JP4055492B2 - 光スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力用光路（例えば、入力用光ファイバ）と出力用光路（例えば、出力用光ファイバ）との結合関係を切り換えるための光スイッチに関する。
【０００２】
【背景技術】
光通信の分野においては、光ファイバ伝送路や光送受信端末装置などを切り換えるために光スイッチが用いられている。図１（ａ）、（ｂ）に示すものは、従来より提案されている２×２型光スイッチの主要部分の構造を説明する平面図及び断面図である。この光スイッチにあっては、平板状をしたスイッチ基板２に凹部３が設けられており、凹部３の内側面に９０度の角度をなすようにして第１及び第２の光反射面４、５が形成されている。また、スイッチ基板２の底面には弾性を有する長尺の可撓性部材６が片持ち状に設けられており、可撓性部材６の先端にはキューブ状の可動反射部材７が固定されている。可動反射部材７は、第１及び第２の光反射面４、５によって構成された内隅部分に位置するように配置されており、可動反射部材７の隣接する２面には第３及び第４の光反射面８、９が形成されている。可撓性部材６は、図１（ｂ）に示すように、上下に屈曲するようになっており、第１及び第２の光反射面４の内隅部に位置していた可動反射部材７は、可撓性部材６が下方へ屈曲することによって第１及び第２の光反射面４、５よりも下方へ下降する。図示しないが、このスイッチ基板２の下方には、電磁石が設置されており、電磁石を励磁すると、可撓性部材６が下方へ吸着されて可動反射部材７が下方へ下がり、電磁石を消磁すると、可撓性部材６が上方へ復帰して可動反射部材７が第１及び第２の光反射面４、５の前に戻る。
【０００３】
図２（ａ）、（ｂ）は上記光スイッチによる切替え動作を説明するための図である。この例では、第１の光反射面４に対向させて第１の入力用光ファイバ１０を配置し、第４の光反射面９に対向させて第２の入力用光ファイバ１１を配置し、第３の光反射面８に対向させて第１の出力用光ファイバ１２を配置し、第２の光反射面５に対向させて第２の出力用光ファイバ１３を配置している。
【０００４】
しかして、可動反射部材７が上昇していて第１及び第２の光反射面４、５の前面に位置している場合には、図２（ａ）に示すように、第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４は、第１の光反射面４及び第３の光反射面８で反射された後に第１の出力用光ファイバ１２に結合する。第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５は、第４の光反射面９及び第２の光反射面５で反射された後に第２の出力用光ファイバ１３に結合する。
【０００５】
また、可動反射部材７が下降していて第１及び第２の光反射面４、５の前面にない場合には、図２（ｂ）に示すように、第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４は、第１の光反射面４及び第２の光反射面５で反射された後に第２の出力用光ファイバ１３に結合する。第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５は、第２の光反射面５及び第１の光反射面４で反射された後に第１の出力用光ファイバ１２に結合する。
【０００６】
従って、このような光スイッチによれば、電磁石で可撓性部材６を駆動させて可動反射部材７を昇降させることにより、第１の入力用光ファイバ１０及び第２の入力用光ファイバ１１から出射された光の結合先を、第１の出力用光ファイバ１２と第２の出力用光ファイバ１３との間で切り換えることができる。
【０００７】
しかし、このような構造の光スイッチでは、第１及び第２の光反射面４、５と第３及び第４の光反射面８、９とが互いに別個の部材（スイッチ基板２の凹部内側面と可動反射部材７）に設けられているので、光スイッチの組立て工程や、光スイッチと光ファイバとの結合作業時において、各光反射面と光ファイバとの位置合わせが非常に煩雑になり、作業が困難であった。
【０００８】
具体的に説明すると、以下のとおりである。まず、可撓性部材６に可動反射部材７を取付ける前の状態において、第１及び第２の入力用光ファイバ１０、１１と第１及び第２の出力用光ファイバ１２、１３を平行に配置した後、図２（ｂ）のように、第１の出力用光ファイバ１２に第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５が入射し、第２の出力用光ファイバ１３に第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４が入射するように、４本の光ファイバ１０〜１３の位置を入出射の組み合わせ毎に調芯し、その調芯後の状態で各光ファイバ１０〜１３を接着剤等で固めて固定する。ついで、第２の入力用光ファイバ１１及び第１の出力用光ファイバ１２の前方に可動反射部材７を配置し、可動反射部材７を動かしてその位置及び角度を調整する。図２（ａ）に示すように、第１の出力用光ファイバ１２に第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４が入射し、第２の出力用光ファイバ１３に第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５が入射するよう、各光ファイバ１０〜１３に対して可動反射部材７の位置及び角度が調整されたら、その状態で可動反射部材７を可撓性部材６の先端部上面に接着剤等で固定する。
【０００９】
ところが、可動反射部材７を可撓性部材６に取り付ける前の状態で各光ファイバ１０〜１３を調芯した後、各光ファイバ１０〜１３は固定されているので、続けて可動反射部材７を光ファイバ１１、１２の前方において可動反射部材７の位置及び角度を調整しようとしても、光ファイバ１０〜１３の位置関係は変えることができないので、高精度で可動反射部材７の位置及び角度を調整することはできない。また、第１の光反射面４及び第２の光反射面５の位置にバラツキがあると、光反射面４、５を基準にして位置決めされた光ファイバ１０〜１３の位置にもバラツキが生じるので、可動反射部材７の位置や角度の調整が余計困難になる。そのため、このような構造の光スイッチでは、可動反射部材７を取付ける前と後とで、各光ファイバ１０〜１３の位置と可動反射部材７の位置及び角度を試行錯誤的に調整しなければならず、このことが光スイッチの組立てを困難にしていた。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は上記のような従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、入力用光路や出力用光路と光反射面との軸芯合わせを簡単に行えるようにすることにある。
【００１１】
本発明の請求項１にかかる光スイッチは、１本もしくは２本の入力用光路と２本の出力用光路とを備え、互いに光を伝送し合う入力用光路と出力用光路の組み合わせを変更することにより光路切り替えを行う光スイッチにおいて、前記入力用光路と前記出力用光路を交互に、かつ、平行に配置し、入力用光路及び出力用光路に対して相対的に移動可能となったミラー部材の正面を前記入力用光路及び前記出力用光路の端面に対向させ、所定角度をなして互いに交わる一対の光反射面によってＶ溝状に形成された第１の領域と、隣接する光反射面どうしが所定角度をなして互いに交わる複数対の光反射面によってＷ溝状に形成された第２の領域とを、前記ミラー部材の正面にその移動方向に沿って配設し、前記第２の領域が前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているときの前記入力用光路から前記第２の領域に設けられた光反射面までの距離が、前記第１の領域が前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているときの前記入力用光路から前記第１の領域に設けられた光反射面までの距離よりも短くならないように、前記第１の領域と前記第２の領域の位置関係を定め、前記入力用光路から出射された光が、前記入力用光路から出射された後、第１の領域に設けられた光反射面で反射されて出力用光路に入射するまでの空間光路長と、前記入力用光路から出射された光が、前記入力用光路から出射された後、第２の領域に設けられた光反射面で反射されて出力用光路に入射するまでの空間光路長とが等しくなる位置に前記第２の領域を定めたことを特徴としている。ここで、入力用光路とは、光を透過伝搬させて空間へ光を出射する光伝送媒体であって、例えば光ファイバや光導波路等によって構成されている。出力用光路とは、空間から入射した光を透過伝搬させる光伝送媒体であって、例えば光ファイバや光導波路等によって構成されている。また、空間光路長とは、入力用光路から出射された光が出力用光路に入射するまでに光が伝搬する光路の光学的光路長である。さらに、上記の「前記入力用光路から前記第１の領域に設けられた光反射面までの距離よりも短くならない」とは、前記入力用光路から前記第１の領域に設けられた光反射面までの距離と等しい場合を含むものである。
【００１２】
本発明の請求項１にかかる光スイッチによれば、例えば入力用光路と出力用光路とがいずれも複数本である場合には、請求項４に記載しているように、一部の入力用光路から出射された光は、第１の領域に設けられた光反射面で反射されることによって一部の出力用光路に入射させられ、他の入力用光路から出射された光は、第１の領域に設けられた光反射面で反射されることによって他の出力用光路に入射させられ、また、前記一部の入力用光路から出射された光は、第２の領域に設けられた光反射面で反射されることによって前記他の出力用光路に入射させられ、前記他の入力用光路から出射された光は、第２の領域に設けられた光反射面で反射されることによって前記一部の出力用光路に入射させられるように構成することができるので、ミラー部材を相対的に移動させて光を反射させる領域を第１の領域と第２の領域とで切り替えることにより、入力用光路と出力用光路との結合関係を切り替えることができる。（なお、この請求項４の記載は、請求項１の光スイッチにおいて、入力用光路又は出力用光路のいずれか一方が１本である場合や、入力用光路と出力用光路の本数が等しくない場合を排除するものではない。）
【００１３】
しかも、この光スイッチにあっては、一対の光反射面を形成された第１の領域と複数対の光反射面を形成された第２の領域とをミラー部材に一体に形成しているので、第１の領域の光反射面と第２の領域の光反射面との位置ずれや角度誤差が、部品精度のみ（組立てによる影響を受けない）になって、非常に小さく、且つ安定したものになり、入力用光路及び出力用光路と各光反射面との位置調整作業を容易に行うことができる。
さらに、この光スイッチにあっては、第１の領域で反射される光の空間光路長と第２の領域で反射される光の空間光路長とが等しくなっているので、光スイッチの切替えに伴うレンズ位置の調整などが不要になり、また、光の結合効率の変化も起こらなくなる。
【００１４】
