(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性媒体と、
前記透光性媒体の端面に設けられた光拡散部と、
前記光拡散部と対向する前記透光性媒体の他の端面で前記透光性媒体に接続された複数の光伝送線路と、
を有し、
前記透光性媒体と前記複数の光伝送線路の接続部において、前記複数の光伝送線路の端面の形状と前記透光性媒体の端面の形状とを略一致させ、
前記光拡散部の拡散特性における広がり角を、前記光拡散部が設けられた前記透光性媒体の端面から見た前記光伝送線路が接続された前記透光性媒体の他の端面の最大の見込み角の３倍以上である所定角度に設定した、
ことを特徴とする光分岐装置。
【請求項２】
電気信号を光信号に変換する光送信回路及び光信号を電気信号に変換する光受信回路を有する複数の回路基板と、
各回路基板ごとに支持基板上に設置された複数の電気コネクタと、
各回路基板の光送信回路が備える発光素子から出射された信号光を伝送する第１の光ファイバと、
この第１の光ファイバから伝送されてきた信号光を分岐する請求項１に記載された光分岐装置と、
この光分岐装置によって分岐された信号光を任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に伝送する第２の光ファイバと、
を含んで構成されている、
ことを特徴とする光バス回路。
【請求項３】
前記光バス回路における支持基板の表裏両面に前記電気コネクタが設置されて前記回路基板が接続可能とされている、
ことを特徴とする請求項２に記載の光バス回路。
【請求項４】
前記光バス回路における前記第１の光ファイバ、前記光分岐装置、及び前記第２の光ファイバの少なくとも一つが、前記三者が配設される光バス回路基板に埋設されている、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光バス回路。
【請求項５】
前記光バス回路における第１の光ファイバ及び第２の光ファイバは、複数の光ファイバ芯線が束ねられたバンドルファイバである、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の光バス回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性媒体に入射された信号光を複数の光伝送線路に分岐させる光分岐装置及び複数の回路基板間において光信号の伝送を担う光データバスを構成する光バス回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、複数のマイクロプロセッサを結合したマルチマイクロプロセッサシステムが増加しており、このプロセッサ間のデータ伝送路として、光ファイバが用いられるようになった。光ファイバを用いて複数のプロセッサ間を接続するためには、複数の光ファイバに分岐したり、複数の光ファイバからの光信号を１つの光ファイバに集めたりする光スターカプラが必要となる。
【０００３】
この種の光スターカプラの開示例としては、特開平７−２０９５４３号公報に開示された導波路型光スターカプラがある。この導波路型光スターカプラでは、低コストで低損失な分岐を可能とするために、屈折率の大きい矩形板状のコア部を中央に配置すると共にその上下左右面に当該コア部よりも屈折率が小さい平面基板状の複数のクラッド部を光学的に接合することで光導波路を形成し、更に光導波路の一方の端面には複数本に分岐された光ファイバアレイを接続し、他方の端面には反射面を形成することでミキシング部を設けるようになっている。しかしながら、上記構成による場合、分岐数が増えた場合において信号光の強度を均等にしようとすると、ミキシング部の長さを十分に長くしなければならないという問題がある。
【０００４】
また、低コストで低損失な分岐を可能とする別の技術として、特開平６−２６５７４７号公報に開示された光分岐伝送路がある。この光分岐伝送路では、発光素子とバンドル部との間に開口数の大きなレンズと開口数の小さなレンズを設ける構成をとっている。しかしながら、上記構成による場合、１６分岐の例では、中央にバンドルされた光ファイバの強度が周辺にバンドルされた光ファイバの強度に比べて高くなり、信号光の強度にバラツキが生じるという問題がある。
【０００５】
これに対し、分岐された信号光の強度を均一化する技術として、特開平９−１８４９４１号公報に開示された光スターカプラがある。この光スターカプラは、概略的には、光ファイバの片端を束ねて固定しその端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端面がバンドル部の端面に当接しコア部を覆って導波路を構成するミキシング部と、ミキシング部の他方の端面に配置された光拡散反射手段とを含んで構成されている。前記公報にはいくつかの実施例が開示されているが、そのいずれについても問題点がある。
【０００６】
第一の実施例では、円形のバンドル部を有し、光拡散反射手段で反射した光を閉じ込める構造となっているが、光ファイバの開口数以上に拡散された光は光ファイバに効率よく結合されない。また、束ねられた光ファイバのコア以外の部分には反射手段を設け多重反射により損失を少なく出来るとあるが、反射損失があり、多重反射すると反射損失は大きくなる。第二の実施例では、ミキシング部に屈折率分布を持たせて均一性を向上させるものであるが、屈折率分布を精度よく制御することは困難である。第三の実施例では、光ファイバを円周上に配置しミキシング部を中心からクラッド、コア、クラッドのドーナツ構造としているが、均一性を向上させるためには光ファイバから出射された光が円周上を１周以上広がる必要があり、ミキシング部の長さを長くしなければならないという問題がある。第四の実施例では、矩形のミキシング部を有する構造を取っているが、Ｘ軸とＹ軸の長さが違う場合にはＺ軸の長さを十分に取らないと均一にすることは出来ない。第五の実施例では、第三、第四の実施例において光反射拡散手段を設けるものであるが、光ファイバの開口数以上に拡散された光は光ファイバに効率よく結合されない。
