JP2002236264A - 光信号交換器の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光信号交換器に用いられるティルトミラーの角
度ずれを自動的に補正して光損失を低減した光信号交換
器の制御装置および制御方法を提供する。 【解決手段】本発明による制御装置は、例えば、反射面
の角度が制御可能な複数のティルトミラーを平面上に配
置したＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂを用いた３次元
型の光信号交換器について、出力側ＭＥＭＳミラーアレ
イ２Ｂで反射された光信号をビームスプリッタ３で分岐
し、該分岐光をレンズアレイ４を介してＣＣＤイメージ
センサ５で受光して分岐光の位置情報を生成し、該位置
情報と、各ＭＥＭＳミラーの反射面の角度の目標値に対
応させて予め設定した初期位置情報とを制御回路６で比
較して光信号の到達位置の誤差を検出し、その誤差を基
に各ＭＥＭＳミラーの反射面の角度ずれを補正制御する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号交換器にお
ける切り替え制御技術に関し、特に、マイクロマシン
（ＭＥＭＳ：Micro Electric Mechanical System）技術
による反射型のティルトミラーを用いた光信号交換器の
制御装置および制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネット等におけるトラフ
ィックの増加に伴って光ネットワークの需要が高まって
いる。このような状況において、高速・大容量のデータ
を光信号のままで切り替える光信号交換器の導入が注目
されている。高速・大容量の光信号交換器を実現するた
めの従来の技術としては、例えば、光ファイバをメカニ
カルに切り替える方式や導波路を組み合わせた方式など
が主流であった。しかし、このような従来の技術におい
ては多段構成を採用する必要があったため、光信号交換
器内の光損失が非常に大きく、また、チャネル数の増大
に対応することにも限界があり、数１０チャネル以上に
対応した光信号交換器の実現は困難であった。

【０００３】上記のような状況において、マイクロマシ
ン（ＭＥＭＳ）技術を応用して作製したティルトミラー
（以下、ＭＥＭＳミラーと呼ぶ）を用いた光スイッチ
は、小型化、波長無依存および偏波無依存などの点で他
のスイッチに比べて優位性があり注目されている。特
に、例えば図４５に示すように、複数のコリメータを２
次元に配置した２つのコリメータアレイ１Ａ，１Ｂと、
複数のＭＥＭＳミラーを２次元に配置した２つのＭＥＭ
Ｓミラーアレイ２Ａ，２Ｂを組み合わせて構成した３次
元型の光信号交換器は、光損失の低減、大容量化および
多チャンネル化が実現可能であるという点で期待されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂを用いた３次元
型の光信号交換器では、ＭＥＭＳミラーの角度ずれによ
り、出力側のコリメータに接続された出力光ファイバに
対して光信号がずれて入射してしまう可能性があり、光
信号交換器内の光損失を大きくする要因になる。

【０００５】図４６は、上記の内容を模式的に示した図
であって、（Ａ）は光信号交換器内における光信号の入
力点から出力点までの光路の一例を示した平面図、
（Ｂ）は光信号が出力光ファイバに入射する各状態を例
示した平面図である。なお、図４６では、光信号交換器
内の光路の様子を分かり易く示すために、入出力コリメ
ータの表示を省略している。

【０００６】図４６において、出力側ＭＥＭＳミラーで
反射された光線は、（Ｂ）の「ＯＫ」で示すように、出
力光ファイバのコアの部分に垂直に入る必要があり、
（Ｂ）の「ＮＧ１」または「ＮＧ３」で示すように、コ
アから外れたり、（Ｂ）の「ＮＧ２」で示すように、コ
アに対して斜めに入ったりしてはならない。このような
出力光ファイバへの光信号の結合不良は、たとえ入出力
ポートが決まっていて入力側および出力側の各ＭＥＭＳ
ミラーについての制御すべき角度がそれぞれ既知の数値
であったとしても、僅かな角度ずれによって生じるもの
である。具体的には、ＭＥＭＳミラーの角度が０．０５
°程度ずれることで数ｄＢの光損失が発生する。各ＭＥ
ＭＳミラーの角度ずれは、各々のミラーについてその角
度に対応した光信号のパワーを個別にモニタすることが
不可能であるため、１組のＭＥＭＳミラーについてどち
らがどれだけずれているのかを判別することが困難であ
る。

【０００７】上記のようなＭＥＭＳミラーの角度ずれを
補正するためには、例えば、出力側のＭＥＭＳミラーか
らコリメータに伝搬する光信号の光線位置情報をＣＣＤ
イメージセンサ等を用いて検出する方法が考えられる。
しかし、この方法では、前述の図４６（Ｂ）における
「ＯＫ」と「ＮＧ２」の差、または、「ＮＧ１」と「Ｎ
Ｇ３」の差を容易に検出できない、すなわち、光線の入
射角度情報を検出しにくいという欠点がある。特に、
「ＮＧ２」の状態では、正しく光線が出力されているの
かどうかの判断が困難である。

【０００８】また、ＭＥＭＳミラーの角度ずれを補正す
るための他の方法として、例えば、出力光ファイバに結
合された光信号のパワーをモニタし、そのモニタ結果を
基に各ＭＥＭＳミラーの角度をフィードバック制御する
方法も考えられる。しかし、このような方法では、光信
号交換器に入力される複数のチャネルについての光パワ
ーのばらつき等によって、チャネルごとの光パワー目標
値が一定に定まらないため、モニタした光パワーが予め
設定した初期値になるように各ＭＥＭＳミラーの角度を
フィードバック制御するといった方式を取ることができ
ない。また、現在モニタしている光パワーが最大値であ
るかどうかを見極めることも困難であるので、上記のよ
うなフィードバック制御の実現は容易ではない。

【０００９】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、ＭＥＭＳミラーの角度ずれを自動的に補正して光損
失の低減を図った光信号交換器の制御装置および制御方
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による光信号交換器の制御装置は、反射面の
角度が制御可能な複数のティルトミラーを平面上に配置
した第１ミラーアレイおよび第２ミラーアレイを有し、
入力された光信号を第１、２ミラーアレイで順次反射し
て特定の位置から出力する光信号交換器について、第
１、２ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面の角度
を制御する制御装置であって、第２ミラーアレイで反射
された光信号の出力状態を検出する出力光検出手段と、
該出力光検出手段の検出結果に基づいて、第１、２ミラ
ーアレイの光信号を反射した各ティルトミラーの反射面
の角度を判断し、該各角度が予め設定した目標値に近づ
くように各ティルトミラーの反射面の角度を補正制御す
る角度制御手段と、を備えて構成されるものである。

【００１１】かかる構成では、いわゆる３次元型の光信
号交換器について、出力側に位置する第２ミラーアレイ
で反射された光信号の到達位置や光パワーなどに関する
出力情報が出力光検出手段で検出される。そして、出力
光検出手段の検出結果が角度制御手段に送られ、角度制
御手段では、光信号を順次反射した各ティルトミラーの
反射面の角度が出力光検出手段からの検出結果に基づい
て判断され、各角度の目標値からのずれを補正する制御
が行われるようになる。これにより、低光損失、かつ、
高精度の光信号交換器を実現することができるようにな
る。

【００１２】上記の制御装置についての１つの態様とし
て、出力光検出手段は、第２ミラーアレイで反射された
光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分岐部からの
分岐光を２次元の領域を有する受光面で受光して、分岐
光についての位置情報を生成する位置情報生成部と、を
有し、角度制御手段は、位置情報生成部からの位置情報
と、各ティルトミラーの反射面の角度の目標値に対応さ
せて予め設定した初期位置情報とを比較することで、光
信号の到達位置の誤差を検出する位置差分検出部と、該
位置差分検出部で検出された到達位置の誤差を基に、各
ティルトミラーの反射面の角度ずれを算出して補正角度
を演算する演算処理部と、該演算処理部で演算された補
正角度に従って各ティルトミラーの反射面の角度を制御
する補正制御部と、を有するようにしてもよい。

【００１３】かかる構成では、第２ミラーアレイで反射
された光信号についての位置情報が検出されるようにな
り、その位置情報と予め設定した初期位置情報とを比較
することにより出力光の到達位置の誤差が検出され、該
誤差を基にして各ティルトミラーの反射面の角度ずれが
算出されて補正角度が演算される。そして、演算した補
正角度に従って各ティルトミラーの反射面の角度が制御
されるようになる。

【００１４】上記の制御装置についての他の態様とし
て、出力光検出手段は、特定の位置から出力される光信
号のパワーを検出する光パワー検出部を有し、角度制御
手段は、第１ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面
の角度を一定の制御方向に段階的に変化させる第１ミラ
ー駆動部と、第２ミラーアレイの各ティルトミラーの反
射面の角度を一定の制御方向に段階的に変化させる第２
ミラー駆動部と、第１、２ミラー駆動部の少なくとも一
方により反射面の角度を変化させた時の直前および直後
に光パワー検出部で検出される出力光パワーの各値を比
較し、該比較結果を基に第１、２ミラー駆動部における
各制御方向を決定して、光パワー検出部で検出される出
力光パワーが増大するように各ティルトミラーの反射面
の角度をフィードバック制御する比較制御部と、を有す
るようにしてもよい。

【００１５】かかる構成では、第２ミラーアレイで反射
されて特定の位置から出力される光信号のパワーが検出
され、その出力光パワーの変化が、第１、２ミラー駆動
部の少なくとも一方により反射面の角度を変化させた時
の前後で比較され、その比較結果に基づいて第１、２ミ
ラー駆動部における各制御方向が決定されて、以降、検
出される出力光パワーが増大するように各ティルトミラ
ーの反射面の角度がフィードバック制御されるようにな
る。

【００１６】また、上記の制御装置について、比較制御
部は、第１ミラー駆動部および第２ミラー駆動に対し
て、制御対象となる各ティルトミラーの反射面の角度に
関する初期値をそれぞれ与えるようにしてもよい。この
ような構成では、各ティルトミラーの反射面角度につい
て初期値が与えられることにより、ミラー調整速度の向
上が図られるようになる。

【００１７】本発明による光信号交換器の制御方法は、
反射面の角度が制御可能な複数のティルトミラーを平面
上に配置した第１ミラーアレイおよび第２ミラーアレイ
を有し、入力された光信号を第１、２ミラーアレイで順
次反射して特定の位置から出力する光信号交換器につい
て、第１、２ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面
の角度を制御する方法であって、第２ミラーアレイで反
射された光信号の出力状態を検出する出力光検出過程
と、該出力光検出過程の検出結果に基づいて、第１、２
ミラーアレイの光信号を反射した各ティルトミラーの反
射面の角度を判断し、該各角度が予め設定した目標値に
近づくように各ティルトミラーの反射面の角度を補正制
御する角度制御過程と、を含んでなる方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
かかる光信号交換器の制御装置の全体構成を示す概略図
である。図１において、第１実施形態の全体構成は、例
えば、上述の図４５に示した従来の構成と同様に、複数
のコリメータを２次元に配置した２つのコリメータアレ
イ１Ａ，１Ｂと、該各コリメータアレイ１Ａ，１Ｂの各
々のコリメータに対応した複数のＭＥＭＳミラーを２次
元に配置した２つのＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂと
を組み合わせて構成した３次元型の光信号交換器につい
て、光分岐部としてのビームスプリッタ３と、レンズア
レイ４と、位置情報生成部としてのＣＣＤイメージセン
サ５と、角度制御手段としての制御回路６とを備えた制
御装置を設けたものである。なお、ここでは、ＭＥＭＳ
ミラーアレイ２Ａが第１ミラーアレイに相当し、ＭＥＭ
Ｓミラーアレイ２Ｂが第２ミラーアレイに相当する。

【００１９】光信号交換器のコリメータアレイ１Ａに
は、各コリメータに対応させて複数の光ファイバを２次
元に配置した入力光ファイバアレイ１０Ａが接続され、
各入力光ファイバから出射された光が各々のコリメータ
を通過して平行光となりＭＥＭＳミラーアレイ２Ａに向
けて送られる。また、コリメータアレイ１Ｂにも、各コ
リメータに対応させて複数の光ファイバを２次元に配置
した出力光ファイバアレイ１０Ｂが接続され、ＭＥＭＳ
ミラーアレイ２Ｂで反射された光が、各コリメータを通
過して各々の出力光ファイバに結合される。

【００２０】ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａは、各ＭＥＭＳ
ミラーの鏡面が配列された平面の法線方向が、コリメー
タアレイ１Ａから送られてくる光信号の伝搬方向（光軸
方向）に対して非平行となるように傾けて配置される。
また、ＭＥＭＳミラーアレイ２Ｂは、ＭＥＭＳミラーア
レイ２Ａの各ＭＥＭＳミラーで反射された光を対応する
ＭＥＭＳミラーで再度反射してコリメータアレイ１Ｂに
導く所要の位置に配置される。各ＭＥＭＳミラーアレイ
２Ａ，２Ｂに配置される各々のＭＥＭＳミラーは、マイ
クロマシン（ＭＥＭＳ）技術を応用して作製した公知の
マイクロティルトミラーであって、具体的には、例えば
トーションバーにより支持され上面にミラーが形成され
た可動板をシリコン基板に一体に設け、該可動板を電磁
力によりトーションバーを軸にして回動させることでミ
ラーの振角を可変制御するものである。

【００２１】制御装置のビームスプリッタ３は、ここで
は、光信号交換器の出力側に位置するＭＥＭＳミラーア
レイ２Ｂとコリメータアレイ１Ｂの間に挿入され、ＭＥ
ＭＳミラーアレイ２Ｂからコリメータアレイ１Ｂに送ら
れる光信号の一部を分岐してレンズアレイ４に送る。レ
ンズアレイ４は、ビームスプリッタ３からの分岐光をＣ
ＣＤイメージセンサ５の受光面に集光させる複数のレン
ズが２次元に配置されたものである。ＣＣＤイメージセ
ンサ５は、レンズアレイ４を通過した光を受光して位置
情報を生成し、その位置情報を制御回路６に伝える。な
お、ここでは、光信号の位置情報を得る手段としてＣＣ
Ｄイメージセンサを用いるようにしたが、本発明はこれ
に限らず、所要の分解能で光信号の位置情報を得ること
ができる各種センサ（例えば、複数の受光素子を配列し
て構成したセンサなど）を利用することが可能である。
制御回路６は、ＣＣＤイメージセンサ５からの位置情報
に基づいて、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーの
角度ずれを算出して補正角度を演算し、その結果を各Ｍ
ＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂの角度制御にフィードバ
ックして補正を行う。

【００２２】図２は、制御回路６の具体的な機能構成の
一例を示すブロック図である。図２の構成例では、ＣＣ
Ｄイメージセンサ５にてモニタされた位置情報が、位置
情報記憶部６Ａに書き込まれる。位置情報記憶部６Ａの
具体的な構成としては、例えば図３に示すように、後段
で実行される位置情報の比較処理を考慮して、ＦＩＦＯ
（First In First Out）方式のデータ処理に対応した構
成とし、ここでは、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸）ごとに位置情報
を切り出して保存する方式を採用している。

【００２３】また、初期位置情報記憶部６Ｂには、出力
側の各コリメータにそれぞれ対応させて予め設定された
初期位置情報が記憶されている。この初期位置情報記憶
部６Ｂの具体的な構成も、例えば、上記位置情報記憶部
６Ａの構成と同様にＦＩＦＯ方式のデータ処理に対応し
た構成とし、ここでは、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸）ごとに初期
位置情報を切り出して保存する方式を採用している。具
体的な初期位置情報としては、例えば、図４に示すよう
なＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂの配置において、す
べてのＭＥＭＳミラーを非駆動状態（電気的な印加がな
く傾斜角度が０度となる状態）としたときの光結合状態
が初期位置情報記憶部６Ｂに記憶される。このような状
態では、出力側の各ＭＥＭＳミラーで反射された光信号
が、前述の図４６（Ｂ）に示した「ＯＫ」の状態で対応
する出力光ファイバに結合することになる。なお、本発
明における初期位置情報は、上記のような設定状態に限
定されるものではなく、光信号が出力光ファイバのコア
の部分に垂直に入射するような任意の状態を設定するこ
とが可能である。

【００２４】図２に示す位置差分検出部（Ｘ軸）６Ｃ
は、位置情報記憶部６Ａおよび初期位置情報記憶部６Ｂ
に記憶されたＸ軸についての位置情報および初期位置情
報をそれぞれ読み出して各々の情報を比較することで、
ＣＣＤイメージセンサ５でモニタされた光信号について
の初期位置に対する位置ずれＤ_Xを検出し、その検出結
果を演算処理部６Ｊに出力する。また、これと同様にし
て位置差分検出部（Ｙ軸）６Ｄも、Ｙ軸についての位置
情報および初期位置情報をそれぞれ読み出して比較する
ことで位置ずれＤ_Yを検出して演算処理部６Ｊに出力す
る。

【００２５】各軸についての位置ずれＤ_X，Ｄ_Yを検出す
る具体的な方法としては、例えば図５に示すように、位
置情報記憶部６Ａおよび初期位置情報記憶部６Ｂに記憶
された対応する位置についての情報を同時に読み出し、
位置情報記憶部６Ａからの位置情報を論理反転させて各
々の情報の論理積を演算し、該演算結果のビット数をカ
ウンタで計数することで位置ずれＤ_X，Ｄ_Yを検出するこ
とができる。なお、図５には、Ｘ軸方向について位置ず
れＤ_Xを検出する方法を例示したが、Ｙ軸方向について
もＸ軸方向の場合と同様にして位置ずれＤ_Yを検出する
ことが可能である。また、本発明における光信号の位置
ずれを検出する方法は、上記の一例に限られるものでは
なく、公知の画像処理技術を用いて位置ずれを検出する
ことが可能である。

