CN110418994B - 光模块 - Google Patents

光模块 Download PDF

Info

Publication number
CN110418994B
CN110418994B CN201880017386.3A CN201880017386A CN110418994B CN 110418994 B CN110418994 B CN 110418994B CN 201880017386 A CN201880017386 A CN 201880017386A CN 110418994 B CN110418994 B CN 110418994B
Authority
CN
China
Prior art keywords
opening
region
layer
mirror
movable mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880017386.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110418994A (zh
Inventor
铃木智史
杉本达哉
港谷恭辅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017048566A external-priority patent/JP6793066B2/ja
Priority claimed from JP2017074492A external-priority patent/JP6716491B2/ja
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Publication of CN110418994A publication Critical patent/CN110418994A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110418994B publication Critical patent/CN110418994B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0202Mechanical elements; Supports for optical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0256Compact construction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/06Scanning arrangements arrangements for order-selection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/45Interferometric spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/45Interferometric spectrometry
    • G01J3/453Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes
    • G01J3/4532Devices of compact or symmetric construction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/45Interferometric spectrometry
    • G01J3/453Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes
    • G01J3/4535Devices with moving mirror
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0035Constitution or structural means for controlling the movement of the flexible or deformable elements
    • B81B3/004Angular deflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明的光模块包括:支承层(2A)、设在支承层(2A)上的器件层(3A)、安装在器件层(3A)的可动镜(5A)。器件层(3A)具有:可动镜(5A)贯通的安装区域(31A)、与安装区域(31A)连接的驱动区域(32A)。在支承层(2A)与器件层(3A)之间,形成有至少与安装区域(31A)以及驱动区域(32A)对应的空间(S1A),可动镜(5A)的一部分位于空间(S1A)。

Description

光模块
技术领域
本发明的一方面涉及光模块。
背景技术
已知利用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems(微机电系统))技术在SOI(Silicon On Insulator(绝缘体上硅))基板形成有干涉光学系统的光模块(例如,参照专利文献1)。这样的光模块由于能够提供实现高精度的光学配置的FTIR(傅立叶变换型红外分光分析仪)而受到注目。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2012-524295号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,上述那样的光模块中,例如在可动镜的大小依赖于对SOI基板的深沟加工的达成度方面存在如下课题。即,因为对SOI基板的深沟加工的达成度最大也就500μm左右,在增大可动镜的大小来提高FTIR的灵敏度时存在极限。于是,考虑将分体形成的可动镜安装于器件层(例如在SOI基板中形成有驱动区域的层)的技术。
本公开的一方面的目的在于提供一种能够实现可动镜向器件层的可靠安装的光模块。
解决课题的技术手段
本公开的一方面的光模块,包括:支承层、设在支承层上的器件层、安装在器件层的可动镜,器件层具有:可动镜贯通的安装区域、与安装区域连接的驱动区域,在支承层与器件层之间,形成有至少与安装区域以及驱动区域对应的空间,可动镜的一部分位于空间。
在该光模块中,可动镜贯通器件层的安装区域,可动镜的一部分位于在支承层与器件层之间形成的空间。由此,可将可动镜稳定且牢固地固定于器件层的安装区域。由此,根据该光模块实现可动镜向器件层的可靠安装。
本公开的一方面的光模块也可以是,还包括设在支承层与器件层之间的中间层,在中间层形成有第1开口,在支承层形成有凹部或第2开口,空间包含:第1开口内的区域以及凹部内的区域、或者、第1开口内的区域以及第2开口内的区域,可动镜的一部分位于凹部内的区域或第2开口内的区域。由此,可适宜地实现用于可动镜向器件层的可靠安装的构成。
在本公开的一方面的光模块中也可以是,支承层为SOI基板的第1硅层,器件层为SOI基板的第2硅层,中间层为SOI基板的绝缘层。由此,可由SOI基板适宜地实现用于可动镜向器件层的可靠安装的构成。
在本公开的一方面的光模块中也可以是,在支承层形成有凹部或开口,空间包含凹部内的区域或开口内的区域,可动镜的一部分位于凹部内的区域或开口内的区域。由此,可适宜地实现用于可动镜向器件层的可靠安装的构成。
在本公开的一方面的光模块中也可以是,在器件层形成有凹部,空间包含凹部内的区域,可动镜的一部分位于凹部内的区域。由此,可适宜地实现用于可动镜向器件层的可靠安装的构成。
在本公开的一方面的光模块中也可以是,在器件层形成有第1凹部,在支承层形成有第2凹部或开口,空间包含:第1凹部内的区域以及第2凹部内的区域、或者、第1凹部内的区域以及开口内的区域,可动镜的一部分位于第2凹部内的区域或开口内的区域。由此,可适宜地实现用于可动镜向器件层的可靠安装的构成。
在本公开的一方面的光模块中也可以是,可动镜的镜面相对于器件层位于支承层的相反侧。由此,可简化光模块的构成。
本公开的一方面的光模块也可以是,还包括:安装在支承层、器件层、以及设在支承层与器件层之间的中间层的至少一者的固定镜、安装在支承层、器件层以及中间层的至少一者的分束器,可动镜、固定镜以及分束器以构成干涉光学系统的方式配置。由此,可获得灵敏度提高的FTIR。
本公开的一方面的光模块也可以还包括:配置成使测定光从外部向干涉光学系统入射的光入射部、配置成使测定光从干涉光学系统向外部出射的光出射部。由此,可获得包括光入射部以及光出射部的FTIR。
发明的效果
根据本公开的一方面,可提供一种实现可动镜向器件层的可靠安装的光模块。
附图说明
图1是一实施方式的光模块的俯视图。
图2是沿图1所示的IIA-IIA线的截面图。
图3是沿图1所示的IIIA-IIIA线的截面图。
图4是沿图1所示的IVA-IVA线的截面图。
图5是沿图1所示的VA-VA线的截面图。
图6是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图7是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图8是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图9是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图10是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图11是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图12是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图13是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图14是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图15是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图16是一实施方式的光模块的俯视图。
图17是沿图16所示的IIB-IIB线的截面图。
图18是沿图16所示的IIIB-IIIB线的截面图。
图19的(a)是图17的局部放大图,(b)是沿图17所示的IVbB-IVbB线的截面图。
图20的(a)是示出可动镜的安装过程的截面图,(b)是沿(a)所示的VbB-VbB线的截面图。
图21的(a)是示出可动镜的安装过程的截面图,(b)是沿(a)所示的VIbB-VIbB线的截面图。
图22是沿图16所示的VIIB-VIIB线的截面图。
图23是沿图16所示的VIIIB-VIIIB线的截面图。
图24是示出第1开口的变形例的截面图。
图25是示出可动镜的变形例的截面图。
图26是沿图25所示的XIB-XIB线的截面图。
图27是一实施方式的光模块的俯视图。
图28是沿图27所示的IIC-IIC线的截面图。
图29是沿图27所示的IIIC-IIIC线的截面图。
图30的(a)是图27所示的可动镜的周边结构的立体图,(b)是沿图30的(a)所示的IVbC-IVbC线的截面图。
图31是沿图27所示的VC-VC线的截面图。
图32是沿图27所示的VIC-VIC线的截面图。
图33是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图34是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图35是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图36是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图37是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图38是可动镜的周边结构的变形例的截面图。
图39是变形例所涉及的光模块的局部概略俯视图。
图40是沿图39所示的IXVC-IXVC线的截面图。
图41是沿图39所示的XVC-XVC线的截面图。
图42是示出可动镜的变形例的正视图。
图43是图42所示的变形例的截面图。
图44是示出可动镜的变形例的正视图。
图45是示出可动镜的变形例的正视图。
图46是示出可动镜的变形例的正视图。
图47是示出可动镜的变形例的正视图。
图48是示出可动镜的变形例的正视图。
图49是示出可动镜的变形例的正视图。
图50是示出开口的变形例的俯视图。
图51是示出开口的变形例的俯视图。
图52是示出开口的变形例的俯视图。
图53是示出可动镜变形例的截面图。
图54是示出开口的变形例的俯视图。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下参照附图详细地说明本公开的一方面的实施方式。再有,在各图中对相同或相当的部分赋予相同的标号,省略重复的部分。
[光模块的构成]
如图1所示,光模块1A包括:支承层2A、设于支承层2A上的器件层3A、设于支承层2A与器件层3A之间的中间层4A。支承层2A、器件层3A以及中间层4A由SOI基板构成。具体地,支承层2A是SOI基板的第1硅层。器件层3A是SOI基板的第2硅层。中间层4A是SOI基板的绝缘层。支承层2A、器件层3A以及中间层4A在从它们的层叠方向即ZA轴方向(平行于ZA轴的方向)观察的情况下,例如呈一边为10mm左右的矩形状。支承层2A以及器件层3A的各自的厚度例如为几百μm左右。中间层4A的厚度例如为几μm左右。再有,在图1中,以器件层3A的1个角部以及中间层4A的1个角部被切口的状态示出器件层3A以及中间层4A。
器件层3A具有安装区域31A和连接于安装区域31A的驱动区域32A。驱动区域32A包含一对致动器区域33A和一对弹性支承区域34A。安装区域31A以及驱动区域32A(即,安装区域31A与一对致动器区域33A以及一对弹性支承区域34A)由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成于器件层3A的一部分。
一对致动器区域33A在XA轴方向(与垂直于ZA轴的XA轴平行的方向)上配置于安装区域31A的两侧。即,安装区域31A在XA轴方向上被一对致动器区域33A夹持。各致动器区域33A隔着中间层4A固定于支承层2A。在各致动器区域33A的安装区域31A侧的侧面,设有第1梳齿部33aA。各第1梳齿部33aA因为除去其正下方的中间层4A而相对于支承层2A成为浮起的状态。在各致动器区域33A设有第1电极35A。
一对弹性支承区域34A在YA轴方向(与垂直于ZA轴以及XA轴的YA轴平行的方向)上配置于安装区域31A的两侧。即,安装区域31A在YA轴方向上被一对弹性支承区域34A夹持。各弹性支承区域34A的两端部34aA隔着中间层4A固定于支承层2A。各弹性支承区域34A的弹性变形部34bA(两端部34aA之间的部分)具有连接了多个板簧的结构。各弹性支承区域34A的弹性变形部34bA因为除去其正下方的中间层4A而相对于支承层2A成为浮起的状态。在各弹性支承区域34A中在两端部34aA分别设有第2电极36A。
在安装区域31A,连接有各弹性支承区域34A的弹性变形部34bA。安装区域31A因为除去其正下方的中间层4A而相对于支承层2A成为浮起的状态。即,安装区域31A由一对弹性支承区域34A支承。在安装区域31A中的各致动器区域33A侧的侧面,设有第2梳齿部31aA。各第2梳齿部31aA因为除去其正下方的中间层4A而相对于支承层2A成为浮起的状态。在彼此相对的第1梳齿部33aA以及第2梳齿部31aA中,第1梳齿部33aA的各梳齿位于第2梳齿部31aA的各梳齿之间。
一对弹性支承区域34A在从平行于XA轴的方向AA观察的情况下从两侧夹着安装区域31A,若安装区域31A沿方向AA移动,则对安装区域31A作用弹性力以使安装区域31A返回初始位置。因此,若对第1电极35A和第2电极36A之间施加电压,而在彼此相对的第1梳齿部33aA及第2梳齿部31aA之间作用静电引力,则安装区域31A沿方向AA移动直到该静电引力与由一对弹性支承区域34A带来的弹性力相平衡的位置。如此,驱动区域32A起到静电致动器的功能。
光模块1A还包括可动镜5A、固定镜6A、分束器7A、光入射部8A和光出射部9A。可动镜5A、固定镜6A以及分束器7A以构成作为迈克尔逊干涉光学系统的干涉光学系统10A的方式配置于器件层3A上。
可动镜5A在XA轴方向上的分束器7A的一侧,安装于器件层3A的安装区域31A。可动镜5A所具有的镜部51A的镜面51aA相对于器件层3A位于支承层2A的相反侧。镜面51aA为例如垂直于XA轴方向的面(即,垂直于方向AA的面),朝向分束器7A侧。
固定镜6A在YA轴方向上的分束器7A的一侧安装于器件层3A的安装区域37A。固定镜6A所具有的镜部61A的镜面61aA相对于器件层3A位于支承层2A的相反侧。镜面61aA为例如垂直于YA轴方向的面,朝向分束器7A侧。
光入射部8A在YA轴方向上的分束器7A的另一侧安装于器件层3A。光入射部8A例如由光纤以及准直透镜等构成。光入射部8A配置成使测定光从外部向干涉光学系统10A入射。
光出射部9A在XA轴方向上的分束器7A的另一侧安装于器件层3A。光出射部9A例如由光纤以及准直透镜等构成。光出射部9A配置成使测定光(干涉光)从干涉光学系统10A向外部出射。
分束器7A是具有光学功能面7aA的立方体类型的分束器。光学功能面7aA相对于器件层3A位于支承层2A的相反侧。分束器7A通过使分束器7A的底面侧的1个角部接触于在器件层3A形成的矩形状的开口3aA的1个角部而定位。分束器7A通过在定位了的状态下利用粘接等而固定于支承层2A,从而安装于支承层2A。
在如以上那样构成的光模块1A中,当测定光L0A从外部经由光入射部8A向干涉光学系统10A入射时,测定光L0A的一部在分束器7A的光学功能面7aA被反射而向可动镜5A行进,测定光L0A的余部透过分束器7A的光学功能面7aA而向固定镜6A行进。测定光L0A的一部分在可动镜5A的镜面51aA被反射,在同一光路上向分束器7A行进,透过分束器7A的光学功能面7aA。测定光L0A的余部在固定镜6A的镜面61aA被反射,在同一光路上向分束器7A行进,在分束器7A的光学功能面7aA被反射。透过了分束器7A的光学功能面7aA的测定光L0A的一部分和在分束器7A的光学功能面7aA被反射的测定光L0A的余部成为作为干涉光的测定光L1A,测定光L1A经由光出射部9A从干涉光学系统10A向外部出射。根据光模块1A,由于可以沿方向AA使可动镜5A高速地往复移动,所以可提供小型且高精度的FTIR。
[可动镜以及其周边结构]
如图2以及图3所示,可动镜5A具有镜部51A、弹性部52A、连接部53A、一对脚部54A和一对卡止部55A。如以下构成的可动镜5A由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成。
镜部51A形成为具有镜面51aA作为主面的板状(例如,圆板状)。弹性部52A在从XA轴方向(垂直于镜面51aA的方向)观察的情况下形成为从镜部51A分开且包围镜部51A的环状(例如,圆环状)。连接部53A在从XA轴方向观察的情况下相对于镜部51A的中心在YA轴方向上的一侧,将镜部51A和弹性部52A相互连接。
一对脚部54A在从XA轴方向观察的情况下相对于镜部51A的中心在YA轴方向上的两侧,连接到弹性部52A中的外侧的表面。即,镜部51A以及弹性部52A在YA轴方向上被一对脚部54A夹持。各脚部54A相较于镜部51A以及弹性部52A更向安装区域31A侧延伸。一对卡止部55A分别设于各脚部54A的安装区域31A侧的端部。各卡止部55A在从XA轴方向观察的情况下以向内侧(相互靠近的一侧)例如V字状地弯曲的方式形成。
