(57)【要約】【課題】回転型ステッピングモータや揺動型ボイスコイルモータ等の回転型アクチュエータを用いて平面ミラーや三角プリズム等の反射部材を回転させることにより光信号の結合先の出力側光ファイバを切り換えることで、振動や衝撃に強い光スイッチを提供する。【解決手段】入力側光ファイバ１３から入力された光信号を平面ミラー９で反射させ、いずれかの出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈに結合させる。入力側光ファイバ１３の先端には入力側レンズ１７（コリメートレンズ）を取り付け、各出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈの先端には、斜め入射した光信号を各ファイバ１４ａ〜１４ｈの光軸と平行な方向に偏角するための出力側レンズ１８ａ〜１８ｈ（傾斜レンズ）を取り付ける。平面ミラー９は制御用アクチュエータ６によって回転させられるようになっており、平面ミラー９を回転させることにより出力先の出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈを切り換えることができる。【選択図】      図１
2004341046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側光伝送路から入力された光信号を複数本の出力側光伝送路のうちいずれかへ選択的に出力させる光スイッチにおいて、
前記入力側光伝送路から出射された光信号を反射させ、設定角度に応じて反射光を前記出力側光伝送路のうちいずれかの出力側光伝送路に入射させる、回転自在な反射部材と、
前記反射部材を回転させて反射部材の設定角度を制御するための回転アクチュエータと、を備えた光スイッチ。
【請求項２】
前記反射部材で反射した後に出力側光伝送路の光軸に対して斜めに入射する光を出力側光伝送路の光軸に平行な光に変換するためのレンズを、前記出力側光伝送路の先端側に設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記反射部材は、入射した光を当該入射光と平行な方向へ向けて回帰反射させるものであることを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記入力側光伝送路の先端側に、入力側光伝送路から出射された光信号を平行光に変換するコリメートレンズ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。
【請求項５】
前記回転型アクチュエータとして回転型ステッピングモータを用いた、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記回転型アクチュエータとして揺動型ボイスコイルモータを用いた、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記反射部材の回転軸の回りで、前記回転型アクチュエータの可動部分及び前記反射部材とバランスさせるための重り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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチに関する。
【０００２】
【背景技術】
１本の入力側光ファイバから伝送されてきた光信号を、Ｎ本の出力側光ファイバのいずれかを選択して出力させる光スイッチは、１×Ｎ型の光スイッチと言われている。このような光スイッチとしては、入力側光ファイバから出射された光信号を反射ミラーで反射させ、いずれかの出力側光ファイバへ選択的に送り出すようにしたものがある。
【０００３】
反射ミラーを用いた従来の光スイッチでは、出力側光ファイバを平行に並べて配置してあり、直動型アクチュエータで反射ミラーを出力側光ファイバの配列方向と平行に直線状に移動させるようにしてあり、反射ミラーを移動させることによって反射ミラーで反射された光信号を伝送させる出力側光ファイバを切り換えるようにしている。（例えば、特許文献１に開示されたものがある。また、本発明の出願時に公知にはなっていないが、特許文献２に開示されたものがある。）
【０００４】
しかしながら、従来の光スイッチでは、反射ミラーを直動型アクチュエータにより直線状に移動させるようにしているので、外部からの振動や衝撃によって反射ミラーの保持されている位置がずれ易く（特に、反射ミラーの移動方向に平行な振動や衝撃によって反射ミラーが動き易い。）、反射ミラーで反射されている光信号と選択されている出力側光ファイバとの結合が不安定となり、信頼性に劣る問題があった。また、直動型アクチュエータを用いているので、光スイッチのコストが高価になっていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１４９８０６号公報
【特許文献２】特願２００３−０１０９５２
【０００６】
