(57)【要約】【課題】  装置間を容易に接続可能な拡張性にすぐれた信号処理装置を提供する。【解決手段】  この信号処理装置は、２つのバックプレーン１０，２０を相互に接続して構成される。各バックプレーン１０，２０には複数のユニット１１，２１が接続されている。各ユニット１１，２１内部には、それぞれ送信用および受信用の電気光変換回路および光電気変換回路を備えている。光分岐装置１２，２２は光コネクタ１３，２３を介して、それぞれ各ユニット内部の電気光変換回路と接続されている。バックプレーン１０，２０の各ユニットの１つが、それぞれ増設用ユニット１１ａ，２１ａとして構成され、増設用光ファイバ３１，３２を介して接続される。【選択図】      図３
2005033683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光分岐装置と前記光分岐装置に接続された増設用ユニットを有する第１の信号処理装置と、複数の光分岐装置と前記光分岐装置に接続された増設用ユニットを有する第２の信号処理装置と、前記第１および第２の信号処理装置の前記増設用ユニット間を接続する光ファイバとを備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記増設用ユニット間を接続する前記光ファイバの数が、前記第１または第２の信号処理装置の前記光分岐装置の数よりも少ないことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記増設用ユニットが、入力された複数の信号光を複数の電気信号に変換する第１の光電気変換回路と複数の電気信号を１つに束ねるパラレル／シリアル変換回路と前記電気信号を信号光に変換する第１の電気光変換回路とを有する第１の送受信用回路、および、入力された信号光を電気信号に変換する第２の光電気光変換回路と前記電気信号を複数の電気信号に分割するシリアル／パラレル変換回路と複数の電気信号を複数の信号光に変換する第２の電気光変換回路とを有する第２の送受信用回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記第１の光電気変換回路が、複数の信号光を複数の電気信号に変換する受光素子アレイを有することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記第２の電気光変換回路が、複数の電気信号を複数の信号光に変換する発光素子アレイを有することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記増設用ユニット間を接続する前記光ファイバの数が、前記第１または第２の信号処理装置の前記光分岐装置の数に等しいことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記増設用ユニットが、入力された信号光を電気信号に変換する光電気変換回路と前記電気信号を信号光に変換する電気光変換回路とを有する送受信用回路を備えたことを特徴とする請求項６記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記光ファイバが、前記増設用ユニットとの間で着脱可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記光分岐装置が、透光性媒体と、前記透光性媒体の一端に配置された光反射手段または光反射拡散手段と、前記透光性媒体の他端に接続された光ファイバとを備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記光分岐装置が、透光性媒体と、前記透光性媒体の一端に配置された光透過拡散手段と、前記光透過拡散手段を介して前記透光性媒体に接続された光ファイバと、前記透光性媒体の他端に接続された光ファイバとを備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項１１】
複数の光分岐装置を有する第１の信号処理装置と、複数の光分岐装置を有する第２の信号処理装置と、前記第１および第２の信号処理装置の前記複数の光分岐装置間を接続する光ファイバとを備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１２】
