JP4245580B2 - Mirror control circuit and optical space transmission device - Google Patents

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Description

本発明は、ミラー制御回路および光空間伝送装置に関し、詳細には、偏向角可変ミラーを駆動するミラー制御回路およびそのミラー制御回路を搭載した光空間伝送装置に関する。   The present invention relates to a mirror control circuit and an optical space transmission device, and more particularly to a mirror control circuit for driving a deflection angle variable mirror and an optical space transmission device equipped with the mirror control circuit.

自由空間を介して光信号を伝送する光空間通信は、光通信の特徴である高速大容量伝送が可能であることに加えて、電波の利用が制限される領域での利用が可能であること、光ファイバの布設などの大規模な工事を伴わずに簡便に通信路の開設が可能であること等の多くの利点を有している。   Optical space communication that transmits optical signals through free space can be used in areas where the use of radio waves is restricted, in addition to high-speed and large-capacity transmission, which is a feature of optical communication. In addition, it has many advantages such as easy establishment of a communication path without large-scale construction such as laying of optical fibers.

光空間伝送により毎秒数百メガビット以上の高速信号を伝送する場合、受光素子が小型となり、また受光感度も低くなるため光ビームの指向性を高める必要がある。そのため、光空間伝送装置においては、装置の傾きや装置に加わる振動などの影響に対しても、光ビームが装置から外れることなく通信が継続するように光自動追尾機能が必要である。   When transmitting a high-speed signal of several hundred megabits or more per second by optical space transmission, it is necessary to increase the directivity of the light beam because the light receiving element is small and the light receiving sensitivity is low. For this reason, the optical space transmission device needs an automatic optical tracking function so that the light beam is not detached from the device even if it is affected by the tilt of the device or the vibration applied to the device.

光空間伝送装置は、離れた二地点間で通信を行う二台の装置が対向して配置されており、相手装置から送信された光信号の受光位置を検出し、検出結果を相手装置の光信号の出力方向を制御する偏向系にフィードバックする。偏向系は、例えば、モータによりミラーやレンズを駆動する駆動機構で構成される。受信側も偏向系を有しており、同様に制御され、送受両装置間で光自動追尾が実現される。   In the optical space transmission device, two devices that communicate between two distant points are arranged facing each other, detect the light receiving position of the optical signal transmitted from the partner device, and the detection result is the light of the partner device. Feedback is provided to the deflection system that controls the output direction of the signal. For example, the deflection system includes a drive mechanism that drives a mirror and a lens by a motor. The receiving side also has a deflection system, and is controlled in the same manner to realize automatic optical tracking between the transmitting and receiving apparatuses.

偏向系は、水平・垂直のそれぞれの方向に対して必要であるため、上述のような駆動機構で偏向系を構成する場合には、装置の大型化・調整の工程の複雑化・コスト的に高価となるといった問題があった。また、レンズは質量が大きいため、偏向速度をあまり早くすることができず振動耐力も限定的となる。このため、ビル間通信など適用範囲も限定的となる。   Since the deflection system is necessary for each of the horizontal and vertical directions, when the deflection system is configured by the drive mechanism as described above, the size of the apparatus is increased and the adjustment process becomes complicated and costly. There was a problem of being expensive. Further, since the lens has a large mass, the deflection speed cannot be made too fast, and the vibration resistance is limited. For this reason, the application range such as inter-building communication is limited.

近年、MEMS(Micro−Electro−Mechanical Systems)と呼ばれる半導体プロセスで製造された微小ミラー(以下、「MEMSミラー」と称する)による光ビーム自動追尾方式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。MEMSミラーは外部からの信号によりMEMSミラーの偏向角を制御することができ、またkHzオーダの高い共振周波数を有している。したがって、従来のレンズやミラーをモータで駆動する方式に比べ小型化・高速応答が可能である。   In recent years, an automatic light beam tracking method using a micromirror (hereinafter referred to as “MEMS mirror”) manufactured by a semiconductor process called MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) has been proposed (for example, see Patent Document 1). . The MEMS mirror can control the deflection angle of the MEMS mirror by an external signal and has a high resonance frequency on the order of kHz. Therefore, it is possible to reduce the size and respond faster than the conventional method in which a lens or mirror is driven by a motor.

しかしながら、MEMSミラーは、機械的共振周波数は高いものの、Q値(尖鋭度と呼ばれる振動の減衰に関連する値)が高いため、機械的振動が整定するまで時間が長く、これを光自動追尾にそのまま用いた場合、MEMSミラーの本来の持つ高速応答性を有効に利用することができないという問題がある。   However, although the MEMS mirror has a high mechanical resonance frequency, it has a high Q value (a value related to vibration attenuation called sharpness), so it takes a long time to settle the mechanical vibration. When used as it is, there is a problem that the high-speed response inherent in the MEMS mirror cannot be effectively used.

MEMSミラーの機械的共振の影響を低減するために、MEMSミラーの機械的共振に対応した周波数成分を、フィルタ回路でMEMSミラーの駆動信号から除去する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、同文献の方法では、フィルタ回路を使用するため、回路構成が高価かつ大規模化するという問題がある。   In order to reduce the influence of the mechanical resonance of the MEMS mirror, a technique has been proposed in which a frequency component corresponding to the mechanical resonance of the MEMS mirror is removed from the drive signal of the MEMS mirror by a filter circuit (for example, Patent Document 2). reference). However, the method disclosed in this document uses a filter circuit, and thus has a problem that the circuit configuration is expensive and large.

特開2004−80253号公報JP 2004-80253 A 特開2004−219469号公報、図5Japanese Patent Laid-Open No. 2004-219469, FIG.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低コストな回路構成で、偏向角可変ミラーの共振振動を高速に抑制することが可能なミラー制御回路およびそのミラー制御回路を搭載した光空間伝送装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and a mirror control circuit capable of suppressing resonance vibration of a deflection angle variable mirror at high speed with a low-cost circuit configuration and an optical space equipped with the mirror control circuit. An object is to provide a transmission apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、偏向角が可変であり、かつ共振特性を有するミラーの偏向角を制御するミラー制御回路において、前記ミラーの偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、を備え、前記制御信号は、ステップ状に変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、前記補償信号は、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記制御信号のステップの振幅で規格化した前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、前記矩形パルスの中心と前記制御信号がステップ状に変化する変化点との時間間隔が、略1/4fであり、かつ、2p・sin(πfT)≒1の条件を満たすことを特徴とする。
また、本発明は、偏向角が可変であり、かつ共振特性を有するミラーの偏向角を制御するミラー制御回路において、前記ミラーの偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、を備え、前記制御信号は、時間に対して直線的に変化し、かつ所定の時刻においてその傾斜が変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、前記補償信号は、前記時刻の前後における傾斜をそれぞれα、β、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、前記矩形パルスの中心は前記時刻と略一致しており、かつ、2p・sin(πfT)≒(β−α)/(2πf)の条件を満たすことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention controls the deflection angle of the mirror in a mirror control circuit that controls the deflection angle of a mirror having a variable deflection angle and having resonance characteristics. A control signal generating means for generating a control signal for generating a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror, and a drive signal obtained by adding the compensation signal to a position near the change point of the control signal to the mirror Driving means for outputting and driving , wherein the control signal includes a signal that changes stepwise, the compensation signal includes a rectangular pulse, and the compensation signal sets the resonance frequency of the mirror to f and the rectangular When the pulse width of the pulse is T and the amplitude of the rectangular pulse normalized by the step amplitude of the control signal is p, the center of the rectangular pulse and the control signal are changed in steps. Time interval between change points is a substantially 1 / 4f, and characterized in that satisfy the 2p · sin (πfT) ≒ 1 .
The present invention also provides a control signal generating means for generating a control signal for controlling the deflection angle of the mirror in a mirror control circuit for controlling the deflection angle of the mirror having a variable deflection angle and having resonance characteristics. Driving means for generating a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror and outputting the drive signal with the compensation signal added to a position in the vicinity of the change point of the control signal to drive the mirror; The control signal includes a signal that changes linearly with respect to time and changes in slope at a predetermined time, the compensation signal includes a rectangular pulse, and the compensation signal has a slope before and after the time. The center of the rectangular pulse is substantially coincident with the time when α, β, the resonance frequency of the mirror is f, the pulse width of the rectangular pulse is T, and the amplitude of the rectangular pulse is p, respectively. And 2p · sin (πfT) ≈ (β−α) / (2πf).

