JP5370714B2 - 光導波路、および信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光部を伝送される光を乱反射、散乱、屈折または回折させて、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導波路、この光導波路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光を乱反射、散乱、屈折または回折させる機能を持たせ、周囲の部分に光を伝送させる機能を持たせることで、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の信号の伝送を可能としたものである。また、複数の光導波路を積層し、各層の光導波路に対して結合させる光出力部及び光入力部を切り替えられるようにすることで、信号の伝送経路を動的に切り替えることを可能としたものである。

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。

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。

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。

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）。

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。

特開平１０−１２３３５０号公報

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い。また、透明な光シートバスの裏面に、シリカ系の顔料を混入したアクリル系樹脂層で形成された光拡散板を配置した構成では、シリカ粒子を透過する光が粒子の内部で多数の反射を行った後に外部に出てくるので、光の減衰が大きい。更に、レーザダイオードからの光が直進して到達する位置に光拡散板が配置されているので、アクリル系樹脂層の表面で、レーザダイオードからの入射光が反射することによる損失が発生する。このように、従来の光シートバスは、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。また、信号の伝送経路を動的に切り替えることができなかった。

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導波路、この光導波路を備えた信号処理装置及びこの光導波路に接続される信号処理基板を提供することを目的とする。

本発明は、第１の屈折率を有する導光素材で形成された第１の導光部、及び前記第１の導光部の側方全周部分に接すると共に第２の屈折率を有する導光素材で形成された第２の導光部を有し、外周の任意の位置から入射された光が内部で伝搬され、外周の任意の位置から出射される導光部と、前記導光部の外周から出射される光以外の光を、前記導光部の内部へ反射する光反射部と、前記第１の導光部と前記光反射部との間に配置され、入射した光を乱反射する乱反射部とを備え、前記導光部は、屈折率が異なる前記第１の導光部と前記第２の導光部の境界部分である光路変更部であって、前記導光部の内部で伝搬される光を屈折または回折させる光路変更部を有する光導波路である。

本発明の光導波路では、導光部に外周の任意の位置から入射した光は、光反射部によって閉じ込められて導光部を伝送され、光路変更部に入射して屈折または回折される。光路変更部で屈折または回折された光は、光反射部によって閉じ込められて導光部を伝送され、導光部の外周から全周方向に出射される。

これにより、光導波路の外周の任意の位置に配置された光出力部から出射された光が、光導波路の外周の任意の位置に配置された光入力部で受光できるので、光導波路の外周に単数または複数の光出力部及び光入力部を備えて、１対多、多対１あるいは多対多の光セレクタが実現される。

本発明は、第１の屈折率を有する導光素材で形成された第１の導光部、及び前記第１の導光部の側方全周部分に接すると共に第２の屈折率を有する導光素材で形成された第２の導光部を有し、外周の任意の位置から入射された光が内部で伝搬され、外周の任意の位置から出射される導光部と、前記導光部の外周から出射される光以外の光を前記導光部の内部へ反射する光反射部と、前記第１の導光部と前記光反射部との間に配置され、入射した光を乱反射する乱反射部とを備え、前記導光部が、屈折率が異なる前記第１の導光部と前記第２の導光部の境界部分である光路変更部であって、前記導光部の内部で伝搬される光を屈折または回折させる光路変更部を有する光導波路と、前記光導波路と光学的に結合され、電気信号が光に変換されて出射される光出力部及び受光した光が電気信号に変換される光入力部を含む光−電気信号変換部を有し、前記光導波路の外周に配置される複数の信号処理基板とを備えた信号処理装置である。

本発明の信号処理装置では、信号を送信する信号処理基板の光出力部から出射された信号光は、光導波路の外周から導光部に入射する。導光部に入射した光は、光反射部によって閉じ込められて導光部を伝送され、光導波路の外周から全周方向に出射されて、信号を受信する信号処理基板の光入力部に受光される。

本発明によれば、光導波路は、乱反射部での乱反射で導光部の全周方向に光を出射する機能を有すると共に、光反射部が、導光部の外周から入射した光を乱反射部に伝搬し、かつ、乱反射した光を導光部の外周へ伝搬する機能を有しており、任意の方向から入射した光の乱反射で複数の光路を発生させているので、光の減衰を抑えることができる。

また、導光部を挟んでその両面に乱反射部を備えることで、導光部に入射した光が、対向する乱反射部の間で乱反射されて、任意の方向から入射した光を、導光部の全周方向に出射させることができる。

更に、光の散乱を利用する光散乱部を備える構成では、導光部の外周から入射した光を光反射部で光散乱部に伝搬し、かつ、光散乱部で散乱した光を光反射部で導光部の外周へ伝搬することで、散逸による減衰を抑えて、導光部の全周方向に光を出射することができる。

また、光の屈折または回折を利用する光路変更部を備える構成では、導光部の外周から入射した光を光反射部で光路変更部に伝搬し、かつ、光路変更部で屈折または回折された光を光反射部で導光部の外周へ伝搬することで、任意の方向から入射した光の屈折または回折で複数の光路を発生させており、光の減衰を抑えることができる。

これにより、光導波路の外周の任意の位置に配置された光出力部から出射された光が、光導波路の外周の任意の位置に配置された光入力部で確実に受光できるので、光導波路の外周に単数または複数の光出力部及び光入力部を備えて、１対多、多対１あるいは多対多の光セレクタを実現することができる。

また、積層された複数層の光導波路の外周に複数の信号処理基板を配置し、各層の光導波路に対して、各信号処理基板では結合させる光出力部と光入力部が切り替えられることで、複数の信号処理基板の接続形態を、任意の信号経路に動的に切り替えることが可能である。

以下、図面を参照して本発明の光導波路が適用された光セレクタ及び信号処理装置と、本発明の光導波路に接続される信号処理基板の実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の光セレクタの構成例＞
図１は、第１の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、第１の実施の形態の光セレクタの側断面図、図１（ｂ）は、第１の実施の形態の光セレクタの平面図である。

第１の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、屈折率の異なる２種類の導光素材を通過させることで、全周方向から出射させる平面型の光導波路２Ａと、直進性を有する光を出力するＬＤ（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。

光導波路２Ａは、所定の波長領域において第１の屈折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の屈折率と異なる第２の屈折率を有した導光素材で形成された第２の導光部２１Ａを備える。第１の導光部２０Ａ及び第２の導光部２１Ａは、本例では共に円板形状で、第１の導光部２０Ａの側方全周に第２の導光部２１Ａが設けられる。

第１の導光部２０Ａは、所定の波長領域において第１の屈折率を有して透明な樹脂材料または空気層等で形成される。また、第２の導光部２１Ａは、所定の波長領域において第２の屈折率を有して透明な樹脂材料等で形成される。

例えば、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａが共に樹脂材料で形成される構成では、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａの境界面２２で、第１の導光部２０Ａの外周面と第２の導光部２１Ａの内周面が接する構成である。

また、第１の導光部２０Ａが空気層で形成され、第２の導光部２１Ａが樹脂材料で形成される構成では、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａの境界面２２で、第２の導光部２１Ａの内周面が空気層と接する構成である。

ここで、上述したいずれの構成でも、円形の第１の導光部２０Ａの中心と第２の導光部２１Ａの中心を合わせて、第１の導光部２０Ａが第２の導光部２１Ａの略中心に配置される。

光導波路２Ａは、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａの上下面に反射材２３Ａを備える。反射材２３Ａは光反射部の一例で、第２の導光部２１Ａの外周面は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２の導光部２１Ａの平面と、例えば空気層である第１の導光部２０Ａに対向させて、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａを両面から挟む。

これにより、光導波路２Ａは、第２の導光部２１Ａの外周面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２１Ａの外周面から光が入出射されると共に、第２の導光部２１Ａに入射した光が反射材２３Ａで反射して、第２の導光部２１Ａを伝送される。

また、第２の導光部２１Ａを伝送される光が、屈折率の異なる第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａとの境界面２２を光路変更部として、境界面２２で屈折及び反射されて、第１の導光部２０Ａから全周方向に出射される。

更に、第１の導光部２０Ａから全周方向に出射された光は、第２の導光部２１Ａを伝送されて、第２の導光部２１Ａの外周面から出射される。

従って、光導波路２Ａは、外周の任意の位置から第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で全円周方向に光が出射されて、外周の任意の位置で受光が可能となる。

ＬＤ３は光出力部の一例で、図示しない発光部を第２の導光部２１Ａの外周面に対向させて、光導波路２Ａの外周の任意の位置に配置される。また、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２１Ａの外周面に対向させて、光導波路２Ａの外周の任意の位置に配置される。

＜第１の実施の形態の光セレクタの動作例＞
次に、第１の実施の形態の光セレクタ１Ａの動作例について、図１を参照して説明する。

ＬＤ３では、電気信号が光の信号に変換されて出力され、ＬＤ３から出力された光は、第２の導光部２１Ａの外周面から第１の導光部２０Ａに向けて光導波路２Ａに入射される。

第２の導光部２１Ａの外周面から入射された光は、反射材２３Ａで反射されることで第２の導光部２１Ａを伝送され、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａの屈折率の差に応じて、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａとの境界面２２での屈折及び反射等により光路が曲げられる。

また、第１の導光部２０Ａに入射した光は、反射材２３Ａで反射されることで第１の導光部２０Ａを伝送され、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａとの境界面２２に入射して、屈折及び反射等により光路が曲げられる。

これにより、ＬＤ３から出力され、光導波路２Ａの外周の任意の位置から第２の導光部２１Ａに入射した光は、第２の導光部２１Ａを伝送されて、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａとの境界面２２に入射することで、屈折等で光路が曲げられる。

従って、光導波路２Ａでは、第１の導光部２０Ａの全周方向に光が出射されて、第２の導光部２１Ａを伝送される。そして、第２の導光部２１Ａを伝送される光は、第２の導光部２１Ａの外周面から全周方向に出射され、光導波路２Ａの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４に入力され、光信号が電気信号に変換されて出力される。

このように、光導波路２Ａの外周の任意の位置に配置されたＬＤ３から出力された光が、光導波路２Ａの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４で受光できるので、光導波路２Ａの外周の任意の位置に１個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ａの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、１対多の光セレクタ１Ａが実現される。

また、光導波路２Ａの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ａの外周の任意の位置に１個のフォトディテクタ４を備えることで、多対１の光セレクタ１Ａが実現される。

更に、光導波路２Ａの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ａの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、多対多の光セレクタ１Ａが実現される。

ここで、第１の導光部２０Ａと第２の導光部２１Ａの境界面２２で、第２の導光部２１Ａの角部となる反射材２３Ａとの接面に光が入射するように、ＬＤ３から出力される光を集光等すると、第２の導光部２１Ａの角部で光が回折される。これにより、光の入射位置の設定に応じて、入射した光を回折により光導波路２Ａの全周方向に出射することが可能となる。

＜第２の実施の形態の光セレクタの構成例＞
図２，図３及び図４は、第２の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図で、図２〜図４では、第２の実施の形態の光セレクタを側断面図で示している。なお、第２の実施の形態の光セレクタにおいて、平面図は図１（ｂ）に示す形態と同様である。

第２の実施の形態の光セレクタ１Ｂは、任意の方向から入射された光を、乱反射または散乱によって全周方向から出射させる平面型の光導波路２Ｂと、直進性を有する光を出力するＬＤ３と、光が入力されるフォトディテクタ４を備える。

ここで、反射とは、進行波あるいは粒子等が、進行中の媒質と異なる媒質あるいは不連続的変化のある境界面に当たって方向を変え、もとの媒質中の新しい方向に進む現象で、境界面の凹凸が波長と同程度、あるいはそれより大きければ、反射波は種々の方向に進む。このような反射を乱反射あるいは拡散反射という。

一方、散乱とは、波がその波長に比べてあまり大きくない障害物に当たったときに、それを中心として周囲に広がっていく波ができる現象である。光の散乱とは、光の物質による散乱で量子力学的粒子による散乱の総合的効果として説明される。波長変化を伴わない共鳴線による散乱が主であるが、ラマン効果、蛍光、コンプトン効果、ブリリアン散乱などによって波長変化を伴う散乱が起こることもある。一様な物質の場合は構成粒子による波長変化を伴わない散乱と入射光とを合成したものは反射光と屈折光を与えるだけであって、巨視的な散乱光が現れるのは、構成粒子の密度や配向に揺らぎがある場合に限られる。

光導波路２Ｂは、図２及び図３に示す例では、所定の波長領域において第１の屈折率を有した導光素材で形成された第１の導光部２０Ｂと、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有した導光素材で形成された第２の導光部２１Ｂを備える。第１の導光部２０Ｂ及び第２の導光部２１Ｂは、本例では共に円板形状で、第１の導光部２０Ｂの側方全周に第２の導光部２１Ｂが設けられる。

第１の導光部２０Ｂは、所定の波長領域において第１の屈折率を有して透明な樹脂材料または空気層等で形成される。また、第２の導光部２１Ｂは、所定の波長領域において第２の屈折率を有して透明な樹脂材料等で形成される。

例えば、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂが共に樹脂材料で形成される構成では、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの境界面２２で、第１の導光部２０Ｂの外周面と第２の導光部２１Ｂの内周面が接する構成である。

また、第１の導光部２０Ｂが空気層で形成され、第２の導光部２１Ｂが樹脂材料で形成される構成では、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの境界面２２で、第２の導光部２１Ｂの内周面が空気層と接する構成である。

ここで、上述したいずれの構成でも、円形の第１の導光部２０Ｂの中心と第２の導光部２１Ｂの中心を合わせて、第１の導光部２０Ｂが第２の導光部２１Ｂの略中心に配置される。

一方、光導波路２Ｂは、図４に示す例では、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂが共に空気層で構成される。

光導波路２Ｂは、第２の導光部２１Ｂの上下面に反射材２３Ｂを備える。反射材２３Ｂは光反射部の一例で、第２の導光部２１Ｂの外周面は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２の導光部２１Ｂの平面に対向させて、第２の導光部２１Ｂを両面から挟む。

更に、光導波路２Ｂは、図２、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示す構成では、第１の導光部２０Ｂの上下面に乱反射材２４を備える。乱反射材２４は乱反射部の一例で、入射される光の波長と同程度あるいはそれより大きい凹凸で光を乱反射させる乱反射面を、例えば空気層である第１の導光部２０Ｂに対向させて、第１の導光部２０Ｂを両面から挟む。

ここで、図２（ａ）では、第２の導光部２１Ｂを挟んだ反射材２３Ｂを、更に乱反射材２４で挟んだ構成で、乱反射材２４の第１の導光部２０Ｂに対向した乱反射面と、反射材２３Ｂの第２の導光部２１Ｂに対向した反射面は、反射材２３Ｂの厚みに応じた距離を有する。なお、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、この例に限ることなく、図２（ｂ）に示すように近づけても良いし、図３（ａ），図４（ａ）に示すように同一面でも良いし、図２（ｃ），図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、乱反射材２４の乱反射面が反射材２３Ｂの反射面より内側にあっても良い。

すなわち、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、光導波路２Ｂの外周の任意の位置から第１の導光部２０Ｂに向けて光を入射したときに、光導波路２Ｂの外周において測定される乱反射光が十分な強度になるという条件（以後、本条件を光学条件と呼ぶ）を満たす所定の距離ならいくらでも良い。

また、光導波路２Ｂは、図３（ｃ）に示す構成では、第１の導光部２０Ｂの上下面に散乱材２４Ｂを備えると共に、散乱材２４Ｂの外側表面に反射材２５を備える。散乱材２４Ｂは光散乱部の一例で、入射した光を散乱させるシート状の部材を、例えば空気層である第１の導光部２０Ｂに対向させて、第１の導光部２０Ｂを両面から挟む。また、反射材２５は光反射部の一例で、光を反射させる反射面を散乱材２４Ｂの外側表面に対向させて、第１の導光部２０Ｂを両面から挟む。なお、反射材２５は、第２の導光部２１Ｂに設けた反射材２３Ｂと一体で形成しても良いし、独立した部材で形成しても良い。

ここで、図３（ｃ）では、散乱材２４Ｂの第１の導光部２０Ｂに対向した散乱面と、反射材２３Ｂの第２の導光部２１Ｂに対向した反射面を同一面としたが、散乱材２４Ｂの散乱面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、上述した光学条件として、光導波路２Ｂの外周の任意の位置から第１の導光部２０Ｂに向けて光を入射したときに、光導波路２Ｂの外周において測定される散乱光が十分な強度になるという条件を満たす所定の距離であれば良い。例えば、図３（ｄ）に示すように、散乱材２４Ｂの散乱面が反射材２３Ｂの反射面より内側にあっても良い。

これにより、光導波路２Ｂは、第２の導光部２１Ｂの外周面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２１Ｂの外周面から光が入出射されると共に、第２の導光部２１Ｂに入射した光が反射材２３Ｂで反射して、第２の導光部２１Ｂを伝送される。

また、第２の導光部２１Ｂを伝送される光が、図２及び図４に示す例では、乱反射材２４での乱反射と、図２に示す例では、屈折率の異なる第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂとの境界面２２での屈折や反射等により、第１の導光部２０Ｂから全周方向に出射される。

一方、図３（ｃ），（ｄ）に示す例では、第２の導光部２１Ｂを伝送される光が、散乱材２４Ｂでの散乱及び反射材２５での反射と、屈折率の異なる第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂとの境界面２２での屈折や反射等により、第１の導光部２０Ｂから全周方向に出射される。

更に、第１の導光部２０Ｂから全周方向に出射された光は、第２の導光部２１Ｂを伝送されて、第２の導光部２１Ｂの外周面から出射される。

従って、光導波路２Ｂは、外周の任意の位置から第１の導光部２０Ｂに向けて光が入射されると、第１の導光部２０Ｂで全周方向に光が出射されて、外周の任意の位置で受光が可能となる。

ＬＤ３は、図示しない発光部を第２の導光部２１Ｂの外周面に対向させて、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に配置される。また、フォトディテクタ４は、図示しない受光部を第２の導光部２１Ｂの外周面に対向させて、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に配置される。

ここで、図２に示す例では、乱反射材２４が光透過性を有する場合、第１の導光部２０Ｂに入射した光の一部は乱反射材２４を透過してしまう。

そこで、乱反射材２４が光透過性を有する場合は、図３（ａ），（ｂ）に示す例のように、乱反射材２４の外側表面に反射材２５を備える。反射材２５は、光を反射させる反射面を乱反射材２４の外側表面に対向させて、第１の導光部２０Ｂを両面から挟む。なお、反射材２５は、第２の導光部２１Ｂに設けた反射材２３Ｂと一体で形成しても良いし、独立した部材で形成しても良い。

これにより、第１の導光部２０Ｂに入射して乱反射材２４を透過した一部の光は反射材２５で反射されて、第１の導光部２０Ｂに閉じ込められて伝送されることで、第１の導光部２０Ｂに入射した光が乱反射材２４で乱反射されて、第１の導光部２０Ｂの全周方向に出射される。

＜第２の実施の形態の光セレクタの動作例＞
次に、第２の実施の形態の光セレクタ１Ｂの動作例について、図２〜図４を参照して説明する。

ＬＤ３では、電気信号が光の信号に変換されて出力され、ＬＤ３から出力された光は、第２の導光部２１Ｂの外周面から第１の導光部２０Ｂに向けて光導波路２Ｂに入射される。

第２の導光部２１Ｂの外周面から入射された光は、反射材２３Ｂで反射されることで第２の導光部２１Ｂを伝送され、図２及び図３（ａ），（ｂ）に示す例では、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの屈折率の差に応じて、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂとの境界面２２での屈折及び反射等により光路が曲げられる。

第１の導光部２０Ｂに入射した光は、図２、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示す例では、乱反射材２４に入射すると乱反射されて、反射波が種々な方向に進んで第１の導光部２０Ｂを伝送される。また、第１の導光部２０Ｂに入射した光は、図２及び図３（ａ），（ｂ）に示す例では、第１の導光部２０Ｂを伝送されて第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂとの境界面２２に入射して、屈折及び反射等により光路が曲げられる。

これにより、ＬＤ３から出力され、光導波路２Ｂの外周の任意の位置から第２の導光部２１Ｂに入射した光は、第２の導光部２１Ｂを伝送されて、第１の導光部２０Ｂに入射することで、乱反射材２４で乱反射され、第１の導光部２０Ｂから全周方向に出射される。

また、図２及び図３（ａ），（ｂ）に示す例では、第２の導光部２１Ｂに入射した光は、第２の導光部２１Ｂを伝送されて、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂとの境界面２２に入射することで、屈折等で光路が曲げられる。

一方、図３（ｃ），（ｄ）に示す例では、第２の導光部２１Ｂの外周面から入射された光は、反射材２３Ｂで反射されることで第２の導光部２１Ｂを伝送され、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの屈折率の差に応じて、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂとの境界面２２での屈折及び反射等により光路が曲げられる。

第１の導光部２０Ｂに入射した光は、散乱材２４Ｂに入射すると散乱され、更に反射材２５で反射されて、第１の導光部２０Ｂを伝送される。また、第１の導光部２０Ｂに入射した光は、第１の導光部２０Ｂを伝送されて第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂとの境界面２２に入射して、屈折及び反射等により光路が曲げられる。

これにより、図３（ｃ），（ｄ）に示す例でも、ＬＤ３から出力され、光導波路２Ｂの外周の任意の位置から第２の導光部２１Ｂに入射した光は、第２の導光部２１Ｂを伝送されて、第１の導光部２０Ｂに入射することで、散乱材２４Ｂで散乱及び反射材２５で反射され、第１の導光部２０Ｂから全周方向に出射される。

従って、光導波路２Ｂでも、第１の導光部２０Ｂの全周方向に光が出射されて、第２の導光部２１Ｂを伝送される。そして、第２の導光部２１Ｂを伝送される光は、第２の導光部２１Ｂの外周面から全周方向に出射され、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４に入力され、光信号が電気信号に変換されて出力される。

このように、光導波路２Ｂは、中心部分の第１の導光部２０Ｂが、乱反射材２４での乱反射で全周方向に光を出射する機能を有すると共に、第１の導光部２０Ｂの周囲の第２の導光部２１Ｂが、入射した光を第１の導光部２０Ｂに伝送し、かつ、乱反射した光を外部へ伝送する機能を有しており、乱反射面では光の吸収が抑えられることから、減衰が抑えられる。

また、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの屈折率を異ならせることで、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、光導波路２Ｂの外周から入射されて第２の導光部２１Ｂを伝送される光が、境界面２２での屈折により乱反射材２４に入射する。そして、第１の導光部２０Ｂの両面に乱反射材２４を備えることで、第１の導光部２０Ｂに入射した光が、対向する乱反射材２４の間で乱反射されて、種々な方向に進む反射波でそれぞれ２回以上の乱反射を発生させ、光導波路２Ｂの外周の任意の方向から入射した光を、第１の導光部２０Ｂの全周方向に出射させることができる。

更に、散乱材２４Ｂを用いる構成でも、第１の導光部２０Ｂに入射した光を、第１の導光部２０Ｂの両面に備えた散乱材２４Ｂで散乱させると共に、散乱材２４Ｂで散乱された光を反射材２５で反射して第１の導光部２０Ｂに入射させることで、散逸による減衰を抑えて、第１の導光部２０Ｂの全周方向に出射することができる。

そして、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に配置されたＬＤ３から出力された光が、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４で受光できるので、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に１個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、１対多の光セレクタ１Ｂが実現される。

また、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に１個のフォトディテクタ４を備えることで、多対１の光セレクタ１Ｂが実現される。

更に、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｂの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、多対多の光セレクタ１Ｂが実現される。

なお、反射材全面を乱反射材で構成しても良い。

ここで、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの境界面２２で、第２の導光部２１Ｂの角部に光が入射するように、ＬＤ３から出力される光を集光等すると、第２の導光部２１Ｂの角部で光が回折される。これにより、光の入射位置の設定に応じて、入射した光を回折により光導波路２Ｂの全周方向に出射することが可能となる。

＜第２の実施の形態の光セレクタの変形例＞
図５，図６及び図７は、第２の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図で、図５〜図７では、第２の実施の形態の変形例の光セレクタを側断面図で示している。なお、第２の実施の形態の変形例の光セレクタにおいて、平面図は図１（ｂ）に示す形態と同様である。

図５（ａ）に示す例では、光導波路２Ｂの第１の導光部２０Ｂを、乱反射素材で形成したものである。乱反射素材としては、例えば、球状の導光素材が用いられ、第２の導光部２１Ｂの中心に形成された円形の空間に、球状の導光素材が所定の配置で並べられて、第１の導光部２０Ｂが形成される。

球状の導光素材としては、例えば、液晶パネルで対向する基板間に液晶を充填するための空間を形成するスペーサ材としての球状ビーズが用いられ、球状ビーズが交互に位置をずらしたハニカム配列または一列上に並べた円配列で３次元配列される。

図５（ｂ），（ｃ）に示す例では、乱反射材２４を球状の導光素材で形成したものである。図５（ｂ），（ｃ）に示す例でも、球状の導光素材としては、例えば、液晶パネルで対向する基板間に液晶を充填するための空間を形成するスペーサ材としての球状ビーズが用いられ、図５（ｄ）の平面図に示すように、入射した光が全周方向に乱反射される配置、例えば、球状ビーズが交互に位置をずらしたハニカム配列または円周上に並べた円配列で配置される。乱反射素材として球状の導光素材を用いる構成では、反射率を高めるために、球状の導光素材をアルミニウムの蒸着等により鏡面とすると良く、鏡面には保護膜を付けても良い。球状の導光素材は、個々にアルミニウムを蒸着しても良いし、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように所定の配置で並べられた球状の導光素材の全体にアルミニウムを蒸着しても良い。

ここで、図５（ｂ）では、乱反射材２４の第１の導光部２０Ｂに対向した表面と、反射材２３Ｂの第２の導光部２１Ｂに対向した反射面を同一面としたが、乱反射材２４の表面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、上述した光学条件を満たす所定の距離であれば良く、例えば、図５（ｃ）に示すように、乱反射材２４の表面が反射材２３Ｂの反射面より内側にあっても良い。

図６に示す例では、光導波路２Ｂの第１の導光部２０Ｂを樹脂材料等の固形物で形成すると共に、乱反射材に替えて、第１の導光部２０Ｂの反射材２３Ｂとの境界面を粗面２６Ａで形成したものである。

粗面２６Ａは、円柱状の第１の導光部２０Ｂの上下面を、すりガラスの表面のようになるように所定の表面粗さで研磨すること等で形成される。乱反射材に替えて、第１の導光部２０Ｂの反射材２３Ｂとの境界面を粗面２６Ａとする構成では、反射率を高めるために、粗面を維持できるような膜厚でアルミニウムの蒸着等により粗面２６Ａを鏡面とすると良く、鏡面には保護膜を付けても良い。

これにより、第１の導光部２０Ｂに入射した光は、粗面２６Ａに入射すると乱反射されて第１の導光部２０Ｂを伝送され、第１の導光部２０Ｂから全周方向に出射される。

図７に示す例では、光導波路２Ｂの第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの境界面２２を粗面２６Ｂで形成したものである。

