(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定側光ファイバ（４）が列状に配置される位置決め溝（２Ａ）を設けた位置決め溝台（２）と、少なくとも１本の移動側光ファイバ（３）が搭載された移動体（１）と、該移動体（１）を固定側光ファイバ（４）の端面に沿って移動させて前記移動側光ファイバ（３）と所望の前記固定側光ファイバ（４）との位置決めを行う移動装置（７）とを備え、前記固定側光ファイバ（４）に対して前記移動側光ファイバ（３）を相対移動させて光通信路を切替える光ファイバ型スイッチにおいて、
前記移動体（１）に対して移動側光ファイバ（３）の接続端部側を位置決め溝台（２）に向けて傾斜させ、前記移動側光ファイバ（３）を固定側光ファイバ（４）のいずれかと光学的に接続させる接続手段として、移動側光ファイバ（３）の接続端部近傍に設けた磁性体（３１）と、この磁性体（３１）を磁力で吸引・吸着させて移動側光ファイバ（３）の接続端部側を前記位置決め溝台（２）上に降下させ、この移動側光ファイバ（３）を位置決め溝（２Ａ）に固定する電磁クランプ装置（８）とを備え、
前記電子クランプ装置（８）は、電磁コイル（８１）と位置決めブロック（８２）とからなり、位置決めブロック（８２）を励磁することによって、光ファイバ自身の有する剛性で空中に浮上している移動側光ファイバの先端部に設けた磁性体（３１）を位置決めブロック（８２）のＶ溝（８２Ａ）に吸引し、吸着・固定させ、先端側を下方へ傾斜させて精密な位置合わせを行うことを特徴とする光ファイバ型スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバをメカニカルに切替えて接続させる光ファイバ型スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを利用した光通信システムが各種提案され開発されているが、この光通信システムが正常に機能しているか否かの監視や保守・管理等のために各種支援システムが開発されている。
このようなシステムでは、光心線の自動試験機能のほかに切替コネクタによる心線の遠隔切替手段を有し、心線の自動切替を行うものが知られている。
【０００３】
例えば、このような心線切替手段として、多心光ファイバの端末を屈折率整合剤が満たされたケーシング内に一直線状に配設して多数設ける一方、所定のスライド手段によって自由に移動する移動体部に移動側の光ファイバを取付け、この移動側光ファイバを前記多数の固定側光ファイバと選択的に接続できるようにした光ファイバ型スイッチが開発されている。
【０００４】
さらにまた、クランパが光ファイバをＶ溝に押し付けるため、クランパ面との境で、光ファイバが屈曲して予期せぬ悪影響が発生する虞れもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光ファイバ型スイッチでは、例えばモータやソレノイド等の駆動手段を利用して光ファイバを押さえ付けるクランパの上下動を行い、これによって移動側光ファイバの接続端部を上から押さえて位置決め溝（例えばＶ溝）に固定している。ところが、このような駆動手段は機械的な構造上、特に高さ（厚さ）方向の寸法を削減するのが難しく、高密度実装を実現する上でネックとなっている。
また、このような駆動手段では機械的な摺動部分を伴っており、この摺動部分から磨耗粉を発生し、この磨耗粉が整合剤中に拡散して光ファイバの接続端面に付着すると光学的な接続特性が劣化するといったトラブルを招く虞れがある。
【０００６】
そこで、この発明は、上記した事情に鑑み、簡単な機構のものであって、取扱いも容易であり、しかも確実で安定した接続切替え動作を行うことができるとともに、小型化、特に薄型化に好適でクリーンな光ファイバ型スイッチを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、この請求項１に記載の発明は、複数の固定側光ファイバが列状に配置される位置決め溝を設けた位置決め溝台と、少なくとも１本の移動側光ファイバが搭載された移動体と、該移動体を固定側光ファイバの端面に沿って移動させて前記移動側光ファイバと所望の前記固定側光ファイバとの位置決めを行う移動装置とを備え、前記固定側光ファイバに対して前記移動側光ファイバを相対移動させて光通信路を切替える光ファイバ型スイッチにおいて、前記移動体に対して移動側光ファイバの接続端部側を位置決め溝台に向けて傾斜させ、前記移動側光ファイバを固定側光ファイバのいずれかと光学的に接続させる接続手段として、移動側光ファイバの接続端部近傍に設けた磁性体と、この磁性体を磁力で吸引・吸着させて移動側光ファイバの接続端部側を前記位置決め溝台上に降下させ、この移動側光ファイバを位置決め溝に固定する電磁クランプ装置とを備え、前記電子クランプ装置は、電磁コイルと位置決めブロックとからなり、位置決めブロックを励磁することによって、光ファイバ自身の有する剛性で空中に浮上している移動側光ファイバの先端部に設けた磁性体を位置決めブロックのＶ溝に吸引し、吸着・固定させ、先端側を下方へ傾斜させて精密な位置合わせを行うものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照しながら説明する。
図１及び図２はこの発明の第１実施例に係る光ファイバ型スイッチの全体概略を示す斜視図及び側面図である。
この第１実施例の光ファイバ型スイッチは、Ｎ×Ｍ型（Ｎ，Ｍは１以上の整数であって、特にこの実施例ではＮ＝１とする）の切替えスイッチであって、１本の移動側光ファイバ３とＭ本の固定側光ファイバ４のいずれかとの間を光接続させるためにアクチュエータ６と移動機構７とを備えている。
なお、固定側光ファイバ４は適宜の基台７０上に固設された位置決め溝台２上の位置決め溝（例えば図１のＶ溝２Ａ）内に１本ずつ配置され、移動側光ファイバ３は移動装置７によって移動する移動体１側の位置決めヘッド５に固定されている。
【０００９】
この実施例の移動体１はボールねじ方式の移動装置７によって送り出されて固定側光ファイバ４の先端面に沿って移動するようになっている。
なお移動体１の上面には、揺動自在の位置決めヘッド５とこの位置決めヘッド５を揺動させるアクチュエータ６とが搭載されている。
【００１０】
位置決め溝台２の上面には、図１に示すように少なくとも固定側光ファイバ４の配設数以上の位置決め用のＶ溝２Ａが並列状に刻設されている。また各Ｖ溝２Ａにはその長手方向の途中まで固定側光ファイバ４が配設・固定されこれら固定側光ファイバ４の接続側端面は一直線上に取り揃えられている。そして、各Ｖ溝２Ａ内において固定側光ファイバ４と移動側光ファイバ３との正確な位置決め接続が行なわれる。
【００１１】
移動側光ファイバ３は、先端側が移動体１に固定されているが、これより先の先端部がその光ファイバ自身の有する剛性で空中に浮上している。即ち、この移動側光ファイバ３は切替移動時においてＶ溝２Ａとの接触を防ぐため、Ｖ溝２Ａに固定してある固定側光ファイバ４よりも若干上方に配置されている。なお接続切替えを行う場合には、移動側光ファイバ３が移動装置７によりＶ溝２Ａと非接触状態で図２の紙面垂直方向へ移動できるようになっている。
【００１２】
移動装置７には、移動体１に設けた孔１Ａに滑動自在に挿通するガイドシャフト７１に支持され、移動体１に形成した雌ねじ孔１Ｂに螺合するねじシャフト７２を備えている。これらのシャフト７１，７２は、基台７０上に起立する２枚の側板７０Ａ（図１参照）によって５Ａを支点として回動可能に支持されているが、ねじシャフト７２の一端は側板７０に固定した駆動源、例えばパルスモータ（図略）の軸と連結されている。このパルスモータにステップ入力を与えて間欠駆動させることにより、ねじシャフト７２が所定角度ずつ回転し、ボールねじ方式のねじシャフト７２上の移動体１が精密移動する。
【００１３】
またこの移動装置７には、例えば非接触スイッチである磁気スイッチ（図略）等の原点検出手段が付設されている一方、移動体１には前記磁気スイッチ用の図示外の検出片が設けられている。移動体１が軸端側へ移動し、この磁気スイッチによって移動体１の原点（ホームポジション）が設定されたならば、この位置を基準として位置決めを行う。
