以下に、本発明の光スイッチ素子及びこ� ��を用いた光スイッチに係る実施形態につい� ��、図面を参照して説明する。

 〔第1実施形態〕
 図1を参照して、本発明の第1実施形態に係� �光スイッチは、光ファイバ20a,20bを含み構成� ��れた光ファイバセンサ(センサファイバ)の� �部が収容された光スイッチ素子SWと、光ファ イバセンサの光入射端である光ファイバ20a端 部に設けられた光源11と、光ファイバセンサ� ��光出射端である光ファイバ20b端部に設けら� ��た受光部12とを備えている。また、光スイ� �チ素子SWには、スイッチのオン/オフ切り替� �のためのスイッチ部材である入力ボタンBが� ��けられている。

 光源11は、例えば、半導体発光ダイオー� �(LED)や半導体レーザなどの発光素子を有して おり、センサ光を出射する。受光部12は、例� ��ば、フォトダイドード(PD)や電荷結合素子(CC D)などの受光素子を有する光マルチメータで� ��り、光出射端から出射されるセンサ光を検� ��する。

 図2(a)及び図2(b)を参照して、光ファイバ� �ンサは、光ファイバ20a,20bと、該光ファイバ2 0a,20bの中途部に接続され、光ファイバ20a,20b� �の界面40(図3(b)参照)で伝送する光の一部を漏 洩する光透過部材であるセンサ部SPとから構� ��されている。

 光ファイバセンサは、センサ部SPを含む� �分が光スイッチ素子SWの筐体1に収容されて� �る。ここでは、光ファイバセンサ、より正� �には光ファイバセンサが描く曲線は、筐体1� ��でω字状となるように規定されている。な� �、光ファイバセンサは、U字状やリング状な� ��の形状に規定されていてもよい。また、光� ��ァイバセンサは、筐体1内で1又は複数周回� �ていてもよい。

 図3(a)及び図3(b)を参照して、光ファイバ20 a,20bは、コア21と、該コア21の外周に設けられ たクラッド22とを有する。センサ部SPはヘテ� �コア部30から構成されている。ヘテロコア部 30は、光ファイバ20a,20bのコア径alと異なるコ� ��径blを有するコア31と、その外周に設けられ たクラッド32とを有している。

 光ファイバ20a,20bとして、例えば、コア径 alが9μm程度のシングルモードファイバ、ある いはコア径alが50μm程度のマルチモードファ� �バを用いることができる。

 ヘテロコア部30におけるコア径blは、光フ ァイバ20a,20bのコア径alより十分に小さく、例 えば、コア径alが9μmのとき、コア径blは5μmで ある。また、ヘテロコア部3の長さclは、1mm乃 至数cmであり、例えば0.7mm乃至2.0mm程度である 。なお、ヘテロコア部3の長さclは、コア径al, blによっても、好ましい範囲が異なる。

 光ファイバ20a,20bとセンサ部SPを構成する� ��テロコア部30は、長手方向に直交する界面40 でコア21,31同士が接合するように略同軸に、� ��えば、汎用化されている放電による融着な� ��により、接合されている。

 光ファイバ20a,20bの中途部にヘテロコア型 のセンサ部SPが接合されてなる構成を有する� ��ファイバセンサにおいて、センサ部SPのコ� �径blと光ファイバ20a,20bのコア径alとが界面40� ��異なっている。この界面40でのコア径の差� �起因して、光ファイバセンサを伝送される� �の一部がセンサ部SPのクラッド32へ漏洩し、� ��ーク光Wが発生する。

 コア径al,blの相違が小さくなるようにコ� �21,31の組み合わせを設定すると、リークWが� �さくなり、大部分の光は再びコア21に入射し 、伝送される光の損失(ロス)が小さくなる。� ��ア径al,blの差が大きくなるようにコア21,31の 組み合わせを設定すると、リークWが大きく� �り、伝送されるセンサ光の損失が大きくな� �。

 ヘテロコア型のセンサ部SPを有する光フ� �イバセンサにおいて、リークWの大きさ、即� ��センサ光の損失量は、センサ部SP近傍の光� �ァイバセンサの曲率、より正確には、光フ� �イバセンサが描く曲線の界面40での曲率の変 動により鋭敏に変化し、曲率が大きいほど大 きくなる。

 図3(a)及び図3(b)を参照して、光スイッチ� �子SWは、板バネ2a,2bとバネ弾き部材3とを有す る。入力ボタンBの動作に伴い、板バネ2a,2b及 びバネ弾き部材3が動作する。入力ボタンBは� ��スイッチのオン/オフ状態の切り替え時に動 作される部材であると共に、光ファイバセン サの描く曲線の形状を制御する部材でもある 。入力ボタンBは、スイッチのオン/オフ状態� ��1回の切り替え時に、筐体1内に押し込まれ� �方向(図中左方向)、あるいは筐体1内から押� �出される方向(図中右方向)に、所定距離だけ 移動するよう一方向に動作する。

 入力ボタンBは、スイッチのオン/オフ状� �の1回の切り替え時に、光ファイバセンサが� ��く曲線の形状を変動させ、光ファイバセン� ��が描く曲線の界面40での曲率を変化させる� �とにより、光ファイバセンサを伝送する光� �損失を変動させ、当該損失を変動させた後� �、光ファイバセンサが描く曲線の形状を元� �戻して、光損失を元に戻すように、板バネ2a ,2b及びバネ弾き部材3を動作させる。

 なお、入力ボタンBを動作させる構成は任 意である。例えば、操作者が入力ボタンBを� �接又は間接的に動作させるものであっても� �自動的又は操作者による入力等によって機� �的、電気的、磁気的等に入力ボタンBを動作� ��せるものであってもよい。

