JP3724215B2 - 光信号伝送装置および信号処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の伝送を担う光信号伝送装置、および、光信号の伝送を含む信号処理を行なう信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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きている。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バスの動作速度の向上が図られてきたが、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バスの動作速度によって制限されるとともに消費電力の増大に伴う装置の発熱の問題も発生している。また、バスの占有による伝送待機時間もシステムの処理速度に影響を与えるため、同時に複数の回路基板間での伝送が望まれている。さらに、バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ 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】
すなわち、通信データの伝送量が増加すると、バスの動作速度には限界があるため、バスの配線本数を増すことにより対応している。しかしながら、配線本数が増えると消費電力が増加したり、配線間のスキューによる伝送速度の問題、さらには配線スペースの問題が生じる。このため装置間の配線本数を少なくし、配線を容易にするアナログバス接続方式が、特開昭６４−１４６３１号公報ならびに特開平８−３２８７０７号公報に開示されている。
【０００４】
図１３は、特開平８−３２８７０７号公報に開示されたアナログバス接続方式の接続例を示す図である。
【０００５】
装置４０１と装置４１１は、２つのＡ／Ｄコンバータ４０４，４０７と、２つのＤ／Ａコンバータ４０５，４０８とを介して接続されたアナログバス４０６によって接続されている。
【０００６】
装置４０１から出力されたｎビットの信号は伝送経路４０３を経て、Ｄ／Ａコンバータ４０５に入力されてアナログデータに変換され、アナログバス４０６に乗せられる。アナログバス４０６を通った信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０７でｎビットのデジタル信号に変換され、伝送経路４０９を介して装置４１１に入力される。これとは逆に、装置４１１から送信された信号は、伝送経路４１０を経て、Ｄ／Ａコンバー４０８でアナログデータに変換され、アナログバス４０６に乗せられる。アナログバス４０６を通った信号はＡ／Ｄコンバータ４０４でデジタル信号に変換された後に伝送経路４０２を介して装置４０１に入力される。
【０００７】
以上のように、図１１のアナログバス４０６は多値レベルのアナログ信号で動作する部分であり、装置４０１及び装置４１１はデジタル信号で動作する部分である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成されたアナログバス接続方式では、アナログバス４０６を通る信号は多値レベルのアナログ信号であるため、バスラインの抵抗成分やリーク電流等によるレベルの変動を生じ、そのアナログバスのバスラインが長くなった場合や、そのアナログバスに多数の装置が接続された場合にはデータを正しく伝送することが困難となる。
【０００９】
更に、マイクロコンピュータなどでは多数の機能ブロックが接続されるばかりでなく、複数のバスが使用されていることが多く、複数のバス間の通信ができなくなるため、上記のようなアナログバスによる接続方式は実現が困難である。この特開平８−３２８７０７号公報では、上記の問題点を解決すべく、アナログバスのレベル変動を補償する回路を提案しているが、バスラインに電気配線を用いているので、配線抵抗に起因するレベル変動を抑える根本的な解決には至っていない。また、バスを高速に駆動しようとした場合の消費電力の増大や、大容量伝送をしようとしたときの配線の並列化によるスキューといった問題は解決できていない。また、バスラインに電気配線を用いていては、多値論理のアナログバスを用いても、同時に同方向への多重伝送はできるが、双方向への同時伝送はできない。
【００１０】
ところで、電気の世界では実現できない高速伝送の領域を、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、『内田禎二、第９回回路実装学術講演大会、『Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ"， ＩＥＥＥ Ｔｏｋｙｏ，Ｎｏ．３，ｐｐ．８１〜８６，１９９４』、『和田修、エレクトロニクス１９９３年４月号、ｐｐ．５２〜５５』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。
【００１１】
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のうち、特開平２−４１０４２号公報には、高速、高感度の発光／受光デバイスを用いた光データ伝送方式をデータバスに適用した例が開示されており、そこには、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信号光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信号光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、隣接する回路基板表裏両面に配置されている発光／受光デバイスの光学的位置合わせが行なわれすべての回路基板が光学的に結合していることが必要となる。さらに、自由空間を介して結合されている為、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信号光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。さらに、各回路基板が直列に配置されているため、いずれかのボードが取りはずされた場合にはそこで接続が途切れてしまい、それを補うための余分な回路基板が必要となる。すなわち、回路基板を自由に抜き差しすることができず、回路基板の数が固定されてしまうという問題がある。
【００１２】
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、特開昭６１−１９６２１０号公報に開示されている。ここに開示された技術は、平行な２面を有する光源に対置されたプレートを具備し、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回路基板間を光学的に結合する方式である。この方式では、１点から発せられた光を固定された１点にしか接続できず電気バスの様に全ての回路ボード間を網羅的に接続することができない、また、複雑な光学系が必要となり、位置合わせ等も難しい為、光学素子の位置ずれに起因して、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、回路基板間の接続情報はプレート表面に配置された回折格子、反射素子により決定されるため、回路基板を自由に抜き差しすることができず拡張性が低い、という様々な問題がある。
【００１３】
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他の技術が、特開平４−１３４４１５号公報に開示されている。ここに開示された技術は、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せしめる為の光学系とから構成される。また、負の曲率を有する複数個のレンズに代わって、屈折率の低い領域やホログラムを構成した方式も開示されている。この方式では、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。従って、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ことが考えられる。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る。これらの問題を解決する手段として拡散された信号光を伝播するシート状の光データバスが考えられる。このシート状の光データバスの場合、特開平２−４１０４２号公報のように回路基板の数が固定されることがなく、また、特開昭６１−１９６２１０号公報のように発光／受光デバイスの光学的位置合わせの困難さは解消される。
【００１４】
しかしながら、上記いずれの光伝送方式においても、電子回路の信号をそのまま光に変換して伝送するという点にとどまり、電子回路の制約を強く受けている。
【００１５】
また特開平９−９８１３７号公報には、異なる波長の光信号を用いて同一の光ファイバで双方向に通信する例が開示されている。
【００１６】
しかしながら、この方式の場合、同一の光ファイバを用いてはいても、通信可能な範囲は、ある１つの波長の光を送信、受信することのできる発光器、受光器を備えた端末どうしの間に限られ、多数の端末間で自由に通信できるようにするためには、各端末に様々な波長の光を送信、受信することができるように波長の異なる光を取り扱う複数の発光器、受光器を用意する必要があり、装置が複雑化し、コスト高も避けられない。
【００１７】
すなわち、端末間の配線本数を少なくして配線を容易にするとともに、多くの端末間で自由に通信することのできる技術は電子回路においても光回路においても為し得ていないという問題がある。
【００１８】
本発明は、上述の課題を解決するために成されたものであり、多数の端末（装置、回路基板等）を接続可能で複数端末間での自由な通信を可能とする光信号伝送装置、およびその光信号伝送方式を採用した信号処理装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光信号伝送装置のうちの第１の光信号伝送装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
上記送信ノードに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから光伝送媒体内へ入射する光信号送信部であって、相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号を同時に生成する光信号送信部と、
上記複数の受信ノードそれぞれに対応して備えられた、対応する受信ノードから出射した光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する光信号受信部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の光信号伝送装置のうちの第２の光信号伝送装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
上記送信ノードに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから光伝送媒体内へ入射する光信号送信部であって、相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する光信号送信部と、
上記複数の受信ノードそれぞれに対応して備えられた、対応する受信ノードから出射した光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する光信号受信部とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
