KR100633963B1 - 가변 광 감쇠기 - Google Patents

Abstract

미러 부재(17)의 앞면에는, 90도의 각도를 이루는 2개의 미러(15, 16)가 형성되어 있다. 파이버 어레이(14)에는, 입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)가 소정의 간격을 두고 지지되어 있고, 입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)의 단면에 대향하도록 하여, 파이버 어레이(14)의 앞면에 각각 출사 렌즈(23)와 입사 렌즈(24)가 마련되어 있다. 이 가변 광 감쇠기에 의하면, 액추에이터(18)에 의해 미러 부재(17)를 직선형상으로 움직이면, 그로 인해 광 감쇠량을 변화시킬 수 있다.

광 감쇠기

Description

가변 광 감쇠기{VARIABLE LIGHT ATTENUATOR}

본 발명은, 광의 감쇠량을 조절할 수 있는 가변 광 감쇠기에 관한 것이다.

가변 광 감쇠기(VOA)는, 입력용 광 전송로(통상은, 광 파이버)로부터 입사한 광을 감쇠시켜 출력용 광 전송로(통상은, 광 파이버)에 출력시키는 것이며, 그 광 감쇠량을 가변으로 조정할 수 있다. 이와 같은 가변 광 감쇠기에 있어서 광 감쇠량을 제어하는 방법으로서는, 지금까지도 여러가지의 방식의 것이 제안되어 있다. 예를 들면, 대향하는 광 파이버 단면(端面) 사이의 광로중에 셔터를 출입시켜, 그 차폐 정도로 광의 감쇠량을 조정하는 메커니컬 방식의 것이나, 광로 도중에 패러데이 회전자나 열 광학 소자 등의 광학 소자를 배치한 것 등이 있다.

그러나, 전자(前者)의 메커니컬 방식의 가변 광 감쇠기에서는, 셔터의 가장자리에서 회절이 일어나기 때문에, 파장 의존성이 생긴다, 또한, 편파 의존 손실이 발생한다는 부적합함이 있다. 또한, 종래의 메커니컬 방식의 것으로 이용되고 있는 액추에이터는, 사이즈가 크고, 가변 광 감쇠기의 소형화가 곤란하였다.

후자의 광학 소자를 이용한 가변 광 감쇠기에서는, 패러데이 회전자나 열 광학 소자 등의 고가의 광학 소자를 필요로 하기 때문에, 가변 광 감쇠기가 고가로 되는, 또한, 광 감쇠량을 스스로(自己) 유지할 수 없기 때문에, 광학 소자에 영향 을 주기 위한 전기적 소자에 계속 통전할 필요가 있고, 소비 전력이 컸다. 또한, 광학 소자에 관련하여 다른 광학 소자나 광학 소자에 영향을 주기 위한 전기적 소자 등도 필요해 구조가 복잡하게 되기 쉬웠다.

또한, 광 반사면을 이용한 가변 광 감쇠기로서는, 미국 특허의 Patent Number 6,137,941에 개시된 것이 알려져 있다. 도 1은, 이 종래의 가변 광 감쇠기의 구조를 도시한 개략도이다. 이 가변 광 감쇠기에서는 도 1에 도시한 바와 같이, 평행하게 정돈된 입력용 광 도파로(1) 및 출력용 광 도파로(2)의 단면에 렌즈(3)를 배치하고, 렌즈(3)로부터 렌즈의 초점 거리(f)만큼 떨어진 위치에 미러(4)를 마련하고, 미러(4)를 지점(5)에 의해 회전 자유롭게 지지한다. 여기서, 입력용 광 도파로(1)와 출력용 광 도파로(2)의 중간선과 렌즈(3)의 광축과는 일치하고 있고, 그 연장상에 지점(5)이 위치하고 있다. 또한, 미러(4)와 베이스(6)의 사이에는 압전(壓電) 액추에이터(7)가 삽입되어 있고, 컨트롤러(8)로 제어하면서 압전 액추에이터(7)를 신축시킴에 의해, 미러(4)의 경사를 임의로 조정할 수 있도록 한다.

그리고, 미러(4)가 렌즈(3)의 광축과 수직으로 되어 있는 경우에는, 렌즈(3)의 광축과 평행하게 입력용 광 도파로(1)로부터 출사한 광은, 렌즈(3)를 투과할 때 굴절하여 미러(4)에 달하고, 미러(4)에서 반사한 광은, 재차 렌즈(3)를 투과할 때 굴절하여 렌즈(3)의 광축과 평행하게 되고, 출력용 광 도파로(2)에 입사한다. 이 경우에는, 출력용 광 도파로(2)에 입사하는 광의 광축과 출력용 광 도파로(2)의 축심이 일치하고 있으면, 출력용 광 도파로(2)에 입사하는 광의 광량은 최대로 된다(광 감쇠량이 최소로 된다). 이에 대해, 압전 액추에이터(7)로 미러(4)를 기울어지 게 하면, 입력용 광 도파로(1)로부터 출사되고 미러(4)에서 반사한 후에 출력용 광 도파로(2)로 되돌아 온 광의 광축은, 출력용 광 도파로(2)의 축심으로부터 벗어나, 출력용 광 도파로(2)에 입사하는 광의 광량이 감소하기 때문에, 미러(4)의 경사가 커질수록, 출력용 광 도파로(2)에 입사하는 광의 감쇠량은 커진다.

이와 같은 구조의 가변 광 감쇠기에 의하면, 셔터 방식의 가변 광 감쇠기와 같은 파장 의존성의 문제도 없고, 광학 소자에 의해 비용이 고가로 된다는 문제도 회피할 수 있다.

그러나, 이와 같은 구조의 가변 광 감쇠기에서는, 렌즈(3)와 미러(4)와의 거리를 렌즈(3)의 초점 거리만큼 떨어져야 하며, 더구나, 입력용 광 도파로(1)로부터 출사된 광이나 출력용 광 도파로(2)에 입사하는 광의 수차(收差)를 작게 하기 위해서는, 가능한 한 렌즈(3)의 광축 근처를 사용할 필요가 있어, 단초점 렌즈를 이용할 수 없기 때문에, 이와 같은 구조에서는 가변 광 감쇠기의 소형화에 한계가 있다. 또한, 미러(3)의 각도를 기울이는 방법으로서는 미러(3)의 근소한 경사에 의해서도 출력용 광 도파로(2)에 입사하는 광의 광축이 민감하게 변위하기 때문에, 미러(3)의 경사를 엄격하게 제어할 필요가 있고, 광 감쇠량을 정밀도 있게 제어하는 것이 곤란하였다. 또한, 이 가변 광 감쇠기에서도 압전 액추에이터를 사용하고 있기 때문에, 미러(3)의 각도를 스스로 유지할 수 없고, 소비 전력이 높다.

본 발명은, 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 소형화가 가능하고, 정밀도 좋게 광 감쇠량을 제어할 수 있는 가변 광 감쇠기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 가변 광 감쇠기는,
입력용 광 전송로와, 출력용 광 전송로와, 상기 입력용 광 전송로로부터 출사된 광을 상기 출력용 광 전송로를 향하여 반사시키는 광반사면을 구비하고, 상기 입력용 광 전송로로부터 입사된 광을 감쇠시켜 출력용 광 전송로로 출력시킴과 함께 그 광감쇠량을 조정가능한 가변 광 감쇠기에 있어서, 상기 광 반사면의 전체 또는 일부를, 상기 입력용 광 전송로 또는 상기 출력용 전송로중 적어도 한쪽에 대해, 상기 출력된 광의 광축과 직교하는 방향에 따라 직선형상으로 이동시키는 액추에이터를 구비한 것이다.

여기서, 본 발명에 관한 가변 광 감쇠기의 실시 양태에서는, 상기 액추에이터는, 상기 출사용 광 전송로를 향하여 반사되는 광의 광축이 상기 출사용 광 전송로의 축심에 대해 변위하도록, 상기 광 반사면의 적어도 일부, 상기 입력용 광 전송로 또는 상기 출력용 광 전송로중 어느 하나(이하, 광 반사면 등이라고 한다)를 직선형상으로 이동시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명에 관한 가변 광 감쇠기에 의하면, 입력용 광 전송로로부터 출사된 광을 반사시키는 광 반사면 등을 액추에이터에 의해 직동(直動)시킴에 의해, 출력용 광 전송로에 입사하는 광의 광축을 출력용 광 전송로에 상대적으로 이동시킬 수 있고, 그로 인해 광 감쇠량을 변화시킬 수 있다. 여기서, 광 반사면이란, 광을 반사시킬 수 있는 것이라면 좋지만, 특히 미러, 금속 경면, 미러 코팅면 등이 바람직하다. 또한, 굴절율이 다른 투명 매질의 경계면(예를 들면, 프리즘과 공기와의 경계면)에 의해 광 반사면을 형성하고, 광 반사면에서 광을 전반사시키는 것이라도 좋다. 이 광 반사면으로서는, 평면으로 형성된 것에 한하지 않고, 구면 등의 곡면으로 형성된 것이라도 좋다. 또한, 광 반사면의 이동 방향은 어느 광 반사면도 평면인 경우에는, 모든 광 반사면의 면방향으로 평행한 방향이어사는 않되지만, 곡면의 경우에는 이와 같은 제한은 없다. 또한, 입력용 또는 출력용 광 전송로로는, 광 파이버나 광 도파로 등을 이용할 수 있다.

그리고, 이 가변 광 감쇠기는, 입력용 광 전송로로부터 출사된 광을 반사시키는 광 반사면 등을 액추에이터에 의해 직동시킬뿐 간단한 구조이기 때문에, 가변 감쇠기를 소형화하는 것이 가능해진다. 또한, 광 반사면 등을 직동시킬뿐이므로, 광 반사면을 기울이는 것에 비교하여, 광 반사면의 이동시의 편차가 광 감쇠율에 민감하게 응답하는 일이 없고, 따라서 광 감쇠량을 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 관한 가변 광 감쇠기의 다른 실시 양태는, 상기 입력용 전송로로부터 출사되어 상기 출력용 광 전송로에 입사하지 않는 광을 수광하는 모니터부를 구비한 것이다. 이 실시 양태의 가변 광 감쇠기는, 출력용 광 전송로에 입사하지 않는 광을 수광하는 모니터부를 구비하고 있기 때문에, 출력용 광 전송로에 입사하는 광량을 간접적으로 알 수 있다. 게다가, 출력용 광 전송로에 입사하는 광량을 직접 검지하는 것이 아니기 때문에, 가변 광 감쇠기로부터의 광 출력의 손실이 없다. 또한, 모니터 정밀도도 높게할 수 있다. 또한, 가변 광 감쇠기에 모니터부를 마련함에 의해, 가변 광 감쇠기의 후단 등에 개별의 모니터부를 마련할 필요가 없고, 모니터부도 포함한 전체의 비용을 저감시킬 수 있고, 또한, 모니터부를 마련하여도 사이즈가 거의 커지는 일이 없다.

또한, 이 실시 양태에서는, 상기 출력용 광 전송로의 광 입사면에 대향시켜 배치된 입사 렌즈와, 상기 모니터부의 광 입사면에 대향시켜 배치된 모니터 렌즈를 일체화하여도 좋다. 이와 같은 가변 광 감쇠기에 있어서는, 입사 렌즈와 모니터 렌즈를 일체화하고 있기 때문에, 입사 렌즈에도 모니터 렌즈에도 입사하지 않고 손실로 되는 광의 광량을 적게 할 수 있다. 따라서, 모니터용의 광의 광량이 증가하고, 모니터 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 손실로 된 광에 의해 가변 광 감쇠기의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이 실시 양태에서는, 상기 모니터부로부터의 출력에 따라, 상기 광 반사면의 위치를 보정하는 기능을 구비하고 있어도 좋다. 예를 들면 모니터부로부터 출력된 모니터 출력에 의해 가변 광 감쇠기를 피드백 제어함으로써, 출력용 광 전송로에 입사한 광량을 일정하게 유지하거나, 광 감쇠량이 일정하게 되도록 제어하거나 할 수 있다.

본 발명에 관한 가변 감쇠기의 또 다른 실시 양태에서는, 상기 액추에이터가, 보이스 코일 모터와 래치 기구에 의해 구성되어 있다. 이와 같은 가변 광 감쇠기는, 보이스 코일을 이용하고 있기 때문에 액추에이터를 매우 작게 할 수 있고, 게다가 광 반사면을 고정밀도로 위치 조정시킬 수 있다. 또한, 래치 기구를 구비하고 있기 때문에, 보이스 코일에 통전하지 않는 경우에는, 래치 기구에 의해 광 반사면을 고정할 수 있다. 특히, 전기를 이용하지 않는 래치 기구로 함에 의해, 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 관한 가변 광 감쇠기의 또 다른 실시 양태에서는, 90도의 각도를 이루는 2개의 상기 광 반사면을 구비한 미러 부재와, 상기 미러 부재를 직선형상으로 이동시키는 상기 액추에이터를 구비하고 있다. 이와 같은 가변 광 감쇠기에 의하면, 2개의 광 반사면이 90도의 각도를 이루도록 미러 부재에 일체화되어 있기 때문에, 광 반사면끼리의 각도를 조정할 필요가 없고, 미러 부재와 입력용 광 전송로 및 출력용 광 전송로와의 조심(調芯)을 행하면 좋기 때문에, 가변 광 감쇠기의 조립이 용이해진다.

본 발명에 관한 가변 광 감쇠기의 또 다른 실시 양태에서는, 상기 입력용 광 전송로와 상기 출력용 광 전송로를 평행하게 나열하여 지지하는 파이버 어레이를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 이 실시 양태에 의하면 입력용 광 전송로와 출력용 광 전송로가 파이버 어레이에 일체화되어 있기 때문에, 양 광 전송로끼리의 위치 관계를 조정할 필요가 없고, 광 반사면과 파이버 어레이의 조심을 행하면 좋기 때문에, 가변 광 감쇠기의 조립이 용이해진다.

