JP6801400B2 - 光学モジュール及び電子機器 - Google Patents
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Description
上述のように、供給電圧が低下して上記電圧範囲の下限値を下回ると、電圧制御部が誤作動するおそれがある。これに対して、本適用例では、電圧制御部は、複数の供給電圧のいずれかが所定の閾値未満となった場合、すなわち電圧エラーが発生した場合に、静電アクチュエーターの駆動電圧を低下させる。
このような構成では、電圧制御部の誤作動が発生する前に、駆動電圧を低下させることができ、電圧制御部が誤作動を起こした場合の影響を抑制できる。
例えば、従来では、電圧制御部への供給電圧が低下した場合に、電圧制御部が誤作動を起こし、静電アクチュエーターの駆動電圧を増大させる場合がある。この場合、静電アクチュエーターへの印加電圧が増大して反射膜同士が接触(プルイン)し、波長可変干渉フィルターが劣化するおそれがある。また、フィードバック制御が適切に機能しないことにより、発振が生じ、ひいてはプルインが生じるおそれがある。
これに対して、本適用例では、電圧制御部への供給電圧が低下した時点で、静電アクチュエーターへの駆動電圧を低下させられるため、上記のような不都合を抑制でき、波長可変干渉フィルターの劣化を抑制できる。
また、例えば、駆動電圧がさらに低下して、上記下限値を下回る前に、電圧制御部による適切な制御の下で、駆動電圧を0Vとして波長可変干渉フィルターの駆動を正常に停止させることもできる。
ここで、所定値とは、例えば、電圧制御部の誤作動が発生して駆動電圧が変動した場合でもプルインが発生しない駆動電圧の範囲の上限値である。この所定値としては、0Vや0V近傍の値が例示できる。
本適用例では、電圧エラーが発生した場合に、駆動電圧を所定値以下の値に変更する。これにより、例えば、電圧エラー発生後にさらに供給電圧が低下して、電圧制御部が誤作動したとしても、波長可変干渉フィルターのプルインが生じず、波長可変干渉フィルターの劣化をより確実に抑制できる。
本適用例では、電圧エラーが発生した場合に、駆動電圧を所定値以下に漸減させるため、駆動電圧の急変によるギャップ量の制御不良を抑制できる。つまり、電圧制御部による適切な制御の下で、駆動電圧を所定値以下に低下させることができる。
ここで、第1閾値及び第2閾値は、上記所定の閾値と同様に、例えば、電圧制御部が正常に作動する供給電圧の範囲の下限値よりも大きい電圧値である。
本適用例では、複数の供給電圧のいずれかが所定の第1閾値未満となった場合、すなわち電圧エラーが発生した場合に、静電アクチュエーターの駆動電圧を漸減させることにより、上述のように、電圧制御部による適切な制御の下で、駆動電圧を低下させることができる。
また、電圧エラーが発生した後に、さらに供給電圧が低下して第2閾値未満となった場合に、駆動電圧を所定値以下に変更する。これにより、上述のように、電圧制御部の誤作動が生じる前に駆動電圧を所定値以下に低下させることができ、誤作動の影響を抑制できる。
ここで、第1駆動電圧を変更しながら第2駆動電圧を変更するフィードバック制御を行うと、ギャップ量の変更量が大きくなり、ギャップ量が目標値となるまでの時間(安定化時間)が長くなったり、発振が生じたりするおそれがある。
これに対して、本適用例では、電圧制御部は、電圧エラーが発生した場合、第2静電アクチュエーターのフィードバック制御を行う第2駆動部による第2駆動電圧を低下させた後、第1駆動部による第1駆動電圧を低下させる。これにより、第1駆動電圧を低下させるとともに、第2駆動電圧を低下させる場合と比べて、フィードバック制御をより適切かつ迅速に実施することができ、第2駆動電圧をより迅速に低下させることができる。
また、電圧エラーが発生した後、電圧制御部の誤作動が発生する前に、すなわち、第2駆動部の適切なフィードバック制御の下で、第2駆動電圧を低下させることができる。
本適用例では、第2駆動部は、第2駆動電圧を低下させる際に駆動パラメーターを変更する。このような構成では、第2駆動電圧を低下させる際に、より適切な駆動パラメーターを用いてフィードバック制御を実施できる。
本適用例では、スイッチ回路は、電圧監視部からの検知信号に基づいて、出力部と第2静電アクチュエーターとの接続を、接続状態から非接続状態に切り替える。このような構成では、電圧エラーが発生した場合に、出力部と第2静電アクチュエーターとの接続が非接続状態とされるため、誤作動により出力部から高電圧が出力されても、第2静電アクチュエーターに印加されることがなく、波長可変干渉フィルターの劣化をより確実に抑制できる。また、スイッチ回路を設けることにより、電圧制御部によって第2駆動電圧を低下させる必要がなく、電圧低下の処理負荷の増大を抑制できる。
本適用例では、駆動制御部による制御に基づいて、駆動電圧を低下させることができる。例えば、電圧エラーの発生状況に応じて、駆動電圧の値や、駆動電圧の低下タイミングや、低下方法等を適宜選択でき、波長可変干渉フィルターをより適切に停止できる。
本適用例では、上記光学モジュールに係る適用例と同様に、電圧制御部への供給電圧が低下した時点で、静電アクチュエーターへの駆動電圧を低下させられるため、上記のようなプルインや発振といった不都合が生じることを抑制でき、波長可変干渉フィルターの劣化を抑制できる。
また、例えば、駆動電圧がさらに低下して、上記下限値を下回る前に、電圧制御部による適切な制御の下で、駆動電圧を0Vとして波長可変干渉フィルターの駆動を正常に停止させることもできる。
以下、本発明の第1実施形態について、図面に基づいて説明する。第1実施形態では、本発明に係る光学モジュール及び電子機器の一例として、プリンター10(インクジェットプリンター)について説明する。
[プリンターの概略構成]
