JP3899842B2 - 光配線回路積層体および光電気配線装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光インターコネクション技術に関し、特に光配線回路積層体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
複数のマイクロプロセッサやメモリを接続するために電気バス回路が一般的に用いられている。しかしながら、電気バス回路は、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制限され、また並列バス接続配線を高密度化しようとすると電磁ノイズが発生の問題があり、高速化への対応が困難になりつつある。そこで、電気配線を光配線に置き換え、バスの高速化を図る光インターコネクション技術が従来から提案されている。
【０００３】
特公平６−２２３５１号公報には、各回路基板の両面に２組の発光/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ものが開示されている。しかしながら、この開示発明においては、隣接回路基板間の通信毎に光/電気変換を必要とするため、コストが高く、かつ遅延量が大きい。また、光が自由空間を伝搬されるようにしているので、光/電気素子の位置決めが厳しく、かつクロストークや埃等に弱い。
【０００４】
特公平６−９３０５１号公報には、平行な２面を有し、光源に対置されたプレートを具備し、このプレートの２表面に回折格子及び反射素子をそれぞれ配置し、この回折格子及び反射素子で構成される自由空間を利用して光路を構成し、この光路を介して回路間を光学的に接続するようにしたものが開示されている。しかしながら、この開示発明においては、１対１の通信のみを目的にしているため、１点から発せられた光は、固定された他の１点にのみ接続され、１点対多点あるいは多点対多点の通信はできない。
【０００５】
本願出願人が先に出願した特開２０００−３２９９６２号には、光回路基板にシート状の光配線本体を設け、この光配線本体の両側に、光ファイバからなる導光路を両側に接続した構成が示されている。しかしながら、この開示発明においては、導光路の他端の配置構成については考慮されておらず、光回路基板の側面から延長されており、他の光配線回路や電気配線回路に接続するには、導光路を複雑に折り曲げ、かつ他端の位置決めを困難にしていた。
【０００６】
本発明は、構造が簡単であり、他の光配線回路や電気配線回路に接続を容易にすることができる光配線回路の構造を提供することを課題としている。また、多点対多点の光通信を可能とする光配線回路積層体を提供する。さらに遅延量が少なく、クロストークや埃対応に強い光電気配線装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の特徴とするところは、シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する少なくとも１つの第１の導光路と、前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する少なくとも１つの第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、前記一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、それぞれ前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されている光配線回路積層体にある。したがって、前記一面上に第１の導光路と第２の導光路の他端が配置されるので、他の光配線回路や電気配線回路の接続は、その一面から行うことができる。光配線本体と第１の導光路または第２の導光路との間には、光拡散部材を配置して光配線本体で拡散した光を伝達できるようにしてもよい。
【０００８】
本発明の第２の特徴とするところは、シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する第１の導光路と、前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、それぞれ前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されている光配線回路積層体と、電気回路基板と、この電気回路基板に設けられた光電気変換素子とを有し、この光電気変換素子が前記第１の導光路または第２の導光路の第１の他端または第２の他端に、光学的に接続された電気配線回路と、を有する光電気配線装置にある。したがって、電気配線回路は、光配線回路の一面で接続されるので、光電気配線装置としての構造が簡単になり、遅延量が少なく、クロストークや埃対応に強いものにすることができる。さらに前述の光配線回路積層体と電気配線回路とを組み合わせることにより、より多くの接続点を持つことができるようにできるものである。
【０００９】
本発明の第３の特徴とするところは、シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する少なくとも１つの第１の導光路と、前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する少なくとも１つの第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、前記一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されていることを特徴とする光配線回路積層体と、電気回路基板と、この電気回路基板に設けられた光電気変換素子とを有し、この光電気変換素子が前記第１の導光路または第２の導光路の第１の他端または第２の他端に、光学的に接続された複数の電気配線回路と、を有し、これら複数の電気配線回路は、前記光配線回路積層体の積層方向とは直行方向に配置されている光電気配線装置にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２において、本発明の第１の実施形態が示され、光電気配線装置１０は、光配線回路積層体１２と複数の電気配線回路１４とから構成されている。光配線回路積層体１２は、シート状に形成された複数の光配線回路１６（この実施形態においては８枚）を有し、この光配線回路１６をシート側面方向に重ねることによって構成されている。電気配線回路１４は、ＣＰＵやメモリを有し、光配線回路１６に、光学的に接続されている。
