(57)【要約】【課題】小型で、光損失も少なく、更に、簡単な構成で、民生品に使用できる光スイッチ装置を提供する。【解決手段】装置本体に設けられた第１の光コネクタ１２と、装置本体に並んで設けられた複数の第２の光コネクタ１３とを有し、第１の光コネクタ１２を第２の光コネクタ１３の何れか一に位置決めして光結合による接続をする光スイッチ装置１０において、第１の光コネクタ１２に接続された光ファイバが接続された切換部１５と、切換部１５を、複数の第２の光コネクタ１３の選択方向に移動する選択機構３１と、切換部１５を、第２の光コネクタ１３に対する挿抜方向に移動する挿抜機構４１とを備える。選択機構３１は、選択された第２の光コネクタ１３の前まで切換部１５を選択方向に移動し、次いで、挿抜機構４１は、切換部１５を選択された第２の光コネクタ１３に近接する方向に移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に設けられた第１の光コネクタと、上記装置本体に並んで設けられた複数の第２の光コネクタとを有し、上記第１の光コネクタを上記第２の光コネクタの何れか一に位置決めして光結合による接続をする光スイッチ装置において、
上記第１の光コネクタに接続された光ファイバが接続された切換部と、
上記切換部を、上記複数の第２の光コネクタの選択方向に移動する選択機構と、
上記切換部を、上記第２の光コネクタに対する挿抜方向に移動する挿抜機構とを備え、
上記選択機構は、選択された上記第２の光コネクタの前まで上記切換部を上記選択方向に移動し、次いで、上記挿抜機構は、上記切換部を上記選択された第２の光コネクタに近接する方向に移動させる光スイッチ装置。
【請求項２】
上記選択機構は、上記第２の光コネクタの選択方向と平行な駆動源によって回転されるリードスクリューに取り付けられている請求項１記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
上記選択機構は、上記第２の光コネクタの選択方向と平行に移動可能なリニアモータ機構であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
上記挿抜機構は、一端が上記切換部に固定され、通電により縮む形状記憶ワイヤと、上記切換部を上記選択された第２の光コネクタに押圧する押圧部材とを有し、
上記切換部を、上記選択された第２の光コネクタに接続したとき、上記形状記憶ワイヤを無通電状態とする請求項１記載の光スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光コネクタの中の一と光接続を可能とする光スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光スイッチ装置には、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１の光スイッチ装置は、１対３の切換スイッチで、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）構造を有し、ミリ秒オーダのスイッチング速度で切り換えを行うことができる。このＭＥＭＳを用いた光スイッチ装置は、ＭＥＭＳ構造を小さくするために、光コネクタからの信号の直接のスイッチは困難となり、現実的には、複数の光ファイバを近接させ、これら光ファイバ間のスイッチを行う構造となる。しかしながら、ＭＥＭＳ構造の光スイッチ装置は、ブロック近傍まで導波路等で光を伝送する必要があるので、導波路との光結合部分等が必要になりコストアップしてしまう。また、この光スイッチ装置は、光結合部分が増えてしまうので、光損失も増えてしまう。
【０００３】
また、光スイッチ装置には、特許文献２や特許文献３に記載されたようなアクチュエータを用いたものがある。特許文献２の光スイッチ装置は、ミラーブロックとアクチュエータを用いて切り換える方式で、ミリ秒オーダのスイッチング速度の実現も可能だが、アクチュエータとミラーブロックにより光路を切り換えるので、光路長が長くなってしまう。光路長が長くなると、各部に要求される精度がきわめて高くなり、多数の光信号を切り換えるのが困難となり、また、高い加工精度等からコストアップしてしまう。
