JP2015066611A - アクチュエーターの駆動システム、光学モジュール及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度に駆動電圧を制御可能であり、かつ、製造コストの増大を抑制可能なアクチュエーターの駆動システム光学モジュール及び電子機器を提供する。
【解決手段】アクチュエーターの駆動システムは、各静電アクチュエーター５５，５６と、各静電アクチュエーター５５，５６のそれぞれに駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を印加する電圧制御部１５と、を具備し、電圧制御部１５は、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量に対応した８ビットの駆動用変数Ｐを、４ビットの各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に分割するデジタル制御器１７と、第一個別駆動用変数ｐ１に基づく第一駆動電圧信号ｓ１を発生させる第一ＤＡＣ１８１、及び第二個別駆動用変数ｐ２に基づく第二駆動電圧信号ｓ２を発生させる第二一ＤＡＣ１８２と、を備えた。
【選択図】図２
【解決手段】アクチュエーターの駆動システムは、各静電アクチュエーター５５，５６と、各静電アクチュエーター５５，５６のそれぞれに駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を印加する電圧制御部１５と、を具備し、電圧制御部１５は、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量に対応した８ビットの駆動用変数Ｐを、４ビットの各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に分割するデジタル制御器１７と、第一個別駆動用変数ｐ１に基づく第一駆動電圧信号ｓ１を発生させる第一ＤＡＣ１８１、及び第二個別駆動用変数ｐ２に基づく第二駆動電圧信号ｓ２を発生させる第二一ＤＡＣ１８２と、を備えた。
【選択図】図２
Description
本発明は、アクチュエーターの駆動システム、光学モジュール及び電子機器に関する。
従来、互いに対向する一対の基板と、各基板にそれぞれ配置されて互いに対向する反射膜と、各基板にそれぞれ配置されて互いに対向する電極（アクチュエーター）と、を備えた波長選択受光素子（波長可変干渉フィルター）が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターと、上記対向する電極間に駆動電圧を印加する電圧制御部と、を備える光学モジュールでは、アクチュエーターに印加された駆動電圧に応じて電極間に発生した静電引力により基板間距離が変更されて、反射膜間に設けられたギャップの寸法が変更され、当該ギャップ寸法に応じた波長の光が選択的に取り出される。
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターと、上記対向する電極間に駆動電圧を印加する電圧制御部と、を備える光学モジュールでは、アクチュエーターに印加された駆動電圧に応じて電極間に発生した静電引力により基板間距離が変更されて、反射膜間に設けられたギャップの寸法が変更され、当該ギャップ寸法に応じた波長の光が選択的に取り出される。
ところで、特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターでは、目的波長の光に対応するギャップ寸法を高精度に設定するために、アクチュエーターに印加される駆動電圧を細かく調整する必要がある。
このようなアクチュエーターの駆動電圧を調整する電圧制御部として、例えば、マイコン等のデジタル制御器から出力されたデジタル信号を駆動電圧信号発生器（例えば、デジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）や、電圧制御パルス幅変調器（ＰＷＭ：Pulse Width Modulator）等）に入力し、出力された駆動電圧信号を（駆動電圧）をアクチュエーターに印加するものがある。
このようなアクチュエーターの駆動電圧を調整する電圧制御部として、例えば、マイコン等のデジタル制御器から出力されたデジタル信号を駆動電圧信号発生器（例えば、デジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）や、電圧制御パルス幅変調器（ＰＷＭ：Pulse Width Modulator）等）に入力し、出力された駆動電圧信号を（駆動電圧）をアクチュエーターに印加するものがある。
上述の電圧制御部は、デジタル信号のビット数が多いほど（例えば、１６ビット等）、駆動電圧を細かく調整でき、アクチュエーターの駆動量を細かく変更できる。このために、例えば、波長可変干渉フィルターにおいて、取り出される光の目的波長に対してギャップ寸法を高精度に制御可能である。
しかしながら、駆動電圧信号発生器は、ビット数が多いデジタル信号を処理可能なものほど高価である。このため、電圧制御部の製造コストが増大するという課題がある。
しかしながら、駆動電圧信号発生器は、ビット数が多いデジタル信号を処理可能なものほど高価である。このため、電圧制御部の製造コストが増大するという課題がある。
本発明の目的は、高精度に駆動電圧を制御可能であり、かつ、製造コストの増大を抑制可能なアクチュエーターの駆動システム、光学モジュール及び電子機器を提供することである。
本発明のアクチュエーターの駆動システムは、駆動電圧に応じた駆動量で駆動する複数のアクチュエーターと、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに前記駆動電圧を印加する電圧制御部と、を具備し、前記電圧制御部は、前記複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応した複数桁の駆動用変数を、少なくとも１以上の桁単位であり、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対応した個別駆動用変数に分割する変数分割手段と、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対して設けられ、前記個別駆動用変数に基づいて、前記駆動電圧に対応する駆動電圧信号を発生させる信号発生手段と、を備えたことを特徴とする。
ここで、駆動用変数が、複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応するとは、全アクチュエーターに駆動電圧が印加された際の駆動量の総和に対応していることを意味する。
また、変数出力手段により分割される個別駆動用変数は、同じ桁数であってもよく、それぞれ異なる桁数であってもよい。例えば、８ｂｉｔの駆動用変数を、上位４ｂｉｔの第一個別駆動用変数と、下位４ｂｉｔの第二個別駆動用変数とに分割してもよく、上位３ｂｉｔの第一個別駆動用変数と、下位５ｂｉｔの第二個別駆動用変数とに分割してもよい。
また、変数出力手段により分割される個別駆動用変数は、同じ桁数であってもよく、それぞれ異なる桁数であってもよい。例えば、８ｂｉｔの駆動用変数を、上位４ｂｉｔの第一個別駆動用変数と、下位４ｂｉｔの第二個別駆動用変数とに分割してもよく、上位３ｂｉｔの第一個別駆動用変数と、下位５ｂｉｔの第二個別駆動用変数とに分割してもよい。
本発明では、電圧制御部の変数出力手段が、複数桁の駆動用変数を、所定の桁単位の個別駆動用変数に分割する。この個別駆動用変数は、複数のアクチュエーターのそれぞれに印加される駆動電圧に対応づけられている。そして、信号発生手段は、複数のアクチュエーターのそれぞれに対して設けられ、アクチュエーターに対して設定（分割）された個別駆動用変数に基づいた駆動電圧信号を発生させる。電圧制御部は、駆動電圧信号に対応する駆動電圧をアクチュエーターに印加する。なお、信号発生手段から出力された駆動電圧信号そのものが直流電圧の信号であり、これを直接アクチュエーターに印加する構成の他、適宜アンプ等により電圧を増幅してアクチュエーターに印加する構成も本発明に含まれるものとする。また、駆動電圧信号が、パルス幅変調が施された電圧信号であることも本発明に含まれ、この場合、駆動電圧とは、変調された電圧信号によりアクチュエーターに印加される電圧の平均値を意味する。
このような構成では、電圧制御部は、駆動用変数を１以上の桁単位の個別駆動用変数に分割して信号発生手段に入力する。このため、信号発生手段に入力される個別駆動用変数の桁数は、分割前の駆動用変数の桁数よりも少なくなる。これにより、駆動用変数をそのまま信号発生手段に入力させる場合と比べて、信号発生手段が処理可能な桁数を少なくすることができ、より安価な信号発生手段を用いることができる。また、駆動用変数の桁数を変化させることがないので、このような信号発生手段を用いた場合でも、駆動精度が低下することがない。したがって、高精度に駆動電圧を制御可能で、かつ、製造コストの増大を抑制可能なアクチュエーターの駆動システムを提供できる。
また、駆動用変数をそのまま信号発生手段に入力する場合と比べて、信号発生手段が処理する桁数を少なくできるので、信号発生手段における処理の高速化を図ることができ、アクチュエーターをより高速で駆動させることができる。
また、駆動用変数をそのまま信号発生手段に入力する場合と比べて、信号発生手段が処理する桁数を少なくできるので、信号発生手段における処理の高速化を図ることができ、アクチュエーターをより高速で駆動させることができる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記複数のアクチュエーターは、前記駆動電圧に対する前記駆動量がそれぞれ異なることが好ましい。
本発明では、複数のアクチュエーターは、所定の駆動電圧が印加された際の駆動量がそれぞれ異なっている。これにより、複数のアクチュエーターを組み合わせて、例えば、駆動量が大きなもの（粗動用）と、小さなもの（微動用）とを組み合わせて全駆動量を制御することができる。したがって、全駆動量の変動幅を大きくしつつ、この変動幅の間で全駆動量を細かく制御できる。
本発明では、複数のアクチュエーターは、所定の駆動電圧が印加された際の駆動量がそれぞれ異なっている。これにより、複数のアクチュエーターを組み合わせて、例えば、駆動量が大きなもの（粗動用）と、小さなもの（微動用）とを組み合わせて全駆動量を制御することができる。したがって、全駆動量の変動幅を大きくしつつ、この変動幅の間で全駆動量を細かく制御できる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記複数の個別駆動用変数は、前記駆動用変数の上位の桁から下位の桁に向かって順に当該駆動用変数を分割したものであり、前記複数のアクチュエーターは、前記駆動電圧に対する前記駆動量が小さい前記アクチュエーターほど、前記駆動用変数のより下位の桁を含む前記個別駆動用変数が対応づけられたことが好ましい。
本発明では、駆動用変数は、値が増大するのに伴い、対応する全駆動量が増大するように設定されており、個別駆動用変数は、この駆動用変数を上位の桁から下位の桁に向かって順に分割したものである。例えば、８ｂｉｔの駆動用変数を、上位４ｂｉｔの第一個別駆動用変数と、下位４ｂｉｔの第二個別駆動用変数と、に分割する。
そして、複数の個別駆動用変数が、駆動電圧に対する駆動量が小さいアクチュエーターほど駆動用変数のより下位の桁を含むように対応づけられている。例えば、上記の例では、下位の第二個別駆動用変数が、駆動量が小さいアクチュエーターに対応した信号変換器に入力される。
このような構成では、複数のアクチュエーターによる全駆動量の大小を、駆動用変数の大小に対応させることができる。これにより、駆動用変数を新たに設定する必要がなく、従来から使用していた駆動用変数を使用することができる。
本発明では、駆動用変数は、値が増大するのに伴い、対応する全駆動量が増大するように設定されており、個別駆動用変数は、この駆動用変数を上位の桁から下位の桁に向かって順に分割したものである。例えば、８ｂｉｔの駆動用変数を、上位４ｂｉｔの第一個別駆動用変数と、下位４ｂｉｔの第二個別駆動用変数と、に分割する。
そして、複数の個別駆動用変数が、駆動電圧に対する駆動量が小さいアクチュエーターほど駆動用変数のより下位の桁を含むように対応づけられている。例えば、上記の例では、下位の第二個別駆動用変数が、駆動量が小さいアクチュエーターに対応した信号変換器に入力される。
このような構成では、複数のアクチュエーターによる全駆動量の大小を、駆動用変数の大小に対応させることができる。これにより、駆動用変数を新たに設定する必要がなく、従来から使用していた駆動用変数を使用することができる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記電圧制御部は、前記個別駆動用変数に対応する前記駆動電圧の各値が、前記複数のアクチュエーターに対して同じ値であることが好ましい。
本発明では、複数のアクチュエーターに対して、個別駆動用変数が同じ場合は、同じ駆動電圧が印加されるように構成されている。そして、複数のアクチュエーターは、駆動電圧が同じでも変化量がそれぞれ異なるように構成されている。
このような構成では、個別駆動用変数が同じでも、出力される駆動電圧が異なるように、電圧制御部を構成する必要がない。このため、各アクチュエーターに対して同じ信号発生手段を設け、対応づけられたアクチュエーターに関わらず駆動電圧信号を同様に処理して駆動電圧を印加するように電圧制御部を構成することができる。これにより、電圧制御部の設計及び製造を簡単にでき、コストを抑制できる。
また、各アクチュエーターによる変化量の和が、駆動用変数に対応する変化量となるように、各アクチュエーターを設計すればよく、光学モジュールの設計を容易とすることができる。
本発明では、複数のアクチュエーターに対して、個別駆動用変数が同じ場合は、同じ駆動電圧が印加されるように構成されている。そして、複数のアクチュエーターは、駆動電圧が同じでも変化量がそれぞれ異なるように構成されている。
