(57)【要約】【課題】外乱振動が加わった場合でも高精度な駆動制御が可能なＭＥＭＳ駆動装置、電子機器、及びＭＥＭＳ駆動方法を提供する【解決手段】分光測定装置は、固定基板５１、可動基板５２、及び基板５１，５２間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーター５６を有する波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５に加わる振動を検出する振動外乱検出部１５１と、振動外乱検出部１５１の検出値に基づいたフィードフォワード電圧を静電アクチュエーター５６に印加するバイアス駆動部１５２と、を備えた。【選択図】図２
2015225153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板、及び前記一対の基板間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーターを有するＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子に加わる振動を検出する振動検出部と、
前記振動検出部の検出値に基づいたフィードフォワード電圧を前記静電アクチュエーターに印加するアクチュエーター制御部と、を備えた
ことを特徴とするＭＥＭＳ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＥＭＳ駆動装置において、
前記静電アクチュエーターは、バイアス用アクチュエーターと、前記バイアス用アクチュエーターとは独立して設けられた制御用アクチュエーターとを備え、
前記アクチュエーター制御部は、前記バイアス用アクチュエーターに前記フィードフォワード電圧を印加し、前記制御用アクチュエーターに前記一対の基板間のギャップ寸法に応じたフィードバック電圧を印加する
ことを特徴とするＭＥＭＳ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＭＥＭＳ駆動装置において、
前記ＭＥＭＳ素子の一部が固定されたベース基板を備え、
前記振動検出部は、前記ベース基板に対する前記ＭＥＭＳ素子の振動を検出する
ことを特徴とするＭＥＭＳ駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＭＥＭＳ駆動装置において、
前記ベース基板には、前記一対の基板の少なくともいずれか一方の基板端部が固定されており、
前記振動検出部は、前記基板端部とは反対側の自由端の振動を検出する
ことを特徴とするＭＥＭＳ駆動装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のＭＥＭＳ駆動装置において、
前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記ベース基板に対向する第一電極を有し、
前記ベース基板は、前記第一電極に対向する第二電極を有し、
前記振動検出部は、前記第一電極及び前記第二電極間の静電容量に基づいて前記振動を検出する
ことを特徴とするＭＥＭＳ駆動装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ駆動装置において、
前記ＭＥＭＳ素子は、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられた反射膜を有し、これらの互いに対向する一対の反射膜に入射した入射光から所定の波長の光を選択して出射させる波長可変干渉フィルターである
ことを特徴とするＭＥＭＳ駆動装置。
【請求項７】
一対の基板、及び前記一対の基板間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーターを有するＭＥＭＳ素子、前記ＭＥＭＳ素子に加わる振動を検出する振動検出部、及び、前記振動検出部の検出値に基づいたフィードフォワード電圧を前記静電アクチュエーターに印加するアクチュエーター制御部を備えたＭＥＭＳ駆動装置と、
前記ＭＥＭＳ駆動装置を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
一対の基板、及び前記一対の基板間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーターを有するＭＥＭＳ素子を駆動するＭＥＭＳ駆動方法であって、
前記ＭＥＭＳ素子に加わる振動を検出し、
前記検出された振動に基づいたフィードフォワード電圧を前記静電アクチュエーターに印加する
ことを特徴とするＭＥＭＳ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ駆動装置、電子機器、及びＭＥＭＳ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに対向する一対の基板間のギャップ寸法を精度よく制御する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の装置は、ファブリーペローエタロン（波長可変干渉フィルター）における一対の反射膜間のギャップ寸法を制御するための装置である。この装置において、波長可変干渉フィルターには、基板間のギャップ寸法を制御する静電アクチュエーターと、基板間のギャップ寸法を検出するための容量電極とが設けられている。また、静電アクチュエーターを制御する制御回路と、容量電極間の静電容量を検出する静電容量検出回路とが設けられている。そして、制御回路は、静電容量検出回路により検出された静電容量（基板間のギャップ寸法）に基づいて、静電アクチュエーターに印加する電圧をフィードバック制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９４３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載のような装置では、外部から高周波振動（以降、外乱信号と称す）が加わった場合、フィードバック制御のみでは十分な対応ができず、基板間のギャップ寸法の制御性能が低下してしまうという課題がある。例えば、特許文献１に記載の装置では、外乱振動を考慮したフィードバック制御が実施されていないため、フィードバック制御時に外乱振動により基板が発散振動するおそれがあり、基板間のギャップ寸法を所望値に収束させるまでに、長い時間を要してしまう。
【０００５】
本発明は、外乱振動が加わった場合でも高精度な駆動制御が可能なＭＥＭＳ駆動装置、電子機器、及びＭＥＭＳ駆動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ＭＥＭＳ駆動装置は、一対の基板、及び前記一対の基板間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーターを有するＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子に加わる振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部の検出値に基づいたフィードフォワード電圧を前記静電アクチュエーターに印加するアクチュエーター制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、振動検出部により、ＭＥＭＳ素子に加わる外乱振動を検出し、その検出値に基づいて、振動を抑制するように、静電アクチュエーターにフィードフォワード電圧を印加する。このため、ＭＥＭＳ素子の振動による一対の基板間のギャップ寸法の変動を抑制することができ、外乱振動が加わった場合でも、ＭＥＭＳ素子における一対の基板間のギャップ寸法を高精度に制御することができる。
【０００７】
本発明のＭＥＭＳ駆動装置において、前記静電アクチュエーターは、バイアス用アクチュエーターと、前記バイアス用アクチュエーターとは独立して設けられた制御用アクチュエーターとを備え、前記アクチュエーター制御部は、前記バイアス用アクチュエーターに前記フィードフォワード電圧を印加し、前記制御用アクチュエーターに前記一対の基板間のギャップ寸法に応じたフィードバック電圧を印加することが好ましい。
本発明では、静電アクチュエーターがバイアス用アクチュエーターと、制御用アクチュエーターにより構成され、バイアス用アクチュエーターに対してフィードフォワード電圧が印加される。ここで、バイアス用アクチュエーターは、一対の基板間のギャップ寸法を所望値に設定するための粗動用アクチュエーターであり、制御用アクチュエーターは、ギャップ寸法に基づいたフィードバック電圧を印加してギャップ寸法を高精度に制御するためのアクチュエーターとなる。このような静電アクチュエーターでは、バイアス用アクチュエーターに対して、振動検出部により検出された外乱振動等による振動成分を抑制するためのフィードフォワード電圧を印加することで、制御用アクチュエーターへのフィードバック制御を実施した際に、外乱振動による発散を抑制し精度よくギャップ制御を実施することが可能となる。
