(57)【要約】【課題】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だけでなく、大規模スイッチに適した拡張型光スイッチに関する。【解決手段】代表例を挙げると、Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子を設け、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる１個以上の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、入力コリメータに対向してＭ本の入力対向コリメータと、出力コリメータに対向してＮ本のコリメータ出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により所定の格子部に移動した状態で、光路上に出し入れすることによって光路を切り替える拡張型光スイッチ。【選択図】図４
2005134786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子と、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる（Ｍ×Ｎ）個の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、更に、入力コリメータに対向して同数の入力対向コリメータ或いは出力部コリメータに対向して同数の出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により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拡張型光スイッチ。
【請求項２】
Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子と、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる（Ｍ×Ｎ）個の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、入力コリメータに対向してＭ本の入力対向コリメータと、出力コリメータに対向してＮ本の出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により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拡張型光スイッチ。
【請求項３】
Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子を設け、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる１個以上の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、更に、入力コリメータに対向して同数の入力対向コリメータ或いは出力コリメータに対向して同数の出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により所定の格子部に移動した状態で、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拡張型光スイッチ。
【請求項４】
Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子を設け、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる１個以上の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、入力コリメータに対向してＭ本の入力対向コリメータと、出力コリメータに対向してＮ本のコリメータ出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により所定の格子部に移動した状態で、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拡張型光スイッチ。
【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、入力対向コリメータに同様のスイッチの入力コリメータを接続するか或いは出力コリメータに同様のスイッチの出力対向コリメータを接続し、この接続を１回以上行い、光スイッチをタンデム状にすることによって入力数或いは出力数を拡張したことを特徴とする拡張型光スイッチ。
【請求項６】
請求項２、請求項４のいずれかの請求項において、入力対向コリメータに同様のスイッチの入力コリメータを接続し、かつ、出力コリメータに同様のスイッチの出力対向コリメータを接続し、これらの接続を１回以上行い、光スイッチをマトリクス状にすることによって入力数或いは出力数を拡張したことを特徴とする拡張型光スイッチ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかの請求項において、前記可動式光ユニットへ入力する光の高さと、前記可動式光ユニットから出力する光の高さをほぼ同一にしたことを特徴とする拡張型光スイッチ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかの請求項において、光路の角度が、ほぼ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拡張型光スイッチ。
