JP6140640B2 - 光ファイバ切替装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの側方から光信号を入出射する光ファイバ切替装置および方法に関する。

光ファイバ側方入出力技術は、既設の光ファイバに曲げを与え、その曲げ部に側方から別の光ファイバ(プローブファイバ)を突き当て、光信号を入出力させる技術である。これは、次のような原理に基づく。すなわち、光ファイバを曲げると光ファイバのコアを伝搬する通信光が光ファイバの曲げ部から漏れ出す。光ファイバの曲げ部にファイバプローブを配置することで、漏洩光をファイバプローブで受光できる。また、プローブの先端から通信光を出射させると、光ファイバの曲げ部のコアに結合させることができるため、光ファイバの曲げ部とプローブファイバにて双方向の光通信ができる。この技術は、漏洩光モニタや、心線対照用の試験光入射、光回線の経路変更に係る短瞬断切替などへの適用が検討されている。

光ファイバは、コアガラス、クラッドガラスを保護するためにクラッドガラス表面を樹脂に覆われている。樹脂を含めた光ファイバの外径は、０．５ｍｍ以下と細いため、光ファイバを曲げることは簡易である。

光ファイバを素早く曲げ、光ファイバの曲げ部の近傍にファイバプローブを配置することで、光通信のネットワークの工事を速やかに実施する切替工事の技術がある（非特許文献１）。ここでは、既設ファイバを、円筒面部品（ブロック１）と前記円筒面に対応する凹曲面をもつ透明部品（ブロック２）との間に挟み込み、ブロック２の凹曲面に放射される光信号をブロック２内に配設されるプローブファイバで受光する側方入出力装置などが提案されている。

この光ファイバの切替方法は、工事をしたい光ファイバの心線に対し、バイパス線路を設ける。光ファイバを曲げることで、通信光をバイパス線路側に切替えるため、工事したい線路には通信光が入らない環境となり、光線路の工事ができる。工事終了後に光ファイバの曲げを開放することで、バイパス線路側から現用線路側に戻るため、簡易に工事が終了できる。

廣田栄伸、川野友裕、真保誠、清倉孝規、本田奈月、真鍋哲也「側方入出力技術を用いた光線路切替装置の検討」、光ファイバ応用技術技報，信学技報，ｖｏｌ．１１３，ｎｏ．４０６，ＯＦＴ２０１３−５０，ｐｐ．２１−２４，２０１４年１月

しかしながら、上記従来構成の装置では、（１）ブロック１とブロック２との間に既設ファイバの挟み込みを行う場合に、既設ファイバの光結合点がファイバの軸方向にずれてしまう。そのため、光ファイバ上の意図する断面位置を光結合点とすることが困難である。（２）挟み込みの衝撃により、大きな側圧・引張荷重が載荷されるため、既設ファイバにダメージを与えてしまう。（３）側方入出力を終了させる際、従来方法では、光ファイバの自然復元性に依存している。そのため、高速に既設ファイバの曲げを戻せない。などの問題があった。

また、光線路の工事をするためには、光ファイバとプローブの双方向の光通信をするために、光ファイバの強度限界付近まで曲げを与える。そして、バイパス側に切替えるときに、通信時間の遮断される時間を短くするために、光ファイバを高速に曲げる。よって、光ファイバに過剰な負荷がかかり、光ファイバが破断する可能性が残る。

また、作業は非特許文献１のアクセス網での実施を考えている。光ファイバを高速に形成するために、モータなどの電気を必要とする駆動方式を考えるが、アクセス網の作業では電気が供給できないことも考えられるため、モータ等の電気作動できないこともある。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、既設ファイバにダメージを与えず、かつ既設の光ファイバ上の所望の断面を正しく光結合点とすることができるとともに、光ファイバ側方入出力装置のスイッチングの作業を安全かつ安定的に行うことができ、さらに高速に曲げ戻し可能となる光ファイバ切替装置および方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係る光ファイバ切替装置は、以下の態様で構成される。
（１）内部にプローブファイバを配設し、光結合点を備えた平面を有する第１のブロックと、光ファイバの曲げを形成する凸型形状部を有し、前記第１のブロックの前記光結合点に対して接離する方向にスライド可能に支持された第２のブロックと、前記光結合点の両側にそれぞれ配置され、前記光ファイバを挟持状態で係合する係合部を有し、前記光ファイバの軸方向にスライド可能な一対の光ファイバ接触部材と、前記一対の光ファイバ接触部材を前記光結合点から離れた曲り解除位置と、前記光結合点に接近させる方向に移動させる接触部材移動手段とを具備し、前記第１のブロックと前記第２のブロックの前記凸型形状部の頂部との間で前記光ファイバを挟んだ状態で前記光ファイバを固定し、前記曲り解除位置で前記光ファイバを前記各光ファイバ接触部材に挟持させた状態で、前記接触部材移動手段により、一対の前記光ファイバ接触部材がそれぞれ前記光結合点側に移動する動作にともない前記光ファイバを前記凸型形状部に圧接させて前記光ファイバに前記凸型形状部に沿わせて曲げ部を形成し、前記光ファイバの曲げ部の近傍に配置された前記プローブファイバにより、前記光ファイバの曲げ部と前記プローブファイバとの間にて通信光が結合することにより、双方向通信ができる態様とする。

