(57)【要約】【課題】光路切換素子を適正に制御することにより伝送される通信用の光の光量損失を少くする。【解決手段】光スイッチ１は、１または複数の入力用光ファイバ３と複数の出力用光ファイバ１７とが設けられていて、かつ、入力用光ファイバ３から出射する光通信用の光を、光路切換素子である第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂ及び第１のガルボユニット９により複数光路に切り換えて出力すべき出力用光ファイバ１７に入射させることができる。光スイッチ１は、出力用光ファイバ１７に入射させる光を受光センサ１１に導く導光手段１３と、導光手段１３で得た検出信号に基づいて前記第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂ及び第１のガルボユニット９の角度を制御する制御手段１９とからなる。【選択図】　図１
2004020752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の入力用光ファイバと１または複数の出力用光ファイバとが設けられていて、かつ、入力すべき前記入力用光ファイバから出射する光通信用の光を、光路切換素子により光路を切り換えて出力すべき出力用光ファイバに入射させる光スイッチにおいて、
前記出力用光ファイバに入射させる光を受光センサに導く導光手段と、
前記受光センサで得た検出信号に基づいて前記光路切換素子の角度を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記光路切換素子は、ガルバノミラーである
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子を介した光を受光センサに導くことができる構造とした
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子を介した光をビームスプリッタで分岐し、当該分岐した光を受光センサに導く構造にした
ことを特徴とする請求項３記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子を介した光を通過させる孔を設けたベースと、前記ベース上で当該孔の周囲に設けた少なくとも２つ以上に分割された受光素子とからなる受光センサによって構成されたものである
ことを特徴とする請求項３記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記導光手段は、前記出力用光ファイバ中の光の一部を分岐して前記受光センサに受光させ得る
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子を介した光を取り込む出力用光ファイバと、前記出力用光ファイバの出力端に配置され受光センサ用の光と通信用の光に分離する光カプラと、前記受光センサ用のファイバに分離した光を受光センサに導くセンサ用ファイバとを備え、かつ、前記光路選択手段を所定の周波数の駆動信号で微少振動させる
ことを特徴とする請求項６記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記光路選択手段は、２方向に微少振動させられるようにしてなる
ことを特徴とする請求項７記載の光スイッチ。
【請求項９】
前記光路選択手段を駆動する信号は、前記２方向に微少振動させる周波数が異なる
ことを特徴とする請求項８記載の光スイッチ。
【請求項１０】
１または複数の入力用光ファイバと１または複数の出力用光ファイバとが接続されていて、かつ、入力すべき前記入力用光ファイバから出射する光通信用の光を、光路切換素子により出力すべき出力用光ファイバに入射させる光スイッチにおいて、
前記出力用光ファイバに入射させる光を受光センサに導く導光手段と、
前記受光センサで得た検出信号に基づいて前記光路切換素子の角度を調整させることにより前記光の相対位置及び角度の少なくとも一つを調整できる制御手段と
を備えた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】
本発明は、光通信等に用いられる光路を切り換える光スイッチに関する。さらに詳しくは、本発明は、入力すべき１または複数の入力用光ファイバから出射する光通信用の光を、光路切換素子により光路を切り換えて出力すべき先の出力用光ファイバに入射させる光スイッチである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光通信等に用いられる光スイッチとしては、１つあるいは所望の複数の入力用光ファイバから出射される光通信用の光を、光路切換素子により光路を切り換えて１つあるいは所望の出力用光ファイバに入射させる装置として提供されている（例えば、特開平２００１−１７４７２４号公報）。
【０００３】
図１７は上述した従来の光スイッチを示す構成図である。図１８は従来の光スイッチに用いられるマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）ミラー列の一例を示す平面図である。
【０００４】
図１７において、光スイッチ２００は、入力用光ファイバ列２１２と、入力用レンズ列２１４と、第１のＭＥＭＳミラー列２１８と、第２のＭＥＭＳミラー列２２２と、出力用レンズ列２２６と、出力用光ファイバ列２２８とから構成されている。ここで、入力用光ファイバ列１１２及び出力用光ファイバ列１２８は、説明を容易にするため、それぞれ４本の入力用光ファイバ列２１２ａ〜２１２ｄ及び出力用レンズ２２８ａ〜２２８ｄで示してある。
【０００５】
図１８において、第１のＭＥＭＳミラー列２１８または第２のＭＥＭＳミラー列２２２を構成するミラー列４１０は、スプリング４１４に搭載された傾斜ミラー４１２がアレイ状にベース４１６上に配置されてなる。また、前記各傾斜ミラー４１２は、図示しない各電極によりそれぞれ制御されるようになっている。
【０００６】
このようなミラー列４１０を有する第１のＭＥＭＳミラー列４１８または第２のＭＥＭＳミラー列４２２を備えた前記光スイッチ２００の作用を簡単に説明する。
【０００７】
上記光スイッチ２００には、複数の入力用光ファイバ列２１２を介して光学信号２０８が受光される。入力用光ファイバ列２１２は、コリメートレンズとしての入力用レンズ列２１４に光学信号２０８を送る。入力用レンズ列２１４は、光学信号２０８からペンシルビーム２１６ａないし２１６ｄを生成する。ペンシルビーム２１６ａないし２１６ｄは入力用光ファイバ列２１２ａ〜２１２ｄで搬送された信号から生成される。
【０００８】
第１のＭＥＭＳミラー列２１８は、ビーム２１６を受光する。第１のＭＥＭＳミラー列２１８は、各ミラー素子の傾斜角に応じて反射し、第２のＭＥＭＳミラー列２２２内の特定のミラー素子に選択的に向けられる。例えば、ペンシルビーム２１６ａは、反射ビーム２２０ａから反射ビーム２２０ａ’までを生成する。同様に、例えばペンシルビーム２１６ｄは、反射ビーム２２０ｄから反射ビーム２２０ｄ’までを反射する。これらのビームは第２のＭＥＭＳミラー列２２２のミラー素子によって受光し、それをビーム２２４として出力用レンズ列２２６に向ける。出力用光ファイバ列２２８は、出力用レンズ列２２６により集光された光を受光し、光学信号２２９として伝送する。
【０００９】
光スイッチ２００は各出力ファイバを出力ミラー列内のミラーに１対１でマッピングされている。これはシングルモードファイバが必要であるが、その理由は、パワー損失を低く押さえるために入力ビームと出力ビームが光ファイバの軸と同軸で整合するのに必要な開口数が小さいためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光通信の伝送経路・伝送装置においては、その間の光量損失を少なくすることが重要である。すなわち、出力用レンズ列により形成される集光されたビームが出力用光ファイバのコア部に入射させるようにすることにより出力用光ファイバにビームを結合させることが重要である。
【００１１】
このとき、集光されたビームとコアの相対位置と相対傾きがずれると出力用光ファイバに結合するビームの光量損失が大きくなる。
【００１２】
例えば、上述した従来の光スイッチのように入力用光ファイバから出力用光ファイバに至る２つの傾くミラーの角度に誤差があると、出力用レンズ列により形成される集光されたビームが出力用ファイバのコア部に対して位置、傾きがずれてしまい、大きな光量損失が発生することになる。
【００１３】
上述した従来の光スイッチによれば、光路切換素子であるミラーの角度を適切に設定する点についての記載がなく、大きな光量損失が発生する恐れがあるという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上述した問題点に着目してなされたもので、光路切換素子を適正に制御することにより伝送される通信用の光の光量損失を少くした光スイッチを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る光スイッチは、１または複数の入力用光ファイバと１つあるいは複数の出力用光ファイバとが設けられていて、かつ、、入力すべき前記入力用光ファイバから出射する光通信用の光を、光路切換素子により光路を切り換えて出力すべき出力用光ファイバに入射させる光スイッチにおいて、