ここで、上記本発明の第２の光信号伝送装置における光信号送信部の、「相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する」は、最終的に多重パルス列信号が生成されればよく、その多重パルス列信号が生成されるまでの過程の如何を問うものではなく、例えば相互に信号強度レベルの異なる複数のパルス列電気信号を相互に重畳することにより多重パルス列電気信号を生成し、その多重パルス列電気信号を光信号に変換することにより多重パルス列光信号を生成するものであってもよく、あるいは、相互に信号強度レベルの異なる複数のパルス列電気信号それぞれを先ずパルス光信号に変換し、それら複数のパルス列光信号どうしを相互に重畳することにより多重パルス列光信号を生成するものであってもよいことを意味している。
【００２４】
また、本発明の信号処理装置のうちの第１の信号処理装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
光信号を出射する光信号発信部であって相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号を同時に生成する光信号発信部を搭載してなる第１の回路基板と、
光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する複数の光信号受信部を分担して搭載してなる第２の回路基板と、
第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が送信ノードから光伝送媒体内に入射し受信ノードから出射した信号光が第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、第１の回路基板および第２の回路基板を光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする。
さらに、本発明の信号処理装置のうちの第２の信号処理装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
光信号を出射する光信号発信部であって相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する光信号発信部を搭載してなる第１の回路基板と、
光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する複数の光信号受信部を分担して搭載してなる第２の回路基板と、
第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が送信ノードから光伝送媒体内に入射し受信ノードから出射した信号光が第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、第１の回路基板および第２の回路基板を光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第１実施形態を示す模式図である。
【００２７】
この図１に示す光信号伝送装置１０には、光伝送媒体１１と、複数（ここでは２つ）の光信号送信部１２と、１つの光信号受信部１３と、調定部１４を備えている。
【００２８】
光伝送媒体１１は、この光伝送媒体１１を介在させた一方の光伝送端（この図１では、光伝送媒体１１の左側の端）には、光伝送媒体１１への信号光の入射を担う複数（ここでは２つ）の送信ノード１１１を有し、他方の光伝送端（この図１では光伝送媒体１１の右側の端）には、光伝送媒体１１内を伝送されてきた光信号の出射を担う受信ノード１１２を有しており、この光伝送媒体１１は送信ノード１１１から入射された光信号を受信ノード１１２に伝播してその受信ノード１１２から出射する。
【００２９】
また、光信号送信部１２は、各送信ノード１１１に対応して備えられ、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射する。この光信号送信部１２は、光信号を出射する発光器１２１と、その発光器１２１から出射される光信号の基になる電気信号を生成してその発光器１２１に伝達する送信回路１２２を備えており、送信回路１２２では、パルス列電気信号が生成されて発光器１２１に入力され、その発光器１２１では、そのパルス列電気信号に従ったパルス列光信号が出射される。
【００３０】
ここには複数（図１に示す例では２つ）の光信号送信部１２が備えられており、それら複数の光信号送信部１２を構成する複数の発光器１２１からは、相互に異なる光強度レベルのパルス列光信号が出射される。各発光器１２１から相互に異なる光強度レベルの光信号を出射するにあたっては、各発光器１２１毎にあらかじめ出射する光信号の光強度レベルが固定的に定められたものであってもよいが、各光信号送信部１２が、その光信号送信部で生成される光信号の光強度レベルの変更が自在なものであって、図１に示すように、各光信号送信部１２で生成される光信号の光強度レベルが相互に異なるように、複数の光信号送信部１２の間の調停を行なう調停部１４を備えてもよい。
【００３１】
この図１に示す例では、光信号送信部１２は２つのみであり、調停部１４を備えることなくそれら２つの光信号送信部１２それぞれから出射される光信号の光強度レベルをあらかじめ定めておいてもよいが、さらに多数の光信号送信部を備えた場合、各光信号送信部から出射される光信号の光強度レベルを固定的に定めるよりも、調停部１４を備え、消費電力やＳ／Ｎを考慮し最良の光強度レベルから順に割り当てた方が有利である。
【００３２】
ここで、光信号送信部の数と光信号の強度レベル数との関係は、光信号送信部の数だけ光強度レベルを設けてもよいし、光信号送信部の数よりも少ない光強度レベル数により伝送を行なってもよい。
【００３３】
各光信号送信部１２の発光部１２１から出射した各信号光は、各送信ノード１１１から光伝送媒体１１に入射し、その光伝送媒体１１内を伝播して受信ノード１１２から出射する。
【００３４】
この受信ノード１１２に対応して光信号受信部１３が備えられており、受信ノード１１２から出射した光信号は光信号受信部１３に備えられた受光器１３１に入射して電気的な受信信号に変換され、受信回路１３２により、その受光器１３１で得られた受信信号に含まれる、複数の光信号生成部１２で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号生成部で生成された光信号に対応する信号成分が分離される。
【００３５】
図２は、本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第２実施形態を示す模式図である。
【００３６】
この図２に示す光信号伝送装置１０は、光伝送媒体１１と、１つの光信号送信部１２と、複数（ここでは２つ）の光信号受信部１３とを備えている。
【００３７】
この図２に示す光信号伝送装置１０における光伝送媒体１１は、この光伝送媒体１１を介在させた一方の光伝送端（この図２では、光伝送媒体１１の左側の端）に、光伝送媒体１１への信号光の入射を担う送信ノード１１１を有し、他方の光伝送端（この図２では光伝送媒体１１の右側の端）に、光伝送媒体１１内を伝送されてきた光信号の出射を担う複数（ここでは２つ）の受信ノード１１２を有しており、この光伝送媒体１１は、送信ノード１１１から入射された光信号を複数の受信ノード１１２それぞれに伝播しそれらの受信ノード１１２から出射する。
【００３８】
また、光信号送信部１２は、送信ノード１１１に対応して備えられ、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射する。この光信号送信部１２は、光信号を出射する発光器１２１と、その発光器１２１から出射される光信号の基になる電気信号を生成してその発光器１２１に伝達する送信回路１２２を備えている点は、図１に示す第１実施形態の場合と同じであるが、この図２に示す送信回路１２２では、互いに信号レベルの異なる複数のパルス列信号が並列的に生成され、あるいは互いに信号レベルの異なる複数のパルス列信号が相互に重畳された形状の多重パルス列信号が生成され、その生成された複数のパルス列信号、あるいはそれらが重畳された形状の多重パルス列信号が発光器１２１に入力され、その発光器１２１では、入力された電気信号に従った複数のパルス列光信号、あるいは多重パルス列光信号が生成される。
【００３９】
ここで、光信号受信部の数と、光信号の強度レベル数との関係は、光信号受信部の数だけ光強度レベルを設けてもよいし、光信号受信部の数よりも少ない光強度レベル数により伝送を行なってもよい。
【００４０】
また、図２に示す実施形態には、複数（ここでは２つ）の受信ノード１１２のそれぞれに対応して各光信号受信部１３が備えられているが、これらの光信号受信部１３それぞれは図１に示す実施形態における光信号受信部１３と同様である。
【００４１】
以下、図１に示す第１実施形態の詳細について説明するが、以下の説明は、その性質に反しない限り、図２に示す第２実施形態にも共通に適用可能である。また図２に示す第２実施形態に特有の点については後で説明を加える。
【００４２】
図３は、図１に示す、２つの送信ノード１１１から光伝送媒体１１に入射する光信号の波形図、図４は、受信ノード１１２から出射した光信号の波形図である。
【００４３】
各送信ノード１１１における光信号の"１"レベルの光強度レベルは、それぞれ"ｈ１"，"ｈ２"（ｈ１≠ｈ２）である。また、"０"レベルの光強度レベルを、それぞれ"ｌ１"，"ｌ２"とする。受信ノード１１２では、図４に示すように、図３に示す２つの光信号が光伝送媒体１１内で加算された信号波形となる。
【００４４】
受信される光強度をさらに詳しく求めるためには、光伝送媒体１１内での光伝送効率や送信ノード１１１や受信ノード１１２での各結合効率や、各ノード間の効率の相違等を考慮する必要があるが、ここでは各ノードごとのばらつきは無視することにし、光信号送信部１２の発光器１２１から出射された光信号が光信号受信部１２の受光器１３１で受光されるまでの全体としての光信号の伝送効率をηすると、２つの送信ノード（送信ノードＡ，Ｂであらわす）から入射した光信号と受信ノードから出射される光信号との関係は、以下の表１の論理テーブルとしてあらわすことができる。
【００４５】
【表１】
【００４６】
さらに、実際には"０"レベルの光信号の光強度レベルｌ１，ｌ２はほとんど無視できるレベルであるのでｌ１+ｌ２=０とすると、表１は、以下の表２の論理テーブルに示すように簡易に表現できる。
【００４７】
【表２】
【００４８】
これらの論理テーブルに示すように、受信ノードがどの信号強度レベルを受信するかをあらかじめ決めておく事で、これらの加算された信号から、欲しい信号を容易に識別する事ができる。具体的には、以下に示すようにして欲しい信号が識別される。
【００４９】
図５は、図１に示す光信号受信部１３の受信回路１３２における信号弁別処理の説明図である。
【００５０】
受光器１３１では、各時刻ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，……毎に信号レベルが変化する時系列的な信号が得られるが、光信号変換部１３では、この受信信号の時系列的な各信号レベルが複数のしきい値（ここでは３つのしきい値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３）と比較され、ある時点ｔｉでの信号レベルＳｔが（Ｓt＞ｔｈ３）であるか、あるいは（Ｓt ＞ｔｈ１）かつ（Ｓt ＜ｔｈ２）であるか、のいずれかの条件を満たす場合に送信ノードＡから入射された論理"１"の光信号に分類され，（Ｓt＞ｔｈ２）を満たす場合に送信ノードＢから入射された論理"１"の光信号に分類される。このようにして、図５に示す多量のパルス列信号から所望のパルス列信号が分離、抽出される。
