(57)【要約】【課題】小型で高出力なアクチュエータ、及びそのアクチュエータを用いて小型で集積に適し、ラッチ機能を有して精密な制御を行う光スイッチを提供すること。【解決手段】光スイッチ１０において、外部から光を導入する入力光路１２と、外部へ光を導出する出力光路１３と、入力光路１２の一端１２ａと出力光路１３の一端１３ａとを接続あるいは断絶させる光路切換手段２０とを備え、光路切換手段２０は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が回転体に対して回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、回転体に一体に固定され、周縁部に接した入力光路１２の一端１２ａあるいは出力光路１３の一端１３ａを自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて変位させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定されたカムとを備えていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
外部から光を導入する入力光路と、外部へ光を導出する出力光路と、前記入力光路の一端と前記出力光路の一端とを接続あるいは断絶させる光路切換手段とを備え、
前記光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、周縁部に接した前記入力光路の一端あるいは前記出力光路の一端を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて変位させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
外部から光を導入する入力光路と、外部へ光を導出する複数の出力光路と、前記入力光路の一端と前記複数の出力光路のいずれか一つの一端とを接続あるいは断絶させる光路切換手段とを備え、
前記光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、周縁部に接した前記入力光路の一端を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて変位させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
外部から光を導入する２つの入力光路と、外部へ光を導出する２つの出力光路と、前記２つの入力光路および前記２つの出力光路のそれぞれに設けられ、前記２つの入力光路のいずれか一つの一端あるいは前記２つの出力光路のいずれか一つの一端を変位させる複数の光路切換手段とを備え、
前記複数の光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、周縁部に接した前記２つの入力光路のいずれか一つの一端あるいは前記２つの出力光路のいずれか一つの一端を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて変位させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
前記入力光路または前記出力光路の少なくともいずれか一方が光ファイバによって形成され、前記カムの自らの回転運動から得られる往復運動によって前記光ファイバを弾性変形させて前記入力光路の一端あるいは前記出力光路の一端を変位させることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記入力光路の一端と前記出力光路の一端とを両者の中心をずらして接続することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項７】
外部から光を導入する入力光路と、自ら移動することによって前記入力光路から導入された光を反射あるいは透過させる反射手段と、該反射手段によって反射された光を外部へ導出する第１の出力光路と、前記反射手段によって透過された光を外部へ導出する第２の出力光路と、前記反射手段に接して前記反射手段を移動させる光路切換手段とを備え、
前記光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、前記反射手段を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて移動させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機構・制御・計測（精密測定）の分野で用いられる微小アクチュエータ、及び光情報通信分野や光計測（光センシング）分野で用いる光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られる光スイッチは、例えばマイクロマシン、いわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を採用しており、そのＭＥＭＳの例として、外部から入力された光を入力光路に導く入力ポートと、入力光路を伝播する光を反射あるいは通過させて出力光路に導く反射ミラーを備えた反射機構と、反射ミラーに反射あるいは通過された光が伝播する出力光路の終端に設けられた出力ポートとを筺体内部に備え、反射機構を移動させて反射ミラーの向きを変化させることによって光を反射あるいは通過させるマトリクス光スイッチが提案されている（特許文献１参照）。
上記のような光スイッチにおいては、反射ミラーの向きを変化させるために、例えば電磁コイル等により発生する磁力によって反射機構を作動させる磁気アクチュエータが用いられている。
【０００３】
また、別の例として、入力ポートと出力ポートとの間に、複数の反射ミラーを備えた２つの静電装置を配置し、２つの静電装置のそれぞれに備えられた反射ミラーを静電力によって相互に操作して光の方向を変化させる光スイッチが提案されている（特許文献２参照）。
さらに、光スイッチに設けられた反射ミラーの例として、その表面を静電力によって湾曲させて、反射ミラーに入力される光の方向を変化させる可変形ミラーが提案されている（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９６４８６号公報（第３−４頁、図１−４）
【特許文献２】
特開２００１−２４２３９６号公報（第４−５頁、図１）
【特許文献３】
特開２００１−２０８９０５号公報（第３−４頁、図１，２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されるような従来の光スイッチはＭＥＭＳを採用して小型化されているが、近年における莫大な量の光ファイバの急速な増設に伴い、光ファイバを通過する光の入力光路と出力光路とを切換える光スイッチのみならず、光スイッチを作動させる装置を含めた光通信システムを全体として可能な限り小型化、集積化したいという要請が高まっている。