 板バネ2a,2bは、光ファイバセンサに接し� �、光ファイバセンサの描く曲線の形状を規� �する規制部材である。板バネ2a,2bは、互いの 間に所定の距離を隔てて平行に配置されてお り、その基端部がそれぞれ筐体1に固定され� �いる。板バネ2a,2bは、バネ弾き部材3に先端� �が押圧されることによって基端部を支点と� �て動作し、先端部の位置が変動する。なお� �板バネ2a,2bの先端部の移動距離は、例えば、 数mmから数cmである。板バネ2a,2bは、外力が作 用しない第1の状態では、光ファイバセンサ� �描く曲線の界面40での曲率が曲率R1(第1の曲� �)となる第1の位置に位置するように、具体的 には図中垂直状態となるように構成されてい る。板バネ2a,2bは、第1の位置から位置変動し たとき、第1の位置へ戻るように自身のバネ� �が作用する復元機能を有しており、復元部� �でもある。

 バネ弾き部材3は、板バネ2a,2bの離間方向� ��長手方向とする棒状部材からなり、板バネ2 a,2bを弾くための突起部3a,3bが設けられている 。バネ弾き部材3の棒状部材は、その一部が� �体1の外へ突出しており、その端部が入力ボ� ��ンBとなっている。即ち、入力ボタンBは、� �ネ弾き部材3に一体的に設けられている。な� ��、バネ弾き部材3は、図示しないガイド等に よって、その長手方向(図中左右方向)に摺動� ��在に構成されている。

 スイッチのオン/オフ状態の切り替え時に 入力ボタンBが押し込まれると、バネ弾き部� �3は、図中左方向に動作する。これにより、� ��ネ弾き部材3の突起部3a,3bが左方向に板バネ2 a,2bを弾く。このとき、板バネ2a,2bは、光ファ イバセンサの描く曲線の形状を変動させて光 ファイバセンサを伝送される光の損失を変動 させ、当該損失を変動させた後に前記曲線の 形状の変動を元に戻して、光損失を元に戻す ように動作する。

 次に、光スイッチ素子SWの動作について� �細に説明する。

 スイッチのオン/オフ状態の切り替えを行 うために、入力ボタンBを図中左方向に押し� �み、図2(a)に示す状態から図4(a)に点線で示す 状態に動作させる。このとき、バネ弾き部材 3の突起部3a,3bの先端がそれぞれ板バネ2a,2bに� ��接する。この間、板バネ2a,2bは、変形せず� �第1の位置を維持している。従って、光ファ� ��バセンサは、第1の位置に位置する板バネ2a, 2bに挟まれて所定の形状に規定され、光ファ� ��バセンサが描く曲線の界面40での曲率が曲� �R1となる第1の状態を維持し、光ファイバセ� �サを伝送する光の損失量も一定値に保たれ� �。

 さらに、入力ボタンBを押し込み、図4(a)� �実線で示す状態に動作させる。このとき、� �ネ弾き部材3の突起部3a,3bの先端がそれぞれ� �バネ2a,2bに引っかかり、板バネ2a,2bが押圧さ� ��て実線で示す第2の位置に変位する。このと き、板バネ2bが光ファイバセンサを押圧し図� ��左方向に押し込み、光ファイバセンサが描� ��曲線の形状が変化する。これにより、光フ� ��イバセンサが描く曲線の界面40での曲率が� �率R1から曲率R2(第2の曲率)に増加する第2の状 態となり、光ファイバセンサを伝送する光の 損失量が増加する。

 なお、バネ弾き部材3が押し込まれたとき 、板バネ2aも突起部3aに押圧されて変位する� �、この方向の変位は光ファイバセンサから� �間する方向であり、板バネ2aに規制された部 分の光ファイバセンサが描く曲線の形状には 影響を与えない。ただし、板バネ2aに規制さ� ��た部分の光ファイバセンサが描く曲線の形� ��が多少変化するものであってもよい。また� ��形状の変化が大きくなる場合には、図示し� ��いが、光ファイバセンサに接して形状の変� ��を規制する部材を設けてもよい。

 さらに、入力ボタンBを押し込み、図4(a)� �実線で示す状態(図4(b)に点線で示す状態と同 じ)から図4(b)に実線で示す状態に動作させる� ��このとき、バネ弾き部材3の突起部3a,3bの板� ��ネ2a,2bに対する引っかかりがそれぞれ外れ� �、板バネ2a,2bが元の第1の位置に戻る。この� �き、板バネ2bによる光ファイバセンサの押圧 がなくなり、光ファイバセンサが描く曲線の 形状が元に戻り、光ファイバセンサが描く曲 線の界面40での曲率が曲率R2から曲率R1に戻っ て第3の状態となり、光ファイバセンサを伝� �する光の損失量も、元の大きさに戻る。

 なお、端部に入力ボタンBを一体化して備 えるバネ弾き部材3は、図4(b)に実線で示す状� ��で図示しない係止機構などにより位置を保� ��、固定されるように構成されている。

 以上の入力ボタンBの押し込み動作により 、スイッチをオン状態からオフ状態に、ある いはオフ状態からオン状態に、切り替えるこ とに対応付けることができる。

 入力ボタンBをさらにもう少し押し込むこ とで、係止機構による位置の保持、固定が解 除され、図示しないバネの作用などによって 徐々に押し戻され、図2(a)に示す元の位置に� �るように構成されている。以下、このとき� �光スイッチ素子SWの動作について説明する。

 スイッチのオン/オフ状態の切り替えを行 うために、入力ボタンBがさらに押し込まれ� �係止機構による位置の保持、固定が解除さ� �ると、入力ボタンBを図中右方向に徐々に押� ��戻され、図5(a)に点線で示す状態に動作され る。このとき、バネ弾き部材3の突起部3a,3bの 先端がそれぞれ板バネ2a,2bに当接する。この� ��、板バネ2a,2bは、変形せずに第1の状態を保� ��ており、光ファイバセンサは板バネ2a,2bに� �まれて所定の形状に規制され、光ファイバ� �ンサが描く曲線の界面40での曲率が曲率R1と� ��る第3の状態(請求項5に記載された発明にお� ��る第1の状態)を維持し、光ファイバセンサ� �伝送する光の損失量も一定値に保たれる。

