(57)【要約】【課題】光信号の入射側に光信号を取り出すことができ、導光路長を大にせずに小型で光学部品のレイアウトの自由度が高い光配線基板および光バスシステムを提供する。【解決手段】この光配線基板１は、シート状の導光路３と、導光路３の一端面である光入射面３ａに先端部６ａが光学的に接続された複数の光ファイバ６と、導光路３の他端面に形成されたレンチキュラレンズ部３ｂと、レンチキュラレンズ部３ｂの背面に形成された光反射層３ｃとからなる光学部品が支持基板２上に配置され、光学部品を樹脂からなる封止部材７により封止したものである。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に光学的に接続された複数の光ファイバから光信号を入射される導光路と、
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部を有することを特徴とする光配線基板。
【請求項２】
前記レンズは、前記導光路と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項３】
前記レンズは、前記導光路と別体で形成されていることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項４】
前記レンズは、前記一端に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項５】
前記レンズは、前記一端に相対する他端に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項６】
前記レンズは、前記導光路の幅方向に複数のレンズを配置して構成されるレンチキュラレンズであることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項７】
前記複数のレンズは、凸レンズまたは凹レンズの一方からなることを特徴とする請求項６記載の光配線基板。
【請求項８】
前記レンズは、前記反射部で反射された前記光信号の反射光を前記導光路内に拡散させることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項９】
一端に光学的に接続された複数の光ファイバから光信号を入射される導光路と、
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部とを有する光配線基板と、
電気信号を光信号、あるいは光信号を電気信号に変換する入出力部を有して前記光配線基板と光学的に接続される複数の変換回路部とを有することを特徴とする光バスシステム。
【請求項１０】
前記複数の変換回路部は、複数の前記光配線基板を積層してモジュール化した光配線基板モジュールによって光学的に接続されることを特徴とする請求項９記載の光バスシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボード間やチップ間等のデータ速度の高速化や電磁ノイズの低減等を目的として、光によってデータ伝送を行う光配線基板および光バスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８２３７１号公報
【０００４】
特許文献１に示される光配線基板は、シート状の光データバスと、この光データバスの一端面に設けられて光信号を入射する光信号入射部と、光データバスの他端面に設けられて光信号を出射する光信号出射部と、光信号入射部の端縁に設けられる拡散手段とを備える。この拡散手段は、複数のシリンドリカル面が配列された構成を有しており、入射した光信号を光信号出射部の端縁全面に拡散させるようになっている。これにより、光信号の伝送効率を大にでき、光信号出射部側の端縁における出射光量のばらつきを小にすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光配線基板によると、光データバスに入射する光信号を拡散させて他端面から出射させるため、光信号の入射側に光信号を取り出すことができない。また、光信号を光データバス内の全面に拡散させるのに充分な導光路長が必要となって光データバスが大型化するという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、光信号の入射側に光信号を取り出すことができ、導光路長を大にせずに小型で光学部品のレイアウトの自由度が高い光配線基板および光バスシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、一端に光学的に接続された複数の光ファイバから光信号を入射される導光路と、
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部を有することを特徴とする光配線基板を提供する。
このような構成によれば、導光路の一端から入射した光信号を他端に設けられた反射部で反射させて入射側に導く過程でレンズによって拡散させるので、光信号の入射側に拡散された光信号が伝播する。
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、一端に光学的に接続された複数の光ファイバから光信号を入射される導光路と、
前記光信号を前記導光路内に拡散させるレンズと、
前記導光路の他端に設けられて前記光信号を入射側に反射する反射部とを有する光配線基板と、
電気信号を光信号、あるいは光信号を電気信号に変換する入出力部を有して前記光配線基板と光学的に接続される複数の変換回路部とを有することを特徴とする光バスシステムを提供する。