【０００６】
従来の光スイッチにおいて、光スイッチに設けられた反射機構を作動させる場合にアクチュエータを用いているが、そのアクチュエータを作動させるために高出力のアクチュエータを必要とするため、低出力である小型のアクチュエータを採用することができず、高出力である大型のアクチュエータを採用することとなり、したがって光通信システム全体としての小型化、集積化が図れないという問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、小型で高出力なアクチュエータ、及びそのアクチュエータを用いて小型で集積に適し、精密な制御を行う光スイッチを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項１に係る発明は、アクチュエータにおいて、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定されたカムとを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、個々の駆動素子が回転体に対してその回転方向の接線方向に力を作用させることによって生み出すトルク（回転体に作用しカムを回転させる回転力に相当する）は、個々の駆動素子が生み出すトルクの総和に等しくなる。
ここで、すべての駆動素子についてある軸までの距離をｒ、力の大きさをＦとし、駆動素子の数をｎとすると、本発明のアクチュエータにおいては、カムの部分を除く回転体の大きさが２×ｒ、得られるトルクはｎ×ｒ×Ｆとなる。同程度の力を生み出す駆動素子ひとつで同程度のトルクを得ようとすれば、回転体の大きさを最小でもｎ×ｒとしなければならず、大きなトルクを得ようとすればするほどアクチュエータが大型化することになる。本発明のアクチュエータにおいては、駆動素子の数を多くしても全体の大きさは変わらず、しかも駆動素子の数に比例して大きなトルクが得られるのである。
また、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行って回転体に対して発生したトルクを制御し、回転体を所定の位置まで回転させた後、電圧の印加と印加された電圧の解除とを停止させると、回転体の回転が停止され、回転体に一体に固定されたカムの所定の位置が保持されることとなる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、光スイッチにおいて、外部から光を導入する入力光路と、外部へ光を導出する出力光路と、前記入力光路の一端と前記出力光路の一端とを接続あるいは断絶させる光路切換手段とを備え、前記光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、周縁部に接した前記入力光路の一端あるいは前記出力光路の一端を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて変位させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、光スイッチにおいて、外部から光を導入する入力光路と、外部へ光を導出する複数の出力光路と、前記入力光路の一端と前記複数の出力光路のいずれか一つの一端とを接続あるいは断絶させる光路切換手段とを備え、前記光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、周縁部に接した前記入力光路の一端を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて変位させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、光スイッチにおいて、外部から光を導入する２つの入力光路と、外部へ光を導出する２つの出力光路と、前記２つの入力光路および前記２つの出力光路のそれぞれに設けられ、前記２つの入力光路のいずれか一つの一端あるいは前記２つの出力光路のいずれか一つの一端を変位させる複数の光路切換手段とを備え、前記複数の光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、周縁部に接した前記２つの入力光路のいずれか一つの一端あるいは前記２つの出力光路のいずれか一つの一端を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて変位させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする。
【００１３】
これらの発明によれば、光路切換手段が、駆動素子の数を多くしても全体の大きさは変わらず、しかも駆動素子の数に比例して大きなトルクが得られるアクチュエータであるため、そのアクチュエータは小型であるにもかかわらず高出力が得られる。この小型のアクチュエータを光路切換手段に採用することによって、アクチュエータを含めた光スイッチ全体として小型化されることとなる。
また、アクチュエータに設けられたカムの自らの回転運動から得られる往復運動によって一端が変位される入力経路あるいは出力経路は、小型化されたアクチュエータに対応して必然的に小型化される。
【００１４】
また、電圧の印加および印加された電圧の解除を行うと、駆動素子は回転体およびカムを回転させる。電圧の印加およびその解除を１回行った場合、その１回の電圧の印加およびその解除によって生じるエネルギーＥは、駆動素子の個数をｎ、駆動素子１個当たりの力の大きさをＦ、駆動素子が回転体に対して回転力を与えることによって回転体およびカムが自ら移動する距離をｌとすると、Ｅ＝ｎ×Ｆ×ｌとなる。
【００１５】
この場合、電圧を一定とすると、エネルギーＥおよび駆動素子の個数ｎは一定であるとともに、駆動素子１個当たりの力の大きさＦは駆動素子の物性及び形状で決定される一定値であるため、回転体およびカムが自ら移動する距離ｌは一定となる。また、すべての駆動素子についてある軸までの距離をｒとすると、回転体およびカムの回転量はｌ／ｒであり、回転体およびカムが自ら移動する距離ｌが一定の場合、回転体およびカムの回転量ｌ／ｒは一定となる。したがって、電圧を一定としてその電圧の印加およびその解除を複数回行うと、その回数に比例して、回転体およびカムの回転量が決定される。
【００１６】
一方、カムが自ら回転運動したときの回転量に対する往復運動の変位はそのカムの形状によって決められているため、電圧を一定としてその電圧の印加およびその解除を複数回行うと、その回数に応じて、カムの往復運動の変位が決定されることとなる。
【００１７】
したがって、以上に述べた電圧の印加およびその解除の回数とカムの往復運動の変位との関係を予めデータ化しておいた後、アクチュエータを電圧の印加およびその解除によって作動させ、そのデータを参照しながら電圧の印加およびその解除を目的の回数のみ行うことによって、その目的とするカムの往復運動の変位が得られることとなる。
