JP2019002941A - Spectrometer - Google Patents

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隆文 能野
Takafumi Yoshino
隆文 能野
柴山 勝己
Katsumi Shibayama
勝己 柴山
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Abstract

To provide a spectrometer that can be downsized while being prevented from detecting less accurately.SOLUTION: The spectrometer includes: a light detection unit having a substrate made of a semiconductor material; a base wall part facing the light detection unit across a space; a supporting body having a side wall part, to which the light detection unit is fixed; and a spectroscopic part for dispersing and reflecting light that has entered the space, to a light detection part of the light detection unit. The substrate has a first slit for transmitting light to enter the space and a second slit for transmitting a part of light reflected from the spectroscopic part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光を分光して検出する分光器に関する。   The present invention relates to a spectroscope for spectrally detecting light.

例えば、特許文献1には、光入射部と、光入射部から入射した光を分光すると共に反射する分光部と、分光部によって分光されると共に反射された光を検出する光検出素子と、光入射部、分光部及び光検出素子を支持する箱状の支持体と、を備える分光器が記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses a light incident part, a spectroscopic part that splits and reflects light incident from the light incident part, a light detection element that detects light reflected and reflected by the spectroscopic part, and light. A spectroscope is described that includes an incident part, a spectroscopic part, and a box-like support that supports a light detection element.

特開2000―298066号公報JP 2000-298066 A

上述したような分光器には、用途の拡大に応じて、更なる小型化が求められている。しかし、分光器が小型化されればされるほど、種々の原因によって分光器の検出精度が低下し易くなる。   The spectroscope as described above is required to be further downsized in accordance with the expansion of applications. However, the smaller the spectroscope is, the more easily the detection accuracy of the spectroscope decreases due to various causes.

そこで、本発明は、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることができる分光器を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a spectroscope that can be reduced in size while suppressing a decrease in detection accuracy.

本発明の分光器は、半導体材料からなる基板を有する光検出ユニットと、空間を介して光検出ユニットと対向するベース壁部、及び、光検出ユニットが固定された側壁部を有する支持体と、空間に入射した光を光検出ユニットの光検出部に対して分光すると共に反射する分光部と、を備え、基板には、空間に入射する光を通過させる第1スリット、及び分光部で反射された光の一部を通過させる第2スリットが形成されている。   The spectroscope of the present invention includes a photodetection unit having a substrate made of a semiconductor material, a base wall portion facing the photodetection unit through a space, and a support having a side wall portion to which the photodetection unit is fixed, A light splitting unit that splits and reflects the light incident on the space with respect to the light detection unit of the light detection unit, and is reflected on the substrate by the first slit through which the light incident on the space passes and the light splitting unit. A second slit through which a part of the light passes is formed.

本発明によれば、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることができる分光器を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the spectrometer which can achieve size reduction, suppressing the fall of detection accuracy.

本発明の第1実施形態の分光器の断面図である。It is sectional drawing of the spectrometer of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の分光器の平面図である。It is a top view of the spectrometer of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の分光器の変形例の断面図である。It is sectional drawing of the modification of the spectrometer of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の分光器の変形例の断面図である。It is sectional drawing of the modification of the spectrometer of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の分光器の断面図である。It is sectional drawing of the spectrometer of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の分光器の平面図である。It is a top view of the spectrometer of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の分光器の断面図である。It is sectional drawing of the spectrometer of 3rd Embodiment of this invention. 図7のVIII−VIII線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the VIII-VIII line of FIG. 本発明の第4実施形態の分光器の断面図である。It is sectional drawing of the spectrometer of 4th Embodiment of this invention. 図9のX−X線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the XX line of FIG. 分光器の小型化と分光部の曲率半径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between size reduction of a spectrometer and the curvature radius of a spectroscopic part. 比較例の分光器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the spectrometer of a comparative example.

以下、本発明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実施形態]
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[First Embodiment]

図1及び図2に示されるように、分光器1Aは、光検出素子20と、支持体30と、第1反射部11と、第2反射部12と、分光部40と、カバー50と、を備えている。光検出素子20には、光通過部21、光検出部22及び0次光捕捉部23が設けられている。支持体30には、光検出部22に対して電気信号を入出力するための配線13が設けられている。支持体30は、光通過部21、光検出部22及び0次光捕捉部23との間に空間Sが形成されるように光検出素子20に固定されている。一例として、分光器1Aは、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のそれぞれの方向の長さが10mm以下である直方体状に形成されている。なお、配線13及び支持体30は、成形回路部品(MID:Molded Interconnect Device)として構成されたものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the spectroscope 1 </ b> A includes a light detection element 20, a support 30, a first reflection unit 11, a second reflection unit 12, a spectroscopy unit 40, a cover 50, It has. The light detection element 20 is provided with a light passage part 21, a light detection part 22, and a zero-order light capturing part 23. The support 30 is provided with wiring 13 for inputting / outputting electric signals to / from the light detection unit 22. The support 30 is fixed to the light detection element 20 so that a space S is formed between the light passage part 21, the light detection part 22, and the zero-order light capturing part 23. As an example, the spectroscope 1A is formed in a rectangular parallelepiped shape in which the length in each of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction is 10 mm or less. In addition, the wiring 13 and the support body 30 are comprised as a molded circuit component (MID: Molded Interconnect Device).

光通過部21、第1反射部11、第2反射部12、分光部40、光検出部22及び0次光捕捉部23は、光通過部21を通過する光L1の光軸方向(すなわち、Z軸方向)から見た場合に、X軸方向に延在する基準線RLに沿って並んでいる。分光器1Aでは、光通過部21を通過した光L1は、第1反射部11及び第2反射部12で順次反射されて分光部40に入射し、分光部40で分光されると共に反射される。そして、分光部40で分光されると共に反射された光のうち、0次光L0以外の光L2は、光検出部22に入射して光検出部22で検出され、0次光L0は、0次光捕捉部23に入射して0次光捕捉部23で捕捉される。光通過部21から分光部40に至る光L1の光路、分光部40から光検出部22に至る光L2の光路、及び分光部40から0次光捕捉部23に至る0次光L0の光路は、空間S内に形成される。   The light passing unit 21, the first reflecting unit 11, the second reflecting unit 12, the spectroscopic unit 40, the light detecting unit 22, and the zero-order light capturing unit 23 are in the optical axis direction of the light L1 that passes through the light passing unit 21 (that is, When viewed from the (Z-axis direction), they are aligned along the reference line RL extending in the X-axis direction. In the spectroscope 1 </ b> A, the light L <b> 1 that has passed through the light passage unit 21 is sequentially reflected by the first reflection unit 11 and the second reflection unit 12, enters the spectroscopic unit 40, and is split and reflected by the spectroscopic unit 40. . Of the light split and reflected by the spectroscopic unit 40, the light L2 other than the 0th-order light L0 enters the light detection unit 22 and is detected by the light detection unit 22, and the 0th-order light L0 is 0. The light enters the next light capturing unit 23 and is captured by the zero order light capturing unit 23. The optical path of the light L1 from the light passing part 21 to the spectroscopic part 40, the optical path of the light L2 from the spectroscopic part 40 to the light detection part 22, and the optical path of the 0th order light L0 from the spectroscopic part 40 to the zeroth order light capturing part 23 are , Formed in the space S.

光検出素子20は、基板24を有している。基板24は、例えば、シリコン等の半導体材料によって矩形板状に形成されている。光通過部21は、基板24に形成されたスリットであり、Y軸方向に延在している。0次光捕捉部23は、基板24に形成されたスリットであり、光通過部21と光検出部22との間においてY軸方向に延在している。なお、光通過部21における光L1の入射側の端部は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれの方向において、光L1の入射側に向かって末広がりとなっている。また、0次光捕捉部23における0次光L0の入射側とは反対側の端部は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれの方向において、0次光L0の入射側とは反対側に向かって末広がりとなっている。0次光L0が0次光捕捉部23に斜めに入射するように構成することで、0次光捕捉部23に入射した0次光L0が空間Sに戻るのをより確実に抑制することができる。   The light detection element 20 has a substrate 24. The substrate 24 is formed in a rectangular plate shape by a semiconductor material such as silicon. The light passing part 21 is a slit formed in the substrate 24 and extends in the Y-axis direction. The zero-order light capturing unit 23 is a slit formed in the substrate 24 and extends in the Y-axis direction between the light passing unit 21 and the light detecting unit 22. Note that the end of the light passing portion 21 on the incident side of the light L1 spreads toward the incident side of the light L1 in each of the X-axis direction and the Y-axis direction. Further, the end of the 0th-order light capturing unit 23 opposite to the incident side of the 0th-order light L0 is opposite to the incident side of the 0th-order light L0 in each of the X-axis direction and the Y-axis direction. It is spreading towards the end. By configuring the 0th-order light L0 to be incident on the 0th-order light capturing unit 23 obliquely, the 0th-order light L0 incident on the 0th-order light capturing unit 23 can be more reliably suppressed from returning to the space S. it can.

