分光器的制造方法
【專利摘要】本發明的分光器(1A)具有分光單元(2A)、(2B)、(2C)。分光單元(2A)具有的光通過部(21A)、反射部(11A)、共通反射部(12)、分光部(40A)和光檢測部(22A)，從Z軸方向看時，沿著基準線(RL1)排列。分光單元(2B)具有的光通過部(21B)、反射部(11B)、共通反射部(12)、分光部(40B)和光檢測部(22B)，從Z軸方向看時，沿著基準線(RL2)排列。分光單元(2C)具有的光通過部(21C)、反射部(11C)、共通反射部(12)、分光部(40C)和光檢測部(22C)，從Z軸方向看時，沿著基準線(RL3)排列。基準線(RL1)與基準線(RL2)、(RL3)交叉。
【專利說明】
分光器
技術領域
[0001 ] 本發明涉及對光進行分光并檢測的分光器。
【背景技術】
[0002]例如，專利文獻I中記載了一種分光器，該分光器具有:光入射部;將從光入射部入射的光進行分光并反射的分光部;對通過分光部分光并反射的光進行檢測的光檢測元件；支撐光入射部、分光部和光檢測元件的箱狀的支撐體。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2000 — 298066號公報
【發明內容】
[0006]發明所要解決的課題
[0007]可是，考慮想利用上述那樣的分光器，檢測多個不同的波長帶(或偏光狀態)的光。而利用專利文獻I所示的分光器的結構，只能檢測I種波長帶(或偏光狀態)的光。因此，為了檢測多個不同的波長帶(或偏光狀態)的光，變更適當使用的分光器，并且需要針對每個想檢測的波長帶(或偏光狀態)實施檢測作業。另外，為了同時檢測多個不同波長帶(或偏光狀態)的光，在I臺分光器中設置有多個光入射部、分光部和光檢測元件的組件(分光單元)，此時存在檢測精度降低、分光器大型化的問題。
[0008]因此，本發明的目的在于:提供能夠抑制檢測精度的降低且實現小型化、并且能夠實現檢測作業的效率化的分光器。
[0009]用于解決課題的方法
[0010]本發明的一個方面的分光器具有:第一分光單元，其具有第一光通過部、將通過第一光通過部的光反射的第一反射部、將在第一反射部反射的光反射的共通反射部、將在第一反射部反射且在共通反射部反射的光進行分光并反射的第一分光部和對在第一分光部分光并反射的光進行檢測的第一光檢測部;和第二分光單元，其具有第二光通過部、將通過第二光通過部的光反射的第二反射部、將在第二反射部反射的光反射的共通反射部、將在第二反射部反射且在共通反射部反射的光進行分光并反射的第二分光部和對在第二分光部分光并反射的光進行檢測的第二光檢測部，從通過第一光通過部的光的光軸方向看時，第一光通過部、第一反射部、共通反射部、第一分光部和第一光檢測部沿著第一基準線排列，從通過第二光通過部的光的光軸方向看時，第二光通過部、第二反射部、共通反射部、第二分光部和第二光檢測部沿著在共通反射部與第一基準線交叉的第二基準線排列。
[0011]在該分光器中，能夠通過多個分光單元，同時實施多個不同的波長帶、偏光狀態等的光的檢測，因此能夠實現檢測作業的效率化。另外，在各分光單元中，通過光通過部(第一光通過部或第二光通過部)的光在反射部(第一反射部或第二反射部)和共通反射部依次被反射，入射到分光部(第一分光部或第二分光部)。由此，容易調整入射到分光部的光的入射方向和該光的擴展乃至會聚狀態，因此在各分光單元中，即使縮短從分光部至光檢測部的光路長，也能夠將在分光部分光的光精度良好地聚光在光檢測部的規定位置。進一步而言，各分光單元共用共通反射部，因此能夠實現分光器的小型化。因此，利用該分光器，能夠抑制檢測精度的降低且實現小型化，并且能夠實現檢測作業的效率化。
[0012]本發明的一個方面的分光器中，共通反射部可以配置在第一光通過部與第一光檢測部之間且配置在第二光通過部與第二光檢測部之間。利用該結構，各分光單元的各部設置在共通反射部的周圍，能夠實現分光器的進一步小型化。
[0013]本發明的一個方面的分光器中，第一分光部可以將第一波長帶的光相對于第一光檢測部進行分光并反射，第二分光部可以將與第一波長帶不同的第二波長帶的光相對于第二光檢測部進行分光并反射。利用該結構，能夠利用第一分光單元和第二分光單元同時檢測不同的波長帶的光。另外，通過對每個波長帶分配不同的分光單元，也能夠實現檢測精度的提高(高分辨率化)。
[0014]本發明的一個方面的分光器中，還可以具有偏光部，該偏光部配置于經由第一光通過部直至第一反射部的光的光路和經由第二光通過部直至第二反射部的光的光路，該偏光部具有相對于第一基準線和第二基準線的各個成為規定角度的透射軸，在第一分光單元中，第一分光部具有沿著第一基準線排列的多個光柵槽，第一光檢測部具有沿著第一基準線排列的多個光檢測通道，在第二分光單元中，第二分光部具有沿著第二基準線排列的多個光柵槽，第二光檢測部具有沿著第二基準線排列的多個光檢測通道。利用該結構，能夠利用第一分光單元和第二分光單元同時檢測偏光狀態不同的光。
[0015]本發明的一個方面的分光器中，第一光通過部、第一光檢測部、第二光通過部、第二光檢測部和共通反射部可以配置于一體形成的基板。利用該結構，能夠實現分光器的結構的簡單化，并且能夠實現各部件的位置關系的穩定化。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，可以提供能夠抑制檢測精度的降低且實現小型化、并且能夠實現檢測作業的效率化的分光器。
