(57)【要約】【課題】光ファイバコリメータ間の光路にプリズムを高精度で出し入れできる光スイッチを安価に提供する。【解決手段】基台１０の底部１１上方に配置された厚板状のプリズム５０が板状のプリズム保持部材６０の下面６１に取り付けられ、コイルスプリング４０が装着されているガイドピン３０は、基台の底部に立設されてプリズム保持部材を上下に貫通するとともに、上端３１が基台の側壁（１２、１３）の上端面（１２ｕ−１３ｕ）に取り付けられている板材２０の下面２４に当接し、プリズム保持部材は板材の開口部２１を介して外部の駆動機構７０により上面６３が下方に押圧されると、下面６４と基台の底部間に介在するコイルスプリングを圧縮しつつガイドピンに案内されて下方に移動し、プリズムの端面（５２〜５５）を二つの光ファイバコリメータ間（４−５、６−７）の光路（１０１、１０２）に介在させて当該光路を別の光路（１０３、１０４）に切り替える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバコリメータから選択される二つの光ファイバコリメータ間の光路にプリズムを挿抜自在に介在させることで、当該光路を別の光路に切り替える光スイッチであって、
下方に底部を有して側壁が形成された基台と、
前記基台の底部上面と平行な面を有して当該底部の上方に配置された厚板状のプリズムと、
前記基台の底部に立設される複数のガイドピンと、
前記ガイドピンに装着されるコイルスプリングと、
下面に前記プリズムが取り付けられているともに、上下を連絡する複数の貫通孔を備えて、各貫通孔に前記複数のガイドピンのそれぞれが挿通されている板状のプリズム保持部材と、
上下方向を連絡する開口部を有するとともに、前記基台の上端面に取り付けられる板材と、
を備え、
前記二つの光ファイバコリメータは前記基台の側壁に取り付けられ、
前記ガイドピンは上端が前記板材の下面に当接し、
前記コイルスプリングは、前記基台の底部上面と前記プリズム保持部材の下面間にて圧縮可能に介在し、
前記プリズム保持部材は、前記板材の前記開口部を介して外部の駆動機構により上面が下方に押圧されると、前記コイルスプリングを圧縮しつつ前記ガイドピンに案内されて下方に移動し、前記プリズムの端面を前記二つの光ファイバコリメータ間の光路に介在させる、
ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
請求項１において、
三以上の光ファイバコリメータを備え、
前記基台は前後に前記側壁が形成され、
前記二つの光ファイバコリメータは、対向配置されて直線的な光路を形成するように前記基台の前記前後の側壁に取り付けられ、
前記プリズムは前後に光の入出射面となる端面を有し、
前記プリズム保持部材は、前記外部の駆動機構により上面が下方に押圧されると、前記プリズムの前記前後の端面を前記二つの光ファイバコリメータ間の光路に介在させて、当該光路を前記二つの光ファイバコリメータの一方と別の光ファイバコリメータ間の光路に切り替える、
ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ガイドピンは上端側の領域がその下方の領域よりも細い段付き形状を有し、当該下方の領域では前記コイルスプリングの下端側が嵌め合い状態で装着されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記基台の底部には、前記ガイドピンの下端側が挿入される孔が形成されており、当該孔の上端側に前記コイルスプリングの下端が当該孔に嵌め合い状態で挿入されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項４において、前記プリズム保持部材の前記貫通孔は下面側に座ぐり部が形成されて、当該座ぐり部に前記コイルスプリングの上端側が嵌め合い状態で挿入されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記ガイドピンを二本備えているとともに、各ガイドピンが前記プリズムの重心に対して対称となる位置に配置され、
前記プリズム保持部材は、前記二本のガイドピンの一方に対応する前記貫通孔の水平断面形状が長円であり、他方の貫通孔の水平断面が円であり、当該円の中心は、前記長円の長軸の延長線上にある、
ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、プリズム保持部材の下面には前記駆動機構による押圧時に前記基台の底部上面に当接する複数の脚部が形成されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項８】
請求項７において、プリズム保持部材における前記複数本の脚部を結んで形成される平面形状の重心位置と、前記複数の貫通孔同士を結んで形成される平面形状の重心位置と、前記プリズムの平面形状における重心位置とが一致することを特徴とする光スイッチ。
