JPH075382A

JPH075382A - 光スイッチ

Info

Publication number: JPH075382A
Application number: JP16863993A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Asada; 一宏浅田; Isato Yunoki; 勇人柚木
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】被検出体と発光部及び受光部の距離を十分に
とることができ、しかも簡単な構造で作業性の良い光ス
イッチを提供する。【構成】レーザーダイオード１１、パワーメータ１
２、２つのスイッチ部２０ａ，２０ｂを送信用光ファイ
バ３１、受信用光ファイバ３２、送受信用光ファイバ３
３、光分岐結合器３４から成る光ファイバを介して相互
に接続すると共に前記スイッチ部２０ａ，２０ｂは別途
確認用光ファイバ４０を介してパワーメータ１３ａ，１
３ｂに接続する。前記スイッチ部２０ａ，２０ｂは、前
記送受信用光ファイバ３３及び確認用光ファイバ４０が
接続され、その送受信用光ファイバ３３からの出射光を
受け入れる本体ケースと、前記出射光を集光して光ビー
ムにするレンズと前記光ビームを反射させる反射面を有
する複数の光反射体によって構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、耐爆発特性，耐ノイ
ズ特性に優れた光スイッチ、特に被検出体と投光手段及
び検出手段（受光手段）との距離を十分にとることがで
き、しかも簡単な構造で作業性の良い光スイッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、倉庫や工場等に設置されている機
械類等の装置について、遠隔操作を行うためにはそれら
の装置の制御部とスイッチ部とを信号伝送路としての電
線によって接続し、この電線を屋内配線又は屋根裏配線
といった形態を用いて前記倉庫や工場内に配線する必要
がある。

【０００３】従って、そのような倉庫や工場等が爆発の
危険性が高い場合や電磁波障害を受け易い場合には、前
記電線及びスイッチ部を含めて各種シールドを施さなけ
ればならない。

【０００４】しかし、上述した屋根裏配線等について
は、屋根裏に住みついているねずみ等の動物に被覆と共
にかじられて断線したり、露出した電線からの漏電によ
る感電やスパークによる火災，特に爆発の危険性のある
場所では、爆発を引き起す原因になっていた。

【０００５】さらに、ノイズ対策としてシールド線を使
用した場合には、破壊されたシールド部から直接ノイズ
の影響を受けて誤動作を引き起す要因となっている。

【０００６】このような問題は屋根裏配線だけでなく、
倉庫や工場等の配線，さらにはその中に設置されている
機械類等についても同様のことがいえる。

【０００７】ところで、上記のような不都合を解消する
ためには、スパークが発生せず又はノイズの影響を受け
ない光伝送信号を利用した光スイッチを採用することが
考えられる。

【０００８】この光スイッチは、光の強度変化や光ビー
ムのＯＮ−ＯＦＦを検出することによりスイッチングを
行うものであり、具体的には、特開平２−１９６９１６
号公報に開示された光電スイッチや特開平４−２３８２
４９号公報に開示された光沢検出器といったものがあ
る。

【０００９】前者の光電スイッチは、投光手段，受光手
段及びその受光手段の集光面に配設され、被検知体まで
の距離に応じて集光面内で移動する光スポットの位置に
対応した位置信号を出力する位置検出手段、その位置信
号を処理して被検知物体が検知エリア内に存在するか否
かを判定する判定手段から構成されており、前記位置検
出手段としては、半導体位置検出素子（ＰＳＤ）が一般
的に用いられている。

【００１０】又、後者の光沢検出器は、スポット光を発
する発光ファイバと検出対象面からの反射光を受光する
多数の受光ファイバとから成り、各受光ファイバの受光
量のうちその最大値を認識することにより検出対象物の
正確な位置を検出するものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な光電スイッチでは、ＰＳＤを使用するため、被検知体
と投光手段および受光手段との間に一定間隔以上の距離
をもたせることが困難であり、その距離を長くとるため
には高精度なレンズ設計やかなり強度の大きい発光素子
が必要となる。

