JPWO2004013675A1 - 光スイッチ及び光スイッチユニット - Google Patents

Abstract

複数の入射側光ファイバー４ａと、各入射側光ファイバー４ａに対向するようにそれぞれ配設した複数の主出射側光ファイバー７ａ、および、単一の予備出射側光ファイバー７ｂと、入射側光ファイバー４ａのいずれか１つに対して位置決めされるように移動し、予備出射側光ファイバー７ｂに入射側光ファイバー４ａからの光信号を反射させる反射手段５と、反射手段５を各入射側光ファイバー４ａに対して移動させ、その入射側光ファイバー４ａからの光信号を反射手段５で反射させ、予備出射側光ファイバー７ｂに入射可能とする駆動手段２１とを備えた光スイッチである。

Description

本発明は、光スイッチ、詳しくは光通信システムにおける光冗長切換スイッチ、及び、さらに制御回路をも備えた光スイッチユニットに関するものである。

従来、光冗長切換を行うことができる光スイッチとして、例えば、次のようなものが公知である。
すなわち、特開２０００−３２１５１２号公報には、入射側の光ファイバーと、出射側の光ファイバーとを、互いの光路が直交するように配置し、各光路の交差部分に光路の内外に昇降する４５度に傾斜させた反射部材であるミラーをそれぞれ配置するようにした光スイッチが開示されている。
しかしながら、前記光スイッチでは、各光路の交差部分にミラーと、各ミラーを昇降させるアクチュエータ等をそれぞれ配置しなければならず、高価なものとなっていた。また、光ファイバーのコアは、直径１０μｍ程度であり、ミラーを介して形成される光路の調整を高精度に行う必要があるが、前記光スイッチでは調整箇所が多数あり煩雑であった。

（発明が解決しようとする技術的課題）
本発明は、部品点数の少ない簡単な構成であっても、適切に光冗長切換を行うことのできる光スイッチ及び光スイッチユニットを提供することを課題とする。
（その解決方法と従来技術より有効な効果）
本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、
複数の入射側光ファイバーからなる入射側光伝送部材と、
各入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の出射側光ファイバーからなる出射側光伝送部材と、
入射側又は出射側のいずれか一方として機能する少なくとも１つの予備の光ファイバーと、
光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めされるように移動し、光信号を反射させて予備の光ファイバーと他の光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする反射手段と、
反射手段を光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めされるように移動させる駆動手段と、
を備えた構成としてある。
この構成により、通常の通信状態では、対応する入射側光ファイバーと出射側光ファイバーとの間で光信号の送受信が行われており、いずれかの伝送経路に問題が生じた場合にのみ駆動手段を駆動して反射手段を移動させ、予備の光ファイバーを介して光信号の送受信を行うことができる。したがって、反射手段及び駆動手段は１つだけ設ければよく、構成を簡略化することができ、安価に製作することが可能となる。
また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、
複数の入射側光ファイバーと、
各入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の主出射側光ファイバー、及び、単一の予備出射側光ファイバーと、
予備出射側光ファイバーに、いずれか１つの入射側光ファイバーからの光信号を反射させる反射手段と、
反射手段を各入射側光ファイバーのいずれか１つに対して移動させる駆動手段と、
を備えた構成としておいてもよい。
また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、
複数の主入射側光ファイバー、及び、単一の予備入射側光ファイバーと、
各主入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の出射側光ファイバーと、
いずれか１つの出射側光ファイバーに、予備入射側光ファイバーからの光信号を反射させる反射手段と、
反射手段を各出射側光ファイバーのいずれか１つに対して移動させる駆動手段と、
を備えた構成としたものである。
さらに、本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、
複数の主入射側光ファイバー、及び、単一の予備入射側光ファイバーと、
前記各主入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の主出射側光ファイバー、及び、前記予備入射側光ファイバーに対向するように配設した単一の予備出射側光ファイバーと、
光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めされるように移動し、光信号を反射させて予備の光ファイバーと他の光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする反射手段と、
反射手段を光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように移動させる駆動手段と、
を備えた構成としてある。
そして、本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、
複数の入射側光ファイバーからなる入射側光伝送部材と、複数の出射側光ファイバーからなる出射側光伝送部材と、入射側又は出射側のいずれか一方として機能する少なくとも１つの予備の光ファイバーとを並設一体化し、
各入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて予備の光ファイバーと他の光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする構成としてある。
また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、
