光感测模块、光谱仪的光机构及光谱仪的制作方法与工艺

本发明关于一种光感测模块，特别是关于一种具有聚光功能的光感测模块、光谱仪的光机构及光谱仪。

背景技术：
电荷耦合元件(charge-coupleddevice,CCD)及互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor,CMOS)元件是常见的光感测元件，其应用例如数位相机、数位摄影机、传真机、扫描器、光谱仪...等。其中传真机、扫描器及光谱仪通常使用线型(linear)的光感测元件。为使线型CCD或CMOS等光感测元件能有更高的效率，现有技术于线型光感测元件上设置一平凸柱状透镜(plano-convexcylinderlens)，如图式图1所示。在图式图1中，藉由平凸柱状透镜2的单一方向聚光作用，可增加线型光感测元件1的光接收量，而提升感度与光接收效率。平凸柱状透镜具有一平整面，用来与线型光感测元件结合组装，惟平凸柱状透镜在成像设计与制造加工上均有其困难度，因此成本也较高。随着半导体制程等微制造加工技术不断进步，各种光学装置也藉由此等技术快速地往微型化的方向发展。其中，微型化的光谱仪将传统光谱仪积体化，例如采用曲面绕射光栅取代准直镜、平面光栅与聚光镜，其制造方式可采用例如半导体制程、微机电系统(microelectro-mechanicalsystem；MEMS)制程、或光微影电铸模造(LithographieGaVanoformungAbformung；LIGA)制程等方式。若进一步使用平面光波导(planaropticalwaveguide)搭配前述曲面绕射光栅，将可增加光感测元件的光接收量并显著地缩小光谱仪的体积，而提高使用的便利性并扩展其应用范围。然而，传统用于结合光感测元件的平凸柱状透镜一般以机械加工的方式制造，体积较大且曲率较小，若欲应用于微型化光谱仪或其他微小化的光学装置中将有其难度。因此，在微型化光谱仪或其他积体化的光学装置或系统中，如何增加光感测元件的光接收量，进而提升其感度与光接收效率，实为相关技术领域中亟待解决的问题。

技术实现要素：
基于上述先前技术的缺失，以及提升微型化光学装置中光感测元件感度与光接收效率的需求，本发明的实施例提出一种光感测模块，将圆柱透镜与光感测元件结合，目的在于提高微型化光学装置的效能。其中，圆柱透镜可使用一般的微型化元件，亦可使用光纤(利用光纤本身的形状)作为圆柱透镜。光纤一般由一预形体以熔拉方式制作，其材质可透光并具有可挠的特性。目前光纤的制造技术成熟、类型繁多、取得容易且成本低廉。光纤的直径一般而言小于1毫米(mm)，可轻易地容纳于较小的空间，尤其适合积体化的光学装置，如微型化的光谱仪等。因此，本发明的实施态样之一为一种光感测模块，包含具有至少一列多数感光单元的光感测元件及一光纤，该光纤具有一圆柱曲面，并以其圆柱曲面的一侧相对该多数感光单元而设置，也就是光纤是以圆柱曲面面对多数感光单元而设置，其中圆柱曲面围绕光纤的长轴。光纤用于聚焦至少一部分多数感光单元所接收的入射光，而入射光从圆柱曲面的其中一位置进入光纤，并从圆柱曲面的另一位置离开光纤。入射光在离开光纤后入射于多数感光单元，其中这些位置彼此相对。此光纤并可有不同的设置方式，例如：与多数感光单元实质上平行设置，使二者的距离为定值；与多数感光单元实质上共平面但不平行，亦即二者的距离为线性变化；或该光纤与多数感光单元为歪斜设置等。