図1は、第1実施形態のプリンター10の外観の構成例を示す図である。図2は、本実施形態のプリンター10の概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、プリンター10は、供給ユニット11と、搬送ユニット12と、キャリッジ13と、キャリッジ移動ユニット14と、制御ユニット15(図2参照)と、を備える。このプリンター10は、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器30から入力された印刷データに基づいて、各ユニット11,12,14及びキャリッジ13を制御し、媒体Aに画像を印刷する。また、本実施形態のプリンター10は、媒体Aに印刷された画像の分光測定を行い、測定結果に基づく処理を行う(例えば色較正用のカラーパッチの分光測定の測定結果に基づいて色較正処理を行う)。
以下、プリンター10の各構成について具体的に説明する。
なお、本実施形態では、ロール体111に巻装された紙面を供給する例を示すがこれに限定されない。例えば、トレイ等に積載された紙面等の媒体Aをローラー等によって1枚ずつ供給する等、如何なる供給方法によって媒体Aが供給されてもよい。
搬送ローラー121は、図示略の搬送モーターからの駆動力が伝達され、制御ユニット15の制御により搬送モーターが駆動されると、その回転力により回転駆動されて、従動ローラーとの間に媒体Aを挟み込んだ状態でY方向に沿って搬送する。また、搬送ローラー121のY方向の下流側(+Y側)には、キャリッジ13に対向するプラテン122が設けられている。
印刷部16は、例えば下面(媒体Aに対向する面)側に形成されたノズルからインクを吐出して画像を形成する、所謂、インクジェットヘッドである。この印刷部16は、例えば、複数色のインクに対応したインクカートリッジ161と、各ノズルに設けられ対応する色のインクカートリッジ161からインクが供給される圧力室と、圧力室に設けられるピエゾ素子と、を備え、ピエゾ素子の駆動によってノズルから吐出されたインク滴により、媒体Aにインクドットが形成される。
分光器17は、後に詳述するが、一対の反射膜間のギャップ量に応じた波長の光を透過させ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のギャップ量を制御するフィルター制御部18とを含み構成され、光学モジュールに相当する。
また、キャリッジ13は、フレキシブル回路131により制御ユニット15に接続され、制御ユニット15からの指令に基づいて、印刷部16による印刷処理(媒体Aに対する画像形成処理)及び、分光器17による分光測定処理を実施する。
このキャリッジ移動ユニット14は、例えば、キャリッジガイド軸141と、キャリッジモーター142と、タイミングベルト143と、を含んで構成されている。
キャリッジガイド軸141は、X方向に沿って配置され、両端部がプリンター10の例えば筐体に固定されている。キャリッジモーター142は、タイミングベルト143を駆動させる。タイミングベルト143は、キャリッジガイド軸141と略平行に支持され、キャリッジ13の一部が固定されている。そして、制御ユニット15の指令に基づいてキャリッジモーター142が駆動されると、タイミングベルト143が正逆走行され、タイミングベルト143に固定されたキャリッジ13がキャリッジガイド軸141にガイドされて往復移動する。
I/F151は、外部機器30から入力される印刷データをCPU154に入力する。
ユニット制御回路152は、制御部152Aと、電力供給部152Bと、を備える。
制御部152Aは、CPU154からの指令信号に基づいて、各ユニット11〜14(フィルター制御部18を含む)をそれぞれ制御する。
電力供給部152Bは、各ユニット11〜14、(フィルター制御部18を含む)に電力を供給する。
図3は、分光器17の概略構成を示す断面図である。
分光器17は、図3に示すように、光源部171と、波長可変干渉フィルター5を含む光学フィルターデバイス172と、受光部173と、導光部174と、フィルター制御部18(図2参照)と、を備えている。
この分光器17は、光源部171から媒体A上に照明光を照射し、媒体Aで反射された光成分を、導光部174により光学フィルターデバイス172に入射させる。そして、光学フィルターデバイス172は、この反射光から所定波長の光を出射(透過)させて、受光部173により受光させる。また、光学フィルターデバイス172は、制御ユニット15の制御に基づいて、透過波長(出射波長)を選択可能であり、可視光における各波長の光の光量を測定することで、媒体A上の測定領域Rの分光測定が可能となる。
光源部171は、光源171Aと、集光部171Bとを備える。この光源部171は、光源171Aから出射された光を媒体Aの測定領域R内に、媒体Aの表面に対する法線方向から照射する。
光源171Aとしては、可視光域における各波長の光を出射可能な光源が好ましい。このような光源171Aとして、例えばハロゲンランプやキセノンランプ、白色LED等を例示でき、特に、キャリッジ13内の限られたスペース内で容易に設置可能な白色LEDが好ましい。集光部171Bは、例えば集光レンズ等により構成され、光源171Aからの光を測定領域Rに集光させる。なお、図3においては、集光部171Bでは、1つのレンズ(集光レンズ)のみを表示するが、複数のレンズを組み合わせて構成されていてもよい。
この導光部174は、測定領域Rで、媒体Aの表面に対して45°で反射された光を反射鏡174Aにより、波長可変干渉フィルター5の光軸上に反射させる。バンドパスフィルター174Bは、可視光域(例えば380nm〜720nm)の光を透過させ、紫外光及び赤外光の光をカットする。これにより、波長可変干渉フィルター5には、可視光域の光が入射されることになり、受光部173において、可視光域における波長可変干渉フィルター5により選択された波長の光が受光される。
図4は、分光器17が備える波長可変干渉フィルター5とフィルター制御部18とを模式的に示す図である。
光学フィルターデバイス172は、図4に示すように、筐体6と、筐体6の内部に収納された波長可変干渉フィルター5とを備えている。
(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、波長可変型のファブリーペローエタロン素子であり、図4に示すように、透光性の固定基板51及び可動基板52を備え、これらの固定基板51及び可動基板52が、接合膜により接合されることで、一体的に構成されている。