複数の入射側光ファイバーと、複数の主出射側光ファイバーと、単一の予備出射側光ファイバーとを並設一体化し、
各入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各主出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて入射側光ファイバーと予備出射光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする構成としてある。
さらに、本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、
複数の主入射側光ファイバーと、単一の予備入射側光ファイバーと、複数の出射側光ファイバーとを並設一体化し、
各主入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて予備入射側光ファイバーと出射側光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする構成としてある。
そして、本発明は、前記課題を解決するための手段として、光スイッチを、複数の主入射側光ファイバー、及び、単一の予備入射側光ファイバーと、
複数の主出射側光ファイバー、及び、単一の予備出射側光ファイバーとを並設一体化し、
各主入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各主出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて予備入射側光ファイバーと主出射側光ファイバーとの間、あるいは、予備出射側光ファイバーと主入射側光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする構成としてある。
前記駆動手段は、反射手段を移動させる際、入射側光ファイバーと出射側光ファイバーの間の光路を遮ることのない位置まで反射手段を退避可能とするのが好ましい。
前記駆動手段は、ステッピングモータ又はボイスコイルモータで構成すればよい。
前記光ファイバーを一体化し、各光ファイバーに出射又は入射される光を平行にするためのコリメートレンズをそれぞれ備えたレンズアレイを設けるのが好ましい。
前記反射手段と前記予備出射側光ファイバーとを一体的に移動可能とすると、反射手段の移動位置に拘わらず、常に光路長を一定寸法とすることができ、インサーションロスを抑制可能となる点で好ましい。
前記反射手段は、金属製棒材の一端部にプレス加工、ガラス製棒材の一端部にプレス加工、又は、射出成形加工により形成した反射面で構成すると、加工容易となる点で好ましい。
前記構成の光スイッチと、前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを、単一のケーシング内に収容すると、コンパクトな構成とすることができる点で好ましい。

図１は、第１実施形態に係る光スイッチユニットの光スイッチ以外の構成部品を示す分解斜視図である。
図２は、第１実施形態に係る光スイッチの分解斜視図である。
図３は、第１実施形態に係る光スイッチユニットの平面図である。
図４Ａは図３のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ線断面図、図４Ｂはその部分拡大図である。
図５は、図３に示す各光伝送部材の断面図である。
図６は、図３の部分拡大図である。
図７は、図６の可動式反射部材を示す拡大斜視図である。
図８Ａは、第２実施形態に係る光スイッチユニットの平面図、図８Ｂはその断面図である。
図９は、第３実施形態に係る光スイッチユニットの部分拡大平面図である。
図１０は、第４実施形態に係る光スイッチの分解斜視図である。
図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、第４実施形態に係る光スイッチの平面図、正面図、側面図である。
図１２Ａ，１２Ｂは、第４実施形態に係る光スイッチの動作前を示す部分拡大平面図、部分拡大正面図であり、図１２Ｃ，１２Ｄは、第４実施形態に係る光スイッチの動作後を示す部分拡大平面図、部分拡大正面図である。
図１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、第４実施形態に係るベースの斜視図、側面図、断面図である。
図１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、第４実施形態に係るベースの平面図、正面図、Ｃ−Ｃ線断面図、Ｄ−Ｄ線断面図である。
図１５Ａ，１５Ｂは、第４実施形態に係るミラーブロックおよびプリズムを組み合わせた状態の平面図、正面図である。
図１６Ａ，１６Ｂは、第４実施形態に係る調整板の平面図、側面図である。
図１７は、第４実施形態に係る光路切換ユニットの分解斜視図である。
図１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、第４実施形態に光路切換ユニットの平面図、正面図、側面図である。
図１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、第４実施形態に可動ブロックの平面図、正面図、中央断面図である。
図２０Ａ，２０Ｂは、第４実施形態に係るホルダーに取り付けた棒状反射手段の断面図、底面図である。
図２１は、第４実施形態に係る可動ブロックの動作方法を説明するための概略図である。
図２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、２２Ｄは、第４実施形態に係るケースの平面図、正面図、断面図、右側面図である。
図２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、第５実施形態に係る光スイッチの平面図、正面図、側面図である。
図２４Ａ，２４Ｂは、第５実施形態に係る光スイッチの動作前を示す部分拡大平面図、部分拡大正面図であり、図２４Ｃ，２４Ｄは、第５実施形態に係る光スイッチの動作後を示す部分拡大平面図、部分拡大正面図である。
