JPS6377013A - 光スイツチの光路変換機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 両端面が極となるように磁化したガイドプロッタのガイ
ド溝に、両端面が極となるように磁化した可動片にプリ
ズムを固着して極性が同一方向となるように嵌太し、そ
の上にプリズムの移動用孔を形成して長手方向に磁化し
た蓋を固着して、両側に可動片駆動用の電磁石を固定し
たカバーを冠着する簡単な構造で信頼性の高い光スイッ
チの光路変換機構を可能にする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光デバイスの光スイッチに関するものである。

特に、機械式光スイッチは現在光通信システムでは安価
、低漏話、低損失という特長から機械式光スイッチがそ
の大半を占めているが、その光路切り替えにおいてより
高い動作の信頼性と、より長い切り替え寿命を有する光
スイッチの光路変換機構が要求されている。

〔従来の技術〕

従来広く使用されている機械式光スイッチは、壁面片方
側にレンズを内蔵した入射口と他方側には同じくレンズ
を内蔵した２個の出射口を配置したボックス内に、光路
を変換するプリズムを固着した可動片を設けてその可動
片を駆動用電磁石で入射光軸に対し垂直方向に移動し、
入射口より入射した光ビームの光路を変換してそれぞれ
の出射口より光ビームを出射する光スイッチである。

その光路変換機構は第５図、及び第６図で示しており、
図中、１は可動片をガイドするガイドブロック、２はプ
リズムを固着してガイド溝内を摺動する可動片、３は光
路を変換するプリズム、４はガイド溝上に冠着して可動
片を保持するカバー。

５．５°は可動片を駆動する電磁石である。

その構造を説明すると、ガイドブロック１は第６図に示
すように耐摩耗性を有する金属１例えば合金工具鋼、ス
テンレス鋼等の棒材より角柱に成形して、矢印Ｃ方向の
上面に可動片２を嵌入するガイド溝１−１を矢印、Ａ　
−Ｂの方向に形成している。

可動片２は、耐摩耗性を有した非磁性の金属。

例えば燐青銅等の棒材より前記ガイド溝１−１に整合す
る矩形断面で、そのガイド溝１−１の長手方向の寸法よ
り約２１Ｎ短い角柱に成形し、両端面の中央に永久磁石
２−１の圧入用孔を形成して、その孔に摺動方向、即ち
矢印Ａ−Ｂ方向に磁化された永久磁石２−１を圧入して
いる。

プリズム３は、移動方向に対し例えば４５度の角度で平
行な２面を有し、その移動により入射した光ビームの光
路を変換して出射口の切り替えを行う光学ガラスより成
形している。

カバー４は、第５図に示すように非磁性の金属。

例えばステンレス鋼等の板材より、前記可動片２を封着
してガイドブロックエの長手方向に外嵌できる寸法の凸
字形に成形し、矢印Ｃ方向の上面中央に前記プリズム３
が移動できる大きさの角孔４−２と、矢印Ａ、及びＢ方
向の側面に可動片２を駆動する電磁石５．５゛の鉄心５
−１．５’−１が遊合できる磁束用孔４−１を形成して
いる。

上記部材を使用して光スイッチの光路変換機構は、可動
片２の上部、即ち矢印Ｃ方向側の面の中央に光路の切り
替えを行うプリズム３を接着して固着し、その可動片２
をガイドブロック１のガイド溝１−１に嵌入してその上
よりカバー４を冠着することで角孔４−２よりプリズム
３を突出させ、カバー４の両側に設けた磁束用孔４−１
に鉄心５−１．５’−１を遊合して電磁石５．５゛固着
して構築する。

そして、その駆動方法は、例えばプリズム３を矢印Ｂ方
向に移動する時には、可動片２の矢印入方向側に圧入し
た永久磁石２−１を反発させる方向に矢印Ａ側の電磁石
５′を励磁し、反対側の電磁石５を吸引する方向に励磁
して矢印Ｂ側の永久磁石２−１を吸引して、可動片２の
端面をカバー４の矢印Ｂ側の内面に当接させ、その反発
力と吸引力により内面に当接した状態で固定させる。

