CN109425946B - 光学模块及电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种光学模块及电子设备，能够提高光学精度。该光学模块的特征在于，具备：基板，具有第一表面以及与所述第一表面相反一侧的第二表面，并设有至少在所述第一表面上具有开口面的第一孔部；光学元件，设置于所述基板，所述光学元件具有沿着从所述第一表面朝向所述第二表面的厚度方向且位于所述第一孔部内的光轴；以及第一遮光部，设置于所述第一孔部的与所述开口面交叉的内周面，所述第一遮光部的遮光性比所述基板高。

Description

光学模块及电子设备
技术领域
本发明涉及光学模块及电子设备。
背景技术
以往，已知在电路基板上设有光接收元件等光学元件的光学模块(例如，参照专利文献1)。
在专利文献1的光学模块中，在电路基板的一个表面侧设有波长可变干涉滤波器。进一步地，在电路基板的一个表面侧设有凹部，并且在该凹部内设有光传感器(光接收元件)，该光传感器接收透过波长可变干涉滤波器的光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015-161511号公报
但是，在专利文献1那样的光学模块中，有时在电路基板中使用将环氧树脂等渗入玻璃纤维中的玻璃环氧基板。这种玻璃环氧基板具有透光性。通常，在电路基板中，在基板的正面和背面形成抗蚀剂，但有时光会从基板的侧面入射到电路基板内。在这种情况下，入射到电路基板内的光有时会通过电路基板的内部向凹部内射出。在这种情况下，不仅透过波长可变干涉滤波器的光，而且通过电路基板的内部向凹部内射出的光(杂散光)也被光传感器接收，存在无法高精度地检测光的光量的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够提高光学精度的光学模块及电子设备。
本发明的一应用例的光学模块，其特征在于，具备：基板，具有第一表面以及与所述第一表面相反一侧的第二表面，并设有至少在所述第一表面上具有开口面的第一孔部；光学元件，设置于所述基板，所述光学元件具有沿着从所述第一表面朝向所述第二表面的厚度方向且位于所述第一孔部内的光轴；以及第一遮光部，设置于所述第一孔部的与所述开口面交叉的内周面，所述第一遮光部的遮光性比所述基板高。
在本应用例中，在第一孔部的内周面上设有第一遮光部。因此，即使在光从基板的侧面入射到基板内时，通过基板内部朝向第一孔部行进的光也被第一遮光部遮挡，因此能够抑制该光向第一孔部内射出。由此，能够抑制通过基板内部而向第一孔部内射出的光混入沿着光轴通过第一孔部内的光，能够提高光学精度。
在本应用例的光学模块中，优选为，所述基板还具备第二遮光部，在从所述厚度方向观察的俯视下，所述第二遮光部在比所述第一孔部靠所述基板的外周侧处设置于所述第一表面与所述第二表面之间，并对与所述厚度方向交叉的方向上的光进行遮挡。
在本应用例中，在所述俯视下，基板在比第一孔部靠基板外周侧处具备第二遮光部。因此，在基板内，能够利用第二遮光部遮挡从第二遮光部的外侧朝向第一孔部行进的光，能够抑制该光到达第一孔部。由此，能够抑制通过基板内部而向第一孔部内射出的光混入沿着光轴通过第一孔部内的光，能够提高光学精度。
本发明的一应用例的光学模块，其特征在于，具备：基板，具有第一表面以及与所述第一表面相反一侧的第二表面，并设有至少在所述第一表面上具有开口面的第一孔部；以及光学元件，设置于所述基板，所述光学元件具有沿着从所述第一表面朝向所述第二表面的厚度方向且位于所述第一孔部内的光轴，所述基板还具备第二遮光部，在从所述厚度方向观察的俯视下，所述第二遮光部在比所述第一孔部靠所述基板的外周侧处设置于所述第一表面与所述第二表面之间，并对与所述厚度方向交叉的方向上的光进行遮挡。
根据本应用例，即使在光从基板的侧面入射到基板内的时，通过基板内部朝向第一孔部行进的光也被第二遮光部及第一遮光部遮挡，因此刻抑制该光向第一孔部内射出。由此，能够抑制通过基板内部而向第一孔部内射出的光混入沿着光轴通过第一孔部内的光，能够提高光学精度。
在本应用例的光学模块中，优选为，在所述俯视下，所述第二遮光部包围所述第一孔部的周围而设置。
