WO2005054926A1

WO2005054926A1 - 光スイッチ装置

Info

Publication number: WO2005054926A1
Application number: PCT/JP2004/017833
Authority: WO
Inventors: Eiji Fujisawa; Shogo Momose; Masao Yajima; Fusayoshi Aruga; Ryuji Kawamoto; Yoichi Nakanishi; Yuichi Suzuki
Original assignee: Nidec Sankyo Corporation; Omron Corporation
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2005-06-16
Also published as: JP2005165059A; JP4033116B2

Abstract

　入力用光導波路と所望の出力用光導波路とを確実に結合させることのできる光スイッチ装置を提供することを目的に、プリズムミラー（１０）を搭載した可動体（２）をワイヤサスペンション（４）で支持した光スイッチ装置（１）には、可動体（２）のＸ方向における位置検出を行う位置検出手段（１９）が構成されている。この位置検出手段（１９）では、一対の駆動コイル（６、７）に対向する一対の位置検出コイル（１７、１８）の各検出出力の差動出力から可動体（２）の位置検出を行い、その検出結果をフィードバックする。このため、可動体（２）の位置精度を向上することができる。

Description

明細書

光スィッチ装置

技術分野

[0001] 本発明は、光ファイバの交換機などに用いられる光導波路切り換え装置、あるいは光入力を適宜減衰させるための可変光減衰器として用ヽられる光スィッチ装置に関するものである。

背景技術

[0002] 光ファイバなどの光導波路同士の結合状態を切り換える光スィッチ装置としては、光ファイバの熱による屈折率変動を利用する光導波路タイプのもの、半導体プロセスによるマイクロ光学素子とマイクロアクチユエータを利用する MEMS(Micro Electr o Mechanical System)タイプのものが知られている (例えば、特許文献 1)。

[0003] 前者の光導波路タイプの光導波路切り換え装置は、光導波路ファイバの結合や分岐による光学的なロスが大きい。また、光導波路を切り換え後の状態を保持するために、常時ヒータに電力を供給しておく必要があり、装置の寿命が比較的短い。また、 MEMSタイプの光スィッチは半導体プロセスを利用するために製造コストが高いという問題がある。

[0004] そこで、共通の入力用光導波路と複数の出力用光導波路が配列されている光ファィバアレイに直角プリズムミラーを正対させ、光ファイバが並んでいる方向に直角プリズムミラーを移動させることにより、光導波路同士の結合状態を切り換えるものが案出されている。このようなタイプの光スィッチ装置は、例えば、直角プリズムミラーを搭載した可動体と、この可動体を光ファイバが並んでいる左右方向、および上下方向に移動可能にサスペンションワイヤで支持する固定側部材とを有しており、可動体が、磁気駆動回路によって駆動制御されることにより、所望の位置に移動することにより光導波路を切り換える。

[0005] ここで、サスペンションワイヤとしては、一般に、ベリリウム銅製のワイヤが用いられている。

特許文献 1：特開 2002-250874号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] このようなサスペンションワイヤ方式の光スィッチ装置では、可動体が移動した際にサスペンションワイヤが橈んだ状態となり、かつ、この状態が維持されることになる。し力も、光スィッチ装置は、環境温度が 80°C以上の高温下で使用されることもあるが、サスペンションワイヤの材料として使われているベリリウム銅は、融点が 860°Cと低い。このため、サスペンションワイヤが高温度雰囲気下で長時間、応力が加わったままの状態にされると、サスペンションワイヤにおいて塑性変形が進んでしまうという問題点がある。このような、いわゆる「クリープ」の発生によって直角プリズムミラーが僅かに変位してしまうだけでも、入力用光導波路と所望の出力用光導波路との結合状態が変動してしまうため、好ましくない。

[0007] 以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光の出射位置を切り換える光反射部材を搭載した可動体の位置精度を向上して、入力用光導波路と所望の出力用光導波路とを確実に結合させることのできる光スィッチ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008] 上記課題を解決するために、本発明では、互いに直交する方向をそれぞれ X方向、 Y方向、および Z方向としたときに、 Z方向カゝら入射してきた光を反射して X方向にずれた所定位置力出射するための光反射部材が搭載された可動体と、該可動体を少なくとも X方向に変位可能に支持する固定側部材と、前記可動体を少なくとも X 方向に駆動する駆動手段とを有する光スィッチ装置において、さらに、前記可動体の

X方向における位置を検出するための位置検出手段を有することを特徴とする。

[0009] 本発明を適用した光スィッチ装置は、可動体の位置を検出するための位置検出手段を有しているため、可動体の位置を検出した結果をフィードバックできる。従って、可動体の X方向における位置がずれた場合でも、入力用光導波路と所望の出力用光導波路とを確実に結合させることができる。

[0010] 本発明において、前記駆動手段が、前記可動体を X方向に磁気駆動するための X 方向駆動コイルを前記固定側部材および前記可動体のうちの一方側に備えている場合、前記位置検出手段は、前記固定側部材および前記可動体のうちの他方側で前記 X方向駆動コイルに近接する位置に位置検出コイルを備えてヽる構成を採用することができる。この場合、前記 X方向駆動コイルには、 DC成分に AC成分が重畳された駆動電流が通電される。このように構成すると、位置検出コイルで検出した AC 成分によって、可動体の位置検出を行うことができる。それ故、位置検出手段としては新たに位置検出コイルを付加するだけで済むので、光スィッチ装置の小型化を図ることがでさる。

[0011] 本発明にお、て、前記駆動手段が一対の前記 X方向駆動コイルを備えて、る場合、前記位置検出手段は、前記一対の X方向駆動コイルの各々に対向する一対の前記位置検出コイルを備えるとともに、当該一対の位置検出コイルの検出出力の差動出力に基づ、て、前記可動体の X方向における位置を検出するように構成することができる。このように構成すると、各位置検出コイルの出力が環境温度などによって変化しても、一対の位置検出コイルが同様に変化するため、温度変化などがあっても常に正確な位置検出を行うことができる。

[0012] 本発明において、前記可動体が X方向における原点位置にある状態で、前記一対の位置検出コイルの各磁気センタは、ずれも、前記一対の X方向駆動コイルの各磁気センタに対して内側あるいは外側の一方に位置していることが好ましい。このように構成すると、可動体の駆動に伴って、一方の位置検出コイルの磁気センタが一方の X方向駆動コイルの磁気センタに近づく一方、他方の位置検出コイルの磁気センタが他方の X方向駆動コイルの磁気センタ力遠ざ力ることになる。それ故、一方の位置検出コイルと他方の位置検出コイルとでは検出出力の特性が逆になるので、一対の位置検出コイルの差動出力を求めることにより可動体の位置検出を行うことができる。ここで、一対の位置検出コイルの磁気センタの双方が一対の駆動コイルの磁気センタに対して内側に位置する場合には、差動出力のリニアリティーを確保できるという禾 IJ点がある。

[0013] 本発明において、前記駆動手段が、前記可動体を X方向に磁気駆動するための一対の X方向駆動コイルを前記固定側部材および前記可動体のうちの一方の側に備えている場合、前記 X方向駆動コイルに対して、 DC成分に AC成分が重畳された駆動電流を印加する構成を採用することが好ましい。このように構成すると、前記位置検出手段は、前記一対の X方向駆動コイルの中間タップからの出力に基づいて、前記可動体の X方向における位置を検出することができる。すなわち、各 X方向駆動コィルのインダクタンス変化に伴う AC成分の検出結果を、各 X方向駆動コイルの各位置でのインピーダンスとして検出することができる。それ故、各 X方向駆動コイルに高周波信号を印加することによって、検出信号を正確に検出することができる。このように構成すると、 X方向駆動コイルを位置検出手段の位置検出コイルとして利用することになるため、位置検出手段としては新たに付加する部材がない。それ故、光スイツチ装置のさらなる小型化を図ることができる。