【００１１】
光配線回路１６は、シート状に形成された光配線基板１８を有し、この光配線基板１８は、２つの側面とこの２つの側面を接続する上面２０、下面２２、前面２４及び後面２６を有する。また、この光配線基板１８は、基板本体２８と、この基板本体２０の上面側に接合された第１の位置決め部材３０とから構成されている。
【００１２】
基板本体２８は、その内部に、光配線本体３２を収容する光配線本体用溝３４と、光ファイバからなる第１の導光路３６を収容する第１の導光路用溝３８と、同じく光ファイバからなる第２の導光路４０を収容する第２の導光路用溝４２とがそれぞれの形状と配置に従って形成されており、この基板本体２８内に光配線本体３２、第１の導光路３６及び第２の導光路４０が埋設されているか、または２枚の板に挟まれている。
【００１３】
光配線本体３２は、光配線基板１８と同様にシート状に形成されており、導光部材４４と、この導光部材４４の前後面にそれぞれ接合された光拡散部材４６、４６と、この光拡散部材４６、４６のさらに前後面にそれぞれ接合された第２の位置決め部材４８、４８とから構成されている。導光部材４４と光拡散部材４６との組み合わせは、例えば特開２０００−３２９９６２号に開示されているように公知であり、光拡散部材４６の一方から入射した光は、光拡散部材４６により拡散され、導光部材４４において全反射し、再び他方の光拡散部材４６で拡散されて排出される。この導光部材３２は、例えばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン等のプラスチック材料または無機ガラス等により形成されている。光拡散部材４６は、導光部材４４の形状を適正に制御することにより省略することができる。
【００１４】
第２の位置決め部材４８は、第１の導光路３６の一端３６ａと第２の導光路４０の一端４０ａとを光拡散部材４６の適正位置に突き当てるためのものであり、この第２の位置決め部材４８には、位置決め用孔５０が形成されている。この位置決め用溝５０に第１の導光路３６の一端３６ａと第２の導光路４０の一端４０ａとが挿入され、光拡散部材４６に光学的に接続されている。ただし、この第２の位置決め部材４８は、第１の導光路３６の一端３６ａと第２の導光路４０の一端４０ａとが光拡散部材４６（または光配線本体３２）と光学的に接続が保証できるならば省略することができる。
【００１５】
第１の導光路３６は、一端３６ａから光配線基板１８の後面２６側に延び、さらに曲げられて光配線基板１８の上面２０側に延びている。また、第２の導光路４０は、一端４０ａから光配線基板１８の前面２４側に延び、さらに曲げられて光配線基板１８の上面２０側に延びている。そして、一端３６ａ、４０ａに接続されている他端３６ｂ、４０ｂは、光配線基板１８の例えば上面２０に臨んでいる。ここで、「臨んでいる」とは、第１の導光路３６と第２の導光路４０との他端３６ｂ、４０ｂが光配線基板１８の一面近傍にあって、後述する電気配線基板１４に光学的な接続が可能な位置に配置されていればよい。
【００１６】
前述した第１の位置決め部材３０は、第２の位置決め部材４８と基本的には同様の構成を有し、第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとを電気配線回路１４に適正に突き当てるためのものであり、この第１の位置決め部材３０には、位置決め用孔５２が形成されている。この位置決め用溝５２に第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとが挿入されている。ただし、この第１の位置決め部材３０は、第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとが電気配線回路１４と光学的に接続が保証できるならば省略することができる。
【００１７】
この実施形態においては、８枚の光配線回路１６が積層されており、第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとは、それぞれ光配線基板１８のシート方向と積層方向とに規則正しく一列となるよう配置されている。電気配線回路１４は、光配線回路１６の積層方向とは直行する方向に接続され、光配線回路積層体１２との間で、８ビットの光信号を送受信するようになっており、光バスが形成されている。
【００１８】
図３において、前述した電気配線回路１４と光配線回路１６との接続構造が示されている。電気配線回路１４は、電気配線基板５４と、この電気配線基板５４の一端に設けられたコネクタ５６とを有する。電気配線基板５４の表面には、光電気変換素子５８と、この光電気変換素子５８を駆動する駆動回路６０が設けられている。光電気変換素子５８は、受光素子または発光素子であり、この明細書においては、光から電気変換するものと電気から光へ変換するものとの双方を含む。この光電気変換素子５８は、電気配線基板５４の下端に配置され、第１の導光路３６または第２の導光路４０の他端３６ｂまたは４０ｂにその受光または発光面が突き当たり、光学的な接続がなされている。ただし、第１の導光路３６または第２の導光路４０と光電気変換素子５８との隙間が、光学的接続ロスが充分小さい程度であれば、必ずしも突き当てられておらず、第１の導光路３６または第２の導光路４０と光電気変換素子５８との間にギャップがあってもよい。
【００１９】
図４、図５において、光配線基板１８の変形例が示されている。第１の変形例が図４に示され、前述した実施形態においては、光配線本体３２、第１の導光路３６および第２の導光路４０を光配線基板１８内に埋設したのに対し、この第１の変形例においては、光配線本体用溝３４、第１の導光路用溝３８および第２の導光路用溝４２を光配線基板１８の側面に開口するように形成し、この光配線本体用溝３４、第１の導光路用溝３８および第２の導光路用溝４２に光配線本体３２、第１の第１の導光路３６および第２の導光路４０を配置したものである。光配線本体用溝３４、第１の導光路用溝３８および第２の導光路用溝４２は、重ねられた他の光配線基板１８の側面により閉口され、光配線本体３２が固定されるようになっている。構造をより簡単にすることができる。
