JP4755049B2 - Mirror control device and mirror control method - Google Patents
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Description
本発明は、回動可能に支持されたミラーを所定の角度に傾斜させるミラー制御装置に関するものである。 The present invention relates to a mirror control device that tilts a mirror that is rotatably supported at a predetermined angle.
光スイッチを実現するための技術の1つとして、マイクロミラーなどの偏向素子を用いたものが提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。マイクロミラーを用いた従来の光スイッチを図5に示す。 As one technique for realizing an optical switch, a technique using a deflecting element such as a micromirror has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). A conventional optical switch using a micromirror is shown in FIG.
図5に示す光スイッチは、入力ポート1aと、出力ポート1bと、入力側マイクロミラーアレイ2aと、出力側マイクロミラーアレイ2bとを備えている。入力ポート1aと出力ポート1bは、それぞれ2次元的に配列された複数の光ファイバからなり、マイクロミラーアレイ2a,2bは、それぞれ2次元的に配列された複数のマイクロミラー装置3a,3bからなる。なお、図5における矢印は光ビームの進行方向を示している。
The optical switch shown in FIG. 5 includes an
ある入力ポート1aから出射した光信号は、この入力ポート1aに対応する入力側マイクロミラーアレイ2aのマイクロミラー装置3aのミラーにより反射されて進行方向が変化させられる。後述するように、マイクロミラー装置3aのミラーは2軸回りに回動可能に構成されており、マイクロミラー装置3aの反射光を出力側マイクロミラーアレイ2bの任意のマイクロミラー装置3bに向けることができる。同様に、マイクロミラー装置3bのミラーも2軸回りに回動可能に構成されており、ミラーの傾斜角を適当に制御することにより、マイクロミラー装置3bの反射光を任意の出力ポート1bに向けることができる。したがって、入力側マイクロミラーアレイ2aと出力側マイクロミラーアレイ2bのミラーの傾斜角を適当に制御することにより光路の切り替えを行い、2次元的に配列された任意の入力ポート1aと出力ポート1bとの間を接続することができる。
An optical signal emitted from a
このような光スイッチの構成要素として最も特徴的なものがミラーを有するマイクロミラー装置3a,3bである。従来より、マイクロミラー装置は、図6,図7に示すように、ミラーが形成されたミラー基板200と、電極が形成された電極基板300とが並行に配設された構造を有する(例えば、非特許文献1参照。)。
The most characteristic components of such an optical switch are
ミラー基板200は、板状の枠部210と、枠部210の開口内に配設された可動枠220と、可動枠220の開口内に配設されたミラー230とを有する。枠部210、トーションバネ211a,211b,221a,221b、可動枠220およびミラー230は例えば単結晶シリコンで一体形成されている。ミラー230の表面には例えば3層のTi/Pt/Au層が形成されている。一対のトーションバネ211a,211bは、枠部210と可動枠220とを連結している。可動枠220は、一対のトーションバネ211a,211bを通る図6の可動枠回転軸Xを軸として回動することができる。同様に、一対のトーションバネ221a,221bは、可動枠220とを連結している。ミラー230は、一対のトーションバネ221a,221bを通る図6のミラー回動軸Yを軸として回動することができる。可動枠回動軸Xとミラー回動軸Yとは、互いに直交している。結果として、ミラー230は、直交する2軸で回動する。
The
電極基板300は、板状の基部310と、段丘状の突出部320とを有する。基部310と突出部320は例えば単結晶シリコンからなる。突出部320は、基部310の上面に形成された角錐台の形状を有する第2テラス322と、第2テラス322の上面に形成された角錐台の形状を有する第1テラス321と、第1テラス321の上面に形成された柱状の形状を有するピボット330とから構成される。突出部320の四隅とこの四隅に続く基部310の上面には、4つの電極340a〜340dが形成されている。また、基部310の上面には、突出部320を挟むように併設された一対の凸部360a,360bが形成されている。さらに、基部310の上面には、配線370が形成されており、この配線370には、引き出し線341a〜341dを介して電極340a〜340dが接続されている。なお、基部310の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層311が形成されており、この絶縁層311の上に電極340a〜340d、引き出し線341a〜341d、配線370が形成されている。
The
以上のようなミラー基板200と電極基板300とは、ミラー230と電極340a〜340dとが対向配置されるように、枠部210の下面と凸部360a,360bの上面とを接合することにより、図7に示すようなマイクロミラー装置を構成する。このようなマイクロミラー装置においては、ミラー230を接地し、電極340a〜340dに正の駆動電圧を与えて、しかも電極340a〜340d間に非対称な電位差を生じさせることにより、ミラー230を静電引力で吸引し、ミラー230を任意の方向へ回動させることができる。
The
上述したようなマイクロミラー装置では、電極340a〜340dへ電圧を印加すると、この電極や電極の周囲の絶縁体311などが分極したり帯電したりすることがある。これが徐々に放電あるいは充電されると、ミラー230と電極340a〜340d間の電位が時間と共に変動して、ミラー230の傾斜角が時間と共に変動する現象、すなわちドリフトが発生してしまうという問題点があった。
