(57)【要約】【課題】ミラー構造体の共振に起因する、反射光の光路の揺れを低減することができる光反射装置及び光スイッチを提供する。【解決手段】光反射装置１９は、ミラー構造体１７と、制御部２０Ａとを備える。ミラー構造体１７は、弾性的に支持された光反射面１７ａを有し、制御電圧に応じて光反射面１７ａの角度が変化する。制御部２０Ａは、ミラー構造体１７に制御電圧を提供する。制御電圧は、電圧値の増加又は減少を複数回繰り返すことにより生成される階段状の波形を有し、階段状の波形における電圧値の増加又は減少毎の時間間隔は、ミラー構造体１７の共振周波数の周期よりも短い。【選択図】図１
2014142504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性的に支持された光反射面を有し、制御電圧に応じて前記光反射面の角度が変化するミラー構造体と、
前記ミラー構造体に前記制御電圧を提供する制御部と
を備え、
前記制御電圧が、電圧値の増加又は減少を複数回繰り返すことにより生成される階段状の波形を有し、
前記階段状の波形における電圧値の増加又は減少毎の時間間隔が、前記ミラー構造体の共振周波数の周期よりも短いことを特徴とする、光反射装置。
【請求項２】
弾性的に支持された光反射面を有し、第１の制御電圧に応じて第１の面内での前記光反射面の角度が変化し、第２の制御電圧に応じて前記第１の面と交差する第２の面内での前記光反射面の角度が変化するように構成されたミラー構造体と、
前記ミラー構造体に前記第１及び第２の制御電圧を提供する制御部と
を備え、
前記第１及び第２の制御電圧のうち少なくとも一方が、電圧値の増加又は減少を複数回繰り返すことにより生成される階段状の波形を有し、
前記階段状の波形における電圧値の増加又は減少毎の時間間隔が、前記ミラー構造体の共振周波数の周期よりも短いことを特徴とする、光反射装置。
【請求項３】
前記光反射面の前記第１の面内での共振周波数と、前記光反射面の前記第２の面内での共振周波数とが互いに異なり、
前記階段状の波形の前記時間間隔が、前記光反射面の前記第１の面内での共振周波数の周期、及び前記光反射面の前記第２の面内での共振周波数の周期の双方より短いことを特徴とする、請求項２に記載の光反射装置。
【請求項４】
光入力ポート、及び第１の方向に並んだ複数の光出力ポートを備え、前記光入力ポートと前記複数の光出力ポートの何れかとを選択的に光結合する光スイッチであって、
前記光入力ポートから入力された光を前記光反射面で受けて前記複数の光出力ポートの何れかへ選択的に反射する、請求項２または３に記載された光反射装置を備え、
前記第１の面内での前記光反射面の角度の変化によって前記光の反射後の光路が前記第１の方向に移動し、前記第２の面内での前記光反射面の角度の変化によって前記光の反射後の光路が前記第１の方向と交差する第２の方向に移動することを特徴とする、光スイッチ。
【請求項５】
前記第１の方向における前記光反射面の長さが、前記第２の方向における前記光反射面の長さよりも長く、
前記第１及び第２の制御電圧のうち、少なくとも前記第２の制御電圧が前記階段状の波形を有することを特徴とする、請求項４に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記光反射面と前記複数の光出力ポートとの間に配置され、前記光反射面において反射した光を前記第２の方向に縮小するアナモルフィック光学系を更に備え、
前記第１及び第２の制御電圧のうち、少なくとも前記第１の制御電圧が前記階段状の波形を有することを特徴とする、請求項４または５に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記光反射装置の前記制御部において前記第１の制御電圧を生成する回路がローパスフィルタ回路を含むことを特徴とする、請求項５または６に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光反射装置及び光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、マイクロマシン技術によって作製されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを制御するための装置が記載されている。この装置は、ＭＥＭＳミラーに対して、ＭＥＭＳミラーの機械特性の逆特性に基づく制御電圧を与えることによって、ＭＥＭＳミラーの応答の整定時間を短縮することを企図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６７２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光スイッチの一つとして、制御電圧によって光反射面の角度を変更することが可能なＭＥＭＳによるミラー構造体を利用したものがある。このような光スイッチは、光入力ポートと複数の光出力ポートとの間の光路をこのようなミラー構造体によって切り替えることにより、スイッチングを実現する。
