(57)【要約】【課題】引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる制御装置、光学フィルタシステム及び制御方法を提供する。【解決手段】制御装置５０は、電流を制御パラメータとして用いて制御され、ファブリペロー干渉フィルタ１の一対のミラー部間の距離を変化させる第１駆動源５１と、電圧を制御パラメータとして用いて制御され、一対のミラー部間の距離を変化させる第２駆動源５２と、一対の駆動電極間に蓄えられる電荷と、一対の駆動電極間の電圧ＶＡとの関係において、電圧ＶＡの最大値を含む領域を第１領域Ｒ１とすると、第１領域Ｒ１では第１駆動源５１により一対のミラー部間の距離が変化させられ、第１領域Ｒ１以外の領域の少なくとも一部では第２駆動源５２により一対のミラー部間の距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御する制御部５５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙を介して互いに向かい合う一対のミラー部と、前記空隙を介して互いに向かい合う一対の駆動電極と、を有し、前記一対の駆動電極間に蓄えられる電荷に応じて前記一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタを制御するための制御装置であって、
電流を制御パラメータとして用いて制御され、前記一対のミラー部間の距離を変化させる第１駆動源と、
電圧を制御パラメータとして用いて制御され、前記一対のミラー部間の距離を変化させる第２駆動源と、
前記一対の駆動電極間に蓄えられる電荷と、前記一対の駆動電極間の電圧との関係において、前記電圧の最大値を含む領域を第１領域とすると、前記第１領域では前記第１駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられ、前記第１領域以外の領域の少なくとも一部では前記第２駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられるように、前記第１駆動源及び前記第２駆動源を制御する制御部と、を備える、制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記関係において、前記第１領域よりも前記電荷が大きい領域を第２領域とすると、前記第２領域では前記第２駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられるように、前記第１駆動源及び前記第２駆動源を制御する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２駆動源は、第１駆動部を有し、
前記第１駆動部は、
前記第１駆動部の制御電圧が、前記一対の駆動電極間に生じている電圧よりも大きい場合、前記一対のミラー部間の距離が増加し、且つ、
前記第１駆動部の制御電圧が、前記一対の駆動電極間に生じている電圧よりも小さい場合、前記一対のミラー部間の距離が減少するように、構成されており、
前記制御部は、前記第２領域では前記第１駆動部により前記一対のミラー部間の距離が変化させられるように、前記第１駆動源及び前記第２駆動源を制御する、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１駆動部は、オペアンプを含み、
前記オペアンプにおいては、非反転入力端子が出力端子に接続されており、前記出力端子が前記ファブリペロー干渉フィルタに接続されており、反転入力端子に前記制御電圧が印加される、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記関係において、前記第１領域よりも前記電荷が小さい領域を第３領域とすると、前記第３領域では前記第２駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられるように、前記第１駆動源及び前記第２駆動源を制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第２駆動源は、第２駆動部を有し、
前記第２駆動部は、
前記第２駆動部の制御電圧が、前記一対の駆動電極間に生じている電圧よりも大きい場合、前記一対のミラー部間の距離が減少し、且つ、
前記第２駆動部の制御電圧が、前記一対の駆動電極間に生じている電圧よりも小さい場合、前記一対のミラー部間の距離が増加するように、構成されており、
前記制御部は、前記第３領域では前記第２駆動部により前記一対のミラー部間の距離が変化させられるように、前記第１駆動源及び前記第２駆動源を制御する、請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第２駆動部は、オペアンプを含み、
前記オペアンプにおいては、反転入力端子が出力端子に接続されており、前記出力端子が前記ファブリペロー干渉フィルタに接続されており、非反転入力端子に前記制御電圧が印加される、請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記一対の駆動電極間に生じている電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記第１駆動源により前記一対のミラー部間の距離を変化させる場合、前記電圧検出部の検出結果に基づいて前記第１駆動源をフィードバック制御する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記電圧検出部の検出結果に基づいて、前記第１駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられる状態から、前記第２駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられる状態へ、前記第１駆動源及び前記第２駆動源の使用状態を切り替える、請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第２駆動源の制御電圧に基づいて、前記第２駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられる状態から、前記第１駆動源により前記一対のミラー部間の距離が変化させられる状態へ、前記第１駆動源及び前記第２駆動源の使用状態を切り替える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記一対のミラー部の共振周波数よりも高い周波数を有する交流電流を前記一対の駆動電極間に印加する電流印加部と、
前記交流電流の印加中に前記一対の駆動電極間に生じる電圧を検出する電圧検出部と、を更に備え、
前記制御部は、前記電圧検出部の検出結果に基づいて、前記一対の駆動電極間の静電容量を算出する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記第１駆動源は、電流を供給及び吸収可能である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記制御装置により制御される前記ファブリペロー干渉フィルタと、を備える、光学フィルタシステム。
【請求項１４】
空隙を介して互いに向かい合う一対のミラー部と、前記空隙を介して互いに向かい合う一対の駆動電極と、を有し、前記一対の駆動電極間に蓄えられる電荷に応じて前記一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタを制御する制御方法であって、
電流を制御パラメータとして用いて制御され、前記一対のミラー部間の距離を変化させる第１駆動源と、
電圧を制御パラメータとして用いて制御され、前記一対のミラー部間の距離を変化させる第２駆動源と、を用い、
前記一対の駆動電極間に蓄えられる電荷と、前記一対の駆動電極間の電圧との関係において、前記電圧の最大値を含む領域を第１領域とすると、前記第１領域では前記第１駆動源によって前記一対のミラー部間の距離を変化させ、前記第１領域以外の領域の少なくとも一部では前記第２駆動源によって前記一対のミラー部間の距離を変化させる、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、光学フィルタシステム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空隙を介して互いに向かい合う一対のミラー部と、空隙を介して互いに向かい合う一対の駆動電極と、を有し、駆動電極間の電位差に応じてミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−００４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなファブリペロー干渉フィルタでは、一般に、機械的なバネがミラー部間に反作用の力を作用させつつ、駆動電極に印加される印加電圧の制御によりミラー部間の距離が調整される。しかし、その場合、引き込み現象が生じるおそれがある。引き込み現象では、機械的なバネでは補償できない引力を駆動電極が互いに及ぼし合い、ミラー部同士が機械的に強固に接触することで、ファブリペロー干渉フィルタに不具合が生じるおそれがある。これに対し、引き込み現象を回避するために、印加電流に基づく制御を採用することが考えられる。しかし、単に印加電流に基づく制御を採用しただけでは、制御が複雑化するおそれがある。
