DE112018001339T5

DE112018001339T5 - Optisches Modul

Info

Publication number: DE112018001339T5
Application number: DE112018001339.1T
Authority: DE
Inventors: Tomofumi Suzuki; Kyosuke KOTANI; Tatsuya Sugimoto
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: JP2018151368A; JP6716491B2; JP2018151607A; WO2018168944A1; JP6893449B2; US11487104B2; JP6778134B2; JP7113005B2; JP2018151608A; US20210132366A1; JPWO2018168944A1; JP2018151605A; CN110402408A; CN110402408B; JP6776169B2

Abstract

Ein optisches Modul beinhaltet eine Basis, die eine Hauptfläche aufweist und in der ein Montagebereich und ein Fahrbereich zum Bewegen des Montagebereichs entlang einer ersten Richtung parallel zur Hauptfläche vorgesehen sind, einen beweglichen Spiegel, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung zum Überschneiden der Hauptfläche aufweist und in dem Montagebereich montiert ist, einen ersten festen Spiegel, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung zum Überschneiden der Hauptfläche aufweist und von dem eine Position in Bezug auf die Basis festgelegt ist, und eine Strahlteilereinheit, die ein erstes interferenzoptisches System zur Messung von Licht zusammen mit dem beweglichen Spiegel und dem ersten festen Spiegel darstellt. Die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels und die Spiegelfläche des ersten festen Spiegels sind auf eine Seite in die erste Richtung gerichtet.

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 einer Spiegelfläche eines beweglichen Spiegels von einem Grad der Fertigstellung 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 etwa 500 µm beträgt, gibt es eine Einschränkung bei der Vergrößerung der Größe einer Spiegelfläche eines beweglichen Spiegels um der Verbesserung der Empfindlichkeit einer FTIR willen.
Hier kann eine Technologie zur Montage eines separat geformten beweglichen Spiegels in einer Basis, die beispielsweise aus einem SOI-Substrat besteht, in Betracht gezogen werden. In einer solchen Technologie wird festgestellt, dass es notwendig ist zu messen, ob eine Winkelabweichung einer Spiegelfläche eines beweglichen Spiegels in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird oder nicht.
Ein Objekt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein optisches Modul bereitzustellen, in dem eine Spiegelfläche eines beweglichen Spiegels vergrößert werden kann und ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird oder nicht, kann leicht gemessen werden.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein optisches Modul vorgesehen, das eine Basis beinhaltet, die eine Hauptfläche aufweist und in der ein Montagebereich und ein Antriebsbereich zum Bewegen des Montagebereichs entlang einer ersten Richtung parallel zur Hauptfläche vorgesehen sind, ein beweglicher Spiegel, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung zum Überschneiden der Hauptfläche aufweist und in dem Montagebereich montiert ist, einen ersten festen Spiegel, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung zwischen der Hauptfläche und der Basis aufweist, und eine Strahlteilereinheit, die ein erstes interferenzoptisches System zur Messung von Licht zusammen mit dem beweglichen Spiegel und dem ersten festen Spiegel bildet. Die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels und die Spiegelfläche des ersten festen Spiegels sind auf eine Seite in die erste Richtung gerichtet.
In diesem optischen Modul ist der bewegliche Spiegel, der die Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung aufweist, die die Hauptfläche der Basis schneidet, im Montagebereich der Basis montiert. Dementsprechend kann die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels vergrößert werden. Darüber hinaus sind in diesem optischen Modul die Spiegelfläche des im Montagebereich montierten beweglichen Spiegels und die Spiegelfläche des ersten festen Spiegels, dessen Position in Bezug auf die Basis festgelegt ist, auf eine Seite in der ersten Richtung parallel zur Hauptfläche der Basis gerichtet. Dementsprechend ist es beispielsweise im Vergleich zu einem Fall, in dem die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels und die Spiegelfläche des ersten festen Spiegels eine Positionsbeziehung haben, die orthogonal zueinander ist, leicht messbar, ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels in Bezug auf die Spiegelfläche des ersten festen Spiegels in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird oder nicht. Aufgrund des obigen kann gemäß diesem optischen Modul die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels vergrößert werden und ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird oder nicht, kann leicht gemessen werden.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann im optischen Modul eine Öffnung im Montagebereich gebildet werden. Der bewegliche Spiegel kann einen Spiegelabschnitt aufweisen, der die Spiegelfläche aufweist, einen elastischen Abschnitt, der mit dem Spiegelabschnitt gekoppelt ist, und einen Stützabschnitt, auf den eine elastische Kraft gemäß der elastischen Verformung des elastischen Abschnitts aufgebracht wird. Der Stützabschnitt kann in einem Zustand, in dem eine elastische Kraft des elastischen Abschnitts aufgebracht wird, in die Öffnung eingeführt werden. Der bewegliche Spiegel kann am Montagebereich aufgrund einer Reaktionskraft der von einer Innenfläche der Öffnung auf den Stützabschnitt ausgeübten elastischen Kraft befestigt werden. Dementsprechend kann der bewegliche Spiegel mit hoher Genauigkeit einfach im Montagebereich montiert werden. Andererseits ist es beispielsweise von Bedeutung, dass auf der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels eine Winkelabweichung auftreten kann, die durch Partikel verursacht wird, die zwischen dem Trägerabschnitt und der Innenfläche der Öffnung eingeschlossen sind. Daher ist, wie vorstehend beschrieben, eine Konfiguration, die leicht messen kann, ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird oder nicht, besonders effektiv.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann im optischen Modul der erste feste Spiegel auf einer Seite in Bezug auf den beweglichen Spiegel in einer zweiten Richtung parallel zur Hauptfläche und senkrecht zur ersten Richtung positioniert werden. Mindestens ein Teil des Fahrbereichs kann auf der einen Seite oder der anderen Seite des ersten festen Spiegels in der ersten Richtung positioniert sein, wenn man ihn in einer dritten Richtung senkrecht zur Hauptfläche betrachtet. Dementsprechend ist es möglich, innerhalb einer Ebene parallel zur Grundfläche des Sockels eine Platzersparnis zu erzielen und die Vergrößerung des optischen Moduls in seiner Gesamtheit zu begrenzen.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Strahlteilereinheit im optischen Modul eine Halbspiegelfläche, die einen Teil des Messlichts reflektiert und die Durchlässigkeit eines verbleibenden Teils des Messlichts ermöglicht, und eine Totalreflexionsspiegelfläche beinhalten, die den von der Halbspiegelfläche reflektierten Teil des Messlichts reflektiert. Die Halbspiegelfläche und die Totalreflexionsspiegelfläche können parallel zueinander sein. Dementsprechend wird auch dann, wenn eine Abweichung in einem Befestigungswinkel der Strahlteilereinheit um eine Achse senkrecht zur Hauptfläche der Basis auftritt, solange ein Einfallswinkel des Messlichts in Bezug auf die Strahlteilereinheit einheitlich ist, ein Emissionswinkel des Messlichts von der Strahlteilereinheit gleichmäßig. Darüber hinaus kann in diesem optischen Modul, da die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels vergrößert werden kann, auch wenn eine Abweichung in einer Emissionsposition des Messlichts von der Strahlteilereinheit auftritt, die Abweichung weitgehend vernachlässigt werden. Dadurch ist es möglich, die Ausrichtgenauigkeit der Strahlteilereinheit zu mindern.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann im optischen Modul der erste feste Spiegel auf der Basis montiert werden. Dementsprechend ist es möglich, die Positionsausrichtung des beweglichen Spiegels und des ersten festen Spiegels zu erleichtern.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann im optischen Modul die Strahlteilereinheit auf der Basis montiert werden. Dementsprechend ist es möglich, die Positionsausrichtung des beweglichen Spiegels und der Strahlteilereinheit zu erleichtern.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul ferner ein lichtdurchlässiges Element beinhalten, das auf mindestens einem optischen Pfad eines ersten optischen Pfades zwischen der Strahlteilereinheit und dem beweglichen Spiegel und eines zweiten optischen Pfades zwischen der Strahlteilereinheit und dem ersten festen Spiegel angeordnet ist und eine optische Pfaddifferenz zwischen dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad korrigiert. Dementsprechend ist es möglich, Interferenzlicht des Messlichts mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann im optischen Modul das lichtdurchlässige Element auf der Basis montiert werden. Dementsprechend ist es möglich, die Positionsausrichtung des beweglichen Spiegels und des lichtdurchlässigen Elements zu erleichtern.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul ferner eine Messlichteinfallseinheit beinhalten, die so angeordnet ist, dass das Messlicht von außen auf das erste interferenzoptische System trifft, und eine Messlichtemissionseinheit, die so angeordnet ist, dass das Messlicht von dem ersten interferenzoptischen System nach außen abgegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, ein FTIR zu erhalten, das eine Messlichteinfallseinheit und eine Messlichtemissionseinheit beinhaltet.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul ferner einen zweiten festen Spiegel beinhalten, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung aufweist, die die Hauptfläche schneidet, und von der eine Position in Bezug auf die Basis festgelegt ist. Die Strahlteilereinheit kann zusammen mit dem beweglichen Spiegel und dem zweiten festen Spiegel ein zweites interferenzoptisches System für Laserlicht darstellen. Die Spiegelfläche des zweiten festen Spiegels kann auf die eine Seite in die erste Richtung gerichtet sein. Dementsprechend kann die Position der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels durch Erfassen von Interferenzlicht des Laserlichts gemessen werden. Darüber hinaus ist, ähnlich wie die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels, die Spiegelfläche des zweiten festen Spiegels ebenfalls auf eine Seite in der ersten Richtung parallel zur Hauptfläche der Basis gerichtet. Dementsprechend ist es möglich, leicht zu messen, ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels in Bezug auf die Spiegelfläche des zweiten festen Spiegels in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird oder nicht.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können im optischen Modul der erste feste Spiegel und der zweite feste Spiegel jeweils auf beiden Seiten in Bezug auf den beweglichen Spiegel in einer zweiten Richtung parallel zur Hauptfläche und senkrecht zur ersten Richtung angeordnet sein. Mindestens ein Teil des Fahrbereichs kann auf der einen Seite oder der anderen Seite des ersten festen Spiegels in der ersten Richtung und auf der einen Seite oder der anderen Seite des zweiten festen Spiegels in der ersten Richtung positioniert sein, wenn man ihn in einer dritten Richtung senkrecht zur Hauptfläche betrachtet. Dementsprechend ist es möglich, innerhalb einer Ebene parallel zur Grundfläche des Sockels eine Platzersparnis zu erzielen und die Vergrößerung des optischen Moduls in seiner Gesamtheit zu begrenzen.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul ferner einen Filter beinhalten, der auf einem optischen Pfad angeordnet ist, auf den das Laserlicht nicht durchläuft und das Messlicht Licht innerhalb eines Wellenlängenbereichs, der eine Mittenwellenlänge des Laserlichts beinhaltet, durchläuft und schneidet. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass Messlicht zu Rauschen wird, wenn Interferenzlicht von Laserlicht erfasst wird.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das optische Modul ferner eine Lichtquelle beinhalten, die das auf das zweite interferenzoptische System auftreffende Laserlicht erzeugt, und einen Lichtsensor, der das von dem zweiten interferenzoptischen System emittierte Laserlicht erfasst. Da die Position des beweglichen Spiegels durch die Erfassung von Laserlicht in Echtzeit erfasst werden kann, ist es daher möglich, eine FTIR mit höherer Genauigkeit zu erhalten.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Basis im optischen Modul eine Vorrichtungsschicht aufweisen, die die Hauptoberfläche aufweist und in der der Montagebereich und der Fahrbereich vorgesehen sind, eine Trägerschicht, die die Vorrichtungsschicht trägt, und eine Zwischenschicht, die zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht vorgesehen ist. 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 günstig zu realisieren.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein optisches Modul bereitzustellen, in dem eine Spiegelfläche eines beweglichen Spiegels vergrößert werden kann und ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche des beweglichen Spiegels innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird oder nicht, leicht gemessen werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht auf ein optisches Modul einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 1.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Modifikationsbeispiel für die erste Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist eine Draufsicht auf ein optisches Modul einer zweiten Ausführungsform.
