特許 6196867 光学モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6196867

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】光学モジュール

(51)【国際特許分類】

   H02N 1/00 20060101AFI20170904BHJP

【ＦＩ】

   H02N1/00

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-206686(P2013-206686)

(22)【出願日】2013年10月1日

(65)【公開番号】特開2015-73338(P2015-73338A)

(43)【公開日】2015年4月16日

【審査請求日】2016年8月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124291

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】藁科 禎久

【審査官】 島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５２２６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５６８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公平２−４０４８１（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開２００８−４４０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−９４４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｎ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板と、
前記半導体基板に固定された固定部、及び、前記固定部との間に発生する静電力によって、前記固定部に対して移動させられる可動部を有する静電アクチュエータと、
前記可動部に接続され、第１ばね定数を有する第１ばね部と、
前記第１ばね部と前記半導体基板との間に接続され、前記第１ばね定数よりも大きい第２ばね定数を有する第２ばね部と、
前記第１ばね部と前記第２ばね部との接続部に接続された光学部品と、を備える、光学モジュール。

【請求項2】

前記固定部と前記可動部との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて前記固定部と前記可動部との間に駆動電圧を印加する制御部を更に備える、請求項１記載の光学モジュール。

【請求項3】

前記光学部品は、ファブリペロ干渉フィルタの可動ミラーである、請求項１又は２記載の光学モジュール。

【請求項4】

前記可動部、前記第１ばね部、前記第２ばね部及び前記光学部品は、前記半導体基板に一体的に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項記載の光学モジュール。

【請求項5】

前記第１ばね部は、並列に設けられた複数の第１ばねを含み、
前記第２ばね部は、並列に設けられた複数の第２ばねを含む、請求項１〜４のいずれか一項記載の光学モジュール。

【請求項6】

前記光学部品は、前記半導体基板に対して平行に駆動させられる、請求項１〜５のいずれか一項記載の光学モジュール。

【請求項7】

前記第１ばね部は、前記可動部が固定された一端、及び前記接続部となる他端を有し、
前記第２ばね部は、前記接続部となる一端、及び前記半導体基板に固定された他端を有する、請求項６記載の光学モジュール。

【請求項8】

前記光学部品は、前記半導体基板に対して垂直に駆動させられる、請求項１〜５のいずれか一項記載の光学モジュール。

【請求項9】

前記第１ばね部は、前記半導体基板に固定された一端、及び前記接続部となる他端を有し、
前記第２ばね部は、前記接続部となる一端、及び前記半導体基板に固定された他端を有し、
前記可動部は、前記第１ばね部の中間部に接続されている、請求項８記載の光学モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術が用いられた光学モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳ技術が用いられた光学モジュールとして、例えば、静電アクチュエータと、ファブリペロ干渉フィルタと、を備えるものがある。ファブリペロ干渉フィルタでは、静電アクチュエータによって一対のミラー間の距離が変化させられ、当該距離に応じた波長を有する光が透過させられる。したがって、ファブリペロ干渉フィルタの波長分解能を高めるためには、静電アクチュエータを用いて安定的に且つ高精度にミラーを動作させる必要がある。

【0003】

そこで、静電アクチュエータの静電容量の変化を検出することにより、ミラーの動作を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、印加電圧の不安定さ、周囲温度の変化等によらず、ミラーを適切に動作させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１１／０２２２０６７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ファブリペロ干渉フィルタの波長分解能を高めるほど、静電アクチュエータの静電容量の微小変化を適切に検出することが容易ではなくなる。そのため、特許文献１記載の技術によっても、静電アクチュエータを用いて安定的に且つ高精度にミラーを動作させることができなくなるおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、静電アクチュエータを用いて安定的に且つ高精度に光学部品を動作させることができる光学モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の光学モジュールは、半導体基板と、半導体基板に固定された固定部、及び、固定部との間に発生する静電力によって、固定部に対して移動させられる可動部を有する静電アクチュエータと、可動部に接続され、第１ばね定数を有する第１ばね部と、第１ばね部と半導体基板との間に接続され、第１ばね定数よりも大きい第２ばね定数を有する第２ばね部と、第１ばね部と第２ばね部との接続部に接続された光学部品と、を備える。

【0008】

この光学モジュールでは、静電アクチュエータの可動部は、第１ばね定数を有する第１ばね部に接続され、光学部品は、第１ばね部と第２ばね部との接続部に接続されている。また、第１ばね定数は第２ばね定数より小さく設定されている。このため、静電力によって移動させられる静電アクチュエータの可動部の移動距離に比べて、光学部品の移動距離は小さくなる。したがって、可動部の移動距離の制御を通じて、光学部品の移動距離を制御することによって、静電アクチュエータを用いて安定的に且つ高精度に光学部品を動作させることができる。

【0009】

本発明の光学モジュールは、固定部と可動部との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて固定部と可動部との間に駆動電圧を印加する制御部を更に備えていてもよい。これによれば、静電アクチュエータの可動部の位置を、静電容量によって検出することができるため、駆動電圧の不安定さ、周囲温度の変化等によらず光学部品を適切に動作させることができる。

【0010】

本発明の光学モジュールでは、光学部品は、ファブリペロ干渉フィルタの可動ミラーであってもよい。可動ミラーを安定的に且つ高精度に動作させることによって、ファブリペロ干渉フィルタの波長分解能を高めることができる。

【0011】

本発明の光学モジュールでは、可動部、第１ばね部、第２ばね部及び光学部品は、半導体基板に一体的に形成されていてもよい。これによれば、例えば、半導体基板上に設けた半導体層をエッチングすることによって、一度に可動部、第１ばね部、第２ばね部及び光学部品を形成することができるため、製造工程を単純化することができる。

【0012】

本発明の光学モジュールでは、第１ばね部は、並列に設けられた複数の第１ばねを含み、第２ばね部は、並列に設けられた複数の第２ばねを含むものであってもよい。これによれば、第１ばね部及び第２ばね部はそれぞれ複数のばねを含むので、可動部及び光学部品の支持が安定し易くなる。

【0013】

本発明の光学モジュールでは、光学部品は、半導体基板に対して平行に駆動させられてもよい。これによれば、可動部の可動範囲を拡大し易くなる。

【0014】

本発明の光学モジュールでは、第１ばね部は、可動部が固定された一端、及び接続部となる他端を有し、第２ばね部は、接続部となる一端、及び半導体基板に固定された他端を有していてもよい。これによれば、第１ばね部全体の伸びを可動部の移動距離とすることができるため、可動部の移動距離を拡大し易くなる。

