JP2012037533A - 分光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を図り、ウェハプロセスによって容易に大量生産することのできる分光モジュールを提供する。
【解決手段】 分光モジュール１は、本体部２が板状であるため、本体部２の薄型化により小型化を図ることができる。しかも、本体部２が板状であるため、例えば、ウェハプロセスを利用して分光モジュール１を製造することができる。つまり、多数の本体部２となるガラスウェハに対し、マトリックス状にレンズ部３、回折層４、反射層６及び光検出素子７を設け、当該ガラスウェハをダイシングすることで、分光モジュール１を多数製造することができる。このようにして、分光モジュール１を容易に大量生産することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光を分光して検出する分光モジュールに関する。

従来の分光モジュールとして、両凸レンズであるブロック状の支持体を備えており、支持体の一方の凸面に回折格子等の分光部が設けられ、支持体の他方の凸面側にフォトダイオード等の光検出素子が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような分光モジュールでは、他方の凸面側から入射した光が分光部で分光され、分光された光が光検出素子で検出される。

特開平４−２９４２２３号公報

ところで、近年、分光モジュールの小型化を図り、容易に大量生産することが要求されている。しかしながら、上述したような分光モジュールにおいては、両凸レンズであるブロック状の支持体を本体部として用いているため、小型化及び大量生産が困難である。

そこで、本発明は、小型化を図ることができ、しかも容易に大量生産することのできる分光モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る分光モジュールは、一方の面から入射した光を透過させる光透過部と、光透過部の他方の面側に設けられ、光透過部を透過した光を分光して一方の面側に反射する分光部と、一方の面側に設けられ、分光部によって分光されて反射された光を検出する光検出素子と、を備え、分光部は、光透過部の凸曲面に沿って形成された回折層と、回折層の表面に形成された反射層と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る分光モジュールにおいては、一方の面側には、光検出素子と電気的に接続された配線が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、外部の配線と光検出素子とを直接接続せず、光透過部に設けられた配線を介して、外部の配線と光検出素子とを電気的に接続することができる。これによって、分光モジュールを取り回す際や外部装置と接続する際、光検出素子に局所的な応力がかかることが抑制されるため、分光モジュールの小型化を図った場合であっても、光検出素子の剥がれや分光モジュールの破損を防止することができる。また、光透過部に設けられた配線に光検出素子を直接接続することによって、光透過部と光検出素子との距離が短くなるため、分光部によって分光されて反射された光の減衰や、迷光の入射を防止することができる。

また、本発明に係る分光モジュールにおいては、吸光層は、一方の面と配線との間に設けられていることが好ましい。このような構成によれば、分光部によって分光されて反射された光が配線と光透過部との間で乱反射して光検出素子に入射するのを防止することができる。

また、本発明に係る分光モジュールにおいては、吸光層の表面（配線側の面）は粗面とされていることが好ましい。このような構成によれば、配線と光透過部との間の乱反射光の光検出素子への入射を一層防止することができる。

また、本発明に係る分光モジュールにおいては、一方の面側には、配線と電気的に接続されたフレキシブル基板が設けられていることが好ましい。光検出素子にフレキシブル基板を直接接続すると、特に分光モジュールの小型化を図った場合には、光検出素子に局所的な応力がかかりやすくなる。しかし、このような構成によれば、光透過部に設けられた配線を介して、フレキシブル基板と光検出素子とを電気的に接続することができるため、光検出素子に応力がかかるのを抑制することができる。これによって、分光モジュールの小型化を図った場合であっても、光検出素子の剥がれや分光モジュールの破損を防止することができる。

また、本発明に係る分光モジュールにおいては、光透過部は、一方の面と他方の面が対向する方向に積層された少なくとも２枚の透光性板を有していることが好ましい。このような構成によれば、光検出素子を一方の透光性板に実装するプロセスと、分光部を他方の透光性板に実装するプロセスと、これらの透光性板を貼り合わせるプロセスとによって分光モジュールを製造することができる。つまり、例えばウェハに光検出素子及び分光部を実装するプロセスを当該ウェハの両面側から行うのではなく、各々片面側のみから行うプロセスに分けることができる。これによって、分光モジュールの製造プロセスをウェハプロセスに最適なものとすることができ、より一層容易に大量生産することができる。

