CN109341854B - 分光器及分光器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

分光器(1A)包括：光检测元件(20)，其设置有光通过部(21)、第1光检测部(22)及第2光检测部(26)；支撑体(30)，其以形成空间(S)的方式固定于光检测元件(20)；第1反射部(11)，其设置于支撑体(30)，且在空间(S)内将通过光通过部(21)的光(L1)反射；第2反射部(12A)，其设置于光检测元件(20)，且在空间(S)内将由第1反射部(11)反射的光(L1)反射；及分光部(40A)，其设置于支撑体(30)，且在空间(S)内将由第2反射部(12A)反射的光(L1)相对于第1光检测部(22)分光并且反射。第2光检测部(26)在包围第2反射部(12A)的区域配置有多个。

Description

分光器及分光器的制造方法
本申请是申请日为2015年2月3日、申请号为201580007241.1、发明名称为分光器 及分光器的制造方法的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种将光分光并进行检测的分光器、及分光器的制造方法。
背景技术
例如，在专利文献1中记载有一种分光器，该分光器包括：光入射部；分光部，其将自光入射部入射的光分光并且反射；光检测元件，其对经分光部分光并且反射的光进行检测；及箱状的支撑体，其支撑光入射部、分光部及光检测元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-298066号公报
发明内容
发明所要解决的问题
对于如上所述的分光器而言，根据用途的扩展，要求进一步的小型化。但是，分光器越是小型化，则越是容易因各种原因而导致分光器的检测精度降低。
因此，本发明的目的在于提供一种可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化的分光器、及可容易地制造此种分光器的分光器的制造方法。
解决问题的技术手段
本发明的一个方面的分光器包括：光检测元件，其设置有光通过部、第1光检测部及第2光检测部；支撑体，其以在与光通过部、第1光检测部及第2光检测部之间形成空间的方式固定于光检测元件；第1光学部，其设置于支撑体，且在空间内将通过光通过部的光反射；第2光学部，其设置于光检测元件，且在空间内将由第1光学部反射的光反射；及第3光学部，其设置于支撑体，且在空间内将由第2光学部反射的光相对于第1光检测部反射；第2光学部或第3光学部在空间内将入射的光分光并且反射，第2光检测部在包围第2光学部的区域内配置有多个。
该分光器中，在由光检测元件及支撑体形成的空间内形成自光通过部至第1光检测部的光路。由此，可谋求分光器的小型化。再有，多个第2光检测部配置于包围第2光学部的区域。由此，可在包围第2光学部的区域监视分光前的光的状态，而可恰当地调整通过光通过部的光的入射NA及入射方向等。由此，根据该分光器，可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化。
本发明的一个方面的分光器中，第1光学部也可为在空间内将通过光通过部的光反射的第1反射部，第2光学部也可为在空间内将由第1反射部反射的光反射的第2反射部，第3光学部也可为在空间内将由第2反射部反射的光相对于第1光检测部分光并且反射的分光部。根据该构成，已通过光通过部的光依次在第1反射部及第2反射部反射并入射至分光部。由此，易于调整入射至分光部的光的入射方向、及该光的扩散或收敛状态，因此，即使缩短自分光部至第1光检测部的光路长度，也能够使经分光部分光的光精度良好地聚光至第1光检测部的规定位置。
本发明的一个方面的分光器中，第1光学部也可为在空间内将通过光通过部的光反射的第1反射部，第2光学部也可为在空间内将由第1反射部反射的光分光并且反射的分光部，第3光学部也可为在空间内将由分光部分光并且反射的光相对于第1光检测部反射的第2反射部。根据该构成，分光部与光通过部、第1光检测部及第2光检测部一同设置于光检测元件，因此，可精度良好地维持光通过部、分光部、第1光检测部及第2光检测部的相互的位置关系。再有，通过将与第1反射部及第2反射部相比制造容易复杂化的分光部与光通过部、第1光检测部及第2光检测部一同设置于光检测元件，可使支撑体的成品率、乃至于分光器的成品率提高。
本发明的一个方面的分光器中，在自通过光通过部的光的光轴方向观察的情况下，光通过部、第1光学部、第2光学部、第3光学部及第1光检测部也可沿着基准线排列，且在从光轴方向观察的情况下，多个第2光检测部也可在与基准线平行的方向及与基准线垂直的方向的各方向上夹着第2光学部而相互相对。根据该构成，可在与基准线平行的方向及与基准线垂直的方向的各方向监视入射至第2光学部的光的偏移方向。
本发明的一个方面的分光器中，多个第2光检测部也可以包围第2光学部的方式沿着第2光学部的外缘排列。根据该构成，可在第2光学部的周围整体监视入射至第2光学部的光的偏移方向。
本发明的一个方面的分光器中，多个第2光检测部也可在包围第2光学部的区域内二维状地排列。根据该构成，可在第2光学部的周围整体对入射至第2光学部的光的偏移方向作为影像进行监视。
本发明的一个方面的分光器中，也可在支撑体设置与第1光检测部及第2光检测部电连接的配线，且配线上的第1光检测部及第2光检测部侧的端部也可在光检测元件与支撑体的固定部上与设置于光检测元件的端子连接。
本发明的一个方面的分光器中，支撑体的材料也可为陶瓷。根据该构成，可抑制因使用分光器的环境的温度变化等而导致的支撑体的膨胀及收缩。因此，可抑制因分光部与第1光检测部的位置关系产生偏移而导致的检测精度的降低(由第1光检测部检测出的光的峰值波长的位移等)。