このような構成では、個別駆動用変数が同じでも、出力される駆動電圧が異なるように、電圧制御部を構成する必要がない。このため、各アクチュエーターに対して同じ信号発生手段を設け、対応づけられたアクチュエーターに関わらず駆動電圧信号を同様に処理して駆動電圧を印加するように電圧制御部を構成することができる。これにより、電圧制御部の設計及び製造を簡単にでき、コストを抑制できる。
また、各アクチュエーターによる変化量の和が、駆動用変数に対応する変化量となるように、各アクチュエーターを設計すればよく、光学モジュールの設計を容易とすることができる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記アクチュエーターは、対向して設けられた一対の駆動電極を備える静電アクチュエーターであり、前記複数のアクチュエーターは、前記一対の駆動電極の対向領域の面積がそれぞれ異なることが好ましい。
本発明では、アクチュエーターが静電アクチュエーターであり、複数の静電アクチュエーターは、それぞれ、一対の駆動電極の対向領域の面積（以下、対向面積とも称する）がそれぞれ異なる。
静電アクチュエーターの一対の駆動電極間に発生する静電引力は対向面積に比例しており、対向面積が小さいほど駆動電圧に対する駆動量が小さく、対向面積が大きいほど駆動電圧に対する駆動量が大きくなる。
このような構成では、複数の静電アクチュエーターの対向面積を適宜設定することで、駆動用変数に対応づけられた変化量だけギャップ寸法が変化するように構成することができる。したがって、光学モジュールの設計をより容易とすることができる。
本発明では、アクチュエーターが静電アクチュエーターであり、複数の静電アクチュエーターは、それぞれ、一対の駆動電極の対向領域の面積（以下、対向面積とも称する）がそれぞれ異なる。
静電アクチュエーターの一対の駆動電極間に発生する静電引力は対向面積に比例しており、対向面積が小さいほど駆動電圧に対する駆動量が小さく、対向面積が大きいほど駆動電圧に対する駆動量が大きくなる。
このような構成では、複数の静電アクチュエーターの対向面積を適宜設定することで、駆動用変数に対応づけられた変化量だけギャップ寸法が変化するように構成することができる。したがって、光学モジュールの設計をより容易とすることができる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記複数のアクチュエーターは、前記駆動電圧に対する前記駆動量が最も近い２つのアクチュエーターのうちの一方の前記アクチュエーターにおいて、対応した前記個別駆動用変数を１ステップ分変化させた際の前記駆動量が、他方の前記アクチュエーターにおいて、前記１ステップ分変化させた際の前記駆動量及び最大駆動電圧印加時の前記駆動量の和となることが好ましい。
本発明では、個別駆動用変数が１ステップ分の駆動量が最も近い２つのアクチュエーターにおいて、駆動量が大きい方のアクチュエーターの１ステップ分の駆動量をＤ１、駆動量が小さい方のアクチュエーターの１ステップ分の変化量をｄ１、最大駆動電圧印加時の駆動量をｄＭとすると、Ｄ１が、ｄ１＋ｄＭと同じ又は略一致する。このような関係が、複数のアクチュエーターのうちの、個別駆動用変数の１ステップ分の駆動量が最も近い２つのアクチュエーター間において成立している。
このような構成では、信号発生手段において、最小出力電圧から最大出力電圧において、ｎ段階で駆動電圧を変化させることができる場合に、駆動量が大きい方のアクチュエーターによる１ステップ分の駆動量を、駆動量が小さいアクチュエーターの１ステップ分の駆動量の変化量でｎ分割することができる。したがって、全駆動量が０から最大値の間の全区間において、設定可能な全駆動量の値の間隔が広い区間や狭い区間が発生することを抑制できる。これにより、全駆動量を全区間に亘って略均一に設定でき、高精度な駆動制御を実施できる。
本発明では、個別駆動用変数が１ステップ分の駆動量が最も近い２つのアクチュエーターにおいて、駆動量が大きい方のアクチュエーターの１ステップ分の駆動量をＤ１、駆動量が小さい方のアクチュエーターの１ステップ分の変化量をｄ１、最大駆動電圧印加時の駆動量をｄＭとすると、Ｄ１が、ｄ１＋ｄＭと同じ又は略一致する。このような関係が、複数のアクチュエーターのうちの、個別駆動用変数の１ステップ分の駆動量が最も近い２つのアクチュエーター間において成立している。
このような構成では、信号発生手段において、最小出力電圧から最大出力電圧において、ｎ段階で駆動電圧を変化させることができる場合に、駆動量が大きい方のアクチュエーターによる１ステップ分の駆動量を、駆動量が小さいアクチュエーターの１ステップ分の駆動量の変化量でｎ分割することができる。したがって、全駆動量が０から最大値の間の全区間において、設定可能な全駆動量の値の間隔が広い区間や狭い区間が発生することを抑制できる。これにより、全駆動量を全区間に亘って略均一に設定でき、高精度な駆動制御を実施できる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記信号発生手段は、デジタル‐アナログ変換器であることが好ましい。
本発明では、信号発生手段として、デジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）を用いる。
ＤＡＣは、簡易な構成を有するため、電圧制御部の設計を容易とすることができる。また、ＤＡＣは、比較的に安価な信号発生手段であるため、電圧制御部の製造コストを抑制できる。さらに、ＤＡＣは、直流電圧を発生させるため、高周波ノイズの発生を抑制でき、電圧制御部による高精度の駆動電圧の制御を可能とする。
本発明では、信号発生手段として、デジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）を用いる。
ＤＡＣは、簡易な構成を有するため、電圧制御部の設計を容易とすることができる。また、ＤＡＣは、比較的に安価な信号発生手段であるため、電圧制御部の製造コストを抑制できる。さらに、ＤＡＣは、直流電圧を発生させるため、高周波ノイズの発生を抑制でき、電圧制御部による高精度の駆動電圧の制御を可能とする。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記信号発生手段は、定電圧に対してパルス幅変調処理を施して駆動電圧信号を発生させるパルス幅変調器であることが好ましい。
本発明では、信号発生手段として、パルス幅変調器（ＰＷＭ）を用いる。
ＰＷＭを用いた場合、ＰＷＭが備えるタイマー回路の桁数を少なくすることができ、安価なＰＷＭを用いることができる。
また、ＰＷＭからの出力である駆動電圧信号を増幅させるアンプを設ける場合、このアンプとしてＤ級アンプ（デジタルアンプ）を配置することができる。Ｄ級アンプは、増幅効率が高く、小型化が可能である。したがって、電圧制御部の駆動効率の向上及び小型化を図ることができる。
本発明では、信号発生手段として、パルス幅変調器（ＰＷＭ）を用いる。
ＰＷＭを用いた場合、ＰＷＭが備えるタイマー回路の桁数を少なくすることができ、安価なＰＷＭを用いることができる。
また、ＰＷＭからの出力である駆動電圧信号を増幅させるアンプを設ける場合、このアンプとしてＤ級アンプ（デジタルアンプ）を配置することができる。Ｄ級アンプは、増幅効率が高く、小型化が可能である。したがって、電圧制御部の駆動効率の向上及び小型化を図ることができる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記全駆動量を検出する駆動量検出部を備え、前記電圧制御部は、前記駆動量検出部による前記全駆動量の検出結果に基づいて、前記駆動電圧を制御することが好ましい。
本発明では、駆動量検出部によって検出された全駆動量に基づいて、電圧制御部が駆動電圧を制御する。
このような構成では、電圧制御部が、検出された全駆動量を用いた駆動電圧のフィードバック制御を行うことにより、全駆動量を精度よく制御できる。
本発明では、駆動量検出部によって検出された全駆動量に基づいて、電圧制御部が駆動電圧を制御する。
このような構成では、電圧制御部が、検出された全駆動量を用いた駆動電圧のフィードバック制御を行うことにより、全駆動量を精度よく制御できる。
本発明のアクチュエーターの駆動システムにおいて、前記駆動量検出部は、互いに対向する一対の容量検出電極を備え、前記容量検出電極間の静電容量を検出することが好ましい。
本発明では、駆動量検出部として、一対の容量検出電極間の静電容量を検出する。
このような構成では、駆動量検出部を構成する容量検出電極を薄くすることができ、駆動システムの小型化を図ることができる。
本発明では、駆動量検出部として、一対の容量検出電極間の静電容量を検出する。
このような構成では、駆動量検出部を構成する容量検出電極を薄くすることができ、駆動システムの小型化を図ることができる。
本発明の光学モジュールは、互いに対向する一対の反射膜と、駆動電圧に応じた駆動量で駆動し、前記一対の反射膜間のギャップの寸法を変更する複数のアクチュエーターと、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに前記駆動電圧を印加する電圧制御部と、を具備し、前記電圧制御部は、前記複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応した複数桁の駆動用変数を、少なくとも１以上の桁単位であり、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対応した個別駆動用変数に分割する変数分割手段と、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対して設けられ、前記個別駆動用変数に基づいて、前記駆動電圧に対応する駆動電圧信号を発生させる信号発生手段と、を備えたことを特徴とする。
ここで、駆動用変数が、複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応するとは、全アクチュエーターに駆動電圧が印加された際の駆動量の総和（ギャップ寸法の変化量）に対応していることを意味し、それ以外にも、当該変化量だけ変化した最終的なギャップ寸法の値（目標値）に対応することや、ギャップ寸法が目標値となったときに波長可変干渉フィルターによって取り出される光の波長（目標波長）に対応することも含む。
本発明では、上記発明と同様に、電圧制御部は、複数桁の駆動用変数を、所定の桁単位の個別駆動用変数に分割し、個別駆動用変数に基づいた駆動電圧を対応するアクチュエーターに印加する。
このような構成では、上述のように、高精度に駆動電圧を制御可能で、かつ、製造コストの増大を抑制可能な光学モジュールを提供できる。
このような構成では、上述のように、高精度に駆動電圧を制御可能で、かつ、製造コストの増大を抑制可能な光学モジュールを提供できる。
本発明の電子機器は、互いに対向する一対の反射膜、及び、駆動電圧に応じた駆動量で駆動し、前記一対の反射膜間のギャップの寸法を変更する複数のアクチュエーターを備える波長可変干渉フィルターと、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに前記駆動電圧を印加する電圧制御部と、前記電圧制御部に前記駆動電圧を印加させる駆動制御部と、を具備し、前記電圧制御部は、前記複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応した複数桁の駆動用変数を、少なくとも１以上の桁単位であり、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対応した個別駆動用変数に分割する変数分割手段と、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対して設けられ、前記個別駆動用変数に基づいて、前記駆動電圧に対応する駆動電圧信号を発生させる信号発生手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、電圧制御部は、複数桁の駆動用変数を、所定の桁単位の個別駆動用変数に分割し、個別駆動用変数に基づいた駆動電圧を対応するアクチュエーターに印加する。
このような構成では、上述のように、高精度に駆動電圧を制御可能で、かつ、製造コストの増大を抑制可能な電子機器を提供できる。
本発明では、上記発明と同様に、電圧制御部は、複数桁の駆動用変数を、所定の桁単位の個別駆動用変数に分割し、個別駆動用変数に基づいた駆動電圧を対応するアクチュエーターに印加する。
このような構成では、上述のように、高精度に駆動電圧を制御可能で、かつ、製造コストの増大を抑制可能な電子機器を提供できる。
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態を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、本発明の電子機器であり、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、例えば液晶パネル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、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、波長可変干渉フィルター５と、電圧制御部１５とを備えて構成されている。
以下、本発明に係る第一実施形態を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、本発明の電子機器であり、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、例えば液晶パネル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、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、波長可変干渉フィルター５と、電圧制御部１５とを備えて構成されている。