例えば原点位置から第２番目の固定側光ファイバ４の先端部に移動側光ファイバ３の先端部を移送させるときには、移送量に対応する軸の回転量を予め求めておき、該回転量を実現する数のステップ入力をモータ制御部からパルスモータに与えることにより、移動側光ファイバ３を高精度に位置決めすることができる。そしてこの移動切替え時間を短縮するため、原点位置から第１回目の位置決め動作が完了したならばパルスモータはその位置でホールドし、次の切替え動作は、移動体１が一旦原点位置に戻るのではなく、次の位置へそのまま移動するように制御するのが好ましい。この場合、第Ｐ回目の移動から第（Ｐ＋１）回目の移動に必要なステップ数は容易に計算することができる。
【００１４】
なお、この移動装置の作動原理は特にこのボールねじ方式のものでなくとも可能であり、例えばリニア方式の如く直接駆動方式でもよい。
また、原点検出手段としては、勿論非接触型スイッチである磁気スイッチに限定されるものではなく、各種のものが適用可能である。
【００１５】
アクチュエータ６は、移動装置７によって所望の位置まで移動してきた移動側光ファイバ３の先端部を傾斜させてＶ溝２Ａ上に落とし込ませるとともに安定した状態に固定させる装置であって、移動体１上の位置決めヘッド５の基端側下部に設けてある。即ち、この実施例のアクチュエータ６は、電磁気的な反発力を利用して位置決めヘッド５の先端側を下方へ傾斜させるようになっており、そのために励磁用の電磁コイル６１が備えてあるとともに、この電磁コイル６１直上のアクチュエータ６下面には対向部が同極（例えばＮ極同士）となるようにマグネット６２が固着されている。
なお、この実施例のアクチュエータ６は電磁力を利用してあるが、勿論これ以外にピエゾ式のアクチュエータやモータ式、流体圧やその他各種のものが利用可能である。即ち、位置決めヘッドを揺動させる駆動源を総称するものである。
また移動体１の移動の際にこの位置決めヘッド５が先端側に傾斜せぬよう、この位置決めヘッド５を水平方向に起こしておくため、ある程度の弾性力を有するばね等の適宜の手段を移動体１との間に設けておくのが好ましい。
【００１６】
なお、接続状態における固定側光ファイバ２と移動側光ファイバ３との端面間隙はＶ溝内で光ファイバどうしが光接続するのに支障のない程度（の接続損失となるよう）に設定する。
【００１７】
従って、特定の固定側光ファイバ４と接続されていた移動側光ファイバ３を、他の固定側光ファイバ４へ切替えて接続するには、先ずアクチュエータ６の電磁コイル６１への給電を絶つことによって電磁コイル６１を消磁させる。
すると、この電磁コイル６１とマグネット６２との間の磁気的反発力が消滅するからばねの弾性力だけが作用し、下方へ傾いていた位置決めヘッド５が起き上がる。
その結果、Ｖ溝６２Ａ内に固定されていた移動側光ファイバ３は、そのＶ溝６２Ａ内から離間・浮上するから、固定側光ファイバ４との接続状態を解除することができる。
【００１８】
このようにして、移動側光ファイバ３をＶ溝６２Ａ内から浮き上がらせてフリーな状態としたのちパルスモータを駆動させ、移動側光ファイバ３が所望の固定側光ファイバ４に対応する位置まで移動体１を移動させる。これによって、図１に示すように移動側光ファイバ３の先端部を接続すべき固定側光ファイバ４の先端部直上まで移動させる。
【００１９】
その後、アクチュエータ６を作動させる。即ち電磁コイル６１に給電して励磁させ、マグネット６２との間で磁気的な反発力を利用して傾斜させる。
これによって水平方向に浮上していた移動側光ファイバ３の先端部も傾斜し、所望の固定側光ファイバ２が固定されているＶ溝２Ａに押し付けられるように嵌まり込み、移動側光ファイバ４との間を確実に安定した状態で光接続することができる。
【００２０】
図３はこの発明に係る他の光ファイバ型スイッチの全体概略を示す平面図である。なお、この実施例において先の第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
この第２実施例の光ファイバ型スイッチはＭ×Ｎ型（Ｎ，Ｍは１以上の整数であって、特にこの実施例ではＮ＝１とする）の切替えスイッチであって、略Ｌ型のブロック形状を有する移動体１′に固定された１本の移動側光ファイバ３と、位置決め溝台２の位置決め溝、例えばＶ溝２Ａ内に１本ずつ配置されたＮ本の固定側光ファイバ４との間で光切替接続を行うものである。
【００２１】
