Mems驅(qū)動(dòng)裝置、電子設(shè)備及mems驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及MEMS驅(qū)動(dòng)裝置、電子設(shè)備及MEMS驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，已知有高精度地控制彼此相對(duì)的一對(duì)基板間的間隙尺寸的裝置 (例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
[0003] 該專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的裝置是用于控制法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具（波長(zhǎng)可變干涉濾波 器）中一對(duì)反射膜間的間隙尺寸的裝置。在該裝置中，波長(zhǎng)可變干涉濾波器中設(shè)置有控制 基板間的間隙尺寸的靜電致動(dòng)器、和用于檢測(cè)基板間的間隙尺寸的電容電極。另外，設(shè)置有 控制靜電致動(dòng)器的控制電路、和檢測(cè)電容電極間的靜電電容的靜電電容檢測(cè)電路。并且，控 制電路根據(jù)通過(guò)靜電電容檢測(cè)電路檢測(cè)出的靜電電容（基板間的間隙尺寸），從而對(duì)施加 于靜電致動(dòng)器的電壓進(jìn)行反饋控制。
[0004] 然而，上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的這種裝置中存在如下問(wèn)題，即，在從外部施加高頻 振動(dòng)（以下稱(chēng)為"干擾信號(hào)"）的情況下，僅通過(guò)反饋控制不足以應(yīng)對(duì)，從而造成了基板間的 間隙尺寸的控制性能下降。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的裝置中，由于未實(shí)施考慮到干擾振動(dòng) 的反饋控制，所以在反饋控制時(shí)，存在基板由于干擾振動(dòng)而發(fā)散振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致需要 較長(zhǎng)的時(shí)間才可以使基板間的間隙尺寸收斂到期望值。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平1-94312號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，提供一種即使施加有干擾振動(dòng)的情況下也能夠進(jìn)行高精度地 驅(qū)動(dòng)控制的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置、電子設(shè)備及MEMS驅(qū)動(dòng)方法。
[0009] 本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具備：MEMS元件，具有一對(duì)基板、以及改變 所述一對(duì)基板間的間隙尺寸的靜電致動(dòng)器；振動(dòng)檢測(cè)部，檢測(cè)施加于所述MEMS元件的振 動(dòng)；以及致動(dòng)器控制部，將基于所述振動(dòng)檢測(cè)部的檢測(cè)值的前饋電壓施加于所述靜電致動(dòng) 器。
[0010] 在本發(fā)明中，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)施加于MEMS元件的干擾振動(dòng)，基于該檢測(cè)值， 將前饋電壓施加于靜電致動(dòng)器，以抑制振動(dòng)。因此，能夠抑制MEMS元件振動(dòng)導(dǎo)致的一對(duì)基 板間的間隙尺寸的變動(dòng)，即使在施加有干擾振動(dòng)的情況下，也能夠高精度地控制MEMS元件 的一對(duì)基板間的間隙尺寸。
[0011] 在本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置中，優(yōu)選如下：所述靜電致動(dòng)器，具備：偏壓用致動(dòng)器、 以及獨(dú)立于所述偏壓用致動(dòng)器設(shè)置的控制用致動(dòng)器，所述致動(dòng)器控制部，將所述前饋電壓 施加于所述偏壓用致動(dòng)器，將與所述一對(duì)基板間的間隙尺寸相對(duì)應(yīng)的反饋電壓施加于所述 控制用致動(dòng)器。
[0012] 在本發(fā)明中，靜電致動(dòng)器由偏壓用致動(dòng)器和控制用致動(dòng)器構(gòu)成，對(duì)于偏壓用致動(dòng) 器施加前饋電壓。這里，偏壓用致動(dòng)器是用于將一對(duì)基板間的間隙尺寸設(shè)定為期望值的粗 動(dòng)用致動(dòng)器；控制用致動(dòng)器是用于施加基于間隙尺寸的反饋電壓而高精度地控制間隙尺寸 的致動(dòng)器。在這種靜電致動(dòng)器中，通過(guò)對(duì)于偏壓用致動(dòng)器，施加用于抑制通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)部檢 測(cè)出的干擾振動(dòng)等的振動(dòng)成分的前饋電壓，在向控制用致動(dòng)器實(shí)施反饋控制時(shí)，能夠抑制 干擾振動(dòng)導(dǎo)致的發(fā)散，實(shí)施高精度地間隙控制。