また、波長可変干渉フィルター5は、ギャップG(反射膜間ギャップ)を介して対向配置された固定反射膜54及び可動反射膜55と、ギャップGの寸法(ギャップ量)を調整する静電アクチュエーター56と、を備える。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。なお、バイアス用アクチュエーター57は第1静電アクチュエーターに相当し、制御用アクチュエーター58は第2静電アクチュエーターに相当する。
固定基板51は、可動基板52に対向する面に固定反射膜54と、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、が設けられる。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、後述する各固定電極571,581の内部応力による固定基板51の撓みはない。
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、フィルター制御部18の後述するギャップ検出部183に接続される。
制御用固定電極581は、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、フィルター制御部18の後述するフィードバック制御部184に接続される。
可動基板52は、可動部521と、可動部521の外に設けられ、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ている。この可動部521には、可動反射膜55と、バイアス用アクチュエーター57を構成するバイアス用可動電極572と、制御用アクチュエーター58を構成する制御用可動電極582と、が設けられる。
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、フィルター制御部18の後述するギャップ検出部183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、フィードバック制御部184に接続される。
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、平面中心点を中心として、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。
筐体6は、図4に示すように、ベース61と、リッド62と、を備えている。これらのベース61及びリッド62は、例えばガラスフリット(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により接合される。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。
リッド62は、ガラス平板であり、ベース61の底面とは反対側の端面に接合される。
フィルター制御部18は、電圧制御部に相当し、図4に示すように、電源電圧監視部181、バイアス駆動部182、ギャップ検出部183、フィードバック制御部184、及びマイコン(マイクロコントローラー)19を含んで構成される。
フィルター制御部18は、波長可変干渉フィルター5のギャップGの寸法を、制御部152Aからの波長設定指令に基づく値(目標波長に対応する値)に設定する。すなわち、フィルター制御部18は、波長設定指令に基づいて、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と制御用アクチュエーター58とのそれぞれの駆動電圧を調整し、波長可変干渉フィルター5の透過光の波長が目標波長となるようにギャップGの寸法を設定する。
バイアス駆動部182は、第1電源電圧Vaにより駆動され、マイコン19から入力されたバイアス信号に基づいて、バイアス用アクチュエーター57にバイアス電圧V1を印加する。バイアス駆動部182は、例えば、可変ゲインアンプを備え、バイアス信号に基づいてゲインを設定することにより、バイアス信号に応じたバイアス電圧V1をバイアス用アクチュエーター57に印加する。このバイアス駆動部182は、第1駆動部に相当し、バイアス電圧V1は、第1駆動電圧に相当する。
なお、バイアス駆動部182は、第1電源電圧Vaが少なくともVda(バイアス電圧閾値Vdaとも称す)以上の場合に正常に駆動される。
ギャップ検出部183は、反射膜54,55間の静電容量からギャップGの寸法を検出し、検出信号をフィードバック制御部184に出力する。具体的には、ギャップ検出部183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183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。
フィードバック制御部184は、第2電源電圧Vbにより駆動される、マイコン19から入力されたギャップGの目標値と、ギャップ検出部183から入力される検出値とに基づき、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V2を印加する。このフィードバック制御部184は、第2駆動部に相当し、フィードバック電圧V2は、第2駆動電圧に相当する。ここで、目標値は、目標波長に対応する値にギャップGの寸法が設定された際のギャップ検出部183による検出値である。フィードバック制御部184は、目標値と検出値との差分値が0となるように、フィードバック電圧V2を調整するフィードバック制御を実施する。
フィードバック制御部184は、目標値と検出値とが入力され、検出値の変化に応じた出力を得るPID制御器20(図5参照)と、PID制御器20からの出力に基づいて、制御用アクチュエーター58にフィードバック電圧V2を印加する駆動回路(図示省略)と、を含み構成される。
図5に例示するように、フィードバック制御部184は、アナログ回路によって構成されるPID制御器20を用いることができる。
比例回路202は、差動増幅回路201からの出力(電圧)を、可変抵抗の抵抗値Raに応じた増幅率で増幅する。以下、抵抗値Raを比例パラメーターRaとも称す。
