JP2002287044A - 光路切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安定した特性を有する高速切替可能な光路切替
装置を提供する。 【解決手段】光モニター１００は、複数の光ファイバー
１１２の内の一本と、受光素子１３０とを光学的に結合
する光路切替装置を含んでいる。光路切替装置は、受光
素子１３０を複数の光ファイバー１１２の並びに沿って
移動させるための移動機構を有している。この移動機構
は、受光素子１３０を支持する移動部１２２と、移動部
１２２を移動可能に支持しているガイドレール１２４と
を有している。ガイドレール１２４は、複数の光ファイ
バー１１２の並びにほぼ平行に延びている。移動部１２
２は、その内部に駆動部(図示せず)を有しており、ガイ
ドレール１２４に沿って移動し得る。受光素子１３０
は、複数の光ファイバー１１２の端面に向き合うように
移動部１２２に取り付けられている。光路切替装置は、
受光素子１３０の位置を検出するための外部スケール１
４０を更に有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光接続の
分野において用いられる光路切替装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光信号の伝達経路の切り替えは、光通信
や光接続の分野において重要な技術のひとつである。こ
のような光路の切り替えは、例えば、複数の伝達経路か
らの光信号を選択して新たな経路に切り替える光スイッ
チ、各経路の状態を監視する光モニター等において利用
されている。対向する光ファイバー端面を互いに移動さ
せて光路を切り替えるメカニカル光スイッチは、構造が
簡単であり、低挿入損失や小型等の利点を有しており、
これまでに多くの提案がなされている。

【０００３】例えば、特開平１１−２９５６２３は、複
数の送信側光ファイバーの配列に沿って受光側光ファイ
バーを移動させ、位置決め後、損失を抑えるために光フ
ァイバー端面を互いに押し当てる押圧機構を開示してい
る。移動と押圧は共に超音波リニアモータによって行な
われ、受光側光ファイバーの停止位置はコンピュータに
よって制御されている。

【０００４】また、特開平７−７２３９８は、複数の光
ファイバーをＶ溝に固定しておき、これらに対向する光
ファイバーを駆動機構によってＶ溝間を移動させること
により光路を切り替える装置を開示している。この装置
では、光ファイバーをＶ溝（断面がＶ字状の溝）に固定
することによって、切り替え後の位置精度の向上が図ら
れている。

【０００５】また、特開平８−５０２５３は、複数の光
ファイバーを円柱表面上に配列し、この円柱をステップ
モータによって回転させることにより、対向する１本の
光ファイバーと結合させる光スイッチを提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】複数の光ファイバーか
らの信号を分配するメカニカル光スイッチにおいては、
送信側光ファイバーと受信側光ファイバーを低結合損失
で光学的に結合させる必要がある。すなわち、切替動作
後、送信側の光ファイバーの光軸と受信側の光ファイバ
ーの光軸とを一致させる機構が必要である。光軸を高精
度で一致させるためには、上述のようにＶ溝構造の固定
治具や位置合わせ用のマーカなどが一般に使用されてい
る。

【０００７】これらと機械的な移動を行なう駆動機構の
組み合わせは、装置の構造を複雑にしている。また、複
雑な構造は、環境変動の影響を受け易く、その特性が長
期的に一定に維持され難い。これを改善するために、例
えば光ファイバー端面同士を押し当てる機構が加えられ
るが、これは装置の構造を更に複雑なものとしている。

【０００８】また、Ｖ溝を用いた構造の光スイッチで
は、切り替えの際、光ファイバーを一旦Ｖ溝から浮かせ
て移動させるため、高速での切り替えが難しい。移動後
に端面同士を押し当てる動作も高速の切り替えには適し
ていない。

【０００９】本発明の目的は、高速での切り替えが可能
であり、環境変動に対しても特性が安定している光路切
替装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の第一の
光学素子を有する光学素子アレイの内の一つの第一の光
学素子と、第二の光学素子とを光学的に結合する光路切
替装置であり、前記第二の光学素子を複数の第一の光学
素子の並びに沿って移動させるための移動機構と、前記
第二の光学素子の位置を検出するための位置検出手段と
を有している。光路切替装置は、好ましくは、さらに前
記位置検出手段の出力に基づいて前記移動機構の位置決
めを制御する制御手段を有している。

【００１１】

【発明の実施の形態】第一実施形態 本発明の第一実施形態について図１と図２を参照しなが
ら説明する。本実施形態は、光路切替装置を有する光モ
ニターである。

【００１２】図１に示されるように、光モニター１００
は、複数の第一の光学素子を有する光学素子アレイの内
の一つの第一の光学素子と、第二の光学素子とを光学的
に結合する光路切替装置を含んでいる。

【００１３】第一の光学素子は光ファイバー１１２であ
り、複数の光ファイバー１１２は、ファイバー保持部材
１１４に保持され、ほぼ平行に、その端面が一直線上に
位置するように整列している。光ファイバー１１２は、
その射出端にレンズを有していてもよい。第二の光学素
子は、光ファイバー１１２から射出される光を検出する
ための受光素子１３０であり、受光した光量に対応する
電気信号を出力する。

【００１４】光路切替装置は、受光素子１３０を複数の
光ファイバー１１２の並びに沿って移動させるための移
動機構を有している。この移動機構は、受光素子１３０
を支持する移動部１２２と、移動部１２２を移動可能に
支持しているガイドレール１２４とを有している。

【００１５】移動部１２２は、その内部に駆動部(図示
せず)を有しており、ガイドレール１２４に沿って移動
し得る。好適な駆動部は例えばボイスコイルモータであ
り、ボイスコイルモータは移動部１２２の高速な移動と
高精度の位置決めを可能にする。

【００１６】ガイドレール１２４は、複数の光ファイバ
ー１１２の並びにほぼ平行に延びている。従って、移動
部１２２は、複数の光ファイバー１１２の並びに沿って
移動し得る。