（２）（１）の構成において、前記接触部材移動手段は、回動レバーの回動操作力を前記光ファイバの軸方向に前記光ファイバ接触部材をスライドさせる操作力に変換するクランク構造の変換機構と、前記光ファイバ接触部材を前記曲り解除位置と前記光ファイバに曲げ部を形成する曲げ部形成位置との間で軸方向にスライドさせる動作を案内するガイドレールとを有する接触部材駆動機構を具備する態様とする。

（３）（２）の構成において、前記接触部材駆動機構は、一対の前記光ファイバ接触部材にそれぞれ固定された金属ブロックと、一対の前記各金属ブロックの外側にそれぞれ前記各金属ブロックに対して接離可能に配設された２個の外側磁力発生部材と、２つの前記金属ブロック間にそれぞれ前記各金属ブロックに対して接離可能に配置された内側磁力発生部材と、を有し、前記一対の前記光ファイバ接触部材が前記曲り解除位置に移動した第１の切替状態で２つの前記金属ブロックが前記外側磁力発生部材の磁力によって係止され、前記一対の前記光ファイバ接触部材が前記曲げ部形成位置に移動した第２の切替状態で２つの前記金属ブロックが前記内側磁力発生部材の磁力によって係止されてそれぞれ保持される位置保持手段を有する態様とする。

（４）（３）の構成において、前記回動レバーに前記各磁力発生部材の磁力以上の力を加えることで前記光ファイバ接触部材を前記曲り解除位置と前記曲げ部形成位置との間で切り替える切替機構を有する態様とする。

（５）（３）の構成において、前記光ファイバ接触部材は、板状のベース部材と、このベース部材上に突設された一対のピンとを有し、前記係合部は、前記一対のピン間に前記光ファイバを差し込んで挟持する構成であり、前記接触部材駆動機構は、前記金属ブロックと前記ベース部材との固定位置を変えることで光ファイバの曲げ形状を左右非対称に変える曲げ形状調整機構を有する態様とする。

（６）（５）の構成において、前記係合部は、前記一対のピン間の隙間が前記光ファイバの外径より大きく、前記凸型形状部は、前記光ファイバに曲げ部を形成する曲げ部形成時に前記ピンを収容して前記ピンとの干渉を避けるための凹部を有する態様とする。

（７）（１）の構成において、前記第１のブロックは、前記凸型形状部との接合時に前記光ファイバを収容する光ファイバ収容部を有する態様とする。

本発明に係る光ファイバ側方入出力方法は、以下の態様で構成される。
（８）内部にプローブファイバを配設し、光結合点を備えた平面を有する第１のブロックと、光ファイバの曲げを形成する凸型形状部を有し、前記第１のブロックの前記光結合点に対して接離する方向にスライド可能に支持された第２のブロックと、前記光ファイバを挟持状態で係合する係合部を有し、前記光結合点の両側にそれぞれ配置され、前記光ファイバの軸方向にスライド可能な一対の光ファイバ接触部材と、前記一対の光ファイバ接触部材を前記光結合点から離れた曲り解除位置と、前記光結合点に接近させる方向に移動させる接触部材移動手段とを具備する光ファイバ切替装置で使用され、前記一対の光ファイバ接触部材の各係合部の各々に前記光ファイバを差し込み、前記第１のブロックの前記光結合点上に前記光ファイバの光結合させる断面がくるように仮置きするステップと、前記第２のブロックの前記凸型形状部の頂部を前記光結合点に向かってスライドさせ、前記光ファイバの側方に押し当てることで、前記第２のブロックの前記凸型形状部の頂部と前記第１のブロックの前記光結合点との間で前記光ファイバを挟み込むことにより、前記光ファイバを前記光結合点に固定するステップと、前記一対の光ファイバ接触部材を前記光結合点に向かって両側から互いに近接させる方向に前記光ファイバの軸方向に同時にスライドさせることで前記一対の光ファイバ接触部材の各係合部上の前記光ファイバを前記凸型形状部に圧接させて前記光ファイバを前記凸型形状部の周壁面に沿わせることで前記曲げ部を形成するステップと、前記光ファイバの前記曲げ部と前記プローブファイバとの間にて通信光が結合することにより、双方向通信を行うステップと、を具備する態様とする。

本発明の光ファイバ切替装置は、平面状の第１のブロックと凸型形状部の頂部との間で光ファイバを挟んだ状態で光ファイバを位置決めして固定する。続いて、一対の光ファイバ接触部材が曲り解除位置に位置している状態で光ファイバを各光ファイバ接触部材に挟持させた状態で、一対の光ファイバ接触部材をそれぞれ光結合点側に移動させる動作にともない光ファイバを凸型形状部に圧接させる。これにより、光ファイバに凸型形状部に沿わせて曲げ部を形成できる。

したがって、本発明によれば、既設の光ファイバ上の所望の断面を正しく光結合点とすることができるとともに、光ファイバ側方入出力装置のスイッチングの作業を安全かつ安定的に行うことができる。