再者，亦可进一步加入另一光纤，此二光纤可并列设置，亦可沿光行进方向前后设置。此外，由于光纤具有可挠性，亦可设置一弯曲并与多数感光单元实质上共平面的光纤，使该弯曲的光纤与多数感光单元的间距为非线性变化。另一方面，亦可选择规格不同的二光纤共线排列，个别产生不同的效果，所谓规格不同可以例如是直径或折射率等。又此二光纤可分别设置，或以熔接方式结合为一体后再设置于系统中。同理亦可将经掺杂与未经掺杂的光纤结合，由于经掺杂部分与未经掺杂部分的折射率不同，可产生不同的聚光效果。在实际运用上，若使用渐变折射率(gradient-index；GRIN)光纤，则可省去移除壳层(cladding)的步骤，使用上更为简便。其次，光感测模块尚可包含一保护盖板，此保护盖板由透光材质构成，可将光纤设置于保护盖板的内侧(朝向感光单元)、外侧(朝向入射光)或兼具之，设置方式可利用如光学胶粘着或其他方式。此外，光感测模块亦可包含一遮光框，此遮光框是具有一开口的不透光板状体，使光仅由此开口通过而阻挡不需要的入射光，或进一步遮蔽部分感光单元，藉由该等被遮蔽的感光单元的输出信号校准该光感测元件的输出信号。此时，亦可将光纤设置于遮光框的开口中。本发明的另一实施态样为一种用于接收来自平面光波导的入射光的光感测模块，包含具有至少一列多数感光单元的光感测元件及一圆柱透镜，此圆柱透镜以其圆柱曲面面对多数感光单元而设置，并用于聚焦至少一部分多数感光单元所接收的来自平面光波导的入射光，其中圆柱曲面围绕圆柱透镜的长轴。入射光从圆柱曲面的其中一位置进入圆柱透镜，并从圆柱曲面的另一位置离开圆柱透镜。入射光在离开圆柱透镜后入射于多数感光单元，其中这些位置彼此相对。圆柱透镜可依实际需要选择不同的材质(通常即代表不同的折射率)以及不同的规格(例如直径)。参考前述的实施态样，此圆柱透镜亦可有不同的设置方式，或依据不同需求加入另一圆柱透镜。同样地，亦可使用直径或材质不同的二圆柱透镜共线排列，个别产生不同的聚光效果。例如该圆柱透镜可包含一第一部，具有一第一直径，对应上述多数感光单元的其一区；以及一第二部，具有一第二直径，对应上述多数感光单元的另一区。该圆柱透镜亦可进一步具有多部，各该部的直径依照上述多数感光单元的区域而定。圆柱透镜的材质可为玻璃、石英或其他透光材质，亦可如前述使用光纤作为此处的圆柱透镜。本发明的另一实施态样为一种光谱仪的光机构，包含一平面光波导及一圆柱透镜。其中，平面光波导具有一输出端。圆柱透镜以其圆柱曲面面对该输出端，用于聚焦至少一部分来自平面光波导输出端的光，其中圆柱曲面围绕圆柱透镜的长轴。来自平面光波导输出端的光从圆柱曲面的其中一位置进入圆柱透镜，并从圆柱曲面的另一位置离开圆柱透镜，其中这些位置彼此相对。该圆柱透镜的材质可例如为玻璃、石英或其他透光材质，亦可使用光纤作为圆柱透镜。在微型化的光谱仪中，光感测元件与平面光波导的输出端的距离一般小于5毫米(mm)。圆柱透镜亦可固设于平面光波导的输出端，其配置方式的变化可参考前述实施态样的设计。若使用光纤作为圆柱透镜，可进一步设置一弯曲的光纤并与该光感测元件实质上共平面，使该弯曲的光纤与光感测元件的间距为非线性变化。本发明的另一实施态样为一种光谱仪，包含一分光器、一具有一输出端的平面光波导、一具有至少一列多数感光单元的光感测元件、以及一圆柱透镜。其中圆柱透镜位于输出端与多数感光单元之间，而圆柱透镜的设置与变化如前述的实施态样所载，而分光器可使用例如曲面绕射光栅。