積分回路203は、差動増幅回路201からの出力の時間積分に対応する電圧を出力する。第1増幅回路205は、積分回路203の出力(電圧)を、可変抵抗の抵抗値Rbに応じた増幅率で増幅する。以下、抵抗値Rbを積分パラメーターRbとも称す。
微分回路204は、差動増幅回路201からの出力の微分値(電圧値)を出力する。第2増幅回路206は、微分回路204の出力(電圧)を、可変抵抗の抵抗値Rcに応じた増幅率で増幅する。以下、抵抗値Rcを微分パラメーターRcとも称す。
加算回路207は、比例回路202、第1増幅回路205、及び第2増幅回路206のそれぞれの出力(電圧値)を加算し、増幅する。
図6は、電源電圧監視部181の概略構成を示す図である。また、図7は、電源電圧監視部181の動作の一例を示す図であり、電力供給部152Bからの各電源電圧の変化に対する、電源電圧監視部181からの出力値を示す図である。
電源電圧監視部181は、電力供給部152Bからの第1電源電圧Va、第2電源電圧Vb、及び第3電源電圧Vcがそれぞれに設定された閾値未満となったことを示す検知信号(第1検知信号Vta、第2検知信号Vtb、及び第3検知信号Vtc)をマイコン19に出力する(図4参照)。
第1コンパレーター181Aから出力される第1検知信号Vtaは、図7に示すように、バイアス駆動部182に印加される第1電源電圧Vaが、Vda(バイアス電圧閾値Vdaとも称す)未満に低下した際に、LowレベルからHighレベルに変化する。このバイアス電圧閾値Vdaは、バイアス駆動部182が正常に駆動する電圧範囲の下限値以上に設定される。すなわち、第1コンパレーター181Aは、バイアス駆動部182が正常に駆動している間に、第1電源電圧Vaの低下し、第1電源電圧Vaがバイアス電圧閾値Vda未満となったことを検知できる。
マイコン19は、駆動制御部に相当し、記憶部191を備え、例えばギャップ検出部183で検出される検出信号(電圧信号)とギャップG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、記憶部191は、波長可変干渉フィルター5の目標波長(目標値)とフィードバックパラメーターとの関係が記憶されている。
また、マイコン19は、図4に示すように、電圧低下検知部192、バイアス指令部193、及びフィードバック指令部194として機能する。
また、フィードバック指令部194は、電圧エラーが検知された場合に、フィードバック電圧V2を所定値以下に低下させるように、目標指令及び設定指令をフィードバック制御部184に出力する。
図8は、プリンター10による分光測定処理の一例を示すフローチャートである。また、図9は、電圧エラーが発生した際の波長可変干渉フィルターの駆動方法の一例を示すフローチャートである。また、図10は、フィードバックパラメーターの一例を示す図である。また、図11〜図14は、電圧エラーが発生した場合の各電源電圧Va,Vb,Vcの変化と、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2との関係を示す図である。
プリンター10では、外部機器30や操作入力部(図示略)から分光測定処理の開始指示が入力されると、制御ユニット15は、分光器17の光源部171を点灯させ、フィルター制御部18に分光測定処理を開始させる。フィルター制御部18は、所定の測定対象波長域(例えば可視光域)における所定間隔(例えば20nm間隔)毎の波長に対応する駆動電圧を、順次、静電アクチュエーター56に印加させ、受光部173による受光量を分光測定結果として取得する。
なお、以下の説明では、目標波長(測定波長)λは、波長変数i(i=1〜16の整数)に対応付けられているものとする。例えば、波長変数i=1,2,・・・,16は、それぞれ目標波長λ=700,680,・・・,400nmに対応付けられているものとする。
プリンター10では、外部機器30や操作入力部(図示略)から分光測定処理の開始指示が入力されると、制御ユニット15は、分光器17の光源部171を点灯させ、フィルター制御部18に分光測定処理を開始させる。フィルター制御部18は、所定の測定対象波長域(可視光域)における所定間隔(20nm間隔)毎の波長に対応する駆動電圧を、順次、静電アクチュエーター56に印加させ、受光部173による受光量を分光測定結果として取得する。
まず、マイコン19は、記憶部191の波長変数iを1とし、波長変数iを初期化する(ステップS2)。
各パラメーターRa,Rb,Rcは、目標波長λ、すなわち波長変数iに対して予め設定されている(図10の通常時の値を参照)。例えば、波長変数i=1の場合(本実施形態では目標波長λ=700nmの場合)、比例パラメーターRa=32K(Ω)であり、積分パラメーターRb=100K(Ω)であり、微分パラメーターRc=95K(Ω)である。記憶部191は、波長変数iと、フィードバックパラメーターの設定値とが対応付けられたデータテーブルを記憶しており、フィードバック指令部194は、当該データテーブルを参照して、設定指令を出力する。フィードバック制御部184は、設定指令に基づいて各パラメーターRa,Rb,Rcを変更する。
具体的には、バイアス指令部193は、波長変数i(目標波長λ)に対応するバイアス電圧V1を算出し、当該バイアス電圧V1に設定する旨のバイアス指令をバイアス駆動部182に出力する。バイアス駆動部182は、バイアス指令に基づいて、バイアス用アクチュエーター57にバイアス電圧V1を印加する。
また、フィードバック指令部194は、波長変数i(目標波長λ)に対応する目標指令をフィードバック制御部184に出力する。フィードバック制御部184は、目標指令に基づいて、制御用アクチュエーター58のフィードバック電圧V2を調整する。なお、目標指令は、ギャップGの寸法が目標波長λに対応する値に設定された際の、ギャップ検出部183の検出値に一致する目標値を含む。記憶部191は、波長変数iと目標値とが対応付けられたデータテーブルを記憶しており、フィードバック指令部194は、当該データテーブルを参照して目標値を取得し、目標指令を出力する。
これにより、波長可変干渉フィルター5のギャップGの寸法が、目標波長λに対応する値に設定される。
次に、マイコン19は、波長変数iに1を加算し(ステップS6)、波長変数iが最大値imax(本実施形態ではimax=16)よりも大きいか否かを判定する(ステップS7)。