【００５１】
上記の例では、単純の為に、２種類の光強度レベルを持った光信号重畳波形について説明したが、送信ノード１１１および光信号送信部１２を３つ以上備え、光強度レベルを３段階以上とする事で、３種類以上の光信号を同時に送信し、受信信号から所望の信号を分離、抽出することができる。
【００５２】
図１に示す複数の光信号送信部１２のうちのいずれか１つが送信を開始しようとする際、調停部１４に対し、どの光強度レベルで送信したらよいか問い合わせる。すると調停部１４は、他の光信号送信部によって現在使用されていない光強度レベルをその問い合わせを行った光信号送信部に通知する。すると、その通知を受けた光信号送信部１２は、その通知を受けた光強度レベル（ここでは、この通知を受けた光強度レベルをｈ１とする）と、その通信の発信元を示すコード信号ＲＦ１を先ず通知する。本実施形態では、このコード信号ＲＦ１の送信は、その後に続く光信号と同様な光信号として伝達される。光信号受信部１３では、このコード信号ＲＦ１を受け取り、そのコード信号ＲＦ１から判断してその光信号送信部からは、光強度レベルｈ１の光信号が送信されることを知る。この図１には受信ノード１１２および光信号受信部１３は１つのみ示されているが、複数の受信ノードおよび複数の光信号受信部を備えた場合、コード信号ＲＦ１が光強度レベルおよび通信の発信元のほかその通信の受信先を示すものとし、各光信号受信部ではそのコード信号に基づいて自分が受信すべき光信号であるか否かを知ることができる。
【００５３】
尚、ここでは、コード信号は、光信号で伝達する旨説明したが、このようなコード信号は情報量が小さく高速性を必要とするケースが少ないので、光伝送媒体１１のほか、従来と同様な電気信号を伝達するバスや通信線を備え、そのコード信号を電気信号で通知してもよい。例えば、図１には、調停部１４と光信号受信部１３とを結ぶ一点鎖線が示されているが、調停部１４は、通信に用いる光信号の光強度レベルを問い合わせてきた光信号送信部に対し、使用してよい光強度レベルを通知するとともに、一点鎖線で示す電気信号経路を経由して、光信号受信部１３に対し、その通信に用いられる光信号の光強度レベルと発信元を特定する情報を送信してもよい。
【００５４】
また、コード信号を、光通信に用いる光伝送媒体１１を介して送る代わりに、別の光伝送路を備えてその光伝送路を経由してコード信号を送信してもよい。
【００５５】
図２に示す第２実施形態に関しては、図３〜図５の説明は以下のようになる。
【００５６】
図３に示す２つの光信号は、図２に示す１つの発光器１２１から同時に出射される２つの光信号（後述する図６参照）であり、それら２つの光信号双方が１つの送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射し、それら光信号が相互に重畳されて２つの受信ノード１１２に向けて伝播される。
【００５７】
あるいは図２に示す１つの発光器１２１からは、最初から図４に示すような２つのパルス列信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号が出射され（後述する図７参照）、その多重パルス列光信号が送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射し、受信ノード１１２に向けて伝播される。その他の点は、図１に示す第１実施形態の場合と同様である。
【００５８】
図６は、光信号送信部の一形態を示す模式図である。
【００５９】
この図６に示す光信号送信部１２は、発光器１２１としてレーザダイオードアレイ１２１ａを備え、送信回路１２２にレーザダイオードドライバ１２２ａを備えた例である。
【００６０】
ここで、レーザダイオードドライバ１２２ａの左側にある配線からデータ送信要求があるとする。レーザダイオードドライバ１２２ａは、光伝送媒体中で通信されている光強度レベルをあらかじめ知っているので、送信中の他の光強度レベルとは違った光強度レベルＲＦを選択する。選択した光強度レベルが、例えばレーザダイオード２個分の光強度だとすると、レーザダイオードドライバ１２２ａは、送信しようとするデータを、レーザダイオードドライバ１２２ａ中の各レーザダイオードを駆動する各ドライバのうちの２個のドライバに対して同じ信号を与える。したがって、レーザダイオードアレイ１２１ａの中の２個のレーザダイオードが発光し、レーザダイオード２個分の光強度で、データ伝送を行う事になる。この実施形態を用いると、ある一つの光信号送信部が複数の光強度レベルを選択送信することができる。更に加えると１つの送信ノードから同時に異なる信号強度レベルの光送信が可能である。たとえば、現在送信しているデータ伝送とは違ったデータ伝送要求がレーザダイオードドライバ１２２ａに届くと、今度は自身が伝送している強度レベルも含めて既に送信に用いられている光強度レベルとは違った光強度レベルＲＦを選択する。これにより、例えば、レーザダイオード４個分の発光強度を選択すると、レーザダイオードドライバ１２２ａは送信しようとするデータをレーザダイオードドライバ１２２ａ中の４個のドライバに対して同じ信号を与える。したがって、レーザダイオードアレイ４２Ａ２の中の４個のレーザダイオードが発光し、レーザダイオード４個分の光強度で、データ伝送を行う事になる。このように、送信ノードは送信源（レーザダイオード）を複数持ち、動作する数を選択する事で、異なる信号データを同時に異なる光強度で送信する事も可能となる。ここではレーザダイオードアレイ１２１ａで説明したが、ＬＢＤアレイ等でも良い。この図６に示す光信号送信部は、図１に示す第１実施形態と図２に示す第２実施形態の双方に採用可能である。
【００６１】
図７は、光信号送信部の、もう１つの形態を示す模式図である。
【００６２】
この図７に示す光信号送信部１２は、発光器１２１として、１個のレーザダイオード１２１ｂを備える。また、送信回路１２２は、３つの抵抗１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅと、各抵抗１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅそれぞれに直列に配置された各スイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈと、スイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈをオン、オフするレーザダイオードコントローラ１２２ｂとからなる。
【００６３】
スイッチング素子１２２ｆがオンされると、レーザダイオード１２１ｂ、抵抗１２２ｃ、およびスイッチング素子１２２ｆを経由して、レーザダイオード１２１ｂから光強度レベルｈ１の光信号が発せられるレベルの電流ｉｈ１が流れるように、抵抗１２２ｃの抵抗値Ｒ１が調整されており、これと同様に、スイッチング素子１２２ｇがオンされると、レーザダイオード１２１ｂ、抵抗１２２ｄ、およびスイッチング素子１２２ｇを経由して、レーザダイオード１２１ｂから光強度レベルｈ２の光信号が発せられるレベルの電流ｉｈ２が流れるように抵抗１２２ｄの抵抗値Ｒ２が調整されており、さらに、スイッチング素子１２２ｈがオンされると、レーザダイオード１２１ｂ、抵抗１２２ｅ、およびスイッチング素子１２２ｈを経由して、レーザダイオード１２１ｂから光強度レベル（ｈ１＋ｈ２）の光信号が発せられるレベルの電流ｉｈ３が流れるように抵抗１２２ｅの抵抗値Ｒ３が調整されている。
【００６４】
ここで、レーザダイオードコントローラ１２２ｂの左側にある配線から複数のデータ送信要求、例えば図３（Ａ）に示すような信号の送信要求と、図３（Ｂ）に示すような信号の送信要求があった場合、それらの信号に基づいて各スイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈをオン、オフする。すると、レーザダイオード１２１ｂからは、図３（Ａ）に示す信号と図３（Ｂ）に示す信号が重畳された形状の光信号、すなわち、図４に示すような多重パルス列光信号が発せられる。このように、３つのスイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈをオン、オフさせることにより、多重パルス列信号がレーザダイオード１２１ｂに入力され、光強度レベルの異なるパルス列光信号が発せられる。
【００６５】
この図７に示す光信号送信部も、図１に示す第１実施形態と図２に示す第２実施形態との双方に採用可能である。
【００６６】
図８は、光信号受信部の一形態を示す模式図である。
【００６７】
ここには、受光素子１３１Ａとアンプ１３１Ｂとからなる受光器１３１と、復号器１３２Ａとセレクタ１３２Ｂを備えた受信回路１３２が示されている。
【００６８】
受光素子１３１Ａの出力をアンプ１３１Ｂを通して復号器１３２Ｂに入力する。復号器１３２Ａはあらかじめ設定された複数のしきい値THに基づく比較データと入力信号とを比較して、そのコード信号を前掲の表２に示す論理テーブルから得られる論理信号レベルとして出力する。その複数の論理信号レベルと、受信信号として抽出しようとしている強度信号コードＲＦとから受信すべき信号を図５を参照して説明した論理に従って選択するセレクタ１３２Ｂを用いる事で、元の信号を出力する事ができる。
【００６９】
以下、上記の第１実施形態および第２実施形態以外の各種の実施形態について説明するが、以下に説明する各実施形態では、光信号の送信、および光信号の受信に関しては、上述した第１実施形態における光信号の送受信、および第２実施形態における光信号の送受信の双方の形態が実現されているものとする。
【００７０】
図９は、本発明の光信号伝送装置の第３の実施形態を示す模式図、図１０は、図８に矢印Ａ−Ａ'に沿う、光伝送媒体の断面図である。これら図９，図１０を参照しながら本発明の光信号伝送装置の第３に実施形態について説明する。
【００７１】
ここには、光伝送媒体としてシートの光伝送媒体が備えられている。また、この実施形態では全てのノード３１０Ａ〜３１０Ｆは、いずれもが送信ノードであり、かつ受信ノードでもある。この実施形態は、回路基板４０に電子回路部品４１が実装され、光送受信器４２を用いて通信する形態のものである。各光送受信器４２には送信部４２Ａと受信部４２Ｂとが近接配置されている。光伝送媒体３０内に示す矢印（図９参照）は光拡散された後の光信号を示している。
【００７２】
図９に示す光伝送媒体３０は、端面に、送信部４２Ａからの信号光の入射と、伝播してきた信号光の受信部４２Ｂに向けた出射との双方を担うノード３１０Ａ，３１０Ｂ，…，３１０Ｆを有し、一方の端面のノードから入射した信号光を伝播して他方の端面のノードから出射する。この光伝送媒体３０は、図１０に示すように光伝送層（コア層）１１５、と、その光伝送層（コア層）１１５を覆うように隣接して設けられているクラッド層１１６を有し、光信号の入出射を担うノードが配置された端面には、そこから入射した光信号を光伝送媒体３０の内部に向けて透過するとともに拡散する透過拡散体１１７が備えられている。
【００７３】
光伝送層（コア層）１１５は、信号光の伝送を担う層であり、本実施形態では光透過率の高い厚さ０．５ｍｍのＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート、屈折率：１．４９）が用いられている。このようなシート状の光伝送層（コア層）１１５を作製するには、シート状のＰＭＭＡを所定の大きさに切り出し、所望の形状に成型してもよいし、あるいは、あらかじめ型を用意して、その型を加熱し、ＰＭＭＡが十分に溶ける温度にしておき、十分に加熱され溶融状態にあるＰＭＭＡをその型に流し込むことによって作製してもよい。
【００７４】