本发明的一个方面的分光器中，空间也可由包含作为构成的光检测元件及支撑体的封装体气密性地密封。根据该构成，可抑制因由湿气所引起的空间内的构件的劣化、及因外部气体温度降低所引起的空间内的结露的产生等而导致的检测精度的降低。
本发明的一个方面的分光器中，空间也可由收纳光检测元件及支撑体的封装体气密性地密封。根据该构成，可抑制因由湿气所引起的空间内的构件的劣化、及因外部气体温度降低所引起的空间内的结露的产生等而导致的检测精度的降低。
本发明的一个方面的分光器包括：光检测元件，其设置有光通过部及光检测部；支撑体，其以在与光通过部及光检测部之间形成空间的方式固定于光检测元件；第1反射部，其设置于支撑体，且在空间内将通过光通过部的光反射；分光部，其设置于光检测元件，且在空间内将由第1反射部反射的光分光并且反射；及第2反射部，其设置于支撑体，且在空间内将由分光部分光并且反射的光相对于光检测部反射。
该分光器中，在由光检测元件及支撑体所形成的空间内形成自光通过部至光检测部的光路。由此，可谋求分光器的小型化。再有，分光部与光通过部及光检测部一同设置于光检测元件。由此，可精度良好地维持光通过部、分光部及光检测部的相互的位置关系。由此，根据该分光器，可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化。
本发明的一个方面的分光器的制造方法包括：第1工序，其准备设置有第1反射部及第2反射部的支撑体；第2工序，其准备设置有光通过部、分光部及光检测部的光检测元件；及第3工序，其在上述第1工序及上述第2工序之后，以形成空间的方式固定上述支撑体与上述光检测元件，由此，在上述空间内形成通过上述光通过部的光由上述第1反射部反射，由上述第1反射部反射的光由上述分光部分光并且反射，由上述分光部分光并且反射的光由上述第2反射部反射，由上述第2反射部反射的光入射至上述光检测部的光路。
该分光器的制造方法中，仅通过将设置有第1反射部及第2反射部的支撑体与设置有光通过部、分光部及光检测部的光检测元件固定，便在空间内形成自光通过部到达至光检测部的光路。由此，根据该分光器的制造方法，能够容易地制造可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化的分光器。再者，第1工序及第2工序的实施顺序为任意。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化的分光器、及可容易地制造此种分光器的分光器的制造方法。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的分光器的截面图。
图2是本发明的第1实施方式的分光器的平面图。
图3是本发明的第1实施方式的分光器的光检测元件的平面图。
图4是本发明的第1实施方式的分光器的变形例的光检测元件的平面图。
图5是本发明的第1实施方式的分光器的变形例的第2反射部及第2光检测部的平面图。
图6是本发明的第2实施方式的分光器的截面图。
图7是本发明的第2实施方式的分光器的光检测元件的平面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。再者，在各图中对相同或相当部分标注相同符号，并省略重复的说明。
[第1实施方式]
如图1及图2所示，分光器1A具备光检测元件20、支撑体30、第1反射部(第1光学部)11、第2反射部(第2光学部)12A、分光部(第3光学部)40A、及盖(cover)50。在光检测元件20设置有光通过部21、第1光检测部22、多个第2光检测部26及0次光捕捉部23。在支撑体30设置有用以对第1光检测部22及第2光检测部26输入输出电信号的配线13。支撑体30以在与光通过部21、第1光检测部22、多个第2光检测部26及0次光捕捉部23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，分光器1A形成为X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各方向的长度为10mm以下的长方体状。再者，配线13及支撑体30构成为成形电路部件(MID：MoldedInterconnect Device(模塑互连器件))。
在自通过光通过部21的光L1的光轴方向(即Z轴方向)观察的情况下，光通过部21、第1反射部11、第2反射部12A、分光部40A、第1光检测部22及0次光捕捉部23沿着在X轴方向延伸的基准线RL排列。在分光器1A中，通过光通过部21的光L1由第1反射部11及第2反射部12A依次反射并入射至分光部40A，且由分光部40A分光并且反射。然后，由分光部40A分光并且反射的光中的0次光L0以外的光L2入射至第1光检测部22而由第1光检测部22检测。由分光部40分光并且反射的光中的0次光L0入射至0次光捕捉部23而由0次光捕捉部23捕捉。自光通过部21至分光部40A的光L1的光路、自分光部40A至第1光检测部22的光L2的光路、及自分光部40A至0次光捕捉部23的0次光L0的光路形成于空间S内。
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21是形成于基板24上的狭缝，且沿Y轴方向延伸。0次光捕捉部23是形成于基板24的狭缝，且在光通过部21与第1光检测部22之间沿Y轴方向延伸。再者，光通过部21的光L1的入射侧的端部在X轴方向及Y轴方向的各方向，朝向光L1的入射侧逐渐扩展。另外，0次光捕捉部23中的与0次光L0的入射侧相反侧的端部在X轴方向及Y轴方向的各方向，朝向与0次光L0的入射侧相反侧逐渐扩展。通过以0次光L0倾斜地入射至0次光捕捉部23的方式构成，可更可靠地抑制入射至0次光捕捉部23的0次光L0返回至空间S。
