(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバを有するファイバアレイと、
独立して回転可能に支持された複数のミラーを有するミラーアレイと、
入射した光ビームに対して、平行にずれた逆向きの方向へ光ビームを出射する反射光学系を具備する光スイッチング装置において、
前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、
前記ファイバアレイの１つ以上の光ファイバ各々に対して、
前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記ミラーアレイの、前記光ファイバの任意の１つに対応する所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記所定のミラーとは異なる他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つとは異なる他の光ファイバに入射するように、前記ファイバアレイ、前記ミラーアレイ及び前記反射光学系の位置を設定し、
前記反射光学系はコーナーキューブプリズムまたは中空リトロリフレクターであることを特徴とする光スイッチング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光スイッチング装置において、
前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、
前記他の光ファイバに入射される光ビーム強度が大きくなるように、前記ミラーアレイのミラーの初期位置を設定したことを特徴とする光スイッチング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光スイッチング装置において、
前記ミラーアレイのミラーを回転駆動するとき、
前記所定のミラーと、前記所定のミラー及び前記他のミラーとは異なる更に他のミラーとを、同じ回転方向に、実質的に同じ回転角度で駆動して、
前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記更に他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つ及び前記他の光ファイバとは異なる更に他の光ファイバに入射するようにしたことを特徴とする光スイッチング装置。
【請求項４】
複数の光ファイバを有するファイバアレイと、
独立して回転可能に支持された複数のミラーを有するミラーアレイと、
入射した光ビームに対して、平行にずれた逆向きの方向へ光ビームを出射する反射光学系を具備する光スイッチング装置を用いた光スイッチング方法において、
前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、
前記ファイバアレイの１つ以上の光ファイバ各々に対して、
前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記ミラーアレイの、前記光ファイバの任意の１つに対応する所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記所定のミラーとは異なる他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つとは異なる他の光ファイバに入射するように、前記ファイバアレイ、前記ミラーアレイ及び前記反射光学系の位置を設定し、
前記反射光学系はコーナーキューブプリズムまたは中空リトロリフレクターであることを特徴とする光スイッチング方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光スイッチング方法において、
前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、
前記他の光ファイバに入射される光ビーム強度が大きくなるように、前記ミラーアレイのミラーの初期位置を設定することを特徴とする光スイッチング方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光スイッチング方法において、
前記ミラーアレイのミラーを回転駆動するとき、
前記所定のミラーと、前記所定のミラー及び前記他のミラーとは異なる更に他のミラーとを、同じ回転方向に、実質的に同じ回転角度で駆動して、
前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記更に他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つ及び前記他の光ファイバとは異なる更に他の光ファイバに入射することを特徴とする光スイッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はミラーアレイを利用した光スイッチング技術に関し、光スイッチングを利用する通信、計測、ディスプレイ、スキャナ等の分野に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ミラーアレイを利用したこの種の光スイッチング技術を、図８〜図１１を参照して説明する。
【０００３】