【0015】

本発明の光学モジュールでは、光学部品は、半導体基板に対して垂直に駆動させられてもよい。これによれば、例えば、光学部品がファブリペロ干渉フィルタの可動ミラーであった場合に、被測定光を入射させ易くなる。

【0016】

本発明の光学モジュールでは、第１ばね部は、半導体基板に固定された一端、及び接続部となる他端を有し、第２ばね部は、接続部となる一端、及び半導体基板に固定された他端を有し、可動部は、第１ばね部の中間部に接続されていてもよい。これによれば、第１ばね部の一端が半導体基板に固定されているので、第１ばね部が損傷し難くなる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、静電アクチュエータを用いて安定的に且つ高精度に光学部品を動作させることができる光学モジュールを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態の光学モジュールの平面図である。

【図2】図１の光学モジュールのII−II線に沿っての断面図である。

【図3】図１の光学モジュールの回路構成を示す図である。

【図4】図１の光学モジュールの動作原理を示す図である。

【図5】図１の光学モジュールの製造工程を示す断面図である。

【図6】図１の光学モジュールの製造工程を示す断面図である。

【図7】図１の光学モジュールの製造工程を示す断面図である。

【図8】本発明の第２実施形態の光学モジュールの平面図である。

【図9】図８の光学モジュールのIX−IX線に沿っての断面図である。

【図10】図８の光学モジュールのX−X線に沿っての断面図である。

【図11】図８の光学モジュールの製造工程を示す断面図である。

【図12】図８の光学モジュールの製造工程を示す断面図である。

【図13】図８の光学モジュールの製造工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好適な実施形態について、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、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］

【0020】

図１及び図２に示されるように、光学モジュール１Ａは、半導体基板２を備えている。半導体基板２上には、入射ミラー３、ファブリペロ干渉フィルタＦ、出射ミラー６、静電アクチュエータ１０、第１ばね部２０及び第２ばね部３０が設けられている。ファブリペロ干渉フィルタＦは、空隙Ｓを介して対向するように配置された固定ミラー４及び可動ミラー（光学部品）５を有している。静電アクチュエータ１０の駆動は、制御部７０によって制御される。

【0021】

光学モジュール１Ａは、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を出発原料として作製されたＭＥＭＳデバイスである。光学モジュール１Ａにおいては、絶縁層８を介して半導体基板２上に設けられた半導体層９がエッチングされたことで、半導体基板２上の各構成が形成されている。第１実施形態では、半導体基板２は、シリコン（Ｓｉ）からなり、矩形板状に形成されている。また、絶縁層８は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなり、半導体層９は、シリコン（Ｓｉ）からなる。

【0022】

入射ミラー３は、半導体層９の一部分によって構成されており、絶縁層８を介して半導体基板２の表面２ａに固定されている。入射ミラー３は、半導体基板２の表面２ａに対して４５°傾斜した鏡面３ａを有している。鏡面３ａは、半導体基板２の表面２ａに対して垂直な方向から入射した被測定光Ｌをファブリペロ干渉フィルタＦ側に反射する。

【0023】

出射ミラー６は、半導体層９の一部分によって構成されており、絶縁層８を介して半導体基板２の表面２ａに固定されている。出射ミラー６は、静電アクチュエータ１０の駆動方向Ａにおいて、ファブリペロ干渉フィルタＦを介して入射ミラー３と対向するように、配置されている。出射ミラー６は、半導体基板２の表面２ａに対して４５°傾斜した鏡面６ａを有している。鏡面６ａは、ファブリペロ干渉フィルタＦを透過した被測定光Ｌを半導体基板２の表面２ａに対して垂直な方向に反射する。

【0024】

ファブリペロ干渉フィルタＦの固定ミラー４は、半導体層９の一部分によって構成されており、その直下の絶縁層８が除去されたことによって、半導体基板２の表面２ａに対して浮いた状態となっている。固定ミラー４の両端部は、両持ち梁のような状態で、支柱４ａ，４ｂに固定されている。支柱４ａ，４ｂは、半導体層９の一部分によって構成されており、絶縁層８を介して半導体基板２の表面２ａに固定されている。

【0025】

ファブリペロ干渉フィルタＦの可動ミラー５は、半導体層９の一部分によって構成されており、その直下の絶縁層８が除去されたことによって、半導体基板２の表面２ａに対して浮いた状態となっている。可動ミラー５の両端部５ａ，５ｂは、第１ばね部２０と第２ばね部３０との接続部１３に支持部１４，１５を介して接続されており、静電アクチュエータ１０の駆動方向Ａに移動可能な状態となっている。

【0026】

固定ミラー４及び可動ミラー５の対向方向Ｄは、静電アクチュエータ１０の駆動方向Ａに対して傾斜している。固定ミラー４及び可動ミラー５は、入射ミラー３側から入射した被測定光Ｌのうち、固定ミラー４と可動ミラー５との間の距離に応じた波長を有する光を透過させ、当該光を駆動方向Ａに沿って出射ミラー６側に出射する。なお、第１実施形態では、固定ミラー４が入射ミラー３側に配置され、可動ミラー５が出射ミラー６側に配置されているが、固定ミラー４及び可動ミラー５の配置は、逆であってもよい。

【0027】

固定ミラー４及び可動ミラー５は、２層のシリコン層によって構成されている。これは、シリコンの屈折率が３．５であり、空気の屈折率が１であって、それらの屈折率差が大きいため、２層のシリコン層であっても、十分に反射率の高いブラッグミラーを実現することができるからである。なお、固定ミラー４及び可動ミラー５は、シリコン層と空気層とが交互に複数層ずつ積層されたものであってもよい。そのような場合であっても、静電アクチュエータ１０、第１ばね部２０及び第２ばね部３０等と同一のフォトマスク及び同一のエッチング工程によって、固定ミラー４及び可動ミラー５を精度良く且つ簡単に形成することができる。

【0028】

静電アクチュエータ１０は、半導体層９の一部によって構成されている。静電アクチュエータ１０は、固定部１１及び可動部１２を有している。固定部１１は、絶縁層８を介して半導体基板２の表面２ａに固定されている。可動部１２は、その直下の絶縁層８が除去されたことによって、半導体基板２の表面２ａに対して浮いた状態となっており、固定部１１との間に発生する静電力によって、固定部１１に対して駆動方向Ａに移動させられる。