光検出部22は、基板24における空間S側の表面24aに設けられている。より具体的には、光検出部22は、基板24に貼り付けられているのではなく、半導体材料からなる基板24に作り込まれている。つまり、光検出部22は、半導体材料からなる基板24内の第一導電型の領域と、該領域内に設けられた第二導電型の領域とで形成された複数のフォトダイオードによって、構成されている。光検出部22は、例えば、フォトダイオードアレイ、C−MOSイメージセンサ、CCDイメージセンサ等として構成されたものであり、基準線RLに沿って並んだ複数の光検出チャネルを有している。光検出部22の各光検出チャネルには、異なる波長を有する光L2が入射させられる。基板24の表面24aには、光検出部22に対して電気信号を入出力するための複数の端子25が設けられている。なお、光検出部22は、表面入射型のフォトダイオードとして構成されていてもよいし、或いは裏面入射型のフォトダイオードとして構成されていてもよい。   The light detection unit 22 is provided on the surface 24 a on the space S side of the substrate 24. More specifically, the light detection unit 22 is not attached to the substrate 24 but is formed on the substrate 24 made of a semiconductor material. In other words, the light detection unit 22 includes a plurality of photodiodes formed by a first conductivity type region in the substrate 24 made of a semiconductor material and a second conductivity type region provided in the region. ing. The light detection unit 22 is configured as a photodiode array, a C-MOS image sensor, a CCD image sensor, or the like, for example, and has a plurality of light detection channels arranged along the reference line RL. Light L2 having a different wavelength is incident on each light detection channel of the light detection unit 22. A plurality of terminals 25 for inputting / outputting electrical signals to / from the light detection unit 22 are provided on the surface 24 a of the substrate 24. The light detection unit 22 may be configured as a front-illuminated photodiode, or may be configured as a back-illuminated photodiode.

支持体30は、ベース壁部31と、一対の側壁部32と、一対の側壁部33と、を有している。ベース壁部31は、空間Sを介して、Z軸方向において光検出素子20と対向している。ベース壁部31には、空間S側に開口する凹部34、空間S側とは反対側に突出する複数の凸部35、及び空間S側とその反対側とに開口する複数の貫通孔36が形成されている。一対の側壁部32は、空間Sを介して、X軸方向において互いに対向している。一対の側壁部33は、空間Sを介して、Y軸方向において互いに対向している。ベース壁部31、一対の側壁部32及び一対の側壁部33は、AlN、Al等のセラミックによって一体的に形成されている。 The support 30 includes a base wall portion 31, a pair of side wall portions 32, and a pair of side wall portions 33. The base wall portion 31 is opposed to the light detection element 20 in the Z-axis direction via the space S. The base wall 31 has a recess 34 that opens to the space S side, a plurality of protrusions 35 that protrude to the opposite side of the space S side, and a plurality of through holes 36 that open to the space S side and the opposite side thereof. Is formed. The pair of side wall portions 32 face each other in the X-axis direction with the space S interposed therebetween. The pair of side wall portions 33 oppose each other in the Y axis direction with the space S interposed therebetween. The base wall portion 31, the pair of side wall portions 32, and the pair of side wall portions 33 are integrally formed of ceramic such as AlN or Al 2 O 3 .

第1反射部11は、支持体30に設けられている。より具体的には、第1反射部11は、ベース壁部31における空間S側の表面31aのうち所定角度で傾斜する平坦な傾斜面37に、成形層41を介して設けられている。第1反射部11は、例えば、Al、Au等の金属蒸着膜からなり且つ鏡面を有する平面ミラーであり、空間Sにおいて、光通過部21を通過した光L1を第2反射部12に対して反射する。なお、第1反射部11は、成形層41を介さずに、支持体30の傾斜面37に直接形成されていてもよい。   The first reflecting portion 11 is provided on the support 30. More specifically, the first reflecting portion 11 is provided on a flat inclined surface 37 that is inclined at a predetermined angle in the surface 31 a on the space S side of the base wall portion 31 via the molding layer 41. The first reflecting portion 11 is a flat mirror made of a metal vapor deposition film such as Al or Au and having a mirror surface, and the light L1 that has passed through the light passing portion 21 in the space S is directed to the second reflecting portion 12. reflect. In addition, the 1st reflection part 11 may be directly formed in the inclined surface 37 of the support body 30 without the molding layer 41 interposed.

第2反射部12は、光検出素子20に設けられている。より具体的には、第2反射部12は、基板24の表面24aのうち光通過部21と0次光捕捉部23との間の領域に、設けられている。第2反射部12は、例えば、Al、Au等の金属蒸着膜からなり且つ鏡面を有する平面ミラーであり、空間Sにおいて、第1反射部11で反射された光L1を分光部40に対して反射する。   The second reflection unit 12 is provided in the light detection element 20. More specifically, the second reflecting portion 12 is provided in a region between the light passing portion 21 and the 0th-order light capturing portion 23 on the surface 24 a of the substrate 24. The second reflection unit 12 is a flat mirror made of a metal vapor deposition film such as Al or Au and having a mirror surface, and the light L1 reflected by the first reflection unit 11 in the space S is transmitted to the spectroscopic unit 40. reflect.

分光部40は、支持体30に設けられている。より具体的には、以下のとおりである。すなわち、ベース壁部31の表面31aには、凹部34を覆うように成形層41が配置されている。成形層41は、凹部34の内面34aに沿って膜状に形成されている。内面34aのうち球面状の領域に対応する成形層41の所定領域には、例えば、鋸歯状断面のブレーズドグレーティング、矩形状断面のバイナリグレーティング、正弦波状断面のホログラフィックグレーティング等に対応するグレーティングパターン41aが形成されている。成形層41の表面には、グレーティングパターン41aを覆うように、例えば、Al、Au等の金属蒸着膜からなる反射膜42が形成されている。反射膜42は、グレーティングパターン41aの形状に沿って形成されており、この部分が、反射型グレーティングである分光部40となっている。なお、成形層41は、成形材料(例えば、光硬化性のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン、有機・無機ハイブリッド樹脂等のレプリカ用光学樹脂等)に成形型を押し当て、その状態で、成形材料を硬化(例えば、UV光等による光硬化、熱硬化等)させることで、形成される。   The spectroscopic unit 40 is provided on the support 30. More specifically, it is as follows. That is, the molding layer 41 is disposed on the surface 31 a of the base wall portion 31 so as to cover the recess 34. The molding layer 41 is formed in a film shape along the inner surface 34 a of the recess 34. In the predetermined region of the molding layer 41 corresponding to the spherical region of the inner surface 34a, for example, a grating pattern corresponding to a blazed grating having a sawtooth cross section, a binary grating having a rectangular cross section, a holographic grating having a sinusoidal cross section, etc. 41a is formed. On the surface of the molding layer 41, a reflective film 42 made of a metal vapor deposition film such as Al or Au is formed so as to cover the grating pattern 41a. The reflective film 42 is formed along the shape of the grating pattern 41a, and this portion is a spectroscopic unit 40 that is a reflective grating. The molding layer 41 is pressed against a molding material (for example, a photocurable epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, silicone, replica optical resin such as an organic / inorganic hybrid resin), and the state Then, the molding material is cured (for example, photocuring with UV light or the like, thermosetting or the like).

以上のように、分光部40は、ベース壁部31の表面31aのうち凹部34の内面34aに、設けられている。分光部40は、基準線RLに沿って並んだ複数のグレーティング溝を有しており、空間Sにおいて、第2反射部12で反射された光L1を光検出部22に対して分光すると共に反射する。なお、分光部40は、上述したように、支持体30に直接形成されたものに限定されない。例えば、分光部40と、分光部40が形成された基板と、を有する分光素子が、支持体30に貼り付けられることで、分光部40が支持体30に設けられていてもよい。   As described above, the spectroscopic portion 40 is provided on the inner surface 34 a of the recess 34 in the surface 31 a of the base wall portion 31. The spectroscopic unit 40 includes a plurality of grating grooves arranged along the reference line RL. In the space S, the light L1 reflected by the second reflecting unit 12 is spectrally dispersed and reflected by the light detecting unit 22. To do. In addition, the spectroscopic part 40 is not limited to what was directly formed in the support body 30 as mentioned above. For example, the spectroscopic unit 40 may be provided on the support 30 by attaching a spectroscopic element having the spectroscopic unit 40 and a substrate on which the spectroscopic unit 40 is formed to the support 30.