【００２０】
図５において、第２の変形例が示され、この第２の変形例は、光回路基板１８が基材６２とカバーフィルム６４とから構成されている。光配線本体３２、第１の導光路３６および第２の導光路４０は、基材６２の表面に実装され、その上をカバーフィルム６４で覆っている。溝を形成する必要がないため、さらに安価にすることができる。なお、光配線本体３２、第１の導光路３６および第２の導光路４０は、基材６２の両面に実装することができる。
【００２１】
図６乃至図８において、第１の位置決め部材３０の変形例が示されている。第１の変形例が図６に示され、前述した実施形態においては、第１の位置決め部材３０が基板本体２８と平行に設けられていたのに対し、この第１の変形例においては、直行方向、即ち、電気配線回路と同方向に設けられている。したがって、光配線本体３２に接続された第１の導光路３６又は第２の導光路４０の第１の他端又は第２の他端は、他の光配線本体３２に接続された第１の導光路３６又は第２の導光路４０の第１の他端又は第２の他端に第１の位置決め部材３０を介し、この位置決め部材３０の一面上に臨んで固定されることになる。そのため、それぞれの他端が電気配線回路と平行に固定されることになり、より精度の高い位置決めができる。また、この変形例においては、前述した光配線基板１８をなくしてもよいことが示されている。
【００２２】
図７において、第２の変形例が示され、前述した実施形態においては、第１の位置決め部材３０に位置決め用孔５２を形成して第１の導光路３６または第２の導光路４０をこの位置決め用孔５２に挿入するようにしたのに対し、この第２の変形例においては、２つの位置決め板３０ａ、３０ｂにＶ字状の位置決め溝６６が形成され、この位置決め板３０ａ、３０ｂをＶ字状の位置決め溝６６が対向するように合わせることで、位置決め用孔５２が構成されている。第２の位置決め部材４８にも同様に適用できる。
【００２３】
図８において、第３の変形例が示され、前述した実施形態においては、第１の位置決め部材３０に位置決め用孔５２の全てに第１の導光路３６または第２の導光路４０が挿入されていたが、この変形例においては、第１の位置決め部材３０の位置決め用孔５２は標準品として形成され、例えば４本の第２の導光路４０に対して、例えば８つの位置決め用孔５２が当初より形成されており、そのうちの４つの位置決め用孔５２を用いるようにしたものである。
【００２４】
図９乃至図２１において、光配線本体３２の変形例が示されている。第１の変形例が図９に示され、前述した実施形態においては、光配線本体３２の前後面に第１の導光路３６および第２の導光路４０が接続されていたのに対し、この第１の変形例においては、第１の導光路３６および第２の導光路４０が上面方向から接続されている。そして、光配線本体３２の入出力部位には、例えば端面を４５度に切断して形成された反射手段６６が設けられている。第１の導光路３６および第２の導光路４０から入射した光は、反射手段６６によって反射され、第１の導光路３６および第２の導光路４０から出射されるようになっている。したがって、上面部分から第１の導光路３６および第２の導光路４０を延ばすことができるので、第１の導光路３６および第２の導光路４０の曲げ部分を少なくすることができる。
【００２５】
図１０において、第２の変形例が示され、光配線本体３２の端面に反射拡散手段６８を設けたものである。第１の導光路３６および第２の導光路４０から入射した光は、反射拡散手段６８によって反射されるとともに拡散され、第１の導光路３６および第２の導光路４０から出射されるようになっている。第１の導光路３６および第２の導光路４０を光配線本体３２の一方側に寄せることができ、さらに接続を容易にすることができる。
【００２６】
図１１において、第３の変形例が示され、光配線本体３２の端面部分に段部７０を形成し、この段部７０において第２の導光路４０が接続されるようにしたものである。
【００２７】
図１２乃至図１４において、第４の変形例が示されている。光配線本体３２は、支持体７２を有し、この支持体７２には、例えば２つの逃げ孔７４が形成されている。例えば２つの導光部材４４の側面部分には、ゲート部７６が突出して形成され、このゲート部７６が支持体７２の逃げ孔７４に挿入されている。導光部材４４は、射出成形により形成されており、ゲート部７６は、その樹脂注入時に残存したものである。このゲート部７６が光配線基板１８に直接当たると、光配線基板１８と干渉して光配線基板１８が浮き上がり、導光部材４４と第１の導光路３６または第２の導光路４０との接続位置に誤差を生じるおそれがある。支持体７２の逃げ孔７４は、このような干渉を避けるために設けられたものである。図１５に示す第５の変形例のように、逃げ孔７４の代わりに、凹状に形成された逃げ溝７８としてもよい。また、光配線基板１８に直接逃げ孔７６または逃げ溝７８を形成することによって支持部材７２を省略することができる。なお、光学部品は通常では精度が要求されるため、射出成形できないが、本実施形態のように、シート状の導光部材では、光の拡散を用いるため、厳しい精度が要求されず、射出成形が可能となるものである。
【００２８】
図１６及び図１７において、第６の変形例が示されている。支持体７２は、第１の支持部材８０と第２の支持部材８２とから構成され、第１の支持部材８０が第２の支持部材８２２に嵌め込まれ、第１の支持部材８０と第２の支持部材８２との間に導光部材４４が挟まれている。第１の支持部材８０には、逃げ孔７４が形成され、この逃げ孔７４に導光部材４４のゲート部７６が挿入されている。第４の変形例と同様に、図１８に示す第７の変形例のように、逃げ孔７４の代わりに、凹状に形成された逃げ溝７８としてもよい。
【００２９】
図１９及び図２０において、第８の変形例が示されている。導光部材４４は、段状に形成され、かつ反射手段６６を持つよう例えば４５度に切断されて形成された例えば４つの光入出力部８６−１乃至８６−４を有すると共に、反対側の端面には、図１０に示したものと同様に、反射拡散手段６８が設けられている。一つの光入出力部８６−１から入射した光は、反射手段６６で反射され、さらに反射拡散手段６８により反射すると共に拡散され、他の光入出力部８６−２乃至８６−４から出力されるようになっている。この導光部材４４は、支持体７２に形成された収納溝８４に収納されるように、支持体７２に固定されている。この第８の変形例においては、ゲート部７６が導光部材４４の上面に形成され、このゲート部７６に対応して、支持体７２には、逃げ溝７８が形成されている。
