(57)【要約】【課題】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。【解決手段】補正電圧算出部８２は、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ミラーに対向する電極に供給されたときのミラーの傾斜角に基づいて、ドリフトによるミラー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。これにより、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。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動自在に支持されたミラーと対向配置された電極に所定の駆動電圧を印加して、前記ミラーの回動角を制御するミラー制御装置において、
前記電極に印加する前記駆動電圧を周期的に変化させ、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電極に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
を有することを特徴とするミラー制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のミラー装置において、
前記駆動電圧補正部は、
摂動する前記ミラーの回動角の平均値の変動分を相殺する補正電圧を求める第１の補正電圧算出部と、
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
を備えることを特徴とするミラー制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のミラー制御装置において、
前記第１の補正電圧算出部は、
前記摂動電圧供給部により前記駆動電圧を変化させたときに、周期的に変化する前記ミラーの回動角の平均値が増大したときには前記駆動電圧を減少させ、前記ミラーの回動角の平均値が減少したときには前記駆動電圧を増大させる
ことを特徴とするミラー制御装置。
【請求項４】
請求項２または３記載のミラー制御装置において、
前記第１の補正電圧算出部は、
摂動する前記ミラーの回動角を検出する検出手段と、
前記ミラーの回動角を電圧に変換する角度−電圧変換手段と
を備えることを特徴とするミラー制御装置。
【請求項５】
請求項１記載のミラー制御装置において、
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第２の補正電圧算出部と、
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
を備えることを特徴とするミラー制御装置。
【請求項６】
請求項５記載のミラー制御装置において、
前記第２の補正電圧算出部は、
前記摂動部により一定の大きさで前記駆動電圧を変化させたときに、前記ミラーの回動角の振幅が増大したときは前記駆動電圧を減少させ、前記ミラーの回動角の振幅が減少したときは前記駆動電圧を増大させる
ことを特徴とするミラー制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載されたミラー制御装置において、
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。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載されたミラー制御装置において、
前記摂動電圧供給部は、前記ミラーと対向配置された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周期的に変化させ、前記ミラーを摂動させることで電極毎に電圧補正を行う
ことを特徴とするミラー制御装置。
【請求項９】
請求項８記載のミラー制御装置において、
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。
【請求項１０】
請求項８記載のミラー制御装置において、
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。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のミラー制御装置において、
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。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のミラー制御装置において、
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。
【請求項１３】
回動自在に支持されたミラーと対向配置された電極に所定の駆動電圧を印加して、前記ミラーの回動角を制御するミラー制御方法において、
前記電極に印加する前記駆動電圧を周期的に変化させ、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電極に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
を有することを特徴とするミラー制御方法。
【請求項１４】
請求項１３記載のミラー制御方法において、
前記駆動電圧補正ステップは、
摂動する前記ミラーの回動角の平均値の変動分を相殺する補正電圧を求める第１の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。
【請求項１５】
請求項１３記載のミラー制御方法において、
前記駆動電圧補正ステップは、
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第２の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。）。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
【非特許文献１】T.Yamamoto, et al., 「A three-dimensional MEMS optical switching module having 100 input and 100 output ports」, Photonics Technology Letters, IEEE, Volume 15, Issue:10, pp1360-1362
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、電極に印加する駆動電圧を周期的に変化させ、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電極に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有することを特徴とする。
【００１５】
上記ミラー制御装置において、駆動電圧補正部は、摂動するミラーの回動角の平均値の変動分を相殺する補正電圧を求める第１の補正電圧算出部と、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備えるようにしてもよい。また、第１の補正電圧算出部は、摂動電圧供給部により駆動電圧を変化させたときに、周期的に変化するミラーの回動角の平均値が増大したときには駆動電圧を減少させ、ミラーの回動角の平均値が減少したときには駆動電圧を増大させるようにしてもよい。ここで、駆動電圧の増大とは、ミラーの回動方向にある電極の電圧を増大させることであり、駆動電圧の減少とは、ミラーの回動方向にある電極の電圧を減少させることである。
【００１６】
また、上記ミラー制御装置において、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第２の補正電圧算出部と、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備えるようにしてもよい。ここで、第２の補正電圧算出部は、摂動電圧供給部により一定の大きさで駆動電圧を変化させたときに、ミラーの回動角の振幅が増大したときは駆動電圧を減少させ、ミラーの回動角の振幅が減少したときは駆動電圧を増大させるようにしてもよい。
【００１７】
また、上記ミラー制御装置において、第１の補正電圧算出部は、摂動するミラーの回動角を検出する検出手段と、ミラーの回動角を電圧に変換する角度−電圧変換手段とを備えるようにしてもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
また、上記ミラー制御装置において、摂動電圧供給部は、ミラーと対向配置された複数の電極にそれぞれ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ことで電極ごとに電圧補正を行うようにしてもよい。ここで、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に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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、電極に印加する駆動電圧を周期的に変化させ、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電極に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有することを特徴とする。
【００２３】
上記ミラー制御方法において、駆動電圧補正ステップは、摂動するミラーの回動角の平均値の変動分を相殺する補正電圧を求める第１の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ようにしてもよい。また、駆動電圧補正ステップは、摂動電圧供給部によって一定の大きさで駆動電圧を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第２の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ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
［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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
（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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
＜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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
＜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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（ａ）は本発明の光スイッチの構成を示すブロック図、（ｂ）は制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ドリフトによるミラーの傾動角度と駆動電圧の関係を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）はミラーが傾いた状態を模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）のときにドリフトが発生したときのミラーの傾動角度の経時変化を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）はミラーが水平な状態を模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）のときにドリフトが発生したときのミラーの傾動角度の経時変化を模式的に示す図である。
【図５】光スイッチの構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】ミラー装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図７】ミラー装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】ドリフトによるミラーの傾動角度と駆動電圧の関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
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。
【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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