【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高密度光波長多重方式の光ネットワークに用いられる光通信機器に係り、詳細には、小型で多機能化した光通信機器に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、インターネット等の急速な普及に伴い、通信伝送方式は光ファイバーを用いた方式に移行しつつある。 また、さらなる伝送容量の高密度化を目的として、光多重変換を用いたＷＤＭ（Wevelength Divis
ion Maultiplexing）伝送方式が採用されつつある。 Ｗ
ＤＭ方式を採用するには、波長の異なる光信号を合成／
分波、切換、減衰等する光制御通信モジュールが不可欠となる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の光制御通信モジュールとしては、例えば特開平５−２５７０６８号公報、特開平５−２８１４８０号公報、特開平７−１９８
９３６号公報に開示された光波長可変フィルタがある。
しかし、これらの光波長可変フィルタに用いられるフィルタ本体は、１枚のフィルタに光透過性分布を持たせ、
フィルタ本体を光束に対してスライドさせて透過波長を切り替えるものであった。 従って、フィルタ本体の生産性が低く、コストがかかっていた。 また、透過波長を切り替える際、波長が大きく異なる場合はフィルタのスライド距離が長くなっていたため、応答性が悪くなっていた。 また、フィルタ本体はある程度の大きさを有するため、小型化しにくかった。 また、各光制御通信モジュールは機能が単独であったため、複数の機能を光通信機器に持たせる場合には、複数の光制御通信モジュールを用いる必要があった。 すなわち、光通信機器が大型化していた。 本発明の課題は、応答性がよく小型で多機能化した光通信機器と、この光通信機器の制御方法を提供することである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するため、本発明に係る光通信機器は、空間を介して光束を伝播する光学系と、前記空間内の光束を遮る位置に可動であり、該光束に対して直列方向に配置された複数の光学部品と、これら光学部品を別個に駆動する駆動手段と、
この駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えることを特徴とし、光学部品を光束に対して直列に配置することで光通信機器を小型化できる。 【０００５】ここで、光学部品としては、例えば誘電体多層膜からなる光フィルタ、レンズ、プリズム、反射板等である。 また、光学部品を２種類以上備えると、小型を維持したまま光通信機器を多機能化できる。 さらに、
波長透過特性が異なる２種類以上の光学部品を含む構成にすると、光束を遮る位置に配置される光学部品を切り替えることで所望の波長の光を透過させることができる。 また、波長吸収特性が異なる２種類以上の光学部品を含む構成にすると、光束を遮る位置に配置される光学部品を切り替えることで、所望の波長の光を吸収させることができる。 すなわち、これらの構成とすることで光通信機器に波長選択を目的とした光フィルタの機能を持たせることができる。 また、透過光量特性が異なる２種類以上の光学部品を含む構成にすると、光束を遮る位置に配置される光学部品を切り替えることで、透過光量を調節できる。 すなわち、光通信機器に透過光量を調節する機能を持たせることができる。 また、プリズムやミラー等の光路変換特性を持つ光学部品を他の光学部品（例えば上述した各光学部品）と共に含む構成にすると、光路変換特性を持つ光学部品の角度を変えることで、光路を所望の向きに変換できる。 すなわち、光通信機器に光路を変換する機能も持たせることができる。 また、光学部品として、少なくとも一種類の光学部品において、光学的特性が同じである光学部品をさらに一つ以上備えることで、光通信機器にバックアップ機能を持たせることができる。 【０００６】また、駆動手段を複数備える場合、前後する光学部品と駆動手段とが干渉しないように光学部品間隔を広げる必要があるが、光束に対して前後する駆動手段を、同一の光学部品間に千鳥状に配置すると、光学部品の間隔を狭くできる。 すなわち、光通信機器をさらに小型化できる。 この場合、駆動手段を光学部品に対して組み付けた移動光学部材を、駆動手段が光束を挟んで同一の光学部品間に位置するように配置する構成とすると、組立時の生産性が向上する。 【０００７】また、駆動手段としては、例えば圧電アクチュエータを用いる。 この場合、伸縮振動を生じる圧電体と、この圧電体に生じる伸縮振動により摩擦駆動する移動体とを備える構成とすると、小型で高トルクな駆動手段となるため、より光通信機器を小型化できる。 