JPH02176616A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPH02176616A
JPH02176616A JP32918888A JP32918888A JPH02176616A JP H02176616 A JPH02176616 A JP H02176616A JP 32918888 A JP32918888 A JP 32918888A JP 32918888 A JP32918888 A JP 32918888A JP H02176616 A JPH02176616 A JP H02176616A
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optical fiber
optical
rotor
optical path
point
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Akira Nikaido
二階堂 旦
Yoshio Wada
和田 叔男
Koichiro Iwao
巌 浩一郎
Yasuyuki Watanabe
泰之 渡辺
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Citizen Watch Co Ltd
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

PURPOSE:To consume electric power only for optical path switching and to prevent electric power consumption for holding by holding an electromagnetic conversion type actuator for the optical path switching only with the detent torque even at 1st and 2nd stop positions. CONSTITUTION:When no exciting current flows to the exciting coil 18 of the electromagnetic conversion type actuator, a rotor 5 is held by a stopper 18 at a point A which is the 1st stop position. When an exciting current flows to the exciting coil 18, on the other hand, driving torque is generated and the rotor 5 stops by abutting on a 2nd stopper 9 after rotating by thetas' and is held at a point C. Here, when the exciting current is interrupted, only the detent torque is left, the rotor is held at a point D with the torque to a next stable point F, and this is the 2nd stop position. In this state, an optical path is formed from a 1st optical fiber 1 to a 3rd optical fiber 3 through a right-angled prism 4. Thus, even when the exciting current is interrupted, the rotor 5 is stably held at the 1st and 2nd stop positions and no electric power is consumed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光フアイバ通信なとて用いられる光路切換用の
光スイッチに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical switch for switching optical paths used in optical fiber communications.

(従来技術) 光通信においては光ファイバて伝送される情報光の光路
を切換えるのに光スイッチか用いられている。従来知ら
れている光スイッチには、たとえば特開昭56−107
201号に開示されるように、同一平面内に併設された
3本の光ファイバに対し、これらの光の入出力端子に臨
むように直角プリズムを設け、この直角ブリスムを3本
の光ファイバを設けた平面と同一平面内て、これらのフ
ァイバと直交する方向に移動させることにより、各光フ
アイバ間の光学的結合の切換えを行なうようにしたもの
か知られている。
(Prior Art) In optical communications, optical switches are used to switch the optical path of information light transmitted through optical fibers. Conventionally known optical switches include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-107.
As disclosed in No. 201, a right-angle prism is provided to face the input/output terminals of three optical fibers installed in the same plane, and this right-angle prism is connected to the three optical fibers. It is known to switch the optical coupling between optical fibers by moving them in a direction orthogonal to these fibers within the same plane as the provided optical fibers.

また、別の光スイッチとして、第7図に示すように、並
設された3木の光ファイバ1,2.3の入出力端子にフ
ァイバコリメータla、2a。
Further, as another optical switch, as shown in FIG. 7, fiber collimators la and 2a are installed at the input and output terminals of three optical fibers 1, 2, and 3 arranged in parallel.

3aが設けられ、中央の光ファイバlと同軸上に回転軸
100を備える直角プリズム4を設け、この直角プリズ
ム4を光ファイバ1〜3を設けた平面と直交する平面内
て180度回転移動させることにより、各光ファイバ1
と2またはlと3との光学的結合の切換えを行なうよう
にしたものか知られている。
3a is provided, and a right angle prism 4 having a rotation axis 100 coaxially with the central optical fiber l is provided, and this right angle prism 4 is rotated 180 degrees within a plane orthogonal to the plane in which the optical fibers 1 to 3 are provided. By this, each optical fiber 1
It is known that the optical coupling between and 2 or 1 and 3 is switched.

前者の光スイッチは、直角プリズムを直線的に往復移動
させて切換えを行うようにしているため、その停止1−
位置において作用する慣性力の方向か光軸に対する直角
プリズムの調整方向と一致し、従って使用によってこの
調整位置にくるいか生し易くなるという欠点かあり、ま
たその取付姿勢による重力の影響を受は易く、このため
双方への切換時間に差か生し易くなるという欠点かある
The former optical switch performs switching by linearly reciprocating a rectangular prism, so the stop 1-
The direction of the inertial force acting at this position coincides with the adjustment direction of the right angle prism with respect to the optical axis, so there is a disadvantage that it is easy to fall into this adjustment position with use, and it is not affected by gravity due to its mounting orientation. This has the disadvantage that there is likely to be a difference in switching time between the two.

そして両者に共通ずる欠点として、光ファイバの入出射
端子面とプリズムの入出射面とか平行に設置されている
ため、互いに双方の入射面での反射光の影響を受は易い
という欠点かある。
A common drawback of both is that since the input/output terminal surface of the optical fiber and the input/output surface of the prism are installed parallel to each other, they are easily affected by the reflected light from both entrance surfaces.