【発明の開示】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直動型アクチュエータを用いないで反射部材を駆動させることにより、振動や衝撃に強く、製造コストも安価な光スイッチを提供することにある。
【０００７】
本発明にかかる光スイッチは、入力側光伝送路から入力された光信号を複数本の出力側光伝送路のうちいずれかへ選択的に出力させる光スイッチにおいて、前記入力側光伝送路から出射された光信号を反射させ、設定角度に応じて反射光を前記出力側光伝送路のうちいずれかの出力側光伝送路に入射させる、回転自在な反射部材と、前記反射部材を回転させて反射部材の設定角度を制御するための回転アクチュエータとを備えたことを特徴としている。ここで、光伝送路としては、通常は光ファイバが用いられるが、光導波路などを用いてもよい。
【０００８】
本発明の光スイッチにあっては、入力側光伝送路から出射された光信号を反射部材で反射させ、反射部材で反射された光信号を複数本の出力側光伝送路のうちいずれかの出力側光伝送路へ選択的に入射させることができ、回転アクチュエータにより反射部材を回転させて反射部材の設定角度を変えることにより光信号を出力させる出力側光伝送路を切り換えることができる。従って、光スイッチに振動や衝撃などの直線的な動きが加わっても、反射部材の設定角度が変化して光路がずれにくくなり、光スイッチの信頼性が向上する。また、回転アクチュエータを用いることにより、直動型のアクチュエータを用いる場合と比較して、光スイッチのコストダウンを図ることができる。
【０００９】
本発明の実施の態様では、前記反射部材で反射した後に出力側光伝送路の光軸に対して斜めに入射する光を出力側光伝送路の光軸に平行な光に変換するためのレンズを、前記出力側光伝送路の先端側に設けてもよい。このようなレンズを用いれば、平面ミラーを用いて並列になった入力側光伝送路と出力側光伝送路との間で光信号を伝送させることができ、反射部材の構造を簡素化することができる。
【００１０】
本発明の他の実施の態様として、前記反射部材は、入射した光を当該入射光と平行な方向へ向けて回帰反射させるものであってもよい。このような反射部材としては、三角プリズム、回帰反射板などを用いることができる。反射部材として入射光を回帰反射させるものを用いれば、入力側光伝送路や出力側光伝送路が並行に配列されている場合でも、傾斜レンズを用いる必要が無く、光スイッチの構成を簡素化でき、光スイッチのコストを抑えることができる。
【００１１】
本発明のさらに他の実施の態様では、前記入力側光伝送路の先端側に、入力側光伝送路から出射された光信号を平行光に変換するコリメートレンズを設けてもよい。入力側光伝送路の先端側にコリメートレンズを設けて入力側光伝送路から出射される光を平行光とすることにより、光信号の光束が出力側光伝送路へ達するまでに広がりにくくなり、光信号の損失を小さくすることができる。
【００１２】
本発明のさらに他の実施の態様では、前記回転型アクチュエータとして回転型ステッピングモータを用いることができる。回転型ステッピングモータは量産品として安価に提供されているので、回転型アクチュエータとして回転型ステッピングモータを用いることによって光スイッチのコストダウンを図ることができる。また、回転型ステッピングモータを用いれば、ステッピングモータのディテントトルクを反射部材の自己位置保持のために利用することができ、別途自己保持機構を設ける必要がなく、光スイッチの小型化と低廉化を図ることができる。
【００１３】
本発明のさらに他の実施の態様では、前記回転型アクチュエータとして揺動型ボイスコイルモータを用いてもよい。揺動型ボイスコイルモータも量産品として安価に提供されているので、回転型アクチュエータとして揺動型ボイスコイルモータを用いることにより、光スイッチの小型化を図ることができると共に光スイッチのコストダウンを図ることができる。
【００１４】
本発明のさらに他の実施の態様においては、前記反射部材の回転軸の回りで、前記回転型アクチュエータの可動部分及び前記反射部材とバランスさせるための重りを設けていてもよい。このような重りを設けることにより、回転軸回りのバランスを取ることができるので、回転部分全体に対して働く回転トルクを相殺させることができ、外部から振動や衝撃を受けた場合でも、反射部材の回転角が変化して光路にずれが生じにくくなる。
【００１５】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態として、１入力８出力の１×８光スイッチを図面に従って説明するが、出力側光ファイバの本数は任意の複数本であって良い。図１（ａ）（ｂ）は第１の実施形態による光スイッチ１を示す平面図及び断面図である。この光スイッチ１は、主としてファイバアレイ接続部２、光反射位置制御部３、制御回路４などをケーシング５内に納めて構成されている。ファイバアレイ接続部２は、光ファイバアレイ１２を支持し位置決めできるものであれば、どのような構造のものであっても差し支えないが、例えば光ファイバアレイ１２を乗せて位置決め後に接着により固定させるようにした支持台、コネクタ構造の光ファイバアレイ１２を接続するコネクタ受けなどである。また、ファイバアレイ接続部２を用いないで、光ファイバアレイ１２を直接ケーシング５に固定するようにしてもよい。