従来の光スイッチング装置は、図８（斜視図）に示すように、ファイバアレイ１、ミラーアレイ６及び平板ミラー１３を有するものである。ファイバアレイ１、ミラーアレイ６及び平板ミラー１３は、ファイバアレイ１から出射したコリメート光ビーム２がミラーアレイ６で反射され（光ビーム２ａ参照）、更に平板ミラー１３で反射された後（光ビーム２ｂ参照）、再びミラーアレイ６で反射されてファイバアレイ１に入射するように（光ビーム２ｃ参照）、互いに向き合って配置されている。通常の配置は、図９（側面図）に示すように、ファイバアレイ１の光軸（ファイバアレイ光軸）３とミラーアレイ６のミラー法線７とのなす角度が４５°となるように、且つ、平板ミラー１３のミラー法線１４とミラーアレイ６のミラー法線７とのなす角度も４５°となるように、光軸調整（アライメント）される。
【０００４】
ファイバアレイ１は複数の光ファイバ４を有し、ミラーアレイ６は複数のミラー８を有している。個々のミラー８は、それぞれに対応するミラー支持機構１０により、互いに直交する２軸回りに独立に回転可能に支持される。５はファイバアレイ取付板、９はミラーアレイ基板である。
【０００５】
光スイッチング方法としては、図９に示すように、ファイバアレイ１を構成する個々の光ファイバ４のうち或る１の光ファイバ（入力ファイバ）４ａから出射したコリメート光ビーム２をミラーアレイ６を構成する個々のミラー８のうち或る１のミラー８ａで反射させ（光ビーム２ａ参照）、更に平板ミラー１３で反射させた後（光ビーム２ｂ参照）、再び別のミラー８ｂにて反射させて（光ビーム２ｃ参照）、別の光ファイバ（出力ファイバ）４ｂに入射させている。
【０００６】
このように１つのミラーアレイ６上に存在する別々の２つのミラー８ａ、８ｂをスイッチングに用いることにより、システムをできるだけ小型化することができる。また、個々のミラー８はミラー支持機構１０により、互いに直交する２軸回りに独立に回転するようにしてあるために、或る程度の回転角度以下の範囲で、ミラーアレイ６から平板ミラー１３に任意の角度で光ビームを入射させることができる。
【０００７】
ミラー支持機構１０としては、例えば図１０（ａ）に示すようなものが使用される。図１０（ａ）に示すミラー支持機構１０は、Ｘ軸方向の一対のトーションスプリング１１ａとＹ軸方向の一対のトーションスプリング１１ｂにより構成されており、個々のミラー８はトーションスプリング１１ａによりＸ軸回りに回転可能に支持され、トーションスプリング１１ｂによりＹ軸回りに回転可能に支持される。
【０００８】
ミラー回転駆動には、図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、４分割電極１２を個々のミラー８に対応してに設けた電極アレイ基板１２ａが用いられる。具体的には、個々のミラー８に下方に個々の４分割電極１２を配置し、ミラー８と４分割電極１２との間に電位差を与え、静電力を発生させることにより、ミラー回転駆動が行われる。ミラー回転角度の制御は、個々のミラー８と４分割電極１２の各々との間に与える４種類の電圧によって行われる。また、ミラー回転角度の最大値は、与えられた電圧の最大値や、個々のミラー８に復元トルクを与えるトーションスプリング１１ａ、１１ｂのばね強さによって左右される。
【０００９】
ミラー８ａを回転させた場合、このミラー８ａで反射して平板ミラー１３に向かう光ビーム２ａと、平板ミラー１３で反射した光ビーム２ｂとは平行ではない。従って、平板ミラー１３で反射した光ビーム２ｂを出力ファイバ４ｂへ導くには、２つのミラー８ａ、８ｂの回転方向が互いに逆になる（図９参照）。
【００１０】
この場合、ファイバアレイ１とミラーアレイ６の個々のミラー８と平板ミラー１３のアライメントが上述のように正しい場合は、２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度は同じである。
【００１１】
しかし、アライメントがずれた場合、２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度が互いに異なる値となる。そのため、こらら２つのミラー８ａ、８ｂの回転を独立に制御するか、あるいは、ファイバアレイ１とミラーアレイ６の個々のミラー８と平板ミラー１３を厳密にアライメントする必要がある。
【００１２】
ファイバアレイ１の光軸３とミラーアレイ６のミラー法線７とがなす角度が４５°で、かつ、平板ミラー１３のミラー法線１４とミラーアレイ６のミラー法線７とがなす角度も４５°であるように、正しくアライメントされた場合、ミラーアレイ６のミラー８ａを回転させない初期状態では、図１１に示すように、入力ファイバ４ａから出射した光ビーム２は、平板ミラー１３で反射した後、同じ光路を逆にたどって同じ入力ファイバ４ａに戻って入射する。
【００１３】
従って、光スイッチングが必要でない場合も、入力ファイバ４ａから出射した光ビーム２が同じ入力ファイバ４ａに戻って入射しないように、いつもミラー８ａを回転しておく必要があった。
【００１４】
更に、ミラーアレイ６には作製誤差があるため、個々のミラー８が所望の回転角度となるように、個々のミラー８と４分割電極１２との間に与える電圧をキャリブレーション（校正）する必要がある。
【００１５】
このキャリブレーションに際し、まず、ミラー変形など、個々のミラー８を回転させない初期状態での個々の光ファイバ４とのカップリングを把握する必要がある。
【００１６】
