光开关的制作方法

专利名称：光开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及光开关，尤其涉及使并排设置在光纤排列构件上的多条光纤与可沿该光纤排列构件移动的第2光纤之间实现光耦合的开关。
背景技术：
已知的这类开关有将多个连接器排列矩阵设置在连接器安装板上，并且与可进行二维移动的主连接器连接的光扫描开关(见日本电子情报通信学会春季全国在会(1988年).P4-238中的“C-449.10芯1×1000光扫描开关”一文)。
但是，传统的连接器安装板是将大量连接器进行物理排列，构成光纤二维排列。因此产生了这样的缺点，即保持在不同的连接器上的光纤之间的排列精度不高，不能与主连接器上保持的光纤进行高精度的连接等。

发明内容
本发明的光开关就是为了解决上述问题而开发的，特别是其目的在于使可动侧的光纤与固定侧的光纤进行光耦合时的光特性稳定，提高光耦合的可靠性，以及提高光耦合时的定位精度。
本发明的光开关备有下述部件并排设置多条第1光纤的前端用的光纤排列构件；与该光纤排列构件相对、同时固定第2光纤前端用的可动臂；以及驱动机构，它用来切换光耦合，沿着第1光纤的排列方向及与该第1光纤的排列方向垂直的方向，驱动上述光纤排列构件或上述可动臂两者中的至少一者，使第2光纤与第1光纤进行光耦合。上述光纤排列构件及可动臂被收容在密封箱内，在该密封箱内封入了光反射防止剂。
因此，在本发明的光开关中，当从并排设置在光纤排列构件上的多条第1光纤中选择任意一条光纤时，利用驱动装置，使第2光纤沿着将光耦合断开的方向、也就是沿着垂直离开第1光纤的排列面的方向移动，然后使第2光纤沿着第1光纤的排列方向移动规定的距离。然后再使第2光纤沿着接近排列面的方向移动，并使第2光纤停在规定位置，如此进行光耦合即光的开关动作。这时，由于光纤排列构件及可动臂被收容在内部封入了光反射止剂的密封箱内，所以粉尘等不会从外部进入密封箱内。无论驱动光纤排列构件和可动臂两者中的哪一个，都能通过光反射防止剂，达到可靠的光耦合。
本发明的光开关备有其上表面形成了固定多条第1光纤用的若干光纤固定槽的第1基板；其上表面形成了在上述光纤固定槽的延长线上形成的引导第2光纤用的若干光纤导槽的第2基板；具有上述第1基板和第2基板的光纤排列构件；与该光纤排列构件相对，同时将第2光纤的前端固定的可动头；设在该可动头上、同时与上述光纤导槽配合的定位构件；其前端有上述可动头的可动臂；以及沿第1光纤的排列方向及沿与第1光纤的排列方向正交的方向驱动，使第2光纤对第1光纤进行光耦合的驱动装置。
因此，在本发明的光开关中，当第2光纤被送到光纤导槽、与多条第1光纤进行光耦合时，设在可动头上的定位构件通过与光纤导槽嵌合，即使沿光纤排列方向的外部应力作用在可动头上，该第2光纤也能被定位在光纤导槽中而不会移动。另外，通过使可动臂保持弹性力，第2光纤及定位构件被压在光纤导入槽中，从而第2光纤不会从光纤导槽浮上来，第1及第2光纤之间不会产生光轴偏移。
本发明的光开关备有在其上表面形成了固定多条第1光纤用的若干光纤固定槽的第1基板；其上表面形成了在上述光纤固定槽的延长线上形成的引导第2光纤用的若干光纤导槽的第2基板；在第2基板的上表面形成的，而且是沿上述光纤导槽形成的配合部；有上述第1基板和第2基板的光纤排列构件；与该光纤排列构件相对，同时将第2光纤的前端固定的可动头；设在该可动头上，同时与上述配合部配合的定位构件；前端有上述可动头的可动臂；以及沿第1光纤的排列方向及与第1光纤的排列方向垂直的方向驱动上述可动臂、使第2光纤对第1光纤进行光耦合的驱动装置。
因此，在本发明的光开关中，当第2光纤被送到光纤导槽而与若干第1光纤进行光耦合时，设在可动头上的定位构件由于与配合部嵌合，所以即使沿光纤排列方向的外部应力作用在可动头上，该第2光纤也被固定在光纤导槽内而不会移动。另外，通过使可动臂保持弹性力，第2光纤及定位构件被压在配合部，第2光纤不会从光纤导槽浮上来，在第1及第2光纤之间不会产生光轴偏移。
上述的目的及其它目的可从后面的说明看得更清楚。


图1，是本发明光开关的剖面图。
图2，是设在光纤排列构件上的光纤导槽的斜视图。
图3，是表示第1光纤与第2光纤进行光耦合的侧视图。
图4，是第2驱动机构的第1实施例，同时它也是沿图1中的IV-IV线的剖面图。
图5，表示从图4中的状态驱动可动元件、解除光耦合后的状态的剖面图。
图6，为表示第2驱动机构的第2实施例的剖面图。
图7，表示从图6所示的状态下驱动可动元件，解除光耦合后的状态的剖面图。
图8，是沿图6中的VIII-VIII线的剖面图。
图9，是沿图6中的IX-IX线的剖面图。
图10，是沿图7中的X-X线的剖面图。
图11，是沿图7中的XI-XI线的剖面图。
图12，是表示第2驱动机构的第3实施例的平面图。
图13，是图12中所示机构的侧视图。
图14，是表示包含第2驱动机构的第4实施例在内的本发明的光开关的其他实施例的剖面图。
图15，是沿图14中的XV-XV线的剖面图。
图16，是沿图14中的XVI-XVI线的剖面图。
图17，是构成图14主要部分的楔形机构的斜视图。
图18，为光耦合时楔形机构的剖面图。
图19，为光耦合解除时楔形机构的剖面图。
图20，是沿图14中的XX-XX线的剖面图。
图21，是图14的侧视图。
图22是表示光开关的第2实施例的斜视图。
图23是将第2光纤与第1光纤的光耦合部分的结构放大后的斜视图。
图24为光开关的平面图。
图25是从图24中的密封箱上取掉盖以后的局部剖面图。
图26，是使第2光纤移动的第2驱动机构的平面图。
图27，是表示图26中的第2驱动机构的关连机构的光开关纵剖面图。
图28，是第2驱动机构的斜视图。
图29，是第2驱动机构的斜视图。
图30，是光纤排列构件的斜视图。
图31，是图30所示构件的剖面图。
图32，是本发明的光开关的第3实施例的整体斜视图。
图33，是图32所示开关的剖视图。
图34，是图32中A部的平面图。
图35，是图34所示开关的侧视图。
图36，是可动头放大后的仰视图。
图37A是沿图36的B-B线的断面图，图37B为图37A的变形例，它表示出了导销与第2光纤固定槽之间的配合关系。
图38，是光纤排列构件放大后的斜视图。
图39，为图38所示构件的纵剖视图。
图40，为装上可动头以后的可动臂斜视图。
图41，是表示第2可动臂、可动头和安装台的分解斜视图。
图42，为图41所示部件装配后的斜视图。
图43，表示将第1可动臂装在安装台上后的状态的侧视图。
图44，表示把具有可动头的第2可能臂装在安装台上后的状态的侧视图。
图45，是表示将图43中的第1可动臂与图44中的第2可动臂组装后状态的侧视图。
图46，为可动臂分解斜视图。
图47，为表示图46中的可动臂的安装状态的斜视图。
图48，是构成第2可动臂的板簧的展开平面图。
图49，是图48中圆C内的放大图。
图50A及50B是第2可动臂的侧视图和平面图。
图51，是表示支持在可动头上的第2光纤及导销与光纤导槽的配合关系的斜视图。
图52A及52B为第2可动臂的侧视图及平面图。
图53A及53B为表示支持在可动头上的第2光纤及导销与光纤导槽配合初期状态的平面图及正面图。
图54A及54B是表示支持在可动头上的第2光纤及导销与光纤导槽配合时的状态的平面图及正面图。
图55是表示第1、第2光纤的光轴对准时的端面间隔的慨要图。
图56则是表示第1、第2光纤的光轴不对准时的端面间隔的概要图。
图57，是表示可动臂因热膨胀而形成的变形状态的平面图。
具体实施例方式
下面参照附图来详细说明本发明的光开关的优选实施例。
在图1、图4中，符号1所示是用盖F密闭起来的横向长的密封箱，该密封箱从外界完全被密封，所以能防止灰尘从外部进入，同时能防止后面所述的光反射防止剂11流到外部。若干条并排设置带状的第1光纤2用的光纤排列构件3固定在该密封箱1的下部。该光纤排列构件3通过具有给定厚度的基座4被固定安装在密封箱1的内壁面5上(参见图4)。
如图2、图3所示，断面呈V形的光纤导槽6与第1光纤2的数量相对应地并排设置在光纤排列构件3的上部，各第1光纤2的前端2a的端面2b以从各光纤导槽6的终端露出的状态被固定。可动臂94由板簧状的第1可动臂14和第2可动臂7构成。因此配置在构成可动臂94的一部分的第2可动臂7的头8上的第2光纤9的前端9a被插入光纤导槽6内，第1光纤2的端面2b和第2光纤9的端面9b排列在一条直线上，同时可达到任意的光耦合。