【請求項９】
請求項８において、前記駆動機構は前記重心位置を中心として前記プリズム保持部材を押圧することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、前記プリズム保持部材と前記ガイドピンとの動摩擦係数が０．５以下であることを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ファイバ間の光路をプリズムを用いて切り替える光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の光ファイバポート間に配置されたプリズムを介して光路を切り替えるタイプの光スイッチがある。この光スイッチでは、複数本の光ファイバにそれぞれ光結合されたコリメート用のレンズの間にプリズムを機械的に出し入れする機構を備えている。そして、以下の特許文献１〜３などに記載の光スイッチでは、そのプリズムを出し入れする機構として電磁石を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８７０７５４号公報
【特許文献２】特開２００４−０７０１６２号公報
【特許文献３】特許４６５５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１や２の光スイッチでは、複数枚の板バネから構成された可動部にプリズムを設置し、その板バネからなる可動部を外部の電磁石ソレノイドを利用した駆動力で出し入れしている。しかし、これらの文献に記載されている光スイッチでは、相対的に高価な電磁石を専用設計にする必要があり、また、その専用の電磁石用に特化した複雑な構造の板バネを用いる必要もある。そのため、部品コストが嵩むという問題がある。
【０００５】
一方、上記特許文献３に記載の光スイッチでは、プリズムの出し入れ機構に電磁石によって接点を開閉する一般的な信号用リレー（電磁リレー）を用いている。具体的には、リレーに使われているシーソー構造の接点をアームとして、そのアームの先端にプリズムを固定している。それによって、接点の開閉動作に伴ってプリズムが光路間に出し入れされるようになっている。
【０００６】
確かに、当該特許文献３に記載の光スイッチでは、一般的なリレーを使用しているため、部品コストを低減させることができる。しかし、アームのシーソーの動作は支点を中心とした回転動作であるため、プリズムが光路間に出し入れされるときの位置精度にバラツキが生じやすい。プリズムの位置精度は、そのプリズムが光路間に入ったときの挿入損失特性に大きく影響する。プリズムの位置精度にバラツキが生じれば製品として高い信頼性を確保することが難しく、より高い位置精度を得るためには、部品の加工精度や組み立て精度をより向上させることが必要となる。これでは、部品コストを抑制することができても却って製造コストを増加させてしまう。
【０００７】
そして本発明は、光ファイバコリメータ間の光路にプリズムを高い位置精度で出し入れできる光スイッチをより安価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、複数の光ファイバコリメータから選択される二つの光ファイバコリメータ間の光路にプリズムを挿抜自在に介在させることで、当該光路を別の光路に切り替える光スイッチであって、
下方に底部を有して側壁が形成された基台と、
前記基台の底部上面と平行な面を有して当該底部の上方に配置された厚板状のプリズムと、
前記基台の底部に立設される複数のガイドピンと、
前記ガイドピンに装着されるコイルスプリングと、
下面に前記プリズムが取り付けられているともに、上下を連絡する複数の貫通孔を備えて、各貫通孔に前記複数のガイドピンのそれぞれが挿通されている板状のプリズム保持部材と、
上下方向を連絡する開口部を有するとともに、前記基台の上端面に取り付けられる板材と、
を備え、
前記二つの光ファイバコリメータは前記基台の側壁に取り付けられ、
前記ガイドピンは上端が前記板材の下面に当接し、
前記コイルスプリングは、前記基台の底部上面と前記プリズム保持部材の下面間にて圧縮可能に介在し、
前記プリズム保持部材は、前記板材の前記開口部を介して外部の駆動機構により上面が下方に押圧されると、前記コイルスプリングを圧縮しつつ前記ガイドピンに案内されて下方に移動し、前記プリズムの端面を前記二つの光ファイバコリメータ間の光路に介在させる、
ことを特徴とする光スイッチとしている。
【０００９】
三以上の光ファイバコリメータを備え、
前記基台は前後に前記側壁が形成され、
前記二つの光ファイバコリメータは、対向配置されて直線的な光路を形成するように前記基台の前記前後の側壁に取り付けられ、
前記プリズムは前後に光の入出射面となる端面を有し、