【０００７】
上述した従来の技術の問題点を整理すると、信号光を均一に分岐させるためにはミキシング部の長さを十分長くしなければならないという問題がある。また、均一化を向上させる手段として屈折率分布型ミキシング部を用いる方法があるが、屈折率分布を精度よく制御することは困難であり、構成の複雑化を招く。さらに、光拡散反射手段を設けた場合には、ミキシング部の長さを短く出来るが、光ファイバの開口数以上に拡散された光は光ファイバに結合されず損失となってしまうという問題がある。
【０００８】
一方、超大規模集積回路（ＶＳＬＩ）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ため、各回路基板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計られてきたが、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。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) の問題等からも、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が検討されている。
【０００９】
従来提案された様々な形態の光インターコネクション技術において、発光又は受光素子が搭載された回路基板間の光データ伝送方式を行う方式として、特開平２−４１０４２号では、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。
【００１０】
しかしながら、前記公報に開示された技術による場合、各回路基板相互間のデータ伝送を行うために、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ため、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。
【００１１】
本発明は上記事実を考慮し、透光性媒体の長さを長くすることなく各光ファイバに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図ることができる光分岐装置を得ること、さらには伝送損失を極力抑えることができる光分岐装置を得ること、さらにはデータの伝送不良を防止でき、光の利用効率が高く、分岐均一性が良好な光バス回路を提供することが目的である。
【００１２】
【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分岐装置は、透光性媒体と、前記透光性媒体の端面に設けられた光拡散部と、前記光拡散部と対向する前記透光性媒体の他の端面で前記透光性媒体に接続された複数の光伝送線路と、を有し、前記透光性媒体と前記複数の光伝送線路の接続部において、前記複数の光伝送線路の端面の形状と前記透光性媒体の端面の形状とを略一致させ、前記光拡散部の拡散特性における広がり角を、前記光拡散部が設けられた前記透光性媒体の端面から見た前記光伝送線路が接続された前記透光性媒体の他の端面の最大の見込み角の３倍以上である所定角度に設定した、ことを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成の本発明によれば、透光性媒体の端面に設けられた光拡散部へ入射された信号光は、当該光拡散部によって拡散されながら、透光性媒体内を伝搬していく。透光性媒体内を伝搬した拡散信号光は、当該光拡散部と対向する透光性媒体の他の端面から出射されて、複数の光伝送線路に分岐されてそれぞれ入射される。これにより、信号光に担持された信号が各光伝送線路に伝送される。
【００１４】
ここで、本発明では、透光性媒体と複数の光伝送線路の接続部において、複数の光伝送線路の端面の形状と透光性媒体の端面の形状とを略一致させ、光拡散部の拡散特性における広がり角を、光拡散部が設けられた透光性媒体の端面から見た光伝送線路が接続された透光性媒体の他の端面の最大の見込み角の３倍以上である所定角度に設定したので、透光性媒体内で反射せずに透光性媒体の端面の所定位置に到達する信号光と透光性媒体内で全反射してから他の端面の所定位置に到達する信号光とを重ね合わせた信号光が各光伝送線路に入射される。このときの重ね合わせの程度、即ち信号光の結合強度が殆ど同じになるようにすれば、各光伝送線路に概ね均一に信号光を分岐させることが可能になる。
【００１５】
また、本発明では、透光性媒体の端面に光拡散部を設け、入射した信号光を当該光拡散部によって拡散させることとしたので、透光性媒体の長さを短くしても、各光伝送線路に対する分岐比率を概ね均一にすることができる。
【００１６】
さらに、本発明では、透光性媒体の端面に光拡散部を設け、当該光拡散部の拡散特性における広がり角を当該透光性媒体の他の端面の形状に合わせて制御するという構成なので、屈折率分布を精度よく制御する従来の技術に比べて、構成の簡素化を図ることができる。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、請求項２記載の本発明に係る光バス回路は、電気信号を光信号に変換する光送信回路及び光信号を電気信号に変換する光受信回路を有する複数の回路基板と、各回路基板ごとに支持基板上に設置された複数の電気コネクタと、各回路基板の光送信回路が備える発光素子から出射された信号光を伝送する第１の光ファイバと、この第１の光ファイバから伝送されてきた信号光を分岐する請求項１に記載された光分岐装置と、この光分岐装置によって分岐された信号光を任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に伝送する第２の光ファイバと、を含んで構成されている、ことを特徴としている。