なお、出力光路から導出される光の一部を分岐して、受光素子等を用いてその光をモニタしながら電圧の印加及びその解除を行ってアクチュエータを作動させてもよい。
【００１８】
また、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行って回転体に対して発生したトルクを制御し、回転体を所定の位置まで回転させた後、電圧の印加と印加された電圧の解除とを停止させると、回転体の回転が停止されて回転体に一体に固定されたカムの所定の位置が保持され、カムによって変位される入力光路あるいは出力光路の所定の位置が保持されることとなる。したがって、光スイッチは、入力光路あるいは出力光路の所定の位置を保持することでその光学特性が保持されるラッチ機能を有することとなる。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項２から４のいずれかに記載の光スイッチにおいて、前記入力光路または前記出力光路の少なくともいずれか一方が光ファイバによって形成され、前記カムの周縁部に接して前記カムの自らの回転運動から得られる往復運動によって前記光ファイバを弾性変形させて前記入力光路の一端あるいは前記出力光路の一端を変位させることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、アクチュエータを電圧の印加および印加された電圧の解除によって作動させ、その電圧の印加および印加された電圧の解除の回数を制御することで回転体に対して発生するトルクを制御し、そのトルクから得られる回転運動によって往復運動が制御され、この往復運動するカムの光ファイバと接した個所の変位が制御される。
【００２１】
ここで、アクチュエータを作動させたときの電圧の印加およびその解除の回数と、往復運動するカムの光ファイバと接した個所の変位との関係をデータとして予め導き出しておき、アクチュエータを電圧の印加およびその解除によって作動させ、そのデータに基づいて目的とする光ファイバと接した個所の変位に対応した電圧の印加およびその解除の回数を制御すると、各構成要素が前述のように作動して、目的とする光ファイバと接した個所の変位が確保される。すなわち、電圧の印加およびその解除の回数を制御することによって、カムの周縁部に接してカムの往復運動によって弾性変形する光ファイバと、目的とする入力光路あるいは出力光路との接続が正確に切換えられることとなる。
【００２２】
また、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行って回転体に対して発生したトルクを制御し、回転体を所定の位置まで回転させた後、電圧の印加と印加された電圧の解除とを停止させると、回転体の回転が停止されて回転体に一体に固定されたカムの所定の位置が保持され、カムによって変位される光ファイバの所定の位置が保持されることとなる。したがって、光スイッチは、光ファイバの所定の位置を保持することでその光学特性が保持されるラッチ機能を有することとなる。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項２から５のいずれかに記載の光スイッチにおいて、前記入力光路の一端と前記出力光路の一端とを両者の中心をずらして接続することを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、入力光路の一端と出力光路の一端とを両者の中心をずらして接続することにより、入力光路から導入された光はその一部が出力光路へ導出されないため、出力光路へ導出される光の伝達率が低下する。また、入力光路の一端と出力光路の一端との間に生じる変位のずれを大きくすると、この光の伝達率がさらに低下する。
一方、その電圧の印加および印加された電圧の解除の回数を制御することで回転体に対して発生するトルクを制御し、そのトルクから得られる回転運動によって往復運動が制御され、この往復運動するカムの入力光路あるいは出力光路と接した個所の変位が制御されるため、入力光路の一端と出力光路の一端との変位のずれは制御される。
したがって、その変位のずれを制御することによって、入力光路から出力光路へ通過する光の伝達率を制御することが可能となる。すなわち、この光スイッチは、入力光路から導入され出力光路に導出される光を可変に減衰させる可変光減衰器としての機能を有することとなる。
【００２５】
また、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行って回転体に対して発生したトルクを制御し、回転体を所定の位置まで回転させた後、電圧の印加と印加された電圧の解除とを停止させると、回転体の回転が停止されて回転体に一体に固定されたカムの所定の位置が保持され、カムによって変位される入力光路あるいは出力光路の所定の位置が保持されることとなる。したがって、光スイッチは、入力光路あるいは出力光路の所定の位置を保持することでその光学特性が保持されるラッチ機能を有することとなる。
【００２６】
請求項７に係る発明は、外部から光を導入する入力光路と、自ら移動することによって前記入力光路から導入された光を反射あるいは透過させる反射手段と、該反射手段によって反射された光を外部へ導出する第１の出力光路と、前記反射手段によって透過された光を外部へ導出する第２の出力光路と、前記反射手段に接して前記反射手段を移動させる光路切換手段とを備え、前記光路切換手段は、ある軸回りに自転可能に支持された回転体と、前記ある軸の周囲に複数配置され、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行うことにより個々が前記回転体に対して該回転体の回転方向の接線方向に力を作用させる駆動素子と、前記回転体に一体に固定され、前記反射手段を自らの回転運動から得られる往復運動に追従させて移動させるカムとを備えたアクチュエータであることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、光路切換手段が、駆動素子の数を多くしても全体の大きさは変わらず、しかも駆動素子の数に比例して大きなトルクが得られるアクチュエータであるため、そのアクチュエータは小型であるにもかかわらず高出力が得られる。この小型のアクチュエータを光路切換手段を採用することによって、アクチュエータを含めた光スイッチ全体として小型化されることとなる。
また、アクチュエータに設けられたカムの自らの回転運動から得られる往復運動によって一端が変位される入力経路、第１の出力経路、第２の出力経路および反射手段は、小型化されたアクチュエータに対応して必然的に小型化される。
【００２８】
