Mems驱动装置、电子设备及mems驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及MEMS驱动装置、电子设备及MEMS驱动方法。
【背景技术】
[0002] 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)。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开平1-94312号公报
【发明内容】
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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】
[0025] 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。
[0026] 图2是示出第一实施方式的光学模块的概略结构的框图。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 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。
[0037] 符号说明：
[0038] 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】
[0039] 第一实施方式
[0040] 下面，基于附图，对本发明涉及的第一实施方式进行说明。
[0041] 分光测定装置的结构
[0042] 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。
[0043] 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。
[0044] 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。
[0045] 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）。
[0046] 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。
[0047] 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）。
[0048] 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。
[0049] 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。
[0050] 光学模块的结构
[0051] 下面，对光学模块10的结构进行说明。
[0052] 图2是示出光学模块10的概略结构的框图。
[0053] 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。
[0054] 光学滤波器装置的结构
[0055] 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。
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