【００１２】また、この様な強度の大きい光が目に入っ
た場合には、失明を引き起こす危険性が伴うといった問
題もあり、上述したような装置等の遠隔操作用の光スイ
ッチには適していない。

【００１３】一方、前記光沢検出器については、そのよ
うな問題は生じないが、使用する光ファイバの本数が増
加すると共に使用する光ファイバの本数分の受光素子が
必要となる。このため、必然的に構造自体が複雑にな
り、作業性の悪化といった問題も生じていた。

【００１４】そこで、この発明の課題は、被検出体と発
光部及び受光部との距離を十分にとることができ、しか
も簡単な構造で作業性の良い光スイッチを提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は光信号送信手段が接続された送信用光導
波路と、光信号検出手段が接続された受信用光導波路
と、複数のスイッチ部が並列的に接続された送受信用光
導波路とを光分岐結合器によって結合し、前記複数のス
イッチ部を確認用光導波路を介して確認用光信号検出手
段に接続した光スイッチであって、前記スイッチ部を、
前記送受信用光導波路及び確認用光導波路が接続される
本体ケースと、前記送受信用光導波路からの出射光を集
光して光ビームを形成するための集光手段と、先端部に
前記光ビームの反射面を有する複数の光反射体とによっ
て構成し、前記光反射体は、前記光ビームの出射方向に
沿って直列配置されると共に前記光ビームの遮断方向に
進退自在に前記本体ケースに支持されており、前記確認
用光導波路は、前記光ビームが前記反射体によって遮断
されない状態で、入射される位置に接続されている光ス
イッチを提供するものである。

【００１６】

【作用】以上のように構成された光スイッチでは、光信
号送信手段によって送信された光信号が送信用光導波路
及び送受信用光導波路を通って効率よく、各スイッチ部
まで伝送され、集光手段によって光ビームとして本体ケ
ース内に出射される。

【００１７】ここで、前記光反射体がこの光ビームを遮
断しない状態、即ちスイッチ部がＯＦＦの状態では、透
過光として確認用光導波路に入射された光ビームがこの
確認用光導波路を通って伝送され、確認用光信号検出手
段によってその光強度が検出される。

【００１８】ところで、いずれかのスイッチ部のいずれ
かの光反射体によってそのスイッチ部の本体ケース内に
放射される光ビームが遮断，反射された状態、即ちある
スイッチ部がＯＮ状態の場合には、ＯＦＦ状態のスイッ
チ部に放射された光ビームは、上記の場合と同様に、透
過光として確認用光信号検出手段によってその光強度が
検出される。

【００１９】一方、ＯＮ状態のスイッチ部では、光ビー
ムの反射光が送受信用光導波路及び受信用光導波路を通
って伝送され、光信号検出手段によってその光強度が検
出される。このとき、光反射体ごとに光ビームの伝送距
離が異なるため、光強度の距離の減衰量が変化し、送受
信用光導波路に入射される反射光の光強度に差が生じる
ので、その光強度の検出値によってどの光反射体によっ
て反射されたものかが判別される。また、確認用光信号
検出手段による光強度の検出値により、いずれのスイッ
チ部がＯＮ状態にあるかが判別される。

【００２０】

【実施例】以下、実施例について図面を参照して説明す
る。図１に示すように、この光スイッチ１は、光信号送
信手段としてのレーザーダイオード（ＬＤ）１１、光信
号検出手段としてのパワーメータ（ＰＭ）１２、スイッ
チ部２０及びこれらを相互に接続する光導波路としての
プラスチック製の光ファイバ３０、さらには確認用光信
号検出手段としてのパワーメータ（ＰＭ）１３及びこれ
を前記スイッチ部２０に接続する確認用光導波路として
のプラスチック製の確認用光ファイバ４０から構成され
ている。なお、前記ＬＤ１１の出力光強度は１０ｍＷで
ある。

【００２１】前記光ファイバ３０は、前記ＬＤ１１が接
続される送信用光ファイバ３１と、前記ＰＭ１２が接続
される受信用光ファイバ３２と、前記スイッチ部２０が
接続される２本の送受信用光ファイバ３３とから成り、
これらは光分岐結合器３４を介して相互に接続されてい
る。