【０００５】
本発明は、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる制御装置、光学フィルタシステム及び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】
【０００６】
本発明の制御装置は、空隙を介して互いに向かい合う一対のミラー部と、空隙を介して互いに向かい合う一対の駆動電極と、を有し、一対の駆動電極間に蓄えられる電荷に応じて一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタを制御するための制御装置であって、電流を制御パラメータとして用いて制御され、一対のミラー部間の距離を変化させる第１駆動源と、電圧を制御パラメータとして用いて制御され、一対のミラー部間の距離を変化させる第２駆動源と、一対の駆動電極間に蓄えられる電荷と、一対の駆動電極間の電圧との関係において、電圧の最大値を含む領域を第１領域とすると、第１領域では第１駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられ、第１領域以外の領域の少なくとも一部では第２駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられるように、第１駆動源及び第２駆動源を制御する制御部と、を備える。
【０００７】
この制御装置においては、電圧の最大値を含む第１領域では、電流を制御パラメータとして用いて制御される第１駆動源によりミラー部間の距離が変化させられ、第１領域以外の領域の少なくとも一部では、電圧を制御パラメータとして用いて制御される第２駆動源によりミラー部間の距離が変化させられる。第１領域において第１駆動源を用いることにより、引き込み現象を回避することができる。更に、第１領域以外の領域の少なくとも一部において第２駆動源を用いることにより、例えば、全ての領域において第１駆動源を用いる場合と比べて、制御を簡易化することができる。これは、電流を制御パラメータとして用いて制御される第１駆動源の場合、駆動電極間の電圧をモニタしてフィードバック制御を行う必要があるのに対して、電圧を制御パラメータとして用いて制御される第２駆動源の場合、フィードフォーワード制御を行うことができるためである。よって、この制御装置によれば、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる。
【０００８】
本発明の制御装置では、制御部は、上記関係において、第１領域よりも電荷が大きい領域を第２領域とすると、第２領域では第２駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられるように、第１駆動源及び第２駆動源を制御してもよい。この場合、第２領域においてミラー部間の距離を簡易な制御により制御することができる。
【０００９】
本発明の制御装置では、第２駆動源は、第１駆動部を有し、第１駆動部は、第１駆動部の制御電圧が、一対の駆動電極間に生じている電圧よりも大きい場合、一対のミラー部間の距離が増加し、且つ、第１駆動部の制御電圧が、一対の駆動電極間に生じている電圧よりも小さい場合、一対のミラー部間の距離が減少するように、構成されており、制御部は、第２領域では第１駆動部により一対のミラー部間の距離が変化させられるように、第１駆動源及び第２駆動源を制御してもよい。この場合、第２領域においてミラー部間の距離をより好適に制御することができる。
【００１０】
本発明の制御装置では、第１駆動部は、オペアンプを含み、オペアンプにおいては、非反転入力端子が出力端子に接続されており、出力端子がファブリペロー干渉フィルタに接続されており、反転入力端子に制御電圧が印加されてもよい。この場合、第２領域においてミラー部間の距離をより一層好適に制御することができる。
【００１１】
本発明の制御装置では、制御部は、上記関係において、第１領域よりも電荷が小さい領域を第３領域とすると、第３領域では第２駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられるように、第１駆動源及び第２駆動源を制御してもよい。この場合、第３領域においてミラー部間の距離を簡易な制御により制御することができる。
【００１２】
本発明の制御装置では、第２駆動源は、第２駆動部を有し、第２駆動部は、第２駆動部の制御電圧が、一対の駆動電極間に生じている電圧よりも大きい場合、一対のミラー部間の距離が減少し、且つ、第２駆動部の制御電圧が、一対の駆動電極間に生じている電圧よりも小さい場合、一対のミラー部間の距離が増加するように、構成されており、制御部は、第３領域では第２駆動部により一対のミラー部間の距離が変化させられるように、第１駆動源及び第２駆動源を制御してもよい。この場合、第３領域においてミラー部間の距離をより好適に制御することができる。
【００１３】
本発明の制御装置では、第２駆動部は、オペアンプを含み、オペアンプにおいては、反転入力端子が出力端子に接続されており、出力端子がファブリペロー干渉フィルタに接続されており、非反転入力端子に制御電圧が印加されてもよい。この場合、第３領域においてミラー部間の距離をより確実且つ容易に制御することができる。
【００１４】
本発明の制御装置は、一対の駆動電極間に生じている電圧を検出する電圧検出部を更に備え、制御部は、第１駆動源により一対のミラー部間の距離を変化させる場合、電圧検出部の検出結果に基づいて第１駆動源をフィードバック制御してもよい。この場合、第１領域においてミラー部間の距離をより確実且つ容易に制御することができる。
【００１５】
本発明の制御装置では、制御部は、電圧検出部の検出結果に基づいて、第１駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられる状態から、第２駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられる状態へ、第１駆動源及び第２駆動源の使用状態を切り替えてもよい。この場合、第１駆動源によりミラー部間の距離が変化させられる状態から、第２駆動源によりミラー部間の距離が変化させられる状態へ、第１駆動源及び第２駆動源の使用状態を好適に切り替えることができる。
【００１６】
本発明の制御装置では、制御部は、第２駆動源の制御電圧に基づいて、第２駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられる状態から、第１駆動源により一対のミラー部間の距離が変化させられる状態へ、第１駆動源及び第２駆動源の使用状態を切り替えてもよい。この場合、第２駆動源によりミラー部間の距離が変化させられる状態から、第１駆動源によりミラー部間の距離が変化させられる状態へ、第１駆動源及び第２駆動源の使用状態を好適に切り替えることができる。
【００１７】
本発明の制御装置は、一対のミラー部の共振周波数よりも高い周波数を有する交流電流を一対の駆動電極間に印加する電流印加部と、交流電流の印加中に一対の駆動電極間に生じる電圧を検出する電圧検出部と、を更に備え、制御部は、電圧検出部の検出結果に基づいて、一対の駆動電極間の静電容量を算出してもよい。この場合、駆動電極間の静電容量に基づいてミラー部間の距離を算出することができ、ファブリペロー干渉フィルタの動作中にミラー部間の実際の距離をモニタすることができる。
【００１８】
本発明の制御装置では、第１駆動源は、電流を供給及び吸収可能であってもよい。この場合、第１領域においてミラー部間の距離をより確実且つ容易に制御することができる。
【００１９】
本発明の光学フィルタシステムは、上記制御装置と、制御装置により制御されるファブリペロー干渉フィルタと、を備える。この光学フィルタシステムでは、上述した理由により、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる。
