JP2010210836A - ティルトミラー駆動装置およびティルトミラー光信号交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模およびコストを低減することが可能なティルトミラー駆動装置を提供すること。
【解決手段】ティルトミラーの駆動量に応じたデューティー比を有するパルス信号を生成する生成手段（演算部４０）と、生成手段によって生成されたパルス信号を分岐する分岐手段（分岐部５０）と、分岐手段によって分岐されたパルス信号を一方の駆動電極に印加する第１印加手段（ドライブ回路６５）と、分岐手段によって分岐されたパルス信号を反転する反転手段（反転回路６１）と、反転手段によって反転された反転パルス信号を、他方の駆動電極に印加する第２印加手段（ドライブ回路６４）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ティルトミラー駆動装置およびティルトミラー光信号交換装置に関するものである。

近年の情報通信におけるトラフィックの増大に対応するため、光信号を電気信号に変換することなく交換する交換装置が実現されており、その実現手段として、たとえばＭＥＭＳ（Micro Electric Mechanical System）ミラー方式、ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）方式が存在する。特に、反射面の角度を制御可能なティルトミラーを使用するＭＥＭＳミラー方式は光学特性、拡張性に優れており、光ネットワークの発展に寄与するものと期待されている。ＭＥＭＳミラー方式の交換装置では、通信に利用する光の波長数（チャネル数）と少なくとも同数のミラーを有する（なお、構成によってさらにミラー数が多くなる）。ミラー駆動にはたとえば静電力を利用することができ、電極に電圧を印加してミラーを動かす。図１１は、静電力によって動作するＭＥＭＳミラーの例であり、この図１１に示すように、駆動軸は２軸備えられており、２つの電極（Ｘ軸駆動電極Ｘ−１，Ｘ−２およびＹ軸駆動電極Ｙ−１，Ｙ−２）を対にして各軸を駆動する。このような方式では、ミラー数×４個の電極が必要となる。

印加電圧の制御手段としては、例えば、特許文献1に開示されているように（図１２に概略を示すように）、演算部１４０からの出力をＤ／Ａ変換回路１６１，１６２に入力し、Ｄ／Ａ変換回路１６１，１６２の出力をドライブ回路１６３，１６４に入力し、その出力をＭＥＭＳミラーの駆動電極（この例では電極Ｘ−１，Ｘ−２）に印加するという構成が取られている。また、図１３に示すように、パルス幅変調などのＤ／Ａ変換回路を使わない制御方法も知られている。図１３の例では、演算部２４０からの出力を平滑化回路２６１，２６２に入力し、平滑化回路２６１，２６２の出力をドライブ回路２６３，２６４に入力し、その出力をＭＥＭＳミラーの駆動電極（この例では電極Ｘ−１，Ｘ−２）に印加するという構成が取られている。