In the micromirror device as described above, when a voltage is applied to the
例えば、図8に示すように、ミラー230の傾動角と電極340a〜340dの駆動電圧との関係が、ドリフトが発生することにより曲線aの状態から曲線bの状態に移行した場合、同じ駆動電圧V1を印加したとしても、ドリフト後は傾動角がΔθだけ大きくなってしまう。
For example, as shown in FIG. 8, when the relationship between the tilt angle of the
このようにミラー角度特性の変化が発生すると、同一の電圧を印加してもミラー230の傾斜角度が変化するため、出力光の損失が増加したり、ミラー230を所望の角度に駆動できなくなってしまう。
When the change in the mirror angle characteristic occurs in this way, the tilt angle of the
そこで、本願発明は、ドリフトの影響を排除してミラーの傾斜角度を適切に制御することができるミラー制御装置およびミラー制御方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mirror control device and a mirror control method that can appropriately control the tilt angle of a mirror by eliminating the influence of drift.
上述したような課題を解決するために、本発明に係るミラー制御装置は、回動自在に支持されたミラーと対向配置された複数の電極に所定の駆動電圧を印加して、ミラーの回動角を制御するミラー制御装置において、複数の電極に印加する駆動電圧を電極毎に周期的に変化させ、ミラーを摂動させる摂動電圧供給部と、摂動するミラーの回動角の変化に基づいて複数の電極にそれぞれ印加する駆動電圧を補正して、ミラーの回動角を所定の大きさに維持する駆動電圧補正部とを備え、駆動電圧補正部は、摂動部によって一定の大きさで駆動電圧を周期的に変化させたときにミラーの回動角の振幅を一定とする補正電圧を求める補正電圧算出部と、補正電圧により駆動電圧を補正して新たな駆動電圧とする駆動電圧更新部とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a mirror control device according to the present invention applies a predetermined drive voltage to a plurality of electrodes arranged to face a mirror that is rotatably supported to rotate the mirror. In a mirror control device for controlling an angle, a drive voltage applied to a plurality of electrodes is periodically changed for each electrode, and a plurality of perturbation voltage supply units for perturbing the mirror and a plurality of rotations based on a change in the rotation angle of the perturbed mirror And a drive voltage correction unit that corrects the drive voltage applied to each of the electrodes and maintains the rotation angle of the mirror at a predetermined level. The drive voltage correction unit is driven at a constant magnitude by the perturbation unit. A correction voltage calculation unit that obtains a correction voltage that makes the amplitude of the rotation angle of the mirror constant when the angle is periodically changed, and a drive voltage update unit that corrects the drive voltage with the correction voltage to obtain a new drive voltage; Characterized by having To.
また、上記ミラー制御装置において、摂動電圧供給部は、駆動電圧を正弦波的に変化させるようにしてもよい。 In the mirror control device, the perturbation voltage supply unit may change the drive voltage sinusoidally.
また、上記ミラー制御装置において、摂動電圧供給部は、複数の電極にそれぞれ印加する駆動電圧を電極毎に個別に電圧の振幅を与えたり、複数の電極にそれぞれ印加する駆動電圧に電極毎に時間をずらして変化させたりするようにしてもよい。 Further, in the mirror controller, perturbation voltage supply unit, or gives the amplitude of the individual voltage driving voltage for every electrode applied to the plurality of electrodes, each electrode in the drive voltage applied to the plurality of electrodes You may make it change by shifting time.