【０００５】
一般的にＭＥＭＳによるミラー構造体は、弾性的に支持された光反射面を有し、制御電圧により生じる静電気力によって光反射面の角度が変化するように構成されている。このようなミラー構造体に対し、或る一定の周期で電圧値が変化するような階段状の制御電圧が与えられる場合、その周期がミラー構造体の共振周波数の周期と一致すると、ミラー構造体に共振振動が生じ、その結果、反射光の光路に揺れが生じる。これにより、光入力ポートと光出力ポートとの間の光結合効率が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ミラー構造体の共振に起因する、反射光の光路の揺れを低減することができる光反射装置及び光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明による第１の光反射装置は、弾性的に支持された光反射面を有し、制御電圧に応じて光反射面の角度が変化するミラー構造体と、ミラー構造体に制御電圧を提供する制御部とを備え、制御電圧が、電圧値の増加又は減少を複数回繰り返すことにより生成される階段状の波形を有し、階段状の波形における電圧値の増加又は減少毎の時間間隔が、ミラー構造体の共振周波数の周期よりも短いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による第２の光反射装置は、弾性的に支持された光反射面を有し、第１の制御電圧に応じて第１の面内での光反射面の角度が変化し、第２の制御電圧に応じて第１の面と交差する第２の面内での光反射面の角度が変化するように構成されたミラー構造体と、ミラー構造体に第１及び第２の制御電圧を提供する制御部とを備え、第１及び第２の制御電圧のうち少なくとも一方が、電圧値の増加又は減少を複数回繰り返すことにより生成される階段状の波形を有し、階段状の波形における電圧値の増加又は減少毎の時間間隔が、ミラー構造体の共振周波数の周期よりも短いことを特徴とする。
【０００９】
また、第２の光反射装置は、光反射面の第１の面内での共振周波数と、光反射面の第２の面内での共振周波数とが互いに異なり、階段状の波形の時間間隔が、光反射面の第１の面内での共振周波数の周期、及び光反射面の第２の面内での共振周波数の周期の双方より短いことを特徴としてもよい。
【００１０】
また、本発明による光スイッチは、光入力ポート、及び第１の方向に並んだ複数の光出力ポートを備え、光入力ポートと複数の光出力ポートの何れかとを選択的に光結合する光スイッチであって、光入力ポートから入力された光を光反射面で受けて複数の光出力ポートの何れかへ選択的に反射する上記第２の光反射装置を備え、第１の面内での光反射面の角度の変化によって光の反射後の光路が第１の方向に移動し、第２の面内での光反射面の角度の変化によって光の反射後の光路が第１の方向と交差する第２の方向に移動することを特徴とする。
【００１１】
また、光スイッチは、第１の方向における光反射面の長さが、第２の方向における光反射面の長さよりも長く、第１及び第２の制御電圧のうち、少なくとも第２の制御電圧が階段状の波形を有することを特徴としてもよい。
【００１２】
また、光スイッチは、光反射面と複数の光出力ポートとの間に配置され、光反射面において反射した光を第２の方向に縮小するアナモルフィック光学系を更に備え、第１及び第２の制御電圧のうち、少なくとも第１の制御電圧が階段状の波形を有することを特徴としてもよい。
【００１３】
また、光スイッチは、光反射装置の制御部において第１の制御電圧を生成する回路がローパスフィルタ回路を含むことを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による光反射装置及び光スイッチによれば、ミラー構造体の共振に起因する、反射光の光路の揺れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態として、光スイッチの一種である波長選択スイッチの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示された波長選択スイッチのII−II線に沿った側断面図である。
【図３】図３は、波長成分の光軸方向から見た複数の光出力ポートを示す図である。
【図４】図４は、波長成分の光軸方向から見た複数の光出力ポートを示す図である。
【図５】図５は、制御部の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、制御電圧の時間波形を示すグラフである。
【図７】図７は、制御電圧の周波数特性と、ミラー構造体の各光反射面の共振特性とを示す図である。
【図８】図８は、第１変形例における光反射面の形状を示す斜視図である。
【図９】図９は、第１変形例における制御電圧の周波数特性と、各光反射面の共振特性とを示すグラフである。