此外，圆柱透镜所聚焦的光线(例如上述入射光)为分光器所分光的光线。基于上述说明，本发明的实施例藉由使用圆柱透镜如光纤结合光感测元件，可增加光感测元件的集光量，且适合应用于微小化的装置或系统，进而改善其整体光接收或光利用的效率；如应用于微型化的光谱仪，亦可藉由圆柱透镜的不同参数设计，调整光效率相对波长的分布。本发明较佳实施方式的例示详述如后。附图说明图1揭示先前技术中平凸柱状透镜结合线型光感测元件的架构；图2揭示一积体化光谱仪架构；图3揭示本发明的一实施例的光感测模块；图4揭示本发明另一实施例的光感测模块；图5A和图5B揭示本发明另一实施例的光感测模块应用于结合平面光波导的架构；图6揭示微型化光谱仪系统架构；图7揭示微型化光谱仪系统的效率分析结果；图8A和图8B揭示本发明另一实施例的多数圆柱透镜结合光感测元件的架构；图9A和图9B揭示本发明另一实施例的不同形式圆柱透镜或光纤结合光感测元件的架构；图10A、10B和图10C揭示本发明另一实施例的不同形式圆柱透镜结合光感测元件的架构；图11A和图11B揭示本发明另一实施例的圆锥形透镜与纺锤体形透镜分别结合光感测元件的架构。【主要元件符号说明】1光感测元件11感光单元列2平凸柱状透镜3曲面绕射光栅4光输入部5光感测元件6保护盖板7、7a、7b、7c圆柱透镜71圆柱曲面8遮光框9平面光波导91上波导板911第一反射面92下波导板921第二反射面931第一消光元件932第二消光元件9311、9321锯齿状侧边10挠曲的光纤11圆锥形透镜12纺锤体形透镜L1、L1’、L2、L2’、L3、L3’折线具体实施方式依据发明内容所揭示的主旨，以下进一步配合图式说明本发明的较佳实施方式。惟各图式仅为辅助说明之用，不代表实际的元件外观、尺寸或比例。相同或相似的元件以相同标号表示。对光谱仪而言，光感测元件所接收的光量将影响其光接收效率；因此在光路中设置圆柱透镜，可相对提高感度。另一方面，参照图式图2所示的积体化光谱仪架构，待解析的光由光输入部4入射后，由曲面绕射光栅3加以分光并聚焦于光感测元件5。其中，光感测元件5包含至少一列的多数感光单元(pixelsensor)，由不同位置的感光单元接收不同波长的光分量，经由光电信号转换并处理后即可呈现入射光源的光谱。然而，光从曲面绕射光栅3往光感测元件5行经的过程会造成发散而造成感度降低。此时若在光感测元件5之前设置光纤或其他类似的圆柱透镜，以使圆柱透镜能聚焦曲面绕射光栅3所分光的光线。如此，可藉由调整设计参数而改善前述的感度与光接收效率，亦可用于补偿不同波长的效率差异，或提高部分特定波段的效率。本发明的第一实施例是具有一圆柱透镜的光感测模块，如图式图3所示。此光感测模块包含一光感测元件1，藉由光电效应将光信号转为电信号，具有一列多数感光单元构成的感光单元列11及一保护盖板6；惟亦可依实际需要使用一列以上的多数感光单元，因此其宽度(图中y方向)约为数十至数百微米。在本实施例中，圆柱透镜7设置于保护盖板6的表面(图中+z方向，组装较为简单)，固定方式可利用如紫外(UV)光学胶粘着，但其仅是一种选择实施例，其方向与感光单元列11实质上平行(图中的x方向)，亦即以圆柱透镜7的圆柱曲面71的一侧相对感光单元列11而设置，即圆柱透镜7是以圆柱曲面71面对感光单元列11而设置，利用其圆柱曲面71在图中y方向的聚光特性，增加光感测元件1接受的光量，其中圆柱曲面71会围绕圆柱透镜7的长轴，如图3所示。