(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送受光部の間で光伝送空間を介して光伝送を行うことによって複数のモジュール間での通信を行うための光データバスであって、
前記送受光部は、前記光伝送空間へ信号光を入射する送光ノードと、前記光伝送空間から信号光を受光する複数の受光ノードとを含んで構成されており、
さらに、前記送受光部において、前記複数の受光ノードを、前記複数の送光ノードに挟まれた近接領域に配置し、前記送光ノードから入射された信号光が前記近接領域に照射されることを特徴とする光データバス。
【請求項２】
前記光伝送空間は、光伝送媒体と、前記光伝送媒体の内部での信号光の照射方向を制御する光拡散部とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光データバス。
【請求項３】
同一の前記モジュールに送光ノード及び受光ノードの双方が接続されており、
さらに、前記送光ノード及び受光ノードは互いに近接した位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光データバス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の伝送を担う光データバスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積化技術の向上により、ＬＳＩのデータ処理速度が飛躍的に速くなってきた。これに伴い、半導体集積回路を実装する配線基板に対して、信号伝送能力向上が求められている。
【０００３】
特に、最近では、パーソナルコンピュータにおいても、上位機種にあたるサーバタイプのシステムにおいては高速ＣＰＵチップを複数備える、いわゆる並列処理アーキテクチャが採用されている。並列処理アーキテクチャ技術の分類に関しては、例えば「天野英晴、並列コンピュータ、昭晃堂、pp.6-13」に記載されている。これによると、ＣＰＵなどデータ処理を行うモジュールを複数含むシステムを構成する場合、モジュール間の結合方法はバス結合型、スイッチ結合型、結合網型に分類される。
【０００４】
このうちバス結合型は、多数のモジュールの結合には適さないが、他に比べて結合トポロジーが単純であり、バックプレーンなどの形態でコンパクトに実装でき、拡張性に優れるといったメリットがある。このため、パーソナルコンピュータを始めとする商用の計算機や、計算機応用製品において多く用いられている。その場合、バス結合においては、接続されるモジュールの処理速度および個数に比例した通信性能が要求される。そこで、バス自体を多重化して通信性能の向上を図る多重バスシステムが数多く提案されている。
【０００５】
一方、バスの実装においては、多数の配線と接続コネクタを必要とするため、配線の多層化や微細化による通信能力や配線密度の向上が図られてきた。しかし、配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅延や伝送波形の歪みにより、限界に達しつつある。また動作速度の上昇により電磁ノイズ(EMI:Electromagnetic  Interference)も大きな問題となる。バスを多重化すると接続コネクタや配線量が増大し、これらの問題が更に顕著になることは明らかである。
【０００６】
このようにデータ処理装置の処理能力は、しばしば配線基板のバスの伝送能力によって制限されるようになってきた。そこで、電子回路方式のバスの限界を打破するために、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』に記載されているように、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。
【０００７】
従来提案された光インターコネクション技術の一例として、特願平１１−２８３５６５号（本件出願時点では未公開）に記載された技術がある。この技術では、光伝送媒体に入射された信号光を複数の受光部に向けて拡散照射させる際に、光伝送媒体の入射面にある拡散部での拡散特性における広がり角を当該光伝送媒体の出射部のシートの形状にあわせた制御をする。拡散された光の一部を光伝送媒体内部の側面に反射させ、直接入射した光と重ねあわせることにより、各ファイバーに対する分岐比率を概ね均一にするという方式が採られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願平１１−２８３５６５号の方式による場合、システムの拡張に伴い、信号光入出射部に混載する送受光ノード数が増大することによって、信号光入出射部全面への均一な照射では、受光部において十分な光量が得られないという問題がある。具体的には、送受光ノード数の増大により信号光入出射面の面積が大きくなり１受光ノードあたりの受光光量が減り、受光効率が低下するという問題が生じる。
【０００９】
本発明では、上記事情に鑑み、光伝送空間から信号光を入出射するノード数増大に対応して、入射した信号光を受光ノードにおいて効率的に受光することを可能とする光データバス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ため、請求項１記載の本発明に係る光データバスは、複数の送受光部の間で光伝送空間を介して光伝送を行うことによって複数のモジュール間での通信を行うための光データバスであって、前記送受光部は、前記光伝送空間へ信号光を入射する送光ノードと、前記光伝送空間から信号光を受光する複数の受光ノードとを含んで構成されており、さらに、前記送受光部において、前記複数の受光ノードを、前記複数の送光ノードに挟まれた近接領域に配置し、前記送光ノードから入射された信号光が前記近接領域に照射されることを特徴としている。
