特許 6142258 光ノード装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6142258

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】光ノード装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/31 20060101AFI20170529BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20170529BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/31

   G02F1/13 505

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-164555(P2012-164555)

(22)【出願日】2012年7月25日

(65)【公開番号】特開2014-26028(P2014-26028A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2015年5月13日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】591102693

【氏名又は名称】サンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(74)【代理人】

【識別番号】100084364

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 宜喜

(72)【発明者】

【氏名】上原 昇

(72)【発明者】

【氏名】堀田 雄二

【審査官】 佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１０００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０８３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８１９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２３２８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／０１−１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号光を入射する入力ポートと、選択された波長の光信号を出射する出力ポートとを有する入出射部と、
信号光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散器と、
前記波長分散器によって分散された光を２次元平面上に集光する光学結合器と、
波長に応じて展開されたｘ軸方向と、これに垂直なｙ軸方向から成るｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動し、各波長の光を夫々の方向に反射又は透過する空間光変調素子駆動部と、を具備し、
前記空間光変調素子は、
２本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本のゲート線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素と、
前記複数組のデータ線に対してそれぞれ設けられており、一組の前記２本のデータ線の一方に正極性信号を供給し、かつ、他方のデータ線に負極性信号を供給することを、前記複数組のデータ線に対して組単位で順次行う複数のスイッチと、
前記複数のスイッチを水平走査期間内で前記組単位で駆動する水平方向駆動回路と、
複数本の前記ゲート線を水平走査期間毎に選択する垂直方向駆動を行う垂直方向駆動回路と、を有し、
前記複数の画素は、
対向する画素電極と共通電極との間に液晶層が挟持された液晶素子と、
前記正極性画素信号をサンプリングして一定期間保持する第１のサンプリング回路と、
前記負極性画素信号をサンプリングして前記一定期間保持する第２のサンプリング回路と、
前記第１，第２のサンプリング回路により夫々保持された正極性信号電圧及び負極性信号電圧を、前記垂直走査期間より短い所定の周期で切り替えて前記画素電極に交互に印加する切替回路と、を備える光ノード装置。

【請求項2】

前記複数の画素は、
前記第１のサンプリング回路により保持された前記正極性信号電圧をインピーダンス変換する第１のバッファアンプと、
前記第２のサンプリング回路により保持された前記負極性信号電圧をインピーダンス変換する第２のバッファアンプと、を更に有し、
前記切替回路は、前記第１のバッファアンプから出力される前記正極性信号電圧、及び前記第２のバッファアンプから出力される前記負極性信号電圧を前記所定の周期で交互に切り替える請求項１記載の光ノード装置。

【請求項3】

前記第１及び第２のバッファアンプは、
それぞれインピーダンス変換用トランジスタと、ゲートに印加されるバイアス電圧によりチャンネル電流特性を制御可能な定電流負荷トランジスタとを有し、
前記定電流負荷トランジスタは、前記スイッチの前記所定の周期の切り替えタイミングに同期して間欠的にアクティブとなるように制御される請求項２記載の光ノード装置。

【請求項4】

前記空間光変調素子は、２次元に配列された多数の画素を有するＬＣＯＳ素子である請求項１記載の光ノード装置。

【請求項5】

前記切替回路の切替えのスイッチング周波数を１．２ＫＨｚ以上、３．６ＫＨｚ以下とした請求項１〜４のいずれか１項記載の光ノード装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光通信分野に用いられる液晶空間光変調素子を用いた波長選択光スイッチ装置や波長ブロッカ装置などを含む光ノード装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

今日の高度情報通信社会を支える高速大容量光ネットワークには、波長多重光通信技術が利用されている。光ネットワーク網の分岐点に相当する光ノードでは、再構成可能なアド、ドロップ機能を有するＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer）装置の導入が進められている。ＲＯＡＤＭ装置は主に波長選択光スイッチ装置（Wavelength Selective Switch;WSS ともいう）や波長ブロッカ装置（Wavelength Blocker;WB ともいう）など、光フィルタ機能、光減衰機能、光スイッチ機能が含まれる光ノード装置から構成される。ＲＯＡＤＭ装置を実現するため、波長選択スイッチは任意の波長の光を任意の方向に切り換えるものである。波長選択スイッチでは、波長を選択し所望の出力ポートへ光ビームを偏向させる光ビーム偏向素子が用いられている。波長ブロッカ装置では、波長を選択し所望の出力ポートへ光ビームを出力したり出力しないようにするため、光ビーム偏向素子が用いられている。特許文献１，２では光ビーム偏向素子としてＭＥＭＳ(Micro-Electro-Mechanical System) ミラーアレイの機械的変位を利用したものが提案されている。光ビーム偏向素子として液晶を用いた空間光変調素子（Spatial Light Modulator; SLM ともいう）も知られている。その中にはＬＣＯＳ素子（Liquid Crystal on silicon）と呼ばれるＣＭＯＳ技術を用いた液晶空間光変調素子がある。特許文献３，４，５ではＬＣＯＳ素子(Liquid crystal on silicon)を利用したものが提案されている。

