WO2004008221A1 - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

　複数本の出射側光伝送手段２４と、少なくとも１本の入射側光伝送手段７と、出射側光伝送手段２４のいずれか１本に位置決めされるように移動し、入射側光伝送手段７に反射させる反射手段３と、該反射手段３を各出射側光伝送手段２４に移動させる駆動手段４とを備えた光スイッチである。

Description

明 細 書 光スィッチ 技術分野

本発明は、 光スィッチに関するものである。 背景技術

従来、 光スィッチとして、 例えば、 次のようなものが公知である （例えば、 特 開平 2— 1 4 9 8 0 6号公報） 。

すなわち、 並設したアダプタに光ファイバ一をそれぞれ接続する一方、 ボール ネジに沿って移動する移動台に光フアイバーを取り付けた構成を有するものであ る。 この光スィッチによれば、 移動台をスライ ド移動させて対向する光ファイバ 一の位置を変更することにより、 スィツチングが可能となっている。

しかしながら、 前記光スィッチでは、 移動台に直接光ファイバ一を取り付ける ようにしているため、 高速でスイッチングすることは不可能である。 特に、 光伝 送路である光ファイバ一自体が移動するのでは、 信頼性の点で問題がある。 また、 近年、 並設される光ファイバ一のピッチが非常に小さくなつてきており （例えば、 m) 、 所定の位置に停止させることは困難である。 この場合、 使用される 光ファイバ一の線径もピッチに応じて小さくする必要が生じるが、 このような線 径の小さな光ファイバ一を移動台に取り付ける作業は非常に困難である。 発明の開示

(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るにも拘わらず、 光信号の切り替 えを適切に行うことのできる光スィツチ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、 光スィッチを、 入射側光伝 送手段と、 複数の出射側光伝送手段と、 出射側光伝送手段のうち、 選択されたい ずれか 1つに対して位置決めされるように移動し、 その出射側光伝送手段に入射 側光伝送手段からの光信号を反射させる反射手段と、 反射手段を、 選択された前 記出射側光伝送手段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。

この構成により、 反射手段を 1つにしても、 駆動手段によって所望の出射側光 伝送手段に対向する位置まで移動させることができ、 この出射側光伝送手段に前 記入射側光伝送手段からの光信号を反射させることが可能となる。 このため、 本 発明によれば、 駆動手段によって反射手段を各出射側光伝送手段に対向するよう に移動させるようにしたので、 部品点数の少ない簡単かつ安価な構成であるにも 拘わらず、 故障が少なく、 光路の切り替え作業をスムーズに行うことができる光 スィツチが得られる。

前記各出射側光伝送手段に対して前記反射手段を位置決めする位置決め手段を 備えると、 高速切り替えが可能となる点で好ましい。

前記位置決め手段は、 前記反射手段の移動範囲に亘って配設された押圧部材と、 該押圧部材を作動して前記反射手段を移動可能又は移動不能とする作動部材とで 構成すればよい。

また、 前記位置決め手段は、 前記反射手段と共に移動する位置決め部と、 前記 反射手段の移動範囲に亘つて配設され、 前記位置決め部を位置決めする位置決め 受部とで構成すればよい。

さらに、 前記位置決め部は、 前記反射手段の移動方向に沿って設けられ、 前記 反射手段の移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝部を備え、 前記位置 決め受部は、 前記溝部のうち、 少なくともいずれか 2箇所に位置して前記反射手 段を移動方向に位置決めする複数の第 1突出部と、 該第 1突出部に対して前記反 射手段の移動方向に対して直交する方向に離れた位置に設けられ、 前記位置決め 部のいずれかに当接する第 2突出部とからなるように構成するのが好ましい。 この構成により、 位置決め受部による位置決め部の位置決めを正確に行うこと が可能となる。 つまり、 第 1突出部と第 2突出部とによる少なくとも 3箇所の位 置決めにより、 位置決め部及び反射手段を所望の水平面内に位置させることが可 能となる。 また、 溝部に第 1突出部が位置することにより水平面内での反射手段 の傾きを防止することが可能となる。 したがって、 反射手段を、 入射側光伝送手 段の光路と出射側光伝送手段の光路に対して正確に位置決めすることができ、 光 信号の送受信ミスの発生を防止することが可能となる。

前記位置決め手段による前記反射手段の位置決めは、 鉄心にスプールを介して コイルを卷回してなる電磁石の励磁 ·消磁に基づいて駆動する駆動部材により、 前記位置決め受部を動作させて行うようにすると、 既存の電磁石の構成を有効利 用して安価に制作することが可能となる点で好ましい。

前記反射手段及び前記位置決め部は、 支持台から延びる弾性部材により支持さ れ、 前記電磁石は、 反射手段及び位置決め部と、 支持台との間に配設すると、 デ ッ ドスペースを有効利用してコンパクトな構成とすることが可能となる点で好ま しい。

前記駆動部材は、 一端部を前記支持台に固定され、 他端部で前記位置決め部の 重心位置を押圧可能とすると、 位置決め部の位置決めを安定した状態で行うこと が可能となる点で好ましい。

前記支持台への前記駆動部材の固定位置を、 前記位置決め部に対して調整可能 とすると、 精度誤差を吸収して所望の動作特性を得ることが可能となる点で好ま しい。

前記駆動手段は、 直動型ボイスコイルモータで構成すればよい。

前記各光伝送手段に、 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 ンズをそれぞれ設けるのが好ましレ、。