如图1、图4及图5所示，在密封箱1的下部形成收容第1光纤2的前端2a和第2光纤9的前端9a的贮油凹部10，在该贮油凹部10内装有定量的其折射率与光纤的折射率大致相等的光反射防止剂(例如硅油)11。该贮油凹部10的具体结构是使密封箱1的下部容积比上部容积小，将该小容积部分作为贮油凹部10。而且，将基座4固定在形成贮油凹部10的竖直面10a上，将光纤排列构件3固定在该基座4上，沿大致与液面11a垂直的方向并排设置光纤导槽6。其结果，将光反射防止剂11填充到贮油凹部10内后，光纤排列构件3能完全沉在贮油凹部10内，同时第2光纤9的前端9a也能沉在贮油凹部10内。因此，利用后面所述的驱动机构，即使沿规定方向驱动第2光纤9时，第2光纤9的前端9a也不会从光反射防止剂11液面11a出来。
如图2所示，第2光纤9的前端9a被固定在由板簧构成的第2可动臂7的头8上，同时从头8的前端突出规定的长度。第2可动臂7沿上下方向(Z方向)设置，其前端构成游动端，同时与光纤排列构件3的光纤导槽6相对。第2可动臂7的基端被固定在密封箱1内滑动自如地配置的基台12上，该基台12构成矩形的块。这里，第2可动臂7由板簧形成，所以在对游动端施力的状态下产生弹力。作为对第2可动臂7的游动端加压的装置，是利用构成可动臂94的一部分的板簧状的第1可动臂14，该第1可动臂14从基台12延伸而盖在第2可动臂7上。该第1可动臂14的基端固定在基台12上，同时在其游动端形成弯曲成L形的加压部14a，该加压部14a与第2可动臂7的游动端相配合。由于用聚四氟乙烯树脂被覆在该加压部14a上，因此能减轻加压部14a和第2可动臂7之间的摩擦，能很好地防止产生磨损的粉末。
基台12通过后述的滑动导向部13，沿第1光纤2的排列方向(以下称X方向)往复滑动，同时收容着后面所述的光纤出入机构25，后者使第2光纤9沿与第1光纤2的排列方向正交的方向9以下称为y)往复运动。
沿x方向延伸、用来使基台12沿x方向移动的滑动导向部13设置在密闭的密封箱1内的上部。该滑动导向部13由螺纹轴16和导向轴18构成，该螺纹轴16穿过基台12、沿x方向延伸、同时与固定设置在基台12上的内螺纹部15进行螺纹结合，上述导向轴18与螺纹轴16平行延伸，同时通过止推轴承17而穿过基台12。螺纹轴16通过轴承19，转动自如地支持在密封箱1的两侧部1a、1b，导向轴18固定在两侧部1a、1b上。另外，螺纹轴16的一端通过联轴节20连接在电动机21的驱动轴21a上。
上述滑动导向部13被密封盖22包围着，该密封盖22由第1密封盖22a和第2密封盖22b构成，该第1密封盖22a呈折皱状，设置在基台12的一个侧面12a和与其相对的侧部1a之间，上述第2密封盖22b也呈折皱状，设置在基台12的另一侧面12b和与其相对的侧部1b之间。因此，利用密封盖22能将滑动导向部13隔离在密封箱1内，因此由于滑动导向部13和基台12之间的可动接触而产生的磨损的粉末能被关闭在密封盖22内，而且即使将通常竖直使用的光开关例如横过来，光反射防止剂11也很难流入密封盖22内。
其次说明使第2光纤9对第1光纤2进行光耦合用的驱动机构23。
如上所述，驱动机构23由沿x方向驱动基台12用的第1驱动机构23A和沿y驱动第2光纤9用的第2驱动机构23B构成，第1驱动机构23A以上述的滑动导向部13或电动机21作为主要的构成部件。第2驱动机构23B如图1所示，它主要由被封入密封盖22内穿过基台12沿x方向延伸的断面呈半月状的凸轮轴24、通过联轴节27使凸轮轴24转动的电动机28、以及如图4及图5所示，通过与凸轮轴24合作而沿y方向往复的光纤出入机构25构成。
如图4、图5所示，该光纤出入机构25备有利用弹簧30而受弹力作用的圆柱状的可动元件26，该可动元件26的外周有第1及第2法兰26a、26b，同时被配置在在基台12内部形成的收容空间部29内。在该收容空间部29内形成与第1法兰26相对、将可动元件26限制在y方向移动的第1限制壁29a、以及与第2法兰相对、将可动元件26限制在y方向移动的第2限制壁29b。可动元件26的一端受到由用螺丝固定在基台12上的支持部34支持的压缩弹簧30的弹力作用，可动元件26的另一端上固定着沿第1可动臂14延伸的撑杆31。该撑杆31被插在第2可动臂7和第1可动臂14之间，使其前端与有弹性的第1可动臂14的内侧表面接触，可被驱动跟踪有弹性的第1可动臂14的移动。另外，呈环状的衬套B1、B2固定在可动元件26和收容空间部29的壁面之间，可动元件26的直线移动性好。
这里，半月状的凸轮轴24被插在可动元件26的第1法兰26a和第2法兰26b之间。该凸轮轴24的断面处的轮廓由曲线状的作用面24a和直线状的非作用面24b构成。如图4所示，使凸轮轴24转动，作用面24a与和第2法兰26b接触，反抗弹簧30的弹力而将可动元件26压下去。如图5所示，再使凸轮轴24转动，由于非作用面24b与第2法兰26b相对，所以由弹簧30的弹力作用而将可动元件26推上去。这时，由于第1法兰26a与第1限制面29a接触，所以可动元件26的突出量受到限制，同时避免凸轮轴24的非作用面24b与第2法兰26b接触。结果，可动元件26对凸轮轴24没有摩擦，所以能使基台12沿x方向滑动，同时能防止产生磨损的粉末。
固定在基台12的侧面12b上的光传感器32与设置在可动元件26上的开关杆32a配合动作，检测可动元件26在y方向上的位置。如图1所示，固定在密封箱1的侧部1a、1b上的光传感器33通过与设置在基台12的侧面上的一对开关杆35的合作，检测基台1在x方向上的终端位置。这些光传感器32开关杆32a、35都设置在密封盖22内，因此能避免光反射防止剂11的飞溅所产生的影响，可防止误动作。
其次说明上述的光开关的动作。如图4、图5所示，当以竖直状态使用光开关时，将密封箱1固定在沿铅直方向竖立的固定板100上，以便使贮油凹部10配置在密封箱1的下方。
当使任意的第1光纤22和第2光纤9进行光耦合时，驱动电动机28，使凸轮轴24转动规定的量，将第2光纤9的前端9a从光纤导槽6中取除，成为图5所示的状态。然后，以规定时间驱动电动机21，使螺纹轴16旋转规定量，将基台12输送任意量。然后停止电动机21，将基台12停止在该位置。
然后驱动电机28，使凸轮轴24转动规定量，如图4所示，作用面24a反抗弹簧30的弹力，将可动元件26的第2法兰26b向下压。其结果撑杆31下降，同时将被撑杆31推上去的第1可动臂14的弹力释放。这时，利用第1可动臂14的弹力，用加压部14a将第2可动臂7的游动端压下，将第2光纤9的前端9a插入光纤导槽6内，实现任意的第1光纤2与第2光纤9的光耦合。在该光耦合状态下，利用弹簧30的弹力作用，凸轮轴24和第2法兰26b以规定的压力接触，所以基台12很难偏离x方向。
当使基台12沿x方向移动时，驱动电动机28，使凸轮轴24转动规定的量。于是如图5所示，作用面24b与第2法兰26b相对，利用弹簧30的弹力，将可动元件26推上去。这时，第1法兰26a与第1限制面29接触，限制可动元件的26的突出量，因此能避免凸轮轴24的非作用面24b与第2法兰26间的接触即摩擦。由于撑杆向上反抗弹力，而将第1可动臂14推上去，使加压部14a离开第2可动臂7，将第2可动臂7的压力解除，利用其本身的弹性力将第2光纤9从光纤导槽6取出，并沿x方向输送基台12。
其次参照图6-图11，说明第2驱动机构40的第2实施例。与上述实施例相同或等同的构成部分标以相同的符号，其说明从略。
沿y方向驱动第2光纤9的第2驱动机构40如图6所示，它被封闭在密封盖22内，它主要由下述部分构成，即穿过基台12、沿x方向延伸的断面呈半月状的凸轮轴24；通过联轴节27使凸轮轴24旋转的电动机28；以及如图6、图7所示，通过与凸轮轴24合作，沿y方向往复运动的光纤出入机构41。
该光纤出入机构41备有利用压缩弹簧42而被推压的分割型的可动元件43。该可动元件43被设置在基台12内部形成的收容空间部44内，同时它有大致呈圆柱状的第1部分45和第2部分46，该第1部分45和第2部分46通过连接部47构成一个整体。
如图6、图9所示，压缩弹簧42安装在第1部分45的中央，该弹簧42的一端与收容空间部44的一个壁面44a接触，另一端与法兰部48接触。结果，可动元件43夹着弹簧42，出入自如地构成。