【００２６】Ｄ／Ａ変換部（Ｘ軸）６ＥおよびＤ／Ａ変
換部（Ｙ軸）６Ｆは、後述する演算処理部６Ｊからの出
力信号をＤ／Ａ変換した後に、各ＭＥＭＳミラードライ
バ６Ｇ，６Ｈにそれぞれ出力する。ＭＥＭＳミラードラ
イバ６Ｇは、入力側ＭＥＭＳミラーアレイ１Ａの各ＭＥ
ＭＳミラーに対し、各Ｄ／Ａ変換部６Ｅ，６Ｆからの出
力信号に応じた電圧信号を印加して、各々のＭＥＭＳミ
ラーの角度を駆動制御する。ＭＥＭＳミラードライバ６
Ｈは、出力側ＭＥＭＳミラーアレイ１Ｂの各ＭＥＭＳミ
ラーに対し、各Ｄ／Ａ変換部６Ｅ，６Ｆからの出力信号
に応じた電圧信号を印加して、各々のＭＥＭＳミラーの
角度を駆動制御する。

【００２７】印加電圧読み取り部６Ｉは、各ＭＥＭＳミ
ラードライバ６Ｇ，６Ｈによって駆動される各ＭＥＭＳ
ミラーアレイ１Ａ，１Ｂへの印加電圧値を、各軸方向に
ついてそれぞれ読み取って演算処理部６Ｊに送る。演算
処理部６Ｊは、位置差分検出部（Ｘ軸）６Ｃおよび位置
差分検出部（Ｙ軸）６Ｄで検出された位置ずれＤ_X，Ｄ_Y
と、印加電圧読み取り部６Ｉで読み取られた印加電圧値
とを基に、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーにつ
いての角度ずれを算出して補正角度を演算し、その演算
結果を各Ｄ／Ａ変換部６Ｅ，６Ｆを介して各々のＭＥＭ
Ｓミラードライバ６Ｇ，６Ｈにフィードバックして各Ｍ
ＥＭＳミラーの角度ずれを補正する。

【００２８】ここで、演算処理部６Ｊで実行される演算
処理について説明する。ただし、ここでは前述の図４に
示したようなコリメータアレイ１Ａ，１ＢおよびＭＥＭ
Ｓミラーアレイ２Ａ，２Ｂの配置を想定し、Ｘ軸方向に
ついての角度ずれの演算方法を具体的に説明することに
する。なお、Ｙ軸方向についての角度ずれの演算方法
は、Ｘ軸方向の場合と同様であるため説明を省略する。

【００２９】まず、図６（Ａ）に示すように、入力側の
コリメータアレイ１ＡからＭＥＭＳミラーアレイ２Ａに
送られる光信号の入力点をＩＮとし、その入力点ＩＮか
らの光信号を反射する入力側のＭＥＭＳミラーを２ａと
する。また、ＭＥＭＳミラー２ａからの光を再度反射す
る出力側のＭＥＭＳミラーを２ｂとし、このＭＥＭＳミ
ラー２ｂで反射された光が出力光ファイバのコアの部分
に垂直に入射する光結合状態を考えたときのＣＣＤイメ
ージセンサ５上の到達点をＯＵＴとする。さらに、ＭＥ
ＭＳミラー２ａからＭＥＭＳミラー２ｂまでの距離をＬ
１とし、ＭＥＭＳミラー２ｂからＣＣＤイメージセンサ
５までの距離をＬ２とする。なお、図６（Ａ）には、Ｘ
軸方向（Ｙ軸に垂直な平面）について、ＣＣＤイメージ
センサ５上の到達点ＯＵＴをＭＥＭＳミラー２ｂで反射
された光の伝搬方向に投影した状態が示してある。ま
た、各距離Ｌ１，Ｌ２は、各ミラーの反射面のサイズに
比べて十分に長いため、各ミラーの角度が変化しても有
意な誤差は生じないものとする。

【００３０】上記のような状態において、図６（Ａ）に
示すように、ＭＥＭＳミラー２ａの振角が予め設定され
た所定値から角度αだけずれ、また、ＭＥＭＳミラー２
ｂの振角が予め設定された所定値から角度βだけずれた
場合を考えると、各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂで反射さ
れた光信号は、ＣＣＤイメージセンサ５上の到達点ＯＵ
Ｔから距離Ｄだけずれた位置で受光されることになる。
ＭＥＭＳミラー２ａの反射点からＣＣＤイメージセンサ
５上の到達点までの光信号の軌跡は、図６（Ｂ）に示す
幾何学的な関係と等価であり、位置ずれＤは、距離Ｌ
１，Ｌ２およびずれ角度α，βを用いて次の（１）式で
表すことができる。

【００３１】 Ｄ＝Ｌ１×ｔａｎ２α＋Ｌ２×ｔａｎ２（α−β） …（１） ここで、各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂのずれ角度α，β
は、実際の使用状態を考慮すると非常に小さくなること
が想定されるので（｜α｜，｜β｜≪１）、上記（１）
式の関係は次の（１）’式に近似することが可能であ
る。 Ｄ＝Ｌ１×２α＋Ｌ２×２（α−β） …（１）’ 上記（１）’式について、距離Ｌ１，Ｌ２は、各ＭＥＭ
Ｓミラー２ａ，２ｂの配置が決定されれば既知の値を設
定することができる。従って、各ＭＥＭＳミラー２ａ，
２ｂのずれ角度α，βは、上記（１）’式の関係を基
に、位置差分検出部（Ｘ軸）６Ｃで検出される位置ずれ
Ｄ_Xの値とを用いて、次に示すような手順に従って算出
することが可能になる。

【００３２】まず始めに、ＭＥＭＳミラー２ｂの角度を
調整して、光信号のＣＣＤイメージセンサ５上の到達位
置が目標到達点ＯＵＴに一致するような状態をつくる。
具体的には、位置差分検出部（Ｘ軸）６Ｃで検出される
位置ずれＤ_Xの値が０となるまで、ＭＥＭＳミラー２ｂ
の角度を強制的にずらして行く。図７（Ａ）は上記のよ
うな状態を図６（Ａ）の場合と同様にして示したもので
あり、図７（Ｂ）は幾何学的に等価な関係を示したもの
である。このとき、ＭＥＭＳミラー２ｂについて調整し
た（ずらした）角度θ_Bは、印加電圧読み取り部６Ｉか
らの出力情報を基に、ＭＥＭＳミラードライバ６Ｈにお
ける印加電圧変化量をモニタすることで分かる。また、
このような状態においては、図７（Ｂ）の幾何学的な関
係より、次の（２）式が成立する。

【００３３】 Ｌ１×ｔａｎ２α＝Ｌ２×ｔａｎγ＝Ｌ２×ｔａｎ｛２θ_B−２（α−β） ｝ Ｌ１：Ｌ２＝ｔａｎ｛２θ_B−２（α−β）｝：ｔａｎ２α …（２） ここで、｜α｜，｜β｜≪１とすると、上記（２）式の
関係は次の（２）’式に近似することが可能である。

【００３４】 Ｌ１：Ｌ２＝２θ_B−２（α−β）：２α …（２）’ 次に、ＭＥＭＳミラー２ｂの角度を元の状態（角度βだ
けずれた状態）に戻した後、今度は、ＭＥＭＳミラー２
ａの角度を調整して、光信号のＣＣＤイメージセンサ５
上の到達位置が目標到達点ＯＵＴに一致するような状態
をつくる。具体的には、前述したＭＥＭＳミラー２ｂの
場合と同様にして、位置差分検出部（Ｘ軸）６Ｃで検出
される位置ずれＤ_Xの値が０となるまで、ＭＥＭＳミラ
ー２ａの角度を強制的にずらして行く。図８（Ａ）は上
記のような状態を図６（Ａ）の場合と同様にして示した
ものであり、図８（Ｂ）は幾何学的に等価な関係を示し
たものである。このとき、ＭＥＭＳミラー２ａについて
調整した（ずらした）角度θ_Aも、前述したＭＥＭＳミ
ラー２ｂの場合と同様にして、印加電圧読み取り部６Ｉ
からの出力情報を基に、ＭＥＭＳミラードライバ６Ｇに
おける印加電圧変化量をモニタすることで分かる。ま
た、このような状態においては、図８（Ｂ）の幾何学的
な関係より、次の（３）式が成立する。

【００３５】 Ｌ１×ｔａｎ２（α−θ_A）＝Ｌ２×ｔａｎγ’ ＝Ｌ２×ｔａｎ｛２θ_A−２（α−β）｝ Ｌ１：Ｌ２＝ｔａｎ｛２θ_A−２（α−β）｝：ｔａｎ２（α−θ_A）…（３ ） ここで、｜α｜，｜β｜≪１とすると、上記（３）式の
関係は次の（３）’式に近似することが可能である。

【００３６】 Ｌ１：Ｌ２＝２θ_A−２（α−β）：２（α−θ_A） …（３）’ このようにして得られた（２）’式および（３）’式の
関係を基に、未知数αおよびβに関する連立方程式を解
くことで、各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂについてのずれ
角度α，βがそれぞれ算出される。そして、ずれ角度
α，βが補正されるように各ＭＥＭＳミラードライバ６
Ｇ，６Ｈにおける印加電圧を決定する制御信号が生成さ
れ、該制御信号が各Ｄ／Ａ変換部６Ｅ，６Ｆを介して各
々のＭＥＭＳミラードライバ６Ｇ，６Ｈに送られて、各
ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂの角度補正が行われる。

【００３７】上記のような一連の手順に従って、ＭＥＭ
Ｓミラーアレイ２Ａ，２Ｂの各ＭＥＭＳミラーの組み合
わせごとに、Ｘ軸方向およびＹ軸方向についての角度ず
れの補正を行うことで、各ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，
２Ｂで反射された光信号は、出力側のコリメータアレイ
１Ｂを介して対応する出力光ファイバのコア部分に垂直
に入射するようになる。

【００３８】このように第１実施形態によれば、各ＭＥ
ＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂで反射された光信号につい
ての位置情報をＣＣＤイメージセンサ５を用いて検出
し、その位置情報を基に入力側および出力側の各ＭＥＭ
Ｓミラーのずれ角度を自動的に補正するようにしたこと
で、低光損失、かつ、高精度の光信号交換器を実現する
ことができる。これにより、小型で大容量の光交換機や
光スイッチの開発が可能になる。

【００３９】なお、上述した第１実施形態における各Ｍ
ＥＭＳミラーのずれ角度の補正方法については、制御開
始時の状態において、位置差分検出部６Ｃ，６Ｄで検出
される位置ずれが発生していない（Ｄ_X，Ｄ_Y＝０）場合
には、各ＭＥＭＳミラーの角度を強制的にずらして角度
θ_A，θ_Bを得ることが不可能であり、かつ、出力光ファ
イバのコアに対して光信号が垂直に入射されているのか
（図４６（Ｂ）における「ＯＫ」の状態）、斜めに入射
されているのか（図４６（Ｂ）における「ＮＧ２」の状
態）を判別することが困難である。

【００４０】このような場合には、例えば図９の等価図
に示すように、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラー
２ａ，２ｂの補正角度をα’，β’とし、該各補正角度
α’，β’を、次の（４）式の関係を満たす任意の角度
で同時に動かしてみることで、出力光ファイバへの光信
号の入射状態を判別することが可能である。 α’：β’＝Ｌ２：Ｌ１＋Ｌ２ …（４） すなわち、補正角度α’，β’を同時に動かしても、位
置差分検出部６Ｃ，６Ｄで有意な位置ずれが検出されな
ければ、出力光ファイバのコアに対して光信号が垂直に
入射していると判断できるため、このような場合には、
各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂの角度を初めの状態に戻せ
ばよい。一方、補正角度α’，β’を同時に動かすこと
で、新たに位置ずれが検出されれば、出力光ファイバの
コアに対して光信号が斜めに入っていると判断できるの
で、このような場合には、位置ずれが検出された状態を
基に、上述した第１実施形態における補正方法に従って
各ＭＥＭＳミラーの角度補正を行えばよい。

【００４１】また、制御開始時の状態で位置ずれが発生
していない場合の他の対処方法としては、出力側のＭＥ
ＭＳミラーのみを動かすことでも、出力光ファイバへの
光信号の入射状態を判別することが可能である。具体的
には、出力光ファイバのコアに対して光信号が垂直に入
射されている状態であれば、出力側ＭＥＭＳミラーの補
正角度β’と、位置差分検出部で検出される位置ずれＤ
との関係は、次の（５）式に従うことになる。

【００４２】 Ｄ＝Ｌ２×ｔａｎ２β’≒Ｌ２×２β’ …（５） 従って、出力側ＭＥＭＳミラーの角度を変化させたとき
に位置差分検出部で検出される位置ずれＤが、上記
（５）式の関係に従って変化しない場合には、出力光フ
ァイバのコアに対して光信号が斜めに入っていることに
なるので、このような場合には、位置ずれの生じた状態
を基に、上述した第１実施形態における補正方法に従っ
て各ＭＥＭＳミラーの角度補正を行えばよい。

【００４３】さらに、出力光ファイバのコアに対する光
信号の入射状態は、ＣＣＤイメージセンサ５で得られる
画像を基に判別することも可能である。すなわち、ＣＣ
Ｄイメージセンサ５で得られる画像は、例えば図１０の
下段に示すように、光信号の各入射状態（ＯＫ、ＮＧ１
〜ＮＧ３）に応じて変化するので、制御開始時の状態で
位置ずれが発生していない場合、ＣＣＤイメージセンサ
５の画像は「ＯＫ」または「ＮＧ２」にあるように図形
的な差異が生じることになる。この図形的な差異を判別
することは公知の画像処理技術を適用することにより実
現可能である。

【００４４】具体的な画像処理方法としては、例えば図
１１に示すように、位置情報記憶部６Ａおよび初期位置
情報記憶部６Ｂに記憶された各情報をシリアルに読み出
し、位置情報記憶部６Ａ側からの位置情報はシフトレジ
スタを介して排他的論理和回路に入力し、初期位置情報
記憶部６Ｂ側からの初期位置情報はそのまま排他的論理
和回路に入力する。そして、排他的論理和回路からの出
力がすべてローレベルとなれば、初期位置情報で表され
る図形とＣＣＤイメージセンサ５で得られた画像の図形
とが一致していることになる。

【００４５】上記のような画像処理によって「ＮＧ２」
の状態が判別されれば、該当するＭＥＭＳミラーの角度
を変化させて位置差分検出部で有意な位置ずれが検出さ
れる状態をつくり、上述した第１実施形態における補正
方法に従って各ＭＥＭＳミラーの角度補正を行えばよ
い。加えて、ＣＣＤイメージセンサ５で得られる画像を
用いて、出力光ファイバのコアに対する光信号の入射状
態を判別するようにした場合には、上述した第１実施形
態における補正方法の簡略化を図ることも可能になる。

【００４６】すなわち、図１０において、出力光ファイ
バに対して光信号が垂直に入射している「ＯＫ」の状態
と、光信号が垂直には入射しているが位置ずれを起こし
ている「ＮＧ１」の状態とでは、ＣＣＤイメージセンサ
５の画像が図形的に同じになる。従って、位置差分検出
部で有意な位置ずれが検出されていて、かつ、画像処理
により垂直方向の入射が検出された場合には、「ＮＧ
１」の状態を判別できる。この「ＮＧ１」の状態は、図
１２に示すように、入力側のＭＥＭＳミラー２ａのずれ
角度αと、出力側のＭＥＭＳミラー２ｂのずれ角度βと
か略一致している（α＝β）ことになる。このα＝βの
状態に着目すると、各々のＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂを
同一角度で動かしながらずれの補正を行うことが可能に
なる。具体的には、各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂの補正
角度α’＝β’は、上述の（１）’式より、位置差分検
出部で検出される位置ずれＤを用いて次の（６）式で表
すことができる。

【００４７】 α’＝β’＝Ｌ１／（２×Ｄ） …（６） これにより、上述した（２）’式および（３）’式の連
立方程式を解くという処理を実行しなくても、位置差分
検出部の検出結果に応じて補正角度を決定することが可
能になる。また、第１実施形態における各ＭＥＭＳミラ
ーのずれ角度の補正方法の簡略化という点については、
次のような応用も可能である。

【００４８】例えば、各ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２
ＢおよびＣＣＤイメージセンサ５の配置について、Ｌ１
≪Ｌ２の関係が成り立つようであれば、上述した
（１）’式に示した関係はさらに次の（１）’’式に近
似することが可能である。 Ｄ＝２（α−β）×Ｌ２ …（１）’’ このような場合には、出力側ＭＥＭＳミラーアレイ２Ｂ
の各ＭＥＭＳミラーについてのみ角度ずれを補正制御す
ることで、簡易的に光損失の低減を実現することが可能
である。なお、上記の場合には、出力側ＭＥＭＳミラー
の補正角度β’として、β’＝α−β＝Ｄ／（２×Ｌ
２）を与えればよい。

【００４９】また例えば、Ｌ１≪Ｌ２の関係が成り立つ
ようであれば、上述した（１）’式に示した関係はさら
に次の（１）’’’式に近似することが可能である。 Ｄ＝２×α×Ｌ１ …（１）’’’ このような場合には、入力側ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ
の各ＭＥＭＳミラーについてのみ角度ずれを補正制御す
ることで、簡易的に光損失の低減を実現することが可能
である。なお、上記の場合には、入力側ＭＥＭＳミラー
の補正角度α’として、α’＝Ｄ／（２×Ｌ１）を与え
ればよい。