【００２２】
上記構成の本発明によれば、各回路基板の光送信回路の発光素子から信号光が出射されると、当該信号光は第１の光ファイバを通って伝送される。伝送されてきた信号光は、上述した請求項１に記載された光分岐装置に入射される。この光分岐装置で拡散・分岐された信号光は、第２の光ファイバを通って、任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に受光されて伝送される。
【００２３】
このように本発明では、光送信回路及び光受信回路を有する複数の回路基板間において、光送信回路の発光素子から出射された信号光を第１の光ファイバを介して伝送した後、光分岐装置で拡散及び分岐させ、更に当該分岐された信号光を第２の光ファイバを介して任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に受光させて伝送させることとしたので、自由空間を介した光結合方式の従来構造に比し、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロストーク）が無くなり、システム内の環境の影響を受ける（即ち、塵や埃などによる信号光の散乱が生じる）ことも無くなる。従って、本発明によれば、データの伝送不良を防止することができる。
【００２４】
また、本発明では、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを請求項１に記載された光分岐装置で接続するため、請求項１に記載された光分岐装置が奏す作用効果はそのまま活かされる。よって、本発明によれば、光の利用効率が高く、分岐均一性が良好な光バス回路を提供することができる。
【００２５】
また、本発明の目的は請求項２記載の本発明を具体的にした請求項３以下の発明によっても達成される。すなわち、請求項４記載の本発明に係る光バス回路は、請求項３に記載の発明において、光バス回路における支持基板の表裏両面に前記電気コネクタが設置されて前記回路基板が接続可能とされている、ことを特徴とするものである。
【００２６】
すなわち、請求項５記載の本発明に係る光バス回路は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記光バス回路における前記第１の光ファイバ、前記光分岐装置、及び前記第２の光ファイバの少なくとも一つが、前記三者が配設される光バス回路基板に埋設されている、ことを特徴とするものである。
【００２８】
さらに、請求項５記載の本発明に係る光バス回路は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、前記光バス回路における第１の光ファイバ及び第２の光ファイバは、複数の光ファイバ芯線が束ねられたバンドルファイバである、ことを特徴とするものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図１及び図２を用いて本発明の第１実施形態に係る光分岐装置１０について説明する。
【００３０】
図１には、本実施形態に係る光分岐装置１０の概略構成が斜視図にて示されている。この図に示されるように、光分岐装置１０は、直方体形状の透光性媒体１を備えている。透光性媒体１の入射側の端面には、「光拡散部」としての光拡散層２が配設されている。また、透光性媒体１の出射側の端面には、合計８本の「光伝送線路」としての光ファイバ３ａ〜３ｈの端部が上下各４本ずつ２段に束ねられた状態で配置されている。すなわち、本実施形態の光分岐装置１０は、入射された信号光５を８分岐させる光分岐装置である。なお、本実施形態では、透光性媒体１の出射側の端面に配設する光ファイバの本数を８本にしたが、これに限らず複数本であればよい。さらに、透光性媒体１の上面及び下面並びに左側面及び右側面には、当該透光性媒体１よりも屈折率が低いクラッド層１１（図２参照）がそれぞれ配設されている。これにより、クラッド層１１によって包囲された透光性媒体１は、導波路を形成するコア部として機能する。
【００３１】
ここで、本実施形態では、上述した光拡散層２の拡散特性における広がり角が透光性媒体１の出射側の端面の形状に合わせて制御されている。より具体的に説明すると、本実施形態では、透光性媒体１の出射側の端面の形状が、幅方向（左右方向）の長さが厚さ方向（上下方向）の長さの２倍である矩形状をなしていることから、左右方向と上下方向とで異なる拡散特性（即ち、左右方向への拡散による広がり角が上下方向への拡散による広がり角の２倍となるような拡散特性）を示す光拡散層２が用いられている。さらに、言及すると、光拡散層２の拡散特性における広がり角は、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度以下となるように設定されている。例えば、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数ＮＡが０．５であれば、光拡散層２の拡散特性における広がり角は６０度以下となるように設定される。
【００３２】
