JP7042493B2 - Light propagation device, display device and lighting device - Google Patents

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    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light

Description

本発明は、入射光を複数に分岐して出射する光伝搬技術による光伝搬装置、表示装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a light propagation device, a display device, and a lighting device based on a light propagation technique that splits and emits incident light into a plurality of pieces.

図10に示すように、レーザ光源等の光源310から発せられる光を1本の光ファイバ320に入射し、複数個(340a~340n)の光ファイバや出力ポートに分岐する光分岐素子330として、従来から光スプリッタが広く用いられている。光スプリッタは、入射光をあらかじめ定められた分岐比にしたがって分岐する。例えば、入射光を均一に分岐する光スプリッタであれば、分岐先の光ファイバ等(340a~340n)から等しい光量の光が同時に出射される。 As shown in FIG. 10, as an optical branching element 330 in which light emitted from a light source 310 such as a laser light source is incident on one optical fiber 320 and branched into a plurality of (340a to 340n) optical fibers and output ports. Conventionally, optical splitters have been widely used. The optical splitter splits the incident light according to a predetermined branching ratio. For example, in the case of an optical splitter that uniformly splits incident light, the same amount of light is simultaneously emitted from the optical fiber or the like (340a to 340n) at the branch destination.

近年では、特許文献1に記載されているように、分岐先を切り替え可能な光スイッチも用いられるようになっている。光スイッチは、入射光を複数の分岐先のいずれかに切り替える光素子であり、例えば、分岐先の光ファイバ等(340a~340n)について、別途設けられた制御部の制御により出射光を任意のタイミングで順次切り替えることができる。 In recent years, as described in Patent Document 1, an optical switch capable of switching a branch destination has also been used. The optical switch is an optical element that switches the incident light to any of a plurality of branch destinations. For example, for an optical fiber or the like (340a to 340n) at the branch destination, the emitted light is arbitrarily controlled by a control unit provided separately. It can be switched sequentially at the timing.

特許第5087087号公報Japanese Patent No. 5087087

光分岐素子330として光スプリッタを用いた場合には、あらかじめ定められた分岐比にしたがった光量の光が同時に得られる。また、光分岐素子330として光スイッチを用いた場合には、入射された光量のほぼすべてが画一的に切換選択された光ファイバ等から出射されることになる。 When an optical splitter is used as the optical branching element 330, the amount of light according to a predetermined branching ratio can be obtained at the same time. Further, when an optical switch is used as the optical branching element 330, almost all of the incident light amount is emitted from an optical fiber or the like that is uniformly switched and selected.

このように、光分岐素子330を用いて光を分岐する場合、分岐先の光量を変化させることは考慮されていなかった。分岐先の光量を柔軟に変化させることができれば、光分岐素子330の適用対象が多様化し、光分岐素子330の利用価値を高めることができる。 As described above, when the light is branched by using the optical branching element 330, it is not considered to change the amount of light at the branching destination. If the amount of light at the branch destination can be flexibly changed, the application target of the optical branch element 330 will be diversified, and the utility value of the optical branch element 330 can be increased.

そこで、本発明は、入射光を複数に分岐して出射する際に、分岐先の光量を柔軟に変化可能な光伝搬装置、表示装置および照明装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical propagation device, a display device, and a lighting device that can flexibly change the amount of light at the branch destination when the incident light is branched into a plurality of emitted light.