図２５Ａ，２５Ｂは、第６実施形態に係る光スイッチの動作前を示す部分拡大平面図、部分拡大正面図であり、図２５Ｃ，２５Ｄは、第６実施形態に係る光スイッチの動作後を示す部分拡大平面図、部分拡大正面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
図１ないし図４は、本実施形態に係る光スイッチユニットを示す。この光スイッチユニットは、コバール・アルミ等の金属製のハウジング１内に、光スイッチ２と制御回路を形成したプリント基板３を収容したものである。
光スイッチ２は、図２に示すように、入射側光伝送部材４、反射部材５、駆動部材６、及び、出射側光伝送部材７からなる。
入射側光伝送部材４及び出射側光伝送部材７は、図５に示すように、光ファイバーアレイ８（多芯光ファイバー）とレンズアレイ９とで構成されている。光ファイバーアレイ８は、複数本の入射側光ファイバー４ａ又は出射側光ファイバー７ａを並設一体化したフラットケーブル状のもので、ハウジング１の一端面から引き出されている。本実施形態では、直径９μｍのコア１０の外周部をクラッド１１によって被覆した直径１２５μｍのものが使用されており、２５０μｍ間隔で、入射側光伝送部材４では８本が、出射側光伝送部材７では９本が並設一体化されている。出射側光伝送部材７の１本が予備の光ファイバー７ｂである。
レンズアレイ９は、ガラス基板１４の表面の前記各光ファイバーに対応する位置に、透明樹脂によりコリメートレンズ１３がそれぞれ形成されている。
反射部材５は、図６に示すように、可動式反射部材５ａと固定式反射部材５ｂとからなる。可動式反射部材５ａは、図７に示すように、銅、アルミニウム、ステンレス、あるいはこれらの合金（真鍮等）、さらにはガラス・成形樹脂からなる線材の先端に、プレス加工又は成形加工により反射面１９ａを形成したものである。反射面１９ａは、入射側光ファイバー４ａからの光信号を直角に方向変換して出射側光ファイバー７ａに入射させる。ここでは、可動式反射部材５ａには、図７に示すように、直径０．３ｍｍの線材が使用され、反射面１９ａは中心を通る位置までプレス又は成形加工され、さらにＡｕを真空蒸着することにより形成されている。一方、固定式反射部材５ｂは、ガラスからなる略三角柱形状のもので、反射面１９ｂにはＡｌ又はＡｕが真空蒸着され、可動式反射部材５ａで反射した光信号を再度反射させて出射側光伝送部材７の予備の光ファイバー７ｂに入射させる。
駆動部材６は、有極電磁石ユニット２０とステッピングモータ２１とからなる。有極電磁石ユニット２０は、コイル３３ａを巻回したスプール３３を備え、後述する各部品を介して反射部材５を昇降させることにより、反射面１９ａを光路内に位置させる反射位置と、光信号を遮断することのないように退避させる退避位置とにそれぞれ位置決めする。ステッピングモータ２１は、その回転軸にスクリュー軸２２が連結され、後述する移動台３０を往復移動するために利用される。なお、前記有極電磁石ユニット２０は、無極電磁石ユニットで構成してもよい。
入射側光伝送部材４、出射側光伝送部材７、及び、駆動部材６の支持構造は次の通りである。すなわち、ハウジング１内の一端側には基台２３が固定されている。図２に示すように、基台２３は両端縁部から対向壁２３ａ，２３ｂを突出させている。基台２３の上面には補助台２４が固定されている。補助台２４は、基台２３と直交する位置に対向壁２４ａ，２４ｂを突出させている。補助台２４の上面にはガイドピン２５が突設され、その上方に支持台２６が配設されている。支持台２６は、基台２３の対向壁に設けた調整ネジ２７によって位置を微調整可能となっている。但し、自動調芯機を使用する場合には調整ネジ２７は不要である。支持台２６の上面には対向壁によって溝部２８が形成され、この溝部２８に入射側光伝送部材４及び出射側光伝送部材７が配設されて一直線上に位置している。支持台２６の上面中央部にはガイド穴２９が形成されている。移動台３０は、補助台２４に載置され、対向壁に設けたスプリング３１によって図４中右側に付勢されおり、ステッピングモータ２１の駆動によりスクリュー軸２２を介して図４中左右に往復移動可能である。移動台３０の中央部には保持部材３２がネジ止めで一体化され、その収容凹部３２ａには有極電磁石ユニット２０が配設されている。有極電磁石ユニット２０を構成するスプール３３の中心孔には鉄心３４が配設され、この鉄心３４はコイル３３ａの外周に配置した略Ｕ字形のヨーク３５と連結されている。有極電磁石ユニット２０の上方部分には、筒状の（着磁・磁化方向は上下である）永久磁石３６と、矩形板状の鉄片３７とが配設され、フランジバネ３８及び遮磁板３９を介して支持部４０を一体化された反射部材５が昇降自在となっている。遮磁板３９は、保持部材３２の上面に形成したガイド凹部３２ｂ（図４Ｂ）に位置決めされている。支持部４０には可動式反射部材５ａが仮固定され、反射面１９ａを入射側光伝送部材４からの光信号に対して所望角度（ここでは４５度）に調整した後、固定される。
なお、前記駆動部材６及び前記有極電磁石ユニット２０の駆動制御は、プリント基板３に形成した制御回路からの制御信号に基づいて行われる。
前記構成の光スイッチユニットの組立方法について説明する。
まず、自動調芯機を使用して支持台２６に入射側光伝送部材４及び出射側光伝送部材７を光軸が一致するように調芯して４箇所をネジ止めすることにより仮位置決めし、エポキシ樹脂等により固定する。但し、自動調芯機を使用する場合にはネジ止めは不要である。
また、保持部材３２の収容凹部３２ａに鉄心３４を挿入して位置決めした後、エポキシ樹脂等で固定する。ヨーク３５及びスプール３３も同様にして、順次、挿入して位置決めした後、固定する。支持部４０、フランジバネ３８、鉄片３７、及び永久磁石３６を一体化することにより可動部材４２を形成し、保持部材３２のガイド凹部３２ｂに配置して仮固定する。さらに、ガイド凹部３２ｂに非磁性材料からなる遮磁板３９を配置し、この遮磁板３９に磁性リング４１を固定する。ここで、有極電磁石ユニット２０に通電し、フランジバネ３８の弾性力に抗して永久磁石３６を吸引可能か否かの動作確認を行う。動作が確認できれば、可動部材４２を保持部材３２に固定する。そして、支持部４０に可動式反射部材５ａを取り付け、傾き等を調整した後、固定する。
続いて、可動式反射部材５ａ等を取り付けた保持部材３２を移動台３０のガイド穴３０ａに装着し、ネジにより仮固定する。そして、基台２３に補助台２４を取り付け、補助台２４にスプリング３１を介して移動台３０を取り付けると共に、ステッピングモータ２１を固定する。このとき、ステッピングモータ２１の回転軸に連結したスクリュー軸２２を移動台３０に螺合させる。そして、ステッピングモータ２１及び有極電磁石ユニット２０からの引き出し線をプリント基板３の所定位置に接続する。
