(57)【要約】【課題】簡単な構成で光導波路に指向性を持たせて、伝送される光の減衰を抑える。【解決手段】光導波路２Ａは、円柱状または多角柱状の第１の導光部２０Ａの側面全周に、光透過率の異なる第２の導光部２０Ｂが設けられ、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２Ｂとの境界面に、所定の割合で光を反射し残部を透過するビームスプリッタ２２が形成され、単一または方向の異なる複数の角度から第１の導光部２０Ａに入射される光が、第２の導光部２０Ｂの円周方向に単一または複数の指向性を持って出射される。光導波路２Ａの第１の導光部２０Ａに向けて光を出射するレーザダイオード３が、第２の導光部２０Ｂの外周に沿った所定の角度に配置され、第１の導光部２０Ａに入射される光の角度に応じた指向性に基づいて、第２の導光部２０Ｂの外周に沿った所定の角度にフォトディテクタ４が配置される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光透過率を有した第１の導光部の側面全周に、第２の光透過率を有した第２の導光部が設けられ、光を反射させる反射部材が、前記第２の導光部の外周を露出させた前記第１の導光部と前記第２の導光部の両面に対向して設けられると共に、前記第１の導光部と前記第２の導光部との境界面に、所定の割合で光を反射し残部を透過する光分岐部材が形成され、単一または方向の異なる複数の角度から前記第１の導光部に入射される光が、前記第２の導光部の円周方向に単一または複数の指向性を持って出射される光導波路と、
前記光導波路の前記第２の導光部の外周に沿った所定の角度に配置され、前記光導波路の前記第１の導光部に向けて光が出射される単数または複数の光出力部と、
前記光出力部から前記光導波路の前記第１の導光部に入射される光の角度に応じた指向性に基づいて、前記光導波路の前記第２の導光部の外周に沿った所定の角度に配置される単数または複数の光入力部と
を備えた光セレクタ。
【請求項２】
前記光導波路は、前記第１の導光部が、中実または中空の柱状素材で構成され、前記第１の導光部の外周面に前記光分岐部材が形成される
請求項１記載の光セレクタ。
【請求項３】
前記光導波路は、前記第２の導光部が空気層で構成される
請求項２記載の光セレクタ。
【請求項４】
前記光導波路は、前記第１の導光部が円柱状に構成される
請求項２記載の光セレクタ。
【請求項５】
前記光導波路は、前記第１の導光部が多角柱状に構成される
請求項２記載の光セレクタ。
【請求項６】
前記光導波路は、前記第１の導光部が、頂点の数が奇数または偶数の正多角柱状に構成される
請求項５記載の光セレクタ。
【請求項７】
前記光導波路の前記第１の導光部に前記光出力部から入射される光は、前記第１の導光部の径にスポット径が合わせられる
請求項１記載の光セレクタ。
【請求項８】
前記光導波路の前記第１の導光部に前記光出力部から入射される光は、前記第１の導光部の径より小さなスポット径で、前記第１の導光部の中心に対して偏らせた位置に入射される
請求項１記載の光セレクタ。
【請求項９】
前記光導波路の前記第１の導光部に前記光出力部から入射される光は、正多角柱の前記第１の導光部の一の頂点から中心に向かって入射される
請求項６記載の光セレクタ。
【請求項１０】
前記光導波路の前記第１の導光部に前記光出力部から入射される光は、正多角柱の前記第１の導光部の一の面から中心に向かって入射される
請求項６記載の光セレクタ。
【請求項１１】
前記光導波路の前記第１の導光部に前記光出力部から入射される光は、頂点の数が奇数の正多角柱の前記第１の導光部の一の面に対して平行に入射される
請求項６記載の光セレクタ。
【請求項１２】
前記光導波路の前記第１の導光部の中心から同じ距離に、複数の前記光入力部が配置される
請求項１記載の光セレクタ。
【請求項１３】
前記光導波路の前記第１の導光部に前記光出力部から入射され、前記光分岐部材で反射した光、及び前記光分岐部材を透過して、前記第１の導光部と前記第２の導光部の光透過率の差により屈折した光の光路を演算することで求められた、前記光導波路の円周方向における指向性に基づいて、前記光入力部が配置される
請求項１記載の光セレクタ。
【請求項１４】
第１の光透過率を有した第１の導光部の側面全周に、第２の光透過率を有した第２の導光部が設けられ、光を反射させる反射部材が、前記第２の導光部の外周を露出させた前記第１の導光部と前記第２の導光部の両面に対向して設けられると共に、前記第１の導光部と前記第２の導光部との境界面に、所定の割合で光を反射し残部を透過する光分岐部材が形成され、単一または方向の異なる複数の角度から前記第１の導光部に入射される光が、前記第２の導光部の円周方向に単一または複数の指向性を持って出射される光導波路と、
前記光導波路の指向性に応じて前記第２の導光部の外周に沿った所定の角度に配置され、前記光導波路の前記第１の導光部に向けて光が出射される光出力部及び前記光導波路からの光が入射される光入力部を有した複数の機能基板と
を備えた信号処理装置。
【請求項１５】
前記光導波路は、光を遮蔽する光遮蔽部材を間に挟んで複数枚積層されると共に、
前記機能基板は、前記光導波路の積層方向に沿って前記光出力部を移動させ、任意の層の前記光導波路に前記光出力部を結合させる移動機構と、前記光導波路の積層方向に沿って前記光入力部を移動させ、任意の層の前記光導波路に前記光入力部を結合させる移動機構とを備え、
各層の前記光導波路で構成される所定の前記機能基板間の信号経路と各層の前記光導波路の指向性を合わせて前記機能基板が配置される
請求項１４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、送信側と受信側で１体多、多対１あるいは多対多の信号伝送が可能な光セレクタ及びこの光セレクタを備えた信号処理装置に関する。詳しくは、光導波路の中心部分に入射した光の一部を反射、一部を屈折させる機能を持たせ、所定の方向に光路を生成する機能を持たせることで、光の減衰を抑えて信号の伝送を可能としたものである。
【背景技術】
【０００２】
光ケーブルを使用した長距離、多重通信技術の発展に伴い、多対多の光学多段セレクタが研究、開発されている。
【０００３】
具体的には、磁化被覆ファイバを電磁石で直接駆動して光の経路を変更するファイバ駆動型光スイッチ、ＭＥＭＳミラーを使用し光反射角度を変更して光の通過経路を変化させるマイクロミラー型光スイッチ、位相の違う２つの光に分光した後、一方の光に熱による位相反転を行い、元の光と干渉させることで光をＯＮ−ＯＦＦさせる導波路式の光学光スイッチ、光シートバス等を使用した光学多段スイッチが存在し、これら手法によって、多対多の光学多段セレクタを構成することで通信信号の切り替えを行ってきた。
【０００４】
しかし、このような光スイッチは、高価で筐体が大きく、一般民生機器への搭載に不向きであった。
【０００５】
これに対して、製品の機能をモジュール化して、その機能を光シートバス上で、追加、交換を容易にするシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
従来の光シートバスは、光の伝送層の全体に散乱体を分散配置し、入射した信号光を拡散させて伝送することで、光シートバスに接続された複数の基板の間で信号の伝送を可能とするものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１２３３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の光シートバスは、光の伝送層の全体が散乱体で構成されているため、伝送される光の減衰が大きく、送信側の回路基板から任意の受信側の回路基板へ、確実に光で信号を伝送することが困難であった。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、伝送される光の減衰を抑えて、単数または複数の光出力部から単数または複数の光入力部へ確実に信号の伝送が可能な光セレクタ及びこの光セレクタを備えた信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明の光セレクタは、第１の光透過率を有した第１の導光部の側面全周に、第２の光透過率を有した第２の導光部が設けられ、光を反射させる反射部材が、第２の導光部の外周を露出させた第１の導光部と第２の導光部の両面に対向して設けられると共に、第１の導光部と第２の導光部との境界面に、所定の割合で光を反射し残部を透過する光分岐部材が形成され、単一または方向の異なる複数の角度から第１の導光部に入射される光が、第２の導光部の円周方向に単一または複数の指向性を持って出射される光導波路と、光導波路の第２の導光部の外周に沿った所定の角度に配置され、光導波路の第１の導光部に向けて光が出射される単数または複数の光出力部と、光出力部から光導波路の第１の導光部に入射される光の角度に応じた指向性に基づいて、光導波路の第２の導光部の外周に沿った所定の角度に配置される単数または複数の光入力部とを備えたものである。
【００１１】
本発明の光セレクタでは、光導波路の第１の導光部に光出力部から入射された光は、入射角度に応じて一部は光分岐部材で反射し、一部は光分岐部材を透過して、第１の導光部と第２の導光部の光透過率の差により屈折する。
【００１２】
光導波路は、第１の導光部と第２の導光部の境界での反射と屈折により生成される光路によって、円周方向に指向性を持ち、光導波路の指向性に基づいて光出力部と光入力部が配置されることで、光出力部と光入力部の間で、伝搬される光の損失が抑えられる。
【００１３】