또한, 본 발명의 이상 설명한 구성 요소는, 가능한 한 임의로 조합시킬 수 있다.

도 1은 종래의 가변 광 감쇠기의 구조를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기의 구조를 도시한 평면도.

도 3은 상기의 가변 광 감쇠기를 구성하는 액추에이터 및 미러 부재와 파이버 어레이를 분리한 상태의 사시도.

도 4(1a), (1b), (1c)는 금속 프레스에 의해 미러 부재를 제조하는 방법을 설명하는 개략도, (2a), (2b), (2c)는 절삭 가공에 의해 미러 부재를 제조하는 방법을 설명하는 개략도.

도 5는 파이버 어레이의 홀더 위치에 있어서의 단면도.

도 6(a), (b), (c)는 도 2에 도시한 가변 광 감쇠기의 동작과 그 작용을 설명하는 도면.

도 7은 입사 렌즈에 입사하는 광의 광축과 렌즈의 광축과의 사이의 광축 어긋남과, 광 감쇠량과의 관계를 측정한 결과를 도시한 도면.

도 8은 도 2에 도시한 가변 광 감쇠기의 변형예를 도시한 분해 사시도.

도 9(a), (b), (c)는 도 8에 도시한 가변 광 감쇠기의 변형예의 동작과 그 작용을 설명하는 도면.

도 10은 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기를 도시한 평면도.

도 11(a), (b), (c)는 동 상의 가변 광 감쇠기의 동작과 그 작용을 설명하는 도면.

도 12는 입사 렌즈에 입사하는 광의 광축과 렌즈의 광축과의 사이의 광축 어긋남과, 출력용 광 파이버에서의 광 감쇠량 및 모니터용 광 파이버에서의 광 감쇠량과의 관계를 도시한 도면.

도 13은, (a), (b)는 싱글모드 파이버와 멀티모드 파이버의 차이를 설명하는 도면.

도 14는 출력용 광 파이버에도 모니터용 광 파이버에도 입사하지 않고, 손실 로 되는 광을 설명하기 위한 도면.

도 15는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기에 이용되는 파이버 어레이의 정면도.

도 16(a), (b)는 하이브리드 렌즈의 정면도 및 하면도, (c)는 하이브리드 렌즈를 입사 렌즈와 모니터 렌즈로 분리하여 도시한 도면.

도 17은 하이브리드 렌즈의 보다 상세한 설계예를 도시한 도면.

도 18은, (a), (b), (c), (d)는 하이브리드 렌즈에 의한 콜리메이트 광의 분할 추이의 양상을 설명하는 도면이다.

도 19는 종래의 출력 모니터 방법을 설명하는 도면.

도 20은 본 발명의 제 4의 실시예를 도시한 개략 블록도.

도 21은, (a), (b)는 동 상의 제어 회로 내장 가변 감쇠기에 있어서의 광 감쇠량의 조정 방법을 설명하는 도면.

도 22는 도 20에 도시한 제어 회로 내장 가변 감쇠기의 제어 동작을 도시한 플로우도.

도 23은 본 발명의 제 5의 실시예에 의한 제어 회로 내장 가변 감쇠기를 도시한 개략 블록도.

도 24는 동 상의 제어 회로 내장 가변 감쇠기의 제어 동작을 도시한 플로우도.

도 25는 본 발명의 제 6의 실시예에 의한 제어 회로 내장 가변 감쇠기를 도시한 개략 블록도.

도 26은 상기의 제어 회로 내장 가변 감쇠기에 의한 정감쇠량 제어의 원리를 설명하는 도면.

도 27은 도 25에 도시한 제어 회로 내장 가변 감쇠기의 제어 동작을 도시한 플로우도.

도 28은 종래의 정감쇠량 제어의 방법을 설명하는 도면.

도 29는, (a), (b)는, 본 발명의 제 7의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기의 구성을 도시한 개략 평면도.

도 30은, (a), (b)는 제 7의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기가 다른 구성을 도시한 개략 평면도.

도 31은, (a), (b), (c), (d)는 본 발명의 제 8의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기의 구성과 동작을 도시한 개략 평면도.

도 32는 초소형의 보이스 코일 모터(VCM)를 이용한 액추에이터의 사시도.

도 33은, (a), (b)는 래치 기구의 동작을 설명하는 측면도.

도 34는, (a), (b), (c), (d)는 다른 구조의 액추에이터를 설명하는 개략도.

도 35는 액추에이터로서 이용한 초음파 리니어 모터의 일부를 확대해 도시한 도면.

도 36은 또 다른 구조의 액추에이터를 도시한 평면도.

도 37은 또 다른 구조의 액추에이터를 도시한 평면도.

도 38은 다른 구조의 래치 기구를 도시한 분해 사시도.

도 39(a)는 동 상의 래치 기구에 있어서 가동부가 내려가 있는 상태의 측면 도, (b)는 그 평면도.

도 40은 도 38의 래치 기구에 있어서 가동부가 올라가 있는 상태의 측면도.

도 41(a)는 또 다른 구조의 래치 기구를 도시한 측면도, (b)는 그 평면도.

도 42는 동 상의 래치 기구에 있어서 가동부가 내려가 있는 상태의 측면도.

도 43(a), (b)는 또 다른 구조의 래치 기구를 도시한 측면도.

도 44(a), (b)는 또 다른 구조의 래치 기구를 도시한 측면도.

도 45(a), (b)는 또 다른 구조의 래치 기구를 도시한 측면도.

도 46은 가변 광 감쇠기의 구체적 제품이 조립 순서를 도시한 도면.

도 47은 도 46의 계속도.

도 48은 도 47의 계속도.

도 49는 가변 광 감쇠기의 구체적인 제품 형태의 일예를 도시한 도면.

도 50은 가변 광 감쇠기의 구체적인 제품 형태의 일예를 도시한 도면.

도 51은 가변 광 감쇠기의 구체적인 제품 형태의 일예를 도시한 도면.

도 52는 가변 광 감쇠기의 구체적인 제품 형태의 일예를 도시한 도면.

도 53은, (a), (b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 가변 광 감쇠기의 구성을 도시한 개략 평면도.

도 54는, (a), (b), (c)는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 가변 광 감쇠기의 구성을 도시한 개략 평면도.

도 55는, (a), (b), (c)는 하이브리드 렌즈의 제조 방법을 설명하는 개략도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

(제 1의 실시예)

도 2는 본 발명에 관한 가변 광 감쇠기(11)의 구조를 도시한 평면도, 도 3은 그 광 반사측의 부재와 광 입출력용의 부재를 분리한 상태의 사시도이다. 이 가변 광 감쇠기(11)는, 입력용 광 파이버(12) (싱글모드 파이버) 및 출력용 광 파이버(13)(싱글모드 파이버)를 갖는 파이버 어레이(14)와, 9O도의 각도를 이루어 서로 직교하는 제 1의 미러(15) 및 제 2의 미러(16)(모두 미러면 정밀도는, λ/10 이상으로 한다)를 구비한 미러 부재(17)와, 미러 부재(17)를 직선형상으로 이동시키기 위한 액추에이터(18)로 구성되어 있다.

미러 부재(17)의 정면(正面)에는, 평면으로 보아 서로 90도의 각도를 이루고 직교하는 수직한 2개의 미러(15, 16)가 형성되어 있다. 미러 부재(17)는 글라스, 실리콘 기판, 황동 등의 금속으로 이루어져 있고, 미러(15, 16)는 미러 부재(17)에 일체로 형성되어 있어도 좋고, 미러 부재(17)와는 다른 부재의 미러(15, 16)를 미러 부재(17)에 부착하도록 하여도 좋다.

예를 들면, 도 4(1a) (1b) (1c)는 금속 프레스에 의해 미러 부재(17)를 제조하는 방법을 도시하고 있다. 도 4(1a)에서 부호 28은 금속 원료판, 부호 29a는 프레스 가공용의 원반이고, 원반(29a)의 하면에는 90도의 각도를 이룬 돌기가 마련되어 있다. 이 원반(29a)을 금속 원료판(28)의 윗면에 처내려서 프레스하면, 도 4(1b)에 도시한 바와 같이, 원반(29a)에 의해 금속 원료판(28)의 윗면에 내면이 9O 도의 각도를 이룬 직교홈(30)이 형성된다. 원반(29a)을 금속 원료판(28)으로부터 분리한 후, 도 4(1c)에 도시한 1점쇄선에 따라 금속 원료판(28)을 컷트하여 잘라내면, 미러 부재(17)가 얻어진다. 또한, 이 후, 직교홈(30) 내의 표면에는 경면 연마를 시행하여도 좋다.

또한, 도 4(2a) (2b) (2c)는 절삭 가공에 의해 미러 부재(17)를 제조하는 방법을 도시하고 있다. 도 4(2a)에 도시한 부호 29b는 절삭용의 커터이고, 커터(29b)의 외주부에서는 양 측면이 90도의 각도를 이루고 있다. 이 커터(29b)로 금속 원료판(28)의 윗면을 절삭하면, 도 4(2b)에 도시한 바와 같이, 커터(29b)에 의해 금속 원료판(28)의 윗면에 내면이 90도의 각도를 이룬 직교홈(30)이 형성된다. 이 후, 도 4(2c)에 도시한 1점쇄선에 따라 금속 원료판(28)을 컷트하여 잘라내면, 미러 부재(17)가 얻어진다. 또한, 이 후, 직교홈(30) 내의 표면에는 경면 연마를 시행하여도 좋다.

또한, 글라스나 실리콘 기판에 의해 직교홈을 갖는 미러 부재(17)를 형성한 후, 직교홈 내에 금속 박막을 증착시켜 미러(15, 16)를 형성하여도 좋다. 또는, 플라스틱제의 미러 부재(17)의 직교홈 내에 별도 제작된 미러(15, 16)를 접착하여 부착하여도 좋다. 또한, 프리즘 렌즈를 접합하여 미러 부재(17)를 구성하여도 상관없다. 또는, 글라스나 플라스틱에 의해 직교홈을 갖는 미러 부재(17)를 형성한 후, 직교홈의 내면, 혹은 직교홈을 포함하는 미러 부재(17)의 정면 전체에 미러 코팅을 시행하여 두어도 좋다.

액추에이터(18)의 구체적인 예는 후술하기 때문에, 여기서는 간단하게 설명 한다. 액추에이터(18)는, 고정부(19)와 가동부(20)로 이루어지는 직동형(直動型)의 액추에이터로서, 가동부(20)는 고정부(19)에 대해 도 2의 화살표 방향으로 왕복 이동할 수 있다.

파이버 어레이(14)는, 입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)를 지지하는 홀더(21)와, 홀더(21)의 앞면에 접착된 렌즈 어레이(22)로 이루어진다. 홀더(21)는, 도 5에 도시한 바와 같이 V홈 어레이(25a)와 커버(25b)로 이루어지고, V홈 어레이(25a)의 윗면에는 2개의 V홈(26)이 형성되어 있다. V홈(26) 내에는 입력용 광 파이버(12)의 선단부와 출력용 광 파이버(13)의 선단부가 수납되어 있고, 위에 커버(25b)를 중첩하여 접착 일체화된다. 따라서, 홀더(21) 내에 있어서, 입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)는 V홈(26)에 의해 축심을 소정 위치에 위치 맞춤된다. 홀더(21)의 앞면에 마련된 렌즈 어레이(22)의 앞면에는, 미소한 출사 렌즈(23)(비구면 렌즈)와 입사 렌즈(24)(비구면 렌즈)가 형성되어 있다. 이 렌즈 어레이(22)는, 홀더(21)의 앞면에 배치하여 양 광 파이버(12, 13)로부터 출사된 광을 양 렌즈(23, 24)를 통과하여 출사시킴에 의해, 양 광 파이버(12, 13)와 양 렌즈(23, 24)를 광축을 일치시켜 조심한 후, 접착 수지에 의해 홀더(21)의 앞면에 접착하여 고정된다.

미러 부재(17)의 하면은, 액추에이터(18)의 가동부(20) 위에 접착 수지 등에 의해 고정되어 있고, 액추에이터(18)를 구동시킴에 의해 미러 부재(17)가 측방향(도 2에 화살표로 나타내는 방법)으로 미소하게 이동할 수 있게 된다. 파이버 어레이(14)는, 미러 부재(17)의 정면에 대향하도록 배치되어 고정되어 있고, 입력용 광 파이버(12) 및 출사 렌즈(23)의 광축은 미러(15)에 대해 45도의 각도를 이루고, 출력용 광 파이버(13) 및 입사 렌즈(24)의 광축은 미러(16)에 대해 45도의 각도를 이루고 있다. 이렇게 하여 조립된 상태에 있어서는, 파이버 어레이(14)의 앞면과 미러 부재(17)의 전단면(前端面)과의 사이의 단면 거리는 500㎛으로 되고, 출사 렌즈(23)로부터 출사되어 입사 렌즈(24)에 입사하기 까지의 공간 광로 길이는 2㎜로 되어 있다.

도 6은, 상기 가변 광 감쇠기(11)의 동작과 그 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 6(a)는, 서로 대향하고 있는 미러 부재(17)의 중심과 파이버 어레이(14)의 중심이 일치하고 있는 상태를 나타내고 있고, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광은 출사 렌즈(23)에 의해 콜리메이트 광(빔 지름 100㎛)으로 변환되고, 출사 렌즈(23)로부터 출사된 광(27)은 미러(15)에서 반사되고, 다시 미러(16)에서 반사된 후, 거의 모든 광속이 입사 렌즈(24)에 입사하고, 입사 렌즈(24)에서 집광된 광(27)이 출력용 광 파이버(13)에 입사하여 외부로 전반된다. 따라서, 이 상태(광축 어긋남이 최소의 상태)에서는 광 감쇠량은 최소로 된다.

도 6(b)는, 액추에이터(18)에 의해 미러 부재(17)를 속이 흰 화살표로 나타내는 방향(측방향)으로 약간 이동시킨 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은 미러(15, 16)에서 반사된 후, 그 일부만이 출력용 광 파이버(13)에 입사한다. 따라서, 이 상태에서는 광 감쇠량은 크게 되어 있다.