本発明の請求項２にかかる光スイッチは、請求項１の光スイッチにおける前記ミラー部材を移動させるためのアクチュエータを備えたことを特徴としているので、電気的信号によって光スイッチを切り替えることができる。
【００１５】
本発明の請求項３にかかる光スイッチは、請求項１の光スイッチにおける前記入力用光路及び前記出力用光路の、前記ミラー部材の正面と対向する部分を一体に構成しているので、入力用光路及び出力用光路の全体とミラー部材との位置調整を行えばよくなり、位置調整作業をより一層簡略にすることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項５にかかる光スイッチは、請求項１の光スイッチにおいて、前記ミラー部材の正面のうち前記第１の領域又は前記第２の領域のうちいずれが前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているか、をモニタリングする手段を備えているので、当該モニタリング手段を通じて例えば電気信号により光スイッチの切替状態を知ることができる。
【００１９】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図３は本発明の一実施形態による光スイッチの外観斜視図、図４は当該光スイッチの要部の断面図である。また、図５は当該光スイッチの内部構造を示す斜視図である。この実施形態は、２本の入力用光ファイバと、２本の出力用光ファイバとの結合関係を切り換えることができる２×２型光スイッチである。この光スイッチ２１は、光スイッチ本体２２とカバー２３とからなり、光スイッチ本体２２は、図５に示すように構成されている。まず、この光スイッチ２１の各部の構成から説明する。
【００２１】
図５に示すように、光スイッチ本体２２は、基板２４上にミラーユニット２５、光ファイバ設置ユニット２６、光ファイバアレイ２７を実装して構成されている。ミラーユニット２５は、基板２４内の一方に実装されており、光ファイバアレイ２７は、基板２４内の他方に固定された光ファイバ設置ユニット２６に保持されていて、ミラーユニット２５と対向している。
【００２２】
基板２４の上面にはミラーユニット２５を実装するための電極パッド３０が設けられ、基板２４の下面には、図４に示すように、光スイッチ２１のリード足３１が設けられている。なお、リードは図４に示すリード足３１のように回路基板に差し込むタイプのものに限らず、表面実装型のリードであってもよい。
【００２３】
図６はミラーユニット２５の構造を示す斜視図である。このミラーユニット２５にあっては、上面が開口したハウジング３７内に電磁石３８が納められており（図４参照）、電磁石３８の上方に被駆動部３９が配設されている。図７は被駆動部３９の構造を示す一部省略した平面図である。被駆動部３９は長方形状をした鉄片４０と、鉄片４０の両側に平行に配置された一対の金属製バネ片４３とを樹脂モールド部４４によって成形一体化したものであり、鉄片４０の両端部とバネ片４３の両端部はいずれも樹脂モールド部４４から露出している。また、各バネ片４３の外側中央部からは、ねじれ変形軸４１が突出しており、ねじれ変形軸４１の先端に固定片４２が設けられている。ねじれ変形軸４１及び固定片４２も樹脂モールド部４４から露出している。さらに、図４に示すように、鉄片４０の下面中央部には、永久磁石４５が固着されている。
【００２４】
被駆動部３９は、電磁石３８の上方に配設されて固定片４２をハウジング３７の上面に固定されており、ねじれ変形軸４１によって揺動自在に支持されている。従って、被駆動部３９は、ねじれ変形軸４１をねじれ変形させることにより、ねじれ変形軸４１を中心として回動できる。
【００２５】
電磁石３８は、図４に示すように、コア４６の外周にコイル４７を巻き回したものである。コア４６は永久磁石によって形成されており、コア４６の両端部は上方へ延びて（コア４６の両端の上方へ延びている部分を、ヨーク部４８ａ、４８ｂという。）鉄片４０の両端部下面に対向し、ヨーク部４８ａ、４８ｂはそれぞれＳ極とＮ極とに磁化されている。また、鉄片４０の下面には、永久磁石４５が接合されているので、鉄片４０は全体が同一極に磁化されている（例えば、永久磁石４５のＳ極面が鉄片４０に接合されていると、鉄片４０はＳ極となる。）。なお、ミラーユニット２５のリード足６９は、ハウジング３７の両側面に設けられている。
【００２６】
このような構造のミラーユニット２５の動作及び原理については、特開平１０−２５５６３１号公報に開示されている。簡単にいうと、電磁石３８のコイル４７に流す電流の向きによって被駆動部３９を異なる方向に回動させることができ、しかも、鉄片４０のいずれか一方の端部がいずれかのヨーク部４８ａ、４８ｂに吸着されると、コイル４７の電流をオフにしても鉄片４０はいずれかのヨーク部４８ａ、４８ｂに吸着された状態を維持する。すなわち、両方向でラッチ動作し、切替状態を保持するために電力を消費しない。
【００２７】
このようにして電磁石３８によって、被駆動部３９が駆動されると、鉄片４０の端がヨーク部４８ａ、４８ｂに当接することにより、鉄片４０は常に所定角度で停止させられる。また、鉄片４０が傾くと、それと共にバネ片４３も傾く。バネ片４３の両端部下面には電気接点が設けられており、バネ片４３の電気接点に対向する位置には、バネ片４３が接触したことを検出するための検知部４９ａ、４９ｂ（例えば、電気的な接点）がそれぞれ設けられており、いずれの検知部４９ａ、４９ｂから検知信号が出力されているかによってミラーブロック５０が上昇しているか、下降しているかをモニターすることができる。
【００２８】
図８は、鉄片４０の端部に固定されているミラーブロック５０の形状を示す斜視図であり、図９（ａ）、（ｂ）はその平面図及び正面図である。ミラーブロック５０は、金属、ガラス、プラスチック等によってほぼ直方体状に形成されている。ミラーブロック５０の前面には９０度の角度を成すようにして左右に第１の光反射面５１と第２の光反射面５２が形成されている。さらに、ミラーブロック５０の前面上半分では、９０度の角度を成すようにして左右に第３の光反射面５３と第４の光反射面５４が突出している。ここで、第３の光反射面５３と第１の光反射面５１も９０度の角度を成しており、第４の光反射面５４と第２の光反射面５２も９０度の角度を成している。従って、ミラーブロック５０の前面上半分では、互いに９０度の角度を成すようにして第１の光反射面５１、第３の光反射面５３、第２の光反射面５２及び第４の光反射面５４がＷ溝状に形成されており、ミラーブロック５０の前面下半分では、互いに９０度の角度を成すようにして第１の光反射面５１と第２の光反射面５２がＶ溝状に形成されている。具体的には、ミラーブロック５０の上半分では、中心面に関して第１の光反射面５１及び第３の光反射面５３と第２の光反射面５２及び第４の光反射面５４とが面対称となっており、ミラーブロック５０の下半分では、中心面に関して第１の光反射面５１と第２の光反射面５２が面対称となっている。
【００２９】
ミラーブロック５０は下面を鉄片４０の端部上面に接着剤により接着して固定されており、Ｗ溝状の光反射面５１〜５４が上になり、Ｖ溝状の光反射面５１、５２が下になっている。これとは反対に、Ｖ溝状の光反射面５１、５２が上になり、Ｗ溝状の光反射面５１〜５４が下になるようにして、ミラーブロック５０の上面を下にして鉄片４０に接着することも可能である。しかし、このような構造では、ミラーブロック５０の接着作業時に、第１の光反射面５１と第３の光反射面５３の間と第４の光反射面５４と第２の光反射面５２の間との２本のＶ溝から接着剤が毛細管現象によって昇り、光反射面を汚し易くなる。本実施形態のように、ミラーブロック５０の下面を下にして鉄片４０に接着すれば、接着剤は第１の光反射面５１と第２の光反射面５２の間の１本のＶ溝を通ってしか昇らないので、光反射面が接着剤で汚れにくくなる。
【００３０】
光ファイバ設置ユニット２６は、図１０に示す略Ｕ字状をした支持台５５と、図１１に示す調整板５６とからなる。支持台５５は、両側部上面に凹部５８を設けられており、予め底面を基板２４の上面に固定されている。調整板５６は、両側面からそれぞれ棒状をしたアーム５７を延出されている。この調整板５６は、支持台５５に取付けられる前に、光ファイバアレイ２７の下面に接着剤で固定される。ついで、光ファイバアレイ２７を載置された調整板５６のアーム５７を支持台５５の凹部５８に納め、光ファイバアレイ２７の位置を調整した後、接着剤によってアーム５７を凹部５８内に固定し、空中において調整板５６で光ファイバアレイ２７を支持させる。
【００３１】
図１２は光ファイバアレイ２７の分解斜視図である。この光ファイバアレイ２７にあっては、ホルダー５９内に４本の光ファイバ３２〜３５の端部が保持されている。各光ファイバ３２〜３５の先端部は、ホルダー５９内で精密に軸心を位置決めされ、所定ピッチで一列に平行に配列され、その状態で固定されている。具体的には、順次、第１の入力用光ファイバ３２、第１の出力用光ファイバ３４、第２の入力用光ファイバ３３、第２の出力用光ファイバ３５が配列されている。ホルダー５９に光ファイバ３２〜３５を精密に位置決めする手段としては、多芯のフェルールに嵌め込んでもよく、光ファイバ３２〜３５をＶ溝状のグルーブにはめ込むことによって行ってもよい。また、ホルダー５９の前面にはレンズアレイ６０が接着剤等で固定されており、レンズアレイ６０には光ファイバ３２〜３５の各端面に対向させて微小な結合用レンズ６１が成形されている。このレンズアレイ６０としては、透明樹脂基板に透明樹脂からなる結合用レンズ６１を設けてもよく、ガラス基板にガラスからなる結合用レンズ６１を設けてもよく、透明樹脂基板にガラスからなる結合用レンズ６１を設けてもよく、ガラス基板に透明樹脂からなる結合用レンズ６１を設けてもよい。このレンズアレイ６０は、未硬化の接着剤を挟んでホルダー５９の前面に配置した後、各光ファイバ３２〜３５から各結合用レンズ６１に光を出射させ、各結合用レンズ６１を通過した光をモニターすることによって光ファイバ３２〜３５と結合用レンズ６１の光軸合せを行い、その状態で接着剤を硬化させてホルダー５９の前面に固定される。
【００３２】
つぎに、この光スイッチ２１の組立て工程を説明する。光スイッチ２１の組立て工程においては、まず基板２４の電極パッド３０にミラーユニット２５のリード足６９をハンダ付けすることにより、基板２４上にミラーユニット２５を実装する。ミラーユニット２５には予めミラーブロック５０が取付けられている。光ファイバ設置ユニット２６の支持台５５も、ミラーユニット２５と対向する位置に配置され、予め基板２４の上面に接着される。
【００３３】
ついで、図１１に示すように光ファイバアレイ２７の下面に調整板５６を接着して光ファイバアレイ２７と調整板５６を一体化しておく。この光ファイバアレイ２７をロボットハンドで掴み、光ファイバアレイ２７を支持台５５の上方へ搬入し、光ファイバアレイ２７の下面に固定されている調整板５６のアーム５７を支持台５５の凹部５８内に納める。
【００３４】