全目標波長λに対する測定結果が取得されておらず、ステップS7においてNOと判定された場合、マイコン19は、ステップS3以降の処理を実行する。
ステップS8でNOと判定されると、マイコン19はステップS2以降の処理を実行する。一方、ステップS8でYESと判定されると、マイコン19は、本フローチャートに示す分光測定処理を終了する。
フィルター制御部18は、分光測定処理の実施時に、電源電圧監視部181によって電圧エラーが検知されると、割り込み処理として、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を0Vとし、波長可変干渉フィルター5の駆動を停止させる停止処理を実施する。
例えば、図11に示すように、各電源電圧Va,Vb,Vcがそれぞれに設定された各電圧閾値Vda,Vdb,Vdcよりも大きい、すなわち電源電圧が正常の場合、図8に示す分光測定処理が実施される。一方、図11に示すように、例えば、マイコン19に印加される第3電源電圧Vcがマイコン電圧閾値Vdcよりも小さくなると、第3コンパレーター181Cから出力される第3検知信号VtcがLowからHighに変化し、電圧低下検知部192によって電圧エラーが検知される。
図11に示す例では、波長変数iが13に設定されている際に電圧エラーが検知されたため、波長変数i=14に対応する測定が行われずに、波長変数iが1に設定される。
本実施形態では、静電アクチュエーター56への印加電圧が0Vの場合の各パラメーターRa,Rb,Rcを、波長変数i=1に対応する値とする(図10のエラー検知時における太枠内を参照)。なお、本実施形態に限定されず、静電アクチュエーター56への印加電圧が0の場合の各パラメーターRa,Rb,Rcの値を、別に設定してもよい。
ここで、フィードバック電圧V2を0Vとする旨の目標指令は、静電アクチュエーター56の印加電圧が0Vの際、すなわち初期状態におけるギャップ検出部183の検出値を目標値として含む指令信号である。
バイアス駆動部182は、バイアス指令に基づいて、バイアス用アクチュエーター57の印加電圧であるバイアス電圧V1を0Vとする。
また、フィードバック制御部184は、ギャップ検出値が初期状態に対応する目標値となるようにフィードバック制御を行い、最終的に、制御用アクチュエーター58の印加電圧であるフィードバック電圧V2を0Vとする。
例えば、図12に示すようにバイアス駆動部182に印加される第1電源電圧Vaがバイアス電圧閾値Vda未満となった場合や、図13に示すように、フィードバック制御部184に印加される第2電源電圧Vbが、フィードバック電圧閾値Vdb未満となった場合も、同様に、電圧低下検知部192によって電圧低下が検知される。
上述のように構成される第1実施形態では、以下の作用効果を得ることができる。
各電源電圧Va,Vb,Vcの低下が所定の閾値未満となり、電圧エラーが発生した際に、フィルター制御部18のバイアス駆動部182、フィードバック制御部184、及びマイコン19等の誤作動が生じるおそれがある。当該誤作動が生じると、例えば、静電アクチュエーター56に大きな駆動電圧が印加され、各反射膜54,55が接触し(プルイン)、波長可変干渉フィルター5が劣化するおそれがある。また、上述の誤作動により、例えば、フィードバック制御部184によるフィードバック制御が適切に機能せず発振が生じるおそれがある。
これに対して、フィルター制御部18は、各電源電圧Va,Vb,Vcの低下がそれぞれに対応する所定の閾値未満となり、電圧エラーが検知された時点で、静電アクチュエーター56の駆動電圧を低下させる。これにより、誤作動によるプルインや発振等の不都合を抑制でき、波長可変干渉フィルター5の劣化を抑制できる。
なお、本実施形態のように駆動電圧を0Vとすることにより、例えば、マイコン19の第3電源電圧Vcがマイコン19の動作下限レベルVLimcを下回る前に、制御ユニット15に電力供給を停止させる等の処理を行わせることができる。
また、フィルター制御部18は、マイコン19の制御に基づいて、駆動電圧を低下させる。したがって、上述のフィードバックパラメーターの変更後に、駆動電圧を低下させる等の制御を実施でき、より適切に波長可変干渉フィルター5を停止させることができる。
以下、第2実施形態について説明する。
第1実施形態では、電圧エラーが検知された場合に、フィルター制御部18は、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2が0Vとなるように停止処理を実施していた。これに対して、第2実施形態では、フィルター制御部18は、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を0Vに向かって段階的に低下させる点で、第1実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、第1実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
フィルター制御部18は、分光測定処理の実施時に電圧エラーが検知されると、割り込み処理として、図15及び図16に示すように、所定時間経過毎に、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を0Vに向かって段階的に低下させる停止処理を実施する。
電圧エラーが検知されると、マイコン19は、波長変数iをK−1に、ステップ変数kを1に設定する(ステップS32)。ここで、ステップ変数kは、段階的に電圧を低下させる際の各ステップに対応する変数である。また、本実施形態では、波長変数iは、最初に3に設定される。
フィードバック制御部184は、設定指令に応じて、各パラメーターRa,Rb,Rcの値を変更する。なお、本実施形態でも、静電アクチュエーター56への印加電圧が0の場合の各パラメーターRa,Rb,Rcを波長変数i=1に対応する値とするが、波長変数i=1に限定されず、静電アクチュエーター56への印加電圧が0Vの場合の各パラメーターRa,Rb,Rcの値を別に設定してもよい。