【００１７】
光反射位置制御部３は、入力側光ファイバ１３から入射した光信号を光反射面で反射させて出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈへ送り返すとともに、反射方向を制御することによって反射光を結合させる出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈを切り換えられるようにしたものである。具体的に言うと、図１（ｂ）に示すように、ケーシング５の底面には回転軸７を上に向けて回転型の制御用アクチュエータ６が設置されており、制御用アクチュエータ６の回転軸７には、円板テーブル８（ロータプレート）が取り付けられており、円板テーブル８は制御用アクチュエータ６によって水平に支持されている。円板テーブル８の上面には、反射部材として平面ミラー９が円板テーブル８と垂直に立てられており、平面ミラー９の下面が円板テーブル８に接着固定されている。制御用アクチュエータ６としては、小型で回転角度を高精度に制御できるものが望ましく、サーボモータ、ギアドモータなども使用できるが、回転型ステッピングモータが望ましい。平面ミラー９は、少なくとも片面を鏡面加工された銀、アルミ、銅、ステンレスあるいはこれらの合金（例えば、真鍮等）、あるいは、表面又は裏面にアルミや銀等の蒸着膜を形成されたガラス板などによって形成された平板状のミラーである。円板テーブル８はその中心が回転軸７の軸心と一致するように取り付けられており、平面ミラー９は、平面視で、その光反射面が回転軸７の軸心と一致するように配置されている。平面ミラー９の光反射面は光ファイバアレイ１２の側を向いている。
【００１８】
制御回路４は、ケーシング５内で支柱１０によって支持された回路基板１１の上にＩＣ１９や電子回路を実装して構成されており、そこには制御用アクチュエータ６を回転駆動させると共にその回転角度を制御するためのアクチュエータ駆動回路が含まれている。
【００１９】
光ファイバアレイ１２は、入力側光ファイバ１３と出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈ（光ファイバ束）を同一のＭＴコネクタ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｍｕｌｔｉｆｉｂｅｒ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）１５内に等間隔に並列させて構成されている。入力側光ファイバ１３は並行に並んだ出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｄ及び１４ｅ〜１４ｈの中間に配置されている。ＭＴコネクタ１５の先端にはプレート状をしたレンズアレイ１６が取り付けられている。光ファイバアレイ１２は、その光ファイバ配列方向が、（光ファイバの光軸方向から見て）制御用アクチュエータ６の回転軸７の軸心方向と直交するようにして固定されており、入力側光ファイバ１３の延長線が回転軸７の軸心と交差するように配置されている。
【００２０】
図２（ａ）（ｂ）は光ファイバアレイ１２の平面図及び正面図である。レンズアレイ１６には、入力側光ファイバ１３の端面と対向する位置に入力側レンズ１７が設けられ、各出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈの端面と対向する位置に出力側レンズ１８ａ〜１８ｈが設けられている。そして、レンズアレイ１６は、入力側レンズ１７を入力側光ファイバ１３と調芯し、各出力側レンズ１８ａ〜１８ｈを各出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈと調芯した状態でＭＴコネクタ１５の先端に接着固定されている。
【００２１】
図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ入力側レンズ１７及び出力側レンズ１８ａ〜１８ｈの働きを説明する図である。入力側レンズ１７は、回転対称な球面又は非球面の通常のコリメートレンズであって、入力側光ファイバ１３の先端に装着されている。入力側光ファイバ１３を伝搬してきた光信号が入力側光ファイバ１３の先端から出射されると、図３（ａ）に示すように、入力側光ファイバ１３から出射された光信号は入力側レンズ１７でコリメートされ、平行光として出射される。また、出力側レンズ１８ａ〜１８ｈは、非球面レンズの一部（光軸から外れた箇所）を切り取ったような形状の傾斜レンズとなっており、各出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈの先端に装着されている。いずれの出力側レンズ１８ａ〜１８ｈも、その指向方向が平面ミラー９の回転中心を向くように構成されており、入力側光ファイバ１３から出射され平面ミラー９で反射された光信号が斜め方向から入射すると、その光信号を偏角させて各出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈと平行な方向の光信号に変換し、各出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈに結合させる働きをする。