【００２０】
本発明の制御方法は、空隙を介して互いに向かい合う一対のミラー部と、空隙を介して互いに向かい合う一対の駆動電極と、を有し、一対の駆動電極間に蓄えられる電荷に応じて一対のミラー部間の距離が変化するファブリペロー干渉フィルタを制御する制御方法であって、電流を制御パラメータとして用いて制御され、一対のミラー部間の距離を変化させる第１駆動源と、電圧を制御パラメータとして用いて制御され、一対のミラー部間の距離を変化させる第２駆動源と、を用い、一対の駆動電極間に蓄えられる電荷と、一対の駆動電極間の電圧との関係において、電圧の最大値を含む領域を第１領域とすると、第１領域では第１駆動源によって一対のミラー部間の距離を変化させ、第１領域以外の領域の少なくとも一部では第２駆動源によって一対のミラー部間の距離を変化させる。
【００２１】
この制御方法においては、電圧の最大値を含む第１領域では、電流を制御パラメータとして用いて制御される第１駆動源によってミラー部間の距離を変化させ、第１領域以外の領域の少なくとも一部では、電圧を制御パラメータとして用いて制御される第２駆動源によってミラー部間の距離を変化させる。第１領域において第１駆動源を用いることにより、引き込み現象を回避することができる。更に、第１領域以外の領域の少なくとも一部において第２駆動源を用いることにより、例えば、全ての領域において第１駆動源を用いる場合と比べて、制御を簡易化することができる。これは、電流を制御パラメータとして用いて制御される第１駆動源の場合、駆動電極間の電圧をモニタしてフィードバック制御を行う必要があるのに対して、電圧を制御パラメータとして用いて制御される第２駆動源の場合、フィードフォーワード制御を行うことができるためである。よって、この制御方法によれば、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる制御装置、光学フィルタシステム及び制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る光学フィルタシステムの構成図である。
【図２】ファブリペロー干渉フィルタの断面図である。
【図３】（ａ）は、第１ミラー部と第２ミラー部との間に蓄えられる電荷と、第１ミラー部と第２ミラー部との間の距離との関係を例示するグラフであり、（ｂ）は、第１ミラー部と第２ミラー部との間に蓄えられる電荷と、第１ミラー部と第２ミラー部との間の電圧との関係を例示するグラフである。
【図４】第１変形例に係る光学フィルタシステムの構成図である。
【図５】第２変形例に係る光学フィルタシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２５】
図１に示されるように、光学フィルタシステム１００は、ファブリペロー干渉フィルタ１と、ファブリペロー干渉フィルタ１を制御する制御装置５０と、を備えている。
［ファブリペロー干渉フィルタの構成］
【００２６】
図２に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ１は、基板１１を備えている。基板１１は、第１表面１１ａと、第１表面１１ａとは反対側の第２表面１１ｂと、を有している。第１表面１１ａ上には、反射防止層２１、第１積層体２２、中間層２３及び第２積層体２４が、この順序で積層されている。第１積層体２２と第２積層体２４との間には、枠状の中間層２３によって空隙（エアギャップ）Ｓが画定されている。
【００２７】
第１表面１１ａに垂直な方向から見た場合（平面視）における各部の形状及び位置関係は、例えば次のとおりである。基板１１の外縁は矩形状である。基板１１の外縁及び第２積層体２４の外縁は、互いに一致している。反射防止層２１の外縁、第１積層体２２の外縁及び中間層２３の外縁は、互いに一致している。基板１１は、中間層２３の外縁よりも空隙Ｓの中心に対して外側に位置する外縁部１１ｃを有している。外縁部１１ｃは、枠状であり、第１表面１１ａに垂直な方向から見た場合に中間層２３を囲んでいる。空隙Ｓは円形状である。
【００２８】
ファブリペロー干渉フィルタ１は、その中央部に画定された光透過領域１ａにおいて、所定の波長を有する光を透過させる。光透過領域１ａは、例えば円柱状の領域である。基板１１は、例えば、シリコン、石英又はガラス等からなる。基板１１がシリコンからなる場合、反射防止層２１及び中間層２３は、例えば、二酸化ケイ素からなる。
【００２９】
第１積層体２２のうち光透過領域１ａに対応する部分（平面視において空隙Ｓと重なる部分）は、第１ミラー部３１として機能する。第１ミラー部３１は、固定ミラーである。第１ミラー部３１は、反射防止層２１を介して第１表面１１ａ上に配置されている。第１積層体２２は、複数のポリシリコン層２５と複数の窒化シリコン層２６とが一層ずつ交互に積層されることにより構成されている。ファブリペロー干渉フィルタ１では、ポリシリコン層２５ａ、窒化シリコン層２６ａ、ポリシリコン層２５ｂ、窒化シリコン層２６ｂ及びポリシリコン層２５ｃが、この順序で反射防止層２１上に積層されている。第１ミラー部３１を構成するポリシリコン層２５及び窒化シリコン層２６の各々の光学厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。
【００３０】
第２積層体２４のうち光透過領域１ａに対応する部分（平面視において空隙Ｓと重なる部分）は、第２ミラー部３２として機能する。第２ミラー部３２は、可動ミラーである。第２ミラー部３２は、第１ミラー部３１に対して基板１１とは反対側において空隙Ｓを介して第１ミラー部３１と向かい合っている。第１ミラー部３１と第２ミラー部３２とが互いに向かい合う方向は、第１表面１１ａに垂直な方向に平行である。第２積層体２４は、反射防止層２１、第１積層体２２及び中間層２３を介して第１表面１１ａ上に配置されている。第２積層体２４は、複数のポリシリコン層２７と複数の窒化シリコン層２８とが一層ずつ交互に積層されることにより構成されている。ファブリペロー干渉フィルタ１では、ポリシリコン層２７ａ、窒化シリコン層２８ａ、ポリシリコン層２７ｂ、窒化シリコン層２８ｂ及びポリシリコン層２７ｃが、この順序で中間層２３上に積層されている。第２ミラー部３２を構成するポリシリコン層２７及び窒化シリコン層２８の各々の光学厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。
【００３１】
第２積層体２４において空隙Ｓに対応する部分（平面視において空隙Ｓと重なる部分）には、複数の貫通孔２４ｂが形成されている。これらの貫通孔は、第２積層体２４の中間層２３とは反対側の表面２４ａから空隙Ｓに至っている。これらの貫通孔は、第２ミラー部３２の機能に実質的に影響を与えない程度に形成されている。これらの貫通孔は、エッチングにより中間層２３の一部を除去して空隙Ｓを形成するために用いられてもよい。
【００３２】
第２積層体２４は、第２ミラー部３２に加えて、被覆部３３と、周縁部３４と、を更に有している。第２ミラー部３２、被覆部３３及び周縁部３４は、互いに同じ積層構造の一部を有し且つ互いに連続するように、一体的に形成されている。被覆部３３は、平面視において第２ミラー部３２を囲んでいる。被覆部３３は、中間層２３の基板１１とは反対側の表面２３ａ及び側面２３ｂ、並びに第１積層体２２の側面２２ａ及び反射防止層２１の側面２１ａを被覆しており、第１表面１１ａに至っている。
【００３３】
周縁部３４は、平面視において被覆部３３を囲んでいる。周縁部３４は、外縁部１１ｃにおける第１表面１１ａ上に位置している。周縁部３４の外縁は、平面視において基板１１の外縁と一致している。周縁部３４は、外縁部１１ｃの外縁に沿って薄化されている。この例では、周縁部３４は、第２積層体２４を構成するポリシリコン層２７及び窒化シリコン層２８の一部が除去されていることにより薄化されている。周縁部３４は、被覆部３３に連続する非薄化部３４ａと、非薄化部３４ａを囲む薄化部３４ｂと、を有している。薄化部３４ｂにおいては、第１表面１１ａ上に直接に設けられたポリシリコン層２７ａ以外のポリシリコン層２７及び窒化シリコン層２８が除去されている。
【００３４】
第１ミラー部３１には、平面視において光透過領域１ａを囲むように形成された第１駆動電極１２と、平面視において光透過領域１ａと重なるように形成された補償電極１３と、が設けられている。すなわち、この例では、第１駆動電極１２及び補償電極１３は、第１ミラー部３１を構成している（第１ミラー部３１、第１駆動電極１２及び補償電極１３は、互いに一体的に形成されている）。補償電極１３の大きさは、光透過領域１ａの全体を含む大きさであるが、光透過領域１ａの大きさと略同一であってもよい。第１駆動電極１２及び補償電極１３は、不純物をドープしてポリシリコン層２５ｃを低抵抗化することにより形成されている。第２ミラー部３２には、空隙Ｓを介して第１駆動電極１２及び補償電極１３と向かい合う第２駆動電極１４が形成されている。すなわち、この例では、第２駆動電極１４は、第２ミラー部３２を構成している（第２ミラー部３２及び第２駆動電極１４は、互いに一体的に形成されている）。第２駆動電極１４は、不純物をドープしてポリシリコン層２７ａを低抵抗化することにより形成されている。