【０００８】
本発明のＭＥＭＳ駆動装置において、前記ＭＥＭＳ素子の一部が固定されたベース基板を備え、前記振動検出部は、前記ベース基板に対する前記ＭＥＭＳ素子の振動を検出することが好ましい。
本発明では、ＭＥＭＳ素子がベース基板に固定され、ベース基板に対するＭＥＭＳ基板の振動を検出する。この場合、外部からＭＥＭＳ素子に加わる外乱振動に加え、ＭＥＭＳ素子において静電アクチュエーターの駆動によって発生する基板振動の影響をも検出し、その振動による影響をも抑制することができる。
【０００９】
本発明のＭＥＭＳ駆動装置において、前記ベース基板には、前記一対の基板の少なくともいずれか一方の基板端部が固定されており、前記振動検出部は、前記基板端部とは反対側の自由端の振動を検出することが好ましい。
本発明では、ＭＥＭＳ素子の基板の一端部がベース基板に固定され、この固定端とは反対側の自由端側の振動を振動検出部により検出する。このような構成では、固定端から最も離れた振動振幅が大きい自由端における振動を検出するので、振動検出精度を向上させることができる。また、ベース基板に対してＭＥＭＳ素子の基板の一部のみを固定する構成とすることで、ベース基板及び基板を固定する固定部材と基板との熱膨張係数の差による、基板の撓みを抑制できる。
【００１０】
本発明のＭＥＭＳ駆動装置において、前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記ベース基板に対向する第一電極を有し、前記ベース基板は、前記第一電極に対向する第二電極を有し、前記振動検出部は、前記第一電極及び前記第二電極間の静電容量に基づいて前記振動を検出することが好ましい。
本発明では、振動検出部は、ＭＥＭＳ素子の基板側に設けられた第一電極と、ベース基板に設けられた第二電極との静電容量に基づいて振動を検出する。このような構成では、例えば、光学式センサーやジャイロセンサー等を用いて振動を検出する構成に比べて、振動検出のための構成を簡略化できる。
【００１１】
本発明のＭＥＭＳ駆動装置において、前記ＭＥＭＳ素子は、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられた反射膜を有し、これらの互いに対向する一対の反射膜に入射した入射光から所定の波長の光を選択して出射させる波長可変干渉フィルターであることが好ましい。
本発明のＭＥＭＳ素子は、一対の反射膜を有し、静電アクチュエーターにより反射膜間のギャップを変更可能な波長可変干渉フィルター（波長可変側ファブリーペローエタロン）である。このような波長可変干渉フィルターでは、一対の反射膜間のギャップ寸法（一対の基板間のギャップ寸法）をナノメートルオーダーで制御する必要があり、外乱振動の影響を受けると、ギャップ寸法が変動し、出射させる光の波長が変動し易い。これに対して、上記発明のように、振動検出部により検出された振動に基づいたフィードフォワード電圧を静電アクチュエーターに印加することで、波長可変干渉フィルターの反射膜間のギャップ精度を高精度に制御することができ、外乱振動によるギャップ寸法の変動を抑制することができる。
【００１２】
本発明の電子機器は、一対の基板、及び前記一対の基板間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーターを有するＭＥＭＳ素子、前記ＭＥＭＳ素子に加わる振動を検出する振動検出部、及び、前記振動検出部の検出値に基づいたフィードフォワード電圧を前記静電アクチュエーターに印加するアクチュエーター制御部を備えたＭＥＭＳ駆動装置と、前記ＭＥＭＳ駆動装置を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、振動検出部により、ＭＥＭＳ素子に加わる外乱振動を検出し、その検出値に基づいて、振動を抑制するように、静電アクチュエーターにフィードフォワード電圧を印加する。このため、上記発明と同様に、ＭＥＭＳ素子の振動による一対の基板間のギャップ寸法の変動を抑制することができ、外乱振動が加わった場合でも、ＭＥＭＳ素子を高精度に駆動制御することができる。これにより、一対の基板間のギャップ寸法の変動をより迅速に所望値に収束させることができる。つまり、迅速にＭＥＭＳ素子を所望の状態に変化させることができ、ＭＥＭＳ駆動装置を備えた電子機器においても、より迅速な処理を実施することができる。
【００１３】
本発明のＭＥＭＳ駆動方法は、一対の基板、及び前記一対の基板間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーターを有するＭＥＭＳ素子を駆動するＭＥＭＳ駆動方法であって、前記ＭＥＭＳ素子に加わる振動を検出し、前記検出された振動に基づいたフィードフォワード電圧を前記静電アクチュエーターに印加することを特徴とする。
本発明では、ＭＥＭＳ素子に加わる素子を振動検出部により検出し、その検出した振動に応じて設定されるフィードフォワード電圧を静電アクチュエーターに印加する。このため、上述した実施形態と同様、振動によるＭＥＭＳ駆動装置における駆動制御の乱れを抑制でき、精度の高い駆動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第一実施形態の光学モジュールの概略構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図４】第一実施形態の光学モジュールの駆動方法を示すフローチャート。
【図５】本発明に係る第二実施形態の光学モジュールの概略構成を示すブロック図。
【図６】第二実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図７】他の実施形態における光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図８】本発明の電子機器の一例である測色装置を示す概略図。
【図９】本発明の電子機器の一例であるガス検出装置を示す概略図。
【図１０】図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１２】本発明の電子機器の一例である分光カメラの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置１は、測定対象Ｘで反射された測定対象光における所定波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Ｘで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Ｘとして、例えば液晶ディスプレイ等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
この分光測定装置１は、図１に示すように、本発明のＭＥＭＳ駆動装置である光学モジュール１０と、ディテクター１１（検出部）と、Ｉ−Ｖ変換器１２と、アンプ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、制御部２０と、を備えている。また、光学モジュール１０は、光学フィルターデバイス６と、フィルター制御部１５とを備えて構成されている。
【００１６】
ディテクター１１は、光学モジュール１０の波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光し、受光した光の光強度に応じた検出信号（電流）を出力する。
Ｉ−Ｖ変換器１２は、ディテクター１１から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ１３に出力する。
アンプ１３は、Ｉ−Ｖ変換器１２から入力された検出信号に応じた電圧（検出電圧）を増幅する。
Ａ／Ｄ変換器１４は、アンプ１３から入力された検出電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、制御部２０に出力する。
フィルター制御部１５は、制御部２０の制御に基づいて、波長可変干渉フィルター５を駆動させ、波長可変干渉フィルター５から所定の目的波長の光を透過させる。
【００１７】
［光学モジュールの構成］
次に、光学モジュール１０の構成について、以下に説明する。
図２は、光学モジュール１０の概略構成を示すブロック図である。
光学モジュール１０は、上記のように、波長可変干渉フィルター５が内部に収納される光学フィルターデバイス６と、フィルター制御部１５とを備えて構成される。
【００１８】
［光学フィルターデバイスの構成］
図３は、図２における光学フィルターデバイスを拡大した拡大断面図であり、具体的には、光学フィルターデバイスを基板厚み方向（後述する反射膜５４，５５の法線方向）に沿って切断した際の断面図である。
光学フィルターデバイス６は、入射光から、所定の目的波長の光を取り出して射出させる装置であり、図２，３に示すように、筐体６１と、筐体６１の内部に収納される波長可変干渉フィルター５を備えている。
【００１９】
