JP2002236264A - 光信号交換器の制御装置および制御方法 - Google Patents
光信号交換器の制御装置および制御方法Info
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Abstract
度ずれを自動的に補正して光損失を低減した光信号交換
器の制御装置および制御方法を提供する。 【解決手段】本発明による制御装置は、例えば、反射面
の角度が制御可能な複数のティルトミラーを平面上に配
置したMEMSミラーアレイ2A,2Bを用いた3次元
型の光信号交換器について、出力側MEMSミラーアレ
イ2Bで反射された光信号をビームスプリッタ3で分岐
し、該分岐光をレンズアレイ4を介してCCDイメージ
センサ5で受光して分岐光の位置情報を生成し、該位置
情報と、各MEMSミラーの反射面の角度の目標値に対
応させて予め設定した初期位置情報とを制御回路6で比
較して光信号の到達位置の誤差を検出し、その誤差を基
に各MEMSミラーの反射面の角度ずれを補正制御する
ものである。
Description
ける切り替え制御技術に関し、特に、マイクロマシン
(MEMS:Micro Electric Mechanical System)技術
による反射型のティルトミラーを用いた光信号交換器の
制御装置および制御方法に関する。
ィックの増加に伴って光ネットワークの需要が高まって
いる。このような状況において、高速・大容量のデータ
を光信号のままで切り替える光信号交換器の導入が注目
されている。高速・大容量の光信号交換器を実現するた
めの従来の技術としては、例えば、光ファイバをメカニ
カルに切り替える方式や導波路を組み合わせた方式など
が主流であった。しかし、このような従来の技術におい
ては多段構成を採用する必要があったため、光信号交換
器内の光損失が非常に大きく、また、チャネル数の増大
に対応することにも限界があり、数10チャネル以上に
対応した光信号交換器の実現は困難であった。
ン(MEMS)技術を応用して作製したティルトミラー
(以下、MEMSミラーと呼ぶ)を用いた光スイッチ
は、小型化、波長無依存および偏波無依存などの点で他
のスイッチに比べて優位性があり注目されている。特
に、例えば図45に示すように、複数のコリメータを2
次元に配置した2つのコリメータアレイ1A,1Bと、
複数のMEMSミラーを2次元に配置した2つのMEM
Sミラーアレイ2A,2Bを組み合わせて構成した3次
元型の光信号交換器は、光損失の低減、大容量化および
多チャンネル化が実現可能であるという点で期待されて
いる。
ようなMEMSミラーアレイ2A,2Bを用いた3次元
型の光信号交換器では、MEMSミラーの角度ずれによ
り、出力側のコリメータに接続された出力光ファイバに
対して光信号がずれて入射してしまう可能性があり、光
信号交換器内の光損失を大きくする要因になる。
であって、(A)は光信号交換器内における光信号の入
力点から出力点までの光路の一例を示した平面図、
(B)は光信号が出力光ファイバに入射する各状態を例
示した平面図である。なお、図46では、光信号交換器
内の光路の様子を分かり易く示すために、入出力コリメ
ータの表示を省略している。
反射された光線は、(B)の「OK」で示すように、出
力光ファイバのコアの部分に垂直に入る必要があり、
(B)の「NG1」または「NG3」で示すように、コ
アから外れたり、(B)の「NG2」で示すように、コ
アに対して斜めに入ったりしてはならない。このような
出力光ファイバへの光信号の結合不良は、たとえ入出力
ポートが決まっていて入力側および出力側の各MEMS
ミラーについての制御すべき角度がそれぞれ既知の数値
であったとしても、僅かな角度ずれによって生じるもの
である。具体的には、MEMSミラーの角度が0.05
°程度ずれることで数dBの光損失が発生する。各ME
MSミラーの角度ずれは、各々のミラーについてその角
度に対応した光信号のパワーを個別にモニタすることが
不可能であるため、1組のMEMSミラーについてどち
らがどれだけずれているのかを判別することが困難であ
る。
補正するためには、例えば、出力側のMEMSミラーか
らコリメータに伝搬する光信号の光線位置情報をCCD
イメージセンサ等を用いて検出する方法が考えられる。
しかし、この方法では、前述の図46(B)における
「OK」と「NG2」の差、または、「NG1」と「N
G3」の差を容易に検出できない、すなわち、光線の入
射角度情報を検出しにくいという欠点がある。特に、
「NG2」の状態では、正しく光線が出力されているの
かどうかの判断が困難である。
るための他の方法として、例えば、出力光ファイバに結
合された光信号のパワーをモニタし、そのモニタ結果を
基に各MEMSミラーの角度をフィードバック制御する
方法も考えられる。しかし、このような方法では、光信
号交換器に入力される複数のチャネルについての光パワ
ーのばらつき等によって、チャネルごとの光パワー目標
値が一定に定まらないため、モニタした光パワーが予め
設定した初期値になるように各MEMSミラーの角度を
フィードバック制御するといった方式を取ることができ
ない。また、現在モニタしている光パワーが最大値であ
るかどうかを見極めることも困難であるので、上記のよ
うなフィードバック制御の実現は容易ではない。
で、MEMSミラーの角度ずれを自動的に補正して光損
失の低減を図った光信号交換器の制御装置および制御方
法を提供することを目的とする。
め、本発明による光信号交換器の制御装置は、反射面の
角度が制御可能な複数のティルトミラーを平面上に配置
した第1ミラーアレイおよび第2ミラーアレイを有し、
入力された光信号を第1、2ミラーアレイで順次反射し
て特定の位置から出力する光信号交換器について、第
1、2ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面の角度
を制御する制御装置であって、第2ミラーアレイで反射
された光信号の出力状態を検出する出力光検出手段と、
該出力光検出手段の検出結果に基づいて、第1、2ミラ
ーアレイの光信号を反射した各ティルトミラーの反射面
の角度を判断し、該各角度が予め設定した目標値に近づ
くように各ティルトミラーの反射面の角度を補正制御す
る角度制御手段と、を備えて構成されるものである。
号交換器について、出力側に位置する第2ミラーアレイ
で反射された光信号の到達位置や光パワーなどに関する
出力情報が出力光検出手段で検出される。そして、出力
光検出手段の検出結果が角度制御手段に送られ、角度制
御手段では、光信号を順次反射した各ティルトミラーの
反射面の角度が出力光検出手段からの検出結果に基づい
て判断され、各角度の目標値からのずれを補正する制御
が行われるようになる。これにより、低光損失、かつ、
高精度の光信号交換器を実現することができるようにな
る。
て、出力光検出手段は、第2ミラーアレイで反射された
光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分岐部からの
分岐光を2次元の領域を有する受光面で受光して、分岐
光についての位置情報を生成する位置情報生成部と、を
有し、角度制御手段は、位置情報生成部からの位置情報
と、各ティルトミラーの反射面の角度の目標値に対応さ
せて予め設定した初期位置情報とを比較することで、光
信号の到達位置の誤差を検出する位置差分検出部と、該
位置差分検出部で検出された到達位置の誤差を基に、各
ティルトミラーの反射面の角度ずれを算出して補正角度
を演算する演算処理部と、該演算処理部で演算された補
正角度に従って各ティルトミラーの反射面の角度を制御
する補正制御部と、を有するようにしてもよい。
された光信号についての位置情報が検出されるようにな
り、その位置情報と予め設定した初期位置情報とを比較
することにより出力光の到達位置の誤差が検出され、該
誤差を基にして各ティルトミラーの反射面の角度ずれが
算出されて補正角度が演算される。そして、演算した補
正角度に従って各ティルトミラーの反射面の角度が制御
されるようになる。
て、出力光検出手段は、特定の位置から出力される光信
号のパワーを検出する光パワー検出部を有し、角度制御
手段は、第1ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面
の角度を一定の制御方向に段階的に変化させる第1ミラ
ー駆動部と、第2ミラーアレイの各ティルトミラーの反
射面の角度を一定の制御方向に段階的に変化させる第2
ミラー駆動部と、第1、2ミラー駆動部の少なくとも一
方により反射面の角度を変化させた時の直前および直後
に光パワー検出部で検出される出力光パワーの各値を比
較し、該比較結果を基に第1、2ミラー駆動部における
各制御方向を決定して、光パワー検出部で検出される出
力光パワーが増大するように各ティルトミラーの反射面
の角度をフィードバック制御する比較制御部と、を有す
るようにしてもよい。
されて特定の位置から出力される光信号のパワーが検出
され、その出力光パワーの変化が、第1、2ミラー駆動
部の少なくとも一方により反射面の角度を変化させた時
の前後で比較され、その比較結果に基づいて第1、2ミ
ラー駆動部における各制御方向が決定されて、以降、検
出される出力光パワーが増大するように各ティルトミラ
ーの反射面の角度がフィードバック制御されるようにな
る。
部は、第1ミラー駆動部および第2ミラー駆動に対し
て、制御対象となる各ティルトミラーの反射面の角度に
関する初期値をそれぞれ与えるようにしてもよい。この
ような構成では、各ティルトミラーの反射面角度につい
て初期値が与えられることにより、ミラー調整速度の向
上が図られるようになる。
反射面の角度が制御可能な複数のティルトミラーを平面
上に配置した第1ミラーアレイおよび第2ミラーアレイ
を有し、入力された光信号を第1、2ミラーアレイで順
次反射して特定の位置から出力する光信号交換器につい
て、第1、2ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面
の角度を制御する方法であって、第2ミラーアレイで反
射された光信号の出力状態を検出する出力光検出過程
と、該出力光検出過程の検出結果に基づいて、第1、2
ミラーアレイの光信号を反射した各ティルトミラーの反
射面の角度を判断し、該各角度が予め設定した目標値に
近づくように各ティルトミラーの反射面の角度を補正制
御する角度制御過程と、を含んでなる方法である。
に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に
かかる光信号交換器の制御装置の全体構成を示す概略図
である。図1において、第1実施形態の全体構成は、例
えば、上述の図45に示した従来の構成と同様に、複数
のコリメータを2次元に配置した2つのコリメータアレ
イ1A,1Bと、該各コリメータアレイ1A,1Bの各
々のコリメータに対応した複数のMEMSミラーを2次
元に配置した2つのMEMSミラーアレイ2A,2Bと
を組み合わせて構成した3次元型の光信号交換器につい
て、光分岐部としてのビームスプリッタ3と、レンズア
レイ4と、位置情報生成部としてのCCDイメージセン
サ5と、角度制御手段としての制御回路6とを備えた制
御装置を設けたものである。なお、ここでは、MEMS
ミラーアレイ2Aが第1ミラーアレイに相当し、MEM
Sミラーアレイ2Bが第2ミラーアレイに相当する。
は、各コリメータに対応させて複数の光ファイバを2次
元に配置した入力光ファイバアレイ10Aが接続され、
各入力光ファイバから出射された光が各々のコリメータ
を通過して平行光となりMEMSミラーアレイ2Aに向
けて送られる。また、コリメータアレイ1Bにも、各コ
リメータに対応させて複数の光ファイバを2次元に配置
した出力光ファイバアレイ10Bが接続され、MEMS
ミラーアレイ2Bで反射された光が、各コリメータを通
過して各々の出力光ファイバに結合される。
ミラーの鏡面が配列された平面の法線方向が、コリメー
タアレイ1Aから送られてくる光信号の伝搬方向(光軸
方向)に対して非平行となるように傾けて配置される。
また、MEMSミラーアレイ2Bは、MEMSミラーア
レイ2Aの各MEMSミラーで反射された光を対応する
MEMSミラーで再度反射してコリメータアレイ1Bに
導く所要の位置に配置される。各MEMSミラーアレイ
2A,2Bに配置される各々のMEMSミラーは、マイ
クロマシン(MEMS)技術を応用して作製した公知の
マイクロティルトミラーであって、具体的には、例えば
トーションバーにより支持され上面にミラーが形成され
た可動板をシリコン基板に一体に設け、該可動板を電磁
力によりトーションバーを軸にして回動させることでミ
ラーの振角を可変制御するものである。
は、光信号交換器の出力側に位置するMEMSミラーア
レイ2Bとコリメータアレイ1Bの間に挿入され、ME
MSミラーアレイ2Bからコリメータアレイ1Bに送ら
れる光信号の一部を分岐してレンズアレイ4に送る。レ
ンズアレイ4は、ビームスプリッタ3からの分岐光をC
CDイメージセンサ5の受光面に集光させる複数のレン
ズが2次元に配置されたものである。CCDイメージセ
ンサ5は、レンズアレイ4を通過した光を受光して位置
情報を生成し、その位置情報を制御回路6に伝える。な
お、ここでは、光信号の位置情報を得る手段としてCC
Dイメージセンサを用いるようにしたが、本発明はこれ
に限らず、所要の分解能で光信号の位置情報を得ること
ができる各種センサ(例えば、複数の受光素子を配列し
て構成したセンサなど)を利用することが可能である。
制御回路6は、CCDイメージセンサ5からの位置情報
に基づいて、入力側および出力側の各MEMSミラーの
角度ずれを算出して補正角度を演算し、その結果を各M
EMSミラーアレイ2A,2Bの角度制御にフィードバ
ックして補正を行う。
一例を示すブロック図である。図2の構成例では、CC
Dイメージセンサ5にてモニタされた位置情報が、位置
情報記憶部6Aに書き込まれる。位置情報記憶部6Aの
具体的な構成としては、例えば図3に示すように、後段
で実行される位置情報の比較処理を考慮して、FIFO
(First In First Out)方式のデータ処理に対応した構
成とし、ここでは、各軸(X軸、Y軸)ごとに位置情報
