(57)【要約】【課題】光路を切り替えるための光スイッチに使用され、光学素子と駆動装置の厳しい加工精度並びに位置角度決めにおける従来の厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、かつ光学部品点数が少なく、結果として、低コストかつ低損失で、歩留りの高い光スイッチ素子を提供することを可能とする。【解決手段】位置決め精度と角度における精度が厳しい反射素子を固定とし、位置角度決めにおける精度が緩い光路平行移動素子を可動とし、前記光路平行移動素子が光路上にないときの光がそのまま直進する状態及び、光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動させ、かつ前記固定反射素子により角度が変えられた光路を再び平行移動させるための可動光路平行移動素子をそれぞれ形成し、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、２通りの状態で光路を切り替える光スイッチ素子である。【選択図】図１
2005115044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動させ、かつ前記固定反射素子により角度が変えられた光路を再び平行移動させるための可動光路平行移動素子をそれぞれ形成し、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、光路を切り替えることを特徴とする光スイッチ素子。
【請求項２】
請求項１において、可動光路平行移動素子の光路が、入・出力する面のそれぞれに、反射防止膜８を施したことを特徴とする光スイッチ素子。
【請求項３】
請求項１、請求項２の可動光路平行移動素子の形状が直方体または立方体であることを特徴とする光スイッチ素子。
【請求項４】
請求項１、２、３のそれぞれにおいて、光路の角度が、直角に曲がるように前記固定反射素子を配置したことを特徴とする光スイッチ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路を切り替えるための光スイッチに使用され、光学素子と駆動装置の厳しい加工精度並びに位置角度決めにおける従来の厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、かつ光学部品点数が少なく、結果として、低コストかつ低損失で、歩留りの高い光スイッチ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光スイッチ素子１′は、図３に示すように、基盤７′には入力コリメータ１７′と出力コリメータ１８′が配置され、駆動ソレノイド５′を上下させて、可動反射ミラー１９′を入力光路と出力光路の交差部に出し入れすることにより光スイッチ動作を行う（例えば、非特許文献1参照）。このような従来の光スイッチの欠点は、図から明らかなように可動反射ミラー１９′のような反射素子を動かすために、可動反射ミラー１９′や駆動装置５′に加工精度や位置角度決めに極めて厳しい精度が要求されるという欠点があった。
これを解決するために、我々は、従来は、可動であった反射素子を固定にし、位置角度決めの精度が緩い光路平行移動素子を可動にすることにより、殆ど上記従来技術の課題を解決することが可能になったが、光学部品点数が多いという課題があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】山本尚生、他２名、「１０×１０マトリクス光スイッチの試作」電子通信学会論文誌  ’８１／１２  ＶＯＬＪ６４ーＣ  ＮＯ１２．Ｐ８１９〜８２６
【特許文献１】特願２００３−２８７１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、図３に示すように可動反射ミラー１９′のような反射素子を動かすために、可動反射ミラー１９′と駆動ソレノイド５′等の駆動装置に極めて厳しい加工精度が要求されるだけでなく、位置決めや角度において極めて厳しい精度が要求されている。
本発明は、光学素子と駆動装置の加工精度並びに位置角度決めにおいて精度の大幅な緩和を可能にし、かつ光学部品点数が少ない光スイッチ素子を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】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するために、鋭意検討した結果、