その後、前記固定式反射部材５ｂを支持台２６に、支持台２６を基台２３にそれぞれ仮固定する。そして、入射側光伝送部材４、出射側光伝送部材７、可動式反射部材５ａ、及び固定式反射部材５ｂの位置を微調整し、光信号の伝送経路を所望の位置に設定できれば、これらをエポキシ樹脂等により固定する。
最後に、ハウジング１内に基台２３及び各種電子部品を実装したプリント基板３をネジ等により固定し、蓋体４３で閉鎖した後、嵌合面をシールする。
前記構成の光スイッチユニットの動作について説明する。
通常、入射側光伝送部材４の各入射側光ファイバー４ａと、出射側光伝送部材７の各出射側光ファイバー７ａとの間で光信号の送受信が行われている。そして、いずれかの伝送経路でエラーが発生すれば、そのエラー情報に基づいて外部から制御信号が入力されると、制御回路が有極電磁石ユニット２０を励磁し、可動式反射部材５ａの反射面１９ａを伝送経路が形成される平面よりも下方に移動させる。そして、ステッピングモータ２１を駆動し、可動式反射部材５ａを該当する伝送経路の下方に位置させる。したがって、可動式反射部材５ａが光伝送通路を遮ることがない。続いて、有極電磁石ユニット２０を逆励磁し、永久磁石３６の反発力及びフランジバネ３８の弾性力により可動式反射部材５ａの反射面１９ａを該当する光伝送路に位置させる。これにより、入射側光ファイバー４ａからの光信号は、可動式反射部材５ａ及び固定式反射部材５ｂの反射面１９ａ及び１９ｂを介して予備の光ファイバー７ｂに入射することが可能となる。この場合、ステッピングモータ２１及び有極電磁石ユニット２０の駆動は、可動式反射部材５ａの移動中のみとなり、電力が無駄に消費されることがない。しかも、反射部材５及び駆動部材６は１つでよいので、構成が簡略化され、安価に製作することができる。
なお、前記第１実施形態では、有極電磁石ユニット２０を利用して可動側反射部材５ａを昇降させ、固定式反射部材５ｂを設けると共に、出射側光伝送部材７に予備の光ファイバー７ｂを一体化するようにしたが、図８に示す第２実施形態のように構成してもよい。すなわち、図８では、モータ５０の駆動により回転軸に一体化したカム５１を介して可動式反射部材５ａを回転運動で光路内に挿入し、光路の切換を実現している。また、予備の光ファイバー７ｂを可動式反射部材５ａと共に移動可能な構成としてもよい。これによれば、可動式反射部材５ａがどの位置に移動しても、予備の光ファイバー７ｂへの光路長を常に一定寸法とすることができ、インサーションロスを抑えることが可能となる点で好ましい。
また、前記第１，第２実施形態では、ステッピングモータ２１及びスクリュー軸２２を利用して移動台３０を往復移動させるようにしたが、ボイスコイルモータにより往復移動させるようにしてもよい。
また、前記第１，第２実施形態では、予備の光ファイバーを出射側に設けるようにしたが、入射側に設けるようにしてもよく、又、両方に設けるようにしてもよい。また、予備の光ファイバーは２本以上設けるようにしてもよい。この場合、固定式反射部材５ｂを可動式とすることにより、光信号を伝送可能とする予備の光ファイバーを選択できるようにすればよい。
図９は、入射側に予備の光ファイバー４ｂを設けた第３実施形態を示す。第３実施形態によれば、入射側光ファイバー４ａのいずれかに問題が発生した場合、予備の光ファイバー４ｂから光信号を出力し、固定式反射部材５ｂで方向変換し、前記実施形態と同様にして移動させた可動式反射部材５ａによって問題が発生した入射側光ファイバー４ａに対向する出射側光ファイバー７ａに入射することができる。
第４実施形態は、図１０ないし図２２に示すように、入射側光ファイバーおよび出射側光ファイバーを並設一体化した場合であり、配線スペースを節約できるという利点がある。
すなわち、第４実施形態にかかる光スイッチユニットは、大略、ベース１００と、入出力ブロック１１０と、ロック解除ブロック１２０と、光路切換ユニット１３０と、ケース１８０（図２２）とから構成されている。
前記ベース１００は、図１３および図１４に示すように、板状の樹脂成形品あるいはセラミック製であり、その上面に設けた凹所１０１の底面の一方側に一段高い台座部１０２を設けるとともに、その他方側に一段低い凹部１０３を形成してある。前記台座部１０２の上面両側縁部には所定のピッチで位置決め突起１０４が突設されている。また、前記凹部１０３の底面両側隅部には、後述する電磁継電器１２０の端子１２３を挿入する端子孔１０５を所定のピッチで設けてある。そして、前記ベース１００の底面のうち、前記台座部１０２と前記凹部１０３との間に一対の位置決め突起１０６を突設してあるとともに、前記凹部１０３と開口縁部との間に一対の端子孔１０７，１０７および逃げ孔１０８が設けられている。
入出力ブロック１１０は、ブロック本体１１１の一端側に、単一のフラットケーブル状に並設一体化した複数本の入射側光ファイバー１１２および出射側光ファイバー１１３を光伝送路として挿入してある。前記入射側光ファイバー１１２および前記出射側光ファイバー１１３は、前記ブロック本体１１１内で上下２段に配置され、下段側に配置されている前記入射側光ファイバー１１２にそれぞれ対応するように前記出射側光ファイバー１１３が上段側に配置されている。ただし、図１２に示すように、複数本の入射側光ファイバー１１２のうち、１本の予備入射側光ファイバー１１２ａは前記出射側光ファイバー１１３と同一高さで、かつ、その一方の外側に並設されている。また、前記複数本の出射側光ファイバー１１３のうち、１本の予備出射側ファイバー１１３ａは他の出射側光ファイバー１１３と同一平面上で、かつ、その他方の外側に並設されている。このため、予備入射側光ファイバー１１２ａと予備出射側光ファイバー１１３ａとは同一平面上に位置する。