（波長可変干渉フィルターの構成）
波長可変干渉フィルター５は、図３に示すように、本発明の一対の基板である固定基板５１及び可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶等により形成されている。そして、これらの基板５１，５２は、図３に示すように、接合膜５３により接合されることで、一体的に構成されている。
【００２０】
固定基板５１には、図３に示すように、本発明の一対の反射膜の一方を構成する固定反射膜５４が設けられている。また、可動基板５２には、本発明の一対の反射膜の他方を構成する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５は、ギャップＧ１を介して対向配置されている。
そして、波長可変干渉フィルター５には、ギャップＧ１の距離（ギャップ寸法）を調整するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、それぞれ独立して駆動可能なバイアス用静電アクチュエーター５７（以降、バイアス用アクチュエーター５７と称す）と制御用静電アクチュエーター５８（以降、制御用アクチュエーター５８と略す）とを備えている。
また、固定基板５１の一端側は、可動基板５２の基板端縁よりも外側に突出する突出部５１４を備えている。また、可動基板５２の固定基板５１の突出部５１４とは反対側の一端側は、固定基板５１の基板端縁より外側に突出する突出部を備え、この突出部の固定基板５１側の面は、電装部５２４を構成している。
【００２１】
本実施形態では、反射膜５４，５５間のギャップＧ１が電極間ギャップよりも小さく形成される構成を例示するが、例えば波長可変干渉フィルター５により透過させる波長域によっては、ギャップＧ１を電極間ギャップよりも大きく形成してもよい。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１又は可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。また、反射膜５４，５５の中心点をフィルター中心点と称し、フィルター中心点と通る軸線をフィルター中心軸Ｏと称す。
【００２２】
（固定基板の構成）
固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、静電アクチュエーター５６に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１のフィルター中心軸Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面には、静電アクチュエーター５６を構成する電極が配置される。また、反射膜設置部５１２の突出先端面には、固定反射膜５４が配置される。
【００２３】
電極配置溝５１１の溝底面には、バイアス用アクチュエーター５７を構成するバイアス用固定電極５７１と、制御用アクチュエーター５８を構成する制御用固定電極５８１とが配置されている。
バイアス用固定電極５７１は、フィルター平面視において反射膜設置部５１２を囲う略円弧状に形成される。このバイアス用固定電極５７１は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４からフィルター制御部１５の後述するバイアス駆動部１５２に接続される。
制御用固定電極５８１は、フィルター平面視においてバイアス用固定電極５７１の外に略円弧状に形成される。この制御用固定電極５８１は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４からフィルター制御部１５の後述するフィードバック制御部１５４に接続される。
【００２４】
反射膜設置部５１２の突出端面には、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等、導電性の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いてもよく、この場合、誘電体多層膜の最下層又は表層に導電性の金属合金膜が形成されていることで、固定反射膜５４を電極として機能させることが可能となる。
そして、固定反射膜５４には図示略の固定ミラー電極が接続されている。当該固定ミラー電極は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４からフィルター制御部１５の後述するギャップ検出部１５３に接続される。
【００２５】
なお、本実施形態では、バイアス用固定電極５７１、制御用固定電極５８１、及び固定ミラー電極がそれぞれ独立して配置される例を示すがこれに限定されない。例えば、バイアス用固定電極５７１、制御用固定電極５８１、及び固定ミラー電極が共通電極として互いに接続されてもよい。この場合、フィルター制御部１５において、共通電極をグラウンドに接続して、同電位に設定する。
【００２６】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、フィルター中心軸Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、を備えている。
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成される。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置部５１２の突出端面の外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、バイアス用可動電極５７２、制御用可動電極５８２、及び可動反射膜５５が設けられている。
【００２７】
バイアス用可動電極５７２は、所定のギャップを介してバイアス用固定電極５７１に対向する。このバイアス用可動電極５７２は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４からフィルター制御部１５の後述するバイアス駆動部１５２に接続される。
制御用可動電極５８２は、所定のギャップを介して制御用固定電極５８１に対向する。この制御用可動電極５８２は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４からフィルター制御部１５の後述するフィードバック制御部１５４に接続される。
【００２８】
可動反射膜５５は、可動部５２１の固定基板５１に対向する面の中心部に、固定反射膜５４とギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
そして、可動反射膜５５には図示略の固定ミラー電極が接続されている。当該可動ミラー電極は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４からフィルター制御部１５の後述するギャップ検出部１５３に接続される。
【００２９】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心軸Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００３０】
［筐体の構成］
光学フィルターデバイス６における筐体６１の詳細な構成を説明する。
図３に示すように、筐体６１は、ベース６２（ベース基板）と、リッド６３と、を備えている。これらのベース６２及びリッド６３は、例えば、ガラス原料を高温で熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリット（低融点ガラス）を用いた低融点ガラス接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用でき、これにより、内部に収容空間が形成され、この収容空間内に波長可変干渉フィルター５が収納される。
【００３１】
（ベースの構成）
ベース６２は、例えば薄板上のセラミックを積層することで構成され、台座部６２１と、側壁部６２２とを備えている。
台座部６２１は、フィルター平面視において例えば矩形状の外形を有する平板状に構成されており、この台座部６２１の外周部から筒状の側壁部６２２がリッド６３に向かって立ち上がる。なお、本実施形態では、台座部６２１が矩形平板状であるため、これに対応して側壁部６２２が四角筒状に構成される例を示すが、例えば、円筒形状等に形成されていてもよい。
【００３２】
台座部６２１は、厚み方向に貫通する光通過孔６２３を備えている。この光通過孔６２３は、台座部６２１に波長可変干渉フィルター５を収容した状態で、台座部６２１を厚み方向から見た平面視において、反射膜５４，５５と重なる領域を含むように設けられている。
また、台座部６２１のリッド６３とは反対側の面（ベース外側面６２１Ｂ）には、光通過孔６２３を覆う本発明の透光部材であるカバーガラス６２７が接合されている。