도 6(c)는, 미러 부재(17)를 입사 렌즈(24)의 반경과 동등한 거리만큼 속이 흰 화살표의 방향으로 이동시킨 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은, 미러(15, 16)에서 반사된 후 거의 전체가 입사 렌즈(24) 밖으로 조사되고, 출력용 광 파이버(13)에는 거의 입사하고 있지 않다. 따라서, 이 상태에서는 광 감쇠량은 최대로 된다.

본 발명의 가변 광 감쇠기(11)에 있어서는, 도 6(a)와 도 6(c)의 사이에서의 이동 범위에 있어서는, 미러 부재(17)를 측방향의 한쪽(도 6의 하방)으로 움직임에 의해 광 감쇠량을 크게 할 수 있고, 반대로 측방향의 다른쪽(도 6의 상방)으로 움직임에 의해 광 감쇠량을 작게 할 수 있기 때문에, 액추에이터(18)에 의해 미러 부재(17)를 이동시켜 미러 부재(17)의 정지 위치를 정밀하게 제어함에 의해 광 감쇠량을 정밀하게 조정할 수 있다. 입력용 광 파이버(12)와 출력용 광 파이버(13)의 광축 사이의 거리가 500㎛, 파이버 어레이(14)의 앞면과 미러 부재(17)의 전단면과의 간격이 500㎛, 콜리메이트 광의 빔 지름이 10O㎛, 미러(15, 16)의 경사가 광축에 대해 45도의 가변 감쇠기에 있어서, 입사 렌즈(24)에 입사하는 광의 광축과 입사 렌즈(24)의 광축과의 사이의 광축 어긋남과 광 감쇠량과의 관계를 측정한 결과를 도 7에 도시한다. 또한, 도 7에서는 광 감쇠량은 부치(負値)로 표현되어 있는데, 이 광 감쇠량의 절대치가 큰 것을 광 감쇠량이 크다는 것으로 한다. 이 측정 결과로부터도 알 수 있는 바와 같이, 광축의 어긋남에 수반하여 출력용 광 파이버(13)에 입광한 광이 감쇠하여 가는 양상을 확인할 수 있다. 또한, 광축의 어긋남 량에 대한 광 감쇠량은, 빔 지름, 광로 길이, 렌즈(23, 24)의 형상, 미러(15, 16)의 경사 등의 조건에 의해 정해진다.

본 발명의 가변 광 감쇠기는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광을 미러(15, 16)에서 반사시킴으로써, 어느 특정한 각도로 구부려 출사시키는 광로계에 있어서, 미러 부재(17)를 슬라이드시킴으로써 출력용 광 파이버(13)에 입사하는 광빔의 광로를 벗어나게 하고, 그로 인해 출력용 광 파이버(13)에 입사하는 광량을 감쇠시키는 구조로 하고 있기 때문에, 이하와 같은 특징이 있다.

(1) 구조가 단순하고, 특히, 미러 부재(17)의 전단면과 파이버 어레이(14)의 앞면은, 서로 간섭하지 않는 한, 얼마든지 접근할 수 있기 때문에, 용이하게 가변 광 감쇠기를 소형화하는 것이 가능해진다.

(2) 액추에이터(18)에 의해 미러 부재(17)를 직선형상으로 슬라이드시키는 것만으로 좋다. 스트로크 제어는 각도 제어에 비하여 용이하고, 정밀도 좋게 제어하는 것이 가능하기 때문에, 미러 부재(17)의 이동 거리나 출력용 광 파이버(13)에 입사하는 광의 광축 어긋남의 정밀도를 얻기 쉽고, 광 감쇠량을 높은 정밀도로 제어할 수 있다.

(3) 연속적르호, 또한, 무단계로 광 감쇠량을 변화시킬 수 있다.

(4) 셔터 방식에 의한 가변 광 감쇠기와 같은 회절 등이 일어나지 않고, 파장 의존성 등의 부적합함이 생기지 않는다.

(5) 고가인 광학 소자를 사용하지 않기 때문에, 저비용으로 제조할 수 있다.

도 8은 상기 실시예의 변형예를 도시한 분해 사시도로서, 도 3과 마찬가지로 미러 부재(17) 및 액추에이터(18)와, 파이버 어레이(14)를 분리한 상태에서 도시하고 있다. 이 가변 광 감쇠기(11)에서는, 2등변 직각 삼각형 형상을 한 글라스 또는 플라스틱제의 삼각 프리즘에 의해 미러 부재(17)를 구성하고 있고, 90도의 각도를 이루고 직교하고 있는 변면과 공기와의 계면에 의해 미러(15 및 16)가 구성되어 있다. 또한, 삼각 프리즘의 사면(斜面)(입력용 광 파이버(12), 출력용 광 파이버(13)와 대향하는 면)(17a)에는, 유전체 다층막 등으로 이루어지는 무반사(AR) 코팅을 시행하여 두는 것이 바람직하다.

그리고, 이 변형예의 가변 광 감쇠기(11)에서도, 액추에이터(18)에 의해 삼각 프리즘으로 이루어지는 미러 부재(17)를 직동시킴에 의해, 도 9(a), (b), (c)에 도시한 바와 같이 하여 광 감쇠량을 조정할 수 있다. 즉, 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 미러 부재(17)의 중심과 파이버 어레이(14)의 중심이 일치하고 있는 상태에서는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은 출사 렌즈(23)에 의해 콜리메이트 광(빔 지름 100㎛)으로 변환되고, 미러 부재(17)의 내부에 입사한 광(27)은 미러(15)에서 전반사되고, 또한 미러(16)에서 모두 반사된 후에 미러 부재(17)의 외부로 출사되고, 거의 모든 광속이 입사 렌즈(24)에 입사하고, 입사 렌즈(24)에서 집광된 광(27)이 출력용 광 파이버(13)에 입사하고 외부에 전반된다. 이것은, 광 감쇠량이 최소의 상태이다.

도 9(b)에 도시한 바와 같이, 액추에이터(18)에 의해 미러 부재(17)를 속이 흰 화살표 방향(측방향)으로 약간 이동시키면, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은, 미러 부재(17) 내로 입사하고 미러 부재(17) 내에서 미러(15, 16)에 의해 2회 모두 반사된 후, 그 일부만이 출력용 광 파이버(13)에 입사한다. 이것은, 광 감쇠량이 중간의 상태이다.

도 9(c)에 도시한 바와 같이, 미러 부재(17)를 입사 렌즈(24)의 반경과 같은 거리만큼 속이 흰 화살표의 방향으로 이동시키면, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은, 미러 부재(17) 내로 입사하고 미러 부재(17) 내에서 미러(15, 16)에 의해 2회 모두 반사된 후, 거의 전체가 입사 렌즈(24) 밖으로 조사된다. 이것은 광 감쇠량이 최대의 상태이다.

이와 같이 미러 부재(17)로서 프리즘을 이용하도록 하면, 시판의 프리즘을 사용할 수 있기 때문에, 부품 비용을 염가로 할 수 있다.

또한, 이 실시예에서는, 액추에이터(18)를 이용하여 파이버 어레이(14)에 대해 미러 부재(17)를 움직이도록 하였지만, 이와는 반대로 미러 부재(17)를 정지시키고 파이버 어레이(14)를 액추에이터(18)로 움직이도록 하여도 무방하다.

(제 2의 실시예)

도 10은 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기(31)를 도시한 평면도이다. 이 가변 광 감쇠기(31)는, 모니터 출력 기능을 구비하고 있다. 파이버 어레이(14)에는 싱글모드 파이버(코어 지름 약 10㎛)로 이루어지는 입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)와 함께, 멀티모드 파이버(코어 지름 약 5O nm)로 이루어지는 모니터용 광 파이버(32)가 지지되어 있고, 모니터용 광 파이버(32)는 출력용 광 파이버(13)에 근접한 위치에 배치되어 있다. 또한, 렌즈 어레이(22)의 앞면에는 모니터 렌즈(33)가 마련되어 있고, 모니터 렌즈(33)는 입사 렌즈(24)에 인접한 위치에 배치되어 있다. 모니터 렌즈(33)와 모니터용 광 파이버(32)란 광축이 일치하도록 조심되어 있다. 그 밖의 구성에 관해서는 도 2에 도시한 제 1의 실시예 와 같기 때문에 설명을 생략한다.

도 11은, 가변 광 감쇠기(31)의 동작과 그 작용을 설명하는 도면이다. 도 11(a)는, 서로 대향하고 있는 미러 부재(17)의 중심과 입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)의 중간이 일치하고 있는 상태를 나타내고 있고, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광은 출사 렌즈(23)에 의해 콜리메이트 광으로 변환되고, 출사 렌즈(23)로부터 출사된 광(27)은 미러(15)에서 반사되고, 또한 미러(16)에서 반사된 후, 거의 모든 광속이 입사 렌즈(24)에 입사하고, 입사 렌즈(24)에서 집광된 광(27)이 출력용 광 파이버(13)에 입사한다. 따라서, 이 상태(광축 어긋남이 최소의 상태)에서는, 출력용 광 파이버(13)의 수광량은 최대로 되어 있다. 한편, 모니터 렌즈(33)에는 광(27)이 입사하고 있지 않기 때문에, 모니터용 광 파이버(32)의 수광량은 최소로 되어 있다.

도 11(b)는, 액추에이터(18)에 의해 미러 부재(17)를 속이 흰 화살표로 나타내는 방향(측방향)으로 약간 이동시킨 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은 미러(15, 16)에서 반사된 후, 그 일부만이 출력용 광 파이버(13)에 입사하고, 또한, 그 광(27)의 일부가 모니터용 광 파이버(32)에 입사한다. 따라서, 이 상태에서는 출력용 광 파이버(13)에 입사하는 광량은 감소하고, 모니터용 광 파이버(32)에 입사하는 광량은 증가한다.

도 11(c)는, 미러 부재(17)를 입사 렌즈(24)의 반경과 같은 거리만큼 속이 흰 화살표의 방향으로 이동시킨 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은 미러(15, 16)에서 반사된 후, 거의 전체가 모니 터 렌즈(33)에 조사되고, 출력용 광 파이버(13)에는 거의 입사하고 있지 않다. 한편, 모니터용 광 파이버(32)의 수광량은 최대로 된다.

본 발명의 가변 광 감쇠기(31)에서는, 도 11(a)의 상태와 도 11(c)의 상태의 사이에서의 이동 범위에 있어서는, 미러 부재(17)를 측방향의 한쪽(도 11의 하방)으로 움직임에 의해 광 감쇠량을 크게 할 수 있고, 반대로 측방향의 다른쪽(도 11의 상방)으로 움직임에 의해 광 감쇠량을 작게 할 수 있기 때문에, 액추에이터(18)에 의해 미러 부재(17)를 이동시켜 미러 부재(17)의 정지 위치를 정밀하게 제어함에 의해 광 감쇠량을 정밀하게 조정할 수 있다. 게다가, 출력용 광 파이버(13)에 의한 수광량(또는, 광 감쇠량)과 모니터용 광 파이버(32)에 의한 수광량과의 사이에는 일정한 관계가 있기 때문에, 모니터용 광 파이버(32)에 의한 수광량을 모니터 신호로서 출력시킴에 의해, 가변 광 감쇠기(31)의 광 감쇠량을 모니터할 수 있고, 고정밀도의 피드백을 행할 수 있다. 따라서, 이 모니터 신호를 액추에이터(18)에 피드백시킴에 의해, 광 감쇠량의 조정 정밀도를 보다 높게할 수 있다.

도 12는, 도 7의 경우와 같은 조건하에서 측정된, 입사 렌즈(24)에 입사하는 광의 광축과 렌즈(24)의 광축과의 사이의 광축 어긋남과, 출력용 광 파이버(13)에서의 광 감쇠량 및 모니터용 광 파이버(32)에서의 광 감쇠량과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 도 12에 있어서의 모니터용 광 파이버(32)에서의 광 감쇠량이란, 출력용 광 파이버(13)에 있어서의 최대의 수광량을 기준으로 하여, 모니터용 광 파이버(32)의 수광량으로부터 산출한 광 감쇠량이다(따라서 도 12의 종축은, 상방을 정(正)의 방향으로 취한 대수(對數) 눈금의 수광량이라고 생각하여도 좋다). 이 측정 결과로부터도 알 수 있는 바와 같이, 광축의 어긋남에 수반하여 출력용 광 파이버(13)에 입광하는 광이 감쇠하여 가고, 동시에 모니터용 광 파이버(32)의 수광량은 증가하여 가는 양상을 확인할 수 있고, 출력용 광 파이버(13)의 광 감쇠량과 모니터용 광 파이버(32)의 수광량과의 사이에는 일정한 관계가 있고, 모니터용 광 파이버(32)의 수광량을 알면, 가변 광 감쇠기(31)의 광 감쇠량을 알 수 있다.

입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)로서는 싱글모드 파이버를 이용하고, 모니터용 광 파이버(32)로서는 멀티모드 파이버를 이용하고, 파이버 어레이(14)를 혼합 파이버 어레이로 하고 있지만, 이것은 모니터의 수광 감도를 올리기 위해서이다. 통상, 통신용의 광 파이버로서는 싱글모드 파이버가 사용되고 있고, 그 때문에 입력용 광 파이버(12) 및 출력용 광 파이버(13)로서는, 싱글모드 파이버를 이용하고 있다. 한편, 모니터용 광 파이버(32)는, 통신용으로 사용되는 것이 아니라, 내부에서 광량 측정에만 사용되기 때문에, 멀티모드 파이버라도 문제 없다. 게다가, 도 13(a), (b)에 도시한 바와 같이, 싱글모드 파이버(코어 지름 약 10㎛)보다도 멀티모드 파이버(코어 지름 약 50㎛)의 쪽이 코어(34)의 직경이 크기 때문에, 광범위한 광을 집광할 수 있는 이점이 있고, 모니터용에 사용하는 경우에는, 모니터의 수광 감도를 올릴 수 있는 멀티모드 파이버쪽이 유효하기 때문이다.