前記出力用光ファイバに入射させる光を受光センサに導く導光手段と、
前記受光センサで得た検出信号に基づいて前記光路切換素子の角度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明では、請求項１において、前記光路切換素子は、ガルバノミラーであることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明では、請求項１において、前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子で反射された光を受光センサに導くことができる構造としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明では、請求項３において、前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子で反射された光をビームスプリッタで分岐し、当該分岐した光を受光センサに導く構造にしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項３において、前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子で反射された光を通過させる孔を設けたベースと、前記ベース上で当該孔の周囲に設けた少なくとも２つ以上に分割された受光素子とからなる受光センサによって構成されたものであることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明では、請求項１において、前記導光手段は、前記出力用光ファイバ中の光の一部を光路選択手段で分岐して前記受光センサに受光させ得ることを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明では、請求項６において、前記導光手段は、少なくとも一つの光路切換素子で反射された光を取り込む出力用光ファイバと、前記出力用光ファイバの出力端に配置され受光センサ用の光と通信用の光に分離する光カプラと、前記受光センサ用のファイバに分離した光を受光センサに導くセンサ用ファイバとを備え、かつ、前記光路選択手段を所定の周波数の駆動信号で微少振動させることにより前記光路選択手段で前記出力用光ファイバ中の光の一部を分岐して前記センサ用ファイバに与えられるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明では、請求項７において、前記光路選択手段は、２方向に微少振動させられるようにしてなることを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の発明では、請求項８において、前記光路選択手段を駆動する信号は、前記２方向に微少振動させる周波数を異なることを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の発明に係る光スイッチは、１または複数の入力用光ファイバと複数の出力用光ファイバとが接続されていて、かつ、前記入力用光ファイバから出射する光通信用の光を、光路切換素子により複数光路に切り換えて出力すべき出力用光ファイバに入射させる光スイッチにおいて、
前記出力用光ファイバに入射させる光を受光センサに導く導光手段と、
前記受光センサで得た検出信号に基づいて前記光路切換素子の角度を調整させることにより前記光の相対位置及び角度の少なくとも一つを調整できる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００２６】
［第１の実施の形態］
図１ないし図１０は本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチを説明するための図である。
【００２７】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチの構成について説明することにする。ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る光通信用の光スイッチの全体構成例を示す構成図である。図２は図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットの一構成例を説明するための分解斜視図である。図３は図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットを長手方向に切って示す断面図である。図４は図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットの要部を示す斜視図である。図５は図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットの角度検出センサからの検出信号を処理する処理回路を示す回路図である。図６は図１に示す光スイッチで使用する第１のガルボユニットの一構成例を説明するための分解斜視図である。図７は図１に示す光スイッチで使用する第１のガルボユニットを短軸方向に切って示す断面図である。図８は図１に示す光スイッチで使用するガルボアレーの要部、受光センサ、導光手段及び制御手段を示す斜視図である。図９は図１に示す光スイッチで使用される制御手段の一部構成例を示すブロック図である。
【００２８】
（光スイッチ１の全体構成について）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る光スイッチの一例の全体構成を説明する。
【００２９】
この図１において、本発明の第１の実施形態に係る光スイッチ１は、大別すると、当該スイッチ本体に固定された一つまたは複数の入力用光ファイバ３と、前記入力用光ファイバ３の後段に設けられ前記入力用光ファイバ３から入射された光を平行光にする入力側レンズ５と、前記入力側レンズ５の後段に設けられた光路切換素子である２台の第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂと、前記第２のガルボユニット７Ｂの後段に設けられた光路変更用の１台の第１のガルボユニット９と、前記第１のガルボユニット９の後段に設けられ通信用の光の一部を受光センサ１１に導く導光手段１３と、前記導光手段１３の後段に設けられ前記導光手段１３を介して入射される通信用の光を集光する出力側レンズ１５と、前記出力側レンズ１５で集光された通信用の光を受光する複数の出力用光ファイバ１７と、前記受光センサ１１からの検出信号に基づいて前記光路切換素子の角度を制御できる制御手段１９とを備えたものである。
【００３０】
ここで、前記導光手段１３は、前記第１のガルボユニット９の後段であって前記出力側レンズ１５の直前に設けるのが望ましいが、前記光路切換素子の第２のガルボユニット７Ａの後段または第２のガルボユニット７Ｂの後段に設けるものであってもよい。前記受光センサ１１は、要は、少なくとも一つの光路切換素子（第２のガルボユニット７Ａまたは７Ｂ）から出力される光の傾き・位置等を有効に検出できるようにしてあればよい。
【００３１】
さらに各構成要素を説明する。ここに、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１は、以下の説明を容易にするために、入力が２チャンネル、出力が２チャンネルの２×２の光スイッチで構成したもので説明することにする。入力用の４本の光ファイバの内の２本の信号光を出力用の４本の光ファイバのうちの２本を用いてその２本の光路を選択して切り換えるものとする。
【００３２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１では、説明を簡単にするため、入力用光ファイバ３及び出力用光ファイバ１７は４本で構成し、入力用光ファイバ３ａ〜３ｄ及び出力用光ファイバ１７ａ〜ｄとし、前記出力用光ファイバ１７ａ〜ｄまでの光路を入力用光ファイバ３ａ〜３ｄの配列方向に対して平行方向になるように配置したものである。
【００３３】
前記第１のガルボユニット９は、詳細は後述するが、４つのミラー面９１を有するガルバノミラー９２ａないし９２ｄがアレー状に構成したものとして説明することにする。
【００３４】
また、同様に、前記第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂは、それぞれ４つのガルバノミラー７２ａ〜７２ｄがアレー状に構成されたものとして説明することにする。
【００３５】