[0014] 本発明にお!/ヽて、前記駆動電流に重畳する AC成分は、 200kHz— 300kHzであることが好ましい。このような高周波成分であれば、 X方向駆動コイルに印加しても可動体に対する駆動に影響を与えることなく位置検出を行うことができる。

[0015] 本発明においては、前記固定側部材が、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持して、る構成を採用することができる。

[0016] 本発明において、前記固定側部材が、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持している場合、前記 X方向駆動コイルは、前記可動体側に構成されていることが好ましい。このように構成すると、前記複数本のサスペンションワイヤは、少なくとも前記 X方向駆動コイルへの給電ワイヤとして用いることができる。

[0017] 本発明において、前記複数本のサスペンションワイヤ力前記可動体を Y方向に変位可能に支持している場合には、さらに、前記可動体を前記固定側部材に Y方向に押し付け固定したクランプ状態、および前記可動体を解放したアンクランプ状態に切り換える押圧部材と、該押圧部材を駆動するクランプ用磁気駆動回路とを備えたクランプ機構を有していることが好ましい。このように構成すると、可動体をクランプ機構によって固定部材側に押し付け固定することができるので、外部からの振動などによつて、光反射部材の位置がずれてしまうことがない。それ故、光の出射位置の安定性が高い。但し、このような構成を採用すると、サスペンションワイヤに応力が加わった状態が長時間、継続されることがあるため、サスペンションワイヤにクリープ変形が発生するおそれがある。このような場合でも、本発明では、位置検出手段によって可動体の位置を検出し、その結果をフィードバックできるので、可動体の X方向における位置がずれた場合でも、入力用光導波路と所望の出力用光導波路とを確実に結合させることがでさる。

[0018] 本発明において、前記サスペンションワイヤとしては、例えば、ベリリウム銅ワイヤが用いられる。但し、前記サスペンションワイヤとしては、タングステンワイヤを用いることが好ましい。タングステンは、ベリリウム銅に比べて融点が高いので、耐クリープ特性に優れている。従って、高温雰囲気下で、サスペンションワイヤに応力が加わった状態が長時間、継続された場合でも、サスペンションワイヤのクリープ変形を防止できる。それ故、光反射部材の位置を精度よく制御できるので、入力用光導波路と所望の出力用光導波路との結合状態が安定したスィッチ装置を実現できる。また、タンダステンは、ベリリウム銅に比べて抵抗率が低い。それ故、サスペンションワイヤを駆動コィルへの給電ワイヤとして用いた場合、低消費電力を実現することができる。

[0019] 本発明の別の形態では、互いに直交する方向をそれぞれ X方向、 Y方向、および Z 方向としたときに、 Z方向から入射してきた光を反射して X方向にずれた所定位置から出射するための光反射部材が搭載された可動体と、該可動体を少なくとも X方向に変位可能に支持する固定側部材と、前記可動体を少なくとも X方向に駆動する駆動手段とを有する光スィッチ装置において、前記固定側部材は、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持し、当該サスペンションワイヤは、タングステンヮィャであることを特徴とする。

[0020] 本発明の光スィッチ装置において、サスペンションワイヤに用いたタングステンは、ベリリウム銅に比べて融点が高いので、耐クリープ特性に優れている。従って、高温雰囲気下で、サスペンションワイヤに応力が加わった状態が長時間、 «続された場合でも、サスペンションワイヤのクリープ変形を防止できる。それ故、光反射部材の位置を精度よく制御できるので、入力用光導波路と所望の出力用光導波路との結合状態が安定したスィッチ装置を実現できる。

[0021] 本発明において、前記駆動手段が、少なくとも前記可動体の側に搭載された X方向駆動コイルと、該駆動コイルと磁気駆動回路を構成する駆動マグネットとを備えている場合、前記複数本のサスペンションワイヤは、少なくとも前記 X方向駆動コイルへの給電ワイヤとして用いることが好ましい。タングステンは、ベリリウム銅に比べて、融点が高いだけでなぐ抵抗率が低い。それ故、サスペンションワイヤを駆動コイルへの給電ワイヤとして用いた場合、低消費電力を実現することができる。

[0022] 本発明にお、て、前記サスペンションワイヤ力前記可動体を Y方向に変位可能に支持している場合には、さらに、前記可動体を前記固定側部材に Y方向に押し付け固定したクランプ状態、および前記可動体を解放したアンクランプ状態に切り換える押圧部材と、該押圧部材を駆動するクランプ用磁気駆動回路とを備えたクランプ機構を有していることが好ましい。このように構成すると、可動体をクランプ機構によって固定部材側に押し付け固定することができるので、外部力もの振動などによって、光反射部材の位置がずれてしまうことがない。それ故、光の出射位置の安定性が高い。また、このような構成を採用すると、サスペンションワイヤに応力が加わった状態が長時間、 «続されることがあるが、本発明では、サスペンションワイヤとしてタングステンワイヤを用いて、るため、このような条件下におヽてもサスペンションワイヤにクリープ変形が発生しない。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明が適用される光導波路切り換え装置の原理を模式的に表した図である。

[図 2](a)、（b)、（c)、（d)は、本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置の平面図、正面図、側面図、背面図である。

[図 3]図 2(a)の A— 線における光スィッチ装置の断面図である。

[図 4]本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、その前半分に搭載された光スィッチ本体を、押圧部材を外した状態で、斜め後方からみた斜視図である。

[図 5]本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、その後半分に搭載されたクランプ用磁気駆動回路を、押圧部材を外した状態で斜め上方からみた斜視図である。

[図 6]本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、クランプ用磁気駆動回路で発生する磁束の向きを示す説明図である。

[図 7]本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、光導波路を切り換える動作を行う際の可動体と固定側部材との位置関係などを示す説明図である。

[図 8](a)、（b)は、本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、位置検出手段を斜め上方力もみた斜視図、および側面図である。

[図 9](a)、（b)は、本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、光導波路を切り換える動作を行う際の位置検出手段の位置関係を示す説明図である。

[図 10](a)— (e)はそれぞれ、本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、駆動コイルに電圧を印加後、可動体が移動する前の状態における、位置検出コイルからの出力、この出力を検波した後の DC出力、位置検出コイル力もの出力、この出力を検波した後の DC出力、および 2つの DC信号の差出力の各波形を示す説明図である。

[図 ll](a)— (e)はそれぞれ、本発明の実施の形態 1に係る光スィッチ装置において、駆動コイルに電圧を印加後、可動体が移動した後における、位置検出コイル力もの出力、この出力を検波した後の DC出力、位置検出コイル力もの出力、この出力を検波した後の DC出力、および 2つの DC信号の差出力の各波形を示す説明図である。

[図 12]本発明の実施の形態 2、 3に係る光スィッチ装置を、図 2(a)の A— 線に相当する位置で切断したときの断面図である。

[図 13]本発明の実施の形態 2、 3に係る光スィッチ装置において、その前半分に搭載された光スィッチ本体を、押圧部材を外した状態で、斜め後方からみた斜視図である

