(57)【要約】【課題】機械式光スイッチ装置において、入出力ポートの複数のフェルールの相互を、任意に選択組合わせ、正確に接続することができ、市販のコネクタも使用可能な光スイッチ装置を提供する。【解決手段】入力側ポート基盤と出力側ポート基盤とが対面する光スイッチ装置において、入力側ポートの入力フェルールは垂直方向に複数個配置されて各入力フェルールは水平方向に独立して移動可能にし、出力側ポートとなる出力フェルールは水平方向に複数個配置されて各出力フェルールは垂直方向に独立して移動可能にし、一方のポートのフェルールには対向するフェルールと接続・解除するために対向するフェルールに対して前後進に移動し、前記他方のポートとなる光ファイバーのフェルールには着脱自在なネジ付コネクタとフェルール先端をガイドするアダプタを装着し、各入・出力のフェルールとの組み合わせを自由に選択する光スイッチ装置。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側ポート基盤と出力側ポート基盤とが対面して設けられる光スイッチ装置において、前記入力側ポートとなる光ファイバーの入力フェルールは垂直方向に間隔をあけて複数個配置され該各入力フェルールは水平方向に独立して基盤面を移動可能な機構を設け、前記出力側ポートとなる光ファイバーの出力フェルールは水平方向に間隔をあけて複数個配置されて該各出力フェルールは基盤面を垂直方向に独立して移動可能な機構を設け、前記入力側ポートまたは出力側ポートのフェルールには対向するフェルールと接続或いは解除するために対向するフェルールに対して前後進に移動する機構を設け、前記の入力側ポートまたは出力側ポートとなる光ファイバーのフェルールには着脱自在なネジ付コネクタとフェルール先端をガイドするアダプタを装着し、各入力フェルールと各出力フェルールとの組み合わせを自由に選択する選択機構とを設けたことを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
前記入力側ポートまたは出力側ポートとなる光ファイバーのフェルールには光ファイバーのフェルールの保持部を設けるとともに該保持部には自動調芯機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の入出力ファイバーの接続切り替えをする機械式マトリックス光スイッチ装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、色々な機械式光スイッチ装置が開発されているが、これらの方式は、入出力ポートのどちらか一方を直線状、または、平面上で上下左右多段のマトリックス状に並べて固定しておいて、他方を直線または平面上に移動させて目的の相手ポートを選択し接続する機械式光スイッチ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一例として、特許文献１に開示されている装置では、二次元のＸ―Ｙ平面上にＮ（Ｎ＝２０）×Ｍ（Ｍ＝２０）個の多数個のフェルールをマトリックス状に配列固定した固定側フェルールに対して、二次元相対移動を可能とした１個の可動側フェルールを同時に使用して接続する構成、および、マトリックス状に配列固定した固定側フェルールの接続範囲を限定して、接続範囲毎に二次元相対移動を可能とした１個の可動側フェルールを同時に使用して接続する構成である。
また、機械式マトリックス光スイッチの構成としては、Ｎ本の入力ポートとＮ本の出力ポートでマトリックスを組み、所望の交点にフェルールを移動してＮ本の入力ポートとＮ本の出力ポートを組み合わす光スイッチが知られている（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
他方、高速接続のマトリックス式光スイッチとしては、マトリックスの交点にクロスポイントスイッチを配置したスイッチで「完全格子型Ｎ×Ｎマトリックススイッチ」と呼ばれている光スイッチが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８９１４１号公報
【特許文献２】
特開平３−２８７２１２号公報
【特許文献３】
特開平６−２５８５８４号公報
【特許文献４】
特開平８−２３７６９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の完全格子型マトリックス式光スイッチは、接続速度は速いが各クロスポイントに入出力端子数１×２の光スイッチを配置した装置となるので、光が通過するスイッチ段数はそのパスによって異なり最小で１段、最大で（２Ｎ−１）段となり段数のばらつきが大きく且つ段数も多くなることから光の損失のばらつきと損失自体が大きくなるというという問題点がある。
このため、損失を少なくするには、特許文献１乃至４に開示されているような機械式光スイッチ装置が有利であるが、特許文献１ではスリーブやアダプタを用いることなく、直接フェルール同士を接続しているが、ガイド部材がない状態でフェルール同士を正確に接続することは困難であるという問題があり、特許文献２乃至４では、直線または平面上に光ファイバーのフェルールを正確に接続するためのガイド部材であるスリーブやアダプタが必要であり、接続盤にこれらのスリーブやアダプタを並べて固定して配置するので多数個の光ファイバーと同じ数だけ必要となり無駄が多くなるといった問題点がある。