【0003】

液晶空間光変調素子における制御方法として、位相変調機能による位相回折格子（Optical Phased array; OPA ともいう)を形成して、その回折現象を利用した制御方法と、偏波回転により光強度を制御する方法とが広く知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許７７２５０２７明細書

【特許文献2】米国特許７７８７７２０明細書

【特許文献3】米国特許７０１４３２６明細書

【特許文献4】米国特許７８２２３０３明細書

【特許文献5】特開２０１２−１０８３４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＬＣＯＳ素子に代表される液晶空間光変調素子を用いた光ノード装置では、液晶空間光変調素子を位相変調による回折制御や強度変調による偏波制御により制御している。しかし、ＬＣＯＳ素子は従来はビデオ信号の表示用に開発された駆動素子を用いており、各画素のスイッチング速度はビデオ信号の交流周波数（フレームレート）の１２０Ｈｚで駆動されている。このため液晶空間光変調素子を用いた光ノード装置では、出力信号のパワーがビデオ信号に起因する周期で変動するフリッカと呼ばれるちらつき現象が生じるという問題があった。またそのパワー変動量は光減衰量に依存して増減することも問題であった。

【0006】

さらには、液晶空間光変調素子のフリッカの程度は使用する環境の温度に依存する。光通信機器で使用される温度は室温に比べて高温であり、例えば６５℃ではフリッカが増加するという問題があった。そこで光通信用途にＬＣＯＳ素子を使用するため、ペルチュ素子などの電子冷却素子（ＴＥＣ）を用いて室温程度に温度維持することも行われている。しかし電子冷却素子を用いた場合には、電子冷却のために消費電力が増加し、装置の大型化が避けられないという問題もあった。

【0007】

本発明では、空間光変調素子を用いた光ノード装置において、フリッカを低減できるようにすることを目的とする。更には、電子冷却素子を用いない、小型で消費電力の少ない光ノード装置を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題を解決するために、本発明の光ノード装置は、信号光を入射する入力ポートと、選択された波長の光信号を出射する出力ポートとを有する入出射部と、信号光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散器と、前記波長分散器によって分散された光を２次元平面上に集光する光学結合器と、波長に応じて展開されたｘ軸方向と、これに垂直なｙ軸方向から成るｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有する空間光変調素子と、前記空間光変調素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動し、各波長の光を夫々の方向に反射又は透過する空間光変調素子駆動部と、を具備し、前記空間光変調素子は、２本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本のゲート線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素と、前記複数組のデータ線に対してそれぞれ設けられており、一組の前記２本のデータ線の一方に正極性信号を供給し、かつ、他方のデータ線に負極性信号を供給することを、前記複数組のデータ線に対して組単位で順次行う複数のスイッチと、前記複数のスイッチを水平走査期間内で前記組単位で駆動する水平方向駆動回路と、複数本の前記ゲート線を水平走査期間毎に選択する垂直方向駆動を行う垂直方向駆動回路と、を有し、前記複数の画素は、対向する画素電極と共通電極との間に液晶層が挟持された液晶素子と、前記正極性画素信号をサンプリングして一定期間保持する第１のサンプリング回路と、前記負極性画素信号をサンプリングして前記一定期間保持する第２のサンプリング回路と、前記第１，第２のサンプリング回路により夫々保持された正極性信号電圧及び負極性信号電圧を、前記垂直走査期間より短い所定の周期で切り替えて前記画素電極に交互に印加する切替回路と、を備えるものである。