【0029】

固定部１１は、半導体基板２の外縁に沿って矩形枠状に形成された半導体層９のうち、ファブリペロ干渉フィルタＦに対して出射ミラー６側に位置する部分である。固定部１１は、半導体基板２の表面２ａに平行且つ駆動方向Ａに垂直な方向に延在している。駆動方向Ａにおいて可動部１２と対向する固定部１１の側面には、半導体基板２の表面２ａに平行且つ駆動方向Ａに垂直な方向に配列された複数の櫛歯を有する櫛歯部１１ａが形成されている。櫛歯部１１ａは、その直下の絶縁層８が除去されたことによって、半導体基板２の表面２ａに対して浮いた状態となっている。

【0030】

可動部１２は、固定部１１と出射ミラー６との間に位置している。可動部１２は、半導体基板２の表面２ａに平行且つ駆動方向Ａに垂直な方向に延在している。駆動方向Ａにおいて固定部１１と対向する可動部１２の側面には、半導体基板２の表面２ａに平行且つ駆動方向Ａに垂直な方向に配列された複数の櫛歯を有する櫛歯部１２ａが形成されている。固定部１１及び可動部１２は、櫛歯部１１ａの各櫛歯と櫛歯部１２ａの各櫛歯とが互い違いに配置されるように構成されている。

【0031】

第１ばね部２０は、静電アクチュエータ１０の可動部１２に接続されている。第１ばね部２０は、半導体層９の一部によって構成されており、その直下の絶縁層８が除去されたことによって、半導体基板２の表面２ａに対して浮いた状態となっている。第１ばね部２０は、並列に設けられた一対の第１ばね２１，２２を含んでいる。各第１ばね２１，２２は、ジグザグ状に形成されており、駆動方向Ａに沿って伸縮可能となっている。各第１ばね２１，２２の一端は、可動部１２の両端部のそれぞれに接続されており、各第１ばね２１，２２の他端は、第２ばね部３０に接続されている。これにより、第１ばね部２０は、可動部１２が固定された一端２０ａ（すなわち、各第１ばね２１，２２の一端）、及び第２ばね部３０との接続部１３となる他端２０ｂ（すなわち、各第１ばね２１，２２の他端）を有することになる。以上のように構成された第１ばね部２０は、第１ばね定数Ｋ１を有している。第１ばね定数Ｋ１は、一対の第１ばね２１，２２のばね定数を合成したものである。

【0032】

第２ばね部３０は、第１ばね部２０と半導体基板２との間に接続されている。第２ばね部３０は、半導体層９の一部によって構成されており、その直下の絶縁層８が除去されたことによって、半導体基板２の表面２ａに対して浮いた状態となっている。第２ばね部３０は、並列に設けられた一対の第２ばね３１，３２を含んでいる。各第２ばね３１，３２は、ジグザグ状に形成されており、駆動方向Ａに沿って伸縮可能となっている。各第２ばね３１，３２の一端は、第１ばね部２０の各第１ばね２１，２２の他端に接続されており、各第２ばね３１，３２の他端は、絶縁層８を介して半導体基板２の表面２ａに固定されている。これにより、第２ばね部３０は、第１ばね部２０との接続部１３となる一端３０ａ（すなわち、各第２ばね３１，３２の一端）、及び半導体基板２に固定された他端３０ｂ（すなわち、各第２ばね３１，３２の他端）を有することになる。以上のように構成された第２ばね部３０は、第１ばね部２０の第１ばね定数Ｋ１よりも大きい第２ばね定数Ｋ２を有している。第２ばね定数Ｋ２は、一対の第２ばね３１，３２のばね定数を合成したものである。

【0033】

第１ばね部２０及び第２ばね部３０は、一体のばねとして、静電アクチュエータ１０の静電力とバランスする。第１ばね部２０と第２ばね部３０との接続部１３間には、支持部１４が接続されており、支持部１４には、駆動方向Ａに沿ってファブリペロ干渉フィルタＦ側に延在する一対の支持部１５が接続されている。支持部１４，１５は、半導体層９の一部によって構成されており、その直下の絶縁層８が除去されたことによって、半導体基板２の表面２ａに対して浮いた状態となっている。各支持部１５の先端部には、可動ミラー５の両端部５ａ，５ｂのそれぞれが接続されている。可動部１２、第１ばね部２０、第２ばね部３０、支持部１４，１５及び可動ミラー５は、半導体基板２に一体的に形成されており、第２ばね部３０の他端３０ｂを固定端とした片持ち梁のような状態で、半導体基板２上に支持されている。

【0034】

第１ばね定数Ｋ１及び第２ばね定数Ｋ２の大きさは、第１ばね部２０及び第２ばね部３０を構成する半導体層９の幅、長さ、厚さ及びばねの数等によって調整することが可能である。これらは、フォトマスク設計のみで決定することができるため、精度良く且つ簡単にばね定数を調整することができる。梁によるばねのばね定数は、梁の幅の３乗に比例するため、幅を１０倍とするだけで、ばね定数が１０００倍異なるばねを作り出すことができる。例えば、第１ばね部２０の各第１ばね２１，２２を構成する梁の幅を５μｍとし、第２ばね部３０の各第２ばね３１，３２を構成する梁の幅を４０μｍとすると、第２ばね定数Ｋ２は、第１ばね定数Ｋ１の約１０００倍≒２×（４０／５）^３となる。また、梁によるばねのばね定数は、梁の長さの３乗分の１に比例して変化する。例えば、第２ばね部３０の長さが第１ばね部２０の長さの２／３である場合、第２ばね定数Ｋ２は、第１ばね定数Ｋ１の約３．３倍≒（３／２）^３となる。

【0035】

なお、第１ばね部２０は、一対の第１ばね２１，２２を含んでいる場合に限定されず、１つのばねから構成されていてもよいし、３つ以上のばねから構成されていてもよい。同様に、第２ばね部３０は、一対の第２ばね３１，３２を含んでいる場合に限定されず、１つのばねから構成されていてもよいし、３つ以上のばねから構成されていてもよい。また、第１ばね部２０及び第２ばね部３０は、互いに異なる材料によって形成されていてもよい。

【0036】

制御部７０は、端子１６，１７にそれぞれ配線１８，１９を介して電気的に接続されている。端子１６は、固定部１１に電気的に接続されている。端子１７は、トレンチ１７ａを介して固定部１１と電気的に絶縁されており、半導体基板２、第２ばね部３０及び第１ばね部２０等を介して、可動部１２に電気的に接続されている。制御部７０は、静電アクチュエータ１０を駆動させるために、固定部１１と可動部１２との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて固定部１１と可動部１２との間に駆動電圧を印加する。なお、第１実施形態では、可動部１２、第１ばね部２０、第２ばね部３０及び可動ミラー５が半導体層９によって一体的に形成されているため、これら全体が同電位となる。