如以上那样构成的可动镜5A通过将一对卡止部55A配置于形成于安装区域31A的开口31bA,而安装于安装区域31A。开口31bA在ZA轴方向上在安装区域31A的两侧开口。各卡止部55A的一部分从安装区域31A中的中间层4A侧的表面突出。即,可动镜5A贯通安装区域31A。
在配置于安装区域31A的开口31bA的一对卡止部55A,向外侧(相互远离的一侧)作用力。可动镜5A由该力而固定于安装区域31A。该力是当可动镜5A安装于安装区域31A时被压缩的环状的弹性部52A要复原为初始状态而产生的力。
还有,如图1所示,开口31bA形成为在从ZA轴方向观察的情况下向与分束器7A相反侧逐渐扩开的梯形状。通过呈向内侧弯曲的形状的一对卡止部55A卡合于呈这样的形状的开口31bA,可动镜5A在XA轴方向、YA轴方向以及ZA轴方向的各个上自动地定位(自动对准)。
如图2以及图3所示,在中间层4A形成有开口(第1开口)41A。开口41A在ZA轴方向上在中间层4A的两侧开口。在支承层2A形成有开口(第2开口)21A。开口21A在ZA轴方向上在支承层2A的两侧开口。在光模块1A中,由中间层4A的开口41A内的区域以及支承层2A的开口21A内的区域构成连续的空间S1A。即,空间S1A包含中间层4A的开口41A内的区域以及支承层2A的开口21A内的区域。
空间S1A形成于支承层2A和器件层3A之间,至少对应于安装区域31A以及驱动区域32A。具体地,中间层4A的开口41A内的区域以及支承层2A的开口21A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A所移动的范围。中间层4A的开口41A内的区域形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分(即,应设成相对于支承层2A悬浮的状态的部分,例如,安装区域31A的整体、各弹性支承区域34A的弹性变形部34bA、第1梳齿部33aA以及第2梳齿部31aA)从支承层2A分开的间隙。即,至少对应于安装区域31A以及驱动区域32A的空间S1A意味着以安装区域31A的整体、驱动区域32A的至少一部从支承层2A分开的方式形成于支承层2A与器件层3A之间的空间。
可动镜5A所具有的各卡止部55A的一部分位于空间S1A。具体地,各卡止部55A的一部分经由中间层4A的开口41A内的区域位于支承层2A的开口21A内的区域。各卡止部55A的一部分从器件层3A的中间层4A侧的表面向空间S1A内突出例如100μm左右。如上所述,中间层4A的开口41A内的区域以及支承层2A的开口21A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围,所以,在安装区域31A沿方向AA往复移动时,可动镜5A的各卡止部55A之中位于空间S1A的一部分不会与中间层4A以及支承层2A接触。
[固定镜以及其周边结构]
如图4以及图5所示,固定镜6A具有镜部61A、弹性部62A、连接部63A、一对脚部64A和一对卡止部65A。如以下构成的固定镜6A由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成。
镜部61A形成为具有镜面61aA作为主面的板状(例如,圆板状)。弹性部62A在从YA轴方向(垂直于镜面61aA的方向)观察的情况下形成为从镜部61A分开且包围镜部61A的环状(例如,圆环状)。连接部63A在从YA轴方向观察的情况下相对于镜部61A的中心在XA轴方向上的一侧,将镜部61A和弹性部62A相互连接。
一对脚部64A在从YA轴方向观察的情况下相对于镜部61A的中心在XA轴方向上的两侧,连接到弹性部62A中的外侧的表面。即,镜部61A以及弹性部62A在XA轴方向上被一对脚部64A夹持。各脚部64A相较于镜部61A以及弹性部62A更向安装区域37A侧延伸。一对卡止部65A分别设于各脚部64A的安装区域37A侧的端部。各卡止部65A在从YA轴方向观察的情况下以向内侧(相互靠近的一侧)例如V字状地弯曲的方式形成。
如以上那样构成的固定镜6A通过将一对卡止部65A配置于形成于安装区域37A的开口37aA,而安装于安装区域37A。开口37aA在ZA轴方向上在安装区域37A的两侧开口。各卡止部65A的一部分从安装区域37A中的中间层4A侧的表面突出。即,固定镜6A贯通安装区域37A。
在配置于安装区域37A的开口37aA的一对卡止部65A,向外侧(相互远离的一侧)作用力。固定镜6A由该力而固定于安装区域37A。该力是当固定镜6A安装于安装区域37A时被压缩的环状的弹性部62A要复原为初始状态而产生的力。
还有,如图1所示,开口37aA形成为在从ZA轴方向观察的情况下向与分束器7A相反侧逐渐扩开的梯形状。通过使呈向内侧弯曲的形状的一对卡止部65A卡合在呈这样的形状的开口37aA,固定镜6A在XA轴方向、YA轴方向以及ZA轴方向的各个上自动地定位(自动对准)。
如图4以及图5所示,在中间层4A形成有开口42A。开口42A在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域37A的开口37aA,在ZA轴方向上在中间层4A的两侧开口。在支承层2A形成有开口22A。开口22A在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域37A的开口37aA,在ZA轴方向上在支承层2A的两侧开口。在光模块1A中,由中间层4A的开口42A内的区域以及支承层2A的开口22A内的区域构成连续的空间S2A。即,空间S2A包含中间层4A的开口42A内的区域以及支承层2A的开口22A内的区域。
固定镜6A所具有的各卡止部65A的一部分位于空间S2A。具体地,各卡止部65A的一部分经由中间层4A的开口42A内的区域位于支承层2A的开口22A内的区域。各卡止部65A的一部分从器件层3A的中间层4A侧的表面向空间S2A内突出例如100μm左右。
[作用以及效果]
在光模块1A中,可动镜5A贯通器件层3A的安装区域31A,可动镜5A的各卡止部55A的一部分位于在支承层2A与器件层3A之间形成的空间S1A。由此,例如各卡止部55A的大小等不受制限,可将可动镜5A稳定且牢固地固定于器件层3A的安装区域31A。由此,根据光模块1A,可实现可动镜5A相对于器件层3A的可靠安装。
此外,在光模块1A中,可动镜5A的各卡止部55A的一部分经由中间层4A的开口41A内的区域而位于支承层2A的开口21A内的区域。由此,可适宜地实现用于可动镜5A相对于器件层3A的可靠安装的构成。
此外,在光模块1A中,支承层2A是SOI基板的第1硅层,器件层3A是SOI基板的第2硅层,中间层4A是SOI基板的绝缘层。由此,可由SOI基板适宜地实现用于可动镜5A相对于器件层3A的可靠安装的构成。
此外,在光模块1A中,可动镜5A的镜面51aA相对于器件层3A位于支承层2A的相反侧。由此可简化光模块1A的构成。
此外,在光模块1A中,可动镜5A、固定镜6A以及分束器7A以构成干涉光学系统10A的方式配置。由此,可获得灵敏度提高的FTIR。
此外,在光模块1A中,光入射部8A以使测定光从外部入射干涉光学系统10A的方式配置,光出射部9A以使测定光从干涉光学系统10A向外部出射的方式配置。由此,可获得包括光入射部8A以及光出射部9A的FTIR。
[变形例]
以上,以本公开的一方面的一实施方式进行了说明,但本公开的一方面不限于上述实施方式。例如,各构成的材料以及形状不限于上述材料以及形状,可采用各种材料以及形状。作为其一例,镜部51A以及镜面51aA的形状不限于圆形状,也可为矩形状等其它形状。
此外,空间S1A只要形成于支承层2A与器件层3A之间,至少对应于安装区域31A以及驱动区域32A,则如图6以及图7所示,可采用各种方式。
在图6所示的构成中,代替开口21A,在支承层2A形成在器件层3A侧开口的凹部23A,由中间层4A的开口41A内的区域以及支承层2A的凹部23A内的区域构成空间S1A。在该情况下,支承层2A的凹部23A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围。可动镜5A的各卡止部55A的一部分经由中间层4A的开口41A内的区域位于凹部23A内的区域。由该构成也可适宜地实现用于可动镜5A相对于器件层3A的可靠安装的构成。
在图7的(a)所示的构成中,支承层2A的开口21A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含可动镜5A的各卡止部55A移动的范围。在图7的(b)所示的构成中,支承层2A的凹部23A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含可动镜5A的各卡止部55A移动的范围。在这些情况下,中间层4A的开口41A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围,形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。在任一构成中,在安装区域31A沿方向AA往复移动时,可动镜5A的各卡止部55A之中位于空间S1A中的一部分均不会与中间层4A以及支承层2A接触。
此外,支承层2A与器件层3A也可不隔着中间层4A地相互粘接。在该情况下,支承层2A例如由硅、玻璃、陶瓷等形成,器件层3A例如由硅等形成。支承层2A与器件层3A例如通过直接接合、表面活性化接合、等离子体接合、阳极接合、金属接合、树脂接合等相互接合。在该情况下,空间S1A也只要形成于支承层2A与器件层3A之间,至少对应于安装区域31A以及驱动区域32A,则如图8、图9、图10以及图11所示,可采用各种方式。由任一构成都可适宜地实现用于可动镜5A相对于器件层3A的可靠安装的构成。
在图8的(a)所示的构成中,由支承层2A的开口21A内的区域构成空间S1A。在该情况下,支承层2A的开口21A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围,形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。可动镜5A的各卡止部55A的一部分位于支承层2A的开口21A内的区域。
在图8的(b)所示的构成中,由支承层2A的凹部23A内的区域构成空间S1A。在该情况下,支承层2A的凹部23A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围,形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。可动镜5A的各卡止部55A的一部分位于支承层2A的凹部23A内的区域。
在图9的(a)所示的构成中,在器件层3A形成在支承层2A侧开口的凹部(第1凹部)38A,由器件层3A的凹部38A内的区域以及支承层2A的开口21A内的区域构成空间S1A。在该情况下,器件层3A的凹部38A内的区域以及支承层2A的开口21A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围。器件层3A的凹部38A内的区域形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。可动镜5A的各卡止部55A的一部分经由器件层3A的凹部38A内的区域位于支承层2A的开口21A内的区域。
在图9的(b)所示的构成中,在器件层3A形成凹部38A,由器件层3A的凹部38A内的区域以及支承层2A的凹部(第2凹部)23A内的区域构成空间S1A。在该情况下,器件层3A的凹部38A内的区域以及支承层2A的凹部23A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围。器件层3A的凹部38A内的区域形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。可动镜5A的各卡止部55A的一部分经由器件层3A的凹部38A内的区域位于支承层2A的凹部23A内的区域。
在图10的(a)所示的构成中,在器件层3A形成凹部38A,由器件层3A的凹部38A内的区域以及支承层2A的开口21A内的区域构成空间S1A。在该情况下,器件层3A的凹部38A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围,形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。支承层2A的开口21A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含可动镜5A的各卡止部55A移动的范围。可动镜5A的各卡止部55A的一部分经由器件层3A的凹部38A内的区域位于支承层2A的开口21A内的区域。
在图10的(b)所示的构成中,在器件层3A形成凹部38A,由器件层3A的凹部38A内的区域以及支承层2A的凹部(第2凹部)23A内的区域构成空间S1A。在该情况下,器件层3A的凹部38A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围,形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。支承层2A的凹部23A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含可动镜5A的各卡止部55A移动的范围。可动镜5A的各卡止部55A的一部分经由器件层3A的凹部38A内的区域位于支承层2A的凹部23A内的区域。
在图11所示的构成中,在器件层3A形成凹部38A,由器件层3A的凹部38A内的区域构成空间S1A。在该情况下,器件层3A的凹部38A内的区域在从ZA轴方向观察的情况下包含安装区域31A移动的范围,形成用于使安装区域31A以及驱动区域32A之中的应从支承层2A分开的部分从支承层2A分开的间隙。可动镜5A的各卡止部55A的一部位于分器件层3A的凹部38A内的区域。
此外,如图12的(a)以及(b)所示,也可使可动镜5A的各脚部54A的一部分以及各卡止部55A的一部分位于空间S1A,可动镜5A的镜面51aA相对于支承层2A位于器件层3A的相反侧。在该情况下,固定镜6A的镜面61aA以及分束器7A的光学功能面7aA也相对于支承层2A位于器件层3A的相反侧。还有,在如图12的(b)所示的构成中,在器件层3A一体地设有向与支承层2A相反侧突出的间隔件39A。间隔件39A相较于可动镜5A的各卡止部55A之中的从器件层3A向与支承层2A相反侧突出的部分进一步突出,对该部分进行保护。
此外,如图13所示,可动镜5A也可以镜面51aA与安装区域31A交叉的状态贯通安装区域31A。图13所示的可动镜5A中,未设置一对脚部54A,一对卡止部55A在从XA轴方向观察的情况下相对于镜部51A的中心在YA轴方向上的两侧,与弹性部52A中的外侧的表面连接。即,镜部51A以及弹性部52A在YA轴方向上被一对卡止部55A夹持。在该情况下,在安装区域31A中划分出开口31bA的部分之中的与镜面51aA相对的部分为了使测定光L0A通过而被切口。在图13所示的可动镜5A中,镜面51aA与安装区域31A交叉。由此,可使可动镜5A的重心位置靠近安装区域31A,所以可使安装了可动镜5A的安装区域31A更稳定地移动。
此外,也可如图14以及图15所示,连接部53A相较于镜面51aA的中心更靠安装区域31A侧地设置。根据该构成,例如,与连接部53A相较于镜面51aA的中心更靠与安装区域31A相反侧地设置的情况相比,可使可动镜5A的重心位置靠近安装区域31A,所以可使安装了可动镜5A的安装区域31A更稳定地移动。此外,也可如图14所示,各卡止部55A具有配置于与开口31bA分开设置的开口31cA内的折回部55aA。根据该构成,可将可动镜5A更可靠地固定于安装区域31A。此外,也可如图15所示,在弹性部52A设有用于以使一对卡止部55A间的距离变化的方式使弹性部52A弹性变形的把手56A。根据该构成,通过操作把手56A,可使一对卡止部55A间的距离变化,所以可在使一对卡止部55A间的距离变化了的状态下将一对卡止部55A插入开口31bA,然后,通过释放对把手56A的操作,可使各卡止部55A接触于开口31bA的内面。由此,可动镜5A由从开口31bA的内面赋予各卡止部55A的反力而支承于安装区域31A。还有,在所有的例子中,可动镜5A可由从开口31bA的内面赋予各卡止部55A的反力而支承于安装区域31A,但为了将可动镜5A更可靠地固定于安装区域31A,也可在各卡止部55A与安装区域31A之间配置粘接剂。
此外,在上述实施方式中固定镜6A安装于器件层3A,但固定镜6A安装于支承层2A、器件层3A以及中间层4A的至少一者即可。此外,在上述实施方式中分束器7A安装于支承层2A,但分束器7A安装于支承层2A、器件层3A以及中间层4A的至少一者即可。此外,分束器7A不限于立方体类型的分束器,也可为板类型的分束器。
此外,除了光入射部8A以外,光模块1A也可还包括用于产生向光入射部8A入射的测定光的发光元件。或者,光模块1A也可代替光入射部8A而包括产生向干涉光学系统10A入射的测定光的发光元件。此外,除了光出射部9A以外,光模块1A也可还包括检测从光出射部9A出射的测定光(干涉光)的受光元件。或者,光模块1A也可代替光出射部9A而包括检测从干涉光学系统10A出射的测定光(干涉光)的受光元件。
此外,也可在支承层2A以及中间层4A(中间层4A不存在的情况下仅在支承层2A)设置与各致动器区域33A电连接的第1贯通电极、以及与各弹性支承区域34A的两端部34aA分别电连接的第2贯通电极,对第1贯通电极与第2贯通电极之间施加电压。此外,移动安装区域31A的致动器不限于静电致动器,例如也可为压电式致动器、电磁式致动器等。此外,光模块1A不限于构成FTIR的光模块,也可为构成其它的光学系统的光模块。
[第2实施方式]
作为MEMS器件,已知这样的光模块,其包括:具有形成有凹部的主面的基部、在凹部中安装于基部的光学元件(例如,参照美国专利申请公开第2002/0186477号说明书)。在这样的光模块中,光学元件插入凹部,光学元件通过形成于凹部的底面的焊盘的回流而粘接于基部。
上述那样的光模块中,从确保向便携式设备的搭载、移送时的耐冲击性的观点等看,要求将光学元件可靠地安装于基部。但是,在上述那样的光模块中,耐冲击性并不充分,在冲击力作用的情况下,存在光学元件容易从凹部脱落的风险。
于是,本公开的另一方面的目的在于提供可实现光学元件的可靠安装的光模块。
本公开的另一方面所涉及的光模块包括:基部和安装于基部的光学元件,基部具有彼此相对的第1表面以及第2表面,在基部设有在第1表面以及第2表面开口的第1开口以及在第2表面开口的第2开口,光学元件具有:具有光学面的光学部、将光学部支承于基部的支承部,支承部包括:经由第1开口从第2表面突出的突出部、从突出部向第2表面延伸并从第2表面侧进入第2开口的折回部。
在该光模块中,在基部设有在第1表面以及第2表面开口的第1开口,以及在第2表面开口的第2开口。此外,将光学部支承于基部的支承部包括:经由第1开口从第2表面突出的突出部、从突出部向第2表面延伸并从第2表面侧进入第2开口的折回部。由此例如即使由冲击而使得光学元件要向与第1表面交叉的方向脱落的情况下,通过折回部抵接于第2开口的第2表面侧的缘部,可抑制光学元件的脱落。由此,根据该光模块,可实现光学元件的可靠安装。
在本公开的另一方面的光模块中,也可是第2开口以夹着第1开口的方式设有一对,突出部设有一对,折回部分别设于一对突出部,分别进入一对的第2开口。由此,能更可靠地抑制光学元件的脱落。
在本公开的另一方面的光模块中,突出部也可抵接于至少第1开口的第1表面侧的缘部。由此,能更进一步可靠地抑制光学元件的脱落。
在本公开的另一方面的光模块中,折回部也可抵接于第2开口的第2表面侧的缘部。由此,能更进一步可靠地抑制光学元件的脱落。
