DE112018001325T5

DE112018001325T5 - Optisches Modul

Info

Publication number: DE112018001325T5
Application number: DE112018001325.1T
Authority: DE
Inventors: Tomofumi Suzuki; Tatsuya Sugimoto; Kyosuke KOTANI
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-11-28
Also published as: US20200049977A1; CN110392857B; US11579438B2; CN110392857A; WO2018168936A1; JP6814076B2; JP2018151553A

Abstract

Ein optisches Modul beinhaltet eine Trägerschicht, eine Vorrichtungsschicht, die auf der Trägerschicht vorgesehen ist, und einen beweglichen Spiegel, der in der Vorrichtungsschicht montiert ist. Die Vorrichtungsschicht weist einen Montagebereich auf, in dem der bewegliche Spiegel montiert ist, und einen Fahrbereich, der mit dem Montagebereich verbunden ist. Zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht wird ein Raum gebildet, der mindestens dem Montagebereich und dem Fahrbereich entspricht. Der Montagebereich ist zwischen einem Paar elastischer Stützbereiche angeordnet, die im Fahrbereich enthalten sind, und wird von dem Paar elastischer Stützbereiche getragen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein optisches Modul.
Stand der Technik
Optische Module, bei denen ein interferenzoptisches System auf einem Silizium-auf-Isolator-(engl. silicon-on-insulator, SOI)-Substrat durch eine mikroelektromechanische Systemtechnik (engl. micro electro mechanical systems, MEMS) gebildet wird, sind bekannt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1). Solche optischen Module haben Aufmerksamkeit erregt, weil sie den Anwendern einen Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie-Analysator (FTIR) zur Verfügung stellen können, in dem eine hochgenaue optische Disposition realisiert wird.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2012-524295
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorgenannten optischen Module haben jedoch das folgende Problem, dass die Größe eines beweglichen Spiegels von einem Fertigstellungsgrad des Tiefschneidens, z.B. in Bezug auf ein SOI-Substrat, abhängt. Das heißt, da der Fertigstellungsgrad des Tiefschneidens in Bezug auf ein SOI-Substrat maximal ca. 500 µm beträgt, gibt es eine Einschränkung bei der Vergrößerung der Größe eines beweglichen Spiegels im Hinblick auf die Verbesserung der Empfindlichkeit eines FTIR. Hier kann eine Technologie zur Montage eines separat geformten beweglichen Spiegels in einer Vorrichtungsschicht (z.B. eine Schicht aus einem SOI-Substrat, in der ein Fahrbereich gebildet wird) in Betracht gezogen werden.
Ein Objekt der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines optischen Moduls, in dem eine zuverlässige Bewegung eines beweglichen Spiegels, der in einer Vorrichtungsschicht montiert ist, realisiert wird.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein optisches Modul vorgesehen, das eine Trägerschicht, eine auf der Trägerschicht vorgesehene Vorrichtungsschicht und einen beweglichen Spiegel, der in der Vorrichtungsschicht montiert ist, beinhaltet. Die Vorrichtungsschicht weist einen Montagebereich auf, in dem der bewegliche Spiegel montiert ist, und einen Fahrbereich, der mit dem Montagebereich verbunden ist. Zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht wird ein Raum gebildet, der mindestens dem Montagebereich und dem Fahrbereich entspricht. Der Montagebereich ist zwischen einem Paar elastischer Stützbereiche angeordnet, die im Fahrbereich enthalten sind, und wird von dem Paar elastischer Stützbereiche getragen.
In diesem optischen Modul ist in der Vorrichtungsschicht der Montagebereich, in dem der bewegliche Spiegel montiert ist, zwischen dem Paar elastischer Stützbereiche angeordnet und wird von dem Paar elastischer Stützbereiche getragen. Dementsprechend kann beispielsweise im Vergleich zu einem Fall, in dem ein vom Montagebereich ausgehender Bereich durch einen elastischen Stützbereich getragen wird, der Montagebereich, in dem der bewegliche Spiegel montiert ist, stabil bewegt werden. Somit wird nach diesem optischen Modul eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht montierten beweglichen Spiegels realisiert.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul weiterhin eine Zwischenschicht beinhalten, die zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht vorgesehen ist. In der Zwischenschicht kann eine Öffnung gebildet werden. Der Raum kann einen Bereich innerhalb der Öffnung beinhalten. Die Trägerschicht kann eine erste Siliziumschicht eines SOI-Substrats sein. Die Vorrichtungsschicht kann eine zweite Siliziumschicht des SOI-Substrats sein. Die Zwischenschicht kann eine Isolierschicht des SOI-Substrats sein. Dementsprechend ist es möglich, eine Konfiguration für eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht montierten beweglichen Spiegels mit dem SOI-Substrat vorteilhaft zu realisieren.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Paar elastischer Stützbereiche im optischen Modul den Montagebereich von beiden Seiten sandwichartig umschließen, wenn man in eine Richtung betrachtet, in der sich der Montagebereich bewegt. Dementsprechend ist es möglich, die Konfiguration für eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht montierten beweglichen Spiegels zu vereinfachen.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann im optischen Modul eine Spiegelfläche des beweglichen Spiegels den Montagebereich schneiden.
Dementsprechend kann eine Schwerpunktlage des beweglichen Spiegels näher an den Montagebereich herangeführt werden. Dadurch ist es möglich, den Montagebereich, in dem der bewegliche Spiegel montiert ist, stabiler zu bewegen.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul ferner einen festen Spiegel beinhalten, der in mindestens einer der Trägerschichten, der Vorrichtungsschicht und einer Zwischenschicht, die zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht vorgesehen ist, montiert ist; und einen Strahlteiler, der in mindestens einer der Trägerschichten, der Vorrichtungsschicht und der Zwischenschicht montiert ist. Der bewegliche Spiegel, der feste Spiegel und der Strahlteiler können so angeordnet werden, dass ein optisches Interferenzsystem gebildet wird. Dementsprechend ist es möglich, eine FTIR mit verbesserter Empfindlichkeit zu erhalten.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul ferner eine Lichteinfallseinheit beinhalten, die so angeordnet ist, dass Messlicht von außen auf das interferenzoptisches System trifft, und eine Lichtemissionseinheit, die so angeordnet ist, dass das Messlicht von dem interferenzoptisches System nach außen abgegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, eine FTIR mit einer Lichteinfallseinheit und einer Lichtemissionseinheit zu erhalten.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein optisches Modul bereitzustellen, in dem eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht montierten beweglichen Spiegels realisiert wird.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht auf ein optisches Modul einer Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 dargestellten Linie II-II.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 dargestellten Linie III-III
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 dargestellten Linie IV-IV.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 dargestellten Linie V-V.