さらに、前記第１のガルボユニット９及び第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂは、上述したように２本の光路が存在するのみであるので、本来なら２つのガルバノミラーがあればよいが、本実施の形態では、上述したように、各第１のガルボユニット９または第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂも４つのガルバノミラーを設けている。したがって、第１のガルボユニット９または第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂとも、ガルバノミラーの数量は２倍の余裕をもたせている。
【００３６】
また、前記受光センサ１１は、各チャンネル毎に、受光センサ１１ａ〜１１ｄから構成されている。
【００３７】
次に、上述した光スイッチ１を構成する各構成要素の詳細について当該図面を参照しながら説明する。
【００３８】
（第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂの構造について）
次に、図２ないし図４を参照して第２のガルボユニット７Ａまたは７Ｂの構造について説明する。本第１の実施の形態においては、第２のガルボユニット７Ａ及び７Ｂは、全く同じユニットを使用しているので、第２のガルボユニット７Ａについてのみ説明し、第２のガルボユニット７Ｂの説明を省略する。
【００３９】
前記第２のガルボユニット７Ａは、ミラープレート７０と、このミラープレート７０に回動軸７１を回動中心に回動可能にかつ前記回動軸７１に対して垂直方向に線状に配列して設けた４つのガルバノミラー７２ａないし７２ｄとを備え、前記４つのガルバノミラー７２ａないし７２ｄがアレー状に配置された状態で構成されている。前記第２のガルボユニット７Ａでは、図２及び図３に示すように、方形箱状のハウジング７３の収容部７４に、前記収容部７４の平面積よりやや小さい平面積を有するヨーク７５の図示上側にマグネット７６を固定した状態で収納固定されている。前記マグネット７６の図示上側には、前記収容部７４の長手方向とほぼ同じ長さで、前記収容部７４の短辺方向長さより相当短い長さの傾斜角検出センサユニット７７が固定されている。前記傾斜角検出センサユニット７７は、ポリイミド、アルミ、シリコン、セラミック等で形成されたベース上に、発光ダイオード（ＬＥＤ）７８と、受光面が図４に示すように分割されたホトダイオード（ＰＤ）７９と所定の間隔を隔てて固定してなるユニットが、四つのガルバノミラー７２ａないし７２ｄに合わせて設けられている。なお、前記ガルバノミラー７２ａないし７２ｄは、マグネット７６に対向させられて配置され、かつ、回動軸７１でミラープレート７０に対して傾斜（回動）可能にされることにより、可動部を構成する４つのミラー面８０ａないし８０ｄが傾き可能に構成されることになる。
【００４０】
なお、４つのミラー面８０ａないし８０ｄは、ステンレス、ガリウムヒ素ポリシリコンまたは単結晶シリコンの薄板からなるミラープレート７０を、図２、図３及び図４に示す形状にエッチング加工することにより、形成されたものである。この場合、正方形ないしは長方形の板状の各ミラー面８０ａないし８０ｄは、その上辺と下辺の左右方向の中心位置（回動軸７１の位置）で線状部分を残すようにエッチング加工し、その線状部分によりバネ８１を形成させることにより、各ミラー面８０ａないし８０ｄを弾性的にかつ回動的に変形可能に連結支持している。
【００４１】
各ミラー面８０ａないし８０ｄは、それぞれバネ８１を通る中心軸を回動軸７１として支持している。各ミラー面８０ａないし８０ｄの反射面となる表面には、例えば金或いは誘電体多層膜のコーティング膜を形成して反射率を向上させている。前記ミラー面８０ａないし８０ｄの各反射面の裏面には、中央部を除きポリイミドの薄いコーティング膜を形成して絶縁層を形成し、図４に示すように、コイル８３を電鋳加工またはエッチング加工にて形成している。
【００４２】
また、上記ミラープレート７０は方形状に形成されており、その４隅の各位置に位置決め孔８５が設けられている。このミラープレート７０は、各位置決め孔８５を基準としてハウジング７３の筐体枠の上面の４隅に設けたピン８６に係入して位置決め固定される。
【００４３】
各ミラー面８０ａないし８０ｄの図示下方であって前記ハウジング７３の内部には、図３に示すように、当該ミラー面８０ａないし８０ｄの配置方向に１０極に着磁された１本のマグネット７６がヨーク７５を貼り付けた状態で収納固定されている。
【００４４】
また、コイル８３の有効辺８３１は、図３に示すように、マグネット７６の磁極の境界上に位置するように配置している。その結果、コイル８３の有効辺８３１に作用する磁界の方向は、図３のようにほぼ水平方向になる。そのため、コイル８３に電流を流すと、各コイル８３の２つの有効辺８３１には逆方向の電流が流れるため、その回動軸７１を中心としてミラー面８０ａないし８０ｄを回動させるトルクを生じる。隣り合う磁極からの磁束は隣り合う２つのミラー面８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ用の２つのコイル８３に共通して作用するようになっている。
【００４５】
ついで、上記傾斜角検出センサユニット７７の説明をする。ＬＥＤ７８とＰＤ７９を一対とし、４対のＬＥＤ７８とＰＤ７９とからなる傾斜角検出センサユニット７７は、図４に示すように、４つのミラー面８０ａないし８０ｄに対応して各コイル８３の内側に位置して配置されている。ＬＥＤ７８から斜めに出射した光は、ミラー面８０ａ（ないし８０ｄ）の裏側で反射し、ＰＤ７９に入射するようになっている。したがって、ミラー面８０ａ（ないし８０ｄ）の各回動軸７１軸の周りに傾くと、ＬＥＤ７８からの光がＰＤ７９の分割線と垂直方向に移動することになる。
【００４６】
次に、図１に示す光スイッチ１で使用する第２のガルボユニットの角度センサからの検出信号を処理する処理回路について図５を参照して説明する。
【００４７】
図５に示す処理回路は、２分割されたＰＤ７９のＰＤ７９ａからの検出信号とＰＤ７９ｂからの検出信号を取り込み電圧変換する電流電圧変換回路８８ａ，８８ｂと、前記電流電圧変換回路８８ａ，８８ｂからの出力電圧Ｅａ，Ｅｂの和をとる加算回路８９ａと、前記電流電圧変換回路８８ａ，８８ｂからの出力電圧Ｅａ，Ｅｂの差をとる減算回路８９ｂとから構成されている。前記加算回路８９ａは加算出力（Ｅａ＋Ｅｂ）を得ることができ、前記減算回路８９ｂは減算出力（Ｅａ−Ｅｂ）を得ることができる。Ｘ＝（Ｅａ−Ｅｄ）／（Ｅａ＋Ｅｄ）を計算により光量で正規化した角度信号が得られる。これにより、ミラー面８０ａないし８０ｄの傾きを検出できる。
【００４８】
以上説明したように、第２のガルボユニット７Ａは、４つのガルのミラー面８０ａないし８０ｄがハウジング７３の内部に一体的に構成されることになる。
【００４９】
（第１のガルボユニット９の構造について）
次に、第１のガルボユニット９の構造について図６及び図７を参照して説明する。
【００５０】
前記第１のガルボユニット９は、図６及び図７に示すように、第２のガルボユニット７Ａとほぼ同様に構成されており、大きく異なるところは、各ミラー面９１ａないし９１ｄを有する４つのガルバノミラー９２ａないし９２ｄが長手方向（ガルバノミラー９２ａないし９２ｄの配列方向）に平行な軸９３の回りに傾斜（回動）可能に構成されている点と、マグネット９４を軸９３に対して平行方向に３極着磁されている点と、図７に示すようにコイル９５の有効辺９５１，９５１に水平方向の磁束が作用するように構成した点と、一対のＬＥＤ９６及びＰＤ９７を軸９３の方向に向けて配置しかつ各ミラー面９１ａないし９１ｄの角度を有効に検出できるように４対配置してなる傾斜角検出センサユニット９８を設けた点にある。なお、符号９０はミラープレートであり、符号９９はバネである。また、上記第１のガルボユニット９において、上述した異なる点以外の他の構成要素は、第２のガルボユニット７Ａとほぼ同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。このように第１のガルボユニット９も一体的に構成したものである。
【００５１】
（導光手段１３、受光センサ１１、出力側レンズ１５及び出力用光ファイバ１７の構造について）
次に、導光手段１３、受光センサ１１、出力側レンズ１５及び出力用光ファイバ１７周りの構造について、図８に示すように１チャンネル分を表示して説明する。
【００５２】
まず、導光手段１３及び受光センサ１１について説明する。
【００５３】
前記導光手段１３はビームスプリッタ１３１で構成されており、当該ビームスプリッタ１３１は前記第１のガルボユニット９の後段であって前記出力側レンズ１５の直前の光通信用の光の通路に配置され、前記光通信用の光の一部を分離し、受光センサ１１に導くようになっている。このビームスプリッタ１３１は、光通信用の平行な光の一部（光通信用の光の全量に対して１〜２０［％］程度）を反射し、受光センサ１１に導く。
【００５４】