クラッド層１１６は、光伝送層（コア層）１１５内の光信号が厚さ方向に漏れるのを防ぐために設けられている。クラッド層１１６には、光伝送層（コア層）１１５よりも低い屈折率を有する材料が選定されている。このクラッド層１１６により信号光の伝播効率が高められている。本実施形態では、光伝送層（コア層）１１５にＰＭＭＡを採用したため、含フッ素ポリマが好適に採用される。クラッド層１１６を形成するには、例えば溶液状のフッ素含有樹脂材料を光伝送層（コア層）１１５上に塗布してもよいし、あるいはシート状に整形された材料であれば、熱圧着等により光伝送層（コア層）１１５上に形成してもよい。含フッ素ポリマの屈折率は、１．３０〜１．３６程度であるが、本実施形態では屈折率１．３６の含フッ素ポリマを用いている。
【００７５】
透過拡散体１１７は、本実施形態では、図９に示されるように、光伝送層（コア層）１１５と平行に入射される信号光を透過するとともに拡散するように、光伝送層（コア層）１１５の両端面に設けられている。透過拡散体１１７の性能としては、送信部４２Ａからの光信号に対する透過率が高いものが好ましい。透過拡散体１１７としては、例えば５０μｍのポリエステル基板上にシリカ系の顔料を混入したアクリル系樹脂層１０μｍからなる光拡散フィルム材が使用できる。受信部４２Ｂで得られた受信信号から所望の信号成分を分離、抽出する過程は前述の第１実施形態あるいは第２実施形態と同様である。
【００７６】
図１１は、本発明の光信号伝送装置の第４実施形態の、光伝送媒体を示す模式図である。
【００７７】
ここでは、光伝送媒体として光ファイバ５０が用いられる。
【００７８】
この光ファイバ５０は、４つの送受信ノード５１０Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ，５１０Ｄを備え、それら４つの送受信ノードのうちの２つの送受信ノード５１０Ａ，５１０Ｂから各光信号が入射されるとそれらの光信号は合波器５１Ａで合波されて光ファイバ５０内を伝播しもう一方の合波器（分波器）５１Ｂを経由して２つの送受信ノード５１０Ｃ，５１０Ｄの双方から出射する。一方、２つの送受信ノード５１０Ｃ，５１０Ｄから各光信号が入射されるとそれらの光信号は合波器５１Ｂで合成されて光ファイバ内を伝播し、合波器（分波器）５１Ａを経由して２つの送受信ノード５１０Ａ，５１０Ｂの双方から出射する。この光ファイバ５０はシングルモードファイバであってもよく、マルチモードファイバであっても良い。各ノード５１０Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ，５１０Ｄからの光信号を光ファイバ５０に導く導光路は導波路であっても良いし、別の光ファイバであっても良い。この導光路は、複数のノードからの光信号を光ファイバに導く、あるいは光ファイバからの信号を複数のノードに導く役割りを担っている。
【００７９】
各ノードから出射した光信号を受光して受信信号を得、その受信信号から所望の信号成分を分離、抽出する手法は、前述の第１実施形態あるいは第２実施形態の場合と同様である。
【００８０】
図１２は、本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【００８１】
この信号処理装置５００は、支持基板５１０、支持基板５１０上に固定された光伝送媒体の一種である光バス３００、支持基板５１０上に配設された電気信号伝達用の配線５２０、複数枚の回路基板４０、および支持基板５１０に固定されるととに、回路基板４００を着脱自在に固定し、支持基板５１０上の配線５２０と回路基板４０上の配線（図示せず）とを接続するコネクタ５３０を備えている。
【００８２】
光バス３００は、コア層１１５とクラッド層１１６が交互に積層された形状を有しており、図１２の左右の両端面には、透過拡散体１１７を備え、光信号の入出射を担うノードを有している。
【００８３】
回路基板４０には、コネクタ５３０に装着したときに光バス３００のノードの各コア層１１５に対応する位置に配置される光送受信器４２を備えている。また回路基板４０には、電子回路部品４１が搭載されており、これらの電子回路部品４１では、光送受信器４２から出射される光信号の元になる電気信号を生成して光送受信器４２に伝達する処理や光送受信器４２で得られた受信信号から所望の信号成分を分離する処理や、その他の信号処理が実行される。
【００８４】
尚、この図１２に示す回路基板４０は、それらの回路基板のいずれもが本発明にいう第１の回路基板と第２の回路基板との双方の役割りを担っているが、光信号と送信する側の処理を担う回路基板（第１の回路基板）と光信号を受信する側の処理を担う回路基板（第２の回路基板）とに分かれた構成としてもよい。
【００８５】
この図１２に示す信号処理装置５００の場合、間にクラッド層１１６を挟んでコア層１１５を複数層積層しているため、複数の光伝送経路が形成され、それら複数の光伝送経路を経由するデータ伝送のタイミングを揃えることにより、光バスとして機能している。また、２層のコア層１１５の間にクラッド層１１６が挟み込まれているため、光伝送経路間のストロークが防止される。尚、コア層１１５およびクラッド層１１６としては、図９，図１０を参照して説明した材料および製法を採用することができる。
【００８６】
この図１２に示す信号処理装置５００の場合、シート状の光伝送媒体を用いたが、光伝送媒体として光ファイバを採用してもよい。
【００８７】
以上の各種実施形態では、いずれも、一方の端から他方の端に向けて光を伝播する光伝送媒体を備えていたが、光伝送媒体の形状は、一方の端、他方の端という概念が存在しない形状、例えば円盤形ないし球殻形等の光伝送媒体であってもよく、あるいは、一方の端、他方の端という概念を含んでいても、例えば他方の端がミラーコーティングされており、一方の端から入射した光信号が他方の端で反射して入射した側の端に戻り、その入射した側の端でその光信号を受信してもよく、光伝送媒体の形状は、特定の形状のものに限定されるものではない。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光強度レベルの異なった光信号を同一の光伝送媒体を用いて重畳して送信し、これを受信する側では重畳された信号から複数の信号を識別しているため、多数の端末（装置、回路基板等）の接続が可能であって、それらの端末間での通信の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図３】２つの送信ノードから光伝送媒体に入射する光信号の波形図である。
【図４】受信ノードから出射した光信号の波形図である。
【図５】光信号受信部の受信回路における信号弁別処理の説明図である。
【図６】光信号送信部の一形態を示す模式図である。
【図７】光信号送信部のもう１つの形態を示す模式図である。
【図８】光信号受信部の一形態を示す模式図である。
【図９】本発明の光信号伝送装置の第３実施形態を示す模式図である。
【図１０】図９に矢印Ａ−Ａ'に沿う、光伝送媒体の断面図である。
【図１１】本発明の光信号伝送装置の第４実施形態の、光伝送媒体を示す模式図である。
【図１２】本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【図１３】特開平８−３２８７０７号公報に開示されたアナログバスによる接続例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光信号伝送装置
１１ 光伝送媒体
１２ 信号送信部
１３ 光信号受信部
１４ 調停部
３０ 光伝送媒体
４０ 回路基板
４１ 電子回路部品
４２ 光送受信器
４２Ａ 送信部
４２Ｂ 受信部
１１１ 送信ノード
１１２ 受信ノード
１１５ 光伝送層（コア層）
１１６ クラッド層
１１７ 透過拡散体
１２１ 発光器
１２１ａ レーザダイオードアレイ
１２１ｂ レーザダイオード
１２２ 送信回路
１２２ａ レーザダイオードドライバ
１２２ｂ レーザダイオードコントローラ
１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ 抵抗
１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈ スイッチング素子
１３１ 受光器
１３１Ａ 受光素子
１３１Ｂ アンプ
１３２ 受信回路
１３２Ａ 復号器
１３２Ｂ セレクタ
３００ 光バス
３１０Ａ，３１０Ｂ，…，３１０Ｆ ノード
５００ 信号処理装置
５１０ 支持基板
５２０ 電気信号伝達用の配線
５３０ コネクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の伝送を担う光信号伝送装置、および、光信号の伝送を含む信号処理を行なう信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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きている。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バスの動作速度の向上が図られてきたが、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バスの動作速度によって制限されるとともに消費電力の増大に伴う装置の発熱の問題も発生している。また、バスの占有による伝送待機時間もシステムの処理速度に影響を与えるため、同時に複数の回路基板間での伝送が望まれている。さらに、バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ 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】
すなわち、通信データの伝送量が増加すると、バスの動作速度には限界があるため、バスの配線本数を増すことにより対応している。しかしながら、配線本数が増えると消費電力が増加したり、配線間のスキューによる伝送速度の問題、さらには配線スペースの問題が生じる。このため装置間の配線本数を少なくし、配線を容易にするアナログバス接続方式が、特開昭６４−１４６３１号公報ならびに特開平８−３２８７０７号公報に開示されている。
【０００４】
図１３は、特開平８−３２８７０７号公報に開示されたアナログバス接続方式の接続例を示す図である。
【０００５】
装置４０１と装置４１１は、２つのＡ／Ｄコンバータ４０４，４０７と、２つのＤ／Ａコンバータ４０５，４０８とを介して接続されたアナログバス４０６によって接続されている。
【０００６】
装置４０１から出力されたｎビットの信号は伝送経路４０３を経て、Ｄ／Ａコンバータ４０５に入力されてアナログデータに変換され、アナログバス４０６に乗せられる。アナログバス４０６を通った信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０７でｎビットのデジタル信号に変換され、伝送経路４０９を介して装置４１１に入力される。これとは逆に、装置４１１から送信された信号は、伝送経路４１０を経て、Ｄ／Ａコンバー４０８でアナログデータに変換され、アナログバス４０６に乗せられる。アナログバス４０６を通った信号はＡ／Ｄコンバータ４０４でデジタル信号に変換された後に伝送経路４０２を介して装置４０１に入力される。
【０００７】
以上のように、図１１のアナログバス４０６は多値レベルのアナログ信号で動作する部分であり、装置４０１及び装置４１１はデジタル信号で動作する部分である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成されたアナログバス接続方式では、アナログバス４０６を通る信号は多値レベルのアナログ信号であるため、バスラインの抵抗成分やリーク電流等によるレベルの変動を生じ、そのアナログバスのバスラインが長くなった場合や、そのアナログバスに多数の装置が接続された場合にはデータを正しく伝送することが困難となる。