[図 14]本発明の実施の形態 2、 3に係る光スィッチ装置において、光導波路を切り換える動作を行う際の可動体と固定側部材との位置関係、およびサスペンションワイヤの状態を示す説明図である。

符号の説明

1 光スィッチ装置

2 可動体

3 光ファイノくアレイ

4 サスペンションワイヤ

5、 6、 7 駆動コイル

10 プリズムミラー

12 支持ベース 13 固定側部材

15 固定部

17、 18 位置検出コイル

19 位置検出手段

20 入力側光ファイバ

21 出力側光ファイバ

30、 31 V字溝

40 クランプ機構

41 押圧部材

44 押圧突起

45 クランプ用磁気駆動回路

60 ねじりばね (付勢部材）

70、 71 クランプ用マグネット

72 クランプ用コイル

81、 82 駆動マグネット

100 光スィッチ本体

発明を実施するための最良の形態

[0025] 図面を参照して、本発明を適用した光スィッチ装置を説明する。

[0026] [実施の形態 1]

(光スィッチ装置の基本原理）

図 1は、本発明の光スィッチ装置の基本原理を模式的に示す説明図である。なお、以下の説明では、互いに直交する方向をそれぞれ、 X方向、 Y方向、および Z方向として説明する。

[0027] 図 1において、本形態の光スィッチ装置 1は、 Z方向に延びた 1本の入力側光フアイノ 20、および 8本の出力側光ファイバ 21が X方向に沿って並列配置された 8チャンネルの光スィッチ装置であり、入力側光ファイバ 20から出力された光を 8本の出力側光ファイバ 21のいずれかに導くことができる。入力側光ファイバ 20と出力側光フアイノ 21とからなる光ファイバアレイ 3は、光ファイバ 20、 21が、 X方向で 250 mのピッチで等間隔に並んでいる。

[0028] 本形態の光スィッチ装置 1では、 Z方向から入射してきた光を反射して X方向にずれた所定位置から Z方向に向けて出射するための光反射部材として、 X方向に駆動されるプリズムミラー 10が用いられている。プリズムミラー 10は、光力 ¾方向力も入出射する斜面 101、この斜面 101から入射してきた光を X方向に反射する第 1の反射面 102、およびこの第 1の反射面 102に対して直交し、第 1の反射面 102から反射してきた光を斜面 101に向けて反射する第 2の反射面 103を備えた直角プリズムであり、斜面 101(開口側)を光ファイバアレイ 3に向けて正対している。入力側光ファイバ 20 力も出射された光は、プリズムミラー 10に入射する前に、コリメートレンズ 22により、コリメートな光となっている。なお、図示を省略するが、 8本の出力側光ファイバ 21と、プリズムミラー 10の斜面 101との間にもコリメートレンズが配置されている。

[0029] このように構成した光スィッチ装置 1において、例えば、プリズムミラー 10が実線で示す位置に固定されているとする。この状態では、入力側光ファイバ 20から出射された光は、プリズムミラー 10に入射し、プリズムミラー 10内の第 1の斜面 102と第 2の斜面 103をそれぞれ 90度で反射する光路 L1の経路を迪り、出力側光ファイバ 21の最右端にある出力側光ファイバ 21aに導かれる。

[0030] 次に、出力側の光導波路を出力側光ファイバ 21aから、右側から 6番目に位置する出力側光ファイバ 21fに切り換える場合には、プリズムミラー 10を X方向に駆動して点線で示す位置に移動させる。このようにプリズムミラー 10を移動させると、入力側光ファイバ 20から出射された光は、プリズムミラー 10内の第 1の斜面 102と第 2の斜面 1 03での反射位置が移動し、光路 L2を迪つて出力側光ファイバ 21fに導かれることになる。

[0031] ここで、光ファイバアレイ 3では、入力側光ファイバ 20、および出力側光ファイバ 21 力 S250 mのピッチで並んでいるので、プリズムミラー 10については、入力側光フアイノ 20、および出力側光ファイバ 21のピッチの 1Z2倍に相当する 125 m単位で X方向に移動させる。

[0032] (光スィッチ装置の全体構成）

図 2(a)、（b)、（c)、（d)は、本発明を適用した光スィッチ装置の平面図、正面図、側面図、背面図である。図 3は、図 2(a)の A— 線における光スィッチ装置の断面図である。図 4は、本発明の光スィッチ装置の前半分に搭載された光スィッチ本体を、押圧部材を外した状態で、斜め後方からみた斜視図である。

[0033] 図 2および図 3に示すように、本発明の光スィッチ装置 1は、偏平な略直方体形状を有しており、光スィッチ装置 1の上側は、プリズムミラー 10が搭載された可動体 2を付勢する押圧部材 41により覆われている。光スィッチ装置 1の前半分には、図 1に示した原理を用いた光スィッチ本体 100が搭載されている。光スィッチ装置 1の後半分には、光スィッチ装置 1の上側を覆う押圧部材 41とともにクランプ機構 40を構成するクランプ用磁気駆動回路 45が搭載されている。光スィッチ装置 1の中央位置の左右両側には、固定側部材 13の底板 14から支柱 47、 48が立ち上がり、支柱 47、 48の端部には、押圧部材 41の揺動支点 50、 51が設けられている。

[0034] (光スィッチ本体の構成）

図 2、図 3および図 4に示すように、光スィッチ装置 1の前半分において、光スィッチ本体 100は、点線で示すプリズムミラー 10が搭載された可動体 2と、この可動体 2を X 、 Y方向に移動可能にサスペンションワイヤ 4で支持する固定側部材 13と、可動体 2 を X、 Y方向に駆動する磁気駆動回路とを有している。

[0035] 可動体 2には、プリズムミラー 10を搭載したプリズムミラー搭載部 11と、 Y方向駆動用の駆動コイル 5、および左右一対の X方向駆動用の駆動コイル 6、 7が搭載されているフレーム部分 16とを備えている。プリズムミラー 10は、斜面 101を前方に向けてプリズムミラー搭載部 11の X方向の中央位置に搭載されて、る。

[0036] プリズムミラー搭載部 11の下面 11aには、 X方向の全範囲にわたって、 V字溝 30が一定のピッチで連続的に形成されている (図 7参照)。本形態では、光ファイバアレイ 3 のピッチが 250 μ mであるので、それに対応して、 V字溝 30のピッチは 125 μ mとしてある。プリズムミラー搭載部 11のさらに前方は、図 1を参照して説明した光ファイバァレイ 3が配置される領域であり、光ファイバアレイ 3の入力側光ファイバ 20からの出射光、および光ファイバアレイ 3の出力側光ファイバ 21への出射の各光軸を、光軸 Lin および光軸 Loutで示してある。

[0037] 固定側部材 13は、光スィッチ装置 1の底面を規定する底板 14と、底板 14に取り付けられた支持ベース 12とを備えている。底板 14には、可動体 2を X方向および Y方向に駆動するための一対の駆動マグネット 81、 82、およびヨーク 9が搭載されている。駆動マグネット 81は、駆動用コイル 5の内側に位置している。駆動マグネット 82は、駆動用コイル 5の外側で駆動コイル 6、 7に対向している。底板 14において、可動体 2 のプリズムミラー搭載部 11の真下位置には、可動体 2を受ける固定部 15が設けられている。