【００５０】次に、本発明の第２実施形態にかかる光信
号交換器の制御装置について説明する。図１３は、第２
実施形態かかる光信号交換器の制御装置の要部構成を示
す概略図である。なお、第１実施形態の構成と同じの部
分には同一の符号が付してあり、以下同様とする。

【００５１】図１３において、第２実施形態の構成は、
上述した第１実施形態の構成について、例えば、ビーム
スプリッタ３とコリメータアレイ１Ｂの間にビームスプ
リッタ３’をさらに挿入し、このビームスプリッタ３’
で分岐された光をレンズアレイ４’を介してＣＣＤイメ
ージセンサ５’で受光して、各ＭＥＭＳミラーアレイ２
Ａ，２Ｂで反射された光信号についての別の位置情報を
生成するようにしたものである。なお、新たに設けたビ
ームスプリッタ３’、レンズアレイ４’およびＣＣＤイ
メージセンサ５’は、第１実施形態で用いたビームスプ
リッタ３、レンズアレイ４およびＣＣＤイメージセンサ
５と同様のものである。

【００５２】上記のような構成では、ビームスプリッ
タ、レンズアレイおよびＣＣＤイメージセンサを２組用
いて光路長の異なる位置情報が生成され、それぞれの位
置情報に基づいて各ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂの
ずれ角度の補正が行われる。この場合のずれ角度の補正
方法は、各ＣＣＤイメージセンサ５，５’で得られる各
々の位置情報に応じて検出される位置ずれＤ，Ｄ’の値
によって、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーの補
正角度が一意に定まり、上述した第１実施形態の場合の
ようにＭＥＭＳミラーを強制的に動かす必要がなくな
る。

【００５３】具体的には、上述の図６などに示した場合
と同様にして、入力側のＭＥＭＳミラー２ａのずれ角度
をα、出力側のＭＥＭＳミラー２ｂのずれ角度をβと
し、また、ＭＥＭＳミラー２ａからＭＥＭＳミラー２ｂ
までの距離をＬ１、ＭＥＭＳミラー２ｂからＣＣＤイメ
ージセンサ５までの距離をＬ２とする。さらに、ここで
は、ＭＥＭＳミラー２ｂからＣＣＤイメージセンサ５’
までの距離をＬ２’とする。この場合、各ＣＣＤイメー
ジセンサ５，５’で得られる画像を用いて検出される位
置ずれＤ，Ｄ’は、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２’およびずれ
角度α，βを用いて次の（７）（８）式で表すことがで
きる。

【００５４】 Ｄ＝Ｌ１×ｔａｎ２α＋Ｌ２×ｔａｎ２（α−β） …（７） Ｄ’＝Ｌ１×ｔａｎ２α＋Ｌ２’×ｔａｎ２（α−β） …（８） また、｜α｜，｜β｜≪１とすると、上記（７）（８）
式の関係は次の（７）’（８）’式に近似することが可
能である。 Ｄ＝Ｌ１×２α＋Ｌ２×２（α−β） ＝２×（Ｌ１＋Ｌ２）×α−２×Ｌ２×β …（７）’ Ｄ’＝Ｌ１×２α＋Ｌ２’×２（α−β） ＝２×（Ｌ１＋Ｌ２’）×α−２×Ｌ２’×β …（８）’ 上記（７）’式および（８）’式の関係を基に、未知数
αおよびβに関する連立方程式を解くことが可能であ
り、算出されたずれ角度α，βがそれぞれ補正されるよ
うに各ＭＥＭＳミラードライバの印加電圧が決定され
て、各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂの角度補正が行われ
る。

【００５５】このように第２実施形態によれば、ビーム
スプリッタ、レンズアレイおよびＣＣＤイメージセンサ
を２組用いて光路長の異なる位置情報が得られるように
したことで、各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂの角度補正を
高い精度で行うことができる。また、第１実施形態の場
合のように各ＭＥＭＳミラー２ａ，２ｂの角度を強制的
に動かすといった操作が不要になるため、制御速度を上
げることも可能になる。

【００５６】ここで、上記第２実施形態の応用例につい
て説明しておく。図１４は、第２実施形態に関連する第
１の応用例の要部構成を示す概略図である。図１４にお
いて、第１の応用例では、第２実施形態で用いたビーム
スプリッタ３’に代えて、ビームスプリッタ３にハーフ
ミラー７が装着され、該ハーフミラー７で折り返された
光信号の一部がレンズアレイ４’を介してＣＣＤイメー
ジセンサ５’で受光され位置情報が生成されるようにし
たものである。この場合のＭＥＭＳミラー２ｂからＣＣ
Ｄイメージセンサ５’までの距離Ｌ２’は、ＭＥＭＳミ
ラー２ｂから、ビームスプリッタ３、ハーフミラー７、
ビームスプリッタ３、ＣＣＤイメージセンサ５’までの
間の距離となる。このような構成においても前述した第
２実施形態の場合と同様の効果を得ることが可能であ
る。

【００５７】なお、図１４の構成例では、ハーフミラー
７で折り返されビームスプリッタ３で分岐された光をＣ
ＣＤイメージセンサ５’で受光するようにしたが、例え
ば図１５に示すように、入力側のコリメータアレイ１Ａ
とＭＥＭＳミラーアレイ２Ａの間にビームスプリッタ
３’を配置し、ハーフミラー７で折り返され各ＭＥＭＳ
ミラーアレイ２Ｂ，２Ａで反射された光信号をビームス
プリッタ３’で分岐してＣＣＤイメージセンサ５’で受
光するようにしても構わない。

【００５８】図１６は、第２実施形態に関連する第２の
応用例の要部構成を示す概略図である。図１６におい
て、第２の応用例では、出力側の各コリメータまたはそ
れに接続する出力光ファイバに別途光源８が接続され、
該光源８から出射される光が出力側のコリメータからビ
ームスプリッタ３、出力側のＭＥＭＳミラーアレイ１
Ｂ、入力側のＭＥＭＳミラーアレイ１Ｂ、ビームスプリ
ッタ３’に向けて伝搬され、該ビームスプリッタ３’で
分岐された光がレンズアレイ４’を介してＣＣＤイメー
ジセンサ５’で受光され位置情報が生成されるようにし
たものである。この場合、ＣＣＤイメージセンサ５で得
られる画像を用いて検出される位置ずれＤは、次の
（９）式で表すことができ、また、ＣＣＤイメージセン
サ５’で得られる画像を用いて検出される位置ずれＤ’
は、次の（１０）式で表すことができる。

【００５９】 Ｄ＝Ｌ１×ｔａｎ２α＋Ｌ２×ｔａｎ２（α−β） ≒Ｌ１×２α＋Ｌ２×２（α−β） …（９） Ｄ’＝Ｌ１×ｔａｎ２β＋Ｌ３×ｔａｎ２（α−β） ≒Ｌ１×２β＋Ｌ３×２（α−β） …（１０） なお、入力側のＭＥＭＳミラーからＣＣＤイメージセン
サ５’までの距離をＬ３としている。このような構成に
おいても前述した第２実施形態の場合と同様の効果を得
ることが可能である。

【００６０】図１７は、第２実施形態に関連する第３の
応用例の要部構成を示す概略図である。図１７におい
て、第３の応用例では、ビームスプリッタ３で分岐され
た光を受光するＣＣＤイメージセンサ５の受光面の位置
が、光の伝搬方向に対して移動可能とされることで、第
２実施形態で用いたビームスプリッタ３’、レンズアレ
イ４’およびＣＣＤイメージセンサ５’が設けられなく
ても、光路長の異なる位置情報が得られるようにしたも
のである。この場合、出力側のＭＥＭＳミラーからＣＣ
Ｄイメージセンサ５までの距離Ｌ２がＣＣＤイメージセ
ンサ５の受光面の位置に応じて変化し、それぞれの受光
面の位置で得られた画像を基に光信号の位置ずれＤ，
Ｄ’が検出されることになる。

【００６１】次に、本実施形態の第３実施形態にかかる
光信号交換器の制御装置について説明する。上述の第
１、２実施形態では、ＣＣＤイメージセンサを用いて検
出した光信号の位置情報を基に各ＭＥＭＳミラーアレイ
の角度補正を行う場合について説明した。これに対して
第３実施形態では、出力光ファイバに結合された光信号
のパワーをモニタし、そのモニタ結果を基に各ＭＥＭＳ
ミラーアレイの角度補正を行う場合を説明する。

【００６２】図１８は、第３実施形態かかる光信号交換
器の制御装置の全体構成を示す概略図である。図１８に
おいて、第３実施形態の全体構成は、例えば、上述の図
４５に示した従来の構成と同様に、複数のコリメータを
２次元に配置した２つのコリメータアレイ１Ａ，１Ｂ
と、該各コリメータアレイ１Ａ，１Ｂの各々のコリメー
タに対応した複数のＭＥＭＳミラーを２次元に配置した
２つのＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂとを組み合わせ
て構成した３次元型の光信号交換器について、出力側の
コリメータアレイ１Ｂに接続される出力光ファイバアレ
イ１０Ｂの後段に設けられる光カプラアレイ１１と、該
光カプラアレイ１１の各光カプラ１１で分岐された光の
パワーを検出する光パワー検出部１２と、該光パワー検
出部１２の検出結果を基に、出力光ファイバに対する光
信号の結合状態を判別して各ＭＥＭＳミラー駆動部１４
Ａ，１４Ｂを制御する比較制御部１３とを備えた制御装
置を設けたものである。なお、ここでは、ＭＥＭＳミラ
ーアレイ２Ａが第１ミラーアレイに相当し、ＭＥＭＳミ
ラーアレイ２Ｂが第２ミラーアレイに相当し、ＭＥＭＳ
ミラー駆動部１４Ａが第１ミラー駆動部に相当し、ＭＥ
ＭＳミラー駆動部１４Ｂが第２ミラー駆動部に相当す
る。

【００６３】光カプラアレイ１１は、出力光ファイバア
レイ１０Ｂの各出力光ファイバに対応した複数の光カプ
ラが配置されていて、各出力光ファイバを伝搬する光信
号の一部が各々の光カプラで分岐されて光パワー検出部
１２に送られる。光パワー検出部１２は、例えば図１９
の左側上部に示すように、光カプラアレイ１１の各光カ
プラで分岐されたモニタ光を受光してその光パワーに応
じた電流信号を発生する光検出器１２Ａと、該光検出器
１２Ａから出力される電流信号を電圧信号に変換するＩ
／Ｖ変換器１２Ｂと、を有する。なお、図１９では１組
の光検出器１２ＡおよびＩ／Ｖ変換器１２Ｂのみが示し
てあるが、実際には、光カプラアレイ１１の各光カプラ
にそれぞれ対応した、すなわち、光信号交換器の出力チ
ャネル数に対応した光検出器１２ＡおよびＩ／Ｖ変換器
１２Ｂが光パワー検出部１２に設けられているものとす
る。

【００６４】比較制御部１３は、例えば図１９の中央上
部に示すように、Ａ／Ｄ変換器１３Ａ、デコード回路１
３Ｂ、ホールド回路１３Ｃ、比較回路１３Ｄ、カウンタ
制御信号生成回路１３Ｅ、制御監視回路１３Ｆおよびセ
レクタ１３Ｇを有する。なお、ここでも１つの出力チャ
ネルに対応した構成のみについて図示したが、実際の比
較制御部１３は、光信号交換器の出力チャネル数に対応
した同様の構成を備えているものとする。

【００６５】Ａ／Ｄ変換器１３Ａは、光パワー検出部１
２から出力されるアナログの電圧信号をデジタル信号に
変換する一般的な電気回路であり、変換されたデジタル
の電圧信号は、比較回路１３Ｄの一方の入力端子に送ら
れるとともに、デコード回路１３Ｂにも送られる。デコ
ード回路１３Ｂは、Ａ／Ｄ変換器１３Ａからのデジタル
信号をデコードしてホールド回路１３Ｃに出力する。ホ
ールド回路１３Ｃには、所要の周波数のクロック信号Ｃ
ＬＫが入力されていて、デコード回路１３Ｂからの出力
信号が予め設定した一定時間だけ保持された後に、比較
回路１３Ｄの他方の入力端子に送られる。このホールド
回路１３Ｃにおいて信号が保持される時間は、例えば、
後述するような各ＭＥＭＳミラーのフィードバック制御
が１サイクル完了する時間に対応させて設定されるもの
とする。

【００６６】比較回路１３Ｄは、Ａ／Ｄ変換器１３Ａお
よびホールド回路１３Ｃからそれぞれ送られてくるデジ
タル信号で示される電圧値の大小比較を行い、その比較
結果をカウンタ制御信号生成部１３Ｅおよび制御監視回
路１３Ｆに伝える回路である。この比較回路１３Ｄは、
具体的には、例えばＡ／Ｄ変換器１３Ａからのデジタル
値（制御後の電圧値）がホールド回路１３Ｃからのデジ
タル値（制御前の電圧値）よりも大きければハイレベル
の信号を出力し、小さければローレベルの信号を出力す
るようにする。

【００６７】カウンタ制御信号生成部１３Ｅは、比較回
路１３Ｄからの出力信号のレベルに応じてカウンタ制御
信号を生成する。このカウンタ制御信号は、各ＭＥＭＳ
ミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂの後述するＵ／Ｄカウンタ
２１Ｘ，２１Ｙのカウント値を制御するための信号であ
る。ここでは、カウンタ制御信号生成部１３Ｅで生成さ
れたカウンタ制御信号が、セレクタ１３Ｇを介して対応
するＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂに振り分けら
れるようにしている。

【００６８】制御監視回路１３Ｆは、カウンタ制御信号
生成部１３Ｅが比較回路１３Ｄからの出力信号のレベル
に対してカウント値を増加させるカウンタ制御信号（以
下、カウンタＵｐ信号とする）を与えるのか、或いは、
減少させるカウンタ制御信号（以下、カウンタＤｏｗｎ
信号とする）を与えるのかを決める指令を、比較回路１
３Ｄからの出力信号に応じて生成し、該指令をカウンタ
制御信号生成部１３Ｅおよびセレクタ１３Ｇに伝えるた
めの回路である。このような指令をカウンタ制御信号生
成部１３Ｅおよびセレクタ１３Ｇに伝える理由について
は後述する。

【００６９】ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａは、光信号交
換器の入力側のＭＥＭＳミラーアレイ２Ａを駆動制御す
るものである。具体的には、ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ
の各ＭＥＭＳミラーに対応させて、例えば図１９の中段
部分に示すように、セレクタ２０と、Ｘ軸方向に対応し
たＵ／Ｄカウンタ２１ＸおよびＤ／Ａ変換器２２Ｘと、
Ｙ軸方向に対応したＵ／Ｄカウンタ２１ＹおよびＤ／Ａ
変換器２２Ｙと、ＭＥＭＳミラードライバ２３とを有す
る。また、ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ｂは、光信号交換
器の出力側のＭＥＭＳミラーアレイ２Ｂを駆動制御する
ものである。具体的には、ＭＥＭＳミラーアレイ２Ｂの
各ＭＥＭＳミラーに対応させて、例えば図１９の下段部
分に示すように、Ｘ軸方向に対応したＵ／Ｄカウンタ２
１ＸおよびＤ／Ａ変換器２２Ｘと、Ｙ軸方向に対応した
Ｕ／Ｄカウンタ２１ＹおよびＤ／Ａ変換器２２Ｙと、Ｍ
ＥＭＳミラードライバ２３と、を有する。なお、図１９
の各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂには、１つの
ＭＥＭＳミラー（１つのチャネル）に対応した構成のみ
がそれぞれ示してある。

【００７０】ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａに設けられる
セレクタ２０は、比較制御部１３からのカウンタ制御信
号に応じて、ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａに配置された複
数のＭＥＭＳミラーのうちの制御対象となるＭＥＭＳミ
ラーを選択し、そのＭＥＭＳミラーに対応した回路ブロ
ックにカウンタ制御信号を伝えるものである。このセレ
クタ２０の選択動作は、光パワー検出部１２で検出され
る光の出力チャネルに対応した入力チャネルに関する情
報が与えられることによって設定される。なお、ＭＥＭ
Ｓミラー駆動部１４Ｂには、上記のようなセレクタ２０
が設けられていないが、これは、光パワー検出部１２で
検出される光の出力チャネルが決まると、それに対応す
るＭＥＭＳミラーアレイ２ＢのＭＥＭＳミラーが１つに
特定されるためである。

【００７１】各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂに
設けられるＵ／Ｄカウンタ２１Ｘは、比較制御部１３か
らのカウンタ制御信号に従ってＭＥＭＳミラーのＸ軸方
向についてのカウンタ値を増加または減少させ、そのカ
ウンタ値をＤ／Ａ変換器２２Ｘに出力する。Ｄ／Ａ変換
器２２Ｘは、Ｕ／Ｄカウンタ２１Ｘからのデジタルで表
されたカウンタ値をアナログ値に変換してＭＥＭＳミラ
ードライバに出力する。また、Ｕ／Ｄカウンタ２１Ｙ
は、比較制御部１３からのカウンタ制御信号に従ってＭ
ＥＭＳミラーのＹ軸方向についてのカウンタ値を増加ま
たは減少させ、そのカウンタ値をＤ／Ａ変換器２２Ｙに
出力する。Ｄ／Ａ変換器２２Ｙは、Ｕ／Ｄカウンタ２１
Ｙからのデジタルで表されたカウンタ値をアナログ値に
変換してＭＥＭＳミラードライバに出力する。