【００３５】
ファブリペロー干渉フィルタ１は、一対の端子１５及び一対の端子１６を更に備えている。一対の端子１５は、光透過領域１ａを挟んで互いに向かい合うように設けられている。各端子１５は、第２積層体２４の表面２４ａから第１積層体２２に至る貫通孔内に配置されている。各端子１５は、配線１２ａを介して第１駆動電極１２と電気的に接続されている。端子１５は、例えば、アルミニウム又はその合金等の金属膜によって形成されている。
【００３６】
一対の端子１６は、光透過領域１ａを挟んで互いに向かい合うように設けられている。各端子１６は、第２積層体２４の表面２４ａから第１積層体２２に至る貫通孔内に配置されている。各端子１６は、配線１３ａを介して補償電極１３と電気的に接続されていると共に、配線１４ａを介して第２駆動電極１４と電気的に接続されている。端子１６は、例えば、アルミニウム又はその合金等の金属膜によって形成されている。一対の端子１５が互いに向かい合う方向は、一対の端子１６が互いに向かい合う方向と直交している。
【００３７】
第１積層体２２の表面２２ｂには、トレンチ１７，１８が設けられている。トレンチ１７は、配線１３ａにおける端子１６との接続部分を囲むように環状に延在している。トレンチ１７は、第１駆動電極１２と配線１３ａとを電気的に絶縁している。トレンチ１８は、第１駆動電極１２の内縁に沿って環状に延在している。トレンチ１８は、第１駆動電極１２と第１駆動電極１２の内側の領域（補償電極１３）とを電気的に絶縁している。各トレンチ１７，１８内の領域は、絶縁材料であってもよいし、空隙であってもよい。第２積層体２４の表面２４ａには、トレンチ１９が設けられている。トレンチ１９は、端子１５を囲むように環状に延在している。トレンチ１９は、端子１５と第２駆動電極１４とを電気的に絶縁している。トレンチ１９内の領域は、絶縁材料であってもよいし、空隙であってもよい。
【００３８】
基板１１の第２表面１１ｂ上には、反射防止層４１、第３積層体４２、中間層４３及び第４積層体４４が、この順序で積層されている。反射防止層４１及び中間層４３は、それぞれ、反射防止層２１及び中間層２３と同様の構成を有している。第３積層体４２及び第４積層体４４は、それぞれ、基板１１を基準として第１積層体２２及び第２積層体２４と対称の積層構造を有している。反射防止層４１、第３積層体４２、中間層４３及び第４積層体４４は、基板１１の反りを抑制する機能を有している。
【００３９】
第３積層体４２、中間層４３及び第４積層体４４には、平面視において光透過領域１ａと重なるように開口４０ａが設けられている。開口４０ａは、光透過領域１ａの大きさと略同一の径を有している。開口４０ａは、光出射側に開口している。開口４０ａの底面は、反射防止層４１に至っている。
【００４０】
第４積層体４４の光出射側の表面には、遮光層４５が形成されている。遮光層４５は、例えばアルミニウム又はその合金等の金属膜からなる。遮光層４５の表面及び開口４０ａの内面には、保護層４６が形成されている。保護層４６は、第３積層体４２、中間層４３、第４積層体４４及び遮光層４５の外縁を被覆すると共に、外縁部１１ｃ上の反射防止層４１を被覆している。保護層４６は、例えば酸化アルミニウムからなる。
［制御装置の構成］
【００４１】
図１に示されるように、制御装置５０は、第１駆動源５１と、第２駆動源５２と、電圧検出部５３と、電流印加部（小信号ＡＣ電流源）５４と、制御部５５と、スイッチ６１〜６６と、を備えている。図１では、ファブリペロー干渉フィルタ１が等価回路として示されている。等価回路としてのファブリペロー干渉フィルタ１は、可変キャパシタ２、及び可変キャパシタ２に並列に接続された抵抗３により表され得る。可変キャパシタ２は、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２とにより表される静電容量に相当する。ファブリペロー干渉フィルタ１には、開閉可能なスイッチ６１が並列に接続されている。
【００４２】
制御装置５０は、ファブリペロー干渉フィルタ１においてバネにより機械的に拘束された第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間の距離（以下、「ミラー間距離」とも記す）を制御する。制御装置５０は、ミラー間距離を変化させるための駆動源として第１駆動源５１及び第２駆動源５２を備えており、第１駆動源５１と第２駆動源５２との間で駆動源を切り替えてミラー間距離を調整する。
【００４３】
第１駆動源５１及び第２駆動源５２の各々は、端子１５，１６を介して第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間（すなわち、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間）に蓄えられる電荷の量を調整する（詳細は後述する）。これにより、当該電荷に応じた静電気力が第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間に発生する。当該静電気力により、第２ミラー部３２が、基板１１に固定された第１ミラー部３１側に引き付けられ、ミラー間距離が調整される。このように、ファブリペロー干渉フィルタ１では、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷に応じてミラー間距離が変化する。
【００４４】
ファブリペロー干渉フィルタ１を透過する光の波長は、光透過領域１ａにおけるミラー間距離に依存する。したがって、第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間に蓄えられる電荷を調整することで、透過する光の波長を適宜選択することができる。補償電極１３は、第２駆動電極１４と同電位である。したがって、補償電極１３は、光透過領域１ａにおいて第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２を平坦に保つように機能する。
【００４５】
ファブリペロー干渉フィルタ１では、例えば、第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間に蓄えられる電荷を変化させながら（すなわち、ミラー間距離を変化させながら）、ファブリペロー干渉フィルタ１の光透過領域１ａを透過した光を光検出器によって検出することで、分光スペクトルを得ることができる。
【００４６】
第１駆動源５１は、開閉可能なスイッチ６２を介してファブリペロー干渉フィルタ１に接続されている。第１駆動源５１は、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に直流電流を印加する。第１駆動源５１は、例えば、電流を供給及び吸収可能なバイポーラ電流源である。第１駆動源５１は、例えば、ハウランド電流ポンプと呼ばれる電子回路により構成されてもよい。或いは、第１駆動源５１は、充電パケットを転送可能な電子回路により構成されてもよい。このような電子回路は、例えば、米国特許第5969513号「スイッチングレギュレータで使用するためのスイッチドキャパシタ駆動源」に記載されている。スイッチドキャパシタ駆動源は、標準的な半導体技術を利用することで、集積回路として非常に効率的に実施され得る（例えば、B. Robert Gregoire and Un-Ku Moon, in IEEE Transactions Circuit andSystems II: Express Briefs, Vol. 54, No. 3, March 2007, “A Sub 1-V ConstantGm-C Switched-Capacitor Current Source”参照）。
【００４７】
第１駆動源５１は、第１駆動源５１による供給又は吸収により第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される電流を制御パラメータ（指示パラメータ）として、制御部５５により制御される。すなわち、制御部５５は、第１駆動源５１によってミラー間距離を変化させる場合、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される電流量を制御する。
