CN105319797A - Mems驱动装置、电子设备及mems驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供MEMS驱动装置、电子设备及MEMS驱动方法,即使施加有干扰振动的情况下也能够进行高精度地驱动控制。分光测定装置具备:波长可变干涉滤波器(5),具有固定基板(51)、可动基板(52)、和改变基板(51)、(52)之间的间隙尺寸的静电致动器(56);振动干扰检测部(151),检测施加于波长可变干涉滤波器(5)的振动;以及偏压驱动部(152),将基于振动干扰检测部(151)的检测值的前馈电压施加于静电致动器(56)。
Description
技术领域
本发明涉及MEMS驱动装置、电子设备及MEMS驱动方法。
背景技术
在现有技术中,已知有高精度地控制彼此相对的一对基板间的间隙尺寸的装置(例如,参照专利文献1)。
该专利文献1所记载的装置是用于控制法布里-珀罗标准具(波长可变干涉滤波器)中一对反射膜间的间隙尺寸的装置。在该装置中,波长可变干涉滤波器中设置有控制基板间的间隙尺寸的静电致动器、和用于检测基板间的间隙尺寸的电容电极。另外,设置有控制静电致动器的控制电路、和检测电容电极间的静电电容的静电电容检测电路。并且,控制电路根据通过静电电容检测电路检测出的静电电容(基板间的间隙尺寸),从而对施加于静电致动器的电压进行反馈控制。
然而,上述专利文献1所记载的这种装置中存在如下问题,即,在从外部施加高频振动(以下称为“干扰信号”)的情况下,仅通过反馈控制不足以应对,从而造成了基板间的间隙尺寸的控制性能下降。例如,专利文献1所记载的装置中,由于未实施考虑到干扰振动的反馈控制,所以在反馈控制时,存在基板由于干扰振动而发散振动的风险,从而导致需要较长的时间才可以使基板间的间隙尺寸收敛到期望值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平1-94312号公报
发明内容
本发明的目的在于,提供一种即使施加有干扰振动的情况下也能够进行高精度地驱动控制的MEMS驱动装置、电子设备及MEMS驱动方法。
本发明的MEMS驱动装置,其特征在于,具备:MEMS元件,具有一对基板、以及改变所述一对基板间的间隙尺寸的静电致动器;振动检测部,检测施加于所述MEMS元件的振动;以及致动器控制部,将基于所述振动检测部的检测值的前馈电压施加于所述静电致动器。
在本发明中,通过振动检测部检测施加于MEMS元件的干扰振动,基于该检测值,将前馈电压施加于静电致动器,以抑制振动。因此,能够抑制MEMS元件振动导致的一对基板间的间隙尺寸的变动,即使在施加有干扰振动的情况下,也能够高精度地控制MEMS元件的一对基板间的间隙尺寸。
在本发明的MEMS驱动装置中,优选如下:所述静电致动器,具备:偏压用致动器、以及独立于所述偏压用致动器设置的控制用致动器,所述致动器控制部,将所述前馈电压施加于所述偏压用致动器,将与所述一对基板间的间隙尺寸相对应的反馈电压施加于所述控制用致动器。
在本发明中,静电致动器由偏压用致动器和控制用致动器构成,对于偏压用致动器施加前馈电压。这里,偏压用致动器是用于将一对基板间的间隙尺寸设定为期望值的粗动用致动器;控制用致动器是用于施加基于间隙尺寸的反馈电压而高精度地控制间隙尺寸的致动器。在这种静电致动器中,通过对于偏压用致动器,施加用于抑制通过振动检测部检测出的干扰振动等的振动成分的前馈电压,在向控制用致动器实施反馈控制时,能够抑制干扰振动导致的发散,实施高精度地间隙控制。
在本发明的MEMS驱动装置中,优选如下:还具备固定有所述MEMS元件的一部分的底部基板,所述振动检测部检测所述MEMS元件相对于所述底部基板的振动。
在本发明中,MEMS元件固定于底部基板,检测MEMS基板相对于底部基板的振动。这种情况下,除了从外部施加于MEMS元件的干扰振动之外,也检测出在MEMS元件中由于静电致动器的驱动而产生的基板振动的影响,也能够抑制该振动产生的影响。
在本发明的MEMS驱动装置中,优选如下:所述一对基板中至少一方的基板端部固定于所述底部基板,所述振动检测部检测与所述基板端部相反一侧的自由端的振动。
在本发明中,MEMS元件的基板的一端部固定于底部基板,通过振动检测部检测该固定端相反侧的自由端侧的振动。通过这种结构,由于检测出最远离固定端的自由端的振动振幅大,因此,能够提高振动检测精度。此外,通过形成仅将MEMS元件的基板的一部分固定于底部基板的结构,能够抑制固定底部基板及基板的固定材料和基板的热膨胀系数的差导致的基板的弯曲。
在本发明的MEMS驱动装置中,优选如下:所述一对基板中至少一方具有与所述底部基板相对的第一电极,所述底部基板具有与所述第一电极相对的第二电极,所述振动检测部基于所述第一电极与所述第二电极间的静电电容检测所述振动。
在本发明中,振动检测部,基于设置于MEMS元件的基板侧的第一电极和设置于底部基板的第二电极的静电电容检测振动。通过这种结构,例如,与使用光学式传感器或陀螺传感器等检测振动的结构相比,能够简化用于振动检测的结构。
在本发明的MEMS驱动装置中,优选如下:所述MEMS元件,具有波长可变干涉滤波器,所述波长可变干涉滤波器具有分别设置于所述一对基板的彼此相对的面的反射膜,从入射至这些彼此相对的一对反射膜的入射光中选择性射出预定的波长的光。
本发明的MEMS元件为具有一对反射膜,通过静电致动器能够改变反射膜间的间隙的波长可变干涉滤波器(波长可变侧法布里-珀罗标准具)。在这种波长可变干涉滤波器中,需要以纳米级控制一对反射膜间的间隙尺寸(一对基板间的间隙尺寸),当受到干扰振动的影响时,间隙尺寸变动,射出的光的波长也易于变动。与此对比,如本发明所述,通过将基于由振动检测部检测出的振动的前馈电压施加于静电致动器,能够高精度地控制波长可变干涉滤波器的反射膜间的间隙精度,能够抑制干扰振动导致的间隙尺寸的变动。
本发明的电子设备,其特征在于,具备:MEMS驱动装置以及控制所述MEMS驱动装置的控制部,所述MEMS驱动装置具备:MEMS元件,具有一对基板以及改变所述一对基板间的间隙尺寸的静电致动器;振动检测部,检测施加于所述MEMS元件的振动;以及致动器控制部,将基于所述振动检测部的检测值的前馈电压施加于所述静电致动器。
在本发明中,通过振动检测部检测施加于MEMS元件的干扰振动,基于该检测值,将前馈电压施加于静电致动器,以抑制振动。因此,与所述发明同样地,能够抑制MEMS元件振动导致的一对基板间的间隙尺寸的变动,即使在施加有干扰振动的情况下,也能够高精度地驱动控制MEMS元件。由此,能够使一对基板间的间隙尺寸更为快速地收敛为期望值。即,能够使MEMS元件快速地变化为期望的状态,在具备MEMS驱动装置的电子设备中,能够实施更加快速的处理。