【００７２】なお、各Ｕ／Ｄカウンタ２１Ｘ，２１Ｙに
は、ミラー調整速度の向上、すなわち、フィードバック
時間を短縮させるために、入出力チャネルに応じて予め
設定されたカウンタ初期値がそれぞれ与えられることが
望ましい。このカウンタ初期値の具体的な設定方法につ
いては後述することにする。各ＭＥＭＳミラー駆動部１
４Ａ，１４Ｂに設けられるＭＥＭＳミラードライバ２３
は、対応するＭＥＭＳミラーのＸ軸方向またはＹ軸方向
の角度を各々の軸方向に対応したカウンタ値に従って駆
動制御する信号を生成する。各ＭＥＭＳミラー駆動部１
４Ａ，１４Ｂで生成された駆動制御信号は、各ＭＥＭＳ
ミラーアレイ２Ａ，２Ｂの対応するＭＥＭＳミラーに与
えられて角度ずれの補正が行われる。

【００７３】次に、第３実施形態の動作について説明す
る。まず、出力光ファイバに結合された光信号のパワー
と入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーの角度との関
係について、図２０の特性図を参照しながら概説する。
光信号変換器のミラー制御においては、出力光ファイバ
に結合される光信号のパワーが最大、すなわち、光信号
変換器における光損失が最小になるように、入力側およ
び出力側の各ＭＥＭＳミラーの角度を最適化する必要が
ある。ところで、上述の図４５に示したような３次元型
の構成をもつ光信号変換器については、図２０（Ａ）に
示すように、出力光パワーが最大になるミラー角度の最
適点が、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーについ
て出力光パワーがそれぞれ極大になる点で一致し、か
つ、入力側のＭＥＭＳミラーの角度変化に対する出力光
パワーの変化と、出力側のＭＥＭＳミラーの角度変化に
対する出力光パワーの変化とが互いに依存することなく
独立の関係になるという特性が確認されている。

【００７４】なお、図２０には、各ＭＥＭＳミラーのＸ
軸方向の角度を変化させたときの出力光パワーの変化の
様子を示したが、上記の特性は各ＭＥＭＳミラーのＹ軸
方向の角度を変化させたときについても同様である。ま
た、入力側ＭＥＭＳミラーのＸ軸（Ｙ軸）方向の角度と
出力側ＭＥＭＳミラーのＹ軸（Ｘ軸）方向の角度とを変
化させたときの出力光パワーの変化特性も同様であり、
さらには、一方の側のＭＥＭＳミラーについてＸ軸方向
の角度とＹ軸方向の角度とを変化させたときに出力光パ
ワーの変化特性も同様である。以下では、入力側および
出力側の各ＭＥＭＳミラーのＸ軸方向の角度を変化（Ｙ
軸方向の角度は固定）させた場合を想定して説明するこ
とにするが、上記他の組み合わせについても同様にして
考えることが可能である。

【００７５】例えば、図２０（Ａ）のＰ１点に示すよう
な出力光パワーが得られている状態では、まず、図２０
（Ｂ）に示すように、出力側ＭＥＭＳミラーの角度を固
定とし入力側ＭＥＭＳミラーの角度を調整して出力光パ
ワーが極大となるＰ２点の状態を実現する。次に、図２
０（Ｃ）に示すように、入力側ＭＥＭＳミラーの角度を
固定とし出力側ＭＥＭＳミラーの角度を調整して出力光
パワーが極大となるＰ３点の状態を実現する。これによ
り、出力光パワーが最大になる（光信号変換器の光損失
が最小になる）最適点に各ＭＥＭＳミラーの角度を制御
することが可能になる。

【００７６】上記のような３次元型の光信号変換器につ
いての制御特性を考慮して、第３実施形態の制御装置で
は、例えば図２１に示すような具体的な回路構成を比較
制御部１３のカウンタ制御信号生成回路１３Ｅおよび監
視制御回路１３Ｆに適用して、各ＭＥＭＳミラーの角度
ずれの補正制御が行われる。図２１に示す具体例では、
カウンタ制御信号生成回路１３Ｅの構成要素として極性
反転回路１３Ｅ’が設けられる。また、監視制御回路１
３Ｆについては、比較回路１３Ｄでの比較結果を示す信
号が極性反転制御信号生成部３０およびＨ／Ｌ検出回路
３１にそれぞれ入力され、極性反転信号生成部３０で生
成される極性反転制御信号が極性反転回路１３Ｅ’に出
力される。Ｈ／Ｌ検出回路３１では、比較回路１３Ｄか
らの出力信号レベルが監視され、ハイレベルからローレ
ベルへの変化が検出されると、それを知らせる信号がセ
レクタ選択信号切替回路３２に出力されるとともに、極
性反転回路１３Ｅ’の動作を無効にするディセーブル信
号が極性反転回路１３Ｅ’に出力される。セレクタ選択
信号切替回路３２では、Ｈ／Ｌ検出回路３１からの出力
信号に応じて出力光パワーが極大点に達したことが判断
されてセレクタ１３Ｇを切り替える選択信号が生成さ
れ、該選択信号がセレクタ１３Ｇおよび初期立上げ回路
３３に送られる。初期立上げ回路３３は、角度ずれ補正
制御の開始を合図する制御開始信号が入力されると、セ
レクタ１３Ｇに対して初期値を与えるとともに極性反転
回路１３Ｅ’の動作を有効にするイネーブル信号を出力
する。なお、初期立上げ回路３３から極性反転回路１３
Ｅ’に与えられるイネーブル信号は、セレクタ選択信号
切替回路３２からの出力信号に応じて出力状態が制御さ
れる。

【００７７】上記のような回路構成を備えた比較制御部
１３では、例えば図２２のタイミングチャートに示すよ
うに、まず、時間ｔ₀において制御開始信号が初期立上
げ回路３３に入力されると、初期立上げ回路３３は、例
えば、カウンタ制御信号の初期値としてカウンタ値の増
加を指示するカウンタＵｐ信号をセレクタ１３Ｇに与え
ると同時に、極性反転回路１３Ｅ’に対してイネーブル
信号を与える。これにより各部の制御動作が開始され
る。なお、ここでは初期値としてカウンタＵｐ信号をセ
レクタ１３Ｇに与えるように設定したが、カウンタ値の
減少を指示するカウンタＤｏｗｎ信号を初期値として与
えるように設定してもよい。

【００７８】セレクタ１３Ｇに与えられたカウンタＵｐ
信号は、各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂに振り
分けられ、ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａに送られたカウ
ンタＵｐ信号は、さらにセレクタ２０で振り分けられて
角度ずれの制御対象となる入力側のＭＥＭＳミラーに対
応した回路ブロックに送られる。また、ＭＥＭＳミラー
駆動部１４Ｂに送られたカウンタＵｐ信号は、角度ずれ
の制御対象となる出力側のＭＥＭＳミラー（光パワー検
出部１２で出力光パワーのモニタを行うチャネル）に対
応した回路ブロックに送られる。ここでは、例えば前述
の図２０に示したように、ＭＥＭＳミラーのＸ軸方向の
角度ずれを入力側、出力側の順で補正制御する場合を考
えることにすると、制御開始時には、比較制御部１３か
らのカウンタＵｐ信号が、ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ
のＸ軸側のＵ／Ｄカウンタ２１Ｘに入力されることにな
る。

【００７９】カウンタＵｐ信号の入力を受けたＵ／Ｄカ
ウンタ２１Ｘでは、予め与えられたカウンタ初期値が増
加され、該カウンタ値がＤ／Ａ変換器２２Ｘに出力され
てＤ／Ａ変換される。そして、Ｄ／Ａ変換器２２Ｘの出
力信号がＭＥＭＳミラードライバ２３に送られ、Ｕ／Ｄ
カウンタ２１Ｘのカウンタ値に応じて入力側ＭＥＭＳミ
ラーのＸ軸方向の角度を制御する駆動制御信号が生成さ
れ、該駆動制御信号がＭＥＭＳミラーアレイ２Ａに与え
られる。これにより、入力側のＭＥＭＳミラーアレイ２
Ａの対応するＭＥＭＳミラーのＸ軸方向についての角度
が変化し、該入力側ＭＥＭＳミラーおよびそれに対応す
る出力側ＭＥＭＳミラーで反射された光信号の出力光フ
ァイバに対する結合状態が変化する。そして、出力光フ
ァイバに結合された光信号は、その一部が光カプラ１１
で分岐されて光パワー検出部１２に送られる。光パワー
検出部１２では、光カプラ１１からのモニタ光が受光素
子１２Ａで受光されて光パワーに応じた電流信号が発生
し、Ｉ／Ｖ変換器１２Ｂで電圧信号に変換されて比較制
御部１３に出力される。

【００８０】出力光パワーのモニタ結果に応じた電圧信
号は、比較制御部１３のＡ／Ｄ変換器１３Ａでデジタル
信号に変換されて比較回路１３Ｄおよびデコード回路１
３Ｂに送られる。比較回路１３Ｄには、入力側ＭＥＭＳ
ミラーのＸ軸方向の角度を変化させる前の状態における
出力光パワーに応じた電圧値がホールド回路１３Ｃから
与えられていて、Ａ／Ｄ変換器１３Ａからの電圧値との
比較が行われる。そして、入力側ＭＥＭＳミラーのＸ軸
方向の角度を変化させたことにより、出力光パワーが大
きくなった場合には、比較回路１３Ｄがハイレベルの出
力信号を発生し、出力光パワーが小さくなった場合に
は、比較回路１３Ｄがローレベルの出力信号を発生す
る。

【００８１】ここで、セレクタ１３Ｇに初期値として与
えたカウンタＵｐ信号により、出力光パワーが増大する
方向に変化した場合には、比較回路１３Ｄからのハイレ
ベルの出力信号に対してカウンタＵｐ信号を生成し、ロ
ーレベルの出力信号に対してカウンタＤｏｗｎ信号を生
成するようにカウンタ制御信号生成回路１３Ｅの動作設
定を行う必要がある。また、出力光パワーが減少する方
向に変化した場合には、比較回路１３Ｄからのハイレベ
ルの出力信号に対してカウンタＤｏｗｎ信号を生成し、
ローレベルの出力信号に対してカウンタＵｐ信号を生成
するようにカウンタ制御信号生成回路１３Ｅの動作設定
を行う必要がある。このようなカウンタ制御信号生成回
路１３Ｅの動作設定を実現するために、本実施形態で
は、制御監視部１３Ｆに極性反転信号生成部３０が設け
てあり、比較回路１３Ｄからの出力信号がローレベルで
あることが検出されると極性反転回路１３Ｅ’を反転動
作させ、ハイレベルであることが検出されると極性反転
回路１３Ｅ’を反転動作させないようにする極性反転制
御信号が生成されて極性反転回路１３Ｅ’に送られる。
これにより、極性反転回路１３Ｅ’が反転動作していな
い設定では、カウンタ制御信号生成回路１３Ｅの出力レ
ベルが比較回路１３Ｄからの出力信号のレベル通りとな
って、比較回路１３Ｄのハイレベル出力に対してハイレ
ベルのカウンタＵｐ信号、比較回路１３Ｄのローレベル
出力に対してローレベルのカウンタＤｏｗｎ信号が出力
される。一方、極性反転回路１３Ｅ’が反転動作してい
る設定では、比較回路１３Ｄのハイレベル出力に対して
ローレベルのカウンタＤｏｗｎ信号、比較回路１３Ｄの
ローレベル出力に対してハイレベルのカウンタＵｐ信号
が出力されるようになる。

【００８２】ここでは、初期値としてのカウンタＵｐ信
号に対して、例えば図２２の時間ｔ ₁〜ｔ₂に示すよう
に、比較回路１３Ｄの出力信号がローレベルになったと
すると、極性反転回路１３Ｅ’を反転動作させるハイレ
ベルの極性反転信号が発生する。これにより、初期値と
してハイレベルのカウンタＵｐ信号に設定されていたカ
ウンタ制御信号が、時間ｔ₂〜ｔ₃に示すようにローレベ
ルのカウンタＤｏｗｎ信号に切り替えられ、セレクタ１
３Ｇ，２０を介してＭＥＭＳミラー駆動部１４ＡのＵ／
Ｄカウンタ２１Ｘに送られる。そして、Ｕ／Ｄカウンタ
２１Ｘのカウンタ値の減少により、入力側ＭＥＭＳミラ
ーの角度が制御開始時とは逆方向に制御されて出力光パ
ワーが増大する方向に変化するようになり、図２２の時
間ｔ₃〜ｔ₄に示すように、比較回路１３Ｄの出力信号が
ハイレベルとなる。この比較回路１３Ｄのハイレベルの
出力信号は、極性反転回路１３Ｅ’によって反転されて
ローレベルのカウンタＤｏｗｎ信号としてカウンタ制御
信号生成回路１３Ｅから出力される。このようなカウン
タＤｏｗｎ信号に従って、出力光パワーが極大点に達す
るまで（図２０（Ｂ）参照）、入力側ＭＥＭＳミラーの
角度調整が繰り返される。

【００８３】出力光パワーが極大点に達するか、また
は、極大点を超えると、図２２の時間ｔ₅〜ｔ₆に示すよ
うに、比較回路１３Ｄの出力信号がローレベルに転じ
る。この比較回路１３Ｄの出力レベルのハイからローへ
の変化は、制御監視回路１３ＦのＨ／Ｌ検出回路３１で
検出され、それを知らせる信号がセレクタ選択信号切替
回路３２に送られるとともに、極性反転回路１３Ｅ’に
与えられていたイネーブル信号が取り消されて、その代
わりにＨ／Ｌ検出回路３１から極性反転回路１３Ｅにデ
ィセーブル信号が送られる。また、このとき極性反転信
号生成部３０から出力されていた極性反転信号も取り消
される。そして、セレクタ選択信号切替回路３２では、
Ｈ／Ｌ検出回路３１からの信号の入力により、入力側Ｍ
ＥＭＳミラーのＸ軸方向についての角度が最適な状態に
制御されたことが判断されて、ここではセレクタ１３Ｇ
の設定を入力側ＭＥＭＳミラーのＸ軸方向から出力側Ｍ
ＥＭＳミラーのＸ軸方向に切り替える制御信号が生成さ
れてセレクタ１３Ｇに送られる。

【００８４】なお、ここでは比較回路１３Ｄの出力信号
がローレベルに転じた時点で入力側ＭＥＭＳミラーのＸ
軸方向の角度が最適化されたと判断するようにしたが、
例えば、比較回路１３Ｄの出力信号がローレベルに転じ
た時の制御サイクルでカウンタ制御信号をカウンタＤｏ
ｗｎ信号からカウンタＵｐ信号に切り替え、次の制御サ
イクルで、比較回路１３Ｄの出力信号がローレベルに転
じる直前の状態となるように入力側ＭＥＭＳミラーの角
度を戻すようにしてもよい。このような制御を行うか否
かは、角度制御の精度等に応じて判断することになる。

【００８５】上記のようにして入力側ＭＥＭＳミラーの
Ｘ軸方向の角度制御が完了すると、次に、前述の図２０
（Ｃ）に示したような出力側ＭＥＭＳミラーのＸ軸方向
の角度制御が入力側ＭＥＭＳミラーの場合と同様にして
行われ、出力光パワーが最大になる最適点に各ＭＥＭＳ
ミラーのＸ軸方向の角度が制御される。さらに、各ＭＥ
ＭＳミラーのＹ軸方向の角度についても、Ｘ軸方向の場
合と同様にして出力光パワーが最大となるように制御を
行うことで、各ＭＥＭＳミラーの角度が最適化される。
これにより、光信号交換器の光損失を最小にすることが
可能になる。

【００８６】なお、上記第３実施形態では、入力側ＭＥ
ＭＳミラーのＸ軸方向、出力側ＭＥＭＳミラーのＸ軸方
向の順に角度を制御するようにしたが、出力側ＭＥＭＳ
ミラーの角度制御を先に行うことも可能である。また、
Ｘ軸方向の角度制御を行った後にＹ軸方向の角度制御を
行うようにしたが、Ｙ軸方向の角度制御を先に行うよう
にしてもよい。さらに、一方の側のＭＥＭＳミラーにつ
いて各軸方向の角度制御を行った後に、他方の側のＭＥ
ＭＳミラーについて各軸方向の角度制御を行うことも可
能である。本発明における角度制御の順序は、前述の図
２０で説明したように、出力光パワーの変化が各ＭＥＭ
Ｓミラーおよび各軸方向ごとに独立であるため、任意に
設定することが可能である。

【００８７】また、上記第３実施形態では、出力光パワ
ーが極大点に達するまでＭＥＭＳミラーの角度制御を続
けるようにしたが、例えば、出力光パワーが予め設定し
た値を超えた時点で制御を止めるようにすることも可能
である。図２３は、上記の場合の比較制御部１３および
ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂの構成例を示した
ものである。図２３の構成例では、Ａ／Ｄ変換器１３Ａ
から出力される電圧値を比較結果監視部１３Ｈで直接読
み取り、比較回路１３Ｄにおける比較結果とは関係な
く、電圧値が一定値を超えたらカウンタの動作を停止さ
せるようにしたものである。

