JPH1131035A - 光バスおよび信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】信号の並列伝送を行なうにあたり、コストの低
減化が図られた光バス、およびその光バスを用い、小型
化およびコストの低減化が図られた信号処理装置を提供
する。 【解決手段】各一対の発光素子１６＿１Ａ，１６＿１
Ｂ；・・；１６＿４Ａ，１６＿４Ｂから、各２ビットの
ビット幅を持つ信号光を、各信号光入射部１２＿１〜１
２＿４に向けて出射し、各信号光入射部１２＿１〜１２
＿４から入射した各２ビットの信号光の、各ビット毎の
信号光をそれぞれ４つに分岐させて、４つの信号光出射
部１３＿１〜１３＿４それぞれの、各ビット毎の信号光
の出射を分担する部分に備えられた各一対の受光素子１
７＿１ａ，１７＿１ｂ；・・；１７＿４ａ，１７＿４ｂ
で受光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号光の伝播を担
う光バス、およびその光バスを用いた信号の送受を含む
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
が増大するため、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並列バスの動作速度
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並
列バスの動作速度によって制限されることもある。ま
た、並列バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ（Ｅ
ＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ）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】また、近年、光通信が急速に進展してきて
おり、通信時のキーデバイスである光分岐装置の需要が
年々増加してきている。しかしながら、光通信の最大の
課題は、そのキーデバイスのコストと、その実装コスト
が非常に高価であるという所にある。実装コストを引き
上げている原因は、光通信用のデバイスの光学的な位置
合わせ精度として極めて高い位置合わせ精度が要求され
ている所にある。

【０００４】この様な問題を解決し並列バスの動作速度
の向上を図るために、光インターコネクションと呼ばれ
る、システム内光接続技術を用いることが検討されてい
る。光インターコネクション技術の概要は、『内田禎
二、回路実装学術講演大会 １５Ｃ０１，ｐｐ．２０１
〜２０２』や『Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏ ｅｔ ａｌ．，
“Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ”，Ｉ
ＥＥＥ Ｔｏｋｙｏ Ｎｏ．３３ ｐｐ．８１〜８６，
１９９４』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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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は、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て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。

【０００６】回路基板相互間のデータ伝送の他の技術
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、位置合わせ等が難しい為、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。

【０００７】また、光分岐装置として、特開平８−１５
５３９公報や特開平８−５８５２公報が提案されている
が、これらはいずれも位置合わせ精度の高い接合（実
装）を要求しており、たとえば、特開平８−５８５２公
報では４μｍずれると、−４ｄＢ減衰してしまうような
ものである。このように位置ずれに対する要求が非常に
厳しいので、実装する際のコストが膨大なものとなるた
め、一般への普及を阻むものであった。

【０００８】これらの問題を解決する手段として、シー
ト状の光バスの光伝送層内に、入射した信号光を拡散す
る光拡散部を設け、その光拡散部で拡散した信号光を光
伝送層内で全ての方向に伝播させるようにした光バス方
式が考えられる。この光バス方式では、拡散された信号
光がシート状の光バスの光伝送層内で伝搬するため、前
述した特開平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６１−１９６
２１０号公報のように発光／受光デバイスの光学的位置
合わせの困難さがないという特徴を有する。しかし、入
射された信号光は、その信号光が受光される受光素子の
みでなく、広い範囲に広がってしまうため、光エネルギ
ーの利用効率が低く、高速化や低消費電力化には問題が
ある。また、光信号分岐装置として見た場合は、その光
エネルギーの利用効率の低さから、再度、増幅して光信
号強度を上げる必要が生じ、光分岐装置としての評価は
小さい。この問題を解決する手段として、光信号の分岐
を担う複数の微小光学素子を用いることにより、シート
状光バス内における光エネルギーの利用効率を改善する
ことが考えられる。しかし、並列処理が行われる信号処
理装置では複数の信号光経路が必要であるため、複数の
シート状光バスが必要となり、装置が大型化し、また、
位置合わせを必要とする箇所も多いため、コストアップ
になるという問題が発生する。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑み、信号の並列伝
送を行なうにあたり、コストの低減化が図られた光バ
ス、およびその光バスを用い、小型化およびコストの低
減化が図られた信号処理装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光バスは、信号光の伝播を担う光バスにおいて、 （１＿１）複数ビットのビット幅を持つ信号光がこれら
複数ビットについて並列的に入射する信号光入射部 （１＿２）複数ビットのビット幅を持つ信号光がこれら
複数ビットについて並列的に出射する、複数の信号光出
射部 （１＿３）信号光入射部から入射した複数ビットの信号
光を各ビット毎にそれぞれ複数に分岐させて、各ビット
の分岐した信号光それぞれを、上記複数の信号光出射部
それぞれの、対応するビットの信号光の出射を分担する
部分に向かわせる光束分岐部 を備えたことを特徴とする。