【００１１】
上記構成の本発明によれば、送光ノードから光伝送空間へ信号光が入射されると、当該信号光は光伝送空間を通って複数の受光ノードによって受光される。
【００１２】
ここで、本発明では、複数の受光ノードを前記複数の送光ノードに挟まれた近接領域に配置すると共に送光ノードから入射された信号光が当該近接領域に照射されるようにしたので、１受光ノードあたりの受光光量を増加させることができる。従って、受光ノードにおける受光効率が向上される。
【００１３】
また、本発明の目的は、請求項１記載の本発明を具体的にした請求項２以下の発明によっても達成される。すなわち、請求項２記載の本発明に係る光データバスは、請求項１に記載の発明において、前記光伝送空間は、光伝送媒体と、前記光伝送媒体の内部での信号光の照射方向を制御する光拡散部とを含んで構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、請求項３記載の本発明に係る光データバスは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、同一の前記モジュールに送光ノード及び受光ノードの双方が接続されており、さらに、前記送光ノード及び受光ノードは互いに近接した位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図１を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態に係る光データバスの概念が模式的に示されている。この図に示されるように、光データバスは、一例として直方体形状に形成された光伝送媒体１を備えている。この光伝送媒体１の一方の端面３１における上段及び下段には、信号光が入射される信号光入射部２３、２４が設けられている（この場合、当該端面３１は入射面として機能することになる）。また、対向する他方の端面３２における中段には、信号光が出射される信号光出射部１１が設けられている（この場合、当該端面３２は出射面として機能することになる）。なお、本図においては図示を省略したが、信号光入射部２３、２４には複数の送光ノードが各々接続されており、また信号光出射部１１には複数の受光ノードが接続されている。
【００１７】
上記の関係は、反対方向への照射に関しても同様である。すなわち、双方向光伝送を行うべく、光伝送媒体１の前記端面３２における上段及び下段には、信号光が入射される信号光入射部２１、２２が設けられている（この場合、当該端面３２は入射面として機能することになる）。また、対向する前記端面３１における中段には、信号光が出射される信号光出射部１２が設けられている（この場合、当該端面３１は出射面として機能することになる）。なお、本図においては図示を省略したが、信号光入射部２１、２２には複数の送光ノードが各々接続されており、また信号光出射部１２には複数の受光ノードが接続されている。
【００１８】
付言すると、上記の送光ノードとしてはＬＤ、ＬＤアレイ等の電気/光変換デバイス等を用いることができ、また受光ノードとしてはＰＤ、ＰＤアレイ等の光電変換デバイス等を用いることができる。
【００１９】
ここで、本実施形態では、光伝送媒体１の端面３１側を例にすると、複数の受光ノード（即ち、図１においては、信号光出射部１２を構成する合計１２個の受光要素）が、当該端面３１の中段という近接領域に集合して配置されており、当該近接領域へ向けて送光ノード（即ち、図１においては、信号光入射部２１、２２）から入射された信号光が照射されるようになっている。
【００２０】
逆に、光伝送媒体１の端面３２側を例にすると、複数の受光ノード（即ち、図１においては、信号光出射部１１を構成する合計１２個の受光要素）が、当該端面３２の中段という近接領域に集合して配置されており、当該近接領域へ向けて送光ノード（即ち、図１においては、信号光入射部２３、２４）から入射された信号光が照射されるようになっている。
【００２１】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２２】
今仮に、光伝送媒体１の端面３２の信号光入射部２１、２２から信号光が入射されたとすると、当該信号光は当該光伝送媒体１を通って対向する端面３１の中段に向けて照射される。なお、図１の矢印イ、ロ、ハ、ニは、信号光入射部２２から入射された信号光の照射範囲を現わしており、つまり、矢印イ乃至矢印ニまでの広がりを以って信号光は反対側の端面３１に照射されるということを意味する。このような照射範囲の絞り方については後述する第２実施形態において説明するが、一例として、送光ファイバーの向き自体を端面３１の中段に向けたり、或いは送光ファイバーの向き自体は変えずに信号光の拡散角が所定角度となるように予め光拡散層を信号光入射部２１、２２に配設しておく等の手法が適用可能であることを付記しておく。
【００２３】
上記の如くして信号光入射部２１、２２から入射された信号光は、対向する端面３１の中段に照射されるが、かかる中段という近接領域には信号光出射部１２が集合配置（集中的に配置）されているため、信号光出射部１２を構成する１受光要素（１受光ノード）当たりの受光光量を増加させることができる。その結果、本実施形態によれば、光伝送空間から信号光を入出射するノード数増大に対応して、入射した信号光を受光ノードにおいて効率的に受光することができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