【０００４】
特許文献３の光スイッチ装置は、プーリ、モータを用いているので可動範囲は大きく取れるが、接続する光ファイバ同士は、通常の光コネクタと同じくファイバ端面同士を接合させる構造で、シングルモードファイバでは１ミクロン以内、マルチモードファイバでも±数ミクロンの位置精度が要求され、高い加工精度等からコストアップしてしまう。また、構造も大規模で、基地局内で使用される光スイッチであり、民生で使われる映像信号の光スイッチとして使用することは困難である。
【０００５】
ところで、近年、民生用映像システムの高解像度化に伴って、映像データの転送レートが高くなっている。例えば、水平解像度１０８０本の映像データでは、転送レートは４Ｇｂｐｓを超えている。このように、転送レートが上がってくると、従来の電気ケーブルを用いた伝送では帯域と距離の制約によりその使用が困難になってくる。このため、今後これらの高速な映像データの通信は光伝送化する必要がある。しかしながら、上述した特許文献１乃至特許文献３の光スイッチ装置は、コスト高であり、民生用としては不向きであり、また、損失も多い。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２６３６８号公報
【特許文献２】特開２００４−３７６５２号公報
【特許文献３】特開２００２−３１１３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で、光損失も少なく、更に、簡単な構成で、民生品に使用できる光スイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光スイッチ装置は、装置本体に設けられた第１の光コネクタと、上記装置本体に並んで設けられた複数の第２の光コネクタとを有し、上記第１の光コネクタを上記第２の光コネクタの何れか一に位置決めして光結合による接続をする光スイッチ装置において、上記第１の光コネクタに接続された光ファイバが接続された切換部と、上記切換部を、上記複数の第２の光コネクタの選択方向に移動する選択機構と、上記切換部を、上記第２の光コネクタに対する挿抜方向に移動する挿抜機構とを備える。上記選択機構は、選択された上記第２の光コネクタの前まで上記切換部を上記選択方向に移動し、次いで、上記挿抜機構は、上記切換部を上記選択された第２の光コネクタに近接する方向に移動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、選択機構で複数の第２の光コネクタの中から一の光コネクタを選択し、挿抜機構で選択された第２の光コネクタと切換部との挿抜を行うようにしたので、小型で、光損失も少なく、更に、簡単な構成で、民生品に使用できる光スイッチ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した光スイッチ装置について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、本発明が適用された光スイッチ装置１０は、例えば、映像システム１に用いられる。すなわち、光スイッチ装置１０には、映像表示装置２が光ファイバ３で接続されると共に、ビデオテープカセット、光ディスク、ハードディスク等を記録媒体に用いた複数台の記録再生装置４ａ，４ｂ，４ｃ（以下、単に記録再生装置４ともいう。）が光ファイバ５で接続される。光スイッチ装置１０は、例えば、記録再生装置４ａで再生したＡＶデータ等のデータを再生するとき、記録再生装置４ａを選択し、記録再生装置４ａで再生されたデータが映像表示装置２で表示されるようにする。なお、光スイッチ装置１０は、映像表示装置２に内蔵されていても良い。
【００１２】