本发明的MEMS驱动方法,驱动MEMS元件,所述MEMS元件具有一对基板以及改变所述一对基板间的间隙尺寸的静电致动器,在所述MEMS驱动方法中,检测施加于所述MEMS元件的振动,并将基于检测出的所述振动的前馈电压施加于所述静电致动器。
在本发明中,通过振动检测部检测施加于MEMS元件的振动,将对应于该检测出的振动而设定的前馈电压施加于静电致动器。因此,如所述实施方式同样地,能够抑制振动导致的MEMS驱动装置中的驱动控制的干扰,实现高精度的驱动。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的第一实施方式的分光测定装置的概略结构的框图。
图2是示出第一实施方式的光学模块的概略结构的框图。
图3是示出第一实施方式的光学滤波器装置的概略结构的剖视图。
图4是示出第一实施方式的光学模块的驱动方法的流程图。
图5是示出本发明所涉及的第二实施方式的光学模块的概略结构的框图。
图6是示出第二实施方式的光学滤波器装置的概略结构的剖视图。
图7是示出其他实施方式的光学滤波器装置的概略结构的剖视图。
图8是示出作为本发明的电子设备的一个例子的测色装置的概略图。
图9是示出作为本发明的电子设备的一个例子的气体检测装置的概略图。
图10是示出图9的气体检测装置的控制系统的结构的框图。
图11是示出作为本发明的电子设备的一个例子的食物分析装置的概略结构的图。
图12是示出作为本发明的电子设备的一个例子的分光照相机的概略结构的图。
符号说明:
1分光测定装置(电子设备);420测色传感器(光学模块);5、5A波长可变干涉滤波器;6、6A、6B光学滤波器装置;10光学模块;11检波器;15、15A滤波器控制部;16微机;20控制部;51固定基板;52可动基板;54固定反射膜;55可动反射膜;56静电致动器;57偏压致动器(偏压用致动器);58控制致动器(控制用致动器);61框体;62底座(底部基板);63盖;64固定材料;100气体检测装置(电子设备)138控制部;151振动干扰检测部(振动检测部);152偏压驱动部;152A前馈控制部;153间隙检测部;154反馈控制部;155第二间隙检测部(振动检测部);162偏压指令单元;163目标指令单元;200食物分析装置(电子设备);220控制部;300分光照相机(电子设备);400测色装置(电子设备);430控制装置(控制部);514突出部;515、515A滤波器侧电容电极(第一电极);521可动部;524电装部;571偏压用固定电极;572偏压用可动电极;581控制用固定电极;582控制用可动电极;621基底部;622侧壁部;628、628A底座侧电容电极(第二电极)。
具体实施方式
第一实施方式
下面,基于附图,对本发明涉及的第一实施方式进行说明。
分光测定装置的结构
图1是示出本发明涉及的第一实施方式的分光测定装置的概略结构的框图。
分光测定装置1是对由测定对象X反射的测定对象光中的预定波长的光强度进行分析,并测定分光光谱的装置。此外,在本实施方式中,示出了测定由测定对象X反射的测定对象光的例子,当例如液晶显示器等发光体用作测定对象X时,也可以将从该发光体发出的光作为测定对象光。
如图1所示,该分光测定装置1具备:作为本发明的MEMS驱动装置的光学模块10、检波器11(检测部)、I-V转换器12、放大器13、A/D转换器14、和控制部20。此外,光学模块10的结构为具备光学滤波器装置6和滤波器控制部15。
检波器11接收透过光学模块10中波长可变干涉滤波器5的光,输出与接收的光的光强度相对应的检测信号(电流)。
I-V转换器12将从检波器11输入的检测信号转换为电压值,并向放大器13输出。
放大器13放大与从I-V转换器12输入的检测信号相对应的电压(检测电压)。
A/D转换器14将从放大器13输入的检测电压(模拟信号)转换为数字信号,并输出给控制部20。
滤波器控制部15基于控制部20的控制,驱动波长可变干涉滤波器5,使预定的目标波长的光从波长可变干涉滤波器5透过。
光学模块的结构
下面,对光学模块10的结构进行说明。
图2是示出光学模块10的概略结构的框图。
如上所述,光学模块10的结构为具备将波长可变干涉滤波器5容纳于内部的光学滤波器装置6、和滤波器控制部15。
光学滤波器装置的结构
图3是放大了图2的光学滤波器装置的放大剖视图,具体而言,是沿基板厚度方向(后述的反射膜54、55的法线方向)切断光学滤波器装置时的剖视图。
光学滤波器装置6是从入射光中取出预定的目标波长的光并使其射出的装置,如图2、3所示,具备框体61、和容纳于框体61的内部的波长可变干涉滤波器5。
波长可变干涉滤波器的构成
如图3所示,波长可变干涉滤波器5具备作为本发明的一对基板的固定基板51及可动基板52。上述的固定基板51及可动基板52分别由例如各种玻璃、水晶等形成。并且,如图3所示,上述的基板51、52通过接合膜53接合而一体构成。
如图3所示,固定基板51设置有构成本发明的一对反射膜的一方的固定反射膜54。此外,可动基板52设置有构成本发明的一对反射膜的另一方的可动反射膜55。上述的固定反射膜54及可动反射膜55经由间隙G1而相对配置。
并且,波长可变干涉滤波器5中设置有用于调整间隙G1的距离(间隙尺寸)的静电致动器56。该静电致动器56具备能够分别独立地驱动的偏压用静电致动器57(以下称为偏压用致动器57)和控制用静电致动器58(以下称为控制用致动器58)。
此外,固定基板51的一端侧具备较可动基板52的基板边缘向外侧突出的突出部514。并且,可动基板52的固定基板51的突出部514的相反侧的一端侧,具备较固定基板51的基板边缘向外侧突出的突出部,该突出部的固定基板51侧的面,构成电装部524。
在本实施方式中,例示了反射膜54、55间的间隙G1形成为比电极间间隙小的结构,但是例如,根据通过波长可变干涉滤波器5而透过的波段,也可以形成为使间隙G1大于电极间间隙。
此外,在以下的说明中,将从固定基板51或者可动基板52的基板厚度方向的俯视观察、即,从固定基板51、接合膜53及可动基板52的层叠方向向波长可变干涉滤波器5的俯视观察,称为俯视观察滤波器。此外,将反射膜54、55的中心点称为滤波器中心点,将通过滤波器中心点的轴线称为滤波器中心轴O。
固定基板的结构
电极配置槽511及反射膜设置部512通过蚀刻形成于固定基板51。该固定基板51相对于可动基板52,形成为较大地厚度尺寸,则不会由于向静电致动器56施加电压时的静电引力或由于固定电极571、581的内部应力导致固定基板51弯曲。
在俯视观察滤波器时,电极配置槽511形成为以固定基板51的滤波器中心轴O为中心的环状。在上述俯视观察中,反射膜设置部512形成为从电极配置槽511的中心部向可动基板52侧突出。该电极配置槽511的槽底面配置有构成静电致动器56的电极。此外,固定反射膜54配置于反射膜设置部512的突出前端面。