第1光检测部22设置于基板24的空间S侧的表面24a。更具体而言，第1光检测部22并非贴附于基板24，而嵌入至由半导体材料构成的基板24。即，第1光检测部22利用通过由半导体材料构成的基板24内的第一导电类型的区域、及设置于该区域内的第二导电类型的区域形成的多个光电二极管而被构成。第1光检测部22例如构成为光电二极管阵列、C-MOS影像传感器、CCD影像传感器等，且具有沿着基准线RL排列的多个光检测通道。具有不同波长的光L2入射至第1光检测部22的各光检测通道。各第2光检测部26与第1光检测部22同样地为嵌入至基板24的光电二极管，且配置于包围第2反射部12A的区域。在基板24的表面24a设置有用以相对于第1光检测部22及第2光检测部26输入输出电信号的多个端子25。再者，第1光检测部22及第2光检测部26可构成为表面入射型的光电二极管，或者，也可构成为背面入射型的光电二极管。在例如第1光检测部22及第2光检测部26构成为表面入射型的光电二极管的情况下，第1光检测部22及第2光检测部26位于与光通过部21的光出射口相同的高度(即，基板24的空间S侧的表面24a)。另外，在例如第1光检测部22及第2光检测部26构成为背面入射型的光电二极管的情况下，第1光检测部22及第2光检测部26位于与光通过部21的光入射口相同的高度(即，基板24的与空间S侧相反侧的表面24b)。
如图3所示，在自通过光通过部21的光L1的光轴方向观察的情况下，多个第2光检测部26在与基准线RL平行的方向及与基准线RL垂直的方向的各方向上夹着第2反射部12A而相互相对。在与基准线RL平行的方向上相互相对的第2光检测部26的各个具有沿Y轴方向延伸的长条状的形状。在与基准线RL垂直的方向上相互相对的第2光检测部26的各个具有沿X轴方向延伸的长条状的形状。
如图1及图2所示，支撑体30包含底壁部31、一对侧壁部32、及一对侧壁部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形成有向空间S侧开口的凹部34、朝与空间S侧相反侧突出的多个凸部35、及向空间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轴方向上相互相对。一对侧壁部33经由空间S在Y轴方向上相互相对。底壁部31、一对侧壁部32及一对侧壁部33利用AlN、Al2O3等陶瓷一体地形成。
第1反射部11设置于支撑体30。更具体而言，第1反射部11经由成形层41设置于底壁部31的空间S侧的表面31a中凹部34的内面34a的球面状的区域。第1反射部11是例如由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且具有镜面的凹面镜，在空间S内将通过了光通过部21的光L1相对于第2反射部12A反射。再者，第1反射部11也可不经由成形层41而直接设置于凹部34的内面34a的球面状的区域。
第2反射部12A设置于光检测元件20。更具体而言，第2反射部12A设置于基板24的表面24a中的、光通过部21与0次光捕捉部23之间的区域。第2反射部12A例如是由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且具有镜面的平面镜，在空间S内将经第1反射部11反射的光L1相对于分光部40A反射。
分光部40A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的方式配置有成形层41。成形层41沿着凹部34的内面34a而形成为膜状。在与内面34a中球面状的区域对应的成形层41的规定区域，形成有例如与锯齿状截面的闪耀式光栅、矩形状截面的二元光栅、正弦波状截面的全息光栅等对应的光栅图案41a。在成形层41的表面，以覆盖光栅图案41a的方式形成有例如由Al、Au等的金属蒸镀膜构成的反射膜42。反射膜42按照光栅图案41a的形状形成。按照光栅图案41a的形状形成的反射膜42的空间S侧的表面成为作为反射型光栅的分光部40A。再者，成形层41通过将成形模具抵压至成形材料(例如，光硬化性的环氧树脂、丙烯酸系树脂、氟系树脂、聚硅氧、有机·无机混合树脂等复制用光学树脂等)并在该状态下使成形材料硬化(例如，利用UV光等的光硬化、热硬化等)而形成。
如上所述，分光部40A设置于底壁部31的表面31a中凹部34的内面34a的球面状的区域。分光部40A包含沿着基准线RL排列的多个光栅槽，在空间S内将经第2反射部12A反射的光L1相对于第1光检测部22分光并且反射。再者，分光部40A并不限定于如上述那样直接形成于支撑体30的分光部。例如，也可通过将包含分光部40A、及形成有分光部40A的基板的分光元件贴附于支撑体30而将分光部40A设置于支撑体30。
各配线13包含第1光检测部22及第2光检测部26侧的端部13a、与第1光检测部22及第2光检测部26侧相反侧的端部13b、及连接部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、及各贯通孔36的内面，自端部13a到达至端部13b。这样，通过在支撑体30的空间S侧的表面引绕配线13，可防止配线13的劣化。