そこで本発明者らは」二記の欠点を解決するために、第
8図に原理を示すような光スイッチを開発した。すなわ
ち、第8図において1〜3は同一平面内に並設された光
ファイバてあり、その入出力端子部にはファイバコリメ
ータla〜3aが設けられている。4はこのファイバコ
リメータla〜3aに臨むように副番づられた光路変更
手段としての直角プリスムである。この直角プリズム4
は入出射面4a、第1反射面4b、第2反射面4Cを備
え、半径rなる揺動回転半径をもって前記光ファイバ1
〜3を並設した平面と同一平面内て揺動可能に設けられ
る。この揺動回転角は中央の光ファイバlによる人出射
光軸Aを中心に左右にそれぞれほぼ角度αずつとされ、
その一方へ揺動してなる実線で示す揺動停止状態におい
て第1の光ファイバ1と第2の光ファイバ2を光学的に
結合し、他方へ揺動してなる破線て示す揺動停止状態に
おいて第1の光ファイバlと第3の光ファイバ3とを光
学的に結合する。
Therefore, the present inventors developed an optical switch whose principle is shown in FIG. 8 in order to solve the above two drawbacks. That is, in FIG. 8, optical fibers 1 to 3 are arranged in parallel in the same plane, and fiber collimators la to 3a are provided at the input/output terminal portions of the optical fibers. Reference numeral 4 denotes a right-angled prism serving as an optical path changing means, subnumbered so as to face the fiber collimators la to 3a. This right angle prism 4
The optical fiber 1 is provided with an entrance/exit surface 4a, a first reflective surface 4b, and a second reflective surface 4C, and has a swing rotation radius of radius r.
- 3 are arranged in parallel in the same plane. This swing rotation angle is approximately an angle α on the left and right sides, centering on the human output optical axis A by the central optical fiber l,
The first optical fiber 1 and the second optical fiber 2 are optically coupled in the swinging stopped state shown by the solid line when the first optical fiber 1 and the second optical fiber 2 are swung toward one side, and the swinging stopped state shown by the broken line when the first optical fiber 1 and the second optical fiber 2 are swung toward the other. In the step, the first optical fiber 1 and the third optical fiber 3 are optically coupled.

この直角プリズム4を揺動回転させるための駆動トルク
は、永久磁石と電磁石を利用した磁気力により得るよう
にしている。
The driving torque for swinging and rotating the right angle prism 4 is obtained by magnetic force using a permanent magnet and an electromagnet.

第9図は直進プリズム4を揺動回転させるための電磁変
換型アクチュエータの要部の構造を示す。図において5
は直角プリズム4を回転させる永久磁石からなるロータ
、一方6と7はこのロータ5を挟むように対向して、没
けられたステータてあり、ステータ6.7は後述する励
磁コイルにより必要に応じて磁化される。このロータ5
とステータ6.7との間隙は、ステータ部6a、7aて
は相対的に狭く、ステータ6b、7bては相対的に広く
なるように間隙か次第に変化するように形成され、従っ
てロータ5とステータ6.7との間の磁界はステータ部
6a、7aの近傍で最も強くなっている。このため、励
磁コイルによりステータ6,7か磁化されていない場合
にも、ロータ5と6,7との間にはロータ5を回転する
方向にトルク(このトルクはデテントトルクと呼ばれる
)か働き、ロータ5のN極5aおよびS極5bはステー
タ部6a、7aを結ふ方向に動き、第9図に示したよう
にx′−x′線上にN極とS極が並んた状態てロータ5
のトルクは0となる。この位置かロータ5の安定静止位
置である。
FIG. 9 shows the structure of a main part of an electromagnetic conversion actuator for swinging and rotating the rectilinear prism 4. As shown in FIG. In the figure 5
is a rotor made of a permanent magnet that rotates the rectangular prism 4; on the other hand, 6 and 7 are sunken stators that face each other with the rotor 5 in between, and the stators 6 and 7 are rotated as needed by excitation coils, which will be described later. magnetized. This rotor 5
The gap between the rotor 5 and the stator 6.7 is formed so that the gap gradually changes so that the stator parts 6a and 7a are relatively narrow and the stators 6b and 7b are relatively wide. The magnetic field between 6.7 and 6.7 is strongest near the stator parts 6a and 7a. Therefore, even if the stators 6 and 7 are not magnetized by the excitation coil, a torque (this torque is called detent torque) acts between the rotors 5 and 6, 7 in the direction of rotating the rotor 5. The N pole 5a and the S pole 5b of the rotor 5 move in the direction connecting the stator parts 6a and 7a, and the rotor 5 moves in a direction that connects the stator parts 6a and 7a, so that the N pole and the S pole are lined up on the x'-x' line as shown in FIG.
The torque of becomes 0. This position is the stable resting position of the rotor 5.