【００８８】次に、本実施形態の第４実施形態にかかる
光信号交換器の制御装置について説明する。上述した第
３実施形態では、各ＭＥＭＳミラーについて一方の軸方
向について角度制御を行い、その制御が完了した後に、
他方の軸方向の角度制御を行うようにした。第４実施形
態では、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーについ
て同一軸方向の角度を同時に制御し、処理時間の短縮を
図るようにした場合を考える。

【００８９】図２４は、第４実施形態における比較制御
部１３の具体的な構成例を示すブロック図である。な
お、光信号交換器および制御装置の全体構成は、上述の
図１８に示した第３実施形態の場合と同様であり、ま
た、光パワー検出部１２および各ＭＥＭＳミラー駆動部
１４Ａ，１４Ｂの構成は、上述の図１９に示した具体例
の場合と同様である。

【００９０】図２４において、第４実施形態の比較制御
部１３は、図１９および図２１に示した第３実施形態の
構成について、カウンタ制御信号生成回路１３Ｅ内の極
性反転回路１３Ｅ’に代えて、比較回路１３Ｄとカウン
タ制御信号生成回路１３Ｅの間に比較信号受信回路１３
Ｉが設けられる。また、制御監視回路１３Ｆについて
は、極性反転信号生成部３０に代えて、メモリ３４およ
びＣＰＵ３５が設けられる。

【００９１】制御監視回路１３Ｆのメモリ３４は、Ａ／
Ｄ変換器１３Ａから出力される電圧値を記憶し、その記
憶データがＣＰＵ３５によって読み出される。ＣＰＵ３
５は、後述するようにメモリ３４の記憶データ並びにＨ
／Ｌ検出回路３１および初期立上げ回路からの信号に基
づいて各部の動作を制御する。ここで、上記のような構
成を有する比較制御部１３の動作を図２５のフローチャ
ートを参照しながら説明する。

【００９２】比較制御部１３では、まず、図２５のステ
ップ１０およびステップ２０（図中、Ｓ１０およびＳ２
０で示し、以下同様とする）において、角度制御を行う
軸方向を設定するためのセレクタ１３Ｇの出力選択が行
われる。ここでは、最初にＸ軸方向の角度制御を行った
後に、Ｙ軸方向の角度制御を行う場合を想定することに
する。

【００９３】各ＭＥＭＳミラーのＸ軸方向についての角
度制御を行うためのセレクタ１３Ｇの出力選択が行われ
ると、ステップ３０では、制御開始時の初期状態を基準
に、カウンタ制御信号の初期値として、入力側ＭＥＭＳ
ミラーに対しカウントＵｐ信号、出力側ＭＥＭＳミラー
に対しカウントＵｐ信号（以下、このようなカウンタ制
御信号の組み合わせを（Ｕ，Ｕ）と表記する）が初期立
上げ回路３３から出力される。そして、カウンタ制御信
号（Ｕ，Ｕ）は、セレクタ１３Ｇを介して各ＭＥＭＳミ
ラー駆動部１４Ａ，１４ＢのＵ／Ｄカウンタ２１Ｘに与
えられ、上述した第３実施形態の場合と同様にして、入
力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーのＸ軸方向の角度
が制御されて、その時の光パワー検出部１２で検出され
る出力光パワーに対応した電圧値がメモリ３４に記憶さ
れる。カウンタ制御信号（Ｕ，Ｕ）に対する電圧値がメ
モリ３４に記録されると、各ＭＥＭＳミラーの角度が初
期状態に戻され、入力側ＭＥＭＳミラーに対しカウント
Ｄｏｗｎ信号、出力側ＭＥＭＳミラーに対しカウントＤ
ｏｗｎ信号（以下、このようなカウンタ制御信号の組み
合わせを（Ｄ，Ｄ）と表記する）が、カウンタ制御信号
の初期値として与えられ、その時の出力光パワーに対応
した電圧値がメモリ３４に記録される。さらに、上記の
場合と同様にして、初期状態を基準にカウンタ制御信号
（Ｕ，Ｄ）およびカウンタ制御信号（Ｄ，Ｕ）が順次与
えられ、それぞれの場合における出力光パワーに対応し
た電圧値がメモリ３４に記録される。

【００９４】各カウンタ制御信号（Ｕ，Ｕ）（Ｄ，Ｄ）
（Ｕ，Ｄ）（Ｄ，Ｕ）に対応した電圧値がメモリ３４に
記憶されると、ステップ４０において、ＣＰＵ３５によ
りメモリ３４の記憶データが読み込まれ、出力光パワー
が最も大きくなる時の電圧値の検出が行われ、そのとき
のカウンタ制御信号の組み合わせが判断される。ここで
は、例えばカウンタ制御信号（Ｄ，Ｕ）のときに出力光
パワーが最も大きくなった場合を考えることにする。

【００９５】そして、ステップ５０では、ＣＰＵ３５の
判断結果に従って、カウンタ制御信号生成回路１３Ｅで
生成されるカウンタ制御信号が（Ｄ，Ｕ）の組み合わせ
に設定されるとともに、比較信号受信回路１３Ｉの動作
を有効にするイネーブル信号がＣＰＵ３５から出力さ
れ、前述した第３実施形態の場合と同様にして、比較回
路１３Ｄからの出力信号レベルに基づく角度制御が行わ
れる。具体的には、ステップ６０で比較回路１３Ｄから
の出力信号がハイレベルであるかローレベルかの判定が
行われ、ローレベルが判定される（極大検出）とステッ
プ７０に移る。なお、ローレベルが判定されたときの状
態は、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーのうちの
一方の角度が最適点に達したことを意味する。

【００９６】ステップ７０では、比較回路１３Ｄからの
出力信号のハイレベルからローレベルへの変化がＨ／Ｌ
検出回路３１により検出され、それを知らせる信号がＣ
ＰＵ３５に伝えられる。Ｈ／Ｌ検出回路３１からの信号
を受けたＣＰＵ３５では、比較信号受信回路１３Ｉへの
イネーブル信号の出力を取り消して比較信号受信回路１
３Ｉの動作を停止させるとともに、セレクタ選択信号切
替回路３２を介して制御信号を送りセレクタ１３Ｇの動
作を停止させる。

【００９７】次に、ステップ８０では、入力側および出
力側の各ＭＥＭＳミラーについて、一方の側のＭＥＭＳ
ミラーに対してカウンタＵｐ信号およびカウンタＤｏｗ
ｎ信号を順に与え、各々の場合における出力光パワーに
対応した電圧値がメモリ３４に記憶される。また、一方
の側のＭＥＭＳミラーについての電圧値の記憶が完了す
ると、他方の側のＭＥＭＳミラーに対してカウンタＵｐ
信号およびカウンタＤｏｗｎ信号を順に与え、各々の場
合における出力光パワーに対応した電圧値がメモリ３４
に記憶される。このような操作を行う理由は、例えば、
入力側ＭＥＭＳミラーの角度が最適点に達していれば、
入力側ＭＥＭＳミラーに対してカウンタＵｐ信号および
カウンタＤｏｗｎ信号を与えることで得られる出力光パ
ワーの各値は、操作前の値よりも下回ることになる。一
方、出力側ＭＥＭＳミラーに対してカウンタＵｐ信号お
よびカウンタＤｏｗｎ信号を与えることで得られる出力
光パワーの値は、一方のカウンタ制御信号を与えたとき
に上回り、他方のカウンタ制御信号を与えたときに下回
ることになる。従って、この差異に着目することで最適
点に達していないＭＥＭＳミラーが判別可能になる。

【００９８】そこで、ステップ９０では、ＣＰＵ３５に
よりメモリ３４の記憶データが読み込まれ、出力光パワ
ーがステップ８０の操作前の値を上回ったときのＭＥＭ
Ｓミラーおよびカウンタ制御信号が判断される。このＣ
ＰＵ３５の判断結果に従って、ステップ１００では、比
較信号受信回路１３Ｉにイネーブル信号が与えられると
同時に一方の側のＭＥＭＳミラーの角度が制御され、比
較回路１３Ｄからの出力信号レベルの判定がステップ１
１０で行われる。比較回路１３Ｄからの出力信号がロー
レベルになったことが検出されると（極大検出）、前述
のステップ７０と同様にしてステップ１２０で、比較信
号受信回路１３Ｉおよびセレクタ１３Ｇの動作が停止さ
れる。そして、ステップ１３０では制御済みの軸方向の
判別が行われ、Ｘ軸方向のみの制御が完了している場合
には、ステップ２０に戻って各ＭＥＭＳミラーのＹ軸方
向についての角度制御が、Ｘ軸方向の場合と同様にして
行われる。

【００９９】上記のように第４実施形態によれば、入力
側および出力側の各ＭＥＭＳミラーについて同一軸方向
の角度を同時に制御するようにしたことで、各ＭＥＭＳ
ミラーについての角度制御時間を短縮させることが可能
になる。なお、上記第４実施形態では、各ＭＥＭＳミラ
ーのＸ軸方向の角度を同時に制御して一方の側のＭＥＭ
Ｓミラーの角度が最適点に達した後は、他方の側のＭＥ
ＭＳミラーについてのみ角度制御を行うようにしたが、
一方の側の角度が最適化された後も、引き続き入力側お
よび出力側の角度を同時に制御することも可能である。
具体的には、例えば、カウンタ制御信号（Ｄ，Ｕ）によ
り角度制御を行い、一方の側のＭＥＭＳミラーの角度が
最適点に達した場合を考えると、その後のカウンタ制御
信号の組み合わせとしては（Ｕ，Ｕ）または（Ｄ，
Ｄ）、すなわち、これまで与えてきたカウンタ制御信号
の組み合わせ（Ｄ，Ｕ）とその逆の組み合わせ（Ｕ，
Ｄ）を除いたカウンタ制御信号を与えるようにする。そ
して、出力光パワーが大きくなる側のカウンタ制御信号
の組み合わせを判別して角度制御を続け、比較回路の出
力信号がローレベルに転じて再び極大点が検出された
ら、一旦制御を止め、これまで与えてきたカウンタ制御
信号とその逆を除いた組み合わせを与えて、上記の場合
と同様の角度制御を繰り返し、最終的には、カウンタ制
御信号の組み合わせを変えても出力光パワーが大きくな
らない極大点に達するまで角度制御を続けるようにす
る。このような制御方式においても、入力側および出力
側の角度制御が同時に行われるため、処理時間の短縮を
図ることが可能である。

【０１００】また、上記第４実施形態では、入力側およ
び出力側の各ＭＥＭＳミラーについて同一軸方向の角度
を同時に制御するようにしたが、本発明はこれに限ら
ず、一方の側のＭＥＭＳミラーについてＸ軸方向および
Ｙ軸方向の各角度を同時に制御することも可能である。
さらに、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーについ
てＸ軸方向およびＹ軸方向の各角度をそれぞれ同時に制
御し、各々の組み合わせに対応した状態で得られる出力
光パワーを逐次メモリに記憶し、該メモリの記憶データ
から最大値を抽出し、その条件にあったカウンタ制御信
号を設定して角度制御を行うようにすることも応用可能
である。

【０１０１】図２６は、上記の場合の比較制御部１３お
よびＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂの構成例を示
したものである。図２６の構成例では、比較制御部１３
として、Ａ／Ｄ変換器１３Ａから出力される電圧値を記
憶する光出力保存メモリ１３Ｊと、各ＭＥＭＳミラー駆
動部１４Ａ，１４Ｂのカウント動作を制御するカウンタ
制御回路１３Ｋと、光出力保存メモリ１３Ｊの記憶デー
タを基にカウンタ制御回路１３Ｌの動作を制御するＣＰ
Ｕ１３Ｌとが設けられる。

【０１０２】上記のような構成では、まず、制御開始時
の初期状態における出力光パワーに対応した電圧値を光
出力保存メモリ１３Ｊに記憶する。初期状態の電圧値の
記憶が終了すると、それを知らせる信号がＣＰＵ１３Ｌ
に通知され、ＣＰＵ１３Ｌがカウンタ制御回路１３Ｌの
動作を制御する。カウンタ制御回路１３Ｌでは、各ＭＥ
ＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂの各々のＵ／Ｄカウン
タ２１Ｘ，２１Ｙのカウンタ値を、例えば、予め設定し
た範囲内で動かすような制御が行われ、１カウント動か
すごとに得られる出力光パワーに対応した電圧値が光出
力保存メモリ１３Ｊに逐次記憶される。各カウンタ値に
対応した電圧値の記憶がすべて終了すると、ＣＵＰ１３
Ｌでは、光出力保存メモリ１３Ｊの記憶データが解析さ
れ、出力光パワーが最大になるときのカウンタ値の条件
が検出される。そして、その条件に従って各Ｕ／Ｄカウ
ンタ２１Ｘ，２１Ｙのカウンタ値が設定され、入力側お
よび出力側の各ＭＥＭＳミラーの角度が最適点に制御さ
れる。

【０１０３】ここで、前述した第３および第４実施形態
において、各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂの各
々のＵ／Ｄカウンタ２１Ｘ，２１Ｙにそれぞれ与えられ
るカウンタ初期値について詳しく説明する。前述したよ
うに、第３および第４実施形態では、入出力チャネルに
応じて予め設定したカウンタ初期値を各Ｕ／Ｄカウンタ
２１Ｘ，２１Ｙにそれぞれ与えて、ミラー調整速度の向
上を図ることが望ましい。具体的には、例えば図２７に
示すように、カウンタ初期値をメモリ４０等に格納して
おき、外部から与えられる入出力チャネル情報に従っ
て、入出力チャネルに対応した初期値をメモリ４０から
読み出すような構成が可能である。また、カウンタ初期
値としては、入力側のＭＥＭＳミラーおよび出力側のＭ
ＥＭＳミラーについて実際に想定され得る傾斜角度を、
入出力チャネルのあらゆる組み合わせに対応させて設定
しておくことが最適である。

【０１０４】ところで、上記のようにメモリ４０等に格
納されるカウンタ初期値のデータとしては、入力チャネ
ル情報と、出力チャネル情報と、入力側および出力側の
各ＭＥＭＳミラーについての２軸の傾斜角度情報とが必
要であり、そのデータの組み合わせとして｛（入力チャ
ネル数）×（出力チャネル数）｝行数のテーブルを用意
する必要がある。しかも、各軸の傾斜角度情報として
は、例えば、入力チャネル数および出力チャネル数がと
もに６４の場合（以下、６４ｃｈ×６４ｃｈとする）、
実際に想定される角度から見積もると、９〜１０ビット
のデータ変換が要求される。このため、入力側および出
力側の各２軸についての傾斜角度情報として４０ビット
程度が必要になる。従って、６４ｃｈ×６４ｃｈの場合
にカウンタ初期値を格納するためのメモリとしては、６
４×６４×｛６（入力チャネル情報）＋６（入力チャネ
ル情報）＋４０（傾斜角度情報）｝ビット、すなわち、
約２ ¹⁸ビットの容量が必要となる。このメモリ容量は、
入出力チャネル数が倍になると、約７〜８倍が要求され
るようになるため、多チャンネル化が行われることで、
メモリ容量の肥大化とそれに伴う処理速度の低下が生じ
てしまい、ミラー調整速度に影響を及ぼす可能がある。

【０１０５】そこで、以下では、入力側および出力側の
各ＭＥＭＳミラーの光学的特性を利用することにより、
カウンタ初期値を格納するメモリの構成を最適化するた
めの技術について詳しく説明する。まず、各ＭＥＭＳミ
ラーアレイ２Ａ，２Ｂについて、各々のＭＥＭＳミラー
に対し、図２８に示すような順番で対称に番号を割り振
るようにする。すなわち、３次元的に線対称となるよう
に配置された各ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂが、そ
れぞれ、Ｍ行Ｎ列に配列されたＭ×Ｎ個のＭＥＭＳミラ
ーを有する場合に、その線対称の軸を基準して、入力側
および出力側の各ＭＥＭＳミラーの番号が対称となるよ
うに、上段の第１行から下段の第Ｍ行まで連続番号を割
り振るようにする。

【０１０６】具体的には、入力側のＭＥＭＳミラーアレ
イ２Ａについては、図で左上を起点にして行番号１〜
Ｍ、列番号１〜Ｎを振り、第１行・第１列のＭＥＭＳミ
ラーを１番、第１行・第Ｎ列のＭＥＭＳミラーをＮ番、
第２行・第１列のＭＥＭＳミラーをＮ＋１番、第２行・
第Ｎ列のＭＥＭＳミラーを２×Ｎ番とし、以降同様にし
て連続番号を振り、第Ｍ行・第Ｎ列のＭＥＭＳミラーを
Ｍ×Ｎ番とする。また、出力側のＭＥＭＳミラーアレイ
２Ｂについては、図で右上を起点にして、入力側の場合
と同様に各ＭＥＭＳミラーに対して１番からＭ×Ｎ番ま
での連続番号を振るようにする。

【０１０７】なお、入力側の各ＭＥＭＳミラーに振られ
た番号および出力側の各ＭＥＭＳミラーに振られた番号
は、後述する入出力チャネル情報を基に示される入力チ
ャネル番号および出力チャネル番号にそれぞれ対応する
ものとする。図２９は、初期値メモリの構成を最適化す
るための第１の回路例を示すブロック図である。

【０１０８】図２９において、第１の回路例は、前述の
図２７に示したカウンタ初期値を格納するメモリ４０に
対して、入力Ｃｈ検出回路４１、出力Ｃｈ検出回路４
２、剰余演算回路４３および差分演算回路４４によって
入出力チャネル情報を基に生成したアクセス信号を与
え、メモリ４０に格納する初期値データの削減を図った
ものである。