相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a通过例如由Au、焊料等构成的凸块14而连接。分光器1A中，通过多个凸块14，支撑体30固定于光检测元件20，并且多根配线13与光检测元件20的第1光检测部22及第2光检测部26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的固定部与光检测元件20的各端子25连接。
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包含光透过构件51与遮光膜52。光透过构件51通过例如石英、硼硅酸玻璃(BK7)、Pyrex(注册商标)玻璃、可伐玻璃等使光L1透过的材料而形成为矩形板状。遮光膜52形成于光透过构件51的空间S侧的表面51a。在遮光膜52，以在Z轴方向与光检测元件20的光通过部21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，且沿Y轴方向延伸。分光器1A中，通过遮光膜52的光通过开口52a及光检测元件20的光通过部21规定入射至空间S的光L1的入射NA。
再者，在检测红外线的情况下，作为光透过构件51的材料，硅、锗等也较为有效。另外，也可对光透过构件51实施AR(Anti Reflection(抗反射))涂层或者使其具有仅使规定波长的光透过的滤光功能。另外，作为遮光膜52的材料，例如，可使用黑色抗蚀剂、Al等。但是，就抑制入射至0次光捕捉部23的0次光L0返回至空间S的观点而言，作为遮光膜52的材料，黑色抗蚀剂较为有效。
另外，盖5也可进一步包含形成于光透过构件51的与空间S侧相反侧的表面的遮光膜。在此情况下，以在Z轴方向与光检测元件20的光通过部21相对的方式，在该遮光膜形成光通过开口，由此，可使用该遮光膜的光通过开口、遮光膜52的光通过开口52a及光检测元件20的光通过部21精度更佳地规定入射至空间S的光L1的入射NA。作为该遮光膜的材料，可与遮光膜52同样地使用例如黑色抗蚀剂、Al等。另外，在盖50进一步包含上述遮光膜的情况下，也能以在Z轴方向与光检测元件20的0次光捕捉部23相对的方式在遮光膜52形成光通过开口。在此情况下，可更可靠地抑制入射至0次光捕捉部23的0次光L0返回至空间S。
在基板24的表面24a与各侧壁部32的端面32a及各侧壁部33的端面33a之间，配置有例如由树脂等构成的密封构件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构件16，并且填充有由树脂构成的密封构件17。分光器1A中，空间S由包含作为构成的光检测元件20、支撑体30、盖50及密封构件15、16、17的封装体60气密性地密封。在将分光器1A安装至外部的电路基板时，各配线13的端部13b作为电极垫而发挥功能。再者，也可代替在基板24的表面24b配置盖50，而在基板24的光通过部21及0次光捕捉部23填充光透过性的树脂，由此将基板24的光通过部21及0次光捕捉部23气密性地密封。另外，在底壁部31的贯通孔36内，也可不配置例如由玻璃珠等构成的密封构件16，而仅填充由树脂构成的密封构件17。
如以上说明所述，在分光器1A中，在由光检测元件20及支撑体30形成的空间S内，形成自光通过部21至第1光检测部22的光路。由此，可谋求分光器1A的小型化。再有，多个第2光检测部26配置于包围第2反射部12A的区域。由此，可在包围第2反射部12A的区域，监视分光前的光L1的状态，而可恰当地调整通过光通过部21的光L1的入射NA及入射方向等。由此，根据分光器1A，可抑制检测精度降低并谋求小型化。
另外，分光器1A中，在自通过光通过部21的光L1的光轴方向观察的情况下，多个第2光检测部26在与基准线RL平行的方向及与基准线RL垂直的方向的各方向上夹着第2反射部12A而相互相对。由此，可在与基准线RL平行的方向及与基准线RL垂直的方向的各方向上监视入射至第2反射部12A的光L1的偏移方向。
再者，如图4所示，多个第2光检测部26也能以包围第2反射部12A的方式沿着第2反射部12A的外缘排列。在此情况下，可在第2反射部12A的周围整体监视入射至第2反射部12A的光的偏移方向。另外，如图5(a)所示，多个第2光检测部26也可在与基准线RL平行的方向的第2反射部12A的两侧、及与基准线RL垂直的方向的第2反射部12A的两侧一维状地排列。在此情况下，可在与基准线RL平行的方向及与基准线RL垂直的方向的各方向更详细地监视入射至第2反射部12A的光L1的偏移方向。另外，如图5(b)所示，多个第2光检测部26也可在包围第2反射部12A的区域内二维状地排列。在此情况下，可在第2反射部12A的周围整体对入射至第2反射部12A的光L1的偏移方向作为影像进行监视。
另外，分光器1A中，通过了光通过部21的光L1依次在第1反射部11及第2反射部12A反射并入射至分光部40A。由此，易于调整入射至分光部40A的光L1的入射方向、及该光L1的扩散或收敛状态，因此，即使缩短自分光部40A至第1光检测部22的光路长度，也能够使经分光部40A分光的光L2精度良好地聚光至第1光检测部22的规定位置。
另外，分光器1A中，第1反射部11成为凹面镜。由此，可利用第1反射部11抑制光L1的扩散角，因此，可增大通过光通过部21的光L1的入射NA而提高灵敏度或者可进一步缩短自分光部40A至第1光检测部22的光路长度而谋求分光器1B的进一步的小型化。具体而言，如下所述。即，在第1反射部11为凹面镜的情况下，光L1以被准直那样的状态照射至分光部40A。因此，与光L1一面扩散一面照射至分光部40A的情况相比，分光部40A将光L2聚光至第1光检测部22的距离可较短。因此，可增大该光L1的入射NA而提高灵敏度或者可进一步缩短自分光部40A至第1光检测部22的光路长度而谋求分光器1B的进一步的小型化。
