JP3974713B2

JP3974713B2 - Light switch

Info

Publication number: JP3974713B2
Application number: JP25038798A
Authority: JP
Inventors: 和一市川; 英之坂本
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: JP2000066127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を入出射する複数の導光部のうちの特定の導光部を他の複数の導光部のいずれかに選択的に結合させて光路切換を行う光スイッチにおいて、その切換数を増加するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの光路を切り換えるために、従来から図９に示す光スイッチ１が用いられている。
【０００３】
この光スイッチ１は、複数の導光部のうちの特定の導光部としての１本の光ファイバコリメータ２（光ファイバの先端にコリメータレンズを設けたもの）をそのレンズ部２ａの光軸が所定位置Ｏを中心にして同一平面上を回転できるようにし、この光ファイバコリメータ２の光軸の回転平面上の円周に沿って他の複数の導光部としての光ファイバコリメータ３、３、…、３を所定間隔で放射状に配置し、光ファイバコリメータ２を回転させて、光ファイバコリメータ２を光ファイバコリメータ３、３、…、３のいずれかに光学的に結合させるものである。
【０００４】
ここで、例えば、複数の光ファイバコリメータ３の配列半径が３０ｍｍとすると円周長は１８８．４ｍｍであり、光ファイバコリメータ３の間隔Ａを例えば３ｍｍとすれば、切換数を最大で６２までとることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバによる伝送線路の需要は年々大きくなっており、光スイッチに要求される切換数も１２８や２５６というように年々増加しており、このように切換数の多い光スイッチを前記した従来の光スイッチで実現しようとすると、光ファイバコリメータ３の配列半径を大きくしなければならず、光スイッチの形状が非常に大きくなるという問題がある。
【０００６】
例えば、切換数１２８を実現するためには、円周長が１２８×３で３８４ｍｍとなり、これでは直径約１２ｃｍの円周に光ファイバコリメータ３を配列しなければならず、切換数２５６の場合にはその倍の約２４ｃｍの円周に光ファイバコリメータ３を配列しなければならない。
【０００７】
これを解決するために、例えば図１０のように、１対２の光スイッチ１０に２つの１対６４の光スイッチ１１、１１を接続して切換数１２８を実現することもできるが、このように光スイッチを多段接続すると、光スイッチ個々の損失によって切換損失が大きくなり、また、光スイッチ個々の損失のバラツキの補正が必要になったり、切換制御や切換操作が複雑化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、これらの問題を解決して、単体で小型な切換数の多い光スイッチを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光スイッチは、
光を入出射する複数の導光部を有し、該導光部のうちの特定の導光部（４０）の光軸を、他の複数の導光部（４３）の光軸のいずれか一つに選択的に一致させることにより、光学的に結合させる光スイッチにおいて、
円筒体の壁に、前記複数の導光部を、その光軸が前記円筒体の軸中心に向く状態で前記円筒体の円周方向および軸方向に配列した支持手段（２１）と、
前記支持手段の円筒体内に軸を合わせて配置された回転体を有し、該回転体に前記特定の導光部に授受する光の光軸を前記支持手段の前記円筒体の壁方向に向けて固定するための手段を有する光軸回転手段（３０）と、
前記支持手段に前記回転体を回転可能に結合させるとともに、前記回転体が回転することによって前記回転体と前記支持手段の前記円周方向および軸方向の相対位置を移動可能に結合するための結合手段（２２、３１）とを備えており、
前記支持手段はその位置が固定され、前記他の複数の導光部は前記円筒体に所定ピッチで螺旋軌道上に配置され、
前記結合手段は、前記支持手段に対して前記特定の導光部の光軸の延長線が前記円筒体上に前記所定ピッチの螺旋軌道を描くように回転させることを特徴としている。
【００１１】
即ち、前記特定の導光部の光軸を光軸回転手段により所定点を中心に且つ該所定点を通る所定直線に対して角度のある状態で回転させるようにし、前記他の複数の導光部を、それぞれ光軸が前記所定直線に交わる状態で、該所定直線を中心とする所定ピッチの螺旋軌道に沿って並ぶように支持手段により支持し、前記光軸回転手段によって回転する前記特定の導光部の光軸が前記螺旋軌道に沿って並んだ前記他の複数の導光部の各光軸に順次一致するように、結合手段により前記所定点を前記所定直線に沿って前記螺旋軌道と等しいピッチで前記他の複数の導光部に対して相対移動させる。
【００１３】
また、本発明の請求項２の光スイッチは、請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記光軸回転手段は、前記特定の導光部を保持することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項３の光スイッチは、請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記特定の導光部は、前記支持手段の円筒体の軸中心にその光軸方向が円筒体の軸方向になるように固定配置され、前記特定の導光部の光軸と前記円筒体に取り付けられた他の導光部の光軸を一致させて光の授受を行うために前記円筒体の軸中心にミラーを備えていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項４の光スイッチは、請求項１または請求項２または請求項３の光スイッチにおいて、