 さらに、入力ボタンBは押し戻され、図5(a )に実線で示す状態に動作される。このとき� �バネ弾き部材3の突起部3a,3bの先端がそれぞ� �板バネ2a,2bに引っかかり、板バネ2a,2bが押圧� ��れて実線で示す第4の位置(請求項5に記載さ� ��た発明における第2の位置)に変位する。こ� �とき、板バネ2aが光ファイバセンサを押圧し て、光ファイバセンサが描く曲線の形状が変 化し、光ファイバセンサが描く曲線の界面40� ��の曲率が曲率R1から曲率R2に増加する第2の� �態(請求項5に記載された発明における第2の� �態)となり、光ファイバセンサを伝送する光� ��損失量が増加する。

 なお、バネ弾き部材3が押し込まれたとき 、板バネ2bも突起部3bに押圧されて変位する� �、この方向の変位は光ファイバセンサから� �間する方向であり、板バネ2bに規制された部 分の光ファイバセンサが描く曲線の形状には 影響を与えない。ただし、板バネ2bに規制さ� ��た部分の光ファイバセンサが描く曲線の形� ��が多少変化するものであってもよい。また� ��形状の変化が大きくなる場合には、図示し� ��いが、光ファイバセンサに接して形状の変� ��を規制する部材を設けてもよい。

 さらに、入力ボタンBが押し戻され、図5(a )に実線で示す状態(図5(b)に点線で示す状態と 同じ)から図5(b)に実線で示す状態に動作させ� ��。このとき、バネ弾き部材3の突起部3a,3bの� ��バネ2a,2bに対する引っかかりがそれぞれ外� �て、板バネ2a,2bが元の第1の位置に戻る。こ� �とき、板バネ2aによる光ファイバセンサの押 圧がなくなり、光ファイバセンサが描く曲線 の形状が元に戻り、光ファイバセンサが描く 曲線の界面40での曲率が曲率R2から曲率R1に戻 って、第1の状態(請求項5に記載された発明に おける第3の状態)となり、光ファイバセンサ� ��伝送する光の損失量も、元の大きさに戻る� ��

 バネ弾き部材3は、図5(b)に実線で示す状� �で再びその位置を保持、固定するように構� �されている。以上の入力ボタンBの動作によ� ��、スイッチをオフ状態からオン状態に、あ� ��いは、オン状態からオフ状態に、切り替え� ��ことに対応付けることができる。

 光スイッチ素子SWにおいては、入力ボタ� �Bの1回の押し込み動作を、スイッチのオフ状 態からオン状態への1回の切り替えに対応付� �る場合、入力ボタンBの1回の押し出し(押し� �し)動作を、スイッチのオン状態からオフ状� ��への1回の切り替えに対応付けることができ る。逆に、入力ボタンBの1回の押し込み動作� ��、スイッチのオン状態からオフ状態への1回 の切り替えに対応付ける場合、入力ボタンB� �1回の押し出し動作を、スイッチのオフ状態� ��らオン状態への1回の切り替えに対応付ける ことができる。

 即ち、現状のスイッチの状態を別途定義� ��ておき、その定義した状態から、スイッチ� ��オン/オフ状態の切り替えの有無及びその回 数を識別することにより、任意の状態でのス イッチのオン/オフ状態の別を識別すること� �できる。従って、光スイッチ素子SWは、使用 開始時に、スイッチのオン/オフの初期状態� �定義、設定してから使用することになる。

 図6に示すタイミングチャートを参照して 、例えば、時刻T0において、光スイッチ素子S Wが、図2(a)に示す第1の状態をオフ状態と定義 する。この第1の状態における光スイッチ素� �SWの光損失に対応する出力信号SGを測定する� ��ここでは、出力信号SGは、光源11から一定の センサ光を出射し、光スイッチ素子SWが第1の 状態であるときに、受光部12が受光した光量� ��基準としている。出力信号SGは、光スイッ� �素子SWが第1の状態であるときより、光スイ� �チ素子SWでの光損失が増加し、受光部12が受� ��した光量が減少したとき、正の値となり、� ��スイッチ素子SWでの光損失が減少し、受光� �12が受光した光量が増加したとき、負の値と なる。

 期間T1においては、出力信号SGが一定であ り、光スイッチ素子SWは、第1の状態から変動 せず、オフ状態が継続している。

 時刻T2において、光スイッチ素子SWの入力 ボタンBが1回押し込まれると、出力信号SGの� �号値が一旦増加した後、元の値に戻る。こ� �ような出力信号SGの変動を測定したとき、光 スイッチ素子SWの状態が変動した、具体的に� ��、第1の状態から第2の状態を経て第3の状態� ��変動したと判別する。そして、ここでは、� ��の変動により、光スイッチ素子SWがオフ状� �からオン状態に切り替えられたことを識別� �る。

 期間T3においては、出力信号SGが一定であ り、光スイッチ素子SWは、第3の状態から変動 せず、オン状態が継続している。

 時刻T4において、光スイッチ素子SWの入力 ボタンBが1回押し出されると、時刻T2と同様� �、出力信号SGの信号値が一旦増加した後、元 の値に戻る。このような出力信号SGの変動を� ��定したとき、光スイッチ素子SWの状態が変� �した、具体的には、第3の状態から第4の状態 を経て第1の状態に変動したと判別する。そ� �て、ここでは、この変動により、光スイッ� �素子SWがオン状態からオフ状態に切り替えら れたことを識別する。

 期間T5においては、出力信号SGが一定であ り、光スイッチ素子SWは、第1の状態から変動 せず、オフ状態が継続している。

 以上の説明したように、光スイッチ素子S Wは、スイッチのオン/オフ状態の1回の切り替 え時に、光ファイバセンサの描く曲線の界面 40での曲率が曲率R1となる第1の状態から、前� ��曲線の界面40での曲率が曲率R2に変動した第 2の状態を経た後、前記曲線の界面40での曲率 が曲率R1に戻る第3の状態となるよう、入力ボ タンBが一方向(図中左方向)に動作することに より、板バネ2a,2bが光ファイバセンサの形状� ��規定する。

