分光器的制造方法
【专利摘要】本发明的分光器(1A)具有分光单元(2A)、(2B)、(2C)。分光单元(2A)具有的光通过部(21A)、反射部(11A)、共通反射部(12)、分光部(40A)和光检测部(22A)，从Z轴方向看时，沿着基准线(RL1)排列。分光单元(2B)具有的光通过部(21B)、反射部(11B)、共通反射部(12)、分光部(40B)和光检测部(22B)，从Z轴方向看时，沿着基准线(RL2)排列。分光单元(2C)具有的光通过部(21C)、反射部(11C)、共通反射部(12)、分光部(40C)和光检测部(22C)，从Z轴方向看时，沿着基准线(RL3)排列。基准线(RL1)与基准线(RL2)、(RL3)交叉。
【专利说明】
分光器
技术领域
[0001 ] 本发明涉及对光进行分光并检测的分光器。
【背景技术】
[0002]例如，专利文献I中记载了一种分光器，该分光器具有:光入射部;将从光入射部入射的光进行分光并反射的分光部;对通过分光部分光并反射的光进行检测的光检测元件；支撑光入射部、分光部和光检测元件的箱状的支撑体。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2000 — 298066号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]可是，考虑想利用上述那样的分光器，检测多个不同的波长带(或偏光状态)的光。而利用专利文献I所示的分光器的结构，只能检测I种波长带(或偏光状态)的光。因此，为了检测多个不同的波长带(或偏光状态)的光，变更适当使用的分光器，并且需要针对每个想检测的波长带(或偏光状态)实施检测作业。另外，为了同时检测多个不同波长带(或偏光状态)的光，在I台分光器中设置有多个光入射部、分光部和光检测元件的组件(分光单元)，此时存在检测精度降低、分光器大型化的问题。
[0008]因此，本发明的目的在于:提供能够抑制检测精度的降低且实现小型化、并且能够实现检测作业的效率化的分光器。
[0009]用于解决课题的方法
[0010]本发明的一个方面的分光器具有:第一分光单元，其具有第一光通过部、将通过第一光通过部的光反射的第一反射部、将在第一反射部反射的光反射的共通反射部、将在第一反射部反射且在共通反射部反射的光进行分光并反射的第一分光部和对在第一分光部分光并反射的光进行检测的第一光检测部;和第二分光单元，其具有第二光通过部、将通过第二光通过部的光反射的第二反射部、将在第二反射部反射的光反射的共通反射部、将在第二反射部反射且在共通反射部反射的光进行分光并反射的第二分光部和对在第二分光部分光并反射的光进行检测的第二光检测部，从通过第一光通过部的光的光轴方向看时，第一光通过部、第一反射部、共通反射部、第一分光部和第一光检测部沿着第一基准线排列，从通过第二光通过部的光的光轴方向看时，第二光通过部、第二反射部、共通反射部、第二分光部和第二光检测部沿着在共通反射部与第一基准线交叉的第二基准线排列。
[0011]在该分光器中，能够通过多个分光单元，同时实施多个不同的波长带、偏光状态等的光的检测，因此能够实现检测作业的效率化。另外，在各分光单元中，通过光通过部(第一光通过部或第二光通过部)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，容易调整入射到分光部的光的入射方向和该光的扩展乃至会聚状态，因此在各分光单元中，即使缩短从分光部至光检测部的光路长，也能够将在分光部分光的光精度良好地聚光在光检测部的规定位置。进一步而言，各分光单元共用共通反射部，因此能够实现分光器的小型化。因此，利用该分光器，能够抑制检测精度的降低且实现小型化，并且能够实现检测作业的效率化。
[0012]本发明的一个方面的分光器中，共通反射部可以配置在第一光通过部与第一光检测部之间且配置在第二光通过部与第二光检测部之间。利用该结构，各分光单元的各部设置在共通反射部的周围，能够实现分光器的进一步小型化。
[0013]本发明的一个方面的分光器中，第一分光部可以将第一波长带的光相对于第一光检测部进行分光并反射，第二分光部可以将与第一波长带不同的第二波长带的光相对于第二光检测部进行分光并反射。利用该结构，能够利用第一分光单元和第二分光单元同时检测不同的波长带的光。另外，通过对每个波长带分配不同的分光单元，也能够实现检测精度的提高(高分辨率化)。
[0014]本发明的一个方面的分光器中，还可以具有偏光部，该偏光部配置于经由第一光通过部直至第一反射部的光的光路和经由第二光通过部直至第二反射部的光的光路，该偏光部具有相对于第一基准线和第二基准线的各个成为规定角度的透射轴，在第一分光单元中，第一分光部具有沿着第一基准线排列的多个光栅槽，第一光检测部具有沿着第一基准线排列的多个光检测通道，在第二分光单元中，第二分光部具有沿着第二基准线排列的多个光栅槽，第二光检测部具有沿着第二基准线排列的多个光检测通道。利用该结构，能够利用第一分光单元和第二分光单元同时检测偏光状态不同的光。
[0015]本发明的一个方面的分光器中，第一光通过部、第一光检测部、第二光通过部、第二光检测部和共通反射部可以配置于一体形成的基板。利用该结构，能够实现分光器的结构的简单化，并且能够实现各部件的位置关系的稳定化。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，可以提供能够抑制检测精度的降低且实现小型化、并且能够实现检测作业的效率化的分光器。
