(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に複数の段差部を有し他端に光反射部を有し光信号を伝搬する透光性媒体を備えた光伝送装置であって、複数の段差部の少なくとも１つに位置きめ部を形成し、残りの段差部にそれぞれ光信号の光入出射部を形成し、前記位置きめ部の幅を前記光入出射部の幅より狭くしたことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
位置きめ部を形成した段差部に光入出射部をさらに形成したことを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
位置きめ部が垂直面を有し、光入出射部が傾斜面を有することを特徴とする請求項１または２記載の光伝送装置。
【請求項４】
位置きめ部が複数の段差部の中央段に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項５】
位置きめ部が複数の段差部の最下段に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項６】
光反射部に代えて光反射拡散部が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光伝送装置を用いて光信号によりデータを伝送することを特徴とする光データバスシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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伝送装置及び光データバスシステムに関する。
【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為、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。しかし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。そこで、主に幹線系で脚光を浴びている光インターコネクションが、基板間の電気配線の分野にも応用されるようになってきている。
【０００３】
例えば、特開平２−４１０４２号公報には、発光／受光デバイスを用いた光データ伝送方式が開示されている。その中で、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が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。
【０００４】
また、特開昭６１−１９６２１０号公報には、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方式が開示されている。この方式では、１点から発せられた光を固定された１点にしか接続できないために、電気バスの様に全ての回路基板間を網羅的に接続することができない。
【０００５】
また、特開２０００−８１５２４号公報には、同一基板上の、一対の発光受光素子間の光送受信を、基板に設けた貫通穴を通して行う技術が開示されている。この技術では、同一面にある発光受光素子間の通信も、二つの貫通穴と光導波路を使うことによって実現する。しかし、この技術においては、バックプレーンバスのように複数のチップあるいはドーターボード間を接続して通信を行うことはできず、また一つのチップあるいはドーターボードから複数のチップあるいはドーターボードへのブロードキャスト通信ができない。
【０００６】
また、分岐素子を具備した光接続装置を使用した各回路基板相互間のデータ伝送に関しても、いくつかの技術が提案されている。
特開昭５８−４２３３３号公報では、ハーフミラーを複数使用した回路基板相互間のデータ伝送の例が示されている。しかしながら、ハーフミラーを複数用いた場合、装置が大型化し、各ミラー毎に発光／受光デバイスとの光学的位置合わせが必要となる。また、ハーフミラーを通過した伝送光は、入射に対してほぼ半分の光強度となるため、複数回、分岐・伝送を繰り返すと光強度が微弱となり、受光デバイスでの十分な光強度が得られなくなり、信号伝送が不可能になるという問題がある。
【０００７】
特開平４−１３４４１５号公報では、複数個のレンズが形成されたレンズアレイの側面より信号光を入射し、各々のレンズより出射する方式が開示されている。この方式では、光の入射位置に近いレンズほど出射光量が大きくなる為に、入射位置と出射位置との位置関係により出射信号の強度のバラツキが懸念される。また、側面から入射した光が対向する側面から抜けてしまう割合も高い為、入射光量の利用効率も低い。
【０００８】
また、分岐された信号光の強度を均一化するスターカプラが、特開平９−１８４９４１号公報に開示されている。このスターカプラは、概略的には複数の光ファイバの片端を束ねて固定し、その一方の端面に複数の光ファイバを覆う広さの導光路を当接し、他方の端面に光拡散反射手段を備えている。
このようなカプラを用いて回路基板相互間のデータ伝送を行う場合、接続基板数が多くなると受発光素子と接続するファイバの本数が多くなり、構成が複雑になり、装置が大型化するという問題が生じる。
【０００９】