上記課題を解決するため、本発明は、
(1)光を入射する入力ポートと、
光を外部に出射する複数個の出力ポートを含む出力側ポートと、
駆動電圧に対応した傾斜角度に制御されるチルトミラーを有し、前記チルトミラーの傾斜角度に従って前記入力ポートと出力側ポートのいずれかのポートとを光学的に結合するMEMS光スイッチと、
出力する光の光量に関する設定を受け付ける設定受付部と、
前記光量に関する設定に基づいて、1巡周期毎の前記出力側ポートの各ポートの割当期間を示す切換スケジュールを設定する光量制御部と、
前記切換スケジュールに基づいて、前記駆動電圧を出力する駆動制御部とを備え、
前記出力側ポートは、光を外部に出力しないオフポートを含み、
前記設定受付部は、光の減衰量に関する設定を受け付け、
前記光量制御部は、設定された減衰量が大きいほど、前記オフポートに割り当てる期間を長く設定することを特徴とする光伝搬装置、
(2)前記設定受付部は、前記出力ポート毎の光量に関する設定を受け付け、
前記光量制御部は、設定された光量が大きい出力ポートほど、割当期間の割合を大きく設定することを特徴とする前記(1)に記載の光伝搬装置、
(3)前記駆動制御部は、
前記チルトミラーを第1傾斜角度から第2傾斜角度に変化させる場合、前記第1傾斜角度に対応した第1信号から前記第2傾斜角度に対応した第2信号に切り替える際に、前記第1信号よりも大きく、前記第2信号よりも小さい中間電圧を中間電圧印加時間分出力することを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の光伝搬装置、
(4)前記中間電圧は、過渡応答時において前記チルトミラーの最大振幅時に前記第2傾斜角度となる駆動電圧であり、
前記中間電圧印加時間は、前記チルトミラーが最大振幅に達するまでの時間であることを特徴とする前記(3)に記載の光伝搬装置、
(5)前記(1)~(4)のいずれかに記載の光伝搬装置と、
前記出力ポートに対応した発光窓と、
を備えたことを特徴とする表示装置、
(6)前記(1)~(4)のいずれかに記載の光伝搬装置と、
前記出力ポートに接続された光拡散ファイバと、
を備えたことを特徴とする照明装置
を提供する。

In order to solve the above problems, the present invention
(1) An input port that receives light and
An output port that includes multiple output ports that emit light to the outside,
A MEMS optical transistor having a tilt mirror controlled to a tilt angle corresponding to a drive voltage and optically coupling any of the input port and the output side port according to the tilt angle of the tilt mirror.
A setting reception unit that accepts settings related to the amount of light to be output,
A light amount control unit that sets a switching schedule indicating the allocation period of each port of the output side port for each cycle based on the setting regarding the light amount.
A drive control unit that outputs the drive voltage based on the switching schedule is provided.
The output side port includes an off port that does not output light to the outside.
The setting receiving unit receives the setting regarding the amount of light attenuation, and receives the setting.
The light amount control unit is characterized in that the larger the set attenuation amount is, the longer the period allocated to the off-port is set .
(2) The setting receiving unit receives the setting regarding the amount of light for each output port, and receives the setting.
The light propagation device according to (1) above, wherein the light amount control unit sets a larger ratio of the allocation period as the set output port has a larger light amount.
(3) The drive control unit is
When the tilt mirror is changed from the first tilt angle to the second tilt angle, the first signal is used when switching from the first signal corresponding to the first tilt angle to the second signal corresponding to the second tilt angle. The light propagation apparatus according to (1) or (2) above, wherein an intermediate voltage larger than or smaller than the second signal is output for an intermediate voltage application time.
(4) The intermediate voltage is a drive voltage that becomes the second tilt angle at the time of the maximum amplitude of the tilt mirror at the time of transient response.
The light propagation apparatus according to (3), wherein the intermediate voltage application time is a time until the tilt mirror reaches the maximum amplitude.
(5) The light propagating device according to any one of (1) to (4) above,
A light emitting window corresponding to the output port and
A display device, characterized by being equipped with
(6) The light propagating device according to any one of (1) to (4) above,
With the optical diffusion fiber connected to the output port,
Lighting equipment characterized by being equipped with
I will provide a.

本発明によれば、入射光を複数に分岐して出射する際に、分岐先の光量を柔軟に変化可能とすることができる。 According to the present invention, when the incident light is branched into a plurality of pieces and emitted, the amount of light at the branch destination can be flexibly changed.

本実施形態に係る光伝搬装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the light propagation apparatus which concerns on this embodiment. 切換スケジュールの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the switching schedule. 切換スケジュールの異なる例を示す図である。It is a figure which shows the example of a different switching schedule. 切換スケジュールの異なる例を示す図である。It is a figure which shows the example of a different switching schedule. 複数周期で切換スケジュールを変化させる例を示す図である。It is a figure which shows the example which changes the switching schedule in a plurality of cycles. チルトミラーの変化角度を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change angle of a tilt mirror. 一般的な駆動電圧の印加例を示す図である。It is a figure which shows the application example of a general drive voltage. 本実施形態における駆動電圧の印加例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the drive voltage in this embodiment. 本発明の適用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of this invention. 光源からの入射光を複数本に分岐する光素子を示す図である。It is a figure which shows the optical element which branches the incident light from a light source into a plurality of lines.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る光伝搬装置100の構成を示すブロック図である。光伝搬装置100は、入射光を複数に分岐して出射する装置であり、光分岐素子としてMEMS光スイッチ120を用いている。MEMS光スイッチ120は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を適用した光スイッチであり、メカニカル光スイッチに比べ小型、高速で、耐久性に優れている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light propagation device 100 according to the present embodiment. The light propagation device 100 is a device that branches and emits incident light into a plurality of pieces, and uses a MEMS optical switch 120 as an optical branching element. The MEMS optical switch 120 is an optical switch to which MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is applied, and is smaller, faster, and more durable than a mechanical optical switch.