特開平２００４−８５５９６号公報

ところで、特許文献1に開示されているような構成ではＤ／Ａ変換回路の数が多く、チャネル数の増加に伴って回路規模が大きくなり、コストを要するという問題点がある。一方で、前述のようなパルス幅変調方式を用いれば、Ｄ／Ａ変換回路を削減できるものの、チャネル数の多いアプリケーションでは、演算部にチャネル数分の出力端子（出力ピン）が必要となり、演算部の周辺回路が肥大化する、あるいは、演算部自身の規模が出力端子数によって制限され、無駄なコストの要因となる可能性もある。一例として、４０チャネルの光信号交換器では、最低でも４０×４＝１６０本ものパルス出力端子が必要となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、回路規模およびコストを低減することが可能なティルトミラー駆動装置およびティルトミラー光信号交換装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明のティルトミラー駆動装置は、反射面の角度を制御可能なティルトミラーに設けられた一対の駆動電極に対して対称的に変化する電圧を印加することにより、前記ティルトミラーを駆動するティルトミラー駆動装置において、前記ティルトミラーの駆動量に応じたデューティー比を有するパルス信号を生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された前記パルス信号を分岐する分岐手段と、前記分岐手段によって分岐された前記パルス信号を一方の前記駆動電極に印加する第１印加手段と、前記分岐手段によって分岐された前記パルス信号を反転する反転手段と、前記反転手段によって反転された反転パルス信号を、他方の前記駆動電極に印加する第２印加手段と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、ティルトミラー駆動装置の回路規模およびコストを低減することが可能となる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記パルス信号および前記反転パルス信号を平滑化する平滑化手段を有することを特徴とする。
この構成によれば、ティルトミラーの応答の時定数が、パルス信号の周期よりも十分に大きくない場合であっても、ティルトミラーが振動したりすることを防止できる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記分岐手段および前記反転手段は、入力端子、反転出力端子、および、非反転出力端子を有する差動増幅回路によって構成され、前記生成手段によって生成された前記パルス信号が前記入力端子に供給され、前記非反転出力端子から出力された非反転パルス信号が、前記第１印加手段に供給され、前記反転出力端子から出力された反転パルス信号が、前記第２印加手段に供給されることを特徴とする。
この構成によれば、分岐手段と反転手段とを一つの回路としてまとめることができるので回路規模を縮小することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記パルス信号および前記反転パルス信号の少なくとも一方に対してオフセット電圧を印加し、前記ティルトミラーの中立位置を調整する調整手段を有することを特徴とする。
この構成によれば、例えば、反転手段の動作が理想的でない場合であっても、ティルトミラーの中立位置を所望の位置に調整することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記パルス信号および前記反転パルス信号に対してオフセット電圧を印加するオフセット印加手段を有し、前記第１および第２印加手段は、前記オフセット電圧が印加されたパルス信号および反転パルス信号を所定のゲインでそれぞれ増幅し、前記一対の駆動電極を駆動することを特徴とする。
この構成によれば、オフセット電圧とゲインを調整することにより、ティルトミラーの駆動のダイナミックレンジと、分解能を任意に設定することが可能になる。

また、本発明のティルトミラー光信号交換装置は、前述したティルトミラー駆動装置を有し、当該ティルトミラー駆動装置によって駆動されるティルトミラーによって光信号の交換を行う。
この構成によれば、ティルトミラー光信号交換装置の回路規模およびコストを低減することが可能となる。

本発明によれば、ティルトミラー駆動装置およびティルトミラー光信号交換装置の回路規模およびコストを低減することが可能となる。

本発明に係るＭＥＭＳミラー交換装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示す演算部の構成例である。 図１に示す反転回路の構成例である。 図１に示す装置の各部の動作波形を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態の構成例を示す図である。 図５に示す分岐・反転回路の構成例である。 本発明の第３実施形態の構成例を示す図である。 本発明の第４実施形態の構成例を示す図である。 本実施形態による価格とＩ／Ｏピン数とロジックエレメント数との関係を示す図である。 反転回路と平滑化回路をまとめた構成の一例を示す図である。 ＭＥＭＳミラーの構成例を示す図である。 従来のＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を示すブロック図である。 従来のＭＥＭＳミラー駆動装置の他の構成を示すブロック図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳミラー交換装置の構成例を示す図である。この図に示すように、ＭＥＭＳミラー交換装置１（ティルトミラー光信号交換装置）は、ＭＥＭＳミラーモジュール１０およびＭＥＭＳミラー駆動モジュール２０（ティルトミラー駆動装置）を有しており、光ファイバ１−１〜１−ｎから入力された光信号を、ＭＥＭＳミラーモジュール１０において経路選択し、光ファイバ２−１〜２−ｎのいずれかへ出力する。ＭＥＭＳミラーモジュール１０は、複数のティルトミラーとしてのＭＥＭＳミラーＭ（以下、単に「ミラーＭ」と称する）を有している。各ミラーＭは、図１１に示すように、Ｘ軸およびＹ軸の２方向を中心として回動自在に支持されており、Ｘ軸を中心として対称位置に配置されている一対のＸ軸駆動電極Ｘ−１，Ｘ−２およびＹ軸を中心として対称位置に配置されている一対のＹ軸駆動電極Ｙ−１，Ｙ−２を有している。本実施形態では、これら一対の駆動電極に対して、正電圧を印加し、ミラーＭを傾斜させる場合には、一方の駆動電極に印加する電圧を増加させ、他方の駆動電極に印加する電圧を同じだけ減少させて、印加電圧の和が常に一定になるように制御を行う。このようにミラーＭの反射方向を制御することにより、光ファイバ１−１〜１−ｎから入射された光信号を、出力先となる光ファイバ２−１〜２−ｎへ出射する。なお、図１の例では、光ファイバ１−１から入射された光が図中の中央に位置するミラーＭによって反射され、光ファイバ２−２に出射される場合が示されている。