また、上記ミラー制御装置において、駆動電圧補正部は、ミラーの回動角を、このミラーによって偏向され所定の出力ポートから出力される光のパワーに基づき駆動電圧を補正するようにしてもよい。 In the mirror control device, the drive voltage correction unit may correct the drive voltage based on the power of light deflected by the mirror and output from a predetermined output port.
また、上記ミラー制御装置において、駆動電圧補正部は、ミラーの異なる複数の回動角のそれぞれに対して駆動電圧を補正するようにしてもよい。 In the mirror control device, the drive voltage correction unit may correct the drive voltage for each of a plurality of different rotation angles of the mirror.
また、本発明に係るミラー制御方法は、回動自在に支持されたミラーと対向配置された複数の電極に所定の駆動電圧を印加して、ミラーの回動角を制御するミラー制御方法において、複数の電極に印加する駆動電圧を電極毎に周期的に変化させ、ミラーを摂動させる摂動電圧供給ステップと、摂動するミラーの回動角の変化に基づいて複数の電極にそれぞれ印加する駆動電圧を補正して、ミラーの回動角を所定の大きさに維持する駆動電圧補正ステップとを備え、駆動電圧補正ステップは、摂動電圧供給ステップによって一定の大きさで駆動電圧を周期的に変化させたときにミラーの回動角の振幅を一定とする補正電圧を求める補正電圧算出ステップと、補正電圧により駆動電圧を補正して新たな駆動電圧とする駆動電圧更新ステップとを有することを特徴とする。 Further, a mirror control method according to the present invention is a mirror control method for controlling a rotation angle of a mirror by applying a predetermined driving voltage to a plurality of electrodes arranged to face a mirror that is rotatably supported. A drive voltage to be applied to the plurality of electrodes is periodically changed for each electrode, and a perturbation voltage supply step for perturbing the mirror and a drive voltage to be applied to each of the plurality of electrodes based on a change in the rotation angle of the mirror to be perturbed. And a drive voltage correction step that corrects and maintains the rotation angle of the mirror at a predetermined magnitude, and the drive voltage correction step periodically changes the drive voltage at a constant magnitude by the perturbation voltage supply step . Sometimes there is a correction voltage calculation step for obtaining a correction voltage for making the amplitude of the mirror rotation angle constant, and a drive voltage update step for correcting the drive voltage with the correction voltage to obtain a new drive voltage. And wherein the Rukoto.
本発明によれば、摂動するミラーの回動角の変化に基づいて、電極に印加する駆動電圧を補正することにより、ドリフトの影響を排除してミラーの回動角度を適切に制御することができる。 According to the present invention, by correcting the drive voltage applied to the electrode based on the change in the rotation angle of the perturbed mirror, the effect of drift can be eliminated and the rotation angle of the mirror can be controlled appropriately. it can.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、図5〜図7を参照して背景技術の欄で説明した構成要素と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, components equivalent to those described in the background art section with reference to FIGS. 5 to 7 are denoted by the same names and reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