【００１７】受光素子１３０は、複数の光ファイバー１
１２の端面に向き合うように移動部１２２に取り付けら
れている。つまり、受光素子１３０は受光面を有し、そ
の受光面は複数の光ファイバー１１２の端面に平行にな
っている。反射光の低減のために、やや傾斜させて配置
してもよい。受光素子１３０の受光面は、一本の光ファ
イバー１１２と向き合ったときに、そこからの射出光は
完全に入射するが、隣の他の光ファイバー１１２からの
射出光は入らない程度の大きさを有している。

【００１８】光路切替装置は、さらに、受光素子１３０
の位置を検出するための外部スケール１４０を有してい
る。外部スケール１４０は移動部１２２の位置を検出し
得る。受光素子１３０は移動部１２２に固定されている
ため、外部スケール１４０は受光素子１３０の位置を間
接的に検出し得る。

【００１９】光モニター１００は、光路切替装置に加え
て、光量算出回路１５０を有している。光量算出回路１
５０は、受光素子１３０の出力に基づいて、移動部１２
２の位置を制御するとともに、受光素子１３０に照射さ
れる光量、すなわち、受光素子１３０に向き合っている
光ファイバー１１２からの射出光の光量を算出する。

【００２０】光量算出回路１５０は、図２に示されるよ
うに、移動部１２２の位置を制御するためのサーボ回路
１５２と、受光素子１３０に照射される光量を測定する
測定回路１５４とを有している。

【００２１】サーボ回路１５２は、光モニター１００の
外部から与えられる、モニターすべき光ファイバーを指
示する指示信号と、外部スケール１４０から出力される
位置検出信号とに基づいて、移動部１２２の移動を制御
して、受光素子１３０を、モニターすべき光ファイバー
１１２の端面に向かい合わせる。

【００２２】測定回路１５４は、受光素子１３０の出力
に基づいて、受光素子１３０に照射される光量を算出
し、その値を、指示信号で指示された光ファイバーから
の射出光の光量測定値として出力する。

【００２３】以下、光モニター１００の動作について詳
細に説明をする。

【００２４】複数の光ファイバー１１２は、例えば光ス
イッチの出力端であり、その射出光量の厳密な測定が必
要な測定対象である。これら光ファイバー１１２は、先
端の被覆が除去され端面が磨かれており、ファイバー保
持部材１１４によって整列され保持されている。

【００２５】光モニター１００の光量算出回路１５０に
は、外部装置から測定対象を指示する指示信号が入力さ
れる。例えば、光モニター１００に接続された制御用の
コンピュータ（図示せず）から、左から３番目の光ファ
イバー１１２を表す指示信号が入力される。

【００２６】外部スケール１４０は、移動部１２２の位
置を検出して、その位置を示す位置検出信号を光量算出
回路１５０に出力する。受光素子１３０は移動部１２２
に対して一定の位置に取り付けられているため、外部ス
ケール１４０からの位置検出信号は、受光素子１３０の
現在の位置に対応している。

【００２７】受光素子１３０は、その受光面に照射され
ている光の量に対応する電気信号を出力する。この受光
素子出力は光量算出回路１５０内の測定回路１５４に入
力される。

【００２８】光量算出回路１５０内において、サーボ回
路１５２は、入力される指示信号と位置検出信号に基づ
いて、受光素子１３０の現在の位置と、指示信号に対応
する位置との差を求め、その差をゼロにする移動部駆動
信号を、移動部１２２の内部にあるボイスコイルモータ
等の駆動部(図示せず)に与える。

【００２９】このようなフィードバック制御によって、
移動部１２２に取り付けられている受光素子１３０は、
最終的に、測定対象である３番目の光ファイバー１１２
の端面にちょうど向き合う位置に配置される。その結
果、受光素子１３０の受光面には、測定対象である３番
目の光ファイバー１１２からの射出光だけが選択的に照
射される。

【００３０】サーボ回路１５２は、位置制御すなわち位
置決め動作の終了を測定回路１５４に通知する。測定回
路１５４は、この通知に呼応して、このときの受光素子
出力から光量を求め、その光量測定値を、コンピュータ
等の外部装置(図示せず)に出力する。

【００３１】このように光モニター１００では、測定対
象の光ファイバー１１２に受光素子１３０が正対するよ
うに移動部１２２の位置を制御する光路切替動作によっ
て、測定対象の光ファイバー１１２の射出光量が測定さ
れる。

【００３２】例えば、複数の光ファイバー１１２が光ス
イッチの出力端である場合、光モニター１００で各ファ
イバー１１２の射出光量を測定することにより、光スイ
ッチの故障の検出をはじめ、スイッチングを行なった経
路の損失の測定や、他のファイバーへのクロストーク量
の測定等を行ななうことができる。

【００３３】受光素子１３０は、光ファイバー１１２か
らの射出光を、他の光学部品を介することなく、直接受
光しているので、本実施形態の光モニター１００は、正
確な光量測定を行なえる。

【００３４】本実施形態の光モニター１００では、光路
の切り替えがガイドレール１２４に支持された移動部１
２２の直線移動によって行なわれるので、高速での光路
切替が可能である。また、光路を切り替えるための機構
が、ガイドレール１２４に支持された移動部１２２とい
った簡単な構成なので、環境変動による特性の変化が少
ない。さらに、複数の光ファイバー１１２に対して、同
じ受光素子１３０と測定回路１５４で測定を行なうた
め、受光素子やアンプの特性は常に同じであり、再現性
の高い測定を行なえる。加えて、高価な受光素子を多数
必要としないため、装置コストを低く抑えることもでき
る。

【００３５】第二実施形態 本発明の第二実施形態について図３〜図５を参照しなが
ら説明する。本実施形態は、第一実施形態と同様、光路
切替装置を有する光モニターである。図３において、第
一実施形態と同じ参照符号で示される部材は、同等の部
材を示している。

