WO2018168936A1

WO2018168936A1 - 光モジュール

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Publication number: WO2018168936A1
Application number: PCT/JP2018/009995
Authority: WO
Inventors: 智史鈴木; 達哉杉本; 恭輔港谷
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
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Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2018-09-20
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Abstract

本発明の光モジュールは、支持層（２）と、支持層（２）上に設けられたデバイス層（３）と、デバイス層（３）に実装された可動ミラー（５）と、を備える。デバイス層（３）は、可動ミラー（５）が実装された実装領域（３１）と、実装領域（３１）に接続された駆動領域（３２）と、を有する。支持層（２）とデバイス層（３）との間には、少なくとも実装領域（３１）及び駆動領域（３２）に対応する空間（Ｓ１）が形成されている。実装領域（３１）は、駆動領域（３２）に含まれる一対の弾性支持領域（３４）に挟まれており、一対の弾性支持領域（３４）によって支持されている。

Description

光モジュール

　本開示は、光モジュールに関する。

　ＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）技術によってＳＯＩ（Silicon　On　Insulator）基板に干渉光学系が形成された光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような光モジュールは、高精度な光学配置が実現されたＦＴＩＲ（フーリエ変換型赤外分光分析器）を提供し得るため、注目されている。

特表２０１２－５２４２９５号公報

　しかし、上述したような光モジュールには、例えば可動ミラーのサイズがＳＯＩ基板に対する深堀加工の達成度に依存する点で、次のような課題がある。すなわち、ＳＯＩ基板に対する深堀加工の達成度は最大でも５００μｍ程度であるため、可動ミラーのサイズを大きくしてＦＴＩＲにおける感度を向上させるのには限界がある。そこで、別体で形成された可動ミラーをデバイス層（例えばＳＯＩ基板において駆動領域が形成される層）に実装する技術が考えられる。

　本開示は、デバイス層に実装された可動ミラーの確実な移動が実現された光モジュールを提供することを目的とする。

　本開示の一側面の光モジュールは、支持層と、支持層上に設けられたデバイス層と、デバイス層に実装された可動ミラーと、を備え、デバイス層は、可動ミラーが実装された実装領域と、実装領域に接続された駆動領域と、を有し、支持層とデバイス層との間には、少なくとも実装領域及び駆動領域に対応する空間が形成されており、実装領域は、駆動領域に含まれる一対の弾性支持領域に挟まれており、一対の弾性支持領域によって支持されている。

　この光モジュールでは、デバイス層において、可動ミラーが実装された実装領域が、一対の弾性支持領域に挟まれており、一対の弾性支持領域によって支持されている。これにより、例えば、実装領域から延在する領域が弾性支持領域によって支持されているような場合に比べ、可動ミラーが実装された実装領域を安定的に移動させることができる。よって、この光モジュールによれば、デバイス層に実装された可動ミラーの確実な移動が実現される。

　本開示の一側面の光モジュールは、支持層とデバイス層との間に設けられた中間層を更に備え、中間層には、開口が形成されており、空間は、開口内の領域を含み、支持層は、ＳＯＩ基板の第１シリコン層であり、デバイス層は、ＳＯＩ基板の第２シリコン層であり、中間層は、ＳＯＩ基板の絶縁層であってもよい。これによれば、デバイス層に実装された可動ミラーの確実な移動のための構成をＳＯＩ基板によって好適に実現することができる。

　本開示の一側面の光モジュールでは、一対の弾性支持領域は、実装領域が移動する方向から見た場合に両側から実装領域を挟んでいてもよい。これによれば、デバイス層に実装された可動ミラーの確実な移動のための構成を簡易化することができる。

　本開示の一側面の光モジュールでは、可動ミラーのミラー面は、実装領域と交差していてもよい。これによれば、可動ミラーの重心位置を実装領域に近付けることができるので、可動ミラーが実装された実装領域をより安定的に移動させることができる。

　本開示の一側面の光モジュールは、支持層、デバイス層、及び支持層とデバイス層との間に設けられた中間層の少なくとも１つに実装された固定ミラーと、支持層、デバイス層、及び中間層の少なくとも１つに実装されたビームスプリッタと、を更に備え、可動ミラー、固定ミラー及びビームスプリッタは、干渉光学系を構成するように配置されていてもよい。これによれば、感度が向上されたＦＴＩＲを得ることができる。