また、このアクチュエータを電圧の印加および印加された電圧の解除によって作動させ、その電圧の印加および印加された電圧の解除の回数を制御することで回転体に対して発生するトルクを制御すると、そのトルクから得られるカムの自らの回転運動によって、カムの往復運動が制御される。したがって、カムに接している反射手段は、このカムの往復運動によって、入力光路から導入された光を反射させて第１の出力光路に導出させる位置に移動され、あるいは入力光路から導入された光を反射させずに第２の出力光路に導出させる位置に移動されることとなる。すなわち、入力光路と第１の出力光路あるいは第２の出力光路のいずれかとの接続が、入力光路に導入された光が第１の出力光路あるいは第２の出力光路のいずれかに導出されるように、反射手段を移動させることによって切換えられることとなる。
【００２９】
また、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行って回転体に対して発生したトルクを制御し、回転体を所定の位置まで回転させた後、電圧の印加と印加された電圧の解除とを停止させると、回転体の回転が停止されて回転体に一体に固定されたカムの所定の位置が保持され、カムによって変位される反射手段の所定の位置が保持されることとなる。したがって、光スイッチは、反射手段の所定の位置を保持することでその光学特性が保持されるラッチ機能を有することとなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１および図２は、この発明における第１の実施の形態を示す図であって、この発明を適用した光スイッチを示す概略図である。
光スイッチ１０は、ケース１１と、光ファイバ（入力光路）１２と、光ファイバ（出力光路）１３と、アクチュエータ（光路切換手段）２０とを備えている。
【００３１】
ケース１１は、底部１１ａ、側壁部１１ｂおよび蓋部１１ｃを有して箱状に形成されている。その側壁部１１ｂには、光ファイバ１２，１３をそれぞれケース１１の内部に挿入される孔１１ｄ，１１ｅが設けられている。
光ファイバ１２は、その先端部１２ａが側壁部１１ｂに設けられた孔１１ｄを貫通してケース１１の内部に挿入されている。また、光ファイバ１３は、その先端部１３ａが側壁部１１ｂに設けられた孔１１ｅを貫通してケース１１の内部に挿入されている。
また、光ファイバ１２および光ファイバ１３は、それら先端部１２ａと先端部１３ａとが外部から導入された光を光ファイバ１２および光ファイバ１３を通過させて外部に導出させるように突き合わせて接続されて、直線状に配置されている。
【００３２】
アクチュエータ２０は、図３および図４に示すように、軸（ある軸）２１と、台座部２２と、駆動素子２３と、回転体２４とを備え、光ファイバ１２に接して光ファイバ１２の先端部１２ａの近傍に配置されている。
軸２１は、底部１１ａに設置された台座部２２から鉛直方向に突出して設けられている。また、台座部２２の上面には絶縁体２２ａが敷設されている。
【００３３】
絶縁体２２ａが敷設された台座部２２の上面には、駆動素子２３が複数、例えば８個配置され、軸２１を中心として回転可能に支持された回転体２４に連結されている。なお、この回転体２４は、絶縁体２２ａによって台座部２２から完全に絶縁されている。
駆動素子２３は、板状部２３ａと、ブッシング２３ｂと、接続部２３ｃとを備え、台座部２２上を矢印の方向に移動するようになっている。
【００３４】
板状部２３ａは、一枚の平板に形成され、例えばクロム金層とポリシリコン層とで構成されている。
板状部２３ａの下面には、断面が矩形に形成されたブッシング２３ｂが板状部２３ａの幅方向に延在するように設けられている。このブッシング２３ｂは、板状部２３ａの移動方向の前側に配置されて絶縁体２２ａに接している。
また、板状部２３ａは、その下面の前側にブッシング２３ｂを設けたことによって、ブッシング２３ｂ以外の部分は絶縁体２２ａから離間しているが、板状部２３ａの後端は電圧印加時に絶縁体２２ａに接する。
また、板状部２３ａの端部には、回転体２４に接合された接続部２３ｃが設けられている。
【００３５】
回転体２４は、台座部２２上に設置され、外周の円弧の一部を平坦にして略円形に形成されている。この回転体２４は、その円の中心を軸２１よりずれた位置に有しており、その周縁部２５が光ファイバ１２の側面に接するように配置され、回転体２４が回転することによって光ファイバ１２の側面を周縁部２５が押して弾性変形するようになっている。すなわち、この周縁部２５が光ファイバ１２の側面を押し出すカムとして機能するようになっている。
【００３６】
ケース１１の内部には、周縁部２５によって光ファイバ１２を弾性変形させる際にその光ファイバ１２をケース１１内で支持する支点１４が光ファイバ１２に接して設けられている。
また、アクチュエータ２０には、電圧を印加あるいは印加された電圧を解除する電源２６が設けられ、この電源２６の一方が台座部２２に接続され、他方が回転体２４に接続されている。なお、駆動素子２３は回転体２４に通電されており、電圧を印加あるいは印加された電圧を解除することによって駆動素子２３が作動するようになっている。
【００３７】
次に、上記の構成からなる光スイッチの機能および作用について説明する。
光スイッチ１０に設けられたアクチュエータ２０を回転させて光ファイバ１２と光ファイバ１３との接続を断絶させる際、電圧の印加および印加された電圧の解除を行うことによって駆動素子２３を作動させ、駆動素子２３に一体化された回転体２４を回転させることでアクチュエータ２０を回転させ、周縁部２５に接した光ファイバ１２を変位させて、光ファイバ１２と光ファイバ１３との接続を断絶させる。
【００３８】
すなわち、光スイッチ１０に設けられたアクチュエータ２０を回転させる際、図５に示すように、電源２６を起動させて電圧を印加すると、絶縁体２２ａを介して台座部２２上に配置された８個の駆動素子２３に設けられた板状部２３ａが、静電引力によって台座部２２側に引き寄せられる。このとき、板状部２３ａの前側がブッシング２３ｂに支持されているため、板状部２３ａの中央部が台座部２２側に屈曲されるように引き寄せられるとともに、ブッシング２３ｂが移動方向に押し出され、移動素子２３が矢印の方向に移動する。また、この板状部２３ａには、印加された電圧によって得られた板状部２３ａのひずみエネルギーが蓄えられる。
【００３９】
そして、印加された電圧を解除すると、中央部が屈曲されるように台座部２２側に引き寄せられていた板状部２３ａが、板状部２３ａに蓄えられたひずみエネルギーを利用して、その屈曲を解除して元の形状に戻る。このとき、ブッシング２３ｂは移動せずに板状部２３ａの後端部が進行方向に移動するため、駆動素子２３は電圧を印加する前と比べて前方に移動していると説明することができる。ここで、この駆動素子２３の移動距離をΔｘとする。
【００４０】