【０００９】
更に、マイクロコンピュータなどでは多数の機能ブロックが接続されるばかりでなく、複数のバスが使用されていることが多く、複数のバス間の通信ができなくなるため、上記のようなアナログバスによる接続方式は実現が困難である。この特開平８−３２８７０７号公報では、上記の問題点を解決すべく、アナログバスのレベル変動を補償する回路を提案しているが、バスラインに電気配線を用いているので、配線抵抗に起因するレベル変動を抑える根本的な解決には至っていない。また、バスを高速に駆動しようとした場合の消費電力の増大や、大容量伝送をしようとしたときの配線の並列化によるスキューといった問題は解決できていない。また、バスラインに電気配線を用いていては、多値論理のアナログバスを用いても、同時に同方向への多重伝送はできるが、双方向への同時伝送はできない。
【００１０】
ところで、電気の世界では実現できない高速伝送の領域を、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、『内田禎二、第９回回路実装学術講演大会、『Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ"， ＩＥＥＥ Ｔｏｋｙｏ，Ｎｏ．３，ｐｐ．８１〜８６，１９９４』、『和田修、エレクトロニクス１９９３年４月号、ｐｐ．５２〜５５』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。
【００１１】
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のうち、特開平２−４１０４２号公報には、高速、高感度の発光／受光デバイスを用いた光データ伝送方式をデータバスに適用した例が開示されており、そこには、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信号光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信号光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、隣接する回路基板表裏両面に配置されている発光／受光デバイスの光学的位置合わせが行なわれすべての回路基板が光学的に結合していることが必要となる。さらに、自由空間を介して結合されている為、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信号光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。さらに、各回路基板が直列に配置されているため、いずれかのボードが取りはずされた場合にはそこで接続が途切れてしまい、それを補うための余分な回路基板が必要となる。すなわち、回路基板を自由に抜き差しすることができず、回路基板の数が固定されてしまうという問題がある。
【００１２】
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、特開昭６１−１９６２１０号公報に開示されている。ここに開示された技術は、平行な２面を有する光源に対置されたプレートを具備し、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回路基板間を光学的に結合する方式である。この方式では、１点から発せられた光を固定された１点にしか接続できず電気バスの様に全ての回路ボード間を網羅的に接続することができない、また、複雑な光学系が必要となり、位置合わせ等も難しい為、光学素子の位置ずれに起因して、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、回路基板間の接続情報はプレート表面に配置された回折格子、反射素子により決定されるため、回路基板を自由に抜き差しすることができず拡張性が低い、という様々な問題がある。
【００１３】
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他の技術が、特開平４−１３４４１５号公報に開示されている。ここに開示された技術は、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せしめる為の光学系とから構成される。また、負の曲率を有する複数個のレンズに代わって、屈折率の低い領域やホログラムを構成した方式も開示されている。この方式では、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。従って、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ことが考えられる。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る。これらの問題を解決する手段として拡散された信号光を伝播するシート状の光データバスが考えられる。このシート状の光データバスの場合、特開平２−４１０４２号公報のように回路基板の数が固定されることがなく、また、特開昭６１−１９６２１０号公報のように発光／受光デバイスの光学的位置合わせの困難さは解消される。
【００１４】
しかしながら、上記いずれの光伝送方式においても、電子回路の信号をそのまま光に変換して伝送するという点にとどまり、電子回路の制約を強く受けている。
【００１５】
また特開平９−９８１３７号公報には、異なる波長の光信号を用いて同一の光ファイバで双方向に通信する例が開示されている。
【００１６】
しかしながら、この方式の場合、同一の光ファイバを用いてはいても、通信可能な範囲は、ある１つの波長の光を送信、受信することのできる発光器、受光器を備えた端末どうしの間に限られ、多数の端末間で自由に通信できるようにするためには、各端末に様々な波長の光を送信、受信することができるように波長の異なる光を取り扱う複数の発光器、受光器を用意する必要があり、装置が複雑化し、コスト高も避けられない。
【００１７】
すなわち、端末間の配線本数を少なくして配線を容易にするとともに、多くの端末間で自由に通信することのできる技術は電子回路においても光回路においても為し得ていないという問題がある。
【００１８】
本発明は、上述の課題を解決するために成されたものであり、多数の端末（装置、回路基板等）を接続可能で複数端末間での自由な通信を可能とする光信号伝送装置、およびその光信号伝送方式を採用した信号処理装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光信号伝送装置のうちの第１の光信号伝送装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
上記送信ノードに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから光伝送媒体内へ入射する光信号送信部であって、相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号を同時に生成する光信号送信部と、
上記複数の受信ノードそれぞれに対応して備えられた、対応する受信ノードから出射した光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する光信号受信部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の光信号伝送装置のうちの第２の光信号伝送装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
上記送信ノードに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから光伝送媒体内へ入射する光信号送信部であって、相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する光信号送信部と、
上記複数の受信ノードそれぞれに対応して備えられた、対応する受信ノードから出射した光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する光信号受信部とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
ここで、上記本発明の第２の光信号伝送装置における光信号送信部の、「相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する」は、最終的に多重パルス列信号が生成されればよく、その多重パルス列信号が生成されるまでの過程の如何を問うものではなく、例えば相互に信号強度レベルの異なる複数のパルス列電気信号を相互に重畳することにより多重パルス列電気信号を生成し、その多重パルス列電気信号を光信号に変換することにより多重パルス列光信号を生成するものであってもよく、あるいは、相互に信号強度レベルの異なる複数のパルス列電気信号それぞれを先ずパルス光信号に変換し、それら複数のパルス列光信号どうしを相互に重畳することにより多重パルス列光信号を生成するものであってもよいことを意味している。
【００２４】
また、本発明の信号処理装置のうちの第１の信号処理装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
光信号を出射する光信号発信部であって相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号を同時に生成する光信号発信部を搭載してなる第１の回路基板と、
光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する複数の光信号受信部を分担して搭載してなる第２の回路基板と、
第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が送信ノードから光伝送媒体内に入射し受信ノードから出射した信号光が第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、第１の回路基板および第２の回路基板を光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする。
さらに、本発明の信号処理装置のうちの第２の信号処理装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
光信号を出射する光信号発信部であって相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する光信号発信部を搭載してなる第１の回路基板と、
光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する複数の光信号受信部を分担して搭載してなる第２の回路基板と、
第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が送信ノードから光伝送媒体内に入射し受信ノードから出射した信号光が第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、第１の回路基板および第２の回路基板を光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第１実施形態を示す模式図である。
【００２７】
この図１に示す光信号伝送装置１０には、光伝送媒体１１と、複数（ここでは２つ）の光信号送信部１２と、１つの光信号受信部１３と、調定部１４を備えている。
【００２８】