この後、ミラーブロック５０を上昇させて第１の光反射面５１及び第２の光反射面５２を光ファイバ３２〜３５に対向させた状態で、光ファイバアレイ２７を動かして光軸位置の調整を行い（図１３（ｂ）参照）、光ファイバアレイ２７の位置をコンピュータに記憶させる。ついで、ミラーブロック５０を下降させて第１の光反射面５１、第３の光反射面５３、第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２を光ファイバ３２〜３５に対向させた状態で、光ファイバアレイ２７を動かして光軸位置の調整を行い（図１３（ａ）参照）、光ファイバアレイ２７の位置をコンピュータに記憶させる。こうして、ミラーブロック５０を上昇させた状態と下降させた状態で光ファイバアレイ２７の光軸調整位置を検出し、各位置をコンピュータに記憶させると、コンピュータはそのデータに基づいて最適位置を演算する（例えば、両位置の平均位置を求める。）。光ファイバアレイ２７の最適位置がコンピュータによって演算されると、光ファイバアレイ２７はロボットハンドによって最適位置となるように微調整され、その状態に保持される。この状態を保ったままで、アーム５７と凹部５８の間に紫外線硬化型接着剤を滴下し、紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射して硬化させ、接着剤によってアーム５７を凹部５８内に固定し、光ファイバアレイ２７を最終調整位置に固定する。尚、アーム５７を固定するための接着剤として、即硬化型の接着剤であれば、紫外線硬化型接着剤に限らない。また、接着剤に限らず、半田等によってアーム５７を固定するようにしてもよい。
【００３５】
こうして基板２４内にミラーユニット２５と光ファイバ設置ユニット２６を取付けることにより、光スイッチ本体２２が組立てられる。この光スイッチ本体２２においては、ミラーユニット２５のミラーブロック５０と、光ファイバアレイ２７の各光ファイバ３２〜３５の端面とが互いに対向しており、ミラーユニット２５の電磁石３８を励磁して鉄片４０のミラーブロック５０が設けられているのと反対側の端部を吸着させると、ミラーブロック５０が上昇する。この状態では、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４は光ファイバ３２〜３５の端部の軸心が含まれる平面よりも上に上がり、図１３（ｂ）に示すように、ミラーブロック５０の下半分で第１の入力用光ファイバ３２及び第１の出力用光ファイバ３４が第１の光反射面５１に対向し、第２の入力用光ファイバ３３及び第２の出力用光ファイバ３５が第２の光反射面５２に対向する。また、ミラーユニット２５の電磁石３８を励磁して鉄片４０のミラーブロック５０が設けられている側の端部を吸着させると、ミラーブロック５０が下に下がる。この状態では、図１３（ａ）に示すように、ミラーブロック５０の上半分で第１の入力用光ファイバ３２が第１の光反射面５１に対向し、第１の出力用光ファイバ３４が第３の光反射面５３に対向し、第２の入力用光ファイバ３３が第４の光反射面５４に対向し、第２の出力用光ファイバ３５が第２の光反射面５２に対向する。
【００３６】
しかして、各光ファイバ３２〜３５と各光反射面５１〜５４との位置関係が正しく調整されているとすれば、図１３（ａ）のようにミラーブロック５０が下降している切り替え状態の光スイッチ２１では、第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６は第１の光反射面５１及び第３の光反射面５３で反射された後、第１の出力用光ファイバ３４に入射する。また、第２の入力用光ファイバ３３から出射された光６７は第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２で反射された後、第２の出力用光ファイバ３５に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ３２と第１の出力用光ファイバ３４が結合され、第２の入力用光ファイバ３３と第２の出力用光ファイバ３５とが結合されている。
【００３７】
これに対し、図１３（ｂ）のようにミラーブロック５０が上昇している切り替え状態の光スイッチ２１では、第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６は第１の光反射面５１及び第２の光反射面５２で反射された後、第２の出力用光ファイバ３５に入射する。また、第２の入力用光ファイバ３３から出射された光６７は第２の光反射面５２及び第１の光反射面５１で反射された後、第１の出力用光ファイバ３４に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ３２と第２の出力用光ファイバ３５が結合され、第２の入力用光ファイバ３３と第１の出力用光ファイバ３４とが結合される。
【００３８】
なお、ミラーブロック５０と光ファイバアレイ２７とを精密に位置調整したとしても、接着剤が完全に硬化するまでにアーム５７が動いたりして、光ファイバアレイ２７の取り付け後に再度位置調整したい場合も考えられる。そのような場合に対処するためには、図１４に示すように、アーム５７を屈曲又は蛇行した形状にしておき、調整板５６を支持台５５に固定した後でも、アーム５７を塑性変形させて調整板５６と共に光ファイバアレイ２７を動かし、光ファイバアレイ２７を縦方向及び横方向に位置調整し、あるいは、光ファイバアレイ２７の角度を調整できるようにしてもよい。
【００３９】
光ファイバアレイ２７の位置調整が完了したら、光スイッチ本体２２の上面をカバー２３で覆って光スイッチ本体２２の上面を封止する。これにより、封止構造の光スイッチ２１が製造される。
【００４０】
（第２の実施形態）
図１５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の別な実施形態による光スイッチに用いられるミラーブロック５０の構造を示す一部破断した平面図、正面図及び一部破断した下面図である。このミラーブロック５０にあっては、第１の光反射面５１と第２の光反射面５２の間のＶ溝、第１の光反射面５１と第３の光反射面５３の間のＶ溝、第４の光反射面５４と第２の光反射面５２の間のＶ溝において、各Ｖ溝の最深部を埋めることによってそれぞれ平面部６２、６３、６３を形成し、ミラーブロック５０の接着時にＶ溝の奥で毛細管現象により接着剤を吸い上げにくくしている。図では、Ｖ溝の奥が平面になっているが、曲面であっても差し支えない。このようにして、Ｖ溝の奥の溝幅に下限値を設定すれば、接着剤を光反射面に吸い上げにくくなるので、より一層光反射面が接着剤で汚れにくくなる。
【００４１】
なお、この実施形態では、第１の光反射面５１と第２の光反射面５２の間のＶ溝の開口幅Ｗ１が１ｍｍで、第１の光反射面５１と第３の光反射面５３の間のＶ溝と第４の光反射面５４と第２の光反射面５２の間のＶ溝の各開口幅Ｗ２が０.５ｍｍであり、Ｖ溝の奥の平面部６２、６３の幅Ｗ３はほぼ５０μｍとなっている。
【００４２】
（第３の実施形態）
上記のような構造のミラーユニット２５では、鉄片４０をシーソー状に回動させてミラーブロック５０を昇降させているので、ミラーブロック５０が上昇しているときと、ミラーブロック５０が下降しているときとで、ミラーブロック５０の正面（光反射面）の角度が上下に変化する。特に、ミラーユニット２５を小型化すると、ミラーブロック５０が昇降したときの角度の変化が大きくなり、入力用光ファイバ３２、３３から出てミラーブロック５０で反射された光が出力用光ファイバ３４、３５から逸れる恐れがある。このような場合には、図１６及び図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような構造のミラーブロック５０を用いればよい。
【００４３】
図１６及び図１７（ａ）は本発明のさらに別な実施形態による光スイッチに用いられるミラーブロック５０の構造を示す斜視図及び上面図であり、図１７（ｂ）、（ｃ）は図１７（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ線断面図である。このミラーブロック５０にあっては、ミラーブロック５０の正面の下半分においては、第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａによってＶ溝状に形成されており、しかも、ミラーユニット２５に取付けられたミラーブロック５０が上昇したときに第１の光反射面５１ａ及び第２の光反射面５２ａに立てた法線が光ファイバ３２〜３５の先端の光軸と同一平面に含まれるよう、第１の光反射面５１ａ及び第２の光反射面５２を下方へ傾けている。さらに、ミラーブロック５０の正面の上半分においては、第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４によってＷ溝状に形成されており、しかも、ミラーユニット２５に取付けられたミラーブロック５０が下降したときに第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４の立てた各法線が光ファイバ３２〜３５の先端の光軸と同一平面に含まれるよう、第１の光反射面５１ｂ、及び第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４を上方へ傾けている。
【００４４】
よって、このようなミラーブロック５０を用いれば、ミラーブロック５０で反射された光が光ファイバ３２〜３５の光軸を含む平面から外れることがなく、各光反射面５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３及び５４と各光ファイバ３２〜３５との軸芯合せを容易に行えると共に、光スイッチ２１の結合効率を向上させることができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
図１８に示すものは、入力用光ファイバが１本で、出力用光ファイバが２本の、１×２型の光スイッチである。この実施形態では、ミラーブロック５０の下降時に、第１の出力用光ファイバ３４が第３の光反射面５３に対向し、入力用光ファイバ６４が第４の光反射面５４に対向し、第２の出力用光ファイバ３５が第２の光反射面５２に対向するように配置されている。
【００４６】
しかして、この光スイッチにおいては、ミラーブロック５０が下降している切り替え状態では、図１８（ａ）のように、入力用光ファイバ６４から出射された光６５は第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２で反射された後、第２の出力用光ファイバ３５に入射する。よって、この切り替え状態では、入力用光ファイバ６４と第２の出力用光ファイバ３５とが結合されている。
【００４７】
これに対し、ミラーブロック５０が上昇している切り替え状態では、図１８（ｂ）のように、入力用光ファイバ６４から出射された光６５は第２の光反射面５２及び第１の光反射面５１で反射された後、第１の出力用光ファイバ３４に入射する。よって、この切り替え状態では、入力用光ファイバ６４と第１の出力用光ファイバ３４とが結合される。
【００４８】
なお、入力用光ファイバが２本で、出力用光ファイバが１本の、１×２型の光スイッチも可能であることはもちろんである。