前記結合手段は、前記支持手段の円筒体の端部と前記回転体の一端を前記所定ピッチのネジ機構で結合したことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の請求項５の光スイッチは、請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記特定の導光部の光軸を前記他の複数の導光部の光軸に選択的に一致させるように前記結合手段を駆動する駆動手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１〜図３は、実施形態の切換数１２８の光スイッチ２０を示す図である。
【００１８】
この光スイッチ２０は、上下が開口した中空の円筒体２１と、円筒体２１の上面を塞ぐ円板状の上板２２と、円筒体２１の下面を塞ぐ円板状の下板２３と、上板２２の上部側を覆う上面が閉じた円筒状の上カバー２４と、下板２３の下面側を覆う下面が閉じた円筒状の下カバー２５とによって、全体として略円柱状に形成されている。
【００１９】
上板２２は後述するネジ体３０のネジ溝３１とともにこの実施形態の結合手段を形成するものであり、その中央には所定ピッチ（例えば２ｍｍ）のネジ溝を有する円形のネジ穴２６が円筒体２１と同心に設けられている。また、下板２３の中央にも円形の穴２７が上板２２のネジ穴２６と同心に貫通形成されている。
【００２０】
上板２２のネジ穴２６にはこの実施形態の光軸回転手段としてのネジ体３０が円筒体２１と同心に取り付けられている。ネジ体３０は、上板２２のネジ穴２６の径に対応した径を有する円柱状の中軸部３０ａと、中軸部３０ａと同心でその上下に突出する円柱状の上軸部３０ｂ、下軸部３０ｃとによって一体に形成されており、中軸部３０ａの外周上部側には、上板２２のネジ穴２６のネジ溝に螺合するネジ溝３１が設けられている。
【００２１】
ネジ体３０は、この中軸部３０ａのネジ溝３１を上板２２のネジ穴２６のネジ溝に螺合させ、中軸部３０ａの下部を下板２３の穴２７に係合させた状態で、ネジ穴２６の中心線と一致する直線を中心に回転し、且つその直線に沿って移動できるように支持されている。
【００２２】
上板２２の上方に突出したネジ体３０の上軸部３０ｂには、平ギア３２が取り付けられている。また、上板２２上にはステッピングモータ（以下単にモータと記す）３３が固定され、モータ３３の軸に取り付けられた駆動ギア３４が平ギア３２と噛合している。したがって、モータ３３を回転駆動することによってネジ体３０は回転しながら昇降移動する。なお、平ギア３２は、駆動ギア３４とのギア歯の隙間によるバックラッシュを防ぐためにダブルギア構造になっている。
【００２３】
また、ネジ体３０の上軸部３０ｂには、円板状のバネ受け３５が平ギア３２の下方に固定されており、このバネ受け３５と上板２２の間には、ネジ体３０を下方に付勢して、ネジ体３０と上板２２のネジ穴２６のネジ溝同士の隙間によるバックラッシュを防止するバネ３６が取り付けられている。
【００２４】
ネジ体３０の中軸部３０ａの下部には、ファイバ支持体３８が突設されている。ファイバ支持体３８には、この実施形態の特定の導光部である光ファイバコリメータ４０のレンズ部４０ａが支持されている。光ファイバコリメータ４０のレンズ部４０ａは、先端面を円筒体２１の内壁へ向け、その光軸がネジ体３０の中心線Ｌ（所定直線）に対して所定点Ｏで直交する直線に一致した状態で固定支持されている。光ファイバコリメータ４０のファイバ部４０ｂは、円筒体２１の内部で十分なゆとりをもって円筒体２１を貫通する穴４１を通って外部に引き出されている。
【００２５】
したがって、光ファイバコリメータ４０のレンズ部４０ａの光軸は、ネジ体３０の回転昇降移動にともなって所定点Ｏを中心に回転しながらその中心線Ｌに沿って昇降する。
【００２６】
円筒体２１は、この実施形態の支持手段を構成するものであり、内壁から外壁へ貫通する１２８個の支持穴４２が、それぞれネジ体３０の中心線Ｌ（円筒体２１自身の軸中心）に直交する向きで、その中心線Ｌを中心としネジ体３０のネジ溝と等しいピッチの螺旋軌道に沿って一定間隔で並んで設けられている。
【００２７】
各支持穴４２の中心はネジ体３０とともに回転昇降移動する光ファイバコリメータ４０の光軸に一致している。
【００２８】
各支持穴４２には、光ファイバコリメータ４０に選択的に結合させる他の複数の導光部としての光ファイバコリメータ４３₁〜４３₁₂₈の各レンズ部４３ａがその端面をネジ体３０に向けて支持穴４２の穿設方向と光軸を一致させた状態で挿着されている。
【００２９】
各光ファイバコリメータ４３₁〜４３₁₂₈のファイバ部４３ｂは、支持穴４２を通り円筒体２１の外側にそれぞれ引き出されている。なお、光ファイバコリメータ４０、４３₁〜４３₁₂₈のファイバ部４０ｂ、４３ｂの先端には光コネクタ（図示せず）が取り付けられている。
【００３０】
実際の数値例を示すと、この実施形態では、円筒体２１の内周直径をほぼ６０ｍｍ、１２８本の光ファイバコリメータ４３₁〜４３₁₂₈を内周側でほぼ３ｍｍ間隔で１周当り６２．５個となるようにして、円筒体２１の２周強の範囲に配置している。
【００３１】
このように１周当り６２．５個（つまり２周で奇数の１２５個）としているため、１周目の光ファイバコリメータ４３に対して２周目の光ファイバコリメータ４３は周方向にずれている。このため、ネジ体３０のピッチが２ｍｍ程度と小さい場合でも、支持穴４２の上下間隔を十分とることができ、支持穴４２の加工も容易である。
【００３２】
また、下板２３の下方に突出したネジ体３０の下軸部３０ｃには、ネジ体３０の回転角を検出するためのスリット円板４５が取り付けられており、下板２３の下面側には、このスリット円板４５のスリットを検出する投受光器（フォトインタラプタ）４６が取り付けられている。この投受光器４６は、２つの投光部４６ａ、４６ｂと投光部４６ａ、４６ｂからの光をそれぞれ受光する２つの受光部４６ｃ、４６ｄとを有している。
【００３３】