【００２２】
図４は上記光スイッチ１の働きを説明する説明図である。はじめに平面ミラー９が図４に破線で示す角度に設定されていたとすると、入力側光ファイバ１３から出射されて入力側レンズ１７でコリメート化（図３（ａ））された平行光は、入力側光ファイバ１３の光軸と平行に出射され、平面ミラー９で反射される。平面ミラー９で反射された光信号は、出力側レンズ１８ａに入射し、出力側レンズ１８ａによって出力側光ファイバ１４ａの光軸と平行な方向に偏角された（図３（ｂ））後、出力側光ファイバ１４ａに結合されて出力側光ファイバ１４ａ内を伝搬する。
【００２３】
また、平面ミラー９を回転させて図４に実線で示す角度に設定すると、入力側光ファイバ１３から出射され入力側レンズ１７でコリメート化された平行光は、平面ミラー９で反射された後、出力側レンズ１８ｆに入射し、出力側レンズ１８ｆによって出力側光ファイバ１４ｆの光軸と平行な方向に偏角され、出力側光ファイバ１４ｆに結合されて出力側光ファイバ１４ｆ内を伝搬する。
【００２４】
同様に、平面ミラー９を適当な角度に設定することにより、入力側光ファイバ１３から出射され、平面ミラー９で反射された光信号を任意の出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈに入射させ、出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈ内を伝搬させることができる。すなわち、平面ミラー９の回転角によって、どの出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈへ光信号が伝達されるかが決まる。どの出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈに反射光を入射させるためにはどのように平面ミラー９の角度を設定すればよいか、といったデータは制御回路４内のアクチュエータ制御回路に保持されており、アクチュエータ制御回路に対して出力先の出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈを指示すると、アクチュエータ制御回路によって平面ミラー９が所定の角度に制御される。
【００２５】
このように本発明の光スイッチ１では、回転型の制御用アクチュエータ６で平面ミラー９を回転させることによって出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈを切り換えているので、直線状に移動する部材を必要とせず、光スイッチ１に振動や衝撃が加わっても平面ミラー９が回転角が変化して光路がずれにくく、光スイッチ１の信頼性が向上する。
【００２６】
また、パルスステップモータ等は民生機器に多用されており、量産品として安価に提供されているので、制御用アクチュエータ６としてパルスステップモータ等の回転型の制御用アクチュエータ６を用いることにより光スイッチ１のコストダウンを図ることができる。
【００２７】
なお、ここで説明した実施形態では、平面ミラー９の光反射面が回転軸７の軸心と一致するように平面ミラー９を円板テーブル８に取り付けたが、これによって平面ミラー９の重心が回転軸７の軸心から大きく外れるような場合には、後述のようなバランス重りを用いて円板テーブル８、平面ミラー９及びバランス重りの合成した重心が回転軸７の軸心と一致するようにしてもよい。
【００２８】
あるいは、平面ミラー９の光反射面を回転軸７の軸心からずらせ、平面視で、平面ミラー９の重心が回転軸７の軸心と一致するように平面ミラー９を円板テーブル８に取り付けてもよい。
【００２９】
このように平面ミラー９の重心を回転軸７の軸心と一致させておけば、光スイッチ１に振動や衝撃が加わっても回転軸７の回りに回転モーメントが発生しにくく、より一層平面ミラー９が振動や衝撃によって回転しにくくなり、光スイッチ１の信頼性が向上する。また、平面ミラー９の重心等を回転軸７の軸心と一致させておけば、回転軸７の回りにおける平面ミラー９及び円板テーブル８の慣性モーメントを小さくすることができるので、制御用アクチュエータ６により小さなトルクでスムーズに平面ミラー９を回転させることができる。
【００３０】