【図１０】図１０は、第２変形例に係る制御部の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、フィルタ回路を設けることによる効果を説明するためのグラフである。
【図１２】図１２は、第３変形例に係る制御電圧の時間波形を示すグラフである。
【図１３】図１３は、第３変形例における制御電圧の周波数特性と、ミラー構造体の各光反射面の共振特性とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明による光反射装置及び光スイッチの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態として、光スイッチの一種である波長選択スイッチ１Ａの構成を概略的に示す平面図である。また、図２は、図１に示された波長選択スイッチ１ＡのII−II線に沿った側断面図である。なお、理解の容易のため、図１及び図２にはＸＹＺ直交座標系が示されている。波長選択スイッチ１Ａは、ＹＺ平面に沿った上面及び底面と、Ｘ軸方向に沿った４つの側面とを有する略直方体状を呈している。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、この波長選択スイッチ１Ａは、光入力ポート１１と、複数の光出力ポートとを備えている。光入力ポート１１には、複数の波長成分を含む光（例えば波長多重光通信における信号光）Ｌ１が波長選択スイッチ１Ａの外部から入力される。波長選択スイッチ１Ａは、光入力ポート１１に入力された光Ｌ１を波長成分毎に分光して、各波長成分を、複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄのそれぞれから出力する。なお、図１では一例として３つの波長成分Ｌ２１、Ｌ２２及びＬ２３と４つの光出力ポート１２ａ〜１２ｄとが図示されており、３つの波長成分Ｌ２１、Ｌ２２及びＬ２３それぞれが、４つの光出力ポート１２ａ〜１２ｄのうち３つの光出力ポート１２ａ〜１２ｃそれぞれから出力される。
【００１９】
複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄは、第１の方向（例えばＸ軸方向）に並んで配置されており、本実施形態では光入力ポート１１と複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄとがＸ軸方向に一列に並んで配置されている。光入力ポート１１及び複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄは、例えば光ファイバといった光導波部材によって好適に構成される。
【００２０】
波長選択スイッチ１Ａは、更に、コリメータレンズ１３と、アナモルフィック光学系１４と、分光素子１５と、集光レンズ１６と、光反射装置１９とを備えている。
【００２１】
コリメータレンズ１３は、光入力ポート１１と光学的に結合されており、光入力ポート１１から入力された光Ｌ１を平行化（コリメート）する。また、コリメータレンズ１３は、複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄと光学的に結合されており、分光後の各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３を、各々に対応する光出力ポート（例えば１２ａ〜１２ｃ）に向けて集光する。
【００２２】
アナモルフィック光学系１４は、コリメータレンズ１３を介して光Ｌ１を受け、光軸に対して垂直な光Ｌ１の断面を、上述した第１の方向（Ｘ軸方向）と交差する第２の方向（例えばＹ軸方向）に延びる偏平形状となるよう変換する。本実施形態において、アナモルフィック光学系１４はプリズム１４ａ，１４ｂによって好適に構成され、Ｙ軸方向に光Ｌ１の幅が大きくなるように拡大する。このとき、光Ｌ１の幅はＸ軸方向には拡大されないので、光軸に対して垂直な光Ｌ１の断面は、Ｙ軸方向に延びる偏平形状となる。また、アナモルフィック光学系１４は、その一方の面がコリメータレンズ１３を介して複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄと光学的に結合されており、他方の面が、後述する光反射装置１９の光反射面１７ａと光学的に結合されている。アナモルフィック光学系１４は、光反射面１７ａにおいて反射した各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３のＹ軸方向の幅を、各々に対応する光出力ポート（例えば１２ａ〜１２ｃ）に向けて縮小する。このとき、各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の幅は、Ｘ軸方向には縮小されない。また、アナモルフィック光学系１４を、一または複数の、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の一方にのみ光パワーを有する光学部品（例えばシリンドリカルレンズ）によって構成することもできる。
