JP7685041B2 - 光学ユニット - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３０年１月３０日に米国モスコーンセンターにおいて配布したチラシ

本発明は、光学ユニットに関する。

特許文献１には、光スキャナパッケージが記載されている。この光スキャナパッケージは、ベース基板と枠部材と平板ガラスとを備えている。ベース基板は、基板とミラー部材とを有する。基板の表面には、凸部と窪みが形成されている。ミラー部材は、この窪みを塞ぐように設けられている。枠部材と平板ガラスとは、カバー部材を構成すると共に、凸部に接合されてベース基板と一体化されている。これにより、ミラー部材が密閉されている。また、非特許文献１には、ＭＥＭＳミラーパッケージが記載されている。

特開２０１８－１７８５９号公報

後呂 考亮、中村 英夫 "次世代周辺環境認識技術の開発及び実証"、[online]、JARI Research Journal 20171103、［平成３１年１月９日検索］、インターネット<http://www.jari.or.jp/Portals/0/resource/JRJ_q/JRJ20171103_q.pdf>

上述した光スキャナパッケージにおいては、平板ガラスからの入射光が、ミラー部材のミラーにより反射され、その反射光が平板ガラスを介して出射される。ここでは、平板ガラスは、ミラー面に対して傾斜されている。これにより、平板ガラスでの反射により生じるノイズ光の進行方向が、反射光の進行方向と分離される。その結果、ミラーの揺動による反射光のスキャンへのノイズ光の影響を抑制している。このように、上記技術分野にあっては、ノイズの抑制が望まれている。一方で、上記技術分野にあっては、信頼性の向上も望まれている。

そこで、本発明は、ノイズを抑制しつつ信頼性を向上可能な光学ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る光学ユニットは、主面を有するベースと、可動ミラー部を有し、ベース上に配置されたミラーデバイスと、ミラーデバイスを囲うように主面に設けられた枠部材と、枠部材に接合された平板状の窓部材と、を備え、枠部材は、主面に設けられ、主面と反対側の第１頂面を含む第１壁部と、第１壁部に対向するように主面に設けられ、主面と反対側の第２頂面を含む第２壁部と、第１壁部の両端と第２壁部の両端とにおいて第１壁部と第２壁部とを互いに接続するように主面に設けられ、第３頂面を含む第３壁部と、を有し、第１壁部の主面からの高さは、第２壁部の主面からの高さよりも低くされており、窓部材は、少なくとも第１頂面及び第２頂面に接合されることにより、第１壁部から第２壁部に向かうにつれて主面から遠ざかるように傾斜しており、第１頂面、第２頂面、及び、第３頂面は、窓部材の傾斜に応じた角度で傾斜しており、窓部材の厚さは、第１壁部の主面からの高さの最小値よりも厚く、第１壁部から第２壁部に向かう第１方向に沿った第１頂面の長さは、最小値よりも長い。

この光学ユニットにおいては、光の入出射部を提供する窓部材が、当該窓部材を支持する枠部材の第２壁部から第１壁部に向かうにつれて、ベースの主面に近づくように傾斜している。したがって、可動ミラー部での反射光のスキャンに対して、窓部材での反射で生じるノイズ光が影響し難く、ノイズが抑制される。一方、このような光学ユニットにおいては、可動ミラー部（ミラー面）をできるだけ大きくすることが有利となる。しかしながら、可動ミラー部を大きくすると、ミラーデバイスのサイズが大きくなり、結果としてミラーデバイスを囲う枠部材も大きくなる。ノイズの抑制の観点から傾斜させた窓部材の傾斜角を維持しつつ、窓部材及び枠部材を大きくすると、第１壁部と第２壁部との高低差が大きくなる。そうすると、枠部材の強度のバランスが悪くなり、全体としての強度が低下するおそれがある。

これに対して、この光学ユニットにあっては、第１壁部の高さの最小値よりも厚い窓部材を枠部材に接合するようにすることによって、全体としての強度のバランスを保ち、強度の低下を抑制している。また、この光学ユニットにあっては、第１壁部から第２壁部に向かう第１方向に沿った第１壁部の頂面（第１頂面）の長さを、第１壁部の高さの最小値よりも長くしている。これにより、第１壁部における第３壁部との接続部分である両端や、第１壁部における両端の間の中央部分が、第１方向に変位するような第１壁部の変形が抑制される。さらには、第１壁部（枠部材）に対して、第１壁部の高さの最小値よりも厚い窓部材が接合されることにより、第１壁部の高さ方向への変形も抑制される。少なくとも以上の理由から、この光学ユニットによれば、信頼性も向上される。

本発明に係る光学ユニットにおいては、第１頂面のうちの窓部材が接合される部分の第１方向に沿った長さは、最小値よりも長くてもよい。この場合、第１壁部における第３壁部との接続部分である両端や、第１壁部における両端の間の中央部分が、第１方向に変位するような第１壁部の変形がさらに抑制される。したがって、信頼性がさらに向上される。

本発明に係る光学ユニットにおいては、第１頂面のうちの窓部材が接合される部分の第１方向に沿った長さは、第１頂面の全体の第１方向に沿った長さよりも短くてもよい。この場合、第１壁部の相対的に低い部分に対して、窓部材との接合を形成しない（窓部材と接触しない）余白部分が生じるため、第１壁部の破損が抑制される。したがって、信頼性がさらに向上される。

本発明に係る光学ユニットにおいては、主面には、主面に交差する第２方向からみてミラーデバイスが配置される凹部が形成されており、第２方向からみて凹部の角部は曲面状とされていてもよい。この場合、枠部材からベースへ作用する応力、及び、ベースからミラーデバイスへ作用する応力が緩和される。したがって、信頼性がさらに向上される。

本発明に係る光学ユニットにおいては、枠部材の内側面における窓部材側の部分、及び、窓部材の外側面には、枠部材と窓部材との接合材のフィレットが形成されていてもよい。この場合、枠部材と窓部材との接合部が延びる方向について、枠部材と窓部材とのずれが生じることが抑制される。したがって、信頼性がさらに向上される。