図1に示すように、光伝搬装置100は、MEMS光スイッチ120に加え、入力ポート110、複数個の出力ポート130、オフポート132、制御部140を備えている。 As shown in FIG. 1, the optical propagation device 100 includes an input port 110, a plurality of output ports 130, an off port 132, and a control unit 140 in addition to the MEMS optical switch 120.

入力ポート110は、光の入射口であり、光ファイバ220等を介して、光源210からの光を入力する。光源210は、例えば、可視光レーザ光源を用いることができる。ただし、LED光源、ランプ等であってもよい。また、赤外光等の不可視光を出射するものであってもよい。 The input port 110 is an incident port for light, and inputs light from the light source 210 via an optical fiber 220 or the like. As the light source 210, for example, a visible light laser light source can be used. However, it may be an LED light source, a lamp, or the like. Further, it may emit invisible light such as infrared light.

MEMS光スイッチ120は、チルトミラー121と駆動電極122を備えている。チルトミラー121は、入力ポート110から入力した光がその反射面に導かれる位置に配置されている。駆動電極122は、入力される駆動電圧にしたがって、チルトミラー121の傾斜角度を調整する。これにより、反射光の方向を変化させることができる。本実施形態では、1軸を例に説明するが、2軸であってもよい。 The MEMS optical switch 120 includes a tilt mirror 121 and a drive electrode 122. The tilt mirror 121 is arranged at a position where the light input from the input port 110 is guided to the reflecting surface thereof. The drive electrode 122 adjusts the tilt angle of the tilt mirror 121 according to the input drive voltage. This makes it possible to change the direction of the reflected light. In this embodiment, one axis will be described as an example, but two axes may be used.

複数個の出力ポート130およびオフポート132は、入力ポート110に入力した光がチルトミラー121の反射により照射される位置に配置されている。出力ポート130、オフポート132をまとめて出力側ポート134と称する。 The plurality of output ports 130 and the off port 132 are arranged at positions where the light input to the input port 110 is irradiated by the reflection of the tilt mirror 121. The output port 130 and the off port 132 are collectively referred to as an output side port 134.

チルトミラー121の傾斜角度と出力側ポート134の各ポート(出力ボート130、オフポート132)位置とはあらかじめ光伝搬装置100内において対応付けられており、チルトミラー121の傾斜角度を変化させることにより、出力側ポート134のいずれかのポートに入力ポート110に入力した光を照射させることができる。照射先となった出力側ポート134が入力ポート110と光学的に結合されることになる。 The tilt angle of the tilt mirror 121 and the position of each port (output boat 130, off port 132) of the output side port 134 are associated in advance in the optical propagation device 100, and by changing the tilt angle of the tilt mirror 121. , Any port of the output side port 134 can be irradiated with the light input to the input port 110. The output side port 134, which is the irradiation destination, is optically coupled to the input port 110.

出力ポート130は、光の出射口であり、入力ポート110に入力した光が照射されると、光ファイバ230等を介して、その光を外部に出力する。一方、オフポート132は、入力ポート110に入力した光が照射されても外部にその光を出力しない。オフポート132は、隣接する出力ポート130の間に配置してもよいし、複数個設けてもよい。オフポート132は、単に光を遮蔽する壁で構成してもよい。 The output port 130 is an exit port for light, and when the light input to the input port 110 is irradiated, the light is output to the outside via an optical fiber 230 or the like. On the other hand, the off port 132 does not output the light to the outside even if the light input to the input port 110 is irradiated. The off port 132 may be arranged between adjacent output ports 130, or may be provided in plurality. The offport 132 may simply consist of a wall that shields light.

制御部140は、設定受付部141、光量制御部142、駆動制御部143を備えている。設定受付部141は、スイッチや操作キー等により構成することができ、光の減衰量、出力ポート毎の光量などの、出力ポート130から出力する光の光量に関する設定をユーザから受け付ける。 The control unit 140 includes a setting reception unit 141, a light amount control unit 142, and a drive control unit 143. The setting receiving unit 141 can be configured by a switch, an operation key, or the like, and receives from the user settings related to the amount of light output from the output port 130, such as the amount of light attenuation and the amount of light for each output port.