以上のような映像システム１に用いられる光スイッチ装置１０は、図２及び図３に示すように、装置本体１１の一の側面１１ａに設けられた第１の光コネクタ１２と、この一の側面１１ａと対向する他の側面１１ｂに設けられた複数の第２の光コネクタ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ（以下、単に第２の光コネクタ１３ともいう。）とを有する。第１の光コネクタ１２は、光ファイバ３によって映像表示装置２に接続され、各第２の光コネクタ１３は、光ファイバ５によって、各記録再生装置４に接続されている。
【００１３】
なお、第２の光コネクタ１３の数は限定されるものではないが、図２の例では、第２の光コネクタ１３を３つ設け、装置本体１１の他の側面１１ｂに等間隔に互いに離間して一列に設けられている。
【００１４】
光スイッチ装置１０は、第１の光コネクタ１２と第２の光コネクタ１３ａ〜１３ｃの何れか一とを接続するものである。例えば、光スイッチ装置１０は、映像表示装置２に接続された第１の光コネクタ１２と記録再生装置４ａに接続された第２の光コネクタ１３ａとを接続し、記録再生装置４ａで再生されているＡＶデータ等のデータを映像表示装置２で表示できるようにする。また、光スイッチ装置１０は、映像表示装置２で表示されているデータを、記録再生装置４ａの記録媒体の記録できるようにする。
【００１５】
以上のような光スイッチ装置１０は、図２及び図３に示すように、第１の光コネクタ１２に接続された可撓性の光ファイバ１４が接続される切換部１５を有する。この切換部１５は、光ファイバ１４の一端部を支持するファイバ支持体１６を有する。このファイバ支持体１６は、図２及び図３に示すように、凹部１６ａが形成され、この凹部１６ａに、レンズブロック１６ｂが接着剤等で取り付けられる。このレンズブロック１６ｂは、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、全体が略Ｌ字状をなし、一の片に、光ファイバ１４の一端部を支持する断面略Ｖ字状の支持溝１７を有している。ここでは、２本の光ファイバ１４を用いるため、２つの支持溝１７，１７が互いに離間し平行に形成されている。また、支持溝１７が形成された片と略直角な片には、支持溝１７に支持された光ファイバ１４の一端部突き当てられる部分に、光ファイバ１４と光軸を一致させたコリメータレンズ１８が設けられている。したがって、レンズブロック１６ｂは、コリメータレンズ１８を介して平行光の光信号が入出力されることになる。例えば、２本の光ファイバは、一を信号入力用に用いられ、他を信号出力用に用いられる。
【００１６】
また、図４（Ａ）に示すように、レンズブロック１６ｂには、第２の光コネクタ１３のレンズブロックとの接続面に、接続される第２の光コネクタ１３との位置決めをするための位置決め突部１９，１９が形成されている。位置決め突部１９，１９は、コリメータレンズ１８の外側に形成され、先端部には、先端が略先鋭となるように、ガイド部１９ａ，１９ａが形成されている。
【００１７】
なお、第２の光コネクタ１３のレンズブロック２０には、ファイバ支持体１６側のレンズブロック１６ｂのコリメータレンズ１８に対応したコリメータレンズ２１が設けられていると共に、記録再生装置４に接続されている光ファイバ５を支持する支持溝２２が形成されている。また、レンズブロック２０には、レンズブロック１６ｂの位置決め突部１９，１９が嵌合される位置決め孔２３，２３が形成されている。位置決め突部１９，１９のガイド部１９ａ，１９ａは、位置決め孔２３，２３に挿入される際のガイドとなる。なお、位置決め孔２３をファイバ支持体１６側とし、位置決め突部１９を第２の光コネクタ１３側としても良い。そして、図４（Ｃ）に示すように、ファイバ支持体１６のレンズブロック１６ｂと第２の光コネクタ１３のレンズブロック２０とは、光軸が一致した位置決めされた状態で接続されることになる。これにより、光結合に必要な例えば数ミクロン程度の精度で位置決めを行うことができる。
【００１８】