また、本発明は、伝送対象となる信号によって変調された光ビームを出射する光源と、偏向角が可変であり、前記光源から入射する前記光ビームを反射し、かつ共振特性を有するミラーと、前記ミラーで反射された前記光ビームを受光する受光素子と、前記ミラーで反射された光ビームの入射位置を検出する光位置検出器と、前記光位置検出器によって検出された入射位置に基づいて、前記ミラー偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、を備え、前記制御信号は、ステップ状に変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、前記補償信号は、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記制御信号のステップの振幅で規格化した前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、前記矩形パルスの中心と前記制御信号がステップ状に変化する変化点との時間間隔が、略1/4fであり、かつ、2p・sin(πfT)≒1の条件を満たすことを特徴とする。
また、本発明は、伝送対象となる信号によって変調された光ビームを出射する光源と、偏向角が可変であり、前記光源から入射する前記光ビームを反射し、かつ共振特性を有するミラーと、前記ミラーで反射された前記光ビームを受光する受光素子と、前記ミラーで反射された光ビームの入射位置を検出する光位置検出器と、前記光位置検出器によって検出された入射位置に基づいて、前記ミラー偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、を備え、前記制御信号は、時間に対して直線的に変化し、かつ所定の時刻においてその傾斜が変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、前記補償信号は、前記時刻の前後における傾斜をそれぞれα、β、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、前記矩形パルスの中心は前記時刻と略一致しており、かつ、2p・sin(πfT)≒(β−α)/(2πf)の条件を満たすことを特徴とする。
The present invention also includes a light source that emits a light beam modulated by a signal to be transmitted, a mirror that has a variable deflection angle, reflects the light beam incident from the light source, and has resonance characteristics; Based on a light receiving element that receives the light beam reflected by the mirror, an optical position detector that detects an incident position of the light beam reflected by the mirror, and an incident position detected by the optical position detector A control signal generating means for generating a control signal for controlling the mirror deflection angle, and a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror, and generating the compensation signal at a position near the change point of the control signal. the additional drive signal and a driving means for driving outputs to the mirror, the control signal includes a signal which changes stepwise, the compensation signal includes a rectangular pulse, The compensation signal is the center of the rectangular pulse when the resonance frequency of the mirror is f, the pulse width of the rectangular pulse is T, and the amplitude of the rectangular pulse normalized by the step amplitude of the control signal is p. And the change point at which the control signal changes stepwise is approximately ¼f, and satisfies the condition of 2p · sin (πfT) ≈1 .
The present invention also includes a light source that emits a light beam modulated by a signal to be transmitted, a mirror that has a variable deflection angle, reflects the light beam incident from the light source, and has resonance characteristics; Based on a light receiving element that receives the light beam reflected by the mirror, an optical position detector that detects an incident position of the light beam reflected by the mirror, and an incident position detected by the optical position detector A control signal generating means for generating a control signal for controlling the mirror deflection angle, and a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror, and generating the compensation signal at a position near the change point of the control signal. Driving means for outputting the added drive signal to the mirror for driving, and the control signal changes linearly with respect to time, and the inclination thereof changes at a predetermined time. The compensation signal includes a rectangular pulse, and the compensation signal has a slope before and after the time α and β, a resonance frequency of the mirror f, a pulse width T of the rectangular pulse, and the rectangular signal, respectively. When the pulse amplitude is p, the center of the rectangular pulse is substantially coincident with the time and satisfies the condition of 2p · sin (πfT) ≈ (β−α) / (2πf). And

本発明に係るミラー制御回路によれば、制御信号生成手段は、偏向角可変ミラーの偏向角を制御するための制御信号を生成し、駆動手段は、偏向角可変ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、制御信号の変化点近傍位置に記補償信号を付加した駆動信号を偏向角可変ミラーに出力して駆動することとしたので、制御信号に偏向角可変ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を付加するだけで、高速に偏向角可変ミラーの共振振動を抑圧することができ、低コストな回路構成で、偏向角可変ミラーの共振振動を高速に抑制することが可能なミラー制御回路を提供することが可能となる。   According to the mirror control circuit of the present invention, the control signal generation means generates a control signal for controlling the deflection angle of the deflection angle variable mirror, and the drive means cancels the resonance vibration of the deflection angle variable mirror. The compensation signal is generated and the drive signal with the compensation signal added in the vicinity of the change point of the control signal is output to the deflection angle variable mirror for driving. By simply adding a compensation signal to cancel, the resonant vibration of the variable deflection angle mirror can be suppressed at high speed, and the resonant vibration of the variable deflection angle mirror can be suppressed at high speed with a low-cost circuit configuration. It is possible to provide a simple mirror control circuit.

以下に添付図面を参照して、この発明に係るミラー制御回路および光空間伝送装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。以下では、本発明に係るミラー制御回路を光空間伝送装置に適用した実施の形態を一例として説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必要であるとは限らない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。   Exemplary embodiments of a mirror control circuit and an optical space transmission device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, an embodiment in which a mirror control circuit according to the present invention is applied to an optical space transmission device will be described as an example. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment, and all combinations of features described in the embodiment are not necessarily required for the solution means of the invention. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or that are substantially the same.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る光空間伝送装置100の概略構成を示す図である。ここでは、光空間伝送装置100として、送信装置から受信装置に対して一方向に主信号を伝送するシステムを例示して説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical space transmission device 100 according to the first embodiment. Here, a system that transmits a main signal in one direction from the transmission device to the reception device will be described as an example of the optical space transmission device 100.

光空間伝送装置100は、図1に示すように、送信装置110と受信装置120とを備えている。送信装置110は、伝送対象となる信号によって変調された光ビームを出射する光源111と、偏向角が可変であり、光源111から入射する光ビームを反射するMEMSミラー112と、MEMSミラー112の共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、制御信号の変化点近傍位置に補償信号を付加した駆動信号をMEMSミラー112に出力して駆動する駆動回路113と、入射位置信号に基づいてMEMSミラー112の偏向角を制御するための制御信号を生成する制御回路114と、受信装置120から入射位置信号を受信して制御回路114に出力する制御信号受信器115とを備えている。   As shown in FIG. 1, the optical space transmission device 100 includes a transmission device 110 and a reception device 120. The transmission device 110 includes a light source 111 that emits a light beam modulated by a signal to be transmitted, a MEMS mirror 112 that has a variable deflection angle and reflects a light beam incident from the light source 111, and a resonance of the MEMS mirror 112. A drive circuit 113 that generates a compensation signal for canceling vibration, outputs a drive signal with the compensation signal added to a position near the change point of the control signal, and drives the MEMS mirror 112, and a MEMS mirror based on the incident position signal The control circuit 114 generates a control signal for controlling the deflection angle 112, and a control signal receiver 115 that receives an incident position signal from the receiving device 120 and outputs the incident position signal to the control circuit 114.

受信装置120は、MEMSミラー112で反射された光ビームを受光する受信器121と、MEMSミラー112で反射された光ビームの入射位置を検出して、入射位置信号を出力する光位置検出器122と、光位置検出器122で検出された入射位置信号を送信装置110に送信する制御信号送信器123とを備えている。   The receiving device 120 receives a light beam reflected by the MEMS mirror 112 and an optical position detector 122 that detects an incident position of the light beam reflected by the MEMS mirror 112 and outputs an incident position signal. And a control signal transmitter 123 that transmits the incident position signal detected by the optical position detector 122 to the transmission device 110.

なお、実際のMEMSミラー112の特性は偏向方向によって異なるため、駆動回路113および制御回路114については2軸分の回路が必要となるが、原理は同様であるので、図1においては、説明の簡単のため1軸分のみを図示している。   Since the actual characteristics of the MEMS mirror 112 differ depending on the deflection direction, the drive circuit 113 and the control circuit 114 require circuits for two axes, but the principle is the same. For simplicity, only one axis is shown.

上記構成の光空間伝送装置100の動作を説明する。送信装置110では、伝送すべき送信信号201が光源111に入力し、光源111を変調して光信号に変換する。変調された光信号は、MEMSミラー112に入射して反射されて、その伝播方向が2軸方向において偏向され、光ビーム202となって受信装置120に出力される。   The operation of the optical space transmission device 100 configured as described above will be described. In the transmission device 110, a transmission signal 201 to be transmitted is input to the light source 111, and the light source 111 is modulated and converted into an optical signal. The modulated optical signal is incident on the MEMS mirror 112 and reflected, and the propagation direction thereof is deflected in the biaxial direction, and the light beam 202 is output to the receiving device 120.

受信装置120では、送信装置110から入力する光ビーム202の一部が受信器121および光位置検出器122に入力される。受信器121では、入力する光ビーム202が受信信号203として出力される。また、光位置検出器122では、入力する光ビーム202の入射位置を検出して、入射位置信号204として制御信号送信器123に出力する。制御信号送信器123は、入力される入射位置信号204を伝送手段130を介して送信装置110に送信する。   In the reception device 120, a part of the light beam 202 input from the transmission device 110 is input to the receiver 121 and the optical position detector 122. In the receiver 121, the input light beam 202 is output as a received signal 203. The optical position detector 122 detects the incident position of the input light beam 202 and outputs the incident position signal 204 to the control signal transmitter 123. The control signal transmitter 123 transmits the input incident position signal 204 to the transmission device 110 via the transmission unit 130.