【0009】

ここで前記複数の画素は、前記第１のサンプリング回路により保持された前記正極性信号電圧をインピーダンス変換する第１のバッファアンプと、前記第２のサンプリング回路により保持された前記負極性信号電圧をインピーダンス変換する第２のバッファアンプと、を更に有し、前記切替回路は、前記第１のバッファアンプから出力される前記正極性信号電圧、及び前記第２のバッファアンプから出力される前記負極性信号電圧を前記所定の周期で交互に切り替えるようにしてもよい。

【0010】

ここで前記第１及び第２のバッファアンプは、それぞれインピーダンス変換用トランジスタと、ゲートに印加されるバイアス電圧によりチャンネル電流特性を制御可能な定電流負荷トランジスタとを有し、前記定電流負荷トランジスタは、前記スイッチの前記所定の周期の切り替えタイミングに同期して間欠的にアクティブとなるように制御されるようにしてもよい。

【0011】

ここで前記空間光変調素子は、２次元に配列された多数の画素を有するＬＣＯＳ素子としてもよい。

【0012】

ここで前記切替回路の切替えのスイッチング周波数を１．２ＫＨｚ以上、３．６ＫＨｚ以下としてもよい。

【発明の効果】

【0013】

このような特徴を有する本発明によれば、光減衰量の如何にかかわらず空間光変調素子のフリッカを低減することができる。従って空間光変調素子からの出射光のレベルを安定化することができる。又電子冷却素子を用いる必要がなく、小型で消費電力の少ない光ノード装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は発明の第１の実施の形態による波長選択光スイッチ装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は本実施の形態に用いられる空間光変調素子であるＬＣＯＳ素子の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は本実施の形態によるＬＣＯＳ素子の１つの画素の回路例である。

【図4】図４は本実施の形態によるＬＣＯＳ素子の１画素の詳細な構成を示す回路図である。

【図5】図５は従来と本実施の形態によりＬＣＯＳ素子を駆動したときに印加電圧と画素電圧とを示す波形図である。

【図6A】図６Ａは本発明の第２の実施の形態による波長選択光スイッチ装置のＬＣＯＳ素子の構成を示す回路図である。

【図6B】図６Ｂはこの実施の形態によるＬＣＯＳ素子の表示面の一例を示す図である。

【図7】図７は本実施の形態によるＬＣＯＳ素子の詳細なブロック図である。

【図8】図８は本実施の形態によるＬＣＯＳ素子の駆動時の波形を示すタイムチャートである。

【図9】図９は従来と本実施の形態によりＬＣＯＳ素子を駆動したときに印加電圧と画素電圧とを示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１の実施の形態）
光ノード装置の代表例として図１に波長選択光スイッチ装置の構成図を示す。波長ブロッカ装置の場合も同様にＬＣＯＳ電圧駆動できる。波長選択光スイッチ装置１は、電気回路基板１Ａと光学モジュール１Ｂから構成される。波長選択光スイッチ装置１の光学モジュール１Ｂは、１つの入力ポート１１及び複数の出力ポート１２−１〜１２−Ｎを有している。ここで入力ポート１１に入力される光信号は多数の波長が多重化された波長多重光信号（ＷＤＭ信号）光とする。このＷＤＭ信号光は光ファイバ等の入力ポート１１よりコリメートレンズから成るビーム変換器１３に入力される。ビーム変換器１３の出力側には偏波分離器１４が設けられる。偏波分離器１４は入力ポートのＷＤＭ光をｓ偏光成分とｐ偏光成分の光ビームに分離する偏光ビームスプリッタと、分離した光ビームのいずれか一方の偏光方向を他方の偏光方向に変換する波長板とを有しており、ＷＤＭ光を２本の平行な光ビームとするものである。２本の光ビームは波長分散器１５に与えられる。波長分散器１５は波長に応じて光を異なった方向に分散するものであり、例えば回折格子によって実現することができる。波長分散器１５からの出力はレンズ等の光学結合器１６を介して空間光変調素子１７に導かれる。空間光変調素子１７は各波長の分散された光を受光し、各波長毎に光学結合器１６に出力するように方向を変化させて反射する素子である。空間光変調素子１７には電気回路基板１Ａのコントローラ１８が接続されている。そして空間光変調素子１７からの反射光は光学結合器１６を介して波長分散器１５に与えられて合成される。波長分散器１５の出力は偏波分離器１４に戻り、偏波分離器１４で合成された反射光の一方の偏光方向を回転させて合成される。偏波分離器１４の出力はビーム変換器１３を介して出力ポート１２−１〜１２−Ｎより出力される。尚ここでは入力ポート１１と出力ポート１２−１〜１２−Ｎを用いているが、入出力を逆転させるようにして用いることもできる。これらの入力ポート及び出力ポートは入出射部を構成している。