さらに、前記入出力ブロック１１０は、前記ブロック本体１１１の他端側に前記入，出射側光ファイバー１１２，１１３の先端面にそれぞれ対応するように位置決めしたレンズアレイ１１４が接合一体化されている。前記レンズアレイ１１４はガラス基板の背面を除く表面を透明樹脂で被覆したものである。特に、前記レンズアレイ１１４の正面には、前記光ファイバー１１２，１１３に対応する位置にコリメートレンズが所定のピッチで一体に設けられている。そして、前記レンズアレイ１１４の正面両側縁部に固定したミラーブロック１１５，１１６を介してプリズム１１７が装着されている。このため、前記入射側光ファイバー１１２から入力された光信号は、前記レンズアレイ１１４および前記プリズム１１７を介して前記出射側光ファイバー１１３に出力される。前記前記ミラーブロック１１５，１１６は相互に対向する面が４５度の反射面１１５ａ，１１６ａとなっている。このため、前記レンズアレイ１１４、ミラーブロック１１５，１１６および後述する可動式反射部材１７３を介して予備入射側光ファイバー１１２ａと予備出射側光ファイバー１１３ａとが光路を形成する。
そして、前記入出力ブロック１１０は、その下面に接着一体化した調整板１１８の位置決め爪部１１８ａ（図１６）を、前記ベース１００の台座部１０２に形成した位置決め突起１０４に係合して位置決めした後、前記ベース１００の台座部１０２に接着一体化される。
ロック解除ブロック１２０は、図１０に示すように、可動鉄片１２１をシーソー運動するように支持した既存の小型電磁継電器で構成されており、その内蔵する電磁石ブロックを励磁，消磁することにより、可動鉄片１２１の一端に取り付けた突起１２２を上下動させる。そして、前記ロック解除ブロック１２０は、その端子１２３を前記ベース１００に設けた凹部１０３の端孔１０５に挿入した後、接着固定される。
光路切換ユニット１３０は、図１７および図１８に示すように、支持プレート１３１の一方側に装着したダンパーホルダー１４０と、その他方側に配置した可動ブロック１５０とを、上下一対の支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂを両側に配置することにより、計４本の支持ワイヤで連結一体化したものである。なお、説明の便宜上、支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂは図１０のみに図示する。
前記支持プレート１３１は薄肉鉄板を略矩形枠状に打ち抜いて形成したものであり、一方側の短辺１３２の中央にネジ孔１３２ａを形成してあるとともに、その内側縁部に一対の位置決め用舌片１３３を切り起こしてある。一方、前記支持プレート１３１の他方側の短辺１３４は、その両側縁部を切り起こしてヨークとなる対向壁１３５ａ，１３５ｂを形成してある。前記対向壁１３５ａ，１３５ｂの内側面には板状永久磁石１６１ａ，１６１ｂがそれぞれ接合一体化されている。ただし、前記永久磁石１６１ａ，１６１ｂの対向する磁極は相異している。また、前記短辺１３４は、その両端基部に位置決め孔１３６ａ，１３６ａをそれぞれ形成してあるとともに、その外側縁部から３つの位置決め用舌片１３７ａ，１３７ｂ，１３７ａが水平に延在している。このため、後述する可動ブロック１５０は、前記位置決め用舌片の少なくとも２つで常に支持されるので、輸送時の衝撃等による脱落を確実に防止できる。さらに、前記短辺１３４の内側縁部の近傍に設けたネジ孔１３８ａを介して位置決め受部１６２が架け渡されている（図１０、図１１Ｂ）。前記位置決め受け部１６２の上面には、図２１に示す別体のＶ溝部材１６３が固定されている（図１８Ｂ）。前記Ｖ溝部材１６３の上面には、複数本のＶ溝１６３ａを所定のピッチで設けてある。前記Ｖ溝１６３ａの傾斜角度は６０度となるように形成されているとともに、前記光ファイバー並設ピッチの１／２ピッチとなるように配置されている（図１０）。
ダンパーホルダー１４０は、図１７に示すように、平面略Ｕ字形状に形成した樹脂成形品であり、その両端部から平行に延在した筒状腕部１４１，１４２の側面は部分的に開口している。また、前記ダンパーホルダー１４０は、その上面中央に貫通孔１４３を設けてあるとともに、その両側に位置決め突起１４４，１４４を設けてある。さらに、図１０に示すように、前記筒状腕部１４１，１４２内にそれぞれ挿通された上下一対の支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂは、その一端部を前記ダンパーホルダー１４０の側端面に装着したプリント基板１６４に挿入，支持し、その他端部を可動ブロック１５０にそれぞれ接続してあるとともに、その中間部を前記筒状腕部１４１，１４２の先端部に充填されたゲル状のダンパ剤（図示せず）で保持してある。このため、支持ワイヤ１６０ａ，１６ｂが弾性変形した後、所定の位置に安定するまでの収束時間を短縮できる。また、前記ダンパ剤は前記筒状腕部１４１，１４２の先端部のみに充填されているので、ボイド（気泡）の発生を防止できる。さらに、前記プリント基板１６４には、下方側に向かう一対の端子１６５，１６５が設けられている。そして、前記ダンパーホルダー１４０は、前記位置決め突起１４４に係合して位置決めしたスペーサ１６７を介して板バネ１６８がネジ１６９で固定されている。
前記可動ブロック１５０は、図１７および図１９に示すように、その中央に巻回したコイル１７０を収納できる矩形保持部１５１を有する。前記矩形保持部１５１は、その上面中央部に片当たりを防止する押圧突起１５２が形成されているとともに、その左右両側面にそれぞれ突設した一対の係合突起１５３を介して導電性金属材料からなる接続片１７１が取り付けられている。前記接続片１７１は、その一端部に前記支持ワイヤ１６０ａの一端をロウ付け等で接続してあるとともに、その他端部に前記コイル１７０の引き出し線を接続してある。さらに、支持ワイヤ１６０ｂの一端を前記可動ブロック１５０の側面に固定する。このため、前記可動ブロック１５０は、その両側にそれぞれ配置した上下一対の支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂで、すなわち、計４本の支持ワイヤで両側を支持されるので、傾くことなく平行移動可能となる。さらに、前記支持ワイヤ１６０ａを介してコイル１７０に通電可能であり、通電できる電流の方向も変更可能である。
さらに、前記矩形保持部１５１の前後には第１，第２枠部１５４，１５５がそれぞれ形成され、前記第１枠部１５４の上面中央から延在部１５６が水平に延在している。そして、前記延在部１５６の自由端に設けた挿入孔１５６ａには、ホルダー１７２に上部を固定した棒状反射部材１７３（図２０）を挿入，固定してある。このため、前記棒状反射部材１７３の反射面１７３ａは前記延在部１５６の下面から突出している。さらに、前記第１枠部１５４の下面には位置決め突起１５４ａが突設されている。