[0038] 固定部 15は、プリズムミラー搭載部 11の下面 11aよりも X方向に長い寸法を有している。固定部 15の上面 15aには、可動体 2の下面 11aに形成された V字溝 30(凹凸）と嚙み合う V字溝 31(凹凸)が連続的に形成されている。この V字溝 31のピッチも 125 mである。ここで、可動体 2の X方向への移動経路、プリズムミラー搭載部 11の下面 l la、および固定側部材 13に形成された固定部 15の上面 15aは、互いに平行に形成されている。

[0039] 図 4に示すように、固定側部材 13において、支持ベース 12からは、可動体 2を左右の両側から挟んで片持ち状態で支持する左右 2本ずつ、計 4本のサスペンションワイャ 4が固定側部材 13の底板 14と平行に延びている。可動体 2に搭載された駆動コィル 5、 6、 7に対する制御回路 (図示せず)は、支持ベース 12の側に配置され、可動体 2に搭載された駆動コイル 5、 6、 7に対する通電はサスペンションワイヤ 4を通電ラインとして行われる。本形態において、サスペンションワイヤ 4は、 4本で通電を行っているが、必要に応じて 4本以上用いても良いし、それ以下でも構わない。

[0040] ここで、サスペンションワイヤ 4には、ベリリウム銅製のワイヤが用いられて!/、る。サスペンションワイヤ 4としては、タングステンやタングステン合金からなるタングステンワイャを用いてもよい。タングステンは、ベリリウム銅に比べて融点が高いので、耐クリープ特性に優れている。従って、高温雰囲気下で、サスペンションワイヤ 4に応力が加わった状態が長時間、継続された場合でも、サスペンションワイヤ 4のクリープ変形を防止できる。それ故、光反射部材の位置を精度よく制御できるので、入力用光導波路と所望の出力用光導波路との結合状態が安定したスィッチ装置 1を実現できる。また、タングステンは、ベリリウム銅に比べて抵抗率が低い。それ故、サスペンションワイャ 4を駆動コイルへの給電ワイヤとして用いた場合、低消費電力を実現することができる。

[0041] 駆動マグネット 81、 82は、可動体 2の駆動コイル 5(Y方向駆動コイル)に対して鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル 5と対になって、可動体 2を Υ方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル 5に通電することにより、可動体 2には Υ方向の推力が加わる。

[0042] 駆動マグネット 81、 82は、駆動コイル 6、 7(Χ方向駆動コイル)に対しても鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル 6、 7と対になって、可動体 2を X方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル 6、 7に通電することにより、可動体 2には X方向の推力が加わる。

[0043] (クランプ機構の構成）

図 5は、本発明の光スィッチ装置の後半分に搭載されたクランプ用磁気駆動回路を、押圧部材を外した状態で斜め上方からみた斜視図である。図 6は、クランプ用磁気駆動回路で発生する磁束を示す説明図である。

[0044] 図 2、図 3および図 5において、本形態の光スィッチ装置 1では、クランプ機構 40は、可動体 2を付勢して固定側部材 13に固定する板状の押圧部材 41と、可動体 2を常に固定側部材 13に向って付勢するねじりばね 60と、押圧部材 41を駆動するクランプ用磁気駆動回路 45とを備えている。

[0045] 押圧部材 41は、光スィッチ本体 100の上方を覆って光スィッチ装置 1の後方まで延びる天板 42と、光スィッチ本体 100の側面を覆う左右の側板 43とを備えており、固定側部材 13の底板 14から立ち上がる左右の支柱 47、 48の端部に設けられた揺動支点 50、 51に揺動可能に支持されている。天板 42の前端部では、下方に半円形状の押圧突起 44が突き出ている。押圧部材 41は、光スィッチ装置 1の後方まで延びている固定側部材 13の底板 14とともに、光スィッチ装置 1の筐体を兼ね、外部から光スィツチ本体 100を保護する機能を備えてヽる。

[0046] 底板 14の左右の支柱 47、 48において、その高さ方向の中央位置に、ねじりばね 6 0のねじり部分 61が取り付けられ、ねじり部分 61の上下に広がる 2つの端部 62、 63 は、光スィッチ装置 1の後方に延びている。 2つの端部 62、 63のうち、端部 62の先端は、押圧部材 41の天板 42のやや後側位置に係止され、端部 63の先端は、底板 14 のやや後側位置に係止されている。従って、ねじりばね 60は、押圧部材 41の後端部分を上方に押し上げており、その結果、押圧部材 41は、底板 14に対して僅かに前方に傾斜している。この状態で、押圧部材 41の押圧突部 44は、プリズムミラー搭載部 1 1の上端面 l ibに当接し、押圧部材 41は、プリズムミラー搭載部 11を固定部 15に向けて押し付け固定している (クランプ状態)。本形態では、このようなクランプ状態のとき、サスペンションワイヤ 4に対する Y方向への橈みが発生しな、ように設計されて!、る

[0047] クランプ用磁気駆動回路 45は、以下に説明するように、押圧部材 41の側に取り付けられた第 1、第 2のクランプ用マグネット 70、 71と、固定側部材 13の底板 14の側に搭載されたクランプ用コイル 72と、底板 14の側に取り付けられたクランプ用ヨーク 75( ノックヨーク)とを備えて、る。

[0048] 光スィッチ装置 1の後方において、天板 42には、図 3に示すように、長方形の開口 420が形成され、さらに後方の天板 42の後端部に近い位置には、幅方向 (X方向)に延びた開口 421、 422が形成されている。開口 421、 422には、板状の第 1、第 2のクランプ用マグネット 70、 71が取り付けられている。第 1、第 2のクランプ用マグネット 70 、 71は、互いに異なる極を対向させた状態で、固定側部材 13の方に突出している。

[0049] 固定側部材 13の底板 14は、中央を大きく切り欠かれており、左右の縁部 14a、 14 bのみが後方に延びている。本形態では、左右の縁部 14a、 14bに跨るようにクランプ用コイル 72が搭載されている。クランプ用コイル 72は、長辺が X方向に延びる角筒状のコイルであり、コイル開口 72eを押圧部材 41の天板 42の方に向けている。

[0050] 底板 14には、切欠き 73の内側に突き出るようにヨーク支持部材 76が取り付けられている。このヨーク支持部材 76は、 Y方向下方にわずかに折れ曲がった後、 Z方向に延びる段部 76aを有しており、この段部 76aから先端側にクランプ用ヨーク 75が片持ち状態で保持されている。従って、クランプ用ヨーク 75の下端部は、切欠き 73内に位置している。

[0051] クランプ用ヨーク 75は、対向して平行に延びる 2つの直立壁 75a、 75bと、この直立壁 75a、 75bを連結する底壁 75cとを有する断面 U字形状である。これらの直立壁 75 a、 75bのうち、直立壁 75aは、クランプ用コイル 72のコイル開口 72eの外側において、コイル辺 72aと所定の間隙を介して対向し、直立壁 75bは、クランプ用コイル 72のコィル開口 72eの内側において、コイル辺 72aおよびコイル辺 72bと対向している。

[0052] このように構成したクランプ用磁気駆動回路 45においては、光スィッチ装置 1を組み立てた状態で、第 1のクランプ用マグネット 70は、クランプ用コイル 72のコイル開口 72eの外側で、クランプ用ヨーク 75の直立壁 75aと、クランプ用コイル 72のコイル辺 7 2aとの間に位置する。また、第 2のクランプ用マグネット 71は、クランプ用コイル 72のコイル開口 72eの内側で、クランプ用ヨーク 75の直立壁 75bと、クランプ用コイル 72 のコイル辺 72aとの間に位置する。