　本開示の一側面の光モジュールは、外部から干渉光学系に測定光を入射させるように配置された光入射部と、干渉光学系から外部に測定光を出射させるように配置された光出射部と、を更に備えてもよい。これによれば、光入射部及び光出射部を備えるＦＴＩＲを得ることができる。

　本開示によれば、デバイス層に実装された可動ミラーの確実な移動が実現された光モジュールを提供することができる。

図１は、一実施形態の光モジュールの平面図である。図２は、図１に示されるII－II線に沿っての断面図である。図３は、図１に示されるIII－III線に沿っての断面図である。図４は、図１に示されるIV－IV線に沿っての断面図である。図５は、図１に示されるV－V線に沿っての断面図である。図６は、比較例の可動ミラー及び実装領域の振動耐性を説明するための図である。図７は、他の実施形態の光モジュールの平面図である。図８は、図７に示されるVIII－VIII線に沿っての断面図である。図９は、図７に示されるIX－IX線に沿っての断面図である。図１０は、可動ミラー及びその周辺構造の変形例の平面図である。図１１は、可動ミラー及びその周辺構造の変形例の平面図である。図１２は、可動ミラー及びその周辺構造の変形例の平面図である。図１３は、可動ミラー及びその周辺構造の変形例の平面図である。

　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する部分を省略する。
［光モジュールの構成］

　図１に示されるように、光モジュール１は、支持層２と、支持層２上に設けられたデバイス層３と、支持層２とデバイス層３との間に設けられた中間層４と、備えている。支持層２、デバイス層３及び中間層４は、ＳＯＩ基板によって構成されている。具体的には、支持層２は、ＳＯＩ基板の第１シリコン層である。デバイス層３は、ＳＯＩ基板の第２シリコン層である。中間層４は、ＳＯＩ基板の絶縁層である。支持層２、デバイス層３及び中間層４は、それらの積層方向であるＺ軸方向（Ｚ軸に平行な方向）から見た場合に、例えば、一辺が１０ｍｍ程度の矩形状を呈している。支持層２及びデバイス層３のそれぞれの厚さは、例えば数百μｍ程度である。中間層４の厚さは、例えば数μｍ程度である。なお、図１では、デバイス層３の１つの角部及び中間層４の１つの角部が切り欠かれた状態で、デバイス層３及び中間層４が示されている。

　デバイス層３は、実装領域３１と、実装領域３１に接続された駆動領域３２と、を有している。駆動領域３２は、一対のアクチュエータ領域３３と、一対の弾性支持領域３４と、を含んでいる。実装領域３１及び駆動領域３２（すなわち、実装領域３１並びに一対のアクチュエータ領域３３及び一対の弾性支持領域３４）は、ＭＥＭＳ技術（パターニング及びエッチング）によってデバイス層３の一部に一体的に形成されている。

　一対のアクチュエータ領域３３は、Ｘ軸方向（Ｚ軸に直交するＸ軸に平行な方向）において実装領域３１の両側に配置されている。つまり、実装領域３１は、Ｘ軸方向において一対のアクチュエータ領域３３に挟まれている。各アクチュエータ領域３３は、中間層４を介して支持層２に固定されている。各アクチュエータ領域３３における実装領域３１側の側面には、第１櫛歯部３３ａが設けられている。各第１櫛歯部３３ａは、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。各アクチュエータ領域３３には、第１電極３５が設けられている。

　一対の弾性支持領域３４は、Ｙ軸方向（Ｚ軸及びＸ軸に直交するＹ軸に平行な方向）において実装領域３１の両側に配置されている。つまり、実装領域３１は、Ｙ軸方向において一対の弾性支持領域３４に挟まれている。各弾性支持領域３４の両端部３４ａは、中間層４を介して支持層２に固定されている。各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂ（両端部３４ａの間の部分）は、複数の板バネが連結された構造を有している。各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂは、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。各弾性支持領域３４において両端部３４ａのそれぞれには、第２電極３６が設けられている。