[光スイッチの構成]
図1に示すように、本実施の形態に係る光スイッチ10は、入力ポート1aと、出力ポート1bと、入力側マイクロミラー装置3aと、出力側マイクロミラー装置3bと、出力光測定装置4と、制御装置5とを備える。
[Configuration of optical switch]
As shown in FIG. 1, the
出力光測定装置4は、出力ポート1bから出射された出力光の強度を検出し、電気信号に変換する。このような出力光測定装置4の構成例としては、出力光の一部を切り出して、フォトダイオードなどの受光素子で出力光の強度を測定する構成が考えられる。
The output light measuring device 4 detects the intensity of the output light emitted from the
制御装置5は、駆動部6と、検出部7と、駆動電圧補正部8と、記憶部9とから構成される。
The
駆動部6は、マイクロミラー装置3a,3bに駆動電圧を供給してミラー230を所定の角度に傾斜させたり、駆動電圧に微小な変動を与えてミラー230を摂動(振動)させたりする。このような駆動部6は、駆動電圧供給部61と、摂動電圧供給部62とを備える。
The
駆動電圧供給部61は、外部からの指示等に基づいて、マイクロミラー装置3a,3bのミラー230を所定の角度に傾斜させるために電極340a〜340dに印加する駆動電圧を生成し、各電極340a〜340dに供給する。ここで、駆動電圧は、記憶部9を参照して生成される。
The drive
摂動電圧供給部62は、駆動電圧補正部8の指示に基づいて、マイクロミラー装置3a,3bのミラー230を摂動させるために電極340a〜340dに印加する駆動電圧(以下、「摂動電圧」という)を生成し、各電極340a〜340dに供給する。摂動電圧は、例えば正弦波や三角波などの周期的に変化する電圧からなり、記憶部9に記憶された値に基づいて振幅や周期を駆動電圧に応じて設定することにより生成される。
The perturbation
検出部7は、駆動部6によりマイクロミラー装置3a,3bを駆動させたときの出力光測定装置4による出力光の測定結果を検出する。この検出した値は、駆動電圧補正部8に出力される。
The
駆動電圧補正部8は、ドリフトの影響を排除するために、駆動部6により供給される駆動電圧を補正する機能部である。このような駆動電圧補正部8は、指示部81と、補正電圧算出部82と、更新部83とを備える。
The drive
指示部81は、ドリフトの補正を行うマイクロミラー装置3a,3bの電極340a〜340dに対して、駆動電圧供給部61により駆動電圧を供給させるともに、摂動電圧供給部62により摂動電圧を供給させてミラー230を摂動させる。
The
補正電圧算出部82は、指示部81の指示に基づいてミラー230が摂動しているときの出力光測定装置4による測定結果からドリフトによるミラー230の傾斜角の変化量を検出し、この検出結果から電極やこの電極の周囲の絶縁体に蓄積した電荷を推定し、この電荷を相殺するために電極340a〜340dに印加する電圧(以下、「補正電圧」という)を算出する。このような補正電圧算出部82は、検出部7により検出された出力光測定装置4の測定結果、すなわち出力光の強度変化に基づいてミラー230の回動角の変位を検出する回動角検出部82aと、この回動角検出部82aにより検出されたミラー230の回動角を電圧値に変換する変換部82bと、回動角検出部82aにより検出されたミラー230の回動角と変換部82bにより変換されたその回動角に対応する電圧値とに基づいて補正電圧を算出する算出部82cとを備える。
The correction
更新部83は、補正電圧算出部82により算出された補正電圧を電極340a〜340dに供給するよう、駆動電圧供給部61に指示を出す。
The
記憶部9は、駆動電圧供給部61により供給される駆動電圧、摂動電圧供給部62により参照される摂動電圧、光スイッチ10の動作を実現するためのプログラム等を記憶する。ここで、駆動電圧は、任意の1の入力ポート1aから出射される光信号を任意の1の出力ポート1bから出射させる光路を形成するためのマイクロミラー装置3aとマイクロミラー装置3bとの組み合わせ(以下、「接続パス」という)毎に、テーブルの形態で記憶されるようにしてもよい。
The storage unit 9 stores a drive voltage supplied by the drive
このような制御装置5は、CPU等の演算装置、メモリ、HDD(Hard Disc Drive)等の記憶装置、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置、インターネット、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うI/F装置、および、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)またはFED(Field Emission Display)等の表示装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した駆動部6、検出部7、駆動電圧補正部8、記憶部9が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
Such a
[補正動作]
次に、駆動電圧補正部8によるドリフトの補正動作について説明する。
[Correction]
Next, the drift correction operation by the drive