本発明に係る光学ユニットにおいては、第１壁部における主面に臨む底面の第１方向に沿った長さは、最小値よりも長くてもよい。この場合、第１壁部における第３壁部との接続部分である両端や、第１壁部における両端の間の中央部分が、第１方向に変位するような第１壁部の変形がさらに抑制される。

本発明によれば、ノイズを抑制しつつ信頼性を向上可能な光学ユニットを提供できる。

本実施形態に係る光モジュールを示す斜視図である。 図１に示された光モジュールの平面図である。 図２におけるIII－III線に沿っての模式的な断面図である。 図３に示されたミラーパッケージを示す模式的な断面図である。 図１に示されるＭＥＭＳミラーの平面図である。 図４に示されたミラーユニットの部分的な平面図である。

図１は、本実施形態に係る光モジュールを示す斜視図である。図２は、図１に示された光モジュールの平面図である。図３は、図２におけるIII－III線に沿っての模式的な断面図である。図４は、図３に示されたミラーパッケージを示す模式的な断面図である。図１～４に示される光モジュール１００は、ミラーユニット（光学ユニット）４０と、磁石部５０と、パッケージ６０と、を備えている。ミラーユニット４０は、電磁駆動方式のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー（ミラーデバイス）１と、ＭＥＭＳミラー１を収容するミラーパッケージ４１を有している。ミラーパッケージ４１は、ベース４２と、枠部材４３と、窓部材４４と、を有している。

ベース４２は、例えば、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウム等の非磁性材料によって矩形板状に形成されている。ベース４２は、主面４２ａと主面４２ａの反対側の裏面４２ｂとを有している。裏面４２ｂは、磁石部５０側に臨む面であり、ミラーパッケージ４１の外表面を構成する面である。主面４２ａは、ミラーパッケージ４１の内面の一部を構成する面である。ＭＥＭＳミラー１は、主面４２ａ上に配置されている。

枠部材４３は、ＭＥＭＳミラー１を囲うように主面４２ａに設けられている。枠部材４３は、例えば、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウム等の非磁性材料によって矩形枠状に形成されている。窓部材４４は、例えば、ガラス等の透光性材料によって形成された矩形平板状の基材の両表面に反射防止膜が形成されることで構成されている。窓部材４４は、枠部材４３に接合されている。より具体的には、窓部材４４は、枠部材４３の一方の開口を気密に封止するように、例えば低融点ガラス等の接合材４５によって枠部材４３に接合されている。

ベース４２は、枠部材４３の他方の開口を気密に封止するように、例えば低融点ガラス等の接合材４６によって枠部材４３に接合されている。これにより、ＭＥＭＳミラー１は、ミラーパッケージ４１によって気密に封止されている。窓部材４４及び枠部材４３の一方の開口（すなわち、窓部材４４によって封止される開口）は、ベース４２に対向している。ベース４２と枠部材４３とは、非磁性材料によって一体的に形成されていてもよい。

ＭＥＭＳミラー１が有する支持部２は、例えば樹脂によってベース４２の主面４２ａに取り付けられている。磁石部５０は、ベース４２の裏面４２ｂに対向するように、パッケージ６０に収容されている。磁石部５０は、パッケージ６０の一部、及び、ベース４２を介して、ＭＥＭＳミラー１が有する第１可動部３と対向している。なお、接合材４５，４６を用いた接合は、低融点ガラスを用いた接合以外にも、例えば、樹脂接着剤、低温はんだ（Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｃｕ系）、低温ロウ材（Ａｕ／Ｓｎ合金、Ａｕ／Ｇｅ合金等）、高温ロウ材（Ａｇ系等）、プロジェクション溶接、シームシール溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接等を用いた封止でもよい。

図５は、図１に示されるＭＥＭＳミラーの平面図である。図５に示されるように、ＭＥＭＳミラー１は、支持部２と、第１可動部（可動部）３、第２可動部（可動部）４、一対の第１連結部５、一対の第２連結部６、及び、ミラー７を含む可動ミラー部１０と、を有している。支持部２、第１可動部３、第２可動部４、一対の第１連結部５及び一対の第２連結部６は、例えばシリコンによって一体的に形成されている。

第１可動部３は、例えば矩形板状に形成されている。第２可動部４は、光軸方向Ａから見た場合に隙間を介して第１可動部３を囲むように、例えば矩形環状に形成されている。支持部２は、光軸方向Ａから見た場合に隙間を介して第２可動部４を囲むように、例えば矩形枠状に形成されている。つまり、支持部２は、光軸方向Ａから見た場合に第１可動部３及び第２可動部４を囲むように枠状に形成されている。

第１可動部３は、第１軸線Ｘ１周りに揺動可能となるように、一対の第１連結部５を介して第２可動部４に連結されている。つまり、第１可動部３は、支持部２において第１軸線Ｘ１周りに揺動可能となるように支持されている。第１可動部３は、第１部分３１と、第２部分３２と、を含んでいる。第１部分３１は、光軸方向Ａから見た場合に例えば円形状に形成されている。第２部分３２は、光軸方向Ａから見た場合に例えば矩形環状に形成されている。第１部分３１は、光軸方向Ａから見た場合に第２部分３２に囲まれており、複数（ここでは２つ）の接続部分３３を介して第２部分３２と接続されている。つまり、第１部分３１と第２部分３２との間には、複数の接続部分３３を除いて隙間が形成されている。