【附圖說明】
[0018]圖1是表不本發明第一實施方式的分光器的俯視圖的一部分的圖。
[0019]圖2是沿著圖1的I1-1I線的分光器的剖面圖。
[°02°]圖3是表不本發明第二實施方式的分光器的俯視圖的一部分的圖。
[0021 ]圖4是表不本發明第三實施方式的分光器的俯視圖的一部分的圖。
【具體實施方式】
[0022]以下參照附圖，對本發明的適合的實施方式進行詳細說明。其中，在各圖中，對相同或相當部分標注相同符號，省略重復的說明。
[0023][第一實施方式]
[0024]圖1是表示分光器IA的俯視圖的一部分的圖。如圖1所示，分光器IA具有多個(作為一個例子為3個)的分光單元2A、2B、2C。各分光單元2A、2B、2C設置成能夠分別檢測不同的波長帶的光。分光單元(第一分光單元)2A具有光通過部(第一光通過部)21A、反射部(第一反射部)11A、共通反射部12、分光部(第一分光部)40Α、和光檢測部(第一光檢測部)22Α。同樣地，分光單元(第二分光單元)2B、2C具有光通過部(第二光通過部)21B、21C、反射部(第二反射部)11B、11C、共通反射部12、分光部(第二分光部)40B、40C和光檢測部(第二光檢測部)22B、22C。共通反射部12被各分光單元2A、2B、2C共用。
[0025]從通過各光通過部21A、21B、21C的光的光軸方向(Z軸方向)看時，共通反射部12成為圓形。共通反射部12配置在光通過部21A與光檢測部22A之間、光通過部21B與光檢測部22B之間、且光通過部21(:與光檢測部22(:之間。另外，從Z軸方向看時，分光單元2A的各部(光通過部21A、反射部11A、分光部40A和光檢測部22A)沿著基準線(第一基準線)RL1排列成直線狀。從Z軸方向看時，分光單元2B的各部沿著在從基準線RLl順時針偏離120度的軸方向延伸的基準線(第二基準線)RL2排列成直線狀。從Z軸方向看時，分光單元2C的各部沿著在從基準線RLl順時針偏離240度的軸方向延伸的基準線RL3排列成直線狀。這樣，從Z軸方向看時，基準線RLl、RL2、RL3在共通反射部12相互交叉。在分光器IA中，作為一個例子，從Z軸方向看時，基準線RLl、RL2、RL3在共通反射部12的中心位置相互交叉。另外，從Z軸方向看時，分光單元2A、2B、2C的各部以包圍共通反射部12的方式而設置。分光單元2A、2B、2C的各部彼此(例如光檢測部22A、22B、22C)在以共通反射部12的中心位置為中心的圓周上設置成等間隔(120度間隔)。
[0026]如圖1和圖2所示，分光器IA具有光檢測元件20、支撐體30和蓋50。光檢測元件20設置有光通過部21A、21B、21C、光檢測部22A、22B、22C和O次光捕捉部23A、23B、23C。支撐體30設置有用于對光檢測部22A、22B、22C輸入輸出電信號的配線13。支撐體30以在與光通過部21A、21B、21C、光檢測部22A、22B、22C和O次光捕捉部23A、23B、23C之間形成空間S的方式，固定于光檢測元件20。作為一個例子，將基準線RLl的軸線方向作為X軸方向，將與X軸方向和Z軸方向垂直的方向作為Y軸方向時，分光器IA形成為X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的各自的方向的長度為1mm以下的長方體狀。其中，配線13和支撐體30作為成型電路構件(MID:Molded Interconnect Device)而構成。
[0027]在分光器IA中，通過光通過部21A的光LI在反射部IIA和共通反射部12依次被反射并入射到分光部40A，在分光部40A進行分光并反射。然后，在分光部40A進行分光并反射的光中、O次光LO以外的光L2入射到光檢測部22A，在光檢測部22A被檢測。在分光部40A進行分光并反射的光中、O次光LO入射到O次光捕捉部23A，被O次光捕捉部23A捕捉。從光通過部21A直至分光部40A的光LI的光路、從分光部40A直至光檢測部22A的光L2的光路和從分光部40A直至O次光捕捉部23A的O次光LO的光路形成在空間S內。
[0028]通過光通過部21B的光在反射部IIB和共通反射部12依次被反射并入射到分光部40B，在分光部40B進行分光并反射。然后，在分光部40B進行分光并反射的光中，?次光以外的光入射到光檢測部22B，在光檢測部22B被檢測。在分光部40B進行分光并反射的光中、O次光入射到O次光捕捉部23B，在O次光捕捉部23B被捕捉。從光通過部21B直至分光部40B的光的光路、從分光部40B直至光檢測部22B的光的光路和從分光部40B直至O次光捕捉部23B的O次光的光路形成在空間S內。
[0029]通過光通過部21C的光在反射部IIC和共通反射部12依次被反射并入射到分光部40C，在分光部40C進行分光并反射。然后，在分光部40C進行分光并反射的光中、?次光以外的光入射到光檢測部22C，在光檢測部22C被檢測。在分光部40C進行分光并反射的光中、O次光入射到O次光捕捉部23C，在O次光捕捉部23C被捕捉。從光通過部21C直至分光部40C的光的光路、從分光部40C直至光檢測部22C的光的光路和從分光部40C直至O次光捕捉部23C的O次光的光路形成在空間S內。
