(57)【要約】【課題】小型軽量で低電力・高速駆動が可能な光切り替えスイッチを提供する。【解決手段】光切り替えスイッチは、複数段階に変位する積層型圧電素子２と、積層型圧電素子に取り付けられて複数の位置に選択的に設定される光反射部５と、入力部８と、複数の位置に応じて設けられた複数の光ファイバー７を有する出力部９と、積層型圧電素への通電を制御する制御装置１０と、切替指示部１２を有する。ユーザーが、出力部９の所望の光ファイバー７を切替指示部１２で指定すれば、制御装置１０は必要な電圧を積層型圧電素子２に与える。入力部８からの光は、光反射部５で反射して出力部９の選択された光ファイバー７から出力される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
通電により圧電体の積層方向に変位する積層型圧電素子と、
前記積層型圧電素子に取り付けられ、前記積層型圧電素子への通電に応じて複数の位置に選択的に設定される光反射部と、
前記光反射部に光を入力させる入力部と、
前記光反射部の複数の位置に応じて設けられた複数の光ファイバーを有し、前記入力部から入力して前記光反射部で反射した光を前記光ファイバーの一つから出力する出力部と、
前記入力部から入力して前記光反射部で反射した光を、前記出力部において所望の前記光ファイバーから出力させるために、前記光反射部を必要な位置に設定するべく前記積層型圧電素への通電を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする光切り替えスイッチ。
【請求項２】
通電により圧電体の積層方向に変位する積層型圧電素子と、
前記積層型圧電素子に取り付けられ、前記積層型圧電素子への通電に応じて複数の位置に選択的に設定される光反射部と、
前記光反射部の複数の位置に応じて設けられた複数の光ファイバーを有し、前記光反射部に光をそれぞれ入力させる入力部と、
前記光反射部からの反射光を出力させる出力部と、
前記入力部において所望の前記光ファイバーから入力した光を、前記光反射部で反射させて前記出力部から出力させるために、前記光反射部を必要な位置に設定するべく前記積層型圧電素への通電を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする光切り替えスイッチ。
【請求項３】
前記制御装置は、前記光反射部を前記各位置に設定するために必要な前記積層型圧電素子の各変位量に対応する各電圧を前記積層型圧電素子に選択的に印加する可変直流電源部を備えており、
さらに、前記各電圧を前記積層型圧電素子に選択的に出力するように前記可変直流電源部に指示する切替指示部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の光切り替えスイッチ。
【請求項４】
さらに、前記積層型圧電素子の変位量を検出する変位検出手段を有しており、
前記制御装置は、前記変位検出手段が検出した前記積層型圧電素子の変位量を示す情報に応じて前記積層型圧電素への通電を補正することを特徴とする請求項３記載の光切り替えスイッチ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、圧電素子の変位を利用して一系統の入射光を複数系統の出力経路から選択的に出射させることができる光切り替えスイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載されてる光スイッチは、３方向以上へ光路を切り替えるためのものであり、入力用光ファイバの光軸と垂直でもなく平行でもないミラー面を有するミラーを、アクチュエータにより該ミラー面と平行関係にない所定の方向に離散的に移動させることにより、入力用光ファイバから出射された光を３方向以上の出力用光ファイバに入光させるものである。このアクチュエータは、第１及び第２の櫛形電極の間に櫛形フローティング電極を設けた構造であり、第１及び第２の櫛形電極に所定の電圧を印加すると、櫛形フローティング電極が一方の櫛形電極に静電気力で引っ張られて移動する。前記ミラーは、この櫛形フローティング電極に取り付けられており、その移動により反射光を所望の出力用光ファイバに入光させて光路を切り替えることができるものである。
【特許文献１】特開２００４−１２６３６８号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した従来の光スイッチによれば、移動体となる櫛形フローティング電極を２つの櫛形電極の間に移動可能に設けるという複雑で小型とは言いかねる構造であり、製造コストが嵩む。また、櫛形フローティング電極の静電気力による制御は、低電力かつ高速駆動の要望に沿うものとはいえないという問題があった。
【０００４】
そこで、本考案は、小型軽量の簡単な構成であり、かつ低電力・高速駆動が可能な光切り替え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】
請求項１に記載された光切り替えスイッチは、
