(57)【要約】【課題】従来は、光学部品点数が多いという課題があった。【解決手段】  第１に、光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動し更に前記固定反射素子により角度を変えた光路を平行移動するためのするための１対の平行反射面を持つ可動光路平行移動素子を、夫々形成し、前記可動光路平行移動素子を、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、光路を切り替える光スイッチ素子において、前記可動光路平行移動素子を、平行四辺形の四角柱プリズムにした光スイッチ素子で、第２に、第１において、固定反射素子に入射する光路と、前記固定反射素子によって反射した光路のなす角を鋭角にした光スイッチ素子で、第３、第４としては、夫々、第１と第２の光スイッチ素子Ｎ個を、１列またはＭ列に配置した（１×ＮまたはＭ×Ｎ）光スイッチ。【選択図】図１
2006284705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動し更に前記固定反射素子により角度を変えた光路を平行移動するためのするための１対の平行反射面を持つ可動光路平行移動素子を、それぞれ形成し、前記可動光路平行移動素子を、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、光路を切り替える光スイッチ素子において、前記可動光路平行移動素子を、平行四辺形の四角柱プリズムにしたことを特徴とする光スイッチ素子。
【請求項２】
請求項１において、固定反射素子に入射する光路と、前記固定反射素子によって反射した光路のなす角を鋭角にしたことを特徴とする光スイッチ素子。
【請求項３】
請求項１と請求項２の光スイッチ素子Ｎ個を、１列に配置したことを特徴とする１×Ｎ光スイッチ。
【請求項４】
請求項１と請求項２の光スイッチ素子Ｎ個を、Ｍ列にしてマトリクス状に配置したことを特徴とするＭ×Ｎ光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路を切り替えるための光スイッチに使用され、光学素子と駆動装置の厳しい加工精度並びに位置角度決めにおける従来の厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、かつ光学部品点数が少なくて実装面積を小さくすることができ、結果として、低コストかつ低損失で、歩留りの高い光スイッチ素子及びその光スイッチ素子からなる光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光スイッチ１″は、図４に示すように、基盤７″には入力コリメータ１６″と出力コリメータ１７″が配置され、駆動ソレノイド５″を上下させて、可動反射ミラー９″を入力光路と出力光路の交差部に出し入れすることにより光スイッチ動作を行う（例えば、非特許文献1参照）。このような従来の光スイッチ１″の欠点は、図から明らかなように可動反射ミラー９″のような反射素子を動かすために、可動反射ミラー９″や駆動装置５″に加工精度や位置角度決めに極めて厳しい精度が要求されるという欠点があった。
【０００３】
【非特許文献１】山本尚生、他２名、「１０×１０マトリクス光スイッチの試作」電子通信学会論文誌  '８１／１２  ＶＯＬＪ６４ーＣ  ＮＯ１２．Ｐ８１９〜８２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、我々が先に出願した特願２００３−２８７１６６号公報に示すように、従来、可動であった反射素子を固定にし、位置角度決めの精度が緩い光路平行移動素子を可動にすることにより、殆ど上記従来技術の課題を解決することが可能になったが、光学部品点数が多いという課題は残されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するために、鋭意検討した結果、
第１実施例としては、光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動し更に前記固定反射素子により角度を変えた光路を平行移動するためのするための１対の平行反射面を持つ可動光路平行移動素子を、それぞれ形成し、前記可動光路平行移動素子を、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、光路を切り替える光スイッチ素子において、前記可動光路平行移動素子を、平行四辺形の四角柱プリズムにした光スイッチ素子で、
第２実施例としては、第１実施例において、固定反射素子に入射する光路と、前記固定反射素子によって反射した光路のなす角を鋭角にしたことにより、光入出力を同じ側から実装することが可能になり、実装面積を小さくすることができる光スイッチ素子で、
第３実施例としては、第１実施例と第２実施例の光スイッチ素子Ｎ個を、１列に配置した１×Ｎ光スイッチで、