 また、光スイッチ素子SWは、スイッチの� �ン/オフ状態の1回の切り替え時に、光ファイ バセンサの描く曲線の界面40での曲率が曲率R 1となる第3の状態から、前記曲線の界面40で� �曲率が曲率R2に変動した第4の状態を経た後� �前記曲線の界面40での曲率が曲率R1に戻る第1 の状態となるよう、入力ボタンBが一方向(図� ��右方向)に動作することにより、板バネ2a,2b� ��光ファイバセンサの形状を規定する。

 これらのため、オン/オフの切り替え時に 曲率が変動するだけであり、従来のようにオ ン状態とオフ状態の何れか少なく一方におい て曲率が大きくなる状態が長期間持続するこ とを回避することができる。

 また、前記曲線の界面40での曲率が曲率R2 と大きくなる形状に光ファイバセンサが規定 される時間が短い。このため、光ファイバセ ンサがこの形状に馴染むおそれが少なく、ス イッチのオン/オフ状態の切り替えの有無を� �判別するおそれが少ない。また、光ファイ� �センサが破損するおそれが少ない。

 また、ヘテロコア部30から構成されたセ� �サ部SPを有する光センサファイバを用いるこ とにより、再現性よく光損失を検知すること ができ、安定したスイッチのオン/オフ状態� �高精度に判別することができる。また、光� �イッチ素子SWは、電気接点を用いていないの で防爆性を有している。

 なお、前記曲線の界面40での曲率が曲率R1 ,R2から多少変化しても、オン/オフ状態を正� �に判別できる。そのため、スイッチの繰り� �しによる各状態での光ファイバセンサの形� �や前記曲線の界面40での曲率は厳密に一定で ある必要はない。

 なお、センサ部SPとして、図2(a)及び図2(b) に示したヘテロコア部30以外の構成を採用し� ��もよい。

 例えば、図7(a)を参照して、センサ部SPは� ��ヘテロコア部30のコア31の径blが、光ファイ� ��20a,20bのコア21の径alよりも大きくなるよう� �構成されていてもよい。

 図7(b)を参照して、センサ部SPは、光ファ� ��バ20a,20bのコア21の屈折率あるいはクラッド2 2の屈折率と同等の屈折率を持つ材料から構� �されていてもよい。なお、この場合も、セ� �サ部SPは、コア31の径が、0あるいはクラッド 32の径と同じである一種のヘテロコア構造で� ��ると考えることが可能である。

 〔第2実施形態〕
 図8を参照して、本発明の第2実施形態に係� �光スイッチは、複数個の光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ が直列に光ファイバ20a,20b,20c,20d.・・・,20x間� ��設けられた1本の光ファイバセンサを有して 構成されている。なお、直列に接続される光 スイッチ素子の個数は、限定されない。

 光ファイバセンサの光入射端である光フ� ��イバ20a端部に光源11が設けられ、光ファイ� �センサの光出射端である光ファイバ20x端部� �受光部12が設けられている。

 複数個の光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ には、それぞれのスイッチのオン/オフ切り� �えのための入力ボタンB ₁ ,B ₂ ,B ₃ が設けられている。各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ は、第1実施形態の光スイッチ素子SWと同様に 構成されている。

 ここで、複数個の光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ において、スイッチのオン/オフ状態の切り� �え時において変動される損失の大きさが光� �イッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ 間で互いに異なるように構成されている。例 えば、光スイッチ素子SW ₁ がオン/オフ状態の切り替え時において変動� �る光損失が0.1dB、光スイッチ素子SW ₂ のオン/オフ状態の切り替え時において変動� �る光損失が0.2dB、光スイッチ素子SW ₃ のオン/オフ状態の切り替え時において変動� �る光損失が0.4dBとなるように構成されている 。

 これは、各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ において、オン/オフ状態の切り替え時に、� �ファイバセンサが描く曲線の界面40での曲率 R1,R2の大きさを互いに異ならせることにより� ��現可能である。

 以下、2個の光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ が直列に設けられた1本の光ファイバセンサ� �有して構成された光スイッチを例に挙げて� �明する。

 図9に示すタイミングチャートを参照して、 例えば、時刻T0において、各光スイッチ素子S W ₁ ,SW ₂ が共に図2(a)に示す第1の状態をオフ状態と定� ��する。この第1の状態における各光スイッチ 素子SW ₁ ,SW ₂ の光損失の総計に対応する出力信号SGを測定� ��る。

 期間T1においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に、第1の状態から変動せず、オフ状態� �継続している。

 時刻T2において、光スイッチ素子SW ₁ の入力ボタンB ₁ が1回押し込まれると、出力信号SG信号値が光 スイッチ素子SW ₁ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。このような出力信号SGの� ��動を測定したとき、光スイッチ素子SW ₁ の状態が変動した、具体的には、第1の状態� �ら第2の状態を経て第3の状態に変動したと判 別する。そして、ここでは、光スイッチ素子 SW ₁ がオフ状態からオン状態に切り替えられたこ とを識別する。

 期間T3においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に状態が変動せず、光スイッチ素子SW ₁ はオン状態が継続し。光スイッチ素子SW ₂ はオフ状態が継続している。

 時刻T4において、光スイッチ素子SW ₂ の入力ボタンB ₂ が1回押し込まれると、出力信号SGの信号値が 光スイッチ素子SW ₂ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。このような出力信号SGの� ��動を測定したとき、光スイッチ素子SW ₂ の状態が変動した、具体的には、第1の状態� �ら第2の状態を経て第3の状態に変動したと判 別する。そして、ここでは、光スイッチ素子 SW ₂ がオフ状態からオン状態に切り替えられたこ とを識別する。

 期間T5においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に、第3の状態から変動せず、オン状態� �継続している。