또한, 여기서는 모니터용 광 파이버(32)로서 멀티모드 파이버를 이용하였지만, 싱글모드 파이버를 이용하여도 무방하다.

(제 3의 실시예)

제 2의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기(31)에서는 입사 렌즈(24)에 입사하는 광의 광축과 입사 렌즈(24)의 광축이 일치하면, 거의 모든 광이 출력용 광 파이버(13)에 입사하고, 모니터 렌즈(33)에 입사하는 광의 광축과 모니터 렌즈(33)의 광축이 일치하면, 거의 모든 광이 모니터용 광 파이버(32)에 입사한다. 그러나, 파이버 어레이(14)의 앞면에 입사하는 광(27)의 광축이 입사 렌즈(24)의 광축에도 모니터 렌즈(33)의 광축에도 일치하지 않는 경우에는, 도 14에 도시한 바와 같이, 광(27)의 일부는 출력용 광 파이버(13)에 입사하고, 다른 일부는 모니터용 광 파이버(32)에 입사하지만, 나머지 일부(도 14에서 사선을 그은 영역)는 모니터용 광 파이버(32)에 입사하지 않고, 모니터 감도를 저하시키고 있다. 또한, 모니터 감도가 악화될 뿐만 아니라, 이 광이 파이버 어레이의 앞면을 조사함으로써 파이버 어레이(14)의 온도가 올라가서, 가변 광 감쇠기(31)의 온도가 높아진다는 문제가 생긴다.

도 15는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기에 이용되는 파이버 어레이(14)의 정면도이다. 이 실시예는, 상기한 바와 같은 문제를 고려한 것으로서, 입사 렌즈와 모니터 렌즈가 일체로 결합된 하이브리드 렌즈(35)를 이용하고 있다. 이 하이브리드 렌즈(35)는, 도 16(c)에 도시한 바와 같은 형상의 입사 렌즈(24a)와 모니터 렌즈(33a)를 결합 일체화한 것으로, 도 16(a), (b)에 도시한 바와 같은 정면 형상과 하면 형상을 갖고 있다. 우선, 입사 렌즈(24a)의 형상을 설명한다. 도 16(c)에 도시한 입사 렌즈(24a) 내측의 윤곽의 원(37)은, 콜리메이트 광의 빔 단면(斷面)의 반경과 같은 반경의 원을 나타내고 있다(이것은, 도 14에 도시한 바와 같은 입사 렌즈(24)의 외형과 같다). 또한, 외측의 윤곽의 원(36)은, 원(37)보다 적당히 큰 원을 나타내고 있고, 이것이 입사 렌즈(24a)의 외경으로 된다. 원 (36)의 중심과 원(37)의 중심은 일치하고, 입사 렌즈(24a)의 광축도 해당 중심과 일치하고 있다. 입사 렌즈(24a)는, 원(36)을 외형으로 하는 구면 또는 비구면 렌즈로부터 원(37)의 외측의 영역을 18O도의 범위에 걸쳐서 제거한 형상으로 되어 있다. 도 16(c)에 도시한 모니터 렌즈(33a)의 윤곽의 원(38)은, 빔 단면의 반경에 비하여 충분히 큰 원으로 하면 좋고(엄밀하게는, 후술의 모니터 집광 범위보다도 큰 원이다), 모니터 렌즈(33a)는. 원(38)을 외형으로 하는 구면 또는 비구면 렌즈로부터 입사 렌즈(24a)의 서로 겹치는 영역을 제거한 형상으로 되어 있다. 그리고, 모니터 렌즈(33a)의 일부 제거된 부분에 입사 렌즈(24a)의 일부가 끼여들어가는 형상으로 되도록 하이브리드 렌즈(35)가 구성되어 있다. 또한, 도 16(b)에 도시한 바와 같이 출력용 광 파이버(13)는 입사 렌즈(24a)의 광축과 일치하도록 배치되고, 모니터 용광 파이버(32)는 모니터 렌즈(33a)의 광축과 일치하도록 배치된다.

도 17은 상기 하이브리드 렌즈(35)의 보다 상세한 설계예를 도시하고 있다. 우선, 광빔의 빔 지름과 동등한 반경의 원(37)을 그린다. 이 원과 외접하도록 하여 광빔의 빔 지름과 같은 반경의 원(39)을 그린다. 계속해서, 원(39)에 외접하고, 또한, 원(37)의 중심을 통과하는 수직선(직선(40))과 원(37)의 교점을 통과하는 원(41)을 그린다. 또한, 원(37)과 동심원형상의 큰 원(36)을 그리고, 원(37)의 외부중 직선(40)의 한쪽을 제거하여 입사 렌즈(24a)의 형상을 정한다. 또한, 원(39)과 동심원형상의 큰 원(38)을 그리고, 원(38)으로부터 입사 렌즈(24a)와 겹쳐지는 영역을 제거하여 모니터 렌즈(33a)의 형상을 정한다. 계속해서, 원(36)의 중심에 광축을 갖는 구면 또는 비구면 렌즈를 일부 컷트하여 상기한 바와 같은 입사 렌즈 (24a)의 형상으로 한다. 또한, 원(38)의 중심에 광축을 갖는 구면 또는 비구면 렌즈를 일부 컷트하여 상기한 바와 같은 모니터 렌즈(33a)의 형상으로 한다. 원(41) 내의 영역에서 원(37)의 영역을 제외한 영역은 모니터 집광 영역(42)이고, 콜리메이트 광의 직경이 10O㎛이라고 하면, 모니터 집광 영역(42)은 직경이 약 175㎛의 영역으로 된다.

하이브리드 렌즈(35)는, 비구면 렌즈 제조 기술을 응용하여 일체 구조로 제작된다. 개별로 제작한 2개의 렌즈(24, 33)를 접합하여도 좋지만, 결합부분에서 광의 손실이 생기기 때문에 일체 성형하는 것이 바람직하다.

도 18(a), (b), (c), (d)는 하이브리드 렌즈(35)에 의한 콜리메이트 광의 분할 추이의 양상을 설명하는 도면이다. 도 18(a)에 도시한 바와 같이, 원(37) 내로 광(27)이 입사하고 있는 경우에는, 거의 모든 광(27)이 입사 렌즈(24a)에 입사하고 입사 렌즈(24a)에 의해 집광되고, 출력용 광 파이버(13)에 입사한다. 이에 대해, 광(27)이 모니터 렌즈(33a)측으로 조금 이동하면, 광(27)의 조사 영역이 원(37)에서부터 돌출하기 때문에, 원(37) 내의 광(27)은 입사 렌즈(24)에 의해 집광되어 출력용 광 파이버(13)에 입사하지만, 원(37)으로부터 돌출하여 모니터 집광 영역(42)으로 들어간 광(27)은 전부 모니터 렌즈(33a)에서 집광되고, 모니터용 광 파이버(32)에서 수광된다. 또한 광(27)이 크게 이동하여, 광(27)의 조사 영역의 대부분이 원(37)에서부터 돌출하면, 원(37) 내의 근소한 광(27)이 입사 렌즈(24)에 의해 집광되어 출력용 광 파이버(13)에 입사하지만, 원(37)으로부터 돌출하여 모니터 집광 영역(42)으로 들어간 대부분의 광(27)은 모니터 렌즈(33a)에서 집광되고, 모니터용 광 파이버(32)에서 수광된다. 또한, 광(27)의 조사 영역이 완전하게 원(37)으로부터 돌출하면, 거의 모든 광(27)이 모니터 렌즈(33a)에서 집광되고, 모니터용 광 파이버(32)에서 수광된다.

이들의 어떤 상태에서도, 입사 렌즈(24a)로부터 돌출한 광(예를 들면, 도 17에 도시한 광(27))은 전부 모니터 렌즈(33a)에서 집광되고 모니터용 광 파이버(32)에서 수광되어 모니터용으로 사용되고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 14에 도시한 바와 같이 입사 렌즈(24)에도 모니터 렌즈(33)에도 수광되지 않는 광이 없어지고, 모니터 감도와 모니터 정밀도가 향상된다. 또한, 가변 광 감쇠기(31)를 온도 상승시키는 원인으로 되거나 하는 것을 방지할 수도 있다.

상기한 동작으로 부터 알 수 있는 바와 같이, 입사 렌즈(24a)로서는, 원(37)으로 표현되는 구면 또는 비구면 렌즈라면 좋고, 모니터 렌즈(33a)로서는 원(41)으로 표현된 구면 또는 비구면 렌즈로부터 원(37)의 부분을 제외한 것이라면 좋지만, 이 실시예에서는 입사 렌즈(24a)를 원(37)보다도 크게 하여, 모니터 렌즈(33a)도 모니터 집광 영역(42)의 영역보다도 크게 하고 있다. 이것은, 원(37)의 영역이나 모니터 집광 영역(42)으로부터 돌출한 미약한 광도 하이브리드 렌즈(35)에 의해 집광시키고, 출력용 광 파이버(13) 또는 모터용 광 파이버(32)에 입사시키도록 하여, 파이버 어레이(14) 등의 온도 상승을 조금이라도 줄이기 위해서이다.

또한, 종래의 가변 광 감쇠기는, 모니터 기능을 갖고 있지 않다. 그 때문에, 도 19에 도시한 바와 같이 가변 광 감쇠기(43)의 후단에 가변 광 감쇠기(43)로부터 출력된 광을 99:1로 분기시키는 스플리터(44)를 접속하고, 99%의 광을 광 출력으로 서 사용하고, 1%의 광을 모니터 출력으로서 이용하고 있다. 그러나, 이와 같은 구성에서는 광 출력이 로스라는 문제와, 모니터 정밀도가 나쁘다는 문제가 있다. 전자의 문제는, 이와 같은 방법에서는 가변 광 감쇠기(43)로부터의 출력을 99:1로 분할하고 있기 때문에, 스플리터(44)로부터의 출력은 가변 광 감쇠기(43)로부터의 출력의 99%로 되고, 반드시 1%의 출력을 손실하기 때문이다. 또한, 후자의 문제는 모니터 출력되는 광량은 가변 광 감쇠기(43)로부터의 출력의 1%뿐이고, 이 1%의 광을 사용하여 나머지 99%의 광을 산출하여야 하기 때문에, 모니터 정밀도가 나쁘고, 피드백 제어하여도 광 출력량의 보정 정밀도가 나쁘기 때문이다.

이에 대해, 본 발명의 제 2 및 제 3의 실시예에서는, 가변 광 감쇠기로부터의 출력은 100% 후단으로 출력되기 때문에, 광 출력의 로스가 적다. 또한, 가변 광 감쇠기의 입력과 출력과의 차가 모니터 출력으로 되기 때문에, 모니터링 광량(절대치)이 커지고, 광 감쇠량을 고정밀도로 제어 가능해진다. 특히, 하이브리드 렌즈(35)를 이용한 제 3의 실시예에서는, 광의 로스가 거의 없기 때문에, 한층 더 고정밀도로 제어 가능해진다.

(제 4의 실시예)

도 20은 본 발명의 제 4의 실시예를 도시한 개략 블록도로서, 제어 회로 내장 가변 감쇠기(45)를 도시하고 있다. 제어 회로 내장 가변 감쇠기(45)는, 액추에이터(18), 미러 부재(17), 파이버 어레이(14)를 구비하고 있고, 이들에 의해 제 3의 실시예와 같은 모니터 기능이 있는 가변 광 감쇠기가 구성되어 있다. 제어 회로 내장 가변 감쇠기(45)는, 또한 액추에이터(18)를 구동하기 위한 구동 회로(46), 구 동 회로(46)를 통하여 액추에이터(18)를 제어하고, 파이버 어레이(14)로 되돌아오는 콜리메이트 광의 광축 어긋남을 제어하는 제어 회로(47), 파이버 어레이(14)의 모니터용 광 파이버(32)로부터 출력된 모니터 광을 수광하는 포토 다이오드(PD) 등의 수광 소자(48), 수광 소자(48)로부터의 출력 신호를 증폭하여 제어 회로(47)에 피드백 신호를 입력하는 증폭 회로(49)를 구비하고 있다. 또한, 제어 회로(47)는, 제어 전압 또는 제어 신호를 통하여 상위 시스템(50)과 통신한다.

다음에, 이 제어 회로 내장 가변 감쇠기(45)에 의해 광 감쇠량을 조정하기 위한 제어 동작을 설명한다. 도 22는 이 제어 동작을 도시한 플로우도이다. 광 감쇠량을 조정 또는 재조정할 때에는, 제어 회로(47)는 우선 구동 회로(46)에 제어 신호를 출력하여 액추에이터(18)를 구동하고, 도 21(a)에 도시한 바와 같이, 파이버 어레이(14)로 되돌아오는 광이 전부 모니터 렌즈(33)에 입사하는 위치에서(또는, 수광 소자(48)에서 수광하고 있는 모니터 광을 모니터하면서, 모니터 광의 광량이 최대로 된 위치에서) 미러 부재(17)를 정지시킨다(스텝 S1). 이 때의 모니터용 광 파이버(32)의 수광량을, 광 입력의 입사광량(I1)이라고 간주하여 메모리에 기억한다(스텝 S2). 계속해서, 이 입사광량(I1)의 값으로부터 광 출력을 규격치(O1)로 유지할 수 있는 광 감쇠량을 연산한다.

다음에, 제어 회로(47)는, 연산된 광 감쇠량이 되도록 구동 회로(46)에 제어 신호(제어 전압)를 출력하고(스텝 S3), 구동 회로(46)를 통하여 액추에이터(18)로 미러 부재(17)를 되돌린다(스텝 S4). 도 21(b)에 도시한 바와 같이, 이렇게 하여 연산된 광 감쇠량이 되는 위치에서 미러 부재(17)가 정지하면, 출력용 광 파이버 (13)로부터 벗어나서 모니터용 광 파이버(32)에 입사하고 있는 광량을 수광 소자(48)에서 측정하고(스텝 S5), 수광 소자(48)로부터 출력되는 신호를 증폭 회로(49)에서 증폭하여 모니터 신호로서 제어 회로(47)에 피드백시킨다. 제어 회로(47)는, 이 모니터 신호로부터 모니터 광의 광량(O2)을 산출하고, 또한 출력용 광 파이버(13)로부터의 출사광량(O3=I1-O2）을 연산한다.