【0037】

制御部７０について、図３を参照しつつ、より詳細に説明する。制御部７０は、固定部１１と可動部１２との間に駆動電圧を印加する可変電源７１と、固定部１１と可動部１２との間の静電容量を検出するための検出用信号を出力する交流電源７２と、を備えている。交流電源７２は、カップリングコンデンサ７３を介して可動部１２と電気的に接続されている。制御部７０は、可変電源７１及び交流電源７２によって、固定部１１と可動部１２との間に、検出用信号を載せた駆動電圧を印加する。このとき、固定部１１は、ＧＮＤレベルとされている。

【0038】

制御部７０は、静電容量検出部７４を更に備えている。静電容量検出部７４は、固定部１１に接続された抵抗成分７５を流れる電流を、アンプ７６を介して検出し、検出した電流から電荷の変動を計測する。静電容量検出部７４は、更に、交流電源７２が出力する検出用信号を検出し、位相差及び振幅比測定によって静電容量の検出を行う。ここで、検出用信号の周波数は、静電アクチュエータ１０の共振周波数よりも十分に高く設定されている。そのため、静電アクチュエータ１０は、検出用信号には応答せず、静電容量の検出が可能となる。静電容量は、固定部１１及び可動部１２の面積（電極としての面積）が一定であるため、固定部１１と可動部１２との間の距離の関数となる。したがって、制御部７０は、固定部１１と可動部１２との間の静電容量を検出することによって、固定部１１と可動部１２との間の距離、すなわち、固定部１１に対する可動部１２の移動距離を検出することができる。

【0039】

以上のように構成された光学モジュール１Ａにおいては、制御部７０によって、静電アクチュエータ１０の固定部１１と可動部１２との間に駆動電圧が印加されると、固定部１１と可動部１２との間に当該駆動電圧に応じた静電力が発生する。これによって、可動部１２は、駆動方向Ａに沿って固定部１１に引き付けられる。可動部１２は、第１ばね部２０及び支持部１４，１５を介して可動ミラー５に接続されているため、可動ミラー５は、可動部１２の移動に連動して、半導体基板２に対して平行に（すなわち、半導体基板２の表面２ａに平行な方向に）駆動させられ、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離が調整される。ここで、可動ミラー５は、第１ばね定数Ｋ１よりも大きい第２ばね定数Ｋ２を有する第２ばね部３０にも、支持部１４，１５を介して接続されているため、可動部１２ほどには移動しない。このように、光学モジュール１Ａにおいては、可動部１２の移動距離に対して、可動ミラー５の移動距離が縮小される。

【0040】

そして、ファブリペロ干渉フィルタＦを透過する光の波長は、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離に依存するため、静電アクチュエータ１０に印加する駆動電圧を調整することで、透過する光の波長を適宜選択することができる。つまり、外部から被測定光Ｌが入射されると、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離に応じた波長を有する光が選択され、外部に出射される。このとき、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離の調整は、制御部７０によって静電アクチュエータ１０の静電容量を計測し、可動部１２の移動距離をモニターしながら行うことができる。可動部１２の移動距離は、可動ミラー５の移動距離を所定の倍率に拡大したものとなるため、可動ミラー５の位置の制御精度が安定する。

【0041】

可動ミラー５の移動距離が拡大される原理について、図４を参照しつつ説明する。光学モジュール１Ａにおいては、第１ばね部２０の第１ばね定数Ｋ１及び第２ばね部３０の第２ばね定数Ｋ２が、Ｋ１＜Ｋ２となるように設定されている。駆動電圧に応じて静電アクチュエータ１０で発生する静電力をｆとすると、第１ばね部２０及び第２ばね部３０に働く力もｆとなる。よって、第１ばね部２０の伸びｘ１及び第２ばね部３０の伸びｘ２は、それぞれ次式（１），（２）で示され、可動部１２の移動距離ｘは、２つのばねの伸びの合計として、次式（３）で示される。
ｘ１＝ｆ／Ｋ１・・・（１）
ｘ２＝ｆ／Ｋ２・・・（２）
ｘ＝ｘ１＋ｘ２＝ｆ（１／Ｋ１＋１／Ｋ２）・・・（３）

【0042】

ここで、ｘ２は、第１ばね部２０と第２ばね部３０との接続部１３の移動距離に相当し、可動ミラー５の移動距離と等しくなる。すなわち、可動部１２は、可動ミラー５の移動距離に加えて、第１ばね部２０の伸びも加えた分だけ移動することとなる。例えば、第２ばね定数Ｋ２を、第１ばね定数Ｋ１の１０００倍になるように設定すると、可動ミラー５の移動距離が１ｎｍの場合、可動部１２の移動距離は１μｍ（正確には、１．００１μｍ）に拡大される。

【0043】

このように、静電アクチュエータ１０の静電力と第１ばね部２０及び第２ばね部３０による付勢力とがバランスする状態においては、可動ミラー５の移動距離及び誤差は、可動部１２の移動距離及び誤差のＫ１／（Ｋ１＋Ｋ２）≒Ｋ１／Ｋ２（Ｋ２＞＞Ｋ１の場合）倍となるので、静電アクチュエータ１０による可動ミラー５の位置の制御精度が安定する。また、可動ミラー５の移動距離を検出する際も、拡大された可動部１２の移動距離を検出すればよいので、検出精度が向上する。

【0044】

次に、光学モジュール１Ａの製造方法の一例について説明する。まず、図５の（ａ）に示されるように、出発原料として、半導体基板２の表面２ａ上に絶縁層８を介して半導体層９が形成された基板を用意する。例えば、２枚のシリコン基板でＢＯＸ層と呼ばれる酸化膜を挟んだＳＯＩ基板を用いることができる。続いて、半導体層９上に酸化膜（ＳｉＯ_２膜）６１を成膜する。酸化膜６１は、アルカリエッチング用のマスクとして機能する。更に、窒化膜（ＳｉＮ膜）６２及びレジスト６３をこの順に成膜し、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）用のパターニングを行う。