在本公开的另一方面的光模块中,也可是光学元件还具有弹性部,突出部设有一对,一对突出部响应于弹性部的弹性变形而被赋予弹性力并且彼此的距离可变,在被赋予弹性部的弹性力的状态下插入第1开口,光学元件由从第1开口的内面赋予一对突出部的弹性力的反力而支承于基部。由此,可利用弹性部的弹性力将光学元件安装于基部。在该情况下,因为利用弹性力将光学元件安装于基部,并且由折回部抑制光学元件的脱落,所以可减少粘接剂的使用量,或者不需要粘接剂。通过减少粘接剂的使用量,可获得如下的优点。即,可抑制由粘接材的溢出对光学面造成污染等,或者对光模块的驱动区域造成破坏及产生动作问题。此外,通过减小用于形成粘接材的区域(构成要素间的空间),可谋求光模块的小型化。
在本公开的另一方面的光模块中,一对突出部也可在朝相互离开方向被赋予弹性部的弹性力的状态下插入第1开口。由此,可利用弹性力将光学元件适宜地安装于基部。
在本公开的另一方面的光模块中,第1开口的内面也可包含:在从与第1表面交叉的方向观察的情况下,以彼此的距离从一端朝另一端扩大的方式倾斜的一对倾斜面、在与该一对倾斜面彼此相对的方向相交叉的方向上与该一对倾斜面相对的相对面。由此,在将突出部插入第1开口而释放弹性部的弹性变形的一部分时,通过由弹性力使突出部在倾斜面滑动而碰到相对面,可在沿第1表面的方向上对光学元件定位。
在本公开的另一方面的光模块中,在从与第1表面交叉的方向观察的情况下,一对倾斜面相对于通过一倾斜面的另一端与另一倾斜面的另一端的直线的倾斜角也可为45度以下。由此,可将赋予突出部的弹性力的反力相较于一对倾斜面彼此相对的方向更多地朝与一对倾斜面彼此相对的方向相交叉的方向分散。因此,可提高与一对倾斜面彼此相对的方向相交叉的方向上的耐冲击性。
在本公开的另一方面的光模块中,基部也可具有:支承层、设于支承层上并包含第1表面以及第2表面的器件层。由此,可适宜地实现用于光学元件的可靠安装的构成。
在本公开的另一方面的光模块中,基部也可具有:设于支承层与器件层之间的中间层。由此,可更适宜地实现用于光学元件的可靠安装的构成。
本公开的另一方面的光模块也可还包括:安装于支承层、器件层或中间层的固定镜;安装于支承层、器件层或中间层的分束器,光学元件是包含作为镜面的光学面的可动镜,器件层具有安装有光学元件的安装区域和与安装区域连接的驱动区域,可动镜、固定镜以及分束器以构成干涉光学系统的方式配置。例如在通过MEMS技术在SOI(Silicon OnInsulator(绝缘体上硅))基板上形成干涉光学系统而构成FTIR(傅里叶变换型红外分光分析器)的情况下,在可动镜的大小依赖于对SOI基板的深沟加工的达成度方面存在如下的课题。即,对SOI基板的深沟加工的达成度最大也就在500μm左右,在增大可动镜的大小来提高FTIR的灵敏度时存在极限。与此相对,根据该光模块,因为将分体形成的可动镜安装于器件层,所以可获得灵敏度提高的FTIR。
在本公开的另一方面的光模块中也可以是,支承层为SOI基板的第1硅层,器件层为SOI基板的第2硅层,中间层为SOI基板的绝缘层。由此,可由SOI基板适宜地实现用于可动镜相对器件层的可靠安装的构成。
本公开的另一方面的光模块也可还包括:配置成使测定光从外部入射干涉光学系统的光入射部、配置成使测定光从干涉光学系统向外部出射的光出射部。由此,可获得包括光入射部以及光出射部的FTIR。
根据本公开的另一方面,可提供可实现光学元件的可靠安装的光模块。
以下,以下参照附图详细地说明本公开的另一方面的实施方式。再有,在各图中对相同或相当的部分赋予相同的标号,省略重复的部分。
[光模块的构成]
如图16所示,光模块1B包括基部BB。基部BB包括:支承层2B、设于支承层2B上的器件层3B、设于支承层2B与器件层3B之间的中间层4B。支承层2B、器件层3B以及中间层4B由SOI基板构成。具体地,支承层2B为SOI基板的第1硅层。器件层3B为SOI基板的第2硅层。中间层4B为SOI基板的绝缘层。支承层2B、器件层3B以及中间层4B在从它们的层叠方向即ZB轴方向(平行于ZB轴的方向)观察的情况下,例如呈一边为10mm左右的矩形状。支承层2B以及器件层3B的各自的厚度例如为数百μm左右。中间层4B的厚度例如为几μm左右。还有,在图16中,以器件层3B的1个角部以及中间层4B的1个角部被切口的状态示出器件层3B以及中间层4B。
器件层3B具有安装区域31B和连接于安装区域31B的驱动区域32B。驱动区域32B包含一对致动器区域33B和一对弹性支承区域34B。安装区域31B以及驱动区域32B(即,安装区域31B与一对致动器区域33B以及一对弹性支承区域34B)由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成于器件层3B的一部分。
一对致动器区域33B在XB轴方向(与垂直于ZB轴的XB轴平行的方向)上配置于安装区域31B的两侧。即,安装区域31B在XB轴方向上被一对致动器区域33B夹持。各致动器区域33B隔着中间层4B固定于支承层2B。在各致动器区域33B的安装区域31B侧的侧面,设有第1梳齿部33aB。各第1梳齿部33aB因为除去其正下方的中间层4B而相对于支承层2B成为浮起的状态。在各致动器区域33B设有第1电极35B。
一对弹性支承区域34B在YB轴方向(与垂直于ZB轴以及XB轴的YB轴平行的方向)上配置于安装区域31B的两侧。即,安装区域31B在YB轴方向上被一对弹性支承区域34B夹持。各弹性支承区域34B的两端部34aB隔着中间层4B固定于支承层2B。各弹性支承区域34B的弹性变形部34bB(两端部34aB之间的部分)具有连接了多个板簧的结构。各弹性支承区域34B的弹性变形部34bB因为除去其正下方的中间层4B而相对于支承层2B成为浮起的状态。在各弹性支承区域34B中在两端部34aB分别设有第2电极36B。
在安装区域31B,连接有各弹性支承区域34B的弹性变形部34bB。安装区域31B因为除去其正下方的中间层4B而相对于支承层2B成为浮起的状态。即,安装区域31B由一对弹性支承区域34B支承。在安装区域31B中的各致动器区域33B侧的侧面,设有第2梳齿部31aB。各第2梳齿部31aB因为除去其正下方的中间层4B而相对于支承层2B成为浮起的状态。在彼此相对的第1梳齿部33aB以及第2梳齿部31aB中,第1梳齿部33aB的各梳齿位于第2梳齿部31aB的各梳齿之间。
一对弹性支承区域34B关于平行于XB轴的方向AB从两侧夹着安装区域31B,若安装区域31B沿方向AB移动,则对安装区域31B作用弹性力以使安装区域31B返回初始位置。因此,若对第1电极35B与第2电极36B之间施加电压,而在彼此相对的第1梳齿部33aB以及第2梳齿部31aB之间作用静电引力时,安装区域31B沿方向AB移动直到该静电引力与由一对弹性支承区域34B带来的弹性力相平衡的位置。如此,驱动区域32B起到静电致动器的功能。
光模块1B还包括可动镜5B、固定镜6B、分束器7B、光入射部8B和光出射部9B。可动镜5B、固定镜6B以及分束器7B以构成作为迈克尔逊干涉光学系统的干涉光学系统10B的方式配置于器件层3B上。
可动镜5B在XB轴方向上的分束器7B的一侧,安装于器件层3B的安装区域31B。可动镜5B所具有的镜部51B的镜面51aB相对于器件层3B位于支承层2B的相反侧。镜面51aB为例如垂直于XB轴方向的面(即,垂直于方向AB的面),朝向分束器7B侧。
固定镜6B在YB轴方向上的分束器7B的一侧安装于器件层3B的安装区域37B。固定镜6B所具有的镜部61B的镜面61aB相对于器件层3B位于支承层2B的相反侧。镜面61aB为例如垂直于YB轴方向的面,朝向分束器7B侧。
光入射部8B在YB轴方向上的分束器7B的另一侧安装于器件层3B。光入射部8B例如由光纤以及准直透镜等构成。光入射部8B配置成使测定光从外部向干涉光学系统10B入射。
光出射部9B在XB轴方向上的分束器7B的另一侧安装于器件层3B。光出射部9B例如由光纤以及准直透镜等构成。光出射部9B配置成使测定光(干涉光)从干涉光学系统10B向外部出射。
分束器7B是具有光学功能面7aB的立方体类型的分束器。光学功能面7aB相对于器件层3B位于支承层2B的相反侧。分束器7B通过使分束器7B的底面侧的1个角部接触于在器件层3B形成的矩形状的开口3aB的1个角部而定位。分束器7B通过在定位了的状态下利用粘接等而固定于支承层2B,从而安装于支承层2B。
在如以上那样构成的光模块1B中,当测定光L0B从外部经由光入射部8B向干涉光学系统10B入射时,测定光L0B的一部在分束器7B的光学功能面7aB被反射而向可动镜5B行进,测定光L0B的余部透过分束器7B的光学功能面7aB而向固定镜6B行进。测定光L0B的一部分在可动镜5B的镜面51aB被反射,在同一光路上向分束器7B行进,透过分束器7B的光学功能面7aB。测定光L0B的余部在固定镜6B的镜面61aB被反射,在同一光路上向分束器7B行进,在分束器7B的光学功能面7aB被反射。透过了分束器7B的光学功能面7aB的测定光L0B的一部分和在分束器7B的光学功能面7aB被反射的测定光L0B的余部成为作为干涉光的测定光L1B,测定光L1B经由光出射部9B从干涉光学系统10B向外部出射。根据光模块1B,由于可以沿方向AB使可动镜5B高速地往复移动,所以可提供小型且高精度的FTIR。
[可动镜以及其周边结构]
如图17、图18以及图19所示,基部BB包括彼此相对的第1表面BaB以及第2表面BbB。第1表面BaB是器件层3B上的与支承层2B相反侧的表面,第2表面BbB是器件层3B上的支承层2B侧的表面。可动镜5B在镜面51aB位于与第1表面BaB交叉的(例如,垂直)的平面上,并且镜面51aB位于基部BB的第1表面BaB侧的状态下,安装于基部BB。
可动镜(光学元件)5B具有镜部(光学部)51B、弹性部52B、支承部53B和连接部54B。可动镜5B由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成。因此,可动镜5B的厚度(垂直于镜面51aB的XB轴方向的大小)在各部分中固定,例如为10μm以上20μm以下左右。此外,镜部51B、弹性部52B、支承部53B以及连接部54B设置成在从YB轴方向(沿镜面51aB以及第1表面BaB的双方的方向)观察的情况下彼此位于同一平面上。
镜部51B形成为具有镜面(光学面)51aB作为主面的板状(例如,圆板状)。镜面51aB的直径例如1mm左右。弹性部52B在从XB轴方向观察的情况下形成为与镜部51B分开且包围镜部51B的弧状(例如,半圆弧状)。
支承部53B具有一对脚部55AB、55BB、一对卡止部(突出部)56B和一对折回部57B。一对脚部55AB、55BB以在YB轴方向上夹着镜部51B的方式设置,分别连接到弹性部52B的两端部。
脚部55AB以及脚部55BB的各自具有:一端与弹性部52B连接的第1部分58aB、与第1部分58aB的另一端连接的第2部分58bB。脚部55AB的第1部分58aB沿ZB轴方向(与第1表面BaB垂直的方向)延伸。脚部55BB的第1部分58aB在从XB轴方向观察的情况下,沿镜部51B的外缘弧状地延伸。脚部55AB以及脚部55BB各自的第2部分58bB以越远离弹性部52B(随着朝向ZB轴负方向)越相互靠近的方式倾斜地延伸。
一对卡止部56B分别设于各第2部分58bB的与弹性部52B相反侧的端部。一对卡止部56B分别在从XB轴方向观察的情况下以朝内侧(相互靠近的一侧)例如V字状地弯曲的方式形成。各卡止部56B包含倾斜面56aB以及倾斜面56bB。倾斜面56aB以及倾斜面56bB是一对卡止部56B中的彼此相对的面的相反侧的面(外面)。
在一对卡止部56B间,倾斜面56aB以随着朝向ZB轴负方向相互靠近的方式倾斜。倾斜面56bB以随着朝向ZB轴负方向相互离开的方式倾斜。在从XB轴方向观察的情况下,倾斜面56aB相对于ZB轴的倾斜角αB与倾斜面56bB相对于ZB轴方向的倾斜角βB相等或稍大。例如,倾斜角αB为约45度,倾斜角βB为约35度。
一对卡止部56B经由一对脚部55AB、55BB分别连接到弹性部52B。由此例如通过以从YB轴方向的两侧夹着的方式对一对脚部55AB、55BB施加力,使弹性部52B以在YB轴方向上压缩的方式弹性变形,可缩小一对卡止部56B间的距离。即,YB轴方向上的一对卡止部56B间的距离可响应于弹性部52B的弹性变形而变化。此外,可将弹性部52B的弹性力赋予一对卡止部56B。
一对折回部57B分别设于各卡止部56B中的与弹性部52B相反侧的端部。一对折回部57B分别在从XB轴方向观察的情况下向外侧(相互远离的一侧)且ZB轴正方向侧延伸。各折回部57B包含倾斜面57aB。倾斜面57aB是折回部57B中的与卡止部56B相对的面。在一对折回部57B间,倾斜面57aB以随着朝向ZB轴正方向相互离开的方式倾斜。在从XB轴方向观察的情况下,倾斜面57aB相对于ZB轴方向的倾斜角γB比倾斜角αB稍大。倾斜角γB为例如为约60度。
连接部54B将镜部51B与脚部55BB相互连接。连接部54B在从XB轴方向观察的情况下,在规定方向上相对于镜部51B的中心在与弹性部52B相反侧,连接到镜部51B。该规定方向是与YB轴方向以及ZB轴方向的双方交叉的方向。连接部54B在第1部分58aB与第2部分58bB的连接部分中连接到脚部55BB。镜部51B的中心相对于中心线CL1B位于YB轴方向的一侧(脚部55BB侧)。中心线CL1B是通过下述第1开口31bB的中心且沿ZB轴方向延伸的假想直线。
在此,在基部BB的安装区域31B形成有第1开口31bB和一对第2开口31cB。第1开口31bB以及各第2开口31cB在ZB轴方向贯通器件层3B,在第1表面BaB以及第2表面BbB的双方开口。一对第2开口31cB以在YB轴方向上夹着第1开口31bB的方式设置。关于第1开口31bB以及第2开口31cB的详细如下述。
一对卡止部56B以在朝相互离开的方向被赋予弹性部52B的弹性力的状态插入第1开口31bB。各卡止部56B经由第1开口31bB从第2表面BbB突出。各卡止部56B在倾斜面56aB抵接于第1开口31bB的第1表面BaB侧的缘部31dB。各折回部57B从各卡止部56B向第2表面BbB延伸,从第2表面BbB侧进入第2开口31cB。各折回部57B在倾斜面57aB抵接于第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部31eB。如此,通过卡止部56B抵接于第1开口31bB的第1表面BaB侧的缘部31dB,并且折回部57B抵接于第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部31eB,可防止可动镜5B在ZB轴方向上脱落。
在此,在中间层4B形成有开口41B。开口41B在ZB轴方向上在中间层4B的两侧开口。在支承层2B形成有开口21B。开口21B在ZB轴方向上在支承层2B的两侧开口。在光模块1B中,由中间层4B的开口41B内的区域以及支承层2B的开口21B内的区域构成连续的空间S1B。即,空间S1B包含中间层4B的开口41B内的区域以及支承层2B的开口21B内的区域。
空间S1B形成于支承层2B与器件层3B之间,至少对应于安装区域31B以及驱动区域32B。具体地,中间层4B的开口41B内的区域以及支承层2B的开口21B内的区域在从ZB轴方向观察的情况下包含安装区域31B所移动的范围。中间层4B的开口41B内的区域形成用于使安装区域31B以及驱动区域32B之中的应从支承层2B分开的部分(即,应设成相对于支承层2B悬浮的状态的部分,例如,安装区域31B的整体,各弹性支承区域34B的弹性变形部34bB,第1梳齿部33aB以及第2梳齿部31aB))从支承层2B分开的间隙。
可动镜5B所具有的卡止部56B的一部分位于空间S1B。具体地,各卡止部56B的一部分经由中间层4B的开口41B内的区域位于支承层2B的开口21B内的区域。各卡止部56B的一部分从第2表面BbB向空间S1B内突出例如100μm左右。如上所述,中间层4B的开口41B内的区域以及支承层2B的开口21B内的区域在从ZB轴方向观察的情况下包含安装区域31B移动的范围,所以,在安装区域31B沿方向AB往复移动时,可动镜5B的各卡止部56B之中位于空间S1B中的一部分不会与中间层4B以及支承层2B接触。
在此,如图19(b)所示,第1开口31bB的内面包含在YB轴方向上彼此相对的一对倾斜面SAB、在YB轴方向上彼此相对的一对倾斜面SBB。各倾斜面SAB包含一端SAaB以及另一端SAbB,各倾斜面SBB包含一端SBaB以及另一端SBbB。在从ZB轴方向观察的情况下,一对倾斜面SAB以从一端SAaB朝向另一端SAbB彼此的距离扩大的方式(例如,相对于XB轴方向)倾斜,一对倾斜面SBB以从一端SBaB朝向另一端SBbB彼此的距离扩大的方式(例如,相对于XB轴方向)向与一对倾斜面SAB相反侧倾斜。倾斜面SAB与倾斜面SBB在XB轴方向(与一对倾斜面SAB彼此相对的YB轴方向垂直的方向)上彼此相对。
在YB轴方向的两侧各自中,倾斜面SAB的另一端SAbB与倾斜面SBB的另一端SBbB经由沿XB轴方向延伸的连接面SCB彼此连接。在YB轴方向的两侧各自中,倾斜面SAB、倾斜面SBB以及连接面SCB规定1个角部。在XB轴方向的两侧各自中,倾斜面SAB的一端SAaB与倾斜面SBB的一端SBaB经由沿YB轴方向延伸的连接面SDB彼此连接。连接面SDB在从ZB轴方向观察的情况下,具有在中间部向外侧(相互离开的一侧)V字状地扩宽的形状。第1开口31bB在从ZB轴方向观察的情况下,具有关于通过第1开口31bB的中心且平行于YB轴方向的中心线CL2B对称的形状。在此第1开口31bB在从ZB轴方向观察的情况下具有十边形状。
各第2开口31cB的内面包含在XB轴方向上彼此相对的一对倾斜面SEB。一对倾斜面SEB在从ZB轴方向观察的情况下以越远离第1开口31bB越相互离开的方式倾斜。在YB轴方向上,一倾斜面SEB与倾斜面SAB相对,另一倾斜面SEB与倾斜面SBB相对。一对倾斜面SEB在从ZB轴方向观察的情况下,具有与倾斜面SAB以及倾斜面SBB关于YB轴方向线对称的形状。各第2开口31cB在从ZB轴方向观察的情况下具有关于中心线CL2B线对称的形状。在此第2开口31cB在从ZB轴方向观察的情况下具有六边形状。
YB轴方向上的第1开口31bB的大小的最大值(即,一对倾斜面SAB的另一端SAbB彼此的间隔)为在一对卡止部56B配置于第1开口31bB内时仅弹性部52B的弹性变形的一部分可获得释放(即,弹性部52B没有到达自然长度)的值。因此,若将一对卡止部56B配置于第1开口31bB内,由弹性部52B的弹性力使一对卡止部56B按压第1开口31bB的内面,来自第1开口31bB的内面的反力赋予一对卡止部56B。可动镜5B由该反力支承于基部BB。更详细地,由弹性部52B的弹性力,成为各卡止部56B内接于由第1开口31bB的倾斜面SAB以及倾斜面SBB规定的角部,并且各折回部57B抵接于倾斜面SEB的状态。由此,可动镜5B在XB轴方向以及YB轴方向上定位。
下面,一边参照图20以及图21,一边对可动镜5B的安装过程的一例进行说明。首先,如图20所示,在使一对卡止部56B间的距离缩小的状态下,将一对卡止部56B从第1表面BaB侧插入第1开口31bB。此时,一对卡止部56B不抵接于第1开口31bB的内面。
接着,如图21所示,扩大一对卡止部56B间的距离。由此,各卡止部56B向由第1开口31bB的倾斜面SAB以及倾斜面SBB规定的角部移动。此时,根据可动镜5B的姿势,存在各卡止部56B先抵接于倾斜面SAB以及倾斜面SBB的一方(以下,称为抵接面)的情况。在该情况下,各卡止部56B通过弹性部52B的弹性力而在抵接面上朝向YB轴方向的外侧(第2开口31cB侧)滑动,一边接触于抵接面一边碰到倾斜面SAB以及倾斜面SBB的另一方(即,与抵接面相对的相对面)。由此,各卡止部56B内接于由倾斜面SAB以及倾斜面SBB规定的角部,在XB轴方向以及YB轴方向上定位(由弹性力自动对准)。
此外,各卡止部56B在倾斜面56aB抵接于第1开口31bB的第1表面BaB侧的缘部51dB。各卡止部56B由弹性部52B的弹性力在缘部51dB上朝向ZB轴正方向侧滑动。由此,各折回部57B从第2表面BbB侧进入第2开口31cB。各折回部57B移动直到倾斜面57aB抵接于第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部51eB的位置(图19的位置)。由此,在该位置上一对卡止部56B被卡止,可动镜5BZB在轴方向上定位(由弹性力自动对准)。即,在可动镜5B中,利用弹性部52B的弹性力进行三维自动对准。