より具体的には、回転型や直動型の圧電アクチュエータを用いる。 【０００８】また、駆動手段が圧電アクチュエータの場合、以下の構成にできる。 まず、制御手段を、予備信号を駆動前に入力する構成としてもよい。 この場合は、圧電アクチュエータは予備信号によりウオーミングアップされて応答性がよくなっているため、光通信機器の応答性を向上させることができる。 また、制御手段を自励発振回路を備える構成とすると、より効率よく圧電アクチュエータを駆動できる。 【０００９】また、光学部品を移動可能に支持する支持部材を備え、この支持部材に制御手段を設けると、スペースの有効利用となり光通信機器をより小型化できる。 【００１０】また、上述した光通信機器において、複数の光学部品を同時に駆動させるように制御すると、光学部品の切換に必要な時間を短縮できる。 すなわち、光通信機器の応答性を向上させることができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】〔第１の実施の形態〕まず、構成の概略をブロック図を用いて説明する。 図１及び図２
（Ａ）・（Ｂ）に示すように、光通信機器１は、光信号を入力する入力部１０と、入力部１０から入力した光信号を制御する複数の移動光学部材２０と、各移動光学部材２０を制御する駆動制御手段３０と、光信号を出力する出力部４０と、により概略構成される。 すなわち、光通信機器１は、入力部１０から入力された光信号を移動光学部材２０で制御した後、出力部４０から出力する機器である。 ここで、移動光学部材２０は、図２（Ｂ）に示すように、入力部１０と出力部４０との間の光束１０
０に対して直列かつ互い違いに配置されている。 【００１２】入力部１０は、図２（Ｂ）に示すように、
光ファイバ１０ａ及びレンズ１０ｂを備える。 出力部４
０も、同様に光ファイバ４０ａ及びレンズ４０ｂを備える。 【００１３】移動光学部材２０は、光学部品２１及び圧電アクチュエータ２２とにより構成され、圧電アクチュエータ２２で光学部品２１を光信号を遮断する位置まで動かしたり、或いは遮断する位置から除いたりすることで光信号を制御する。 移動光学部材２０は、図２（Ａ）
に示すように支持部材２０ａ（図２（Ｂ）では不図示）
の側面に取り付けられる。 ここで、図２（Ｂ）に示すように、移動光学部材２０取付側の支持部材２０ａ側面は、移動光学部材２０が光束１００に対してどちら側に位置するかで一義的に決まっており、光束１００を挟んで反対となっている。 これにより、移動光学部材２０を設置するために必要な間隔を狭くできる。 【００１４】光学部品２１は、特定の波長の光を透過する光フィルタ（図３（Ａ）参照）、特定の波長の光を吸収する光フィルタ（図３（Ｂ）参照）、透過光量を調節する光フィルタ（図３（Ｃ）参照）などが考えられ、誘電体多層膜から成る。 【００１５】圧電アクチュエータ２２は、例えば回転型の圧電アクチュエータであり、図２及び図４に例示するように、固定台２２ａの上に固定された円板上の圧電素子２２ｂと、圧電素子２２ｂ一体に設けられた振動体２
２ｃと、振動体２２ｃの上に載置された移動体２２ｄ
と、振動体２２ｃと移動体２２ｄとの接触圧を確保する加圧手段２２ｅと、により概略構成される。 圧電素子２
２ｂ上面に生ずる屈曲振動は振動体１１ｃで増幅され、
振動体１１ｃ上の突起（不図示）から移動体２２ｄへ駆動力として出力される。 また、移動体２２ｄは一端に光学部品を固定保持する。 【００１６】ここで、圧電アクチュエータ２２の移動体２２ｄは棒状の一体物であり、その中央付近を回転軸として回転する。 なお、本発明に係る移動体は、用途に応じて複数の部材で構成してもよい。 【００１７】また、支持部材２０ａ側面には移動体２２
ｄの他端の回転円周上に、該他端を挟むように二つの突起２０ｂが設けられている。 すなわち、移動体２２ｄ
は、突起２０ｂは二つの突起２０ｂによって回動範囲が制限される。 突起２０ｂの一方は、移動体２２ｄの一端に設けられた光学部品２１が、支持部材２０ａ側端近傍の光束１００を遮断する場所に位置するように設置され、突起２０ｂの他方は、移動体２２ｄ及び光学部品２
１が光束１００と干渉しない場所である待避位置に位置するように設置される。 また、この構造により、移動体２２ｄの一次モーメントを低減できる。 【００１８】すなわち、移動光学部材２０は光学部品２
１を除いてすべて同一の構成でありるため生産性は高くなり、また、光束を遮る場合の駆動回転方向はすべて同一であるため、駆動制御手段３０による制御方式も簡単になる。 【００１９】駆動制御手段３０は、図１に示すように、
例えば駆動回路３１及び制御手段３２で構成される。 【００２０】このうち、駆動回路３１は図５に例示する周知の自励発振回路であり、圧電素子２２ｂの圧電振動によって生じる両面間の周期的電圧変動を増幅して圧電素子２２ｂ自身の駆動信号として用いる。 駆動回路３１