第1O図の曲線Taはロータ5の回転角θに対するロー
タ5に働くデテントトルクを図示したものて、ロータ5
のN極とS極か第9図に示すX′X′線上に一致したと
きの角度0を0として示している。一方、第10図の曲
線Tbは励磁コイルに通電してステータ6.7を磁化し
たときのロータ5に働く駆動トルクTbとその回転角O
との関係を示す。第10図において、正のトルクはロー
タ5を時計方向に回転させるように働き、負のトルクは
ロータ5を反時計方向に回転させるように働くと仮定す
ると、ロータ5の回転角θか0°〈θ〈90°間におい
ては、ステータ6.7か磁化されないときにはデテント
トルクTaたけてありしかも負であるからロータ5はそ
れにより反時計方向に安定点Oに向って回転しようとす
る力か1]0<が、ステータ6.7か磁化されたときは
駆動トルクTbか発生しデテントトルクTaに打勝つの
てロータ5は時計方向に回転する。
The curve Ta in FIG.
The angle 0 when the N and S poles of the angle coincide with the X'X' line shown in FIG. 9 is shown as 0. On the other hand, the curve Tb in FIG. 10 shows the driving torque Tb acting on the rotor 5 and its rotation angle O when the excitation coil is energized to magnetize the stator 6.7.
Indicates the relationship between In FIG. 10, assuming that positive torque acts to rotate the rotor 5 clockwise and negative torque acts to rotate the rotor 5 counterclockwise, the rotation angle θ of the rotor 5 is 0°. Between 〈θ〈90°, when the stator 6.7 is not magnetized, the detent torque Ta is high and negative, so the rotor 5 is rotated counterclockwise toward the stable point O by the force 1 ]0<, when the stator 6.7 is magnetized, a driving torque Tb is generated which overcomes the detent torque Ta, causing the rotor 5 to rotate clockwise.

このような構造のアクチュエータにおいて、ステータ6
.7が磁化されないとき、ロータ5かデテントトルクT
aにより反時計方向に回転して安定静止位置(第10図
の点Oに対応する)に到達する少し手前の位置(第1O
図の点Aに対応する)にロータ5の一部に設けた突起1
7bか当接する第1のストッパー8を設け、ステータ6
.7が磁化されたときロータ5か時計方向に回転しても
う1つの安定静止位置に到達する少し手前の位置(第1
O図の点Cに対応する)にロータ5の一部に設けた突起
17cが当接する第2のストッパー9を設けておけば、
ステータ6.7を磁化していないときにはロータ5の突
起17bか若干の回転力をもって第1のストッパ8に当
接して停止状態となり(この位置を第1の停止位置とい
う)、一方スチータロ、7を磁化したときには同様にロ
ータ5の突起17cが若干の回転力をもって第2のスト
ッパ9に当接して停止状態となる(この位置を第2の停
止位置という)。
In an actuator having such a structure, the stator 6
.. 7 is not magnetized, the rotor 5 or detent torque T
a slightly before reaching the stable resting position (corresponding to point O in Figure 10) by rotating counterclockwise (point 1 O).
A protrusion 1 provided on a part of the rotor 5 (corresponding to point A in the figure)
A first stopper 8 abutting the stator 7b is provided, and the stator 6
.. 7 is magnetized, the rotor 5 rotates clockwise and reaches another stable stationary position (first position).
If a second stopper 9 is provided at which the protrusion 17c provided on a part of the rotor 5 comes into contact (corresponding to point C in figure O),
When the stator 6.7 is not magnetized, the protrusion 17b of the rotor 5 comes into contact with the first stopper 8 with a slight rotational force and is stopped (this position is called the first stop position). When magnetized, the protrusion 17c of the rotor 5 similarly contacts the second stopper 9 with a slight rotational force and becomes stopped (this position is referred to as a second stop position).

第1の停止位置においては第1の光ファイバlと第2の
光ファイバ2とか直角プリズム4を介して光学的に結合
されるのて、光路が第1の光ファイバ1から第2の光フ
ァイバ2に切換えられる。
At the first stop position, the first optical fiber 1 and the second optical fiber 2 are optically coupled via the right angle prism 4, so that the optical path is from the first optical fiber 1 to the second optical fiber. Can be switched to 2.

一方、第2の停止位置においては第1の光ファイバlと
第3の光ファイバ3とか直角プリズム4を介して光学的
に結合されるのて、光路が第1の光ファイバ1から第3
の光ファイバに切換えられる。
On the other hand, at the second stop position, the first optical fiber 1 and the third optical fiber 3 are optically coupled via the right angle prism 4, so that the optical path is changed from the first optical fiber 1 to the third optical fiber 3.
Switched to optical fiber.

(発明か解決しようとする課題) ところで」二記構造の光スイッチては、光路を第1の光
ファイバ1から第3の光ファイバ3に切換えその状態を
続けるためにはロータ5を第2の停止位置に保持し続け
なければならず、そのためにはステータ6.7の励磁コ
イルに常時励磁電流を流入してステータ6.7を磁化し
続ける必要かある。この問題は光スイッチの数か多くな
ると消費電力の増大を招き、発熱を伴なうため実用化に
大きな問題となる。
(Problem to be solved by the invention) By the way, in the optical switch having the structure described above, in order to switch the optical path from the first optical fiber 1 to the third optical fiber 3 and continue that state, the rotor 5 must be moved to the second optical fiber. The stator 6.7 must be maintained at the stopped position, and for this purpose, it is necessary to constantly supply an excitation current to the excitation coil of the stator 6.7 to continue magnetizing the stator 6.7. This problem becomes a major problem in practical use because as the number of optical switches increases, power consumption increases and heat is generated.