次に、図２を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、前述した実施形態と実質的に共通する部分については同一番号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図２は、前述した第１実施形態に係る光データバスにおいて、光伝送媒体として特開平１０−１２３３５０号公報に開示された技術を適用し、入出射部に接続される送受光ノードとして光ファイバーを用いた信号通信装置を概略的に示した図である。
【００２６】
なお、前記公報には、光インターコネクション技術の一例（シート状の光データバス）が開示されており、当該公報に開示されたシート状の光データバスを一言で言えば、共通信号路において入射した信号光を拡散して伝播するものである。この公報に開示された技術によれば、受発光部を有した複数の回路基板を簡易な方法で取付けることができ、実装時に精密な光学的位置合わせを必要とせず、回路基板の数や取付け位置を自由に変えることができ、拡張性に富んだ自由度の高いシステムを構築できる。
【００２７】
図２に戻ると、本実施形態では、光伝送媒体１と複数の拡散部６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂとによって「光伝送空間」が構成されている。なお、後者の複数の拡散部６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂが請求項２記載の「光拡散部」に相当する。光伝送媒体１の端面３２には、信号光を入射する「送光ノード」としての送光ファイバー４１ａ、４１ｂが接続されていると共に、信号光を出射する「受光ノード」としての受光ファイバー５１ａ、５１ｂが接続されている。同様に、光伝送媒体１の端面３１には、信号光を入射する「送光ノード」としての送光ファイバー４２ａ、４２ｂが接続されていると共に、信号光を出射する「受光ノード」としての受光ファイバー５２ａ、５２ｂが接続されている。このように両面対称の形態を採ることにより、双方向光伝送を行う構成である。
【００２８】
より具体的に説明すると、送光ファイバー４２ａは拡散部６２ａを介して信号光入射部２３に接続されており、送光ファイバー４２ｂは拡散部６２ｂを介して信号光入射部２４に接続されている。同様に、送光ファイバー４１ａは拡散部６１ａを介して信号光入射部２１に接続されており、送光ファイバー４１ｂは拡散部６１ｂを介して信号光入射部２２に接続されている。なお、これらの拡散部６２ａ、６２ｂ、６１ａ、６１ｂは、対応する信号光入射部２３、２４、２１、２２にそれぞれ接着等されている。
【００２９】
上記により、光伝送媒体１の端面３１は、複数の受光ファイバー５２ａ、５２ｂが近接配置された信号光出射部１２と、信号光入射部２３、２４とを含んで構成されている。同様に、光伝送媒体１の端面３２は、複数の受光ファイバー５１ａ、５１ｂが近接配置された信号光出射部１１と、信号光入射部２１、２２とを含んで構成されている。
【００３０】
以上の構成による本実施形態によれば、光伝送媒体１の端面３１側においては、送光ファイバー４２ａから拡散部６２ａを介して光伝送媒体１へ入射された信号光は、当該拡散部６２ａによって拡散されて対向する端面３２の信号光出射部１１へ照射される。また、送光ファイバー４２ｂから拡散部６２ｂを介して光伝送媒体１へ入射された信号光も、同様に拡散部６２ｂによって拡散されて対向する端面３２の信号光出射部１１へ照射される。逆に言えば、信号光出射部１１に向かって信号光が照射されるように拡散部６２ａ、６２ｂの光拡散特性がそれぞれ調整される。
【００３１】
反対方向への照射に関しても同様である。光伝送媒体１の端面３２側においては、送光ファイバー４１ａから拡散部６１ａを介して光伝送媒体１へ入射された信号光は、当該拡散部６１ａによって拡散されて対向する端面３１の信号光出射部１２へ照射される。また、送光ファイバー４２ｂから拡散部６２ｂを介して光伝送媒体１へ入射された信号光も、同様に拡散部６１ｂによって拡散されて対向する端面３１の信号光出射部１２へ照射される。逆に言えば、信号光出射部１２に向かって信号光が照射されるように拡散部６１ａ、６１ｂの光拡散特性がそれぞれ調整される。
【００３２】
このように拡散部６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂを用いることにより、信号光の照射方向の調整の容易化を図ることができる。
【００３３】
なお、上述した光伝送媒体１には、特開平１０−１２３３５０号にある技術以外にも、同一の光伝送媒体内部の信号光を複数の受光ノードにおいて受信するスターカプラの類の手段のすべてが含まれる。
【００３４】
また、拡散部も１０−１２３３５０号に記載された技術であるが、拡散部としては、フィルム状のものを装着する方法を用いることができる。この拡散部の信号光入射側の面には凹凸が形成されている。また、拡散部は、その凹凸の大きさや凹凸間のピッチが調整されたものであり、それら凹凸の大きさやピッチに応じて、光伝送媒体内に向けて拡散される信号光の、信号光入射部側となる端面の長辺方向の広がり角と、この信号光の、光伝送媒体の厚さ方向の広がり角が、それぞれ独立に定められている。この拡散部の代替として、レンズ、ホログラム等、光路を制御する手段を用いてもよい。