【００２３】
分光素子１５は、光入力ポート１１から入力された光Ｌ１を受けて、その光Ｌ１を各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３に分光する。本実施形態の分光素子１５は、コリメータレンズ１３及びアナモルフィック光学系１４を介して光Ｌ１を受ける。分光素子１５は、例えば表面に回折格子が形成された板状部材によって好適に構成される。分光素子１５によって分光された光Ｌ１の各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３は、それぞれ異なる光軸方向に進む。本実施形態では、各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３は、上述した第２の方向（Ｙ軸方向）に分光される。
【００２４】
集光レンズ１６は、分光素子１５と光反射装置１９のミラー構造体１７とを光学的に結合しており、分光素子１５から出力された各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３を、光反射装置１９のミラー構造体１７に向けて集光する。
【００２５】
光反射装置１９は、光入力ポート１１から入力され、分光された波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３を光反射面で受けて、複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄの何れかへ選択的に反射するための装置である。図１に示されるように、本実施形態の光反射装置１９は、ミラー構造体１７及び制御部２０Ａを備えている。
【００２６】
ミラー構造体１７は、マイクロマシン技術によって作製されたＭＥＭＳミラーであって、複数の微小な光反射面１７ａを有する。これら複数の光反射面１７ａは弾性的に支持されており、各々に設けられたアクチュエータに印加される制御電圧の大きさに応じて、その角度を個別に変化できるように構成されている。本実施形態では、複数の光反射面１７ａが各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の分光方向（すなわちＹ軸方向）に並んで配置されている。各光反射面１７ａは、分光素子１５から出力された各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３を受けて、これらを複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄの何れかへ選択的に反射する。例えば、或る光反射面１７ａは波長成分Ｌ２１を受け、該波長成分Ｌ２１を第１番目の光出力ポート１２ａへ向けて反射する。また、別の光反射面１７ａは波長成分Ｌ２２を受け、該波長成分Ｌ２２を第２番目の光出力ポート１２ｂへ向けて反射する。また、更に別の光反射面１７ａは波長成分Ｌ２３を受け、該波長成分Ｌ２３を第３番目の光出力ポート１２ｃへ向けて反射する。こうしてミラー構造体１７により反射された各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３は、集光レンズ１６によって平行化されたのち、アナモルフィック光学系１４及びコリメータレンズ１３を経て、それぞれ対応する光出力ポート１２ａ〜１２ｃに到達する。
【００２７】
ここで、図３は、各波長成分の光軸方向から見た、複数の光出力ポート１２ａ〜１２ｄを示す図である。波長選択スイッチ１Ａの動作において、或る波長成分の出力先を一の光出力ポート１２ｂから別の光出力ポート１２ｄへ移動する場合がある。そのとき、一の光出力ポート１２ｂと別の光出力ポート１２ｄとの間に他の光出力ポート１２ｃが存在することがある。このような場合、図３に示されるように、Ｙ軸方向への当該波長成分の光路の移動（図中の移動経路Ａ１）と、Ｘ軸方向への当該波長成分の光路の移動（図中の移動経路Ａ２）とを組み合わせることにより、他の光出力ポート１２ｃへの当該波長成分の入射を避けることが好ましい（ヒットレス動作）。
【００２８】
Ｘ軸方向における波長成分の光路の移動（移動経路Ａ２）は、ＸＺ平面（第１の面）内での各光反射面１７ａの角度、すなわち光反射面１７ａのＹ軸周りの角度の変化によって好適に行われる。また、Ｙ軸方向における波長成分の光路の移動（移動経路Ａ１）は、ＹＺ平面（第２の面）内での各光反射面１７ａの角度、すなわち光反射面１７ａのＸ軸周りの角度の変化によって好適に行われる。
【００２９】
なお、Ｘ軸方向における光路の移動を必ずしも一度に行う必要はなく、図４に示されるように、該方向の移動を複数回に分けて行ってもよい。
【００３０】