を切り出して保存する方式を採用している。
側の各コリメータにそれぞれ対応させて予め設定された
初期位置情報が記憶されている。この初期位置情報記憶
部6Bの具体的な構成も、例えば、上記位置情報記憶部
6Aの構成と同様にFIFO方式のデータ処理に対応し
た構成とし、ここでは、各軸(X軸、Y軸)ごとに初期
位置情報を切り出して保存する方式を採用している。具
体的な初期位置情報としては、例えば、図4に示すよう
なMEMSミラーアレイ2A,2Bの配置において、す
べてのMEMSミラーを非駆動状態(電気的な印加がな
く傾斜角度が0度となる状態)としたときの光結合状態
が初期位置情報記憶部6Bに記憶される。このような状
態では、出力側の各MEMSミラーで反射された光信号
が、前述の図46(B)に示した「OK」の状態で対応
する出力光ファイバに結合することになる。なお、本発
明における初期位置情報は、上記のような設定状態に限
定されるものではなく、光信号が出力光ファイバのコア
の部分に垂直に入射するような任意の状態を設定するこ
とが可能である。
は、位置情報記憶部6Aおよび初期位置情報記憶部6B
に記憶されたX軸についての位置情報および初期位置情
報をそれぞれ読み出して各々の情報を比較することで、
CCDイメージセンサ5でモニタされた光信号について
の初期位置に対する位置ずれDXを検出し、その検出結
果を演算処理部6Jに出力する。また、これと同様にし
て位置差分検出部(Y軸)6Dも、Y軸についての位置
情報および初期位置情報をそれぞれ読み出して比較する
ことで位置ずれDYを検出して演算処理部6Jに出力す
る。
る具体的な方法としては、例えば図5に示すように、位
置情報記憶部6Aおよび初期位置情報記憶部6Bに記憶
された対応する位置についての情報を同時に読み出し、
位置情報記憶部6Aからの位置情報を論理反転させて各
々の情報の論理積を演算し、該演算結果のビット数をカ
ウンタで計数することで位置ずれDX,DYを検出するこ
とができる。なお、図5には、X軸方向について位置ず
れDXを検出する方法を例示したが、Y軸方向について
もX軸方向の場合と同様にして位置ずれDYを検出する
ことが可能である。また、本発明における光信号の位置
ずれを検出する方法は、上記の一例に限られるものでは
なく、公知の画像処理技術を用いて位置ずれを検出する
ことが可能である。
換部(Y軸)6Fは、後述する演算処理部6Jからの出
力信号をD/A変換した後に、各MEMSミラードライ
バ6G,6Hにそれぞれ出力する。MEMSミラードラ
イバ6Gは、入力側MEMSミラーアレイ1Aの各ME
MSミラーに対し、各D/A変換部6E,6Fからの出
力信号に応じた電圧信号を印加して、各々のMEMSミ
ラーの角度を駆動制御する。MEMSミラードライバ6
Hは、出力側MEMSミラーアレイ1Bの各MEMSミ
ラーに対し、各D/A変換部6E,6Fからの出力信号
に応じた電圧信号を印加して、各々のMEMSミラーの
角度を駆動制御する。
ラードライバ6G,6Hによって駆動される各MEMS
ミラーアレイ1A,1Bへの印加電圧値を、各軸方向に
ついてそれぞれ読み取って演算処理部6Jに送る。演算
処理部6Jは、位置差分検出部(X軸)6Cおよび位置
差分検出部(Y軸)6Dで検出された位置ずれDX,DY
と、印加電圧読み取り部6Iで読み取られた印加電圧値
とを基に、入力側および出力側の各MEMSミラーにつ
いての角度ずれを算出して補正角度を演算し、その演算
結果を各D/A変換部6E,6Fを介して各々のMEM
Sミラードライバ6G,6Hにフィードバックして各M
EMSミラーの角度ずれを補正する。
処理について説明する。ただし、ここでは前述の図4に
示したようなコリメータアレイ1A,1BおよびMEM
Sミラーアレイ2A,2Bの配置を想定し、X軸方向に
ついての角度ずれの演算方法を具体的に説明することに
する。なお、Y軸方向についての角度ずれの演算方法
は、X軸方向の場合と同様であるため説明を省略する。
コリメータアレイ1AからMEMSミラーアレイ2Aに
送られる光信号の入力点をINとし、その入力点INか
らの光信号を反射する入力側のMEMSミラーを2aと
する。また、MEMSミラー2aからの光を再度反射す
る出力側のMEMSミラーを2bとし、このMEMSミ
ラー2bで反射された光が出力光ファイバのコアの部分
に垂直に入射する光結合状態を考えたときのCCDイメ
ージセンサ5上の到達点をOUTとする。さらに、ME
MSミラー2aからMEMSミラー2bまでの距離をL
1とし、MEMSミラー2bからCCDイメージセンサ
5までの距離をL2とする。なお、図6(A)には、X
軸方向(Y軸に垂直な平面)について、CCDイメージ
センサ5上の到達点OUTをMEMSミラー2bで反射
された光の伝搬方向に投影した状態が示してある。ま
た、各距離L1,L2は、各ミラーの反射面のサイズに
比べて十分に長いため、各ミラーの角度が変化しても有
意な誤差は生じないものとする。
示すように、MEMSミラー2aの振角が予め設定され
た所定値から角度αだけずれ、また、MEMSミラー2
bの振角が予め設定された所定値から角度βだけずれた
場合を考えると、各MEMSミラー2a,2bで反射さ
れた光信号は、CCDイメージセンサ5上の到達点OU
Tから距離Dだけずれた位置で受光されることになる。
MEMSミラー2aの反射点からCCDイメージセンサ
5上の到達点までの光信号の軌跡は、図6(B)に示す
幾何学的な関係と等価であり、位置ずれDは、距離L
1,L2およびずれ角度α,βを用いて次の(1)式で
表すことができる。
は、実際の使用状態を考慮すると非常に小さくなること
が想定されるので(|α|,|β|≪1)、上記(1)
式の関係は次の(1)’式に近似することが可能であ
る。 D=L1×2α+L2×2(α−β) …(1)’ 上記(1)’式について、距離L1,L2は、各MEM
Sミラー2a,2bの配置が決定されれば既知の値を設
定することができる。従って、各MEMSミラー2a,
2bのずれ角度α,βは、上記(1)’式の関係を基
に、位置差分検出部(X軸)6Cで検出される位置ずれ
DXの値とを用いて、次に示すような手順に従って算出
することが可能になる。
調整して、光信号のCCDイメージセンサ5上の到達位
置が目標到達点OUTに一致するような状態をつくる。
具体的には、位置差分検出部(X軸)6Cで検出される
位置ずれDXの値が0となるまで、MEMSミラー2b
の角度を強制的にずらして行く。図7(A)は上記のよ
うな状態を図6(A)の場合と同様にして示したもので
あり、図7(B)は幾何学的に等価な関係を示したもの
である。このとき、MEMSミラー2bについて調整し
た(ずらした)角度θBは、印加電圧読み取り部6Iか
らの出力情報を基に、MEMSミラードライバ6Hにお
ける印加電圧変化量をモニタすることで分かる。また、
このような状態においては、図7(B)の幾何学的な関
係より、次の(2)式が成立する。
関係は次の(2)’式に近似することが可能である。
けずれた状態)に戻した後、今度は、MEMSミラー2
aの角度を調整して、光信号のCCDイメージセンサ5
上の到達位置が目標到達点OUTに一致するような状態
をつくる。具体的には、前述したMEMSミラー2bの
場合と同様にして、位置差分検出部(X軸)6Cで検出
される位置ずれDXの値が0となるまで、MEMSミラ
ー2aの角度を強制的にずらして行く。図8(A)は上
記のような状態を図6(A)の場合と同様にして示した
ものであり、図8(B)は幾何学的に等価な関係を示し
たものである。このとき、MEMSミラー2aについて
調整した(ずらした)角度θAも、前述したMEMSミ
ラー2bの場合と同様にして、印加電圧読み取り部6I
からの出力情報を基に、MEMSミラードライバ6Gに
おける印加電圧変化量をモニタすることで分かる。ま
た、このような状態においては、図8(B)の幾何学的
な関係より、次の(3)式が成立する。
関係は次の(3)’式に近似することが可能である。
関係を基に、未知数αおよびβに関する連立方程式を解
くことで、各MEMSミラー2a,2bについてのずれ
角度α,βがそれぞれ算出される。そして、ずれ角度
α,βが補正されるように各MEMSミラードライバ6
G,6Hにおける印加電圧を決定する制御信号が生成さ
れ、該制御信号が各D/A変換部6E,6Fを介して各
々のMEMSミラードライバ6G,6Hに送られて、各
MEMSミラー2a,2bの角度補正が行われる。
Sミラーアレイ2A,2Bの各MEMSミラーの組み合
わせごとに、X軸方向およびY軸方向についての角度ず
れの補正を行うことで、各MEMSミラーアレイ2A,
2Bで反射された光信号は、出力側のコリメータアレイ
1Bを介して対応する出力光ファイバのコア部分に垂直
に入射するようになる。
MSミラーアレイ2A,2Bで反射された光信号につい
ての位置情報をCCDイメージセンサ5を用いて検出
し、その位置情報を基に入力側および出力側の各MEM
Sミラーのずれ角度を自動的に補正するようにしたこと
で、低光損失、かつ、高精度の光信号交換器を実現する
ことができる。これにより、小型で大容量の光交換機や
光スイッチの開発が可能になる。
EMSミラーのずれ角度の補正方法については、制御開
始時の状態において、位置差分検出部6C,6Dで検出
される位置ずれが発生していない(DX,DY=0)場合
には、各MEMSミラーの角度を強制的にずらして角度
θA,θBを得ることが不可能であり、かつ、出力光ファ
イバのコアに対して光信号が垂直に入射されているのか
(図46(B)における「OK」の状態)、斜めに入射
されているのか(図46(B)における「NG2」の状
態)を判別することが困難である。
に示すように、入力側および出力側の各MEMSミラー
2a,2bの補正角度をα’,β’とし、該各補正角度
α’,β’を、次の(4)式の関係を満たす任意の角度
で同時に動かしてみることで、出力光ファイバへの光信
号の入射状態を判別することが可能である。 α’:β’=L2:L1+L2 …(4) すなわち、補正角度α’,β’を同時に動かしても、位
置差分検出部6C,6Dで有意な位置ずれが検出されな
ければ、出力光ファイバのコアに対して光信号が垂直に
入射していると判断できるため、このような場合には、
各MEMSミラー2a,2bの角度を初めの状態に戻せ
ばよい。一方、補正角度α’,β’を同時に動かすこと
で、新たに位置ずれが検出されれば、出力光ファイバの
コアに対して光信号が斜めに入っていると判断できるの
で、このような場合には、位置ずれが検出された状態を
基に、上述した第1実施形態における補正方法に従って
各MEMSミラーの角度補正を行えばよい。
していない場合の他の対処方法としては、出力側のME
MSミラーのみを動かすことでも、出力光ファイバへの
光信号の入射状態を判別することが可能である。具体的
には、出力光ファイバのコアに対して光信号が垂直に入
射されている状態であれば、出力側MEMSミラーの補
正角度β’と、位置差分検出部で検出される位置ずれD
との関係は、次の(5)式に従うことになる。
に位置差分検出部で検出される位置ずれDが、上記
(5)式の関係に従って変化しない場合には、出力光フ
ァイバのコアに対して光信号が斜めに入っていることに
なるので、このような場合には、位置ずれの生じた状態
を基に、上述した第1実施形態における補正方法に従っ
て各MEMSミラーの角度補正を行えばよい。
信号の入射状態は、CCDイメージセンサ5で得られる
画像を基に判別することも可能である。すなわち、CC
Dイメージセンサ5で得られる画像は、例えば図10の
下段に示すように、光信号の各入射状態(OK、NG1
〜NG3)に応じて変化するので、制御開始時の状態で
位置ずれが発生していない場合、CCDイメージセンサ
5の画像は「OK」または「NG2」にあるように図形
的な差異が生じることになる。この図形的な差異を判別
することは公知の画像処理技術を適用することにより実
現可能である。
11に示すように、位置情報記憶部6Aおよび初期位置
情報記憶部6Bに記憶された各情報をシリアルに読み出
し、位置情報記憶部6A側からの位置情報はシフトレジ
スタを介して排他的論理和回路に入力し、初期位置情報
記憶部6B側からの初期位置情報はそのまま排他的論理
和回路に入力する。そして、排他的論理和回路からの出
力がすべてローレベルとなれば、初期位置情報で表され
る図形とCCDイメージセンサ5で得られた画像の図形
とが一致していることになる。
の状態が判別されれば、該当するMEMSミラーの角度
を変化させて位置差分検出部で有意な位置ずれが検出さ
れる状態をつくり、上述した第1実施形態における補正
方法に従って各MEMSミラーの角度補正を行えばよ
い。加えて、CCDイメージセンサ5で得られる画像を
用いて、出力光ファイバのコアに対する光信号の入射状
態を判別するようにした場合には、上述した第1実施形
態における補正方法の簡略化を図ることも可能になる。
バに対して光信号が垂直に入射している「OK」の状態
と、光信号が垂直には入射しているが位置ずれを起こし
ている「NG1」の状態とでは、CCDイメージセンサ
5の画像が図形的に同じになる。従って、位置差分検出
部で有意な位置ずれが検出されていて、かつ、画像処理
により垂直方向の入射が検出された場合には、「NG
1」の状態を判別できる。この「NG1」の状態は、図
12に示すように、入力側のMEMSミラー2aのずれ
角度αと、出力側のMEMSミラー2bのずれ角度βと
か略一致している(α=β)ことになる。このα=βの
状態に着目すると、各々のMEMSミラー2a,2bを
同一角度で動かしながらずれの補正を行うことが可能に
なる。具体的には、各MEMSミラー2a,2bの補正
角度α’=β’は、上述の(1)’式より、位置差分検
出部で検出される位置ずれDを用いて次の(6)式で表
すことができる。
立方程式を解くという処理を実行しなくても、位置差分
検出部の検出結果に応じて補正角度を決定することが可
能になる。また、第1実施形態における各MEMSミラ
ーのずれ角度の補正方法の簡略化という点については、
次のような応用も可能である。
BおよびCCDイメージセンサ5の配置について、L1
≪L2の関係が成り立つようであれば、上述した
(1)’式に示した関係はさらに次の(1)’’式に近
似することが可能である。 D=2(α−β)×L2 …(1)’’ このような場合には、出力側MEMSミラーアレイ2B