なお、上記のような個別制御が可能な光拡散層２としては、例えば、ＬＳＤ（Physical Optics Corporation 製）などがある。或るいは、このような上下方向と左右方向とで異なる拡散特性を示す光拡散層２は、米国特許５，３６５，３５４号に開示されているような位相体積型ホログラム媒体にビーム形状が長方形のスペックルパターンを記録する方法などによって得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３４】
透光性媒体１の光拡散層２へ入射された信号光５は、当該光拡散層２によって左右方向及び上下方向へ拡散されながら、透光性媒体１内を伝搬していく。透光性媒体１内を伝搬した拡散信号光５１は、当該透光性媒体１の出射側の端面から出射されて、８本の光ファイバ３ａ〜３ｈに分岐されてそれぞれ入射される。これにより、信号光５に担持された信号が各光ファイバ３ａ〜３ｈに伝送される。
【００３５】
ここで、光拡散層２によって拡散された信号光５の左右方向への広がり角が透光性媒体１の出射側の端面の左右方向の長さよりも大きければ、図２（Ａ）に示される如く、光拡散層２によって左右に拡散された信号光５は、少なくとも１回は透光性媒体１と左右のクラッド層１１との界面で全反射されることになる。よって、光拡散層２によって拡散された信号光５の左右方向への広がり角を適宜選択することにより、複数の方向に拡散された信号光５が各光ファイバ３ａ〜３ｈに均等に入射され、各光ファイバ３ａ〜３ｈでの結合強度を殆ど同じにすることができる。
【００３６】
一方、透光性媒体１の出射側の端面の上下方向の長さは左右方向の長さの１／２である。しかし、この場合においても、光拡散層２によって拡散された拡散信号光５１の上下方向への広がり角が透光性媒体１の出射側の端面の上下方向の長さよりも大きければ、図２（Ｂ）に示される如く、光拡散層２によって上下に拡散された拡散信号光５１は、少なくとも１回は透光性媒体１の上下のクラッド層１１との界面で反射されることになる。よって、光拡散層２によって拡散された拡散信号光５１の上下方向への広がり角を適宜選択することにより、複数の方向に拡散された拡散信号光５１が各光ファイバ３ａ〜３ｈに均等に入射され、各光ファイバ３ａ〜３ｈでの結合強度を殆ど同じにすることができる。
【００３７】
その結果、本実施形態によれば、各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率を均一にすることができる。また、本実施形態では、透光性媒体１の入射側の端面に光拡散層２を設け、入射した信号光５を当該光拡散層２によって拡散させることとしたので、各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率の均一化を図るために透光性媒体１の長手方向の寸法を長くする必要もない。すなわち、本実施形態によれば、透光性媒体１の長手方向の寸法を短くすることができる。さらに、本実施形態では、透光性媒体１の入射側の端面に光拡散層２を設け、当該光拡散層２の拡散特性における広がり角を当該透光性媒体１の出射側の端面の形状に合わせて制御するという構成なので、屈折率分布を精度よく制御する従来の技術に比べて、構成の簡素化を図ることができる。加えて、これらの効果が得られることにより、本実施形態によれば、光分岐装置１０の小型化をも図ることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、光拡散層２の拡散特性における広がり角を、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度以下となるように設定したので、伝送損失を極力抑えることができる。つまり、透光性媒体１の出射側の端面から出射された信号光５が、仮に光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度を超えて入射されると、その信号光５は光ファイバ３ａ〜３ｈに入射されても再び光ファイバ３ａ〜３ｈから放出されてしまう。この放出された信号光５は伝送損失となる。しかし、本実施形態のように、光拡散層２の拡散特性における広がり角を、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度以下となるように設定すれば、当該光ファイバ３ａ〜３ｈ内へ入射された信号光５が放出されることなく光ファイバ３ａ〜３ｈ内を伝搬していく。よって、本実施形態によれば、上記の如く伝送損失を極力抑えることができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は基本的には前述した第１実施形態の説明の中で説明し得る内容であるが、作用・効果をより分かりやすくするために第２実施形態として書き起こしたものである。
【００４０】
図３に示されるように、この実施形態は、透光性媒体１の入射側の端面から見た出射側の端面の最大の見込み角をθとした場合に、光拡散層２によって拡散される拡散信号光５１の左右方向への広がり角θ’が前記見込み角θの３倍以上の所定角度に設定されていることが望ましい、ということを主たる内容とするものである。
【００４１】
上記のように光拡散層２によって拡散される拡散信号光５１の左右方向への広がり角θ’を見込み角θの３倍以上の所定角度に設定した場合、光拡散層２によって左右に拡散された拡散信号光５１は、少なくとも１回は透光性媒体１と左右のクラッド層１１との界面で全反射されて出射側の端面から出射される。このとき、仮に広がり角θ’が３θより小さい角度の場合には、８本ある光ファイバ３ａ〜３ｈのうち、真ん中側での結合強度が強くなり、周辺側での結合強度が弱くなる傾向になり、結合強度の均一化が図れなくなる。これに対して、広がり角θ’を３θとした場合には、前述した第１実施形態の図２（Ａ）を用いて説明すると、光ファイバ３ｂに入射される拡散信号光５１について着目したとすれば、左右のクラッド層１１との界面で反射せずに出射側の端面の所定位置（即ち、光ファイバ３ｂの配置位置）に到達する１本の拡散信号光（直接入射光）５１ａと左右のクラッド層１１との界面で全反射してから当該所定位置に到達する２本の拡散信号光（全反射入射光）５１ｂ、５１ｃとを重ね合わせた合計３本の拡散信号光５１ａ〜５１ｃが光ファイバ３ｂに入射される。他の光ファイバ３ａ、３ｃ〜３ｈについても全く同様である。よって、このようにすれば、各光ファイバ３ａ〜３ｈでの結合強度を均一にすることができる。その結果、本実施形態によれば、入射した信号光５の均一な分岐が可能となる。なお、広がり角θを３θよりも大きくした場合はどうかというと、結合強度は殆ど均一になる、即ち効果としては同等の効果が得られることが実験的に判っている。