ＭＥＭＳミラー駆動モジュール２０は、出力側として選択された光ファイバ（この例では、光ファイバ２−２）に設けられたタップカプラ３−２によって分岐された光信号をモニタし、出力強度が一定になるように、あるいは、出力強度が最大になるように、Ｘ軸およびＹ軸の駆動電極に印加する電圧を制御する。例えば、出力光強度を一定にする制御の場合、制御目標値としての出力光強度目標値と出力光強度モニタ値の差分を計算し、その差分に応じて駆動電圧を調整し、差分をゼロにするようフィードバック制御を実行する。なお、図１の例では、タップカプラ３−２のみが示してあるが、実際には光ファイバ２−１〜２−ｎのそれぞれに対してタップカプラが設けられている。

ＭＥＭＳミラー駆動モジュール２０は、モニタ回路３０、演算部４０（生成手段）、分岐部５０（分岐手段）、および、駆動部６０を主要な構成要素としている。なお、図１の例では、図を簡略化するために、駆動部６０は、単一のミラーＭの１軸方向に関する構成のみを示してある。従って、実際には、各ミラーＭについて、図１に示す駆動部６０がＸ軸およびＹ軸のそれぞれに対して１つずつ存在している。

ここで、モニタ回路３０は、フォトダイオード、アンプ、および、Ａ／Ｄ変換回路等によって構成され、タップカプラ３−２から出力される光信号を対応する電気信号に変換した後、デジタル信号に変換して出力する。演算部４０は、例えば、ＦＧＰＡ（Field Programmable Gate Array）等のデジタル回路によって構成されており、モニタ回路３０から供給されるデータに基づいて、ミラーＭを駆動するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号としてのパルス幅信号（以下、単に「パルス信号」と称する）を生成し、分岐部５０に対して出力する。なお、演算部４０は、各ミラーＭに対してＸ軸およびＹ軸のそれぞれに対する出力端子を１つずつ有している。つまり、各ミラーＭに対して、従来のように４つではなく、２つの出力端子を有している。なお、パルス信号は図１に示すように１つの演算部４０から直接出力しても良いが、出力端子数が不足する場合には、例えば、図２に示すように、演算回路４１とパルス生成回路４２に分離する構成としてもよい。ＭＥＭＳミラー交換装置１では、制御対象となるミラーＭの個数が多く、かつ、制御を高速に行う必要があるため、演算回路４１にはＦＰＧＡまたはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の高速演算が可能なデジタル回路を用いるのが適切である。また、パルス生成部はＦＰＧＡまたはＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）マイコン等のように、使用条件に応じたデジタル回路を利用する。

分岐部５０は、演算部４０から出力されるパルス信号を分岐する部分であり、例えば、プリント基板の分岐パターン（例えば、１つの接続線が２つに分岐するパターン）によって構成されている。なお、デバイス等を用いることで、単に分岐するだけではなく、例えば、信号を増幅する機能を持たせるようにしてもよい。

駆動部６０は、演算部４０から出力され、分岐部５０で分岐されたパルス信号を入力し、当該パルス信号に基づいて、ミラーＭを駆動する。より詳細には、駆動部６０は、反転回路６１（反転手段）、平滑化回路６２，６３（平滑化手段）、ドライブ回路６４（第２印加手段）、および、ドライブ回路６５（第１印加手段）を有している。反転回路６１は、例えば、図３に示すような論理素子としてのＮＯＴ回路によって構成され、分岐部５０によって分岐されたパルス信号の一方を反転し、平滑化回路６２に出力する。なお、分岐部５０によって分岐されたパルス信号の他方は反転されずに（非反転の状態で）、平滑化回路６３に出力される。平滑化回路６２，６３は、例えば、ローパスフィルタによって構成され、パルス信号を平滑化させ（パルス信号に含まれている高調波成分を減衰させ）、ドライブ回路６４，６５にそれぞれ供給する。ドライブ回路６４，６５は、平滑化回路６２，６３から供給された信号（例えば、０〜５Ｖの信号）を、所定のゲイン（例えば、３０倍）で増幅することにより０〜１５０Ｖの信号とし、駆動電極に印加して、ミラーＭを駆動する。