【００１１】本発明の光バスは、光束分岐部により、信
号光入射部から入射した複数ビットの信号光を各ビット
毎にそれぞれ複数に分岐させて、複数の信号光出射部そ
れぞれの、対応するビットの信号光の出射を分担する部
分に向かわせるものであるため、１つの共通信号路で複
数ビットの信号を伝送することができる。従って、信号
の並列伝送にあたり、共通信号路となる伝送層を多数積
層する必要がなく、コストの低減化が図られる。

【００１２】また、上記目的を達成する本発明の信号処
理装置は、 （２＿１）基体 （２＿２）複数ビットのビット幅を持つ信号光を出射す
る信号光出射端およびその信号光出射端から出射される
信号光に担持させる信号を生成する電子回路と、複数ビ
ットのビット幅を持つ信号光を入射する信号光入射端お
よびその信号光入射端から入射した信号光が担持する信
号に基づく信号処理を行なう電子回路とのうちの少なく
とも一方が搭載された複数枚の回路基板 （２＿３）複数ビットのビット幅を持つ信号光がこれら
複数ビットについて並列的に入射する信号光入射部と、
複数ビットのビット幅を持つ信号光がこれら複数ビット
について並列的に出射する、複数の信号光出射部と、信
号光入射部から入射した複数ビットの信号光を各ビット
毎にそれぞれ複数に分岐させて、各ビットの分岐した信
号光それぞれを、複数の信号光出射部それぞれの、対応
するビットの信号光の出射を分担する部分に向かわせる
光束分岐部とを備え、上記基体に固定されて信号光入射
部から入射した信号光の伝播を担う光バス （２＿４）上記回路基板を、信号光出射端を有する回路
基板の、その信号光出射端が光バスの信号光入射部に各
ビット毎に光学的に結合されるとともに、信号光入射端
を有する回路基板の、その信号光入射端が光バスの信号
光出射部に各ビット毎に光学的に結合される状態に、上
記基体に支持する回路基板支持体 を具備することを特徴とする。

【００１３】本発明の信号処理装置は、１つの共通信号
路で複数ビットの信号を伝送する光バスを用いたもので
あるため、信号の並列伝送にあたり、光バスの共通信号
路となる伝送層の層数が少なくて済み、装置の小型化お
よびコストの低減化が図られる。

【００１４】

【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。図１は、本発明の一実施形態の光バスを示す
平面模式図、図２は、図１に示す光バスの光束分岐部の
拡大平面展開模式図、図３は、図１に示す光バスの光束
分岐部の拡大側面模式図である。

【００１５】図１では、その図１の横方向をＸ軸、縦方
向をＹ軸、紙面に垂直な方向をＺ軸として説明する。こ
こには、シート状の光バス１０が備えられており、その
シート状光バス１０の、図１の左側の部分に、４つの信
号光入射部１２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４が
形成されている。各信号光入射部１２＿１，１２＿２，
１２＿３，１２＿４には、各一対の発光素子１６＿１
Ａ，１６＿１Ｂ；１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ；１６＿３
Ａ，１６＿３Ｂ；１６＿４Ａ，１６＿４Ｂが備えられて
いる。また、シート状光バス１０の、図１の左側の部分
に、各発光素子１６＿１Ａ，１６＿１Ｂ，１６＿２Ａ，
１６＿２Ｂ，１６＿３Ａ，１６＿３Ｂ，１６＿４Ａ，１
６＿４Ｂに対応して各光束分岐部１４（図２参照）が形
成されている。さらにシート状光バス１０の、図１の右
側の部分に、４つの信号光出射部１３＿１，１３＿２，
１３＿３，１３＿４が形成されている。各信号光出射部
１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４には、各一対
の受光素子１７＿１ａ，１７＿１ｂ；１７＿２ａ，１７
＿２ｂ；１７＿３ａ，１７＿３ｂ；１７＿４ａ，１７＿
４ｂが備えられている。