因此，当有入射光(未绘示)入射于圆柱曲面71时，此入射光会从圆柱曲面71的其中一位置进入圆柱透镜7，并从圆柱曲面71的另一位置离开圆柱透镜7。入射光在离开圆柱透镜7后入射于感光单元列11，其中这些位置彼此相对。在其他实施例中，本领域技术者也可依其需求改变圆柱透镜7的配置位置，例如圆柱透镜7也可设置于保护盖板6的内表面(图中-z方向，对于圆柱透镜有较佳的保护)。承上述，光感测元件1可例如是电荷耦合元件、互补金属氧化物半导体元件、或感光二极体阵列(photodiodearray)等。保护盖板6是由可透光材质例如玻璃或石英构成的板状体，用以保护感光单元及避免灰尘或水气进入，并可进一步加工，例如进行表面镀膜而达成过滤特定波长或抗反射等功能。本实施例中，圆柱透镜7与感光单元列11的间距为定值，此间距可配合不同直径的圆柱透镜7(相当于不同的焦距)而达成所欲的效果。惟此间距不必然等同于圆柱透镜7的焦距，例如使用多数列感光单元时，其较佳设计可能为该间距不等于圆柱透镜7的焦距，使各列感光单元均能接收聚焦后的光。此外，圆柱透镜7亦可藉由使用不同折射率的材质(相当于不同的焦距)而达成不同的聚焦效果。在本实施例中，圆柱透镜7可以是一光纤，但其仅是一种选择实施例。所以，圆柱曲面71也围绕光纤(即圆柱透镜7)的长轴。光纤的直径一般约在1毫米(mm)以内，且材质透光性高(吸收率低)，适合应用于微型化光学装置或系统。其次，光纤已广泛应用于光通讯领域，其技术成熟、类型多(例如不同材质、直径、或结构等)、取得容易且成本低廉。此外针对光纤也已发展出多种处理技术，例如经过掺杂的光纤可作为放大介质，常见的应用如掺铒光纤放大器，或是利用紫外光曝光以制作光纤光栅。因此使用光纤作为圆柱透镜除上述优点外，亦可增加设计或应用的弹性。本发明的第二实施例如图式图4所示，是一具有结合圆柱透镜的遮光框的光感测模块。此光感测模块包含一光感测元件1，具有感光单元列11并设有一遮光框8。遮光框8为具有一开口的不透光板状体，圆柱透镜7设置于遮光框8的开口中；如前述第一实施例，圆柱透镜7的方向与感光单元列11实质上平行，亦即以其圆柱曲面71面对感光单元列11而设置，藉由其y方向的聚光特性增加光感测元件1接收的光量。其中，遮光框8不但可用来阻挡杂散光，还可用于辅助校准光感测元件1的输出信号。由于光感测元件本身固有的暗电流，即使在未受光的情形下仍然会有电信号产生，并且通常会受到环境因素如温度的影响，而成为噪音的主要来源之一。为解决暗电流与其他因素产生的噪音问题，本实施例的遮光框8可遮蔽部分的感测单元列11，由于该等被遮蔽的感光单元并未受光，以其所输出的信号作为参考值校准其他受光的感光单元的信号，即可降低甚至排除噪音的干扰。圆柱透镜7可如前述设置于遮光框8的开口中(圆柱透镜7的x方向长度约等于开口的该方向长度，如图所示)，例如以粘着或卡固方式；在其他实施例中亦可选用长度更长的圆柱透镜(圆柱透镜的方向长度大于开口的x方向长度)并将其固设于遮光框8的本体平面，例如以粘着的方式为之。如同第一实施例，藉由设计圆柱透镜7的材质与直径，配合圆柱透镜7与感光单元列11的间距，即可达成所欲的较佳效果。同样地，圆柱透镜7亦可以是一光纤，使便应用于微型化光学装置或系统。本发明的第三实施例，是将圆柱透镜应用于平面光波导与光感测元件的组合中，其基本架构绘示于图式图5。其中，平面光波导9主要由二平面构成，此二平面以实质上平行(并与图中x-y平面实质上平行)方式设置。