【００２２】この光分岐結合器３４は、光ファイバの中
間部を相互に溶着することにより、光ファイバを接続す
る超音波溶着型の光カプラである。具体的には、図２に
示すように、送信用光ファイバ３１及びスイッチ部２０
ａに接続される送受信用光ファイバ３３ａとなるプラス
チック製の光ファイバＦ₁と、受信用光ファイバ３２及
びスイッチ部２０ｂに接続される送受信用光ファイバ３
３ｂとなるプラスチック製の光ファイバＦ₂とを長さｌ
＝約１０ｍｍにわたって超音波溶着した２×２のカプラ
である。なお、この実施例では、上記のような光分岐結
合器３４を使用したが、これに代えてビームスプリッタ
等を用いることもできる。

【００２３】前記スイッチ部２０は、図１に示すよう
に、ＣＨ１〜４のスイッチ部２０ａ及びＣＨ５〜８のス
イッチ部２０ｂから構成されている。各スイッチ部２０
ａ，２０ｂは、図３に示すように、両端に前記送受信用
光ファイバ３３ａ，３３ｂ、確認用光ファイバ４０ａ，
４０ｂが接続され、その送受信用光ファイバ３３ａ，３
３ｂからの出射光を受け入れる本体ケース２１ａ，２１
ｂと、前記送受信用光ファイバ３３ａ，３３ｂの接続端
に設けられ、前記出射光を集光して光ビームにする集光
手段としてのレンズ２２ａ，２２ｂと、前記光ビームを
遮断して反射させる４個の光反射体２３ａ，２３ｂから
構成されている。

【００２４】前記各光反射体２３ａ，２３ｂは、前記光
ビームの光路ａに沿って、同図に示す間隔で直列に配列
されており、光路ａに対して直角方向、即ち光ビームを
遮断する方向に進退可能に前記本体ケース２１ａ，２１
ｂに支持されている。

【００２５】前記各光反射体２３ａ，２３ｂは、前記光
ビームの反射面２４ａ，２４ｂを有する先端部が本体ケ
ース２１ａ，２１ｂ内に、操作部２５ａ，２５ｂが本体
ケース２１ａ，２１ｂ外にそれぞれ位置しており、前記
操作部２５ａ，２５ｂを押し込むと、前記反射面２４
ａ，２４ｂが光ビームの光路ａまで到達し、光ビームを
遮断すると共に反射させるようになっている。

【００２６】また、前記各光反射体２３ａ，２３ｂは、
各反射面２４ａ，２４ｂの光ビームの光路ａに対する角
度が、ＣＨ１〜ＣＨ４、ＣＨ５〜ＣＨ８に向かって順次
大きくなるように、反射面２４ａ，２４ｂを傾斜させて
ある。

【００２７】前記ＰＭ１３は、前記スイッチ部２０ａに
対応して設けられたＰＭ１３ａと前記スイッチ部２０ｂ
に対応して設けられたＰＭ１３ｂとから成り、それぞれ
個別に確認用光ファイバ４０ａ，４０ｂを介して前記各
スイッチ部２０ａ，２０ｂに接続されている。また、前
記確認用光ファイバ４０ａ，４０ｂは、前記送受信用光
ファイバ３３ａ，３３ｂ、レンズ２２ａ，２２ｂからの
光ビームが前記光反射体２３ａ、２３ｂに遮断されない
状態、即ち各スイッチ部２０ａ，２０ｂの非操作状態に
おいて、直接入射する位置で前記本体ケース２１ａ，２
１ｂに接続されている。

【００２８】以上のように構成された光スイッチでは、
ＬＤ１１から放射された光が、前記送信用光ファイバ３
１から前記光分岐結合器３４を介して送受信用光ファイ
バ３３ａ，３３ｂに伝送され、その送受信用光ファイバ
３３ａ，３３ｂからの出射光がレンズ２２ａ，２２ｂに
よって集光されて光ビームとして本体ケース２１ａ，２
１ｂ内に供給される。