在第1部分45的上部沿轴线方向即沿y方向形成具有规定长度的限制孔49，固定在基台12上的限制销50被插在该限制孔49中。因此通过呈长孔的限制孔49的限制销50之间的配合动作，能限制可动元件43的移动量，因此，通过适当地变更限制孔49的长度，就能适当地变更可动元件43的行程。
在第1部分45的下部沿轴线方向形成切口部51，该切口部51与固定设置在凸轮轴24上的动作片52相对，同时位于该动作片52的转动半径以内。由于不管可动元件43位于x方向的什么位置，都必须能通过动作片52和切口部51的配合动作，使可动元件43往复运动，所以动作片52以能作用到可动元件43沿x方向的移动范围所对应的长度固定设置。
在第1部分45的最上部形成动作头53，被插入从收容空间部44一直贯通到基台12的顶面12c的通孔54内，而被配置在与第1可动臂14的内侧表面接触的位置。因此，能驱动有弹性的第1可动臂14跟随动作头53的移动。
如图6、图8所示，通过连接部47而与第1部分45构成一体的第2部分46，相对于第1部分45平行延伸，同时构成为止动机构的一部分的保持片。该第2部分46的止动部46a被定位在构成止动机构的一部分的止动销主体56的爪部56a之间，该止动销主体56利用固定在基台12上的呈L状的支持片55而固定在收容空间部44内。这里，止动机构具有众所周知的结构，但在该实施例中，采用压一次被固定、再压一次解除固定的一个循环中两次动作式的止动机构。由于上述的止动机构能利用众所周知的机构，因此不限定其结构和形状。
下面参照图1-图3及图6-图11，说明第2驱动机构40的光开关的动作。
当将第2光纤9的前端9a从光纤导槽6中取出时，驱动电动机28，使凸轮轴转动规定的量。其结果如图7、图11所示，动作片52与切口部51的锁定面51a相配合，反抗弹簧42的弹性力，将第1部分45的动作头53推上去。这时，如图10所示，第2部分46也被推上去，止动部46a与止动销主体56的爪部56a进行止动配合，使可动部件43停止在该位置。
此后，当凸轮轴24反转时，切口部51与动作片52的配合被解除，但由于第2部分46的止动销的配合未解除，所以可动元件43维持图7所示的状态，而凸轮轴24维持图6所示的状态。其结果，动作片52和可动元件43之间无摩擦，基台12可沿x方向平滑地移动。
此后，当使任意的第1光纤2和第2光纤9进行光耦合时，以规定的时间驱动电动机21，使螺纹轴16旋转规定量，将基台12沿x方向输送任意量。然后，使电动机21停止，将基台12停止在该位置。
然后，驱动电动机28，使凸轮轴24旋转规定量，如图7所示，使动作片52和锁定部51a配合，同时再通过动作片52将锁定面51a推上去。结果，止动部46a和止动主体56之间的止动配合被解除。然后如图6所示，使凸轮轴24反转，如图8所示，动作片52和锁定面51a之间的配合被解除，如图9所示，由于弹簧42的弹力作用，可动元件43下降。这时，由于动作头53下降，第1可动臂14的弹力被释放，由加压部14a将第2可动臂7的游动端压下。结果，第2光纤9的前端9a被插入光纤导槽6内，可实现任意的第1光纤2和第2光纤9的光耦合。
这里，检测可动元件43在y方向的位置的光传感器57被固定在支持片55的一个侧面55a上，开关杆58固定设置在可动元件43上。因此，通过光传感器57和开关杆58的配合动作，可检测可动元件43的位置。另外，由于光传感器57及开关杆58都被置于密封盖22内，所以能避免由光反射防止剂11的飞溅造成的误动作。
其次参照图12、图13说明第2驱动机构60的第3个实施例。与上述的实施例相同或等同的构成标以相同的符号，其说明从略。
沿y方向驱动第2光纤9的第2驱动机构60主要由下述部分构成收容在基台12的收容空间部61内的电动机62；从该电动机62出入的螺旋主轴63；以及通过与该螺旋主轴63配合动作而沿y方向往复运动的光纤出入机构64。
该光纤出入机构64备有受到压缩弹簧65的推压且将螺旋主轴63插入其中的筒状的可动元件66。该可动元件66利用配置在收容空间部61的壁面和可动元件66的法兰部66a之间的弹簧65的作用而经常被压在螺旋主轴63上。在可动元件66的最上部形成动作头67，该动作头67被插入从收容空间部61一直贯通到基台12的顶面12c的通孔68内，同时被配置在与第1可动壁14的内侧面接触的位置。因此能跟踪动作头67的移动，驱动有弹性的第1可动壁14。当将电动机62固定在收容空间部61内时，可用螺钉等将固定在基台12上的L形的支持片70和在电动机62的侧面上形成的法兰部69紧固，安装作只简单适用。
如上所述，由于将电动机62与基台12固定在一个整体，可使结构简单，并能降低成本，而且能利用从电动机62延伸的螺旋主轴63直接控制可动元件66的移动，所以能进行精度好的微调。
下面参照图1-图3及图12、图13，说明利用第2驱动机构60的光开关的动作。
当将第2光纤9的前端9a从光纤导槽6中取出时，驱动电动机62，使螺旋主轴63伸出规定量。结果，如图13所示，螺旋主轴63反抗弹簧65的弹性力而将可动元件66的动作头67推上去，也将第1可动臂14推上去。
然后，在使任意的第1光纤2与第2光纤9进行光耦合时，按规定时间驱动电动机21，使螺纹轴16旋转规定量，将基台12沿x方向输送任意量。然后，停止电动机21，将基台12停止在此处。
然后驱动电动机62，通过使螺旋主轴63反向旋转，螺旋主轴63被拉回电动机62内。结果，可动元件66的动作头67下降到两点线所示的位置。这时，第1可动臂14的弹力被释放，用加压部14a将第2可动臂17的游动端压下。从而第2光纤9的前端9a被插入光纤导槽6中，可实现任意的第1光纤2与第2光纤9之间的光耦合。
其次参照图14-图21，说明第2驱动机构80的第4实施例。与上述实施例中相同或等同的构成部分，标以相同的符号，其详细说明从略。
如图15所示，第2驱动机构主要由下述部分构成；支持上述滑动导向部13的两端、同时与密封箱1的两侧部1a、1b配合的第1及第2支持构件81、82；如图16所示，插在侧部1a和第1支持构件81之间及侧部1b和第2支持构件82之间、同时使第1及第2支持部81、82沿y方向相对于密封箱1往复运动的楔形机构83、84；使该楔形机构83、84动作的楔形可动装置85；以及与楔形机构83和84连动，同时贯穿基台12、沿y方向延伸的连接轴86。
如上所述，滑动导向部13由下述部分构成沿x方向延伸、同时与设置在基台12上的内螺纹部15进行螺纹结合的螺纹轴16；以及与螺纹轴16平行延伸、同时穿过设在基台12上的上推轴承17的导向轴18。螺纹轴16相对于第1及第2支持构件81、82旋转自如地固定。导向轴18固定设置在第1及第2支持构件81、82上。
如图15、图16所示，第1及第2支持构件81、82被插入在密封箱1的两侧部1a、1b上形成的滑动空间部87、88内，移动自如地配置在y方向上。如图14、图20所示，沿y方向延伸的线性导杆89、90固定设置在第1及第2支持构件81、82上，由于存在这些线性导杆89、90才能使第1及第2支持构件81、82沿y方向相对于密封箱1平稳地滑动。另外，第1支持部件81形成箱形，收容着联轴节20及楔形可动装置85，所以能将由楔形可动装置85产生的磨损粉末能被封闭在第1支持构件81内。
如图16所示，楔形机构83、84由下述部分构成固定设置在侧部1a、1b上的断面呈梯形的第1楔形体83a、84a；以及通过成规定角度的楔面K安装在第1楔形体83a、84a上的断面呈梯形的第2楔形体83b、84b。楔形机构83和84相对于与连接轴88的轴线正交的面呈镜面对称关系。第2楔形体83b、84b与第1及第2支持构件81、82接触，同时沿x方向滑动自如地安装。如图17-图19所示，在第1楔形体83a、84a的中央形成使连接轴86贯通用的切口部87，在第2楔形体83b、84b的中央形成与在连接轴86的两端形成的外螺纹部86a、86b进行螺纹结合的内螺纹部87a、87b。
外螺纹部86a和86b沿轴向方向看时，其切削螺纹的方向相反。内螺纹部87a、87b也一样。因此，沿任意方向转动连结轴86时，通过外螺纹部86a、86b和内螺纹部87a、87b协同动作，能使第2楔形83b、84b相对于第1楔形体83a、83b沿同一方向上下动作。
如图14所示，利用收容在箱形第1支持材件81内的楔形可动装置85，例如齿轮机构驱动连接轴86，该楔形可动装置85利用固定在第1支持材件81的外表面上的电动机28驱动。如图21所示，检测第1及第2支持部件81、82在y方向的位置的光传感器91固定在第1支持构件81的侧面81a上，开关杆92固定设置在密封箱1内。从而通过光传感器91和开关杆92的协同动作，能检测第1及第2支持构件81、82相对于密封箱1沿y方向的位置。基台12的沿x方向的检测装置的优选结构如图1所示。