第１の実施の形態の光ファイバ切替装置の全体構成を説明するための正面図である。 第１の実施の形態の光ファイバ切替装置のクランク構造の変換機構の一例を示す平面図である。 第１の実施の形態の光ファイバ切替装置のクランク構造の変換機構の縦断面図である。 第１の実施の形態の光ファイバ切替装置に光ファイバをセットする作業を説明するための正面図である。 第１の実施の形態の光ファイバ切替装置を用いて光ファイバの曲げを形成した状態を説明するための正面図である。 第１の実施の形態の光ファイバ切替装置に光ファイバをセットした状態を示す要部の正面図である。 第１の実施の形態の光ファイバ切替装置を用いて光ファイバの曲げを形成した状態を示す要部の正面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
（第１の実施の形態）
（構成）
図１乃至図８は、本発明に係る光ファイバ切替装置１１の第１の実施の形態を示す図である。図１は、本実施の形態の光ファイバ切替装置１１の全体の概略構成を示す正面図である。本実施の形態の光ファイバ切替装置１１は、装置外枠１２と、この装置外枠１２のほぼ中央位置に配置された光ファイバ固定部１３と、この光ファイバ固定部１３の左右に配置された一対の（第１および第２の）横移動体１４、１５とを有する。

光ファイバ固定部１３は、図１中で上面に平面１６が形成されている第１のブロック１７と、図１中で第１のブロック１７の上側に配置された凸型の第２のブロック１８とを有する。これら第１のブロック１７と第２のブロック１８は、例えばアクリルなどの透明部品によって形成されている。

第１のブロック１７の内部には後述する試験対象の光ファイバ１９（図４参照）に試験光を入出射するためのプローブファイバ２０が配設されている。このプローブファイバ２０の先端は、第１のブロック１７の上面の平面１６まで延設され、このプローブファイバ２０の先端位置に光結合点２１を有する。

第２のブロック１８は、図１中で下面に光ファイバ１９の曲げを形成するほぼ逆三角形状の凸型形状部２２を有する。凸型形状部２２の頂点（図１中で下端部）には、滑らかな円弧の突き当て部２２ａが形成されている。この第２のブロック１８は、図１中で装置外枠１２の中央上部に突設された支持枠部２３に第１のブロック１７の光結合点２１に対して接離する方向にスライド可能に支持されている。本実施の形態では、支持枠部２３の上部に前向きに突出された突部２３ａと第２のブロック１８の上端部との間に圧縮コイルばね２４が介設されている。そして、第２のブロック１８は、圧縮コイルばね２４によって図１中で下向き方向に付勢された状態で保持されている。

第２のブロック１８の前面には、操作つまみ２５が突設されている。この操作つまみ２５を手指の操作で押し上げることにより、第２のブロック１８は、圧縮コイルばね２４のばね力に抗して第１のブロック１７の光結合点２１に対して離れる方向、すなわち図１中で上向きに移動操作可能になっている。

また、図１中で光ファイバ固定部１３の左側に第１の横移動体１４、右側に第２の横移動体１５がそれぞれ配置されている。ここで、第１の横移動体１４と第２の横移動体１５とは、第２のブロック１８の凸型形状部２２の頂部の突き当て部２２ａと第１のブロック１７の光結合点２１とを結ぶ線を基準に線対称に配置されている。

第１の横移動体１４は、光ファイバ接触部材２６を有する。光ファイバ接触部材２６は、板状のベース部材２８と、このベース部材２８上に突設された一対のピン２９ａ、２９ｂとを有する。一対のピン２９ａ、２９ｂは、図１中でベース部材２８の右上に斜めに並べて配置されている。一対のピン２９ａ、２９ｂ間の隙間は、光ファイバ１９の外径より大きい。そして、光ファイバ接触部材２６は、図６に示すように一対のピン２９ａ、２９ｂ間の隙間に試験対象の光ファイバ１９を差し込むことで挟持する構成である。

なお、第２の横移動体１５は、第１の横移動体１４と同様に構成されている。そのため、第１の横移動体１４と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、第２の横移動体１５では、一対のピン２９ａ、２９ｂは、図１中でベース部材２８の左上に斜めに並べて配置されている。

第１の横移動体１４と第２の横移動体１５とは、図２および図３に示す駆動機構２７によって同時に駆動される。駆動機構２７は、図２に示すクランク構造の変換機構３０と、光ファイバ接触部材２６を光ファイバ１９の曲りを解除する後述する曲り解除位置と光ファイバ１９に曲げ部を形成する曲げ部形成位置との間で光ファイバ１９の軸方向にスライドさせる動作を案内するガイドレール（図示せず）とを有する。この変換機構３０には、装置外枠１２に回動軸３１を中心に回転自在に連結された回転円板３２と、この回転円板３２の外周部に突設された回動レバー３３が設けられている。回転円板３２の外周部には一対の（第１および第２の）リンクアーム３４、３５の各一端が支軸３６、３７を介してそれぞれ回動自在に連結されている。