接続部分３３は、例えば、矩形状の第２部分３２の内縁のうち第２軸線Ｘ２に交差する２辺の中央部に位置している。すなわち、接続部分３３は、ここでは、第２軸線Ｘ２上に位置している。第１部分３１は、少なくとも第２軸線Ｘ２に沿った方向において第２部分３２に接続されていればよい。第２可動部４は、第２軸線Ｘ２周りに揺動可能となるように、一対の第２連結部６を介して支持部２に連結されている。つまり、第２可動部４は、支持部２において第２軸線Ｘ２周りに揺動可能となるように支持されている。第１軸線Ｘ１及び第２軸線Ｘ２は、光軸方向Ａに垂直であり、互いに交差している（ここでは、互いに直交している）。なお、第１部分３１は、光軸方向Ａから見た場合に矩形状又は多角形状に形成されていてもよい。また、第１部分３１は、光軸方向Ａから見た場合に、円形状（例えば楕円形状）に形成されていてもよい。第２部分３２は、光軸方向Ａから見た場合に五角形以上の多角形環状又は円環状に形成されていてもよい。

一対の第１連結部５は、第１可動部３の第２部分３２と第２可動部４との間の隙間において、第１可動部３を挟むように第１軸線Ｘ１上に配置されている。各第１連結部５は、トーションバーとして機能する。一対の第２連結部６は、第２可動部４と支持部２との間の隙間において、第２可動部４を挟むように第２軸線Ｘ２上に配置されている。各第２連結部６は、トーションバーとして機能する。

ミラー７は、第１可動部３の第１部分３１に設けられている。ミラー７は、第１軸線Ｘ１と第２軸線Ｘ２との交点を含むように、第１部分３１の一方の表面（窓部材４４側の表面）に形成されている。ミラー７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、楕円形又は矩形の膜状に形成されており、ミラー７の中心は、光軸方向Ａから見た場合に、第１軸線Ｘ１と第２軸線Ｘ２との交点に一致している。このように、複数の接続部分３３を介して第２部分３２と接続された第１部分３１にミラー７が設けられているため、第１可動部３が共振周波数レベルで第１軸線Ｘ１周りにおいて揺動しても、ミラー７に撓み等の変形が生じることが抑制される。

更に、ＭＥＭＳミラー１は、第１駆動用コイル（コイル）１１と、第２駆動用コイル（コイル）１２と、配線１５ａ，１５ｂと、配線１６ａ，１６ｂと、電極パッド２１ａ，２１ｂと、電極パッド２２ａ，２２ｂと、を有している。なお、図２では、説明の便宜上、第１駆動用コイル１１及び第２駆動用コイル１２を一点鎖線で示し、配線１５ａ，１５ｂ及び配線１６ａ，１６ｂを実線で示す。

第１駆動用コイル１１は、第１可動部３の第２部分３２に設けられている。第１駆動用コイル１１は、光軸方向Ａから見た場合におけるミラー７の外側の領域（すなわち、第２部分３２）においてスパイラル状（渦巻き状）に複数回巻かれている。第１駆動用コイル１１には、磁石部５０によって発生させられる磁界が作用する。

第１駆動用コイル１１は、第１可動部３の表面に形成された溝内に配置されている。つまり、第１駆動用コイル１１は、第１可動部３に埋め込まれている。第１駆動用コイル１１の一端は、配線１５ａを介して電極パッド２１ａに接続されている。配線１５ａは、第１可動部３から、一方の第１連結部５、第２可動部４及び一方の第２連結部６を介して、支持部２に延在している。配線１５ａ及び電極パッド２１ａは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料によって一体的に形成されている。なお、第１駆動用コイル１１と配線１５ａとは、互いに接続されている。

第１駆動用コイル１１の他端は、配線１５ｂを介して電極パッド２１ｂに接続されている。配線１５ｂは、第１可動部３から、他方の第１連結部５、第２可動部４及び他方の第２連結部６を介して、支持部２に延在している。配線１５ｂ及び電極パッド２１ｂは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料によって一体的に形成されている。なお、第１駆動用コイル１１と配線１５ｂとは、互いに接続されている。

第２駆動用コイル１２は、第２可動部４に設けられている。第２駆動用コイル１２は、第２可動部４においてスパイラル状（渦巻き状）に複数回巻かれている。第２駆動用コイル１２には、磁石部５０によって発生させられる磁界が作用する。第２駆動用コイル１２は、第２可動部４の表面に形成された溝内に配置されている。つまり、第２駆動用コイル１２は、第２可動部４に埋め込まれている。

第２駆動用コイル１２の一端は、配線１６ａを介して電極パッド２２ａに接続されている。配線１６ａは、第２可動部４から、一方の第２連結部６を介して、支持部２に延在している。配線１６ａ及び電極パッド２２ａは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料によって一体的に形成されている。なお、第２駆動用コイル１２と配線１６ａとは、互いに接続されている。

第２駆動用コイル１２の他端は、配線１６ｂを介して電極パッド２２ｂに接続されている。配線１６ｂは、第２可動部４から、他方の第２連結部６を介して、支持部２に延在している。配線１６ｂ及び電極パッド２２ｂは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料によって一体的に形成されている。なお、第２駆動用コイル１２と配線１６ｂとは、互いに接続されている。

以上のＭＥＭＳミラー１における可動ミラー部１０の動作の例を挙げる。第１例としては、第１駆動用コイル１１に高周波数の駆動電流が印加される。このとき、第１駆動用コイル１１には、磁石部５０によって発生させられた磁界が作用しているため、第１駆動用コイル１１にローレンツ力が発生する。これにより、第１可動部３は、例えば、共振周波数レベルで第１軸線Ｘ１周りにおいて揺動させられる。

また、第２駆動用コイル１２には、一定の大きさの駆動電流が印加される。このとき、第２駆動用コイル１２には、磁石部５０によって発生させられた磁界が作用しているため、第２駆動用コイル１２にローレンツ力が発生する。これにより、第２可動部４は、例えば、駆動電流の大きさに応じて第２軸線Ｘ２周りにおいて回動させられ、その状態で停止させられる。これにより、ＭＥＭＳミラー１によれば、所定の光源からの光をミラー７により反射させつつ走査することが可能とされている。この第１例では、第１可動部３が共振周波数で揺動されると共に第２可動部４が静的に用いられる。