【００３６】図３に示されるように、複数の光ファイバ
ー１１２は、ファイバー保持部材１１４によって、ほぼ
平行に、その端面が一直線上に位置するように整列され
て、保持されている。

【００３７】光モニター２００は、その受光面に照射さ
れた光の量に対応する電気信号を出力する受光素子１３
０と、特定の光ファイバー１１２から射出される光を選
択的に受光素子１３０に導く光路切替装置と、受光素子
１３０に照射されている光の量を算出するための光量算
出回路２５０とを有している。

【００３８】光路切替装置は、受光素子１３０を複数の
光ファイバー１１２の並びに沿って移動させるための移
動機構を有している。移動機構は、受光素子１３０を支
持する移動部１２２と、移動部１２２を移動可能に支持
しているガイドレール１２４とを有している。

【００３９】移動部１２２は、その内部に駆動部(図示
せず)を有しており、ガイドレール１２４に沿って移動
し得る。ガイドレール１２４は、複数の光ファイバー１
１２の並びにほぼ平行に延びている。従って、移動部１
２２は、複数の光ファイバー１１２の並びに沿って移動
し得る。

【００４０】受光素子１３０は、その受光面が複数の光
ファイバー１１２の端面に向き合うように移動部１２２
に取り付けられている。つまり、受光素子１３０の受光
面と複数の光ファイバー１１２の端面は、互いに平行に
配置されている。

【００４１】受光素子１３０の受光面は、一本の光ファ
イバー１１２とちょうど向き合ったときに、向き合った
光ファイバー１１２からの射出光はすべて入射するが、
隣の他の光ファイバー１１２からの射出光は入らない程
度の大きさを有している。

【００４２】光量算出回路２５０は、図４に示されるよ
うに、移動部１２２の位置を制御するためのサーボ回路
２５２と、受光素子１３０に照射されている光の量を測
定するための測定回路１５４と、受光素子１３０の位置
を検出するための位置検出回路２５６とを有している。

【００４３】位置検出回路２５６は、受光素子１３０の
出力が最大になる位置を検出し、その位置信号をサーボ
回路２５２に出力する。

【００４４】サーボ回路２５２は、光モニター２００の
外部から与えられる測定対象の光ファイバーを指示する
指示信号と、位置検出回路２５６からの受光素子１３０
の位置信号とに基づいて、受光素子１３０が測定対象の
光ファイバー１１２と向き合うように、移動部１２２の
移動を制御する。

【００４５】測定回路２５４は、受光素子１３０の出力
に基づいて、受光素子１３０に照射されている光量を算
出し、その値を光量測定値として出力する。

【００４６】以下、光モニター２００の動作について詳
細に説明をする。

【００４７】光モニター２００の光量算出回路２５０に
は、外部装置から測定対象の光ファイバー１１２を指示
する指示信号が入力される。

【００４８】サーボ回路２５２は、入力された指示信号
に従って、移動部１２２を測定対象の光ファイバー１１
２の近くに移動させる。それぞれの光ファイバー１１２
からの射出光は、図３に示されるように、受光素子１３
０の位置では互いに重ならない。このため、測定対象の
光ファイバー１１２の近くにおいては、受光素子１３０
の出力は、図５に示されるように、受光素子１３０の位
置に応じて変化する。

【００４９】位置検出回路２５６は、サーボ回路２５２
と共働して、受光素子１３０の出力が最大になる位置を
求める。受光素子１３０の出力が最大になる位置は、当
然、受光素子１３０の受光面が測定対象の光ファイバー
１１２の端面にちょうど向き合う位置である。

【００５０】受光素子１３０の出力が最大になる位置
は、具体的には、サーボ回路２５２によって移動部１２
２を測定対象の光ファイバー１１２の近くで往復移動さ
せながら位置検出回路２５６が受光素子１３０の出力を
調べることにより求められる。

【００５１】このように求められた受光素子１３０の出
力が最大になる位置を示す位置信号はサーボ回路２５２
に入力される。サーボ回路２５２は、この位置信号に対
応する移動部駆動信号を、移動部１２２の内部にあるボ
イスコイルモータ等の駆動部(図示せず)に与える。その
結果、受光素子１３０は、測定対象の光ファイバー１１
２の端面にちょうど向き合う位置に配置され、受光素子
１３０の受光面には、測定対象の光ファイバー１１２か
らの射出光だけが照射される。

【００５２】サーボ回路２５２は、位置決め動作の終了
を測定回路２５４に通知する。測定回路２５４は、この
通知に呼応して、このときの受光素子出力から光量を求
め、その光量測定値を、コンピュータ等の外部装置(図
示せず)に出力する。測定回路２５４から出力される光
量測定値は、受光素子１３０に照射されている光の量を
示しており、これは、言い換えれば、測定対象の光ファ
イバー１１２から射出されている光の量を示している。

【００５３】このようにして、測定対象の光ファイバー
１１２の射出光量が測定される。

【００５４】本実施形態も第一実施形態と同様の利点を
有している。また、本実施形態では、受光素子１３０の
出力に基づいて、光ファイバー１１２と受光素子１３０
の位置決めを行なっているため、第一実施形態とは異な
って外部スケールを有していない。そのぶん、装置コス
トを低減することができる。また、光ファイバー１１２
が本来の整列位置からずれて保持されていても、受光素
子１３０の出力に基づいて位置制御しているので、光フ
ァイバー１１２と受光素子１３０は正しく位置決めされ
る。

【００５５】第三実施形態 本発明の第三実施形態について図６と図７を参照しなが
ら説明する。本実施形態は、第二実施形態における受光
素子と位置検出回路の変形例である。

【００５６】図６に示されるように、受光素子３３０
は、二つの受光領域３３２、３３４を有している。二つ
の受光領域３３２、３３４は隣接して並んでいる。受光
素子３３０の周辺回路は、二つの受光領域３３２、３３
４の出力の差に対応する信号を出力する差動アンプ３５
６と、二つの受光領域３３２、３３４の出力の和に対応
する信号を出力する加算アンプ３５８とを有している。

【００５７】加算アンプ３５８から出力される和信号
は、二つの受光領域３３２、３３４に照射されている光
の総量を反映している。これは、受光素子３３０に照射
されている光の量を示す光量信号と言える。この光量信
号は、第二実施形態における受光素子出力に相当してい
る。

【００５８】差動アンプ３５６から出力される差信号
は、受光素子３３０の受光面に形成されている光のスポ
ットの位置を反映している。これは、光ファイバー１１
２に対する受光素子３３０の位置を示す位置信号と言え
る。差動アンプ３５６は、第二実施形態における位置検
出回路に相当している。

【００５９】ファイバー１１２からの射出光のスポット
が受光素子３３０の中央に位置する場合、すなわち、ス
ポットの中心が二つの受光領域３３２、３３４の境界線
の真上に位置する場合には、二つの受光領域３３２、３
３４からの出力は同じであり、従って、差動アンプ３５
６から出力される差信号すなわち位置信号はゼロを示
す。

【００６０】これに対して、例えば図６に示されるよう
に、射出光のスポットに対して移動部が右方向にずれて
いる場合、言い換えれば、射出光のスポットが受光素子
３３０に対して左へずれいている場合には、左側の受光
領域３３４からの出力が右側の受光領域３３２からの出
力よりも大きいため、差動アンプ３５６から出力される
位置信号は負を示す。また、位置信号の大きさは、受光
素子３３０の中央からのスポットのずれ量に依存する。

【００６１】これとは反対に、射出光のスポットが受光
素子３３０に対して右へずれいている場合には、差動ア
ンプ３５６から出力される位置信号は正を示す。従っ
て、移動部の位置に対する差信号(位置信号)は、図７に
示されるようになる。図７から、測定対象の光ファイバ
ー１１２に対する受光素子３３０の位置ずれの量と方向
は、差動アンプ３５６から出力される位置信号の大きさ
と正負から分かる。

【００６２】本実施形態も第一実施形態と同様の利点を
有している。また、本実施形態では、測定対象の光ファ
イバー１１２に対する受光素子３３０の位置ずれの量と
方向が、差動アンプ３５６から出力される位置信号の大
きさと正負によって分かるので、第二実施形態と比較し
て、移動部１２２の位置制御を容易に高速に行なうこと
ができる。

【００６３】本実施形態では、受光素子３３０は二つの
受光領域を有しているが、その数は２に限定されるもの
ではなく、適宜変更されてもよく、例えば３や４であっ
てもよい。その場合、測定対象に対する受光素子の位置
は、二以上の任意の受光領域の出力の差信号に基づいて
検出され得る。

【００６４】また、それらの受光領域の境界線は、受光
素子の位置の検出のためには、複数の光ファイバーの並
びに直交して延びていることが最も好ましいが、複数の
光ファイバーの並びを横切って延びてさえすれば受光素
子の位置の検出は可能である。

【００６５】第四実施形態 本発明の第四実施形態について図８と図９を参照しなが
ら説明する。本実施形態は、第一実施形態と同様、光路
切替装置を有する光モニターである。図８において、第
一実施形態と同じ参照符号で示される部材は、同等の部
材を示している。

【００６６】図８に示されるように、複数の光ファイバ
ー１１２は、ファイバー保持部材１１４によって、ほぼ
平行に、その端面が一直線上に位置するように整列され
て、保持されている。

【００６７】光モニター４００は、その受光面に照射さ
れた光の量に対応する電気信号を出力する受光素子１３
０と、特定の光ファイバー１１２から射出される光を選
択的に受光素子１３０に導く光路切替装置と、受光素子
１３０に照射されている光の量を算出するための光量算
出回路４５０とを有している。

【００６８】光路切替装置は、受光素子１３０を複数の
光ファイバー１１２の並びに沿って移動させるための移
動機構と、受光素子１３０の位置を検出するための外部
スケール１４０とを有している。移動機構は、受光素子
１３０を支持する移動部１２２と、移動部１２２を移動
可能に支持しているガイドレール１２４とを有してい
る。

【００６９】移動部１２２は、その内部に駆動部(図示
せず)を有しており、ガイドレール１２４に沿って移動
し得る。ガイドレール１２４は、複数の光ファイバー１
１２の並びにほぼ平行に延びている。従って、移動部１
２２は、複数の光ファイバー１１２の並びに沿って移動
し得る。

【００７０】受光素子１３０は、その受光面が複数の光
ファイバー１１２の端面に向き合うように移動部１２２
に取り付けられている。つまり、受光素子１３０の受光
面と複数の光ファイバー１１２の端面は、互いに平行に
配置されている。

【００７１】受光素子１３０の受光面は、一本の光ファ
イバー１１２とちょうど向き合ったときに、向き合った
光ファイバー１１２からの射出光はすべて入射するが、
隣の他の光ファイバー１１２からの射出光は入らない程
度の大きさを有している。

【００７２】光量算出回路４５０は、図９に示されるよ
うに、移動部１２２の位置を制御するためのサーボ回路
４５２と、受光素子１３０に照射されている光の量を測
定するための測定回路４５４と、測定対象の光ファイバ
ー１１２に対する受光素子１３０の位置を検出するため
の位置検出回路４５６とを有している。

【００７３】以下、光モニター４００の動作について説
明をする。

【００７４】光モニター４００の光量算出回路４５０に
は、外部装置から測定対象の光ファイバー１１２を指示
する指示信号が入力される。

【００７５】サーボ回路４５２は、外部から入力される
指示信号と、外部スケール１４０から入力される位置検
出信号に基づいて、指示信号に対応する位置と、受光素
子１３０の現在の位置との差を求め、その差をゼロにす
る移動部駆動信号を移動部１２２の内部の駆動部に与え
ることにより、受光素子１３０の粗い位置決めを行な
う。

【００７６】この粗い位置決めの後、光量算出回路４５
０は、例えば位置検出回路４５６の内部において、受光
素子１３０の出力を調べる。受光素子出力が所定値以上
であれば、位置検出回路４５６は、位置信号をサーボ回
路４５２に出力し、サーボ回路４５２は、この位置信号
に基づいて、第二実施形態で述べた手法に従って、受光
素子１３０の精密位置決めを行なう。

【００７７】サーボ回路４５２は、精密位置決めの終了
を測定回路４５４に通知する。測定回路４５４は、この
通知に対応して、このときの受光素子出力から、受光素
子１３０に照射されている光の量を求め、その光量測定
値を出力する。

【００７８】受光素子出力が所定値に満たない場合に
は、位置検出回路４５６は、そのことを示す信号をサー
ボ回路４５２に出力する。サーボ回路４５２は、この信
号に対しては、精密位置決めは行なわずに、位置決めの
終了を測定回路４５４に通知する。測定回路４５４は、
この通知に対応して、このときの受光素子出力から、受
光素子１３０に照射されている光の量を求め、その光量
測定値を出力する。

【００７９】本実施形態も第一実施形態と同様の利点を
有している。また、本実施形態では、外部スケール１４
０からの位置検出信号に基づいて受光素子１３０の粗い
位置決めを行なった後に、受光素子１３０からの受光素
子出力が所定値以上である場合には、受光素子出力に基
づいて受光素子１３０の精密位置決めを行なっているの
で、光ファイバー１１２が本来の整列位置からずれて保
持されていても、受光素子１３０は測定対象の光ファイ
バー１１２に正しく位置決めされる。

【００８０】また、受光素子１３０からの受光素子出力
が所定値に満たない場合には、外部スケール１４０から
の位置検出信号に基づく粗い位置決めで位置決め動作を
終了するので、測定対象の光ファイバー１１２から光が
射出されていないか、射出されていても光が極端に微弱
である場合であっても、測定対象の光ファイバー１１２
を見失うことなく、受光素子１３０は正しく位置決めさ
れる。

【００８１】第五実施形態 本発明の第五実施形態について図１０と図１１を参照し
ながら説明する。本実施形態は、上述した実施形態のい
ずれにも適用され得る改良である。

【００８２】図１０と図１１に示されるように、本実施
形態の光路切替装置は、移動部１２２に取り付けられた
一対の遮光部材５６０を有している。一対の遮光部材５
６０は、光ファイバー１１２と受光素子１３０の間に位
置しており、受光素子１３０に入射する光を制限する開
口５６２を規定している。

【００８３】この開口５６２の幅(光ファイバー１１２
の並びに平行な寸法)は、光ファイバー１１２の整列間
隔よりも小さい値を有している。このため、受光素子１
３０が測定対象の光ファイバー１１２と向き合っている
場合、隣の他の光ファイバー１１２からの光は、遮光部
材５６０によって遮られるため、受光素子１３０には入
射し得ない。

【００８４】従って、受光素子１３０への不所望な光の
入射が防止され、測定対象の光ファイバー１１２からの
射出光だけを精度良く測定し得る。

【００８５】また、測定対象でない光ファイバー１１２
からの射出光は、遮光部材５６０によって遮られるの
で、受光素子１３０を光ファイバー１１２から遠ざけて
配置することが許される。これは、受光素子１３０やそ
の周辺で反射されて再び光ファイバー１１２に入射する
光を低減させる。

【００８６】また、開口５６２は、光ファイバー１１２
の整列方向に関しては小さい寸法を有し、その直交方向
に関しては大きい寸法を有しているので、光ファイバー
１１２の整列に要求される位置精度が低く抑えられ、装
置の製造コストを低く抑えることに貢献する。

【００８７】第六実施形態 本発明の第六実施形態について図１２を参照しながら説
明する。本実施形態は、第一実施形態と同様、光路切替
装置を有する光モニターである。図１２において、第一
実施形態と同じ参照符号で示される部材は、同等の部材
を示している。

【００８８】図１２に示されるように、複数の光ファイ
バー１１２は、ファイバー保持部材１１４によって、ほ
ぼ平行に、その端面が一直線上に位置するように整列さ
れて、保持されている。

【００８９】光モニターは、その受光面に照射された光
の量に対応する電気信号を出力する受光素子６３０と、
特定の光ファイバー１１２から射出される光を選択的に
受光素子１３０に導く光路切替装置とを有している。

【００９０】光路切替装置は、光ファイバー１１２から
射出される発散光を平行光に変えるための凸レンズ６７
０と、平行光を受光素子６３０に向けて偏向するための
偏向ミラー６７２と、凸レンズ６７０と偏向ミラー６７
２を複数の光ファイバー１１２の並びに沿って移動させ
るための移動機構を有している。

【００９１】移動機構は、凸レンズ６７０と偏向ミラー
６７２を支持する移動部１２２と、移動部１２２を移動
可能に支持しているガイドレール１２４とを有してい
る。凸レンズ６７０と偏向ミラー６７２は、光ファイバ
ー１１２の延びる方向に平行に整列されて、移動部１２
２に固定されている。

【００９２】移動部１２２は、その内部に駆動部(図示
せず)を有しており、ガイドレール１２４に沿って移動
し得る。ガイドレール１２４は、複数の光ファイバー１
１２の並びにほぼ平行に延びている。従って、移動部１
２２は、複数の光ファイバー１１２の並びに沿って移動
し得る。