【００４８】
第２駆動源５２は、第１駆動部７１及び第２駆動部７２を有している。第１駆動部７１は、オペアンプ７３を含んでいる。オペアンプ７３は、非反転入力端子７３ａ、反転入力端子７３ｂ及び出力端子７３ｃを有している。非反転入力端子７３ａが出力端子７３ｃに接続されており、出力端子７３ｃが開閉可能なスイッチ６３を介してファブリペロー干渉フィルタ１に接続されており、反転入力端子７３ｂに直流の制御電圧ＶＲが印加される。
【００４９】
スイッチ６３が閉じられ、第１駆動部７１がファブリペロー干渉フィルタ１に電気的に接続されている場合、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に生じている電圧ＶＡよりも制御電圧ＶＲが大きい場合には電圧ＶＡが増加し、電圧ＶＡよりも制御電圧ＶＲが小さい場合には電圧ＶＡが減少する。より詳細には、制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも大きい場合、ファブリペロー干渉フィルタ１から第１駆動部７１に向かって電流が流れ（シンク電流）、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷が減少する。制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも小さい場合、第１駆動部７１からファブリペロー干渉フィルタ１に向かって電流が流れ、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷が増加する。後述するように、第１駆動部７１は、電荷の減少に伴って電圧ＶＡが増加し、電荷の増加に伴って電圧ＶＡが減少する第２領域Ｒ２において用いられる。その結果、電圧ＶＡは、制御電圧ＶＲと等しくなる。すなわち、第１駆動部７１は、プルイン電圧よりも高い第２領域Ｒ２において、電圧ＶＡが制御電圧ＶＲと等しいことを保証する電圧安定器として機能する。
【００５０】
第２駆動部７２は、オペアンプ７４を含んでいる。オペアンプ７４は、非反転入力端子７４ａ、反転入力端子７４ｂ及び出力端子７４ｃを有している。反転入力端子７４ｂが出力端子７４ｃに接続されており、出力端子７４ｃが開閉可能なスイッチ６４を介してファブリペロー干渉フィルタ１に接続されており、非反転入力端子７４ａに制御電圧ＶＲが印加される。
【００５１】
スイッチ６４が閉じられ、第２駆動部７２がファブリペロー干渉フィルタ１に電気的に接続されている場合、制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも大きい場合には電圧ＶＡが増加し、電圧ＶＡよりも制御電圧ＶＲが小さい場合には電圧ＶＡが減少する。より詳細には、制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも大きい場合、第１駆動部７１からファブリペロー干渉フィルタ１に向かって電流が流れ（ソース電流）、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷が増加する。制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも小さい場合、ファブリペロー干渉フィルタ１から第１駆動部７１に向かって電流が流れ（シンク電流）、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷が減少する。後述するように、第２駆動部７２は、電荷の増加に伴って電圧ＶＡが増加し、電荷の減少に伴って電圧ＶＡが減少する第３領域Ｒ３において用いられる。その結果、電圧ＶＡは、制御電圧ＶＲと等しくなる。すなわち、第２駆動部７２も、プルイン電圧よりも低い第３領域Ｒ３において、電圧ＶＡが制御電圧ＶＲと等しいことを保証する電圧安定器として機能する。
【００５２】
第１駆動部７１及び第２駆動部７２の各々は、制御電圧ＶＲを制御パラメータ（指示パラメータ）として、制御部５５により制御される。すなわち、制御部５５は、第１駆動部７１又は第２駆動部７２によってミラー間距離を変化させる場合、制御電圧ＶＲの大きさを制御する。上述したように、第１駆動部７１及び第２駆動部７２においては制御電圧ＶＲと電圧ＶＡとが等しくなることから、第１駆動部７１及び第２駆動部７２の各々は、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に生じる電圧ＶＡを制御パラメータとして制御されるとみなすことができる。
【００５３】
電圧検出部５３は、例えば電圧計である。電圧検出部５３は、開閉可能なスイッチ６５を介してファブリペロー干渉フィルタ１に接続されており、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に生じている電圧ＶＡを検出する。電流印加部５４は、ファブリペロー干渉フィルタ１に並列に接続される。電流印加部５４は、第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２の共振周波数よりも高い周波数を有する交流電流を第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加する。当該交流電流の周波数は、例えば、機械的にバネ力が付加された第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２の共振周波数の１０倍よりも高く設定される。電流印加部５４の詳細については後述する。制御部５５は、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ）、記録媒体であるＲＡＭ及びＲＯＭを含むコンピュータにより構成されている。制御部５５は、制御装置５０の各部の動作を制御する。
［ファブリペロー干渉フィルタの制御方法］
【００５４】
ファブリペロー干渉フィルタ１においてミラー間距離を制御する方法について説明する。図３（ａ）は、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷と、ミラー間距離との関係を例示するグラフであり、図３（ｂ）は、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間（すなわち、第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間）に蓄えられる電荷と、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間（すなわち、第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間）の電圧ＶＡとの関係を例示するグラフである。以下、当該関係において、電荷について（すなわち、図３（ｂ）のグラフにおける横軸について）、電圧ＶＡの最大値（最大値Ｖｍａｘ、ピーク）を含む領域（動作領域）を第１領域Ｒ１とし、第１領域Ｒ１よりも電荷が大きい領域を第２領域Ｒ２とし、第１領域Ｒ１よりも電荷が小さい領域を第３領域Ｒ３とする。本実施形態の制御方法では、第１領域Ｒ１では第１駆動源５１を用いてミラー間距離を調整し、第２領域Ｒ２では第２駆動源５２の第１駆動部７１を用いてミラー間距離を調整し、第３領域Ｒ３では第２駆動源５２の第２駆動部７２を用いてミラー間距離を調整する。
【００５５】
一例として、第２領域Ｒ２に含まれる所定の目標距離にミラー間距離を調整する制御について説明する。制御開始時には、例えば、スイッチ６１〜６６は開かれている。まず、制御部５５は、スイッチ６１を閉じる。これにより、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷の差がゼロとなり、第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２が機械的な平衡位置に配置される。このとき、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷は、第３領域Ｒ３に含まれる。続いて、制御部５５は、スイッチ６４を閉じることにより、第２駆動部７２をファブリペロー干渉フィルタ１に接続する。
【００５６】
制御部５５は、第３領域Ｒ３では、第２駆動部７２に印加される制御電圧ＶＲを増加させて第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷を増加させることにより、ミラー間距離を減少させる。
【００５７】