上述的滑动导向部13及连接轴86被密封盖22包围，该密封盖22由两部分构成，即安装在基台12的一个侧面12a和与其相对的侧部1a之间的折皱状的第1密封盖22a；以及安装在基台12的另一侧面12b和与其相对的侧部1b之间的折皱状的第2密封盖22b。从而能利用密封盖22将滑动导向部13及连接轴86隔离在密封箱1内，因此能将由于这些构件与基台12进行可动接触而产生的磨损粉末封闭在密封盖22内。第2可动臂7经常受第1可动臂14的弹性力的作用，能可靠地实现第1光纤2和第2光纤9之间的光耦合。
下面参照图2、图3及图14-图21，说明利用第2驱动机构80的光开关的动作。
当将第2光纤9的前端9a从光纤导槽6中取出时，驱动电动机28，使通过楔形可动装置85使连接轴86的外螺纹部86a、86b转动规定量。其结果如图19所示，使第2楔形体83b、84b对于第1楔形体83a、84a沿y方向上升，也使第1及第2支持构件81、82相对于密封箱1上升。这时，由于滑动导向部13也上升，所以基台12也跟随其上升，所以第2光纤9的前端9a被从光纤导槽6中取出。然后，在使任意的第1光纤2与第2光纤9进行光耦合时，按规定时间驱动电动机21，使螺纹轴16转动一规定量，将基台12沿x方向输送任意量。然后停止电机21，将基台12停止在该位置。
然后，反转驱动电动机28，使连接轴86反向旋转一规定量，如图18所示，使第2楔形体83b、84b相对于第1楔形体83a、84a沿y方向下降，使第1及第2支持构件81、82相对于密封箱1下降。这时，由于滑动导向部13也下降，所以基台12及第2可动臂7也跟随其下降。然后，第2可动臂7利用第1可动臂14而进行推压，所以第2光纤9的前端9a被可靠地插入光纤导槽6内，可实现任意的第1光纤2和第2光纤9之间的光耦合。
在该第4实施例中，为了便于说明，使用了上升或下降的用语，但将光开关竖立使用时，则对应于水平方向的前进或后退。
本发明不受上述实施例的限定，例如，密封盖22可以不是折皱状的、而用弹性形变容易的橡胶体。
其次说明上述光开关的第1实施例的效果。
即由于在密封箱1的下部形成收容第1光纤2的前端2a和第2光纤9的前端9a的贮油凹部10，则可将光反射防止剂的封入量限制在必要的最小量，所以不会增加装置本身的重量，也能缩短光反射的防止剂封入时间，还能降低制造成本。另外，由于用密封盖22包围滑动导向部13，所以能将由滑动导向部13与基台12的摩擦产生的磨损粉末封闭在密封箱1内，所以磨损粉末不会混入贮油凹部10内，也就不会影响光纤之间的光耦合。另外，由于将螺纹轴16沿第1光纤2的排列方向延伸较长，所以能以稳定的精度将第2光纤9输送到第1光纤2的排列方向。
下面说明本发明的光开关的第2实施例。
在图22中，密封箱112能水平稳动自如地被支持在基座111上。图22中示出了将密封箱112的盖取下后的状态。而且，双芯第2光纤(主侧元件)102和与该第2光纤102进行光耦合的第1光纤(n侧光纤)104收容在该密封箱112内。
如各图所示，密封箱112由底壁113、从底壁113的边缘向上竖起的周壁114、液密性地安装在周壁114的上端面上的盖115、以及设置在周壁114的两个侧壁114a上形成的第1开口116的外侧上使其密闭的2个折皱盖117构成。
更详细地说明如下，在密封箱112内，第2光纤安装在可动状105上，可动头105安装在可动臂118的前端。可动臂118由平行设置的上下两层板簧118a、118b构成，其基端安装在支持板120上。
该可动臂118通过上下两组板簧118a、118b可以上下弯曲，进行光耦合切换时，由后面所述的第2驱动机构136将可动臂118提上时，保持第2光纤的可动头105便被提上。
支持板120被收容在密封箱112中后，通过周壁114的两侧上的第1开口116，进入左右折皱盖117中，其两端120a固定在从基座111竖立起来的竖直板122上，与折皱盖117的端壁117a构成一体(参见图25)。
在周壁114的后壁114b的上端面形成凹部123，第2光纤102从该凹部123向后方引出。用盖115将凹部123关闭，因此第2光纤102被液密性地导出密封箱112(参见图22)。
在周壁114的前端壁114c上形成切口部124。多芯光纤带101通过该切口部124被引导到设置在密封箱112内的光纤排列构件103上。该切口部124被填充物125液密性的填充，该填充物125由只在多芯光纤带101通过的部位形成凹口的弹性体构成，因此切口部124被密闭。
密封箱112利用将电动机126作为驱动源的第1驱动机构121，可在基座111上沿光纤的排列方向水平移动。电动机126设置在基座111上，与电动机轴连接的螺旋轴127利用轴承板128水平地设置在基座111上。螺母构件130被螺纹结合在螺旋轴127上，与该螺母构件130构成一体的臂部131被结合在密封箱112的后部上面。
导块132设在周壁114的前端和后端的下方(在图22中，位于密封箱112的纵向两端下方)。该导块132滑动自如地嵌合在开口向上固定在基座111上表面上的U形直线导向构件133的导槽中。在图22中，右侧的直线导向构件133通过支架134安装在基座111上。
因此，通过电动机126驱动，螺旋轴127可正反向旋转，螺母构件130沿该螺旋轴127往复往动，密封箱112通过臂部131而沿水平方向移动。该移动通过导块132沿直线导向构件133上的导槽移动而能保持规定的态势，且稳定。
密封箱112水平移动时，移动前方的折皱盖117收缩，另一侧的折皱盖117伸长。因此，密封箱112往复运动时，左右两侧的折皱盖117、117交替地伸缩。
支持第1光纤104的光纤排列构件103如上所述，整体地配置在密封箱112内，因此伴随密封箱112水平移动，光纤排列构件103与该密封箱112一起移动。与此相反，由于第2光纤102通过可动头105及可动臂118而固定在支持板120上，不与密封箱112一起移动，因此相对地看，密封箱12水平移动，变成第2光纤102沿第1光纤104的排列方向移动，因此能切换光耦合。
下面根据图30和图31说明光纤排列构件103的结构。
光纤排列构件103由下述部分构成在基板106的上表面形成的狭缝107；沿着与该狭缝107的纵向正交的方向延伸而将该狭缝107夹在中间的光纤固定槽108及光纤导槽109；嵌合在光纤固定槽109的第1光纤104；以及将该第1光纤104压在光纤固定槽108中固定的盖板110。
从图30的上方看，基板106呈长方形，狭缝107从基板106的一个侧面106a延伸到另一侧面106b。狭缝107的断面形状大致呈凹形。另一方面，光纤固定槽108和光纤导槽109从上表面的一个侧面(基准端面)106a以一定的间距(例如0.25mm)并排设有多条(例如设有80条，但图中将一部分省略)。
在实施例中，光纤固定槽108及光纤导槽109都呈V形，各V形槽的纵向长线被设得一致。从光纤带101导出的第1光纤104从槽的后方插入光纤固定槽108中，光纤前端面104a被配置得与狭缝107的一侧垂直面位于同一平面上。
上述第1光纤104接触在V形槽的底部侧壁上，在此状态下用粘接剂将其保持住。用硅制的盖板110结合在基板106的上表面，用来保护固定在光纤固定槽108中的第1光纤104。盖板110是在第1光纤104的前端面104a露出的状态下结合在基板106上的，所以对该第1光纤104和第2光纤102的连接无障碍。另外，由于第1光纤104被固定在能充分埋没该光纤的V形槽的底部，所以盖板110在近似于面接触的状态下结合在基板106的上表面上。
在上述结构中，图1所示的可动头105利用第2驱动机构136，沿光纤导槽109的深度方向(y方向)移动，而光纤排列构件103利用第1驱动机构121，与水平移动的密封箱112一起沿光纤排列方向(x方向)移动，通过上述的移动，可将第2光纤102从光纤导槽109中取出，越过槽棱而移到另外的光纤导槽中109中，因此能切换第2光纤102与第1光纤104之间的光耦合。