【００２９】この状態において、いずれのスイッチ部２
０ａ，２０ｂについても、全く光反射体２３ａ，２３ｂ
が押し込まれていないとき、即ち、各スイッチ部２０
ａ，２０ｂがいずれもＯＦＦ状態のときは、各スイッチ
部２０ａ，２０ｂの光ビームは遮断されることなく、そ
のまま透過光として、確認用光ファイバ４０ａ，４０ｂ
に入射し、ＰＭ１３ａ，１３ｂまで伝送されるので、Ｐ
Ｍ１３ａ，１３ｂでは所定の光強度が検出される。具体
的な光強度は、ＰＭ１２で検出される反射光が１１．０
μＷ，ＰＭ１３ａ，１３ｂで検出される透過光がそれぞ
れ２０１．２μＷ，１８０．５μＷである。

【００３０】一方、スイッチ部２０ａ又は２０ｂのいず
れかの光反射体２３ａ，２３ｂが押し込まれていると
き、即ち一方のスイッチ部２０ａ，２０ｂがＯＮ状態、
他方のスイッチ部２０ｂ，２０ａがＯＦＦ状態のとき
は、その押し込まれている光反射体の２３ａ，２３ｂの
反射面２４ａ，２４ｂによって光ビームが反射され、そ
の反射光が前記送受信用光ファイバ３３ａ，３３ｂに入
射される。

【００３１】この反射光は、送受信用光ファイバ３３
ａ，３３ｂから光分岐結合器３４を介して受信用光ファ
イバ３２に伝送され、前記ＰＭ１２によってその光強度
が検出される。

【００３２】ところで、各光反射体２３ａ，２３ｂは、
送受信用光ファイバ３３ａ，３３ｂの本体ケース２１
ａ，２１ｂとの接続端から、それぞれ固有の間隔を有し
ているため、光ビームの伝送距離及び反射光の伝送距離
が異なり、その結果として光強度の距離減衰量も異な
る。また、上記のように、各光反射体２３ａ，２３ｂの
反射面２４ａ，２４ｂの傾斜率が異なるため、各光反射
体２３ａ，２３ｂごとに反射光が送受信用光ファイバ３
３ａ，３３ｂの入射端から少しづつずれて、最終的に送
受信用光ファイバ３３ａ，３３ｂに入射する反射光の光
強度に顕著な差を生じる。

【００３３】従って、表１（ＣＨ１〜８）に示すよう
に、ＰＭ１２によって検出される反射光の光強度によっ
て各スイッチ部２０ａ，２０ｂ内において、どの光反射
体２３ａ，２３ｂが押されているのかを判別することが
できる。

【００３４】また、ＯＮ状態のスイッチ部２０ａ又は２
０ｂでは、上記のように光ビームが遮断されるため、光
ビームが透過光として確認用光ファイバ４０ａ又は４０
ｂに入射することがなく、同表に示すように、ＰＭ１３
ａ又は１３ｂにおいて透過光は検出されない。

【００３５】一方、ＯＦＦ状態のスイッチ部２０ｂ又は
２０ａでは、光ビームが遮断されないので、両スイッチ
部２０ａ，２０ｂが共にＯＦＦ状態の場合と同様、所定
の光強度（ＰＭ１３ａ：２０１．２μＷ，ＰＭ１３ｂ：
１８０．５μＷ）が検出される。

【００３６】従って、ＰＭ１３ａ，１３ｂにおいて検出
される透過光の光強度を検出することにより、各スイッ
チ部２０ａ，２０ｂのＯＮ−ＯＦＦ状態の判別が行え
る。

【００３７】ところで、ＰＭ１３ａ，１３ｂのいずれに
おいても透過光が検出されない場合は、両スイッチ部２
０ａ，２０ｂが共にＯＮ状態である。この場合、両スイ
ッチ部２０ａ，２０ｂからの反射光は送受信用光ファイ
バ３３ａ，３３ｂ及び受信用光ファイバ３２を通って伝
送され、ＰＭ１２によってその光強度が検出されるが、
この光スイッチ１では、スイッチ部２０ａの光検出体２
３ａとスイッチ部２０ｂの光検出体２３ｂの全ての組み
合わせについて、それぞれ異なる光強度が得られるよう
に、各光検出体２３ａ，２３ｂの反射面２４ａ，２４ｂ
の傾斜率を調整してある（表１ＣＨ１＋５〜ＣＨ４＋８
参照）。