また、制御用アクチュエータ６としてステッピングモータを使用した場合には、下記のような特徴が付加される。図５は制御用アクチュエータ６として用いられるステッピングモータ６ａの一例を示す一部破断した側面図、図６はステッピングモータ６ａの断面図である。このステッピングモータ６ａにあっては、軸受け２０によって回転軸７が回転自在に支持されており、回転軸７の軸方向にＮ極とＳ極とが位置するようにして回転軸７の外周に永久磁石２１が取り付けられている。永久磁石２１の両端部において、回転軸７には、回転子鉄心２２（ロータ）と回転子鉄心２３（ロータ）が取り付けられており、回転子鉄心２２は永久磁石２１によってＮ極に磁化され、回転子鉄心２３は永久磁石２１によってＳ極に磁化されている。回転子鉄心２２の外周面には凹凸状の歯２４が設けられており、回転子鉄心２３の外周面にも凹凸状の歯２５が設けられており、回転子鉄心２２の歯２４の凸部と回転子鉄心２３の歯２５の凸部とは、回転軸７の軸心の方向から見て互いに半ピッチずつずれている。
【００３１】
また、このステッピングモータ６ａは４相ＨＢ（ｈｙｂｒｉｄ）型ステッピングモータであって、回転子鉄心２２及び回転子鉄心２３の周囲には４組の固定子磁極２６が突設されており、各固定子磁極２６の外周にはコイル２７が巻き回され、固定子磁極２６の先端面には歯２４、２５と同じピッチの凹凸状をした歯２８が形成されている。但し、隣接する固定子磁極２６どうしでは、歯２８の凹凸がずれており、ある固定子磁極２６の歯２８の凸部と回転子鉄心２２の歯２４の凸部及び回転子鉄心２３の歯２５の凹部とが対向しているとすると、その隣の固定子磁極２６では歯２８の凸部と回転子鉄心２２の歯２４の凹部及び回転子鉄心２３の歯２５の凸部とが対向している。
【００３２】
しかして、ある対向する一対の固定子磁極２６に巻かれたコイル２７を同時に励磁された状態から次の位相の固定子磁極２６へ励磁位置を変化させると、回転軸７は歯２４、２５の１／２ピッチ分だけ回転駆動される。よって、固定子磁極２６の励磁位置を順次移動させることにより回転軸７を所望角度だけ回転させることができる。
【００３３】
このようなステッピングモータ６ａを用いれば、平面ミラー９の回転角は、ステッピングモータ６ａへ印加されるパルス数に比例するので、帰還信号不要のオープンループ制御が可能になる。すなわち、制御回路４のアクチュエータ制御回路からパルスを出力すると、平面ミラー９はそのパルス数に比例した角度だけ回転するので、回転角度のモニターなどを必要とすることなく、精密に平面ミラー９の角度を制御することができる。また、ステッピングモータ６ａは、回転していない状態では、磁極歯が対向する位置においてディテントトルク（ｄｅｔｅｎｔ  ｔｏｒｑｕｅ）が存在し、ディテントトルクが静止時の保持トルクとして働くので、その角度を無通電で自己保持することができ、別途自己位置保持機構を設ける必要がない。
【００３４】
（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態による光スイッチを示す説明図である。図７では、光スイッチのうち平面ミラー９しか示していないが、制御回路４による平面ミラー９の制御角度の違いを除けば第１の実施形態で説明した光スイッチ１と同じ構造を有している。
【００３５】
第２の実施形態では、入力側光ファイバ１３は、平行に並べられた出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈ（光ファイバ束）の外側に平行に配置されており、出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈからなる光ファイバ束の中央に対向するようにして回転軸７（平面ミラー９の回転中心）の位置が定められている。この実施形態では、入力側光ファイバ１３の先端に取り付けられた入力側レンズ１７は傾斜レンズとなっている。また、出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈと対向する出力側レンズ１８ａ〜１８ｈのうち１つは回転対称な球面又は非球面レンズとなっていてもよい。
【００３６】
しかして、この光スイッチでは、平面ミラー９が図７に破線で示す角度に設定されていたとすると、入力側光ファイバ１３から出射されて入力側レンズ１７でコリメート化された平行光は、斜め方向へ出射され、平面ミラー９で反射される。平面ミラー９で反射された光信号は、出力側レンズ１８ａに入射し、出力側レンズ１８ａによって出力側光ファイバ１４ａの光軸と平行な方向に偏角された後、出力側光ファイバ１４ａに結合されて出力側光ファイバ１４ａ内を伝搬する。
【００３７】
また、平面ミラー９を図７に実線で示す角度に設定すると、入力側光ファイバ１３から出射され入力側レンズ１７でコリメート化された平行光は、平面ミラー９で反射された後、出力側レンズ１８ｇに入射し、出力側レンズ１８ｇによって出力側光ファイバ１４ｇの光軸と平行な方向に偏角され、出力側光ファイバ１４ｇに結合されて出力側光ファイバ１４ｇ内を伝搬する。
【００３８】
同様に、平面ミラー９を適当な角度に設定することにより、入力側光ファイバ１３から出射され、平面ミラー９で反射された光信号を任意の出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈに入射させ、出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈ内を伝搬させることができる。ただし、回転対称な出力側レンズを設けている出力側光ファイバには、反射光は偏角されることなく入射する。