构成偏压用致动器57的偏压用固定电极571和构成控制用致动器58的控制用固定电极581,配置于电极配置槽511的槽底面。
在俯视观察滤波器时,偏压用固定电极571形成为包围反射膜设置部512的大致圆弧状。该偏压用固定电极571,配线至可动基板52的电装部524,从该电装部524连接于滤波器控制部15的后述的偏压驱动部152。
在俯视观察滤波器时,控制用固定电极581在偏压用固定电极571之外,形成为大致圆弧状。该控制用固定电极581,配线至可动基板52的电装部524,从该电装部524连接于滤波器控制部15的后述的反馈控制部154。
固定反射膜54设置于反射膜设置部512的突出端面。例如Ag等的金属膜、Ag合金等的导电性的合金膜可以用作该固定反射膜54。此外,例如也可以使用高折射层为TiO2、低折射层为SiO2的电介质多层膜,这种情况下,通过在电介质多层膜的最下层或者表层形成导电性的金属合金膜,从而能够使固定反射膜54作为电极发挥作用。
并且,图示省略的固定镜面电极连接于固定反射膜54。该固定镜面电极配线至可动基板52的电装部524,从该电装部524连接于滤波器控制部15的后述的间隙检测部153。
此外,在本实施方式中,虽然示出了分别独立配置的偏压用固定电极571、控制用固定电极581及固定镜面电极的例子,但不限于此。例如,偏压用固定电极571、控制用固定电极581及固定镜面电极可以作为共通电极而相互连接。这种情况下,在滤波器控制部15中,将共通电极接地,设定为相同电位。
可动基板的结构
可动基板52具备:以滤波器中心轴O为中心的圆形状的可动部521、与可动部521同轴并保持可动部521的保持部522。
可动部521的厚度尺寸形成为比保持部522的厚度尺寸大。在俯视观察滤波器时,该可动部521的直径尺寸形成为至少大于反射膜设置部512的突出端面的外周缘的直径尺寸。并且,偏压用可动电极572、控制用可动电极582及可动反射膜55设置于该可动部521。
偏压用可动电极572经由预定的间隙而与偏压用固定电极571相对。该偏压用可动电极572,配线至可动基板52的电装部524,从该电装部524连接于滤波器控制部15的后述的偏压驱动部152。
控制用可动电极582经由预定的间隙而与控制用固定电极581相对。该控制用可动电极582,配线至可动基板52的电装部524,从该电装部524连接于滤波器控制部15的后述的反馈控制部154。
可动反射膜55在可动部521的与固定基板51相对的面的中心部,经由间隙G1而与固定反射膜54相对设置。作为该可动反射膜55,使用与上述的固定反射膜54相同的结构的反射膜。
并且,图示省略的固定镜面电极连接于可动反射膜55。该可动镜面电极,配线至可动基板52的电装部524,从该电装部524连接于滤波器控制部15的后述的间隙检测部153。
保持部522是包围可动部521的周围的隔膜,其形成得比可动部521的厚度尺寸小。这种的保持部522,比可动部521更易于弯曲,通过极小的静电引力,能够使可动部521向固定基板51侧位移。此时,可动部521的厚度尺寸大于保持部522的厚度尺寸,并且刚性也变大,所以即使在保持部522由于静电引力而被向固定基板51侧牵拉的情况下,也不会使可动部521的形状发生变化。从而,设置于可动部521的可动反射膜55也不会产生弯曲,并能够将固定反射膜54及可动反射膜55不断地维持为平行状态。
此外,在本实施方式中,例示了膜状的保持部522的情况,但不限于此。例如,可以形成为以滤波器中心轴O为中心,设置等间隔地配置的梁状的保持部的结构等。
框体的结构
说明光学滤波器装置6中的框体61的详细结构。
如图3所示,框体61具备:底座62(底部基板)和盖63。上述的底座62及盖63,例如,以高温熔解玻璃原料,并使用作为骤冷后的玻璃碎片的玻璃料(frit)(低熔点玻璃)的低熔点玻璃接合、通过环氧树脂等的粘接等,由此,在内部形成容纳空间,在该容纳空间内容纳波长可变干涉滤波器5。
底座的结构
底座62通过例如层叠薄板状的陶瓷而构成,具备基底部621和侧壁部622。
在俯视观察滤波器时,基底部621构成为例如具有矩形状的外形的平板状,筒状的侧壁部622从该基底部621的外周部朝向盖63立起。此外,在本实施方式中,由于基底部621为矩形平板状,因此,示出了侧壁部622与其相对应地构成为四角筒状的例子,此外,可以形成为例如圆筒形状等。
基底部621具备向厚度方向贯穿的光通过孔623。在将波长可变干涉滤波器5容纳于基底部621的状态下,在从厚度方向俯视观察基底部621时,该光通过孔623设置为以包括与反射膜54、55重合的区域。
此外,在基底部621的与盖63相反侧的面上(底外侧面621B)上,接合有作为覆盖光通过孔623的本发明的透光构件的玻璃罩627。
基底部621和玻璃罩627的接合,能够使用例如低熔点玻璃接合或通过粘接剂的接合等。在本实施方式中,以容纳空间内保持在减压下状态维持密封。从而,基底部621及玻璃罩627优选使用低熔点玻璃接合而接合。
此外,在基底部621的与盖63相对的内面(底座内侧面621A)上,设置:引出至波长可变干涉滤波器5的电装部524的各电极(偏压用固定电极571、偏压用可动电极572、控制用固定电极581、控制用可动电极582),以及与连接于各反射膜54、55的各镜面电极连接的内侧端子部624。内侧端子部624和上述电极,例如通过引线接合法,使用Au等的焊线连接。此外,在本实施方式中,例示了引线接合法,但是也可以使用例如FPC(FlexiblePrintedCircuits:柔性印刷线路板)等。
此外,基底部621在设置有内侧端子部624的位置,形成有导通孔625。内侧端子部624经由导通孔625,与设置于基底部621的底座外侧面621B的外侧端子部626连接。该外侧端子部626与滤波器控制部15电气连接。
侧壁部622从基底部621的边缘部立起,覆盖放置于底座内侧面621A的波长可变干涉滤波器5的周围。侧壁部622的与盖63相对的面例如为与底座内侧面621A平行的平坦面。
并且,波长可变干涉滤波器5例如使用粘接剂等的固定材料64,固定于底座62。此时,波长可变干涉滤波器5可以固定于基底部621,也可以固定于侧壁部622。作为设置固定材料64的位置,可以为多处,但为了抑制固定材料64的应力传递至波长可变干涉滤波器5,优选在一个地方固定波长可变干涉滤波器5。在本实施方式中,如图3所示,示出了在可动基板52的电装部524侧,可动基板52的与固定基板51相反侧的表面的一部分相对于基底部621而固定的例子。
盖的结构
盖63为玻璃平板,与底座62的侧壁部622的端面接合。作为盖63及底座62的接合方法,如上所述,可以使用低熔点玻璃接合等。