本発明の信号処理装置は、第１の光透過率を有した第１の導光部の側面全周に、第２の光透過率を有した第２の導光部が設けられ、光を反射させる反射部材が、第２の導光部の外周を露出させた第１の導光部と第２の導光部の両面に対向して設けられると共に、第１の導光部と第２の導光部との境界面に、所定の割合で光を反射し残部を透過する光分岐部材が形成され、単一または方向の異なる複数の角度から第１の導光部に入射される光が、第２の導光部の円周方向に単一または複数の指向性を持って出射される光導波路と、光導波路の指向性に応じて第２の導光部の外周に沿った所定の角度に配置され、光導波路の第１の導光部に向けて光が出射される光出力部及び光導波路からの光が入射される光入力部を有した複数の機能基板とを備えたものである。
【００１４】
本発明の信号処理装置では、光導波路の第１の導光部に機能基板の光出力部から入射された光は、入射角度に応じて一部は光分岐部材で反射し、一部は光分岐部材を透過して、第１の導光部と第２の導光部の光透過率の差により屈折する。
【００１５】
光導波路は、第１の導光部と第２の導光部の境界での反射と屈折により生成される光路によって、円周方向に指向性を持ち、光導波路の指向性に基づいて複数の機能基板が配置されることで、機能基板の間で、伝搬される光の損失を抑えて通信が行われる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光セレクタによれば、簡単な構成で光導波路に指向性を持たせることができ、光導波路の指向性に基づいて光出力部と光入力部を配置することで、光出力部と光入力部の間で、伝搬される光の損失を抑えることができる。
【００１７】
本発明の信号処理装置によれば、このような光導波路が適用されることで、光導波路の指向性に基づいて複数の機能基板を配置して、各機能基板の間で、伝搬される光の損失を抑えて通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の光セレクタ及び信号処理装置の実施の形態について説明する。
【００１９】
＜本実施の形態の光セレクタの構成例＞
図１は、本実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図で、図１（ａ）は、本実施の形態の光セレクタの模式的な平面図、図１（ｂ）は、本実施の形態の光セレクタの模式的な側断面図で、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す。
【００２０】
本実施の形態の光セレクタ１Ａは、任意の方向から入射された光を、指向性を持って出射させる平面型の光導波路２Ａと、光を出力するレーザダイオード３と、光が入力されるフォトディテクタ４を備える。
【００２１】
光導波路２Ａは、所定の波長領域において第１の光透過率を有した導光素材で形成された第１の導光部２０Ａと、第１の光透過率と異なる第２の光透過率を有した導光素材で形成された第２の導光部２０Ｂを備える。
【００２２】
第１の導光部２０Ａは、所定の波長領域において第１の光透過率を有して透明な例えばガラス材料（ＢＫ７）で中実または中空に形成される。また、第２の導光部２０Ｂは空気層で形成される。
【００２３】
第１の導光部２０Ａは、例えば円柱形状または正多角柱状で、第２の導光部２０Ｂとの境界面にビームスプリッタ２２を備える。
【００２４】
ビームスプリッタ２２は光分岐部材の一例で、空気層である第２の導光部２０Ｂに面した第１の導光部２０Ａの外周面（円周面）に、ハーフミラーが形成される。ビームスプリッタ２２は、第２の導光部２０Ｂ側から第１の導光部２０Ａに入射する光に対して、所定の反射率と透過率を有する。
【００２５】
光導波路２Ａは、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂの上下面に反射部材２３を備える。反射部材２３は円板形状で、円の略中心に第１の導光部２０Ａが配置される。反射部材２３は、第２の導光部２０Ｂの外周を全周に亘って露出させると共に、光を反射させる反射面を、第１の導光部２０Ａの上下の平面と、空気層である第２の導光部２０Ｂに対向させて、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂを両面から挟む。
【００２６】
これにより、光導波路２Ａは、第２の導光部２０Ｂの外周に沿った円周方向の任意の位置が光の入射部及び出射部となり、第２の導光部２０Ｂの外周から光が入出射されると共に、第２の導光部２０Ｂに入射した光が反射部材２３で反射して、第２の導光部２０Ｂを伝搬される。
【００２７】
また、第２の導光部２０Ｂを伝搬される光が、第１の導光部２０Ａの外周面のビームスプリッタ２２で一部は入射角に応じて反射、一部は第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂとの屈折率差に応じて屈折されて、第１の導光部２０Ａから所定の指向性を持って出射される。
【００２８】
更に、第１の導光部２０Ａから所定の指向性を持って出射された光は、第２の導光部２０Ｂを伝搬されて、第２の導光部２０Ｂの外周から出射される。
【００２９】
従って、光導波路２Ａは、円周方向の所定の位置から第１の導光部２０Ａに向けて光が入射されると、第１の導光部２０Ａで所定の指向性を持って光が出射されて、円周方向の所定の位置で効率良く受光が可能となる。
【００３０】
レーザダイオード３は光出力部の一例で、図示しない発光部を第２の導光部２０Ｂの外周に対向させて、光導波路２Ａの円周方向の所定の位置に配置される。フォトディテクタ４は光入力部の一例で、図示しない受光部を第２の導光部２０Ｂの外周に対向させて、光導波路２Ａの円周方向の指向性の高い位置に配置される。
【００３１】
レーザダイオード３とフォトディテクタ４は、光導波路２Ａの中心である第１の導光部２０Ａの中心からそれぞれ同じ距離に配置される。
【００３２】
＜本実施の形態の光セレクタの動作例＞
次に、図１を参照に本実施の形態の光セレクタ１Ａの動作について説明する。光導波路２Ａは、角度θ0の位置から第１の導光部２０Ａに向けて光が入射されると、例えば、角度θ1，θ2，θ3，θ4に対して所定の指向性を持つ。
【００３３】
これにより、光セレクタ１Ａでは、角度θ0の位置にレーザダイオード３が配置され、角度θ1，θ2，θ3，θ4の位置にフォトディテクタ４が配置される。本例では、角度θ1とθ3は、角度θ0に対して０°〜９０°の間の所定の角度、角度θ2とθ4は９０°〜１８０°の間の所定の角度であるとする。
【００３４】
レーザダイオード３から光導波路２Ａの第１の導光部２０Ａに向けて出射された光ＣＬは、反射部材２３で閉じ込められて、第２の導光部２０Ｂを伝搬され、第１の導光部２０Ａに入射する。
【００３５】
第１の導光部２０Ａに入射された光は、第１の導光部２０Ａの外周面のビームスプリッタ２２で一部は入射角に応じて反射する。これにより、光導波路２Ａは、光の入射位置である角度θ0に対して、±９０°の範囲では、主にビームスプリッタ２２での反射によって、所定の指向性が得られる。
【００３６】
一方、第１の導光部２０Ａに入射された光の一部は、第１の導光部２０Ａの外周面のビームスプリッタ２２を透過する。これにより、光導波路２Ａは、光の入射位置である角度θ0に対して、±９０°〜±１８０°の範囲では、主に第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂとの屈折率差に応じた屈折によって、所定の指向性が得られる。
【００３７】
このようにして、第１の導光部２０Ａから所定の指向性を持って出射された光ＣＬは、第２の導光部２０Ｂを伝搬されて、第２の導光部２０Ｂの外周から出射され、それぞれのフォトディテクタ４で受光される。
【００３８】
フォトディテクタ４は、光導波路２Ａが持つ指向性に応じて配置される。これにより、例えば、光導波路２Ａの円周方向において、受光できる光のレベルが高い位置や、複数箇所で略同等のレベルで受光できる位置等にフォトディテクタ４を配置することができる。従って、レーザダイオード３から出射された光を、フォトディテクタ４で効率良く受光できる。
【００３９】
なお、図１に示す例では、光導波路４Ａは、１方向からの光の入射に対して、４方向に所定の指向性を持つものとして説明したが、１方向からの光の入射に対して、複数方向に所定の指向性を持っていても良い。また、複数方向からの光の入射に対して、１つの方向またはそれぞれ異なる複数方向に所定の指向性を持っていても良い。
【００４０】
＜第１の導光部の形状＞
図２は、光導波路の第１の導光部の形状例を示す平面図であり、次に、図１で説明した光導波路２Ａの第１の導光部２０Ａの形状について説明する。
【００４１】
図２（ａ）に示す第１の導光部２０Ａ（１）は、断面形状が円形の円柱状で、円柱の円周面に、ハーフミラーによるビームスプリッタ２２が形成される。
【００４２】
図２（ｂ）に示す第１の導光部２０Ａ（２）及び図２（ｃ）に示す第１の導光部２０Ａ（３）は、断面形状が正ｎ角形の正多角柱状である。図２（ｂ）の第１の導光部２０Ａ（２）は、ｎが奇数の正多角柱状、図２（ｃ）の第１の導光部２０Ａ（３）は、ｎが偶数の正多角柱状で、それぞれ正多角柱の各面に、ハーフミラーによるビームスプリッタ２２が形成される。なお、多角柱の面数としては、３面以上であるが５面以上が望ましい。
【００４３】
図２（ｄ）に示す第１の導光部２０Ａ（４）及び図２（ｅ）に示す第１の導光部２０Ａ（５）は、例えばガラス材料の三角柱２００を組み合わせて正多角柱状としたものであり、図２（ｄ）の第１の導光部２０Ａ（４）は、ｎが奇数の正多角柱状、図２（ｅ）の第１の導光部２０Ａ（５）は、ｎが偶数の正多角柱状である。
【００４４】
図２（ｄ）の第１の導光部２０Ａ（４）及び図２（ｅ）の第１の導光部２０Ａ（５）は、正多角柱の中心Ｏと正多角柱の頂点Ｂ０を結んだ対角線上で各三角柱２００が接合され、三角柱２００の接合面２０１となる側面外壁に、ハーフミラーによるビームスプリッタ２２が形成される。
【００４５】
＜第１の導光部に対する光の入射方向＞
図３は、光導波路の第１の導光部の形状と光の入射方向の関係を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、円柱形状の第１の導光部２０Ａ（１）では、例えば、第１の導光部２０Ａの径（直径）Ｄ１と略同じスポット径ｄ１の平行光Ｃが、第１の導光部２０Ａ（１）の中心Ｏに向かって入射される。