前記反射手段と前記入射側光伝送手段とを一体的に移動可能とすると、 光路長 を一定に維持し、 ィンサーシヨンロスを最小限とすることが可能となる点で好ま しい。

前記入射側光伝送手段と前記出射側光伝送手段とを並設一体化し、 前記反射手 段を、 前記入射側光伝送手段からの光信号を受光する第 1反射面と、 該第 1反射 面からの光信号を反射することにより、 前記入射側光伝送手段のいずれか 1つに 入射させる第 2反射面とを備えた構成するのが好ましい。

この構成により、 光伝送手段の引き出し方向を 1箇所に集約することができる。 また、 いずれの入射側光伝送手段に出射する場合であっても、 同一の光路寸法が 得られるように、 反射部材の各反射面を形成することができる。 しかも、 両反射 面の働きにより駆動部材による移動距離を大幅に削減することが可能となる。 前記反射手段は、 三角柱状のプリズムからなり、 該プリズムの一側面は入射面 及び出射面を構成し、 残る二側面は反射面を構成すると、 簡単な構成であるにも 拘わらず、 光路の方向変換を高精度に行うことが可能となる点で好ましい。 図面の簡単な説明

図 1は、 本実施形態に係る光スィッチの概略図である。

図 2は、 図 1に示す駆動部材の詳細断面図である。

図 3は、 図 1に示す光伝送部材の構成を示す断面図である。

図 4は、 図 3に示す光伝送部材のレンズアレイの成形状態を示す断面図である。 図 5は、 図 1に示す光スィツチに採用される位置決め部材を示す断面図である。 図 6は、 位置決め部材の他の例を示す断面図である。

図 7 A， 7 Bは、 他の実施形態に係る光スィッチの動作前後を示す概略図であ る。

図 8は、 他の実施形態に係る光スィツチの分解斜視図である。

図 9は、 他の実施形態に係る光スィツチの平面図である。

図 1 0は、 図 9の正面図である。

図 1 1は、 図 8に示したボイスコイルモータの分解斜視図である。

図 1 2 Aは、 図 1 1のダンバホルダを備えた矩形枠体の平面図、 図 1 2 Bは、 その正面図である。

図 1 3 Aは、 図 1 1のプリズムホルダの平面図、 図 1 3 Bは、 その正面図であ る。

図 1 4は、 V溝部材と位置合わせ部材との関係を示す概略図である。

図 1 5は、 他の実施形態に係る駆動機構を示す概略図である。

図 1 6は、 他の実施形態に係る駆動機構を示す概略図である。

図 1 7は、 他の実施形態に係る駆動機構を示す概略図である。

図 1 8は、 他の実施形態に係る駆動機構を示す概略図である。 発明を実施するための最良の形態

(第 1実施形態）

図 1は、 本実施形態に係る光スィツチを示す。 この光スィツチは、 セラミック 製のハウジング 1内に、 入射側光伝送部材 2、 反射部材 3、 駆動部材 4、 位置決 め部材 5 (図 5 ) 、 及び、 出射側光伝送部材 6を収容したものである。

入射側光伝送部材 2は、 単一の入射側光ファイバ一 7 (本発明の入射側光伝送 手段に相当する。 ） で構成されている。 入射側光ファイバ一 7は、 前記出射側光 ファイバー 2 4とは互いの光軸が直交するように配置され、 ハウジング 1の側面 力 ら引き出されている。 本実施形態では、 入射側光ファイバ一 7には、 図 3に示 すように、 直径 9 / mのコア 8の外周部をクラッド 9によって被覆した直径 1 2 5 / mのものが使用されている。

反射部材 3は、 銅、 ァノレミニゥム、 ステンレス、 あるいはこれらの合金 （真鍮 等） からなる三角柱状のもので、 入射側光ファイバ一 7からの光信号を直角に方 向変換して出射側光ファイバ一 2 4に入射させるために、 4 5度傾斜した反射面 1 0を有する。

駆動部材 4は、 図 2及び図 5に示すように、 一端部で接続された長尺な略 U字 状のヨーク 1 1の対向部の一方に永久磁石 1 2を配設すると共に、 その周囲にボ イスコイル 1 3を配設した直動型ボイスコイルモータ 1 4からなる。 ヨーク 1 1 及び永久磁石 1 2はハウジング 1に固定されている。 ボイスコィノレ 1 3には、 ョ —ク 1 1及び永久磁石 1 2の周囲に位置する矩形筒状の外装体 1 5 (図 1 ) がー 体化され、 この外装体 1 5に前記反射部材 3が取り付けられている。 外装体 1 5 は、 ハウジング 1に固定した支持台 1 aに 4本の支持ワイヤ 1 6を介して弾性支 持され、 永久磁石 1 2及びヨーク 1 1に沿って長手方向に非接触で移動する。 こ れにより、 反射部材 3は入射側光ファイバ一 7と同軸上を往復移動可能である。 位置決め部材 5は、 図 5に示すように、 押圧部材 1 7と作動部材 1 8とからな り、 駆動部材 4の側方に配設されている。 押圧部材 1 7は、 前記外装体 1 5に沿 つて配設され、 その側面に接離可能である。 作動部材 1 8は、 永久磁石 1 9の周 囲に卷回したコイル 2 0を配設したものである。 永久磁石 1 9は、 その両端部に 設けたスプリング 2 1を介してハウジング 1と押圧部材 1 7との間に配設されて いる。 コイル 2 0への無通電時には、 スプリング 2 1の付勢力により、 永久磁石 1 9が押圧部材 1 7に接近し、 押圧部材 1 7が外装体 1 5に圧接し、 駆動部材 4 の移動を阻止して位置決めする。 また、 コイル 2 0への通電時には、 永久磁石 1 9が押圧部材 1 7から遠ざかり、 押圧部材 1 7が外装体 1 5から離れる結果、 駆 動部材 4の移動が可能となる。