(動作原理)
ドリフトは、上述したように電極や電極周辺の絶縁体への電荷の蓄積が発生原因の一つと考えられる。この蓄積された電荷を電極への印加電圧に換算すると、ドリフトが発生した状態とは、駆動電圧に電荷による電圧が印加された状態と見なすことができる。例えば、図2に示すように、ミラー230の傾動角と電極340a〜340dのうちひとつの駆動電圧との関係が、ドリフトが発生することにより曲線aの状態から曲線bの状態に移行した場合、この曲線bの状態とは、曲線aの状態に所定の電圧(以下、「ドリフト電圧」と呼ぶ)αが印加された状態と見なすことができる。そこで、本実施の形態では、ドリフト電圧αを相殺する補正電圧を対応する電極に印加することにより、ドリフトの影響を排除して、ミラーの傾斜角度を適切に制御する。
(Operating principle)
As described above, the drift is considered to be one of the causes of the accumulation of electric charges in the electrode and the insulator around the electrode. When this accumulated charge is converted into an applied voltage to the electrode, the state in which the drift has occurred can be regarded as a state in which a voltage due to the charge is applied to the drive voltage. For example, as shown in FIG. 2, when the relationship between the tilt angle of the
(指示部による動作)
まず、マイクロミラー装置3a,3bを駆動を開始したり、駆動してから所定の時間が経過したり、出力光のパワー損失が所定の値を超えたり、接続パスを変更したりすると、駆動電圧補正部8の指示部81は、駆動電圧供給部61および摂動電圧供給部62に対して、駆動電圧とともに摂動電圧を供給するように指示を出す。なお、マイクロミラー装置3a,3bの駆動の開始、駆動開始から所定時間の経過、接続パスの変更等は、駆動電圧供給部61の動作を監視することにより検出する。また、出力光のパワー損失は、検出部7を介して得られる出力光測定装置4の測定結果から検出する。
(Operation by instruction unit)
First, when the driving of the
なお、摂動電圧は、常に印加する必要はない。例えば、接続パスの切り替え後すぐに行ったり、この後一定時間毎に行ったりするようにしてもよい。 It is not always necessary to apply the perturbation voltage. For example, it may be performed immediately after switching the connection path, or may be performed at regular intervals thereafter.
(補正電圧算出部による動作)
指示部81の指示により摂動電圧の供給が行われると、補正電圧算出部82の算出部82cは、ミラー230の振れ幅に基づいて、電極360a〜360dやこの電極の周囲の絶縁体に蓄積した電荷を推定し、この電荷に対応するドリフト電圧を推定する。
(Operation by correction voltage calculator)
When the perturbation voltage is supplied according to an instruction from the
ドリフト発生後に摂動を行うと、このときのミラー230の振れ幅は、ドリフト前の状態よりも大きくなる。例えば、図2に示すように、電極340a〜340dに駆動電圧V1を印加した状態で電圧V2〜V3の範囲で周期的に変化する摂動電圧を印加すると、ドリフト後のミラー230の振れ幅Δθ2は、ドリフト前のミラー230の振れ幅Δθ1よりも大きくなる。このように、ドリフトが発生した状態でミラー230を摂動させると、その振れ幅はドリフトが発生していないときよりも大きくなることに着目し、電極340a〜340dに駆動電圧とともに摂動電圧を印加してミラー230を摂動させ、このときの振れ幅に基づいてドリフト電圧を算出する。この算出方法としては、2通り挙げられる。それぞれについて以下に説明する。
When perturbation is performed after the occurrence of drift, the swing width of the
<第1の算出方法>
第1の算出方法は、ミラー230の傾動角の直流成分に着目し、この直流成分の変化量からドリフト電圧を算出する。例えば、図3(a)に示すように、ミラー230が電極340a〜340dに対して傾いている状態でドリフトが発生すると、ミラー230を摂動させたときの傾斜角度は、図3(b)に示すように、時間の経過とともに直流成分、すなわちミラー230の回動角の平均値が変化する。言い換えると、ミラー230を摂動させたときの回動角は、振幅の大きさを保った状態で変化する。そこで、補正電圧算出部82の算出部82cは、直流成分の変化量からドリフト電圧を算出する。
<First calculation method>
The first calculation method pays attention to the DC component of the tilt angle of the