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。
電圧制御部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。
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。
電圧制御部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。
［光学モジュールの構成］
（波長可変干渉フィルターの構成）
光学モジュール１０の波長可変干渉フィルター５について、以下説明する。
波長可変干渉フィルター５は、例えば四角形板状の光学部材であり、図２に示すように、固定基板５１（第一基板）、可動基板５２（第二基板）、一対の反射膜５４１，５４２、第一静電アクチュエーター５５、第二静電アクチュエーター５６を備えている。
波長可変干渉フィルター５は、電圧制御部１５から各静電アクチュエーター５５，５６に駆動電圧が印加されることで、一対の反射膜５４１，５４２間のギャップＧ１の寸法を制御し、当該ギャップＧ１の寸法に応じた波長の光を干渉光として取り出すことができる。
なお、本発明のアクチュエーターの駆動システムは、各静電アクチュエーター５５，５６及び電圧制御部１５を少なくとも備え構成される。
（波長可変干渉フィルターの構成）
光学モジュール１０の波長可変干渉フィルター５について、以下説明する。
波長可変干渉フィルター５は、例えば四角形板状の光学部材であり、図２に示すように、固定基板５１（第一基板）、可動基板５２（第二基板）、一対の反射膜５４１，５４２、第一静電アクチュエーター５５、第二静電アクチュエーター５６を備えている。
波長可変干渉フィルター５は、電圧制御部１５から各静電アクチュエーター５５，５６に駆動電圧が印加されることで、一対の反射膜５４１，５４２間のギャップＧ１の寸法を制御し、当該ギャップＧ１の寸法に応じた波長の光を干渉光として取り出すことができる。
なお、本発明のアクチュエーターの駆動システムは、各静電アクチュエーター５５，５６及び電圧制御部１５を少なくとも備え構成される。
波長可変干渉フィルター５では、固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ各種ガラスや水晶等により形成されている。固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板５２の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３により接合されることで、一体的に構成されている。
固定基板５１には、固定反射膜５４１が設けられ、可動基板５２には、可動反射膜５４２が設けられている。固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２は、本発明の一対の反射膜に相当し、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。反射膜間ギャップＧ１のギャップ量は、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２の表面間の距離に相当する。
（固定基板の構成）
固定基板５１は、図２に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２を備える。
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の外周部を除く位置に設けられた溝である。電極配置溝５１１の溝底面は、各静電アクチュエーター５５，５６を構成する電極が配置される電極設置面５１１Ａとなる。
この電極設置面５１１Ａには、第一静電アクチュエーター５５を構成する第一固定電極５５１、及び第二静電アクチュエーター５６を構成する第二固定電極５６１が設けられている。第一固定電極５５１は、反射膜設置部５１２の外周側で第二固定電極５６１の内周側に設けられている。
なお、図２では、図示を省略しているが、固定基板５１には、電極配置溝５１１に連続し、基板の外周部に向かう電極引出溝が設けられている。そして、第一固定電極５５１及び第二固定電極５６１は、電極配置溝５１１及び電極引出溝に設けられ、基板外周部で外部に露出する接続電極を備えている。この接続電極の露出部分は、接地されている。
固定基板５１は、図２に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２を備える。
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の外周部を除く位置に設けられた溝である。電極配置溝５１１の溝底面は、各静電アクチュエーター５５，５６を構成する電極が配置される電極設置面５１１Ａとなる。
この電極設置面５１１Ａには、第一静電アクチュエーター５５を構成する第一固定電極５５１、及び第二静電アクチュエーター５６を構成する第二固定電極５６１が設けられている。第一固定電極５５１は、反射膜設置部５１２の外周側で第二固定電極５６１の内周側に設けられている。
なお、図２では、図示を省略しているが、固定基板５１には、電極配置溝５１１に連続し、基板の外周部に向かう電極引出溝が設けられている。そして、第一固定電極５５１及び第二固定電極５６１は、電極配置溝５１１及び電極引出溝に設けられ、基板外周部で外部に露出する接続電極を備えている。この接続電極の露出部分は、接地されている。
反射膜設置部５１２は、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。反射膜設置部５１２の突出先端面は反射膜設置面５１２Ａとなり、固定反射膜５４１が設置されている。
この固定反射膜５４１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が好ましい。
この固定反射膜５４１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が好ましい。
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４１が設けられない面）には、固定反射膜５４１に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、電極配置溝５１１、及び反射膜設置部５１２が形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３は、接合膜５３により、可動基板５２の第二接合部５２３に接合される。
（可動基板の構成）
可動基板５２は、その中心部分に例えば円形状の可動部５２１と、可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２４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、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１の固定基板５１に対向する可動面５２１Ａには、可動反射膜５４２、第一可動電極５５２及び第二可動電極５６２が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。
可動基板５２は、その中心部分に例えば円形状の可動部５２１と、可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２４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、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１の固定基板５１に対向する可動面５２１Ａには、可動反射膜５４２、第一可動電極５５２及び第二可動電極５６２が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。
可動反射膜５４２は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４１と反射膜間ギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５４２としては、上述した固定反射膜５４１と同一の構成の反射膜が用いられる。
また、可動面５２１Ａには、第一静電アクチュエーター５５を構成する第一可動電極５５２、及び第二静電アクチュエーター５６を構成する第二可動電極５６２が設けられている。第一可動電極５５２は、可動反射膜５４２の外周側で第二可動電極５６２の内周側に設けられている。
第一可動電極５５２及び第二可動電極５６２は、基板厚み方向から見た平面視において、それぞれ第一固定電極５５１及び第二固定電極５６１に対して電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。
第一静電アクチュエーター５５は、第一固定電極５５１及び第一可動電極５５２を備える。第二静電アクチュエーター５６は、第二固定電極５６１及び第二可動電極５６２を備える。なお、各静電アクチュエーター５５，５６の詳細については後述する。
また、可動面５２１Ａには、第一静電アクチュエーター５５を構成する第一可動電極５５２、及び第二静電アクチュエーター５６を構成する第二可動電極５６２が設けられている。第一可動電極５５２は、可動反射膜５４２の外周側で第二可動電極５６２の内周側に設けられている。
第一可動電極５５２及び第二可動電極５６２は、基板厚み方向から見た平面視において、それぞれ第一固定電極５５１及び第二固定電極５６１に対して電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。
第一静電アクチュエーター５５は、第一固定電極５５１及び第一可動電極５５２を備える。第二静電アクチュエーター５６は、第二固定電極５６１及び第二可動電極５６２を備える。なお、各静電アクチュエーター５５，５６の詳細については後述する。
なお、図２では、図示を省略しているが、第一可動電極５５２及び第二可動電極５６２は、それぞれ外周縁の一部から、固定基板５１に形成された上述の第一可動電極引出溝に対向する位置に沿って配置され、基板外周部で外部に露出する接続電極を備えている。この接続電極の露出部分は、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）やリード線等により電圧制御部１５に接続されている。
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。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、フィルター中心点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。
基板外周部５２４は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２４の固定基板５１に対向する面には、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３が設けられ、接合膜５３を介して第一接合部５１３に接合される。
（電圧制御部の構成）
電圧制御部１５は、図２に示すように、マイコン１６と、デジタル制御器１７と、駆動電圧出力器１８と、を備える。
マイコン１６は、後述する制御部２０からの波長設定指令として駆動用変数Ｐを取得し、この駆動用変数Ｐを、静電アクチュエーター５５，５６を駆動させるための制御信号をデジタル制御器１７に出力する。なお、マイコン１６は、上述の動作以外に、電圧制御部１５の各部の動作を制御する。
ここで、駆動用変数Ｐは、複数ビットからなるデジタル信号であり、初期寸法から、目標波長に対応する反射膜間ギャップＧ１の寸法に変更するための、反射膜間ギャップＧ１の寸法の変化量、すなわち各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量に対応している。
電圧制御部１５は、図２に示すように、マイコン１６と、デジタル制御器１７と、駆動電圧出力器１８と、を備える。
マイコン１６は、後述する制御部２０からの波長設定指令として駆動用変数Ｐを取得し、この駆動用変数Ｐを、静電アクチュエーター５５，５６を駆動させるための制御信号をデジタル制御器１７に出力する。なお、マイコン１６は、上述の動作以外に、電圧制御部１５の各部の動作を制御する。
ここで、駆動用変数Ｐは、複数ビットからなるデジタル信号であり、初期寸法から、目標波長に対応する反射膜間ギャップＧ１の寸法に変更するための、反射膜間ギャップＧ１の寸法の変化量、すなわち各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量に対応している。
デジタル制御器１７は、本発明の変数出力器に相当し、マイコン１６から出力された駆動用変数Ｐを分割し、分割された各個別駆動用変数（本発明の個別駆動用変数に相当）を駆動電圧出力器１８に出力する。
具体的には、デジタル制御器１７は、駆動用変数Ｐを格納する格納部１７１を備える。以下の説明では、一例として、駆動用変数Ｐが８ビットのデジタル情報として説明する。
デジタル制御器１７は、８ビットの信号である駆動用変数Ｐの最上位ビット（MSB：Most Significant Bit）から最下位ビット（LSB：Least Significant Bit）までの各桁の値を順に格納部１７１に記憶させる。
デジタル制御器１７は、格納部１７１に記憶された駆動用変数Ｐを上位４ビットと、下位４ビットとの二つに分割し、上位４ビットに対応する第一個別駆動用変数ｐ１と、下位４ビットに対応する第二個別駆動用変数ｐ２をそれぞれ駆動電圧出力器１８に出力する。
具体的には、デジタル制御器１７は、駆動用変数Ｐを格納する格納部１７１を備える。以下の説明では、一例として、駆動用変数Ｐが８ビットのデジタル情報として説明する。
デジタル制御器１７は、８ビットの信号である駆動用変数Ｐの最上位ビット（MSB：Most Significant Bit）から最下位ビット（LSB：Least Significant Bit）までの各桁の値を順に格納部１７１に記憶させる。