の各MEMSミラーについてのみ角度ずれを補正制御す
ることで、簡易的に光損失の低減を実現することが可能
である。なお、上記の場合には、出力側MEMSミラー
の補正角度β’として、β’=α−β=D/(2×L
2)を与えればよい。
ようであれば、上述した(1)’式に示した関係はさら
に次の(1)’’’式に近似することが可能である。 D=2×α×L1 …(1)’’’ このような場合には、入力側MEMSミラーアレイ2A
の各MEMSミラーについてのみ角度ずれを補正制御す
ることで、簡易的に光損失の低減を実現することが可能
である。なお、上記の場合には、入力側MEMSミラー
の補正角度α’として、α’=D/(2×L1)を与え
ればよい。
号交換器の制御装置について説明する。図13は、第2
実施形態かかる光信号交換器の制御装置の要部構成を示
す概略図である。なお、第1実施形態の構成と同じの部
分には同一の符号が付してあり、以下同様とする。
上述した第1実施形態の構成について、例えば、ビーム
スプリッタ3とコリメータアレイ1Bの間にビームスプ
リッタ3’をさらに挿入し、このビームスプリッタ3’
で分岐された光をレンズアレイ4’を介してCCDイメ
ージセンサ5’で受光して、各MEMSミラーアレイ2
A,2Bで反射された光信号についての別の位置情報を
生成するようにしたものである。なお、新たに設けたビ
ームスプリッタ3’、レンズアレイ4’およびCCDイ
メージセンサ5’は、第1実施形態で用いたビームスプ
リッタ3、レンズアレイ4およびCCDイメージセンサ
5と同様のものである。
タ、レンズアレイおよびCCDイメージセンサを2組用
いて光路長の異なる位置情報が生成され、それぞれの位
置情報に基づいて各MEMSミラーアレイ2A,2Bの
ずれ角度の補正が行われる。この場合のずれ角度の補正
方法は、各CCDイメージセンサ5,5’で得られる各
々の位置情報に応じて検出される位置ずれD,D’の値
によって、入力側および出力側の各MEMSミラーの補
正角度が一意に定まり、上述した第1実施形態の場合の
ようにMEMSミラーを強制的に動かす必要がなくな
る。
と同様にして、入力側のMEMSミラー2aのずれ角度
をα、出力側のMEMSミラー2bのずれ角度をβと
し、また、MEMSミラー2aからMEMSミラー2b
までの距離をL1、MEMSミラー2bからCCDイメ
ージセンサ5までの距離をL2とする。さらに、ここで
は、MEMSミラー2bからCCDイメージセンサ5’
までの距離をL2’とする。この場合、各CCDイメー
ジセンサ5,5’で得られる画像を用いて検出される位
置ずれD,D’は、距離L1,L2,L2’およびずれ
角度α,βを用いて次の(7)(8)式で表すことがで
きる。
式の関係は次の(7)’(8)’式に近似することが可
能である。 D=L1×2α+L2×2(α−β) =2×(L1+L2)×α−2×L2×β …(7)’ D’=L1×2α+L2’×2(α−β) =2×(L1+L2’)×α−2×L2’×β …(8)’ 上記(7)’式および(8)’式の関係を基に、未知数
αおよびβに関する連立方程式を解くことが可能であ
り、算出されたずれ角度α,βがそれぞれ補正されるよ
うに各MEMSミラードライバの印加電圧が決定され
て、各MEMSミラー2a,2bの角度補正が行われ
る。
スプリッタ、レンズアレイおよびCCDイメージセンサ
を2組用いて光路長の異なる位置情報が得られるように
したことで、各MEMSミラー2a,2bの角度補正を
高い精度で行うことができる。また、第1実施形態の場
合のように各MEMSミラー2a,2bの角度を強制的
に動かすといった操作が不要になるため、制御速度を上
げることも可能になる。
て説明しておく。図14は、第2実施形態に関連する第
1の応用例の要部構成を示す概略図である。図14にお
いて、第1の応用例では、第2実施形態で用いたビーム
スプリッタ3’に代えて、ビームスプリッタ3にハーフ
ミラー7が装着され、該ハーフミラー7で折り返された
光信号の一部がレンズアレイ4’を介してCCDイメー
ジセンサ5’で受光され位置情報が生成されるようにし
たものである。この場合のMEMSミラー2bからCC
Dイメージセンサ5’までの距離L2’は、MEMSミ
ラー2bから、ビームスプリッタ3、ハーフミラー7、
ビームスプリッタ3、CCDイメージセンサ5’までの
間の距離となる。このような構成においても前述した第
2実施形態の場合と同様の効果を得ることが可能であ
る。
7で折り返されビームスプリッタ3で分岐された光をC
CDイメージセンサ5’で受光するようにしたが、例え
ば図15に示すように、入力側のコリメータアレイ1A
とMEMSミラーアレイ2Aの間にビームスプリッタ
3’を配置し、ハーフミラー7で折り返され各MEMS
ミラーアレイ2B,2Aで反射された光信号をビームス
プリッタ3’で分岐してCCDイメージセンサ5’で受
光するようにしても構わない。
応用例の要部構成を示す概略図である。図16におい
て、第2の応用例では、出力側の各コリメータまたはそ
れに接続する出力光ファイバに別途光源8が接続され、
該光源8から出射される光が出力側のコリメータからビ
ームスプリッタ3、出力側のMEMSミラーアレイ1
B、入力側のMEMSミラーアレイ1B、ビームスプリ
ッタ3’に向けて伝搬され、該ビームスプリッタ3’で
分岐された光がレンズアレイ4’を介してCCDイメー
ジセンサ5’で受光され位置情報が生成されるようにし
たものである。この場合、CCDイメージセンサ5で得
られる画像を用いて検出される位置ずれDは、次の
(9)式で表すことができ、また、CCDイメージセン
サ5’で得られる画像を用いて検出される位置ずれD’
は、次の(10)式で表すことができる。
サ5’までの距離をL3としている。このような構成に
おいても前述した第2実施形態の場合と同様の効果を得
ることが可能である。
応用例の要部構成を示す概略図である。図17におい
て、第3の応用例では、ビームスプリッタ3で分岐され
た光を受光するCCDイメージセンサ5の受光面の位置
が、光の伝搬方向に対して移動可能とされることで、第
2実施形態で用いたビームスプリッタ3’、レンズアレ
イ4’およびCCDイメージセンサ5’が設けられなく
ても、光路長の異なる位置情報が得られるようにしたも
のである。この場合、出力側のMEMSミラーからCC
Dイメージセンサ5までの距離L2がCCDイメージセ
ンサ5の受光面の位置に応じて変化し、それぞれの受光
面の位置で得られた画像を基に光信号の位置ずれD,
D’が検出されることになる。
光信号交換器の制御装置について説明する。上述の第
1、2実施形態では、CCDイメージセンサを用いて検
出した光信号の位置情報を基に各MEMSミラーアレイ
の角度補正を行う場合について説明した。これに対して
第3実施形態では、出力光ファイバに結合された光信号
のパワーをモニタし、そのモニタ結果を基に各MEMS
ミラーアレイの角度補正を行う場合を説明する。
器の制御装置の全体構成を示す概略図である。図18に
おいて、第3実施形態の全体構成は、例えば、上述の図
45に示した従来の構成と同様に、複数のコリメータを
2次元に配置した2つのコリメータアレイ1A,1B
と、該各コリメータアレイ1A,1Bの各々のコリメー
タに対応した複数のMEMSミラーを2次元に配置した
2つのMEMSミラーアレイ2A,2Bとを組み合わせ
て構成した3次元型の光信号交換器について、出力側の
コリメータアレイ1Bに接続される出力光ファイバアレ
イ10Bの後段に設けられる光カプラアレイ11と、該
光カプラアレイ11の各光カプラ11で分岐された光の
パワーを検出する光パワー検出部12と、該光パワー検
出部12の検出結果を基に、出力光ファイバに対する光
信号の結合状態を判別して各MEMSミラー駆動部14
A,14Bを制御する比較制御部13とを備えた制御装
置を設けたものである。なお、ここでは、MEMSミラ
ーアレイ2Aが第1ミラーアレイに相当し、MEMSミ
ラーアレイ2Bが第2ミラーアレイに相当し、MEMS
ミラー駆動部14Aが第1ミラー駆動部に相当し、ME
MSミラー駆動部14Bが第2ミラー駆動部に相当す
る。
レイ10Bの各出力光ファイバに対応した複数の光カプ
ラが配置されていて、各出力光ファイバを伝搬する光信
号の一部が各々の光カプラで分岐されて光パワー検出部
12に送られる。光パワー検出部12は、例えば図19
の左側上部に示すように、光カプラアレイ11の各光カ
プラで分岐されたモニタ光を受光してその光パワーに応
じた電流信号を発生する光検出器12Aと、該光検出器
12Aから出力される電流信号を電圧信号に変換するI
/V変換器12Bと、を有する。なお、図19では1組
の光検出器12AおよびI/V変換器12Bのみが示し
てあるが、実際には、光カプラアレイ11の各光カプラ
にそれぞれ対応した、すなわち、光信号交換器の出力チ
ャネル数に対応した光検出器12AおよびI/V変換器
12Bが光パワー検出部12に設けられているものとす
る。
部に示すように、A/D変換器13A、デコード回路1
3B、ホールド回路13C、比較回路13D、カウンタ
制御信号生成回路13E、制御監視回路13Fおよびセ
レクタ13Gを有する。なお、ここでも1つの出力チャ
ネルに対応した構成のみについて図示したが、実際の比
較制御部13は、光信号交換器の出力チャネル数に対応
した同様の構成を備えているものとする。
2から出力されるアナログの電圧信号をデジタル信号に
変換する一般的な電気回路であり、変換されたデジタル
の電圧信号は、比較回路13Dの一方の入力端子に送ら
れるとともに、デコード回路13Bにも送られる。デコ
ード回路13Bは、A/D変換器13Aからのデジタル
信号をデコードしてホールド回路13Cに出力する。ホ
ールド回路13Cには、所要の周波数のクロック信号C
LKが入力されていて、デコード回路13Bからの出力
信号が予め設定した一定時間だけ保持された後に、比較
回路13Dの他方の入力端子に送られる。このホールド
回路13Cにおいて信号が保持される時間は、例えば、
後述するような各MEMSミラーのフィードバック制御
が1サイクル完了する時間に対応させて設定されるもの
とする。
よびホールド回路13Cからそれぞれ送られてくるデジ
タル信号で示される電圧値の大小比較を行い、その比較
結果をカウンタ制御信号生成部13Eおよび制御監視回
路13Fに伝える回路である。この比較回路13Dは、
具体的には、例えばA/D変換器13Aからのデジタル
値(制御後の電圧値)がホールド回路13Cからのデジ
タル値(制御前の電圧値)よりも大きければハイレベル
の信号を出力し、小さければローレベルの信号を出力す
るようにする。
路13Dからの出力信号のレベルに応じてカウンタ制御
信号を生成する。このカウンタ制御信号は、各MEMS
ミラー駆動部14A,14Bの後述するU/Dカウンタ
21X,21Yのカウント値を制御するための信号であ
る。ここでは、カウンタ制御信号生成部13Eで生成さ
れたカウンタ制御信号が、セレクタ13Gを介して対応
するMEMSミラー駆動部14A,14Bに振り分けら
れるようにしている。
生成部13Eが比較回路13Dからの出力信号のレベル
に対してカウント値を増加させるカウンタ制御信号(以
下、カウンタUp信号とする)を与えるのか、或いは、
減少させるカウンタ制御信号(以下、カウンタDown
信号とする)を与えるのかを決める指令を、比較回路1
3Dからの出力信号に応じて生成し、該指令をカウンタ
制御信号生成部13Eおよびセレクタ13Gに伝えるた
めの回路である。このような指令をカウンタ制御信号生
成部13Eおよびセレクタ13Gに伝える理由について
は後述する。
換器の入力側のMEMSミラーアレイ2Aを駆動制御す
るものである。具体的には、MEMSミラーアレイ2A
の各MEMSミラーに対応させて、例えば図19の中段
部分に示すように、セレクタ20と、X軸方向に対応し
たU/Dカウンタ21XおよびD/A変換器22Xと、
Y軸方向に対応したU/Dカウンタ21YおよびD/A
変換器22Yと、MEMSミラードライバ23とを有す
る。また、MEMSミラー駆動部14Bは、光信号交換
器の出力側のMEMSミラーアレイ2Bを駆動制御する
ものである。具体的には、MEMSミラーアレイ2Bの
各MEMSミラーに対応させて、例えば図19の下段部
分に示すように、X軸方向に対応したU/Dカウンタ2
1XおよびD/A変換器22Xと、Y軸方向に対応した
U/Dカウンタ21YおよびD/A変換器22Yと、M
EMSミラードライバ23と、を有する。なお、図19
の各MEMSミラー駆動部14A,14Bには、1つの
MEMSミラー(1つのチャネル)に対応した構成のみ
がそれぞれ示してある。
セレクタ20は、比較制御部13からのカウンタ制御信
号に応じて、MEMSミラーアレイ2Aに配置された複
数のMEMSミラーのうちの制御対象となるMEMSミ
ラーを選択し、そのMEMSミラーに対応した回路ブロ
ックにカウンタ制御信号を伝えるものである。このセレ
クタ20の選択動作は、光パワー検出部12で検出され
る光の出力チャネルに対応した入力チャネルに関する情
報が与えられることによって設定される。なお、MEM
Sミラー駆動部14Bには、上記のようなセレクタ20
が設けられていないが、これは、光パワー検出部12で
検出される光の出力チャネルが決まると、それに対応す
るMEMSミラーアレイ2BのMEMSミラーが1つに
特定されるためである。
設けられるU/Dカウンタ21Xは、比較制御部13か
らのカウンタ制御信号に従ってMEMSミラーのX軸方
向についてのカウンタ値を増加または減少させ、そのカ
ウンタ値をD/A変換器22Xに出力する。D/A変換
器22Xは、U/Dカウンタ21Xからのデジタルで表
されたカウンタ値をアナログ値に変換してMEMSミラ
ードライバに出力する。また、U/Dカウンタ21Y
は、比較制御部13からのカウンタ制御信号に従ってM
EMSミラーのY軸方向についてのカウンタ値を増加ま
たは減少させ、そのカウンタ値をD/A変換器22Yに
出力する。D/A変換器22Yは、U/Dカウンタ21
Yからのデジタルで表されたカウンタ値をアナログ値に
変換してMEMSミラードライバに出力する。
は、ミラー調整速度の向上、すなわち、フィードバック
時間を短縮させるために、入出力チャネルに応じて予め