角度が増加した場合、算出部82cは、ドリフト電圧αが駆動電圧と同じ極性であることを示しているので、ドリフト電圧が増加したと推定する。一方、角度が減少した場合、算出部82cは、ドリフト電圧が減少したと推定する。これにより、ミラー230が傾いている場合であっても、ドリフト電圧を正確に算出することができる。
When the angle increases, the
ドリフト電圧の値は、変換部82bにより、ドリフトによるミラー230の傾斜角の変化量を電圧に換算することにより算出される。具体的には、摂動電圧の印加時のミラー230の角度と、その摂動電圧の値とに基づいて算出される。なお、ミラー230の角度は、上述したように、検出部7による出力光測定装置4の測定結果、すなわち出力光の強度変化に基づいて回動角検出部82aにより検出される。
The value of the drift voltage is calculated by converting the amount of change in the tilt angle of the
<第2の算出方法>
第2の算出方法は、ミラー230の傾動角の振幅に着目し、この振幅からドリフト電圧を算出する。例えば、図4(a)に示すように、ミラー230が電極340a〜340dに対して水平な状態でドリフトが発生すると、ミラー230を摂動させたときの傾斜角度は、図3(b)に示すように、時間の経過とともに振幅が増加する。そこで、補正電圧算出部82の算出部82cは、振幅の変化量からドリフト電圧を算出する。
<Second calculation method>
The second calculation method focuses on the amplitude of the tilt angle of the
振幅が増加した場合、電圧−角度特性の傾きが大きくなっており、ドリフト電圧αが駆動電圧と同じ極性であることを示しているので、ドリフト電圧が増加したと推定する。一方、振幅が減少した場合、算出部82cは、ドリフト電圧が減少したと推定する。これにより、ミラー230が水平な場合であっても、ドリフト電圧を正確に算出することができる。
When the amplitude increases, the slope of the voltage-angle characteristic increases, indicating that the drift voltage α has the same polarity as the drive voltage, so it is estimated that the drift voltage has increased. On the other hand, when the amplitude decreases, the
ドリフト電圧の値は、第1の推定方法の場合と同様、ミラー230の角度変化を電圧に換算することにより推定される。
As in the case of the first estimation method, the value of the drift voltage is estimated by converting the angle change of the
ここで、ドリフト電圧を算出するために摂動電圧供給部62から供給される摂動電圧としては、どのような電圧でも用いることができるが、正弦波や三角波などの周期的に変化する電圧を用いた場合、ミラー230の角度と摂動電圧の相関を取ったり、ミラー230の角度をFFT(Fast Fourier Transform)などにより周波数解析を行ったりして、直流成分および周期成分を抜き出すことにより、ミラー角度の直流成分や振幅をより容易に推定することができる。
Here, any voltage can be used as the perturbation voltage supplied from the perturbation
また、摂動電圧の振幅は、ドリフトによる振幅の増加量が検出できる範囲であれば、適宜自由に設定することができる。また、摂動の周期は、ミラー230が応答できる範囲内であれば適宜自由に設定することができる。
In addition, the amplitude of the perturbation voltage can be set as appropriate as long as the increase in amplitude due to drift can be detected. Further, the period of perturbation can be set freely as long as it is within a range in which the
なお、上述した第1および第2の算出方法は、ミラー230の傾斜角度より切り替えるなど併用するようにしてもよい。例えば、図3(a)に示すように、ミラー230が傾いている場合、ミラー230から遠い位置にある電極については、対になっているミラー230に近い方の電極周辺によって引き起こされるドリフトの影響が大きく、第1の算出方法ではドリフト電圧を正確に算出することができない。このような場合、ミラー230から遠い位置にある電極については、第2の算出方法によりドリフト電圧を算出する。このとき、ミラー230に近い位置にある電極については、第1の算出方法によりドリフト電圧を算出する。このようにすることにより、ドリフト電圧をより正確に算出することができる。
Note that the first and second calculation methods described above may be used in combination such as switching from the tilt angle of the