しかし、前述のように光ファイバ４ａ出射した光ビーム２がまた同じ光ファイバ４ａに戻るのであるから、初期状態でのカップリングの把握ができないことになり、キャリブレーションを初期状態で行うことは困難であった。このような条件下で個々のミラー８の初期状態を把握するためには、光ファイバ４ａに入った戻り光（図１１の２ｃ参照）を分岐して取り出す必要があった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の光スイッチング技術では、ミラーアレイ６で反射させた光ビーム２ａを平板ミラー１３で反射させているので、１つの光ビーム制御に要する２つのミラー８ａ、８ｂの回転方向が逆になり、ミラー制御が困難であった。これの解決が本発明の課題である。
【００１８】
また、ファイバアレイ１とミラーアレイ６と平板ミラー１３との光軸調整がずれていた場合、ミラーアレイ６の２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度が異なるので、独立にミラー制御するか、光軸調整を厳密に行う必要があった。これの解決が本発明の課題である。
【００１９】
更に、光スイッチングが必要ない場合でも、入力ファイバ４ａに光ビーム２が戻って入射しないようにミラー８ａをいつも回転する必要があった。これの解決が本発明の課題である。
【００２０】
更にまた、個々のミラー８が回転しない初期状態では光ビーム２が元の入力ファイバ４ａに戻るから、カップリングや、ミラー変形などのミラー初期状態をミラー８ａを回転せずに把握することが困難であったため、キャリブレーションにとって最も重要な電圧を印加しないという初期状態の把握が困難であった。このような重大な問題の解決が本発明の課題である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は光スイッチング装置であり、複数の光ファイバを有するファイバアレイと、独立して回転可能に支持された複数のミラーを有するミラーアレイと、入射した光ビームに対して、平行にずれた逆向きの方向へ光ビームを出射する反射光学系を具備する光スイッチング装置において、前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、前記ファイバアレイの１つ以上の光ファイバ各々に対して、前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記ミラーアレイの、前記光ファイバの任意の１つに対応する所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記所定のミラーとは異なる他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つとは異なる他の光ファイバに入射するように、前記ファイバアレイ、前記ミラーアレイ及び前記反射光学系の位置を設定し、前記反射光学系はコーナーキューブプリズムまたは中空リトロリフレクターであることを特徴とする。
【００２２】
請求項２に係る発明は請求項１に係る発明の光スイッチング装置において、前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、前記他の光ファイバに入射される光ビーム強度が大きくなるように、前記ミラーアレイのミラーの初期位置を設定したことを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る発明は請求項１または２に係る発明の光スイッチング装置において、前記ミラーアレイのミラーを回転駆動するとき、前記所定のミラーと、前記所定のミラー及び前記他のミラーとは異なる更に他のミラーとを、同じ回転方向に、実質的に同じ回転角度で駆動して、前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記更に他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つ及び前記他の光ファイバとは異なる更に他の光ファイバに入射するようにしたことを特徴とする。
【００２５】
又、請求項４に係る発明は光スイッチング方法であり、複数の光ファイバを有するファイバアレイと、独立して回転可能に支持された複数のミラーを有するミラーアレイと、入射した光ビームに対して、平行にずれた逆向きの方向へ光ビームを出射する反射光学系を具備する光スイッチング装置を用いた光スイッチング方法において、前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、前記ファイバアレイの１つ以上の光ファイバ各々に対して、前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記ミラーアレイの、前記光ファイバの任意の１つに対応する所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記所定のミラーとは異なる他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つとは異なる他の光ファイバに入射するように、前記ファイバアレイ、前記ミラーアレイ及び前記反射光学系の位置を設定し、前記反射光学系はコーナーキューブプリズムまたは中空リトロリフレクターであることを特徴とする。
又、請求項５に係る発明は請求項４に係る発明の光スイッチング方法において、前記ミラーアレイのミラーを回転駆動しない初期状態にあるとき、前記他の光ファイバに入射される光ビーム強度が大きくなるように、前記ミラーアレイのミラーの初期位置を設定することを特徴とする。