光伝送媒体１１は、この光伝送媒体１１を介在させた一方の光伝送端（この図１では、光伝送媒体１１の左側の端）には、光伝送媒体１１への信号光の入射を担う複数（ここでは２つ）の送信ノード１１１を有し、他方の光伝送端（この図１では光伝送媒体１１の右側の端）には、光伝送媒体１１内を伝送されてきた光信号の出射を担う受信ノード１１２を有しており、この光伝送媒体１１は送信ノード１１１から入射された光信号を受信ノード１１２に伝播してその受信ノード１１２から出射する。
【００２９】
また、光信号送信部１２は、各送信ノード１１１に対応して備えられ、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射する。この光信号送信部１２は、光信号を出射する発光器１２１と、その発光器１２１から出射される光信号の基になる電気信号を生成してその発光器１２１に伝達する送信回路１２２を備えており、送信回路１２２では、パルス列電気信号が生成されて発光器１２１に入力され、その発光器１２１では、そのパルス列電気信号に従ったパルス列光信号が出射される。
【００３０】
ここには複数（図１に示す例では２つ）の光信号送信部１２が備えられており、それら複数の光信号送信部１２を構成する複数の発光器１２１からは、相互に異なる光強度レベルのパルス列光信号が出射される。各発光器１２１から相互に異なる光強度レベルの光信号を出射するにあたっては、各発光器１２１毎にあらかじめ出射する光信号の光強度レベルが固定的に定められたものであってもよいが、各光信号送信部１２が、その光信号送信部で生成される光信号の光強度レベルの変更が自在なものであって、図１に示すように、各光信号送信部１２で生成される光信号の光強度レベルが相互に異なるように、複数の光信号送信部１２の間の調停を行なう調停部１４を備えてもよい。
【００３１】
この図１に示す例では、光信号送信部１２は２つのみであり、調停部１４を備えることなくそれら２つの光信号送信部１２それぞれから出射される光信号の光強度レベルをあらかじめ定めておいてもよいが、さらに多数の光信号送信部を備えた場合、各光信号送信部から出射される光信号の光強度レベルを固定的に定めるよりも、調停部１４を備え、消費電力やＳ／Ｎを考慮し最良の光強度レベルから順に割り当てた方が有利である。
【００３２】
ここで、光信号送信部の数と光信号の強度レベル数との関係は、光信号送信部の数だけ光強度レベルを設けてもよいし、光信号送信部の数よりも少ない光強度レベル数により伝送を行なってもよい。
【００３３】
各光信号送信部１２の発光部１２１から出射した各信号光は、各送信ノード１１１から光伝送媒体１１に入射し、その光伝送媒体１１内を伝播して受信ノード１１２から出射する。
【００３４】
この受信ノード１１２に対応して光信号受信部１３が備えられており、受信ノード１１２から出射した光信号は光信号受信部１３に備えられた受光器１３１に入射して電気的な受信信号に変換され、受信回路１３２により、その受光器１３１で得られた受信信号に含まれる、複数の光信号生成部１２で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号生成部で生成された光信号に対応する信号成分が分離される。
【００３５】
図２は、本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第２実施形態を示す模式図である。
【００３６】
この図２に示す光信号伝送装置１０は、光伝送媒体１１と、１つの光信号送信部１２と、複数（ここでは２つ）の光信号受信部１３とを備えている。
【００３７】
この図２に示す光信号伝送装置１０における光伝送媒体１１は、この光伝送媒体１１を介在させた一方の光伝送端（この図２では、光伝送媒体１１の左側の端）に、光伝送媒体１１への信号光の入射を担う送信ノード１１１を有し、他方の光伝送端（この図２では光伝送媒体１１の右側の端）に、光伝送媒体１１内を伝送されてきた光信号の出射を担う複数（ここでは２つ）の受信ノード１１２を有しており、この光伝送媒体１１は、送信ノード１１１から入射された光信号を複数の受信ノード１１２それぞれに伝播しそれらの受信ノード１１２から出射する。
【００３８】
また、光信号送信部１２は、送信ノード１１１に対応して備えられ、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射する。この光信号送信部１２は、光信号を出射する発光器１２１と、その発光器１２１から出射される光信号の基になる電気信号を生成してその発光器１２１に伝達する送信回路１２２を備えている点は、図１に示す第１実施形態の場合と同じであるが、この図２に示す送信回路１２２では、互いに信号レベルの異なる複数のパルス列信号が並列的に生成され、あるいは互いに信号レベルの異なる複数のパルス列信号が相互に重畳された形状の多重パルス列信号が生成され、その生成された複数のパルス列信号、あるいはそれらが重畳された形状の多重パルス列信号が発光器１２１に入力され、その発光器１２１では、入力された電気信号に従った複数のパルス列光信号、あるいは多重パルス列光信号が生成される。
【００３９】
ここで、光信号受信部の数と、光信号の強度レベル数との関係は、光信号受信部の数だけ光強度レベルを設けてもよいし、光信号受信部の数よりも少ない光強度レベル数により伝送を行なってもよい。
【００４０】
また、図２に示す実施形態には、複数（ここでは２つ）の受信ノード１１２のそれぞれに対応して各光信号受信部１３が備えられているが、これらの光信号受信部１３それぞれは図１に示す実施形態における光信号受信部１３と同様である。
【００４１】
以下、図１に示す第１実施形態の詳細について説明するが、以下の説明は、その性質に反しない限り、図２に示す第２実施形態にも共通に適用可能である。また図２に示す第２実施形態に特有の点については後で説明を加える。
【００４２】
図３は、図１に示す、２つの送信ノード１１１から光伝送媒体１１に入射する光信号の波形図、図４は、受信ノード１１２から出射した光信号の波形図である。
【００４３】
各送信ノード１１１における光信号の"１"レベルの光強度レベルは、それぞれ"ｈ１"，"ｈ２"（ｈ１≠ｈ２）である。また、"０"レベルの光強度レベルを、それぞれ"ｌ１"，"ｌ２"とする。受信ノード１１２では、図４に示すように、図３に示す２つの光信号が光伝送媒体１１内で加算された信号波形となる。
【００４４】
受信される光強度をさらに詳しく求めるためには、光伝送媒体１１内での光伝送効率や送信ノード１１１や受信ノード１１２での各結合効率や、各ノード間の効率の相違等を考慮する必要があるが、ここでは各ノードごとのばらつきは無視することにし、光信号送信部１２の発光器１２１から出射された光信号が光信号受信部１２の受光器１３１で受光されるまでの全体としての光信号の伝送効率をηすると、２つの送信ノード（送信ノードＡ，Ｂであらわす）から入射した光信号と受信ノードから出射される光信号との関係は、以下の表１の論理テーブルとしてあらわすことができる。
【００４５】
【表１】
さらに、実際には"０"レベルの光信号の光強度レベルｌ１，ｌ２はほとんど無視できるレベルであるのでｌ１+ｌ２=０とすると、表１は、以下の表２の論理テーブルに示すように簡易に表現できる。
【００４７】
【表２】
これらの論理テーブルに示すように、受信ノードがどの信号強度レベルを受信するかをあらかじめ決めておく事で、これらの加算された信号から、欲しい信号を容易に識別する事ができる。具体的には、以下に示すようにして欲しい信号が識別される。
【００４９】
図５は、図１に示す光信号受信部１３の受信回路１３２における信号弁別処理の説明図である。
【００５０】
受光器１３１では、各時刻ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，……毎に信号レベルが変化する時系列的な信号が得られるが、光信号変換部１３では、この受信信号の時系列的な各信号レベルが複数のしきい値（ここでは３つのしきい値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３）と比較され、ある時点ｔｉでの信号レベルＳｔが（Ｓt＞ｔｈ３）であるか、あるいは（Ｓt ＞ｔｈ１）かつ（Ｓt ＜ｔｈ２）であるか、のいずれかの条件を満たす場合に送信ノードＡから入射された論理"１"の光信号に分類され，（Ｓt＞ｔｈ２）を満たす場合に送信ノードＢから入射された論理"１"の光信号に分類される。このようにして、図５に示す多量のパルス列信号から所望のパルス列信号が分離、抽出される。
【００５１】
上記の例では、単純の為に、２種類の光強度レベルを持った光信号重畳波形について説明したが、送信ノード１１１および光信号送信部１２を３つ以上備え、光強度レベルを３段階以上とする事で、３種類以上の光信号を同時に送信し、受信信号から所望の信号を分離、抽出することができる。
【００５２】
図１に示す複数の光信号送信部１２のうちのいずれか１つが送信を開始しようとする際、調停部１４に対し、どの光強度レベルで送信したらよいか問い合わせる。すると調停部１４は、他の光信号送信部によって現在使用されていない光強度レベルをその問い合わせを行った光信号送信部に通知する。すると、その通知を受けた光信号送信部１２は、その通知を受けた光強度レベル（ここでは、この通知を受けた光強度レベルをｈ１とする）と、その通信の発信元を示すコード信号ＲＦ１を先ず通知する。本実施形態では、このコード信号ＲＦ１の送信は、その後に続く光信号と同様な光信号として伝達される。光信号受信部１３では、このコード信号ＲＦ１を受け取り、そのコード信号ＲＦ１から判断してその光信号送信部からは、光強度レベルｈ１の光信号が送信されることを知る。この図１には受信ノード１１２および光信号受信部１３は１つのみ示されているが、複数の受信ノードおよび複数の光信号受信部を備えた場合、コード信号ＲＦ１が光強度レベルおよび通信の発信元のほかその通信の受信先を示すものとし、各光信号受信部ではそのコード信号に基づいて自分が受信すべき光信号であるか否かを知ることができる。
【００５３】
尚、ここでは、コード信号は、光信号で伝達する旨説明したが、このようなコード信号は情報量が小さく高速性を必要とするケースが少ないので、光伝送媒体１１のほか、従来と同様な電気信号を伝達するバスや通信線を備え、そのコード信号を電気信号で通知してもよい。例えば、図１には、調停部１４と光信号受信部１３とを結ぶ一点鎖線が示されているが、調停部１４は、通信に用いる光信号の光強度レベルを問い合わせてきた光信号送信部に対し、使用してよい光強度レベルを通知するとともに、一点鎖線で示す電気信号経路を経由して、光信号受信部１３に対し、その通信に用いられる光信号の光強度レベルと発信元を特定する情報を送信してもよい。
【００５４】
また、コード信号を、光通信に用いる光伝送媒体１１を介して送る代わりに、別の光伝送路を備えてその光伝送路を経由してコード信号を送信してもよい。
【００５５】
図２に示す第２実施形態に関しては、図３〜図５の説明は以下のようになる。
【００５６】
図３に示す２つの光信号は、図２に示す１つの発光器１２１から同時に出射される２つの光信号（後述する図６参照）であり、それら２つの光信号双方が１つの送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射し、それら光信号が相互に重畳されて２つの受信ノード１１２に向けて伝播される。
【００５７】
あるいは図２に示す１つの発光器１２１からは、最初から図４に示すような２つのパルス列信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号が出射され（後述する図７参照）、その多重パルス列光信号が送信ノード１１１から光伝送媒体１１内に入射し、受信ノード１１２に向けて伝播される。その他の点は、図１に示す第１実施形態の場合と同様である。
【００５８】
図６は、光信号送信部の一形態を示す模式図である。
【００５９】