送信装置110では、制御信号受信器115は、受信装置120から入力される入射位置信号204を受信して、制御回路114に出力する。制御回路114は、入力される入射位置信号204に基づき、光ビーム202の偏向角が所定の角度となるように制御するための制御信号205を生成して、駆動回路113に出力する。   In the transmission device 110, the control signal receiver 115 receives the incident position signal 204 input from the reception device 120 and outputs it to the control circuit 114. The control circuit 114 generates a control signal 205 for controlling the deflection angle of the light beam 202 to be a predetermined angle based on the input incident position signal 204 and outputs the control signal 205 to the drive circuit 113.

駆動回路113は、制御信号205の波形に応じて、MEMSミラー112で発生する共振振動を抑圧するための補償信号を生成し、さらに、制御信号205の変化点近傍位置に補償信号を付加した駆動信号206を生成してMEMSミラー112に出力して、MEMSミラー112を駆動する。   The drive circuit 113 generates a compensation signal for suppressing the resonance vibration generated in the MEMS mirror 112 according to the waveform of the control signal 205, and further adds a compensation signal to the position near the change point of the control signal 205. A signal 206 is generated and output to the MEMS mirror 112 to drive the MEMS mirror 112.

上記伝送手段130としては、制御信号送信器123と制御信号受信器115間で通信される信号は低速の信号であるため、例えば、電力線、LANなどの有線技術、光・音波・電波などの無線技術を用いることができる。なお、本実施の形態では、主信号を一方向に伝送する場合を仮定しているが、双方向に伝送するシステムにおいては、制御信号205を例えばTDM(時間分割多重)などにより、主信号に多重して伝送することにしてもよい。   As the transmission means 130, since the signal communicated between the control signal transmitter 123 and the control signal receiver 115 is a low-speed signal, for example, a wire technology such as a power line or a LAN, or a wireless such as light, sound wave, or radio wave. Technology can be used. In this embodiment, it is assumed that the main signal is transmitted in one direction. However, in a bidirectional transmission system, the control signal 205 is converted into the main signal by TDM (time division multiplexing), for example. Multiplexing may be performed.

図2は、図1の駆動回路113の具体的構成例を示す図である。駆動回路113は、図2に示すように、補償パルス210を生成して遅延回路142に出力する補償パルス生成回路141と、入力される補償パルス210を遅延させて、補償信号210として合成回路144に出力する遅延回路142と、制御回路205から入力される制御信号205を遅延させて遅延制御信号212として合成回路144に出力する遅延回路116と、遅延制御信号212と補償信号210とを合成して駆動信号207を生成し、MEMSミラー112に出力する合成回路144とを備えている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration example of the drive circuit 113 in FIG. As shown in FIG. 2, the drive circuit 113 generates a compensation pulse 210 and outputs the compensation pulse 210 to the delay circuit 142. The drive circuit 113 delays the input compensation pulse 210 to generate a compensation signal 210 as a synthesis circuit 144. The delay circuit 142 to be output to the delay circuit, the delay circuit 116 to delay the control signal 205 input from the control circuit 205 and output the delayed control signal 212 to the combining circuit 144, and the delay control signal 212 and the compensation signal 210. And a synthesis circuit 144 that generates a drive signal 207 and outputs the drive signal 207 to the MEMS mirror 112.

図3を参照して、駆動信号207および制御信号205について説明する。図3は、駆動信号207および制御信号205を説明するためのタイミングチャートの一例である。ここでは、制御信号205の一例としてステップ波形を使用した場合を説明する。ステップ波形は制御をデジタル処理で行なう場合に一般的な波形であり、ステップ波形の振幅はMEMSミラー112の偏向角の変化量を示している。   The drive signal 207 and the control signal 205 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an example of a timing chart for explaining the drive signal 207 and the control signal 205. Here, a case where a step waveform is used as an example of the control signal 205 will be described. The step waveform is a general waveform when the control is performed by digital processing, and the amplitude of the step waveform indicates the amount of change in the deflection angle of the MEMS mirror 112.

図3において、制御信号205でMEMSミラー112を駆動した場合に発生する共振振動をキャンセルするために、補償信号211の形状および制御信号205との時間間隔t2を所定の値に設定する必要がある。この時間間隔t2に合わせて、制御信号205を遅延制御信号212のように所定時間t1だけ遅延させる。   In FIG. 3, in order to cancel the resonance vibration that occurs when the MEMS mirror 112 is driven by the control signal 205, the shape of the compensation signal 211 and the time interval t2 between the control signal 205 must be set to predetermined values. . In accordance with the time interval t2, the control signal 205 is delayed by a predetermined time t1 like the delay control signal 212.

補償信号211として、例えば矩形波を用いる場合、所定のパルス幅T1およびパルス振幅P1を有する補償信号211を生成する。駆動信号207は、上述したように、遅延制御信号212に補償信号211を付加(合成)して生成する。   For example, when a rectangular wave is used as the compensation signal 211, the compensation signal 211 having a predetermined pulse width T1 and pulse amplitude P1 is generated. As described above, the drive signal 207 is generated by adding (combining) the compensation signal 211 to the delay control signal 212.

以下、補償信号211について詳細に説明する。例えば、補償信号211と制御信号205の振幅を同一に選んだ場合、fMEMSをMEMSミラー112の共振周波数として、パルス幅T1を1/(6fMEMS)、時間間隔t2を1/(4fMEMS)に設定する。 Hereinafter, the compensation signal 211 will be described in detail. For example, when the compensation signal 211 and the control signal 205 have the same amplitude, f MEMS is the resonance frequency of the MEMS mirror 112, the pulse width T1 is 1 / (6f MEMS ), and the time interval t2 is 1 / (4f MEMS ). Set to.

以下では、MEMSミラー112の伝達関数に基づいて補償信号211がMEMSミラー112の共振振動を抑圧する原理について説明する。MEMSミラー112の駆動信号207とMEMSミラー122の傾斜角との伝達関数は、一般に下記式(1)で表すことができる。   Hereinafter, the principle that the compensation signal 211 suppresses the resonance vibration of the MEMS mirror 112 based on the transfer function of the MEMS mirror 112 will be described. The transfer function between the drive signal 207 of the MEMS mirror 112 and the tilt angle of the MEMS mirror 122 can be generally expressed by the following formula (1).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(1)において、ωMEMS(=2πfMEMS)はMEMSミラー112の共振角周波数、QMEMSはMEMSミラー112のQ値、αは比例係数、sはラプラス演算子である。ωMEMS、QMEMS、αは回転2軸において異なる値となるが、共振抑圧の原理は同じである。 In the above formula (1), ω MEMS (= 2πf MEMS ) is the resonance angular frequency of the MEMS mirror 112, Q MEMS is the Q value of the MEMS mirror 112, α is a proportional coefficient, and s is a Laplace operator. ω MEMS , Q MEMS , and α have different values in the two rotation axes, but the principle of resonance suppression is the same.

以下の説明では計算の簡略化のため、上記式(1)が直流において「1」となるように規格化し、α=ωMEMS 2として扱うものとする。すなわち、MEMSミラー112は「1」の直流駆動信号に対して傾斜角度が「1」変化するものとする。実際には、使用するMEMSミラー112の特性に基づいた比例係数を乗じればよいので、一般性を失うものではない。 In the following description, for simplification of calculation, it is assumed that the above equation (1) is normalized so as to be “1” in direct current, and is treated as α = ω MEMS 2 . That is, the tilt angle of the MEMS mirror 112 changes by “1” with respect to the DC drive signal of “1”. Actually, generality is not lost because it is sufficient to multiply by a proportionality coefficient based on the characteristics of the MEMS mirror 112 to be used.

MEMSミラー112をステップ駆動した場合の応答Rstp(t)は、上記式(1)に単位ステップ関数をラプラス変換した1/sを乗じてラプラス逆変換を行なうことにより、下記式(2)で表すことができる。   The response Rstp (t) when the MEMS mirror 112 is step-driven is expressed by the following formula (2) by performing Laplace inverse transform by multiplying the above formula (1) by 1 / s obtained by Laplace transform of the unit step function. be able to.

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(2)において、L-1[ ]はラプラス逆変換、tは時間を示している。括弧[ ]内を部分分数に展開して、さらに変形すると、下記式(3)のように表すことができる。 In the above formula (2), L −1 [] represents Laplace inversion, and t represents time. When the parentheses [] are expanded into partial fractions and further transformed, they can be expressed as the following formula (3).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(3)において、QMEMSは、通常、数十程度であるので、1−1/4QMEMS 2=1と近似すると、上記式(3)は下記式(4)のように表すことができる。 In the above formula (3), QMEMS is usually about several tens. Therefore, when approximating 1-1 / 4Q MEMS 2 = 1, the above formula (3) can be expressed as the following formula (4). .