【００１６】各信号光入射部１２＿１，１２＿２，１２
＿３，１２＿４には、各一対の発光素子１６＿１Ａ，１
６＿１Ｂ；１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ；１６＿３Ａ，１６
＿３Ｂ；１６＿４Ａ，１６＿４Ｂから、各２ビットのビ
ット幅を持つ信号光が並列的に入射される。ここでは、
各２ビットのビット幅を持つ信号光のうち、発光素子１
６＿１Ａ，１６＿２Ａ，１６＿３Ａ，１６＿４Ａからの
信号光（信号系統Ａと称する）を上位ビットの信号光と
し、また発光素子１６＿１Ｂ，１６＿２Ｂ，１６＿３
Ｂ，１６＿４Ｂからの信号光（信号系統Ｂと称する）を
下位ビットの信号光として取り扱うものとする。

【００１７】各信号光出射部１３＿１，１３＿２，１３
＿２，１３＿４は、各一対の受光素子１７＿１ａ，１７
＿１ｂ；１７＿２ａ，１７＿２ｂ；１７＿３ａ，１７＿
３ｂ；１７＿４ａ，１７＿４ｂに向けて、各２ビットの
ビット幅を持つ信号光を並列的に出射する。光束分岐部
１４は、信号光入射部１２＿１，１２＿２，１２＿３，
１２＿４から入射した２ビットのビット幅を持つ信号光
のうちの各ビットの信号光を、４つの信号光出射部１３
＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４のうちのいずれか
１つの信号光出射部の、各ビットの信号光の出射を分担
する部分に屈折して向かわせる単位光学素子１５（図２
参照）が複数集合し、全体として信号光入射部１２＿
１，１２＿２，１２＿３，１２＿４から入射した信号光
を空間的に４つに分割して４つの信号光出射部１３＿
１，１３＿２，１３＿３，１３＿４に向かわせるもので
ある。ここで、図２に示す光束分岐部１４を構成する複
数の単位光学素子１５には、信号光出射部１３＿１，１
３＿２，１３＿３，１３＿４に対応して番号１，２，
３，４が付されており、例えば図１に示す信号光入射部
１２＿４に備えられた、下位ビット用の発光素子１６＿
４Ｂに対応する光束分岐部１４では、その信号光入射部
１２＿４から入射した信号光を、図３に示すように、番
号１〜４が付された単位光学素子１５それぞれに定めら
れた方向にそれぞれ屈折し、信号光出射部１３＿１，１
３＿２，１３＿３，１３＿４の、下位ビットの信号光の
出射を分担する部分を経由して、受光素子１７＿１ｂ，
１７＿２ｂ，１７＿３ｂ，１７＿４ｂそれぞれに向かわ
せる。

【００１８】尚、図１に示す光バス１０は、４つのプロ
セッサエレメントもしくは４つの回路基板に用いられる
ものであり、このためこの光バス１０では、これら４つ
のプロセッサエレメントもしくは４つの回路基板に対応
して、それぞれ４つの信号光入射部１２＿１，１２＿
２，１２＿３，１２＿４、４つの信号光出射部１３＿
１，１３＿２，１３＿３，１３＿４、４対の発光素子１
６＿１Ａ，１６＿１Ｂ；１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ；１６
＿３Ａ，１６＿３Ｂ；１６＿４Ａ，１６＿４Ｂ、および
４対の受光素子１７＿１ａ，１７＿１ｂ；１７＿２ａ，
１７＿２ｂ；１７＿３ａ，１７＿３ｂ；１７＿４ａ，１
７＿４ｂが備えられている。