以上のような問題を解決するものとして、特開２００２−６２４５７号公報に記載された光信号伝達装置がある。この装置は、一端に複数の段差を設けることにより形成された、光信号を入射及び出射するための複数の入出射部を有する透光性媒体と、前記複数の入出射部方向に反射する反射手段とを備えている。これにより複数の回路基板、モジュール間の相互通信が可能な光信号伝達装置を、シンプルな構成で実現することができるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、透光性媒体が設けられる基板には、入出射部を備えた回路基板やモジュールも直接あるいは間接的に設置されることになるため、基板に透明性媒体を取り付ける際のずれは、複数の入出射部と回路基板等に設けられた発・受光素子や光ファイバ端部等との位置ずれの原因となってしまう。特に上述した光信号伝達装置のように、透光性媒体との端部に位置する入出射部に透光性媒体に傾斜した（例えば４５度）光信号の入出射面が形成される場合においては、傾斜面の先端を位置決めに用いることは困難な場合がある。
【００１１】
即ち、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、透光性媒体１を固定するために基板２の落とし込み部となる凹部７を設ける場合、この傾斜部を凹部７の内壁に突き当てて位置決めしようとすると、突き当ての際に透光性媒体１が傾斜に従って浮き上がってしまう場合があり、位置精度および固定が不十分になる可能性がある。特に凹部７の深さを透光性媒体１の厚みと同等または厚みよりも浅く設計した場合にはこの問題が顕著となる。また、位置決めとして、入出射部９と対向する反射手段側を突き当て側として用いることも考えられるが、入出射部から離れた位置にある反射手段側が位置決めの基準となるため、透光性媒体の長手方向での製造公差が大きく影響することとなり、反射手段の他端に位置する入出射部との位置合わせ精度が悪くなる可能性がある。
【００１２】
従って本発明の目的は、透光性媒体と光信号の入出射を担う受発光素子との位置合わせを精度良く行うことのできる光伝送装置及び光データバスシステムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、一端に複数の段差部を有し他端に光反射部を有する透光性媒体を備えた光伝送装置であって、複数の段差部の少なくとも１つに位置きめ部を形成し、残りの段差部にそれぞれ光入出射部を形成した光伝送装置により、達成される。ここで、位置きめ部を形成した段差部に光入出射部をさらに形成することができる。好適には、位置きめ部は垂直面を有し、光入出射部が傾斜面を有する。位置きめ部は複数の段差部のいずれにも設けることができるが、特に中央段または最下段に設けることが好ましい。透光性媒体に設けられる光反射部に代えて光反射拡散部を設けてもよい。
【００１４】
本発明に係る光データバスシステムは、上述の光伝送装置を用いて光信号によりデータを伝送する。光データバスシステム内の受発光素子と光伝送装置の透光性媒体との位置合わせを精度良く行うことができるように構成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本装置は、図示のように、透光性媒体１０の一端に複数の段差部１１を有し、他端に光反射部１２を有する。ここで、光反射部１２に代えて光反射拡散部を設けることもできる。複数の段差部１１の最下段には位置きめ部１３が形成される。位置きめ部１３は垂直面１４を有する。残りの段差部にはそれぞれ光入出射部１５が形成される。各光入出射部１５はそれぞれ傾斜面１６を有する。
【００１６】
本実施例では、光入出射部の１つより紙面上方から入射した光信号は、傾斜面（４５度）１６で反射され、透光性媒体１０内を光反射部１２の方向に伝搬し、光反射部１２で反射されたのちは反対方向に伝搬し、各光入出射部の傾斜面１６で反射され、光入出射部から紙面上方へ出射される。最下段の段差部は位置きめ用の垂直面が形成され、傾斜面は形成されないので、光入出射部としては利用されない。
【００１７】
複数の段差部の長さは、本図においては同ピッチで記載しているが、最下段の段差部は光伝送に利用されず、基板は取り付けられないため、他の段差部の長さと同じにする必要は無い。従って、長手方向の製造公差、またはサイズの小型化の観点から、最下段の段差部の長さを短くすることが望ましい。また、複数の段差部の幅は、同ピッチで記載しているが、最下段の段差部は光伝送に利用されないため、他の階段の幅と同じにする必要は無い。従って、突き当てによる位置きめ上問題が無い範囲で、光利用効率の観点から、最下段の段差部の幅を狭くすることが望ましい。最下段の段差部は、透光性媒体の最先端部に位置するので、位置きめ部として利用しやすいという利点がある。
【００１８】
図２は、本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本装置は、図示のように、透光性媒体２０の一端に複数の段差部２１を有し、他端に光反射部２２を有する。光反射部２２は光反射拡散部に代えることもできる。複数の段差部２１の最下段には位置きめ部２３が形成されるとともに、光入出射部２４も形成される。残りの段差部にはそれぞれ光入出射部２５が形成される。位置きめ部２３は垂直面２６を有し、光入出射部２４、２５はそれぞれ傾斜面２７を有する。また、本図において、最下段の段差部２１における垂直面２６と傾斜面２７の幅２６１，２７１は、ほぼ同じ寸法で記載しているが、光利用効率の観点から、垂直面２６の幅２６１は小さい方が望ましい。