【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だけでなく、大規模スイッチに適した拡張型光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の拡張型光スイッチ１′は、図７に示すように、光スイッチを多段に接続することにより、光スイッチの規模を拡張していた（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このような拡張方法では、非常に多くの構成単位となる光スイッチが必要であるという欠点があった。これを解決するために、我々は、先に光路平行移動素子を可動にする構造を発明することにより、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、大幅な精度緩和が可能になるだけでなく、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。）。本発明の拡張型光スイッチ１は、前記特許の可動式光ユニットの応用展開をはかったものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６２６５３
【特許文献２】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７に示すように、光スイッチの規模を拡張する場合、複数の構成光スイッチ３０′を多段に接続するために、非常に多くの構成光スイッチ３０′が必要となる点である。本発明は、少ない構成光スイッチによって、光スイッチ規模の拡張が可能となる拡張性の高い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、Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子と、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる（Ｍ×Ｎ）個の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、更に、入力コリメータに対向して同数の入力対向コリメータ或いは出力コリメータに対向して同数の出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により光路上に出し入れすることによって光路を切り替える拡張型光スイッチで、
第２番目としては、Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子と、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる（Ｍ×Ｎ）個の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、入力コリメータに対向してＭ本の入力対向コリメータと、出力コリメータに対向してＮ本の出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により光路上に出し入れすることによって光路を切り替える拡張型光スイッチで、
第３番目としては、Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子を設け、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる１個以上の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、更に、入力コリメータに対向して同数の入力対向コリメータ或いは出力コリメータに対向して同数の出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により所定の格子部に移動した状態で、光路上に出し入れすることによって光路を切り替える拡張型光スイッチで、
第４番目としては、Ｍ×Ｎマトリクスの各格子部に設置された光路の角度を変えるための固定反射素子を設け、少なくとも１組の互いに平行な面を持つ１個以上の光路平行移動素子からなる１個以上の可動式光ユニットを設け、入力部にＭ本の入力コリメータと、出力部にＮ本のコリメータと、入力コリメータに対向してＭ本の入力対向コリメータと、出力コリメータに対向してＮ本のコリメータ出力対向コリメータを設けたものからなり、前記可動式光ユニットを、駆動装置により所定の格子部に移動した状態で、光路上に出し入れすることによって光路を切り替える拡張型光スイッチで、
第５番目としては、第１から第４のいずれかにおいて、入力対向コリメータに同様のスイッチの入力コリメータを接続するか或いは出力コリメータに同様のスイッチの出力対向コリメータを接続し、この接続を１回以上行い、光スイッチをタンデム状にすることによって入力数或いは出力数を拡張した拡張型光スイッチで、
第６番目としては、第２、第４のいずれかにおいて、入力対向コリメータに同様のスイッチの入力コリメータを接続し、かつ、出力コリメータに同様のスイッチの出力対向コリメータを接続し、これらの接続を１回以上行い、光スイッチをマトリクス状にすることによって入力数或いは出力数を拡張した拡張型光スイッチで、
第７番目としては、第１から第６のいずれかにおいて、前記可動式光ユニットへ入力する光の高さと、前記可動式光ユニットから出力する光の高さをほぼ同一にした拡張型光スイッチで、
第８番目としては、第１から第７のいずれかにおいて、光路の角度が、ほぼ直角に曲がるように前記固定反射素子を配置した拡張型光スイッチである。