【００３９】
これ以外にも、入力側光ファイバ１３と出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈとの位置関係は任意に入れ替えることができるが、それに応じて入力側レンズ１７や出力側レンズ１８ａ〜１８ｈの形状を変える必要がある。
【００４０】
（第３の実施形態）
図８（ａ）（ｂ）は、本発明の第３の実施形態による光スイッチの構造を示す平面図及び断面図である。この光スイッチ３１では、ファイバアレイ接続部２で支持されたプリント基板３２の上に光ファイバアレイ１２が固定されている。この光ファイバアレイ１２においては、入力側光ファイバ１３及び各出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈの先端にはコリメートレンズ３７が取り付けられている。すなわち、この実施形態では、入力側レンズ及び出力側レンズとして傾斜レンズを使用しておらず、回転対称な球面又は非球面レンズからなる単純なコリメートレンズ３７を用いている。各コリメートレンズ３７の下方では、プリント基板３２の上面に受光素子アレイ３３が配置されている。受光素子アレイ３３は、複数個のフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子を一直線状に並べたものである。受光素子アレイ３３を構成する各受光素子は、コリメートレンズ３７と同一ピッチでに配列されており、各受光素子は各コリメートレンズ３７の真下に位置しており、各位置において漏光を検出している。
【００４１】
この実施形態で用いられている光反射位置制御部３は、入力側光ファイバ１３から入射した光信号を光反射面で回帰反射させて元の入射光と平行に送り返すとともに入射光と反射光の光軸間距離を変化させることにより、反射光を結合させる出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈを切り換えられるようにしたものである。具体的に言うと、図８（ｂ）に示すように、ケーシング５の底面には軸受け３４が設けられており、当該軸受け３４によって揺動型ボイスコイルモータ３５のアーム３６が回動自在に支持され、揺動型ボイスコイルモータ３５のアーム３６の上に直角三角形状をした三角プリズム４６が反射部材として水平に接着固定されている。揺動型ボイスコイルモータ３５は、アーム３６（ロータプレート）が可動部となっており、アーム３６の下面に設けられた軸３８が軸受け３４によって回動自在に支持されている。三角プリズム４６は、軸３８の直上においてアーム３６の上面に水平に固定されている。揺動型ボイスコイルモータ３５は、図９に示すように、３本の湾曲したヨーク（継鉄）３９、４０、４１を備えた略Ｅ形のヨーク部材４２を備えており、このヨーク部材４２はケーシング５内に固定されている。ヨーク３９及び４０間のスリットにおいてヨーク３９の縁には永久磁石４３が固定されており、永久磁石４３からヨーク４０に向けて磁界が生じている。同様に、ヨーク４１及び４０の間のスリットにおいてヨーク４１の縁に永久磁石４４が固定されており、永久磁石４４からヨーク４０に向けて磁界が生じている。アーム３６の後端部上面には環状に形成されたコイル４５が固定されており、コイル４５内には中央のヨーク部材４０がコイル４５に接触しないようにして挿入されている。しかして、この揺動型ボイスコイルモータ３５にあっては、コイル４５に電流を流すと、コイル４５に働くローレンツ力によってコイル４５がヨーク４０に沿って移動し、それによりアーム３６は軸３８の回りに回転する。また、電流の流れる向きを反転させると、アーム３６は反対向きに回転する。よって、揺動型ボイスコイルモータ３５を駆動してアーム３６の角度を変えることにより、三角プリズム４６を回転させることができる。
【００４２】
図１０（ａ）（ｂ）は上記光スイッチ３１の働きを説明する説明図である。はじめに三角プリズム４６が図１０（ａ）に示す角度に設定されていたとすると、入力側光ファイバ１３から出射されてコリメートレンズ３７でコリメート化された平行光は、入力側光ファイバ１３の光軸と平行に出射され、三角プリズム４６であるプリズムの直交する２面で全反射される。三角プリズム４６で回帰反射された光信号は、元の入射方向と平行に戻り、コリメートレンズ３７を通って出力側光ファイバ１４ａに結合され、出力側光ファイバ１４ａ内を伝搬する。
【００４３】
また、三角プリズム４６を図１０（ｂ）に実線で示す角度に設定すると、入力側光ファイバ１３から出射されコリメートレンズ３７でコリメート化された平行光は、三角プリズム４６で２度全反射されて元の方向に戻り、コリメートレンズ３７によって出力側光ファイバ１４ｆに結合されて出力側光ファイバ１４ｆ内を伝搬する。
【００４４】