【００４６】
図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）に示すように、断面形状が正ｎ角形で、ｎが奇数の正多角柱状の第１の導光部２０Ａ（２）では、図３（ｂ）の場合は、正多角柱の最も長い頂点間の径（幅）Ｄ２と略同じスポット径ｄ２の平行光Ｃが、第１の導光部２０Ａ（２）の正多角柱の頂点Ｂ１から中心Ｏに向かって入射される。
【００４７】
また、図３（ｃ）の場合は、正多角柱の最も長い頂点間の径（幅）Ｄ２と略同じスポット径ｄ２の平行光Ｃが、第１の導光部２０Ａ（２）の正多角柱の面Ｂ２から略垂直に中心Ｏに向かって入射される。更に、図３（ｄ）の場合は、正多角柱の頂点Ｂ１と対向する面Ｂ２との間の径（幅）Ｄ３と略同じスポット径ｄ３の平行光Ｃが、第１の導光部２０Ａ（２）の正多角柱の面Ｂ２と略平行に中心Ｏに向かって入射される。
【００４８】
図３（ｅ），図３（ｆ）に示すように、断面形状が正ｎ角形で、ｎが偶数の正多角柱状の第１の導光部２０Ａ（３）では、図３（ｅ）の場合は、正多角柱の対向する頂点Ｂ３間の径（幅）Ｄ４と略同じスポット径ｄ４の平行光Ｃが、第１の導光部２０Ａ（３）の正多角柱の頂点Ｂ３から中心Ｏに向かって入射される。また、図３（ｆ）の場合は、正多角柱の対向する面Ｂ４間の径（幅）Ｄ５と略同じスポット径ｄ５の平行光Ｃが、第１の導光部２０Ａの正多角柱の面Ｂ４から中心Ｏに向かって入射される。
【００４９】
＜第１の導光部の径と入射される光のスポット径の関係＞
図４は、光導波路の第１の導光部に入射される光のスポット径を調整する機構の一例を示す構成図で、次に、光導波路２Ａの第１の導光部２０Ａの径と、第１の導光部２０Ａに入射される光のスポット径との関係について説明する。なお、図４では、第１の導光部２０Ａが円柱状である構成を例に説明する。
【００５０】
図４（ａ），図４（ｂ）では、第１の導光部２０Ａの径（直径）Ｄ１と、第１の導光部２０Ａに入射される光のスポット径ｄ１を等しくしたものである。図４（ａ）では、レーザダイオード３から出射された光をレンズ１００でコリメートして、第１の導光部２０Ａの径Ｄ１と等しいスポット径の平行光Ｃ１を、第１の導光部２０Ａに入射させる。
【００５１】
図４（ｂ）では、レーザダイオード３から所定の放射角で出射され、第１の導光部２０Ａの径Ｄ１と等しいスポット径の光Ｃ２を、第１の導光部２０Ａに入射させる。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、第１の導光部２０Ａの中心を通る光軸ＯＧと、第１の導光部２０Ａに入射する光の光軸が一致する。
【００５２】
図４（ｃ），図４（ｄ），図４（ｅ）では、第１の導光部２０Ａの径Ｄ１より、第１の導光部２０Ａに入射される光のスポット径ｄ２を小さくしたものである。図４（ｃ）では、レーザダイオード３から出射された光をレンズ１００でコリメートして、第１の導光部２０Ａの径Ｄ１より小さいスポット径ｄ２の平行光Ｃ３を、第１の導光部２０Ａに入射させる。
【００５３】
図４（ｄ）では、レーザダイオード３から所定の放射角で出射され、第１の導光部２０Ａの径Ｄ１より小さいスポット径ｄ２の光Ｃ４を、第１の導光部２０Ａに入射させる。図４（ｅ）では、レーザダイオード３から所定の放射角で出射された光を、レンズ１０１ａ，１０１で集光して、第１の導光部２０Ａの径Ｄ１より小さいスポット径ｄ２の光Ｃ５を、第１の導光部２０Ａに入射させる。
【００５４】
図４（ｃ），図４（ｄ）及び図４（ｅ）では、第１の導光部２０Ａの中心を通る光軸ＯＧと、第１の導光部２０Ａに入射する光の光軸ＣＧをずらしてあり、例えば、第１の導光部２０Ａの中心より一方の側に偏らせて光を入射している。なお、光をコリメートするレンズ１００を使用する場合、図示しないが、レンズ１００を通りコリメートした光を、光軸ＯＧ上の任意の点を通過させた後に、第１の導光部２０Ａに到達するようにしても良い。
【００５５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１の導光部２０Ａの径と、第１の導光部２０Ａに入射される光のスポット径を等しくし、かつ、第１の導光部２０Ａの中心を通る光軸と、第１の導光部２０Ａに入射する光の光軸を一致させると、光導波路２Ａから出射される光の円周方向における指向性が円対称となる。
【００５６】
図１に示す例では、光導波路２Ａに対して角度θ0にレーザダイオード３が配置され、角度θ1，θ2，θ3，θ4に所定の指向性を持つとすると、角度θ0に対して、角度θ1とθ3は等しく、角度θ2とθ4は等しくなる。
【００５７】
これに対して、図４（ｃ），図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すように、第１の導光部２０Ａの径より、第１の導光部２０Ａに入射される光のスポット径を小さくし、かつ、第１の導光部２０Ａの中心を通る光軸と、第１の導光部２０Ａに入射する光の光軸をずらすと、光導波路２Ａから出射される光の円周方向における指向性が非対称となる。
【００５８】
＜光導波路における指向性の演算方法＞
光導波路２Ａにおける光の指向性は、第１の導光部２０Ａに入射して外周面のビームスプリッタ２２で反射した光の光路、及びビームスプリッタ２２を透過して屈折した光の光路を演算することで求められる。
【００５９】
光導波路２Ａにおける光路演算で必要なパラメータは、以下の通りである。なお、光路演算の説明では、点平行光源が各面の中点に入射した場合について説明する。
［前提条件］
（１）第１の導光部２０Ａの材質に対する屈折率：Ｎｃ
（２）第２の導光部２０Ｂの材質に対する屈折率：Ｎａ
（３）光源であるレーザダイオード３の波長：λ（ｎｍ）
（４）第１の導光部２０Ａの外周面のビームスプリッタ２２の反射率：Ｒｅｆ
（５）第１の導光部２０Ａの形状：半径ｒの円に内接する正ｎ角形（ｎ＝∞→３）
【００６０】
［半径ｒの円］
図５は、円柱状の第１の導光部に入射した光の光路の一例を示す説明図で、第１の導光部２０Ａの形状が、ｎ＝∞の正ｎ角形、すなわち、半径ｒの円柱である場合について説明する。なお、半径ｒの円は、以下の（１）式で表される。
ｘ2＋ｙ2＝ｒ2・・・（１）
【００６１】
第１の導光部２０Ａに外部から入射したある光（光線）の入射角度をθ0、第１の導光部２０Ａの外周面のビームスプリッタ２２で反射した光の反射角度をＲθ1とする。また、ビームスプリッタ２２を透過した光の第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂとの屈折率差に応じた屈折角度をＮθ1とする。
【００６２】
第１の導光部２０Ａの内部を伝搬される光の第１の導光部２０Ａの外周面に対する入射角度をθ1、第１の導光部２０Ａの内部で反射した光の反射角度をＲθ2とする。また、第１の導光部２０Ａの外周面を透過した光の第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂとの屈折率差に応じた屈折角度をＮθ2とする。
【００６３】
入射角度と反射角度の関係は、以下の（２）式で表される。
【００６４】
【数１】
2009237528.tif 000003
【００６５】
入射角度と屈折角度の関係は、以下の（３）式で表される。
【００６６】
【数２】
2009237528.tif 000004
【００６７】
入射光量Ｐに対する反射光量Ｒと屈折光量Ｎは、以下の（４）式で表される。
【００６８】
【数３】
2009237528.tif 000005
【００６９】
以上のことから、第１の導光部２０Ａの内部でＲｅｆ_ｃｎｔ回反射した後に屈折して、第１の導光部２０Ａから出射される光量は、透過率ＴRef_cntの減衰を生じる。従って、第１の導光部２０Ａの円周方向において出射される光の角度とレベルが求められ、第２の導光部２０Ｂが空気層であることから、光導波路２Ａの円周方向における指向性を求めることができる。
【００７０】
［半径ｒの円に内接する正ｎ角形］
図６は、正ｎ角形の第１の導光部に入射した光の光路の一例を示す説明図である。第１の導光部２０Ａが正ｎ角形の多角柱である場合は、以下の（５）式の交点を０〜ｎまで順に結んだ正ｎ角形において、各辺の頂点の境界条件を考慮すれば、円の場合と等価に処理することができる。
ｙ＝ｒ＊Ｓｉｎ（ｘ／２π），ｘ＝１／ｎ・・・（５）
【００７１】
図７は、指向性を演算する光導波路の概要を示す構成図で、次に、光導波路２Ａにおける指向性の演算方法の詳細について説明する。
【００７２】
光導波路２Ａにおける指向性の演算は、レーザダイオード３から第１の導光部２０Ａに入射される光をＭ×Ｎ分割して、それぞれにアドレスをつける。そして、各アドレスの光について光路を演算し、光導波路２Ａを円周方向にｎ分割した受光領域で、第２の導光部２０Ｂの外周から外に出て行く光の位置、ベクトル（方向）及びレベルを求める。また、第１の導光部２０Ａから外に出られない光の位置、ベクトル（方向）及びレベルを求める。
【００７３】
なお、本例では、レーザダイオード３から平行光が第１の導光部２０Ａに入射されるとする。また、第１の導光部２０Ａを構成する導光素材Ａはガラス（ＢＫ７）、第２の導光部２０Ｂを構成する導光素材Ｂは空気とする。
【００７４】
図８は、光導波路における指向性の演算方法の一例を示すフローチャートで、まず、光導波路２Ａにおける指向性の演算方法の全体の流れについて説明する。
【００７５】
Ｓｔａｔｅ０：設定されている初期値をリセットする。
Ｓｔａｔｅ１：レーザダイオード３の特性、光導波路２Ａの特性等の初期値を設定する。
Ｓｔａｔｅ２：光導波路２Ａに入射される光と第１の導光部２０Ａ及び第２の導光部２０Ｂとの交点を演算する。
Ｓｔａｔｅ３：Ｓｔａｔｅ２で求めた各交点での反射と屈折のベクトルを演算する。
Ｓｔａｔｅ４：Ｓｔａｔｅ３で求めた反射と屈折で光がどれだけ減衰するか演算する。
Ｓｔａｔｅ５：Ｓｔａｔｅ２からＳｔａｔｅ４までの演算を光線数分繰り返す。