根据本应用例，在基板内，能够更可靠地抑制从基板外周朝向第一孔部行进的光到达第一孔部。
在本应用例的光学模块中，优选为，所述第二遮光部具备第二孔部，所述第二孔部在所述基板的所述第一表面和所述第二表面中的至少任一方上具有开口面。
根据本应用例，在基板中，能够利用第二孔部使从第二遮光部的外侧朝向第一孔部行进的光例如发生折射而被遮挡，能够减少朝向第一孔部的光的量。
在本应用例的光学模块中，优选为，所述第二遮光部具备隔开预定间隔配置的多个所述第二孔部。
根据本应用例，例如与第二遮光部由一个第二孔部构成的情况相比，能够提高基板的强度。
另外，通过将所述预定间隔设定为比沿着光轴通过第一孔部内的光的波长范围的最短值短的尺寸，能够利用光学特性，减少在基板中从第二遮光部的外侧通过第二孔部之间而朝向第一孔部的该波长范围的光的量。
在本应用例的光学模块中，优选为，在所述第二孔部设置有遮光性比所述基板高的遮光部件。
在本应用例中，在第二孔部设置有遮光部件，因此在基板内，能够利用该遮光部件更可靠地遮挡从第二遮光部外侧朝向第一孔部行进的光。
在本应用例的光学模块中，优选为，所述第二孔部贯穿所述基板。
根据本应用例，例如与第二孔部未贯穿基板的情况相比，在基板内，能够利用第二孔部更可靠地遮挡从第二遮光部外侧朝向第一孔部行进的光。
本发明的一应用例的电子设备，其特征在于，具备：上述的光学模块；以及控制部，控制所述光学模块。
根据上述光学模块，能够提高光学精度，因此在具备该光学模块的电子设备中，能够提高使用该光学模块的各种处理的精度。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的分光测量装置的概要结构的框图。
图2是第一实施方式的光学模块的剖视图。
图3是第一实施方式的光学模块的俯视图。
图4是本发明的第二实施方式的光学模块的剖视图。
图5是第二实施方式的光学模块的俯视图。
图6是本发明的其他实施方式的光学模块的局部俯视图。
图7是本发明的进一步其他实施方式的光学模块的局部剖视图。
附图标记说明：
1：分光测量装置(电子设备)；3：布线基板(基板)；4：第一遮光部；5：分光器件；10、10A：光学模块；11：光接收元件(光学元件)；31：第一孔部；32：第一表面；33：第二表面；34：第二遮光部；51、111：电极；311：内周部；341：狭缝(第二孔部)；342：遮光部件；L1：光轴。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，基于附图说明本发明的第一实施方式。在本实施方式中，对作为包括光学模块10的电子设备的分光测量装置1进行说明。
[分光测量装置的结构]
如图1所示，分光测量装置1包括分光器件5，测量由测量对象物X反射或发射的测量对象光中的各波长的光的光量。具体而言，分光测量装置1具备包括分光器件5、光接收元件11及滤波器驱动部13的光学模块10、信号处理部12以及控制部20。
分光器件5例如包括分光元件，该分光元件能够改变对来自测量对象物X的光进行分光时的分光波长。在本实施方式中，分光器件5包括波长可变干涉滤波器作为分光元件。需要说明的是，分光器件5也可以包括AOTF(声光可调谐滤波器)、LCTF(液晶可调谐滤波器)、光栅等能够改变分光波长的各种分光元件，以代替波长可变干涉滤波器。
作为本发明光学元件的光接收元件11接收透过了分光器件5的光，并输出与接收到的光的光强度(光量)对应的接收光信号(电流)。光接收元件11例如由CCD传感器等图像传感器、光电二极管等构成。
信号处理部12例如包括I-V转换器、放大器以及A/D转换器等。在信号处理部12中，I-V转换器将从光接收元件11输入的接收光信号转换为电压信号，放大器放大转换后的电压信号，A/D转换器将放大后的信号转换为数字信号而输出至控制部20。
滤波器驱动部13基于从控制部20输入的目标指令信号，对分光器件5施加驱动电压而进行驱动，从而调整透过分光器件5的光的波长。
控制部20控制分光测量装置1的整体工作，例如通过组合CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)、存储器等，并具备电压控制部21、分光测量部22以及存储部23。