バイアス駆動部182は、バイアス指令に基づくバイアス電圧V1を、バイアス用アクチュエーター57に印加する。
また、フィードバック制御部184は、目標値に基づいてフィードバック制御を行い、最終的に、制御用アクチュエーター58の印加されるフィードバック電圧V2を、目標値に応じた値に調整する。
例えば、バイアス電圧V1を所定のステップ数Kで所定量ずつ段階的に減少させてもよい。この場合、エラー検知時の電圧値をVoとし、バイアス電圧V1の1ステップにおける低減量は、Vo/Kである。また、ステップ変数k(k=1〜K)に対応するバイアス電圧V1は、Vo−(Vo/K)×kである。
ここで、所定時間とは、マイコン19からバイアス指令及び目標指令が出力されてから、受光部173による受光量(測定値)を取得するのに十分な時間に設定されている。すなわち、所定時間は、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2が変更された後、波長可変干渉フィルター5のギャップGの寸法が安定する安定化時間と、測定値を取得するための測定時間と、を含む。
次に、マイコン19は、波長変数i=1(ステップ変数k=K−1)か否かを判定する(ステップS37)。
波長変数iが1ではない場合(ステップS37:NO)、ステップS33に戻り、以降の処理を実施する。
ここで、波長変数i=1(ステップ変数k=K−1)の場合、既に、フィードバック電圧V2が0Vとなっている。本実施形態では、マイコン19は、フィードバックパラメーターの各値を変更せずに、静電アクチュエーター56への印加電圧が0V、すなわちギャップGの寸法が初期値の場合に対応するバイアス指令及び目標指令を出力する。
上述のように構成される第2実施形態では、第1実施形態の作用効果に加え以下の作用効果を得ることができる。
フィルター制御部18は、電圧エラーが発生した場合に、駆動電圧を所定値以下に漸減させることにより、一度の駆動電圧の変更時における駆動電圧の変化量を小さくできる。これにより、一度の変更で駆動電圧を急変させることにより、ギャップ量(静電アクチュエーター56の駆動電圧)の制御不良が発生することを抑制できる。例えば、フィードバック電圧V2を大きく変更すると、フィードバック制御部184によるフィードバック制御が適切に実施されずに発振が生じたり、安定化時間が増大したりするおそれがある。これに対して、本実施形態では、上記制御不良の発生を抑制できる。
以下、第3実施形態について説明する。
第2実施形態では、電圧エラーが検知された場合に、フィルター制御部18は、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を0Vとなるまで段階的に低下させていた。これに対して、第3実施形態では、フィルター制御部18は、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を0Vに向かって段階的に低下させている際に、各電源電圧のいずれかが第2の閾値未満となったタイミングで、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を0Vに変更する点で、第2実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、上記各実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図18に示すように、第3電源電圧Vcに対して、第1マイコン電圧閾値Vdc1と、第1マイコン電圧閾値Vdc1よりも小さい第2マイコン電圧閾値Vdc2とが設定されている。各電圧閾値Vdc1,Vdc2は、マイコンの動作下限レベルVLimcよりも大きい値に設定されている。図18に例示するように、フィルター制御部18は、第3電源電圧Vcが第1マイコン電圧閾値Vdc1未満かつ第2マイコン電圧閾値Vdc2以上の場合、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を段階的に低下させる。また、フィルター制御部18は、第3電源電圧Vcが第2マイコン電圧閾値Vdc2未満となったタイミングで、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を0Vとする。
また、漸減処理を実施している際に、第3電源電圧Vcがさらに低下し、第2マイコン電圧閾値Vdc2よりも小さくなると、マイコン19は、図8に示す第1実施形態の停止処理を漸減処理に対する割り込み処理として実施する。
なお、全ての電源電圧Va,Vb,Vcに二つの閾値を設定しなくともよいが、第3電源電圧Vcに二つの閾値を設定することにより、マイコン19の誤作動をより確実に抑制できる。
上述のように構成される第3実施形態では、第1実施形態の作用効果に加え以下の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、各電源電圧Va,Vb,Vcのそれぞれに、上述の第1閾値及び第2閾値が設定されている。各電源電圧Va,Vb,Vcがそれぞれに設定された第1閾値未満となった場合、すなわち電圧エラーが発生した場合、フィルター制御部18は、静電アクチュエーター56の駆動電圧を漸減させることにより、第2実施形態と同様に、フィルター制御部18による適切な制御の下で、駆動電圧を低下させることができる。
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例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。
上記各実施形態では、バイアス電圧V1とフィードバック電圧V2とを低下させるタイミングを同時としていたが、これに限定されず、上記タイミングを異ならせてもよい。
図19は、変形例1において、電圧エラー発生時の各電源電圧の変化と、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2との関係を示す図である。
図19に示すように、電圧エラーが発生した場合に、バイアス電圧V1を維持したままフィードバック電圧V2を0Vとし、その後、バイアス電圧V1を0Vとしてもよい。
