(57)【要約】【課題】マトリクス型光スイッチの高さが低い場合でもマイクロミラーを十分な高さまで上下に移動させ、光信号の挿入損失の低減、可動マイクロミラー層の小型化、製造コストの低減が可能である。【解決手段】固定基板ブロック６１上のアマチュア３３ｆに接続された平板５１ｆと連結された接続ピン５２ｆは、固定基板ブロック４１上の平板５１ａに形成された貫通穴５４ａを介して、可動ミラーブロック２３の中心に集合して配列されたマイクロミラー２１ｆに確実に固定されている。平板５１ｆと接続ピン５２ｆとの連結点Ｐ３ｆから支持部３４ｆまでの距離は、平板５１ｆが接続されていないアマチュア３３ｆの一端Ｐ１ｆから支持部３４ｆまでの距離より長く、一端Ｐ１ｆが下に小さく移動しても、連結点Ｐ３ｆが上に大きく移動するので接続ピン５２ｆに固定されたマイクロミラー２１ｆは上に大きく押し上げられ、光学的に精度の良い位置まで移動可能となる。【選択図】図１１
2007004017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号が伝送される光路中に配設されたマイクロミラーを出没させることにより、光路を切り替えるマトリクス型光スイッチにおいて、
上下方向に可動な複数のマイクロミラーからなるミラーブロックと、
前記マイクロミラーの各々を駆動するための複数の電磁石からなる電磁石ブロックと、
光信号が入出力される光路を形成する複数のコリメートレンズと、を備え、
前記ミラーブロック及びコリメートレンズは、１つの基板層（ミラー基板層という）上に配置されるとともに、前記電磁石ブロックは、前記ミラー基板層と積層構造の少なくとも２つの基板層（電磁石基板層という）上に配置されて、少なくとも３積層構造とされ、
前記ミラーブロックを中心として、前記コリメートレンズの各々は放射方向に軸心を持つように配置され、
前記電磁石の各々は、前記ミラーブロックを中心として同心円状に配列され、
前記電磁石の揺動する可動片と前記マイクロミラーとは、上下方向に移動自在に支持されたロッドを介して連結されており、
前記電磁石の作動により、前記マイクロミラーが移動し、該マイクロミラーが突出位置にあるときに、１つのコリメートレンズを通る入射光は、該マイクロミラーで反射して、他の方向のコリメートレンズから出射され、該マイクロミラーが没入位置にあるとき、前記入射光は該マイクロミラーで反射することなく、同方向のコリメートレンズから出射されるようにしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記ミラー基板層に近い電磁石基板層上に実装された可動片が、前記ミラーブロックの中心に近いマイクロミラーに前記ロッドを介して連結されていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記電磁石基板層及び前記ロッドには、それぞれ貫通した穴（以下、それぞれ電磁石基板穴、ロッド穴という）が設けられ、
下層の電磁石基板層に実装された可動片から伸びるロッドが、上層の電磁石基板層の電磁石基板穴及びロッド穴を貫通して前記マイクロミラーに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記可動片は、中間部を支持部に支持され、一端部が上下に移動するとき、他端部が一端部とは逆向きに上下に移動し、
前記ロッドが、第１ロッドと第２ロッドとを有し、
前記第１ロッドの一端と前記第２ロッドの一端とが、上下方向に移動自在に連結され、
前記第１ロッドの他端が前記可動片の一端に上下方向に移動自在に固定されるとともに、前記第２ロッドの他端が、前記マイクロミラーに上下方向に移動自在に固定され、
前記第１ロッドと前記第２ロッドとの連結点から可動片の前記支持部までの距離は、該可動片の該第１ロッドが連結していない一端から可動片の支持部までの距離より長いものであることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項５】
複数の貫通した孔が設けられたガイドブロックが、前記ミラーブロックの真下方向に位置し、
前記ガイドブロックの孔の各々は、前記マイクロミラーの各々の真下方向に位置し、
前記ロッドが、前記ガイドブロックの孔を貫通して、前記マイクロミラーの真下に上下方向に移動自在に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記ミラー基板層及び前記電磁石基板層は、これらを連結するための第３ロッドを装着する穴を備え、
前記第３ロッドの一端が前記ミラー基板層の穴に嵌入され、前記第３ロッドの他端が前記電磁石基板層の穴に嵌入されていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記電磁石基板層が、前記ミラー基板層に対し垂直方向に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記ミラーブロックを上から覆い、前記マイクロミラーを保護するキャップが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項９】
前記ミラーブロックの直下に前記ガイドブロックが接合され、
前記ガイドブロックの孔の各々は、該マイクロミラーの各々の真下に位置していることを特徴とする請求項６に記載の光スイッチ。
【請求項１０】
前記ミラー基板層上に実装されているミラーブロックの真下に前記ガイドブロックが形成され、
前記ミラー基板層上のミラーブロックが実装されている面とは反対の面と前記電磁石基板層の上面とに前記電磁石ブロックが実装されていることを特徴とする請求項６に記載の光スイッチ