出射側光伝送部材 6は、 図 1に示すように、 光ファイバ一アレイ 2 2 (多芯光 ファイバー） とレンズアレイ 2 3で構成されている。

光ファイバ一アレイ 2 2は、 複数本の出射側光ファイバ一 2 4 (本発明の出射 側光伝送手段に相当する。 ) を並設一体化したフラットケーブル状のもので、 ノ、 . 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、 出射側光ファイバ 一 2 4には、 図 4に示す前記入射側光ファイバ一 7と同様、 直径 9 mのコア 8 の外周部をクラッド 9によって被覆した直径 1 2 5 /x mのものが使用されており、 2 5 0 μ πι間隔で、 8本が並設一体化されている。

レンズアレイ 2 3は、 ガラス基板 2 5の背面を除く表面を透明樹脂 2 6で被覆 したもので、 前面には前記各光ファイバ一に対応する位置にコリメートレンズ 2 7がそれぞれ形成されている。

レンズアレイ 2 3は、 次のようにして形成する。 すなわち、 図 4に示すように、 まず、 ガラス基板 2 5を下型 2 8のキヤビティ 2 9内に収容する。 そして、 ガラ ス基板 2 5上に紫外線硬化型の透明樹脂 2 6 (例えば、 エポキシ樹脂） を所定量 供給し、 上型 3 0で加圧してガラス基板 2 5上に押し広げる。 上型 3 0は、 透光 性を有するガラス等からなり、 紫外線ランプ 3 1により前記透明樹脂 2 6に紫外 線を照射して硬化させる。 その後、 上型 3 0を離間させて成形品を取り出し、 ノ リを除去することによりレンズァレイ 2 3が完成する。 なお、 前記透明樹脂 2 6 には紫外線硬化性樹脂以外に、 熱硬化性樹脂等を使用することも可能である。

なお、 前記駆動部材 4及び前記位置決め部材 5の駆動制御は、 制御回路 3 2

(図 1 ) からの制御信号に基づいて行われる。

次に、 前記光スィッチの動作について説明する。

入射側光フアイバー 7からいずれの出射側光ファィバー 2 4に光信号を出力す るのかを示す入力信号に基づいて、 制御回路 3 2から駆動部材 4及 立置決め部 材 5に制御信号が出力される。 これにより、 位置決め部材 5のコイル 2 0に電圧 が印加され、 押圧部材 1 7が駆動部材 4の外装体 1 5から離間する。 また、 駆動 部材 4のボイスコイルモータ 1 4に通電され、 ボイスコイル 1 3が移動する。 こ の場合、 ボイスコイル 1 3と一体に移動する反射部材 3が停止する位置は、 ボイ スコイル 1 3の移動に伴って弾性変形した支持ワイヤ 1 6の復元力と、 ボイスコ ィル 1 3に供給する電流量に比例して得られる推力とが均衡する位置である。 そ こで、 ボイスコイル 1 3に供給する電流量を制御することにより、 反射部材 3の 反射面 1 0を所望の出射側光ファイバ一 2 4に対向させる。

そして、 この状態で、 位置決め部材 5のコイル 2 0への通電を遮断すると、 ス プリング 2 1の付勢力により、 押圧部材 1 7が駆動部材 4の外装体 1 5に押圧さ れ、 ボイルコイル 1 3すなわち反射部材 3の停止位置が保持される。 したがって、 ボイスコイルモータ 1 4への通電を遮断しても、 ボイスコィノレ 1 3が移動せず、 光信号の伝送経路が自己保持される。 この結果、 入射側光ファイバ一 7からの光 信号を、 反射部材 3の反射面 1 0を介して所望の出力側光ファイバ一に伝送する ことが可能となる。

このように、 ボイスコイルモータ 1 4を使用しているので、 高速で反射部材 3 を移動させることができる。 しかも、 位置決め部材 5により、 ボイスコイル 1 3 への通電遮断後であつても、 確実に光信号を所望の出力側光フ了ィバーに伝送す ることができる。

なお、 前記実施形態では、 入射側光ファイバ一 7をハウジング 1に固定するよ うにしたが、 反射部材 3に一体ィヒしてもよい。 これにより、 駆動部材 4によって 反射部材 3を移動させたとしても、 反射部材 3から入射側光ファイバー 7までの 距離を常に一定寸法とすることができる。 したがって、 反射部材 3から出射側光 ファイバー 2 4までの距離が一定であるので、 入射側光フ了ィバー 7から出射彻 J 光ファイバ一 2 4までの距離を常に一定に維持でき、 インサーシヨンロスを抑制 できる。

また、 前記実施形態では、 駆動部材 4としてボイスコイルモータ 1 4を使用す るようにしたが、 反射部材 3を支持する支持台を図示しないリードスクリユーに 沿って移動可能とし、 図示しないステッピングモータでリードスクリユーを回転 させることにより、 支持台および反射部材 3をスライド移動可能としてもよい。 また、 リニア超音波モータ等、 他のァクチユエータを使用するようにしてもよい。 また、 前記実施形態では、 位置決め部材 5の押圧部材 1 7で駆動部材 4を押圧 して位置決めする構成としたが、 図 6に示すように構成してもよい。 すなわち、 押圧部材 1 7に各出力側光ファイバ一に対応して V溝 3 3を形成する一方、 ボイ スコイル 1 3に V溝 3 3に沿って移動する位置決めピン 3 4を一体ィヒする。 これ により、 周囲雰囲気温度の影響で永久磁石や支持ワイヤ 1 6の特性が変化し、 反 射部材 3の位置がずれたとしても、 V溝 3 3が位置決めピン 3 4を介して強制的 に反射部材 3を正規の位置に矯正するので、 光路のズレを抑制できる。 また、 外. 部から振動 ·衝撃が加えられたとしても、 その位置を保持する性能が向上する。