このような構成によれば、導光路の一端から入射した光信号を他端に設けられた反射部で反射させて入射側に導く過程でレンズによって拡散させるので、複数の変換回路部を光信号の入射側に配置できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の光配線基板を適用した第１の実施の形態に係る光バスシステムを示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡの部分拡大図、図１（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２はモジュール化した光配線基板の斜視図である。この光バスシステム１０は、図１および図２に示すように、複数の光配線基板１と、図１（ａ）に示すように、電気信号を光信号に変換する電光変換部、および光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の光・電気変換回路部１２とから構成されている。
【００１０】
光・電気変換回路部１２は、ＣＰＵ、メモリ、光電変換素子、電光変換素子等を有し、後述する光バスシステム１０の回路基板と電気的に接続されている。
【００１１】
光配線基板１は、支持基板２と、支持基板２上に配置されたシート状の導光路３と、導光路３の一端面である光入射面３ａに先端部６ａが光学的に接続された複数（例えば８本）の光ファイバ６と、導光路３の他端面に形成されたレンチキュラレンズ部３ｂと、レンチキュラレンズ部３ｂの背面に形成された光反射層３ｃと、光ファイバ６の後端部６ｂを位置決め用孔８ａに挿通させて後端部６ｂを位置決めする位置決め部材８とを備え、導光路３および光ファイバ６の光学部品を樹脂からなる封止部材７により封止したものである。なお、図１（ａ）および図２において、封止部材７は透明部材として図示する。
【００１２】
支持基板２は、アルミニウム等の金属、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の樹脂、ガラス、セラミックス等からなるが、光学部品の位置決め、固定において支障がなければ、材料は特に限定されない。また、ポリイミドのような可撓性を有する基板を用いてもよい。
【００１３】
導光路３は、例えば、厚さ０．５ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ４０ｍｍの板状を有し、透光性材料からなる板状のコアと、光入射面３ａを除くコアの上面、下面、左右両側面に形成され、コアよりも屈折率の低いクラッドとから構成されている。コアは、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン等のプラスチック材料、あるいは無機ガラス等により形成され、クラッドは、例えば、フッ素系ポリマー等から形成されている。なお、クラッドは、封止部材７がクラッドの機能を果たす場合には省略することができる。
【００１４】
レンチキュラレンズ部３ｂは、導光路３の幅方向に対して光信号の入射側に凸（半円）形状の複数のレンズを配置して形成されており、背面にはアルミニウム等の金属材料をスパッタリング等の膜形成方法で形成した光反射層３ｃを有する。なお、光反射層３ｃの形成方法については、形成面の透光性低下がなく、かつ、導光路３に熱による影響を与えない他の方法であっても良い。
【００１５】
光ファイバ６は、例えば、外径０．５ｍｍを有し、断面円形のコアと、コアの周囲に設けられたクラッドとからなり、後端部６ｂは支持基板２の長辺に直交するように湾曲部６ｃで曲げられて支持基板２の長辺から僅かに露出している。なお、光ファイバ６のクラッドは、封止部材７がクラッドの機能を果たす場合には省略することができる。
【００１６】
封止部材７は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂を用いることができる。これらの樹脂は、常温硬化、熱硬化、ＵＶ硬化等によって硬化させることができる。封止部材７用の樹脂の塗布方法は、流し込み、ローラによる塗布、ブレードによる塗布の他、スクリーン印刷、スピンコート等、所望の厚みの樹脂を塗布できる方法なら特に限定されない。また、熱によって溶融し、常温によって戻すことによって硬化するような溶融樹脂フィルムのようなものを用いてもよい。
【００１７】
図３（ａ）〜（ｃ）は、導光路３に形成されたレンチキュラレンズ部３ｂおよび光反射層３ｃによる光拡散動作を示す。同図（ａ）に示すように、光信号を入射する光ファイバ６は、コア６Ａと、コア６Ａより低屈折率の材料からなるクラッド６Ｂを有し、コア６Ａに入射した光信号はコア６Ａとクラッド６Ｂとの境界部で全反射されることによって紙面前後方向に伝播する。なお、図３（ａ）〜（ｃ）においては各部の形状と光学特性との関連を示すために縦方向の位置を対応させている。
【００１８】
図３（ｂ）は、光ファイバ６の幅方向の位置における光強度を示す。光ファイバ６を伝播する光信号は、図示するようなガウシアン分布を示し、中心部と周縁部とで光強度の差を生じている。
【００１９】
図３（ｃ）は、レンチキュラレンズ部３ｂに入射する光信号Ｌｉとその反射光Ｌｒを示し、レンチキュラレンズ部３ｂは、図３（ａ）に示す光ファイバ６の幅に対して３つのレンズが配置されており、入射した光信号Ｌｉを背面の光反射層３ｃで反射する。このことにより、反射光Ｌｒはレンチキュラレンズ部３ｂの入射位置に応じた方向に拡散される。反射光Ｌｒは、光反射層３ｃで反射された他の反射光Ｌｒと合波されることによって、図３（ｂ）に示すガウシアン分布に基づく光強度差が解消される。なお、図３（ｃ）においては光ファイバ６の幅方向に３つのレンズが配置された構成で説明したが、６つあるいは９つのレンズが配置されるようにしても良い。
【００２０】
上記した第１の実施の形態によれば、光信号をレンチキュラレンズ部３ｂに入射し、背面の光反射層３ｃで反射することにより拡散させているので、光入射面３ａに併設されて隣接する光ファイバ６に対しても光信号を入射することができ、そのことによってレイアウトの自由度を持たせた光バスシステムを構築できる。また、光反射層３ｃで光信号を反射させているので、導光路３の光路長は実サイズの２倍となり、透過型の光配線基板と比べて小型化を図ることができる。