【0016】

本実施の形態では、空間光変調素子１７はＬＣＯＳ素子２０によって実現している。第１の実施の形態において、ＬＣＯＳ素子２０に加わる光はＷＤＭ光を波長帯に応じてｘｙ平面に展開した光である。ここでＬＣＯＳ素子２０は波長分散方向（ｘ方向）に１９２０素子、これと垂直な方向（ｙ方向）に１０８０画素が格子状に配列された素子とする。この波長選択光スイッチ装置では、波長毎に反射させる方向を制御することによって、任意の波長の光を選択することができる。コントローラ１８はｘｙ平面の光の反射方向を選択波長に合わせて決定する。コントローラ１８は空間光変調素子１７内のＬＣＯＳ素子２０のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによって、ｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の特性を制御する空間光変調素子駆動部を構成している。

【0017】

本実施の形態では、ＬＣＯＳ素子２０の夫々の画素を個々にビデオ信号の周期内でビデオ周波数より高い周波数でスイッチングすることによってフリッカを低減するようにしたものである。このような液晶空間光変調素子は液晶プロジェクタに使用できることが特開２００９−２２３２８９号等に示されている。

【0018】

本実施の形態によるＬＣＯＳ素子２０とその駆動回路の一例を図２に示す。ＬＣＯＳ素子は、画素部３１と、水平方向駆動回路３２、垂直方向駆動回路３３などから構成されている。画素部３１はｘ軸方向に１９２０の画素、ｙ軸方向に１０８０の画素３１−１，１〜３１−１９２０，１０８０が格子状に形成されたものである。ＬＣＯＳ素子２０には、水平信号線３４ａ，３４ｂと、データ線３５−１ａ，３５−１ｂ・・・、スイッチ３６−１ａ，３６−１ｂ・・・とが夫々２系統設けられている。水平信号線３４ａは共通電極電圧に対して正側のシリアルの画素信号をスイッチ３６−１ａ、３６−２ａ、・・・に供給するものであり、水平信号線３４ｂは負側のシリアルの画素信号をスイッチ３６−１ｂ、３６−２ｂ、・・・に供給するものである。垂直方向駆動回路３３からはゲート線３７−１、３７−２、・・・が画素部３１との間に接続されている。更に各画素には共通電極線３８がコントローラ１８との間に接続されている。尚、図中で、各符号のハイフン後のサフィックス番号は、同一種類の構成要素で異なった位置にあることを示している。また、サフィックス番号に続くアルファベットの小文字ａは２系統のうちの１系統目、ｂは２系統目であることを示す。なお、この図２は構成要素全体の一部を示したものである。ここで示したＨＤ規格以外の６４０×４８０画素（ＶＧＡ規格）、１４００×１０５０画素（ＳＸＧＡ＋規格）など、類似の解像度規格にも適用できる。

【0019】

又図１のコントローラ１８は、水平信号線３４ａ，３４ｂに加えられる２系統の入力画素信号に同期するように生成した各種クロック信号を水平方向駆動回路３２と垂直方向駆動回路３３に供給する。そして入力画素信号と同期した形でデータ線３５−１ａ、３５−１ｂ、・・・、ゲート線３７−１、３７−２、・・・を夫々駆動することで、水平と垂直の各走査を伴った画素選択を行う。

【0020】

次に、図３は１つの画素３１−１，１の内部回路である。図３においてデータ線３５−１ａは画素選択用のトランジスタＱ１のドレインに、データ線３５−１ｂは画素選択トランジスタＱ２のドレインに接続される。これらのトランジスタＱ１，Ｑ２のゲートはゲート線３７−１に共通に接続され、ソースと共通電極線３８との間に電圧保持のための保持容量Ｃ１，Ｃ２が夫々図示のように接続される。トランジスタＱ１と保持容量Ｃ１は第１のサンプリング回路、トランジスタＱ２と保持容量Ｃ２は第２のサンプリング回路を構成している。保持容量Ｃ１，Ｃ２の端部にはバッファアンプＡ１，Ａ２が接続され、交互に断続するスイッチＳ１，Ｓ２を介して画素の画素電極Ｅに接続されている。コンデンサＣ３は保持容量である。スイッチＳ１，Ｓ２は正極性信号電圧を画素電極に交互に印加する切替回路を構成している。画素電極Ｅには図示しない共通電極との間に液晶層が挟持され、１つの画素の表示部分を構成している。

【0021】

図４は１つの画素３１−１，１の内部回路を更に詳細に示す回路図である。図４に示すように、本実施の形態のＬＣＯＳ素子の１つの画素は、正極性、負極性の画素信号を書き込むための画素選択トランジスタＱ１及びＱ２と、各々の極性の画素信号電圧を並列的に保持する独立した２つの保持容量Ｃ１及びＣ２と、トランジスタＱ３〜Ｑ８と、反射電極Ｅ等からなる。図２のバッファアンプＡ１は、ゲートに印加される電圧によって電流値が制御可能な定電流負荷トランジスタＱ７とインピーダンス変換用のトランジスタＱ３から成り立っている。同様に図２のバッファアンプＡ２も定電流負荷トランジスタＱ８とインピーダンス変換用のトランジスタＱ４から成り立っている。トランジスタＱ３のソースにドレインが接続されたトランジスタＱ５と、トランジスタＱ４のソースにドレインが接続されたトランジスタＱ６とは、夫々図３のスイッチＳ１、Ｓ２に相当するスイッチングトランジスタである。定電流源負荷用トランジスタＱ７、Ｑ８は、ゲートが同一行画素について行方向配線Ｂに共通配線され、定電流負荷のバイアス制御が可能な構成となっている。

【0022】

次にこの内部回路の動作について説明する。水平方向駆動回路３２はスイッチ３６−１ａによって水平信号線３４ａよりデータ線３５−１ａを介して液晶の共通電極電圧に対して正側の画素信号を供給する。又これと同時に、信号線３４−ｂよりデータ線３５−１ｂを介して共通電極電圧に対して負側の画素信号を供給する。トランジスタＱ１及びＱ２は、ゲート線３７−１を介してゲートに印加される電圧により同時にオンになる。これにより、データ線３５−１ａから供給される正側の画素信号がトランジスタＱ１を介して保持容量Ｃ１に書き込まれ、データ線３５−１ｂから供給される負側の画素信号がトランジスタＱ２を介して保持容量Ｃ２に書き込まれる。次にトランジスタＱ１及びＱ２は、ゲート線３７−１を介してゲートに印加される電圧により同時にオフになる。これにより保持容量Ｃ１に正側、保持容量Ｃ２に負側の画素信号が保持される。

【0023】

次に保持容量Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ保持された正側と負側の画素信号は、それぞれ高入力抵抗のインピーダンス変換回路であるバッファアンプＡ１、Ａ２を介して読み出され、スイッチＳ１、Ｓ２で交互に選択されて、反射電極の電圧を変化させることで各画素を交流駆動する。これにより、本実施の形態では、ＬＣＯＳ素子の交流駆動を高速に行うことが可能になる。即ち本実施の形態のＬＣＯＳ素子によれば、画素信号の書き込み周期とは独立にＬＣＯＳ素子を例えばフレーム周波数の数十倍の高周波数で交流駆動することにより、ちらつきを防止することができる。

【0024】

図５はＬＣＯＳ素子の各画素に電圧を与えるタイミングを従来例と本願の実施の形態の場合を比較して示す図である。ＬＣＯＳ素子を画像表示用の駆動回路で駆動する場合は、通常は図５（ａ）にビデオ信号を表示するため交流の１２０Ｈｚで各画素に電圧が与えられる。しかし実際には画素に電圧が印加されている時間が短いため、図５（ｂ）に示すように時間の経過と共に徐々に画素に与えた電圧レベルが低下する。このために前述したちらつき現象が発生するという問題点がある。

【0025】

これに対し本実施の形態では、画素回路そのものに極性反転機能を備えており、これを高速でスイッチングすることにより、垂直走査周波数に制約されず、高い周波数での交流駆動が可能である。本実施の形態ではこのスイッチング周波数を例えば１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚとし、図５（ｃ）に示すようにビデオ周波数よりも十分に高速で画素電圧を供給している。従って画素電圧がほとんど低下せず、ちらつき現象を防止することができる。

【0026】

例えば従来のＬＣＯＳ素子を画像表示用の駆動回路を用いて画素信号を供給し交流周波数１２０Ｈｚ、環境温度２５℃で駆動する場合に、パワーの安定度は光減衰量が０ｄＢのときに０．０６ｄＢであり、光減衰量が１０ｄＢの設定時には０．１４ｄＢであった。

【0027】

これに対してこの実施の形態によるＬＣＯＳ素子を用いた波長選択光スイッチ装置の場合には、環境温度２５℃で光減衰量が０ｄＢの設定時には出力パワー変動は０．００３ｄＢであり、光減衰量が１０ｄＢの設定時には０．００４ｄＢと極めて小さい変動であった。次に環境温度６５℃で、光減衰量１０ｄＢに設定したところ、出力パワー変動は０．０３ｄＢと光通信用途では良好な範囲内であった。これにより光の減衰量に依らず低フリッカを特長とする波長選択光スイッチ装置を実現することができる。更に電子冷却素子による温度制御は不要とすることができる。

【0028】

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態による波長選択光スイッチ装置について説明する。この実施の形態においても波長選択光スイッチ装置を光ノード装置の一例とするが、全体構成は図１と同様である。この実施の形態においては、空間光変調素子１７とその駆動装置のみが異なっている。この実施の形態においても空間光変調素子１７にＬＣＯＳ素子５０を用いる。図６ＡはＬＣＯＳ素子示す図であり、コントローラ６０からの信号に応じて動作する水平方向駆動回路５１、垂直方向駆動回路５２と画素群５３を有している。このＬＣＯＳ素子５０もｘ方向に１９２０画素、ｙ方向に１０８０画素からなる高精細パネル（ハイデフィニッション：ＨＤ規格）とし、１画素の大きさは縦横８．０μｍとする。

【0029】

図７はＬＣＯＳ素子５０の詳細な構成を示すブロック図であり、画素の一部は省略して示している。図７において、水平方向駆動回路５１はＨシフトレジスタ５４とソースドライバ５５を有しており、垂直方向駆動回路５２はＶシフトレジスタ５６とゲートドライバ５７を有している。そしてコントローラ６０よりＨシフトレジスタ５４には水平クロック信号Ｈ＿Ｃｌｏｃｋ及び水平開始信号Ｈ＿Ｓｔａｒｔが入力される。又ソースドライバ５５には各画素に加えるべき電圧がシリアル信号として入力される。更にＶシフトレジスタ５６にはＶ＿Ｃｌｏｃｋ信号、Ｖ＿Ｓｔａｒｔ信号が入力されている。画素５３において斜線部が光ビームが照射される画素である。

【0030】

図６Ｂはパネルの一部だけを利用する使用エリア制限法の説明図であり、斜線部が光ビームが照射される領域である。光ビームの照射領域はＹｉ＝４００からＹｊ＝５３６までとし、その幅は１３６画素とする。従ってこの使用エリアのみの画素を駆動すればよく、他の画素については駆動する必要はない。このように一部のみの画素について画素電圧を与えるように制御することを部分エリア使用という。図６Ａにおいてコントローラ６０は部分エリア使用の場合にＶ＿ＣｌｏｃｋをＹｉまで送り、ＹｉからＹｊの間は通常の速度で駆動し、Ｙｊからｙ軸の終了の位置Ｙｎまで早送りするようなクロック信号を出力するものとする。

【0031】

図８は実施の形態による部分エリア使用法のＬＣＯＳ素子５０への入力信号を示す。部分エリア使用の場合、Ｖシフトレジスタ５６に入ったＶ＿Ｓｔａｒｔ信号を使用開始ラインＹｉまで通常のＶ＿Ｃｌｏｃｋよりも早く送る。そして使用位置まで到達した後、Ｈ＿Ｓｔａｒｔ、Ｈ＿Ｃｌｏｃｋで通常の駆動を行う。使用エリアの最後となる使用終端ラインＹｊに到達したら、再びＶ＿ＣｌｏｃｋでＹｎまで早送りする。こうすれば１つの画面を使用するフレームレートを向上させることができる。本実施例の場合は、使用エリアの各画素の実質駆動周波数は、全エリア使用時の交流駆動の周波数を１２０Ｈｚとして、
１２０Ｈｚ×（１０８０画素）／（１３６画素）＝９５２Ｈｚ
に相当する。このように画面使用領域が約１／８であれば、画素に印加する周波数を約８倍とし、電位の変化を少なくすることができる。このため画面のちらつきを少なくすることができる。この効果は使用するエリアが小さければ小さいほど高まることとなる。

【0032】

同様にＸ方向で部分使用を行う場合、より高速なＨ＿ＣｌｏｃｋでＸ方向へ送ることも可能である。又Ｙｊラインの電圧印加後、Ｖシフトレジスタにリセット機能を設けることでＹｊ表示後ＹｎまでＶラインを送る必要はなくなり、より高いフレームレートを実現することができる。同様に、Ｈシフトレジスタにもリセット機能を設ける事でより高速フレームレートが実現できる。リセット方法は、専用リセットラインを付加する他に、Ｖ＿Ｓｔａｒｔ、Ｈ＿Ｓｔａｒｔでリセットすれば、信号線数を低減することができる。

【0033】

図９はＬＣＯＳ素子の各画素に電圧を与えるタイミングを従来例と本願の実施の形態の場合を比較して示す図である。ＬＣＯＳ素子を画像表示用の駆動回路で駆動する場合は、通常は図９（ａ）にビデオ信号を表示するため交流の１２０Ｈｚで各画素に画素電圧が与えられる。しかしこの場合は、図９（ｂ）に示すように時間の経過と共に徐々に画素に与えた電圧レベルが低下する。

【0034】

これに対し本実施の形態では、ＬＣＯＳ素子の使用領域以外を早送りしているため、通常の垂直走査周波数に制約されず、実質の駆動周波数を図９（ｃ）に示すように高くすることができる。このため図９（ｄ）に示すように画素電圧がほとんど低下せず、ちらつき現象を防止することができる。

【0035】

上記のようにＬＣＯＳ素子を駆動した場合に、環境温度２５℃で光減衰量を０ｄＢに設定すると、出力パワー変動は０．００１ｄＢ以下であり、光減衰量を１０ｄＢ設定した場合には、出力パワー変動は０．０１４ｄＢと極めて小さい変動であった。次に環境温度６５℃で、光減衰量１０ｄＢ設定したところ、出力パワー変動は０．０５ｄＢと光通信用途では良好な範囲内であった。そのため、電子冷却素子による温度制御は不要とすることができる。

【0036】

尚この実施の形態では、ＬＣＯＳ素子の画面の一部を使用エリアとしているが、使用エリアが１／２以下となれば駆動周波数はその逆数、即ち元の周波数の２倍以上に高速化することができる。従ってこの使用エリアの数や大きさは任意に設定できることができるが、ちらつきを少なくするという効果を得るためには、使用エリアが１／２以下、好ましくは１／３以下となるように使用エリアを設定することが必要となる。

【0037】

尚この実施の形態では波長選択光スイッチ装置について説明しているが、本発明は空間光変調素子が用いられる光ノード装置の種々の装置、例えば波長ブロッカや波長イコライザ等の種々の装置に適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明はＬＣＯＳ素子等の空間光変調素子をビデオ周波数とは独立して早い速度で各画素に電圧を供給することによってちらつきを少なくすることができる。従って液晶空間素子を有する波長選択光スイッチ装置や波長ブロッカ装置などを有する光ノード装置に好適に使用することができる。

【符号の説明】

【0039】

１ 波長選択光スイッチ装置
１Ａ 電気回路基板
１Ｂ 光学モジュール
１１ 入力ポート
１２−１〜１２−Ｎ 出力ポート
１３ ビーム変換器
１４ 偏波分離器
１５ 波長分散器
１６ 光学結合器
１７ 空間光変調素子
１８，６０ コントローラ
２０，５０ ＬＣＯＳ素子
３１ 画素群
３２ 水平方向駆動回路
３３ 垂直方向駆動回路
３４ａ，３４ｂ 水平信号線
３５−１ａ，３５−１ｂ・・・ データ線
３６−１ａ，３６−１ｂ・・・ スイッチ
３７−１〜３７−Ｎ ゲート線
Ａ１，Ａ２ バッファアンプ
Ｓ１，Ｓ２ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】