第４実施例としては、第１実施例と第２実施例の光スイッチ素子Ｎ個を、Ｍ列にしてマトリクス状に配置したＭ×Ｎ光スイッチである。
【発明の効果】
【０００６】
光学素子と駆動装置の厳しい加工精度と位置角度決めにおける従来の厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、かつ光学部品点数が少なくて実装面積を小さくすることができ、結果として、低コストかつ低損失で、歩留りの高い光スイッチを提供することが可能になる。
という優れた効果があるので、その工業的価値は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の光スイッチ素子１の実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【０００８】
始めに、第１実施例は、光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動し更に前記固定反射素子により角度を変えた光路を平行移動するためのするための１対の平行反射面を持つ可動光路平行移動素子を、それぞれ形成し、前記可動光路平行移動素子を、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、光路を切り替える光スイッチ素子において、前記可動光路平行移動素子を、平行四辺形の四角柱プリズムにした光スイッチ素子である。光路２がプリズム３やミラー４を通過した状態の説明図を図１（イ）に、光路２が、プリズム３やミラー４を通過しないで直進した状態の説明図を図１（ロ）に示す。図から明らかなように、本発明の光スイッチ素子１は、光路を平行移動する可動平行四辺形プリズム３と、光路を直角に曲げる固定反射ミラー４と、可動平行四辺形プリズム３を動かす駆動ソレノイド５と、可動平行四辺形プリズム３に駆動ソレノイド５の動力を伝えるシャフト８と、固定反射ミラー４を固定する基盤７のそれぞれで構成される。このような構成であるので、光路２は、可動平行四辺形プリズム３によって平行移動し、固定反射ミラー４に入力され、角度を変えた後、再び可動平行四辺形プリズム３に入力され、可動平行四辺形プリズム３によって光路を平行移動して出力される。また、駆動装置として、駆動ソレノイド５を用いたが、別の駆動手段でも良い。また、本実施例では、可動平行四辺形プリズム３の移動方向は、上下方向で説明しているが、横方向もしくは回転移動でも構わない。
【実施例２】
【０００９】
第２実施例としては、図１（イ）、（ロ）に示すように、第１実施例において、固定反射素子に入射する光路と、前記固定反射素子によって反射した光路のなす角を鋭角にしたことにより、光入出力を同じ側から実装することが可能になり、実装面積を小さくすることができる光スイッチ素子である。
【実施例３】
【００１０】
第３実施例としては、第１と第２の光スイッチ素子Ｎ個を、１列に配置した１×Ｎ光スイッチである。図において、本発明光スイッチ素子１が４個並んだ１×４光スイッチにおいて、入力コリメータ１６から出た光路２が４個ある本発明光スイッチ素子１の１つによって出力コリメータ１７へ入る状態の説明図を図１（ハ）に示す。図から明らかなように、本発明の１×Ｎ光スイッチは、１列に並んだ本発明光スイッチ素子１と、１列の入力コリメータ１６と、Ｎ本の出力コリメータ１７から構成される。このような構成であるので、入力コリメータ１６から出た光路２は、光路２上に可動平行四辺形プリズム３がない光スイッチ素子１を通過し、光路２上に可動平行四辺形プリズム３がある光スイッチ素子１によって進路が変わり、出力コリメータ１７へ挿入される。また、入力コリメータ１６と出力コリメータ１７は同じ側に実装できるため、実装面積を小さくすることができる。
【実施例４】
【００１１】
第４実施例としては、第１と第２の光スイッチ素子Ｎ個を、Ｍ列にしてマトリクス状に配置したＭ×Ｎ光スイッチである。本発明光スイッチ素子１が２×２のマトリクス状に４個並んだ２×２光スイッチにおいて、入力コリメータ１６から出たそれぞれの光路２が、本発明光スイッチ素子１によって、出力コリメータ１７に挿入される状態の説明図を図１（二）、（ホ）にそれぞれ示す。図から明らかなように、本発明のＭ×Ｎ光スイッチは、Ｍ×Ｎのマトリクス上に並んだ本発明光スイッチ素子１と、Ｍ列の入力コリメータ１６と、Ｎ本の出力コリメータ１７から構成される。このような構成であるので、Ｍ列の入力コリメータ１６とＮ本の出力コリメータ１７の光路の交差部にある光スイッチ素子１の可動平行四辺形プリズム３が光路上に移動することにより、その対応する入力コリメータ１６から出た光が、その対応する出力コリメータ１７へ挿入される。また、入力コリメータ１６と出力コリメータ１７は同じ側に実装できるため、実装面積を小さくすることができる。
【００１２】