光量制御部142は、演算装置、メモリ等により構成することができ、設定受付部141が受け付けた光量に関する設定にしたがって、MEMS光スイッチ120のチルトミラー121の照射先の切換スケジュールを設定する。光量制御部142は、設定された減衰量が大きいほど、オフポート130に割り当てる期間を長く設定するとともに、設定された光量が大きい出力ポートほど、割当期間の割合を大きく設定する。切換スケジュールは、1巡周期毎の前記各出力側ポートの割当期間を示す。 The light amount control unit 142 can be configured by an arithmetic unit, a memory, or the like, and sets a switching schedule of the irradiation destination of the tilt mirror 121 of the MEMS optical switch 120 according to the setting regarding the light amount received by the setting reception unit 141. The light amount control unit 142 sets a longer period to be allocated to the off port 130 as the set attenuation amount is larger, and sets a larger ratio of the allocation period as the set output port has a larger light amount. The switching schedule indicates the allocation period of each output side port for each cycle.

駆動制御部143は、電圧出力装置等により構成することができ、切換スケジュールにしたがって、駆動電圧を駆動電極122に出力する。 The drive control unit 143 can be configured by a voltage output device or the like, and outputs a drive voltage to the drive electrode 122 according to a switching schedule.

次に、本実施形態における光伝搬装置100の動作について説明する。ここでは、出力ポート130は、出力ポート1~出力ポート4の4個が備えられているものとする。 Next, the operation of the light propagation apparatus 100 in this embodiment will be described. Here, it is assumed that the output port 130 is provided with four output ports 1 to 4.

光量制御部142が設定する、切換スケジュールは、出力側ポート134のそれぞれについての1巡周期における照射タイミングを規定するものである。例えば、図2に示すような切換スケジュールを例に説明する。 The switching schedule set by the light amount control unit 142 defines the irradiation timing in one cycle for each of the output side ports 134. For example, a switching schedule as shown in FIG. 2 will be described as an example.

本図の例では、チルトミラー121の反射光を、出力ポート1に照射させる期間をW1、出力ポート2に照射させる期間をW2、出力ポート3に照射させる期間をW3、出力ポート4に照射させる期間をW4として、W1、W2、W3、W4を同じ期間長で連続させたものを1巡周期として、複数周期繰り返す設定となっている。オフポート132への照射は行なわない。 In the example of this figure, the period for irradiating the output port 1 with the reflected light of the tilt mirror 121 is W1, the period for irradiating the output port 2 is W2, the period for irradiating the output port 3 is W3, and the output port 4 is irradiated. The period is set to W4, and W1, W2, W3, and W4 are set to be continuous for the same period length as one cycle, and are set to repeat a plurality of cycles. Irradiation to the offport 132 is not performed.

なお、各周期は、その時間を点滅周期とした場合に、人間の目にちらつきを感じさせない時間とする。具体的には、33msec(30Hz)程度より短いことが好ましく、例えば、16msec(62.5Hz)程度とすることができる。 It should be noted that each cycle is a time during which the human eye does not feel flicker when the time is set as the blinking cycle. Specifically, it is preferably shorter than about 33 msec (30 Hz), and can be, for example, about 16 msec (62.5 Hz).

この場合、各出力ポートでは、ちらつきが感じられない周期で点滅を繰り返すため、人間の目には点灯状態が連続しているように感じられる。具体的には、各出力ポートの点灯期間長が等しいため、入力ポート110に入力した光の光量を100%とすると、各出力ポートからは、それぞれ25%の光量の光が同時に出力されているように認識される。なお、損失分は考慮しないものとする。 In this case, since each output port repeats blinking at a cycle in which no flicker is felt, the human eye feels that the lighting state is continuous. Specifically, since the lighting period length of each output port is the same, assuming that the amount of light input to the input port 110 is 100%, each output port simultaneously outputs 25% of the light amount. Is recognized as. The loss shall not be taken into consideration.

また、図3(a)に示すように、1巡周期内にオフポート132に照射させる期間WOを設定し、W1、W2、W3、W4、WOを同じ期間長で連続させると、各出力ポートからは、それぞれ20%の光量の光が同時に出力されているように認識される。 Further, as shown in FIG. 3A, when the period WO for irradiating the off port 132 is set within one cycle, and W1, W2, W3, W4, and WO are continued for the same period length, each output port is used. From each of them, it is recognized that 20% of the amount of light is output at the same time.