第１実施例としては、光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動させ、かつ前記固定反射素子により角度が変えられた光路を再び平行移動させるための可動光路平行移動素子をそれぞれ形成し、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、光路を切り替える光スイッチ素子で、
第２実施例としては、第１実施例において、可動光路平行移動素子の光路が、入・出力する面のそれぞれに、反射防止膜８を施した光スイッチ素子で、
第３実施例としては、第１、第２実施例の可動光路平行移動素子の形状が直方体または立方体である光スイッチ素子で、
第４実施例としては、第１、第２、第３実施例のそれぞれにおいて、光路の角度が、直角に曲がるように前記固定反射素子を配置した光スイッチ素子である。
【発明の効果】
【０００６】
光学素子と駆動装置の厳しい加工精度と位置角度決めにおける従来の厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、かつ光学部品点数が少なく、結果として、低コストかつ低損失で、歩留りの高い光スイッチ素子を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の光スイッチ素子１の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【０００８】
始めに、本発明の第１実施例については、図面を省略する。光路の角度を変えるための固定反射素子と、前記固定反射素子へ光路を平行移動させ、かつ前記固定反射素子により角度が変えられた光路を再び平行移動させるための可動光路平行移動素子をそれぞれ形成し、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることにより、光路を切り替える光スイッチ素子である。
【実施例２】
【０００９】
第２実施例は、第１実施例において、可動光路平行移動素子の光路が、入・出力する面のそれぞれに、反射防止膜８を施した光スイッチ素子である。プリズムの形状によっても変わるが、光がプリズムに入・出力する際の入射角が大きい場合、反射光が大きくなってしまう。このような場合、反射防止膜は必要となる。一方、入射角が小さい場合でも反射防止膜を施した方が、好ましい結果を示した。尚、反射防止膜としては、代表的な誘電体多層膜を使用した。
【実施例３】
【００１０】
第３実施例は、第１、第２実施例の可動光路平行移動素子の形状が直方体である光スイッチ素子であり、図１（イ）と図１（ロ）に示す。本発明の直方体の可動光路平行移動素子の場合、プリズム内で複数回反射されるので、複数のプリズムを使用しなくて済み、一個のプリズムで行うことが可能になり、部品点数の削減に寄与する。また、直方体の形状にする理由は、側面同士が平行になっているので、光路が、直方体の内部で反射する際、光路が、平行に反射することが可能になるためである。従って、直方体の形状ではなく、立方体にしても構わない。位置角度決めにおける精度が厳しい反射素子を固定とし、位置角度決めにおける精度が緩い光路平行移動素子を可動とし、前記光路平行移動素子が光路上にないときの光がそのまま直進する状態と、駆動装置により前記光路平行移動素子が光路上に挿入されたときの光が光路を平行移動させ、かつ前記固定反射素子により角度が変えられた光路を再び平行移動させるための可動光路平行移動素子をそれぞれ形成し、駆動手段を用いて光路上に出し入れすることのより、２通りの状態で切り替えを行う光スイッチ素子である。図から明らかなように、本発明の光スイッチ素子１は、光路を平行移動する可動光路平行移動プリズム３と、光路を直角に曲げる固定反射ミラー４と、可動光路平行移動プリズム３を動かす駆動ソレノイド５と、可動光路平行移動プリズム３に駆動ソレノイド５の動力を伝えるシャフト７と、固定反射ミラー４を固定する基盤６のそれぞれで構成される。
このような構成であるので、光路２は、可動光路平行移動プリズム３によって平行移動し、固定反射ミラー４に入力され、角度を変えた後、再び可動光路平行移動プリズム３に入力され、可動光路平行移動プリズム３によって光路を平行移動して出力される。また、駆動装置として、駆動ソレノイド５を用いたが、別の駆動手段でも良い。また、本実施例では、可動光路平行移動プリズム３の移動方向は、上下方向で説明しているが、横方向もしくは回転移動でも構わない。
【実施例４】
【００１１】
第４実施例は、第１、第２、第３実施例のそれぞれにおいて、光路の角度が、直角に曲がるように前記固定反射素子を配置した光スイッチ素子である。
【００１２】
