(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決めと角度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するので、低損失で、歩留りの高い光スイッチに関する。【解決手段】従来は、可動であった反射素子を固定にし、位置決めと角度おける精度が緩い光路移動素子を可動にし、上下方向に駆動する構造を我々が先に発明することにより、上記従来技術の問題点を解決することが可能になったが、本発明は、前記特許の駆動方法として、平行移動や回転移動をさせて改良し、かつ、そのスイッチを多数用いて１×Ｎ光スイッチやＭ×Ｎ光マトリクススイッチにして応用展開をはかったものである。【選択図】図３
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【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するための少なくとも１組の互いに平行な面を持つ可動光路移動素子をそれぞれ形成し、前記可動光路移動素子を駆動手段によって平行移動或いは回転移動させ、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。
【請求項２】
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するための少なくとも１組の互いに平行な面を持つ可動第１光路移動素子と、前記可動第１光路移動素子によって平行移動し、前記固定反射素子によって曲げられた光路を前記固定反射素子の反射点と異なる位置に平行移動する少なくとも１組の互いに平行な面を持つ可動第２光路移動素子をそれぞれ形成し、前記可動第１、第２光路移動素子を駆動手段によって平行移動或いは回転移動させ、光路上に出し入れすることによって光路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、１個以上の前記可動第１光路移動素子からなる可動光路移動素子部へ入力する光の高さと、出力する光の高さを同一にしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、前記可動第１、２光路移動素子の駆動装置を、１個の共通駆動装置に一体化したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかの請求項において、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。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかの請求項において、前記光スイッチＮ個を１列に配置し、１×Ｎ光スイッチとしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかの請求項において、前記光スイッチ（Ｍ×Ｎ）個をＭ×Ｎのマトリクス状に配置し、Ｍ×Ｎ光マトリクススイッチとしたことを特徴とする光スイッチ。
【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適用され、従来の光学素子と駆動装置の厳しい加工精度と位置決めと角度における厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にするもので、低コストかつ低損失で、歩留りの高い光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光スイッチは図５に示すように、基盤７′上に入力コリメータ１７′と出力コリメータ１８′がそれぞれ配置され、各交差部に設置された駆動ソレノイド５′を上下させて、駆動装置に接続された可動反射ミラー９′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９′のような反射素子を動かすために、極めて厳しい加工精度が要求されるだけでなく、位置決めや角度決めにおいて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、位置決めと角度おける精度が緩い光路移動素子を可動にし、上下方向に駆動する構造を発明することにより、上記従来技術の問題点を解決することが可能になった。（例えば、特許文献２参照。）。本発明の光スイッチ１は、従来は、可動であった反射素子を固定にし、位置決めと角度おける精度が緩い光路移動素子を可動にし、上下方向に駆動する構造を我々が先に発明することにより、上記従来技術の問題点を解決することが可能になったが、本発明は、前記特許の駆動方法として、平行移動や回転移動をさせて改良し、かつ、そのスイッチを多数用いて１×Ｎ光スイッチやＭ×Ｎ光マトリクススイッチにして応用展開をはかったものである。
【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ー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５に示すように可動反射ミラー９′のような反射素子を動かすために、極めて厳しい加工精度が要求されるだけでなく、位置決めや角度決めにおいて極めて厳しい精度が要求され点という点である。本発明は、光学素子と駆動装置の加工精度並びに位置決めと角度決めにおいて精度を大幅に緩和することを可能にした光スイッチ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番目としては、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するための少なくとも１組の互いに平行な面を持つ可動光路移動素子をそれぞれ形成し、前記可動光路移動素子を駆動手段によって平行移動或いは回転移動させ、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で、