【００１９】
本実施例では、光入出射部の１つより紙面上方から入射した光信号は、傾斜面（４５度）２７で反射され、透光性媒体２０内を光反射部２２の方向に伝搬し、光反射部２２で反射されたのちは反対方向に伝搬し、各光入出射部の傾斜面２７で反射され、光入出射部から紙面上方へ出射される。最下段の段差部には、位置きめ用の垂直面とともに傾斜面も形成されているので、光入出射部としても利用される。
【００２０】
図３は、本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本装置は、図示のように、透光性媒体３０の一端に複数の段差部３１を有し、他端に光反射部３２を有する。この光反射部３２は光反射拡散部に代えることができる。複数の段差部３１の中央段には位置きめ部３３が形成される。位置きめ部３３は垂直面３４を有する。すなわち、中央段の段差部は光入出射部としては利用されない。残りの段差部にはそれぞれ光入出射部３５が形成される。各光入出射部３５はそれぞれ傾斜面３６を有する。このように中央段に位置きめ部を設けると、位置きめ部から各光入出射部までの距離を相対的に最も小さくできる為、長手方向の製造公差を小さくでき、位置合わせ精度が向上する。
【００２１】
本実施例では、光入出射部の１つより紙面上方から入射した光信号は、傾斜面（４５度）３６で反射され、透光性媒体３０内を光反射部３２の方向に伝搬し、光反射部３２で反射されたのちは反対方向に伝搬し、各光入出射部の傾斜面３６で反射され、光入出射部から紙面上方へ出射される。中央段の段差部は位置きめ用の垂直面が形成され、傾斜面は形成されないので、光入出射部としては利用されない。
【００２２】
図４は、本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本装置は、図示のように、透光性媒体４０の一端に複数の段差部４１を有し、他端に光反射部４２を有する。光反射部４２は光反射拡散部に代えることもできる。複数の段差部４１の中央段には位置きめ部４３が形成されるとともに、光入出射部４４も形成される。残りの段差部にはそれぞれ光入出射部４５が形成される。位置きめ部４３は垂直面４６を有し、光入出射部４４、４５はそれぞれ傾斜面４７，４８を有する。また、本図において、中央段の段差部４１における垂直面４６と傾斜面４７の幅は、ほぼ同じ寸法で記載しているが、光利用効率の観点から、垂直面４６の幅は小さい方が望ましい。
【００２３】
本実施例では、光入出射部の１つより紙面上方から入射した光信号は、傾斜面（４５度）４８（４７）で反射され、透光性媒体４０内を光反射部４２の方向に伝搬し、光反射部４２で反射されたのちは反対方向に伝搬し、各光入出射部の傾斜面４７、４８で反射され、光入出射部から紙面上方へ出射される。中央段の段差部には、位置きめ用の垂直面とともに傾斜面も形成されているので、光入出射部としても利用される。本実施例も中央段に位置きめ部が設けられており、位置きめ部から各光入出射部までの距離を相対的に最も小さくできる為、長手方向の製造公差を小さくでき、位置合わせ精度が向上する。
【００２４】
本発明に係る光伝送装置は光データバスシステムに好適に用いられる。光データバスシステムは、例えば、透光性媒体と、透光性媒体の位置きめ部と係合する基準部および光信号を入出力する入出力手段を接続する接続部を有する基板とをを備える。透光性媒体は複数個並置されうる。各透光性媒体にはそれぞれ上述したような位置きめ部が設けられており、それぞれの位置きめ部に対応して、基板上には位置きめ部と係合する部材が設けられる。また基板上には複数の透光性媒体の光入出射部に、１つの回路基板に設けられた発光・受光素子が対向して位置するように、基板側のコネクタ挿入部と接続されるコネクタが設けられる。コネクタは回路基板ごとに設けられる。ここで、回路基板が複数の透光性媒体の光入出射部に対向するように位置決めをしなければならない場合、それぞれ位置きめ部を基板上の基準部に対し基準となる位置きめ部を係合するため、回路基板の接続の際に複数の光入出射部との位置決めを精度良く行うことができる。
【００２５】
以上のように構成することにより、透光性媒体と光信号の入出射を担う発光・受光素子との位置合わせを精度良く行うことが可能となり、回路基板、モジュール等に設けられた受発光素子との結合効率を向上させることが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、透光性媒体と光信号の入出射を担う受発光素子との位置合わせを精度良く行うことのできる光伝送装置及び光データバスシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は透光性媒体の位置合わせを説明するための図である。
【符号の説明】
１０  透光性媒体
１１  段差部
１２  光反射部
１３  位置きめ部
１４  垂直面
１５  光入出射部
１６  傾斜面
【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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