이 출사광량의 연산치(O3)가 규격치(O1)와 동등한지의 여부를 판정하고(스텝 S6), 동등하지 않은 경우에는 제어 회로(47)는, 모니터 광의 광량(O2)으로부터 연산한 출사광량(O3)과 규격치(O1)를 비교하고, 출사광량이 규격치(O1)에 근접하도록 미러 부재(17)의 위치를 피드백 제어하고, 출사광량을 보정한다.

또한, 광축 어긋남이 작은 영역에서는, 모니터용 광 파이버(32)의 수광량이 작아지기 때문에, 광축 어긋남이 제로의 위치, 또는 모니터용 광 파이버(32)의 수광량이 제로가 되는 위치를 찾아내는 것은 곤란하다. 이와 같은 경우에는, 모니터용 광 파이버(32)의 수광량이 제로에 가까워지기 전의 모니터 광량의 변화율과 미리 기억시켜져 있는 데이터에 의거하여, 모니터 광량이 제로가 되는 위치를 예측하도록 하면 좋다.

(제 5의 실시예)

도 23은 본 발명의 제 5의 실시예를 도시한 개략 블록도로서, 제어 회로 내장 가변 감쇠기(145)를 도시하고 있다. 이 제어 회로 내장 가변 감쇠기(145)는 액추에이터(18), 미러 부재(17), 렌즈 어레이(22), 파이버 어레이(14) 등을 구비하고 있고, 이들에 의해 제 3의 실시예와 같은 모니터 기능이 있는 가변 광 감쇠기가 구 성되어 있다. 제어 회로 내장 가변 감쇠기(145)는 또한 액추에이터(18)를 구동하기 위한 구동 회로(46), 구동 회로(46)를 통하여 액추에이터(18)를 제어하고, 파이버 어레이(14)로 되돌아오는 콜리메이트 광의 광축 어긋남을 제어하는 제어 회로(47)를 구비하고 있다. 제어 회로(47)는 제어 전압 또는 제어 신호를 통하여 상위 시스템(50)과 통신한다. 또한, 제어 회로 내장 가변 감쇠기(145)는 파이버 어레이(14)의 모니터용 광 파이버(32)로부터 출력된 모니터 광을 수광하는 포토 다이오드(PD) 등의 수광 소자(48), 입력용 광 파이버(12)로부터 파이버 어레이(14)에 입사하는 광의 일부를 분기시켜 취출하는 광 분기기(147), 광 분기기(147)로부터 분기된 광을 수광하는 포토 다이오드(PD) 등의 수광 소자(148), 수광 소자(48, 148)로부터의 모니터 신호를 증폭하는 증폭 회로(49 및 149), 연산 회로(146)를 구비하고 있다. 이 광 분기기(147)는 반투명경이나 스플리터 등에 의해 구성된다.

다음에, 이 제어 회로 내장 가변 감쇠기(145)에 의해 광 감쇠량을 조정하기 위한 제어 동작을 설명한다. 도 24는 이 제어 동작을 도시한 플로우도이다. 광 분기기(147)는, 입사광을 파이버 어레이(14)측과 수광 소자(148)측으로 각각 m:n의 비율로 분기시키는 것으로 한다. 이 때 입력용 광 파이버(12)에 입사하는 입사광량을 I4라고 하면, 광 분기기(147)로부터 수광 소자(148)에 분기되는 광의 광량(I5)은,

I5=n·I4/(m+n)

로 되고, 파이버 어레이(14)측으로 보내지고 입력용 광 파이버(12)의 선단로부터 출사되는 광의 광량(I1)은,

I1=m·I4/(m+n)=(m/n)I5

로 된다. 따라서, 제어 회로 내장 가변 감쇠기(145)에 있어서, 입력용 광 파이버(12)로부터 입사하는 입사광의 일부를 광 분기기(147)에서 수광 소자(148)측으로 분기시키고(S11), 분기된 광의 광량(I5)을 수광 소자(148)에서 계측하면, 연산 회로(146)에 의해 미러 부재(17)에 입사하는 광의 입사광량(I1)이, I1=(m/n)I5로서 구하여지고, 구하여진 입사광량(I1)의 값은 제어 회로(47)에 보내진다.(S12).

계속해서, 제어 회로(47)에서 입사광량(I1)의 값으로부터 광 출력을 규격치(O1)로 유지할 수 있는 광 감쇠량을 연산한다. 제어 회로(47)는 연산된 광 감쇠량이 되도록 구동 회로(46)에 제어 신호(제어 전압)를 출력하고(스텝 S13), 구동 회로(46)를 통하여 액추에이터(18)로 미러 부재(17)를 이동시킨다(스텝 S14). 이렇게 하여 연산된 광 감쇠량이 되는 위치에서 미러 부재(17)가 정지하면, 모니터용 광 파이버(32)에 입사하고 있는 광량(O2)을 수광 소자(48)에서 측정하고(스텝 S15), 수광 소자(48)로부터 출력되는 모니터 신호를 연산 회로(146)로 피드백시킨다. 연산 회로는, 수광 소자(148)로부터 수취하고 있는 입사측 모니터 광의 광량(I5)으로부터 입사광량(I1)=(m/n)I5을 연산함과 함께 수광 소자(48)로부터 수취하고 있는 출사측 모니터 광의 광량(O2)으로부터 출력용 광 파이버(13)의 출사광량(O3=I1-O2）을 연산한다.

이 출사광량의 연산치(O3)가 규격치(O1)와 동등한지의 여부를 판정하고(스텝 S16), 동등하지 않은 경우에는 제어 회로(47)는, 모니터 광의 광량(O2)으로부터 연산한 출사광량(O3)과 규격치(O1)를 비교하고, 출사광량이 규격치(O1)에 근접하도록 미러 부재(17)의 위치를 피드백 제어하고, 출사광량을 보정한다.

이 실시예에 의하면, 입사광량(I1)을 항상 감시할 수 있기 때문에, 입사광량이 변동한 경우에도 리얼타임으로 입사광량(I1)을 구하여 정확하게 출사광량을 규격치(O1)와 동등하게 되도록 제어할 수 있다.

(제 6의 실시예)

도 25는 본 발명의 제 6의 실시예를 도시한 개략 블록도로서, 정감쇠량(定減衰量) 제어를 실현하기 위한 제어 회로 내장 가변 감쇠기(245)를 도시하고 있다. 이 제어 회로 내장 가변 감쇠기(245)도 액추에이터(18), 미러 부재(17), 파이버 어레이(14)로 이루어지는, 제 3의 실시예와 같은 모니터 기능이 있는 가변 광 감쇠기를 구비하고 있다. 제어 회로 내장 가변 감쇠기(245)는, 또한 액추에이터(18)를 구동하기 위한 구동 회로(46), 액추에이터(18)를 제어하여 파이버 어레이(14)로 되돌아오는 콜리메이트 광의 광축 어긋남을 제어하는 제어 회로(47), 파이버 어레이(14)의 모니터용 광 파이버(32)로부터 출력된 모니터 광을 수광하는 수광 소자(48), 수광 소자(48)로부터의 출력 신호를 증폭하여 제어 회로(47)에 피드백 신호를 입력하는 증폭 회로(49)를 구비하고 있다.

다음에, 이 제어 회로 내장 가변 감쇠기(45)에 의해 광 감쇠량을 일정하게 유지하기 위한 제어 동작을 설명한다. 도 26(a), (b)는, 이 실시예의 제어 회로 내장 가변 감쇠기(245)에 의해 정감쇠량 제어를 행하기 위한 원리를 설명하는 도면이다. 상기한 바와 같은 하이브리드 렌즈(35)를 이용하고 있으면, 입력용 광 파이버(12)로부터 미러 부재(17)에 입사하는 입사광량(I1)과 출력용 광 파이버(13)에 출 사하는 출사광량(O3)과 모니터용 광 파이버(32)에서 수광되는 모니터 광량(O2)과의 사이에는,

입사광량(I1)=[출사광량(O3)]+[모니터 광량(O2)]

의 관계가 있기 때문에, 모니터 광량(O2)이 일정치로 되도록 제어 회로 내장 가변 감쇠기(245)를 제어하면,

[입사광량(I1)]-[출사광량(O3)]=일정치(모니터 광량(O2))

이 된다. 따라서, 도 25에 도시한 바와 같은 제어 회로 내장 가변 감쇠기(245)에 있어서, 수광 소자(48)에서 수광하고 있는 모니터 광량(O2)이 일정하게 되도록 제어하면

출사광량(O3)=[입사광량(I1)]-[일정 감쇠량]

이 된다. 즉, 도 26(a)의 상태로부터 도 26(b)의 상태로의 변화와 같이 입사광량이 변동하여도, 입사광량의 변화에 관계없이 항상 일정한 감쇠량을 수반한 출사광량을 출력용 광 파이버(13)로부터 출력시킬 수 있다.

도 27은 도 25의 제어 회로 내장 가변 감쇠기(245)에서 정감쇠량 제어를 행하기 위한 순서를 설명하는 플로우도이다. 이 플로우도에 따라 정감쇠량 제어를 설명하면, 우선 제어 회로(47)에 감쇠량의 요구치(△D)가 상위 시스템(50) 등으로부터 입력된다. 감쇠량의 요구치(△D)가 지정되면, 제어 회로(47)는 그 요구치를 모니터 광량(O2)의 요구치로서 기억한다(스텝 S21). 계속해서, 현재의 모니터 광량(O2)을 수광 소자(48)에서 측정하고(스텝 S22), 수광 소자(48)로부터 출력되는 신호를 증폭 회로(49)에서 증폭하여 모니터 신호로서 제어 회로(47)에 피드백시킨다. 제어 회로(47)는 현재의 모니터 광량(O2)을 파악하면, 그 모니터 광량(O2)이 요구치(△D)와 동등하게 되도록 구동 회로(46)를 통하여 액추에이터(18)로 미러 부재(17)를 이동시킨다(스텝 S23).

이렇게 하여 모니터 광량(O2)이 연산된 요구치(△D)와 동등하게 되도록 미러 부재(17)를 제어한 후, 또한 모니터용 광 파이버(32)에 입사하고 있는 모니터 광량(O2)을 측정한다(S24). 그리고, 측정한 모니터 광량(O2)이 요구치(△D)와 동등한지의 여부를 판정하고(스텝 S25), 동등하지 않은 경우에는 제어 회로(47)는, 측정한 모니터 광량(O2)과 그 요구치(△D)를 비교하고, 모니터 광량(O2)이 요구치(△D)에 근접하도록 미러 부재(17)의 위치를 피드백 제어하고, 모니터 광량(O2)을 보정한다.

도 28은 가변 광 감쇠기(43)를 이용하여 정감쇠량 제어를 행하게 하기 위한 종래의 구성을 도시한 도면이다. 이 종래 방식에서는, 가변 광 감쇠기(43)의 전후에 각각 스플리터(44a, 44b)를 접속하고, 가변 광 감쇠기(43)에 입사하는 광의 일부를 스플리터(44a)로부터 취출하여 수광 소자(246)에서 모니터하고, 가변 광 감쇠기(43)로부터 출사되는 광의 일부를 스플리터(44b)로부터 취출하여 수광 소자(247)에서 모니터한다. 그리고, 수광 소자(246)에서 계측한 모니터 광량으로부터 가변 광 감쇠기(43)에 입사하는 입사광량을 구하고, 수광 소자(247)에서 계측한 모니터 광량으로부터 가변 광 감쇠기(43)로부터 출사하는 출사광량을 구하고, 이 입사광량으로부터 출사광량을 감산한 차분치를 감쇠량의 요구치(△D)와 비교하고, 입사광량과 출사광량의 차분치와 감쇠량의 요구치(△D)가 동등하지 않은 경우에는, 입사광 량과 출사광량의 차가 감쇠량의 요구치(△D)와 동등하게 되도록 출사광량을 피드백 제어한다.

이 때문에 종래의 방식에서는, 도 19의 종래예에서 설명한 것과 마찬가지로, 광 출력이 로스한다는 문제와, 모니터 정밀도가 나쁘다는 문제가 있다. 여기서 설명한 본 발명의 실시예에 의하면, 이와 같은 문제를 해소할 수 있다.

(제 7의 실시예)

도 29 또는 도 30은 본 발명의 제 7의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기(51)의 구성을 도시한 개략 평면도이다. 이 가변 광 감쇠기(51)에서는 미러 부재가 고정 미러 부재(52)와 가동 미러 부재(53)에 의해 구성되고, 고정 미러 부재(52)에는 입력용 광 파이버(12)로부터 출사되는 광의 광축에 대해 45°의 경사를 갖는 미러(54)가 형성되고, 가동 미러 부재(53)에는 미러(54)에 대해 90도의 각도를 이루도록 기울어진 미러(55)가 형성되어 있다. 고정 미러 부재(52)는 파이버 어레이(14)에 대해 정지하고 있지만, 가동 미러 부재(53)는 액추에이터에 의해 파이버 어레이(14)에 대해 광축과 평행한 방향, 또는 직교하는 방향으로 직선상으로 이동할 수 있게 되어 있다.

도 29(a), (b)는, 가동 미러 부재(53)를 파이버 어레이(14)의 광축과 직교하는 방향으로 슬라이드 시키도록 한 것을 도시하고 있다. 도 29(a)는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)이, 출사 렌즈(23)에서 콜리메이트 광으로 변환된 후, 미러(54) 및 미러(55)에서 반사하고, 모든 광속이 입사 렌즈(24)에서 집광되고 출력용 광 파이버(13)에 입사하고 있는 양상을 나타내고 있다. 도 29(b)에 속이 흰 화살표로 나타내는 바와 같이, 가동 미러 부재(53)를 측방향으로 이동시키면, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은 미러(54, 55)에서 반사된 후, 그 일부만이 입사 렌즈(24)에서 집광되고 출력용 광 파이버(13)에 입사한다. 따라서, 이 상태에서는 출력용 광 파이버(13)에 입사하는 광량은 감소한다.