【００３０】
図２１において、第９の変形例が示されている。この変形例においては、第８の変形例と同様に形成された光入出力部８６−１乃至８６−４を有すると共に、導光部材４４の端面には、透光性の光拡散部材４６が設けられ、この端面に光入出力部８６−５が形成されるようになっている。この光入出力部８６−５と他の光入出力部８６−１乃至８６−４との間で光の送受信が行われる。また、ゲート部７６は、導光部材４４の側面に形成されており、ゲート部７６側に平坦性が特に要求されない場合には、ゲート部７６を避けて導光部材４４を固定する固定部材８８を配置し、この固定部材８８を介して導光部材４４を支持体７２に固定することができる。
【００３１】
なお、前述した実施形態においては、第１の導光路３６および第２の導光路４０に独立した光ファイバを用いたが、光ファイバが束ねられたバンドルファイバやリボン状のリボンファイバを用いてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、一面上に導光路を臨ませるようにしたので、他の光配線回路や電気配線回路との接続は、その一面から行えばよく、その接続を容易にすることができる。また、光配線回路を積層することによって、必要数の多点対多点の光接続を自由に行うことができるものである。第１の他端と第２の他端とが一面で光配線本体の積層方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されるようにしたので、他の基板との配線を容易にし、高密度配線を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光配線回路積層体の断面斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光配線回路と電気配線回路との接続部分を示すの断面図である。
【図４】光配線基板の第１の変形例を示す断面図である。
【図５】光配線基板の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】第１の位置決め部材の第１の変形例を示す斜視図である。
【図７】第１の位置決め部材の第２の変形例を示す平面図である。
【図８】第１の位置決め部材の第３の変形例を示す断面図である。
【図９】光配線本体の第１の変形例を示す側面図である。
【図１０】光配線本体の第２の変形例を示す側面図である。
【図１１】光配線本体の第３の変形例を示す側面図である。
【図１２】光配線本体の第４の変形例を示す斜視図である。
【図１３】光配線本体の第４の変形例を示す断面図である。
【図１４】第４の変形例の光配線本体を用いた光配線回路を示す断面図である。
【図１５】光配線本体の第５の変形例を示す断面図である。
【図１６】光配線本体の第６の変形例を示す斜視図である。
【図１７】光配線本体の第６の変形例を示す断面図である。
【図１８】光配線本体の第７の変形例を示す断面図である。
【図１９】光配線本体の第８の変形例を示す平面図である。
【図２０】光配線本体の第８の変形例を示す斜視図である。
【図２１】光配線本体の第９の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 光電気配線装置
１２ 光配線回路積層体
１４ 電気配線回路
１６ 光配線回路
１８ 光配線基板
２０ 上面
３２ 光配線本体
３６ 第１の導光路
３６ａ 一端
３６ｂ 他端
４０ 第２の導光路
４０ａ 一端
４０ｂ 他端
４６ 光拡散部材
５４ 電気配線基板
５８ 光電気変換素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光インターコネクション技術に関し、特に光配線回路積層体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
複数のマイクロプロセッサやメモリを接続するために電気バス回路が一般的に用いられている。しかしながら、電気バス回路は、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制限され、また並列バス接続配線を高密度化しようとすると電磁ノイズが発生の問題があり、高速化への対応が困難になりつつある。そこで、電気配線を光配線に置き換え、バスの高速化を図る光インターコネクション技術が従来から提案されている。
【０００３】
特公平６−２２３５１号公報には、各回路基板の両面に２組の発光/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ものが開示されている。しかしながら、この開示発明においては、隣接回路基板間の通信毎に光/電気変換を必要とするため、コストが高く、かつ遅延量が大きい。また、光が自由空間を伝搬されるようにしているので、光/電気素子の位置決めが厳しく、かつクロストークや埃等に弱い。
【０００４】
特公平６−９３０５１号公報には、平行な２面を有し、光源に対置されたプレートを具備し、このプレートの２表面に回折格子及び反射素子をそれぞれ配置し、この回折格子及び反射素子で構成される自由空間を利用して光路を構成し、この光路を介して回路間を光学的に接続するようにしたものが開示されている。しかしながら、この開示発明においては、１対１の通信のみを目的にしているため、１点から発せられた光は、固定された他の１点にのみ接続され、１点対多点あるいは多点対多点の通信はできない。
【０００５】
本願出願人が先に出願した特開２０００−３２９９６２号には、光回路基板にシート状の光配線本体を設け、この光配線本体の両側に、光ファイバからなる導光路を両側に接続した構成が示されている。しかしながら、この開示発明においては、導光路の他端の配置構成については考慮されておらず、光回路基板の側面から延長されており、他の光配線回路や電気配線回路に接続するには、導光路を複雑に折り曲げ、かつ他端の位置決めを困難にしていた。
【０００６】
本発明は、構造が簡単であり、他の光配線回路や電気配線回路に接続を容易にすることができる光配線回路の構造を提供することを課題としている。また、多点対多点の光通信を可能とする光配線回路積層体を提供する。さらに遅延量が少なく、クロストークや埃対応に強い光電気配線装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の特徴とするところは、シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する少なくとも１つの第１の導光路と、前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する少なくとも１つの第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、前記一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、それぞれ前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されている光配線回路積層体にある。したがって、前記一面上に第１の導光路と第２の導光路の他端が配置されるので、他の光配線回路や電気配線回路の接続は、その一面から行うことができる。光配線本体と第１の導光路または第２の導光路との間には、光拡散部材を配置して光配線本体で拡散した光を伝達できるようにしてもよい。
【０００８】
本発明の第２の特徴とするところは、シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する第１の導光路と、前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、それぞれ前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されている光配線回路積層体と、電気回路基板と、この電気回路基板に設けられた光電気変換素子とを有し、この光電気変換素子が前記第１の導光路または第２の導光路の第１の他端または第２の他端に、光学的に接続された電気配線回路と、を有する光電気配線装置にある。したがって、電気配線回路は、光配線回路の一面で接続されるので、光電気配線装置としての構造が簡単になり、遅延量が少なく、クロストークや埃対応に強いものにすることができる。さらに前述の光配線回路積層体と電気配線回路とを組み合わせることにより、より多くの接続点を持つことができるようにできるものである。
【０００９】
本発明の第３の特徴とするところは、シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する少なくとも１つの第１の導光路と、前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する少なくとも１つの第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、前記一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されていることを特徴とする光配線回路積層体と、電気回路基板と、この電気回路基板に設けられた光電気変換素子とを有し、この光電気変換素子が前記第１の導光路または第２の導光路の第１の他端または第２の他端に、光学的に接続された複数の電気配線回路と、を有し、これら複数の電気配線回路は、前記光配線回路積層体の積層方向とは直行方向に配置されている光電気配線装置にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２において、本発明の第１の実施形態が示され、光電気配線装置１０は、光配線回路積層体１２と複数の電気配線回路１４とから構成されている。光配線回路積層体１２は、シート状に形成された複数の光配線回路１６（この実施形態においては８枚）を有し、この光配線回路１６をシート側面方向に重ねることによって構成されている。電気配線回路１４は、ＣＰＵやメモリを有し、光配線回路１６に、光学的に接続されている。
【００１１】
光配線回路１６は、シート状に形成された光配線基板１８を有し、この光配線基板１８は、２つの側面とこの２つの側面を接続する上面２０、下面２２、前面２４及び後面２６を有する。また、この光配線基板１８は、基板本体２８と、この基板本体２０の上面側に接合された第１の位置決め部材３０とから構成されている。
【００１２】
基板本体２８は、その内部に、光配線本体３２を収容する光配線本体用溝３４と、光ファイバからなる第１の導光路３６を収容する第１の導光路用溝３８と、同じく光ファイバからなる第２の導光路４０を収容する第２の導光路用溝４２とがそれぞれの形状と配置に従って形成されており、この基板本体２８内に光配線本体３２、第１の導光路３６及び第２の導光路４０が埋設されているか、または２枚の板に挟まれている。
【００１３】
光配線本体３２は、光配線基板１８と同様にシート状に形成されており、導光部材４４と、この導光部材４４の前後面にそれぞれ接合された光拡散部材４６、４６と、この光拡散部材４６、４６のさらに前後面にそれぞれ接合された第２の位置決め部材４８、４８とから構成されている。導光部材４４と光拡散部材４６との組み合わせは、例えば特開２０００−３２９９６２号に開示されているように公知であり、光拡散部材４６の一方から入射した光は、光拡散部材４６により拡散され、導光部材４４において全反射し、再び他方の光拡散部材４６で拡散されて排出される。この導光部材３２は、例えばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン等のプラスチック材料または無機ガラス等により形成されている。光拡散部材４６は、導光部材４４の形状を適正に制御することにより省略することができる。
【００１４】
第２の位置決め部材４８は、第１の導光路３６の一端３６ａと第２の導光路４０の一端４０ａとを光拡散部材４６の適正位置に突き当てるためのものであり、この第２の位置決め部材４８には、位置決め用孔５０が形成されている。この位置決め用溝５０に第１の導光路３６の一端３６ａと第２の導光路４０の一端４０ａとが挿入され、光拡散部材４６に光学的に接続されている。ただし、この第２の位置決め部材４８は、第１の導光路３６の一端３６ａと第２の導光路４０の一端４０ａとが光拡散部材４６（または光配線本体３２）と光学的に接続が保証できるならば省略することができる。