 時刻T6において、光スイッチ素子SW ₂ の入力ボタンB ₂ が1回押し出されると、出力信号SGの信号値が 光スイッチ素子SW ₂ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。このような出力信号SGの� ��動を測定したとき、光スイッチ素子SW ₂ の状態が変動した、具体的には、第3の状態� �ら第4の状態を経て第2の状態に変動したと判 別する。そして、ここでは、光スイッチ素子 SW ₂ がオン状態からオフ状態に切り替えられたこ とを識別する。

 期間T7においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に状態が変動せず、光スイッチ素子SW ₁ はオン状態が継続し。光スイッチ素子SW ₂ はオフ状態が継続している。

 時刻T8において、光スイッチ素子SW ₁ の入力ボタンB ₁ が1回押し出されると、出力信号SGの信号値が 光スイッチ素子SW ₁ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。このような出力信号SGの� ��動を測定したとき、光スイッチ素子SW ₁ の状態が変動した、具体的には、第3の状態� �ら第4の状態を経て第2の状態に変動したと判 別する。そして、ここでは、光スイッチ素子 SW ₁ がオン状態からオフ状態に切り替えられたこ とを識別する。

 期間T9においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に、第1の状態から変動せず、オン状態� �継続している。

 以上説明したように、各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ のオン/オフ状態の1回の切り替えを、光ファ� ��バセンサを伝送された光の損失の変動とそ� ��復元を検出することにより行う。そのため� ��前記従来の光スイッチ素子を直列に複数個� ��続した場合に比べて、オン/オフ状態を判別 する際に検出する光損失が小さいので、S/N比 が向上し、各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ のオン/オフ状態を高精度に判別することが� �能となる。

 また、変動する光の損失量を検出すること� ��より、オン/オフ状態が切り替えられたスイ ッチ素子SW ₁ ,SW ₂ が何れであるか判別することができる。

 〔第3実施形態〕
 本発明の第3実施形態に係る光スイッチは、 第2実施形態に係る光スイッチと同様に、図8� ��参照して、複数個の光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ が直列に光ファイバ20a,20b,20c,20d上に設けられ た1本の光ファイバセンサを有して構成され� �いる。

 各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ は、第1実施形態の光スイッチ素子SWと類似に 構成されている。各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ は、スイッチのオン/オフ状態の切り替え時� �おいて変動される光損失の変化速度が光ス� �ッチSW ₁ ,SW ₂ ,SW ₃ 間で互いに異なるように構成されている。例 えば、光スイッチ素子SW ₁ におけるオン/オフ状態の切り替え時に変動� �れる光損失の変化速度が、光スイッチ素子SW ₂ におけるオン/オフ状態の切り替え時に変動� �れる光損失の変化速度より小さくなるよう� �構成されいる。

 これは、図10(a)から図10(d)を参照して、例え ば、各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ において、バネ弾き部材3と別個に入力ボタ� �Bを一体的に備えた入力部材4を設け、バネ弾 き部材3と入力部材4とを滑り面で滑動可能に� ��持し、入力ボタンBの入力を滑り面で滑らせ ながらバネ弾き部材3に伝達し、オン/オフ状� ��の切り替えを行う構成として、滑り面の角� ��をスイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ 毎に変えることにより実現可能である。

 バネ弾き部材3の滑り面3sが入力部材4の滑 り面4sと接するように構成されている。バネ� ��き部材3と入力部材4とは保持部5等により位� ��が保持され、それぞれ所定の方向のみに往� ��移動可能なように規制されている。入力部� ��4が矢印の方向に押し込まれると、図10(b)に� ��すように、バネ弾き部材3と入力部材4が滑� �面3s,4sで滑動し、バネ弾き部材3は滑り面3sで 滑りながら入力部材4の押し込まれる方向と� �交する方向(図2(a)中左方向)に動作する。

 図10(c)に示すバネ弾き部材3及び入力部材4 の構成も図10(a)と同様の構成である。図10(c)� �示す入力部材4が矢印の方向に押し込まれる� ��、図10(d)に示すように、バネ弾き部材3と入� ��部材4が滑り面3s,4sで滑動し、バネ弾き部材3 は滑り面3sで滑りながら入力部材4の押し込ま れる方向と直交する方向(図2(a)中左方向)に動 作する。

 図10(a)及び図10(b)における滑り面3s,4sの角� ��は、図10(c)及び図10(d)における滑り面3s,4sの� ��度と異なっている。図10(b)において入力部� �4が所定距離だけ押し込まれたときのバネ弾� ��部材3の移動距離d1は、図10(d)において入力� �材4が同じ所定距離だけ押し込まれたときの� ��ネ弾き部材3の移動距離d2より小さくなるよ� ��に構成されている。

 従って、入力部材4が所定距離だけ押し込ま れるのに要する時間が同じであるとき、図10( a)及び図10(b)に示す構成を有する光スイッチ� �子SW ₁ がオン/オフ状態の切り替え時に変動する光� �失の変化速度は、図10(c)及び図10(d)に示す構� ��を有する光スイッチ素子SW ₂ のオン/オフ状態の切り替え時に変動する光� �失の変化策度より小さくなる。

 図11に示すタイミングチャートを参照して� �例えば、時刻T0において、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ が、共に図2(a)に示す第1の状態をオフ状態と� ��定義する。この第1の状態における光スイッ チ素子SW ₁ ,SW ₂ の光損失の総計に対応する出力信号SGを測定� ��る。

 期間T1においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は、共に第1の状態から変動せず、オフ状態� �継続している。

 時刻T2において、光スイッチ素子SW ₁ の入力ボタンB ₁ が1回押し込まれると、出力信号SGの信号値が 光スイッチ素子SW ₁ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。ここで、出力信号SGの信� ��値の変化速度が相対的に遅いことから光ス� ��ッチ素子SW ₁ の状態が変動した、具体的には、第1の状態� �ら第2の状態を経て第3の状態に変動したこと を判別する。そして、ここでは、この変動に より、光スイッチ素子SW ₁ がオフ状態からオン状態に切り替えられこと を識別する。