또한, 도 30(a), (b)는, 가동 미러 부재(53)를 파이버 어레이(14)의 광축과 평행한 방향으로 슬라이드시키도록 한 것을 도시하고 있다. 도 30(a)는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)이, 출사 렌즈(23)에서 콜리메이트 광으로 변환된 후, 미러(54) 및 미러(55)에서 반사하고, 모든 광속이 입사 렌즈(24)에서 집광되고 출력용 광 파이버(13)에 입사하고 있는 양상을 나타내고 있다. 도 3O(b)에 속이 흰 화살표로 나타내는 바와 같이, 가동 미러 부재(53)를 전후 방향으로 이동시키면, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광(27)은 미러(54, 55)에서 반사된 후, 그 일부만이 입사 렌즈(24)에서 집광되고 출력용 광 파이버(13)에 입사한다. 따라서, 이 상태에서도, 출력용 광 파이버(13)에 입사하는 광량은 감소한다.

또한, 이들의 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 고정 미러 부재는 광의 방향을 구부리는 작용을 하고 있을 뿐이므로, 2개의 광 파이버를 서로 9O도의 각도를 이루도록 하여 파이버 어레이에 지지시키면, 미러는 하나만 있으면 좋다(즉, 고정 미러 부재를 생략할 수 있다).

(제 8의 실시예)

도 31은 본 발명의 제 8의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기(62)의 구성을 도시한 개략 평면도이다. 이 가변 광 감쇠기(62)는, 서로 90도의 각도를 이루고 오목( 谷)형상으로 대향한 2개의 미러(57, 58)를 갖는 고정 미러 부재(56)와, 서로 90도의 각도를 이루고 산(山)형상으로 배치된 2개의 미러(6O, 61)를 갖는 가동 미러 부재(59)로 구성되어 있고, 가동 미러 부재(59)는 미러(57, 58) 사이의 오목부분(谷部)의 안으로부터 직선형상으로 출입하도록 되어 있다.

그리고, 도 31(a)와 같이 가동 미러 부재(59)가 끌어 들이고 있는 경우에는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사되고 출사 렌즈(23)에서 콜리메이트화된 광(27)은, 미러(57 및 58)에서 반사된 후 모두가 입사 렌즈(24)에서 집광되어 출력용 광 파이버(13)에 입사한다. 도 31(b)에 도시한 바와 같이, 액추에이터에 의해 가동 미러 부재(59)를 슬라이드시켜 광(27)의 광로에 조금 돌출시키면, 미러(57)에서 반사된 광의 일부가 미러(60)로 차단되고, 미러(60)에서 반사된 광(27)은 모니터용 광 파이버(32)에서 집광되어 모니터용 광 파이버(32)에 입사한다. 한편, 출력용 광 파이버(13)에 입사하는 광량은 감소한다. 더욱, 가동 미러 부재(59)를 돌출시키면, 도 31(c)와 같이 출력용 광 파이버(13)에 입사한 광은 더욱 감소하고, 모니터용 광 파이버(32)에 입사하는 광량은 더욱 증가한다. 액추에이터로 가동 미러 부재(59)를 크게 돌출시켜 미러(57)에서 반사한 광(27)의 광로를 완전하게 차단하면, 출력용 광 파이버(13)에는 광(27)이 입사하지 않게 되고, 거의 모든 광이 모니터용 광 파이버(32)에 입사한다.

따라서 이와 같은 구조의 가변 광 감쇠기(62)에 의해서도 모니터 기능을 갖는 가변 광 감쇠기를 실현할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 가동 미러 부재(59)의 양면에 미러(60, 61)를 형 성하였지만, 미러(61)는 없어도 좋다. 즉, 미러(61)가 형성되어 있는 면은 미러로 되어 있지 않아도 좋고, 또는, 미러(61)가 형성되어 있는 경사면 자체가 있어도, 없어도 좋다.

(액추에이터의 구조)

다음에, 상기 액추에이터(18), 특히 스스로 유지 기능을 구비한 액추에이터의 구체적 구성을 설명한다. 도 32는, 초소형의 보이스 코일 모터(VCM)(63)를 이용한 액추에이터이다. 소리굽쇠 형상으로 굴곡한 계철(繼鐵)(64)의 상하 내면에는, 각각 자석(65, 66)이 부착되어 있고, 자석(65, 66) 사이에는 자계가 발생하고 있다. 보이스 코일(67)은, 코일을 고리형상으로 감아서 굳힌 것이고, 보이스 코일(67) 내에는 한쪽의 자석(65)과 계철(64)을 삽통시키고 있고, 보이스 코일(67)은 작은 힘으로 자석(65)에 따라 원활하게 움직이도록 되어 있다. 그리고, 보이스 코일(67)에 전류를 흐르게 하면, 보이스 코일(67)에 발생한 플레밍의 힘에 의해, 보이스 코일(67)은 전류 방향에 따라 어느 하나의 방향으로 이동한다. 따라서, 어떠한 연결 부재를 이용하여 보이스 코일(67)과 미러 부재(17)를 연결하여 두면, 보이스 코일 모터(63)에 의해 미러 부재(17)를 직선형상으로 슬라이드시킬 수 있다.

이와 같은 초소형 보이스 코일 모터는, 광학 픽업에 사용되고 있는 것으로서, CD나 MD 등의 용도에 이용되고 있는 보이스 코일 모터 기술을 응용하여 소형으로 정밀하게 제작된다. 소형인 것, 응답성이 좋은 것, 미세한 보냄(㎛ 오더)을 할 수 있는 것 등 때문에, 보이스 코일 모터는 액추에이터로서 유효하다. 단, 보이스 코일 모터는, 복귀용의 스프링에 의해 원래의 방향으로 가세되어 있고, 전류를 흘 리고 있는 도안만 추력(推力)이 작용하여 변위를 얻을 수 있기 때문에, 전류를 끊어도 상태를 유지할 수 있도록 래치 기구를 부가하는 것이 바람직하다.

래치 기구는, 일반적인 자기(磁氣) 회로로 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 33에 도시한 바와 같은(도 51도 참조) 래치 기구(68)를 이용할 수 있다. 이 래치 기구(68)는 판스프링(69), 코일(70), 마그넷(71)으로 구성되어 있고, 만곡한 판스프링(69)의 기단부는 지지부(74)에 고정되어 있다. 또한, 판스프링(69)의 선단부 내면에는 코일(70)이 부착되어 있고, 코일(70)은 마그넷(71)과 대향하고 있다. 가동부(72)는 판스프링(69)의 선단부의 아래에 위치하고 있고, 가동부(72)는 판스프링(69)의 스프링 응력에 의해 선단부에서 꽉 눌려 있다. 한편, 베이스(73)의 윗면에 세워진 지지부(74)에는, 탄성을 갖는 와이어(75)의 일단이 고정되어 있고, 와이어(75)의 타단은 가동부(72)에 연결되어 있다. 가동부(72)는 와이어(75)의 탄성에 의해 베이스(73)로부터 들떠오르도록 가세되어 있지만, 판스프링(69)에 의해 누르는 힘의 쪽이 강하게 되어 있다.

따라서 코일(70)에 통전하지 않는 때는, 가동부(72)는 판스프링(69)의 선단에 의해 베이스(73)에 꽉 눌려 있고, 움직이지 않도록 고정되어 있다. 래치를 해제하고 싶을 때는, 코일(70)에 전류를 흘려 코일(70)과 마그넷(71)의 사이에 전자 흡인력을 발생시킨다. 전자 흡인력에 의해 코일(70)이 마그넷(71)의 상부로 흡인되면, 판스프링(69)의 선단부가 들어올려져 가동부(72)가 베이스(73)로부터 들떠오르고, 가동부(72)를 움직일 수 있게 된다. 따라서, 가동부(72)와 보이스 코일 모터(63)의 보이스 코일(67)을 연결하여 둠에 의해, 보이스 코일(67)에 래치 기구를 부 가할 수 있다.

또한, 판스프링(69)과 가동부(72)와의 사이, 또는 가동부(72)와 베이스(73)의 사이에 실리콘 시트를 끼워 넣거나, 또는, 각 접촉 부분을 실리콘 시트로 형성하여 두면, 충격을 완화하면서 마찰에 의한 지지력을 향상시킬 수 있다.

래치 기구에는, 이 밖에 캠 롤러를 사용하는 방법, 유압을 사용한 방법, 형상 기억 합금을 사용한 방법 등, 어떠한 방법을 이용하여도 무방하다. 지지력, 소비 전력, 실장 스페이스 등을 고려하여 선택하면 좋다.

(다른 액추에이터의 구조)

또한, 액추에이터는 소형으로 리니어 구동할 수 있는 것이라면, 특히 그 방식은 불문한다. 예를 들면, 압전 소자의 급속 변형을 이용한 압전 액추에이터라도 좋다. 이 액추에이터(76)는, 도 34에 도시한 바와 같이, 이동물체(77)와 웨이트부(79)를 압전 소자(78)를 통하여 연결한 것이다. 이 액추에이터(76)를 후퇴시키는 경우에는, 도 34(a)부터 도 34(b)에 도시한 바와 같이, 천천히, 압전 소자(78)를 수축시켜 간다. 압전 소자(78)가 천천히 수축하고 있기 때문에, 이동물체(77)는 바닥(80)과의 마찰 때문에 정지한 채 이동하지 않고, 웨이트부(79)만이 후방으로 이동한다. 계속해서, 도 34(c)와 같이 압전 소자(78)의 수축을 급격하게 정지시키면, 질량이 큰 웨이트부(79)의 관성 때문에 액추에이터(76) 전체가 후방으로 이동한다. 계속해서, 압전 소자(78)를 급속하게 신장시키면, 질량이 큰 웨이트부(79)는 관성 때문에 이동할 수 없어, 이동물체(77)가 후방으로 이동된다. 이와 같은 도 34(a) 내지 (d)와 같은 동작을 몇번이나 반복함에 의해 액추에이터(76)는 후방으로 미소 거리씩 이동하여 간다. 또한, 마찬가지로, 액추에이터(76)를 전방으로 이동시키는 것도 가능하다. 게다가, 이와 같은 액추에이터(76)에서는 압전 소자(78)를 구동하지 않는 때에는, 임의의 위치에서 정지할 수 있고, 래치 기구와 같은 작용을 할 수 있다

(또 다른 액추에이터의 구조)

액추에이터로서 초음파 리니어 모터(81)를 이용하여도 좋다. 도 35는 초음파 리니어 모터(81)의 일부를 확대하여 도시한 것이다. 초음파 리니어 모터(81)는, 탄성 재료로 이루어지는 스테이터(82)와 스테이터(82)의 표면에 접촉하고 있는 슬라이더(83)로 이루어진다. 초음파 리니어 모터(81)를 구동하면, 스테이터(82)의 표면 입자는 도면에 도시한 바와 같이 타원 운동을 하고, 이에 따라 스테이터(82)의 표면을 레레이 파(波)가 전반하고, 스테이터(82)와 슬라이더(83) 사이의 마찰에 의해 슬라이더(83)가 스테이터(82)의 표면에 따라 이동시켜지는 것이다. 따라서, 이 슬라이더(83)에 미러 부재(17)를 고정하여 두면 좋다. 또한, 초음파 리니어 모터(81)가 구동되지 않는 경우에는, 스테이터(82)와 슬라이더(83)와의 사이의 마찰에 의해 슬라이더(83)는 움직이지 않기 때문에, 초음파 리니어 모터(81)는 래치 기구와 같은 작용을 구비하고 있다.

(또 다른 액추에이터의 구조)

액추에이터로서는, 소형 카메라나 소형 무비용에 사용된 마이크로 스테핑 모터 기술을 응용하여도 좋다. 도 36에 도시한 액추에이터는 스테핑 모터(84)의 회전축에 마련한 리드 스크루(85)를 미러 부재(17)에 마련한 너트(암나사 구멍 ; 도시 생략)에 삽통시킨 것이다. 미러 부재(17)가 회전하지 않도록 하고 있으면, 스테핑모터(84)로 리드 스크루(85)를 회전시킴에 의해, 미러 부재(17)를 스테핑 모터(84)의 축방향에 따라 이동시킬 수 있다.

또한, 도 37에 도시한 것은 스테핑 모터(84)의 회전축에 마련한 웜 기어(86)를, 스테핑 모터(84)의 회전축과 직교하도록 배치하여 축에 지지된 리드 스크루에 맞물린 것이다. 이 액추에이터에 의하면, 웜 기어(86)를 통하여 스테핑 모터(84)로 리드 스크루(85)를 회전시킴에 의해, 미러 부재(17)를 스테핑 모터(84)의 축방향과 직교하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

(다른 래치 기구의 구조)

다음에, 보이스 코일 모터 등의 액추에이터에 의해 미러 부재(17)를 이동시킨 후, 액추에이터의 전원을 오프로 하여도 미러 부재(17)를 그 위치에 유지할 수 있도록 하기 위한 래치 기구(68)의 다른 실시예를 설명한다.

도 38은 다른 래치 기구(68)를 도시한 분해 사시도, 도 39(a), (b)는 가동부가 하강하고 있을 때의 측면도 및 평면도, 도 40은 가동부가 상승하고 있을 때의 측면도이다. 이 래치 기구(68)에 있어서는, 기판(111)의 윗면 중앙부에 구동부(112)가 설치되어 있다. 구동부(112)는, 케이싱(113) 내의 상부에서 아마추어(114)가 축(115)으로 회전 자유롭게 지지되어 있고, 케이싱(113)의 윗면에서 아마추어(114)가 노출하고 있다. 아마추어(114)의 일방 단부 윗면에는, 돌기(116)가 마련되어 있다. 이 구동부(112)는, 전기 신호에 의해 아마추어(114)를 회전시키고, 아마추어(114)의 경사 방향이 변환되도록 되어 있다.