設定されたカウンタ初期値がそれぞれ与えられることが
望ましい。このカウンタ初期値の具体的な設定方法につ
いては後述することにする。各MEMSミラー駆動部1
4A,14Bに設けられるMEMSミラードライバ23
は、対応するMEMSミラーのX軸方向またはY軸方向
の角度を各々の軸方向に対応したカウンタ値に従って駆
動制御する信号を生成する。各MEMSミラー駆動部1
4A,14Bで生成された駆動制御信号は、各MEMS
ミラーアレイ2A,2Bの対応するMEMSミラーに与
えられて角度ずれの補正が行われる。
る。まず、出力光ファイバに結合された光信号のパワー
と入力側および出力側の各MEMSミラーの角度との関
係について、図20の特性図を参照しながら概説する。
光信号変換器のミラー制御においては、出力光ファイバ
に結合される光信号のパワーが最大、すなわち、光信号
変換器における光損失が最小になるように、入力側およ
び出力側の各MEMSミラーの角度を最適化する必要が
ある。ところで、上述の図45に示したような3次元型
の構成をもつ光信号変換器については、図20(A)に
示すように、出力光パワーが最大になるミラー角度の最
適点が、入力側および出力側の各MEMSミラーについ
て出力光パワーがそれぞれ極大になる点で一致し、か
つ、入力側のMEMSミラーの角度変化に対する出力光
パワーの変化と、出力側のMEMSミラーの角度変化に
対する出力光パワーの変化とが互いに依存することなく
独立の関係になるという特性が確認されている。
軸方向の角度を変化させたときの出力光パワーの変化の
様子を示したが、上記の特性は各MEMSミラーのY軸
方向の角度を変化させたときについても同様である。ま
た、入力側MEMSミラーのX軸(Y軸)方向の角度と
出力側MEMSミラーのY軸(X軸)方向の角度とを変
化させたときの出力光パワーの変化特性も同様であり、
さらには、一方の側のMEMSミラーについてX軸方向
の角度とY軸方向の角度とを変化させたときに出力光パ
ワーの変化特性も同様である。以下では、入力側および
出力側の各MEMSミラーのX軸方向の角度を変化(Y
軸方向の角度は固定)させた場合を想定して説明するこ
とにするが、上記他の組み合わせについても同様にして
考えることが可能である。
な出力光パワーが得られている状態では、まず、図20
(B)に示すように、出力側MEMSミラーの角度を固
定とし入力側MEMSミラーの角度を調整して出力光パ
ワーが極大となるP2点の状態を実現する。次に、図2
0(C)に示すように、入力側MEMSミラーの角度を
固定とし出力側MEMSミラーの角度を調整して出力光
パワーが極大となるP3点の状態を実現する。これによ
り、出力光パワーが最大になる(光信号変換器の光損失
が最小になる)最適点に各MEMSミラーの角度を制御
することが可能になる。
いての制御特性を考慮して、第3実施形態の制御装置で
は、例えば図21に示すような具体的な回路構成を比較
制御部13のカウンタ制御信号生成回路13Eおよび監
視制御回路13Fに適用して、各MEMSミラーの角度
ずれの補正制御が行われる。図21に示す具体例では、
カウンタ制御信号生成回路13Eの構成要素として極性
反転回路13E’が設けられる。また、監視制御回路1
3Fについては、比較回路13Dでの比較結果を示す信
号が極性反転制御信号生成部30およびH/L検出回路
31にそれぞれ入力され、極性反転信号生成部30で生
成される極性反転制御信号が極性反転回路13E’に出
力される。H/L検出回路31では、比較回路13Dか
らの出力信号レベルが監視され、ハイレベルからローレ
ベルへの変化が検出されると、それを知らせる信号がセ
レクタ選択信号切替回路32に出力されるとともに、極
性反転回路13E’の動作を無効にするディセーブル信
号が極性反転回路13E’に出力される。セレクタ選択
信号切替回路32では、H/L検出回路31からの出力
信号に応じて出力光パワーが極大点に達したことが判断
されてセレクタ13Gを切り替える選択信号が生成さ
れ、該選択信号がセレクタ13Gおよび初期立上げ回路
33に送られる。初期立上げ回路33は、角度ずれ補正
制御の開始を合図する制御開始信号が入力されると、セ
レクタ13Gに対して初期値を与えるとともに極性反転
回路13E’の動作を有効にするイネーブル信号を出力
する。なお、初期立上げ回路33から極性反転回路13
E’に与えられるイネーブル信号は、セレクタ選択信号
切替回路32からの出力信号に応じて出力状態が制御さ
れる。
13では、例えば図22のタイミングチャートに示すよ
うに、まず、時間t0において制御開始信号が初期立上
げ回路33に入力されると、初期立上げ回路33は、例
えば、カウンタ制御信号の初期値としてカウンタ値の増
加を指示するカウンタUp信号をセレクタ13Gに与え
ると同時に、極性反転回路13E’に対してイネーブル
信号を与える。これにより各部の制御動作が開始され
る。なお、ここでは初期値としてカウンタUp信号をセ
レクタ13Gに与えるように設定したが、カウンタ値の
減少を指示するカウンタDown信号を初期値として与
えるように設定してもよい。
信号は、各MEMSミラー駆動部14A,14Bに振り
分けられ、MEMSミラー駆動部14Aに送られたカウ
ンタUp信号は、さらにセレクタ20で振り分けられて
角度ずれの制御対象となる入力側のMEMSミラーに対
応した回路ブロックに送られる。また、MEMSミラー
駆動部14Bに送られたカウンタUp信号は、角度ずれ
の制御対象となる出力側のMEMSミラー(光パワー検
出部12で出力光パワーのモニタを行うチャネル)に対
応した回路ブロックに送られる。ここでは、例えば前述
の図20に示したように、MEMSミラーのX軸方向の
角度ずれを入力側、出力側の順で補正制御する場合を考
えることにすると、制御開始時には、比較制御部13か
らのカウンタUp信号が、MEMSミラー駆動部14A
のX軸側のU/Dカウンタ21Xに入力されることにな
る。
ウンタ21Xでは、予め与えられたカウンタ初期値が増
加され、該カウンタ値がD/A変換器22Xに出力され
てD/A変換される。そして、D/A変換器22Xの出
力信号がMEMSミラードライバ23に送られ、U/D
カウンタ21Xのカウンタ値に応じて入力側MEMSミ
ラーのX軸方向の角度を制御する駆動制御信号が生成さ
れ、該駆動制御信号がMEMSミラーアレイ2Aに与え
られる。これにより、入力側のMEMSミラーアレイ2
Aの対応するMEMSミラーのX軸方向についての角度
が変化し、該入力側MEMSミラーおよびそれに対応す
る出力側MEMSミラーで反射された光信号の出力光フ
ァイバに対する結合状態が変化する。そして、出力光フ
ァイバに結合された光信号は、その一部が光カプラ11
で分岐されて光パワー検出部12に送られる。光パワー
検出部12では、光カプラ11からのモニタ光が受光素
子12Aで受光されて光パワーに応じた電流信号が発生
し、I/V変換器12Bで電圧信号に変換されて比較制
御部13に出力される。
号は、比較制御部13のA/D変換器13Aでデジタル
信号に変換されて比較回路13Dおよびデコード回路1
3Bに送られる。比較回路13Dには、入力側MEMS
ミラーのX軸方向の角度を変化させる前の状態における
出力光パワーに応じた電圧値がホールド回路13Cから
与えられていて、A/D変換器13Aからの電圧値との
比較が行われる。そして、入力側MEMSミラーのX軸
方向の角度を変化させたことにより、出力光パワーが大
きくなった場合には、比較回路13Dがハイレベルの出
力信号を発生し、出力光パワーが小さくなった場合に
は、比較回路13Dがローレベルの出力信号を発生す
る。
えたカウンタUp信号により、出力光パワーが増大する
方向に変化した場合には、比較回路13Dからのハイレ
ベルの出力信号に対してカウンタUp信号を生成し、ロ
ーレベルの出力信号に対してカウンタDown信号を生
成するようにカウンタ制御信号生成回路13Eの動作設
定を行う必要がある。また、出力光パワーが減少する方
向に変化した場合には、比較回路13Dからのハイレベ
ルの出力信号に対してカウンタDown信号を生成し、
ローレベルの出力信号に対してカウンタUp信号を生成
するようにカウンタ制御信号生成回路13Eの動作設定
を行う必要がある。このようなカウンタ制御信号生成回
路13Eの動作設定を実現するために、本実施形態で
は、制御監視部13Fに極性反転信号生成部30が設け
てあり、比較回路13Dからの出力信号がローレベルで
あることが検出されると極性反転回路13E’を反転動
作させ、ハイレベルであることが検出されると極性反転
回路13E’を反転動作させないようにする極性反転制
御信号が生成されて極性反転回路13E’に送られる。
これにより、極性反転回路13E’が反転動作していな
い設定では、カウンタ制御信号生成回路13Eの出力レ
ベルが比較回路13Dからの出力信号のレベル通りとな
って、比較回路13Dのハイレベル出力に対してハイレ
ベルのカウンタUp信号、比較回路13Dのローレベル
出力に対してローレベルのカウンタDown信号が出力
される。一方、極性反転回路13E’が反転動作してい
る設定では、比較回路13Dのハイレベル出力に対して
ローレベルのカウンタDown信号、比較回路13Dの
ローレベル出力に対してハイレベルのカウンタUp信号
が出力されるようになる。
号に対して、例えば図22の時間t 1〜t2に示すよう
に、比較回路13Dの出力信号がローレベルになったと
すると、極性反転回路13E’を反転動作させるハイレ
ベルの極性反転信号が発生する。これにより、初期値と
してハイレベルのカウンタUp信号に設定されていたカ
ウンタ制御信号が、時間t2〜t3に示すようにローレベ
ルのカウンタDown信号に切り替えられ、セレクタ1
3G,20を介してMEMSミラー駆動部14AのU/
Dカウンタ21Xに送られる。そして、U/Dカウンタ
21Xのカウンタ値の減少により、入力側MEMSミラ
ーの角度が制御開始時とは逆方向に制御されて出力光パ
ワーが増大する方向に変化するようになり、図22の時
間t3〜t4に示すように、比較回路13Dの出力信号が
ハイレベルとなる。この比較回路13Dのハイレベルの
出力信号は、極性反転回路13E’によって反転されて
ローレベルのカウンタDown信号としてカウンタ制御
信号生成回路13Eから出力される。このようなカウン
タDown信号に従って、出力光パワーが極大点に達す
るまで(図20(B)参照)、入力側MEMSミラーの
角度調整が繰り返される。
は、極大点を超えると、図22の時間t5〜t6に示すよ
うに、比較回路13Dの出力信号がローレベルに転じ
る。この比較回路13Dの出力レベルのハイからローへ
の変化は、制御監視回路13FのH/L検出回路31で
検出され、それを知らせる信号がセレクタ選択信号切替
回路32に送られるとともに、極性反転回路13E’に
与えられていたイネーブル信号が取り消されて、その代
わりにH/L検出回路31から極性反転回路13Eにデ
ィセーブル信号が送られる。また、このとき極性反転信
号生成部30から出力されていた極性反転信号も取り消
される。そして、セレクタ選択信号切替回路32では、
H/L検出回路31からの信号の入力により、入力側M
EMSミラーのX軸方向についての角度が最適な状態に
制御されたことが判断されて、ここではセレクタ13G
の設定を入力側MEMSミラーのX軸方向から出力側M
EMSミラーのX軸方向に切り替える制御信号が生成さ
れてセレクタ13Gに送られる。
がローレベルに転じた時点で入力側MEMSミラーのX
軸方向の角度が最適化されたと判断するようにしたが、
例えば、比較回路13Dの出力信号がローレベルに転じ
た時の制御サイクルでカウンタ制御信号をカウンタDo
wn信号からカウンタUp信号に切り替え、次の制御サ
イクルで、比較回路13Dの出力信号がローレベルに転
じる直前の状態となるように入力側MEMSミラーの角
度を戻すようにしてもよい。このような制御を行うか否
かは、角度制御の精度等に応じて判断することになる。
X軸方向の角度制御が完了すると、次に、前述の図20
(C)に示したような出力側MEMSミラーのX軸方向
の角度制御が入力側MEMSミラーの場合と同様にして
行われ、出力光パワーが最大になる最適点に各MEMS
ミラーのX軸方向の角度が制御される。さらに、各ME
MSミラーのY軸方向の角度についても、X軸方向の場
合と同様にして出力光パワーが最大となるように制御を
行うことで、各MEMSミラーの角度が最適化される。
これにより、光信号交換器の光損失を最小にすることが
可能になる。
MSミラーのX軸方向、出力側MEMSミラーのX軸方
向の順に角度を制御するようにしたが、出力側MEMS
ミラーの角度制御を先に行うことも可能である。また、
X軸方向の角度制御を行った後にY軸方向の角度制御を
行うようにしたが、Y軸方向の角度制御を先に行うよう
にしてもよい。さらに、一方の側のMEMSミラーにつ
いて各軸方向の角度制御を行った後に、他方の側のME
MSミラーについて各軸方向の角度制御を行うことも可
能である。本発明における角度制御の順序は、前述の図
20で説明したように、出力光パワーの変化が各MEM
Sミラーおよび各軸方向ごとに独立であるため、任意に
設定することが可能である。
ーが極大点に達するまでMEMSミラーの角度制御を続
けるようにしたが、例えば、出力光パワーが予め設定し
た値を超えた時点で制御を止めるようにすることも可能
である。図23は、上記の場合の比較制御部13および
MEMSミラー駆動部14A,14Bの構成例を示した
ものである。図23の構成例では、A/D変換器13A
から出力される電圧値を比較結果監視部13Hで直接読
み取り、比較回路13Dにおける比較結果とは関係な
く、電圧値が一定値を超えたらカウンタの動作を停止さ
せるようにしたものである。
光信号交換器の制御装置について説明する。上述した第
3実施形態では、各MEMSミラーについて一方の軸方
向について角度制御を行い、その制御が完了した後に、
他方の軸方向の角度制御を行うようにした。第4実施形
態では、入力側および出力側の各MEMSミラーについ
て同一軸方向の角度を同時に制御し、処理時間の短縮を
図るようにした場合を考える。
部13の具体的な構成例を示すブロック図である。な
お、光信号交換器および制御装置の全体構成は、上述の