【００１５】
第１の導光路３６は、一端３６ａから光配線基板１８の後面２６側に延び、さらに曲げられて光配線基板１８の上面２０側に延びている。また、第２の導光路４０は、一端４０ａから光配線基板１８の前面２４側に延び、さらに曲げられて光配線基板１８の上面２０側に延びている。そして、一端３６ａ、４０ａに接続されている他端３６ｂ、４０ｂは、光配線基板１８の例えば上面２０に臨んでいる。ここで、「臨んでいる」とは、第１の導光路３６と第２の導光路４０との他端３６ｂ、４０ｂが光配線基板１８の一面近傍にあって、後述する電気配線基板１４に光学的な接続が可能な位置に配置されていればよい。
【００１６】
前述した第１の位置決め部材３０は、第２の位置決め部材４８と基本的には同様の構成を有し、第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとを電気配線回路１４に適正に突き当てるためのものであり、この第１の位置決め部材３０には、位置決め用孔５２が形成されている。この位置決め用溝５２に第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとが挿入されている。ただし、この第１の位置決め部材３０は、第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとが電気配線回路１４と光学的に接続が保証できるならば省略することができる。
【００１７】
この実施形態においては、８枚の光配線回路１６が積層されており、第１の導光路３６の他端３６ｂと第２の導光路４０の他端４０ｂとは、それぞれ光配線基板１８のシート方向と積層方向とに規則正しく一列となるよう配置されている。電気配線回路１４は、光配線回路１６の積層方向とは直行する方向に接続され、光配線回路積層体１２との間で、８ビットの光信号を送受信するようになっており、光バスが形成されている。
【００１８】
図３において、前述した電気配線回路１４と光配線回路１６との接続構造が示されている。電気配線回路１４は、電気配線基板５４と、この電気配線基板５４の一端に設けられたコネクタ５６とを有する。電気配線基板５４の表面には、光電気変換素子５８と、この光電気変換素子５８を駆動する駆動回路６０が設けられている。光電気変換素子５８は、受光素子または発光素子であり、この明細書においては、光から電気変換するものと電気から光へ変換するものとの双方を含む。この光電気変換素子５８は、電気配線基板５４の下端に配置され、第１の導光路３６または第２の導光路４０の他端３６ｂまたは４０ｂにその受光または発光面が突き当たり、光学的な接続がなされている。ただし、第１の導光路３６または第２の導光路４０と光電気変換素子５８との隙間が、光学的接続ロスが充分小さい程度であれば、必ずしも突き当てられておらず、第１の導光路３６または第２の導光路４０と光電気変換素子５８との間にギャップがあってもよい。
【００１９】
図４、図５において、光配線基板１８の変形例が示されている。第１の変形例が図４に示され、前述した実施形態においては、光配線本体３２、第１の導光路３６および第２の導光路４０を光配線基板１８内に埋設したのに対し、この第１の変形例においては、光配線本体用溝３４、第１の導光路用溝３８および第２の導光路用溝４２を光配線基板１８の側面に開口するように形成し、この光配線本体用溝３４、第１の導光路用溝３８および第２の導光路用溝４２に光配線本体３２、第１の第１の導光路３６および第２の導光路４０を配置したものである。光配線本体用溝３４、第１の導光路用溝３８および第２の導光路用溝４２は、重ねられた他の光配線基板１８の側面により閉口され、光配線本体３２が固定されるようになっている。構造をより簡単にすることができる。
【００２０】
図５において、第２の変形例が示され、この第２の変形例は、光回路基板１８が基材６２とカバーフィルム６４とから構成されている。光配線本体３２、第１の導光路３６および第２の導光路４０は、基材６２の表面に実装され、その上をカバーフィルム６４で覆っている。溝を形成する必要がないため、さらに安価にすることができる。なお、光配線本体３２、第１の導光路３６および第２の導光路４０は、基材６２の両面に実装することができる。
【００２１】
図６乃至図８において、第１の位置決め部材３０の変形例が示されている。第１の変形例が図６に示され、前述した実施形態においては、第１の位置決め部材３０が基板本体２８と平行に設けられていたのに対し、この第１の変形例においては、直行方向、即ち、電気配線回路と同方向に設けられている。したがって、光配線本体３２に接続された第１の導光路３６又は第２の導光路４０の第１の他端又は第２の他端は、他の光配線本体３２に接続された第１の導光路３６又は第２の導光路４０の第１の他端又は第２の他端に第１の位置決め部材３０を介し、この位置決め部材３０の一面上に臨んで固定されることになる。そのため、それぞれの他端が電気配線回路と平行に固定されることになり、より精度の高い位置決めができる。また、この変形例においては、前述した光配線基板１８をなくしてもよいことが示されている。
【００２２】
図７において、第２の変形例が示され、前述した実施形態においては、第１の位置決め部材３０に位置決め用孔５２を形成して第１の導光路３６または第２の導光路４０をこの位置決め用孔５２に挿入するようにしたのに対し、この第２の変形例においては、２つの位置決め板３０ａ、３０ｂにＶ字状の位置決め溝６６が形成され、この位置決め板３０ａ、３０ｂをＶ字状の位置決め溝６６が対向するように合わせることで、位置決め用孔５２が構成されている。第２の位置決め部材４８にも同様に適用できる。
【００２３】
図８において、第３の変形例が示され、前述した実施形態においては、第１の位置決め部材３０に位置決め用孔５２の全てに第１の導光路３６または第２の導光路４０が挿入されていたが、この変形例においては、第１の位置決め部材３０の位置決め用孔５２は標準品として形成され、例えば４本の第２の導光路４０に対して、例えば８つの位置決め用孔５２が当初より形成されており、そのうちの４つの位置決め用孔５２を用いるようにしたものである。