在存储部23中存储有用于控制分光测量装置1的各种程序、各种数据。
电压控制部21基于设定的目标波长，从存储部23读取与该目标波长对应的驱动电压，并对滤波器驱动部13输出目标指令信号。
分光测量部22经由信号处理部12获取从光接收元件11输出的接收光信号，并基于该接收光信号测量测量对象光的光谱特性。
[光学模块的结构]
接着，参照图2、图3对光学模块10的结构进行说明。图2是光学模块10的剖视图，图3是光学模块10的俯视图。
光学模块10在布线基板3上设有分光器件5、光接收元件11和滤波器驱动部13。需要说明的是，滤波器驱动部13由设置于布线基板3的未图示的控制电路构成。
布线基板3(本发明的基板)例如使用玻璃环氧树脂等具有透光性的基板。
布线基板3具有第一表面32以及与该第一表面32相反一侧的第二表面33，并且在第一表面32和第二表面33上设有具有开口面的第一孔部31。即，在本实施方式中，第一孔部31是贯穿布线基板3的贯通孔。另外，在从第一表面32朝向第二表面33的厚度方向来看的俯视(以下，称为俯视基板)下，第一孔部31形成为矩形。
另外，在布线基板3的第一表面32和第二表面33上，设有未图示的布线，并以覆盖该布线的方式设有抗蚀剂。通过该抗蚀剂，能够抑制光从布线基板3的第一表面32和第二表面33入射到布线基板3内。然而，由于在布线基板3的侧面35通常未设置抗蚀剂，因此有时光从该侧面35入射到布线基板3内。
并且，在本实施方式中，在与第一孔部31的开口面交叉的内周面311(沿着第一孔部31的厚度方向的面)上，设有遮光性比布线基板3高的第一遮光部4。第一遮光部4例如使用黑色等深色的抗蚀剂。第一遮光部4例如能够通过使用分配器等向内周面311供给液状遮光材料而设置。
分光器件5设置在布线基板3的第一表面32侧，并且在俯视基板时与第一孔部31重叠。而且，分光器件5使沿着后述的光接收元件11的光轴L1从与布线基板3侧相反一侧入射的光中的预定波长的光透过，并向第一孔部31内射出。
另外，分光器件5具备电极51，该电极51与设置于布线基板3的布线连接。由此，分光器件5与设置于布线基板3的滤波器驱动部13连接。
光接收元件11设置于布线基板3的第二表面33侧，并且在俯视基板时与第一孔部31重叠。在此，光接收元件11设置成使得光轴L1位于第一孔部31内且沿着厚度方向。
并且，光接收元件11接收沿着光轴L1透过分光器件5并通过第一孔部31内的光。
另外，光接收元件11具备电极111，该电极111与设置于布线基板3的布线连接。光接收元件11输出的接收光信号经由该布线向信号处理部12传递。
[第一实施方式的作用效果]
在本实施方式中，在第一孔部31的内周面311设有第一遮光部4。因此，即使光从布线基板3的侧面35入射到布线基板3内，通过布线基板3内朝向第一孔部31行进的光也被第一遮光部4遮挡，因此可抑制该光向第一孔部31内射出。由此，能够抑制通过布线基板3内而向第一孔部31内射出的光混入沿着光轴L1通过第一孔部31内的光，能够能够提高接收光量的测量精度。
[第二实施方式]
第二实施方式的光学模块10A在第一孔部31的内周面311不具备第一遮光部4，取而代之，在俯视基板时，在布线基板3上于比第一孔部31靠布线基板3的外周侧处设有第二遮光部34。其他结构与第一实施方式中的光学模块10相同。需要说明的是，对于与光学模块10相同的结构标注相同的附图标记并省略其说明。
图4是光学模块10A的剖视图，图5是光学模块10A的俯视图。
如图4、图5所示，在俯视基板时，光学模块10A的布线基板3在比第一孔部31靠布线基板3的外周侧处，具备包围上述第一孔部31的周围的第二遮光部34。第二遮光部34设置于第一表面32和第二表面33之间，对与厚度方向交叉的方向上的光进行遮挡。
在本实施方式中，第二遮光部34由沿第一孔部31的外周以预定间隔设置的多个狭缝341(第二孔部)和填充于狭缝341中的遮光性比布线基板3高的遮光部件342构成。在本实施方式中，各狭缝341贯穿布线基板3而设置。另外，遮光部件342例如使用硅树脂、深色(例如黑色)的抗蚀剂等。