図18に示した第3実施形態の場合と同様であり、ま
た、光パワー検出部12および各MEMSミラー駆動部
14A,14Bの構成は、上述の図19に示した具体例
の場合と同様である。
部13は、図19および図21に示した第3実施形態の
構成について、カウンタ制御信号生成回路13E内の極
性反転回路13E’に代えて、比較回路13Dとカウン
タ制御信号生成回路13Eの間に比較信号受信回路13
Iが設けられる。また、制御監視回路13Fについて
は、極性反転信号生成部30に代えて、メモリ34およ
びCPU35が設けられる。
D変換器13Aから出力される電圧値を記憶し、その記
憶データがCPU35によって読み出される。CPU3
5は、後述するようにメモリ34の記憶データ並びにH
/L検出回路31および初期立上げ回路からの信号に基
づいて各部の動作を制御する。ここで、上記のような構
成を有する比較制御部13の動作を図25のフローチャ
ートを参照しながら説明する。
ップ10およびステップ20(図中、S10およびS2
0で示し、以下同様とする)において、角度制御を行う
軸方向を設定するためのセレクタ13Gの出力選択が行
われる。ここでは、最初にX軸方向の角度制御を行った
後に、Y軸方向の角度制御を行う場合を想定することに
する。
度制御を行うためのセレクタ13Gの出力選択が行われ
ると、ステップ30では、制御開始時の初期状態を基準
に、カウンタ制御信号の初期値として、入力側MEMS
ミラーに対しカウントUp信号、出力側MEMSミラー
に対しカウントUp信号(以下、このようなカウンタ制
御信号の組み合わせを(U,U)と表記する)が初期立
上げ回路33から出力される。そして、カウンタ制御信
号(U,U)は、セレクタ13Gを介して各MEMSミ
ラー駆動部14A,14BのU/Dカウンタ21Xに与
えられ、上述した第3実施形態の場合と同様にして、入
力側および出力側の各MEMSミラーのX軸方向の角度
が制御されて、その時の光パワー検出部12で検出され
る出力光パワーに対応した電圧値がメモリ34に記憶さ
れる。カウンタ制御信号(U,U)に対する電圧値がメ
モリ34に記録されると、各MEMSミラーの角度が初
期状態に戻され、入力側MEMSミラーに対しカウント
Down信号、出力側MEMSミラーに対しカウントD
own信号(以下、このようなカウンタ制御信号の組み
合わせを(D,D)と表記する)が、カウンタ制御信号
の初期値として与えられ、その時の出力光パワーに対応
した電圧値がメモリ34に記録される。さらに、上記の
場合と同様にして、初期状態を基準にカウンタ制御信号
(U,D)およびカウンタ制御信号(D,U)が順次与
えられ、それぞれの場合における出力光パワーに対応し
た電圧値がメモリ34に記録される。
(U,D)(D,U)に対応した電圧値がメモリ34に
記憶されると、ステップ40において、CPU35によ
りメモリ34の記憶データが読み込まれ、出力光パワー
が最も大きくなる時の電圧値の検出が行われ、そのとき
のカウンタ制御信号の組み合わせが判断される。ここで
は、例えばカウンタ制御信号(D,U)のときに出力光
パワーが最も大きくなった場合を考えることにする。
判断結果に従って、カウンタ制御信号生成回路13Eで
生成されるカウンタ制御信号が(D,U)の組み合わせ
に設定されるとともに、比較信号受信回路13Iの動作
を有効にするイネーブル信号がCPU35から出力さ
れ、前述した第3実施形態の場合と同様にして、比較回
路13Dからの出力信号レベルに基づく角度制御が行わ
れる。具体的には、ステップ60で比較回路13Dから
の出力信号がハイレベルであるかローレベルかの判定が
行われ、ローレベルが判定される(極大検出)とステッ
プ70に移る。なお、ローレベルが判定されたときの状
態は、入力側および出力側の各MEMSミラーのうちの
一方の角度が最適点に達したことを意味する。
出力信号のハイレベルからローレベルへの変化がH/L
検出回路31により検出され、それを知らせる信号がC
PU35に伝えられる。H/L検出回路31からの信号
を受けたCPU35では、比較信号受信回路13Iへの
イネーブル信号の出力を取り消して比較信号受信回路1
3Iの動作を停止させるとともに、セレクタ選択信号切
替回路32を介して制御信号を送りセレクタ13Gの動
作を停止させる。
力側の各MEMSミラーについて、一方の側のMEMS
ミラーに対してカウンタUp信号およびカウンタDow
n信号を順に与え、各々の場合における出力光パワーに
対応した電圧値がメモリ34に記憶される。また、一方
の側のMEMSミラーについての電圧値の記憶が完了す
ると、他方の側のMEMSミラーに対してカウンタUp
信号およびカウンタDown信号を順に与え、各々の場
合における出力光パワーに対応した電圧値がメモリ34
に記憶される。このような操作を行う理由は、例えば、
入力側MEMSミラーの角度が最適点に達していれば、
入力側MEMSミラーに対してカウンタUp信号および
カウンタDown信号を与えることで得られる出力光パ
ワーの各値は、操作前の値よりも下回ることになる。一
方、出力側MEMSミラーに対してカウンタUp信号お
よびカウンタDown信号を与えることで得られる出力
光パワーの値は、一方のカウンタ制御信号を与えたとき
に上回り、他方のカウンタ制御信号を与えたときに下回
ることになる。従って、この差異に着目することで最適
点に達していないMEMSミラーが判別可能になる。
よりメモリ34の記憶データが読み込まれ、出力光パワ
ーがステップ80の操作前の値を上回ったときのMEM
Sミラーおよびカウンタ制御信号が判断される。このC
PU35の判断結果に従って、ステップ100では、比
較信号受信回路13Iにイネーブル信号が与えられると
同時に一方の側のMEMSミラーの角度が制御され、比
較回路13Dからの出力信号レベルの判定がステップ1
10で行われる。比較回路13Dからの出力信号がロー
レベルになったことが検出されると(極大検出)、前述
のステップ70と同様にしてステップ120で、比較信
号受信回路13Iおよびセレクタ13Gの動作が停止さ
れる。そして、ステップ130では制御済みの軸方向の
判別が行われ、X軸方向のみの制御が完了している場合
には、ステップ20に戻って各MEMSミラーのY軸方
向についての角度制御が、X軸方向の場合と同様にして
行われる。
側および出力側の各MEMSミラーについて同一軸方向
の角度を同時に制御するようにしたことで、各MEMS
ミラーについての角度制御時間を短縮させることが可能
になる。なお、上記第4実施形態では、各MEMSミラ
ーのX軸方向の角度を同時に制御して一方の側のMEM
Sミラーの角度が最適点に達した後は、他方の側のME
MSミラーについてのみ角度制御を行うようにしたが、
一方の側の角度が最適化された後も、引き続き入力側お
よび出力側の角度を同時に制御することも可能である。
具体的には、例えば、カウンタ制御信号(D,U)によ
り角度制御を行い、一方の側のMEMSミラーの角度が
最適点に達した場合を考えると、その後のカウンタ制御
信号の組み合わせとしては(U,U)または(D,
D)、すなわち、これまで与えてきたカウンタ制御信号
の組み合わせ(D,U)とその逆の組み合わせ(U,
D)を除いたカウンタ制御信号を与えるようにする。そ
して、出力光パワーが大きくなる側のカウンタ制御信号
の組み合わせを判別して角度制御を続け、比較回路の出
力信号がローレベルに転じて再び極大点が検出された
ら、一旦制御を止め、これまで与えてきたカウンタ制御
信号とその逆を除いた組み合わせを与えて、上記の場合
と同様の角度制御を繰り返し、最終的には、カウンタ制
御信号の組み合わせを変えても出力光パワーが大きくな
らない極大点に達するまで角度制御を続けるようにす
る。このような制御方式においても、入力側および出力
側の角度制御が同時に行われるため、処理時間の短縮を
図ることが可能である。
び出力側の各MEMSミラーについて同一軸方向の角度
を同時に制御するようにしたが、本発明はこれに限ら
ず、一方の側のMEMSミラーについてX軸方向および
Y軸方向の各角度を同時に制御することも可能である。
さらに、入力側および出力側の各MEMSミラーについ
てX軸方向およびY軸方向の各角度をそれぞれ同時に制
御し、各々の組み合わせに対応した状態で得られる出力
光パワーを逐次メモリに記憶し、該メモリの記憶データ
から最大値を抽出し、その条件にあったカウンタ制御信
号を設定して角度制御を行うようにすることも応用可能
である。
よびMEMSミラー駆動部14A,14Bの構成例を示
したものである。図26の構成例では、比較制御部13
として、A/D変換器13Aから出力される電圧値を記
憶する光出力保存メモリ13Jと、各MEMSミラー駆
動部14A,14Bのカウント動作を制御するカウンタ
制御回路13Kと、光出力保存メモリ13Jの記憶デー
タを基にカウンタ制御回路13Lの動作を制御するCP
U13Lとが設けられる。
の初期状態における出力光パワーに対応した電圧値を光
出力保存メモリ13Jに記憶する。初期状態の電圧値の
記憶が終了すると、それを知らせる信号がCPU13L
に通知され、CPU13Lがカウンタ制御回路13Lの
動作を制御する。カウンタ制御回路13Lでは、各ME
MSミラー駆動部14A,14Bの各々のU/Dカウン
タ21X,21Yのカウンタ値を、例えば、予め設定し
た範囲内で動かすような制御が行われ、1カウント動か
すごとに得られる出力光パワーに対応した電圧値が光出
力保存メモリ13Jに逐次記憶される。各カウンタ値に
対応した電圧値の記憶がすべて終了すると、CUP13
Lでは、光出力保存メモリ13Jの記憶データが解析さ
れ、出力光パワーが最大になるときのカウンタ値の条件
が検出される。そして、その条件に従って各U/Dカウ
ンタ21X,21Yのカウンタ値が設定され、入力側お
よび出力側の各MEMSミラーの角度が最適点に制御さ
れる。
において、各MEMSミラー駆動部14A,14Bの各
々のU/Dカウンタ21X,21Yにそれぞれ与えられ
るカウンタ初期値について詳しく説明する。前述したよ
うに、第3および第4実施形態では、入出力チャネルに
応じて予め設定したカウンタ初期値を各U/Dカウンタ
21X,21Yにそれぞれ与えて、ミラー調整速度の向
上を図ることが望ましい。具体的には、例えば図27に
示すように、カウンタ初期値をメモリ40等に格納して
おき、外部から与えられる入出力チャネル情報に従っ
て、入出力チャネルに対応した初期値をメモリ40から
読み出すような構成が可能である。また、カウンタ初期
値としては、入力側のMEMSミラーおよび出力側のM
EMSミラーについて実際に想定され得る傾斜角度を、
入出力チャネルのあらゆる組み合わせに対応させて設定
しておくことが最適である。
納されるカウンタ初期値のデータとしては、入力チャネ
ル情報と、出力チャネル情報と、入力側および出力側の
各MEMSミラーについての2軸の傾斜角度情報とが必
要であり、そのデータの組み合わせとして{(入力チャ
ネル数)×(出力チャネル数)}行数のテーブルを用意
する必要がある。しかも、各軸の傾斜角度情報として
は、例えば、入力チャネル数および出力チャネル数がと
もに64の場合(以下、64ch×64chとする)、
実際に想定される角度から見積もると、9〜10ビット
のデータ変換が要求される。このため、入力側および出
力側の各2軸についての傾斜角度情報として40ビット
程度が必要になる。従って、64ch×64chの場合
にカウンタ初期値を格納するためのメモリとしては、6
4×64×{6(入力チャネル情報)+6(入力チャネ
ル情報)+40(傾斜角度情報)}ビット、すなわち、
約2 18ビットの容量が必要となる。このメモリ容量は、
入出力チャネル数が倍になると、約7〜8倍が要求され
るようになるため、多チャンネル化が行われることで、
メモリ容量の肥大化とそれに伴う処理速度の低下が生じ
てしまい、ミラー調整速度に影響を及ぼす可能がある。
各MEMSミラーの光学的特性を利用することにより、
カウンタ初期値を格納するメモリの構成を最適化するた
めの技術について詳しく説明する。まず、各MEMSミ
ラーアレイ2A,2Bについて、各々のMEMSミラー
に対し、図28に示すような順番で対称に番号を割り振
るようにする。すなわち、3次元的に線対称となるよう
に配置された各MEMSミラーアレイ2A,2Bが、そ
れぞれ、M行N列に配列されたM×N個のMEMSミラ
ーを有する場合に、その線対称の軸を基準して、入力側
および出力側の各MEMSミラーの番号が対称となるよ
うに、上段の第1行から下段の第M行まで連続番号を割
り振るようにする。
イ2Aについては、図で左上を起点にして行番号1〜
M、列番号1〜Nを振り、第1行・第1列のMEMSミ
ラーを1番、第1行・第N列のMEMSミラーをN番、
第2行・第1列のMEMSミラーをN+1番、第2行・
第N列のMEMSミラーを2×N番とし、以降同様にし
て連続番号を振り、第M行・第N列のMEMSミラーを
M×N番とする。また、出力側のMEMSミラーアレイ
2Bについては、図で右上を起点にして、入力側の場合
と同様に各MEMSミラーに対して1番からM×N番ま
での連続番号を振るようにする。
た番号および出力側の各MEMSミラーに振られた番号
は、後述する入出力チャネル情報を基に示される入力チ
ャネル番号および出力チャネル番号にそれぞれ対応する
ものとする。図29は、初期値メモリの構成を最適化す
るための第1の回路例を示すブロック図である。
図27に示したカウンタ初期値を格納するメモリ40に
対して、入力Ch検出回路41、出力Ch検出回路4
2、剰余演算回路43および差分演算回路44によって
入出力チャネル情報を基に生成したアクセス信号を与
え、メモリ40に格納する初期値データの削減を図った
ものである。
られる入出力チャネル情報を基に、制御対象となる入力
側のMEMSミラーに対応した入力チャネル番号を検出
し、その検出結果を剰余演算回路43および差分演算回
路44にそれぞれ出力する。また、出力Ch検出回路4
2は、入出力チャネル情報を基に、制御対象となる出力
側のMEMSミラーに対応した出力チャネル番号を検出
し、その検出結果を差分演算回路44に出力する。
1で検出された入力チャネル番号を、前述したMEMS
ミラーの配列における列の数Nで割ったときの余り(剰
余)を演算し、その演算結果をアクセス信号としてメモ