　実装領域３１には、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂが接続されている。実装領域３１は、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。つまり、実装領域３１は、一対の弾性支持領域３４によって支持されている。実装領域３１における各アクチュエータ領域３３側の側面には、第２櫛歯部３１ａが設けられている。各第２櫛歯部３１ａは、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。互いに対向する第１櫛歯部３３ａ及び第２櫛歯部３１ａにおいては、第１櫛歯部３３ａの各櫛歯が第２櫛歯部３１ａの各櫛歯間に位置している。

　一対の弾性支持領域３４は、Ｘ軸に平行な方向Ａから見た場合に両側から実装領域３１を挟んでおり、実装領域３１が方向Ａに沿って移動すると、実装領域３１が初期位置に戻るように実装領域３１に弾性力を作用させる。したがって、第１電極３５と第２電極３６との間に電圧が印加されて、互いに対向する第１櫛歯部３３ａ及び第２櫛歯部３１ａ間に静電引力が作用すると、当該静電引力と一対の弾性支持領域３４による弾性力とがつり合う位置まで、方向Ａに沿って実装領域３１が移動させられる。このように、駆動領域３２は、静電アクチュエータとして機能する。

　光モジュール１は、可動ミラー５と、固定ミラー６と、ビームスプリッタ７と、光入射部８と、光出射部９と、を更に備えている。可動ミラー５、固定ミラー６及びビームスプリッタ７は、マイケルソン干渉光学系である干渉光学系１０を構成するように、デバイス層３上に配置されている。

　可動ミラー５は、Ｘ軸方向におけるビームスプリッタ７の一方の側において、デバイス層３の実装領域３１に実装されている。可動ミラー５が有するミラー部５１のミラー面５１ａは、デバイス層３に対して支持層２とは反対側に位置している。ミラー面５１ａは、例えばＸ軸方向に垂直な面（すなわち、方向Ａに垂直な面）であり、ビームスプリッタ７側に向いている。

　固定ミラー６は、Ｙ軸方向におけるビームスプリッタ７の一方の側において、デバイス層３の実装領域３７に実装されている。固定ミラー６が有するミラー部６１のミラー面６１ａは、デバイス層３に対して支持層２とは反対側に位置している。ミラー面６１ａは、例えばＹ軸方向に垂直な面であり、ビームスプリッタ７側に向いている。

　光入射部８は、Ｙ軸方向におけるビームスプリッタ７の他方の側において、デバイス層３に実装されている。光入射部８は、例えば光ファイバ及びコリメートレンズ等によって構成されている。光入射部８は、外部から干渉光学系１０に測定光を入射させるように配置されている。

　光出射部９は、Ｘ軸方向におけるビームスプリッタ７の他方の側において、デバイス層３に実装されている。光出射部９は、例えば光ファイバ及びコリメートレンズ等によって構成されている。光出射部９は、干渉光学系１０から外部に測定光（干渉光）を出射させるように配置されている。

　ビームスプリッタ７は、光学機能面７ａを有するキューブタイプのビームスプリッタである。光学機能面７ａは、デバイス層３に対して支持層２とは反対側に位置している。ビームスプリッタ７は、デバイス層３に形成された矩形状の開口３ａの１つの隅部にビームスプリッタ７の底面側の１つの角部が接触させられることで、位置決めされている。ビームスプリッタ７は、位置決めされた状態で接着等によって支持層２に固定されることで、支持層２に実装されている。

　以上のように構成された光モジュール１では、光入射部８を介して外部から干渉光学系１０に測定光Ｌ０が入射すると、測定光Ｌ０の一部は、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａで反射されて可動ミラー５に向かって進行し、測定光Ｌ０の残部は、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａを透過して固定ミラー６に向かって進行する。測定光Ｌ０の一部は、可動ミラー５のミラー面５１ａで反射されて、同一光路上をビームスプリッタ７に向かって進行し、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａを透過する。測定光Ｌ０の残部は、固定ミラー６のミラー面６１ａで反射されて、同一光路上をビームスプリッタ７に向かって進行し、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａで反射される。ビームスプリッタ７の光学機能面７ａを透過した測定光Ｌ０の一部と、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａで反射された測定光Ｌ０の残部とは、干渉光である測定光Ｌ１となり、測定光Ｌ１は、光出射部９を介して干渉光学系１０から外部に出射する。光モジュール１によれば、方向Ａに沿って可動ミラー５を高速で往復動させることができるので、小型且つ高精度のＦＴＩＲを提供することができる。
［可動ミラー及びその周辺構造］