【００４９】
（第５の実施形態）
図１９に示すものは、入力用光ファイバが４本で、出力用光ファイバが４本の、４×４型の光スイッチである。この光スイッチにおいては、ミラーブロック５０が下降しているとき、第１の入力用光ファイバ７１及び第２の入力用光ファイバ７２が第１の光反射面５１に対向し、第１の出力用光ファイバ７５及び第２の出力用光ファイバ７６が第３の光反射面５３に対向し、第３の入力用光ファイバ７３及び第４の入力用光ファイバ７４が第４の光反射面５４に対向し、第３の出力用光ファイバ７７及び第４の出力用光ファイバ７８が第２の光反射面５２に対向するように配置されている。
【００５０】
しかして、ミラーブロック５０が下降している切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１及び第２の入力用光ファイバ７２から出射された光７９、８０は第１の光反射面５１及び第３の光反射面５３で反射された後、それぞれ第２の出力用光ファイバ７６及び第１の出力用光ファイバ７５に入射する。また、第３の入力用光ファイバ７３及び第４の入力用光ファイバ７４から出射された光８１、８２は第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２で反射された後、それぞれ第４の出力用光ファイバ７８及び第３の出力用光ファイバ７７に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１と第２の出力用光ファイバ７６とが結合され、第２の入力用光ファイバ７２と第１の出力用光ファイバ７５とが結合され、第３の入力用光ファイバ７３と第４の出力用光ファイバ７８とが結合され、第４の入力用光ファイバ７４と第３の出力用光ファイバ７７とが結合される。
【００５１】
これに対し、図１９（ｂ）のようにミラーブロック５０が上昇している切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１及び第２の入力用光ファイバ７２から出射された光７９、８０は第１の光反射面５１及び第２の光反射面５２で反射された後、それぞれ第４の出力用光ファイバ７８及び第３の出力用光ファイバ７７に入射する。また、第３の入力用光ファイバ７３及び第４の入力用光ファイバ７４から出射された光８１、８２は第２の光反射面５２及び第１の光反射面５１で反射された後、第２の出力用光ファイバ７６及び第１の出力用光ファイバ７５に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１と第４の出力用光ファイバ７８とが結合され、第２の入力用光ファイバ７２と第３の出力用光ファイバ７７とが結合され、第３の入力用光ファイバ７３と第２の出力用光ファイバ７６とが結合され、第４の入力用光ファイバ７４と第１の出力用光ファイバ７５とが結合される。
【００５２】
（第６の実施形態）
第１の実施形態のようなミラーブロック５０を用いた場合には、図１３（ａ）（ｂ）から分かるように、例えば第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６が第１の光反射面５１と第３の光反射面５３で反射されて第１の出力用光ファイバ３４に入射する場合と、第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６が第１の光反射面５１と第２の光反射面５２で反射されて第２の出力用光ファイバ３５に入射する場合とでは、第１の光反射面５１から出射してから第１の出力用光ファイバ３４又は第２の出力用光ファイバ３５に入射するまでの空間光路長が異なる。従って、第１の出力用光ファイバ３４に入射する光６６と、第２の出力用光ファイバ３５に入射する光６６とでは、ファイバ端面における、光６６の位相や光スポット径などが異なり、光スイッチを切り換えることによって光信号の特性が変化し、例えば、レンズ位置の調整が必要になったり、結合効率が変化する恐れがある。
【００５３】
図２０に示すものは上記のような問題を解消するための、最適なミラーブロック５０の構造を示す斜視図である。このミラーブロック５０にあっては、ミラーブロック５０の正面の下半分においては、第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａによってＶ溝状に形成され、ミラーブロック５０の正面の上半分においては、第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４によってＷ溝状に形成されている。しかも、上半分に形成されている第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４が、下半分に形成されている第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａよりも後方へ後退させられており、それによってミラーブロック５０の上半分を用いても、下半分を用いても空間光路長に変化がないようにしている。
【００５４】
図２１（ａ）（ｂ）は、ミラーブロック５０が下降していて第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４が用いられている状態と、ミラーブロック５０が上昇していて第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａが用いられている状態とを表わしている。図１３（ａ）（ｂ）に示されている光６６と光６７の光路の幾何学的関係から分かるように、図１３（ａ）の状態から図１３（ｂ）の状態へ切り換えたときに空間光路長が長くなる距離は、光６６と光６７とで等しいので、その距離の半分だけ第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４を後方へ下げることで空間光路長が変化しないようにできる。
【００５５】
この実施形態によれば、光スイッチの切替えに伴うレンズ位置の調整などが不要になり、光の結合効率の変化も防止することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態においては、ミラーユニット２５の被駆動部３９はシーソー状に駆動されてミラーブロック５０を回動させていたが、被駆動部３９を昇降させることによってミラーブロック５０を上下に平行移動させるようにしてもよい。また、ミラーユニット２５は電磁石によってミラーブロック５０を動かすようにしていたが、ミラーユニット２５は静電アクチュエータやボイスコイルなど他の方式でミラーブロック５０を動かすようにしていても良い。また、電磁石を用いる場合でも、電磁石を１個だけにし、電磁石が励磁されている場合にはミラーブロック５０が下降位置となり、電磁石が消磁されている場合にミラーブロック５０が上昇位置となるようにしても良い。また、電磁石を用いる場合でも、ラッチの掛からないタイプのものであっても差し支えない。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の光スイッチによれば、一対の光反射面を形成された第１の領域と一対の光反射面を複数組形成された第２の領域とをミラー部材に一体に形成しているので、第１の領域と第２の領域との位置ずれや誤差が非常に小さくなり、入力用光路及び出力用光路と各光反射面との位置調整作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）、（ｂ）は、従来例の２×２型光スイッチの主要部分の構造を説明する平面図及び断面図である。
【図２】 （ａ）、（ｂ）は上記光スイッチによる切替え動作を説明する図である。
【図３】 本発明の一実施形態による光スイッチの外観斜視図である。
【図４】 同上の光スイッチの概略断面図である（カバーは図示省略）。
【図５】 図３の光スイッチの内部構造を示す斜視図である。
【図６】 ミラーユニットの構造を示す斜視図である。
【図７】 同上のミラーユニットに用いられている被駆動部の構造を説明するための平面図である。
【図８】 被駆動部上に固定されているミラーブロックの形状を示す斜視図である。
【図９】 （ａ）、（ｂ）は同上のミラーブロックの平面図及び正面図である。
【図１０】 光ファイバ設置ユニットを構成する支持台の斜視図である。
【図１１】 光ファイバ設置ユニットを構成する調整板と光ファイバアレイを示す斜視図である。
【図１２】 光ファイバアレイの分解斜視図である。
【図１３】 （ａ）、（ｂ）は、本発明にかかる光スイッチの作用説明図である。
【図１４】 光ファイバ設置ユニットの別な例を示す平面図である。
【図１５】 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の別な実施形態に用いられるミラーブロックを示す一部破断した平面図、正面図及び一部破断した下面図である。
【図１６】 本発明のさらに別な実施形態に用いられるミラーブロックの斜視図である。
【図１７】 （ａ）は同上のミラーブロックの平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１８】 （ａ）、（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態であって、１×２型の光スイッチの作用説明のための概略図である。
【図１９】 （ａ）、（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態であって、４×４型の光スイッチの作用説明のための概略図である。
【図２０】 本発明のさらに別な実施形態による光スイッチに用いられるミラーブロックの斜視図である。
【図２１】 （ａ）、（ｂ）は同上のミラーブロックの作用説明図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力用光路（例えば、入力用光ファイバ）と出力用光路（例えば、出力用光ファイバ）との結合関係を切り換えるための光スイッチに関する。
【０００２】
【背景技術】
光通信の分野においては、光ファイバ伝送路や光送受信端末装置などを切り換えるために光スイッチが用いられている。図１（ａ）、（ｂ）に示すものは、従来より提案されている２×２型光スイッチの主要部分の構造を説明する平面図及び断面図である。この光スイッチにあっては、平板状をしたスイッチ基板２に凹部３が設けられており、凹部３の内側面に９０度の角度をなすようにして第１及び第２の光反射面４、５が形成されている。また、スイッチ基板２の底面には弾性を有する長尺の可撓性部材６が片持ち状に設けられており、可撓性部材６の先端にはキューブ状の可動反射部材７が固定されている。可動反射部材７は、第１及び第２の光反射面４、５によって構成された内隅部分に位置するように配置されており、可動反射部材７の隣接する２面には第３及び第４の光反射面８、９が形成されている。可撓性部材６は、図１（ｂ）に示すように、上下に屈曲するようになっており、第１及び第２の光反射面４の内隅部に位置していた可動反射部材７は、可撓性部材６が下方へ屈曲することによって第１及び第２の光反射面４、５よりも下方へ下降する。図示しないが、このスイッチ基板２の下方には、電磁石が設置されており、電磁石を励磁すると、可撓性部材６が下方へ吸着されて可動反射部材７が下方へ下がり、電磁石を消磁すると、可撓性部材６が上方へ復帰して可動反射部材７が第１及び第２の光反射面４、５の前に戻る。