さらに、図3(b)に示すように、WOを長く設定し、例えば、1巡周期の40%の期間とし、W1、W2、W3、W4を同じ期間長とすると、各出力ポートからは、それぞれ15%の光量の光が同時に出力されているように認識される。 Further, as shown in FIG. 3B, if WO is set to be long, for example, a period of 40% of one cycle is set, and W1, W2, W3, and W4 are set to the same period length, from each output port, It is recognized that 15% of each light is output at the same time.

すなわち、1巡周期におけるオフポート132に照射させる期間WOを調整し、残りの期間を各出力ポートで均等に割り当てることにより、各出力ポートの光量を一律に変化させることができるようになる。 That is, by adjusting the period WO for irradiating the off port 132 in one cycle and evenly allocating the remaining period to each output port, the light intensity of each output port can be uniformly changed.

この場合、各出力ポートの光量は等しくなるため、光量均一モードと称することができる。光量均一モードでは、期間WOの設定は、光量の減衰量を設定することになる。 In this case, since the light intensity of each output port is equal, it can be referred to as a uniform light intensity mode. In the light amount uniform mode, the setting of the period WO will set the attenuation amount of the light amount.

例えば、設定受付部141に「減衰量0」「減衰量中」「減衰量大」のスイッチを用意しておき、光量制御部142が、「減衰量0」が選択された場合は、図2に示したような切換スケジュールを設定し、「減衰量中」が選択された場合は、図3(a)に示したような切換スケジュールを設定し、「減衰量大」が選択された場合は、図3(b)に示したような切換スケジュールを設定するような運用が可能となる。この場合、光量制御部142は、複雑な制御を行なう必要がないため、例えば、論理回路で実現することができ、簡易に構成することができる。もちろん、WOの期間は任意に設定することも可能であり、減衰量は柔軟に設定することができる。 For example, if a switch for "attenuation amount 0", "medium attenuation amount", and "large attenuation amount" is prepared in the setting reception unit 141, and "attenuation amount 0" is selected by the light amount control unit 142, FIG. When the switching schedule as shown in FIG. 3 is set and "Medium attenuation" is selected, the switching schedule as shown in FIG. 3A is set and when "Large attenuation" is selected. , It is possible to perform an operation such as setting a switching schedule as shown in FIG. 3 (b). In this case, since the light amount control unit 142 does not need to perform complicated control, it can be realized by a logic circuit, for example, and can be easily configured. Of course, the WO period can be arbitrarily set, and the attenuation amount can be flexibly set.

各出力ポートに割り当てる期間は均等でなくてもよい。例えば、図4に示すように、出力ポート1に割り当てるW1の期間を1巡周期の50%とし、出力ポート2に割り当てるW2の期間を25%とし、オフポートに割り当てるWOの期間を25%とすると、出力ポート1からは、50%の光量の光が出力され、出力ポート2からは25%の光量の光が出力されているように認識される。このとき、出力ポート3および出力ポート4からは光は出力されない。 The time period assigned to each output port does not have to be equal. For example, as shown in FIG. 4, the period of W1 allocated to the output port 1 is 50% of one cycle, the period of W2 allocated to the output port 2 is 25%, and the period of WO allocated to the off port is 25%. Then, it is recognized that 50% of the light amount is output from the output port 1 and 25% of the light amount is output from the output port 2. At this time, no light is output from the output port 3 and the output port 4.

すなわち、1巡周期における出力側ポート134の各ポートに割り当てる期間を調整することで、光量を出力ポート毎に変化させることができるようになる。この場合、各出力ポートの光量割合を任意に変化させることができるため、光量割合変化モードと称することができる。このとき、WOの期間を0%に設定してもよい。 That is, the amount of light can be changed for each output port by adjusting the period allocated to each port of the output side port 134 in one cycle. In this case, since the light amount ratio of each output port can be arbitrarily changed, it can be referred to as a light amount ratio change mode. At this time, the WO period may be set to 0%.