　図２及び図３に示されるように、可動ミラー５は、ミラー部５１と、弾性部５２と、連結部５３と、一対の脚部５４と、一対の係止部５５と、を有している。以下のように構成される可動ミラー５は、ＭＥＭＳ技術（パターニング及びエッチング）によって一体的に形成されている。

　ミラー部５１は、ミラー面５１ａを主面として有する板状（例えば、円板状）に形成されている。弾性部５２は、Ｘ軸方向（ミラー面５１ａに垂直な方向）から見た場合にミラー部５１から離間しつつミラー部５１を囲む環状（例えば、円環状）に形成されている。連結部５３は、Ｘ軸方向から見た場合にミラー部５１の中心に対してＹ軸方向における一方の側において、ミラー部５１と弾性部５２とを互いに連結している。

　一対の脚部５４は、Ｘ軸方向から見た場合にミラー部５１の中心に対してＹ軸方向における両側において、弾性部５２における外側の表面に連結されている。つまり、ミラー部５１及び弾性部５２は、Ｙ軸方向において一対の脚部５４に挟まれている。各脚部５４は、ミラー部５１及び弾性部５２よりも実装領域３１側に延在している。一対の係止部５５は、各脚部５４における実装領域３１側の端部にそれぞれ設けられている。各係止部５５は、Ｘ軸方向から見た場合に内側（互いに近づく側）に例えばＶ字状に屈曲するように形成されている。

　以上のように構成された可動ミラー５は、実装領域３１に形成された開口３１ｂに一対の係止部５５が配置されることで、実装領域３１に実装されている。開口３１ｂは、Ｚ軸方向において実装領域３１の両側に開口している。各係止部５５の一部は、実装領域３１における中間層４側の表面から突出している。つまり、可動ミラー５は、実装領域３１を貫通している。

　実装領域３１の開口３１ｂに配置された一対の係止部５５には、外側（互いに遠ざかる側）に力が作用している。可動ミラー５は、当該力によって実装領域３１に固定されている。当該力は、可動ミラー５が実装領域３１に実装される際に圧縮された環状の弾性部５２が初期状態に復元しようとして生じているものである。

　なお、図１に示されるように、開口３１ｂは、Ｚ軸方向から見た場合にビームスプリッタ７とは反対側に末広がりの台形状に形成されている。このような形状を呈する開口３１ｂに、内側に屈曲する形状を呈する一対の係止部５５が係合することで、可動ミラー５は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれにおいて自動的に位置決めされる（セルフアライメントされる）。

　図２及び図３に示されるように、中間層４には、開口（第１開口）４１が形成されている。開口４１は、Ｚ軸方向において中間層４の両側に開口している。支持層２には、開口（第２開口）２１が形成されている。開口２１は、Ｚ軸方向において支持層２の両側に開口している。光モジュール１では、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域によって、一続きの空間Ｓ１が構成されている。つまり、空間Ｓ１は、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域を含んでいる。

　空間Ｓ１は、支持層２とデバイス層３との間に形成されており、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応している。具体的には、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでいる。中間層４の開口４１内の領域は、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分（すなわち、支持層２に対して浮いた状態とすべき部分であって、例えば、実装領域３１の全体、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂ、第１櫛歯部３３ａ及び第２櫛歯部３１ａ）を支持層２から離間させるための隙間を形成している。つまり、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応する空間Ｓ１とは、実装領域３１の全体と、駆動領域３２の少なくとも一部と、が支持層２から離間するように、支持層２とデバイス層３との間に形成された空間を意味する。

　空間Ｓ１には、可動ミラー５が有する各係止部５５の一部が位置している。具体的には、各係止部５５の一部は、中間層４の開口４１内の領域を介して、支持層２の開口２１内の領域に位置している。各係止部５５の一部は、デバイス層３における中間層４側の表面から空間Ｓ１内に、例えば１００μｍ程度突出している。上述したように、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでいるため、実装領域３１が方向Ａに沿って往復動した際に、可動ミラー５の各係止部５５うち空間Ｓ１に位置する一部が、中間層４及び支持層２と接触することはない。
［固定ミラー及びその周辺構造］

