JPS63261214A - 光路切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば光通信システムに用いる光路切替装置
に関する。

〈従来の技術〉 従来、光路切換装置としては、プリズム。

反射板あるいはレンズを単体で、または組合せて用いた
ものが各積卸られている。その代表的な例を以下に説明
する。

第６図にはロッドレンズとプリズムとを組合せた光路切
換装置を示す。同図に示すように、３本の光ファイバ８
１，８２．８３の先端にはそれぞれロッドレンズ８４，
８５，８６が装着され、これらロッドレンズ８４，８５
゜８６の光ファイバ８１〜８３に対して反対側にはプリ
ズム８７が光フアイバ８１〜８３軸に直交する方向に移
動自在に配設されている。

このプリズム８７の位置を移動することにより、中央の
光ファイバ８２からの入射光をその両側の光ファイバ８
１．８３の何れか一方に導（ことができる１対２の光ス
ィッチとなる。

第７図にはレンズ系と５角プリズムとを組合せた光路切
替装置を示す。同図に示すように、平板であるスイッチ
ング板９０には、隣接する２辺に沿ってそれぞれ複数の
入射用レンズ系９１及び出射用レンズ系９２が配設され
ており、入射用レンズ系９１からの入射光の光軸９３と
出射用レンズ系９２に入る出射光の光軸９４とは９０６
の角度をなし、それぞれスイッチング板９０に平行とな
っており、それぞれの交点はスイッチング板９０上にマ
トリクス状に配列している。これら複数の交点のうち所
望の交点に５角プリズム９５を挿入するとその点の入射
光が出射光に変換されることになり、ｎ対ｎのマトリク
ススイッチからなる光路切替えを行うことができる。

ここで用いる５角プリズム９５は第８図に示すように、
互いに直交する側面９５ａ及び９５ｂと、側面９５ｂの
反対側で側面９５ａに対して６７．５”の角度をなして
位置する側面９５ｃと、側面９５ａの反対側で側面９５
ｂに対して６７．５’の角度をなして位置する側面９５
ｄと、側面９５ｃと側面９５ｄとを結ぶ側面９５ｅとを
有するもので、ガラス等の光を透過する材料で構成され
たものである。

このような５角プリズム９５において、各側面９５ａ〜
９５ｅに直交する平面と平行な光軸を有する入射光９６
が側面９５ａを透過すると、側面９５ｄ及び側面９５ｃ
で反射されて側面９５ｂから外へ出て出射光９７となる
。

このとき入射光９６と反射光９７とは各側面９５ａ〜９
５ｅに直交する平面と平行な平面内で９０°の角度をな
すことになる。なお、この場合、各側面９５ａ〜９５ｅ
に直交する面に平行に光線が入射していれば、５角プリ
ズム９５を各側面９５ａ〜９５ｅと平行な軸を中心とし
て回転しても入射光９６と反射光９７とのなす角は常に
９０″に保たれることになる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第６図に示したロッドレンズとプリズムを用いた光路切
替装置は、１対２の光スィッチにすぎない。よって、こ
れによりｎ対ｎの光スィッチを実現しようとすると多段
にする必要があり、伝送損失が大きくなるとともに装置
も大型化するという問題がある。

一方、第７図に示したレンズ系と５角プリズムを用いた
光路切替装置では、ｎ対ｎの光路切替ができるが、光路
切替部となる５角プリズム９５の側面９５ａ〜９５ｅを
高精度で加工する必要があるとともに５角プリズム９５
内での伝送損失を低減するために光の透過率の高い材料
を用いる必要があり、さらに光の入出射面となる側面９
５ａ及び９５ｂに反射防止膜を施す必要があるので、製
造上経済的でないという難点があった。

以上述べたように、従来の光路切替装置は、装置が複雑
で大型になるかあるいは高精度、特殊材料、特殊加工が
要求されるかするため経済的ではないという問題を有し
ていた。

本発明はこのような事情に鑑み、小型且つ経済性に優れ
、マトリクススイッチングが可能な光路切替装置を提供
することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明の構成は、基準平面上に配設
されて該基準平面と平行な光軸を有する複数の入射平行
光用レンズ系と、前記基準面上に配設されて該基準面と
平行な光軸を有するとともに前記入射平行光用レンズ系
の光軸に対して任意の交差角度をなす光軸を有する少な
（とも１個の出射平行光用レンズ系と、光を全反射する
第１の反射面及び第２の反射面を有するとともにこれら
第１及び第２の反射面のなす角度が前記入射平行光用レ
ンズ系の光軸と出射平行光用レンズ系の光軸とがなす交
差角度のうち小さい方の角度の棒を９０°から差し引く
かあるいは９０°に加えるかした角度である光路切替部
とを具え、この光路切替部を前記第１及び第２の反射面
が前記基準平面に直交するように前記入射平行光用レン
ズ系の光軸と前記出射平行光用レンズ系の光軸との交差
部分に配置して光の授受を行うことを特徴とする。

