JP2024015803A - 光モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性を高めることができる光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール1は、コイルが設けられた可動ミラー部12を含むミラーデバイス10を有するミラーユニット2と、第1方向に沿って並べられた第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33を含み、可動ミラー部12に作用する磁界を発生させる磁石部3と、を備えている。ミラーユニット2は、第1方向と垂直な第2方向において磁石部3上に配置されており、磁石部3と向かい合う底面21bを有している。底面21bには、磁石部3側に突出する突出部22が形成されている。第1方向における突出部22の幅W5は、第1方向における第1磁石31の幅W1以下である。ミラーユニット2は、突出部22において第1磁石31の上面31aに固定されている。【選択図】図2

Description

本発明は、光モジュールに関する。
特許文献1には、可動ミラー部を有するミラーデバイスが磁石部上に配置された光モジュールが記載されている。この光モジュールでは、磁石部が横方向に沿って並べられた3つの磁石を含んでいる。3つの磁石は、それぞれ異なる磁気方向を有している。ミラーデバイスは、それら3つの磁石上に跨がって配置されている。
特表2013-508785号公報
上述したような磁石部は3つの磁石を接合して一体化することにより形成されるが、磁石同士が反発するため、複数の磁石を一体化する際(磁石部を形成する際)に、磁石部の位置が上下方向にずれてしまい、磁石部の上面に段差部が形成されてしまうことがある。段差部が形成された磁石部の上面にミラーデバイスを単に配置すると、ミラーデバイスの傾きが目標角度からずれてしまうおそれがある。また、ミラーデバイスを磁石部に接着する場合に、接着強度(固定強度)が低下してしまうおそれもある。光モジュールには、信頼性の観点から、そのようなミラーデバイスの傾きのずれや接着強度の低下を抑制することが求められる。
本発明は、信頼性を高めることができる光モジュールを提供することを目的とする。
本発明の光モジュールは、[1]「コイルが設けられた可動ミラー部を含むミラーデバイスを有するミラーユニットと、第1方向に沿って並べられた第1磁石、第2磁石及び第3磁石を含み、前記可動ミラー部に作用する磁界を発生させる磁石部と、を備え、前記ミラーユニットは、前記第1方向と垂直な第2方向において前記磁石部上に配置されており、前記磁石部と向かい合う底面を有し、前記底面には、前記磁石部側に突出する突出部が形成されており、前記第1方向における前記突出部の幅は、前記第1方向における前記第1磁石の幅以下であり、前記ミラーユニットは、前記突出部において前記第1磁石の上面に固定されている、光モジュール」である。
[1]に記載の光モジュールでは、ミラーユニットの底面に形成された突出部の幅が第1磁石の幅以下であり、ミラーユニットが突出部において第1磁石の上面に固定されている。このようにミラーユニットに突出部を形成し、当該突出部においてミラーユニットを第1磁石の上面に固定することで、磁石部の上面に段差部が形成されている場合でも、当該段差部の影響によるミラーユニットの傾きのずれや固定強度の低下を抑制することができる。よって、[1]に記載の光モジュールによれば、信頼性を高めることができる。
本発明の光モジュールは、[2]「前記第1方向における前記突出部の幅は、前記第1方向における前記第1磁石の幅よりも狭い、[1]に記載の光モジュール」であってもよい。この場合、突出部を第1磁石の上面に固定する作業を容易化することができる。
本発明の光モジュールは、[3]「前記ミラーユニットは、前記ミラーデバイスが固定されたベースを更に有し、前記突出部は、前記ベースにおける前記磁石部側の表面に形成されている、[1]又は[2]に記載の光モジュール」であってもよい。この場合、ベースを有するミラーユニットの傾きのずれや固定強度の低下を抑制することができる。
本発明の光モジュールは、[4]「前記ミラーユニットは、前記ミラーデバイスと前記ベースとに接続されたワイヤを更に有し、前記ワイヤは、前記第2方向から見た場合に前記第1磁石と重なる位置において前記ベースに接続されている、[3]に記載の光モジュール。」であってもよい。この場合、ワイヤをベースに良好に接続することができる。
本発明の光モジュールは、[5]「前記ベースには、前記ワイヤが接続された配線が形成されており、前記配線は、前記ベースに形成された溝内に金属材料が配置されることにより構成されている、[4]に記載の光モジュール」であってもよい。この場合、配線の保護を図ることができる。
本発明の光モジュールは、[6]「前記第1方向において、前記ミラーユニットの外縁は、前記第1磁石の外縁に対して外側に位置している、[1]~[5]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。この場合、第1方向においてミラーユニットを大きく形成することができ、ひいては可動ミラー部の面積を大きくすることが可能となる。
本発明の光モジュールは、[7]「前記第1磁石、前記第2磁石及び前記第3磁石は、ハルバッハ配列で並べられている、[1]~[6]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。この場合、コイル(可動ミラー部)の近傍における磁束密度を高めることができる。
本発明の光モジュールは、[8]「前記ミラーユニットは、接着材により前記第1磁石の前記上面に固定されており、前記ミラーユニットと前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面との間には接着材が配置されていない、[1]~[7]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。この場合、ミラーユニットと第2磁石の上面及び第3磁石の上面との間に配置された接着材が剥がれて異物となることを抑制することができる。
本発明の光モジュールは、[9]「前記第1磁石は、前記第1方向において前記第2磁石及び前記第3磁石によって挟まれている、[1]~[8]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。この場合、可動ミラー部に好適に磁界が作用するようにミラーユニット及び磁石部を配置することができる。
本発明の光モジュールは、[10]「前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面は、前記底面から離間している、[1]~[9]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。この場合、段差部の影響によるミラーユニットの傾きのずれや固定強度の低下をより確実に抑制することができる。