[0030]光檢測元件20具有基板24。基板24例如利用硅等半導體材料形成為矩形板狀。光通過部21A、21B、21C和O次光捕捉部23A、23B、23C是形成于基板24的狹縫。光通過部21A在Y軸方向延伸。從Z軸方向看時，光通過部21B、21C分別在從Y軸方向順時針偏離120度、240度的軸方向延伸。O次光捕捉部23A在光通過部21A與光檢測部22A之間在Y軸方向延伸。從Z軸方向看時，O次光捕捉部23B、23C在光通過部21B、21C與光檢測部22B、22C之間，分別在從Y軸方向順時針偏離120度、240度的軸方向延伸。
[0031]光通過部21A中的光LI的入射側的端部，在X軸方向和Y軸方向的各自的方向，向著光LI的入射側成為漸擴形狀。關于光通過部21B、21C中的光的入射側的端部，也與光通過部21A中的光LI的入射側的端部同樣，成為漸擴形狀。另外，O次光捕捉部23A的O次光LO的與入射側相反側的端部，在X軸方向和Y軸方向的各自的方向，向著O次光LO的與入射側相反側成為漸擴形狀。通過以O次光LO傾斜入射到O次光捕捉部23A的方式構成，能夠更可靠地抑制入射到O次光捕捉部23A的O次光LO返回空間S。關于O次光捕捉部23B、23C中的O次光LO的與入射側相反側的端部，也與O次光捕捉部23A中的O次光LO的與入射側相反側的端部同樣，成為漸擴形狀，發揮同樣的效果。
[0032]光檢測部22A、22B、22C設置于基板24的空間S側的表面24a。更具體而言，光檢測部22A、22B、22C不是貼附在基板24上，而是嵌入由半導體材料構成的基板24中。即，光檢測部22A、22B、22C通過在由半導體材料構成的基板24內的第一導電型的區域和設置在該區域內的第二導電型的區域形成的多個光電二極管構成。光檢測部22A、22B、22C例如作為光電二極管陣列、C 一 MOS圖像傳感器、CXD圖像傳感器等而構成，具有分別沿著基準線RL1、RL2、RL3排列的多個光檢測通道。在光檢測部22A的各光檢測通道入射具有不同波長的光L2。關于光檢測部22B、22C的各光檢測通道，也與光檢測部22A的各光檢測通道同樣，入射具有不同波長的光。
[0033]在基板24的表面24a設置有用于向光檢測部22A、22B、22C輸入輸出電信號的多個端子25。其中，光檢測部22A、22B、22C可以作為表面入射型的光電二極管而構成，或者可以作為背面入射型的光電二極管而構成。例如在光檢測部22A、22B、22C作為表面入射型的光電二極管而構成時，光檢測部22A、22B、22C位于與光通過部21A、21B、21C的光出射口相同的高度(即，基板24中的空間S側的表面24a)。另外，例如在光檢測部22A、22B、22C作為背面入射型的光電二極管而構成時，光檢測部22A、22B、22C位于與光通過部21A、21B、21C的光入射口相同的高度(即，基板24中的與空間S側相反側的表面24b)。另外，以由半導體材料構成的I個基板24包含表面入射型的光電二極管和背面入射型的光電二極管的兩者的方式進行嵌入，由此可以形成光檢測部22A、22B、22C。該情況下，光檢測部22A、22B、22C包括至少I個表面入射型的光電二極管和至少I個背面入射型的光電二極管。其中，背面入射型的光電二極管與表面入射型的光電二極管相比，長波長帶的光的檢測靈敏度高。因此，通過在基板24嵌入表面入射型的光電二極管和背面入射型的光電二極管的兩者，形成光檢測部22A、22B、22C，由此能夠容易地制造檢測不同波長帶的光的分光器1A。
[0034]另外，光檢測部22A、22B、22C可以作為與基板24不同的材料的檢測器芯片而構成。例如，由GaAs和InGaAs等的與基板24不同的材料構成的檢測器芯片利用凸焊等設置在基板24的表面24a側，由此可以形成光檢測部22A、22B、22C。另外，這樣的檢測器芯片可以設置在基板24中的與空間S側相反側的表面24b。此時，例如在硅等的基板24設置貫通孔，可以構成為利用檢測器芯片(GaAs等)對通過該貫通孔的光進行檢測。另外，在基板24設置硅檢測器芯片、GaAs檢測器芯片，由此可以形成光檢測部22A、22B、22C。此時，基板24可以不是半導體基板。
[0035]支撐體30具有底壁部31、一對側壁部32和一對側壁部33。底壁部31經由空間S在Z軸方向與光檢測元件20相對。在底壁部31形成由向空間S側開口的凹部34、向與空間S側相反側突出的多個凸部35和向空間S側及其相反側開口的多個貫通孔36。一對側壁部32經由空間S在X軸方向相互相對。一對側壁部33經由空間S在Y軸方向相互相對。底壁部31、一對側壁部32和一對側壁部33由A1N、A1203等的陶瓷一體形成。
[0036]反射部11A、IIB、IIC設置于支撐體30。更具體而言，反射部11A、IIB、IIC在底壁部31的凹部34的內面34a中的球面狀的區域，經由成型層41而設置。反射部IlA例如由Al、Au等的金屬蒸鍍膜構成且是具有鏡面的凹面鏡，在空間S中，將通過光通過部21A的光LI相對于共通反射部12進行反射。反射部11B、11C也是與反射部IlA同樣的凹面鏡，在空間S中，將通過光通過部21B、21C的光相對于共通反射部12進行反射。其中，反射部11A、IlBUlC也可以不經由成型層41而直接形成于支撐體30的凹部34的內面34a。