【００１９】図１に示す発光素子１６＿１Ａ，１６＿１
Ｂ，１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ，１６＿３Ａ，１６＿３
Ｂ，１６＿４Ａ，１６＿４Ｂそれぞれから出射されて光
束分岐部１４に入射される信号光は、図２では光スポッ
ト１ｂとして示されている。本実施形態では、この入射
信号光は、図１に示すＸ方向に拡散する光束であり、Ｙ
方向は、図２に示すようにスポット径自体は大きいもの
の図３に示すようにコリメート変換された平行光束であ
るとする。光束分岐部１４に入射された信号光は、図３
で説明したようにして複数の単位光学素子１５により屈
折され、共通信号路１１内を伝搬して所望の信号出射部
に向かう。尚、信号光のＺ軸成分は、平行な上下２面を
持つシート状光バス１０内で全反射を繰り返しながら信
号光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４へ
向かうため、信号光がＹ軸を中心とした角度ずれを生じ
ていても、それらの角度ずれは、この平行な２面での全
反射で吸収されて、受光素子に向かう光線のずれには影
響を及ぼさない。

【００２０】また、図１に示すように、信号光入射部１
２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４に備えられた信
号系統Ａ用の発光素子１６＿１Ａ，１６＿２Ａ，１６＿
３Ａ，１６＿４Ａから出射された信号光は、光束分岐部
１４の複数の単位光学素子１５により各４本の光線１ｃ
（実線）に分割され、信号光出射部１３＿１，１３＿
２，１３＿３，１３＿４に備えられた受光素子１７＿１
ａ，１７＿２ａ，１７＿３ａ，１７＿４ａにのみ入力さ
れる。一方、信号光入射部１２＿１，１２＿２，１２＿
３，１２＿４に備えられた信号系統Ｂ用の発光素子１６
＿１Ｂ，１６＿２Ｂ，１６＿３Ｂ，１６＿４Ｂから出射
された信号光は、光束分岐部１４の複数の単位光学素子
１５により各４本の光線１ｄ（点線）に分割され、信号
光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４に備
えられた受光素子１７＿１ｂ，１７＿２ｂ，１７＿３
ｂ，１７＿４ｂにのみ入力される。

【００２１】図４は、入射信号光がＺ軸方向に位置ずれ
なく入射した場合における、光束分岐部の単位光学素子
と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図、図
５は、入射信号光がＺ軸方向マイナス側に位置ずれをも
って入射した場合における、光束分岐部の単位光学素子
と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図、図
６は、入射信号光がＺ軸方向プラス側に位置ずれをもっ
て入射した場合における、光束分岐部の反射面と入射信
号光のスポット位置との関係を示す模式図である。

【００２２】各図に、スポット１ｂに含まれる、各信号
光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４に向
けて屈折する、単位光学素子１５の個数に対応する光線
の数（出力数）を示す。ここに示す例では、いずれの図
においても、各出力数は９〜１１であり、入射信号光が
Ｚ軸方向に位置ずれがあっても各信号光出射部１３＿
１，１３＿２，１３＿３，１３＿４に向かう信号光の光
量の変化は少ない。従って、各受光素子１７＿１ａ，１
７＿１ｂ，１７＿２ａ，１７＿２ｂ，１７＿３ａ，１７
＿３ｂ，１７＿４ａ，１７＿４ｂで受光される光量の変
化は小さく、ほぼ一定強度の信号光を受光することがで
きる。

【００２３】図７は、入射信号光がＹ軸方向に位置ずれ
なく入射した場合における、光束分岐部の単位光学素子
と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図、図
８は、入射信号光がＹ軸方向プラス側に位置ずれをもっ
て入射した場合における、光束分岐部の単位光学素子と
入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図、図９
は、入射信号光が、Ｙ軸方向マイナス側に位置ずれをも
って入射した場合における、光束分岐部の単位光学素子
と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図であ
る。

【００２４】ここに示す例では、入射信号光がＹ軸方向
に位置ずれを生じても、入射信号光のスポット１ｂに含
まれる、各信号光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿
３，１３＿４に向けて屈折する、単位光学素子１５の個
数に対応する光線の数（出力数）は９〜１１であり、各
信号光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４
に向かう信号光の光量の変化は少ない。ただし入射信号
光のＹ軸方向の角度ずれに関しては、以下に説明するよ
うに、多少の対策が必要である。

【００２５】図１０、図１１および図１２は、それぞ
れ、２ビットのビット幅を持つ入射信号光がＹ軸方向に
角度ずれなく入射した場合、２ビットのビット幅を持つ
入射信号光がＹ軸方向プラス側に角度ずれをもって入射
した場合、および入射信号光がＹ軸方向マイナス側に角
度ずれをもって入射した場合における、光束分岐部の単
位光学素子で屈折した後の光線を示した模式図である。