Ｓｔａｔｅ６：Ｓｔａｔｅ２からＳｔａｔｅ５までの演算で得られたデータの配列を並び替える。
Ｓｔａｔｅ７：出力結果を生成する。
【００７６】
図９は、初期値を設定する処理の一例を示すフローチャートで、次に、図８のＳｔａｔｅ１の処理について説明する。
【００７７】
Ｓｔａｔｅ１０では、レーザダイオード３の特性が設定される。図１０は、Ｓｔａｔｅ１０で設定されるレーザダイオードの特性に関する設定値例である。
【００７８】
Ｓｔａｔｅ１０では、例えば図１０に示すように、入力光源分割数ld_noと、レーザ出力ld_powerと、光源のスペクトラムsp_typeと、光源の波長sp_noが設定される。なお、図１０で設定されている各数値は一例である。
【００７９】
入力光源分割数ld_noでは、レーザダイオード３から出射される光にアドレスを付与するための分割数が設定され、演算結果の精度に応じて分割数が決められる。レーザ出力ld_powerは、レーザダイオード３の出力が設定される。
【００８０】
光源のスペクトラムsp_typeは、レーザダイオード３で使用される光源のスペクトル線が設定される。光源の波長sp_noは、レーザダイオード３で使用される光源の波長が設定される。図１１は、レーザダイオードで使用される光源の波長を記憶したテーブル例である。図１１に示すテーブル０１は、光源の種類、スペクトル線、スペクトル線の種類を示す記号、波長が配列されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）である。光源の波長sp_noは、光源のスペクトル線sp_typeで図１１に示すテーブル０１を参照して設定される。
【００８１】
図９のＳｔａｔｅ１１では、第１の導光部２０Ａを構成する導光素材Ａの特性が設定される。図１２は、Ｓｔａｔｅ１１で設定される第１の導光部の特性に関する設定値例である。
【００８２】
Ｓｔａｔｅ１１では、例えば図１２に示すように、第１の導光部２０Ａの直径mt_a_rと、第１の導光部２０Ａの厚さmt_a_tと、第１の導光部２０Ａの中心座標mt_a_pが設定される。
【００８３】
また、第１の導光部２０Ａを構成する素材名mt_aと、第１の導光部２０Ａを構成する素材の屈折率mt_a_refractionが設定される。
【００８４】
更に、第１の導光部２０Ａに設けられた反射部材の素材名mt_a_zと、反射率mt_a_z_LUTが設定される。なお、図１２で設定されている各数値は一例である。Ｓｔａｔｅ１１で設定されるパラメータは、第１の導光部２０Ａの外形を表現できる式を設定できるパラメータであることが必要で、第１の導光部２０Ａの形状、原点位置、素材を設定するパラメータが設定され、第１の導光部２０Ａの形状によってパラメータは変化する。
【００８５】
図１３は、導光素材と屈折率の関係を記憶したテーブル例である。図１３（ａ）に示すテーブル０２は、所定の素材、本例ではＢＫ７の各波長（光源）に対する屈折率が配列されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）である。第１の導光部２０Ａを構成する素材の屈折率mt_a_refractionは、第１の導光部２０Ａを構成する素材名mt_aで図１３（ａ）に示すテーブル０２を参照して設定される。
【００８６】
図１４は、反射素材と反射率の関係を記憶したテーブル例である。図１４（ａ）に示すテーブル０４は、所定の素材、本例ではアルミ蒸着コーティングの各波長に対する反射率が、垂直入射の場合と、４５°入射でＳ面とＰ面の場合で配列されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）である。第１の導光部２０Ａに設けられた反射素材の反射率mt_a_z_LUTは、第１の導光部２０Ａに設けられた反射部材の素材名mt_a_zで図１４（ａ）に示すテーブル０４を参照して設定される。
【００８７】
なお、図１４（ｂ）に示すテーブル０５は、エンハンスドアルミコーティングの各波長に対する反射率が配列されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）であり、第１の導光部２０Ａに設けられた反射部材の素材名mt_a_zが本例ではAL_023の場合は、第１の導光部２０Ａに設けられた反射素材の反射率mt_a_z_LUTは、図１４（ｂ）に示すテーブル０５を参照して設定される。
【００８８】
図９のＳｔａｔｅ１２では、第２の導光部２０Ｂを構成する導光素材Ｂの特性が設定される。図１５は、Ｓｔａｔｅ１２で設定される第２の導光部の特性に関する設定値例である。
【００８９】
Ｓｔａｔｅ１２では、例えば図１５に示すように、第２の導光部２０Ｂの直径mt_b_rと、第２の導光部２０Ｂの厚さmt_b_tと、第２の導光部２０Ｂの中心座標mt_b_pが設定される。
【００９０】
また、第２の導光部２０Ｂを構成する素材名mt_bと、第２の導光部２０Ｂを構成する素材の屈折率mt_b_refractionが設定される。
【００９１】
更に、第２の導光部２０Ｂに設けられた反射部材の素材名mt_b_zと、反射率mt_b_z_LUTが設定される。なお、図１５で設定されている各数値は一例である。Ｓｔａｔｅ１２で設定されるパラメータは、第２の導光部２０Ｂの外形を表現できる式を設定できるパラメータであることが必要で、第２の導光部２０Ｂの形状、原点位置、素材を設定するパラメータが設定され、第２の導光部２０Ｂの形状によってパラメータは変化する。
【００９２】
図１３（ｂ）に示すテーブル０３は、本例では空気の各波長（光源）に対する屈折率が配列されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）であり、第２の導光部２０Ｂを構成する素材の屈折率mt_b_refractionは、第２の導光部２０Ｂを構成する素材名mt_bで図１３（ｂ）に示すテーブル０３を参照して設定される。
【００９３】
また、第２の導光部２０Ｂに設けられた反射素材の反射率mt_b_z_LUTは、第２の導光部２０Ｂに設けられた反射部材の素材名mt_b_zで例えば図１４（ａ）に示すテーブル０４を参照して設定される。
【００９４】
図９のＳｔａｔｅ１３では、演算量を減らして演算コストを落とすための閾値が設定される。図１６は、Ｓｔａｔｅ１３で設定される演算コストを落とすための閾値の設定値例である。
【００９５】
Ｓｔａｔｅ１３では、例えば図１６に示すように、入力光源の分割数ld_noの上限設定値ray_cnt_endと、最大の反射・屈折数cross_cnt_endと、第２の導光部２０Ｂの最外周の到達ポイントの分解能circle_cnt_endと、Ｐ波−Ｓ波のフレネル演算を行うか否かの設定Fresnel_onが設定される。
【００９６】
図９のＳｔａｔｅ１４では、入力光源の配列情報が作成される。図１７は、Ｓｔａｔｅ１４で作成される入力光源の配列情報例である。
【００９７】
Ｓｔａｔｅ１４では、Ｓｔａｔｅ１０で設定された入力光源分割数ld_noに応じて、入力光源の位置情報（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と、入力光源の単位ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）と、入力光源１つあたりのレベル（ｌｅｖｅｌ）が演算されて、図１７に示す配列情報が作成される。本例では、ｘ方向の単位ベクトルｉ＝−１であり、レーザダイオード３から垂直に入射する光を扱うものとする。
【００９８】
入力光源のレベルは、例えば、Ｓｔａｔｅ１０で設定された入力光源分割数ld_noとレーザ出力ld_powerから、以下の（６）式で求められる。ここで、（６）式で、入力光源分割数ld_noに１を加算したのは、中心の光の光路を求めるためである。なお、図示しないが照射対象表からレベルとベクトルを設定しても良い。
Level=ld_power/(ld_no+1)・・・（６）
【００９９】
さて、入力光源が、図３（ａ）に示すように、第１の導光部２０Ａの径と同じスポット径である場合は、対称性を考慮して、図１７に示す配列情報で、−１〜−５０までの入力光源に関しては配列情報を作成しなくても良い。
【０１００】
すなわち、図７に示す平面ＸＹＺに対して、レーザダイオード３から垂直に光が入射する場合で、レーザダイオード３の出力の分布に対称性がある場合は、鏡像の部分の配列情報は作成しない。
【０１０１】
図１８は、鏡面対称のＬＤ出力分布例、図１９は回転対称のＬＤ出力分布例である。図１８に示すような鏡面対称で、ＸＹ平面またはＹＺ平面に対称な１平面のレーザの場合は、演算工数は５０％になる。また、光が拡散または集光するような場合、図１８（ｂ）に示すように、網掛けで表示した部分と白抜きで表示した部分が同じになるので、ＸＹ平面及びＹＺ平面に対称な２平面のレーザの場合は、演算工数は２５％になる。
【０１０２】
一方、図１９（ａ）に示すような回転対称で、Ｘ軸に対称な１軸のレーザの場合も、対称性を利用して演算工数を減らすことができる。一方、図１９（ｂ）に示すような回転対称の場合、密度によるＬＤ出力が中心に行く程密になり外に行く程粗になるので、対象性は無い。非対称の場合は、演算工数は１００％である。
【０１０３】
図９のＳｔａｔｅ１５では、１つの入力光源が第２の導光部２０Ｂの外周に到達するまでに反射屈折を繰り返した時の経路分割数（アドレス）が生成される。図２０は、反射した光及び屈折した光に付与されるアドレスの生成例である。
【０１０４】
図５に示すように、第１の導光部２０Ａに外部から入射したある光の一部は、第１の導光部２０Ａの外周のビームスプリッタ２２で反射して、第２の導光部２０Ｂの外周に到達する。第１の導光部２０Ａに外部から入射したある光の一部は、ビームスプリッタ２２で屈折して、第１の導光部２０Ａに入る。
【０１０５】
第１の導光部２０Ａに入った光の一部は、第１の導光部２０Ａの外周で屈折して外に出て行き、第２の導光部２０Ｂの外周に到達する。第１の導光部２０Ａに入った光の一部は、第１の導光部２０Ａの外周面で反射して、第１の導光部２０Ａ内に戻る。