第２例としては、第１例の第１可動部３の動作と同様に、第１駆動用コイル１１に高周波数の駆動電流が印加されることによって第１可動部３が共振周波数に応じて揺動されると共に、第２駆動用コイル１２に高周波数の駆動電流が印加されることによって第２可動部４が共振周波数に応じて揺動される。このように、この第２例では、第１可動部３及び第２可動部４の両方が、共振周波数で揺動される。

第３例としては、第１例の第２可動部４の動作と同様に、第１駆動用コイル１１に対して一定の大きさの駆動電流が印加されることによって、第１可動部３が駆動電流の大きさに応じて第１軸線Ｘ１周りにおいて回動させられて停止させられると共に、第２駆動用コイル１２に対して一定の大きさの駆動電流が印加されることによって、第２可動部４が駆動電流の大きさに応じて第２軸線Ｘ２周りにおいて回動させられて停止させられる。このように、この第３例では、第１可動部３及び第２可動部４の両方が、静的に用いられる。

第４例としては、例えば第２可動部４が設けられていない場合等であって、第１駆動用コイル１１に高周波数の駆動電流が印加されることにより、第１可動部３のみが共振周波数に応じて揺動される。さらに、第５例としては、同様の場合であって、第１駆動用コイル１１に対して一定の大きさの駆動電流が印加されることによって、第１可動部３が駆動電流の大きさに応じて第１軸線Ｘ１周りにおいて回動させられて停止させられる。これらの第４例及び第５例では、第１可動部３のみが揺動または静的に用いられる。

なお、図４に示されるように、ベース４２の主面４２ａには、第１可動部３及び第２可動部４と対向するように凹部４２ｃが形成されている。また、凹部４２ｃの底面には、凹部４２ｄが形成されている。第１可動部３及び第２可動部４は、この凹部４２ｄによって、ベース４２に干渉することなく揺動可能とされている。

再び図３を参照する。図３に示されるように、磁石部５０は、ミラーユニット４０（ＭＥＭＳミラー１）に作用する磁界を発生させる。磁石部５０は、上面５０ａと、上面５０ａの反対側の底面５０ｂと、上面５０ａから底面５０ｂに延びて上面５０ａと底面５０ｂとを互いに接続する側面５０ｓと、を有している。磁石部５０は、多角形柱状を呈している。ここでは、磁石部５０は、六角柱状である。したがって、上面５０ａ及び底面５０ｂは、六角形状であり、側面５０ｓは六角形環状である。上面５０ａと底面５０ｂとは、互いに略平行である。

磁石部５０は、複数の磁石が組み合わせられて構成されている。ここでは、磁石部５０は、第１磁石５１と、第１磁石を挟むように配置された一対の第２磁石５２，５３と、を含む。第１磁石５１は、上面５０ａから底面５０ｂに至るように延びる多角形柱状（ここでは四角柱状）である。したがって、第１磁石５１は、その端面が、上面５０ａ及び底面５０ｂの一部のエリアを構成する。第２磁石５２，５３は、それぞれ、上面５０ａから底面５０ｂに至るように延びる多角形柱状（ここでは三角柱状）である。したがって、第２磁石５２，５３は、その端面が、上面５０ａ及び底面５０ｂの一部のエリアを構成する。

第１磁石５１及び第２磁石５２，５３は、それぞれの磁極がハルバッハ配列となるように配列されている（すなわち、磁石部５０は、ハルバッハ構造を有している）。ここでは、第２磁石５２は、その第１磁極（例えばＮ極）が底面５０ｂ側に位置し、且つ、その第２磁極（例えばＳ極）が上面５０ａ側に位置するように配置されている。第２磁石５３は、第２磁石５２と逆向きに配置されている。すなわち、第２磁石５３は、その第１磁極が上面５０ａ側に位置し、且つ、その第２磁極が底面５０ｂ側に位置するように配置されている。一方、第１磁石５１は、第２磁石５３側に第１磁極が位置し、且つ、第２磁石５２側に第２磁極が位置するように配置されている。

第１磁石５１、第２磁石５２，５３は、以上のような磁極の配列となるように配置されて組み合わされている。このため、磁極同士の引力及び斥力によって、第１磁石５１には、上面５０ａから底面５０ｂに向かう方向に力が作用する。一方、第２磁石５２，５３には、底面５０ｂから上面５０ａに向かう方向に力が作用する。したがって、磁石部５０を一体的に保持するための構成が必要となる。本実施形態においては、パッケージ６０がその機能を有する。

図１～３に示されるように、パッケージ６０は、磁石部５０を収容している。パッケージ６０は、底壁部６１、側壁部６２、及び、規制部６３を備えている。底壁部６１、側壁部６２、及び、規制部６３は、互いに一体的に形成されている。パッケージ６０は、全体として直方体状を呈している。底壁部６１は、矩形の平板状を呈している。底壁部６１は、磁石部５０の底面５０ｂに接触して底面５０ｂを支持している。

側壁部６２は、底壁部６１の外縁に沿って立設されている。したがって、ここでは、側壁部６２は、矩形環状となっている。側壁部６２は、磁石部５０の側面５０ｓに接触して側面５０ｓを支持している。規制部６３は、磁石部５０の上面５０ａ上に設けられている。規制部６３は、磁石部５０の上面５０ａに接触して上面５０ａを支持している。規制部６３は、底面５０ｂから上面５０ａに向かう方向への磁石部５０（例えば第２磁石５２，５３）の移動を規制する。これにより、パッケージ６０は、全体として、第１磁石５１に作用する力、及び、第２磁石５２，５３に作用する力に抗して磁石部５０を機械的に一体に保持している。

規制部６３は、磁石部５０の上面５０ａと、側壁部６２における底壁部６１と反対側の端部と、の間において、側壁部６２から磁石部５０の上面５０ａ側に張り出すように、側壁部６２から連続的に延在している。すなわち、規制部６３は、磁石部５０の側面５０ｓと上面５０ａとの接続部分から上面５０ａの内側に向けて延在している。規制部６３は、上面５０ａの全体にわたって延びておらず、上面５０ａ上に内縁６３ｅを有する。