【請求項１１】
前記ミラー基板層が前記ガイドブロックを兼用しており、
前記電磁石ブロックが、前記電磁石基板層の上面及び下面に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス型光スイッチに関して、光信号の挿入損失及び製造コストの低減、並びに、可動マイクロミラー層及び光スイッチ全体の小型化を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及により光ファイバネットワークの通信情報伝送量の増大に伴い、１本の光ファイバに異なる波長の信号を重畳して送受信する波長分割多重（WDM）伝送技術が用いられており、２点間の通信を光合分波器を用いて結合するＰｏｉｎｔ  ｔｏ  Ｐｏｉｎｔの方式に加え、中継基地で特定波長を分岐・挿入するＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  ＆  Ｄｒｏｐ  Ｍｏｄｕｌｅ）方式が導入されている。このようなシステムにおいて、通信需要や通信回路の故障などに柔軟に対応するために、複数の入力ポートから、任意波長の光信号を選択的に切り替えて所定の出力ポートへ接続する光スイッチが必要とされる。
【０００３】
一方、光通信システムの開発方向として、低コスト化とシステムの簡素化及び伝送レートの高速化を目的として、光信号を電気信号に変更することなく伝送する全光化が進められている。この場合、光路設定を行う大規模スイッチにおいても、一旦光を電気に変換して伝送路を組み替えるのではなく、光のまま経路をつなぎ換える全光型のクロスコネクトを光スイッチとして利用することになる。
【０００４】
上記のようなシステムにおけるスイッチとしては、例えば非特許文献１に示されるような１×２の光スイッチを並列、もしくは直列に階層的に接続してN×Mの多入力・多出力の光スイッチを構成することで実現できる。しかし、この場合は、階層が大きくなるほど挿入損失が増えるため、大規模光スイッチには適していないという問題がある。
【０００５】
また、挿入損失の低減と小型化を狙った大規模光スイッチとしては、例えば特許文献１に示されるようなマトリクス型光スイッチがある。この光スイッチは、可動マイクロミラー、光ファイバ、及びコリメート用のマイクロレンズとを有する第１層以外に、ガラス基板からなる第２層、平面マイクロコイルを備える電磁アクチュエータからなる第３層、永久磁石からなる第４層とが積層されて一体化されている。
【０００６】
また、この光スイッチの光信号（光ファイバから入射した光信号と、突出位置にある可動マイクロミラーで反射して光ファイバに入射する光信号と、没入位置に可動マイクロミラーがあるため反射せずに通過する光信号）は、いずれもコリメート用のマイクロレンズを通る。そのため、その間にコリメートされ、光信号の挿入損失を低減させている。また、この光スイッチは、第３層の電磁アクチュエータのマイクロコイルに磁界を発生させることにより、第１層の可動マイクロミラーを駆動させるので、ミラー部とアクチュエータ部とを一体積層化することにより小型化を図っている。
【非特許文献１】ＮＴＴ  Ｒ＆Ｄ  Ｖｏｌ４８  Ｎｏ．９：１９９９  Ｐ．６５５−６７３
【特許文献１】特開２００２−２８７０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した光スイッチは、電磁アクチュエータのマイクロコイルの巻き数を増減させることによりマイクロミラーの上下移動の高さを調整している。従って、マイクロミラーを上下に高く移動させるには、マイクロコイルの巻き数を増加させなければならないため、光スイッチのサイズが高くなり、サイズの小型化が図れないという問題がある。一方で、マイクロコイルの巻き数を増加させない場合は、マイクロミラーの上下移動の高さが制限されるため、挿入損失の低減が十分図れる位置までマイクロミラーが移動せず、挿入損失の低減が十分に図れないという問題がある。また、電磁アクチュエータ同士は一定間隔を空けて配置しなければ干渉しあうため、一定間隔を空けて配置する必要がある。そのため、大規模光スイッチの場合、マイクロミラーの数に比例して電磁アクチュエータの数も多くなるため、電磁アクチュエータからなる第３層が非常に大きくなる問題がある。また、可動マイクロミラーからなる第１層は、マイクロミラーを上下に移動させるため、複雑な形状を有している。そのため、製造コストが高く、なるべく可動マイクロミラーからなる層を小型化したいとの要望もある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、光信号の挿入損失の低減、光スイッチ全体の小型化、及び製造コストの低減が可能なマトリクス型光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光信号が伝送される光路中に配設されたマイクロミラーを出没させることにより、光路を切り替えるマトリクス型光スイッチにおいて、上下方向に可動な複数のマイクロミラーからなるミラーブロックと、前記マイクロミラーの各々を駆動するための複数の電磁石からなる電磁石ブロックと、光信号が入出力される光路を形成する複数のコリメートレンズと、を備え、前記ミラーブロック及びコリメートレンズは、１つの基板層（ミラー基板層という）上に配置されるとともに、前記電磁石ブロックは、前記ミラー基板層と積層構造の少なくとも２つの基板層（電磁石基板層という）上に配置されて、少なくとも３積層構造とされ、前記ミラーブロックを中心として、前記コリメートレンズの各々は放射方向に軸心を持つように配置され、前記電磁石の各々は、前記ミラーブロックを中心として同心円状に配列