リ40に出力する。差分演算回路44は、入力Ch検出
回路41で検出された入力チャネル番号と出力Ch検出
回路42で検出された出力チャネル番号との差を演算
し、その演算結果をアクセス信号としてメモリ40に出
力する。
に示すような入出力側の各MEMSミラーの光学的特性
を利用することによって、初期値メモリの構成の最適化
が実現されることになる。なお、図30の一例では、入
出力チャネル数が64ch×64chの場合を考え、入
出力側の各MEMSミラーアレイ2A,2Bが、8行8
列に配列された64個のMEMSミラーをそれぞれ有す
るものとする。
特性とは、入力チャネル番号を線対称軸に垂直な方向
(行方向)に並べられたMEMSミラーの数(列の数)
で割った余りと、入力チャネル番号および出力チャネル
番号の差と、がそれぞれ一致するような入出力チャネル
の組み合わせの場合には、入力側および出力側の各ME
MSミラーの傾斜角度が同一になるという、3次元的に
線対称な各MEMSミラーアレイ2A,2Bの配置に基
づいた光学特性である。上記のような入出力チャネルの
関係は、入力チャネル番号iおよび出力チャネル番号j
の2つの組み合わせを(i1,j1)、(i2,j2)
とすると、次の(11)式および(12)式で表され
る。
任意の整数である。(11)式および(12)式の関係
を同時に満たす入出力チャネルの組み合わせは、具体的
には図30に例示したように、入力チャネル番号につい
ての剰余が1となり、入出力チャネル番号の差分が9と
なる、(1,10)、(9,18)、…(49,58)
などのグループを挙げることができる。外部からの入出
力チャネル情報に従って上記のようなグループに該当す
る入出力チャネル番号が与えられた場合には、それに対
応する入力側および出力側の各MEMSミラーの傾斜角
度がすべて同一となる。このため、入力チャネル番号に
ついての剰余と、入出力チャネル番号間の差分とを基準
にして関連付けを行い、メモリ40に格納するカウンタ
初期値のデータテーブルを作成することによって、メモ
リ構成の最適化を図ることが可能になる。
h×64chの場合に、入出力チャネル番号に関する剰
余および差分を基準にして作成した、カウンタ初期値の
データテーブルの一例である。
示すようなカウンタ初期値のデータテーブルがメモリ4
0に格納され、入出力チャネル情報に従って入力Ch検
出回路41および出力Ch検出回路42で検出された入
力チャネル番号および出力チャネル番号を用いて、剰余
演算回路43および差分演算回路44により剰余および
差分がそれぞれ演算され、それら演算結果に従ってメモ
リ40の初期値データが読み出されるようになる。
り、メモリ40に必要とされるメモリ容量は、本回路構
成を適用しない図27に示したような構成の場合に比べ
て、約2/N相当に軽減することが可能になる。具体的
には、上記表1の一例において、メモリ40に格納され
る初期値データは960通りとなる。一方、本回路構成
を適用せずに64ch×64chの制御を行う場合に
は、4096通りの初期値データをメモリ40に格納す
る必要が生じる。
ついては、図31に示すような改良を施すことによっ
て、初期値メモリの構成をより最適化することが可能で
ある。図31の改良例は、第1の回路例について0検出
回路45を設けたものである。この0検出回路45は、
差分演算回路44の演算結果が0になる場合を検出し、
その検出結果をメモリ40に伝えるものである。
合、すなわち、入力チャネル番号と出力チャネル番号と
が同じ場合には、本光信号交換器の構成上、入力側のM
EMSミラーおよび出力側のMEMSミラーの各傾斜角
度が共に0となり、各々のミラーの駆動電圧もそれぞれ
0となる。そこで、このような場合を0検出回路45を
用いて検出してメモリ40に伝えるようにすることで、
入出力チャネル番号が同じという条件に対してメモリ4
0のテーブルをさらに簡略化することができる。これに
より、64ch×64chの場合には、7通りの初期値
データの削減が可能になり、953通りの初期値データ
をメモリ40に格納すればよくなる。
ネル番号が同一になるときの初期値データをメモリ40
に用意しておくようにしたが、例えば図32に示すよう
に、0検出回路45から各MEMSミラー駆動部14
A,14Bの各々のD/A変換器22X,22Yにリセ
ット信号をそれぞれ与えるようにしても構わない。次
に、初期値メモリの構成を最適化するための第2の回路
例について説明する。
ル番号に関する剰余と差分を基準にして関連付けを行
い、初期値データの削減を図るようにした。第2の回路
では、3次元的に線対称な各MEMSミラーアレイ2
A,2Bの配置において、2組の入出力チャネル番号
(i1,j1)、(i2,j2)の間に、i1=j2,
i2=j1の関係がある場合、入力側および出力側の各
MEMSミラーの傾斜角度について、次の表2に示すよ
うな関係が成り立つことを利用して関連付けを行い、メ
モリ構成の最適化を図るようにしたものである。
番号(i1,j1)、(i2,j2)に関して、入力側
および出力側の各MEMSミラーの各軸方向に与える傾
斜角度は、4つの角度A,B,C,Dの組み合わせとし
て考えた場合に、各傾斜角度θAX,θBX,θAY,θBYと
の対応関係を並べ替え、符号を反転させた(絶対値が同
じ)ものとなる。このような関係を利用することによっ
て、メモリ40に格納する初期値データを削減すること
が可能になる。
である。図33において、第2の回路例は、前述の図2
7に示したカウンタ初期値を格納するメモリ40に対し
て、入力Ch検出回路41、出力Ch検出回路42およ
び大小比較/ソート回路46によって入出力チャネル情
報を基に生成したアクセス信号を与え、さらに、メモリ
40から読み出した初期値をソート/符号反転回路47
で処理して各MEMSミラー駆動部14A,14Bに送
るようにしたものである。
出回路41で検出された入力チャネル番号iと出力Ch
検出回路42で検出された出力チャネル番号jとの大小
比較を行い、入出力チャネル番号を示す情報としてメモ
リ40に与えるアクセス信号の上位側にチャネル番号の
大きい方がくるように並べ替えを行うための回路であ
る。
には、例えば図34に示すように、EX−OR回路46
A,AND回路46Bおよびラッチ回路46Cを組み合
わせた回路によって、入力チャネル番号iと出力チャネ
ル番号jの大小比較を行い、その比較結果に基づいて2
×2マトリックススイッチ46Dによりチャネル番号の
並べ替えを行うようにすることが可能である。なお、ラ
ッチ回路46Cは、2×2マトリックススイッチ46D
に対して、入力チャネル番号iが出力チャネル番号jよ
り大きい場合に入出力ポートの接続をバー状態にする信
号を与え、入力チャネル番号iが出力チャネル番号jよ
り小さい場合に入出力ポートの接続をクロス状態にする
信号を与える。また、ラッチ回路46Cから出力される
大小比較の結果を示す信号は、後段のソート/符号反転
回路47にも送られる。
ソート回路46からのアクセス信号に従ってメモリ40
から読み出された初期値データ(傾斜角度)が入力さ
れ、大小比較/ソート回路46でi>jの大小関係が検
出された場合には、メモリ40からの初期値データをそ
のまま各MEMSミラー駆動部14A,14Bの各々の
U/Dカウンタ21X,21Yに出力し、大小比較/ソ
ート回路46でi<jの大小関係が検出された場合に
は、メモリ40からの初期値データを前述の表2に示し
たような関係に対応させて並べ替えて符号反転した後
に、各MEMSミラー駆動部14A,14Bの各々のU
/Dカウンタ21X,21Yに出力する。
には、例えば図35に示すように、メモリ40から読み
出された傾斜角度データθAX,θBXおよびθAY,θBYを
2×2マトリックススイッチ47Aおよび47Bでそれ
ぞれ受け、i<jの大小関係が検出された場合に、各2
×2マトリックススイッチ47A,47Bの入出力ポー
トの接続をクロス状態にして、θAXとθBXの並べ替えお
よびθAYとθBYの並べ替えを行う。そして、各2×2マ
トリックススイッチ47A,47Bから出力された各傾
斜角度データは、各符号反転回路47C,47Dにそれ
ぞれ送られ、i<jの場合に各傾斜角度データの符号が
反転される。そして、符号反転回路47Cから出力され
る各傾斜角度データが、各MEMSミラー駆動部14
A,14BのU/Dカウンタ21Xにそれぞれ送られ、
符号反転回路47Dから出力される各傾斜角度データ
が、各MEMSミラー駆動部14A,14BのU/Dカ
ウンタ21Yにそれぞれ送られる。
により、メモリ40に必要とされるメモリ容量を、本回
路構成を適用しない図27に示したような構成の場合に
比べて半減させることが可能になる。次に、初期値メモ
リの構成を最適化するための第3の回路例について説明
する。
EMSミラーアレイ2A,2Bの配置において、2組の
入出力チャネル番号(i1,j1)、(i2,j2)の
間に、次の(13)式〜(15)式の関係が同時に成り
立つ場合、入力側および出力側の各MEMSミラーの傾
斜角度について、次の表3に示すような関係が成立する
ことを利用して、メモリ構成の最適化を図るようにした
ものである。
た例示図である。図36では、入出力チャネル数が64
ch×64chの場合を考え、入出力側の各MEMSミ
ラーアレイ2A,2Bが、8行8列に配列された64個
のMEMSミラーをそれぞれ有するものとしたとき、上
記表3の関係が成り立つ組み合わせの1つとして、例え
ば、(i1,j1)=(1,51)、(i2,j2)=
(49,3)を想定している。このような入出力チャネ
ルにおいては、入力側および出力側の各MEMSミラー
の傾斜角度について、絶対値が各軸方向で同じになり、
その符号がY軸方向で反転した関係が成り立つようにな
る。このような関係を利用することによっても、メモリ
40に格納する初期値データを削減することが可能にな
る。
である。図37において、第3の回路例は、前述の図2
7に示したカウンタ初期値を格納するメモリ40に対し
て、入力Ch検出回路41、出力Ch検出回路42、組
み替え回路48および大小比較回路49によって入出力
チャネル情報を基に生成したアクセス信号を与え、さら
に、メモリ40から読み出した初期値を、その一部を符
号反転回路50A,50Bで処理して各MEMSミラー
駆動部14A,14Bに送るようにしたものである。
よって比較される入出力チャネル番号間の大小関係に応
じて、前述の(13)式〜(15)式の関係に従い、入
力チャネル番号iおよび出力チャネル番号jの組み替え
を行うものである。この組み替え回路48は、具体的に
は、例えば図38に示すように、セレクタ48A,48
B、商・剰余算出回路48C,48Dおよび演算回路4
8E,48Fを組み合わせて構成することが可能であ
る。
における比較結果がi>jを示す場合、チャネル番号の
組み替えを必要としない設定になっていて、入力Ch検
出回路41および出力Ch検出回路42から送られてく
る入力チャネル番号iおよび出力チャネル番号jが、そ
のまま各セレクタ48A,48Bを介してメモリ40に
伝えられる。一方、大小比較回路49における比較結果
がi<jを示す場合には、入力チャネル番号iおよび出
力チャネル番号jについて、商・剰余算出回路48C,
48Dで、チャネル番号を列の数Nで割ったときの商お
よび剰余がそれぞれ算出される。入力チャネル番号iに
ついて商・剰余算出回路48Cで算出された、商は演算
回路48Fに出力され、剰余は演算回路48Eに出力さ
れる。また、出力チャネル番号jについて商・剰余算出
回路48Dで算出された、商は演算回路48Eに出力さ
れ、剰余は演算回路48Fに出力される。そして、各演
算回路48E,48Fでは、与えられた商および剰余を
用いてチャネル番号の再計算が行われ、演算回路48E
の再計算結果が組み替え後の入力チャネル番号としてセ
レクタ48Aを介してメモリ40に送られ、演算回路4
8Fの再計算結果が組み替え後の出力チャネル番号とし
てセレクタ48Bを介してメモリ40に送られる。
理動作は、前述の図36に例示したような64ch×6
4chの場合には、例えば図39に示すように、組み替
え前の入力チャネル番号i1および出力チャネル番号j
1を6ビットデータで表すとき、組み替え後の入力チャ
ネル番号i2および出力チャネル番号j2として、組み
替え前の各データの上位3ビットを互いに入れ替えた6
ビットデータを作成することになる。このようなデータ
処理を実行する組み替え回路48は、論理回路の組み合
わせにより容易に実現可能である。
から出力される入出力チャネルデータに従ってメモリ4
0から読み出された傾斜角度のうち、入力側のMEMS
ミラーのY軸方向に対応した傾斜角度θAYが入力され、
大小比較回路49における比較結果がi>jを示す場合
にはそのままの傾斜角度θAYを、比較結果がi<jを示
す場合には符号を反転させた傾斜角度θAYをMEMSミ
ラー駆動部14AのU/Dカウンタ21Yに送る。ま
た、符号反転回路50Bは、組み替え回路48から出力
される入出力チャネルデータに従ってメモリ40から読
み出された傾斜角度のうち、出力側のMEMSミラーの
Y軸方向に対応した傾斜角度θBYが入力され、大小比較
回路49における比較結果がi>jを示す場合にはその
ままの傾斜角度θBYを、比較結果がi<jを示す場合に
は符号を反転させた傾斜角度θBYをMEMSミラー駆動
部14BのU/Dカウンタ21Yに送る。
によって、メモリ40に必要とされるメモリ容量を、本
回路構成を適用しない図27に示したような構成の場合
に比べて半減させることが可能になる。次に、初期値メ
モリの構成を最適化するための第4の回路例について説
明する。
入出力チャネル番号(i1,j1)、(i2,j2)に
ついて、対応する各MEMSミラーの各軸方向の傾斜角
度の相対関係を基にメモリ構成の最適化を図ってきた。
第4の回路例では、カウンタ初期値の精度に対する要求
が比較的厳しくなく、かつ、メモリ容量に制限があるよ
うな場合に、1組の入出力チャネル番号(i1,j1)
について、i1とj1との間の列差または行差を基準に
して補正角度を考えることで、メモリ構成の最適化を図
るようにしたものである。具体的には、例えばi1とj
1が同じ行に位置する場合に、i1とj1の間の列差に
着目すると、次の表4および表5に示すような関係が成