【0045】

続いて、図５の（ｂ）に示されるように、ＤＲＩＥプロセスを行い、半導体層９の一部を除去して、静電アクチュエータ１０、入射ミラー３及び出射ミラー６等に必要な垂直壁を形成する。続いて、図６の（ａ）に示されるように、レジスト６３を取り除き、その後に、熱酸化を行うことで、ＤＲＩＥプロセスで形成された垂直壁の側壁に酸化膜６４を形成する。酸化膜６４は、アルカリエッチング用のマスクとして機能する。このとき、窒化膜６２のシリコンは酸化されない。続いて、図６の（ｂ）に示されるように、窒化膜６２を熱燐酸で除去し、半導体層９の一部を露出させる。

【0046】

続いて、図７に示されるように、アルカリ液に浸し、半導体層９の露出した部分をエッチングして、入射ミラー３及び出射ミラー６の４５°面を形成する。なお、４５°面の逆側開口は、９０°面となるよう結晶方位を選んでおけば、４５°面に相対する面には、４５°面でなく９０°面が形成されるようになるため、結果として、シリコンはエッチングにより除去されてしまう。最後に、酸化膜６１、酸化膜６４及び絶縁層８をフッ酸で除去する。このようにして、図１に示される光学モジュール１Ａがバルクマイクロマシン技術で製造される。なお、入射ミラー３及び出射ミラー６の４５°面は、他の構成要素と同じマスク工程で形成することができないが、４５°面を有する入射ミラー３及び出射ミラー６のサイズを被測定光Ｌのビーム径に対して十分に大きくしておけば、位置精度はそれほど高い必要がなくなるため、問題はない。

【0047】

以上説明したように、光学モジュール１Ａでは、半導体基板２と、半導体基板２に固定された固定部１１、及び、固定部１１との間に発生する静電力によって、固定部１１に対して移動させられる可動部１２を有する静電アクチュエータ１０と、可動部１２に接続され第１ばね定数Ｋ１を有する第１ばね部２０と、第１ばね部２０と半導体基板２との間に接続され、第１ばね定数Ｋ１よりも大きい第２ばね定数Ｋ２を有する第２ばね部３０と、第１ばね部２０と第２ばね部３０との接続部１３に接続された可動ミラー５と、を備える。

【0048】

これによれば、静電力によって移動させられる静電アクチュエータ１０の可動部１２の移動距離に対して、可動ミラー５の移動距離は、Ｋ１／（Ｋ１＋Ｋ２）≒Ｋ１／Ｋ２（Ｋ２＞＞Ｋ１の場合）倍となる。このように、可動部１２の移動距離に比べて、可動ミラー５の移動距離は小さくなる。したがって、所定の倍率に拡大された可動部１２の移動距離の制御を通じて、可動ミラー５の移動距離の制御をすることによって、移動距離が微小な場合でも、可動ミラー５の制御精度が安定する。

【0049】

一般に、ファブリペロ干渉フィルタにおけるミラー間の空隙Ｓの幅Ｗと透過波長λとの関係は、ｍを任意の整数とすると、式（４）で表される。
λ＝２Ｗ／ｍ・・・（４）

【0050】

上記式（４）によれば、透過波長λの波長分解能は、幅Ｗの制御精度で決定される。任意の整数ｍを大きく設定することによって、幅Ｗは、対象とする透過波長λのｍ倍に設定でき、幅Ｗの制御精度を向上させることができる。例えば、ｍを１０に設定すると、１μｍの透過波長λに対して、幅Ｗを１０μｍに設定することができる。ここで、波長分解能とは、波長可変フィルタにおける透過波長λの設定が、どれくらいの波長単位で行うことができるかを示すものである。例えば、波長分解能が１ｎｍであれば、１ｎｍ単位で透過波長λの設定を行うことができる。

【0051】

一方、ファブリペロ干渉フィルタでは、選択波長の高次の波長も透過特性を持ち、選択波長と高次の透過波長との間隔Δλは、式（５）で示される。
Δλ＝λ／（ｍ＋１）・・・（５）

【0052】

上記式（５）によれば、任意の整数ｍを大きく設定することによって、隣り合う高次の透過波長との間隔Δλが、１／（ｍ＋１）倍に縮小される。例えば、ｍを１０に設定すると、隣り合う高次の透過波長との間隔Δλは９０ｎｍとなり、隣り合う高次の透過波長は１．０９μｍとなる。つまり、１．０９μｍの波長を有する光も透過されてしまうこととなる。波長可変フィルタとしては、ある波長範囲において選択波長の光のみを透過することが望ましく、高次の透過波長がその波長範囲の十分外となるよう設計する必要がある。そのためには、ｍをなるべく小さくする必要があり、ｍを１に設定するのが理想的である。しかし、そうなると、空隙Ｓの幅Ｗは、必要な波長分解能の半分の分解能で制御しなければならない。例えば、１ｎｍの波長分解能が必要な場合には、幅Ｗは０．５ｎｍの精度で制御しなければならない。このような制御は、ＭＥＭＳ技術が用いられた静電アクチュエータであっても、容易ではなく、従来は校正曲線を作成する等して、駆動電圧の不安定さ、周囲温度の影響等を除く必要があった。

【0053】

これに対して、光学モジュール１Ａでは、上述したように可動ミラー５の移動距離の制御は、このように拡大された静電アクチュエータ１０の可動部１２の移動距離の制御を通じて行うことができる。例えば、可動ミラー５の移動距離の制御を０．５ｎｍの精度で行わなければならないときでも、第２ばね定数Ｋ２を、第１ばね定数Ｋ１に対し、１０００倍になるように設定すると、可動部１２の移動距離は５００ｎｍ（正確には、５００．５ｎｍ）に拡大されるため、制御が容易となり、制御精度を安定して向上させることができる。

【0054】

従来、シリンダ等の空気圧式操作器の駆動軸の位置を検出するために、駆動軸を計測板に固定し、その計測板をばね定数の異なる２つのばねの接続部に接続することで駆動軸の大きな移動距離を小さな移動距離に変換して計測する技術が知られていた（例えば、実公平２−４０４８１号公報）。しかし、ＭＥＭＳ技術が用いられた光学モジュールにおいて、ばねによって光学部品の微小変動を精度よく検出する技術は知られていなかった。

【0055】

また、光学モジュール１Ａでは、固定部１１と可動部１２との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて固定部１１と可動部１２との間に駆動電圧を印加する制御部７０を更に備えている。これによれば、静電アクチュエータ１０の可動部１２の位置を、静電容量によって検出することができるため、駆動電圧の不安定さ、周囲温度等が可動ミラー５の変位に及ぼす影響を好適に除去することができる。