6 ist eine Ansicht, die ein Spektrum von einfallendem Licht auf einen Lichtsensor des optischen Moduls in 5 veranschaulicht.
7 ist eine schematische Darstellung, die ein Modifikationsbeispiel für die zweite Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

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 werden weggelassen.
[Erste Ausführungsform]
[Konfiguration des optischen Moduls]
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein optisches Modul 1A eine Basis 10. Die Basis 10 weist 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, auf. Die Trägerschicht 2 unterstützt die Vorrichtungsschicht 3 mit der dazwischen liegenden Zwischenschicht 4. Die Basis 10 hat eine Hauptfläche 10a. Die Hauptfläche 10a ist eine Oberfläche der Vorrichtungsschicht 3 auf einer der Trägerschicht 2 gegenüberliegenden Seite. 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, von der eine Seite etwa 10 mm beträgt, beispielsweise bei Betrachtung in einer Z-Achsenrichtung (Richtung parallel zu einer Z-Achse), die eine Stapelrichtung (Richtung senkrecht zur Hauptfläche 10a, d.h. eine dritte Richtung) 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. 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.
In der Vorrichtungsschicht 3 sind ein Montagebereich 31 und ein Fahrbereich 32 vorgesehen. 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 einer X-Achsenrichtung (Richtung parallel zu einer X-Achse orthogonal zur Z-Achse, d.h. einer ersten Richtung) parallel zur Hauptfläche 10a 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 einer Y-Achsenrichtung (Richtung parallel zu einer Y-Achse orthogonal zur Z-Achse und zur X-Achse, d.h. eine zweite Richtung) parallel zur Hauptfläche 10a und senkrecht zur X-Achsenrichtung 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 Trägerschicht 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 Montagebereiche 34 getragen. Zweite Kammzahnabschnitte 31a sind auf den Seitenflächen des Montagebereichs 31 auf der Seite der Aktuatorbereiche 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 einer Richtung A parallel zur X-Achse sandwichartig. Wenn sich der Montagebereich 31 in Richtung A bewegt, bewirkt das Paar der elastischen Montagebereiche 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 elektrostatisches Stellglied und bewegt den Montagebereich 31 in X-Achsenrichtung.
Das optische Modul 1A beinhaltet weiterhin einen beweglichen Spiegel 5, einen festen Spiegel (erster fester Spiegel) 6, eine Strahlteilereinheit 7, eine Messlichteinfallseinheit 8, eine Messlichtemissionseinheit 9 und ein Lichtübertragungselement 11. Der bewegliche Spiegel 5, der feste Spiegel 6 und die Strahlteilereinheit 7 sind auf der Vorrichtungsebene 3 so angeordnet, dass ein interferenzoptisches System (erstes interferenzoptisches System) I1 zur Messung des Lichts L0 gebildet ist. Das interferenzoptische System I1 ist hier ein Michelson- Interferenzoptiksystem.
Der bewegliche Spiegel 5 ist im Montagebereich 31 der Vorrichtungsschicht 3 montiert. Der bewegliche Spiegel 5 weist einen Spiegelabschnitt 51 auf. Der Spiegelabschnitt 51 weist eine Spiegelfläche 51a auf, die eine Positionsbeziehung zwischen der Hauptfläche 10a und der Hauptfläche 10a aufweist. Die Spiegelfläche 51a ist auf einer der Trägerschicht 2 gegenüberliegenden Seite 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 zu einer Seite (Seite der Strahlteilereinheit 7) in X-Achsenrichtung gerichtet.
Der feste Spiegel 6 ist in einem Montagebereich 37 der Vorrichtungsschicht 3 montiert. Das heißt, der feste Spiegel 6 ist auf der Basis 10 montiert. Die Position des festen Spiegels 6 in Bezug auf die Basis 10 (Position in Bezug auf einen Bereich der Basis 10 mit Ausnahme des Montagebereichs 31 und des Fahrbereichs 32) ist festgelegt. Der feste Spiegel 6 ist auf einer Seite in Richtung der Y-Achse in Bezug auf den beweglichen Spiegel 5 positioniert. Das heißt, der feste Spiegel 6 weicht in Y-Achsenrichtung gegenüber dem beweglichen Spiegel 5 zur Seite ab. Mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 ist auf einer Seite des festen Spiegels 6 in Richtung der X-Achse positioniert, wenn man ihn in Richtung der Z-Achse betrachtet. Das heißt, mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 ist mit dem festen Spiegel 6 in X-Achsenrichtung bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung angeordnet. Insbesondere ist ein elastischer Stützbereich 34 des Fahrbereichs 32 auf einer Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung positioniert.
Der feste Spiegel 6 hat einen Spiegelabschnitt 61. Der Spiegelabschnitt 61 weist eine Spiegelfläche 61a auf, die eine Positionsbeziehung zwischen der Hauptfläche 10a und der Hauptfläche 10a aufweist. Die Spiegelfläche 61a ist auf einer der Trägerschicht 2 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 angeordnet. So ist beispielsweise die Spiegelfläche 61a eine Fläche senkrecht zur X-Achsenrichtung (d.h. eine Fläche senkrecht zur Richtung A) und zu einer Seite (Seite der Strahlteilereinheit 7) in der X-Achsenrichtung gerichtet.
Die Strahlteilereinheit 7 ist auf einer Seite des beweglichen Spiegels 5 und des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung positioniert. Die Strahlteilereinheit 7 ist in der Basis 10 in einem Zustand positionell ausgerichtet, in dem ein Eckabschnitt auf einer Unterseite in der Strahlteilereinheit 7 an einer Ecke in einer rechteckigen Öffnung 3a in der Vorrichtungsschicht 3 positioniert ist. Genauer gesagt ist die Strahlteilereinheit 7 in der Basis 10 positionell ausgerichtet, wenn beide Seitenflächen, die den einen Eckabschnitt in der Strahlteilereinheit 7 bilden, jeweils mit beiden Seitenflächen in Kontakt gebracht werden, die zu der einen Ecke in der Öffnung 3a führen. Die Strahlteilereinheit 7 ist in der Trägerschicht 2 montiert, indem sie durch Verbinden oder dergleichen in einem positionell ausgerichteten Zustand an der Trägerschicht 2 befestigt wird. Das heißt, die Strahlteilereinheit 7 ist auf der Basis 10 montiert. Da an der einen Ecke in der Öffnung 3a eine Abdeckung vorgesehen ist, kommt der eine Eckabschnitt in der Strahlteilereinheit 7 nicht mit der einen Ecke in der Öffnung 3a in Berührung.
Die Strahlteilereinheit 7 weist eine Halbspiegelfläche 71, eine Totalreflexionsspiegelfläche 72 und eine Vielzahl von optischen Oberflächen 73a, 73b, 73c und 73d auf. Die Halbspiegelfläche 71, die Totalreflexionsspiegelfläche 72 und die Vielzahl der optischen Oberflächen 73a, 73b, 73c und 73d sind auf einer der Trägerschicht 2 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 angeordnet. Die Strahlteilereinheit 7 besteht aus einer Vielzahl von optischen Blöcken, die miteinander verbunden sind. So ist beispielsweise die Halbspiegelfläche 71 aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm gebildet. So wird beispielsweise die Totalreflexionsspiegelfläche 72 aus einer Metallfolie gebildet.
So ist beispielsweise die optische Oberfläche 73a eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 73a ermöglicht die Übertragung des in X-Achsenrichtung einfallenden Messlichts L0 durch diese hindurch.