 期間T3においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に、状態が変動せず、光スイッチ素子SW ₁ はオン状態が継続し。光スイッチ素子SW ₂ はオフ状態が継続している。

 時刻T4において、光スイッチ素子SW ₂ の入力ボタンB ₂ が1回押し込まれると、出力信号SGの信号値が 光スイッチ素子SW ₂ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。ここで、出力信号SGの信� ��値の変化速度が相対的に速い(時刻T2におけ� ��出力信号SGの信号値の変化速度より速い)こ� ��から光スイッチ素子SW ₂ の状態が変動した、具体的には、第1の状態� �ら第2の状態を経て第3の状態に変動したこと を判別する。そして、ここでは、この変動に より、光スイッチ素子SW ₂ がオフ状態からオン状態に切り替えられたこ とを識別する。

 期間T5においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に、第3の状態から変動せず、オン状態� �継続している。

 時刻T6において、光スイッチ素子SW ₂ の入力ボタンB ₂ が1回押し出されると、出力信号SGの信号値が 光スイッチ素子SW ₂ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。ここで、出力信号SGの信� ��値の変化速度が相対的に速いことから光ス� ��ッチ素子SW ₂ の状態が変動した、具体的には、第3の状態� �ら第4の状態を経て第1の状態に変動したこと を判別する。そして、ここでは、この変動に より、光スイッチ素子SW ₂ がオン状態からオフ状態に切り替えられたこ とを識別する。

 期間T7においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に、状態が変動せず、光スイッチ素子SW ₁ はオン状態が継続し。光スイッチ素子SW ₂ はオフ状態が継続している。

 時刻T8において、光スイッチ素子SW ₁ の入力ボタンB ₁ が1回押し出されると、出力信号SGの信号値が 光スイッチ素子SW ₁ の光損失に対応する大きさだけ一旦増加した 後、元の値に戻る。ここで、出力信号SGの信� ��値の変化速度が相対的に遅いことから光ス� ��ッチ素子SW ₁ の状態が変動した、具体的には、第3の状態� �ら第4の状態を経て第1の状態に変動したこと を判別する。そして、ここでは、この変動に より、光スイッチ素子SW ₁ がオン状態からオフ状態に切り替えられたこ とを識別する。

 期間T9においては、出力信号SGが一定であり 、光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ は共に、第1の状態から変動せず、オフ状態� �継続していることが示されている。

 以上説明したように、各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ のオン/オフ状態の1回の切り替えを、光ファ� ��バセンサを伝送された光の損失の変動とそ� ��復元を検出することにより行う。そのため� ��前記従来の光スイッチ素子を直列に複数個� ��続した場合に比べて、オン/オフ状態を判別 する際に検出する光損失が小さいので、S/N比 が向上し、各光スイッチ素子SW ₁ ,SW ₂ のオン/オフ状態を高精度に判別することが� �能となる。

 また、変動する光の損失速度を検出するこ� ��により、オン/オフ状態が切り替えられたス イッチ素子SW ₁ ,SW ₂ が何れであるか判別することができる。

 〔第5実施形態〕
 本発明の第5実施形態に係る光スイッチは、 第1実施形態に係る光スイッチと同様に、図1� ��参照して、光スイッチ素子SW、光源11及び受 光部12とを備えている。

 光スイッチ素子SWは、第1実施形態に係る� ��スイッチ素子SWと同様に、光ファイバ20a,20b� ��びその中途部に設けられたセンサ部SPから� �る光ファイバセンサと、スイッチのオン/オ� ��切り替えのための入力ボタンBを備えている 。光ファイバセンサは、センサ部SPを含む部� ��が光スイッチ素子SWの筐体1に収容されてい� ��。

 図12(a)及び図12(b)を参照して、光スイッチ 素子SWは、板バネ6とバネ弾き部材7とを有す� �。入力ボタンBの動作に伴い、板バネ6及びバ ネ弾き部材7が動作する。

 入力ボタンBは、スイッチのオン/オフ状� �の1回の切り替え時に、光ファイバセンサが� ��く曲線の形状を変動させ、光ファイバセン� ��が描く曲線の界面40での曲率を変化させる� �とにより、光ファイバセンサを伝送する光� �損失を変動させ、当該損失を変動させた後� �、光ファイバセンサが描く曲線の形状を元� �戻し、光損失を元に戻すように、板バネ6及� ��バネ弾き部材7を動作させる。

 板バネ6は、光ファイバセンサに接して、 光ファイバセンサが描く曲線の形状を規制す る規制部材である。板バネ6は、バネ弾き部� �7に先端部が押圧されることによって基端部� ��支点として動作し、先端部の位置が変動す� ��。板バネ6は、外力が作用しない第1の状態� �は、光ファイバセンサが描く曲線の界面40で の曲率が曲率R1となる第1の位置に位置するよ うに、具体的には図中垂直状態となるように 構成されている。板バネ6は、第1の位置から� ��置変動したとき、第1の位置へ戻るように自 身のバネ力が作用する復元機能を有しており 、復元部材でもある。

 バネ弾き部材7は、丸棒状部材の本体部7a� ��、本体部7aの先端に設けられ、板バネ6を弾� ��ための突起部7bとから構成されている。本� �部7aは、その一部が筐体1の外へ突出してお� �、その端部が入力ボタンBとなっている。即� ��、入力ボタンBは、バネ弾き部材7に一体的� �設けられている。なお、バネ弾き部材7の本� ��部7aは、図示しないガイド等によって、そ� �長手方向(図中左右方向)に摺動自在に構成さ れている。

 突起部7bは、鉤状になっており、本体部7a の先端に回転可能に設けられている。突起部 7bを本体部7aに対して回転させることにより� �図12(c)を参照して、突起部7bと板バネ6が当接 する部分に距離が変化するようになっている 。例えば、突起部7bと板バネ6が当接する部分 に距離をL1からL2に短くすることにより、バ� �弾き部材7が同じ距離だけ動作した場合にお� ��る、板バネ6の先端部の変位の大きさを小さ くすることができる。