前記プリズム保持部材は、前記外部の駆動機構により上面が下方に押圧されると、前記プリズムの前記前後の端面を前記二つの光ファイバコリメータ間の光路に介在させて、当該光路を前記二つの光ファイバコリメータの一方と別の光ファイバコリメータ間の光路に切り替える、
ことを特徴とする光スイッチとすることもできる。
【００１０】
前記ガイドピンは上端側の領域がその下方の領域よりも細い段付き形状を有し、当該下方の領域では前記コイルスプリングの下端側が嵌め合い状態で装着されている光スイッチとすることもできる。
【００１１】
前記基台の底部には、前記ガイドピンの下端側が挿入される孔が形成されており、当該孔の上端側に前記コイルスプリングの下端が当該孔に嵌め合い状態で挿入されている光スイッチとしてもよい。さらに前記プリズム保持部材の前記貫通孔は下面側に座ぐり部が形成されて、当該座ぐり部に前記コイルスプリングの上端側が嵌め合い状態で挿入されている光スイッチとしてもよい。
【００１２】
前記ガイドピンを二本備えているとともに、各ガイドピンが前記プリズムの重心に対して対称となる位置に配置され、
前記プリズム保持部材は、前記二本のガイドピンの一方に対応する前記貫通孔の水平断面形状が長円であり、他方の貫通孔の水平断面が円であり、当該円の中心は、前記長円の長軸の延長線上にある光スイッチとすることもできる。
【００１３】
プリズム保持部材の下面には前記駆動機構による押圧時に前記基台の底部上面に当接する複数の脚部が形成されている光スイッチとしてもよい。さらに、プリズム保持部材における前記複数本の脚部を結んで形成される平面形状の重心位置と、前記複数の貫通孔同士を結んで形成される平面形状の重心位置と、前記プリズムの平面形状における重心位置とが一致する光スイッチとすることもできる。前記駆動機構は前記重心位置を中心として前記プリズム保持部材を押圧することとしてもよい。前記プリズム保持部材と前記ガイドピンとの動摩擦係数が０．５以下である光スイッチとすればより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光スイッチによれば、コストの増加を伴わずに、対向するコリメータ間に形成されている光路に対し、高い位置精度でプリズムを介在させることができる。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る光スイッチの外観を示す図である。
【図２】上記実施例に係る光スイッチの分解図である。
【図３】上記実施例に係る光スイッチを構成する板材の平面図である。
【図４】上記実施例に係る光スイッチの初期状態を示す図である。
【図５】上記実施例に係る光スイッチにおける光路の切替状態を示す図である。
【図６】上記実施例に係る光スイッチにおけるコイルスプリングの横揺れレ防止構造を説明するための図である。
【図７】上記横揺れ防止構造を説明するためのその他の図である。
【図８】上記実施例に係る光スイッチを構成するプリズム保持部材の構造を示す図である。
【図９】上記実施例に係る光スイッチを構成するガイドピンとプリズム保持部材との動摩擦係数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＝＝＝基本構造＝＝＝
本発明の実施例に係る光スイッチは、複数の光ファイバポート間にプリズムを機械的な機構を介して出し入れすることで、光ファイバポート間の光路を切り替えるための構成と構造を備えている。特に、プリズムを光路間に出し入れする機構に特徴を有して、簡素な構造でも高い位置精度でプリズムを可動させることができるようになっている。
【００１７】
図１に本発明の実施例に係る光スイッチ１の３面図を示した。また、図２に当該光スイッチ１を構成部品ごとに分解したときの二面図を示した。なお、ここでは図１（Ａ）を上方から見たときの平面図として、図１（Ｂ）と（Ｃ）を、それぞれ前方から見たときの正面図と、右方から見たときの側面図としている。図２は、図１に示した前後上下左右の各方向に従って、図２（Ａ）を右方からの側面図としている。また図２（Ｂ）を（Ａ）における点線矩形２００内の部品を前方から見たときの正面図としている。そして以下では、当該光スイッチ１における上下左右前後方向をこの図１や図２に示したように規定することとする。
【００１８】
本実施例に係る光スイッチ１は、下方を底部１１として前後に側壁（１２、１３）が形成されたコの字型の金属製部材を基台１０とし、この基台１０の前後の側壁（１２、１３）の上端面（１２ｕ、１３ｕ）間に架設されるように金属製の板材２０が溶接されている。また板材２０は上下方向に連絡する開口部２１が形成されている。図３に板材２０を上方から見たときの平面図を示した。この図に示したように、本実施例では、板材２０はコの字型の平面形状を有し、このコの字の底部２２と二つの端部２３の下面が基台１０の前後の側壁（１２、１３）の（上端面１２ｕ、１３ｕ）に溶接されて、コの字の内側が開口部２１となっている。そして、基台１０の底部１１、基台１０の側壁内面（１２ｉ、１３ｉ）および板材２０によって形成される空間内にプリズムの可動機構が構成されている。