【００４２】
上記においては、左右方向への拡散信号光５１の広がりについてのみ説明したが、上下方向への拡散信号光５１の広がりについても同様に広がり角と見込み角との関係を設定すれば、同様の効果が得られる。
【００４３】
以上説明してきた第１実施形態と第２実施形態を総括的に観た場合、透光性媒体１の入射側の端面に光拡散層２を設けて、当該光拡散層２の拡散特性における広がり角を当該透光性媒体１の出射側の端面の形状に合わせて制御することにより、透光性媒体１の長さを長くすることなく各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図ることができるという効果が得られ、より好ましい制御の仕方として、光拡散層２の拡散特性における広がり角を光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失の無い所定角度以下に設定し、更に光拡散層２の拡散特性における広がり角θ’を出射側の端面の最大の見込み角θの３倍以上の所定角度に設定することにより、伝送損失を最小限に抑えかつ分岐比率の均一化の精度をより一層高めることができるということになる。
【００４４】
〔第３実施形態〕
次に、図４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同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略することにする。
【００４５】
図４に示されるように、この実施形態では、「光伝送線路」としての光ファイバ３ａ’〜３ｈ’の構成に特徴がある。具体的に説明すると、光ファイバ３ａ’〜３ｈ’の端面３１ａ’〜３１ｈ’は、透光性媒体１の出射側の端面の形状（矩形）を８等分した方形に形成されている。
【００４６】
上記構成によれば、透光性媒体１の出射側の端面の形状と光ファイバ３ａ’〜３ｈ’の端面３１ａ’〜３１ｈ’のトータル形状とが完全に一致するので、出射側の端面から出射された信号光５はすべて光ファイバ３ａ〜３ｈの端面３１ａ’〜３１ｈ’に入射される。つまり、前述した第１実施形態等においては、光ファイバ３ａ〜３ｈの端面の形状が円形であったため、隙間７（図１参照）から信号光５が漏れ出るが、本実施形態ではそのような漏れがなくなる。このため、本実施形態によれば、伝送損失をより一層少なくすることができる。
【００４７】
〔第４実施形態〕
次に、図５〜図１２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同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略することにする。
【００４８】
図５には本実施形態に係る光バス回路１０００の概略構成が斜視図にて示されており、又図６には当該光バス回路１０００の要部が拡大して示されている。これらの図に示されるように、光バス回路１０００の支持基板１００の所定位置には、前述した実施形態において説明した複数の光分岐装置１０が搭載された光データバス３００が固定されている。なお、本実施形態では、前述した実施形態において説明した光分岐装置１０に対する入射光伝送線路及び出射光伝送線路のいずれもが光ファイバ３０で構成されている。
【００４９】
また、支持基板１００上の所定位置には複数の電気コネクタ２００が所定の間隔で並設されており、これらの電気コネクタ２００には光データバス３００によって光学的に接続された複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３が装着（電気的に接続）されている。さらに、支持基板１００上の所定位置には、電子回路４００が設置されている他、電源ラインや電気信号伝送用の電気配線（図示省略）が設けられており、これらの電気配線は電気コネクタ２００を介して装着された回路基板５００、５０１、５０２、５０３上の電子回路（図示省略）と電気的に接続されている。
【００５０】
また、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３は、電気信号を光信号に変換する「光送信回路」としての電気・光変換回路６００及び光信号を電気信号に変換する「光受信回路」としての光・電気変換回路７００をそれぞれ備えている。前者の電気・光変換回路６００は、一例として、「発光素子」としてのレーザダイオード６０１と、レーザダイオード駆動回路６０２とで構成されている。また、後者の光・電気変換回路７００は、一例として、「受光素子」としてのフォトダイオード７０１と、フォトダイオード駆動回路７０２と、フォトダイオード７０１での受光信号をロジック信号として変換できるレベルまで増幅する増幅回路７０３とで構成されている。
【００５１】
以上が本実施形態に係る光バス回路１０００の全体構成の概略であるが、更に以下に各部の詳細構成について説明を加えることにする。
【００５２】