【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だけでなく、少ない構成光スイッチで大規模スイッチに適した拡張型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、本発明の拡張型光スイッチ１の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、第１実施例を図１に示す。図１（イ）は、本発明の第１実施例の拡張型光スイッチ１Ａの可動式光ユニット６の拡大図で、光路２が、プリズム３やミラー４を通過した状態を示し、図１（ロ）は、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斜視図である。図から明らかなように、本発明の拡張型光スイッチ１は、光路を平行移動する可動第１光路平行移動プリズム３Ａと、同様に光路を平行移動する可動第２光路平行移動プリズム３Ｂと、光路を曲げる固定反射ミラー４と、可動第１、第２光路平行移動プリズム３Ａ、３Ｂを一体的にした可動式光ユニット６と、可動光ユニットを動かす駆動ソレノイド５と、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ている。
このような構成であるので、光路２は、可動第１光路平行移動プリズム３Ａによって平行移動し、固定反射ミラー４に入力され、向きを変えた後、可動第２光路平行移動プリズム３Ｂに入力され、可動第２光路平行移動プリズム３Ｂによって、可動第１光路平行移動プリズム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光路平行移動プリズム３Ｂにより平行移動する高さは、必ずしも可動第１光路平行移動プリズム３Ａに入力するときの元の高さにする必要はない。第１実施例は、図１（ハ）に示すように、入力対向コリメータ１３或いは出力対向コリメータ１４が片方に設けられた構造である。図において、Ｍ本の入力コリメータ１１とＮ本の出力コリメータ１２をそれぞれ並べて配置し、前記入力コリメータ１１と前記出力コリメータ１２からの光が通過する格子の各格子部に（Ｍ×Ｎ）個の固定反射ミラー４及び可動式光ユニット６をＭ×Ｎ（Ｍ行Ｎ列）のマトリクス状に配置し、更に、入力コリメータ１１に対向するＭ本の入力対向コリメータ１３を並べて配置したものである。ただし、入力対向コリメータ１３の代わりに出力コリメータ１２に対向するＮ本の出力対向コリメータ１４を並べて配置した構造でも構わない。入力対向コリメータ１３を設けた場合は、入力コリメータ１１からの光は、各格子部に配置された可動式光ユニット６が光路に挿入されることによって、所定の出力コリメータ１２に出力される。光スイッチ１が１つも挿入されないときは、光は入力対向コリメータ１３に出力される。出力対向コリメータ１４を設けた場合は、出力対向コリメータ１４からの光は、可動式光ユニット６が挿入されないときは、出力コリメータ１２に出力される。
【実施例２】
【０００９】
第２実施例は、図２に示すように、入力対向コリメータ１３と出力対向コリメータ１４が両方に同数設けられた構造である。図において、Ｍ本の入力コリメータ１１とＮ本の出力コリメータ１２をそれぞれ並べて配置し、前記入力コリメータと前記出力コリメータ１１からの光が通過する通過する格子の各格子部に（Ｍ×Ｎ）個の固定反射ミラー４及び可動式光ユニット６をＭ×Ｎ（Ｍ行Ｎ列）のマトリクス状に配置し、更に、入力コリメータ１１に対向するＭ本の入力対向コリメータ１３、及び出力コリメータ１２に対向するＮ本の出力対向コリメータ１４を並べて配置した構造である。
この場合、入力コリメータ１１からの光は、各格子部に配置された可動式光ユニット６が光路に挿入されることによって、所定の出力コリメータ１２に出力される。光スイッチ１が1つも挿入されないときは、光は入力対向コリメータ１３に出力される。出力対向コリメータ１４からの光は、可動式光ユニット６が１つも挿入されないときは、出力コリメータ１２に出力される。
【実施例３】
【００１０】
次に、第３実施例は、図３に示すように、入力対向コリメータ１３或いは出力対向コリメータ１４が片方に設けられ、可動式光ユニット６を駆動装置によって移動する構造である。図において、Ｍ本の入力コリメータ１１とＮ本の出力コリメータ１２をそれぞれ並べて配置し、前記入力コリメータ１１と前記出力コリメータ１２からの光が通過する格子の各格子部に固定反射ミラー４をマトリックス状に配置し、更に１個以上の可動式光ユニット６と可動式光ユニット６を格子部に移動させる駆動装置を有し、更に、入力コリメータ１１に対向するＭ本の入力対向コリメータ１３、或いは、出力コリメータに対向するＮ本の出力対向コリメータ１４を並べて配置した構造である。
入力コリメータ１１からの光は、光可動ユニット６が駆動装置によって各格子部に移動し、更に、光路に挿入されることによって、所定の出力コリメータ１２に出力される。可動式光ユニット６が挿入されないときは、光は入力対向コリメータ１３に出力される。出力対向コリメータ１４を設けた場合は、出力対向コリメータ１４からの光は、可動式光ユニット６が挿入されないときは、出力コリメータ１２に出力される。また、可動式光ユニット６が、Ｍ個ある場合、全ての入力コリメータ１１からの光を出力コリメータ１２に出力できる。
【実施例４】
【００１１】
次に、第４実施例は、図４に示すように、入力対向コリメータ１３と出力対向コリメータ１４が両方に設けられ、可動式光ユニットを駆動装置によって移動する構造である。図において、Ｍ本の入力コリメータ１１とＮ本の出力コリメータ１２をそれぞれ並べて配置し、入力コリメータ１１と出力コリメータ１２からの光が通過する格子の各格子部に固定反射ミラー４をマトリックス状に配置し、更に１個以上の前記可動式光ユニット６と可動式光ユニットを格子部に移動させる駆動装置を有し、更に、入力コリメータ１１に対向するＭ本の入力対向コリメータ１３、及び出力コリメータ１２に対向するＮ本の出力対向コリメータ１４を並べて配置した構造である。