(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために、本発明は、電磁変換型アク
チュエータのデテントトルク特性に着目し、第1の光フ
ァイバの出力端子から第2および第3の光ファイバの入
力端子への光路に光の反射または屈折により光路な変更
する光路変更手段を円弧上て揺動可能に設け、前記光路
変更手段が円弧上を一方向に揺動して停止する第1の停
止位置において前記第1の光ファイバと前記第2の光フ
ァイバとを光学的に結合し、前記光路変更手段か円弧上
を反対方向に揺動して停止する第2の停止位置において
前記第1の光ファイバを前記第3の光ファイバとを光学
的に結合することにより前記第1の光ファイバと前記第
2の光ファイバまたは第3の光ファイバとの間で光路な
切換えるようにした光スイッチにおいて、前記光路変更
手段の駆動源として、同一平面上に対向して配置された
一組のステータと、両ステータの間に円周に沿ってステ
ータとの間隙が次第に変化するように回転可能に配置さ
れた極対数か奇数のロータとを有する電磁変換型アクチ
ュエータを用い、前記第1の停止位置を非励磁状態にお
けるロータのステータに対する安定静止位置からロータ
の一方向への回転方向に見て前記アクチュエータのデテ
ントトルク曲線の1周期の1/4に相当する角度以下の
位置に定め、前記第2の停止位置を非励磁状態における
ロータのステータに対する安定静止位置からロータの同
し一方向への回転方向に見て同曲線の1周期の3/4に
相当する角度以上の位置に定めたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention focuses on the detent torque characteristics of an electromagnetic conversion actuator, and connects the output terminal of the first optical fiber to the second and third optical fibers. An optical path changing means for changing the optical path by reflection or refraction of light is provided in the optical path to the input terminal of the input terminal so as to be swingable on an arc, and the optical path changing means swings in one direction on the arc and then stops. At a stop position, the first optical fiber and the second optical fiber are optically coupled, and at a second stop position, the optical path changing means swings on an arc in opposite directions and stops. an optical switch that can switch an optical path between the first optical fiber and the second optical fiber or the third optical fiber by optically coupling an optical fiber with the third optical fiber. As a driving source for the optical path changing means, a pair of stators are arranged facing each other on the same plane, and a rotatable member is provided between the two stators so that the gap between the stators and the stators gradually changes along the circumference. Using an electromagnetic transducer actuator having an odd number of pole pairs or an odd number of rotors arranged, the first stop position is viewed from a stable stationary position of the rotor with respect to the stator in a non-energized state in the direction of rotation of the rotor in one direction. The second stop position is set at a position below an angle corresponding to 1/4 of one cycle of the detent torque curve of the actuator, and the second stop position is set at a position where the rotor rotates in the same direction from a stable rest position with respect to the stator in a non-excited state. It is set at a position that is at least an angle corresponding to 3/4 of one period of the curve when viewed in the direction.

(作用) 第1および第2の停止位置をこのように定めれば、第1
の停止位置においても第2の停止位置においてもロータ
かデテントトルクのみによりその位置に保持されるので
、保持のための励磁電流が不要となる。
(Operation) If the first and second stop positions are determined in this way, the first
Since the rotor is held in that position only by the detent torque at both the stop position and the second stop position, no excitation current is required for holding.

(実施例) 以下本発明を図面に基づいて説明する。(Example) The present invention will be explained below based on the drawings.

第1図および第2図は本発明による光スイッチの構造を
示す。
1 and 2 show the structure of an optical switch according to the invention.

図中、lOは回転軸であり、この回転軸lOはその上下
が軸受11.12を介してそれぞれ上板13および下板
14に取り付けられ、上側の軸受11と回転軸の当接面
10aとの間には若干の間隙Sか設けられている。この
回転軸IOはその上下近傍かそれぞれハネ板15.16
によって軸受ガタで回転中心か移動しないように付勢さ
れ、安定した作動状態か保持されている。
In the figure, lO is a rotating shaft, and the upper and lower sides of this rotating shaft lO are attached to the upper plate 13 and lower plate 14 via bearings 11 and 12, respectively, and the upper bearing 11 and the abutting surface 10a of the rotating shaft A slight gap S is provided between them. This rotation axis IO is located near the top and bottom of the rotation axis 15 and 16, respectively.
The center of rotation is biased by the bearing play so that it does not move, and a stable operating condition is maintained.

この回転軸IOには反射を利用して光路な変更するだめ
の直角プリズム4を取り付けるための支持合17か固着
され、その下面にロータ5か固着されている。この支持
台17にはアルミニウム板か用いられ、その前部に直角
プリズム4を載置する支持部17aか、またその両側部
に第1および第2のストッパ8.9に当接する突起17
b。
A support bracket 17 for attaching a right angle prism 4 for changing the optical path using reflection is fixed to the rotation axis IO, and a rotor 5 is fixed to the lower surface of the support bracket 17. An aluminum plate is used as the support base 17, and a support part 17a on which the right angle prism 4 is placed on the front part, and protrusions 17 on both sides of the support part 17a that abut the first and second stoppers 8.9.
b.

17cか、さらにその後部にバランスを保つための突出
部17dか形成されている。しかして、ロータ5はこの
支持台17の下面を基準として組み込まれ、その取り付
けを容易に且つ精度良く行なうことかてきる。また回転
体全体の重心をほぼ回転軸上とすることかてきるため、
その停止位置において作用する慣性力の大きさか一定と
なり位置誤差か最小となる。
17c, and further a protrusion 17d for maintaining balance is formed at the rear thereof. Thus, the rotor 5 is assembled with the lower surface of the support base 17 as a reference, and its attachment can be carried out easily and with high precision. Also, since the center of gravity of the entire rotating body can be placed almost on the rotation axis,
The magnitude of the inertial force acting at the stop position is constant, and the position error is minimized.