[固定镜及其周边结构]
除了安装区域不可动,固定镜6B及其周边结构与上述的可动镜5B及其周边结构相同。即,如图22以及图23所示,固定镜(光学元件)6B具有镜部(光学部)61B、弹性部62B、支承部63B和连接部64B。固定镜6B在镜面61aB位于与第1表面BaB交叉的(例如,垂直)的平面上,并且镜面61aB位于基部BB的第1表面BaB侧的状态下,安装于基部BB。固定镜6B由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成。因此,固定镜6B的厚度(垂直于镜面61aB的YB轴方向的大小)在各部分中固定,例如为10μm以上20μm以下左右。此外,镜部61B、弹性部62B、支承部63B以及连接部64B设置成在从XB轴方向(沿镜面61aB以及第1表面BaB的双方的方向)观察的情况下彼此位于同一平面上。
镜部61B形成为具有镜面(光学面)61aB作为主面的板状(例如,圆板状)。镜面61aB的直径例如1mm左右。弹性部62B在从YB轴方向观察的情况下形成为与镜部61B分开且包围镜部61B的弧状(例如,半圆弧状)。
支承部63B具有一对脚部65AB、65BB、一对卡止部(突出部)66B和一对折回部67B。一对脚部65AB、65BB以在XB轴方向夹着镜部61B的方式设置,分别连接到弹性部62B的两端部。
脚部65AB以及脚部65BB分别具有:一端与弹性部62B连接的第1部分68aB、与第1部分68aB的另一端连接的第2部分68bB。脚部65AB的第1部分68aB沿ZB轴方向(与第1表面BaB垂直的方向)延伸。脚部65BB的第1部分68aB在从YB轴方向观察的情况下,沿镜部61B的外缘圆弧状地延伸。脚部65AB以及脚部65BB各自的第2部分68bB以越远离弹性部62B(随着朝向ZB轴负方向)越相互靠近的方式倾斜地延伸。
一对卡止部66B分别设于各第2部分68bB的与弹性部62B相反侧的端部。一对卡止部66B分别在从YB轴方向观察的情况下以朝内侧(相互靠近的一侧)例如V字状地弯曲的方式形成。各卡止部66B包含倾斜面66aB以及倾斜面66bB。倾斜面66aB以及倾斜面66bB是一对卡止部66B中的彼此相对的面的相反侧的面(外面)。
在一对卡止部66B间,倾斜面66aB以随着朝向ZB轴负方向相互靠近的方式倾斜。倾斜面66bB以随着朝向ZB轴负方向相互离开的方式倾斜。在从YB轴方向观察的情况下,倾斜面66aB、66bB的相对于ZB轴的倾斜角与可动镜5B中的倾斜面56aB、56bB相同。
一对卡止部66B经由一对脚部65AB、65BB分别连接到弹性部62B。由此例如通过以从XB轴方向的两侧夹着的方式对一对脚部65AB、65BB施加力,使弹性部62B以在XB轴方向上压缩的方式弹性变形,可缩小一对卡止部66B间的距离。即,XB轴方向上的一对卡止部66B间的距离可响应于弹性部62B的弹性变形而变化。此外,可将弹性部62B的弹性力赋予一对卡止部66B。
一对折回部67B各自设于各卡止部66B中的与弹性部62B相反侧的端部。各折回部67B在从YB轴方向观察的情况下向外侧(相互远离的一侧)且ZB轴正方向侧延伸。各折回部67B包含倾斜面67aB。倾斜面67aB是折回部67B中的与卡止部66B相对的面。在一对折回部67B间,倾斜面67aB以随着朝向ZZB轴正方向相互离开的方式倾斜。在从YB轴方向观察的情况下,倾斜面67aB的相对于ZB轴方向的倾斜角与可动镜5B中的倾斜面57aB相同。
连接部64B将镜部61B与脚部65BB相互连接。连接部64B在从YB轴方向观察的情况下,相对于镜部61B的中心在规定方向上的与弹性部62B相反的一侧,连接到镜部61B。该规定方向是与XB轴方向以及ZB轴方向的双方交叉的方向。连接部64B在第1部分68aB与第2部分68bB的连接部分中连接到脚部65BB。镜部61B的中心相对于中心线CL3B位于XB轴方向的一侧(脚部65BB侧)。中心线CL3B是通过下述第1开口37aB的中心且沿ZB轴方向延伸的假想直线。
在此,在基部BB的安装区域37B形成有第1开口37aB和一对第2开口37bB。第1开口37aB以及各第2开口37bB在ZB轴方向贯通器件层3B,在第1表面BaB以及第2表面BbB的双方开口。一对第2开口37bB以在XB轴方向上夹着第1开口37aB的方式设置。
一对卡止部66B以在朝相互离开的方向被赋予弹性部62B的弹性力的状态插入第1开口37aB。各卡止部66B经由第1开口37aB从第2表面BbB突出。各卡止部66B在倾斜面66aB抵接于第1开口37aB的第1表面BaB侧的缘部。一对折回部67B从各卡止部66B向第2表面BbB延伸,从第2表面BbB侧进入第2开口37bB。各折回部67B在倾斜面67aB抵接于第2开口37bB的第2表面BbB侧的缘部。如此,通过卡止部66B抵接于第1开口37aB的第1表面BaB侧的缘部,并且折回部67B抵接于第2开口37bB的第2表面BbB侧的缘部,可防止固定镜6B在ZB轴方向上脱落。
在此,在中间层4B形成有开口42B。开口42B在从ZB轴方向观察的情况下包含安装区域37B的第1开口37aB,在ZB轴方向上在中间层4B的两侧开口。在支承层2B形成有开口22B。开口22B在从ZB轴方向观察的情况下包含安装区域37B的第1开口37aB,在ZB轴方向上在支承层2B的两侧开口。在光模块1B中,由中间层4B的开口42B内的区域以及支承层2B的开口22B内的区域构成连续的空间S2B。即,空间S2B包含中间层4B的开口42B内的区域以及支承层2B的开口22B内的区域。
固定镜6B所具有的各卡止部66B的一部分位于空间S2B。具体地,各卡止部66B的一部分经由中间层4B的开口42B内的区域位于支承层2B的开口22B内的区域。各卡止部66B的一部分从器件层3B的中间层4B侧的表面向空间S2B内突出例如100μm左右。
在此,第1开口37aB以及第2开口37bB的内面分别与安装区域31B中的第1开口31bB以及第2开口31cB的内面相同地构成。因此,若将一对卡止部66B配置于第1开口37aB内,则由弹性部62B的弹性力使一对卡止部66B按压第1开口37aB的内面,来自第1开口37aB的内面的反力赋予一对卡止部66B。固定镜6B由该反力支承于基部BB。在固定镜6B中也与可动镜5B的情况相同地进行利用了第1开口37aB的内面与弹性力的3维自动对准。
[作用以及效果]
在光模块1B中,在基部BB设有在第1表面BaB以及第2表面BbB开口的第1开口31bB,以及在第2表面BbB开口的第2开口31cB。此外,将光学部支承于基部BB的支承部53B包含:经由第1开口31bB从第2表面BbB突出的卡止部56B;从卡止部56B向第2表面BbB延伸且从第2表面BbB侧进入第2开口31cB的折回部57B。由此例如即使由冲击而使得可动镜5B要向与第1表面BaB交叉的方向脱落的情况下,通过折折回部57B抵接于第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部31eB,可抑制可动镜5B的脱落。由此,根据光模块1B,可实现可动镜5B的可靠安装。
此外,在光模块1B中,第2开口31cB以夹着第1开口31bB的方式设有一对,折回部57B分别设于一对卡止部56B并分别进入一对第2开口31cB。由此,能更可靠地抑制可动镜5B的脱落。
此外,在光模块1B中,卡止部56B抵接于第1开口31bB的第1表面BaB侧的缘部31dB。由此,能更进一步可靠地抑制可动镜5B的脱落。
此外,在光模块1B中,折回部57B抵接于第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部31eB。由此,能更进一步可靠地抑制可动镜5B的脱落。特别地,在卡止部56B抵接于第1开口31bB的第1表面BaB侧的缘部31dB,并且折回部57B抵接于第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部31eB的情况下,由卡止部56B与折回部57B在靠近的二点间夹着基部BB地进行支承,所以可进一步提高XB轴方向以及ZB轴方向的耐冲击性。
此外,在光模块1B中,一对卡止部56B响应于弹性部52B的弹性变形而被赋予弹性力并且彼此的距离可变,在被赋予弹性部52B的弹性力的状态下插入第1开口31bB。于是,可动镜5B利用从第1开口31bB的内面赋予一对卡止部56B的弹性力的反力而支承于基部BB。由此,可利用弹性部52B的弹性力而将可动镜5B安装于基部BB。再有,利用弹性力将可动镜5B安装于基部BB,而且,由折回部57B抑制可动镜5B的脱落,所以可减少粘接剂的使用量,或者不需要粘接剂。通过减少粘接剂的使用量,可获得如下的优点。即,可抑制由粘接材的溢出对镜面51aB造成污染等,或者对光模块1B的驱动区域32B造成破坏及产生动作问题。此外,通过减小用于形成粘接材的区域(构成要素间的空间),可谋求光模块1B的小型化。
此外,在光模块1B中,一对卡止部56B也可在朝相互离开方向被赋予弹性部52B的弹性力的状态下插入第1开口31bB。由此,可利用弹性力将可动镜5B适宜地安装于基部BB。
此外,在光模块1B中,第1开口31bB的内面包含:在从ZB轴方向观察的情况下,以彼此的距离从一端SAaB朝另一端SAbB扩大的方式倾斜的一对倾斜面SAB、在与该一对倾斜面SAB彼此相对的YB轴方向垂直的XB轴方向上与该一对倾斜面SAB相对的一对倾斜面SBB。由此,在将卡止部56B插入第1开口31bB而释放弹性部52B的弹性变形的一部分时,通过由弹性力使卡止部56B在倾斜面SAB上滑动而碰到倾斜面SBB,可在沿第1表面BaB的方向上对可动镜5B定位。
此外,在光模块1B中,基部BB具有:支承层2B;设于支承层2B上、包含第1表面BaB以及第2表面BbB的器件层3B。由此,可适宜地实现用于可动镜5B的可靠安装的构成。
此外,在光模块1B中,基部BB具有设于支承层2B与器件层3B之间的中间层4B。由此,可更适宜地实现用于可动镜5B的可靠安装的构成。
此外,在光模块1B中,可动镜5B、固定镜6B以及分束器7B以构成干涉光学系统10B的方式配置。由此,可获得灵敏度提高的FTIR。
此外,在光模块1B中,支承层2B为SOI基板的第1硅层,器件层3B为SOI基板的第2硅层,中间层4B为SOI基板的绝缘层。由此,可由SOI基板适宜地实现用于可动镜5B相对器件层3B的可靠安装。
此外,在光模块1B中,光入射部8B配置成使测定光从外部向干涉光学系统10B入射,光出射部9B配置成使测定光从干涉光学系统10B向外部出射。由此,可获得包括光入射部8B以及光出射部9B的FTIR。
此外,在光模块1B中,可动镜5B贯通器件层3B的安装区域31B,可动镜5B的各卡止部56B的一部分位于在支承层2B与器件层3B之间形成的空间S1B。由此,因为例如卡止部56B或折回部57B的大小等不受制限,所以可将可动镜5B稳定且牢固地固定于器件层3B的安装区域31B。即,在光模块1B中,通过采用具有空间S1B的构成,从而作为可动镜5B的形状可以采用具有折回部57B的形状。于是,通过作为脆弱的可动镜5B的形状特意采用具有折回部57B的形状,可提高对外力或环境变化等的耐性,可实现能耐受向便携式设备等搭载的光模块1B。
[变形例]
以上,对本公开的另一方面的一实施方式进行了说明,但本公开的另一方面不限于上述实施方式。例如,各构成的材料以及形状不限于上述材料以及形状,可采用各种材料以及形状。
此外,也可以如图24所示的第1变形例那样构成第1开口31bB。在第1变形例中,在YB轴方向的两侧各自中,倾斜面SAB的另一端SAbB与倾斜面SBB的另一端SBbB相互直接连接。在从ZB轴方向观察的情况下,一对倾斜面SAB相对于通过一倾斜面SAB的另一端SAbB与另一倾斜面SAB的另一端SAbB的直线(在此,为中心线CL2B)的倾斜角δB为45度以下。倾斜角δB例如为约35度。在第1变形例中,也与上述实施方式相同地,第1开口31bB在从ZB轴方向观察的情况下具有关于中心线CL2B线对称的形状。通过这样的第1变形例,也可与上述实施方式相同地,实现可动镜5B的可靠安装。再有,可将赋予卡止部56B的弹性力的反力相较于YB轴方向更多地向XB轴方向分散。由此,可提高对于提高FTIR的可靠性而言重要的XB轴方向的耐冲击性。
此外,在上述实施方式中,第1开口31bB包含一对倾斜面SAB与一对倾斜面SBB,但第1开口31bB也可包含:一对倾斜面SAB、沿将一对倾斜面SAB的另一端SAbB彼此相互连接的基准线(在图19中,为中心线CL2B)延伸的基准面。在该情况下,在将卡止部56B插入第1开口31bB而将弹性部52B的弹性变形的一部分释放时,由弹性力使卡止部56B在倾斜面SAB上滑动而碰到该基准面,可在沿第1表面BaB的方向上对可动镜5B定位。
此外,在上述实施方式中,镜面51aB位于基部BB的第1表面BaB侧,但可动镜5B也可以镜面51aB的一部分或全部向基部BB的第2表面BbB侧突出的状态安装于基部BB。在该情况下,在安装区域31B中划分出第1开口31bB的部分之中的与镜面51aB相对的部分为了使测定光L0B通过而被切口。此外,弹性部52B在从XB轴方向观察的情况下,也可以与镜部51B分开且包围镜部51B的方式形成为环状(例如,圆环状)。此外,在上述实施方式中,卡止部56B在倾斜面56aB抵接于第1开口31bB的第1表面BaB侧的缘部31dB,但也可在此基础上,卡止部56B在倾斜面56bB也抵接于第1开口31bB的第2表面BbB侧的缘部。
此外,上述实施方式中,各第2开口31cB可不在第1表面BaB开口,例如,也可为在第2表面BbB开口的凹部。此外,第1开口31bB与第2开口31cB也可连通。例如,可在第1开口31bB与第2开口31cB之间设有在第2表面BbB开口的凹部,经由该凹部使第1开口31bB与第2开口31cB连通。此外,折回部57B只要进入第2开口31cB即可,也可与第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部31eB分开。
此外,也可以如图25以及图26所示的变形例那样构成可动镜5AB。在可动镜5AB中,支承部53B的脚部55AB以及脚部55BB相互平行地沿ZB轴方向延伸。一对卡止部56B分别在从XB轴方向观察的情况下以向外侧(相互离开的一侧)V字状地弯曲的方式形成。各卡止部56B的倾斜面56aB以及倾斜面56bB为一对卡止部56B中的彼此相对的面(内面)。在一对卡止部56B间,倾斜面56aB以随着朝向ZB轴负方向相互离开的方式倾斜。倾斜面56bB以随着朝向ZB轴负方向相互靠近的方式倾斜。一对折回部57B的各自在从XB轴方向观察的情况下向内侧(相互靠近的一侧)且ZB轴正方向侧延伸。在一对折回部57B间,倾斜面57aB以随着朝向ZB轴正方向相互靠近的方式倾斜。连接部54B在中心线CL1B上和镜部51B与弹性部52B连接。镜部51B的中心位于中心线CL1B上。
可动镜5AB还具有把手59B。把手59B具有分别连接到弹性部52B的两端部的一对位移部59aB。一对位移部59aB以在YB轴方向上彼此相对的方式设置,从弹性部52B的端部向ZB轴正方向延伸。各位移部59aB的中间部在从XB轴方向观察的情况下向内侧V字状地弯曲。一对位移部59aB在可动镜5AB安装于安装区域37B的状态下,相对于镜部51B、弹性部52B以及支承部53B ZB位于轴正方向侧。在该变形例中,在安装区域31B形成有一个第2开口31cB,并且以在YB轴方向上夹着第2开口31cB的方式形成一对第1开口31bB。一对卡止部56B以在朝相互靠近方向被赋予弹性部52B的弹性力的状态下,分别插入一对第1开口31bB。
在将可动镜5AB安装于基部BB时,在通过向一对位移部59aB施加力而使一对卡止部56B间的距离扩大的状态下,将一对卡止部56B各自插入一对第1开口31bB。例如,在先将一卡止部56B插入第1开口31bB而抵接于第1开口31bB的缘部之后,在通过向一对位移部59aB施加力,使另一卡止部56B位移以远离该一卡止部56B的状态下,将另一卡止部56B插入第1开口31bB。接着,通过释放施加给一对位移部59aB的力,使一对卡止部56B抵接于第1开口31bB的内面而将可动镜5AB固定于基部BB。在利用弹性部52B的弹性力三维自动对准方面,以及一对折回部57B从第2表面BbB侧分别进入第2开口31cB并抵接于第2开口31cB的第2表面BbB侧的缘部方面,与上述实施方式相同。通过这样的变形例,与上述实施方式相同地,也可实现可动镜5AB的可靠安装。还有,在上述变形例中,形成有一个第2开口31cB,但第2开口31cB也可以由一对第1开口31bB夹着的方式形成一对。
此外,在上述实施方式中,固定镜6B安装于器件层3B,但固定镜6B也可安装于支承层2B或中间层4B。此外,在上述实施方式中,分束器7B安装于支承层2B,但分束器7B也可安装于器件层3B或中间层4B。此外,分束器7B不限于立方体类型的分束器,也可为板型的分束器。
此外,除了光入射部8B以外,光模块1B也可还包括产生向光入射部8B入射的测定光的发光元件。或者,光模块1B也可代替光入射部8B而包括产生向干涉光学系统10B入射的测定光的发光元件。此外,除了光出射部9B以外,光模块1B也可还包括检测从光出射部9B出射的测定光(干涉光)的受光元件。或者,光模块1B也可代替光出射部9B而包括检测从干涉光学系统10B出射的测定光(干涉光)的受光元件。
此外,也可在支承层2A以及中间层4A(中间层4A不存在的情况下仅在支承层2A)设置与各致动器区域33A电连接的第1贯通电极、以及与各弹性支承区域34A的两端部34aA的各自电连接的第2贯通电极,对第1贯通电极与第2贯通电极之间施加电压。此外,移动安装区域31B的致动器不限于静电致动器,例如也可为压电式致动器、电磁式致动器等。此外,光模块1B不限于构成FTIR的光模块,也可为构成其它的光学系统的光模块。
再有,在上述实施方式中,作为安装于基部BB的光学元件,例示了可动镜以及固定镜。在该例中,光学面为镜面。但是,作为安装对象的光学元件不限于镜,例如,也可为光栅或光学滤波器等任意元件。关于以上的第2实施方式,如以下附注。
[附注1]
一种光模块,包括:基部、安装于所述基部的光学元件,
所述基部具有彼此相对的第1表面以及第2表面,在所述基部设有在所述第1表面以及所述第2表面开口的第1开口,以及在所述第2表面开口的第2开口,
所述光学元件具有:具有光学面的光学部、将所述光学部支承于所述基部的支承部,
所述支承部包含:经由所述第1开口从所述第2表面突出的突出部;从所述突出部向所述第2表面延伸、且从所述第2表面侧进入所述第2开口的折回部。
[附注2]
附注1所述的光模块,其中,所述第2开口以夹着所述第1开口的方式设有一对,
所述突出部设有一对,
所述折回部分别设于所述一对突出部,分别进入所述一对第2开口。
[附注3]
附注1或2所述的光模块,其中,所述突出部至少抵接于所述第1开口的所述第1表面侧的缘部。
[附注4]
附注1~3的任一项所述的光模块,其中,所述折回部抵接于所述第2开口的所述第2表面侧的缘部。
[附注5]
附注1~4的任一项所述的光模块,其中,
所述光学元件还具有弹性部,
所述突出部设有一对,
所述一对突出部响应于所述弹性部的弹性变形而被赋予弹性力并且彼此的距离可变,在被赋予所述弹性部的弹性力的状态下插入所述第1开口,
所述光学元件由从所述第1开口的内面赋予所述一对突出部的所述弹性力的反力而支承于所述基部。
[附注6]
附注5所述的光模块,其中,所述一对突出部在朝相互离开的方向被赋予所述弹性部的弹性力的状态下插入所述第1开口。
[附注7]
附注5或6所述的光模块,其中,所述第1开口的内面包含:在从与所述第1表面交叉的方向观察的情况下,以彼此的距离从一端朝另一端扩大的方式倾斜的一对倾斜面、在与所述一对倾斜面彼此相对的方向相交叉的方向上与所述一对倾斜面相对的相对面。
[附注8]
附注7所述的光模块,其中,在从与所述第1表面交叉的方向观察的情况下,所述一对倾斜面相对于通过一所述倾斜面的所述另一端与另一所述倾斜面的所述另一端的直线的倾斜角为45度以下。
[附注9]
附注1~8的任一项所述的光模块,其中,所述基部具有:支承层、设于所述支承层上并包含所述第1表面以及所述第2表面的器件层。
[附注10]
附注9所述的光模块,其中,所述基部具有:设于所述支承层与所述器件层之间的中间层。
[附注11]