そして、ミラーユニット４０は、規制部６３上に載置され、規制部６３によって支持されている。すなわち、ミラーユニット４０は、パッケージ６０（特に規制部６３）により上面５０ａ上に支持されている。ミラーユニット４０のベース４２の裏面４２ｂが、上面５０ａ側に臨み規制部６３に接触している。ベース４２は、例えば接着樹脂等によって規制部６３に接合されている。

このような支持構造とすることにより、ミラーユニット４０（裏面４２ｂ）と磁石部５０の上面５０ａとの間には、規制部６３のミラーユニット４０が載置される部分、及び、規制部６３の高さに相当する空気層６３ｄから構成される緩和層Ｓが介在することとなる。すなわち、ミラーユニット４０と上面５０ａとの間には、磁石部５０の応力を緩和するための緩和層Ｓが設けられている。空気層６３ｄは、規制部６３の内縁６３ｅにより規定される空間に形成される。これにより、ハルバッハ構造の磁石部５０を用いた光モジュール１００において、磁石部５０からミラーユニット４０への応力の伝達が抑制され、ミラーユニット４０の傾きが抑制される。

なお、光モジュール１００は、コネクタ７０と、コネクタ７０に接続された配線部７１と、をさらに備えている。コネクタ７０は、パッケージ６０の側壁部６２内に埋設されている。配線部７１は、コネクタ７０から延び、規制部６３の解放部分６３ｐを介して光モジュール１００（例えばベース４２）に接続されている。ベース４２の内部には、配線部７１とＭＥＭＳミラー１とを電気的に接続するための配線が形成されている。当該配線とＭＥＭＳミラー１とは、例えばワイヤＷによって電気的に接続されている。

引き続いて、図４及び図６を参照してミラーユニット４０について具体的に説明する。図６は、図４に示されたミラーユニットの部分的な平面図である。図６においては、ベース４２及び枠部材４３のみが図示されている。図４，６に示されるように、枠部材４３は、ベース４２の主面４２ａに設けられた第１壁部８１、第２壁部８２、及び、一対の第３壁部８３を有している。ここでは、枠部材４３は、第１壁部８１と第２壁部８２と第３壁部８３とによって矩形環状に一体に形成されている。第１壁部８１、第２壁部８２、及び、第３壁部８３は、それぞれ、枠部材４３の辺部分を構成している。

第１壁部８１と第２壁部８２とは、互に対向している。より具体的には、第１壁部８１と第２壁部８２とは、互に離間した状態において互いに平行に延在している。以下、第１壁部８１から第２壁部８２に向かう方向を第１方向と称し、主面４２ａに交差する方向を第２方向と称する場合がある。第１壁部８１は、主面４２ａと反対側の第１頂面８１ｓを含む。第１頂面８１ｓは、第２壁部８２に向かうにつれて主面４２ａから遠ざかるように傾斜している。

したがって、第１壁部８１の主面４２ａからの高さは、第２壁部８２側において最も高く、第２壁部８２と反対側において最も低くなっている。第１壁部８１の高さの最小値Ｈ８１が０である場合、第１壁部８１の短手方向の断面形状は三角形状となり、最小値Ｈ８１が０よりも大きい場合、第１壁部８１の短手方向の断面形状は台形状となる（図示は台形状）。第１方向に沿った第１頂面８１ｓの長さＬ８１ａは、この最小値Ｈ８１よりも長い。

第２壁部８２は、主面４２ａと反対側の第２頂面８２ｓを含む。第２頂面８２ｓは、第１壁部８１に向かうにつれて主面４２ａに近づくように傾斜している。したがって、第２壁部８２の主面４２ａからの高さは、第１壁部８１側において最も低く、第１壁部８１と反対側において最も高くなっている。第２壁部８２の短手方向の断面形状は台形状となっている。第１壁部８１の主面４２ａからの高さは、第２壁部８２の主面４２ａからの高さよりも低くされている。一例として、第１壁部８１の主面４２ａからの高さの最大値は、第２壁部８２の主面４２ａからの高さの最小値よりも小さい。さらには、第１壁部８１の主面４２ａからの高さの平均値が、第２壁部８２の主面４２ａからの高さの平均値よりも低いことが望ましい。

一対の第３壁部８３は、互に対向しており、互に離間した状態において互いに平行に延在している。第３壁部８３は、第１壁部８１の長手方向の両端と第２壁部８２の長手方向の両端とにおいて、第１壁部８１と第２壁部８２とを互いに接続している。第３壁部８３は、主面４２ａと反対側の第３頂面８３ｓを含む。第３頂面８３ｓは、第１壁部８１から第２壁部８２に向かうにつれて主面４２ａから遠ざかるように傾斜している。したがって、第３壁部８３の主面４２ａからの高さは、第１壁部８１側において最も低く、第２壁部８２側において最も高い。第３壁部８３は、短手方向からの側面視において台形状となっている。

第１頂面８１ｓ、第２頂面８２ｓ、及び、第３頂面８３ｓは、面一となっており、単一の平面を規定する。窓部材４４は、これらの第１頂面８１ｓ、第２頂面８２ｓ、及び、第３頂面８３ｓに接合材４５を介して接合されることにより、第１壁部８１から第２壁部８２に向かうにつれて主面４２ａから遠ざかるように傾斜している。換言すれば、第１頂面８１ｓ、第２頂面８２ｓ、及び、第３頂面８３ｓは、窓部材４４の傾斜に応じた角度で傾斜している。ただし、窓部材４４は、第３頂面８３ｓの一部又は全部に接触するものの第３頂面８３ｓに接合されていなくてもよい。すなわち、窓部材４４は、少なくとも第１頂面８１ｓ及び第２頂面８２ｓに接合されればよい。