【０１０９】入力Ｃｈ検出回路４１は、外部等から与え
られる入出力チャネル情報を基に、制御対象となる入力
側のＭＥＭＳミラーに対応した入力チャネル番号を検出
し、その検出結果を剰余演算回路４３および差分演算回
路４４にそれぞれ出力する。また、出力Ｃｈ検出回路４
２は、入出力チャネル情報を基に、制御対象となる出力
側のＭＥＭＳミラーに対応した出力チャネル番号を検出
し、その検出結果を差分演算回路４４に出力する。

【０１１０】剰余演算回路４３は、入力Ｃｈ検出回路４
１で検出された入力チャネル番号を、前述したＭＥＭＳ
ミラーの配列における列の数Ｎで割ったときの余り（剰
余）を演算し、その演算結果をアクセス信号としてメモ
リ４０に出力する。差分演算回路４４は、入力Ｃｈ検出
回路４１で検出された入力チャネル番号と出力Ｃｈ検出
回路４２で検出された出力チャネル番号との差を演算
し、その演算結果をアクセス信号としてメモリ４０に出
力する。

【０１１１】上記のような回路構成では、例えば図３０
に示すような入出力側の各ＭＥＭＳミラーの光学的特性
を利用することによって、初期値メモリの構成の最適化
が実現されることになる。なお、図３０の一例では、入
出力チャネル数が６４ｃｈ×６４ｃｈの場合を考え、入
出力側の各ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂが、８行８
列に配列された６４個のＭＥＭＳミラーをそれぞれ有す
るものとする。

【０１１２】図３０に示した各ＭＥＭＳミラーの光学的
特性とは、入力チャネル番号を線対称軸に垂直な方向
（行方向）に並べられたＭＥＭＳミラーの数（列の数）
で割った余りと、入力チャネル番号および出力チャネル
番号の差と、がそれぞれ一致するような入出力チャネル
の組み合わせの場合には、入力側および出力側の各ＭＥ
ＭＳミラーの傾斜角度が同一になるという、３次元的に
線対称な各ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂの配置に基
づいた光学特性である。上記のような入出力チャネルの
関係は、入力チャネル番号ｉおよび出力チャネル番号ｊ
の２つの組み合わせを（ｉ１，ｊ１）、（ｉ２，ｊ２）
とすると、次の（１１）式および（１２）式で表され
る。

【０１１３】ｉ１＝ｉ２＋Ｎ×ｎ …（１１） ｉ１−ｊ１＝ｉ２−ｊ２ …（１２） ただし、Ｎは列の数（図３０の例では８）であり、ｎは
任意の整数である。（１１）式および（１２）式の関係
を同時に満たす入出力チャネルの組み合わせは、具体的
には図３０に例示したように、入力チャネル番号につい
ての剰余が１となり、入出力チャネル番号の差分が９と
なる、（１，１０）、（９，１８）、…（４９，５８）
などのグループを挙げることができる。外部からの入出
力チャネル情報に従って上記のようなグループに該当す
る入出力チャネル番号が与えられた場合には、それに対
応する入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーの傾斜角
度がすべて同一となる。このため、入力チャネル番号に
ついての剰余と、入出力チャネル番号間の差分とを基準
にして関連付けを行い、メモリ４０に格納するカウンタ
初期値のデータテーブルを作成することによって、メモ
リ構成の最適化を図ることが可能になる。

【０１１４】次の表１は、図３０に示したような６４ｃ
ｈ×６４ｃｈの場合に、入出力チャネル番号に関する剰
余および差分を基準にして作成した、カウンタ初期値の
データテーブルの一例である。

【０１１５】

【表１】

【０１１６】図２９に示した回路構成では、上記表１に
示すようなカウンタ初期値のデータテーブルがメモリ４
０に格納され、入出力チャネル情報に従って入力Ｃｈ検
出回路４１および出力Ｃｈ検出回路４２で検出された入
力チャネル番号および出力チャネル番号を用いて、剰余
演算回路４３および差分演算回路４４により剰余および
差分がそれぞれ演算され、それら演算結果に従ってメモ
リ４０の初期値データが読み出されるようになる。

【０１１７】このような回路構成を適用することによ
り、メモリ４０に必要とされるメモリ容量は、本回路構
成を適用しない図２７に示したような構成の場合に比べ
て、約２／Ｎ相当に軽減することが可能になる。具体的
には、上記表１の一例において、メモリ４０に格納され
る初期値データは９６０通りとなる。一方、本回路構成
を適用せずに６４ｃｈ×６４ｃｈの制御を行う場合に
は、４０９６通りの初期値データをメモリ４０に格納す
る必要が生じる。

【０１１８】また、上記図２９に示した第１の回路例に
ついては、図３１に示すような改良を施すことによっ
て、初期値メモリの構成をより最適化することが可能で
ある。図３１の改良例は、第１の回路例について０検出
回路４５を設けたものである。この０検出回路４５は、
差分演算回路４４の演算結果が０になる場合を検出し、
その検出結果をメモリ４０に伝えるものである。

【０１１９】差分演算回路４４の演算結果が０になる場
合、すなわち、入力チャネル番号と出力チャネル番号と
が同じ場合には、本光信号交換器の構成上、入力側のＭ
ＥＭＳミラーおよび出力側のＭＥＭＳミラーの各傾斜角
度が共に０となり、各々のミラーの駆動電圧もそれぞれ
０となる。そこで、このような場合を０検出回路４５を
用いて検出してメモリ４０に伝えるようにすることで、
入出力チャネル番号が同じという条件に対してメモリ４
０のテーブルをさらに簡略化することができる。これに
より、６４ｃｈ×６４ｃｈの場合には、７通りの初期値
データの削減が可能になり、９５３通りの初期値データ
をメモリ４０に格納すればよくなる。

【０１２０】なお、図３１の回路構成では、入出力チャ
ネル番号が同一になるときの初期値データをメモリ４０
に用意しておくようにしたが、例えば図３２に示すよう
に、０検出回路４５から各ＭＥＭＳミラー駆動部１４
Ａ，１４Ｂの各々のＤ／Ａ変換器２２Ｘ，２２Ｙにリセ
ット信号をそれぞれ与えるようにしても構わない。次
に、初期値メモリの構成を最適化するための第２の回路
例について説明する。

【０１２１】前述した第１の回路例では、入出力チャネ
ル番号に関する剰余と差分を基準にして関連付けを行
い、初期値データの削減を図るようにした。第２の回路
では、３次元的に線対称な各ＭＥＭＳミラーアレイ２
Ａ，２Ｂの配置において、２組の入出力チャネル番号
（ｉ１，ｊ１）、（ｉ２，ｊ２）の間に、ｉ１＝ｊ２，
ｉ２＝ｊ１の関係がある場合、入力側および出力側の各
ＭＥＭＳミラーの傾斜角度について、次の表２に示すよ
うな関係が成り立つことを利用して関連付けを行い、メ
モリ構成の最適化を図るようにしたものである。

【０１２２】

【表２】

【０１２３】表２にあるように、２組の入出力チャネル
番号（ｉ１，ｊ１）、（ｉ２，ｊ２）に関して、入力側
および出力側の各ＭＥＭＳミラーの各軸方向に与える傾
斜角度は、４つの角度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの組み合わせとし
て考えた場合に、各傾斜角度θ_AX，θ_BX，θ_AY，θ_BYと
の対応関係を並べ替え、符号を反転させた（絶対値が同
じ）ものとなる。このような関係を利用することによっ
て、メモリ４０に格納する初期値データを削減すること
が可能になる。

【０１２４】図３３は、第２の回路例を示すブロック図
である。図３３において、第２の回路例は、前述の図２
７に示したカウンタ初期値を格納するメモリ４０に対し
て、入力Ｃｈ検出回路４１、出力Ｃｈ検出回路４２およ
び大小比較／ソート回路４６によって入出力チャネル情
報を基に生成したアクセス信号を与え、さらに、メモリ
４０から読み出した初期値をソート／符号反転回路４７
で処理して各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂに送
るようにしたものである。

【０１２５】大小比較／ソート回路４６は、入力Ｃｈ検
出回路４１で検出された入力チャネル番号ｉと出力Ｃｈ
検出回路４２で検出された出力チャネル番号ｊとの大小
比較を行い、入出力チャネル番号を示す情報としてメモ
リ４０に与えるアクセス信号の上位側にチャネル番号の
大きい方がくるように並べ替えを行うための回路であ
る。

【０１２６】この大小比較／ソート回路４６は、具体的
には、例えば図３４に示すように、ＥＸ−ＯＲ回路４６
Ａ，ＡＮＤ回路４６Ｂおよびラッチ回路４６Ｃを組み合
わせた回路によって、入力チャネル番号ｉと出力チャネ
ル番号ｊの大小比較を行い、その比較結果に基づいて２
×２マトリックススイッチ４６Ｄによりチャネル番号の
並べ替えを行うようにすることが可能である。なお、ラ
ッチ回路４６Ｃは、２×２マトリックススイッチ４６Ｄ
に対して、入力チャネル番号ｉが出力チャネル番号ｊよ
り大きい場合に入出力ポートの接続をバー状態にする信
号を与え、入力チャネル番号ｉが出力チャネル番号ｊよ
り小さい場合に入出力ポートの接続をクロス状態にする
信号を与える。また、ラッチ回路４６Ｃから出力される
大小比較の結果を示す信号は、後段のソート／符号反転
回路４７にも送られる。

【０１２７】ソート／符号反転回路４７は、大小比較／
ソート回路４６からのアクセス信号に従ってメモリ４０
から読み出された初期値データ（傾斜角度）が入力さ
れ、大小比較／ソート回路４６でｉ＞ｊの大小関係が検
出された場合には、メモリ４０からの初期値データをそ
のまま各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂの各々の
Ｕ／Ｄカウンタ２１Ｘ，２１Ｙに出力し、大小比較／ソ
ート回路４６でｉ＜ｊの大小関係が検出された場合に
は、メモリ４０からの初期値データを前述の表２に示し
たような関係に対応させて並べ替えて符号反転した後
に、各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４Ｂの各々のＵ
／Ｄカウンタ２１Ｘ，２１Ｙに出力する。

【０１２８】このソート／符号反転回路４７は、具体的
には、例えば図３５に示すように、メモリ４０から読み
出された傾斜角度データθ_AX，θ_BXおよびθ_AY，θ_BYを
２×２マトリックススイッチ４７Ａおよび４７Ｂでそれ
ぞれ受け、ｉ＜ｊの大小関係が検出された場合に、各２
×２マトリックススイッチ４７Ａ，４７Ｂの入出力ポー
トの接続をクロス状態にして、θ_AXとθ_BXの並べ替えお
よびθ_AYとθ_BYの並べ替えを行う。そして、各２×２マ
トリックススイッチ４７Ａ，４７Ｂから出力された各傾
斜角度データは、各符号反転回路４７Ｃ，４７Ｄにそれ
ぞれ送られ、ｉ＜ｊの場合に各傾斜角度データの符号が
反転される。そして、符号反転回路４７Ｃから出力され
る各傾斜角度データが、各ＭＥＭＳミラー駆動部１４
Ａ，１４ＢのＵ／Ｄカウンタ２１Ｘにそれぞれ送られ、
符号反転回路４７Ｄから出力される各傾斜角度データ
が、各ＭＥＭＳミラー駆動部１４Ａ，１４ＢのＵ／Ｄカ
ウンタ２１Ｙにそれぞれ送られる。

【０１２９】上記のような第２の回路例を適用すること
により、メモリ４０に必要とされるメモリ容量を、本回
路構成を適用しない図２７に示したような構成の場合に
比べて半減させることが可能になる。次に、初期値メモ
リの構成を最適化するための第３の回路例について説明
する。

【０１３０】第３の回路では、３次元的に線対称な各Ｍ
ＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂの配置において、２組の
入出力チャネル番号（ｉ１，ｊ１）、（ｉ２，ｊ２）の
間に、次の（１３）式〜（１５）式の関係が同時に成り
立つ場合、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラーの傾
斜角度について、次の表３に示すような関係が成立する
ことを利用して、メモリ構成の最適化を図るようにした
ものである。

【０１３１】ｉ２＝ｉ１＋Ｎ×ｎ …（１３） ｊ２＝ｊ１−Ｎ×ｎ …（１４） −Ｎ＜ｉ１−ｊ２＜Ｎ …（１５） ただし、Ｎは列の数、ｎは任意の整数とする。

【０１３２】

【表３】

【０１３３】図３６は、上記表３の関係を具体的に示し
た例示図である。図３６では、入出力チャネル数が６４
ｃｈ×６４ｃｈの場合を考え、入出力側の各ＭＥＭＳミ
ラーアレイ２Ａ，２Ｂが、８行８列に配列された６４個
のＭＥＭＳミラーをそれぞれ有するものとしたとき、上
記表３の関係が成り立つ組み合わせの１つとして、例え
ば、（ｉ１，ｊ１）＝（１，５１）、（ｉ２，ｊ２）＝
（４９，３）を想定している。このような入出力チャネ
ルにおいては、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラー
の傾斜角度について、絶対値が各軸方向で同じになり、
その符号がＹ軸方向で反転した関係が成り立つようにな
る。このような関係を利用することによっても、メモリ
４０に格納する初期値データを削減することが可能にな
る。

【０１３４】図３７は、第３の回路例を示すブロック図
である。図３７において、第３の回路例は、前述の図２
７に示したカウンタ初期値を格納するメモリ４０に対し
て、入力Ｃｈ検出回路４１、出力Ｃｈ検出回路４２、組
み替え回路４８および大小比較回路４９によって入出力
チャネル情報を基に生成したアクセス信号を与え、さら
に、メモリ４０から読み出した初期値を、その一部を符
号反転回路５０Ａ，５０Ｂで処理して各ＭＥＭＳミラー
駆動部１４Ａ，１４Ｂに送るようにしたものである。

【０１３５】組み替え回路４８は、大小比較回路４９に
よって比較される入出力チャネル番号間の大小関係に応
じて、前述の（１３）式〜（１５）式の関係に従い、入
力チャネル番号ｉおよび出力チャネル番号ｊの組み替え
を行うものである。この組み替え回路４８は、具体的に
は、例えば図３８に示すように、セレクタ４８Ａ，４８
Ｂ、商・剰余算出回路４８Ｃ，４８Ｄおよび演算回路４
８Ｅ，４８Ｆを組み合わせて構成することが可能であ
る。

【０１３６】図３８の回路構成では、大小比較回路４９
における比較結果がｉ＞ｊを示す場合、チャネル番号の
組み替えを必要としない設定になっていて、入力Ｃｈ検
出回路４１および出力Ｃｈ検出回路４２から送られてく
る入力チャネル番号ｉおよび出力チャネル番号ｊが、そ
のまま各セレクタ４８Ａ，４８Ｂを介してメモリ４０に
伝えられる。一方、大小比較回路４９における比較結果
がｉ＜ｊを示す場合には、入力チャネル番号ｉおよび出
力チャネル番号ｊについて、商・剰余算出回路４８Ｃ，
４８Ｄで、チャネル番号を列の数Ｎで割ったときの商お
よび剰余がそれぞれ算出される。入力チャネル番号ｉに
ついて商・剰余算出回路４８Ｃで算出された、商は演算
回路４８Ｆに出力され、剰余は演算回路４８Ｅに出力さ
れる。また、出力チャネル番号ｊについて商・剰余算出
回路４８Ｄで算出された、商は演算回路４８Ｅに出力さ
れ、剰余は演算回路４８Ｆに出力される。そして、各演
算回路４８Ｅ，４８Ｆでは、与えられた商および剰余を
用いてチャネル番号の再計算が行われ、演算回路４８Ｅ
の再計算結果が組み替え後の入力チャネル番号としてセ
レクタ４８Ａを介してメモリ４０に送られ、演算回路４
８Ｆの再計算結果が組み替え後の出力チャネル番号とし
てセレクタ４８Ｂを介してメモリ４０に送られる。

【０１３７】上記のような組み替え回路４８における処
理動作は、前述の図３６に例示したような６４ｃｈ×６
４ｃｈの場合には、例えば図３９に示すように、組み替
え前の入力チャネル番号ｉ１および出力チャネル番号ｊ
１を６ビットデータで表すとき、組み替え後の入力チャ
ネル番号ｉ２および出力チャネル番号ｊ２として、組み
替え前の各データの上位３ビットを互いに入れ替えた６
ビットデータを作成することになる。このようなデータ
処理を実行する組み替え回路４８は、論理回路の組み合
わせにより容易に実現可能である。

【０１３８】符号反転回路５０Ａは、組み替え回路４８
から出力される入出力チャネルデータに従ってメモリ４
０から読み出された傾斜角度のうち、入力側のＭＥＭＳ
ミラーのＹ軸方向に対応した傾斜角度θ_AYが入力され、
大小比較回路４９における比較結果がｉ＞ｊを示す場合
にはそのままの傾斜角度θ_AYを、比較結果がｉ＜ｊを示
す場合には符号を反転させた傾斜角度θ_AYをＭＥＭＳミ
ラー駆動部１４ＡのＵ／Ｄカウンタ２１Ｙに送る。ま
た、符号反転回路５０Ｂは、組み替え回路４８から出力
される入出力チャネルデータに従ってメモリ４０から読
み出された傾斜角度のうち、出力側のＭＥＭＳミラーの
Ｙ軸方向に対応した傾斜角度θ_BYが入力され、大小比較
回路４９における比較結果がｉ＞ｊを示す場合にはその
ままの傾斜角度θ_BYを、比較結果がｉ＜ｊを示す場合に
は符号を反転させた傾斜角度θ_BYをＭＥＭＳミラー駆動
部１４ＢのＵ／Ｄカウンタ２１Ｙに送る。