[0013] 在本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置中，優(yōu)選如下：還具備固定有所述MEMS元件的一部分的 底部基板，所述振動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)所述MEMS元件相對(duì)于所述底部基板的振動(dòng)。
[0014] 在本發(fā)明中，MEMS元件固定于底部基板，檢測(cè)MEMS基板相對(duì)于底部基板的振動(dòng)。 這種情況下，除了從外部施加于MEMS元件的干擾振動(dòng)之外，也檢測(cè)出在MEMS元件中由于靜 電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的基板振動(dòng)的影響，也能夠抑制該振動(dòng)產(chǎn)生的影響。
[0015] 在本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置中，優(yōu)選如下：所述一對(duì)基板中至少一方的基板端部固 定于所述底部基板，所述振動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)與所述基板端部相反一側(cè)的自由端的振動(dòng)。
[0016] 在本發(fā)明中，MEMS元件的基板的一端部固定于底部基板，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)該 固定端相反側(cè)的自由端側(cè)的振動(dòng)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，由于檢測(cè)出最遠(yuǎn)離固定端的自由端的振 動(dòng)振幅大，因此，能夠提高振動(dòng)檢測(cè)精度。此外，通過(guò)形成僅將MEMS元件的基板的一部分固 定于底部基板的結(jié)構(gòu)，能夠抑制固定底部基板及基板的固定材料和基板的熱膨脹系數(shù)的差 導(dǎo)致的基板的彎曲。
[0017] 在本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置中，優(yōu)選如下：所述一對(duì)基板中至少一方具有與所述底 部基板相對(duì)的第一電極，所述底部基板具有與所述第一電極相對(duì)的第二電極，所述振動(dòng)檢 測(cè)部基于所述第一電極與所述第二電極間的靜電電容檢測(cè)所述振動(dòng)。
[0018] 在本發(fā)明中，振動(dòng)檢測(cè)部，基于設(shè)置于MEMS元件的基板側(cè)的第一電極和設(shè)置于底 部基板的第二電極的靜電電容檢測(cè)振動(dòng)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，例如，與使用光學(xué)式傳感器或陀螺 傳感器等檢測(cè)振動(dòng)的結(jié)構(gòu)相比，能夠簡(jiǎn)化用于振動(dòng)檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
[0019] 在本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置中，優(yōu)選如下：所述MEMS元件，具有波長(zhǎng)可變干涉濾波 器，所述波長(zhǎng)可變干涉濾波器具有分別設(shè)置于所述一對(duì)基板的彼此相對(duì)的面的反射膜，從 入射至這些彼此相對(duì)的一對(duì)反射膜的入射光中選擇性射出預(yù)定的波長(zhǎng)的光。
[0020] 本發(fā)明的MEMS元件為具有一對(duì)反射膜，通過(guò)靜電致動(dòng)器能夠改變反射膜間的間 隙的波長(zhǎng)可變干涉濾波器（波長(zhǎng)可變側(cè)法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具）。在這種波長(zhǎng)可變干涉濾波 器中，需要以納米級(jí)控制一對(duì)反射膜間的間隙尺寸（一對(duì)基板間的間隙尺寸），當(dāng)受到干擾 振動(dòng)的影響時(shí)，間隙尺寸變動(dòng)，射出的光的波長(zhǎng)也易于變動(dòng)。與此對(duì)比，如本發(fā)明所述，通過(guò) 將基于由振動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)出的振動(dòng)的前饋電壓施加于靜電致動(dòng)器，能夠高精度地控制波長(zhǎng) 可變干涉濾波器的反射膜間的間隙精度，能夠抑制干擾振動(dòng)導(dǎo)致的間隙尺寸的變動(dòng)。