この図６に示す光信号送信部１２は、発光器１２１としてレーザダイオードアレイ１２１ａを備え、送信回路１２２にレーザダイオードドライバ１２２ａを備えた例である。
【００６０】
ここで、レーザダイオードドライバ１２２ａの左側にある配線からデータ送信要求があるとする。レーザダイオードドライバ１２２ａは、光伝送媒体中で通信されている光強度レベルをあらかじめ知っているので、送信中の他の光強度レベルとは違った光強度レベルＲＦを選択する。選択した光強度レベルが、例えばレーザダイオード２個分の光強度だとすると、レーザダイオードドライバ１２２ａは、送信しようとするデータを、レーザダイオードドライバ１２２ａ中の各レーザダイオードを駆動する各ドライバのうちの２個のドライバに対して同じ信号を与える。したがって、レーザダイオードアレイ１２１ａの中の２個のレーザダイオードが発光し、レーザダイオード２個分の光強度で、データ伝送を行う事になる。この実施形態を用いると、ある一つの光信号送信部が複数の光強度レベルを選択送信することができる。更に加えると１つの送信ノードから同時に異なる信号強度レベルの光送信が可能である。たとえば、現在送信しているデータ伝送とは違ったデータ伝送要求がレーザダイオードドライバ１２２ａに届くと、今度は自身が伝送している強度レベルも含めて既に送信に用いられている光強度レベルとは違った光強度レベルＲＦを選択する。これにより、例えば、レーザダイオード４個分の発光強度を選択すると、レーザダイオードドライバ１２２ａは送信しようとするデータをレーザダイオードドライバ１２２ａ中の４個のドライバに対して同じ信号を与える。したがって、レーザダイオードアレイ４２Ａ２の中の４個のレーザダイオードが発光し、レーザダイオード４個分の光強度で、データ伝送を行う事になる。このように、送信ノードは送信源（レーザダイオード）を複数持ち、動作する数を選択する事で、異なる信号データを同時に異なる光強度で送信する事も可能となる。ここではレーザダイオードアレイ１２１ａで説明したが、ＬＢＤアレイ等でも良い。この図６に示す光信号送信部は、図１に示す第１実施形態と図２に示す第２実施形態の双方に採用可能である。
【００６１】
図７は、光信号送信部の、もう１つの形態を示す模式図である。
【００６２】
この図７に示す光信号送信部１２は、発光器１２１として、１個のレーザダイオード１２１ｂを備える。また、送信回路１２２は、３つの抵抗１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅと、各抵抗１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅそれぞれに直列に配置された各スイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈと、スイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈをオン、オフするレーザダイオードコントローラ１２２ｂとからなる。
【００６３】
スイッチング素子１２２ｆがオンされると、レーザダイオード１２１ｂ、抵抗１２２ｃ、およびスイッチング素子１２２ｆを経由して、レーザダイオード１２１ｂから光強度レベルｈ１の光信号が発せられるレベルの電流ｉｈ１が流れるように、抵抗１２２ｃの抵抗値Ｒ１が調整されており、これと同様に、スイッチング素子１２２ｇがオンされると、レーザダイオード１２１ｂ、抵抗１２２ｄ、およびスイッチング素子１２２ｇを経由して、レーザダイオード１２１ｂから光強度レベルｈ２の光信号が発せられるレベルの電流ｉｈ２が流れるように抵抗１２２ｄの抵抗値Ｒ２が調整されており、さらに、スイッチング素子１２２ｈがオンされると、レーザダイオード１２１ｂ、抵抗１２２ｅ、およびスイッチング素子１２２ｈを経由して、レーザダイオード１２１ｂから光強度レベル（ｈ１＋ｈ２）の光信号が発せられるレベルの電流ｉｈ３が流れるように抵抗１２２ｅの抵抗値Ｒ３が調整されている。
【００６４】
ここで、レーザダイオードコントローラ１２２ｂの左側にある配線から複数のデータ送信要求、例えば図３（Ａ）に示すような信号の送信要求と、図３（Ｂ）に示すような信号の送信要求があった場合、それらの信号に基づいて各スイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈをオン、オフする。すると、レーザダイオード１２１ｂからは、図３（Ａ）に示す信号と図３（Ｂ）に示す信号が重畳された形状の光信号、すなわち、図４に示すような多重パルス列光信号が発せられる。このように、３つのスイッチング素子１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈをオン、オフさせることにより、多重パルス列信号がレーザダイオード１２１ｂに入力され、光強度レベルの異なるパルス列光信号が発せられる。
【００６５】
この図７に示す光信号送信部も、図１に示す第１実施形態と図２に示す第２実施形態との双方に採用可能である。
【００６６】
図８は、光信号受信部の一形態を示す模式図である。
【００６７】
ここには、受光素子１３１Ａとアンプ１３１Ｂとからなる受光器１３１と、復号器１３２Ａとセレクタ１３２Ｂを備えた受信回路１３２が示されている。
【００６８】
受光素子１３１Ａの出力をアンプ１３１Ｂを通して復号器１３２Ｂに入力する。復号器１３２Ａはあらかじめ設定された複数のしきい値THに基づく比較データと入力信号とを比較して、そのコード信号を前掲の表２に示す論理テーブルから得られる論理信号レベルとして出力する。その複数の論理信号レベルと、受信信号として抽出しようとしている強度信号コードＲＦとから受信すべき信号を図５を参照して説明した論理に従って選択するセレクタ１３２Ｂを用いる事で、元の信号を出力する事ができる。
【００６９】
以下、上記の第１実施形態および第２実施形態以外の各種の実施形態について説明するが、以下に説明する各実施形態では、光信号の送信、および光信号の受信に関しては、上述した第１実施形態における光信号の送受信、および第２実施形態における光信号の送受信の双方の形態が実現されているものとする。
【００７０】
図９は、本発明の光信号伝送装置の第３の実施形態を示す模式図、図１０は、図８に矢印Ａ−Ａ'に沿う、光伝送媒体の断面図である。これら図９，図１０を参照しながら本発明の光信号伝送装置の第３に実施形態について説明する。
【００７１】
ここには、光伝送媒体としてシートの光伝送媒体が備えられている。また、この実施形態では全てのノード３１０Ａ〜３１０Ｆは、いずれもが送信ノードであり、かつ受信ノードでもある。この実施形態は、回路基板４０に電子回路部品４１が実装され、光送受信器４２を用いて通信する形態のものである。各光送受信器４２には送信部４２Ａと受信部４２Ｂとが近接配置されている。光伝送媒体３０内に示す矢印（図９参照）は光拡散された後の光信号を示している。
【００７２】
図９に示す光伝送媒体３０は、端面に、送信部４２Ａからの信号光の入射と、伝播してきた信号光の受信部４２Ｂに向けた出射との双方を担うノード３１０Ａ，３１０Ｂ，…，３１０Ｆを有し、一方の端面のノードから入射した信号光を伝播して他方の端面のノードから出射する。この光伝送媒体３０は、図１０に示すように光伝送層（コア層）１１５、と、その光伝送層（コア層）１１５を覆うように隣接して設けられているクラッド層１１６を有し、光信号の入出射を担うノードが配置された端面には、そこから入射した光信号を光伝送媒体３０の内部に向けて透過するとともに拡散する透過拡散体１１７が備えられている。
【００７３】
光伝送層（コア層）１１５は、信号光の伝送を担う層であり、本実施形態では光透過率の高い厚さ０．５ｍｍのＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート、屈折率：１．４９）が用いられている。このようなシート状の光伝送層（コア層）１１５を作製するには、シート状のＰＭＭＡを所定の大きさに切り出し、所望の形状に成型してもよいし、あるいは、あらかじめ型を用意して、その型を加熱し、ＰＭＭＡが十分に溶ける温度にしておき、十分に加熱され溶融状態にあるＰＭＭＡをその型に流し込むことによって作製してもよい。
【００７４】
クラッド層１１６は、光伝送層（コア層）１１５内の光信号が厚さ方向に漏れるのを防ぐために設けられている。クラッド層１１６には、光伝送層（コア層）１１５よりも低い屈折率を有する材料が選定されている。このクラッド層１１６により信号光の伝播効率が高められている。本実施形態では、光伝送層（コア層）１１５にＰＭＭＡを採用したため、含フッ素ポリマが好適に採用される。クラッド層１１６を形成するには、例えば溶液状のフッ素含有樹脂材料を光伝送層（コア層）１１５上に塗布してもよいし、あるいはシート状に整形された材料であれば、熱圧着等により光伝送層（コア層）１１５上に形成してもよい。含フッ素ポリマの屈折率は、１．３０〜１．３６程度であるが、本実施形態では屈折率１．３６の含フッ素ポリマを用いている。
【００７５】
透過拡散体１１７は、本実施形態では、図９に示されるように、光伝送層（コア層）１１５と平行に入射される信号光を透過するとともに拡散するように、光伝送層（コア層）１１５の両端面に設けられている。透過拡散体１１７の性能としては、送信部４２Ａからの光信号に対する透過率が高いものが好ましい。透過拡散体１１７としては、例えば５０μｍのポリエステル基板上にシリカ系の顔料を混入したアクリル系樹脂層１０μｍからなる光拡散フィルム材が使用できる。受信部４２Ｂで得られた受信信号から所望の信号成分を分離、抽出する過程は前述の第１実施形態あるいは第２実施形態と同様である。
【００７６】
図１１は、本発明の光信号伝送装置の第４実施形態の、光伝送媒体を示す模式図である。
【００７７】
ここでは、光伝送媒体として光ファイバ５０が用いられる。
【００７８】
この光ファイバ５０は、４つの送受信ノード５１０Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ，５１０Ｄを備え、それら４つの送受信ノードのうちの２つの送受信ノード５１０Ａ，５１０Ｂから各光信号が入射されるとそれらの光信号は合波器５１Ａで合波されて光ファイバ５０内を伝播しもう一方の合波器（分波器）５１Ｂを経由して２つの送受信ノード５１０Ｃ，５１０Ｄの双方から出射する。一方、２つの送受信ノード５１０Ｃ，５１０Ｄから各光信号が入射されるとそれらの光信号は合波器５１Ｂで合成されて光ファイバ内を伝播し、合波器（分波器）５１Ａを経由して２つの送受信ノード５１０Ａ，５１０Ｂの双方から出射する。この光ファイバ５０はシングルモードファイバであってもよく、マルチモードファイバであっても良い。各ノード５１０Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ，５１０Ｄからの光信号を光ファイバ５０に導く導光路は導波路であっても良いし、別の光ファイバであっても良い。この導光路は、複数のノードからの光信号を光ファイバに導く、あるいは光ファイバからの信号を複数のノードに導く役割りを担っている。
【００７９】
各ノードから出射した光信号を受光して受信信号を得、その受信信号から所望の信号成分を分離、抽出する手法は、前述の第１実施形態あるいは第２実施形態の場合と同様である。
【００８０】
図１２は、本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【００８１】
この信号処理装置５００は、支持基板５１０、支持基板５１０上に固定された光伝送媒体の一種である光バス３００、支持基板５１０上に配設された電気信号伝達用の配線５２０、複数枚の回路基板４０、および支持基板５１０に固定されるととに、回路基板４００を着脱自在に固定し、支持基板５１０上の配線５２０と回路基板４０上の配線（図示せず）とを接続するコネクタ５３０を備えている。