滤波器控制部的结构
如图2所示,滤波器控制部15的结构为包括振动干扰检测部151、偏压驱动部152、间隙检测部153、反馈控制部154及微机(微型控制器)16。
振动干扰检测部151是本发明的振动检测部,检测从外部施加于光学滤波器装置6的干扰振动。具体而言,该振动干扰检测部151由例如陀螺传感器或加速度传感器等的各种传感器构成,从通过上述传感器检测出的加速度等的状态量,检测出施加于光学滤波器装置6的干扰振动。此外,振动干扰检测部151将检测出的干扰振动的检测值向偏压驱动部152输出。
在控制用致动器58控制时,偏压驱动部152以灵敏度为固定的方式,将偏压电压施加于偏压用致动器57。此外,偏压驱动部152的结构为包括前馈控制部152A,根据施加于光学滤波器装置6的干扰振动,以与该干扰振动相抵消的方式,施加偏压电压。即,偏压驱动部152,构成本发明的致动器控制部。具体而言,前馈控制部152A,相对于从微机16输入的偏压指令值,与基于从振动干扰检测部151输入的干扰振动的检测值的预定值相加或相减,调节偏压电压。
间隙检测部153从反射膜54、55间的静电电容检测间隙G1的尺寸,将该检测信号向反馈控制部154输出。具体而言,间隙检测部153具有未图示的C-V转换电路,将反射膜54、55间的静电电容向电压值(检测信号)进行转换。作为该C-V转换电路可以列举出例如开关电容电路等。
此外,间隙检测部153作为检测信号,既可以输出模拟信号,也可以输出数字信号。当输出数字信号时,将来自C-V转换电路的检测信号(模拟信号)向ADC(AnalogtoDigitalConverter:模数转换器)输出,并转换为数字值。
反馈控制部154根据将从微机16输入的间隙G1设定为预定目标值的指令信号、和从间隙检测部153输入的检测值,而向控制用致动器58施加反馈电压。
微机16具备存储器161,存储例如通过间隙检测部153检测出的检测信号(电压信号)与间隙G1的尺寸的关系(间隙相关数据)。
此外,如图2所示,微机16作为偏压指令单元162及目标指令单元163而发挥作用。
如果从控制部20输入波长设定指令,则偏压指令单元162算出与目标波长相对应的偏压电压,并向偏压驱动部152输出。
如果从控制部20输入波长设定指令,则目标指令单元163算出与目标波长相对应的间隙G1的尺寸(目标值),作为目标信号向反馈控制部154输出。
控制部的结构
返回到图1,对于分光测定装置1的控制部20进行说明。
控制部20相当于本发明的处理部,通过组合例如CPU或存储器等而构成,控制分光测定装置1的整体动作。如图1所示,该控制部20具备:波长设定部21、光量取得部22、分光测定部23、和存储部30。
存储部30中存储有用于控制分光测定装置1的各种程序、各种数据(例如,示出对于目标波长的驱动电压的V-λ数据等)。
波长设定部21设定由波长可变干涉滤波器5取出的光的目标波长,将从波长可变干涉滤波器5取出所设定的目标波长的控制信号向滤波器控制部15输出。
光量取得部22基于由检波器11取得的光量,取得透过波长可变干涉滤波器5的目标波长的光的光量。
分光测定部23基于由光量取得部22取得的光量,对测定对象光的光谱特性进行测定。
波长可变干涉滤波器的驱动方法
图4是示出分光测定装置1的分光测定处理中的波长可变干涉滤波器的驱动方法(致动器控制方法)的流程图。
为了通过分光测定装置1取得测定对象光所包括的各波长的光的强度,首先,控制部20由波长设定部21设定透过波长可变干涉滤波器5的光的波长(目标波长)。然后,波长设定部21将使设定的目标波长的光透过的波长设定指令向滤波器控制部15输出(步骤S1)。
接着,微机16的偏压指令单元162,设定与由波长设定指令指定的目标波长相对应的暂定偏压电压(步骤S2)。
具体而言,在反馈控制中,偏压指令单元162设定暂定偏压电压,以使向控制用致动器58施加电压时的灵敏度(相对于施加电压的间隙位移量(m/V))为一定的。
这里,向控制用致动器58施加电压时的灵敏度Rc(m/V),由下式(1)表示。
式1
在式(1)中,Vb是施加于偏压用致动器57的暂定偏压电压,k是可动基板52(保持部522)的弹簧系数,ε是固定基板51及可动基板52间(电极间间隙)的介电率,Sb是偏压用致动器57的有效面积,Sc是控制用致动器58的有效面积,dmax是电极间间隙的初始间隙量,d是用于使目标波长的光透过的可动部521的目标位移量(电极间间隙的间隙位移量)。
在上式(1)中,Rc是一定值,与构成反馈控制部154的控制器中的固定增益相对应,使用预先设定的值。此外,如果从控制部20输入指定目标波长的波长设定指令的话,微机16能够算出从波长可变干涉滤波器5取出目标波长的光所需的间隙G1的目标值,从该目标值能够算出应该使可动部521位移的量(目标位移量d)。
当使用上式(1)解出Vb时,能够导出下式(2)。
式2
然后,滤波器控制部15实施偏压驱动部152的前馈控制与反馈控制部154的反馈控制、即,对波长可变干涉滤波器5的静电致动器56进行电压控制(步骤S3)。
具体而言,偏压指令单元162基于上式(2),算出暂定偏压电压Vb,将偏压指令向偏压驱动部152输出。
偏压驱动部152当从微机16取得偏压指令值时,根据从振动干扰检测部151输入的振动检测值,将暂定偏压电压Vb设定作为前馈电压的施加的偏压电压,并施加于偏压用致动器57。
该前馈电压是用于抵消干扰振动的电压,通过前馈控制部152A将式(2)算出的暂定偏压电压Vb与根据来自振动干扰检测部151的检测值而预先设定的规定值进行加减运算,从而算出该前馈电压。
由此,即使在例如高频的干扰振动施加于光学滤波器装置6的情况下,也能够从偏压用致动器57给予静电引力,以使抵消该干扰振动的影响。
此外,由反馈控制部154实施反馈控制。
即,反馈控制部154算出从间隙检测部153输入的检测信号与从微机16输入的目标指令信号的偏差,将反馈电压施加于控制用致动器58,以使该差为“0”。此时,如上所述,也通过不断地施加前馈电压(偏压电压),从而抑制由于干扰振动而导致的可动部521振动。因此,在反馈控制时,可动部521不会由于干扰振动而振动发散,能够使间隙G1的尺寸高精度且快速地成为所期望的目标值。
通过以上的驱动控制处理,从波长可变干涉滤波器5射出目标波长的光,通过检波器11接受光。并且,控制部20的光量取得部22根据来自检波器11的输入信号,取得目标波长的光的光量。
然后,通过切换目标波长顺次实施以上的驱动控制处理,从而能够取得分光测定所需的多个波长的光的光量。由此,分光测定部23根据上述取得的各目标波长的光的光量,能够对测定对象实施分光测定处理。
第一实施方式的作用效果