く作　　　用〉 前記光路切替部の第１及び第２の反射面のなす角度が、
前記入射平行光用レンズ系の光軸と出射平行光用レンズ
系の光軸とがなす交差角度のうち小さい方の角度の１／
２を９０°から差し引いた角度である場合には入射平行
光用レンズ系からの入射光が出射平行光用レンズ系の光
軸と交差した後筒１又は第２の反射面のどちらか一方に
入り、さらに他方の反射面で反射されて出射平行光用レ
ンズ系に入るようにする。一方、前記光路切替部の第１
及び第２の反射面のなす角度が前記交差角度のうち小さ
い方の角度の棒を９０°に加えた角度である場合には入
射平行光用レンズ系からの入射光が出射平行光用レンズ
系の光軸と交差する前に第１又は第２の反射面のどちら
か一方に入り、さらに他方の反射面で反射されて出射平
行光用レンズ系に入るようにする。

〈実　施　例〉 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は、本発明の光路切替装置の好適な一実施例であ
る２対２マトリクススイツチの全体構成を示している。

また第２図、第３図は、本マトリクススイッチにおける
光路切替部の詳細および光路切替の原理を示している。

入射光をもたらす光ファイバ１，２は、入射光用ロッド
レンズ５，６の焦点に固定されている。出射光を受ける
光ファイバ３，４は出射光用ロッドレンズ７．８の焦点
に固定されている。ロッドレンズ５〜８は同一の径であ
り、ロッドレンズ５，６の光軸とロッドレーア＝ ンズ７，８の光軸が交差するよう、一定の厚みを持った
平板であり、基準平面となるスイッチング用基板９の上
面９ａに固定されている。　ここで、入射光用ロッドレ
ンズから出射光用ロッドレンズに至る光軸の交差角度を
αとすると、本実施例ではα＝９０°となる。

一方、光路切替部１０は、第２図にしめすように、円柱
の中心軸に平行なＶ溝１０ａを持った部品であり、■溝
１０ａの開口角とαとの関係は、次の通りである。

開口角−９０°−ａ　／　２　　　　（式１）即ち本実
施例の場合、光路切替部１０のＶ溝１０ａの開口角は４
５６である。乙のＶ溝１０ｇの開口面は鏡面に加工され
て第１の反射面１０ｂ及び第２の反射面１０ｃとなり、
底面１０ｄに垂直に接している。そして、光路切替部１
０は、底面１０ｄをスイッチング用基板９の上面９ａに
密着させて、固定する。このときの光路切替部１０の位
置は、第２図に示すよう、入射光用ロッドレンズ５の光
軸２１と出射光用ロッドレンズ７の光軸２２との交点２
３の延長線上で、光軸２１は反射面１０ｃに交点２１ａ
を、光軸２２は反射面１０ｂに交点２２ａを持つ位置と
する。

また、光路切替部１１は、第３図にしめすように、円柱
の中心軸に平行なＶ溝１１ａを持った部品である。■溝
１１ａの開口角とαとの関係は、次の通りである。

開口角＝９０°十α／２　　　（式２）即ち本実施例の
場合、光路切替部１１のＶ溝１１ａの開口角は１３５６
である。このＶ溝１１ａの開口面は鏡面に加工されて第
１の反射面１１ｂ及び第２の反射面１１ｃとなり底面ｌ
ｉｄに垂直に接している。そして、光路切替部１１は、
底面ｌｉｄをスイッチング用基板９の上面９ａに密着さ
せて、固定する。

このときの光路切替部１１の位置は、第３図に示すよう
、入射光用ロッドレンズ６の光軸３１と出射光用ロッド
レンズ８の光軸３２との交点３３の手前で、光軸３１は
反射面１１ｂに交点３１ａを、光軸３２は反射面１１ｃ
に交点３２ａを持つ位置とする。なお、ロッドレンズ５
〜８、光路切換部１０，１１の支持方法については説明
を省略する。

このように構成された光路切替装置において、入射用光
ファイバ１を透過した光は、ロッドレンズ５を通過する
ことによって平行光１２となって、スイッチング用基板
９の上面９ａに対して平行に進んで行く。次に、乙の平
行光１２は、光路切替部１０の反射面１０ｃで反射偏向
された後、反射面１０ｂで反射偏向され、結果として２
度の反射偏向によって９０°の偏向を受はテロラドレン
ズ７に入射し、出射光用ファイバ３に取り込まれる。