【００２４】
図９乃至図２１において、光配線本体３２の変形例が示されている。第１の変形例が図９に示され、前述した実施形態においては、光配線本体３２の前後面に第１の導光路３６および第２の導光路４０が接続されていたのに対し、この第１の変形例においては、第１の導光路３６および第２の導光路４０が上面方向から接続されている。そして、光配線本体３２の入出力部位には、例えば端面を４５度に切断して形成された反射手段６６が設けられている。第１の導光路３６および第２の導光路４０から入射した光は、反射手段６６によって反射され、第１の導光路３６および第２の導光路４０から出射されるようになっている。したがって、上面部分から第１の導光路３６および第２の導光路４０を延ばすことができるので、第１の導光路３６および第２の導光路４０の曲げ部分を少なくすることができる。
【００２５】
図１０において、第２の変形例が示され、光配線本体３２の端面に反射拡散手段６８を設けたものである。第１の導光路３６および第２の導光路４０から入射した光は、反射拡散手段６８によって反射されるとともに拡散され、第１の導光路３６および第２の導光路４０から出射されるようになっている。第１の導光路３６および第２の導光路４０を光配線本体３２の一方側に寄せることができ、さらに接続を容易にすることができる。
【００２６】
図１１において、第３の変形例が示され、光配線本体３２の端面部分に段部７０を形成し、この段部７０において第２の導光路４０が接続されるようにしたものである。
【００２７】
図１２乃至図１４において、第４の変形例が示されている。光配線本体３２は、支持体７２を有し、この支持体７２には、例えば２つの逃げ孔７４が形成されている。例えば２つの導光部材４４の側面部分には、ゲート部７６が突出して形成され、このゲート部７６が支持体７２の逃げ孔７４に挿入されている。導光部材４４は、射出成形により形成されており、ゲート部７６は、その樹脂注入時に残存したものである。このゲート部７６が光配線基板１８に直接当たると、光配線基板１８と干渉して光配線基板１８が浮き上がり、導光部材４４と第１の導光路３６または第２の導光路４０との接続位置に誤差を生じるおそれがある。支持体７２の逃げ孔７４は、このような干渉を避けるために設けられたものである。図１５に示す第５の変形例のように、逃げ孔７４の代わりに、凹状に形成された逃げ溝７８としてもよい。また、光配線基板１８に直接逃げ孔７６または逃げ溝７８を形成することによって支持部材７２を省略することができる。なお、光学部品は通常では精度が要求されるため、射出成形できないが、本実施形態のように、シート状の導光部材では、光の拡散を用いるため、厳しい精度が要求されず、射出成形が可能となるものである。
【００２８】
図１６及び図１７において、第６の変形例が示されている。支持体７２は、第１の支持部材８０と第２の支持部材８２とから構成され、第１の支持部材８０が第２の支持部材８２２に嵌め込まれ、第１の支持部材８０と第２の支持部材８２との間に導光部材４４が挟まれている。第１の支持部材８０には、逃げ孔７４が形成され、この逃げ孔７４に導光部材４４のゲート部７６が挿入されている。第４の変形例と同様に、図１８に示す第７の変形例のように、逃げ孔７４の代わりに、凹状に形成された逃げ溝７８としてもよい。
【００２９】
図１９及び図２０において、第８の変形例が示されている。導光部材４４は、段状に形成され、かつ反射手段６６を持つよう例えば４５度に切断されて形成された例えば４つの光入出力部８６−１乃至８６−４を有すると共に、反対側の端面には、図１０に示したものと同様に、反射拡散手段６８が設けられている。一つの光入出力部８６−１から入射した光は、反射手段６６で反射され、さらに反射拡散手段６８により反射すると共に拡散され、他の光入出力部８６−２乃至８６−４から出力されるようになっている。この導光部材４４は、支持体７２に形成された収納溝８４に収納されるように、支持体７２に固定されている。この第８の変形例においては、ゲート部７６が導光部材４４の上面に形成され、このゲート部７６に対応して、支持体７２には、逃げ溝７８が形成されている。
【００３０】
図２１において、第９の変形例が示されている。この変形例においては、第８の変形例と同様に形成された光入出力部８６−１乃至８６−４を有すると共に、導光部材４４の端面には、透光性の光拡散部材４６が設けられ、この端面に光入出力部８６−５が形成されるようになっている。この光入出力部８６−５と他の光入出力部８６−１乃至８６−４との間で光の送受信が行われる。また、ゲート部７６は、導光部材４４の側面に形成されており、ゲート部７６側に平坦性が特に要求されない場合には、ゲート部７６を避けて導光部材４４を固定する固定部材８８を配置し、この固定部材８８を介して導光部材４４を支持体７２に固定することができる。
【００３１】
なお、前述した実施形態においては、第１の導光路３６および第２の導光路４０に独立した光ファイバを用いたが、光ファイバが束ねられたバンドルファイバやリボン状のリボンファイバを用いてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、一面上に導光路を臨ませるようにしたので、他の光配線回路や電気配線回路との接続は、その一面から行えばよく、その接続を容易にすることができる。また、光配線回路を積層することによって、必要数の多点対多点の光接続を自由に行うことができるものである。第１の他端と第２の他端とが一面で光配線本体の積層方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されるようにしたので、他の基板との配線を容易にし、高密度配線を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光配線回路積層体の断面斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光配線回路と電気配線回路との接続部分を示すの断面図である。
【図４】光配線基板の第１の変形例を示す断面図である。
【図５】光配線基板の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】第１の位置決め部材の第１の変形例を示す斜視図である。