[0037]共通反射部12設置于光檢測元件20。更具體而言，共通反射部12設置于基板24的表面24a中的光通過部21A、21B、21C與O次光捕捉部23A、23B、23C之間的區域。共通反射部12例如由Al、Au等的金屬蒸鍍膜構成且是具有鏡面的平面鏡，在空間S中，將在反射部IlA反射的光LI相對于分光部40A進行反射。另外，共通反射部12在空間S中，將在反射部11B、IlC反射的光相對于分光部40B、40C進行反射。這樣，共通反射部12作為光的第二階段的反射(在反射部11A、11B、11C反射的光的反射)的用途，在各分光單元2A、2B、2C間共用。
[0038]分光部40A、40B、40C設置于支撐體30。更具體而言，如下所述。即，在底壁部31的表面31a，以覆蓋凹部34的方式配置有成型層41。成型層41沿著凹部34的內面34a形成為膜狀。在與內面34a中的球面狀的區域對應的成型層41的規定區域，例如形成有對應于鋸齒狀剖面的炫耀光柵、矩形狀剖面的二進制光柵、正弦波狀剖面的全息光柵等的光柵圖案41a。在成型層41的表面，以覆蓋光柵圖案41a的方式，例如形成有由Al、Au等的金屬蒸鍍膜構成的反射膜42。反射膜42沿著光柵圖案41a的形狀而形成。沿著光柵圖案41a的形狀而形成的反射膜42的空間S側的表面成為作為反射型光柵的分光部40A、40B、40C。其中，成型層41通過將成型模具按壓于成型材料(例如、光固化性的環氧樹脂、丙烯酸樹脂、氟系樹脂、有機硅、有機.無機混合樹脂等的復制用光學樹脂等)，在該狀態下，使成型材料固化(例如、由UV光等進行光固化、熱固化等)而形成。
[0039]如上所述，分光部40A、40B、40C設置于底壁部31的表面31a中的凹部34的內面34a。分光部40A、40B、40C具有沿著基準線RL1、RL2、RL3排列的多個光柵槽。分光部40A在空間S中將在共通反射部12反射的光LI相對于光檢測部22A進行分光并反射。另外，分光部40B、40C在空間S中將在共通反射部12反射的光相對于光檢測部22B、22C進行分光并反射。其中，分光部40A、40B、40C并不限定于如上所述的直接形成于支撐體30的形式。例如通過將具有分光部40A、40B、40C和形成分光部40A、40B、40C的基板的分光元件貼附在支撐體30，可以使分光部40設置于支撐體30 ο形成分光部40A、40B、40C的基板可以是I個，也可以是多個。
[0040]在分光單元2A、2B、2C中，通過例如分光部40A、40B、40C的光柵圖案的形狀和光檢測部22A、22B、22C所具有的光檢測通道的配置等，來決定由光檢測部22A、22B、22C所檢測的光的波長帶。在分光單元2A、2B、2C中，在分光器IA的制造時，通過對光柵圖案的間距、形狀等以及光檢測通道的配置等進行調整和設計，能夠將光檢測部22A、22B、22C設置成分別檢測不同的波長帶的光。例如，分光部40A設置成將第一波長帶(例如180 — 400nm的波長帶)的光相對于光檢測部22A進行分光并反射，而分光部40B、40C設置成將第二波長帶(例如340 —780nm、600 — 1050nm的波長帶)的光相對于光檢測部22B、22C進行分光并反射。
[0041]各配線13具有光檢測部22A、22B、22C側的端部13a、與光檢測部22A、22B、22C側相反側的端部13b和連接部13c。各配線13的端部13a以與光檢測元件20的各端子25相對的方式，位于各側壁部32的端面32a。各配線13的端部13b位于底壁部31的與空間S側相反側的表面31b中的各凸部35的表面。各配線13的連接部13c在各側壁部32的空間S側的表面32b、底壁部31的表面31a以及各貫通孔36的內面，從端部13a延至端部13b。其中，各配線13的連接部13c可以如本實施方式那樣設置成沿著支撐體30的內側(各側壁部32的表面32b、底壁部31的表面31a)，也可以設置成通過支撐體30的外側，也可以設置成貫通支撐體30內。
[0042]相對的光檢測元件20的端子25和配線13的端部13a例如通過由Au、焊料等構成的凸塊14連接。在分光器IA中，通過多個凸塊14，將支撐體30固定于光檢測元件20，并且多個配線13與光檢測元件20的光檢測部22A、22B、22C電連接。這樣，各配線13的端部13a在光檢測元件20與支撐體30的固定部中，與光檢測元件20的各端子25連接。
[0043]蓋50固定于光檢測元件20的基板24的與空間S側相反側的表面24b。蓋50具有光透射部件51和遮光膜52。光透射部件51例如由石英、硼硅酸玻璃(BK7)、Pyrex(注冊商標)玻璃、科瓦鐵鎳鈷合金玻璃等使光LI透射的材料形成為矩形板狀。遮光膜52形成于光透射部件51中的空間S側的表面51a。在遮光膜52中，以在Z軸方向與光檢測元件20的光通過部21A相對的方式形成有光通過開口 52a。光通過開口 52a是形成于遮光膜52的狹縫，在Y軸方向延伸。另外，在遮光膜52中，在Z軸方向與光檢測元件20的光通過部21B、21C相對的位置，也形成與光通過開口52a同樣的光通過開口(狹縫)。以與光通過部21B、21C相對的方式形成的光通過開口，從Z軸方向看時，分別在從Y軸方向順時針偏離120度、240度的軸方向延伸。
