(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光の伝播を担う光バスにおいて、
各ビットの信号光の入射を分担する部分を複数有し、全体として複数ビットの信号光を入射する信号光入射部と、
各ビットの信号光の出射を分担する部分を複数有し、全体として複数ビットの信号光を並列的に出射する、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光バス。
【請求項２】
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、
各ビットの信号光の入射を分担する部分を複数有し、全体として複数ビットの信号光を入射する信号光入射部と、各ビットの信号光の出射を分担する部分を複数有し、全体として複数ビットの信号光を並列的に出射する、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し、
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信号処理装置。
【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（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】
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”，ＩＥＥＥ  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８−１５５３９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６１−１９６２１０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）各ビットの信号光の入射を分担する部分を複数有し、全体として複数ビットの信号光を入射する信号光入射部
（１＿２）各ビットの信号光の出射を分担する部分を複数有し、全体として複数ビットの信号光を並列的に出射する、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、
（１＿３）の光束分岐部が、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、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。
【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
を具備し、
（２＿３）の光バスを構成する光束分岐部が、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、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。
【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＿１Ａ，１６＿１Ｂ；１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ；１６＿３Ａ，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，１６＿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，１６＿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１６＿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＿３Ｂ，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＿１，１３＿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＿１，１３＿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１６＿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，１７＿４ｂが備えられている。
【００１９】
図１に示す発光素子１６＿１Ａ，１６＿１Ｂ，１６＿２Ａ，１６＿２Ｂ，１６＿３Ａ，１６＿３Ｂ，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１２＿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＿１ａ，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＿３ｂ，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，１７＿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＿１ｂ，１７＿２ａ，１７＿２ｂ，１７＿３ａ，１７＿３ｂ，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，１６＿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１７＿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１００μｍ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１５０ｍｍ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＿３ｂ，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５２０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，１７＿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１０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３０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，１６＿３Ａ，１６＿３Ｂ，１６＿４Ａ，１６＿４Ｂ  発光素子
１７＿１ａ，１７＿１Ｂ，１７＿２ａ，１７＿２Ｂ，１７＿３ａ，１７＿３Ｂ，１７＿４ａ，１７＿４Ｂ  受光素子
３１  コア層
３２  クラッド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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