移動側光ファイバ３は、図４に示すように先端側が移動体１′の上部側に固定されその光ファイバ自身の有する剛性で空中に浮上しており、先端部には適宜の磁性材料で形成した磁性パイプ３１を挿通・固着させている。また移動側光ファイバ３は、電磁クランプ装置８を励磁させることによって、磁性パイプ３１を介して移動側光ファイバ３の先端側を位置決めブロック８２に吸引・吸着させ、精密な位置合わせを行う。なお、この移動側光ファイバの接続端部側の磁性体は、磁性パイプに限定されず、例えば移動側光ファイバの接続端部側の外周面に適宜の磁性塗料を付着・塗布したり、光ファイバの先端側に適宜の磁性体のメッキを施してもよいが、なるべく軽量なものが好ましい。
【００２２】
なお、光ファイバ先端へ磁性体を付与する形態は上記以外に、２枚の磁性体片内に挟み込む方式、磁性体片上に接着剤で固着する方式、後記の磁性あるいは弾性材料を用いて光ファイバ周囲に磁性体を形成する方式などがあるが、要は光ファイバの先端に磁性体を付与すれば良いわけである。さらに、磁性体の形状も特にパイプ型に限定されるのではなく、下側の位置決めブロックと噛み合わせの良い形状、例えば下側楔形状としてもよい。
【００２３】
図４，図５は、本発明の光ファイバ型スイッチにおける光ファイバの接続原理を示す模式図であり、移動側光ファイバ３は少なくとも切替移動時においてＶ溝２Ａの上面との接触を防ぐため、図４に示す如く、Ｖ溝２Ａに固定してある固定側光ファイバ４に比べて若干上方に配置されており、接続切替えを行う場合には、移動装置７により、移動側光ファイバ３がＶ溝２Ａと非接触状態で図４の紙面垂直（Ｘ）方向へ移動できるようになっている。
【００２４】
なお、この移動装置の作動原理も特にこのボールねじ方式のものでなくとも可能であり、例えばリニア方式の如く直接駆動方式でもよい。
また、原点検出手段としては、勿論非接触型スイッチである磁気スイッチに限定されるものではなく、各種のものが適用可能である。
【００２５】
電磁クランプ装置８は、移動装置７によって所望の位置まで移動してきた移動側光ファイバ３の先端部をＶ溝２Ａ上に落とし込ませ安定した状態に固定させる装置であって、移動体１′の先端側の下段部に設けてあり、移動体１′と一体となって光ファイバの接続端面方向に移動するものである。そしてこの実施例のクランプ装置８では、電磁コイル８１と、位置決めブロック８２とを備えている。
【００２６】
電磁コイル８１は、固定側光ファイバ４との接続を行う場合にこれに先立って図示外の電源からの給電を受けて磁力を発生し、位置決めブロック８２を励磁してその直上の空中に浮上していた磁性パイプ３１を位置決めブロック８２のＶ溝８２Ａに吸引し、吸着・固定させるとともに、大体の位置決めを行うようになっている。
【００２７】
位置決めブロック８２は、移動体１′の先端側の下段部に電磁コイル８１を介して固設されており、上面中央部にＶ溝８２Ａが刻設されている。なお、このＶ溝８２Ａは、図４に示すように、固定側光ファイバ４を固定させる位置決め溝台２上のＶ溝２Ａよりも若干高い位置に設けられており、Ｖ溝８２Ａに落とし込んだ移動側光ファイバ３の先端部がファイバ自身の持つばね力でＶ溝２Ａにしっかりと係止し、安定した状態で固定されて精密な位置決めが行えるようになっている。
【００２８】
なお、接続状態における固定側光ファイバ２と移動側光ファイバ３との端面間隙は、先の第１実施例と同様にＶ溝内で光ファイバどうしが光接続するのに支障のない程度（の接続損失となるよう）に設定する。
【００２９】
従って、特定の固定側光ファイバ４と接続されていた移動側光ファイバ３を、他の固定側光ファイバ４へ切替えて接続するには、先ず電磁クランプ装置８の電磁コイル８１への給電を絶つことによって電磁コイル８１及び位置決めブロック８２を消磁する。すると、このＶ溝８２Ａに吸引・吸着されていた電磁パイプ３１が磁力から開放されて移動側光ファイバ３自身の復元（ばね）力で跳ね上がり、そのＶ溝８２Ａから離間・浮上するから、固定側光ファイバ４との接続状態を解除できる。
【００３０】
このようにして、移動側光ファイバ３をＶ溝８２Ａから浮き上がらせフリーな状態としたのちに、パルスモータを駆動させ、移動側光ファイバ３が、所望の固定側光ファイバ４に対峙する位置まで移動体１′を移動させる。これによって、図４に示すように移動側光ファイバ３の先端部を接続すべき固定側光ファイバ４の先端部直上まで移動させる。
【００３１】