本発明の光モジュールは、[11]「前記第1方向における前記第1磁石の幅は、前記第1方向における前記可動ミラー部の幅よりも広い、[1]~[10]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。この場合、比較的平坦な強度分布を有する磁界を可動ミラー部に作用させることができ、可動ミラー部の動作を理想的な動作に近づけることができる。
本発明の光モジュールは、[12]「前記第1方向における前記第1磁石の幅は、前記第1方向における前記第2磁石の幅以上で、且つ前記第1方向における前記第3磁石の幅以上である、[1]~[11]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。この場合、幅が広い第1磁石の上面にミラーユニットが固定されることで、ミラーユニットを磁石部に対して強固に固定することができる。さらに、ミラーユニットと固定される第1磁石の幅を広くすることで、磁石部が発生させる磁界の強度分布が滑らかになり、その結果、可動ミラー部を安定的に動作させることができる。
本発明の光モジュールは、[13]「前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面は、前記第1磁石の前記上面に対して、前記ミラーユニット側に位置している、[1]~[12]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。このような構成においても、段差部の影響によるミラーユニットの傾きのずれや固定強度の低下を抑制することができる。
本発明の光モジュールは、[14]「前記第1磁石の前記上面は、前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面に対して、前記ミラーユニット側に位置している、[1]~[12]のいずれか一つに記載の光モジュール」であってもよい。このような構成においても、段差部の影響によるミラーユニットの傾きのずれや固定強度の低下を抑制することができる。
本発明によれば、信頼性を高めることができる光モジュールを提供することが可能となる。
一実施形態に係る光モジュールの斜視図である。 図1のII-II線に沿っての断面図である。 ミラーデバイスの平面図である。 第1変形例に係る光モジュールの断面図である。 第2変形例に係る光モジュールの断面図である。 第3変形例に係る光モジュールの斜視図である。 図6のVII-VII線に沿っての断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
図1、図2及び図3に示されるように、光モジュール1は、ミラーユニット2と、磁石部3と、を備えている。以下の説明では、光モジュール1の幅方向をX方向(第1方向)といい、光モジュール1の長さ方向をY方向といい、光モジュール1の厚さ方向をZ方向(第2方向)という。X方向、Y方向及びZ方向は、互いに直交している。まず、図1~図3を参照しつつ、ミラーユニット2について説明する。ミラーユニット2は、Z方向において磁石部3上に配置されている。ミラーユニット2は、ミラーデバイス10と、ミラーデバイス10が固定されたベース20と、を有している。
ミラーデバイス10は、支持部11と、可動ミラー部12と、を有している。可動ミラー部12は、可動部13と、一対の連結部14と、ミラー15と、を有している。支持部11、可動部13及び一対の連結部14は、例えばSOI(Silicon onInsulator)基板により一体的に形成されている。ミラーデバイス10は、半導体材料を用いて形成されたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスである。
支持部11は、Z方向から見た場合に隙間を介して可動ミラー部12を囲む枠状に形成されている。この例では、支持部11は、矩形枠状に形成されている。支持部11は、上面11aと、Z方向において上面11aとは反対側の底面11bと、を有している。上面11a及び底面11bは、Z方向に垂直な面である。支持部11は、一対の第1辺部111と、一対の第2辺部112と、を有している。一対の第1辺部111は、X方向に沿って延在しており、Y方向において可動ミラー部12を挟むように位置している。一対の第2辺部112は、Y方向に沿って延在しており、X方向において可動ミラー部12を挟むように位置している。
可動ミラー部12は、光軸方向から見た場合に一対の第1辺部111及び一対の第2辺部112によって画定された領域の内側に配置されている。光軸方向は、支持部11及び可動ミラー部12が配置される平面に垂直な方向であり、この例ではミラー15に垂直な方向である。この例では光軸方向はZ方向と平行である。可動部13は、矩形板状に形成されている。可動部13は、Y方向に平行な軸線A周りに揺動可能となるように、一対の連結部14を介して支持部11に連結されている。可動部13は、第1部分131、第2部分132及び一対の第3部分133を含んでいる。第1部分131は、光軸方向から見た場合に円形状に形成されている。第2部分132は、光軸方向から見た場合に矩形枠状に形成されている。第2部分132は、隙間を介して第1部分131を囲んでいる。一対の第3部分133は、第1部分131と第2部分132とを接続している。第1部分131と第2部分132との間には、一対の第3部分133が位置する部分を除いて隙間が形成されている。第3部分133は、第2部分132の内縁のうち軸線Aと平行な二辺の中央に位置している。
一対の連結部14は、支持部11と可動部13との間の隙間において、可動部13を挟むように軸線A上に配置されている。各連結部14は、この例では長方形板状に形成されて軸線Aに沿って延在している。各連結部14は、支持部11の第1辺部111と可動部13の第2部分132とを接続している。各連結部14は、トーションバーとして機能する。
ミラー15は、可動部13が有する第1部分131の一方の表面に形成されている。ミラー15は、例えば、アルミニウム、アルミニウム系合金、金又は銀等の金属材料によって、円形の膜状に形成されている。ミラー15における可動部13とは反対側の表面は、光軸方向と垂直に延在するミラー面15aを構成している。ミラー15の中心は、光軸方向から見た場合に、第1部分131の中心(ミラーデバイス10の中心)に一致している。ミラーデバイス10では、複数(この例では二つ)の第3部分133を介して第2部分132と接続された第1部分131にミラー15が設けられているため、可動部5が共振周波数レベルで軸線A周りに揺動する場合でも、ミラー15に撓み等の変形が生じることを抑制することができる。