第２番目としては、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するための少なくとも１組の互いに平行な面を持つ可動第１光路移動素子と、前記可動第１光路移動素子によって平行移動し、前記固定反射素子によって曲げられた光路を前記固定反射素子の反射点と異なる位置に平行移動する少なくとも１組の互いに平行な面を持つ可動第２光路移動素子をそれぞれ形成し、前記可動第１、第２光路移動素子を駆動手段によって平行移動或いは回転移動させ、光路上に出し入れすることによって光路を切り替える構造で、
第３番目としては、第１または第２において、１個以上の前記可動第１光路移動素子からなる可動光路移動素子部へ入力する光の高さと、出力する光の高さを同一にした構造で、
第４番目としては、第２または第３において、前記可動第１、２光路移動素子の駆動装置を、１個の共通駆動装置に一体化した構造で、
第５番目としては、第１から第４のいずれかにおいて、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構造で、
第６番目としては、第１から第５のいずれかにおいて、前記光スイッチＮ個を１列に配置し、１×Ｎ光スイッチとした構造で、
第７番目としては、第１から第５のいずれかにおいて、前記光スイッチ（Ｍ×Ｎ）個をＭ×Ｎのマトリクス状に配置し、Ｍ×Ｎ光マトリクススイッチとした構造で、
【発明の効果】
【０００６】
従来の光学素子と駆動装置の厳しい加工精度と位置決めと角度における厳しい精度要求に対して、大幅な精度緩和を可能にし、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１の実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。従来は、位置決めと角度における精度が厳しい反射素子を可動にしているのに対し、本発明は反射素子を固定にし、位置決めと角度における精度が緩い光路移動素子を平行移動或いは回転移動させたスイッチとした点、及びそのスイッチを多数用いて１×Ｎ光スイッチやＭ×Ｎ光マトリクススイッチとした点である。
【実施例１】
【０００８】
始めに、本発明の第１実施例の１例目の図面は、省略するが、本発明の第１実施例は、図２において、可動第２光路移動プリズム３Ｂを除いた構成からなり、位置決めと角度における精度が厳しい反射素子を固定とし、位置決めと角度における精度が緩い光路移動素子を可動とし、前記光路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、前記可動光路移動素子を駆動手段によって平行移動或いは回転移動させ、光路上に挿入されたとき光が前記光路移動素子によって光路を平行移動し、固定反射素子を通過し、角度を変える２通りの状態にして切り替えを行う光スイッチである。このように、固定反射ミラー４の反射点から光路の位置を変える必要がないときは、可動第２光路移動プリズム３Ｂはなくても構わない。その駆動方法としては、図１（イ）、（ロ）に示すような上下方向の平行移動、図１（ハ）、（ニ）に示すような横方向の平行移動、或いは図１（ホ）、（ヘ）に示すような回転移動のいずれでも良い。
本発明の第１実施例の光スイッチ１Ａの２例目を図１に示す。光路２がプリズム３Ａやミラー４を通過した状態を図１（イ）に、光路２が、プリズム３Ａやミラー４を通過しないで直進した状態の説明図を図１（ロ）に示す。本発明の光スイッチ１Ａは、光路を平行移動する可動光路移動プリズム３Aと、光路を直角に曲げる固定反射ミラー４と、可動光路移動プリズム３Aを動かす駆動ソレノイド５と、可動光路移動プリズム３Aに駆動ソレノイド５の動力を伝えるシャフト８と、固定反射ミラー４を固定する基盤７のそれぞれで構成される。ただし、可動光路移動プリズム３Aの光が入出力する面は、反射防止膜１０が施されている。このような構成であるので、光路２は、可動光路移動プリズム３A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、ふたたび可動光路移動プリズム３Aに入力され、可動光路移動プリズム３Aによって光路を平行移動して出力される。このように、１つの可動光路移動プリズム３Aで固定反射ミラー４の反射点から光路の位置を変えることができる。また、駆動方向に関しては前記実施例と同様に、上下方向の平行移動、横方向の平行移動、或いは回転移動のいずれでも良い。
【実施例２】
【０００９】
第２実施例としては、光路２がプリズム３やミラー４を通過した状態を図２（イ）に、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を図２（ロ）に示す。図から明らかなように、本発明の光スイッチ１は、光路を平行移動する可動第１光路移動プリズム３Ａと、同様に光路を平行移動する可動第２光路プリズム３Ｂと、光路を直角に曲げる固定反射ミラー４と、可動第１、第２光路移動プリズム３Ａ、３Ｂを一体的に固定する可動式ユニット６と、可動式ユニット６を動かす駆動ソレノイド５と、可動式ユニット６に駆動ソレノイド５の動力を伝えるシャフト８と、固定反射ミラー４を固定する基盤７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、可動第１光路移動プリズム３Ａによって平行移動し、固定反射ミラー４に入力され、直角に向きを変えた後、可動第２光路移動プリズム３Ｂに入力され、可動第２光路移動プリズム３Ｂによって、可動第１光路移動プリズム３Ａに入力するときの元の高さに平行移動して出力される。このとき、固定反射ミラー４からの光路を可動第２プリズム３Ｂにより平行移動する高さは、必ずしも可動第１光路移動プリズム３Ａに入力するときの元の高さにする必要はない。また、駆動方向に関しては前記実施例と同様に、上下方向の平行移動、横方向の平行移動、或いは回転移動のいずれでも良い。
【実施例３】
【００１０】
第３実施例としては、第２実施例において、固定反射素子を通過し、角度を変えた光路の高さを、前記可動第２プリズムにより、前記可動第1プリズムに入力する光の高さと同じ高さに平行移動する構造であるので、このスイッチに入力される光の高さと、このスイッチから出力される光の高さが同一になる。
【実施例４】
【００１１】