在本实施例中，由将电动机135作为驱动源的第2驱动机构136进行第2光纤102的上升动作。现参照图22、图24、图25进行说明。电动机135设置在基座111上，与电动机轴连接的螺旋轴137利用轴承板138水平地设置在基座111上。螺母构件140螺纹结合在螺旋轴137上，从该螺母构件140上向上竖立的销143与在摇杆141的端部形成的长孔142相配合。如图28及图29所示，摇杆141弯曲成钩形，其角部支枢在竖直设在基座111上的垂直轴145上。在摇杆141的端部形成长孔148，通过与该长孔148游动配合的连接销146，摇杆141与滑板147连接。
滑板147上有两个导向长孔151，从基座111上竖立的导销150与各导向长孔151进行游动配合，因此滑板147的移动方向被限制在图28、图29中的箭头所示的方向。
另一方面，其断面呈梯形、而且呈杆状的斜面导杆152固定在基座111的上表面，如图29所示，滑板147向前移动时，滑板147的前端147a便滑到了该斜面导杆152上而被抬起来。反之，如图28所示，当滑板147后退时，该前端147a降下来。在滑板147上形成的U形槽153，使前端147a具有弹性。
如图27所示，滑板147的前端147a位于密封箱112的下部。在密封箱112的底壁113上形成第2开口156，并安装着折皱状保护盖155，将该第2开口156密闭。而且，可动块154液密性地贯通折皱盖155，并由该折皱盖155支持着。这样，由折皱盖155和可动块154将密封盖112的内外隔开，而且通过该折皱盖155的伸缩，可动块154可升降。可动块154的上表面与安装在支持第2光纤102的可动臂118的中间部位且下垂的托架157的下表面接触。
采用上述结构，由电动机135驱动，随着螺旋轴137正反向旋转，螺母构件140沿该螺旋轴137往复移动，滑板147通过摇杆141前后移动。而且，滑板147向前移动并滑到斜面导杆152上，于是前端147a将可动块154提起，可动块154通过托架157反抗板簧的弹力而将可动臂118的前端一侧托起。
就是说，第2光纤102在与第1光纤104进行光耦合时，该第2光纤102利用可动臂118所具有的向下的弹力而被压在呈V形的光纤导槽109内，与第1光纤保持稳定的光耦合。与此相反，当切换光耦合时，由可动块153、托架157将可动臂118托起，第2光纤102保持在此光纤导槽109的槽棱稍高的位置。
在此状态下，由第1驱动机构121将光纤排列构件103与密封箱112一起沿光纤排列方向移动后，通过使可动块154下降，第2光纤102被导入另外的光纤导槽109中，光耦合切换结束。
另外，多个传感器160、161配置在基座111上，由传感器160检测第1驱动机构121的动作，由传感器161检测第2驱动机构136的动作，将检测信号输出给控制部(图中未示出)，进行光开关的自动控制。
如上所述，在本实施例中，光反射防止剂即硅油收容在密封箱112中，另外只收容第2光纤102和第1光纤104及其支持机构，而包括移动密封箱112用的电动机126的第1驱动机构121、包括使第2光纤上下移用的电动机135的第2驱动机构136、以及检测它们的动作的传感器160、161等都设置在密封箱112的外部。
因此，在本实施例中，在密封箱112中不会产生由驱动机构的可动接触部分产生的磨损粉末，不会降低硅油的光反射防止效果。另外，由于传感器160、161在密封箱112的外部，所以传感器的功能不会因硅油中的磨损粉末而降低。在图24中，符号158是第1光纤104的支持架。
在上述实施例中，给出了第2光纤102上下移动、第1光纤104沿光纤排列方向移动进行光耦合的例子，但本发明不受此限。例如也可以采用下述结构，即，使第2光纤102上下动，同时沿光纤排列方向移动，而将第1光纤104固定，并将第2光纤102和第1光纤104收容在密封箱112内，将驱动第2光纤102的驱动机构设置在密封箱112的外部(但图中未示出)。
其次说明上述光开关的第2实施的效果。
在本实施例中，特别是将移动密封箱112或光纤用的驱动机构及传感器等设置在密封箱112外面，所以该驱动机构的可动部分产生的磨损粉沫等不会在光反射防止剂中漂浮，能充分发挥降低光耦合损失的光反射防止剂原有的性能。
下面参照

本发明的光开关的第3个实施例。
如图32所示，在光开关211中，光纤排列构件203和主要一侧的第2光纤204的驱动机构224配置在基座212的上表面。
光纤排列构件203安装在第1支座216上。第1支座216用固定螺栓214安装在第2支座215上，第2支座215用固定螺栓214固定在基座212上。光纤排列构件(光纤组件)203的上侧一面有基板206，该基板206上有第1光纤固定槽208及第2光纤固定槽(光纤导槽)209，多芯带光纤201的各第1光纤202固定在第12光纤固定槽208中。
第2光纤204支持在由驱动机构224(后面详细说明)驱动的可动头205上，同时可沿第1光纤202的排列方向(x方向)及与光纤排列方向(x方向)正交的方向(y方向)移动。
如图38及图39所示，光纤排列构件203由下述各部分构成基板206；在基板206的上表面形成的分离槽207；以该分离槽207为界，沿着与分离槽207的纵向正交的方向延伸的第1光纤固定槽208及第2光纤固定槽209；以及从上方压住该第1光纤202的盖板210。
如图38所示，基板206大致呈长方体，分离槽207从基板206的一个侧面206a一直延伸到另一侧面206。离槽207的断面形状大致呈凹形。另一方面，第1光纤固定槽208和第2光纤固定槽209从其板206的一个侧面(基准面)206开始、以一定的间距(例如0.25mm)、并排设置多条(例如80条，但图中省略了一部分)。
第1及第2光纤固定槽208、209在本实施例中呈V形，且设置得沿各光纤固定槽208和209的纵向的延长线一致。从带光纤201露示的第1光纤202从光纤固定槽208的后方插入第1光纤固定槽208中，光纤的前端面202a与分离槽207的一个垂直壁构成同一平面。如上所述，分离槽207大致呈凹形，其深度比光纤固定槽稍深一些。
上述第1光纤202与V形槽的底部侧壁相接触，在此状态下，用粘接剂加以保持。用硅制成的盖板210结合在基板206的上表面，用来保护固定在第1光纤固定槽中的第1光纤202。盖板210以使第1光纤202的前端面露出的状态与基板206结合，因此能与第2光纤204无障碍地连接。由于V形槽具有能充分地埋设第1光纤202的深度，因此盖板210相对于基板206的上表面以近似于面接触的状态结合。
如图38所示，在第2光纤固定槽209的前端部分形成将V形槽的棱切削而成的台阶部213，该台阶部213与分离槽207相接，同时全长幅度为L，从基板206的底面算起的规定高度为h。因此当将第2光纤204插入第2光纤固定槽209中、使第2光纤204与第1光纤202进行光耦合时，如图33所示，第2光纤204从台阶部213突出。而且，从该台阶部213突出的第2光纤204被光纤压板257(参见图35)压在台阶部213上，该第2光纤204可靠在被固定在第2光纤固定槽209中。在本实施例中，第2光纤204以若干条(例如2条、6条、8条)为一组安装在可动头205上，整体地移动，可同时切换多条光路。
上述光纤排列构件203的基板206用Si板构成，成形时在一块基板206的上表面用金刚石刀具等从一个侧面206a到另一侧面206b进行切削，形成分离槽207及台阶部213。再沿与该分离槽207及台阶部213的纵向正交的方向，用金刚石刀具等切削若干条V形槽，形成第1及第2光纤固定槽208、209。然后，按适当的长度切断长条形的基板206，便可简单地制成图示的规定长度的基板206。另外，也可以采用光刻技术高精度地制作(但图示从略)。
在图示的例中，第1和第2光纤固定槽208、209是在一块基板206上形成的，但该第1和第2光纤固定槽208、209也可分别在并排设置的两块基板的上表面形成，将各光线固定槽208、209沿一直线对齐即可。
这里，图32所示的可动头205在规定的范围内、沿着与第2光纤固定槽209的排列方向垂直的方向(y方向)移动，同时沿第2光纤固定槽209的排列方向(x方向)移动，因此第2光纤204能从第2光纤固定槽209脱出，同时越过光纤固定槽的棱而移动到其它第2光纤固定槽209中。结果，能适当地切换第1光纤202和第2光纤204之间的光耦合。
另外，在第2光纤固定槽209的台阶部213上延伸的第2光纤204能被光纤压板257(参见图35)压住，而被牢固地固定在第2光纤固定槽209中。因此，即使有外力作用，第2光纤204也不会从第2光纤固定槽209浮上来，能可靠地进行与第1光纤202的光耦合。