図５に示される光バス回路１０００は、接続される回路基板数が４枚でチャネル数（ビット数）が４の場合を示しており、このような複数のチャネル数でバスを構成する場合に、前述した実施形態において説明した光分岐装置１０が複数個用いられる。
【００５３】
また、チャネル数が４であることに対応して、図７に示されるように、光データバス３００は、光分岐装置１０を搭載した光バス回路基板８００を４枚積層することにより構成されている。積層された各々の光バス回路基板８００は、スペーサ９００によって適切な間隔で接続されている。
【００５４】
さらに、図８に示されるように、各光バス回路基板８００には、プラスチック光ファイバ芯線３３と光分岐装置１０とが埋め込まれている。プラスチック光ファイバ芯線３３としては、例えば直径が１ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線が使用されている。なお、「光ファイバ芯線」とは、光ファイバから被覆層を取り除いた芯材そのものをいう。また、光分岐装置１０としては、例えばＬＳＤ０. ２×４０ＰＣ１０−８（拡散光の厚さ方向の広がり角が０. ２°、幅方向の広がり角が４０°）の光拡散層２が使用され、又例えば４ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｗ×ｌ×ｔ）の大きさの透光性媒体１が使用されている。さらに、光バス回路基板８００としては、例えば厚さ３ｍｍ程度のアクリル基板が用いられており、当該光バス回路基板８００の表面を切削加工することにより、プラスチック光ファイバ芯線３３及び光分岐装置１０が配置される深さが１ｍｍで幅が１ｍｍ乃至４ｍｍの溝８０３（図９及び図１０参照）が形成されている。
【００５５】
より具体的に説明すると、光バス回路基板８００の平面図である図９及び当該光バス回路基板８００のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’断面図である図１０に示されるように、プラスチック光ファイバ芯線３３が配置される溝８０３の屈曲部８０１は、曲率半径１５ｍｍ程度に設定されており、この屈曲部８０１での信号光の損失は殆ど無い。また、光バス回路基板８００には、矩形状の穴部８０２が設けられており、図７に示されるように、複数の光バス回路基板８００が積層された場合、この穴部８０２を通して下層に位置する光バス回路基板８００のプラスチック光ファイバ芯線３３が複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３に導かれるようになっている。
【００５６】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００５７】
各回路基板５００、５０１、５０２、５０３をそれぞれに対応する電気コネクタ２００に装着すると、各レーザダイオード６０１と各フォトダイオード７０１とが光データバス３００を介して光学的に結合される。従って、任意の或るレーザダイオード６０１から出射された信号光は光データバス３００に入射され、複数のフォトダイオード７０１に受光される。この構成により、複数ビットから成る並列光信号の送受信や各々のビットで独立した同時送受信が可能となる。
【００５８】
図１２の模式図を使って具体的に説明すると、入射ノードＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１からの電気信号は、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３にそれぞれ配設された電気・光変換回路６００で処理されて光信号に変換される。すなわち、レーザダイオード駆動回路６０２が起動された後、レーザダイオード６０１からデータが担持された信号光が発光（出射）される。かかる信号光は、入射信号線（入射光伝送線路）を構成する「第１の光ファイバ」としての光ファイバ３１を経由した後、光分岐装置１０の端面に配置された光拡散層２へ入射される。光拡散層２では入射信号光を拡散・分岐し、これを透光性媒体１へ入射する。透光性媒体１を透過した信号光は、出射信号線（出射光伝送線路）を構成する「第２の光ファイバ」としての光ファイバ３２を経由た後、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３にそれぞれ配設された光・電気変換回路７００で処理されて再び電気信号に変換される。すなわち、光ファイバ３２を経由した信号光はフォトダイオード７０１で受光され、これによりフォトダイオード駆動回路７０２が起動され、更に増幅回路７０３で受光信号をロジック信号として変換できる所定レベルまで増幅される。このようにして光・電気変換されて増幅された電気信号は、出射ノードＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２に導かれる。
【００５９】
例えば、入射ノードＡ１からの信号光は、光分岐装置１０により、出射ノードＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２に伝送される（入射ノードＢ１、Ｃ１、Ｄ１についても同様）。このとき、光分岐装置１０は、１つの入射ノードから信号光を光の拡散を利用することにより複数の出射ノードに同じ信号を伝送する光バスとして機能し、全体として、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３のバス接続を可能としている。
【００６０】