立することを利用したものである。
位置する場合、入力側および出力側の各MEMSミラー
のY軸方向の傾斜角度θAY,θBYは同じ値Bになり、X
軸方向の傾斜角度θAX,θBXは絶対値が同じで符号が異
なる値A,−Aとなる。そして、X軸方向の傾斜角度θ
AX,θBXの絶対値Aは、表5にあるように、αを基準の
補正角度として列差に依存した線形関係を持つようにな
る。
斜角度θAX,θBXの関係を説明する図である。図40に
示したように、入力側のMEMSミラーに対して出力側
のMEMSミラーが同じ列に位置して列差が0となると
きには、各MEMSミラーのX軸方向の傾斜角度θAX,
θBXがそれぞれ0になり、列差が1となるときには、傾
斜角度θAX=α、θBX=−αになり、列差がN−1にな
るときには、傾斜角度θAX=(N−1)×α、θBX=−
(N−1)×αになる。
に位置し、i1とj1の間の行差に着目する場合にも同
様にして考えることができる。従って、このような関係
を利用することによって、メモリ40に格納する初期値
データを大幅に減らすことが可能になる。図41は、第
4の回路例を示すブロック図である。
図27に示したカウンタ初期値を格納するメモリ40に
対して、入力Ch検出回路41、出力Ch検出回路42
および行列差演算回路51によって入出力チャネル情報
を基に生成したアクセス信号を与え、さらに、メモリ4
0から読み出した初期値を、その一部を符号反転回路5
2A,52Bで処理して各MEMSミラー駆動部14
A,14Bに送るようにしたものである。
41で検出された入力チャネル番号と出力Ch検出回路
42で検出された出力チャネル番号に従って、入出力チ
ャネル間の列差または行差を演算し、その演算結果をア
クセス信号としてメモリ40に与えるものである。この
行列差演算回路51は、具体的には、例えば図42に示
すように、商・剰余算出回路51A,51Bおよび演算
回路51C,51Dを組み合わせて構成することが可能
である。
51Aにおいて、入力チャネル番号を列の数Nで割った
ときの商および剰余が算出され、その商が演算回路51
Dに出力され、剰余が演算回路51Cに出力される。ま
た、商・剰余算出回路51Bにおいては、出力チャネル
番号を列の数Nで割ったときの商および剰余が算出さ
れ、その商が演算回路51Dに出力され、剰余が演算回
路51Cに出力される。そして、演算回路51Cでは、
各商・剰余算出回路51A,51Cからの剰余の値を用
いて列差が演算されてメモリ40に送られる。また、演
算回路51Dでは、各商・剰余算出回路51A,51C
からの商の値を用いて行差が演算されてメモリ40に送
られる。
な各列差に対応した補正角度の値と、各行差に対応した
補正角度の値とがそれぞれ格納されていて、行列差演算
回路51から送られる列差または行差に従って該当する
格納データが読み出される。なお、ここでは、列差およ
び行差に対応した補正角度データをメモリ40に格納し
ておく構成を示したが、メモリ40に代えて、例えば図
43に示すような掛算回路40’を設け、行列差演算回
路51から送られる列差または行差に応じて補正角度を
逐次計算することも可能である。
メモリ40から読み出された補正角度データが入力さ
れ、符号を反転させた補正角度をMEMSミラー駆動部
14BのU/Dカウンタ21Xに送る。また、符号反転
回路52Aは、行差に対応させてメモリ40から読み出
された補正角度データが入力され、符号を反転させた補
正角度をMEMSミラー駆動部14BのU/Dカウンタ
21Yに送る。
によって、メモリ40に必要とされるメモリ容量を、本
回路構成を適用しない図27に示したような構成の場合
に比べて大幅に削減させることが可能になる。なお、上
述した第1〜第4実施形態では、3次元型の光信号交換
器として、図45に示したような構成を考えたが、本発
明が適用可能な光信号交換器の構成はこれに限られるも
のではない。例えば、図44に示すように、入力側およ
び出力側の各コリメータアレイ1A,1Bを並べて配置
した入出力一体型のコリメータアレイと、入力側および
出力側の各MEMSミラーアレイ2A,2Bを並べて配
置した入出力一体型のMEMSミラーアレイと、入力側
MEMSミラーからの光をシフトさせながら折り返して
出力側MEMSミラーに戻すシフト型折り返しミラー
と、を有するような3次元型の光信号交換器などに対し
ても本発明の制御技術を適用することが可能である。た
だし、入出力一体型のMEMSミラーアレイを適用した
構成について、前述した初期値メモリの構成を最適化す
るための第1〜第4の回路例を採用することは除かれる
ものとする。以上、本明細書で開示した主な発明につい
て以下にまとめる。
数のティルトミラーを平面上に配置した第1ミラーアレ
イおよび第2ミラーアレイを有し、入力された光信号を
前記第1ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレイで順
次反射して特定の位置から出力する光信号交換器につい
て、前記第1ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレイ
の各ティルトミラーの反射面の角度を制御する制御装置
であって、前記第2ミラーアレイで反射された光信号の
出力状態を検出する出力光検出手段と、該出力光検出手
段の検出結果に基づいて、前記第1ミラーアレイおよび
前記第2ミラーアレイの前記光信号を反射した各ティル
トミラーの反射面の角度を判断し、該各角度が予め設定
した目標値に近づくように前記各ティルトミラーの反射
面の角度を補正制御する角度制御手段と、を備えて構成
されたことを特徴とする光信号交換器の制御装置。
って、前記出力光検出手段は、前記第2ミラーアレイで
反射された光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分
岐部からの分岐光を2次元の領域を有する受光面で受光
して、前記分岐光についての位置情報を生成する位置情
報生成部と、を有し、前記角度制御手段は、前記位置情
報生成部からの位置情報と、前記各ティルトミラーの反
射面の角度の目標値に対応させて予め設定した初期位置
情報とを比較することで、前記光信号の到達位置の誤差
を検出する位置差分検出部と、該位置差分検出部で検出
された到達位置の誤差を基に、前記各ティルトミラーの
反射面の角度ずれを算出して補正角度を演算する演算処
理部と、該演算処理部で演算された補正角度に従って前
記各ティルトミラーの反射面の角度を制御する補正制御
部と、を有することを特徴とする光信号交換器の制御装
置。
って、前記演算処理部は、前記位置差分検出部で検出さ
れる到達位置の誤差が略零となるように、前記第1ミラ
ーアレイ側の反射面の角度のみを強制的に変化させたと
きの第1角度変化量と、前記第2ミラーアレイ側の反射
面の角度のみを強制的に変化させたときの第2角度変化
量と、を用いて、前記各ティルトミラーの反射面の角度
ずれを算出して補正角度を演算することを特徴とする光
信号交換器の制御装置。
って、前記演算処理部は、前記位置差分検出部で有意な
誤差が検出されない場合に、少なくとも前記第2ミラー
アレイ側の反射面の角度を変化させたときに前記位置差
分検出部で検出される誤差の変化状態に応じて、光信号
の出力状態を判別するようにしたことを特徴とする光信
号交換器の制御装置。
って、前記演算処理部は、前記位置差分検出部で有意な
誤差が検出されない場合に、前記位置情報生成部で得ら
れる画像の図形情報に基づいて、光信号の出力状態を判
別するようにしたことを特徴とする光信号交換器の制御
装置。
って、前記出力光検出手段は、前記第2ミラーアレイで
反射された光信号の一部を異なる位置で分岐する少なく
とも2つの光分岐部と、該各光分岐部からの分岐光を2
次元の領域を有する受光面で受光して、前記各分岐光に
ついての位置情報をそれぞれ生成する少なくとも2つの
位置情報生成部と、を有し、前記角度制御手段は、前記
第1ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレイの各反射
面の角度を強制的に変化させることなく、各々の反射面
の角度ずれを算出して角度補正を行うことを特徴とする
光信号交換器の制御装置。
って、前記出力光検出手段は、前記第2ミラーアレイで
反射された光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分
岐部からの分岐光を、2次元の領域を有し、かつ、前記
分岐光の伝搬方向に移動可能な受光面で受光して、前記
分岐光についての少なくとも2種類の位置情報を生成す
る位置情報生成部と、を有し、前記角度制御手段は、前
記第1ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレイの各反
射面の角度を強制的に変化させることなく、各々の反射
面の角度ずれを算出して角度補正を行うことを特徴とす
る光信号交換器の制御装置。
って、前記出力光検出手段は、前記特定の位置から出力
される光信号のパワーを検出する光パワー検出部を有
し、前記角度制御手段は、前記第1ミラーアレイの各テ
ィルトミラーの反射面の角度を一定の制御方向に段階的
に変化させる第1ミラー駆動部と、前記第2ミラーアレ
イの各ティルトミラーの反射面の角度を一定の制御方向
に段階的に変化させる第2ミラー駆動部と、前記第1ミ
ラー駆動部および前記第2ミラー駆動部の少なくとも一
方により反射面の角度を変化させた時の直前および直後
に前記光パワー検出部で検出される出力光パワーの各値
を比較し、該比較結果を基に前記第1ミラー駆動部およ
び前記第2ミラー駆動部における各制御方向を決定し
て、前記光パワー検出部で検出される出力光パワーが増
大するように前記各ティルトミラーの反射面の角度をフ
ィードバック制御する比較制御部と、有することを特徴
とする光信号交換器の制御装置。
って、前記比較制御部は、前記光パワー検出部で検出さ
れた出力光パワーを示す出力信号を一定の時間保持して
出力するホールド回路と、前記光パワー検出部からの出
力信号および前記ホールド回路からの出力信号を比較
し、各出力信号で示される出力光パワーの大小関係に応
じてレベルが変化する信号を出力する比較回路と、該比
較回路からの出力信号のレベルに従って、前記第1ミラ
ー駆動部および前記第2ミラー駆動部における各制御方
向を決定する信号を生成する制御信号生成回路と、前記
比較回路からの出力信号を監視して前記制御信号生成回
路の動作設定を制御する制御監視回路と、を有すること
を特徴とする光信号交換器の制御装置。
あって、前記比較制御部は、前記第1ミラーアレイおよ
び前記第2ミラーアレイの各ティルトミラーについて、
それぞれ、一方の軸方向の角度制御が完了した後に、他
方の軸方向の角度制御が行われるように、前記第1ミラ
ー駆動部および前記第2ミラー駆動部を制御することを
特徴とする光信号交換器の制御装置。
あって、前記比較制御部は、前記第1ミラーアレイおよ
び前記第2ミラーアレイの各ティルトミラーについて、
同一軸方向の角度制御が同時に行われるように前記第1
ミラー駆動部および前記第2ミラー駆動部を制御するこ
とを特徴とする光信号交換器の制御装置。
あって、前記比較制御部は、前記第1ミラーアレイおよ
び前記第2ミラーアレイの各ティルトミラーについて、
それぞれ、異なる軸方向の角度制御が同時に行われるよ
うに前記第1ミラー駆動部および前記第2ミラー駆動部
を制御することを特徴とする光信号交換器の制御装置。
あって、前記比較制御部は、前記第1ミラーアレイ側の
ティルトミラーの異なる軸方向の角度制御および前記第
2ミラーアレイ側のティルトミラーの異なる軸方向の角
度制御が同時に行われるように前記第1ミラー駆動部お
よび前記第2ミラー駆動部を制御することを特徴とする
光信号交換器の制御装置。
あって、前記比較制御部は、前記第1ミラー駆動部およ
び前記第2ミラー駆動に対して、制御対象となる各ティ
ルトミラーの反射面の角度に関する初期値をそれぞれ与
えることを特徴とする制御装置。
であって、前記比較制御部は、入出力チャネルの組み合
わせに対応した各ティルトミラーの反射面の角度に関す
る初期値を予め格納する記憶装置と、制御対象となる各
ティルトミラーを特定するチャネル情報に従って、前記
記憶装置に格納された該当する初期値を読み出して前記
第1ミラー駆動部および前記第2ミラー駆動にそれぞれ
与えるためのアクセス信号を生成する初期値アクセス制
御回路と、を備えたことを特徴とする制御装置。
であって、前記第1ティルトミラーアレイおよび前記第
2ティルトミラーアレイは、3次元的に線対称となるよ
うに配置され、かつ、各々のアレイに配置された複数の
ティルトミラーに対して、前記線対称の軸を基準して対
称になるように連続番号が割り振られ、前記記憶装置
は、前記対称に割り振られたティルトミラー番号に対応
させるとともに、各ティルトミラーの光学的特性を利用
して関連付けが行われた前記初期値を格納し、前記初期
値アクセス制御回路は、前記チャネル情報に基づいて特
定した各ティルトミラー番号に応じて、前記記憶装置の
関連付けられた初期値を読み出すための前記アクセス信
号を生成することを特徴とする制御装置。
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第1ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第1番号と、前記第2テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第2番号とをそれぞれ検出し、前記第1ティルトミラー
アレイの前記線対称の軸に垂直に並べられたティルトミ
ラー数で前記第1番号を割り算したときの剰余と、前記
第1番号および前記第2番号の差とをそれぞれ演算し、
該演算した剰余および差の各値を前記アクセス信号とし
て前記記憶装置に伝え、前記記憶装置には、前記剰余お
よび差を基準に関連付けされた前記初期値が格納されて
いることを特徴とする制御装置。
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記第1番
号および前記第2番号が同じであるか否かを判定し、該
判定結果を含んだ前記アクセス信号を生成し、前記記憶
装置には、前記第1番号および前記第2番号が同じなる