本实施方式的分光测定装置1中的光学模块10,具备光学滤波器装置6、和滤波器控制部15。此外,光学滤波器装置6具有波长可变干涉滤波器5,其波长可变干涉滤波器5具备一对基板51、52、和用于控制基板51、52间的间隙尺寸的静电致动器56,该波长可变干涉滤波器5容纳于框体61内。而且,滤波器控制部15具备检测干扰振动的振动干扰检测部151,将由该振动干扰检测部151检测出的振动检测值向偏压驱动部152输出,并且偏压驱动部152将基于振动检测值的前馈电压施加于构成静电致动器56的偏压用致动器57。
因此,在本实施方式中,即使在施加有干扰振动的情况下,通过将前馈电压施加于偏压用致动器57,也能够使静电引力发生作用以抑制由于干扰振动所导致的可动部521振动。因此,抑制了干扰振动的影响所导致的可动部振动,能够在反馈控制时高精度地实施间隙控制。即,能够使反射膜54、55间的间隙尺寸变动更加快速地收敛,能够缩短从静电致动器56的驱动开始至从波长可变干涉滤波器5射出目标波长的光为止的时间。由此,也能够实现加快分光测定装置1中的分光测定处理。
在本实施方式中,静电致动器56具备偏压用致动器57及控制用致动器58,与由振动干扰检测部151检测出的干扰振动相对应的前馈电压,施加于偏压用致动器57。
控制用致动器58是用于实施与反射膜54、55间的间隙尺寸相对应的反馈控制的致动器,由于静电致动器的灵敏度发生变化,所以反馈控制变得很困难。与此相对,偏压用致动器57是在反馈控制时用于将控制用致动器58的灵敏度维持为一定的致动器,也能够作为粗动驱动用的致动器发挥作用。对于这种偏压致动器,通过施加与干扰振动相对应的前馈电压,能够在反馈控制时抑制控制用致动器58中灵敏度的变化,能够实施适当地间隙控制。
在本实施方式中,振动干扰检测部151具备检测加速度传感器或陀螺传感器等光学滤波器装置6的运动状态的传感器。因此,能够容易地判定出光学滤波器装置6的振动状态及其振动的大小等。此外,上述的加速度传感器或陀螺传感器大多标准装备于例如智能手机或平板终端等的具备拍摄装置的移动终端装置。因此,例如,对于这些便携式终端装置安装光学滤波器装置6,也能够使便携式终端装置侧的传感器作为振动检测部而发挥作用,从而检测出施加于光学滤波器装置6的干扰振动。
在本实施方式中,前馈控制部152A将暂定偏压电压与根据干扰振动的振动检测值而预先设定的规定值进行加减运算,从而设定前馈电压(偏压电压)。这种规定值,作为表数据而预先存储于存储器等,所以能够很容易地求得,也能够很容易地算出用于抑制振动的前馈电压。
第二实施方式
下面,对本发明涉及的第二实施方式,基于附图进行说明。
在上述第一实施方式中,通过使用陀螺传感器或加速度传感器等的振动干扰检测部151,检测干扰振动,根据该检测值将前馈电压(偏压电压)施加于偏压用致动器57。与此相对,在第二实施方式中,在检测对于光学滤波器装置6的波长可变干涉滤波器5的振动的点上,与上述第一实施方式不同。
图5是示出第二实施方式的光学模块10的概略结构的图。
图6是示出第二实施方式的光学滤波器装置6A的概略结构的剖视图。
在本实施方式中,在波长可变干涉滤波器5中的与固定基板51的突出部514的基底部621相对的面上,如图6所示,设置有作为本发明的第一电极的滤波器侧电容电极515。即,在波长可变干涉滤波器5中,在通过固定材料64固定的一端部的相反一侧的作为端部的突出部514,设置有滤波器侧电容电极515。
此外,如图6所示,在底座62的基底部621,与滤波器侧电容电极515相对,设置有作为本发明的第二电极的底座侧电容电极628。如图5所示,上述的滤波器侧电容电极515及底座侧电容电极628,在滤波器控制部15A中,分别连接于第二间隙检测部155。
并且,第二间隙检测部155检测滤波器侧电容电极515及底座侧电容电极628的静电电容的变化。即,第二间隙检测部155检测波长可变干涉滤波器5相对于框体61的振动状态,通过滤波器侧电容电极515、底座侧电容电极628及第二间隙检测部155,构成本发明的振动检测部。并且,第二间隙检测部155将随着静电电容的变化的电压信号向偏压驱动部152输出。
在这种结构的本实施方式中,在图4的步骤S3中,偏压驱动部152对于基于上述式(2)算出的暂定偏压电压,基于从第二间隙检测部155输入的电压信号,算出并施加用于抵消波长可变干涉滤波器5的振动的前馈电压。即,通过前馈控制部152A将暂定偏压电压与对于来自第二间隙检测部155的电压信号而预先设定的规定值进行相加或相减运算,从而算出前馈电压,并作为偏压电压而施加于偏压用致动器57。
在上述的本实施方式的结构中,第二间隙检测部155检测滤波器侧电容电极515及底座侧电容电极628中的静电电容的变化。因此,能够直接检测出波长可变干涉滤波器5相对于框体61的振动。这种情况下,除了从外部施加于光学滤波器装置6的干扰振动之外,也能够检测出由于静电致动器56驱动时可动部521的振动而引起的波长可变干涉滤波器5的振动。即,即使在没有干扰振动的情况下,可动部521由于静电致动器56的驱动而振动,由于该振动的影响,波长可变干涉滤波器5也会相对于框体61发生振动。在本实施方式中,也能够高精度地检测这种振动。因此,偏压驱动部152通过对于偏压用致动器57施加偏压电压,以抵消这些干扰振动及静电致动器56的驱动所导致的振动,从而能够进行更高精度地进行间隙控制,能够加快静电致动器56驱动时的振动收敛。因此,能够进一步加快测定所期望波长的光的光量,在分光测定装置1中的分光测定处理中也能够进行快速地测定处理。
在本实施方式中,波长可变干涉滤波器5的电装部524侧固定于底座62,在作为该固定端的自由端侧的突出部514上,设置有滤波器侧电容电极515。
即,在本实施方式中,检测最远离固定端的、振动时的振幅大的自由端侧的振动状态。由此,能够准确地检测出波长可变干涉滤波器5的振动,并能够抑制该振动的影响。
在本实施方式中,作为本发明的振动检测部,结构为包括滤波器侧电容电极515及底座侧电容电极628。因此,其结构为通过第二间隙检测部155检测出彼此相对的一对电极中的静电电容,通过简单的结构能够高精度地检测出波长可变干涉滤波器5的振动。
其他实施方式
此外,本发明不限于上述的实施方式,在能够实现本发明的目的的范围内的变形、改进等也包含于本发明。
例如,在第二实施方式中,示出了通过第二间隙检测部155检测设置于突出部514的可动基板52侧的面的滤波器侧电容电极515和底座侧电容电极628的静电电容的变化的示例,但不限于此。例如,可以使用图7所示的光学滤波器装置6B。
即,可以形成为如下结构:滤波器侧电容电极515A设置于与固定基板51及可动基板52的彼此相对的面正交的突出部514的侧端面,在与该滤波器侧电容电极515A相对的区域设置有底座侧电容电极628A。该滤波器侧电容电极515A及底座侧电容电极628A设置为相同形状、相同尺寸,由于波长可变干涉滤波器5A振动,通过彼此相对相称的电极面积产生变化,从而静电电容发生变化。