第１および第２のリンクアーム３４、３５の各他端には、それぞれ軸状の係合凸部３８、３９が突設されている。係合凸部３８、３９は、装置外枠１２に形成されたガイド溝４０、４１を通して突き出た構成になっている。そして、回動レバー３３を回転させることで、係合凸部３８、３９が同時に光ファイバ１９の軸方向に動く構成になっている。

また、駆動機構２７には、図１に示すようにほぼ矩形平板状の２つの金属ブロック４２、４３と、各金属ブロック４２、４３の外側にそれぞれ各金属ブロック４２、４３に対して接離可能に配設された２個の外側磁石（第１の磁石（第１の外側磁力発生部材）４４および第２の磁石（第２の外側磁力発生部材）４５と、２つの金属ブロック４２、４３間にそれぞれ各金属ブロック４２、４３に対して接離可能に配置された第３の磁石（内側磁力発生部材）４６と、を有する。

各金属ブロック４２、４３には、それぞれ四隅の一つに穴４７を設けている。一方の金属ブロック４２の穴４７には、係合凸部３８を嵌合させている。他方の金属ブロック４３の穴４７には、係合凸部３９を嵌合させている。そして、金属ブロック４２、４３を図示しないガイドレール固定台にそれぞれ２つのねじ４８を用いて固定する。

さらに、各金属ブロック４２、４３には、ファイバ接触部材２６を固定する２つのねじ穴４９がそれぞれ設けられている。ファイバ接触部材２６には、光ファイバ１９の軸方向に延設された２つの長溝５０が形成されている。ファイバ接触部材２６は、長溝５０内に挿入された固定ねじ５１が、各金属ブロック４２、４３のねじ穴４９に螺着されることで、各金属ブロック４２、４３に固定されている。

つまり、回動レバー３３を指で回転すると、指からの回転力を変換機構３０により、各金属ブロック４２、４３と光ファイバ接触部材２６を光ファイバ１９の軸方向に移動する力に変えることができる。これにより、各金属ブロック４２、４３と光ファイバ接触部材２６を光ファイバ１９の軸方向に移動することができる。

このとき、各金属ブロック４２、４３と光ファイバ接触部材２６は、図１、図４、図６に示すように光ファイバ１９の曲りを解除する曲り解除位置と、図５、図７に示すように光ファイバ１９に曲げ部を形成する曲げ部形成位置との間で光ファイバ１９の軸方向にスライドさせることができる。そして、図１、図４、図６に示す光ファイバ１９の曲り解除位置で、試験対象の光ファイバ１９を一対のピン２９ａ、２９ｂの間の隙間に試験対象の光ファイバ１９を差し込むことで、光ファイバ切替装置１１にセットしたり、検査後の光ファイバ切替装置１１を光ファイバ切替装置１１から取り外す操作が行われる。また、光ファイバ１９の曲り解除位置から図５、図７に示す曲げ部形成位置まで各金属ブロック４２、４３と光ファイバ接触部材２６を移動する。このとき、光ファイバ接触部材２６の２本のピン２９ａ、２９ｂが光ファイバ１９と接触をしながら左右同時に装置中央部方向に移動することで光ファイバ１９の曲げを形成する。そして、図５、図７に示す曲げ部形成位置では、光ファイバ１９は、第２のブロック１８の凸型形状部２２に圧接されることにより、光ファイバ１９に凸型形状部２２に沿わせて曲げ部５２が形成される。

また、凸型形状部２２は、光ファイバ１９に曲げ部５２を形成する曲げ部形成時に光ファイバ接触部材２６の片方のピン２９ａを収容してこのピン２９ａとの干渉を避けるための凹部５３を有する。

さらに、光ファイバ接触部材２６には、長溝５０の範囲内で固定ねじ５１の固定位置を変えることで光ファイバ１９の曲げ形状を左右非対称に変える曲げ形状調整機構５４が形成されている。

また、本実施の形態では、第１のブロック１７は、凸型形状部２２との接合時に光ファイバ１９を収容するＵ字溝（光ファイバ収容部）５５を有する。この第１のブロック１７のＵ字溝５５の溝深さは、光ファイバ１９の直径と同寸法に設定されている。

次に、２つの金属ブロック４２、４３と、３つの磁石（第１の磁石４４、第２の磁石４５、第３の磁石４６）とを用いた光ファイバ１９の切替について述べる。本実施の形態では、一対の光ファイバ接触部材２６が曲り解除位置に移動した第１の切替状態で２つの金属ブロック４２、４３が第１の磁石４４および第２の磁石４５の磁力によって係止される。さらに、一対の光ファイバ接触部材２６が曲げ部形成位置に移動した第２の切替状態で２つの金属ブロック４２、４３が第３の磁石４６の磁力によって係止される。このように、２つの金属ブロック４２、４３と、第１の磁石４４、第２の磁石４５、第３の磁石４６とによって一対の光ファイバ接触部材２６を曲り解除位置に移動した第１の切替状態と、曲げ部形成位置に移動した第２の切替状態とにそれぞれ保持させる位置保持手段５６が形成されている。

そして、回動レバー３３に第１の磁石４４、第２の磁石４５、第３の磁石４６の磁力以上の力を加えることで光ファイバ接触部材２６を前記曲り解除位置と前記曲げ部形成位置との間で切り替える切替機構５７が形成されている。