(第 2実施形態）

図 7は、 他の実施形態に係る光スィッチを示す。 この光スィッチは、 前記実施 形態とは次の点で相違する。

すなわち、 入力側光ファイバ一 7が出力側光ファイバ一 2 4と共にフラットケ 一ブル状となった伝送路の一部を構成するように一体的に設けられている。 つま り、 複数本並設した光ファイバ一のうち、 1本を入力用、 他を出力用として利用 する。 また、 反射部材 3は、 上面を略 V字形に切除されることにより、 互いに直 交し、 かつ、 光ファイバ一の光軸に対して 4 5度傾斜するように第 1及び第 2反 射面 1 0 a及び 1 0 bがそれぞれ形成されている。

以上の構成を備えた光スィッチによれば、 入力側光ファイバ一 7と出力側光フ アイバー 2 4とを単一のフラットケーブル状の伝送路で構成することができるの で、 構成を簡略化することができ、 ハウジング 1からの引き出し方向を 1箇所に 集約することが可能となる。 また、 入力側光ファイバ一 7から出力される光信号 を受光する出力側光フアイバー 2 4の位置に応じて反射部材 3の移動位置を変更 し、 反射面 1 0 a , 1 0 bに於ける反射位置を調整することにより、 いずれの出 力側光ファイバ一 2 4に出力する場合であっても、 光路寸法を同一とすることが 可能である。 すなわち、 入力側光ファイバ一 7と出力側光ファイバ一 2 4の並設 ピツチに応じて反射部材 3を移動させ、 並設ピッチが小さい場合には光フアイバ 一 7 , 2 4から反射面 1 0 a , 1 0 bまでの寸法が大きくなるように移動させ、 逆に、 並設ピッチが大きい場合には光ファイバ一 7 , 2 4から反射面 1 0 a， 1 0 bまでの寸法が小さくなるように移動させる。 具体的に、 例えば、 図 7 ( a ) に示すように最も離れた光ファイバ一 7 , 2 4間で光信号の伝送を行う場合、 光 ファイバ一 7 , 2 4から反射面 1 0 a， 1 0 bまでの寸法が最も小さくなるよう に反射部材 3を移動させる。 また、 図 7 ( b ) に示すように隣接する光ファイバ 一 7， 2 4間で光信号の伝送を行う場合、 光ファイバ一 7 , 2 4から反射面 1 0 a , 1 O bまでの寸法が最も大きくなるように反射部材 3を移動させる。 さらに、 本実施形態によれば、 反射部材 3の移動範囲を前記実施形態に比べて約半分に抑 えることができ、 さらに応答性に優れた構成となる。

(第 3実施形態）

図 8乃至図 1 0は、 他の実施形態に係る光スィッチを示す。 この光スィッチは、 ベース 4 1上に電磁石部 4 2、 駆動部 （ボイスコイルモータ） 4 3、 入出力部 4 4を設けた構成となっている。

ベース 4 1は、 上面の大部分を占める矩形状の凹所 4 5に、 電磁石部 4 2が載 置される保持凹部 4 6と、 入出力部 4 4が配置される保持台 4 7とを備える。 保 持凹部 4 6は、 両側に溝部 4 8を備え、 その近傍に複数の第 1端子孔 4 9が形成 されている。 また、 保持凹部 4 6の近傍の 1箇所に逃がし凹部 4 1 aが、 2箇所. に第 2端子孔 5 0がそれぞれ形成されている。 保持台 4 7は、 ベース 4 1の上面 力、ら僅かに突出した板状部の両側縁部にガイド突部 5 1をそれぞれ 3箇所ずつ形 成したものである。 また、 保持凹部 4 6と保持台 4 7との間には、 一対の係合突 部 4 1 bがそれぞれ形成されている。

電磁石部 4 2は、 従来公知の電磁継電器に採用される電磁石装置で構成されて いる。 この電磁石装置では、 詳細については図示しないが、 鉄心が略 U字形に屈 曲され、 中央部に永久磁石 （図示せず） を配設されている。 鉄心にはスプールを 介して永久磁石の両側部分にコイルが卷回されている。 そして、 これらはベース ブロック内に収容され、 永久磁石の上面には可動鉄片 5 2が回動可能に配置され ている。 可動鉄片 5 2の一端上面には、 合成樹脂材料等からなる押圧用突出部 5 3が接着等によって一体ィ匕されている。 前記電磁石装置には、 いわゆる自己保持 型のものが使用されている。 すなわち、 コイルに通電していない消磁状態であれ ば、 押圧用突出部 5 3が下方に位置するように可動鉄片 5 2を回動させた状態に 維持する。 一方、 コイルに通電して励磁すれば、 反対側に回動して押圧用突出部 5 3を上動させる。 なお、 電磁石部 4 2の両側部から下方に向かって突出する各 端子 4 2 aは、 前記第 1端子孔 4 9を介して下方に突出する。