一方、前記第２枠部１５５は、その上面中央に設けた嵌合孔１５７に位置合わせ部材１７４を上方から落し込み、その上方平坦部１７４ａを第２枠部１５５に接着固定してある。前記位置合わせ部材１７４は、その中央に軽量化のための貫通孔１７４ｂが設けられているとともに、その下面には一対の位置決め突条１７４ｃが突設されている（図２１）。前記位置決め突条１７４ｃ間の距離は前記Ｖ溝部材１６３に設けたＶ溝１６３ａのピッチの整数倍となるように形成されている。したがって、前記位置決め突条１７４ｃがＶ溝部材１６３のＶ溝１６３ａに係合することにより、位置合わせ部材１７４、ひいては、可動ブロック１５０が位置決めされる。なお、前記第２枠部１５５から延在する把持片１５８は、矩形保持部１５１に巻回したコイル１７０を組み込み、あるいは、接続片１７１に支持支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂ等を接続する際に使用するためのものである。
ケース１８０は、図２２に示すように、内部構成部品を搭載した前記ベース１００に嵌合可能な樹脂製箱体であり、その片側端面に単一のフラットケーブル状に並設一体化した複数本の入射側光ファイバー１１２および出射側光ファイバー１１３を引き出す挿通孔１８１が設けられている。
次に、前述の構成からなる光スイッチの組立方法について説明する。
まず、ロック解除ブロックである電磁継電器１２０の可動鉄片１２１の一端部に突起１２２を接着一体化する。そして、前記電磁継電器１２０を前記ベース１００の凹部１０３に載置して接着一体化することにより、端子１２３を端子孔１０５から突出させる。
一方、ダンパホルダー１４０の筒状腕部１４１，１４２内に上下一対の支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂをそれぞれ挿通し、一端部をプリント基板１６４に挿入してハンダ付けする一方、筒状腕部１４１，１４２内にダンパ剤を充填することにより、前記支持ワイヤ１６ａ，１６０ｂを保持しておく。そして、支持プレート１３１の位置決め用舌片１３３を介して短辺１３２に前記ダンパーホルダー１４０を位置決めし、接着固定する。前記舌片１３３，１３３の存在により、位置決め精度および接着強度を高めることができる。さらに、支持プレート１３１の対向壁の１３５ａ，１３５ｂの対向面に、対向する磁極が異なるように板状永久磁石１６１ａ，１６１ｂを配置する。そして、前記支持プレート１３１のネジ孔１３８ａ，１３８ａを介してＶ溝部材１５３を搭載した位置決め受け部１５２を架け渡して固定する。
一方、可動ブロック１５０の矩形保持部１５１に巻回したコイル１７０を組み込み、その引出線を前記可動ブロック１５０の両側面に取り付けた接続片１７１の一端にそれぞれハンダ付けする。また、第２枠部１５５の嵌合孔１５７に位置合わせ部材１７４を上方から嵌合して接着一体化する。そして、前記第１，第２枠部１５４，１５５を前記支持プレート１３１の対向壁１３５ａ，１３５ｂにそれぞれ嵌合することにより、ボイスコイルモータが形成される。さらに、前記可動ブロック１５０の両側面に設けた接続片１７１の一端部に支持ワイヤ１６０ａの先端部をロウ付けするとともに、残る支持ワイヤ１６０ｂの先端部を前記可動ブロック１５０の側面に固定することにより、前記可動ブロック１５０を計４本の支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂで揺動自在に支持する。ついで、この状態の光路切換ユニット１３０の支持プレート１３１を、その位置決め孔１３６ａを前記ベース１００の凹所１０１に設けた位置決め突起１０６に嵌合して位置決めした後、前記ベース１００に接着固定する。そして、前記ダンパーホルダー１４０にスペーサ１６７を介して板バネ１６８を位置決めした後、貫通孔１４３を介し、前記支持プレート１３１にネジ１６９を螺合して前記ダンパーホルダー１４０および板ばね１６８を固定する。このとき、スペーサ１６７の枚数を選択することにより、電磁継電器１２０に対する板バネ１６８の位置を調整する。
すなわち、電磁継電器１２０が無励磁である場合には、突起１２２が板バネ１６８から離れ、板バネ１６８のバネ力によって可動ブロック１５０が押し下げられ、Ｖ溝部材１６３のＶ溝１６３ａに位置合わせ部材１７４の位置決め突条１７４ｃが係合することにより、位置決めできるようにする。また、前記電磁継電器１２０が励磁状態となって可動鉄片１２１が回動し、前記可動鉄片１２１の一端部に取り付けた突起１２２が板バネ１６８を押し上げると、可動ブロック１５０のロック状態が解除され、永久磁石１６１ａ，１６１ｂに沿って往復移動できるように調整する。
その後、ベース１００の台座部１０２に調整板１１８を介して入出力ブロック１１０を位置決めして接着固定した後、前記可動ブロック１５０の延在部１５６の挿入孔１５６ａに棒状反射手段１７３を挿入し、高さ調整した後、ホルダー１７２を介して接着固定する。
最後に、挿通孔１８１から入，出射側光ファイバー１１２，１１３を引き出したケース１８０を前記ベース１００に被せた後、嵌合面等をシールして密封することにより、光スイッチが完成する。
次に、前述の構成を有する光スイッチの動作について説明する。
電磁継電器１２０が無励磁であれば、可動鉄片１２１に取り付けた突起１２２は板バネ１６８に当接しない。このため、板バネ１６８のバネ力が可動ブロック１５０の押圧突起１５２を押し下げる。このとき、板バネ１６８は可動ブロック１５０の重心位置を押し下げるようになっている。そして、図２１に示すように、可動ブロック１５０に設けた位置合わせ部材１７４の位置決め突条１７４ｃが、支持プレート１３１に架け渡したＶ溝部材１６３のＶ溝１６３ａに係合する。これにより、可動ブロック１５０に取り付けた棒状反射手段１７３の反射面１７３ａを光ファイバー１１２，１１３の光路に対して４５度の角度となるように正確に位置決めできる。さらに、光信号を棒状反射手段１７３に設けた反射面１７３ａの略中央で正確に反射させることができる。また同時に、可動ブロック１５０の第１枠部１５４の下面に設けた位置決め突起１５４ａが支持プレート１３１に設けた位置決め用舌片１３７ｂに圧接する。このため、可動ブロック１５０は位置決め突条１７４ｃ，１７４ｃおよび位置決め突起１５４ａの３点で支持されることになり、棒状反射手段１７３の位置決め状態を安定させることができる。