So ist beispielsweise die Halbspiegelfläche 71 eine gegenüber der optischen Fläche 73a um 45° geneigte Fläche und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die Halbspiegelfläche 71 reflektiert einen Teil des Messlichts L0, das auf die optische Oberfläche 73a in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung einfällt, und ermöglicht die Übertragung des restlichen Teils des Messlichts L0 durch diesen auf die Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung.
Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 ist eine Fläche parallel zur Halbspiegelfläche 71, überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung und überlappt die Halbspiegelfläche 71 bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektiert einen Teil des Messlichts L0, das von der Halbspiegelfläche 71 reflektiert wurde, auf die bewegliche Spiegelseite 5 in X-Achsenrichtung.
Die optische Oberfläche 73b ist eine Oberfläche parallel zur optischen Oberfläche 73a und überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 73b ermöglicht es, einen Teil des von der Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektierten Messlichts L0 durch diesen hindurch auf die bewegliche Spiegelseite 5 in X-Achsenrichtung zu übertragen.
Die optische Oberfläche 73c ist eine Oberfläche parallel zur optischen Oberfläche 73a und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 73c ermöglicht es, den verbleibenden Teil des durch die Halbspiegelfläche 71 übertragenen Messlichts L0 durch diese hindurch auf die feste Spiegelseite 6 in Richtung der X-Achse zu übertragen.
So ist beispielsweise die optische Oberfläche 73d eine Oberfläche senkrecht zur Y-Achsenrichtung und überlappt die Halbspiegelfläche 71 und die Totalreflexionsspiegelfläche 72 bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 73d ermöglicht es das Messlicht L1 in Y-Achsenrichtung zu übertragen. Das Messlicht L1 ist Interferenzlicht eines Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 nacheinander reflektiert wurde und durch die Halbspiegelfläche 71 übertragen wurde, und des restlichen Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und der Halbspiegelfläche 71 nacheinander reflektiert worden ist.
Die Messlichteinfallseinheit 8 ist so angeordnet, dass das Messlicht L0 von außen auf das interferenzoptische System I1 trifft. Die Messlichteinfallseinheit 8 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung montiert. Die Messlichteinfallseinheit 8 liegt der optischen Oberfläche 73a der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung gegenüber. So besteht beispielsweise die Messlichteinfallseinheit 8 aus Glasfasern und einer Kollimatorlinse.
Die Messlichtemissionseinheit 9 ist so angeordnet, dass das Messlicht L1 (Interferenzlicht) von dem interferenzoptischen System I1 nach außen abgegeben wird. Die Messlichtemissionseinheit 9 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite der Strahlteilereinheit 7 in Y-Achsenrichtung montiert. Die messende Lichtemissionseinheit 9 liegt der optischen Oberfläche 73d der Strahlteilereinheit 7 in Y-Achsenrichtung gegenüber. So besteht beispielsweise die messende Lichtemissionseinheit 9 aus Glasfasern und einer Kollimatorlinse.
Das lichtdurchlässige Element 11 ist zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 6 angeordnet. Das Lichtübertragungselement 11 ist in der Basis 10 in einem Zustand positionell ausgerichtet, in dem ein Eckabschnitt auf einer Unterseite des Lichtübertragungselements 11 an einer Ecke in einer rechteckigen Öffnung 3b, die in der Vorrichtungsschicht 3 ausgebildet ist, positioniert ist. Insbesondere ist das Lichtübertragungselement 11 in der Basis 10 positionell ausgerichtet, wenn beide Seitenflächen, die den einen Eckabschnitt im Lichtübertragungselement 11 bilden, jeweils mit beiden Seitenflächen in Kontakt gebracht werden, die zu der einen Ecke in der Öffnung 3b führen. Das lichtdurchlässige Element 11 ist in der Trägerschicht 2 montiert, indem es durch Verbinden oder dergleichen in einem positionell ausgerichteten Zustand an der Trägerschicht 2 befestigt wird. Das heißt, das Lichtübertragungselement 11 ist auf der Basis 10 montiert. Da an der einen Ecke in der Öffnung 3b eine Zuflucht vorgesehen ist, kommt der eine Eckabschnitt im Lichtübertragungselement 11 nicht mit der einen Ecke in der Öffnung 3b in Berührung.
Das Lichtübertragungselement 11 beinhaltet ein Paar optische Oberflächen 11a und 11b. Das Paar der optischen Oberflächen 11a und 11b ist auf einer Seite gegenüber der Trägerschicht 2 in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 angeordnet. So ist beispielsweise jede der beiden optischen Oberflächen 11a und 11b eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung. Das Paar der optischen Oberflächen 11a und 11b sind parallel zueinander. Das Lichtübertragungselement 11 korrigiert eine optische Pfaddifferenz zwischen einem optischen Pfad (erster optischer Pfad) P1 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem beweglichen Spiegel 5 und einem optischen Pfad (zweiter optischer Pfad) P2 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 6.
Insbesondere ist der optische Pfad P1 ein optischer Pfad, der zu der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 führt, der an einer Referenzposition von der Halbspiegelfläche 71 nacheinander über die Totalreflexionsspiegelfläche 72 und die optische Fläche 73b positioniert ist. Der optische Pfad P1 ist ein optischer Pfad, bei dem sich ein Teil des Messlichts L0 bewegt. Der optische Pfad P2 ist ein optischer Pfad, der von der Halbspiegelfläche 71 über die optische Fläche 73c zur Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 führt. Der optische Pfad P2 ist ein optischer Pfad, bei dem der verbleibende Teil des Messlichts L0 wandert. Das Lichtübertragungselement 11 korrigiert die optische Pfaddifferenz zwischen dem optischen Pfad P1 und dem optischen Pfad P2 so, dass die Differenz zwischen der optischen Pfadlänge des optischen Pfades P1 (optische Pfadlänge unter Berücksichtigung des Brechungsindexes jedes der Medien, durch die der optische Pfad P1 verläuft) und der optischen Pfadlänge des optischen Pfades P2 (optische Pfadlänge unter Berücksichtigung des Brechungsindex jedes der Medien, durch die der optische Pfad P2 verläuft) beispielsweise Null wird. Das Lichtübertragungselement 11 ist aus dem gleichen lichtdurchlässigen Material wie ein lichtdurchlässiges Material (z.B. Glas) gebildet, das für jeden der optischen Blöcke verwendet wird, die die Strahlteilereinheit 7 bilden.
Im optischen Modul 1A mit einer vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn das Messlicht L0 von außen über die Messlichteinfallseinheit 8 auf das interferenzoptische System I1 trifft, wird ein Teil des Messlichts L0 sequentiell von der Halbspiegelfläche 71 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 der Strahlteilereinheit 7 reflektiert und wandert zur Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5. Dann wird ein Teil des Messlichts L0 von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 reflektiert, wandert auf dem gleichen optischen Pfad (d.h. dem optischen Pfad P1) und wird durch die Halbspielfläche 71 der Strahlteilereinheit 7 übertragen.
Währenddessen wird der verbleibende Teil des Messlichts L0 durch die Halbspiegelfläche 71 der Strahlteilereinheit 7 geleitet und bewegt sich auf die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 zu. Dann wird der verbleibende Teil des Messlichts L0 von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 reflektiert, bewegt sich auf dem gleichen optischen Pfad (d.h. dem optischen Pfad P2) und wird von der Halbspielfläche 71 der Strahlteilereinheit 7 reflektiert.
Ein Teil des Messlichts L0, das durch die Halbspiegelfläche 71 der Strahlteilereinheit 7 übertragen wird, und der verbleibende Teil des von der Halbspiegelfläche 71 der Strahlteilereinheit 7 reflektierten Messlichts L0 wird zum Messlicht L1 (Interferenzlicht), und das Messlicht L1 wird vom interferenzoptischen System I1 über die Messlichtemissionsseinheit 9 nach außen abgestrahlt. Da der bewegliche Spiegel 5 mit hoher Geschwindigkeit in Richtung A hin- und herbewegt werden kann, ist es nach dem optischen Modul 1A möglich, ein klein dimensioniertes FTIR mit hoher Genauigkeit bereitzustellen.
[Beweglicher Spiegel und umgebende Struktur desselben]
Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist der bewegliche Spiegel 5 den Spiegelabschnitt 51, einen elastischen Abschnitt 52, einen Verbindungsabschnitt 53, ein Paar Beinabschnitte (Trägerabschnitt) 54 und ein Paar Verriegelungsabschnitte (Trägerabschnitt) 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 Ringform (z.B. eine Kreisform) 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 Verbindungsabschnitt 53 bewirkt, dass der Spiegelabschnitt 51 und der elastische Abschnitt 52 auf einer Seite in Richtung der Y-Achse in Bezug auf die Mitte des Spiegelabschnitts 51 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse 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 Zwischenlagenseite 4 heraus. Das heißt, der bewegliche Spiegel 5 durchdringt den Montagebereich 31.
Elastische Kräfte wirken nach außen (weg voneinander) auf das Paar von Verriegelungsabschnitten 55, die in der Öffnung 31b des Montagebereichs 31 angeordnet sind, gemäß der elastischen Verformung des elastischen Abschnitts 52. Das heißt, das Paar der Verriegelungsabschnitte 55 wird in die Öffnung 31b in einem Zustand eingesetzt, in dem eine elastische Kraft des elastischen Abschnitts 52 aufgebracht wird. Die elastischen Kräfte werden durch den ringförmigen elastischen Abschnitt 52 erzeugt, der bei der Montage des beweglichen Spiegels 5 im Montagebereich 31 komprimiert wird und dazu neigt, in den Ausgangszustand zurückzukehren. Der bewegliche Spiegel 5 ist am Montagebereich 31 aufgrund einer Reaktionskraft einer elastischen Kraft befestigt, die von einer Innenfläche der Öffnung 31b auf das Paar der Verriegelungsabschnitte 55 aufgebracht wird.