このスリット円板４５には、図４に示すように、ネジ体３０の原点位置を規定するための１つのスリットＳａが設けられており、その外側の３６０°の範囲には、１２５個（６２．５×２）のスリットＳｂが等間隔に設けられている。なお、スリットＳａは、スリットＳｂの一つと同一角度位置となる位置に設けられている。
【００３４】
スリット円板４５は、光ファイバコリメータ４０の光軸が最上端の光ファイバコリメータ４３₁の光軸に一致した状態からネジ体３０がさらにスリットＳｂ２個分上方側へ回転した位置でスリットＳａが内側の投受光部４６ａ、４６ｃで検出され、且つ、スリットＳｂの一つが外側の投受光部４６ｂ、４６ｄで検出されるように予め位置決めされている。以下この位置をネジ体３０の原点位置とする。
【００３５】
また、下板２３の下面側には、ネジ体３０の下軸部３０ｃの下端を検出するための投受光器４８が支持板４９によって支持されている。ネジ体３０の下軸部３０ｃの下端は、ネジ体３０が原点位置にあるときには投受光器４８の光を遮らず、原点位置より低い位置にあるときには投受光器４８の光を遮る。
【００３６】
したがって、投受光器４８が非受光状態から受光状態に切り換わってから最初に投受光器４６の受光部４６ｃが受光状態になったとき、ネジ体３０は原点位置に達したことになる。
【００３７】
前記したように、スリット円板４５のスリットＳｂの数は、光ファイバコリメータ４３の１周当りの数の２倍に設定されており、原点位置からネジ体３０が下方へ回転移動する場合、２つ目のスリットＳｂが検出されるときに光ファイバコリメータ４０と第１番目（最上端）の光ファイバコリメータ４３₁が結合され、４つ目のスリットＳｂが検出されるときに光ファイバコリメータ４０と第２番目の光ファイバコリメータ４３₂とが結合する。
【００３８】
つまり、原点位置を基準にして投受光器４６によるスリットＳｂの検出数が偶数のときに、その数の半分に等しい順位の光ファイバコリメータ４３が光ファイバコリメータ４０に結合されることになる。
【００３９】
この光スイッチ２０は、例えば図５に示すように制御回路５０によって切り換え制御される。制御回路５０は、外部から指定された番号の光ファイバコリメータ４３を光ファイバコリメータ４０に接続するために、投受光器４６、４８の出力を監視しながら、モータ３３を駆動する。
【００４０】
次に、制御回路５０の処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。
始めに、投受光器４８が非受光状態から受光状態に切り換わるまでネジ体３０を上方へ回転移動させて、図４に示したようにネジ体３０を原点位置に停止させ、ネジ体３０の現位置を示す変数Ｂを０に初期化し、投受光器４６によるスリットＳｂの検出数Ｐを０に初期化する（Ｓ１、Ｓ２）。
【００４１】
このとき、光ファイバコリメータ４０の光軸はどの光ファイバコリメータ４３の光軸にも一致していない。
【００４２】
ここで、Ｎ番目の光ファイバコリメータ４３_Nを指定する信号を受けると、指定されたＮがＢより大きいか否かを判定し、ＮがＢより大きいときには、投受光器４６によるスリット検出数Ｐが２・（Ｎ−Ｂ）になるまでネジ体３０を回転下降させて、指定されたＮ番目の光ファイバコリメータ４３_Nを光ファイバコリメータ４０に結合させる（Ｓ３〜Ｓ５）。
【００４３】
例えば、１番目の光ファイバコリメータ４３₁が指定されると、検出数Ｐが２・（１−０）＝２になるまで、ネジ体３０が回転下降して、図１に示しているように、光ファイバコリメータ４０が最上部の光ファイバコリメータ４３₁に結合する。
【００４４】
そして、変数ＢをＮで更新し計数値Ｐを０にリセットしてから、次の指定を待つ（Ｓ６）。
【００４５】
次に指定された光ファイバコリメータ４３の番号ＮがＢより大きい場合には、前記処理Ｓ５、Ｓ６を繰り返す。例えば、１２５番目の光ファイバコリメータ４３₁₂₅が指定されると、検出数Ｐが２・（１２５−１）＝２４８になるまで、ネジ体３０が回転下降して、図７に示しているように、光ファイバコリメータ４０が１２５番目の光ファイバコリメータ４３₁₂₅に結合する。
【００４６】
また、次に指定された光ファイバコリメータ４３の番号ＮがＢより小さい場合には、検出数Ｐが２（Ｂ−Ｎ）になるまでネジ体３０を回転上昇させて、指定されたＮ番目の光ファイバコリメータ４３を光ファイバコリメータ４０に結合させる（Ｓ７、Ｓ８）。
【００４７】
このように実施形態の光スイッチ２０は、特定の導光部としての光ファイバコリメータ４０の光軸を、ネジ体３０の回転駆動によって回転昇降移動させ、そのネジ体３０の中心線を中心としネジ体３０と同一ピッチの螺旋軌道に沿って並べた複数の光ファイバコリメータ４３のいずれか一つに選択的に結合させるようにしている。
【００４８】
このため、切換数が多い場合でも、光ファイバコリメータ４３の配列半径を大きくせずに済み、小型に構成することができる。
【００４９】
また、ネジ体３０の回転にともなう進退作用を利用しているので、ネジ体３０に回転力のみを与えるだけで回転中心線方向に沿った光軸の移動も行うことができ、可動部が一つで済み構造が簡単になるという利点がある。
【００５０】
なお、前記実施形態では、スリット円板４５に設けたスリットＳｂを検出する投受光器４６の信号によってモータ３３の回転を制御していたが、指定された光ファイバコリメータ４３と光ファイバコリメータ４０とを結合させるために必要な原点位置からの回転角度は既知であるから、ネジ体３０の原点位置からの回転角度を計算して、算出した角度分だけモータ３３を回転駆動してもよい。ただし、この場合でもネジ体３０の原点位置を検出する手段は必要である。
【００５１】
【他の実施の形態】
前記実施形態では、モータ３３によってネジ体３０を回転していたが、手動でネジ体を回転させるようにしてもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、切換数１２８の場合について説明したが、光ファイバコリメータ４３を４周強にわたって配置すれば、切換数２５６を実現でき、その場合でも、光スイッチの高さ寸法は２ピッチ分しか増えず、小型に実現できる。
【００５３】
また、前記実施形態では、特定の導光部として光ファイバコリメータ４０のレンズ部４０ａをネジ体３０とともに回転昇降移動していたが、これは本発明を限定するものでない。