【附图说明】
[0018]图1是表不本发明第一实施方式的分光器的俯视图的一部分的图。
[0019]图2是沿着图1的I1-1I线的分光器的剖面图。
[°02°]图3是表不本发明第二实施方式的分光器的俯视图的一部分的图。
[0021 ]图4是表不本发明第三实施方式的分光器的俯视图的一部分的图。
【具体实施方式】
[0022]以下参照附图，对本发明的适合的实施方式进行详细说明。其中，在各图中，对相同或相当部分标注相同符号，省略重复的说明。
[0023][第一实施方式]
[0024]图1是表示分光器IA的俯视图的一部分的图。如图1所示，分光器IA具有多个(作为一个例子为3个)的分光单元2A、2B、2C。各分光单元2A、2B、2C设置成能够分别检测不同的波长带的光。分光单元(第一分光单元)2A具有光通过部(第一光通过部)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、和光检测部(第一光检测部)22Α。同样地，分光单元(第二分光单元)2B、2C具有光通过部(第二光通过部)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和光检测部(第二光检测部)22B、22C。共通反射部12被各分光单元2A、2B、2C共用。
[0025]从通过各光通过部21A、21B、21C的光的光轴方向(Z轴方向)看时，共通反射部12成为圆形。共通反射部12配置在光通过部21A与光检测部22A之间、光通过部21B与光检测部22B之间、且光通过部21(:与光检测部22(:之间。另外，从Z轴方向看时，分光单元2A的各部(光通过部21A、反射部11A、分光部40A和光检测部22A)沿着基准线(第一基准线)RL1排列成直线状。从Z轴方向看时，分光单元2B的各部沿着在从基准线RLl顺时针偏离120度的轴方向延伸的基准线(第二基准线)RL2排列成直线状。从Z轴方向看时，分光单元2C的各部沿着在从基准线RLl顺时针偏离240度的轴方向延伸的基准线RL3排列成直线状。这样，从Z轴方向看时，基准线RLl、RL2、RL3在共通反射部12相互交叉。在分光器IA中，作为一个例子，从Z轴方向看时，基准线RLl、RL2、RL3在共通反射部12的中心位置相互交叉。另外，从Z轴方向看时，分光单元2A、2B、2C的各部以包围共通反射部12的方式而设置。分光单元2A、2B、2C的各部彼此(例如光检测部22A、22B、22C)在以共通反射部12的中心位置为中心的圆周上设置成等间隔(120度间隔)。
[0026]如图1和图2所示，分光器IA具有光检测元件20、支撑体30和盖50。光检测元件20设置有光通过部21A、21B、21C、光检测部22A、22B、22C和O次光捕捉部23A、23B、23C。支撑体30设置有用于对光检测部22A、22B、22C输入输出电信号的配线13。支撑体30以在与光通过部21A、21B、21C、光检测部22A、22B、22C和O次光捕捉部23A、23B、23C之间形成空间S的方式，固定于光检测元件20。作为一个例子，将基准线RLl的轴线方向作为X轴方向，将与X轴方向和Z轴方向垂直的方向作为Y轴方向时，分光器IA形成为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的各自的方向的长度为1mm以下的长方体状。其中，配线13和支撑体30作为成型电路构件(MID:Molded Interconnect Device)而构成。
[0027]在分光器IA中，通过光通过部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进行分光并反射。然后，在分光部40A进行分光并反射的光中、O次光LO以外的光L2入射到光检测部22A，在光检测部22A被检测。在分光部40A进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。从光通过部21A直至分光部40A的光LI的光路、从分光部40A直至光检测部22A的光L2的光路和从分光部40A直至O次光捕捉部23A的O次光LO的光路形成在空间S内。
[0028]通过光通过部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进行分光并反射。然后，在分光部40B进行分光并反射的光中，?次光以外的光入射到光检测部22B，在光检测部22B被检测。在分光部40B进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。从光通过部21B直至分光部40B的光的光路、从分光部40B直至光检测部22B的光的光路和从分光部40B直至O次光捕捉部23B的O次光的光路形成在空间S内。
[0029]通过光通过部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进行分光并反射。然后，在分光部40C进行分光并反射的光中、?次光以外的光入射到光检测部22C，在光检测部22C被检测。在分光部40C进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。从光通过部21C直至分光部40C的光的光路、从分光部40C直至光检测部22C的光的光路和从分光部40C直至O次光捕捉部23C的O次光的光路形成在空间S内。