デジタル制御器１７は、格納部１７１に記憶された駆動用変数Ｐを上位４ビットと、下位４ビットとの二つに分割し、上位４ビットに対応する第一個別駆動用変数ｐ１と、下位４ビットに対応する第二個別駆動用変数ｐ２をそれぞれ駆動電圧出力器１８に出力する。
駆動電圧出力器１８は、デジタル制御器１７からの各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に基づいて、各静電アクチュエーター５５，５６に電圧を印加する。この駆動電圧出力器１８は、第一ＤＡＣ１８１と、第二ＤＡＣ１８２と、各ＤＡＣ１８１，１８２に対してそれぞれ接続されたアンプ１８３，１８４と、を備える。
なお、第一ＤＡＣ１８１が、第一静電アクチュエーター５５に対応する本発明の信号発生手段に相当し、第二ＤＡＣ１８２が、第二静電アクチュエーター５６に対応する本発明の信号発生手段に相当する。
本実施形態では、第一ＤＡＣ１８１及び第二ＤＡＣ１８２は、入力される個別駆動用変数が異なる点以外は同様に構成される。また、アンプ１８３，１８４は、入力及び出力先が異なる以外、増幅率等は同様に構成される。すなわち、駆動電圧出力器１８は、各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２が同一の値の場合は、同じ大きさの駆動電圧を出力する。
なお、第一ＤＡＣ１８１が、第一静電アクチュエーター５５に対応する本発明の信号発生手段に相当し、第二ＤＡＣ１８２が、第二静電アクチュエーター５６に対応する本発明の信号発生手段に相当する。
本実施形態では、第一ＤＡＣ１８１及び第二ＤＡＣ１８２は、入力される個別駆動用変数が異なる点以外は同様に構成される。また、アンプ１８３，１８４は、入力及び出力先が異なる以外、増幅率等は同様に構成される。すなわち、駆動電圧出力器１８は、各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２が同一の値の場合は、同じ大きさの駆動電圧を出力する。
第一ＤＡＣ１８１は、デジタル制御器１７からの第一個別駆動用変数ｐ１をアナログ信号に変換し、第一駆動電圧信号ｓ１としてアンプ１８３に出力する。すなわち、第一ＤＡＣ１８１は、４ビットのデジタル信号をアナログ信号に変換可能なＤＡＣである。
アンプ１８３は、第一ＤＡＣ１８１からの第一駆動電圧信号ｓ１の電圧値を増幅し、第一駆動電圧Ｖ１として第一可動電極５５２、すなわち第一静電アクチュエーター５５に印加する。
第二ＤＡＣ１８２は、デジタル制御器１７からの第二個別駆動用変数ｐ２をアナログ信号に変換し、第二駆動電圧信号ｓ２としてアンプ１８４に出力する。
アンプ１８４は、第二ＤＡＣ１８２からの第二駆動電圧信号ｓ２の電圧値を増幅し、第二駆動電圧Ｖ２として第二可動電極５６２、すなわち第二静電アクチュエーター５６に印加する。
アンプ１８３は、第一ＤＡＣ１８１からの第一駆動電圧信号ｓ１の電圧値を増幅し、第一駆動電圧Ｖ１として第一可動電極５５２、すなわち第一静電アクチュエーター５５に印加する。
第二ＤＡＣ１８２は、デジタル制御器１７からの第二個別駆動用変数ｐ２をアナログ信号に変換し、第二駆動電圧信号ｓ２としてアンプ１８４に出力する。
アンプ１８４は、第二ＤＡＣ１８２からの第二駆動電圧信号ｓ２の電圧値を増幅し、第二駆動電圧Ｖ２として第二可動電極５６２、すなわち第二静電アクチュエーター５６に印加する。
（駆動用変数の具体例）
図３は、駆動用変数Ｐと、当該駆動用変数Ｐの各値に対するギャップＧ１の寸法の変化量、すなわち、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量との関係の一例を模式的に示すグラフである。
本実施形態では、図３に示すように、駆動用変数Ｐの値の増加に応じて、各静電アクチュエーター５５，５６による静電引力が増大し、可動部５２１の変化量（全駆動量）が増大するように、駆動用変数Ｐが定められている。駆動用変数Ｐが８ビットの場合、電圧制御部１５は、上記変化量を、２５６ステップ分、段階的に変更できる。すなわち、駆動用変数Ｐが１つ増加すると、変化量が１ステップ分増大する。
図３は、駆動用変数Ｐと、当該駆動用変数Ｐの各値に対するギャップＧ１の寸法の変化量、すなわち、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量との関係の一例を模式的に示すグラフである。
本実施形態では、図３に示すように、駆動用変数Ｐの値の増加に応じて、各静電アクチュエーター５５，５６による静電引力が増大し、可動部５２１の変化量（全駆動量）が増大するように、駆動用変数Ｐが定められている。駆動用変数Ｐが８ビットの場合、電圧制御部１５は、上記変化量を、２５６ステップ分、段階的に変更できる。すなわち、駆動用変数Ｐが１つ増加すると、変化量が１ステップ分増大する。
（電圧制御部による駆動電圧の制御）
図４は、駆動用変数の値と、第一静電アクチュエーター５５に印加される第一駆動電圧Ｖ１、及び、第二静電アクチュエーター５６に印加される第二駆動電圧Ｖ２と、駆動用変数Ｐとの関係の一例を示すグラフである。
図４に示すように、駆動用変数Ｐが０から１５（１０進数）の間では、第二個別駆動用変数ｐ２（下位４ビット）のみが変更され、第一個別駆動用変数ｐ１（上位４ビット）は変更されない。したがって、第一駆動電圧Ｖ１は０Ｖのまま変更されず、第二駆動電圧Ｖ２が、０Ｖから１５Ｖの間で段階的に変更される。
駆動用変数Ｐが１６の場合、第一個別駆動用変数ｐ１（上位４ビット）の値が１となり、第二個別駆動用変数ｐ２の値が０となる。第一駆動電圧Ｖ１は、１ステップ分の駆動電圧の１Ｖとなり、第二駆動電圧Ｖ２は、０Ｖとなる。
そして、駆動用変数Ｐが１６から３１の間、第二個別駆動用変数ｐ２（下位４ビット）のみが変更される。したがって、第一駆動電圧Ｖ１は１Ｖのまま変更されず、第二駆動電圧Ｖ２が、０Ｖから１５Ｖの間で段階的に変更される。
図４は、駆動用変数の値と、第一静電アクチュエーター５５に印加される第一駆動電圧Ｖ１、及び、第二静電アクチュエーター５６に印加される第二駆動電圧Ｖ２と、駆動用変数Ｐとの関係の一例を示すグラフである。
図４に示すように、駆動用変数Ｐが０から１５（１０進数）の間では、第二個別駆動用変数ｐ２（下位４ビット）のみが変更され、第一個別駆動用変数ｐ１（上位４ビット）は変更されない。したがって、第一駆動電圧Ｖ１は０Ｖのまま変更されず、第二駆動電圧Ｖ２が、０Ｖから１５Ｖの間で段階的に変更される。
駆動用変数Ｐが１６の場合、第一個別駆動用変数ｐ１（上位４ビット）の値が１となり、第二個別駆動用変数ｐ２の値が０となる。第一駆動電圧Ｖ１は、１ステップ分の駆動電圧の１Ｖとなり、第二駆動電圧Ｖ２は、０Ｖとなる。
そして、駆動用変数Ｐが１６から３１の間、第二個別駆動用変数ｐ２（下位４ビット）のみが変更される。したがって、第一駆動電圧Ｖ１は１Ｖのまま変更されず、第二駆動電圧Ｖ２が、０Ｖから１５Ｖの間で段階的に変更される。
このように、駆動用変数Ｐが１６増大する度に、第一駆動電圧Ｖ１は１ステップ分の１Ｖ増大し、第二駆動電圧Ｖ２は、最小電圧である０Ｖから最大電圧である１５Ｖとの間で段階的に変更される。そして、駆動用変数Ｐが２５５の場合、第一個別駆動用変数ｐ１及び第二個別駆動用変数ｐ２のそれぞれが最大値の１６となり、第一駆動電圧Ｖ１及び第二駆動電圧Ｖ２のそれぞれが最大電圧である１５Ｖとなる。
以上のように、本実施形態では、８ビットの駆動用変数Ｐを、上位４ビットの第一個別駆動用変数ｐ１と、下位４ビットの第二個別駆動用変数ｐ２と、に分割することで、２５６段階の駆動制御を行うことができる。
以上のように、本実施形態では、８ビットの駆動用変数Ｐを、上位４ビットの第一個別駆動用変数ｐ１と、下位４ビットの第二個別駆動用変数ｐ２と、に分割することで、２５６段階の駆動制御を行うことができる。
（静電アクチュエーターの構成）
第一静電アクチュエーター５５は、本発明のアクチュエーターに相当し、電極間ギャップＧ２を介して対向配置された第一固定電極５５１と第一可動電極５５２とを備える。
第二静電アクチュエーター５６は、同様に、本発明のアクチュエーターに相当し、電極間ギャップＧ２を介して対向配置された第二固定電極５６１と第二可動電極５６２とを備える。電極間ギャップＧ２のギャップ量は、対向する電極の表面間の距離に相当する。
第一静電アクチュエーター５５は、本発明のアクチュエーターに相当し、電極間ギャップＧ２を介して対向配置された第一固定電極５５１と第一可動電極５５２とを備える。
第二静電アクチュエーター５６は、同様に、本発明のアクチュエーターに相当し、電極間ギャップＧ２を介して対向配置された第二固定電極５６１と第二可動電極５６２とを備える。電極間ギャップＧ２のギャップ量は、対向する電極の表面間の距離に相当する。
ここで、第一静電アクチュエーター５５の各電極５５１，５５２が対向する領域の面積（以下、静電アクチュエーターの各電極が対向する領域の面積を対向面積とも称する）Ｓ１、第二静電アクチュエーター５６の対向面積Ｓ２とする。
各静電アクチュエーター５５，５６の対向面積Ｓ１，Ｓ２は、Ｓ１＞Ｓ２の関係になっている。静電アクチュエーターでは、発生する静電引力の大きさが対向面積に比例する。したがって、第一静電アクチュエーター５５は、所定の駆動電圧が印加された際の静電引力が、第二静電アクチュエーター５６よりも大きくなっており、このため、所定の駆動電圧が印加された際の駆動量が、第二静電アクチュエーター５６よりも大きくなっている。本実施形態では、第一静電アクチュエーター５５は、粗動用として、第二静電アクチュエーター５６は、微動用のアクチュエーターとして用いられる。
各静電アクチュエーター５５，５６の対向面積Ｓ１，Ｓ２は、Ｓ１＞Ｓ２の関係になっている。静電アクチュエーターでは、発生する静電引力の大きさが対向面積に比例する。したがって、第一静電アクチュエーター５５は、所定の駆動電圧が印加された際の静電引力が、第二静電アクチュエーター５６よりも大きくなっており、このため、所定の駆動電圧が印加された際の駆動量が、第二静電アクチュエーター５６よりも大きくなっている。本実施形態では、第一静電アクチュエーター５５は、粗動用として、第二静電アクチュエーター５６は、微動用のアクチュエーターとして用いられる。
また、第一静電アクチュエーター５５において、第一個別駆動用変数ｐ１の１ステップ分に対応する駆動量（反射膜間ギャップＧ１の寸法の変化量）をｄ１とする。また、第二静電アクチュエーター５６において、第二個別駆動用変数ｐ２の１ステップ分に対応する駆動量をｄ２とし、第二駆動電圧Ｖ２の最大値（本実施形態では１５Ｖ）が印加された際の駆動量をｄ２Ｍとすると、ｄ１が、ｄ２＋ｄ２Ｍと同じ又は略一致している。
本実施形態では、各静電アクチュエーター５５，５６は、駆動量（反射膜間ギャップＧ１の寸法の変化量）が、駆動電圧の変化量に対して上述の関係を満たし、かつ、全駆動量が駆動用変数Ｐの値に対応づけられた値となるように、各アンプ１８３，１８４の増幅率に応じて、対向面積Ｓ１，Ｓ２が設定されている。
本実施形態では、各静電アクチュエーター５５，５６は、駆動量（反射膜間ギャップＧ１の寸法の変化量）が、駆動電圧の変化量に対して上述の関係を満たし、かつ、全駆動量が駆動用変数Ｐの値に対応づけられた値となるように、各アンプ１８３，１８４の増幅率に応じて、対向面積Ｓ１，Ｓ２が設定されている。
このように構成された第一静電アクチュエーター５５に第一個別駆動用変数ｐ１に対応する第一駆動電圧Ｖ１が印加され、第二静電アクチュエーター５６に第二個別駆動用変数ｐ２に対応する第二駆動電圧Ｖ２が印加されると、静電引力により可動基板５２のダイアフラム部が固定基板５１側に撓み、反射膜間ギャップＧ１の寸法が、駆動用変数Ｐに対応する全駆動量だけ変化する。そして、波長可変干渉フィルター５は、変更された反射膜間ギャップＧ１の寸法に応じた波長の光を取り出すことが可能となる。
［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、を備えている。
また、制御部２０は、各種データを記憶する記憶部３０を備え、記憶部３０には、各静電アクチュエーター５５，５６を制御するための駆動用変数Ｐ等、分光測定装置１の制御に必要な各種のデータが記憶される。
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、を備えている。
また、制御部２０は、各種データを記憶する記憶部３０を備え、記憶部３０には、各静電アクチュエーター５５，５６を制御するための駆動用変数Ｐ等、分光測定装置１の制御に必要な各種のデータが記憶される。
波長設定部２１は、記憶部３０から目的波長に対応する駆動用変数Ｐを取得し、この駆動用変数Ｐを波長設定指令として電圧制御部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。
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。
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、電圧制御部１５のデジタル制御器１７が、駆動用変数Ｐを２つの個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に分割する。第一個別駆動用変数ｐ１は、第一静電アクチュエーター５５に印加される第一駆動電圧Ｖ１に対応づけられ、第二個別駆動用変数ｐ２は、第二静電アクチュエーター５６に印加される第二駆動電圧Ｖ２に対応づけられている。そして、駆動電圧出力器１８では、第一静電アクチュエーター５５に対して第一ＤＡＣ１８１が、第二静電アクチュエーター５６に対して第二ＤＡＣ１８２が設けられており、第一ＤＡＣ１８１に第一個別駆動用変数ｐ１が入力され、第二ＤＡＣ１８２に第二個別駆動用変数ｐ２が入力される。駆動電圧出力器１８では、各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に基づいて各ＤＡＣ１８１，１８２器が発生させた駆動電圧信号ｓ１，ｓ２をアンプ１８３，１８４で増幅させた駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を、各静電アクチュエーター５５，５６に印加する。各静電アクチュエーター５５，５６にそれぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されると、反射膜間ギャップＧ１の寸法が変化する。そして、波長可変干渉フィルター５は、変更された反射膜間ギャップＧ１の寸法に応じた波長の光を取り出すことが可能となる。