例えば、設定受付部141に各出力ポートの光量割合を指定するキーと、減衰量を指定するキーとを用意しておき、光量制御部142が、減衰量の指定に基づいて、オフポートに割り当てるWOの期間を設定し、残りの期間については、光量割合の指定に基づいて各出力ポートに期間を割り当てた切換スケジュールを設定するような運用が可能となる。期間を割り当てる出力ポートを1つだけに設定した場合には、その出力ポートのみを光らせて、光量を任意に変化させることができるようになる。 For example, a key for designating the light amount ratio of each output port and a key for specifying the attenuation amount are prepared in the setting reception unit 141, and the light amount control unit 142 assigns them to the off port based on the designation of the attenuation amount. It is possible to set the WO period, and for the remaining period, set a switching schedule in which the period is assigned to each output port based on the specification of the light intensity ratio. If only one output port is set to allocate the period, only that output port can be illuminated and the amount of light can be changed arbitrarily.

図5に示すように、複数周期の各周期毎に、各出力ポートの光量を変化させるようにしてもよい。図5に示す例では、最初のN1周期では、出力ポート1の光量を50%とし、出力ポート2の光量を10%とし、出力ポート3の光量を10%とし、出力ポート4の光量を0%としている。そして、次のN2周期では、出力ポート1の光量を0%とし、出力ポート2の光量を50%とし、出力ポート3の光量を10%とし、出力ポート4の光量を10%とし、N1周期、N2周期、N3周期、N4周期の各周期毎に各出力ポートの光量が異なるように設定している。N1、N2、N3、N4・・・は、同じ周期数としてもよいし、異ならせてもよい。 As shown in FIG. 5, the amount of light of each output port may be changed for each cycle of a plurality of cycles. In the example shown in FIG. 5, in the first N1 cycle, the light amount of the output port 1 is 50%, the light amount of the output port 2 is 10%, the light amount of the output port 3 is 10%, and the light amount of the output port 4 is 0. %. Then, in the next N2 cycle, the light amount of the output port 1 is 0%, the light amount of the output port 2 is 50%, the light amount of the output port 3 is 10%, the light amount of the output port 4 is 10%, and the N1 cycle. , N2 cycle, N3 cycle, and N4 cycle, and the light intensity of each output port is set to be different for each cycle. N1, N2, N3, N4 ... May have the same number of cycles or may be different.

このように、複数周期の各周期毎に各出力ポートの光量を変化させることで、例えば、最も明るい出力ポートを順次移動させたり、消灯している出力ポートを順次移動させたりすることができ、一層変化に富んだ光量変化を実現することができる。尚、図5に示すように、N1周期、N2周期、N3周期、N4周期・・・の各周期毎に各出力ポートの光量が異なるように設定しても良いが、各周期における各出力ポートの光量が同じになるように設定しても良い。 In this way, by changing the amount of light of each output port for each cycle of a plurality of cycles, for example, the brightest output port can be sequentially moved, or the output port that is turned off can be sequentially moved. It is possible to realize a more varied change in the amount of light. As shown in FIG. 5, the light intensity of each output port may be set to be different for each cycle of N1 cycle, N2 cycle, N3 cycle, N4 cycle, and so on, but each output port in each cycle may be set. You may set so that the amount of light of is the same.

次に、駆動制御部143が出力する駆動電圧Va(t)について説明する。ここでは、図6に示すように、駆動電圧Va(t)を変化させて、チルトミラー121をある角度からθだけ変化させる場合を例にする。なお、上述のように、各出力側ポート134とチルトミラー121の傾斜角度とは光伝搬装置100内で対応付けられている。 Next, the drive voltage Va (t) output by the drive control unit 143 will be described. Here, as shown in FIG. 6, an example is taken in which the drive voltage Va (t) is changed to change the tilt mirror 121 from a certain angle by θ. As described above, each output side port 134 and the tilt angle of the tilt mirror 121 are associated with each other in the optical propagation device 100.

チルトミラー121の角度は駆動電極122に印加する駆動電圧Va(t)に応じるため、チルトミラー121の変化前の角度に対応する駆動電圧Va(t)をV0とし、θだけ変化したときの角度に対応する駆動電圧Va(t)をV1とする。 Since the angle of the tilt mirror 121 corresponds to the drive voltage Va (t) applied to the drive electrode 122, the drive voltage Va (t) corresponding to the angle before the change of the tilt mirror 121 is set to V0, and the angle when the change is made by θ. Let V1 be the drive voltage Va (t) corresponding to.

例えば、図7に示すように、駆動電圧Va(t)をV0から直接V1に変化させると、過渡応答において、チルトミラー121が振動し、角度θに収束して安定するまでに時間を要する。これは、チルトミラー121が、機械的共振周波数を持っており、その周波数で共振するためである。 For example, as shown in FIG. 7, when the drive voltage Va (t) is directly changed from V0 to V1, the tilt mirror 121 vibrates in the transient response, and it takes time for the tilt mirror 121 to converge to the angle θ and stabilize. This is because the tilt mirror 121 has a mechanical resonance frequency and resonates at that frequency.