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 der Strahlteilereinheit 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 41 gebildet. Die Öffnung 41 ist auf beiden Seiten der Zwischenschicht 4 in Richtung Z-Achse offen. In der Trägerschicht 2 ist eine Öffnung 21 ausgebildet. Die Öffnung 21 ist auf beiden Seiten der Trägerschicht 2 in Richtung Z-Achse offen. Im optischen Modul 1A besteht ein kontinuierlicher 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 Kamm-zahnabschnitte 33a und die zweiten Kamm-zahnabschnitte 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 im beweglichen Spiegel 5 enthalten sind, ist im 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]
Der feste Spiegel 6 hat eine ähnliche Konfiguration wie der bewegliche Spiegel 5. Wie in 1 dargestellt, wird der feste Spiegel 6 im Montagebereich 37 montiert, wenn das Paar der Verriegelungsabschnitte in einer im Montagebereich 37 ausgebildeten Öffnung 37a angeordnet ist.
[Aktionen und Effekte]
Im optischen Modul 1A ist der bewegliche Spiegel 5, der eine Spiegelfläche 51a mit einer Positionsbeziehung zum Überschneiden der Hauptfläche 10a der Basis 10 aufweist, im Montagebereich 31 der Basis 10 montiert. Dementsprechend kann die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 vergrößert werden. Darüber hinaus sind im optischen Modul 1A die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5, der im Montagebereich 31 montiert ist, und die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6, dessen Position in Bezug auf die Basis 10 fest ist, zu einer Seite in X-Achsenrichtung parallel zur Hauptfläche 10a der Basis 10 gerichtet. Dementsprechend ist es beispielsweise im Vergleich zu einem Fall, in dem die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 eine orthogonale Lagebeziehung zueinander aufweisen, leicht messbar, ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 in Bezug auf die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird oder nicht. Von oben nach dem optischen Modul 1A kann die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 vergrößert werden und ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird oder nicht, kann leicht gemessen werden.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1A der bewegliche Spiegel 5 am Montagebereich 31 aufgrund einer Reaktionskraft einer elastischen Kraft befestigt, die von der Innenfläche der Öffnung 31b des Montagebereichs 31 auf die Verriegelungsabschnitte 55 ausgeübt wird. So kann beispielsweise der bewegliche Spiegel 5 durch Selbstausrichtung problemlos und mit hoher Genauigkeit im Montagebereich 31 montiert werden. Andererseits ist es beispielsweise bedenklich, dass auf der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 eine Winkelabweichung auftreten kann, die auf Partikel zurückzuführen ist, die zwischen den Verriegelungsabschnitten 55 und der Innenfläche der Öffnung 31b eingelagert sind. Daher ist, wie vorstehend beschrieben, eine Konfiguration, die leicht messen kann, ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird oder nicht, besonders effektiv.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1A der feste Spiegel 6 einseitig in Y-Achsenrichtung gegenüber dem beweglichen Spiegel 5 positioniert. Mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 ist auf einer Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung positioniert. Dementsprechend ist es möglich, innerhalb einer Ebene parallel zur Hauptfläche 10a der Basis 10 eine Platzersparnis zu erreichen und die Größenzunahme des optischen Moduls 1A in seiner Gesamtheit zu begrenzen.
Darüber hinaus sind im optischen Modul 1A, in der Strahlteilereinheit 7, die Halbspiegelfläche 71, die einen Teil des Messlichts L0 reflektiert und den verbleibenden Teil des Messlichts L0 durchlässt, und die Totalreflexionsspiegelfläche 72, die einen Teil des von der Halbspiegelfläche 71 reflektierten Messlichts L0 reflektiert, parallel zueinander. Selbst wenn demnach eine Abweichung in einem Befestigungswinkel der Strahlteilereinheit 7 um eine Achse senkrecht zur Hauptfläche 10a der Basis 10 auftritt, solange ein Einfallswinkel des Messlichts L0 in Bezug auf die Strahlteilereinheit 7 (insbesondere die optische Oberfläche 73a) gleichmäßig ist, wird ein Abstrahlwinkel des Messlichts L0 von der Strahlteilereinheit 7 (insbesondere die optische Oberfläche 73b) gleichmäßig. Darüber hinaus kann im optischen Modul 1A, da die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 vergrößert werden kann, auch wenn in einer Emissionsposition der Messleuchte L0 von der Strahlteilereinheit 7 eine Abweichung auftritt, die Abweichung im Wesentlichen vernachlässigt werden. Dadurch ist es möglich, die Ausrichtgenauigkeit der Strahlteilereinheit 7 zu verringern.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1A der feste Spiegel 6 auf der Basis 10 montiert. Dementsprechend ist es möglich, die Positionsausrichtung des beweglichen Spiegels 5 und des festen Spiegels 6 zu erleichtern.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1A die Strahlteilereinheit 7 auf der Basis 10 montiert. Dementsprechend ist es möglich, die Positionsausrichtung des beweglichen Spiegels 5 und der Strahlteilereinheit 7 zu erleichtern.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1A das Lichtübertragungselement 11 auf dem optischen Pfad P1 angeordnet und korrigiert die optische Pfaddifferenz zwischen dem optischen Pfad P1 und dem optischen Pfad P2. Dementsprechend ist es möglich, Interferenzlicht (Messlicht L1) des Messlichts L0 mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1A das Lichtübertragungselement 11 auf der Basis 10 montiert. Dementsprechend ist es möglich, die Positionsausrichtung des beweglichen Spiegels 5 und des lichtdurchlässigen Elements 11 zu erleichtern.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1A die Messlichteinfallseinheit 8 so angeordnet, dass das Messlicht L0 von außen auf das interferenzoptische System I1 trifft. Die Messlichtemissionseinheit 9 ist so angeordnet, dass das Messlicht L1 von der interferenzoptischen System I1 nach außen abgegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, ein FTIR zu erhalten, das die Messlichteinfallseinheit 8 und die Messlichtemissionseinheit 9 beinhaltet.
Darüber hinaus besteht die Basis 10 im optischen Modul 1A aus einem SOI-Substrat. Dementsprechend ist es möglich, eine Konfiguration für eine zuverlässige Bewegung des in der Vorrichtungsschicht 3 montierten beweglichen Spiegels 5 unter Verwendung des SOI-Substrats günstig zu realisieren.
[Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform]
Wie in (a) von 4 dargestellt, kann der feste Spiegel 6 in einer optischen Oberfläche 11b des Lichtübertragungselements 11 vorgesehen werden. Darüber hinaus können, wie in (b) von 4 dargestellt, die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 auf der gleichen Ebene positioniert werden. In diesem Fall kann das lichtdurchlässige Element 11 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem beweglichen Spiegel 5 und ein lichtdurchlässiges Element 17 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 6 angeordnet werden.
Das lichtdurchlässige Element 17 beinhaltet die optischen Oberflächen 17a und 17b sowie die Totalreflexionsspiegelflächen 17c und 17d. So ist beispielsweise die optische Oberfläche 17a eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 17a ermöglicht es, den verbleibenden Teil des in X-Achsenrichtung einfallenden Messlichts L0 durchzulassen. So ist beispielsweise die Totalreflexionsspiegelfläche 17c eine gegenüber der optischen Fläche 17a um 45° geneigte Fläche. Die Totalreflexionsspiegelfläche 17c reflektiert den verbleibenden Teil des Messlichts L0, das auf die optische Oberfläche 17a in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung, aufgetragen wurde. Die Totalreflexionsspiegelfläche 17d ist eine Fläche parallel zur Totalreflexionsspiegelfläche 17c. Die Totalreflexionsspiegelfläche 17d reflektiert den verbleibenden Teil des Messlichts L0, der von der Totalreflexionsspiegelfläche 17c reflektiert wurde, auf die feste Seite des Spiegels 6 in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 17b ist eine Oberfläche parallel zur optischen Oberfläche 17a. Die optische Oberfläche 17b ermöglicht es, den verbleibenden Teil des in X-Achsenrichtung einfallenden Messlichts L0 durchzulassen.
In der in (b) von 4 dargestellten Konfiguration korrigieren das Lichtübertragungselement 11 und das Lichtübertragungselement 17 die optische Pfaddifferenz zwischen dem optischen Pfad P1 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem beweglichen Spiegel 5 und dem optischen Pfad P2 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 6.
[Zweite Ausführungsform]
Wie in 5 dargestellt, unterscheidet sich ein optisches Modul 1B hauptsächlich von dem vorstehend beschriebenen optischen Modul 1A, indem es weiterhin einen festen Spiegel (zweiter fester Spiegel) 12, eine Lichtquelle 13, einen Lichtsensor 14 und einen Filter 15 beinhaltet. Im optischen Modul 1B sind der bewegliche Spiegel 5, der feste Spiegel 6 und die Strahlteilereinheit 7 auf der Vorrichtungsebene 3 so angeordnet, dass das interferenzoptische System (erstes interferenzoptisches System) I1 für das Messlicht L0 gebildet ist. Darüber hinaus sind im optischen Modul 1B der bewegliche Spiegel 5, der feste Spiegel 12 und die Strahlteilereinheit 7 auf der Vorrichtungsschicht 3 so angeordnet, dass ein interferenzoptisches System (zweites interferenzoptisches System) 12 für Laserlicht L10 gebildet ist. Die Interferenzoptiken 11 und 12 sind hier Michelson-Interferenzoptiken.
Der feste Spiegel 12 ist in einem Montagebereich 38 der Vorrichtungsschicht 3 montiert. Das heißt, der feste Spiegel 12 ist auf der Basis 10 montiert. Die Position des festen Spiegels 12 in Bezug auf die Basis 10 (Position in Bezug auf einen Bereich der Basis 10 mit Ausnahme des Montagebereichs 31 und des Fahrbereichs 32) ist festgelegt. Der feste Spiegel 12 ist auf der anderen Seite (Seite gegenüber der einen Seite, von der der feste Spiegel 6 abweicht) in Richtung der Y-Achse in Bezug auf den beweglichen Spiegel 5 positioniert. Das heißt, der feste Spiegel 12 weicht in Y-Achsenrichtung gegenüber dem beweglichen Spiegel 5 zur anderen Seite ab.