同时，如上所述，第2光纤204被支持在可动头205上，在这种情况下，由于对与第2光纤204的可动头205对应的支持装置及可动头205的结构、以及与其对应的光纤排列构件203的结构下了很大工夫，因此能将可动头205准确地定位在光纤排列构件203上。另外，即使有外部应力作用，可动头205也不会沿光纤排列方向移动，因此能实现使第2光纤204稳定地保持在第2光纤固定槽209中的结构。
在本实施例中，可动头205及光纤排列构件203最好采用如下结构。如图34-图37所示，光纤固定块217以前侧向下倾斜的状态安装在将可动头205的下侧后部切削后形成的倾斜面253上(参见图35)。第2光纤204被嵌合在该光纤固定块217的下侧的嵌合槽217a中，在其外周装上压板217b，该压板217b用粘接剂粘接在光纤固定块217上。结果，第2光纤204相对于可动头205保持一定的间隔配置，同时第2光纤204的前端可向下倾斜地安装。
如图37A所示，在可动头205的下侧前端部分，在2条第2光纤204的外侧切削形成与第2光纤204平行的一对V形槽状的销固定槽218。在该销固定槽218中嵌入并固定一对由硬质金属材料构成的导销(定位构件)219，各导销219的外周的一部分从可动头205的下侧突出。在图37A中，在固定块205a上形成销固定槽218，该固定块205a固定在可动头205的凹部205b上，这就是制作时构成的结构。
当将第2光纤204插入第2光纤固定槽209中时，该第2光纤204挠曲，所以在固定块205a上形成作为其退让空间的凹部205c。
另一方面，在光纤排列构件203上平行于第2光纤固定槽209形成嵌合上述导销219用的V形导槽(配合部)220。
因此，将可动头205从光纤排列构件203的上方向下降落，第2光纤204的前端部分以与光纤固定块217的固定部分为支点、一边挠曲，一边嵌合到第2光纤固定槽209中，与第1光纤202进行光耦合。另外，通过使可动头205下降，从可动头205下侧突出的导销219使嵌合到导槽220中。在此状态下，通过可动臂228继续对可动头205向下加压时，例如即使有沿第1光纤202的排列方向(x方向)的外部应力加到可动头205上时，由于硬质金属制的导销219咬合在导槽220中，所以可动头205不会沿x方向移动，能保持第1、第2光纤202、204之间可靠的光耦合。
导销219及导槽(配合部)220的断面形状不限于图示的凹状，也可以是凸状。在这种凸状的配合部220的情况下，不采用导销，在可动头205上形成定位用的凹部(图中未示出)即可。另外，导销219的条数也不限定。在图37A所示的例中，是以规定的间隔平行地排列2条，但该导销219即使只有一条，也能达到所期望的目的。当导销219为1条时，最好附加适当的支持装置，以便使可动头205不致倾斜。
在图37B中，示出了将嵌合导销219的导槽兼作第2光纤固定槽209用的实施例。在该图37B的情况下，设定第2光纤固定槽209的V形槽的开口宽度大约为250μm。光纤的外径大约为125μm，设定导销219的外径为230-250μm。因此，如果采用图37B所示的结构，由于第2光纤固定槽209兼作导槽用，所以第2光纤204充分深地嵌入到第2光纤固定槽209中时，导销219的一部分也处于嵌入第2光纤固定槽209中的状态。
而且，在导销219的一部分嵌入到第2光纤固定槽209中的状态下，如果继续从上方对可动头205施加轻微的压力时，例如即使有沿光纤排列方向(x方向)的外部应力加到可动头205上，可动头205也不会沿X方向移动，能准确地定位，可达到所期望的目的。
可动头205位于可动臂228的前端，该可动臂228由有弹性的第1可动臂226和第2可动臂227构成，第1可动臂226和第2可动臂227上下相距一定的间隔设置。该可动臂228的基端固定在安装座236上，该安装座236设置在第2驱动机构224A的第2可动构件235B上，与驱动源即第1电动机229连动地连接着。
下面详细说明使可动臂228动作的驱动机构224。
首先说明沿第1光纤202的排列方向驱动可动臂228的第1驱动机构224A。如图32及图33所示，该第1驱动机构224A备有作为驱动源的第1电动机229，该第1电动机229的电机轴连接的螺旋轴230通过轴承板231水平地设置在基座212上。构成可动构件232的一部分的第1可动构件235A连动地连接在该螺旋轴230上。即，压紧臂233和有弹性的配合丝234设置在第1可动构件235A的后端(图32中的左端)，该压紧臂233压在螺旋轴230上，配合丝234配合在螺旋轴230的螺旋槽内。因此，通过螺旋轴230正向旋转及反向旋转，第1可动构件235A可沿着螺旋轴230左右移动。
第1可动构件235A固定在构成可动构件232的一部分的平板状的第2可动构件235B的上表面。块状的安装座236固定在第2可动构件235B的上表面，可动臂228的第1可动臂226及第2可动臂227的各基端用若干个固定螺栓237固定在该安装座236上。
如图33所示，导块238设置在平板状的第2可动构件235B的下表面。该导块238滑动自如地嵌合在呈U状的导向构件240的开口部，该导向构件240固定在基座212的上表面上的导槽239中。
因此，如图32所示，通过使导块238沿导向构件240移动，第2可动构件235B能保持规定的态势稳定地移动。第1遮光板242和第2遮光板243固定在第2可动构件235B的上表面的两端部位。左右一对光学式第1及第2极限传感器244A、244B设置在基座212上。这里，通过用第1遮光板242遮断第1极限传感器244A的光，便使第2可动构件235B向一侧的移动停止。另外，通过用第2遮光板243遮断第2极限传感器244B的光，便使第2可动构件235B向另一侧的移动停止，同时检测第2可动构件235B的原点位置。用符号245A、245B表示的各挡块，是当第1及第2极限传感器244A、244B发生故障时，用来与第2可动构件235B的侧面接触，机械地且强制性地使第2可动构件235B的左右方向(x方向)的移动停止的构件。
构成可动臂228的第1、第2可动臂226、227的第1实施例示于图40-图45。参考这些图，用有弹性的金属板形成第1可动臂226，其基端用固定螺钉237固定在安装座236的上表面。为了增大可挠性，该第1可动臂226的宽度向前端逐渐变窄，设在第1可动臂226的前端的弯曲部分按压可动头205的上侧面。大致呈 状的托架251固定在第1可动臂226的下侧面中间位置。
第2可动臂227这样构成，即将多块薄板簧重叠起来，在各层板簧227a的两端部位交替地进行点焊，使各层板簧227a连成锯齿状。然后将最上层板簧227b的基端部分弯曲成钓状，将在该弯曲部227c上开设的孔221对准安装座236的前方突出部236a上的螺丝孔223，使两者位置一致，通过垫圈222将固定螺钉237拧入螺丝孔223中，从而将最上层的板簧227b固定在安装座236上。
在最下层的板簧227d的两侧形成左右一对弯折部227e，将可动头205的后部嵌合在各弯折部227e的内壁面上之后，用粘接剂将弯折部227用可动头205固定。如上所述，第2可动臂227具有将板簧227a连接成锯齿状的结构，因此在最上层板簧227b和最下层板簧227d之间形成的锯齿状的中间层可以伸缩，可以有弹性地柔软地支持可动头205。特别是在本实施例中，能在较小的空间，实质性地延长了弹簧的尺寸，可构成具有较大可挠性的柔软的弹簧，可平滑地有弹性地支持可动头205。
因此，如图32所示，由于可动头205被支持在第2可动臂227的前端，所以利用第2驱动机构224B，沿第1光纤202的排列方向(y方向)进行驱动。该第2驱动机构224B备有第2电动机246，用作沿y方向移动可动臂228的驱动源，该第2电动机246设置在基座212的一侧端部。
扇形齿轮248与第2电动机246的电机小齿轮247啮合。该扇形齿轮248固定在从动作杆249的端部突出的轴252上，动作杆249用有偏心轴的轴杆或断面形状呈非正圆形的轴杆构成。动作杆249的两端轴252支持在被固定在基座212上的轴承板250上。
形的托架251固定在第1可动臂226的下侧表面上，该托架251的下侧表面滑动自如地加在动作杆249的外周面上。因此，通过使第2电动机246驱动，借助于电动机小齿轮247和扇形齿轮248，动作杆249以轴252为中心旋转给定的角度。其结果，动作杆249以轴252为中心进行凸轮动作，使压在该动作杆249的外周面上的托架251上下运动。因此，第1可动臂226和第2可动臂227整体地上下运动，与其相伴随的第2光纤204的可动头205也上下运动。