【図７】第１の位置決め部材の第２の変形例を示す平面図である。
【図８】第１の位置決め部材の第３の変形例を示す断面図である。
【図９】光配線本体の第１の変形例を示す側面図である。
【図１０】光配線本体の第２の変形例を示す側面図である。
【図１１】光配線本体の第３の変形例を示す側面図である。
【図１２】光配線本体の第４の変形例を示す斜視図である。
【図１３】光配線本体の第４の変形例を示す断面図である。
【図１４】第４の変形例の光配線本体を用いた光配線回路を示す断面図である。
【図１５】光配線本体の第５の変形例を示す断面図である。
【図１６】光配線本体の第６の変形例を示す斜視図である。
【図１７】光配線本体の第６の変形例を示す断面図である。
【図１８】光配線本体の第７の変形例を示す断面図である。
【図１９】光配線本体の第８の変形例を示す平面図である。
【図２０】光配線本体の第８の変形例を示す斜視図である。
【図２１】光配線本体の第９の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 光電気配線装置
１２ 光配線回路積層体
１４ 電気配線回路
１６ 光配線回路
１８ 光配線基板
２０ 上面
３２ 光配線本体
３６ 第１の導光路
３６ａ 一端
３６ｂ 他端
４０ 第２の導光路
４０ａ 一端
４０ｂ 他端
４６ 光拡散部材
５４ 電気配線基板
５８ 光電気変換素子
Claims (9)
- シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、
この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する少なくとも１つの第１の導光路と、
前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する少なくとも１つの第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、
前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、
前記第２の導光路は、前記一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、
前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、
前記第１の他端と前記第２の他端とは、それぞれ前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されていることを特徴とする光配線回路積層体。 - さらに光配線基板を有し、この光配線基板の主面に前記光配線本体、前記第１の導光路及び前記第２の導光路が配設され、位置決め部材は前記光配線基板の主面と平行に設けられていることを特徴とする前記請求項１記載の光配線回路積層体。
- 光配線本体と、第１の一端又は第２の一端との間に、光を拡散させる光拡散部材を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の光配線回路積層体。
- 前記位置決め部材は、１つの光配線本体に接続された第１の導光路又は第２の導光路の第１の他端又は第２の他端と、少なくとも他の一つの光配線本体に接続された第１の導光路又は第２の導光路の第１の他端又は第２の他端とを固定することを特徴とする請求項１記載の光配線回路積層体。
- シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する第１の導光路と、前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、それぞれ前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されている光配線回路積層体と、
電気回路基板と、この電気回路基板に設けられた光電気変換素子とを有し、この光電気変換素子が前記第１の導光路または第２の導光路の第１の他端または第２の他端に、光学的に接続された電気配線回路と、
を有することを特徴とする光電気配線装置。 - 前記光配線回路積層体は、さらに光配線基板を有し、この光配線基板の主面に前記光配線本体、前記第１の導光路及び前記第２の導光路が配設され、位置決め部材は前記光配線基板の主面と平行に設けられていることを特徴とする請求項５記載の光電気配線装置。
- 前記光配線回路の一面と前記電気配線回路の一面とが向かい合っていることを特徴とする請求項５又は６記載の光電気配線装置。
- シート状に形成され、入射した光を伝播して出力する光配線本体と、この光配線本体に、光学的に接続された第１の一端を有する少なくとも１つの第１の導光路と、
前記光配線本体に、光学的に接続された第２の一端を有する少なくとも１つの第２の導光路と、を備えた光配線回路を複数備えた光配線回路積層体であって、前記第１の導光路は、前記光配線本体の側面と直交する一面に向けて延び、さらに前記第１の一端に光学的に接続された第１の他端を有し、この第１の他端は前記一面に臨んで配置され、前記第２の導光路は、前記一面に向けて延び、さらに前記第２の一端に光学的に接続された第２の他端を有し、この第２の他端は前記一面に臨んで配置され、前記光配線回路は、前記光配線回路の側面方向に複数積層され、前記第１の他端と前記第２の他端とは、前記一面に配置された位置決め部材により固定され、前記光配線本体の側面方向とそれに直交する方向とに規則正しく列状に配されていることを特徴とする光配線回路積層体と、
電気回路基板と、この電気回路基板に設けられた光電気変換素子とを有し、この光電気変換素子が前記第１の導光路または第２の導光路の第１の他端または第２の他端に、光学的に接続された複数の電気配線回路と、を有し、
これら複数の電気配線回路は、前記光配線回路積層体の積層方向とは直行方向に配置されていることを特徴とする光電気配線装置。 - 前記複数の光配線回路の一面と前記複数の電気配線回路の一面とが向かい合っていることを特徴とする請求項８記載の光電気配線装置。
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