され、前記電磁石の揺動する可動片と前記マイクロミラーとは、上下方向に移動自在に支持されたロッドを介して連結されており、前記電磁石の作動により、前記マイクロミラーが移動し、該マイクロミラーが突出位置にあるときに、１つのコリメートレンズを通る入射光は、該マイクロミラーで反射して、他の方向のコリメートレンズから出射され、該マイクロミラーが没入位置にあるとき、前記入射光は該マイクロミラーで反射することなく、同方向のコリメートレンズから出射されるものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記ミラー基板層に近い電磁石基板層上に実装された可動片が、前記ミラーブロックの中心に近いマイクロミラーに前記ロッドを介して連結されているものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記電磁石基板層及び前記ロッドには、それぞれ貫通した穴（以下、それぞれ電磁石基板穴、ロッド穴という）が設けられ、下層の電磁石基板層に実装された可動片から伸びるロッドが、上層の電磁石基板層の電磁石基板穴及びロッド穴を貫通して前記マイクロミラーに固定されているものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記可動片は、中間部を支持部に支持され、一端部が上下に移動するとき、他端部が一端部とは逆向きに上下に移動し、前記ロッドが、第１ロッドと第２ロッドとを有し、前記第１ロッドの一端と前記第２ロッドの一端とが、上下方向に移動自在に連結され、前記第１ロッドの他端が前記可動片の一端に上下方向に移動自在に固定されるとともに、前記第２ロッドの他端が、前記マイクロミラーに上下方向に移動自在に固定され、前記第１ロッドと前記第２ロッドとの連結点から可動片の前記支持部までの距離は、該可動片の該第１ロッドが連結していない一端から可動片の支持部までの距離より長いものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、複数の貫通した孔が設けられたガイドブロックが、前記ミラーブロックの真下方向に位置し、前記ガイドブロックの孔の各々は、前記マイクロミラーの各々の真下方向に位置し、前記ロッドが、前記ガイドブロックの孔を貫通して、前記マイクロミラーの真下に上下方向に移動自在に固定されているものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記ミラー基板層及び前記電磁石基板層は、これらを連結するための第３ロッドを装着する穴を備え、前記第３ロッドの一端が前記ミラー基板層の穴に嵌入され、前記第３ロッドの他端が前記電磁石基板層の穴に嵌入されているものである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記電磁石基板層が、前記ミラー基板層に対し垂直方向に積層されているものである。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記ミラーブロックを上から覆い、前記マイクロミラーを保護するキャップが設けられているものである。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記ミラーブロックの直下に前記ガイドブロックが接合され、前記ガイドブロックの孔の各々は、該マイクロミラーの各々の真下に位置しているものである。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、前記ミラー基板層上に実装されているミラーブロックの真下に前記ガイドブロックが形成され、前記ミラー基板層上のミラーブロックが実装されている面とは反対の面と前記電磁石基板層の上面とに前記電磁石ブロックが実装されているものである。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、前記ミラー基板層が前記ガイドブロックを兼用しており、前記電磁石ブロックが、前記電磁石基板層の上面及び下面に配置されているものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、電磁石の揺動する可動片とマイクロミラーとは、上下方向に移動自在に支持されたロッドを介して連結されているので、電磁石の作動をマイクロミラーに直接伝えることができるため、上下にマイクロミラーを十分移動させることができ、光スイッチの挿入損失を低減することができる。また、電磁石は小さくても十分作動するため、光スイッチの小型化、及び製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、ミラーブロックの中心にマイクロミラーを実装することができるので、ミラーブロックに無駄なスペースがなくなり、ミラーブロックを小型化することが可能である。
【００２２】
請求項３の発明によれば、ロッドが電磁石基板層穴及びロッド穴を貫通してマイクロミラーに固定されているので、マイクロミラーを極めて狭い間隔で配列してもロッドを確実にマイクロミラーに固定させることができ、ミラーブロックの小型化、及び製造コストの低減することが可能である。
【００２３】