【０１３９】上記のような第３の回路例を適用すること
によって、メモリ４０に必要とされるメモリ容量を、本
回路構成を適用しない図２７に示したような構成の場合
に比べて半減させることが可能になる。次に、初期値メ
モリの構成を最適化するための第４の回路例について説
明する。

【０１４０】上述した第１〜第３の回路例では、２組の
入出力チャネル番号（ｉ１，ｊ１）、（ｉ２，ｊ２）に
ついて、対応する各ＭＥＭＳミラーの各軸方向の傾斜角
度の相対関係を基にメモリ構成の最適化を図ってきた。
第４の回路例では、カウンタ初期値の精度に対する要求
が比較的厳しくなく、かつ、メモリ容量に制限があるよ
うな場合に、１組の入出力チャネル番号（ｉ１，ｊ１）
について、ｉ１とｊ１との間の列差または行差を基準に
して補正角度を考えることで、メモリ構成の最適化を図
るようにしたものである。具体的には、例えばｉ１とｊ
１が同じ行に位置する場合に、ｉ１とｊ１の間の列差に
着目すると、次の表４および表５に示すような関係が成
立することを利用したものである。

【０１４１】

【表４】

【０１４２】

【表５】

【０１４３】表４にあるように、ｉ１とｊ１が同じ行に
位置する場合、入力側および出力側の各ＭＥＭＳミラー
のＹ軸方向の傾斜角度θ_AY，θ_BYは同じ値Ｂになり、Ｘ
軸方向の傾斜角度θ_AX，θ_BXは絶対値が同じで符号が異
なる値Ａ，−Ａとなる。そして、Ｘ軸方向の傾斜角度θ
_AX，θ_BXの絶対値Ａは、表５にあるように、αを基準の
補正角度として列差に依存した線形関係を持つようにな
る。

【０１４４】図４０は、列差を基準にしたＸ軸方向の傾
斜角度θ_AX，θ_BXの関係を説明する図である。図４０に
示したように、入力側のＭＥＭＳミラーに対して出力側
のＭＥＭＳミラーが同じ列に位置して列差が０となると
きには、各ＭＥＭＳミラーのＸ軸方向の傾斜角度θ_AX，
θ_BXがそれぞれ０になり、列差が１となるときには、傾
斜角度θ_AX＝α、θ_BX＝−αになり、列差がＮ−１にな
るときには、傾斜角度θ_AX＝（Ｎ−１）×α、θ_BX＝−
（Ｎ−１）×αになる。

【０１４５】上記のような関係は、ｉ１とｊ１が同じ列
に位置し、ｉ１とｊ１の間の行差に着目する場合にも同
様にして考えることができる。従って、このような関係
を利用することによって、メモリ４０に格納する初期値
データを大幅に減らすことが可能になる。図４１は、第
４の回路例を示すブロック図である。

【０１４６】図４１において、第４の回路例は、前述の
図２７に示したカウンタ初期値を格納するメモリ４０に
対して、入力Ｃｈ検出回路４１、出力Ｃｈ検出回路４２
および行列差演算回路５１によって入出力チャネル情報
を基に生成したアクセス信号を与え、さらに、メモリ４
０から読み出した初期値を、その一部を符号反転回路５
２Ａ，５２Ｂで処理して各ＭＥＭＳミラー駆動部１４
Ａ，１４Ｂに送るようにしたものである。

【０１４７】行列差演算回路５１は、入力Ｃｈ検出回路
４１で検出された入力チャネル番号と出力Ｃｈ検出回路
４２で検出された出力チャネル番号に従って、入出力チ
ャネル間の列差または行差を演算し、その演算結果をア
クセス信号としてメモリ４０に与えるものである。この
行列差演算回路５１は、具体的には、例えば図４２に示
すように、商・剰余算出回路５１Ａ，５１Ｂおよび演算
回路５１Ｃ，５１Ｄを組み合わせて構成することが可能
である。

【０１４８】図４２の回路構成では、商・剰余算出回路
５１Ａにおいて、入力チャネル番号を列の数Ｎで割った
ときの商および剰余が算出され、その商が演算回路５１
Ｄに出力され、剰余が演算回路５１Ｃに出力される。ま
た、商・剰余算出回路５１Ｂにおいては、出力チャネル
番号を列の数Ｎで割ったときの商および剰余が算出さ
れ、その商が演算回路５１Ｄに出力され、剰余が演算回
路５１Ｃに出力される。そして、演算回路５１Ｃでは、
各商・剰余算出回路５１Ａ，５１Ｃからの剰余の値を用
いて列差が演算されてメモリ４０に送られる。また、演
算回路５１Ｄでは、各商・剰余算出回路５１Ａ，５１Ｃ
からの商の値を用いて行差が演算されてメモリ４０に送
られる。

【０１４９】メモリ４０には、前述の表５に示したよう
な各列差に対応した補正角度の値と、各行差に対応した
補正角度の値とがそれぞれ格納されていて、行列差演算
回路５１から送られる列差または行差に従って該当する
格納データが読み出される。なお、ここでは、列差およ
び行差に対応した補正角度データをメモリ４０に格納し
ておく構成を示したが、メモリ４０に代えて、例えば図
４３に示すような掛算回路４０’を設け、行列差演算回
路５１から送られる列差または行差に応じて補正角度を
逐次計算することも可能である。

【０１５０】符号反転回路５２Ａは、列差に対応させて
メモリ４０から読み出された補正角度データが入力さ
れ、符号を反転させた補正角度をＭＥＭＳミラー駆動部
１４ＢのＵ／Ｄカウンタ２１Ｘに送る。また、符号反転
回路５２Ａは、行差に対応させてメモリ４０から読み出
された補正角度データが入力され、符号を反転させた補
正角度をＭＥＭＳミラー駆動部１４ＢのＵ／Ｄカウンタ
２１Ｙに送る。

【０１５１】上記のような第４の回路例を適用すること
によって、メモリ４０に必要とされるメモリ容量を、本
回路構成を適用しない図２７に示したような構成の場合
に比べて大幅に削減させることが可能になる。なお、上
述した第１〜第４実施形態では、３次元型の光信号交換
器として、図４５に示したような構成を考えたが、本発
明が適用可能な光信号交換器の構成はこれに限られるも
のではない。例えば、図４４に示すように、入力側およ
び出力側の各コリメータアレイ１Ａ，１Ｂを並べて配置
した入出力一体型のコリメータアレイと、入力側および
出力側の各ＭＥＭＳミラーアレイ２Ａ，２Ｂを並べて配
置した入出力一体型のＭＥＭＳミラーアレイと、入力側
ＭＥＭＳミラーからの光をシフトさせながら折り返して
出力側ＭＥＭＳミラーに戻すシフト型折り返しミラー
と、を有するような３次元型の光信号交換器などに対し
ても本発明の制御技術を適用することが可能である。た
だし、入出力一体型のＭＥＭＳミラーアレイを適用した
構成について、前述した初期値メモリの構成を最適化す
るための第１〜第４の回路例を採用することは除かれる
ものとする。以上、本明細書で開示した主な発明につい
て以下にまとめる。

【０１５２】（付記１） 反射面の角度が制御可能な複
数のティルトミラーを平面上に配置した第１ミラーアレ
イおよび第２ミラーアレイを有し、入力された光信号を
前記第１ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレイで順
次反射して特定の位置から出力する光信号交換器につい
て、前記第１ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレイ
の各ティルトミラーの反射面の角度を制御する制御装置
であって、前記第２ミラーアレイで反射された光信号の
出力状態を検出する出力光検出手段と、該出力光検出手
段の検出結果に基づいて、前記第１ミラーアレイおよび
前記第２ミラーアレイの前記光信号を反射した各ティル
トミラーの反射面の角度を判断し、該各角度が予め設定
した目標値に近づくように前記各ティルトミラーの反射
面の角度を補正制御する角度制御手段と、を備えて構成
されたことを特徴とする光信号交換器の制御装置。

【０１５３】（付記２） 付記１に記載の制御装置であ
って、前記出力光検出手段は、前記第２ミラーアレイで
反射された光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分
岐部からの分岐光を２次元の領域を有する受光面で受光
して、前記分岐光についての位置情報を生成する位置情
報生成部と、を有し、前記角度制御手段は、前記位置情
報生成部からの位置情報と、前記各ティルトミラーの反
射面の角度の目標値に対応させて予め設定した初期位置
情報とを比較することで、前記光信号の到達位置の誤差
を検出する位置差分検出部と、該位置差分検出部で検出
された到達位置の誤差を基に、前記各ティルトミラーの
反射面の角度ずれを算出して補正角度を演算する演算処
理部と、該演算処理部で演算された補正角度に従って前
記各ティルトミラーの反射面の角度を制御する補正制御
部と、を有することを特徴とする光信号交換器の制御装
置。

【０１５４】（付記３） 付記２に記載の制御装置であ
って、前記演算処理部は、前記位置差分検出部で検出さ
れる到達位置の誤差が略零となるように、前記第１ミラ
ーアレイ側の反射面の角度のみを強制的に変化させたと
きの第１角度変化量と、前記第２ミラーアレイ側の反射
面の角度のみを強制的に変化させたときの第２角度変化
量と、を用いて、前記各ティルトミラーの反射面の角度
ずれを算出して補正角度を演算することを特徴とする光
信号交換器の制御装置。

【０１５５】（付記４） 付記３に記載の制御装置であ
って、前記演算処理部は、前記位置差分検出部で有意な
誤差が検出されない場合に、少なくとも前記第２ミラー
アレイ側の反射面の角度を変化させたときに前記位置差
分検出部で検出される誤差の変化状態に応じて、光信号
の出力状態を判別するようにしたことを特徴とする光信
号交換器の制御装置。

【０１５６】（付記５） 付記３に記載の制御装置であ
って、前記演算処理部は、前記位置差分検出部で有意な
誤差が検出されない場合に、前記位置情報生成部で得ら
れる画像の図形情報に基づいて、光信号の出力状態を判
別するようにしたことを特徴とする光信号交換器の制御
装置。

【０１５７】（付記６） 付記２に記載の制御装置であ
って、前記出力光検出手段は、前記第２ミラーアレイで
反射された光信号の一部を異なる位置で分岐する少なく
とも２つの光分岐部と、該各光分岐部からの分岐光を２
次元の領域を有する受光面で受光して、前記各分岐光に
ついての位置情報をそれぞれ生成する少なくとも２つの
位置情報生成部と、を有し、前記角度制御手段は、前記
第１ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレイの各反射
面の角度を強制的に変化させることなく、各々の反射面
の角度ずれを算出して角度補正を行うことを特徴とする
光信号交換器の制御装置。

【０１５８】（付記７） 付記２に記載の制御装置であ
って、前記出力光検出手段は、前記第２ミラーアレイで
反射された光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分
岐部からの分岐光を、２次元の領域を有し、かつ、前記
分岐光の伝搬方向に移動可能な受光面で受光して、前記
分岐光についての少なくとも２種類の位置情報を生成す
る位置情報生成部と、を有し、前記角度制御手段は、前
記第１ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレイの各反
射面の角度を強制的に変化させることなく、各々の反射
面の角度ずれを算出して角度補正を行うことを特徴とす
る光信号交換器の制御装置。

【０１５９】（付記８） 付記１に記載の制御装置であ
って、前記出力光検出手段は、前記特定の位置から出力
される光信号のパワーを検出する光パワー検出部を有
し、前記角度制御手段は、前記第１ミラーアレイの各テ
ィルトミラーの反射面の角度を一定の制御方向に段階的
に変化させる第１ミラー駆動部と、前記第２ミラーアレ
イの各ティルトミラーの反射面の角度を一定の制御方向
に段階的に変化させる第２ミラー駆動部と、前記第１ミ
ラー駆動部および前記第２ミラー駆動部の少なくとも一
方により反射面の角度を変化させた時の直前および直後
に前記光パワー検出部で検出される出力光パワーの各値
を比較し、該比較結果を基に前記第１ミラー駆動部およ
び前記第２ミラー駆動部における各制御方向を決定し
て、前記光パワー検出部で検出される出力光パワーが増
大するように前記各ティルトミラーの反射面の角度をフ
ィードバック制御する比較制御部と、有することを特徴
とする光信号交換器の制御装置。

【０１６０】（付記９） 付記８に記載の制御装置であ
って、前記比較制御部は、前記光パワー検出部で検出さ
れた出力光パワーを示す出力信号を一定の時間保持して
出力するホールド回路と、前記光パワー検出部からの出
力信号および前記ホールド回路からの出力信号を比較
し、各出力信号で示される出力光パワーの大小関係に応
じてレベルが変化する信号を出力する比較回路と、該比
較回路からの出力信号のレベルに従って、前記第１ミラ
ー駆動部および前記第２ミラー駆動部における各制御方
向を決定する信号を生成する制御信号生成回路と、前記
比較回路からの出力信号を監視して前記制御信号生成回
路の動作設定を制御する制御監視回路と、を有すること
を特徴とする光信号交換器の制御装置。

【０１６１】（付記１０） 付記８に記載の制御装置で
あって、前記比較制御部は、前記第１ミラーアレイおよ
び前記第２ミラーアレイの各ティルトミラーについて、
それぞれ、一方の軸方向の角度制御が完了した後に、他
方の軸方向の角度制御が行われるように、前記第１ミラ
ー駆動部および前記第２ミラー駆動部を制御することを
特徴とする光信号交換器の制御装置。

【０１６２】（付記１１） 付記８に記載の制御装置で
あって、前記比較制御部は、前記第１ミラーアレイおよ
び前記第２ミラーアレイの各ティルトミラーについて、
同一軸方向の角度制御が同時に行われるように前記第１
ミラー駆動部および前記第２ミラー駆動部を制御するこ
とを特徴とする光信号交換器の制御装置。

【０１６３】（付記１２） 付記８に記載の制御装置で
あって、前記比較制御部は、前記第１ミラーアレイおよ
び前記第２ミラーアレイの各ティルトミラーについて、
それぞれ、異なる軸方向の角度制御が同時に行われるよ
うに前記第１ミラー駆動部および前記第２ミラー駆動部
を制御することを特徴とする光信号交換器の制御装置。

【０１６４】（付記１３） 付記８に記載の制御装置で
あって、前記比較制御部は、前記第１ミラーアレイ側の
ティルトミラーの異なる軸方向の角度制御および前記第
２ミラーアレイ側のティルトミラーの異なる軸方向の角
度制御が同時に行われるように前記第１ミラー駆動部お
よび前記第２ミラー駆動部を制御することを特徴とする
光信号交換器の制御装置。

【０１６５】（付記１４） 付記８に記載の制御装置で
あって、前記比較制御部は、前記第１ミラー駆動部およ
び前記第２ミラー駆動に対して、制御対象となる各ティ
ルトミラーの反射面の角度に関する初期値をそれぞれ与
えることを特徴とする制御装置。

【０１６６】（付記１５） 付記１４に記載の制御装置
であって、前記比較制御部は、入出力チャネルの組み合
わせに対応した各ティルトミラーの反射面の角度に関す
る初期値を予め格納する記憶装置と、制御対象となる各
ティルトミラーを特定するチャネル情報に従って、前記
記憶装置に格納された該当する初期値を読み出して前記
第１ミラー駆動部および前記第２ミラー駆動にそれぞれ
与えるためのアクセス信号を生成する初期値アクセス制
御回路と、を備えたことを特徴とする制御装置。

【０１６７】（付記１６） 付記１５に記載の制御装置
であって、前記第１ティルトミラーアレイおよび前記第
２ティルトミラーアレイは、３次元的に線対称となるよ
うに配置され、かつ、各々のアレイに配置された複数の
ティルトミラーに対して、前記線対称の軸を基準して対
称になるように連続番号が割り振られ、前記記憶装置
は、前記対称に割り振られたティルトミラー番号に対応
させるとともに、各ティルトミラーの光学的特性を利用
して関連付けが行われた前記初期値を格納し、前記初期
値アクセス制御回路は、前記チャネル情報に基づいて特
定した各ティルトミラー番号に応じて、前記記憶装置の
関連付けられた初期値を読み出すための前記アクセス信
号を生成することを特徴とする制御装置。

【０１６８】（付記１７） 付記１６に記載の制御装置
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第１ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第１番号と、前記第２テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第２番号とをそれぞれ検出し、前記第１ティルトミラー
アレイの前記線対称の軸に垂直に並べられたティルトミ
ラー数で前記第１番号を割り算したときの剰余と、前記
第１番号および前記第２番号の差とをそれぞれ演算し、
該演算した剰余および差の各値を前記アクセス信号とし
て前記記憶装置に伝え、前記記憶装置には、前記剰余お
よび差を基準に関連付けされた前記初期値が格納されて
いることを特徴とする制御装置。

【０１６９】（付記１８） 付記１７に記載の制御装置
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記第１番
号および前記第２番号が同じであるか否かを判定し、該
判定結果を含んだ前記アクセス信号を生成し、前記記憶
装置には、前記第１番号および前記第２番号が同じなる
ときの前記初期値が１つの固定値として格納されている
ことを特徴とする制御装置。