このような電圧の印加およびその解除を繰り返し行うことによって、個々の駆動素子２３は、円周方向に電圧の印加およびその解除１回あたりΔｘだけ移動する。また、回転体２４が駆動素子２３に固定されているため、回転体２４が自ら回転する距離をｌとすると、ｌは電圧の印加およびその解除１回あたりに駆動素子２３が移動する距離Δｘに等しくなる。
また、電圧の印加およびその解除を１回行ったことによって生じるエネルギーＥは、駆動素子の個数ｎ＝８、駆動素子１個当たりの力の大きさＦ、駆動素子２３が回転体２４に対して回転力を与えることによって回転体２４が自ら回転する距離ｌより、Ｅ＝８×Ｆ×ｌとなる。
【００４１】
この場合、電圧を一定とすると、電圧の大きさで決定されるエネルギーＥは一定であり、駆動素子２３の個数ｎ＝８は一定であるとともに、駆動素子２３の１個当たりの力の大きさＦは駆動素子２３の物性で決定される一定値であるため、回転体２４が自ら移動する距離ｌは一定となる。また、すべての駆動素子２３について軸２１までの距離をｒとすると、回転体２４の回転量はｌ／ｒであり、回転体２４の回転量ｌ／ｒは一定である。したがって、電圧を一定としてその電圧の印加およびその解除を繰り返し行うと、図６のように、その繰り返し回数Ｎに比例して、回転体２４の回転量ｌ／ｒが決定される。
【００４２】
一方、回転体２４が自ら回転運動したときの回転量ｌ／ｒに対する往復運動の変位ｙは、図７に示すように、そのカムの形状によって決められているため、電圧を一定としてその電圧の印加およびその解除を繰り返し行うと、その繰り返し回数Ｎに応じて、カムの往復運動の変位ｙが決定されることとなる。
【００４３】
したがって、電源２６を起動させ駆動素子２３に対して電圧を印加およびその解除を繰り返し行う回数Ｎと、その回数Ｎに応じて駆動素子２３が移動し、駆動素子２３に固定された回転体２４の回転運動とともに自ら回転運動し、その回転運動を往復運動に変換する周縁部２５の変位、すなわちカムの往復運動の変位ｙとの関係を、図８のように予めデータ化しておく。
【００４４】
この後、光ファイバ１３に接続されている光ファイバ１２を断絶させる際、駆動素子２３に対して電圧を印加およびその解除する回数Ｎとカムの往復運動の変位ｙとの関係を示す図８のデータを参照しながら、アクチュエータ２０を作動させて駆動素子２３に対して電圧の印加およびその解除を目的の回数Ｎ１だけ行うことによって、目的とするカムの往復運動の変位ｙ１が得られ、周縁部２５に接した光ファイバ１２を、その周縁部２５によって押し出すことでその変位ｙ１だけ弾性変形させて変位させることによって、光ファイバ１３に接続されている光ファイバ１２を断絶させる。
なお、光ファイバ１３から導出される光の一部を分岐して、受光素子等を用いてその光をモニタしながら電圧の印加及びその解除を行ってアクチュエータ２０を作動させてもよい。
【００４５】
ここで、本実施の形態におけるアクチュエータ２０において、軸の中心２１と回転体２４の中心との距離をｄ、回転体２４の回転角をθとすると、カムの往復運動の変位ｙは、
【数１】
2004278641.tif 000003
である。アクチュエータ２０によって得られるトルクをＴとすると、回転力によって生じる摩擦を無視できる場合、回転体２４が回転することにより周縁部２５に接した光ファイバ１２を押す力ｆは、
【数２】
2004278641.tif 000004
とおくことができる。この回転体２４の回転運動を維持するには、
【数３】
2004278641.tif 000005
であり、トルクＴが一定の場合、周縁部２５が光ファイバ１２を押す力ｆは軸２１の中心と回転体２４の中心との距離ｄに反比例することになる。
【００４６】
また、個々の駆動素子２３が回転体２４に対してその回転方向の接線方向に力を作用させることによって生み出すトルクは、個々の駆動素子２３が生み出すトルクの総和に等しくなる。
ここで、すべての駆動素子２３について軸２１までの距離をｒ、力の大きさをＦとし、駆動素子２３の数をｎ＝８とすると、アクチュエータ２０においては、駆動素子２３の軌道を円周とする円の直径が２×ｒ、得られるトルクＴはＴ＝８×ｒ×Ｆとなるため、周縁部２５が光ファイバ１２を押す力ｆは、
【数４】
2004278641.tif 000006
となる。すなわち、周縁部２５の出し得る力は、軸２１の中心と回転体２４の中心との距離ｄに反比例し、かつ個々の駆動素子２３の出力、個々の駆動素子２３の配置（軸２１からの距離）、および駆動素子２３の個数に比例する。
【００４７】
この場合、同程度の力を生み出す駆動素子２３一つのみで同程度のトルクを得ようとすれば、駆動素子２３の軌道を円周とする円の直径を最小でもｎ×ｒとしなければならず、大きなトルクを得ようとすればするほどアクチュエータが大型化することになる。本発明のアクチュエータ２０においては、駆動素子２３の数を多くすることによって全体の大きさを変えず、しかも駆動素子２３の数に比例して大きなトルクが得られるのである。
【００４８】
したがって、アクチュエータ２０は小型であるにもかかわらず高出力が得られる。この小型のアクチュエータ２０によって、アクチュエータ２０を含めた光スイッチ全体として小型化されることとなる。
また、アクチュエータ２０に設けられた回転体２４の自らの回転運動から得られるカムの往復運動によって先端部１２ａ，１３ａが変位される光ファイバ１２，１３は、小型化されたアクチュエータ２０に対応して必然的に小型化される。
【００４９】
ただし、アクチュエータ２０において、駆動素子２３の数がｎ＝１すなわち駆動素子２３が一つのみ設置される場合、上記の説明によりアクチュエータ２０の小型化には寄与しないため、本発明には含まれないが、回転体２４を回転させるのに必要な出力が得られれば、駆動素子２３一つのみ設置されるアクチュエータ２０の実現は可能である。
【００５０】
また、アクチュエータ２０において、電圧の印加と印加された電圧の解除とを行って回転体２４に対して発生したトルクを制御し、回転体２４を所定の位置まで回転させた後、電圧の印加と印加された電圧の解除とを停止させると、回転体２４の回転が停止されて回転体２４の周縁部２５の所定の位置が保持され、その周縁部２５によって変位される光ファイバ１２の所定の位置が保持されることとなる。したがって、光スイッチ１０は、光ファイバ１２の所定の位置を保持することでその光学特性が保持されるラッチ機能を有することとなる。
【００５１】
上記の構成によれば、この小型のアクチュエータ２０を採用することによって、アクチュエータ２０を含めた光スイッチ１０全体として小型化されることとなり、また、アクチュエータ２０に設けられた回転体２４の自らの回転運動から得られる周縁部２５の往復運動によって変位される光ファイバ１２は、小型化されたアクチュエータ２０に対応して必然的に小型化されるので、小型で高出力なアクチュエータ２０、及びそのアクチュエータ２０を用いて小型で集積に適した光スイッチ１０を提供することができる。
【００５２】