また、第３壁部８３のそれぞれは、複数の部分から構成されていてもよい。第３壁部８３のそれぞれが複数の部分から構成される場合には、各部分の間に間隙が形成されて互いに不連続に形成されていてもよい。この場合、第３頂面８３ｓも、間隙に対応して複数の領域に分割されて不連続となる。一方、第３壁部８３のそれぞれが単一の部分から構成されていた場合であっても、例えば第３頂面８３ｓに切り欠き等の凹部が形成されることにより、第３頂面８３ｓが複数の領域に分割されていてもよい。さらに、第３頂面８３ｓについては、その全体が、窓部材４４の傾斜に応じた角度で傾斜している必要もない。第３頂面８３ｓは、第３頂面８３ｓ内の２点を結んだ直線が窓部材４４の傾斜に応じた角度で傾斜するようにされていればよい。

第１頂面８１ｓ及び第２頂面８２ｓについても同様である。すなわち、第１頂面８１ｓ及び第２頂面８２ｓについても、切り欠き等が形成されて複数の領域に分割されていてもよい。さらに、第１頂面８１ｓ及び第２頂面８２ｓについても、その全体が、窓部材４４の傾斜に応じて傾斜している必要もない。第１頂面８１ｓ及び第２頂面８２ｓは、それらの内の２点を結んだ直線が窓部材４４の傾斜に応じた角度で傾斜するようにされていればよい。この場合、第１頂面８１ｓ及び第２頂面８２ｓのうち、窓部材４４の傾斜に応じて傾斜している領域において、窓部材４４に接合されればよい。換言すれば、この場合、第１頂面８１ｓ及び第２頂面８２ｓのうちの窓部材４４に接合される領域が、窓部材４４の傾斜角度に応じた角度で傾斜していればよい。

ここで、第１頂面８１ｓに突起や切り欠き等が形成されている場合も含め、第１頂面８１ｓの長さＬ８１ａとは、第１壁部８１の底面８１ｒに直交し、第１壁部８１の内縁を通る直線と第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４の傾斜角度に沿った領域との交点から、第１壁部８１の底面８１ｒに直交し、第１壁部８１の外縁を通る直線と当該傾斜角度に沿った領域の延長線との交点までの長さである。或いは、第１頂面８１ｓの長さＬ８１ａとは、第１壁部８１の底面８１ｒに直交し、第１壁部８１の内縁を通る直線と第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４の傾斜角度に沿った直線の延長線との交点から、第１壁部８１の底面８１ｒに直交し、第１壁部８１の外縁を通る直線と当該傾斜角度に沿った領域との交点までの長さである。なお、第１壁部８１の底面８１ｒとは、第１壁部８１におけるベース４２の主面４２ａに臨む（主面４２ａに接合される）面である。また、第１壁部８１から第２壁部８２に向かう第１方向に沿った第１壁部８１の底面８１ｒの長さＬ８１ｒは、主面４２ａからの第１壁部８１の高さの最小値Ｈ８１よりも長い。

窓部材４４の厚さＴ４４は、第１壁部８１の主面４２ａからの高さの最小値Ｈ８１よりも厚い。なお、窓部材４４の厚さＴ４４は、第１頂面８１ｓ等に交差（直交）する方向における窓部材４４の寸法である。なお、窓部材４４については、その一部にレンズ等が形成されることによって厚さが異なる部分があってもよい。すなわち、窓部材４４の厚さＴ４４は、図示の形態では均一であるが、不均一であってもよい。その場合、窓部材４４のうちの第１壁部８１との接合が形成される部分の厚さが、最小値Ｈ８１よりも厚ければよい。さらには、窓部材４４の最大の厚さが最小値Ｈ８１よりも厚ければよい場合もある。一例として、窓部材４４の平均の厚さが最小値Ｈ８１よりも大きいことが望ましい。

ここでは、第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４が接合される部分（第１頂面８１ｓに交差する方向からみて窓部材４４に重複する部分）の第１方向に沿った長さＬ８１ｂは、最小値Ｈ８１よりも長い。一方で、ここでは、第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４が接合される部分の第１方向に沿った長さＬ８１ｂは、第１頂面８１ｓの全体の第１方向に沿った長さＬ８１ａよりも短い。すなわち、ここでは、第１頂面８１ｓの第２壁部８２側の大部分は窓部材４４との接合に供されるが、第１頂面８１ｓの第２壁部８２と反対側の一部は窓部材４４から露出されている。

なお、ここでは、枠部材４３の幅（内側面４３ｓと、内側面４３ｓの反対側の外側面と、の間の距離）は、窓部材４４の厚さＴ４４よりも大きい。これにより、第１頂面８１ｓの長さＬ８１ａが、窓部材４４の厚さＴ４４よりも大きいこととなる。上述したように、窓部材４４の厚さは不均一な場合がある。したがって、第１頂面８１ｓの長さＬ８１ａは、窓部材４４の厚さの平均値よりも長いことが望ましい。このように、枠部材４３の幅を窓部材４４の厚さＴ４４よりも大きくすることにより、枠部材４３の強度が向上される。また、ここでは、枠部材４３の幅は、ベース４２の厚さ（主面４２ａと裏面４２ｂとの間の距離）よりも大きい。これにより、枠部材４３の強度がさらに向上される。

上述したように、枠部材４３と窓部材４４とは、低融点ガラス等の接合材４５によって互いに接合されている。これにより、枠部材４３（第１頂面８１ｓ、第２頂面８２ｓ、第３頂面８３ｓ）と窓部材４４との間には接合材４５が介在すると共に、枠部材４３と窓部材４４との接合端部には、接合材４５のフィレット４５ａ，４５ｂが形成される。具体的には、枠部材４３の内側面４３ｓにおける窓部材４４側の部分にはフィレット４５ｂが形成されており、窓部材４４の外側面４４ｓにはフィレット４５ａが形成されている。

なお、枠部材４３の外側面の角部４３ｐ、及び、内側面の角部４３ｒは、第２方向からみて曲面状とされている。ここでは、角部４３ｐ，４３ｒは、第２方向からみて枠部材４３の外側に凸となる円弧状とされている。角部４３ｐ，４３ｒは、第１壁部８１と第３壁部８３との接続部分、及び、第２壁部８２と第３壁部８３との接続部分である。