【００３８】従って、この光スイッチ１では、いずれか
のスイッチ部２０ａ又は２０ｂがＯＮ状態である場合だ
けでなく、両スイッチ部２０ａ，２０ｂがＯＮ状態の場
合にも、どの光反射体２３ａ，２３ｂが押し込まれてい
るのかの判別が可能となり、合計２４種類の状態切換え
が行える。

【００３９】

【表１】

【００４０】図４は、他の実施例を示している。この光
スイッチ２は、図１に示す光スイッチ１と同様に、光信
号送信手段としてのＬＤ５１（出力光強度＝１０ｍ
Ｗ），光信号検出手段としてのＰＭ５２，スイッチ部６
０及び光ファイバ７０（送信用光ファイバ７１，受信用
光ファイバ７２，送受信用光ファイバ７３）、確認用光
信号検出手段としてのＰＭ５３確認用光ファイバ８０か
ら構成されているが、ＰＭ５３及び確認用光ファイバ８
０が各スイッチ部６０ａ，６０ｂごとに個別に設けられ
ていない点で前記実施例と相違する。

【００４１】前記確認用光ファイバ８０は、各スイッチ
部６０ａ，６０ｂに接続されている短いスイッチ部側光
ファイバ８１ａ，８１ｂと、前記ＰＭ５３に接続される
長いＰＭ側光ファイバ８２とが光分岐結合器７４と同様
の光分岐結合器８３によって相互に接続されており、前
記実施例に比べて光スイッチ２自体の構造がコンパクト
になっている。

【００４２】以上のように構成された光スイッチでは、
表２に示すように、どのチャンネル（ＣＨ）の光反射体
がＯＮ状態にあるかについては、前記実施例と同様にＰ
Ｍ５２によって検出される反射光の光強度によって判別
でき、ＰＭ５３によって検出される透過光の光強度が０
μＷの場合には、双方のスイッチ部６０ａ及び６０ｂが
ＯＮ状態にあることが確認できる。

【００４３】しかし、前記実施例とは異なり両スイッチ
部６０ａ，６０ｂに対して一つのＰＭ５３しか設けられ
ていないので、いずれか一方のスイッチ部６０ａ又は６
０ｂのみがＯＮ状態の場合にいずれのスイッチ部がＯＮ
状態にあるかの確認については、各スイッチ部６０ａ，
６０ｂからの透過光の光強度が同一であれば判別できな
いことになる。

【００４４】そこで、この光スイッチ２では、前記光分
岐結合器７４の分配比を変えることによって、相互に光
強度が異なる光信号が各スイッチ部６０ａ，６０ｂに入
射するようになっており、同表に示すように、ＰＭ５３
における透過光の光強度の検出値によっていずれのスイ
ッチ部６０ａ又は６０ｂがＯＦＦ状態にあるかを判別す
ることができるようになっている。

【００４５】

【表２】

【００４６】また、上記２つの実施例において、いずれ
かのスイッチ部２０ａ又は２０ｂ，６０ａ又は６０ｂの
みがＯＮ状態にある場合であるにも拘らず、ＰＭ１３，
５３において透過光が検出されない場合には、ＯＦＦ状
態のスイッチ部２０ｂ又は２０ａ，６０ｂ又は６０ａに
接続されている光ファイバ３３，７３に断線等の損傷が
発生している可能性が高いことがわかる等の異常予測に
利用することもできる。