【０００３】
図２（ａ）、（ｂ）は上記光スイッチによる切替え動作を説明するための図である。この例では、第１の光反射面４に対向させて第１の入力用光ファイバ１０を配置し、第４の光反射面９に対向させて第２の入力用光ファイバ１１を配置し、第３の光反射面８に対向させて第１の出力用光ファイバ１２を配置し、第２の光反射面５に対向させて第２の出力用光ファイバ１３を配置している。
【０００４】
しかして、可動反射部材７が上昇していて第１及び第２の光反射面４、５の前面に位置している場合には、図２（ａ）に示すように、第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４は、第１の光反射面４及び第３の光反射面８で反射された後に第１の出力用光ファイバ１２に結合する。第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５は、第４の光反射面９及び第２の光反射面５で反射された後に第２の出力用光ファイバ１３に結合する。
【０００５】
また、可動反射部材７が下降していて第１及び第２の光反射面４、５の前面にない場合には、図２（ｂ）に示すように、第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４は、第１の光反射面４及び第２の光反射面５で反射された後に第２の出力用光ファイバ１３に結合する。第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５は、第２の光反射面５及び第１の光反射面４で反射された後に第１の出力用光ファイバ１２に結合する。
【０００６】
従って、このような光スイッチによれば、電磁石で可撓性部材６を駆動させて可動反射部材７を昇降させることにより、第１の入力用光ファイバ１０及び第２の入力用光ファイバ１１から出射された光の結合先を、第１の出力用光ファイバ１２と第２の出力用光ファイバ１３との間で切り換えることができる。
【０００７】
しかし、このような構造の光スイッチでは、第１及び第２の光反射面４、５と第３及び第４の光反射面８、９とが互いに別個の部材（スイッチ基板２の凹部内側面と可動反射部材７）に設けられているので、光スイッチの組立て工程や、光スイッチと光ファイバとの結合作業時において、各光反射面と光ファイバとの位置合わせが非常に煩雑になり、作業が困難であった。
【０００８】
具体的に説明すると、以下のとおりである。まず、可撓性部材６に可動反射部材７を取付ける前の状態において、第１及び第２の入力用光ファイバ１０、１１と第１及び第２の出力用光ファイバ１２、１３を平行に配置した後、図２（ｂ）のように、第１の出力用光ファイバ１２に第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５が入射し、第２の出力用光ファイバ１３に第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４が入射するように、４本の光ファイバ１０〜１３の位置を入出射の組み合わせ毎に調芯し、その調芯後の状態で各光ファイバ１０〜１３を接着剤等で固めて固定する。ついで、第２の入力用光ファイバ１１及び第１の出力用光ファイバ１２の前方に可動反射部材７を配置し、可動反射部材７を動かしてその位置及び角度を調整する。図２（ａ）に示すように、第１の出力用光ファイバ１２に第１の入力用光ファイバ１０から出射された光１４が入射し、第２の出力用光ファイバ１３に第２の入力用光ファイバ１１から出射された光１５が入射するよう、各光ファイバ１０〜１３に対して可動反射部材７の位置及び角度が調整されたら、その状態で可動反射部材７を可撓性部材６の先端部上面に接着剤等で固定する。
【０００９】
ところが、可動反射部材７を可撓性部材６に取り付ける前の状態で各光ファイバ１０〜１３を調芯した後、各光ファイバ１０〜１３は固定されているので、続けて可動反射部材７を光ファイバ１１、１２の前方において可動反射部材７の位置及び角度を調整しようとしても、光ファイバ１０〜１３の位置関係は変えることができないので、高精度で可動反射部材７の位置及び角度を調整することはできない。また、第１の光反射面４及び第２の光反射面５の位置にバラツキがあると、光反射面４、５を基準にして位置決めされた光ファイバ１０〜１３の位置にもバラツキが生じるので、可動反射部材７の位置や角度の調整が余計困難になる。そのため、このような構造の光スイッチでは、可動反射部材７を取付ける前と後とで、各光ファイバ１０〜１３の位置と可動反射部材７の位置及び角度を試行錯誤的に調整しなければならず、このことが光スイッチの組立てを困難にしていた。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は上記のような従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、入力用光路や出力用光路と光反射面との軸芯合わせを簡単に行えるようにすることにある。
【００１１】
本発明の請求項１にかかる光スイッチは、１本もしくは２本の入力用光路と２本の出力用光路とを備え、互いに光を伝送し合う入力用光路と出力用光路の組み合わせを変更することにより光路切り替えを行う光スイッチにおいて、前記入力用光路と前記出力用光路を交互に、かつ、平行に配置し、入力用光路及び出力用光路に対して相対的に移動可能となったミラー部材の正面を前記入力用光路及び前記出力用光路の端面に対向させ、所定角度をなして互いに交わる一対の光反射面によってＶ溝状に形成された第１の領域と、隣接する光反射面どうしが所定角度をなして互いに交わる複数対の光反射面によってＷ溝状に形成された第２の領域とを、前記ミラー部材の正面にその移動方向に沿って配設し、前記第２の領域が前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているときの前記入力用光路から前記第２の領域に設けられた光反射面までの距離が、前記第１の領域が前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているときの前記入力用光路から前記第１の領域に設けられた光反射面までの距離よりも短くならないように、前記第１の領域と前記第２の領域の位置関係を定め、前記入力用光路から出射された光が、前記入力用光路から出射された後、第１の領域に設けられた光反射面で反射されて出力用光路に入射するまでの空間光路長と、前記入力用光路から出射された光が、前記入力用光路から出射された後、第２の領域に設けられた光反射面で反射されて出力用光路に入射するまでの空間光路長とが等しくなる位置に前記第２の領域を定めたことを特徴としている。ここで、入力用光路とは、光を透過伝搬させて空間へ光を出射する光伝送媒体であって、例えば光ファイバや光導波路等によって構成されている。出力用光路とは、空間から入射した光を透過伝搬させる光伝送媒体であって、例えば光ファイバや光導波路等によって構成されている。また、空間光路長とは、入力用光路から出射された光が出力用光路に入射するまでに光が伝搬する光路の光学的光路長である。さらに、上記の「前記入力用光路から前記第１の領域に設けられた光反射面までの距離よりも短くならない」とは、前記入力用光路から前記第１の領域に設けられた光反射面までの距離と等しい場合を含むものである。
【００１２】
本発明の請求項１にかかる光スイッチによれば、例えば入力用光路と出力用光路とがいずれも複数本である場合には、請求項４に記載しているように、一部の入力用光路から出射された光は、第１の領域に設けられた光反射面で反射されることによって一部の出力用光路に入射させられ、他の入力用光路から出射された光は、第１の領域に設けられた光反射面で反射されることによって他の出力用光路に入射させられ、また、前記一部の入力用光路から出射された光は、第２の領域に設けられた光反射面で反射されることによって前記他の出力用光路に入射させられ、前記他の入力用光路から出射された光は、第２の領域に設けられた光反射面で反射されることによって前記一部の出力用光路に入射させられるように構成することができるので、ミラー部材を相対的に移動させて光を反射させる領域を第１の領域と第２の領域とで切り替えることにより、入力用光路と出力用光路との結合関係を切り替えることができる。（なお、この請求項４の記載は、請求項１の光スイッチにおいて、入力用光路又は出力用光路のいずれか一方が１本である場合や、入力用光路と出力用光路の本数が等しくない場合を排除するものではない。）
【００１３】
しかも、この光スイッチにあっては、一対の光反射面を形成された第１の領域と複数対の光反射面を形成された第２の領域とをミラー部材に一体に形成しているので、第１の領域の光反射面と第２の領域の光反射面との位置ずれや角度誤差が、部品精度のみ（組立てによる影響を受けない）になって、非常に小さく、且つ安定したものになり、入力用光路及び出力用光路と各光反射面との位置調整作業を容易に行うことができる。
さらに、この光スイッチにあっては、第１の領域で反射される光の空間光路長と第２の領域で反射される光の空間光路長とが等しくなっているので、光スイッチの切替えに伴うレンズ位置の調整などが不要になり、また、光の結合効率の変化も起こらなくなる。
【００１４】
本発明の請求項２にかかる光スイッチは、請求項１の光スイッチにおける前記ミラー部材を移動させるためのアクチュエータを備えたことを特徴としているので、電気的信号によって光スイッチを切り替えることができる。
【００１５】
本発明の請求項３にかかる光スイッチは、請求項１の光スイッチにおける前記入力用光路及び前記出力用光路の、前記ミラー部材の正面と対向する部分を一体に構成しているので、入力用光路及び出力用光路の全体とミラー部材との位置調整を行えばよくなり、位置調整作業をより一層簡略にすることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項５にかかる光スイッチは、請求項１の光スイッチにおいて、前記ミラー部材の正面のうち前記第１の領域又は前記第２の領域のうちいずれが前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているか、をモニタリングする手段を備えているので、当該モニタリング手段を通じて例えば電気信号により光スイッチの切替状態を知ることができる。
【００１９】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図３は本発明の一実施形態による光スイッチの外観斜視図、図４は当該光スイッチの要部の断面図である。また、図５は当該光スイッチの内部構造を示す斜視図である。この実施形態は、２本の入力用光ファイバと、２本の出力用光ファイバとの結合関係を切り換えることができる２×２型光スイッチである。この光スイッチ２１は、光スイッチ本体２２とカバー２３とからなり、光スイッチ本体２２は、図５に示すように構成されている。まず、この光スイッチ２１の各部の構成から説明する。