6 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Vibrationstoleranz eines beweglichen Spiegels und eines Montagebereichs eines Vergleichsbeispiels.
7 ist eine Draufsicht auf ein optisches Modul einer anderen Ausführungsform.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 7 dargestellten Linie VIII-VIII.
9 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 7 dargestellten Linie IX-IX.
10 ist eine Draufsicht auf ein Modifikationsbeispiel des beweglichen Spiegels und einer umgebenden Struktur davon.
11 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Modifikationsbeispiel des beweglichen Spiegels und seiner umgebenden Struktur.
12 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Modifikationsbeispiel des beweglichen Spiegels und seiner umgebenden Struktur.
13 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Modifikationsbeispiel des beweglichen Spiegels und seiner umgebenden Struktur.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Für Teile, die in jeder Zeichnung gleich oder korrespondierend sind, werden die gleichen Referenzzeichen verwendet, und doppelte Teile entfallen.
[Konfiguration des optischen Moduls]
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein optisches Modul 1 eine Trägerschicht 2, eine Vorrichtungsschicht 3, die auf der Trägerschicht 2 vorgesehen ist, und eine Zwischenschicht 4, die zwischen der Trägerschicht 2 und der Vorrichtungsschicht 3 vorgesehen ist. Die Trägerschicht 2, die Vorrichtungsschicht 3 und die Zwischenschicht 4 bestehen aus einem SOI-Substrat. Insbesondere ist die Trägerschicht 2 eine erste Siliziumschicht des SOI-Substrats. Die Vorrichtungsschicht 3 ist eine zweite Siliziumschicht des SOI-Substrats. Die Zwischenschicht 4 ist eine Isolierschicht des SOI-Substrats. Die Trägerschicht 2, die Vorrichtungsschicht 3 und die Zwischenschicht 4 weisen eine rechteckige Form auf, deren eine Seite etwa 10 mm beträgt, beispielsweise bei Betrachtung in einer Z-Achsenrichtung (Richtung parallel zu einer Z-Achse), die eine Stapelrichtung davon ist. Die Dicke jeder der Trägerschicht 2 und der Vorrichtungsschicht 3 beträgt beispielsweise etwa mehrere hundert µm. Die Dicke der Zwischenschicht 4 beträgt beispielsweise etwa mehrere µm. 1 veranschaulicht die Vorrichtungsschicht 3 und die Zwischenschicht 4 in einem Zustand, in dem ein Eckabschnitt der Vorrichtungsschicht 3 und ein Eckabschnitt der Zwischenschicht 4 ausgeschnitten sind.
Die Vorrichtungsschicht 3 weist einen Montagebereich 31 und einen Fahrbereich 32 auf, der mit dem Montagebereich 31 verbunden ist. Der Fahrbereich 32 beinhaltet ein Paar Aktuatorbereiche 33 und ein Paar elastische Stützbereiche 34. Der Montagebereich 31 und der Fahrbereich 32 (d.h. der Montagebereich 31, das Paar Aktuatorbereiche 33 und das Paar elastische Stützbereiche 34) sind durch eine MEMS-Technologie (Mustern und Ätzen) in einem Abschnitt der Vorrichtungsschicht 3 integral ausgebildet.
Das Paar der Aktuatorbereiche 33 ist auf beiden Seiten des Montagebereichs 31 in X-Achsenrichtung (Richtung parallel zu einer X-Achse orthogonal zur Z-Achse) angeordnet. Das heißt, der Montagebereich 31 ist zwischen dem Paar der Aktuatorbereiche 33 in X-Achsenrichtung angeordnet. Jeder der Aktuatorbereiche 33 ist an der Trägerschicht 2 befestigt, wobei die Zwischenschicht 4 dazwischen angeordnet ist. Ein erster Kammzahnabschnitt 33a ist auf einer Seitenfläche jedes der Aktuatorbereiche 33 auf der Seite des Montagebereichs 31 vorgesehen. Jeder der ersten Kammzahnabschnitte 33a befindet sich in einem Zustand der Ablösung gegenüber der Trägerschicht 2, nachdem die unmittelbar darunterliegende Zwischenschicht 4 entfernt wurde. In jedem der Aktuatorbereiche 33 ist eine erste Elektrode 35 vorgesehen.
Das Paar elastischer Stützbereiche 34 ist auf beiden Seiten des Montagebereichs 31 in Y-Achsenrichtung (Richtung parallel zu einer Y-Achse orthogonal zur Z-Achse und zur X-Achse) angeordnet. Das heißt, der Montagebereich 31 ist zwischen dem Paar elastischer Stützbereiche 34 in Y-Achsenrichtung angeordnet. Die beiden Endabschnitte 34a jedes der elastischen Stützbereiche 34 sind an der Trägerchicht 2 mit der dazwischen liegenden Zwischenschicht 4 befestigt. Ein elastischer Verformungsabschnitt 34b (Teil zwischen den beiden Endabschnitten 34a) jedes der elastischen Stützbereiche 34 hat eine Struktur, in der eine Vielzahl von Blattfedern gekoppelt sind. Der elastische Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34 befindet sich in einem Zustand der Ablösung gegenüber der Trägerschicht 2, nachdem die Zwischenschicht 4 unmittelbar darunter entfernt wurde. In jedem der beiden Endabschnitte 34a in jedem der elastischen Stützbereiche 34 ist eine zweite Elektrode 36 vorgesehen.
Der elastische Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34 ist mit dem Montagebereich 31 verbunden. Der Montagebereich 31 befindet sich in einem Zustand der Ablösung gegenüber der Trägerschicht 2, nachdem die unmittelbar darunter liegende Zwischenschicht 4 entfernt wurde. Das heißt, der Montagebereich 31 wird durch das Paar elastischer Stützbereiche 34 getragen. Zweite Kammzahnabschnitte 31a sind auf den Seitenflächen des Montagebereichs 31 auf der Seite des Aktuatorbereichs 33 vorgesehen. Jeder der zweiten Kammzahnabschnitte 31a befindet sich in einem Zustand der Ablösung gegenüber der Trägerschicht 2, nachdem die unmittelbar darunterliegende Zwischenschicht 4 entfernt wurde. In den ersten Kammzahnabschnitten 33a und den zweiten Kammzahnabschnitten 31a, die einander gegenüberliegen, ist jeder Kammzahn der ersten Kammzahnabschnitte 33a zwischen den Kammzähnen der zweiten Kammzahnabschnitte 31a angeordnet.