Im optischen Modul 1B sind die festen Spiegel 6 und 12 beidseitig in Y-Achsenrichtung gegenüber dem beweglichen Spiegel 5 positioniert. Mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 ist auf einer Seite des festen Spiegels 6 in Richtung der X-Achse und auf einer Seite des festen Spiegels 12 in Richtung der X-Achse bei Betrachtung in Richtung der Z-Achse positioniert. Das heißt, mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 ist mit jedem der festen Spiegel 6 und 12 in X-Achsenrichtung in Z-Achsenrichtung angeordnet. Insbesondere ist ein elastischer Stützbereich 34 des Fahrbereichs 32 auf einer Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung positioniert. Darüber hinaus ist der andere elastische Stützbereich 34 des Fahrbereichs 32 auf der einen Seite des festen Spiegels 12 in X-Achsenrichtung bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung positioniert.
Der feste Spiegel 12 hat einen Spiegelabschnitt 121. Der Spiegelabschnitt 121 weist eine Spiegelfläche 121a auf, die eine Positionsbeziehung zwischen der Hauptfläche 10a und der Hauptfläche 10a aufweist. Die Spiegelfläche 121a ist auf einer Seite gegenüber der Trägerschicht 2 gegenüber der Vorrichtungsschicht 3 positioniert. So ist beispielsweise die Spiegelfläche 121a eine Fläche senkrecht zur X-Achsenrichtung (d.h. eine Fläche senkrecht zur Richtung A) und zu einer Seite (Seite der Strahlteilereinheit 7) in X-Achsenrichtung gerichtet. Der feste Spiegel 12 hat eine ähnliche Konfiguration wie der bewegliche Spiegel 5 und ist im Montagebereich 38 montiert, wenn das Paar von Verriegelungsabschnitten in einer im Montagebereich 38 gebildeten Öffnung 38a angeordnet ist.
Die Strahlteilereinheit 7 weist eine Vielzahl von Halbspiegelflächen 71a und 71b, die Totalreflexionsspiegelfläche 72, eine dichroitische Spiegelfläche 74 und eine Vielzahl von optischen Oberflächen 75a, 75b, 75c, 75d, 75e und 75f auf. Die Vielzahl der Halbspiegelflächen 71a und 71b, die Totalreflexionsspiegelfläche 72, die dichroitische Spiegelfläche 74 und die Vielzahl der optischen Oberflächen 75a, 75b, 75c, 75d, 75e und 75f sind auf einer der Trägerschicht 2 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 angeordnet. Die Strahlteilereinheit 7 besteht aus einer Vielzahl von optischen Blöcken, die miteinander verbunden sind. So ist beispielsweise jede der Halbspiegelflächen 71a und 71b aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm gebildet. So wird beispielsweise die Totalreflexionsspiegelfläche 72 aus einer Metallfolie gebildet. So ist beispielsweise die dichroitische Spiegelfläche 74 aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm gebildet.
So ist beispielsweise die optische Oberfläche 75a eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75a ermöglicht die Übertragung des in X-Achsenrichtung einfallenden Messlichts L0 durch diese hindurch.
So ist beispielsweise die Halbspiegelfläche 71a eine gegenüber der optischen Fläche 75a um 45° geneigte Fläche und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die Halbspiegelfläche 71a reflektiert einen Teil des Messlichts L0, das auf die optische Oberfläche 75a in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung und ermöglicht die Übertragung des restlichen Teils des Messlichts L0 durch diesen auf die Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung.
So ist beispielsweise die optische Oberfläche 75b eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75b ermöglicht die Durchstrahlung des in X-Achsenrichtung einfallenden Laserlichts L10.
Die Halbspiegelfläche 71b ist eine Fläche parallel zur Halbspiegelfläche 71a, überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in Richtung X-Achse und überlappt die Halbspiegelfläche 71a bei Betrachtung in Richtung Y-Achse. Die Halbspiegelfläche 71b reflektiert einen Teil des Laserlichts L10, das auf die optische Oberfläche 75b in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung und ermöglicht die Übertragung des restlichen Teils des Laserlichts L10 durch diesen auf die bewegliche Spiegelseite 5 in X-Achsenrichtung. Die Halbspiegelfläche 71b reflektiert einen Teil des Messlichts L0, das von der Halbspiegelfläche 71a reflektiert wurde, auf die bewegliche Spiegelseite 5 in X-Achsenrichtung.
Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 ist eine Fläche parallel zu den Halbspiegelflächen 71a und 71b, überlappt die Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung und überlappt die Halbspiegelflächen 71a und 71b bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektiert einen Teil des Laserlichts L10, das von der Halbspielfläche 71b reflektiert wurde, auf die feste Seite des Spiegels 12 in Richtung der X-Achse.
Die optische Oberfläche 75c ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75c ermöglicht es, einen Teil des Messlichts L0, das von der Halbspiegelfläche 71b reflektiert wird, und den verbleibenden Teil des Laserlichts L10, das von der Halbspiegelfläche 71b übertragen wird, durch sie hindurch auf die bewegliche Spiegelseite 5 in Richtung der X-Achse zu übertragen.
Die optische Oberfläche 75d ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 bei Betrachtung in Richtung X-Achse. Die optische Oberfläche 75d ermöglicht es, einen Teil des Laserlichts L10, das von der Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektiert wird, durch sie hindurch auf die feste Seite des Spiegels 12 in Richtung der X-Achse zu übertragen.
Die optische Oberfläche 75e ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung X-Achse. Die optische Oberfläche 75e ermöglicht es, den verbleibenden Teil des Messlichts L0, das durch die Halbspiegelfläche 71a übertragen wird, durch diese hindurch auf die feste Spiegelseite 6 in Richtung der X-Achse zu übertragen.
Die dichroitische Spiegelfläche 74 ist eine Fläche parallel zu den Halbspiegelflächen 71a und 71b und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 und überlappt die Halbspiegelflächen 71a und 71b und die Totalreflexionsspiegelfläche 72 bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die dichroitische Spiegelfläche 74 ermöglicht die Durchstrahlung des Messlichts L1 in Y-Achsenrichtung und reflektiert Laserlicht L11 in X-Achsenrichtung. Das Messlicht L1 ist Interferenzlicht eines Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Halbspiegelfläche 71b nacheinander reflektiert und durch die Halbspiegelfläche 71a übertragen wurde, und des restlichen Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und der Halbspiegelfläche 71a nacheinander reflektiert wurde. Das Laserlicht L11 ist Interferenzlicht eines Abschnitts des Laserlichts L10, der von der Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 sequentiell reflektiert wurde und sequentiell durch die Halbspiegelfläche 71b und die Halbspiegelfläche 71a und den verbleibenden Abschnitt des Laserlichts L10, der von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Halbspiegelfläche 71b sequentiell reflektiert wurde und durch die Halbspiegelfläche 71a übertragen wurde.
Die optische Oberfläche 75f ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75c, 75d und 75e und überlappt die dichroitische Spiegelfläche 74 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75f ermöglicht es, das von der dichroitischen Spiegelfläche 74 reflektierte Laserlicht L11 in X-Achsenrichtung durchzulassen.
Die Messlichteinfallseinheit 8 ist so angeordnet, dass das Messlicht L0 von außen auf das interferenzoptische System I1 trifft. Die Messlichteinfallseinheit 8 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung montiert. Die Messlichteinfallseinheit 8 weist der optischen Oberfläche 75a der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung zu. So besteht beispielsweise die Messlichteinfallseinheit 8 aus Glasfasern und einer Kollimatorlinse.
Die Messlichtemissionseinheit 9 ist so angeordnet, dass das Messlicht L1 von dem interferenzoptischen System I1 nach außen abgegeben wird. Die Messlichtemissionseinheit 9 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite der Strahlteilereinheit 7 in Y-Achsenrichtung montiert. Die messende Lichtemissionseinheit 9 steht der dichroitischen Spiegelfläche 74 der Strahlteilereinheit 7 in Y-Achsenrichtung gegenüber. So besteht beispielsweise die messende Lichtemissionseinheit 9 aus Glasfasern und einer Kollimatorlinse.
Die Lichtquelle 13 erzeugt das Laserlicht L10, das auf das interferenzoptische System 12 trifft. So ist beispielsweise die Lichtquelle 13 eine Laserdiode. Die Lichtquelle 13 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung montiert. Die Lichtquelle 13 weist der optischen Oberfläche 75b der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung zu.
Der Lichtdetektor 14 erfasst das von dem interferenzoptischen System 12 abgegebene Laserlicht L11. So ist beispielsweise der Lichtdetektor 14 eine Fotodiode. Der Lichtdetektor 14 ist in der Vorrichtungsschicht 3 auf einer Seite der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung montiert. Der Lichtdetektor 14 weist der optischen Oberfläche 75f der Strahlteilereinheit 7 in X-Achsenrichtung zu.
Der Filter 15 ist auf einem optischen Pfad angeordnet, auf dem das Laserlicht L10 nicht wandert und das Messlicht L0 wandert. Insbesondere ist der Filter 15 zwischen der Messlichteinfallseinheit 8 und der Strahlteilereinheit 7 angeordnet. Der Filter 15 schneidet Licht innerhalb eines Wellenlängenbereichs, der eine mittlere Wellenlänge des Laserlichts L10 beinhaltet.
Im optischen Modul 1B mit einer vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn das Messlicht L0 von außen über die Messlichteinfallseinheit 8 und den Filter 15 auf das interferenzoptische System I1 trifft, wird ein Teil des Messlichts L0 von der Halbspielfläche 71a und der Halbspielfläche 71b der Strahlteilereinheit 7 sequentiell reflektiert und fährt auf die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 zu. Dann wird ein Teil des Messlichts L0 von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 reflektiert, wandert auf dem gleichen optischen Pfad (d.h. dem optischen Pfad P1) und wird durch die Halbspiegelfläche 71a der Strahlteilereinheit 7 übertragen.