根据该结构，在布线基板3内，利用狭缝341能够使从第二遮光部34的外侧朝向第一孔部31行进的光例如发生折射而被遮挡。另外，也能够利用填充于狭缝341中的遮光部件342遮挡该光。由此，能够减少朝向第一孔部31的光的量。
另外，狭缝341之间的尺寸D1(预定间隔)被设定为比光接收元件11接收的光的波长范围的最短值短的尺寸。根据该结构，利用光学特性，在布线基板3内，也能够减少从第二遮光部34的外侧通过狭缝341之间而朝向第一孔部31的光的量。
[第二实施方式的作用效果]
在本实施方式中，在俯视基板时，布线基板3在比第一孔部31靠布线基板3外周侧处具备第二遮光部34。因此，在布线基板3内，能够利用该第二遮光部34遮挡从第二遮光部34的外侧朝向第一孔部31行进的光，并且能够抑制该光到达第一孔部31。由此，能够抑制通过布线基板3内而向第一孔部31内射出的光混入沿着光轴L1通过第一孔部31内的光，能够提高接收光量的测量精度。
另外，在本实施方式中，第二遮光部34包围第一孔部31的周围而设置，因此能够更可靠地抑制从布线基板3的外周朝向第一孔部31行进的光到达第一孔部31。
另外，在本实施方式中，狭缝341之间的尺寸D1被设定为比光接收元件11接收的光的波长范围的最短值短的尺寸。根据该结构，利用光学特性，在布线基板3内，也能够减少从第二遮光部34的外侧通过狭缝341之间而朝向第一孔部31的光的量。
另外，在本实施方式中，由于狭缝341贯穿布线基板3，因此例如与狭缝341未贯穿布线基板3的情况相比，在布线基板3内，通过狭缝341及遮光部件342能够更可靠地遮挡从第二遮光部34的外侧朝向第一孔部31行进的光。
[其他实施方式]
需要注意的是，本发明并不限于上述各实施方式，在能够实现本发明目的的范围内的变形、改良等也包括在本发明中。
例如，在上述各实施方式中，光学模块10、10A具备分光器件5，但并不限定于此。
例如，也可以是如下结构：没有分光器件5，光接收元件11直接接收沿着光轴L1的光。
在上述各实施方式中，光学模块10、10A具备光接收元件11作为光学元件，但并不限定于此。
光学元件也可以是LED等发光元件、分光元件。在这种情况下，能够抑制通过布线基板3内而向第一孔部31射出的光混入沿着光轴L1的光，因此能够提高光学模块的光学精度。
在上述各实施方式中，光学模块10、10A包括分光器件5、光接收元件11和滤波器驱动部13，但并不限定于此。
例如，光学模块10、10A也可以包括分光器件5和光接收元件11。或者，也可以包括分光器件5、光接收元件11、滤波器驱动部13和信号处理部12。在这种情况下，信号处理部12由设置于布线基板3的控制电路构成。
在上述各实施方式中，第一孔部31是贯穿布线基板3的贯通孔，但并不限定于此。例如，第一孔部31也可以是在第一表面32侧具有开口面的凹部。在这种情况下，光接收元件11设置于凹部内。
在上述第二实施方式中，在俯视基板时，狭缝341沿第一孔部31的外周设置一列，但并不限定于此。
例如，如图6所示，狭缝341也可以沿第一孔部31的外周设置两列。或者，也可以设置三列以上。
在这种情况下，如图6所示，优选为，从从狭缝341的外侧朝向第一孔部31行进的光L2的方向来看，以内侧列的狭缝341重叠于与外侧列的狭缝341之间的方式使外侧狭缝341和内侧狭缝341彼此错开地配置。
根据该结构，能够利用内侧列的狭缝341及遮光部件342对通过外侧列的狭缝341之间的光进行遮挡，因此能够利用第二遮光部34更可靠地遮挡从第二遮光部34的外侧朝向第一孔部31行进的光。
在上述第二实施方式中，狭缝341贯穿布线基板3，但并不限定于此。例如，也可以是在布线基板3的第一表面32侧或第二表面33侧具有开口面的凹部。
需要说明的是，在布线基板3上，例如也可以设有在第一表面32侧具有开口面的凹部和在第二表面33侧具有开口面的凹部这两方。例如，在俯视基板时，在布线基板3上，设有包围第一孔部31周围的第一凹部，和在该第一凹部的外侧设有包围第一凹部的第二凹部。并且，第一凹部和第二凹部中的任一方由在第一表面32侧具有开口面的凹部形成，另一方由在第二表面33侧具有开口面的凹部形成。据此，能够利用第一凹部及填充于该第一凹部中的遮光部件342对光进行遮挡，该光从第二凹部的外侧通过第二凹部的底面与布线基板3中与开口面相反一侧的面之间而朝向第一孔部31，因此能够更可靠地减少朝向第一孔部31的光。