【００２１】
図５に示すように、光スイッチ本体２２は、基板２４上にミラーユニット２５、光ファイバ設置ユニット２６、光ファイバアレイ２７を実装して構成されている。ミラーユニット２５は、基板２４内の一方に実装されており、光ファイバアレイ２７は、基板２４内の他方に固定された光ファイバ設置ユニット２６に保持されていて、ミラーユニット２５と対向している。
【００２２】
基板２４の上面にはミラーユニット２５を実装するための電極パッド３０が設けられ、基板２４の下面には、図４に示すように、光スイッチ２１のリード足３１が設けられている。なお、リードは図４に示すリード足３１のように回路基板に差し込むタイプのものに限らず、表面実装型のリードであってもよい。
【００２３】
図６はミラーユニット２５の構造を示す斜視図である。このミラーユニット２５にあっては、上面が開口したハウジング３７内に電磁石３８が納められており（図４参照）、電磁石３８の上方に被駆動部３９が配設されている。図７は被駆動部３９の構造を示す一部省略した平面図である。被駆動部３９は長方形状をした鉄片４０と、鉄片４０の両側に平行に配置された一対の金属製バネ片４３とを樹脂モールド部４４によって成形一体化したものであり、鉄片４０の両端部とバネ片４３の両端部はいずれも樹脂モールド部４４から露出している。また、各バネ片４３の外側中央部からは、ねじれ変形軸４１が突出しており、ねじれ変形軸４１の先端に固定片４２が設けられている。ねじれ変形軸４１及び固定片４２も樹脂モールド部４４から露出している。さらに、図４に示すように、鉄片４０の下面中央部には、永久磁石４５が固着されている。
【００２４】
被駆動部３９は、電磁石３８の上方に配設されて固定片４２をハウジング３７の上面に固定されており、ねじれ変形軸４１によって揺動自在に支持されている。従って、被駆動部３９は、ねじれ変形軸４１をねじれ変形させることにより、ねじれ変形軸４１を中心として回動できる。
【００２５】
電磁石３８は、図４に示すように、コア４６の外周にコイル４７を巻き回したものである。コア４６は永久磁石によって形成されており、コア４６の両端部は上方へ延びて（コア４６の両端の上方へ延びている部分を、ヨーク部４８ａ、４８ｂという。）鉄片４０の両端部下面に対向し、ヨーク部４８ａ、４８ｂはそれぞれＳ極とＮ極とに磁化されている。また、鉄片４０の下面には、永久磁石４５が接合されているので、鉄片４０は全体が同一極に磁化されている（例えば、永久磁石４５のＳ極面が鉄片４０に接合されていると、鉄片４０はＳ極となる。）。なお、ミラーユニット２５のリード足６９は、ハウジング３７の両側面に設けられている。
【００２６】
このような構造のミラーユニット２５の動作及び原理については、特開平１０−２５５６３１号公報に開示されている。簡単にいうと、電磁石３８のコイル４７に流す電流の向きによって被駆動部３９を異なる方向に回動させることができ、しかも、鉄片４０のいずれか一方の端部がいずれかのヨーク部４８ａ、４８ｂに吸着されると、コイル４７の電流をオフにしても鉄片４０はいずれかのヨーク部４８ａ、４８ｂに吸着された状態を維持する。すなわち、両方向でラッチ動作し、切替状態を保持するために電力を消費しない。
【００２７】
このようにして電磁石３８によって、被駆動部３９が駆動されると、鉄片４０の端がヨーク部４８ａ、４８ｂに当接することにより、鉄片４０は常に所定角度で停止させられる。また、鉄片４０が傾くと、それと共にバネ片４３も傾く。バネ片４３の両端部下面には電気接点が設けられており、バネ片４３の電気接点に対向する位置には、バネ片４３が接触したことを検出するための検知部４９ａ、４９ｂ（例えば、電気的な接点）がそれぞれ設けられており、いずれの検知部４９ａ、４９ｂから検知信号が出力されているかによってミラーブロック５０が上昇しているか、下降しているかをモニターすることができる。
【００２８】
図８は、鉄片４０の端部に固定されているミラーブロック５０の形状を示す斜視図であり、図９（ａ）、（ｂ）はその平面図及び正面図である。ミラーブロック５０は、金属、ガラス、プラスチック等によってほぼ直方体状に形成されている。ミラーブロック５０の前面には９０度の角度を成すようにして左右に第１の光反射面５１と第２の光反射面５２が形成されている。さらに、ミラーブロック５０の前面上半分では、９０度の角度を成すようにして左右に第３の光反射面５３と第４の光反射面５４が突出している。ここで、第３の光反射面５３と第１の光反射面５１も９０度の角度を成しており、第４の光反射面５４と第２の光反射面５２も９０度の角度を成している。従って、ミラーブロック５０の前面上半分では、互いに９０度の角度を成すようにして第１の光反射面５１、第３の光反射面５３、第２の光反射面５２及び第４の光反射面５４がＷ溝状に形成されており、ミラーブロック５０の前面下半分では、互いに９０度の角度を成すようにして第１の光反射面５１と第２の光反射面５２がＶ溝状に形成されている。具体的には、ミラーブロック５０の上半分では、中心面に関して第１の光反射面５１及び第３の光反射面５３と第２の光反射面５２及び第４の光反射面５４とが面対称となっており、ミラーブロック５０の下半分では、中心面に関して第１の光反射面５１と第２の光反射面５２が面対称となっている。
【００２９】
ミラーブロック５０は下面を鉄片４０の端部上面に接着剤により接着して固定されており、Ｗ溝状の光反射面５１〜５４が上になり、Ｖ溝状の光反射面５１、５２が下になっている。これとは反対に、Ｖ溝状の光反射面５１、５２が上になり、Ｗ溝状の光反射面５１〜５４が下になるようにして、ミラーブロック５０の上面を下にして鉄片４０に接着することも可能である。しかし、このような構造では、ミラーブロック５０の接着作業時に、第１の光反射面５１と第３の光反射面５３の間と第４の光反射面５４と第２の光反射面５２の間との２本のＶ溝から接着剤が毛細管現象によって昇り、光反射面を汚し易くなる。本実施形態のように、ミラーブロック５０の下面を下にして鉄片４０に接着すれば、接着剤は第１の光反射面５１と第２の光反射面５２の間の１本のＶ溝を通ってしか昇らないので、光反射面が接着剤で汚れにくくなる。
【００３０】
光ファイバ設置ユニット２６は、図１０に示す略Ｕ字状をした支持台５５と、図１１に示す調整板５６とからなる。支持台５５は、両側部上面に凹部５８を設けられており、予め底面を基板２４の上面に固定されている。調整板５６は、両側面からそれぞれ棒状をしたアーム５７を延出されている。この調整板５６は、支持台５５に取付けられる前に、光ファイバアレイ２７の下面に接着剤で固定される。ついで、光ファイバアレイ２７を載置された調整板５６のアーム５７を支持台５５の凹部５８に納め、光ファイバアレイ２７の位置を調整した後、接着剤によってアーム５７を凹部５８内に固定し、空中において調整板５６で光ファイバアレイ２７を支持させる。
【００３１】
図１２は光ファイバアレイ２７の分解斜視図である。この光ファイバアレイ２７にあっては、ホルダー５９内に４本の光ファイバ３２〜３５の端部が保持されている。各光ファイバ３２〜３５の先端部は、ホルダー５９内で精密に軸心を位置決めされ、所定ピッチで一列に平行に配列され、その状態で固定されている。具体的には、順次、第１の入力用光ファイバ３２、第１の出力用光ファイバ３４、第２の入力用光ファイバ３３、第２の出力用光ファイバ３５が配列されている。ホルダー５９に光ファイバ３２〜３５を精密に位置決めする手段としては、多芯のフェルールに嵌め込んでもよく、光ファイバ３２〜３５をＶ溝状のグルーブにはめ込むことによって行ってもよい。また、ホルダー５９の前面にはレンズアレイ６０が接着剤等で固定されており、レンズアレイ６０には光ファイバ３２〜３５の各端面に対向させて微小な結合用レンズ６１が成形されている。このレンズアレイ６０としては、透明樹脂基板に透明樹脂からなる結合用レンズ６１を設けてもよく、ガラス基板にガラスからなる結合用レンズ６１を設けてもよく、透明樹脂基板にガラスからなる結合用レンズ６１を設けてもよく、ガラス基板に透明樹脂からなる結合用レンズ６１を設けてもよい。このレンズアレイ６０は、未硬化の接着剤を挟んでホルダー５９の前面に配置した後、各光ファイバ３２〜３５から各結合用レンズ６１に光を出射させ、各結合用レンズ６１を通過した光をモニターすることによって光ファイバ３２〜３５と結合用レンズ６１の光軸合せを行い、その状態で接着剤を硬化させてホルダー５９の前面に固定される。
【００３２】
つぎに、この光スイッチ２１の組立て工程を説明する。光スイッチ２１の組立て工程においては、まず基板２４の電極パッド３０にミラーユニット２５のリード足６９をハンダ付けすることにより、基板２４上にミラーユニット２５を実装する。ミラーユニット２５には予めミラーブロック５０が取付けられている。光ファイバ設置ユニット２６の支持台５５も、ミラーユニット２５と対向する位置に配置され、予め基板２４の上面に接着される。
【００３３】
ついで、図１１に示すように光ファイバアレイ２７の下面に調整板５６を接着して光ファイバアレイ２７と調整板５６を一体化しておく。この光ファイバアレイ２７をロボットハンドで掴み、光ファイバアレイ２７を支持台５５の上方へ搬入し、光ファイバアレイ２７の下面に固定されている調整板５６のアーム５７を支持台５５の凹部５８内に納める。
【００３４】
この後、ミラーブロック５０を上昇させて第１の光反射面５１及び第２の光反射面５２を光ファイバ３２〜３５に対向させた状態で、光ファイバアレイ２７を動かして光軸位置の調整を行い（図１３（ｂ）参照）、光ファイバアレイ２７の位置をコンピュータに記憶させる。ついで、ミラーブロック５０を下降させて第１の光反射面５１、第３の光反射面５３、第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２を光ファイバ３２〜３５に対向させた状態で、光ファイバアレイ２７を動かして光軸位置の調整を行い（図１３（ａ）参照）、光ファイバアレイ２７の位置をコンピュータに記憶させる。こうして、ミラーブロック５０を上昇させた状態と下降させた状態で光ファイバアレイ２７の光軸調整位置を検出し、各位置をコンピュータに記憶させると、コンピュータはそのデータに基づいて最適位置を演算する（例えば、両位置の平均位置を求める。）。光ファイバアレイ２７の最適位置がコンピュータによって演算されると、光ファイバアレイ２７はロボットハンドによって最適位置となるように微調整され、その状態に保持される。この状態を保ったままで、アーム５７と凹部５８の間に紫外線硬化型接着剤を滴下し、紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射して硬化させ、接着剤によってアーム５７を凹部５８内に固定し、光ファイバアレイ２７を最終調整位置に固定する。尚、アーム５７を固定するための接着剤として、即硬化型の接着剤であれば、紫外線硬化型接着剤に限らない。また、接着剤に限らず、半田等によってアーム５７を固定するようにしてもよい。