另外，分光器1A中，在支撑体30设置有与第1光检测部22及第2光检测部26电连接的配线13。而且，配线13的第1光检测部22及第2光检测部26侧的端部13a在光检测元件20与支撑体30的固定部，与设置于光检测元件20的端子25连接。由此，可谋求第1光检测部22及第2光检测部26与配线13的电连接的可靠化。
另外，分光器1A中，支撑体30的材料成为陶瓷。由此，可抑制因使用分光器1A的环境的温度变化、第1光检测部22及第2光检测部的发热等而导致的支撑体30的膨胀及收缩。因此，可抑制因分光部40A与第1光检测部22的位置关系产生偏移而导致的检测精度的降低(由第1光检测部22检测出的光的峰值波长的位移等)。对于分光器1A，因实现了小型化，因而有如下担忧：即使为微小的光路的变化，也对光学系统造成较大的影响，而导致检测精度降低。因此，特别是如上述那样分光部40A直接形成于支撑体30的情况下，抑制支撑体30的膨胀及收缩极为重要。
另外，分光器1A中，空间S由包含作为构成的光检测元件20及支撑体30的封装体60气密性地密封。由此，可抑制因由湿气所引起的空间S内的构件的劣化、及因外部气体温度降低所引起的空间S内的结露的产生等而导致的检测精度的降低。
另外，分光器1A中，在底壁部31的表面31a中凹部34的周围存在平坦的区域(也可稍微倾斜)。由此，即使在第1光检测部22产生反射光，也可抑制该反射光再次至第1光检测部22。另外，将成形模具抵压至树脂而在凹部34的内面34a形成成形层41时、以及在基板24的表面24a与各侧壁部32的端面32a及各侧壁部33的端面33a之间配置由树脂构成的密封构件15时，该平坦的区域成为多余的树脂的退避场所。此时，若使多余的树脂流入至底壁部31的贯通孔36，则无需例如由玻璃珠等构成的密封构件16，而该树脂作为密封构件17发挥功能。
此处，对不在包围第1光检测部22的区域而在包围第2反射部12A的区域内配置多个第2光检测部26的优点更详细地进行说明。例如，若以在与基准线RL平行的方向上夹着第1光检测部22相互相对的方式配置多个第2光检测部26，则多个第2光检测部26对经分光的光L2中短波长的光或长波长的光进行检测，因此，检测波长受到限定，且检测强度产生偏差。另外，若以在与基准线RL垂直的方向上夹着第1光检测部22相互相对的方式配置多个第2光检测部26，则虽然可监视Y轴方向的光路的偏移，但成为对于包含分光部40A的位置的偏移、光栅槽的方向的偏移等的结果进行监视。
若这样在包围第1光检测部22的区域内配置多个第2光检测部26，则对经分光的光L2进行检测，因此，无法对光路的偏移是否因光检测元件20与支撑体30的位置偏移所导致或者是否因支撑体30的分光部40A的位置偏移等所导致进行判断。
与此相对，若在包围第2反射部12A的区域内配置多个第2光检测部26，则对被分光前的光L1进行检测，因此，可一并获取利用第1光检测部22所得的光L2的检测结果及更详细的光路的偏移信息。特别是与基准线RL平行的方向的光路的偏移容易导致检测精度的劣化，因此，以至少在与基准线RL平行的方向上夹着第2反射部12A(在下述的第2实施方式中为分光部40B)相互相对的方式配置多个第2光检测部26较为重要。
另外，在将第1反射部11的区域及分光部40A的区域相对于光L1的入射NA设为较大，并以第2反射部12A的区域的大小规定光L1的入射NA的情况下，例如，即使在光检测元件20与支撑体30产生位置偏移，也在第1反射部11将所有光L1反射。再有，在第2反射部12A，仅将所规定的入射NA部分的光L1反射，因此，所规定的入射NA部分的光L1入射至分光部40A。此时，可使用配置于包围第2反射部12A的区域的多个第2光检测部26监视在第2反射部12A的光路的偏移。
另外，在光检测元件20相对于支撑体30倾斜的情况下，经第1反射部11反射的光L1的反射角度改变，因此，可通过多个第2光检测部26知晓该反射角度的偏移方向。若光检测元件20相对于支撑体30倾斜，则容易导致失去利用第1反射部11所得的光L1的准直状态，也容易导致使分辨率降低的Z轴方向上的位置偏移。通过将利用多个第2光检测部26所得的光L1的检测结果与利用第1光检测部22所得的光L2的检测结果结合，可知晓是否仅在Z轴方向产生位置偏移或者光检测元件20是否相对于支撑体30倾斜等。
另外，在使光L1以较以第2反射部12A规定的入射NA大的入射NA入射至第2反射部12A的情况下，若以在多个第2光检测部26不检测光L1的方式调整入射至分光器1A的光L1的入射NA，则可进一步提高检测精度。另外，在入射至分光器1A的光L1的入射方向产生偏移的情况下，也能够一面利用多个第2光检测部26监视光L1的状态一面进行该入射方向的调整。
另外，在制造分光器1A时，准备设置有第1反射部11及分光部40A的支撑体30(第1工序)，并准备设置有光通过部21、第2反射部12A、第1光检测部22及多个第2光检测部26的光检测元件20(第2工序)，在这些工序之后，以形成空间S的方式固定支撑体30与光检测元件20，由此在空间S内形成自光通过部21至第1光检测部22的光路(第3工序)。这样，仅通过固定支撑体30与光检测元件20，便在空间S内形成自光通过部21至第1光检测部22的光路。由此，根据分光器1A的制造方法，能够容易地制造可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化的分光器1A。再者，准备支撑体30的工序及准备光检测元件20的工序的实施顺序为任意。
特别是在制造分光器1A时，仅通过将设置于支撑体30的配线13的端部13a连接于光检测元件20的端子25，不仅实现配线13与第1光检测部22及第2光检测部26的电连接，也实现支撑体30与光检测元件20的固定、及自光通过部21至第1光检测部22的光路的形成。