Das Paar elastischer Stützbereiche 34 umschließt den Montagebereich 31 von beiden Seiten bei Betrachtung in Richtung A parallel zur X-Achse sandwichartig. Wenn sich der Montagebereich 31 in Richtung A bewegt, bewirkt das Paar der elastischen Stützbereiche 34, dass eine elastische Kraft auf den Montagebereich 31 wirkt, so dass der Montagebereich 31 in die Ausgangsposition zurückkehrt. Wenn also eine Spannung an ein Teil zwischen der ersten Elektrode 35 und der zweiten Elektrode 36 angelegt wird, so dass eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen den ersten Kammzahnabschnitten 33a und den zweiten Kammzahnabschnitten 31a wirkt, die einander zugewandt sind, bewegt sich der Montagebereich 31 in Richtung A in eine Position, in der die elektrostatische Anziehungskraft und die elastische Kraft des Paares der elastischen Stützbereiche 34 ausgeglichen sind. Auf diese Weise fungiert der Fahrbereich 32 als elektrostatischer Aktuator.
Das optische Modul 1 beinhaltet weiterhin einen beweglichen Spiegel 5, einen festen Spiegel 6, einen Strahlteiler 7, eine Lichteinfallseinheit 8 und eine Lichtemissionseinheit 9. Der bewegliche Spiegel 5, der feste Spiegel 6 und der Strahlteiler 7 sind auf der Vorrichtungsschicht 3 so angeordnet, dass ein interferenzoptisches System 10 (Michelson-Interferenzoptiksystem) gebildet ist.
Der bewegliche Spiegel 5 ist im Montagebereich 31 der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite des Strahlteilers 7 in X-Achsenrichtung montiert. Eine Spiegelfläche 51a eines in dem beweglichen Spiegel 5 enthaltenen Spiegelabschnitts 51 ist auf einer Seite gegenüber der Trägerschicht 2 in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 angeordnet. So ist beispielsweise die Spiegelfläche 51a eine Fläche senkrecht zur X-Achsenrichtung (d.h. eine Fläche senkrecht zur Richtung A) und wird auf die Seite des Strahlteilers 7 gerichtet.
Der feste Spiegel 6 ist in einem Montagebereich 37 der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite des Strahlteilers 7 in Richtung Y-Achse montiert. Eine Spiegelfläche 61a eines in dem festen Spiegel 6 enthaltenen Spiegelabschnitts 61 ist auf einer Seite gegenüber der Trägerschicht 2 in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 angeordnet. So ist beispielsweise die Spiegelfläche 61a eine Fläche senkrecht zur Y-Achsenrichtung und wird auf die Seite des Strahlteilers 7 gerichtet.
Die Lichteinfallseinheit 8 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf der anderen Seite des Strahlteilers 7 in Y-Achsenrichtung montiert. So besteht beispielsweise die Lichteinfallseinheit 8 aus Glasfasern und einer Kollimatorlinse. Die Lichteinfallseinheit 8 ist so angeordnet, dass Messlicht von außen auf das interferenzoptische System 10 trifft.
Die Lichtemissionseinheit 9 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf der anderen Seite des Strahlteilers 7 in X-Achsenrichtung montiert. So besteht beispielsweise die Lichtemissionseinheit 9 aus Glasfasern und einer Kollimatorlinse. Die Lichtemissionseinheit 9 ist so angeordnet, dass Messlicht (Interferenzlicht) von dem interferenzoptischen System 10 nach außen abgegeben wird.
Der Strahlteiler 7 ist ein würfelartiger Strahlteiler mit einer optischen Funktionsfläche 7a. Die optische Funktionsfläche 7a ist auf einer der Trägerschicht 2 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 angeordnet. Der Strahlteiler 7 ist positionell ausgerichtet, wenn ein Eckabschnitt des Strahlteilers 7 auf einer Unterseite mit einer Ecke einer in der Vorrichtungsschicht 3 ausgebildeten rechteckigen Öffnung 3a in Kontakt gebracht wird. Der Strahlteiler 7 ist in der Trägerschicht 2 montiert, indem er durch Verkleben oder dergleichen in einem positionell ausgerichteten Zustand an der Trägerschicht 2 befestigt wird.
Im optischen Modul 1 mit einer vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn Messlicht L0 von außen über die Lichteinfallseinheit 8 auf das interferenzoptische System 10 einfällt, wird ein Teil des Messlichts L0 von der optischen Funktionsfläche 7a des Strahlteilers 7 reflektiert und zum beweglichen Spiegel 5 hin bewegt, und der verbleibende Teil des Messlichts L0 wird durch die optische Funktionsfläche 7a des Strahlteilers 7 übertragen und bewegt sich zum festen Spiegel 6. Ein Teil des Messlichts L0 wird von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 reflektiert, wandert auf dem gleichen optischen Pfad zum Strahlteiler 7 und wird durch die optische Funktionsfläche 7a des Strahlteilers 7 übertragen. Der verbleibende Teil des Messlichts L0 wird von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 reflektiert, bewegt sich auf dem gleichen optischen Pfad zum Strahlteiler 7 und wird von der optischen Funktionsfläche 7a des Strahlteilers 7 reflektiert. Ein Teil des Messlichts L0, das durch die optische Funktionsfläche 7a des Strahlteilers 7 übertragen wurde, und der verbleibende Teil des Messlichts L0, der von der optischen Funktionsfläche 7a des Strahlteilers 7 reflektiert wurde, werden zu Messlicht L1 (Interferenzlicht). Das Messlicht L1 wird von dem interferenzoptischen System 10 über die Lichtemissionseinheit 9 nach außen abgegeben. Da der bewegliche Spiegel 5 mit hoher Geschwindigkeit in Richtung A hin- und herbewegt werden kann, ist es nach dem optischen Modul 1 möglich, ein klein dimensioniertes FTIR mit hoher Genauigkeit bereitzustellen.
[Beweglicher Spiegel und umgebende Struktur davon]
Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist der bewegliche Spiegel 5 den Spiegelabschnitt 51, einen elastischen Abschnitt 52, einen Kupplungsabschnitt 53, ein Paar Beinabschnitte 54 und ein Paar Verriegelungsabschnitte 55 auf. Der bewegliche Spiegel 5 mit einer nachfolgend beschriebenen Konfiguration ist integral durch eine MEMS-Technologie (Mustern und Ätzen) gebildet.