このように本実施形態では、電気・光変換回路６００及び光・電気変換回路７００を有する複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３間において、電気・光変換回路６００のレーザダイオード６０１から出射された信号光を（第１の）光ファイバ３１を介して伝送した後、光分岐装置１０で拡散及び分岐させ、更に当該分岐された信号光を（第２の）光ファイバ３２を介して任意の複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３の光・電気変換回路７００が備えるフォトダイオード７０１に受光させて伝送させることとしたので、自由空間を介した光結合方式の従来構造に比し、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロストーク）が無くなり、システム内の環境の影響を受ける（即ち、塵や埃などによる信号光の散乱が生じる）ことも無くなる。従って、本実施形態によれば、データの伝送不良を防止することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、（第１の）光ファイバ３１と（第２の）光ファイバ３２とを前述した実施形態で説明した光分岐装置１０で接続したので、当該光分岐装置１０が奏す作用効果はそのまま活かされる。よって、本実施形態によれば、光の利用効率が高く、分岐均一性が良好な光バス回路を提供することができる。因みに、図１１には本実施形態における光バス回路基板８００に実装された光分岐装置１０の伝送特性（出力均一性）の一例が示されており、このグラフから判るように、出力均一性（４本の入射光ファイバからの信号光が分岐され、各出射位置での光ファイバからの信号光の出射光量均一性）は７％程度と非常に良好である。
【００６２】
また、本実施形態では、光バス回路基板８００の表面に溝８０３を形成し、当該溝８０３にプラスチック光ファイバ芯線３３を埋設させる構成としたので、プラスチック光ファイバ芯線３３を曲げて配策することが可能となる。つまり、プラスチック光ファイバ芯線３３は本来的には直線状の部材であるため、曲げると弾性復元力によって元の状態に戻ろうとする。このため、光バス回路基板８００の表面にプラスチック光ファイバ芯線３３を載せた状態で配策する場合には、プラスチック光ファイバ芯線３３を曲げた状態で保持するための留め具が必要となる。しかし、本実施形態のように、光バス回路基板８００の表面に屈曲部８０１を含んだ溝８０３を形成しておけば、留め具を用いなくても、プラスチック光ファイバ芯線３３を任意の曲率半径で曲げた状態で保持することができる。加えて、光バス回路基板８００に形成された溝８０３にプラスチック光ファイバ芯線３３を挿入して埋め込むことにより、光バス回路基板８００の表面にプラスチック光ファイバ芯線３３を載せて配策する場合よりも、装置の小型化・コンパクト化を図ることができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、（第１の）光ファイバ３１及び（第２の）光ファイバ３２としてプラスチック光ファイバ芯線３３を用いたので、被覆層が無い分、例えば本実施形態のように４本並べたときの幅方向寸法及び高さ方向寸法を短くすることができ、これに伴って光分岐装置１０の幅方向寸法及び高さ方向寸法（厚さ）も短くすることができる。よって、本実施形態によれば、装置の小型化・コンパクト化を図ることができる。
【００６４】
加えて、本実施形態では、直径が１ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線３３を用いたので、光バス回路基板８００は、１００ｍｍ×１５０ｍｍ（ｗ×ｌ）程度の大きさになるが、直径がより小さいプラスチック光ファイバ芯線３３を用いることで、装置の小型化・コンパクト化をより一層図ることができる。つまり、プラスチック光ファイバ芯線３３の屈曲部８０１における損失を生じない屈曲半径はプラスチック光ファイバ芯線３３の線径で決まることから、例えば、０. ５ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線３３を用いた場合、光バス回路基板８００は、８０ｍｍ×１２０ｍｍ（ｗ×ｌ）程度で構成できる。
【００６５】
この点につき補足すると、本実施形態では、プラスチック光ファイバ芯線３３を並列配置する構成を採ったが、これに限らず、プラスチック光ファイバ芯線３３が束ねられたバンドルファイバを用いてもよい。この場合、例えば直径が０. １ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線３３が束ねられたバンドルファイバを用いることで、屈曲部８０１での信号光を損失すること無く、微小な屈曲部８０１が設計可能（曲率半径：１．５ｍｍ程度）となり、更なる装置の小型化・コンパクト化を実現できる。
【００６６】
先行技術文献との比較における、上述した効果以外の本実施形態の効果について付言すると、従来技術として挙げた特開平２−４１０４２号公報に開示された技術は、回路基板上の発光／受光デバイス間を自由空間を介して結合した直列光データバスであり、光／電気変換と電気／光変換とを繰り返しながらすべての回路基板に順次伝送する方式であるため、信号伝達速度は各回路基板上に配置された発光／受光デバイスの光／電気変換速度及び電気／光変換速度に依存すると同時にその制約を受ける不利があるが、本実施形態では、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３間を光ファイバ３１、光分岐装置１０、光ファイバ３２の三者で直接的に繋ぐ構成であるため、このような不利は本来的に招かない。
【００６７】
また、特開昭６１−１９６２１０号公報には、発光又は受光素子が搭載された回路基板間を光学的に結合するため、透明な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データ伝送を行う方式が開示されている。この方式による場合、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不利があるが、本実施形態によれば、全ての回路基板５００、５０１、５０２、５０３間を網羅的に接続することができる点で伝送方式としては非常に優れている。
【００６８】
なお、本実施形態では、プラスチック光ファイバ芯線３３を用いたが、これに限らず、プラスチック光ファイバ芯線の周りにポリエチレン等の被覆が施された光ファイバケーブルを用いても良く、また光ファイバの材質として、ガラスファイバ等を用いても良い。
【００６９】
また、本実施形態では、支持基板１００の片面に４個の電気コネクタ２００を配設し、当該電気コネクタ２００に４枚の回路基板５００、５０１、５０２、５０３を接続する構成を採ったが、これに限らず、支持基板１００の両面に電気コネクタ２００を例えば２個ずつ配設（分配）し、片側の電気コネクタ２００には回路基板５００、５０１を接続し、反対側の電気コネクタ２００には回路基板５０２、５０３を接続するようにしてもよい。この場合、部品レイアウトの関係で、支持基板１００の片面側にのみスペースがあるときは前者の構成を選択し、支持基板１００の両面側にスペースがあるときは後者の構成を選択すればよく、選択の自由度を高めることができるという利点がある。
【００７０】
さらに、本実施形態では、光バス回路基板８００に溝８０３を形成し、光ファイバ３１、光分岐装置１０、光ファイバ３２のすべてを当該溝８０３内に埋設する構成を採ったが、これに限らず、前記三者の少なくとも一つが溝８０３内に埋設されていればよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光分岐装置は、透光性媒体と、透光性媒体の端面に設けられた光拡散部と、光拡散部と対向する透光性媒体の他の端面で透光性媒体に接続された複数の光伝送線路と、を有し、透光性媒体と前記複数の光伝送線路の接続部において、複数の光伝送線路の端面の形状と透光性媒体の端面の形状とを略一致させ、光拡散部の拡散特性における広がり角を、光拡散部が設けられた透光性媒体の端面から見た光伝送線路が接続された透光性媒体の他の端面の最大の見込み角の３倍以上である所定角度に設定したので、透光性媒体の長さを長くすることなく各光ファイバに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図ることができるという優れた効果を有する。
【００７２】
また、本発明に係る光バス回路は、発光素子から出射された信号光を伝送する第１の光ファイバと受光素子に信号光を受光させて伝送する第２の光ファイバとを本発明に係る光分岐装置によって接続したので、任意の回路基板間での信号伝送が可能となるだけでなく、データの伝送不良を防止することができ、更には光の利用効率が高く、分岐均一性を良好に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実施形態に係る光分岐装置の斜視図である。
【図２】  図１に示される光分岐装置の平面図および縦断面図である。
【図３】  第２実施形態に係る光分岐装置の平面図である。
【図４】  第３実施形態に係る光分岐装置の斜視図である。
【図５】  第４実施形態に係る光バス回路の斜視図である。
【図６】  第４実施形態に係る光バス回路の要部拡大図である。
【図７】  図６に示される光データバスの拡大斜視図である。
【図８】  図７に示される光分岐装置が搭載された光バス回路基板の拡大斜視図である。
【図９】  第４実施形態に係る光バス回路基板の平面図である。
【図１０】  図９に示される光バス回路基板の適宜部位での断面図である。
【図１１】  第４実施形態に係る光分岐装置の伝送特性（出力均一性）の一例を示すグラフである。
【図１２】  第４実施形態に係る光データバスの作動を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１        透光性媒体
２        光拡散層
３ａ、３ａ’  光ファイバ
３ｂ、３ｂ’  光ファイバ
３ｃ、３ｃ’  光ファイバ
３ｄ、３ｄ’  光ファイバ
３ｅ、３ｅ’  光ファイバ
３ｆ、３ｆ’  光ファイバ
３ｇ、３ｇ’  光ファイバ
３ｈ、３ｈ’  光ファイバ
３０、３１、３２  光ファイバ
３３      プラスチック光ファイバ心線
５        信号光
１０      光分岐装置
１１      クラッド層
１００    支持基板
２００    電気コネクタ
５００、５０１、５０２、５０３    回路基板
６００    電気・光変換回路（光送信回路）
６０１    レーザダイオード（発光素子）
７００    光・電気変換回路（光受信回路）
７０１    フォトダイオード（受光素子）
８００    光バス回路基板
８０３    溝
１０００  光バス回路
【図１】
0003837980.tif 000002
【図２】
0003837980.tif 000003
【図３】
0003837980.tif 000004
【図４】
0003837980.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003837980.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003837980.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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