さらに、従来の機械式マトリックス光スイッチ装置においては、光接続用スリーブの数がマトリックスの数だけ必要となるが、実際に接続使用されていない多数の空きスリーブの防塵の問題があり、光接続用スリーブにフェルールを挿入接続する時に互いの相対位置を数ミクロンの精度で合わせなければならないが、塵により不都合が生じる場合があるという問題点がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、機械式マトリックス光スイッチ装置においても、入出力ポートの複数のフェルールの相互を、任意に選択し組み合わせて、かつ正確に接続することができ、市販のコネクタも使用可能な光スイッチ装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、入力側ポート基盤と出力側ポート基盤とが対面して設けられる光スイッチ装置において、前記入力側ポートとなる光ファイバーの入力フェルールは垂直方向に間隔をあけて複数個配置され該各入力フェルールは水平方向に独立して基盤面を移動可能な機構を設け、前記出力側ポートとなる光ファイバーの出力フェルールは水平方向に間隔をあけて複数個配置されて該各出力フェルールは基盤面を垂直方向に独立して移動可能な機構を設け、前記入力側ポートまたは出力側ポートのフェルールには対向するフェルールと接続或いは解除するために対向するフェルールに対して前後進に移動する機構を設け、前記の入力側ポートまたは出力側ポートとなる光ファイバーのフェルールには着脱自在なネジ付コネクタとフェルール先端をガイドするアダプタを装着し、各入力フェルールと各出力フェルールとの組み合わせを自由に選択する選択機構とを設けたことを特徴とする光スイッチ装置である。
その作用は、光ファイバー接続用のアダプタが、入力側ポートとなる光ファイバーの数だけで済み常に接続使用されているので空きが無く防塵の心配が無く、かつ、正確に互の光ファイバーを接続することができる。
請求項２の発明は、前記入力側ポートまたは出力側ポートとなる光ファイバーのフェルールには光ファイバーのフェルールの保持部を設けるとともに該保持部には自動調芯機構を設けた請求項１に記載の光スイッチ装置である。
その作用は、複数個の出力側ポートとなる光ファイバーのフェルールが、各々個別にフェルールの保持部に自動調芯機構を有した構成となっているので、光接続用スリーブにフェルールを挿入接続する際互いの相対位置を数ミクロンの精度で合わせる必要は無く、簡単で正確に接続できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な１実施例について、図面を参照して詳しく説明するが、本発明の１実施例として、入力側ポート数が４個であり、出力側ポート数が４個である構成の機械式マトリックス光スイッチ装置に適用した場合について説明する。
この実施例の全体の概略を図１に示すが、光スイッチ装置において入力側ポート１のための基盤１Ｆと、出力側ポート２のための基盤２Ｆとが対面して設けられており、入力側ポート１として入力ポート１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが４個設けられ、各光ファイバーの入力フェルールは、垂直方向に間隔をあけて複数個配置されて、該各入力フェルールは基盤面を水平方向に独立して移動可能な移動機構を設け、前記出力側ポート２として出力ポート２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの光ファイバーの出力フェルールは、水平方向に間隔を空けて複数個配置されて該各出力フェルールは基盤面を垂直方向に独立して移動可能な移動機構を設け、前記の出力側ポートの出力フェルールには入力フェルールと接続或いは解除するために入力フェルールに対して前後進に移動する前後進機構を設け、各入力フェルールと各出力フェルールとの組み合わせを自由に選択する選択機構Ｓとを設けたものである。
【０００７】
［入力側ポート］
まず、入力ポート１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）について説明すると、図２は、入力側ポート数４本の内の１本を保持するための入力側ポートの機構を示す上方からの平面面であり、図３は、図２中に示すＡ−Ａ線での矢視図であり、図４は、図２中に示すＢ−Ｂ線での矢視図である。
光ファイバーケーブル１１は、図２に示すように、ネジ付き光ファイバーコネクタ１２を装着したもので、この光ファイバーケーブル１１におけるコネクタ１２の内周雌ネジ１２１を、ガイド機能を有した接続用アダプタ４の外周の雄ネジ４１にねじ込み固定している。
なお、着脱自在なネジ付コネクタとアダプタの組み合わせとしたので、市販のコネクタやアダプタが使用可能であるばかりか、正確に互いのフェルールを接続できる。