は、例えばＩＣ化され、小型化を目的として、支持部材２０ａの側面、好ましくは移動光学部材２０取付側の側面に取り付けられる。 【００２１】ここで、駆動回路３１中の反転増幅器３１
ａおよび増幅器３１ｂは制御手段３２によって制御される。 これにより、圧電アクチュエータ２２は制御手段３
２により制御されることになる。 【００２２】また、制御手段３２は、圧電アクチュエータ２２を制御することで各光学部品２１を回転移動させるが、この際、切換時間短縮のため、新たな光学部品２
１を光束１００を遮断する位置に配置すると同時に、光束１００を遮断する位置に配置されていた光学部品２１
を待避位置まで戻す。 【００２３】また、制御手段３２は、圧電アクチュエータ２２を本駆動して光学部品２１を回転移動する前に、
圧電アクチュエータ２２に対し予備信号を入力する。 予備信号が入力されることにより、圧電アクチュエータ２
２はウオーミングアップされた状態となり、本駆動のための駆動信号を入力した時の応答性が向上する。 ここで、予備信号としては、本駆動の方向とは反対方向の駆動信号や、移動体２２ｄが移動しない程度の微弱な駆動信号がある。 前者の場合は、駆動力は移動体２２ｄを突起２０ｂに押しつけることになり、移動体２２ｄを移動させない。 【００２４】上述した構成の光通信機器１によれば、各移動光学部材２０を適宜制御することで、光束１００を遮断する位置に配置される光学部品２１を適宜選択できる。 従って、光通信機器１の光フィルタ機能を切り替えられる。 すなわち、光通信機器１は、波長透過特性の異なる複数種類の光フィルタを光学部品２１として用いることで、出力部４０の出力光の波長を応答性よく切り替えられる光通信機器となる。 また、光通信機器１は、波長吸収特性の異なる複数種類の光フィルタを光学部品２
１として用いることで、出力部４０からの出力光から取り除く光の波長を応答性よく切り替えられる光通信機器となる。 また、光通信機器１は、光吸収率の異なる複数種類の光フィルタを光学部品２１として用いることで、
応答性よく出力部４０からの出力光の強度を変更できる光通信機器となる。 また、光通信機器１は、同一の光フィルタを複数備えることで、バックアップ機能を備えた光通信機器となる。 【００２５】また、可変型フィルタを用いる必要はないため、生産性は向上して低コスト化する。 また、圧電アクチュエータ２２に通電して動作させなくても光束１０
０の制御状態を維持できる。 従って、光通信機器１の消費エネルギーを削減できる。 【００２６】〔第２の実施の形態〕本発明の第２の実施の形態における光通信機器１は、概略は第１の実施の形態における光通信機器１と同様の構成であるが、移動光学部材２０に突起２０ｂを設けずにエンコーダ２３を設け、制御手段３２に、エンコーダ２３からの検出結果を基に圧電アクチュエータ２２を制御する機能を持たせた構成である。 【００２７】エンコーダ２３は、移動体２２ｄと共に回転するスリット２３ａと、スリット２３ａの回転量を検出する周知の光式の回転量検出器２３ｂとにより構成される。 回転量検出器２３ｂの検出結果は、制御手段３２
に送信される。 【００２８】本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得るほか、任意の角度に移動体２２ｄを制御できる。 また、突起２０ｂと移動体２２ｄの接触に伴う不具合が生じる可能性もなくなる。 【００２９】〔第３の実施の形態〕本発明の第３の実施の形態である光通信機器２は、概略は光通信機器１と同様の構成であるが、図７（Ａ）・（Ｂ）に示すように、
光束１００を折り曲げる反射板あるいはプリズムを少なくとも１つの光学部品２１（図７（Ｂ）中では最後の２
つ）として採用し、光学部品２１で折り曲げられた光束１００に対する出力部４０を付加した構成である。 【００３０】光通信機器２によれば、光束１００を折り曲げる光学部品２１の位置を、光束１００を遮る位置としたりそこから外したりすることで、光束１００を出光する出力部４０を切り替えられる。 すなわち、光通信機器２は、小型を維持したまま光切換器としての機能も備えた複合型の機器となる。 【００３１】〔第４の実施の形態〕本発明の第４の実施の形態である光通信機器３は、概略は光通信機器１と同様の構成であるが、図８（Ａ）・（Ｂ）に示すように、
光束１００を遮断するシャッタを少なくとも１つの光学部品２１（図８（Ｂ）中では最後の１つ）として採用した構成である。 【００３２】光通信機器３によれば、シャッタである光学部品２１の位置を、光束１００を遮る位置としたりそこから外したりすることで、光束１００を出光したり遮断したりできる。 すなわち、光通信機器２は、小型を維持したまま光スイッチとしての機能も備えた複合型の機器となる。 【００３３】〔第５の実施の形態〕本発明の第５の実施の形態である光通信機器４は、光通信機器１〜３と概略同じ構成であるが、図９（Ａ）に示すように、移動光学部材２０の代わりに移動光学部材５０を用いている。 また、駆動回路３１は光通信機器４の基板４ａ上に直接設けられている。 【００３４】移動光学部材５０は、図９（Ｂ）に示すように、光学部品２１を、直動型の圧電アクチュエータ５