請求項４の発明によれば、第１ロッドと第２ロッドとの連結点から前記可動片の支持部までの距離は、該可動片の他端部から該可動片の支持部までの距離より長いので、電磁石の可動片の一端が上下に移動すると、第１ロッドと第２ロッドとの連結点は、電磁石の可動片の一端よりも、大きく上下に移動する。そのため、電磁石の可動片の上下移動が小さい場合でも、マイクロミラーを上下に大きく移動さえることができるため、光スイッチの高さを低くすることが可能となり、光スイッチの小型化を図ることができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、孔を貫通した第２ロッドは、マイクロミラーを垂直に押し上げるので、マイクロミラーを確実に上下方向に移動させることができる。そのため、マイクロミラーが光学的に精度の良い位置まで確実に移動可能となり、挿入損失を低減できる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、ミラー基板層と電磁石基板層とが第３ロッドを装着する穴を備えるので、各々の穴に第３ロッドを嵌入することにより、ミラー基板層と電磁石基板層とを簡単に連結することができるため、組立て工程を低減することができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、ミラー基板層と電磁石基板層とが一直線上に配置されるので、一括して水平方向の位置決めができるため、光学的に精度の良い位置を容易に決めることができ、組立て費の低減、及び製造コストの低減を図ることが可能である。
【００２７】
請求項８の発明によれば、組立て時に、人がマイクロミラーに直接触れることがないので、マイクロミラーを破損することを防ぐことができる。
【００２８】
請求項９の発明によれば、マイクロミラーに対するガイドブロックの位置が変わらないので、マイクロミラーの真下に確実にガイドブロックの孔を位置することができるため、水平位置の誤差が少なく、光学的に精度の良い位置決めが可能であり、挿入損失を低減することができる。
【００２９】
請求項１０の発明によれば、ミラーブロック、ガイドブロック、及び、電磁石ブロックが同一基板上に実装されるので、サイズの小型化、及び、製造コストの低減を図ることができ、また、ミラーブロックと電磁石ブロックとが、同一基板上に実装されているので、水平位置の誤差が少なく、光学的に精度の良い位置決めが可能であり、挿入損失を低減できる。
【００３０】
請求項１１の発明によれば、ミラー基板層がガイドブロックを兼用するので、ガイドブロックを必要とせず、また、電磁石が電磁石基板層の上下面に実装されるため、光スイッチの高さの小型化、及び、製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の第１の実施形態に係る光スイッチについて図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光スイッチの第１層の上面を示し、図２は、この光スイッチの断面を示す。この光スイッチ１は、４入力４出力（４×４）であり、例えば、Ｓｉ基板からなる第１層の可動基板ブロック１１（ミラー基板層）と、この可動基板ブロック１１の下方に、例えば、プリント基板又はセラミック基板からなる第２、３層の固定基板ブロック４１、６１（電磁石基板層）とが配置されており、各々が固定ピン５３（第３ロッド）で連結された３層積層構造である。可動基板ブロック１１の上面には、光信号の光路を出没により切り替えるマイクロミラー２１を有する可動ミラーブロック２３と、入出力用の光ファイバ１３ａ〜１３ｃと、固定ピン５３を四隅に装着するための固定ピン装着穴１２ａ〜１２ｄとを備えている。固定基板ブロック４１の上面には、電磁アクチュエータ３１（電磁石）が実装され、下面には電磁アクチュエータの給電部３２が実装されている。また、固定基板ブロック６１も、固定基板ブロック４１と同様に、上面に電磁アクチュエータ３１が実装され、下面に電磁アクチュエータの給電部３２が実装されている。電磁アクチュエータ３１は、後述するように平板５１（第１ロッド）と接続ピン５２（第２ロッド）とを介して、マイクロミラー２１と上下方向に移動自在に連結しており、接続ピン５２は、可動ミラーブロック２３の下方に形成されたガイドブロック２４を介してマイクロミラー２１に接続されている。それぞれの詳細な構成は後述する。
【００３２】
光ファイバ１３ａ〜１３ｃは、可動基板ブロック１１の中心部に形成された可動ミラーブロック２３のマイクロミラー２１に向かうように配置されている。入力側光ファイバ１３ａと出力側２光ファイバ１３ｃとは、同軸上に対向して配置され、両光ファイバ１３ａ、１３ｃの光軸と直交するように出力側１光ファイバ１３ｂが設置されている。
【００３３】
可動ミラーブロック２３の構成を図３に示す。可動ミラーブロック２３は、マイクロミラーを有する複数のミラーユニットＭと、コリメートレンズ２２を保持するＶ溝２５とを備えている。可動ミラーブロック２３は、例えば、Ｓｉ基板からなり、中央部を深くエッチングすることによりマイクロミラー２１ａ〜２１ｐのミラー面を形成している。コリメートレンズ２２は、光ファイバから入出射する光信号をコリメート（収束）するように光ファイバ１３ａ〜１３ｃに接続され、コリメートレンズ２２の下方には、可動ミラーブロック２３の周辺部を異方性エッチングすることによりＶ溝２５が形成されている。そのため、入力側の光ファイバ１３ａから入射する光信号、及び、出力側光ファイバ１３ｂ、１３ｃから出射する光信号は、コリメートレンズ２２を確実に通過し、光スイッチの挿入損失を低減することができる。
【００３４】
図４は、ミラーユニットＭの構成を示す。ミラーユニットＭは、マイクロミラー基台２７の上に形成されたマイクロミラー２１と、マイクロミラー２１の周囲に形成された支持バネ２６とからなり、支持バネ２６及びマイクロミラー基台２７は、ミラーユニットＭの底面部を貫通エッチングすることにより形成されている。マイクロミラー２１は、入力側の光ファイバ１３ａから入射した光信号を出力側光ファイバ１３ｂに反射させる角度（例えば、４５度）に設定されている。支持バネ２６は、マイクロミラー２１の上下移動をバネ力により支持している。なお、支持バネ２６は、バネに限らず、弾力性のあるプラスチック等とすることもできる。
【００３５】
次に、固定基板ブロック４１、６１の構成について図５、及び図６を参照して説明する。図５は、第２層の固定基板ブロック４１の構成を示し、図６は、第３層の固定基板ブロック６１を示す。第２層の固定基板ブロック４１の上面には、電磁アクチュエータ３１ａ〜３１ｄと、固定ピン５３を装着するための四隅に設けられた固定ピン装着穴４２ａ〜４２ｄと、第３層の固定基板ブロック６１から伸びる接続ピン５２ｅ〜５２ｐを通過させるための貫通穴（電磁基板穴）と、を備えている。電磁アクチュエータ３１ａ〜３１ｄは、電磁アクチュエータブロック３０（電磁石ブロック）を形成しており、可動ミラーブロック２３の中心と垂直に交差する位置から同心円状に及び対向する位置に実装されている。また、電磁アクチュエータ３１ａ〜３１ｄは、平板５１ａ〜５１ｄと接続ピン５２ａ〜５２ｄとを介して、可動ミラーブロックの中心に近いマイクロミラー２１ａ〜２１ｄに固定されている。固定基板ブロック６１から伸びる接続ピン５２ｅ、５２ｈ、５２ｋ、５２ｎは、平板５１に形成された貫通穴５４ａ〜５４ｄ（ロッド穴）を貫通してマイクロミラーに固定されており、固定基板ブロック６１から伸びる接続ピン５２ｅ〜５２ｐは、接続ピン５２ａ〜５２ｄが接続しているマイクロミラー２１ａ〜２１ｄよりも可動ミラーブロック２３の中心から遠いマイクロミラー２１ｅ〜２１ｐに固定されている。そのため、可動ミラーブロック２３の中心に集合して配列されたマイクロミラー２１ａ〜２１ｑに、接続ピン５２ａ〜５２ｑを確実に固定させることができ、製造コストの高い可動ミラーブロック２３を小型化することができるため、光スイッチ１の製造コストを低減することができる。
【００３６】
第３層の固定基板ブロック６１の上面には、電磁アクチュエータ３１ｅ〜３１ｐと、固定ピン５３を装着するための四隅に設けられた固定ピン装着穴６２ａ〜６２ｄと、を備えている。電磁アクチュエータ３１ｅ〜３１ｐは、電磁アクチュエータブロック３０（電磁石ブロック）を形成しており、可動ミラーブロック２３の中心と垂直に交差する位置から同心円状に及び対向する位置に実装されている。また、電磁アクチュエータ３１ｅ〜３１ｐは、平板５１ｅ〜５１ｐと接続ピン５２ｅ〜５２ｐとを介して、上述したようにマイクロミラー２１ｅ〜２１ｐに固定されている。
【００３７】
第１層の可動基板ブロック１１上の固定ピン装着穴１２ａ〜１２ｄと、第２層の固定基板ブロック４１上の固定ピン装着穴４２ａ〜４２ｄと、第３層の固定基板ブロック６１上の固定ピン装着穴６２ａ〜６２ｄとは、固定ピン５３により連結されており、可動基板ブロック１１上の固定ピン装着穴１２ａに、固定ピン５３の一端を嵌入し、固定基板ブロック４１上の固定ピン装着穴４２ａを貫通して、固定基板ブロック６１上の固定ピン装着穴６２ａにこの固定ピン５３の他端を嵌入することにより連結される。これにより、可動基板ブロック１１の下方に固定基板ブロック４１、６１を上下直列に配置し、光スイッチ１を簡単に３層積層構造とすることができる。従って、光スイッチ１の組立て時の工数を低減できるため、製造コストを低減することができる。
【００３８】
電磁アクチュエータとマイクロミラーとの連結構成について図７、図８、及び図９を参照して説明する。図７は、電磁アクチュエータの構成を示す。電磁アクチュエータ３１は、内部にアマチュア３３（可動片）と、アマチュア３３の中央を支持する支持部３４とを備え、下部には給電部３２を備えている。図８と図９とは固定基板ブロック４１上に実装された電磁アクチュエータの構成を示す。電磁アクチュエータ３１は、アマチュア３３の一端と平板５１の一端とが上下方向に移動自在に固定され、この平板５１の他端と接続ピン５２の一端とが上下方向に移動自在に連結されており、この接続ピン５２の他端がガイドブロック２４を介してマイクロミラー２１を支持するマイクロミラー基台２７に上下方向に移動自在に固定されている。アマチュア３３の平板５１が接続されていない一端をＰ１、アマチュア３３と平板５１とが接続されている箇所をＰ２、平板５１と接続ピン５２とが連結されている箇所をＰ３とすると、平板５１と接続ピン５２との連結点Ｐ３からアマチュア３３の支持部３４までの距離は、アマチュア３３の一端Ｐ１から支持部３４までの距離よりも長い。また、固定基板ブロック６１上に実装された電磁アクチュエータ３１の構成及び電磁アクチュエータ３１とマイクロミラーとの連結構成も同様である。
【００３９】
ガイドブロック２４の構成を図１０に示す。ガイドブロック２４は、複数の貫通した孔２８が形成されており、この孔２８は、マイクロミラー２１の真下方向に位置している。そして、接続ピン５２は、孔２８を貫通して、マイクロミラー基台２７に上下方向に移動自在に固定されている。そのため、マイクロミラー２１を真下から垂直に押し上げるので、マイクロミラー２１を確実に上下方向に移動させることができ、挿入損失を低減することができる。
【００４０】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る光スイッチの動作について図１１、図１２を参照して説明する。図１１は、マイクロミラー２１ａ、２１ｆが没入位置にある状態を示し、図１２は、マイクロミラー２１ａ、２１ｆが突出位置にある状態を示している。まず、第２層の固定基板ブロック４１上に実装された電磁アクチュエータ３１ａのアマチュア３３ａと連結されたマイクロミラー２１ａの動作について説明する。マイクロミラー２１ａのオン状態（突出位置）とオフ状態（没入位置）の切り替えは、電磁アクチュエータ３１ａの給電部３２ａへの給電を制御することにより行う。給電していない場合、図１１に示したように、マイクロミラー２１ａは没入位置にある。このとき、給電部３２ａに給電を行うと、アマチュア３３ａに磁束が発生するため電磁力が生じ、この電磁力によりアマチュア３３ａの一端Ｐ１ａが下に吸引され、アマチュア３３ａの中央が支持部３４ａにより支持されているため、アマチュア３３ａの他端が押し上げられる。このため、アマチュア３３ａに接続された平板５１ａが押し上げられ、平板５１ａに接続された接続ピン５２ａがマイクロミラー基台２７ａを押し上げる。このとき、この押し上げる力が支持バネ２６ａのバネ力よりも強いと、図１２に示したように、マイクロミラー２１ａは没入位置から突出位置に移動する。
【００４１】
一方、給電部３２ａへの給電を停止すると、アマチュア３３ａの磁束が消えるため、電磁力が消滅し、アマチュア３３ａの一端Ｐ１ａを吸引する力が抑制されるので、平板５１ａを押し上げる力が抑制され、平板５１ａに接続された接続ピン５２ａを押し上げる力が弱くなり、接続ピン５２ａがマイクロミラー基台２７ａを押し上げる力が抑制される。このとき、押し上げる力が支持バネ２６ａのバネ力より弱くなると、バネ力により、マイクロミラー２１ａは突出位置から没入位置に移動する。
【００４２】
また、固定基板ブロック６１上に実装された電磁アクチュエータ３１ｆのアマチュア３３ｆと連結しているマイクロミラー２１ｆの上下移動についても、マイクロミラー２１ａと同様に、電磁アクチュエータ３１ｆの給電部３２ｆへの給電を制御することにより行う。給電していない場合、図１１に示したように、マイクロミラー２１ｆは没入位置にあり、給電部３２ｆに給電を行うと、アマチュア３３ｆに磁束が発生するため電磁力が生じ、図１２に示したように、マイクロミラー２１ｆは没入位置から突出位置に移動する。一方、給電部３２ｆへの給電を停止した場合も、上述と同様に、アマチュア３３ｆの磁束が消えるため電磁力が消滅するため、マイクロミラー２１ｆは突出位置から没入位置に移動する。このように、本実施形態に係る光スイッチ１は、マイクロミラー２１ａ、２１ｆを上下に移動させる。
【００４３】
また、アマチュア３３の中央は支持部３４により支持されているので、アマチュア３３の一端Ｐ１が上下に移動すると、これとは逆向きにアマチュア３３の他端Ｐ２が上下に移動し、また、アマチュア３３に接続された平板５１もアマチュア３３の他端Ｐ２と同様の向きに移動する。このとき、アマチュア３３の一端Ｐ１とアマチュア３３の他端Ｐ２の上下移動距離は同じであるが、平板５１と接続ピン５２との連結点Ｐ３の上下移動距離は、平板５１の長さ分だけテコ比が大きくなるため長くなる。そのため、アマチュア３３の一端Ｐ１の上下移動距離が短い場合でも、平板５１と接続ピン５２との接続箇所Ｐ３の上下移動距離を長くすることが可能となり、光スイッチ１が扁形であっても、マイクロミラー２１は十分に上下に移動することができ、挿入損失の低減を図ることが可能となる。なお、平板５１及び接続ピン５２を軽量化、例えば、平板５１又は接続ピン５２に貫通穴を設ける等、すると、マイクロミラー２１の上下移動を早く行うことができるため、光学的に精度の良い位置までマイクロミラーを早く移動させること可能であり、確実に挿入損失の低減が図れる。
【００４４】
次に、光信号の動作について、図１３、及び図１４を参照して説明する。図１３は、マイクロミラー２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｋが突出位置に、マイクロミラー２１ｂ、２１ｄ、２１ｆ〜２１ｊ、２１ｍ〜２１ｐが没入位置にある状態を図１３に示す。このとき、入力側の光ファイバ１３ａから入射された光信号Ｆ１は、マイクロミラー２１ｅのミラー面で反射して、出力側１の光ファイバ１３ｃへ出射される。同様に、入力側の光ファイバ１３ａから入射された光信号Ｆ２〜Ｆ４は、没入位置にあるマイクロミラーの上方を通過して、マイクロミラー２１ａ、２１ｃ、２１ｋのミラー面で反射し、出力側１の光ファイバ１３ｂへ出射される。これにより、出力側１の光ファイバ１３ｂはオン状態となり、出力側２の光ファイバ１３ｃはオフ状態となる。
【００４５】
図１４は、マイクロミラー２１ａ〜２１ｐが没入位置にある状態を示す。このとき、入力側の光ファイバ１３ａから入射された光信号Ｆ１〜Ｆ４は、マイクロミラー２１ａ〜２１ｐのミラー面の上方を通過し、反射することなく直線に進むため、出力側２の光ファイバ１３ｃへ出射される。これにより、出力側１の光ファイバ１３ｂはオフ状態となり、出力側２の光ファイバ１３ｃはオン状態となる。
【００４６】
また、入力側の光ファイバ１３ａから入射する光信号は、コリメートレンズ２２を通過し、出力側１及び出力側２の光ファイバ１３ｂ、１３ｃに出射される際にも、コリメートレンズ２２を通過してから出射する。そのため、光信号は、入射時及び出射時に必ずコリメートレンズ２２によってコリメート（収束）されるため、光スイッチ１の挿入損失を低減させることができる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る光スイッチについて、図１５、及び図１６を参照して説明する。この光スイッチ１は、可動ミラーブロック２３の上面に、例えば、ガラス材質からなるガイドキャップ２９が、例えば、陽極接合などによって接合されている以外は、第１の実施形態の構成と同様である。
【００４８】