台座部６２１とカバーガラス６２７との接合は、例えば低融点ガラス接合や接着剤による接合等を利用できる。本実施形態では、収容空間内が減圧下に維持された状態で気密に維持する。したがって、台座部６２１及びカバーガラス６２７は、低融点ガラス接合を用いて接合されることが好ましい。
【００３３】
また、台座部６２１のリッド６３に対向する内面（ベース内側面６２１Ａ）には、波長可変干渉フィルター５の電装部５２４まで引き出された各電極（バイアス用固定電極５７１、バイアス用可動電極５７２、制御用固定電極５８１、制御用可動電極５８２）、及び各反射膜５４，５５に接続される各ミラー電極に接続される内側端子部６２４が設けられている。内側端子部６２４と、これらの電極とは、例えばワイヤーボンディングにより、Ａｕ等のワイヤーを用いて接続される。なお、本実施形態では、ワイヤーボンディングを例示するが、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等を用いてもよい。
また、台座部６２１は、内側端子部６２４が設けられる位置に、導通孔６２５が形成されている。内側端子部６２４は、導通孔６２５を介して、台座部６２１のベース外側面６２１Ｂに設けられた外側端子部６２６に接続されている。この外側端子部６２６は、フィルター制御部１５に電気的に接続される。
【００３４】
側壁部６２２は、台座部６２１の縁部から立ち上がり、ベース内側面６２１Ａに載置された波長可変干渉フィルター５の周囲を覆っている。側壁部６２２のリッド６３に対向する面は、例えばベース内側面６２１Ａに平行な平坦面となる。
【００３５】
そして、ベース６２には、例えば接着剤等の固定材６４を用いて、波長可変干渉フィルター５が固定される。この際、波長可変干渉フィルター５は、台座部６２１に対して固定されていてもよく、側壁部６２２に対して固定されていてもよい。固定材６４を設ける位置としては、複数個所であってもよいが、固定材６４の応力が波長可変干渉フィルター５に伝達するのを抑制するべく、１か所で波長可変干渉フィルター５を固定することが好ましい。本実施形態では、図３に示すように、可動基板５２の電装部５２４側において、可動基板５２の固定基板５１とは反対側の表面の一部が、台座部６２１に対して固定される例を示す。
【００３６】
（リッドの構成）
リッド６３は、ガラス平板であり、ベース６２の側壁部６２２の端面に接合される。リッド６３及びベース６２の接合方法としては、上述したように、低融点ガラス接合等を用いることができる。
【００３７】
［フィルター制御部の構成］
フィルター制御部１５は、図２に示すように、振動外乱検出部１５１、バイアス駆動部１５２、ギャップ検出部１５３、フィードバック制御部１５４、及びマイコン（マイクロコントローラー）１６を含んで構成されている。
【００３８】
振動外乱検出部１５１は、本発明の振動検出部であり、光学フィルターデバイス６に加わる外部からの外乱振動を検出する。具体的には、この振動外乱検出部１５１は、例えば、ジャイロセンサーや加速度センサー等の各種センサーにより構成されており、これらのセンサーにより検出される加速度等の状態量から、光学フィルターデバイス６に加わる外乱振動を検出する。また、振動外乱検出部１５１は、検出した外乱振動の検出値をバイアス駆動部１５２に出力する。
【００３９】
バイアス駆動部１５２は、制御用アクチュエーター５８の制御時において、感度が一定となるように、バイアス用アクチュエーター５７にバイアス電圧を印加する。また、バイアス駆動部１５２は、フィードフォワード制御部１５２Ａを含んで構成されており、光学フィルターデバイス６に加わる外乱振動に応じて、その外乱振動を相殺するようにバイアス電圧を印加する。すなわち、バイアス駆動部１５２は、本発明におけるアクチュエーター制御部を構成する。具体的には、フィードフォワード制御部１５２Ａは、マイコン１６から入力されたバイアス指令値に対して、振動外乱検出部１５１から入力される外乱振動の検出値に基づいた所定値を加算又は減算して、バイアス電圧を調整する。
【００４０】
ギャップ検出部１５３は、反射膜５４，５５間の静電容量からギャップＧ１の寸法を検出し、検出信号をフィードバック制御部１５４に出力する。具体的には、ギャップ検出部１５３は、図示略のＣ−Ｖ変換回路を有し、反射膜５４，５５間の静電容量を電圧値（検出信号）に変換する。このようなＣ−Ｖ変換回路としては、例えば、スイッチト・キャパシタ回路等が挙げられる。
なお、ギャップ検出部１５３は、検出信号としては、アナログ信号を出力してもよく、デジタル信号を出力してもよい。デジタル信号を出力する場合、Ｃ−Ｖ変換回路からの検出信号（アナログ信号）をＡＤＣ（Analog to Digital Converter）に入力し、デジタル値に変換する。
【００４１】
フィードバック制御部１５４は、マイコン１６から入力されたギャップＧ１を所定の目標値に設定する旨の指令信号と、ギャップ検出部１５３から入力される検出値に基づき、制御用アクチュエーター５８に対してフィードバック電圧を印加する。
【００４２】
マイコン１６は、メモリー１６１を備え、例えばギャップ検出部１５３で検出される検出信号（電圧信号）とギャップＧ１の寸法との関係（ギャップ相関データ）が記憶されている。
また、マイコン１６は、図２に示すように、バイアス指令手段１６２、及び目標指令手段１６３として機能する。
バイアス指令手段１６２は、制御部２０から波長設定指令が入力されると、目標波長に対応したバイアス電圧を算出し、バイアス駆動部１５２に出力する。
目標指令手段１６３は、制御部２０から波長設定指令が入力されると、目標波長に対応するギャップＧ１の寸法（目標値）を算出し、目標信号としてフィードバック制御部１５４に出力する。
【００４３】
［制御部の構成］
図１に戻り、分光測定装置１の制御部２０について、説明する。
制御部２０は、本発明の処理部に相当し、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置１の全体動作を制御する。この制御部２０は、図１に示すように、波長設定部２１と、光量取得部２２と、分光測定部２３と、記憶部３０を備えている。
記憶部３０には、分光測定装置１を制御するための各種プログラムや、各種データ（例えば目標波長に対する駆動電圧を示したＶ−λデータ等）が記録されている。
【００４４】
波長設定部２１は、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の目的波長を設定し、設定した目的波長を波長可変干渉フィルター５から取り出す旨の制御信号をフィルター制御部１５に出力する。
光量取得部２２は、ディテクター１１により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィルター５を透過した目的波長の光の光量を取得する。
分光測定部２３は、光量取得部２２により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
【００４５】
［波長可変干渉フィルターの駆動方法］
図４は、分光測定装置１の分光測定処理における波長可変干渉フィルターの駆動方法（アクチュエーター制御方法）を示すフローチャートである。
分光測定装置１により測定対象光に含まれる各波長の光の強度を取得するためには、まず、制御部２０は、波長設定部２１により波長可変干渉フィルター５を透過させる光の波長（目的波長）を設定する。そして、波長設定部２１は、設定した目的波長の光を透過させる旨の波長設定指令をフィルター制御部１５に出力する（ステップＳ１）。
【００４６】
次に、マイコン１６のバイアス指令手段１６２は、波長設定指令により指定された目標波長に対応した仮バイアス電圧を設定する（ステップＳ２）。
具体的には、バイアス指令手段１６２は、フィードバック制御において、制御用アクチュエーター５８への電圧印加時の感度（印加電圧に対するギャップ変位量（ｍ／Ｖ））が一定となるように、仮バイアス電圧を設定する。
ここで、制御用アクチュエーター５８への電圧印加時の感度ＲＣ（ｍ／Ｖ）は、次式（１）により表される。
【００４７】
【数１】
2015225153.tif 000003
【００４８】
式（１）において、Ｖｂは、バイアス用アクチュエーター５７に印加する仮バイアス電圧、ｋは、可動基板５２（保持部５２２）のバネ係数、εは、固定基板５１及び可動基板５２間（電極間ギャップ）の誘電率、Ｓｂは、バイアス用アクチュエーター５７の有効面積、ＳＣは、制御用アクチュエーター５８の有効面積、ｄｍａｘは電極間ギャップの初期ギャップ量、ｄは、目的波長の光を透過させるための可動部５２１の目標変位量（電極間ギャップのギャップ変位量）である。
【００４９】
上記式（１）において、ＲＣは、一定値であり、フィードバック制御部１５４を構成する制御器における固定ゲインに応じた、予め設定された値が用いられる。また、制御部２０から、目的波長を指定する波長設定指令が入力されれば、マイコン１６は、波長可変干渉フィルター５から目的波長の光を取り出すために必要なギャップＧ１の目標値を算出することができ、当該目標値から、可動部５２１を変位させるべき量（目標変位量ｄ）を算出することができる。