就是说，当动作杆249旋转，其作用点向下时，可动臂228也因本身的弹性而下降，第2光纤209被压在第2光纤固定槽204的槽底。在第2电动机246不动作时，也保持着这种受压状态。另一方面动作杆再次旋转，其作用点向上，通过托架251，可动臂228反抗其弹性而被抬起，因此支持在可动头205上的第2光纤204从第2光纤固定槽209中脱出。可动头下降时，导销219与导槽220配合，能可靠地阻止可动头205沿光纤排列方向移动。
如上所述，如果采用本实施例中的驱动机构224，则通过使作为构成第1驱动机构224A的一部分的第1电动机229、以使作为构成第2驱动机构224B的一部分的第2电动机246进行驱动，支持第2光纤204的可动头205便沿第1光纤202的排列方向(x方向)移动，同时沿与第1光纤202的排列方向(x方向)正交的方向(y方向)移动时，将第2光纤204从第2光纤固定槽209之一中取出后，滑动地移向另一个第2光纤固定槽209，从而能切换第1光纤202与第2光纤204之间的光耦合。
在本实施例中，利用第2电动机246进行旋转的动作轴249的动作通过托架251传给第1可动臂226，通过第1可动臂226再传给第2可动臂227，可是，也可以这样构成，即动作杆249的旋转动作直接传给第2可动臂227。采用这种结构时，可将第1可动臂226省去(但图中未示出)。
其次参照图51-图57说明可动臂的第2实施例。
在该第2实施例中，第2可动臂298的结构与第1实施例中的第2可动臂227的结构不同。
首先以图51-图57为对象说明。图51是V形槽导向方式的光开关的可动头205的局部放大斜视图。定位用的导销219安装在可动头205上，通过沿y方向压可动头205，导销219便被固定在光纤配列构件281的V形的光纤导槽291中，第2光纤204便被定位在与第1光纤(图中未示出)的光轴一致的位置。
如图52所示，构成可动臂的板簧295连接在可动头205和设在第1驱动机构224A的第2可动构件235B上的安装座236之间。在该板簧295的弹簧基端部262上设有固定部267，该固定267用来将板簧295固定在设在第1驱动机构224A的第2可动构件235B上的安装座236上，在该固定部267上形成螺钉插孔262。在弹簧基端部261上形成从固定部267的端部竖立的垂直部263，弹簧立体部264从垂直部263的上端水平地延伸。该弹簧立体部264是由若干板簧重叠而成的，因此上下层各板簧的一端之间有通过焊接连成锯齿形的锯齿部265，从该锯齿部265下端向前方伸出的部分成为可动头安装部266。
上述板簧295如图52A、B中的虚线所示，沿x方向、y方向有可挠性，可动头205在该方向有柔软性。因此，可动头205即使偏离规定的光纤导槽291的中心也能定位(参见图53)，通过沿图52A中的y方向压可动头205，导销219成为光纤导槽291的倾斜面，被圆滑地定位于槽的中心(参见图54)。
可是，由于上述有锯齿部265的板簧295是将若干块平板状的弹簧板构件重叠构成的，所以当把它置于高温环境下时，板簧295本身的热膨胀产生的变形、或包围板簧295的周边的构造物因热膨胀而产生的变形有可能传到可动头安装部266，有可能造成可动头的位置偏移。如果由于板簧295的周边构造物的热膨胀，其位置产生偏移时，如图55、图56所示，容易在第1、第2光纤202、204的端面部位造成光轴倾斜，端面间距X变为X+a，产生一偏差，存在光学特性不稳定的问题。
当板簧296本身热膨胀时该板簧295产生如图57中用虚线表示的变形。这时，设置在板簧295前端的可动头安装部266上的可动头205也同样引起位置偏移，可动头205即使被定位在规定的光纤导槽291中，第1及第2光纤202、204之间的端面间距也发生变化，对光学特性产生不良影响。
其次，参照图46-图50，说明解决问题的可动臂226和第2可动臂296组装起来构成可动臂297，第1可动臂226和第2可动臂296的固定部267固定在设置在第1驱动机构224A的第2可动构件235B上的安装座236上。而且通过安装座236沿图15中的箭头方向往复运动，安装在第2可动臂296的前端的可动头205便沿光纤排列方向移动，进行光路的切换。
进一步说明如下，第2可动臂296的一端有板状的弹簧基端部261，在该弹簧基端部261上形成叶状的固定部267，在该固定部267上设有螺钉插孔262。然后将固定螺钉269插入该螺钉插孔262中，将固定螺钉269拧入在安装座236的侧突出部270上形成的螺丝孔271中，从而将第2可动臂296固定在安装座236上。
从固定部267的前端立起的垂直部263整体地设在第2可动臂296的弹簧基端部261上，在垂直部263的上端整体地形成向前方延伸的弹簧主体部264，在弹簧主体部264的前端形成固定可动头205用的可动头安装部266如图48所示，第2可动臂296是对一块平板状的弹簧板进行冲切而成的。上述弹簧主体部264备有下述部分从可动头安装部266向弹簧基端部261延伸、同时通过第1连接部289在可动头安装部266的一端整体形成的第1可挠部287；从弹簧基端部261向可动头安装部266延伸、同时通过第2连接部294、在弹簧基端部261的一端整体形成的第2可挠部285；以及通过第3连接部283及第4连接部284连接第1可挠部287的前端和第2可挠部285的前端的第3可挠部286。
上述的第1可挠部287由互相平行的2块板片构成，同时位于弹簧主体部264的最外方两侧。第2可挠部285由一块笔直的板片构成，同时位于弹簧主体264的中心。第3可挠部286由2块互相平行的板片构成，同时位于第1可挠部287和第2可挠部285之间。
这里，第1可挠部287和第3可挠部286被中间所夹折沿弹簧主体部264的纵向延伸的第1狭缝部275分开，第2可挠部285和第3可挠部286被中间所夹的沿弹簧主体部264的纵向延伸的第2狭缝部276分开。在可动头安装部一侧形成第3狭缝部274，它将2条第1狭缝部275的端部连接起来。在弹簧基端部261一侧，在2条第2狭缝部276的各端部形成沿弹簧主体部264的两侧方向延伸且到达第2可动臂296的外部的第4狭缝部277。该第3狭缝部274相对于第4连接部284，更靠近可动头安装部266，第4狭缝部277相对于第3连接部283，更靠近弹簧基端部261。因此，弹簧主体部264在从弹簧基端部261到可动头安装部266之间，由一侧的第1可挠部287、一侧的第3可挠部286和中间的第2可挠部285形成连续的S形，另外由另一侧的第1可挠部287、另一侧的第3可挠部286和中间的第2可挠部285形成连续的S形。
弯折部279设在第2可动臂296的两侧，该弯折部279设在第1狭缝部275的延长线上，如图50所示，在弯折形成第2可动臂296时，第1狭缝部275位于拐角处。另外，在弹簧主体部264和可动头安装部266之间形成V形切口部288，该切口部288形成在第1连接部289旁边。
在图49中，如果沿y方向的压力加到可动头安装部266上，则弹簧主体部264的第1、第2、第3可挠部287、185、186产生锯齿状的弹性形变。结果，可使第2可动臂296成为富有柔软性的弹簧机构。
如图46、图47所示，具有 形的托架251的第1可动臂226的前端定位于第2可动臂296的可动送安装部266的上表面。在该第1可动臂226的基端部上形成螺钉插孔290，将固定螺钉237插入该螺钉插孔290后，再将固定螺钉237拧入在安装座236的高起来的上表面293上形成的螺丝孔292中，从而将第1可动臂226的基端固定在安装座236上。
如果采用该实施例，与可动臂的第1实施例一样，伴随动作杆249(参见图32)的旋转，通过与其接触的托架251，第1可动臂226的前端部上下运动，与其相伴随的第2可动臂296的可动头安装部266也上下运动，这时，第2可动臂296跟随可动头安装部266而挠曲，而该第2可动臂296是用一块弹簧板形成的，且形成了第1-第4狭缝部275-277，所以与设有狭缝部的同一尺寸的板簧相比较，沿x方向和y的刚性小，而该部分的柔软性增大。
如上所述，由于第2可动臂296的刚性小，所以沿图32中的x方向和y方向的变形所需要的力小。因此，将图32中的可动头205压入第2光纤固定槽209中用的第2电动机246可采用小型的，这只是为了谋求光开关的小型化。