本実施形態では、電圧制御部１５のデジタル制御器１７が、駆動用変数Ｐを２つの個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に分割する。第一個別駆動用変数ｐ１は、第一静電アクチュエーター５５に印加される第一駆動電圧Ｖ１に対応づけられ、第二個別駆動用変数ｐ２は、第二静電アクチュエーター５６に印加される第二駆動電圧Ｖ２に対応づけられている。そして、駆動電圧出力器１８では、第一静電アクチュエーター５５に対して第一ＤＡＣ１８１が、第二静電アクチュエーター５６に対して第二ＤＡＣ１８２が設けられており、第一ＤＡＣ１８１に第一個別駆動用変数ｐ１が入力され、第二ＤＡＣ１８２に第二個別駆動用変数ｐ２が入力される。駆動電圧出力器１８では、各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に基づいて各ＤＡＣ１８１，１８２器が発生させた駆動電圧信号ｓ１，ｓ２をアンプ１８３，１８４で増幅させた駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を、各静電アクチュエーター５５，５６に印加する。各静電アクチュエーター５５，５６にそれぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されると、反射膜間ギャップＧ１の寸法が変化する。そして、波長可変干渉フィルター５は、変更された反射膜間ギャップＧ１の寸法に応じた波長の光を取り出すことが可能となる。
このような構成では、電圧制御部１５は、目的波長、すなわち所望の反射膜間ギャップＧ１の寸法を得るための全駆動量に対応する駆動用変数Ｐを各ビットの桁単位で分割し、分割された各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２を、それぞれＤＡＣ１８１，１８２に入力する。このため、ＤＡＣ１８１，１８２に入力される個別駆動用変数ｐ１，ｐ２の桁数（４ビット）を、分割前の駆動用変数Ｐ（８ビット）よりも少なくすることができる。これにより、駆動用変数ＰをそのままＤＡＣに入力させる場合と比べて、ＤＡＣが処理可能なデジタル信号の桁数を少なくすることができ、より安価なＤＡＣを用いることができる。例えば、駆動用変数Ｐが１６ビットである場合、従来の構成では、１６ビットの駆動用変数を処理可能なＤＡＣを採用する必要があったが、本実施形態では、例えば８ビットの個別駆動用変数を処理可能なＤＡＣを二つ配置することで、１６ビット相当の駆動制御を行うことができる。この際に、駆動用変数の桁数を少なくすることがないので、駆動精度が低下することがない。
ここで、通常、桁数が多いデジタル信号（例えば１６）を処理可能なＤＡＣと比較して、桁数が少ない（例えば８ビット）デジタル信号を処理可能なＤＡＣは安価である。また、８ビットを処理可能なＤＡＣを複数内蔵している安価な１チップマイコンも一般に製造されている。したがって、光学モジュール１０は、ビット数が多い駆動用変数Ｐを用いて高精度に駆動電圧を制御可能で、かつ、光学モジュール１０の製造コストの低減できる。
また、桁数が多い駆動用変数ＰをそのままＤＡＣに入力する場合と比べて、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２を入力する方が、ＤＡＣが処理するデジタル信号の桁数を少なくできるので、ＤＡＣにおける処理の高速化を図ることができ、アクチュエーターをより高速で駆動させることができる。
さらに、分光測定装置１は、上述の光学モジュール１０を備えることにより、製造コストを低減しつつも、高速かつ高精度に分光測定を行うことができる。
ここで、通常、桁数が多いデジタル信号（例えば１６）を処理可能なＤＡＣと比較して、桁数が少ない（例えば８ビット）デジタル信号を処理可能なＤＡＣは安価である。また、８ビットを処理可能なＤＡＣを複数内蔵している安価な１チップマイコンも一般に製造されている。したがって、光学モジュール１０は、ビット数が多い駆動用変数Ｐを用いて高精度に駆動電圧を制御可能で、かつ、光学モジュール１０の製造コストの低減できる。
また、桁数が多い駆動用変数ＰをそのままＤＡＣに入力する場合と比べて、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２を入力する方が、ＤＡＣが処理するデジタル信号の桁数を少なくできるので、ＤＡＣにおける処理の高速化を図ることができ、アクチュエーターをより高速で駆動させることができる。
さらに、分光測定装置１は、上述の光学モジュール１０を備えることにより、製造コストを低減しつつも、高速かつ高精度に分光測定を行うことができる。
本実施形態では、第一静電アクチュエーター５５は粗動用であり、第二静電アクチュエーター５６は微動用である。これら各静電アクチュエーター５５，５６は、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２が１ステップ変化した際の、駆動量（反射膜間ギャップＧ１の寸法の変化量）がそれぞれ異なっている。
このような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６を組み合わせて、反射膜間ギャップＧ１の寸法を制御することができ、反射膜間ギャップＧ１の寸法の変動幅を大きくしつつ、この変動幅の間で反射膜間ギャップＧ１の寸法の変動量を細かく制御できる。
このような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６を組み合わせて、反射膜間ギャップＧ１の寸法を制御することができ、反射膜間ギャップＧ１の寸法の変動幅を大きくしつつ、この変動幅の間で反射膜間ギャップＧ１の寸法の変動量を細かく制御できる。
本実施形態では、駆動用変数Ｐの大小が、全駆動量（反射膜間ギャップＧ１の寸法の変化量）の大小に対応しており、各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２は、駆動用変数Ｐの上位ビット側を個別駆動用変数ｐ１に、下位ビット側を個別駆動用変数ｐ２に分割したものである。そして、駆動量が大きい粗動用の第一静電アクチュエーター５５に、下位ビット側の個別駆動用変数ｐ２が、同駆動量が小さい微動用の第二静電アクチュエーター５６に対応づけられている。
このような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量の大小を、駆動用変数Ｐの大小に対応させることができる。これにより、駆動用変数Ｐを新たに設定する必要がなく、従来から使用していた駆動用変数Ｐを使用することができる。
このような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量の大小を、駆動用変数Ｐの大小に対応させることができる。これにより、駆動用変数Ｐを新たに設定する必要がなく、従来から使用していた駆動用変数Ｐを使用することができる。
本実施形態では、各ＤＡＣ１８１，１８２は同様の構成を有し、各アンプ１８３，１８４も同様の構成を有する。すなわち、全静電アクチュエーター５５，５６に対して、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２が同じ場合は、同じ駆動電圧が印加されるように構成されている。そして、各静電アクチュエーター５５，５６は、対向面積がそれぞれ異なり、駆動電圧が同じでも対応する変化量がそれぞれ異なるように構成されている。
このような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６は、対向面積を異なせることによって、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２の値が同じでも変化量が互いに異なるようにしている。このため、各静電アクチュエーター５５，５６において、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に対する変化量を互いに異ならせるために、各静電アクチュエーター５５，５６に対して、それぞれ増幅率が異なるアンプや、異なる駆動電圧信号を発生させるＤＡＣを設ける必要がなく、同じＤＡＣ及びアンプを設けることができる。これにより、電圧制御部１５の設計及び製造を簡単にでき、コストを抑制できる。
また、静電アクチュエーター５５，５６において、一対の電極間に発生する静電引力は対向面積に比例している。したがって、静電アクチュエーターを用いて反射膜間ギャップＧ１の寸法を制御する本実施形態のような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量が、駆動用変数Ｐに対応する全駆動量となるように、静電アクチュエーター５５，５６の対向面積を設計すればよく、光学モジュール１０の設計を容易とすることができる。
このような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６は、対向面積を異なせることによって、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２の値が同じでも変化量が互いに異なるようにしている。このため、各静電アクチュエーター５５，５６において、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２に対する変化量を互いに異ならせるために、各静電アクチュエーター５５，５６に対して、それぞれ増幅率が異なるアンプや、異なる駆動電圧信号を発生させるＤＡＣを設ける必要がなく、同じＤＡＣ及びアンプを設けることができる。これにより、電圧制御部１５の設計及び製造を簡単にでき、コストを抑制できる。
また、静電アクチュエーター５５，５６において、一対の電極間に発生する静電引力は対向面積に比例している。したがって、静電アクチュエーターを用いて反射膜間ギャップＧ１の寸法を制御する本実施形態のような構成では、各静電アクチュエーター５５，５６による全駆動量が、駆動用変数Ｐに対応する全駆動量となるように、静電アクチュエーター５５，５６の対向面積を設計すればよく、光学モジュール１０の設計を容易とすることができる。
本実施形態では、第一静電アクチュエーター５５における、第一個別駆動用変数ｐ１の１ステップ分に対応する駆動量ｄ１が、第二静電アクチュエーター５６における、第二個別駆動用変数ｐ２の１ステップ分に対応する駆動量ｄ２、及び第二駆動電圧Ｖ２の最大値が印加された際の駆動量ｄ２Ｍの和とが同じ又は略一致している。
このような構成では、０から最大値まで変化する全駆動量の全区間において、取り得る値の間隔が広い区間や、狭い区間が発生し、値間の間隔に不均一が生じることを抑制できる。これにより、全駆動量の全区間において全駆動量を高精度に制御でき、反射膜間ギャップＧ１の寸法を高精度に制御できる。
このような構成では、０から最大値まで変化する全駆動量の全区間において、取り得る値の間隔が広い区間や、狭い区間が発生し、値間の間隔に不均一が生じることを抑制できる。これにより、全駆動量の全区間において全駆動量を高精度に制御でき、反射膜間ギャップＧ１の寸法を高精度に制御できる。
本実施形態では、ＤＡＣを用いて、個別駆動用変数ｐ１，ｐ２を駆動電圧信号ｓ１，ｓ２に変換している。
このように、ＤＡＣを用いた場合、ＤＡＣは、駆動電圧信号を発生可能な信号発生手段としては、例えば、パルス幅変調器等と比較して、簡易な構成を有するため、電圧制御部１５の設計を容易とすることができる。また、ＤＡＣは、比較的に安価な信号発生器であるため、電圧制御部１５の製造コストを抑制できる。さらに、ＤＡＣは、直流電圧を発生させるため、高周波ノイズの発生を抑制でき、電圧制御部１５による高精度の駆動電圧の制御を可能とする。
このように、ＤＡＣを用いた場合、ＤＡＣは、駆動電圧信号を発生可能な信号発生手段としては、例えば、パルス幅変調器等と比較して、簡易な構成を有するため、電圧制御部１５の設計を容易とすることができる。また、ＤＡＣは、比較的に安価な信号発生器であるため、電圧制御部１５の製造コストを抑制できる。さらに、ＤＡＣは、直流電圧を発生させるため、高周波ノイズの発生を抑制でき、電圧制御部１５による高精度の駆動電圧の制御を可能とする。
［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。
本実施形態では、信号発生器としてＤＡＣの代わりに、電圧制御パルス幅変調器（ＰＷＭ）を用いる点で、第一実施形態と相違している。
図５は、本発明に係る第二実施形態の光学モジュール１０Ａの概略構成を示すブロック図である。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
光学モジュール１０Ａは、図５に示すように、波長可変干渉フィルター５と、電圧制御部１５Ａと、を備えている。
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。
本実施形態では、信号発生器としてＤＡＣの代わりに、電圧制御パルス幅変調器（ＰＷＭ）を用いる点で、第一実施形態と相違している。
図５は、本発明に係る第二実施形態の光学モジュール１０Ａの概略構成を示すブロック図である。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
光学モジュール１０Ａは、図５に示すように、波長可変干渉フィルター５と、電圧制御部１５Ａと、を備えている。
電圧制御部１５Ａは、マイコン１６と、デジタル制御器１７と、駆動電圧出力器１８Ａと、を備える。
駆動電圧出力器１８Ａは、第一ＰＷＭ１８５と、第二ＰＷＭ１８６と、各ＰＷＭ１８５，１８６に対してそれぞれ接続されたアンプ１８３，１８４と、を備える。