図１５は、本実施形態に係る光スイッチ１の可動ミラーブロック２３の構成を示す。可動ミラーブロック２３上に形成されたガイドキャップ２９は、コリメートレンズ２２をＶ溝２５に押さえつけて可動ミラーブロック２３に接合されている。これにより、接着剤等を使用することなく、コリメートレンズ２２をＶ溝２５に固定することができるため、接着剤等の厚みによりコリメートレンズ２２の位置が、光学的に精度の良い位置からズレてしまうことを防止できる。従って、光スイッチ１は、挿入損失を低減させることができる。また、ガイドキャップ２９が、マイクロミラー２１ａ〜２１ｐを覆うため、組立て時に人がマイクロミラー２１ａ〜２１ｐに直接触れることがなく、マイクロミラー２１ａ〜２１ｐを破損することを防ぐことができる。
【００４９】
上記のように構成された本実施形態に係る光スイッチにおいては、第１の実施形態と同様に電磁アクチュエータ３１の給電部３２への給電を制御して、マイクロミラー２１の上下移動を行う。このとき、ガイドキャップ２９は光スイッチ１の動作に影響を及ぼさないため、光スイッチ１は、第１の実施形態と同様の動作が得られる。
【００５０】
次に、本発明の第３の実施形態に係る光スイッチについて図１７、及び図１８を参照して説明する。この光スイッチ１は、可動基板ブロック１１の可動ミラーブロック２３が実装されている面とは反対側に面、及び、第２層の固定基板ブロック４１の下面に、可動ミラーブロック２３の中心と垂直に交差する位置から同心円状に電磁アクチュエータ３１が実装されており、第３層の固定基板ブロックを備えていない以外は、第１の実施形態に係る光スイッチと同様である。この光スイッチ１は、可動ミラーブロック２３と電磁アクチュエータ３１とが、同一基板上に実装されているので、光スイッチの小型化を図ることができ、製造コストを低減することができ、なおかつ、可動基板ブロックと固定基板ブロックとの水平方向のズレによる水平位置の誤差が少なく、光学的に精度の良い位置決めが可能であり、挿入損失を低減できる。
【００５１】
また、本実施形態に係る光スイッチの可動基板ブロック１１の下面に実装された電磁アクチュエータ３１とマイクロミラー２１との連結構成は図１８に示したように、アマチュア３３の一端の下面に平板５１の一端が接続されている以外は、第１の実施形態に係る光スイッチの電磁アクチュエータとマイクロミラーとの接続構成と同様である。図１８は、マイクロミラー２１が没入位置にある状態を示す。
【００５２】
上記のように構成された本実施形態に係る光スイッチの動作を説明する。マイクロミラーの上下移動は、第１の実施形態に係る光スイッチと同様に、電磁アクチュエータ３１の給電部３２への給電を制御することにより行う。給電していない場合、マイクロミラー２１は没入位置にあり、このとき、給電部３２に給電を行うと、アマチュア３３に磁束が発生し、アマチュア３３の一端Ｐ１が下に吸引されるため、第１の実施形態と同様に、マイクロミラー２１は、没入位置から突出位置に移動する。また、給電部３２への給電を停止する場合も、第１の実施形態と同様に、アマチュア３３の一端Ｐ１を吸引する力が抑制されるため、マイクロミラー２１は突出位置から没入位置に移動する。そのため、本実施形態に係る光スイッチ１のマイクロミラーの動作は、第１の実施形態と同様である。
【００５３】
次に、本発明の第４の実施形態に係る光スイッチについて図１９を参照して説明する。この光スイッチ１は、可動ミラーブロック２３の下面に、例えば、ガラス材質からなるガイドブロック２４を、例えば、陽極接合により接合している以外は、第１の実施形態と同様の構成である。これによって、マイクロミラー２１の真下に確実にガイドブロック２４の孔２８を位置することができるため、ガイドブロック２４の水平方向のズレによる水平位置の誤差が少なくなり、光学的に精度の良い位置決めができ、挿入損失を低減することができる
【００５４】
上記のように構成された本実施形態に係る光スイッチにおいては、第１の実施形態と同様に、電磁アクチュエータ３１の給電部３２への給電を制御して、マイクロミラー２１の上下移動を行う。このとき、ガイドブロック２４と可動ミラーブロック２３とが接合されていることはマイクロミラー２１の上下移動動作に影響を及ぼさないため、光スイッチ１は、第１の実施形態と同様の動作が得られる。
【００５５】
次に、本発明の第５の実施形態に係る光スイッチについて図２０を参照して説明する。この光スイッチ１は、第１層の可動基板ブロック１１がガイドブロックを兼用し、第２層の固定基板ブロック４１の上下面に電磁アクチュエータ３１が実装されており、第３層の固定基板ブロック６１を備えていないこと以外は、第４の実施形態に係る光スイッチと同様である。第１層の可動基板ブロック１１には、第４の実施形態のガイドブロックと同様に、複数の貫通した孔（図示なし）がマイクロミラー２１の真下方向に位置しており、接続ピン５２が、この孔を貫通して、マイクロミラー２１を支持するマイクロミラー基台に接続されている。そのため、可動ミラーブロック２３のマイクロミラー２１と電磁アクチュエータ３１のアマチュア３３との距離が近くなり。水平位置の誤差が少なくなるため、光学的に精度の良い位置決めが可能であり、挿入損失を低減することができる。また、ガイドブロック及び第３層の固定基板ブロックを必要としないので、サイズの小型化、及び、製造コストの低減を図ることができる。なお、可動基板ブロック１１が、例えば、ガラス材質などからなり、可動基板ブロック１１の上面に可動ミラーブロック２３が、例えば、陽極接合により接合されている場合、可動基板ブロック１１と可動基板ブロック２３との水平方向のズレによる水平位置の誤差を少なくすることができ、さらに光学的に精度の良い位置決めが可能となり、挿入損失を低減することができる。また、本実施形態では、可動基板ブロック１１がガイドブロックを兼用している例を示したが、ガイドブロックが可動基板ブロック１１を兼用してもよい。
【００５６】