ロータ5を両側から挟むように配置されるステータ6.
7は、ロータ5に対して若干下方に段差を有し、回転軸
lOを常時下方へ付勢して軸受の軸方向ガタをなくし、
その回転動作をその回転動作を安定ならしめている。こ
れらステータ6゜7ば励磁コイル18に電流を流すこと
により磁化され、この励磁コイル18内に挿通されたヨ
ーク19.20とともに磁気ループを構成している。
A stator 6 arranged to sandwich the rotor 5 from both sides.
7 has a step slightly below the rotor 5, and constantly urges the rotating shaft lO downward to eliminate axial play of the bearing.
This makes the rotational movement stable. These stators 6.7 are magnetized by passing a current through the excitation coil 18, and together with the yokes 19 and 20 inserted into the excitation coil 18, form a magnetic loop.

ストッパー8.9は上板13の−・部を挿通ずるネジで
構成され、このネジ調整により支持台17の規制位置を
容易に調整し得る。
The stopper 8.9 is constituted by a screw inserted through the - section of the upper plate 13, and by adjusting this screw, the restriction position of the support base 17 can be easily adjusted.

第3図は上述した構造の光スイッチて用いられる電磁変
換型アクチュエータを模式的に表わした搬路線図てあり
、第1図および第2図と同じ構成部分には同じ参照数字
を付して示した。また、第4図(イ)および第4図(ロ
)はこの電磁変換型アクチュエータの駆動回路である。
Figure 3 is a transport route diagram schematically representing an electromagnetic actuator used in an optical switch having the structure described above, and the same components as in Figures 1 and 2 are designated with the same reference numerals. Ta. Moreover, FIG. 4(a) and FIG. 4(b) are drive circuits of this electromagnetic conversion type actuator.

第3図において、ロータ5は永久磁石で作られ、その外
周面は多極着磁されており、その極数は2 p = 2
 (2m −1)  (Pは極対数、m = 1 。
In Fig. 3, the rotor 5 is made of a permanent magnet, and its outer circumferential surface is magnetized with multiple poles, and the number of poles is 2 p = 2.
(2m −1) (P is the number of pole pairs, m = 1.

2.3・・・)て表わされ、この実施例では14極とす
る。従って、ロータ5の1ステツプ角θ5はθ=360
°/14= 25.7]6となる。
2.3...), and in this embodiment there are 14 poles. Therefore, one step angle θ5 of the rotor 5 is θ=360
°/14=25.7]6.

第4図(イ)において、20は光スイッチを切換えると
きにONする切換スイッチ、21はフリップフロップ、
22は排他的OR回路、23゜24はNOR回路、25
.26はインバータ、18はステラピンクモータの励磁
コイルである。
In FIG. 4(a), 20 is a changeover switch that is turned on when switching the optical switch, 21 is a flip-flop,
22 is an exclusive OR circuit, 23°24 is a NOR circuit, 25
.. 26 is an inverter, and 18 is an exciting coil for the Stella Pink motor.

次に、この駆動回路の動作を第4図(ロ)を参照して説
明する。
Next, the operation of this drive circuit will be explained with reference to FIG. 4(b).

さて、いま光スイッチを切換えようとして時刻t1て切
換スイッチ20を一瞬ONすると、点Mの電位かL ”
となり、それによりフリップフロップ21の出力端子Q
およびQからは第4図(ロ)に示すような信号か出力す
る。出力端子Qからの出力信号は排他的OR回路22と
NOR回路23の一方の入力端子に入力され、出力端子
Qからの出力信号はNOR回路24の一方の入力端子に
入力される。
Now, if you are trying to change the optical switch and turn on the changeover switch 20 for a moment at time t1, the potential at point M or L.
Therefore, the output terminal Q of the flip-flop 21
And Q outputs a signal as shown in FIG. 4 (b). The output signal from output terminal Q is input to one input terminal of exclusive OR circuit 22 and NOR circuit 23, and the output signal from output terminal Q is input to one input terminal of NOR circuit 24.

排他的OR回路22の他方の入力端子にはフリップフロ
ップ21の出力端子Qからの出力信号か抵抗Rとコンデ
ンサCとにより構成される積分回路を介して入力される
ので、排他的OR回路22からは、抵抗Rとコンデンサ
Cとにより決められる時定数τの幅のパルスNか出力さ
れる。このパルスNはNOR回路23および24の他方
の入力端子に入力されるのて、図示したような信号Pと
Sか得られる。これらの信号PおよびSはそれぞれイン
バータ25および26て反転され駆動信号PおよびSと
してアクチュエータの励磁コイル18に流入される。そ
の結果、駆動信号Pによりステータ6,7か磁化され、
ロータ5かそれまでの第1の停止位置から回転して第2
のストッパー9に当接して第2の停止位置に安定して停
止する。
The output signal from the output terminal Q of the flip-flop 21 is input to the other input terminal of the exclusive OR circuit 22 via an integrating circuit constituted by a resistor R and a capacitor C. A pulse N having a width of time constant τ determined by the resistor R and the capacitor C is output. This pulse N is input to the other input terminals of NOR circuits 23 and 24, so that signals P and S as shown are obtained. These signals P and S are inverted by inverters 25 and 26, respectively, and flow into the excitation coil 18 of the actuator as drive signals P and S. As a result, the stators 6 and 7 are magnetized by the drive signal P,
The rotor 5 rotates from its first stop position to the second position.
It comes into contact with the stopper 9 and stably stops at the second stop position.