（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の光ファイバ切替装置１１の使用時には、まず、試験対象の光ファイバ１９を光ファイバ切替装置１１にセットする作業が行われる。この試験対象の光ファイバ１９のセット作業時には、あらかじめ光ファイバ切替装置１１は図１に示す初期位置で保持されている。この図１の初期位置では、光ファイバ固定部１３の第１のブロック１７の上面側の平面１６に第２のブロック１８の凸型形状部２２の突き当て部２２ａが当接された状態で保持されている。さらに、光ファイバ固定部１３の左右の第１および第２の横移動体１４、１５は、一対の光ファイバ接触部材２６が曲り解除位置に移動した第１の切替状態で保持されている。このとき、一方の金属ブロック４２は、第１の磁石４４の磁力によって吸着された状態で位置保持される。同様に。他方の金属ブロック４３は、第２の磁石４５の磁力によって吸着された状態で位置保持される。

この状態で、第２のブロック１８の操作つまみ２５を図１中で上向きに持ち上げて図４に示すように第１のブロック１７の上面側の平面１６と凸型形状部２２との間に隙間を形成する。その後、第１のブロック１７の上面側の平面１６上に光ファイバ１９を置く。このとき、第１のブロック１７の光結合点２１に合わせて光ファイバ１９の上の試験対象位置を配置する（仮置きする）。

その後、静かに第２のブロック１８の凸型形状部２２を戻す。このとき、操作つまみ２５から指を外すと圧縮コイルばね２４の付勢力が加わるため、光ファイバ１９が凸型形状部２２と第１のブロック１７の上面側の平面１６との間に固定される。これにより、光ファイバ１９は、圧縮コイルばね２４で押される第２のブロック１８の凸型形状部２２と第１のブロック１７の上面側の平面１６との間に挟まれた状態で把持される。

次に、図６に示すように凸型形状部２２と平面１６との間に挟まれた状態で固定された光ファイバ１９の固定部の両側の部分が、左右の各光ファイバ接触部材２６の一対のピン２９ａ、２９ｂ間の隙間に差し込まれることで挟持される状態にセットされる。

その後、駆動機構２７の回動レバー３３を回動操作する。この回動レバー３３を図２中で時計回り方向に回転させることで、回転円板３２が一緒に回転し、この回転円板３２の回転により、第１および第２のリンクアーム３４、３５を介して係合凸部３８、３９が同時に光ファイバ１９の軸方向に動く。このとき、一方の係合凸部３８は、装置外枠１２のガイド溝４０に沿て光ファイバ１９の軸方向に移動し、他方の係合凸部３９は、装置外枠１２のガイド溝４１に沿て光ファイバ１９の軸方向に移動する。これにより、ファイバ接触部材２６が、各金属ブロック４２、４３と一緒に光ファイバ１９の軸方向に移動する。

ここで、２本のピン２９ａ、２９ｂ間の隙間は光ファイバ１９の外径より大きく、かつ、光ファイバ１９が挟まれているので、回動レバー３３を指で駆動することにより、ファイバ接触部材２６が軸方向に移動する動作にともない徐々に光ファイバ１９が曲げられていく。さらに、回動レバー３３を回転させることで、図５、図７に示す曲げ部形成位置にファイバ接触部材２６が移動される。この図５、図７に示す曲げ部形成位置では、光ファイバ１９は、第２のブロック１８の凸型形状部２２に圧接されることにより、光ファイバ１９に凸型形状部２２に沿わせて曲げ部５２が形成される。

さらに、光ファイバ１９に曲げ部５２を形成する曲げ部形成時には、図７に示すように凸型形状部２２の凹部５３内に光ファイバ接触部材２６の片方のピン２９ａが収容される。これにより、凸型形状部２２とこのピン２９ａとの干渉を避けることができる。

次に、光ファイバ１９の曲げ部５２とプローブファイバ２０との間にて通信光が結合することにより、側方入出力による双方向通信を行うステップが行われる。

また、側方入出力を終了させる場合には、回動レバー３３をセット時とは逆方向に回転させる。この回動レバー３３の操作により、ファイバ接触部材２６が図５、図７に示す曲げ部形成位置から図１、図４、図６に示す光ファイバ１９の曲り解除位置まで戻し移動される。このファイバ接触部材２６の戻し移動時には、光ファイバ１９は、ファイバ接触部材２６のピン２９ａに押されてほぼ真っすぐな曲り解除形状に復帰する。

次に、２つの金属ブロック４２、４３と、３つの磁石（第１の磁石４４、第２の磁石４５、第３の磁石４６）とを用いた切替機構５７による光ファイバ１９の切替について述べる。本実施の形態では、図１、図４、図６に示す光ファイバ１９の曲り解除位置（第２の切替状態）で、一方の金属ブロック４２が第１の磁石４４、他方の金属ブロック４３が第２の磁石４５の磁力によってそれぞれ吸着された状態で係止されている。このとき、光ファイバ１９を曲げるファイバ接触部材２６は、装置中央部の第２のブロック１８の凸型形状部２２から離れているところに配置しているため、図４に示すように光ファイバ１９は曲げられることなく直線状である。