次に、受光センサ１１について説明すると、この受光受光センサ１１は、波長が１．３〜１．６［μｍ］の光に対して高感度のインジウム・ガリウム・ヒ素（ＩｎＧａＡｓ）基板からできている。この受光センサ１１は、図８に示すように、基板１１ｐの上にフォトダイオードから構成したＰＤ受光面を４分割して構成されており、そのＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄに入射する光を取込み４つの電気信号に変換し、当該４つの電気信号を用いることにより、前記光の２方向（Ｘ軸，Ｙ軸）の位置を検出できるようになっている。前記受光センサ１１のＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄからの電気信号は、制御手段１９に入力されるようになっている。
【００５５】
さらに、前記出力側レンズ１５について説明すると、前記出力側レンズ１５は、前記導光手段１３の直後に配置されており、前記出力側レンズ１５に入射する光通信用の平行光を集光して出力用光ファイバ１７のコアに入力できるようになっている。
【００５６】
加えて、前記出力用光ファイバ１７について説明すると、前記出力用光ファイバ１７は、前記出力側レンズ１５で集光した光通信用の光を伝送するようになっている。
【００５７】
（制御手段１９の構成について）
次に、前記制御手段１９の構成について図９を参照して説明する。前記制御手段１９は、前記受光センサ１１のＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄからの検出信号を取込み電圧信号に変換する電流電圧変換回路１９１ａ〜１９１ｄと、前記電流電圧変換回路１９１ａ，１９１ｄからの出力電圧Ｖａ，Ｖｄを加算する加算回路１９２と、前記電流電圧変換回路１９１ｂ，１９１ｃからの出力電圧Ｖｂ，Ｖｃを加算する加算回路１９３と、前記電流電圧変換回路１９１ｃ，１９１ｄからの出力電圧Ｖｃ，Ｖｄを加算する加算回路１９４と、前記電流電圧変換回路１９１ａ，１９１ｂからの出力電圧Ｖａ，Ｖｂを加算する加算回路１９５と、前記加算回路１９２及び加算回路１９３からの出力信号を加算する加算回路１９６と、前記加算回路１９２及び加算回路１９３からの出力信号を減算する減算回路１９７と、前記加算回路１９４及び加算回路１９５からの出力信号を減算する減算回路１９８と、これらの検出信号から制御信号を作成する処理回路（図示せず）とを備えている。
【００５８】
前記受光センサ１１のＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄからの出力電流は、前記電流電圧変換回路１９１ａ〜１９１ｄにて電圧信号Ｖａ〜Ｖｂに変換される。前記電流電圧変換回路１９１ａ〜１９１ｄからの電圧信号Ｖａ〜Ｖｂは、加算回路１９２〜減算回路１９８により、４つの領域のＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄからの出力のＸ軸方向及びＹ軸方向の差動をとることにより、出力側レンズ１５に対する光の光軸と垂直な２方向（Ｘ軸、Ｙ軸）の位置を検出できるようになる。
【００５９】
すなわち、前記減算回路１９７からの出力電圧Ｖｘは、｛（Ｖａ＋Ｖｄ）−（Ｖｂ＋Ｖｃ）｝で与えられる。また、前記減算回路１９８からの出力電圧Ｖｙは、｛（Ｖｃ＋Ｖｄ）−（Ｖａ＋Ｖｂ）｝で与えられる。さらに、前記加算回路１９６からの出力電圧Ｖｐは、（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）で与えられる。これらの出力電圧Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｐを基に、次の数式１及び数式２に示すように計算することにより、光通信用の光の出力側レンズ１５に対する光軸に垂直な２方向（Ｘ軸、Ｙ軸）の正規化した位置を計算することができる。
【００６０】
2004020752.tif 000003
このようにして求めたＸ軸，Ｙ軸方向の情報を基に、出力側レンズ１５により集光されたビームスポットの出力用光ファイバ１７のコア部に対する相対位置及び／または傾きによるずれに応じた信号を得ることができる。
【００６１】
（光スイッチ１００の作用）
次に、上述したように構成された光スイッチ１００の作用について、図１ないし図９を基に、図１０を参照して説明する。ここに、図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチの作用を説明するための図である。
【００６２】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１は、既に説明したように、入力２チャンネル、出力２チャンネルの光信号を切り換える装置としている。また、第１のガルボユニット９を構成する４つのガルバノミラー９１ａないし９１ｄのうち、例えば２つのガルバノミラー９１ｃ，９１ｄが製造段階で不良とされ使用できないとし、残りの２つのガルバノミラー９１ａ，９１ｂを使用可能としている。同様に、前記第２のガルボユニット７Ａは１つのミラー面８０ａが不良で残りの３つのミラー面８０ｂないし８０ｄが使用可能とし、また、前記第２のガルボユニット７Ｂは２つのミラー面８０ｂ，８０ｄが不良で残りの２つのミラー面８０ａ，８０ｃが使用可能とするものとする。したがって、第１のガルボユニット９、第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂは、それぞれ２つの使用可能なガルバノミラーを用いるものとする。
【００６３】
前記光スイッチ１の入力ボックス６０の１チャンネルには入力用光ファイバ３ｂが、前記光スイッチ１の入力ボックス６０の２チャンネルには入力用光ファイバ３ｃが、それぞれ固定されている。この入力ボックス６０には、入力用のファイバのコネクタが接続されているものとする。
【００６４】
前記光スイッチ１の出力ボックス６１の１チャンネルには出力用光ファイバ１７ａが、前記光スイッチ１の出力ボックス６１の２チャンネルには出力用光ファイバ１７ｂが、それぞれ固定されている。この出力ボックス６１には、出力用のファイバのコネクタが接続されているものとする。
【００６５】
前記光スイッチ１の出力ボックス６１の１チャンネルに関する光は、入力用光ファイバ３ｂ、入力側レンズ５ｂ、第２のガルボユニット７Ａのガルバノミラー７２ｂのミラー面８０ｂ、第２のガルボユニット７Ｂのガルバノミラー７２ａのミラー面８０ａ、第１のガルボユニット９のガルバノミラー９２ａのミラー面９１ａ、導光手段（ビームスフリッタ）１３、出力側レンズ１５ａ、出力用光ファイバ１７ａを通り、光スイッチ１の出力ボックス６１の１チャンネルに至る光路を標準でとるものとする。
【００６６】
また、前記光スイッチ１の出力ボックス６１の２チャンネルに関する光は、入力用光ファイバ３ｃ、入力側レンズ５ｃ、第２のガルボユニット７Ａのガルバノミラー７２ｃのミラー面８０ｃ、第２のガルボユニット７Ｂのガルバノミラー７２ｃのミラー面８０ｃ、第１のガルボユニット９のガルバノミラー９２ｂのミラー面９１ｂ、導光手段（ビームスプリッタ）１３、出力側レンズ１５ｂ、出力用光ファイバ１７ｂを通って出力ボックス６１の２チャンネルに至る光路を標準でとるものとする。
【００６７】
上述したような前提条件の下に、具体的に光スイッチ１の作用を説明する。
【００６８】
初期状態では、入力用光ファイバ３ｂ，３ｃからの光は、それぞれ出力用光ファイバ１７ａ，１７ｂに入射するようにするため、第２のガルボユニット７Ａのミラー８０ｂ，８０ｃと、第２のガルボユニット７Ｂの２つのミラー８０ａ，８０ｃと、第１のガルボユニット９の２つのミラー面９１ａ，９１ｂとを次のように制御している。
【００６９】
すなわち、第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂについては、傾斜角検出センサユニット７７において、前記各ガルバノミラー７２に対応するＬＥＤ７８とＰＤ７９で構成された角度センサから得た信号を前記各ガルバノミラー７２に対応する電流電圧変換回路８８ａ，８８ｂに与え、図５に示すように、前記各ガルバノミラー７２に対応する電流電圧変換回路８８ａ，８８ｂからの出力を減算する減算回路８９ｂから出力される差動出力（Ｅａ−Ｅｂ）が予め設定された差動出力対ミラー面角度のテーブルから所定のミラー面角度に対応した差動出力となるように、前記各ガルバノミラー７２の裏面に設けた各コイル８３にそれぞれ電流を流すことにより、前記各ガルバノミラー７２を所定の角度に保持している。
【００７０】