光线在平面光波导9中传播，主要即藉由此二平面产生反射。为接收来自平面光波导9的光线，可于平面光波导9的输出端设置一光感测元件1。由于光感测元件1包含一列或一列以上沿x方向排列的感光单元(因绘图视角所致无法显示于图中)，与平面光波导9的输出端相对应，故适用于平面光波导9的几何结构。然而，当光线由平面光波导9出射后，会在图中+z及-z方向发散，导致光感测元件1并无法接收到全部的光。因此，为提升光感测元件的光接收效率，本实施例所揭示的结构在平面光波导9与光感测元件1之间沿x方向设置一圆柱透镜7。圆柱透镜7与光感测元件1实质上平行，其圆柱曲面71的一侧与光感测元件1的感光单元列相对应，另一侧则与平面光波导9的输出端相对应。也就是说，圆柱透镜7配置于平面光波导9的输出端与光感测元件1之间。利用圆柱透镜7的圆柱曲面71在z方向的聚光特性，使原本z方向发散的光会聚至光感测元件1的感光单元列。本实施例揭示两种可能的组装结构，本领域技术者亦可依其需求变化之。第一种如图式图5A所示，圆柱透镜7设置于光感测元件1而与之结合，图中以二者在y方向较为接近表示。此一结构在实际应用上可将圆柱透镜7与光感测元件1结合为模块，例如第一实施例与第二实施例所揭示的光感测模块，故前述的相关细部说明皆可适用于本实施例。第二种结构如图式图5B所示，圆柱透镜7设置于平面光波导9的输出端。此一结构可将圆柱透镜7与平面光波导9结合，例如以粘着、卡固或其他方式为之；平面光波导9的输出端亦可进一步设置一二阶滤光片(图中未绘示)，用以滤除二阶的绕射光，此时可将圆柱透镜7设置于该二阶滤光片的表面。本实施例中，平面光波导9可以由二反射面构成，以其间的空气作为光的传播介质；或是由透光介电质构成的板状波导(slabwaveguide)，藉由全反射使光在其中传播；本领域技术者亦可依其需求变化之。以二反射面构成的平面光波导9为例，亦可选择直径与平面光波导9的z方向高度匹配的圆柱透镜7，直接将圆柱透镜7夹设于二反射面之间的输出口端。以应用于微型化光谱仪的平面光波导为例，其上述高度例如约为150微米。以下将进一步在实际的光学系统中加入圆柱透镜，藉由数值模拟呈现本发明前述实施例的效果。参照中华民国第201140148号专利公开案所揭示的技术内容，图式图6是一种光谱仪的光学系统的立体分解图。此光学系统主要包含光输入部4、光感测元件1、曲面绕射光栅3、上波导板91、下波导板92、第一消光元件931与第二消光元件932。其中，上波导板91具有第一反射面911(因绘图视角所致无法显示于图中)，而下波导板92具有与第一反射面911相对的第二反射面921。第一反射面911与第二反射面921以实质上平行的方式设置，二者之间形成一光通道，使来自光输入部4的光源于此光通道内，在第一反射面911及第二反射面921依序反射而行进。光通道一般为一空腔，亦即以空气作为光传播的介质，然而亦可充填其他透光介质如玻璃、塑胶、或亚克力等。上波导板91及下波导板92的材质需具有反射的效果，可以例如是不锈钢、硅晶片、玻璃、光碟片或硬碟片等，亦可在第一反射面911与第二反射面921上分别形成高反射膜如铝膜，以提高反射率而增加整体光利用的效率。与图式图2所示的结构类似，在图式图6中，待解析的光源由光输入部4入射，经曲面绕射光栅3分光，不同波长的分量将会聚于光感测元件1的不同位置。此外，第一消光元件931与第二消光元件932可用来作为上波导板91及下波导板92之间的间隔件(spacer)，也可用来减低杂散光的干扰，但其仅是一种选择实施例。