粗面２６Ｂは、第１の導光部２０Ｂが樹脂材料等の固形物で形成される構成では、円柱状の第１の導光部２０Ｂの外周面、または、第１の導光部２０Ｂが空気層で形成される構成では、リング状の第２の導光部２１Ｂの内周面を、すりガラスの表面のようになるように所定の表面粗さで研磨すること等で形成される。

これにより、第１の導光部２０Ｂと第２の導光部２１Ｂの境界面２２に入射した光は、粗面２６Ｂで乱反射されて第１の導光部２０Ｂを伝送され、第１の導光部２０Ｂから全周方向に出射される。

＜第３の実施の形態の光セレクタの構成例＞
図８，図９，図１０及び図１１は、第３の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図で、図８〜図１１では、第３の実施の形態の光セレクタを側断面図で示している。なお、第３の実施の形態の光セレクタにおいて、平面図は図１（ｂ）に示す形態と同様である。

第３の実施の形態の光セレクタ１Ｃは、任意の方向から入射された光を、屈折率の異なる２種類の導光素材を通過させると共に、レンズの作用と乱反射材を利用して乱反射させて、全周方向から出射させる平面型の光導波路２Ｃと、直進性を有する光を出力するＬＤ３と、光が入力されるフォトディテクタ４を備える。

光導波路２Ｃは、所定の波長領域において第１の屈折率を有した導光素材で形成された第１の導光部２０Ｃと、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有した導光素材で形成された第２の導光部２１Ｃを備える。

第１の導光部２０Ｃ及び第２の導光部２１Ｃは、本例では共に円板形状で、第１の導光部２０Ｃの中心と第２の導光部２１Ｃの中心を合わせて、第１の導光部２０Ｃが第２の導光部２１Ｃの略中心に配置され、第１の導光部２０Ｃの側方全周に第２の導光部２１Ｃが設けられる。

第１の導光部２０Ｃは、所定の波長領域において第１の屈折率を有して透明な樹脂材料または空気層等で形成される。また、第２の導光部２１Ｃは、所定の波長領域において第２の屈折率を有して透明な樹脂材料等で形成される。

光導波路２Ｃは、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃの境界面２２または第２の導光部２１にレンズ部２７を備える。

レンズ部２７はレンズ部材の一例で、図８に示す例では、所定の屈折率を有した円冠状の導光素材を、第１の導光部２０Ｃの外周面に沿って設けることでレンズ部２７Ａが形成される。

レンズ部２７Ａは、第２の導光部２１Ｃの厚みと略同等の直径を有した円形の断面形状で、第２の導光部２１Ｃの内周面に沿って封入される形態となっている。ここで、レンズ部２７Ａは、本例では第１の導光部２０Ｃと同じ屈折率を有した材質で形成される。

図９に示す例では、所定の屈折率を有した円冠状の導光素材を、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃの境界面に沿って設けることでレンズ部２７Ｂが形成される。

レンズ部２７Ｂは、第２の導光部２１Ｃの厚みと略同等の直径を有した円形の断面形状で、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃに封入される形態となっている。ここで、レンズ部２７Ｂは、本例では第１の導光部２０Ｃ及び第２の導光部２１Ｃと異なる第３の屈折率を有した材質で形成される。

図１０に示す例では、所定の屈折率を有した円冠状の導光素材を、第１の導光部２０Ｃの外周面に沿って設けることでレンズ部２７Ｃが形成される。

レンズ部２７Ｃは、第２の導光部２１Ｃの厚みの半分と略同等の半径を有した半円形の断面形状で、半円形の頂点を対向させて、第２の導光部２１Ｃの内周面に沿って封入される形態となっている。ここで、レンズ部２７Ｃは、本例では第１の導光部２０Ｃ及び第２の導光部２１Ｃと異なる第３の屈折率を有した材質で形成される。

図１１に示す例では、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃの境界面２２を、所定の曲率半径Ｒを有した曲面で構成してレンズ部２７Ｄが形成される。レンズ部２７Ｄは、例えば、第１の導光部２０Ｄが空気層である構成では、第２の導光部２１Ｃの内周面を凹状の曲面として形成される。

光導波路２Ｃは、図２等で説明した第２の実施の形態の光セレクタ１Ｂの光導波路２Ｂと同様に、第２の導光部２１Ｃの上下面に反射材２３Ｂを備える。また、第１の導光部２０Ｃの上下面に乱反射材２４を備える。

ここで、図８（ａ），図９（ａ），図１０（ａ）及び図１１（ａ）では、第２の実施の形態の図２（ａ）と同様に、第２の導光部２１Ｃを挟んだ反射材２３Ｂを、更に乱反射材２４で挟んだ構成で、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面は、反射材２３Ｂの厚みに応じた距離を有するが、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、上述した光学条件を満たす所定の距離であれば良い。

すなわち、図８（ｂ），図９（ｂ），図１０（ｂ），図１１（ｂ）に示すように近づけても良いし、図９（ｃ）に示すように同一面でも良いし、図８（ｃ），図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、乱反射材２４の乱反射面が反射材２３Ｂの反射面より内側にあっても良い。

これにより、光導波路２Ｃは、第２の導光部２１Ｃの外周面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２１Ｃの外周面から光が入出射されると共に、第２の導光部２１Ｃに入射した光が反射材２３Ｂで反射して、第２の導光部２１Ｃを伝送される。

第２の導光部２１Ｃを伝送される光は、図８に示す例では、レンズ部２７Ａ及び第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃの境界面２２での屈折や反射等と、乱反射材２４での乱反射により、第１の導光部２０Ｃから全周方向に出射される。

図９に示す例では、第２の導光部２１Ｃを伝送される光は、レンズ部２７Ｂでの屈折や反射等と、乱反射材２４での乱反射により、第１の導光部２０Ｃから全周方向に出射される。

図１０に示す例では、第２の導光部２１Ｃを伝送される光は、レンズ部２７Ｃ及び第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃの境界面２２での屈折や反射等と、乱反射材２４での乱反射により、第１の導光部２０Ｃから全周方向に出射される。

図１１に示す例では、第２の導光部２１Ｃを伝送される光は、レンズ部２７Ｄでの屈折や反射等と、乱反射材２４での乱反射により、第１の導光部２０Ｃから全周方向に出射される。

そして、第１の導光部２０Ｃから全周方向に出射された光は、第２の導光部２１Ｃを伝送されて、第２の導光部２１Ｃの外周面から出射される。

従って、光導波路２Ｃは、外周の任意の位置から第１の導光部２０Ｃに向けて光が入射されると、第１の導光部２０Ｃで全周方向に光が出射されて、外周の任意の位置で受光が可能となる。

ＬＤ３は、図示しない発光部を第２の導光部２１Ｃの外周面に対向させて、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に配置される。また、フォトディテクタ４は、図示しない受光部を第２の導光部２１Ｃの外周面に対向させて、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に配置される。

＜第３の実施の形態の光セレクタの動作例＞
次に、第３の実施の形態の光セレクタ１Ｃの動作例について、図８〜図１１を参照して説明する。

ＬＤ３では、電気信号が光の信号に変換されて出力され、ＬＤ３から出力された光は、第２の導光部２１Ｃの外周面から第１の導光部２０Ｃに向けて光導波路２Ｃに入射される。

第２の導光部２１Ｃの外周面から入射された光は、反射材２３Ｂで反射されることで第２の導光部２１Ｃを伝送され、図８に示す例では、第２の導光部２１Ｃを伝送される光が屈折率の異なるレンズ部２７Ａを通過すると、レンズ部２７Ａは断面形状が円形であるのでレンズの作用で屈折される。

レンズ部２７Ａで屈折された光が、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃとの境界面２２に入射すると、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃの屈折率の差に応じて、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃとの境界面２２での屈折及び反射等により光路が曲げられる。

また、第１の導光部２０Ｃに入射した光は、乱反射材２４に入射すると乱反射されて、様々な光路で第１の導光部２０Ｃを伝送され、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃとの境界面２２、更にレンズ部２７Ａに入射して、屈折及び反射等により光路が曲げられる。

図９に示す例では、第２の導光部２１Ｃを伝送される光が屈折率の異なるレンズ部２７Ｂを通過すると、レンズ部２７Ｂは断面形状が円形であるのでレンズの作用で屈折されて、第１の導光部２０Ｃに入射する。

また、第１の導光部２０Ｃに入射した光は、乱反射材２４に入射すると乱反射されて、第１の導光部２０Ｃを伝送され、レンズ部２７Ｂに入射して、屈折等により光路が曲げられる。

図１０に示す例では、第２の導光部２１Ｃを伝送される光が屈折率の異なるレンズ部２７Ｃを通過すると、レンズ部２７Ｃは断面形状が半円形であるのでレンズの作用で屈折される。

レンズ部２７Ｃで屈折された光が、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃとの境界面２２に入射すると、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃの屈折率の差に応じて、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃとの境界面２２での屈折及び反射等により光路が曲げられる。

また、第１の導光部２０Ｃに入射した光は、乱反射材２４に入射すると乱反射されて、第１の導光部２０Ｃを伝送され、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃとの境界面２２、更にレンズ部２７Ｃに入射して、屈折及び反射等により光路が曲げられる。

図１１に示す例では、第２の導光部２１Ｃを伝送される光がレンズ部２７Ｄを通過すると、第１の導光部２０Ｃと第２の導光部２１Ｃは屈折率が異なり、レンズ部２７Ｄは曲面であるのでレンズの作用で屈折されて、第１の導光部２０Ｃに入射する。

また、第１の導光部２０Ｃに入射した光は、乱反射材２４に入射すると乱反射されて、第１の導光部２０Ｃを伝送され、レンズ部２７Ｄに入射して、屈折等により光路が曲げられる。

これにより、ＬＤ３から出力され、光導波路２Ｃの外周の任意の位置から第２の導光部２１Ｃに入射した光は、第２の導光部２１Ｃを伝送されて、レンズ部２７（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の作用で光路が曲げられて第１の導光部２０Ｃに入射すると共に、第１の導光部２０Ｃに入射した光は、乱反射材２４で乱反射して第１の導光部２０Ｃを伝送されて、更にレンズ部２７（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で光路が曲げられることで、より均一に全周方向へ出射される。

従って、光導波路２Ｃでも、第１の導光部２０Ｃから全周方向に光が出射されて、第２の導光部２１Ｃを伝送される。そして、第２の導光部２１Ｃを伝送される光は、第２の導光部２１Ｃの外周面から全周方向に出射され、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４に入力され、光信号が電気信号に変換されて出力される。

このように、光導波路２Ｃは、レンズ部２７（Ａ〜Ｄ）の作用と、中心部分の第１の導光部２０Ｃでの乱反射材２４による乱反射で、光を全周方向に出射する機能を有すると共に、第１の導光部２０Ｃの周囲の第２の導光部２１Ｃが、入射した光を第１の導光部２０Ｃに伝送し、かつ、乱反射した光を外部へ伝送する機能を有しており、乱反射面では光の吸収が抑えられることから、減衰が抑えられる。

そして、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に配置されたＬＤ３から出力された光が、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４で受光できるので、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に１個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、１対多の光セレクタ１Ｃが実現される。

また、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に１個のフォトディテクタ４を備えることで、多対１の光セレクタ１Ｃが実現される。

更に、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｃの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、多対多の光セレクタ１Ｃが実現される。

ここで、図１０に示す構成では、半円形のレンズ部２７Ｃの頂点に光が入射するように、ＬＤ３から出力される光を集光等すると、レンズ部２７Ｃの頂点で光が回折される。これにより、光の入射位置の設定に応じて、入射した光を回折により光導波路２Ｃの全周方向に出射することが可能となる。

また、光導波路２Ｃにおいて、第２の導光部２１Ｃの外周面の半径をｒ１、内周面の半径をｒ２とすると、レンズ部２７（Ａ，Ｂ，Ｃ）の円冠状の半径ｒは、ｒ＝ｒ１−ｒ２内の任意の位置に配置することで、光を全周方向に乱反射させて出射させる効果が得られる。

＜第４の実施の形態の光セレクタの構成例＞
図１２及び図１３は、第４の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図で、図１２及び図１３では、第４の実施の形態の光セレクタを側断面図で示している。なお、第４の実施の形態の光セレクタにおいて、平面図は図１（ｂ）に示す形態と同様である。

第４の実施の形態の光セレクタ１Ｄは、任意の方向から入射された光をレンズの作用と乱反射材を利用して乱反射させて、全周方向から出射させる平面型の光導波路２Ｄと、直進性を有する光を出力するＬＤ３と、光が入力されるフォトディテクタ４を備える。

光導波路２Ｄは、所定の波長領域において第１の屈折率を有した導光素材で形成された第１の導光部２０Ｄと、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有した導光素材で形成された第２の導光部２１Ｄを備える。

第１の導光部２０Ｄは、所定の波長領域において第１の屈折率を有して透明な樹脂材料等で形成される。また、第２の導光部２１Ｄは、所定の波長領域において第２の屈折率を有して透明な樹脂材料等で形成される。

第１の導光部２０Ｄは、図１２に示す例では中実の球形状に形成され、図１３に示す例では中空の半球形状に形成される。また、第２の導光部２１Ｄは、中心部に円形の空間が形成された円板形状に形成され、第１の導光部２０Ｄの中心と第２の導光部２１Ｄの中心を合わせて、第１の導光部２０Ｄが第２の導光部２１Ｄの略中心に配置され、第１の導光部２０Ｄの側方全周に第２の導光部２１Ｄが設けられる。

光導波路２Ｄは、図２等で説明した第２の実施の形態の光セレクタ１Ｂの光導波路２Ｂと同様に、第２の導光部２１Ｄの上下面に反射材２３Ｂを備える。また、第１の導光部２０Ｄの上下面に乱反射材２４を備える。

ここで、図１２（ａ）及び図１３（ａ）では、第２の実施の形態の図２（ａ）と同様に、第２の導光部２１Ｄを挟んだ反射材２３Ｂを、更に乱反射材２４で挟んだ構成で、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面は、反射材２３Ｂの厚みに応じた距離を有するが、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、上述した光学条件を満たす所定の距離であれば良い。

すなわち、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように近づけても良いし、図示しないが同一面でも良いし、図１２（ｃ）及び図１３（ｃ）に示すように、乱反射材２４の乱反射面が反射材２３Ｂの反射面より内側にあっても良い。

これにより、光導波路２Ｄは、第２の導光部２１Ｄの外周面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２１Ｄの外周面から光が入出射されると共に、第２の導光部２１Ｄに入射した光が反射材２３Ｂで反射して、第２の導光部２１Ｄを伝送される。

また、第２の導光部２１Ｄを伝送される光が、第２の導光部２１Ｄと空気層との境界面での屈折や反射等と、乱反射材２４での乱反射と、第１の導光部２０Ｄのレンズの作用により、第１の導光部２０Ｄの全周方向に出射される。

更に、第１の導光部２０Ｄの全周方向に出射された光は、第２の導光部２１Ｄを伝送されて、第２の導光部２１Ｄの外周面から出射される。

従って、光導波路２Ｄは、外周の任意の位置から第１の導光部２０Ｄに向けて光が入射されると、第１の導光部２０Ｄで全周方向に光が出射されて、外周の任意の位置で受光が可能となる。

ＬＤ３は、図示しない発光部を第２の導光部２１Ｄの外周面に対向させて、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に配置される。また、フォトディテクタ４は、図示しない受光部を第２の導光部２１Ｄの外周面に対向させて、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に配置される。

＜第４の実施の形態の光セレクタの動作例＞
次に、第４の実施の形態の光セレクタ１Ｄの動作例について、図１２及び図１３を参照して説明する。

ＬＤ３では、電気信号が光の信号に変換されて出力され、ＬＤ３から出力された光は、第２の導光部２１Ｄの外周面から第１の導光部２０Ｄに向けて光導波路２Ｄに入射される。

第２の導光部２１Ｄの外周面から入射された光は、反射材２３Ｂで反射されることで第２の導光部２１Ｄを伝送され、第２の導光部２１Ｄと空気層との境界面に入射すると、第２の導光部２１Ｄと空気層の屈折率の差に応じて屈折等により光路が曲げられる。

第２の導光部２１Ｄの内周面から出射した光は、第１の導光部２０Ｄに入射すると、第１の導光部２０Ｄは断面形状が円形または半円形等の曲面で形成されるので、レンズの作用で屈折される。また、第２の導光部２１Ｄの内周面から出射した光は、乱反射材２４に入射すると乱反射される。

これにより、ＬＤ３から出力され、光導波路２Ｄの外周の任意の位置から第２の導光部２１Ｄに入射した光は、第２の導光部２１Ｄを伝送されて、第１の導光部２０Ｄのレンズの作用で光路が曲げられ、乱反射材２４で乱反射して全周方向に出射される。

従って、光導波路２Ｄでも、第１の導光部２０Ｄの全周方向に光が出射されて、第２の導光部２１Ｄを伝送される。そして、第２の導光部２１Ｄを伝送される光は、第２の導光部２１Ｄの外周面から全周方向に出射され、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４に入力され、光信号が電気信号に変換されて出力される。

このように、光導波路２Ｄは、中心部分の第１の導光部２０Ｄが、レンズの作用と乱反射材２４による乱反射で光を全周方向に出射する機能を有すると共に、第１の導光部２０Ｄの周囲の第２の導光部２１Ｄが、入射した光を第１の導光部２０Ｄに伝送し、かつ、乱反射した光を外部へ伝送する機能を有しており、乱反射面では光の吸収が抑えられることから、減衰が抑えられる。

そして、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に配置されたＬＤ３から出力された光が、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４で受光できるので、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に１個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、１対多の光セレクタ１Ｄが実現される。

また、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に１個のフォトディテクタ４を備えることで、多対１の光セレクタ１Ｄが実現される。

更に、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｄの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、多対多の光セレクタ１Ｄが実現される。

ここで、第１の導光部２０Ｄと第２の導光部２１Ｄの境界面で、第２の導光部２１Ｄの角部に光が入射するように、ＬＤ３から出力される光を集光等すると、第２の導光部２１Ｄの角部で光が回折される。これにより、光の入射位置の設定に応じて、入射した光を回折により光導波路２Ｄの全周方向に出射することが可能となる。

＜第５の実施の形態の光セレクタの構成例＞
図１４は、第５の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図で、図１４では、第５の実施の形態の光セレクタを側断面図で示している。なお、第５の実施の形態の光セレクタにおいて、平面図は図１（ｂ）に示す形態と同様である。

第５の実施の形態の光セレクタ１Ｅは、任意の方向から入射された光を、屈折率の異なる２種類の導光素材を通過させると共に、プリズムを利用した屈折や回折と乱反射材による乱反射で全周方向から出射させる平面型の光導波路２Ｅと、直進性を有する光を出力するＬＤ３と、光が入力されるフォトディテクタ４を備える。

光導波路２Ｅは、所定の波長領域において第１の屈折率を有した導光素材で形成された第１の導光部２０Ｅと、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有した導光素材で形成された第２の導光部２１Ｅを備える。

第１の導光部２０Ｅ及び第２の導光部２１Ｅは、本例では共に円板形状で、第１の導光部２０Ｅの中心と第２の導光部２１Ｅの中心を合わせて、第１の導光部２０Ｅが第２の導光部２１Ｅの略中心に配置され、第１の導光部２０Ｅの側方全周に第２の導光部２１Ｅが設けられる。

第１の導光部２０Ｅは、所定の波長領域において第１の屈折率を有して透明な樹脂材料または空気層等で形成される。また、第２の導光部２１Ｅは、所定の波長領域において第２の屈折率を有して透明な樹脂材料等で形成される。

光導波路２Ｅは、第１の導光部２０Ｅと第２の導光部２１Ｅの境界面２２にプリズム部２７Ｅを備える。

プリズム部２７Ｅは回折部材の一例で、所定の屈折率を有した円冠状の導光素材を、第１の導光部２０Ｅの外周面に沿って設けることで形成される。

プリズム部２７Ｅは、１辺の長さが第２の導光部２１Ｅの厚みと略同等な三角形の断面形状で、三角形の一の頂点が第２の導光部２１Ｅの厚み方向の略中央に位置させて、第２の導光部２１Ｅの内周面に沿って封入される形態となっている。ここで、プリズム部２７Ｅは、本例では第１の導光部２０Ｅ及び第２の導光部２１Ｅと異なる第３の屈折率を有した材質で形成される。

光導波路２Ｅは、図２等で説明した第２の実施の形態の光セレクタ１Ｂの光導波路２Ｂと同様に、第２の導光部２１Ｅの上下面に反射材２３Ｂを備える。また、第１の導光部２０Ｅの上下面に乱反射材２４を備える。

ここで、図１４（ａ）は、第２の実施の形態の図２（ａ）と同様に、第２の導光部２１Ｅを挟んだ反射材２３Ｂを、更に乱反射材２４で挟んだ構成で、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面は、反射材２３Ｂの厚みに応じた距離を有するが、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、上述した光学条件を満たす所定の距離であれば良い。

すなわち、図１４（ｂ）に示すように近づけても良いし、図示しないが同一面でも良いし、図１４（ｃ）に示すように、乱反射材２４の乱反射面が反射材２３Ｂの反射面より内側にあっても良い。

これにより、光導波路２Ｅは、第２の導光部２１Ｅの外周面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２１Ｅの外周面から光が入出射されると共に、第２の導光部２１Ｅに入射した光が反射材２３Ｂで反射して、第２の導光部２１Ｅを伝送される。

第２の導光部２１Ｅを伝送される光は、プリズム部２７Ｅ及び第１の導光部２０Ｅと第２の導光部２１Ｅの境界面２２での屈折や反射等と、乱反射材２４での乱反射により、第１の導光部２０Ｅから全周方向に出射される。

そして、第１の導光部２０Ｅから全周方向に出射された光は、第２の導光部２１Ｅを伝送されて、第２の導光部２１Ｅの外周面から出射される。

従って、光導波路２Ｅは、外周の任意の位置から第１の導光部２０Ｅに向けて光が入射されると、第１の導光部２０Ｅで全周方向に光が出射されて、外周の任意の位置で受光が可能となる。

ＬＤ３は、図示しない発光部を第２の導光部２１Ｅの外周面に対向させて、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に配置される。また、フォトディテクタ４は、図示しない受光部を第２の導光部２１Ｅの外周面に対向させて、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に配置される。

＜第５の実施の形態の光セレクタの動作例＞
次に、第５の実施の形態の光セレクタ１Ｅの動作例について、図１４を参照して説明する。

ＬＤ３では、電気信号が光の信号に変換されて出力され、ＬＤ３から出力された光は、第２の導光部２１Ｅの外周面から第１の導光部２０Ｅに向けて光導波路２Ｅに入射される。

第２の導光部２１Ｅの外周面から入射された光は、反射材２３Ｂで反射されることで第２の導光部２１Ｅを伝送され、第２の導光部２１Ｅを伝送される光がプリズム部２７Ｅを通過すると、プリズム部２７Ｅは断面形状が三角形であるのでプリズムの作用で屈折される。

プリズム部２７Ｅで屈折された光が、第１の導光部２０Ｅと第２の導光部２１Ｅとの境界面２２に入射すると、第１の導光部２０Ｅと第２の導光部２１Ｅの屈折率の差に応じて、第１の導光部２０Ｅと第２の導光部２１Ｅとの境界面２２での屈折及び反射等により光路が曲げられる。

また、第１の導光部２０Ｅに入射した光は、乱反射材２４に入射すると乱反射されて、第１の導光部２０Ｅを伝送され、第１の導光部２０Ｅと第２の導光部２１Ｅとの境界面２２、更にプリズム部２７Ｅに入射して、屈折及び反射等により光路が曲げられる。

これにより、ＬＤ３から出力され、光導波路２Ｅの外周の任意の位置から第２の導光部２１Ｅに入射した光は、第２の導光部２１Ｅを伝送されて、プリズム部２７Ｅの作用で光路が曲げられて第１の導光部２０Ｅに入射すると共に、第１の導光部２０ＥＣに入射した光は、乱反射材２４で乱反射して第１の導光部２０Ｅを伝送されて、更にプリズム部２７Ｅで光路が曲げられることで、より均一に全周方向へ出射される。

従って、光導波路２Ｅでも、第１の導光部２０Ｅから全周方向に光が出射されて、第２の導光部２１Ｅを伝送される。そして、第２の導光部２１Ｅを伝送される光は、第２の導光部２１Ｅの外周面から全周方向に出射され、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４に入力され、光信号が電気信号に変換されて出力される。

このように、光導波路２Ｅは、プリズム部２７Ｅの作用と、中心部分の第１の導光部２０Ｅでの乱反射材２４による乱反射で、光を全周方向に出射する機能を有すると共に、第１の導光部２０Ｅの周囲の第２の導光部２１Ｅが、入射した光を第１の導光部２０Ｅに伝送し、かつ、乱反射した光を外部へ伝送する機能を有しており、乱反射面では光の吸収が抑えられることから、減衰が抑えられる。

そして、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に配置されたＬＤ３から出力された光が、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４で受光できるので、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に１個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、１対多の光セレクタ１Ｅが実現される。

また、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に１個のフォトディテクタ４を備えることで、多対１の光セレクタ１Ｅが実現される。

更に、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｅの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、多対多の光セレクタ１Ｅが実現される。

ここで、プリズム部２７Ｅの頂点に光が入射するように、ＬＤ３から出力される光を集光等すると、プリズム部２７Ｅの頂点で光が回折される。これにより、光の入射位置の設定に応じて、入射した光を回折により光導波路２Ｅの全周方向に出射することが可能となる。

なお、プリズム部２７Ｅの形状としては、断面形状が四角形でも良い。断面形状が四角である場合、第２の導光部２１Ｅとの接面の角部に光が入射するようにして、光を回折させる。また、第２の導光部２１Ｅの厚みの半分と略同等の高さを有した三角形の導光素材を、三角形の頂点を対向させる構成でも良い。この場合も対向する三角形の頂点に光が入射するようにして、光を回折させる。

＜第６の実施の形態の光セレクタの構成例＞
図１５は、第６の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図で、図１５では、第６の実施の形態の光セレクタを側断面図で示している。なお、第６の実施の形態の光セレクタにおいて、平面図は図１（ｂ）に示す形態と同様である。

第６の実施の形態の光セレクタ１Ｆは、任意の方向から入射された光を、積層された屈折率の異なる導光素材を通過させ、乱反射材で乱反射させて、全周方向から出射させる平面型の光導波路２Ｆと、直進性を有する光を出力するＬＤ３と、光が入力されるフォトディテクタ４を備える。

光導波路２Ｆは、所定の波長領域において第１の屈折率を有した導光素材で形成された第１の導光部２０Ｆと、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有した導光素材で形成された第２の導光部２１Ｆを備える。

第１の導光部２０Ｆは、所定の波長領域において第１の屈折率を有して透明な樹脂材料または空気層等で形成される。また、第２の導光部２１Ｆは、所定の波長領域において第２の屈折率を有して透明な樹脂材料等で形成される。

第２の導光部２１Ｆは、中心部に円形の空間が形成された円板形状で、断面形状が半円状のレンズ部２７Ｆが一方の面に円冠状に形成され、レンズ部２７Ｆを対向させて積層される。

第１の導光部２０Ｆは、第２の導光部２１Ｆと中心を合わせて第２の導光部２１Ｆの略中心及び積層された第２の導光部２１Ｆの間の空間に配置され、第１の導光部２０Ｆの側方全周に第２の導光部２１Ｆが設けられる。