入力側１チャンネルについて説明すると、入力用光ファイバ３ｂから通信用の光が出射されると、受光センサ１１のＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄの上の光のＸ，Ｙ位置が記憶された最良位置となるように、制御手段１９から第２のガルボユニット７Ａのガルバノミラー７２ｂのコイル８３と、第２のガルボユニット７Ｂのガルバノミラー７２ａのコイル８３と、第１のガルボユニット９のガルバノミラー９２ａのコイル９５とにそれぞれ制御電流を流すことにより、第２のガルボユニット７Ａのガルバノミラー７２ｂ、第２のガルボユニット７Ｂのガルバノミラー７２ａ、及び、第１のガルボユニット９のガルバノミラー９２ａの各角度を微調整する。このような各角度の微調整は、当該記憶された最良位置を基準値とし、傾斜角検出センサユニット７７及び傾斜角検出センサユニット９８からの検出信号をフィードバック信号とすることにより、ガルバノミラー７２及びガルバノミラー９２の角度をフィードバック制御するようにしている。なお、２チャンネルの光通信用の光も上述したと同様である。
【００７１】
（チャンネル切り換えの説明）
次に、入力ボックスの１チャンネルの入力用光ファイバ３ｂからの光を、出力用光ファイバ１７ａから出力用光ファイバ１７ｂ切り換える場合の作用について説明する。
【００７２】
まず、入力の１チャンネルを出力の２チャンネルに切り換える指令が出されたものとすると、第２のガルボユニット７Ａのガルバノミラー７２ｂをあらかじめ決められた角度θＡとなるような基準値が図示しないガルバノミラー制御系に与えられるので、前記ガルバノミラー制御系は前記傾斜角検出センサユニット７７のＬＥＤ７８及びＰＤ７９からなる角度センサからの出力信号をフィードバック信号とし、前記基準値に一致するようにコイル８３に電流を流し、第２のガルボユニット７Ａのガルバノミラー７２ｂを傾ける。
【００７３】
同様に、第２のガルボユニット７Ｂのガルバノミラー７２ｃをあらかじめ決められた角度θＢとなるような基準値が図示しないガルバノミラー制御系に与えられるので、前記ガルバノミラー制御系は前記傾斜角検出センサユニット７７のＬＥＤ７８及びＰＤ７９からなる角度センサからの出力信号をフィードバック信号とし、前記基準値に一致するようにコイル８３に電流を流し、第２のガルボユニット７Ｂのガルバノミラー７２ｃを傾ける。
【００７４】
この結果、第２のガルボユニット７Ａのミラー８０ｂで反射した光は、第２のガルボユニット７Ｂのミラー８０ｃに向かうようになる。また、前記ガルボユニット７Ｂのミラー８０ｃでの反射光は第１のガルボユニット９のミラー面９１ｂに向かうようになる。
【００７５】
このとき、受光センサ１１Ｂには、入力用光ファイバ３ｂからの光が入射するようになり、この受光センサ１１Ｂからの検出信号を制御手段１９に与えることによって、制御手段１９により次のように制御される。すなわち、受光センサ１１ＢのＸ軸，Ｙ軸の各位置が、あらかじめ記憶された最良値となるように、制御手段１９は、第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂのガルバノミラー７２のコイル８３及び第１のガルボユニット９のガルバノミラー９２のコイル９５に電流を流すように制御することによりガルバノミラー７２ａ及びガルバノミラー９２の角度を微調整する。また、上述した図示しないガルバノミラー制御系は、この状態のガルバノミラー７２及びガルバノミラー９２の角度を保持するように各ミラーに配置されている角度センサの出力を保持するように各ミラーを駆動制御する。
【００７６】
この結果、出力ボックス６１の１チャンネルから出力されていた光は、出力用光ファイバ１７ａから出力用光ファイバ１７ｂに切り換えられて出力ボックス６１の２チャンネル側に出力されることになる。
【００７７】
上述したと同様にすることにより、出力ボックス６１からの２チャンネルから出力されていた光を、出力ボックス６１の２チャンネルから１チャンネルに切り換えることができる。
【００７８】
このようにして内部にガルバノミラー７２ａないし７２ｄあるいはガルバノミラー９２ａないし９２ｄで構成される複数の光切換素子を有する第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂ及び第１のガルボユニット９を複数用いて、例えば２×２の光スイッチ１を構成することができる。
【００７９】
（検討）
次に、第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂあるいは第１のガルボユニット９について検討する。なお、この検討は、第２のガルボユニット７Ａを他の第２のガルボユニット７７Ｂ、第１のガルボユニット９を代表させて行う。
【００８０】
例えば１つの第２のガルボユニット７Ａには４つのガルバノミラー７２ａないし７２ｄが同時に形成されている。このガルバノミラー７２ａないし７２ｄは、例えばバネ８１のエッチング不良、ミラー８０ａないし８０ｄの表面のコーティング傷、コイル８３の断線等により不良がでてしまうことがあるが、４つの内の２つ良品であれば、良品の第２のガルボユニット７Ａを得ることができる。
【００８１】
これに対して、２つのみのガルバノミラーを有する第２のガルボユニットを製造する場合には、２つのガルバノミラーがすべて良品でなければならない。
【００８２】
例えば、１つのガルバノミラーの歩留まりを９０［％］とし、予備の無い場合（２つのアレーガルバノミラーとし、このうちの２つを使用）と、１つの予備がある場合（３つのアレーガルバノミラーとし、このうちの２つを使用）と、２つの予備がある場合（４つのアレーガルバノミラーとし、このうちの２つを使用するもので、本発明の第１の実施の形態の場合）とにおいて、ガルボユニットの良品割合について、例えば１０００個製造するものとしてシミュレートした結果は、予備無しの場合が８０．４［％］となり、予備１つの場合が９８．１［％］となり、予備２つの場合が９９．８［％］となる。
【００８３】
このシミュレートの結果からわかるように、ガルボユニット７Ａ，７Ｂ，９の良品割合は、予備を２つとすることで高くなる。したがって、１つのガルバノミラーの歩留まりが９０［％］よりももっと低い場合には、さらに予備ありと、予備無しとで良品の割合の差が大きくなる。
【００８４】
予備の数量は、同時に一体に形成、組み立てされアレーにされるガルバノミラーの数量、１つのガルバノミラーの歩留まり、部品コスト等によってコストが最も下がる等最適な数量を選択すれば良い。
【００８５】
（本発明の第１の実施の形態の効果）
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１にあっては、光通信の伝送用の光を用いて出力用光ファイバ１７に焦点を結ばせる出力側レンズ１５の手前の光を導光手段（ビームスプリッタ）１３にて分割し、４分割したＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄを備えた受光センサ１１に入射させ、このＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄからの出力により光のＸ軸、Ｙ軸の２方向の位置を検出するように構成したので、出力用光ファイバ１７に入射する光の位置・傾きの誤差を調整可能となり、出力用光ファイバ１７に入射する光の位置制御が可能となったことにより、出力用光ファイバ１７に入射させる際の光量損失を小さくすることができる。
【００８６】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１にあっては、少なくとも２つ以上の予備のガルバノミラー７２、ガルバノミラー９２を構成しているので、第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂ、第１のガルボユニット９の歩留まりを格段に向上することができる。
【００８７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１にあっては、１つのマグネット７６，９４を多数のガルバノミラー７２ａないし７２ｄ、ガルバノミラー９２ａないし９２ｄの駆動に兼用しているため、部品点数が少なく、組み立て性がよい。
【００８８】
さらに、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１によれば、ガルバノミラー７２ａないし７２ｄ、ガルバノミラー９２ａないし９２ｄの反射面に対してマグネット７６、マグネット９４を平行に配置し、ガルバノミラー７２ａないし７２ｄとマグネット７６と傾斜角検出センサユニット７７とハウジング７３（ガルバノミラー９２ａないし９２ｄとマグネット９４と傾斜角検出センサユニット９８とハウジング７３）を一方向から積層するように構成しているので、組み立てが容易となる。
【００８９】
さらにまた、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１によれば、傾斜角検出センサユニット７７（または傾斜角検出センサユニット９８）を構成するＬＥＤとＰＤをコイル８３（またはコイル９５）の間の空間に配置したので、傾斜角検出センサユニット７７（または傾斜角検出センサユニット９８）をガルバノミラー７２ａないし７２ｄ（またはガルバノミラー９２ａないし９２ｄ）とマグネット７６（またはマグネット９４）の間に配置してもガルバノミラー７２ａないし７２ｄ（またはガルバノミラー９２ａないし９２ｄ）とマグネット７６（またはマグネット９４）との間隔を小さくすることができる。