　図４及び図５に示されるように、固定ミラー６は、ミラー部６１と、弾性部６２と、連結部６３と、一対の脚部６４と、一対の係止部６５と、を有している。以下のように構成される固定ミラー６は、ＭＥＭＳ技術（パターニング及びエッチング）によって一体的に形成されている。

　ミラー部６１は、ミラー面６１ａを主面として有する板状（例えば、円板状）に形成されている。弾性部６２は、Ｙ軸方向（ミラー面６１ａに垂直な方向）から見た場合にミラー部６１から離間しつつミラー部６１を囲む環状（例えば、円環状）に形成されている。連結部６３は、Ｙ軸方向から見た場合にミラー部６１の中心に対してＸ軸方向における一方の側において、ミラー部６１と弾性部６２とを互いに連結している。

　一対の脚部６４は、Ｙ軸方向から見た場合にミラー部６１の中心に対してＸ軸方向における両側において、弾性部６２における外側の表面に連結されている。つまり、ミラー部６１及び弾性部６２は、Ｘ軸方向において一対の脚部６４に挟まれている。各脚部６４は、ミラー部６１及び弾性部６２よりも実装領域３７側に延在している。一対の係止部６５は、各脚部６４における実装領域３７側の端部にそれぞれ設けられている。各係止部６５は、Ｙ軸方向から見た場合に内側（互いに近づく側）に例えばＶ字状に屈曲するように形成されている。

　以上のように構成された固定ミラー６は、実装領域３７に形成された開口３７ａに一対の係止部６５が配置されることで、実装領域３７に実装されている。開口３７ａは、Ｚ軸方向において実装領域３７の両側に開口している。各係止部６５の一部は、実装領域３７における中間層４側の表面から突出している。つまり、固定ミラー６は、実装領域３７を貫通している。

　実装領域３７の開口３７ａに配置された一対の係止部６５には、外側（互いに遠ざかる側）に力が作用している。固定ミラー６は、当該力によって実装領域３７に固定されている。当該力は、固定ミラー６が実装領域３７に実装される際に圧縮された環状の弾性部６２が初期状態に復元しようとして生じているものである。

　なお、図１に示されるように、開口３７ａは、Ｚ軸方向から見た場合にビームスプリッタ７とは反対側に末広がりの台形状に形成されている。このような形状を呈する開口３７ａに、内側に屈曲する形状を呈する一対の係止部６５が係合することで、固定ミラー６は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれにおいて自動的に位置決めされる（セルフアライメントされる）。

　図４及び図５に示されるように、中間層４には、開口４２が形成されている。開口４２は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３７の開口３７ａを含んでおり、Ｚ軸方向において中間層４の両側に開口している。支持層２には、開口２２が形成されている。開口２２は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３７の開口３７ａを含んでおり、Ｚ軸方向において支持層２の両側に開口している。光モジュール１では、中間層４の開口４２内の領域及び支持層２の開口２２内の領域によって、一続きの空間Ｓ２が構成されている。つまり、空間Ｓ２は、中間層４の開口４２内の領域及び支持層２の開口２２内の領域を含んでいる。

　空間Ｓ２には、固定ミラー６が有する各係止部６５の一部が位置している。具体的には、各係止部６５の一部は、中間層４の開口４２内の領域を介して、支持層２の開口２２内の領域に位置している。各係止部６５の一部は、デバイス層３における中間層４側の表面から空間Ｓ２内に、例えば１００μｍ程度突出している。
［作用及び効果］

　光モジュール１では、デバイス層３において、可動ミラー５が実装された実装領域３１が、一対の弾性支持領域３４に挟まれており、一対の弾性支持領域３４によって支持されている。これにより、例えば、実装領域３１から延在する領域が弾性支持領域３４によって支持されているような場合に比べ、可動ミラー５が実装された実装領域３１を安定的に移動させることができる。よって、光モジュール１によれば、デバイス層３に実装された可動ミラー５の確実な移動が実現される。