Der Spiegelabschnitt 51 ist so ausgebildet, dass er eine Plattenform (z.B. eine Scheibenform) mit der Spiegelfläche 51a als Hauptfläche aufweist. Der elastische Abschnitt 52 ist so ausgebildet, dass er eine ringförmige Form (z.B. eine kreisförmige Form) aufweist, die vom Spiegelabschnitt 51 getrennt ist und den Spiegelabschnitt 51 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse (Richtung senkrecht zur Spiegeloberfläche 51a) umgibt. Der Kupplungsabschnitt 53 bewirkt, dass der Spiegelabschnitt 51 und der elastische Abschnitt 52 auf einer Seite in Y-Achsenrichtung in Bezug auf die Mitte des Spiegelabschnitts 51 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung miteinander gekoppelt werden.
Das Paar der Beinabschnitte 54 ist mit einer Außenfläche des elastischen Abschnitts 52 auf beiden Seiten in Richtung der Y-Achse in Bezug auf die Mitte des Spiegelabschnitts 51 in Richtung der X-Achse gekoppelt. Das heißt, der Spiegelabschnitt 51 und der elastische Abschnitt 52 sind zwischen dem Paar der Beinabschnitte 54 in Richtung der Y-Achse angeordnet. Jeder der Beinabschnitte 54 erstreckt sich bis zum Montagebereich 31 Seite über den Spiegelabschnitt 51 und den elastischen Abschnitt 52 hinaus. Das Paar der Verriegelungsabschnitte 55 ist jeweils in den Endabschnitten der Schenkelabschnitte 54 auf der Seite des Montagebereichs 31 vorgesehen. Die Verriegelungsabschnitte 55 sind so ausgebildet, dass sie nach innen (gegeneinander) in V-Form gebogen werden, z.B. bei Betrachtung in X-Achsenrichtung.
Der bewegliche Spiegel 5 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist im Montagebereich 31 montiert, wenn das Paar der Verriegelungsabschnitte 55 in einer im Montagebereich 31 gebildeten Öffnung 31b angeordnet ist. Die Öffnung 31b ist auf beiden Seiten des Montagebereichs 31 in Richtung Z-Achse offen. Ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 55 ragt aus einer Oberfläche des Montagebereichs 31 auf der Seite der Zwischenschicht 4 heraus. Das heißt, der bewegliche Spiegel 5 durchdringt den Montagebereich 31.
Kräfte wirken nach außen (weg voneinander) auf das Paar von Verriegelungsabschnitten 55, die in der Öffnung 31b des Montagebereichs 31 angeordnet sind. Der bewegliche Spiegel 5 ist aufgrund der Kräfte am Montagebereich 31 befestigt. Die Kräfte werden durch den ringförmigen elastischen Abschnitt 52 erzeugt, der komprimiert wird, wenn der bewegliche Spiegel 5 im Montagebereich 31 montiert ist und die Tendenz hat, in den Ausgangszustand zurückzukehren.
Wie in 1 dargestellt, ist die Öffnung 31b so ausgebildet, dass sie eine trapezförmige Form aufweist, die sich zum Ende hin auf einer Seite gegenüber dem Strahlteiler 7 in Richtung Z-Achse erweitert. Wenn das Paar von Verriegelungsabschnitten 55, die nach innen gebogene Formen aufweisen, in die Öffnung 31b eingreifen, die eine solche Form aufweist, wird der bewegliche Spiegel 5 automatisch in jeder der X-Achsenrichtungen, der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung positionell ausgerichtet (selbstausrichtend).
Wie in den 2 und 3 dargestellt, wird in der Zwischenschicht 4 eine Öffnung (erste Öffnung) 41 gebildet. Die Öffnung 41 ist auf beiden Seiten der Zwischenschicht 4 in Richtung Z-Achse offen. In der Trägerschicht 2 ist eine Öffnung (zweite Öffnung) 21 ausgebildet. Die Öffnung 21 ist auf beiden Seiten der Trägerschicht 2 in Richtung Z-Achse offen. Im optischen Modul 1 besteht ein durchgehender Raum S1 aus einem Bereich innerhalb der Öffnung 41 der Zwischenschicht 4 und einem Bereich innerhalb der Öffnung 21 der Trägerschicht 2. Das heißt, der Raum S1 beinhaltet einen Bereich innerhalb der Öffnung 41 der Zwischenschicht 4 und einen Bereich innerhalb der Öffnung 21 der Trägerschicht 2.
Der Raum S1 wird zwischen der Trägerschicht 2 und der Vorrichtungsschicht 3 gebildet und entspricht mindestens dem Montagebereich 31 und dem Fahrbereich 32. Insbesondere ein Bereich innerhalb der Öffnung 41 der Zwischenschicht 4 und ein Bereich innerhalb der Öffnung 21 der Trägerschicht 2 beinhalten einen Bereich, in dem sich der Montagebereich 31 bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung bewegt. Ein Bereich innerhalb der Öffnung 41 der Zwischenschicht 4 bildet einen Freiraum, um ein Teil (d.h. ein Teil befindet sich in einem abgetrennten Zustand in Bezug auf die Trägerschicht 2, z.B. den gesamten Montagebereich 31, den elastischen Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34, die ersten Kammzahnabschnitte 33a und die zweiten Kammzahnabschnitte 31a) des Montagebereichs 31 und den von der Trägerschicht 2 zu trennenden Antriebsbereich 32 von der Trägerschicht 2 zu trennen. Das heißt, der Raum S1, der mindestens dem Montagebereich 31 und dem Fahrbereich 32 entspricht, bedeutet einen Raum, der zwischen der Trägerschicht 2 und der Vorrichtungsschicht 3 so gebildet ist, dass der Montagebereich 31 in seiner Gesamtheit und mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 von der Trägerschicht 2 getrennt sind.
Ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 55, die in dem beweglichen Spiegel 5 enthalten sind, ist in dem Raum S1 positioniert. Insbesondere ist ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 55 in einem Bereich innerhalb der Öffnung 21 der Trägerschicht 2 durch einen Bereich innerhalb der Öffnung 41 der Zwischenschicht 4 positioniert. Ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 55 ragt beispielsweise von einer Oberfläche der Vorrichtungsschicht 3 auf der Seite der Zwischenschicht 4 um etwa 100 µm in den Raum S1 hinein. Da ein Bereich innerhalb der Öffnung 41 der Zwischenschicht 4 und ein Bereich innerhalb der Öffnung 21 der Trägerschicht 2 den Bereich beinhalten, in dem sich der Montagebereich 31 in Z-Achsenrichtung bewegt, kommt ein Teil jedes der Verriegelungsabschnitte 55 des im Raum S1 positionierten beweglichen Spiegels 5 nicht mit der Zwischenschicht 4 und der Trägerschicht 2 in Berührung, wenn sich der Montagebereich 31 in Richtung A bewegt.