本実施形態では、第一ＰＷＭ１８５及び第二ＰＷＭ１８６は、入力される駆動用変数が異なる点以外は同様に構成される。
駆動電圧出力器１８Ａは、第一ＰＷＭ１８５と、第二ＰＷＭ１８６と、各ＰＷＭ１８５，１８６に対してそれぞれ接続されたアンプ１８３，１８４と、を備える。
本実施形態では、第一ＰＷＭ１８５及び第二ＰＷＭ１８６は、入力される駆動用変数が異なる点以外は同様に構成される。
第一ＰＷＭ１８５は、デジタル制御器１７からの第一個別駆動用変数ｐ１に対応するデューティー比を有するパルス波を発生させて、第一駆動電圧Ｖ１に対応する第一駆動電圧信号ｓ１としてアンプ１８３に出力する。第一ＰＷＭ１８５は、第一個別駆動用変数ｐ１の値に対応する第一駆動電圧Ｖ１を出力するのに必要なデューティー比を有する第一駆動電圧信号ｓ１を出力する。なお、第一ＰＷＭ１８５は、デューティー比が１の場合は、図４に示すように１５Ｖの第一駆動電圧Ｖ１に対応する第一駆動電圧信号ｓ１を出力する。
アンプ１８３は、第一ＰＷＭ１８５からの第一駆動電圧信号ｓ１の電圧値を増幅し、第一駆動電圧Ｖ１として第一可動電極５５２、すなわち第一静電アクチュエーター５５に印加する。
第二ＰＷＭ１８６は、デジタル制御器１７からの第二個別駆動用変数ｐ２に対応するデューティー比を有するパルス波を発生させて、第二駆動電圧信号ｓ２としてアンプ１８４に出力する。
アンプ１８４は、第二ＰＷＭ１８６からの第二駆動電圧信号ｓ２の電圧値を増幅し、第二駆動電圧Ｖ２として第二可動電極５６２、すなわち第二静電アクチュエーター５６に印加する。
アンプ１８３は、第一ＰＷＭ１８５からの第一駆動電圧信号ｓ１の電圧値を増幅し、第一駆動電圧Ｖ１として第一可動電極５５２、すなわち第一静電アクチュエーター５５に印加する。
第二ＰＷＭ１８６は、デジタル制御器１７からの第二個別駆動用変数ｐ２に対応するデューティー比を有するパルス波を発生させて、第二駆動電圧信号ｓ２としてアンプ１８４に出力する。
アンプ１８４は、第二ＰＷＭ１８６からの第二駆動電圧信号ｓ２の電圧値を増幅し、第二駆動電圧Ｖ２として第二可動電極５６２、すなわち第二静電アクチュエーター５６に印加する。
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、２つのＰＷＭ１８５，１８６を用いて各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２をそれぞれ駆動電圧信号ｓ１，ｓ２に変換している。
ＰＷＭを用いた場合も、第一実施形態と同様に、８ビットのデジタル信号を処理可能なＰＷＭを用いて、１６ビット相当の高精度な駆動制御を高速に行うことができる。
また、ＰＷＭが備えるタイマー回路の桁数を少なくすることができ、安価なＰＷＭを用いることができる。
また、ＰＷＭからの出力である各駆動電圧信号ｓ１，ｓ２を増幅させるアンプとして、Ｄ級アンプ（デジタルアンプ）を用いることができる。Ｄ級アンプは、増幅効率が高く、小型化が可能である。したがって、電圧制御部１５Ａの駆動効率の向上及び小型化を図ることができる。
本実施形態では、２つのＰＷＭ１８５，１８６を用いて各個別駆動用変数ｐ１，ｐ２をそれぞれ駆動電圧信号ｓ１，ｓ２に変換している。
ＰＷＭを用いた場合も、第一実施形態と同様に、８ビットのデジタル信号を処理可能なＰＷＭを用いて、１６ビット相当の高精度な駆動制御を高速に行うことができる。
また、ＰＷＭが備えるタイマー回路の桁数を少なくすることができ、安価なＰＷＭを用いることができる。
また、ＰＷＭからの出力である各駆動電圧信号ｓ１，ｓ２を増幅させるアンプとして、Ｄ級アンプ（デジタルアンプ）を用いることができる。Ｄ級アンプは、増幅効率が高く、小型化が可能である。したがって、電圧制御部１５Ａの駆動効率の向上及び小型化を図ることができる。
［第三実施形態］
次に、本発明に係る第三実施形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１の寸法を検出するギャップ検出部を備え、検出結果に基づいて、駆動電圧を制御する点で第二実施形態と相違している。
図６は、本発明に係る第三実施形態の光学モジュール１０Ｂの概略構成を示すブロック図である。
光学モジュール１０Ｂは、図６に示すように、波長可変干渉フィルター５Ａと、電圧制御部１５Ｂと、を備えている。
次に、本発明に係る第三実施形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１の寸法を検出するギャップ検出部を備え、検出結果に基づいて、駆動電圧を制御する点で第二実施形態と相違している。
図６は、本発明に係る第三実施形態の光学モジュール１０Ｂの概略構成を示すブロック図である。
光学モジュール１０Ｂは、図６に示すように、波長可変干渉フィルター５Ａと、電圧制御部１５Ｂと、を備えている。
波長可変干渉フィルター５Ａでは、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２が、各反射膜５４１，５４２間の静電容量を検出するための容量検出電極として用いられる。
波長可変干渉フィルター５Ａは、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２のそれぞれに連続する引出電極を備え、この引出電極は、固定基板５１又は可動基板５２の基板外周部で外部に露出し、露出部分が後述するギャップ検出器１９に接続されている。
波長可変干渉フィルター５Ａは、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２のそれぞれに連続する引出電極を備え、この引出電極は、固定基板５１又は可動基板５２の基板外周部で外部に露出し、露出部分が後述するギャップ検出器１９に接続されている。
電圧制御部１５Ｂは、マイコン１６Ａと、デジタル制御器１７と、駆動電圧出力器１８Ａと、ギャップ検出器１９と、を備える。
ギャップ検出器１９は、Ｃ／Ｖ変換器（Capacitance to Voltage Converter）１９１と、アナログ‐デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）１９２と、を備える。
Ｃ／Ｖ変換器１９１は、各反射膜５４１，５４２に接続され、各反射膜５４１，５４２間のギャップＧ１の寸法に応じた静電容量を検出し、検出した静電容量を電圧に変換してＡＤＣ１９２に出力する。
ＡＤＣ１９２は、静電容量に対応する電圧値をデジタル信号に変換し、マイコン１６Ａに出力する。
ギャップ検出器１９は、Ｃ／Ｖ変換器（Capacitance to Voltage Converter）１９１と、アナログ‐デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）１９２と、を備える。
Ｃ／Ｖ変換器１９１は、各反射膜５４１，５４２に接続され、各反射膜５４１，５４２間のギャップＧ１の寸法に応じた静電容量を検出し、検出した静電容量を電圧に変換してＡＤＣ１９２に出力する。
ＡＤＣ１９２は、静電容量に対応する電圧値をデジタル信号に変換し、マイコン１６Ａに出力する。
マイコン１６Ａは、ＡＤＣ１９２からの入力値（電圧値）及び、制御部２０から入力される波長設定指令に基づいて、フィードバック制御を行う。このフィードバック制御としては、例えば、反射膜間ギャップＧ１の寸法や、全駆動量を算出し、この算出値と目標値との偏差に基づいて、駆動用変数Ｐを補正し、補正された駆動用変数Ｐをデジタル制御器１７に出力する。その他、マイコン１６Ａは、ＰＩＤ制御等によるフィードバック制御を行ってもよい。
電圧制御部１５Ｂは、マイコン１６Ａにより補正された駆動用変数Ｐに基づいて、各静電アクチュエーター５５，５６に駆動電圧を印加する。
なお、固定反射膜５４１、可動反射膜５４２、マイコン１６Ａ、及びギャップ検出器１９は、全駆動量を検出しており、本発明の駆動量検出部に相当する。
電圧制御部１５Ｂは、マイコン１６Ａにより補正された駆動用変数Ｐに基づいて、各静電アクチュエーター５５，５６に駆動電圧を印加する。
なお、固定反射膜５４１、可動反射膜５４２、マイコン１６Ａ、及びギャップ検出器１９は、全駆動量を検出しており、本発明の駆動量検出部に相当する。
［第三実施形態の作用効果］
本実施形態では、電圧制御部１５Ｂが、反射膜間ギャップＧ１の寸法に対応する検出値を用いて駆動電圧のフィードバック制御を行うことにより、反射膜間ギャップＧ１の寸法、すなわち全駆動量を一層精度よく制御できる。
また、一対の反射膜５４１，５４２を容量検出電極として利用し、一対の反射膜５４１，５４２間の静電容量を検出している。これにより反射膜間ギャップＧ１の寸法を高精度に検出できる。さらに、一対の反射膜５４１，５４２を容量検出電極として用いてギャップＧ１の寸法を検出するので、例えば、歪みゲージ等によりギャップＧ１の寸法を検出する構成と比べて、ギャップ寸法検出部の小型化を図ることができ、波長可変干渉フィルター５Ａ及び光学モジュール１０Ｂの小型化を図ることができる。
本実施形態では、電圧制御部１５Ｂが、反射膜間ギャップＧ１の寸法に対応する検出値を用いて駆動電圧のフィードバック制御を行うことにより、反射膜間ギャップＧ１の寸法、すなわち全駆動量を一層精度よく制御できる。
また、一対の反射膜５４１，５４２を容量検出電極として利用し、一対の反射膜５４１，５４２間の静電容量を検出している。これにより反射膜間ギャップＧ１の寸法を高精度に検出できる。さらに、一対の反射膜５４１，５４２を容量検出電極として用いてギャップＧ１の寸法を検出するので、例えば、歪みゲージ等によりギャップＧ１の寸法を検出する構成と比べて、ギャップ寸法検出部の小型化を図ることができ、波長可変干渉フィルター５Ａ及び光学モジュール１０Ｂの小型化を図ることができる。
［実施形態の変形］
なお、本発明は上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、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
例えば、上記各実施形態では、反射膜間ギャップＧ１を変更するアクチュエーターとして、静電アクチュエーターを例示したが、本発明はこれに限定されず、電磁アクチュエーターや圧電アクチュエーターを用いてもよい。
図７は、アクチュエーターの一例である電磁アクチュエーターを採用した波長可変干渉フィルターを備えた光学モジュール１０Ｃの概略構成を示す図である。
なお、本発明は上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、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
例えば、上記各実施形態では、反射膜間ギャップＧ１を変更するアクチュエーターとして、静電アクチュエーターを例示したが、本発明はこれに限定されず、電磁アクチュエーターや圧電アクチュエーターを用いてもよい。
図７は、アクチュエーターの一例である電磁アクチュエーターを採用した波長可変干渉フィルターを備えた光学モジュール１０Ｃの概略構成を示す図である。
光学モジュール１０Ｃは、図７に示すように、波長可変干渉フィルター５Ｂと、電圧制御部１５Ａと、を備える。
波長可変干渉フィルター５Ｂは、可動部５２１を固定基板５１側に変位させるアクチュエーターとして第一電磁アクチュエーター５５Ａ及び第二電磁アクチュエーター５６Ａを備える。波長可変干渉フィルター５Ｂでは、上記各実施形態における第一固定電極５５１及び第二固定電極５６１の代わりに、永久磁石５５３が配置され、第一可動電極５５２の代わりに第一誘電コイル５５２Ａが配置され、第二可動電極５６２の代わりに第二誘電コイル５６２Ａが配置されている。
波長可変干渉フィルター５Ｂは、可動部５２１を固定基板５１側に変位させるアクチュエーターとして第一電磁アクチュエーター５５Ａ及び第二電磁アクチュエーター５６Ａを備える。波長可変干渉フィルター５Ｂでは、上記各実施形態における第一固定電極５５１及び第二固定電極５６１の代わりに、永久磁石５５３が配置され、第一可動電極５５２の代わりに第一誘電コイル５５２Ａが配置され、第二可動電極５６２の代わりに第二誘電コイル５６２Ａが配置されている。
第一誘電コイル５５２Ａは、アンプ１８３に接続されており、第一駆動電圧Ｖ１が印加され。第二誘電コイル５６２Ａは、アンプ１８４が接続され、第二駆動電圧Ｖ２が印加される。各誘電コイル５５２Ａ，５６２Ａは、駆動電圧に応じた電流が流れることにより発生するローレンツ力によって、固定基板５１側に引き付けられることで、可動部５２１を変位させる。
本実施形態でも、第一電磁アクチュエーター５５Ａにおいて、第一個別駆動用変数ｐ１の１ステップ分に対応する駆動量をｄ１とし、第二電磁アクチュエーター５６Ａにおいて、第二個別駆動用変数ｐ２の１ステップ分に対応する駆動量をｄ２とし、第二駆動電圧Ｖ２の最大値が印加された際の駆動量をｄ２Ｍとすると、ｄ１が、ｄ２＋ｄ２Ｍと同じ又は略一致している。
本実施形態では、各電磁アクチュエーター５５Ａ，５６Ａは、それぞれの駆動量が、駆動電圧の変化量に対して上述の関係を満たし、かつ、全駆動量が駆動用変数Ｐの値に対応づけられた値となるように、各アンプ１８３，１８４の増幅率に応じて、コイルの巻き数が設定されている。なお、第一電磁アクチュエーター５５Ａは、第二電磁アクチュエーター５６Ａよりも巻き数が多くなっている。
本実施形態では、各電磁アクチュエーター５５Ａ，５６Ａは、それぞれの駆動量が、駆動電圧の変化量に対して上述の関係を満たし、かつ、全駆動量が駆動用変数Ｐの値に対応づけられた値となるように、各アンプ１８３，１８４の増幅率に応じて、コイルの巻き数が設定されている。なお、第一電磁アクチュエーター５５Ａは、第二電磁アクチュエーター５６Ａよりも巻き数が多くなっている。
なお、図７には、各電磁アクチュエーター５５Ａ，５６Ａのそれぞれが、可動反射膜５４２を挟んで二つ配置された例を示すが、これに限定されず、各電磁アクチュエーター５５Ａ，５６Ａがそれぞれ可動反射膜５４２の周囲に３つ以上配置されてもよい。この場合、可動反射膜５４２の中心位置に対して、それぞれ回転対称となる位置に各電磁アクチュエーター５５Ａ，５６Ａを設けることで、固定反射膜５４１に対して平行を維持したまま、可動部５２１を変位させることができる点で好ましい。