又、反対方向に移動させる時には、矢印Ａ側の電磁石５
”を吸引、矢印Ｂ側の電磁石５を反発方向に励磁して、
可動片２をカバー４の矢印Ａ側の内面に当接させている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明の従来の光路変換機構は、両端面に設けた孔に
永久磁石を圧入して上部となる面の中央にプリズムを固
着した可動片を、ガイドブロックのガイド溝に整合した
状態で嵌入し、駆動用の電磁石で可動片が摺動するよう
に構築されているため、ガイド溝と可動片の間に摺動抵
抗、引っ掛かり、又はかじり等によりプリズムの動作不
良が生じると共に、数十万回〜数百万回稼動した時には
摩擦による摩耗粉がプリズムに付着して光路損失の増加
等の信頼性と、プリズムの動作精度の向上を図るために
可動片とガイド溝の高精度化によるコストアップといっ
た問題が生じていた。

本発明は以上のような状況から簡単に光スイッチの性能
及び、信頼性向上が図られ、且つ製造コｌストも安価に
行える光スイッチの光路変換機構の提供を目的としたも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は第１図に示すように、永久磁石となる材料
を矩形断面の角柱に成形し、矢印Ｃ方向側の上面に可動
片１２が遊合するガイド溝１１−１を長手方向に形成し
て、両端縁を両極とする長手方向に磁化したガイドブロ
ックエ１と、 上記と同一材料で前記ガイド溝１１−１に遊合する矩形
断面で、そのガイド溝１１−１の長手方向の寸法より摺
動する距離だけ短い角柱に成形し、同じく長手方向に磁
化した可動片１２と、 永久磁石材料の板材を前記ガイドブロック１１の上面視
寸法に成形し、その中央にプリズム３が移動できる大き
さの移動用孔１６−１を形成して上記と同じく長手方向
に磁化した蓋１６と、 更に、光路の切り替えを行うプリズム３．前記ガイドブ
ロック１１とで可動片１２を保持するカバー４、及び可
動片を駆動する電磁石５，５”とを組み合わせる本発明
の光スイッチの光路変換機構により解決される。

〔作用〕

即ち本発明においては、それぞれ極性を同一方向にして
、長手方向に磁化したガイドブロックＵのガイド溝１１
−１に、同じく磁化してプリズム３を固着した可動片１
２を挿入し、その上に磁化した蓋１６を固着することに
より、第４図の（ａ）、及び（ｂ）図に示すように可動
片１２の極性と周囲のガイドブロック１１．及び蓋１６
が同一極性となって、その磁力の反発力によりガイド溝
１１−１の中で浮揚した状態（磁力が均一であればその
隙間は等間隔）で保持される。

又、第３図の断面図に示すように両側に設けた！磁石５
，５゛の極性切り替えにより、可動片１２はガイド溝１
１−１に非接触で移動して摺動抵抗、及びかじり等が皆
無となると共に摩耗粉の発生が無くなり、且つ可動片と
ガイド溝の精度も不要となる。

〔実施例〕

以下第１図〜第４図について本発明の一実施例を説明す
る。

図中において、第５図、及び第６図と同一部材には同一
記号が付しであるが、その他の１１は可動片をガイドす
るガイドブロック、１２はプリズムを固着してガイド溝
内を移動する可動片、１６はガイド溝を冠着して可動片
を浮揚させる蓋である。

第１図は本実施例による光スイッチの光路変換機構、第
２図は光路変換機構の細部を斜視図で示し、その構成を
更に詳しく説明すると、ガイドブロック１１は、第２図
に示すように永久磁石となる材料２例えば金属磁石（Ｊ
ＩＳ　Ｃ２５０２を参照）の棒材を矩形断面の角柱に成
形して、上面、即ち矢印Ｃ方向側の面に可動片１２を移
動させる角形のガイド溝１１−１を長手方向、即ち矢印
Ａ−Ｂ方向方向に形成して、その両端面がＮ極、及びＳ
極となるように長手方向に磁化している。

可動片１２は、同じく金属磁石の棒材より前記ガイド溝
１１−１の角形断面寸法より２００μｍ小さい断面で、
ガイド溝１１−１の長手方向の寸法より２ｆｉ短（した
角柱に成形して、長手方向、即ち矢印Ａ−Ｂ方向の両端
面をＮ極、及びＳ極となるように磁化して光路変換用の
プリズム３を固着するブロックである。

蓋１６は、同じく金属磁石の板材を前記ガイドブロック
１１の上面視寸法に成形して、その中央に可動片１２に
固着したプリズム３が移動できる大きさの移動用孔１６
−１を設けて、プリズム３の移動、即ち矢印Ａ−Ｂ方向
に磁化している。