その後時刻t2で切換スイッチ20を一瞬ONすると、
今後は第4図(ロ)に示すような駆動信号PおよびSが
得られ、これか端子a、bから励磁コイル18に流れて
ロータ5がそれまての第2の停止位置から逆転し、第1
のストッパー8に当接して第1の停止位置に安定して停
止する。
Then, when the selector switch 20 is momentarily turned on at time t2,
From now on, drive signals P and S as shown in FIG. 4(b) will be obtained, which will flow from terminals a and b to the excitation coil 18, causing the rotor 5 to reverse from its previous second stop position. 1st
It comes into contact with the stopper 8 and stably stops at the first stop position.

次に第5図を参照して本発明による光スイッチの切換動
作を電磁変換型アクチュエータに発生するトルクと関連
させて説明する。
Next, referring to FIG. 5, the switching operation of the optical switch according to the present invention will be explained in relation to the torque generated in the electromagnetic conversion type actuator.

第5図において、Tbは駆動トルク曲線、Taはデテン
トトルク曲線である。駆動トルクは電磁変換型アクチュ
エータの励磁コイル18に励磁電流を流したときに発生
し、デテントトルクは励磁コイル18に励磁電流か流れ
ないときても発生している。デテントトルク曲線Taの
一周期θ3は25.71’であり、駆動トルク曲MTb
の周期の1/2の周期を有する。
In FIG. 5, Tb is a drive torque curve, and Ta is a detent torque curve. Driving torque is generated when an exciting current flows through the exciting coil 18 of the electromagnetic conversion actuator, and detent torque is generated even when no exciting current flows through the exciting coil 18. One period θ3 of the detent torque curve Ta is 25.71', and the driving torque curve MTb
The period is 1/2 of the period of .

デテントトルクか0となる点0.I、Fのうち0とFは
安定点、■は不安定点であり、デテントトルクの最大値
は25.71°x  1/4  = 6.42°の点と
25.7]°x 3/4= 19.26°の点で現われ
る。ロータ5に直角プリズム4を搭載したときの回転角
θ8 =20°とすると、デテントトルク曲線Taの最
初の安定点Oから回転期待方向に0またけずれた位置(
図の点Aに対応する)に第1のストッパ8を設け、これ
以上ロータ5かデテントトルクによってA点からもどれ
ないようにする。すなわちロータ5はデテント1ヘルク
により第1のストッパ8に当接するまてもとりA点に保
持される。この第1の停止位置であるA点を決定するθ
1はθ1≦θS/4=5.42°である。次に第2の停
止位置(図の点Cに対応する)は、真近の安定点Fより
もθ2だけ戻った点に設け、02≦θS/4=6.42
°である。また、駆動トルク曲線Tbの点Eは安定点て
あり、Jは不安定点である。駆動トルクの安定点Eとデ
テントトルクの安定点Fとの角度差はθ3である。また
θ2〉θ3が必要である。
The point where the detent torque is 0 is 0. Of I and F, 0 and F are stable points, ■ is unstable points, and the maximum value of detent torque is 25.71°x 1/4 = 6.42° and 25.7]°x 3/4 = 19. Appears at a point of 26°. If the rotation angle θ8 = 20° when the right-angle prism 4 is mounted on the rotor 5, then the position (
A first stopper 8 is provided at a point (corresponding to point A in the figure) to prevent the rotor 5 from moving further from point A due to detent torque. That is, the rotor 5 is held at the point A where it comes into contact with the first stopper 8 by the detent 1 herc. θ that determines point A, which is this first stopping position
1 is θ1≦θS/4=5.42°. Next, the second stopping position (corresponding to point C in the figure) is set at a point θ2 back from the nearest stable point F, and 02≦θS/4=6.42.
°. Further, point E of the drive torque curve Tb is a stable point, and point J is an unstable point. The angular difference between the stable point E of the driving torque and the stable point F of the detent torque is θ3. Also, θ2>θ3 is required.