また、電磁アクチュエーターを用いる場合、可動反射膜５４２を囲むようにコイルが巻回された誘電コイルを用いてもよい。
また、電磁アクチュエーターを用いる場合、可動反射膜５４２を囲むようにコイルが巻回された誘電コイルを用いてもよい。
更に、アクチュエーターとして圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部５２２に下部電極層、圧電膜、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及び上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部５２２を撓ませる。
上記各実施形態では、アクチュエーター（静電アクチュエーター）を二つ備える構成を例示したが、これに限定されず、３つ以上のアクチュエーターを備える構成としてもよい。この場合、各アクチュエーターに対して、それぞれ駆動用信号発生器（ＤＡＣやＰＷＭ等）を設け、駆動用変数をアクチュエーターの数の個別駆動用変数に分割する。
上記各実施形態では、複数のアクチュエーターのうち、所定の駆動電圧を印加された際の駆動量が最も近い２つのアクチュエーターにおいて、駆動量が大きい方のアクチュエーターの１ステップ分に対応する駆動量ｄ１が、駆動量が小さい方のアクチュエーターの１ステップ分に対応する駆動量ｄ２と、駆動量が小さい方のアクチュエーターの最大駆動電圧印加時の駆動量ｄ２Ｍとの和に同じ又は略一致するとしたが、これに限定されない。
例えば、複数のアクチュエーターのうち、少なくとも２つのアクチュエーターにおいて上記関係が成り立つように構成してもよいし、全てのアクチュエーターで上記関係が成り立たないように構成してもよい。
例えば、複数のアクチュエーターのうち、少なくとも２つのアクチュエーターにおいて上記関係が成り立つように構成してもよいし、全てのアクチュエーターで上記関係が成り立たないように構成してもよい。
上記各実施形態では、駆動用変数の大小が、全駆動量の大小に対応しており、個別駆動用変数は、この駆動用変数を上位の桁から下位の桁に向かって順に分割したものである。そして、所定の駆動電圧印加時の駆動量が小さいアクチュエーターほど駆動用変数のより下位の桁を含むように、複数の個別駆動用変数と複数のアクチュエーターとが対応づけられている構成としたが、これに限定されない。
例えば、個別駆動用変数と、アクチュエーターとの対応づけは、アクチュエーターの１ステップ分の変化量や、桁の上位・下位等に関わらず、任意に対応づけられていてもよい。また、駆動用変数の大小が、全駆動量の大小に対応していなくてもよい。
より具体的には、例えば、２つのアクチュエーターを備える場合、駆動用変数の偶数桁を第一個別駆動用変数、奇数桁を第二個別駆動用変数となるように駆動用変数を分割してもよい。このような場合、複数のアクチュエーターのそれぞれに対応づけられた複数の個別駆動用変数を適宜組み合わせることで、駆動用変数を設定すればよい。
例えば、個別駆動用変数と、アクチュエーターとの対応づけは、アクチュエーターの１ステップ分の変化量や、桁の上位・下位等に関わらず、任意に対応づけられていてもよい。また、駆動用変数の大小が、全駆動量の大小に対応していなくてもよい。
より具体的には、例えば、２つのアクチュエーターを備える場合、駆動用変数の偶数桁を第一個別駆動用変数、奇数桁を第二個別駆動用変数となるように駆動用変数を分割してもよい。このような場合、複数のアクチュエーターのそれぞれに対応づけられた複数の個別駆動用変数を適宜組み合わせることで、駆動用変数を設定すればよい。
上記各実施形態では、複数のアクチュエーターにおいて、静電アクチュエーターの対向面積や、電磁アクチュエーターのコイルの巻き数を異ならせることで、個別駆動用変数の１ステップ分に駆動量がそれぞれ異なる構成としたが、これに限定されない。例えば、電圧制御部において、アンプ１８３，１８４の増幅率に差異を設けることで、個別駆動用変数の１ステップ分に対応する駆動電圧の変化量が、各アクチュエーター間で互いに異なるように構成してもよい。
また、アクチュエーターとして静電アクチュエーターを用いる場合、各静電アクチュエーター間で、電極間ギャップＧ２が互いに異なるように構成することで、駆動電圧に対する駆動量が互いに異なるように構成してもよい。
また、アクチュエーターとして静電アクチュエーターを用いる場合、各静電アクチュエーター間で、電極間ギャップＧ２が互いに異なるように構成することで、駆動電圧に対する駆動量が互いに異なるように構成してもよい。
上記各実施形態では、複数のアクチュエーターにおいて、個別駆動用変数の１ステップ分に対応する駆動量がそれぞれ異なる構成としたが、これに限定されない。例えば、複数のアクチュエーターのうち、個別駆動用変数の１ステップ分に対応する駆動量が同じものが存在する構成としてもよいし、全てが同じとなる構成としてもよい。
上記第三実施形態では、ギャップ検出部として静電容量を検出する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、歪みゲージ等により、可動基板５２（保持部５２２）の湾曲状態を検出して、反射膜間ギャップＧ１の寸法や駆動量を検出する構成としてもよく、波長可変干渉フィルターの外部に反射膜間ギャップＧ１の寸法や駆動量を検出するための光センサーを設ける構成としてもよい。
上記各実施形態において、波長可変干渉フィルターを収容する筐体を備える構成としてもよい。この場合、筐体内部を真空状態又は減圧状態とすることにより、波長可変干渉フィルターの劣化を抑制でき、かつ、制御精度を向上できる。
また、上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５として、一対の基板５１，５２と、各基板５１，５２のそれぞれに設けられた一対の反射膜５４，５５を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、可動基板５２が設けられない構成としてもよい。この場合、例えば、基板（固定基板）の一面に第一反射膜、ギャップスペーサ、及び第二反射膜を積層形成し、第一反射膜と第二反射膜とがギャップを介して対向する構成とする。当該構成では、一枚の基板からなる構成となり、分光素子をより薄型化することができる。
また、上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５として、一対の基板５１，５２と、各基板５１，５２のそれぞれに設けられた一対の反射膜５４，５５を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、可動基板５２が設けられない構成としてもよい。この場合、例えば、基板（固定基板）の一面に第一反射膜、ギャップスペーサ、及び第二反射膜を積層形成し、第一反射膜と第二反射膜とがギャップを介して対向する構成とする。当該構成では、一枚の基板からなる構成となり、分光素子をより薄型化することができる。
また、上記各実施形態では、アクチュエーターの駆動システムの適用例として、波長可変干渉フィルターに適用した構成を例示したが、これに限定されず、例えば、可動基板の固定基板と対向する側と反対側の面にミラーが設けられ、当該ミラーの位置や傾斜角度をアクチュエーターを用いて制御するミラーデバイス等にも利用可能である。
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光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
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。
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、測定対象Ｘ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測定対象Ｘにて反射させ、反射された測定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、測定対象光の色度、すなわち測定対象Ｘの色を分析して測定する装置である。
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、測定対象Ｘ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測定対象Ｘ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、例えば測定対象Ｘが液晶ディスプレイ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。
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に応じた電圧を印加させる電圧制御部１５とを備える。波長可変干渉フィルター５及び電圧制御部１５が、光学モジュール１０を構成する。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、測定対象Ｘで反射された反射光（測定対象光）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４２０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測定対象光のうち、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、光学モジュール１０の代わりに、上述の光学モジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが設けられる構成としてもよい。
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、及び測色処理部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の電圧制御部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、測定対象Ｘの色度を分析する。
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、及び測色処理部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の電圧制御部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、測定対象Ｘの色度を分析する。
また、本発明の電子機器として、例えば、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムとして用いることができる。このようなシステムとしては、例えば、本発明の光学フィルターデバイス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。
図９は、光学フィルターデバイス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に示すガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
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、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、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９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。
さらに、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を制御するための電圧制御部１４６、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。
図９は、光学フィルターデバイス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に示すガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
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、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、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９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。
さらに、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を制御するための電圧制御部１４６、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。
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。
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。
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。
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、電圧制御部１４６を制御し、波長可変干渉フィルター５に印加する電圧を調整し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５で分光させる。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。
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。