　図６の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、実装領域３１から延在する領域３１ｃが弾性支持領域３４によって支持されている構成では、Ｙ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性（図６の（ａ）に示される矢印α）、Ｚ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性（図６の（ｂ）に示される矢印β）、及びＸ軸方向に沿った可動ミラー５の振動耐性（図６の（ｂ）に示される矢印γ）が低くなり易い。これに対し、光モジュール１の構成では、Ｙ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性、及びＺ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性を向上させることができる。なお、図６では、第１電極３５及び第２電極３６の図示が省略されている。

　また、光モジュール１では、支持層２がＳＯＩ基板の第１シリコン層であり、デバイス層３がＳＯＩ基板の第２シリコン層であり、中間層４がＳＯＩ基板の絶縁層である。これにより、デバイス層３に実装された可動ミラー５の確実な移動のための構成をＳＯＩ基板によって好適に実現することができる。

　また、光モジュール１では、一対の弾性支持領域３４が、実装領域３１が移動する方向Ａから見た場合に両側から実装領域３１を挟んでいる。これにより、デバイス層３に実装された可動ミラー５の確実な移動のための構成を簡易化することができる。

　また、光モジュール１では、可動ミラー５、固定ミラー６及びビームスプリッタ７が、干渉光学系１０を構成するように配置されている。これにより、感度が向上されたＦＴＩＲを得ることができる。

　また、光モジュール１では、光入射部８が、外部から干渉光学系１０に測定光を入射させるように配置されており、光出射部９が、干渉光学系１０から外部に測定光を出射させるように配置されている。これにより、光入射部８及び光出射部９を備えるＦＴＩＲを得ることができる。
［変形例］

　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されない。例えば、各構成の材料及び形状は、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。その一例として、ミラー部５１及びミラー面５１ａの形状は、円形状に限定されず、矩形状等、その他の形状であってもよい。

　また、空間Ｓ１は、支持層２とデバイス層３との間に形成されており、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応していれば、様々な態様を採用することができる。例えば、開口２１の代わりに、デバイス層３側に開口する凹部が支持層２に形成されており、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の凹部内の領域によって空間Ｓ１が構成されていてもよい。

　また、支持層２とデバイス層３とは、中間層４を介さずに互いに接合されていてもよい。この場合、支持層２は、例えば、シリコン、ガラス、セラミック等によって形成され、デバイス層３は、例えば、シリコン等によって形成される。支持層２とデバイス層３とは、例えば、直接接合、表面活性化接合、プラズマ接合、陽極接合、メタル接合、樹脂接合等によって互いに接合される。

　支持層２とデバイス層３とが中間層４を介さずに互いに接合されている場合にも、空間Ｓ１は、支持層２とデバイス層３との間に形成されており、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応していれば、様々な態様を採用することができる。例えば、支持層２の両側に開口するように支持層２に形成された開口によって空間Ｓ１が構成されていてもよい。デバイス層３側に開口するように支持層２に形成された凹部によって空間Ｓ１が構成されていてもよい。支持層２の両側に開口するように支持層２に形成された開口、及び支持層２側に開口するようにデバイス層３に形成された凹部によって空間Ｓ１が構成されていてもよい。デバイス層３側に開口するように支持層２に形成された凹部、及び支持層２側に開口するようにデバイス層３に形成された凹部によって空間Ｓ１が構成されていてもよい。支持層２側に開口するようにデバイス層３に形成された凹部によって空間Ｓ１が構成されていてもよい。

　また、図７、図８及び図９に示されるように、可動ミラー５は、ミラー面５１ａが実装領域３１と交差した状態で、実装領域３１を貫通していてもよい。図７、図８及び図９に示される光モジュール１では、可動ミラー５に一対の脚部５４が設けられておらず、一対の係止部５５が、Ｘ軸方向から見た場合にミラー部５１の中心に対してＹ軸方向における両側において、弾性部５２における外側の表面に連結されている。つまり、ミラー部５１及び弾性部５２は、Ｙ軸方向において一対の係止部５５に挟まれている。なお、実装領域３１において開口３１ｂを画定する部分のうちミラー面５１ａに対向する部分は、測定光Ｌ０を通過させるために、切り欠かれている。

　図７、図８及び図９に示される光モジュール１では、可動ミラー５のミラー面５１ａが実装領域３１と交差している。これにより、可動ミラー５の重心位置を実装領域３１に近付けることができるので、可動ミラー５が実装された実装領域３１をより安定的に移動させることができる。