【００９３】受光素子６３０は、不動の部材、例えば移
動機構のガイドレール１２４を支持する部材に固定され
ている。

【００９４】移動部１２２は、凸レンズ６７０と偏向ミ
ラー６７２が、測定対象の光ファイバー１１２と向き合
うように位置制御される。凸レンズ６７０と偏向ミラー
６７２が測定対象の光ファイバー１１２と正対した状態
では、光ファイバー１１２から射出される発散光は、凸
レンズ６７０によって平行光に変えられ、偏向ミラー６
７２でガイドレール１２４に平行に反射され、受光素子
６３０に照射され、その光量が測定される。

【００９５】測定対象の光ファイバー１１２からの射出
光は、凸レンズ６７０から偏向ミラー６７２を経て受光
素子６３０へ至る間は平行光であるので、移動部１２２
の移動に関係なく、光ファイバー１１２と受光素子６３
０との間のカップリング状態は一定に保たれる。

【００９６】本実施形態も第一実施形態と同様の利点を
有している。本実施形態では、受光素子６３０が移動し
ない部材に固定されてため、受光素子６３０からの配線
の取り扱いが容易である。但し、凸レンズ６７０や偏向
ミラー６７２といった光学部品が、測定対象の光ファイ
バー１１２から受光素子６３０へ至る光路中に入るた
め、測定精度はやや犠牲となる。

【００９７】第七実施形態 本発明の第七実施形態について図１３と図１４を参照し
ながら説明する。本実施形態は、第二実施形態における
光量算出回路の変形例である。

【００９８】図１３に示されるように、光量算出回路７
５０は、移動部を駆動するための駆動回路７５２と、位
置検出・光量測定回路７５４とを有している。

【００９９】駆動回路７５２は、移動部を一定の速度で
移動させる移動駆動信号を、移動部の内部の駆動部に与
える。これにより、移動部は、ガイドレールに沿って、
すなわち、光ファイバーの並びに沿って、一定の速度で
移動する。

【０１００】移動部の一定速度での移動に対する受光素
子出力の波形は、図１４に示されるように、時間軸に対
して、一定の周期でピークが現れるものとなる。このよ
うな波形において、ピークの時間軸上の位置は、光ファ
イバーの位置に対応しており、ピークの大きさは、その
ピークに対応する位置にある光ファイバーからの射出光
の量に対応している。

【０１０１】位置検出・光量測定回路７５４は、このよ
うに移動部を一定速度で移動して得られる受光素子出力
の波形を取得し、外部から入力される指示信号で指示さ
れる測定対象の光ファイバーに相当するピークを求め、
そのピークの大きさの値を光量測定値として出力する。

【０１０２】本実施形態も第一実施形態と同様の利点を
有している。また、本実施形態では、光量算出回路７５
０が、設計の複雑なサーボ系を有していないぶん、装置
の製造コストを低く抑えることができる。

【０１０３】本実施形態では、位置検出と光量測定は、
位置検出・光量測定回路７５４のハードウェアによって
行なわれているが、ソフトウェア処理によって行なわれ
てもよい。

【０１０４】第八実施形態 本発明の第八実施形態について図１５を参照しながら説
明する。本実施形態は、光路切替装置を有する光スイッ
チである。図１５において、第六実施形態と同じ参照符
号で示される部材は、同等の部材を示している。

【０１０５】図１５において、光スイッチ８００は、複
数の第一の光学素子を有する光学素子アレイの内の一つ
の第一の光学素子と、第二の光学素子とを光学的に結合
する光路切替装置を含んでいる。

【０１０６】第一の光学素子は光ファイバー１１２であ
り、複数の光ファイバー１１２は、ファイバー保持部材
１１４に保持され、ほぼ平行に、その端面が一直線上に
位置するように整列している。第二の光学素子は、図示
しない他の光学部材と光学的に結合されている光ファイ
バー８８６である。光スイッチ８００は、光ファイバー
１１２の本数をＮとすれば、Ｎ対１の光スイッチであ
る。

【０１０７】光路切替装置は、光ファイバー１１２から
射出される発散光を平行光に変えるための凸レンズ６７
０と、平行光を受光素子６３０に向けて偏向するための
偏向ミラー６７２と、凸レンズ６７０と偏向ミラー６７
２を複数の光ファイバー１１２の並びに沿って移動させ
るための移動機構を有している。

【０１０８】移動機構は、凸レンズ６７０と偏向ミラー
６７２を支持する移動部１２２と、移動部１２２を移動
可能に支持しているガイドレール１２４とを有してい
る。凸レンズ６７０と偏向ミラー６７２は、光ファイバ
ー１１２の延びる方向に平行に整列されて、移動部１２
２に固定されている。

【０１０９】移動部１２２は、その内部に駆動部(図示
せず)を有しており、ガイドレール１２４に沿って移動
し得る。ガイドレール１２４は、複数の光ファイバー１
１２の並びにほぼ平行に延びている。従って、移動部１
２２は、複数の光ファイバー１１２の並びに沿って移動
し得る。

【０１１０】光スイッチは、偏向ミラー６７２からの平
行光を収束光に変えるための凸レンズ８８４を有してい
る。凸レンズ８８４は、偏向ミラー６７２からの平行光
を収束光に変えることにより、偏向ミラー６７２からの
光を効率良く光ファイバー８８６に導入する。

【０１１１】光スイッチは、更に、偏向ミラー６７２か
らの平行光の一部を取り出すためのビームスプリッター
８８０と、ビームスプリッター８８０で取り出された光
を検出するための受光素子８８２とを有している。

【０１１２】ビームスプリッター８８０は、偏向ミラー
６７２と凸レンズ８８４の間に配置されており、偏向ミ
ラー６７２からの平行光を部分的に受光素子８８２に向
けて反射する。受光素子８８２は、照射された光の量に
対応する電気信号を出力する。