Währenddessen wird der verbleibende Teil des Messlichts L0 durch die Halbspiegelfläche 71a der Strahlteilereinheit 7 geleitet und fährt auf die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 zu. Dann wird der verbleibende Teil des Messlichts L0 von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 reflektiert, wandert auf dem gleichen optischen Pfad (d.h. dem optischen Pfad P2) und wird von der Halbspiegelfläche 71a der Strahlteilereinheit 7 reflektiert.
Ein Teil des Messlichts L0, das durch die Halbspiegelfläche 71a der Strahlteilereinheit 7 und der verbleibende Teil des von der Halbspiegelfläche 71a der Strahlteilereinheit 7 reflektierten Messlichts L0 übertragen wird, wird zum Messlicht L1 (Interferenzlicht), und das Messlicht L1 wird durch die dichroitische Spiegelfläche 74 der Strahlteilereinheit 7 übertragen und vom interferenzoptischen System I1 über die Messlichtemissionseinheit 9 nach außen abgegeben.
Darüber hinaus wird im optischen Modul 1B, wenn das Laserlicht L10 von der Lichtquelle 13 auf das interferenzoptische System 12 trifft, ein Teil des Laserlichts L10 sequentiell von der Halbspiegelfläche 71b der Strahlteilereinheit 7 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektiert und wandert zur Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12. Dann wird ein Teil des Laserlichts L10 von der Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 reflektiert, wandert entlang des gleichen optischen Pfades (d.h. eines optischen Pfades P3 (dritter optischer Pfad) zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 12) und wird durch die Halbspiegelfläche 71b der Strahlteilereinheit 7 übertragen.
Währenddessen wird der verbleibende Teil des Laserlichts L10 durch die Halbspiegelfläche 71b der Strahlteilereinheit 7 geleitet und fährt auf die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 zu. Dann wird der verbleibende Teil des Laserlichts L10 von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 reflektiert, wandert auf dem gleichen optischen Pfad (d.h. dem optischen Pfad P1) und wird von der Halbspiegelfläche 71b der Strahlteilereinheit 7 reflektiert.
Ein Teil des Laserlichts L10, das durch die Halbspiegelfläche 71b der Strahlteilereinheit 7 übertragen wird, und der verbleibende Teil des Laserlichts L10, der durch die Halbspiegelfläche 71b der Strahlteilereinheit 7 reflektiert wird, wird zum Laserlicht L11 (Interferenzlicht). Nach der Übertragung durch die Halbspiegelfläche 71a der Strahlteilereinheit 7 wird das Laserlicht L11 von der dichroitischen Spiegelfläche 74 der Strahlteilereinheit 7 reflektiert, von der Interferenzoptik 12 emittiert und vom Lichtsensor 14 erfasst. Gemäß dem optischen Modul 1B ist es möglich, eine FTIR mit höherer Genauigkeit bereitzustellen, da die Position des beweglichen Spiegels 5 in Echtzeit durch Erfassen des Laserlichts L11 erfasst werden kann.
Im optischen Modul 1B schneidet der zwischen der Messlichteinfallseinheit 8 und der Strahlteilereinheit 7 angeordnete Filter 15 das Licht (z.B. das Messlicht L0 mit einem Wellenlängenbereich von 1 µm oder kleiner) innerhalb eines Wellenlängenbereichs einschließlich der Mittenwellenlänge des Laserlichts L10 aus dem Messlicht L0. Dementsprechend wird, wie in 6 dargestellt, hinsichtlich des Lichteinfalls auf den Lichtdetektor 14 verhindert, dass das Laserlicht L11 und das Messlicht L1 vermischt werden.
[Aktionen und Effekte]
Gemäß dem optischen Modul 1B kann aus einem ähnlichen Grund wie dem vorstehend beschriebenen optischen Modul 1A die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 vergrößert werden und ob eine Winkelabweichung der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird oder nicht, kann leicht gemessen werden.
Darüber hinaus sind im optischen Modul 1B die festen Spiegel 6 und 12 jeweils beidseitig in Y-Achsenrichtung gegenüber dem beweglichen Spiegel 5 positioniert. Mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 ist auf einer Seite des festen Spiegels 6 in Richtung der X-Achse und auf einer Seite des festen Spiegels 12 in Richtung der X-Achse bei Betrachtung in Richtung der Z-Achse positioniert. Dementsprechend ist es möglich, innerhalb einer Ebene parallel zur Hauptfläche 10a der Basis 10 eine Platzersparnis zu erzielen und die Vergrößerung des optischen Moduls 1B in seiner Gesamtheit zu begrenzen.
Darüber hinaus ist im optischen Modul 1B der Filter 15, der Licht innerhalb eines Wellenlängenbereichs einschließlich der Mittenwellenlänge des Laserlichts L10 schneidet, auf einem optischen Pfad angeordnet, auf dem das Laserlicht L10 nicht wandert und das Messlicht L0 wandert. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Messlicht L1 bei der Detektion von Interferenzlicht (Laserlicht L11) des Laserlichts L10 zu Rauschen wird.
Darüber hinaus beinhaltet das optische Modul 1B die Lichtquelle 13, die das Laserlicht L10 erzeugt, das auf das interferenzoptische System 12 trifft, und den Lichtsensor 14, der das von dem interferenzoptischen System 12 emittierte Laserlicht L11 erfasst. Da die Position des beweglichen Spiegels 5 durch Erfassen des Laserlichts L11 in Echtzeit erfasst werden kann, ist es daher möglich, eine FTIR mit höherer Genauigkeit zu erhalten.
[Modifikationsbeispiel für die zweite Ausführungsform]
Wie in (a) und (b) von 7 dargestellt, können die Lichtquelle 13 und der Lichtdetektor 14 auf einer Leiterplatte 16 montiert werden, die separat von der Basis 10 vorgesehen ist. Darüber hinaus kann, wie in (a) von 7 dargestellt, der feste Spiegel 6 auf der optischen Oberfläche 11b des Lichtübertragungselements 11 vorgesehen werden. Darüber hinaus können, wie in (b) von 7 dargestellt, die festen Spiegel 6 und 12 auf einer Seite in Richtung der Y-Achse in Bezug auf den beweglichen Spiegel 5 positioniert werden. In diesem Fall kann die Strahlteilereinheit 7 wie folgt aufgebaut sein.
In der in (b) von 7 dargestellten Strahlteilereinheit 7 ist beispielsweise die optische Oberfläche 75a eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75a ermöglicht die Übertragung des in X-Achsenrichtung einfallenden Messlichts L0 durch diese hindurch.
So ist beispielsweise die Halbspiegelfläche 71a eine gegenüber der optischen Fläche 75a um 45° geneigte Fläche und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die Halbspiegelfläche 71a reflektiert einen Teil des Messlichts L0, das auf die optische Oberfläche 75a in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung und ermöglicht die Übertragung des restlichen Teils des Messlichts L0 durch diesen auf die Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung.
So ist beispielsweise die optische Oberfläche 75b eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und überlappt die Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75b ermöglicht die Durchstrahlung des in X-Achsenrichtung einfallenden Laserlichts L10.
Die Halbspiegelfläche 71b ist eine Fläche parallel zur Halbspiegelfläche 71a, überlappt die Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 bei Betrachtung in Richtung X-Achse und überlappt die Halbspiegelfläche 71a bei Betrachtung in Richtung Y-Achse. Die Halbspiegelfläche 71b reflektiert einen Teil des Laserlichts L10, das auf die optische Oberfläche 75b in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung und ermöglicht die Übertragung des restlichen Teils des Laserlichts L10 durch diesen auf die feste Spiegel 12 Seite in X-Achsenrichtung. Die Halbspiegelfläche 71a ermöglicht es, einen Teil des von der Halbspiegelfläche 71b reflektierten Laserlichts L10 in Richtung der Y-Achse durchzulassen.
Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 ist eine Fläche parallel zu den Halbspiegelflächen 71a und 71b, überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung und überlappt die Halbspiegelflächen 71a und 71b bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektiert einen Teil des von der Halbspiegelfläche 71a reflektierten Messlichts L0 und einen Teil des von der Halbspiegelfläche 71b reflektierten Laserlichts L10 auf die bewegliche Spiegelseite 5 in X-Achsenrichtung.
Die optische Oberfläche 75c ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 75c ermöglicht es, den verbleibenden Teil des Messlichts L0, das durch die Halbspiegelfläche 71a übertragen wird, durch diese hindurch auf die feste Spiegelseite 6 in Richtung der X-Achse zu übertragen.
Die optische Oberfläche 75d ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 75d ermöglicht es, einen Teil des Messlichts L0 und einen Teil des von der Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektierten Laserlichts L10 durch diese auf die bewegliche Spiegelseite 5 in X-Achsenrichtung zu übertragen.
Die optische Oberfläche 75e ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 75e ermöglicht es, den verbleibenden Teil des Laserlichts L10, das durch die Halbspiegelfläche 71a übertragen wird, durch diese hindurch auf die feste Seite des Spiegels 12 in Richtung der X-Achse zu übertragen.
Die dichroitische Spiegelfläche 74 ist eine Fläche parallel zu den Halbspiegelflächen 71a und 71b und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 und überlappt die Halbspiegelflächen 71a und 71b und die Totalreflexionsspiegelfläche 72 bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die dichroitische Spiegelfläche 74 ermöglicht die Durchstrahlung des Messlichts L1 in Y-Achsenrichtung und reflektiert das Laserlicht L11 in X-Achsenrichtung. Das Messlicht L1 ist Interferenzlicht eines Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 sequentiell reflektiert und sequentiell durch die Halbspielflächen 71a und 71b übertragen wurde, und des restlichen Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und der Halbspiegelfläche 71a sequentiell reflektiert und durch die Halbspiegelfläche 71b übertragen wurde. Das Laserlicht L11 ist Interferenzlicht eines Teils des Laserlichts L10, das von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 sequentiell reflektiert und sequentiell durch die Halbspiegelflächen 71a und 71b übertragen wurde, und des verbleibenden Teils des Laserlichts L10, das von der Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 und der Halbspiegelfläche 71b sequentiell reflektiert wurde.