このため、本実施形態では、図8に示すように、駆動電圧Va(t)をV0からV1に変化させる前に、中間電圧であるV2を時間t2だけ経由するようにしている。即ち、駆動制御部143は、チルトミラー121を第1傾斜角度から第2傾斜角度に変化させる場合、第1傾斜角度に対応した第1信号である駆動電圧V0から、第2傾斜角度に対応した第2信号である駆動電圧V1に切り替える際に、第1信号よりも大きく第2信号よりも小さい中間電圧V2を中間電圧印加時間分(時間t2)出力する。中間電圧V2が第1信号よりも大きく第2信号よりも小さいとは、中間電圧V2が第1信号超および第2信号未満の範囲内の任意の電圧値であることを指し、必ずしも第1信号と第2信号の中間の電圧値に限定されない。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, before changing the drive voltage Va (t) from V0 to V1, the intermediate voltage V2 is passed through only the time t2. That is, when the tilt mirror 121 is changed from the first tilt angle to the second tilt angle, the drive control unit 143 corresponds to the second tilt angle from the drive voltage V0, which is the first signal corresponding to the first tilt angle. When switching to the drive voltage V1 which is the second signal, the intermediate voltage V2 which is larger than the first signal and smaller than the second signal is output for the intermediate voltage application time (time t2). The fact that the intermediate voltage V2 is larger than the first signal and smaller than the second signal means that the intermediate voltage V2 is an arbitrary voltage value within the range above the first signal and less than the second signal, and is not necessarily the first signal. It is not limited to the voltage value between the second signal and the second signal.

ここで、V2とt2とは、駆動電圧Va(t)をV0からV2に変化させた場合に、過渡応答として、時間t2後に、角度θの最大振幅となる関係を有しているものとする。すなわち、駆動電圧Va(t)としてV2を印加して最大振幅の角度θとなった瞬間に、駆動電圧Va(t)をV1に変化させる。これにより、チルトミラー121の振動を防ぐことができ、素早く角度θで安定させることができる。なお、実装上のV2、t2については、理論的、実験的等に定めるようにする。 Here, it is assumed that V2 and t2 have a relationship in which the maximum amplitude of the angle θ is obtained after the time t2 as a transient response when the drive voltage Va (t) is changed from V0 to V2. .. That is, the drive voltage Va (t) is changed to V1 at the moment when V2 is applied as the drive voltage Va (t) and the angle θ of the maximum amplitude is reached. As a result, vibration of the tilt mirror 121 can be prevented, and the tilt mirror 121 can be quickly stabilized at an angle θ. It should be noted that V2 and t2 on the mounting shall be determined theoretically, experimentally, and the like.

以上、本実施形態の光伝搬装置100について説明したが、本発明は、種々の装置に適用することができる。例えば、図9(a)に示すように、出力ポート130の出光側に、出力ポート130に対応した発光窓162を形成することで、表示装置160として利用することもできる。発光窓162は、図9(b)に示すように、横方向、縦方向の両方に配置するようにしてもよい。このようにすることで、文字や記号を表示可能な表示装置160として機能する。 Although the light propagation device 100 of the present embodiment has been described above, the present invention can be applied to various devices. For example, as shown in FIG. 9A, by forming a light emitting window 162 corresponding to the output port 130 on the light emitting side of the output port 130, it can be used as a display device 160. As shown in FIG. 9B, the light emitting window 162 may be arranged in both the horizontal direction and the vertical direction. By doing so, it functions as a display device 160 capable of displaying characters and symbols.

また、通常の光ファイバ230に代えて、図9(c)に示すように、側面からの発光が可能な光拡散ファイバ232を出力ポート130に接続することで、照明装置170として利用することもできる。 Further, instead of the normal optical fiber 230, as shown in FIG. 9C, a light diffusion fiber 232 capable of emitting light from the side surface can be connected to the output port 130 to be used as a lighting device 170. can.