附注10所述的光模块,其中,还包括:
安装于所述支承层、所述器件层或所述中间层的固定镜;和
安装于所述支承层、所述器件层或所述中间层的分束器,
所述光学元件是包含作为镜面的所述光学面的可动镜,
所述器件层具有安装有所述光学元件的安装区域和与所述安装区域连接的驱动区域,
所述可动镜、所述固定镜以及所述分束器以构成干涉光学系统的方式配置。
[附注12]
附注11所述的光模块,其中,
所述支承层为SOI基板的第1硅层,
所述器件层为所述SOI基板的第2硅层,
所述中间层为所述SOI基板的绝缘层。
[附注13]
附注11或12所述的光模块,其中,还包括:
配置成使测定光从外部入射所述干涉光学系统的光入射部、和
配置成使所述测定光从所述干涉光学系统向外部出射的光出射部。
[第3实施方式]
已知利用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems(微机电系统))技术在SOI(Silicon On Insulator(绝缘体上硅))基板形成有干涉光学系统的光模块(例如,参照日本特表2012-524295号公报)。这样的光模块由于能够提供实现高精度的光学配置的傅立叶变换型红外分光分析仪(FTIR)而受到注目。
在美国专利申请公开第2002/0186477号说明书中,记载有光学系统的制造工艺。该工艺中,首先,准备模板基板以及光具座。在模板基板,由蚀刻形成对准狭缝。在光具座的主面配置焊盘。接着,将模板基板安装于光具座的主面,以将对准狭缝配置于焊盘上。接着,一边使用对准狭缝的侧壁对光学要素进行定位一边插入对准狭缝,使其位于焊盘上。于是,通过焊盘的回流而将光学要素粘接于光具座。
上述那样的光模块例如在可动镜的大小依赖于对SOI基板的深沟加工的达成度方面存在如下的课题。即,对SOI基板的深沟加工的达成度最大也就在500μm左右,在增大可动镜的大小来提高FTIR的灵敏度时存在极限。于是,考虑将分体形成的可动镜安装于器件层(例如在SOI基板中形成有驱动区域的层)的技术。
对此,在制作日本特表2012-524295号公报所述的MEMS器件时,若使用美国专利申请公开第2002/0186477号说明书所述的工艺,则在连接于致动器而设为可动的安装区域设置对准狭缝,通过向该对准狭缝插入可动镜这样的光学要素来进行安装。但是,在这样的安装方法中,光学要素的安装精度的提高是困难的。
本公开的又一方面的目的在于提供一种能够提高光学元件的安装精度且确保安装强度的光模块。
本公开的又一方面所涉及的光模块,是包括光学元件与安装有光学元件的基部的光模块,光学元件具有:具有光学面的光学部、设于光学部的周围的弹性部、响应于弹性部的弹性变形而被赋予弹性力并且彼此的距离可变的一对支承部,基部具有:主面、设有与主面连通的开口的安装区域,支承部包含:在被赋予弹性部的弹性力的状态下插入开口的卡止部、在卡止部插入开口的状态下接触于安装区域的接触部,光学元件在光学面与主面交叉的状态下,通过从开口的内面赋予卡止部的弹性力的反力而被支承于安装区域,并且在接触部粘接于安装区域。
在该光模块中,光学元件具有:弹性部、彼此的距离响应于弹性部的弹性变形而可变的一对支承部。另一方面,在安装有光学元件的基部的安装区域,形成有与主面连通的开口。因此,作为一例,通过在为了使支承部间的距离缩小而使弹性部弹性变形的状态下将支承部插入开口,并释放弹性部的弹性变形的一部分,从而在开口内中支承部的彼此的距离扩大,可使支承部抵接于开口的内面。由此,由从开口的内面赋予支承部的弹性力的反力,可由开口的内面精度良好地规定光学元件相对于安装区域的位置。再有,光学元件在由弹性力的反力支承的状态下,在支承部的粘接部粘接于安装区域。其结果,根据该光模块,可提高光学元件的安装精度且确保安装强度。
在本公开的又一方面所涉及的光模块中也可以是,支承部包含与卡止部分支且向基部侧突出的突出部,接触部包含突出部的前端部。在该情况下,在使作为接触部的突出部的前端碰到基部的主面的状态下,可进行光学元件的粘接。特别地,由于光学元件的粘接可使用主面,所以可以谋求粘接剂的配置(图形化)或熔接等处理容易化。
在本公开的又一方面所涉及的光模块中也可以是,接触部包含卡止部中的与开口的内面相对的侧面。在该情况下,在使作为接触部的卡止部的侧面接触于开口的内面的状态下,可进行光学元件的粘接。特别地,在该情况下,由于成为面彼此的粘接,可以增大粘接面积而可靠地提高安装强度。
在本公开的又一方面所涉及的光模块中也可以是,基部具有:支承层;设于支承层上且包含主面以及安装区域的器件层,开口在与主面交叉的方向贯通器件层,支承部包含以和与主面交叉的方向上的开口的一对缘部抵接的方式弯曲的卡止部。在该情况下,卡止部在抵接于开口的一对缘部的位置卡止于安装区域。因此,可更可靠地将光学元件安装于基部,关于与基部的主面交叉的方向可进行光学元件的定位。
在本公开的又一方面所涉及的光模块中也可以是,从与主面交叉的方向看,开口的内面包含:以从一端朝向另一端彼此的距离扩大的方式倾斜的一对倾斜面、沿连接一倾斜面的另一端与另一倾斜面的另一端的基准线延伸的基准面。在该情况下,在将支承部插入开口而释放弹性部的弹性变形的一部分时,可利用弹性力使支承部在倾斜面滑动而碰到基准面。因此,能够进行沿主面的方向上的光学元件的自动的定位。
本公开的又一方面所涉及的光模块也可以是,还包括:安装在支承层、器件层以及设于支承层与器件层之间的中间层的至少一者的固定镜;安装在支承层、器件层以及所述中间层的至少一者的分束器,光学元件是包含作为镜面的光学面的可动镜,器件层具有与安装区域连接的驱动区域,可动镜、固定镜以及分束器以构成干涉光学系统的方式配置。在该情况下,可获得灵敏度提高的FTIR。
在本公开的又一方面所涉及的光模块中也可以是,基部具有设在支承层与器件层之间的中间层,支承层为SOI基板的第1硅层,器件层为SOI基板的第2硅层,中间层为SOI基板的绝缘层。在该情况下,可由SOI基板适宜地实现用于可动镜向器件层的可靠安装的构成。
本公开的又一方面所涉及的光模块也可包括:配置成使测定光从外部入射干涉光学系统的光入射部、配置成使测定光从干涉光学系统向外部出射的光出射部。在该情况下,可获得包括光入射部以及光出射部的FTIR。
根据本公开的又一方面,可提供能提高光学元件的安装精度且可确保安装强度的光模块。
以下,参照附图详细地说明本公开的又一方面的实施方式。再有,在各图中对相同或相当的部分赋予相同的标号,省略重复的部分。
[光模块的构成]
如图27所示,光模块1C包括基部BC。基部BC包括主面BsC。基部BC包括:支承层2C、设于支承层2C上的器件层3C、设于支承层2C与器件层3C之间的中间层4C。在此,主面BsC为器件层3C中的与支承层2C相反侧的表面。支承层2C、器件层3C以及中间层4C由SOI基板构成。具体地,支承层2C为SOI基板的第1硅层。器件层3C为SOI基板的第2硅层。中间层4C为SOI基板的绝缘层。支承层2C、器件层3C以及中间层4C在从它们的层叠方向即ZC轴方向(平行于ZC轴的方向)观察的情况下,例如呈一边为10mm左右的矩形状。支承层2C以及器件层3C的各自的厚度例如为数百μm左右。中间层4C的厚度例如为几μm左右。还有,在图27中,以器件层3C的1个角部以及中间层4C的1个角部被切口的状态,示出器件层3C以及中间层4C。
器件层3C具有安装区域31C、和连接于安装区域31C的驱动区域32C。驱动区域32C包含一对致动器区域33C和一对弹性支承区域34C。安装区域31C以及驱动区域32C(即,安装区域31C与一对致动器区域33C以及一对弹性支承区域34C)由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成于器件层3C的一部分。
一对致动器区域33C在XC轴方向(与垂直于ZC轴的XC轴平行的方向)上配置于安装区域31C的两侧。即,安装区域31C在XC轴方向上被一对致动器区域33C夹持。各致动器区域33C隔着中间层4C固定于支承层2C。在各致动器区域33C中的安装区域31C侧的侧面,设有第1梳齿部33aC。各第1梳齿部33aC因为除去其正下方的中间层4C而相对于支承层2C成为浮起的状态。在各致动器区域33C设有第1电极35C。
一对弹性支承区域34C在YC轴方向(与垂直于ZC轴以及XC轴的YC轴平行的方向)上配置于安装区域31C的两侧。即,安装区域31C在YC轴方向上被一对弹性支承区域34C夹持。各弹性支承区域34C的两端部34aC隔着中间层4C固定于支承层2C。各弹性支承区域34C的弹性变形部34bC(两端部34aC之间的部分)具有连接了多个板簧的结构。各弹性支承区域34C的弹性变形部34bC因为除去其正下方的中间层4C而相对于支承层2C成为浮起的状态。在各弹性支承区域34C中在两端部34aC分别设有第2电极36C。
在安装区域31C,连接有各弹性支承区域34C的弹性变形部34bC。安装区域31C因为除去其正下方的中间层4C而相对于支承层2C成为浮起的状态。即,安装区域31C由一对弹性支承区域34C支承。在安装区域31C中的各致动器区域33C侧的侧面,设有第2梳齿部31aC。各第2梳齿部31aC因为除去其正下方的中间层4C而相对于支承层2C成为浮起的状态。在彼此相对的第1梳齿部33aC以及第2梳齿部31aC中,第1梳齿部33aC的各梳齿位于第2梳齿部31aC的各梳齿之间。
从平行于XC轴的方向AC观察,一对弹性支承区域34C从两侧夹着安装区域31C,若安装区域31C沿方向AC移动,则对安装区域31C作用弹性力以使安装区域31C返回初始位置。因此,若对第1电极35C与第2电极36C之间施加电压,而在彼此相对的第1梳齿部33aC以及第2梳齿部31aC之间作用静电引力,则安装区域31C沿方向AC移动直到该静电引力与由一对弹性支承区域34C带来的弹性力相平衡的位置。如此,驱动区域32C起到静电致动器的功能。
光模块1C还包括可动镜5C、固定镜6C、分束器7C、光入射部8C和光出射部9C。可动镜5C、固定镜6C以及分束器7C以构成作为迈克尔逊干涉光学系统的干涉光学系统10C的方式配置于器件层3C上。
可动镜5C在XC轴方向上的分束器7C的一侧,安装于器件层3C的安装区域31C。可动镜5C所具有的镜部51C的镜面51aC相对于器件层3C位于支承层2C的相反侧。镜面51aC为例如垂直于XC轴方向的面(即,垂直于方向AC的面),朝向分束器7C侧。
固定镜6C在YC轴方向上的分束器7C的一侧安装于器件层3C的安装区域37C。固定镜6C所具有的镜部61C的镜面61aC相对于器件层3C位于支承层2C的相反侧。镜面61aC为例如垂直于YC轴方向的面,朝向分束器7C侧。
光入射部8C在YC轴方向上的分束器7C的另一侧安装于器件层3C。光入射部8C例如由光纤以及准直透镜等构成。光入射部8C配置成使测定光从外部向干涉光学系统10C入射。
光出射部9C在XC轴方向上的分束器7C的另一侧安装于器件层3C。光出射部9C例如由光纤以及准直透镜等构成。光出射部9C配置成使测定光(干涉光)从干涉光学系统10C向外部出射。
分束器7C是具有光学功能面7aC的立方体类型的分束器。光学功能面7aC相对于器件层3C位于支承层2C的相反侧。分束器7C通过使分束器7C的底面侧的1个角部接触于在器件层3C形成的矩形状的开口3aC的1个角部而定位。分束器7C通过在定位了的状态下利用粘接等而固定于支承层2C,从而安装于支承层2C。
在如以上那样构成的光模块1C中,当测定光L0C从外部经由光入射部8C向干涉光学系统10C入射时,测定光L0C的一部在分束器7C的光学功能面7aC被反射而向可动镜5C行进,测定光L0C的余部透过分束器7C的光学功能面7aC而向固定镜6C行进。测定光L0C的一部分在可动镜5C的镜面51aC被反射,在同一光路上向分束器7C行进,透过分束器7C的光学功能面7aC。测定光L0C的余部在固定镜6C的镜面61aC被反射,在同一光路上向分束器7C行进,在分束器7C的光学功能面7aC被反射。透过了分束器7C的光学功能面7aC的测定光L0C的一部分和在分束器7C的光学功能面7aC被反射的测定光L0C的余部成为作为干涉光的测定光L1C,测定光L1C经由光出射部9C从干涉光学系统10C向外部出射。根据光模块1C,由于可以沿方向AC使可动镜5C高速地往复移动,所以可提供小型且高精度的FTIR。
[可动镜及其周边结构]
如图28、图29以及图30所示,可动镜(光学元件)5C具有:具有镜面(光学面)51aC的镜部(光学部)51C、环状的弹性部52C、将镜部51C与弹性部52C相互连接的连接部53C、一对支承部56C和将支承部56C与弹性部52C相互连接的一对连接部57C。镜部51C形成为圆板状。镜面51aC是镜部51C的圆形状的板面。可动镜5C在镜面51aC与主面BsC交叉(例如垂直)的状态下安装于基部BC。
弹性部52C在从与镜面51aC交叉的方向(XC轴方向)观察的情况下形成为从镜部51C分开且包围镜部51C的圆环状。即,弹性部52C设在镜部51C的周围,形成圆环状的环状区域CAC。连接部53C在沿主面BsC的方向(YC轴方向)上的镜部51C的中心,将镜部51C与弹性部52C相互连接。在此,设有单一的连接部53C。连接部53C位于通过YC轴方向上的镜部51C的中心的中心线DLC上,相对于ZC轴方向上的镜部51C的中心,设在基部BC的主面BsC的相反侧的位置。中心线DLC是沿ZC轴方向延伸的假想直线。
弹性部52C由半圆状的板簧52aC、和与板簧52aC连续的半圆状的板簧52bC形成为圆环板状。板簧52aC与板簧52bC相对于中心线DLC对称地构成。板簧52aC的弹簧常数与板簧52bC的弹簧常数彼此相等。在此,作为弹性部52C的整体,相对于中心线DLC线对称地具有,并且弹簧常数相等。
支承部56C为截面矩形的棒状,以在YC轴方向夹着镜部51C以及弹性部52C的方式设置。支承部56C通过连接部57C连接到弹性部52C。连接部57C配置在通过ZC轴方向上的镜部51C的中心的中心线CLC上。中心线CLC是在镜部51C的中心与中心线DLC交叉(垂直)且沿YC轴方向延伸的假想直线。因此,例如在与连接部57C对应的位置,通过以从YC轴方向的两侧夹着支承部56C的方式对支承部56C施加力,可使弹性部52C弹性变形以在YC轴方向上压缩。即,沿YC轴方向的支承部56C的彼此的距离响应于弹性部52C的弹性变形而可变。此外,弹性部52C的弹性力可赋予支承部56C。
支承部56C包含脚部54C。脚部54C沿ZC轴方向从连接部57C越过镜面51aC向镜面51aC的一侧(在此为主面BsC侧)直线状地延伸。脚部54C的前端设为与主面BsC(即安装区域31C)接触的接触部58C。接触部58C的端面例如也可为平坦的,但在此设为曲面状(半球面状)。
支承部56C还包含卡止部55C。卡止部55C从脚部54C的前端侧的中途部分分支地延伸。因此,支承部56C包含与卡止部55C分支且向基部BC侧突出的突出部(脚部54C),接触部58C包含该突出部的前端部。在一对支承部56C之间,卡止部55C以朝向彼此凸出的方式V字状地弯曲。卡止部55C包含倾斜面55aC以及倾斜面55bC。倾斜面55aC以及倾斜面55bC是一对卡止部55C中的彼此相对的面的相反侧的面(外面)。
倾斜面55aC在一对卡止部55C间在远离连接部57C的方向(ZC轴负方向)上相互靠近地倾斜。倾斜面55bC在ZC轴负方向上相互离开地倾斜。从XC轴方向观察,倾斜面55aC相对于ZC轴的倾斜角αC的绝对值小于90°。相同地,倾斜面55bC的倾斜角βC的绝对值小于90°。在此,作为一例,倾斜角αC的绝对值与倾斜角βC的绝对值彼此相等。
在此,在安装区域31形成有开口31bC。在此,开口31bC在ZC轴方向上延伸并贯通器件层3C。因此,开口31bC连通(到达)至主面BsC与器件层3C中的主面BsC的相反侧的表面。开口31bC呈从ZC轴方向观察时的形状为梯形的柱状(参照图30)。关于开口31bC的详细如下述。
支承部56C在被赋予弹性部52C的弹性力的状态下插入该开口31bC。换言之,支承部56C(即可动镜5C)经由开口31bC贯通安装区域31C。更具体地,支承部56C之中的卡止部55C的一部分位于开口31bC内。在该状态下,卡止部55C接触于ZC轴方向上的开口31bC的一对缘部(主面BsC侧的缘部以及主面BsC的相反侧的缘部)。
在此,倾斜面55aC接触于开口31bC的主面BsC侧的缘部,倾斜面55bC接触于开口31bC的主面BsC的相反侧的缘部。由此,在ZC轴方向上卡止部55C以夹着安装区域31C的方式卡止于安装区域31C。其结果,关于ZC轴方向,可抑制可动镜5C从基部BC脱出。
此时,接触部58C接触于主面BsC(即安装区域31C)。即,接触部58C在卡止部55C以夹着安装区域31C的方式卡止的状态下,接触于安装区域31C(在此为主面BsC)。于是,接触部58C粘接于安装区域31C。在此,作为一例,接触部58C例如经由树脂粘接层与主面BsC接触,并被粘接。但是,接触部58C的粘接例如也可是金属层的熔融、玻璃粘接剂,以及,激光照射所致的粘接等。
在此,在中间层4C形成有开口41C。开口41C在ZC轴方向上在中间层4C的两侧开口。在支承层2C形成有开口21C。开口21C在ZC轴方向上在支承层2C的两侧开口。在光模块1C中,由中间层4C的开口41C内的区域以及支承层2C的开口21C内的区域构成连续的空间S1C。即,空间S1C包含中间层4C的开口41C内的区域以及支承层2C的开口21C内的区域。
空间S1C形成在支承层2C与器件层3C之间,至少对应于安装区域31C以及驱动区域32C。具体地,中间层4C的开口41C内的区域以及支承层2C的开口21C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围。中间层4C的开口41C内的区域形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分(即,应设成相对于支承层2C悬浮的状态的部分,例如,安装区域31C的整体、各弹性支承区域34C的弹性变形部34bC、第1梳齿部33aC以及第2梳齿部31aC)从支承层2C分开的间隙。
可动镜5C所具有的各卡止部55C的一部分位于空间S1C。具体地,各卡止部55C的一部分经由中间层4C的开口41C内的区域位于支承层2C的开口21C内的区域。各卡止部55C的一部分从器件层3C的中间层4C侧的表面向空间S1C内突出例如100μm左右。如上所述,中间层4C的开口41C内的区域以及支承层2C的开口21C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围,所以,在安装区域31C沿方向AC往复移动时,可动镜5C的各卡止部55C之中位于空间S1C的一部分不会与中间层4C以及支承层2C接触。
在此,如图30所示,开口31bC的内面包含一对倾斜面SLC和基准面SRC。倾斜面SLC包含一端SLaC与另一端SLbC。一端SLaC以及另一端SLbC是从ZC轴方向观察时的倾斜面SLC的两端部。一对倾斜面SLC以从一端SLaC朝向另一端SLbC彼此的距离扩大的方式(例如相对于XC轴)倾斜。从ZC轴方向观察,基准面SRC沿将一倾斜面SLC的另一端SLbC与另一倾斜面SLC的另一端SLbC彼此连接的基准线BLC延伸。在此,基准面SRC仅将另一端SLbC彼此连接。如上所述,从ZC轴方向观察时的开口31bC的形状为梯形。因此,在此,倾斜面SLC相当于梯形的脚,基准面SRC相当于梯形的下底。
在此,开口31bC是单一的空间。YC轴方向上的开口31bC的大小的最小值(即,倾斜面SLC的一端SLaC彼此的间隔)为在沿YC轴方向使弹性部52C压缩地发生弹性变形时可将一对卡止部55C一并地配置于开口31bC内的值。另一方面,YC轴方向上的开口31bC的大小的最大值(即,倾斜面SLC的另一端SLbC彼此的间隔)是在一对卡止部55C配置于开口31bC时仅弹性部52C的弹性变形的一部分可得以释放(即弹性部52C没有到达自然长度)的值。
因此,若将一对卡止部55C配置于开口31bC内,则通过弹性部52C的弹性力,卡止部55C按压开口31bC的内面,来自开口31bC的内面的反力被赋予卡止部55C(支承部56C)。由此,可动镜5C在镜面51aC与主面BsC交叉(例如垂直)的状态下,由从开口31bC的内面赋予支承部56C的弹性力的反力支承于安装区域31C。在该状态下,如上所述,接触部58C接触并粘接于主面BsC(安装区域31C)。因此,可动镜5C在镜面51aC与主面BsC交叉的状态下,由从开口31bC的内面赋予卡止部55C的弹性力的反力支承于安装区域31C,并且在接触部58C粘接于安装区域31C。