【００９０】
加えて、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１によれば、共通のミラープレート７０（またはミラープレート９０）をエッチングすることにより、可動部を構成する複数のガルバノミラー７２ａないし７２ｄ（またはガルバノミラー９２ａないし９２ｄ）を各支持部材と共に簡単に形成できるととともに、所望とするピッチでミラー６５を配列形成したりすることができ、小型のガルバノミラーを低コストで実現できる。
【００９１】
（本発明の第１の実施の形態の変形例）
本発明は、上述した第１の実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば、ガルボアレーに同時成型するガルバノミラーの個数や、予備の個数を光スイッチのチャンネル数、歩留まり等に応じて適宜選択すればよい。
【００９２】
上記第１の実施の形態では、予備のバルバノミラーを含むように構成しているが、良品の割合が少なくてよければ予備を無くして構成してもよい。したがって、例えば上述した本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１において、予備用のガルバノミラー７２ａないし７２ｄ（またはガルバノミラー９２ａないし９２ｄ）をなくし、すべてガルバノミラー７２ａないし７２ｄ（またはガルバノミラー９２ａないし９２ｄ）を使用すれば、４×４の光スイッチを構成することができる。
【００９３】
また、入力、出力ファイバの数に制限はなく、１×１のＯＮ、ＯＦＦスイッチ、１×２、４×１、８×８等の組合せは自由である。
【００９４】
また、上記第１の実施の形態においては、光路選択素子としてシリコンをエッチングしたガルバノミラーとしたが、これに限定されるものではなく、例えばミラープレートを金属のバネとし、これをプラスチックにインサート成型し、これに複数のガラスのミラーを接着したもので構成してもよい。この場合にも複数のガルバノミラーが１つのユニットとして同時に成型、組み立てされる。
【００９５】
本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１では、複数の１方向に配列され１方向に傾くガルバノミラーを３組組み合わせて構成したが、２方向に傾くガルバノミラーを２組組み合わせる等の構成にしてもよいし、またガルバノミラーの配列や予備の配置を種々採用することができる。
【００９６】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１では、ガルバノミラー７２ａないし７２ｄやガルバノミラー９２ａないし９２ｄを駆動する方式にコイルとマグネットを用いたものをが、静電駆動や圧電素子等でもよく、支持もシリコンのバネではなく、金属のバネやリンク等何でもよい。
【００９７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１では、受光センサ１１における光の検出として受光面を４分割したＰＤ受光面１１１ａ〜１１１ｄを用いたが、これに限定されるものではなく、例えばＰＳＤを用いてもよい。この場合、ＰＳＤの受光面に入る光の中心位置は電圧値で出力されることになる。
【００９８】
本発明の第１の実施の形態に係る受光センサ１１では、４つのガルバノミラーを１列に配置しているが、これに限定されるものではなく、２つ以上ならいくつでもよく、また、２次元に配列したものでもよい。
【００９９】
本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチ１では、ガルバノミラーに傾斜角検出センサユニットの角度センサを配置したが、これに限定されるものではなく、例えば当該角度センサを無くてもよい。この場合には、初期に各ミラーから各ミラーへの各々の組み合わせ時の所定角度に対応するガルバノミラーの駆動電流または電圧を記憶しておき、まずこの値になるように各ガルバノミラーのコイルに駆動電流あるいは電圧を供給しておき、受光センサからの出力信号を用いて、受光センサにおけるＸ軸、Ｙ軸の値が最適値になるように各ガルバノミラーの角度を調整するようにしてもよい。この場合には、各々のガルバノミラーに角度センサが不要となるので、低コストで小型化が可能となる。
【０１００】
また、ガルバノミラー角度センサはＬＥＤとＰＤによる反射式の光学センサとしたが，ＬＥＤに代えて面発光レーザでも良く、ＰＤに代えてＰＳＤでも良い。
【０１０１】
また、反射式の光学センサではなく、静電容量センサ、磁気センサ等他の方式を用いたセンサでも良い。
【０１０２】
［第２の実施の形態］
次に、図１１ないし図１３を参照しながら本発明の第２の実施の形態について説明する。ここに、図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチであって導光手段及び受光センサの他の構成を示す分解斜視図である。図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチであって導光手段、受光センサ及び出力用光ファイバとの関係を示す斜視図である。図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチであって導光手段と受光センサと出力用光ファイバとを組み付けた状態を示す側面図である。
【０１０３】
これらの図１１ないし図１３において、本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチ１Ａは、受光センサ１１Ａ、導光手段１３Ａ及び出力側レンズ１５Ａの部分の構成が第１の実施の形態に係る光スイッチ１と異なり、他の構成は上記第１の実施の形態と全く同一であるので、その特徴部分を１チャンネル分を表示して説明する。
【０１０４】
これらの図に示す第２の実施の形態に係る光スイッチ１Ａでは、出力側レンズ１５Ａは、屈折率分布形の円筒状のコリメート用のレンズで構成した。また、前記導光手段１３Ａ及び受光センサ１１Ａは、前記出力側レンズ１５Ａと出力用光ファイバ１７の間に配置した。
【０１０５】
また、前記導光手段１３Ａは、第１のガルボユニット９で反射され前記出力側レンズ１５Ａで集光した光を通過させる透過孔１００ａを設けたベース１００と、前記ベース１００上で当該透過孔１０１ａの周囲に設けた少なくとも４つに分割された受光素子１０１とからなる受光センサ１１Ａとから構成されている。
【０１０６】
さらに詳細に説明すると、前記導光手段１３Ａのベース１００は、図１１に示すようにＩｎＧａＡｓで構成した基板に透過孔１００ａを設け、かつ、図１２に示すように前記受光素子１０１に裏面側には当該透過孔１００ａと同心円上に出力用光ファイバ１７の取付穴１００ｂをエッチングで設けたものである。
【０１０７】
また、受光センサ１１Ａは、前記基板１００の前記出力側レンズ１５Ａ側に形成されていて、かつ、円形の受光表面を扇型に４分割して構成したものである。
【０１０８】
そして、前記導光手段１３Ａには、図１３に示すように、前記出力側レンズ１５Ａが受光素子１０１の表面に位置調整されて接着固定されており、同様に、出力用光ファイバ１７の端面が取付穴１００ｂに位置決めされて接着剤にて固定されている。この受光センサ１１Ａは、出力側レンズ１５Ａにより集光される光の周辺の一部の光を受光する。
上述した第１の実施の形態と同様に、この受光素子１０１の４分割された受光部のＸ，Ｙ方向の差動出力により、受光素子１０１に対する光の位置を検出することができる。
【０１０９】
前記出力用光ファイバ１７Ａに基準光を入射させ、その基準光の焦点が前記出力用光ファイバ１７のコア部に入射し、前記出力用光ファイバ１７からの出射光強度が最も高くなるように出力側レンズ１５Ａは、ベース１００に対して、その光軸方向に垂直な２方向に位置調整されて固定されている。また、そのときの受光素子１０１からの検出信号を制御手段１９に入力し、前記制御手段１９において、そのＸ，Ｙ方向の差動出力のオフセットを最適値として記憶しておく。
【０１１０】
（本発明の第２の実施の形態の効果）
本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチ１Ａにあっては、出力側レンズ１５Ａにより集光され出力用光ファイバ１７の入射端面に近い部分の光の位置を検出するので、受光センサ１１Ａによる検出位置精度が高くなる。
【０１１１】
また、本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチ１Ａによれば、導光手段１３Ａにビームスプリッタを用いず、受光センサ１１Ａがビームの周辺の光を直接検出しているので、通信用の光のＰＳ偏光の光量差を変えることなく、各波長による透過率の変化等なく光学的な悪影響が無い。
【０１１２】