このように励磁コイル18に励磁電流か流れないときは
ロータ5は第1のストッパ8により第1の停止位置であ
るA点に保持されていて、光ファイバ1からファイバコ
リメータlaを通って入力された情報光は光路変更手段
の一部を構成する直角プリズム4の反射面4c、4bで
反射されて光路を変更され、ファイバコリメータ2aを
介してファイバ2に入力する。いま励磁コイル18に励
磁電流か流れると駆動トルクが発生し、この駆動トルク
かデテントトルクよりもはるかに大きいので、駆動トル
クたけに着目すれば、A点からB点に駆動点か移動する
。ところかB点は不安定であるから、駆動トルクは曲線
Tbに従ってE点に向いそれに伴ってロータ5か回転す
る。しかし、第2のストッパ9か設けられているので、
ロータ5は実際はこの第2のスト・ンバ9に当ってO5
′たけ回転して停止し、0点に保持される。ここで励磁
電流を遮断すれば、デテントトルクのみが残り、これに
より直近の次の安定点Fに向かうトルクによりD点で保
持される。これか第2の停止位置である。この状態ては
直角プリズム4を介して第1の光ファイバlから第3の
光ファイバ3への光路か形成される。
In this way, when no excitation current flows through the excitation coil 18, the rotor 5 is held at the first stop position, point A, by the first stopper 8, and the excitation current is input from the optical fiber 1 through the fiber collimator la. The information light is reflected by the reflecting surfaces 4c and 4b of the right angle prism 4 constituting a part of the optical path changing means, has its optical path changed, and enters the fiber 2 via the fiber collimator 2a. Now, when an excitation current flows through the excitation coil 18, a driving torque is generated, and since this driving torque is much larger than the detent torque, if we focus on the driving torque alone, the driving point moves from point A to point B. However, since point B is unstable, the driving torque moves toward point E according to the curve Tb, and the rotor 5 rotates accordingly. However, since the second stopper 9 is provided,
The rotor 5 actually hits this second striker 9 and is O5.
' It rotates for a long time and stops, and is held at the 0 point. If the excitation current is cut off here, only the detent torque remains, and as a result, it is held at point D by the torque heading toward the next nearest stable point F. This is the second stop position. In this state, an optical path from the first optical fiber l to the third optical fiber 3 is formed via the right angle prism 4.

このようにロータ5は励磁電流を遮断しても第1および
第2の停止位置に安定して保持され、電力の消費はまっ
たく伴わない。
In this way, the rotor 5 is stably held at the first and second stop positions even if the excitation current is cut off, and no power is consumed at all.

次に第1の光ファイバ1の光路を第3の光ファイバ3か
ら第2の光ファイバ2に切換えるために第1の停止位置
にもどしたいときは、励磁コイル18に励磁電流を逆の
向きに流せば駆動トルクは第5図に破線て示すように符
号を逆にした状態で発生し、D点はG点へ移動し、G点
は不安定であるから破線に沿ってH点へもどされる。こ
こで励磁電流か遮断されるとH点からA点に到ってロー
タ5は第1の停止位置に保持される。
Next, when you want to return to the first stop position in order to switch the optical path of the first optical fiber 1 from the third optical fiber 3 to the second optical fiber 2, apply the excitation current to the excitation coil 18 in the opposite direction. If it flows, the driving torque will be generated with the sign reversed as shown by the broken line in Figure 5, and point D will move to point G, and since point G is unstable, it will return to point H along the broken line. . If the excitation current is cut off here, the rotor 5 reaches the point A from point H and is held at the first stop position.

以上要するに、ロータ5が第1の停止位置および第2の
停止位置に確実に保持されるためには、θ1≦0 、/
4 、θ2≦OS/4,02〉θ3゜DKI> IcK
I、 IGKI> IGKか必要てあり、本実施例ては
、 θ、= 2’ <θs/4 =25.71°/4=6.
42゜θ2=3.71°≦OS/4=6.426θ、′
=20゜ θ、 = 25.71°−01+02+05なお、1D
Kl= IGKI> IC旧は駆動トルク(逆トルク)
の設計の問題であり、励磁コイル18の巻き数および駆
動電流を適宜選べばよい。
In summary, in order for the rotor 5 to be reliably held at the first stop position and the second stop position, θ1≦0, /
4, θ2≦OS/4,02〉θ3゜DKI>IcK
I, IGKI>IGK is required, and in this example, θ,=2'<θs/4 =25.71°/4=6.
42°θ2=3.71°≦OS/4=6.426θ,'
=20°θ, = 25.71°−01+02+05, 1D
Kl = IGKI> Old IC is driving torque (reverse torque)
This is a design problem, and the number of turns of the excitation coil 18 and the drive current may be selected appropriately.

上記実施例ては電磁変換型アクチュエータのロータ5の
極数を14極としたか、本発明はこの極数に限定される
ものではなく、任意とすることがてきる。
In the above embodiment, the number of poles of the rotor 5 of the electromagnetic conversion actuator was set to 14, but the present invention is not limited to this number of poles, and may be any number of poles.

また、本発明は実施例に示したようなプリズムの反射を
利用した第1の光ファイバから第2または第3の光ファ
イバへの光路の切換えたけてなく、第6図に示すように
プリズム4を矢印方向に回転しその屈折を利用して光フ
ァイバF1の光路をそれまでの光ファイバF3からF4
へ切換える光スイッチにも適用できることはもちろんで
ある。
Furthermore, the present invention is not limited to switching the optical path from the first optical fiber to the second or third optical fiber using the reflection of the prism as shown in the embodiment, and the prism 4 as shown in FIG. is rotated in the direction of the arrow and using its refraction, the optical path of optical fiber F1 is changed from optical fiber F3 to F4.
Of course, it can also be applied to optical switches that switch to