つぎに、第１実施形態の動作について説明する。例えば、光ファイバ１−１から入力された光信号を、ＭＥＭＳミラーモジュール１０の図中の中央に配置されているミラーＭによって反射し、光ファイバ２−２から出力する場合、演算部４０は、図示せぬ上位の装置から供給された制御目標値と、制御対象となるミラーＭの出力光強度モニタ値とを比較し、比較結果に基づいたＰＷＭ信号を生成して出力する。例えば、出力光強度を一定にする制御の場合、モニタ回路３０から出力される出力光強度モニタ値と、上位装置から供給される制御目標値の差分を計算し、その差分に応じたデューティー比を有するパルス信号を生成して出力する。このとき、デューティー比は、ドライブ回路６５から出力される電圧に基づいて決定される。すなわち、ドライブ回路６５から出力される電圧を増加させる場合にはデューティー比を増加し、減少させる場合にはデューティー比を減少させる。

図４（Ａ）は、演算部４０から出力されるパルス信号の一例を示している。この例では、“１”は信号がハイの状態を示し、“０”は信号がローの状態を示している。また、この例では、デューティー比が５０％よりも小さい場合（例えば、３０％）を示している。図４（Ｂ）は、分岐部５０によって分岐され、平滑化回路６３に入力されるパルス信号（反転回路６１非透過）の一例を示している。この例では、図４（Ｂ）は、演算部４０から出力されるパルス信号と同じ極性を有している。図４（Ｃ）は、反転回路６１から出力されるパルス信号（反転回路６１透過）を示している。この例では、演算部４０から出力されるパルス信号を反転させた極性を有しており、また、デューティー比は、例えば、７０％（＝１００−３０％）とされている。

図４（Ｄ）は、平滑化回路６３から出力される信号を示している。図４（Ｄ）の例では、図４（Ｂ）に示すパルス信号を平滑化した直流成分の信号が示されている。なお、図４（Ｂ）に示すパルス信号のデューティー比は５０％よりも小さい、例えば、３０％であるので、その電圧Ｖ１は、デューティー比が５０％の場合の電圧Ｖｃよりも小さい。図４（Ｅ）は、平滑化回路６２から出力される信号を示している。図４（Ｅ）の例では、図４（Ｃ）に示すパルス信号を平滑化した直流成分の信号が示されている。なお、図４（Ｃ）に示すパルス信号のデューティー比は５０％よりも大きい、例えば、７０％であるので、その電圧Ｖ２は、デューティー比が５０％の場合の電圧Ｖｃよりも大きい。なお、Ｖｃ，Ｖ１，Ｖ２の間には、２×Ｖｃ＝Ｖ１＋Ｖ２の関係が成立する。

ドライブ回路６４は、平滑化回路６２から出力された信号の電圧を、例えば、３０倍に増幅して出力する。この結果、ドライブ回路６４からは、例えば、図４（Ｅ）に示すＶ２を３０倍した信号が出力される。ドライブ回路６４から出力された信号は、ミラーＭの所定の電極（例えば、Ｘ軸駆動電極Ｘ−１）に印加される。

ドライブ回路６５は、平滑化回路６３から出力された信号の電圧を、前述の場合と同様に、例えば、３０倍に増幅して出力する。この結果、ドライブ回路６５からは、例えば、図４（Ｄ）に示すＶ１を３０倍した信号が出力される。ドライブ回路６５から出力された信号は、ミラーＭの所定の電極（例えば、Ｘ軸駆動電極Ｘ−２）に印加される。すなわち、本実施形態では、ミラーＭの一対の電極には対称的に変化する（一方が増加すれば他方が減少する）駆動電圧が印加される。

ミラーＭは、ドライブ回路６４，６５によって印加された電圧の差に応じて、所定の軸を中心として傾く。これにより、光ファイバ１−１から入射された光の反射角が変化するので、光ファイバ２−２へ出射する光の光量が変化する。モニタ回路３０は、タップカプラ３−２によって分岐された光をモニタし、前述の場合と同様に、出力光強度モニタ値と、上位装置から供給される制御目標値の差分が“０”になるように制御を繰り返す。これにより、ミラーＭが所望の角度に設定されることから、所望の光ファイバ間における光の伝達経路が確保され、交換が実行される。

