板と、
電気信号を光信号、あるいは光信号を電気信号に変換する入出力部を有して前記光配線基板と光学的に接続される複数の変換回路部とを有することを特徴とする光バスシステム。A light guide path on which an optical signal is incident from a plurality of optical fibers optically connected to one end,
A lens for diffusing the optical signal into the light guide path;
An optical wiring board having a reflecting portion provided at the other end of the light guide path and reflecting the optical signal to an incident side;
An optical bus system, comprising: an input / output unit for converting an electric signal to an optical signal or an optical signal to an electric signal; and an optical bus system including a plurality of conversion circuit units optically connected to the optical wiring board.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002264430A JP2004101927A (en) | 2002-09-10 | 2002-09-10 | Optical wiring board and optical bus system |
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