이 구동부(112)는, 전원 온 시에는 돌기(116)가 상방으로 돌출하도록 아마추어 체어(114)가 기울어지고, 전원 오프 시에는 돌기(116)가 하방으로 끌려들어가도록 아마추어(114)가 기울어진다. 또는, 이 구동부(112)는 자기 유지형으로 되어 있어도 좋고, 그 경우에는, 아마추어(114)를 움직이는 경우에는 전력이 필요하다고 하지만, 아마추어(114)를 소정 각도로 움직인 후는, 전력을 오프로 하여도 아마추어(114)는 스스로 유지되고 그 상태로 고정된다. 이와 같은 자기 유지형의 구동부(112)는, 예를 들면 자기 유지형 전자 릴레이 등(래칭 릴레이)에서 접점 스프링을 구동하기 위해 이용된 기구부를 이용할 수 있고, 내부에는 통전에 의해 여자되고 아마추어를 움직이는 전자석이나, 비통전시에 아마추어를 그 각도로 로크시키기 위한 래치 기구 등이 내장되어 있다. 단, 이하에 있어서는 구동부(112)는 자기 유지형이 아닌 것으로 하여 설명한다.

구동부(112)의 후방에서는, 기판(111)의 윗면에 스프링 지지부(117)가 세워져 있고, 스프링 지지부(117)의 앞면 양측부에는 각각 복수개의 선형상 스프링(118)의 기단부가 고정되어 있다. 또한, 구동부(112)의 전방에는 가동부(119)가 배치되어 있고, 가동부(119)는 복수개의 선형상 스프링(118)의 선단부에 연결되어 선형상 스프링(118)에 의해 탄성적으로 지지되어 있다. 가동부(119)는 외력이 가해지지 않는 경우에는, 선형상 스프링(118)의 탄성에 의해 기판(111)으로부터 들뜬 상태에서 소정의 높이로 유지된다. 가동부(119)의 정면에는 미러 부재(17)가 고정된다.

구동부(112)는, 선형상 스프링(118)에 의해 지지되고 기판(111)으로부터 들 떠있는 상태에서는, 보이스 코일 모터 등의 액추에이터를 이용하여 횡방향으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 가동부(119)의 양측부로부터는 각각, 구동부(112)의 양측면을 향하여 스토퍼(120)가 돌출하고 있고, 스토퍼(120)가 구동부(112) 등에 맞닿음에 의해 가동부(119)가 횡으로 이동하는 범위를 제한하도록 한다.

스프링 지지부(117)의 윗면에는 탄성 부재(121)가 고정되어 있다. 탄성 부재(121)는 판스프링에 의해 개략 T자 형상으로 형성되어 있고, 기단부의 폭이 넓게된 부분이 스프링 지지부(117)의 윗면에 고정되어 있다. 또한, 탄성 부재(121)의 선단부 하면에는 돌기(122)가 마련되어 있고, 탄성 부재(121)의 선단부 및 돌기(122)가 가동부(119)의 윗면에 대향하고 있다. 아마추어(114)의 전단부에 마련된 돌기(116)는, 탄성 부재(121)의 앞부분 하면에 대향하고 있다. 이 탄성 부재(121)가 가동부(119)를 압하하는 힘은, 선형상 스프링(118)이 가동부(119)를 들어올리는 힘보다도 크게 되어 있고, 탄성 부재(121)에 아마추어(114)로부터 힘이 가해지지 않는 상태에서는, 탄성 부재(121)는 돌기(122)에 의해 가동부(119)를 압하하여, 가동부(119)를 기판(111)에 곽눌러서 움직이지 않도록 로크한다.

그리고, 도 39(a)에 도시한 바와 같이, 구동부(112)가 전원 오프로 아마추어(114)가 돌기(116)가 마련되어 있는 측에서 내려가 있는 경우에는, 가동부(119)는 탄성 부재(121)에 의해 압하되어 하강하고 있고, 기판(111)에 꽉 눌려서 로크된다.

한편, 도 40에 도시한 바와 같이, 구동부(112)의 전원을 온으로 하여 아마추어(114)를 구동하고, 돌기(116)가 마련되어 있는 측을 위로 돌출시킨 경우에는, 탄성 부재(121)는 돌기(116)로 밀어올려져 만곡하고, 탄성 부재(121)의 돌기(122)가 가동부(119)로부터 떨어지고, 가동부(119)는 선형상 스프링(118)의 탄성력에 의해 기판(111)으로부터 들떠오른다. 이 상태에서는, 액추에이터에 의해 가동부(119)를 횡방향으로 움직일 수 있기 때문에, 미러 부재(17)가 부착된 가동부(119)를 액추에이터로 움직임에 의해 광 감쇠량을 자유롭게 조정할 수 있다.

광 감쇠량이 소망하는 값으로 조정되면, 구동부(112)의 전원을 오프로 하면, 재차 아마추어(114)가 반전하여 돌기(116)가 내려간다. 그 결과, 가동부(119)가 탄성 부재(121)의 탄성력에 의해 압하되고 기판(111)에 꽉 눌려, 재차 로크된다. 따라서, 이와 같은 래치 기구(68)를 이용하면, 액추에이터에 의해 미러 부재(17)를 이동시키는 경우에만 구동부(112)에 통전하면 좋고, 미러 부재(17)를 위치 조정하여 가동부(119)를 로크 한 후에는 구동부(112)에 통전할 필요가 없고, 래치 기구(68)를 전력 절약화할 수 있다.

(또 다른 래치 기구의 구조)

도 41(a), (b)는 또 다른 래치 기구(68)의, 가동부(119)가 상승하고 있을 때의 측면도 및 평면도, 도 40은 가동부(119)가 하강하고 있을 때의 측면도이다. 이 실시예에 의한 래치 기구(68)는, 도 38에 도시한 실시예와 거의 같은 구조를 갖고 있지만, 아마추어(114) 및 탄성 부재(121)의 구조는 도 38의 것과는 다르다. 이 실시예에서는, 기판(111)의 양측단연에 한 쌍의 지주(支柱)(123)가 세워져 있고, 탄성 부재(121)의 중앙부 하면에 고정된 회전축(124)의 양단부가 지주(123)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 따라서, 탄성 부재(121)는 회전축(124)을 중심으로 하여 회전하게 되어 있다. 구동부(112)의 윗면에 노출하고 있는 아마추어(114)의 후단부에 돌기(116)가 마련되어 있고, 이 돌기(116)는 탄성 부재(121)의 뒷 부분(회전축보다도 후방) 하면에 대향하고 있다. 구동부(112)는, 전원 오프 시에는 돌기(116)가 위로 돌출하도록 아마추어(114)가 기울어지고, 전원 온 시에는 돌기(116)가 하방으로 끌어넣어지도록 아마추어(114)가 기울어지게 되어 있다.

그리고, 구동부(112)가 전원 오프로 되어 있는 경우에는, 도 42에 도시한 바와 같이, 아마추어(114)가 기울어져 돌기(116)가 마련되어 있는 뒷 부분이 상방으로 돌출하고 있기 때문에, 돌기(116)에 의해 탄성 부재(121)의 뒷 부분이 상방으로 밀어놀려지고, 그 반동에 의해 탄성 부재(121)의 앞 부분에 마련되어 있는 돌기(122)가 가동부(119)를 탄성적으로 압하하고 있다. 그 결과, 가동부(119)는 기판(111)에 꽉 눌려서, 횡방향으로 움직이지 않도록 로크되어 있다.

이에 대해, 구동부(112)를 전원 온으로 하면, 도 41(a)에 도시한 바와 같이, 아마추어(114)가 반전하여 돌기(116)가 마련되어 있는 뒷 부분이 내려가서 탄성 부재(121)로부터 떨어지기 때문에, 미러 부재(17)가 부착되어 있는 가동부(119)는 선형상 스프링(118)에 의해 들어올려지고, 액추에이터에 의해 횡방향으로 이동시킬 수 있도록 된다.

이렇게 하여 액추에이터로 119를 움직여서 미러 부재(17)의 위치를 조정한 후는, 재차 구동부(112)의 전원을 오프로 하면, 돌기(116)가 위에 올라가서 탄성 부재(121)의 뒷 부분을 밀어올리고, 가동부(119)는 기판(111)에 꽉 눌린다. 따라서, 미러 부재(17)의 위치 조정이 이루어진 상태에서 가동부(119)는 움직이지 않도록 로크된다.

(또 다른 래치 기구의 구조)

도 43(a), (b)는 또 다른 래치 기구(68)의 구조와 동작을 설명하기 위한 측면도이다. 이 실시예에서는, 이하에 설명하는 바와 같이 구동부(112)의 아마추어 체어(114)를 판스프링 등의 탄성체로 형성함에 의해, 아마추어(114)에 탄성 부재의 기능을 갖게 한 것이다. 이 실시예에서 이용되고 있는 구동부(112)에서는, 아마추어(114)의 앞 부분을 케이싱(113)의 외부까지 늘리고, 또한, 아마추어(114)를 회전시켰을 때 아마추어(114)가 케이싱(113)에 충돌하지 않도록 아마추어(114)의 앞 부분을 스텝형상으로 굴곡시키고 있다. 그리고, 아마추어(114)의 전단부 하면에 돌기(116)를 마련하고, 돌기(116)를 가동부(119)의 윗면에 대향시키고 있다. 구동부(112)는 전원 오프의 상태에서는, 돌기(116)가 마련되어 있는 앞 부분이 내려가 있고, 전원 온으로 하면, 아마추어(114)가 회전하여 돌기(116)가 마련되어 있는 앞 부분이 상방에 올라간다.

그리고, 구동부(112)가 전원 오프로 되어 있는 경우에는, 도 43(b)에 도시한 바와 같이 아마추어(114)의 돌기(116)가 마련되어 있는 앞 부분이 하강하고 있고, 돌기(116)에 의해 가동부(119)가 기판(111)에 꽉 눌려서 로크되어 있다. 이에 대해, 구동부(112)의 전원을 온으로 하면, 도 43(a)에 도시한 바와 같이 아마추어(114)가 기울어져 돌기(116)가 마련되어 있는 앞 부분이 가동부(119)의 윗면보다도 위로 올라가고, 가동부(119)는 선형상 스프링(118)에 의해 들어 올려진다. 이 상태에서는, 액추에이터에 의해 가동부(119)를 횡으로 움직여서 미러 부재(17)로 광 감쇠량을 조정할 수 있다. 조정 후는, 구동부(112)의 전원을 오프로 하면, 재차 도 43(b)의 상태로 되고, 조정된 상태에서 가동부(119)가 로크된다.

(또 다른 래치 기구의 구조)

도 44(a), (b)는 또 다른 래치 기구(68)의 구조와 동작을 설명하기 위한 측면도이다. 이 실시예에 의한 래치 기구(68)에서는, 가동부를 이용하는 대신에 압전 액추에이터(125)를 사용하고 있다. 즉, 이 실시예에서는 기판(111)의

양측단연에 한 쌍의 지주(123)가 세워져 있고, 탄성 부재(121)의 중앙부 하면에 고정된 회전축(124)의 양단부가 지주(123)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 탄성 부재(121)의 전단부 하면에 마련된 돌기(122)가, 선형상 스프링(118)으로 지지된 가동부(119)의 윗면에 대향하고 있다. 또한, 기판(111)의 뒷 부분 윗면에는, 상하로 신축하는 압전 액추에이터(125)가 세워져 있고, 탄성 부재(121)의 뒷 부분 하면은 압전 액추에이터(125)의 윗면에 접합되어 있다.

그리고, 압전 액추에이터(125)에 전압이 인가되지 않은 상태에서는, 도 44(a)에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(121)의 뒷 부분이 밀어올려져 있고, 지레의 원리에 의해 탄성 부재(121)의 앞 부분이 하방을 향하여 회전되고, 돌기(122)가 가동부(119)의 윗면에 탄성적으로 꽉 눌린다. 그 결과, 가동부(119)는 하강하여 기판(111)에 꽉 눌려서 로크되어 있다. 이에 대해, 압전 액추에이터(125)에 전압을 인가하여 압전 액추에이터(125)를 수축시키면, 도 44(b)에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(121)의 뒷 부분이 끌어내려져, 지레의 원리에 의해 탄성 부재(121)의 앞 부분이 상방으로 들어 올려지고 돌기(122)가 가동부(119)의 윗면에서부터 떨어진다. 그 결과, 가동부(119)는 선형상 스프링(118)에 의해 들어 올려져 상승하고, 가동부 (119)를 횡으로 움직여 미러 부재(17)로 광 감쇠량을 조정할 수 있게 된다.

(또 다른 래치 기구의 구조)

도 45(a), (b)는 또 다른 래치 기구(68)의 구조와 동작을 설명하기 위한 측면도이다. 이 실시예에 의한 래치 기구(68)에서는, 가동부를 이용하는 대신에 전자석(127)을 사용하고 있다. 즉, 이 실시예에서도, 기판(111)의 양측단연에 한 쌍의 지주(123)가 세워져 있고, 탄성 부재(121)의 중앙부 하면에 고정된 회전축(124)의 양단부가 지주(123)에 의해 회전 자유롭게 지지된다. 탄성 부재(121)의 전단부 하면에 마련된 돌기(122)는 가동부(119)의 윗면에 대향하고 있고, 탄성 부재(121)의 후단부 하면에는 철편 등의 자기 흡착편(126)이 고착되어 있다. 또한, 기판(111)의 뒷 부분 윗면에는 전자석(전자 코일)이 세워져 있고, 탄성 부재(121)의 뒷 부분 하면에 마련된 자기 흡착편(126)은 전자석(127)과 대향하고 있다. 또한, 탄성 부재(121)의 앞 부분 하면과 기판(111)의 윗면과의 사이에는, 압축 스프링(128)이 신장되어 있고, 탄성 부재(121)의 앞 부분은 압축 스프링(128)에 의해 하방으로 끌어내려가도록 가세되어 있다.