前記光ファイバが、前記光分岐装置との間で着脱可能であることを特徴とする請求項１１に記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の回路基板またはデバイス間において光信号の伝送を担う透光性媒体を使用した光分岐装置を用いて構成される信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の回路基板間やデバイス間の信号の授受は、電気接続で行われるのが通例であった。しかしながら電気接続では、チャネル間のスキュー、クロストークの発生、ファンアウトの増大等により信号伝送の高速化に対して対応が困難である（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】黒川  隆志、「光インタコネクションの概観」，情報処理，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．９，ｐｐ．１００４−１００７（２０００））。
【０００３】
一方、次の特許文献１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、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光データ・バスが提案されている。
しかし、この技術は、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、高コストかつ大レイテンシーであり、また自由空間伝搬を用いているため、位置決めが厳しく、クロストークや埃などに弱いという欠点がある。
【特許文献１】特開平２−４１０４２号公報
【０００４】
また、次の特許文献２には、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技術が提案されている。
しかしながら、この技術では、１点から発せられた光を固定された１点にしか接続できないため、多対多の接続を行うことができないという問題がある。
【特許文献２】特開昭６１−１９６２１０号公報
【０００５】
このような問題を解決する手段として、例えば次の特許文献３および特許文献４に示すような光分岐装置が提案されている。
これらの光分岐装置は、入射信号光を透過して出射するか、または入射信号光を全て反射するように構成されている。
【特許文献３】特開２０００−２４１６５５号公報
【特許文献４】特開２０００−３２９９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、光信号処理装置（バックプレーン）においては、１つのバックプレーンだけではユニット（モジュール、回路基板など）接続数が十分ではなく、より多くのユニット接続数が要求される場合がある。このような場合、複数のバックプレーン間を相互に接続し全体システムを拡張する必要がある。しかし従来、バックプレーン間の接続方法については十分なものがなく、このためシステムを容易に拡張することができる信号処理装置が望まれていた。
従って本発明の目的は、装置間を容易に接続可能な拡張性にすぐれた信号処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、複数の光分岐装置と前記光分岐装置に接続された増設用ユニットを有する第１の信号処理装置と、複数の光分岐装置と前記光分岐装置に接続された増設用ユニットを有する第２の信号処理装置と、前記第１および第２の信号処理装置の前記増設用ユニット間を接続する光ファイバとを備えた信号処理装置により、達成される。
【０００８】
ここで、前記増設用ユニット間を接続する前記光ファイバの数は、前記第１または第２の信号処理装置の前記光分岐装置の数よりも少なくすることができる。この場合、前記増設用ユニットは、入力された複数の信号光を複数の電気信号に変換する第１の光電気変換回路と複数の電気信号を１つに束ねるパラレル／シリアル変換回路と前記電気信号を信号光に変換する第１の電気光変換回路とを有する第１の送受信用回路、および、入力された信号光を電気信号に変換する第２の光電気光変換回路と前記電気信号を複数の電気信号に分割するシリアル／パラレル変換回路と複数の電気信号を複数の信号光に変換する第２の電気光変換回路とを有する第２の送受信用回路の少なくとも一方を備えることができる。前記第１の光電気変換回路は、複数の信号光を複数の電気信号に変換する受光素子アレイを有し、また、前記第２の電気光変換回路は、複数の電気信号を複数の信号光に変換する発光素子アレイを有することができる。
【０００９】