図３に示すように、以上のように構成された切換部１５は、複数の第２の光コネクタ１３を選択する選択機構３１により移動される。この選択機構３１は、ファイバ支持体１６を有する切換部１５を支持する移動体３２と、この移動体３２が取り付けられるリードスクリュー３３と、このリードスクリュー３３を回転する駆動源となるステッピングモータ３４とを有する。
【００１９】
リードスクリュー３３は、装置本体１１の他の側面１１ｂに設けられた複数の第２の光コネクタ１３の選択方向に沿って配設され、装置本体１１の支持部材３５によって一端が回転可能に軸支されている。移動体３２は、リードスクリュー３３が係合される係合溝３６が係合される。係合溝３６には、リードスクリュー３３の周面に形成されているねじ溝に係合される図示しない係合突起が形成されている。移動体３２は、リードスクリュー３３に係合溝３６内の係合突起が係合することによって、ステッピングモータ３４により回転されるリードスクリュー３３の回転方向に応じて図２及び図３中矢印Ａ方向に移動することになる。
【００２０】
この選択機構３１では、駆動源にステッピングモータ３４を用いることで、正確な移動体３２の位置制御を行うことができる。また、第２の光コネクタ１３の選択に当たっては、移動時のみステッピングモータ３４を駆動すれば良く、接続時には駆動する必要がないことから省電力化を図ることができる。
【００２１】
以上のような選択機構３１によって一の第２の光コネクタ１３が選択されると、上述の切換部１５は、挿抜機構４１によって、ファイバ支持体１６の第２の光コネクタ１３に対する挿抜が行われる。この挿抜機構４１は、図５及び図６に示すように、一端がファイバ支持体１６に固定された形状記憶ワイヤ４２を有する。形状記憶ワイヤ４２は、通電により内部抵抗によって発熱し軸線方向に収縮する特性を有する。形状記憶ワイヤ４２は、給電側が装置本体１１の取付部材４３に固定されている。この取付部材４３は、詳細は図示しないが図２及び図３中矢印Ａ方向に移動可能なようにガイド機構により支持されている。また、この取付部材４３は、移動体３２と一体的に移動し得るように連結部材４４によって、移動体３２と連結されている。移動体３２と一体的に移動する取付部材４３は、移動体３２の位置に拘わらず形状記憶ワイヤ４２に給電できるように、可撓性を有する配線基板４５が固定されている。形状記憶ワイヤ４２と配線基板４５とは、例えば半田によって電気的に接続されている。なお、形状記憶ワイヤ４２への給電手段としては、配線基板４５の他、可撓性を有するのであれば電線等の線状部材であっても良い。
【００２２】
また、形状記憶ワイヤ４２の一端が固定されているファイバ支持体１６は、一対のガイド軸４６が形成され、ガイド軸４６が移動体３２の図示しないガイド孔に挿入されることによって、移動体３２に対して挿抜方向となる図５及び図６中矢印Ｂ及び反矢印Ｂ方向に移動可能に取り付けられている。ガイド軸４６には、コイルバネ等の押圧部材４７が巻挿されている。押圧部材４７は、第２の光コネクタ１３と確実に接続されるように、常時、ファイバ支持体１６を第２の光コネクタ１３の方向である図５及び図６中矢印Ｂ方向に付勢している。したがって、形状記憶ワイヤ４２が収縮するときには、移動体３２は、ガイド軸４６にガイドされながら押圧部材４７の付勢力に抗して図５及び図６中反矢印Ｂ方向に移動することになる。
【００２３】
次に、以上のように構成された光スイッチ装置１０の動作を、図１に示す第２の光コネクタ１３ａから第２の光コネクタ１３ｂに切り換える場合を例に説明する。先ず、切換部１５が第２の光コネクタ１３ａに接続されているとき、切換部１５は、選択機構３１により第２の光コネクタ１３ａの位置にあり、挿抜機構４１の形状記憶ワイヤ４２は、無通電の状態にあることによって、図５に示すように、図５中矢印Ｂ方向に伸張し、切換部１５のファイバ支持体１６は、位置決め突部１９が第２の光コネクタ１３ａの位置決め孔２３に嵌合することによって、第２の光コネクタ１３ａ側の光ファイバ５と切換部１５側の光ファイバ１４の光軸が一致され、正確に位置決めされ、更に、挿抜機構４１の押圧部材４７の付勢力によってファイバ支持体１６が第２の光コネクタ１４ａの接続面に押圧され近接し、確実に接続された状態にある。
【００２４】