[Fester Spiegel und umgebende Struktur davon]
Wie in den 4 und 5 dargestellt, weist der feste Spiegel 6 den Spiegelabschnitt 61, einen elastischen Abschnitt 62, einen Kupplungsabschnitt 63, ein Paar Beinabschnitte 64 und ein Paar Verriegelungsabschnitte 65 auf. Der feste Spiegel 6 mit der nachfolgend beschriebenen Konfiguration wird integral durch eine MEMS-Technologie (Mustern und Ätzen) gebildet.
Der Spiegelabschnitt 61 ist so ausgebildet, dass er eine Plattenform (z.B. eine Scheibenform) mit der Spiegelfläche 61a als Hauptfläche aufweist. Der elastische Abschnitt 62 ist so ausgebildet, dass er eine ringförmige Form (z.B. eine kreisförmige Form) aufweist, die vom Spiegelabschnitt 61 getrennt ist und den Spiegelabschnitt 61 bei Betrachtung in Richtung der Y-Achse (Richtung senkrecht zur Spiegeloberfläche 61a) umgibt. Der Kupplungsabschnitt 63 bewirkt, dass der Spiegelabschnitt 61 und der elastische Abschnitt 62 auf einer Seite in X-Achsenrichtung in Bezug auf die Mitte des Spiegelabschnitts 61 bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung miteinander gekoppelt werden.
Das Paar der Beinabschnitte 64 ist mit einer Außenfläche des elastischen Abschnitts 62 auf beiden Seiten in X-Achsenrichtung in Bezug auf die Mitte des Spiegelabschnitts 61 bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung gekoppelt. Das heißt, der Spiegelabschnitt 61 und der elastische Abschnitt 62 sind zwischen dem Paar der Beinabschnitte 64 in X-Achsenrichtung angeordnet. Jeder der Beinabschnitte 64 erstreckt sich bis zur Seite des Montagebereichs 37 über den Spiegelabschnitt 61 und den elastischen Abschnitt 62 hinaus. Das Paar der Verriegelungsabschnitte 65 ist jeweils in den Endabschnitten der Schenkelabschnitte 64 auf der Seite des Montagebereichs 37 vorgesehen. Die Verriegelungsabschnitte 65 sind so ausgebildet, dass sie nach innen (gegeneinander) in V-Form gebogen werden können, z.B. bei Betrachtung in Richtung der Y-Achse.
Der feste Spiegel 6 mit der oben beschriebenen Konfiguration wird im Montagebereich 37 montiert, wenn das Paar der Verriegelungsabschnitte 65 in einer im Montagebereich 37 gebildeten Öffnung 37a angeordnet ist. Die Öffnung 37a ist auf beiden Seiten des Montagebereichs 37 in Richtung Z-Achse offen. Ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 65 ragt aus einer Oberfläche des Montagebereichs 37 auf der Seite der Zwischenschicht 4 heraus. Das heißt, der feste Spiegel 6 durchdringt den Montagebereich 37.
Kräfte wirken nach außen (weg voneinander) auf das Paar von Verriegelungsabschnitten 65, die in der Öffnung 37a des Montagebereichs 37 angeordnet sind. Der feste Spiegel 6 wird aufgrund der Kräfte am Montagebereich 37 befestigt. Die Kräfte werden durch den ringförmigen elastischen Abschnitt 62 erzeugt, der komprimiert wird, wenn der Festspiegel 6 im Montagebereich 37 montiert ist und die Tendenz hat, in den Ausgangszustand zurückzukehren.
Wie in 1 dargestellt, ist die Öffnung 37a so ausgebildet, dass sie eine trapezförmige Form aufweist, die sich zum Ende hin auf einer Seite gegenüber dem Strahlteiler 7 in Richtung Z-Achse erweitert. Wenn das Paar von Verriegelungsabschnitten 65, die nach innen gebogene Formen aufweisen, in die Öffnung 37a eingreifen, die eine solche Form aufweist, wird der feste Spiegel 6 automatisch in jeder der X-Achsenrichtungen, der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung positionell ausgerichtet (selbstausrichtend).
Wie in den 4 und 5 dargestellt, wird in der Zwischenschicht 4 eine Öffnung 42 gebildet. Die Öffnung 42 beinhaltet die Öffnung 37a des Montagebereichs 37 in Z-Achsenrichtung und ist auf beiden Seiten der Zwischenschicht 4 in Z-Achsenrichtung offen. In der Trägerschicht 2 ist eine Öffnung 22 ausgebildet. Die Öffnung 22 beinhaltet die Öffnung 37a des Montagebereichs 37 in Z-Achsenrichtung und ist auf beiden Seiten der Trägerschicht 2 in Z-Achsenrichtung offen. Im optischen Modul 1 besteht ein durchgehender Raum S2 aus einem Bereich innerhalb der Öffnung 42 der Zwischenschicht 4 und einem Bereich innerhalb der Öffnung 22 der Trägerschicht 2. Das heißt, der Raum S2 beinhaltet einen Bereich innerhalb der Öffnung 42 der Zwischenschicht 4 und einen Bereich innerhalb der Öffnung 22 der Trägerschicht 2.
Ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 65, die im festen Spiegel 6 enthalten sind, ist im Raum S2 positioniert. Insbesondere ist ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 65 in einem Bereich innerhalb der Öffnung 22 der Trägerschicht 2 durch einen Bereich innerhalb der Öffnung 42 der Zwischenschicht 4 positioniert. Ein Abschnitt jedes der Verriegelungsabschnitte 65 ragt beispielsweise von einer Oberfläche der Vorrichtungsschicht 3 auf der Seite der Zwischenschicht 4 durch etwa 100 µm in den Raum S2.