　上述したように、実装領域３１から延在する領域３１ｃが弾性支持領域３４によって支持されている構成では、Ｙ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性（図６の（ａ）に示される矢印α）、Ｚ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性（図６の（ｂ）に示される矢印β）、及びＸ軸方向に沿った可動ミラー５の振動耐性（図６の（ｂ）に示される矢印γ）が低くなり易い。これに対し、図７、図８及び図９に示される光モジュール１の構成では、Ｙ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性、Ｚ軸方向に沿った実装領域３１の振動耐性、及びＸ軸方向に沿った可動ミラー５の振動耐性を向上させることができる。

　また、駆動領域３２は、一対の弾性支持領域３４が実装領域３１を挟んだ状態で支持していれば、様々な態様を採用することができる。例えば、各弾性支持領域３４において、弾性変形部３４ｂのうち実装領域３１に接続された一対のバネ部分３４ｃは、図１０の（ａ）に示されるように、互いに接続されていてもよいし、或いは、図１０の（ｂ）に示されるように、互いに分離されていてもよい。また、各弾性支持領域３４において、弾性変形部３４ｂのうち両端部３４ａのそれぞれに接続された一対のバネ部分３４ｄは、図１１の（ａ）に示されるように、実装領域３１とは反対側に延在していてもよい。また、各弾性支持領域３４において、弾性変形部３４ｂは、図１１の（ｂ）に示されるように、３つ以上のバネ部分３４ｃを有していてもよい。また、各弾性支持領域３４において、弾性変形部３４ｂの一対のバネ部分３４ｃは、図１２に示されるように、Ｘ軸方向における実装領域３１の両側面のそれぞれに接続されていてもよい。また、一対の弾性支持領域３４は、図１３の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向において実装領域３１の両側に配置されていてもよい。なお、図１０～図１３では、第１電極３５及び第２電極３６の図示が省略されている。

　なお、図１０の（ａ）、図１１の（ａ）及び図１２に示されるように、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂが複数のバネ部分３４ｃを含んでいる場合において、各バネ部分３４ｃの一端部が実装領域３１に接続されているときには、各バネ部分３４ｃの他端部は、梁状の部分３４ｅを介して互いに接続されていることが好ましい。この構成によれば、各バネ部分３４ｃの他端部が互いに接続されていない場合に比べ、可動ミラー５の不要な振動をより確実に抑制することができる。特に、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂが一対のバネ部分３４ｃを含んでいる場合には、この構成が有効である。

　また、図１０の（ａ）、図１１の（ａ）及び図１２に示されるように、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂにおいて互いに隣り合うバネ部分３４ｃ間の距離（間隔）は、可動ミラー５の厚さよりも大きく、且つ、実装領域３１が初期位置に位置している際に、実装領域３１が移動する方向Ａにおける可動ミラー５の重心位置は、方向Ａにおける一方のバネ部分３４ｃ（互いに隣り合うバネ部分３４ｃの一方）の一端部（実装領域３１に接続されている端部）（以下、「接続端部」という）の位置と、方向Ａにおける他方のバネ部分３４ｃ（互いに隣り合うバネ部分３４ｃの他方）の接続端部の位置との間に位置していることが好ましい。これらの位置は、方向Ａにおける位置（図１０の（ａ）、図１１の（ａ）及び図１２におけるＸ座標）である。この構成によれば、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂにおいてバネ部分３４ｃの数を増加させずに実装領域３１の移動量を確保しつつ、可動ミラー５の不要な振動を抑制することができる。特に、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂが一対のバネ部分３４ｃを含んでいる場合には、この構成が有効である。

　また、図１０の（ａ）及び図１１の（ａ）に示されるように、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂが一対のバネ部分３４ｃを含んでいる場合には、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂにおいて互いに隣り合うバネ部分３４ｃ間の距離（間隔）は、方向Ａにおける実装領域３１の一端部から一方のバネ部分３４ｃの接続端部までの第１距離、及び方向Ａにおける実装領域３１の他端部から他方のバネ部分３４ｃの接続端部までの第２距離よりも大きいことが好ましい。そして、第１距離と第２距離とは等しいことがより好ましい。この構成によれば、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂにおいてバネ部分３４ｃの数を増加させずに実装領域３１の移動量を確保しつつ、可動ミラー５の不要な振動を抑制することができる。