Die optische Oberfläche 75f ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75c, 75d und 75e und überlappt die dichroitische Spiegelfläche 74 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75f ermöglicht es, das von der dichroitischen Spiegelfläche 74 reflektierte Laserlicht L11 in X-Achsenrichtung durchzulassen.
Darüber hinaus können, wie in (a) von 8 dargestellt, der bewegliche Spiegel 5, der feste Spiegel 6 und die Strahlteilereinheit 7 das interferenzoptische System I1 für das Messlicht L0 und auch das interferenzoptische System 12 für das Laserlicht L10 bilden. In diesem Fall kann die Strahlteilereinheit 7 wie folgt aufgebaut sein.
In der in (a) von 8 dargestellten Strahlteilereinheit 7 ist beispielsweise die optische Oberfläche 75a eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75a ermöglicht die Übertragung des in X-Achsenrichtung einfallenden Messlichts L0 durch diese hindurch.
So ist beispielsweise die Halbspiegelfläche 71a eine gegenüber der optischen Fläche 75a um 45° geneigte Fläche und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die Halbspiegelfläche 71a reflektiert einen Teil des Messlichts L0, das auf die optische Oberfläche 75a in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung und ermöglicht die Übertragung des restlichen Teils des Messlichts L0 durch diesen auf die Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung.
Die optische Oberfläche 75b ist beispielsweise eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und befindet sich auf einer Seite der optischen Oberfläche 75a in Y-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75b ermöglicht die Durchstrahlung des in X-Achsenrichtung einfallenden Laserlichts L10.
Die Halbspiegelfläche 71b ist eine Fläche parallel zur Halbspiegelfläche 71a, überlappt die optische Fläche 75b bei Betrachtung in Richtung X-Achse und überlappt die Halbspiegelfläche 71a bei Betrachtung in Richtung Y-Achse. Die Halbspiegelfläche 71b reflektiert das Laserlicht L10, das auf die optische Fläche 75b in X-Achsenrichtung, in Y-Achsenrichtung einfällt. Die Halbspiegelfläche 71a ermöglicht die Durchstrahlung eines Teils des von der Halbspiegelfläche 71b reflektierten Laserlichts L10 in Y-Achsenrichtung und reflektiert den verbleibenden Teil des Laserlichts L10 auf die Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung.
Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 ist eine Fläche parallel zu den Halbspiegelflächen 71a und 71b, überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in X-Achsenrichtung und überlappt die Halbspielflächen 71a und 71b bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektiert einen Teil des von der Halbspiegelfläche 71a reflektierten Messlichts L0 und einen Teil des Laserlichts L10, das durch die Halbspiegelfläche 71a auf die bewegliche Spiegelseite 5 in X-Achsenrichtung übertragen wurde.
Die optische Oberfläche 75c ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 75c ermöglicht es, den verbleibenden Abschnitt des Messlichts L0, das durch die Halbspiegelfläche 71a übertragen wird, und den verbleibenden Abschnitt des Laserlichts L10, das durch die Halbspiegelfläche 71a reflektiert wird, durch sie hindurch auf die Seite des festen Spiegels 6 in der Richtung der X-Achse zu übertragen.
Die optische Oberfläche 75d ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75a und 75b und überlappt die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 bei Betrachtung in Richtung der X-Achse. Die optische Oberfläche 75d ermöglicht es, einen Teil des Messlichts L0 und einen Teil des von der Totalreflexionsspiegelfläche 72 reflektierten Laserlichts L10 durch diese auf die Seite des beweglichen Spiegels 5 in X-Achsenrichtung zu übertragen.
Eine Halbspiegelfläche 71c ist eine Fläche parallel zu den Halbspiegelflächen 71a und 71b und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 und befindet sich zwischen der Halbspiegelfläche 71a und der Halbspiegelfläche 71b in Y-Achsenrichtung. Die Halbspiegelfläche 71c reflektiert das Messlicht L1 in Richtung X-Achse und ermöglicht die Durchstrahlung des Laserlichts L11 in Richtung Y-Achse. Die Halbspiegelfläche 71b ermöglicht es, das durch die Halbspiegelfläche 71c hindurchgesendete Laserlicht L11 in Richtung der Y-Achse zu übertragen. Das Messlicht L1 ist Interferenzlicht eines Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 nacheinander reflektiert und durch die Halbspiegelfläche 71a übertragen wurde, und des restlichen Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und der Halbspiegelfläche 71a nacheinander reflektiert wurde. Das Laserlicht L11 ist Interferenzlicht eines Abschnitts des Laserlichts L10, der von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 sequentiell reflektiert wurde und durch die Halbspiegelfläche 71a und den verbleibenden Abschnitt des Laserlichts L10, der von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und der Halbspiegelfläche 71a sequentiell reflektiert wurde.
Die optische Oberfläche 75f ist eine Oberfläche parallel zu den optischen Oberflächen 75c und 75d und überlappt die Halbspiegelfläche 71c bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 75f ermöglicht die Übertragung des von der Halbspiegelfläche 71c reflektierten Messlichts L1 durch diese in Richtung der X-Achse.
Darüber hinaus kann, wie in (b) von 8 dargestellt, in der Konfiguration der in 1 dargestellten Strahlteilereinheit 7 das interferenzoptische System 12 für das Laserlicht L10 aus dem beweglichen Spiegel 5, dem festen Spiegel 12 und der Strahlteilereinheit 7 gebildet werden, indem die Totalreflexionsspiegelfläche 72 für das Messlicht L0 als Halbspiegelfläche für das Laserlicht L10 wirkt. In der in (b) von 8 dargestellten Konfiguration ist der feste Spiegel 12 so angeordnet, dass die Spiegelfläche 121a der Totalreflexionsspiegelfläche 72 in Y-Achsenrichtung zugewandt ist, und ein dichroitischer Spiegel 76 ist so angeordnet, dass das Messlicht L1 und das von der optischen Fläche 73d emittierte Laserlicht L11 voneinander isoliert sind.
Darüber hinaus kann, wie in (a) von 9 dargestellt, das interferenzoptische System I1 für das Messlicht L0 und das interferenzoptische System 12 für das Laserlicht L10 aus dem beweglichen Spiegel 5, dem festen Spiegel 6 und der Strahlteilereinheit 7 bestehen, indem ein optischer Block 77 auf die Konfiguration der in (a) von 4 dargestellten Strahlteilereinheit 7 weiter aufgebracht wird. Ebenso kann, wie in (b) von 9 dargestellt, das interferenzoptische System I1 für das Messlicht L0 und das interferenzoptische System 12 für das Laserlicht L10 aus dem beweglichen Spiegel 5, dem festen Spiegel 6 und der Strahlteilereinheit 7 bestehen, indem der optische Block 77 weiter auf die Konfiguration der in (b) von 4 dargestellten Strahlteilereinheit 7 angewendet wird.
Der in (a) und (b) von 9 dargestellte optische Block 77 beinhaltet eine Vielzahl von optischen Oberflächen 77a und 77b sowie Halbspiegelflächen 77c und 77d. So ist beispielsweise die optische Oberfläche 77a eine Oberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung und ermöglicht die Übertragung des in X-Achsenrichtung einfallenden Laserlichts L10 durch diese. So ist beispielsweise die Halbspiegelfläche 77c eine gegenüber der optischen Fläche 77a um 45° geneigte Fläche und überlappt die optische Fläche 77a bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die Halbspiegelfläche 77c reflektiert das Laserlicht L10, das durch die optische Oberfläche 77a übertragen wurde, in Richtung Y-Achse. Die Halbspiegelfläche 77d ist eine Fläche parallel zur Halbspiegelfläche 77c, überlappt die optische Fläche 73a bei Betrachtung in X-Achsenrichtung und überlappt die Halbspiegelfläche 77c bei Betrachtung in Y-Achsenrichtung. Die Halbspiegelfläche 77d ermöglicht die Durchstrahlung des in X-Achsenrichtung einfallenden Messlichts L0 und reflektiert das von der Halbspiegelfläche 77c reflektierte Laserlicht L10 auf die Seite der optischen Fläche 73a in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 77b ist eine Oberfläche parallel zur optischen Oberfläche 77a und überlappt die optische Oberfläche 73a bei Betrachtung in X-Achsenrichtung. Die optische Oberfläche 77b ermöglicht die Übertragung des Messlichts L0, das durch die Halbspiegelfläche 77d übertragen wird, und des von der Halbspiegelfläche 77d reflektierten Laserlichts L10, das durch sie hindurch auf die Seite der optischen Oberfläche 73a in Richtung der X-Achse übertragen wird.
In der in (a) und (b) von 9 dargestellten Konfiguration, ähnlich der in (a) und (b) von 4 dargestellten Konfiguration, wird das Messlicht L1 von der optischen Oberfläche 73d abgegeben. Nach sequentieller Übertragung durch die optischen Oberflächen 73a und 77b wird das Laserlicht L11 von der Halbspiegelfläche 77d reflektiert und von der Halbspiegelfläche 77c emittiert. Das Messlicht L1 ist Interferenzlicht eines Teils des Messlichts L0, das von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5 und der Totalreflexionsspiegelfläche 72 nacheinander reflektiert und durch die Halbspiegelfläche 71 und den verbleibenden Teil des Messlichts L0, der von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und der Halbspiegelfläche 71 nacheinander reflektiert wurde. Das Laserlicht L11 ist Interferenzlicht eines Abschnitts des Laserlichts L10, der sequentiell von der Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5, der Totalreflexionsspiegelfläche 72 und der Halbspiegelfläche 71 reflektiert wurde; und des verbleibenden Abschnitts des Laserlichts L10, der von der Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 reflektiert wurde und durch die Halbspiegelfläche 71 übertragen wurde.
[Modifikationsbeispiele]
Hierin wurden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen. So kann beispielsweise mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 auf der anderen Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung anstelle einer Seite des festen Spiegels 6 in X-Achsenrichtung bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung positioniert werden. Insbesondere kann der feste Spiegel 6 zwischen einem elastischen Stützbereich 34 des Fahrbereichs 32 und der Strahlteilereinheit 7 angeordnet werden. Ebenso kann mindestens ein Teil des Fahrbereichs 32 auf der anderen Seite des festen Spiegels 12 in X-Achsenrichtung anstelle einer Seite des festen Spiegels 12 in X-Achsenrichtung bei Betrachtung in Z-Achsenrichtung positioniert werden. Insbesondere kann der feste Spiegel 12 zwischen einem elastischen Stützbereich 34 des Fahrsbereichs 32 und der Strahlteilereinheit 7 angeordnet werden.
Darüber hinaus kann mindestens einer der festen Spiegel 6 und 12, die Strahlteilereinheit 7 und das Lichtübertragungselement 11 nicht auf der Basis 10 montiert werden. So können beispielsweise mindestens einer der festen Spiegel 6 und 12, die Strahlteilereinheit 7 und das lichtdurchlässige Element 11 auf einer anderen Basis als der Basis 10 montiert werden.
Darüber hinaus kann, wie in (b) von 4 dargestellt, das lichtdurchlässige Element 11 auf dem optischen Pfad P1 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem beweglichen Spiegel 5 angeordnet werden. Darüber hinaus kann das Lichtübertragungselement 11 auf beiden optischen Pfaden angeordnet sein, nämlich dem optischen Pfad P1 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem beweglichen Spiegel 5 und dem optischen Pfad P2 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 6. Das heißt, das lichtdurchlässige Element 11 muss nur auf mindestens einem optischen Pfad des optischen Pfades P1 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem beweglichen Spiegel 5 und dem optischen Pfad P2 zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 6 angeordnet sein.
Darüber hinaus muss der Filter 15 nur auf einem optischen Pfad angeordnet werden, auf dem Laserlicht nicht wandert und Messlicht wandert und dessen Position nicht begrenzt ist. So kann beispielsweise der Filter 15 an beiden Stellen zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem beweglichen Spiegel 5 sowie zwischen der Strahlteilereinheit 7 und dem festen Spiegel 6 angeordnet sein.
Darüber hinaus müssen die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5, die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und die Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 nur eine Positionsverhältnisse aufweisen, die die Hauptfläche 10a der Basis 10 schneiden und sind nicht auf Oberflächen beschränkt, die auf einer Seite gegenüber der Trägerschicht 2 in Bezug auf die Vorrichtungsschicht 3 positioniert sind. So können beispielsweise die Spiegelfläche 51a des beweglichen Spiegels 5, die Spiegelfläche 61a des festen Spiegels 6 und die Spiegelfläche 121a des festen Spiegels 12 direkt die Hauptfläche 10a der Basis 10 schneiden. So können sie beispielsweise direkt in die Vorrichtungsschicht 3 eindringen.
Bezugszeichenliste
1a, 1b .... optisches Modul, 2... Trägerschicht, 3... Vorrichtungsschicht, 4... Zwischenschicht, 5... beweglicher Spiegel, 6... fester Spiegel (erster fester Spiegel), 7... Strahlteilereinheit, 8... Messlichteinfalleinheit, 9... Messlichtemissionseinheit, 10 ..... Basis, 10a .... Hauptfläche, 11 .... lichtdurchlässiges Element, 12... fester Spiegel (zweiter fester Spiegel), 13... Lichtquelle, 14... Lichtdetektor, 15... Filter, 31... Montagebereich, 31b... Öffnung, 32... Fahrbereich, 51... Spiegelabschnitt, 51a .... Spiegelfläche, 52 .... elastischer Abschnitt, 54... Beinabschnitt (Trägerabschnitt), 55... Verriegelungsabschnitt (Trägerabschnitt), 61a... Spiegelfläche, 71... Halbspiegelfläche, 72... Totalreflexionsspiegelfläche, 121a... Spiegelfläche, L0, LI.... Messlicht, L10, L11... Laserlicht, I1... interferenzoptisches System (erstes interferenzoptisches System), I2... interferenzoptisches System (zweites interferenzoptisches System), P1... optischer Pfad (erster optischer Pfad), P2... optischer Pfad (zweiter optischer Pfad)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012524295 [0003]

Claims

Ein optisches Modul, umfassend: eine Basis, die eine Hauptfläche aufweist und in der ein Montagebereich und ein Fahrbereich zum Bewegen des Montagebereichs entlang einer ersten Richtung parallel zur Hauptfläche vorgesehen sind; einen beweglichen Spiegel, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung zum Überschneiden der Hauptfläche aufweist und im Montagebereich montiert ist; einen ersten festen Spiegel, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung aufweist, die die Hauptfläche schneidet, und von der eine Position in Bezug auf die Basis festgelegt ist; und eine Strahlteilereinheit, die ein erstes interferenzoptisches System zur Messung von Licht zusammen mit dem beweglichen Spiegel und dem ersten festen Spiegel bildet, wobei die Spiegelfläche des beweglichen Spiegels und die Spiegelfläche des ersten festen Spiegels auf eine Seite in die erste Richtung gerichtet sind.
Das optische Modul nach Anspruch 1, wobei eine Öffnung im Montagebereich ausgebildet ist, wobei der bewegliche Spiegel Folgendes aufweist einen Spiegelabschnitt, der die Spiegelfläche aufweist, einen elastischen Abschnitt, der mit dem Spiegelabschnitt gekoppelt ist, und einen Stützabschnitt, auf den eine elastische Kraft gemäß der elastischen Verformung des elastischen Abschnitts aufgebracht wird, wobei der Trägerabschnitt in einem Zustand, in dem eine elastische Kraft des elastischen Abschnitts aufgebracht wird, in die Öffnung eingeführt wird, und wobei der bewegliche Spiegel an dem Montagebereich aufgrund einer Reaktionskraft der von einer Innenfläche der Öffnung auf den Trägerabschnitt ausgeübten elastischen Kraft befestigt ist.
Das optische Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste feste Spiegel auf einer Seite in Bezug auf den beweglichen Spiegel in einer zweiten Richtung parallel zur Hauptfläche und senkrecht zur ersten Richtung positioniert ist, und wobei mindestens ein Abschnitt des Fahrbereichs auf der einen Seite oder der anderen Seite des ersten festen Spiegels in der ersten Richtung positioniert ist, wenn er in einer dritten Richtung senkrecht zur Hauptfläche betrachtet wird.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strahlteilereinheit Folgendes beinhaltet eine Halbspiegelfläche, die einen Teil des Messlichts reflektiert und es ermöglicht, einen verbleibenden Teil des Messlichts durch sie hindurch zu leiten, und eine Totalreflexionsspiegelfläche, die den von der Halbspiegelfläche reflektierten Teil des Messlichts reflektiert, und wobei die Halbspiegelfläche und die Totalreflexionsspiegelfläche parallel zueinander sind.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste feste Spiegel auf der Basis montiert ist.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Strahlteilereinheit auf der Basis montiert ist.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: ein lichtdurchlässiges Element, das auf mindestens einem optischen Pfad eines ersten optischen Pfades zwischen der Strahlteilereinheit und dem beweglichen Spiegel und einem zweiten optischen Pfad zwischen der Strahlteilereinheit und dem ersten festen Spiegel angeordnet ist und eine optische Pfaddifferenz zwischen dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad korrigiert.
Das optische Modul nach Anspruch 7, wobei das lichtdurchlässige Element auf der Basis montiert ist.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend: eine Messlichteinfallseinheit, die so angeordnet ist, dass das Messlicht von außen auf das erste interferenzoptische System trifft; und eine Messlichtemissionseinheit, die so angeordnet ist, dass das Messlicht von dem ersten interferenzoptischen System nach außen abgegeben wird.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: einen zweiten festen Spiegel, der eine Spiegelfläche mit einer Positionsbeziehung aufweist, die die Hauptfläche schneidet, und von der eine Position in Bezug auf die Basis festgelegt ist, wobei die Strahlteilereinheit zusammen mit dem beweglichen Spiegel und dem zweiten festen Spiegel ein zweites interferenzoptisches System für Laserlicht bildet, und wobei die Spiegelfläche des zweiten festen Spiegels auf die eine Seite in der ersten Richtung gerichtet ist.
Das optische Modul nach Anspruch 10, wobei der erste feste Spiegel und der zweite feste Spiegel jeweils auf beiden Seiten in Bezug auf den beweglichen Spiegel in einer zweiten Richtung parallel zur Hauptfläche und senkrecht zur ersten Richtung positioniert sind, und wobei mindestens ein Abschnitt des Fahrbereichs auf der einen Seite oder der anderen Seite des ersten festen Spiegels in der ersten Richtung und auf der einen Seite oder der anderen Seite des zweiten festen Spiegels in der ersten Richtung bei Betrachtung in einer dritten Richtung senkrecht zur Hauptfläche positioniert ist.
Das optisches Modul nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend: einen Filter, der auf einem optischen Pfad angeordnet ist, auf dem sich das Laserlicht nicht bewegt und das Messlicht Licht innerhalb eines Wellenlängenbereichs, der eine Mittenwellenlänge des Laserlichts beinhaltet, transportiert und schneidet.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend: eine Lichtquelle, die das Laserlicht erzeugt, das auf das zweite interferenzoptische System trifft; und einen Lichtdetektor, der das von dem zweiten interferenzoptischen System emittierte Laserlicht erfasst.
Das optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Basis Folgendes aufweist eine Vorrichtungsschicht, die die Hauptfläche aufweist und in der der Montagebereich und der Fahrbereich vorgesehen sind, eine Trägerschicht, die die Vorrichtungsschicht trägt, und eine Zwischenschicht, die zwischen der Trägerschicht und der Vorrichtungsschicht vorgesehen ist, 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.