【００５４】
例えば、図８に示す光スイッチ６０のように、ネジ体３０′の下端にネジ体３０′の回転中心線に対して反射面が例えば４５度傾斜したミラー６１を固定し、ネジ体３０′の回転中心線の延長線に光軸が一致するように光ファイバコリメータ４０を下板２３′に固定しておき、ネジ体３０′をモータ３３によって回転昇降させることによって、光ファイバコリメータ４０と光ファイバコリメータ４３のいずれか一つとの光軸同士をミラー６１を介して一致させるようにしてもよい。
【００５５】
なお、この場合には、ネジ体３０′の上軸部３０ｂ′側にスリット円板４５を取り付けて、投受光器４６によってスリットＳａ、Ｓｂを検出し、上軸部３０ｂ′の先端位置を投受光器４８で検出する。また、この場合、上カバー２４′の高さが増すが下カバー２５′の高さが減少するので、光スイッチ全体の高さ寸法は前記実施形態とほぼ同一である。
【００６２】
また、前記実施形態では、ネジ体３０の中心線に対して光ファイバコリメータ４０の光軸が９０°の角度をもった状態で回転していたが、これは本発明を限定するものでなく、例えば光ファイバコリメータ４０の光軸をネジ体３０の中心線に対して４５°の角度をもった状態で回転させるようにしてもよい。なお、この場合、他の複数の光ファイバコリメータ４３を前記実施形態のようにネジ体３０と同心の円筒体の外周に螺旋軌道に沿って並べる方法の他に、他の複数の光ファイバコリメータ４３を下板側（あるいは上板側）で渦巻き状に並べることもできる。なお、この渦巻き状の配列も、螺旋軌道の径が徐々に変化したものであり本発明を逸脱しないものとする。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光スイッチは、複数の導光部のうちの特定の導光部の光軸を回転体を有する光軸回転手段によって支持手段の円筒体の壁に向けるとともに、他の複数の導光部を円筒体の壁にその周方向および軸方向に配列し、結合手段によって支持手段に回転体を回転可能に結合させるとともに、回転体が回転することによって回転体と支持手段の円周方向および軸方向の相対位置を移動可能に結合している。
【００６４】
このため、回転体の回転によって特定の導光部の光軸を円筒体の壁に円周方向および軸方向に配列された他の複数の導光部に選択的に結合することができ、切換数が多い場合でも、他の複数の導光部の配列半径を大きくせずに済み、小型に構成することができる。
【００６５】
また、結合手段としてネジ機構の回転に伴う進退作用を利用した光スイッチでは、その一方側に回転力のみを与えるだけで特定の導光部の光軸を他の複数の光軸のいずれかに選択的に結合させることができ、可動部が少なく構造が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概略平面図
【図２】実施形態の概略正面図
【図３】実施形態の側面図
【図４】実施形態の要部の平面図
【図５】実施形態の光スイッチを制御する場合の電気的な構成を示す図
【図６】実施形態の制御手順を示すフローチャート
【図７】実施形態の動作を説明するための側面図
【図８】他の実施形態の側面図
【図９】従来装置の概略図
【図１０】従来装置の光スイッチで切換数を増やすための構成を示す図
【符号の説明】
２０光スイッチ
２１円筒体
２２上板
２３下板
２４上カバー
２５下カバー
２６ネジ穴
３０ネジ体
３１ネジ溝
３２ファイバ支持体
４０光ファイバコリメータ
４３₁〜４３₁₂₈ 光ファイバコリメータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical switch that performs optical path switching by selectively coupling a specific light guide unit among a plurality of light guide units that receive and emit light to any of a plurality of other light guide units. It relates to technology for increasing the number.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical switch 1 shown in FIG. 9 is used to switch the optical path of an optical fiber.
[0003]
This optical switch 1 includes a single optical fiber collimator 2 (a collimator lens provided at the tip of an optical fiber) as a specific light guiding part among a plurality of light guiding parts. Optical fiber collimators 3, 3, 3 as other light guide portions along the circumference on the plane of rotation of the optical axis of the optical fiber collimator 2 so as to be able to rotate on the same plane around a predetermined position O ... 3 are arranged radially at predetermined intervals, the optical fiber collimator 2 is rotated, and the optical fiber collimator 2 is optically coupled to any one of the optical fiber collimators 3, 3,.
[0004]
Here, for example, if the arrangement radius of the plurality of optical fiber collimators 3 is 30 mm, the circumferential length is 188.4 mm. If the interval A of the optical fiber collimators 3 is 3 mm, for example, the maximum number of switching is 62. be able to.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the demand for transmission lines using optical fibers has been increasing year by year, and the number of switching required for optical switches has been increasing year by year, such as 128 and 256. If it is going to implement | achieve with this optical switch, the arrangement radius of the optical fiber collimator 3 must be enlarged, and there exists a problem that the shape of an optical switch becomes very large.
[0006]
For example, in order to realize the switching number 128, the circumference is 128 × 3 and becomes 384 mm. In this case, the optical fiber collimator 3 must be arranged on the circumference having a diameter of about 12 cm. The optical fiber collimator 3 must be arranged on the circumference of about 24 cm, which is twice as large.
[0007]
In order to solve this problem, for example, as shown in FIG. 10 , two 1 to 64 optical switches 11 and 11 can be connected to the 1 to 2 optical switch 10 to realize the switching number 128. When optical switches are connected in multiple stages, there is a problem that the switching loss becomes large due to the loss of each optical switch, the variation of the loss of each optical switch needs to be corrected, and the switching control and switching operation become complicated. .
[0008]
An object of the present invention is to solve these problems and to provide a single optical switch with a large number of switching.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical switch according to claim 1 of the present invention comprises:
It has a plurality of light guides for entering and exiting light, and the optical axis of a specific light guide (40) among the light guides is any of the optical axes of other light guides (43). In an optical switch that is optically coupled by selectively matching one,
Support means (21) arranged on the wall of the cylindrical body in the circumferential direction and the axial direction of the cylindrical body, with the plurality of light guide portions being in a state where the optical axis thereof is directed to the axial center of the cylindrical body;
The rotating body has a rotating body arranged with its axis aligned in the cylindrical body of the support means, and the optical axis of light transmitted to and received from the specific light guide portion is directed to the rotating body in the direction of the wall of the cylindrical body of the supporting means. Optical axis rotating means (30) having means for fixing
Coupling for rotatively coupling the rotating body to the support means and for movably coupling the circumferential and axial positions of the rotating body and the supporting means by rotating the rotating body. Means (22, 31) ,
The support means is fixed in position, and the other light guides are arranged on the spiral track at a predetermined pitch on the cylindrical body,
The coupling means rotates with respect to the support means so that an extension line of the optical axis of the specific light guide portion draws a spiral orbit of the predetermined pitch on the cylindrical body.
[0011]
In other words, the optical axis of the specific light guide unit is rotated by an optical axis rotating means around a predetermined point and at an angle with respect to a predetermined straight line passing through the predetermined point, and the plurality of other light guides Each of the optical axes intersecting with the predetermined straight line is supported by support means so as to be arranged along a spiral orbit having a predetermined pitch centered on the predetermined straight line, and the specific axis rotated by the optical axis rotating means The predetermined point is moved along the predetermined straight line by the coupling means so that the optical axis of the light guide unit sequentially matches the optical axes of the other light guide units arranged along the helical track. Are moved relative to the other light guides at the same pitch.
[0013]
Further, the optical switch according to claim 2 of the present invention, in the optical switch according to claim 1 Symbol placement,
The optical axis rotating means holds the specific light guide unit.
[0014]
The optical switch according to claim 3 of the present invention is the optical switch according to claim 1 ,
The specific light guide unit is fixedly disposed at the axial center of the cylindrical body of the support means so that the optical axis direction thereof is the axial direction of the cylindrical body, and the optical axis of the specific light guide unit and the cylindrical body A mirror is provided at the axial center of the cylindrical body in order to transmit and receive light by matching the optical axes of the other light guides attached.
[0015]
An optical switch according to a fourth aspect of the present invention is the optical switch according to the first, second, or third aspect .
The coupling means is characterized in that the end of the cylindrical body of the support means and one end of the rotating body are coupled by the screw mechanism of the predetermined pitch.
[0016]
Further, the optical switch according to claim 5 of the present invention, in the optical switch according to claim 1 Symbol placement,
The driving unit is configured to drive the coupling unit so that the optical axis of the specific light guide unit is selectively aligned with the optical axes of the other light guide units.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1-3 is a figure which shows the optical switch 20 of the number of switching 128 of embodiment.
[0018]
The optical switch 20 includes a hollow cylindrical body 21 having upper and lower openings, a disk-shaped upper plate 22 that covers the upper surface of the cylindrical body 21, a disk-shaped lower plate 23 that blocks the lower surface of the cylindrical body 21, and an upper A cylindrical upper cover 24 whose upper surface covering the upper side of the plate 22 is closed and a cylindrical lower cover 25 whose lower surface covering the lower surface side of the lower plate 23 is closed are formed in a substantially columnar shape as a whole. .
[0019]
The upper plate 22 forms a coupling means of this embodiment together with a screw groove 31 of a screw body 30 to be described later, and a circular screw hole 26 having a screw groove with a predetermined pitch (for example, 2 mm) is formed in the center of the upper plate 22. 21 is provided concentrically. A circular hole 27 is also formed in the center of the lower plate 23 so as to penetrate the screw hole 26 of the upper plate 22.
[0020]
A screw body 30 as an optical axis rotating means of this embodiment is attached to the screw hole 26 of the upper plate 22 concentrically with the cylindrical body 21. The screw body 30 includes a cylindrical middle shaft portion 30a having a diameter corresponding to the diameter of the screw hole 26 of the upper plate 22, a cylindrical upper shaft portion 30b concentric with the middle shaft portion 30a and projecting up and down, and a lower shaft portion. A screw groove 31 that is screwed into a screw groove of the screw hole 26 of the upper plate 22 is provided on the outer peripheral upper side of the central shaft portion 30a.
[0021]
The screw body 30 is screwed in such a state that the screw groove 31 of the middle shaft portion 30a is screwed into the screw groove of the screw hole 26 of the upper plate 22 and the lower portion of the middle shaft portion 30a is engaged with the hole 27 of the lower plate 23. It is supported so as to rotate about a straight line that coincides with the center line of the hole 26 and to move along the straight line.
[0022]
A flat gear 32 is attached to the upper shaft portion 30 b of the screw body 30 protruding above the upper plate 22. A stepping motor (hereinafter simply referred to as a motor) 33 is fixed on the upper plate 22, and a drive gear 34 attached to the shaft of the motor 33 is engaged with the spur gear 32. Therefore, by rotating the motor 33, the screw body 30 moves up and down while rotating. The spur gear 32 has a double gear structure in order to prevent backlash due to a gear tooth gap with the drive gear 34.
[0023]
Further, a disk-shaped spring receiver 35 is fixed to the lower portion of the flat gear 32 on the upper shaft portion 30 b of the screw body 30, and the screw body 30 is positioned below the spring receiver 35 and the upper plate 22. A spring 36 is attached to prevent the backlash caused by the gap between the screw grooves 30 of the screw body 30 and the screw hole 26 of the upper plate 22.
[0024]
A fiber support 38 projects from the lower portion of the middle shaft portion 30 a of the screw body 30. The fiber support 38 supports the lens portion 40a of the optical fiber collimator 40, which is a specific light guide portion of this embodiment. The lens portion 40a of the optical fiber collimator 40 has a tip end surface directed toward the inner wall of the cylindrical body 21, and its optical axis coincides with a straight line orthogonal to the center line L (predetermined straight line) of the screw body 30 at a predetermined point O. It is fixedly supported by. The fiber portion 40b of the optical fiber collimator 40 is drawn out to the outside through a hole 41 penetrating the cylindrical body 21 with a sufficient clearance inside the cylindrical body 21.
[0025]
Therefore, the optical axis of the lens portion 40a of the optical fiber collimator 40 moves up and down along the center line L while rotating around the predetermined point O as the screw body 30 rotates and moves up and down.
[0026]
The cylindrical body 21 constitutes the support means of this embodiment, and 128 support holes 42 penetrating from the inner wall to the outer wall are respectively on the center line L of the screw body 30 (the axial center of the cylindrical body 21 itself). In a direction orthogonal to each other, the center line L is provided as a center along a spiral track having a pitch equal to that of the screw groove of the screw body 30 and arranged at regular intervals.
[0027]
The center of each support hole 42 coincides with the optical axis of the optical fiber collimator 40 that rotates and moves up and down together with the screw body 30.
[0028]
In each of the support holes 42, the lens portions 43 a of the optical fiber collimators 43 ₁ to 43 ₁₂₈ as other light guide portions that are selectively coupled to the optical fiber collimator 40 are supported with their end surfaces facing the screw body 30. The hole 42 is inserted in a state in which the direction of drilling is aligned with the optical axis.
[0029]
The fiber portions 43 b of the optical fiber collimators 43 ₁ to 43 ₁₂₈ are drawn out to the outside of the cylindrical body 21 through the support holes 42. Incidentally, the fiber portion 40b of the optical fiber collimator 40, 43 _1-43 _128, the tip of 43b (not shown) the optical connector is mounted.
[0030]
As an actual numerical example, in this embodiment, the inner peripheral diameter of the cylindrical body 21 is approximately 60 mm, and 128 optical fiber collimators 43 ₁ to 43 ₁₂₈ are disposed at an inner peripheral side of approximately 62.5 per rotation at intervals of approximately 3 mm. The cylindrical body 21 is arranged in a range of slightly more than two rounds.
[0031]
Thus, since the number is 62.5 per round (that is, 125 odd numbers in two rounds), the optical fiber collimator 43 in the second round is shifted in the circumferential direction with respect to the optical fiber collimator 43 in the first round. . For this reason, even when the pitch of the screw bodies 30 is as small as about 2 mm, the support holes 42 can be sufficiently spaced apart from each other, and the support holes 42 can be easily processed.
[0032]
A slit disk 45 for detecting the rotation angle of the screw body 30 is attached to the lower shaft portion 30c of the screw body 30 protruding downward from the lower plate 23. A light emitter / receiver (photo interrupter) 46 for detecting the slit of the slit disk 45 is attached. The light projecting / receiving device 46 includes two light projecting units 46a and 46b and two light receiving units 46c and 46d that receive light from the light projecting units 46a and 46b, respectively.
[0033]
As shown in FIG. 4, the slit disk 45 is provided with one slit Sa for defining the origin position of the screw body 30, and 125 (62 .5 × 2) slits Sb are provided at equal intervals. The slit Sa is provided at the same angular position as one of the slits Sb.
[0034]
Slit disk 45, a slit Sa inner at a position where the optical axis of the optical fiber collimator 40 is rotated from the matched state with the optical axis of the optical fiber collimator 43 ₁ the uppermost to the screw body 30 further slit Sb2 pieces of the upper side Are positioned in advance so that one of the slits Sb is detected by the outer light projecting / receiving units 46b, 46d. Hereinafter, this position is referred to as an origin position of the screw body 30.