Figure 0004245580
Figure 0004245580

したがって、Rstp(t)は、上記式(4)をラプラス逆変換して下記式(5)のように表すことができる。   Therefore, Rstp (t) can be expressed as the following equation (5) by inversely transforming the above equation (4).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(5)において、u(t)は、単位ステップ関数を示している。1/2QMEMS<<1より右辺第3項は無視でき、Rstp(t)は、下記式(6)のように表すことができる。 In the above equation (5), u (t) represents a unit step function. From 1 / 2Q MEMS << 1, the third term on the right side can be ignored, and Rstp (t) can be expressed as in the following formula (6).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(6)において、右辺第1項のu(t)は、駆動波形に追従した応答を示し、第2項はMEMSミラー112の共振振動による共振振動の成分を示している。次に、補償信号211に対するMEMSミラー112の応答Rpls(t)を算出する。Rpls(t)は、矩形のラプラス変換を求め、上記式(1)に乗じてラプラス逆変換を行なうことにより算出することができる。矩形の振幅をp、パルス幅をTとすると、ラプラス変換は、下記式(7)のように表すことができる。   In the above equation (6), u (t) in the first term on the right side represents a response following the drive waveform, and the second term represents a component of resonance vibration due to resonance vibration of the MEMS mirror 112. Next, the response Rpls (t) of the MEMS mirror 112 with respect to the compensation signal 211 is calculated. Rpls (t) can be calculated by obtaining a rectangular Laplace transform and multiplying the equation (1) to perform the Laplace inverse transform. When the amplitude of the rectangle is p and the pulse width is T, the Laplace transform can be expressed as the following formula (7).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

従って、Rpls(t)は下記式(8)のように表すことができる。   Therefore, Rpls (t) can be expressed as in the following formula (8).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

さらに、上記式(2)と同様にして、Rpls(t)は下記式(9)のように表すことができる。   Further, Rpls (t) can be expressed as the following formula (9) in the same manner as the above formula (2).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(9)において、パルス幅Tを共振周期程度の時間とし、さらにパルスの中心を原点とする時間t‘=t−T/2を用いて変形すると、下記式(10)のように表すことができる。   In the above equation (9), when the pulse width T is set to a time of about the resonance period and further transformed using time t ′ = t−T / 2 with the center of the pulse as the origin, the following equation (10) is obtained. be able to.

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(9)と上記式(10)の時間の原点はT/2だけ異なっているが、ωMEMS・T/QMEMS<<1であるので、下記式(11)のような関係を導出することができる。 The origin of the time of the above formula (9) and the above formula (10) is different by T / 2, but since ω MEMS · T / Q MEMS << 1, the relationship as the following formula (11) is derived. can do.

Figure 0004245580
Figure 0004245580

従って、パルス幅Tを2P・sin(ωMEMST/2)=1となるように設定し、また時間間隔207を1/(4fMEMS)と設定することにより、Rpls(t)は、Rstp(t)の右辺第2項、つまりMEMSミラー112の共振振動成分をキャンセルすることが分かる。補償パルスの振幅を「1」とした場合は、パルス幅Tを1/(6fMEMS)に設定すればよい。 Therefore, by setting the pulse width T to be 2P · sin (ω MEMS T / 2) = 1, and setting the time interval 207 to 1 / (4f MEMS ), Rpls (t) becomes Rstp ( It can be seen that the second term on the right side of t), that is, the resonance vibration component of the MEMS mirror 112 is canceled. When the amplitude of the compensation pulse is “1”, the pulse width T may be set to 1 / (6f MEMS ).

図4は、駆動信号207の他の例を説明するためのタイミングチャートである。上記実施の形態では、図3に示したように、制御信号205を遅延させた遅延制御信号212に、補償信号211を付加する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。上記式(6)と上記式(10)より、図4に示すように、例えば、制御信号205に、図3とは逆向きの補償信号211を付加した駆動信号207についても同様の効果を得ることができる。この場合の時間間隔t3は、上記t2と同様に、1/(4fMEMS)となる。これによれば、制御信号205を遅延させる必要が無いため、より高速応答性に優れ、また、遅延回路が不要となり駆動回路を低コストな構成とすることができる。 FIG. 4 is a timing chart for explaining another example of the drive signal 207. In the above embodiment, as shown in FIG. 3, the case where the compensation signal 211 is added to the delay control signal 212 obtained by delaying the control signal 205 has been described, but the present invention is not limited to this. From the above formula (6) and the above formula (10), as shown in FIG. 4, for example, the same effect can be obtained for the drive signal 207 obtained by adding the compensation signal 211 in the opposite direction to FIG. be able to. The time interval t3 in this case is 1 / (4f MEMS ), similar to the above-described t2. According to this, since it is not necessary to delay the control signal 205, it is excellent in high-speed response, and a delay circuit is unnecessary, and the drive circuit can be configured at low cost.

つぎに、図5を参照して、補償信号を使用した場合のMEMSミラー112の共振振動の抑圧効果について説明する。図5は、ωMEMS=2π・100、QMEMS=100とした場合に、MEMSミラー112のミラー傾斜角度をMEMSミラー112の運動方程式の数値解析より算出した結果を示した図である。 Next, the effect of suppressing the resonance vibration of the MEMS mirror 112 when the compensation signal is used will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the result of calculating the mirror tilt angle of the MEMS mirror 112 by numerical analysis of the equation of motion of the MEMS mirror 112 when ω MEMS = 2π · 100 and Q MEMS = 100.

図5−1は、補償信号が無い場合の駆動波形とMEMSミラー112の応答波形、すなわち、制御信号205に対する応答を示した図である。図5−1に示すように、応答波形は、制御信号205のステップ波形の立ち上がり部分で共振振動が発生している。   FIG. 5A is a diagram illustrating a drive waveform and a response waveform of the MEMS mirror 112 when there is no compensation signal, that is, a response to the control signal 205. As shown in FIG. 5A, in the response waveform, resonance vibration occurs at the rising portion of the step waveform of the control signal 205.

図5−2は、補償信号のみによる駆動波形とMEMSミラー112の応答波形、すなわち、補償信号209に対する応答を示した図である。図5−2に示すように、応答波形は、図5−1の共振成分と逆位相で共振振動している。   FIG. 5B is a diagram illustrating a driving waveform based only on the compensation signal and a response waveform of the MEMS mirror 112, that is, a response to the compensation signal 209. As shown in FIG. 5B, the response waveform resonates and oscillates in the opposite phase to the resonance component in FIG.

図5−3は、制御信号に補償信号を付加した場合の駆動波形とMEMSミラー112の応答波形、すなわち、補償信号211を付加した駆動信号(本実施の形態の場合)に対する応答を示した図である。図5−3に示すように、応答波形は、共振振動が十分抑圧されており、本実施の形態の共振振動の抑圧方法が有効であることが確認された。   FIG. 5C is a diagram illustrating a drive waveform when the compensation signal is added to the control signal and a response waveform of the MEMS mirror 112, that is, a response to the drive signal (in the case of the present embodiment) to which the compensation signal 211 is added. It is. As shown in FIG. 5C, the response waveform sufficiently suppresses the resonance vibration, and it was confirmed that the resonance vibration suppression method of the present embodiment is effective.

上記実施の形態では、補償信号として、実用上簡易な矩形波・振幅が駆動波形と同じ場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の波形の補償信号であってもMEMSミラー112の共振振動を抑圧することが可能である。また、制御信号として単一のステップ波形について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の駆動波形の制御信号を使用することにしてもよい。以下、補償信号および制御信号の他の例を説明する。   In the above embodiment, the case where the rectangular wave / amplitude that is practically simple is the same as the drive waveform has been described as the compensation signal. However, the present invention is not limited to this, and the compensation signal may be a compensation signal having another waveform. It is possible to suppress the resonance vibration of the MEMS mirror 112. Although a single step waveform has been described as the control signal, the present invention is not limited to this, and a control signal having another drive waveform may be used. Hereinafter, other examples of the compensation signal and the control signal will be described.

図6を参照して、補償信号の波形の他の例を説明する。図6は補償信号を他の波形とした場合に、上記図5と同様の条件でMEMSミラー112の応答特性の数値解析を行った結果を示している。   With reference to FIG. 6, another example of the waveform of the compensation signal will be described. FIG. 6 shows the result of numerical analysis of the response characteristics of the MEMS mirror 112 under the same conditions as in FIG. 5 when the compensation signal has another waveform.

図6−1は、補償信号の振幅を2倍の矩形波にした場合のMEMSミラー112の応答波形、図6−2は、補償信号を三角波にした場合のMEMSミラー112の応答波形の解析結果を示している。図6−1および図6−2に示すように、補償信号の振幅を2倍にした場合および三角波とした場合のいずれの場合においても、共振振動が抑圧可能であることが確認された。特に、補償信号の振幅を2倍にした場合には、振幅「1」の場合に比して、補償信号の前端からステップ波形の立ち上がりまでの時間を短縮できる、すなわち、高速にMEMSミラー112を駆動できるという効果が確認された。   FIG. 6A is a response waveform of the MEMS mirror 112 when the amplitude of the compensation signal is a double rectangular wave, and FIG. 6B is an analysis result of the response waveform of the MEMS mirror 112 when the compensation signal is a triangular wave. Is shown. As shown in FIGS. 6A and 6B, it was confirmed that the resonance vibration can be suppressed in both cases where the amplitude of the compensation signal is doubled and a triangular wave is used. In particular, when the amplitude of the compensation signal is doubled, the time from the front end of the compensation signal to the rise of the step waveform can be shortened compared to the case of the amplitude “1”. The effect of being able to drive was confirmed.