【００３５】
〔第３実施形態〕
次に、図３を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。なお、前述した実施形態と実質的に共通する部分については同一番号を付してその説明を省略する。
【００３６】
図３には、前述した第１実施形態で説明した光データバスを使った信号通信装置とモジュールとを光ファイバーで接続した信号通信システムが概略的に示されている。
【００３７】
この図に示されるように、光伝送媒体１の端面３２には光ファイバー４１、５１を介してモジュール８１が接続されている。また、光伝送媒体１の端面３１には光ファイバー４２、５２を介してモジュール８２が接続されている。これにより、モジュール８１、８２間で双方向に光信号の伝送を行うものである。なお、上記のモジュール８１、８２とは、電気/光変換デバイス、光電変換デバイスが搭載されたモジュールのことであり、プリント基板やチップなど一般にバス接続されるすべてのものを含む意である。
【００３８】
ここで、本実施形態では、複数の受光ノード同士を近接配置し、かつ、同一モジュール８１へ接続される送光ノード（光ファイバー４１）と受光ノード（光ファイバー５１）は７１に示されるグループとして、互いに近接配置されるように構成されている。同様に、同一モジュール８２へ接続される送光ノード（光ファイバー４２）と受光ノード（光ファイバー５２）は７２に示されるグループとして、互いに近接配置されるように構成されている。
【００３９】
上記構成の本実施形態によれば、光ファイバーを使って光データバス及びモジュール間を接続する場合の配線が単純化され、かつ信号伝播距離の相違によるタイミングのずれが回避可能となる。すなわち、本実施形態によれば、受光ノード同士をまとめて配置するだけではなく、同一モジュールへ接続される送光ノードと受光ノード同士を近接する位置に配置することにより、信号伝播距離が短くなり、信号波形の乱れや遅延を抑えることができる。
【００４０】
〔第４実施形態〕
次に、図４を用いて、本発明の第４実施形態について説明する。なお、前述した実施形態と実質的に共通する部分については同一番号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図４には、前述した第１実施形態で説明した光データバスを使った信号通信装置とモジュールとを電気信号ケーブルで接続した信号通信システムが概略的に示されている。
【００４２】
この図に示されるように、本実施形態は、基本的には前述した第３実施形態と同様に構成されている。但し、前述した第３実施形態では、光ファイバー４１、４２、５１、５２を使ってモジュール８１、８２との接続を行ったのに対し、本実施形態では、電気信号ケーブル９１、９２、９３、９４を使ってモジュール８３、８４との接続を行っている点において、両者は相違している。
【００４３】
上記構成の本実施形態によっても、前述した第３実施形態と同様の作用並びに効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に光データバスは、複数の受光ノードを前記複数の送光ノードに挟まれた近接領域に配置すると共に送光ノードから入射された信号光が当該近接領域に照射されるようにしたので、１受光ノードあたりの受光光量を増加させることができ、その結果、光伝送空間から信号光を入出射するノード数増大に対応して、入射した信号光を受光ノードにおいて効率的に受光することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係り、光データバスの概略構成を示す斜視図である。
【図２】第２実施形態に係り、信号通信装置を示す平面図である。
【図３】第３実施形態に係り、信号通信装置とモジュールとを光ファイバーで接続した概略構成を示す斜視図である。
【図４】第４実施形態に係り、信号通信装置とモジュールとを電気信号ケーブルで接続した概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      光伝送媒体（光伝送空間）
１１、１２      信号光出射部
２１、２２、２３、２４      信号光入射部
３１、３２      端面
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ      送光ファイバー（送光ノード）
５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ      受光ファイバー（受光ノード）
６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ      拡散部（光拡散部、光伝送空間）
７１、７２      同一モジュールへ接続される送光ノードと受光ノードからなるグループ
８１、８２      モジュール
８３、８４      モジュール
９１、９２      光電変換デバイスに接続される電気信号ケーブル（受光ノード）
９３、９４      電気／光変換デバイスに接続される電気信号ケーブル（送光ノード)
【図１】
0003994627.tif 000002
【図２】
0003994627.tif 000003
【図３】
0003994627.tif 000004
【図４】
0003994627.tif 000005