【００１９】
また、本実施例の光スイッチ１では金属製の円筒状筐体内に同軸に光ファイバとコリメートレンズとを保持する光ファイバコリメータ４〜７が基台１０の前後側壁（１２、１３）に二つずつ取り付けられている。周知のごとく、光ファイバコリメータ（以下、コリメータ：４〜７）は、筐体の末端側に保持した光ファイバの開口端を光ファイバポートとして、その光ファイバポートから出射した光を筐体の先端側に保持されたコリメートレンズを介して平行光（以下、ビームとも言う）として出力したり、先端側から入射したビームを光ファイバポートに結合させたりする。
【００２０】
そして基台１０の前後側壁（１２、１３）に前後方向に貫通する二つの孔１４が左右に並列に形成されており、各コリメータ４〜７が、それぞれに対応する孔１４と同軸となるように前後側壁（１２、１３）の外面（１２ｏ、１３ｏ）に取り付けられている。それによって同軸（２、３）上に前後方向で互いに対向配置された二つ一組のコリメータ（４−５、６−７）が左右に配置されている。すなわち、この対向配置された二組のコリメータ（４−５、６−７）間にプリズム５０が上記可動機構により出し入れされることで、これらのコリメータ間（４−７、５−６）でのビームの光路が他の光路に切り替わるようになっている。なおコリメータ（４〜７）は、先端が基台１０の前後側壁（１２、１３）の外面（１２ｏ、１３ｏ）に当接しつつ、てコリメータ（４〜７）の筐体がその外面（１２ｏ、１３ｏ）に溶接されている。
【００２１】
つぎにプリズム５０の可動機構について説明する。プリズム可動機構は、樹脂の成形品からなる板状のプリズム保持部材６０、鋼材からなるガイドピン３０、およびコイルスプリング４０によって構成されている。厚板状のプリズム５０はプリズム保持部材６０の下面６１に取り付けられて、プリズム５０の下面５１が基台１０の底部上面１１ｕと対面している。基台１０の底部１１には二つの縦孔１５が形成されて、各縦孔１５にそれぞれガイドピン３０の下端側が挿入されて、当該ガイドピン３０が基台１０の底部上面１１ｕに立設されている。また二本のガイドピン３０のそれぞれにはコイルスプリング４０が装着されている。
【００２２】
プリズム保持部材６０にはガイドピン３０が挿通される貫通孔６２が形成されて、ガイドピン３０の上端側がこの貫通孔６２を上下に貫通し、上端が板材２０の下面２４に当接している。またコイルスプリング４０の外径は貫通孔６２の内径よりも大きく、当該コイルスプリング４０は基台１０の底部上面１１ｕとプリズム保持部材６０の下面６１との間で圧縮可能に介在している。それによって、プリズム保持部材６０の上面６３が板材２０の開口部２１を介して外部の駆動機構により下方に押圧されると、コイルスプリング４０が圧縮されつつプリズム５０が下方に移動し、当該プリズム５０が前後で対向するコリメータ間（４−５、６−７）に挿入される。駆動機構による押圧動作が解除されると、圧縮されていたコイルスプリング４０の復元力によりプリズム保持部材６０が上方に移動し、コリメータ間（４−５、６−７）からプリズム５０が離脱する。以下では、光スイッチ１による光路切換動作についてより詳しく説明する。
【００２３】
＝＝＝光路切替動作＝＝＝
図４と図５は、光路の切換動作を説明するための図であり、図４は対向するコリメータ間（４−５、６−７）にプリズム５０が介在していない初期状態を示している。そして図４（Ａ）はその初期状態を示す光スイッチ１の側面図であり、（Ｂ）は、初期状態におけるコリメータ間（４−５、６−７）の光路（１０１、１０２）を上方から見たときの平面図である。また図５はコリメータ間（４−５、６−７）にプリズム５０が挿入された状態（以下、光路切替状態）を示している。そして図５（Ａ）はその光路切替状態を示す光スイッチ１の側面図であり、（Ｂ）はコリメータ間（４−７、６−５）の光路（１０３、１０４）を示す平面図である。
【００２４】
なお、光スイッチ１の側面図を示した図４（Ａ）と図５（Ａ）では、プリズム保持部材６０を下方に押圧してプリズム５０を下方に移動させるための駆動機構７０も示した。この例では、電磁石７１を用いた駆動機構７０の一例を簡略化して示している。例示した駆動機構７０はＬ字状の可動接点７２を備えた一般的な電磁リレーと同様の構成を有している。すなわち、可動接点（以下、アームとも言う）７２がそのＬ字の屈曲点近傍を支点７３として回動可能に構成されており、Ｌ字の短辺部分７４が電磁石７１の一方の磁極７５と対面し、長辺部分７６の下面７７がプリズム保持部材６０の上面６３と対面している。なお、この例では、当該長辺部分７６の下面７７にプリズム保持部材６０の上面６３に当接する突起７８が設けられている。