制御部２０Ａは、ミラー構造体１７に制御電圧を提供することにより、ミラー構造体１７の複数の光反射面１７ａの角度を個別に制御する。図５は、制御部２０Ａの内部構成の一例を示すブロック図である。図５に示されるように、本実施形態の制御部２０Ａは、複数の光反射面制御回路２１Ａと、駆動演算回路２２と、メモリ２３とを有する。光反射面制御回路２１Ａは複数の光反射面１７ａ毎に設けられ、各々に対応する光反射面１７ａの角度を制御するための第１の制御電圧Ｖ１および第２の制御電圧Ｖ２を生成する。
【００３１】
制御電圧Ｖ１は、光出力ポート１２ａ〜１２ｄの並び方向（Ｘ軸方向）に沿って、反射後の各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の光路を移動させる為の電圧である（図３及び図４の矢印Ａ２を参照）。ミラー構造体１７では、この制御電圧Ｖ１の電圧値に応じて、ＸＺ平面（第１の面）内での各光反射面１７ａの角度、すなわち光反射面１７ａのＹ軸周りの角度が規定される。また、制御電圧Ｖ２は、光出力ポート１２ａ〜１２ｄの並び方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（例えばＹ軸方向）に、反射後の各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の光路を移動させる為の電圧である（図３及び図４の矢印Ａ１を参照）。ミラー構造体１７では、この制御電圧Ｖ２の電圧値に応じて、ＹＺ平面（第２の面）内での各光反射面１７ａの角度、すなわち光反射面１７ａのＸ軸周りの角度が規定される。
【００３２】
図３に示されるように、本実施形態の光反射面制御回路２１Ａは、駆動演算回路２２から提供される制御信号Ｓ１に基づいて制御電圧Ｖ１を生成するための電圧生成部２４ａ、高電圧増幅部２４ｂ、及び駆動部２４ｃを含む。また、光反射面制御回路２１Ａは、駆動演算回路２２から提供される制御信号Ｓ２に基づいて制御電圧Ｖ２を生成するための電圧生成部２５ａ、高電圧増幅部２５ｂ、及び駆動部２５ｃを含む。
【００３３】
電圧生成部２４ａは、駆動演算回路２２から提供される制御信号Ｓ１のディジタル／アナログ変換を行うことによって、制御電圧Ｖ１を出力する。同様に、電圧生成部２５ａは、駆動演算回路２２から提供される制御信号Ｓ２のディジタル／アナログ変換を行うことによって、制御電圧Ｖ２を出力する。
【００３４】
高電圧増幅部２４ｂは、電圧生成部２４ａから出力された制御電圧Ｖ１を増幅し、その増幅後の制御電圧Ｖ１を駆動部２４ｃへ出力する。駆動部２４ｃは、増幅後の制御電圧Ｖ１を、光反射面１７ａのＸＺ平面内での角度を制御するアクチュエータへ供給する。これと同様に、高電圧増幅部２５ｂは、電圧生成部２５ａから出力された制御電圧Ｖ２を増幅し、その増幅後の制御電圧Ｖ２を駆動部２５ｃへ出力する。駆動部２５ｃは、増幅後の制御電圧Ｖ２を、光反射面１７ａのＹＺ平面内での角度を制御するアクチュエータへ供給する。
【００３５】
駆動演算回路２２は、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の基となるディジタル信号である制御信号Ｓ１，Ｓ２を、各光反射面制御回路２１Ａに提供する。駆動演算回路２２は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）によって構成されてもよく、或いはプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）等の書き換え可能なハードウェアによって構成されてもよい。駆動演算回路２２は、複数の光反射面１７ａの制御に必要な情報をメモリ２３から読み出し、制御信号Ｓ１，Ｓ２を演算して出力する。
【００３６】
ここで、駆動演算回路２２並びに電圧生成部２４ａ，２５ａによって実現される制御電圧Ｖ１，Ｖ２の波形について詳細に説明する。図６は、本実施形態の制御電圧Ｖ１，Ｖ２の時間波形を示すグラフである。なお、図６の横軸は時間を表し、所定の時間間隔（時間ステップ）で規格化されている。また、図６の縦軸は制御電圧Ｖ１，Ｖ２の電圧値を表し、所定の電圧増減幅（電圧ステップ）で規格化されている。
【００３７】
図６に示されるように、本実施形態の制御電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧値の増加又は減少を複数回繰り返すことにより生成される階段状の波形、言い換えれば、一定の時間間隔（周期）Δｔが経過する毎に所定の電圧増減幅ΔＶだけその電圧値が増加又は減少するような波形を有する。なお、電圧増減幅ΔＶは、図３に示された移動経路Ａ１やＡ２の長さに相当する電圧幅よりも十分に小さい。したがって、移動経路Ａ１やＡ２を各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の光路が移動する場合、電圧の増加又は減少（増減幅ΔＶ）を複数回にわたって繰り返す（すなわち階段状の電圧波形となる）ことにより、制御電圧Ｖ１，Ｖ２は、当該移動経路の終端に相当する電圧値に到達する。
【００３８】