また、アクチュエータ２０を作動させて駆動素子２３に対して電圧の印加およびその解除を目的の回数だけ行うことによって、目的とするカムの往復運動の変位が得られ、カムの往復運動に追従させて光ファイバ１２を弾性変形させてその先端部１２ａを正確に変位させるので、精密な制御を行う光スイッチ１０を提供することができる。
【００５３】
図９および図１０は、この発明における第２の実施の形態を示す図であって、この発明を適用した光スイッチを示す概略図である。
図９および図１０においては、上記第１の実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
光スイッチ３０は、ケース３１と、１本の光ファイバ（入力光路）３２と、複数、例えば４本の光ファイバ（出力光路）３３〜３６と、光ファイバ３２にカム２５が接して設けられたアクチュエータ（光路切換手段）２０とを備えている。
【００５４】
ケース３１は、底部３１ａ、側壁部３１ｂおよび蓋部３１ｃを有して箱状に形成されている。その側壁部３１ｂには、光ファイバ３２〜３６をそれぞれケース３１の内部に挿入される孔３１ｄ〜３１ｈが設けられている。
光ファイバ３２は、その先端部３２ａが側壁部３１ｂに設けられた孔３１ｄを貫通してケース３１の内部に挿入されている。また、光ファイバ３３〜３６は、その先端部３３ａ〜３６ａが側壁部３１ｂに設けられた孔３１ｅ〜３１ｈを貫通してケース３１の内部に挿入されている。
【００５５】
光ファイバ３２および光ファイバ３３は、それら先端部３２ａと先端部３３ａとが外部から導入された光を光ファイバ３２および光ファイバ３３を通過させて外部に導出させるように突き合わせて接続されて、直線状に配置されている。
アクチュエータ２０は、軸２１と、台座部２２と、駆動素子２３と、回転体２４とを備え、回転体２４の周縁部２５を光ファイバ３２に接して光ファイバ３２の先端部３２ａの近傍に配置されている。
また、ケース３１の内部には、周縁部２５によって光ファイバ３２を弾性変形させる際にその光ファイバ３２をケース１１内で支持する支点３７が光ファイバ３２に接して設けられている。
【００５６】
光スイッチ３０に設けられたアクチュエータ２０を回転させて光ファイバ３２と光ファイバ３３との接続を光ファイバ３４〜３６のいずれか一つとの接続に切換える際、電圧の印加および印加された電圧の解除を行うことによって駆動素子２３を作動させ、駆動素子２３に固定された回転体２４を回転させることでアクチュエータ２０を回転させ、周縁部２５に接した光ファイバ３２を変位させて、光ファイバ３２と光ファイバ３３との接続を光ファイバ３４〜３６のいずれか一つに接続させる。
【００５７】
すなわち、光スイッチ３０に設けられたアクチュエータ２０を回転させ、例えば光ファイバ３３に接続されている光ファイバ３２を光ファイバ３６に接続させる場合、第１の実施の形態と同様に、駆動素子２３に対して電圧を印加およびその解除を行う回数Ｎとその回転運動を往復運動に変換する周縁部２５の変位、すなわちカムの往復運動の変位ｙとの関係を示す図８のデータを参照しながら、アクチュエータ２０を作動させて駆動素子２３に対して電圧の印加およびその解除を目的の回数Ｎ１だけ行うことによって、目的とするカムの往復運動の変位ｙ１が得られ、周縁部２５に接した光ファイバ３２をその変位ｙ１だけ周縁部２５によって弾性変形させて変位させることによって、光ファイバ３３に接続されている光ファイバ３２を光ファイバ３６に接続させる。
なお、光ファイバ３３〜３６から導出される光の一部を分岐して、受光素子等を用いてその光をモニタしながら電圧の印加及びその解除を行ってアクチュエータを作動させてもよい。
【００５８】
上記の構成によれば、本実施の形態における光スイッチ３０は、上記第１の実施の形態と同様のアクチュエータ２０を用いたものであるため、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、目的とするカムの往復運動の変位が得られ、カムの往復運動に追従させて光ファイバ３２を弾性変形させてその先端部３２ａを正確に変位させるので、目的とする光ファイバ３３〜３６のいずれかに正確に接続することができる。
【００５９】
図１１および図１２は、この発明における第３の実施の形態を示す図であって、この発明を適用した光スイッチを示す概略図である。
図１１および図１２においては、上記第１の実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
光スイッチ４０は、ケース４１と、２本の光ファイバ（入力光路）４２，４３と、２本の光ファイバ（出力光路）４４，４５と、それぞれの光ファイバ４２〜４５に対して個々に設けられ、光ファイバ４２〜４５に周縁部２５が接して設けられたアクチュエータ（光路切換手段）２０とを備えている。
【００６０】
ケース４１は、底部４１ａ、側壁部４１ｂおよび蓋部４１ｃを有して箱状に形成されている。その側壁部４１ｂには、光ファイバ４２〜４５をそれぞれケース４１の内部に挿入される孔４１ｄ〜４１ｇがそれぞれ設けられている。
光ファイバ４２，４３は、その先端部４２ａ，４３ａが側壁部４１ｂに設けられた孔４１ｄ，４１ｅを貫通してケース４１の内部に挿入されている。また、光ファイバ４４，４５は、その先端部４４ａ，４５ａが側壁部４１ｂに設けられた孔４１ｆ，４１ｇを貫通してケース４１の内部に挿入されている。
【００６１】
光ファイバ４２および光ファイバ４４は、それら先端部４２ａと先端部４４ａとが外部から導入された光を光ファイバ４２および光ファイバ４４を通過させて外部に導出させるように突き合わせて接続されて、直線状に配置されている。また、光ファイバ４３および光ファイバ４５は、それら先端部４３ａと先端部４５ａとが外部から導入された光を光ファイバ４３および光ファイバ４５を通過させて外部に導出させるように突き合わせて接続されて、直線状に配置されている。
ケース４１の内部には、周縁部２５によって光ファイバ４２〜４５のそれぞれを弾性変形させる際にその光ファイバ４２〜４５をケース１１内で支持する支点４６〜４９がそれぞれ個々に光ファイバ４２〜４５に接して設けられている。
【００６２】
光スイッチ４０に設けられた４個のアクチュエータ２０を回転させて光ファイバ４２と光ファイバ４４との接続および光ファイバ４３と光ファイバ４５との接続を、それぞれ光ファイバ４２と光ファイバ４５との接続および光ファイバ４３と光ファイバ４４との接続に切換える際、電圧の印加および印加された電圧の解除を行うことによって駆動素子２３を作動させ、駆動素子２３に固定された回転体２４を回転させることで４個のアクチュエータ２０すべてを回転させ、周縁部２５に接した光ファイバ４２〜４５を変位させて、光ファイバ４２と光ファイバ４４との接続を光ファイバ４２と光ファイバ４５との接続に切換えるとともに、光ファイバ４３と光ファイバ４５との接続を、光ファイバ４３と光ファイバ４４との接続に切換える。
【００６３】