各配線13は、光検出部22側の端部13aと、光検出部22側とは反対側の端部13bと、接続部13cと、を有している。各配線13の端部13aは、光検出素子20の各端子25と対向するように、各側壁部32の端面32aに位置している。各配線13の端部13bは、ベース壁部31における空間S側とは反対側の表面31bのうち各凸部35の表面に、位置している。各配線13の接続部13cは、各側壁部32における空間S側の表面32b、ベース壁部31の表面31a、及び各貫通孔36の内面において、端部13aから端部13bに至っている。このように、配線13が支持体30における空間S側の表面を引き回されることで、配線13の劣化を防止することができる。   Each wiring 13 has an end portion 13a on the light detection portion 22 side, an end portion 13b on the opposite side to the light detection portion 22 side, and a connection portion 13c. The end 13 a of each wiring 13 is located on the end surface 32 a of each side wall 32 so as to face each terminal 25 of the light detection element 20. The end 13b of each wiring 13 is located on the surface of each convex portion 35 in the surface 31b on the side opposite to the space S side in the base wall portion 31. The connection portion 13c of each wiring 13 extends from the end portion 13a to the end portion 13b on the surface 32b on the space S side in each side wall portion 32, the surface 31a of the base wall portion 31, and the inner surface of each through hole 36. In this way, the wiring 13 can be prevented from being deteriorated by being routed around the space S side surface of the support 30.

対向する光検出素子20の端子25と配線13の端部13aとは、例えば、Au、半田等からなるバンプ14によって接続されている。分光器1Aでは、複数のバンプ14によって、支持体30が光検出素子20に固定されていると共に、複数の配線13が光検出素子20の光検出部22に電気的に接続されている。このように、各配線13の端部13aは、光検出素子20と支持体30との固定部において、光検出素子20の各端子25に接続されている。   The terminals 25 of the opposing light detection elements 20 and the end portions 13a of the wiring 13 are connected by bumps 14 made of, for example, Au or solder. In the spectrometer 1 </ b> A, the support 30 is fixed to the light detection element 20 by a plurality of bumps 14, and the plurality of wirings 13 are electrically connected to the light detection unit 22 of the light detection element 20. As described above, the end portion 13 a of each wiring 13 is connected to each terminal 25 of the light detection element 20 at the fixing portion between the light detection element 20 and the support 30.

カバー50は、光検出素子20の基板24における空間S側とは反対側の表面24bに固定されている。カバー50は、光透過部材51と、遮光膜52と、を有している。光透過部材51は、例えば、石英、硼珪酸ガラス(BK7)、パイレックス(登録商標)ガラス、コバールガラス等、光L1を透過させる材料によって、矩形板状に形成されている。遮光膜52は、光透過部材51における空間S側の表面51aに形成されている。遮光膜52には、Z軸方向において光検出素子20の光通過部21と対向するように、光通過開口52aが形成されている。光通過開口52aは、遮光膜52に形成されたスリットであり、Y軸方向に延在している。分光器1Aでは、遮光膜52の光通過開口52a及び光検出素子20の光通過部21によって、空間Sに入射する光L1の入射NAが規定される。   The cover 50 is fixed to the surface 24 b of the substrate 24 of the photodetecting element 20 on the side opposite to the space S side. The cover 50 includes a light transmission member 51 and a light shielding film 52. The light transmitting member 51 is formed in a rectangular plate shape by a material that transmits light L1, such as quartz, borosilicate glass (BK7), Pyrex (registered trademark) glass, Kovar glass, or the like. The light shielding film 52 is formed on the surface 51 a on the space S side in the light transmission member 51. A light passage opening 52a is formed in the light shielding film 52 so as to face the light passage portion 21 of the light detection element 20 in the Z-axis direction. The light passage opening 52a is a slit formed in the light shielding film 52, and extends in the Y-axis direction. In the spectroscope 1 </ b> A, the incident NA of the light L <b> 1 incident on the space S is defined by the light passage opening 52 a of the light shielding film 52 and the light passage portion 21 of the light detection element 20.

なお、赤外線を検出する場合には、光透過部材51の材料として、シリコン、ゲルマニウム等も有効である。また、光透過部材51に、AR(Anti Reflection)コートを施したり、所定波長の光のみを透過させるフィルタ機能を持たせたりしてもよい。また、遮光膜52の材料としては、例えば、黒レジスト、Al等を用いることができる。ただし、0次光捕捉部23に入射した0次光L0が空間Sに戻ることを抑制する観点からは、遮光膜52の材料として、黒レジストが有効である。   When detecting infrared rays, silicon, germanium, or the like is also effective as a material for the light transmission member 51. Further, the light transmission member 51 may be provided with an AR (Anti Reflection) coat or may have a filter function of transmitting only light of a predetermined wavelength. Further, as a material of the light shielding film 52, for example, black resist, Al, or the like can be used. However, from the viewpoint of suppressing the 0th-order light L0 incident on the 0th-order light capturing unit 23 from returning to the space S, a black resist is effective as the material of the light shielding film 52.

基板24の表面24aと各側壁部32の端面32a及び各側壁部33の端面33aとの間には、例えば樹脂等からなる封止部材15が配置されている。また、ベース壁部31の貫通孔36内には、例えばガラスビーズ等からなる封止部材16が配置されていると共に、樹脂からなる封止部材17が充填されている。分光器1Aでは、光検出素子20、支持体30、カバー50及び封止部材15,16,17を構成として含むパッケージ60Aによって、空間Sが気密に封止されている。分光器1Aを外部の回路基板に実装する際には、各配線13の端部13bが電極パッドとして機能する。なお、基板24の表面24bにカバー50を配置することに代えて、基板24の光通過部21に光透過性の樹脂を充填することで、基板24の光通過部21を気密に封止してもよい。また、ベース壁部31の貫通孔36内に、例えばガラスビーズ等からなる封止部材16を配置せずに、樹脂からなる封止部材17のみを充填してもよい。   Between the surface 24a of the substrate 24, the end surface 32a of each side wall portion 32, and the end surface 33a of each side wall portion 33, a sealing member 15 made of, for example, resin is disposed. Further, in the through hole 36 of the base wall portion 31, for example, a sealing member 16 made of glass beads or the like is disposed and a sealing member 17 made of resin is filled. In the spectroscope 1 </ b> A, the space S is hermetically sealed by a package 60 </ b> A including the light detection element 20, the support 30, the cover 50, and the sealing members 15, 16, and 17 as components. When the spectrometer 1A is mounted on an external circuit board, the end portion 13b of each wiring 13 functions as an electrode pad. Instead of disposing the cover 50 on the surface 24b of the substrate 24, the light transmitting portion 21 of the substrate 24 is hermetically sealed by filling the light transmitting portion 21 of the substrate 24 with a light transmitting resin. May be. Alternatively, only the sealing member 17 made of resin may be filled in the through hole 36 of the base wall portion 31 without arranging the sealing member 16 made of, for example, glass beads.

以上説明したように、分光器1Aでは、光検出素子20及び支持体30によって形成された空間S内に、光通過部21から光検出部22に至る光路が形成される。これにより、分光器1Aの小型化を図ることができる。更に、光通過部21を通過した光L1が第1反射部11及び第2反射部12で順次反射されて分光部40に入射する。これにより、分光部40に入射する光L1の入射方向、及び当該光L1の広がり乃至収束状態を調整することが容易となるため、分光部40から光検出部22に至る光路長を短くしても、分光部40で分光された光L2を精度良く光検出部22の所定位置に集光させることができる。よって、分光器1Aによれば、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることが可能となる。   As described above, in the spectroscope 1 </ b> A, an optical path from the light passage unit 21 to the light detection unit 22 is formed in the space S formed by the light detection element 20 and the support 30. Thereby, size reduction of the spectrometer 1A can be achieved. Further, the light L1 that has passed through the light passage unit 21 is sequentially reflected by the first reflection unit 11 and the second reflection unit 12 and enters the spectroscopic unit 40. This makes it easy to adjust the incident direction of the light L1 incident on the spectroscopic unit 40 and the spread or convergence state of the light L1, so that the optical path length from the spectroscopic unit 40 to the light detection unit 22 is shortened. In addition, the light L2 separated by the spectroscopic unit 40 can be condensed at a predetermined position of the light detection unit 22 with high accuracy. Therefore, according to the spectroscope 1A, it is possible to reduce the size while suppressing a decrease in detection accuracy.