ミラーデバイス10には、コイル16、及び一対の電極パッド17a,17bが設けられている。コイル16は、可動部13の第2部分132に設けられている。コイル16は、例えば、第2部分132の表面に形成された溝内に配置されている。つまり、コイル16は、可動部13に埋め込まれている。コイル16は、光軸方向から見た場合にミラー15を囲むように、第2部分132においてスパイラル状(渦巻き状)に複数回巻かれている。コイル16には、磁石部3によって発生させられた磁界が作用する。コイル16の一端は、配線(図示省略)を介して電極パッド17aに接続されており、コイル16の他端は、配線(図示省略)を介して電極パッド17bに接続されている。コイル16及び電極パッド17a,17bは、例えば、銅等の金属材料によって形成されている。各電極パッド17a,17bには、ミラーデバイス10を外部機器(例えば電源装置等)と電気的に接続するためのワイヤ(図示省略)が接続されている。
ミラーデバイス10の駆動方法の例を説明する。一例として、コイル16に高周波数の駆動電流が印加される。このとき、コイル16には、磁石部3により発生させられた磁界が作用しているため、コイル16にローレンツ力が発生する。これにより、可動部13が、例えば、共振周波数レベルで軸線A周りに揺動させられる。このようにミラーデバイス10を駆動することにより、所定の光源からの光をミラー15(ミラー面15a)により反射させて走査することができる。別例として、コイル16に一定の大きさの駆動電流が印加されてもよい。この場合、可動部13は、駆動電流の大きさに応じて軸線A周りに回転し、所定の回転角度で停止する。このように、可動部13は静的に駆動されてもよい(リニア駆動)。
図1及び図2を参照しつつ、ベース20について説明する。ベース20は、例えば、ミラーユニット2が実装される配線基板である。ベース20は、ミラーデバイス10を支持する支持部材としても機能する。ベース20は、例えばセラミック基板である。ベース20は、基部21と、基部21に形成された突出部22と、を有している。基部21は、矩形板状(この例では長方形板状)に形成されている。基部21は、上面21aと、上面21aとは反対側の底面21bと、を有している。この例では、上面21a及び底面21bは、Z方向から見た場合に、長辺がY方向に平行な長方形状を有している。
基部21の上面21aは、ベース20における磁石部3とは反対側の表面であり、Z方向に垂直な面である。上面21aには、ミラーデバイス10が配置されている。ミラーデバイス10の第1辺部111は、上面21aの短辺に沿っており、ミラーデバイス10の第2辺部112は、上面21aの長辺に沿っている。ミラーデバイス10は、基部21に固定されている。例えば、ミラーデバイス10は、支持部11の底面11bと上面21aとの間に配置された接着材により、基部21に接着(固定)されていてもよい。X方向における基部21の幅は、X方向におけるミラーデバイス10の幅よりも広い。Y方向における基部21の長さは、Y方向におけるミラーデバイス10の長さよりも長い。Z方向から見た場合に、基部21の外縁は、ミラーデバイス10の外縁に対して外側に位置している。
ベース20には、複数(この例では2つ)の配線24が形成されている。この例では、配線24は、基部21の上面21aに形成された溝23内に金属材料が配置(充填)されることにより構成されている。配線24を構成する金属材料は、例えば、金、銅又はアルミニウム等である。各配線24は、Y方向に沿って延在する第1部分24aと、第1部分24aの一端(ミラーデバイス10側の端部)からX方向に沿って延在する第2部分24bと、第1部分24aの他端(ミラーデバイス10とは反対側の端部)からX方向に沿って延在する第3部分24cと、を有している。X方向において第2部分24bが第1部分24aから延びる方向は、第3部分24cが第1部分24aから延びる方向と反対である。第2部分24bは、配線24における他の部分よりもミラーデバイス10の近くに配置されており、Z方向から見た場合に第1磁石31と重なるように設けられている。第2部分24bには、ミラーデバイス10とベース20とを電気的に接続するためのワイヤ25の一端が接続されている。このように、この例では、ワイヤ25は、Z方向から見た場合に第1磁石31と重なる位置において配線24に接続されている。ワイヤ25の他端は、例えば、ミラーデバイス10に設けられた電極パッド(図示省略)に接続されている。
基部21の底面21bは、ベース20における磁石部3側の表面であり、ミラーユニット2の底面を構成している。底面21bは、Z方向に垂直な面であり、磁石部3と向かい合っている。底面21bには、突出部22が形成されている。突出部22は、直方体状に形成されており、底面21bから磁石部3側に突出している。X方向において、突出部22は底面21bの中央部に形成されている。Y方向において、突出部22は底面21bの全体に形成されている。
突出部22は、端面22aを有している。端面22aは、突出部22における基部21とは反対側の面である。端面22aは、Z方向に垂直な平坦面であり、磁石部3と向かい合っている。突出部22の長さ(Z方向における底面21bから端面22aまでの距離)は、基部21の厚さ(Z方向における上面21aから底面21bまでの距離)よりも小さい。端面22aは、ミラーユニット2の底面21bに対して磁石部3側に位置している。
ベース20は、例えば、複数の薄いセラミック製シートを積層することで形成されてもよい。突出部22を形成する手法は限定されない。一例として、大きさの等しい複数のセラミック製シートを積層した後に、積層体の一部(突出部22となる部分の周囲)をエッチング等で除去することにより、突出部22を形成してもよい。他の例として、複数のセラミック製シートを積層して基部21に対応する部分を形成した後に、基部21を形成するセラミック製シートよりも小さい複数のセラミック製シートを更に積層することにより、突出部22を形成してもよい。
図1及び図2を参照しつつ、磁石部3について説明する。磁石部3は、可動ミラー部12(コイル16)に作用する磁界を発生させる。以下、Z方向においてミラーユニット2に対して磁石部3が位置する側を「下側」とし、下側とは反対側(磁石部3に対してミラーユニット2が位置する側)を「上側」として説明する。これらの「上側」及び「下側」は図1及び図2における下側及び上側と一致している。これらの「上側」及び「下側」は説明の便宜上設定されたものであり、光モジュール1の使用態様を限定するものではない。例えば光モジュール1は設定された「上側」が鉛直下側を向いた状態で用いられてもよいし、或いは設定された「上側」が水平方向を向いた状態で用いられてもよい。