【００２６】２ビットのビット幅をもつ入射信号光がＹ
軸方向に角度ずれを持って入射すると、図１１，図１２
に示すように、各ビットの信号光は、信号光出射部１３
＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４においてＹ軸方向
に位置ずれを生じる結果となる。しかしながら、本実施
形態ではＸ軸方向についての規制は極めて緩く、このＹ
軸方向のみに関して入射信号光の位置や角度を規制する
ことは現在の実装技術では比較的容易であり、あるいは
各信号光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿
４をレンズ状に形成することにより、Ｙ軸方向への僅か
な位置ずれがあっても各受光素子１７＿１ａ，１７＿１
ｂ，１７＿２ａ，１７＿２ｂ，１７＿３ａ，１７＿３
ｂ，１７＿４ａ，１７＿４ｂに信号光を入射させること
ができる。

【００２７】また、信号光入射部１２＿１，１２＿２，
１２＿３，１２＿４側の各一対の発光素子１６＿１Ａ，
１６＿１Ｂ；１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ；１６＿３Ａ，１
６＿３Ｂ；１６＿４Ａ，１６＿４Ｂをそれぞれ同一アレ
イ上に形成し一括して実装し、信号光出射部１３＿１，
１３＿２，１３＿２，１３＿４側の各一対の受光素子１
７＿１ａ，１７＿１ｂ；１７＿２ａ，１７＿２ｂ；１７
＿３ａ，１７＿３ｂ；１７＿４ａ，１７＿４ｂをそれぞ
れ同一アレイ上に形成し一括して実装すると、信号系統
Ａ，Ｂにおける光線と信号系統Ｂにおける光線との位置
ずれを少なくすることができる。

【００２８】このように本実施形態の光バス１０は、信
号光入射部１２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４か
ら入射した２ビットの信号光の、各ビット毎の信号光を
それぞれ４つに分岐させて、４つの信号光出射部１３＿
１，１３＿２，１３＿３，１３＿４それぞれの、各ビッ
ト毎の信号光の出射を分担する部分に向かわせるもので
あるため、１つの共通信号路１１で８ビットの信号を伝
送することができる。従って、信号の並列伝送にあた
り、共通信号路１１となる伝送層を多数積層する必要が
なく、コストの低減化が図られる。

【００２９】次に、本実施形態の光バス１０の詳細構造
について説明する。図１では、光伝送層となる共通信号
路１１を上下に挟むように形成されたクラッド層は、省
略されている。光伝送層となる共通信号路１１は信号路
の伝送を担う層であり、本実施形態では、光透過率の高
い一層あたり厚さ１ｍｍのＰＭＭＡ（ポリメタクリレー
ト）が用いられている。また、クラッド層は、光伝送層
内の光が厚さ方向に漏れるのを防ぐ目的であり、光伝送
層よりも低い屈折率を有する材料が選定されている。こ
こでは、光伝送層にＰＭＭＡを採用したため、含フッ素
ポリマが好適に採用される。また、本実施形態では単層
の光データバス１０でその構造を示しているが、実際に
は、この光データバス１０本体を複数枚重ねて、さらな
る伝送の多ビット化を行なってもよい。

【００３０】図２に示す光拡散分岐部１４は、一辺が１
００μｍからなる多数の単位光学素子１５から構成され
ており、共通信号路１１と一体に形成されている。この
ような単位光学素子１５の集まりで構成した光束分岐部
１４をシート状の光バス１０に作り込むには予め型を用
意し、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得ることができる。

【００３１】また、本実施形態では、発光素子として半
導体レーザーが用いられている。信号光のＹ軸方向が平
行となるように信号光をコリメート変換して光束分岐部
１４に入射し、光束分岐部１４で定められた４つの方向
に信号光を分岐する。このとき、光束分岐部１４は、多
数の単位光学素子１５で構成されているため、コリメー
ト変換された信号光の、光束分岐部１４に到達したとき
の光ビームの大きさは４００μｍとなり、各信号光出射
部１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４に到達する
光量はそれぞれ±１０％以内に収まる。