[0053] 従って、第 1および第 2のクランプ用マグネット 70、 71(マグネット対)は、異なる極を対向させてクランプ用コイル 72をコイル開口 72eの内と外で挟むように配置され、かつ、クランプ用コイル 72のコイル開口 72eの内側および外側の各々において、クランプ用ヨーク 75の直立壁 75a、 75bは、クランプ用マグネット 70、 71の背後にバックョークとして配置された状態にある。

[0054] このように構成したクランプ機構 40において、クランプ用磁気駆動回路 45では、図 6に示すように、クランプ用マグネット 70、 71、およびクランプ用ヨーク 75は、矢印 Q で示すように、クランプ用コイル 72のコイル辺 72aと鎖交する磁束を発生させ、かつ、この磁界は閉塞している。従って、クランプ機構 40において、クランプ用コイル 72に通電していない状態では、押圧部材 41の後端部は、矢印 F1で示すように、ねじりばね 76によって上方に押し上げられる結果、押圧部材 41の前端部は、可動体 2を下方に押し付けている (クランプ状態)。但し、クランプ用コイル 72に通電すると、クランプ用磁気駆動回路 45によって、押圧部材 41の後端部は、矢印 F2で示すように、ねじりばね 76に抗して押し下げられる。その結果、押圧部材 41の前端部は浮き上がり、可動体 2の下方への押し付け固定が解除される (アンクランプ状態)。

[0055] (光導波路切り換え動作の説明）

図 7は、本発明を適用した光スィッチ装置において、光導波路を切り換える動作を行う際の可動体と固定側部材との位置関係などを示す説明図である。

[0056] 図 7(a)に示すように、初期の固定位置 (原点位置 Z静止位置)では、可動体 2は、押圧部材 41により固定側部材 13に向けて付勢されて固定されたクランプ状態にあり、プリズムミラー搭載部 11の下面 11 aおよび固定部 15の上面 15aに形成された V字溝 30、 31は係合した状態にある。

[0057] この状態から、光導波路を切り換える動作を行うには、まず、クランプ用コイル 72に通電する。その結果、図 7(b)に示すように、押圧部材 41は、ねじりばね 60の付勢力に抗して、前端部が浮き上がるように揺動支点 50、 51を中心に揺動し、押圧部材 41 の先端に位置する押圧突起 44が可動体 2から浮き上がる。そして、駆動コイル 5に通電してサスペンションワイヤ 4の付勢力に抗して可動体 2を Y方向に浮上させる。なお、駆動コイル 5への通電は、クランプ用コイル 72への通電と同時に行っても良い。このような可動体 2の浮き上がり動作によって、サスペンションワイヤ 4には、 Y方向への撓みが発生する。

[0058] 次に、駆動コイル 6、 7に通電して、図 7(c)に示すように、可動体 2を X方向に移動させる。そして、可動体 2が X方向の所望の位置まで移動してきたとき、図 7(d)のように、駆動コイル 5への通電を停止して、サスペンションワイヤ 4の弾性復帰力によって、可動体 2を Y方向下方に沈み込ませる。

[0059] 次に、クランプ用コイル 72への通電を停止する。その結果、図 7(e)に示すように、押圧部材 41は、ねじりばね 60の付勢力によって、可動体 2を Y方向下方に付勢して固定側部材 13に押し付け固定したクランプ状態になる。その際、可動体 2に形成された V字溝 30と、固定側部材 13に形成された V字溝 31が嚙み合い、可動体 2は、 X方向に位置決めされる。

[0060] しかる後に、駆動コイル 6、 7への通電を停止する。これにより、光導波路の切り換え動作が完了する。従って、入射側光ファイバ 20からプリズムミラー 10に入射した光は、プリズムミラー 10を介して、所定の出力側光ファイバ 21に出射されることになる。

[0061] (可動体 2に対する位置検出手段の構成）

図 8(a)、（b)は、本発明を適用した光スィッチ装置において、位置検出手段を斜め上方からみた斜視図、および側面図である。図 9(a)、（b)は、本発明を適用した光スィツチ装置において、光導波路を切り換える動作を行う際の位置検出手段の位置関係を示す説明図である。

[0062] 図 8(a)、（b)、および図 9(a)、（b)を参照して以下に説明するように、本形態の光スイツチ装置 1では、駆動コイル 6、 7(X方向駆動コイル)を利用して、可動体 2の X方向における位置を検出するための検出手段が構成されている。

[0063] まず、本形態では、図 8(a)、（b)、および図 9(a)、（b)に示すように、駆動マグネット 81 、 82で挟まれた空間を磁気ギャップ Gとし、可動体 2が原点位置にある状態を Z方向力みたとき、駆動コイル 6、 7の水平辺 6a、 6b、 7a、 7bにおける X方向の略中央位置と、磁気ギャップ Gの X方向における両端縁 (駆動マグネット 81、 82の X方向における両端縁)とが一致するように、マグネット 81、 82の幅寸法 (W)が設定されている。また、可動体 2が原点位置にあるとき、駆動コイル 6、 7の水平辺 6a、 6b、 7a、 7bが Y方向で磁気ギャップ G内に位置するように、駆動マグネット 81、 82の高さ寸法 (H)が設定されている。

[0064] ここで、駆動コイル 6、 7は、互いに逆方向に卷回され、駆動コイル 6、 7の X方向内側の垂直辺 6c、 7cに流れる電流によって X方向の駆動力が生じる。このとき駆動コィル 6、 7の上下の水平辺 6a、 6b、 7a、 7bに流れる電流によって Y方向の駆動力も生じているが、上下逆向きのためキャンセルされ、可動体 2は Υ方向には駆動されない。

[0065] このような磁気駆動回路に対応して、本形態の位置検出手段 19は、 2つの駆動コィル 6、 7と駆動マグネット 82との間に、 2つの駆動コイル 6、 7の各々と対向する 2つの位置検出コイル 17、 18を備えており、これらの位置検出コイル 17、 18は、駆動マグネット 82の駆動コイル 6、 7と対向する面に固着されている。ここで、可動体 2が X方向における原点位置にある状態を Ζ方向からみたとき、位置検出コイル 17、 18の X方向内側の垂直辺 17c、 18cで挟まれた領域の X方向における中心位置と、駆動マグネット 82の X方向の中心位置とがー致し、 X方向外側の垂直辺 17d、 18dの外端縁の位置と、駆動マグネット 82の X方向の両端縁の位置とがー致している。また、位置検出コイル 17、 18の X方向内側の垂直辺 17c、 18cの X方向における中心位置と、駆動コイル 6、 7の X方向内側の垂直辺 6c、 7cの X方向における中心位置とがー致し、駆動コイル 6、 7の各磁気センタが位置検出コイル 17、 18の X方向外側の垂直辺 17 d、 18dに一致しており、可動体 2が原点位置にある状態において、一対の位置検出コイル 17、 18の各磁気センタはいずれも、一対の駆動コイル 6、 7の各磁気センタに対して内側に位置している。 [0066] 本形態の位置検出手段 19では、図 9に示すように、 2つの位置検出コイル 17、 18 が直列に接続されており、位置検出コイル 17、 18の各々力も端末 Aおよび端末じが引き出され、位置検出コイル 17、 18を連結する連結線からは中間タップ Bが引き出されている。