[0035]
In addition, on the lower surface side of the lower plate 23, a projector / receiver 48 for detecting the lower end of the lower shaft portion 30 c of the screw body 30 is supported by a support plate 49. The lower end of the lower shaft portion 30c of the screw body 30 does not block the light from the light projector / receiver 48 when the screw body 30 is at the origin position, and blocks the light from the light projector / receiver 48 when the screw body 30 is lower than the origin position.
[0036]
Therefore, when the light receiving portion 46c of the light projecting / receiving device 46 first enters the light receiving state after the light projecting / receiving device 48 is switched from the non-light receiving state to the light receiving state, the screw body 30 has reached the origin position.
[0037]
As described above, the number of the slits Sb of the slit disk 45 is set to be twice the number of one round of the optical fiber collimator 43, and when the screw body 30 rotates downward from the origin position, 2 one eye of the first optical fiber collimator 40 when the slit Sb is detected optical fiber collimator 43 ₁ (uppermost) is coupled, the optical fiber collimator 40 when fourth slits Sb are detected The second optical fiber collimator 43 ₂ is coupled.
[0038]
That is, when the number of slits Sb detected by the light projector / receiver 46 is an even number with respect to the origin position, the optical fiber collimator 43 having a rank equal to half the number is coupled to the optical fiber collimator 40.
[0039]
The optical switch 20 is controlled to be switched by a control circuit 50 as shown in FIG. The control circuit 50 drives the motor 33 while monitoring the outputs of the light projecting and receiving devices 46 and 48 in order to connect the optical fiber collimator 43 of the number designated from the outside to the optical fiber collimator 40.
[0040]
Next, the processing of the control circuit 50 will be described based on the flowchart of FIG.
First, the screw body 30 is rotated upward until the light emitter / receiver 48 switches from the non-light receiving state to the light receiving state, and the screw body 30 is stopped at the origin position as shown in FIG. A variable B indicating the current position is initialized to 0, and the number P of slits Sb detected by the light projector / receiver 46 is initialized to 0 (S1, S2).
[0041]
At this time, the optical axis of the optical fiber collimator 40 does not coincide with the optical axis of any optical fiber collimator 43.
[0042]
Here, when a signal designating the N-th optical fiber collimator 43 _N is received, it is determined whether or not the designated N is larger than B. When N is larger than B, the number of detected slits P by the light projector / receiver 46 is determined. Then, the screw body 30 is rotated and lowered until 2 becomes (N−B), and the designated Nth optical fiber collimator 43 _N is coupled to the optical fiber collimator 40 (S3 to S5).
[0043]
For example, when the first optical fiber collimator 43 ₁ is designated, the screw body 30 is rotated and lowered until the detection number P becomes 2 · (1-0) = 2, as shown in FIG. The optical fiber collimator 40 is coupled to the uppermost optical fiber collimator 43 ₁ .
[0044]
Then, after the variable B is updated with N and the count value P is reset to 0, the next designation is awaited (S6).
[0045]
Next, when the number N of the designated optical fiber collimator 43 is larger than B, the processes S5 and S6 are repeated. For example, when the 125th optical fiber collimator 43 ₁₂₅ is designated, the screw body 30 is rotated and lowered until the detection number P becomes 2 · (125−1) = 248, as shown in FIG. The optical fiber collimator 40 is coupled to the _125th optical fiber collimator 43 ₁₂₅ .
[0046]
When the number N of the next designated optical fiber collimator 43 is smaller than B, the screw body 30 is rotated up until the detection number P becomes 2 (B−N), and the designated Nth The optical fiber collimator 43 is coupled to the optical fiber collimator 40 (S7, S8).
[0047]
As described above, the optical switch 20 according to the embodiment rotates and moves the optical axis of the optical fiber collimator 40 as a specific light guide unit by rotating and driving the screw body 30, and is screwed around the center line of the screw body 30. The optical fiber collimator 43 is selectively coupled to any one of a plurality of optical fiber collimators 43 arranged along a spiral orbit having the same pitch as the body 30.
[0048]
For this reason, even when the number of switching is large, it is not necessary to increase the arrangement radius of the optical fiber collimator 43, and the configuration can be reduced.
[0049]
Further, since the advancing / retreating action associated with the rotation of the screw body 30 is used, the optical axis can be moved along the rotation center line direction only by applying the rotational force only to the screw body 30, and the movable portion is integrated. There is an advantage that the construction is simple.
[0050]
In the above embodiment, the rotation of the motor 33 is controlled by a signal from the light projector / receiver 46 that detects the slit Sb provided in the slit disk 45. However, the designated optical fiber collimator 43 and optical fiber collimator 40 Since the rotation angle from the origin position necessary for coupling the two is known, the rotation angle from the origin position of the screw body 30 may be calculated and the motor 33 may be rotationally driven by the calculated angle. However, even in this case, means for detecting the origin position of the screw body 30 is necessary.
[0051]
[Other embodiments]
In the above embodiment, the screw body 30 is rotated by the motor 33. However, the screw body may be manually rotated.
[0052]
Further, in the above-described embodiment, the case where the number of switching is 128 has been described. However, if the optical fiber collimator 43 is arranged over a little more than four turns, the number of switching 256 can be realized. However, it can only be increased in size.
[0053]
Moreover, in the said embodiment, although the lens part 40a of the optical fiber collimator 40 was rotated up and down with the screw body 30 as a specific light guide part, this does not limit this invention.