[第2实施方式]
如图6所示，分光器1B与上述分光器1A主要在如下方面不同：在光检测元件20设置有分光部(第2光学部)40B且在支撑体30设置有第2反射部(第3光学部)12B。
分光器1B中，第1反射部11经由成形层41而设置于底壁部31的表面31a中以规定角度倾斜的平坦的倾斜面37。第1反射部11是例如由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且具有镜面的平面镜，在空间S内将通过了光通过部21的光L1相对于分光部40B反射。再者，第1反射部11也可不经由成形层41而直接设置于支撑体30的倾斜面37。
分光部40B设置于基板24的表面24a中、光通过部21与第1光检测部22之间的区域。分光部40B是反射型光栅，在空间S内将经第1反射部11反射的光L1相对于第2反射部12B分光并且反射。
第2反射部12B经由成形层41而设置于底壁部31的表面31a中的球面状的凹面38。第2反射部12B是例如由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且具有镜面的凹面镜，在空间S内将经分光部40B分光并且反射的光L1相对于第1光检测部22反射。再者，第2反射部12B也可不经由成形层41而直接设置于支撑体30的凹面38。
如图7所示，多个第2光检测部26配置于包围分光部40B的区域。更具体而言，在自通过光通过部21的光L1的光轴方向观察的情况下，多个第2光检测部26在与基准线RL平行的方向及与基准线RL垂直的方向的各方向上夹着分光部40B而相互相对。在与基准线RL平行的方向上相互相对的第2光检测部26的各个具有沿Y轴方向延伸的长条状的形状。在与基准线RL垂直的方向上相互相对的第2光检测部26的各个具有沿X轴方向延伸的长条状的形状。
如图6所示，经分光部40B分光并且反射的光中的0次光L0由底壁部31的表面31a中的以规定角度倾斜的平坦的倾斜面39上的成形层41反射。倾斜面39上的成形层41的反射面作为0次光反射控制部41b发挥功能。通过将倾斜面39设为与倾斜面37及凹面38不同的面，可抑制0次光L0的多重反射。再者，也可与分光器1A同样地在光检测元件20设置0次光捕捉部23。
0次光反射控制部41b设置于底壁部31的表面31a中的0次光L0自分光部40B入射的区域。分光器1B中，在自通过光通过部21的光L1的光轴方向(即Z轴方向)观察的情况下，0次光反射控制部41b在与基准线RL平行的方向(即X轴方向)上位于第1反射部11与第2反射部12之间。0次光反射控制部41b的倾斜度以不使0次光入射至第1光检测部22的方式设定。由此，只要为不使0次光入射至第1光检测部22的倾斜度，则0次光反射控制部41b也可具有使0次光L0朝第1光检测部22侧反射那样的倾斜度。当然，就可靠地排除0次光的影响的观点而言，0次光反射控制部41b优选为具有使0次光L0朝与第1光检测部22侧相反侧反射那样的倾斜度。
再者，在分光器1B的制造工序中，如上述那样，使用成形模具，在底壁部31的倾斜面37形成平滑的成形层41，并在该成形层41形成第1反射部11。同时，在底壁部31的倾斜面39形成平滑的成形层41，将该成形层41的表面设为0次光反射控制部41b。通常，与支撑体30的表面相比，成形层41的表面的凹凸较少而平滑，因此，可精度更佳地形成第1反射部11及0次光反射控制部41b。但是，也可不经由成形层41而直接在底壁部31的倾斜面37形成第1反射部11，或者将底壁部31的倾斜面39设为0次光反射控制部41b。在此情况下，可减少成形层41所使用的成形材料，且可简化成形模具的形状，因此，可容易地形成成形层41。
根据以如上方式构成的分光器1B，依据与上述分光器1A相同的原因，可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化。另外，分光器1B中，分光部40B与光通过部21、第1光检测部22及第2光检测部26一同设置于光检测元件20，因此，可精度良好地维持光通过部21、分光部40B、第1光检测部22及第2光检测部26的相互的位置关系。再有，通过将与第1反射部11及第2反射部12B相比制造容易复杂化的分光部40B与光通过部21、第1光检测部22及第2光检测部26一同设置于光检测元件20，可使支撑体30的成品率、以及分光器1B的成品率提高。
关于分光部40B，由于可一次性形成于基板24的表面24a，因而与使用光处理(使用步进机等)、纳米压印处理等形成为曲面的情况相比，可高精度地形成分光部40B。因此，分光部40B的对准等变得容易，而可获得较高的位置精度。另一方面，无须在支撑体30形成分光部，因此支撑体30的形成变得容易。
再者，多个第2光检测部26也能以包围分光部40B的方式沿着分光部40B的外缘排列。在此情况下，可在分光部40B的周围整体监视入射至第2反射部12A的光的偏移方向。另外，多个第2光检测部26也可在与基准线RL平行的方向的分光部40B的两侧、及与基准线RL垂直的方向的分光部40B的两侧一维状地排列。在此情况下，可在与基准线RL平行的方向及与基准线RL垂直的方向的各方向更详细地监视入射至分光部40B的光L1的偏移方向。另外，多个第2光检测部26也可在包围分光部40B的区域内二维状地排列。在此情况下，可在分光部40B的周围整体对入射至分光部40B的光L1的偏移方向作为影像进行监视。