上記式（１）を、Ｖｂについて解くと、次式（２）を導き出すことができる。
【００５０】
【数２】
2015225153.tif 000004
【００５１】
次に、フィルター制御部１５は、バイアス駆動部１５２によるフィードフォワード制御及びフィードバック制御部１５４によるフィードバック制御を実施、すなわち、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に対する電圧制御を実施する（ステップＳ３）。
具体的には、バイアス指令手段１６２は、上述した式（２）に基づいて、仮バイアス電圧Ｖｂを算出して、バイアス指令をバイアス駆動部１５２に出力する。
バイアス駆動部１５２は、マイコン１６からバイアス指令値を取得すると、振動外乱検出部１５１から入力された振動検出値に基づいて、仮バイアス電圧Ｖｂからフィードフォワード電圧として印加するバイアス電圧を設定し、バイアス用アクチュエーター５７に印加する。
このフィードフォワード電圧は、外乱振動を相殺するための電圧であり、フィードフォワード制御部１５２Ａは、式（２）により算出された仮バイアス電圧Ｖｂに対し、振動外乱検出部１５１からの検出値に対して予め設定された規定値を、加減算することで算出する。
これにより、例えば高周波の外乱振動が光学フィルターデバイス６に加わった場合でも、その外乱振動の影響を相殺するように、バイアス用アクチュエーター５７から静電引力が付与される。
【００５２】
また、フィードバック制御部１５４によりフィードバック制御が実施される。
すなわち、フィードバック制御部１５４は、ギャップ検出部１５３から入力される検出信号と、マイコン１６から入力される目標指令信号との偏差を算出し、その差が「０」となるように、制御用アクチュエーター５８に対してフィードバック電圧を印加する。この際も、上記のように、フィードフォワード電圧（バイアス電圧）が常に印加されることで、外乱振動による可動部５２１の振動が抑制される。したがって、フィードバック制御時において、外乱振動によって可動部５２１が振動発散することなく、ギャップＧ１の寸法を所望の目標値に精度よく、かつ迅速に合わせ込むことができる。
【００５３】
以上のような駆動制御処理により、波長可変干渉フィルター５から目標波長の光が出射され、ディテクター１１にて受光される。そして、制御部２０の光量取得部２２は、ディテクター１１からの入力信号に基づいて、目標波長の光の光量を取得する。
そして、以上の駆動制御処理を、目標波長を切り替えて順次実施することで、分光測定に必要な複数波長の光の光量を取得することができる。これにより、分光測定部２３は、これらの取得された各目標波長の光の光量に基づいて、測定対象に対する分光測定処理を実施することが可能となる。
【００５４】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態の分光測定装置１における光学モジュール１０は、光学フィルターデバイス６と、フィルター制御部１５を備えている。また、光学フィルターデバイス６は、一対の基板５１，５２と、基板５１，５２間のギャップ寸法を制御するための静電アクチュエーター５６を備えた波長可変干渉フィルター５を有し、当該波長可変干渉フィルター５が筐体６１内に収納されている。さらに、フィルター制御部１５は、外乱振動を検出する振動外乱検出部１５１を備え、この振動外乱検出部１５１により検出された振動検出値をバイアス駆動部１５２に出力し、バイアス駆動部１５２は、振動検出値に基づいたフィードフォワード電圧を、静電アクチュエーター５６を構成するバイアス用アクチュエーター５７に印加する。
このため、本実施形態では、外乱振動が加わった場合でも、バイアス用アクチュエーター５７にフィードフォワード電圧を印加することで、外乱振動による可動部５２１の振動を抑制するように静電引力を作用させることができる。よって、外乱振動の影響による可動部５２１の振動が抑制され、フィードバック制御時におけるギャップ制御を高精度に実施することができる。すなわち、反射膜５４，５５間のギャップ寸法の変動をより迅速に収束させることができ、静電アクチュエーター５６の駆動開始から、波長可変干渉フィルター５から目標波長の光が出射されるまでの時間を短縮することができる。これにより、分光測定装置１における分光測定処理の迅速化をも図ることができる。
【００５５】
本実施形態では、静電アクチュエーター５６は、バイアス用アクチュエーター５７及び制御用アクチュエーター５８を備えており、振動外乱検出部１５１により検出された外乱振動に応じたフィードフォワード電圧は、バイアス用アクチュエーター５７に印加される。
制御用アクチュエーター５８は、反射膜５４，５５間のギャップ寸法に応じたフィードバック制御を実施するためのアクチュエーターであり、静電アクチュエーターの感動が変化することで、フィードバック制御が困難となる。これに対して、バイアス用アクチュエーター５７は、フィードバック制御時に、制御用アクチュエーター５８の感度を一定に維持するためのアクチュエーターであり、粗動駆動用のアクチュエーターとしても機能させることができる。このようなバイアスアクチュエーターに対して、外乱振動に対応したフィードフォワード電圧を印加することで、フィードバック制御時に制御用アクチュエーター５８における感度の変化を抑制でき、好適なギャップ制御を実施することができる。
【００５６】
本実施形態では、振動外乱検出部１５１は、加速度センサーやジャイロセンサー等の光学フィルターデバイス６の運動状態を検出するセンサーを備えている。したがって、光学フィルターデバイス６の振動状態、及びその振動の大きさ等を容易に判定することができる。また、これらの加速度センサーやジャイロセンサーは、例えばスマートフォンやタブレット端末等の撮像装置を備えた携帯端末装置に標準装備されていることが多い。したがって、例えば、これらの携帯端末装置に対して、光学フィルターデバイス６を装着させ、携帯端末装置側のセンサーを振動検出部として機能させて光学フィルターデバイス６に加わる外乱振動を検出することもできる。
【００５７】
本実施形態では、フィードフォワード制御部１５２Ａは、外乱振動の振動検出値に応じて予め設定された規定値を仮バイアス電圧に対して加減算して、フィードフォワード電圧（バイアス電圧）を設定する。このような規定値は、例えば、メモリー等にテーブルデータとして記憶しておくことで、容易に求めることができ、振動を抑制するためのフィードフォワード電圧も容易に算出することができる。
【００５８】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、ジャイロセンサーや加速度センサー等を用いた振動外乱検出部１５１により外乱振動を検出し、その検出値に応じてバイアス用アクチュエーター５７にフィードフォワード電圧（バイアス電圧）を印加した。これに対して、第二実施形態では、光学フィルターデバイス６に対する波長可変干渉フィルター５の振動を検出する点で上記第一実施形態と相違する。
【００５９】
図５は、第二実施形態における光学モジュール１０の概略構成を示す図である。
図６は、第二実施形態における光学フィルターデバイス６Ａの概略構成を示す断面図である。
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５における固定基板５１の突出部５１４の台座部６２１に対向する面には、図６に示すように、本発明の第一電極であるフィルター側容量電極５１５が設けられている。つまり、波長可変干渉フィルター５において、固定材６４により固定される一端部とは反対側の端部となる突出部５１４にフィルター側容量電極５１５が設けられている。
また、ベース６２の台座部６２１には、図６に示すように、フィルター側容量電極５１５に対向して、本発明の第二電極であるベース側容量電極６２８が設けられている。これらのフィルター側容量電極５１５及びベース側容量電極６２８は、図５に示すように、それぞれフィルター制御部１５Ａにおいて、第二ギャップ検出部１５５に接続されている。
【００６０】
そして、第二ギャップ検出部１５５は、フィルター側容量電極５１５及びベース側容量電極６２８の静電容量の変化を検出する。すなわち、第二ギャップ検出部１５５は、筐体６１に対する波長可変干渉フィルター５の振動状態を検出するものであり、フィルター側容量電極５１５、ベース側容量電極６２８、及び第二ギャップ検出部１５５により、本発明における振動検出部が構成される。そして、第二ギャップ検出部１５５は、静電容量の変化に伴う電圧信号をバイアス駆動部１５２に出力する。
【００６１】
このような構成の本実施形態では、図４のステップＳ３において、バイアス駆動部１５２は、上述した式（２）に基づいて算出された仮バイアス電圧に対して、第二ギャップ検出部１５５から入力された電圧信号に基づいて、波長可変干渉フィルター５の振動を相殺するためのフィードフォワード電圧を算出して印加する。すなわち、フィードフォワード制御部１５２Ａは、仮バイアス電圧に対し、第二ギャップ検出部１５５からの電圧信号に対して予め設定された規定値を、加減算することでフィードフォワード電圧を算出し、バイアス電圧としてバイアス用アクチュエーター５７に印加する。