[0044]其中，在檢測紅外線時，作為光透射部件51的材料，硅、鍺等也是有效的。另外，可以向光透射部件51實施AR(Anti Reflect1n)涂敷，或者使之具有只透射規定波長的光的過濾器功能。另外，作為遮光膜52的材料，例如可以使用黑抗蝕劑、Al等。其中，從抑制入射至IjO次光捕捉部23A的O次光LO和入射到O次光捕捉部23B、23C的O次光返回空間S的觀點出發，作為遮光膜52的材料，黑抗蝕劑是有效的。
[0045]另外，蓋50還具有形成于光透射部件51的與空間S側相反側的表面的遮光膜。該情況下，以在Z軸方向與光檢測元件20的光通過部21A、21B、21C相對的方式，在該遮光膜形成光通過開口，由此使用該遮光膜的光通過開口、遮光膜52的光通過開口52a和光檢測元件20的光通過部21A、21B、21C，能夠更高精度地規定入射到空間S的光的入射NA。作為該遮光膜的材料，與遮光膜52同樣，例如可以使用黑抗蝕劑、Al等。另外，蓋50在具有上述的遮光膜的情況時，可以以在Z軸方向與光檢測元件20的O次光捕捉部23A、23B、23C相對的的方式，在遮光膜52上形成光通過開口。該情況下，能夠更可靠地抑制入射到O次光捕捉部23A、23B、23C的O次光返回空間S。
[0046]在基板24的表面24a與各側壁部32的端面32a以及各側壁部33的端面33a之間設置有例如由樹脂等構成的密封部件15。另外，在底壁部31的貫通孔36內配置有例如由玻璃珠等構成的密封部件16，并且填充由樹脂構成的密封部件17。在分光器IA中，通過作為構成結構含有光檢測元件20、支撐體30、蓋50和密封部件15、16、17的封裝體60，將空間S氣密地密封。將分光器IA安裝于外部的電路基板時，各配線13的端部13b發揮電極墊的功能。其中代替在基板24的表面24b配置蓋50，在基板24的光通過部21A、21B、21C和O次光捕捉部23A、23B、23C填充光透射性的樹脂，由此可以將基板24的光通過部21A、21B、21C和O次光捕捉部23A、23B、23C氣密地密封。另外，可以不在底壁部31的貫通孔36內配置例如由玻璃珠等構成的密封部件16，而只填充由樹脂構成的密封部件17。
[0047]如以上所說明的，在分光器IA中，通過多個分光單元2A、2B、2C，能夠同時實施多個不同波長帶的光的檢測，并且能夠利用I個分光器IA測定多個不同波長帶的光，因此能夠實現檢測作業的效率化。另外，在各分光單元2A、2B、2C中，通過光通過部21A、21B、21C的光在反射部11A、11B、11C和共通反射部12依次反射，入射到分光部40A、40B、40C。由此，能夠容易調整入射到分光部40A、40B、40C的光的入射方向、以及該光的發散乃至會聚狀態，因此在各分光單元2A、2B、2C中，即使縮短從分光部40A、40B、40C到光檢測部22A、22B、22C的光路長，也能夠將在分光部40A、40B、40C分光的光精度良好地集光在光檢測部22A、22B、22C的規定位置。進一步而言，各分光單兀2A、2B、2C共用共通反射部12，各分光單兀2A、2B、2C的各部設置于共通反射部12的周圍，因此能夠實現分光器IA的小型化。因此，利用該分光器1A，能夠實現抑制檢測精度的降低且小型化，并且能夠實現檢測作業的效率化。
[0048]另外，在分光器IA中，在光檢測元件20預先形成有光通過部21A、21B、21C、共通反射部12和光檢測部22々、228、22(:。另外，在支撐體30預先形成有反射部114、11(:、118和光柵(分光部4(^、4(?、400。因此，只相互固定這樣的光檢測元件20和支撐體30，容易形成從入射狹縫(光通過部21A、21B、21C)直至光檢測部22A、22B、22C的光路。
[0049]另外，在分光器IA中，各分光單元2A、2B、2C分別具有專用的光通過部21A、21B、21C。因此，與在多個分光單元之間共用I個光通過部時相比，能夠向各分光單元2A、2B、2C入射充分的光量的光，能夠實現檢測精度的提高。
[0050]另外，在分光器IA中，構成為分光部40A將第一波長帶的光相對于光檢測部22A進行分光并反射，分光部40B、40C將與第一波長帶不同的第二波長帶的光相對于光檢測部22B、22C進行分光并反射。由此，能夠利用分光單元2A和分光單元2B、2C，同時檢測不同的波長帶的光。另外，針對每個波長帶分配不同的分光單元2A、2B、2C，由此也能夠實現檢測精度的提高(高分辨率化)。
[0051 ] 另外，在分光器IA中，光通過部21A、21B、21C和光檢測部22A、22B、22C設置于一體形成的基板24。利用該構成，能夠實現分光器IA的構成的簡單化，并且能夠實現各部件的位置關系的穩定化。
[0052]另外，在分光器IA的分光單元2A中，反射部IlA成為凹面鏡。由此，在反射部IlA能夠抑制光的束散角，因此能夠加大通過光通過部21A的光LI的入射NA，提高靈敏度，并能夠更加縮短從分光部40A直至光檢測部22A的光路長實現分光器的小型化。具體而言，如以下所述。即，在反射部IlA為凹面鏡時，光LI在被準直的狀態下照射到分光部40A。因此，與光LI發散且照射到分光部40A的情況相比，分光部40A向光檢測部22A對光L2進行集光的距離可以短。因此，能夠加大該光LI的入射NA、提高靈敏度，并且能夠更加縮短從分光部40A直至光檢測部22A的光路長、實現分光器的進一步小型化。關于分光單元2B、2C也同樣。