[0030]光检测元件20具有基板24。基板24例如利用硅等半导体材料形成为矩形板状。光通过部21A、21B、21C和O次光捕捉部23A、23B、23C是形成于基板24的狭缝。光通过部21A在Y轴方向延伸。从Z轴方向看时，光通过部21B、21C分别在从Y轴方向顺时针偏离120度、240度的轴方向延伸。O次光捕捉部23A在光通过部21A与光检测部22A之间在Y轴方向延伸。从Z轴方向看时，O次光捕捉部23B、23C在光通过部21B、21C与光检测部22B、22C之间，分别在从Y轴方向顺时针偏离120度、240度的轴方向延伸。
[0031]光通过部21A中的光LI的入射侧的端部，在X轴方向和Y轴方向的各自的方向，向着光LI的入射侧成为渐扩形状。关于光通过部21B、21C中的光的入射侧的端部，也与光通过部21A中的光LI的入射侧的端部同样，成为渐扩形状。另外，O次光捕捉部23A的O次光LO的与入射侧相反侧的端部，在X轴方向和Y轴方向的各自的方向，向着O次光LO的与入射侧相反侧成为渐扩形状。通过以O次光LO倾斜入射到O次光捕捉部23A的方式构成，能够更可靠地抑制入射到O次光捕捉部23A的O次光LO返回空间S。关于O次光捕捉部23B、23C中的O次光LO的与入射侧相反侧的端部，也与O次光捕捉部23A中的O次光LO的与入射侧相反侧的端部同样，成为渐扩形状，发挥同样的效果。
[0032]光检测部22A、22B、22C设置于基板24的空间S侧的表面24a。更具体而言，光检测部22A、22B、22C不是贴附在基板24上，而是嵌入由半导体材料构成的基板24中。即，光检测部22A、22B、22C通过在由半导体材料构成的基板24内的第一导电型的区域和设置在该区域内的第二导电型的区域形成的多个光电二极管构成。光检测部22A、22B、22C例如作为光电二极管阵列、C 一 MOS图像传感器、CXD图像传感器等而构成，具有分别沿着基准线RL1、RL2、RL3排列的多个光检测通道。在光检测部22A的各光检测通道入射具有不同波长的光L2。关于光检测部22B、22C的各光检测通道，也与光检测部22A的各光检测通道同样，入射具有不同波长的光。
[0033]在基板24的表面24a设置有用于向光检测部22A、22B、22C输入输出电信号的多个端子25。其中，光检测部22A、22B、22C可以作为表面入射型的光电二极管而构成，或者可以作为背面入射型的光电二极管而构成。例如在光检测部22A、22B、22C作为表面入射型的光电二极管而构成时，光检测部22A、22B、22C位于与光通过部21A、21B、21C的光出射口相同的高度(即，基板24中的空间S侧的表面24a)。另外，例如在光检测部22A、22B、22C作为背面入射型的光电二极管而构成时，光检测部22A、22B、22C位于与光通过部21A、21B、21C的光入射口相同的高度(即，基板24中的与空间S侧相反侧的表面24b)。另外，以由半导体材料构成的I个基板24包含表面入射型的光电二极管和背面入射型的光电二极管的两者的方式进行嵌入，由此可以形成光检测部22A、22B、22C。该情况下，光检测部22A、22B、22C包括至少I个表面入射型的光电二极管和至少I个背面入射型的光电二极管。其中，背面入射型的光电二极管与表面入射型的光电二极管相比，长波长带的光的检测灵敏度高。因此，通过在基板24嵌入表面入射型的光电二极管和背面入射型的光电二极管的两者，形成光检测部22A、22B、22C，由此能够容易地制造检测不同波长带的光的分光器1A。
[0034]另外，光检测部22A、22B、22C可以作为与基板24不同的材料的检测器芯片而构成。例如，由GaAs和InGaAs等的与基板24不同的材料构成的检测器芯片利用凸焊等设置在基板24的表面24a侧，由此可以形成光检测部22A、22B、22C。另外，这样的检测器芯片可以设置在基板24中的与空间S侧相反侧的表面24b。此时，例如在硅等的基板24设置贯通孔，可以构成为利用检测器芯片(GaAs等)对通过该贯通孔的光进行检测。另外，在基板24设置硅检测器芯片、GaAs检测器芯片，由此可以形成光检测部22A、22B、22C。此时，基板24可以不是半导体基板。
[0035]支撑体30具有底壁部31、一对侧壁部32和一对侧壁部33。底壁部31经由空间S在Z轴方向与光检测元件20相对。在底壁部31形成由向空间S侧开口的凹部34、向与空间S侧相反侧突出的多个凸部35和向空间S侧及其相反侧开口的多个贯通孔36。一对侧壁部32经由空间S在X轴方向相互相对。一对侧壁部33经由空间S在Y轴方向相互相对。底壁部31、一对侧壁部32和一对侧壁部33由A1N、A1203等的陶瓷一体形成。
[0036]反射部11A、IIB、IIC设置于支撑体30。更具体而言，反射部11A、IIB、IIC在底壁部31的凹部34的内面34a中的球面状的区域，经由成型层41而设置。反射部IlA例如由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且是具有镜面的凹面镜，在空间S中，将通过光通过部21A的光LI相对于共通反射部12进行反射。反射部11B、11C也是与反射部IlA同样的凹面镜，在空间S中，将通过光通过部21B、21C的光相对于共通反射部12进行反射。其中，反射部11A、IlBUlC也可以不经由成型层41而直接形成于支撑体30的凹部34的内面34a。