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、電圧制御部１４６を制御し、波長可変干渉フィルター５に印加する電圧を調整し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５で分光させる。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。
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。
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、光学フィルターデバイスを用いてガスの成分を検出することができる。
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。
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。
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と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）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を制御する電圧制御部２２２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と、記憶部２２５と、を備えている。
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と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）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を制御する電圧制御部２２２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と、記憶部２２５と、を備えている。
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。波長可変干渉フィルター５は電圧制御部２２２の制御により所望の波長を分光可能な電圧が印加されており、分光された光が、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、電圧制御部２２２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。
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。さらに、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、さらには、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。
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。
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。
さらには、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。
さらには、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。
さらには、本発明の干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、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、本発明の干渉フィルターを備える光学モジュールにおいて、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。
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、本発明の干渉フィルターを備える光学モジュールにおいて、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。
また、電子機器としては、本発明の光学フィルターデバイスが備える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（検出部）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。
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（検出部）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。
さらには、本発明の干渉フィルターを備える光学フィルターデバイス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、本発明の干渉フィルターを備える光学フィルターデバイス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。
また、本発明の干渉フィルターを備える光学フィルターデバイス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。
さらには、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、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。
上記に示すように、本発明の干渉フィルター、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、本発明の干渉フィルターを備える光学フィルターデバイスは、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。従って、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。
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上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
１…分光測定装置、５，５Ａ，５Ｂ…波長可変干渉フィルター、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…光学モジュール、１５，１５Ａ，１５Ｂ…電圧制御部、１７…デジタル制御器、１９…ギャップ検出器、２０…制御部、５５…第一静電アクチュエーター、５５Ａ…第一電磁アクチュエーター、５６…第二静電アクチュエーター、５６Ａ…第二電磁アクチュエーター、１００…ガス検出装置、１３８…制御部、１８１…第一ＤＡＣ、１８２…第二ＤＡＣ、１８３，１８４…アンプ、１８５…第一ＰＷＭ、１８６…第二ＰＷＭ、２００…食物分析装置、２２０…制御部、３００…分光カメラ、４００…測色装置、４３０…制御装置、５４１…固定反射膜、５４２…可動反射膜、５５１…第一固定電極、５５２…第一可動電極、５５２Ａ…第一誘電コイル、５５３…永久磁石、５６１…第二固定電極、５６２…第二可動電極、５６２Ａ…第二誘電コイル。
Claims (12)
- 駆動電圧に応じた駆動量で駆動する複数のアクチュエーターと、
前記複数のアクチュエーターのそれぞれに前記駆動電圧を印加する電圧制御部と、を具備し、
前記電圧制御部は、
前記複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応した複数桁の駆動用変数を、少なくとも１以上の桁単位であり、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対応した個別駆動用変数に分割する変数分割手段と、
前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対して設けられ、前記個別駆動用変数に基づいて、前記駆動電圧に対応する駆動電圧信号を発生させる信号発生手段と、を備えた
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項１に記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記複数のアクチュエーターは、前記駆動電圧に対する前記駆動量がそれぞれ異なる
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項２に記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記複数の個別駆動用変数は、前記駆動用変数の上位の桁から下位の桁に向かって順に当該駆動用変数を分割したものであり、
前記複数のアクチュエーターは、
前記駆動電圧に対する前記駆動量が小さい前記アクチュエーターほど、前記駆動用変数のより下位の桁を含む前記個別駆動用変数が対応づけられた
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項２又は請求項３に記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記電圧制御部は、前記個別駆動用変数に対応する前記駆動電圧の各値が、前記複数のアクチュエーターに対して同じ値である
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項４に記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記アクチュエーターは、対向して設けられた一対の駆動電極を備える静電アクチュエーターであり、
前記複数のアクチュエーターは、前記一対の駆動電極の対向領域の面積がそれぞれ異なる
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項２から請求項５のいずれかに記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記複数のアクチュエーターは、前記駆動電圧に対する前記駆動量が最も近い２つのアクチュエーターのうちの一方の前記アクチュエーターにおいて、対応した前記個別駆動用変数を１ステップ分変化させた際の前記駆動量が、他方の前記アクチュエーターにおいて、前記１ステップ分変化させた際の前記駆動量及び最大駆動電圧印加時の前記駆動量の和となる
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項１から請求項６のいずれかに記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記信号発生手段は、デジタル‐アナログ変換器である
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項１から請求項６のいずれかに記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記信号発生手段は、定電圧に対してパルス幅変調処理を施して前記駆動電圧信号を発生させるパルス幅変調器である
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項１から請求項８のいずれかに記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記全駆動量を検出する駆動量検出部を備え、
前記電圧制御部は、前記駆動量検出部による前記全駆動量の検出結果に基づいて、前記駆動電圧を制御する
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 請求項９に記載のアクチュエーターの駆動システムにおいて、
前記駆動量検出部は、互いに対向する一対の容量検出電極を備え、前記容量検出電極間の静電容量を検出する
ことを特徴とするアクチュエーターの駆動システム。 - 互いに対向する一対の反射膜と、
駆動電圧に応じた駆動量で駆動し、前記一対の反射膜間のギャップの寸法を変更する複数のアクチュエーターと、
前記複数のアクチュエーターのそれぞれに前記駆動電圧を印加する電圧制御部と、を具備し、
前記電圧制御部は、
前記複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応した複数桁の駆動用変数を、少なくとも１以上の桁単位であり、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対応した個別駆動用変数に分割する変数分割手段と、
前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対して設けられ、前記個別駆動用変数に基づいて、前記駆動電圧に対応する駆動電圧信号を発生させる信号発生手段と、を備えた
ことを特徴とする光学モジュール。 - 互いに対向する一対の反射膜、及び、駆動電圧に応じた駆動量で駆動し、前記一対の反射膜間のギャップの寸法を変更する複数のアクチュエーターを備える波長可変干渉フィルターと、
前記複数のアクチュエーターのそれぞれに前記駆動電圧を印加する電圧制御部と、
前記電圧制御部に前記駆動電圧を印加させる駆動制御部と、を具備し、
前記電圧制御部は、
前記複数のアクチュエーターによる全駆動量に対応した複数桁の駆動用変数を、少なくとも１以上の桁単位であり、前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対応した個別駆動用変数に分割する変数分割手段と、
前記複数のアクチュエーターのそれぞれに対して設けられ、前記個別駆動用変数に基づいて、前記駆動電圧に対応する駆動電圧信号を発生させる信号発生手段と、を備えた
ことを特徴とする電子機器。
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