そして、ユーザによって、図７のステップＳ１に示すように、第２の光コネクタ１３ｂを選択する選択操作がされ切り換えが開始されると、ステップＳ２に示すように、挿抜機構４１の形状記憶ワイヤ４２に給電される。すると、形状記憶ワイヤ４２は、内部抵抗によって発熱し、図６に示すように、押圧部材４７の付勢力に抗して同図中反矢印Ｂ方向に収縮し、ステップＳ３のウェイトループを経ることによって、切換部１５は、ガイド軸４６にガイドされながら第２の光コネクタ１３ａと離間する。切換部１５のファイバ支持体１６と第２の光コネクタ１３ａとが離間すると、次いで、ステップＳ４に示すように、選択機構３１のステッピングモータ３４が駆動し、リードスクリュー３３が回転されることによって、ファイバ支持体１６を支持している移動体３２が、リードスクリュー３３に沿って、第２の光コネクタ１３ａの位置から第２の光コネクタ１３ｂの位置に直線移動する。そして、第２の光コネクタ１３ｂに対して切換部１５のファイバ支持体１６が対向すると、次いで、ステップＳ５に示すように、形状記憶ワイヤ４２に対する給電が停止される。形状記憶ワイヤ４２への給電が停止すると、形状記憶ワイヤ４２は、熱が放熱され、更に、押圧部材４７の図５中矢印Ｂ方向の付勢力が相俟って軸線方向に伸張し、切換部１５のファイバ支持体１６がガイド軸４６にガイドされながら第２の光コネクタ１３ｂの方向に移動される。このとき、押圧部材４７は、形状記憶ワイヤ４２が初期長さに戻るように補助する。すると、ファイバ支持体１６側のレンズブロック１６ｂの位置決め突部１９は、第２の光コネクタ１３ｂ側のレンズブロック２０の位置決め孔２３に嵌合し、位置決めがされ、押圧部材４７により圧着されて第２の光コネクタ１３ｂに接続される。これにより、切換部１５側のコリメータレンズ１８と第２の光コネクタ１３ｂ側のコリメータレンズ２１が対峙した光結合部分は、直線的となり、光損失を少なくすることができる。また、位置決め突部１９は、先端部のガイド部１９ａによって円滑に位置決め孔２３に嵌合されることになる。これにより、ステップＳ６に示すように、切換部１５の切換動作は終了する。
【００２５】
以上のような光スイッチ装置１０では、切換部１５の選択機構３１に、リードスクリュー３３とステッピングモータ３４とを用い、更に挿抜機構４１に、形状記憶ワイヤ４２を用いていることから、切換部１５を選択された第２の光コネクタ１３に正確に移動することができる。そして、形状記憶ワイヤ４２は、切換部１５の移動時に限って給電されるのみであり、第２の光コネクタ１３との接続には、無給電とすることができることから、省電力化を図ることができる。また、この光スイッチ装置１０は、ＭＥＭＳではないことから、低コストで製造することができると共に、ファイバ支持体１６のコリメータレンズ１８と第２の光コネクタ１３のコリメータレンズ２１とを近接させることができ、光損失を少なくすることができる。
【００２６】
なお、以上の例では、挿抜機構４１に形状記憶ワイヤ４２を用いた場合を説明したが図８に示すように、挿抜機構４１は、形状記憶ワイヤ４２に代わって、選択機構３１のように、移動体３２に設けられたステッピングモータ４８とリードスクリュー４９を用いるようにしても良い。この場合、ファイバ支持体１６に係合溝５０を設け、この係合溝５０にリードスクリュー４９を係合させ、ステッピングモータ４８によってリードスクリュー４９を回転させることで、ファイバ支持体１６を図８中矢印Ｂ方向及び反矢印Ｂ方向に移動させることができる。更に、選択機構３１には、リードスクリュー３３及びステッピングモータ３４を用いた構成に代わってダイレクトドライブのリニアモータ機構を用いても良い。リニアモータ機構を用いることで、ステッピングモータ３４より早い送り速度と高い位置決め精度を実現することができる。また、リニアモータを用いた場合、一般に位置を保持するために常時通電しておく必要があるが、光スイッチ装置１０では、位置決め突部１９を位置決め孔２３に嵌合させ、更に押圧部材４７によって押圧するようにしているので、切換時以外のリニアモータへの通電をＯＦＦにすることができる。更に、押圧部材４７は、切換部１５側ではなく、第２の光コネクタ１３側に設けて、ファイバ支持体１６の接続面と圧着させるようにしても良い。この場合、挿抜機構４１は、第２の光コネクタ１３側の押圧部材が圧縮させることができる程度のストロークを挿抜機構４１に持たせる必要がある。
【００２７】
更に、切換部１５側のレンズブロック１６ｂと第２の光コネクタ１３のレンズブロック２０との位置決めは、位置決め突部１９と位置決め孔２３を用いる他、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す構成としても良い。図９（Ａ）に示すように、ファイバ支持体１６のレンズブロック１６ｂには、第２の光コネクタ１３との接続のための略矩形をなす接続用開口部５１が形成され、開口端に、内側に向けて開口面が小さくなるように傾斜面を形成し、ここに傾斜ガイド部５２が形成されている。一方、図９（Ｂ）に示すように、第２の光コネクタ１３のレンズブロック２０には、接続用開口部５３に傾斜ガイド部５２に嵌合する傾斜ガイド突部５４が形成されている。ファイバ支持体１６のレンズブロック１６ｂと第２の光コネクタ１３のレンズブロック２０とは、傾斜ガイド部５２と傾斜ガイド突部５４とを嵌合させることによっても位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明が適用された光スイッチ装置が用いられる映像システムの構成を示す図である。
【図２】本発明が適用された光スイッチ装置の斜視図である。
【図３】第２の光コネクタに接続される切換部、この切換部の選択機構及び挿抜機構の斜視図である。
【図４】切換部のレンズブロックと第２のコネクタのレンズブロックを示す斜視図であり、（Ａ）は、切換部のレンズブロックを第２の光コネクタのレンズブロックとの接続面側から見た図であり、（Ｂ）は、第２の光コネクタのレンズブロックを切換部のレンズブロックとの接続面側から見た図であり、（Ｃ）は、結合状態を示す図である。
【図５】切換部の挿抜機構の形状記憶ワイヤが伸びた状態を示す斜視図である。
【図６】切換部の挿抜機構の形状記憶ワイヤが収縮した状態を示す斜視図である。
【図７】切換動作手順を示すフローチャートである。
【図８】挿抜機構にステッピングモータとリードスクリューを用いた例の斜視図である。
【図９】切換部のレンズブロックと第２のコネクタのレンズブロックの位置決めの機構の他の例を示す斜視図であり、（Ａ）は、切換部のレンズブロックを第２の光コネクタのレンズブロックとの接続面側から見た図であり、（Ｂ）は、第２の光コネクタのレンズブロックを切換部のレンズブロックとの接続面側から見た図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  映像システム、２  映像表示装置、３  光ファイバ、４ａ〜４ｃ  記録再生装置、５  光ファイバ、１０  光スイッチ装置、１１  装置本体、１２  第１の光コネクタ、１３ａ〜１３ｃ  第２の光コネクタ、１４  光ファイバ、１５  切換部、１６  ファイバ支持体、１６ａ  凹部、１６ｂ  レンズブロック、１７  支持溝、１８  コリメータレンズ、１９  位置決め突部、１９ａ  ガイド部、２０  レンズブロック、２１  コリメータレンズ、２２  支持溝、２３  位置決め孔、３１  選択機構、３２  移動体、３３  リードスクリュー、３４  ステッピングモータ、３５  支持部材、３６  係合溝、４１  挿抜機構、４２  形状記憶ワイヤ、４３  取付部材、４４  連結部材、４５  配線基板、４６  ガイド軸、４７  押圧部材、４８  ステッピングモータ、４９  リードスクリュー、５１  接続用開口部、５２  傾斜ガイド部、５３  接続用開口部、５４  傾斜ガイド部
【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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