また、本発明に係る分光モジュールにおいては、隣り合う透光性板同士（積層された透光性板同士）の間の所定の領域には、光を吸収する吸光膜が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、光透過部内を進行する迷光を吸光膜で吸収することができるため、光検出素子に入射する迷光を減少させ、ノイズを低減することが可能となる。

また、本発明に係る分光モジュールにおいては、光透過部は、光検出素子を支持する第１の光透過部材と、凸曲面を有して分光部が設けられた第２の光透過部材と、を含むことが好ましい。また、第２の光透過部材の曲率半径は、回折層の曲率半径より大きいことが好ましい。

本発明によれば、分光モジュールの小型化を図ることができ、しかも、分光モジュールを容易に大量生産することができる。

第１の実施形態に係る分光モジュールの平面図である。 図１に示す、ＩＩ−ＩＩ線に沿っての断面図である。 回折格子の形状を示す図であり、（ａ）にブレーズドグレーティング、（ｂ）にバイナリグレーティング、（ｃ）にホログラフィックグレーティングの形状を示す。 透光性板を製造する際に用いられるガラスウェハを示す図であり、（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図を示す。 透光性板に形成されるアライメントマークの位置を示す図であり、（ａ）に上側の透光性板のアライメントマーク、（ｂ）に下側の透光性板のアライメントマークを示す。 透光性板にレンズ部と回折層と反射層を形成する製造プロセスを説明するための図である。 透光性板にレンズ部と回折層と反射層を形成する製造プロセスを説明するための図である。 透光性板にレンズ部と回折層と反射層を形成する製造プロセスを説明するための図である。 アライメントマークを基準として、上側の透光性板と下側の透光性板を貼り合わせるプロセスを示す図である。 第２の実施形態に係る分光モジュールを示す、図２に対応する断面図である。 透光性板にグレーティングレンズ部と反射層を形成する製造プロセスを説明するための図である。 透光性板にグレーティングレンズ部と反射層を形成する製造プロセスを説明するための図である。 第３の実施形態に係る分光モジュールを示す、図２に対応する断面図である。 第４の実施形態に係る分光モジュールを示す、図２に対応する断面図である。 第５の実施形態に係る分光モジュールを示す、図２に対応する断面図である。

以下、本発明に係る分光モジュールの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１及び図２に示されるように、分光モジュール１は、長方形板状の本体部２と、本体部２の裏面２ｂに設けられたレンズ部（分光部）３と、レンズ部３の曲面に沿って形成された回折層（分光部）４と、回折層４の表面に形成された反射層（分光部）６と、本体部２の表面２a側の略中央部に設けられた光検出素子７と、表面２aの長手方向における端部に固定されたフレキシブル基板８とを備えている。この分光モジュール１は、表面２a側から入射した入射光Ｌ１を回折層４で回折して複数の回折光Ｌ２に分光し、反射層６で回折光Ｌ２を光検出素子７へ向けて反射し、光検出素子７で回折光Ｌ２を検出することによって、入射光Ｌ１の波長分布や特定波長成分の強度などを測定するものである。

本体部２は、長方形薄板状の透光性板２ｃ及び透光性板２ｄをそれぞれ貼りあわせることで形成されている。本体部２の表面２aには、吸光層１１が形成されており、その吸光層１１の表面には、配線１２が形成されている。また、吸光層１１の表面には、製造時の位置合わせのためのアライメントマーク１３，１４が形成され、裏面２ｂにはアライメントマーク１３に対応する位置にアライメントマーク１７（後述）が形成される。

透光性板２ｃ，２ｄは、BK７、パイレックス（登録商標）ガラスあるいは石英など光透過性材料からなり、入射光Ｌ１と回折光Ｌ２をその内部で進行させる性質を有する。なお、表面２a側の透光性板２ｃは、吸光層１１及び配線１２をウェハプロセスと同様の配線形成プロセスによって形成するために、その厚さを２ｍｍ以下とすることが好ましい。