【００２５】
まず、図４に示した初期状態について説明すると、電磁石７１が通電されていない場合、図４（Ａ）に示したように、コイルスプリング４０は、自然長あるいは若干圧縮された状態でプリズム保持部材６０の下面６１と基台１０の底部上面１１ｕとの間に介在し、プリズム保持部材６０はそのコイルスプリング４０の復元力によって上方に付勢されて上面６３が板材２０の下面２４に当接している。またプリズム保持部材６０が上方に付勢されるのにともなって、Ｌ字型のアーム７２の長辺部分７６が突起７８を介して上方に押し上げられる。その結果、アーム７２が支点７３回りに回動し、短辺部分７４が電磁石７１の磁極７５に対して離間した状態で維持される。このように初期状態では、プリズム５０が前後方向で対向するコリメータ間（４−５、６−７）から離脱しているため、（Ｂ）に示したように、光路（１０１、１０２）は互いに対向するコリメータ間（４−５、６−７）で直線的に形成される。
【００２６】
一方、電磁石７１に通電して光路切替状態にすると、図５（Ａ）に示したようにアーム７２を形成するＬ字の短辺部分７４が電磁石７１の磁極７５に吸着し、それに伴ってアーム７２の長辺部分７６が支点７３を軸として下方に回動する。それによって当該長辺部分７６の下面７７に形成されている突起７８がプリズム保持部材６０を下方に押圧し、プリズム保持部材６０は自身の貫通孔６２に挿通されたガイドピン３０に案内されてコイルスプリング４０を圧縮しつつ下方に移動する。その結果、プリズム５０が対向するコリメータ間（４−５、６−７）の当初の光路（図４：１０１、１０２）に介在するようになる。
【００２７】
この例におけるプリズム５０は、図５（Ｂ）に示したように、前後方向を長辺とした長方形のコーナー部分を所定の角度αで切り欠いた八角形の平面形状を有する厚板状で、当該角度αは、切り欠いたコーナー部分の端面（以下、コーナー部とも言う：５２〜５５）が前後方向に向かうビームの入出射面となるように設定されている。それによって、図示したように、前後で対向するコリメータ間（４−５、６−７）で形成されていた当初の直線的な光路（図４：１０１、１０２）が、プリズム５０において互いに対向する位置あるコーナー部同士（５２−５５、５４−５３）をビームの入出射面として、対角に位置するコリメータ間（４−７、６−５）の光路（１０３、１０４）に切り替わる。そして、電磁石７１への通電を解除すると、プリズム保持部材６０を押圧する力が解除され、圧縮状態にあるコイルスプリング４０が復元してプリズム保持部材６０が上昇し、プリズム５０が光路（１０３、１０４）を形成するコリメータ間（４−７、６−５）から離脱して図４に示した初期状態に復帰する。なお、本実施例では、先に図２にも示したように、プリズム保持部材６０の下面６１に角柱状の脚部６４が下方に突設されており、プリズム保持部材６０が押圧されると、その脚部６４の下端６５が基台１０の底部上面１１ｕに当接する。それによって、光路切替状態においてプリズム５０が過度に下方に移動し、プリズム５０がコリメータ間（４−５、６−７）の当初の光路（１０１、１０２）に対して下方に逸脱しないようになっている。
【００２８】
このように、本実施例に係る光スイッチ１では、初期状態から切替状態への過程が駆動機構７０によるプリズム５０の移動が支点７３を軸としたアーム７２の回転運動に基づくものであっても、プリズム保持部材６０がアーム７２による押圧力を板状の上面６３で受けるとともに、複数本（この例では２本）のガイドピン３０に案内されて下方に移動する構造であるため、当該プリズム保持部材６０の下面６１に保持されたプリズム５０が上下に平行移動する。それによって、プリズム５０が高い精度で位置合わせされた状態で対向するコリメータ間（４−５、６−７）に挿入される。したがって、光路切替状態においてプリズム５０の位置がずれることによるコリメータ間（４−７、６−５）の結合損失を低減させることができる。
【００２９】
また、プリズム保持部材６０を押圧する駆動機構７０には、一般的な電磁リレーなど汎用的な部品を利用することができ、より安価に提供することもできる。なお駆動機構７０としては、電磁リレーに限らず、例えばソレノイドや各種アクチュエータを利用することもできる。そして任意の駆動機構７０を採用することができるため、多種多様な光スイッチ１の設置条件（位置、設置スペースの大きさや形状など）に対して柔軟に対応することができる。さらに、厚板状のプリズム５０をその平面の法線方向に移動させるため、実質的にプリズム５０の厚さ程度の移動距離で光路を確実に切り替えることができ、位置精度の向上ともに初期状態と光路切替状態との切替時間も短くなる。
【００３０】
＝＝＝位置精度の向上技術＝＝＝