【０１１３】移動部１２２は、凸レンズ６７０と偏向ミ
ラー６７２が、選択対象の光ファイバー１１２と向き合
うように位置制御される。凸レンズ６７０と偏向ミラー
６７２が選択対象の光ファイバー１１２と正対した状態
では、光ファイバー１１２から射出される発散光は、凸
レンズ６７０によって平行光に変えられ、偏向ミラー６
７２でガイドレール１２４に平行に反射され、ビームス
プリッター８８０に達する。

【０１１４】ビームスプリッター８８０を通過した平行
光は、凸レンズ８８４によって収束光に変えられ、光フ
ァイバー８８６に効率良く導入される。また、ビームス
プリッター８８０で反射された光は、受光素子８８２に
照射される。受光素子８８２の出力は、例えば、光路切
替が正しく行なわれたかどうかの検証に利用される。

【０１１５】受光素子８８２の出力は、偏向ミラー６７
２の位置検出や位置制御に利用されてもよい。これに
は、第二実施形態で説明した光路切替装置と同じ技術が
適用可能である。受光素子８８２は、二つの受光領域を
有していてもよい。このような受光素子８８２に対して
は、第三の実施形態で説明した光路切替装置と同じ技術
が適用可能である。

【０１１６】このように光スイッチ８００では、選択対
象の光ファイバー１１２に凸レンズ６７０と偏向ミラー
６７２が正対するように移動部１２２の位置を制御する
光路切替動作によって、光スイッチ動作が行なわれる。

【０１１７】本実施形態の光スイッチ８００では、光路
の切り替えがガイドレール１２４に支持された移動部１
２２の直線移動によって行なわれるので、高速での光路
切替が可能である。また、光路を切り替えるための機構
が、ガイドレール１２４に支持された移動部１２２とい
った簡単な構成なので、環境変動による特性の変化が少
ない。

【０１１８】上述した説明では、光の伝搬方向は、光フ
ァイバー１１２から光ファイバー８８６へ向かっている
が、この逆であっても構わない。また、光は、光ファイ
バー１１２から光ファイバー８８６へ、また光ファイバ
ー８８６から光ファイバー１１２へと、双方向で伝搬さ
れてもよい。

【０１１９】本実施形態の光スイッチは、移動部１２２
の位置検出や位置制御に関して、第一あるいは第四の実
施形態で説明した光路切替装置と同じ技術が適用されて
もよい。つまり、光スイッチは、移動部１２２の位置を
検出するための外部スケールを有していてもよい。

【０１２０】光ファイバー８８６の端部は、その端面が
光ファイバー１１２の端面と向き合うように、移動部１
２２に取り付けられてもよい。また、ビームスプリッタ
ー８８０と受光素子８８２は、光ファイバー８８６の後
段に配置されてもよい。

【０１２１】これまで、いくつかの実施の形態について
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。

【０１２２】本発明は以下の各項に記す光路切替装置を
含んでいる。

【０１２３】１． 複数の第一の光学素子を有する光学
素子アレイの内の一つの第一の光学素子と、第二の光学
素子とを光学的に結合する光路切替装置であり、第二の
光学素子を複数の第一の光学素子の並びに沿って移動さ
せるための移動機構を有している、光路切替装置。

【０１２４】２． 移動機構は、複数の第一の光学素子
の並びにほぼ平行に延びているガイドレールと、ガイド
レールに沿って移動可能な移動部とを有しており、移動
部は第二の光学素子を支持している、第１項に記載の光
路切替装置。

【０１２５】３． 移動部に支持されている第二の光学
素子の位置を検出するための位置検出手段と、位置検出
手段によって得られる情報に基づいて移動部の位置を制
御する制御部とを更に有している、第２項に記載の光路
切替装置。

【０１２６】４． 位置検出手段は、移動部の位置を検
出するための外部スケールを有している、第３項に記載
の光路切替装置。

【０１２７】５． 第一の光学素子は光ファイバーであ
り、第二の光学素子は、受光した光の量を検出するため
の受光素子である、第３項に記載の光路切替装置。

【０１２８】６． 位置検出手段は、受光素子の出力に
基づいて第二の光学素子の位置を検出する第５項に記載
の光路切替装置。

【０１２９】７． 位置検出手段は、受光素子の出力の
ピーク位置を検出する回路を有している、第６項に記載
の光路切替装置。

【０１３０】８． 受光素子は、複数の第一の光学素子
の並びに沿って隣接して並ぶ二つの受光領域を有し、位
置検出手段は、受光素子の二つの受光領域の出力の差を
求める差動アンプを有している、第６項に記載の光路切
替装置。

【０１３１】９． 位置検出手段は、さらに、移動部の
位置を検出するための外部スケールを有しており、外部
スケールは粗い位置決めに利用され、受光素子は精密位
置決めに利用される、第７項に記載の光路切替装置。

【０１３２】１０． 第一の光学素子と第二の光学素子
の間に配置された、第二の光学素子に入射する光を制限
する開口を規定する遮光部材を更に有している、第１項
に記載の光路切替装置。

【０１３３】１１． 複数の第一の光学素子を有する光
学素子アレイの内の一つの第一の光学素子と、第二の光
学素子とを光学的に結合する光路切替装置であり、第一
の光学素子と第二の光学素子の間の光路を折り曲げる偏
向ミラーと、偏向ミラーを複数の第一の光学素子の並び
に沿って移動させるための移動機構を有している、光路
切替装置。

【０１３４】１２． 移動機構は、複数の第一の光学素
子の並びにほぼ平行に延びているガイドレールと、ガイ
ドレールに沿って移動可能な移動部とを有しており、移
動部は偏向ミラーを支持している、第１１項に記載の光
路切替装置。