光導波路２Ｆは、図２等で説明した第２の実施の形態の光セレクタ１Ｂの光導波路２Ｂと同様に、積層された第２の導光部２１Ｆの上下面に反射材２３Ｂを備える。また、第２の導光部２１Ｆの中心に配置される第１の導光部２０Ｆの上下面に乱反射材２４を備える。

ここで、図１５（ａ）は、第２の実施の形態の図２（ａ）と同様に、第２の導光部２１Ｆを挟んだ反射材２３Ｂを、更に乱反射材２４で挟んだ構成で、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面は、反射材２３Ｂの厚みに応じた距離を有するが、乱反射材２４の乱反射面と反射材２３Ｂの反射面の距離は、上述した光学条件を満たす所定の距離であれば良い。

すなわち、図１５（ｂ）に示すように近づけても良いし、図示しないが同一面でも良いし、図１５（ｃ）に示すように、乱反射材２４の乱反射面が反射材２３Ｂの反射面より内側にあっても良い。

これにより、光導波路２Ｆは、第２の導光部２１Ｆの外周面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２１Ｆの外周面から光が入出射されると共に、第２の導光部２１Ｆに入射した光が反射材２３Ｂで反射して、第２の導光部２１Ｆを伝送される。

第２の導光部２１Ｆを伝送される光は、レンズ部２７Ｆでの屈折と、第１の導光部２０Ｆと第２の導光部２１Ｆの境界面２２及び積層された第２の導光部２１Ｆと間の空気層との境界面での屈折や反射等と、乱反射材２４での乱反射等により、第１の導光部２０Ｆから全周方向に出射される。

そして、第１の導光部２０Ｆから全周方向に出射された光は、第２の導光部２１Ｆを伝送されて、第２の導光部２１Ｆの外周面から出射される。

従って、光導波路２Ｆは、外周の任意の位置から第１の導光部２０Ｆに向けて光が入射されると、第１の導光部２０Ｆで全周方向に光が出射されて、外周の任意の位置で受光が可能となる。

ＬＤ３は、図示しない発光部を第２の導光部２１Ｆの外周面に対向させて、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に配置される。また、フォトディテクタ４は、図示しない受光部を第２の導光部２１Ｆの外周面に対向させて、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に配置される。

＜第６の実施の形態の光セレクタの動作例＞
次に、第６の実施の形態の光セレクタ１Ｆの動作例について、図１５を参照して説明する。

ＬＤ３では、電気信号が光の信号に変換されて出力され、ＬＤ３から出力された光は、第２の導光部２１Ｆの外周面から第１の導光部２０Ｆに向けて光導波路２Ｆに入射される。

第２の導光部２１Ｆの外周面から入射された光は、反射材２３Ｂで反射されることで第２の導光部２１Ｆを伝送され、レンズ部２７Ｆに入射した光は、レンズ部２７Ｆは断面形状が半円形であるのでレンズの作用で屈折される。

第２の導光部２１Ｆを伝送され、レンズ部２７Ｆで屈折された光が第１の導光部２０Ｆと第２の導光部２１Ｆとの境界面２２に入射すると、第１の導光部２０Ｆと第２の導光部２１Ｆの屈折率の差に応じて、第１の導光部２０Ｆと第２の導光部２１Ｆとの境界面２２での屈折及び反射等により光路が曲げられる。

また、第１の導光部２０Ｆに入射した光は、乱反射材２４に入射すると乱反射されて、第１の導光部２０Ｆを伝送され、第１の導光部２０Ｆと第２の導光部２１Ｆとの境界面２２、及びレンズ部２７Ｆに入射して、屈折及び反射等により光路が曲げられる。

これにより、ＬＤ３から出力され、光導波路２Ｆの外周の任意の位置から第２の導光部２１Ｆに入射した光は、第２の導光部２１Ｆを伝送されて、レンズ部２７Ｆの作用で光路が曲げられて、第１の導光部２０Ｆに入射すると共に、第１の導光部２０Ｆに入射した光は、乱反射材２４で乱反射して第１の導光部２０Ｆを伝送されて、更にレンズ部２７Ｆで光路が曲げられることで、より均一に全周方向に出射される。

従って、光導波路２Ｆでも、第１の導光部２０Ｆから全周方向に光が出射されて、第２の導光部２１Ｆを伝送される。そして、第２の導光部２１Ｆを伝送される光は、第２の導光部２１Ｆの外周面から全周方向に出射され、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４に入力され、光信号が電気信号に変換されて出力される。

このように、光導波路２Ｆは、レンズ部２７Ｆの作用と、中心部分の第１の導光部２０Ｆでの乱反射材２４による乱反射で、光を全周方向に出射する機能を有すると共に、第１の導光部２０Ｆの周囲の第２の導光部２１Ｆが、入射した光を第１の導光部２０Ｆに伝送し、かつ、乱反射した光を外部へ伝送する機能を有しており、乱反射面では光の吸収が抑えられることから、減衰が抑えられる。

そして、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に配置されたＬＤ３から出力された光が、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に配置されたフォトディテクタ４で受光できるので、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に１個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、１対多の光セレクタ１Ｆが実現される。

また、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に１個のフォトディテクタ４を備えることで、多対１の光セレクタ１Ｆが実現される。

更に、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に複数個のＬＤ３を備えると共に、光導波路２Ｆの外周の任意の位置に複数個のフォトディテクタ４を備えることで、多対多の光セレクタ１Ｆが実現される。

ここで、光導波路２Ｆにおいても、第２の導光部２１Ｆの外周面の半径をｒ１、内周面の半径をｒ２とすると、レンズ部２７Ｆの円冠状の半径ｒは、ｒ＝ｒ１−ｒ２内の任意の位置に配置することで、光を全周方向に乱反射させて出射させる効果が得られる。

＜各実施の形態の光セレクタの具体例＞
次に、上述した各実施の形態の光セレクタ１（Ａ〜Ｆ）において、光導波路２（Ａ〜Ｆ）の形状や材質等の具体例について説明する。

光導波路２を構成する第２の導光部２１（Ａ〜Ｆ）は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）で構成される。また、第１の導光部２０（Ａ〜Ｆ）は、例えば空気、またはＰＭＭＡで構成される。

図１６は、色彩拡散面の反射率を示す説明図、図１７は、反射材、乱反射材及び散乱材に適した材料の反射率を示す説明図である。

図１６では、乱反射材に、表記したような色彩を有するコーティング材を、図２等で説明した光学条件を満たすように限りなく薄く塗布して作成した色彩拡散面における反射率を示し、色彩を白とした場合の反射率が高いことがわかる。また、上述したように散乱と乱反射では光の散らばる機構はまったく別物であるが、光を乱反射させる乱反射材２４は、反射率が高い色が好ましい。また、図３（ｃ）等に示すように、散乱材２４Ｂに入射して散乱した光を反射材２５で正反射させる構成でも、反射率が高い色が好ましく、更に、散乱材２４Ｂは薄くできる材料が好ましい。

このため、散乱材２４Ｂは、構成粒子の密度や配向に揺らぎを持たせることで実現される。つまり乳化材を混入したプラスチック素材、ポリプロピレン、ポリカーボネート、白色の紙、トレーシングペーパ等が用いられ、特に反射率の高い材料で構成される。また、その構成粒子の密度や配向の、揺らぎの物理的長さＬは使用する光の波長λに比べてあまり大きくない微粒子で構成される。

そのため、散乱材２４Ｂの表面形状は、鏡面性に由来する正反射を抑えるために、第１の導光部２０との接面が粗面であることが好ましい。そのためには例えば、紙やすり等の研磨工具で極細目や超極細目と呼ばれる番数と同等程度の粗面が良く、白色のプラスチック素材の表面を、サンドブラスト加工により粗面としても良い。

一方、乱反射材２４は、入射した光が、進行中の媒質と異なる媒質あるいは不連続的変化のある境界面に当たって方向を変え、もとの媒質中の新しい方向に進むように乱反射させる部材であり、その境界面の表面形状の凹凸が光の波長と同程度、あるいはそれより大きくすることで、反射光は種々の方向に進み、乱反射が実現される。またその境界面の反射率を高めるため金属コーティング等による微細鏡面化も用いられる。例えば、ガラスの表面をサンドブラスト加工により粗面とし、アルミニウムの蒸着等により粗面を鏡面とすると良い。

なお、第１の導光部２０と第２の導光部２１の境界面２２を粗面で構成する場合も、乱反射材２４及び散乱材２４Ｂと同等程度の粗面とすると良い。

第２の導光部２１及び第１の導光部２０に光を閉じ込めて伝送するため上下面に設けられる反射材２３は、光の反射率が高い材料が好ましく、例えばアルミニウムの蒸着で構成すると良い。また、反射材２３は平坦な面とすると良い。

光導波路２の大きさは任意であるが、後述するように、ＬＤ３やフォトディテクタ４等で送受信部が構成された基板を周囲に複数枚実装できるような径とする。また、厚さは３ｍｍ程度とした。但し、厚さはこれに限られるものではなく、上述した光学条件を満たす厚さならいくらでも良い。また、第１の導光部２０の直径は、第２の導光部２１の半径の半分以下とした。

ＬＤ３の出力は、光導波路２の直径に応じて決まる光路長での減衰量等を考慮して決められる。また、ＬＤ３から出力される光の波長は、赤色光、緑色光、青色光、紫色光等のいずれでも良い。

更に、ＬＤ３から出力される光のスポット径は、光導波路２の面方向（水平方向）に関しては、第１の導光部２０に入射したときに、第１の導光部２０の径より小さくなるような径、第１の導光部２０の径と同等程度となるような径、第１の導光部２０の周囲に円冠状にレンズ部等が形成されている構成では、レンズ部の径と同等程度となるような径等のいずれでも良い。

ＬＤ３から出力される光のスポット径は、光導波路２の厚み方向（垂直方向）に関しては、第１の導光部２０に入射したときに、第１の導光部２０と第２の導光部２１の境界面で、第２の導光部２１の厚みと同等程度となるような径、第１の導光部２０の中心付近で、第１の導光部２０の厚みと同等程度となるような径等のいずれでも良い。

また、ＬＤ３から出力される光のスポット径を絞り、乱反射材２４に直接入射するように方向を設定しても良いし、第１の導光部２０と第２の導光部２１の境界面の角部に入射する用に方向を設定しても良い。

そして、ＬＤ３から出力される光のスポット径は、光学レンズで所定の径に固定的に絞っても良いし、レンズ形状を可変とできる水レンズ等を利用して、スポット径を調整できるようにしても良い。更に、光導波路２への入射角度は固定されていても良いし、可変機構を備えても良い。

ここで、光を出力する発光手段としては、ＬＤに半導体レーザ等のレーザも利用可能である。

フォトディテクタ４の受光感度は、ＬＤ３の出力と、光導波路２での減衰量に応じて決められる。また、フォトディテクタ４で受光可能な中心波長は、ＬＤ３で出力される光の波長に応じて決められる。

フォトディテクタ４の受光面の大きさは、光導波路２から出射される光の径に応じて設定すれば良い。また、フォトディテクタ４への入射角度は、垂直でも良いし、所定の受光感度が得られる範囲で傾斜させても良い。

例えば、フォトディテクタ４で光電変換された信号を処理する受信部にゲイン調整回路を備え、ＬＤ３を備えた送信部で出力レベルやスポット径等のパラメータが設定された光をフォトディテクタ４で受光した際の受光感度からゲイン調整回路でゲインを調整した後、デジタルデータの［０］，［１］の閾値を自動設定できるようにしても良い。

図１８は、光導波路の形状の他の例を示す平面図である。図１８（ａ）に示す例では、第１の導光部２０は円形とすると共に、第２の導光部２１は、内周面は第１の導光部２０と同じ円形とし、外周面は正方形としたものである。

図１８（ｂ）に示す例では、第１の導光部２０は長円形とすると共に、第２の導光部２１は、内周面は第１の導光部２０と同じ長円形とし、外周面も長円形としたものである。

図１８（ｃ）に示す例では、第１の導光部２０は長円形とすると共に、第２の導光部２１は、内周面は第１の導光部２０と同じ長円形とし、外周面は長方形としたものである。

第１の導光部２０は、角部がない形状とすれば、略全周に光が出射される。また、第２の導光部２１は、外周面を四角形とした場合、角部以外では光の入出射が可能で、光の入出射の方向を第１の導光部２０に向ければ良い。

＜第１の実施の形態の信号処理装置の構成例＞
図１９は、第１の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。なお、図１９では、第１の実施の形態の信号処理装置を模式的な平面図で示している。

第１の実施の形態の信号処理装置５Ａは、波長の異なる光が出力される光出力部３０Ａと、光出力部３０Ａから出力された波長の異なる光が入力される光入力部４０Ａと、光出力部３０Ａから出力されて、光入力部４０Ａで入力される光が伝送される光導波路２を備え、波長の異なる光を重ね合わせて多重化するものである。

光導波路２は、図１〜図１５で説明した光導波路２（Ａ〜Ｆ）のいずれかで構成され、光導波路２の外周の任意の位置から入射した光が、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

光出力部３０Ａは、直進性を有し、波長の異なる光を出力する複数のＬＤ３を備える。本例では、赤色の波長の光を出力するＬＤ３Ｒと、緑色の波長の光を出力するＬＤ３Ｇと、青色の波長の光を出力するＬＤ３Ｂと、紫色の波長の光を出力するＬＤ３Ｐを備える。

各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）は、ＬＤ駆動部３１Ａにより駆動され、電気信号が光に変換されて出力される。

光出力部３０Ａは、４個のＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）が、光導波路２の平面に対して水平に設けられ、光が出力される方向を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、それぞれが光導波路２の外周に沿って配置される。

光入力部４０Ａは、光出力部３０Ａに対応して本例では４個のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を備える。各フォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）は、ＰＤ駆動部４１Ａにより駆動され、光が電気信号に変換されて出力される。

フォトディテクタ４Ｒは、受光面に赤色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｒが設けられ、光出力部３０Ａから出力され、光導波路２を伝送されて出射された光の中で、ＬＤ３Ｒから出力された波長λ₁の光が入力される。

同様に、フォトディテクタ４Ｇは、受光面に緑色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｇが設けられ、光導波路２から出射された光の中で、ＬＤ３Ｇから出力された波長λ₂の光が入力される。

また、フォトディテクタ４Ｂは、受光面に青色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｂが設けられ、光導波路２から出射された光の中で、ＬＤ３Ｂから出力された波長λ₃の光が入力される。

更に、フォトディテクタ４Ｐは、受光面に紫色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｐが設けられ、光導波路２から出射された光の中で、ＬＤ３Ｐから出力された波長λ₄の光が入力される。

光入力部４０Ａは、４個のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）が、光導波路２の平面に対して水平に設けられ、それぞれが光導波路２の外周に配置される。

＜第１の実施の形態の信号処理装置の動作例＞
次に、上述した第１の実施の形態の信号処理装置５Ａの動作例について、図１９等を参照して説明する。

信号処理装置５Ａでは、各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）で電気信号が所定の波長の光の信号に変換されて出力される。

光出力部３０ＡのＬＤ３Ｒから出力された光は、光導波路２の外周から入射し、上述したように、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

ＬＤ３Ｒから出力されて、光導波路２の全周方向に出射された波長λ₁の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｒを透過してフォトディテクタ４Ｒに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｇ，Ｂ，Ｐ）では、ＬＤ３Ｒから出力された波長λ₁の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｇ，Ｂ，Ｐ）で遮断される。

同様に、ＬＤ３Ｇから出力されて、光導波路２の全周方向に出射された波長λ₂の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｇを透過してフォトディテクタ４Ｇに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｂ，Ｐ）では、ＬＤ３Ｇから出力された波長λ₂の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｂ，Ｐ）で遮断される。

また、ＬＤ３Ｂから出力されて、光導波路２の全周方向に出射された波長λ₃の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｂを透過してフォトディテクタ４Ｂに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｐ）では、ＬＤ３Ｂから出力された波長λ₃の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｇ，Ｐ）で遮断される。

更に、ＬＤ３Ｐから出力されて、光導波路２の全周方向に出射された波長λ₄の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｐを透過してフォトディテクタ４Ｐに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ）では、ＬＤ３Ｐから出力された波長λ₄の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で遮断される。

このように、信号処理装置５Ａでは、各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から波長の異なる光が出力されることで、光導波路２では複数の信号が重ね合わされて伝送される。また、光導波路２は、外周の任意の位置から入射された光が全周方向に出射されるので、光バンドパスフィルタ等を利用することで、光導波路２の外周に配置したフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）に、所定の波長の光が入力される。

これにより、信号処理装置５Ａでは、波長分割による伝送信号の多重化が可能となり、例えば、映像信号のＲ，Ｇ，Ｂの各色の信号と同期信号の４チャネルの信号を光導波路２で伝送して、光出力部３０Ａと光入力部４０Ａとの間で送受することができ、ＴＭＤＳ（Transition Minimized Differential Signaling）のような信号伝送方式の採用も可能となる。

なお、波長分割による多重化以外にも、単波長で時分割により多重化することも可能である。また、周波数分割や、ビタビ符号によるスペクトラム分割によって、伝送信号を多重化することも可能である。

また、受光素子としてアナログ出力フォトダイオード（ＡＰＤ）または多ビット出力フォトダイオード（ＴＰＤ）で感度の高く、受光エネルギーと出力レベルの線形性が良好で出力レベル範囲の大きいフォトダイオードを用いる構成とすると、光出力部３０Ａから出力されて重ね合わされた光を、１つのＡＰＤまたはＴＰＤで分離することも可能である。以下はＡＰＤを例に説明するが、ＴＰＤの場合はＡＰＤの出力がデジタル化されてビット出力されるだけであり、それ以外の構成、説明に変わりは無い。

図２０は、第１の実施の形態の信号処理装置の変形例を示す構成図である。例えば、光出力部３０Ａは、光導波路２の外周に、波長の異なる光を出力する複数のＬＤ３が、光導波路２の面に対して水平に設けられる。一方、光入力部４０Ａは、光導波路２の外周に、１個のＡＰＤ４が設けられる。

ＬＤ３から光が出力されると、上述したように光導波路２を伝送されて、ＡＰＤ４で受光され、光電変換されて電気信号が出力されるが、出力波長毎にＡＰＤ４からの電圧レベルが異なる。

そこで、各ＬＤ３から光を出力した時のＡＰＤ４の出力レベルを例えば素数で表現し、かつ、光を出力するＬＤ３の組み合わせに応じて、出力の総和が同じ組み合わせにならないようにすることで、複数のＬＤ３の出力で表現される多ビットの値を、１つのＡＰＤ４の出力で区別する。

図２１は、ＡＰＤの出力を表現する値の演算方法を示す説明図、図２２は、演算結果を示す説明図である。本例では、任意の範囲（ここでは１０２１まで）の素数のテーブルから読み出した素数を、所定のビット長で組み合わせて加算したテーブルを作成し、加算した値が重ならない素数の組み合わせを求める。

例えば、上述した演算方法では、ビット長を２ビットから１０ビットまで変動させたときに、加算した値が重ならない組み合わせが得られる最大のビット長は６ビットで、素数の組み合わせは、図２２に示すように、５０９、５２１、５２３、５４１、５４７、５５７であった。

そして、以上のようにして決められたＡＰＤ４の出力レベルが得られるように、各ＬＤ３の波長を重なり合わないように設定すると共に、各ＬＤ３の出力レベルを設定して、設定値をテーブルに格納等して利用することにより、複数のＬＤ３の出力で表現される多ビットの値を、１つのＡＰＤ４の出力で区別することが可能となる。なお、ＡＰＤ４の出力レベルは、自然数等で表現しても良い。

＜第２の実施の形態の信号処理装置の構成例＞
図２３及び図２４は、第２の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。なお、図２３及び図２４では、第２の実施の形態の信号処理装置を模式的な側断面図で示している。

第２の実施の形態の信号処理装置５Ｂは、波長の異なる光が出力される光出力部３０Ｂと、光出力部３０Ｂから出力された波長の異なる光が入力される光入力部４０Ｂと、光出力部３０Ｂから出力されて、光入力部４０Ｂで入力される光が伝送される光導波路２を備え、波長の異なる光を重ね合わせて一点から出射して、多重化するものである。

光導波路２は、図１〜図１５で説明した光導波路２（Ａ〜Ｆ）のいずれかで構成され、光導波路２の外周の任意の位置から入射した光が、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

光出力部３０Ｂは、波長の異なる光を出力する複数のＬＤ３を備える。本例では、赤色の波長の光を出力するＬＤ３Ｒと、緑色の波長の光を出力するＬＤ３Ｇと、青色の波長の光を出力するＬＤ３Ｂと、紫色の波長の光を出力するＬＤ３Ｐを備える。

各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）は、ＬＤ駆動部３１Ａにより駆動され、電気信号が光に変換されて出力される。

光出力部３０Ｂは、４個のＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）が、光導波路２の平面に対して例えば垂直に設けられ、各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から出力された光を１点から出力するため、光合波器３２を備える。

光合波器３２は光合波手段の一例で、本例では、ＬＤ３Ｂから出力される波長λ₃の光を反射する反射膜３２Ｂを備える。また、ＬＤ３Ｇから出力されて一方の面から入射する波長λ₂の光は反射し、反射膜３２Ｂで反射して他方の面から入射する波長λ₃の光は透過する半透過膜３２Ｇを備える。

同様に、ＬＤ３Ｒから出力されて一方の面から入射する波長λ₁の光は反射し、半透過膜３２Ｇで透過して他方の面から入射する波長λ₃の光及び半透過膜３２Ｇで反射して他方の面から入射する波長λ₂の光は透過する半透過膜３２Ｒを備える。

更に、ＬＤ３Ｐから出力されて一方の面から入射する波長λ₄の光は透過し、半透過膜３２Ｒで透過して他方の面から入射する波長λ₃，λ₂の光及び半透過膜３２Ｒで反射して他方の面から入射する波長λ₁の光は反射する半透過膜３２Ｐを備える。

ここで、各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から出力される光は、透過及び反射する半透過膜３２（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）の数の違いから、減衰量が異なる。そこで、各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）が本例の配置の場合、以下の関係が成り立つように、各発光素子の駆動レベルが設定される。

Ｂ_LD＊Ｇ_D＊Ｒ_D＊Ｐ_D＝Ｇ_LD＊Ｒ_D＊Ｐ_D＝Ｒ_LD＊Ｐ_D＝Ｐ_LD
ここで、Ｂ_LDはＬＤ３Ｂの駆動レベル、Ｇ_LDはＬＤ３Ｇの駆動レベル、Ｒ_LDはＬＤ３Ｒの駆動レベル、Ｐ_LDはＬＤ３Ｐの駆動レベルである。また、Ｇ_Dは半透過膜３２Ｇでの減衰率、Ｒ_Dは半透過膜３２Ｒでの減衰率、Ｐ_Dは半透過膜３２Ｐでの減衰率である。

以上の構成により、ＬＤ３Ｒから出射される波長λ₁の光と、ＬＤ３Ｇから出射される波長λ₂の光と、ＬＤ３Ｂから出射される波長λ₃の光と、ＬＤ３Ｐから出射される波長λ₄の光が、光合波器３２で重ね合わされて、それぞれが略均一なレベルで１点から出力される。

光入力部４０Ｂは、光出力部３０Ｂに対応して本例では４個のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を備える。各フォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）は、ＰＤ駆動部４１Ａにより駆動され、光が電気信号に変換されて出力される。

図２３に示す例では、赤色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｒが設けられたフォトディテクタ４Ｒと、緑色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｇが設けられたフォトディテクタ４Ｇと、青色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｂが設けられたフォトディテクタ４Ｂと、紫色光を透過する光バンドパスフィルタ４２Ｐが設けられたフォトディテクタ４Ｐを備える。

光入力部４０Ｂは、４個のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）が、光導波路２の平面に対して例えば垂直に設けられ、光導波路２の外周から出射された光を各フォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）に分岐する光分岐器４３を備える。

光分岐器４３は光分岐手段の一例で、光導波路２から出射された光を透過光と反射光に分岐し、透過光をフォトディテクタ４Ｐに入力させる半透過膜４３Ｐと、半透過膜４３Ｐで反射された光を透過光と反射光に分岐し、反射光をフォトディテクタ４Ｒに入力させる半透過膜４３Ｒを備える。また、半透過膜４３Ｒを透過した光を透過光と反射光に分岐し、反射光をフォトディテクタ４Ｇに入力させる半透過膜４３Ｇと、半透過膜４３Ｇを透過した光を反射してフォトディテクタ４Ｂに入力させる反射膜４３Ｂを備える。

ここで、光分岐器４３では、半透過膜４３Ｐは、入射した光の１／４は透過すると共に、３／４は反射するように反射率が設定され、半透過膜４３Ｒは、入射した光の２／３は透過すると共に、１／３は反射するように反射率が設定される。また、半透過膜４３Ｇは、入射した光の１／２は透過すると共に、１／２は反射するように反射率が設定され、反射膜４３Ｂは、入射した光を全反射するように反射率が設定される。

これにより、光分岐器４３は、入力された光を略同一の光量で４分割することが可能となる。

図２４に示す例では、各フォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）には光バンドパスフィルタを設けずに、光分岐器４３の各出射面に光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を設けている。

すなわち、光分岐器４３の半透過膜４３Ｐを透過した光の中で、ＬＤ３Ｐから出力された波長λ₄の光が光バンドパスフィルタ４２Ｐを透過して光分岐器４３から出射され、フォトディテクタ４Ｐに入力される。

同様に、光分岐器４３の半透過膜４３Ｒで反射した光の中で、ＬＤ３Ｒから出力された波長λ₁の光が光バンドパスフィルタ４２Ｒを透過して光分岐器４３から出射され、フォトディテクタ４Ｒに入力される。

また、光分岐器４３の半透過膜４３Ｇで反射した光の中で、ＬＤ３Ｇから出力された波長λ₂の光が光バンドパスフィルタ４２Ｇを透過して光分岐器４３から出射され、フォトディテクタ４Ｇに入力される。

更に、光分岐器４３の反射膜４３Ｂで反射した光の中で、ＬＤ３Ｂから出力された波長λ₃の光が光バンドパスフィルタ４２Ｂを透過して光分岐器４３から出射され、フォトディテクタ４Ｂに入力される。

＜第２の実施の形態の信号処理装置の動作例＞
次に、上述した第２の実施の形態の信号処理装置５Ｂの動作例について、図２３及び図２４等を参照して説明する。

信号処理装置５Ｂでは、光出力部３０Ｂの各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から出力された光は、光合波器３２で重ね合わされて出力される。

光出力部３０Ｂの各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から出力され、光合波器３２で重ね合わされた光は、光導波路２の外周から入射し、上述したように、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

光導波路２の全周方向に出射された光は、光分岐器４３で４分割され、ＬＤ３Ｒから出力された波長λ₁の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｒを透過してフォトディテクタ４Ｒに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｇ，Ｂ，Ｐ）では、ＬＤ３Ｒから出力された波長λ₁の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｇ，Ｂ，Ｐ）で遮断される。