具体的には、例えば、フィードバック指令部194は、電圧エラー発生時における波長変数iに基づいて、バイアス電圧V1を変更せずにフィードバック電圧V2を0Vとした場合の目標値(ギャップGの寸法に対応するギャップ検出部183の検出値)を取得し、フィードバック制御部184に出力する。なお、目標値は、予め算出し、記憶部191に記憶しておいてもよい。その後、フィードバック電圧V2が0Vで安定し、ギャップ検出部183の検出値が変動しなくなったら、バイアス指令部193は、バイアス電圧V1を0Vとする旨のバイアス指令を出力し、かつ、フィードバック指令部194は、初期ギャップに対応する目標指令を出力する。
また、バイアス電圧V1を変更せずに、フィードバック電圧V2を変更させることにより、フィードバック制御部184によるギャップGの変更をより確実かつ迅速に行うことができる。
また、バイアス電圧V1を0Vとする際の目標値は、フィードバック電圧V2、すなわち波長変数iに応じて容易に算出することができ、マイコン19の処理負荷の増大を抑制できる。
また、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2のそれぞれを漸減させてもよい。
図20は、変形例2において、電圧エラー発生時の各電源電圧の変化と、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2との関係を示す図である。
図20に示すように、電圧エラーが発生した場合に、バイアス電圧V1を所定値以下の0Vとした後に、フィードバック電圧V2を段階的に低減させながら0Vとしてもよい。
具体的には、例えば、バイアス指令部193は、バイアス電圧V1を0Vとする旨のバイアス指令を出力し、かつ、フィードバック指令部194は、目標指令を出力する。ここで、フィードバック指令部194は、バイアス電圧V1を0Vとし、フィードバック電圧V2を電圧エラー発生時の値に維持した場合に対応する、目標値を出力する。その、フィードバック指令部194は、例えば、安定化時間以上の所定時間が経過毎に、目標値を順次変更し、フィードバック電圧V2を段階的に低下させる。
上記第2実施形態では、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を段階的に低下させていたが、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2のいずれか一方を、電圧エラーの検知した際に0Vに変更しつつ、他方を漸減させてもよい。
図21は、変形例3において、電圧エラー発生時の各電源電圧の変化と、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2との関係を示す図である。
図21に示すように、電圧エラーが発生した場合に、バイアス電圧V1を0Vとし、かつ、フィードバック電圧V2を段階的に低下させている。すなわち、バイアス電圧V1が1ステップで0Vに変更される点を除き、第2実施形態の停止処理と同様の処理が実施される。
なお、フィードバック指令部194は、フィードバックパラメーターを波長変数i(ステップ変数k)に対応する値に設定してもよいし、静電アクチュエーター56への印加電圧が0Vの場合に対応する値に設定してもよい。
上記各実施形態において、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2が0Vとされた後、制御ユニット15は、マイコン19からの供給停止指令に基づいて、電力供給部152Bを停止させ、フィルター制御部18への電力供給を停止させるとしたが、これに限定されない。例えば、ユニット制御回路152は、電力供給部152Bとフィルター制御部18との接続状態を切り替えるスイッチを備え、当該スイッチをオフ状態とする構成としてもよい。
図22に示すように、電力供給部152Bは、フィルター制御部18と電力供給用の配線で接続されている。電力供給用の配線は、第1電源電圧Vaを印加するための第1配線と、第2電源電圧Vbを印加するための第2配線と、第3電源電圧Vcを印加するための第3配線と、を含む。
第1スイッチ152C1は、第1配線と電力供給部152Bとの接続を切り替える。第1スイッチ152C1がオン状態でバイアス駆動部182に電力供給可能となる。
第2スイッチ152C2は、第2配線と電力供給部152Bとの接続を切り替える。第2スイッチ152C2がオン状態でフィードバック制御部184に電力供給可能となる。
第3スイッチ152C3は、第2配線と電力供給部152Bとの接続を切り替える。第3スイッチ152C3がオン状態でマイコン19に電力供給可能となる。
このように、マイコン19からの指令に基づいて、各スイッチ152C1,152C2,152C3をオフ状態に切り替えることにより、電力供給部152Bからフィルター制御部18への電力供給を停止させることができる。
また、各スイッチ152C1,152C2,152C3をオフ状態とする前に、上記各実施形態及び変形例に記載する停止処理を実施してもよい。これにより、波長可変干渉フィルター5が初期状態となった後に、電力供給を停止させることができる。
上記各実施形態では、電圧エラーが発生した場合、マイコン19によるバイアス駆動部182及びフィードバック制御部184の制御に基づいて、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を低下させていたが、これに限定されない。例えば、電源電圧監視部181の検知信号に基づいて、バイアス駆動部182とバイアス用アクチュエーター57との接続や、フィードバック制御部184と制御用アクチュエーター58との接続をオフ状態とするスイッチ回路を備える構成としてもよい。このような構成では、マイコン19における停止処理による処理負荷の増大を抑制できる。
図23に示すように、フィルター制御部18Aでは、電源電圧監視部181からの検知信号がフィードバック制御部184Aに入力される。
フィードバック制御部184Aは、図24に示すように、PID制御器20と、駆動回路21と、スイッチ回路22と、を含む。
駆動回路21は、出力部に相当し、PID制御器20からの出力に基づいて、波長可変干渉フィルター5の制御用アクチュエーター58(図23参照)に、フィードバック電圧V2を印加する。