[0021] 本發(fā)明的電子設(shè)備，其特征在于，具備：MEMS驅(qū)動(dòng)裝置以及控制所述MEMS驅(qū)動(dòng)裝 置的控制部，所述MEMS驅(qū)動(dòng)裝置具備：MEMS元件，具有一對(duì)基板以及改變所述一對(duì)基板間 的間隙尺寸的靜電致動(dòng)器；振動(dòng)檢測(cè)部，檢測(cè)施加于所述MEMS元件的振動(dòng)；以及致動(dòng)器控 制部，將基于所述振動(dòng)檢測(cè)部的檢測(cè)值的前饋電壓施加于所述靜電致動(dòng)器。
[0022] 在本發(fā)明中，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)施加于MEMS元件的干擾振動(dòng)，基于該檢測(cè)值， 將前饋電壓施加于靜電致動(dòng)器，以抑制振動(dòng)。因此，與所述發(fā)明同樣地，能夠抑制MEMS元件 振動(dòng)導(dǎo)致的一對(duì)基板間的間隙尺寸的變動(dòng)，即使在施加有干擾振動(dòng)的情況下，也能夠高精 度地驅(qū)動(dòng)控制MEMS元件。由此，能夠使一對(duì)基板間的間隙尺寸更為快速地收斂為期望值。 即，能夠使MEMS元件快速地變化為期望的狀態(tài)，在具備MEMS驅(qū)動(dòng)裝置的電子設(shè)備中，能夠 實(shí)施更加快速的處理。
[0023] 本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)方法，驅(qū)動(dòng)MEMS元件，所述MEMS元件具有一對(duì)基板以及改變 所述一對(duì)基板間的間隙尺寸的靜電致動(dòng)器，在所述MEMS驅(qū)動(dòng)方法中，檢測(cè)施加于所述MEMS 元件的振動(dòng)，并將基于檢測(cè)出的所述振動(dòng)的前饋電壓施加于所述靜電致動(dòng)器。
[0024] 在本發(fā)明中，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)施加于MEMS元件的振動(dòng)，將對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)出的 振動(dòng)而設(shè)定的前饋電壓施加于靜電致動(dòng)器。因此，如所述實(shí)施方式同樣地，能夠抑制振動(dòng)導(dǎo) 致的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置中的驅(qū)動(dòng)控制的干擾，實(shí)現(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是示出本發(fā)明所涉及的第一實(shí)施方式的分光測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026] 圖2是示出第一實(shí)施方式的光學(xué)模塊的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0027] 圖3是示出第一實(shí)施方式的光學(xué)濾波器裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0028] 圖4是示出第一實(shí)施方式的光學(xué)模塊的驅(qū)動(dòng)方法的流程圖。
[0029] 圖5是示出本發(fā)明所涉及的第二實(shí)施方式的光學(xué)模塊的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0030] 圖6是示出第二實(shí)施方式的光學(xué)濾波器裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0031] 圖7是示出其他實(shí)施方式的光學(xué)濾波器裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0032] 圖8是示出作為本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)例子的測(cè)色裝置的概略圖。
[0033] 圖9是示出作為本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)例子的氣體檢測(cè)裝置的概略圖。
[0034] 圖10是示出圖9的氣體檢測(cè)裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0035] 圖11是示出作為本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)例子的食物分析裝置的概略結(jié)構(gòu)的 圖。
[0036] 圖12是示出作為本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)例子的分光照相機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0037] 符號(hào)說(shuō)明：