【００３５】
こうして基板２４内にミラーユニット２５と光ファイバ設置ユニット２６を取付けることにより、光スイッチ本体２２が組立てられる。この光スイッチ本体２２においては、ミラーユニット２５のミラーブロック５０と、光ファイバアレイ２７の各光ファイバ３２〜３５の端面とが互いに対向しており、ミラーユニット２５の電磁石３８を励磁して鉄片４０のミラーブロック５０が設けられているのと反対側の端部を吸着させると、ミラーブロック５０が上昇する。この状態では、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４は光ファイバ３２〜３５の端部の軸心が含まれる平面よりも上に上がり、図１３（ｂ）に示すように、ミラーブロック５０の下半分で第１の入力用光ファイバ３２及び第１の出力用光ファイバ３４が第１の光反射面５１に対向し、第２の入力用光ファイバ３３及び第２の出力用光ファイバ３５が第２の光反射面５２に対向する。また、ミラーユニット２５の電磁石３８を励磁して鉄片４０のミラーブロック５０が設けられている側の端部を吸着させると、ミラーブロック５０が下に下がる。この状態では、図１３（ａ）に示すように、ミラーブロック５０の上半分で第１の入力用光ファイバ３２が第１の光反射面５１に対向し、第１の出力用光ファイバ３４が第３の光反射面５３に対向し、第２の入力用光ファイバ３３が第４の光反射面５４に対向し、第２の出力用光ファイバ３５が第２の光反射面５２に対向する。
【００３６】
しかして、各光ファイバ３２〜３５と各光反射面５１〜５４との位置関係が正しく調整されているとすれば、図１３（ａ）のようにミラーブロック５０が下降している切り替え状態の光スイッチ２１では、第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６は第１の光反射面５１及び第３の光反射面５３で反射された後、第１の出力用光ファイバ３４に入射する。また、第２の入力用光ファイバ３３から出射された光６７は第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２で反射された後、第２の出力用光ファイバ３５に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ３２と第１の出力用光ファイバ３４が結合され、第２の入力用光ファイバ３３と第２の出力用光ファイバ３５とが結合されている。
【００３７】
これに対し、図１３（ｂ）のようにミラーブロック５０が上昇している切り替え状態の光スイッチ２１では、第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６は第１の光反射面５１及び第２の光反射面５２で反射された後、第２の出力用光ファイバ３５に入射する。また、第２の入力用光ファイバ３３から出射された光６７は第２の光反射面５２及び第１の光反射面５１で反射された後、第１の出力用光ファイバ３４に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ３２と第２の出力用光ファイバ３５が結合され、第２の入力用光ファイバ３３と第１の出力用光ファイバ３４とが結合される。
【００３８】
なお、ミラーブロック５０と光ファイバアレイ２７とを精密に位置調整したとしても、接着剤が完全に硬化するまでにアーム５７が動いたりして、光ファイバアレイ２７の取り付け後に再度位置調整したい場合も考えられる。そのような場合に対処するためには、図１４に示すように、アーム５７を屈曲又は蛇行した形状にしておき、調整板５６を支持台５５に固定した後でも、アーム５７を塑性変形させて調整板５６と共に光ファイバアレイ２７を動かし、光ファイバアレイ２７を縦方向及び横方向に位置調整し、あるいは、光ファイバアレイ２７の角度を調整できるようにしてもよい。
【００３９】
光ファイバアレイ２７の位置調整が完了したら、光スイッチ本体２２の上面をカバー２３で覆って光スイッチ本体２２の上面を封止する。これにより、封止構造の光スイッチ２１が製造される。
【００４０】
（第２の実施形態）
図１５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の別な実施形態による光スイッチに用いられるミラーブロック５０の構造を示す一部破断した平面図、正面図及び一部破断した下面図である。このミラーブロック５０にあっては、第１の光反射面５１と第２の光反射面５２の間のＶ溝、第１の光反射面５１と第３の光反射面５３の間のＶ溝、第４の光反射面５４と第２の光反射面５２の間のＶ溝において、各Ｖ溝の最深部を埋めることによってそれぞれ平面部６２、６３、６３を形成し、ミラーブロック５０の接着時にＶ溝の奥で毛細管現象により接着剤を吸い上げにくくしている。図では、Ｖ溝の奥が平面になっているが、曲面であっても差し支えない。このようにして、Ｖ溝の奥の溝幅に下限値を設定すれば、接着剤を光反射面に吸い上げにくくなるので、より一層光反射面が接着剤で汚れにくくなる。
【００４１】
なお、この実施形態では、第１の光反射面５１と第２の光反射面５２の間のＶ溝の開口幅Ｗ１が１ｍｍで、第１の光反射面５１と第３の光反射面５３の間のＶ溝と第４の光反射面５４と第２の光反射面５２の間のＶ溝の各開口幅Ｗ２が０.５ｍｍであり、Ｖ溝の奥の平面部６２、６３の幅Ｗ３はほぼ５０μｍとなっている。
【００４２】
（第３の実施形態）
上記のような構造のミラーユニット２５では、鉄片４０をシーソー状に回動させてミラーブロック５０を昇降させているので、ミラーブロック５０が上昇しているときと、ミラーブロック５０が下降しているときとで、ミラーブロック５０の正面（光反射面）の角度が上下に変化する。特に、ミラーユニット２５を小型化すると、ミラーブロック５０が昇降したときの角度の変化が大きくなり、入力用光ファイバ３２、３３から出てミラーブロック５０で反射された光が出力用光ファイバ３４、３５から逸れる恐れがある。このような場合には、図１６及び図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような構造のミラーブロック５０を用いればよい。
【００４３】
図１６及び図１７（ａ）は本発明のさらに別な実施形態による光スイッチに用いられるミラーブロック５０の構造を示す斜視図及び上面図であり、図１７（ｂ）、（ｃ）は図１７（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ線断面図である。このミラーブロック５０にあっては、ミラーブロック５０の正面の下半分においては、第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａによってＶ溝状に形成されており、しかも、ミラーユニット２５に取付けられたミラーブロック５０が上昇したときに第１の光反射面５１ａ及び第２の光反射面５２ａに立てた法線が光ファイバ３２〜３５の先端の光軸と同一平面に含まれるよう、第１の光反射面５１ａ及び第２の光反射面５２を下方へ傾けている。さらに、ミラーブロック５０の正面の上半分においては、第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４によってＷ溝状に形成されており、しかも、ミラーユニット２５に取付けられたミラーブロック５０が下降したときに第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４の立てた各法線が光ファイバ３２〜３５の先端の光軸と同一平面に含まれるよう、第１の光反射面５１ｂ、及び第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４を上方へ傾けている。
【００４４】
よって、このようなミラーブロック５０を用いれば、ミラーブロック５０で反射された光が光ファイバ３２〜３５の光軸を含む平面から外れることがなく、各光反射面５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３及び５４と各光ファイバ３２〜３５との軸芯合せを容易に行えると共に、光スイッチ２１の結合効率を向上させることができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
図１８に示すものは、入力用光ファイバが１本で、出力用光ファイバが２本の、１×２型の光スイッチである。この実施形態では、ミラーブロック５０の下降時に、第１の出力用光ファイバ３４が第３の光反射面５３に対向し、入力用光ファイバ６４が第４の光反射面５４に対向し、第２の出力用光ファイバ３５が第２の光反射面５２に対向するように配置されている。
【００４６】
しかして、この光スイッチにおいては、ミラーブロック５０が下降している切り替え状態では、図１８（ａ）のように、入力用光ファイバ６４から出射された光６５は第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２で反射された後、第２の出力用光ファイバ３５に入射する。よって、この切り替え状態では、入力用光ファイバ６４と第２の出力用光ファイバ３５とが結合されている。
【００４７】
これに対し、ミラーブロック５０が上昇している切り替え状態では、図１８（ｂ）のように、入力用光ファイバ６４から出射された光６５は第２の光反射面５２及び第１の光反射面５１で反射された後、第１の出力用光ファイバ３４に入射する。よって、この切り替え状態では、入力用光ファイバ６４と第１の出力用光ファイバ３４とが結合される。
【００４８】
なお、入力用光ファイバが２本で、出力用光ファイバが１本の、１×２型の光スイッチも可能であることはもちろんである。
【００４９】
（第５の実施形態）
図１９に示すものは、入力用光ファイバが４本で、出力用光ファイバが４本の、４×４型の光スイッチである。この光スイッチにおいては、ミラーブロック５０が下降しているとき、第１の入力用光ファイバ７１及び第２の入力用光ファイバ７２が第１の光反射面５１に対向し、第１の出力用光ファイバ７５及び第２の出力用光ファイバ７６が第３の光反射面５３に対向し、第３の入力用光ファイバ７３及び第４の入力用光ファイバ７４が第４の光反射面５４に対向し、第３の出力用光ファイバ７７及び第４の出力用光ファイバ７８が第２の光反射面５２に対向するように配置されている。
【００５０】
しかして、ミラーブロック５０が下降している切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１及び第２の入力用光ファイバ７２から出射された光７９、８０は第１の光反射面５１及び第３の光反射面５３で反射された後、それぞれ第２の出力用光ファイバ７６及び第１の出力用光ファイバ７５に入射する。また、第３の入力用光ファイバ７３及び第４の入力用光ファイバ７４から出射された光８１、８２は第４の光反射面５４及び第２の光反射面５２で反射された後、それぞれ第４の出力用光ファイバ７８及び第３の出力用光ファイバ７７に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１と第２の出力用光ファイバ７６とが結合され、第２の入力用光ファイバ７２と第１の出力用光ファイバ７５とが結合され、第３の入力用光ファイバ７３と第４の出力用光ファイバ７８とが結合され、第４の入力用光ファイバ７４と第３の出力用光ファイバ７７とが結合される。