また、前記増設用ユニット間を接続する前記光ファイバの数は、前記第１または第２の信号処理装置の前記光分岐装置の数に等しくすることができる。この場合、前記増設用ユニットは、入力された信号光を電気信号に変換する光電気変換回路と前記電気信号を信号光に変換する電気光変換回路とを有する送受信用回路を備えることができる。また、前記光ファイバは、前記増設用ユニットとの間で着脱可能とすることができる。
【００１０】
さらに、前記光分岐装置は、透光性媒体と、前記透光性媒体の一端に配置された光反射手段または光反射拡散手段と、前記透光性媒体の他端に接続された光ファイバとを備えたもの、または、透光性媒体と、前記透光性媒体の一端に配置された光透過拡散手段と、前記光透過拡散手段を介して前記透光性媒体に接続された光ファイバと、前記透光性媒体の他端に接続された光ファイバとを備えたものを用いることができる。
【００１１】
また、本発明に係る信号処理装置は、複数の光分岐装置を有する第１の信号処理装置と、複数の光分岐装置を有する第２の信号処理装置と、前記第１および第２の信号処理装置の前記複数の光分岐装置間を接続する光ファイバとを備えて構成することができる。ここで、前記光ファイバは、前記光分岐装置との間で着脱可能とすることができる。
このように構成することにより、装置間を容易に接続可能な拡張性にすぐれた信号処理装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置間を容易に接続可能な拡張性にすぐれた信号処理装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る信号処理装置の実施例について詳述するが、その前に本発明に係る信号処理装置で用いられる光分岐装置の一例について説明する。
図１は、入射した信号光を複数の経路に分岐して出射する光分岐装置の一例を示す平面図である。本光分岐装置１は、図示のように、支持基板２上に矩形状の透光性媒体３、複数の光ファイバ４、および光を反射する光反射手段（または光を反射拡散する光反射拡散手段）５を備える。本例では、１４本の光ファイバ４が送信用および受信用の各２本の光ファイバからなるペアを形成し、それぞれ透光性媒体３の一端に光学的に接続されている。透光性媒体３の他端に設けられた光反射手段（または光反射拡散手段）５は、透光性媒体３内を伝搬してきた信号光を反射（または反射拡散）するためのものである。この光分岐装置１は、例えば特開２００３−１１４３５３号公報に記載のように、支持基板２上の各光学部品を樹脂からなる封止部材により封止することができる。
【００１４】
このように構成された光分岐装置において、ある１つの光ファイバ４から透光性媒体３に入射された信号光は、透光性媒体３内を伝搬し、光反射手段（光反射拡散手段）５で反射され、透光性媒体３内を逆方向に伝搬し、光ファイバ側の端部より、概略均等に１４本の光ファイバより出射される。ここでは、例えば、光ファイバとしては、φ０．５ｍｍのＰＯＦ（プラスチック  オプティカル  ファイバ）、透光性媒体としては、７ｍｍ（幅）×３５ｍｍ（長さ）×０．５ｍｍ（厚さ）のものが用いられる。
【００１５】
図２は、上記光分岐装置を４層に積層した４ビットの光分岐装置を示す斜視図である。積層された各光分岐装置１の光ファイバ出力端には、他の光学部品との接続のためにそれぞれフェルール６が設けられている。フェルール６は、光分岐装置１の積層方向において対応する４本の光ファイバ毎にそれぞれ設けられる。ここで、光分岐装置１の積層を良好に行うため、支持基板上の各光学部品は上述したような樹脂封止が用いられる。
【００１６】
図３は、本発明に係る信号処理装置の一実施例を示す図である。本実施例は、２つの信号処理装置（バックプレーン）１０，２０間を、２本の光ファイバ３１，３２で接続した構成例を示している。各バックプレーン１０，２０には、それぞれ７個のユニット（モジュール、回路基板など）１１，２１が接続されている。ここに示す例では、各ユニット１１，２１内部には、それぞれ送信用および受信用の電気光変換回路および光電気変換回路を備えている。また、バックプレーン１０，２０を構成する光分岐装置１２，２２は、例えば図２に示すものが用いられ、光コネクタ１３，２３を介して、各ユニット内部の電気光変換回路と接続されている。この光コネクタの内部には、図示しない発光素子、受光素子及びそれらの駆動回路等が内蔵されている。バックプレーン１０，２０の各ユニット間はまた、電気コネクタ１４，２４を介してそれぞれ接続されている。
【００１７】