この場合、入力コリメータ１１からの光は、各格子部に配置された可動式光ユニット６が光路に挿入されることによって、所定の出力コリメータ１２に出力される。可動式光ユニット６が１つも挿入されないときは、光は入力対向コリメータ１３に出力される。出力対向コリメータ１４からの光は、可動式光ユニット６が１つも挿入されないときは、出力コリメータ１２に出力される。
【実施例５】
【００１２】
第５実施例としては、図５に示すように、入力対向コリメータ１３或いは出力対向コリメータ１４が片方或いは両方（図示せず）に設けられた構造である。第１から第４実施例のいずれかにおいて、前記入力対向コリメータ１３に更に、同様のスイッチの入力コリメータ１１を接続し、このような接続を１回以上行い、光スイッチをタンデム状にすることによって光スイッチの出力数を拡張することができる。例えば、Ｍ×Ｎの光スイッチの場合、１つ接続したときは、Ｍ×２Ｎ光スイッチとなる。
入力対向コリメータ１３の代わりに出力対向コリメータ１４を設けた場合は、前記出力コリメータ１２に更に、同様のスイッチの出力対向コリメータ１４を接続し、このような接続を１回以上行い、光スイッチをタンデム状にすることによって光スイッチの入力数を拡張することができる。例えば、Ｍ×Ｎの光スイッチの場合、１つ接続したときは、２Ｍ×Ｎ光スイッチとなる。ただし、最初の段或いは最終段の光スイッチにおいては、必ずしも入力対向コリメータ１３や出力対向コリメータ１４は必要ない。
【００１３】
第６実施例としては、図６に示すように、入力対向コリメータ１３と出力対向コリメータ１４が両方に同数設けられた構造である。実施例２、実施例４のいずれかにおいて、前記入力対向コリメータ１３に更に、同様のスイッチの入力コリメータ１１を接続し、かつ、前記出力コリメータ１２に更に、同様のスイッチの出力対向コリメータ１４を接続し、このような接続を１回以上行い、光スイッチをマトリクス状にすることによって光スイッチの入力及び出力数を拡張することができる。例えば、Ｍ×Ｎの光スイッチの場合、それぞれ１つ接続したときは、２Ｍ×２Ｎ光スイッチとなる。ただし、入力または出力のない外側の光スイッチにおいては、必ずしも入力対向コリメータ１３或いは出力対向コリメータ１４は必要ない。
【００１４】
第７実施例としては、第１実施例から第６実施例のいずれかにおいて、固定反射ミラー４を通過し、角度を変えた光路の高さを、前記可動第２光路平行移動素子３Ｂにより、前記可動第1光路平行移動素子３Ａ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、この可動式光ユニット６に入力される光の高さと、可動式光ユニット６から出力される光の高さが同一になる。つまり、入力コリメータ１１と出力コリメータ１２の高さが同じとなる。このように、入力と出力の光の高さが同一の方がアセンブリ上好ましいが、必ずしも同一である必要はない。
【００１５】
第８実施例としては、第１実施例から第７実施例のいずれかの光スイッチにおいて、固定反射ミラー４により光路の角度が直角に曲がるように、固定反射ミラー４を配置した構造である。このように、直角の方がアセンブリ上好ましいが、必ずしも直角である必要はない。
【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、可動第１、２光路平行移動プリズム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、可動第１、２光路平行移動プリズム３Ａ、３Ｂは１つの平行移動プリズムで形成しても構わない。また、駆動機構は必ずしもソレノイドである必要はなく、例えば、モータなどでも良い。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、少ない構成光スイッチで大規模スイッチに拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（イ）は、本発明の第１実施例の拡張型光スイッチ１Ａの可動式光ユニット６の拡大図で、光路２が、プリズム３やミラー４を通過した状態の斜視図である。図１（ロ）は、本発明の第１実施例の拡張型光スイッチ１Ａの可動式光ユニット６の拡大図で、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斜視図である。図１（ハ）は、本発明の第１実施例の拡張型光スイッチ１Ａの平面図である。
【図２】本発明の第２実施例の拡張型光スイッチ１Ｂの平面図である。
【図３】本発明の第３実施例の拡張型光スイッチ１Ｃの平面図である。
【図４】本発明の第４実施例の拡張型光スイッチ１Ｄの平面図である。
【図５】本発明の第５実施例の拡張型光スイッチ１Ｆの平面図である。
【図６】本発明の第６実施例の拡張型光スイッチ１Ｇの平面図である。
【図７】従来の拡張型光スイッチ１′の平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｆ、１Ｇ
本発明の拡張型光スイッチ
２    光路
３Ａ  可動第１光路平行移動プリズム
３Ｂ  可動第２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    可動式光ユニット
７    基盤
８    シャフト
１１    入力コリメータ
１２    出力コリメータ
１３    入力対向コリメータ
１４    出力対向コリメータ
１′    従来の拡張型光スイッチ
３０′  構成光スイッチ
３１′  光ファイバ
【図１】
2005134786.tif 000003
【図２】
2005134786.tif 000004
【図３】
2005134786.tif 000005
【図４】
2005134786.tif 000006
【図５】
2005134786.tif 000007
【図６】
2005134786.tif 000008
【図７】
2005134786.tif 000009