以上に説明したように、本発明の第１実施形態によれば、演算部４０の出力端子から出力されるパルス信号を分岐部５０において分岐し、一方は反転回路６１で反転し、他方はそのまま（非反転）の状態とし、平滑化回路６２，６３において平滑化した後、ドライブ回路６４，６５において増幅し、ミラーＭの駆動電極をドライブするようにした。このため、演算部４０が有する出力端子が、従来に比較して１／２の本数でよいことから、演算部４０の回路規模およびサイズを縮小することができる。なお、分岐部５０が必要となるが、当該分岐部５０は、演算部４０から離れた場所（例えば、反転回路６１および平滑化回路６３の近傍）に設けるようにできるので、演算部４０の回路規模およびサイズには影響を与えず、さらに、分岐部５０を、例えば、パターン分岐で行えば、駆動回路全体の回路規模およびサイズに与える影響も小さくなる。

なお、第１実施形態では、反転回路６１を挿入してこれによって演算部４０からのパルス信号を反転するようにしている。この場合、演算部４０の駆動能力の問題と、反転回路６１の挿入によるパルス信号の遅延の問題が想定される。まず、前者については、ＦＰＧＡ等の演算部４０の各出力端子における電流ドライブ能力は１０μＡ程度であり、一方、ＮＯＴ回路等の入力電流は１μＡ程度であるため、問題になることはない。また、後者については、反転回路６１による遅延により、２つの電極に印加される電圧のタイミングにずれが生じることも想定されるが、例えば、ＮＯＴ回路の入出力間遅延は１０ｎｓ以下であり、ＭＥＭＳミラーの駆動時定数がサブミリ秒であるため、反転回路６１における入出力間遅延はほとんど無視できる。

（Ｂ）第２実施形態
図５は本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳミラー交換装置の構成例を示す図である。なお、図５では、図１の場合と比較して、分岐部５０および駆動部６０の構成が異なっている。その他の構成は、図１の場合と同様であるので、図１と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示す第２実施形態では、図１の場合と比較して、分岐部５０が除外されるとともに、駆動部６０が駆動部６０Ａに置換されている。駆動部６０Ａは、図１の場合と比較して、反転回路６１が除外され、分岐・反転回路７０が新たに追加されている。それ以外の構成は、図１の場合と同様である。

図６は、図５に示す分岐・反転回路７０の構成例を示す回路図である。この図に示すように、分岐・反転回路７０は、差動増幅回路によって構成されており、図６に示すＶｉｎ端子は演算部４０の出力端子に接続され、Ｖｏｃｍ端子には出力同相電圧Ｖｏｃｍが印加され、Ｖｏｕｔ−端子からは反転信号が出力されて平滑化回路６２に供給され、Ｖｏｕｔ＋端子からは非反転信号が出力されて平滑化回路６３に供給される。より詳細に説明すると、演算部４０からＶｉｎ端子に供給される信号はハイの状態において電圧が２Ｖｏｃｍ（Ｖ）となり、ローの状態で０（Ｖ）となるように設定する。この結果、Ｖｏｕｔ＋端子からはＶｉｎ端子から入力された信号と同じ信号が出力され、Ｖｏｕｔ−端子からは２Ｖｏｃｍ−Ｖｉｎ（Ｖ）の信号が出力される。したがって、演算部４０の１本の出力端子から出力されたパルス信号は、分岐・反転回路７０のＶｉｎ端子に入力され、Ｖｏｕｔ−端子から出力された反転状態のパルス信号が平滑化回路６２に入力され、Ｖｏｕｔ＋端子から出力された非反転状態のパルス信号が平滑化回路６３に入力される。平滑化回路６２，６３は、入力された信号を平滑化してドライブ回路６４，６５にそれぞれ入力する。ドライブ回路６４，６５は、入力された信号（０〜５Ｖの信号）を、例えば、３０倍に増幅し、所定のゲイン（例えば、３０倍）で増幅することにより０〜１５０Ｖの信号とし、一対の駆動電極に印加して、ミラーＭを駆動する。

以上の第２実施形態によれば、分岐・反転回路７０を設けて、パルス信号の分岐と反転とを同じ回路で実行するようにしたので、分岐部５０が不要となる。従って、演算部４０の出力端子の本数を減少させることができるのみならず、演算部４０の出力端子から駆動部６０Ａまでを１本の配線で接続することができることから、配線パターンを簡略化することが可能になる。