在上述第二实施方式中,由于电极515、628间的间隙尺寸相对于波长可变干涉滤波器5的振动而变动,因此,静电电容的变化由于振动而非线性地变化。与此相对,如果为图7所示的结构的话,振动导致的电极515A、628A的间隙尺寸会极小地变动,从而静电电容的变化发生了线性的变化。因此,能够更高精度地检测波长可变干涉滤波器5的振动状态,也更高精度地设定用于抵消振动的偏压电压。
在上述第二实施方式中,示出了将滤波器侧电容电极515设置于固定基板51的突出部514的示例,但不限于此。例如,在将波长可变干涉滤波器5的突出部514固定于底座62的情况下,可以构成为将滤波器侧电容电极设置于作为自由端的可动基板52的突出部侧,将底座侧电容电极设置于与底座62的滤波器侧电容电极相对的区域。
此外,示出了将滤波器侧电容电极设置于波长可变干涉滤波器5的底座62所朝向的固定部的相反一侧的自由端的例子,也可以将滤波器侧电容电极设置于波长可变干涉滤波器5的底座62所朝向固定部以外的任意区域。例如,可以构成为,滤波器侧电容电极可以设置于波长可变干涉滤波器5的底座62所朝向固定部和最远离固定部的自由端的中间位置,与该滤波器侧电容电极相对而设置底座侧电容电极。
此外,结构为将底座侧电容电极设置于底座62,但不限于此,只要是与滤波器侧电容电极相对的区域,则可以对应在框体61内的任何地方设置电容电极。例如,可以将滤波器侧电容电极设置于突出部514的可动基板52的相反侧(与盖63相对的面),可以在盖63的与滤波器侧电容电极相对的部分设置作为本发明的第二电极的盖侧电容电极。
而且,滤波器侧电容电极及与该滤波器侧电容电极相对的框体侧电容电极可以设置多个。
在第二实施方式中,例示了通过电极515、628间的静电电容的变化检测振动状态的示例,但不限于此。例如,也可以构成为,在波长可变干涉滤波器5的俯视观察滤波器时,可以将照射激光的激光照射部及检测激光反射光的检测部设置于与反射膜54、55不重合的位置,基于检测部所检测出的激光反射光的位置和强度,检测波长可变干涉滤波器5的振动状态等。
在上述各实施方式中,例示了波长可变干涉滤波器5作为MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems:微机电系统)元件,也可以为固定例如反射膜54、55间的间隙尺寸的波长固定侧的干涉滤波器。即使这种干涉滤波器,也存在反射膜间的间隙尺寸由于干扰振动而变动的情况,这种情况下,导致从干涉滤波器射出的光的波长也会变动。与此相对,配置能够改变干涉滤波器的一对基板间的距离的静电致动器,将与通过振动检测部(例如,振动干扰检测部151、或第二间隙检测部155等)检测出的振动检测值相对应的前馈电压施加于静电致动器,因此,抑制由干扰振动导致的反射膜间的间隙尺寸的变动。这种情况下,作为静电致动器,不必具备偏压用致动器57及控制用致动器58等的两个以上的致动器,可以设置单独地静电致动器。
在上述各实施方式中,将反射膜54、55作为电容检测量的电极使用,但不限于此。例如,也可以与反射膜54、55分别地,在固定基板51及可动基板52上设置彼此相对的电容检测用电极。
在上述实施方式中,作为MEMS元件,例示了控制波长可变干涉滤波器5的驱动的光学模块10,但不限于此。
例如,也可以适用于具有彼此相对的一对基板,使该一对基板间的间隙尺寸变化的任何的MEMS元件的驱动装置。作为这种装置,例如可以列举下述镜面设备等,即,在一对基板的一方配置镜面,使配置有镜面的基板(镜面基板)相对于另一方的基板(底座基板)的角度发生变化,使通过镜面反射的光的方向发生变化。在这种镜面设备中,例如,在基板间配置多个静电致动器,通过使对于各静电致动器的施加电压分别发生变化,将镜面基板的倾斜角度设定为期望的角度。这种情况下,当对镜面设备施加干扰振动或静电致动器的驱动时的振动时,难以控制基板间的间隙尺寸。与此相对,与上述实施方式同样地,设置本发明的振动检测部(例如,振动干扰检测部151或第二间隙检测部155等),通过将与检测出的振动相对应的前馈电压施加于静电致动器而抵消振动,能够实施高精度的间隙控制。
此外,作为本发明的电子设备,在上述各实施方式中,例示了分光测定装置1,除此之外,通过各种领域可以适用本发明的波长可变干涉滤波器的驱动方法、光学模块及电子设备。
例如,如图8所示,也可以将本发明的电子设备适用于用于测定颜色的测色装置。
图8是示出具备波长可变干涉滤波器的测色装置400的一个例子的框图。
如图8所示,该测色装置400具备:向检查对象A射出光的光源装置410、测色传感器420(光学模块)、和控制测色装置400的整体动作的控制装置430(处理部)。并且,该测色装置400中,通过测色传感器420接收从光源装置410射出并由检查对象A反射的检查对象光,基于从测色传感器420输出的检测信号,检查对象光的色度、即分析、测定检查对象A的颜色的装置。
光源装置410具备:光源411、多个透镜412(图8中仅记载1个),向检查对象A射出基准光(例如,白色光)。此外,多个透镜412中可以包含准直透镜,这种情况下,光源装置410通过准直透镜将从光源411射出的基准光变为平行光,从未图示的投射透镜朝向检查对象A射出。此外,在本实施方式中,例示了具备光源装置410的测色装置400,例如检查对象A为液晶面板等的发光构件的情况下,也可以为不设置光源装置410的结构。
如图8所示,测色传感器420具备:容纳有波长可变干涉滤波器5的光学滤波器装置6、接收透过波长可变干涉滤波器5的光的检波器11、和可改变透过波长可变干涉滤波器5的光的波长的滤波器控制部15。此外,测色传感器420在与波长可变干涉滤波器5相对的位置,具备将由检查对象A反射的反射光(检查对象光)导光至内部的未图示的入射光学透镜。并且,该测色传感器420通过波长可变干涉滤波器5,从入射光学透镜入射的检查对象光中,对预定波长的光进行分光,并由检波器11接收分光的光。此外,也可以配置光学滤波器装置6A及滤波器控制部15A代替光学滤波器装置6及滤波器控制部15。
控制装置430控制测色装置430的整体动作。
作为该控制装置430,能够使用例如通用个人电脑、便携式信息终端、以及其他测色专用计算机等。而且,如图8所示,控制装置430的结构为具备光源控制部431、测色传感器控制部432及测色处理部433等。
光源控制部431连接于光源装置410,基于例如使用者的设定输入,向光源装置410输出预定的控制信号,使预定的亮度的白色光射出。