続いて、制御部５５は、制御電圧ＶＲが所定の電圧Ｖ１以上になった場合（すなわち、電圧安定器である第２駆動源５２によって制御電圧ＶＲと等しくなっている電圧ＶＡが所定の電圧Ｖ１以上になった場合）、スイッチ６４を開くことにより第２駆動部７２をファブリペロー干渉フィルタ１から切り離すと共に、スイッチ６２，６５を閉じることにより第１駆動源５１及び電圧検出部５３をファブリペロー干渉フィルタ１に接続する。電圧ＶＡが電圧Ｖ１以上になった場合とは、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷が第３領域Ｒ３に含まれる状態から、当該電荷が第１領域Ｒ１に含まれる状態に変化した場合と言い換えることができる。このように、制御部５５は、制御電圧ＶＲに基づいて、第２駆動部７２によりミラー間距離が変化させられる状態から、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態を切り替える。電圧Ｖ１は、例えば、第１領域Ｒ１と第３領域Ｒ３との間の境界に対応する値である。電圧Ｖ１は、例えば、最大値Ｖｍａｘの１／２倍〜Ｖｍａｘ−０．５Ｖ程度の値に設定される。
【００５８】
制御部５５は、第１領域Ｒ１では、第１駆動源５１により電流を供給して第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される電流を増加させ、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷を増加させることにより、ミラー間距離を減少させる。このとき、電圧ＶＡは、初めは増加し、その後、減少する。このとき、制御部５５は、電圧検出部５３により検出される電圧ＶＡに基づいて第１駆動源５１をフィードバック制御する。制御部５５は、例えば、所望のミラー間距離に対応した電圧の目標値に電圧ＶＡが近づくように、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される電流をフィードバック制御する。これは、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間には電流のリークが生じることがあるためである。これにより、リークが生じる場合でも、図３（ｂ）のグラフにおける実際の電圧ＶＡに基づいた制御が可能となる。
【００５９】
続いて、制御部５５は、電圧検出部５３により検出される電圧ＶＡが所定の電圧Ｖ２以下になった場合、スイッチ６２，６５を開くことにより第１駆動源５１及び電圧検出部５３をファブリペロー干渉フィルタ１から切り離すと共に、スイッチ６３を閉じることにより第１駆動部７１をファブリペロー干渉フィルタ１に接続する。電圧ＶＡが電圧Ｖ２以下になった場合とは、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷が第１領域Ｒ１に含まれる状態から、当該電荷が第２領域Ｒ２に含まれる状態に変化した場合と言い換えることができる。このように、制御部５５は、電圧検出部５３の検出結果に基づいて、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態から、第１駆動部７１によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態を切り替える。電圧Ｖ２は、例えば、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間の境界に対応する値である。この例では、電圧Ｖ２は電圧Ｖ１と等しいが、電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１と異なる値に設定されてもよい。電圧Ｖ２は、例えば、最大値Ｖｍａｘの１／２倍〜Ｖｍａｘ−０．５Ｖ程度の値に設定される。
【００６０】
制御部５５は、第２領域Ｒ２では、第１駆動部７１に印加される制御電圧ＶＲを減少させて第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷を増加させることにより、目標距離までミラー間距離を減少させる。これにより、ミラー間距離が目標距離に調整される。
【００６１】
他の例として、上記目標距離から、第３領域Ｒ３に含まれる他の目標距離にミラー間距離を調整する制御について説明する。制御開始時には、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷は、第２領域Ｒ２に含まれる。制御部５５は、第２領域Ｒ２では、第１駆動部７１に印加される制御電圧ＶＲを増加させて第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷を減少させることにより、ミラー間距離を増加させる。
【００６２】
続いて、制御部５５は、制御電圧ＶＲが所定の電圧Ｖ２以上になった場合（すなわち、電圧安定器である第２駆動源５２によって制御電圧ＶＲと等しくなっている電圧ＶＡが電圧Ｖ２以上になった場合）、スイッチ６３を開くことにより第１駆動部７１をファブリペロー干渉フィルタ１から切り離すと共に、スイッチ６２，６５を閉じることにより第１駆動源５１及び電圧検出部５３をファブリペロー干渉フィルタ１に接続する。このように、制御部５５は、制御電圧ＶＲに基づいて、第１駆動部７１によりミラー間距離が変化させられる状態から、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態（動作状態）を切り替える。
【００６３】
制御部５５は、第１領域Ｒ１では、第１駆動源５１により電流を吸収して第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される電流を減少させ、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷を減少させることにより、ミラー間距離を増加させる。このとき、電圧ＶＡは、初めは増加し、その後、減少する。このとき、制御部５５は、電圧検出部５３により検出される電圧ＶＡに基づいて第１駆動源５１をフィードバック制御する。制御部５５は、例えば、所望のミラー間距離に対応した電圧の目標値に電圧ＶＡが近づくように、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される電流をフィードバック制御する。
【００６４】
続いて、制御部５５は、電圧検出部５３により検出される電圧ＶＡが電圧Ｖ１以下になった場合、スイッチ６２，６５を開くことにより第１駆動源５１及び電圧検出部５３をファブリペロー干渉フィルタ１から切り離すと共に、スイッチ６４を閉じることにより第２駆動部７２をファブリペロー干渉フィルタ１に接続する。このように、制御部５５は、電圧検出部５３の検出結果に基づいて、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態から、第２駆動部７２によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態を切り替える。
【００６５】
制御部５５は、第３領域Ｒ３では、第２駆動部７２に印加される制御電圧ＶＲを減少させて第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に蓄えられる電荷を減少させることにより、目標距離までミラー間距離を増加させる。これにより、ミラー間距離が目標距離に調整される。
［ミラー間距離のモニタ方法］
【００６６】
ファブリペロー干渉フィルタ１において実施されるミラー間距離のモニタ方法について説明する。当該モニタ方法は、例えば、ミラー間距離が所定の距離に調整された状態で実施される。モニタ開始時には、スイッチ６５，６６が閉じられ、電圧検出部５３及び電流印加部５４がファブリペロー干渉フィルタ１に接続されている。電流印加部５４は、第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２の共振周波数よりも高い周波数を有する交流電流を、端子１５，１６を介して第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間（すなわち、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間）に印加する。電流印加部５４による交流電流の印加中には、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に交流電圧が生じる。当該交流電圧は、電圧検出部５３により検出される。
【００６７】