次に、本発明スイッチ素子１の可動部に使用される１対の平行反射面を持つ光路平行移動素子として平行四辺形プリズムを例に挙げ、この平行四辺形プリズムの位置ずれについての説明図を図２（イ）に示す。図において、本発明の可動部で用いている平行四辺形プリズムの位置ずれなし状態１２での光路１０と、位置ずれあり状態１３での光路１１を示す。このように、平行四辺形プリズムの位置がずれを起こしても、平行四辺形プリズムに入出力される光路に位置ずれや角度ずれはほとんど生じない。また、これはすべての方向の位置ずれについても同様である。
続いて、本発明の可動部に使用される平行四辺形プリズムの角度ずれについての説明図を図２（ロ）に示す。図において、本発明の可動部で用いている平行四辺形プリズムの角度ずれなし状態１４での光路１０と、位置ずれあり状態１５での光路１１を示す。このように、光路平行移動移動素子の角度がずれを起こしても、平行四辺形プリズムに入出力される光路に位置ずれや角度ずれはほとんど生じない。また、これはすべての方向の角度ずれについても同様である。
以上のように、本発明の可動部に使用される1対以上の平行反射面持つ光路平行移動素子は、従来の可動部に用いられる反射素子に比べて、可動時における位置及び角度精度が大幅に緩くなっている。
【００１３】
本発明スイッチ素子１の実施例では、固定反射ミラーと可動平行四辺形プリズム３を代表例に取り説明したが、固定反射ミラー４は、必ずしもミラーである必要はなく、例えば、ペンタプリズムや波長分波フィルタのように、光路の角度を変えるものであれば構わない。また、可動平行四辺形プリズム３は、必ずしもプリズムである必要はなく、例えば、２枚のミラーを平行に対面配置したもののように、光路を平行に移動するものであれば構わない。この様に本発明は各種の変形を含むものであることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
光路を切り替えるために用いる光スイッチに使用され、従来の厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、かつ光学部品の削減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（イ）は、本発明の第１、第２実施例の光スイッチ素子１で、光路２が、プリズム３やミラー４を通過した状態の説明図で、（ロ）は、本発明の第１、第２実施例の光スイッチ素子１で、光路２が、プリズム３やミラー４を通過しないで直進した状態の説明図で、（ハ）は、本発明の第３実施例の１×Ｎ光スイッチ１Ａで、Ｎ個の光スイッチ素子１を１列に配置した状態の説明図で、（ニ）は、本発明の第４実施例のＭ×Ｎ光スイッチ１Ｂで、内側同士及び外側同士の入出力コリメータがつながった状態の説明図で、（ホ）は、本発明の第４実施例のＭ×Ｎ光スイッチ１Ｂで、手前同士及び奥同士の入出力コリメータがつながった状態の説明図である。
【図２】（イ）は、本発明の可動部に使用される光路平行移動素子の位置ずれについての説明図で、（ロ）は、本発明の可動部に使用される光路平行移動素子の角度ずれについての説明図である。
【図３】（イ）は、我々が先に出願した光スイッチ素子１′の実施例で、光路２′が、プリズム３′やミラー４′を通過した状態の説明図で、（ロ）は、我々が先に出願した光スイッチ素子１′の実施例で、光路２′が、プリズム３′やミラー４′を通過しないで、直進した状態の説明図である。
【図４】従来の光スイッチ素子１″の実施例で、光路２″が、可動反射ミラー９″を通過した状態の説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    本発明の光スイッチ素子
１Ａ  本発明の１×Ｎ光スイッチ
１Ｂ  本発明のＭ×Ｎ光スイッチ
２    光路
３    可動平行四辺形プリズム
４    固定反射ミラー
５    駆動ソレノイド
７    基盤
８    シャフト
１０  光学素子が所定の位置及び角度にあるときの光路
１１  光学素子が所定の位置または角度にないときの光路
１２  位置または角度ずれなし可動平行四辺形プリズム
１３  位置または角度ずれあり可動平行四辺形プリズム
１′  我々が既に出願した光スイッチ素子
２′  光路
３Ａ′可動第１光路平行移動プリズム
３Ｂ′可動第２光路平行移動プリズム
４′  固定反射ミラー
５′  駆動ソレノイド
６′  可動ブロック
７′  基盤
８′  シャフト
１″  従来の光スイッチ素子
２″  光路
５″  駆動ソレノイド
７″  基盤
８″  シャフト
９″  可動反射ミラー
１６″入力コリメータ
１７″出力コリメータ
【図１】
2006284705.tif 000003
【図２】
2006284705.tif 000004
【図３】
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【図４】
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