【００６２】
上述のような本実施形態の構成では、第二ギャップ検出部１５５は、フィルター側容量電極５１５及びベース側容量電極６２８における静電容量の変化を検出する。したがって、波長可変干渉フィルター５の筐体６１に対する振動を直接検出することができる。この場合、光学フィルターデバイス６に対して外部から加わる外乱振動に加え、静電アクチュエーター５６の駆動時の可動部５２１の振動に起因した波長可変干渉フィルター５の振動をも検出することができる。つまり、外乱振動がない場合でも、静電アクチュエーター５６の駆動によって可動部５２１が振動し、当該振動の影響により波長可変干渉フィルター５が筐体６１に対して振動することもある。本実施形態では、このような振動をも精度よく検出することができる。したがって、バイアス駆動部１５２は、これらの外乱振動及び静電アクチュエーター５６の駆動による振動を相殺するように、バイアス用アクチュエーター５７に対してバイアス電圧を印加することで、より高精度なギャップ制御が可能となり、静電アクチュエーター５６の駆動時の振動収束をより早めることができる。よって、所望波長の光の光量をより迅速に測定することが可能となり、分光測定装置１における分光測定処理においても迅速な測定処理が可能となる。
【００６３】
本実施形態において、波長可変干渉フィルター５の電装部５２４側がベース６２に固定されており、この固定端の反対側の自由端側である突出部５１４にフィルター側容量電極５１５が設けられている。
つまり、本実施形態では、固定端から最も離れた、振動時の振幅が大きい自由端側の振動状態を検出する。これにより、波長可変干渉フィルター５の振動を確実に検出して、当該振動の影響を抑制することができる。
【００６４】
本実施形態では、本発明の振動検出部として、フィルター側容量電極５１５及びベース側容量電極６２８を含んで構成されている。このため、互いに対向する一対の電極における静電容量を第二ギャップ検出部１５５により検出する構成であり、簡素な構成で精度よく波長可変干渉フィルター５の振動を検出することができる。
【００６５】
［その他の実施形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００６６】
例えば、第二実施形態において、突出部５１４の可動基板５２側の面に設けられたフィルター側容量電極５１５と、ベース側容量電極６２８との静電容量の変化を第二ギャップ検出部１５５により検出する例を示したが、これに限定されない。例えば図７に示すような光学フィルターデバイス６Ｂを用いてもよい。
すなわち、固定基板５１及び可動基板５２の互いに対向する面に対して直交する突出部５１４の側端面にフィルター側容量電極５１５Ａが設けられ、このフィルター側容量電極５１５Ａに対向する領域にベース側容量電極６２８Ａが設けられる構成などとしてもよい。このフィルター側容量電極５１５Ａ及びベース側容量電極６２８Ａは、同一形状、同一サイズに設けられており、波長可変干渉フィルター５Ａが振動することで、互いに対向し合う電極面積が変化することで、静電容量が変化する。
上記第二実施形態では、波長可変干渉フィルター５の振動に対して電極５１５，６２８間のギャップ寸法が変動するので、振動によって静電容量の変化が非線形に変化する。これに対して、図７に示すような構成であれば、振動による電極５１５Ａ，６２８Ａのギャップ寸法の変動が極めて小さく、静電容量の変化が線形的に変化する。したがって、波長可変干渉フィルター５の振動状態をより精度よく検出することができ、振動を相殺するためのバイアス電圧もより精度よく設定することができる。
【００６７】
上記第二実施形態において、フィルター側容量電極５１５を固定基板５１の突出部５１４に設ける例を示したが、これに限定されない。例えば、波長可変干渉フィルター５の突出部５１４をベース６２に固定する場合、自由端となる可動基板５２の突出部側にフィルター側容量電極を設け、ベース６２のフィルター側容量電極に対向する領域にベース側容量電極を設ける構成としてもよい。
また、波長可変干渉フィルター５のベース６２への固定部とは反対側の自由端にフィルター側容量電極を設ける例を示したが、波長可変干渉フィルター５のベース６２への固定部以外のどの領域にフィルター側容量電極を設けてもよい。例えば、波長可変干渉フィルター５のベース６２への固定部と、固定部から最も離れた自由端との中間位置にフィルター側容量電極が設けられ、このフィルター側容量電極に対向してベース側容量電極が設けられる構成としてもよい。
【００６８】
また、ベース６２にベース側容量電極を設ける構成としたが、これに限定されず、フィルター側容量電極に対向する領域であれば、筐体６１内のいかなる場所に対応する容量電極を設けてもよい。例えば、突出部５１４の可動基板５２とは反対側（リッド６３に対向する面）にフィルター側容量電極を設け、リッド６３のフィルター側容量電極に対向する部分に本発明の第二電極であるリッド側容量電極を設けてもよい。
さらには、フィルター側容量電極、及び当該フィルター側容量電極に対向する筐体側容量電極が複数設けられていてもよい。
【００６９】
第二実施形態では、電極５１５，６２８間の静電容量の変化により振動状態を検出する例を示したが、これに限定されない。例えば、波長可変干渉フィルター５のフィルター平面視において反射膜５４，５５と重ならない位置にレーザー光を照射するレーザー照射部、及びレーザー反射光を検出する検出部を設け、検出部において検出されるレーザー反射光の位置や強度に基づいて、波長可変干渉フィルター５の振動状態を検出する構成などとしてもよい。
【００７０】
上記各実施形態では、ＭＥＭＳ素子として、波長可変干渉フィルター５を例示したが、例えば反射膜５４，５５間のギャップ寸法が固定される波長固定側の干渉フィルターであってもよい。このような干渉フィルターでも、外乱振動により、反射膜間のギャップ寸法が変動する場合があり、この場合、干渉フィルターから出射される光の波長も変動してしまう。これに対して、干渉フィルターの一対の基板間の距離を変更可能な静電アクチュエーターを配置し、振動検出部（例えば振動外乱検出部１５１や、第二ギャップ検出部１５５等）により検出された振動検出値に応じたフィードフォワード電圧を静電アクチュエーターに印加することで、外乱振動による反射膜間のギャップ寸法の変動を抑制することができる。この場合、静電アクチュエーターとして、上記実施形態のように、バイアス用アクチュエーター５７及び制御用アクチュエーター５８等の２つ以上のアクチュエーターを備える必要がなく、単一の静電アクチュエーターが設けられていればよい。
【００７１】
上記各実施形態では、反射膜５４，５５を容量検出量の電極として利用したが、これに限定されない。例えば、反射膜５４，５５とは別に固定基板５１及び可動基板５２に、互いに対向する容量検出用電極を設けてもよい。
【００７２】
上記実施形態では、ＭＥＭＳ駆動装置として、波長可変干渉フィルター５の駆動を制御する光学モジュール１０を例示したが、これに限定されない。
例えば、互いに対向する一対の基板を有し、これらの一対の基板間のギャップ寸法を変化させるいかなるＭＥＭＳ素子の駆動装置にも適用することができる。このような装置として、例えば、一対の基板の一方にミラーを配置し、ミラーが配置された基板（ミラー基板）の他方の基板（ベース基板）に対する角度を変化させてミラーにて反射される光の方向を変化させるミラーデバイス等が挙げられる。このようなミラーデバイスでは、例えば、基板間に複数の静電アクチュエーターを配置して、各静電アクチュエーターに対する印加電圧をそれぞれ変化させることで、ミラー基板の傾斜角度を所望の角度に設定する。この場合、ミラーデバイスに外乱振動や静電アクチュエーターの駆動時の振動が加わると、基板間のギャップ寸法の制御が困難となる。これに対して、上記実施形態と同様、本発明の振動検出部（例えば振動外乱検出部１５１や、第二ギャップ検出部１５５等）を設け、検出された振動に対応したフィードフォワード電圧を静電アクチュエーターに印加して振動を相殺することで、精度の高いギャップ制御を実施することができる。
【００７３】
また、本発明の電子機器として、上記各実施形態では、分光測定装置１を例示したが、その他、様々な分野により本発明の波長可変干渉フィルターの駆動方法、光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
【００７４】
例えば、図８に示すように、本発明の電子機器を、色を測定するための測色装置に適用することもできる。
図８は、波長可変干渉フィルターを備えた測色装置４００の一例を示すブロック図である。