[Aktionen und Effekte]
Im optischen Modul 1, in der Vorrichtungsschicht 3, ist der Montagebereich 31, in dem der bewegliche Spiegel 5 montiert ist, zwischen dem Paar elastischer Stützbereiche 34 angeordnet und wird von dem Paar elastischer Stützbereiche 34 getragen. Dementsprechend kann beispielsweise im Vergleich zu einem Fall, in dem ein vom Montagebereich 31 ausgehender Bereich durch einen elastischen Stützbereich 34 getragen wird, der Montagebereich 31, in dem der bewegliche Spiegel 5 montiert ist, stabil bewegt werden. Somit wird gemäß dem optischen Modul 1 eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht 3 montierten beweglichen Spiegels 5 realisiert.
Wie in (a) und (b) von 6 dargestellt, wird in einer Konfiguration, in der ein vom Montagebereich 31 ausgehender Bereich 31c von den elastischen Stützbereichen 34 getragen wird, die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Y-Achsenrichtung (Pfeil α angegeben in (a) von 6), die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Z-Achsenrichtung (Pfeil β angegeben in (b) von 6) und die Vibrationstoleranz des beweglichen Spiegels 5 in X-Achsenrichtung (Pfeil γ angegeben in (b) von 6) sind wahrscheinlich geringer. Im Gegensatz dazu kann in der Konfiguration des optischen Moduls 1 die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Y-Achsenrichtung und die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Z-Achsenrichtung verbessert werden. In 6 sind die erste Elektrode 35 und die zweite Elektrode 36 im Diagramm weggelassen.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1 die Trägerschicht 2 die erste Siliziumschicht des SOI-Substrats, die Vorrichtungsschicht 3 die zweite Siliziumschicht des SOI-Substrats und die Zwischenschicht 4 die Isolierschicht des SOI-Substrats. Dementsprechend ist es möglich, eine Konfiguration für eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht 3 montierten beweglichen Spiegels 5 unter Verwendung des SOI-Substrats vorteilhaft zu realisieren.
Darüber hinaus umschließt das Paar elastischer Stützbereiche 34 im optischen Modul 1 den Montagebereich 31 von beiden Seiten in der Richtung A, in der sich der Montagebereich 31 bewegt, sandwichartig. Dementsprechend ist es möglich, die Konfiguration für eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht 3 montierten beweglichen Spiegels 5 zu vereinfachen.
Darüber hinaus sind im optischen Modul 1 der bewegliche Spiegel 5, der feste Spiegel 6 und der Strahlteiler 7 so angeordnet, dass das interferenzoptische System 10 gebildet wird. Dementsprechend ist es möglich, eine FTIR mit verbesserter Empfindlichkeit zu erhalten.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1 die Lichteinfallseinheit 8 so angeordnet, dass Messlicht von außen auf das interferenzoptische System 10 trifft, und die Lichtemissionseinheit 9 so angeordnet, dass Messlicht von dem interferenzoptischen System 10 nach außen abgegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, eine FTIR mit der Lichteinfallseinheit 8 und der Lichtemissionseinheit 9 zu erhalten.
[Modifikationsbeispiele]
Hierin wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht auf die vorgenannte Ausführungsform. So sind beispielsweise das Material und die Form jeder Konfiguration nicht auf die oben beschriebenen Materialien und Formen beschränkt, und es können verschiedene Materialien und Formen verwendet werden. Als Beispiel dafür sind die Formen des Spiegelabschnitts 51 und der Spiegeloberfläche 51a nicht auf eine kreisförmige Form beschränkt, und andere Formen, wie beispielsweise eine rechteckige Form, können angenommen werden.
Solange der Raum S1 zwischen der Trägerschicht 2 und der Vorrichtungsschicht 3 gebildet ist und mindestens dem Montagebereich 31 und dem Fahrbereich 32 entspricht, können darüber hinaus verschiedene Formen verwendet werden. So kann beispielsweise anstelle der Öffnung 21 ein auf der Seite der Vorrichtungsschicht 3 offener Aussparungsabschnitt in der Trägerschicht 2 gebildet werden, und der Raum S1 kann aus einem Bereich innerhalb der Öffnung 41 der Zwischenschicht 4 und einem Bereich innerhalb des Aussparungsabschnitts der Trägerschicht 2 bestehen.
Darüber hinaus können die Trägerschicht 2 und die Vorrichtungsschicht 3 miteinander verbunden werden, ohne dass die Zwischenschicht 4 dazwischen angeordnet ist. In diesem Fall wird beispielsweise die Trägerschicht 2 aus Silizium, Glas oder Keramik und die Vorrichtungsschicht 3 aus Silizium gebildet. Die Trägerschicht 2 und die Vorrichtungsschicht 3 werden beispielsweise durch direktes Verbinden, Oberflächenaktivierungsverbinden, Plasmaverbinden, anodisches Verbinden, Metallverbinden oder Harzverbinden miteinander verbunden.
Auch wenn die Trägerschicht 2 und die Vorrichtungsschicht 3 miteinander verbunden sind, ohne dass die Zwischenschicht 4 dazwischen liegt, kann man verschiedene Formen verwenden, solange der Raum S1 zwischen der Trägerschicht 2 und der Vorrichtungsschicht 3 gebildet wird und mindestens dem Montagebereich 31 und dem Fahrbereich 32 entspricht. So kann beispielsweise der Raum S1 aus einer Öffnung bestehen, die in der Trägerschicht 2 ausgebildet ist und auf beiden Seiten der Trägerschicht 2 offen ist. Der Raum S1 kann aus einem Aussparungsabschnitt bestehen, der in der Trägerschicht 2 ausgebildet ist, die auf der Seite der Vorrichtungsschicht 3 offen ist. Der Raum S1 kann aus einer Öffnung bestehen, die in der Trägerschicht 2 ausgebildet ist, die auf beiden Seiten der Trägerschicht 2 offen ist, und einem Aussparungsabschnitt, der in der Vorrichtungsschicht 3 ausgebildet ist und auf der Seite der Trägerschicht 2 offen ist. Der Raum S1 kann aus einem in der Trägerschicht 2 ausgebildeten Aussparungsabschnitt, der auf der Seite der Vorrichtungsschicht 3 offen ist, und einem in der Vorrichtungsschicht 3 ausgebildeten Aussparungsabschnitt, der auf der Seite der Trägerschicht 2 offen ist, bestehen. Der Raum S1 kann aus einem Aussparungsabschnitt bestehen, der in der auf der Seite der Trägerschicht 2 offenen Vorrichtungsschicht 3 ausgebildet ist.