また、上記実施の形態では、制御信号として単一のステップ波形について説明したが、
本発明はこれに限られるものではなく、他の駆動波形の制御信号を使用することにしてもよい。図7を参照して、制御信号の波形の他の例を説明する。図7は制御信号を他の波形とした場合に、上記図5と同様の条件でMEMSミラー112の応答特性の数値解析を行った結果を示している。
In the above embodiment, a single step waveform is described as the control signal.
The present invention is not limited to this, and control signals having other drive waveforms may be used. With reference to FIG. 7, another example of the waveform of the control signal will be described. FIG. 7 shows the result of numerical analysis of the response characteristics of the MEMS mirror 112 under the same conditions as in FIG. 5 when the control signal has another waveform.

図7に示すように、制御信号をデジタル制御において一般的に使用される段階的なステップ信号とした場合でも同様に共振振動の抑圧を行なうことができる。制御信号が段階的なステップ信号の場合には、単一ステップ信号の値「0」を各ステップにおける変化前の値とし、値「1」を変化後の値と置き換えることによって、単一のステップ駆動に対する場合と同様にして補償信号を求めることができる。   As shown in FIG. 7, even when the control signal is a stepped step signal generally used in digital control, the resonance vibration can be similarly suppressed. When the control signal is a stepped step signal, the value “0” of the single step signal is the value before the change in each step, and the value “1” is replaced with the value after the change. The compensation signal can be obtained in the same manner as in the case of driving.

301〜305は各ステップに対応する補償信号のパルス部である。この例では、補償信号の振幅は、各ステップにおいて変化前の値と変化後の値の差とを同じにした例を示している。補償信号304、305は、補償すべき制御信号の波形が立下りのステップであるため、補償信号301〜303と逆方向の波形となっている。MEMSミラー112の応答波形は、共振振動を生ずることなく、制御信号によく追随した波形となっている。   Reference numerals 301 to 305 denote pulse portions of a compensation signal corresponding to each step. In this example, the amplitude of the compensation signal shows an example in which the difference between the value before the change and the value after the change is the same in each step. The compensation signals 304 and 305 have waveforms in the reverse direction to the compensation signals 301 to 303 because the waveform of the control signal to be compensated is a falling step. The response waveform of the MEMS mirror 112 is a waveform that closely follows the control signal without causing resonance vibration.

つぎに、制御信号の他の例として三角波を使用した場合について説明する。送信装置110と受信装置120間で光ビーム202の調整が完了していない初期状態においては、MEMSミラー112を例えば三角波でスキャンして受信装置120の探査を行なう必要がある。MEMSミラー112を三角波で駆動した場合、波形の変化点において共振が発生するため、制御波形と実際のビームの位置がずれることになり、受信装置120の探査を正しく行なうことができないことが考えられる。   Next, a case where a triangular wave is used as another example of the control signal will be described. In an initial state in which the adjustment of the light beam 202 is not completed between the transmission device 110 and the reception device 120, it is necessary to search the reception device 120 by scanning the MEMS mirror 112 with, for example, a triangular wave. When the MEMS mirror 112 is driven with a triangular wave, resonance occurs at the waveform change point, so that the position of the actual waveform is shifted from the control waveform, and it is considered that the receiving device 120 cannot be correctly searched. .

以下では、繰り返しの三角波で発生する共振振動を矩形波で補償する例について説明する。図8は、繰り返しの三角波の一例を説明するための図である。図8に示すように、繰り返しの三角波を、振幅「1」、繰返し周期「2・T1/2」とする。「0」〜「T1/2」の領域でのMEMSミラー112の応答Rtri(t)は、時間「0」以前において共振振動が抑圧されているとした場合の、時間「0」における状態を初期値とし、傾斜が三角波の「0」〜「T1/2」の領域の傾斜と同じであるランプ関数を駆動信号として求めることができる。上記式(6)と同様にQMEMSが十分大きい場合、近似的にRtri(t)は、下記式(12)のように表すことができる。 Below, the example which compensates the resonant vibration generate | occur | produced with a repetitive triangular wave with a rectangular wave is demonstrated. FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a repeated triangular wave. As shown in FIG. 8, the repeated triangular wave has an amplitude “1” and a repetition period “2 · T 1/2 ”. The response Rtri (t) of the MEMS mirror 112 in the region “0” to “T 1/2 ” indicates the state at time “0” when the resonance vibration is suppressed before time “0”. A ramp function having an initial value and a slope that is the same as the slope of the triangular wave from “0” to “T 1/2 ” can be obtained as a drive signal. When QMEMS is sufficiently large as in the above equation (6), Rtri (t) can be approximately expressed as the following equation (12).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

上記式(12)において、右辺第二項が共振振動を示しており、三角波においては、正弦波となるので、補償信号は、時間「0」を中心にする必要がある。振幅p、パルス幅Tの矩形の補償信号を用いた場合、上記式(10)より、下記式(13)の関係を満たせば、Rtri(t)における共振振動をキャンセルすることができる。   In the above equation (12), the second term on the right side indicates resonance vibration, and a triangular wave is a sine wave. Therefore, the compensation signal needs to be centered on time “0”. When a rectangular compensation signal having an amplitude p and a pulse width T is used, resonance vibration in Rtri (t) can be canceled if the relationship of the following expression (13) is satisfied from the above expression (10).

Figure 0004245580
Figure 0004245580

図9は、制御信号として三角波を使用し、補償信号として矩形波を使用した場合に、上記図5と同様の条件でMEMSミラー112の応答特性の数値解析を行った結果を示している。図9に示すように、共振振動が十分抑圧された応答波形を得ることができる。補償信号を使用しない場合に、共振振動成分を1%程度以下に抑えるためには、上記式(12)よりT1/2を1/fMEMSの50倍程度にする必要があるが、補償信号を用いることにより、1周期程度での非常に高速なスキャンが可能となる。 FIG. 9 shows the result of numerical analysis of the response characteristics of the MEMS mirror 112 under the same conditions as in FIG. 5 when a triangular wave is used as the control signal and a rectangular wave is used as the compensation signal. As shown in FIG. 9, a response waveform in which resonance vibration is sufficiently suppressed can be obtained. When the compensation signal is not used, in order to suppress the resonance vibration component to about 1% or less, T 1/2 needs to be about 50 times 1 / f MEMS from the above equation (12). By using, extremely high-speed scanning in about one cycle becomes possible.

上記式(13)では、三角波の立ち上がり時間と立下り時間がともにT1/2である場合についての補償信号の条件を示しているがより一般化すると以下のようになる。制御信号が、時間に対して直線的に変化し、所定の時刻の前後においてその傾斜が異なる場合、その変化点における補償信号として、その中心が傾斜の変化する前記時刻と一致しており、また前記時刻の前後における傾斜をそれぞれα、β、またパルス幅をT、振幅をpとした場合、下記式(14)の条件を満たす矩形パルスを用いることによりその変化点における共振振動をキャンセルすることができる。図10は、時間的に傾斜が変化する場合の制御信号と、この制御信号に対する補償信号の一例を示す図である。 The above equation (13) shows the condition of the compensation signal when the rising time and the falling time of the triangular wave are both T 1/2 . When the control signal changes linearly with respect to time, and the slope is different before and after a predetermined time, the compensation signal at the change point coincides with the time when the slope changes, and When the slopes before and after the time are α and β, the pulse width is T, and the amplitude is p, a rectangular pulse satisfying the following equation (14) is used to cancel the resonance vibration at the change point. Can do. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a control signal when the slope changes with time and a compensation signal for the control signal.

Figure 0004245580
Figure 0004245580

なお、上記実施の形態では、補償信号として、単発的なパルスを使用する場合について説明したが、MEMSミラー112の共振周期に比して、その継続期間(補償信号期間)が短いパルス列を使用することにしてもよい。図11は、補償信号のパルス列の一例を示す図である。   In the above embodiment, a case where a single pulse is used as the compensation signal has been described. However, a pulse train having a shorter duration (compensation signal period) than the resonance period of the MEMS mirror 112 is used. You may decide. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a pulse train of a compensation signal.