次に、本発明の可動部に使用される光路平行移動素子の位置ずれについての説明図を図２（イ）に示す。図において、本発明の可動部で用いている光路平行移動素子の位置ずれなし状態１２での光路１０と、位置ずれあり状態１３での光路１１を示す。このように、光路平行移動移動素子の位置がずれを起こしても、光路に位置ずれや角度ずれはほとんど生じないようになっている。また、これはすべての方向の位置ずれについても同様である。
続いて、本発明の可動部に使用される光路平行移動素子の角度ずれについての説明図を図２（ロ）に示す。図において、本発明の可動部で用いている光路平行移動素子の角度ずれなし状態１４での光路１０と、位置ずれあり状態１５での光路１１を示す。このように、光路平行移動移動素子の角度がずれを起こしても、光路に位置ずれは生じる場合もあるが角度ずれはほとんど生じないようになっている。また、これはすべての方向の角度ずれについても同様である。
光の損失増加で支配的なものは、位置ずれよりも角度ずれであり、本発明の可動部に使用される光路平行移動素子は、従来の可動部に用いられる反射素子に比べて、可動時における位置及び角度精度が大幅に緩くなっている。
【００１３】
次に、本発明の光スイッチ素子１と従来の反射ミラー１′において、前記光スイッチ素子及び反射ミラーの角度を基盤に対して水平方向及び垂直方向にずらしたときの光の損失を測定した。ただし、測定では固定入力コリメータと固定出力コリメータを用いた。光の損失増加で支配的なものは、位置ずれより角度ずれである。よって、本実施例の光スイッチ素子の角度ずれに対して光の損失の増加が小さければ、光学素子及び駆動装置の加工精度及び位置決め精度が緩いということになる。基盤に対して水平方向の角度ずれの結果を表１（イ）に、垂直方向の角度ずれの結果を表１（ロ）にそれぞれ示す。
【００１４】
【表１】
2005115044.tif 000003
【００１５】
表から明らかなように、従来の反射ミラーに比べ、本発明の光スイッチ素子が角度ずれに対して、光損失の増加が小さいことがわかる。つまり、従来に比べ、本発明の光スイッチ素子は、光学素子と駆動装置の加工精度及び位置決めと角度における精度が緩くても構わないことになる。
【００１６】
本発明の実施例では、固定反射ミラーと光路平行移動プリズムを代表例に取り説明したが、固定反射ミラー４は、必ずしもミラーである必要はなく、例えば、ペンタプリズムのように、光路の角度を変えるものであれば構わない。また、可動光路平行移動プリズム３は、必ずしもプリズムである必要はなく、例えば、２枚のミラーを平行に対面配置したもののように、光路を平行に移動するものであれば構わない。この様に本発明は各種の変形を含むものであることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
光路を切り替えるために用いる光スイッチに使用され、従来の厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、かつ光学部品の削減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（イ）本発明の第３実施例の光スイッチ素子１で、光路２が、プリズム３やミラー４を通過した状態の説明図である。（ロ）本発明の第３実施例の光スイッチ素子１で、光路２が、プリズム３やミラー４を通過しないで直進した状態の説明図である。
【図２】（イ）本発明の可動部に使用される光路平行移動素子の位置ずれについての説明図である。（ロ）本発明の可動部に使用される光路平行移動素子の角度ずれについての説明図である。
【図３】従来の光スイッチ素子１′の実施例で、光路２′が、可動反射ミラー１９′を通過した状態の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１   本発明の光スイッチ素子
２   光路
３   可動光路平行移動プリズム
４   固定反射ミラー
５   駆動ソレノイド
６   基盤
７   シャフト
８   反射防止膜面
１０ 光学素子が所定の位置及び角度にあるときの光路
１１ 光学素子が所定の位置または角度にないときの光路
１２ 位置ずれなし可動光路平行移動プリズム
１３ 位置ずれあり可動光路平行移動プリズム
１４ 角度ずれなし可動光路平行移動プリズム
１５ 角度ずれあり可動光路平行移動プリズム
１′ 従来の光スイッチ素子
２′ 光路
５′ 駆動ソレノイド
７′ 基盤
８′ シャフト
19′ 可動反射ミラー
【図１】
2005115044.tif 000004
【図２】
2005115044.tif 000005
【図３】
2005115044.tif 000006