また、分光器1Aでは、光通過部21、第1反射部11、第2反射部12、分光部40及び光検出部22が、光通過部21を通過する光L1の光軸方向から見た場合に、基準線RLに沿って並んでいる。そして、分光部40が、基準線RLに沿って並んだ複数のグレーティング溝を有しており、光検出部22が、基準線RLに沿って並んだ複数の光検出チャネルを有している。これにより、分光部40で分光された光L2をより精度良く光検出部22の各光検出チャネルに集光させることができる。   In the spectroscope 1A, the light passage unit 21, the first reflection unit 11, the second reflection unit 12, the spectroscopy unit 40, and the light detection unit 22 are viewed from the optical axis direction of the light L1 that passes through the light passage unit 21. In this case, they are arranged along the reference line RL. The spectroscopic unit 40 has a plurality of grating grooves arranged along the reference line RL, and the light detection unit 22 has a plurality of light detection channels arranged along the reference line RL. Thereby, the light L2 split by the spectroscopic unit 40 can be condensed on each photodetection channel of the photodetection unit 22 with higher accuracy.

また、分光器1Aでは、第1反射部11が平面ミラーとなっている。これにより、光通過部21を通過する光L1の入射NAを小さくし且つ「光通過部21を通過した光L1が有する広がり角と同じ広がり角を有する光L1の光路長であって、光通過部21から分光部40に至る光路長」>「分光部40から光検出部22に至る光路長」(縮小光学系)とすることで、分光部40で分光される光L2の分解能を高くすることができる。具体的には、次のとおりである。すなわち、第1反射部11が平面ミラーである場合、光L1は、広がりつつ分光部40に照射される。そのため、分光部40の領域が広くなるのを抑制する観点、及び、分光部40が光検出部22に光L2を集光する距離が長くなるのを抑制する観点からは、光通過部21を通過する光L1の入射NAを小さくする必要がある。そこで、当該光L1の入射NAを小さくし且つ縮小光学系とすることで、分光部40で分光される光L2の分解能を高くすることができる。   In the spectroscope 1A, the first reflecting portion 11 is a plane mirror. As a result, the incident NA of the light L1 passing through the light passage 21 is reduced, and “the optical path length of the light L1 having the same divergence angle as the light L1 that has passed through the light passage 21 is The optical path length from the spectral unit 40 to the spectroscopic unit 40 >> “the optical path length from the spectroscopic unit 40 to the photodetecting unit 22” (reduction optical system) makes the resolution of the light L2 split by the spectroscopic unit 40 higher. be able to. Specifically, it is as follows. That is, when the 1st reflection part 11 is a plane mirror, the light L1 is irradiated to the spectroscopy part 40, spreading. Therefore, from the viewpoint of suppressing the area of the spectroscopic unit 40 from being widened and from the viewpoint of suppressing the distance that the spectroscopic unit 40 collects the light L2 on the light detection unit 22 from being long, the light passing unit 21 is changed. It is necessary to reduce the incident NA of the passing light L1. Therefore, by reducing the incident NA of the light L1 and using a reduction optical system, the resolution of the light L2 split by the spectroscopic unit 40 can be increased.

また、分光器1Aでは、光検出素子20に、分光部40で分光されると共に反射された光のうち0次光L0を捕捉する0次光捕捉部23が設けられている。これにより、0次光L0が多重反射等により迷光となって検出精度が低下するのを抑制することができる。   In the spectroscope 1A, the light detection element 20 is provided with a 0th-order light capturing unit 23 that captures the 0th-order light L0 of the light that is split and reflected by the spectroscopic unit 40. Thereby, it can suppress that 0th-order light L0 becomes stray light by multiple reflection etc., and a detection accuracy falls.

また、分光器1Aでは、支持体30に、光検出部22に電気的に接続された配線13が設けられている。そして、配線13における光検出部22側の端部13aが、光検出素子20と支持体30との固定部において、光検出素子20に設けられた端子25に接続されている。これにより、光検出部22と配線13との電気的な接続の確実化を図ることができる。   In the spectroscope 1 </ b> A, the support 30 is provided with the wiring 13 that is electrically connected to the light detection unit 22. The end 13 a of the wiring 13 on the side of the light detection unit 22 is connected to a terminal 25 provided on the light detection element 20 at a fixing portion between the light detection element 20 and the support 30. Thereby, the electrical connection between the light detection unit 22 and the wiring 13 can be ensured.

また、分光器1Aでは、支持体30の材料がセラミックとなっている。これにより、分光器1Aが使用される環境の温度変化、光検出部22での発熱等に起因する支持体30の膨張及び収縮を抑制することができる。したがって、分光部40と光検出部22との位置関係にずれが生じることに起因する検出精度の低下(光検出部22で検出された光におけるピーク波長のシフト等)を抑制することができる。分光器1Aでは、小型化が図られていることから、わずかな光路の変化であっても、光学系に大きな影響を及ぼし、検出精度の低下に繋がるおそれがある。そのため、特に、上述したように、分光部40が支持体30に直接形成されている場合には、支持体30の膨張及び収縮を抑制することは極めて重要である。   In the spectroscope 1A, the material of the support 30 is ceramic. Thereby, the expansion | swelling and shrinkage | contraction of the support body 30 resulting from the temperature change of the environment where the spectrometer 1A is used, the heat_generation | fever in the photon detection part 22, etc. can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy (such as a shift in peak wavelength in the light detected by the light detection unit 22) due to a shift in the positional relationship between the spectroscopic unit 40 and the light detection unit 22. Since the spectroscope 1A is downsized, even a slight change in the optical path may greatly affect the optical system and lead to a decrease in detection accuracy. Therefore, especially when the spectroscopic unit 40 is directly formed on the support 30 as described above, it is extremely important to suppress the expansion and contraction of the support 30.

また、分光器1Aでは、光検出素子20及び支持体30を構成として含むパッケージ60Aによって、空間Sが気密に封止されていている。これにより、湿気による空間S内の部材の劣化及び外気温の低下による空間S内での結露の発生等に起因する検出精度の低下を抑制することができる。   In the spectroscope 1A, the space S is hermetically sealed by a package 60A including the light detection element 20 and the support 30 as components. Thereby, the deterioration of the detection accuracy resulting from the generation | occurrence | production of the dew condensation in the space S by the deterioration of the member in the space S by humidity, and the fall of external temperature can be suppressed.

また、分光器1Aでは、第2反射部12が光検出素子20に設けられている。光検出素子20において第2反射部12が形成される基板24の表面24aは平坦面であり、また、光検出素子20の製造工程において第2反射部12の形成が可能であることから、所望のNAに応じた第2反射部12を精度良く形成することができる。   In the spectroscope 1 </ b> A, the second reflection unit 12 is provided in the light detection element 20. Since the surface 24a of the substrate 24 on which the second reflecting portion 12 is formed in the light detecting element 20 is a flat surface, and the second reflecting portion 12 can be formed in the manufacturing process of the light detecting element 20, it is desirable. The second reflecting portion 12 corresponding to the NA can be formed with high accuracy.

また、分光器1Aでは、ベース壁部31の表面31aのうち凹部34の周囲に平坦な領域(若干傾いていてもよい)が存在している。これにより、光検出部22で反射光が生じたとしても、当該反射光が光検出部22に再度到達することを抑制することができる。また、樹脂に成形型を押し当てて凹部34の内面34aに成形層41を形成する際、及び、基板24の表面24aと各側壁部32の端面32a及び各側壁部33の端面33aとの間に、樹脂からなる封止部材15を配置する際に、当該平坦な領域が余分な樹脂の逃げ場となる。このとき、ベース壁部31の貫通孔36に余分な樹脂を流し込むようにすれば、例えばガラスビーズ等からなる封止部材16が不要となり、当該樹脂が封止部材17として機能する。   Further, in the spectroscope 1A, a flat region (may be slightly inclined) exists around the recess 34 in the surface 31a of the base wall portion 31. Thereby, even if reflected light is generated in the light detection unit 22, the reflected light can be prevented from reaching the light detection unit 22 again. Further, when the molding layer 41 is formed on the inner surface 34 a of the recess 34 by pressing the molding die against the resin, and between the surface 24 a of the substrate 24, the end surface 32 a of each side wall portion 32, and the end surface 33 a of each side wall portion 33. In addition, when the sealing member 15 made of resin is disposed, the flat region becomes an escape place for excess resin. At this time, if an excess resin is poured into the through hole 36 of the base wall portion 31, the sealing member 16 made of, for example, glass beads becomes unnecessary, and the resin functions as the sealing member 17.

また、分光器1Aの製造工程においては、上述したように、成形型を用いて、ベース壁部31の傾斜面37に平滑な成形層41を形成し、その成形層41に第1反射部11を形成している。通常、支持体30の表面よりも成形層41の表面のほうが、凸凹が少なく平滑であるため、鏡面を有する第1反射部11をより精度良く形成することができる。ただし、成形層41を介さずに、ベース壁部31の傾斜面37に第1反射部11を直接形成する場合には、成形層41に用いる成形材料を減らすことができ、また、成形型の形状を単純化することができるため、成形層41を容易に形成することが可能となる。   Further, in the manufacturing process of the spectroscope 1A, as described above, a smooth molding layer 41 is formed on the inclined surface 37 of the base wall portion 31 using a molding die, and the first reflecting portion 11 is formed on the molding layer 41. Is forming. Usually, since the surface of the molding layer 41 is smoother with less unevenness than the surface of the support 30, the first reflecting portion 11 having a mirror surface can be formed with higher accuracy. However, in the case where the first reflecting portion 11 is directly formed on the inclined surface 37 of the base wall portion 31 without using the molding layer 41, the molding material used for the molding layer 41 can be reduced. Since the shape can be simplified, the molding layer 41 can be easily formed.