駆動部 4 3は、 矩形枠体 5 4の一端部に支持台を構成するダンバホルダ 5 5、 他端部にプリズムホルダ 5 6をそれぞれ配設したものである。

矩形枠体 5 4は、 図 1 1及び図 1 2に示すように、 一端側連接部の中央部分に ネジ孔 5 4 aが形成されている。 また、 内側縁部の 2箇所に、 上方に向かって略 直角に屈曲され、 ダンバホルダ 5 5を接着 ·固定するための一対の固定片 5 7 , 5 7が形成されている。 一方、 他端側連接部の中央両側縁部には、 上方に向かつ て略直角に屈曲することにより、 所定間隔で対向する対向壁 5 8， 5 8が形成さ れている。 対向壁 5 8の対向面には、 左右で表裏面の極性を相違させるように考 磁した永久磁石 5 9が、 それぞれ異なる極性を対向させるようにして設けられて いる。 そして、 他端側連接部及び対向壁 5 8は、 いわゆるヨークとしての機能を 果たしている。 一方の対向壁 5 8は、 一部を切り欠力、れることにより、 水平方向 に延びる支持片 6 0が形成されている。 また、 これらの近傍には、 前記ベース 4 1の係合突部 4 1 bが係合する係合孔 5 4 aが形成されると共に、 位置決め受部 となる V溝部材 6 1が取り付けられている （図 1 2 A， 1 2 B ) 。 V溝部材 6 1 は、 図 1 4に示すように、 上面に複数の V溝 6 1 a (ここでは、 V溝 6 1 aのな す角度が 6 0 ° に設定されている。 ） を平行に形成されている。 各 V溝 6 1 a は、 後述するように並設される光ファイバ一 4 0の 1 2ピッチとなるように形 成されている。

ダンバホルダ 5 5は、 図 1 1に示すように、 略 U字形であり、 両側の腕部 6 2 が側面及び端面に開口する箱状に形成されている。 腕部 6 2の一端に支持ワイヤ 6 3が上下に 2本取り付けられている。 腕部 6 2の先端の筒状部 6 4にはゲル状 のダンバ剤 （図示せず） が充填され、 挿通する支持ワイヤ 6 3が保持されるよう になっている。 ダンパ剤は腕部 6 2の全体ではなく、 先端の筒状部 6 4のみに充 填される。 このため、 ダンバ剤へのボイド （気泡） の発生が防止される。 また、 支持ワイヤ 6 3のダンピング特性が向上して変形後の収束性が高められる。 すな わち、 支持ワイヤ 6 3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 が短縮される。 また、 ダンパホルダ 5 5には、 側面から突出して下方に向かう一 対の端子 5 5 aが設けられている。 なお、 腕部 6 2 , 6 2の配置により、 矩形枠 体 5 4内の開口部分に既存の電磁石部 4 2の配設スペースを確保することが可能 となる。

また、 ダンバホルダ 5 5の中間部は、 前記矩形枠体 5 4の一端側連接部及びそ こに形成した固定片 5 7とに接着によって固定される。 中間部の上面には、 2箇 所に突起 6 5が突出し、 それらの間には揷通孔 6 6が穿設されている。 そして、 突起 6 5と揷通孔 6 6とを利用して弾性部材である板パネ 6 7 (図 8 ) が取り付 けられる。 板パネ 6 7の一端部は、 前記突起 6 5が係合する第 1貫通孔 6 8と、 前記揷通孔 6 6に連通する第 2貫通孔 6 9とがそれぞれ形成された取付片 7 0と なっている。 また、 ダンバホルダ 5 5の中間部上面と板パネ 6 7の取付片 7 0と の間にはスぺーサ 7 1が配設されている。 スぺーサ 7 1には 3箇所に円弧状の切 欠きが形成され、 前記突起 6 5及び前記揷通孔 6 6との干渉が避けられている。 そして、 スぺーサ 7 1の枚数 （厚みでもよい） を変更することにより、 プリズム ホルダ 5 6に対する板バネ 6 7の上下方向の位置を調整できる。 板バネ 6 7は、 その第 2貫通孔 6 9、及び、 前記ダンバホルダ 5 5の揷通孔 6 6を介して前記矩 形枠体 5 4のネジ孔に螺合することにより取り付けられる。 板パネ 6 7は、 それ 自身の弾性力により、 先端下面に設けた押圧突部 7 2でプリズムホルダ 5 6の重 心位置を押圧し、 入出力部 4 4に対してプリズム 8 0を所望の位置に位置決めす る。 一方、 板パネ 6 7は、 その中間部下面を前記可動鉄片 5 2の一端部に設けた 押圧用突出部 5 3によって押し上げられることにより、 プリズムホルダ 5 6の押 圧状態を解除可能となっている。

プリズムホルダ 5 6は、 図 1 1及び図 1 3に示すように、 中央部に、 卷回した コイル 7 3が配設される矩形保持部 7 4を備える。 矩形保持部 7 4の両側面には 導電性金属材料からなる接続片 7 5が取り付けられている。 接続片 7 5には、 前 記支持ワイヤ 6 3の一端部がロウ付けや溶接等によって連結されている。 これに より、 プリズムホルダ 5 6は、 左右 2箇所に設けた上下 2本の支持ワイヤ 6 3で 弾性支持されることになり、 上下左右の各方向に対するプリズム 8 0の傾きを同 一に維持したまま平行移動可能となる。 また、 各接続片 7 5には前記コイル 7 3 の両端部がそれぞれロウ付け等によって電気接続されている。 したがって、 支持 ワイヤ 6 3を介してコイル 7 3に通電することができ、 又、 電流方向をいずれに でも変更することが可能となっている。 なお、 7 6 aは、 接続片 7 5にコイル 7 3をハンダ付け等により接続する際にプリズムホルダ 5 6を保持しておくために 利用される把持片である。