[0053]另外，在分光器IA中，支撐體30設置有與光檢測部22A、22B、22C電連接的配線13。而且，配線13中的光檢測部22A、22B、22C側的端部13a在光檢測元件20與支撐體30的固定部中，與設置于光檢測元件20的端子25連接。由此，能夠實現光檢測部22A、22B、22C與配線13的電連接的可靠性。
[0054]另外，在分光器IA中，支撐體30的材料為陶瓷。由此，能夠抑制起因于使用分光器IA的環境的溫度變化、光檢測部22A、22B、22C中的發熱等的支撐體30的膨脹和收縮。因此，能夠抑制因分光部40A、40B、40C與光檢測部22A、22B、22C的位置關系產生錯位而導致的檢測精度降低(在光檢測部22A、22B、22C檢測的光的峰波長的偏移等)。在分光器IA中，能夠實現小型化，因此存在即使稍微的光路的變化，對光學體系也會產生大的影響，導致檢測精度的降低。因此，特別而言，如上所述，在分光部40A、40B、40C直接形成于支撐體30時，抑制支撐體30的膨脹和收縮是非常重要的。
[0055]另外，在分光器IA中，通過作為構成結構含有光檢測元件20和支撐體30的封裝體60，能夠將空間S氣密地密封。由此，能夠抑制因濕氣導致的空間S內的部件的劣化和因外部氣溫的降低導致的空間S內的結露的發生等所產生的檢測精度降低。
[0056]另外，在分光器IA中，在底壁部31的表面31a中的凹部34的周圍存在平坦的區域(可以稍微傾斜)。由此，即使在光檢測部22A、22B、22C產生反射光，能夠抑制該反射光再次達到光檢測部22A、22B、22C。另外，在將成型模具接觸樹脂而在凹部34的內面34a形成成型層41時，以及在基板24的表面24a與各側壁部32的端面32a和各側壁部33的端面33a之間配置由樹脂構成的密封部件15時，該平坦的區域成為多余樹脂的滯留處。此時，如果向底壁部31的貫通孔36流入多余的樹脂，例如由玻璃珠等構成的密封部件16就不需要的，該樹脂發揮密封部件17的功能。
[0057][第二實施方式]
[0058]如圖3所示，在分光器IB中，從Z軸方向看時，設置有:沿著在X軸方向延伸的基準線RL4配置有各部(光通過部21D、反射部11D、分光部40D、光檢測部22D)的分光單元2D、和沿著從基準線RL4偏離90度的基準線RL5配置有各部(光通過部21E、反射部11E、分光部40E、光檢測部22E)的分光單元2E。分光單元2D、2E以由各光檢測部22D、22E檢測的光的波長帶相同的方式設置。另外，在分光單元2D中，分光部40D具有沿著基準線RL4排列的多個光柵槽，光檢測部22D具有沿著基準線RL4排列的多個光檢測通道。另外，在分光單元2E中，分光部40E具有沿著基準線RL5排列的多個光柵槽，光檢測部22E具有沿著基準線RL5排列的多個光檢測通道。
[0059]在分光器IB中，設置有偏光部70，該偏光部70具有配置在經由光通過部21D、21E直至反射部11D、11E的光的光路、相對基準線RL4、RL5的各個成規定角度(這里作為一例為90度、O度)的透射軸。偏光部70例如為偏光板，只透射在透射軸的方向振動的光(偏光方向與透射軸平行的直線偏光)。其中，所謂偏光方向，是指電場(和磁場)相對于光的行進方向振動的方向。
[0060]偏光部70例如可以固定于分光器IB的光透射部件51的外側(光透射部件51的與遮光膜52側相反側)，可以設置于光透射部件51與遮光膜52之間，也可以設置于遮光膜52與基板24之間。偏光部70可以配置于如上所述設置光通過部21D、21E的基板24的外側(基板24的遮光膜52側)，也可以配置成在設置光通過部21D、21E的基板24的內側與各光通過部21D、21E重疊。另外，偏光部70可以是一體形成的部件，也可以是由多個部件構成的部件。或者，光透射部件51可以構成為兼具偏光部70的功能。
[0061 ] 在如上所構成的分光器IB中，分光單元2D、2E設置成使由分光單元2D的光檢測部22D檢測的光的波長帶與由分光單元2E的光檢測部22E檢測的光的波長帶相同。另外，在分光單元2D、2E中，分光部40D的光柵槽和光檢測部22D的光檢測通道排列的方向(沿著基準線RL5的方向)，從Z軸方向看時，相對于分光部40E的光柵槽和光檢測部22E的光檢測通道排列的方向(沿著基準線RL6的方向)偏離90度。因此，由光檢測部22D、22E檢測的光的偏光狀態(光檢測部22D、22E的光檢測通道的配列方向與由光檢測部22D、22E檢測的光的偏光方向所成的角度)相互不同。具體而言，例如由光檢測部22D、22E中的一個檢測的光的偏光狀態為縱偏光(所檢測的光的偏光方向相對于光檢測通道的配列方向為平行)時，由另一個檢測的光成為橫偏光(所檢測的光的偏光方向相對于光檢測通道的配列方向為垂直)。因此，利用分光單元2D和分光單元2E，能夠同時在同一波長帶檢測偏光狀態不同的光(例如縱偏光和橫偏光)，并且能夠利用I個分光器IB測定多個不同的偏光狀態的光。利用這樣的分光器1B，例如在醫療領域等中，對于特定的分子的吸光度以多個不同的偏光狀態進行測定(檢測)時等，能夠實現檢測作業的效率化。
[0062][第3實施方式]