　また、上記実施形態では、固定ミラー６がデバイス層３に実装されていたが、固定ミラー６は、支持層２、デバイス層３及び中間層４の少なくとも１つに実装されていればよい。また、上記実施形態では、ビームスプリッタ７が支持層２に実装されていたが、ビームスプリッタ７は、支持層２、デバイス層３及び中間層４の少なくとも１つに実装されていればよい。また、ビームスプリッタ７は、キューブタイプのビームスプリッタに限定されず、プレートタイプのビームスプリッタであってもよい。

　また、光モジュール１は、光入射部８に加え、光入射部８に入射させる測定光を発生させる発光素子を備えていてもよい。或いは、光モジュール１は、光入射部８に代えて、干渉光学系１０に入射させる測定光を発生させる発光素子を備えていてもよい。また、光モジュール１は、光出射部９に加え、光出射部９から出射された測定光（干渉光）を検出する受光素子を備えていてもよい。或いは、光モジュール１は、光出射部９に代えて、干渉光学系１０から出射された測定光（干渉光）を検出する受光素子を備えていてもよい。

　また、各アクチュエータ領域３３に電気的に接続された第１貫通電極、及び各弾性支持領域３４の両端部３４ａのそれぞれに電気的に接続された第２貫通電極が、支持層２及び中間層４（中間層４が存在しない場合には支持層２のみ）に設けられており、第１貫通電極と第２貫通電極との間に電圧が印加されてもよい。また、実装領域３１を移動させるアクチュエータは、静電アクチュエータに限定されず、例えば、圧電式アクチュエータ、電磁式アクチュエータ等であってもよい。また、光モジュール１は、ＦＴＩＲを構成するものに限定されず、他の光学系を構成するものであってもよい。

　１…光モジュール、２…支持層、３…デバイス層、４…中間層、５…可動ミラー、６…固定ミラー、７…ビームスプリッタ、８…光入射部、９…光出射部、１０…干渉光学系、３１…実装領域、３２…駆動領域、３４…弾性支持領域、４１…開口、５１ａ…ミラー面、Ｓ１…空間。

Claims

　支持層と、
　前記支持層上に設けられたデバイス層と、
　前記デバイス層に実装された可動ミラーと、を備え、
　前記デバイス層は、
　前記可動ミラーが実装された実装領域と、
　前記実装領域に接続された駆動領域と、を有し、
　前記支持層と前記デバイス層との間には、少なくとも前記実装領域及び前記駆動領域に対応する空間が形成されており、
　前記実装領域は、前記駆動領域に含まれる一対の弾性支持領域に挟まれており、前記一対の弾性支持領域によって支持されている、光モジュール。
　前記支持層と前記デバイス層との間に設けられた中間層を更に備え、
　前記中間層には、開口が形成されており、
　前記空間は、前記開口内の領域を含み、
　前記支持層は、ＳＯＩ基板の第１シリコン層であり、
　前記デバイス層は、前記ＳＯＩ基板の第２シリコン層であり、
　前記中間層は、前記ＳＯＩ基板の絶縁層である、請求項１に記載の光モジュール。
　前記一対の弾性支持領域は、前記実装領域が移動する方向から見た場合に両側から前記実装領域を挟んでいる、請求項１又は２に記載の光モジュール。
　前記可動ミラーのミラー面は、前記実装領域と交差している、請求項１～３のいずれか一項に記載の光モジュール。
　前記支持層、前記デバイス層、及び前記支持層と前記デバイス層との間に設けられた中間層の少なくとも１つに実装された固定ミラーと、
　前記支持層、前記デバイス層、及び前記中間層の少なくとも１つに実装されたビームスプリッタと、を更に備え、
　前記可動ミラー、前記固定ミラー及び前記ビームスプリッタは、干渉光学系を構成するように配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の光モジュール。
　外部から前記干渉光学系に測定光を入射させるように配置された光入射部と、
　前記干渉光学系から外部に前記測定光を出射させるように配置された光出射部と、を更に備える、請求項５に記載の光モジュール。