【０１３５】１３． 移動部に支持されている偏向ミラ
ーの位置を検出するための位置検出手段と、位置検出手
段によって得られる情報に基づいて移動部の位置を制御
する制御部とを更に有している、第１２項に記載の光路
切替装置。

【０１３６】１４． 第一の光学素子と偏向ミラーの間
に位置する凸レンズを更に有している、第１１項に記載
の光路切替装置。

【０１３７】１５． 第一の光学素子は光ファイバーで
あり、第二の光学素子は、受光した光の量を検出するた
めの受光素子である、第１３項に記載の光路切替装置。

【０１３８】１６． 位置検出手段は、受光素子の出力
のピーク位置を検出する回路を有している、第１５項に
記載の光路切替装置。

【０１３９】１７． 第一の光学素子は光ファイバーで
あり、第二の光学素子は、他の光学素子と光学的に結合
されている光ファイバーである、第１１項に記載の光路
切替装置。

【０１４０】１８． 偏向ミラーと第二の光学素子の間
に位置し、両者間を伝搬する光の一部を取り出すための
分離光学素子と、取り出された光の量を検出するための
受光素子とを更に有している、第１７項に記載の光路切
替装置。

【０１４１】

【発明の効果】本発明によれば、高速での切り替えが可
能であり、環境変動に対しても特性が安定している光路
切替装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第一実施形態である光路切替
装置を有する光モニターを概略的に示している。

【図２】図２は、図１に示される光量算出回路の構成を
示している。

【図３】図３は、本発明の第二実施形態である光路切替
装置を有する光モニターを概略的に示している。

【図４】図４は、図３に示される光量算出回路の構成を
示している。

【図５】図５は、測定対象の光ファイバーの近くにおい
て、その位置に対する受光素子の出力を示している。

【図６】図６は、本発明の第三実施形態である受光素子
とその周辺回路を概略的に示している。

【図７】図７は、移動部の位置に対する図６に示される
差動アンプの出力を示している。

【図８】図８は、本発明の第四実施形態である光路切替
装置を有する光モニターを概略的に示している。

【図９】図９は、図８に示される光量算出回路の構成を
示している。

【図１０】図１０は、第五実施形態である移動部の改良
例を示している。

【図１１】図１１は、図１０の移動部の平面図である。

【図１２】図１２は、本発明の第六実施形態である光路
切替装置を有する光モニターを概略的に示している。

【図１３】図１３は、本発明の第七実施形態である一定
速度で移動する移動部に対する光量算出回路の構成を示
している。

【図１４】図１４は、移動部の一定速度での移動に対す
る受光素子出力の波形を示している。

【図１５】図１５は、本発明の第八実施形態である光路
切替装置を有する光スイッチを概略的に示している。

【符号の説明】

１００ 光モニター １１２ 光ファイバー １１４ ファイバー保持部材 １２２ 移動部 １２４ ガイドレール １３０ 受光素子 １４０ 外部スケール

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の第一の光学素子を有する光学素子ア
   レイの内の一つの第一の光学素子と、第二の光学素子と
   を光学的に結合する光路切替装置であり、 前記第二の光学素子を複数の第一の光学素子の並びに沿
   って移動させるための移動機構と、 前記第二の光学素子の位置を検出するための位置検出手
   段と、を有している、光路切替装置。
2. 【請求項２】前記位置検出手段の出力に基づいて前記移
   動機構の位置決めを制御する制御手段を有している、請
   求項１記載の光路切替装置。
3. 【請求項３】前記第一の光学素子及び第二の光学素子が
   光ファイバである、請求項１又は２記載の光路切替装
   置。
4. 【請求項４】前記第一の光学素子は光ファイバであり、
   前記第二の光学素子は偏向ミラー及び光ファイバからな
   り、前記移動機構は該第二の光学素子の内の偏向ミラー
   を移動させる機構である、請求項１又は２記載の光路切
   替装置。
5. 【請求項５】第一の光学素子は光ファイバであり、第二
   の光学素子は受光素子である、請求項１又は２に記載の
   光路切替装置。
6. 【請求項６】前記第一の光学素子は光ファイバであり、
   前記第二の光学素子は偏向ミラー及び受光素子からな
   り、前記移動機構は該第二の光学素子の内の偏向ミラー
   を移動させる機構である、請求項１又は２記載の光路切
   替装置。
7. 【請求項７】前記位置検出手段は、第二の光学素子の位
   置を検出するための外部スケールを有している、請求項
   １乃至６いずれか１項記載の光路切替装置。
8. 【請求項８】前記位置検出手段は、光路切替装置内を伝
   搬する光の一部を取り出すための分離光学素子と、取り
   出された光の量を検出するための受光素子とを有してい
   る、請求項１乃至４いずれか１項記載の光路切替装置。
9. 【請求項９】前記位置検出手段は、前記受光素子の出力
   に基づいて第二の光学素子の位置を検出する、請求項５
   又は６記載の光路切替装置。
10. 【請求項１０】前記受光素子は前記複数の第一の光学素
    子の並びに沿って隣接して配置された二つの受光領域を
    有し、前記位置検出手段は、前記二つの受光領域の出力
    の差を求める差動アンプを有している、請求項８又は９
    記載の光路切替装置。
11. 【請求項１１】前記位置検出手段は、第二の光学素子の
    位置を検出する外部スケールをさらに有しており、外部
    スケールは粗い位置決めに利用され、受光素子は精密位
    置決めに利用される、請求項８乃至１０いずれか１項記
    載の光路切替装置。
12. 【請求項１２】前記第一の光学素子と第二の光学素子の
    間に配置された、第二の光学素子に入射する光を制限す
    る開口を規定する遮光部材をさらに有している、請求項
    １乃至６いずれか１項記載の光路切替装置。
13. 【請求項１３】前記第一の光学素子と第二の光学素子の
    間に配置された凸レンズをさらに有する、請求項１乃至
    ６いずれか１項記載の光路切替装置。