[0037]共通反射部12设置于光检测元件20。更具体而言，共通反射部12设置于基板24的表面24a中的光通过部21A、21B、21C与O次光捕捉部23A、23B、23C之间的区域。共通反射部12例如由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且是具有镜面的平面镜，在空间S中，将在反射部IlA反射的光LI相对于分光部40A进行反射。另外，共通反射部12在空间S中，将在反射部11B、IlC反射的光相对于分光部40B、40C进行反射。这样，共通反射部12作为光的第二阶段的反射(在反射部11A、11B、11C反射的光的反射)的用途，在各分光单元2A、2B、2C间共用。
[0038]分光部40A、40B、40C设置于支撑体30。更具体而言，如下所述。即，在底壁部31的表面31a，以覆盖凹部34的方式配置有成型层41。成型层41沿着凹部34的内面34a形成为膜状。在与内面34a中的球面状的区域对应的成型层41的规定区域，例如形成有对应于锯齿状剖面的炫耀光栅、矩形状剖面的二进制光栅、正弦波状剖面的全息光栅等的光栅图案41a。在成型层41的表面，以覆盖光栅图案41a的方式，例如形成有由Al、Au等的金属蒸镀膜构成的反射膜42。反射膜42沿着光栅图案41a的形状而形成。沿着光栅图案41a的形状而形成的反射膜42的空间S侧的表面成为作为反射型光栅的分光部40A、40B、40C。其中，成型层41通过将成型模具按压于成型材料(例如、光固化性的环氧树脂、丙烯酸树脂、氟系树脂、有机硅、有机.无机混合树脂等的复制用光学树脂等)，在该状态下，使成型材料固化(例如、由UV光等进行光固化、热固化等)而形成。
[0039]如上所述，分光部40A、40B、40C设置于底壁部31的表面31a中的凹部34的内面34a。分光部40A、40B、40C具有沿着基准线RL1、RL2、RL3排列的多个光栅槽。分光部40A在空间S中将在共通反射部12反射的光LI相对于光检测部22A进行分光并反射。另外，分光部40B、40C在空间S中将在共通反射部12反射的光相对于光检测部22B、22C进行分光并反射。其中，分光部40A、40B、40C并不限定于如上所述的直接形成于支撑体30的形式。例如通过将具有分光部40A、40B、40C和形成分光部40A、40B、40C的基板的分光元件贴附在支撑体30，可以使分光部40设置于支撑体30 ο形成分光部40A、40B、40C的基板可以是I个，也可以是多个。
[0040]在分光单元2A、2B、2C中，通过例如分光部40A、40B、40C的光栅图案的形状和光检测部22A、22B、22C所具有的光检测通道的配置等，来决定由光检测部22A、22B、22C所检测的光的波长带。在分光单元2A、2B、2C中，在分光器IA的制造时，通过对光栅图案的间距、形状等以及光检测通道的配置等进行调整和设计，能够将光检测部22A、22B、22C设置成分别检测不同的波长带的光。例如，分光部40A设置成将第一波长带(例如180 — 400nm的波长带)的光相对于光检测部22A进行分光并反射，而分光部40B、40C设置成将第二波长带(例如340 —780nm、600 — 1050nm的波长带)的光相对于光检测部22B、22C进行分光并反射。
[0041]各配线13具有光检测部22A、22B、22C侧的端部13a、与光检测部22A、22B、22C侧相反侧的端部13b和连接部13c。各配线13的端部13a以与光检测元件20的各端子25相对的方式，位于各侧壁部32的端面32a。各配线13的端部13b位于底壁部31的与空间S侧相反侧的表面31b中的各凸部35的表面。各配线13的连接部13c在各侧壁部32的空间S侧的表面32b、底壁部31的表面31a以及各贯通孔36的内面，从端部13a延至端部13b。其中，各配线13的连接部13c可以如本实施方式那样设置成沿着支撑体30的内侧(各侧壁部32的表面32b、底壁部31的表面31a)，也可以设置成通过支撑体30的外侧，也可以设置成贯通支撑体30内。
[0042]相对的光检测元件20的端子25和配线13的端部13a例如通过由Au、焊料等构成的凸块14连接。在分光器IA中，通过多个凸块14，将支撑体30固定于光检测元件20，并且多个配线13与光检测元件20的光检测部22A、22B、22C电连接。这样，各配线13的端部13a在光检测元件20与支撑体30的固定部中，与光检测元件20的各端子25连接。
[0043]盖50固定于光检测元件20的基板24的与空间S侧相反侧的表面24b。盖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(注册商标)玻璃、科瓦铁镍钴合金玻璃等使光LI透射的材料形成为矩形板状。遮光膜52形成于光透射部件51中的空间S侧的表面51a。在遮光膜52中，以在Z轴方向与光检测元件20的光通过部21A相对的方式形成有光通过开口 52a。光通过开口 52a是形成于遮光膜52的狭缝，在Y轴方向延伸。另外，在遮光膜52中，在Z轴方向与光检测元件20的光通过部21B、21C相对的位置，也形成与光通过开口52a同样的光通过开口(狭缝)。以与光通过部21B、21C相对的方式形成的光通过开口，从Z轴方向看时，分别在从Y轴方向顺时针偏离120度、240度的轴方向延伸。