その後、電磁クランプ装置８を作動させる。即ち電磁コイル８１に給電して位置決めブロック８２を励磁させる。
すると、図５に示すように、磁性パイプ３１が磁力で吸引されて降下しＶ溝８２Ａに落とし込まれて位置が固定されるから、水平方向に浮上していた移動側光ファイバ３の先端部も所望の固定側光ファイバ２が固定されているＶ溝２Ａに押し付けられるように嵌まり込み、移動側光ファイバ４との間を確実に安定した状態で光接続できる。ここで、移動側光ファイバ３の接続端部が位置決め溝台２のＶ溝２Ａ内に押え付けられるためには、移動側光ファイバ３の先端が位置決め溝台２のＶ溝２Ａに向けて傾斜する必要があり、このためには例えば図示の如くＶ溝８２Ａの底を傾斜させるか、あるいは移動（移動体１′）側の機構全体を固定（位置決め溝台２）側に対して傾斜させる機構とする。
なお、図４，図５においては、説明をわかり易くするため、位置決めブロック８２と位置決め溝台２との高低差を誇張してある。
【００３２】
以上、これらの実施例では固定側光ファイバと移動側光ファイバとの接続を整合剤を介在させずに行ったが、装置全体を密閉式として、光ファイバの接続部分を含む周辺を液状の屈折率整合剤が収容された整合剤層中に浸漬させた構成とすることにより、整合液供給機構の省略化と、整合液劣化の進行を大幅に低下することができる。
なお本発明の他の実施例として、例えば図６に示すように、移動側光ファイバ３が複数（多心接続）の場合には、磁性体パイプ３１の外径を多心光ファイバの配設ピッチに合わせさらに下側の位置決めブロック８２の形状も変形させることにより、多心光ファイバ先端部での光ファイバ３どうしの絡みつきを防止することができる。
また、磁性体の種類としては、特に説明するまでもないが、フェライト系，希土類コバルト系，希土類鉄系などであり、またこれらを加工した磁性あるいは可塑性を有するゴム磁石やプラスチック磁石も採用できる。
【００３３】
さらにまた、移動側の光ファイバを傾斜させる手段は、位置決めヘド直下にアクチュエータを取り付ける構造には限定されない。位置決めヘッドを揺動させるための駆動源（アクチュエータ）を他の部分に取り付け、駆動源を作用させて、位置決めヘッドを揺動することも可能である。即ち、本発明に接続手段とは、このような位置決めヘッド揺動をなす機構、方法を総称するものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明の請求項１に係る光ファイバ型スイッチによれば、移動体に固定された移動側光ファイバの先端部を適宜の位置まで移動し、位置決め溝台上に固定された所望の固定側光ファイバの先端部に対して直上方で粗い位置決めを行ったのち、電磁クランプ装置の電磁力によって磁性体を有する移動側光ファイバの先端部近傍を吸引・吸着して移動体の位置決め溝に固定するとともに、所望の固定側光ファイバの位置決め溝にその移動側光ファイバの先端部を固定し、光ファイバどうしの端面を向かい合わせて端面整合することにより、移動側光ファイバと所望の固定側光ファイバとの接続切替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１実施例に係る光ファイバ型スイッチを示す概略斜視図。
【図２】  この発明の第１実施例に係る光ファイバ型スイッチを示す概略側面図。
【図３】  この発明の第２実施例に係る光ファイバ型スイッチを示す概略斜視図。
【図４】  この発明の第２実施例に係る光ファイバ型スイッチの接続動作の原理を示す模式図。
【図５】  この発明の第２実施例に係る光ファイバ型スイッチの接続動作の原理を示す模式図。
【図６】  変形例を示す要部平面図。
【符号の説明】
１，１′  移動体
２  位置決め溝台
２Ａ  位置決め溝
３  移動側光ファイバ
３１  磁性体
４  固定側光ファイバ
５  位置決めヘッド
６  アクチュエータ
７  移動装置
８  電磁クランプ装置
８２Ａ  位置決め溝
【図１】
0003799098.tif 000002
【図２】
0003799098.tif 000003
【図３】
0003799098.tif 000004
【図４】
0003799098.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003799098.tif 000007