【０１７０】（付記１９） 付記１６に記載の制御装置
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第１ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第１番号と、前記第２テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第２番号とをそれぞれ検出し、前記第１番号および前記
第２番号の大小比較を行い、大小順に並べ替えた各番号
を前記アクセス信号として前記記憶装置に伝えるととも
に、前記第１番号および前記第２番号の並べ替えを行っ
たときには、前記記憶装置から読み出された初期値につ
いて、前記第１ティルトミラーアレイのティルトミラー
に対する初期値と、前記第２ティルトミラーアレイのテ
ィルトミラーに対する初期値とを入れ替えた上で符号を
反転させる機能を備え、前記記憶装置には、前記第１番
号および前記第２番号の大小関係を基準に関連付けされ
た前記初期値が格納されていることを特徴とする制御装
置。

【０１７１】（付記２０） 付記１６に記載の制御装置
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第１ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第１番号と、前記第２テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第２番号とをそれぞれ検出し、前記第１番号および前記
第２番号の大小比較を行い、前記第１番号が前記第２番
号よりも大きいときには、前記検出された第１番号およ
び第２番号を前記アクセス信号として前記記憶装置に伝
え、前記第２番号が前記第１番号よりも大きいときに
は、前記検出された第１番号と同一列かつ同一行に位置
する第２番号と、前記検出された第２番号と同一列かつ
同一行に位置する第１番号とに組み替えて前記アクセス
信号として前記記憶装置に伝えるとともに、前記第１番
号および前記第２番号の組み替えを行ったときには、前
記記憶装置から読み出された初期値について、前記線対
称の軸に平行な方向の初期値の符号を反転させる機能を
備え、前記記憶装置には、前記第１番号および前記第２
番号の大小関係を基準に関連付けされた前記初期値が格
納されていることを特徴とする制御装置。

【０１７２】（付記２１） 付記１６に記載の制御装置
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第１ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第１番号と、前記第２テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第２番号とをそれぞれ検出し、前記第１番号および前記
第２番号について、前記線対称の軸に垂直な方向成分の
相対差と、前記線対称の軸に平行な方向成分の相対差と
を抽出し、該抽出した各相対差を前記アクセス信号とし
て前記記憶装置に伝え、前記記憶装置には、前記各相対
差を基準にして算出した補正角度が前記初期値として格
納されていることを特徴とする制御装置。

【０１７３】（付記２２） 付記２１に記載の制御装置
であって、前記記憶装置に代えて、前記初期値アクセス
制御回路から伝えられる各相対差に従って補正角度を演
算する回路を設けたことを特徴とする制御装置。

【０１７４】（付記２３） 反射面の角度が制御可能な
複数のティルトミラーを平面上に配置した第１ミラーア
レイおよび第２ミラーアレイを有し、入力された光信号
を前記第１ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレイで
順次反射して特定の位置から出力する光信号交換器につ
いて、前記第１ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレ
イの各ティルトミラーの反射面の角度を制御する方法で
あって、前記第２ミラーアレイで反射された光信号の出
力状態を検出する出力光検出過程と、該出力光検出過程
の検出結果に基づいて、前記第１ミラーアレイおよび前
記第２ミラーアレイの前記光信号を反射した各ティルト
ミラーの反射面の角度を判断し、該各角度が予め設定し
た目標値に近づくように前記各ティルトミラーの反射面
の角度を補正制御する角度制御過程と、を含んでなるこ
とを特徴とする光信号交換器の制御方法。

【０１７５】（付記２４） 付記２３に記載の制御方法
であって、前記出力光検出過程は、前記第２ミラーアレ
イで反射された光信号の一部を分岐し、該分岐光を２次
元の領域を有する受光面で受光して位置情報を生成し、
前記角度制御過程は、前記出力光検出過程で生成された
位置情報と、前記各ティルトミラーの反射面の角度の目
標値に対応させて予め設定した初期位置情報とを比較す
ることで、前記光信号の到達位置の誤差を検出し、該検
出した到達位置の誤差を基に、前記各ティルトミラーの
反射面の角度ずれを算出して補正角度を演算し、該演算
した補正角度に従って前記各ティルトミラーの反射面の
角度を制御することを特徴とする光信号交換器の制御方
法。

【０１７６】（付記２５） 付記２３に記載の制御方法
であって、前記出力光検出過程は、前記特定の位置から
出力される光信号のパワーを検出し、前記角度制御過程
は、前記第１ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面
の角度を一定の制御方向に段階的に変化させる第１ミラ
ー駆動部および前記第２ミラーアレイの各ティルトミラ
ーの反射面の角度を一定の制御方向に段階的に変化させ
る第２ミラー駆動部の少なくとも一方により反射面の角
度を変化させた時の直前および直後に前記出力光検出過
程で検出される出力光パワーの各値を比較し、該比較結
果を基に前記第１ミラー駆動部および前記第２ミラー駆
動部における各制御方向を決定して、前記出力光検出過
程で検出される出力光パワーが増大するように前記各テ
ィルトミラーの反射面の角度をフィードバック制御する
ことを特徴とする光信号交換器の制御方法。

【０１７７】（付記２６） 付記２５に記載の制御方法
であって、前記角度制御過程は、前記第１ミラー駆動部
および前記第２ミラー駆動に対して、制御対象となる各
ティルトミラーの反射面の角度に関する初期値をそれぞ
れ与えることを特徴とする光信号交換器の制御方法。

【０１７８】（付記２７） 付記２６に記載の制御方法
であって、前記角度制御過程は、入出力チャネルの組み
合わせに対応した各ティルトミラーの反射面の角度に関
する初期値が記憶装置に予め格納され、制御対象となる
各ティルトミラーを特定するチャネル情報に従って、前
記記憶装置に格納された該当する初期値を読み出して前
記第１ミラー駆動部および前記第２ミラー駆動にそれぞ
れ与えることを特徴とする光信号交換器の制御方法。

【０１７９】（付記２８） 付記２７に記載の制御方法
であって、前記第１ティルトミラーアレイおよび前記第
２ティルトミラーアレイが、３次元的に線対称となるよ
うに配置され、かつ、各々のアレイに配置された複数の
ティルトミラーに対して、前記線対称の軸を基準して対
称になるように連続番号が割り振られ、前記角度制御過
程は、前記対称に割り振られたティルトミラー番号に対
応させるとともに、各ティルトミラーの光学的特性を利
用して関連付けが行われた前記初期値が前記記憶装置に
格納され、前記チャネル情報に基づいて特定した各ティ
ルトミラー番号に応じて、前記記憶装置の関連付けられ
た初期値を読み出すことを特徴とする光信号交換器の制
御方法。

【０１８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる光
信号交換器の制御装置および制御方法によれば、第１、
２ミラーアレイで順次反射された光信号についての出力
状態を検出し、その検出結果を基に各ティルトミラーの
角度ずれ判断して補正するようにしたことで、低光損
失、かつ、高精度の光信号交換器を実現することができ
る。これにより、小型で大容量の光交換機や光スイッチ
の開発が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる光信号交換器の
制御装置の全体構成を示す概略図である。

【図２】同上第１実施形態における制御回路の具体的な
機能構成の一例を示すブロック図である。

【図３】同上第１実施形態における位置情報記憶部の具
体的な構成例を示す図である。

【図４】同上第１実施形態における初期位置情報を説明
するための配置図である。

【図５】同上第１実施形態において位置ずれを検出する
具体的な方法を説明するための図である。

【図６】同上第１実施形態において演算処理部で実行さ
れる処理を説明する図であって、（Ａ）はＸ軸方向の光
路を模式的に示し、（Ｂ）は（Ａ）の状態に関して幾何
学的に等価な関係を示したものである。

【図７】図６の状態から出力側ＭＥＭＳミラーの角度を
強制的にずらしたときの状態を説明する図であって、
（Ａ）はＸ軸方向の光路を模式的に示し、（Ｂ）は
（Ａ）の状態に関して幾何学的に等価な関係を示したも
のである。

【図８】図６の状態から入力側ＭＥＭＳミラーの角度を
強制的にずらしたときの状態を説明する図であって、
（Ａ）はＸ軸方向の光路を模式的に示し、（Ｂ）は
（Ａ）の状態に関して幾何学的に等価な関係を示したも
のである。

【図９】本発明の第１実施形態において制御開始時に位
置ずれが発生していない場合の状態に関する幾何学的に
等価な関係を示した図である。

【図１０】同上第１実施形態についてＣＣＤイメージセ
ンサで得られる画像の一例を光信号の入射状態に応じて
示した図である。

【図１１】同上第１実施形態についてＣＣＤイメージセ
ンサで得られる画像の具体的な処理方法の一例を説明す
る図である。

【図１２】図１１における「ＮＧ１」の状態における光
路を模式的に示した図である。

【図１３】本発明の第２実施形態にかかる光信号交換器
の制御装置の要部構成を示す概略図である。

【図１４】同上第２実施形態に関連する第１の応用例の
要部構成を示す概略図である。

【図１５】図１４の変形例の要部構成を示す概略図であ
る。

【図１６】本発明の第２実施形態に関連する第２の応用
例の要部構成を示す概略図である。

【図１７】同上第２実施形態に関連する第３の応用例の
要部構成を示す概略図である。

【図１８】本発明の第３実施形態にかかる光信号交換器
の制御装置の全体構成を示す概略図である。

【図１９】同上第３実施形態における光パワー検出部、
比較制御部およびＭＥＭＳミラー駆動部についての具体
的な構成例を示すブロック図である。

【図２０】３次元型の光信号交換器について出力光ファ
イバに結合される光信号のパワーと各ＭＥＭＳミラーの
角度との関係を示す図である。

【図２１】本発明の第３実施形態におけるカウンタ制御
信号生成回路および監視制御回路の具体的な回路例を示
すブロック図である。

【図２２】同上第３実施形態における比較制御部の動作
を説明するタイミングチャートである。

【図２３】同上第３実施形態に関連する変形例の構成を
示したブロック図である。

【図２４】本発明の第４実施形態における比較制御部の
具体的な構成例を示すブロック図である。

【図２５】同上第４実施形態における比較制御部の動作
を説明するフローチャートである。

【図２６】同上第４実施形態に関連する応用例について
の比較制御部およびＭＥＭＳミラー駆動部の構成の示し
たブロック図である。

【図２７】本発明の第３、第４実施形態に関連して、カ
ウンタ初期値を格納するメモリを設けた構成の一例を示
すブロック図である

【図２８】図２７の初期値メモリの構成を最適化するた
めに各ＭＥＭＳミラーに割り振る番号の規則性を説明す
る図である。

【図２９】初期値メモリの構成を最適化するための第１
の回路例を示すブロック図である。

【図３０】図２９の第１の回路例において利用するＭＥ
ＭＳミラーの光学特性を説明するための図である。

【図３１】図２９の第１の回路例に改良を施した一例を
示すブロック図である。

【図３２】図２９の第１の回路例に改良を施した他の一
例を示すブロック図である。

【図３３】初期値メモリの構成を最適化するための第２
の回路例を示すブロック図である。

【図３４】図３３の第２の回路例における大小比較／ソ
ート回路の具体的な構成例を示す回路図である。

【図３５】図３３の第２の回路例におけるソート／符号
反転回路の具体的な構成例を示す回路図である。

【図３６】初期値メモリの構成を最適化するための第３
の回路例において利用するＭＥＭＳミラーの光学特性を
説明するための図である。

【図３７】第３の回路例を示すブロック図である。

【図３８】図３７の第３の回路例における組み替え回路
の具体的な構成例を示す回路図である。

【図３９】図３８の組み替え回路における処理動作を説
明するための図である。

【図４０】初期値メモリの構成を最適化するための第４
の回路例において利用するＭＥＭＳミラーの光学特性を
説明するための図である。

【図４１】第４の回路例を示すブロック図である。

【図４２】図４１の第４の回路例における行列差演算回
路の具体的な構成例を示す回路図である。

【図４３】図４１の第４の回路例についてメモリに代わ
る掛算回路を例示した図である。

【図４４】本発明が適用可能な３次元型の光信号交換器
についての他の構成例を示す斜視図である。

【図４５】一般的な３次元型の光信号交換器の構成例を
示す斜視図である。

【図４６】図４５の光信号交換器における光信号の位置
ずれを模式的に示した図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ コリメータアレイ ２Ａ，２Ｂ ＭＥＭＳミラーアレイ ３，３’ ビームスプリッタ ４，４’ レンズアレイ ５，５’，５’’ ＣＣＤイメージセンサ ６ 制御回路 ６Ａ 位置情報記憶部 ６Ｂ 初期位置情報記憶部 ６Ｃ，６Ｄ 位置差分検出部 ６Ｇ，６Ｈ ＭＥＭＳミラードライバ ６Ｉ 印加電圧読み取り部 ６Ｊ 演算処理部 ７ ハーフミラー ８ 光源 １０Ａ，１０Ｂ 光ファイバアレイ １１ 光カプラアレイ １２ 光パワー検出部 １３ 比較制御部 １３Ｃ ホールド回路 １３Ｄ 比較回路 １３Ｅ カウンタ制御信号生成回路 １３Ｆ 制御監視回路 １４Ａ，１４Ｂ ＭＥＭＳミラー駆動部 ４０ メモリ ４１ 入力Ｃｈ検出回路 ４２ 出力Ｃｈ検出回路 ４３ 剰余演算回路 ４４ 差分演算回路 ４５ ０検出回路 ４６ 大小比較／ソート回路 ４７ ソート／符号反転回路 ４８ 組み替え回路 ４９ 大小比較回路 ５０Ａ，５０Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ 符号反転回路 ５１ 行列差演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC04 AZ00 AZ03 AZ06 5K002 BA02 BA21 DA13 GA07 5K069 AA02 DB33 EA24 EA27

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射面の角度が制御可能な複数のティルト
   ミラーを平面上に配置した第１ミラーアレイおよび第２
   ミラーアレイを有し、入力された光信号を前記第１ミラ
   ーアレイおよび前記第２ミラーアレイで順次反射して特
   定の位置から出力する光信号交換器について、前記第１
   ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレイの各ティルト
   ミラーの反射面の角度を制御する制御装置であって、 前記第２ミラーアレイで反射された光信号の出力状態を
   検出する出力光検出手段と、 該出力光検出手段の検出結果に基づいて、前記第１ミラ
   ーアレイおよび前記第２ミラーアレイの前記光信号を反
   射した各ティルトミラーの反射面の角度を判断し、該各
   角度が予め設定した目標値に近づくように前記各ティル
   トミラーの反射面の角度を補正制御する角度制御手段
   と、を備えて構成されたことを特徴とする光信号交換器
   の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の制御装置であって、 前記出力光検出手段は、前記第２ミラーアレイで反射さ
   れた光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分岐部か
   らの分岐光を２次元の領域を有する受光面で受光して、
   前記分岐光についての位置情報を生成する位置情報生成
   部と、を有し、 前記角度制御手段は、前記位置情報生成部からの位置情
   報と、前記各ティルトミラーの反射面の角度の目標値に
   対応させて予め設定した初期位置情報とを比較すること
   で、前記光信号の到達位置の誤差を検出する位置差分検
   出部と、該位置差分検出部で検出された到達位置の誤差
   を基に、前記各ティルトミラーの反射面の角度ずれを算
   出して補正角度を演算する演算処理部と、該演算処理部
   で演算された補正角度に従って前記各ティルトミラーの
   反射面の角度を制御する補正制御部と、を有することを
   特徴とする光信号交換器の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の制御装置であって、 前記出力光検出手段は、前記特定の位置から出力される
   光信号のパワーを検出する光パワー検出部を有し、 前記角度制御手段は、前記第１ミラーアレイの各ティル
   トミラーの反射面の角度を一定の制御方向に段階的に変
   化させる第１ミラー駆動部と、前記第２ミラーアレイの
   各ティルトミラーの反射面の角度を一定の制御方向に段
   階的に変化させる第２ミラー駆動部と、前記第１ミラー
   駆動部および前記第２ミラー駆動部の少なくとも一方に
   より反射面の角度を変化させた時の直前および直後に前
   記光パワー検出部で検出される出力光パワーの各値を比
   較し、該比較結果を基に前記第１ミラー駆動部および前
   記第２ミラー駆動部における各制御方向を決定して、前
   記光パワー検出部で検出される出力光パワーが増大する
   ように前記各ティルトミラーの反射面の角度をフィード
   バック制御する比較制御部と、有することを特徴とする
   光信号交換器の制御装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の制御装置であって、 前記比較制御部は、前記第１ミラー駆動部および前記第
   ２ミラー駆動に対して、制御対象となる各ティルトミラ
   ーの反射面の角度に関する初期値をそれぞれ与えること
   を特徴とする制御装置。
5. 【請求項５】反射面の角度が制御可能な複数のティルト
   ミラーを平面上に配置した第１ミラーアレイおよび第２
   ミラーアレイを有し、入力された光信号を前記第１ミラ
   ーアレイおよび前記第２ミラーアレイで順次反射して特
   定の位置から出力する光信号交換器について、前記第１
   ミラーアレイおよび前記第２ミラーアレイの各ティルト
   ミラーの反射面の角度を制御する方法であって、 前記第２ミラーアレイで反射された光信号の出力状態を
   検出する出力光検出過程と、 該出力光検出過程の検出結果に基づいて、前記第１ミラ
   ーアレイおよび前記第２ミラーアレイの前記光信号を反
   射した各ティルトミラーの反射面の角度を判断し、該各
   角度が予め設定した目標値に近づくように前記各ティル
   トミラーの反射面の角度を補正制御する角度制御過程
   と、を含んでなることを特徴とする光信号交換器の制御
   方法。