また、光ファイバ１９を曲げる場合には、回動レバー３３に第１の磁石４４、第２の磁石４５の磁力以上の力を加える。このとき、回動レバー３３に指で力を加えてて、磁力以上の操作力に達すると、金属ブロック４２が第１の磁石４４から離れる方向に移動を始める。このとき同時に、金属ブロック４３が第２の磁石４５から離れる方向に移動を始める。

そして、２つの金属ブロック４２、４３は、装置内に内蔵されたガイドレールに従い、光ファイバ１９の軸方向（左右方向）に移動する。２つの金属ブロック４２、４３が装置中央の第３の磁石４６の磁力によってそれぞれ吸着されて２つの金属ブロック４２、４３が固定されると同時に、光ファイバ１９の曲げ部５２が形成され、曲げ部５２の近傍に設置されたプローブファイバ２０へ通信光が結合され、光ファイバ１９の曲げ部５２とプローブファイバ２０との双方向通信が開始される。

第３の磁石４６の磁力によってそれぞれ吸着された２つの金属ブロック４２、４３は、第３の磁石４６の磁力により安定的に接続されているため、装置を傾けても２つの金属ブロック４２、４３が離れることはないため、安全対策も含んでいる。

そして、側方入出力を終了させる場合には、回動レバー３３をセット時とは逆方向に回転させる。このとき、回動レバー３３に第３の磁石４６の磁力以上の力を加えることにより、２つの金属ブロック４２、４３は、第３の磁石４６から離れる方向に移動を始める。そして、２つの金属ブロック４２、４３が装置内に内蔵されたガイドレールに従い、光ファイバ１９の軸方向（左右方向）に移動して金属ブロック４２が第１の磁石４４に吸着され、金属ブロック４３が第２の磁石４５に吸着されることで、ファイバ接触部材２６が図５、図７に示す曲げ部形成位置から図１、図４、図６に示す光ファイバ１９の曲り解除位置まで戻し移動される。このファイバ接触部材２６の戻し移動時には、光ファイバ１９は、ファイバ接触部材２６のピン２９ａに押されてほぼ真っすぐな曲り解除形状に復帰する。

（効果）
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の光ファイバ切替装置１１では、平面状の第１のブロック１７と第２のブロック１８の凸型形状部２２の頂部の突き当て部２２ａとの間で光ファイバ１９を挟んだ状態で光ファイバ１９を位置決めして固定する。続いて、一対の光ファイバ接触部材２６が曲り解除位置に位置している状態で光ファイバ１９を各光ファイバ接触部材２６に挟持させた状態で、一対の光ファイバ接触部材２６をそれぞれ光結合点２１側に移動させる動作にともない光ファイバ１９を凸型形状部２２に圧接させる。これにより、光ファイバ１９に凸型形状部２２に沿わせて曲げ部５２を形成できる。

また、平面状の第１のブロック１７と第２のブロック１８の凸型形状部２２の頂部の突き当て部２２ａとの間で光ファイバ１９を固定する作業時には、凸型の第２のブロック１８の操作つまみ２５を手指の操作で上下動させることで凸型の第２のブロック１８を動かすようにしている。そのため、第２のブロック１８を上下方向に動かして平面状の第１のブロック１７と第２のブロック１８の凸型形状部２２の頂部の突き当て部２２ａとの間で光ファイバ１９を挟んだ状態で光ファイバ１９を位置決めして固定する際に光ファイバ１９へのダメージを緩和できる。

さらに、図８に示すように第１のブロック１７に光ファイバ１９を収容するＵ字溝５５を設け、第１のブロック１７のＵ字溝５５の溝深さは、光ファイバ１９の直径と同寸法に設定したので、第１のブロック１７と凸型形状部２２との接合時に第１のブロック１７の平面と凸型形状部２２との間で光ファイバ１９が直接、挟まれることがない。そのため、凸型形状部２２が光ファイバ１９に接触した際に、そのままの状態で第１のブロック１７の平面と凸型形状部２２との間で光ファイバ１９が直接、挟まれる場合のように光ファイバ１９に大きな力が作用してファイバ１９内にダメージたまることを防止でき、光ファイバ１９へのダメージを緩和できる。

したがって、本実施の形態によれば、既設の光ファイバ１９上の所望の断面を正しく光結合点２１とすることができるとともに、光ファイバ側方入出力装置のスイッチングの作業を安全かつ安定的に行うことができる。

また、本実施の形態では、凸型形状部２２に凹部５３を設けたので、光ファイバ１９に曲げ部５２を形成する曲げ部形成時に、凸型形状部２２の凹部５３に光ファイバ接触部材２６の片方のピン２９ａを収容してこのピン２９ａとの干渉を避けることができる。これにより、ピン２９ａと光ファイバ１９とが強い力で衝突することを防止することができ、光ファイバ１９へのダメージを緩和できる。