さらに、本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチ１Ａによれば、出力側レンズ１５Ａと導光手段１３Ａと受光センサ１１Ａと出力用光ファイバ１７とを１つのユニットに構成することができるので、取り扱いが容易となり、しかも、受光素子１０１を前記出力側レンズ１５Ａと出力用光ファイバ１７との間に配置したので、装置を小型化することができる。
【０１１３】
なお、出力用光ファイバ１７Ａは、取付け穴１００ｂに対し光軸方向に調整し出力側レンズ１５Ａによる出力用光ファイバ１７Ａ上の焦点が最適となるようにすることもできる。
【０１１４】
また、出力レンズ側から出力用光ファイバに向かう光の受光位置は、その光の一部を受光可能な位置であれば何処でも良く、受光素子の形状・大きさに制限はない。
【０１１５】
例えば、受光素子は四角状で光束の一部を遮り受光しても良い。
【０１１６】
［第３の実施の形態］
次に、図１４を参照しながら本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチ１Ｂについて説明する。ここに、図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチであって、出力側レンズ、導光手段、受光センサ及び出力用光ファイバの関係を説明するための斜視図である。
【０１１７】
この図１４において、本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチ１Ｂは、受光センサ１１の配置位置と、導光手段１３Ａ及び出力側レンズ１５Ａの部分の構成とが第１の実施の形態に係る光スイッチ１と異なり、他の構成は上記第１の実施の形態と全く同一であるので、その特徴部分を１チャンネル分を表示して説明する。
【０１１８】
本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチ１Ｂでは、導光手段１３Ｂが最も特徴的である。すなわち、本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチ１Ｂでは、上記第２の実施の形態と同様に、屈折率分布形の円筒状のコリメート用のレンズで構成した出力側レンズ１５Ａを用いている。そして、この出力側レンズ１５Ａの一端面にホログラム１３３を形成し、そのホログラム１３３の０次回析光を出力用光ファイバ１７に入射させるとともに、１次回析光を表面が４分割された受光センサ１１に入射させている。したがって、この第３の実施の形態において、受光センサ１１の受光面は、出力用光ファイバ１７の光入射面と平行に配置されている。この受光センサ１１からの出力信号は、第１の実施の形態と同様に制御手段１９に入力されるようにしてある。
【０１１９】
（本発明の第３の実施の形態の効果）
本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチ１Ｂよれば、第１の実施の形態に比べて別部品である導光手段１３としてのビームスプリッタを用いないので、装置を小型化することができる。
【０１２０】
ホログラム１３３に代えて、微小プリズム、微小レンズ等を出力側レンズに形成して、一部の光束を分離し、受光センサに偏向させる事もできる。
【０１２１】
また、これらのホログラム、微小プリズム等を出力側レンズ表面に形成するのではなく、別のプレート上に形成しても良い。
【０１２２】
［第４の実施の形態］
図１５及び図１６を参照しながら本発明の第４の実施の形態について説明する。ここに、図１５は、本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチであって、第２のガルボユニット、第１のガルボユニット、出力側レンズ、出力用光ファイバ、導光手段及び受光センサ等の構成を示す図である。図１６は、発明の第４の実施の形態に係る光スイッチにおいて、受光センサから得られる検出信号とその波形を説明するための図であり、横軸に検出光の位置を、縦軸に検出信号の振幅をそれぞれとったものである。
【０１２３】
この図１５において、本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチ１Ｃは、出力側レンズ１５Ａ、出力用光ファイバ１７、導光手段１３Ｃ及び受光センサ１１Ｃの部分の構成が第１の実施の形態に係る光スイッチ１と異なり、他の構成は上記第１の実施の形態と全く同一であるので、その特徴部分を１チャンネル分を表示して説明する。
【０１２４】
本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチ１Ｃでは導光手段１３Ｃに最大の特徴がある。この導光手段１３Ｃは、前記出力用光ファイバ１７の光の一部を分岐して前記受光センサ１１Ｃに受光させ得るようにし、第２のガルボユニット７Ｂ及び第１のガルボユニット９により光を微小振動させる事でミラーの角度を制御するようにしたものである。
【０１２５】
すなわち、本発明の第４の実施の形態に係る導光手段１３Ｃは、光路切換素子である第２のガルボユニット７Ｂで反射された後第１のガルボユニット９で反射された光を取り込む出力用光ファイバ１７と、前記出力用光ファイバ１７の出力端に配置され受光センサ用の光と通信用の光に分離する光カプラ１３５と、前記受光センサ用の光を受光センサ１１Ｃに導くセンサ用ファイバ１３７とを備え、かつ、前記光路選択手段である第２のガルボユニット７Ｂと第１のガルボユニット９とを前記制御手段１９から与えられる所定の周波数の駆動信号で微少振動させることにより、受光センサが受光する光量を微小に変動させ、光量が最大となるようにガルバノミラーの角度を制御するようにしたものである。
【０１２６】
前記光路選択手段である第２のガルボユニット７Ｂは一方向に、前記光路選択手段である第１のガルボユニット９は前記一方向と垂直に一方向にそれぞれ振動させらることにより、前記光路選択手段を介した光は２方向に微少振動させられるようにしたものである。また、前記制御手段１９から前記光路選択手段である第２のガルボユニット７Ｂと第１のガルボユニット９とに与えられる信号は、前記２方向に微少振動させる周波数を異ならせてなるものである。
【０１２７】
さらに詳細に説明すると、本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチ１Ｃでは、上記第２の実施の形態と同様に、屈折率分布形の円筒状のコリメート用のレンズで構成した出力側レンズ１５Ａを用いている。
【０１２８】
また、本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチ１Ｃでは、図１５に示すように、前記出力側レンズ１５Ａの後段に出力用光ファイバ１７を配置しており、前記出力側レンズ１５Ａで集光した光が出力用光ファイバ１７の一端面のコア部に入射するようにしてある。
【０１２９】
また、本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチ１Ｃでは、前記出力用光ファイバ１７の他端に光カプラ１３５を配置し、この光カプラ１３５と前記光路選択手段である第２のガルボユニット７Ｂ及び第１のガルボユニット９との作用により、光通信用の光の一部を分離し前記センサ用ファイバ１３７を介して受光センサ１１Ｃに導けるようにしてある。
【０１３０】
前記光カプラ１３５の出力端には、上記センサ用ファイバ１３７の他に、通信用の光を伝送する通信用ファイバ１６０が取り付けられている。
【０１３１】
ここで、前記光カプラ１３５は、前記センサ用ファイバ１３７及び通信用ファイバ１６０に分岐される光の割合を適宜選択しており、例えば通信用ファイバ１６０に８０〜９８［％］の光を、センサ用ファイバ１３７に２〜２０［％］の光を分岐するようにしている。
【０１３２】
センサ用ファイバ１３７を伝送した光は、表面が分割していない受光センサ１１Ｃに入射される。前記受光センサ１１Ｃは、入射する光の強度に応じた出力電圧を出力し、前記制御手段１９に供給できるようになっている。
【０１３３】
（作用の説明）
このような光スイッチ１Ｃの作用を図１５及び図１６を参照しながら説明する。
【０１３４】
まず、前記制御手段１９から第１のガルボユニット９のコイル（第１の実施の形態では符号９５）に周波数ｆ１の駆動電流を流し、前記ガルバノミラー９２を軸９３の周りに周波数ｆ１で微少振動させる。また、同様に、前記制御手段１９から第２のガルボユニット７Ｂのコイル（第１の実施の形態では符号８３）に周波数ｆ２の駆動電流を流し、ガルバノミラー７２を軸７１の周りに周波数ｆ２で微少振動させる。
【０１３５】
前記ガルバノミラー９２と前記ガルバノミラー７２の微少回動角度は、前記出力用光ファイバ１７に入射する光量損失が許容内であるように例えば１［ｍｒａｄ］程度にされている。また、前記ガルバノミラー９２と前記ガルバノミラー７２を振動させる周波数ｆ１とｆ２は異なる周波数であり、最小公倍数がなるべく大きな周波数とされている。周波数ｆ１は例えば５０３［Ｈｚ］であり、周波数ｆ２は例えば６９１［Ｈｚ］であるものとする。この２つのミラーの振動により、前記出力側レンズ１５Ａで集光された光は、直交する２方向に振動する光となって出力用光ファイバ１７に入射することになる。