透光性板２ｃと透光性板２ｄとの間の所定の領域には、光を吸収する性質を有する吸光膜１６が形成される。吸光膜１６は、ブラックレジスト、ＣｒO、ＣｒOを含む積層膜からなり、入射光Ｌ１を通過させるためのスリット１６ａと、回折光Ｌ２を通過させるための開口部１６ｂとを有している。

吸光層１１は、光を吸収する性質を有し、吸光膜１６と同様の材質からなる。この吸光層１１の表面（配線１２側の面）は、粗面とされている。また、吸光層１１は、外部からの入射光Ｌ１を通過させるためのスリット１１ａと、透光性板２ｃ，２ｄから光検出素子７へ向かって進行する回折光Ｌ２を通過させるための開口部１１ｂを有する。

スリット１１aは、本体部２の長手方向において光検出素子７と隣接する位置で、長手方向と略直交する方向に延在している。また、開口部１１bは、本体部２の略中央部に光検出素子７の光検出面と対向するように形成されている。

なお、吸光膜１６のスリット１６ａ及び開口部１６ｂは、それぞれスリット１１a及び開口部１１bとに対向するように形成されている。また、表面２a側から見て、スリット１６ａはスリット１１aを取り囲む程度の大きさとされ、開口部１６ｂは開口部１１bを取り囲む程度の大きさとされている。スリット１６ａによれば、入射光Ｌ１を回折層４へ入射させる範囲に制限できる。また、仮に不要な箇所に入射光Ｌ１が進行して不要な箇所で反射光（迷光）が発生した場合であっても、開口部１６ｂによって、光が通過する範囲が制限されているため、光検出素子７への迷光の入射を防止することができる。以上によって、分光モジュール１の精度を向上させることが可能となる。

配線１２は、光検出素子７と電気的に接続される複数の端子部１２ａと、フレキシブル基板８と電気的に接続される複数の端子部１２ｂと、対応する端子部１２ａと端子部１２ｂとを電気的に接続する配線部１２ｃとから構成されている。また、端子部１２ａ、端子部１２ｂ及び配線部１２ｃは、アルミや金の単層膜、あるいは、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｒ−Ａｕなどの積層膜からなる。端子部１２ａは、開口部１１bの縁部を取り囲んで配置されており、端子部１２ｂは、表面２aの長手方向における端部に沿って配置されている。

光検出素子７は、長方形薄板状に形成されており、本体部２の表面２aにおいて開口部１１bと対向する位置に配置されている。光検出素子７は、本体部の表面２a側にフリップチップボンディングで実装され、光検出素子７の表面７ａに形成された端子部（図示せず）と端子部１２ａとが電気的に接続される。表面７ａの略中央部には開口部１１bを通過した回折光Ｌ２を受光するための光検出面７ｂが形成されている。なお、光検出素子７としては、例えば、フォトダイオードアレイやC−MOSイメージセンサ、CCDイメージセンサが用いられる。そして、光検出素子７と本体部２の表面２aとの間にはアンダーフィル樹脂５が充填される。

フレキシブル基板８は、柔軟性を有するプリント基板であり、端子部１２ｂと、ワイヤボンディングによって接続されている。

レンズ部３は、本体部２の裏面２ｂにおいて、スリット１１aと対向する位置に設けられている。レンズ部３は、半球に近い形状のレンズであり、その表面は所定の曲率を有する凸曲面３ａとされている。また、レンズ部３は、凸曲面３ａの曲率中心とスリット１１aの中央部が略重なるように配置されている。

回折層４は、レンズ部３の凸曲面３ａに沿って形成されている。この回折層４には、例えば、図３（ａ）に示すような断面が鋸歯状であるブレーズドグレーティング、（ｂ）に示すような断面が矩形であるバイナリグレーティング、あるいは（ｃ）に示すような断面が正弦波形状であるホログラフィックグレーティングなどのタイプのグレーティングが用いられる。この回折層４による回折光Ｌ２の分散方向に光検出素子７の光検出面が延在している。また、回折層４の表面には、アルミニウムや金などの蒸着により、反射層６が形成される。

上述した分光モジュール１の製造方法について説明する。

まず、透光性板２ｃの表面に、スリット１１a及び開口部１１bのパターンが形成されるように吸光層１１をパターニングし、同時にその表面に配線１２及びアライメントマーク１３，１４をパターニングする。これらのパターニングは、ウェハプロセスと同様の配線形成プロセスによって行う。