以上説明したように、実施の形態1によれば、制御回路114は、MEMSミラー112の偏向角を制御するための制御信号を生成し、駆動回路112は、MEMSミラーミラー112の共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、制御信号の変化点近傍位置に補償信号を付加した駆動信号をMEMSミラー112に出力し、MEMSミラー112の偏向角を制御することとしたので、制御信号にMEMSミラー112の共振振動をキャンセルするための補償信号を付加するだけで、高速にMEMSミラー112の共振振動を抑圧することができ、低コストな回路構成でMEMSミラー112の共振振動を高速に抑制することが可能となる。   As described above, according to the first embodiment, the control circuit 114 generates a control signal for controlling the deflection angle of the MEMS mirror 112, and the drive circuit 112 cancels the resonance vibration of the MEMS mirror mirror 112. A compensation signal is added to the position near the change point of the control signal, and the drive signal with the compensation signal added is output to the MEMS mirror 112 to control the deflection angle of the MEMS mirror 112. By simply adding a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror 112, the resonance vibration of the MEMS mirror 112 can be suppressed at high speed, and the resonance vibration of the MEMS mirror 112 can be suppressed at high speed with a low-cost circuit configuration. It becomes possible.

また、実施の形態1によれば、制御信号は、ステップ状に変化する信号からなり、補償信号は矩形パルスからなり、補償信号は、MEMSミラーの共振周波数をfMEMS、前記矩形パルスのパルス幅をT、制御信号のステップの振幅で規格化した矩形パルスの振幅をpとした場合に、矩形パルスの中心と制御信号がステップ状に変化する変化点との時間間隔が、略1/(4f MEMS であり、かつ、2p・sin(π・fMEMST)≒1の条件を満たすこととしたので、実用上簡易なステップ状波形および矩形パルスを使用して、簡単な方法で、MEMSミラーの共振振動を抑制することが可能となる。 Further, according to the first embodiment, the control signal is composed of a signal that changes stepwise, the compensation signal is composed of a rectangular pulse, and the compensation signal has a resonance frequency of the MEMS mirror f MEMS and the pulse width of the rectangular pulse. the T, in the case where the amplitude of the rectangular pulses normalized by the amplitude of the steps of the control signal is a p, the time interval between change points of the center and the control signal of a rectangular pulse changes stepwise, approximately 1 / (4f MEMS ) and 2p · sin (π · f MEMS T) ≈1 so that the MEMS mirror can be used in a simple manner using a practically simple stepped waveform and rectangular pulse. It is possible to suppress the resonance vibration.

(実施の形態2)
図12は、実施の形態2に係る光空間伝送装置400の概略構成を示す図である。実施の形態2に係る光空間伝送装置400は、実施の形態1に係る空間伝送装置100において、補償信号の温度補正を行うための温度測定回路401を付加した構成である。図11において、図1と同等機能を有する部位には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 12 is a diagram illustrating a schematic configuration of the optical space transmission device 400 according to the second embodiment. The optical space transmission device 400 according to the second embodiment has a configuration in which a temperature measurement circuit 401 for performing temperature correction of a compensation signal is added to the space transmission device 100 according to the first embodiment. 11, parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

MEMSミラー112の共振周波数とQ値は温度によって変動する。すなわち、上述したステップ信号(制御信号)を、矩形の補償信号で補償する場合を例に挙げて説明すると、補償信号のパルス幅、パルス振幅、補償信号とステップ信号立ち上がりの時間間隔を一定とした場合、MEMSミラー112の温度変化による特性変動により、MEMSミラー112の共振を抑圧する効果が低減することになる。そこで、実施の形態2では、MEMSミラー112の共振周波数とQ値の温度による変動を考慮して、測定温度に応じた補償信号を生成することで、温度変動によらずに、MEMSミラー112の共振振動を効果的に抑圧する。   The resonance frequency and Q value of the MEMS mirror 112 vary with temperature. In other words, the above-described step signal (control signal) is compensated by using a rectangular compensation signal as an example. The pulse width of the compensation signal, the pulse amplitude, and the time interval between the compensation signal and the step signal rise are constant. In this case, the effect of suppressing the resonance of the MEMS mirror 112 is reduced due to the characteristic variation due to the temperature change of the MEMS mirror 112. Therefore, in the second embodiment, the compensation frequency corresponding to the measurement temperature is generated in consideration of the variation of the resonance frequency of the MEMS mirror 112 and the Q value due to the temperature, so that the MEMS mirror 112 is not affected by the temperature variation. Effectively suppresses resonance vibration.

温度測定回路401は、MEMSミラー112の近傍の温度、すなわち、MEMSミラー自体の温度またはその周辺の温度を測定し、温度測定結果を、温度信号410として駆動回路402に出力する。駆動回路402は、温度測定回路401から入力される温度信号410に基づいて、当該温度においてMEMSミラー112の共振振動をキャンセルするような補償信号206を生成し、補償信号206を制御回路114から入力される制御信号205に付加して駆動信号105として、MEMSミラー112に出力する。駆動回路402は、例えば、温度とMEMSミラー112の共振周波数との関係を予めテーブルに格納しておき、入力される温度信号に応じてテーブルからMEMSミラー112の共振周波数を読み出して、当該共振周波数の振動をキャンセルするための補償信号を生成する。   The temperature measurement circuit 401 measures the temperature in the vicinity of the MEMS mirror 112, that is, the temperature of the MEMS mirror itself or the surrounding temperature, and outputs the temperature measurement result to the drive circuit 402 as a temperature signal 410. Based on the temperature signal 410 input from the temperature measurement circuit 401, the drive circuit 402 generates a compensation signal 206 that cancels the resonance vibration of the MEMS mirror 112 at the temperature, and inputs the compensation signal 206 from the control circuit 114. In addition to the control signal 205, the drive signal 105 is output to the MEMS mirror 112. The drive circuit 402 stores, for example, a relationship between the temperature and the resonance frequency of the MEMS mirror 112 in advance in a table, reads the resonance frequency of the MEMS mirror 112 from the table in accordance with the input temperature signal, and outputs the resonance frequency. A compensation signal for canceling the vibration is generated.

なお、MEMSミラー112は半導体プロセスで形成されるため、MEMSミラー112と温度測定回路401とを同一の半導体基板上に実装(集積化)することにしてもよい。これによれば、温度測定回路402をMEMSミラー112の周囲に配置する構成に比して、温度測定精度を高くすることができ、また、小型化・部品点数の削減が可能となる。   Note that since the MEMS mirror 112 is formed by a semiconductor process, the MEMS mirror 112 and the temperature measurement circuit 401 may be mounted (integrated) on the same semiconductor substrate. According to this, the temperature measurement accuracy can be increased as compared with the configuration in which the temperature measurement circuit 402 is arranged around the MEMS mirror 112, and the size and the number of parts can be reduced.

以上説明したように、実施の形態2によれば、温度測定回路401は、MEMSミラー112の近傍の温度を測定し、駆動回路402は、測定された温度に基づいて補償信号を生成することとしたので、温度変動によらずに、MEMSミラーの共振振動を効果的に抑圧することが可能となる。なお、MEMSミラー112の共振周波数は、使用時間(経時変動)や湿度等によっても変動する場合がある。したがって、使用時間とMEMSミラー112の共振周波数との関係、湿度とMEMSミラー112の共振周波数との関係を記憶しておき、使用時間や湿度に応じて当該共振周波数の振動をキャンセルするための補償信号を生成することにしてもよい。このように、温度、湿度、使用時間等の環境条件に応じて、当該環境条件でのMEMSミラーの共振周波数を算出して、当該算出した共振周波数の振動をキャンセルするための補償信号を生成することにより、環境条件の変動によらずに、常に、MEMSミラーの共振振動を効果的に抑圧することができる。   As described above, according to the second embodiment, the temperature measurement circuit 401 measures the temperature in the vicinity of the MEMS mirror 112, and the drive circuit 402 generates a compensation signal based on the measured temperature. Therefore, it is possible to effectively suppress the resonance vibration of the MEMS mirror regardless of temperature fluctuation. Note that the resonance frequency of the MEMS mirror 112 may vary depending on the usage time (time variation), humidity, and the like. Therefore, the relationship between the usage time and the resonance frequency of the MEMS mirror 112, the relationship between the humidity and the resonance frequency of the MEMS mirror 112 are stored, and compensation for canceling the vibration of the resonance frequency according to the usage time and humidity. A signal may be generated. In this way, the resonance frequency of the MEMS mirror under the environmental conditions is calculated according to the environmental conditions such as temperature, humidity, and usage time, and a compensation signal for canceling the vibration of the calculated resonance frequency is generated. Thus, the resonance vibration of the MEMS mirror can always be effectively suppressed regardless of changes in environmental conditions.

(実施の形態3)
実施の形態3では、本発明を適用した表示装置について説明する。図13は、実施の形態3に係る表示装置500の構成例を示す図である。
(Embodiment 3)
In Embodiment 3, a display device to which the present invention is applied will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the display device 500 according to the third embodiment.