 このように、突起部7bを本体部7aに対して 回転させることにより、板バネ6の先端部の� �位の大きさを調整する可能となる。これに� �り、光スイッチ素子SWの各状態における光フ ァイバセンサの形状が変化し、各状態におい て光ファイバセンサを描く曲線の界面40での� ��率を変化させて、光損失量を調整すること� ��可能となる。

 次に、光スイッチ素子SWの動作について� �細に説明する。

 スイッチのオン/オフ状態の切り替えを行 うために、入力ボタンBを図中左方向に押し� �み、図12(a)に示す状態から図中左方向に動作 させ、バネ弾き部材7の突起部7bの先端を板バ ネ6に当接させる。この間、板バネ6は、変形� ��ずに第1の状態を維持している。従って、光 ファイバセンサは板バネ6に接して所定の形� �に規制され、光ファイバセンサが描く曲線� �界面40での曲率が曲率R1となる第1の状態を維 持し、光ファイバセンサを伝送する光の損失 量も一定値に保たれる。

 さらに、入力ボタンBを押し込み、図13(a)� ��実線で示す状態に動作させる。このとき、� ��ネ弾き部材7の突起部7bの先端が板バネ6に引 っかかり、板バネ6が押圧されて実線で示す� �2の状態に変位する。このとき、板バネ6が光 ファイバセンサを押圧して、光ファイバセン サが描く曲線の形状が変化する。これにより 、光ファイバセンサが描く曲線の界面40での� ��率が曲率R1から曲率R2に増加する第2の状態� �なり、光ファイバセンサを伝送する光の損� �量が増加する。

 さらに、入力ボタンBを押し込み、図13(a)� ��実線で示す状態から図13(b)に点線で示す状� �に動作させる。このとき、バネ弾き部材7の� ��起部7aの板バネ6に対する引っかかりが外れ� ��、板バネ6が元の第1の位置に戻る。このと� �、板バネ6による光ファイバセンサの押圧が� ��くなり、光ファイバセンサが描く曲線の形� ��が元に戻り、光ファイバセンサが描く曲線� ��界面40での曲率が曲率R2から曲率R1に戻って� ��3の状態となり、光ファイバセンサを伝送す る光の損失量も、元の大きさに戻る。

 なお、一部が入力ボタンBとなっているバ ネ弾き部材3は、図13(a)に点線で示す状態で図 示しない係止機構などにより位置を保持、固 定されるように構成されている。

 以上の入力ボタンBの動作により、スイッ チをオン状態からオフ状態に、あるいはオフ 状態からオン状態に、切り替えることに対応 付けることができる。

 入力ボタンBをさらにもう少し押し込むこ とで、係止機構による位置の保持、固定が解 除され、不図示のバネの作用などによって徐 々に押し戻され、図12(a)に示す元の位置に戻� ��ように構成されている。以下、このときの� ��スイッチ素子SWの動作について説明する。

 スイッチのオン/オフ状態の切り替えを行 うために、入力ボタンBがさらに押し込まれ� �係止機構による位置の保持、固定が解除さ� �ると、入力ボタンBを図中右方向に徐々に押� ��戻され、バネ弾き部材7の突起部7bの先端が� ��バネ6に当接する。この間、板バネ6は、変� �せずに第1の位置を保っており、光ファイバ� ��ンサは板バネ6に接して所定の形状に規制さ れ、光ファイバセンサが描く曲線の界面40で� ��曲率が曲率R1となる第3の状態(請求項5に記� �された発明における第1の状態)を維持し、光 ファイバセンサを伝送する光の損失量も一定 値に保たれている。

 さらに、入力ボタンBは押し戻され、図13( a)に実線で示す状態に動作される。このとき� ��バネ弾き部材7の突起部7aの先端が板バネ6に 引っかかり、板バネ6が押圧されて実線で示� �第4の位置(請求項5に記載された発明におけ� �第2の位置)に変位する。このとき、板バネ6� �光ファイバセンサから離間する方向に移動� �て、光ファイバセンサが描く曲線の形状が� �化し、光ファイバセンサが描く曲線の界面40 での曲率が曲率R1から曲率R3に減少する第4の� ��態(請求項5に記載された発明における第2の� ��態)になり、光ファイバセンサを伝送する光 の損失量が減少する。

 さらに、入力ボタンBが押し戻され、図13( b)に実線で示す状態から図13(b)に点線で示す� �態に動作させる。このとき、バネ弾き部材7� ��突起部7aの板バネ6に対する引っかかりが外� ��て、板バネ6が元の第1の位置に戻る。この� �き、板バネ6により光ファイバセンサが押圧� ��れて、光ファイバセンサが描く曲線の形状� ��元に戻り、光ファイバセンサが描く曲線の� ��面40での曲率が曲率R3から曲率R1に戻って、� ��1の状態(請求項5に記載された発明における� ��3の状態)となり、光ファイバセンサを伝送� �る光の損失量も、元の大きさに戻る。

 バネ弾き部材7は、図12(a)に実線で示す状� ��で再びその位置を保持、固定するように構� ��されている。以上の入力ボタンBの動作によ り、スイッチをオフ状態からオン状態に、あ るいは、オン状態からオフ状態に、切り替え ることに対応付けることができる。

 光スイッチ素子SWにおいては、入力ボタ� �Bの1回の押し込み動作を、スイッチのオフ状 態からオン状態への1回の切り替えに対応付� �る場合、入力ボタンBの1回の押し出し動作を 、スイッチのオン状態からオフ状態への1回� �切り替えに対応付けることができる。逆に� �入力ボタンBの1回の押し込み動作を、スイッ チのオン状態からオフ状態への1回の切り替� �に対応付ける場合、入力ボタンBの1回の押し 出し動作を、スイッチのオフ状態からオン状 態への1回の切り替えに対応付けることがで� �る。