（Ｃ）第３実施形態
図７は本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳミラー交換装置の構成例を示す図である。なお、図７では、図１の場合と比較して、駆動部６０の構成が異なっている。その他の構成は、図１の場合と同様であるので、図１と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示す第３実施形態では、図１の場合と比較して、駆動部６０が駆動部６０Ｂに置換されている。駆動部６０Ｂは、図１の場合と比較して、平滑化回路６２，６３が除外されている。それ以外の構成は、図１の場合と同様である。なお、第３実施形態では、ミラーＭの（機械的な）応答の時定数が、演算部４０から出力されるパルス信号の周期よりも十分に遅い設定とされている。このため、ミラーＭが有する時定数によって、パルス信号による間欠的な駆動力が平滑化されることから、平滑化回路６２，６３なしでも、動作可能となる。すなわち、平滑化回路６２，６３なしでも、ミラーＭがパルス信号に応じて振動し、ミラーＭにストレスが加わることを防止できる。

以上の第３実施形態によれば、平滑化回路６２，６３を省略することができることから、回路規模をさらに縮小することが可能になる。

（Ｄ）第４実施形態
図８は本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳミラー交換装置の構成例を示す図である。なお、図８では、図１の場合と比較して、駆動部６０の構成が異なっている。その他の構成は、図１の場合と同様であるので、図１と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図８に示す第４実施形態では、図１の場合と比較して、駆動部６０が駆動部６０Ｃに置換されている。駆動部６０Ｃは、図１の場合と比較して、オフセット印加回路８０，８１（調整手段およびオフセット印加手段）が新たに付加されている。それ以外の構成は、図１の場合と同様である。なお、オフセット印加回路８０は、反転回路６１から出力されるパルス信号に対して所定のオフセット電圧Ｖｏｆｆ１を印加して平滑化回路６２に出力する。オフセット印加回路８１は、分岐部５０から出力されるパルス信号に対して所定のオフセット電圧Ｖｏｆｆ２を印加して平滑化回路６３に出力する。

オフセット印加回路８０，８１は、２種類の機能を有している。一つめは、反転回路６１によって反転されたパルス信号が完全な反転状態ではなく、所定のずれを有している場合に、当該ずれをキャンセルする機能であり、二つめは、ダイナミックレンジを縮小することにより、ミラーＭを制御する分解能を高めるためである。これらの詳細について、以下に説明する。

まず、一つめについては、例えば、デューティー比が５０％のパルス信号が演算部４０から出力され、分岐部５０で分岐された場合、反転回路６１から出力される反転状態のパルス信号のデューティー比は理想的には５０％となる。この結果、通常であれば、平滑化回路６２，６３からは、図４（Ｄ），（Ｅ）に示す、デューティー比が５０％に対応するＶｃがともに出力される。しかしながら、反転回路６１の動作が完全でない場合（例えば、出力波形が歪みを有する場合、または、出力にオフセットが存在する場合等）には、平滑化回路６２，６３からは、図４（Ｄ），（Ｅ）に示す、デューティー比５０％に対応するＶｃではなく、所定のずれＶｓを有する電圧（Ｖｃ−Ｖｓ）が出力されることになる。そこで、オフセット印加回路８０，８１は、このようなずれをキャンセルする。具体的には、例えば、オフセット印加回路８０は、オフセット電圧Ｖｓを印加することにより、平滑化回路６２の出力がＶｃとなるように調整する。なお、逆に、オフセット印加回路８１が、オフセット電圧−Ｖｓを印加することにより、平滑化回路６３の出力がＶｃ−Ｖｓとなって、平滑化回路６２の出力と同じになるように調整してもよい。