[0067] また、駆動コイル 6、 7も直列に接続されており、駆動コイル 6、 7の各々からは端末 D、 Eが引き出され、これらの端末 D、 Eは可動体 2を駆動するための DC電源に接続されている。本形態において、駆動コイル 6、 7には、端末 D、 Eを介して、 DC成分に位置検出用信号としての AC成分が重畳された駆動電流が印加されるように構成され、この AC成分の周波数は、駆動コイル 6、 7に印加しても駆動コイル 6、 7の駆動に影響を与えな！/ヽ 200— 300kHz程度の高周波数領域に設定されて、る。

[0068] (検出動作）

図 10(a)— (e)はそれぞれ、本発明を適用した光スィッチ装置において、駆動コイル 6、 7に電圧を印加後、可動体 2が移動する前の状態における、位置検出コイル 17からの出力、この出力を検波した後の DC出力、位置検出コイル 18からの出力、この出力を検波した後の DC出力、および 2つの DC信号の差出力の各波形を示す説明図である。図 11(a)— (e)はそれぞれ、本発明を適用した光スィッチ装置において、駆動コイル 6、 7に電圧を印加後、可動体 2が移動した後における、位置検出コイル 17からの出力、この出力を検波した後の DC出力、位置検出コイル 18からの出力、この出力を検波した後の DC出力、および 2つの DC信号の差出力の各波形を示す説明図である。

[0069] まず最初に、駆動コイル 6、 7に通電し可動体 2が移動する前は、図 9(a)に示すように、駆動コイル 6、 7の X方向それぞれの磁気センタに位置検出コイル 17、 18の X方向外側の垂直辺 17dおよび 18dがそれぞれ一致している。このとき、位置検出コイル 17、 18の X方向内側の垂直辺 17c、 18cの中心側端部も、駆動コイル 6、 7の X方向内側の垂直辺 6c、 7cの中心側端部にそれぞれ一致している。即ち、位置検出コイル 17、 18の磁気センタはいずれも、一対の駆動コイル 6、 7の磁気センタの内側に位置し、かつ、位置検出コイル 17および一方の駆動コイル 6の磁気センタ間の距離と、位置検出コイル 18および他方の駆動コイル 7の磁気センタ間の距離とがー致している。従って、位置検出コイル 17の端末 A-B間、位置検出コイル 18の端末 B-C間からは、それぞれ、図 10(a)、（c)に示すように等しい波形の AC成分が検出される。このような AC電流波形は一旦、検波回路 (図示せず)で検波され、それぞれ図 10(b)、（d)に示すような DC出力に電圧変換される。従って、差動アンプ (図示せず)を経て得られる差動 DC出力は、図 10(e)に示すように 0Vになる。

[0070] この状態から、可動体 2が X方向に駆動されると、図 9(b)に示すように、位置検出コィル 17の磁気センタが駆動コイル 6の磁気センタ力も遠ざかるとともに、位置検出コィル 18の磁気センタが駆動コイル 7の磁気センタに近づく。このとき、端末 A— B間の出力は、位置検出コイル 17の磁気センタが駆動コイル 6の磁気センタ力も遠ざ力るため、図 11(a)に示すようにレベルが低下する一方、端末 B— C間の出力は、反対に、位置検出コイル 18の磁気センタが駆動コイル 7の磁気センタに近づくので、図 11(c)に示すようにレベルが上昇する。このような AC電流波形は検波回路で検波され、それぞれ図 l l(b)、（d)に示すような DC出力に電圧変換される。従って、差動アンプを経て得られる差動 DC出力は図 11(e)に示すように、正の所定の値を示す。従って、この差動 DC出力を、差動 DC出力と可動体 2の移動量との関係を予め求めておいたテ一ブルに照合することで、最終的に可動体 2の位置を検出することができる。

[0071] ここで、 AC出力を DC出力に電圧変換して力差動出力を求めるので、 AC波形の非同期を考慮する必要がない。従って、 AC波形の非同期を回避するために部品精度や組立精度を上げたり、補正回路を別途付加したりする必要がなぐ両出力の差を差動アンプにて正確に求めることができる。

[0072] (本形態の効果）

以上説明したように、本発明の光スィッチ装置 1は、サスペンションワイヤ 4のタリープ変形などに起因する位置ずれを補償する機構として、可動体 2の位置を検出するための位置検出手段 19を有している。従って、サスペンションワイヤ 4が、高温度雰囲気下で長時間、応力が加わったままの状態におかれた結果、クリープによってプリズムミラー 10が変位してしまったとしても、可動体 2の位置を検出でき、その結果をフイードバックできるので、入力用光ファイバ 20と所望の出力用光ファイバ 21とを確実に結合させることができる。 [0073] また、本形態にお、て、駆動コイル 6、 7は、 DC成分に AC成分が重畳された駆動電流で駆動されるので、この AC成分を利用して、位置検出コイル 17、 18で位置検出を行う。このため、駆動コイル 6、 7を位置検出手段 19の一部として利用できるため、位置検出手段 19を構成するにあたって位置検出コイル 17、 18を付加するだけで済み、光スィッチ装置 1の小型化を図ることができる。

[0074] さらに、本形態においては、駆動コイル 6、 7に対向する位置検出コイル 17、 18での検出出力の差動出力を求めることによって位置検出を行うため、各位置検出コィル 17、 18の出力が温度変化によって変化しても位置検出コイル 17、 18からの出力は同様に変化する。従って、温度による影響がキャンセルされるので、温度変化があつても常に正確な位置検出を行うことができる。

[0075] さらにまた、本形態では、可動体 2が原点位置にある状態において、位置検出コィル 17、 18の各磁気センタはいずれも、一対の駆動コイル 6、 7の各磁気センタに対して内側に位置する。このため、可動体 2が移動した際、位置検出コイル 17、 18の一方の位置検出コイルの磁気センタ力対応する駆動コイル 6、 7の磁気中心に近づく一方、位置検出コイル 17、 18の他方の位置検出コイルの磁気センタは、対応する駆動コイル 6、 7の磁気中心力遠ざかる。従って、位置検出コイル 17と位置検出コイル 18とで検出出力の変化が逆であるため、両位置検出コイル 17、 18の差動出力から可動体 2の位置を高い精度で検出することができる。し力も、位置検出コイル 17、 18 の磁気センタのいずれも力一対の駆動コイル 6、 7の各磁気センタに対して内側に位置するため、検出出力のリニアリティーが高いという利点がある。

[0076] (実施の形態 1の変形例）

上記実施の形態 1においては、位置検出コイル 17、 18が互いに連結線によって連結され、この連結線から中間タップ Bが出力されるように構成されている力必ずしも位置検出コイル 17、 18を連結して用いる必要はない。即ち、位置検出コイル 17と位置検出コイル 18とを、それぞれ連結せずに、独立したコイルとし、それぞれのコイルの両端力も検出出力を得るようにしてもょ、。

[0077] また、上記実施の形態 1では、位置検出コイル 17、 18の卷回方向ゃ卷回数などについては、言及していないが、互いに逆方向に卷回しても、互いに同方向に卷回しても構わない。即ち、上記実施の形態のように、端末 A— B間の出力および端末 B— C 間の出力を検波回路に入力して力も DC出力に電圧変換するような場合には、交流波形の非同期は関係ないため、位置検出コイルの卷回方向ゃ卷回数については問わない。