磁石部3は、X方向に沿って並べられた複数の磁石を含んでいる。この例では、磁石部3は、第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33を含んでいる。第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33は、例えば永久磁石により構成されている。第1磁石31(中央磁石)は、X方向において第2磁石32及び第3磁石33によって挟まれている。すなわち、第3磁石33は、X方向において第1磁石31に対して第2磁石32とは反対側に配置されている。
第1磁石31は、直方体状に形成されている。第1磁石31の長手方向はY方向に沿っており、第1磁石31の短手方向はX方向に沿っている。第1磁石31は、上面31a、底面31b、及び上面31aから底面31bに延びる一対の側面31c,31dを有している。上面31a及び底面31bは、Z方向に垂直な平坦面である。上面31aは、第1磁石31における上側の表面であり、突出部22の端面22aと向かい合っている。上面31aと端面22aとの間には、後述する接着材40が配置されている。すなわち、上面31aは、接着材40を介して端面22aに接触している。底面31bは、第1磁石31における下側の表面である。各側面31c,31dは、X方向に垂直な平坦面である。側面31cは、X方向において第2磁石32側に位置しており、側面31dは、X方向において第3磁石33側に位置している。
第2磁石32は、直方体状に形成されている。第2磁石32の長手方向はY方向に沿っており、第2磁石32の短手方向はX方向に沿っている。第2磁石32は、上面32a、底面32b、及び上面32aから底面32bに延びる一対の側面32c,32dを有している。上面32a及び底面32bは、Z方向に垂直な平坦面である。上面32aは、第2磁石32における上側の表面であり、基部21の底面21bと向かい合っている。上面32aは底面21bから離間している。上面32aが底面21bから離間しているとは、上面32aが底面21bに直接接触していないことをいい、上面32aと底面21bとの間に介在物(例えば接着材)が配置されている場合を含む。すなわち、上面32aが底面21bに直接接触していなければ、上面32aが接着材により底面21bに固定されていたとしても、上面32aが底面21bから離間している場合に該当する。上面32aは、第1磁石31の上面31aと面一である。すなわち、Z方向において、上面32aの位置は上面31aの位置と一致している。底面32bは、第2磁石32における下側の表面である。底面32bは、第1磁石31の底面31bと面一である。すなわち、Z方向において、底面32bの位置は、底面31bの位置と一致している。本実施形態では、Z方向における第2磁石32の長さ(上面32aと底面32bとの間隔)は、Z方向における第1磁石31(上面31aと底面31bとの間隔)の長さに等しい。
各側面32c,32dは、X方向に垂直な平坦面である。側面32cは、X方向において第1磁石31とは反対側に位置している。側面32cは、磁石部3の外側に臨む面である。側面32dは、X方向において第1磁石31側に位置しており、第1磁石31の側面31cと接触している。第2磁石32は、第1磁石31に固定されている。例えば、第2磁石32は、側面32dと側面31cとの間に配置された接着材により、第1磁石31に接着(固定)されていてもよい。第2磁石32を第1磁石31に固定する手法は限定されず、例えばインサート樹脂による固定、プラズマ接合又は熱接合等であってもよい。
第3磁石33は、直方体状に形成されている。第3磁石33の長手方向はY方向に沿っており、第3磁石33の短手方向はX方向に沿っている。第3磁石33は、上面33a、底面33b、及び上面33aから底面33bに延びる一対の側面33c,33dを有している。上面33a及び底面33bは、Z方向に垂直な平坦面である。上面33aは、第3磁石33における上側の表面であり、基部21の底面21bと向かい合っている。上面33aは底面21bから離間している。上面33aが底面21bから離間しているとは、上面33aが底面21bに直接接触していないことをいい、上面33aと底面21bとの間に介在物(例えば接着材)が配置されている場合を含む。すなわち、上面33aが底面21bに直接接触していなければ、上面33aが接着材により底面21bに固定されていたとしても、上面33aが底面21bから離間している場合に該当する。上面33aは、第1磁石31の上面31aと面一である。すなわち、Z方向において、上面33aの位置は上面31aの位置と一致している。上面31a、上面32a及び上面33aは、同一平面上(Z方向において同じ高さ)に位置している。底面33bは、第3磁石33における下側の表面である。底面33bは、第1磁石31の底面31bと面一である。すなわち、Z方向において、底面33bの位置は底面31bの位置と一致している。本実施形態では、Z方向における第3磁石33の長さ(上面33aと底面33bとの間隔)は、Z方向における第1磁石31の長さに等しい。
各側面33c,33dは、X方向に垂直な平坦面である。側面33cは、X方向において第1磁石31側に位置しており、第1磁石31の側面31dと接触している。第3磁石33は、第1磁石31に固定されている。例えば、第3磁石33は、側面33cと側面31dとの間に配置された接着材により、第1磁石31に接着(固定)されていてもよい。第3磁石33を第1磁石31に固定する手法は限定されず、例えばインサート樹脂による固定、プラズマ接合又は熱接合等であってもよい。この例では、第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33は、第1磁石31に第2磁石32及び第3磁石33が固定されることにより、一つの磁石体を構成するように一体化されている。側面33dは、X方向において第1磁石31とは反対側に位置している。側面33dは、磁石部3の外側に臨む面である。
第1磁石31の幅W1は、第2磁石32の幅W2及び第3磁石33の幅W3よりも広い。すなわち、第1磁石31は、磁石部3が有する複数の磁石のうち、最も幅が広い磁石である。第1磁石31の幅W1とは、X方向における第1磁石31の最大幅である。第2磁石32の幅W2とは、X方向における第2磁石32の最大幅である。第3磁石33の幅W3とは、X方向における第3磁石33の最大幅である。この例では、幅W2と幅W3とは、互いに等しい。幅W1は、例えば、幅W2及び幅W3の2倍以上であり、この例では4倍以上となっている。この例では、Y方向における第1磁石31の長さは、Y方向における第2磁石32及び第3磁石33の長さに等しい。