【００２１】
なお、第１の実施の形態では、レンチキュラレンズ部３ｂを導光路３に一体的に形成したものについて説明したが、レンチキュラレンズ部３ｂを導光路３と別体で形成し、接合するようにしても良い。この場合には、レンチキュラレンズ部３ｂと導光路３とを同じ屈折率の透光性材料で形成し、更にこれらと同じ屈折率の接着剤を用いて接合することが好ましい。
【００２２】
また、導光路３と光ファイバ６との接合については、光ファイバ６を導光路３に突き当てて固定する方法、あるいは、光ファイバ６と導光路３とを接着剤で接着する方法であっても良い。この場合には、導光路３より屈折率の低い接着剤を用いて接合することが好ましい。
【００２３】
また、光ファイバ６は、図１に示す８本の他に、１６本、あるいは３２本といった本数を設けることもできる。
【００２４】
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。なお、以下の（ｈ）にかけての構成において、第１の実施の形態に係る部分と同一の構成については共通の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。導光路３は、他端面にレンチキュラレンズ部３ｄを有している。このレンチキュラレンズ部３ｄは、導光路３の幅方向に対して光信号の入射側に凹形状の複数のレンズを配置して形成されている。このような構成としても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
図４（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。導光路３は、光出射面３ｅに別体で形成されたレンチキュラレンズユニット４を接合している。レンチキュラレンズユニット４は、光入射面４ａと、光入射面４ａの後段に位置するレンチキュラレンズ部４ｂと、レンチキュラレンズ部４ｂの背面に設けられる光反射層４ｃとを有する。
【００２６】
レンチキュラレンズ部４ｂは、導光路３の幅方向に対して光信号の入射側に凹形状の複数のレンズを配置して形成されている。このような構成によれば、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路３とレンチキュラレンズユニット４とを別工程で製造し、組み立てることができるので、各々の部材の成型精度が向上する。
【００２７】
図４（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。導光路３は、光入射面の部分に形成されるレンチキュラレンズ部３ｆと、光出射面３ｅに形成される平面状の光反射層５とを有する。
【００２８】
レンチキュラレンズ部３ｆは、導光路３の幅方向に対して光信号の入射側に凸形状の複数のレンズを配置して形成されている。複数の光ファイバ６は、レンチキュラレンズ部３ｆに突き当てられているが、接着剤等によって接着されても良い。光反射層５は、レンチキュラレンズ部３ｆで拡散された光信号を反射する。このような構成によれば、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて光反射層５の形成を容易に行うことができる。
【００２９】
図４（ｄ）は、本発明の第５の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。導光路３は、光入射面３ａに別体で形成されたレンチキュラレンズユニット４を接合している。レンチキュラレンズユニット４は、複数の凸型レンチキュラレンズを配列した光入射面４ａと、光入射面４ａの後段に位置する光出射部４ｄとを有する。このような構成によれば、第４の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路３とレンチキュラレンズユニット４とを別工程で製造し、組み立てることができるので、各々の部材の成型精度が向上する。
【００３０】
図４（ｅ）は、本発明の第６の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。導光路３は、光入射面の部分に形成されるレンチキュラレンズ部３ｇと、光出射面３ｅに形成される平面状の光反射層５とを有する。
【００３１】
レンチキュラレンズ部３ｇは、導光路３の幅方向に対して光信号の入射側に凹形状の複数のレンズを配置して形成されている。このような構成でも、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて光反射層５の形成を容易に行うことができる。
【００３２】
図４（ｆ）は、本発明の第７の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。導光路３は、光入射面３ａに別体で形成されたレンチキュラレンズユニット４を接合している。レンチキュラレンズユニット４は、複数の凹型レンチキュラレンズを配列した光入射面４ａと、光入射面４ａの後段に位置する光出射部４ｄとを有する。このような構成によれば、第４の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路３とレンチキュラレンズユニット４とを別工程で製造し、組み立てることができるので、各々の部材の成型精度が向上する。
【００３３】
図４（ｇ）は、本発明の第８の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。導光路３は、第１の実施の形態で説明した構成の光入射面の部分にレンチキュラレンズ部３ｇを有する。このような構成によれば、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて導光路３での光信号の拡散性がより向上するので、導光路３をより小型化することができる。
【００３４】