그리고, 도 45(a)에 도시한 바와 같이, 전자석(127)을 소자하고 있는 경우에는 탄성 부재(121)의 앞 부분이 압축 스프링(128)의 탄성력에 의해 하방으로 끌여내려가기 때문에, 돌기(122)가 가동부(119)의 윗면에 꽉 눌린다. 그 결과, 가동부(119)는 하강하여 기판(111)에 꽉 눌려서 로크된다. 이에 대해, 도 45(b)에 도시한 바와 같이, 전자석(127)을 여자하면, 탄성 부재(121)의 후단면에 마련된 자기 흡착편(126)이 압축 스프링(128)의 탄성력에 대항하여 전자석(127)에 흡착되기 때문에, 지레의 원리에 의해 탄성 부재(121)의 앞 부분이 상방으로 들어 올려지고 돌기(122)가 가동부(119)의 윗면으로부터 떨어진다. 그 결과, 가동부(119)는 선형상 스프링(118)에 의해 들어 올려져 상승한다. 따라서, 액추에이터에 의해 가동부(119)를 횡으로 이동시킴에 의해, 미러 부재(17)로 광 감쇠량을 조정할 수 있다.

(구체적 제품)

도 46 내지 도 48은 가변 광 감쇠기의 구체적 제품이 조립 순서를 도시하고 있다. 조립에 있어서는, 기판(98)의 위에 파이버 어레이 고정부(88), 액추에이터(18)나 필요에 따라 래치 기구(89)를 실장하여 둔다. 계속해서, 도 46에 도시한 바와 같이 액추에이터(18)에 미러 부재(17)를 부착하여 고정한다. 계속해서, 도 47에 도시한 바와 같이 파이버 어레이 고정부(88)에 파이버 어레이(14)를 부착하고, 입력용 광 파이버(12)로부터 광을 출사시키면서 조심을 행하고, 파이버 어레이(14)의 위치가 정해지면 파이버 어레이(14)를 파이버 어레이 고정부(88)에 고정한다. 이 후, 도 48에 도시한 바와 같이 파이버 어레이(14)나 미러 부재(17), 액추에이터(18) 등이 실장된 기판(98)을 패키지(90) 내에 수납한다.

도 49는 구체적인 제품 형태의 일예를 도시하고 있다. 이것은 제어 회로를 포함하지 않는 구성 예이다. 패키지(90) 내에는 액추에이터(18)가 고정되어 있고, 액추에이터(18)에는 미러 부재(17)가 부착되어 있다. 미러 부재(17)에 대향시켜 파이버 어레이 고정부(88)에 파이버 어레이(14)가 부착되어 있다. 파이버 어레이(14)의 광 파이버(91)(입력용 광 파이버(12), 출력용 광 파이버(13) 등)는 커넥터(92) 및 커버(93)를 통과하여 패키지(90)의 외부로 인출된다. 또한, 패키지(90) 내에는 액추에이터(18)의 구동 회로(46)가 수납되어 있다.

도 5O은 제어 회로를 포함한 구체적 구성예이다. 이 예에서는, 도 49의 구성 요소에 더하여, 모니터용의 수광 소자(48), 증폭 회로(49), 제어 회로(47)도 패키지(90) 내에 수납되어 있다.

도 51은, 도 49의 구성을 보다 구체화한 것을 도시하고 있다. 즉, 액추에이터(18)로서는 보이스 코일 모터(94)를 이용한다. 즉, 베이스(87)에 고정된 마그넷(95)에 대해 보이스 코일(96)이 대향하고 있고, 보이스 코일(96)은 가동부(72)에 고정되어 있다. 또한, 미러 부재(17)도 가동부(72)에 고정되어 있다. 래치 기구로서는, 도 33에 도시한 바와 같은 구조의 래치 기구(68)를 이용하고 있지만, 도 51에서는 지지부(74)와 와이어(75)와 가동부(72)만을 나타내고 있고, 판스프링(69), 코일(70), 마그넷(71)은 생략하고 있다. 지지부(74)에 기단부가 지지되어 있는 와이어(75)는 탄성을 갖고 있고, 그 선단부에 부착되어 있는 가동부(72)를 상방을 들뜨게 한다. 또한, 가동부(72)는 와이어(75)에 따라 할주 가능하게 되어 있다.

그리고, 미러 부재(17)를 움직이지 않도록 래치할 때에는, 판스프링(69)이 가동부(72)를 베이스(87)에 꽉 누르고 있다. 미러 부재(17)를 움직이는 경우에는, 코일(70)을 여자하여 판스프링(69)의 선단을 들어올린다면(도 33 참조), 와이어(75)에 의해 가동부(72)가 베이스(87)으로부터 들떠오르고, 보이스 코일(96)은 마그넷(95)과 대향한다. 계속해서, 보이스 코일(96)을 여자하면, 가동부(72)와 함께 보이스 코일(96)이 슬라이 하여, 미러 부재(17)가 위치 조정된다.

도 52도 도 49의 구성을 보다 구체화한 것으로서, 스테핑 모터(84)나 리드 스크류(85), 웜 기어(86) 등으로 이루어지는 도 37과 같은 구조의 액추에이터를 이용하고 있다. 단, 웜 기어(86)를 통하여 리드 스크루(85)를 회전시킴으로써 스테이지(99)를 리드 스크루(85)에 따라 이동시키도록 하고, 스테이지(99)의 위에 미러 부재(17)를 고정하고 있다. 또한, 스테이지(99)에 가이드 핀(97)을 삽통시킴에 의해 스테이지(99)를 가이드하여 스무스하게 스테이지(99)가 이동할 수 있도록 하고 있다.

다음에, 가변 광 감쇠기의 특수한 사용 방법을 설명한다. 도 53은 가변 광 감쇠기(100)의 광 감쇠량을 0%와 100%의 2치로 함에 의해 온/오프용 스위치로서 사용할 수 있도록 한 것이다. 이 가변 광 감쇠기(100)는, 도 3 등에 도시한 제 1의 실시예에 의한 가변 광 감쇠기(11)와 같은 구조를 갖는 것이지만, 미러 부재(17)가 액추에이터(18)에 의해 도 53(a)에 도시한 바와 같이 전 광속이 입사 렌즈(24)에 입사하고 있는 상태와, 도 53(b)에 도시한 바와 같이 전 광속이 입사 렌즈(24)로부터 벗어나 있는 상태의 사이를 단숨에 이동하도록 되어 있고, 중간의 상태에서 멈추지 않게 되어 있다. 예를 들면, 반전 스프링과 같은 기구를 부가하여도 좋다. 이와 같은 가변 광 감쇠기(100)는 광 감쇠량이 2치의 특수한 가변 광 감쇠기라고 생각할 수 있고, 온/오프용 스위치로서 이용할 수 있다.

도 54는 출력용 광 파이버를 2개 평행하게 마련한 가변 광 감쇠기(101)로서, 가변 스플리터로서 이용할 수 있는 것이다. 즉, 파이버 어레이(14)의 출력측에는, 2개의 출력용 광 파이버(13a, 13b)가 서로 평행하게 유지되어 있고, 양 출력용 광 파이버(13a, 13b)의 단면에 대향시켜 각각 입사 렌즈(24)를 마련하고 있다. 그리 고, 미러 부재(17)가 도 54(a)의 위치에 있는 경우에는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광은 100% 출력용 광 파이버(13a)에 입사하고, 미러 부재(17)가 도 54(b)의 위치에 있는 경우에는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광은 미러 부재(17)의 위치에 따른 비율로 출력용 광 파이버(13a)와 출력용 광 파이버(13b)에 입사하고, 미러 부재(17)가 도 54(c)의 위치에 있는 경우에는, 입력용 광 파이버(12)로부터 출사된 광은 100% 출력용 광 파이버(13b)에 입사한다. 따라서, 이 가변 광 감쇠기(101)는, 미러 부재(17)를 슬라이드시킴에 의해 출력용 광 파이버(13a)와 출력용 광 파이버(13b)의 분할 비율을 임의로 바꿀 수 있고, 가변 스플리터로서 사용할 수 있다.

도 55(a), (b), (c)는, 상기 하이브리드 렌즈(35)의 제조 방법을 설명하는 개략도이다. 이것은, 이른바 2P(Photo-Polymerizaton)법이라고 하는 것으로서, 자외선 경화 수지를 이용하여 렌즈를 성형한다. 우선, 도 55(a)에 도시한 바와 같이, 실린지 등에 의해 글라스 기판(102) 위에 자외선 경화 수지(103)를 정량 적하한다. 계속해서, 자외선 경화 수지(103)의 위로부터 글라스 기판(102)의 위에 스탬퍼(104)를 겹친다. 스탬퍼(104)의 하면에는, 하이브리드 렌즈(35)가 반전한 형상을 갖는 오목형(105)이 미리 마련되어 있다. 계속해서, 스탬퍼(104)를 글라스 기판(102)에 꽉 누름에 의해 자외선 경화 수지(103)를 스탬퍼(104)의 오목형(105) 내로 눌러 넓힌다. 이 후, 도 55(b)에 도시한 바와 같이, 글라스 기판(102)를 통과하여 자외선 경화 수지(103)에 자외선을 조사하고, 자외선 경화 수지(103)를 경화시킴에 의해 하이브리드 렌즈(35)를 성형한다. 글라스 기판(102)으로부터 스탬퍼(104)를 박리시키면, 글라스 기판(102)의 윗면에는 자외선 경화 수지(103)에 의해 하이브리드 렌즈(35) 전체가 일체로 성형되어 있다. 또한, 여기서는 하이브리드 렌즈(35)의 성형에 관해서만 기술하였지만, 출사 렌즈(23)나 입사 렌즈(24)도 똑같이 하여 하이브리드 렌즈(35)와 동시에 성형된다. 이로서 렌즈 어레이(22)가 제조된다.

상기 스탬퍼(104)를 제작하는데는, 예를 들면 레이저 가공에 의해 하이브리드 렌즈(35)와 같은 형상을 갖는 원형을 제작한 후, 전주법 등에 의해 원형의 위에 Ni 등을 퇴적시켜 반전형을 제작한다. 원형으로부터 박리된 반전형에는, 스탬퍼(104)의 오목형(105)과 같은 오목형 패턴이 형성되어 있다. 계속해서, 반전형으로부터 원형의 복제를 제작하고, 또한, 이 복제로부터 스탬퍼(104)를 제작한다.

또한, 상기 실시예의 설명중에서 기재한 수치는 일예이고, 본 발명은, 상기한 바와 같은 수치로 한정되는 것이 아니다. 또한, 상기 실시예에서는, 광 전송로로서 광 파이버를 이용하였지만, 광 도파로를 이용하여도 무방하다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 가변 광 감쇠기에 의하면, 입력용 광 전송로로부터 출사된 광을 반사시키는 광 반사면을 액추에이터에 의해 직동(直動)시킴에 의해, 출력용 광 전송로에 입사하는 광의 광축을 출력용 광 전송로로 상대적으로 이동시킬 수 있고, 그로 인해 광 감쇠량을 변화시킬 수 있다. 따라서, 입력용 광 전송로로부터 출사된 광을 반사시키는 광 반사면을 액추에이터에 의해 직동시킬뿐 간단한 구조이기 때문에, 가변 감쇠기를 소형화하는 것이 가능해진다. 또한, 광 반사면을 직동시킬뿐이기 때문에, 광 반사면의 이동시의 편차가 광 감쇠율에 민감하게 응답하는 일이 없고, 광 감쇠량을 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 간단한 구조에 의해 광의 광 감쇠량을 제어할 수 있고, 따라서 염가로 가변 광 감쇠기를 제조할 수 있다.

예를 들면, 비교적 단거리의 광전송용이나 가정용 기기 끼리를 광 파이버로 연결하여 데이터나 신호를 전송하는 용도 등에 이용할 수 있다.

Claims (9)

1. 입력용 광 전송로와,

   출력용 광 전송로와,

   상기 입력용 광 전송로로부터 출사된 광을 상기 출력용 광 전송로를 향하여 반사시키는 광반사면을 구비하고,

   상기 입력용 광 전송로로부터 입사된 광을 감쇠시켜 출력용 광 전송로로 출력시킴과 함께 그 광감쇠량을 조정가능한 가변 광 감쇠기에 있어서,

   상기 광 반사면의 전체 또는 일부를, 상기 입력용 광 전송로 또는 상기 출력용 전송로중 적어도 한쪽에 대해, 상기 출력된 광의 광축과 직교하는 방향에 따라 직선형상으로 이동시키는 액추에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 액추에이터는, 상기 출사용 광 전송로를 향하여 반사되는 광의 광축이 상기 출사용 광 전송로의 축심에 대해 변위하도록, 상기 광 반사면의 적어도 일부, 상기 입력용 광 전송로 또는 상기 출력용 광 전송로중 어느 쪽인지를 직선형상으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 입력용 전송로로부터 출사되어 상기 출력용 광 전송로에 입사하지 않는 광을 수광하는 모니터부를 구비한 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 출력용 광 전송로의 광 입사면에 대향시켜 배치된 입사 렌즈와, 상기 모니터부의 광 입사면에 대향시켜 배치된 모니터 렌즈를 일체화한 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 모니터부로부터의 출력에 따라, 상기 광 반사면의 위치를 보정하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 액추에이터는, 보이스 코일 모터와 래치 기구에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
7. 제 1항에 있어서,

   90도의 각도를 이루는 2개의 상기 광 반사면을 구비한 미러 부재와, 상기 미러 부재를 직선형상으로 이동시키는 상기 액추에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 입력용 광 전송로와 상기 출력용 광 전송로를 평행하게 나열하여 지지 하는 파이버 어레이를 구비한 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 광 반사면은, 굴절율이 다른 투명 매질의 경계면에 의해 형성되고, 광을 전반사시키는 것을 특징으로 하는 가변 광 감쇠기.

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