测色传感器控制部432连接于测色传感器420,基于例如使用者的设定输入,设定通过测色传感器420接收的光的波长,将以检测该波长的光的受光量为内容的控制信号向测色传感器420输出。由此,测色传感器420的滤波器控制部15基于控制信号,向静电驱动器56施加电压,驱动波长可变干涉滤波器5。
测色处理部433从由检波器11检测的受光量,分析检查对象A的色度。
此外,可以列举作为用于检测特定物质的存在的光基板的系统作为本发明的电子设备的其他示例,列举光基板。作为这种系统,例如能够例示出:采用使用了本发明的波长可变干涉滤波器的分光计测方式而高灵敏度地检测特定气体的车载用气体泄漏检测器、或呼吸检查用的光声稀有气体检测器等的气体检测装置。
根据以下附图,对这种气体检测装置的一个例子进行说明。
图9是示出具备波长可变干涉滤波器5的气体检测装置的一个例子的概略图。
图10是示出图9的气体检测装置的控制系统的构成的框图。
如图9所示,该气体检测装置100构成为具备:传感器芯片110、吸引口120A、吸引流道120B、排出流道120C、以及排出口120D的流路120、主体部130。
主体部130由检测装置(光学模块)、控制部138(处理部)、电力供给部139等构成。其中,检测装置包括:具有可拆装流路120的开口的传感器部盖131、排出单元133、框体134、光学部135、滤波器136、光学滤波器装置6及受光元件137(检测部)等;控制部138,处理检测的信号,控制检测部;电力供给部139供给电力。此外,光学部135,由如下构成:射出光的光源135A;将从光源135A入射的光反射至传感器芯片110侧,使从传感器芯片侧入射的光向受光元件137侧透过的光束分离器135B;透镜135C、135D、135E。
此外,如图10所示,操作面板140、显示部141、用于与外部的接口的连接部142、电力供给部139设置于气体检测装置100的表面。电力供给部139是蓄电池的情况下,也可以具备用于充电的连接部143。
并且,如图10所示,气体检测装置100的控制部138具备:由CPU等构成的信号处理部144、用于控制光源135A的光源驱动电路145、用于控制波长可变干涉滤波器5的滤波器控制部15、用于接收来自受光元件137的信号的受光电路147、接收来自读取传感器芯片110的代码并检测传感器芯片110的有无的传感器芯片检测器148的信号的传感器芯片检测电路149、以及控制排出单元133的排出驱动电路150等。
下面,对上述的气体检测装置100的动作进行说明。
在主体部130的上部的传感器部盖131的内部,设置有传感器芯片检测器148,通过该传感器芯片检测器148检测传感器芯片110的有无。信号处理部144当检测到来自传感器芯片检测器148的检测信号时,则判断处于安装有传感器芯片110的状态,并向显示部141发出显示信号,使其能够显示实施检测操作的内容。
然后,当通过例如使用者操作操作面板140,从操作面板140向信号处理部144输出开始检测处理的指示信号时,首先,信号处理部144向光源驱动电路145输出光源动作的信号,以使光源135A动作。当光源135A被驱动时,从光源135A射出单波长且直线偏振光的稳定的激光。此外,光源135A中内置有温度传感器或光量传感器,其信息被输出给信号处理部144。于是,信号处理部144根据从光源135A输入的温度或光量,判断光源135A已稳定动作,从而控制排出驱动电路150,以使排出单元133动作。由此,包括应该检测的目标物质(气体分子)的气体试样,从吸引口120A被导向吸引流道120B、传感器芯片110内、排出流道120C、排出口120D。此外,在吸引口120A设置有除尘过滤器120A1,除去比较大的粉尘、一部分水蒸气等。
此外,传感器芯片110是安装有多个金属纳米构造体,利用局部表面等离子体共振的传感器。在这种传感器芯片110中,通过激光在金属纳米构造体间形成增强电场,当气体分子进入该增强电场内时,会产生包括分子振动的信息的拉曼散射光及瑞利散射光。
这些瑞利散射光、拉曼散射光,通过光学部135而入射到滤波器136,通过滤波器136分离瑞利散射光,从而拉曼散射光入射到波长可变干涉滤波器5。然后,信号处理部144向滤波器控制部15输出控制信号。由此,滤波器控制部15与上述第一实施方式同样地,在以抑制干扰振动的方式将前馈电压(偏压电压)施加于偏压用致动器57的状态下,以与作为检测对象的气体分子相对应的拉曼散射光透过波长可变干涉滤波器5的方式,将前馈电压施加于控制用致动器58。此外,也可以使用光学滤波器装置6A及滤波器控制部15A代替光学滤波器装置6及滤波器控制部15。
之后,由受光元件137接受分光的光,对应于受光量的受光信号经由受光电路147向信号处理部144输出。这种情况下,波长可变干涉滤波器5能够高精度地取出目拉曼散射光。
信号处理部144将上述获得的与作为检测对象的气体分子相对应的拉曼散射光的光谱数据和存储在ROM中的数据进行比较,并判断是否是目标气体分子,从而指定物质。然后,信号处理部144在显示部141上显示该结果信息、或从连接部142向外部输出。
此外,在上述图9及图10中,虽然例示了通过波长可变干涉滤波器5分光拉曼散射光并根据分光后的拉曼散射光进行气体检测的气体检测装置100的例子,但作为气体检测装置,还可以用作通过检测气体固有的吸光度以指定气体种类的气体检测装置。在这种情况下,可以使用在传感器内部流入气体且检测入射光中的被气体吸收的光的气体传感器作为本发明的光模块。此外,可以将通过这样的气体传感器分析、判断流入传感器内的气体的气体检测装置作为本发明的电子设备。即使在这样的结构中,也可以使用波长可变干涉滤波器来检测气体成分。
此外,作为用于检测特定物质的存在的系统,并不限于上述的气体的检测,还能够例示基于红外线分光的糖类的非侵入式测量装置、食物和生物、矿物等的信息的非侵入式测量装置等物质成分分析装置。
以下,作为上述物质成分分析装置的一个例子,说明食物分析装置。
图11为表示作为使用波长可变干涉滤波器5的电子设备的一个例子的食物分析装置的概略结构的图。
如图11所示,该食物分析装置200具备:检测器210(光学模块)、控制部220、和显示部230。检测器210具备:射出光的光源211、导入来自测定对象物的光的摄像透镜212、将从摄像透镜212导入的光分光的光学滤波器装置6、和检测分光后的光的摄像部213。
此外,控制部220具备:用于实施光源211的亮灯/灭灯控制、亮灯时的亮度控制的光源控制部221、用于控制波长可变干涉滤波器5的滤波器控制部15、用于控制摄像部213并取得由摄像部213拍摄到的分光图像的检测控制部223、信号处理部224(分析部)、和存储部225。