次に、例えば、図１２Ａ，Ｂに示すように、光路を切り換える必要が生じた場合、電磁継電器１２０を励磁することにより、可動鉄片１２１を回動し、突起１２２で板バネ１６８を押し上げる。これにより、板バネ１６８の押し下げ力が解除され、可動ブロック１５０は支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂのバネ力で浮き上がる。このため、位置決め突条１７４ｃがＶ溝１６３ａから離れるとともに、位置決め突起１５４ａが位置決め用舌片１３７ｂから離れ、可動ブロック１５０が往復移動自在となる。したがって、棒状反射手段１７３は光路を遮ることなく、所望の位置に移動することができる。
そこで、ボイスコイルモータのコイル１７０に通電してローレンツ力を発生させる。なお、コイル１７０への通電方向を変更することにより、可動ブロック１５０に対して左方向あるいは右方向のいずれのローレンツ力をも発生させることができる。また、コイル１７０に印加する電圧の大きさを変化させることにより、ローレンツ力の大きさも自由に変更できる。したがって、コイル１７０への通電方向および印加電圧を調整することにより、支持ワイヤ１６０ａ，１６０ｂのバネ力に抗して所望の位置まで可動ブロック１５０を移動させることができる。
そして、可動ブロック１５０を所望の位置まで移動させた状態で、電磁継電器１２０を消磁し、可動鉄片１２１を初期状態まで回動させる。これにより、板バネ１６８が元の位置に復帰して可動ブロック１５０を押し下げ、可動ブロック１５０の位置決め突条１７４ｃがＶ溝１６３ａに係合するとともに、位置決め突起１５４ａが位置決め用舌片１３７ｂに圧接する。このため、棒状反射手段１７３を所定の位置で位置決めできる。そして、可動ブロック１５０を所定の位置で位置決めできた後、ボイスコイルモータのコイル１７０を消磁する。
前述のような光スイッチによれば、既存の電磁継電器を利用することにより、薄型でコンパクトな構造とすることができる。また、可動ブロック１５０の移動にボイスコイルモータを利用するので、応答性が良いとともに、可動ブロック１５０を３点支持することにより、所望の安定な光路を確実に確保できるという利点がある。
なお、前述の実施形態では、電磁継電器１２０を使用することにより、板バネ１６８を駆動してロック状態を解除しているが、ロック解除手段は電磁継電器に限らず、例えば、圧電アクチュエータの伸縮を利用してもよい。
第５実施形態は、図２３および図２４に示すように、基本的構成が前述の第４実施形態とほぼ同様であり、両者が異なる点は入出力ブロックの光路構成である。なお、同一部品には同一番号を附して説明を省略する。
すなわち、複数本の入射側光ファイバー１１２および出射側光ファイバー１１３を同一平面上に並設するとともに、最外側に位置する入射側光ファイバー１１２の外側に予備入射側光ファイバー１１２ａを同一平面上に配置してある。そして、図２４Ａに示すように、前記光ファイバーにそれぞれ対応するようにレンズアレイ１１４を配置する一方、前記レンズアレイ１１４に対して４５度傾斜した反射面１１５ａ，１１６ａを有するように一対のミラーブロック１１５，１１６を配置してある。このため、前記入射側光ファイバー１１２から出力された光信号はレンズアレイ１１４、ミラーブロック１１５，１１６の反射面１１５ａ，１１６ａを介して出射側光ファイバー１１３に伝送される。
そして、例えば、第２番目の入射側光ファイバー１１２から光信号が途絶えた場合には、図２４Ｂに示すように、前述の第２実施形態と同様の操作により、棒状反射部材１７３が光路を遮ることなく所定の位置に移動する。このため、予備入射側光ファイバー１１２ａから出力された光信号は、レンズアレイ１１４、ミラーブロック１１６、および、棒状反射手段１７３の反射面１７３ａを介して第２番目の出射側光ファイバー１１３に入力される。
第６実施形態は図２５に示すように、前述の第５実施形態とほぼ同様である。両者の異なる点は、同一平面上に並設した複数本の入射側光ファイバー１１２の外側に予備入射側光ファイバー１１２ａを配置するとともに、並設した入射側光ファイバー１１２および出射側光ファイバー１１３の間に予備出射側光ファイバー１１３ａを配置した点である。このため、前記入射側光ファイバー１１２から出力された光信号はレンズアレイ１１４、ミラーブロック１１６，１１５を介して出射側光ファイバー１１３に伝送される。さらに、予備入射側光ファイバー１１２ａから出力された光信号は、レンズアレイ１１４、ミラーブロック１１６、および、棒状反射手段１７３の反射面１７３ａを介して予備出射側光ファイバー１１３ａに入力される。
そして、例えば、第３番目の入射側光ファイバー１１２から光信号が途絶えた場合には、図２５Ｂに示すように、前述の第５実施形態と同様の操作により、棒状反射部材１７３が所定の位置に移動する。このため、予備入射側光ファイバー１１２ａから出力された光信号は、レンズアレイ１１４、ミラーブロック１１６、および、棒状反射手段１７３の反射面１７３ａを介して第３番目の出射側光ファイバー１１３ａに入力される。

産業上の利用の可能性

本発明は光通信システムにおいて広く使用できるものである。

Claims (14)

1. 複数の入射側光ファイバーからなる入射側光伝送部材と、
   各入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の出射側光ファイバーからなる出射側光伝送部材と、
   入射側又は出射側のいずれか一方として機能する少なくとも１つの予備の光ファイバーと、
   光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めされるように移動し、光信号を反射させて予備の光ファイバーと他の光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする反射手段と、
   反射手段を光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように移動させる駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする光スイッチ。
2. 複数の入射側光ファイバーと、
   各入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の主出射側光ファイバー、及び、単一の予備出射側光ファイバーと、