另外，在制造分光器1B时，准备设置有第1反射部11及第2反射部12B的支撑体30(第1工序)，并准备设置有光通过部21、分光部40B、第1光检测部22及多个第2光检测部26的光检测元件20(第2工序)，在这些工序之后，以形成空间S的方式固定支撑体30与光检测元件20，由此，在空间S内形成自光通过部21至第1光检测部22的光路(第3工序)。这样，仅通过固定支撑体30与光检测元件20，便在空间S内形成自光通过部21至第1光检测部22的光路。由此，根据分光器1B的制造方法，能够容易地制造可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化的分光器1B。再者，准备支撑体30的工序及准备光检测元件20的工序的实施顺序为任意。
特别是在制造分光器1B时，仅通过将设置于支撑体30的配线13的端部13a连接于光检测元件20的端子25，不仅实现配线13与第1光检测部22及第2光检测部26的电连接，也实现支撑体30与光检测元件20的固定、及自光通过部21至第1光检测部22的光路的形成。
以上，对本发明的第1及第2实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式。例如，在上述各实施方式中，入射至空间S的光L1的入射NA根据光检测元件20的光通过部21及遮光膜52的光通过开口52a(视情况为形成于光透过构件51的与空间S侧相反侧的表面的遮光膜等)的形状而规定，但并不限定于此。在上述第1实施方式中，通过调整第1反射部11、第2反射部12A及分光部40A的至少1个区域的形状，可实质性地规定入射至空间S的光L1的入射NA。由于入射至第1光检测部22的光L2为衍射光，因而通过调整成形层41中形成有光栅图案41a的规定区域的形状，可实质性地规定该入射NA。在上述第2实施方式中，通过调整第1反射部11、分光部40B及第2反射部12B的至少1个区域的形状，可实质性地规定入射至空间S的光L1的入射NA。
另外，空间S也可代替包含作为构成的光检测元件20及支撑体30的封装体60，而是由收纳光检测元件20及支撑体30的封装体气密性地密封。在此情况下，也可抑制因由湿气所引起的空间S内的构件的劣化、及因外部气体温度降低所引起的空间S内产生结露等而导致的检测精度降低。此处，该封装体可由插通有多个引线销(pin)的底座(stem)、及设置有使光L1入射至光通过部21的光入射部的盖构成。再有，通过将各引线销的封装体内的端部在底壁部31的表面31b连接于设置于支撑体30的各配线13的端部13b，可实现相互对应的引线销与配线13的电连接、以及光检测元件20及支撑体30相对于封装体的定位。
再者，由于光检测元件20及支撑体30收纳于封装体，因而无须如上述分光器1A那样配置密封构件15、16或者设置盖50。另外，引线销的封装体内的端部也可以配置于形成于底壁部31的贯通孔内或形成于底壁部31的表面31b的凹部内的状态连接于在该贯通孔内或该凹部内延伸的配线13的端部13b。另外，引线销的封装体内的端部与配线13的端部13b也可经由通过凸块接合等安装有支撑体30的配线基板而电连接。在此情况下，引线销的封装体内的端部也可以在自底座的厚度方向(即Z轴方向)观察的情况下包围支撑体30的方式配置。另外，该配线基板也可以与底座接触的状态配置于底座，或者，也可以自底座隔开的状态由多个引线销支撑。
另外，支撑体30的材料并不限定于陶瓷，也可为LCP、PPA、环氧树脂等树脂、成形用玻璃等其它成形材料。另外，在空间S由收纳光检测元件20及支撑体30的封装体而气密性地密封的情况等下，支撑体30也可包含相互隔开的多个柱部或多个侧壁部来代替包围空间S的一对侧壁部32及一对侧壁部33。这样，分光器1A、1B的各构成的材料及形状并不限定于上述材料及形状，可应用各种材料及形状。
另外，分光器1A中，第1反射部11也可为平面镜。在此情况下，通过减小通过光通过部21的光L1的入射NA且设为“具有与通过光通过部21的光L1所具有的扩散角相同的扩散角的光L1的光路长度、即自光通过部21至分光部40A的光路长度”＞“自分光部40A至第1光检测部22的光路长度”(缩小光学系统)，可提高由分光部40A分光的光L2的分辨率。具体而言，如下所述。即，在第1反射部11为平面镜的情况下，光L1一面扩散一面照射至分光部40A。因此，就抑制分光部40A的区域变大的观点、及抑制分光部40A将光L2聚光至第1光检测部22的距离变长的观点而言，必须减小通过光通过部21的光L1的入射NA。因此，通过减小该光L1的入射NA且设为缩小光学系统，可提高由分光部40A分光的光L2的分辨率。
另外，分光器1B中，也可不在光检测元件20设置第2光检测部26。在此情况下，也在由光检测元件20及支撑体30形成的空间S内形成自光通过部21至第1光检测部22的光路，因此，可谋求分光器1B的小型化。再有，由于分光部40B与光通过部21及第1光检测部22一同设置于光检测元件20，因而可精度良好地维持光通过部21、分光部40B及第1光检测部22的相互的位置关系。由此，在此情况下，也可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化。
再者，在未设置第2光检测部26的分光器1B中，第1反射部11并不限定于平面镜，也可为凹面镜。另外，分光部40B并不限定于平面光栅，也可为凹面光栅。另外，第2反射部12B并不限定于凹面镜，也可为平面镜。但是，不管第1反射部11为平面镜还是凹面镜，分光部40B为平面光栅且第2反射部12B为凹面镜的光学系统在谋求分光器1B的小型化及高精度化的方面都是有利的。其原因在于：难以在作为平坦面的基板24的表面24a形成作为凹面光栅的分光部40B，在此情况下，为了使光L2聚光至第1光检测部22，第2反射部12B必须为凹面镜。再有，第1反射部11为平面镜在谋求分光器1B的小型化的方面更优选。其原因在于：光L1一面具有规定的扩散角一面入射至分光部40B。