又、請求項６に係る発明は請求項４または５に係る発明の光スイッチング方法において、前記ミラーアレイのミラーを回転駆動するとき、前記所定のミラーと、前記所定のミラー及び前記他のミラーとは異なる更に他のミラーとを、同じ回転方向に、実質的に同じ回転角度で駆動して、前記光ファイバの任意の１つから出射した光ビームを、前記所定のミラーで反射して前記反射光学系に入射すると共に、前記反射光学系で反射された光ビームを前記更に他のミラーで反射して、前記光ファイバの任意の１つ及び前記他の光ファイバとは異なる更に他の光ファイバに入射することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１はコーナキューブプリズムを示し、図２は中空リトロリフレクターを示し、図３はコーナキューブプリズム（または、中空リトロリフレクター）を用いた構成において、ミラーが回転しない場合の光線軌跡を示し、図４はコーナキューブプリズムを用いた光スイッチング装置の構成例を示し、図５は図４に示す装置を側面から見た構成を示し、図６は中空リトロリフレクターを用いた光スイッチング装置の構成例を示し、図７は図６に示す装置を側面から見た構成を示す。
【００２７】
［発明の原理」
本発明では、従来の平板ミラー１３の代わりに、コーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターを用いて光スイッチングを行う。コーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターは、入射した光ビームに対して平行にずれた逆向きの方向へ光ビームが出射するという特性を持つ反射光学系であり、これらの特性は３枚の平面鏡を互いに直角に配置することにより得られる。
【００２８】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、コーナーキューブプリズム１５は互いに直交した（互いに９０度交わる）３面１７、１８、１９の内部全反射を利用して、入射光線２１を１８０度折り返すプリズムである。入射光線２１が入出射面２０よりいかなる方向からコーナーキューブプリズム１５に入射しても、反射光線２２は入射光線２１の方向へ必ず、平行且つずれて戻る。コーナーキューブプリズム１５は、主に、ＢＫ７や合成石英などのガラスで作製される。３つの反射面１７〜１９には高反射コーティングを施すことが可能である。また、入出射面２０には反射防止（ＡＲ）コーティングを施すことができる。
【００２９】
また、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、中空リトロリフレクター２３はコーナーキューブプリズム１５と同様に互いに直交した（互いに９０度交わる）３つの反射面２５、２６、２７により構成されるものであるが、両者の大きな違いは、コーナーキューブプリズム１５の光路がガラス内であるのに対し、中空リトロリフレクター２３の場合は光路が空気中となることである。このため、中空リトロリフレクター２３の場合は、ガラスによる光の吸収の影響を受けず、光の偏光状態への影響や色収差を抑えることができる。中空リトロリフレクター２３における入射光線２１と出射光線２２の関係はコーナーキューブプリズム１５と同様であり、入射方向にかかわらず、出射光線２２は入射光線２１と平行になり、且つ、ずれて戻る。
【００３０】
コーナーキューブプリズム１５、中空リトロリフレクター２３いずれの場合の、入射光線２１に対する出射光線２２のずれ量とずれ方向は、入射光線２１とコーナーキューブプリズム１５や中空リトロリフレクター２３との相対的な位置関係により定まる。
【００３１】
このようなコーナーキューブプリズム１５や中空リトロリフレクター２３を従来の平板ミラー１３の代わりに用いて、図４（コーナーキューブプリズム１５使用）や図６（中空リトロリフレクター２３使用）に示すようにファイバアレイ１及びミラーアレイ６と組み合わせる。つまり、ファイバアレイ１、ミラーアレイ６及びコーナーキューブプリズム１５や中空リトロリフレクター２３の位置関係、並びに、ファイバアレイ１中の個々の光ファイバ４の配列ピッチ及びミラーアレイ６中の個々のミラー８の配列ピッチを、ミラーアレイ６を回転駆動しない初期状態でファイバアレイ１中の任意の１の光ファイバ４ａから出射される光ビーム２がミラーアレイ６で反射されてコーナーキューブプリズム１５や中空リトロリフレクター２３に入射し、ここで反射された後、再度ミラーアレイ６で反射され、ファイバアレイ１中の別の光ファイバ（図３の出力ファイバ４ｃ参照）に入射するように設定する。
【００３２】
これにより、コーナーキューブプリズム１５や中空リトロリフレクター２３は入射した光ビーム２ａに対して平行且つずれた逆向きの方向へ光ビーム２ｂを出射するから、１つの光ビーム２のスイッチングのために回転駆動するミラーアレイ６中の２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度及び回転方向を同一にすることができる。従って、ミラー制御が従来よりも容易になる。
【００３３】
また、コーナーキューブプリズム１５や中空リトロリフレクター２３への入射角が完全に０度でなくても、ミラーアレイ６で反射した光ビーム２ａと平行に、コーナーキューブプリズム１５や中空リトロリフレクター２３から光ビーム２ｂが戻って来るので、ファイバアレイ１、ミラーアレイ６、コーナーキューブプリズム１５（または中空リトロリフレクター２３）のアライメント（光軸調整）が従来よりも容易である。