一方、入射用光ファイバ２を透過した光は、Ｕラドレン
ズ６を通過することによって平行光１３となって、スイ
ッチング用基板９の上面９ａに対して平行に進んで行く
。次に、この平行光１３は、光路切替部１１の反射面１
１ｂで反射偏向された後、反射面１１ｃで反射偏向され
、結果として２度の反射偏向によって９０＠の偏向を受
けてロッドレンズ８に入射し、出射光用ファイバ４に取
り込まれる。

重要な点として、本発明による光路切替部１０、光路切
替部１１は、光軸の交差角αと２反射面の交差角の関係
が（式１）あるいは（式２）の条件を満たしていれば、
２反射面と光線の幾何学的性質から、底面１０ｄ、　ｌ
ｉｄに垂直な軸に関して切替部が回転しても光線の切替
角度が一定に保たれるという特性を有している。

上述の説明では、入射用光ファイバを１゜２とし、出射
用光ファイバを３，４としたが、反対に入射用光ファイ
バ３，４とし、出射用光ファイバを１，２としても、同
様に光路を切り替えることができる。

また、入射用光ファイバ１から出射用光ファイバ３へ、
入射用光ファイバ２から出射用光ファイバ３へ光を導く
場合も、光路切替部１０あるいは光路切替部１１を、各
ロッドレンズの光軸の交点付近に、前述と同様な位置関
係になるよう配置すれば良い。

本実施例では、２対２のマトリクススイッチを示したが
、スイッチング用基板上に入射光用ロッドレンズと出射
光用リッドレンズをｎ個ずつ設け、光路切替部１０ある
いは光路切替部１１を配置するだけで、ｎ対ｎのマント
リクススイッチングが可能である。またレンズ系は球面
レンズ、非球面レンズ等であっても構成可能である。

第４図、第５図は、本発明における光路切替部の別実施
例を示している。

第４図は、光路切替部を３部品で実現した例である。即
ち、光路切替部６０は、角度基準部品６１に平板６２，
６３を固定して構成される。そして平板６２．６３の鏡
面に加工された反射面６２ａ、６３ａは、角度基準部品
６１によって所定の位置に保持される。

第５図は、光路切替部を１部品で実現した例である。光
路切替部７１は鏡面に加工された反射面７１ａ、７１ｂ
を有したくさび形部品であり、光路切替部１０，１１よ
り小型化が可能である。

上述のように本発明では、光路切替部に光線の切替角度
を一定に保つ部品を用いているため、高精度な位置決め
作業を必要とせずに光路切替装置を構成できるので、経
済性に優れている。また光路切替部も加工面数が少ない
上、従来用いていた５角プリズムのような反射防止膜が
必要ないため、加工が容易であり、経済性に優れている
。その上単純な構成でｎ　対ｎのマトリクススイッチが
容易に実現できるという特徴を有している。

また、光路切替部１０あるいは光路切替部１１をスイッ
チング用基板６７に配置する自動機と組み合わせれば本
発明は更に有益となる。

〈発明の効果〉 上述したように、本発明によれば、所定の角度を持った
２つの反射面を有する加工容易な部品を用いることによ
り、光線の切替角度を一定に保つので、高精度の位置決
めがいらず、構成が簡単なマトリクススイッチングが可
能となり、実用的に極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光路切替装置の全体構
成図、第２図及び第３図はその光路切替部の詳細な構成
図、第４図及び第５図はそれぞれ光路切替部の別の実施
例の構成図、第６図〜第８図は従来例の構成図である。 図面中、 １．２，３，４は光ファイバ、 ５．６，７，８はロッドレンズ、 ９はスイッチング用基板、 １０．１１は光路切替部、 １２．１３は平行光、 ２１は入射光用ロッドレンズ５の光軸、２２は出射光用
ロッドレンズ７の光軸、３１は入射光用ロッドレンズ６
の光軸、３２は出射光用ロッドレンズ８の光軸、６０．
７１は光路切替部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基準平面上に配設されて該基準平面と平行な光軸を有す
   る複数の入射平行光用レンズ系と、前記基準面上に配設
   されて該基準面と平行な光軸を有するとともに前記入射
   平行光用レンズ系の光軸に対して任意の交差角度をなす
   光軸を有する少なくとも１個の出射平行光用レンズ系と
   、光を全反射する第１の反射面及び第２の反射面を有す
   るとともにこれら第１及び第２の反射面のなす角度が前
   記入射平行光用レンズ系の光軸と出射平行光用レンズ系
   の光軸とがなす交差角度のうち小さい方の角度の１／２
   を９０°から差し引くかあるいは９０°に加えるかした
   角度である光路切替部とを具え、この光路切替部を前記
   第１及び第２の反射面が前記基準平面に直交するように
   前記入射平行光用レンズ系の光軸と前記出射平行光用レ
   ンズ系の光軸との交差部分に配置して光の授受を行うこ
   とを特徴とする光路切替装置。