実施の形態3に係る表示装置500は、駆動回路501と、MEMSミラー502〜504と、光源505〜507と、スクリーン508とを備えている。駆動回路501には、位置信号511が入力される。かかる位置信号511は、光源505〜507をスクリーン508上に照射する位置を制御するための制御信号である。駆動回路501は、入力される位置信号511に基づき、各MEMSミラー502〜504に対して共振を抑圧するための補償信号を付加して出力する。   A display device 500 according to Embodiment 3 includes a drive circuit 501, MEMS mirrors 502 to 504, light sources 505 to 507, and a screen 508. A position signal 511 is input to the drive circuit 501. The position signal 511 is a control signal for controlling the position where the light sources 505 to 507 are irradiated on the screen 508. The drive circuit 501 adds and outputs a compensation signal for suppressing resonance to each of the MEMS mirrors 502 to 504 based on the input position signal 511.

光源505〜507は、例えば、赤、緑、青色の光源であり、各色成分に対応する変調信号512〜514で変調され、変調された各色の光は、MEMSミラー502〜504に向かって出力される。MEMSミラー502〜504は、光源505〜507から入射する光を反射して、スクリーン508上の所定の位置に照射する。   The light sources 505 to 507 are, for example, red, green, and blue light sources. The light sources 505 to 507 are modulated by the modulation signals 512 to 514 corresponding to the respective color components, and the modulated light of each color is output toward the MEMS mirrors 502 to 504. The The MEMS mirrors 502 to 504 reflect the light incident from the light sources 505 to 507 and irradiate a predetermined position on the screen 508.

上記構成の表示装置500によれば、MEMSミラー502〜504の共振振動を抑圧して、高速MEMS駆動が可能となり、より高精細な映像の表示が可能となる。   According to the display device 500 having the above configuration, the resonance vibration of the MEMS mirrors 502 to 504 is suppressed, high-speed MEMS driving is possible, and higher-definition video can be displayed.

(実施の形態4)
実施の形態4では、本発明を適用した光マトリクススイッチについて説明する。図14は、実施の形態4に係る光マトリクススイッチ600の構成例を示す図である。光マトリクススイッチは、複数の入力光ファイバと複数の出力光ファイバ間で、任意の入力光ファイバに入射する光信号を任意の出力光ファイバから出力する装置である。
(Embodiment 4)
In Embodiment 4, an optical matrix switch to which the present invention is applied will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of an optical matrix switch 600 according to the fourth embodiment. An optical matrix switch is a device that outputs an optical signal incident on an arbitrary input optical fiber from an arbitrary output optical fiber between a plurality of input optical fibers and a plurality of output optical fibers.

実施の形態4に係る光マトリクススイッチ600は、図14に示すように、入力光ファイバ群601と、コリメータレンズ602と、入力側MEMSミラー群603と、出力側MEMSミラー群604と、コリメータレンズ605と、出力光ファイバ群606と、駆動回路607、608と、制御回路609とを備えている。   As shown in FIG. 14, the optical matrix switch 600 according to the fourth embodiment includes an input optical fiber group 601, a collimator lens 602, an input side MEMS mirror group 603, an output side MEMS mirror group 604, and a collimator lens 605. An output optical fiber group 606, drive circuits 607 and 608, and a control circuit 609.

入力光ファイバ群601の中の任意の入力光ファイバ601aから入射した光信号は、コリメータレンズ602で平行光に変換されて出力される。コリメータレンズは入力光ファイバ群601の各ファイバ毎に配置されるが、同図では、コリメータレンズ602のみを図示している。コリメータレンズ602から出力される光信号は、入力側MEMSミラー群603の中の入力光ファイバ601aに対応するMEMSミラー603aに入力する。   An optical signal incident from an arbitrary input optical fiber 601a in the input optical fiber group 601 is converted into parallel light by a collimator lens 602 and output. Although the collimator lens is arranged for each fiber of the input optical fiber group 601, only the collimator lens 602 is illustrated in FIG. The optical signal output from the collimator lens 602 is input to the MEMS mirror 603 a corresponding to the input optical fiber 601 a in the input side MEMS mirror group 603.

MEMSミラー603aは、入射した光信号を出力側MEMSミラー群604の中の出力する出力光ファイバ606aに対応したMEMSミラー604aに向けて反射する。MEMSミラー604aは、さらに出力光ファイバ群606の中の出力する出力光ファイバ606aに向けて反射する。   The MEMS mirror 603a reflects the incident optical signal toward the MEMS mirror 604a corresponding to the output optical fiber 606a to be output in the output side MEMS mirror group 604. The MEMS mirror 604a further reflects toward the output optical fiber 606a to be output in the output optical fiber group 606.

MEMSミラー604aで反射された光信号は、出力光ファイバ606aに対応するコリメータレンズ605により集光され出力光ファイバ606aに入射して出力される。コリメータレンズは、出力光ファイバ群606の各ファイバ毎に配置されるが、同図では簡単のためコリメータレンズ605のみを図示している。   The optical signal reflected by the MEMS mirror 604a is collected by the collimator lens 605 corresponding to the output optical fiber 606a, and is incident on the output optical fiber 606a and output. Although the collimator lens is arranged for each fiber of the output optical fiber group 606, only the collimator lens 605 is illustrated in FIG.

制御回路609は、入力光ファイバから入力する光信号の出力先となる出力光ファイバを指示する設定信号650に基づき、駆動回路607、608に各MEMSミラーの偏向角制御信号を出力する。駆動回路607、608は、制御回路609入力される偏向角制御信号に補償信号を付加した駆動信号を各MEMSミラーに出力して駆動する。   The control circuit 609 outputs the deflection angle control signal of each MEMS mirror to the drive circuits 607 and 608 based on the setting signal 650 that indicates the output optical fiber that is the output destination of the optical signal input from the input optical fiber. The drive circuits 607 and 608 are driven by outputting a drive signal obtained by adding a compensation signal to the deflection angle control signal input to the control circuit 609 to each MEMS mirror.

光マトリクススイッチは、ネットワークに障害が発生した場合の経路切り替え等に用いられるため、高速に切り替えを完了する必要がある。本実施の形態4によれば、駆動回路607,608により共振が抑圧され高速切り替えが可能となる。また共振があると、切り替え時において過渡的に光ビームが想定外の出力光ファイバに結合することも考えられるが、このような原因で発生するクロストークも抑圧することが可能となる。   Since the optical matrix switch is used for path switching when a failure occurs in the network, it is necessary to complete the switching at high speed. According to the fourth embodiment, resonance is suppressed by the drive circuits 607 and 608, and high-speed switching is possible. Further, if there is resonance, it is possible that the light beam is transiently coupled to an unexpected output optical fiber at the time of switching, but it is possible to suppress crosstalk caused by such a cause.

本発明に係るミラー制御回路および光空間伝送装置は、MEMSミラー等の偏向角可変ミラーを使用して光伝送を行う場合に有用であり、光伝送装置、表示装置、光マトリクススイッチ等の各種装置に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The mirror control circuit and the optical space transmission device according to the present invention are useful when performing optical transmission using a deflection angle variable mirror such as a MEMS mirror, and various devices such as an optical transmission device, a display device, and an optical matrix switch. Is available.

実施の形態1に係る光空間伝送装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical space transmission device according to Embodiment 1. FIG. 図1の駆動回路の具体的構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration example of a drive circuit in FIG. 1. 駆動信号および制御信号のタイミングチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the timing chart of a drive signal and a control signal. 駆動信号の他の例を説明するためのタイミング図である。It is a timing chart for explaining other examples of a drive signal. 補償信号が無い場合の駆動波形とMEMSミラーの応答波形を示した図である。It is the figure which showed the drive waveform in case there is no compensation signal, and the response waveform of a MEMS mirror. 補償信号のみによる駆動波形とMEMSミラーの応答波形を示した図である。It is the figure which showed the drive waveform and the response waveform of a MEMS mirror only by a compensation signal. 制御信号に補償信号を付加した場合の駆動波形とMEMSミラーの応答波形を示した図である。It is the figure which showed the drive waveform at the time of adding a compensation signal to a control signal, and the response waveform of a MEMS mirror. 補償信号の振幅を2倍の矩形波にした場合のMEMSミラーの応答波形を示した図である。It is the figure which showed the response waveform of the MEMS mirror at the time of making the amplitude of a compensation signal into a square wave of 2 times. 補償信号を三角波にした場合のMEMSミラーの応答波形を示した図である。It is the figure which showed the response waveform of the MEMS mirror at the time of making a compensation signal into a triangular wave. 他の駆動波形とした場合のMEMSミラーの応答波形を示す図である。It is a figure which shows the response waveform of a MEMS mirror at the time of setting it as another drive waveform. 制御信号を繰り返しの三角波とした場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where a control signal is made into the repetitive triangular wave. 制御信号として三角波を使用し、補償信号として矩形波を使用した場合のMEMSミラーの応答波形を示す図である。It is a figure which shows the response waveform of a MEMS mirror at the time of using a triangular wave as a control signal and using a rectangular wave as a compensation signal. 時間的に傾斜が変化する場合の制御信号と、この制御信号に対する補償信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control signal in case inclination changes temporally, and the compensation signal with respect to this control signal. 補償信号をパルス列とした場合の一例を示す図である。It is a figure which shows an example at the time of making a compensation signal into a pulse train. 実施の形態2に係る光空間伝送装置の概略構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical space transmission device according to a second embodiment. 実施の形態3に係る表示装置の構成例を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration example of a display device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係る光マトリクススイッチの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an optical matrix switch according to a fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100 光空間伝送装置
110 送信装置
111 光源
112 MEMSミラー
113 駆動回路
114 制御回路
115 制御信号受信器
120 受信装置
121 受信器
122 光位置検出器
123 制御信号送信器
400 光空間伝送装置
401 温度測定回路
402 駆動回路
500 表示装置
501 駆動回路
502,503,504 MEMSミラー
505,506,507 光源
508 スクリーン
600 光マトリクススイッチ
601 入力光ファイバ群
602 コリメータレンズ
603 入力側MEMSミラー群
604 出力側MEMSミラー群
605 コリメータレンズ
606 出力光ファイバ群
607,606 駆動回路
609 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical space transmission apparatus 110 Transmission apparatus 111 Light source 112 MEMS mirror 113 Drive circuit 114 Control circuit 115 Control signal receiver 120 Reception apparatus 121 Receiver 122 Optical position detector 123 Control signal transmitter 400 Optical space transmission apparatus 401 Temperature measurement circuit 402 Drive circuit 500 Display device 501 Drive circuit 502, 503, 504 MEMS mirror 505, 506, 507 Light source 508 Screen 600 Optical matrix switch 601 Input optical fiber group 602 Collimator lens 603 Input side MEMS mirror group 604 Output side MEMS mirror group 605 Collimator lens 606 Output optical fiber group 607, 606 Drive circuit 609 Control circuit