[0044]其中，在检测红外线时，作为光透射部件51的材料，硅、锗等也是有效的。另外，可以向光透射部件51实施AR(Anti Reflect1n)涂敷，或者使之具有只透射规定波长的光的过滤器功能。另外，作为遮光膜52的材料，例如可以使用黑抗蚀剂、Al等。其中，从抑制入射至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次光返回空间S的观点出发，作为遮光膜52的材料，黑抗蚀剂是有效的。
[0045]另外，盖50还具有形成于光透射部件51的与空间S侧相反侧的表面的遮光膜。该情况下，以在Z轴方向与光检测元件20的光通过部21A、21B、21C相对的方式，在该遮光膜形成光通过开口，由此使用该遮光膜的光通过开口、遮光膜52的光通过开口52a和光检测元件20的光通过部21A、21B、21C，能够更高精度地规定入射到空间S的光的入射NA。作为该遮光膜的材料，与遮光膜52同样，例如可以使用黑抗蚀剂、Al等。另外，盖50在具有上述的遮光膜的情况时，可以以在Z轴方向与光检测元件20的O次光捕捉部23A、23B、23C相对的的方式，在遮光膜52上形成光通过开口。该情况下，能够更可靠地抑制入射到O次光捕捉部23A、23B、23C的O次光返回空间S。
[0046]在基板24的表面24a与各侧壁部32的端面32a以及各侧壁部33的端面33a之间设置有例如由树脂等构成的密封部件15。另外，在底壁部31的贯通孔36内配置有例如由玻璃珠等构成的密封部件16，并且填充由树脂构成的密封部件17。在分光器IA中，通过作为构成结构含有光检测元件20、支撑体30、盖50和密封部件15、16、17的封装体60，将空间S气密地密封。将分光器IA安装于外部的电路基板时，各配线13的端部13b发挥电极垫的功能。其中代替在基板24的表面24b配置盖50，在基板24的光通过部21A、21B、21C和O次光捕捉部23A、23B、23C填充光透射性的树脂，由此可以将基板24的光通过部21A、21B、21C和O次光捕捉部23A、23B、23C气密地密封。另外，可以不在底壁部31的贯通孔36内配置例如由玻璃珠等构成的密封部件16，而只填充由树脂构成的密封部件17。
[0047]如以上所说明的，在分光器IA中，通过多个分光单元2A、2B、2C，能够同时实施多个不同波长带的光的检测，并且能够利用I个分光器IA测定多个不同波长带的光，因此能够实现检测作业的效率化。另外，在各分光单元2A、2B、2C中，通过光通过部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，能够容易调整入射到分光部40A、40B、40C的光的入射方向、以及该光的发散乃至会聚状态，因此在各分光单元2A、2B、2C中，即使缩短从分光部40A、40B、40C到光检测部22A、22B、22C的光路长，也能够将在分光部40A、40B、40C分光的光精度良好地集光在光检测部22A、22B、22C的规定位置。进一步而言，各分光单兀2A、2B、2C共用共通反射部12，各分光单兀2A、2B、2C的各部设置于共通反射部12的周围，因此能够实现分光器IA的小型化。因此，利用该分光器1A，能够实现抑制检测精度的降低且小型化，并且能够实现检测作业的效率化。
[0048]另外，在分光器IA中，在光检测元件20预先形成有光通过部21A、21B、21C、共通反射部12和光检测部22々、228、22(:。另外，在支撑体30预先形成有反射部114、11(:、118和光栅(分光部4(^、4(?、400。因此，只相互固定这样的光检测元件20和支撑体30，容易形成从入射狭缝(光通过部21A、21B、21C)直至光检测部22A、22B、22C的光路。
[0049]另外，在分光器IA中，各分光单元2A、2B、2C分别具有专用的光通过部21A、21B、21C。因此，与在多个分光单元之间共用I个光通过部时相比，能够向各分光单元2A、2B、2C入射充分的光量的光，能够实现检测精度的提高。
[0050]另外，在分光器IA中，构成为分光部40A将第一波长带的光相对于光检测部22A进行分光并反射，分光部40B、40C将与第一波长带不同的第二波长带的光相对于光检测部22B、22C进行分光并反射。由此，能够利用分光单元2A和分光单元2B、2C，同时检测不同的波长带的光。另外，针对每个波长带分配不同的分光单元2A、2B、2C，由此也能够实现检测精度的提高(高分辨率化)。
[0051 ] 另外，在分光器IA中，光通过部21A、21B、21C和光检测部22A、22B、22C设置于一体形成的基板24。利用该构成，能够实现分光器IA的构成的简单化，并且能够实现各部件的位置关系的稳定化。