なお、図3に示されるように、カバー50が、例えば、黒レジスト、Al等からなる遮光膜53を更に有していてもよい。遮光膜53は、光透過部材51における空間S側とは反対側の表面51bに形成されている。遮光膜53には、Z軸方向において光検出素子20の光通過部21と対向するように、光通過開口53aが形成されている。光通過開口53aは、遮光膜53に形成されたスリットであり、Y軸方向に延在している。この場合、遮光膜53の光通過開口53a、遮光膜52の光通過開口52a及び光検出素子20の光通過部21を用いて、空間Sに入射する光L1の入射NAをより精度良く規定することができる。   As shown in FIG. 3, the cover 50 may further include a light shielding film 53 made of, for example, black resist or Al. The light shielding film 53 is formed on the surface 51 b of the light transmission member 51 on the side opposite to the space S side. A light passage opening 53a is formed in the light shielding film 53 so as to face the light passage portion 21 of the light detection element 20 in the Z-axis direction. The light passage opening 53a is a slit formed in the light shielding film 53 and extends in the Y-axis direction. In this case, the incident NA of the light L1 incident on the space S is more accurately defined using the light passage opening 53a of the light shielding film 53, the light passage opening 52a of the light shielding film 52, and the light passage portion 21 of the light detection element 20. be able to.

また、図4に示されるように、カバー50が、上述した遮光膜53を更に有し、Z軸方向において光検出素子20の0次光捕捉部23と対向するように、遮光膜52に光通過開口52bが形成されていてもよい。この場合、0次光捕捉部23に入射した0次光L0が空間Sに戻ることをより確実に抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 4, the cover 50 further includes the light shielding film 53 described above, and the light is applied to the light shielding film 52 so as to face the 0th-order light capturing unit 23 of the light detection element 20 in the Z-axis direction. A passage opening 52b may be formed. In this case, it is possible to more reliably suppress the 0th-order light L0 incident on the 0th-order light capturing unit 23 from returning to the space S.

また、分光器1Aを製造する際には、第1反射部11及び分光部40が設けられた支持体30を用意し(第1工程)、光通過部21、第2反射部12及び光検出部22が設けられた光検出素子20を用意し(第2工程)、それらの後に、空間Sが形成されるように支持体30と光検出素子20とを固定することで、光通過部21から光検出部22に至る光路を空間S内に形成する(第3工程)。このように、支持体30と光検出素子20とを固定するだけで、空間S内に、光通過部21から光検出部22に至る光路が形成される。よって、分光器1Aの製造方法によれば、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることができる分光器1Aを容易に製造することが可能となる。なお、支持体30を用意する工程及び光検出素子20を用意する工程の実施順序は任意である。   Further, when the spectroscope 1A is manufactured, the support 30 provided with the first reflecting portion 11 and the spectroscopic portion 40 is prepared (first step), the light passing portion 21, the second reflecting portion 12, and the light detection. The light detection element 20 provided with the portion 22 is prepared (second step), and after that, the support 30 and the light detection element 20 are fixed so that the space S is formed. An optical path from the light to the light detection unit 22 is formed in the space S (third step). In this manner, an optical path from the light passage part 21 to the light detection part 22 is formed in the space S simply by fixing the support 30 and the light detection element 20. Therefore, according to the manufacturing method of the spectroscope 1A, it is possible to easily manufacture the spectroscope 1A that can be downsized while suppressing a decrease in detection accuracy. In addition, the execution order of the process which prepares the support body 30, and the process which prepares the photon detection element 20 is arbitrary.

特に、分光器1Aを製造する際には、支持体30に設けられた配線13の端部13aを光検出素子20の端子25に接続するだけで、配線13と光検出部22との電気的な接続だけでなく、支持体30と光検出素子20との固定、及び光通過部21から光検出部22に至る光路の形成が実現される。
[第2実施形態]
In particular, when the spectroscope 1A is manufactured, the electrical connection between the wiring 13 and the light detection unit 22 can be achieved by simply connecting the end 13a of the wiring 13 provided on the support 30 to the terminal 25 of the light detection element 20. Not only a simple connection but also the fixing of the support 30 and the light detection element 20 and the formation of an optical path from the light passage part 21 to the light detection part 22 are realized.
[Second Embodiment]

図5及び図6に示されるように、分光器1Bは、第1反射部11が凹面ミラーである点で、上述した分光器1Aと主に相違している。分光器1Bでは、第1反射部11は、ベース壁部31の凹部34の内面34aのうち球面状の領域に、成形層41を介して設けられている。第1反射部11は、例えば、Al、Au等の金属蒸着膜からなり且つ鏡面を有する凹面ミラーであり、空間Sにおいて、光通過部21を通過した光L1を第2反射部12に対して反射する。なお、第1反射部11は、成形層41を介さずに、支持体30の凹部34の内面34aに直接形成されていてもよい。また、カバー50は、図3及び図4に示される構成を有するものであってもよい。   As shown in FIGS. 5 and 6, the spectrometer 1 </ b> B is mainly different from the spectrometer 1 </ b> A described above in that the first reflecting portion 11 is a concave mirror. In the spectroscope 1 </ b> B, the first reflecting portion 11 is provided in a spherical region of the inner surface 34 a of the concave portion 34 of the base wall portion 31 via the molding layer 41. The first reflecting part 11 is a concave mirror made of a metal vapor deposition film such as Al or Au and having a mirror surface, and the light L1 that has passed through the light passing part 21 in the space S is directed to the second reflecting part 12. reflect. In addition, the 1st reflection part 11 may be directly formed in the inner surface 34a of the recessed part 34 of the support body 30 without the shaping | molding layer 41 interposed. Further, the cover 50 may have the configuration shown in FIGS. 3 and 4.

以上のように構成された分光器1Bによれば、上述した分光器1Aと同様の理由により、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることが可能となる。また、分光器1Bでは、第1反射部11が凹面ミラーとなっている。これにより、第1反射部11で光L1の広がり角が抑えられるため、光通過部21を通過する光L1の入射NAを大きくして感度を高くしたり、分光部40から光検出部22に至る光路長をより短くして分光器1Bの更なる小型化を図ったりすることができる。具体的には、次のとおりである。すなわち、第1反射部11が凹面ミラーである場合、光L1は、コリメートされたような状態で分光部40に照射される。そのため、光L1が広がりつつ分光部40に照射される場合に比べ、分光部40が光検出部22に光L2を集光する距離が短くて済む。そこで、当該光L1の入射NAを大きくして感度を高くしたり、分光部40から光検出部22に至る光路長をより短くして分光器1Bの更なる小型化を図ったりすることができる。
[第3実施形態]
According to the spectroscope 1B configured as described above, for the same reason as the spectroscope 1A described above, it is possible to reduce the size while suppressing a decrease in detection accuracy. In the spectroscope 1B, the first reflecting portion 11 is a concave mirror. Thereby, since the spread angle of the light L1 is suppressed by the first reflecting unit 11, the incident NA of the light L1 that passes through the light passing unit 21 is increased to increase the sensitivity, or from the spectroscopic unit 40 to the light detecting unit 22. It is possible to further reduce the size of the spectroscope 1B by shortening the optical path length. Specifically, it is as follows. That is, when the 1st reflection part 11 is a concave surface mirror, the light L1 is irradiated to the spectroscopy part 40 in the state collimated. Therefore, compared with the case where the light L1 is spread and irradiated to the spectroscopic unit 40, the distance at which the spectroscopic unit 40 collects the light L2 on the light detection unit 22 can be shortened. Therefore, the incident NA of the light L1 can be increased to increase the sensitivity, or the optical path length from the spectroscopic unit 40 to the light detection unit 22 can be shortened to further reduce the size of the spectroscope 1B. .
[Third Embodiment]

図7及び図8に示されるように、分光器1Cは、光検出素子20及び支持体30を収容するパッケージ60Bによって空間Sが気密に封止されている点で、上述した分光器1Aと主に相違している。パッケージ60Bは、ステム61と、キャップ62と、を有している。ステム61は、例えば、金属によって円板状に形成されている。キャップ62は、例えば、金属によって円筒状に形成されている。ステム61とキャップ62とは、ステム61の外縁に設けられたフランジ部61aとキャップ62の開口端に設けられたフランジ部62aとが接触させられた状態で、気密に接合されている。一例として、ステム61とキャップ62との気密封止は、露点管理(例えば−55℃)がなされた窒素雰囲気中、又は真空引きされた雰囲気中で行われる。   As shown in FIGS. 7 and 8, the spectrometer 1 </ b> C differs from the spectrometer 1 </ b> A described above in that the space S is hermetically sealed by a package 60 </ b> B that houses the light detection element 20 and the support 30. Is different. The package 60B includes a stem 61 and a cap 62. The stem 61 is formed in a disk shape from metal, for example. The cap 62 is formed in a cylindrical shape from metal, for example. The stem 61 and the cap 62 are airtightly joined in a state where a flange portion 61 a provided at the outer edge of the stem 61 and a flange portion 62 a provided at the opening end of the cap 62 are in contact with each other. As an example, the hermetic sealing between the stem 61 and the cap 62 is performed in a nitrogen atmosphere in which dew point management (for example, −55 ° C.) is performed or in an evacuated atmosphere.