上述したように本実施例に係る光スイッチ１ではプリズム５０を極めて高い精度で素早く対向するコリメータ間（４−５、５−６）に出し入れすることができる構成や構造を基本的に備えている。さらに本実施例の光スイッチ１では、位置精度をより向上させるための構造も備えている。概略的には、圧縮および復元するときのコイルスプリング４０の水平方向への動き（横揺れ）を制限して、コイルスプリング４０とガイドピン３０との同軸状態を維持させるための構造（以下、スプリング横揺れ部防止構造）と、光路切替状態および初期状態から光路切替状態までの過程でプリズム保持部材６０の水平状態を高精度で維持させるための構造（以下、保持部材安定構造）を備えている。
【００３１】
＜スプリング横揺れ防止構造＞
図６と図７にスプリング横揺れ防止構造を説明するための図を示した。図６は、ガイドピン３０に対するコイルスプリング４０の装着関係を示す図であり、図６（Ａ）と（Ｂ）に装着前と装着後の状態を示した。図７は基台１０とプリズム保持部材６０におけるガイドピン３０の挿通構造を示した。図７（Ａ）はガイドピン３０を挿通するために基台１０とプリズム保持部材６０に形成された孔（１５、６２）の断面図を示しており、（Ｂ）および（Ｃ）は、図４における初期状態および図５における光路切替状態のそれぞれにおけるガイドピン３０の上記孔（１５、６２）への挿通状態を示している。
【００３２】
まず図６（Ａ）に示したように、ガイドピン３０は上端３１から下端３２に向かって拡径するように、上段３３、中段３４、および下段３５からなる３段の段付き形状を有する円柱状となっており、最も細い上段３３ではその外径φ１がコイルスプリング４０の内径φ４よりも小さい。そして下段３５の外径φ２は当該コイルスプリング４０の内径φ４よりも大きい。さらに中段３４の外径φ３はコイルスプリング４０が装着されると、当該スプリング４０の内周側に接する程度の大きさとなっている。そのため、コイルスプリング４０をガイドピン３０に装着すると、コイルスプリング４０はガイドピン３０の中段３４に対応する部分と嵌め合わされる。それによって、コイルスプリング４０は、水平方向への動きがこの中段３４部分で規制され、圧縮および復元に際して横揺れし難くなる。なおガイドピン３０の上段３３と中段３４は、徐々に拡径する円錐台状の面を介して連続的に接続しているが、中段３４と下段３５は明確な段付き形状となっている。したがって図６（Ｂ）に示したように、コイルスプリング４０をガイドピン３０に装着すると、コイルスプリングの下端４１が下段３５の上端３６に当接する。
【００３３】
本実施例では、スプリング横揺れ防止構造として、図６に示したコイルスプリング４０の内径φ４とガイドピン３０の中段３４の外径φ３との関係に基づく構造に加え、コイルスプリング４０の外径φ５と基台１０における縦孔（以下、挿通孔とも言う）１５やプリズム保持部材６０における挿通孔６２の内径との関係に基づく構造もある。
【００３４】
具体的には、コイルスプリング４０は、基台１０の底部上面１１ｕとプリズム保持部材６０の下面６１との間に介在させるため、図７（Ａ）に示したように、プリズム保持部材６０の貫通孔６２の内径φ６は、当然、ガイドピン３０の上段３３の外径φ１よりも大きく、コイルスプリング４０の外径φ５よりも小さい。しかし、貫通孔６２の下方には座ぐり部６６が形成されており、この座ぐり部６６の径φ７がほぼコイルスプリング４０の外径φ５に等しい。それによって図７（Ｂ）に示したように、コイルスプリング４０の上端４２側がこの座ぐり部６６に嵌め込まれ、コイルスプリング４０の上端４２側においても横揺れが規制されている。またこの図７（Ｂ）に示したように、基台１０におけるガイドピン３０の挿通孔１５の内径φ６は、図６に示したガイドピン３０の下段３５の外径φ２とほぼ一致して、ガイドピン３０の下段３５が基台１０の底部１１に嵌め込まれている。そしてガイドピン３０の下段３５の上下方向の長さＬ１は、基台１０の底部１１の厚さＬ２よりも短く、底部１１の上面１１ｕ側では、ガイドピン３０と挿通孔１５との間に座ぐりと同様の形状の空隙が生じることになる。そしてこの挿通孔１５の内径φ６は、コイルスプリング４０の外径φ５とほぼ等しく、コイルスプリングの下端４１側でもコイルスプリング４０の外周と挿通孔１５の内周との嵌め合いによって横揺れが規制される。したがって図７（Ｃ）に示した圧縮時においてもコイルスプリング４０が確実にガイドピン３０と同軸を維持する。その結果、プリズム保持部材６０が上方から押圧された際に全てのコイルスプリング４０が均等に圧縮し、光路切替状態においてプリズム５０が高い精度で位置決めされる。また初期状態から光路切替状態への移行過程に際してもプリズム保持部材６０が基台１０の底部上面１１ｕと平行状態を維持しつつ円滑に下方に移動する。
【００３５】
＜保持部材安定構造＞