また、本実施の形態では、光ファイバ接触部材２６の長溝５０の範囲内で固定ねじ５１の固定位置を変えることで光ファイバ１９の曲げ形状を左右非対称に変える曲げ形状調整機構５４を設けている。そのため、必要に応じて現場の作業で光ファイバ１９の曲げ形状を左右非対称に変えるなどの微調整を行うことができる。

さらに、本実施の形態では、光ファイバ接触部材２６に２本のピン２９ａ、２９ｂを設けている。ここで、光ファイバ１９の曲げを開放するときに、1本のピンだと、ピンを動かした後に、光ファイバ１９のたわみが解放される可能性がある。つまり、ピンの動きと光ファイバ１９の曲げ開放動作に時間差が生じる可能性がある。そのため、ピン1本だと、曲げにかかる時間と曲げ開放時にかかる時間が一致しない可能性がある。そこで、本実施の形態ではこの時間差を無くす工夫として光ファイバ接触部材２６の２本のピン２９ａ、２９ｂで光ファイバ１９を挟む状態に規制することで、２本のピン２９ａ、２９ｂの動作で光ファイバ１９の曲げと開放ができるため、時間差をより正確に制御できる。

さらに、本実施の形態では、２つの金属ブロック４２、４３と、３つの磁石（第１の磁石４４、第２の磁石４５、第３の磁石４６）とを用いて光ファイバ１９の切替機構５７を設けている。そのため、光ファイバ１９を曲げる場合には、回動レバー３３に第１の磁石４４、第２の磁石４５の磁力以上の力を加えることで、２つの金属ブロック４２、４３が装置中央の第３の磁石４６の磁力によってそれぞれ吸着されて２つの金属ブロック４２、４３が固定されると同時に、光ファイバ１９の曲げ部５２が形成される。これにより、高速に既設ファイバを曲げ部形成位置に移動させることができる。

また、側方入出力を終了させる場合に、回動レバー３３をセット時とは逆方向に回転させる。このとき、回動レバー３３に第３の磁石４６の磁力以上の力を加えることにより、２つの金属ブロック４２、４３を、第３の磁石４６から離れる方向に移動させる。そして、光ファイバ１９の曲り解除位置まで戻し移動させた時点で金属ブロック４２が第１の磁石４４に吸着され、金属ブロック４３が第２の磁石４５に吸着される。これにより、側方入出力を終了させる際、従来のように光ファイバの自然復元性に依存する場合に比べて高速に既設ファイバの曲げを戻すことができる。

次に、切替機構５７による切替速度について、一般的な物理法則を基に計算する。第１の磁石４４の磁力により一方の金属ブロック４２が吸着されている状態で、第１の磁石４４の磁力以上の力を回動レバー３３に加えた場合、金属ブロック４２が第１の磁石４４から離れるときの加速度をａ（ｍ／ｓ^２）とし、ファイバ接触部材２６のピン２９ａの水平方向の移動距離をＬとすると、以下のように算出される。なお、各数値は、一例である。

金属ブロック４２と光ファイバ接触部材２６の合計の質量ｍ＝０．０５（ｋｇ）
第１の磁石４４の磁力Ｆ＝５（ｋｇｆ）
ａ＝Ｆ／ｍ・・・式（１）
式（１）に各数値を代入すると、加速度ａは、以下のようになる。

ａ＝５×９．８／０．０５＝９８０（ｍ／ｓ^２）
このように、加速度ａは、９８０（ｍ／ｓ^２）となる。
加速度９８０（ｍ／ｓ^２）を有するファイバ接触部材２６の移動距離は１５ｍｍのため、ファイバ接触部材２６が第３の磁石４６の位置に達するまでにかかる時間をＴとすると次の式（２）が成立する。

Ｌ＝１／２ａＴ^２・・・式（２）
式（２）に値を代入し、時間Ｔを求めた結果
Ｔ＝０．３（ｍｓ）
であった。

したがって、光ファイバ１９を曲げる場合には、回動レバー３３に第１の磁石４４、第２の磁石４５の磁力以上の力を与えることにより、金属ブロック４２、４３に初速を持たせることと、装置をコンパクトにすることで、切替機構５７による切替の時間を短くすることができる。

以上説明した通り、本実施の形態の光ファイバ切替装置１１では、既設ファイバにダメージを与えず、かつ既設の光ファイバ上の所望の断面を正しく光結合点とすることができるとともに、光ファイバ側方入出力装置のスイッチングの作業を安全かつ安定的に行うことができ、さらに高速に曲げ戻し可能となる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１７…第１のブロック、１８…第２のブロック、１９…光ファイバ、２０…プローブファイバ、２１…光結合点、２２…凸型形状部、２２ａ…突き当て部、２６…光ファイバ接触部材、２９ａ、２９ｂ…ピン、５２…曲げ部。

Claims (8)