 即ち、現状のスイッチの状態を別途定義� ��ておき、その定義した状態から、スイッチ� ��オン/オフ状態の切り替えの有無及びその回 数を識別することにより、任意の状態でのス イッチのオン/オフ状態の別を識別すること� �できる。従って、光スイッチ素子SWは、使用 開始時に、スイッチのオン/オフの初期状態� �定義、設定してから使用することになる。

 図14に示すタイミングチャートを参照し� �、例えば、時刻T0において、光スイッチ素子 SWが、図12(a)に示す第1の状態をオフ状態と定� ��する。この第1の状態における光スイッチ素 子SWの光損失に対応する出力信号SGを測定す� �。

 期間T1においては、出力信号SGが一定であ り、光スイッチ素子SWは、第1の状態から変動 せず、オフ状態が継続している。

 時刻T2において、光スイッチ素子SWの入力 ボタンBが1回押し込まれると、出力信号SGの� �号値が一旦増加した後、元の値に戻る。こ� �ような出力信号SGの変動を測定したとき、光 スイッチ素子SWの状態が変動した、具体的に� ��、第1の状態から第2の状態を経て第3の状態� ��変動したと判別する。そして、ここでは、� ��スイッチ素子SWがオフ状態からオン状態に� �り替えられたことを識別する。

 期間T3においては、出力信号SGが一定であ り、光スイッチ素子SWは、第3の状態から変動 せず、オン状態が継続している。

 時刻T4において、光スイッチ素子SWの入力 ボタンBが1回押し出されると、出力信号SGの� �号値が一旦減少した後、元の値に戻る。こ� �ような出力信号SGの変動を測定したとき、光 スイッチ素子SWの状態が変動した、具体的に� ��、第3の状態から第4の状態を経て第1の状態� ��変動したと判別する。そして、ここでは、� ��スイッチ素子SWがオン状態からオフ状態に� �り替えられたことを識別する。

 期間T5においては、出力信号SGが一定であ り、光スイッチ素子SWは、第1の状態から変動 せず、オフ状態が継続している。

 以上の説明したように、光スイッチ素子S Wは、スイッチのオン/オフ状態の1回の切り替 え時に、光ファイバセンサの描く曲線の界面 40での曲率が曲率R1となる第1の状態から、前� ��曲線の界面40での曲率を曲率R2に変動した第 2の状態を経た後、前記曲線の界面40での曲率 が曲率R1に戻る第3の状態となるよう、入力ボ タンBが一方向(図中左方向)に動作することに より、板バネ2a,2bが光ファイバセンサの形状� ��規定する。

 また、光スイッチ素子SWは、スイッチの� �ン/オフ状態の1回の切り替え時に、光ファイ バセンサの描く曲線の界面40での曲率が曲率R 1となる第3の状態から、前記曲線の界面40で� �曲率を曲率R3に変動した第4の状態を経た後� �前記曲線の界面40での曲率が曲率R1に戻る第1 の状態となるよう、入力ボタンBが一方向(図� ��右方向)に動作することにより、板バネ2a,2b� ��光ファイバセンサの形状を規定する。

 これらのため、オン/オフの切り替え時に 曲率が曲率R1から一旦曲率R2又は曲率R3に変動 するだけであり、従来のようにオン状態とオ フ状態の何れか少なく一方において曲率が大 きくなる状態が長期間持続することを回避す ることができる。

 また、前記曲線の界面40での曲率が曲率R2 又は曲率R3となる形状に光ファイバセンサが� ��定される時間が短い。このため、光ファイ� ��センサがこれらの形状に馴染むおそれが少� ��く、スイッチのオン/オフ状態の切り替えの 有無を誤判別するおそれが少ない。また、前 記曲線の界面40での曲率が曲率R2又は曲率R3の 一方が曲率R1より小さいので、光ファイバセ� ��サが破損するおそれが少ない。

 また、オン/オフの切り替え時に曲率が曲 率R1から一旦曲率R2、曲率R3の何れに変動した かを判別するだけで、スイッチがオン状態か らオフ状態に切り替わったか、オフ状態から オン状態に切り替わったかを認識することが できる。

 なお。例えば、複数個の光スイッチ素子� ��直列に接続して共通の受光部で複数個の光� ��イッチ素子全体の伝送損失を検出する構成� ��した場合も、上記のような調整機構を設け� ��ことが好ましい。この場合、オン/オフ状態 のセンサ光の伝送損失が互いに異なる光スイ ッチ素子を直列に接続し、全伝送損失と各光 スイッチ素子の伝送損失の組み合わせを比較 することによって、複数個の光スイッチ素子 のどの光スイッチ素子がオン状態で、どの光 スイッチ素子がオフ状態であるかを容易に判 別することが可能となる。

 本発明は、上記の各実施形態に限定され� ��、各実施形態を適宜組み合わせた形態など� ��あってもよく、本発明の要旨を逸脱しない� ��囲で、種々の変更が可能である。

 例えば、光スイッチ素子SWが板バネとバ� �弾き部材以外の構成からなる構成であって� �よい。例えば、板バネの替わりに、板部材� �つる巻きバネ等により第1の位置に復元可能� ��したものであってもよい。また、板バネを� ��接的に光ファイバセンサに当接する替わり� ��、板バネを間接的に他の部材を介して光フ� ��イバセンサに当接するものであってもよい� ��

 また、入力ボタンBは、スイッチのオン/� �フ状態の1回の切り替え時に一方向に動作す� ��ものであればよく、直線的に動作するもの� ��限定されない。例えば、円周等の曲線に沿� ��て一方向に動作し、この入力ボタンBの動作 を任意の変換機構により変換して、バネ弾き 部材3,7を直線的に動作させるものであっても よい。さらには、バネ弾き部材3,7が円周等の 曲線に沿って動作するものであってもよい。

 また、光源11や受光部12も特に限定されず 、複数個の発光素子や受光素子をアレイ状に 配置した構成としてもよい。