另外，由于第2可动臂296沿x方向的刚性小，所以在可动头205的定位多少有些偏移的状态下，即使第2可动臂296被定位，导销219也能有效地沿V形槽定位在第2光纤固定槽209中，所以提高了第2光纤204的定位精度。
由于在第2可动臂296上形成第1-第4狭缝部274-277，所以具有避免由该狭缝部分的热膨胀引起变形的作用。图49是图48中的圆内部分的放大圆，表示该部分中的第2可动臂296因热膨引起的变形状态。如图49所示，第2可动臂296热膨胀后，如虚线所示，通过第3、第4狭缝部274、277这部分间隙，能有效地躲开该热膨胀部分的变形，不会将其变形传到可动头安装部266。因此，可动头205不沿光纤纵向移动，第1与第2光纤202、204之间的端面间距的偏差变小。
图50是表示第2可动臂296的变形例图。在该变形例中，第2可动臂296的可动头安装部266相对于弹簧主体部264向上倾斜一给定角度α。如图50中的双点划线所示，这是考虑到当按压下面有导销219的可动头205时，可动头205能平行于光纤导槽291下降。
就是说，不压可动头205时，可动头安装部266以给定角度a向上倾斜，所以导销219也向上倾斜。从图50所示的状态压可动头安装部266时，变成该图中双点划线所示的位置，所以可动头205变成平行于第2光纤固定槽209。因此，可动头205及导销219能经常接触第2光纤固定槽209，因此能高精度地将可动头205定位在第2光纤固定槽209中。
在图50所示的实施例中的可动臂297中，也可以采用这样的结构，即利用图32所示的第2电动机246而旋转的动作轴249的动作直接传递给第2可动臂296，这样构成时可省去第1可动臂226(但图中未示出)。
在该实施例中，采用与可动臂的第1实施相同结构的第1可动臂226，该第1可动臂226的前端定位于第2可动臂296的可动头安装部266的上表面。这时产生了这样的疑问，即第1可动臂226沿纵向热膨胀所产生的变形是否会影响到第2可动臂296。关于这个问题的答案如下由于在第1可动臂226上形成能吸收其纵向的热膨胀的直角阶梯部226a、而且可动头205不是安装在第1可动臂226上，而是安装在第2可动臂296上，所以第1可动臂226热膨胀产生的变形几平达不到第2可动臂296前端的可动头安装部266，基于第2可动臂296的上述结构的作用和效果不会减弱。
在上述各实施例中，给出了光纤排列构件203为一级结构的光开关的驱动机构224的例子。但本发明不受此限，光纤排列构件203也可设成多级，利用采取2维或3维移动级的驱动机构(图中未示出)来切换第2光纤与各级第1光纤之间的光耦合，本发明也能应用于这样的光开关。
其次说明上述光开关的第3实施例中的效果。
将主要一侧的第2光纤204引导到光纤导槽，与多芯一侧的第1光纤202进行光耦合时，设在支持第2光纤204的可动头205上的定位构件219与光纤导槽209或沿该光纤导槽209设的配合部220相配合，因此即使沿光纤排列方向的外部应力加到第2光纤204上，光耦合部也不会产生光轴偏移，具有能可靠地保持端面相对的各光纤的光耦合的效果。由于设置定位构件219的可动头205富有可挠性，所以第2光纤204被平滑地导入光纤导槽209，而且可动头205利用可动臂228的弹性向下压，能可靠地将第2光纤204压在光纤导槽209中，所以当沿着脱离光纤导槽209方向的力作用到第2光纤204上时，也能实现光纤的稳定的光耦合。
另外，由于采用能进行锯齿状伸缩的板簧构成第2可动臂227，所以使得第2可动臂227的刚性小，增大柔软性，用较小的力就能将可动头205平稳地压向光纤导槽，因此，传动装置可小型化，而且光开关也可小型化。在用具有狭缝的一个板簧弯折形成该第2可动臂298时，上述效果进一步增大。
另外，在有该狭缝的第2可动臂298的情况下，热膨胀时它即使变形，该变形也能被狭缝部平稳地吸收。因此第1、第2光纤202和204之间的端面间距不会产生偏差，能使光学特性的偏差小。
本发明光开关由于如上构成，所以能获得下述效果。
即，由于主要一侧的第2光纤和多芯一侧的第1光纤之间的光耦合部分存在光反射防止剂，所以相对的光纤的端面即使不接触，也能抑制光的扩散，具有降低光耦合损失的效果，而且，由于光反射防止剂被封入密封箱内，不会蒸发，粉尘等又进不到密封箱内。从而可提高第1光纤和第2光纤进行光耦合时的光学特性的稳定性、光耦合的可靠性、以及光耦合时的定位精度。
以上详细说明了本发明的优选的实施例，但是有不脱离本发明的实质性精神和范围的条件下，也可以进行其变形或变更。
权利要求
1.一种光开关，其特征在于包括在其上表面形成固定多条第1光纤用的若干光纤固定槽的第1基板；在其上表面上形成位于上述光纤固定槽的延长线上的引导第2光纤的若干光纤导槽的第2基板；具有上述第1基板和第2基板的光纤排列构件；与该光纤排列构件相对且固定第2光纤的前端部的可动头；设置在该可动头上且与上述光纤导槽配合的定位构件；前端具有上述可动头的可动臂；以及沿第1光纤的排列方向及与第1光纤的排列正交的方向驱动上述可动臂、使第2光纤对第1光纤进行光耦合的驱动装置。
2.按权利要求1所述的光开关，其特征为上述定位构件是设在上述可动头的下表面用来与上述光纤导槽配合的导销。
3.一种光开关，其特征在于包括在其上表面形成固定多条第1光纤用的若干光纤固定槽的第1基板；在其上表面形成位于上述光纤固定槽的延长线上的引导第2光纤用的若干光纤导槽的第2基板；在上述第2基板的上表面上沿上述光纤导槽形成的配合部；具有上述第1基板和第2基板的光纤排列构件；与该光纤排列构件相对且固定第2光纤的前端部的可动头；设置在该可动头上且与上述配合部的定位构件；前端具有上述可动头的可动臂；以及沿第1光纤的排列方向及与该第1光纤的排列方向正交的方向驱动上述可动臂、使第2光纤对第1光纤进行耦合的驱动装置。
4.按权利要求3所述的光开关，上述第1基板和第2基板是一个整体。
5.按权利要求3所述的光开关，其特征为上述定位构件是设在上述可动头的下表面用来与凹状的上述配合部配合的导销。
6.按权利要求3所述的光开关，其特征为上述可动臂沿上述第1光纤的排列方向及与该第1光纤的排列方向正交的方向有可挠性。
7.按权利要求6所述的光开关，其特征为上述可动臂将各板簧折成预定形状而成，并上下以预定间隔设置的第1可动臂和第2可动臂组合构成。
8.按权利要求7所述的光开关，其特征为上述第2可动臂是将多枚板簧连接起来构成的，且呈锯齿状，其一端固定在上述驱动机构的可动构件上，其另一端安装在上述可动头上。
9.按权利要求7所述的光开关，其特征为上述第2可动臂由一枚板簧构成，在该板簧的前端形成可动头安装部，在该板簧的末端形成弹簧基端部，上述板簧备有从上述可动头安装部向上述弹簧基端部延伸、且通过第1连接部与上述可动头安装部整体形成的第1可挠部；从上述弹簧基端部向上述可动头安装部延伸、且通过第2连接部与上述弹簧基端部整体形成的第2可挠部；以及通过第3及第4连接部将上述第1可挠部的前端和第2可挠部的前端连接的第3可挠部。
10.按权利要求9所述的光开关，其特征为上述第1可挠部和第3可挠部通过第1狭缝分开，上述第2可挠部和第3可挠部通过第2狭缝分开。
11.按权利要求9所述的光开关，其特征为使上述可动头安装部相对于构成上述第2可动臂的上述板簧的弹簧主体部向上倾斜一预定的角度。
12.按权利要求3所述的光开关，其特征为上述驱动机构由沿上述第1光纤的排列方向驱动上述可动臂的第1驱动机构、以及沿与上述第1光纤排列方向正交的方向驱动上述可动臂的第2驱动机构构成。
13.按权利要求5所述的光开关，其特征为上述导销平行于第2光纤至少设置两条，且它们之间的间距为上述光纤导槽间距的整数倍。
全文摘要
本发明的光开关备有并排设置多条第1光纤的前端部的光纤排列构件，与该光纤排列构件相对且固定第2光纤的前端部的可动臂，以及为了切换光耦合而沿第1光纤的排列方向及与该方向正交的方向驱动光纤排列构件或可动臂两者中的至少一者而使第2光纤对第1光纤进行光耦合的驱动机构，将光纤排列构件及可动臂收容在密封箱内，将反射防止剂封入该密封箱内。
文档编号G02B6/35GK1484054SQ03127500
公开日2004年3月24日 申请日期1994年12月20日 优先权日1993年12月20日
发明者村上孝, 渡边勤, 小沢一雅, 牧久雄, 齐藤和人, 富田信夫, 人, 夫, 雅 申请人:住友电气工业株式会社, 日本电信电话株式会社