この接続用アダプタ４はベースブロック５に搭載され移動するが、このベースブロック５にはベースブロック５に対して左右動（図面上）するスライドブロック６に取付られ、このスライドブロック６は一対のリニアモーションベアリング６１ａ，６１ｂを介して一対の保持板６２ａ，６２ｂに掛け渡した一対のガイド軸６３ａ，６３ｂで保持され、軸上を左右方向にスライド可能な構造となっており、通常は一対のガイド軸６３ａ，６３ｂに対して同軸的にセットされているコイルバネ６４ａ，６４ｂによって、スライドブロック６全体をガイド軸６３ａ，６３ｂを保持している保持板６２ｂ（右側）の方向に押し付けられている。
【０００８】
主に図３に示すスライドブロック６を包括するベースブロック５は、２個のリニアモーションガイドブロック５１ａ，５２ｂを介して、入力側ポート基盤１Ｆに設けられた２本のガイドレール７（７ａ，７ｂ）上を自由にスライド可能になっていおり、このベースブロック５には位置決めユニット５２が設置され、ガイドレール７と平行に配置された位置決めレール７１に対応している。
【０００９】
図４に示すように、前記ベースブロック５をベースにして設置されている前記位置決めユニット５２には先端がボール形状になった位置決めピン５３が組み込まれていて、位置決めピン５３がバネ５３１によって位置決め用レール７１のＶ字型溝７１１に押し当てられて、前記ベースブロック５は所定の位置に保持されるようになっている。
前記ベースブロック５が所定の位置に保持されると、位置決めセンサ用遮光板５４が位置決め用センサ５５を遮光して保持位置を確認出来るようになっている。先端をテーパー状に削ったピン５６１を取り付けたアーム５６を図示されていない駆動源によって駆動して、アーム５６の先端のピン５６１を、孔５７に挿入してフォーク５８の一端５８１である孔５７側を下げると、位置決めピン５３は回動軸５８２を中心にして、フォーク５８の他端５８３を上昇し位置決めピン５３全体が上昇して位置決め用レール７１のＶ字型溝７１１から開放されて、アーム５６をガイドレール７の長手方向に駆動すると前記ベースブロック５は、自由にスライド可能となり、所望の位置に移動することができる。
【００１０】
［出力側ポート］
次に、出力ポート２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）について説明すると、図５は、出力側ポート数４本の出力ポート２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄのうちの１本を保持するための保持機構を示す側面図であり、図６は、図５中に示すＣ−Ｃ矢視図である。
図５（ａ）、図６に示すように、前後に移動するベース板８に、フェルール２１を装着した光ファイバーケーブル２２を接続操作するリニアモーションガイドブロック９が搭載されている。
フェルール２１は通常の市販のもので、このフェルール２１を装着した光ファイバーケーブル２２は、フェルール保持板２３を介して第１板バネ取付板２４に固定されている。
第１板バネ取付板２４と第２板バネ取付板２５は対向する一対の第１板バネ２６によって連結され、同様に、第２板バネ取付板２５と第３板バネ取付板２８は前記第１板バネ２４に対し直交する位置に対向する一対の第２板バネ２７によって連結され、第３板バネ取付板２８はリニアモーションガイドブロック９に取付られた板に固定されている機構になっている。
したがって、フェルール２１は、図５（ｂ）に示すように、二組の対向する第１板バネ２６，第２板バネ２７の弾性変形範囲内で直交方向（図中符号Ａ）に動くことが可能で前後方向には移動が阻止される自動調芯機構上に取付られた構成になっている。
フェルール２１が取付られた前記の自動調芯機構（２４〜２８）は、リニアモーションガイドブロック９を介してベース板８に取付られた基盤面に直交するガイドレール３１上をスライド可能となっている。このスライドさせる駆動は、図示していない駆動源により個々独立して動作可能である。
【００１１】
出力ポート２の上下方向の移動を説明すると、スライド板８１にはベース板８と図２に示されている位置決めユニット５２（図２）の機構と同じ位置決めユニット８２が取付られている。スライド板８１は、２個のリニアモーションガイドブロック３３を介して、出力側ポート基盤２Ｆに設けられた２本のガイドレール７２上を自由にスライド可能になっていて、前記位置決めユニット８２の位置決めピンがバネによって位置決め用レール７３のＶ字型溝に押し当てられるとスライド板８１は所定の位置に保持されるようになっている。スライド板８１が所定の位置に保持されると、位置決めセンサ用遮光板８３が位置決め用センサ８４を遮光して保持位置を確認出来るようになっている。
この位置決め固定および解除の動作は、前記の図４で説明したアーム５６と同じ形状のアームを使用して、位置決めユニット８２の位置決めピンを上昇させてアームをガイドレール７２の長手方向に駆動すると、前記スライド板８１は自由にスライド可能となる。
【００１２】
［入出力ポートの接続］
図７は、入力側ポートの光ファイバーケーブル１１と出力側ポートの光ファイバーケーブル２２を接合する様子を示している。