上記第2実施形態では、バイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を段階的に低減させる際のステップ数Kを固定値とする場合について例示したが、ステップ数Kを変更してもよい。
例えば、バイアス電圧V1を、エラー検知時の電圧値Voから所定の低減量ΔV1で段階的に低減させてもよく、この場合、ステップ数Kは、電圧値Voを低減量ΔV1で割った際の商として得られる。なお、この場合、ステップ変数k(k=1〜K)に対応するバイアス電圧V1は、ΔV1×(K−k)である。また、フィードバック電圧V2もステップ数Kに応じた回数で段階的に低減される。このような構成では、エラー検知時の電圧値Voに応じてステップ数Kが変更されるものの、各ステップにおけるバイアス電圧V1及びフィードバック電圧V2を予め算出しておくことができる。
また、媒体AをY方向に沿って移動させる搬送ユニット12を例示したがこれに限定されない。例えば、キャリッジ13を媒体Aに対してY方向に沿って移動させる構成としてもよい。
また、インクジェット方式のものに限定されず、例えば熱転写方式を用いたサーマルプリンターや、レーザープリンター、ドットインパクトプリンター等、如何なる印刷方式のプリンターに対しても適用できる。
また、筐体6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172を例示したが、波長可変干渉フィルター5が直に分光器17に設けられる構成などとしてもよい。
Claims (9)
- 反射膜間ギャップを介して対向する2つの反射膜、及び、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する静電アクチュエーターを備える波長可変干渉フィルターと、
電力供給部からの複数の供給電圧により駆動され、前記静電アクチュエーターに駆動電圧を印加する電圧制御部と、を備え、
前記電圧制御部は、前記複数の供給電圧のいずれかが所定の閾値未満となった場合に、前記駆動電圧を低下させる
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項1に記載の光学モジュールにおいて、
前記電圧制御部は、前記複数の供給電圧のいずれかが所定の閾値未満となった場合に、前記駆動電圧を所定値以下の値に変更する
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項2に記載の光学モジュールにおいて、
前記電圧制御部は、前記駆動電圧を漸減させる
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光学モジュールにおいて、
前記電圧制御部は、前記複数の供給電圧のいずれかが所定の第1閾値未満となった場合に、前記駆動電圧を漸減させ、前記第1閾値よりも小さい第2閾値未満となった場合に、前記駆動電圧を所定値以下の値に変更する
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学モジュールにおいて、
前記波長可変干渉フィルターは、前記静電アクチュエーターとして、第1静電アクチュエーターと、第2静電アクチュエーターと、を有し、
前記電圧制御部は、
前記ギャップ量を検出するギャップ検出部と、前記第1静電アクチュエーターに前記駆動電圧としての第1駆動電圧を印加する第1駆動部と、前記ギャップ量の検出値を前記ギャップ量の目標値に近づけるようにフィードバック制御を行い、第2静電アクチュエーターに前記駆動電圧としての第2駆動電圧を印加する第2駆動部と、を有し、
前記複数の供給電圧のいずれかが前記所定の閾値未満となった場合に、前記第2駆動電圧を低下させた後、前記第1駆動電圧を低下させる
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項5に記載の光学モジュールにおいて、
前記第2駆動部は、前記フィードバック制御における駆動パラメーターを変更可能であり、前記第2駆動電圧を低下させる際に前記駆動パラメーターを変更する
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項5又は請求項6に記載の光学モジュールにおいて、
前記電圧制御部は、前記複数の供給電圧のいずれかが所定の閾値未満となったことを示す検知信号を出力する電圧監視部を備え、
前記第2駆動部は、
前記第2駆動電圧を出力する出力部と、
前記出力部の出力側に設けられ、前記出力部及び前記第2静電アクチュエーターが接続された接続状態と、切断された非接続状態とを切り替えるスイッチ回路と、を有し、
前記スイッチ回路は、前記検知信号の入力された場合、前記接続状態から前記非接続状態に切り替える
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光学モジュールにおいて、
前記電圧制御部は、前記静電アクチュエーターに前記駆動電圧を印加する駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、を備え、
前記複数の供給電圧のいずれかが所定の閾値未満となった場合に、前記駆動制御部は、前記駆動部を制御して前記駆動電圧を低下させる
ことを特徴とする光学モジュール。 - 反射膜間ギャップを介して対向する2つの反射膜、及び、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する静電アクチュエーターを備える波長可変干渉フィルターと、電力供給部からの複数の供給電圧により駆動され、前記静電アクチュエーター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と、
前記光学モジュールを制御するモジュール制御部と、を具備し、
前記電圧制御部は、前記複数の供給電圧のいずれかが所定の閾値未満となった場合に、前記駆動電圧を低下させる
ことを特徴とする電子機器。
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