ここで、上述したように、ベース４２の主面４２ａには、凹部４２ｃが形成されている。ＭＥＭＳミラー１は、第２方向からみて凹部４２ｃに配置されている。ここでは、支持部２が凹部４２ｃに配置されて凹部４２ｃの底面に支持されている。上述したように、凹部４２ｃの底面には、凹部４２ｄがさらに形成されている。ここでは、可動ミラー部１０は、第２方向からみて凹部４２ｄに配置されている。凹部４２ｃの角部４２ｐ、及び、凹部４２ｄの角部４２ｒは、第２方向からみて曲面状とされている。角部４２ｐ，４２ｒは、第２方向からみてベース４２の外側に向けて凸となる円弧状とされている。

以上説明したように、ミラーユニット４０においては、光の入出射部を提供する窓部材４４が、当該窓部材４４を支持する枠部材４３の第１壁部８１から第２壁部８２に向かうにつれて、ベース４２の主面４２ａから遠ざかるように傾斜している。したがって、可動ミラー部１０での反射光のスキャンに対して、窓部材４４での反射で生じるノイズ光が影響し難く、ノイズが抑制される。

一方、このようなミラーユニットにおいては、可動ミラーを覆うパッケージは可動ミラーの気密を保つためや、防塵のために必要であり、パッケージの窓部材の厚さは厚い方が気密性を確保しやすく、外部からの衝撃にも強い。他方、パッケージの側壁の高さが高いと可動ミラーの振れ角を大きくしたときに可動ミラーで反射した光がパッケージの側壁に遮られてしまう。そこで、パッケージの側壁を構成する枠状部材の高さを小さくすることで、可動ミラーの振れ角を大きくしても反射光が遮られない構成としている。可動ミラー部（ミラー面）をできるだけ大きくすることが有利となる。しかしながら、可動ミラー部を大きくすると、ミラーデバイスのサイズが大きくなり、結果としてミラーデバイスを囲う枠部材も大きくなる。ノイズの抑制の観点から傾斜させた窓部材の傾斜角を維持しつつ、窓部材及び枠部材を大きくすると、第１壁部と第２壁部との高低差が大きくなる。そうすると、枠部材の強度のバランスが悪くなり、全体としての強度が低下するおそれがある。

これに対して、ミラーユニット４０にあっては、第１壁部８１の高さの最小値Ｈ８１よりも厚い窓部材４４を枠部材４３に接合するようにすることによって、全体としての強度のバランスを保ち、強度の低下を抑制している。また、このミラーユニット４０にあっては、第１壁部８１から第２壁部８２に向かう第１方向に沿った第１壁部８１の第１頂面８１ｓの長さＬ８１ａを、第１壁部８１の高さの最小値Ｈ８１よりも長くしている。これにより、第１壁部８１における第３壁部８３との接続部分である両端や、第１壁部８１における両端の間の中央部分が、第１方向に変位するような第１壁部８１の変形が抑制される。さらには、第１壁部８１（枠部材４３）に対して、第１壁部８１の高さの最小値Ｈ８１よりも厚い窓部材４４が接合されることにより、第１壁部８１の高さ方向への変形も抑制される。少なくとも以上の理由から、ミラーユニット４０によれば、信頼性も向上される。

また、ミラーユニット４０においては、第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４が接合される部分の第１方向に沿った長さＬ８１ｂは、最小値Ｈ８１よりも長い。このため、第１壁部８１における第３壁部８３との接続部分である両端や、第１壁部８１における両端の間の中央部分が、第１方向に変位するような第１壁部８１の変形がさらに抑制される。したがって、信頼性がさらに向上される。

また、ミラーユニット４０においては、第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４が接合される部分の第１方向に沿った長さＬ８１ｂは、第１頂面８１ｓの全体の第１方向に沿った長さＬ８１ａよりも短い。このため、第１壁部８１の相対的に低い部分に対して、窓部材４４のとの接合を形成しない（窓部材４４と接触しない）余白部分が生じるため、第１壁部８１の破損が抑制される。したがって、信頼性がさらに向上される。

また、ミラーユニット４０においては、ベース４２の主面４２ａには、主面４２ａに交差する第２方向からみてＭＥＭＳミラー１が配置される凹部４２ｃが形成されている。そして、第２方向からみて、当該凹部４２ｃの角部４２ｐは曲面状とされている。このため、ベース４２からＭＥＭＳミラー１へ作用する応力が緩和される。したがって、信頼性がさらに向上される。なお、ミラーユニット４０においては、ベース４２の主面４２ａに凹部４２ｃが形成されていることによって、凹部４２ｃの段差近傍で接合材４６に表面張力が働き、当該接合材４６がＭＥＭＳミラー１に到達してしまうことが抑制される。

また、ミラーユニット４０においては、枠部材４３の内側面４３ｓにおける窓部材４４側の部分、及び、窓部材４４の外側面４４ｓには、枠部材４３と窓部材４４との接合材４５のフィレット４５ａ，４５ｂが形成されている。このため、枠部材４３と窓部材４４との接合部が延びる方向について、枠部材４３と窓部材４４とを強固に接合し、ずれが生じることが抑制される。したがって、信頼性がさらに向上される。なお、フィレット４５ａ，４５ｂのうちの一方のみが形成される場合であっても、枠部材４３と窓部材４４とが強固に接合されてずれが生じることが抑制されるが、フィレット４５ａ，４５ｂの両方が形成されることがより望ましい。

さらに、ミラーユニット４０においては、第１壁部８１から第２壁部８２に向かう第１方向に沿った第１壁部８１の底面８１ｒの長さＬ８１ｒは、主面４２ａからの第１壁部８１の高さの最小値Ｈ８１よりも長い。このため、第１壁部８１における第３壁部８３との接続部分である両端や、第１壁部８１における両端の間の中央部分が、第１方向に変位するような第１壁部８１の変形がさらに抑制される。したがって、信頼性がさらに向上される。