この測色装置４００は、図８に示すように、検査対象Ａに光を射出する光源装置４１０と、測色センサー４２０（光学モジュール）と、測色装置４００の全体動作を制御する制御装置４３０（処理部）とを備える。そして、この測色装置４００は、光源装置４１０から射出される光を検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー４２０にて受光し、測色センサー４２０から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００７５】
光源装置４１０、光源４１１、複数のレンズ４１２（図８には１つのみ記載）を備え、検査対象Ａに対して例えば基準光（例えば、白色光）を射出する。また、複数のレンズ４１２には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置４１０は、光源４１１から射出された基準光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから検査対象Ａに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置４１０を備える測色装置４００を例示するが、例えば検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置４１０が設けられない構成としてもよい。
【００７６】
測色センサー４２０は、図８に示すように、波長可変干渉フィルター５が収納された光学フィルターデバイス６と、波長可変干渉フィルター５を透過する光を受光するディテクター１１と、波長可変干渉フィルター５で透過させる光の波長を可変するフィルター制御部１５とを備える。また、測色センサー４２０は、波長可変干渉フィルター５に対向する位置に、検査対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー３は、波長可変干渉フィルター５により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光を分光し、分光した光をディテクター１１にて受光する。なお、光学フィルターデバイス６及びフィルター制御部１５に代えて、光学フィルターデバイス６Ａ及びフィルター制御部１５Ａが配置されてもよい。
【００７７】
制御装置４３０は、測色装置４００の全体動作を制御する。
この制御装置４３０としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。そして、制御装置４３０は、図８に示すように、光源制御部４３１、測色センサー制御部４３２、および測色処理部４３３などを備えて構成されている。
光源制御部４３１は、光源装置４１０に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置４１０に所定の制御信号を出力して、所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４３２は、測色センサー４２０に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー４２０にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー４２０に出力する。これにより、測色センサー４２０のフィルター制御部１５は、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５６に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター５を駆動させる。
測色処理部４３３は、ディテクター１１により検出された受光量から、検査対象Ａの色度を分析する。
【００７８】
また、本発明の電子機器の他の例として、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムが挙げられる。このようなシステムとしては、例えば、本発明の波長可変干渉フィルターを用いた分光計測方式を採用して特定ガスを高感度検出する車載用ガス漏れ検出器や、呼気検査用の光音響希ガス検出器等のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
【００７９】
図９は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図１０は、図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図９に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、及び排出口１２０Ｄを備えた流路１２０と、本体部１３０と、を備えて構成されている。
本体部１３０は、流路１２０を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光学部１３５、フィルター１３６、光学フィルターデバイス６、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置（光学モジュール）と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８（処理部）、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図１０に示すように、ガス検出装置１００の表面には、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
更に、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１０に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、波長可変干渉フィルター５を制御するためのフィルター制御部１５、受光素子１３７からの信号を受信する受光回路１４７、センサーチップ１１０のコードを読み取り、センサーチップ１１０の有無を検出するセンサーチップ検出器１４８からの信号を受信するセンサーチップ検出回路１４９、及び排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０などを備えている。
【００８０】
次に、上記のようなガス検出装置１００の動作について、以下に説明する。
本体部１３０の上部のセンサー部カバー１３１の内部には、センサーチップ検出器１４８が設けられており、このセンサーチップ検出器１４８でセンサーチップ１１０の有無が検出される。信号処理部１４４は、センサーチップ検出器１４８からの検出信号を検出すると、センサーチップ１１０が装着された状態であると判断し、表示部１４１へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
【００８１】
そして、例えば利用者により操作パネル１４０が操作され、操作パネル１４０から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部１４４へ出力されると、まず、信号処理部１４４は、光源ドライバー回路１４５に光源作動の信号を出力して光源１３５Ａを作動させる。光源１３５Ａが駆動されると、光源１３５Ａから単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。また、光源１３５Ａには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部１４４へ出力される。そして、信号処理部１４４は、光源１３５Ａから入力された温度や光量に基づいて、光源１３５Ａが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路１５０を制御して排出手段１３３を作動させる。これにより、検出すべき標的物質（ガス分子）を含んだ気体試料が、吸引口１２０Ａから、吸引流路１２０Ｂ、センサーチップ１１０内、排出流路１２０Ｃ、排出口１２０Ｄへと誘導される。なお、吸引口１２０Ａには、除塵フィルター１２０Ａ１が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
【００８２】
また、センサーチップ１１０は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ１１０では、レーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成され、この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部１３５を通ってフィルター１３６に入射し、フィルター１３６によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター５に入射する。そして、信号処理部１４４は、フィルター制御部１５に対して制御信号を出力する。これにより、フィルター制御部１５は、上記第一実施形態と同様に、外乱振動を抑制するようにフィードフォワード電圧（バイアス電圧）をバイアス用アクチュエーター５７に印加した状態で、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光が波長可変干渉フィルター５を透過するように、制御用アクチュエーター５８にフィードバック電圧を印加する。なお、光学フィルターデバイス６及びフィルター制御部１５の代わりに、光学フィルターデバイス６Ａ及びフィルター制御部１５Ａを用いてもよい。