すなわち、光スイッチ４０に設けられた４個のアクチュエータ２０を回転させ、光ファイバ４２と光ファイバ４４との接続および光ファイバ４３と光ファイバ４５との接続を、それぞれ光ファイバ４２と光ファイバ４５との接続および光ファイバ４３と光ファイバ４４との接続に切換える際、第１の実施の形態と同様に、駆動素子２３に対して電圧を印加およびその解除を行う回数Ｎとその回転運動を往復運動に変換する周縁部２５の変位、すなわちカムの往復運動の変位ｙとの関係を示す図８のデータを参照しながら、４個のアクチュエータ２０を作動させて駆動素子２３に対して電圧の印加およびその解除を目的の回数Ｎ１だけ行うことによって、目的とするカムの往復運動の変位ｙ１が得られ、それぞれが周縁部２５に接した光ファイバ４２〜４５をその変位ｙ１だけ周縁部２５によって弾性変形させて変位させることによって、光ファイバ４２と光ファイバ４４との接続を光ファイバ４２と光ファイバ４５との接続に切換えるとともに、光ファイバ４３と光ファイバ４５との接続を、光ファイバ４３と光ファイバ４４との接続に切換える。
なお、光ファイバ４４，４５から導出される光の一部を分岐して、受光素子等を用いてその光をモニタしながら電圧の印加及びその解除を行ってアクチュエータ２０を作動させてもよい。
【００６４】
上記の構成によれば、本実施の形態における光スイッチ４０は、上記第１の実施の形態と同様のアクチュエータ２０を用いたものであるため、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、目的とするカムの往復運動の変位が得られ、カムの往復運動に追従させて光ファイバ４２〜４５を弾性変形させてその先端部４２ａ〜４５ａを正確に変位させるので、目的とする光ファイバどうしで正確に接続することができる。
【００６５】
なお、例えば、アクチュエータ２０を作動して光ファイバ４２，４５の先端部４２ａ，４５ａを変位させ、光ファイバ４３，４４の先端部４３ａ，４４ａを変位させない状態にすることによって、光ファイバ４２と光ファイバ４５とを接続させて、光ファイバ４３と光ファイバ４４とを断絶させることも可能である。
【００６６】
図１３および図１４は、この発明における第４の実施の形態を示す図であって、この発明を適用した光スイッチを示す概略図である。
図１３および図１４においては、上記第１の実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
光スイッチ５０は、ケース５１と、４本並列に配置された光ファイバ（入力光路）５２〜５５と、４本並列に配置された光ファイバ（第１の出力光路）５６〜５９と、４本並列に配置された光ファイバ（第２の出力光路）６０〜６３と、反射ミラー（反射手段）７０と、アクチュエータ２０とを備えている。
【００６７】
ケース５１は、底部５１ａ、側壁部５１ｂおよび蓋部５１ｃを有して箱状に形成されている。その側壁部５１ｂには、光ファイバ５２〜６３をそれぞれケース５１の内部に挿入される孔５１ｄ〜５１ｏがそれぞれ設けられている。
光ファイバ５２〜６３は、その先端部５２ａ〜６３ａが側壁部５１ｂに設けられた孔５１ｄ〜５１ｏを貫通してケース５１の内部に挿入されている。
【００６８】
反射ミラー７０は、ケース５１内に４行４列に整列し、光ファイバ５２〜５５に対して平面的に４５°の角度をなして蓋部５１ｃの下方に没して配置され、蓋部５１ｃに設けられた孔５１ｐから上下に移動できるようになっている。
これら反射ミラー７０それぞれの下部には、反射ミラー７０を上下に移動させるアクチュエータ２０が設けられている。    このアクチュエータ２０は、底部５１ａに立設され、軸２１が水平方向に延在するように設けられている。すなわち、回転体２４は鉛直方向の平面内で回転自在となるように設けられている。
【００６９】
光ファイバ５２〜５５は、反射ミラー７０を蓋部５１ｃの下方に没している場合、光ファイバ５２〜５５に導入された光が光ファイバ６０〜６３から導出できるように、光ファイバ６０〜６３それぞれに対して直線となるように配置されている。
また、光ファイバ５２〜５５は、反射ミラー７０を孔５１ｐから蓋部５１ｃ上に出現させることで光ファイバ５２〜５５に導入された光を反射ミラー７０で反射させて光ファイバ５６〜５９から導出できるように、光ファイバ５６〜５９それぞれに対して直角方向に配置されている。
【００７０】
光スイッチ５０を用いて光ファイバ５２〜５５から導入され光ファイバ６０〜６３に導出されている光を、光ファイバ５６〜５９のいずれかに切換える場合、目的の反射ミラー７０に設けられたアクチュエータ２０を作動させて目的の反射ミラー７０をケース５１の内部から蓋部５１ｃ上に出現させ、光ファイバ５２〜５５から導入された光の進行方向をその反射ミラー７０によって変化させることによって、光ファイバ５６〜５９のいずれかに切換える。
【００７１】
すなわち、例えば光ファイバ５２から導入され光ファイバ６０に導出されている光の光路を切換えて光ファイバ５８に導出させる場合、反射ミラー７０ａの下部に周縁部２５を接して設けられたアクチュエータ２０を、上記の各実施の形態と同様に、駆動素子２３に対して電圧を印加およびその解除を行う回数Ｎとカムの往復運動の変位ｙとの関係を示す図８のデータを参照しながらアクチュエータ２０を作動させる。そのアクチュエータ２０に設けられた駆動素子２３に対して、カムの最大変位ｙ２が得られるまで電圧の印加およびその解除をＮ２回繰り返して、周縁部２５に接した反射ミラー７０ａをその変位だけ周縁部２５によって変位させることで反射ミラー７０ａを蓋部５１ｃの上部に出現させて、光ファイバ５２から導入され光ファイバ６０に導出されている光の出力光路を切換えて光ファイバ５８に導出させる。
【００７２】
上記の構成によれば、本実施の形態における光スイッチ５０は、上記第１の実施の形態と同様のアクチュエータ２０を用いたものであるため、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態における光スイッチ５０によって、入力光路と出力光路との入れ替えを平面的な切換えのみで行うことができる。
【００７３】
なお、上記第１から第３の実施の形態において、例えば第１の実施の形態における光ファイバ１２の先端部１２ａと光ファイバ１３の先端部１３ａとの両者の中心をずらして接続させる際、光ファイバ１２から導入された光はその一部が光ファイバ１３へ導出されないため、光ファイバ１３へ導出される光の伝達率が低下する。また、光ファイバ１２の先端部１２ａと光ファイバ１３の先端部１３ａとの間に生じる変位のずれを大きくすると、この光の伝達率がさらに低下する。
しかしながら、周縁部２５に接して設けられた光ファイバ１２を、アクチュエータ２０を作動させ電圧の印加およびその解除の回数を制御することによって正確に変位させることが可能であるため、電圧の印加およびその解除の回数の制御を行うことによって、目的とする光の伝達率を得ることができる。