【0056】

ＭＥＭＳの特徴である高速性を活かそうとすると、共振モードで動作させることとなるが、この場合には、もはや空隙Ｓを駆動電圧によって直接的に制御することはできなくなる。また、共振モードでの振幅幅は、周囲の気体（気圧）の特性の影響を受け、使用するたびにフィルタ特性が変化してしまうため、従来は気密封止したパッケージ内で温度一定で使用する等の対策が欠かせなかった。そこで、従来も駆動電圧によらず、静電アクチュエータの可動部の位置を、静電容量によって検出することが行われていた。しかし、例えば、電極部面積が５００μｍ^２、幅Ｗ（電極間距離）が１μｍ、ｍ＝１である場合に、可動部の位置について０．５ｎｍの精度を得ようとすると、１ｆＦを測定しなければならない。このような微小な静電容量の測定には時間がかかり、共振動作時にリアルタイムにモニターすることは困難である。

【0057】

これに対して、光学モジュール１Ａでは、可動ミラー５の移動距離が微小な場合でも、静電アクチュエータの可動部１２の移動距離が所定の倍率で拡大されるので、これに伴い静電容量の変化も拡大され、静電容量の測定が容易となる。

【0058】

また、光学モジュール１Ａでは、ファブリペロ干渉フィルタＦの可動ミラー５の位置の制御精度を安定して向上させることによって、ファブリペロ干渉フィルタＦの波長分解能を高めることができる。

【0059】

また、光学モジュール１Ａでは、可動部１２、第１ばね部２０、第２ばね部３０及び可動ミラー５は、半導体基板２に一体的に形成されている。例えば、ピエゾアクチュエータは、固体材料の圧電効果を利用し、ナノメーターオーダーの制御を精度よく行うことができるが、これを用いて波長可変フィルタとするためには、複数の部材を組み上げる必要がある。これに対して光学モジュール１Ａは、半導体基板２上に設けた半導体層９の一枚板からＭＥＭＳ技術を用いて可動部１２、第１ばね部２０、第２ばね部３０及び可動ミラー５をモノリシックに形成することができる。これによって、製造工程を単純化し、製造コストを低減することができる。

【0060】

また、光学モジュール１Ａでは、第１ばね部２０は、並列に設けられた２つの第１ばね２１，２２を含み、第２ばね部３０は、並列に設けられた２つの第２ばね３１，３２を有するため、例えば、いずれかのばねが損傷した場合でも、可動部１２及び可動ミラー５の支持が安定し易い。

【0061】

また、光学モジュール１Ａでは、可動ミラー５は、半導体基板２に対して平行に駆動させられる。また、第１ばね部２０及び第２ばね部３０は半導体基板２に対して平行に伸縮する。これによれば、半導体基板２のサイズを適宜拡大することによって第１ばね部２０及び第２ばね部３０に接続される可動部１２の可動範囲を容易に拡大することができる。したがって、可動部１２の移動距離を大きくし易く、可動ミラー５の動作をより安定的に且つ高精度に行うことができる。更に、表面マイクロマシン技術を用いた製造方法を好適に適用することができる。

【0062】

また、光学モジュール１Ａでは、第１ばね部２０は、可動部１２が固定された一端２０ａ、及び第２ばね部３０との接続部１３となる他端２０ｂを有し、第２ばね部３０は、第１ばね部２０との接続部１３となる一端３０ａ、及び半導体基板２に固定された他端３０ｂを有している。これによれば、第１ばね部２０全体の伸びを可動部１２の移動距離とすることができるため、可動部１２の移動距離を大きくし易くなる。したがって、可動ミラー５の動作をより安定的に且つ高精度に行うことができる。

【0063】

図８及び図９に示されるように、光学モジュール１Ｂは、半導体基板２を備えている。半導体基板２上には、酸化膜８１、第１積層体４０、中間層８２及び第２積層体５０がこの順序で積層されており、ファブリペロ干渉フィルタＦがＭＥＭＳデバイスとして構成されている。第２実施形態では、半導体基板２は、シリコン（Ｓｉ）からなり、矩形板状に形成されている。また、酸化膜８１は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなり、中間層８２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる。

【0064】

第１積層体４０と第２積層体５０との間には、半導体基板２の外縁に沿って矩形枠状に形成された中間層８２によって、空隙Ｓが形成されている。ファブリペロ干渉フィルタＦは、その中央部に画定された光透過領域８３において、半導体基板２の反対側から入射した被測定光Ｌのうち、第１積層体４０と第２積層体５０との間の距離に応じた波長を有する光を透過させ、当該光を半導体基板２側に出射する。なお、中間層８２の厚さは、例えば２００ｎｍ〜１０μｍである。中間層８２の光学的な厚さは、第１積層体４０と第２積層体５０との間の距離に相当するので、中心透過波長（すなわち、ファブリペロ干渉フィルタＦが透過させる波長の可変範囲の中央である波長）の１／２の整数倍であることが好ましい。

【0065】

第１積層体４０は、複数のポリシリコン層４１と複数の窒化シリコン層４２とが一層ずつ交互に積層されることで構成されている。第２実施形態では、ポリシリコン層４１ａ、窒化シリコン層４２ａ、ポリシリコン層４１ｂ、窒化シリコン層４２ｂ及びポリシリコン層４１ｃが、酸化膜８１上にこの順序で積層されている。第１積層体４０のうち光透過領域８３に対応する部分は、固定ミラー４として機能する。第２実施形態の固定ミラー４は、３層のポリシリコン層４１及び２層の窒化シリコン層４２が交互に積層されたブラッグミラーとなっている。ポリシリコン層４１は、アモルファスシリコンがアニールによって多結晶化されたものである。各層４１，４２の厚さは、５０ｎｍ〜２μｍである。第２実施形態では、各ポリシリコン層４１の厚さは１３０ｎｍであり、各窒化シリコン層４２の厚さは２００ｎｍである。なお、固定ミラー４を構成する各ポリシリコン層４１及び各窒化シリコン層４２それぞれの光学的な厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。

【0066】

第１積層体４０を構成するポリシリコン層４１ｃのうち光透過領域８３を取り囲む外縁部は、静電アクチュエータ１０の固定部１１として機能する。固定部１１は、その内縁に沿って環状に延在するトレンチ４３によって、光透過領域８３を含む内側の領域と電気的に絶縁されている。なお、トレンチ４３の一部には、中間層８２が残されている。