【００８２】
光バス３００は、コア層１１５とクラッド層１１６が交互に積層された形状を有しており、図１２の左右の両端面には、透過拡散体１１７を備え、光信号の入出射を担うノードを有している。
【００８３】
回路基板４０には、コネクタ５３０に装着したときに光バス３００のノードの各コア層１１５に対応する位置に配置される光送受信器４２を備えている。また回路基板４０には、電子回路部品４１が搭載されており、これらの電子回路部品４１では、光送受信器４２から出射される光信号の元になる電気信号を生成して光送受信器４２に伝達する処理や光送受信器４２で得られた受信信号から所望の信号成分を分離する処理や、その他の信号処理が実行される。
【００８４】
尚、この図１２に示す回路基板４０は、それらの回路基板のいずれもが本発明にいう第１の回路基板と第２の回路基板との双方の役割りを担っているが、光信号と送信する側の処理を担う回路基板（第１の回路基板）と光信号を受信する側の処理を担う回路基板（第２の回路基板）とに分かれた構成としてもよい。
【００８５】
この図１２に示す信号処理装置５００の場合、間にクラッド層１１６を挟んでコア層１１５を複数層積層しているため、複数の光伝送経路が形成され、それら複数の光伝送経路を経由するデータ伝送のタイミングを揃えることにより、光バスとして機能している。また、２層のコア層１１５の間にクラッド層１１６が挟み込まれているため、光伝送経路間のストロークが防止される。尚、コア層１１５およびクラッド層１１６としては、図９，図１０を参照して説明した材料および製法を採用することができる。
【００８６】
この図１２に示す信号処理装置５００の場合、シート状の光伝送媒体を用いたが、光伝送媒体として光ファイバを採用してもよい。
【００８７】
以上の各種実施形態では、いずれも、一方の端から他方の端に向けて光を伝播する光伝送媒体を備えていたが、光伝送媒体の形状は、一方の端、他方の端という概念が存在しない形状、例えば円盤形ないし球殻形等の光伝送媒体であってもよく、あるいは、一方の端、他方の端という概念を含んでいても、例えば他方の端がミラーコーティングされており、一方の端から入射した光信号が他方の端で反射して入射した側の端に戻り、その入射した側の端でその光信号を受信してもよく、光伝送媒体の形状は、特定の形状のものに限定されるものではない。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光強度レベルの異なった光信号を同一の光伝送媒体を用いて重畳して送信し、これを受信する側では重畳された信号から複数の信号を識別しているため、多数の端末（装置、回路基板等）の接続が可能であって、それらの端末間での通信の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の光信号伝送方法を実現する本発明の光信号伝送装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図３】２つの送信ノードから光伝送媒体に入射する光信号の波形図である。
【図４】受信ノードから出射した光信号の波形図である。
【図５】光信号受信部の受信回路における信号弁別処理の説明図である。
【図６】光信号送信部の一形態を示す模式図である。
【図７】光信号送信部のもう１つの形態を示す模式図である。
【図８】光信号受信部の一形態を示す模式図である。
【図９】本発明の光信号伝送装置の第３実施形態を示す模式図である。
【図１０】図９に矢印Ａ−Ａ'に沿う、光伝送媒体の断面図である。
【図１１】本発明の光信号伝送装置の第４実施形態の、光伝送媒体を示す模式図である。
【図１２】本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【図１３】特開平８−３２８７０７号公報に開示されたアナログバスによる接続例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光信号伝送装置
１１ 光伝送媒体
１２ 信号送信部
１３ 光信号受信部
１４ 調停部
３０ 光伝送媒体
４０ 回路基板
４１ 電子回路部品
４２ 光送受信器
４２Ａ 送信部
４２Ｂ 受信部
１１１ 送信ノード
１１２ 受信ノード
１１５ 光伝送層（コア層）
１１６ クラッド層
１１７ 透過拡散体
１２１ 発光器
１２１ａ レーザダイオードアレイ
１２１ｂ レーザダイオード
１２２ 送信回路
１２２ａ レーザダイオードドライバ
１２２ｂ レーザダイオードコントローラ
１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ 抵抗
１２２ｆ，１２２ｇ，１２２ｈ スイッチング素子
１３１ 受光器
１３１Ａ 受光素子
１３１Ｂ アンプ
１３２ 受信回路
１３２Ａ 復号器
１３２Ｂ セレクタ
３００ 光バス
３１０Ａ，３１０Ｂ，…，３１０Ｆ ノード
５００ 信号処理装置
５１０ 支持基板
５２０ 電気信号伝達用の配線
５３０ コネクタ
Claims (10)
- 信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、該光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび該光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
前記送信ノードに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから前記光伝送媒体内へ入射する光信号送信部であって、相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号を同時に生成する光信号送信部と、
前記複数の受信ノードそれぞれに対応して備えられた、対応する受信ノードから出射した光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する光信号受信部とを備えたことを特徴とする光信号伝送装置。 - 信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、該光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび該光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
前記送信ノードに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから前記光伝送媒体内へ入射する光信号送信部であって、相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する光信号送信部と、
前記複数の受信ノードそれぞれに対応して備えられた、対応する受信ノードから出射した光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する光信号受信部とを備えたことを特徴とする光信号伝送装置。 - 前記光信号送信部が、該光信号送信部で生成される光信号の光強度レベルの変更が自在なものであって、
前記光信号送信部で生成される光信号の光強度レベルが相互に異なるように、複数の光信号送信部の間の調停を行なう調停部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光信号伝送装置。 - 前記光信号送信部による光信号の生成に先立って、該光信号送信部で生成される光信号の光強度レベルを前記光信号受信部に伝達する強度レベル通知手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光信号伝送装置。
- 前記光伝送媒体が、光ファイバであって、前記複数の送信ノードから入射した複数の光信号を重畳して該光ファイバ内に伝達する合波器を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光信号伝送装置。
- 前記光伝送媒体が、光ファイバであって、前記送信ノードから入射した光信号を分波して前記複数の受信ノードに伝達する分波器を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光信号伝送装置。
- 前記光伝送媒体がシート形状の光伝送媒体であって、前記送信ノードから入射した光信号を拡散して該シート形状の光伝送媒体内に伝達する光拡散手段を備えたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の光信号伝送装置。
- 前記光信号受信部が、該光信号受信部で得られた受信信号の時系列的な各信号レベルを複数のしきい値と比較することにより所望の信号成分を分離するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の光信号伝送装置。
- 信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、該光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび該光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
光信号を出射する光信号発信部であって相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号を同時に生成する光信号発信部を搭載してなる第１の回路基板と、
光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する複数の光信号受信部を分担して搭載してなる第２の回路基板と、
前記第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が前記送信ノードから前記光伝送媒体内に入射し前記受信ノードから出射した信号光が前記第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、前記第１の回路基板および前記第２の回路基板を前記光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする信号処理装置。 - 信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、該光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび該光伝送媒体からの信号光の出射を担う複数の受信ノードを備えた光伝送媒体と、
光信号を出射する光信号発信部であって相互に光強度レベルの異なる複数のパルス列光信号が相互に重畳された形状の多重パルス列光信号を生成する光信号発信部を搭載してなる第１の回路基板と、
光信号を受信して受信信号を得、得られた受信信号に含まれる、複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の光信号に対応する信号成分を分離する複数の光信号受信部を分担して搭載してなる第２の回路基板と、
前記第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が前記送信ノードから前記光伝送媒体内に入射し前記受信ノードから出射した信号光が前記第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、前記第１の回路基板および前記第２の回路基板を前記光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする信号処理装置。
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