[0078] また、可動体 2の静止状態において位置検出コイル 17、 18の X方向外側の垂直辺 17d、 18dの端部が駆動マグネット 82の X方向のそれぞれの端部に一致させている力必ずしも一致させる必要はない。但し、位置検出コイル 17、 18と駆動コイル 6、 7 の磁気センタを一致させた構成や、位置検出コイル 17、 18の各磁気センタのうちの一方を駆動コイル 6、 7の磁気センタに対して内側に配置し、位置検出コイル 17、 18 の各磁気センタのうちの他方を駆動コイル 6、 7の磁気センタの外側に配置した構成において、可動体 2の移動に伴って位置検出コイル 17、 18から得られる検出出力の特性が同様に変化する場合は、各位置検出コイル 17、 18から得られる差動出力は 0 Vとなってしまう。このような位置検出コイル 17、 18と駆動コイル 6、 7との配設関係の場合には、位置検出が不可能になるので、このような配置関係の場合を除き、適宜様々なレイアウトを採用することができる。

[0079] さらに、上記実施の形態では、端末 A— B間の出力および端末 B— C間の出力を最初に検波回路に入力して DC出力に電圧変換し、その後、両出力の差を差動アンプで求めているが、これとは逆に構成してもよい。ただし、この場合、波形にずれがあると正確な差動 DC出力を求めることができない。

[0080] [実施の形態 2]

さらにまた、上記の形態では、位置検出手段 19を、駆動手段としての駆動コイル 6 、 7およびこの駆動コイル 6、 7に対向して設けた位置検出コイル 17、 18によって構成している力位置検出コイル 17、 18を用いないで、駆動コイル 6、 7のみによって位置検出手段 19を構成してもよい。すなわち、駆動コイル 6、 7の間に中間タップを設け、この中間タップからの出力により位置検出を行うようにしてもよ!、。このように構成した場合、各駆動コイル 6、 7のインダクタンス変化に伴う AC成分の検出結果を、可動体 2の X方向における各位置でのインピーダンスとして捉えることが可能である。このため、各駆動コイル 6、 7に高周波を印加すれば、検出信号を正確に検出することができる。このように構成すると、駆動コイル 6、 7を位置検出手段 19として利用できるため、位置検出手段 19としては新たに付加する部材が必要なぐさらに光スィッチ装置 1 の小型化を図ることができる。

[0081] [実施の形態 3]

図 12は、本発明を適用した別の光スィッチ装置を、図 2(a)の A— 線に相当する位置で切断したときの断面図である。図 13は、本発明を適用した別の光スィッチ装置の前半分に搭載された光スィッチ本体を、押圧部材を外した状態で、斜め後方からみた斜視図である。なお、本形態の光スィッチ装置は、実施の形態 1に係る光スィツチ装置と比較して、位置検出コイルを備えていない点のみが相違し、基本的な構成は、実施の形態 1に係る光スィッチ装置と共通している。従って、共通している部分については、同一の符号を付して図示することにして、それらの詳細な説明を省略する。

[0082] 図 12および図 13に示すように、本形態の光スィッチ装置 1も、実施の形態 1と同様、光スィッチ装置 1の前半分には、プリズムミラー 10が搭載された可動体 2と、この可動体 2を X、 Y方向に移動可能に計 4本のサスペンションワイヤ 4で支持する固定側部材 13と、可動体 2を X、 Y方向に駆動する磁気駆動回路とを有している。

[0083] 本形態において、可動体 2に搭載された駆動コイル 5、 6、 7に対する通電はサスぺンシヨンワイヤ 4を通電ラインとして行われる。ここで、 4本のサスペンションワイヤ 4は Vヽずれも、タングステンあるいはタングステン合金からなるタングステンワイヤである。タングステンは、融点が 3387°Cと金属の中でかなり高いので、耐クリープ特性が高い。また、タングステンは、電気抵抗率が 5 Ω 'cmであり、ベリリウム銅などと比較して低い。なお、本形態の場合、サスペンションワイヤ 4は、 4本で通電を行っているが、必要に応じて 4本以上用いても良、し、それ以下でも構わな!/、。

[0084] また、本形態の光スィッチ装置 1は、実施の形態 1と同様、クランプ機構 40は、可動体 2を付勢して固定側部材 13に固定する板状の押圧部材 41と、可動体 2を常に固定側部材 13に向つて付勢するねじりばね 60と、押圧部材 41を駆動するクランプ用磁気駆動回路 45とを備えている。

[0085] このように構成した光スィッチ装置 1にお、て、本形態では、 4本のサスペンションヮィャ 4にタングステンワイヤを用いたことの目的を説明するために、図 7および図 14を参照して、光スィッチ装置 1が動作した際のサスペンションワイヤ 4の変形について説明する。

[0086] 図 14は、本発明を適用した光スィッチ装置において、光導波路を切り換える動作を行う際の可動体と固定側部材との位置関係、およびサスペンションワイヤの状態を示す説明図である。

[0087] 図 7(a)および図 14(a)に示すように、初期の固定位置では、可動体 2は、押圧部材 4 1により固定側部材 13に向けて付勢されて固定されたクランプ状態にあり、プリズムミラー搭載部 11の下面 11aおよび固定部 15の上面 15aに形成された V字溝 30、 31は係合した状態にある。この状態のとき、サスペンションワイヤ 4に対しては、 X方向およひ Ύ方向への撓みが発生して、な、。

[0088] この状態から、光導波路を切り換える動作を行うには、まず、クランプ用コイル 72に通電する。その結果、図 7(b)および図 14(b)に示すように、押圧部材 41は、ねじりばね 60の付勢力に抗して、前端部が浮き上がるように揺動支点 50、 51を中心に揺動し、押圧部材 41の先端に位置する押圧突起 44が可動体 2から浮き上がる。そして、駆動コイル 5に通電してサスペンションワイヤ 4の付勢力に抗して可動体 2を Y方向に浮上させる。なお、駆動コイル 5への通電は、クランプ用コイル 72への通電と同時に行っても良い。このような可動体 2の浮き上がり動作によって、サスペンションワイヤ 4 には、 Y方向への橈みが発生する。

[0089] 次に、駆動コイル 6、 7に通電して、図 7(c)に示すように、可動体 2を X方向に移動させる。このように可動体 2の X方向への移動に伴って、図 14(c)または (d)に示すように、サスペンションワイヤ 4には、 X方向への撓みが発生する。そして、可動体 2が X方向の所望の位置まで移動してきたとき、図 7(d)のように、駆動コイル 5への通電を停止して、サスペンションワイヤ 4の弾性復帰力によって、可動体 2を Y方向下方に沈み込ませる。

[0090] 次に、クランプ用コイル 72への通電を停止する。その結果、図 7(e)に示すように、押圧部材 41は、ねじりばね 60の付勢力によって、可動体 2を Y方向下方に付勢して固定側部材 13に押し付け固定したクランプ状態になる。その際、可動体 2に形成された V字溝 30と、固定側部材 13に形成された V字溝 31が嚙み合い、可動体 2は、 X方向に位置決めされる。

[0091] しかる後に、駆動コイル 6、 7への通電を停止する。これにより、光導波路の切り換え動作が完了する。従って、入射側光ファイバ 20からプリズムミラー 10に入射した光は、プリズムミラー 10を介して、所定の出力側光ファイバ 21に出射されることになる。この状態で、可動体 2は、押圧部材 41により固定側部材 13に向けて付勢されて固定されたクランプ状態にあるため、サスペンションワイヤ 4には、 Y方向への撓みが発生して!、な、が、可動体 2を X方向に移動させたことによる X方向への橈みが発生してヽる。