[0038] 1分光測(cè)定裝置（電子設(shè)備）；420測(cè)色傳感器（光學(xué)模塊）；5、5A波長(zhǎng)可變干涉 濾波器；6、6A、6B光學(xué)濾波器裝置；10光學(xué)模塊；11檢波器；15、15A濾波器控制部；16微 機(jī)；20控制部；51固定基板；52可動(dòng)基板；54固定反射膜；55可動(dòng)反射膜；56靜電致動(dòng)器； 57偏壓致動(dòng)器（偏壓用致動(dòng)器）；58控制致動(dòng)器（控制用致動(dòng)器）；61框體；62底座（底 部基板）；63蓋；64固定材料；100氣體檢測(cè)裝置（電子設(shè)備）138控制部；151振動(dòng)干擾檢 測(cè)部（振動(dòng)檢測(cè)部）；152偏壓驅(qū)動(dòng)部；152A前饋控制部；153間隙檢測(cè)部；154反饋控制部； 155第二間隙檢測(cè)部（振動(dòng)檢測(cè)部）；162偏壓指令單元；163目標(biāo)指令單元；200食物分析 裝置（電子設(shè)備）；220控制部；300分光照相機(jī)（電子設(shè)備）；400測(cè)色裝置（電子設(shè)備）； 430控制裝置（控制部）；514突出部；515、515A濾波器側(cè)電容電極（第一電極）；521可動(dòng) 部；524電裝部；571偏壓用固定電極；572偏壓用可動(dòng)電極；581控制用固定電極；582控制 用可動(dòng)電極；621基底部；622側(cè)壁部；628、628A底座側(cè)電容電極（第二電極）。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 第一實(shí)施方式
[0040] 下面，基于附圖，對(duì)本發(fā)明涉及的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0041] 分光測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)
[0042] 圖1是示出本發(fā)明涉及的第一實(shí)施方式的分光測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0043] 分光測(cè)定裝置1是對(duì)由測(cè)定對(duì)象X反射的測(cè)定對(duì)象光中的預(yù)定波長(zhǎng)的光強(qiáng)度進(jìn)行 分析，并測(cè)定分光光譜的裝置。此外，在本實(shí)施方式中，示出了測(cè)定由測(cè)定對(duì)象X反射的測(cè) 定對(duì)象光的例子，當(dāng)例如液晶顯示器等發(fā)光體用作測(cè)定對(duì)象X時(shí)，也可以將從該發(fā)光體發(fā) 出的光作為測(cè)定對(duì)象光。
[0044] 如圖1所示，該分光測(cè)定裝置1具備：作為本發(fā)明的MEMS驅(qū)動(dòng)裝置的光學(xué)模塊10、 檢波器11 (檢測(cè)部）、I-V轉(zhuǎn)換器12、放大器13、A/D轉(zhuǎn)換器14、和控制部20。此外，光學(xué)模 塊10的結(jié)構(gòu)為具備光學(xué)濾波器裝置6和濾波器控制部15。
[0045] 檢波器11接收透過(guò)光學(xué)模塊10中波長(zhǎng)可變干涉濾波器5的光，輸出與接收的光 的光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)（電流）。
[0046] I-V轉(zhuǎn)換器12將從檢波器11輸入的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓值，并向放大器13輸出。
[0047] 放大器13放大與從I-V轉(zhuǎn)換器12輸入的檢測(cè)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓（檢測(cè)電壓）。
[0048] A/D轉(zhuǎn)換器14將從放大器13輸入的檢測(cè)電壓（模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸 出給控制部20。
[0049] 濾波器控制部15基于控制部20的控制，驅(qū)動(dòng)波長(zhǎng)可變干涉濾波器5,使預(yù)定的目 標(biāo)波長(zhǎng)的光從波長(zhǎng)可變干涉濾波器5透過(guò)。
[0050] 光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)
[0051] 下面，對(duì)光學(xué)模塊10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0052] 圖2是示出光學(xué)模塊10的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0053] 如上所述，光學(xué)模塊10的結(jié)構(gòu)為具備將波長(zhǎng)可變干涉濾波器5容納于內(nèi)部的光學(xué) 濾波器裝置6、和濾波器控制部15。
[0054] 光學(xué)濾波器裝置的結(jié)構(gòu)
[0055] 圖3是放大了圖2的光學(xué)濾波器裝置的放大剖視圖，具體而言，是沿基板厚度方向 (后述的反射膜54、55的法線方向）切斷光學(xué)濾波器裝置時(shí)的剖視圖。
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