Darüber hinaus kann der bewegliche Spiegel 5, wie in den 7, 8 und 9 dargestellt, in den Montagebereich 31 in einem Zustand eindringen, in dem die Spiegelfläche 51a den Montagebereich 31 schneidet. In dem in den 7, 8 und 9 dargestellten optischen Modul 1 ist das Paar der Beinabschnitte 54 im beweglichen Spiegel 5 nicht vorgesehen. Das Paar von Verriegelungsabschnitten 55 ist mit den Außenflächen des elastischen Abschnitts 52 auf beiden Seiten in Richtung der Y-Achse in Bezug auf die Mitte des Spiegelabschnitts 51 in Richtung der X-Achse gekoppelt. Das heißt, der Spiegelabschnitt 51 und der elastische Abschnitt 52 sind zwischen dem Paar von Verriegelungsabschnitten 55 in Richtung der Y-Achse angeordnet. Ein Teil, das der Spiegelfläche 51a zugewandt ist, eines Teils, das die Öffnung 31b im Montagebereich 31 definiert, wird ausgeschnitten, damit das Messlicht L0 hindurchtreten kann.
Im optischen Modul 1, das in den 7, 8 und 9 dargestellt ist, schneidet die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 den Montagebereich 31. Dementsprechend kann eine Schwerpunktlage des beweglichen Spiegels 5 näher an den Montagebereich 31 herangeführt werden. Dadurch ist es möglich, den Montagebereich 31, in dem der Schwenkspiegel 5 montiert ist, stabiler zu verschieben.
Wie vorstehend beschrieben, ist in einer Konfiguration, in der der vom Montagebereich 31c ausgehende Bereich 31c von den elastischen Stützbereichen 34 getragen wird, die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Y-Achsenrichtung (Pfeil α angegeben in (a) von 6), die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Z-Achsenrichtung (Pfeil β angegeben in (b) von 6) und die Vibrationstoleranz des beweglichen Spiegels 5 in X-Achsenrichtung (Pfeil γ angegeben in (b) von 6) wahrscheinlich geringer. Im Gegensatz dazu können in der Konfiguration des in den 7, 8 und 9 dargestellten optischen Moduls 1 die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Y-Achsenrichtung, die Vibrationstoleranz des Montagebereichs 31 in Z-Achsenrichtung und die Vibrationstoleranz des beweglichen Spiegels 5 in X-Achsenrichtung verbessert werden.
Darüber hinaus können für den Fahrbereich 32 verschiedene Formen verwendet werden, sofern das Paar elastischer Stützbereiche 34 den Montagebereich 31 im Sandwichzustand des dazwischen liegenden Montagebereichs 31 trägt. So kann beispielsweise in jedem der elastischen Stützbereiche 34 ein Paar von Federteilen 34c des mit dem Montagebereich 31 verbundenen elastischen Verformungsabschnitts 34b, wie in (a) von 10 dargestellt, miteinander verbunden oder wie in (b) von 10 dargestellt, voneinander isoliert sein. Darüber hinaus kann sich in jedem der elastischen Stützbereiche 34 ein Paar von Federteilen 34d des elastischen Verformungsabschnitts 34b, die jeweils mit beiden Endabschnitten 34a verbunden sind, zu einer dem Montagebereich 31 gegenüberliegenden Seite erstrecken, wie in (a) von 11 dargestellt. Darüber hinaus kann der elastische Verformungsabschnitt 34b in jedem der elastischen Stützbereiche 34b drei oder mehr Federteile 34c aufweisen, wie in (b) von 11 dargestellt. Darüber hinaus kann in jedem der elastischen Stützbereiche 34 das Paar von Federteilen 34c des elastischen Verformungsabschnitts 34b jeweils mit beiden Seitenflächen des Montagebereichs 31 in X-Achsenrichtung verbunden sein, wie in 12 dargestellt. Darüber hinaus kann das Paar elastischer Stützbereiche 34 auf beiden Seiten des Montagebereichs 31 in X-Achsenrichtung angeordnet werden, wie in (a) und (b) von 13 dargestellt. In den 10 bis 13 sind die erste Elektrode 35 und die zweite Elektrode 36 im Diagramm weggelassen.
Wie in (a) der 10 und 11 und 12 dargestellt, ist es in einem Fall, in dem der elastische Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34 eine Vielzahl von Federteilen 34c beinhaltet, vorzuziehen, wenn ein Endabschnitt jedes der Federteile 34c mit dem Montagebereich 31 verbunden ist, dass die anderen Endabschnitte der Federteile 34c über ein balkenartiges Teil 34e miteinander verbunden sind. Gemäß dieser Konfiguration kann im Vergleich zu einem Fall, in dem die anderen Endabschnitte der Federteile 34c nicht miteinander verbunden sind, eine unnötige Vibration des beweglichen Spiegels 5 zuverlässiger eingedämmt werden. Diese Konfiguration ist insbesondere dann wirksam, wenn der elastische Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34 das Paar der Federteile 34c beinhaltet.
Darüber hinaus, wie in (a) der 10 und 11 und 12 dargestellt, ist es vorzuziehen, dass ein Abstand (Spalt) zwischen den Federteilen 34c im elastischen Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Verformungsabschnitt 34b größer ist als die Dicke des beweglichen Spiegels 5, und die Schwerpunktlage des beweglichen Spiegels 5 in der Richtung A, in der sich der Montagebereich 31 bewegt, wenn der Montagebereich 31 in einer Ausgangsposition positioniert ist, zwischen einer Position eines Endabschnitts (Endabschnitt, der mit dem Montagebereich 31 verbunden ist) (der im Folgenden als „Verbindungsendabschnitt“ bezeichnet wird) eines Federteils 34c (eines der Federteile 34c benachbart zueinander) in der Richtung A und einer Position des Verbindungsendabschnitts des anderen Federteils 34c (das andere der Federteile 34c benachbart zueinander) in der Richtung A positioniert wird. Diese Positionen sind Positionen in Richtung A (X-Koordinaten in (a) der 10 und 11, und 12). Gemäß dieser Konfiguration kann die Bewegungsgröße des Montagebereichs 31 sichergestellt werden, ohne die Anzahl der Federteile 34c im elastischen Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Verformungsabschnitt 34b zu erhöhen, und unnötige Vibrationen des beweglichen Spiegels 5 können eingedämmt werden. Diese Konfiguration ist insbesondere dann wirksam, wenn der elastische Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34 das Paar der Federteile 34c beinhaltet.