上記のように構成された、本実施形態に係る光スイッチにおいては、第４の実施形態と同様に電磁アクチュエータ３１の給電部３２への給電を制御して、マイクロミラー２１の上下移動を行う。このとき、第１層の可動基板ブロック１１がガイドブロックを兼用していること及び第２層の固定基板ブロックの上下面に電磁アクチュエータ３１が実装されていることは、マイクロミラー２１の上下移動の動作に影響を及ぼさないため、光スイッチ１は、第４の実施形態と同様の動作が得られる。
【００５７】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、アマチュア３３を支持する支持部３４を中央に配置せず、中間部の任意の場所に配置した場合でも、平板５１をアマチュア３３の一端に接続し、尚且つ、平板５１と接続ピン５２との連結点P３からアマチュア３３の支持部３４までの距離が、アマチュア３３の一端から支持部３４までの距離よりを長い場合は、本発明と同様に効果を生じる。そのため、アマチュアの一端の上下移動距離が短い場合でも、マイクロミラーの上下移動距離を長くすることができる。
【００５８】
上記各実施形態は、４入力４出力（４×４）の光スイッチについて例示したものであるが、本発明はこれに限られず、４以上の入力及び４以上の出力を持つ光スイッチに対しても適用することができる。また、上記各実施形態の可動基板ブロック１１及び固定基板ブロック４１の平面が、四角形のものを示したが、これに限定されるものではなく、方形、他の多角形、円形等であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光スイッチの上面図。
【図２】同上の光スイッチのＡ−Ａ線の断面図。
【図３】同上の光スイッチの可動ミラーブロックの斜視図。
【図４】同上の光スイッチのマイクロミラーユニットの斜視図。
【図５】同上の光スイッチの第２層の固定基板ブロックを示す図。
【図６】同上の光スイッチの第３層の固定基板ブロックを示す図。
【図７】（ａ）は同上の光スイッチの電磁アクチュエータの上面図、（ｂ）は側面図。
【図８】同上の光スイッチの電磁アクチュエータにロッドを取り付け後の上面図
【図９】同上の光スイッチの電磁アクチュエータとマイクロミラーとの連結接続図。
【図１０】同上の光スイッチのガイドブロックを示す図。
【図１１】同上の光スイッチのマイクロミラーが没入位置にある場合の構成の概略断面図。
【図１２】同上の光スイッチのマイクロミラーが突出位置にある場合の構成の概略断面図。
【図１３】同上の光スイッチの動作状態を説明する傾斜図。
【図１４】同上の光スイッチの動作状態を説明する傾斜図。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る光スイッチの断面図。
【図１６】同上の光スイッチの可動ミラーブロックの側面図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る光スイッチの断面図。
【図１８】同上の光スイッチのマイクロミラーが没入位置にある場合の構成の概略断面図。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係る光スイッチの断面図。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係る光スイッチの断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１  光スイッチ
１１  可動基板ブロック（ミラー基板層）
１２  固定ピン装着穴（第３ロッドを装着する穴）
１３  光ファイバ
２１  マイクロミラー
２２  コリメートレンズ
２３  可動ミラーブロック（ミラーブロック）
２４  ガイドブロック
２５  Ｖ溝
２６  支持バネ
２７  マイクロミラー基台
２８  孔
２９  ガイドキャップ（キャップ）
３０  電磁アクチュエータブロック（電磁石ブロック）
３１  電磁アクチュエータ（電磁石）
３２  給電部
３３  アマチュア（可動片）
３４  支持部
４１  固定基板ブロック（電磁石基板層）
４２  固定ピン装着穴（第３ロッドを装着する穴）
５１  平板（第１ロッド）
５２  ピン（第２ロッド）
５３  固定ピン（第３ロッド）
５４  貫通穴（ロッド穴）
６１  固定基板ブロック（電磁石基板層）
６２  固定ピン装着穴（第３ロッドを装着する穴）
【図１】
2007004017.tif 000003
【図２】
2007004017.tif 000004
【図３】
2007004017.tif 000005
【図４】
2007004017.tif 000006
【図５】
2007004017.tif 000007
【図６】
2007004017.tif 000008
【図７】
2007004017.tif 000009
【図８】
2007004017.tif 000010
【図９】
2007004017.tif 000011
【図１０】
2007004017.tif 000012
【図１１】
2007004017.tif 000013
【図１２】
2007004017.tif 000014
【図１３】
2007004017.tif 000015
【図１４】
2007004017.tif 000016
【図１５】
2007004017.tif 000017
【図１６】
2007004017.tif 000018
【図１７】
2007004017.tif 000019
【図１８】
2007004017.tif 000020
【図１９】
2007004017.tif 000021
【図２０】
2007004017.tif 000022