また、 矩形保持部 7 4の前後には枠部 7 6 , 7 8が延設され、 そこには前記矩 形枠体 5 4の対向壁 5 8及び永久磁石 5 9がそれぞれ挿通している （図 9 ) 。 一 方の枠部 （第 1枠部） 7 6には位置合わせ部材 7 7が設けられている。 この位置 合わせ部材 7 7は、 第 1枠部 7 6に形成した開口部に上方から装着され、 上方平 坦部 7 7 aを第 1枠部 7 6の上面に接着等で固定される。 位置合わせ部材 7 7に は、 図 1 4に示すように、 中央部に軽量ィ匕のための貫通孔 7 7 bが形成され、 下 面に光ファイバ一の並設ピッチの 1 / 2ピッチで第 1位置決め突部 7 7 cが形成 されている。 第 1位置決め突部 7 7 cは、 先端を断面円弧状に形成された突条で、 前記 V溝部材 6 1のいずれか 2箇所の V溝 6 1 aに位置する。 これにより、 ベー ス 4 1に固定された V溝部材 6 1に対して位置合わせ部材 7 7が位置決めされる。 また、 他方の枠部 （第 2枠部） 7 8には、 図 1 3 Aに示すように、 ガイド部 7 9が形成され、 プリズム 8 0が取り付けられている。 ガイド部 7 9は、 プリズム 8 0の下縁をガイドする傾斜部 7 9 aと逃がし凹部 7 9 bとで構成されている。 プリズム 8 0は、 1つの入出力面 8 0 aと、 2つの反射面 8 O b , 8 0 cとを備 えている。 プリズム 8 0は、 上下面が研磨され、 入出力面 8 0 a及び反射面 8 0 b , 8 0 cとに対して高精度に直交するように形成されている。 入出力面 8 0 a には A Rコート （Anti-Reflection coat) が施され、 通過する光のロスが低減さ れている。 反射面 8 O b , 8 0 cでは、 プリズム 8 0と周囲の空気との屈折率の 差から光を全反射させることが可能となっている。 第 2枠部 7 8の下面には第 2 位置決め突部 7 8 a (図 1 3 B ) が形成され、 前記板パネ 6 7の押圧突部 7 2に 押圧されることにより、 矩形枠体 5 4の支持片 6 0に当接するようになっている。 入出力部 4 4は、 図 8および図 9に示すように、 前記第 2実施形態と同様な構 成で、 複数本の光ファイバ一 4 0が並設一体化された構成であるが、 底面に、 両 側 2箇所に突出する脚部 8 1 aを備えた調整板 8 1が一体化されている点で相違 する。 入出力部 4 4は、 前記ベース 4 1の保持台 4 7に載置され、 脚部 8 1 aが 各ガイド突部 5 1の間に配置された状態で、 位置調整される。 すなわち、 1本の 入射側光ファイバ一 4 0 aから入力した光がプリズム 8 0で反射し、 プリズム 8 0の移動位置によって決定されるいずれか 1本の出射側光ファイバ一 4 0 bに出 力される際の光量を測定することにより、 この光量に最も大きな値が得られる位 置に調整する。 そして、 保持台 4 7と調整板 8 1との間に注入した接着剤に紫外 線を照射して固化させることにより、 入出力部 4 4をベース 4 1に固定する。 次に、 前記構成からなる光スィッチの組立方法について説明する。

まず、 図 8に示すように、 電磁石部 4 2の可動鉄片 5 2の一端上面に押圧用突 出部 5 3を接着する。 そして、 この電磁石部 4 2をベース 4 1の保持凹部 4 6に 載置し、 各端子 4 2 aをベース 4 1の第 1端子孔 4 9に挿入して接着し、 前記べ ース 4 1の下面から突出させる。

また、 ダンバホルダ 5 5の腕部 6 2に支持ワイヤ 6 3を取り付け、 筒状部 6 4 にダンノ、。剤を充填して固化させておく。 そして、 プレス加工により形成した矩形 枠体 5 4の一端側連接部及び固定片 5 7にダンバホルダ 5 5を接着する。 固定片 5 7の存在によりダンバホルダ 5 5の接着強度を高めることができる。 また、 矩 形枠体 5 4の他端側連接部の対向壁 5 8に、 互いの極性が異なるように永久磁石 5 9を対向して配置し、 その近傍に V溝部材 6 1を固定する。 矩形枠体 5 4は、 ダンパホルダ 5 5等の装着完了後、 ベース 4 1の凹所 4 5に載置する。 矩形枠体 5 4は、 凹所 4 5の内側縁によって幅方向に、 係合孔 5 4 aに係合するベース 4 1の係合突部 4 1 bによって長手方向にそれぞれ位置決めされる。

プリズムホルダ 5 6の矩形保持部 7 4に、 卷回したコィノレ 7 3を配置し、 その 両端部を両側面に固定した各接続片 7 5にそれぞれハンダ付けする。 第 1枠部 7 6には位置合わせ部材 7 7を固定し、 第 2枠部 7 8にはプリズム 8 0を接着する。 プリズム 8 0は、 ガイド部 7 9にガイドされて正確に位置決めされる。

プリズムホルダ 5 6は、 永久磁石 5 9を設けた対向壁 5 8が各枠部 7 6， 7 8 内に挿入されるように、 矩形枠体 5 4に載置される。 また、 プリズムホルダ 5 6 の接続片 7 5に支持ワイヤ 6 3をロウ付けする。 支持ワイヤ 6 3のロウ付けでは、 プリズム 8 0の上面を利用して所望の平坦度が得られ、 かつ、 永久磁石 5 9に対 して平行に往復移動可能となるように位置調整して行う。