キャップ62においてステム61と対向する壁部62bには、Z軸方向において光検出素子20の光通過部21と対向するように、光入射部63が設けられている。光入射部63は、壁部62bに形成された光通過孔62cを覆うように窓部材64が壁部62bの内側表面に気密に接合されることで、構成されている。光通過孔62cは、Z軸方向から見た場合に、光通過部21を含む形状を有している。窓部材64は、例えば、石英、硼珪酸ガラス(BK7)、パイレックス(登録商標)ガラス、コバールガラス等、光L1を透過させる材料によって、板状に形成されている。分光器1Cでは、光L1は、パッケージ60B外から光入射部63を介して光通過部21に入射する。なお、赤外線を検出する場合には、窓部材64の材料として、シリコン、ゲルマニウム等も有効である。また、窓部材64に、ARコートを施したり、所定波長の光のみを透過させるフィルタ機能を持たせたりしてもよい。また、窓部材64の少なくとも一部は、窓部材64の外側表面と壁部62bの外側表面とが面一となるように、光通過孔62c内に配置されていてもよい。   A light incident part 63 is provided on the wall part 62 b facing the stem 61 in the cap 62 so as to face the light passing part 21 of the light detection element 20 in the Z-axis direction. The light incident part 63 is configured by airtightly joining the window member 64 to the inner surface of the wall part 62b so as to cover the light passage hole 62c formed in the wall part 62b. The light passage hole 62c has a shape including the light passage portion 21 when viewed from the Z-axis direction. The window member 64 is formed in a plate shape from a material that transmits light L1, such as quartz, borosilicate glass (BK7), Pyrex (registered trademark) glass, Kovar glass, or the like. In the spectroscope 1 </ b> C, the light L <b> 1 enters the light passing unit 21 from the outside of the package 60 </ b> B through the light incident unit 63. When detecting infrared rays, silicon, germanium, or the like is also effective as a material for the window member 64. The window member 64 may be provided with an AR coating or may have a filter function that transmits only light of a predetermined wavelength. Further, at least a part of the window member 64 may be disposed in the light passage hole 62c so that the outer surface of the window member 64 and the outer surface of the wall portion 62b are flush with each other.

ステム61には、複数の貫通孔61bが形成されている。各貫通孔61bには、リードピン65が挿通されている。各リードピン65は、例えば、電気的絶縁性及び遮光性を有する低融点ガラス等の封着用ガラスからなるハーメティックシール部材を介して、各貫通孔61bに気密に固定されている。各リードピン65におけるパッケージ60B内の端部は、ベース壁部31の表面31bにおいて、支持体30に設けられた各配線13の端部13bに接続されている。これにより、対応するリードピン65と配線13との電気的な接続、並びにパッケージ60Bに対する光検出素子20及び支持体30の位置決めが実現されている。   A plurality of through holes 61 b are formed in the stem 61. A lead pin 65 is inserted into each through hole 61b. Each lead pin 65 is airtightly fixed to each through hole 61b through a hermetic seal member made of glass for sealing such as low melting point glass having electrical insulation and light shielding properties. An end portion of each lead pin 65 in the package 60 </ b> B is connected to an end portion 13 b of each wiring 13 provided on the support body 30 on the surface 31 b of the base wall portion 31. Thereby, the electrical connection between the corresponding lead pin 65 and the wiring 13 and the positioning of the light detection element 20 and the support 30 with respect to the package 60B are realized.

なお、リードピン65におけるパッケージ60B内の端部は、ベース壁部31に形成された貫通孔内、又はベース壁部31の表面31bに形成された凹部内に配置された状態で、当該貫通孔内又は当該凹部内に延在する配線13の端部13bに接続されていてもよい。また、リードピン65におけるパッケージ60B内の端部と配線13の端部13bとは、支持体30がバンプボンディング等により実装された配線基板を介して電気的に接続されていてもよい。この場合、リードピン65におけるパッケージ60B内の端部は、ステム61の厚さ方向(すなわち、Z軸方向)から見た場合に支持体30を包囲するように、配置されていてもよい。また、当該配線基板は、ステム61に接触した状態でステム61に配置されていてもよいし、或いはステム61から離間した状態で複数のリードピン65によって支持されていてもよい。   Note that the end of the lead pin 65 in the package 60B is disposed in the through hole formed in the through hole formed in the base wall portion 31 or in the recess formed in the surface 31b of the base wall portion 31. Or you may be connected to the edge part 13b of the wiring 13 extended in the said recessed part. Further, the end of the lead pin 65 in the package 60B and the end 13b of the wiring 13 may be electrically connected via a wiring board on which the support 30 is mounted by bump bonding or the like. In this case, the end of the lead pin 65 in the package 60B may be arranged so as to surround the support 30 when viewed from the thickness direction of the stem 61 (ie, the Z-axis direction). Further, the wiring board may be disposed on the stem 61 in contact with the stem 61, or may be supported by a plurality of lead pins 65 in a state of being separated from the stem 61.

なお、分光器1Cでは、光検出素子20の基板24及び支持体30のベース壁部31は、例えば六角形板状に形成されている。また、光検出素子20及び支持体30がパッケージ60Bに収容されていることから、分光器1Cでは、上述した分光器1Aのように、各側壁部32における空間S側の表面32b、ベース壁部31の表面31a、及び各貫通孔36の内面において、各配線13の接続部13cを引き回すことが不要となっている。分光器1Cでは、各配線13の接続部13cは、各側壁部32における空間S側とは反対側の表面、及びベース壁部31の表面31bにおいて、端部13aから端部13bに至っている。このように、配線13が支持体30における空間S側とは反対側の表面を引き回されることで、空間Sに露出した配線13による光の散乱を防止することができる。更に、分光器1Cでは、上述した分光器1Aのように、封止部材15,16,17を配置したり、カバー50を設けたりすることが不要となっている。   In the spectrometer 1C, the substrate 24 of the light detection element 20 and the base wall portion 31 of the support 30 are formed in a hexagonal plate shape, for example. Further, since the photodetecting element 20 and the support 30 are accommodated in the package 60B, in the spectroscope 1C, as in the spectroscope 1A described above, the surface 32b on the space S side and the base wall portion in each side wall portion 32. It is not necessary to route the connecting portion 13c of each wiring 13 on the surface 31a of the 31 and the inner surface of each through hole 36. In the spectroscope 1C, the connection portion 13c of each wiring 13 extends from the end portion 13a to the end portion 13b on the surface of each side wall portion 32 opposite to the space S side and the surface 31b of the base wall portion 31. As described above, the wiring 13 is routed around the surface of the support 30 opposite to the space S side, whereby light scattering by the wiring 13 exposed in the space S can be prevented. Further, in the spectrometer 1C, it is not necessary to dispose the sealing members 15, 16, and 17 and to provide the cover 50 as in the above-described spectrometer 1A.

以上のように構成された分光器1Cによれば、上述した分光器1Aと同様の理由により、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることが可能となる。また、分光器1Cでは、光検出素子20及び支持体30を収容するパッケージ60Bによって、空間Sが気密に封止されていている。これにより、湿気による空間S内の部材の劣化及び外気温の低下による空間S内での結露の発生等に起因する検出精度の低下を抑制することができる。   According to the spectroscope 1C configured as described above, for the same reason as the spectroscope 1A described above, it is possible to reduce the size while suppressing a decrease in detection accuracy. In the spectroscope 1C, the space S is hermetically sealed by a package 60B that houses the light detection element 20 and the support 30. Thereby, the deterioration of the detection accuracy resulting from the generation | occurrence | production of the dew condensation in the space S by the deterioration of the member in the space S by humidity, and the fall of external temperature can be suppressed.