このように２つのバックプレーン間を光ファイバで接続するのは、１つのバックプレーンには複数のユニットを接続することができるものの、機能上、１つのバックプレーンだけではユニット接続数が十分ではなく、複数のバックプレーンをさらに接続した形態が要求される場合があるからである。この場合、図３に示すように、バックプレーン１０，２０の各ユニットの１つが、それぞれ増設用ユニット１１ａ，２１ａとして構成され、増設用光ファイバ３１，３２を介して接続される。この増設用光ファイバ３１，３２は、増設用ユニット１１ａ，２１ａとの間でそれぞれ着脱可能に構成することができる。
【００１８】
図４は、増設用ユニットの構成例を示す回路ブロック図である。例えば、増設用ユニット１１ａは、一方では、光コネクタ１３を介して光分岐装置１２の４本の光ファイバのペアと接続され、他方では、増設用光ファイバ３１，３２と接続される。増設用ユニット１１ａは、各バックプレーン内に接続された他のユニットからの信号光を電気信号に変換する第１の光電気変換回路４１、複数の電気信号線を１つに束ねるパラレル／シリアル変換回路４２、および他のバックプレーンへの信号光を送信する為の第１の電気光変換回路４３から構成される第１の送受信用回路４４と、他のバックプレーンからの信号光を受信し電気信号に変換する第２の光電気光変換回路４５、１つ信号線を複数に分割するシリアル／パラレル変換回路４６、およびバックプレーン内のユニットへ信号光を送信する第２の電気光変換回路４７から構成される第２の送受信用回路４８とを備えて構成されている。
【００１９】
第１の光電気変換回路４１は、ＰＤ（フォトダイオード）アレイ４１１（本実施例では４ビット）とＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）４１２とを有し、第２の光電気光変換回路４５は、ＰＤ４５１とＴＩＡ４５２とを有する。また、第１の電気光変換回路４３は、ＬＤ（レーザダイオード）４３１とＬＤＤ（レーザダイオードドライバ）４３２とを有し、第２の電気光変換回路４７は、ＬＤアレイ４７１（本実施例では４ビット）とＬＤＤ４７２とを有する。
本実施例では、２つのバックプレーンを２本の光ファイバで接続した構成例を示ているが、１本の光ファイバにＰＤ，ＬＤ両方を光結合させる光学系を用いて構成しても良い。
【００２０】
図５は、本発明に係る信号処理装置の他の実施例を示す図である。本実施例は、２つの信号処理装置（バックプレーン）１０，２０間を、それぞれ４本の光ファイバを束ねた２つの増設用光ファイバ束５１，５２で接続した構成例を示している。この場合、各バックプレーン１０，２０の増設用ユニット１１ａ，２１ａの第１および第２の送受信用回路は、シリアル／パラレル変換回路およびパラレル／シリアル変換回路を含まない構成とされる。増設用光ファイバ束５１，５２を用いることにより、増設用ユニット１１ａ，２１ａの回路構成を簡単化することができる。この増設用光ファイバ束５１，５２は、増設用ユニット１１ａ，２１ａとの間でそれぞれ着脱可能に構成することができる。その他については、図３の実施例と同様である。
【００２１】
図６は、本発明に係る信号処理装置のさらに他の実施例を示す図である。本実施例は、増設用ユニットを設けることなく、２つの信号処理装置（バックプレーン）１０，２０間を直接４本の光ファイバを束ねた増設用光ファイバ束６１で接続した構成例を示している。本実施例では、バックプレーン１０，２０上にそれぞれ形成されたレセプタクル６２，６３に増設用光ファイバ束６１の光プラグ６４，６５でそれぞれ接続した形態を示しているが、光分岐装置１２，２２同士が直接接続された形態でも良い。この場合、増設用光ファイバ束６１は、光分岐装置１２，２２との間でそれぞれ着脱可能に構成することができる。その他については、図３の実施例と同様である。
【００２２】
図７は、本発明に係る信号処理装置に用いられる光分岐装置の他の例を示す平面図である。本光分岐装置７１は、図示のように、支持基板７２上に矩形状の透光性媒体７３と、透光性媒体の一端に配置された光透過拡散部７４と、光透過拡散部を介して透光性媒体に接続された光ファイバ７５と、透光性媒体の他端に接続された光ファイバ７６とを備える。このように構成された光分岐装置において、ある１つの光ファイバ７５から入射された信号光は、拡散部７５で拡散され、透光性媒体の他端部に概略均等に伝送され、他端部に配置された光ファイバ７６より概略均等に出射される。本例の場合も、支持基板７２上の各光学部品を樹脂からなる封止部材により封止することができる。
【００２３】