Darüber hinaus, wie in (a) der 10 und 11 dargestellt, wenn der elastische Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34 das Paar von Federteilen 34c beinhaltet, ist es vorzuziehen, dass der Abstand (Spalt) zwischen den zueinander benachbarten Federteilen 34c im elastischen Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Stützbereiche 34b größer ist als ein erster Abstand von einem Endabschnitt des Montagebereichs 31 in Richtung A zum Verbindungsendabschnitt eines Federteils 34c und ein zweiter Abstand vom anderen Endabschnitt des Montagebereichs 31 in Richtung A zum Verbindungsendabschnitt des anderen Federteils 34c. Dann ist es vorzuziehen, dass die erste Distanz und die zweite Distanz gleich sind. Gemäß dieser Konfiguration kann die Bewegungsgröße des Montagebereichs 31 sichergestellt werden, ohne die Anzahl der Federteile 34c im elastischen Verformungsabschnitt 34b jedes der elastischen Verformungsabschnitt 34b zu erhöhen, und unnötige Vibrationen des beweglichen Spiegels 5 können eingedämmt werden.
Darüber hinaus ist in der vorstehenden Ausführungsform der feste Spiegel 6 in der Vorrichtungsschicht 3 montiert. Der feste Spiegel 6 muss jedoch nur in mindestens einer der Trägerschichten 2, 3 und 4 montiert werden. Darüber hinaus ist in der vorstehenden Ausführungsform der Strahlteiler 7 in der Trägerschicht 2 montiert. Der Strahlteiler 7 muss jedoch nur in mindestens einer der Trägerschichten 2, 3 und 4 montiert werden. Darüber hinaus ist der Strahlteiler 7 nicht auf einen würfelförmigen Strahlteiler beschränkt und kann ein plattenförmiger Strahlteiler sein.
Darüber hinaus kann das optische Modul 1 zusätzlich zur Lichteinfallseinheit 8 ein lichtemittierendes Element zum Erzeugen von Messlicht beinhalten, das auf die Lichteinfallseinheit 8 einfällt. Alternativ kann das optische Modul 1 anstelle der Lichteinfallseinheit 8 ein lichtemittierendes Element zum Erzeugen von Messlicht beinhalten, das auf das interferenzoptische System 10 trifft. Darüber hinaus kann das optische Modul 1 neben der Lichtemissionseinheit 9 auch ein Lichtempfangselement zum Erfassen von Messlicht (Interferenzlicht) beinhalten, das von der Lichtemissionseinheit 9 emittiert wird. Alternativ kann das optische Modul 1 anstelle der Lichtemissionseinheit 9 ein Lichtempfangselement zum Erfassen von Messlicht (Interferenzlicht) beinhalten, das von dem interferenzoptischen System 10 emittiert wird.
Darüber hinaus kann in der Trägerschicht 2 und der Zwischenschicht 4 (nur in der Trägerschicht 2, wenn die Zwischenschicht 4 nicht vorhanden ist) eine erste Durchdringungselektrode, die mit jedem der Aktuatorbereiche 33 elektrisch verbunden ist, und eine zweite Durchdringungselektrode, die mit jedem der beiden Endabschnitte 34a jedes der elastischen Stützbereiche 34 elektrisch verbunden ist, vorgesehen werden, und an einen Teil zwischen der ersten Durchdringungselektrode und der zweiten Durchdringungselektrode kann eine Spannung angelegt werden. Darüber hinaus ist der Aktuator zum Bewegen des Montagebereichs 31 nicht auf einen elektrostatischen Aktuator beschränkt, und es kann beispielsweise ein piezoelektrischer Aktuator oder ein elektromagnetischer Aktuator eingesetzt werden. Darüber hinaus ist das optische Modul 1 nicht auf ein Modul zur Bildung einer FTIR beschränkt und kann ein Modul zur Bildung anderer optischer Systeme sein.
Bezugszeichenliste
1 .... optisches Modul, 2... Trägerschicht, 3... Vorrichtungsschicht, 4... Zwischenschicht, 5... beweglicher Spiegel, 6... fester Spiegel, 7... Strahlteiler, 8... Lichteinfallseinheit, 9... Lichtemissionseinheit, 10... interferenzoptisches System, 31... Montagebereich, 32... Fahrbereich, 34... elastischer Stützbereich, 41... Öffnung, 51a... Spiegel Oberfläche, S1... Raum
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012524295 [0003]

Claims

Ein optisches Modul, umfassend: eine Trägerschicht; eine Vorrichtungsschicht, die auf der Trägerschicht vorgesehen ist; und einen beweglichen Spiegel, der in der Vorrichtungsschicht montiert ist, wobei die Vorrichtungsschicht Folgendes aufweist einen Montagebereich, in dem der bewegliche Spiegel montiert ist, und einen Fahrbereich, der mit dem Montagebereich verbunden ist, wobei ein Raum, der mindestens dem Montagebereich und dem Antriebsbereich entspricht, zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht gebildet ist, und wobei der Montagebereich zwischen einem Paar elastischer Stützbereiche angeordnet ist, die in dem Fahrbereich enthalten sind, und durch das Paar elastischer Stützbereiche getragen wird.
Das optisches Modul nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Zwischenschicht, die zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht vorgesehen ist, wobei eine Öffnung in der Zwischenschicht ausgebildet ist, wobei der Raum einen Bereich innerhalb der Öffnung beinhaltet, wobei die Trägerschicht eine erste Siliziumschicht eines SOI-Substrats ist, wobei die Vorrichtungsschicht eine zweite Siliziumschicht des SOI-Substrats ist, und wobei die Zwischenschicht eine Isolierschicht des SOI-Substrats ist.
Das optische Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Paar elastischer Stützbereiche den Montagebereich von beiden Seiten, betrachtet in einer Richtung, in der sich der Montagebereich bewegt, sandwichartig umschließt.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Spiegelfläche des beweglichen Spiegels den Montagebereich schneidet.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: einen festen Spiegel, der in mindestens einer der Trägerschichten, der Vorrichtungsschicht und einer Zwischenschicht montiert ist, die zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht vorgesehen ist; und einen Strahlteiler, der in mindestens einer der Trägerschichten, der Vorrichtungsschicht und der Zwischenschicht montiert ist, wobei der bewegliche Spiegel, der feste Spiegel und der Strahlteiler so angeordnet sind, dass ein optisches Interferenzsystem gebildet wird.
Das optisches Modul nach Anspruch 5, ferner umfassend: eine Lichteinfallseinheit, die so angeordnet ist, dass Messlicht von außen auf das optische Interferenzsystem trifft; und eine Lichtemissionseinheit, die so angeordnet ist, dass das Messlicht von der Interferenzoptik nach außen abgegeben wird.