同様に、ＬＤ３Ｇから出力された波長λ₂の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｇを透過してフォトディテクタ４Ｇに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｂ，Ｐ）では、ＬＤ３Ｇから出力された波長λ₂の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｂ，Ｐ）で遮断される。

また、ＬＤ３Ｂから出力された波長λ₃の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｂを透過してフォトディテクタ４Ｂに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｐ）では、ＬＤ３Ｂから出力された波長λ₃の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｇ，Ｐ）で遮断される。

更に、ＬＤ３Ｐから出力された波長λ₄の光は、光バンドパスフィルタ４２Ｐを透過してフォトディテクタ４Ｐに入力される。一方、他のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ）では、ＬＤ３Ｐから出力された波長λ₄の光はそれぞれ光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で遮断される。

このように、信号処理装置５Ｂでは、各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から出力される波長の異なる光を光合波器３２で重ね合わせることで、光導波路２では複数の信号が重ね合わされて伝送される。また、光導波路２の任意の１箇所から出射された光が光分岐器４３で分割され、光バンドパスフィルタ等を利用することで、各フォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）に所定の波長の光が入力される。

これにより、信号処理装置５Ｂでも、波長分割による伝送信号の多重化が可能となり、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の信号と同期信号の４チャネルの信号を光導波路２で伝送して、光出力部３０Ａと光入力部４０Ａとの間で送受することができ、ＴＭＤＳでの信号伝送等が可能となる。

＜第３の実施の形態の信号処理装置の構成例＞
図２５及び図２６は、第３の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。なお、図２５及び図２６では、第３の実施の形態の信号処理装置を模式的な側断面図で示している。

第３の実施の形態の信号処理装置５Ｃは、単一の光源で波長の異なる光が出力される光出力部３０Ｃと、光出力部３０Ｃから出力された波長の異なる光が分波されて入力される光入力部４０Ｃと、光出力部３０Ｃから出力されて、光入力部４０Ｃで入力される光が伝送される光導波路２を備え、波長の異なる光を重ね合わせて一点から出射して、多重化するものである。

光導波路２は、図１〜図１５で説明した光導波路２（Ａ〜Ｆ）のいずれかで構成され、光導波路２の外周の任意の位置から入射した光が、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

光出力部３０Ｃは、波長の異なる光を出力する複数のＬＤに替えてＲＧＢ−ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３３を備える。ＲＧＢ−ＬＥＤ３３は、ＬＤ駆動部３１Ｂにより駆動され、電気信号が光に変換されて、単一の光源で複数の波長の光が出射される。光出力部３０Ｃは、光が出力される方向を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、ＲＧＢ−ＬＥＤ３３が光導波路２の外周に配置される。

光入力部４０Ｃは、図２５に示す例では４個のフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を備える。各フォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）は、ＰＤ駆動部４１Ａにより駆動され、光が電気信号に変換されて出力される。

光入力部４０Ｃは、光導波路２の外周から出射された光を各波長毎に分波して、対応するフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）に入射させる光分波器４４を備える。

光分波器４４は光分波手段の一例で、例えば回折格子（グレーティング）が形成されたプリズム等の分散光学素子で構成され、光導波路２から入射された光が回折により各波長毎に分波される。

フォトディテクタ４Ｒは、光分波器４４から波長λ₁の赤色光が出射される範囲に配置されることで、ＲＧＢ−ＬＥＤ３３から出力され、光導波路２を伝送されて出射された光の中で波長λ₁の光が入力される。

同様に、フォトディテクタ４Ｇは、光分波器４４から波長λ₂の緑色光が出射される範囲に配置されることで、光導波路２から出射された光の中で波長λ₂の光が入力される。

また、フォトディテクタ４Ｂは、光分波器４４から波長λ₃の青色光が出射される範囲に配置されることで、光導波路２から出射された光の中で波長λ₃の光が入力される。

更に、フォトディテクタ４Ｐは、光分波器４４から波長λ₄の紫色光が出射される範囲に配置されることで、光導波路２から出射された光の中で波長λ₄の光が入力される。

図２６に示す例では、複数のフォトディテクタに替えてＣＣＤ（Charge Coupled Device）４５を備える。ＣＣＤ４５はＣＣＤ駆動部４６に駆動され、ＲＧＢ−ＬＥＤ３３から出力され、光導波路２を伝送されて出射された光が、光分波器４４から出射される各波長毎に分波された光に応じた電気信号に変換されて出力される。

＜第３の実施の形態の信号処理装置の動作例＞
次に、上述した第３の実施の形態の信号処理装置５Ｃの動作例について、図２５及び図２６等を参照して説明する。

信号処理装置５Ｃでは、光出力部３０ＣのＲＧＢ−ＬＥＤ３３から所定の複数の波長の光が重ね合わせて出力され、ＲＧＢ−ＬＥＤ３３から出力された光は、光導波路２の外周から入射し、上述したように、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

光導波路２の全周方向に出射された光は、光分波器４４で各波長毎に分波され、図２５に示す例では、光分波器４４で分波された波長λ₁の光はフォトディテクタ４４Ｒに入力される。

同様に、光分波器４４で分波された波長λ₂の光はフォトディテクタ４４Ｇに入力され、光分波器４４で分波された波長λ₃の光はフォトディテクタ４４Ｂに入力され、光分波器４４で分波された波長λ₄の光はフォトディテクタ４４Ｐに入力される。

また、図２６に示す例では、光分波器４４で分波された光は、各波長毎にＣＣＤ４５の所定のエリアに入力される。

このように、信号処理装置５Ｃでは、ＲＧＢ−ＬＥＤ３３から所定の複数の波長の光が重ね合わせて出力されることで、光導波路２では複数の信号が重ね合わされて伝送される。また、光導波路２の任意の１箇所から出射された光が光分波器４４で各波長毎に分波され、図２５に示す例では、各フォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）に所定の波長の光が入力される。また、図２６に示す例では、ＣＣＤ４５の所定のエリアに対応する波長の光が入力される。

これにより、信号処理装置５Ｃでも、波長分割による伝送信号の多重化が可能となる。なお、上述した信号処理装置の各実施の形態では、ＬＤ及びフォトディテクタの数と配置順は、以上の例に限るものではない。

＜第４の実施の形態の信号処理装置の構成例＞
図２７は、第４の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。なお、図２７では、第４の実施の形態の信号処理装置を模式的な斜視図で示している。

第４の実施の形態の信号処理装置５Ｄは、所定の機能を有した複数の機能基板６が、光導波路構造体７Ａによって任意の信号経路で接続される。

光導波路構造体７Ａは、図１〜図１５で説明した光導波路２（Ａ〜Ｆ）の何れかを備え、複数枚の光導波路２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７０を間に挟んで積層される。

各層の光導波路２では、上述したように、外周の任意の位置から入射した光が、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

そして、各光導波路２の積層方向には光が漏れず、それぞれの光導波路２で独立して信号が伝送される。

機能基板６は信号処理装置を構成する信号処理基板の一例で、光−電気信号変換部として、光の信号が出力される単数または複数の光出力部３０と、光の信号が入力される単数または複数の光入力部４０を備える。

光出力部３０は、信号の伝送方式等に応じて、単一の波長の光を出力する構成、または、２つ以上の異なる波長の光を出力する構成を備える。光出力部３０は、単一の波長の光を出力する構成であれば、光が出力される方向を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、光導波路構造体７Ａの外周にＬＤを備える。

波長の異なる光を出力する構成では、例えば、図１９で説明した光出力部３０Ａ、図２３等で説明した光出力部３０Ｂ、または図２５等で説明した光出力部３０Ｃを備える。

図１９で説明した光出力部３０Ａでは、波長の異なる光を出力する４個のＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を、光導波路構造体７Ａを構成する光導波路２の平面に対して水平に備える。

また、図２３等で説明した光出力部３０Ｂでは、各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から出力された光を、光導波路２の任意の１箇所から入射させるため光合波器３２を備える。更に、図２５等で説明した光出力部３０Ｃでは、波長の異なる光が出力されるＲＧＢ−ＬＥＤ３３を備える。

光入力部４０は、光出力部３０の構成及び信号の伝送方式に応じて、光出力部３０から出力される単一の波長の光が受光可能な構成、または、２つ以上の異なる波長の光をそれぞれ受光可能な構成を備える。

光入力部４０は、単一の波長の光を受光可能とする構成であれば、受光部を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、光導波路構造体７Ａの外周にフォトディテクタを備える。

波長の異なる光を受光可能とする構成では、例えば、図１９で説明した光入力部４０Ａ、図２３等で説明した光入力部４０Ｂ、または図２５等で説明した光入力部４０Ｃを備える。

図１９で説明した光入力部４０Ａでは、所望の波長の光を透過する光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）が設けられたフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を、光導波路構造体７Ａを構成する光導波路２の平面に対して水平に備える。

また、図２３及び図２４で説明した光入力部４０Ｂでは、光導波路２から出射された光を分岐する光分岐器４３と、所望の波長の光を光バンドパスフィルタ４２（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を透過させて受光するフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）を備える。

更に、図２５及び図２６で説明した光入力部４０Ｃでは、光導波路２から出射された光を所望の波長毎に分波する光分波器４４と、分波された所望の波長の光を受光するフォトディテクタ４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）またはＣＣＤ４５を備える。

光出力部３０と光入力部４０は、本例では円柱形状の光導波路構造体７Ａの外周に、光導波路２に対向させて設けられ、機能基板６間の信号経路に応じ、光導波路構造体７Ａの各層の光導波路２に対して、光が入出射可能な位置に固定される。

または、光出力部３０と光入力部４０は、図２７（ａ）に示す例では、それぞれ移動機構６０が設けられて、光導波路２の積層方向に沿って移動し、任意の光導波路２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６間の信号経路が切り替えられる。

移動機構６０は、例えば機能基板６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。

光出力部３０と光入力部４０は、円柱状の光導波路構造体７Ａの中心軸と平行に移動できるように移動機構６０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２に対向する位置に配置可能である。

また、機能基板６に光出力部３０と光入力部４０のいずれか、または双方が複数設けられている構成では、光導波路構造体７Ａで異なる層の光導波路２に対向する位置に、光出力部３０及び光入力部４０を配置可能である。

なお、光出力部３０は、図２７（ｂ）に示すように、光路分配機構として、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）で可動する反射部材を構成したデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）３４を備え、ＬＤから出射された光を、任意の光導波路２に入射するように出射方向を可変としても良い。また、各機能基板６で、光出力部３０と光入力部４０を、各層の光導波路２に対して光が入出射可能な位置に固定し、機能基板６間の信号経路に応じて、所定の光出力部３０と光入力部４０をソフトウエアで選択して使用するようにしても良い。

＜第４の実施の形態の信号処理装置の動作例＞
次に、上述した第４の実施の形態の信号処理装置５Ｃの動作例について、図２７等を参照して説明する。

信号を伝送する機能基板６間で、同一層の光導波路２に光出力部３０と光入力部４０を対向させ、光出力部３０から光の信号が出力されると、光導波路２の外周から入射した光が、上述したように、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

光導波路２の全周方向に出射された光は、出力側と同一層に配置される光入力部４０に入力されて電気信号に変換される。光導波路２からは全周方向に光が出射されるので、出力側と同一層に配置される光入力部４０では、光導波路２の円周方向の任意の位置で受光が可能である。

２つ以上の異なる波長の光が伝送される信号処理装置５Ｃでは、光出力部３０の各ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）から出力されて重ね合わされた光は、光導波路２の外周から入射し、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。

光導波路２の全周方向に出射された光は、ＬＤ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）に対応した波長毎に分波され、ＬＤ３Ｒから出力された波長λ₁の光はフォトディテクタ４Ｒに入力される。また、ＬＤ３Ｇから出力された波長λ₂の光はフォトディテクタ４Ｇに入力され、ＬＤ３Ｂから出力された波長λ₃の光はフォトディテクタ４Ｂに入力され、ＬＤ３Ｐから出力された波長λ₄の光はフォトディテクタ４Ｐに入力される。

これにより、ある機能基板６（００）の光出力部３０を第１層の光導波路２（００）に対向させ、別の機能基板６（０１）の光入力部４０を第１層の光導波路２（００）に対向させることで、機能基板６（０１）から機能基板６（０１）へ光による信号の伝送が可能となる。

また、機能基板６（０１）の光出力部３０を第２層の光導波路２（０１）に対向させ、機能基板６（００）の光入力部４０を第２層の光導波路２（０１）に対向させることで、機能基板６（０１）から機能基板６（００）へ光による信号の伝送が可能となる。

第１層の光導波路２（００）と第２層の光導波路２（０１）では独立して光が伝送されるので、機能基板６（００）から機能基板６（０１）への光による信号の伝送と、機能基板６（０１）から機能基板６（００）への光による信号の伝送を同時に行うことが可能となる。また、各層毎に波長多重による信号の送受信が可能となる。

また、機能基板６に光出力部３０と光入力部４０のいずれか、または双方が複数設けられている構成では、ある機能基板６（００）の第１の光出力部３０を第１層の光導波路２（００）に対向させ、第２の光出力部３０を第２層の光導波路２（０１）に対向させる。また、別の機能基板６（０１）の光入力部４０を第１層の光導波路２（００）に対向させ、更に別の機能基板６（０２：不図示）の光入力部４０を第２層の光導波路２（０１）に対向させる。これにより、機能基板６（００）から異なる機能基板６（０１），６（０２）へ、異なる信号の伝送が可能となる。

同様の手法として、ある機能基板６（００）の第１の光出力部３０を第１層の光導波路２（００）に対向させ、別の機能基板６（０１）と更に別の機能基板６（０２）の光入力部４０をそれぞれ第１層の光導波路２に対向させる。そして、機能基板６（００）から機能基板６（０１）に伝送する信号は例えばＬＤ３Ｒから出力する赤色光を使用し、機能基板６（００）から機能基板６（０２）に伝送する信号は例えばＬＤ３Ｇから出力する緑色光を使用することで、波長多重による信号伝送によって、ある機能基板６（００）から異なる機能基板６（０１），６（０２）へ、異なる信号の伝送が可能となる。

また、同一層の光導波路２で、波長分割により伝送信号の多重化を行うことで、ある機能基板６（００）と他の機能基板６（０１）との間で、多ビットの信号伝送が可能となり、例えば、各機能基板毎にＩＤを割り当てて、これを光信号で通知可能となる。

＜第４の実施の形態の信号処理装置の信号経路の切り替え動作例＞
図２８は、第４の実施の形態の信号処理装置の具体例を示す構成図で、次に、機能基板間で信号経路を切り替える具体例について説明する。ここで、図２８では、信号処理装置を模式的な斜視図で示している。

信号処理装置５Ｄは、機能基板として、制御基板６Ｘと、所定の機能を有した複数の信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）を備え、各機能基板が光導波路構造体７Ｂによって任意の信号経路で接続される。

光導波路構造体７Ｂは、図１〜図１５で説明した光導波路２（Ａ〜Ｆ）の何れかが、スペーサ７０を介して積層され、制御基板６Ｘと各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）との間、及び各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の間で制御信号が伝送される制御信号伝送層７１と、各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の間でデータが伝送されるデータ伝送層７２を備える。

制御信号伝送層７１とデータ伝送層７２は、光導波路構造体７Ｂを介して接続可能な基板の枚数及び想定される信号経路等に応じて設定される層数の光導波路２が積層され、本例では、制御信号の伝送用に５層の光導波路２が積層されると共に、データの伝送用に５層の光導波路２が積層される。

各層の光導波路２では、上述したように、外周の任意の位置から入射した光が、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。そして、各光導波路２の積層方向には光が漏れず、それぞれの光導波路２で独立して信号が伝送される。

制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）は、光の信号が出力される単数または複数の光出力部３０と、光の信号が入力される単数または複数の光入力部４０を備える。また、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）は、光出力部３０から出力される信号及び光入力部４０から入力された信号の処理を行う信号処理部６１を備える。信号処理部６１は、制御信号の処理部とデータの処理部がそれぞれ設けられていても良い。

光出力部３０は、信号の伝送方式等に応じて、単一の波長の光を出力する構成、または、２つ以上の異なる波長の光を出力する構成を備える。光出力部３０は、単一の波長の光を出力する構成であれば、光が出力される方向を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、光導波路構造体７Ａの外周にＬＤを備える。

波長の異なる光を出力する構成では、例えば、図１９で説明した光出力部３０Ａ、図２３等で説明した光出力部３０Ｂ、または図２５等で説明した光出力部３０Ｃを備える。

光入力部４０は、光出力部３０の構成及び信号の伝送方式に応じて、光出力部３０から出力される単一の波長の光が受光可能な構成、または、２つ以上の異なる波長の光をそれぞれ受光可能な構成を備える。

光入力部４０は、単一の波長の光を受光可能とする構成であれば、受光部を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、光導波路構造体７Ａの外周にフォトディテクタを備える。

波長の異なる光を受光可能とする構成では、例えば、図１９で説明した光入力部４０Ａ、図２３等で説明した光入力部４０Ｂ、または図２５等で説明した光入力部４０Ｃを備える。

光出力部３０と光入力部４０は、それぞれ移動機構６０が設けられて、光導波路２の積層方向に沿って移動し、任意の光導波路２に対して光が入射また出射可能な位置に配置され、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の信号経路が切り替えられる。

信号処理装置５Ｄは、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）がベース基板６３に実装される。ベース基板６３は実装基板の一例で、図示しない電源や冷却ファンと、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）が着脱可能に実装されるソケット６４を備え、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）に電源が供給される。

ソケット６４は接続機構の一例で、光導波路構造体７Ｂの外周に沿って複数個所に設置され、任意のソケット６４に制御基板６Ｘまたは信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）が実装されると、光出力部３０及び光入力部４０を移動機構６０で移動させることで所望の光導波路２に対向させ、光の入出射が可能となる。

光導波路構造体７Ｂを構成する各層の光導波路２は、外周の任意の位置から入射された光が、光導波路２全周方向に出射されるので、制御基板６Ｘまたは信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）がどのソケット６４に装着されても、光導波路２に対して光の入出射が可能である。

これにより、信号処理装置５Ｄは、ベース基板６３に実装される信号処理基板６を変更や追加することで、機能変更や機能追加が可能となる。

図２９〜図３３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、図２８及び図２９〜図３３等を参照して、信号処理装置５Ｄで切り替えられる信号経路の例について説明する。

制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の信号経路をループ構成とする場合は、図２９に示すように、制御基板６Ｘの光出力部３０（ＴＸ）を第１層の光導波路２（００）に対向させ、信号処理基板６Ａの光入力部４０（ＲＸ）を第１層の光導波路２（００）に対向させる。

信号処理基板６Ａの光出力部３０（ＴＸ）を第２層の光導波路２（０１）に対向させ、信号処理基板６Ｂの光入力部４０（ＲＸ）を第２層の光導波路２（０１）に対向させる。

信号処理基板６Ｂの光出力部３０（ＴＸ）を第３層の光導波路２（０２）に対向させ、信号処理基板６Ｃの光入力部４０（ＲＸ）を第３層の光導波路２（０２）に対向させる。

信号処理基板６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）を第４層の光導波路２（０３）に対向させ、信号処理基板６Ｄの光入力部４０（ＲＸ）を第４層の光導波路２（０３）に対向させる。

信号処理基板６Ｄの光出力部３０（ＴＸ）を第５層の光導波路２（０４）に対向させ、制御基板６Ｘの光入力部４０（ＲＸ）を第５層の光導波路２（０４）に対向させる。

これにより、制御基板６Ｘから信号処理基板６Ａへ光により信号が伝送され、信号処理基板６Ａから信号処理基板６Ｂへ光により信号が伝送される。

また、信号処理基板６Ｂから信号処理基板６Ｃへ光により信号が伝送され、信号処理基板６Ｃから信号処理基板６Ｄへ光により信号が伝送される。更に、信号処理基板６Ｄから制御基板６Ｘへ光により信号が伝送される。

制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）において、独立して移動可能な光入力部４０を２系統備えることで、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の信号経路をブロードキャスト構成に切り替えることも可能である。

すなわち、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の信号経路をブロードキャスト構成とする場合は、図３０に示すように、制御基板６Ｘの光出力部３０（ＴＸ）を第１層の光導波路２（００）に対向させ、信号処理基板６Ａの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）を第１層の光導波路２（００）に対向させる。

同様に、信号処理基板６Ｂの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）と、信号処理基板６Ｃの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）と、信号処理基板６Ｄの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）のそれぞれを、第１層の光導波路２（００）に対向させる。

一方、信号処理基板６Ａの光出力部３０（ＴＸ）を第２層の光導波路２（０１）に対向させ、信号処理基板６Ｂの第２の光入力部４０（ＲＸ₂）を第２層の光導波路２（０１）に対向させる。

信号処理基板６Ｂの光出力部３０（ＴＸ）を第３層の光導波路２（０２）に対向させ、信号処理基板６Ｃの第２の光入力部４０（ＲＸ₂）を第３層の光導波路２（０２）に対向させる。

信号処理基板６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）を第４層の光導波路２（０３）に対向させ、信号処理基板６Ｄの第２の光入力部４０（ＲＸ₂）を第４層の光導波路２（０３）に対向させる。

信号処理基板６Ｄの光出力部３０（ＴＸ）を第５層の光導波路２（０４）に対向させ、制御基板６Ｘの光入力部４０を第５層の光導波路２（０４）に対向させる。

これにより、制御基板６Ｘから各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）へ光により同一の信号が伝送される。

一方、信号処理基板６Ａから信号処理基板６Ｂへ光により信号が伝送される。また、信号処理基板６Ｂから信号処理基板６Ｃへ光により信号が伝送され、信号処理基板６Ｃから信号処理基板６Ｄへ光により信号が伝送される。更に、信号処理基板６Ｄから制御基板６Ｘへ光により信号が伝送される。

ここで、光出力部３０と光入力部４０が、例えば４色の光を送受できる構成であれば、例えば１対４での信号伝送が可能となる。すなわち、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の信号経路をブロードキャスト構成とする場合に、図３１に示すように、第１層の光導波路２では、制御基板６Ｘから信号処理基板６Ａへの信号の伝送は赤色光で行う。また、信号処理基板６Ｂへの信号の伝送は緑色光で行い、信号処理基板６Ｃへの信号の伝送は青色光で行い、信号処理基板６Ｄへの信号の伝送は紫色光で行う。これにより、１層の光導波路２で４系統（１対４）の信号伝送が可能となる。

更に、光出力部３０と光入力部４０が、例えば４色の光を送受できる構成であれば、制御基板６Ｘから各信号処理基板への信号伝送で、１層の光導波路２で１対４での信号伝送が可能であるので、図３２に示すように、２層の光導波路２で１対８、更に３層の光導波路２で１対１２の信号伝送が可能となり、波長多重を利用することで、光導波路２の層数を増加させることなく、１対多の信号伝送が可能となる。

同様に、各信号処理基板から制御基板６Ｘへの信号伝送では、１層の光導波路２で４対１での信号伝送が可能であるので、図３３に示すように、２層の光導波路２で８対１、更に３層の光導波路２で１２対１の信号伝送が可能となり、波長多重を利用することで、光導波路２の層数を増加させることなく、多対１の信号伝送が可能となる。

＜第４の実施の形態の信号処理装置における信号処理の動作例＞
さて、上述した第４の実施の形態の信号処理装置では、任意の信号処理基板の接続を、ユーザが容易にできるようにする必要がある。そこで、上述した第４の実施の形態の信号処理装置で、接続された信号処理基板に応じて信号経路を作成する制御について説明する。

図３４は、図２７で説明した各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の機能的構成例を示すブロック図である。同図に示されるように、信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）は、本処理部８１、通信部８２、および装置情報格納部８３により構成されている。

通信部８２は、図３４に示す光出力部３０及び光入力部４０等で構成され、光導波路構造体７Ｂの選択された光導波路２を介して制御基板６Ｘの他、他の信号処理基板と通信する。

装置情報格納部８３は、自分自身の信号処理基板ＩＤ、処理内容情報、および入出力信号形式を予め格納している。装置情報格納部８３は、例えば、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成される。もちろん、ＲＡＭ、フラッシュＲＯＭ、その他、制御回路だけの構成でもよい。本処理部８１は、信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の動作を制御する。

装置情報格納部８３に格納される信号処理基板ＩＤは、各信号処理基板を識別するための各信号処理基板に固有の識別番号である。

また、装置情報格納部８３に格納される処理内容情報は、その信号処理基板が実行可能な処理に関する情報である。

図３５は、処理内容情報の例を示す説明図である。処理内容情報としては、外部信号入力（ａ），（ｂ）、外部信号出力（ａ）、解像度創造（ａ）、ノイズ除去（ａ），（ｂ）が例示されている。それぞれの処理ＩＤは、本例では０００１０，０００１１，０００２０，０００３０，０００４０，または０００４１とされている。

外部信号入力（ａ）は、アナログの外部からの信号を入力する処理を意味する。外部とは、光導波路構造体７Ｂを介さないで入力されることを意味する。外部信号入力（ｂ）は、外部からデジタルの信号を入力する処理を意味する。外部信号出力（ａ）は、外部へデジタル信号を出力する処理を意味する。外部へ信号を出力するとは、光導波路構造体７Ｂを介さずに信号を出力することを意味する。

解像度創造（ａ）は、解像度を創造する処理を意味する。ノイズ除去（ａ）は、伝送路ノイズを除去する処理を意味し、ノイズ除去（ｂ）は、符号化ノイズを除去する処理を意味する。

各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）は、これらの処理内容のうち、自分自身が実行する処理内容を処理内容情報として装置情報格納部８３に格納する。

なお、この他、システム内部の制御に必要最低限の情報と、ユーザインターフェースに利用するための情報などが、処理内容情報として記憶されるようにしてもよい。

入出力信号形式は、各信号処理基板が入力または出力可能な信号形式を意味する。

図３６は、入出力信号形式の例を示す説明図である。図３６の例においては、５２５ｉ（６０Ｉ）の信号形式で入力する信号形式と出力する信号形式が、それぞれ記述されている。前者の信号形式ＩＤは０００１０、対応処理ＩＤは０００１０とされ、後者の信号形式ＩＤは０００１１、対応処理ＩＤは０００１１とされている。

更に、６２５ｉ（５０Ｉ）の入力信号形式が、信号形式ＩＤ０００２０、対応処理ＩＤ０００１０として記述されている。更に、５２５ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式が、信号形式ＩＤ０００３０、対応処理ＩＤ０００３０として記述されている。７２０ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式も、信号形式ＩＤ０００４０、対応処理ＩＤ０００４０として記述されている。

なお、信号形式の、例えば「５２５」の数字は走査線の数を表し、「６０Ｉ」のうちの数字（６０）はフレームの数を表している。また、「Ｉ」はインターレース方式を表し、「Ｐ」はプログレッシブ（線順次方式）を意味する。

各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）は、これらの入出力信号形式のうち、自分自身が有するものを装置情報格納部８３に保持する。

図３７は、制御基板６Ｘの機能的構成例を示すブロック図である。取得部９１は、各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）から、信号処理基板ＩＤ、処理内容情報、並びに入出力信号形式を取得する。処理基板テーブル作成部９２は、取得部９１により取得された信号処理基板ＩＤに基づいて、光導波路構造体７Ｂに接続されている装置を特定するための処理基板テーブルを作成する。判定部９３は、処理基板テーブルに変化があるか、信号処理基板として外部入力装置があるか、中間装置があるかといった判定処理や、確立していない信号経路があるか、信号経路の数は複数であるかといった判定処理を行う。

信号経路テーブル作成部９４は、光導波路構造体７Ｂに接続されている各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の信号経路を表す信号経路テーブルを作成し、記憶する。選択部９５は、判定部９３の判定結果に基づいて各種の選択処理を行う。警告部９６は、判定部９３の判定結果に基づいて、ユーザに対して各種の警告を行う。優先順位決定部９７は、信号経路が複数ある場合において、その優先順位を決定する。表示部９８は、決定された信号経路やパラメータの入力画面などの表示を制御する。パラメータ設定部９９は、表示部９８により表示されたパラメータ入力画面に基づいて解像度等のパラメータ設定処理を行う。

図３８及び図３９は、信号経路テーブル作成処理を説明するフローチャートで、次に、図３８及び図３９を参照して、信号経路テーブル作成処理について説明する。この処理は、例えば、信号処理装置５Ｄの電源をオンした直後に実行される。

ステップＳ１において、制御基板６Ｘの取得部９１は、光導波路構造体７Ｂに接続されている各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）から信号処理基板ＩＤを取得する処理を実行する。具体的には、取得部９１は、光導波路構造体７Ｂを介して、各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）に対して信号処理基板ＩＤの送信を要求する。

各信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）は、装置情報格納部８３に格納されている信号処理基板ＩＤを、光導波路構造体７Ｂを介して制御基板６Ｘに通知する。

ステップＳ２において、制御基板６Ｘの処理基板テーブル作成部９２は、信号処理基板ＩＤを処理基板テーブルに追加する処理を実行する。具体的には、処理基板テーブル作成部９２は、取得部９１より供給された信号処理基板ＩＤを、内部に記憶する処理基板テーブルに追加する。

図４０は、処理基板テーブルの例を示す説明図である。本例では、信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）が接続されているので、図４０に示すような処理基板テーブルが作成される。図示した例としては、信号処理基板の名称として、装置Ａ〜Ｄと、それぞれの信号処理基板ＩＤ（０００１０等）が対応して記述されている。

次に、ステップＳ３において、判定部９３は、処理基板テーブルに変化があるか否かを判定する。すなわち、過去に電源がオンされたときに作成された処理基板テーブルと、今回の電源オン時に作成された処理基板テーブルとが比較され、それらの間に変化がなければ、信号経路テーブルも既に作成済みであるので、処理は終了される。

これに対して、ステップＳ３において、判定部９３により処理基板テーブルに変化があると判定された場合、ステップＳ４において、取得部９１は、追加された信号処理基板から処理内容情報と入出力信号形式を取得する処理を実行する。

具体的には、取得部９１は、今回作成された処理基板テーブルに、新たに追加された信号処理基板に対して、その処理内容情報と入出力信号形式の送信を要求する。

この要求を受けた信号処理基板は、その装置情報格納部８３に格納されている自分自身の処理内容情報と入出力信号形式を読み出し、光導波路構造体７Ｂを介して制御基板６Ｘに通知する。

制御基板６Ｘの取得部９１は、新たに追加された信号処理基板から処理内容情報と入出力信号形式を取得すると、これを信号経路テーブル作成部９４に供給する。信号経路テーブル作成部９４は、ステップＳ５において、取得部９１より供給された処理内容情報と入出力信号形式を信号経路テーブルに追加し、新たな信号経路テーブルを作成する。

図４１〜図４５は、処理経路テーブルの例を示す説明図である。信号処理装置５Ｄの電源が始めてオンされた場合には、前回の処理基板テーブルと信号経路テーブルが存在しないため、接続されている全ての信号処理基板の処理基板テーブルと信号経路テーブルが作成されることになる。図４１では、このようにして作成された信号経路テーブルの例を示している。

図４１に示す例では、信号処理基板６Ａは、外部信号入力（ａ）の処理内容を有し、その入力信号形式は、５２５ｉ（６０Ｉ），５２５ｐ（６０Ｐ）、または１１２５ｉ（６０Ｉ）とされ、対応する出力信号形式は、同様に、５２５ｉ（６０Ｉ），５２５ｐ（６０Ｐ）、または１１２５ｉ（６０Ｉ）とされている。すなわち、外部信号入力（ａ）は、入力された信号形式はそのまま出力することを意味する。

信号処理基板６Ｂは、ノイズ除去（ａ）の処理内容を有し、その入力信号形式は、５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）とされ、信号出力形式は、入力信号形式に対応して、それぞれ５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）とされている。

すなわち、ノイズ除去（ａ）は、５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式の入力を、ノイズを除去した後、対応する出力信号形式、すなわち５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）の信号で出力する。

信号処理基板６Ｃは、処理内容として解像度創造（ａ）を有し、その入力信号形式は５２５ｉ（６０Ｉ）で、出力信号形式は７２０ｐ（６０Ｐ）、または１１２５ｉ（６０Ｉ）とされている。

すなわち、信号処理基板６Ｃは、５２５ｉ（６０Ｉ）の入力信号形式で入力された信号を、その解像度創造を行った後、７２０ｐ（６０Ｐ）の出力信号形式、または１１２５ｉ（６０Ｉ）の出力信号形式で出力する。

信号処理基板６Ｄは、処理内容として外部信号出力（ａ）を有し、その入力信号形式は、５２５ｉ（６０Ｉ），５２５ｐ（６０Ｐ）、または７２０ｐ（６０Ｐ）とされ、出力信号形式は、それぞれ入力信号形式に対応して、５２５ｉ（６０Ｉ），５２５ｐ（６０Ｐ）、または７２０ｐ（６０Ｐ）とされる。

すなわち、信号処理基板６Ｄは、入力された信号をそのまま外部に出力する機能を有していることになる。

次に、ステップＳ６において、制御基板６Ｘの判定部９３は、信号経路テーブルに外部入力装置があるか否かを判定する。図４１の信号経路テーブルの場合、外部入力装置としての機能を有する信号処理基板６Ａが存在する。仮に、信号経路テーブルに外部入力装置が存在しない場合には、接続処理を実行することができない。そこで、判定部９３により、信号経路テーブルに外部入力装置がないと判定された場合、警告部９６は、ステップＳ７において、警告する処理を実行する。具体的には、ユーザに、例えば「外部入力装置がないので接続を行うことが出来ません」といったメッセージを提示する。

信号経路テーブルに外部入力装置が存在すると判定部９３により判定された場合、ステップＳ８において、選択部９５は、外部入力装置を選択する処理を実行する。すなわち、処理基板テーブルに記述されている装置の中から外部入力装置が１つ選択される。例えば、ここで信号処理基板６Ａが選択される。

ステップＳ９において、信号経路テーブル作成部９４は、外部入力装置の出力信号形式に対応する信号を入力信号形式とする他の信号処理基板を外部入力装置の出力装置に配置する。

具体的には、ステップＳ８で選択された信号処理基板６Ａは、５２５ｉ（６０Ｉ）、５２５ｐ（６０Ｐ）、または１１２５ｉ（６０Ｉ）の出力信号形式を有している。

これらの出力信号形式の何れかに対応する入力信号形式を有している装置は、信号処理基板６Ｂ（５２５ｉ（６０Ｉ），５２５ｐ（６０Ｐ））、信号処理基板６Ｃ（５２５ｉ（６０Ｉ））、及び信号処理基板６Ｄ（５２５ｉ（６０Ｉ），５２５ｐ（６０Ｐ））である。

そこで、図４２の信号経路テーブルに示されるように、これらの各信号処理基板６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが、信号処理基板６Ａの出力装置として記述される。同様に、信号処理基板６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの入力装置として、信号処理基板６Ａが記述される。

これにより、信号処理基板６Ａの出力が信号処理基板６Ｂ，６Ｃまたは６Ｄに供給される信号経路が作成されたことになる。

次に、ステップＳ１０において、制御基板６Ｘの判定部９３は、信号経路テーブルに他の外部入力装置があるか否かを判定する。他の外部入力装置がある場合には、ステップＳ８に戻り、再び新たな外部入力装置が選択され、その選択された外部入力装置について、ステップＳ９で信号経路テーブルを作成する処理が実行される。

しかし、図４１または図４２の信号経路テーブルの場合、信号処理基板６Ａ以外に外部入力装置は存在しない。そこで処理はステップＳ１０からステップＳ１１に進み、ステップＳ１１において、判定部９３は、信号経路テーブルに中間装置があるか否かを判定する。中間装置とは、外部入力装置でもなく、また、外部出力装置でもない装置を言う。換言すれば、外部入力装置と外部出力装置との間に配置される装置を意味する。

さて、信号経路テーブルに中間装置が存在しない場合には、結局、外部入力装置から入力された処理信号を外部出力装置にそのまま出力するだけのことになるので、実質的には信号経路が作成されたことにはならない。そこで、この場合には、ステップＳ７において、警告部９６は、例えば、「接続する装置がありません」といったようなメッセージを表示する。

ステップＳ１１において、判定部９３により信号経路テーブルに中間装置が存在すると判定された場合、ステップＳ１２において、選択部９５は、信号経路テーブルから中間装置を選択する処理を実行する。

図４１または図４２の信号経路テーブルの例の場合、信号処理基板６Ｂと信号処理基板６Ｃが中間装置である。そこで、ステップＳ１２において、例えば、信号処理基板６Ｂが選択される。ステップＳ１３において、信号経路テーブル作成部９４は、中間装置の出力信号形式に対応する信号を入力信号形式とする他の信号処理基板を中間装置の出力装置に配置する。

これにより、例えば図４３に示されるように、信号処理基板６Ｂの出力装置として、信号処理基板６Ｃと信号処理基板６Ｄが記述され、信号処理基板６Ｃと信号処理基板６Ｄの入力装置として、信号処理基板６Ｂが記述される。

次に、ステップＳ１４において、判定部９３は、信号経路テーブルに他の中間装置があるか否かを判定する。図４１または図４３の信号経路テーブルの場合、信号処理基板６Ｃも中間装置である。そこで、ステップＳ１２に戻り、選択部９５は、信号処理基板６Ｃを中間装置として選択する。そして、ステップＳ１３において、信号経路テーブル作成部９４は、図４４に示されるように、信号処理基板６Ｃの出力装置として信号処理基板６Ｄを記述し、信号処理基板６Ｄの入力装置として信号処理基板６Ｃを記述する。

再びステップＳ１４において、判定部９３は、信号経路テーブルに他の中間装置があるか否かを判定する。図４１または図４４の信号経路テーブルの場合、もはや他の中間装置は存在しない。そこで、ステップＳ１５において、判定部９３は、確立していない信号経路があるか否かを判定する。図４４の信号経路テーブルに示されるように、中間装置である信号処理基板６Ｃの上から２番目の経路には出力装置が記述されていない。同様に、上から４番目の経路にも出力装置が記述されていない。このことは、この経路は確立していないことを意味する。

そこで、ステップＳ１６において信号経路テーブル作成部９４は、確立していない信号経路を削除する処理を実行する。具体的には、図示した信号処理基板６Ｃのうちの上から２番目と４番目の経路を削除する。これにより、信号経路テーブルは図４５に示すようになる。

ステップＳ１５において、確立していない信号経路が存在しないと判定された場合には、ステップＳ１６の処理は必要がないのでスキップされる。

その後、ステップＳ１７において、判定部９３は、信号経路は複数あるか否かを判定する。信号経路が複数ある場合には、ステップＳ１８において、複数の信号経路の中から１つの信号経路を選択するための優先順位決定処理が実行される。この優先順位決定処理の詳細については後述する。

ステップＳ１７において、判定部９３により信号経路は複数存在しないと判定された場合には、ステップＳ１８の優先順位決定処理はスキップされる。次に、ステップＳ１９において、表示部９８は、信号経路を表示する処理を行う。具体的には、ステップＳ１８またはステップＳ９，Ｓ１３，Ｓ１６で作成された信号経路がモニタ等に表示され、ユーザに提示される。

図４６〜図５０は、信号経路の例を示す説明図、図５１〜図５４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る。

図４５の信号経路テーブルに記述されている信号経路を図示すると、図４６に示されるようになる。この信号経路は、図４７〜図５０に示されるように、４つの信号経路を含んでいる。

図４７の信号経路を実現するためには、図５１に示すように、信号処理基板６Ａの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第１層の光導波路２（００）に対向させ、信号処理基板６Ｄの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第１層の光導波路２（００）に対向させる。

図４７の信号経路では、外部入力装置である信号処理基板６Ａが、５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式で入力された信号をそのままの形式で外部出力装置としての信号処理基板６Ｄに出力し、信号処理基板６Ｄは、その信号をそのままの出力信号形式で出力する。すなわち、この場合には、入力された信号がスルーされるだけで、実質的に処理は何も行われないことになる。

図４８の信号経路を実現するためには、図５２に示すように、信号処理基板６Ａの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第１層の光導波路２（００）に対向させ、信号処理基板６Ｂの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第１層の光導波路２（００）に対向させる。また、信号処理基板６Ｂの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第２層の光導波路２（０１）に対向させ、信号処理基板６Ｄの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第２層の光導波路２（０１）に対向させる。

図４８の信号経路においては、信号処理基板６Ａ，６Ｂ，６Ｄが順次配置されている。信号処理基板６Ａは、５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式で入力された信号を、ノイズ除去機能を有する中間装置としての信号処理基板６Ｂに供給する。信号処理基板６Ｂは、５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式で入力された信号のノイズを除去し、対応する出力信号形式の出力信号として、外部出力装置としての信号処理基板６Ｄに出力する。信号処理基板６Ｄは、５２５ｉ（６０Ｉ）または５２５ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式で入力された信号を、そのままの形式で出力する。

図４９の信号経路を実現するためには、図５３に示すように、信号処理基板６Ａの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第１層の光導波路２（００）に対向させ、信号処理基板６Ｃの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第１層の光導波路２（００）に対向させる。また、信号処理基板６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第２層の光導波路２（０１）に対向させ、信号処理基板６Ｄの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第２層の光導波路２（０１）に対向させる。

図４９の信号経路においては、信号処理基板６Ａ，６Ｃ，６Ｄが順次配置されている。信号処理基板６Ａは、５２５ｉ（６０Ｉ）の入力信号形式で信号を入力し、これを、そのままの形式で中間装置としての信号処理基板６Ｃに供給する。信号処理基板６Ｃは、５２５ｉ（６０Ｉ）の入力信号形式で入力された信号に対して解像度創造処理を実行し、７２０ｐ（６０Ｐ）の出力信号形式で外部出力装置としての信号処理基板６Ｄに出力する。信号処理基板６Ｄは、７２０ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式で入力された信号を、そのままの形式で外部の装置に出力する。

図５０の信号経路を実現するためには、図５４に示すように、信号処理基板６Ａの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第１層の光導波路２（００）に対向させ、信号処理基板６Ｂの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第１層の光導波路２（００）に対向させる。また、信号処理基板６Ｂの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第２層の光導波路２（０１）に対向させ、信号処理基板６Ｃの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第２層の光導波路２（０１）に対向させる。更に、信号処理基板６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）を例えば第３層の光導波路２（０２）に対向させ、信号処理基板６Ｄの光入力部４０（ＲＸ）を同じ第３層の光導波路２（０２）に対向させる。

図５０の信号経路においては、信号処理基板６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが順次配置されている。外部入力装置としての信号処理基板６Ａは、５２５ｉ（６０Ｉ）の入力信号形式で信号を入力し、そのままの形式で中間装置としての信号処理基板６Ｂに出力する。信号処理基板６Ｂは、５２５ｉ（６０Ｉ）の入力信号形式で入力された信号に対してノイズ除去の処理を行い、同一の信号形式で、中間装置としての信号処理基板６Ｃに出力する。

信号処理基板６Ｃは、５２５ｉ（６０Ｉ）の入力信号形式で入力された信号に対して解像度創造処理を行い、７２０ｐ（６０Ｐ）の出力信号形式で、外部出力装置としての信号処理基板６Ｄに出力する。信号処理基板６Ｄは、７２０ｐ（６０Ｐ）の入力信号形式で入力された信号をそのままの形式で外部装置に出力する。

このように、４つの信号経路が存在するため、優先順位決定部９７は、ステップＳ１８の優先順位決定処理において、１つの信号経路を決定する処理を行う。このため、優先順位決定部６７は、図５５に示されるような機能的構成を有している。

選択部１０１は、複数の信号経路の中から１つの信号経路を選択する処理を実行する。重み計算部１０２は、選択部１０１により選択された信号経路の重みを計算する。判定部１０３は、全ての信号経路に対して重み計算処理を実行したか否かを判定し、まだ計算していない信号経路が存在する場合には、選択部１０１に再び他の信号経路を選択させる。決定部１０４は、重み計算部１０２により計算された重みに基づいて、優先順位を決定する。

次に、図５６のフローチャートを参照して、優先順位決定処理について説明する。ステップＳ３１において、選択部１０１は、複数の信号経路の中から１つの信号経路を選択する。例えば、図４７〜図５０に示される経路の中から、図４７に示される信号経路がここで選択される。

ステップＳ３２において、重み計算部１０２は、各信号処理基板の優先順位の重みを加算する。具体的には、この実施の形態の場合、信号処理基板６Ａには０、信号処理基板６Ｂには３、信号処理基板６Ｃには２、信号処理基板６Ｄには０の重みがそれぞれ予め決められている。この重みも信号処理基板ＩＤとともに、各信号処理基板から制御基板６Ｘに供給されている。重み計算部１０２は、この重みを記録している。図４７の信号経路の場合、信号処理基板６Ａと信号処理基板６Ｄの重みはいずれも０であるため、その加算値は０である。

次に、ステップＳ３３において、判定部１０３は、全ての信号経路を選択したか否かを判定する。いまの場合、まだ全ての信号経路を選択していないため、選択部１０１は、ステップＳ３１において、再び選択部１０１に他の１つの信号経路を選択させる。これにより、例えば、図４８の信号経路が選択される。ステップＳ３２において、重み計算部１０２は、図４８の信号経路の各装置の重みを計算する。この場合、信号処理基板６Ａの重みは０、信号処理基板６Ｂの重みは３、信号処理基板６Ｄの重みは０であるため、その加算値は３となる。

以下同様の処理が順次実行され、図４９に示される信号経路は、信号処理基板６Ａの重みが０、信号処理基板６Ｃの重みが２、信号処理基板６Ｄの重みが０であるため、その加算値は２となる。また、図５０に示される信号経路の場合、信号処理基板６Ａの重みは０、信号処理基板６Ｂの重みは３、信号処理基板６Ｃの重みは２、信号処理基板６Ｄの重みは０であるため、その加算値は５となる。

ステップＳ３３において、全ての信号経路を選択したと判定された場合、ステップＳ３４において、決定部１０４は、加算値の大きさの順番に優先順位を決定する。すなわち、いまの場合、図４７〜図５０に示される４つの信号経路の重みの加算値は、順番に図示すると、図２４に示されるようになる。図１８に示されるノイズ除去後解像度創造処理を実行する信号経路の重みの加算値が５で最も重く、次が、図４８に示されるノイズ除去を実行する信号経路の加算値が３で、３番目に重いのが、図４９に示される解像度創造処理を実行する加算値が２で、加算値が最も小さいのは、図４７に示される信号経路で、その値は０である。

従って、この場合には、図５７に示されるような優先順位となる。そこで、ステップＳ３５において、決定部１０４は、優先順位が最も高い信号経路を表示する信号経路とする。図５７の例の場合、ノイズ除去後解像度創造処理を実行する信号経路が選択される。従って、図３９のステップＳ１９の信号経路を表示する処理では、この例の場合、図５０に示される信号経路が表示されることになる。

以上の優先順位決定処理は、各信号処理基板に予め設定されている重みを利用して優先順位を決定するようにしたが、各信号処理基板に想定されている想定信号経路に基づいて重みを決定するようにしてもよい。このようにする場合、優先順位決定部９７は、例えば、図５８に示されるように構成される。

記憶部１１１は、デフォルトの優先順位を予め記憶する。デフォルト順位設定部１１２は、記憶部１１１に記憶されているデフォルト順位を設定する。判定部１１３は、想定信号経路を有する信号処理装置が存在するか否かを判定する。選択部１１４は、想定信号経路を有する信号処理装置が存在する場合、その想定信号経路の中から、より上流の信号処理装置を選択する処理を行う。

削除部１１５は、実際に接続されていない信号処理基板が含まれる想定信号経路を削除する処理を実行する。補正部１１６は、デフォルト順位設定部１１２により設定されたデフォルトの優先順位を、選択部１１４で選択された優先順位に基づいて補正する処理を実行する。決定部１１７は、優先順位が最も高い信号経路を決定する。

次に、図５９のフローチャートを参照して、想定信号経路に基づく優先順位決定処理について説明する。

ステップＳ５１において、デフォルト順位設定部１１２は、デフォルトの優先順位を設定する。具体的には、記憶部１１１に予め記憶されているデフォルト順位が、仮の優先順位としてここで設定される。このデフォルトの優先順位としては、例えば、上述した図５６の処理により決定される優先順位とすることもできる。このようにした場合、ここで図６０に示される優先順位が仮の順位として設定されることになる。

すなわち、第１番目がノイズ除去後解像度創造処理を行う信号経路、第２番目がノイズ除去を行う信号経路、第３番目が解像度創造処理を実行する信号経路、第４番目がスルー処理を行う信号経路である。

次に、ステップＳ５２において、判定部１１３は、想定信号経路を有する信号処理基板があるか否かを判定する。すなわち、この実施の形態の場合、各信号処理基板に、その信号処理基板を使用する場合に想定される信号経路の優先順位が予め記憶されている。そして、この信号経路も、信号処理基板ＩＤとともに制御基板６Ｘに供給される。例えば、信号処理基板６Ｃに、図６１に示されるような想定信号経路が付加されている場合、これが制御基板６Ｘに供給される。図６１の例の場合、第１番目が外部入力、ノイズ除去、時間解像度創造、解像度創造、外部出力の信号経路であり、第２番目の信号経路が、外部入力、解像度創造、外部出力の信号経路であり、第３番目の信号経路が、外部入力、ノイズ除去、解像度創造、外部出力の信号経路である。

ステップＳ５３において、選択部１１４は、より上流の信号処理基板の想定信号経路を選択する。具体的には、ステップＳ５１の処理で、仮に設定された優先順位のうち、最も優先順位の高い信号経路において、最もその信号の流れる上流側の信号処理基板の想定信号経路が選択される。具体的には、ステップＳ５１では、図６０に示される優先順位が設定されているため、最もその優先順位の高い第１番目の信号経路での信号処理の順番は、信号処理基板６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの順である。

従って、信号処理基板６Ａが最も上流であり、信号処理基板６Ｄが最も下流である。想定信号経路が信号処理基板６Ｂと信号処理基板６Ｃとに付加されている場合には、より上流側の信号処理基板６Ｂの想定信号経路が選択される。いまの場合、信号処理基板６Ｂには、想定信号経路が付加されていないので、信号処理基板６Ｃの図６１に示されるような想定信号経路が選択される。これにより、より最適な信号経路を設定することが可能となる。

ステップＳ５４において、判定部１１３は、接続されていない信号処理基板を含む想定信号経路があるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ５３の処理で選択された想定信号経路の中に、実際に接続されている信号処理基板があり、実行できない機能が含まれているか否かが判定される。

すなわち、その処理を実行するには、他の信号装置基板を接続しなければできないか否かが判定される。他の信号処理基板を接続しなければ実行できない場合には、その想定信号経路は実行不能であるため、ステップＳ５５において、削除部１１５は、接続されていない信号処理基板を含む想定信号経路を削除する。図６１の例の場合、第１番目の信号経路のうち、時間解像度創造処理は、信号処理基板６Ａ〜６Ｄのいずれも実行することができない機能であり、従って、時間解像度創造処理のための信号処理基板は、接続されていない。そこで、この想定信号経路は削除される。

ステップＳ５４において、接続されていない信号処理基板を含む想定信号経路が存在しないと判定された場合、削除すべき想定信号経路は存在しないため、ステップＳ５５の処理はスキップされる。

次に、ステップＳ５６において、補正部１１６は、デフォルトの優先順位を想定信号経路で補正する処理を実行する。この場合、想定信号経路での優先順位がデフォルトの優先順位より優先される。このため、ステップＳ５１の処理で設定された図６０に示される優先順位は、ステップＳ５５で設定された想定信号経路により補正され、図６２に示されるような優先順位となる。

すなわち、図６１では、図６０の第３番目の解像度創造が第１番目であり、図６０の第１番目のノイズ除去後、解像度創造を行う処理が第２番目の優先順位とされる。このため、図６０の第３番目の優先順位が最上位の優先順位とされ、図６２に示されるような優先順位となる。

ステップＳ５７において、決定部１１７は、優先順位が最も高い信号経路を表示する信号経路とする処理を実行する。具体的には、決定部１１７は、図６２の第１番目の解像度創造処理を実行する信号経路、すなわち、図４９の信号経路を表示する信号経路として決定する。

従って、この場合には、図３９のステップＳ１９において、この図４９に示される信号経路が表示されることになる。

なお、信号処理装置５Ｄは、機能基板として音声遅延制御基板が接続されている場合、設定された信号経路に基づいて、画像信号の処理時間遅延分と音声信号の処理時間遅延分を同期させる、いわゆるリップシンク処理を行うようにすることもできる。

例えば、図４７〜図５０に示される信号処理基板６Ａ〜信号処理基板６Ｄのそれぞれの画像信号の処理時間の長さが０，１，２，０と設定されている場合、図４７に示される信号経路が設定された場合、音声遅延量を０とし、図４８に示される信号経路が設定された場合、音声遅延量を１、図４９に示される信号経路が設定された場合、音声遅延量を２とし、図５０に示される信号経路が設定された場合、音声遅延量を３とし、それぞれの遅延時間を音声遅延制御基板により制御するようにしてもよい。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。

＜第４の実施の形態の信号処理装置における信号処理の他の動作例＞
図６３は、第４の実施の形態の信号処理装置の他の具体例を示す構成図で、次に、第４の実施の形態の信号処理装置で実行される信号処理の他の例について説明する。ここで、図６３では、信号処理装置を模式的な斜視図で示している。

近年、画像処理システムは、入力画像の帯域が広くなったため、比較的帯域の狭いＬＳＩ（Large Scale Integration）やモジュールを並列に配置し、同時に処理させる場合がある。このような場合、多数のＬＳＩやモジュールを統一的に制御する必要がある。このとき、全ての被制御装置に対してそれぞれ独立に制御を行うのは、煩雑となり仕組みが冗長となりがちである。そこで、放送型（ブロードキャスト型）の制御が用いられることがある。

放送型の制御信号を用いれば、制御装置は、複数の被制御装置に対して共通の制御信号を出力するだけでよいので、制御が簡単となる。

但し、放送型の制御信号を用いる場合、故障した被制御装置を発見することが困難になり、結果的に、動作の確実性を確保することが困難になる課題があった。

そこで、上述した第４の実施の形態の信号処理装置で、放送型の制御信号を用いて複数の装置を制御し、かつ、動作の確実性を確保できるようにした制御について説明する。

信号処理装置５Ｅは、機能基板として、制御基板６Ｘと、所定の機能を有した複数の信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）を備え、各機能基板が光導波路構造体７Ｂによって任意の信号経路で接続される。本例では、信号処理基板６Ａとして画質検出部を備え、信号処理基板６ＢとしてＹ／Ｃ分離部を備え、信号処理基板６ＣとしてＩ／Ｐ変換部を備え、信号処理基板６Ｄとして解像度変換部を備え、信号処理基板６Ｅとして画質調整部を備える。

光導波路構造体７Ｂは、図１〜図１５で説明した光導波路２（Ａ〜Ｅ）の何れかが、スペーサ７０を介して積層され、制御基板６Ｘと各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）との間、及び各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の間で制御信号が伝送される制御信号伝送層７１と、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の間でデータが伝送されるデータ伝送層７２を備える。

各層の光導波路２では、上述したように、外周の任意の位置から入射した光が、第１の導光部２０と第２の導光部２１との屈折率の差による屈折や、第１の導光部２０に備えられる乱反射材２４による乱反射等により、光導波路２の全周方向に出射される。そして、各光導波路２の積層方向には光が漏れず、それぞれの光導波路２で独立して信号が伝送される。

制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、光の信号が出力される単数または複数の光出力部３０と、光の信号が入力される単数または複数の光入力部４０を備える。また、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、光出力部３０から出力される信号及び光入力部４０から入力された信号の処理を行う信号処理部６１を備える。信号処理部６１は、制御信号の処理部とデータの処理部がそれぞれ設けられていても良い。

光出力部３０は、信号の伝送方式等に応じて、単一の波長の光を出力する構成、または、２つ以上の異なる波長の光を出力する構成を備える。光出力部３０は、単一の波長の光を出力する構成であれば、光が出力される方向を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、光導波路構造体７Ａの外周にＬＤを備える。

波長の異なる光を出力する構成では、例えば、図１９で説明した光出力部３０Ａ、図２３等で説明した光出力部３０Ｂ、または図２５等で説明した光出力部３０Ｃを備える。

光入力部４０は、光出力部３０の構成及び信号の伝送方式に応じて、光出力部３０から出力される単一の波長の光が受光可能な構成、または、２つ以上の異なる波長の光をそれぞれ受光可能な構成を備える。

光入力部４０は、単一の波長の光を受光可能とする構成であれば、受光部を光導波路２の第１の導光部２０に向けて、光導波路構造体７Ａの外周にフォトディテクタを備える。

波長の異なる光を受光可能とする構成では、例えば、図１９で説明した光入力部４０Ａ、図２３等で説明した光入力部４０Ｂ、または図２５等で説明した光入力部４０Ｃを備える。

光出力部３０と光入力部４０は、それぞれ移動機構６０が設けられて、光導波路２の積層方向に沿って移動し、任意の光導波路２に対して光が入射また出射可能な位置に配置され、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の信号経路が切り替えられる。

信号処理装置５Ｅは、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）がベース基板６３に実装される。ベース基板６３は、図示しない電源や冷却ファンと、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）が着脱可能に実装されるソケット６４を備え、制御基板６Ｘと信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）に電源が供給される。

ソケット６４は、光導波路構造体７Ｂの外周に沿って複数個所に設置され、任意のソケット６４に制御基板６Ｘまたは信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）が実装されると、光出力部３０及び光入力部４０を移動機構６０で移動させることで所望の光導波路２に対向させ、光の入出射が可能となる。

光導波路構造体７Ｂを構成する各層の光導波路２は、外周の任意の位置から入射された光が、光導波路２全周方向に出射されるので、制御基板６Ｘまたは信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）がどのソケット６４に装着されても、光導波路２に対して光の入出射が可能である。

これにより、信号処理装置５Ｅは、ベース基板６３に実装される信号処理基板６を変更や追加することで、機能変更や機能追加が可能となる。

図６４は、図６３で説明した制御基板６Ｘの機能的構成例を示すブロック図である。制御基板６Ｘは、主制御部２１１と、放送型制御部２１２と、異常判定部２１３と、通信部２１４により構成されている。

主制御部２１１は、基本的な電源管理、放送型制御部２１２の初期化、異常時のリセットといったシステムの維持、管理を行う。放送型制御部２１２は、図６３に示す各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）のステートマシーンを持ち、ユーザの操作に基づいた主制御部２１１からの指示に従って、信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）に放送型（ブロードキャスト型）制御信号を出力しその動作を制御する。

異常判定部２１３は、信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）からのエラー信号を受信し、そのいずれが故障したのかを判定し、その判定結果を主制御部１１に通知する。

通信部２１４は、図６３に示す光出力部３０及び光入力部４０等で構成され、光導波路構造体７Ｂの選択された光導波路２を介して信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）と通信する。

図６５は、図６４で説明した主制御部２１１の機能的構成例を示すブロック図である。主制御部２１１は、判定部２２１、初期化部２２２、表示制御部２２３、並びに指示部２２４といった機能的構成を有している。

判定部２２１は、異常判定部２１３から異常の通知を受けたか否か、終了が指令されたか否かといった各種の判定処理を行う。初期化部２２２は、放送型制御部２１２を初期化する処理を実行する。表示制御部２２３は、ユーザに対して所定のメッセージを表示させる制御を行う。指示部２２４は、放送型制御部２１２を介して信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の各部に対して各種の指示を出力する。

次に、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の機能について説明する。信号処理基板６Ａ（以下、画質検出部とも称す）は、外部より入力された信号の電界強度を検出したり、入力された映像信号が２−３プルダウン形式の信号であるのかといったことを検出する。

信号処理基板６Ｂ（以下、Ｙ／Ｃ分離部とも称す）は、画質検出部６Ａより供給された映像信号を、輝度信号Ｙと色信号Ｃに分離する。このときまた、４：２：２のＹＵＶ信号を、４：４：４の信号に変換する処理も行われる。Ｙ／Ｃ分離部６Ｂは、輝度信号と色信号を分離する機能を有しているものであればどのような構成でもよい。

信号処理基板６Ｃ（以下、Ｉ／Ｐ変換部とも称す）は、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂより供給された映像信号を、インターレース方式の信号からプログレシブ方式の信号に変換する。Ｉ／Ｐ変換部６Ｃの構成も任意である。

信号処理基板６Ｄ（以下、解像度変換部とも称す）は、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃより供給された映像信号の解像度を変換する。例えば、入力されたＳＤ（Standard Definition）信号からＨＤ（High Definition）信号に変換する処理が行われる。解像度変換部６Ｄの構成も任意である。

信号処理基板６Ｅ（以下、画質調整部とも称す）は、解像度変換部６Ｄより供給された映像信号の画質調整を行う。具体的には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display），ＣＲＴ（Cathode Ray Tube），プラズマディスプレイといった表示装置に適した信号となるように、映像信号のレベルを調整する。

図６６は、制御基板６Ｘが各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の故障検知を行う制御処理での信号経路の切り替え動作例を示す説明図で、図６３に示す光導波路構造体７Ｂの制御信号伝送層７１側の信号経路を示す。

信号処理装置５Ｅでは、制御基板６Ｘから各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）に放送型制御信号を出力するため、制御基板６Ｘの光出力部３０（ＴＸ）を、制御信号伝送層側の第１層の光導波路２（００）に対向させ、画質検出部６Ａの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）を第１層の光導波路２（００）に対向させる。

同様に、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）と、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）と、解像度変換部６Ｄの第１の光入力部４０（ＲＸ₁）と、画質調整部６Ｅの光入力部４０（ＲＸ₁）のそれぞれを、第１層の光導波路２（００）に対向させる。

各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、後段の信号処理基板に同期型制御信号を出力すると共に、制御基板６Ｘにはエラー信号を出力するため、光出力部３０（ＴＸ）は、例えば波長多重で２系統の信号が出力できる構成である。

そして、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）から制御基板６Ｘにエラー信号を出力するため、画質検出部６Ａの光出力部３０（ＴＸ）を第２層の光導波路（０１）に対向させ、制御基板６Ｘの第２の光入力部４０（ＲＸ）を第２層の光導波路（０１）に対向させる。同様に、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの光出力部３０（ＴＸ）を第３層の光導波路（０２）に対向させ、制御基板６Ｘの第３の光入力部４０（ＲＸ）を第３層の光導波路（０２）に対向させる。

また、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）を第４層の光導波路（０３）に対向させ、制御基板６Ｘの第４の光入力部４０（ＲＸ）を第４層の光導波路（０３）に対向させる。更に、解像度変換部６Ｄの光出力部３０（ＴＸ）を第５層の光導波路（０４）に対向させ、制御基板６Ｘの第５の光入力部４０（ＲＸ）を第５層の光導波路（０４）に対向させる。また、画質調整部６Ｅの光出力部３０（ＴＸ）を第６層の光導波路（０５）に対向させ、制御基板６Ｘの第６の光入力部４０（ＲＸ）を第６層の光導波路（０５）に対向させる。

一方、各信号処理基板６（Ｂ〜Ｅ）で前段の信号処理基板からの同期型制御信号を受けるため、前段の画質検出部６Ａの光出力部３０（ＴＸ）に合わせて後段のＹ／Ｃ分離部６Ｂの第２の光入力部４０（ＲＸ）を第２層の光導波路２（０１）に対向させる。

同様に、前段のＹ／Ｃ分離部６Ｂの光出力部３０（ＴＸ）に合わせて後段のＩ／Ｐ変換部６Ｃの第２の光入力部４０（ＲＸ）を第３層の光導波路２（０２）に対向させる。また、前段のＩ／Ｐ変換部６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）に合わせて後段の解像度変換部６Ｄの第２の光入力部４０（ＲＸ）を第４層の光導波路２（０３）に対向させる。更に、前段の解像度変換部６Ｄの光出力部３０（ＴＸ）に合わせて後段の画質調整部６Ｅの第２の光入力部４０（ＲＸ）を第５層の光導波路２（０４）に対向させる。

ここで、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）から制御基板６Ｘへのエラー信号の伝送は例えば赤色光で行い、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）から後段の信号処理基板への同期型制御信号の伝送は例えば緑色光で行うことで、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、それぞれ１層の光導波路２で同期型制御信号とエラー信号の伝送が可能となる。

図６７は、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）間でデータを伝送する制御処理での信号経路の切り替え動作例を示す説明図で、図６３に示す光導波路構造体７Ｂのデータ伝送層７２側の信号経路を示す。

通常は、前段の信号処理基板で処理が終了したデータを後段の信号処理基板に伝送するため、画質検出部６Ａの光出力部３０（ＴＸ）をデータ伝送層側の第２層の光導波路２（０１）に対向させ、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの光入力部４０（ＲＸ）を第２層の光導波路２（０１）に対向させる。

同様に、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの光出力部３０（ＴＸ）を第３層の光導波路２（０２）に対向させ、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃの光入力部４０（ＲＸ）を第３層の光導波路２（０２）に対向させる。

また、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）を第４層の光導波路２（０３）に対向させ、解像度変換部６Ｄの光入力部４０（ＲＸ）を第４層の光導波路２（０３）に対向させる。

更に、解像度変換部６Ｄの光出力部３０（ＴＸ）を第５層の光導波路２（０４）に対向させ、画質調整部６Ｅの光入力部４０を第５層の光導波路２（０４）に対向させる。

図６８は、制御処理を説明するフローチャートであり、次に、光導波路（光導波路構造体７Ｂ）で接続された機能基板の故障を検知する処理について説明する。

ステップＳ６１において、制御基板６Ｘの判定部２２１は、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）から、異常の通知を受けたか否かを判定する。各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）から異常の通知を受けていない場合、ステップＳ６２において、初期化部２２２は、放送型制御部２１２を初期化する処理を実行する。

例えば、初期化部２２２は、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）が、入力されたインターレース方式のＳＤ信号からプログレシブ方式のＨＤ信号を生成するように各部を初期化する。このため、初期化部２２２は、放送型制御部２１２を制御し、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）、すなわち、画質検出部、Ｙ／Ｃ分離部、Ｉ／Ｐ変換部、解像度変換部、及び画質調整部に対して、インターレース方式のＳＤ信号をプログレシブ方式のＨＤ信号に変換する放送型制御信号を図６６に示す信号経路で出力する。各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、この制御信号に基づいてそれぞれの処理を行う。この処理の詳細については、図７１のフローチャートを参照して後述する。

各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、図６７に示すように数珠繋ぎになっており、前段より入力された信号を処理し、後段に出力する。このとき、処理信号と共に図６６に示す信号経路で同期型制御信号も前段から後段に出力され、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、放送型制御信号を受信した後、前段から同期型制御信号を一定時間内に受信しない場合、エラー信号を異常判定部２１３に出力する（後述する図７１のステップＳ７７の処理）。

異常判定部２１３は、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）からのエラー信号を受信したとき、いずれが故障したのかを判定し、その判定結果を主制御部２１１に通知する（後述する図７３のステップＳ９６の処理）。

そこで、ステップＳ６３において、判定部２２１は初期化処理実行後（放送型制御信号出力後）、予め設定されている一定時間内に異常の通知を受け取ったか否かを判定する。この一定時間は、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）が、いずれも正常に動作している場合に、画質検出部６Ａで処理された信号が順次後段に出力され、画質調整部６Ｅにより処理され、出力されるまでに要する時間より若干長い時間に設定されている。従って、この一定時間内に異常の通知が受信されない場合には、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は正常に動作しているものと判定される。

ステップＳ６３において、一定時間内に異常の通知が受信されたと判定された場合、ステップＳ６４において、判定部２２１は、異常でない装置があるか否かを判定する。異常でない装置が存在する場合には、ステップＳ６５において、初期化部２２２は、異常でない装置だけを使用するように放送型制御部２１２を初期化する。放送型制御部２１２は、この初期化に基づいて、新たな放送型制御信号を各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）に出力する。

図６９は、異常検知時の信号経路の切り替え動作例を示す説明図で、図６３に示す光導波路構造体７Ｂのデータ伝送層７２側の信号経路を示す。

例えば、初期化部２２２は、当初、図６９（ａ）に示されるようにＹ／Ｃ分離部６Ｂ、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃ、及び解像度変換部６Ｄをそれぞれ動作させ、入力されたインターレース方式のＳＤ信号をプログレシブ方式のＨＤ信号に変換させるように各部に指示したのであるが、解像度変換部６Ｄが故障し、解像度変換処理を行うことができなくなった場合には、インターレース方式のＳＤ信号をプログレシブ方式のＳＤ信号に変換して出力するように、各信号処理基板に放送型制御信号を出力して初期化を行う。画質調整部６Ｅは、放送型制御信号を受信することで、前段の解像度変換部６Ｄが故障し、解像度変換処理を行うことが出来なくなったことを認識して、入力されるフォーマットが変わることを認識し、入力されるフォーマットに応じて処理を行うように制御する。ここでは、入力される信号がＨＤ信号からＳＤ信号に変化することが認識される。

この場合、画質調整部６Ｅには、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃからデータを受信するように信号経路を切り替える放送型制御信号が出力され、この放送型制御信号を受けて、画質調整部６Ｅは、図６９（ｂ）に示すように光入力部４０（ＲＸ）を移動させて、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃの光出力部３０（ＴＸ）と同一層の光導波路２に対向させる。

これにより、故障した解像度変換部６Ｄをスルーした信号経路に切り替えられると共に、故障した解像度変換部６Ｄの後段の画質調整部６Ｅで入力されるフォーマットに応じた画質調整処理が行われることで、少なくともユーザが画像を見ることができなくなってしまうようなことが防止される。

その後、ステップＳ６６において、判定部２２１は、ステップＳ６５における初期化処理後、予め設定してある一定の時間内に、異常の通知を受けたか否かを判定する。異常の通知を受けた場合には、もはや正常な動作を保証することができないため、ステップＳ６７において、表示制御部２２３は異常を表示する処理を実行する。具体的には、例えば、「異常が発生しました」のようなメッセージをユーザに呈示するように制御が行われる。ユーザはこのメッセージを見て、必要に応じて故障を修理するなどの処置を行うことになる。

ステップＳ６８において、判定部２２１は、ユーザより終了が指令されたか否かを判定する。終了が指令されていない場合には、処理はステップＳ６１に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ６１において、異常の通知を受けていないと判定された場合、並びにステップＳ６３またはステップＳ６６において、一定時間内に異常の通知を受けていないと判定された場合にも処理はステップＳ６８に進み、終了が指令されているか否かが判定され、指令されていなければ処理はステップＳ６１に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ６８において、ユーザより終了が指令されたと判定された場合、ステップＳ６９において、指示部２２４は、放送型制御部２１２を制御し、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）に終了の指示の放送型制御信号を出力させる。各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）は、この制御信号に基づいて処理を終了させる。

次に、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の個別処理について説明する。その基本的な流れはいずれも同一であるので、ここではＹ／Ｃ分離部６Ｂを例として説明する。

図７０は、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの機能的構成例を示すブロック図である。Ｙ／Ｃ分離部６Ｂは、判定部２３１、計測部２３２、処理部２３３、及び出力部２３４により構成される。図示は省略するが、画質検出部６Ａ、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃ、解像度変換部６Ｄ、画質調整部６Ｅも同様に構成されている。

判定部２３１は、制御信号を受信したか否か、受信した放送型制御信号と同期型制御信号が一致しているか否か、処理が終了したか否か、末尾の装置であるか否か、終了が指示されたか否かといった判定処理を行う。

計測部２３２は、計時動作を行い、放送型制御信号が受信されてから同期型制御信号が受信されるまでの時間を計測する。処理部２３３は、各基板で固有の処理を行う。この例の場合、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの処理部であるので、処理部２３３は、輝度信号と色信号の分離処理を行う。出力部２３４は、処理部２３３により処理された処理信号を、受信された放送型制御信号と実質的に同一の内容を有する同期型制御信号とともに、後段（本例では、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃ）に出力する。

図７１は、Ｙ／Ｃ分離部の個別処理を示すフローチャートで、次に、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの個別処理について説明する。ステップＳ７１において、判定部２３１は、放送型制御信号を受信したか否かを判定する。この放送型制御信号は、上述した図６８のステップＳ６２またはステップＳ６５の処理で出力されるものである。放送型制御信号を受信しない場合には、受信されるまでステップＳ７１の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ７１において、放送型制御信号が受信されたと判定された場合、ステップＳ７２において、計測部２３２は、同期型制御信号を受信するまでの時間の計測を開始する。すなわち、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂの前段には画質検出部６Ａが配置されているので、画質検出部６Ａが処理を終了したとき、処理信号と共に同期型制御信号をＹ／Ｃ分離部６Ｂに出力してくる（画質検出部６Ａによる後述するステップＳ８１の処理）。計測部２３２は、この同期型制御信号を受信するまでの時間を計測する。

ステップＳ７３において、判定部２３１は、自分自身（ここではＹ／Ｃ分離部６Ｂ）が信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）の先頭の装置であるか否かを判定する。先頭の装置であるか、後述するステップＳ８０における末尾の装置であるのかは、予め各基板に設定、記憶されている。あるいはまた、各基板に放送型制御信号を受信してから、前段より制御信号と処理信号が入力されるまでに要する時間を、秒、または、映像信号のフィード数、あるいはフレーム数などの形式で記憶しておき、その時間から自分自身が位置する順番を自分自身が判断するようにしてもよい。

自分自身が先頭の装置でない場合には、ステップＳ７４において、判定部２３１は、同期型制御信号を受信したか否かを判定する。先頭の装置でなければ、前段の装置から処理信号とともに同期型制御信号が供給されてくるので（後述するステップＳ８１）、同期型制御信号が受信されない場合には、ステップＳ７５において、計測部２３２は、ステップＳ７２で計測を開始した時間が予め設定した制限時間を越えたか否かを判定する。この制限時間は、各部において共通の時間としても良いし、各部の数珠接続における順番に対応する時間とすることもできる。

経過時間が制限時間をまだ超えていない場合には、処理はステップＳ７４に戻り、同期型制御信号を受信するまでステップＳ７４，Ｓ７５の処理が繰り返し実行される。制限時間内に、同期型制御信号が前段から受信されたと判定された場合、ステップＳ７６において、判定部２３１は、２つの制御信号が一致しているか否かを判定する。すなわち、後述するステップＳ８１において、各部は、放送型制御部２１２から受信した放送型制御信号と同一の内容の制御信号を、同期型制御信号として後段に出力する。従って、放送型制御信号と同期型制御信号は、実質的に一致している信号である。２つの制御信号が一致している場合には、ステップＳ７８において、処理部２３３は個別処理を開始する。ここではＹ／Ｃ分離部６Ｂの処理部であるので、処理部２３３は、前段の画質検出部６Ａより入力された映像信号を、輝度信号と色信号に分離する処理を実行する。

ステップＳ７９において、判定部２３１は、処理が終了したか否かを判定し、処理が終了するまで待機する。そして、処理が終了したとき、ステップＳ８０において、判定部２３１は、自分自身が末尾の装置であるか否かを判定する。ここでは末尾の装置ではないので、ステップＳ８１において、出力部２３４は処理信号とともに同期型制御信号を出力する処理を実行する。すなわち、処理部２３３により分離された輝度信号と色信号が、ステップＳ７１で受信された放送型制御信号と実質的に同一内容の同期型制御信号と共に、後段のＩ／Ｐ変換部６Ｃに出力される。

自分自身が末尾の装置である場合には、後段には放送型制御部２１２により制御される数珠接続された信号処理基板は存在しないことになる。図６７の例では、画質調整部６Ｅが末尾の装置である。そこで、このような場合には、ステップＳ８２において、出力部２３４は同期型制御信号を出力する必要がないので、処理信号だけを後段に出力する。

ステップＳ７５において、放送型制御信号を受信してから同期型制御信号を受信するまでの時間が制限時間を越えたと判定された場合、または、ステップＳ７６において、２つの制御信号が一致しないと判定された場合、ステップＳ７７において、出力部２３４は、エラー信号を異常判定部２１３に出力する。異常判定部２１３は、このエラー信号に基づいて、どの信号処理基板が故障したのかを判定する（この処理については、図７３のフローチャートを参照して後述する）。

ステップＳ７７，Ｓ８１，Ｓ８２の処理の後、ステップＳ８３において、判定部２３１は、終了が指示されたか否かを判定する。ユーザよりまだ終了が指示されていない場合には、処理はステップＳ７１に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。ステップＳ８３において、ユーザより終了が指示されたと判定された場合、処理は終了される。

なお、この終了の指示も、放送型制御信号に基づいて行われる。

以上のようにして、画質検出部６Ａは、入力されたＳＤ信号の画質を検出し、電界強度、ノイズ、および２−３プルダウン信号の検出を行った後、その検出結果と入力信号をＹ／Ｃ分離部６Ｂに出力する。Ｙ／Ｃ分離部６Ｂは、入力された映像信号から輝度信号と色信号を分離する。分離された輝度信号と色信号は、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃに供給される。Ｉ／Ｐ変換部６Ｃは、入力されたインターレース方式の輝度信号と色信号をプログレシブ方式の輝度信号と色信号に変換する。解像度変換部６Ｄは、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃより入力されたプログレシブ方式に変換された輝度信号と色信号を、その画素密度を増加させることでＳＤ信号からＨＤ信号に変換する。

画質調整部６Ｅは、解像度変換部６Ｄより供給されたＨＤ信号の輝度信号と色信号のレベルを、表示装置に最適となるレベルに調整した後、出力信号として図示せぬ表示装置に出力する。

次に、異常判定部２１３による異常判定処理について説明する。図７２は、異常判定部２１３の機能的構成例を示すブロック図である。異常判定部２１３は、受信部２４１、判定部２４２、決定部２４３、及び通知部２４４を有している。

受信部２４１は、信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）から、図７１のステップＳ７７において出力されたエラー信号を受信する。判定部２４２は、受信部２４１により受信されたエラー信号に基づいて、信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）のうち故障している装置はどの装置であるのかを判定する。決定部２４３は、判定部２４２による判定結果に基づいて、信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）のうち、故障している装置を決定する。通知部２４４は、決定部２４３により決定された装置が故障していることを主制御部２１１に通知する。

図７３は、異常判定処理例を示すフローチャートで、次に、異常判定部２１３の異常判定処理について説明する。

ステップＳ９１において、受信部２４１は、各信号処理基板６（Ａ〜Ｅ）、すなわち、画質検出部６Ａ、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂ、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃ、解像度変換部６Ｄ、及び画質調整部６Ｅのいずれかから、エラー信号が出力されてきたときこれを受信し、判定部２４２は、受信部２４１の出力に基づいてエラー信号を受信したか否かを判定する。エラー信号を受信した場合、判定部２４２は、ステップＳ９２，ステップＳ９３において、エラー信号を出力したのは、全ての装置か（ステップＳ９２）、または、エラー信号を出力したのは下流側の全ての装置か（ステップＳ９３）を判定する。

ステップＳ９２において、エラー信号を出力したのは全ての装置であると判定された場合、ステップＳ９４において、決定部２４３は制御系の異常と決定する。すなわち、この場合、画質検出部６Ａ、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂ、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃ、解像度変換部６Ｄ、及び画質調整部６Ｅのいずれもがエラー信号を出力したことになるので、放送型制御部２１２より出力された放送型制御信号そのものが、各部に有効に受信されていない可能性がある。そこで、この場合には、制御系全体が異常であると判定される。

ステップＳ９３において、エラー信号を出力したのは下流側の全ての装置であると判定された場合、ステップＳ９５において、決定部２４３は、下流側の先頭の装置の故障と決定する。例えば、画質検出部６Ａはエラーを出力していないが、画質検出部６Ａより下流側にあるＹ／Ｃ分離部６Ｂ、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃ、解像度変換部６Ｄ、及び画質調整部６Ｅの４つの各基板からエラー信号が検出された場合には、その下流側の４つの各基板のうちの先頭のＹ／Ｃ分離部６Ｂに異常があり、そこから後段に信号が出力されないので、それより下流側のＩ／Ｐ変換部６Ｃ、解像度変換部６Ｄ、及び画質調整部６Ｅもエラー信号を出力するものと判定される。

同様に、画質検出部６ＡとＹ／Ｃ分離部６Ｂは、エラー信号を出力しておらず、それより下流側のＩ／Ｐ変換部６Ｃ、解像度変換部６Ｄ、及び画質調整部６Ｅがエラー信号を出力している場合には、下流側の３つの装置の先頭のＩ／Ｐ変換部６Ｃに異常があると判定される。また、画質検出部６Ａ、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂ、及びＩ／Ｐ変換部６Ｃは、エラー信号を出力しておらず、解像度変換部６Ｄと画質調整部６Ｅがエラー信号を出力している場合には、その下流側の２つの装置のうちの先頭の解像度変換部６Ｄが故障しているものと判定される。さらに、画質検出部６Ａ、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂ、Ｉ／Ｐ変換部６Ｃ、及び解像度変換部６Ｄがいずれもエラー信号を出力しておらず、最も下流に位置する画質調整部６Ｅだけがエラー信号を出力している場合には、画質調整部６Ｅが故障していると決定される。

ステップＳ９４またはステップＳ９５において、故障している装置が決定されると、ステップＳ９６において、通知部２４４は、故障を通知する処理を実行する。具体的には、制御系の異常と決定された場合、そのことを表す通知が通知部２４４から主制御部２１１に通知される。同様に、下流側の先頭の装置の故障と決定された場合には、その装置を特定する情報が、具体的には、例えばＹ／Ｃ分離部６Ｂが故障していると判定された場合には、Ｙ／Ｃ分離部６Ｂが故障していることが、主制御部２１１に通知される。

ステップＳ９２及びステップＳ９３において、いずれもエラー信号が出力されていないと判定された場合、並びにステップＳ９６において、故障を通知する処理が行われた後、処理はステップＳ９７に進む。ステップＳ９７において、判定部２４２は、終了が指示されたか否かを判定する。終了が指示されていない場合には、処理はステップＳ９１に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。ステップＳ９７において、終了が指示されていると判定された場合、処理は終了される。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。

＜各実施の形態の信号処理装置におけるマルチパス対策の制御例＞
上述したように光で信号を伝送する各実施の形態の信号処理装置に限らず、波を利用して空間内で無線通信をする場合、受信部が複数の経路を介して伝送される同じ波を受信することをマルチパスという。

送信部から複数の経路を介して受信部に信号が到達する際、信号が、波長、材料の反射率、屈折率、吸収率、材料の表面形状、粗さ、回折の影響を受け、経路毎に異なる波形歪みを持って受信部に到達する。

マルチパスで波形の歪みが発生する原因としては、波が反射、屈折、回折することによって、送信部と受信部との間で経路長が異なるために発生する遅延による経路・遅延要因と、異なる経路長を通過する波が、異なる回数で反射、屈折、回折するため、及び材料の吸収特性が異なるために発生するレベル減衰によるレベル要因がある。

マルチパスでは、経路長が異なる複数の伝送経路、つまり、伝送にかかる時間の異なる複数の伝送経路を介して波が伝送される。従って、受信部が受信した信号の所定のシンボルの信号値は、その所定のシンボルの前に伝送され、伝送にかかる時間が長い伝送経路を介して、遅延して伝送された複数のシンボルの影響（干渉）を受ける。

このように、所定のシンボルの信号値が、遅延・レベル減衰して伝送された複数のシンボルの影響を受けると、所定のシンボルの信号値が表す波形に歪（マルチパスフェージング）が生じてしまい、受信部は、信号のシンボルの値を正確に判定することができず、例えば、その信号を正確に復調することができなくなる。

従来、一般的な無線通信の信号処理によるマルチパス対策として、変調方式としてＯＦＤＭ(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing：直交周波数分割多重方式)を用いる方法や、スペクトラム拡散(SpreadSpectrum)とレイク受信を用いる方法などがある。

しかし、ＯＦＤＭを変調方式に採用した場合には、変調および復調において用いられるＦＦＴ（FastFourierTransform）やＡ／Ｄ（Digital/Analog）変換などの処理を実行するデバイスに大きな負荷がかかり、それらのデバイスの発熱量が多くなる懸念がある。また、スペクトラム拡散を用いた場合には、送信信号よりも高速な信号処理が必要となるため、高速な通信を実現することが困難となる。

一方、光通信では、伝送路としてマルチモードの光ファイバを用いる場合、コアの中心の屈折率を大きくしてモード間の遅延時間差を少なくする方法が用いられている。但し、この方法では、モード分散を完全には補償できない。

また、信号光と局部発振光を合波した光から情報を取り出す光ヘテロダイン検波を用いる方法も考えられるが、異なるパス間の干渉が問題となる。

そこで、上述した図２８等に示す信号処理装置で、マルチパスに起因する波形の歪みの特性を求め、信号を正確に復調できるようにする制御について説明する。なお、図２８等に示す信号処理装置では、光出力部（ＬＤ）と光入力部（フォトディテクタ）との位置関係、入出射角度、波長、光導波路を構成する第１の導光部と第２の導光部の屈折率の差、第１の導光部と第２の導光部の径の関係及び乱反射材の面粗さ等が、マルチパスの変動要因となる。

図７４は、図２８に示す制御基板及び信号処理基板等の機能基板に実装される信号処理部の機能的構成例を示すブロック図である。

本例では、特定のシンボルの前に送信されたシンボルの値に応じて、特定のシンボルの信号値が表す波形に定常的な歪が生じる光導波路２等の伝送経路を介して伝送される信号を処理する信号処理装置５（Ａ〜Ｅ）において、伝送経路を介して、あらかじめ所定の値が設定されたシンボルを含む信号であるテスト信号を受信する受信手段（例えば、図７４のフォトディテクタ４）と、受信手段が受信したテスト信号から、特定のシンボルの信号値を取得する取得手段（例えば、図７４の光入力部４０）と、取得手段が複数のテスト信号から取得した信号値が表す波形に基づき、特定のシンボルの前に送信されたシンボルの値に応じて、特定のシンボルの信号値が表す波形に生じる歪の特性を求める特性演算手段（例えば、図７４の基準パターンメモリ４０２および引き算器４０３）とを備える。

また、上述した特性演算手段は、テスト信号のうちの、所定の基準となる基準テスト信号から取得された信号値が表す波形を記憶する記憶手段（例えば、図７４の基準パターンメモリ４０２）と、テスト信号のうちの、基準テスト信号以外のテスト信号から取得された信号値が表す波形から、記憶手段に記憶されている波形を減算し、その結果得られる波形を、歪の特性として求める減算手段（例えば、図７４の引き算器４０３）とを有することができる。

更に、上述した特性演算手段は、テスト信号を、そのシンボルの値に基づいて、所定のクラスに分類するクラス分類部（例えば、後述する図８３のクラス分類部４５４）と、クラス分類部が分類したクラスごとに、テスト信号のシンボルの値を、歪の特性の学習の生徒となる生徒データとし、取得手段が取得した特定のシンボルの信号値を、歪の特性の学習の教師となる教師データとして、最小自乗法を利用した学習を行うことにより、歪の特性を求める学習部（例えば、図８３の学習部４５５）とを有することができる。

また、任意の値が設定されたシンボルを含む信号の特定のシンボルの前に送信されたシンボルが、特定のシンボルの信号値が表す波形に生じさせる歪を、特性演算手段が複数のテスト信号から求めた歪の特性を合成して推定する合成手段（例えば、後述する図８１の足し算器４４４）を更に備えることができる。

本例の信号処理装置で実行される信号処理方法またはプログラムは、特定のシンボルの前に送信されたシンボルの値に応じて、特定のシンボルの信号値が表す波形に定常的な歪が生じる伝送経路を介して伝送される信号を処理する信号処理方法、または、特定のシンボルの前に送信されたシンボルの値に応じて、特定のシンボルの信号値が表す波形に定常的な歪が生じる伝送経路を介して伝送される信号を処理する信号処理装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、伝送経路を介して受信した、あらかじめ所定の値が設定されたシンボルを含む信号であるテスト信号から、特定のシンボルの信号値を取得し（例えば、後述する図７８のステップＳ１１２）、複数のテスト信号から取得された信号値が表す波形に基づき、特定のシンボルの前に送信されたシンボルの値に応じて、特定のシンボルの信号値が表す波形に生じる歪の特性を求める（例えば、図７８のステップＳ１１６）ステップを含む。

以上により、伝送経路を介して受信した、あらかじめ所定の値が設定されたシンボルを含む信号であるテスト信号から、特定のシンボルの信号値が取得される。そして、複数のテスト信号から取得された信号値が表す波形に基づき、特定のシンボルの前に送信されたシンボルの値に応じて、特定のシンボルの信号値が表す波形に生じる歪の特性が求められ、信号の波形に生じる歪の特性を求めることができる。

以下に、各図を参照して上述した制御及び制御を実現するための機能の詳細を説明する。

信号処理装置は、例えば図２８に示すように、制御基板６Ｘまたは信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）の任意の機能基板で、信号処理部６１により処理された信号が、光出力部３０から光で出力され、光導波路２を伝送経路として伝送されて、任意の機能基板の光入力部４０に入力し、光入力部４０で取得した信号が受信側の信号処理部６１で処理される。

さて、光入力部４０に入力された光から取得した信号にマルチパスの影響で生じている波形の歪みは、時間の経過とともに変化することがない。即ち、受信波形には、マルチパスの影響で定常的な歪が発生している。

図７５及び図７６は、信号処理部が受信した信号の波形に生じる歪みを説明する図であり、次に、図７５及び図７６を参照して、信号処理部６１が受信した信号の波形に生じる歪みについて説明する。

ここで、光通信等の無線通信で送受信される信号は、複数のシンボルからなり、変調方式によっては、１シンボルにより、複数のビットを伝送することができる。以下では、例えば、ＢＰＳＫ(binaryphaseshiftkeying)のように、１シンボルにより１ビット（０または１のいずれか一方）が伝送される例について説明する。

図７５には、信号処理部６１が受信した信号のうちの、ある特定のビット（以下、適宜、現在のビットという）の４ビット前に送信されたビットから現在のビットまでの５ビットの信号が示されている。現在のビットの４ビット前に送信されたビットから現在のビットまでの各ビットを「４ビット前、３ビット前、２ビット前、１ビット前、現在のビット」と表すとすると、図７５（ａ）には、「1,0,0,0,0」の５ビットの信号が示されており、図７５（ｂ）には、「1,1,1,1,0」の５ビットの信号が示されている。

図７５において、４ビット前から１ビット前までの各ビットから、現在のビットに向けて示されている矢印は、４ビット前から１ビット前までの各ビットが、光導波路２で異なるパスを伝送されることにより、現在のビットに重畳されることを表している。

図７５（ａ）と図７５（ｂ）とでは、現在のビットは、いずれも０であるが、現在のビットの前に送信されたビットが「1,0,0,0」であるときと、現在のビットの前に送信されたビットが「1,1,1,1」であるときとでは、それらのビットの組み合わせ（パターン）が異なるため、現在のビットが受ける影響、つまり、現在のビットの波形に生じる歪は異なるものとなる。

即ち、図７６では、「1,0,0,0,0」の５ビットの信号が送信されたときの現在のビットの波形と、「1,1,1,1,0」の５ビットの信号が送信されたときの現在のビットの波形を示す図である。図７６の横軸は時間を表し、図７６には、現在のビットの１ビット分の時間が示されている。また、図７６の縦軸は、信号の信号値を表す。

図７６には、「1,0,0,0,0」の５ビットの信号を複数回送信したときにサンプリングされた現在のビットの波形群Ｌ１と、「1,1,1,1,0」の５ビットの信号を複数回送信したときにサンプリングされた現在のビットの波形群Ｌ２とが示されている。

図７６に示すように、波形群Ｌ１とＬ２とは、ＤＣオフセット位置や、波形の形状が大きく異なっている。一方、図７６から、波形群Ｌ１の波形同士、及び、波形群Ｌ２同士では、波形の形状が大きく異なることはなく、それぞれの波形に生じる歪は、同様の特性を有していることが分かる。

従って、例えば、図２８の信号処理部６１は、「1,0,0,0,0」や「1,1,1,1,0」等のように、あらかじめ設定された値を取るビットの組み合わせからなる信号（以下、適宜、テストパターン信号という）を、複数回送受信し、その結果得られた現在のビットの波形に統計的な処理を施すことで、現在のビットの前に送信された複数のビットの値に応じて、現在のビットの信号値が表す波形に生じる歪の特性（以下、適宜、遅延プロファイルという）を取得することができる。

次に、図７４を参照して受信側の信号処理部の機能的構成について説明する。光入力部４０は、光が入力されて電気信号に変換されるフォトディテクタ（ＰＤ）４と、ＰＤ駆動部を構成し、電気信号を増幅するトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）４７ａ及びリミッティングアンプ（ＬＡ）４７ｂを備える。

また、光入力部４０から出力された電気信号は、クロックデータリカバリー回路（ＣＤＲ）を構成する受信信号処理部４００で処理される。受信信号処理部４００は、スイッチ４０１と、基準パターンメモリ４０２と、引き算器４０３と、遅延プロファイルメモリ４０４と、制御部４０５を備える。

スイッチ４０１は、制御部４０５の制御に従って、光入力部４０から供給されたビットの信号値であって、他の機能基板から送信されてきたテストパターン信号から取得された現在のビットの信号値を、基準パターンメモリ４０２または引き算器４０３に供給する。

ここで、以下、適宜、テストパターン信号のうちの、全てのビットが１または０である信号を、基準テストパターン信号と称し、基準テストパターン信号以外のテストパターン信号を、他のテストパターン信号と称する。

スイッチ４０１は、制御部４０５の制御に従って、テストパターン信号が、基準テストパターン信号であれば、現在のビットの信号値を基準パターンメモリ４０２に供給し、テストパターン信号が、他のテストパターン信号であれば、現在のビットの信号値を引き算器４０３に供給する。

基準パターンメモリ４０２は、スイッチ４０１から供給されたビットの信号値、すなわち、基準テストパターン信号から取得された現在のビットの信号値を記憶する。また、基準パターンメモリ４０２は、制御部４０５の制御に従って、自身が記憶しているビットの信号値を引き算器４０３に供給する。

引き算器４０３は、スイッチ４０１から供給されたビットの信号値から、基準パターンメモリ４０２から供給されたビットの信号値を減算した値を算出し、その値が表す波形を遅延プロファイルとして遅延プロファイルメモリ４０４に供給する。

すなわち、各信号処理部６１は、テストパターン信号の送受信を行うことにより受信信号処理部４００で遅延プロファイルを取得するが、例えば、ビットが遅延して伝送される影響によって、現在のビットの信号値が表す波形に歪が生じる以外にも、戻り光等のクロストークの影響によっても、現在のビットの信号値が表す波形に歪が生じることがある。例えば、全てのビットが０である基準テストパターン信号から取得された現在のビットの信号値が表す波形に生じる歪は、クロストーク等のノイズの影響によるものであるので、引き算器４０３が、他のテストパターン信号から取得された波形から、基準テストパターン信号から取得された波形を減算することにより、このノイズの影響を除外し、現在のビットの前に送信された複数のビットの値に応じて現在のビットの信号値が表す波形に生じる歪の特性である遅延プロファイルが取得される。

遅延プロファイルメモリ４０４は、引き算器４０３から供給された遅延プロファイルを記憶する。

制御部４０５は、受信信号処理部４００の各部を制御する。制御部４０５には、送信側の信号処理部６１と通信を行うにあたっての決め事（プロトコル）が記憶されており、プロトコルには、テストパターン信号の送受信のタイミングや、基準テストパターン信号の全てのビットが１または０のいずれであるか、他のテストパターン信号のビットの値の組み合わせなどが設定されている。

例えば、制御部４０５は、そのプロトコルに基づいて、スイッチ４０１を制御し、テストパターン信号が、基準テストパターン信号である場合、現在のビットの信号値を、基準パターンメモリ４０２に供給させ、テストパターン信号が、他のテストパターン信号である場合、現在のビットの信号値を、引き算器４０３に供給させる。

また、制御部４０５は、テストパターン信号が、他のテストパターン信号である場合、基準パターンメモリ４０２に記憶されている信号値、すなわち、基準テストパターン信号から取得された現在のビットの信号値を引き算器４０３に供給するように、基準パターンメモリ４０２を制御する。

図７７は、テストパターン信号から得られる波形を示す図で、図７７には、スイッチ４０１から引き算器４０３に供給される信号値が表す波形（入力波形）と、基準パターンメモリ４０２に記憶される信号値が表す波形とが示されている。

図７７に示されている波形は、基準テストパターン信号として、「0,0,0,0,0」を用い、他のテストパターン信号として、「1,0,0,0,0」、「0,1,0,0,0」、「0,0,1,0,0」、及び「0,0,0,1,0」を用いたときに得られたものである。

図７７（ａ）の左欄には、テストパターン信号「1,0,0,0,0」から得られた現在のビットの波形が示され、右欄には、基準テストパターン信号「0,0,0,0,0」から得られた現在のビットの波形が示されており、これらの波形の差（違い）が、現在のビットの４ビット前に送信されたビット「１」が遅延して伝送されることにより、現在のビットの波形に与える影響である遅延プロファイルである。

また、図７７（ｂ）の左欄には、テストパターン信号「0,1,0,0,0」から得られた現在のビットの波形が示され、右欄には、基準テストパターン信号「0,0,0,0,0」から得られた現在のビットの波形が示されており、これらの波形の差が、現在のビットの３ビット前に送信されたビット「１」が遅延して伝送されることにより、現在のビットの波形に与える影響である遅延プロファイルである。

また、図７７（ｃ）の左欄には、テストパターン信号「0,0,1,0,0」から得られた現在のビットの波形が示され、右欄には、基準テストパターン信号「0,0,0,0,0」から得られた現在のビットの波形が示されており、これらの波形の差が、現在のビットの２ビット前に送信されたビット「１」が遅延して伝送されることにより、現在のビットの波形に与える影響である遅延プロファイルである。

また、図７７（ｄ）の左欄には、テストパターン信号「0,0,0,1,0」から得られた現在のビットの波形が示され、右欄には、基準テストパターン信号「0,0,0,0,0」から得られた現在のビットの波形が示されており、これらの波形の差が、現在のビットの１ビット前に送信されたビット「１」が遅延して伝送されることにより、現在のビットの波形に与える影響である遅延プロファイルである。

図７８は、受信信号処理部が遅延プロファイルを取得する処理を説明するフローチャートで、次に、各図を参照して受信信号処理部が遅延プロファイルを取得する処理について説明する。

他の機能基板の信号処理部で処理されて光出力部からテストパターン信号が送信されてくると、ステップＳ１１１において、光入力部４０はテストパターン信号を受信する。ステップＳ１１２においては、ベースバンド信号に復調されたテストパターン信号が表すビットの信号値を取得し、その信号値をスイッチ４０１に供給する。

ステップＳ１１３では、制御部４０５は、上述したプロトコルに基づいて、他の機能基板から送信されてきたテストパターン信号が基準テストパターン信号であるか否かを判定する。

ステップＳ１１３において、制御部４０５が、他の機能基板から送信されてきたテストパターン信号が基準テストパターン信号であると判定した場合、ステップＳ１１４に進み、制御部４０５は、スイッチ４０１を制御して、光入力部４０から供給されたビットの信号値のうち、現在のビットの信号値を基準パターンメモリ４０２に供給させる。これにより、基準パターンメモリ４０２は、基準テストパターン信号から取得された現在のビットの信号値を記憶する。

一方、ステップＳ１１３において、制御部４０５が、他の機能基板から送信されてきたテストパターン信号が基準テストパターン信号でないと判定した場合、処理はステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５において、制御部４０５は、ステップＳ１１４で基準パターンメモリ４０２に記憶させた信号値、即ち、基準テストパターン信号から取得された現在のビットの信号値を引き算器４０３に供給させ、処理はステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６において、制御部４０５は、スイッチ４０１を制御して、光入力部４０から供給されたビットの信号値のうちの現在のビットの信号値、即ち、他のテストパターン信号から取得された現在のビットの信号値を、引き算器４０３に供給させる。

引き算器４０３は、スイッチ４０１から供給された他のテストパターン信号から取得された現在のビットの信号値から、ステップＳ１１５で基準パターンメモリ４０２から供給された基準テストパターン信号から取得された現在のビットの信号値を減算した値を算出し、その値を遅延プロファイルとして求める。

ステップＳ１１６の処理後、処理はステップＳ１１７に進み、引き算器４０３は、ステップＳ１１６で求めた遅延プロファイルを遅延プロファイルメモリ４０４に供給し、遅延プロファイルメモリ４０４は、遅延プロファイルを記憶する。また、ステップＳ１１４の処理後も、処理はステップＳ１１７に進み、この場合、基準パターンメモリ４０２に記憶されている信号値が、基準テストパターン信号から取得された遅延プロファイルとして遅延プロファイルメモリ４０４に供給される。

ステップＳ１１７の処理後、処理はステップＳ１１８に進み、制御部４０５は、上述したプロトコルに基づいて、他の機能基板から送信されてくることが設定されている全てのテストパターン信号が送信されてきたか否かを判定する。

例えば、図７７に示したように、基準テストパターン信号として「0,0,0,0,0」が用いられ、他のテストパターン信号として「1,0,0,0,0」、「0,1,0,0,0」、「0,0,1,0,0」、「0,0,0,1,0」が用いられる場合には、制御部４０５は、これらの５つのテストパターン信号が送信されてきたか否かを判定する。

ステップＳ１１８において、制御部４０５が、全てのテストパターン信号が送信されてきていないと判定した場合、処理はステップＳ１１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。一方、ステップＳ１１８において、制御部４０５が、全てのテストパターン信号が送信されてきたと判定した場合、処理はステップＳ１１９に進む。

ステップＳ１１９において、制御部４０５は、上述したプロトコルに基づいて、他の機能基板から送信されてくることが設定されている全てのテストパターン信号が、所定の回数送信されてきたか否かを判定する。即ち、全てのテストパターン信号の送信を、所定の回数行うことにより、それぞれのテストパターン信号から所定の数の波形が取得される。そして、テストパターン信号毎に得られた所定の数の波形に対して統計的な処理を施すことにより、それぞれのテストパターン信号から求められる遅延プロファイルの精度を向上させることができる。

ステップＳ１１９において、制御部４０５が、全てのテストパターン信号が所定の回数送信されてきていないと判定した場合、処理はステップＳ１１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。一方、ステップＳ１１９において、制御部４０５が、全てのテストパターン信号が所定の回数送信されてきたと判定した場合、処理は終了される。

以上のように、受信信号処理部４００は、テストパターン信号のビットの値に応じて、現在のビットの信号値が表す波形に生じる歪の特性である遅延プロファイルを取得することができる。

図７９は、受信信号処理部が取得する遅延プロファイルの例を示す図で、図７９では、基準テストパターン信号が「0,0,0,0,0」であり、他のテストパターン信号が「1,0,0,0,0」、「0,1,0,0,0」、「0,0,1,0,0」、「0,0,0,1,0」である場合に、受信信号処理部４００が取得した遅延プロファイルの例を示す。

図７９では、横軸の左から右に向かって、テストパターン信号「0,0,0,1,0」から得られた遅延プロファイル、テストパターン信号「0,0,1,0,0」から得られた遅延プロファイル、テストパターン信号「0,1,0,0,0」から得られた遅延プロファイル、テストパターン信号「1,0,0,0,0」から得られた遅延プロファイルが、順に示されている。

テストパターン信号「0,0,0,1,0」から得られた遅延プロファイルは、現在のビットの１ビット前にビット「１」が送信されたときに、現在のビットの波形に生じる歪の特性である。また、テストパターン信号「0,0,1,0,0」から得られた遅延プロファイルは、現在のビットの２ビット前にビット「１」が送信されたときに、現在のビットの波形に生じる歪の特性である。同様に、テストパターン信号「0,1,0,0,0」から得られた遅延プロファイルは、現在のビットの３ビット前にビット「１」が送信されたときに、現在のビットの波形に生じる歪の特性であり、テストパターン信号「1,0,0,0,0」から得られた遅延プロファイルは、現在のビットの４ビット前にビット「１」が送信されたときに、現在のビットの波形に生じる歪の特性である。

そして、このようにして求められた複数の遅延プロファイルを合成することにより、現在のビットの前に任意の値をとるビットが組み合わされた信号が送信されたときに、その組み合わせに応じて、歪が生じた現在のビットの波形を推定することができる。

図８０は、ビットの組み合わせに応じて生じた現在のビットの波形の歪みを説明する図で、例えば、現在のビットの４ビット前から１ビット前までの４ビットの組み合わせが「1,0,1,1」であるとしたときに推定される現在のビットの波形に生じる歪について説明する。

図８０では、現在のビットの区間（横軸の時間1500から2000までの区間）が、太枠で囲われており、この太枠で囲われた区間に、４つの遅延プロファイルが表す波形が示されている。

すなわち、太枠で囲われた区間の上から１番目には、テストパターン信号「1,0,0,0,0」から得られた遅延プロファイルが表す波形が示されており、太枠で囲われた区間の上から２番目には、テストパターン信号「0,1,0,0,0」から得られた遅延プロファイルが表す波形を反転させた波形が示されている。ここで、現在のビットの３ビット前には、０が送信されており、現在のビットの３ビット前に１が送信されたときに、現在のビットの波形に生じる歪の特性を反転して合成するために、テストパターン信号「0,1,0,0,0」から得られた遅延プロファイルが表す波形が反転されている。

また、太枠で囲われた区間の上から３番目には、テストパターン信号「0,0,1,0,0」から得られた遅延プロファイルが表す波形が示されており、太枠で囲われた区間の上から４番目（一番下）には、テストパターン信号「0,0,0,1,0」から得られた遅延プロファイルが表す波形が示されている。

このように太枠で囲われた区間に示されている４つの波形を合成することで、現在のビットの前に「1,0,1,1」が送信されたときに、現在のビットの波形に生じる歪を推定することができる。

ここで、図８０では、現在のビットの前に送信された４ビットが現在のビットの波形に歪を生じさせるとしたときに、４個の遅延プロファイルを合成することで、現在のビットの波形に生じる歪を推定することについて説明したが、例えば、現在のビットの前に送信されたｎビットが現在のビットの波形に歪を生じさせるとしたときには、ｎ個の遅延プロファイルを合成することで、現在のビットの波形が推定される。

図８１は、現在のビットの前に送信されたｎビットが現在のビットの波形に歪を生じさせるとしたときに、ｎ個の遅延プロファイルを合成し、その結果得られる合成波を、現在のビットの波形に生じる歪として推定する演算装置の構成例を示すブロック図である。

図８１において演算装置４４０は、遅延プロファイル供給部４４１、ｎ個の遅延素子４４２₁乃至４４２_n、ｎ＋１個の掛け算器４４３₁乃至４４３_n+1、および足し算器４４４から構成される。

遅延プロファイル供給部４４１は、例えば、図７４の遅延プロファイルメモリ４０４に記憶されている遅延プロファイルを読み出す。ここで、遅延プロファイルメモリ４０４に記憶されている遅延プロファイルであって、現在のビットのｎビット前に送信されたビット「１」が遅延して伝送されることにより現在のビットの波形に生じる歪の特性である遅延プロファイルを以下、適宜、ｎビット前の遅延プロファイルＣ_nという。また、基準テストパターン信号を送信したときに得られた現在のビットの波形を、現在のビットの遅延プロファイルＣ₀という。

そして、遅延プロファイル供給部４４１は、掛け算器４４３₁に現在のビットの遅延プロファイルＣ₀を供給し、掛け算器４４３₂に１ビット前の遅延プロファイルＣ₁を供給し、掛け算器４４３₃に２ビット前の遅延プロファイルＣ₂を供給し、以下、同様に、掛け算器４４３_n+1にｎビット前の遅延プロファイルＣ_nを供給する。

遅延素子４４２₁乃至４４２_nは、そこに入力された値を、１ビットだけ遅延して出力する。即ち、遅延素子４４２₁は、現在のビットの値（１または０）が入力されると、現在のビットの１ビット前のビットの値を、遅延素子４４２₂および掛け算器４４３₂に供給する。遅延素子４４２₂は、遅延素子４４２₁から現在のビットの１ビット前のビットの値が供給されると、現在のビットの２ビット前のビットの値を、遅延素子４４２₃および掛け算器４４３₃に供給する。以下、同様に、遅延素子４４２_nは、遅延素子４４２_n-1から現在のビットのｎ−１ビット前のビットの値が供給されると、現在のビットのｎビット前のビットの値を、掛け算器４４３_n+1に供給する。