该食物分析装置200当驱动系统时,由光源控制部221控制光源211,从光源211向测定对象物照射光。接着,由测定对象物反射的光,通过摄像透镜212向波长可变干涉滤波器5入射。由此,能够从波长可变干涉滤波器5取出高精度地目标波长的光。例如由CCD照相机等构成的摄像部213对取出的光进行拍摄。并且,将拍摄到的光作为分光图像,存储于存储部225。并且,信号处理部224控制滤波器控制部15使施加于波长可变干涉滤波器55的电压值发生变化,并取得针对各波长的分光图像。
接着,信号处理部224对存储于存储部225的各图像中的各像素的数据进行演算处理,以求得各像素中的光谱。此外,存储部225中存储例如与光谱相对的有关食物成分的信息,信号处理部224以存储部225所存储的有关食物的信息为基础分析求得的光谱的数据,并求得检查对象中包括的食物成分及其含有量。此外,也可以根据获得的食物成分及含有量计算食物卡路里或新鲜度等。并且,通过分析图像内的光谱分布,从而也可以实施检查对象的食物中新鲜度降低部分的抽取等,且可进一步实施食物内包括的异物等的检测。
然后,信号处理部224进行以下处理:在显示部230上显示上述获得的检查对象的食物成分和含量、卡路里和新鲜度等信息。
此外,在图11中,虽然例示了食物分析装置200的例子,但通过大致相同的结构也能够用作上述那样的其他信息的非侵入式测定装置。例如,可以用作血液等的体液成分的测量、分析等的分析生物体成分的生物分析装置。作为这种生物分析装置,例如作为测量血液等的体液成分的装置,如果是检测乙醇的装置的话,则可以用作检测驾驶员的饮酒状态的防止酒后驾驶装置。此外,也可以用作包括这样的生物分析装置的电子内视镜系统。
此外,还可以用作实施矿物成分分析的矿物分析装置。
并且,作为本发明的波长可变干涉滤波器、光学模块、电子设备,能够适用于如下这样的装置。
例如,通过经时变化各波长的光强度,从而还可以通过各波长的光传送数据,在这种情况下,通过设置在光模块中的波长可变干涉滤波器对指定波长的光进行分光,并通过受光部接收,从而可以提取出通过指定波长的光传送的数据,并可通过包括这样的数据选出用光模块的电子设备处理各波长的光的数据,从而可以实施光通信。
此外,作为电子设备,也能够适用于通过利用本发明的光模块将光进行分光并拍摄分光图像的分光照相机、分光分析仪等。作为这种分光照相机的一个例子,可以列举有内置了波长可变干涉滤波器的红外线照相机。
图12是示出分光照相机的概略结构的示意图。如图12所示,分光照相机300包括:照相机主体310、摄像透镜单元320、和摄像部330。
照相机主体310是由使用者把持、操作的部分。
摄像透镜单元320设置于照相机主体310上,其将入射的图像光导向摄像部330。此外,如图12所示,该摄像透镜单元320构成为包括物镜321、成像透镜322及容纳设置于这些透镜间的波长可变干涉滤波器5的光学滤波器装置6。
摄像部330由受光元件构成,其对由摄像透镜单元320导入的图像光进行拍摄。
在这种分光照相机300中,通过波长可变干涉滤波器5使作为摄像对象的波长的光透过,从而可以对想要的波长的光的分光图像进行拍摄。。此时,对于各波长,滤波器控制部(未图示)通过上述第一实施方式所示的本发明的驱动方法驱动波长可变干涉滤波器5,能够高精度地取出目标波长的分光图像的图像光。
此外,也可以将本发明的光模块用作带通滤波器,例如,也可以被用作仅将发光元件输出的规定波段的光中的以规定波长为中心的狭窄波段的光通过波长可变干涉滤波器进行分光并使其透过的光学式激光装置。
并且,也可以将本发明的波长可变干涉滤波器用作生物认证装置,例如,可以适用于使用近红外区域或可见光区域的光的血管、指纹、视网膜和虹膜等的认证装置。
进一步,能够将光学模块及电子设备用作浓度检测装置。在该情况下,利用波长可变干涉滤波器,对从物质射出的红外能量(红外光)进行分光并分析,并测量采样中的被检体浓度。
如上所述,本发明的波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备,还可以适用于从入射光对预定的光进行分光的任何装置。并且,如上所述,由于本发明的波长可变干涉滤波器可以通过一台设备对多个波长进行分光,因此,可以高精度地实施对于多个波长的光谱的测量、对多个成分的检测。从而,与通过多台设备取出想要的波长的现有装置相比,可以促进光学模块和电子设备的小型化,且可例如适于用作便携用或车载用的光学设备。
此外,本发明实施时的具体的结构在能够达到本发明的目的的范围内能够适当地改变为其它结构等。
Claims (8)
1.一种MEMS驱动装置,其特征在于,具备:
MEMS元件,具有一对基板、以及改变所述一对基板间的间隙尺寸的静电致动器;
振动检测部,检测施加于所述MEMS元件的振动;以及,
致动器控制部,将基于所述振动检测部的检测值的前馈电压施加于所述静电致动器。
2.根据权利要求1所述的MEMS驱动装置,其特征在于,
所述静电致动器具备:偏压用致动器、以及独立于所述偏压用致动器设置的控制用致动器,
所述致动器控制部将所述前馈电压施加于所述偏压用致动器,并将与所述一对基板间的间隙尺寸相对应的反馈电压施加于所述控制用致动器。
3.根据权利要求1或2所述的MEMS驱动装置,其特征在于,还具备:
底部基板,固定有所述MEMS元件的一部分,
所述振动检测部检测所述MEMS元件相对于所述底部基板的振动。
4.根据权利要求3所述的MEMS驱动装置,其特征在于,
所述一对基板中至少一方的基板端部固定于所述底部基板,
所述振动检测部检测与所述基板端部相反一侧的自由端的振动。
5.根据权利要求3所述的MEMS驱动装置,其特征在于,
所述一对基板中至少一方具有与所述底部基板相对的第一电极,
所述底部基板具有与所述第一电极相对的第二电极,
所述振动检测部基于所述第一电极与所述第二电极间的静电电容而检测所述振动。
6.根据权利要求1所述的MEMS驱动装置,其特征在于,
所述MEMS元件为波长可变干涉滤波器,所述波长可变干涉滤波器具有分别设置于所述一对基板的彼此相对的面的反射膜,从入射到这些彼此相对的一对反射膜的入射光中选择性射出预定的波长的光。
7.一种电子设备,其特征在于,具备:
MEMS驱动装置以及控制所述MEMS驱动装置的控制部,所述MEMS驱动装置具备:
MEMS元件,具有一对基板以及改变所述一对基板间的间隙尺寸的静电致动器;
振动检测部,检测施加于所述MEMS元件的振动;以及
致动器控制部,将基于所述振动检测部的检测值的前馈电压施加于所述静电致动器。
8.一种MEMS驱动方法,其特征在于,驱动MEMS元件,所述MEMS元件具有一对基板以及改变所述一对基板间的间隙尺寸的静电致动器,在所述MEMS驱动方法中,
检测施加于所述MEMS元件的振动,
并将基于检测出的所述振动的前馈电压施加于所述静电致动器。
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