特别地,卡止部55C抵接于开口31bC的倾斜面SLC。因此,卡止部55C由来自倾斜面SLC的反力的XC轴方向的分量在倾斜面SLC上朝向基准面SRC滑动,接触于倾斜面SLC并碰到基准面SRC。由此,卡止部55C内接于由倾斜面SLC与基准面SRC规定的角部,在XC轴方向以及YC轴方向的双方向上定位(由弹性力自动对准)。在此,卡止部55C的截面形状为四边形,所以从ZC轴方向观察,倾斜面SLC相对于卡止部55C点接触,基准面SRC相对于卡止部55C线接触。即,在此,开口31bC的内面从ZC轴方向观察以两个点以及两条线与一对卡止部55C接触。
另一方面,如图28所示,从XC轴方向观察,在开口31bC的缘部从开口31bC的内面向卡止部55C赋予弹性力的反力。在可动镜5C的安装时,存在对卡止部55C的倾斜面55aC以及倾斜面55bC中的一方赋予反力的情况。在该情况下,由该反力的沿倾斜面55aC或倾斜面55bC的分量使倾斜面55aC以及倾斜面55bC中的一方在缘部滑动,沿ZC轴方向移动以到达倾斜面55aC与倾斜面55bC双方抵接于缘部的位置(即沿ZC轴方向夹着安装区域31C的位置)。由此,在该位置上卡止部55C被卡止,可动镜5C关于ZC轴方向定位(由弹性力自动对准)。即,在可动镜5C中,利用弹性部52C的弹性力进行三维自动对准。还有,在此,倾斜面55bC与接触部58C在ZC轴方向上彼此相对。因此,也可构成为不使倾斜面55aC接触于开口31bC的缘部,由接触部58C与倾斜面55bC以夹着开口31bC的缘部的方式进行自动对准。
以上那样的可动镜5C例如由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成。因此,可动镜5C的厚度(与镜面51aC交叉的方向的大小)在各部分中固定,例如为320μm左右。此外,镜面51aC的直径例如为1mm左右。再有,弹性部52C的镜部51C侧的表面(内面)和镜部51C的弹性部52C侧的表面(外面)的间隔例如为200μm左右。弹性部52C的厚度(板簧的厚度)例如为10μm以上20μm以下左右。
[固定镜及其周边结构]
除了安装区域不可动,固定镜6C及其周边结构与上述的可动镜5C及其周边结构相同。即,如图31以及图32所示,固定镜(光学元件)6C具有:具有镜面(光学面)61aC的镜部(光学部)61C、环状的弹性部62C、将镜部61C与弹性部62C相互连接的连接部63C、一对支承部66C、将支承部66C与弹性部62C相互连接的一对连接部67C。镜部61C形成为圆板状。镜面61aC是镜部61C的圆形状的板面。固定镜6C在镜面61aC与基部BC的主面BsC交叉(例如垂直)的状态下安装于基部BC。
弹性部62C在从与镜面61aC交叉的方向(YC轴方向)观察的情况下形成为从镜部61C分开且包围镜部61C的圆环状。因此,弹性部62C设在镜部61C的周围,形成圆环状的环状区域CAC。连接部63C在沿主面BsC的方向(XC轴方向)上的镜部61C的中心,将镜部61C与弹性部62C相互连接。在此,设有单一的连接部63C。连接部63C位于通过XC轴方向上的镜部61C的中心的中心线DLC上,相对于ZC轴方向上的镜部61C的中心,设在基部BC的主面BsC的相反侧的位置。中心线DLC是沿ZC轴方向延伸的假想直线。
弹性部62C由半圆状的板簧62aC、和与板簧62aC连续的半圆状的板簧62bC形成为圆环板状。板簧62aC与板簧62bC相对于中心线DLC对称地构成。板簧62aC的弹簧常数与板簧62bC的弹簧常数彼此相等。在此,作为弹性部62C的整体,相对于中心线DLC线对称地具有,并且弹簧常数相等。
支承部66C为截面矩形的棒状,以在XC轴方向夹着镜部61C以及弹性部62C的方式设置。支承部66C通过连接部67C连接到弹性部62C。连接部67C配置在通过ZC轴方向上的镜部61C的中心的中心线CLC上。中心线CLC是在镜部61C的中心与中心线DLC交叉(垂直)、沿XC轴方向延伸的假想直线。因此例如在与连接部67C对应的位置,通过以从XC轴方向的两侧夹置支承部66C的方式对支承部66C施加力,可使弹性部62C弹性变形而在XC轴方向上压缩。即,沿XC轴方向的支承部66C的彼此的距离响应于弹性部62C的弹性变形而可变。此外,弹性部62C的弹性力可赋予支承部66C。
支承部66C包含脚部64C。脚部64C沿ZC轴方向从连接部67C越过镜面61aC向镜面61aC的一侧(在此为主面BsC侧)直线状地延伸。脚部64C的前端设为与主面BsC(即安装区域37C)接触的接触部68C。接触部68C的端面例如也可为平坦的,但在此设为曲面状(半球面状)。
支承部66C还包含卡止部65C。卡止部65C从脚部64C的前端侧的中途部分分支地延伸。因此,支承部66C包含与卡止部65C分支且向基部BC侧突出的突出部(脚部64C),接触部68C包含该突出部的前端部。在一对支承部66C之间,卡止部65C以朝向彼此凸出的方式V字状地弯曲。卡止部65C包含倾斜面65aC以及倾斜面65bC。包含倾斜面65aC以及倾斜面65bC。倾斜面65aC以及倾斜面65bC是一对卡止部65C中的彼此相对的面的相反侧的面(外面)。
倾斜面65aC在一对卡止部65C间在远离连接部67C的方向(ZC轴负方向)上相互靠近地倾斜。倾斜面65bC在ZC轴负方向上相互离开地倾斜。从YC轴方向观察,倾斜面65aC、65bC相对于ZC轴的倾斜角与可动镜5C中的倾斜面55aC、55bC相同。
在此,在安装区域37C形成有开口37aC。在此,开口37aC在ZC轴方向上贯通器件层3C。因此,开口37aC连通(到达)至主面BsC与器件层3C中的主面BsC的相反侧的表面。开口37aC与安装区域31C中的开口31bC相同地,呈从ZC轴方向观察时的形状为梯形的柱状。
支承部66C在被赋予弹性部62C的弹性力的状态下插入该开口37aC。换言之,支承部66C(即固定镜6C)经由开口37aC贯通安装区域37C。更具体地,支承部66C之中的卡止部65C的一部分位于开口37aC内。在该状态下,卡止部65C接触于ZC轴方向上的开口37aC的一对缘部(主面BsC侧的缘部以及主面BsC的相反侧的缘部)。在此,倾斜面65aC接触于开口37aC的主面BsC侧的缘部,倾斜面65bC接触于开口37aC的主面BsC的相反侧的缘部。由此,在ZC轴方向上卡止部65C以夹着安装区域37C的方式卡止于安装区域37C。其结果,关于ZC轴方向,可抑制固定镜6C从基部BC脱出。
此时,接触部68C接触于主面BsC(即安装区域37C)。即,接触部68C在卡止部65C以夹着安装区域37C的方式卡止的状态下,接触于安装区域37C(在此主面BsC)。于是,接触部68C粘接于安装区域37C。在此,作为一例,接触部68C例如经由树脂粘接层与主面BsC接触并被粘接。但是,接触部68C的粘接例如也可是金属层的熔融、玻璃粘接剂以及激光照射所致的粘接等。
在此,在中间层4C形成有开口42C。开口42C在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域37C的开口37aC,在ZC轴方向上在中间层4C的两侧开口。在支承层2C形成有开口22C。开口22C在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域37C的开口37aC,在ZC轴方向上在支承层2C的两侧开口。在光模块1C中,由中间层4C的开口42C内的区域以及支承层2C的开口22C内的区域构成连续的空间S2C。即,空间S2C包含中间层4C的开口42C内的区域以及支承层2C的开口22C内的区域。
固定镜6C所具有的各卡止部65C的一部分位于空间S2C。具体地,各卡止部65C的一部分经由中间层4C的开口42C内的区域位于支承层2C的开口22C内的区域。各卡止部65C的一部分从器件层3C的中间层4C侧的表面向空间S2C内突出例如100μm左右。
在此,开口37aC的内面与安装区域31C中的开口31bC的内面相同地构成。因此,若将一对卡止部65C配置于开口37aC内,则通过弹性部62C的弹性力,卡止部65C按压开口37aC的内面,来自开口37aC的内面的反力被赋予卡止部65C(支承部66C)。由此,固定镜6C在镜面61aC与主面BsC交叉(例如垂直)的状态下,由从开口37aC的内面赋予支承部66C的弹性力的反力支承于安装区域37C。该状态下,如上所述,接触部68C接触并粘接于主面BsC(安装区域37C)。因此,固定镜6C在镜面61aC与主面BsC交叉的状态下,由从开口37aC的内面赋予卡止部65C的弹性力的反力支承于安装区域37C,并且在接触部68C粘接于安装区域37C。还有,在固定镜6C中,也与可动镜5C的情况相同地,进行利用了开口37aC的内面与弹性力的3维自动对准。
以上那样的固定镜6C也与可动镜5C相同地例如由MEMS技术(图形化以及蚀刻)一体地形成。固定镜6C的各部分的大小例如与可动镜5C的各部分的上述大小相同。
[作用以及效果]
在光模块1C中,可动镜5C包括:弹性部52C、彼此的距离响应于弹性部52C的弹性变形而可变的一对支承部56C。另一方面,在安装有可动镜5C的基部BC的安装区域31C,形成有与主面BsC连通的开口31bC。因此,作为一例,在使弹性部52C弹性变形而使支承部56C间的距离缩小的状态下将支承部56C插入开口31bC,通过释放弹性部52C的弹性变形的一部分,在开口31bC内支承部56C的彼此的距离扩大,可使支承部56C抵接于开口31bC的内面。
由此,由从开口31bC的内面赋予支承部56C的弹性力的反力,可在开口31bC的内面精度良好地规定可动镜5C相对于安装区域31C的位置。再有,可动镜5C在由弹性力的反力支承的状态下,在支承部56C的接触部58C粘接于安装区域31C。其结果,根据光模块1C,可提高可动镜5C的安装精度且确保安装强度。还有,在此,以可动镜5C为例对作用以及效果进行了说明,关于固定镜6C也起到相同的作用以及效果(以下相同)。
此外,在光模块1C中,支承部56C包含与卡止部55C分支且向基部BC侧突出的突出部(脚部54C),接触部58C包含该突出部的前端部。因此,在使作为接触部58C的突出部的前端碰到基部BC的主面BsC的状态下,可进行可动镜5C的粘接。特别地,由于可动镜5C粘接可使用主面BsC,所以可以谋求粘接剂的配置(图形化)、熔接等处理容易化。
此外,在可动镜5C中,设置成弹性部52C形成环状区域CAC。因此,与例如弹性部52C设为悬臂状态的情况(在该情况下,由弹性部52C不形成环状等的闭合区域)相比,弹性部52C的强度得以提高。因此例如,在可动镜5C的制造时或处置时,可抑制弹性部52C的破损。
此外,在光模块1C中,基部BC包括:支承层2C;设于支承层2C上且包含主面BsC以及安装区域31C的器件层3C。此外,开口31bC在与主面BsC交叉的方向(ZC轴方向)上贯通器件层3C。于是,支承部56C包含以与ZC轴方向上的开口31bC的一对缘部抵接的方式弯曲的卡止部55C。因此,卡止部55C在与开口31bC的一对缘部抵接的位置卡止于安装区域31C。因此,可将可动镜5C可靠地安装于基部BC,并且可关于与基部BC的主面BsC交叉的方向进行可动镜5C的定位。
此外,在光模块1C中,从ZC轴方向观察,开口31bC的内面包含:以从一端SLaC朝向另一端SLbC彼此的距离扩大的方式倾斜的一对倾斜面SLC、沿将一倾斜面SLC的另一端SLbC与另一倾斜面SLC的另一端SLbC连接的基准线BLC延伸的基准面SRC。因此,在将支承部56C插入开口31bC并将弹性部52C的弹性变形的一部分释放时,可由弹性力使支承部56C在倾斜面SLC上滑动并碰到基准面SRC。因此,可进行沿主面BsC的方向上的可动镜5C的定位。
此外,在光模块1C中,弹性部52C通过从XC轴方向观察以包围镜部51C的方式形成为环状而形成环状区域CAC。因此,在弹性部52C不会产生端部,所以能可靠地提高弹性部52C的强度。
再有,在可动镜5C中,弹性部52C为相对于镜面51aC的中心线DLC对称的形状,并且弹性部52C的弹簧常数在中心线DLC的两侧彼此相等。因此即使例如沿YC轴方向使弹性部52C弹性变形时,可动镜5C的姿势也不容易变得不稳定(例如难以发生扭转)。此外,在释放弹性部52C的弹性变形的一部分时,可抑制从开口31bC的内面向一对支承部56C不均匀地输入反力。
在此,在光模块1C中,可动镜5C贯通器件层3C的安装区域31C,可动镜5C的各卡止部55C的一部分位于在支承层2C与器件层3C之间形成的空间S1C。由此例如各卡止部55C的大小等不受制限,所以可将可动镜5C稳定且牢固地固定于器件层3C的安装区域31C。由此,根据光模块1C,实现可动镜5C相对于器件层3C的可靠安装。
此外,在光模块1C中,可动镜5C的各卡止部55C的一部分经由中间层4C的开口41C内的区域位于支承层2C的开口21C内的区域。由此,可适宜地实现用于可动镜5C相对于器件层3C的可靠安装的构成。
此外,在光模块1C中,支承层2C为SOI基板的第1硅层,器件层3C为SOI基板的第2硅层,中间层4C为SOI基板的绝缘层。由此,可由SOI基板适宜地实现用于可动镜5C相对于器件层3C的可靠安装的构成。
此外,在光模块1C中,可动镜5C的镜面51aC相对于器件层3C位于支承层2C的相反侧。由此可简化光模块1C的构成。
此外,在光模块1C中,可动镜5C、固定镜6C以及分束器7C以构成干涉光学系统10C的方式配置。由此,可获得灵敏度提高的FTIR。
此外,在光模块1C中,光入射部8C配置成使测定光从外部向干涉光学系统10C入射,光出射部9C配置成使测定光从干涉光学系统10C向外部出射。由此,可获得包括光入射部8C以及光出射部9C的FTIR。
[变形例]
以上,对本公开的又一方面的一实施方式进行了说明,但本公开的又一方面不限于上述实施方式。例如,各构成的材料以及形状不限于上述材料以及形状,可采用各种材料以及形状。
此外,空间S1C只要形成于支承层2C与器件层3C之间,至少对应于安装区域31C以及驱动区域32C,则如图33以及图34所示,可采用各种方式。
在图33所示的构成中,取代开口21C,在支承层2C形成在器件层3C侧开口的凹部23C,由中间层4C的开口41C内的区域以及支承层2C的凹部23C内的区域构成空间S1C。在该情况下,支承层2C的凹部23C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围。可动镜5C的各卡止部55C的一部分经由中间层4C的开口41C内的区域位于凹部23C内的区域。由该构成也可适宜地实现用于可动镜5C相对于器件层3C的可靠安装的构成。
在图34的(a)所示的构成中,支承层2C的开口21C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含可动镜5C的各卡止部55C移动的范围。在图34的(b)所示的构成中,支承层2C的凹部23C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含可动镜5C的各卡止部55C移动的范围。在这些情况下,中间层4C的开口41C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围,形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。任一构成在安装区域31C沿方向AC往复移动时,可动镜5C的各卡止部55C之中位于空间S1C的一部分均不会与中间层4C以及支承层2C接触。
此外,支承层2C与器件层3C也可不隔着中间层4C地相互接合。在该情况下,支承层2C例如由硅、硼硅酸玻璃、石英玻璃或陶瓷形成,器件层3C例如由硅形成。支承层2C与器件层3C例如通过基于表面活性化的常温接合、低温等离子体接合、进行高温处理的直接接合、绝缘树脂粘接、金属接合或基于玻璃料的接合等相互接合。在该情况下,空间S1C只要形成于支承层2C与器件层3C之间,至少对应于安装区域31C以及驱动区域32C,则如图35、图36、图37以及图38所示,可采用各种方式。由任一构成都可适宜地实现用于可动镜5C相对于器件层3C的可靠安装的构成。
在图35的(a)所示的构成中,由支承层2C的开口21C内的区域构成空间S1C。在该情况下,支承层2C的开口21C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围,形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。可动镜5C的各卡止部55C的一部分位于支承层2C的开口21C内的区域。
在图35的(b)所示的构成中,由支承层2C的凹部23C内的区域构成空间S1C。在该情况下,支承层2C的凹部23C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围,形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。可动镜5C的各卡止部55C的一部分位于支承层2C的凹部23C内的区域。
在图36的(a)所示的构成中,在器件层3C形成在支承层2C侧开口的凹部(第1凹部)38C,由器件层3C的凹部38C内的区域以及支承层2C的开口21C内的区域构成空间S1C。在该情况下,器件层3C的凹部38C内的区域以及支承层2C的开口21C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围。器件层3C的凹部38C内的区域形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。可动镜5C的各卡止部55C的一部分经由器件层3C的凹部38C内的区域位于支承层2C的开口21C内的区域。
在图36的(b)所示的构成中,凹部38C形成于器件层3C,由器件层3C的凹部38C内的区域以及支承层2C的凹部(第2凹部)23C内的区域构成空间S1C。在该情况下,器件层3C的凹部38C内的区域以及支承层2C的凹部23C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围。器件层3C的凹部38C内的区域形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。可动镜5C的各卡止部55C的一部分经由器件层3C的凹部38C内的区域位于支承层2C的凹部23C内的区域。
在图37的(a)所示的构成中,凹部38C形成于器件层3C,由器件层3C的凹部38C内的区域以及支承层2C的开口21C内的区域构成空间S1C。在该情况下,器件层3C的凹部38C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围,形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。支承层2C的开口21C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含可动镜5C的各卡止部55C移动的范围。可动镜5C的各卡止部55C的一部分经由器件层3C的凹部38C内的区域位于支承层2C的开口21C内的区域。
在图37的(b)所示的构成中,凹部38C形成于器件层3C,由器件层3C的凹部38C内的区域以及支承层2C的凹部(第2凹部)23C内的区域构成空间S1C。在该情况下,器件层3C的凹部38C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围,形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。支承层2C的凹部23C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含可动镜5C的各卡止部55C移动的范围。可动镜5C的各卡止部55C的一部分经由器件层3C的凹部38C内的区域位于支承层2C的凹部23C内的区域。