制御部５５は、電圧検出部５３により検出された交流電圧に基づいて、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間の静電容量を算出する。当該静電容量は、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される交流電流、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に生じる交流電圧、並びに、既知の交流電流及び交流電圧の周波数に基づいて算出することができる。より具体的には、交流電流Ｉ（ｔ）、交流電圧Ｖ（ｔ）を用いて、角周波数ωの関数としての複素インピーダンスＺ（ω）がＺ（ω）＝Ｖ（ω）／Ｉ（ω）により得られ、静電容量ＣがＣ＝（ω×｜Ｚ（ω）｜）−１により得られる。制御部５５は、得られた静電容量に基づいて第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間の距離を算出する。これにより、ファブリペロー干渉フィルタ１の動作中に、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間の実際の距離を精度良くモニタすることができる。
［作用効果］
【００６８】
以上説明したように、制御装置５０においては、電圧ＶＡの最大値を含む第１領域Ｒ１では、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加される電流をパラメータとして用いて制御される第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられ、第１領域Ｒ１以外の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３では、制御電圧ＶＲを制御パラメータとして用いて制御される第２駆動源５２（第１駆動部７１及び第２駆動部７２）によりミラー間距離が変化させられる。第１領域Ｒ１において第１駆動源５１を用いることにより、引き込み現象を回避することができる。以下、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しつつ、この点について説明する。
【００６９】
本実施形態の制御方法とは異なり、電荷についての全ての領域において制御電圧ＶＲを制御パラメータとしてミラー間距離を調整しようとすると、制御電圧ＶＲが最大値Ｖｍａｘよりも大きくなることで、上述した引き込み現象が生じるおそれがある。引き込み現象では、第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２が互いに引力を及ぼし合い、機械的なバネの拘束力に打ち勝ち、その結果、第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２同士が機械的に強固に接触することで、ファブリペロー干渉フィルタ１に不具合が引き起こされるおそれがある。これに対し、本実施形態の制御方法によれば、第１領域Ｒ１において第１駆動源５１を用いることにより、引き込み現象を回避することができ、信頼性を高めることができる。
【００７０】
また、電荷についての全ての領域において制御電圧ＶＲを制御パラメータとしてミラー間距離を調整しようとすると、制御電圧ＶＲを変化させることができる範囲は、図３（ｂ）に示されるグラフにおける最大値Ｖｍａｘよりも左側の領域のみとなる。そのため、ミラー間距離を狭い範囲（例えば初期変位の２／３程度）でしか変化させることができない。これに対し、本実施形態の制御方法によれば、そのような制約が無く、ミラー間距離を広範囲（全範囲）で変化させることができる。
【００７１】
更に、第１領域Ｒ１以外の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３において第２駆動源５２（第１駆動部７１及び第２駆動部７２）を用いることにより、例えば、全ての領域において第１駆動源５１を用いる場合と比べて、制御を簡易化することができる。これは、電流を制御パラメータとして用いて制御される第１駆動源５１の場合、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間（すなわち、第１駆動電極１２と第２駆動電極１４との間）に生じている電圧ＶＡをモニタしてフィードバック制御を行う必要があるのに対して、制御電圧ＶＲを制御パラメータとして用いて制御される第２駆動源５２の場合、リーク電流の寄与がミラー間距離に影響を及ぼさないようにフィードフォーワード制御を行うことができるためである。すなわち、例えば、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間には電流のリークが生じることがあるため、第１駆動源５１の場合、所望のミラー間距離に対応した電圧の目標値に電圧ＶＡが近づくように、電流を逐次フィードバック制御する必要がある。一方、第２駆動源５２では、フィードフォーワード制御を用いることができるため、計算量の少ないシンプルな制御により、所望のミラー間距離に素早く調整することができる。以上より、制御装置５０によれば、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる。
【００７２】
制御装置５０では、制御部５５が、第２領域Ｒ２では第２駆動源５２によりミラー間距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御する。これにより、第２領域Ｒ２においてミラー間距離を簡易な電圧制御により制御することができる。更に、第２領域Ｒ２において第２駆動源５２を用いることにより、第２領域Ｒ２におけるミラー間距離の制御精度を向上することができる。すなわち、ミラー間距離が小さくなるにつれて第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に電流のリークが生じ易くなるため、第２領域Ｒ２では他の領域よりも電荷が蓄えられ難い。そのため、第２領域Ｒ２では第１駆動源５１を用いてミラー間距離を所望の距離に調整することが難しい。この点、制御装置５０では、第２領域Ｒ２において第２駆動源５２を用いるため、第２領域Ｒ２におけるミラー間距離の制御精度を向上することができる。
【００７３】
制御装置５０では、第１駆動部７１が、制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも大きい場合にミラー間距離が増加し、且つ、制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも小さい場合にミラー間距離が減少するように、構成されている。そして、制御部５５が、第２領域Ｒ２では第１駆動部７１によりミラー間距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御する。これにより、第２領域Ｒ２においてミラー間距離をより簡易且つ確実に制御することができる。第１駆動部７１のような電圧安定器を用いることで、リーク電流の有無によらずに制御電圧ＶＲと電圧ＶＡがほぼ一致することが保証されるため、ファブリペロー干渉フィルタ１の実際の状態に基づく正確且つ安定した制御が可能となる。
【００７４】
制御装置５０では、第１駆動部７１がオペアンプ７３を含み、オペアンプ７３においては、非反転入力端子７３ａが出力端子７３ｃに接続されており、出力端子７３ｃがファブリペロー干渉フィルタ１に接続されており、反転入力端子７３ｂに制御電圧ＶＲが印加される。これにより、第２領域Ｒ２においてミラー間距離をより簡易且つ確実に制御することができる。
【００７５】
制御装置５０では、制御部５５が、第３領域Ｒ３では第２駆動源５２によりミラー間距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御する。これにより、第３領域Ｒ３においてミラー間距離を簡易な電圧制御により制御することができる。更に、制御装置５０では、制御部５５が、第１領域Ｒ１では第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられ、且つ、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３では第２駆動源５２によりミラー間距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御する。この場合、フィードバック制御が必要な第１領域Ｒ１において電圧をモニタしさえできればよく、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３においては必ずしも電圧をモニタする必要がないため、電圧のモニタ装置に広い検出範囲が要求されない。その結果、モニタ装置の選択自由度を向上でき、低コスト化及び高速化を図ることが可能となる。