透光性板２ｃの表面に、光検出素子７をフリップチップボンディングによって実装する。このとき、アライメントマーク１４を基準として位置決めする。このように、スリット１１aと同プロセスで形成されるアライメントマーク１４を基準としているため、スリット１１aと光検出素子７の光検出面７ｂを高精度に位置決めすることが可能となる。

次に、透光性板２ｄの裏面にレンズ部３、回折層４及び反射層６を形成する。このプロセスは、大量生産を可能とするため、ウェハプロセスにより行われる。すなわち、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ガラスウェハに透光性板２ｄの大きさに区分けされたダイシングラインを設ける。そして、図５（ｂ）に示すように、区画ごとにフォトエッチプロセスによってレンズ実装部１５とアライメントマーク１７を同時に形成する。

レンズ実装部１５は透光性板２dに円形の凹部を設けることにより形成される。また、アライメントマーク１７は、透光性板２ｃと透光性板２ｄを貼りあわせた場合において、図５（ａ）に示す表面２a側のアライメントマーク１３と厚さ方向に対向する位置に設けられる。

そして、ガラスウェハの各レンズ実装部１５に小型レンズを光学樹脂などで貼り付けることによって実装し、これによってレンズ部３を形成する。更に、レンズ部３に回折層４及び反射層６を形成した後、ダイシングラインに沿ってダイシングすることによってそれぞれの透光性板２ｄに分割する。

ここで、図６から図８を参照して、ガラスウェハにレンズ部３等を実装するプロセスを説明する。

図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラスウェハ１８の表面に感光性樹脂パターン１９を形成することによって、レンズ実装部１５及びアライメントマーク１７を設ける。なお、このとき、レンズ実装部１５は、ガラスウェハ１８自身をエッチング加工することにより、あるいは金属膜をパターニングすることによって形成してもよい。このようにして形成したレンズ実装部１５に、レンズを貼り付けるための光学樹脂２１を塗布する。

次に、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、レンズ実装部１５にレンズ２２を実装することによってレンズ部３を形成する。実装したレンズ２２の曲面に、回折層４を形成するための光硬化性樹脂２５を塗布する。

図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、塗布した光硬化性樹脂２５に対し、石英などからなる光透過性モールド２４を当接させる。その状態で光透過性モールド２４の上方から光硬化性樹脂２５に紫外線を照射することによってＵＶ硬化処理を行い、レンズ２２の曲面に回折層４を形成する。また、ＵＶ硬化処理の後に加熱キュアを行うことによって回折層４を安定化させることが好ましい。回折層４を形成した後、その外面にアルミや金を蒸着することによって反射層６を形成する。なお、回折層４は、感光性の樹脂やガラス、有機と無機のハイブリッド素材や、熱で変形するような樹脂やガラス、有機と無機のハイブリッド素材などで形成することができる。

ここで、レンズ２２の曲面の曲率半径は、回折層４の曲率半径より大きくされており、回折層４の曲率半径は、光透過性モールド２４の曲率半径が反映されることとなる。又、回折層４の形成位置は光透過性モールド２４を当接する位置が反映される。

従って、レンズ２２が曲率半径に公差を有していてる場合や、レンズ２２のガラスウエハ１８に対する実装位置に誤差を生じた場合にも、回折層４の形成位置（ＸＹＺ方向）を一定とすることができる。）

上述のようにして、それぞれの構成部品が設けられた透光性板２ｃと透光性板２ｄを貼り合わせる。貼り合わせは、透光性板２ｃ，２ｄの間に吸光膜１６を挟み込み、光学樹脂を塗布して硬化させることによって行う。また、貼り合わせる際は、図９に示すように、透光性板２ｃのアライメントマーク１３と透光性板２ｄのアライメントマーク１７を基準にして行う。これによって、スリット１１aと回折層４と光検出素子７とを精度よく位置決めすることができる。