まず、入力側ポートの光ファイバーケーブル１１を保持する入力ポートの構成ユニットは所定の位置にスライドさせて保持されている。次に、出力側ポートの光ファイバーケーブル２２を保持する出力ポートの構成ユニットも所定の位置にスライドさせて保持されている。ここで、「所定の位置」とは、接続用アダプタ４にフェルール２１を挿入することができる位置を意味する。この状態でフェルール２１を図示しない駆動源でスライド前進（図７左方向）させて、接続用アダプタ４にフェルール２１を挿入させる。
前記スライド前進の移動量は、接続用アダプタ４が固定されているスライドブロック６が０．３〜０．５ｍｍ程度押されて動く位置である。スライドブロック６が押された分だけバネ６４（６４ａ，６４ｂ）が圧縮されてバネ圧が発生する。このバネ圧は、接続用アダプタ４内で光ファイバーコネクタ１２の接合端面とフェルール２１の先端面とを押し圧して密着させるように作動し、接続面での光接合損失を最小限に押さえるように作動する。フェルール２１の先端部には０．３ｍｍ程度の厚みのテーパーが施されていて、接続用アダプタ４とフェルール２１との接合位置のズレ量が前記のテーパー量以内であれば、フェルール２１が固定されている自動調芯機構は上下左右に移動可能であることから、互の光ファイバーケーブルに損傷を与えることなくスムーズに接合が可能となる。
そして、接続用アダプタ４とフェルール２１との接合位置のズレ量が前記のテーパー量以上の時には、接合が正常に実施出来ずにフェルール２１によって接続用アダプタ４が必要以上に押されてスライドブロック６が移動するのでその移動を検知する機能を持たせてフェルール２１の挿入動作を途中で止めさせることができ、互いに損傷を与えることを防止できる。
【００１３】
入力側ポート基盤１Ｆと出力側ポート基盤２Ｆとは図１の概略斜視図に示したように対向して枠対Ｆ上に配置されているが、図８は、入力側ポート基盤１Ｆにおける入力側ポート数４本の各機構をＸ−Ｙ平面上に配置した図であるが、垂直方向のＹ軸上に図の２，３，４，で示したユニットを等間隔に配置し、水平方向のＸ軸方向に平行に各ユニットが移動できるようになっている。
また、図９は、出力側ポート基盤２Ｆにおける出力側ポート数４本の各機構をＸ−Ｙ平面上に配置した図であるが、水平方向のＸ軸上に図の５，６で示したユニットを等間隔に配置し、垂直方向のＹ軸方向に平行に各ユニットが移動できるようになっている。
ここで、図８における入力側ポートの１Ａ番は、図９における出力側ポートの２Ｄ番に接合できる位置に移動させ待機状態になっている。同様に、図８における入力側ポートの１Ｂ番は、図９における出力側ポートの２Ｂ番に接合できる位置に移動させた状態に、図８における入力側ポートの１Ｃ番は、図９における出力側ポートの２Ｃ番に接合できる位置に移動させた状態に、図８における入力側ポートの１Ｄ番は、図９における出力側ポートの２Ａ番に接合できる位置に移動させ待機状態になっている。
入力側ポート基盤１Ｆの入力側ポートは、以上のような構成であるから、入力側ポート数４本の光ファイバーケーブルは、各々平行に移動するので互いに絡み合うことはなく、同様に、出力側ポート基盤２Ｆの入力側ポートも出力側ポート数４本の光ファイバーケーブルは、各々平行に移動するので互いに絡み合うことはない。
【００１４】
図１で示した対向する入力側ポート基盤１Ｆと出力側ポート基盤２Ｆと枠体Ｆに取り付けた詳細を、図１０に示して説明するが、図１０（ａ）は図１０（ｂ）の右側面を示したものであり、図１０は、図８と図９とを向かい合わせに配置した状態を示しており、図１０（ｂ）の奥側が図８の平面であり、手前側が図９の平面を示している。
図１０（ｂ）中の符号十文字で示す箇所が接合可能な位置で、４×４のマトリックス状になっており、図中の十文字に丸印を付けた４箇所が、前記の図８と図９の説明での接合待機位置であり、図７で説明したように、フェルール２１が前進して接続用アダプタ４に案内され、接続用アダプタ４に固定されている光ファイバーケーブル１１の接続面へのフェルール挿入動作を行なって接続される。
以上、説明したように、入力側ポートの１Ａ番は、出力側ポートの２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ番の出力ポートのどこにでも自由に移動が可能であり、入力側ポートの１Ｂ番も出力側ポートの２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ番のどこにでも自由に移動が可能であり、入力側ポートの１Ｃ番は出力側ポートの２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ番のどこにでも自由に移動が可能であり、入力側ポートの１Ｄ番は出力側ポートの２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ番のどこにでも自由に移動が可能である。
そして、前記の４×４のマトリックス状のどの位置でも自由に接続選択ができるが、接続の選択は、移動手段に指令を与えるような、公知の適宜の選択機構Ｓ（図１）を設ければよい。