ミラーユニット2の幅W4は、第1磁石31の幅W1よりも広い。ミラーユニット2の幅W4とは、X方向におけるミラーユニット2の最大幅であり、この例ではベース20の幅である。Y方向におけるミラーユニット2の幅は、Y方向における第1磁石31の幅に等しい。Y方向におけるミラーユニット2の幅とは、Y方向におけるミラーユニット2の最大幅であり、この例ではベース20の幅である。X方向において、ミラーユニット2の外縁(この例では、ベース20の外縁)は、第1磁石31の外縁に対して外側に位置している。Y方向においては、ミラーユニット2の外縁は、第1磁石31の外縁と同じ位置に位置している。ミラーユニット2は、Z方向において、第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33と重なっている。
ベース20の突出部22の幅W5は、第1磁石31の幅W1よりも狭い。突出部22の幅W5とは、X方向における突出部22の最大幅である。幅W5は、例えば、幅W1の2分の1以上、10分の9以下であってもよい。Y方向における突出部22の長さは、Y方向における第1磁石31の長さに等しい。突出部22の端面22aの面積は、第1磁石31の上面31aの面積よりも狭い。Z方向から見た場合に、端面22aの外縁は、上面31aの外縁に対して内側に位置している。
第1磁石31の幅W1は、可動ミラー部12の幅W6よりも広い。可動ミラー部12の幅W6とは、X方向における可動ミラー部12の最大幅であり、この例では可動部13が有する第2部分132の幅である。したがって、幅W1は、第2部分132に設けられたコイル16の幅よりも広い。Z方向から見た場合に、可動ミラー部12は、第1磁石31の外縁内に位置している。したがって、Z方向から見た場合に、コイル16は、第1磁石31の外縁内に位置している。
ミラーユニット2は、突出部22において第1磁石31の上面31aに固定されている。本実施形態では、ミラーユニット2は、接着材40により上面31aに接着(固定)されている。接着材40は、突出部22の端面22aと上面31aとの間に配置されている。接着材40は、端面22a及び上面31aに接触している。接着材40は、ミラーユニット2と第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aとの間には配置されておらず、ミラーユニット2は上面32a及び上面33aには固定されていない。すなわち、接着材40は、上面32a及び上面33aに接触していない。接着材40は、上面31aのみに配置されており、上面32a及び上面33aに至っていない。
第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33は、ハルバッハ配列で並べられている。すなわち、第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33は、各々が有する2つの磁極がハルバッハ配列で配列されるように並べられている。図2では、各磁石の磁極が矢印で示されている。矢印が示す方向は、第1磁極(例えばN極)から第2磁極(例えばS極)に向かう方向である。この例では、第1磁石31の第1磁極が第3磁石33側に位置し、第1磁石31の第2磁極が第2磁石32側に位置している。第2磁石32の第1磁極が底面32b側に位置し、第2磁石32の第2磁極が上面32a側に位置している。第3磁石33の磁極は、第2磁石32の磁極とは逆向きに位置している。すなわち、第3磁石33の第1磁極が上面33a側に位置し、第3磁石33の第2磁極が底面33b側に位置している。第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33が、このようなハルバッハ配列で並べられている場合、例えば、第1磁石31に対して、ミラーユニット2から磁石部3に向かう方向に力が作用し、第2磁石32及び第3磁石33に対して、磁石部3からミラーユニット2に向かう方向(第1磁石31に作用する力とは逆方向)に力が作用する。
[作用及び効果]
光モジュール1では、ミラーユニット2の底面21bに形成された突出部22の幅W5が第1磁石31の幅W1よりも狭く、ミラーユニット2が突出部22において第1磁石31の上面31aに固定されている。このようにミラーユニット2に突出部22を形成し、突出部22においてミラーユニット2を第1磁石31の上面31aに固定することで、磁石部3の上面に段差部が形成されている場合でも、当該段差部の影響によるミラーユニット2の傾きのずれ(平行度の低下)や固定強度(接着強度)の低下を抑制することができる。よって、光モジュール1によれば、信頼性を高めることができる。
すなわち、後述する第1変形例(図4)及び第2変形例(図5)のように、磁石部3の上面には段差部34,35が形成される場合がある。このような段差部34,35は、第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33を一体化する際にそれらの位置が上下方向にずれてしまうことにより生じ得る。仮に、突出部22が形成されていない平坦な底面を有するミラーユニット2を、上述したような段差部34,35が形成された磁石部3の上面に配置すると、段差部34,35の影響によりミラーユニット2の傾きが目標角度からずれてしまうおそれがある。また、ミラーユニット2を磁石部3に接着する場合に、接着強度(固定強度)が低下してしまうおそれもある。これに対して、光モジュール1では、ミラーユニット2に突出部22が形成されており、突出部22においてミラーユニット2が第1磁石31の上面31aに固定されている。これにより、磁石部3の上面に段差部34,35が形成されている場合でも、段差部34,35の影響によるミラーユニット2の傾きのずれや固定強度の低下を抑制することができる。よって、光モジュール1によれば、信頼性を高めることができる。また、光モジュール1では、磁石部3の上面に段差部34,35が形成されていてもよい(例えば、第1磁石31の上面31aが第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aから突出していてもよい)ことから、例えば互いの間に段差部が形成されないように複数の磁石を接着して一体化する場合と比べて、磁石部3の製造時に高い接着精度が要求されない。
ミラーユニット2が、ミラーデバイス10が固定されたベース20を有し、突出部22は、ベース20における磁石部3側の底面21bに形成されている。これにより、ベース20を有するミラーユニット2の傾きのずれや固定強度の低下を抑制することができる。
ミラーユニット2は、ミラーデバイス10とベース20とに接続されたワイヤ25を有している。ワイヤ25は、Z方向から見た場合に第1磁石31と重なる位置においてベース20に接続されている。これにより、ワイヤ25をベース20に良好に接続することができる。すなわち、配線24におけるワイヤ25との接続部分(第1部分24a)が、第2磁石32又は第3磁石33上に位置する場合、ベース20と第2磁石32及び第3磁石33との間に空洞が存在することで、ワイヤ25をベース20の配線24に接続させにくく、ワイヤ25と配線24との間の接続強度が低下するおそれがある。対して、配線24におけるワイヤ25との接続部分が第1磁石31上に位置する場合、そのような事態を抑制することができ、ワイヤ25をベース20に良好に接続することができる。