[0054]
For example, as in the optical switch 60 shown in FIG. 8, a mirror 61 whose reflecting surface is inclined at, for example, 45 degrees with respect to the rotation center line of the screw body 30 ′ is fixed to the lower end of the screw body 30 ′. The optical fiber collimator 40 is fixed to the lower plate 23 ′ so that the optical axis coincides with the extension line of the rotation center line, and the screw body 30 ′ is rotated up and down by the motor 33, thereby the optical fiber collimator 40 and the optical fiber. The optical axes of any one of the collimators 43 may be matched via the mirror 61.
[0055]
In this case, a slit disk 45 is attached to the upper shaft portion 30b 'side of the screw body 30', the slits Sa and Sb are detected by the light projecting / receiving device 46, and the tip position of the upper shaft portion 30b 'is projected. Detection is performed by the light receiver 48. In this case, the height of the upper cover 24 'is increased, but the height of the lower cover 25' is decreased. Therefore, the overall height of the optical switch is substantially the same as that of the above embodiment.
[0062]
In the above embodiment, the optical axis of the optical fiber collimator 40 is rotated with respect to the center line of the screw body 30 at an angle of 90 °, but this does not limit the present invention. For example, the optical axis of the optical fiber collimator 40 may be rotated with an angle of 45 ° with respect to the center line of the screw body 30. In this case, in addition to the method of arranging the plurality of other optical fiber collimators 43 along the spiral path on the outer periphery of the cylindrical body concentric with the screw body 30 as in the above embodiment, the other plurality of optical fiber collimators 43 is arranged. Can be arranged in a spiral on the lower plate side (or the upper plate side). This spiral arrangement also changes the diameter of the spiral trajectory gradually and does not depart from the present invention.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, the optical switch of the present invention directs the optical axis of a specific light guide part among the plurality of light guide parts to the wall of the cylindrical body of the support means by the optical axis rotating means having a rotating body, A plurality of other light guides are arranged in the circumferential direction and the axial direction on the wall of the cylindrical body, and the rotating body is rotatably coupled to the supporting means by the coupling means, and the rotating body is supported by the rotation of the rotating body. The circumferential and axial relative positions of the means are movably coupled.
[0064]
Therefore, by rotating the rotating body, the optical axis of a specific light guide can be selectively coupled to other light guides arranged in the circumferential direction and the axial direction on the wall of the cylindrical body. Even when the number is large, it is not necessary to increase the arrangement radius of the other plurality of light guides, and the configuration can be reduced.
[0065]
In addition, in an optical switch that uses the forward / backward action accompanying the rotation of the screw mechanism as a coupling means, the optical axis of a specific light guide unit can be set to one of a plurality of other optical axes only by applying a rotational force to one side. It can be selectively coupled, and the structure is simple with few moving parts.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic plan view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic front view of the embodiment. FIG. 3 is a side view of the embodiment. FIG. 4 is a plan view of a main part of the embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing the control procedure of the embodiment. FIG. 7 is a side view for explaining the operation of the embodiment. FIG. FIG. 9 is a schematic diagram of a conventional device. FIG . 10 is a diagram showing a configuration for increasing the number of switching by an optical switch of the conventional device.
20 optical switch 21 cylinder 22 upper 23 lower plate 24 the upper cover 25 under the cover 26 screw hole 30 screw 31 screw groove 32 fiber support 40 optical fiber collimators 43 ₁ to 43 ₁₂₈ optical fiber collimator

Claims

It has a plurality of light guides for entering and exiting light, and the optical axis of a specific light guide (40) among the light guides is any of the optical axes of other light guides (43). In an optical switch that is optically coupled by selectively matching one,
Support means (21) arranged on the wall of the cylindrical body in the circumferential direction and the axial direction of the cylindrical body, with the plurality of light guide portions being in a state where the optical axis thereof is directed to the axial center of the cylindrical body;
The rotating body has a rotating body arranged with its axis aligned in the cylindrical body of the support means, and the optical axis of light transmitted to and received from the specific light guide portion is directed to the rotating body in the direction of the wall of the cylindrical body of the supporting means. Optical axis rotating means (30) having means for fixing
Coupling for rotatively coupling the rotating body to the support means and for movably coupling the circumferential and axial positions of the rotating body and the supporting means by rotating the rotating body. Means (22, 31) ,
The support means is fixed in position, and the other light guides are arranged on the spiral track at a predetermined pitch on the cylindrical body,
The optical switch according to claim 1, wherein the coupling means is rotated so that an extension line of an optical axis of the specific light guide portion draws a spiral orbit of the predetermined pitch on the cylindrical body with respect to the support means .

The optical switch according to claim 1 , wherein the optical axis rotating unit holds the specific light guide unit .

The specific light guide unit is fixedly disposed at the axial center of the cylindrical body of the support means so that the optical axis direction thereof is the axial direction of the cylindrical body, and the optical axis of the specific light guide unit and the cylindrical body 2. The optical switch according to claim 1 , further comprising a mirror at the axial center of the cylindrical body in order to transmit and receive light by aligning the optical axes of the other light guides attached .

4. The optical switch according to claim 1 , wherein the coupling means couples the cylindrical body of the support means and the rotating body with the screw mechanism having the predetermined pitch .

According to claim 1, further comprising a driving means for driving said coupling means to selectively match an optical axis of the specific light guide to the optical axis of the other of the plurality of light guide portions Light switch.