上記部材を使用して本発明の光スイッチの光路変換機構
は、可動片１２の上部、即ち矢印Ｃ方向側の面の中央に
光路の切り替えを行うプリズム３を接着して固定し、磁
化したガイドブロック１１のガイド溝１１−１にそれぞ
れ極性を同一方向にして挿入して、同じく磁化した蓋１
６も同一極性方向にし゛Ｃ固着する。

そして、第１図に示すように従来と同じカバー４を上記
組立品の上に冠着して角孔４−２よりプリズム３を突出
させ、カバー４の両側に設けた磁束用孔４−１に鉄心５
−１．及び５゛−１を遊合して可動片１２を駆動する電
磁石５を固着することにより、信頼性が高く、且つ安価
な光スイッチの光路変換機Ｌ′道の構築ができる。

その時、例えばガイド溝１１−１．及び蓋１６との間隔
がそれぞれ１００μｍでバランスしている可動片１２が
片側へ２０μｍずれると、クーロンの法則によりその磁
力比が　０．６４；１．４４　　となっ′ζ２．２５倍
のアンバランスが生じるため可動片１２は直ちにバラン
スする位置に復帰する。　そして、第３図の断面図に示
すようにカバー４の両側に設けた電磁石５．及び５′の
極性を切り替えて可動片１２を駆動する。

ここで第２図の右側端面を第４図（ａ）のように。

左側端面を第４図（ｂ）に示すように磁束の極性を□持
たせた場合に、右側！磁石５をＳ極、左側電磁石５°を
Ｎ極となるように磁化すれば可動片１２は第３図矢印Ｂ
方向に移動し、プリズム３は実線の位置となり入射光は
実線のように出射されて光路が変換される。

電磁石５．５′の極性を切り替えた場合、可動片１２は
矢印Ａ方向に移動し、プリズム３は点線の位置となって
入射光は点線のように出射され、光路は変換されない。

そのとき、例えば、長手方向の寸法が２４ｍ。

ガイド溝１１−１との隙間がそれぞれ１００μｍの可動
片１２が、若し移動時にガイド溝１１−１内で最大に傾
くとその角度は０．５°となり、光路距離が８ｆｌの平
板プリズム３では光路ずれは十数μｍとなって、それに
よる光路結合損失の変動は０．２〜０．４ｄＢとなるた
め安定した切り替えが可能となり、信頼性が高く、且つ
安価な光スイッチの光路変換機構ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば極めて簡単な構造で
信頼性が高く、且つ安価な光路変換機構が構築できる等
著しい品質及び、経済的効果が期待でき工業的には極め
て有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光スイッチの光路変換
機構を示す斜視図、 第２図は本実施例による光路変換機構の細部を示す斜視
図、 第３図は本実施例の作用を説明する断面図、第４図は可
動片の浮揚状態を説明する側面図、第５図は従来の光ス
イッチのを光路変換機構を示す斜視図、 第６図は従来の光路変換機構の細部を示す斜視図である
。 （スＩにおいて、 ３はプリズム、 ４はカバー、　　　　　４−１は磁束用孔、４−２は角
孔、 ５．５”は電磁石、　　　　５−１．５’−１は鉄心、
１１はガイドブロック、　１１−１はガイド溝、１２は
可動片、 １６は蓋、　　　　　　　１６−１は移動用孔、第１ｍ 第２　図 〉ト４１１−？Ｓ／）づｆｃｆｆｉ　％　吉ｆｆｉ　”
、Ｑ　ｒａｍ〒ｉａ第３図 Ｈオ左片／）シ蓼掻Ｊ大熊、を説哨乃図第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上面にガイド溝（１１−１）を形成した角柱を、両端面
   が極となるように磁化したガイドブロック（１１）と 上面にプリズム（３）が固定され、前記ガイド溝（１１
   −１）に遊合して長手方向に摺動できる角柱を同じく両
   端面が極となるように磁化した可動片（１２）と、 前記ガイドブロック（１１）の上面視寸法で、中央に前
   記プリズム（３）が移動できる移動用孔（１６−１）を
   形成して長手方向に磁化した蓋（１６）とを、それぞれ
   極性が同一方向となるように組み立て、前記ガイド溝（
   １１−１）内で前記可動片（１２）がそれぞれの磁力に
   より浮揚状態で保持されたことを特徴とする光スイッチ
   の光路変換機構。