[0063]如圖4所示，分光器1(:具有4個分光單元2?、26、2!1、21，在該方面主要與上述的分光器IB不同。分光單元2F從Z軸方向看時，具有沿著在X軸方向延伸的基準線RL6排列的光通過部21F、反射部11F、分光部40F和光檢測部22F。分光單元2G從Z軸方向看時，具有沿著從基準線RL6逆時針偏離45度的基準線RL7排列的光通過部21G、反射部11G、分光部40G和光檢測部22G。分光單元2H從Z軸方向看時，具有沿著從基準線RL7逆時針偏離45度的基準線RL8排列的光通過部21H、反射部11H、分光部40H和光檢測部22H。分光單元21從Z軸方向看時，具有沿著從基準線RL8逆時針偏離45度的基準線RL9排列的光通過部211、反射部111、分光部401和光檢測部221。分光單元2F、2G、2H、2I設置成使由各光檢測部22F、22G、22H、22I檢測的光的波長帶相同。另外，在分光單元2F、2G、2H、2I中，分光部40F、40G、40H、40I具有沿著基準線RL6、RL7、RL8、RL9排列的多個光柵槽，光檢測部22F、22G、22H、221具有沿著基準線RL6、RL7、RL8、RL9排列的多個光檢測通道。
[0064]在如上所構成的分光器IC中，分光單元2F、2G、2H、2I的各部所配置的方向從Z軸方向看時各偏離45度。即，在分光器IC中，對于偏光方向相對于光檢測部22F、22G、22H、22I的光檢測通道所配列的方向所成的角度(偏光狀態)，能夠同時檢測45度刻度的4圖案的光。因此，利用分光器1C，能夠以I次的檢測作業，進行多個不同偏光狀態的吸光度測定，能夠實現檢測作業的效率化。
[0065]以上關于本發明的第一?第三實施方式進行說明，但本發明不限定于上述各實施方式。例如在上述第一實施方式中，可以使由各分光單元檢測的光的波長帶相同。該情況下，利用I次的檢測作業能夠獲得多個相同波長帶的檢測結果。由此，例如采用多個的檢測結果的平均值作為檢測值，或者采用排除了偏離其他的分光單元的檢測結果比較大的檢測值而算出的平均值，作為檢測值，由此能夠實現檢測精度的提高。
[0066]另外，在上述第二或第三實施方式中，可以使由各分光單元檢測的光的波長帶不同。即使在該情況下，能夠同時檢測多個波長帶和偏光狀態的配對，并能夠利用I個分光器進行檢測，因此能夠實現檢測作業的效率化。另外，偏光部70與分光器1B、1C以另外的部件準備，在實施不同的偏光狀態的檢測作業時，可以是安裝在分光器1B、IC上的部件(例如安裝在分光器1B、IC的蓋50的外側的偏光板等)。
[0067]另外，構成分光單元的光通過部和光檢測部可以不設置于一體形成的基板24，可以分開設置于在制造時通過粘接等組合的多個基板部件。
[0068]另外，設置于分光器的分光單元的個數不限定于上述各實施方式所示出的例子(2?4個)，也可以為5個以上。另外，關于配置各分光單元的間隔，也不限定于上述各實施方式示出的例子。其中，在各分光單元之間使光檢測部彼此的距離盡量大，由此在各光檢測部中，能夠抑制檢測到與應該檢測的波長帶不同的波長帶的光(應該利用另外的分光單元所檢測的光)，能夠抑制檢測精度的降低。
[0069]另外，在上述各實施方式中，在各分光單元(作為一例為分光單元2A)中，入射到空間S的光LI的入射NA根據光檢測元件20的光通過部21A(根據情況，為遮光膜52的光通過開口52a等)的形狀而規定，但不限定于此。例如在上述分光單元2A中，通過調整反射部11A、共通反射部12和分光部40A中的至少一個的區域的形狀，能夠實質上規定入射到空間S的光LI的入射NA。入射到光檢測部22A的光L2是衍射光，因此通過調整在成型層41中形成了光柵圖案41a的規定區域的形狀，能夠實質上規定該入射NA。關于分光單元2B?21也同樣。
[0070]另外，在分光器IA中，關于空間S，可以代替通過作為構成結構含有光檢測元件20和支撐體30的封裝體60，而通過收容光檢測元件20和支撐體30的封裝體進行氣密地密封。即使在該情況下，也能夠抑制因濕氣導致的空間S內的部件的劣化和因外部氣溫的降低導致的空間S內的結露的發生等所產生的檢測精度的降低。其中，該封裝體可以由插通有多個引線銷的柱、以及設置有向光通過部21A?21C入射光的光入射部的蓋體構成。而且，使各引線銷中的封裝體內的端部與設置于支撐體30的各配線13的端部13b連接，由此能夠實現相互對應的引線銷與配線13的電連接、以及相對于封裝體的光檢測元件20和支撐體30的定位。其中，光檢測元件20和支撐體30被收容于封裝體，因此不需要向上述的分光器IA那樣地配置密封部件15、16、設置蓋50。關于分光器IB、IC也同樣。
[0071]另外，支撐體30的材料不限于陶瓷，可以是LCP、PPA、環氧等樹脂、成型用玻璃之類的其他的成型材料。另外，通過收容光檢測元件20和支撐體30的封裝體，使空間S氣密地密封的情況等，關于支撐體30，代替包圍空間S的一對側壁部32和一對側壁部33，可以是具有相互分離的多個柱部或多個側壁部的部件。