【００３２】また、共通信号路１１の光伝送線路長は１
５０ｍｍであり、その共通信号路１１の、信号光出射部
１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４が形成された
部分の長さは８０ｍｍである。また、単位光学素子１５
の面の傾き精度は±０．２度で形成されており、これに
より、各信号光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿３，
１３＿４での光の広がりが±０．６ｍｍに抑えられてい
る。さらに、信号光出射部１３＿１，１３＿２，１３＿
３，１３＿４に備えられた、信号系統Ａの受光素子１７
＿１ａ，１７＿２ａ，１７＿３ａ，１７＿４ａと、信号
系統Ｂの受光素子１７＿１ｂ，１７＿２ｂ，１７＿３
ｂ，１７＿４ｂとの間隔は、それぞれ、１．５ｍｍ程度
であるため、信号系統Ａと信号系統Ｂとの干渉はなく、
互いに独立した経路として扱うことができる。

【００３３】図１３は、本発明の信号処理装置の一実施
形態を示す模式斜視図である。この図１３に示す信号処
理装置５００には、基体５１０と、４枚の回路基板５２
０と、４枚の光バス１０とが備えられている。各回路基
板５２０に、各一対の発光素子および各一対の受光素子
（図１３では、１対の発光素子１６＿１Ａ，１６＿１Ｂ
および１対の受光素子１７＿１Ａ，１７＿１Ｂのみ示さ
れている）が実装されている。各回路基板５２０には、
発光素子１６＿１Ａ，１６＿１Ｂ等から出射される信号
光に担持させる信号の生成や、受光素子１７＿１ａ，１
７＿ｂ等で受光した信号光が担持する信号に基づく信号
処理を行なう、ＶＬＳＩ等の電子回路部品５２３が搭載
されている。

【００３４】ここで、各光バス１０の、各一対の発光素
子に対向した信号光入射部には、図２に示す複数の屈折
面からなる光束分岐部が形成されており、４枚の回路基
板５２０のうちのいずれの回路基板の一対の発光素子か
ら出射され、光バス１０の信号光入射部に入射された各
２ビットのビット幅を持つ信号光であっても、光バス１
０の、４枚の回路基板５２０全ての各４つの信号光出射
部それぞれの、対応するビットの信号光の出射を分担す
る部分に伝達され、それら４枚の回路基板５２０全ての
受光素子に入射される。

【００３５】このように、この図１３に示す信号処理装
置の場合、１つの共通信号路で各２ビットの信号を伝送
する光バス１０を４枚用いたものであるため、多数ビッ
トの信号の伝送にあたり、光バス１０の数が少なくて済
み、装置の小型化およびコストの低減化が図られる。ま
た、光バス１０に入射した信号光を、複数の信号光出射
部のみに伝達するため、光エネルギーの損失が小さくて
済み、従って消費電力の低減化が図られ、かつ回路基板
の着脱によりシステムの変更に柔軟に対処することがで
きる。

【００３６】尚、本実施形態の光バス１０では、４つの
信号光入射部から入射した各２ビットの信号光を４つの
信号光出射部それぞれの各部分に向かわせた例で説明し
たが、これに限られるものではなく、信号光入射部は１
つであってもよく、また信号光も３ビット以上の信号光
でもよく、要するに信号光入射部から入射した複数ビッ
トの信号光を複数の信号光出射部それぞれの各部分に向
かわせるものであればよい。

【００３７】図１４は、図１に示す光バスの光束分岐部
とは異なる光バスの光束分岐部の、拡大側面模式図であ
る。本実施形態の光バス２０では、図１４に示すように
信号光２３の入力は、シート状の共通信号路２１の上面
から行われ、共通信号路２１の、傾斜して形成された端
面に、反射面を有する単位光学素子２４が形成されてい
る。この単位光学素子２４により、信号光２３は定めら
れた４つの方向に反射し、離散的に分岐される。共通信
号路２１の光伝送線路長は１５０ｍｍ、その共通信号路
２１の、図示しない信号光出射部が形成された部分の長
さは８０ｍｍである。また単位光素子２４の面の傾き精
度は±０．１度で形成されており、これにより信号光出
射部での光の広がりが±０．８ｍｍに抑えられている。
さらに、信号光出射部に備えられた、信号系統Ａの受光
素子と信号系統Ｂの受光素子との間隔は２．０ｍｍ程度
であるため、信号系統Ａと信号系統Ｂとの干渉はなく、
互いに独立した経路として扱うことができる。