在图38所示的构成中,凹部38C形成于器件层3C,由器件层3C的凹部38C内的区域构成空间S1C。在该情况下,器件层3C的凹部38C内的区域在从ZC轴方向观察的情况下包含安装区域31C移动的范围,形成用于使安装区域31C以及驱动区域32C之中的应从支承层2C分开的部分从支承层2C分开的间隙。可动镜5C的各卡止部55C的一部分位于器件层3C的凹部38C内的区域。
在此,上述实施方式中,针对可动镜5C的镜面51aC的整体向主面BsC或基部BC中的与主面BsC相反侧的表面突出的情况进行了说明。但是,可动镜5C的方式不限于该情况。例如,可动镜5C的镜面51aC的一部分也可配置于基部BC的内部。以下,对该例进行说明。
如图39、图40以及图41所示,在此,可动镜5AC与图28所示的可动镜5C相比,在代替支承部56C而具有支承部56AC这一点不同于可动镜5C。支承部56AC具有配置于弹性部52C与卡止部55C之间的中间部59C。中间部59C以沿YC轴方向夹着镜部51C的方式相互平行地直线状地在ZC轴方向上延伸。连接部57C包含于中间部59C的中央部。卡止部55C设于该中间部59C的中央部。因此,卡止部55C以沿YC轴方向夹着镜部51C的方式配置。卡止部55C的形状以及安装区域31C的关系与可动镜5C相同。
由此,支承部56AC在可动镜5AC的整体经由开口31bC贯通安装区域31C的状态下支承可动镜5AC。镜面51aC与安装区域31C交叉。可动镜5AC在卡止部55C卡止于器件层3C,并支承于安装区域31C。因此,与由在中心线CLC的一侧相对长地延伸的支承部56C(脚部54C)支承可动镜5C的情况相比,支承点与重心的偏离小,可实现稳定的安装。
具体地,作为一例,支承部56AC以ZC轴方向上的镜面51aC的中心线CLC与器件层3C的厚度方向的中心一致的方式支承可动镜5AC。因此,关于ZC轴方向,支承点与重心实质上一致,从而实现更稳定的安装。还有,在该情况下,镜面51aC的一部分(在此为一半以上)位于相较于主面BsC更靠支承层2C侧。对此,在此,开口31bC以到达安装区域31C中的镜面51aC的面对的一侧的端部的方式延伸并被开放。因此,在该情况下,通过向着镜面51aC的测定光L0C的光路的控制,也可避免测定光L0C在安装区域31C干涉,能够有效地利用镜面51aC的整体。
在此,支承部56AC具有从包含卡止部55C中的倾斜面55aC的部分的前端沿远离镜部51C的方向(YC轴方向)延伸的接触部58C。接触部58C呈前端部58aC向基部侧弯曲的L字状。于是,接触部58C在前端部58aC与主面BsC(安装区域31C)接触并被粘接。如此,支承部56AC包含在卡止部55C插入开口31bC的状态下与安装区域31C接触的接触部58C。由此,可动镜5AC与可动镜5C相同地,在镜面51aC与主面BsC交叉的状态下,由从开口31bC的内面赋予卡止部55C的弹性力的反力而支承于安装区域31C,并且在接触部58C粘接于安装区域31C。
还有,在上述实施方式中固定镜6C安装于器件层3C,但固定镜6C也可安装于支承层2C或中间层4C。此外,在上述实施方式中分束器7C安装于支承层2C,但分束器7C也可安装于器件层3C或中间层4C。即,固定镜6C以及分束器7C只要安装于支承层2C、器件层3C以及中间层4C的任一个即可。此外,分束器7C不限于立方体类型的分束器,也可为板型的分束器。
此外,除了光入射部8C以外,光模块1C也可还包括产生向光入射部8C入射的测定光的发光元件。或者,光模块1C也可代替光入射部8C而包括产生向干涉光学系统10C入射的测定光的发光元件。此外,除了光出射部9C以外,光模块1C也可还包括检测从光出射部9C出射的测定光(干涉光)的受光元件。或者,光模块1C也可代替光出射部9C而包括检测从干涉光学系统10C出射的测定光(干涉光)的受光元件。
此外,也可在支承层2C以及中间层4C(中间层4C不存在的情况下仅在支承层2C)设置与各致动器区域33C电连接的第1贯通电极、以及与各弹性支承区域34C的两端部34aC分别电连接的第2贯通电极,对第1贯通电极与第2贯通电极之间施加电压。此外,移动安装区域31C的致动器不限于静电致动器,例如也可为压电式致动器、电磁式致动器等。此外,光模块1C不限于构成FTIR的光模块,也可为构成其它的光学系统的光模块。
接着继续说明变形例。还有,以下,使用可动镜5C以及开口31bC说明变形例,但对固定镜6C以及开口37aC也可有相同的变形。如图42以及图43所示,在此,卡止部55C连接于脚部54C的与连接部57C相反侧的前端。因此,脚部54C的前端没有设置突出部,不设为接触部。在此,卡止部55C包含接触部58C。以下更具体地说明。
卡止部55C如上所述在插入开口31bC时,由来自倾斜面SLC的反力的XC轴方向的分量在倾斜面SLC上朝向基准面SRC滑动,接触于倾斜面SLC并碰到基准面SRC。即,卡止部55C包含与开口31bC的内面(基准面SRC)相对的侧面。还有,该侧面粘接于基准面SRC。该粘接也可与上述主面BsC的粘接相同地进行。如此,在此,在卡止部55C插入开口31bC的状态下接触于安装区域31C的接触部58C包含卡止部55C中的与开口31bC的基准面SRC相对的侧面(侧面)。
在该情况下,可在使作为接触部58C的卡止部55C的侧面接触于开口31bC的内面的状态下,进行可动镜5C的粘接。特别地,在该情况下,成为面彼此的粘接,可以增大粘接面积并可靠地提高安装强度。
图44所示的例子中,卡止部55C也连接于脚部54C的前端。另一方面,在此,支承部56C包含从脚部54C与卡止部55C的连接部分与卡止部55C分支且向基部BC侧突出的突出部。突出部在一对支承部56C间朝彼此相反的方向(外侧)突出。在此,接触部58C为该突出部。即,在此,接触部58C以相对于主面BsC的角度从脚部54C与卡止部55C的连接部分减少的方式延伸。于是,接触部58C的前端部58aC在卡止部55C插入开口31bC的状态下,与主面BsC大致平行(例如弹性变形以变得大致平行)并与主面BsC(安装区域31C)接触而被粘接。
在图45的(a)所示例中,可动镜5C具有一对连接部53C。在此,一对连接部53C配置于与一对连接部57C不同的位置。一对连接部53C分配地配置于中心线CLC的两侧。特别地,在此,一对连接部53C配置于相对于中心线CLC对称的位置。因此,在此,相对于连结一对连接部53C的直线,弹性部52C以及可动镜5C的整体对称地构成。
此外,在图45的(b)所示例中,可动镜5C具有3个连接部53C。3个连接部53C配置于与一对连接部57C不同的位置。在此,3个连接部53C之中的1个连接部53C与两个连接部53C分配地配置于中心线CLC的两侧。相同地,在图45的(c)所示例中,可动镜5C具有4个连接部53C。4个连接部53C配置于与一对连接部57C不同的位置。在此,4个连接部53C各两个地分配地配置于中心线CLC的两侧。
另一方面,如图46的(a)所示,可动镜5C可具有多个弹性部52C。在此,可动镜5C具有一对弹性部52C。一对弹性部52C各自形成为圆环板状,彼此同心地配置。换言之,在此,一弹性部52C以包围镜部51C的方式设置,另一弹性部52C以包围该一弹性部52C以及镜部51C的方式设置。弹性部52C的各个形成环状区域CAC。
另一方面,弹性部52C不限于圆环板状,如图46的(b)所示也可为椭圆环板状。即,从与镜面51aC交叉的方向(XC轴方向)观察,弹性部52C也可为椭圆状。在此,一对连接部53C配置于与弹性部52C的椭圆的长轴对应的位置。此外,一对连接部57C配置于与弹性部52C的椭圆的短轴对应的位置。
继续弹性部52C的变形例的说明。在图47的(a)所示例中,可动镜5C包括:长方形板状的一对弹性部52C、将弹性部52C彼此相互连接的一对板状的连接部52sC。弹性部52C以在YC轴方向上夹着镜部51C的方式配置于镜部51C的两侧。弹性部52C与支承部56C大致平行地沿ZC轴方向延伸。连接部52sC设于弹性部52C的长边方向的两端部,将弹性部52C彼此连接。由此,在此,由弹性部52C与连接部52sC形成矩形环状的环状区域CAC。还有,在此,单一的连接部53C经由连接部52sC将弹性部52C与镜部51C相互连接。
此外,在图47的(b)所示的例中,可动镜5C具有一对弹性部52C。在此,弹性部52C以在ZC轴方向上夹着镜部51C的方式配置于镜部51C的两侧。弹性部52C分别形成为波板状。即,从XC轴方向观察,弹性部52C为波形状(在此为矩形波形状)。弹性部52C分别在其两端部连接于支承部56C。由此,在此,由弹性部52C与支承部56C形成大致矩形的环状区域CAC。此外,在此,连接部53C将支承部56C与镜部51C相互连接。如此,镜部51C也可与支承部56C连接。
此外,如图47的(c)所示的例中,可动镜5C具有一对弹性部52C。在此,弹性部52C以在ZC轴方向上夹着镜部51C的方式配置于镜部51C的两侧。弹性部52C分别形成为V字板状。即,从XC轴方向观察,弹性部52C为V字状。弹性部52C分别在其两端部连接于支承部56C。由此,在此,由弹性部52C与支承部56C形成大致矩形的环状区域CAC。还有,在此,连接部53C将支承部56C与镜部51C相互连接。
此外,在图48的(a)所示例中,弹性部52C也可由从XC轴方向观察彼此相反朝向地配置的一对半圆部和将半圆部彼此连接的一对直线部形成为环状。或者,如图48的(b)所示,弹性部52C也可由从XC轴方向观察彼此相同朝向地配置的一对半圆部和将半圆部彼此连接的一对直线部形成为环状。
此外,如图49所示,弹性部52C也可形成为从XC轴方向观察将环的一部分切口的形状。在图49的(a)所示例中,弹性部52C设为相对于圆环在中心线CLC的两侧设有一对切口部52cC的形状。即,在此,弹性部52C由在切口部52cC相互分开的一对圆弧状部分52dC构成。连接部53C在圆弧状部分52dC的各自的端部将弹性部52C与镜部51C相互连接。由此,在此,由一圆弧状部分52dC、与该一圆弧状部分52dC连接的一对连接部53C、和镜部51C形成1个环状区域CAC。
在图49的(b)、(c)所示例中,弹性部52C通过单一的切口部52cC构成为单一圆弧状部分52dC。连接部53C在弹性部52C的端部将弹性部52C与镜部51C彼此连接。由此,在此,由弹性部52C与一对连接部53C与镜部51C形成环状区域CAC。还有,在此,连接部53C经由切口部52cC将支承部56C与镜部51C连接。即,也可将镜部51C直接与支承部56C连接。
接着,对如图30所示的开口31bC的变形例进行说明。如图50的(a)所示,开口31bC的从ZC轴方向观察时的形状也可为三角形。在该情况下,开口31bC的内面由一对倾斜面SLC与基准面SRC构成。在此,倾斜面SLC的一端SLaC彼此连接。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与基准面SRC规定的角部,可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。
在图50的(b)所示例中,开口31bC的从ZC轴方向观察时的形状为六边形。在该情况下,开口31bC的内面包含一对倾斜面SLC、向与倾斜面SLC相反侧倾斜的一对倾斜面SKC。一对倾斜面SKC以从一端SKaC朝向另一端SKbC彼此的距离扩大的方式倾斜。在此,倾斜面SLC的另一端SLbC与倾斜面SKC的另一端SKbC彼此连接,形成1个角部。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与倾斜面SKC规定的角部,可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。在此,从ZC轴方向观察,1个卡止部55C在两个点接触于开口31bC的内面。
如图50的(c)所示,倾斜面SLC也可为曲面。在该情况下,一对倾斜面SLC以从一端SLaC朝向另一端SLbC彼此距离扩大的方式倾斜并且弯曲。在此,从ZC轴方向观察,倾斜面SLC以倾斜面SLC的切线的相对于XC轴的倾斜从一端SLaC朝向另一端SLbC逐渐扩大的方式弯曲。倾斜面SLC以朝向开口31bC的内侧凸出的方式弯曲。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与基准面SRC规定的角部,也可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。
在图51的(a)所示例中,倾斜面SLC以及倾斜面SKC的双方为朝开口31bC的内侧凸出的曲面。此外,倾斜面SLC的另一端SLbC与倾斜面SKC的另一端SKbC经由沿XC轴方向延伸的连接面彼此连接。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与倾斜面SKC规定的角部,可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。
在图51的(b)所示例中,开口31bC从ZC轴方向观察分割成两个部分31pC。两个部分31pC的各自具有倾斜面SLC与基准面SRC。即,在此,基准面SRC也分割成两个部分。但是,从ZC轴方向观察,基准面SRC整体上沿将一方的部分31pC的倾斜面SLC的另一端SLbC与另一方的部分31pC的倾斜面SLC的另一端SLbC连接的基准线BLC延伸。在该情况下,1个卡止部55C插入开口31bC的1个部分31pC。于是,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与基准面SRC规定的角部,可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。
在图51的(c)所示的例中,开口31bC从ZC轴方向观察分割成两个部分31pC。两个部分31pC的各自具有倾斜面SLC与倾斜面SKC。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与倾斜面SKC规定的角部,也可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。
在图52的(a)所示例中,开口31bC的从ZC轴方向观察时的形状为菱形。在此,开口31bC的内面由倾斜面SLC与倾斜面SKC构成。即,在此,除了倾斜面SLC与倾斜面SKC彼此连接以外,倾斜面SLC的一端SLaC彼此连接,并且倾斜面SKC的一端SKaC彼此连接。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与倾斜面SKC规定的角部,也可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。
再有,如图52的(b)所示例中,倾斜面SLC的另一端SLbC与倾斜面SKC的另一端SKbC经由沿XC轴方向延伸的连接面彼此连接。此外,倾斜面SLC的一端SLaC彼此连接,并且倾斜面SKC的一端SKaC彼此连接。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与倾斜面SKC规定的角部,也可关于XC轴方向以及YC轴方向的双方进行可动镜5C的定位。
如以上那样,如卡止部55C的侧面与开口31bC的基准面SRC相接触那样卡止部55C的侧面接触于开口31bC的内面的情况下,卡止部55C的该侧面可作为接触部58C用于粘接。
在此,在上述中,以通过沿支承部56C相对的方向使弹性部52C以压缩的方式弹性变形,缩小支承部56C彼此的间隔以将卡止部55C插入开口31bC的情况进行了例示。但是,也可采用使支承部56C彼此的间隔扩大后将卡止部55C插入开口31bC的变形例。
即,可动镜5C以及开口31bC可如图53以及图54所示那样变形。在图53的例中,支承部56C包括脚部54C、卡止部55C以及接触部58C,但卡止部55C的弯曲的方向不同于图28的例。卡止部55C在一对支承部56C间以朝彼此的相对方向的相反侧凸出的方式弯曲。于是,卡止部55C包含倾斜面55aC以及倾斜面55bC来作为一对支承部56C间彼此相对的面(内面)。
倾斜面55aC以朝远离连接部57C的方向(ZC轴负方向)相互分开的方式倾斜。此外,倾斜面55bC以朝ZC轴负方向相互靠近的方式倾斜。各自的相对于ZC轴的倾斜角的绝对值与上述的例相同。还有,在此,对于支承部56C的各自设有把手部56hC。把手部56hC以在YC轴方向上夹着镜部51C以及弹性部52C的方式配置。把手部56hC以及连接部57C在中心线CLC上排列成一列。
在图53的(a)的例中,把手部56hC形成为U字状,在与支承部56C之间形成孔部56sC。因此例如可通过将臂插入孔部56sC,对把手部56hC施加力以使支承部56C彼此的间隔扩大。此外,在如图53的(b)的例中,把手部56hC形成为直线状。因此,可通过捏着把手部56hC,对把手部56hC施加力以使支承部56C彼此的间隔扩大。在这些情况下,弹性部52C以沿YC轴方向拉长的方式弹性变形。
与此相对应,可如图54所示使开口31bC变形。在图54的(a)的例中,开口31bC分割成两个3角形状的部分31pC。在图53所示的可动镜5C中,若在将卡止部55C插入开口31bC的状态下释放弹性部52C的弹性变形的一部分,则卡止部55C彼此以相互靠近的方式位移。为了利用该位移以进行自动对准,在开口31bC的各自的部分31pC,作为YC轴方向上的安装区域31C的中心侧的面而形成有倾斜面SLC。
倾斜面SLC包含一端SLaC与另一端SLbC。一端SLaC以及另一端SLbC为从ZC轴方向观察时的倾斜面SLC的两端部。一对倾斜面SLC以从一端SLaC朝向另一端SLbC彼此的距离缩小的方式(例如相对于XC轴)倾斜。各自的部分31pC的基准面SRC从ZC轴方向观察,沿将一倾斜面SLC的另一端SLbC与另一倾斜面SLC的另一端SLbC彼此连接的基准线BLC延伸。
因此,若将一对卡止部55C配置于开口31bC内,则卡止部55C由来自倾斜面SLC的反力的XC轴方向的分量在倾斜面SLC上朝向基准面SRC滑动,与倾斜面SLC接触并碰到基准面SRC。由此,卡止部55C内接于由倾斜面SLC与基准面SRC规定的角部,在XC轴方向以及YC轴方向的双方进行定位(由弹性力自动对准)。
在图54的(b)的例中,开口31bC分割成两个菱形状的部分31pC。在开口31bC的各自的部分31pC中,作为YC轴方向上的安装区域31C的中心侧的一对面,形成有倾斜面SLC以及倾斜面SKC。在着眼于1个部分31pC时,倾斜面SLC与倾斜面SKC朝相反侧倾斜。倾斜面SKC以从一端SKaC朝向另一端SKbC彼此的距离缩小的方式倾斜。在此,倾斜面SLC的另一端SLbC与倾斜面SKC的另一端SKbC彼此连接,形成1个角部。在该情况下,通过使卡止部55C内接于由倾斜面SLC与倾斜面SKC规定的角部,在XC轴方向以及YC轴方向的双方进行定位(由弹性力自动对准)。
以上,对可动镜5C以及开口31bC的各种变形例进行了说明,但可动镜5C、5AC以及开口31bC的变形例不限于上述。例如,接触部58C也可包含从卡止部55C分支的突出部、卡止部55C中的与开口31bC的内面相对的侧面的双方。在该情况下,可动镜5C可在该突出部以及卡止部55C的侧面的双方粘接于安装区域31C。此外,可动镜5C、5AC以及开口31bC可设成将上述变形例的任意的一部分彼此交换而构成的其它的变形例。还有,对固定镜6C以及开口37aC也相同。
再有,上述实施方式中,作为安装于基部BC的光学元件,例示了可动镜以及固定镜。在该例中,光学面为镜面。但是,成为安装对象的光学元件不限于镜,例如,可设为光栅或光学滤波器等任意对象。
此外,镜部51C、61C以及镜面51aC、61aC的形状不限于圆形,也可为矩形或其它形状。此外,弹性部52C也可不形成环状区域CAC。对以上的第3实施方式附注如下。
[附注14]
一种光模块,包括光学元件与安装有所述光学元件的基部,
所述光学元件包括:具有光学面的光学部、设于所述光学部的周围的弹性部、响应于所述弹性部的弹性变形而被赋予弹性力并且彼此的距离可变的一对支承部,
所述基部具有:主面、设有与所述主面连通的开口的安装区域,
所述支承部包含:在被赋予所述弹性部的弹性力的状态下插入所述开口的卡止部、在所述卡止部插入所述开口的状态下接触于所述安装区域的接触部,