【００３４】
更に、図３に示したように、ミラーアレイ６が回転しない初期状態でも、コーナーキューブプリズム１５（または中空リトロリフレクター２３）で反射した光ビーム２ｂは、ミラーアレイ６の別なミラー８ｂに入射し、入力ファイバ４ａとは別の出力ファイバ４ｃに戻る。従って、個々のミラー８の初期状態を容易に把握でき、正確なキャリブレーションが可能になる。また、特別に光スイッチングを必要としない場合には、ミラーアレイ６を回転する必要がない。
【００３５】
［第１実施例］
図４、図５を参照して、本発明の１実施例に係る光スイッチング装置及び方法を説明する。
【００３６】
本例の光スイッチング装置は、図４に示すように、ファイバアレイ１と、ミラーアレイ６と、コーナーキューブプリズム１５を備えるものである。ファイバアレイ１、ミラーアレイ６及びコーナーキューブプリズム１５は、ミラーアレイ６を回転駆動しない初期状態でファイバアレイ１中の任意の１の光ファイバ４ａから出射される光ビーム２がミラーアレイ６で反射されてコーナーキューブプリズム１５に入射し、ここで反射された後、再度ミラーアレイ６で反射され、ファイバアレイ１中の別の光ファイバ（図３の出力ファイバ４ｃ参照）に入射するように、配置されている。
【００３７】
そのため、まず、ファイバアレイ１を有するファイバアレイ取付板５と、ミラーアレイ６を有するミラーアレイ基板９と、４分割電極を有する電極アレイ基板（図１０の符号１２、１２ａ参照）と、コーナーキューブプリズム１５を用意しておく。
【００３８】
ここで、ファイバアレイ１はファイバアレイ取付板５に設けた複数の光ファイバ４を有している。ミラーアレイ６は図１０にて前述したように、個々のミラー８を互いに直交する２軸回りに独立に回転可能に支持する、例えばＸ軸方向の一対のトーションスプリング１１ａとＹ軸方向の一対のトーションスプリング１１ｂにより構成されたミラー支持機構１０を有している。個々のミラー８は通常、同一平面上に位置する。電極アレイ基板１２ａは、個々のミラー８に対応してに設けた４分割電極１２を有している。ミラーアレイ６と電極アレイ基板１２ａは、個々のミラー８に下方に個々の４分割電極１２が位置するように予め両者が一体形成されたものでも良く、あるいは、別々に形成したミラーアレイ６と電極アレイ基板１２ａを個々のミラー８に下方に個々の４分割電極１２が位置するように組み合わせたものでも良い。ミラーアレイ６や４分割電極１２はこれらが小さいことから、フォトリソグラフィ技術など、マイクロマシン分野の技術を用いて作製することができる。
【００３９】
次に、上述したファイバアレイ取付板５とミラーアレイ基板９とコーナーキューブプリズム１５との位置関係を、例えば４５度に設定する。具体的には、ファイバアレイ光軸（個々の光ファイバ８の光軸）とミラーアレイ６のミラー法線とのなす角度が４５°となるように、また、コーナーキューブプリズム１５の法線とミラーアレイ６のミラー法線とのなす角度も４５°となるように、光軸調整（アライメント）しておく。
【００４０】
従来の平板ミラー１３を使用した場合と、その代わりにコーナーキューブプリズム１５を使用した場合を比較して、実験を行った。実験を行うまでもなく、理論的な洞察からも明らかなことであるが、光ビームのＸ方向の偏向はミラーアレイ６の個々のミラー８のＹ軸回りの回転を与えることにより行い、Ｙ方向の光ビーム偏向はミラーアレイ６の個々のミラー８のＸ軸回りの回転を与えることにより行うことができる。
【００４１】
また、電極アレイ基板１２ａの４分割電極１２に電圧を与えないミラーアレイ６が初期状態の場合、図３に示したように、入力ファイバ４ａから出射したコリメート光ビーム２は、ミラーアレイ６のミラー８ａで反射され（光ビーム２ａ参照）、コーナーキューブプリズム１５に入射後、コーナーキューブプリズム１５の中心を挟むように平行に出射され（光ビーム２ｂ参照）、再びミラーアレイ６の別のミラー８ｂで反射され（光ビーム２ｃ参照）、入力ファイバ４ａとは異なる別の光ファイバ（出力ファイバ）４ｃに入射した。
【００４２】
更に、初期キャリブレーション（ミラーアレイ６の初期状態でのキャリブレーション）として、個々のミラー８について、その下部の４分割電極１２の各々にバイアスを与え、出力ファイバ４ｃに戻ってくる光ビーム２ｃの光強度が高くなるように電圧を調整した。このときの電圧の値を、個々のミラー８に対する初期キャリブレーション値として、メモリに記憶しておいた。
【００４３】
従って、ミラーアレイ６の初期状態においては、従来の平板ミラー１３を使用した場合は前述したように下記（１）に示す問題点があったが、本例のコーナーキューブプリズム１５を用いた場合は下記（２）に示すように、この問題点が解決できた。
（１）平板ミラー１３を使用した場合の問題点：図１１に示したように、平板ミラー１３を用いると、入力ファイバ４ａから出射した光ビーム２が、反射後、同じ入力ファイバ４ａに戻ってくるため、ミラーアレイ６による反射後の光強度測定が困難であり、この状態でミラー初期状態を把握するには入力ファイバ４ａに入った戻り光ビーム２ｃを分岐して取り出す必要があった。また、入力ファイバ４ａから出射した光ビーム２はミラー８ａを回転させないことには、同じ光ファイバ４ａに戻ることになるから、光スイッチングが必要でない場合にも、ミラー８ａを回転させておかなければならなかった。
（２）本例の利点：コーナーキューブプリズム１５を用いると、図に示したように、入力ファイバ４ａと出力ファイバ４ｃが必ず異なるため、光ビーム２ｃを分岐して取り出すことなくミラー反射後の光強度測定を測定でき、ミラー初期状態の把握及びキャリブレーションが容易である。また、入力ファイバ４ａと出力ファイバ４ｃが必ず異なることから、光ビームを特に切り換える必要がない場合には、ミラー８ａを回転する必要はない。
【００４４】
次に、初期設定（キャリブレーションによっては若干は回転するかもしれないが、基本的にはミラー回転角度がゼロ）から、ミラー８ａを回転させて他の光ファイバに光ビームを出力させる場合、ミラー８ａの回転をＸ軸回りにα0 度、Ｙ軸回りにβ0 度にする。同時に、コーナーキューブプリズム１５から出射した光ビーム２ｂもコーナーキューブプリズム１５に入射した光ビーム２ａと平行であることから、コーナーキューブプリズム１５から出射した光ビーム２ｂを反射するミラー８ｂの回転角度も同様に、Ｘ軸回りにα0 度、Ｙ軸回りにβ0 度にすれば良い。つまり、２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度及び回転方向は同じで良い（図５参照）。
【００４５】
これに対して、平板ミラー１３を用いた従来では前述したが、ファイバアレイ１の光軸とミラーアレイ６のミラー法線のなす角度が４５度で、平板ミラー１３の法線とミラーアレイ６のミラー法線のなす角度が４５度である場合にのみ、平板ミラー１３から出た光ビーム２ｂは、ミラー８ｂの回転角度がＸ軸回りに−α0 度、Ｙ軸回りに−β0 度で、出力ファイバ４ｂに入射する。
【００４６】
また、平板ミラー１３を用いた従来では前述したが、ファイバアレイ１とミラーアレイ６と平板ミラー１３のアライメントがそれぞれ４５度になっていない場合には、回転駆動する２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度が異なり、独立にミラー制御するか、アライメントを厳密にとる必要があったが、コーナーキューブプリズム１５を用いた場合は、ファイバアレイ１とミラーアレイ６とコーナーキューブプリズム１５のアライメントの位置関係がそれぞれ４５度になっていない場合でも、回転駆動する２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度が同じになり、独立にミラー制御する必要がなく、また、アライメントを厳密にとる必要もない。
【００４７】
なお、コーナーキューブプリズム１５の内部では、通常、３回反射される。ミラー８ａからコーナーキューブプリズム１５に入射する光ビーム２ａは、３つの反射面のうち１つで全反射され（光ビーム１６ａ参照）、更に別の反射面で全反射され（光ビーム１６ｂ参照）、更に別の反射面で全反射されて、光ビーム２ｂとなって出射される。
【００４８】
以上より、コーナーキューブプリズム１５を使用した光スイッチング装置では、基本的には、ミラーアレイ中６の２つのミラー８ａ、８ｂを回転駆動し、ファイバアレイ中の光ファイバ４ａが出射する光ビーム２をミラー８ａで反射させてコーナーキューブプリズム１５に入射し、ここでの反射後、更にミラー８ｂで反射させ、ファイバアレイ１中の別の光ファイバ４ｂに入射することことにより、光スイッチングを行うことができる。
【００４９】
また、ミラーアレイ６の作製誤差を吸収するために、ミラー制御をキャリブレーションする場合は、図３に示すように、ミラーアレイ６を回転駆動しない初期状態で任意の１の光ファイバ４ａが出射する光ビーム２が別の光ファイバ４ｃに入射して出力される光ビーム２ｃの強度が大きくなるように、ミラーアレイ６の初期キャリブレーションを行い、その後、初期キャリブレーション値を利用し、図５に示すように、ミラーアレイ６中の２つのミラー８ａ、８ｂを回転駆動し、ファイバアレイ中の１の光ファイバ４ａが出射する光ビーム２をミラー８ｂで反射させてコーナーキューブプリズム１５に入射し、コーナーキューブプリズム１５による反射後、更にミラー８ｂで反射させ、ファイバアレイ１中の別の光ファイバ４ｂに入射させて、所望の光スイッチングを行うことができる。
【００５０】
いずれの場合も、２つのミラー８ａ、８ｂを同じ回転方向で、実質的に同じ回転角度で駆動することができる。
【００５１】
［第２実施例］
次に、図６、図７を参照して、本発明の２実施例に係る光スイッチング装置及び方法を説明する。
【００５２】
本例の光スイッチング装置は、図６に示すように、第１実施例（図４、図５）のコーナーキューブプリズム１５の代わりに中空リトロリフレクター２３を用いたものであり、ファイバアレイ１と、ミラーアレイ６と、中空リトロリフレクター２３を備えている。従って、ファイバアレイ１、ミラーアレイ６及び中空リトロリフレクター２３は、ミラーアレイ６を回転駆動しない初期状態でファイバアレイ１中の任意の１の光ファイバ４ａから出射される光ビーム２がミラーアレイ６で反射されて中空リトロリフレクター２３に入射し、ここで反射された後、再度ミラーアレイ６で反射され、ファイバアレイ１中の別の光ファイバ（図３の出力ファイバ４ｃ参照）に入射するように、配置されている。
【００５３】
そのため、まず、ファイバアレイ１を有するファイバアレイ取付板５と、ミラーアレイ６を有するミラーアレイ基板９と、４分割電極を有する電極アレイ基板（図１０の符号１２、１２ａ参照）と、中空リトロリフレクター２３を用意し、ファイバアレイ取付板５とミラーアレイ基板９と中空リトロリフレクター２３との位置関係を、例えば４５度に設定する。具体的には、ファイバアレイ光軸（個々の光ファイバ８の光軸）とミラーアレイ６のミラー法線とのなす角度が４５°となるように、また、中空リトロリフレクター２３の法線とミラーアレイ６のミラー法線とのなす角度も４５°となるように、光軸調整（アライメント）しておく。