二つめについては、例えば、図１に示す第1実施形態において、平滑化回路６２，６３から出力される電圧が０〜５Ｖの範囲であるとし、ドライブ回路６４，６５のゲインを３０倍とすると、ドライブ回路６４，６５の出力は０〜１５０Ｖの範囲（７５Ｖ±７５Ｖの範囲）となる。その場合において、演算部４０による制御可能なパルス幅のステップ数を仮に１０ステップとすると、１ステップについての電圧は１５Ｖ（１５０Ｖ／１０）となる。このような場合、１ステップに対する電圧が大きいために、ミラーＭの制御の分解能が低くなり、ミラーＭを微調整することが困難になる。そこで、第４実施形態では、オフセット印加回路８０，８１により、例えば、０〜５Ｖの範囲の電圧に対して、５Ｖのオフセット電圧を印加し、５〜１０Ｖの範囲の電圧に変更する。また、ドライブ回路６４，６５については、ゲインを３０倍から１０倍に変更する。この結果、ドライブ回路６４，６５の出力は５０〜１００Ｖの範囲（より詳細には、７５Ｖ±２５Ｖの範囲）となる。その場合において、演算部４０による制御可能なステップ数を仮に１０ステップとすると、１ステップについての電圧は５Ｖ（５０Ｖ／１０）となる。このため、前述の場合に比較して、１ステップに対する電圧を小さくすることができるので、ミラーＭの制御の分解能を高め、ミラーＭを微調整することが可能になる。このとき、ドライブ回路６４，６５から出力される電圧が変動する範囲の中心は７５Ｖで不変であるので、ミラーＭの中立位置（ミラーＭの一対の電極に同じ電圧をかけた場合における位置）における電圧は不変とできる。実際に、０〜１５０Ｖの範囲よりも使用電圧レンジが狭い場合があり、このような場合にはオフセット電圧を印加する方が最適となる。なお、以上に示したオフセット電圧およびゲインは一例であって、これ以外のオフセット電圧およびゲインであってもよい。

以上の第４実施形態によれば、オフセット印加回路８０，８１によってオフセット電圧を印加するようにしたので、反転回路６１によって反転されたパルス信号が完全な反転状態ではなく、所定のずれを有している場合であっても、当該ずれをキャンセルすることができる。また、オフセット印加回路８０，８１によってオフセット電圧を印加するとともに、ドライブ回路６４，６５のゲインを調整することにより、ミラーＭの制御時におけるダイナミックレンジを調整するとともに、制御の分解能を調整することができる。

以上の第４実施形態のようなオフセット電圧印加は、第２実施形態、第３実施形態においても追加することが可能で、同様の効果を得ることができる。

以上に説明したように、本発明の各実施形態によれば、ＭＥＭＳミラーをパルス信号で駆動する場合に、１つの軸の駆動に関する一対の電極に印加する電圧について、パルス信号の対称性に着目して１つのパルス信号を基に駆動することで、演算部４０からのＭＥＭＳミラー駆動用出力端子数を半減することができる。特に、チャネル数の多いＭＥＭＳミラー交換装置では、パルスの出力端子数に制限されることなく、演算部４０の設計を行うことが可能となることから、回路の小型化、コスト低減を行うことができる。

なお、演算部４０からの出力数を減らすことで得られるコスト低減効果の例を、図９に示す。この図９は、Ａｌｔｅｒａ（登録商標）社製ＦＰＧＡのＣｙｃｌｏｎｅIII（登録商標）シリーズについて、ＩＣ１個当たりの価格をロジックエレメント数とＩ／Ｏピン（端子）数の関数として表現したものである。図中に示す円が大きいほど価格が高いことを意味しており、ロジックエレメント数４０，０００、Ｉ／Ｏピン数３３０における価格を１００として規格化している。例えば、５０個のＭＥＭＳミラーを備えたＭＥＭＳミラー交換装置の制御において、図１３に示すような従来の構成を採用し、電極１つに対してパルス生成部の出力ピン１つを用いるときに、Ｉ／Ｏピン数２４０、ＬＥ（Logic Element）数２万強のＦＰＧＡが必要であるとすると、図９では価格１００のＦＰＧＡが最低コストの製品となる。一方で、本発明のような構成を採用すると、パルス生成部の出力ピン数を１００ピン減らせるため、必要ピン数が１４０、図９の価格５４のＦＰＧＡが最低コストの製品となり、ＦＰＧＡ単体ではコストはおよそ半減する。

（Ｅ）変形実施形態
なお、上記の形態例では、一例であって、これ以外にも各種の変形実施態様が存在する。例えば、以上の各実施形態では、反転回路、平滑化回路、ドライブ回路、および、オフセット追加回路を個別の構成としたが、これらのうちの複数の回路をまとめて１つの回路として構成するようにしてもよい。例えば、反転回路と平滑化回路をまとめる方法としては、図１０に示すような構成が考えられる。図１０に示す回路９０は、オペアンプ９１、抵抗９２，９３およびコンデンサ９４によって構成されている。この回路９０では、オペアンプ９１の反転入力端子に接続された抵抗９２を介して０〜２Ｖｃのパルスを入力し、非反転入力端子への入力をＶｃとし、抵抗９２，９３の抵抗値Ｒを等しくすれば、反転回路が得られる。さらに、回路９０の時定数τ（＝ＲＣ）をパルス周期Ｔよりも十分に大きく設定すれば、平滑化回路を実現できる。図１０では、デューティー比が５０％よりも小さい場合（例えば、３０％）としており、平滑化後の出力はＶｃよりも大きくなる。