また、分光器1Cでは、支持体30の各側壁部32の端面32a及び各側壁部33の端面33aと、光検出素子20の基板24の表面24aとの間に、隙間が形成されている。これにより、光検出素子20の変形の影響が支持体30に及び難くなり、また、支持体30の変形の影響が光検出素子20に及び難くなるため、光通過部21から光検出部22に至る光路を精度良く維持することができる。   In the spectroscope 1 </ b> C, a gap is formed between the end surface 32 a of each side wall portion 32 of the support 30 and the end surface 33 a of each side wall portion 33 and the surface 24 a of the substrate 24 of the light detection element 20. As a result, the influence of the deformation of the light detection element 20 does not easily reach the support body 30, and the influence of the deformation of the support body 30 hardly reaches the light detection element 20, so that the light passage section 21 changes to the light detection section 22. The reaching optical path can be maintained with high accuracy.

また、分光器1Cでは、支持体30が、ステム61から離間した状態で複数のリードピン65によって支持されている。これにより、ステム61の変形の影響、パッケージ60B外からの外力の影響等が、支持体30に及び難くなるため、光通過部21から光検出部22に至る光路を精度良く維持することができる。
[第4実施形態]
In the spectroscope 1 </ b> C, the support 30 is supported by a plurality of lead pins 65 in a state of being separated from the stem 61. Thereby, since the influence of the deformation of the stem 61, the influence of the external force from the outside of the package 60B, and the like hardly reach the support body 30, the optical path from the light passage portion 21 to the light detection portion 22 can be accurately maintained. .
[Fourth Embodiment]

図9及び図10に示されるように、分光器1Dは、第1反射部11が凹面ミラーである点で、上述した分光器1Cと主に相違している。分光器1Dでは、第1反射部11は、ベース壁部31の凹部34の内面34aのうち球面状の領域に、成形層41を介して設けられている。第1反射部11は、例えば、Al、Au等の金属蒸着膜からなる凹面ミラーであり、空間Sにおいて、光通過部21を通過した光L1を第2反射部12に対して反射する。   As shown in FIGS. 9 and 10, the spectrometer 1 </ b> D is mainly different from the spectrometer 1 </ b> C described above in that the first reflecting portion 11 is a concave mirror. In the spectroscope 1 </ b> D, the first reflecting portion 11 is provided in a spherical region of the inner surface 34 a of the concave portion 34 of the base wall portion 31 via the molding layer 41. The first reflection unit 11 is a concave mirror made of a metal vapor deposition film such as Al or Au, and reflects the light L1 that has passed through the light passage unit 21 in the space S to the second reflection unit 12.

以上のように構成された分光器1Dによれば、上述した分光器1Aと同様の理由により、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることが可能となる。また、分光器1Dでは、第1反射部11が凹面ミラーとなっている。これにより、第1反射部11で光L1の広がり角が抑えられるため、光通過部21を通過する光L1の入射NAを大きくして感度を高くしたり、分光部40から光検出部22に至る光路長をより短くして分光器1Bの更なる小型化を図ったりすることができる。また、分光器1Dでは、光検出素子20及び支持体30を収容するパッケージ60Bによって、空間Sが気密に封止されていている。これにより、湿気による空間S内の部材の劣化及び外気温の低下による空間S内での結露の発生等に起因する検出精度の低下を抑制することができる。
[分光器の小型化と分光部の曲率半径との関係]
According to the spectroscope 1D configured as described above, for the same reason as the spectroscope 1A described above, it is possible to reduce the size while suppressing a decrease in detection accuracy. In the spectroscope 1D, the first reflecting portion 11 is a concave mirror. Thereby, since the spread angle of the light L1 is suppressed by the first reflecting unit 11, the incident NA of the light L1 that passes through the light passing unit 21 is increased to increase the sensitivity, or from the spectroscopic unit 40 to the light detecting unit 22. It is possible to further reduce the size of the spectroscope 1B by shortening the optical path length. In the spectroscope 1D, the space S is hermetically sealed by a package 60B that houses the light detection element 20 and the support 30. Thereby, the deterioration of the detection accuracy resulting from the generation | occurrence | production of the dew condensation in the space S by the deterioration of the member in the space S by humidity, and the fall of external temperature can be suppressed.
[Relationship between spectrometer downsizing and radius of curvature of spectroscopic section]

図11に示されるように、(a)の分光器及び(b)の分光器では、光通過部21を通過した光L1が分光部40に直接入射し、分光部40で分光されると共に反射された光L2が光検出部22に直接入射する。(c)の分光器では、光通過部21を通過した光L1が第1反射部11及び第2反射部12で順次反射されて分光部40に入射し、分光部40で分光されると共に反射された光L2が光検出部22に直接入射する。なお、(a)の分光器では、分光部40が形成された内面34aの曲率半径が6mmとなっている。(b)の分光器では、分光部40が形成された内面34aの曲率半径が3mmとなっている。(c)の分光器では、第1反射部11及び分光部40が形成された内面34aの曲率半径が4mmとなっている。   As shown in FIG. 11, in the spectroscope of (a) and the spectroscope of (b), the light L <b> 1 that has passed through the light passage unit 21 is directly incident on the spectroscopic unit 40, and is split and reflected by the spectroscopic unit 40. The light L2 that has been directly incident on the light detection unit 22. In the spectroscope of (c), the light L1 that has passed through the light passing portion 21 is sequentially reflected by the first reflecting portion 11 and the second reflecting portion 12, enters the spectroscopic portion 40, is split by the spectroscopic portion 40, and is reflected. The light L2 that has been directly incident on the light detection unit 22. In the spectroscope (a), the radius of curvature of the inner surface 34a on which the spectroscopic portion 40 is formed is 6 mm. In the spectroscope (b), the radius of curvature of the inner surface 34a on which the spectroscopic portion 40 is formed is 3 mm. In the spectroscope of (c), the radius of curvature of the inner surface 34a on which the first reflecting portion 11 and the spectroscopic portion 40 are formed is 4 mm.

まず、(a)の分光器と(b)の分光器とを比較すると、(a)の分光器の高さ(Z軸方向の高さ)に比べ、(b)の分光器の高さが低くなっている。これは、分光部40が形成された内面34aの曲率半径が小さい分、分光部40が光検出部22に光L2を集光する距離が短くなるからである。   First, comparing the spectroscope of (a) with the spectroscope of (b), the height of the spectroscope of (b) is higher than the height of the spectroscope of (a) (the height in the Z-axis direction). It is low. This is because the distance at which the spectroscopic unit 40 condenses the light L2 on the light detection unit 22 is shortened by the smaller radius of curvature of the inner surface 34a where the spectroscopic unit 40 is formed.

ただし、分光部40が形成された内面34aの曲率半径を小さくすればするほど、次のように、種々の問題が現れる。すなわち、光L2のフォーカスライン(異なる波長を有する光L2が集光する位置を結んだ線)が歪み易くなる。また、各種収差の影響が大きくなるため、グレーティングの設計で補正し難くなる。また、特に長波長側への回折角がきつくなるため、グレーティングピッチを狭くする必要があるが、グレーティングピッチが狭くなると、グレーティングの形成が困難となる。更に、感度を高くするためにはブレーズ化が必要であるが、グレーティングピッチが狭くなると、ブレーズ化が困難となる。また、特に長波長側への回折角がきつくなるため、光L2の分解能的にも不利となる。   However, as the radius of curvature of the inner surface 34a on which the spectroscopic portion 40 is formed becomes smaller, various problems appear as follows. That is, the focus line of the light L2 (a line connecting positions where the light L2 having different wavelengths is condensed) is likely to be distorted. Further, since the influence of various aberrations becomes large, it becomes difficult to correct the grating design. Further, since the diffraction angle toward the long wavelength side is particularly tight, it is necessary to narrow the grating pitch. However, when the grating pitch is narrowed, it becomes difficult to form the grating. Furthermore, blazing is necessary to increase the sensitivity, but blazing becomes difficult when the grating pitch is narrowed. In addition, since the diffraction angle toward the long wavelength side is particularly severe, the resolution of the light L2 is also disadvantageous.

このような種々の問題が現れるのは、光検出素子20の基板24に、スリットとしての光通過部21を設ける場合、基板24の表面24a,24bに垂直な方向に沿って光L1が通過するように光通過部21を構成するのが現実的であるからである。また、0次光L0を光検出部22側とは反対側に反射しなければならないという制約が存在するからである。   Such various problems appear when the light passing portion 21 as a slit is provided on the substrate 24 of the light detection element 20, and the light L1 passes along a direction perpendicular to the surfaces 24 a and 24 b of the substrate 24. This is because it is realistic to configure the light passage portion 21 as described above. Further, there is a restriction that the 0th-order light L0 must be reflected to the side opposite to the light detection unit 22 side.