1. 内部にプローブファイバを配設し、光結合点を備えた平面を有する第１のブロックと、
   光ファイバの曲げを形成する凸型形状部を有し、前記第１のブロックの前記光結合点に対して接離する方向にスライド可能に支持された第２のブロックと、
   前記光結合点の両側にそれぞれ配置され、前記光ファイバを挟持状態で係合する係合部を有し、前記光ファイバの軸方向にスライド可能な一対の光ファイバ接触部材と、
   前記一対の光ファイバ接触部材を前記光結合点から離れた曲り解除位置と、前記光結合点に接近させる方向に移動させる接触部材移動手段とを具備し、
   前記第１のブロックと前記第２のブロックの前記凸型形状部の頂部との間で前記光ファイバを挟んだ状態で前記光ファイバを固定し、
   前記曲り解除位置で前記光ファイバを前記各光ファイバ接触部材に挟持させた状態で、前記接触部材移動手段により、一対の前記光ファイバ接触部材がそれぞれ前記光結合点側に移動する動作にともない前記光ファイバを前記凸型形状部に圧接させて前記光ファイバに前記凸型形状部に沿わせて曲げ部を形成し、前記光ファイバの曲げ部の近傍に配置された前記プローブファイバにより、前記光ファイバの曲げ部と前記プローブファイバとの間にて通信光が結合することにより、双方向通信ができることを特徴とする光ファイバ切替装置。
2. 前記接触部材移動手段は、回動レバーの回動操作力を前記光ファイバの軸方向に前記光ファイバ接触部材をスライドさせる操作力に変換するクランク構造の変換機構と、前記光ファイバ接触部材を前記曲り解除位置と前記光ファイバに曲げ部を形成する曲げ部形成位置との間で軸方向にスライドさせる動作を案内するガイドレールとを有する接触部材駆動機構を具備することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ切替装置。
3. 前記接触部材駆動機構は、一対の前記光ファイバ接触部材にそれぞれ固定された金属ブロックと、
   一対の前記各金属ブロックの外側にそれぞれ前記各金属ブロックに対して接離可能に配設された２個の外側磁力発生部材と、
   ２つの前記金属ブロック間にそれぞれ前記各金属ブロックに対して接離可能に配置された内側磁力発生部材と、
   を有し、
   前記一対の前記光ファイバ接触部材が前記曲り解除位置に移動した第１の切替状態で２つの前記金属ブロックが前記外側磁力発生部材の磁力によって係止され、前記一対の前記光ファイバ接触部材が前記曲げ部形成位置に移動した第２の切替状態で２つの前記金属ブロックが前記内側磁力発生部材の磁力によって係止されてそれぞれ保持される位置保持手段を有することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ切替装置。
4. 前記回動レバーに前記各磁力発生部材の磁力以上の力を加えることで前記光ファイバ接触部材を前記曲り解除位置と前記曲げ部形成位置との間で切り替える切替機構を有することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ切替装置。
5. 前記光ファイバ接触部材は、板状のベース部材と、このベース部材上に突設された一対のピンとを有し、
   前記係合部は、前記一対のピン間に前記光ファイバを差し込んで挟持する構成であり、
   前記接触部材駆動機構は、前記金属ブロックと前記ベース部材との固定位置を変えることで光ファイバの曲げ形状を左右非対称に変える曲げ形状調整機構を有することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ切替装置。
6. 前記係合部は、前記一対のピン間の隙間が前記光ファイバの外径より大きく、
   前記凸型形状部は、前記光ファイバに曲げ部を形成する曲げ部形成時に前記ピンを収容して前記ピンとの干渉を避けるための凹部を有することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ切替装置。
7. 前記第１のブロックは、前記凸型形状部との接合時に前記光ファイバを収容する光ファイバ収容部を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ切替装置。
8. 内部にプローブファイバを配設し、光結合点を備えた平面を有する第１のブロックと、
   光ファイバの曲げを形成する凸型形状部を有し、前記第１のブロックの前記光結合点に対して接離する方向にスライド可能に支持された第２のブロックと、
   前記光ファイバを挟持状態で係合する係合部を有し、前記光結合点の両側にそれぞれ配置され、前記光ファイバの軸方向にスライド可能な一対の光ファイバ接触部材と、
   前記一対の光ファイバ接触部材を前記光結合点から離れた曲り解除位置と、前記光結合点に接近させる方向に移動させる接触部材移動手段とを具備する光ファイバ切替装置で使用され、
   前記一対の光ファイバ接触部材の各係合部の各々に前記光ファイバを差し込み、前記第１のブロックの前記光結合点上に前記光ファイバの光結合させる断面がくるように仮置きするステップと、
   前記第２のブロックの前記凸型形状部の頂部を前記光結合点に向かってスライドさせ、前記光ファイバの側方に押し当てることで、前記第２のブロックの前記凸型形状部の頂部と前記第１のブロックの前記光結合点との間で前記光ファイバを挟み込むことにより、前記光ファイバを前記光結合点に固定するステップと、
   前記一対の光ファイバ接触部材を前記光結合点に向かって両側から互いに近接させる方向に前記光ファイバの軸方向に同時にスライドさせることで前記一対の光ファイバ接触部材の各係合部上の前記光ファイバを前記凸型形状部に圧接させて前記光ファイバを前記凸型形状部の周壁面に沿わせることで前記曲げ部を形成するステップと、
   前記光ファイバの前記曲げ部と前記プローブファイバとの間にて通信光が結合することにより、双方向通信を行うステップと、
   を具備することを特徴とする光ファイバ切替方法。

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