【００７６】
制御装置５０では、第２駆動部７２が、制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも大きい場合にミラー間距離が減少し、且つ、制御電圧ＶＲが電圧ＶＡよりも小さい場合にミラー間距離が増加するように、構成されている。そして、制御部５５が、第３領域Ｒ３では第２駆動部７２によりミラー間距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御する。これにより、第３領域Ｒ３においてミラー間距離をより簡易且つ確実に制御することができる。
【００７７】
制御装置５０では、第２駆動部７２がオペアンプ７４を含み、オペアンプ７４においては、反転入力端子７４ｂが出力端子７４ｃに接続されており、出力端子７４ｃがファブリペロー干渉フィルタ１に接続されており、非反転入力端子７４ａに制御電圧ＶＲが印加される。これにより、第３領域Ｒ３においてミラー間距離をより一層好適に制御することができる。
【００７８】
制御装置５０では、制御部５５が、第１駆動源５１によりミラー間距離を変化させる場合、電圧検出部５３の検出結果に基づいて第１駆動源５１をフィードバック制御する。これにより、第１領域Ｒ１においてミラー間距離をより一層簡易に制御することができる。
【００７９】
制御装置５０では、制御部５５が、電圧検出部５３の検出結果に基づいて、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態から、第２駆動源５２によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態を切り替える。これにより、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態から、第２駆動源５２によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態を好適に切り替えることができる。
【００８０】
制御装置５０では、制御部５５が、第２駆動源５２の制御電圧に基づいて、第２駆動源５２によりミラー間距離が変化させられる状態から、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態を切り替えてもよい。この場合、第２駆動源５２によりミラー間距離が変化させられる状態から、第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられる状態へ、第１駆動源５１及び第２駆動源５２の使用状態を好適に切り替えることができる。
【００８１】
制御装置５０は、第１ミラー部３１及び第２ミラー部３２の共振周波数よりも高い周波数を有する交流電流を第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間に印加する電流印加部５４（小信号ＡＣ電流源）を備える。そして、制御部５５が、電圧検出部５３の検出結果に基づいて、第１ミラー部３１と、機械的にバネ力が付加された第２ミラー部３２との間の静電容量を算出する。これにより、第１ミラー部３１と第２ミラー部３２との間の静電容量に基づいてミラー間距離を算出することができ、ファブリペロー干渉フィルタ１の動作中に実際のミラー間距離をモニタすることができる。制御装置５０では、第１駆動源５１が、電流を供給及び吸収可能である。これにより、第１領域Ｒ１においてミラー間距離をより好適に制御することができる。
［変形例］
【００８２】
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、光学フィルタシステム１００は、図４に示される第１変形例の光学フィルタシステム１００Ａのように構成されてもよい。第１変形例では、第２駆動源５２は、オペアンプ７３，７４に代えてオペアンプ７５を有している。オペアンプ７５は、非反転入力端子７５ａ、反転入力端子７５ｂ及び出力端子７５ｃを有している。非反転入力端子７５ａは、開閉可能なスイッチ８１を介して出力端子７５ｃに接続されている。反転入力端子７５ｂは、開閉可能なスイッチ８２を介して出力端子７５ｃに接続されている。出力端子７５ｃは、開閉可能なスイッチ６７を介してファブリペロー干渉フィルタ１に接続されている。非反転入力端子７５ａは、開閉可能なスイッチ８３を介して制御電圧ＶＲの印加部に接続されている。反転入力端子７５ｂは、開閉可能なスイッチ８４を介して制御電圧ＶＲの印加部に接続されている。非反転入力端子７５ａには、スイッチ８３が閉じられている場合に制御電圧ＶＲが印加される。反転入力端子７５ｂには、スイッチ８４が閉じられている場合に制御電圧ＶＲが印加される。
【００８３】
第２駆動源５２では、スイッチ８１，８４が閉じられると共にスイッチ８２，８３が開かれた場合、上記実施形態と同様に第１駆動部７１が構成される。スイッチ８２，８３が閉じられると共にスイッチ８１，８４が開かれた場合、上記実施形態と同様に第２駆動部７２が構成される。したがって、このような第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる。
【００８４】
光学フィルタシステム１００は、図５に示される第２変形例の光学フィルタシステム１００Ｂのように構成されてもよい。第２変形例では、第２駆動源５２は、第２駆動部７２を有しておらず、第１駆動部７１のみを有している。第２変形例では、制御部５５が、第３領域Ｒ３では第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御する。このような第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる。なお、第２変形例では、制御装置５０が一般的な電圧制御器を備え、第３領域Ｒ３においては当該電圧制御器によって電圧ＶＡが変化させられることによりミラー間距離が調整されてもよい。この場合、電圧制御器は、第２駆動部７２のように電圧安定器として構成されていなくてもよい。
【００８５】
上記実施形態において、制御部５５は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２では第１駆動源５１によりミラー間距離が変化させられ、且つ、第３領域Ｒ３では第２駆動源５２の第２駆動部７２によりミラー間距離が変化させられるように、第１駆動源５１及び第２駆動源５２を制御してもよい。この場合、第２駆動源５２は、第１駆動部７１を有しておらず、第２駆動部７２のみを有していてもよい。このような変形例によっても、上記実施形態と同様に、引き込み現象を回避しつつ、制御を簡易化することができる。すなわち、第２駆動源５２は、第１領域Ｒ１以外の領域の少なくとも一部において用いられればよい。電流印加部５４は、必ずしも設けられていなくてもよい。電流印加部５４は、電圧検出部５３を兼ねた装置（機器）であってもよい。第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３において電圧検出部５３がファブリペロー干渉フィルタ１に接続されてもよい。この場合、電圧検出部５３の検出結果に基づいて電圧ＶＡをモニタすることができる。上記実施形態において、第１駆動電極１２は第１ミラー部３１を構成していなくてもよい。第１駆動電極１２は、第１積層体２２の表面２２ｂ上に配置された金属膜であってもよい。同様に、第２駆動電極１４は第２ミラー部３２を構成していなくてもよい。第２駆動電極１４は、第２積層体２４における表面２２ｂと向かい合う表面上に配置された金属膜であってもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１００…光学フィルタシステム、１…ファブリペロー干渉フィルタ、１２…第１駆動電極、１４…第２駆動電極、３１…第１ミラー部、３２…第２ミラー部、５０…制御装置、５１…第１駆動源、５２…第２駆動源、５３…電圧検出部、５４…電流印加部、５５…制御部、７１…第１駆動部、７２…第２駆動部、７３…オペアンプ、７３ａ…非反転入力端子、７３ｂ…反転入力端子、７３ｃ…出力端子、７４…オペアンプ、７４ａ…非反転入力端子、７４ｂ…反転入力端子、７４ｃ…出力端子、７５…オペアンプ、７５ａ…非反転入力端子、７５ｂ…反転入力端子、７５ｃ…出力端子、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｒ３…第３領域、Ｓ…空隙。
【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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