１であり、光束１００に交わる方向に直線的に動かす移動させる構成である。 圧電アクチュエータ５１は、直方体状の圧電素子及び振動体を備えており、前記した圧電素子上面に生ずる屈曲振動を前記振動体で増幅し、振動体上の突起５１ａから屈曲振動を駆動力として出力する。 【００３５】ここで、光学部品２１は基板４ａ上に立設された２つのストッパ部材４ｂで挟まれており、これらストップ部材４ｂの間で移動可能となっている。 一方のストッパ部材４ｂは、光学部品２１が光束１００を遮る位置まで移動してきたときに、光学部品２１に当接するよう位置決めされており、他方のストッパ部材４ｂは、
光学部品２１が光束１００を遮る位置から外れたときに、光学部品２１に当接するよう位置決めされている。
また、制御手段３２による予備信号は、光通信機器１〜
３における微弱な駆動信号の他、光学部品２１がストッパ部材４ｂに当接する方向に駆動させる信号となる。 また、光学部品２１は図示しない加圧手段により前記した振動体に押しつけられている。 【００３６】すなわち、光通信機器４において、圧電アクチュエータ５１を駆動して光束１００を遮るよう配置された光学部品２１を切り替えることで、光通信機器１
〜３と同様の効果を得る。 【００３７】なお、本発明は以上の各実施の形態に限定されるものではない。 特に光学部品２１として適用可能な光学部品やその組合せ等に制限はなく、これらを適宜選択することで、所望の機能を有する小型の複合型（或いは単機能）の光通信機器を得られる。 また、各移動光学部材２０を光束１００に対して完全に直列に配置する必要はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で直列方向に配置してあればよい。 また、各圧電アクチュエータの消費電力量及び駆動方向から各移動体の移動量すなわち光学部品の位置情報を得る構成としてもよい。 また、第２の実施の形態における光通信機器１において、突起２
０ｂを備える構成としてもよい。 この場合は、突起２０
ｂによって移動体２２ｄの位置決めが行われ、移動体２
２ｄの位置をエンコーダ２３で認識する構成となる。 その他、具体的な各構成要素等についても適宜に変更可能であることは勿論である。 【００３８】 【発明の効果】以上、本発明によれば、光学部品を光束に対して直列に配置することで光通信機器を小型化できる。 また、各光学部品の組合せを適宜変更することで、
小型で複合型の光通信機器や、バックアップ機能を有する光通信機器を得られる。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施の形態の光通信機器の構成を示すブロック図である。 【図２】（Ａ）は図１の光通信機器の断面概略図であり、（Ｂ）は同上面概略図である。 【図３】図１の光学部品である光フィルタの機能を説明する図である。 【図４】図１の移動光学部材の構成を示すブロック図である。 【図５】図１の駆動回路の一例を示すブロック図である。 【図６】本発明の第２の実施の形態の光通信機器の要部図である。 【図７】本発明の第３の実施の形態の光通信機器の構成を示す図であり、（Ａ）は断面概略図、（Ｂ）は上面概略図である。 【図８】本発明の第４の実施の形態の光通信機器の構成を示す図であり、（Ａ）は断面概略図、（Ｂ）は上面概略図である。 【図９】本発明の第５の実施の形態の光通信機器の構成を示す図であり、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は上面図である。 【符号の説明】 １、２、３、４、５ 光通信機器 １０ 入力部（光学系の一部） ２１ 光学部品 ２２ 圧電アクチュエータ ３０ 駆動制御手段 ４０ 出力部（光学系の一部） ５１ 圧電アクチュエータ フロントページの続き (72)発明者 飯野 朗弘 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 鈴木 賢二 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 島田 友弘 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H041 AA04 AA21 AB02 AB07 AB10 AC08 AZ01 5K002 BA02 BA05 BA06 DA02 FA03 |