通電により圧電体の積層方向に変位する積層型圧電素子と、
前記積層型圧電素子に取り付けられ、前記積層型圧電素子への通電に応じて複数の位置に選択的に設定される光反射部と、
前記光反射部に光を入力させる入力部と、
前記光反射部の複数の位置に応じて設けられた複数の光ファイバーを有し、前記入力部から入力して前記光反射部で反射した光を前記光ファイバーの一つから出力する出力部と、
前記入力部から入力して前記光反射部で反射した光を、前記出力部において所望の前記光ファイバーから出力させるために、前記光反射部を必要な位置に設定するべく前記積層型圧電素への通電を制御する制御装置と、
を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の光切り替えスイッチは、
通電により圧電体の積層方向に変位する積層型圧電素子と、
前記積層型圧電素子に取り付けられ、前記積層型圧電素子への通電に応じて複数の位置に選択的に設定される光反射部と、
前記光反射部の複数の位置に応じて設けられた複数の光ファイバーを有し、前記光反射部に光をそれぞれ入力させる入力部と、
前記光反射部からの反射光を出力させる出力部と、
前記入力部において所望の前記光ファイバーから入力した光を、前記光反射部で反射させて前記出力部から出力させるために、前記光反射部を必要な位置に設定するべく前記積層型圧電素への通電を制御する制御装置と、
を有することを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載された光切り替えスイッチは、請求項１又は２記載の光切り替えスイッチにおいて、
前記制御装置は、前記光反射部を前記各位置に設定するために必要な前記積層型圧電素子の各変位量に対応する各電圧を前記積層型圧電素子に選択的に印加する可変直流電源部を備えており、
さらに、前記各電圧を前記積層型圧電素子に選択的に出力するように前記可変直流電源部に指示する切替指示部を有していることを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載された光切り替えスイッチは、請求項３記載の光切り替えスイッチにおいて、
さらに、前記積層型圧電素子の変位量を検出する変位検出手段を有しており、
前記制御装置は、前記変位検出手段が検出した前記積層型圧電素子の変位量を示す情報に応じて前記積層型圧電素への通電を補正することを特徴としている。
【考案の効果】
【０００９】
請求項１に記載された光切り替えスイッチによれば、積層型圧電素への通電を制御装置により制御して光反射部を必要な位置に設定することにより、入力部から入力して光反射部で反射した光を、出力部の所望の光ファイバーから出力させることができる。すなわち、入力した光の出力先を任意に選択した光ファイバーに切り替えることができる。
【００１０】
請求項２に記載された光切り替えスイッチによれば、積層型圧電素への通電を制御装置により制御して光反射部を必要な位置に設定することにより、入力部の所望の光ファイバーから入力して光反射部で反射した光を、出力部の光ファイバーから出力させることができる。すなわち、複数本の光ファイバーの各光を選択して出力用の光ファイバーから出力させることができる。
【００１１】
請求項３に記載された光切り替えスイッチによれば、切替指示部によって光の出力先となる光ファイバーを選択し、又は光が入力してくる光ファイバーを選択すれば、切替指示部は、積層型圧電素子に必要な電圧を与えるように制御装置の可変直流電源部に指示を与え、必要な電圧を与えられた積層型圧電素子は圧電体の積層方向について所定の変位を生じ、これによって光反射部は選択された光ファイバーに光を導き、又は選択された光ファイバーから光を受けるために必要な所定の位置に設定される。
【００１２】
請求項４に記載された光切り替えスイッチによれば、切替指示部によって光の出力先となる光ファイバーを選択し、又は光が入力してくる光ファイバーを選択すれば、積層型圧電素子が電圧を与えられて変位を生じ、光反射部が必要な所定の位置に設定された場合、変位検出手段が積層型圧電素子の変位量を検出し、この変位検出手段が検出した変位量を示す情報に応じて、制御装置は、積層型圧電素への通電を補正することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本考案を実施するために実用新案登録出願人が出願時点で最良と思う本考案の実施の形態に係る光切り替えスイッチ１を、図１に示す模式構成図を参照して説明する。
本例の光切り替えスイッチ１は、光路切り替え用のアクチュエータとして、通電により圧電体の積層方向に変位する積層型圧電素子２を有している。この積層型圧電素子２は、複数の圧電素子の間に内部電極３を交互に挟んだ状態で厚さ方向に重ねて棒状とし、外面には外部電極４を設けた素子であって、両電極３，４の間に電圧を与えることによって圧電素子の厚さ方向（積層方向）に変位する。積層型圧電素子２の変位量は、両電極３，４間に与える電圧に応じて変化するが、本例では後述する光出力部の光ファイバーの数（５本）に対応した５つの変位量を選択できる。