100 光伝搬装置
110 入力ポート
120 MEMS光スイッチ
121 チルトミラー
122 駆動電極
130 出力ポート
132 オフポート
134 出力側ポート
140 制御部
141 設定受付部
142 光量制御部
143 駆動制御部
160 表示装置
162 発光窓
232 光拡散ファイバ
170 照明装置
210 光源
220 光ファイバ
230 光ファイバ
310 光源
100 Optical propagation device 110 Input port 120 MEMS Optical switch 121 Tilt mirror 122 Drive electrode 130 Output port 132 Off port 134 Output side port 140 Control unit 141 Setting reception unit 142 Light amount control unit 143 Drive control unit 160 Display device 162 Light source 162 Light Diffuse fiber 170 Lighting device 210 Light source 220 Optical fiber 230 Optical fiber 310 Light source

Claims (6)

光を入射する入力ポートと、
光を外部に出射する複数個の出力ポートを含む出力側ポートと、
駆動電圧に対応した傾斜角度に制御されるチルトミラーを有し、前記チルトミラーの傾斜角度に従って前記入力ポートと出力側ポートのいずれかのポートとを光学的に結合するMEMS光スイッチと、
出力する光の光量に関する設定を受け付ける設定受付部と、
前記光量に関する設定に基づいて、1巡周期毎の前記出力側ポートの各ポートの割当期間を示す切換スケジュールを設定する光量制御部と、
前記切換スケジュールに基づいて、前記駆動電圧を出力する駆動制御部とを備え、
前記出力側ポートは、光を外部に出力しないオフポートを含み、
前記設定受付部は、光の減衰量に関する設定を受け付け、
前記光量制御部は、設定された減衰量が大きいほど、前記オフポートに割り当てる期間を長く設定することを特徴とする光伝搬装置。
An input port that receives light and
An output port that includes multiple output ports that emit light to the outside,
A MEMS optical transistor having a tilt mirror controlled to a tilt angle corresponding to a drive voltage and optically coupling any of the input port and the output side port according to the tilt angle of the tilt mirror.
A setting reception unit that accepts settings related to the amount of light to be output,
A light amount control unit that sets a switching schedule indicating the allocation period of each port of the output side port for each cycle based on the setting regarding the light amount.
A drive control unit that outputs the drive voltage based on the switching schedule is provided.
The output side port includes an off port that does not output light to the outside.
The setting receiving unit receives the setting regarding the amount of light attenuation, and receives the setting.
The light amount control unit is a light propagation device characterized in that the larger the set attenuation amount is, the longer the period allocated to the off-port is set .
前記設定受付部は、前記出力ポート毎の光量に関する設定を受け付け、The setting receiving unit receives the setting regarding the amount of light for each output port, and receives the setting.
前記光量制御部は、設定された光量が大きい出力ポートほど、割当期間の割合を大きく設定することを特徴とする請求項1に記載の光伝搬装置。The light propagation device according to claim 1, wherein the light amount control unit sets a larger ratio of the allocation period as the set output port has a larger light amount.
前記駆動制御部は、The drive control unit
前記チルトミラーを第1傾斜角度から第2傾斜角度に変化させる場合、前記第1傾斜角度に対応した第1信号から前記第2傾斜角度に対応した第2信号に切り替える際に、前記第1信号よりも大きく、前記第2信号よりも小さい中間電圧を中間電圧印加時間分出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の光伝搬装置。When the tilt mirror is changed from the first tilt angle to the second tilt angle, the first signal is used when switching from the first signal corresponding to the first tilt angle to the second signal corresponding to the second tilt angle. The light propagation apparatus according to claim 1 or 2, wherein an intermediate voltage larger than or smaller than the second signal is output for an intermediate voltage application time.
前記中間電圧は、過渡応答時において前記チルトミラーの最大振幅時に前記第2傾斜角度となる駆動電圧であり、The intermediate voltage is a drive voltage that becomes the second tilt angle at the time of the maximum amplitude of the tilt mirror at the time of transient response.
前記中間電圧印加時間は、前記チルトミラーが最大振幅に達するまでの時間であることを特徴とする請求項3に記載の光伝搬装置。The light propagation apparatus according to claim 3, wherein the intermediate voltage application time is a time until the tilt mirror reaches the maximum amplitude.
請求項1~4のいずれか1項に記載の光伝搬装置と、The light propagation apparatus according to any one of claims 1 to 4,
前記出力ポートに対応した発光窓と、A light emitting window corresponding to the output port and
を備えたことを特徴とする表示装置。A display device characterized by being equipped with.
請求項1~4のいずれか1項に記載の光伝搬装置と、The light propagation apparatus according to any one of claims 1 to 4,
前記出力ポートに接続された光拡散ファイバと、With the optical diffusion fiber connected to the output port,
を備えたことを特徴とする照明装置。A lighting device characterized by being equipped with.
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