另外，在制造未设置第2光检测部26的分光器1B时，准备设置有第1反射部11及第2反射部12B的支撑体30(第1工序)，并准备设置有光通过部21、分光部40B及第1光检测部22的光检测元件20(第2工序)，在这些工序之后，以形成空间S的方式固定支撑体30与光检测元件20，由此，在空间S内形成自光通过部21至第1光检测部22的光路(第3工序)。这样，仅通过固定支撑体30与光检测元件20，便在空间S内形成自光通过部21至第1光检测部22的光路。由此，根据分光器1B的制造方法，能够容易地制造可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化的分光器1B。再者，准备支撑体30的工序及准备光检测元件20的工序的实施顺序为任意。
特别是在制造分光器1B时，仅通过将设置于支撑体30的配线13的端部13a连接于光检测元件20的端子25，不仅实现配线13与第1光检测部22的电连接，也实现支撑体30与光检测元件20的固定、及自光通过部21至第1光检测部22的光路的形成。
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而连接，但也可通过焊接将相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a连接。另外，也可不仅在支撑体30的各侧壁部32的端面32a进行相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a的连接，而且在支撑体30的各侧壁部33的端面33a进行相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a的连接，或者，也可在支撑体30的各侧壁部32的端面32a及各侧壁部33的端面33a进行相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a的连接。另外，在分光器1A、1B中，配线13也可在支撑体30的与空间S侧相反侧的表面被引绕。由此，可防止因露出至空间S的配线13所导致的光的散射。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种可抑制检测精度的降低并且可谋求小型化的分光器、及可容易地制造此种分光器的分光器的制造方法。
符号的说明
1A、1B…分光器、11…第1反射部(第1光学部)、12A…第2反射部(第2光学部)、12B…第2反射部(第3光学部)、13…配线、13a…端部、20…光检测元件、21…光通过部、22…第1光检测部、25…端子、26…第2光检测部、30…支撑体、40A…分光部(第3光学部)、40B…分光部(第2光学部)、60…封装体、S…空间、RL…基准线。

Claims (15)

1.一种分光器，其特征在于，
包括：
光检测单元，其设置有光通过部及光检测部；
支撑体，其以在与所述光通过部及所述光检测部之间形成空间的方式固定于所述光检测单元；
第1反射部，其设置于所述支撑体，且在所述空间内将通过了所述光通过部的光反射；
分光部，其设置于所述光检测单元，且在所述空间内将由所述第1反射部反射的光分光并且反射；及
第2反射部，其设置于所述支撑体，且在所述空间内将由所述分光部分光并且反射的光相对于所述光检测部反射，
所述光通过部形成于所述光检测单元具有的基板，
所述分光部设置于所述基板中的所述空间侧的表面，
所述支撑体中从所述第1反射部到所述第2反射部的区域在所述光通过部及所述光检测部排列的方向上相对于所述支撑体的中心偏向于一侧。
2.如权利要求1所述的分光器，其特征在于，
所述第1反射部从所述第2反射部分离。
3.如权利要求1所述的分光器，其特征在于，
所述光通过部及所述光检测部排列的方向与所述第1反射部及所述第2反射部排列的方向相同。
4.如权利要求2所述的分光器，其特征在于，
所述光通过部及所述光检测部排列的方向与所述第1反射部及所述第2反射部排列的方向相同。
5.如权利要求1~4中任一项所述的分光器，其特征在于，
在所述分光部中多个光栅槽排列的方向与所述第1反射部及所述第2反射部排列的方向相同。
6.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1反射部及所述第2反射部分别是凹面镜。
7.如权利要求5所述的分光器，其特征在于，
所述第1反射部及所述第2反射部分别是凹面镜。
8.如权利要求1~4中任一项所述的分光器，其特征在于，
所述光检测单元具有相对于所述基板配置于与所述空间侧相反侧的盖。
9.如权利要求5所述的分光器，其特征在于，
所述光检测单元具有相对于所述基板配置于与所述空间侧相反侧的盖。
10.如权利要求6所述的分光器，其特征在于，
所述光检测单元具有相对于所述基板配置于与所述空间侧相反侧的盖。
11.如权利要求7所述的分光器，其特征在于，
所述光检测单元具有相对于所述基板配置于与所述空间侧相反侧的盖。
12.如权利要求8所述的分光器，其特征在于，
在所述盖设置有与所述光通过部相对的光通过开口。
13.如权利要求9所述的分光器，其特征在于，
在所述盖设置有与所述光通过部相对的光通过开口。
14.如权利要求10所述的分光器，其特征在于，
在所述盖设置有与所述光通过部相对的光通过开口。
15.如权利要求11所述的分光器，其特征在于，
在所述盖设置有与所述光通过部相对的光通过开口。
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