ベース20には、ワイヤ25が接続された配線24が形成されており、配線24は、ベース20に形成された溝23内に金属材料が配置されることにより構成されている。これにより、配線24の保護を図ることができる。
X方向において、ミラーユニット2の外縁が、第1磁石31の外縁に対して外側に位置している。これにより、X方向においてミラーユニット2を大きく形成することができ、ひいては可動ミラー部12の面積を大きくすることが可能となる。
第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33が、ハルバッハ配列で並べられている。これにより、コイル16(可動ミラー部12)の近傍における磁束密度を高めることができる。
ミラーユニット2が、接着材40により第1磁石31の上面31aに固定されており、ミラーユニット2と第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aとの間には接着材40が配置されていない。これにより、ミラーユニット2と第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aとの間に配置された接着材40が剥がれて異物となることを抑制することができる。
第1磁石31が、X方向において第2磁石32及び第3磁石33によって挟まれている。これにより、可動ミラー部12に好適に磁界が作用するようにミラーユニット2及び磁石部3を配置することができる。
第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aが、底面21bから離間している。これにより、磁石部3の上面に形成された段差部(例えば図4に示される段差部34,35)の影響によるミラーユニット2の傾きのずれや固定強度の低下をより確実に抑制することができる。
第1磁石31の幅W1が、可動ミラー部12の幅W6よりも広い。これにより、比較的平坦な強度分布を有する磁界を可動ミラー部12に作用させることができ、可動ミラー部12の動作を理想的な動作に近づけることができる。
第1磁石31の幅W1が、第2磁石32の幅W2及び第3磁石33の幅W3よりも広い。これにより、幅が広い第1磁石31の上面31aにミラーユニット2が固定されることで、ミラーユニット2を磁石部3に対して強固に固定することができる。さらに、ミラーユニット2と固定される第1磁石31の幅W1を広くすることで、磁石部3が発生させる磁界の強度分布が滑らかになり、その結果、可動ミラー部12を安定的に動作させることができる。
[変形例]
図4に示される第1変形例では、上述したように、第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aが、第1磁石31の上面31aに対して上側に位置している。上面32a及び上面33aからベース20の底面21bまでの距離は、上面31aから底面21bまでの距離よりも小さい。Z方向における上面31aの位置と上面32aの位置とが異なっていることにより、上面31aと上面32aとの間に段差部34が形成されている。同様に、Z方向における上面31aの位置と上面33aの位置とが異なっていることにより、上面31aと上面33aとの間に段差部35が形成されている。
第1変形例においても、ミラーユニット2は、突出部22において第1磁石31の上面31aに固定されている。突出部22は、X方向において段差部34と段差部35との間に位置している。突出部22は、段差部34,35から離間している。ミラーユニット2は、接着材40により上面31aに接着(固定)されている。接着材40は、突出部22の端面22aと上面31aとの間に配置されており、ミラーユニット2と第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aとの間には配置されていない。接着材40は、上面32a及び上面33aに接触していない。このような第1変形例によっても、上記実施形態と同様に、信頼性を高めることができる。
図5に示される第2変形例では、Z方向における第2磁石32及び第3磁石33の長さが、Z方向における第1磁石31の長さよりも短い。そのため、第1磁石31の上面31aは、第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aに対して上側に位置している。上面32a及び上面33aからベース20の底面21bまでの距離は、上面31aから底面21bまでの距離よりも大きい。Z方向における上面31aの位置と上面32aの位置とが異なっていることにより、上面31aと上面32aとの間に段差部34が形成されている。同様に、Z方向における上面31aの位置と上面33aの位置とが異なっていることにより、上面31aと上面33aとの間に段差部35が形成されている。
第2変形例においても、ミラーユニット2は、突出部22において第1磁石31の上面31aに固定されている。突出部22は、X方向において段差部34と段差部35との間に位置している。突出部22は、段差部34,35から離間している。ミラーユニット2は、接着材40により上面31aに接着(固定)されている。接着材40は、突出部22の端面22aと上面31aとの間に配置されており、ミラーユニット2と第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aとの間には配置されていない。接着材40は、上面32a及び上面33aに接触していない。このような第2変形例によっても、上記実施形態と同様に、信頼性を高めることができる。
図6及び図7に示される第3変形例に係る光モジュール1では、ミラーユニット2は、ベース20を有しておらず、ミラーデバイス10のみを有している。したがって、ミラーデバイス10は、ベース20を介さずに磁石部3上に配置されている。第3変形例では、ミラーデバイス10が有する支持部11の底面11bが、ミラーユニット2の底面を構成している。底面11bは、磁石部3と向かい合っている。底面11bには、突出部19が形成されている。突出部19は、底面11bから磁石部3側(下側)に突出している。第3変形例では、突出部19は、底面11bから磁石部3に向かって突出する一対の凸部191,192を有している。一対の凸部191,192は、支持部11が有する一方の第1辺部111に形成されている。他方の第1辺部111にも一対の凸部191,192と同様の構成を有する一対の凸部(不図示)が形成されている。すなわち、第3変形例では、突出部19は四つの凸部から構成されている。一対の凸部191,192は、Y方向から見た場合に、X方向におけるミラーデバイス10の中心を挟むように、X方向に離間して位置している。各凸部191,192は、Y方向から見た場合に矩形状に形成されている。