[0072]另外，在上述各實施方式中的分光單元(作為一例為分光單元2A)中，反射部IlA可以是平面鏡。更具體而言，可以在凹部34的內面34a設置有平坦的傾斜面，在該傾斜面可以設置作為反射部的平面鏡。該情況下，使通過光通過部21A的光LI的入射NA變小且使“具有與通過光通過部的光所具有的束散角相同的束散角的光的光路長，即從光通過部直至分光部的光路長” > “從分光部直至光檢測部的光路長”(縮小光學體系)，由此能夠提高在分光部40A分光的光L2的分辨率。具體而言，如下所述。即，反射部IlA為平面鏡時，光LI發散并向分光部40A照射。因此，從抑制分光部40A的區域變寬的觀點、以及抑制分光部40A向光檢測部22A對光L2進行集光的距離變長的觀點考慮，需要使通過光通過部21A的光LI的入射NA變小。因此，使該光LI的入射NA變小且成為縮小光學體系，由此能夠提高在分光部40A分光的光L2的分辨率。關于分光單元2B?21也同樣。
[0073]另外，在上述各實施方式的分光器(作為一例為分光器1A)中，說明了形成有反射部11々、118、11(:和分光部4(^、4(?、40(:的底壁部31的凹部34在全部的分光單元24、28、2(:共用，但底壁部的凹部可以針對每個分光單元分別設置。該情況下，各凹部彼此可以相互分離。即，在各凹部間，可以形成沒有形成凹部的平坦區域。這樣，針對每個分光單元形成多個凹部，由此能夠提高各凹部的曲率半徑的設計自由度。由此，與在各分光單元設置共用的凹部的情況相比，能夠實現分光器的小型化。另外，可以不在底壁部設置凹部，將反射部和分光部設置于底壁部的內側的平坦區域。
[0074]另外，在上述各實施方式中，相對的光檢測元件20的端子25與配線13的端部13a通過凸塊14連接，但可以使相對的光檢測元件20的端子25與配線13的端部13a通過釬焊連接。如上所述，分光器IA?IC的各構成的材料和形狀不限定于上述的材料和形狀，可以適用各種材料和形狀。
[0075]符號說明
[0076]1A、1B、1C …分光器；
[0077]2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I …分光單元;
[0078]11八、1比、11(:、110、1比、1卟、116、11!1、111...反射部;
[0079]12...共通反射部；
[0080]21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G、21H …光通過部;
[0081]22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、22H、22I …光檢測部；
[0082]24…基板；
[0083 ] 40A、40B、40C、40D、40E、40F、40G、40H、401 …分光部；
[0084]70…偏光部；
[0085 ] RLl、RL2、RL3、RL4、RL5、RL6、RL7、RL8、RL9 …基準線。
【主權項】
1.一種分光器，其特征在于， 具有: 第一分光單元，其具有第一光通過部、將通過所述第一光通過部的光反射的第一反射部、將在所述第一反射部反射的光反射的共通反射部、將在所述第一反射部反射且在所述共通反射部反射的光進行分光并反射的第一分光部和對在所述第一分光部分光并反射的光進行檢測的第一光檢測部;和 第二分光單元，其具有第二光通過部、將通過所述第二光通過部的光反射的第二反射部、將在所述第二反射部反射的光反射的所述共通反射部、將在所述第二反射部反射且在所述共通反射部反射的光進行分光并反射的第二分光部和對在所述第二分光部分光并反射的光進行檢測的第二光檢測部， 從通過所述第一光通過部的光的光軸方向看時，所述第一光通過部、所述第一反射部、所述共通反射部、所述第一分光部和所述第一光檢測部沿著第一基準線排列， 從通過所述第二光通過部的光的光軸方向看時，所述第二光通過部、所述第二反射部、所述共通反射部、所述第二分光部和所述第二光檢測部沿著在所述共通反射部與所述第一基準線交叉的第二基準線排列。2.如權利要求1所述的分光器，其特征在于: 所述共通反射部配置在所述第一光通過部與所述第一光檢測部之間且配置在所述第二光通過部與所述第二光檢測部之間。3.如權利要求1或2所述的分光器，其特征在于: 所述第一分光部將第一波長帶的光相對于所述第一光檢測部進行分光并反射， 所述第二分光部將與所述第一波長帶不同的第二波長帶的光相對于所述第二光檢測部進行分光并反射。4.如權利要求1或2所述的分光器，其特征在于: 還具有偏光部，其配置于經由所述第一光通過部直至所述第一反射部的光的光路和經由所述第二光通過部直至所述第二反射部的光的光路，并具有相對于所述第一基準線和所述第二基準線的各個成為規定角度的透射軸， 在所述第一分光單元中，所述第一分光部具有沿著所述第一基準線排列的多個光柵槽，所述第一光檢測部具有沿著所述第一基準線排列的多個光檢測通道， 在所述第二分光單元中，所述第二分光部具有沿著所述第二基準線排列的多個光柵槽，所述第二光檢測部具有沿著所述第二基準線排列的多個光檢測通道。5.如權利要求1?4中任一項所述的分光器，其特征在于: 所述第一光通過部、所述第一光檢測部、所述第二光通過部、所述第二光檢測部和所述共通反射部設置于一體形成的基板。
【文檔編號】G01J3/18GK105980819SQ201580007227
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月3日
【發明人】能野隆文, 柴山勝己
【申請人】浜松光子學株式會社