在上述第二实施方式中，在狭缝341内设有遮光部件342，但并不限定于此。即，也可以在狭缝341内不设置遮光部件342。
在这种情况下，例如如图7所示，通过使狭缝341的内侧面341A相对于布线基板3的厚度方向倾斜，能够使从狭缝341的外侧朝向第一孔部31而通过布线基板3内的光L2在内侧面341A处有效地发生折射，并且能够进一步减少朝向第一孔部31的光的量。
另外，通过将狭缝341的宽度尺寸即在从狭缝341的外侧朝向第一孔部31的方向上的尺寸设定为比光接收元件11接收的光的波长范围的最短值短的尺寸，能够利用光学特性，减少从狭缝341的外侧通过狭缝341而朝向第一孔部31的光的量。
在上述第二实施方式中，第二遮光部34由多个狭缝341构成，但并不限定于此。
例如，第二遮光部34也可以由沿第一孔部31的外周连续的单个狭缝构成。其中，在这种情况下，为了避免布线基板3因狭缝而断开，优选为狭缝是不贯穿布线基板3的凹部。
另外，第二遮光部34也可以由在俯视基板时形成为圆形、椭圆形、正方形等的多个孔部构成。
另外，第二遮光部34也可以通过利用遮光性高的其他材料形成布线基板3的一部分来设置，而不设置狭缝等。
在上述第二实施方式中，第二遮光部34包围第一孔部31的周围而设置，但并不限定于此。
例如，在布线基板3中，在朝向第一孔部31行进的光较小的部分可以不设置第二遮光部34。
在上述第二实施方式中，虽然在第一孔部31的内周面311未设置遮光部，但也可以如第一实施方式那样在内周面311设置第一遮光部4。由此，能够更可靠地减少通过布线基板3内而向第一孔部31内射出的光的量。

Claims (6)

1.一种光学模块，其特征在于，具备：
基板，具有第一表面以及与所述第一表面相反一侧的第二表面，并设有至少在所述第一表面上具有开口面的第一孔部；
光学元件，设置于所述基板，所述光学元件具有沿着从所述第一表面朝向所述第二表面的厚度方向且位于所述第一孔部内的光轴；
第一遮光部，设置于所述第一孔部的与所述开口面交叉的内周面，所述第一遮光部的遮光性比所述基板高；以及
第二遮光部，在从所述厚度方向观察的俯视下，所述第二遮光部在比所述第一孔部靠所述基板的外周侧处设置于所述第一表面与所述第二表面之间，并对与所述厚度方向交叉的方向上的光进行遮挡；
所述第二遮光部具备第二孔部，所述第二孔部在所述基板的所述第一表面和所述第二表面中的至少任一方上具有开口面；并且
所述第二遮光部具备隔开预定间隔配置的多个所述第二孔部，所述预定间隔设定为比沿着光轴通过第一孔部内的光的波长范围的最短值短的尺寸。
2.一种光学模块，其特征在于，具备：
基板，具有第一表面以及与所述第一表面相反一侧的第二表面，并设有至少在所述第一表面上具有开口面的第一孔部；以及
光学元件，设置于所述基板，所述光学元件具有沿着从所述第一表面朝向所述第二表面的厚度方向且位于所述第一孔部内的光轴，
所述基板还具备第二遮光部，在从所述厚度方向观察的俯视下，所述第二遮光部在比所述第一孔部靠所述基板的外周侧处设置于所述第一表面与所述第二表面之间，并对与所述厚度方向交叉的方向上的光进行遮挡；
所述第二遮光部具备第二孔部，所述第二孔部在所述基板的所述第一表面和所述第二表面中的至少任一方上具有开口面；并且
所述第二遮光部具备隔开预定间隔配置的多个所述第二孔部，所述预定间隔设定为比沿着光轴通过第一孔部内的光的波长范围的最短值短的尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的光学模块，其特征在于，
在所述俯视下，所述第二遮光部包围所述第一孔部的周围而设置。
4.根据权利要求1或2所述的光学模块，其特征在于，
在所述第二孔部设置有遮光性比所述基板高的遮光部件。
5.根据权利要求1或2所述的光学模块，其特征在于，
所述第二孔部贯穿所述基板。
6.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求1至5中任一项所述的光学模块；以及
控制部，控制所述光学模块。
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