【0067】

第２積層体５０は、第１積層体４０と同様に、複数のポリシリコン層５１と複数の窒化シリコン層５２とが一層ずつ交互に積層されることで構成されている。第２実施形態では、ポリシリコン層５１ａ、窒化シリコン層５２ａ、ポリシリコン層５１ｂ、窒化シリコン層５２ｂ及びポリシリコン層５１ｃが、中間層８２上にこの順序で積層されている。第２積層体５０は、部分的にエッチングで除去されることによって、エッチングされずに残された部分が所定の形状をなしている。第２積層体５０のうち、光透過領域８３に対応する部分は、空隙Ｓを介して固定ミラー４と対向する可動ミラー（光学部品）５として機能する。第２実施形態の可動ミラー５は、３層のポリシリコン層５１及び２層の窒化シリコン層５２が交互に積層されたブラッグミラーとなっている。ポリシリコン層５１は、アモルファスシリコンがアニールによって多結晶化されたものである。各層５１，５２の厚さは、５０ｎｍ〜２μｍである。第２実施形態では、ポリシリコン層５１の厚さは１３０ｎｍであり、窒化シリコン層５２の厚さは２００ｎｍである。なお、可動ミラー５を構成するポリシリコン層５１及び窒化シリコン層５２それぞれの光学的な厚さは、中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。

【0068】

固定ミラー４及び可動ミラー５を構成するブラッグミラーの多層膜は、対象波長に対して透明で且つ屈折率が異なれば、必ずしもポリシリコン層と窒化シリコン層との組み合わせでなくてもよい。ただし、空隙Ｓ側に接する層（第２実施形態では、ポリシリコン層４１ｃ及びポリシリコン層５１ａ）は、電極を兼ねるため、導電率の高い膜にする必要がある。また、屈折率差が小さいと、反射率を高くするために必要な層数が増えるため、なるべく屈折率差の大きい層の組み合わせを選ぶのがよい。

【0069】

第２積層体５０のうち光透過領域８３の外側の部分は、第１ばね部２０、第２ばね部３０及び静電アクチュエータ１０の可動部１２としてそれぞれ機能する部分を更に含んでいる。第２積層体５０には、なお、第２積層体５０の表面５０ａから空隙Ｓに至る複数の貫通孔５０ｂが均一に分布されている。貫通孔５０ｂは、可動ミラー５の機能に実質的に影響を与えない程度に形成されている。貫通孔５０ｂの直径は、１００ｎｍ〜５μｍであり、貫通孔５０ｂの開口面積は、可動ミラー５の面積の０．０１〜１０％を占めている。

【0070】

第１ばね部２０は、第２積層体５０の一部によって構成されており、半導体基板２に垂直な方向に変位可能となっている。第１ばね部２０は、可動ミラー５を中心として放射線状に並列に設けられた４つの第１ばね２１〜２４を含んでいる。第１ばね部２０は、第２積層体５０のうち枠状の中間層８２上に設けられた外縁部５０ｃに固定された４つの一端２０ａ（すなわち、各第１ばね２１〜２４の一端）を有している。また、第１ばね部２０は、第２ばね部３０との接続部１３となる４つの他端２０ｂ（すなわち、各第１ばね２１〜２４の他端）を有している。更に、第１ばね部２０は、可動部１２に接続された４つの中間部２０ｃ（すなわち、各第１ばね２１〜２４の中間部）を有している。第１ばね部２０は、第１ばね定数Ｋ１を有している。ここで、第１ばね定数Ｋ１とは、第１ばね部２０の中間部２０ｃにおける半導体基板２に垂直な方向への変位のし易さを示すものである。また、第１ばね定数Ｋ１は、４つの第１ばね２１〜２４のばね定数を合成したものである。

【0071】

第２ばね部３０は、第２積層体５０の一部によって構成されており、半導体基板２に垂直な方向に変位可能となっている。第２ばね部３０は、可動ミラー５を中心として放射線状に並列に設けられた４つの第２ばね３１〜３４を含んでいる。第２ばね３１〜３４は、可動ミラー５の周囲において、第１ばね２１〜２４と交互に設けられている。第２ばね部３０は、第１ばね部２０との接続部１３となる４つの一端３０ａ（すなわち、各第２ばね３１〜３４の一端）を有している。また、第２ばね部３０は、トレンチ４３に残された中間層８２等を介して半導体基板２に固定された４つの他端３０ｂ（すなわち、各第２ばね３１〜３４の他端）を有している。第２ばね部３０は、第１ばね定数Ｋ１よりも大きい第２ばね定数Ｋ２を有している。ここで、第２ばね定数Ｋ２とは、第２ばね部３０の一端３０ａにおける半導体基板２に垂直な方向への変位のし易さを示すものである。また、第２ばね定数Ｋ２は、４つの第２ばね３１〜３４のばね定数を合成したものである。なお、第２実施形態では、理論上、第１ばね２１〜２４と第２ばね３１〜３４との４つの接続部１３は、それぞれ可動ミラー５の中心で重なっている。

【0072】

第２積層体５０のうち、可動ミラー５及び第２ばね部３０を取り囲む円環部５０ｄに対応する部分を構成するポリシリコン層５１ａは、可動部１２として機能する。可動部１２は、その内縁に沿ってポリシリコン層５１ａに設けられたトレンチ５３によって、光透過領域８３を含む内側の領域と電気的に絶縁されている。なお、第２実施形態では、トレンチ５３は、ポリシリコン層５１ａのうち、トレンチ４３に対向方向Ｄで対向する部分の全てに設けられているが、少なくとも第１ばね部２０の部分に設けられれば、光透過領域８３を含む内側の領域と可動部１２との電気的絶縁を図ることができる。トレンチ５３には、窒化シリコン層５２ａが埋め込まれている。円環部５０ｄ、及び円環部５０ｄに含まれる可動部１２は、第１ばね部２０の中間部２０ｃに接続され、支持されている。

【0073】

光学モジュール１Ｂは、制御部７０を更に備えている。制御部７０は、端子１６，１７にそれぞれ配線１８，１９を介して電気的に接続されている。端子１６は、トレンチ１６ａを介して可動部１２（すなわち、第２積層体５０のポリシリコン層５１ａ）と電気的に絶縁されており、固定部１１（すなわち、第１積層体４０のポリシリコン層４１ｃ）に電気的に接続されている。端子１７は、可動部１２（すなわち、第２積層体５０のポリシリコン層５１ａ）に電気的に接続されている。制御部７０は、上述した第１実施形態と同様に、静電アクチュエータ１０を駆動させるために、固定部１１と可動部１２との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて固定部１１と可動部１２との間に駆動電圧を印加する。