また、図７は、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性（グラフＧ１１）と、ミラー構造体１７の各光反射面１７ａの共振特性（グラフＧ１２）とを示す図である。図７において、横軸は周波数を表し、縦軸は振幅を表している。同図のグラフＧ１１に示されるように、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性は、周波数１／Δｔを中心とするピーク波形を含む。また、グラフＧ１２に示されるように、各光反射面１７ａの共振特性は、弾性支持された光反射面１７ａの共振周波数ｆ０を中心とするピーク波形を含む。そして、本実施形態では、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のピーク周波数１／Δｔが、光反射面１７ａの共振周波数ｆ０よりも十分に大きい。言い換えると、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の階段状の波形における時間間隔Δｔが、光反射面１７ａの共振周波数の周期（共振周期）１／ｆ０よりも十分に短い。なお、光反射面１７ａの共振周期１／ｆ０の大きさは、複数の光反射面１７ａ間でばらつきがあり、多数のミラー構造体１７間でも製造ばらつきがあることが一般的である。したがって、時間間隔Δｔは、共振周期１／ｆ０のばらつきを考慮した上で、共振周期１／ｆ０よりも十分に短いことが好ましい。本実施形態においては、ＭＥＭＳの共振周波数の製造バラツキが±５０％であることを想定し、時間間隔Δｔは、共振周期１／２ｆ０よりも短くなるよう設定されている。
【００３９】
以上に説明した本実施形態の波長選択スイッチ１Ａ及び光反射装置１９によって得られる効果について説明する。この波長選択スイッチ１Ａ及び光反射装置１９では、上述したように、制御電圧Ｖ１，Ｖ２が階段状の波形を有しており、その時間間隔Δｔが、光反射面１７ａの共振周期１／ｆ０よりも十分に短い。したがって、光反射面１７ａの共振に起因する、各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の光路の揺れを効果的に低減することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の双方が階段状の波形を有しているが、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにおける光反射面１７ａの共振特性の相違や揺れ抑制の重要性の差に鑑み、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のうち一方の時間間隔Δｔが、光反射面１７ａの共振周期１／ｆ０よりも短いこととしてもよい。例えば、本実施形態では、光反射面１７ａにおいて反射した各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３のＹ軸方向の幅が、アナモルフィック光学系１４によって縮小される。このようなアナモルフィック光学系１４が設けられる場合、Ｙ軸方向における光反射面１７ａの振動は、Ｘ軸方向における光反射面１７ａの振動と比較して、光出力ポート１２ａ〜１２ｄから出力される光の強度変動への影響が小さい。したがって、Ｘ軸方向における各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の光路の揺れを優先して抑えるために、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のうち制御電圧Ｖ１のみ、時間間隔Δｔが光反射面１７ａの共振周期１／ｆ０よりも短いこととしてもよい。
【００４１】
（第１の変形例）
続いて、上記実施形態の第１変形例について説明する。図８は、本変形例における光反射面１７ａの形状を示す斜視図である。なお、図８には、光反射面１７ａの角度が変化する際の２つの回転軸Ａｘ、Ａｙが示されている。同図に示されるように、この光反射面１７ａは長方形状を呈しており、Ｘ軸方向（第１の方向）における光反射面１７ａの長さＬａは、Ｙ軸方向（第２の方向）における光反射面１７ａの長さＬｂよりも長い。
【００４２】
このように、光反射面１７ａが長方形状を呈している場合、２つの回転軸Ａｘ、Ａｙ周りの慣性モーメントの相違に起因して、ＸＺ平面内での光反射面１７ａの共振周波数と、ＹＺ平面内での光反射面１７ａの共振周波数とが互いに異なる。図９は、このような場合の制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性（グラフＧ１１）と、各光反射面１７ａの共振特性（グラフＧ２２，Ｇ２３）とを示している。なお、図９において、横軸は周波数を表し、縦軸は振幅を表している。前述したように、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性は、周波数１／Δｔを中心とするピーク波形を含む。一方、各光反射面１７ａの共振特性は、ＸＺ平面内では共振周波数ｆｘ０を中心とするピーク波形を含み（グラフＧ２２）、ＹＺ平面内では共振周波数ｆｙ０（≠ｆｘ０）を中心とするピーク波形を含む（グラフＧ２３）。