すなわち、入力側ポートのフェルールと出力側ポートのフェルールとの接続は、フェルールが常に１対１に対応して接続されるので、通過する光の接続段数は常に１段であり光の損失が最小限に抑えられ、かつ、図１０でも明らかなように、入力側の４本の光ファイバーケーブルと出力側の４本の光ファイバーケーブルとは空間的に交叉しないので、互いに絡み合うことはない。
【００１５】
なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、例えば、入力側ポートと出力側ポートを入れ替えてもよいことは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、光スイッチにおいて、前記入力側ポートまたは出力側ポートのフェルールには対向するフェルールと接続或いは解除するために対向するフェルールに対して前後進に移動する機構を設け、前記の入力側ポートまたは出力側ポートとなる光ファイバーのフェルールには着脱自在なネジ付コネクタとフェルール先端をガイドするアダプタを装着したので、市販のコネクタやアダプタも使用可能であるばかりか、正確に互いのフェルールを接続できるとともに、光の損失が最小限に抑えられ、アダプタもポートとなる光ファイバーの数だけで済み、かつ常に接続使用されているのでアダプタの開口が解放されることが無く防塵の心配が無いという効果が得られる。
【００１７】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、複数個の出力あるいは入力側ポートとなる光ファイバーのフェルールの保持部に自動調芯機構を有した構成となっているので、光接続用アダプタにフェルールを挿入接続する時の互いの相対位置のズレ量があっても、確実に接続されるという効果が得られ、特に、光ファイバーのフェルールの先端部に施されている０．３ｍｍ程度のテーパー量以内であればスムーズに接合が可能であって数ミクロンの精度で合わせる必要は無いという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例の入力側ポート数４本の内の１本を保持するための機構を示す上方からの平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線での矢視図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線での矢視図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の実施例の出力側ポート数４本の内の１本を保持するための機構を示す側面図であり、図５（ｂ）はその部分を拡大した斜視図である。
【図６】図５におけるＣ−Ｃ線での矢視図である。
【図７】本発明の実施例の入力側ポートの光ファイバーケーブル１１と出力側ポートの光ファイバーケーブル２２を接合する様子を示して側断面図である。
【図８】図８（ａ）は実施例の入力側ポート基盤に入力側ポート数４本を装着した側面図、図８（ｂ）はその平面図である。
【図９】図９（ａ）は実施例の出力側ポート基盤に出力側ポート数４本を装着した上面図、図９（ｂ）はその平面図である。
【図１０】図１０（ａ）は実施例の入力側ポート基盤と出力側ポート基盤とを枠体に取り付けて、接続状態説明する側面図であり、図１０（ｂ）はその平面図である。
【符号の説明】
Ｆ…枠体、Ｓ…選択機構
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…入力ポート、１Ｆ…入力側ポート基盤、
１１…光ファイバーケーブル、１２…コネクタ、１２１…内周雌ネジ
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…出力ポート、２Ｆ…出力側ポート基盤、２１…フェルール、
２２…光ファイバーケーブル、２３…フェルール保持板、２４…第１板バネ取付板、
２５…第２板バネ取付板、２６…第１板バネ、２７…第２板バネ、
２８…第３板バネ取付板、
４…接続用アダプタ、４１…外周雄ネジ
５…ベースブロック、３３，５１ａ，５１ｂ、９…リニアモーションガイドブロック、
５２…位置決めユニット、５３…位置決めピン、５４…位置決めセンサ用遮光板、
５５…位置決め用センサ、５６…アーム、５６１…ピン、５７…孔、５８…フォーク、
５８１…一端、５８２…回動軸、５８３…他端、
６…スライドブロック、６１ａ，６１ｂ…リニアモーションベアリング、
６２ａ，６２ｂ…保持板、６３ａ，６３ｂ…ガイド軸、
３１，７，７ａ，７ｂ，７２…ガイドレール、７１，７３…位置決めレール、７１１…Ｖ字型溝、
８…ベース板、８１…スライド板、８２…位置決めユニット、
８３…位置決めセンサ用遮光板
【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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【図１０】
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