また、分岐部５０については、駆動部６０とは個別の構成として図示するようにしたが、これはあくまでも便宜的に示してあるだけであり、実際には、演算部４０の出力端子から離れた位置であれば、駆動部６０に含まれるように構成してもよい。

また、以上の各実施形態では、パルス信号を反転する側の経路に反転回路６１を付加するようにしたが、反転しない側の経路に対しても非反転回路を付加し、反転回路６１との駆動タイミングを調整するようにしてもよい。

また、以上の第４実施形態では、オフセット印加回路８０，８１は、平滑化回路６２，６３の前に挿入するようにしたが、これらの後に挿入するようにしてもよい。

１ ＭＥＭＳミラー交換装置（ティルトミラー光信号交換装置）
１−１〜１−ｎ，２−１〜２−ｎ 光ファイバ
３−２ タップカプラ
１０ ＭＥＭＳミラーモジュール
２０ ＭＥＭＳミラー駆動モジュール（ティルトミラー駆動装置）
３０ モニタ回路
４０ 演算部（生成手段）
５０ 分岐部（分岐手段）
６０ 駆動部
６１ 反転回路（反転手段）
６２，６３ 平滑化回路（平滑化手段）
６４ ドライブ回路（第２印加手段）
６５ ドライブ回路（第１印加手段）
７０ 分岐・反転回路（差動増幅回路）
８０，８１ オフセット印加回路（調整手段、オフセット印加手段）
Ｍ ＭＥＭＳミラー（ティルトミラー）
Ｘ−１，Ｘ−２ Ｘ軸駆動電極（駆動電極）
Ｙ−１，Ｙ−２ Ｙ軸駆動電極（駆動電極）

Claims (6)

1. 反射面の角度を制御可能なティルトミラーに設けられた一対の駆動電極に対して対称的に変化する電圧を印加することにより、前記ティルトミラーを駆動するティルトミラー駆動装置において、
   前記ティルトミラーの駆動量に応じたデューティー比を有するパルス信号を生成する生成手段と、
   前記生成手段によって生成された前記パルス信号を分岐する分岐手段と、
   前記分岐手段によって分岐された前記パルス信号を一方の前記駆動電極に印加する第１印加手段と、
   前記分岐手段によって分岐された前記パルス信号を反転する反転手段と、
   前記反転手段によって反転された反転パルス信号を、他方の前記駆動電極に印加する第２印加手段と、
   を有することを特徴とするティルトミラー駆動装置。
2. 前記パルス信号および前記反転パルス信号を平滑化する平滑化手段を有することを特徴とする請求項１のティルトミラー駆動装置。
3. 前記分岐手段および前記反転手段は、入力端子、反転出力端子、および、非反転出力端子を有する差動増幅回路によって構成され、前記生成手段によって生成された前記パルス信号が前記入力端子に供給され、前記非反転出力端子から出力された非反転パルス信号が、前記第１印加手段に供給され、前記反転出力端子から出力された反転パルス信号が、前記第２印加手段に供給されることを特徴とする請求項１または２のティルトミラー駆動装置。
4. 前記パルス信号および前記反転パルス信号の少なくとも一方に対してオフセット電圧を印加し、前記ティルトミラーの中立位置を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかのティルトミラー駆動装置。
5. 前記パルス信号および前記反転パルス信号に対してオフセット電圧を印加するオフセット印加手段を有し、
   前記第１および第２印加手段は、前記オフセット電圧が印加されたパルス信号および反転パルス信号を所定のゲインでそれぞれ増幅し、前記一対の駆動電極を駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれかのティルトミラー駆動装置。
6. 請求項１から５のいずれかのティルトミラー駆動装置を有し、当該ティルトミラー駆動装置によって駆動されるティルトミラーによって光信号の交換を行うティルトミラー光信号交換装置。

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