[0052]另外，在分光器IA的分光单元2A中，反射部IlA成为凹面镜。由此，在反射部IlA能够抑制光的束散角，因此能够加大通过光通过部21A的光LI的入射NA，提高灵敏度，并能够更加缩短从分光部40A直至光检测部22A的光路长实现分光器的小型化。具体而言，如以下所述。即，在反射部IlA为凹面镜时，光LI在被准直的状态下照射到分光部40A。因此，与光LI发散且照射到分光部40A的情况相比，分光部40A向光检测部22A对光L2进行集光的距离可以短。因此，能够加大该光LI的入射NA、提高灵敏度，并且能够更加缩短从分光部40A直至光检测部22A的光路长、实现分光器的进一步小型化。关于分光单元2B、2C也同样。
[0053]另外，在分光器IA中，支撑体30设置有与光检测部22A、22B、22C电连接的配线13。而且，配线13中的光检测部22A、22B、22C侧的端部13a在光检测元件20与支撑体30的固定部中，与设置于光检测元件20的端子25连接。由此，能够实现光检测部22A、22B、22C与配线13的电连接的可靠性。
[0054]另外，在分光器IA中，支撑体30的材料为陶瓷。由此，能够抑制起因于使用分光器IA的环境的温度变化、光检测部22A、22B、22C中的发热等的支撑体30的膨胀和收缩。因此，能够抑制因分光部40A、40B、40C与光检测部22A、22B、22C的位置关系产生错位而导致的检测精度降低(在光检测部22A、22B、22C检测的光的峰波长的偏移等)。在分光器IA中，能够实现小型化，因此存在即使稍微的光路的变化，对光学体系也会产生大的影响，导致检测精度的降低。因此，特别而言，如上所述，在分光部40A、40B、40C直接形成于支撑体30时，抑制支撑体30的膨胀和收缩是非常重要的。
[0055]另外，在分光器IA中，通过作为构成结构含有光检测元件20和支撑体30的封装体60，能够将空间S气密地密封。由此，能够抑制因湿气导致的空间S内的部件的劣化和因外部气温的降低导致的空间S内的结露的发生等所产生的检测精度降低。
[0056]另外，在分光器IA中，在底壁部31的表面31a中的凹部34的周围存在平坦的区域(可以稍微倾斜)。由此，即使在光检测部22A、22B、22C产生反射光，能够抑制该反射光再次达到光检测部22A、22B、22C。另外，在将成型模具接触树脂而在凹部34的内面34a形成成型层41时，以及在基板24的表面24a与各侧壁部32的端面32a和各侧壁部33的端面33a之间配置由树脂构成的密封部件15时，该平坦的区域成为多余树脂的滞留处。此时，如果向底壁部31的贯通孔36流入多余的树脂，例如由玻璃珠等构成的密封部件16就不需要的，该树脂发挥密封部件17的功能。
[0057][第二实施方式]
[0058]如图3所示，在分光器IB中，从Z轴方向看时，设置有:沿着在X轴方向延伸的基准线RL4配置有各部(光通过部21D、反射部11D、分光部40D、光检测部22D)的分光单元2D、和沿着从基准线RL4偏离90度的基准线RL5配置有各部(光通过部21E、反射部11E、分光部40E、光检测部22E)的分光单元2E。分光单元2D、2E以由各光检测部22D、22E检测的光的波长带相同的方式设置。另外，在分光单元2D中，分光部40D具有沿着基准线RL4排列的多个光栅槽，光检测部22D具有沿着基准线RL4排列的多个光检测通道。另外，在分光单元2E中，分光部40E具有沿着基准线RL5排列的多个光栅槽，光检测部22E具有沿着基准线RL5排列的多个光检测通道。
[0059]在分光器IB中，设置有偏光部70，该偏光部70具有配置在经由光通过部21D、21E直至反射部11D、11E的光的光路、相对基准线RL4、RL5的各个成规定角度(这里作为一例为90度、O度)的透射轴。偏光部70例如为偏光板，只透射在透射轴的方向振动的光(偏光方向与透射轴平行的直线偏光)。其中，所谓偏光方向，是指电场(和磁场)相对于光的行进方向振动的方向。
[0060]偏光部70例如可以固定于分光器IB的光透射部件51的外侧(光透射部件51的与遮光膜52侧相反侧)，可以设置于光透射部件51与遮光膜52之间，也可以设置于遮光膜52与基板24之间。偏光部70可以配置于如上所述设置光通过部21D、21E的基板24的外侧(基板24的遮光膜52侧)，也可以配置成在设置光通过部21D、21E的基板24的内侧与各光通过部21D、21E重叠。另外，偏光部70可以是一体形成的部件，也可以是由多个部件构成的部件。或者，光透射部件51可以构成为兼具偏光部70的功能。
[0061 ] 在如上所构成的分光器IB中，分光单元2D、2E设置成使由分光单元2D的光检测部22D检测的光的波长带与由分光单元2E的光检测部22E检测的光的波长带相同。另外，在分光单元2D、2E中，分光部40D的光栅槽和光检测部22D的光检测通道排列的方向(沿着基准线RL5的方向)，从Z轴方向看时，相对于分光部40E的光栅槽和光检测部22E的光检测通道排列的方向(沿着基准线RL6的方向)偏离90度。因此，由光检测部22D、22E检测的光的偏光状态(光检测部22D、22E的光检测通道的配列方向与由光检测部22D、22E检测的光的偏光方向所成的角度)相互不同。具体而言，例如由光检测部22D、22E中的一个检测的光的偏光状态为纵偏光(所检测的光的偏光方向相对于光检测通道的配列方向为平行)时，由另一个检测的光成为横偏光(所检测的光的偏光方向相对于光检测通道的配列方向为垂直)。因此，利用分光单元2D和分光单元2E，能够同时在同一波长带检测偏光状态不同的光(例如纵偏光和横偏光)，并且能够利用I个分光器IB测定多个不同的偏光状态的光。利用这样的分光器1B，例如在医疗领域等中，对于特定的分子的吸光度以多个不同的偏光状态进行测定(检测)时等，能够实现检测作业的效率化。