所述光学元件在所述光学面与所述主面交叉的状态下,由从所述开口的内面赋予所述卡止部的所述弹性力的反力而支承于所述安装区域,并且在所述接触部粘接于所述安装区域。
[附注15]
附注14所述的光模块,其中,
所述支承部包含与所述卡止部分支且向所述基部侧突出的突出部,
所述接触部包含所述突出部的前端部。
[附注16]
附注14或15所述的光模块,其中,
所述接触部包含所述卡止部中的与所述开口的内面相对的侧面。
[附注17]
附注14~16的任一项所述的光模块,其中,
所述基部包括:支承层;设在所述支承层上且包含所述主面以及所述安装区域的器件层,
所述开口在与所述主面交叉的方向上贯通所述器件层,
所述卡止部以抵接于与所述主面交叉的方向上的所述开口的一对缘部的方式弯曲。
[附注18]
附注14~17的任一项所述的光模块,其中,
从与所述主面交叉的方向看,所述开口的内面包含:以从一端朝向另一端彼此的距离扩大的方式倾斜的一对倾斜面、沿将一所述倾斜面的所述另一端与另一所述倾斜面的所述另一端连接的基准线延伸的基准面,
所述接触部包含所述卡止部中的与所述基准面相对的侧面。
[附注19]
附注17所述的光模块,其中,还包括:
安装在所述支承层、所述器件层、以及设在所述支承层与所述器件层之间的中间层中的至少一者的固定镜;和
安装在所述支承层、所述器件层以及所述中间层中的至少一者的分束器,
所述光学元件是包含作为镜面的所述光学面的可动镜,
所述器件层具有与所述安装区域连接的驱动区域,
所述可动镜、所述固定镜以及所述分束器以构成干涉光学系统的方式配置。
[附注20]
附注19所述的光模块,其中,
所述基部具有设在所述支承层与所述器件层之间的所述中间层,
所述支承层为SOI基板的第1硅层,
所述器件层为所述SOI基板的第2硅层,
所述中间层为所述SOI基板的绝缘层。
[附注21]
附注19或20所述的光模块,其中,包括:
配置成使测定光从外部向所述干涉光学系统入射的光入射部;和
配置成使所述测定光从所述干涉光学系统向外部出射的光出射部。
还有,以上的第1实施方式所涉及的光模块、第2实施方式所涉及的光模块以及第3实施方式所涉及的光模块可以相互追加和/或交换各自的任意的要素的方式变更。
产业上的利用可能性
可提供一种实现了可动镜相对于器件层的可靠安装的光模块。
符号的说明
1A…光模块,2A…支承层,3A…器件层,4A…中间层,5A…可动镜,6A…固定镜,7A…分束器,8A…光入射部,9A…光出射部,10A…干涉光学系统,21A…开口(第2开口),23A…凹部(第2凹部),31A…安装区域,32A…驱动区域,38A…凹部(第1凹部),41A…开口(第1开口),51aA…镜面,S1A…空间,1B…光模块,2B…支承层,3B…器件层,4B…中间层,5B…可动镜,6B…固定镜,7B…分束器,8B…光入射部,9B…光出射部,10B…干涉光学系统,31B…安装区域,31bB…第1开口,31cB…第2开口,32B…驱动区域,51B…镜部,51aB…镜面,52B…弹性部,53B…支承部,56B…卡止部(突出部),57B…折回部,BB…基部,BaB…第1表面,BbB…第2表面,SAB…倾斜面,SAaB…一端,SAbB…另一端,1C…光模块,2C…支承层,3C…器件层,4C…中间层,5C、5AC…可动镜(光学元件),6C…固定镜(光学元件),7C…分束器,8C…光入射部,9C…光出射部,10C…干涉光学系统,31C,37C…安装区域,31bC,37aC…开口,32C…驱动区域,51C、61C…镜部(光学部),51aC、61aC…镜面(光学面),52C、62C…弹性部,53C、63C…连接部,54C、64C…脚部,55C、65C…卡止部,55aC,55bC、65aC、65bC…倾斜面,56C、66C…支承部,57C、67C…连接部,58C、68C…接触部,SLC…倾斜面,SLaC…一端,SLbC…另一端,SRC…基准面,BLC…基准线。

Claims (12)

1.一种光模块,其中,
包括:
支承层;
设置于所述支承层上的器件层;及
安装于所述器件层的可动镜,
所述器件层具有:
所述可动镜贯通的安装区域;及
与所述安装区域连接的驱动区域,
在所述支承层与所述器件层之间,形成有至少与所述安装区域以及所述驱动区域对应的空间,
所述可动镜的一部分位于所述空间,
所述可动镜以贯通所述安装区域且一部分位于所述空间的状态下固定于所述安装区域。
2.根据权利要求1所述的光模块,其中,
还包括设置于所述支承层与所述器件层之间的中间层,
在所述中间层形成有第1开口,
在所述支承层形成有凹部或第2开口,
所述空间包含:所述第1开口内的区域以及所述凹部内的区域、或者、所述第1开口内的区域以及所述第2开口内的区域,
所述可动镜的所述一部分位于所述凹部内的区域或所述第2开口内的区域。
3.根据权利要求2所述的光模块,其中,
所述支承层为SOI基板的第1硅层,
所述器件层为所述SOI基板的第2硅层,
所述中间层为所述SOI基板的绝缘层。
4.根据权利要求1所述的光模块,其中,
在所述支承层形成有凹部或开口,
所述空间包含所述凹部内的区域或所述开口内的区域,
所述可动镜的所述一部分位于所述凹部内的区域或所述开口内的区域。
5.根据权利要求1所述的光模块,其中,
在所述器件层形成有凹部,
所述空间包含所述凹部内的区域,
所述可动镜的所述一部分位于所述凹部内的区域。
6.根据权利要求1所述的光模块,其中,
在所述器件层形成有第1凹部,
在所述支承层形成有第2凹部或开口,
所述空间包含:所述第1凹部内的区域以及所述第2凹部内的区域、或者、所述第1凹部内的区域以及所述开口内的区域,
所述可动镜的所述一部分位于所述第2凹部内的区域或所述开口内的区域。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的光模块,其中,
所述可动镜的镜面相对于所述器件层位于所述支承层的相反侧。
8.根据权利要求1~6中的任一项所述的光模块,其中,
还包括:
固定镜,安装于所述支承层、所述器件层、以及设置于所述支承层与所述器件层之间的中间层的至少一者;及
分束器,安装于所述支承层、所述器件层以及所述中间层的至少一者,
所述可动镜、所述固定镜以及所述分束器以构成干涉光学系统的方式配置。
9.根据权利要求7所述的光模块,其中,
还包括:
固定镜,安装于所述支承层、所述器件层、以及设置于所述支承层与所述器件层之间的中间层的至少一者;及
分束器,安装于所述支承层、所述器件层以及所述中间层的至少一者,
所述可动镜、所述固定镜以及所述分束器以构成干涉光学系统的方式配置。
10.根据权利要求8所述的光模块,其中,
还包括:
配置成使测定光从外部向所述干涉光学系统入射的光入射部;及
配置成使所述测定光从所述干涉光学系统向外部出射的光出射部。
11.根据权利要求9所述的光模块,其中,
还包括:
配置成使测定光从外部向所述干涉光学系统入射的光入射部;及
配置成使所述测定光从所述干涉光学系统向外部出射的光出射部。
12.根据权利要求4所述的光模块,其中,
所述支承层和所述器件层相互接合,
所述空间由所述凹部内的区域或者所述开口内的区域构成。
CN201880017386.3A 2017-03-14 2018-03-14 光模块 Active CN110418994B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017048561 2017-03-14
JP2017-048566 2017-03-14
JP2017048566A JP6793066B2 (ja) 2017-03-14 2017-03-14 光モジュール
JP2017-048561 2017-03-14
JP2017074492A JP6716491B2 (ja) 2017-03-14 2017-04-04 光モジュール
JP2017-074492 2017-04-04
PCT/JP2018/009992 WO2018168935A1 (ja) 2017-03-14 2018-03-14 光モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110418994A CN110418994A (zh) 2019-11-05
CN110418994B true CN110418994B (zh) 2022-04-19

Family

ID=63522318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880017386.3A Active CN110418994B (zh) 2017-03-14 2018-03-14 光模块

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110418994B (zh)
WO (1) WO2018168935A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308863A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Ricoh Co Ltd 偏向ミラー、光走査装置及び画像形成装置
WO2008084520A1 (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nikon Corporation 光学デバイス、パターン生成装置及びパターン生成方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
CN101786592A (zh) * 2009-01-26 2010-07-28 浜松光子学株式会社 光模块
WO2012002101A1 (ja) * 2010-06-29 2012-01-05 コニカミノルタホールディングス株式会社 干渉計およびフーリエ変換分光分析装置
CN104272070A (zh) * 2012-05-18 2015-01-07 浜松光子学株式会社 分光传感器
CN105992964A (zh) * 2014-02-13 2016-10-05 浜松光子学株式会社 法布里-珀罗干涉滤光器

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6330102B1 (en) * 2000-03-24 2001-12-11 Onix Microsystems Apparatus and method for 2-dimensional steered-beam NxM optical switch using single-axis mirror arrays and relay optics
JP3952902B2 (ja) * 2002-08-09 2007-08-01 住友電気工業株式会社 光スイッチ、光分岐挿入装置、光伝送システム及び光スイッチの製造方法
JP2004082288A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Matsushita Electric Works Ltd 静電型アクチュエータ及びそれを用いた光スイッチ
US7344262B2 (en) * 2004-09-29 2008-03-18 Lucent Technologies Inc. MEMS mirror with tip or piston motion for use in adaptive optics
JP5221037B2 (ja) * 2005-01-05 2013-06-26 日本電信電話株式会社 ミラー装置
KR100699858B1 (ko) * 2005-08-03 2007-03-27 삼성전자주식회사 극자외선 리소그래피용 반사 디바이스 및 그 제조 방법 및이를 적용한 극자외선 리소그래피용 마스크, 프로젝션광학계 및 리소그래피 장치
JP2010107628A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Topcon Corp Mems走査型ミラー及びその製造方法
JP5444746B2 (ja) * 2009-02-13 2014-03-19 富士通株式会社 マイクロ可動素子および光干渉計
US8736843B2 (en) * 2009-04-17 2014-05-27 Si-Ware Systems Opto-mechanical optical path retardation multiplier for optical MEMS applications
JP2010286609A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Sony Corp ミラー構造体
JP5577742B2 (ja) * 2010-02-23 2014-08-27 セイコーエプソン株式会社 光スキャナーおよび画像形成装置
US9036231B2 (en) * 2010-10-20 2015-05-19 Tiansheng ZHOU Micro-electro-mechanical systems micromirrors and micromirror arrays
KR101912093B1 (ko) * 2010-10-29 2018-10-26 삼성전자 주식회사 광학 장치
JP2012215691A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Furukawa Electric Co Ltd:The Mems素子、光スイッチ装置およびディスプレイ装置、ならびにmems素子の製造方法
JP5739224B2 (ja) * 2011-05-16 2015-06-24 浜松ホトニクス株式会社 光学部品の製造方法及び光学部品
JP5715481B2 (ja) * 2011-05-16 2015-05-07 浜松ホトニクス株式会社 光モジュール及びその製造方法
JP2013003560A (ja) * 2011-06-22 2013-01-07 Hitachi Media Electoronics Co Ltd ミラーデバイス
JP2013105516A (ja) * 2011-11-16 2013-05-30 Sanyo Electric Co Ltd 光学素子用のホルダ、光学素子ユニットおよび光ピックアップ装置
JP2014055871A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Seiko Epson Corp 検出素子、検出モジュール、撮像デバイス、検出撮像モジュール、電子機器、テラヘルツカメラ
US8922787B2 (en) * 2013-01-07 2014-12-30 Si-Ware Systems Spatial splitting-based optical MEMS interferometers
JP2014192365A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Jm Energy Corp 蓄電デバイス
DE102013104410A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Scansonic Mi Gmbh Scannervorrichtung
CN104216107B (zh) * 2013-05-31 2017-02-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 单像素结构,包括其的数字微镜器件以及它们的制备方法
DE102013223933B4 (de) * 2013-11-22 2021-12-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Resonanz-Mikrospiegelanordnung
CN105552125A (zh) * 2014-10-31 2016-05-04 财团法人工业技术研究院 半导体结构及其制造方法
JP6565455B2 (ja) * 2015-08-05 2019-08-28 セイコーエプソン株式会社 光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
JP2017040700A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 セイコーエプソン株式会社 光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308863A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Ricoh Co Ltd 偏向ミラー、光走査装置及び画像形成装置
WO2008084520A1 (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nikon Corporation 光学デバイス、パターン生成装置及びパターン生成方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
CN101786592A (zh) * 2009-01-26 2010-07-28 浜松光子学株式会社 光模块
WO2012002101A1 (ja) * 2010-06-29 2012-01-05 コニカミノルタホールディングス株式会社 干渉計およびフーリエ変換分光分析装置
CN104272070A (zh) * 2012-05-18 2015-01-07 浜松光子学株式会社 分光传感器
CN105992964A (zh) * 2014-02-13 2016-10-05 浜松光子学株式会社 法布里-珀罗干涉滤光器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018168935A1 (ja) 2018-09-20
CN110418994A (zh) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6738539B2 (en) Beam-steering optical switching apparatus
JP6480091B1 (ja) ミラーユニット及び光モジュール
US6280100B1 (en) Fiber optic connector with micro-alignable sensing fiber and associated fabrication method
WO2002046825A1 (en) Beam steering arrangements and optical switches
CN110418994B (zh) 光模块
CN110392858B (zh) 光模块
US6302593B1 (en) Fiber optic connector with micro-alignable lenses and associated fabrication method
US11513339B2 (en) Optical module
JP7113005B2 (ja) 光モジュール
JP6793066B2 (ja) 光モジュール
WO2018168927A1 (ja) 光モジュール
WO2018168929A1 (ja) 光モジュール
JP6814076B2 (ja) 光モジュール
JP2018151551A (ja) 光モジュール
JP7296743B2 (ja) 位置調整機構及びそれを用いた光学装置
WO2018180786A1 (ja) 光学部品、ならびにこれを備えた光コネクタおよび光モジュール
TW202405393A (zh) 壓電致動裝置
JP4763667B2 (ja) 光伝送媒体固定用の溝及び光デバイス
JP2006251710A (ja) 光スイッチ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant