光学器件

文档序号:1449476 发布日期:2020-02-18 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 光学器件 (Optical device ) 是由 铃木智史 港谷恭辅 杉本达哉 藏本丰 柴山胜己 细川畅郎 于 2018-07-06 设计创作,主要内容包括:在光学器件中,基体和可动部由从规定方向上的一侧起依次具有第1半导体层、绝缘层和第2半导体层的半导体基片构成。基体由第1半导体层、绝缘层和第2半导体层构成。可动部具有由第2半导体层构成的配置部。光学功能部配置在配置部的一侧的表面上。构成基体的第1半导体层比构成基体的第2半导体层厚。基体的一侧的表面位于比光学功能部靠一侧。(In the optical device, the base body and the movable portion are formed of a semiconductor substrate having a 1 st semiconductor layer, an insulating layer, and a 2 nd semiconductor layer in this order from one side in a predetermined direction. The substrate is composed of a 1 st semiconductor layer, an insulating layer and a 2 nd semiconductor layer. The movable portion has a configuration portion composed of a 2 nd semiconductor layer. The optical function portion is disposed on a surface of one side of the disposition portion. The 1 st semiconductor layer constituting the base is thicker than the 2 nd semiconductor layer constituting the base. The surface of one side of the base body is positioned closer to the optical function part.)

光学器件

技术领域

本发明涉及光学器件。

背景技术

已知有根据MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)技术在SOI(Silicon On Insulator:绝缘体上硅)基片形成有干涉光学系统的光学器件(例如,参照专利文献1)。这样的光学器件由于能够提供实现了高精度的光学配置的FTIR(傅立叶变换红外光谱仪)而受到瞩目。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特表2012-524295号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在上述那样的光学器件,构成干涉光学系统的可动反射镜沿SOI基片的主面移动。与此相对,为了实现可动反射镜的反射镜面的大型化,考虑采用可动反射镜沿与SOI基片的主面垂直的方向移动的结构。但是,仅是采用那样的结构并不能充分地保护反射镜面,而存在作为器件的可靠性下降的问题。

本发明的一个方面的目的在于提供可靠性高的光学器件。

用于解决问题的方式

本发明的一个方面的光学器件包括:具有主面的基体;以能够沿与主面交叉的规定方向移动的方式在基体被支承的可动部;和配置在可动部上的光学功能部,基体和可动部由从规定方向上的一侧起依次具有第1半导体层、绝缘层和第2半导体层的半导体基片构成,基体由第1半导体层、绝缘层和第2半导体层构成,可动部具有由第2半导体层构成的配置部,光学功能部配置在配置部的一侧的表面上,构成基体的第1半导体层比构成基体的第2半导体层厚,基体的一侧的表面,位于比光学功能部靠一侧。

在该光学器件中,基体的一侧的表面位于比光学功能部靠一侧。由此,能够利用基体保护光学功能部,例如能够抑制由于搬运时等的直接的接触而损伤光学功能部。进一步,在该光学器件中,构成基体的第1半导体层比构成基体的第2半导体层厚。由此,能够确保基体相对于光学功能部的突出量,能够利用基体有效地保护光学功能部。由此,根据该光学器件,能够提高可靠性。

也可以为如下结构:可动部还具有配置在光学功能部的周边的梁部,梁部由配置在第2半导体层上的第1半导体层和绝缘层构成,梁部的一侧的端面,位于比光学功能部靠一侧。在这种情况下,利用梁部也能够保护光学功能部。进一步,还能够利用梁部抑制可动部的移动中的变形。

梁部也可以以在从规定方向看时沿配置部的外缘延伸的方式配置在配置部的一侧的表面上。在这种情况下,能够将梁部配置在光学功能部附近,能够更有效地保护光学功能部。进一步,由于梁部配置在配置部上,所以能够更恰当地抑制配置部的变形。

也可以可动部还具有在从规定方向看时包围配置部的框部和将配置部与框部相互连结的连结部,框部和连结部由第2半导体层构成,梁部以在从规定方向看时沿框部延伸的方式配置在框部的一侧的表面上。

在这种情况下,能够利用梁部更加有效地保护光学功能部。进一步,能够利用梁部抑制框部的变形,进而能够抑制起因于框部的变形的配置部的变形。

构成梁部的第1半导体层也可以比构成基体的第1半导体层薄。在这种情况下,能够抑制在可动部的移动中梁部从基体的突出,能够增加规定方向上的可动部的移动量。

本发明的一个方面的光学器件也可以为如下结构:还具有设置于基体的电极垫,电极垫在以到达第2半导体层的方式在第1半导体层的一侧的表面形成的开口内,配置在第2半导体层的一侧的表面上,基体具有槽部,该槽部以到达第2半导体层的方式形成于第1半导体层的一侧的表面,且以在从规定方向看时包围开口的方式延伸。在这种情况下,能够利用槽部实现电极垫的电绝缘性,能够进一步提高可靠性。

电极垫也可以跨开口的底面和侧面延伸。在这种情况下,能够实现大面积的电极垫。

也可以为如下结构:电极垫和光学功能部分别由金属层构成,构成电极垫的金属层比构成光学功能部的金属层厚。在这种情况下,能够抑制光学功能部的变形,并且能够实现对电极垫的电连接。

本发明的一个方面的反射镜单元包括:上述光学器件;相对于光学器件配置在规定方向的另一侧的光学功能部件;和相对于光学功能部件配置在另一侧的固定反射镜,光学功能部是与可动部一起构成可动反射镜的反射镜面,在光学器件形成有构成分束器单元与固定反射镜之间的光路的第1部分的第1光通过部,其中,该分束器单元与可动反射镜和固定反射镜一起构成干涉光学系统,在光学功能部件形成有构成分束器单元与固定反射镜之间的光路的第2部分的第2光通过部,第2光通过部对在分束器单元与可动反射镜之间的光路和分束器单元与固定反射镜之间的光路之间产生的光程差进行修正。

在该反射镜单元中,基于上述的理由能够提高可靠性。此外,提高光学功能部件的第2光通过部,能够修正在分束器单元与可动反射镜之间的光路和分束器单元与固定反射镜之间的光路之间产生的光路长度差。进一步,在该反射镜单元中,反射镜面配置在光学功能部件的附近。这样的结构在利用光学功能部件的第2光通过部修正光路长度差的情况下特别有效。

发明的效果

根据本发明的一个方面,能够提供可靠性高的光学器件。

附图说明

图1是一个实施方式的光组件的截面图。

图2是图1所示的反射镜单元的俯视图。

图3是沿图2所示的III-III线的反射镜单元的截面图。

图4是沿图2所示的IV-IV线的反射镜单元的截面图。

图5是沿图2所示的V-V线的反射镜器件的示意的截面图。

图6是图2所示的反射镜器件的部分放大图。

图7是图2所示的光学功能部件的俯视图。

图8是沿图1所示的VIII-VIII线的光组件的截面图。

图9是沿图1所示的IX-IX线的光组件的截面图。

图10是图1所示的反射镜单元和分束器单元的示意的截面图。

图11是沿图2所示的XI-XI线的反射镜器件的示意的截面图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外,在各图中对同一或相当部分标注相同的附图标记,省略重复的部分。

[光组件的结构]

如图1所示,光组件1包括反射镜单元2、分束器单元3、光入射部4、第1光检测器6、第2光源7、第2光检测器8、支承体9、第1支承结构11和第2支承结构12。反射镜单元2在Z轴方向(规定方向,第1方向)的支承体9的一侧配置,例如通过粘接剂安装于支承体9。支承体9例如由铜钨形成,例如呈矩形板状。反射镜单元2包括沿Z轴方向移动的可动反射镜22和位置被固定的固定反射镜16(详细情况后述)。另外,Z轴方向例如为铅垂方向,Z轴方向上的一侧例如为上侧。

分束器单元3在Z轴方向的反射镜单元2的一侧配置,由第1支承结构11支承。第1支承结构11例如通过粘接剂,安装于支承体9。光入射部4在X轴方向(与第1方向垂直的第3方向)的分束器单元3的一侧配置,由第2支承结构12支承。第1光检测器6、第2光源7和第2光检测器8在Z轴方向的分束器单元3的一侧配置,由第2支承结构12支承。第2支承结构12例如通过螺栓安装于支承体9。

在光组件1中,由分束器单元3、可动反射镜22和固定反射镜16对于测量光L0和激光L10分别构成干涉光学系统结构。对于测量光L0和激光L10分别构成的干涉光学系统例如是迈克尔逊干涉光学系统。

对于测量光L0,如下述那样检测测量光的干涉光L1。即,当从第1光源(省略图示)经测量对象(省略图示)入射的测量光L0或从测量对象发出的测量光L0(例如,测量对象自身的发光等)从光入射部4向分束器单元3入射时,该测量光L0在分束器单元3被分割为一部分和剩余部分。而且,测量光L0的一部分在沿Z轴方向往复移动的可动反射镜22被反射而返回分束器单元3。另一方面,测量光L0的剩余部分在固定反射镜16被反射而返回分束器单元3。返回分束器单元3后的测量光L0的一部分和剩余部分作为干涉光L1从分束器单元3出射,该测量光的干涉光L1由第1光检测器6检测。

对于激光L10,如下述那样检测激光的干涉光L11。即,当从第2光源7出射的的激光L10向分束器单元3入射时,该激光L10在分束器单元3被分割为一部分和剩余部分。而且,激光L10的一部分在沿Z轴方向往复移动的可动反射镜22被反射而返回分束器单元3。另一方面,激光L10的剩余部分在固定反射镜16被反射而返回分束器单元3。返回分束器单元3后的激光L10的一部分和剩余部分作为干涉光L11从分束器单元3出射,该激光的干涉光L11由第2光检测器8检测。

根据光组件1,能够基于激光的干涉光L11的检测结果进行Z轴方向上的可动反射镜22的位置的测算,能够基于其位置的测算结果和测量光的干涉光L1的检测结果进行对测量对象的光谱分析。

[反射镜单元的结构]

如图2、图3和图4所示,反射镜单元2具有反射镜器件(光学器件)20、光学功能部件13、固定反射镜16和应力缓和基片17。反射镜器件20包括基体21、可动反射镜22和驱动部23。

基体21具有第1表面21a(Z轴方向上的一侧的表面)和与第1表面21a相反侧的第2表面21b。第1表面21a和第2表面21b分别为基体21的主面。基体21例如呈矩形板状,例如具有10mm×15mm×0.35mm(厚度)左右的尺寸。可动反射镜22具有反射镜面(光学功能部)22a和配置有反射镜面22a的可动部22b。可动反射镜22(可动部22b)以能够沿与第1表面21a垂直的Z轴方向(与第1表面垂直的规定方向)移动的方式在基体21被支承。驱动部23使可动反射镜22沿Z轴方向移动。

在反射镜器件20设置有一对光通过开口24、25。一对光通过开口24、25配置在X轴方向上的可动反射镜22的两侧。光通过开口(第1光通过部)24构成分束器单元3与固定反射镜16之间的光路的第1部分。另外,在本实施方式中,光通过开口25不作为光通过开口发挥作用。

此处,参照图2、图5和图6对反射镜器件20的结构进行详细说明。另外,图5是图3所示的反射镜器件20的示意的截面图,在图5中,例如在Z轴方向上的尺寸与实际相比被放大的状态下示意地表示反射镜器件20。

基体21、可动反射镜22的可动部22b和驱动部23由SOI(Silicon On Insulator:绝缘体上硅)基片(半导体基片)100构成。即,反射镜器件20由SOI基片100构成。反射镜器件20例如呈矩形板状形成。SOI基片100具有支承层101、器件层102和中间层103。支承层101为第1硅层(第1半导体层)。器件层102为第2硅层(第2半导体层)。中间层103为配置在支承层101与器件层102之间的绝缘层。SOI基片100从Z轴方向上的一侧起依次具有支承层101、中间层103和器件层102。

基体21由支承层101、器件层102和中间层103的一部分构成。基体21的第1表面21a是支承层101的与中间层103相反侧的表面。基体21的第2表面21b是器件层102的与中间层103相反侧的表面。构成基体21的支承层101比构成基体21的器件层102厚。构成基体21的支承层101的厚度例如为构成基体21的器件层102的厚度的4倍左右。在反射镜单元2,如后述那样,基体21的第2表面21b与光学功能部件13的第3表面13a相互接合(参照图3和图4)。

可动反射镜22以轴线R1与轴线R2的交点为中心位置(重心位置)地配置。轴线R1为在X轴方向延伸的直线。轴线R2为在Y轴方向(与第1方向和第3方向垂直的第2方向)延伸的直线。在从Z轴方向看时,反射镜器件20中与后述的基体21的第6表面21d重叠的部分以外的部分关于轴线R1和轴线R2分别呈线对称的形状。

可动反射镜22(可动部22b)具有配置部221、框部222、一对连结部223和梁部224。配置部221、框部222和一对连结部223由器件层102的一部分构成。配置部221在从Z轴方向看时呈圆形。配置部221具有中央部221a和外缘部221b。在中央部221a的Z轴方向的一侧的表面221as上,例如通过形成金属膜(金属层)设置有反射镜面22a。反射镜面22a与Z轴方向垂直地延伸,呈圆形。中央部221a的表面221as为器件层102的中间层103侧的表面。反射镜面22a位于基体21的比第1表面21a靠Z轴方向上的另一侧。换言之,第1表面21a位于比反射镜面22a靠Z轴方向的一侧。外缘部221b在从Z轴方向看时包围中央部221a。

框部222以从Z轴方向看时从配置部221空出规定的间隔包围配置部221的方式、呈环状延伸。框部222例如从在Z轴方向看时呈圆环状。一对连结部223分别将配置部221与框部222相互连结。一对连结部223配置在Y轴方向上的配置部221的两侧。

梁部224由配置在器件层102上的支承层101和中间层103构成。梁部224配置在反射镜面22a的周边。梁部224具有内侧梁部224a、外侧梁部224b和一对连结梁部224c。内侧梁部224a配置在外缘部221b的Z轴方向的一侧的表面上。内侧梁部224a在从Z轴方向看时包围反射镜面22a。例如,内侧梁部224a的外缘在从Z轴方向看时从配置部221的外缘空出规定的间隔、沿配置部221的外缘延伸。内侧梁部224a的内缘在从Z轴方向看时从反射镜面22a的外缘空出规定的间隔、沿反射镜面22a的外缘延伸。内侧梁部224a的Z轴方向的一侧的端面224as,位于比反射镜面22a靠Z轴方向的一侧。

外侧梁部224b配置在框部222的Z轴方向的一侧的表面上。外侧梁部224b在从Z轴方向看时包围内侧梁部224a,进而包围反射镜面22a。例如,外侧梁部224b的外缘在从Z轴方向看时从框部222的外缘空出规定的间隔、沿框部222的外缘延伸。外侧梁部224b的内缘在从Z轴方向看时从框部222的内缘空出规定的间隔、沿框部222的内缘延伸。外侧梁部224b的Z轴方向的一侧的端面224bs,位于比反射镜面22a靠Z轴方向的一侧。

一对连结梁部224c分别配置在一对连结部223的Z轴方向的一侧的表面上。各连结梁部224c将内侧梁部224a与外侧梁部224b相互连结。连结梁部224c的Z轴方向上的一侧的端面224cs,位于比反射镜面22a靠Z轴方向的一侧。

Z轴方向的内侧梁部224a、外侧梁部224b和各连结梁部224c的厚度彼此相等。即,构成内侧梁部224a、外侧梁部224b和各连结梁部224c的支承层101的厚度彼此相等。内侧梁部224a的端面224as、外侧梁部224b的端面224bs和各连结梁部224c的端面224cs位于与Z轴方向垂直的同一平面上。构成内侧梁部224a、外侧梁部224b和各连结梁部224c的支承层101比构成基体21的支承层101薄。由此,端面224as、224bs、224cs位于基体21的比第1表面21a靠Z轴方向上的一侧。换言之,第1表面21a位于比端面224as、224bs、224cs靠Z轴方向的另一侧。

在从Z轴方向看时,外侧梁部224b的宽度比内侧梁部224a的宽度宽。从Z轴方向看时的内侧梁部224a的宽度是与内侧梁部224a的延伸方向垂直的方向上的内侧梁部224a的长度,在本实施方式中是内侧梁部224a的半径方向上的内侧梁部224a的长度。这一点对从Z轴方向看时的外侧梁部224b的宽度而言也一样。各连结梁部224c的宽度比内侧梁部224a和外侧梁部224b各自的宽度大。各连结梁部224c的宽度是沿内侧梁部224a的延伸方向的各连结梁部224c的长度。

驱动部23具有第1弹性支承部26、第2弹性支承部27和致动器部28。第1弹性支承部26、第2弹性支承部27和致动器部28由器件层102的一部分构成。

第1弹性支承部26和第2弹性支承部27分别连接至基体21与可动反射镜22之间。第1弹性支承部26和第2弹性支承部27以使得可动反射镜22(可动部22b)能够沿Z轴方向移动的方式支承可动反射镜22。

第1弹性支承部26具有一对杠杆261、第1联接部件262、第2联接部件263、一对梁部件264、中间部件265、一对第1扭力杆(第1扭转支承部)266、一对第2扭力杆(第2扭转支承部)267、一对非线性缓和弹簧268和多个电极支承部269。

一对杠杆261配置在Y轴方向的光通过开口24的两侧,在Y轴方向上彼此相向。各杠杆261呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状。各杠杆261具有第1部分261a、相对于第1部分261a配置在可动反射镜22相反侧的第2部分261b以及与第1部分261a和第2部分261b连接的第3部分261c。第1部分261a和第2部分261b沿X轴方向延伸。X轴方向上的第1部分261a的长度比X轴方向上的第2部分261b的长度短。一对杠杆261的第3部分261c以离可动反射镜22越远相互分得越开的方式倾斜地延伸。

第1联接部件262架设于一对杠杆261的与可动反射镜22相反侧的第1端部261d间。第1联接部件262呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。第2联接部件263架设于一对杠杆261的可动反射镜22侧的第2端部261e间。第2联接部件263呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。X轴方向上的第2联接部件263的宽度比X轴方向上的第1联接部件262的宽度窄。Y轴方向上的第2联接部件263的长度比Y轴方向上的第1联接部件262的长度短。

一对梁部件264分别架设于一对杠杆261的第2部分261b与第1联接部件262之间。各梁部件264呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状。一对梁部件264以离可动反射镜22越远相互越靠近的方式倾斜地延伸。一对杠杆261、第1联接部件262、第2联接部件263和一对梁部件264划定光通过开口24。光通过开口24在从Z轴方向看时呈多边形。光通过开口24例如为空洞(孔)。或者,也可以在光通过开口24内配置相对于测量光L0和激光L10具有光透射性的材料。

中间部件265呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。中间部件265配置在可动反射镜22与第2联接部件263之间(换言之,可动反射镜22与光通过开口24之间)。中间部件265如后述那样,通过非线性缓和弹簧268与可动反射镜22连接。

一对第1扭力杆266分别架设于一个杠杆261的第1端部261d与基体21之间和另一个杠杆261的第1端部261d与基体21之间。即,一对第1扭力杆266分别连接至一对杠杆261与基体21之间。各第1扭力杆266沿Y轴方向延伸。一对第1扭力杆266配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。在本实施方式中,各第1扭力杆266的中心线与第1联接部件262的中心线位于同一直线上。在各杠杆261的第1端部261d设置有向Y轴方向的外侧突出的突出部261f,各第1扭力杆266与突出部261f连接。

一对第2扭力杆267分别架设于一个杠杆261的第2端部261e与中间部件265的一端之间和另一个杠杆261的第2端部261e与中间部件265的另一端之间。即,一对第2扭力杆267分别连接至一对杠杆261与可动反射镜22之间。各第2扭力杆267沿Y轴方向延伸。一对第2扭力杆267配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。

一对非线性缓和弹簧268连接至可动反射镜22与中间部件265之间。即,一对非线性缓和弹簧268连接至可动反射镜22与第2扭力杆267之间。各非线性缓和弹簧268具有在从Z轴方向看时蜿蜒延伸的蜿蜒部268a。蜿蜒部268a向Y轴方向延伸,包括在X轴方向上排列的多个直线状部分268b和将多个直线状部分268b的两端交替连结的多个折返部分268c。蜿蜒部268a的一端与中间部件265连接,蜿蜒部268a的另一端与框部222连接。蜿蜒部268a的框部222侧的部分呈沿框部222的外缘形成的形状。

非线性缓和弹簧268以如下方式构成:在可动反射镜22向Z轴方向移动后的状态下,Y轴方向周围的非线性缓和弹簧268的变形量比Y轴方向周围的第1扭力杆266和第2扭力杆267各自的变形量小,且X轴方向的非线性缓和弹簧268的变形量比X轴方向的第1扭力杆266和第2扭力杆267各自的变形量大。由此,能够抑制在第1扭力杆266和第2扭力杆267的扭转变形中产生非线性,能够抑制起因于该非线性的可动反射镜22的控制特性的下降。另外,Y轴方向周围的第1扭力杆266、第2扭力杆267和非线性缓和弹簧268的变形量例如是指扭转量(扭转角度)的绝对值。X轴方向的第1扭力杆266、第2扭力杆267和非线性缓和弹簧268的变形量例如是指挠曲量的绝对值。Y轴方向周围的或者部件的变形量是指以从该部件的中心通过且与Y轴平行的轴线为中心的圆的周向的该部件的变形量。这些对后述的第1扭力杆276、第2扭力杆277和非线性缓和弹簧278而言也一样。

多个电极支承部269包括一对第1电极支承部269a、一对第2电极支承部269b和一对第3电极支承部269c。各电极支承部269a、269b、269c呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。各电极支承部269a、269b、269c从杠杆261的第2部分261b起向与光通过开口24相反侧延伸。一对第1电极支承部269a配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。一对第2电极支承部269b配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。一对第3电极支承部269c配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。在X轴方向上,第1电极支承部269a、第2电极支承部269b和第3电极支承部269c从可动反射镜22侧起依次排列地配置。

第2弹性支承部27具有一对杠杆271、第1联接部件272、第2联接部件273、一对梁部件274、中间部件275、一对第1扭力杆(第1扭转支承部)276、一对第2扭力杆(第2扭转支承部)277、一对非线性缓和弹簧278和多个电极支承部279。

一对杠杆271配置在Y轴方向的光通过开口25的两侧,在Y轴方向上彼此相向。各杠杆271呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状。各杠杆271具有第1部分271a、相对于第1部分271a配置在与可动反射镜22相反侧的第2部分271b以及与第1部分271a和第2部分271b连接的第3部分271c。第1部分271a和第2部分271b沿X轴方向延伸。X轴方向上的第1部分271a的长度比X轴方向上的第2部分271b的长度短。一对杠杆271的第3部分271c以离可动反射镜22越远彼此分得越开的方式倾斜地延伸。

第1联接部件272架设于一对杠杆271的与可动反射镜22相反侧的第1端部271d间。第1联接部件272呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。第2联接部件273架设于一对杠杆271的可动反射镜22侧的第2端部271e间。第2联接部件273呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。X轴方向的第2联接部件273的宽度比X轴方向的第1联接部件272的宽度窄。Y轴方向的第2联接部件273的长度比Y轴方向的第1联接部件272的长度短。

一对梁部件274分别架设于一对杠杆271的第2部分271b与第1联接部件272之间。各梁部件274呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状。一对梁部件274以离可动反射镜22越远相互越靠近的方式倾斜地延伸。一对杠杆271、第1联接部件272、第2联接部件273和一对梁部件274划定光通过开口25。光通过开口25在从Z轴方向看时呈多边形。光通过开口25例如为空洞(孔)。或者,在光通过开口25内也可以配置有相对于测量光L0和激光L10具有光透射性的材料。

中间部件275呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。中间部件275配置在可动反射镜22与第2联接部件273之间(换言之,可动反射镜22与光通过开口25之间)。中间部件275如后述那样,通过非线性缓和弹簧278与可动反射镜22连接。

一对第1扭力杆276分别架设于一个杠杆271的第1端部271d与基体21之间和另一个杠杆271的第1端部271d与基体21之间。即,一对第1扭力杆276分别连接至一对杠杆271与基体21之间。各第1扭力杆276沿Y轴方向延伸。一对第1扭力杆276配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。在本实施方式中,各第1扭力杆276的中心线与第1联接部件272的中心线位于同一直线上。在各杠杆271的第1端部271d设置有向Y轴方向的外侧突出的突出部271f,各第1扭力杆276与突出部271f连接。

一对第2扭力杆277分别架设于一个杠杆271的第2端部271e与中间部件275的一端之间和另一个杠杆271的第2端部271e与中间部件275的另一端之间。即,一对第2扭力杆277分别连接至一对杠杆271与可动反射镜22之间。各第2扭力杆277沿Y轴方向延伸。一对第2扭力杆277配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。

一对非线性缓和弹簧278连接至可动反射镜22与中间部件275之间。即,一对非线性缓和弹簧278连接至可动反射镜22与第2扭力杆277之间。各非线性缓和弹簧278具有在从Z轴方向看时蜿蜒地延伸的蜿蜒部278a。蜿蜒部278a包括向Y轴方向延伸,在X轴方向上排列的多个直线状部分278b和交替地连结多个直线状部分278b的两端的多个折返部分278c。蜿蜒部278a的一端与中间部件275连接,蜿蜒部278a的另一端与框部222连接。蜿蜒部278a的框部222侧的部分呈沿框部222的外缘形成的形状。

非线性缓和弹簧278以以下方式构成:在可动反射镜22向Z轴方向移动的状态下,Y轴方向周围的非线性缓和弹簧278的变形量小于Y轴方向周围的第1扭力杆276和第2扭力杆277各自的变形量,且X轴方向的非线性缓和弹簧278的变形量大于X轴方向的第1扭力杆276和第2扭力杆277各自的变形量。由此,能够抑制在第1扭力杆276和第2扭力杆277的扭转变形产生非线性,能够抑制起因于该非线性的可动反射镜22的控制特性的下降。

多个电极支承部279包括一对第1电极支承部279a、一对第2电极支承部279b和一对第3电极支承部279c。各电极支承部279a、279b、279c呈沿与Z轴方向垂直的平面延伸的板状,沿Y轴方向延伸。各电极支承部279a、279b、279c从杠杆271的第2部分271b起向与光通过开口25相反侧延伸。一对第1电极支承部279a配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。一对第2电极支承部279b配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。一对第3电极支承部279c配置在与Y轴方向平行的同一中心线上。在X轴方向上,第1电极支承部279a、第2电极支承部279b和第3电极支承部279c从可动反射镜22侧起依次排列地配置。

致动器部28使可动反射镜22沿Z轴方向移动。致动器部28具有固定梳齿电极281、可动梳齿电极282、固定梳齿电极283和可动梳齿电极284。固定梳齿电极281、283的位置固定。可动梳齿电极282、284随着可动反射镜22的移动而移动。

固定梳齿电极281在基体21的器件层102的与电极支承部269相向的表面的一部分设置。固定梳齿电极281具有沿与Y轴方向垂直的平面延伸的多个固定梳齿281a。这些固定梳齿281a在Y轴方向上空出规定的间隔并排配置。

可动梳齿电极282在各第1电极支承部269a的可动反射镜22侧的表面、各第2电极支承部269b的X轴方向的两侧的表面和各第3电极支承部269c的可动反射镜22侧的表面设置。可动梳齿电极282具有沿与Y轴方向垂直的平面延伸的多个可动梳齿282a。这些可动梳齿282a在Y轴方向上空出规定的间隔并排配置。

在固定梳齿电极281和可动梳齿电极282,交替地配置有多个固定梳齿281a和多个可动梳齿282a。即,固定梳齿电极281的各固定梳齿281a位于可动梳齿电极282的可动梳齿282a间。相邻的固定梳齿281a与可动梳齿282a在Y轴方向上彼此相向。相邻的固定梳齿281a与可动梳齿282a之间的距离例如为几μm左右。

固定梳齿电极283在基体21的器件层102的与电极支承部279相向的表面的一部分设置。固定梳齿电极283具有沿与Y轴方向垂直的平面延伸的多个固定梳齿283a。这些固定梳齿283a在Y轴方向上空出规定的间隔并排配置。

可动梳齿电极284在各第1电极支承部279a的可动反射镜22侧的表面、各第2电极支承部279b的X轴方向的两侧的表面和各第3电极支承部279c的可动反射镜22侧的表面设置。可动梳齿电极284具有沿与Y轴方向垂直的平面延伸的多个可动梳齿284a。这些可动梳齿284a在Y轴方向上空出规定的间隔并排配置。

在固定梳齿电极283和可动梳齿电极284,交替地配置有多个固定梳齿283a和多个可动梳齿284a。即,固定梳齿电极283的各固定梳齿283a位于可动梳齿电极284的可动梳齿284a间。相邻的固定梳齿283a与可动梳齿284a在Y轴方向上彼此相向。相邻的固定梳齿283a与可动梳齿284a之间的距离例如为几μm左右。

在基体21设置有多个电极垫211。各电极垫211在以到达器件层102的方式在基体21的第1表面21a形成的开口213内、配置在器件层102的表面上。多个电极垫211中的一些电极垫211通过器件层102与固定梳齿电极281或固定梳齿电极283电连接。多个电极垫211中的另一些电极垫211通过第1弹性支承部26或第2弹性支承部27与可动梳齿电极282或可动梳齿电极284电连接。此外,在基体21设置有作为接地电极使用的一对电极垫212。一对电极垫212以位于Y轴方向的可动反射镜22的两侧的方式配置在第1表面21a上。

参照图11,进一步说明电极垫211的周边的结构。以下,参照一个电极垫211进行说明,不过其它电极垫211也同样地构成。如图11所示,各电极垫211在以到达器件层102的方式在支承层101的Z轴方向的一侧的表面101a形成的开口213内,配置在器件层102的Z轴方向的一侧的表面102a上。

开口213具有由表面102a构成的底面214以及由支承层101和中间层103构成的侧面215。底面214例如呈矩形。侧面215具有与底面214连续地形成而与底面214大致垂直地延伸的第1面215a、与第1面215a连续地形成而与底面214大致平行地延伸的阶差面215b、以及与阶差面215b连续地形成而与底面214大致垂直地延伸的第2面215c。阶差面215b在从Z轴方向看时沿开口213的边缘呈环状延伸。

电极垫211在底面214的整个面配置。此外,电极垫211跨底面214和侧面215延伸。更具体而言,电极垫211以到达侧面215的第1面215a而不到达阶差面215b的方式形成。电极垫211例如由金属膜(金属层)构成。该金属膜例如通过使用硬掩模的溅射法形成。构成电极垫211的金属膜比构成反射镜面22a的金属膜厚。

基体21具有以到达器件层102的方式在支承层101的表面101a形成的槽部216。槽部216以在从Z轴方向看时包围开口213的方式、呈环状延伸。槽部216例如在从Z轴方向看时呈矩形环状。通过设置槽部216,能够将电极垫211彼此可靠地电绝缘。即,如本实施方式那样,构成电极垫211的金属膜以到达侧面215的方式形成,在电极垫211与支承层101接触的情况下,存在电极垫211彼此隔着支承层101电连接的问题。与此相对,在反射镜器件20,通过设置槽部216,即使在那样的情况下也能够将电极垫211彼此可靠地电绝缘。

在以上那样构成的反射镜器件20中,通过后述的引针113和线缆(省略图示),向驱动部23输入用于使可动反射镜22沿Z轴方向移动的电信号。由此,例如在彼此相向的固定梳齿电极281与可动梳齿电极282之间和彼此相向的固定梳齿电极283与可动梳齿电极284产生静电力,以使得可动反射镜22向Z轴方向上的一侧移动。此时,在第1弹性支承部26和第2弹性支承部27,第1扭力杆266、276、第2扭力杆267、277扭转,在第1弹性支承部26和第2弹性支承部27产生弹性力。在反射镜器件20,通过对驱动部23赋予周期电信号,能够沿Z轴方向使可动反射镜22以其共振频率水平往复移动。这样,驱动部23作为静电致动器发挥作用。

[反射镜单元的其它结构]

如图2、图3、图4和图7所示,光学功能部件13具有与基体21的第2表面21b相对的第3表面13a(Z轴方向上的一侧的表面)和与第3表面13a相反侧的第4表面13b。光学功能部件13相对于反射镜器件20配置在Z轴方向上的另一侧。在从Z轴方向看时,光学功能部件13的外缘13c位于基体21的外缘21c的外侧。即,在从Z轴方向看时,光学功能部件13的外缘13c包围基体21的外缘21c。光学功能部件13由相对于测量光L0和激光L10具有透射性的材料一体地形成。光学功能部件13例如由玻璃呈矩形板状形成,例如具有15mm×20mm×4mm(厚度)左右的尺寸。另外,光学功能部件13的材料例如根据光组件1的灵敏度波长来选择,在光组件1的灵敏度波长处于近红外区域的情况下为玻璃,在光组件1的灵敏度波长处于中红外区域的情况下为硅。

在光学功能部件13设置有一对光透射部14、15。光透射部14是光学功能部件13中在Z轴方向上与反射镜器件20的光通过开口24相对的部分。光透射部15是光学功能部件13中在Z轴方向上与反射镜器件20的光通过开口25相对的部分。光透射部14的反射镜器件20侧的表面14a和光透射部15的反射镜器件20侧的表面15a与第3表面13a位于同一平面上。光透射部(第2光通过部)14构成分束器单元3与固定反射镜16之间的光路的第2部分(一部分)。光透射部14是对在分束器单元3与可动反射镜22之间的光路和分束器单元3与固定反射镜16之间的光路之间产生的光程差进行修正的部分。另外,在本实施方式中,光透射部15不作为光透射部发挥作用。

光学功能部件13具有与反射镜器件20的可动反射镜22和驱动部23相对的第5表面13d。第5表面13d位于比第3表面13a靠第4表面13b侧。第5表面13d在从Z轴方向看时延伸至光学功能部件13的外缘13c。在本实施方式中,第5表面13d包围各光透射部14、15的反射镜器件20侧的端部,并且分别延伸至光学功能部件13的外缘13c中沿Y轴方向延伸的一对对边。

光学功能部件13的第3表面13a通过直接结合(例如,等离子体活性化接合(PlasmaActivation Bonding)、表面活性化接合(SAB:Surface-activated Room-temperatureBonding)、原子扩散接合(ADB:Atomic Diffusion Bonding)、阳极接合(Anodic Bonding)、熔融接合(Fusion Bonding)、亲水化接合(Hydrophilic Bonding)等)与基体21的第2表面21b接合。在本实施方式中,第3表面13a在Y轴方向上的第5表面13d的两侧,以与设置在基体21的多个电极垫211、212相对的方式延伸。此处,第5表面13d位于比第3表面13a靠第4表面13b侧,因此第5表面13d在与可动反射镜22和驱动部23相对的区域离开反射镜器件20。此外,光透射部14的表面14a和光透射部15的表面15a分别与反射镜器件20的光通过开口24、25相对。由此,在反射镜单元2防止在可动反射镜22沿Z轴方向往复移动时可动反射镜22和驱动部23与光学功能部件13接触。

另外,在反射镜器件20的基体21,设置有在光学功能部件13的第3表面13a与基体21的第2表面21b相互接合的状态下离开光学功能部件13的第6表面21d。第6表面21d在包含从Z轴方向看时的基体21的外缘的至少一部分的区域离开光学功能部件13。在本实施方式中,第6表面21d通过沿基体21的外缘中沿Y轴方向延伸的一个边通过蚀刻除去器件层102和中间层103而形成。此外,在光学功能部件13的第3表面13a形成有多个基准孔13e。在本实施方式中,多个基准孔13e以与基体21具有的多个角部分别对应的方式在第3表面13a形成。在光学功能部件13的第3表面13a与基体21的第2表面21b相互接合时,通过把持基体21中与第6表面21d对应的部分实施反射镜器件20的操作,以在第3表面13a形成的多个基准孔13e为基准,调节X轴方向和Y轴方向上的反射镜器件20的位置和与Z轴方向垂直平行的平面内的反射镜器件20的角度。

如图3和图4所示,固定反射镜16相对于光学功能部件13配置在Z轴方向的另一侧(与反射镜器件20相反侧),相对于反射镜器件20的基体21的位置固定。固定反射镜16例如通过蒸镀在光学功能部件13的第4表面13b形成。固定反射镜16具有与Z轴方向垂直的反射镜面16a。在本实施方式中,可动反射镜22的反射镜面22a和固定反射镜16的反射镜面16a朝向Z轴方向上的一侧(分束器单元3侧)。另外,固定反射镜16以将从光学功能部件13的各光透射部14、15透射的光反射的方式,与光学功能部件13的第4表面13b连续地形成,不过也可以分别设置将从光透射部14透射的光反射的固定反射镜和将从光透射部15透射的光反射的固定反射镜。

应力缓和基片17通过固定反射镜16安装在光学功能部件13的第4表面13b。应力缓和基片17例如利用粘接剂安装在固定反射镜16。在从Z轴方向看时,应力缓和基片17的外缘位于光学功能部件13的外缘13c的外侧。即,在从Z轴方向看时,应力缓和基片17的外缘包围光学功能部件13的外缘13c。应力缓和基片17的热膨胀系数相比光学功能部件13的热膨胀系数更接近反射镜器件20的基体21的热膨胀系数(更具体而言为支承层101的热膨胀系数)。此外,应力缓和基片17的厚度相比光学功能部件13的厚度更接近反射镜器件20的基体21的厚度。应力缓和基片17例如使用硅呈矩形板状形成,具有例如16mm×21mm×0.65mm(厚度)左右的尺寸。

在如以上那样构成的反射镜单元2,如图1所示,应力缓和基片17的与光学功能部件13相反侧的表面例如通过粘接剂固定在支承体9的表面9a(Z轴方向上的一侧的表面),由此安装在支承体9。在反射镜单元2安装在支承体9时,如图8所示那样,以在支承体9形成的基准孔9b为基准,调节X轴方向和Y轴方向的反射镜器件20的位置和与Z轴方向垂直平行的平面内的反射镜器件20的角度。另外,在图8中省略第2支承结构12的图示。

[第1支承结构和分束器单元的结构]

如图1和图8所示,第1支承结构11具有框体111、光透射部件112和多个引针113。框体111以在从Z轴方向看时包围反射镜单元2的方式形成,例如通过银焊料等的粘接剂安装在支承体9的表面9a。框体111例如由陶瓷形成,例如呈矩形框状。框体111的与支承体9相反侧的端面111a,与反射镜器件20的基体21的第1表面21a相比更位于与支承体9相反侧。

光透射部件112以封闭框体111的开口的方式形成,例如通过粘接剂安装在框体111的端面111a。光透射部件112由相对于测量光L0和激光L10具有透射性的材料形成,例如呈矩形板状。此处,框体111的端面111a与反射镜器件20的基体21的第1表面21a相比更位于与支承体9相反侧,因此光透射部件112离开反射镜器件20。由此,在光组件1防止在可动反射镜22沿Z轴方向往复移动时可动反射镜22和驱动部23与光透射部件112接触。另外,在光组件1,由支承体9、框体111和光透射部件112构成收纳反射镜单元2的封装件。

各引针113以一个端部113a位于框体111的内侧且另一个端部(省略图示)位于框体111的外侧的方式设置在框体111。引针113的一个端部113a在反射镜器件20通过线缆(省略图示)与对应于该引针113的电极垫211、212电连接。在光组件1,用于使可动反射镜22沿Z轴方向移动的电信号通过多个引针113输入驱动部23。在本实施方式中,在框体111形成有在Y轴方向上的光学功能部件13的两侧沿X轴方向延伸的阶差面111b,各引针113的一个端部113a配置在阶差面111b。各引针113在Y轴方向上的支承体9的两侧沿Z轴方向延伸,各引针113的另一个端部位于比支承体9靠Z轴方向的另一侧。

如图10所示,分束器单元3例如通过兼作折射率匹配剂的光学粘接剂安装在光透射部件112的与反射镜器件20相反侧的表面112a。分束器单元3具有第1反射镜面31、第2反射镜面32和多个光学面33a、33b、33c、33d。分束器单元3通过接合多个光学块34、35而构成。各光学块34、35由折射率与光学功能部件13相同或类似的材料形成。另外,图10是图1所示的反射镜单元2和分束器单元3的示意的截面图,在图10中,例如在Z轴方向上的尺寸放大至大于实际的状态下示意地表示反射镜器件20。

第1反射镜面31是相对于Z轴方向倾斜的反射镜面(例如,半反射镜面),在光学块34与光学块35之间形成。在本实施方式中,第1反射镜面31是与Y轴方向平行的面,且是与Z轴方向成45°的角度的面,是以越靠近反射镜器件20越远离光入射部4的方式倾斜的面。第1反射镜面31具有将测量光L0的一部分反射且使测量光L0的剩余部分透射的功能和将激光L10的一部分反射且使激光L10的剩余部分透射的功能。第1反射镜面31例如由电介质多层膜形成。第1反射镜面31在从Z轴方向看时与反射镜器件20的光通过开口24、光学功能部件13的光透射部14和固定反射镜16的反射镜面16a重叠,且在从X轴方向看时与光入射部4重叠(参照图1)。即,第1反射镜面31在Z轴方向上与固定反射镜16相对,且在X轴方向与光入射部4相对。

第2反射镜面32是与第1反射镜面31平行的反射镜面(例如全反射反射镜面),以相对于第1反射镜面31位于与光入射部4相反侧的方式在光学块35形成。第2反射镜面32具有反射测量光L0的功能和反射激光L10的功能。第2反射镜面32例如由金属膜形成。第2反射镜面32在从Z轴方向看时与反射镜器件20的可动反射镜22的反射镜面22a重叠,且在从X轴方向看时与第1反射镜面31重叠。即,第2反射镜面32在Z轴方向上与可动反射镜22相对,且在X轴方向上与第1反射镜面31相对。

光学面33a是与Z轴方向垂直的面,以相对于第1反射镜面31位于与反射镜器件20相反侧的方式在光学块35形成。光学面33b是与Z轴方向垂直的面,以相对于第2反射镜面32位于反射镜器件20侧的方式在光学块35形成。光学面33c是与Z轴方向垂直的面,以相对于第1反射镜面31位于反射镜器件20侧的方式在光学块34形成。光学面33b和光学面33c位于同一平面上。光学面33d是与X轴方向垂直的面,以相对于第1反射镜面31位于光入射部4侧的方式在光学块34形成。各光学面33a、33b、33c、33d具有使测量光L0透射的功能和使激光L10透射的功能。

如以上那样构成的分束器单元3通过位于同一平面上的光学面33b和光学面33c例如利用光学粘接剂固定在光透射部件112的表面112a而安装在光透射部件112。在光透射部件112安装分束器单元3时,如图9所示那样,以在支承体9形成的基准孔9b为基准,调节X轴方向和Y轴方向上的分束器单元3的位置和与Z轴方向垂直平行的平面内的分束器单元3的角度。另外,在图9中省略第2支承结构12的图示。

此处,参照图10对反射镜单元2和分束器单元3的测量光L0的光路和激光L10的光路进行详细说明。

如图10所示,当测量光L0通过光学面33d沿X轴方向向分束器单元3入射时,测量光L0的一部分从第1反射镜面31透射,在第2反射镜面32反射,通过光学面33b和光透射部件112到达可动反射镜22的反射镜面22a。该测量光L0的一部分在可动反射镜22的反射镜面22a反射,在同一光路P1上向反方向行进而在第1反射镜面31反射。测量光L0的剩余部分在第1反射镜面31反射,通过光学面33c、光透射部件112、反射镜器件20的光通过开口24和光学功能部件13的光透射部14,到达固定反射镜16的反射镜面16a。该测量光L0的剩余部分在固定反射镜16的反射镜面16a反射,在同一光路P2上向反方向行进而从第1反射镜面31透射。在第1反射镜面31反射后的测量光L0的一部分和从第1反射镜面31透射后的测量光L0的剩余部分成为干涉光L1,该测量光的干涉光L1通过光学面33a从分束器单元3沿Z轴方向出射。

另一方面,当激光L10通过光学面33a沿Z轴方向向分束器单元3入射时,激光L10的一部分在第1反射镜面31和第2反射面32反射,通过光学面33b和光透射部件112到达可动反射镜22的反射镜面22a。该激光L10的一部分在可动反射镜22的反射镜面22a反射,在同一光路P3上向反方向行进而在第1反射镜面31反射。激光L10的剩余部分从第1反射镜面31透射,通过光学面33c、光透射部件112、反射镜器件20的光通过开口24和光学功能部件13的光透射部14,到达固定反射镜16的反射镜面16a。该激光L10的剩余部分在固定反射镜16的反射镜面16a反射,在同一光路P4上向反方向行进而从第1反射镜面31透射。在第1反射镜面31反射后的激光L10的一部分和从第1反射镜面31透射后的激光L10的剩余部分成为干涉光L11,该激光的干涉光L11通过光学面33a从分束器单元3沿Z轴方向出射。

如上所述,反射镜器件20的光通过开口24构成分束器单元3与固定反射镜16之间的光路中、测量光L0的光路P2的第1部分P2a和激光L10的光路P4的第1部分P4a。此外,光学功能部件13的光透射部14构成分束器单元3与固定反射镜16之间的光路中、测量光L0的光路P2的第2部分P2b和激光L10的光路P4的第2部分P4b。

通过由光透射部14构成测量光L0的光路P2的第2部分P2b,修正两个光路P1、P2间的光程差,使得测量光L0的光路P1的光路长度(考虑了该光路通过的各介质的折射率的光路长度)与测量光L0的光路P2的光路长度的差变小。同样,通过由光透射部14构成激光L10的光路P4的第2部分P4b,修正两个光路P3、P4间的光程差,使得激光L10的光路P3的光路长度与激光L10的光路P4的光路长度的差变小。在本实施方式中,光透射部14的折射率与构成分束器单元3的各光学块的折射率相等,沿着X轴方向的第1反射镜面31与第2反射镜面32的距离与沿着Z轴方向的光透射部14的厚度(即,沿着Z轴方向的光透射部14的表面14a与光学功能部件13的第4表面13b的距离)相等。

[第2支承结构和光入射部等的结构]

如图1所示,第2支承结构12具有连结单元120。连结单元120包括主体部121、框体122和固定板123。主体部121包括一对侧壁部124、125和顶壁部126。一对侧壁部124、125在X轴方向上彼此相对。在X轴方向上的一侧的侧壁部124形成有开口124a。顶壁部126在Z轴方向上与支承体9相对。在顶壁部126形成有开口126a。主体部121例如使用金属一体地形成。在主体部121设置有多个定位销121a。主体部121通过分别在于支承体9形成的基准孔9b和孔9c的嵌入定位销121a而相对于支承体9定位,在该状态下,例如通过螺栓安装在支承体9。

框体122配置在侧壁部124的与分束器单元3相反侧的表面。框体122的开口通过侧壁部124的开口124a与分束器单元3相对。在框体122配置有光入射部4。固定板123是用于将配置在框体122的光入射部4固定于主体部121的部件(详细情况后述)。

第2支承结构12进一步具有保持单元130。保持单元130包括主体部131、框体132和固定板133。主体部131安装在顶壁部126的与支承体9相反侧的表面。主体部131通过多个定位销131a相对于连结单元120的主体部121定位,在该状态下,例如通过螺栓安装在顶壁部126。在主体部131的与支承体9相反侧的表面形成有凹部134。在凹部134的底面形成有第1光通过孔135、第2光通过孔136和第3光通过孔137。第1光通过孔135在Z轴方向上在与分束器单元3的第1反射镜面31相对的位置形成。第2光通过孔136在X轴方向上的第1光通过孔135的另一侧(即,与光入射部4相反侧)形成。第3光通过孔137在X轴方向上的第2光通过孔136的另一侧形成。

框体132在凹部134的底面配置。框体132的开口与第3光通过孔137相对。在框体132配置有第2光源7。第1光检测器6以与第1光通过孔135相对的状态配置在凹部134的底面。第2光检测器8以与第2光通过孔136相对的状态配置在凹部134的底面。固定板133是用于将配置在凹部134的底面的第1光检测器6和第2光检测器8以及配置在框体132的第2光源7固定于主体部131的部件(详细情况后述)。

光入射部4具有保持件41和准直透镜42。保持件41保持准直透镜42,以能够连接对测量光L0进行导光的光纤(省略图示)的方式构成。准直透镜42使从光纤出射的测量光L0准直(校准)。当在保持件41连接光纤时,光纤的光轴与准直透镜42的光轴一致。

在保持件41设置有凸缘部41a。凸缘部41a配置在框体122与固定板123之间。通过在该状态下,例如通过螺栓在侧壁部124安装固定板123,使得配置在框体122的光入射部4固定于主体部121。这样,光入射部4配置在X轴方向上的分束器单元3的一侧,由第2支承结构12支承。光入射部4使从第1光源经测量对象入射的测量光L0或从测量对象发出的测量光L0(在本实施方式中为由光纤导光的测量光L0)入射分束器单元3。

在框体122安装有滤光器54。滤光器54具有截断激光L10的功能。滤光器54以相对于光入射部4的光轴倾斜的状态配置在侧壁部124的开口124a内。滤光器54在从X轴方向看时封闭框体122的开口。这样,滤光器54配置在光入射部4与分束器单元3之间,以相对于光入射部4的光轴倾斜的状态由第2支承结构12支承。在本实施方式中,滤光器54的光学面是与Z轴方向平行的面,且是与Y轴方向成10°~20°的角度的面。另外,光入射部4的光轴与X轴方向平行。

由此,即使在测量光L0中包含与激光L10相同波段的光,也能够防止该光入射到分束器单元3,因此基于激光的干涉光L11的检测结果,光能够高精度地获得可动反射镜22在Z轴方向上的位置。此外,由于滤光器54相对于光入射部4的光轴倾斜,所以能够使与激光L10相同波段的光在干涉光学系统外反射,从而可靠地防止该光成为杂散光。在本实施方式中,与沿X轴方向从分束器单元3出射的激光L10相同波段的光被滤光器54反射,从第2支承结构12的主体部121的一对侧壁部124、125之间射出到干涉光学系统外。由此,能够可靠地防止该光成为杂散光。

第1光检测器6具有保持件61、光检测元件62和聚光透镜63。保持件61保持光检测元件62和聚光透镜63。光检测元件62检测测量光的干涉光L1。光检测元件62例如为InGaAs光电二极管。聚光透镜63将向光检测元件62入射的测量光的干涉光L1聚光于光检测元件62。在保持件61,光检测元件62的光轴与聚光透镜63的光轴相互一致。

在保持件61设置有凸缘部61a。凸缘部61a配置在主体部131的凹部134的底面与固定板133之间。在该状态下,固定板133例如通过螺栓安装在主体部131,配置在凹部134的底面的第1光检测器6固定于主体部131。这样,第1光检测器6配置在Z轴方向上的分束器单元3的一侧,由第2支承结构12支承。第1光检测器6在Z轴方向上与分束器单元3的第1反射镜面31相对。第1光检测器6检测从分束器单元3出射的测量光的干涉光L1。

第2光检测器8具有保持件81、光检测元件82和聚光透镜83。保持件81保持光检测元件82和聚光透镜83。光检测元件82检测激光的干涉光L11。光检测元件82例如为Si光电二极管。聚光透镜83将向光检测元件82入射的激光的干涉光L11于光检测元件82。在保持件81,光检测元件82聚光的光轴与聚光透镜83的光轴相互一致。

在保持件81设置有凸缘部81a。凸缘部81a配置在主体部131的凹部134的底面与固定板133之间。在该状态下,固定板133例如通过螺栓安装在主体部131,配置在凹部134的底面的第2光检测器8固定于主体部131。这样,第2光检测器8配置在Z轴方向上的分束器单元3的一侧,由第2支承结构12支承。第2光检测器8检测从分束器单元3出射的激光的干涉光L11。

第2光源7具有保持件71、发光元件72和准直透镜73。保持件71保持发光元件72和准直透镜73。发光元件72出射激光L10。发光元件72例如为VCSEL等的半导体激光器。准直透镜73使从发光元件72出射的激光L10准直。在保持件71,发光元件72的光轴与准直透镜73的光轴相互一致。

在保持件71设置有凸缘部71a。凸缘部71a配置在框体132与固定板133之间。在该状态下,固定板133例如通过螺栓安装在主体部131,配置在框体132的第2光源7固定于主体部131。这样,第2光源7配置在Z轴方向上的分束器单元3的一侧,由第2支承结构12支承。第2光源7出射使其入射分束器单元3的激光L10。

如上所述,保持单元130使得第1光检测器(第1光器件)6、第2光检测器(第2光器件)8和第2光源(第3光器件)7朝向同一侧且按第1光检测器6、第2光检测器8、第2光源7的顺序排列地保持第1光检测器6、第2光检测器8和第2光源7。在本实施方式中,保持单元130以在Z轴方向上的分束器单元3的一侧,使得第1光检测器6、第2光检测器8和第2光源7朝向Z轴方向上的另一侧(即,分束器单元3侧)的方式,保持第1光检测器6、第2光检测器8和第2光源7。此外,保持单元130以从X轴方向上的一侧(即,光入射部4侧)起按第1光检测器6、第2光检测器8、第2光源7的顺序进行排列的方式,保持第1光检测器6、第2光检测器8和第2光源7。

在保持单元130的主体部131安装有第1反射镜51、第2反射镜52和第3反射镜53。第1反射镜51由保持单元130保持,相对于第1光通过孔135位于与第1光检测器6相反侧。第2反射镜52由保持单元130保持,相对于第2光通过孔136位于与第2光检测器8相反侧。第3反射镜53由保持单元130保持,相对于第3光通过孔137位于与第2光源7相反侧。

第1反射镜51具有使测量光L0透射且将激光L10反射的功能,且是相对于第1光检测器6的光轴倾斜的二向色镜。第1反射镜51配置在分束器单元3与第1光检测器6之间。即,第1反射镜51以与分束器单元3和第1光检测器6相对的方式配置。在本实施方式中,第1反射镜51的光学面是与Y轴方向平行的面,且是与Z轴方向形成45°的角度的面。另外,第1光检测器6的光轴与Z轴方向平行。

第2反射镜52具有将激光L10的一部分反射且使激光L10的剩余部分透射的功能,且是与第1反射镜51平行的反射镜(例如,半反射镜)。第2反射镜52以在从X轴方向看时与第1反射镜51重叠且在从Z轴方向看时与第2光检测器8重叠的方式配置。即,第2反射镜52以与第1反射镜51和第2光检测器8相对的方式配置。在本实施方式中,第2反射镜52的光学面是与Y轴方向平行的面,且是与Z轴方向形成45°的角度的面。

第3反射镜53具有将激光L10反射的功能,且是与第2反射镜52平行的反射镜(例如,全反射镜)。第3反射镜53以在从X轴方向看时与第2反射镜52重叠且在从Z轴方向看时与第2光源7重叠的方式配置。即,第3反射镜53以与第2反射镜52和第2光源7相对的方式配置。在本实施方式中,第3反射镜53的光学面是与Y轴方向平行的面,且是与Z轴方向形成45°的角度的面。

在保持单元130的主体部131安装有孔隙部件55。孔隙部件55由保持单元130保持,位于第1反射镜51与第1光检测器6之间。孔隙部件55是形成有在从Z轴方向看时呈圆形的开口的部件,配置在第1光通过孔135内。

从分束器单元3沿Z轴方向出射的测量光的干涉光L1从第1反射镜51透射,通过孔隙部件55入射到第1光检测器6,由第1光检测器6检测出。另一方面,从第2光源7出射的激光L10在第3反射镜53被反射而从第2反射镜52透射,在第1反射镜51被反射而沿Z轴方向入射到分束器单元3。从分束器单元3沿Z轴方向出射的激光的干涉光L11在第1反射镜51和第2反射镜52被反射而入射到第2光检测器8,由第2光检测器8检测出。

[作用和效果]

在以上说明的反射镜器件20中,基体21的第1表面21a(Z轴方向上的一侧的表面)位于比反射镜面22a靠一侧地配置。由此,能够利用基体21保护反射镜面22a,例如,能够抑制由于搬运时等的直接的接触而损伤反射镜面22a。进一步,在反射镜器件20中,构成基体21的支承层101比构成基体21的器件层102厚。由此,能够确保基体21相对于反射镜面22a的突出量,能够利用基体21有效地保护反射镜面22a。由此,根据反射镜器件20,能够提高可靠性。另外,“基体21的第1表面21a位于比反射镜面22a靠一侧”是指,“第1表面21a的至少一部分位于比反射镜面22a靠一侧”。在反射镜器件20中,整个第1表面21a位于比反射镜面22a靠Z轴方向的一侧。换言之,整个反射镜面22a位于比第1表面21a靠Z轴方向的另一侧。“基体的Z轴方向的一侧的表面”换言之是“基体的Z轴方向的一侧的端面”或“基体的表面中位于Z轴方向上一侧最靠边的位置的表面”。

梁部224的Z轴方向的一侧的端面(端面224as,224bs,224cs),位于比反射镜面22a靠一侧。由此,另一梁部224也能够保护反射镜面22a。进一步,还能够利用梁部224抑制可动部22b的移动中的变形。

梁部224具有以沿在从Z轴方向看时配置部221的外缘延伸的方式配置在配置部221的一侧的表面上的内侧梁部224a。由此,内侧梁部224a配置在反射镜面22a的附近,由此能够更有效地保护反射镜面22a。进一步,由于内侧梁部224a配置在配置部221上,所以能够更恰当地抑制配置部221的变形。

梁部224具有以在从Z轴方向看时沿框部222延伸的方式配置在框部222的一侧的表面上的外侧梁部224b。由此,能够利用梁部224更加有效地保护反射镜面22a。进一步,能够利用外侧梁部224b抑制框部222的变形,进而能够抑制起因于框部222的变形的配置部221的变形。

构成梁部224的支承层101比构成基体21的支承层101薄。由此,能够抑制在这种情况下可动部22b的移动中梁部224从基体21的突出,能够增加Z轴方向上的可动部22b的移动量。

在基体21,从支承层101的表面101a(Z轴方向上的一侧的表面)至器件层102地形成有以在从Z轴方向看时包围开口213的方式延伸的槽部216。由此,能够利用槽部216实现电极垫211的电绝缘性,能够进一步提高可靠性。

电极垫211跨开口213的底面214和侧面215延伸。由此,能够实现大面积的电极垫211。构成电极垫211的金属层比构成反射镜面22a的金属层厚。在这种情况下,能够抑制反射镜面22a的变形,并且能够实现地电极垫211的电连接。即,为了抑制反射镜面22a的翘曲,优选构成反射镜面22a的金属层较薄。通过使得构成电极垫211的金属层厚,能够提高线缆丝焊工序中的丝焊性能。假如电极垫211过薄,则担心不能设置线缆,不能得到充分的紧贴力,在反射镜器件20中能够抑制这样的情形。

在反射镜单元2中,通过光学功能部件13的光透射部14,能够修正在分束器单元3与可动反射镜22之间的光路和分束器单元3与固定反射镜16之间的光路之间产生的光路长度差。“修正光路长度差”是指,减小分束器单元3与可动反射镜33之间的光路的光路长度(考虑了该光路通过的各介质的折射率的光路长度)和分束器单元3与固定反射镜16之间的光路的光路长度的差。进一步,在反射镜单元2中,例如,与“反射镜面22a配置在器件层102的与中间层103相反侧的表面上,基体21在支承层101的与中间层103相反侧的表面与光学功能部件13的第3表面13a接合的结构”相比,反射镜面22a配置在光学功能部件13的附近。这样的结构在利用光透射部14修正光路长度差的情况下特别有效。即,例如能够容易地(以少的动作量)令使可动反射镜22沿Z轴方向往复移动的情况下的基准位置处于光学功能部件13的第3表面13a。因此,能够抑制沿着Z轴方向的可动反射镜22的往复移动量,并且取得充分的光干涉信号。

[变形例]

在上述实施方式中,各结构的材料和形状中并不限定于上述的材料和形状,而能够采用各种各样的材料和形状。例如,配置部221和反射镜面22a各自也可以在在从Z轴方向看时呈矩形、八角形状等的任意的形状。框部222也可以在从Z轴方向看时呈矩形环状、八角形环状等的任意的环形状。光通过开口24和光通过开口25各自也可以在在从Z轴方向看时圆形具有八角形状等的任意的形状。反射镜器件20还可以代替光通过开口24或光通过部25具有在基体21形成的孔或切口作为第1光通过部。构成反射镜器件20的半导体基片并不一定为SOI基片,只要是从Z轴方向上的一侧起依次具有第1半导体层、绝缘层和第2半导体层的基片即可。

内侧梁部224a、外侧梁部224b和连结梁部224c各自也可以形成为任意的形状。例如,梁部也可以相对于X轴方向或Y轴方向倾斜地延伸或呈之字形延伸。各梁部的配置、数量、长度、宽度和厚度任意地设定即可。例如,内侧梁部224a、外侧梁部224b和连结梁部224c的厚度也可以相互不同。也可以省略这些梁部的至少1个梁部。梁部224也可以在从Z轴方向看时不包围反射镜面22a。构成梁部224的支承层101的厚度也可以与构成基体21的支承层101的厚度相同。第1扭力杆266、276和第2扭力杆267、277的形状并不限定,也可以为棒状等的任意的形状。电极垫211也可以仅在开口213的底面214上配置,而不到达侧面215。在这种情况下,也可以省略槽部216。基体21的第2表面21b与光学功能部件13的第3表面13a也可以通过直接结合以外的方式(例如UV固化树脂等的粘接剂等)相互接合。固定反射镜16相对于光学功能部件13配置在与反射镜器件20相反侧即可,也可以从光学功能部件13的第4表面13b离开。

本发明的光学器件并不限定于反射镜器件,反射镜面22a以外的其它光学功能部也可以为配置在可动部22b上的光学器件。作为其它光学功能部,例如能够列举透镜等。反射镜器件20的驱动部23也可以具有弹性地支承可动反射镜22的3个以上弹性支承部。致动器部28并不限定于静电致动器,例如由于为压电式致动器、电磁式致动器等。在上述实施方式中,可动部22b的移动方向(规定方向)为与基体21的第1表面21a垂直的方向,不过移动方向只要是与第1表面21a交叉的方向即可。反射镜器件20并不限定于构成FTIR的反射镜器件,也可以为构成其它光学系统的反射镜器件。上述的一个实施方式或变形例中的各结构能够任意地应用于其它实施方式或变形例中的各结构。

附图标记的说明

3…分束器单元

13…光学功能部件

14…光透射部(第2光通过部)

16…固定反射镜

20…反射镜器件(光学器件)

21…基体

21a…第1表面(主面)

21b…第2表面(主面)

22a…反射镜面(光学功能部)

22b…可动部

221…配置部

222…框部

223…连结部

224…梁部

24…光通过开口(第1光通过部)

100…SOI基片(半导体基片)

101…支承层(第1半导体层)

101a…表面

102…器件层(第2半导体层)

102a…表面

103…中间层(绝缘层)

211…电极垫

213…开口

214…底面

215…侧面

216…槽部。

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