[0092] このように構成した光スィッチ装置 1にお、て、本形態では、サスペンションワイヤ 4 として、タングステンワイヤを用いている。タングステンは、ベリリウム銅に比べて融点が高いので、耐クリープ特性が高い。従って、光スィッチ装置 1が 80°C以上の高温雰囲気下で使用される結果、このような温度条件下でサスペンションワイヤ 4に応力が力かり続けても、サスペンションワイヤ 4のクリープ変形を防止することができる。それ故、プリズムミラー 10が不用意に変位してしまうことがないので、入力用光導波路と所望の出力用光導波路との結合状態が安定した光スィッチ装置 1を実現できる。また、サスペンションワイヤ 4のクリープ変形を補償する機構として、プリズムミラー 10の位置を検出する検出手段を付加する必要がないので装置の小型化を図ることができる。

[0093] また、サスペンションワイヤ 4を構成するタングステンは、ベリリウム銅に比べて、融点が高いだけでなぐ電気抵抗率が低い。それ故、タングステンからなるサスペンションワイヤ 4を駆動コイル 5、 6への給電ワイヤとして用いた場合には、低消費電力を実現することができる。

[0094] また、本形態では、可動体 2は、 Y方向へ移動可能に固定側部材 13に支持され、可動体 2を解放したアンクランプ状態力も可動体 2を Y方向へ移動し固定側部材 13 に押し付け固定したクランプ状態に切り換える押圧部材 41と、押圧部材 41を駆動するクランプ用磁気駆動回路 45とを備えたクランプ機構 40を有している。このため、クランプ機構 40によって、固定部材側 13に押し付け固定される。従って、外部から振動が伝わってきても、可動体 2は、 X方向にずれることがなぐ光の出射位置の安定性が高い。また、このような構成を採用すると、サスペンションワイヤ 4に応力が加わった状態が長時間、継続されることがあるが、本形態では、サスペンションワイヤ 4としてタングステンワイヤを用いて!/、るため、このような条件下におヽてもサスペンションワイヤ 4 にクリープ変形が発生しな、。

[0095] [実施の形態 1、 2、 3の変形例]

サスペンションワイヤ 4の材料としては、タングステン合金を用いる場合、タンダステン合金として、銅タングステンや銀タングステンなどがある。

[0096] また、上記形態では、クランプ状態のときにサスペンションワイヤ 4に Y方向への橈みが発生しないように構成されていた力それとは逆に、アンクランプ状態のときにサスペンションワイヤ 4に Y方向への撓みが発生しな!、ように構成してもよ!/、。このように構成すれば、クランプ状態力アンクランプ状態への切り換えと同時に可動体 2が固定側部材 13から浮き上がるため、 Y方向駆動用の駆動マグネット 81および駆動コィル 5が不要になる。

産業上の利用可能性

[0097] 本発明を適用した光スィッチ装置は、可動体の位置を検出するための位置検出手段を有しているため、可動体の位置を検出した結果をフィードバックできる。従って、サスペンションワイヤのクリープなどによって可動体がずれてしまった場合でも、入力用光導波路と所望の出力用光導波路とを確実に結合させることができる。

[0098] また、サスペンションワイヤとしてタングステンワイヤを用いると、タングステンは、耐クリープ特性に優れているので、高温雰囲気下で、サスペンションワイヤに応力が加わった状態が長時間、継続された場合でも、サスペンションワイヤのクリープ変形を防止できる。それ故、光反射部材の位置を精度よく制御できるので、入力用光導波路と所望の出力用光導波路との結合状態が安定したスィッチ装置を実現できる。

Claims

請求の範囲

[1] 互いに直交する方向をそれぞれ X方向、 Y方向、および Z方向としたときに、

Z方向から入射してきた光を反射して X方向にずれた所定位置から出射するための光反射部材が搭載された可動体と、該可動体を少なくとも X方向に変位可能に支持する固定側部材と、前記可動体を少なくとも X方向に駆動する駆動手段とを有する光スィッチ装置において、

さらに、前記可動体の X方向における位置を検出するための位置検出手段を有することを特徴とする光スィッチ装置。

[2] 請求項 1にお、て、前記駆動手段は、前記可動体を X方向に磁気駆動するための X方向駆動コイルを前記固定側部材および前記可動体のうちの一方側に備えるとともに、当該 X方向駆動コイルには、 DC成分に AC成分が重畳された駆動電流が通電され、

前記位置検出手段は、前記固定側部材および前記可動体のうちの他方側で前記 X方向駆動コイルに近接する位置に位置検出コイルを備えていることを特徴とする光スィッチ装置。

[3] 請求項 2にお、て、前記駆動手段は、一対の前記 X方向駆動コイルを備え、

前記位置検出手段は、前記一対の X方向駆動コイルの各々に対向する一対の前記位置検出コイルを備えるとともに、当該一対の位置検出コイルでの検出出力の差動出力に基づ、て、前記可動体の X方向における位置を検出することを特徴とする光スィッチ装置。

[4] 請求項 3において、前記一対の位置検出コイルの各磁気センタはいずれも、前記可動体が X方向における原点位置にある状態で、前記一対の X方向駆動コイルの各磁気センタに対して内側あるいは外側の一方に位置していることを特徴とする光スィツチ装置。

[5] 請求項 1にお、て、前記駆動手段は、前記可動体を X方向に磁気駆動するための一対の X方向駆動コイルを前記固定側部材および前記可動体のうちの一方の側に備えるとともに、前記 X方向駆動コイルには、 DC成分に AC成分が重畳された駆動電流が通電され、前記位置検出手段は、前記一対の X方向駆動コイルの中間タップからの出力に基づ、て、前記可動体の X方向における位置を検出することを特徴とする光スィッチ装置。

[6] 請求項 2または 5において、前記 AC成分は、 200kHz— 300kHzであることを特徴とする光スィッチ装置。

[7] 請求項 1な!、し 5の

、て、前記固定側部材は、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持していることを特徴とする光スィッチ装置。

[8] 請求項 7におヽて、前記 X方向駆動コイルは、前記可動体側に構成され、

前記複数本のサスペンションワイヤは、少なくとも前記 X方向駆動コイルへの給電ヮィャとして用いられて、ることを特徴とする光スィッチ装置。

[9] 請求項 7にお、て、前記複数本のサスペンションワイヤは、前記可動体を Y方向に変位可能に支持し、

さらに、前記可動体を前記固定側部材に Y方向に押し付け固定したクランプ状態、および前記可動体を解放したアンクランプ状態に切り換える押圧部材と、該押圧部材を駆動するクランプ用磁気駆動回路とを備えたクランプ機構を有していることを特徴とする光スィッチ装置。

[10] 請求項 8において、前記サスペンションワイヤは、タングステンワイヤであることを特徴とする光スィッチ装置。

[11] 請求項 9において、前記サスペンションワイヤは、タングステンワイヤであることを特徴とする光スィッチ装置。

[12] 互いに直交する方向をそれぞれ X方向、 Y方向、および Z方向としたときに、

前記固定側部材は、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持し、当該サスペンションワイヤは、タングステンワイヤであることを特徴とする光スィッチ装置。

[13] 請求項 12にお、て、前記駆動手段は、少なくとも前記可動体の側に搭載された X 方向駆動コイルを備え、

[14] 請求項 12または 13において、前記サスペンションワイヤは、前記可動体を Y方向に変位可能に支持し、