【００５１】
これに対し、図１９（ｂ）のようにミラーブロック５０が上昇している切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１及び第２の入力用光ファイバ７２から出射された光７９、８０は第１の光反射面５１及び第２の光反射面５２で反射された後、それぞれ第４の出力用光ファイバ７８及び第３の出力用光ファイバ７７に入射する。また、第３の入力用光ファイバ７３及び第４の入力用光ファイバ７４から出射された光８１、８２は第２の光反射面５２及び第１の光反射面５１で反射された後、第２の出力用光ファイバ７６及び第１の出力用光ファイバ７５に入射する。よって、この切り替え状態では、第１の入力用光ファイバ７１と第４の出力用光ファイバ７８とが結合され、第２の入力用光ファイバ７２と第３の出力用光ファイバ７７とが結合され、第３の入力用光ファイバ７３と第２の出力用光ファイバ７６とが結合され、第４の入力用光ファイバ７４と第１の出力用光ファイバ７５とが結合される。
【００５２】
（第６の実施形態）
第１の実施形態のようなミラーブロック５０を用いた場合には、図１３（ａ）（ｂ）から分かるように、例えば第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６が第１の光反射面５１と第３の光反射面５３で反射されて第１の出力用光ファイバ３４に入射する場合と、第１の入力用光ファイバ３２から出射された光６６が第１の光反射面５１と第２の光反射面５２で反射されて第２の出力用光ファイバ３５に入射する場合とでは、第１の光反射面５１から出射してから第１の出力用光ファイバ３４又は第２の出力用光ファイバ３５に入射するまでの空間光路長が異なる。従って、第１の出力用光ファイバ３４に入射する光６６と、第２の出力用光ファイバ３５に入射する光６６とでは、ファイバ端面における、光６６の位相や光スポット径などが異なり、光スイッチを切り換えることによって光信号の特性が変化し、例えば、レンズ位置の調整が必要になったり、結合効率が変化する恐れがある。
【００５３】
図２０に示すものは上記のような問題を解消するための、最適なミラーブロック５０の構造を示す斜視図である。このミラーブロック５０にあっては、ミラーブロック５０の正面の下半分においては、第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａによってＶ溝状に形成され、ミラーブロック５０の正面の上半分においては、第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４によってＷ溝状に形成されている。しかも、上半分に形成されている第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４が、下半分に形成されている第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａよりも後方へ後退させられており、それによってミラーブロック５０の上半分を用いても、下半分を用いても空間光路長に変化がないようにしている。
【００５４】
図２１（ａ）（ｂ）は、ミラーブロック５０が下降していて第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４が用いられている状態と、ミラーブロック５０が上昇していて第１の光反射面５１ａと第２の光反射面５２ａが用いられている状態とを表わしている。図１３（ａ）（ｂ）に示されている光６６と光６７の光路の幾何学的関係から分かるように、図１３（ａ）の状態から図１３（ｂ）の状態へ切り換えたときに空間光路長が長くなる距離は、光６６と光６７とで等しいので、その距離の半分だけ第１の光反射面５１ｂ、第２の光反射面５２ｂ、第３の光反射面５３及び第４の光反射面５４を後方へ下げることで空間光路長が変化しないようにできる。
【００５５】
この実施形態によれば、光スイッチの切替えに伴うレンズ位置の調整などが不要になり、光の結合効率の変化も防止することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態においては、ミラーユニット２５の被駆動部３９はシーソー状に駆動されてミラーブロック５０を回動させていたが、被駆動部３９を昇降させることによってミラーブロック５０を上下に平行移動させるようにしてもよい。また、ミラーユニット２５は電磁石によってミラーブロック５０を動かすようにしていたが、ミラーユニット２５は静電アクチュエータやボイスコイルなど他の方式でミラーブロック５０を動かすようにしていても良い。また、電磁石を用いる場合でも、電磁石を１個だけにし、電磁石が励磁されている場合にはミラーブロック５０が下降位置となり、電磁石が消磁されている場合にミラーブロック５０が上昇位置となるようにしても良い。また、電磁石を用いる場合でも、ラッチの掛からないタイプのものであっても差し支えない。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の光スイッチによれば、一対の光反射面を形成された第１の領域と一対の光反射面を複数組形成された第２の領域とをミラー部材に一体に形成しているので、第１の領域と第２の領域との位置ずれや誤差が非常に小さくなり、入力用光路及び出力用光路と各光反射面との位置調整作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）、（ｂ）は、従来例の２×２型光スイッチの主要部分の構造を説明する平面図及び断面図である。
【図２】 （ａ）、（ｂ）は上記光スイッチによる切替え動作を説明する図である。
【図３】 本発明の一実施形態による光スイッチの外観斜視図である。
【図４】 同上の光スイッチの概略断面図である（カバーは図示省略）。
【図５】 図３の光スイッチの内部構造を示す斜視図である。
【図６】 ミラーユニットの構造を示す斜視図である。
【図７】 同上のミラーユニットに用いられている被駆動部の構造を説明するための平面図である。
【図８】 被駆動部上に固定されているミラーブロックの形状を示す斜視図である。
【図９】 （ａ）、（ｂ）は同上のミラーブロックの平面図及び正面図である。
【図１０】 光ファイバ設置ユニットを構成する支持台の斜視図である。
【図１１】 光ファイバ設置ユニットを構成する調整板と光ファイバアレイを示す斜視図である。
【図１２】 光ファイバアレイの分解斜視図である。
【図１３】 （ａ）、（ｂ）は、本発明にかかる光スイッチの作用説明図である。
【図１４】 光ファイバ設置ユニットの別な例を示す平面図である。
【図１５】 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の別な実施形態に用いられるミラーブロックを示す一部破断した平面図、正面図及び一部破断した下面図である。
【図１６】 本発明のさらに別な実施形態に用いられるミラーブロックの斜視図である。
【図１７】 （ａ）は同上のミラーブロックの平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１８】 （ａ）、（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態であって、１×２型の光スイッチの作用説明のための概略図である。
【図１９】 （ａ）、（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態であって、４×４型の光スイッチの作用説明のための概略図である。
【図２０】 本発明のさらに別な実施形態による光スイッチに用いられるミラーブロックの斜視図である。
【図２１】 （ａ）、（ｂ）は同上のミラーブロックの作用説明図である。
Claims (5)
- １本もしくは２本の入力用光路と２本の出力用光路とを備え、互いに光を伝送し合う入力用光路と出力用光路の組み合わせを変更することにより光路切り替えを行う光スイッチにおいて、
前記入力用光路と前記出力用光路を交互に、かつ、平行に配置し、
入力用光路及び出力用光路に対して相対的に移動可能となったミラー部材の正面を前記入力用光路及び前記出力用光路の端面に対向させ、
所定角度をなして互いに交わる一対の光反射面によってＶ溝状に形成された第１の領域と、隣接する光反射面どうしが所定角度をなして互いに交わる複数対の光反射面によってＷ溝状に形成された第２の領域とを、前記ミラー部材の正面にその移動方向に沿って配設し、
前記第２の領域が前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているときの前記入力用光路から前記第２の領域に設けられた光反射面までの距離が、前記第１の領域が前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているときの前記入力用光路から前記第１の領域に設けられた光反射面までの距離よりも短くならないように、前記第１の領域と前記第２の領域の位置関係を定め、
前記入力用光路から出射された光が、前記入力用光路から出射された後、第１の領域に設けられた光反射面で反射されて出力用光路に入射するまでの空間光路長と、前記入力用光路から出射された光が、前記入力用光路から出射された後、第２の領域に設けられた光反射面で反射されて出力用光路に入射するまでの空間光路長とが等しくなる位置に前記第２の領域を定めたことを特徴とする光スイッチ。 - 前記ミラー部材を移動させるためのアクチュエータを備えた、請求項１に記載の光スイッチ。
- 前記入力用光路及び前記出力用光路の、前記ミラー部材の正面と対向する部分を一体に構成したことを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
- 複数本の前記入力用光路のうち一部の入力用光路から出射された光は、前記第１の領域に設けられた光反射面で反射されることによって複数本の前記出力用光路のうちの一部の出力用光路に入射させられ、他の入力用光路から出射された光は、前記第１の領域に設けられた光反射面で反射されることによって他の出力用光路に入射させられ、また、前記一部の入力用光路から出射された光は、前記第２の領域に設けられた光反射面で反射されることによって前記他の出力用光路に入射させられ、前記他の入力用光路から出射された光は、前記第２の領域に設けられた光反射面で反射されることによって前記一部の出力用光路に入射させられることを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
- 前記ミラー部材の正面のうち前記第１の領域又は前記第２の領域のうちいずれが前記入力用光路及び前記出力用光路に対向しているか、をモニタリングする手段を備えた、請求項１に記載の光スイッチ。
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