[0062][第3实施方式]
[0063]如图4所示，分光器1(:具有4个分光单元2?、26、2!1、21，在该方面主要与上述的分光器IB不同。分光单元2F从Z轴方向看时，具有沿着在X轴方向延伸的基准线RL6排列的光通过部21F、反射部11F、分光部40F和光检测部22F。分光单元2G从Z轴方向看时，具有沿着从基准线RL6逆时针偏离45度的基准线RL7排列的光通过部21G、反射部11G、分光部40G和光检测部22G。分光单元2H从Z轴方向看时，具有沿着从基准线RL7逆时针偏离45度的基准线RL8排列的光通过部21H、反射部11H、分光部40H和光检测部22H。分光单元21从Z轴方向看时，具有沿着从基准线RL8逆时针偏离45度的基准线RL9排列的光通过部211、反射部111、分光部401和光检测部221。分光单元2F、2G、2H、2I设置成使由各光检测部22F、22G、22H、22I检测的光的波长带相同。另外，在分光单元2F、2G、2H、2I中，分光部40F、40G、40H、40I具有沿着基准线RL6、RL7、RL8、RL9排列的多个光栅槽，光检测部22F、22G、22H、221具有沿着基准线RL6、RL7、RL8、RL9排列的多个光检测通道。
[0064]在如上所构成的分光器IC中，分光单元2F、2G、2H、2I的各部所配置的方向从Z轴方向看时各偏离45度。即，在分光器IC中，对于偏光方向相对于光检测部22F、22G、22H、22I的光检测通道所配列的方向所成的角度(偏光状态)，能够同时检测45度刻度的4图案的光。因此，利用分光器1C，能够以I次的检测作业，进行多个不同偏光状态的吸光度测定，能够实现检测作业的效率化。
[0065]以上关于本发明的第一?第三实施方式进行说明，但本发明不限定于上述各实施方式。例如在上述第一实施方式中，可以使由各分光单元检测的光的波长带相同。该情况下，利用I次的检测作业能够获得多个相同波长带的检测结果。由此，例如采用多个的检测结果的平均值作为检测值，或者采用排除了偏离其他的分光单元的检测结果比较大的检测值而算出的平均值，作为检测值，由此能够实现检测精度的提高。
[0066]另外，在上述第二或第三实施方式中，可以使由各分光单元检测的光的波长带不同。即使在该情况下，能够同时检测多个波长带和偏光状态的配对，并能够利用I个分光器进行检测，因此能够实现检测作业的效率化。另外，偏光部70与分光器1B、1C以另外的部件准备，在实施不同的偏光状态的检测作业时，可以是安装在分光器1B、IC上的部件(例如安装在分光器1B、IC的盖50的外侧的偏光板等)。
[0067]另外，构成分光单元的光通过部和光检测部可以不设置于一体形成的基板24，可以分开设置于在制造时通过粘接等组合的多个基板部件。
[0068]另外，设置于分光器的分光单元的个数不限定于上述各实施方式所示出的例子(2?4个)，也可以为5个以上。另外，关于配置各分光单元的间隔，也不限定于上述各实施方式示出的例子。其中，在各分光单元之间使光检测部彼此的距离尽量大，由此在各光检测部中，能够抑制检测到与应该检测的波长带不同的波长带的光(应该利用另外的分光单元所检测的光)，能够抑制检测精度的降低。
[0069]另外，在上述各实施方式中，在各分光单元(作为一例为分光单元2A)中，入射到空间S的光LI的入射NA根据光检测元件20的光通过部21A(根据情况，为遮光膜52的光通过开口52a等)的形状而规定，但不限定于此。例如在上述分光单元2A中，通过调整反射部11A、共通反射部12和分光部40A中的至少一个的区域的形状，能够实质上规定入射到空间S的光LI的入射NA。入射到光检测部22A的光L2是衍射光，因此通过调整在成型层41中形成了光栅图案41a的规定区域的形状，能够实质上规定该入射NA。关于分光单元2B?21也同样。
[0070]另外，在分光器IA中，关于空间S，可以代替通过作为构成结构含有光检测元件20和支撑体30的封装体60，而通过收容光检测元件20和支撑体30的封装体进行气密地密封。即使在该情况下，也能够抑制因湿气导致的空间S内的部件的劣化和因外部气温的降低导致的空间S内的结露的发生等所产生的检测精度的降低。其中，该封装体可以由插通有多个引线销的柱、以及设置有向光通过部21A?21C入射光的光入射部的盖体构成。而且，使各引线销中的封装体内的端部与设置于支撑体30的各配线13的端部13b连接，由此能够实现相互对应的引线销与配线13的电连接、以及相对于封装体的光检测元件20和支撑体30的定位。其中，光检测元件20和支撑体30被收容于封装体，因此不需要向上述的分光器IA那样地配置密封部件15、16、设置盖50。关于分光器IB、IC也同样。
[0071]另外，支撑体30的材料不限于陶瓷，可以是LCP、PPA、环氧等树脂、成型用玻璃之类的其他的成型材料。另外，通过收容光检测元件20和支撑体30的封装体，使空间S气密地密封的情况等，关于支撑体30，代替包围空间S的一对侧壁部32和一对侧壁部33，可以是具有相互分离的多个柱部或多个侧壁部的部件。