【0074】

以上のように構成された光学モジュール１Ｂにおいては、図１０の（ａ）に示される状態において、制御部７０によって、静電アクチュエータ１０の固定部１１と可動部１２との間に駆動電圧が印加されると、固定部１１と可動部１２との間に当該駆動電圧に応じた静電力が発生する。これによって、図１０の（ｂ）に示されるように、可動部１２は、駆動方向Ａ（半導体基板２の表面２ａに垂直な方向）に沿って固定部１１に引き付けられる。なお、第２実施形態では、駆動方向Ａは、固定ミラー４と可動ミラー５とが対向する対向方向Ｄと一致している。可動部１２は、第１ばね部２０を介して可動ミラー５に接続されているため、可動ミラー５は、可動部１２の移動に連動して、半導体基板２に対して垂直に（すなわち、半導体基板２の表面２ａに垂直な方向に）駆動させられ、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離が調整される。ここで、可動ミラー５は、第１ばね定数Ｋ１よりも大きい第２ばね定数Ｋ２を有する第２ばね部３０にも接続されているため、可動部１２ほどには移動しない。このように、光学モジュール１Ｂにおいては、可動部１２の移動距離に対して、可動ミラー５の移動距離が縮小される。

【0075】

そして、ファブリペロ干渉フィルタＦを透過する光の波長は、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離に依存するため、静電アクチュエータ１０に印加する駆動電圧を調整することで、透過する光の波長を適宜選択することができる。つまり、外部から被測定光Ｌが入射されると、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離に応じた波長を有する光が選択され、外部に出射される。このとき、可動ミラー５と固定ミラー４との間の距離の調整は、制御部７０によって静電アクチュエータ１０の静電容量を計測し、可動部１２の移動距離をモニターしながら行うことができる。可動部１２の移動距離は、可動ミラー５の移動距離を所定の倍率に拡大したものとなるため、可動ミラー５の位置の制御精度が安定する。

【0076】

次に、光学モジュール１Ｂの製造方法の一例について説明する。まず、図１１の（ａ）に示されるように、半導体基板２上に酸化膜８１及び第１積層体４０をこの順に形成する。続いて、図１１の（ｂ）に示されるように、第１積層体４０のポリシリコン層４１ｃをパターニングし、トレンチ４３を形成する。続いて、図１２の（ａ）に示されるように、中間層８２となる酸化膜を犠牲層として形成する。続いて、図１２の（ｂ）に示されるように、第２積層体５０のポリシリコン層５１ａを形成する。続いて、ポリシリコン層５１ａをパターニングし、トレンチ５３を形成する。続いて、図１３の（ａ）に示されるように、第２積層体５０の残りの層を形成する。続いて、図１３の（ｂ）に示されるように、第２積層体５０を部分的にドライエッチングで除去し、可動ミラー５、第１ばね部２０、第２ばね部３０及び静電アクチュエータ１０の可動部１２といった各部を形成すると共に、貫通孔５０ｂを形成する。更に、端子１６，１７に対応する固定部１１及び可動部１２用のコンタクトホールを形成し、電極メタルの成膜を行う。続いて、フッ酸ガスによって、貫通孔５０ｂを介して気相エッチングし、中間層８２を部分的に除去し、空隙Ｓを形成する。このようにして、図８に示される光学モジュール１Ｂが表面マイクロマシン技術で製造される。なお、第２ばね部３０の他端３０ｂ及び外縁部５０ｃとする部分には、貫通孔５０ｂを形成しないことによって、中間層８２を残すような調整を行うことができる。

【0077】

第２実施形態では、第１ばね定数Ｋ１及び第２ばね定数Ｋ２の大きさを調整するために、第１ばね部２０及び第２ばね部３０の長さを調整したが、例えば、端子１６，１７を形成する際に、電極メタルを第２ばね部３０に蒸着することで、第１ばね定数Ｋ１及び第２ばね定数Ｋ２の大きさを調整してもよい。また、第１ばね部２０のポリシリコン層５１をエッチングして窒化シリコン層５２のみにする等、第１ばね部２０及び第２ばね部３０の層の材質及び構成を変えることで、第１ばね定数Ｋ１及び第２ばね定数Ｋ２の大きさを調整することも可能である。

【0078】

以上説明したように光学モジュール１Ｂでは、可動ミラー５は、半導体基板２に対して垂直に駆動させられる。これによれば、例えば、可動ミラー５が光学モジュール１Ｂの外部に露出しているため、可動ミラー５に被測定光Ｌを入射させ易くなる。更に、表面マイクロマシン技術を用いた製造方法を好適に適用することができる。

【0079】

また、光学モジュール１Ｂでは、第１ばね部２０は、半導体基板２に固定された一端２０ａ、及び第２ばね部３０との接続部１３となる他端２０ｂを有し、第２ばね部３０は、接続部１３となる一端３０ａ、及び半導体基板２に固定された他端３０ｂを有し、可動部１２は、第１ばね部２０の中間部２０ｃに接続されている。これによれば、第１ばね部２０の一端が半導体基板２に固定されているので、第１ばね部２０が損傷し難くなる。

【0080】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、可動部の位置の検出は、固定部と可動部との間の静電容量の検出によらず、レーザー干渉計等による変位測定によって行なってもよい。これによれば、静電容量の検出が不要となる。また、例えば、光学部品はファブリペロ干渉フィルタ以外の干渉フィルタを構成するミラー等の部材であってもよい。これによれば、当該部材を安定的且つ高精度に動作させることによって、当該干渉フィルタの波長分解能を高めることができる。また、例えば、第２実施形態において、第１ばね部２０の一端２０ａは、半導体基板２に固定されていなくてもよく、一端２０ａが可動部１２に接続することで、可動部１２を支持していてもよい。これによれば、第１ばね部２０全体の伸びを可動部１２の移動距離とすることができ、可動部１２の移動距離を拡大し易くなる。

【符号の説明】

【0081】

１Ａ，１Ｂ…光学モジュール、２…半導体基板、５…可動ミラー（光学部品）、１０…静電アクチュエータ、１１…固定部、１２…可動部、１３…接続部、２０…第１ばね部、２０ａ…一端、２０ｂ…他端、２０ｃ…中間部、２１〜２４…第１ばね、３０…第２ばね部、３０ａ…一端、３０ｂ…他端、３１〜３４…第２ばね、７０…制御部、Ｆ…ファブリペロ干渉フィルタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】