【００４７】さらに、上記２つの実施例について、送受
信用光ファイバ３３ａ（７３ａ），３３ｂ（７３ｂ）を
光分岐結合器３４（７４）を介して直接送信用光ファイ
バ３１（７１）及び受信用光ファイバ３２（７２）に接
続せず、図５に示すように、これらを一旦別の光分岐結
合器３５（７５）によって結合すると共に一本の送受信
用光ファイバ３３ｃ（７３ｃ）と結合し、この送受信用
光ファイバ３３ｃ（７３ｃ）を前記光分岐結合器３４
（７４）を介して送信用光ファイバ３１（７１），受信
用光ファイバ３２（７２）に接続するようにすると、光
ファイバの削減によるコストダウンが図れると共に光ス
イッチ自体の構造がコンパクトになるので好ましい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、この発明の光スイッチ
は、光信号送信手段から送信された光信号を送信用光導
波路、送受信用光導波路を介してスイッチ部に伝送し、
集光手段によって光ビームとして本体ケース内に出射さ
れた光信号を、その本体ケースに光ビームに沿って直列
に設けられた複数の光反射体のうちの一つの光反射体に
よって反射させ、この反射光を前記送受信用光導波路及
び受信用光導波路を介して伝送し、光信号検出手段によ
って測定された反射光の光強度に基づいて、スイッチ部
の操作状態を判別するようにしたため、被検出体と光信
号送信手段及び光信号受信手段との距離を十分長くとる
ことができると共に、従来のようなＰＳＤも不要であ
り、複数の光信号を共通の光導波路によって伝送するの
で光スイッチ全体の構造が単純化され、作業性もよい。

【００４９】また、前記送受信用光導波路に複数のスイ
ッチ部が並列的に接続されているため、各スイッチ部の
光反射体のＯＮ−ＯＦＦ状態の組み合わせにより、多数
の状態切換が可能になるという利点があり、確認用光導
波路によって伝送される透過光の光強度を検出すること
により、各スイッチ部のＯＮ−ＯＦＦ状態を確実に判別
でき、光スイッチの誤動作を回避することができる。

【００５０】特に、各スイッチ部に接続された確認用光
導波路と、一つの確認用光信号検出手段に接続された確
認用光導波路とを光分岐結合器を介して結合したものに
あっては、光導波路及び確認用光信号検出手段の削減に
よるコストダウンが図れると共に光スイッチ自体の構造
がコンパクトになるといった利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る一実施例を示す概略図である。

【図２】同上の光分岐結合器を示す概略図である。

【図３】同上のスイッチ部を示す概略図である。

【図４】他の実施例を示す概略図である。

【図５】図１及び図４に示す光スイッチの変形例を示す
部分的概略図である。

【符号の説明】

１，２光スイッチ１１，５１レーザーダイオード１２，５２パワーメータ２０，２０ａ，２０ｂ，６０，６０ａ，６０ｂスイッ
チ部２１ａ，２１ｂ本体ケース２２ａ，２２ｂレンズ２３ａ，２３ｂ光反射体２４ａ，２４ｂ反射面２５ａ，２５ｂ操作部３０，７０光ファイバ３１，７１送信用光ファイバ３２，７２受信用光ファイバ３３，７３送受信用光ファイバ４０，４０ａ，４０ｂ確認用光ファイバ１３，５３パワーメータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号送信手段が接続された送信用光導
波路と、光信号検出手段が接続された受信用光導波路
と、複数のスイッチ部が並列的に接続された送受信用光
導波路とを光分岐結合器によって結合し、前記複数のス
イッチ部を確認用光導波路を介して確認用光信号検出手
段に接続した光スイッチであって、前記スイッチ部を、前記送受信用光導波路及び確認用光
導波路が接続される本体ケースと、前記送受信用光導波
路からの出射光を集光して光ビームを形成するための集
光手段と、先端部に前記光ビームの反射面を有する複数
の光反射体とによって構成し、前記光反射体は、前記光ビームの出射方向に沿って直列
配置されると共に前記光ビームの遮断方向に進退自在に
前記本体ケースに支持されており、前記確認用光導波路は、前記光ビームが前記光反射体に
よって遮断されない状態で入射される位置に接続されて
いる光スイッチ。
【請求項２】前記各スイッチ部ごとに個別の確認用光
信号検出手段を設けた請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】前記各スイッチ部に接続された確認用光
導波路と一つの確認用光信号検出手段に接続された確認
用光導波路とを光分岐結合器を介して相互に結合した請
求項１記載の光スイッチ。