【００１４】
前記積層型圧電素子２には、前記積層型圧電素子２への通電に応じて複数の位置に選択的に設定される光反射部５が取り付けられている。本例の光反射部５は、前記積層型圧電素子２の上端部に取り付けられているが、その反射面６は、積層型圧電素子２の変位方向と平行でなく、かつ直交してもいない。具体的には、図示の様に積層型圧電素子２の変位方向に対して例えば４５°の傾きで取り付けられている。
【００１５】
前記積層型圧電素子２の上方には、積層型圧電素子２の変位方向と平行に光ファイバー７からなる入力部８が設けられており、前記光反射部５の反射面６に４５°の入射角で光を入力させることができる。光は反射面６において４５°の反射角で反射して後述する出力部に入力される。
【００１６】
出力部９は、前記光反射部５の複数の位置に応じて設けられた複数の光ファイバー７を有している。従って、前記入力部８から入力して前記光反射部５で反射した光は、積層型圧電素子２の変位量又は積層型圧電素子２の変位によって移動した光反射部５の位置に対応する出力部９の光ファイバー７の一つから出力することとなる。
【００１７】
前記積層型圧電素子２は制御装置１０によって駆動・制御される。制御装置１０は、入力部８から入力して光反射部５で反射した光を、出力部９において所望の光ファイバー７から出力させるために、光反射部５を必要な位置に設定するべく積層型圧電素子２への通電を制御する手段である。まず制御装置１０は、光反射部５を各位置に設定するために必要な積層型圧電素子２の各変位量に対応する各電圧を、積層型圧電素子２に選択的に印加する可変直流電源部１１を備えている。さらに、制御装置１０には、各電圧を積層型圧電素子２に選択的に出力するように可変直流電源部１１に指示する切替指示部１２が設けられている。切替指示部１２では、出力部９の各光ファイバー７を、その名称乃至番号によって指定することができる。
【００１８】
さらに、本例の光切り替えスイッチ１は、積層型圧電素子２の変位量を検出する変位検出手段１３を有している。この変位検出手段１３は、例えば圧電素子からなり、図１においては設置箇所を特定しないが、例えば積層型圧電素子２のいずれかの位置に取り付けられる。積層型圧電素子２が変位した場合には、変形した積層型圧電素子２から変位検出手段１３が外力を受け、これによって変位検出手段１３が電圧を出力するので、その電圧値から積層型圧電素子２の変位量を検知することができる。
【００１９】
制御装置１０は、変位検出手段１３が検出した積層型圧電素子２の変位量を示す電圧信号に応じて積層型圧電素子２への通電を補正することにより、光反射部５の位置を一層正確に設定することができ、切り替えを正確に行わせることができる。
【００２０】
以上の構成によれば、ユーザーが、出力部９の所望の光ファイバー７を切替指示部１２において指示番号等で指定すれば、切替指示部１２からの信号を受けた制御装置１０は、可変直流電源部１１を駆動して、積層型圧電素子２が指示番号に適合した変位を起こすのに必要な電圧を発生させて積層型圧電素子２に与える。変位検出手段１３は、積層型圧電素子２の変位量を検出し、制御装置１０はその出力を受けて積層型圧電素子２の変位量を補正する。ここで、入力部８において入力光を入射させれば、光反射部５の反射面６で反射した光は出力部９に進み、選択された指示番号の光ファイバー７から出力される。
【００２１】
以上説明した例においては、変位検出手段１３の出力信号を積層型圧電素子２の変位量の補正に用いていたが、積層型圧電素子２が指示番号に適合した変位を起こしたことを確認するための手段として利用してもよい。
【００２２】
以上説明した本例の光切り替えスイッチ１によれば、光路切り替えのためのアクチュエータとして積層型圧電素子２を採用し、これによって光反射部５を移動させることとしたので、小型軽量で低電力、高速であり、制御が電圧のみで簡単に行えるという効果がある。
【００２３】
また、以上説明した例は、入力部８が単一の光ファイバー７で構成され、出力部９が複数本の光ファイバー７で構成された１対Ｎの光信号切り替えスイッチ(selector)であったが、光ファイバー７で構成された入出力部８，９には入出力方向特性がないので、本例と同一の構成において、入力部８と出力部９を逆にして使用することもできる。すなわち、Ｎ光源から１光源を選択する切り替え器(multiplexer) として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る光切り替えスイッチの模式構造図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…光切り替えスイッチ
２…積層型圧電素子
５…光反射部
７…光ファイバー
８…入力部
９…出力部
１０…制御装置
１１…可変直流電源部
１２…切替指示部
１３…変位検出手段
【図１】
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