本领域技术者可使用其他型态的间隔件，或采用其他减低杂散光的方式。如图6所绘示，第一消光元件931与第二消光元件932于朝向光通道的一侧，分别具有锯齿状侧边9311、9321，用以捕捉(trap)来自光输入部4而射出角度大于一特定角度的光。在实际光谱仪的组装结构中，光感测元件1并非完全紧贴于光通道的末端，二者之间存有约5毫米(mm)的间距。若欲在此等狭窄空间设置如图式图1所示的先前技术，其组装较为困难且平凸柱状透镜的焦距可能太长(曲率太小)；如应用前述第一实施例(图式图3)或第二实施例(图式图4)的光感测模块，即可解决现有技术的问题。此处以图式图6的光谱仪系统为基础，选择三组不同设定的波导几何结构及曲面绕射光栅，配合图式图4的光感测模块，分别以有/无使用圆柱透镜进行光效率的分析，结果如图式图7所示。其中，第一反射面911与第二反射面921的反射率以及光感测元件的感度均纳入作为分析的参数。在图式图7中，折线L1、折线L2及折线L3分别代表前述三种不同系统架构在未使用圆柱透镜时的光效率曲线；而折线L1’、折线L2’与折线L3’则代表这三种架构加入圆柱透镜后的光效率曲线。由分析结果可明显看出，不论是何种光谱仪系统架构，使用具有圆柱透镜的光感测模块，均可大幅提升整体频谱的效率。此处的分析虽以光谱仪为例，然而可适用于基本架构相同或类似的其他光学系统，例如光通讯系统中常见的波分去复用器(wavelengthdivisiondemultiplexer；WDDM)装置，与光谱仪即具有类似的基本架构。本发明的第四实施例如图式图8所示。在前述各实施例中，均使用单一圆柱透镜增加光感测元件接收的光量。然而，对于不同的应用场合，可结合多数圆柱透镜以增加光学装置或系统的设计弹性，达成所欲的效果。例如，图式图8A是在光路上设置两个圆柱透镜7，均与光感测元件1实质上平行(图中的x方向)，且二者构成的平面与图中x-y平面实质上平行。此架构可增强图中z方向聚光的效果，当圆柱透镜7与光感测元件1的规格受到限制，而单一圆柱透镜7无法达成所欲的效果(例如焦距太长无法聚焦于光感测元件1)，此时可组合两个或两个以上的圆柱透镜7，藉由调整彼此的间距以及与光感测元件1的间距，而获得较佳的效果。其设置方式可参考第一实施例或第二实施例所述的方式，例如可将两个圆柱透镜分别设置于保护盖板6的两面，或遮光框8的两面。惟图式图8A仅绘示使用两个相同圆柱透镜7，但其仅是一种选择实施例，亦可使用如不同直径、材质的圆柱透镜。图式图8B则是并列两个圆柱透镜7，亦即二者所构成的平面与图中x-z平面实质上平行。同样地，图式图8B的设计可用于圆柱透镜7与光感测元件1的规格受限的场合，或是使用多数个圆柱透镜7搭配具有多数感光单元列的光感测元件。本发明的第五实施例如图式图9所示。在前述各实施例中，圆柱透镜7均以实质上平行光感测元件1的方式设置(即图式图3、图4、图5、图8中所示的x方向)，二者的间距为常数，圆柱透镜7对于光感测元件1的各感光单元原则上具有相同的效果。因此，在图式图7中，加入圆柱透镜对于该光谱仪系统所有波长的光效率均有相对比例的改善。观察图式图7亦可发现，不论是否使用圆柱透镜，不同波长的光效率亦不相同。然而，对于不同的应用领域，可能需要不同波长具有相同或相近的光效率，或仅针对某个波段需要较高的光效率，本实施例即适于解决此一问题。