【００３８】図１５は、図１４に示す単位光学素子が形
成され、コア層とクラッド層とが交互に積層された構造
を有する光バスの斜視図である。図１５に示す光バス３
０は、信号光を伝達する複数のコア層３１と、それらの
コア層３１どうしを隔てる複数のクラッド層３２とが交
互に積層されている。この光バス３０の、図１５の右側
の部分は階段状の構造を有しており、その階段の部分
に、各コア層３１に信号光を入射するための信号光入射
部３３が形成さている。各信号光入射部３３は、この図
１５の上方から信号光の入射を受ける。各コア層３１そ
れぞれの下面には、図１４に示すような、信号光を反射
する単位光学素子（図１５には図示せず）が形成されて
おり、いずれかの信号入射部３３に信号光が入射される
と、その入射信号光は、光バス３０の、図１５に矢印で
示す４方向に反射し図示しない複数の信号光出射部に向
けて分岐され、コア層内を伝播する。

【００３９】この実施形態に示すように、本発明のバス
は、複数層積み重ねた構造を備えていてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光束分岐路により、信号光入射部から入射した複数ビッ
トの信号光の、各ビット毎の信号光をそれぞれ複数に分
岐させて、複数の信号光出射部それぞれの、各ビット毎
の信号光の出射を分担する部分に向かわせるものである
ため、１つの共通信号路で信号の並列伝送を行なうこと
ができ、多数の共通信号路を用いた光バスと比較し、コ
ストの低減化が図られる。また、入射した信号光は、光
束分岐路により確実に信号光出射部に向かうため、従来
のシート状の光バスにおいて散乱光線がシートの至ると
ころに拡散することにより光利用効率が低いという問題
を解決することができる。

【００４１】また、光束分岐部に複数の単位光学素子を
形成し、これら単位光学素子の向きにより光線の光強度
分布を決めると、複数の信号光出射部それぞれに向かう
光量を均一にすることができ、また、ある比率で特定の
分岐先にのみ集めることもできるため、光分岐装置とし
て利用すれば、位置合わせの不要と相まって一般ユーザ
ーが自由に組替えることができるシステムを構成するこ
とができる。

【００４２】さらに、本発明による光バスを用いて構成
された信号処理装置では、共通信号路を多数積層しなく
ても並列伝送が可能となるため、装置の小型化および低
コスト化が図られるばかりでなく、複数の基板間で同時
に信号のやり取りができるため、高速で低消費電力の装
置を実現することができる。また、光の利用効率が極め
て高くなるので、従来の光パワーであっても、より一層
の高速化に対応させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の光バスを示す平面模式図
である。

【図２】図１に示す光バスの光束分岐部の拡大平面展開
模式図である。

【図３】図１に示す光バスの光束分岐部の拡大側面模式
図である。

【図４】入射信号光がＺ軸方向に位置ずれなく入射した
場合における、光束分岐部の単位光学素子と入射信号光
のスポット位置との関係を示す模式図である。

【図５】入射信号光がＺ軸方向マイナス側に位置ずれを
もって入射した場合における、光束分岐部の単位光学素
子と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図で
ある。

【図６】入射信号光がＺ軸方向プラス側に位置ずれをも
って入射した場合における、光束分岐部の単位光学素子
と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図であ
る。

【図７】入射信号光がＹ軸方向に位置ずれなく入射した
場合における、光束分岐部の単位光学素子と入射信号光
のスポット位置との関係を示す模式図である。

【図８】入射信号光がＹ軸方向プラス側に位置ずれをも
って入射した場合における、光束分岐部の単位光学素子
と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図であ
る。

【図９】入射信号光がＹ軸方向マイナス側に位置ずれを
もって入射した場合における、光束分岐部の単位光学素
子と入射信号光のスポット位置との関係を示す模式図で
ある。

【図１０】２ビットのビット幅を持つ入射信号光がＹ軸
方向に角度ずれなく入射した場合における、光束分岐部
の単位光学素子で屈折した後の光線を示した模式図であ
る。

【図１１】２ビットのビット幅を持つ入射信号光がＹ軸
方向プラス側に角度ずれをもって入射した場合におけ
る、光束分岐部の単位光学素子で屈折で反射した後の光
線を示した模式図である。