【００４３】
このような場合、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のピーク周波数１／Δｔは、光反射面１７ａの共振周波数ｆｘ０及びｆｙ０の双方よりも十分に大きいことが好ましい。言い換えると、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の階段状の波形における時間間隔Δｔは、光反射面１７ａの共振周期１／ｆｘ０及び１／ｆｙ０の双方よりも十分に短いことが好ましい。これにより、光反射面１７ａの共振に起因する、各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の光路の揺れを効果的に低減することができる。
【００４４】
また、本変形例においても、ＸＺ平面内とＹＺ平面内とにおける光反射面１７ａの共振特性の相違や揺れ抑制の重要性の差に鑑み、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のうち一方のみが階段状の波形を有してもよい。例えば、本変形例では、光反射面１７ａのＸ軸方向の長さＬａがＹ軸方向の長さＬｂよりも長いので、共振周期１／ｆｘ０は共振周期１／ｆｙ０よりも長い。したがって、共振周期が短いＹ軸方向における各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３の光路の揺れを優先して抑えるために、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のうち少なくとも制御電圧Ｖ２が階段状の波形を有することとしてもよい。
【００４５】
また、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のうち一方のみが階段状の波形を有する場合であっても、その時間間隔Δｔは、共振周期１／ｆｘ０及び１／ｆｙ０の双方よりも十分に短いことが好ましい。例えば制御電圧Ｖ２のみが階段状の波形を有する場合、その時間間隔Δｔが共振周期１／ｆｙ０より短いことによってＹ軸方向の光路の揺れを効果的に低減することができるとともに、その時間間隔Δｔが共振周期１／ｆｘ０よりも短いことによって、制御電圧Ｖ２に起因するＸ軸方向の光路の揺れを効果的に低減することができる。
【００４６】
（第２の変形例）
図１０は、上記実施形態の第２変形例に係る制御部２０Ｂの構成を示す図である。同図に示されるように、本変形例の制御部２０Ｂは、上記実施形態の制御部２０Ａにおける複数の光反射面制御回路２１Ａに代えて、複数の光反射面制御回路２１Ｂを有する。光反射面制御回路２１Ｂは、光反射面制御回路２１Ａと同様に複数の光反射面１７ａ毎に設けられ、各々に対応する光反射面１７ａの角度を制御するための制御電圧Ｖ１，Ｖ２を生成する。
【００４７】
本変形例の光反射面制御回路２１Ｂが上記実施形態の光反射面制御回路２１Ａと相違する点は、フィルタ回路を含む点である。すなわち、光反射面制御回路２１Ｂは、電圧生成部２４ａと高電圧増幅部２４ｂとの間に接続されたローパスフィルタとしてのフィルタ回路２４ｄを含んでおり、このフィルタ回路２４ｄは、制御電圧Ｖ１に含まれる共振周波数成分を低減する。また、本変形例では、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のうち制御電圧Ｖ２の階段波形の周波数１／Δｔは光反射面１７ａの共振周波数ｆ０よりも十分に大きく設定されており、制御電圧Ｖ１の階段波形の周波数１／Δｔは光反射面１７ａの共振周波数ｆ０とほぼ等しく設定されている。
【００４８】
ここで図１１は、フィルタ回路２４ｄを設けることによる効果を説明するためのグラフである。図１１において、横軸は周波数を表し、縦軸は振幅を表している。本変形例では、制御電圧Ｖ１の階段波形の周波数１／Δｔが光反射面１７ａの共振周波数ｆ０とほぼ等しいため、フィルタ回路２４ｄが設けられない場合には、図１１のグラフＧ３１に示されるように、制御電圧Ｖ１の周波数特性が、共振周波数ｆ０をピークとする波形Ｓａを含むこととなる。これに対し、本変形例のようにフィルタ回路２４ｄが設けられると、図１１のグラフＧ３２に示されるように、共振周波数ｆ０をピークとする波形Ｓａが除去され、制御電圧Ｖ１の周波数特性が平坦に近づく。これにより、制御電圧Ｖ１に起因する光反射面１７ａの共振を効果的に低減することができる。
【００４９】
なお、このようなフィルタ回路は、電圧生成部２５ａと高電圧増幅部２５ｂとの間に設けられてもよい。その場合、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のうち制御電圧Ｖ１の階段波形の周波数１／Δｔが光反射面１７ａの共振周波数ｆ０よりも十分に大きく設定され、制御電圧Ｖ２の階段波形の周波数１／Δｔは光反射面１７ａの共振周波数ｆ０とほぼ等しく設定されてもよい。