第４実施例としては、実施例２または実施例３において、可動第１、２プリズムの駆動装置を１個の共通駆動装置に一体化した構造である。光路を曲げた状態と、光路を直進させた状態との切り替えは、可動第１、第２光路移動プリズム３Ａ、３Ｂを可動式ユニット６に固定一体化し、駆動装置５の動力をシャフト８で可動式ユニット６に伝えることにより、可動式ユニット６を移動させて行う。このように、１個の共通駆動装置に一体化した構造の方が、好ましい結果を示したが、設計上の観点から、可動第１、第２光路移動プリズム３Ａ、３Ｂは、それぞれが独立した駆動装置を用いても良い。また、本実施例では、駆動装置としてソレノイドで説明しているが、モータなどの駆動装置を用いても良い。
【実施例５】
【００１２】
第５実施例としては、実施例１から実施例４のいずれかの光スイッチにおいて、前記固定反射素子により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構造である。このように、直角の方が好ましいが、必ずしも直角である必要はない。
【００１３】
第６実施例としては、図３に示すように、可動第１光路移動プリズム３Ａを用いた構造である。実施例１から実施例５のいずれかの光スイッチＮ個を１列に配置し、１×Ｎ光スイッチとした構造である。光は、列状に配置されたＮ個のスイッチに沿って１つの入力コリメータ１７から出力され、光路に挿入されたスイッチにより曲げられ、Ｎ個の出力コリメータ１８の中の所定の出力コリメータに出力される。このとき、固定ミラー４によって反射された光を平行移動させる可動第２光路移動プリズム３Ｂは必要ない。また、Ｎ個のスイッチ全てが光路に挿入されていない状態を利用して、Ｎ個のスイッチを用いて１×（Ｎ＋１）光スイッチとしても良い。
【００１４】
第７実施例としては、図４に示すように、可動第１、第２光路移動プリズム３Ａ、３Ｂを用いた構造である。実施例２から実施例５のいずれかの光スイッチ（Ｍ×Ｎ）個をＭ行Ｎ列のＭ×Ｎマトリクス状に配置し、Ｍ×Ｎ光マトリクススイッチとした構造である。光は、Ｍ行に配置されたスイッチに沿って、Ｍ行に行状にそれぞれ対応したＭ個の入力コリメータ１７から出力され、光路に挿入されたスイッチにより曲げられ、Ｎ列に列状に配置されたスイッチにそれぞれ対応したＮ個の出力コリメータ１８の中の所定の出力コリメータに出力される。このとき、固定ミラー４によって反射された光を平行移動させる可動第２プリズム３Ｂによって、光は隣り合う固定ミラーを通過することなく出力コリメータ１８に出力される。また、Ｍ個の入力コリメータに対向したＭ個の対向コリメータを付け加えても良い。同様に、Ｎ個の出力コリメータに対向したＭ個の対向コリメータを付け加えても良い。
【００１５】
本発明の実施例では、固定反射ミラーと光路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、可動第１、２光路移動プリズム３Ａ、３Ｂ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て光路を平行に移動するもののように、光路を平行に移動するものであれば構わない。また、プリズムの置き方は縦置きで説明したが、横置き等でも構わない。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】
【００１６】
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する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（イ）は、本発明の第１実施例の光スイッチ１Ａの２例目で、光路２がプリズム３Ａやミラー４を通過した状態の説明図である。図１（ロ）は、本発明の第１実施例の光スイッチ１Ａの２例目で、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）は、本発明の第２実施例の光スイッチ１Ｂ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。図２（ロ）は、本発明の第２実施例の光スイッチ１Ｂ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（ハ）は本発明の光スイッチ１の第２実施例で、スイッチが横に平行移動し、光路２が、プリズム３やミラー４を通過した状態の平面図である。図２（ニ）は、本発明の光スイッチ１の第２実施例で、スイッチが横に平行移動し、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平面図である。図２（ホ）は本発明の光スイッチ１の第２実施例で、スイッチが回転移動し、光路２が、プリズム３やミラー４を通過した状態の平面図である。図２（ヘ）は、本発明の光スイッチ１の第２実施例で、スイッチが回転移動し、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平面図である。
【図３】本発明の光スイッチＮ個を１列に配置し、１×Ｎ光スイッチとした第６実施例の光スイッチ１Ｆで、入力コリメータ１７からの光が、スイッチにより所定の出力コリメータ１８に結合される斜視図である。
【図４】本発明の光スイッチ（Ｍ×Ｎ）個をＭ×Ｎのマトリクス状に配置し、Ｍ×Ｎ光マトリクススイッチとした第７実施例の光スイッチ１Ｇで、各入力コリメータ１７からの光が、各スイッチにより所定の出力コリメータ１８に結合される状態の説明図である。
【図５】従来の光スイッチ１′の実施例で、光路２′が、可動反射ミラー９′を通過した状態の説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１Ａ、１Ｂ、１Ｆ、１Ｇ  本発明の光スイッチ
２    光路
３Ａ  可動第１光路移動プリズム
３Ｂ  可動第２光路移動プリズム
４    固定反射ミラー
５    駆動ソレノイド
６    可動式ユニット
７    基盤
８    シャフト
１０  反射防止膜
１１  本発明の光スイッチ素子
１７  入力コリメータ
１８  出力コリメータ
１′  従来の光スイッチ
２′  光路
５′  駆動ソレノイド
７′  基盤
８′  シャフト
９′  可動反射ミラー
17′  入力コリメータ
18′  出力コリメータ
【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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