Claims (7)

偏向角が可変であり、かつ共振特性を有するミラーの偏向角を制御するミラー制御回路において、
前記ミラーの偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、
を備え
前記制御信号は、ステップ状に変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、
前記補償信号は、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記制御信号のステップの振幅で規格化した前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、
前記矩形パルスの中心と前記制御信号がステップ状に変化する変化点との時間間隔が、略1/4fであり、かつ、2p・sin(πfT)≒1の条件を満たすことを特徴とするミラー制御回路。
In a mirror control circuit for controlling the deflection angle of a mirror having a variable deflection angle and having resonance characteristics,
Control signal generating means for generating a control signal for controlling the deflection angle of the mirror;
Driving means for generating a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror, and driving the drive signal by adding the compensation signal to a position near the change point of the control signal to the mirror;
Equipped with a,
The control signal includes a signal that changes stepwise, and the compensation signal includes a rectangular pulse,
When the resonance frequency of the mirror is f, the pulse width of the rectangular pulse is T, and the amplitude of the rectangular pulse normalized by the amplitude of the step of the control signal is p,
A mirror characterized in that a time interval between the center of the rectangular pulse and the change point at which the control signal changes stepwise is approximately ¼f and satisfies a condition of 2p · sin (πfT) ≈1. Control circuit.
偏向角が可変であり、かつ共振特性を有するミラーの偏向角を制御するミラー制御回路において、
前記ミラーの偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、
を備え、
前記制御信号は、時間に対して直線的に変化し、かつ所定の時刻においてその傾斜が変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、
前記補償信号は、前記時刻の前後における傾斜をそれぞれα、β、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、
前記矩形パルスの中心は前記時刻と略一致しており、かつ、2p・sin(πfT)≒(β−α)/(2πf)の条件を満たすことを特徴とするミラー制御回路
In a mirror control circuit for controlling the deflection angle of a mirror having a variable deflection angle and having resonance characteristics,
Control signal generating means for generating a control signal for controlling the deflection angle of the mirror;
Driving means for generating a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror, and driving the drive signal by adding the compensation signal to a position near the change point of the control signal to the mirror;
With
The control signal includes a signal that changes linearly with respect to time and changes in slope at a predetermined time, and the compensation signal includes a rectangular pulse,
The compensation signal has a slope before and after the time α, β, a resonance frequency of the mirror f, a pulse width T of the rectangular pulse, and an amplitude of the rectangular pulse p, respectively.
The center of the rectangular pulse is substantially coincident with the time, and, 2p · sin (πfT) ≒ (β-α) / mirror control circuit according to claim satisfies the condition of (2 [pi] f).
前記ミラーは、MEMSミラーであることを特徴とする請求項1または2に記載のミラー制御回路。 The mirror, the mirror control circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the MEMS mirror. 前記ミラーの近傍の温度を測定する温度測定手段を備え、
前記駆動手段は、前記温度測定手段で測定された温度に基づいて前記補償信号を生成することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1つに記載のミラー制御回路。
Temperature measuring means for measuring the temperature in the vicinity of the mirror,
It said drive means, mirror control circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to generate the compensation signal based on the measured temperature by the temperature measuring means.
前記温度測定手段と前記MEMSミラーとは、同一半導体基板上に実装されることを特徴とする請求項に記載のミラー制御回路。 The mirror control circuit according to claim 4 , wherein the temperature measuring unit and the MEMS mirror are mounted on the same semiconductor substrate. 伝送対象となる信号によって変調された光ビームを出射する光源と、
偏向角が可変であり、前記光源から入射する前記光ビームを反射し、かつ共振特性を有するミラーと、
前記ミラーで反射された前記光ビームを受光する受光素子と、
前記ミラーで反射された光ビームの入射位置を検出する光位置検出器と、
前記光位置検出器によって検出された入射位置に基づいて、前記ミラー偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、
を備え
前記制御信号は、ステップ状に変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、
前記補償信号は、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記制御信号のステップの振幅で規格化した前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、
前記矩形パルスの中心と前記制御信号がステップ状に変化する変化点との時間間隔が、略1/4fであり、かつ、2p・sin(πfT)≒1の条件を満たすことを特徴とする光空間伝送装置。
A light source that emits a light beam modulated by a signal to be transmitted;
A mirror having a variable deflection angle, reflecting the light beam incident from the light source, and having resonance characteristics;
A light receiving element that receives the light beam reflected by the mirror;
An optical position detector for detecting an incident position of the light beam reflected by the mirror;
Control signal generating means for generating a control signal for controlling the mirror deflection angle based on the incident position detected by the optical position detector;
Driving means for generating a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror, and driving the drive signal by adding the compensation signal to a position near the change point of the control signal to the mirror;
Equipped with a,
The control signal includes a signal that changes stepwise, and the compensation signal includes a rectangular pulse,
When the resonance frequency of the mirror is f, the pulse width of the rectangular pulse is T, and the amplitude of the rectangular pulse normalized by the amplitude of the step of the control signal is p,
The time interval between the center of the rectangular pulse and the change point at which the control signal changes stepwise is approximately 1 / 4f, and satisfies the condition of 2p · sin (πfT) ≈1 Spatial transmission equipment.
伝送対象となる信号によって変調された光ビームを出射する光源と、A light source that emits a light beam modulated by a signal to be transmitted;
偏向角が可変であり、前記光源から入射する前記光ビームを反射し、かつ共振特性を有するミラーと、A mirror having a variable deflection angle, reflecting the light beam incident from the light source, and having resonance characteristics;
前記ミラーで反射された前記光ビームを受光する受光素子と、A light receiving element that receives the light beam reflected by the mirror;
前記ミラーで反射された光ビームの入射位置を検出する光位置検出器と、An optical position detector for detecting an incident position of the light beam reflected by the mirror;
前記光位置検出器によって検出された入射位置に基づいて、前記ミラー偏向角を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、Control signal generating means for generating a control signal for controlling the mirror deflection angle based on the incident position detected by the optical position detector;
前記ミラーの共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、前記制御信号の変化点近傍位置に前記補償信号を付加した駆動信号を前記ミラーに出力して駆動する駆動手段と、Driving means for generating a compensation signal for canceling the resonance vibration of the mirror, and driving the drive signal by adding the compensation signal to a position near the change point of the control signal to the mirror;
を備え、With
前記制御信号は、時間に対して直線的に変化し、かつ所定の時刻においてその傾斜が変化する信号を含み、前記補償信号は矩形パルスを含み、The control signal includes a signal that changes linearly with respect to time and changes in slope at a predetermined time, and the compensation signal includes a rectangular pulse,
前記補償信号は、前記時刻の前後における傾斜をそれぞれα、β、前記ミラーの共振周波数をf、前記矩形パルスのパルス幅をT、前記矩形パルスの振幅をpとした場合に、The compensation signal has a slope before and after the time α, β, a resonance frequency of the mirror f, a pulse width T of the rectangular pulse, and an amplitude of the rectangular pulse p, respectively.
前記矩形パルスの中心は前記時刻と略一致しており、かつ、2p・sin(πfT)≒(β−α)/(2πf)の条件を満たすことを特徴とする光空間伝送装置。An optical space transmission device characterized in that the center of the rectangular pulse substantially coincides with the time and satisfies the condition of 2p · sin (πfT) ≈ (β−α) / (2πf).
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