同様に、三角プリズム４６を適当な角度に設定することにより、入力側光ファイバ１３から出射され、三角プリズム４６で反射された光信号を任意の出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈに入射させ、出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈ内を伝搬させることができる。すなわち、三角プリズム４６の回転角によって、どの出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈへ光信号が伝達されるかが決まる。
【００４５】
光信号の出力先を設定するには、制御回路４のアクチュエータ制御回路が、外部から与えられる選択チャネル指令信号と受光素子アレイ３３からの帰還信号をもとに揺動型ボイスコイルモータ３５の電流を調整して三角プリズム４６の回転角を制御する。すなわち、アクチュエータ制御回路は、受光素子アレイ３３の各受光素子出力をモニターし、出力先の出力側レンズ１８ａ〜１８ｈと対応する受光素子の出力が最大となるように揺動型ボイスコイルモータ３５をフィードバック制御する。
【００４６】
このように本発明の光スイッチ３１でも、回転型の制御用アクチュエータ６で三角プリズム４６を回転させることによって出力側光ファイバ１４ａ〜１４ｈを切り換えているので、直線状に移動する部材を必要とせず、光スイッチ１に振動や衝撃が加わっても三角プリズム４６が回転しにくく、光スイッチ１の信頼性が向上する。
【００４７】
また、揺動型ボイスコイルモータはハードディスクドライブなどの磁気記録装置に多用されていて安価に提供されているので、制御用アクチュエータ６として揺動型ボイスコイルモータ３５等の回転型のアクチュエータを用いることにより光スイッチ１のコストも安価にできる。しかも、反射部材として三角プリズム４６を使用して光信号を回帰反射させているので、高価な傾斜レンズを用いる必要が無くなる。
【００４８】
また、図８（ｂ）に示すように、アーム３６の下面には、バランス重り４７を取り付けている。このバランス重り４７は、アーム３６、コイル４５、三角プリズム４６及びバランス重り４７の合成された重心が、軸３８の軸心と一致するよう調整する働きをしており、回転部分（すなわち、アーム３６、三角プリズム４６、バランス重り４７）と軸回りのバランスをとる位置に付加されている。もちろん、回転バランスを取る手段としては、バランス重り４７を付加する代りに、アーム３６の一部を切削してもよい。このようなバランス重り４７を設けることにより軸回りのバランスを取ることができるので、回転部分全体に対して働く回転トルクを相殺させることによって外力によって生じる回転トルクを低減させることができ、外部から振動や衝撃を受けた場合でも、三角プリズム４６の回転角が変化して光路にずれが生じにくくなる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の光スイッチによれば、光スイッチに振動や衝撃などの直線的な動きが加わっても、反射部材の設定角度が変化して光路がずれにくくなり、光スイッチの信頼性が向上する。また、回転アクチュエータを用いることにより、直動型のアクチュエータを用いる場合と比較して、光スイッチのコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態による光スイッチを示す平面図及び断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、光ファイバアレイの平面図及び正面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、それぞれレンズアレイに設けられている入力側レンズ（コリメートレンズ）と出力側レンズ（傾斜レンズ）の働きを説明する図である。
【図４】図１に示した光スイッチの作用説明図である。
【図５】ステッピングモータの一部破断した側面図である。
【図６】同上のステッピングモータの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による光スイッチの構成を説明する概略図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、本発明の第３の実施形態による光スイッチを示す平面図及び断面図である。
【図９】同上の光スイッチに用いられている揺動型ボイスコイルモータの平面図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、図８に示した光スイッチの作用説明図である。
【符号の説明】
１  光スイッチ
４  制御回路
６  制御用アクチュエータ
６ａ  ステッピングモータ
９  平面ミラー
１２  光ファイバアレイ
１３  入力側光ファイバ
１４ａ〜１４ｈ  出力側光ファイバ
１７  入力側レンズ
１８ａ〜１８ｈ  出力側レンズ
３１  光スイッチ
３３  受光素子アレイ
３５  揺動型ボイスコイルモータ
４６  三角プリズム
４７  バランス重り
【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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