【００５４】
コーナーキューブプリズム１５その代わりに中空リトロリフレクター２３を使用した場合も光ビームのＸ方向の偏向はミラーアレイ６の個々のミラー８のＹ軸回りの回転を与えることにより行い、Ｙ方向の光ビーム偏向はミラーアレイ６の個々のミラー８のＸ軸回りの回転を与えることにより行うことができる。
【００５５】
また、電極アレイ基板１２ａの４分割電極１２に電圧を与えないミラーアレイ６が初期状態の場合、入力ファイバ４ａから出射したコリメート光ビーム２は、ミラーアレイ６のミラー８ａで反射され（光ビーム２ａ参照）、中空リトロリフレクター２３に入射後、中空リトロリフレクター２３の中心を挟むように平行に出射され（光ビーム２ｂ参照）、再びミラーアレイ６の別のミラー８ｂで反射され（光ビーム２ｃ参照）、入力ファイバ４ａとは異なる別の光ファイバ（図３の出力ファイバ４ｃ参照）に入射した。
【００５６】
更に、初期キャリブレーション（ミラーアレイ６の初期状態でのキャリブレーション）として、個々のミラー８について、その下部の４分割電極１２の各々にバイアスを与え、出力ファイバ４ｃに戻ってくる光ビーム２ｃの光強度が高くなるように電圧を調整した。このときの電圧の値を、個々のミラー８に対する初期キャリブレーション値として、メモリに記憶しておいた。
【００５７】
従って、中空リトロリフレクター２３を用いた場合も、ミラーアレイ６の初期状態においては、入力ファイバ４ａと出力ファイバ４ｂが必ず異なるため、光ビーム２ｃを分岐して取り出すことなくミラー反射後の光強度測定を測定でき、ミラー初期状態の把握及びキャリブレーションが容易であり、また、入力ファイバ４ａと出力ファイバ４ｃが必ず異なることから、光ビームを特に切り換える必要がない場合には、ミラー８ａを回転する必要はないという利点がある。
【００５８】
次に、初期設定（キャリブレーションによっては若干は回転するかもしれないが、基本的にはミラー回転角度がゼロ）から、ミラー８ａを回転させて他の光ファイバに光ビームを出力させる場合、ミラー８ａの回転をＸ軸回りにα0 度、Ｙ軸回りにβ0 度にする。同時に、中空リトロリフレクター２３から出射した光ビーム２ｂも中空リトロリフレクター２３に入射した光ビーム２ａと平行であることから、中空リトロリフレクター２３から出射した光ビーム２ｂを反射するミラー８ｂの回転角度も同様に、Ｘ軸回りにα0 度、Ｙ軸回りにβ0 度にすれば良い。つまり、２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度及び回転方向は同じで良い。
【００５９】
また、ファイバアレイ１とミラーアレイ６と中空リトロリフレクター２３のアライメントの位置関係がそれぞれ４５度になっていない場合でも、回転駆動する２つのミラー８ａ、８ｂの回転角度が同じになり、独立にミラー制御する必要がなく、また、アライメントを厳密にとる必要もない。
【００６０】
中空リトロリフレクター２３の内部では、通常、３回反射される。ミラー８ａから中空リトロリフレクター２３に入射する光ビーム２ａは、３つの反射面のうち１つで全反射され（光ビーム２４ａ参照）、更に別の反射面で全反射され（光ビーム２４ｂ参照）、更に別の反射面で全反射されて、光ビーム２ｂとなって出射される。
【００６１】
以上より、中空リトロリフレクター２３を使用した光スイッチング装置でも、基本的には、ミラーアレイ中６のミラー８ａと別のミラー８ｂを回転駆動し、ファイバアレイ中の光ファイバ４ａが出射する光ビーム２をミラー８ａで反射させて中空リトロリフレクター２３に入射し、ここでの反射後、更にミラー８ｂで反射させ、ファイバアレイ１中の別の光ファイバ４ｂに入射することことにより、光スイッチングを行うことができる。
【００６２】
また、ミラーアレイ６の作製誤差を吸収するために、ミラー制御をキャリブレーションする場合は、図３に準じて、ミラーアレイ６を回転駆動しない初期状態で任意の１の光ファイバ４ａが出射する光ビームが別の光ファイバ４ｃに入射して出力される光ビーム２ｃの強度が大きくなるように、ミラーアレイ６の初期キャリブレーションを行い、その後、初期キャリブレーション値を利用し、図７に示すように、ミラーアレイ６中の２つのミラー８ａ、８ｂを回転駆動し、ファイバアレイ中の１の光ファイバ４ａが出射する光ビーム２をミラー８ｂで反射させて中空リトロリフレクター２３に入射し、中空リトロリフレクター２３による反射後、更にミラー８ｂで反射させ、ファイバアレイ１中の別の光ファイバ４ｂに入射させて、所望の光スイッチングを行うことができる。
【００６３】
また、いずれの場合も、２つのミラー８ａ、８ｂを同じ回転方向で、実質的に同じ回転角度で駆動することができる。
【００６４】
ここで、前述したように、中空リトロリフレクター２３はコーナーキューブプリズム１５と同様に互いに直交した（互いに９０度交わる）３つの反射面２５、２６、２７により構成されるものであり、入射方向によらず入射する光ビーム２ａとと出射する光ビーム２ｂとは平行にずれる（光入射方向に必ず反射する）が、両者の大きな違いは、コーナーキューブプリズム１５の光路がガラス内であるのに対し、中空リトロリフレクター２３の場合は光路が空気中となることである。そのため、中空リトロリフレクター２３の場合は、ガラスによる光の吸収の影響を受けず、光の偏光状態への影響や色収差を抑えることができる。