この後、分光した光が受光素子１３７で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路１４７を介して信号処理部１４４に出力される。この場合、波長可変干渉フィルター５から目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。
信号処理部１４４は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ＲＯＭに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部１４４は、表示部１４１にその結果情報を表示させたり、接続部１４２から外部へ出力したりする。
【００８３】
なお、上記図９及び図１０において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置１００を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【００８４】
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
【００８５】
図１１は、波長可変干渉フィルター５を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１１に示すように、検出器２１０（光学モジュール）と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源２１１と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター５が収納された光学フィルターデバイス６と、分光された光を検出する撮像部２１３と、を備えている。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部２２１と、波長可変干渉フィルター５を制御するフィルター制御部１５と、撮像部２１３を制御し、撮像部２１３で撮像された分光画像を取得する検出制御部２２３と、信号処理部２２４（分析部）と、記憶部２２５と、を備えている。
【００８６】
この食物分析装置２００は、システムを駆動させると、光源制御部２２１により光源２１１が制御されて、光源２１１から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ２１２を通って波長可変干渉フィルター５に入射する。これにより、波長可変干渉フィルター５から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光は、例えばＣＣＤカメラ等により構成される撮像部２１３で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部２２５に蓄積される。また、信号処理部２２４は、フィルター制御部１５を制御して波長可変干渉フィルター５に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
【００８７】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部２２５には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、更には、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【００８８】
また、図１１において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
更には、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
【００８９】
更には、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
【００９０】
また、電子機器としては、本発明の波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１２は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図１２に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０とを備えている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１２に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター５が収納された光学フィルターデバイス６を備えて構成されている。
撮像部３３０は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット３２０により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ３００では、波長可変干渉フィルター５により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。この時、各波長に対して、フィルター制御部（図示略）が上記第一実施形態に示すような本発明の駆動方法により波長可変干渉フィルター５を駆動させることで、精度よく目的波長の分光画像の画像光を取り出すことができる。
【００９１】
更には、本発明の波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルターで分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、本発明の波長可変干渉フィルターを生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域や可視領域の光を用いた、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
【００９２】
更には、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー（赤外光）を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
【００９３】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、本発明の波長可変干渉フィルターは、上述のように、１デバイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。
【００９４】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００９５】
１…分光測定装置（電子機器）、３…測色センサー（光学モジュール）、５，５Ａ…波長可変干渉フィルター、６，６Ａ，６Ｂ…光学フィルターデバイス、１０…光学モジュール、１１…ディテクター、１５，１５Ａ…フィルター制御部、１６…マイコン、２０…制御部、５１…固定基板、５２…可動基板、５４…固定反射膜、５５…可動反射膜、５６…静電アクチュエーター、５７…バイアスアクチュエーター（バイアス用アクチュエーター）、５８…制御アクチュエーター（制御用アクチュエーター）、６１…筐体、６２…ベース（ベース基板）、６３…リッド、６４…固定材、１００…ガス検出装置（電子機器）、１３８…制御部、１５１…振動外乱検出部（振動検出部）、１５２…バイアス駆動部、１５２Ａ…フィードフォワード制御部、１５３…ギャップ検出部、１５４…フィードバック制御部、１５５…第二ギャップ検出部（振動検出部）、１６２…バイアス指令手段、１６３…目標指令手段、２００…食物分析装置（電子機器）、２２０…制御部、３００…分光カメラ（電子機器）、４００…測色装置（電子機器）、４３０…制御装置（制御部）、５１４…突出部、５１５，５１５Ａ…フィルター側容量電極（第一電極）、５２１…可動部、５２４…電装部、５７１…バイアス用固定電極、５７２…バイアス用可動電極、５８１…制御用固定電極、５８２…制御用可動電極、６２１…台座部、６２２…側壁部、６２８，６２８Ａ…ベース側容量電極（第二電極）。
【図１】
2015225153.tif 000005
【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】
2015225153.tif 000012
【図９】
2015225153.tif 000013
【図１０】
2015225153.tif 000014
【図１１】
2015225153.tif 000015
【図１２】
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