上述した分光モジュール１の作用効果について説明する。

この分光モジュール１では、本体部２が板状であるため、本体部２の薄型化により小型化を図ることができる。しかも、本体部２が板状であるため、例えば、ウェハプロセスを利用して分光モジュールを製造することができる。つまり、多数の本体部２となるガラスウェハに対し、マトリックス状にレンズ部３、回折層４、反射層６及び光検出素子７を設け、当該ガラスウェハをダイシングすることで、分光モジュール１を多数製造することができる。このようにして、分光モジュール１を容易に大量生産することが可能となる。

また、本体部２の表面２aに配線１２が形成されているため、外部の配線と光検出素子７とを直接接続せず、本体部２に設けられた配線１２を介して、外部の配線と光検出素子７とを電気的に接続することができる。これによって、分光モジュール１を取り回す際や外部装置と接続する際、光検出素子７に局所的な応力がかかることが抑制されるため、分光モジュール１の小型化を図った場合であっても、光検出素子７の剥がれや分光モジュール１の破損を防止することができる。また、本体部２に設けられた配線１２に光検出素子７を直接接続することによって、本体部２と光検出素子７の光検出面７bの距離を短くできるため、回折光Ｌ２の減衰や、迷光の入射を防止することができる。

また、配線１２と本体部２との間には、光を吸収する吸光層１１が形成されているため、反射層６から反射した回折光Ｌ２が配線１２と本体部２との間で乱反射するのを防止することができる。

また、吸光層１１の表面（配線１２側の面）は粗面とされているため、本体部２側から吸光層１１に入射した迷光が、仮に吸光層１１を透過し、配線１２により、本体部２側へ反射された場合にも、迷光を吸収し、配線１２と本体部２との間の乱反射を一層防止することができる。
更に、吸光層１１の表面（配線１２側の面）を粗面とすることで、吸光層１１の表面上に形成される配線１２の剥がれが防止される。

また、フレキシブル基板８と光検出素子７とを直接接続せず、本体部２に設けられた配線１２を介して電気的に接続することができるため、光検出素子７に応力がかかるのを抑制することができる。これによって、分光モジュール１の小型化を図った場合であっても、光検出素子７の剥がれや分光モジュール１の破損を防止することができる。

また、本体部２は積層された透光性板２c及び２dを有しているため、光検出素子７を透光性板２ｃの表面に実装するプロセスと、レンズ部３、回折層４及び反射層６などの分光部を透光性板２ｄの裏面に実装させるプロセスと、これらの透光性板２ｃ及び２ｄを貼り合わせるプロセスによって分光モジュール１を製造することができる。つまり、例えばガラスウェハに光検出素子７及び分光部を実装するプロセスを当該ガラスウェハの両面側から行うのではなく、各々片面側のみから行うプロセスに分けることができる。これによって、分光モジュール１の製造プロセスをウェハプロセスに最適なものとすることができ、一層容易に大量生産することができる。

また、透光性板２ｃ及び２ｄの間に設けられた、光を吸収する吸光膜１６によって、本体部２内を進行する迷光を吸収することができるため、光検出素子７に入射する迷光を減少させ、ノイズを低減することが可能となる。

［第２の実施形態]
第２の実施形態に係る分光モジュール３１は、レンズ部３と回折層４が一体型で形成されている点で、第１の実施形態に係る分光モジュール１と主に相違している。

すなわち、第２の実施形態に係る分光モジュール３１においては、図１０に示すように、本体部２の裏面２ｂにおける、スリット１１aと対向する位置に、回折層部２３ａをレンズ部２３ｂの凸曲面２３ｃ上に一体に有するグレーティングレンズ部２３が設けられる。

次に、グレーティングレンズ部２３の製造方法について図１１及び図１２を参照して説明する。

図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラスウェハ１８の表面に感光性樹脂パターン２９を形成することによって、グレーティングレンズ実装部２６及びアライメントマーク１７を設ける。なお、このとき、グレーティングレンズ実装部２６は、ガラスウェハ１８自身をエッチング加工することにより、あるいは金属膜をパターニングすることによって形成してもよい。このグレーティングレンズ実装部２６に、グレーティングレンズ部２３を形成するための光硬化性樹脂３３を塗布する。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように、塗布した光硬化性樹脂３３に対し、石英などからなる光透過性モールド３４を当接させる。その状態で光透過性モールド３４の上方から光硬化性樹脂３３に紫外線を照射することによってＵＶ硬化処理を行い、グレーティングレンズ部２３を形成する。また、ＵＶ硬化処理の後に加熱キュアを行うことによってグレーティングレンズ部２３を安定化させることが好ましい。グレーティングレンズ部２３を形成した後、その外面にアルミや金を蒸着することによって反射層６を形成する。なお、グレーティングレンズ部２３は、感光性の樹脂やガラス、有機と無機のハイブリッド素材や、熱で変形するような樹脂やガラス、有機と無機のハイブリッド素材などで形成することができる。