上述したような方法によりドリフト電圧を算出すると、算出部82cは、算出したドリフト電圧に基づいて、このドリフト電圧を相殺する補正電圧を生成する。例えば、そのドリフト電圧と同じ絶対値で符号が逆の電圧を補正電圧として生成し、そのドリフト電圧を検出した駆動電圧に付加する。この補正電圧が付加された駆動電圧は、駆動電圧供給部61により対応する電極360a〜360dに供給される。これにより、電極340a〜340dには、補正された駆動電圧が供給されるので、ドリフトの影響を排除することが可能となり、結果として、ミラー230の回動角度を適切に制御することができる。
When the drift voltage is calculated by the method as described above, the
以上説明したように、本実施の形態によれば、駆動電圧供給部61および摂動電圧供給部62により駆動電圧および摂動電圧が電極360a〜360dに供給されたときのミラー230の傾斜角に基づいて、ドリフトによるミラー230の傾斜角の変化量に対応するドリフト電圧を算出し、このドリフト電圧に基づいて駆動電圧を補正することにより、ドリフトの影響を排除してミラーの傾斜角度を適切に制御することができる。
As described above, according to the present embodiment, based on the tilt angle of the
なお、本実施の形態では、ミラー230の傾動角を一定に保つように補正電圧を供給してるが、接続パスの切り替え時にミラー230を異なる角度に駆動する場合にも、その補正電圧を用いるようにしてもよい。すなわち、接続パスの切り替え時に、直前まで印加していた補正電圧が既に電極に印加されていると見なし、補正電圧をドリフトが発生していないない場合の駆動電圧から減算するようにしてもよい。これにより、ミラー230の駆動を高精度に行うことができる。
In this embodiment, the correction voltage is supplied so as to keep the tilt angle of the
また、本実施の形態のように複数の電極により駆動されるミラー230の場合、電極毎にドリフト電圧を推定するようにしてもよい。この場合、電極毎に摂動電圧の周波数を変えるなど個別の信号を印加することで、各電極のドリフト電圧を推定することができる。また、同じ摂動電圧でも時間をずらして印加することにより、各電極のドリフト電圧を推定することができる。このようにして推定したドリフト電圧に基づいて、各電極に補正電圧を供給することにより、ドリフトの影響をより効果的に排除し、ミラー230の傾斜角度をより適切に制御することができる。また、ドリフト電圧は、ミラー230の1つの角度のみならず、複数の角度のそれぞれについても生成されるようにしてもよい。
In the case of the
また、本実施の形態では、本発明を光スイッチに適用した場合を例に説明したが、ミラー等の偏向素子を、この偏向素子に対向配置した電極に電圧を印加することにより偏向素子を傾動させる装置であるならば、各種装置に適用することができる。 In this embodiment, the case where the present invention is applied to an optical switch has been described as an example. However, a deflection element such as a mirror is tilted by applying a voltage to an electrode disposed opposite to the deflection element. If it is an apparatus to be made, it can be applied to various apparatuses.
本発明は、マイクロミラー装置など偏向素子に対向配置された電極に電圧を印加することにより偏向素子を傾動させる各種装置に適用することができる。 The present invention can be applied to various devices such as a micromirror device that tilts a deflection element by applying a voltage to an electrode disposed opposite to the deflection element.
1a…入力ポート、1b…出力ポート、3a…入力側マイクロミラー装置、3b…出力側マイクロミラー装置、4…出力光測定装置、5…制御装置、6…駆動部、7…検出部、8…駆動電圧補正部、9…記憶部、10…光スイッチ、61…駆動電圧供給部、62…摂動電圧供給部、81…指示部、82…補正電圧算出部、82a…回動角検出部、82b…変換部、82c…算出部、83…更新部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数の電極に印加する前記駆動電圧を前記電極毎に周期的に変化させ、前記ミラーを摂動させる摂動電圧供給部と、
摂動する前記ミラーの回動角の変化に基づいて前記複数の電極にそれぞれ印加する前記駆動電圧を補正して、前記ミラーの回動角を所定の大きさに維持する駆動電圧補正部と
を備え、
前記駆動電圧補正部は、
前記摂動電圧供給部によって一定の大きさで前記駆動電圧を周期的に変化させたときに前記ミラーの回動角の振幅を一定とする補正電圧を求める補正電圧算出部と、
前記補正電圧により前記駆動電圧を補正して新たな駆動電圧とする駆動電圧更新部と
を有することを特徴とするミラー制御装置。 In a mirror control device for controlling a rotation angle of the mirror by applying a predetermined drive voltage to a plurality of electrodes arranged opposite to the mirror supported rotatably.