【００６５】
つまり、中空リトロリフレクター２３を用いた場合は、コーナーキューブプリズム１５を用いた場合に比べ、色収差や損失が少なく、光の偏波面の回転がなく偏光状態への影響を抑えることができる。
【００６６】
特に、波長の異なる光を用いた波長多重通信においては、色収差をできるだけ抑えることが重要であり、中空リトロリフレクター２３の使用はこれに適している。また、ガラスのコーナーキューブプリズム１５とは異なり、入射面に反射防止コーティングを施す必要がないという利点がある。赤外領域（波長１〜１２μｍ）用には、反射面２５〜２７として通常は金コートした反射面を用いると良い。
【００６７】
コーナーキューブプリズム１５、中空リトロリフレクター２３いずれを用いる場合も、ファイバアレイ１は入力ファイバアレイと出力ファイバアレイが混在したものでも、別れているものでも良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光スイッチング装置及び方法においては、従来の平板ミラーに代えて、コーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターなど入射した光ビームに対して平行にずれた逆向きの方向へ光ビームが出射するという特性を持つ反射光学系を使用し、ファイバアレイ（入力光ファイバ、出力光ファイバ）と、ミラーアレイと、入射した光ビームに対して平行にずれた逆向きの方向へ光ビームが出射するという特性を持つ反射光学系との構成で光スイッチングを行うものである。
【００６９】
これにより、１つの光ビームのスイッチングのために駆動するミラーアレイ中の２つのミラーの回転角度を同一にすることができ、ミラー回転制御が従来に比べて容易である。
【００７０】
また、コーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターへの入射角が完全に０度でなくてもコーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターへ入射した光ビームと平行にコーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターから光ビームが戻ってくるので、ファイバアレイとミラーアレイ、ミラーアレイとコーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターとのアライメント（光軸調整）が従来に比べて容易である。
【００７１】
更に、ミラーアレイが回転しない初期状態でも、１の光ファイバ及び１のミラーを経てコーナーキューブプリズムや中空リトロリフレクターで反射した光ビームは別のミラーに入射し、別な光ファイバに戻るため、ミラーの初期状態を容易キャリブレーションすることができる。同様の理由により、光スイッチングが必要ない場合には、ミラーを回転する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】コーナキューブプリズムを示す図。
【図２】中空リトロリフレクターを示す図。
【図３】コーナキューブプリズム（または、中空リトロリフレクター）を用いた光スイッチングにおいて、ミラーが回転しない場合の光線軌跡を示す図。
【図４】コーナキューブプリズムを用いた光スイッチング装置の構成例を示す図。
【図５】図４に示す光スイッチング装置を側面から見た構成を示す図。
【図６】中空リトロリフレクターを用いた光スイッチング装置の構成例を示す図。
【図７】図６に示す光スイッチング装置を側面から見た構成を示す図。
【図８】従来の平板ミラーを用いた光スイッチング装置の構成を示す斜視図。
【図９】図８の側面図。
【図１０】ミラーアレイの構成を示す。
【図１１】従来の平板ミラーを用いた光スイッチングにおいて、ミラーが回転しない場合の光線軌跡を示す図。
【符号の説明】
１  ファイバアレイ
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  光ビーム
３  ファイバアレイ光軸
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  光ファイバ
５  ファイバアレイ取付板
６  ミラーアレイ
７  ミラーアレイのミラー法線
８、８ａ、８ｂ  ミラー
９  ミラーアレイ基板
１０  ミラー支持機構
１１ａ、１１ｂ  トーションスプリング
１２  ４分割電極
１２ａ  電極アレイ基板
１３  平板ミラー（従来）
１４  平板ミラーのミラー法線
１５  コーナーキューブプリズム
１６ａ、１６ｂ  コーナーキューブプリズム中の光ビーム
１７、１８、１９  反射面
２０  入出射面
２１  入射光線
２２  出射光線
２３  中空リトロリフレクター
２４ａ、２４ｂ  中空リトロリフレクター中の光ビーム
２５、２６、２７  反射面
【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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【図１０】
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【図１１】
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