以图式图9A为例，可将原本实质上平行x方向的圆柱透镜7，以z方向为对称轴旋转一角度，使圆柱透镜7仍在x-y平面上但与光感测元件1的y方向间距为线性变化。如此则圆柱透镜7的不同区段对于光感测元件的影响将会不同，例如效率改善的程度差异。此外，亦可将原本实质上平行x方向的圆柱透镜7，以y方向为对称轴旋转一角度，使圆柱透镜7位在x-z平面上，但不同区段对于光感测元件1的影响不同，这是另一种改变光效率相对于波长分布的方式。另一方面，如前述实施例的说明，可使用光纤作为圆柱透镜。由于光纤具有可挠的特性，可将光纤以图式图9B的方式设置，亦即以弯曲型态且实质上平行x-y平面的方式。此时，挠曲的光纤10与光感测元件1在y方向的间距为非线性的变化，可藉由调整挠曲的光纤10在y方向的位置，使其中央区段的效率提升程度高于两端区段，或两端区段的效率提升程度高于中央区段。以图式图7的曲线为例，若使挠曲的光纤10的中央区段效率提升程度低于两端区段，则可使光效率相对波长的曲线具有较为平坦的顶部，也就是等化不同波长的光效率值。本发明的第六实施例如图式图10所示。在前述第五实施例中，藉由不同设计的圆柱透镜(包含光纤)可调整光感测元件的光效率相对波长的分布。本实施例进一步提出有关圆柱透镜的不同设计方式。首先，图式图10A使用一较短的圆柱透镜7a，所谓较短是相对于光感测元件1的感光单元列的长度(图中x方向)。如此将可视实际需要，仅增加一部分光感测单元接收的光量。例如应用于图式图6的光谱仪系统，即相当于增加某一波段的效率；藉由改变圆柱透镜7a的长度以及其在x方向的位置，便可控制增加效率的波长范围。其次，图式图10B是结合两种不同直径的圆柱透镜7a、7b，使二者呈现不同的聚光效果。圆柱透镜7a、7b的个别直径及长度，均为调整的参数，对于光谱仪系统的应用而言，亦相当于可改变效率相对波长的分布。此外，圆柱透镜7a、7b可分别固定于例如前述的保护盖板或遮光框，亦可先予结合后(例如粘合)再依需求对应光感测元件1而设置。若以不同直径的光纤作为圆柱透镜7a与7b，亦可使用熔接方式将二者结合。最后，图式图10C结合两种不同折射率的圆柱透镜7a、7c，使二者呈现不同的聚光效果。例如可使用两种相同直径而不同折射率的光纤加以熔接。又例如某些玻璃材料可藉由离子交换(ion-exchange)方式改变折射率，因此圆柱透镜7a、7c可能原本为一体，其中一部分因进行离子交换而改变其折射率。本发明的第七实施例如图式图11所示。除了前述实施例所使用的圆柱透镜或光纤之外，本发明的实施方式亦可选择直径或焦距非定值的类圆柱形透镜，即前述实施例的圆柱透镜或光纤可替换成类圆柱形透镜，例如图11所示。其中，图式图11A揭示圆椎形透镜11与光感测元件1的结合架构。圆锥形透镜11与图式图10B的光纤组合类似，惟进一步具有连续变化的直径或焦距，可用于调整不同感光单元所接收的入射光，若应用于光谱仪中则相当于可调整较长波段与较短波段的效率分布。此外，图式图11B则揭示纺锤体形透镜12与光感测元件1的结合架构，其应用与图式图9B的架构类似，可使中央部分与两侧部分对通过的光产生不同的效果，若应用于光谱仪中则相当于可调整中间波段与长波段/短波段的效率分布。以上所述的实施例及其衍生的变化，仅为本发明实施方式的例示，并非穷尽列举所有可能的实施方式。申请人主张的权利范围如后述申请专利范围所载，其中各请求项的文义及均等范围皆为本专利的权利范围所涵盖，前述发明说明或图式的内容自不得作为解释申请专利范围的限制。