   予備出射側光ファイバーに、いずれか１つの入射側光ファイバーからの光信号を反射させる反射手段と、
   反射手段を各入射側光ファイバーのいずれか１つに対して移動させる駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする光スイッチ。
3. 複数の主入射側光ファイバー、及び、単一の予備入射側光ファイバーと、
   各主入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の出射側光ファイバーと、
   いずれか１つの出射側光ファイバーに、予備入射側光ファイバーからの光信号を反射させる反射手段と、
   反射手段を各出射側光ファイバーのいずれか１つに対して移動させる駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする光スイッチ。
4. 複数の主入射側光ファイバー、及び、単一の予備入射側光ファイバーと、
   前記各主入射側光ファイバーに対向するようにそれぞれ配設した複数の主出射側光ファイバー、及び、前記予備入射側光ファイバーに対向するように配設した単一の予備出射側光ファイバーと、
   光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めされるように移動し、光信号を反射させて予備の光ファイバーと他の光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とする反射手段と、
   反射手段を光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように移動させる駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする光スイッチ。
5. 複数の入射側光ファイバーからなる入射側光伝送部材と、複数の出射側光ファイバーからなる出射側光伝送部材と、入射側又は出射側のいずれか一方として機能する少なくとも１つの予備の光ファイバーとを並設一体化し、
   各入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
   光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて予備の光ファイバーと他の光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とすることを特徴とする光スイッチ。
6. 複数の入射側光ファイバーと、複数の主出射側光ファイバーと、単一の予備出射側光ファイバーとを並設一体化し、
   各入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各主出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
   光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて入射側光ファイバーと予備出射光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とすることを特徴とする光スイッチ。
7. 複数の主入射側光ファイバーと、単一の予備入射側光ファイバーと、複数の出射側光ファイバーとを並設一体化し、
   各主入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
   光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて予備入射側光ファイバーと出射側光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とすることを特徴とする光スイッチ。
8. 複数の主入射側光ファイバー、及び、単一の予備入射側光ファイバーと、
   複数の主出射側光ファイバー、及び、単一の予備出射側光ファイバーとを並設一体化し、
   各主入射側光ファイバーからの光信号を固定反射手段で反射させて対応する各主出射側光ファイバーに光信号をそれぞれ伝送するとともに、
   光ファイバーのいずれか１つに対して位置決めできるように駆動手段を介して移動可能な可動反射手段で、光信号を反射させて予備入射側光ファイバーと主出射側光ファイバーとの間、あるいは、予備出射側光ファイバーと主入射側光ファイバーとの間で光信号の伝送を可能とすることを特徴とする光スイッチ。
9. 前記駆動手段は、反射手段を移動させる際、入射側光ファイバーと出射側光ファイバーの間の光路を遮ることのない位置まで反射手段を退避可能であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光スイッチ。
10. 前記駆動手段は、ステッピングモータ又はボイスコイルモータからなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光スイッチ。
11. 前記光ファイバーを一体化し、各光ファイバーに出射又は入射される光を平行にするためのコリメートレンズをそれぞれ備えたレンズアレイを設けたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光スイッチ。
12. 前記反射手段と前記予備出射側光ファイバーとを一体的に移動可能としたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光スイッチ。
13. 前記反射手段は、金属製棒材の一端部にプレス加工、ガラス製棒材の一端部にプレス加工、又は、射出成形加工により形成した反射面で構成したことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の光スイッチ。
14. 前記請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の光スイッチと、前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを、単一のケーシング内に収容したことを特徴とする光スイッチユニット。

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