[0072]另外，在上述各实施方式中的分光单元(作为一例为分光单元2A)中，反射部IlA可以是平面镜。更具体而言，可以在凹部34的内面34a设置有平坦的倾斜面，在该倾斜面可以设置作为反射部的平面镜。该情况下，使通过光通过部21A的光LI的入射NA变小且使“具有与通过光通过部的光所具有的束散角相同的束散角的光的光路长，即从光通过部直至分光部的光路长” > “从分光部直至光检测部的光路长”(缩小光学体系)，由此能够提高在分光部40A分光的光L2的分辨率。具体而言，如下所述。即，反射部IlA为平面镜时，光LI发散并向分光部40A照射。因此，从抑制分光部40A的区域变宽的观点、以及抑制分光部40A向光检测部22A对光L2进行集光的距离变长的观点考虑，需要使通过光通过部21A的光LI的入射NA变小。因此，使该光LI的入射NA变小且成为缩小光学体系，由此能够提高在分光部40A分光的光L2的分辨率。关于分光单元2B?21也同样。
[0073]另外，在上述各实施方式的分光器(作为一例为分光器1A)中，说明了形成有反射部11々、118、11(:和分光部4(^、4(?、40(:的底壁部31的凹部34在全部的分光单元24、28、2(:共用，但底壁部的凹部可以针对每个分光单元分别设置。该情况下，各凹部彼此可以相互分离。即，在各凹部间，可以形成没有形成凹部的平坦区域。这样，针对每个分光单元形成多个凹部，由此能够提高各凹部的曲率半径的设计自由度。由此，与在各分光单元设置共用的凹部的情况相比，能够实现分光器的小型化。另外，可以不在底壁部设置凹部，将反射部和分光部设置于底壁部的内侧的平坦区域。
[0074]另外，在上述各实施方式中，相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a通过凸块14连接，但可以使相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a通过钎焊连接。如上所述，分光器IA?IC的各构成的材料和形状不限定于上述的材料和形状，可以适用各种材料和形状。
[0075]符号说明
[0076]1A、1B、1C …分光器；
[0077]2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I …分光单元;
[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 …光通过部;
[0081]22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、22H、22I …光检测部；
[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 …基准线。
【主权项】
1.一种分光器，其特征在于， 具有: 第一分光单元，其具有第一光通过部、将通过所述第一光通过部的光反射的第一反射部、将在所述第一反射部反射的光反射的共通反射部、将在所述第一反射部反射且在所述共通反射部反射的光进行分光并反射的第一分光部和对在所述第一分光部分光并反射的光进行检测的第一光检测部;和 第二分光单元，其具有第二光通过部、将通过所述第二光通过部的光反射的第二反射部、将在所述第二反射部反射的光反射的所述共通反射部、将在所述第二反射部反射且在所述共通反射部反射的光进行分光并反射的第二分光部和对在所述第二分光部分光并反射的光进行检测的第二光检测部， 从通过所述第一光通过部的光的光轴方向看时，所述第一光通过部、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检测部沿着第一基准线排列， 从通过所述第二光通过部的光的光轴方向看时，所述第二光通过部、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检测部沿着在所述共通反射部与所述第一基准线交叉的第二基准线排列。2.如权利要求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过部与所述第一光检测部之间且配置在所述第二光通过部与所述第二光检测部之间。3.如权利要求1或2所述的分光器，其特征在于: 所述第一分光部将第一波长带的光相对于所述第一光检测部进行分光并反射， 所述第二分光部将与所述第一波长带不同的第二波长带的光相对于所述第二光检测部进行分光并反射。4.如权利要求1或2所述的分光器，其特征在于: 还具有偏光部，其配置于经由所述第一光通过部直至所述第一反射部的光的光路和经由所述第二光通过部直至所述第二反射部的光的光路，并具有相对于所述第一基准线和所述第二基准线的各个成为规定角度的透射轴， 在所述第一分光单元中，所述第一分光部具有沿着所述第一基准线排列的多个光栅槽，所述第一光检测部具有沿着所述第一基准线排列的多个光检测通道， 在所述第二分光单元中，所述第二分光部具有沿着所述第二基准线排列的多个光栅槽，所述第二光检测部具有沿着所述第二基准线排列的多个光检测通道。5.如权利要求1?4中任一项所述的分光器，其特征在于: 所述第一光通过部、所述第一光检测部、所述第二光通过部、所述第二光检测部和所述共通反射部设置于一体形成的基板。
【文档编号】G01J3/18GK105980819SQ201580007227
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】能野隆文, 柴山胜己
【申请人】浜松光子学株式会社