このような第２の実施形態に係る分光モジュール３１は、レンズ部と回折層を一体型のモールドで形成することができるため、レンズ部と回折層を位置精度よく形成することができるとともに、製造工程を短くすることができる。

[第３の実施形態]
第３の実施形態に係る分光モジュール４１は、透光性板２ｃと透光性板２ｄとの間に吸光膜１６が形成されていない点で、第１の実施形態に係る分光モジュール１と主に相違している。

すなわち、第３の実施形態に係る分光モジュール４１においては、図１３に示すように、透光性板２ｃと透光性板２ｄを直接、光学樹脂やダイレクトボンディングにより接合させる。

[第４の実施形態]
第４の実施形態に係る分光モジュール５１は、本体部５２が一枚の透光性板で形成されている点で、第１の実施形態に係る分光モジュール１と主に相違している。

すなわち、第４の実施形態に係る分光モジュール５１においては、図１４に示すように、本体部５２が、透光性板５２ａと、その表面５２ｂに形成された吸光層１１及び配線層１２とから構成されている。

[第５の実施形態]
第５の実施形態に係る分光モジュール６１は、配線６３の上に吸光層６４が形成されている点で、第４の実施形態と主に相違している。

すなわち、第５の実施形態に係る分光モジュール６１においては、図１５に示すように、透光性板６５の表面６５ａに配線６３を形成し、その上から吸光層６４を形成する。なお、吸光層６４にはスリット６４ａと開口部６４ｂの他、配線層６３における端子部６３ａと端子部６３ｂを吸光層６４から露出させるための開口部６４ｃを形成する。

このような第５の実施形態に係る分光モジュール６１は、透光部材と密着性の高い配線６３が透光性板６５に直接形成されるため、配線６３の強度を向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、スリットは吸光層に形成されているが、光検出素子にスリットを形成することによって設けてもよい。これによって、スリットと光検出素子が同一プロセスで作製されるため、スリットと光検出面の位置精度を向上させることができる。なお、光検出素子へのスリットは、アルカリを用いたウエットエッチングやシリコンディープドライエッチングあるいは、その複合技術により形成することができる。

一実施形態に係る分光モジュールは、一方の面から入射した光を透過させる板状の本体部と、本体部の他方の面側に設けられ、本体部を透過した光を分光して一方の面側に反射する分光部と、一方の面側に設けられ、分光部によって分光されて反射された光を検出する光検出素子と、を備えることを特徴とする。

この分光モジュールでは、本体部が板状であるため、本体部の薄型化により小型化を図ることができる。しかも、本体部が板状であるため、例えば、ウェハプロセスを利用して分光モジュールを製造することができる。つまり、多数の本体部となるウェハに対し、マトリックス状に分光部及び光検出素子を設け、当該ウェハをダイシングすることで、分光モジュールを多数製造することができる。このようにして、分光モジュールを容易に大量生産することが可能となる。

一実施形態に係る分光モジュールにおいては、一方の面側には、光検出素子と電気的に接続された配線が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、外部の配線と光検出素子とを直接接続せず、本体部に設けられた配線を介して、外部の配線と光検出素子とを電気的に接続することができる。これによって、分光モジュールを取り回す際や外部装置と接続する際、光検出素子に局所的な応力がかかることが抑制されるため、分光モジュールの小型化を図った場合であっても、光検出素子の剥がれや分光モジュールの破損を防止することができる。また、本体部に設けられた配線に光検出素子を直接接続することによって、本体部と光検出素子との距離が短くなるため、分光部によって分光されて反射された光の減衰や、迷光の入射を防止することができる。