以上の実施例において、２つの信号処理装置（バックプレーン）に接続されるユニット数は上記に限定されるものではない。図３の実施例では、１つのユニットが送信用および受信用の電気光変換回路および光電気変換回路を備えている例を示しているが、どちらか一方でもよい。また、上記実施例では２つのバックプレーン同士を接続する例を示したが、バックプレーンの接続数は３つ以上でも同様に構成することができる。また、図中、各バックプレーンに用いられる各々の光分岐装置は同数の分岐数（光ファイバ数）でユニットと接続される例を示しているが、必ずしも同数である必要はなく、光分岐装置の分岐数（光ファイバ数）は、光伝送に十分な効率が得られる限り、任意である。また、光分岐装置の積層数は４層に限定されることはなく、それより多くても少なくてもよい。同様にバックプレーンの接続数及び接続に用いる光ファイバの長さ（増設距離）も任意である。ここで、上述した光分岐装置は光結合装置としての機能も有する光分岐結合装置として用いることができるものである。
【００２４】
さらに、光拡散部には、例えばビーム整形ディヒューザ（ＰＯＣ社製）や図８に示すようなレンチキュラレンズが用いられる。レンチキュラレンズ８１は、例えば図８に示すように、透光性媒体８２の光ファイバ８３が接続される側と反対側の端部に設けられる。このレンチキュラレンズ８１は、透光性媒体８２と別部品であっても良いし、また透光性媒体８２の端部に直接形成されていても良い。図１の光反射部は、Ａｌ等の鏡面反射を用いることができる。光反射拡散部は、上記光拡散部と光反射部を組み合わせた（または一体化させた）ものとすることができる。例えば、図８のレンチキュラレンズ８１に反射ミラー８４を備えることで実現することができる。また、レンチキュラレンズ８１は、図７に示す光分岐装置７１において、光入射側に用いることで、他端部に配置された光ファイバへの均一な信号伝搬が可能となる。
【００２５】
透光性媒体としては、例えばポリオレフィン（ｎ＝１．５３）を射出成形等で作製したものが用いられるが、使用する発光素子の波長領域での吸収損失が十分に小さい材料であればこれに限定されることはなく、またその作製方法も切削研磨等の方法でも良い。光ファイバとしては、上述のＰＯＦ、石英ファイバ、ＨＰＣＦ（ハード  ポリマー  クラッド  ファイバ）が用いられる。ＰＯＦ等の光ファイバは、ＳＩ（ステップインデックス）型に限らずＧＩ（グレーテッドインデックス）型でも良い。
【００２６】
本発明では、上述のような光分岐装置を用いることにより、複数の信号処理装置（バックプレーン）を互いに接続することが容易に可能となる。また、複数のバックプレーンは、離れた位置に配置可能となり、例えば数ｍから数１０ｍ離れた位置に配置されたバックプレーン間の信号伝送が可能となる。これにより、複数の信号処理装置を、例えば室内または工場内にフレキシブルに設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る信号処理装置に用いられる光分岐装置の一例を示す平面図である。
【図２】光分岐装置を４層に積層した４ビットの光分岐装置を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る信号処理装置の一実施例を示す図である。
【図４】増設用ユニットの構成例を示す回路ブロック図である。
【図５】本発明に係る信号処理装置の他の実施例を示す図である。
【図６】本発明に係る信号処理装置のさらに他の実施例を示す図である。
【図７】本発明に係る信号処理装置に用いられる光分岐装置の他の例を示す平面図である。
【図８】光分岐装置に設けられる光拡散部を構成するレンチキュラレンズの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０，２０  信号処理装置（バックプレーン）
１１，２１  ユニット
１１ａ，２１ａ  増設用ユニット
１２，２２  光分岐装置
１３，２３  光コネクタ
１４，２４  電気コネクタ
３１，３２  増設用光ファイバ
【図１】
2005033683.tif 000003
【図２】
2005033683.tif 000004
【図３】
2005033683.tif 000005
【図４】
2005033683.tif 000006
【図５】
2005033683.tif 000007
【図６】
2005033683.tif 000008
【図７】
2005033683.tif 000009
【図８】
2005033683.tif 000010