以上の実施形態は、本発明に係る光学ユニットの一形態を説明したものである。したがって、本発明に係る光学ユニットは、上述したミラーユニット４０に限定されず、任意に変形したものとすることができる。

例えば、ミラーユニット４０においては、第１壁部８１の主面４２ａからの高さの最小値Ｈ８１及び窓部材４４の厚さＴ４４等との条件に応じて、第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４が接合される部分の第１方向に沿った長さＬ８１ｂを、最小値Ｈ８１よりも短くしてもよい場合もある。また、同様に、第１頂面８１ｓのうちの窓部材４４が接合される部分の第１方向に沿った長さＬ８１ｂを、第１頂面８１ｓの全体の第１方向に沿った長さＬ８１ａよりも短くしなくてもよい（長さＬ８１ｂと長さＬ８１ａとを一致させてもよい）。すなわち、長さＬ８１ｂの最大値は長さＬ８１ａである。

また、ベース４２と枠部材４３との接合端部には、接合材４６のフィレットが形成され得る。より具体的には、枠部材４３の内側面４３ｓのベース４２側の端部、及び、枠部材４３の内側面４３ｓの反対側の外側面のベース４２側の端部には、接合材４６のフィレットが形成され得る。このようにフィレットを形成することにより、ベース４２と枠部材４３との接合部が延びる方向について、ベース４２と枠部材４３とのずれが生じることが抑制される。

また、上記実施形態においては、ＭＥＭＳミラー１がミラーパッケージ４１によって気密に封止される例を挙げたが、ミラーパッケージ４１の一部（例えば、ベース４２や枠部材４３等の一部）に対して外部と通じる空気孔を設けてもよい。

さらに、ミラーデバイスとしては、上述した電磁駆動式のＭＥＭＳミラー１以外にも、静電式や圧電式のものであってもよい。

１…ＭＥＭＳミラー（ミラーデバイス）、１０…可動ミラー部、４０…ミラーユニット（光学ユニット）、４２…ベース、４２ａ…主面、４２ｃ…凹部、４３…枠部材、４３ｓ…内側面、４３ｐ，４３ｒ…角部、４４…窓部材、４４ｓ…外側面、４５…接合材、４５ａ，４５ｂ…フィレット、８１…第１壁部、８１ｓ…第１頂面、８２…第２壁部、８２ｓ…第２頂面、８３…第３壁部、８３ｓ…第３頂面。

Claims (10)

1. 主面を有するベースと、
   可動ミラー部を有し、前記ベース上に配置されたミラーデバイスと、
   前記ミラーデバイスを囲うように前記主面に設けられた枠部材と、
   前記枠部材に接合された窓部材と、
   を備え、
   前記枠部材は、前記主面に設けられ、前記主面と反対側の第１頂面を含む第１壁部と、前記第１壁部に対向するように前記主面に設けられ、前記主面と反対側の第２頂面を含む第２壁部と、前記第１壁部の両端と前記第２壁部の両端とにおいて前記第１壁部と前記第２壁部とを互いに接続するように前記主面に設けられた第３壁部と、を有し、
   前記第１壁部の一端と前記第３壁部とを接続する前記枠部材の第１角部の内側面、及び、前記第１壁部の他端と前記第３壁部とを接続する前記枠部材の第２角部の内側面は、前記主面に直交する方向からみて曲面状とされており、
   前記窓部材の外側面には、前記第１頂面と前記窓部材との接合材のフィレットが形成されており、
   前記第１頂面のうちの前記フィレットが形成された部分の前記第１壁部から前記第２壁部に向かう第１方向に沿った長さは、前記第１頂面のうちの前記フィレットの端部から前記第１壁部の前記第２壁部と反対側の外側面までの部分の前記第１方向に沿った長さよりも短い、
   光学ユニット。
2. 前記第１壁部の前記主面からの高さは、前記第２壁部の前記主面からの高さよりも低くされており、
   前記窓部材は、少なくとも前記第１頂面及び前記第２頂面に接合されることにより、前記第１壁部から前記第２壁部に向かうにつれて前記主面から遠ざかるように傾斜している、
   請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記第１頂面、及び、前記第２頂面は、前記窓部材の傾斜に応じた角度で傾斜している、
   請求項２に記載の光学ユニット。
4. 前記窓部材の厚さは、前記第１壁部の前記主面からの高さの最小値よりも厚い、
   請求項２又は３に記載の光学ユニット。
5. 前記第１壁部から前記第２壁部に向かう第１方向に沿った前記第１頂面の長さは、前記第１壁部の前記主面からの高さの最小値よりも長い、
   請求項２～４のいずれか一項に記載の光学ユニット。
6. 前記第１頂面のうちの前記窓部材が接合される部分の、前記第１壁部から前記第２壁部に向かう第１方向に沿った長さは、前記第１壁部の前記主面からの高さの最小値よりも長い、
   請求項２～５のいずれか一項に記載の光学ユニット。
7. 前記第１頂面のうちの前記窓部材が接合される部分の、前記第１壁部から前記第２壁部に向かう第１方向に沿った長さは、前記第１頂面の全体の前記第１方向に沿った長さよりも短い、
   請求項２～６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
8. 前記第１壁部における前記主面に臨む底面の、前記第１壁部から前記第２壁部に向かう第１方向に沿った長さは、前記第１壁部の前記主面からの高さの最小値よりも長い、
   請求項２～７のいずれか一項に記載の光学ユニット。
9. 前記主面には、前記主面に交差する第２方向からみて前記ミラーデバイスが配置される凹部が形成されており、
   前記第２方向からみて前記凹部の角部は曲面状とされている、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の光学ユニット。
10. 前記枠部材の内側面における前記窓部材側の部分には、前記枠部材と前記窓部材との接合材のフィレットが形成されている、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の光学ユニット。

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