続いて、 ダンバホルダ 5 5にスぺーサ 7 1を介して板バネ 6 7を取り付ける。 このとき、 介在させるスぺーサ 7 1の枚数を変更することにより、 プリズムホル ダ 5 6に対する板パネ 6 7の位置を調整する。

すなわち、 電磁石部 4 2が消磁状態であれば、 押圧用突出部 5 3が板パネ 6 7 から離れ、 板パネ 6 7の付勢力によってプリズムホルダ 5 6が押し下げられるよ うに調整する。 このため、 位置合わせ部材 7 7の第 1位置決め突部 7 7 cが V溝 部材 6 1の V溝 6 1 aに係合するとともに、 第 2位置決め突部 7 8 aが矩形枠体 5 4の支持片 6 0に圧接することにより、 プリズムホルダ 5 6が矩形枠体 5 4に 位置決めされる。

また、 電磁石部 4 2が励磁状態であれば、 可動鉄片 5 2が回動し、 板パネ 6 7 を可動鉄片 5 2の押圧用突出部 5 3が押し上げるように調整する。 このため、 プ リズムホルダ 5 6の第 1位置決め突部 7 7 cが V溝 6 1 aから離れるとともに、 第 2位置決め突部 7 8 aが矩形枠体 5 4の支持片 6 0から離れる。 この結果、 永 久磁石 5 9に沿ってプリズムホルダ 5 6が往復移動可能となり、 ボイスコイルモ ータとして駆動可能となる。

その後、 ベース 4 1の保持台 4 7に入出力部 4 4を載置する。 そして、 入出力 部 4 4を、 入射光ファイバ一 4 0 aからの光がプリズム 8 0の各反射面 8 0 b， 8 0 cで反射した後、 出射光ファイバ一 4 0 bに最も大きな光量が出力されるよ うに位置調整する。 所望の出力光量が得られれば、 保持台 4 7と調整板 8 1との 間に注入した接着剤に紫外線を照射して固化させることにより、 入出力部 4 4を ベース 4 1に固定する。

最後に、 ベース 4 1に図示しないケースを被せ、 嵌合面等をシールして内部を 密封することにより光スィッチが完成する。

次いで、 前記構成からなる光スィツチの動作について説明する。

電磁石部 4 2が消磁状態にあれば、 可動鉄片 5 2の一端に固定した押圧用突出 部 5 3が下方に位置するように回動している。 このため、 板パネ 6 7の弾性力が 押圧突部 7 2を介してプリズムホルダ 5 6に作用し、 プリズムホルダ 5 6を下動 状態に維持する。 このとき、 板パネ 6 7の押圧突部 7 2は、 プリズムホルダ 5 6 の重心位置を押し下げるようにしている。 また、 第 1位置決め突部 7 7 cが、 矩 形枠体 5 4に設けた V溝部材 6 1の 2箇所の V溝 6 1 aに係合する。 これにより、 プリズムホルダ 5 6、 すなわちプリズム 8 0の入出力面を光ファイバ一 4 0の光 路に対して直交する位置に正確に位置決めすることができる。 また同時に、 第 2 位置決め突部 7 8 a力 プリズムホルダ 5 6の移動方向とは直交する方向に離れ た位置に形成される支持片 6 0に圧接する。 つまり、 第 1位置決め突部 7 7 c , 7 7 c及び第 2位置決め突部 7 8 aの 3箇所で位置決めでき、 プリズムホルダ 5 6の位置決め状態を安定させることができる。 これにより、 入射光ファイバ一 4 0 aから入力された光は、 プリズム 8 0で反射して特定の出射光ファイバ一 4 0 bへと確実に出力することが可能となる。

光路を変更する場合、 電磁石部 4 2のコイル 7 3に通電して励磁することによ り、 可動鉄片 5 2を回動させ、 押圧用突出部 5 3で板パネ 6 7を押し上げる。 こ れにより、 板バネ 6 7の押圧突部 7 2による押圧力が解除され、 プリズムホルダ 5 6は支持ワイヤ 6 3の弾性力によって上動する。 そして、 第 1位置決め突部 7

7 c , 7 7 cが V溝部材 6 1の V溝 6 1 aから離れるとともに、 第 2位置決め突 部 7 8 aが支持片 6 0から離れ、 プリズムホルダ 5 6は往復移動自在となる。 そこで、 ボイスコイルモータのコィノレ 7 3に通電してローレンツ力を発生させ る。 図 8中、 左右 （厳密には左斜め上と右斜め下） で永久磁石 5 9間に発生する 磁力線の方向が逆転しており、 卷回したコイル 7 3の左右の位置で電流の方向が 上下逆方向となっている。 このため、 コイル 7 3への通電方向を変更することに より、 コイル 7 3すなわちプリズムホルダ 5 6に対して左又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可能である。 そして、 コイル 7 3に印加する 電圧の大きさの違いに応じて発生させるローレンツ力の大きさを自由に変更する ことができる。 したがって、 コイル 7 3での電流方向と印加電圧とを調整するこ とにより、 支持ワイヤ 6 3の弾性力に杭して所望の位置にプリズムホルダ 5 6を 移動させることができる。