すなわち、光ファイバ１２の先端部１２ａと光ファイバ１３の先端部１３ａとの両者の中心をずらして接続して光ファイバ１２から導入され光ファイバ１３へ導出される光を可変に減衰させる可変光減衰器としての機能を有している。
これは上記第２および第３の実施の形態についても同様である。
【００７４】
また、上記第１から第３の実施の形態において、光ファイバの先端部を接続する際、端面突き合わせによる接続方法を用いるが、その挿入損失を低減するために、光ファイバの端面を先球化して接続しやすくする方法、あるいは光ファイバ間に微小球レンズあるいはロッドレンズ等のマイクロレンズを配置する方法を用いてもよい。
【００７５】
また、上記第４の実施の形態において、反射ミラー７０の移動方法は、入力光路から出力光路への切換えが可能であれば、本実施の形態に示すように、アクチュエータ２０を用いて反射ミラー７０の下部から上下させる方法に限るものではない。
【００７６】
また、上記各実施の形態において、アクチュエータ２０の構成は、電圧の印加および印加された電圧の解除を繰り返すことによって駆動素子２３が移動することによって回転体２４の自らの回転運動からカムの往復運動の変位に変換させることができれば、本実施の形態に示したものに限らない。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したこの発明の光スイッチにおいては、以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明によれば、大きなトルクを得る際、アクチュエータ全体の大きさを変えずに駆動素子の数を多くして、駆動素子の数に比例して大きなトルクを得ることができるので、小型で高出力なアクチュエータを提供することができる。
【００７８】
請求項２から４のいずれかに係る発明によれば、小型のアクチュエータを光路切換手段に採用することによって、アクチュエータを含め、光スイッチ全体を小型化し、集積に適したものとすることができる。
また、電圧の印加およびその解除の回数とカムの往復運動の変位との関係を予めデータ化しておいた後、アクチュエータを電圧の印加および印加された電圧の解除によって作動させ、そのデータを参照しながら電圧の印加およびその解除を目的の回数のみ行うことによって、その目的とするカムの往復運動の変位が得られることとなり、カムの往復運動に追従させて入力光路あるいは出力光路の一端を正確に変位させるので、精密な制御を行う光スイッチを提供することができる。
【００７９】
請求項５に係る発明によれば、アクチュエータを電圧の印加および印加された電圧の解除によって作動させ、その電圧の印加および印加された電圧の解除の回数を制御することで回転体に対して発生するトルクを制御し、そのトルクから得られる回転運動によって往復運動が制御され、この往復運動するカムの光ファイバと接した個所の変位が制御され、カムの往復運動に追従させて光ファイバを弾性変形させて入力光路あるいは出力光路の一端を正確に変位させるので、精密な制御を行う光スイッチを提供することができる。
【００８０】
請求項６に係る発明によれば、変位のずれを制御することによって、入力光路から出力光路へ通過する光の伝達率を制御することが可能となるので、精密な制御を行う光スイッチを提供することができる。
【００８１】
請求項７に係る発明によれば、小型のアクチュエータを光路切換手段に採用することによって、アクチュエータを含め、光スイッチ全体を小型化し、集積に適したものとすることができる。
また、入力光路と第１の出力光路あるいは第２の出力光路のいずれかとの接続が、入力光路に導入された光が第１の出力光路あるいは第２の出力光路のいずれかに導出されるように、反射手段を移動させることによって切換えられることとなるので、精密な制御を行う光スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明における第１の実施の形態に係る光スイッチの概略平面図である。
【図２】この発明における第１の実施の形態に係る光スイッチの概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ），（ｃ）は部分斜視図である。
【図３】この発明における第１の実施の形態に係るアクチュエータの概略断面図である。
【図４】この発明における第１の実施の形態に係る駆動素子の拡大斜視図である。
【図５】この発明における第１の実施の形態に係る駆動素子の機能を説明する図である。
【図６】この発明における第１の実施の形態に係るアクチュエータの性能を示すグラフである。
【図７】この発明における第１の実施の形態に係るカムの性能を示すグラフである。
【図８】この発明における第１の実施の形態に係るアクチュエータの性能を示すグラフである。
【図９】この発明における第２の実施の形態に係る光スイッチの概略平面図である。
【図１０】この発明における第２の実施の形態に係る光スイッチの概略断面図である。
【図１１】この発明における第３の実施の形態に係る光スイッチの概略平面図である。
【図１２】この発明における第３の実施の形態に係る光スイッチの概略断面図である。
【図１３】この発明における第４の実施の形態に係る光スイッチの概略平面図である。
【図１４】この発明における第４の実施の形態に係る光スイッチの概略断面図である。
【符号の説明】
１０…光スイッチ、１２…光ファイバ（入力光路）、１３…光ファイバ（出力光路）２０…アクチュエータ（光路切換手段）、２１…軸（ある軸）、２２…円板、  ２３…駆動素子、２４…回転板（回転体）、２５…周縁部（カム）、３０…光スイッチ、３２…光ファイバ（入力光路）、３３〜３６…光ファイバ（出力光路）、  ４０…光スイッチ、４２，４３…光ファイバ（入力光路）、４４，４５…光ファイバ（出力光路）、５０…光スイッチ、５２〜５５…光ファイバ（入力光路）、  ５６〜５９…光ファイバ（第１の出力光路）、６０〜６３…光ファイバ（第２の出力光路）
【図１】
2004278641.tif 000007
【図２】
2004278641.tif 000008
【図３】
2004278641.tif 000009
【図４】
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【図５】
2004278641.tif 000011
【図６】
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【図７】
2004278641.tif 000013
【図８】
2004278641.tif 000014
【図９】
2004278641.tif 000015
【図１０】
2004278641.tif 000016
【図１１】
2004278641.tif 000017
【図１２】
2004278641.tif 000018
【図１３】
2004278641.tif 000019
【図１４】
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