図４（ｈ）は、本発明の第９の実施の形態に係る光配線基板の導光路３を部分的に示す。導光路３は、第１の実施の形態で説明した構成の光入射面３ａに透過型拡散材層９を有する。
【００３５】
透過型拡散材層９は、光入射面３ａにエポキシ層を形成して紫外線で硬化させることにより光拡散のための凹凸パターンを形成したもの、あるいは射出成形によって光入射面３ａに直接凹凸パターンを形成したもの等を用いることができる。なお、拡散板として、屈折率の異なる粒子が内部に分散されて内部が拡散部となるタイプのものを用いてもよい。このような構成でも、第８の実施の形態と同様に導光路３での光信号の拡散性がより向上するので、導光路３をより小型化することができる。
【００３６】
図５は、本発明の第１０の実施の形態に係る光バスシステム１０の概略構成を示す。なお、同図においては光・電気変換回路部１２について、一部を除いて各部を透過的に示している。光バスシステム１０は、複数の光配線基板１を積層してモジュール化した光配線基板モジュール１１と、光配線基板モジュール１１と光学的に接続される複数の光・電気変換回路部１２と、複数の光・電気変換回路部１２と電気的に接続される回路基板１３とを有する。
【００３７】
光・電気変換回路部１２は、基板１２１と、基板１２１に実装されて前述したＣＰＵおよびメモリを含む回路部品１２２と、光配線基板モジュール１１と接続される光信号入出力部１２３と、回路基板１３と接続される電気信号入出力部１２４とを有する。
【００３８】
光信号入出力部１２３は、光電変換素子（受信用）と電光変換素子（送信用）の対によって構成されており、光配線基板モジュール１１から光信号を入射するときは受信用の光ファイバ６から光電変換素子で他の光・電気変換回路部１２から出射された光信号を入射し、電気信号に変換する。また、光配線基板モジュール１１に光信号を出射するときは電光変換素子で送信する電気信号を光信号に変換し、送信用の光ファイバ６に出射する。上記した光電変換素子と電光変換素子の対が光配線基板モジュール１１に対応して複数設けられている。
【００３９】
電気信号入出力部１２４は、光・電気変換回路部１２への給電、および図示しない制御部から回路部品１２２に対して出力される制御信号の入力を行う。なお、制御信号等の入出力を上記した光信号入出力部によって行うように構成することも可能である。
【００４０】
次に、光バスシステム１０の動作例を説明する。
【００４１】
光・電気変換回路部１２内の一つのＣＰＵが電気信号として、例えば、クロック信号を出力すると、そのクロック信号は光信号入出力部１２３内の電光変換素子によって光信号に変換され、光配線基板モジュール１１の対応する一つの光ファイバ６に入力する。光ファイバ６に入力した光信号は、光入射面３ａから導光路３に入射し、更にレンチキュラレンズ部３ｂに入射して光反射層３ｃで反射されることにより拡散されて光入射面３ａに戻り、他の光ファイバ６に出力され、他の光・電気変換回路部１２の光信号入出力部１２３に入力する。他の光・電気変換回路部１２に入力した光信号は、光・電気変換回路部１２内の光電変換素子によって電気信号に変換される。光・電気変換回路部１２のＣＰＵは、予め定めた条件（例えば、ＩＤの照合）に該当するデータを入力したとき、そのデータをメモリに格納する。
【００４２】
このような第１０の実施の形態によれば、光反射型の光配線基板からなる光配線基板モジュール１１を用いているので、光拡散性に優れ、有効な導光路長を確保しながら光バス構造の小型化を実現でき、レイアウトの自由度を向上させることができる。また、複数の光ファイバ６を導光路３を介して光学的に接続しているので、多点対多点の通信を行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導光路に設けたレンズで光信号を拡散し、反射部で光入射側に反射させるようにしたため、光信号の入射側に光信号を取り出すことができ、導光路長を大にせずに小型で光学部品のレイアウトの自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光配線基板を適用した光バスシステムを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡにおける部分拡大図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るモジュール化した光配線基板の斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係る導光路に形成されたレンチキュラレンズ部および光反射層による光拡散動作説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｈ）は、第２から第９の実施の形態に係る導光部を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第１０の実施の形態に係る光バスシステムの斜視図である。
【符号の説明】
１、光配線基板　２、支持基板　３ｂ、レンチキュラレンズ部
３ｄ、レンチキュラレンズ部　３ｆ、レンチキュラレンズ部
３ｇ、レンチキュラレンズ部　３ａ、光入射面
３ｃ、光反射層　３ｅ、光出射面　３、導光路
４、レンチキュラレンズユニット　４ａ、光入射面
４ｂ、レンチキュラレンズ部　４ｃ、光反射層　４ｄ、光出射部
６、光ファイバ　６Ａ、コア　６Ｂ、クラッド　６ａ、先端部
６ｂ、後端部　６ｃ、湾曲部　７、封止部材　８、位置決め部材
８ａ、位置決め用孔　９、透過型拡散材層　１０、光バスシステム
１１、光配線基板モジュール　１２、光・電気変換回路部
１３、回路基板　１２１、基板　１２２、回路部品　１２３、光信号入出力部
１２４、電気信号入出力部
【図１】
2004101927.tif 000003
【図２】
2004101927.tif 000004
【図３】
2004101927.tif 000005
【図４】
2004101927.tif 000006
【図５】
2004101927.tif 000007