掛け算器４４３₁乃至４４３_n+1には、遅延プロファイル供給部４４１から、遅延プロファイルＣ₀乃至Ｃ_nが、それぞれ供給される。また、掛け算器４４３₁には、遅延素子４４２₁に供給される現在のビットの値（１または０）が供給され、掛け算器４４３₂乃至４４３_n+1には、遅延素子４４２₁乃至４４２_nから、現在のビットのｎビット前のビットの値が、それぞれ供給される。掛け算器４４３₁乃至４４３_n+1は、それぞれに供給された値を掛け合わせて、足し算器４４４に供給する。

足し算器４４４は、掛け算器４４３₁乃至４４３_n+1から供給された値を足し合わせた値を出力する。即ち、足し算器４４４が出力する値は、（現在のビットの遅延プロファイルＣ₀×現在のビットの値）＋（１ビット前の遅延プロファイルＣ₁×現在のビットの１ビット前のビットの値）＋（２ビット前の遅延プロファイルＣ₂×現在のビットの２ビット前のビットの値）＋・・・・・・＋（ｎビット前の遅延プロファイルＣ_n×現在のビットのｎビット前のビットの値）となる。このようにして、足し算器４４４から出力される値が表す波形、即ち、遅延プロファイルが合成された合成波形が、現在のビットの前に送信されたｎビットにより、現在のビットの波形に生じると推定される歪の波形である。

図８２は、図８１の演算装置４４０が、遅延プロファイルを合成して推定した歪が生じた現在のビットの波形である合成波形と、図７４の受信信号処理部４００が受信した信号の現在のビットの波形（実験波形）とを示す図である。

図８２では、点線（sim）が合成波形を表し、実線（experiment）が実験波形を表している。図８２（ａ）には、信号「1,1,1,1,0」に基づいて得られた合成波形と実験波形とが示されており、図８２（ｂ）には、信号「1,0,0,0,0」に基づいて得られた合成波形と実験波形が示されている。

図８２に示すように、演算装置４４０は、受信信号処理部４００が受信した信号の現在のビットの波形である実験波形と、ほぼ一致する合成波形を出力することができる。

ところで、上述したような処理により遅延プロファイルが求められるが、遅延プロファイルは、例えば、最小自乗法を利用した学習によっても求めることができる。

図８３は、最小自乗法を利用した学習によって遅延プロファイルを求める受信信号処理部の構成例を示すブロック図である。

図８３において、受信信号処理部４１０は、光入力部４０、制御部４５２、学習対記憶部４５３、クラス分類部４５４、及び学習部４５５を備える。光入力部４０は、図７４のフォトディテクタ４、トランスインピーダンスアンプ４７ａ及びリミッティングアンプ４７ｂ等を備え、テストパターン信号から取得した現在のビットの信号値を、順次、学習対記憶部４５３に供給する。

制御部４５２は、図７４の制御部４０５と同様に、他の機能基板と通信を行うためのプロトコルを記憶しており、そのプロトコルに従って、他の機能基板から送信されてくるテストパターン信号と同一の信号を学習対記憶部４５３に供給する。すなわち、制御部４５２は、光入力部４０が現在のビットの信号値を取得するにあたり他の機能基板から送信されてきたテストパターン信号を学習対記憶部４５３に供給する。

学習対記憶部４５３は、光入力部４０から供給された現在のビットの信号値と、制御部４５２から供給されたテストパターン信号とを対応付けて記憶する。すなわち、学習対記憶部４５３は、光入力部４０が取得した現在のビットの信号値と、その信号値を光入力部４０が取得するにあたり他の機能基板から送信されてきたテストパターン信号とを対応付けて記憶する。そして、学習対記憶部４５３は、現在のビットの信号値を教師データとして学習部４５５に供給すると共に、その現在のビットの信号値に対応付けられているテストパターン信号を生徒データとして学習部４５５に供給する。また、学習対記憶部４５３は、テストパターン信号をクラス分類部４５４に供給する。

クラス分類部４５４は、学習対記憶部４５３から供給されたテストパターン信号に基づいて、テストパターン信号を所定のクラスに分類するクラス分類を行う。そして、クラス分類部４５４は、分類したクラスを表すクラスコードを生成し、クラスコードを学習部４５５に供給する。

例えば、クラス分類部４５４は、テストパターン信号の現在のビットの値（１または０）に基づいて、２個のクラスコードを生成する。また、クラス分類部４５４は、例えば、テストパターン信号が５ビットの信号である場合、それぞれのビットの値に基づいて３２（＝２⁵）個のクラスコードを生成する。

学習部４５５は、学習対記憶部４５３から供給された教師データと生徒データとを用いて、クラス分類部４５４により分類されたクラス毎に、最小自乗法を利用した学習を行い、遅延プロファイルを求める。そして、学習部４５５は、クラス毎に求めた遅延プロファイルと、そのクラスを表すクラスコードとを対応付けて出力する。

図８４は、学習部４５５が学習に利用する最小自乗法の概念を説明する図、図８５は、学習部４５５が学習に用いる教師データと生徒データを説明する図であり、次に、図８４及び図８５を参照して、学習部４５５が行う学習について説明する。

まず、図８４を参照して、学習部４５５が学習に利用する最小自乗法の概念を説明する。図８４において、横軸は生徒データを表し、縦軸は教師データを表す。また、図８４には、対応付けられた生徒データと教師データにより表される７個の点が示されていると共に、この７個の点に対して、最も良く当てはまる直線が示されている。この直線は、予測値ｙ’、生徒データｘ、係数ａ、及び係数ｂを用いて、次の線形１次予測式で表される。

式（１）により求められる予測値ｙ’と、教師データｙとの予測誤差ｅを、ｅ＝ｙ−ｙ’とすると、予測誤差の自乗誤差和Ｅは、式（２）で表される。

式（２）において、samplesとは、サンプル数のことであり、図８４に示す例においては、サンプル数は７個である。

ここで、式（２）の自乗誤差和Ｅが最小になるように、係数ａおよび係数ｂを求めるのが最小自乗法である。具体的には、式（２）に対して、次式に示すように、係数ａ及び係数ｂそれぞれの偏微分値が０になるような演算を行う。

式（３）及び式（４）は１次式であるので、式（３）及び式（４）より係数ａ及び係数ｂを求めることができる。

このような最小自乗法を利用して、学習部４５５は、遅延プロファイルを求める。

次に、図８５を参照して、学習部４５５が学習に用いる教師データと生徒データについて説明する。

図８５（ａ）には、テストパターン信号「1,0,0,0,0」から得られる現在のビットの波形が示されており、図８５（ｂ）には、テストパターン信号「1,1,1,1,0」から得られる現在のビットの波形が示されている。図８５に示されているように、現在のビットの前に送信されたビットが遅延して伝送される影響がなければ、現在のビットの波形は直線（理想的な波形）となるが、光導波路で伝送されて実際に受信した波形には、歪が生じている。

生徒データとしては、テストパターン信号「Ｘ₀，Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，Ｘ₄」の各ビットの値が用いられる。また、教師データとしては、テストパターン信号「Ｘ₀，Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，Ｘ₄」を、光導波路で伝送されて実際に受信して得られた現在の波形を、例えば、５００点でサンプリングした値「ｙ₀，ｙ₁，ｙ₂・・・ｙ₄₉₉」が用いられる。

そして、生徒データＸ₀乃至Ｘ₄から予測値ｙ’を求めるための予測係数をＣ_0,0，Ｃ_0,1・・・，Ｃ_1,0，Ｃ_1,1・・・Ｃ_499,4とすると、予測値ｙ’を求める予測式は、式（５）で表される。

ここで、予測係数Ｃの添字であって、カンマの左側の添字（０〜４９９）は、予測係数が現在のビットの波形の位相位置（５００点のサンプリング点）に対応していることを示しており、カンマの右側の添字（０〜４）は、予測係数が生徒データＸ₀乃至Ｘ₄に対応していることを示している。

そして、式（５）により求められる位相位置ｎでの予測値ｙ_n’と、教師データｙ_nとの予測誤差ｅ_nは、式（６）で表される。

式（６）で求められた予測誤差ｅ_nを、生徒データＸ₀乃至Ｘ₄に対して教師データｙ_nがサンプリングされた数だけ足し合わせた自乗誤差和Ｅ_nは、式（７）で表される。

ここで、式（７）において、samplesとは、学習部４５５に供給された生徒データと教師データとの組数であり、例えば、図８５に示したようにテストパターン信号が５ビットの信号であって、現在のビットの波形が５００点でサンプリングされたとすると、samplesは、２５００となる。

そして、学習部４５５は、式（７）の自乗誤差和Ｅ_nの予測係数Ｃ_n,iでの偏微分値が全て０になるような演算、すなわち、次式が成り立つように予測係数Ｃ_n,iを解く演算を行う。

また、式（８）を展開すると、次式が得られる。

学習部４５５は、式（９）について、ｎ＝０〜４９９、およびｉ＝０〜４の計２５００個の式が成り立つように予測係数Ｃ_n,iを解く演算を行う。ここで、samplesをｓとして、式（９）のｎ＝０〜４９９と、ｉ＝０〜４との全てが表されるように、式（９）を行列式で表すと、式（９）は、次式のようになる。

式（１０）をＡ・Ｗ＝Ｂと表すとすると、行列Ａおよび行列Ｂには、学習対記憶部４５３から学習部４５５に供給される生徒データと教師データが代入されるので、既知であり、予測係数Ｃ_n,iで表される行列Ｗが未知である。

学習部４５５は、学習対記憶部４５３から供給される生徒データと教師データを式（１０）に代入し（足し込み）、例えば、掃き出し法などの一般的な行列解法を用いて行列Ｗを求めることで予測係数Ｃ_n,i、即ち、遅延プロファイルを得ることができる。

なお、式（１０）は、クラス分類部４５４によりクラス分類された、ある１つのクラスについての式であるので、学習部４５５は、例えば、クラスがｍ個に分類されていれば、それぞれのクラスに応じてｍ個の行列式を用意する必要がある。

また、受信信号処理部４１０は、予測係数Ｃ_n,iの個数を満たし、なおかつ、十分なサンプル数の学習対を用いて演算することにより、予測係数Ｃ_n,iを効果的に求めることができるが、学習対のサンプル数が少なくても、行列Ｗを求めるにあたり、何かしらの拘束条件を用いることにより、予測係数Ｃ_n,iを求めることができる。

図８６は、受信信号処理部４１０が最小自乗法を利用した学習によって遅延プロファイルを求める処理を説明するフローチャートで、次に、図８３の受信信号処理部４１０が最小自乗法を利用した学習によって遅延プロファイルを求める処理について説明する。

他の機能基板からテストパターン信号が送信され、光入力部４０でテストパターン信号を受信すると、ステップＳ１２１において、光入力部４０は、受信したテストパターン信号から、現在のビットの信号値、即ち、教師データを取得し、学習対記憶部４５３に供給する。

ステップＳ１２１の処理後、処理はステップＳ１２２に進み、制御部４５２は、光入力部４０が現在のビットの信号値を取得するにあたり他の機能基板から送信されてきたテストパターン信号と同一の信号、即ち、生徒データを生成し、学習対記憶部４５３に供給し、処理はステップＳ１２３に進む。

ステップＳ１２３において、学習対記憶部４５３は、ステップＳ１２１で光入力部４０から供給された教師データと、ステップＳ１２２で制御部４５２から供給された生徒データとを対応付けて記憶する。

ステップＳ１２３の処理後、処理はステップＳ１２４に進み、学習対記憶部４５３は、生徒データであるテストパターン信号をクラス分類部４５４に供給する。クラス分類部４５４は、テストパターン信号に基づいて、テストパターン信号を所定のクラスに分類するクラス分類を行い、分類したクラスを表すクラスコードを学習部４５５に供給し、処理はステップＳ１２５に進む。

ステップＳ１２５において、学習対記憶部４５３は、対応付けられている生徒データと教師データを学習部４５５に供給し、学習部４５５は、生徒データと教師データを、上述した式（１０）に代入する。

ステップＳ１２５の処理後、ステップＳ１２６に進み、学習部４５５は、学習に用いる全ての生徒データと教師データが供給されたか否かを判定する。

ステップＳ１２６において、学習部４５５が、学習に用いる全ての生徒データと教師データが供給されたと判定した場合、すなわち、生徒データと教師データが代入されるべき行列に、全ての値が代入された場合、処理はステップＳ１２７に進み、学習部４５５が、学習に用いる全ての生徒データと教師データが供給されていないと判定した場合、ステップＳ１２１に戻り、以下、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ１２７において、学習部４５５は、例えば、掃き出し法などの一般的な行列解法を用いて、式（１０）の予測係数Ｃ_n,iで表される行列を求め、その結果得られた予測係数を遅延プロファイルとして出力し、処理を終了する。

以上のように、受信信号処理部４１０は、最小自乗法を利用した学習によって遅延プロファイルを求めることができる。そして、このようにして求められた遅延プロファイルに基づいて、光導波路を伝送される信号の波形に生じる歪を推定することにより、通信システムの検討を精度良く行うことができる。

すなわち、例えば、通信システムの設計時に、信号に生じる歪が大きくなるようなビットの配列では信号が送信されないように検討することができる。

また、光導波路で信号を伝送する受信側の信号処理部が、遅延プロファイルに基づいて、信号の波形に生じる歪を推定し、その結果得られる波形に基づいてビットの値を判定することで、ビットの値が正確に判定され、通信の品質を向上させることができる。また、送信側の信号処理部が、遅延プロファイルに基づいて、受信側の信号処理部が受信する信号の波形に生じる歪を推定して、歪の発生を抑制させるようなプリエンファシス処理を行うことによっても、通信の品質を向上させることができる。

更に、従来の無線通信では、例えば、通信の品質を保証するためにパケットに既知データを挿入する必要があったが、遅延プロファイルに基づいて、通信の品質を向上させることができるので、既知データを挿入する必要がなく、パケットのオーバーヘッドを減らすことができ、高速な通信を行うことができる。

また、複数の機能基板により通信が行われる場合、各機能基板の信号処理部は、それぞれ他の機能基板毎に遅延プロファイルを取得する。例えば、図２８の信号処理装置５Ｄでは、制御基板６Ｘ及び信号処理基板６（Ａ〜Ｄ）は、各信号処理部が、固有の係数をそれぞれ有し、それぞれ他の機能基板の信号処理部の係数と、その機能基板から信号を受信するときに用いる遅延プロファイルとを対応付けて記憶する。そして、各機能基板は、信号を送信してきた機能基板の係数に対応付けられている遅延プロファイルを用いて通信を行うことで、品質の高い通信を行うことができる。

なお、データもしくは制御信号と同時に同期信号を送受信することで、光の送信タイミングに対する各機能基板での受信の遅延をディレイ調整回路で認識した後、遅延量を自動設定できるようにしても良い。

ここで、本実施の形態においては、基準テストパターン信号として、全てが０のビットの信号を用い、他のテストパターン信号として、いずれかが１つのビットが１である信号を用いるとしたが、例えば、基準テストパターン信号として、全てが１のビットの信号を用い、他のテストパターン信号として、いずれかが１つのビットが０である信号を用いてもよい。

また、１シンボルにより１ビットが伝送される変調方式を用いる装置の他、例えば、ＱＰＳＫ(quadraturephaseshiftkeying)や、８ＰＳＫ(quadraturephaseshiftkeying)のように、１シンボルにより複数のビットが伝送される変調方式を用いる装置にも適用することができる。

更に、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

本発明は、信号の伝送経路を切り替え可能な多対多の光セレクタに適用される。

第１の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光セレクタの一例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第３の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第３の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第３の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第３の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第４の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第４の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第５の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 第６の実施の形態の光セレクタの変形例を示す構成図である。 色彩拡散面の反射率を示す説明図である。 反射材及び乱反射材に適した材料の反射率を示す説明図である。 光導波路の形状の他の例を示す平面図である。 第１の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。 第１の実施の形態の信号処理装置の変形例を示す構成図である。 ＡＰＤの出力を表現する値の演算方法を示す説明図である。 演算結果を示す説明図である。 第２の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。 第２の実施の形態の信号処理装置の他の例を示す構成図である。 第３の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。 第３の実施の形態の信号処理装置の他の例を示す構成図である。 第４の実施の形態の信号処理装置の一例を示す構成図である。 第４の実施の形態の信号処理装置の具体例を示す構成図である。 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。 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。 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。 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。 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。 信号処理基板の機能的構成例を示すブロック図である。 処理内容情報の例を示す説明図である。 入出力信号形式の例を示す説明図である。 制御基板の機能的構成例を示すブロック図である。 信号経路テーブル作成処理を説明するフローチャートである。 信号経路テーブル作成処理を説明するフローチャートである。 処理基板テーブルの例を示す説明図である。 処理経路テーブルの例を示す説明図である。 処理経路テーブルの例を示す説明図である。 処理経路テーブルの例を示す説明図である。 処理経路テーブルの例を示す説明図である。 処理経路テーブルの例を示す説明図である。 信号経路の例を示す説明図である。 信号経路の例を示す説明図である。 信号経路の例を示す説明図である。 信号経路の例を示す説明図である。 信号経路の例を示す説明図である。 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。 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。 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。 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。 優先順位決定部の機能的構成例を示すブロック図である。 優先順位決定処理を説明するフローチャートである。 優先順位の重みの加算を説明する図である。 優先順位決定部の他の機能的構成例を示すブロック図である。 優先順位決定処理を説明するフローチャートである。 デフォルトの優先順位の例を示す図である。 想定信号経路の優先順位を説明する図である。 補正された優先順位の信号経路を説明する図である。 第４の実施の形態の信号処理装置の具体例を示す構成図である。 制御基板の機能的構成例を示すブロック図である。 主制御部の機能的構成例を示すブロック図である。 制御基板が各信号処理基板の故障検知を行う制御処理での信号経路の切り替え動作例を示す説明図である。 各信号処理基板間でデータを伝送する制御処理での信号経路の切り替え動作例を示す説明図である。 制御処理を説明するフローチャートである。 異常検知時の信号経路の切り替え動作例を示す説明図である。 Ｙ／Ｃ分離部の機能的構成例を示すブロック図である。 Ｙ／Ｃ分離部の個別処理を示すフローチャートである。 異常判定部の機能的構成例を示すブロック図である。 異常判定処理例を示すフローチャートである。 信号処理部の機能的構成例を示すブロック図である。 信号処理部が受信した信号の波形に生じる歪みを説明する図である。 信号処理部が受信した信号の波形に生じる歪みを説明する図である。 テストパターン信号から得られる波形を示す図である。 受信信号処理部が遅延プロファイルを取得する処理を説明するフローチャートである。 受信信号処理部が取得する遅延プロファイルの例を示す図である。 ビットの組み合わせに応じて生じた現在のビットの波形の歪みを説明する図である。 現在のビットの波形に生じる歪みを求める演算装置の機能的構成例を示すブロック図である。 合成波形と実験波形とを示す図である。 最小自乗法を利用した学習によって遅延プロファイルを求める受信信号処理部の機能的構成例を示すブロック図である。 学習部が学習に利用する最小自乗法の概念を説明する図である。 学習部が学習に用いる教師データと生徒データを説明する図である。 受信信号処理部が最小自乗法を利用した学習によって遅延プロファイルを求める処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１（Ａ〜Ｆ）・・・光セレクタ、２（Ａ〜Ｆ）・・・光導波路、２０（Ａ〜Ｆ）・・・第１の導光部、２１（Ａ〜Ｆ）・・・第２の導光部、２２・・・境界面、２３（Ａ，Ｂ）・・・反射材、２４・・・乱反射材、２５・・・反射材、２６（Ａ，Ｂ）・・・粗面、２７（Ａ〜Ｄ）・・・レンズ部、２７Ｅ・・・プリズム部、２７Ｆ・・・レンズ部、３（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）・・・ＬＤ、３０・・・光出力部、３１・・・ＬＤ駆動部、３２・・・光合波器、３３・・・ＲＧＢ−ＬＥＤ、４（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）・・・フォトディテクタ、４０・・・光入力部、４１・・・ＰＤ駆動部、４２（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ）・・・光バンドパスフィルタ、４３・・・光分岐器、４４・・・光分波器、４５・・・ＣＣＤ、４６・・・ＣＣＤ駆動部、５（Ａ〜Ｅ）・・・信号処理装置、６・・・機能基板、６Ｘ・・・制御基板、６（Ａ〜Ｄ）・・・信号処理基板、６０・・・移動機構、６１・・・信号処理部、６３・・・ベース基板、６４・・・ソケット、７（Ａ，Ｂ）・・・光導波路構造体、７０・・・スペーサ、７１・・・制御信号伝送層、７２・・・データ伝送層

Claims (11)

1. 第１の屈折率を有する導光素材で形成された第１の導光部、及び前記第１の導光部の側方全周部分に接すると共に第２の屈折率を有する導光素材で形成された第２の導光部を有し、外周の任意の位置から入射された光が内部で伝搬され、外周の任意の位置から出射される導光部と、
   前記導光部の外周から出射される光以外の光を、前記導光部の内部へ反射する光反射部と、
   前記第１の導光部と前記光反射部との間に配置され、入射した光を乱反射する乱反射部と
   を備え、
   前記導光部は、屈折率が異なる前記第１の導光部と前記第２の導光部の境界部分である光路変更部であって、前記導光部の内部で伝搬される光を屈折または回折させる光路変更部を有する光導波路。
2. 第１の屈折率を有する導光素材で形成された第１の導光部、及び前記第１の導光部の側方全周部分に接すると共に第２の屈折率を有する導光素材で形成された第２の導光部を有し、外周の任意の位置から入射された光が内部で伝搬され、外周の任意の位置から出射される導光部と、前記導光部の外周から出射される光以外の光を前記導光部の内部へ反射する光反射部と、前記第１の導光部と前記光反射部との間に配置され、入射した光を乱反射する乱反射部とを備え、前記導光部が、屈折率が異なる前記第１の導光部と前記第２の導光部の境界部分である光路変更部であって、前記導光部の内部で伝搬される光を屈折または回折させる光路変更部を有する光導波路と、
   前記光導波路と光学的に結合され、電気信号が光に変換されて出射される光出力部及び受光した光が電気信号に変換される光入力部を含む光−電気信号変換部を有し、前記光導波路の外周に配置される複数の信号処理基板と
   を備えた信号処理装置。
3. 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積層され、
   前記光−電気信号変換部は、
   複数層のうちの任意の層に位置する前記光導波路に光学的に結合され、
   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有する請求項２記載の信号処理装置。
4. 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積層され、
   前記光−電気信号変換部は、
   複数層のうちの任意の層に位置する前記光導波路に光学的に結合され、
   前記光出力部から出射された光を反射させる反射部材を可動させ、積層された前記光導波路の任意の層に入射させる光路分配機構と、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有する請求項２記載の信号処理装置。
5. 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積層され、
   複数の前記信号処理基板（Ｍ_1〜m）の中で、所定の信号処理基板（Ｍ₁）の前記光出力部を、複数層の前記光導波路（Ｎ_1〜n）の中で、所定の光導波路（Ｎ₁）に結合させると共に、他の複数の信号処理基板（Ｍ_2〜m）の全てまたは選択された一部の前記光入力部を、同一層の前記光導波路（Ｎ₁）に結合させて、１つの前記信号処理基板から、複数の前記信号処理基板に信号が伝送される信号経路が形成される請求項２記載の信号処理装置。
6. 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積層され、
   複数の前記信号処理基板（Ｍ_1〜m）の中で、所定の信号処理基板（Ｍ₁）の前記光出力部を、複数層の前記光導波路（Ｎ_1〜n）の中で、所定の光導波路（Ｎ₁）に結合させると共に、他の信号処理基板（Ｍ₂）の前記光入力部を、同一層の前記光導波路（Ｎ₁）に結合させ、
   前記他の信号処理基板（Ｍ₂）の前記光出力部を、他の層の光導波路（Ｎ₂）に結合させると共に、別の信号処理基板（Ｍ₃）の前記光入力部を、他の層と同一層の前記光導波路（Ｎ₂）と結合させる形態が順に行われて、
   複数の前記信号処理基板の全てまたは選択された一部が数珠つなぎで接続されて、複数の前記信号処理基板で、所定の順番に信号が伝送される信号経路が形成される請求項２記載の信号処理装置。
7. 数珠つなぎで接続された最終の信号処理基板（Ｍ_m）の前記光出力部を、所定の光導波路（Ｎ_n）に結合させると共に、数珠つなぎで接続された最初の前記信号処理基板（Ｍ₁）の前記光入力部を、同一層の前記光導波路（Ｎ_n）と結合させて、
   複数の前記信号処理基板がループ接続される請求項６記載の信号処理装置。
8. 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積層され、
   複数の前記信号処理基板（Ｍ_1〜m）の中で、所定の信号処理基板（Ｍ₁）の前記光出力部を、複数層の前記光導波路（Ｎ_1〜n）の中で、所定の光導波路（Ｎ₁）に結合させると共に、他の複数の信号処理基板（Ｍ_2〜m）の全てまたは選択された一部の前記光入力部を、同一層の前記光導波路（Ｎ₁）に結合させ、
   前記他の複数の信号処理基板（Ｍ_2〜m）の中で、信号処理基板（Ｍ₂）の前記光出力部を、他の層の光導波路（Ｎ₂）に結合させると共に、他の信号処理基板（Ｍ₃）の前記光入力部を、同一層の前記光導波路（Ｎ₂）に結合させ、
   前記他の信号処理基板（Ｍ₃）の前記光出力部を、別の層の光導波路（Ｎ₃）に結合させると共に、別の信号処理基板（Ｍ₄）の前記光入力部を、別の層と同一層の前記光導波路（Ｎ₃）と結合させる形態が順に行われて、
   １つの前記信号処理基板から、複数の前記信号処理基板に信号が伝送される信号経路と、複数の前記信号処理基板で、所定の順番に信号が伝送される信号経路が形成される請求項２記載の信号処理装置。
9. 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積層され、
   前記信号処理基板が着脱される接続機構を有した実装基板を備え、
   前記信号処理基板は、前記実装基板に前記接続機構で実装されて、前記光導波路の外周に配置される請求項２記載の信号処理装置。
10. 前記光出力部は、
    波長の異なる光を出射する複数の発光素子と、
    前記波長の異なる光を出射する複数の発光素子から出射された光を合波して、前記光導波路に入射する光合波手段を備え、
    前記光入力部は、
    受光波長を異ならせた複数の受光素子と、
    前記光導波路から出射した光を分岐する光分岐手段を備え、前記光分岐手段で分岐された光は前記受光波長を異なせた複数の受光素子に受光される請求項２記載の信号処理装置。
11. 前記光出力部には、波長の異なる光を出射する複数の発光素子が設けられ、前記光入力部には、前記複数の発光素子から出射された光を受光する単一の受光素子が設けられ、前記発光素子から出射された光を受光することで前記受光素子から出力される信号のレベルが、光を出射する前記発光素子の組み合わせに応じて異なる出力レベルが得られるように、前記発光素子の出力レベルが設定される請求項２記載の信号処理装置。

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