つぎに光スイッチ１における保持部材安定構造について説明する。当該保持部材安定構造は主にプリズム保持部材６０の構造や平面形状と、その平面形状に対するプリズム５０の相対位置関係とによって実現されている。図８はプリズム５０が取り付けられている状態でのプリズム保持部材６０の具体的な構造を示しており、図８（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれプリズム保持部材６０の前面正面図、上面平面図、右方側面図、下面平面図を示している。上述したように、プリズム保持部材６０の上面６３には駆動機構によって下方ヘの押圧力が加わる。下面６１には、八角形の平面形状を有する厚板状のプリズム５０が取り付けられており、このプリズム５０はガラスなどで形成されて他の部品より相対的に重い。そこで本実施例では、プリズム保持部材６０の形状や構造を工夫することで、プリズム５０の重心部分ｇに集中的に負荷が加わるようにして、プリズム５０が精度よく水平状態を維持しながら上下動できるようにしている。
【００３６】
具体的には、プリズム保持部材６０の下面６１には複数本の脚部６４が形成されており、この例では、脚部６４が３本であることから、この脚部６４同士を結んで形成される三角形６７の重心ｇ１近傍に上方からの押圧力が加われば各脚部６４に均等に荷重が加わり、光路切替状態におけるぐらつきが抑制される。また二本のガイドピン３０を結ぶ直線６８の中心ｇ２が重いプリズム５０の重心ｇの位置と一致すればガイドピン３０の数が必要最小限の二本であっても、プリズム保持部６０は、上方からの押圧力に対しその二本のガイドピン３０に対して均等に案内されて水平状態を維持して下方に移動する。そして本実施例では重いプリズム５０の重心ｇを、３本の脚部６４同士を結んだ三角形６７の重心ｇ１およびガイドピン３０同士の中点ｇ２、さらにはプリズム保持部材６０の平面形状における重心ｇ３のそれぞれの平面位置を一致させている。すなわち、二本のガイドピン３０同士を結んだ直線６８によってプリズム保持部材６０の平面形状がに分割され、各分割された平面形状が重心ｇに対して点対称となっている。なお、駆動機構がその重心（ｇ、ｇ１〜ｇ３）の位置にてプリズム保持部材６０を押圧すれば、水平状態をより安定して維持しつつより高い位置精度でプリズム５０を可動させることができる。
【００３７】
本実施例では、上記重心（ｇ、ｇ１〜ｇ３）の位置に基づく保持部材安定構造に加え、プリズム保持部材６０における貫通孔６２の形状に基づく保持部材安定構造も備えている。そしてこの貫通孔６２の形状に基づく保持部材安定構造では、プリズム保持部材６０における二つの貫通孔６２のうち一方の貫通孔６２ａの水平断面形状を長円とし、さらに他方の円形断面の貫通孔６２ｂの中心がその長円の長軸６９の延長線上となるようにしている。これは、板状の樹脂からなるプリズム保持部６０に上方からの押圧力が加わったときに、その押圧点を中心として放射方向に撓む可能性を考慮したものである。すなわち、全ての貫通孔６２の断面が同様に円形であると、プリズム保持部材６０の撓みによってガイドピン３０と貫通孔６２とに位置ずれが生じた際、貫通孔６２とガイドピン３０との間の摩擦が増加し、場合によってはプリズム保持部材６０が可動しなくなる可能性がある。そして、プリズム保持部材６０は、貫通孔６２の位置を両端として下方に撓むため、本実施例では、その撓みの一方の端部にある貫通孔６２ａを長円とし、さらにその長円の長軸６９を他方の端部となる円形の貫通孔６２ａと結んだ直線６８方向に一致させている。それによって、円形の貫通孔６２ｂによって位置精度を確保しつつ、撓みによる位置ずれ量を長円の貫通孔６２ａによって吸収している。もちろん、一方の貫通孔６２ａを長円とすることで他方の貫通孔６２ｂにおけるガイドピン３０との接触に起因する振動なども吸収でき、撓みの有無に拘わらず、プリズム保持部材６０を円滑に上下動させることができるようになっている。
【００３８】
＝＝＝ガイドピンとプリズム保持部材との動的摩擦＝＝＝
本実施例の光スイッチ１では樹脂製のプリズム保持部材６０が貫通孔６２に挿通されたガイドピン３０に案内されて上下動する。そのため、貫通孔６２とガイドピン３０との間の動摩擦係数はプリズム保持部材６０の円滑な上下動に大きく影響する。本実施例では、プリズム保持部材６０とガイドピン３０との摩擦を考慮し、プリズム保持部材６０には耐熱性に優れたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を用いているが、同じＰＰＳであっても、組成や添加物などが異なれば他の材料との動摩擦係数も異なる。もちろん、ガイドピン３０を構成する材料とプリズム保持部材６０を構成する樹脂との組み合わせが異なっていても光スイッチ１の動作に影響する。そこで、プリズム保持部材６０やガイドピン３０に好適な材料を組成や種類などによって規定するのではなく、プリズム保持部材６０を構成する材料とガイドピン３０を構成する材料との動摩擦係数によって規定することとした。そして、ＰＰＳ樹脂の材料と鋼材の材料とを用いて双方の材料間の動摩擦係数や摩耗量を測定した。なお、測定に際しては、JIS K7125、JIS K7218に準拠した試験方法を用いることができる。ここでは、プリズム保持部材６０を連続的に上下動させたときの状態に対応させて、押付加重１００Ｎ、試験速度０．２ｍ／ｓの条件で試験を行った。また温度は１００℃とした。