そして、 プリズムホルダ 5 6を所望の位置に移動させた状態で、 電磁石部 4 2 を消磁して可動鉄片 5 2を初期位置に回動させ、 板パネ 6 7を元の位置に復帰さ せる。 これにより、 位置決め突部 7 7 c及び 7 8 aが V溝部材 6 1の V溝 6 1 a 及び支持片 6 0にそれぞれ復帰し、 プリズムホルダ 5 6を入出力部 4 4に対して 位置決めできる。 プリズムホルダ 5 6が位置決めされた後、 ボイスコイルモータ を消磁する。

このように、 前記光スィッチによれば、 既存の電磁石装置を利用しつつ、 コン パク トな薄型構造とすることができる。 そして、 プリズムホルダ 5 6をボイスコ ィルモータを利用して動作させているので、 応答性がよく、 3箇所で位置決めし ているので、 所望の光路を確実に確保することができる。

なお、 前記第 3実施形態では、 電磁石部 4 2による板パネ 6 7の駆動を、 図 1 0に示す構成によって行うようにしたが、 図 1 5乃至図 1 8に示す構成等によつ ても行うことができる。 図 1 5では、 板パネ 6 7の支点 6 7 aを中間部分に移動 させ、 可動鉄片 5 2の押圧用突出部 5 3により押圧突部 7 2とは反対側の端部を 押圧するようにしている。 また、 図 1 6では、 可動鉄片 5 2の屈曲させ、 その先 端下面に押圧用突出部 5 3を設けることにより、 この押圧用突出部 5 3で、 直接、 駆動部 4 3 (プリズムホルダ 5 6 ) を位置決めするようにしている。 図 1 7では、 電磁石 1 0 0の励磁 ·消磁に基づいて、 可動鉄片 5 2をスプリング 1 0 1の付勢 力に杭して揺動させることにより、 駆動部 4 3を位置決めするようにしている。 図 1 8では、 圧電ァクチユエータ 1 0 2を伸縮させることにより、 可動鉄片 5 2 を揺動させて駆動部 4 3を位置決めするようにしている。 産業上の利用の可能性

本発明は、 光通信システムに使用できる光スィツチである。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 入射側光伝送手段と、

複数の出射側光伝送手段と、

出射側光伝送手段のうち、 選択されたいずれか 1つに対して位置決めされるよ うに移動し、 その出射側光伝送手段に入射側光伝送手段からの光信号を反射させ る反射手段と、

反射手段を、 選択された前記出射側光伝送手段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ィツチ。

2 . 前記各出射側光伝送手段に対して前記反射手段を位置決めする位置決め手 段を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の光スィツチ。

3 . 前記位置決め手段は、 前記反射手段の移動範囲に亘つて配設された押圧部 材と、 該押圧部材を作動して前記反射手段を移動可能又は移動不能とする作動部 材とで構成したことを特徴とする請求項 2に記載の光スィツチ。

4 . 前記位置決め手段は、 前記反射手段と共に移動する位置決め部と、 前記反 射手段の移動範囲に亘つて配設され、 前記位置決め部を位置決めする位置決め受 部とで構成したことを特徴とする請求項 2に記載の光スィッチ。

5 . 前記位置決め部は、 前記反射手段の移動方向に沿って設けられ、 前記反射 手段の移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝部を備え、

前記位置決め受部は、 前記溝部のうち、 少なくともいずれか 2箇所に位置して 前記反射手段を移動方向に位置決めする複数の第 1突出部と、 該第 1突出部に対 して前記反射手段の移動方向に対して直交する方向に離れた位置に設けられ、 前 記位置決め部のいずれかに当接する第 2突出部とからなることを特徴とする請求 項 4に記載の光スィッチ。

6 . 前記位置決め手段による前記反射手段の位置決めは、 鉄心にスプールを介 してコイルを卷回してなる電磁石の励磁 ·消磁に基づいて駆動する駆動部材によ り、 前記位置決め受部を動作させて行うようにしたことを特徴とする請求項 5に 記載の光スィッチ。

7 . 前記反射手段及び前記位置決め部は、 支持台から延びる弾性部材により支 持され、 前記電磁石は、 反射手段及び位置決め部と、 支持台との間に配設したこ とを特徴とする請求項 6に記載の光スィッチ。

8 . 前記駆動部材は、 一端部を前記支持台に固定され、 他端部で前記位置決め 部の重心位置を押圧可能としたことを特徴とする請求項 7に記載の光スィツチ。

9 . 前記支持台への前記駆動部材の固定位置を、 前記位置決め部に対して調整 可能としたことを特徴とする請求項 8に記載の光スィッチ。

1 0 . 前記駆動手段は、 直動型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乃至 9のいずれか 1項に記載の光スィツチ。

1 1 . 前記各光伝送手段に、 出射又は入射される光を平行にするためのコリメ 一トレンズをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項 1乃至 1 0のいずれか 1項 に記載の光スィツチ。

1 2 . 前記反射手段と前記入射側光伝送手段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乃至 1 1のいずれか 1項に記載の光スィツチ。

1 3 . 前記入射側光伝送手段と前記出射側光伝送手段とを並設一体化し、 前記反射手段を、 前記入射側光伝送手段からの光信号を受光する第 1反射面と、 該第 1反射面からの光信号を反射することにより、 前記入射側光伝送手段のいず れか 1つに入射させる第 2反射面とを備えた構成としたことを特徴とする請求項 1乃至 1 1のいずれか 1項に記載の光スィッチ。

1 4 . 前記反射手段は、 三角柱状のプリズムからなり、 該プリズムの一側面は 入射面及び出射面を構成し、 残る二側面は反射面を構成することを特徴とする請 求項 1乃至 1 3のいずれか 1項に記載の光スィツチ。