【００５０】
また、本変形例のように制御電圧を生成する回路がフィルタ回路を含むことによって、光反射装置１９の小型化が妨げられ、またスイッチング速度が遅くなってしまう場合がある。一方、上記実施形態のように、光反射面１７ａにおいて反射した各波長成分Ｌ２１〜Ｌ２３のＹ軸方向の幅がアナモルフィック光学系１４によって縮小される場合、Ｙ軸方向における光反射面１７ａの振動は、Ｘ軸方向における光反射面１７ａの振動と比較して、光出力ポート１２ａ〜１２ｄから出力される光の強度変動への影響が小さい。したがって、振動の影響が小さいＹ軸方向については、制御電圧Ｖ２の階段波形の周波数１／Δｔを光反射面１７ａの共振周波数ｆ０よりも十分に大きく設定し、振動の影響が大きいＸ軸方向については、フィルタ回路２４ｄを設けることによって振動を抑えてもよい。
【００５１】
（第３の変形例）
図１２は、上記実施形態の第３変形例に係る制御電圧Ｖ１，Ｖ２の時間波形を示すグラフである。なお、図１２の横軸は時間を表し、所定の時間間隔（時間ステップ）で規格化されている。また、図１２の縦軸は制御電圧Ｖ１，Ｖ２の電圧値を表し、所定の電圧増減幅（電圧ステップ）で規格化されている。
【００５２】
図１２に示されるように、本変形例の制御電圧Ｖ１，Ｖ２は、上記実施形態と同様に、電圧値の増加又は減少を複数回繰り返すことにより生成される階段状の波形を有する。但し、本変形例では時間間隔が一定ではなく、互いに異なる時間間隔Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３が含まれている。一例では、Δｔ１＝０．８Δｔであり、Δｔ２＝Δｔであり、Δｔ３＝１．２Δｔである。なお、電圧増減幅ΔＶは一定である。
【００５３】
図１３は、本変形例における制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性（グラフＧ４１）と、ミラー構造体１７の各光反射面１７ａの共振特性（グラフＧ１２）とを示すグラフである。図１３において、横軸は周波数を表し、縦軸は振幅を表している。なお、図１３には、比較のため、図７に示された制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性（グラフＧ１１）も併せて示されている。
【００５４】
本変形例のように複数の異なる時間間隔Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３を階段波形が含む場合、図１３に示されるように、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性は、ピーク周波数１／Δｔ１、１／Δｔ２、及び１／Δｔ３をそれぞれ中心とするピーク波形を含むこととなる。このように、図７に示された周波数特性と比較してピーク波形の数が多いので、各ピーク波形の振幅が小さくなる。したがって、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数特性がブロードな形状となり、制御電圧Ｖ１，Ｖ２に起因する光反射面１７ａの振動を更に効果的に低減することができる。なお、本変形例においても、制御電圧Ｖ１，Ｖ２のピーク周波数１／Δｔ１、１／Δｔ２、及び１／Δｔ３は、光反射面１７ａの共振周波数ｆ０よりも十分に大きい。言い換えると、制御電圧Ｖ１，Ｖ２の階段状の波形における時間間隔Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３は、光反射面１７ａの共振周波数の周期（共振周期）１／ｆ０よりも十分に短い。
【００５５】
本発明による光反射装置及び光スイッチは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では光スイッチの例として波長選択スイッチが示されているが、本発明に係る光スイッチは、波長選択機能を有しない光スイッチであってもよい。また、本発明の光反射装置は、光スイッチ以外の種々の光学装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ…波長選択スイッチ、１１…光入力ポート、１２ａ〜１２ｄ…光出力ポート、１３…コリメータレンズ、１４…アナモルフィック光学系、１５…分光素子、１６…集光レンズ、１７…ミラー構造体、１７ａ…光反射面、１９…光反射装置、２０Ａ，２０Ｂ…制御部、２１Ａ，２１Ｂ…光反射面制御回路、２２…駆動演算回路、２３…メモリ、２４ａ，２５ａ…電圧生成部、２４ｂ，２５ｂ…高電圧増幅部、２４ｃ，２５ｃ…駆動部、２４ｄ…フィルタ回路、Ｌ２１〜Ｌ２３…波長成分、Ｓ１，Ｓ２…制御信号、Ｖ１，Ｖ２…制御電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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