【００３９】
図１０に測定開始時点からの経過時間を横軸として、プリズム保持部材６０を構成する樹脂材料とガイドピン３０を構成する鋼材との間の動摩擦係数を縦軸としたグラフを示した。また、同じ横軸に対して樹脂材料の摩耗量と温度を縦軸としたグラフも示した。さらに参考までに押付加重の変動も示した。そして図１０（Ａ）と（Ｂ）は、特定の鋼材に対して組成が異なる二種類のＰＰＳ樹脂に対応している。なお、図１０に示したグラフにおいて、各測定値に対応する特性曲線（２０１ａ〜２０４ａ、２０１ｂ〜２０４ｂ）と縦軸（２１１〜２１４）の目盛りとの関係を矢印にて示した。また摩耗量（２０３ａ、２０３ｂ）については試験開時点での数値から時間経過後の数値との差分が実際の摩耗量となる。
【００４０】
まず（Ａ）に示した樹脂材料と鋼材との組み合わせでは、試験開始から３０分を経過した時点で動摩擦係数２０１ａが上昇し、その係数が０．５を中心とした一定の数値範囲を維持した。そして、樹脂材料の温度２０２ａも動摩擦係数２０１ａと同様な時間経過を辿った。すなわち、当初の温度に対して高温の状態で推移した。一方（Ｂ）に示した組み合わせでは、動摩擦係数２０１ｂは、当初（Ａ）に示したものと同程度であったのに対し、経過時間とともに低下し、かつその低い動摩擦係数の状態が安定して継続した。温度２０２ｂについてはほぼ測定環境と同じ温度１００℃を維持した。そして安定したときの動摩擦係数は０．５以下であった。したがって、プリズム保持部材６０を構成する材料とガイドピン３０を構成する材料との動摩擦係数は０．５以下とすると耐久性や信頼性が向上することが見込まれる。なお動摩擦係数を０．５以下に低減させるためには、プリズム保持部材６０を構成する樹脂材料を適宜選択することで対応してもよいし、ガイドピン３０側の材料を変更することで対応してもよく、例えば、ガイドピンの材料としてフッ素被膜を施した鋼材などが考えられる。
【００４１】
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記実施例に係る光スイッチ１では、対向する二つ一組コリメータ（４−５、６−７）を二組左右に並列に配置していた。もちろん、基台１０の前後側壁（１２、１３）の一方に一つのコリメータを取り付け他方に二つのコリメータを取り付けてもよい。プリズムの平面形状をより複雑な多角形としてより多数のコリメータ間で光路を切り替えることもできる。平面形状が直角三角のプリズムを用いて前後の一方の側面のコリメータから出射したビームを同じ側面に並列配置されているコリメータに入射させることもできる。
【００４２】
また、コリメータを二つだけ備えて当初の光路をプリズムを介在させることでその光路を遮断したり、プリズムを介在させることで当初の遮断状態から光路を形成したりする、所謂「光シャッタ」として機能する光スイッチとすることもできる。この場合、二つの基台の前後の一方の側壁に二つの光ファイバコリメータを取り付けた構造とすることもできる。そして三角プリズムが介在するときは同じ側壁に取り付けられている二つの光ファイバコリメータ間に光路が形成され、プリズムが離脱するとその光路が遮断される。すなわち、光路が遮断されている状態では、一方のコリメータから出射したビームのどのコリメータにも入射されないような別の光路となる。いずれにしても、複数のコリメータが基台の側壁に二つ一組で取り付けられて、その一組のコリメータ間の光路にプリズムを出し入れすることによって、その光路を別の光路に切り替えるように構成すればよい。もちろん、プリズムをコリメータ間に挿入したとき光路が辿る軌跡は、そのプリズムの平面形状によって任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明は、光ファイバ網を用いた光通信に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  光スイッチ、２，３  光軸、４〜７  コリメータ、１０  基台、
１１  基台底部、１２，１３  基台側壁、１５  ガイドピン挿通孔、２０  板材、
３０  ガイドピン、４０  コイルスプリング、５０  プリズム、
５２〜５５  プリズムのビーム入出射面、６０  プリズム保持部材、
６２，６２ａ，６２ｂ  ガイドピン貫通孔、６４  脚部、６６  座ぐり部、
１０１〜１０４  光路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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