突出部19の幅W7は、第1磁石31の幅W1よりも狭い。突出部19の幅W7とは、X方向における突出部19の最大幅である。第3変形例のように突出部19が複数の凸部を有している場合、突出部の幅W7とは、複数の凸部のうちX方向において最も一方側(第2磁石32側)に位置する凸部における当該一方側の端部と、複数の凸部のうちX方向において最も他方側(第3磁石33側)に位置する凸部における当該他方側の端部との間の距離である。
突出部19は、端面19aを有している。この例では、凸部191,192及び他方の第1辺部111に形成された一対の凸部の端面が、突出部19の端面19aを構成している。端面19aは、Z方向に垂直な平坦面であり、第1磁石31の上面31aと向かい合っている。端面19a(突出部19)は、Z方向において上面31aと重なっており、第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aとは重なっていない。
第3変形例では、ミラーユニット2は、突出部19において第1磁石31の上面31aに固定されている。ミラーユニット2は、接着材40により上面31aに接着(固定)されている。接着材40は、突出部19の端面19aと上面31aとの間に配置されている。一対の凸部191,192の間には、接着材40が配置されていない。接着材40は、端面19a及び上面31aに接触している。接着材40は、ミラーユニット2と第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aとの間には配置されていない。すなわち、接着材40は、上面32a及び上面33aに接触していない。接着材40は、上面31aのみに配置されており、上面32a及び上面33aに至っていない。
第3変形例に係る光モジュール1では、ミラーユニット2の底面11bに形成された突出部19の幅W7が第1磁石31の幅W1よりも狭く、ミラーユニット2が突出部19において第1磁石31の上面31aに固定されている。このようにミラーユニット2に突出部19を形成し、突出部19においてミラーユニット2を第1磁石31の上面31aに固定することで、磁石部3の上面に段差部が形成されている場合でも、当該段差部の影響によるミラーユニット2の傾きのずれや固定強度の低下を抑制することができる。よって、第3変形例に係る光モジュール1によっても、信頼性を高めることができる。
本発明は、上記実施形態及び変形例に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。上記実施形態では、第1磁石31の幅W1が第2磁石32の幅W2及び第3磁石33の幅W3よりも広くなっていたが、幅W1は、幅W2以上で且つ幅W3以上であればよく、例えば幅W2及び幅W3と等しくてもよい。或いは、幅W1は、幅W2と等しく且つ幅W3よりも広くてもよいし、幅W3と等しく且つ幅W2よりも広くてもよい。幅W1は、可動ミラー部12の幅W6と等しくてもよいし、幅W6よりも狭くてもよい。Z方向から見た場合に、ミラーユニット2の外縁は、第1磁石31の外縁と一致していてもよいし、第1磁石31の外縁に対して内側に位置していてもよい。
上記実施形態では、突出部22の幅W5が第1磁石31の幅W1よりも狭くなっていたが、幅W5は幅W1以下であればよく、例えば幅W1と等しくてもよい。この場合にも、上記実施形態と同様に、信頼性を高めることができる。上記実施形態のように幅W5が幅W1よりも狭い場合、突出部22を第1磁石31の上面31aに固定する作業を容易化することができる点で好ましい。また、基部21の底面21bにおける突出部22の形成位置は限定されない。突出部22は、第1磁石31の上面31aに固定可能な位置に形成されていればよく、例えば、底面21bのX方向における端部等に形成されていてもよい。
図5に示される第2変形例において、Z方向における第2磁石32及び第3磁石33の長さは、Z方向における第1磁石31の長さと一致していてもよい。この場合、第2磁石32及び第3磁石33を第1磁石31に対して下側に配置することにより、第1磁石31の上面31aを、第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aに対して上側に突出させてもよい。
接着材40は、第2磁石32の上面32a及び第3磁石33の上面33aに接触していてもよい。すなわち、接着材40が、ミラーユニット2と第2磁石32及び第3磁石33との間に配置されていてもよい。この場合、ミラーユニット2は、上面32a及び上面33aに固定されていてもよい。すなわち、ミラーユニット2は、少なくとも第1磁石31の上面31aに固定されていればよく、上面32a及び上面33aの一方又は両方にも固定されていてもよい。ミラーユニット2を磁石部3に固定する手法、及びミラーデバイス10をベース20に固定する手法は限定されず、任意の手法であってもよい。上面32a及び上面33aは、ベース20の底面21bに接触していてもよい。また、図7に示される第3変形例において、上面32a及び上面33aは、支持部11の底面11bに接触していてもよい。
第2磁石32の幅W2と第3磁石33の幅W3とは、互いに異なっていてもよい。第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33の配列は、ハルバッハ配列に限定されない。第1磁石31は、第2磁石32及び第3磁石33に挟まれていなくてもよい。例えば、第2磁石32が第1磁石31及び第3磁石33に挟まれていてもよいし、第3磁石33が第1磁石31及び第2磁石32に挟まれていてもよい。磁石部3は、第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33の他に一つ以上の磁石を更に備えていてもよい。光モジュール1は、磁石部3を収容するパッケージを更に備えていてもよい。
X方向において、ミラーユニット2の外縁は、第1磁石31の外縁と同じ位置、又は第1磁石31の外縁に対して内側に位置していてもよい。Y方向において、ミラーユニット2の外縁は、第1磁石31の外縁に対して外側又は内側に位置していてもよい。
上記実施形態では、磁石部3が有する複数の磁石(第1磁石31、第2磁石32及び第3磁石33)は、X方向に沿って並べられているが、磁石が並べられる方向はZ方向に垂直な方向であればよく任意である。例えば、磁石部3が有する複数の磁石は、Y方向に沿って並べられていてもよい。