【０１０６】
以下同様に、反射または屈折を繰り返すことで、図２０（ａ）に破線で囲んだ第１の導光部２０Ａから外に出られない光と、二点差線で囲んだ第２の導光部２０Ｂから外に出られる光が存在することになる。
【０１０７】
これにより、第１の導光部２０Ａに外部から入射したあるアドレスの光に対して、反射及び屈折で生じる光に対してそれぞれアドレスを付与して行き、図２０（ｂ）に示すように、例えば７ビットの情報からなるクロスカウントアドレスcross_cnt_adを持つデータ（Cross_data）が生成される。
【０１０８】
図２０のCross_dataでは、cross_cnt_adの１ビット目で、第２の導光部２０Ｂから第１の導光部２０Ａに光が入るか、第１の導光部２０Ａから第２の導光部２０Ｂに光が入るか示され、cross_cnt_adの０ビット目で、反射屈折が示される。
【０１０９】
図２０のCross_dataでは、第２の導光部２０Ｂから第１の導光部２０Ａに光が入るか否かを示すデータB→A_onが追加されている。この値は、cross_cnt_adの１ビット目と同じ情報であるので、省略しても良い（B→A_on= cross_cnt_ad[1]）。
【０１１０】
図２１は、光導波路に入射される光と第１の導光部及び第２の導光部との交点を演算する処理の一例を示すフローチャートで、次に、図８のＳｔａｔｅ２の処理について説明する。
【０１１１】
Ｓｔａｔｅ２０では、各入力光源と第１の導光部２０Ａ及び第２の導光部２０Ｂとの交点が求められる。第１の導光部２０Ａの形状は、Ｓｔａｔｅ１１で設定された第１の導光部２０Ａの直径mt_a_rと厚さmt_a_tを利用して、以下の（７）式で表され、第２の導光部２０Ｂの形状は、Ｓｔａｔｅ１２で設定された第２の導光部２０Ｂの直径mt_b_rと厚さmt_b_tを利用して、以下の（８）式で表され、選択された入力光源は、図２０（ｂ）に示すCross_dataのアドレスに対応した図１７の配列情報を利用して、以下の（９）式で表される。
【０１１２】
【数４】
2009237528.tif 000006
【０１１３】
これにより、（７）式と（９）式から入力光源と第１の導光部２０Ａとの交点が求められ、（８）式と（９）式から入力光源と第２の導光部２０Ｂとの交点が求められる。
【０１１４】
図２１のＳｔａｔｅ２１では、Ｓｔａｔｅ２０と同様の手順で各入力光源と第１の導光部２０Ａ及び第２の導光部２０Ｂとの交点の絶対値が求められ、交点の位置関係が求められる。
【０１１５】
図２１のＳｔａｔｅ２２では、Ｓｔａｔｅ２１で求められた各交点の絶対値から重解を検索する。図２２は、重解が存在する条件例であり、（７）式と（９）式から入力光源と第１の導光部２０Ａの交点を求めると、図２２に示す解１と解２が存在する。
【０１１６】
Ｓｔａｔｅ２２では、重解を含めて各交点の絶対値のデータを整理し、解１、すなわち、第１の導光部２０Ａに外部から入る光と第１の導光部２０Ａとの交点を求める。
【０１１７】
図２１のＳｔａｔｅ２３では、Ｓｔａｔｅ２２で求められた重解を除いた各交点の絶対値から、各入力光源が第１の導光部２０Ａ及び第２の導光部２０Ｂと何処で交差しているか求められる。
【０１１８】
Ｓｔａｔｅ２３では、各交点の絶対値が以下の（１０）式の条件を満たす場合は、入力光源が第１の導光部２０Ａの側面と交差していると判断して、Ｓｔａｔｅ２４でcross_type=1として設定値が保持される。また、各交点の絶対値が以下の（１１）式の条件を満たす場合は、入力光源が第１の導光部２０Ａの底面と交差していると判断して、Ｓｔａｔｅ２４でcross_type=2として設定値が保持される。
【０１１９】
更に、各交点の絶対値が以下の（１２）式の条件を満たす場合は、入力光源が第２の導光部２０Ｂの側面と交差していると判断して、Ｓｔａｔｅ２４でcross_type=3として設定値が保持される。また、各交点の絶対値が以下の（１３）式の条件を満たす場合は、入力光源が第２の導光部２０Ｂの底面と交差していると判断して、Ｓｔａｔｅ２４でcross_type=4として設定値が保持される。
【０１２０】
【数５】
2009237528.tif 000007
【０１２１】
図２３は、光導波路に入射される光と第１の導光部及び第２の導光部との交点の演算結果例を示す。上述したＳｔａｔｅ２０〜Ｓｔａｔｅ２４の処理では、図２３に示すCross_dataの一点鎖線で囲んだ値が入力となり、実線で囲んだ範囲が出力となる。
【０１２２】
図２４は、Ｓｔａｔｅ２で求めた各交点での反射と屈折のベクトルを演算する処理の一例を示すフローチャートで、次に、図８のＳｔａｔｅ３の処理について説明する。
【０１２３】
Ｓｔａｔｅ３０では、各入力光源が第１の導光部２０Ａ及び第２の導光部２０Ｂと何処で交差しているか参照される。入力光源が第１の導光部２０Ａの側面と交差しているcross_type=1の場合は、Ｓｔａｔｅ３１の処理が行われ、入力光源が第１の導光部２０Ａの底面または第２の導光部２０Ｂの底面と交差しているcross_type=2,4の場合は、Ｓｔａｔｅ３３の処理が行われ、入力光源が第２の導光部２０Ｂの側面と交差しているcross_type=3の場合は、Ｓｔａｔｅ３４の処理が行われる。
【０１２４】
入力光源が第１の導光部２０Ａの側面と交差している場合に実行される図２４のＳｔａｔｅ３１では、以下の（１４）式で反射屈折の角度が演算される。
【０１２５】
【数６】
2009237528.tif 000008
【０１２６】
なお、円偏光では、グースウヘンシェルシフト及びアンベールシフトを考慮する必要があるが、ｎｍ単位のシフト量なので、本例では考慮しない。
【０１２７】
図２５は、反射屈折角度の演算結果例を示す。上述したＳｔａｔｅ３１の処理では、図２５に示すCross_dataの一点鎖線で囲んだ値が入力となり、実線で囲んだ範囲が出力となる。
【０１２８】
図２４のＳｔａｔｅ３２では、フレネルによる反射屈折比率がＸＹ平面とＹＺ平面で演算される。ここで、以下の演算は、本例では、図１６のＳｔａｔｅ１３で、Fresnel_on=1の場合に実行される。
【０１２９】
図２６は、入射光と反射光及び屈折光の関係を示す説明図である。ｓ波（ＴＥ波、Ｈ波、水平偏波、直交偏波）の振幅反射率ｒｐは、以下の（１５）式で求められ、振幅透過率ｔｐは、以下の（１６）式で求められる。また、ｐ波（ＴＭ波、Ｅ波、垂直偏波、平行偏波）の振幅反射率ｒｓは、以下の（１７）式で求められ、振幅透過率ｔｓは、以下の（１８）式で求められる。
【０１３０】
【数７】
2009237528.tif 000009
【０１３１】
そして、ｓ波の振幅反射率ｒｐの絶対値Ｒｐは、以下の（１９）式で求められ、ｓ波の振幅透過率ｔｐの絶対値Ｔｐは、以下の（２０）式で求められる。また、ｐ波の振幅反射率ｒｓの絶対値Ｒｓは、以下の（２１）式で求められ、ｐ波の振幅透過率ｔｓの絶対値Ｔｓは、以下の（２２）式で求められる。
【０１３２】
【数８】
2009237528.tif 000010
【０１３３】
なお、Ｒｐ＋Ｔｐ＝１、Ｒｓ＋Ｔｓ＝１が成立するので、どちらか一方を取得するようにしても良い。
【０１３４】
図２７は、反射屈折比率の演算結果例を示す。上述したＳｔａｔｅ３２の処理では、図２７に示すCross_dataの一点鎖線で囲んだ値が入力となり、実線で囲んだ範囲が出力となる。
【０１３５】
なお、図１６のＳｔａｔｅ１３で、Fresnel_on=0の場合は、例えば、以下の（２３）式に示すSchlickの演算式が実行される。但し、精度が悪いので、フレネルによる演算が好ましい。
【０１３６】
【数９】
2009237528.tif 000011
【０１３７】
入力光源が第１の導光部２０Ａの底面または第２の導光部２０Ｂの底面と交差している場合に実行される図２４のＳｔａｔｅ３３では、Ｚ平面反射の演算が行われる。
【０１３８】
Ｓｔａｔｅ３３では、演算式はＳｔａｔｅ３１で説明したスネルの（１４）式が使用され、入力光源の単位ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）を入力とし、Ｓｔａｔｅ１０で設定された光源の波長sp_noと、入力光源が第１の導光部２０Ａの底面と交差している場合は、Ｓｔａｔｅ１１で設定された第１の導光部２０Ａに設けられた反射部材の反射率mt_a_z_LUTを参照して演算が行われる。また、入力光源が第２の導光部２０Ｂの底面と交差している場合は、Ｓｔａｔｅ１２で設定された第２の導光部２０Ｂに設けられた反射部材の反射率mt_b_z_LUTを参照して演算が行われ、反射ベクトルが求められて、反射部材２３での反射回数（レベル反射損失回数と称す）がカウントされる。
【０１３９】
図２８は、Ｚ平面反射の演算結果例を示す。上述したＳｔａｔｅ３３では、図２８（ａ）に示すCross_dataの一点鎖線で囲んだ値が入力となり、図２８（ｂ）に示すデータ（Z_Cross_dataと称す）が生成されて、実線で囲んだ範囲が出力となる。
【０１４０】
Z_Cross_dataは、アドレスと反射ベクトルとレベル反射損失回数を保持する。そしてアドレスが変化した場合は行を追加して行き、アドレスが変化しない場合はデータを上書きして行く。Z_Cross_dataでは、光のレベルではなく、レベル反射損失回数の値を保持する。これは、反射回数が判れば、反射回数に損失を乗じた値から、反射で損失したレベルが求められるためである。
【０１４１】
図２４のＳｔａｔｅ３４では、演算が終了したか否かに応じて処理を決定する信号（fix_vection_cal）が生成される。
【０１４２】
入力光源が第１の導光部２０Ａの底面または第２の導光部２０Ｂの底面と交差しているcross_type=2,4の場合には、演算が終了していないとしてfix_vection_calが生成され、Ｓｔａｔｅ２の処理に戻される。また、入力光源が第１の導光部２０Ａの側面と交差しているcross_type=1の場合と、入力光源が第２の導光部２０Ｂの側面と交差しているcross_type=3の場合は、演算が終了したとしてＳｔａｔｅ４の処理が行われる。
【０１４３】
図２９は、Ｓｔａｔｅ３で求めた反射と屈折で光がどれだけ減衰するか演算する処理の一例を示すフローチャートで、次に、図８のＳｔａｔｅ４の処理について説明する。
【０１４４】
Ｓｔａｔｅ４０では、各入力光源が第１の導光部２０Ａ及び第２の導光部２０Ｂと何処で交差しているか参照される。
【０１４５】
図２８（ｂ）に示すZ_Cross_dataで、入力光源が第１の導光部２０Ａの底面または第２の導光部２０Ｂの底面と交差していることで、Ｓｔａｔｅ３の処理でレベル反射損失回数が保持されてz_cross_data,level>0となっているcross_type=2,4の場合は、Ｓｔａｔｅ４１の処理が行われる。
【０１４６】
また、入力光源が第１の導光部２０Ａの側面または第２の導光部２０Ｂの側面と交差していることで、z_cross_data,level=0となっているcross_type=1,3の場合は、Ｓｔａｔｅ４２の処理が行われる。
【０１４７】
図２９のＳｔａｔｅ４１では、Ｚ方向で反射によって減衰した光のレベルz_levelが、以下の（２４）式で求められる。
【０１４８】
【数１０】
2009237528.tif 000012
【０１４９】
（２５）式におけるz_levelは、反射率mt_z_LUTを、図２８（ｂ）に示すZ_Cross_dataのレベル反射損失回数z_cross_data,levelで累乗した値を、図２８（ａ）に示すCross_dataで選択された入力光源のレベルcross_data,levelに乗じた値であり、反射回数に応じて減衰量が乗算される。
【０１５０】
ｚ方向での反射は反射部材２３で起こるので、反射率mt_z_LUTは、入力光源が第１の導光部２０Ａの底面と交差しているcross_type=2の場合は、Ｓｔａｔｅ１１で設定された第１の導光部２０Ａにおける反射部材の反射率mt_a_z_LUTが参照されて演算が行われる。また、それ以外、本例では、入力光源が第２の導光部２０Ｂの底面と交差しているcross_type=4の場合は、Ｓｔａｔｅ１２で設定された第２の導光部２０Ｂにおける反射部材の反射率mt_b_z_LUTが参照されて演算が行われる。
【０１５１】
図２９のＳｔａｔｅ４２では、ＸＹ平面での反射による減衰率mt_reflectionが、Ｓｔａｔｅ３２で求めたｓ波とｐ波の反射率（絶対値）Ｒｐ，Ｒｓから、以下の（２５）式で求められ、ＸＹ平面で反射によって減衰した光のレベルreflect_levelが、以下の（２６）式で求められる。また、ＸＹ平面での屈折による減衰率mt_refractionが、Ｓｔａｔｅ３２で求めたｓ波とｐ波の透過率（絶対値）Ｔｐ，Ｔｓから、以下の（２７）式で求められ、ＸＹ平面で屈折によって減衰した光のレベルrefract_levelが、以下の（２８）式で求められる。
【０１５２】
【数１１】
2009237528.tif 000013
【０１５３】
（２６）式におけるreflect_levelは、Cross_dataで選択された入力光源のレベルcross_data,levelに、減衰率mt_reflectionを乗じた値であり、（２８）式におけるrefract_levelは、Cross_dataで選択された入力光源のレベルcross_data,levelに、減衰率mt_refractionを乗じた値である。
【０１５４】
図３０は、ＸＹ平面での反射・屈折によるレベルの演算結果例を示す。上述したＳｔａｔｅ４２では、図３０に示すCross_dataの一点鎖線で囲んだ値が入力となり、実線で囲んだ範囲が出力となる。
【０１５５】
図２９のＳｔａｔｅ４３では、演算が終了したか否かに応じて処理を決定する信号（fix_level_cal）が生成される。
【０１５６】
入力光源が第２の導光部２０Ｂの側面と交差しており、第２の導光部２０Ｂから外に出られるcross_type=3の場合は、演算が終了したとしてＳｔａｔｅ５の処理が行われる。それ以外、本例では、入力光源が第１の導光部２０Ａの側面と交差しているcross_type=1の場合と、入力光源が第１の導光部２０Ａの底面または第２の導光部２０Ｂの底面と交差しているcross_type=2,4の場合には、演算が終了していないとしてfix_level_calが生成され、Ｓｔａｔｅ３の処理に戻される。
【０１５７】
Ｓｔａｔｅ５では、上述したＳｔａｔｅ２からＳｔａｔｅ４までの演算が、Ｓｔａｔｅ１０で設定された入力光源分割光線数分繰り返される。
【０１５８】
Ｓｔａｔｅ６では、上述したＳｔａｔｅ２からＳｔａｔｅ５までの演算で得られたCross_dataとZ_Cross_dataがソートされる。
【０１５９】
Ｓｔａｔｅ６では、ＬＤ出力分布の対称性に基づいてCross_dataの配列が戻される。また、各交点の座標Cross_addressに基づいてCross_dataがソートされ、第２の導光部２０Ｂの外周上のアドレスに直される。これは、第２の導光部２０Ｂの円周方向のあるアドレスにいくつ光が来ているか、そのレベルはどの位かを検索するためである。さらに、Ｚ方向での交点の座標Z_Cross_addressに基づいてZ_Cross_dataがソートされ、第２の導光部２０Ｂから外に出る光と外に出ない光が分別される。
【０１６０】
Ｓｔａｔｅ７では、上述したＳｔａｔｅ２からＳｔａｔｅ６までの演算で得られた出力結果が生成される。
【０１６１】
上述したＳｔａｔｅ２からＳｔａｔｅ６までの演算で得られたCross_dataで、cross_cnt_ad[1]=0でかつcross_cnt_ad[0]=1のアドレスcross_cnt_adを抽出することで、第２の導光部２０Ｂから外に出て行く光の出力分布レベルとして、Cross_cnt_data,x1,y1,z1は、第２の導光部２０Ｂの円周方向０〜２πの間で、第２の導光部２０Ｂから外に出て行く光の位置（ｘ，ｙ，ｚ）である。また、Cross_cnt_data,i,j,kは、第２の導光部２０Ｂから外に出て行く光のベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）である。更に、Cross_cnt_data,levelは、第２の導光部２０Ｂから外に出て行く光のレベルである。
【０１６２】
また、上述したＳｔａｔｅ２からＳｔａｔｅ６までの演算で得られたCross_dataで、cross_cnt_endが最大でかつcross_cnt_ad[0]=0のアドレスcross_cnt_adを抽出することで、第１の導光部２０Ａから外に出られない光の損失分布レベルとして、Cross_cnt_data,x1,y1,z1は、第１の導光部２０Ａから外に出られない光の位置（ｘ，ｙ，ｚ）である。また、Cross_cnt_data,i,j,kは、第１の導光部２０Ａから外に出られない光のベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）である。更に、Cross_cnt_data,levelは、第１の導光部２０Ａから外に出られない光のレベルである。
【０１６３】
これにより、第２の導光部２０Ｂの円周方向０〜２πにおいて、各アドレスに光がいくつ来ているか、それぞれのレベル、及びベクトルが求められ、光導波路２Ａの円周方向における指向性が求められる。
【０１６４】
なお、図２９のＳｔａｔｅ４１では、Ｚ方向で反射によって減衰した光のレベルz_levelが、レベル反射損失回数を利用して求められる。これに対して、上述した（２４）式を以下の（２９）式に置き換えれば、z_cross_data,levelとして、反射により損失した光のレベルを得ることができる。ここで、Ｓｔａｔｅ４１での処理は、上述した（２４）式での演算か、（２９）式での演算のどちらかを選択して行えば良い。
【０１６５】
【数１２】
2009237528.tif 000014
【０１６６】
＜本実施の形態の光セレクタの変形例＞
上述した光セレクタ１Ａでは、光透過率の異なる第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂとの境界のビームスプリッタ２２での光の反射と、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂの透過率の差による屈折を主に利用して光導波路に指向性を持たせている。
【０１６７】
これに対して、第１の導光部２０Ａが円柱状である場合は、第１の導光部２０Ａと反射部材２３との境界に光を入射させることで、回折を利用して指向性を持たせることができる。また、第１の導光部２０Ａが正多角柱状である場合は、多角柱の頂点である角部に光を入射させることで、回折を利用して指向性を持たせることができる。
【０１６８】
なお、第１の導光部２０Ａの外周に形成されるビームスプリッタ２２の反射比率を周方向で静的に変えることで、反射と屈折で分岐された光路に到達する光量を、光導波路２Ａの円周方向で静的に変えることができる。
【０１６９】
また、光分岐部材としてビームスプリッタの他に、透過、反射、吸収等の光学特性が温度に依存して可逆的に変化できるサーモクロミック材料を備え、温度を調節することで、反射と屈折で分岐された光路に到達する光量を、光導波路２Ａの円周方向で静的に変えることができる。
【０１７０】
更に、光分岐部材としてビームスプリッタの他に、透過、反射、吸収等の光学特性が電気やガスに依存して可逆的に変化できるエレクトロクロミックミラー材や調光ミラー材料（マグネシウム・ニッケル合金薄膜）を備え、電気やガスの組成状態温度を調節することで、反射と屈折で分岐された光路に到達する光量を、光導波路２Ａの円周方向で静的に変えることができる。
【０１７１】
また、第１の導光部２０Ａが多角柱状である構成では、面毎に光学特性を変えて、反射と屈折で分岐された光路に到達する光量を、光導波路２Ａの円周方向で静的に変えることができる。
【０１７２】
＜本実施の形態の信号処理装置の構成例＞
図３１は、本実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図で、図３１（ａ）は、本実施の形態の信号処理装置の模式的な平面図、図３１（ｂ）は、本実施の形態の信号処理装置の模式的な側面図である。
【０１７３】
本実施の形態の信号処理装置１０Ａは、所定の機能を有した機能基板として、画像入力基板１１と画像出力基板１２とリモコン信号受信基板１３とズーム基板１４とＤＲＣボリウム基板１５が、光導波路構造体２１Ａによって任意の信号経路で接続される。
【０１７４】
光導波路構造体２１Ａは、図１〜図４で説明した光導波路２Ａを備え、複数枚の光導波路２Ａが、光を透過しない材質で構成された光遮蔽部材であるスペーサ２５を間に挟んで積層される。
【０１７５】
各層の光導波路２Ａでは、上述したように、外周の所定の位置から入射した光が、ビームスプリッタ２２での反射、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２０Ｂとの光透過率の差による屈折等により、光導波路２Ａの円周方向に所定の指向性を持って出射される。
【０１７６】
そして、各光導波路２Ａの積層方向には光が漏れず、それぞれの光導波路２Ａで独立して信号が伝送される。
【０１７７】
画像入力基板１１と画像出力基板１２とリモコン信号受信基板１３とズーム基板１４とＤＲＣボリウム基板１５は、光で信号が出力される光出力部３０と、光の信号が入力される光入力部４０を備える。
【０１７８】
光出力部３０は、各基板で同じ発振波長の例えばレーザダイオードを備える。光入力部４０は、レーザダイオードから出力される光の波長にあわせた受光感度を持つ例えばフォトディテクタを備える。
【０１７９】
光出力部３０と光入力部４０は、それぞれ移動機構５０が設けられて、光導波路２Ａの積層方向に沿って移動し、任意の光導波路２Ａに対して光が入射また出射可能な位置に配置され、機能基板間の信号経路が切り替えられる。
【０１８０】
移動機構５０は、例えば機能基板に取り付けられるレールと、光出力部３０及び光入力部４０に取り付けられ、レールに沿って回転するローラ及びローラの駆動機構等で構成される。
【０１８１】
光出力部３０と光入力部４０は、円柱状の光導波路構造体２１Ａの中心軸と平行に移動できるように移動機構５０に取り付けられ、光出力部３０と光入力部４０が独立して昇降して、所望の光導波路２Ａに対向する位置に配置可能である。
【０１８２】
画像入力基板１１は、外部から画像を取り込み、他の基板へ送信する機能を有する。画像出力基板１２は、画像処理信号を受信して、外部へ出力する機能を有する。
【０１８３】
リモコン信号受信基板１３は、各基板を識別するＩＤ、ズーム率、ＤＲＣパラメータ等のブロードバンド信号を他の基板へ出力する機能を有する。ズーム基板１４は、画像をズームする機能を有する。ＤＲＣボリウム基板１５は、画像を高画質化する機能を有する。
【０１８４】
信号処理装置１０Ａでは、各基板へ指示を出すために、リモコン信号受信基板１３から、画像入力基板１１、画像出力基板１２、ズーム基板１４及びＤＲＣボリウム基板１５へ信号を送信できる信号経路が必要である。
【０１８５】
また、外部より取り込んだ画像を処理するために、画像入力基板１１からズーム基板１４とＤＲＣボリウム基板１５へ信号を送信できる信号経路が必要である。更に、ズーム基板１４で処理された画像を出力またはＤＲＣボリウム基板１５で処理するために、ズーム基板１４からＤＲＣボリウム基板１５と画像出力基板１２へ信号を送信できる信号経路が必要である。また、ＤＲＣボリウム基板１５で処理された画像を出力するために、ＤＲＣボリウム基板１５から画像出力基板１２へ信号を送信できる信号経路が必要である。
【０１８６】
これら信号経路の切り替えを動的に行えるようにするため、本例では、４層の光導波路２Ａが積層される。
【０１８７】
図３２〜図３５は、各層の光導波路での信号経路例を示す説明図である。第１層の光導波路２Ａ（１）では、図３２に示すように、リモコン信号受信基板１３から、画像入力基板１１、画像出力基板１２、ズーム基板１４及びＤＲＣボリウム基板１５への信号経路が実現される。
【０１８８】
第２層の光導波路２Ａ（２）では、図３３に示すように、画像入力基板１１からズーム基板１４とＤＲＣボリウム基板１５への信号経路が実現される。第３層の光導波路２Ａ（３）では、図３４に示すように、ズーム基板１４からＤＲＣボリウム基板１５と画像出力基板１２への信号経路が実現される。第４層の光導波路２Ａ（４）では、図３５に示すように、ＤＲＣボリウム基板１５から画像出力基板１２への信号経路が実現される。
【０１８９】
さて、光導波路２Ａの円周方向に５枚の機能基板を配置し、上述した各信号経路で所定の指向性を持たせるためには、５枚の機能基板を円周方向に等間隔で配置し、ある角度に配置された機能基板から光が入射された場合に、他の機能基板が配置されている少なくも４方向に対して所定の指向性を持つような光導波路２Ａを用いれば良い。ここでの指向性とは、光導波路２Ａの円周方向において他の配置（角度）よりも出射される光のレベルが高い場合、または、複数個所で出射される光のレベルが同等になるような場合であるとする。
【０１９０】
このような指向性を持つ光導波路２Ａを４層積層することで、図３２〜図３５の全ての信号経路において、信号の出力側となる機能基板と信号の入力側となる機能基板との間で、所定の指向性を持つ角度に各機能基板を配置することができる。
【０１９１】
＜本実施の形態の信号処理装置の動作例＞
図３６は、信号処理装置の全体の動作を示すフローチャート、図３７〜図４０は、信号処理装置における信号経路の切り替え動作例を示す説明図であり、次に、信号処理装置１０Ａの動作について説明する。
【０１９２】
図３６のステップＳＴ１で、処理を開始し、ステップＳＴ２で、処理を決定する。この処理の決定は、ユーザの機能選択の操作に基づいて行う。ユーザが「第１の処理」の機能を選択し、ステップＳＴ２で「第１の処理」に決定されるとき、ステップＳＴ３で、第１の処理（ズーム処理＋高画質化処理）を実行し、ユーザの終了操作に対応して、ステップＳＴ６で、処理を終了する。
【０１９３】
ユーザが「第２の処理」の機能を選択し、ステップＳＴ２で「第２の処理」に決定されるとき、ステップＳＴ４で、第２の処理（ズーム処理）を実行し、ユーザの終了操作に対応して、ステップＳＴ６で、処理を終了する。
【０１９４】
ユーザが「第３の処理」の機能を選択し、ステップＳＴ２で「第３の処理」に決定されるとき、ステップＳＴ５で、第３の処理（高画質化処理）を実行し、ユーザの終了操作に対応して、ステップＳＴ６で、処理を終了する。
【０１９５】
第１の処理では、外部より画像入力基板１１で取り込まれた画像がズーム基板１４に送られ、ズーム基板１４でズーム処理された画像がＤＲＣボリウム基板１５に送られ、ＤＲＣボリウム基板１５で高画質化された画像が画像出力基板１２に送られて、外部へ出力される。
【０１９６】
第１の処理での信号経路を実現するためには、画像入力基板１１を出力側、ズーム基板１４を入力側とした関係では、第２層の光導波路２Ａ（２）が所定の指向性を持つ。これにより、図３７に示すように、画像入力基板１１の光出力部３０（ＴＸ）を第２層の光導波路２Ａ（２）に対向させ、ズーム基板１４の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第２層の光導波路２Ａ（２）に対向させる。
【０１９７】
また、ズーム基板１４を出力側、ＤＲＣボリウム基板１５を入力側とした関係では、第３層の光導波路２Ａ（３）が所定の指向性を持つ。これにより、ズーム基板１４の光出力部３０（ＴＸ）を第３層の光導波路２Ａ（３）に対向させ、ＤＲＣボリウム基板１５の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第３層の光導波路２Ａ（３）に対向させる。
【０１９８】
更に、ＤＲＣボリウム基板１５を出力側、画像出力基板１２を入力側とした関係では、第４層の光導波路２Ａ（４）が所定の指向性を持つ。これにより、ＤＲＣボリウム基板１５の光出力部３０（ＴＸ）を第４層の光導波路２Ａ（４）に対向させ、画像出力基板１２の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第４層の光導波路２Ａ（４）に対向させる。
【０１９９】
このように信号経路が切り替えられることで、「第１の処理」の機能が選択された場合、画像入力基板１１に入力された画像信号Ｖinは、第２層の光導波路２Ａ（２）を伝搬されて、ズーム基板１４に処理すべき画像信号として入力される。
【０２００】
ズーム基板１４では、画像信号Ｖinに対してズーム処理が行われる。そして、ズーム基板１４で得られた画像信号は、第３層の光導波路２Ａ（３）を伝搬されて、ＤＲＣボリウム基板１５に処理すべき画像信号として入力される。
【０２０１】
ＤＲＣボリウム基板１５では、入力された画像信号に対して高画質化処理が行われる。そして、ＤＲＣボリウム基板１５で得られた画像信号は、第４層の光導波路２Ａ（４）を伝搬されて、画像出力基板１２に入力され、出力画像信号Ｖoutとして出力される。
【０２０２】
第１の処理では、画像入力基板１１とズーム基板１４の間、ズーム基板１４とＤＲＣボリウム基板１５の間、及びＤＲＣボリウム基板１５と画像出力基板１２の間で、それぞれが所定の指向性持つような信号経路に切り替えられている。これにより、光による各機能基板間での通信を、損失を抑えて行うことができる。
【０２０３】
第２の処理では、外部より画像入力基板１１で取り込まれた画像がズーム基板１４に送られ、ズーム基板１４でズーム処理された画像が画像出力基板１２に送られて、外部へ出力される。
【０２０４】
第２の処理での信号経路を実現するためには、画像入力基板１１を出力側、ズーム基板１４を入力側とした関係では、第２層の光導波路２Ａ（２）が所定の指向性を持つ。これにより、図３８に示すように、画像入力基板１１の光出力部３０（ＴＸ）を第２層の光導波路２Ａ（２）に対向させ、ズーム基板１４の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第２層の光導波路２Ａ（２）に対向させる。
【０２０５】
また、ズーム基板１４を出力側、画像出力基板１２を入力側とした関係では、第３層の光導波路２Ａ（３）が所定の指向性を持つ。これにより、ズーム基板１４の光出力部３０（ＴＸ）を第３層の光導波路２Ａ（３）に対向させ、画像出力基板１２の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第３層の光導波路２Ａ（３）に対向させる。
【０２０６】
このように信号経路が切り替えられることで、「第２の処理」の機能が選択された場合、画像入力基板１１に入力された画像信号Ｖinは、第２層の光導波路２Ａ（２）を伝搬されて、ズーム基板１４に処理すべき画像信号として入力される。
【０２０７】
ズーム基板１４では、画像信号Ｖinに対してズーム処理が行われる。そして、ズーム基板１４で得られた画像信号は、第３層の光導波路２Ａ（３）を伝搬されて、画像出力基板１２に入力され、出力画像信号Ｖoutとして出力される。
【０２０８】
第２の処理では、画像入力基板１１とズーム基板１４の間、及びズーム基板１４と画像出力基板１２の間で、それぞれが所定の指向性持つような信号経路に切り替えられている。これにより、光による各機能基板間での通信を、損失を抑えて行うことができる。
【０２０９】
第３の処理では、外部より画像入力基板１１で取り込まれた画像がＤＲＣボリウム基板１５に送られ、ＤＲＣボリウム基板１５で高画質化された画像が画像出力基板１２に送られて、外部へ出力される。
【０２１０】
第３の処理での信号経路を実現するためには、画像入力基板１１を出力側、ＤＲＣボリウム基板１５を入力側とした関係では、第２層の光導波路２Ａ（２）が所定の指向性を持つ。これにより、図３９に示すように、画像入力基板１１の光出力部３０（ＴＸ）を第２層の光導波路２Ａ（２）に対向させ、ＤＲＣボリウム基板１５の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第２層の光導波路２Ａ（２）に対向させる。
【０２１１】
また、ＤＲＣボリウム基板１５を出力側、画像出力基板１２を入力側とした関係では、第４層の光導波路２Ａ（４）が所定の指向性を持つ。これにより、ＤＲＣボリウム基板１５の光出力部３０（ＴＸ）を第４層の光導波路２Ａ（４）に対向させ、画像出力基板１２の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第４層の光導波路２Ａ（４）に対向させる。
【０２１２】
このように信号経路が切り替えられることで、「第３の処理」の機能が選択された場合、画像入力基板１１に入力された画像信号Ｖinは、第２層の光導波路２Ａ（２）を伝搬されて、ＤＲＣボリウム基板１５に処理すべき画像信号として入力される。
【０２１３】
ＤＲＣボリウム基板１５では、入力された画像信号に対して高画質化処理が行われる。そして、ＤＲＣボリウム基板１５で得られた画像信号は、第４層の光導波路２Ａ（４）を伝搬されて、画像出力基板１２に入力され、出力画像信号Ｖoutとして出力される。
【０２１４】
第３の処理では、画像入力基板１１とＤＲＣボリウム基板１５の間、及びＤＲＣボリウム基板１５と画像出力基板１２の間で、それぞれが所定の指向性持つような信号経路に切り替えられている。これにより、光による各機能基板間での通信を、損失を抑えて行うことができる。
【０２１５】
なお、リモコン信号受信基板１３で各機能基板にＩＤを付与する処理、ズーム基板１４でのズーム率を設定する処理、またはＤＲＣボリウム基板１５でのＤＲＣパラメータを設定する処理を行う場合は、リモコン信号受信基板１３から各機能基板に信号が送られる。
【０２１６】
この信号経路を実現するためには、リモコン信号受信基板１３を出力側、他の機能基板を入力側とした関係では、第１層の光導波路２Ａ（１）が所定の指向性を持つ。これにより、図４０に示すように、リモコン信号受信基板１３の光出力部３０（ＴＸ）を第１層の光導波路２Ａ（１）に対向さえる。
【０２１７】
これに対して、画像入力基板１１、画像出力基板１２、ズーム基板１４及びＤＲＣボリウム基板１５の光入力部４０（ＲＸ）を、同じ第１層の光導波路２Ａ（１）に対向させる。
【０２１８】
このように信号経路が切り替えられることで、例えば、リモコン信号受信基板１３から出力されたＩＤは、第１層の光導波路２Ａ（１）を伝搬されて、画像入力基板１１、画像出力基板１２、ズーム基板１４及びＤＲＣボリウム基板１５に入力される。
【０２１９】
また、リモコン信号受信基板１３から出力されたズーム率を設定する信号は、第１層の光導波路２Ａ（１）を伝搬されて、ズーム基板１４に入力される。更に、リモコン信号受信基板１３から出力されたＤＲＣパラメータを設定する信号は、第１層の光導波路２Ａ（１）を伝搬されて、ＤＲＣボリウム基板１５に入力される。
【０２２０】
各種設定処理では、リモコン信号受信基板１３と画像入力基板１１、画像出力基板１２、ズーム基板１４及びＤＲＣボリウム基板１５の間で、それぞれが所定の指向性持つような信号経路に切り替えられている。これにより、光による各機能基板間での通信を、損失を抑えて行うことができる。
【０２２１】
なお、本実施の形態の信号処理装置としては、機能基板の枚数は４枚としたが、これに限るものではない。また、光導波路の層数は、実現する信号経路の数によって変化する。更に、光導波路は各層で同一の指向性を持つものを重ねたが、各層で実現する信号経路に合わせて、異なる指向性を持つ光導波路を積層しても良い。
【０２２２】
例えば、光導波路２Ａの第１の導光部２０Ａを正多角柱で構成し、積層される各層の光導波路２Ａで正多角柱の向きを変えることで、指向性を異ならせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２３】
本発明は、信号の伝送経路を切り替え可能な１対多、多対１、多対多の光セレクタに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０２２４】
【図１】本実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図である。
【図２】光導波路の第１の導光部の形状例を示す平面図である。
【図３】光導波路の第１の導光部の形状と光の入射方向の関係を示す説明図である。
【図４】光導波路の第１の導光部に入射される光のスポット径を調整する機構の一例を示す構成図である。
【図５】円柱状の第１の導光部に入射した光の光路の一例を示す説明図である。
【図６】正ｎ角形の第１の導光部に入射した光の光路の一例を示す説明図である。
【図７】指向性を演算する光導波路の概要を示す構成図である。
【図８】光導波路における指向性の演算方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】初期値を設定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】レーザダイオードの特性に関する設定値例である。
【図１１】レーザダイオードで使用される光源の波長を記憶したテーブル例である。
【図１２】第１の導光部の特性に関する設定値例である。
【図１３】導光素材と屈折率の関係を記憶したテーブル例である。
【図１４】反射素材と反射率の関係を記憶したテーブル例である。
【図１５】第２の導光部の特性に関する設定値例である。
【図１６】演算コストを落とすための閾値の設定値例である。
【図１７】入力光源の配列情報例である。
【図１８】鏡面対称のＬＤ出力分布例である。
【図１９】回転対称のＬＤ出力分布例である。
【図２０】反射した光及び屈折した光に付与されるアドレスの生成例である。
【図２１】光導波路に入射される光と第１の導光部及び第２の導光部との交点を演算する処理の一例を示すフローチャートである。
【図２２】重解が存在する条件例である。
【図２３】光導波路に入射される光と第１の導光部及び第２の導光部との交点の演算結果例である。
【図２４】各交点での反射と屈折のベクトルを演算する処理の一例を示すフローチャートである。
【図２５】反射屈折角度の演算結果例である。
【図２６】入射光と反射光及び屈折光の関係を示す説明図である。
【図２７】反射屈折比率の演算結果例である。
【図２８】Ｚ平面反射の演算結果例である。
【図２９】反射と屈折で光がどれだけ減衰するか演算する処理の一例を示すフローチャートである。
【図３０】ＸＹ平面での反射・屈折によるレベルの演算結果例である。
【図３１】本実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。
【図３２】各層の光導波路での信号経路例を示す説明図である。
【図３３】各層の光導波路での信号経路例を示す説明図である。
【図３４】各層の光導波路での信号経路例を示す説明図である。
【図３５】各層の光導波路での信号経路例を示す説明図である。
【図３６】信号処理装置の全体の動作を示すフローチャートである。
【図３７】信号処理装置における信号経路の切り替え動作例を示す説明図である。
【図３８】信号処理装置における信号経路の切り替え動作例を示す説明図である。
【図３９】信号処理装置における信号経路の切り替え動作例を示す説明図である。
【図４０】信号処理装置における信号経路の切り替え動作例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０２２５】
１Ａ・・・光セレクタ、２Ａ・・・光導波路、２０Ａ・・・第１の導光部、２０Ｂ・・・第２の導光部、２２・・・ビームスプリッタ、２３・・・反射部材、３・・・レーザダイオード、４・・・フォトディテクタ
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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