ときの前記初期値が1つの固定値として格納されている
ことを特徴とする制御装置。
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第1ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第1番号と、前記第2テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第2番号とをそれぞれ検出し、前記第1番号および前記
第2番号の大小比較を行い、大小順に並べ替えた各番号
を前記アクセス信号として前記記憶装置に伝えるととも
に、前記第1番号および前記第2番号の並べ替えを行っ
たときには、前記記憶装置から読み出された初期値につ
いて、前記第1ティルトミラーアレイのティルトミラー
に対する初期値と、前記第2ティルトミラーアレイのテ
ィルトミラーに対する初期値とを入れ替えた上で符号を
反転させる機能を備え、前記記憶装置には、前記第1番
号および前記第2番号の大小関係を基準に関連付けされ
た前記初期値が格納されていることを特徴とする制御装
置。
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第1ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第1番号と、前記第2テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第2番号とをそれぞれ検出し、前記第1番号および前記
第2番号の大小比較を行い、前記第1番号が前記第2番
号よりも大きいときには、前記検出された第1番号およ
び第2番号を前記アクセス信号として前記記憶装置に伝
え、前記第2番号が前記第1番号よりも大きいときに
は、前記検出された第1番号と同一列かつ同一行に位置
する第2番号と、前記検出された第2番号と同一列かつ
同一行に位置する第1番号とに組み替えて前記アクセス
信号として前記記憶装置に伝えるとともに、前記第1番
号および前記第2番号の組み替えを行ったときには、前
記記憶装置から読み出された初期値について、前記線対
称の軸に平行な方向の初期値の符号を反転させる機能を
備え、前記記憶装置には、前記第1番号および前記第2
番号の大小関係を基準に関連付けされた前記初期値が格
納されていることを特徴とする制御装置。
であって、前記初期値アクセス制御回路は、前記チャネ
ル情報に基づいて、前記第1ティルトミラーアレイの制
御対象となるティルトミラーの第1番号と、前記第2テ
ィルトミラーアレイの制御対象となるティルトミラーの
第2番号とをそれぞれ検出し、前記第1番号および前記
第2番号について、前記線対称の軸に垂直な方向成分の
相対差と、前記線対称の軸に平行な方向成分の相対差と
を抽出し、該抽出した各相対差を前記アクセス信号とし
て前記記憶装置に伝え、前記記憶装置には、前記各相対
差を基準にして算出した補正角度が前記初期値として格
納されていることを特徴とする制御装置。
であって、前記記憶装置に代えて、前記初期値アクセス
制御回路から伝えられる各相対差に従って補正角度を演
算する回路を設けたことを特徴とする制御装置。
複数のティルトミラーを平面上に配置した第1ミラーア
レイおよび第2ミラーアレイを有し、入力された光信号
を前記第1ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレイで
順次反射して特定の位置から出力する光信号交換器につ
いて、前記第1ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレ
イの各ティルトミラーの反射面の角度を制御する方法で
あって、前記第2ミラーアレイで反射された光信号の出
力状態を検出する出力光検出過程と、該出力光検出過程
の検出結果に基づいて、前記第1ミラーアレイおよび前
記第2ミラーアレイの前記光信号を反射した各ティルト
ミラーの反射面の角度を判断し、該各角度が予め設定し
た目標値に近づくように前記各ティルトミラーの反射面
の角度を補正制御する角度制御過程と、を含んでなるこ
とを特徴とする光信号交換器の制御方法。
であって、前記出力光検出過程は、前記第2ミラーアレ
イで反射された光信号の一部を分岐し、該分岐光を2次
元の領域を有する受光面で受光して位置情報を生成し、
前記角度制御過程は、前記出力光検出過程で生成された
位置情報と、前記各ティルトミラーの反射面の角度の目
標値に対応させて予め設定した初期位置情報とを比較す
ることで、前記光信号の到達位置の誤差を検出し、該検
出した到達位置の誤差を基に、前記各ティルトミラーの
反射面の角度ずれを算出して補正角度を演算し、該演算
した補正角度に従って前記各ティルトミラーの反射面の
角度を制御することを特徴とする光信号交換器の制御方
法。
であって、前記出力光検出過程は、前記特定の位置から
出力される光信号のパワーを検出し、前記角度制御過程
は、前記第1ミラーアレイの各ティルトミラーの反射面
の角度を一定の制御方向に段階的に変化させる第1ミラ
ー駆動部および前記第2ミラーアレイの各ティルトミラ
ーの反射面の角度を一定の制御方向に段階的に変化させ
る第2ミラー駆動部の少なくとも一方により反射面の角
度を変化させた時の直前および直後に前記出力光検出過
程で検出される出力光パワーの各値を比較し、該比較結
果を基に前記第1ミラー駆動部および前記第2ミラー駆
動部における各制御方向を決定して、前記出力光検出過
程で検出される出力光パワーが増大するように前記各テ
ィルトミラーの反射面の角度をフィードバック制御する
ことを特徴とする光信号交換器の制御方法。
であって、前記角度制御過程は、前記第1ミラー駆動部
および前記第2ミラー駆動に対して、制御対象となる各
ティルトミラーの反射面の角度に関する初期値をそれぞ
れ与えることを特徴とする光信号交換器の制御方法。
であって、前記角度制御過程は、入出力チャネルの組み
合わせに対応した各ティルトミラーの反射面の角度に関
する初期値が記憶装置に予め格納され、制御対象となる
各ティルトミラーを特定するチャネル情報に従って、前
記記憶装置に格納された該当する初期値を読み出して前
記第1ミラー駆動部および前記第2ミラー駆動にそれぞ
れ与えることを特徴とする光信号交換器の制御方法。
であって、前記第1ティルトミラーアレイおよび前記第
2ティルトミラーアレイが、3次元的に線対称となるよ
うに配置され、かつ、各々のアレイに配置された複数の
ティルトミラーに対して、前記線対称の軸を基準して対
称になるように連続番号が割り振られ、前記角度制御過
程は、前記対称に割り振られたティルトミラー番号に対
応させるとともに、各ティルトミラーの光学的特性を利
用して関連付けが行われた前記初期値が前記記憶装置に
格納され、前記チャネル情報に基づいて特定した各ティ
ルトミラー番号に応じて、前記記憶装置の関連付けられ
た初期値を読み出すことを特徴とする光信号交換器の制
御方法。
信号交換器の制御装置および制御方法によれば、第1、
2ミラーアレイで順次反射された光信号についての出力
状態を検出し、その検出結果を基に各ティルトミラーの
角度ずれ判断して補正するようにしたことで、低光損
失、かつ、高精度の光信号交換器を実現することができ
る。これにより、小型で大容量の光交換機や光スイッチ
の開発が可能になる。
制御装置の全体構成を示す概略図である。
機能構成の一例を示すブロック図である。
体的な構成例を示す図である。
するための配置図である。
具体的な方法を説明するための図である。
れる処理を説明する図であって、(A)はX軸方向の光
路を模式的に示し、(B)は(A)の状態に関して幾何
学的に等価な関係を示したものである。
強制的にずらしたときの状態を説明する図であって、
(A)はX軸方向の光路を模式的に示し、(B)は
(A)の状態に関して幾何学的に等価な関係を示したも
のである。
強制的にずらしたときの状態を説明する図であって、
(A)はX軸方向の光路を模式的に示し、(B)は
(A)の状態に関して幾何学的に等価な関係を示したも
のである。
置ずれが発生していない場合の状態に関する幾何学的に
等価な関係を示した図である。
ンサで得られる画像の一例を光信号の入射状態に応じて
示した図である。
ンサで得られる画像の具体的な処理方法の一例を説明す
る図である。
路を模式的に示した図である。
の制御装置の要部構成を示す概略図である。
要部構成を示す概略図である。
る。
例の要部構成を示す概略図である。
要部構成を示す概略図である。
の制御装置の全体構成を示す概略図である。
比較制御部およびMEMSミラー駆動部についての具体
的な構成例を示すブロック図である。
イバに結合される光信号のパワーと各MEMSミラーの
角度との関係を示す図である。
信号生成回路および監視制御回路の具体的な回路例を示
すブロック図である。
を説明するタイミングチャートである。
示したブロック図である。
具体的な構成例を示すブロック図である。
を説明するフローチャートである。
の比較制御部およびMEMSミラー駆動部の構成の示し
たブロック図である。
ウンタ初期値を格納するメモリを設けた構成の一例を示
すブロック図である
めに各MEMSミラーに割り振る番号の規則性を説明す
る図である。
の回路例を示すブロック図である。
MSミラーの光学特性を説明するための図である。
示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
の回路例を示すブロック図である。
ート回路の具体的な構成例を示す回路図である。
反転回路の具体的な構成例を示す回路図である。
の回路例において利用するMEMSミラーの光学特性を
説明するための図である。
の具体的な構成例を示す回路図である。
明するための図である。
の回路例において利用するMEMSミラーの光学特性を
説明するための図である。
路の具体的な構成例を示す回路図である。
る掛算回路を例示した図である。
についての他の構成例を示す斜視図である。
示す斜視図である。
ずれを模式的に示した図である。
Claims (5)
- 【請求項1】反射面の角度が制御可能な複数のティルト
ミラーを平面上に配置した第1ミラーアレイおよび第2
ミラーアレイを有し、入力された光信号を前記第1ミラ
ーアレイおよび前記第2ミラーアレイで順次反射して特
定の位置から出力する光信号交換器について、前記第1
ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレイの各ティルト
ミラーの反射面の角度を制御する制御装置であって、 前記第2ミラーアレイで反射された光信号の出力状態を
検出する出力光検出手段と、 該出力光検出手段の検出結果に基づいて、前記第1ミラ
ーアレイおよび前記第2ミラーアレイの前記光信号を反
射した各ティルトミラーの反射面の角度を判断し、該各
角度が予め設定した目標値に近づくように前記各ティル
トミラーの反射面の角度を補正制御する角度制御手段
と、を備えて構成されたことを特徴とする光信号交換器
の制御装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の制御装置であって、 前記出力光検出手段は、前記第2ミラーアレイで反射さ
れた光信号の一部を分岐する光分岐部と、該光分岐部か
らの分岐光を2次元の領域を有する受光面で受光して、
前記分岐光についての位置情報を生成する位置情報生成
部と、を有し、 前記角度制御手段は、前記位置情報生成部からの位置情
報と、前記各ティルトミラーの反射面の角度の目標値に
対応させて予め設定した初期位置情報とを比較すること
で、前記光信号の到達位置の誤差を検出する位置差分検
出部と、該位置差分検出部で検出された到達位置の誤差
を基に、前記各ティルトミラーの反射面の角度ずれを算
出して補正角度を演算する演算処理部と、該演算処理部
で演算された補正角度に従って前記各ティルトミラーの
反射面の角度を制御する補正制御部と、を有することを
特徴とする光信号交換器の制御装置。 - 【請求項3】請求項1に記載の制御装置であって、 前記出力光検出手段は、前記特定の位置から出力される
光信号のパワーを検出する光パワー検出部を有し、 前記角度制御手段は、前記第1ミラーアレイの各ティル
トミラーの反射面の角度を一定の制御方向に段階的に変
化させる第1ミラー駆動部と、前記第2ミラーアレイの
各ティルトミラーの反射面の角度を一定の制御方向に段
階的に変化させる第2ミラー駆動部と、前記第1ミラー
駆動部および前記第2ミラー駆動部の少なくとも一方に
より反射面の角度を変化させた時の直前および直後に前
記光パワー検出部で検出される出力光パワーの各値を比
較し、該比較結果を基に前記第1ミラー駆動部および前
記第2ミラー駆動部における各制御方向を決定して、前
記光パワー検出部で検出される出力光パワーが増大する
ように前記各ティルトミラーの反射面の角度をフィード
バック制御する比較制御部と、有することを特徴とする
光信号交換器の制御装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の制御装置であって、 前記比較制御部は、前記第1ミラー駆動部および前記第
2ミラー駆動に対して、制御対象となる各ティルトミラ
ーの反射面の角度に関する初期値をそれぞれ与えること
を特徴とする制御装置。 - 【請求項5】反射面の角度が制御可能な複数のティルト
ミラーを平面上に配置した第1ミラーアレイおよび第2
ミラーアレイを有し、入力された光信号を前記第1ミラ
ーアレイおよび前記第2ミラーアレイで順次反射して特
定の位置から出力する光信号交換器について、前記第1
ミラーアレイおよび前記第2ミラーアレイの各ティルト
ミラーの反射面の角度を制御する方法であって、 前記第2ミラーアレイで反射された光信号の出力状態を
検出する出力光検出過程と、 該出力光検出過程の検出結果に基づいて、前記第1ミラ
ーアレイおよび前記第2ミラーアレイの前記光信号を反
射した各ティルトミラーの反射面の角度を判断し、該各
角度が予め設定した目標値に近づくように前記各ティル
トミラーの反射面の角度を補正制御する角度制御過程
と、を含んでなることを特徴とする光信号交換器の制御
方法。
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