可動部13の第1部分131及び第2部分132の形状は限定されない。第1部分131は、Z方向から見た場合に矩形状又は楕円形状に形成されていてもよい。第2部分132は、Z方向から見た場合に円形枠状又は楕円形枠状に形成されていてもよい。ミラー15の形状は限定されない。ミラー15は、楕円形状又は矩形状に形成されていてもよい。上記実施形態においてミラー15は光を回折及び反射させる回折格子として構成されていてもよい。この場合、例えばミラー15は所定の回折格子パターンに沿って形成されていてもよい。
上記実施形態のミラーデバイス10では可動部13が一つの軸線(軸線A)周りに揺動可能に構成されていたが、可動部13が二つの軸線周りに揺動可能に構成されていてもよい。この場合、例えば、可動部13が、第1可動部と、第1可動部を囲む枠状の第2可動部と、を有する。ミラー15は第1可動部に設けられる。軸線Aに沿って延在する一対の連結部14により第2可動部が支持部11に連結され、軸線Aと垂直な軸線に沿って延在する他の一対の連結部により第1可動部が第2可動部に連結される。これにより、第2可動部が軸線A周りに回転可能となり、第1可動部が軸線Aに垂直な軸線周りに回転可能となる。その結果、ミラー15(第1可動部)を二つの軸線周りに揺動させることが可能となる。この場合、第1可動部及び第2可動部の両方が静的に揺動させられてもよいし、又は、第1可動部は共振周波数レベルで揺動させられ、第2可動部は静的に揺動させられてもよい。或いは、上記実施形態のミラーデバイス10では可動ミラー部12が軸線周りに揺動可能となっていたが、可動ミラー部12は光軸方向(ミラー15と交差する方向)に沿って往復移動可能となるように構成されていてもよい。
ベース20に形成される溝23及び配線24の形状は、上述した形状に限定されない。配線24を形成する金属材料は、溝23の全体に充填されていなくてもよく、溝23の一部にのみ充填されていてもよい。溝23は、形成されていなくてもよい。この場合、配線24は、ベース20の上面21a上に形成されていてもよい。配線24におけるワイヤ25との接続部分は、Z方向から見た場合に第1磁石31と重なっていなくてもよく、第2磁石32又は第3磁石33と重なっていてもよい。ミラーユニット2を磁石部3に固定する手法、及びミラーデバイス10をベース20に固定する手法は限定されず、任意の手法であってもよい。
1…光モジュール、2…ミラーユニット、3…磁石部、10…ミラーデバイス、31a,32a,33a…上面、11b,21b…底面、12…可動ミラー部、16…コイル、19,22…突出部、20…ベース、23…溝、24…配線、25…ワイヤ、31…第1磁石、32…第2磁石、33…第3磁石、40…接着材。

Claims (14)

  1. コイルが設けられた可動ミラー部を含むミラーデバイスを有するミラーユニットと、
    第1方向に沿って並べられた第1磁石、第2磁石及び第3磁石を含み、前記可動ミラー部に作用する磁界を発生させる磁石部と、を備え、
    前記ミラーユニットは、前記第1方向と垂直な第2方向において前記磁石部上に配置されており、前記磁石部と向かい合う底面を有し、
    前記底面には、前記磁石部側に突出する突出部が形成されており、
    前記第1方向における前記突出部の幅は、前記第1方向における前記第1磁石の幅以下であり、
    前記ミラーユニットは、前記突出部において前記第1磁石の上面に固定されている、
    光モジュール。
  2. 前記第1方向における前記突出部の幅は、前記第1方向における前記第1磁石の幅よりも狭い、請求項1に記載の光モジュール。
  3. 前記ミラーユニットは、前記ミラーデバイスが固定されたベースを更に有し、
    前記突出部は、前記ベースにおける前記磁石部側の表面に形成されている、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  4. 前記ミラーユニットは、前記ミラーデバイスと前記ベースとに接続されたワイヤを更に有し、
    前記ワイヤは、前記第2方向から見た場合に前記第1磁石と重なる位置において前記ベースに接続されている、請求項3に記載の光モジュール。
  5. 前記ベースには、前記ワイヤが接続された配線が形成されており、
    前記配線は、前記ベースに形成された溝内に金属材料が配置されることにより構成されている、請求項4に記載の光モジュール。
  6. 前記第1方向において、前記ミラーユニットの外縁は、前記第1磁石の外縁に対して外側に位置している、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  7. 前記第1磁石、前記第2磁石及び前記第3磁石は、ハルバッハ配列で並べられている、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  8. 前記ミラーユニットは、接着材により前記第1磁石の前記上面に固定されており、
    前記ミラーユニットと前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面との間には接着材が配置されていない、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  9. 前記第1磁石は、前記第1方向において前記第2磁石及び前記第3磁石によって挟まれている、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  10. 前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面は、前記底面から離間している、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  11. 前記第1方向における前記第1磁石の幅は、前記第1方向における前記可動ミラー部の幅よりも広い、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  12. 前記第1方向における前記第1磁石の幅は、前記第1方向における前記第2磁石の幅以上で、且つ前記第1方向における前記第3磁石の幅以上である、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  13. 前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面は、前記第1磁石の前記上面に対して前記ミラーユニット側に位置している、請求項1又は2に記載の光モジュール。
  14. 前記第1磁石の前記上面は、前記第2磁石の上面及び前記第3磁石の上面に対して前記ミラーユニット側に位置している、請求項1又は2に記載の光モジュール。
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