【図１２】２ビットのビット幅を持つ入射信号光がＹ軸
方向マイナス側に角度ずれをもって入射した場合におけ
る、光束分岐部の反射面で単位光学素子で屈折した後の
光線を示した模式図である。

【図１３】本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模
式斜視図である。

【図１４】図１に示す光バスの光束分岐部とは異なる光
バスの光束分岐部の、拡大側面模式図である。

【図１５】図１４に示す単位光学素子が形成され、コア
層とクラッド層とが交互に積層された構造を有する光バ
スの斜視図である。

【符号の説明】

１ｂ 光スポット １ｃ，１ｄ，２３ 光線 １０，２０，３０ 光バス １１，２１ 共通信号路 １２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４，３３ 信号
光入射部 １３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４ 信号光出射
部 １４ 光束分岐部 １５，２４ 単位光学素子 １６＿１Ａ，１６＿１Ｂ，１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ，１
６＿３Ａ，１６＿３Ｂ，１６＿４Ａ，１６＿４Ｂ 発光
素子 １７＿１ａ，１７＿１Ｂ，１７＿２ａ，１７＿２Ｂ，１
７＿３ａ，１７＿３Ｂ，１７＿４ａ，１７＿４Ｂ 受光
素子 ３１ コア層 ３２ クラッド層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広田 匡紀 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 岡田 純二 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 浜田 勉 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 舟田 雅夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 小澤 隆 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光の伝播を担う光バスにおいて、 複数ビットのビット幅を持つ信号光がこれら複数ビット
   について並列的に入射する信号光入射部と、 複数ビットのビット幅を持つ信号光がこれら複数ビット
   について並列的に出射する、複数の信号光出射部と、 前記信号光入射部から入射した複数ビットの信号光を、
   各ビット毎にそれぞれ複数に分岐させて、各ビットの分
   岐した信号光それぞれを、前記複数の信号光出射部それ
   ぞれの、対応するビットの信号光の出射を分担する部分
   に向かわせる光束分岐部とを備えたことを特徴とする光
   バス。
2. 【請求項２】 前記光束分岐部が、前記信号光入射部か
   ら入射した複数ビットのビット幅を持つ信号光のうちの
   各ビットの信号光を、前記複数の信号光出射部のうちの
   いずれか１つの信号光出射部の対応するビットの信号光
   の出射を分担する部分に向かわせる単位光学素子が複数
   集合し、全体として前記信号光入射部から入射した信号
   光を空間的に複数に分割して前記複数の信号光出射部に
   向かわせるものであることを特徴とする請求項１記載の
   光バス。
3. 【請求項３】 基体、 複数ビットのビット幅を持つ信号光を出射する信号光出
   射端および該信号光出射端から出射される信号光に担持
   させる信号を生成する電子回路と、複数ビットのビット
   幅を持つ信号光を入射する信号光入射端および該信号光
   入射端から入射した信号光が担持する信号に基づく信号
   処理を行なう電子回路とのうちの少なくとも一方が搭載
   された複数枚の回路基板、 複数ビットのビット幅を持つ信号光がこれら複数ビット
   について並列的に入射する信号光入射部と、複数ビット
   のビット幅を持つ信号光がこれら複数ビットについて並
   列的に出射する、複数の信号光出射部と、前記信号光入
   射部から入射した複数ビットの信号光を各ビット毎にそ
   れぞれ複数に分岐させて、各ビットの分岐した信号光そ
   れぞれを、前記複数の信号光出射部それぞれの、対応す
   るビットの信号光の出射を分担する部分に向かわせる光
   束分岐部とを備え、前記基体に固定されて前記信号光入
   射部から入射した信号光の伝播を担う光バス、および前
   記回路基板を、前記信号光出射端を有する回路基板の該
   信号光出射端が前記光バスの信号光入射部に各ビット毎
   に光学的に結合されるとともに、前記信号光入射端を有
   する回路基板の該信号光入射端が前記光バスの信号光出
   射部に各ビット毎に光学的に結合される状態に、前記基
   体に支持する回路基板支持体を具備することを特徴とす
   る信号処理装置。