【０１３６】
この出力用光ファイバ１７に入射された光は、光カプラ１３５において、前記出力用光ファイバ１７の中の光の一部を分岐して前記センサ用ファイバ１３７に与えらる。このセンサ用ファイバ１３７を伝搬する光は、受光センサ１１Ｃに与えられる。このときの受光センサ１１Ｃの出力信号は、制御手段１９に入力される。
【０１３７】
前記制御手段１９にはフィルタが設けられており、上記周波数ｆ１の交流成分をもった信号と、上記周波数ｆ２の周波数の交流成分をもった信号とに分離される。
【０１３８】
ここで、出力側レンズ１５Ａにより出力用光ファイバ１７の端面に結ばれる焦点の出力用光ファイバ１７に対する位置ずれと、前記出力用光ファイバ１７のコア中に入射していく光量との関係は、図１６に示すようになっている。すなわち、前記出力側レンズ１５Ａの焦点が出力用光ファイバ１７のコアの中心位置にあるときが最も光量が大きいものとなる。
【０１３９】
前記ガルバノミラー７２及び前記ガルバノミラー９２を微少振動させたときの、受光センサ１１Ｃの出力は、図１６に示すように焦点がコアの中心（α点）にあるときには、符号”ａ”に示すような振幅の小さな片振幅（半波整流されたような）な出力波形となる。
【０１４０】
これに対して、図１６のα点から図示右側の例えばβ点にずれたときには、符号”ｂ”に示すように振幅の大きい両振幅の出力波形となる。また、図１６のα点から図示左側の例えばγ点にずれたときには、符号”ｂ”とは位相が逆転した符号”ｃ”に示すような振幅の大きな両振幅の出力波形となる。
【０１４１】
このように受光センサ１１Ｃの出力波形によって、出力側レンズ１５Ａによる焦点と出力用光ファイバ１７のコアとの位置ずれがあるかないかと、そのずれの方向がわかることになる。
【０１４２】
したがって、この受光センサ１１Ｃの検出信号を制御手段１９に与え、その受光センサ１１Ｃの出力波形の振幅と位相を制御手段１９において検出し、この検出信号を用いて制御手段１９が第２のガルボユニット７Ａ，７Ｂのガルバノミラー７２及び第１のガルボユニット９のガルバノミラー９２を傾斜制御することにより、出力側レンズ１５Ａからの光の焦点を出力用光ファイバ１７のコアの中心に移動させる制御をすることができる。
【０１４３】
また、ガルバノミラー７２とガルバノミラー９２の振動周波数を異ならせたため、ファイバを伝送する光の光量のみを検出しても、出力側のファイバ１６０に入射する光の２方向のずれを検出することができる。このようにすることにより、出力側のファイバ１６０を通る光の量そのものを直接最大にするように制御できる。
【０１４４】
（本発明の第４の実施の形態の効果）
このようにすると、ガルバノミラー装置側には、まったくミラーの傾き検出、光の位置、傾き検出がなくても良い。
【０１４５】
（本発明の第４の実施の形態の変形例）
本発明の実施の形態に係る光スイッチ１Ｃでは、２方向に振動させたが、１方向に振動させてもよい。
【０１４６】
２方向に振動させる周波数を異ならせたが、連続正弦波振動ではなく、不連続正弦波振動とし、２方向の振動を時間的に分離するようにしてもよい。
【０１４７】
２方向に傾斜可能な２軸ガルバノミラーを用いた場合には、１つのガルバノミラーを２方向に振動させてもよい。
【０１４８】
［変形例］
上述した本発明の各実施の形態においては、光路選択素子として傾き駆動するガルバノミラーを用いたが、それ以外にも例えば特開平２００１−２１８１８号公報に記載されいるような対向した光ファイバを切り換えられるようにした構成、特開平２００１−２７２６１２号公報に記載されているようなプリズムを移動させる等他の構成にも適用可能である。
【０１４９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光スイッチによれば、次のような効果がある。
【０１５１】
（１）伝送される光通信用の光を検出し、これを用いて光路切換素子の調整をするので、その調整精度が良く、光スイッチにおける光量損失をを小さくすることができる。
【０１５２】
（２）特別な光路切換素子の位置等の検出センサがなくても、光路切換素子の調整ができるので、構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光通信用の光スイッチの全体構成例を示す構成図
【図２】図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットの一構成例を説明するための分解斜視図
【図３】図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットを長手方向に切って示す断面図
【図４】図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットの要部を示す斜視図
【図５】図１に示す光スイッチで使用する第２のガルボユニットの角度検出センサからの検出信号を処理する処理回路を示す回路図
【図６】図１に示す光スイッチで使用する第１のガルボユニットの一構成例を説明するための分解斜視図
【図７】図１に示す光スイッチで使用する第１のガルボユニットを短軸方向に切って示す断面図
【図８】図１に示す光スイッチで使用するガルボアレーの要部、受光センサ、導光手段及び制御手段を示す斜視図
【図９】図１に示す光スイッチで使用される制御手段の一部構成例を示すブロック図
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチの作用を説明するための図
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチであって導光手段及び受光センサの他の構成を示す分解斜視図
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチであって導光手段、受光センサ及び出力用光ファイバとの関係を示す斜視図
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチであって導光手段と受光センサと出力用光ファイバとを組み付けた状態を示す側面図
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチであって、出力側レンズ、導光手段、受光センサ及び出力用光ファイバの関係を説明するための斜視図
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る光スイッチであって、出力側レンズ、出力用光ファイバ、導光手段及び受光センサ等の構成を示す図
【図１６】発明の第４の実施の形態に係る光スイッチであって、受光センサから得られる検出信号とその波形を説明するための図であり、横軸に検出光の位置を、縦軸に検出信号の振幅をそれぞれとった図
【図１７】従来の光スイッチを示す構成図
【図１８】従来の光スイッチに用いられるマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）ミラー列の一例を示す平面図
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…光スイッチ
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…入力用光ファイバ
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…入力側レンズ
７Ａ，７Ｂ…第２のガルボユニット
９…第１のガルボユニット
１１，１１Ａ，１１Ｃ…受光センサ
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…導光手段
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５Ａ…出力側レンズ
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ…出力用光ファイバ
１９…制御手段
７０，９０…ミラープレート
７１，９３…軸
７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，９２，９１ａ，９１ａ，９１ａ，９１ｄ…ガルバノミラー
７３…ハウジング
７４…収容部
７５…ヨーク
７６，９４…マグネット
７７…傾斜角検出センサユニット
７８，９６…ＬＥＤ
７９，９７…光センサ
８０，８０ａ，８０ａ，８０ａ，８０ｄ，９１，９１ａ，９１ａ，９１ａ，９１ｄ…ミラー面
８３，９５…コイル
８３１…有効辺
１３１…ビームスプリッタ
１３３…ホログラム
１３５…光カプラ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004020752.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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