(発明の効果) 以上説明したように、本発明においては、円弧上を移動
する光路変更手段駆動用の電磁変換型アクチュエータを
第1の停止位置においても第2の停止位置においてもモ
ータのテテントトルクたけで保持するようにしたのて、
光路切換手段の位置切換えにのみ電力を消費し保持には
電力を消費せず、従って電力消費を減少でき、発熱もほ
とんど問題にならない。従って光スイッチの数が多くな
っても実用上問題はなく、しかも励磁コイルは1個てよ
いので小型化か可能となり、簡単な駆動回路てすむとい
う効果もある。
(Effects of the Invention) As explained above, in the present invention, the electromagnetic conversion actuator for driving the optical path changing means that moves on a circular arc is controlled by the tetent torque of the motor at both the first stop position and the second stop position. I tried to hold it with
Electric power is consumed only for changing the position of the optical path switching means, and no electric power is consumed for holding the optical path switching means. Therefore, electric power consumption can be reduced, and heat generation is hardly a problem. Therefore, there is no practical problem even if the number of optical switches increases, and since only one excitation coil is required, miniaturization is possible, and there is also the effect that a simple drive circuit is required.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による光スイッチの一実施例の内部構造
を示す平面断面図、第2図は第1図のA−A断面図、第
3図は本発明による光スイッチで用いられる電磁変換型
アクチュエータの概路線図、第4図(イ)は本発明によ
る光スイッチの駆動回路の一例、第4図(ロ)は第4図
(イ)に示した駆動回路の各部におけるタイミンクチャ
ート、第5図は本発明による光スイッチて用いられる電
磁変換型アクチュエータの駆動原理を説明するクラン、
第6図は本発明による光スイッチの他の応用例を示す概
路線図、第7図8よび第8図は従来の光スイッチの光路
切換機構を示す概路線図、第9図は光スイッチの切換え
に用いられるステッピングモータの回転原理を説明する
図、第10図は従来の光スイッチに用いられる電磁変換
型アクチュエータのトルク特性曲線である。 1.2.3・・・光ファイバ、4・−・直角プリズム、
5・−・ロータ、6,7−・−ステータ、18−・・励
磁コイル =173 第10図
FIG. 1 is a plan sectional view showing the internal structure of an embodiment of the optical switch according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an electromagnetic conversion used in the optical switch according to the present invention. Figure 4 (a) is an example of the optical switch drive circuit according to the present invention, and Figure 4 (b) is a timing chart of each part of the drive circuit shown in Figure 4 (a). Figure 5 shows a crank diagram illustrating the driving principle of an electromagnetic conversion actuator used in an optical switch according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing another application example of the optical switch according to the present invention, FIGS. 7 and 8 are schematic diagrams showing the optical path switching mechanism of a conventional optical switch, and FIG. FIG. 10, which is a diagram explaining the rotation principle of a stepping motor used for switching, is a torque characteristic curve of an electromagnetic conversion type actuator used in a conventional optical switch. 1.2.3...Optical fiber, 4...Right angle prism,
5 - Rotor, 6, 7 - Stator, 18 - Excitation coil = 173 Fig. 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 第1の光ファイバの出力端子から第2および第3の光フ
ァイバの入力端子への光路中に光の反射または屈折によ
り光路を変更する光路変更手段を円弧上で揺動可能に設
け、前記光路変更手段が円弧上を一方向に揺動して停止
する第1の停止位置において前記第1の光ファイバと前
記第2の光ファイバとを光学的に結合し、前記光路変更
手段が円弧上を反対方向に揺動して停止する第2の停止
位置において前記第1の光ファイバと前記第3の光ファ
イバとを光学的に結合することにより前記第1の光ファ
イバと前記第2の光ファイバまたは第3の光ファイバと
の間で光路を切換えるようにした光スイッチにおいて、
前記光路変更手段の駆動源として、同一平面上に対向し
て配置された一組のステータと、両ステータの間に円周
に沿ってステータとの間隙が次第に変化するように回転
可能に配置された極対数が奇数のロータとを有する電磁
変換型アクチュエータを用い、前記第1の停止位置を非
励磁状態におけるロータのステータに対する安定静止位
置からロータの一方向への回転方向に見て前記電磁変換
型アクチュエータのデテントトルク曲線の1周期の1/
4に相当する角度以下の位置に定め、前記第2の停止位
置を非励磁状態におけるロータのステータに対する安定
静止位置からロータの同じ一方向への回転方向に見て前
記デテントトルク曲線の1周期の3/4に相当する角度
以上の位置に定めたことを特徴とする光スイッチ。
An optical path changing means for changing the optical path by reflection or refraction of light is provided in the optical path from the output terminal of the first optical fiber to the input terminals of the second and third optical fibers, and the optical path changing means is swingable on an arc. The first optical fiber and the second optical fiber are optically coupled at a first stop position where the changing means swings in one direction on an arc and stops, and the optical path changing means swings on the arc in one direction and optically couples the second optical fiber. The first optical fiber and the second optical fiber are optically coupled by optically coupling the first optical fiber and the third optical fiber at a second stop position where they swing in opposite directions and stop. Or, in an optical switch that switches the optical path between a third optical fiber and a third optical fiber,
As a driving source for the optical path changing means, a pair of stators are arranged facing each other on the same plane, and a set of stators is rotatably arranged between the two stators so that a gap between the stators and the stators gradually changes along the circumference. The electromagnetic conversion is performed by using an electromagnetic conversion actuator having a rotor having an odd number of pole pairs, and viewing the first stop position from a stable stationary position of the rotor with respect to the stator in a non-excited state in one direction of rotation of the rotor. 1/1 period of the detent torque curve of the type actuator
4, and the second stop position is set at a position equal to or less than an angle corresponding to An optical switch characterized in that the optical switch is set at a position greater than or equal to an angle corresponding to 3/4.
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