The drive voltage applied to the plurality of electrodes periodically changed for each of the electrodes, and the perturbation voltage supply unit to perturb the mirror,
A drive voltage correction unit that corrects the drive voltage applied to each of the plurality of electrodes based on a change in the rotation angle of the mirror to be perturbed, and maintains the rotation angle of the mirror at a predetermined size. ,
The drive voltage correction unit
A correction voltage calculation unit for obtaining a correction voltage for making the amplitude of the rotation angle of the mirror constant when the drive voltage is periodically changed with a constant magnitude by the perturbation voltage supply unit;
And a drive voltage update unit that corrects the drive voltage with the correction voltage to obtain a new drive voltage.
前記摂動電圧供給部は、
前記駆動電圧を正弦波的に変化させる
ことを特徴とするミラー制御装置。 In the mirror control device according to claim 1,
The perturbation voltage supply unit includes:
The mirror control device characterized in that the drive voltage is changed sinusoidally.
前記摂動電圧供給部は、
前記複数の電極にそれぞれ印加する前記駆動電圧に前記電極毎に個別に振幅を与える
ことを特徴とするミラー制御装置。 The mirror control device according to claim 1 , wherein
The perturbation voltage supply unit includes:
A mirror control device, wherein the drive voltage applied to each of the plurality of electrodes is individually given an amplitude for each of the electrodes.
前記摂動電圧供給部は、
前記複数の電極にそれぞれ印加する前記駆動電圧を前記電極毎に時間をずらして変化させる
ことを特徴とするミラー制御装置。 The mirror control device according to claim 1 , wherein
The perturbation voltage supply unit includes:
Mirror control device according to claim the drive voltage applied to each of the plurality of electrodes changing at different times for each of the electrodes.
前記駆動電圧補正部は、
前記ミラーの回動角を、このミラーによって偏向され所定の出力ポートから出力される光のパワーに基づき前記駆動電圧を補正する
ことを特徴とするミラー制御装置。 The mirror control device according to any one of claims 1 to 4 ,
The drive voltage correction unit
The mirror control device, wherein the drive voltage is corrected based on the power of light deflected by the mirror and output from a predetermined output port.
前記駆動電圧補正部は、前記ミラーの異なる複数の回動角のそれぞれに対して前記駆動電圧を補正する
ことを特徴とするミラー制御装置。 In the mirror control device according to any one of claims 1 to 5 ,
The drive voltage correction unit corrects the drive voltage for each of a plurality of different rotation angles of the mirror.
前記複数の電極に印加する前記駆動電圧を前記電極毎に周期的に変化させ、前記ミラーを摂動させる摂動電圧供給ステップと、
摂動する前記ミラーの回動角の変化に基づいて前記複数の電極にそれぞれ印加する前記駆動電圧を補正して、前記ミラーの回動角を所定の大きさに維持する駆動電圧補正ステップと
を備え、
前記駆動電圧補正ステップは、
前記摂動電圧供給ステップによって一定の大きさで前記駆動電圧を周期的に変化させたときに前記ミラーの回動角の振幅を一定とする補正電圧を求める補正電圧算出ステップと、
前記補正電圧により前記駆動電圧を補正して新たな駆動電圧とする駆動電圧更新ステップと
を有することを特徴とするミラー制御方法。 In a mirror control method for controlling a rotation angle of the mirror by applying a predetermined driving voltage to a plurality of electrodes arranged to face a mirror that is rotatably supported.
A perturbation voltage supply step of perturbing the mirror by periodically changing the drive voltage applied to the plurality of electrodes for each electrode ;
A drive voltage correction step of correcting the drive voltage applied to each of the plurality of electrodes based on a change in the rotation angle of the mirror to be perturbed, and maintaining the rotation angle of the mirror at a predetermined magnitude. ,
The drive voltage correction step includes
A correction voltage calculation step for obtaining a correction voltage for making the amplitude of the rotation angle of the mirror constant when the drive voltage is periodically changed at a constant magnitude by the perturbation voltage supply step ;
And a drive voltage update step of correcting the drive voltage with the correction voltage to obtain a new drive voltage.
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