一実施形態に係る分光モジュールにおいては、一方の面と配線との間には、光を吸収する吸光層が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、分光部によって分光されて反射された光が配線と本体部との間で乱反射して光検出素子に入射するのを防止することができる。

一実施形態に係る分光モジュールにおいては、吸光層の表面（配線側の面）は粗面とされていることが好ましい。このような構成によれば、配線と本体部との間の乱反射光の光検出素子への入射を一層防止することができる。

一実施形態に係る分光モジュールにおいては、一方の面側には、配線と電気的に接続されたフレキシブル基板が設けられていることが好ましい。光検出素子にフレキシブル基板を直接接続すると、特に分光モジュールの小型化を図った場合には、光検出素子に局所的な応力がかかりやすくなる。しかし、このような構成によれば、本体部に設けられた配線を介して、フレキシブル基板と光検出素子とを電気的に接続することができるため、光検出素子に応力がかかるのを抑制することができる。これによって、分光モジュールの小型化を図った場合であっても、光検出素子の剥がれや分光モジュールの破損を防止することができる。

一実施形態に係る分光モジュールにおいては、本体部は、積層された少なくとも２枚の透光性板を有していることが好ましい。このような構成によれば、光検出素子を一方の透光性板に実装するプロセスと、分光部を他方の透光性板に実装するプロセスと、これらの透光性板を貼り合わせるプロセスとによって分光モジュールを製造することができる。つまり、例えばウェハに光検出素子及び分光部を実装するプロセスを当該ウェハの両面側から行うのではなく、各々片面側のみから行うプロセスに分けることができる。これによって、分光モジュールの製造プロセスをウェハプロセスに最適なものとすることができ、より一層容易に大量生産することができる。

一実施形態に係る分光モジュールにおいては、隣り合う透光性板同士（積層された透光性板同士）の間の所定の領域には、光を吸収する吸光膜が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、本体部内を進行する迷光を吸光膜で吸収することができるため、光検出素子に入射する迷光を減少させ、ノイズを低減することが可能となる。

１，３１，４１，５１，６１…分光モジュール、２，５２…本体部、２ａ，５２b，６５a…表面（一方の面）、２ｂ…裏面（他方の面）、２ｃ，２ｄ…透光性板、３，２３b…レンズ部（分光部）、４，２３a…回折層，回折層部（分光部）、６…反射層（分光部）、７…光検出素子、７ｂ…光検出面、８…フレキシブル基板、１１…吸光層、１２，６３…配線、１６，６４…吸光膜、２３…グレーティングレンズ部（分光部）。

Claims (9)

1. 一方の面から入射した光を透過させる光透過部と、
   前記光透過部の他方の面側に設けられ、前記光透過部を透過した光を分光して前記一方の面側に反射する分光部と、
   前記一方の面側に設けられ、前記分光部によって分光されて反射された光を検出する光検出素子と、
   を備え、
   前記分光部は、前記光透過部の凸曲面に沿って形成された回折層と、前記回折層の表面に形成された反射層と、を含むことを特徴とする分光モジュール。
2. 前記一方の面側には、前記光検出素子と電気的に接続された配線が設けられていることを特徴とする請求項１記載の分光モジュール。
3. 前記一方の面と前記配線との間には、光を吸収する吸光層が設けられていることを特徴とする請求項２記載の分光モジュール。
4. 前記吸光層の表面は粗面とされていることを特徴とする請求項３記載の分光モジュール。
5. 前記一方の面側には、前記配線と電気的に接続されたフレキシブル基板が設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項記載の分光モジュール。
6. 前記光透過部は、前記一方の面と前記他方の面が対向する方向に積層された少なくとも２枚の透光性板を有していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の分光モジュール。
7. 隣り合う前記透光性板同士の間の所定の領域には、光を吸収する吸光膜が設けられていることを特徴とする請求項６記載の分光モジュール。
8. 前記光透過部は、前記光検出素子が設けられた第１の光透過部材と、前記凸曲面を有して前記分光部が設けられた第２の光透過部材と、を含むことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項記載の分光モジュール。
9. 前記第２の光透過部材の曲率半径は、前記回折層の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項８記載の分光モジュール。

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