これに対し、(c)の分光器では、第1反射部11及び分光部40が形成された内面34aの曲率半径が4mmであるにもかかわらず、(b)の分光器の高さに比べ、(c)の分光器の高さが低くなっている。これは、(c)の分光器では、第1反射部11及び第2反射部12を用いることで、分光部40に入射する光L1の入射方向、及び当該光L1の広がり乃至収束状態を調整することが可能となっているからである。   On the other hand, in the spectroscope of (c), although the curvature radius of the inner surface 34a on which the first reflecting portion 11 and the spectroscopic portion 40 are formed is 4 mm, it is compared with the height of the spectroscope of (b). The height of the spectroscope (c) is low. This is because the spectroscope of (c) uses the first reflecting portion 11 and the second reflecting portion 12 to adjust the incident direction of the light L1 incident on the spectroscopic portion 40 and the spread or convergence state of the light L1. Because it is possible to do.

上述したように、光検出素子20の基板24に、スリットとしての光通過部21を設ける場合、基板24の表面24a及び表面24bに垂直な方向に沿って光L1が通過するように光通過部21を構成するのが現実的である。このような場合であっても、第1反射部11及び第2反射部12を用いれば、分光器の小型化を図ることができる。(c)の分光器では、第2反射部12と光検出部22との間に位置する0次光捕捉部23によって0次光L0を捕捉することができることも、分光器の検出精度の低下を抑制しつつ分光器の小型化を図る上で大きな特徴となっている。
[分光部から光検出部に至る光路の優位性]
As described above, when the light passing portion 21 as the slit is provided on the substrate 24 of the light detection element 20, the light passing portion is so passed that the light L1 passes along the direction perpendicular to the surface 24a and the surface 24b of the substrate 24. It is realistic to configure 21. Even in such a case, if the first reflection unit 11 and the second reflection unit 12 are used, the spectrometer can be downsized. In the spectroscope of (c), the 0th-order light L0 can be captured by the 0th-order light capturing unit 23 located between the second reflecting unit 12 and the light detection unit 22, which also reduces the detection accuracy of the spectrometer. This is a great feature for reducing the size of the spectroscope while suppressing the above.
[Superiority of the optical path from the spectroscopic section to the light detection section]

まず、図12に示されるように、光通過部21から、第1反射部11、分光部40及び第2反射部12を順次介して、光検出部22に至る光路が採用された分光器について検討する。図12の分光器では、平面グレーティングである分光部40で光L1が分光されると共に反射される。そして、分光部40で分光されると共に反射された光L2が、凹面ミラーである第2反射部12で反射されて、光検出部22に入射する。この場合、各光L2は、各光L2の集光位置が互いに近付くように、光検出部22に入射することになる。   First, as shown in FIG. 12, a spectroscope employing an optical path from the light passage unit 21 to the light detection unit 22 through the first reflection unit 11, the spectroscopy unit 40, and the second reflection unit 12 in order. consider. In the spectroscope of FIG. 12, the light L1 is split and reflected by the spectroscopic unit 40 which is a planar grating. Then, the light L <b> 2 that is split and reflected by the spectroscopic unit 40 is reflected by the second reflecting unit 12 that is a concave mirror and enters the light detecting unit 22. In this case, each light L2 is incident on the light detection unit 22 so that the condensing positions of the respective lights L2 approach each other.

図12の分光器では、検出する光L2の波長範囲を広げようとすると、分光部40が形成された内面34aの曲率半径、及び第2反射部12と光検出部22との距離を大きくする必要がある。しかも、各光L2の集光位置が互いに近付くように、各光L2が光検出部22に入射するため、内面34aの曲率半径、及び第2反射部12と光検出部22との距離をより大きくする必要がある。グレーティングピッチ(グレーティング溝の間隔)を狭くして、各光L2の集光位置の間隔を広げ過ぎると、光L2のフォーカスラインを光検出部22に合わせるのが困難となる。このように、光通過部21から、第1反射部11、分光部40及び第2反射部12を順次介して、光検出部22に至る光路は、小型化には不向きな光路であるといえる。   In the spectroscope of FIG. 12, when the wavelength range of the light L2 to be detected is to be expanded, the radius of curvature of the inner surface 34a on which the spectroscopic unit 40 is formed and the distance between the second reflecting unit 12 and the photodetecting unit 22 are increased. There is a need. In addition, since each light L2 is incident on the light detection unit 22 so that the condensing positions of each light L2 approach each other, the radius of curvature of the inner surface 34a and the distance between the second reflection unit 12 and the light detection unit 22 are further increased. It needs to be bigger. If the grating pitch (grating groove interval) is narrowed and the interval between the condensing positions of the light beams L2 is excessively widened, it becomes difficult to align the focus line of the light beam L2 with the light detection unit 22. Thus, it can be said that the optical path from the light passing section 21 to the light detecting section 22 through the first reflecting section 11, the spectroscopic section 40, and the second reflecting section 12 is an unsuitable optical path for downsizing. .

これに対し、図11の(c)に示されるように、光通過部21から、第1反射部11、第2反射部12及び分光部40を順次介して、光検出部22に至る光路が採用された分光器(すなわち、上述した分光器1A〜1Dに相当する分光器)では、各光L2は、各光L2の集光位置が互いに離れるように、光検出部22に入射することになる。したがって、光通過部21から、第1反射部11、第2反射部12及び分光部40を順次介して、光検出部22に至る光路は、小型化に適した光路であるといえる。図12の分光器では、内面34aの曲率半径が12mmとなっており、高さ(Z軸方向の高さ)が7mmとなっているのに対し、図11の(c)の分光器では、内面34aの曲率半径が4mmとなっており、高さが2mm程度となっていることからも、以上のことが分かる。   On the other hand, as shown in FIG. 11C, the optical path from the light passage unit 21 to the light detection unit 22 through the first reflection unit 11, the second reflection unit 12, and the spectroscopic unit 40 sequentially. In the adopted spectrometer (that is, the spectrometer corresponding to the above-described spectrometers 1A to 1D), each light L2 is incident on the light detection unit 22 so that the condensed positions of the respective lights L2 are separated from each other. Become. Therefore, it can be said that the optical path from the light passing part 21 to the light detecting part 22 through the first reflecting part 11, the second reflecting part 12, and the spectroscopic part 40 is an optical path suitable for miniaturization. In the spectrometer of FIG. 12, the radius of curvature of the inner surface 34a is 12 mm and the height (height in the Z-axis direction) is 7 mm, whereas in the spectrometer of FIG. The above can also be seen from the fact that the radius of curvature of the inner surface 34a is 4 mm and the height is about 2 mm.

以上、本発明の第1〜第4実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第1及び第2実施形態では、空間Sに入射する光L1の入射NAが光検出素子20の光通過部21及び遮光膜52の光通過開口52a(場合によっては、遮光膜53の光通過開口53a)の形状によって規定されていたが、第1反射部11、第2反射部12及び分光部40の少なくとも1つの領域の形状を調整することで、空間Sに入射する光L1の入射NAを実質的に規定することができる。光検出部22に入射する光L2は回折光であるため、成形層41においてグレーティングパターン41aが形成された所定領域の形状を調整することで、当該入射NAを実質的に規定することができる。   The first to fourth embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the first and second embodiments, the incident NA of the light L1 incident on the space S is caused by the light passing portion 21 of the light detection element 20 and the light passage opening 52a of the light shielding film 52 (in some cases, the light shielding film 53 Although it was defined by the shape of the light passage opening 53a), the light L1 incident on the space S can be adjusted by adjusting the shape of at least one region of the first reflecting portion 11, the second reflecting portion 12, and the spectroscopic portion 40. The incident NA can be substantially defined. Since the light L2 incident on the light detection unit 22 is diffracted light, the incident NA can be substantially defined by adjusting the shape of the predetermined region where the grating pattern 41a is formed in the molding layer 41.

また、上記各実施形態では、対向する光検出素子20の端子25と配線13の端部13aとがバンプ14によって接続されていたが、対向する光検出素子20の端子25と配線13の端部13aとを半田付けで接続してもよい。また、対向する光検出素子20の端子25と配線13の端部13aとの接続を、支持体30の各側壁部32の端面32aにおいてだけでなく、支持体30の各側壁部33の端面33aにおいて行ってもよいし、或いは支持体30の各側壁部32の端面32a及び各側壁部33の端面33aにおいて行ってもよい。また、分光器1A,1Bにおいて、配線13は、支持体30における空間S側とは反対側の表面を引き回されていてもよい。また、分光器1C,1Dにおいて、配線13は、支持体30における空間S側の表面を引き回されていてもよい。   Further, in each of the above embodiments, the terminal 25 of the opposing light detection element 20 and the end 13a of the wiring 13 are connected by the bump 14, but the terminal 25 of the opposing light detection element 20 and the end of the wiring 13 are connected. 13a may be connected by soldering. Further, the connection between the terminal 25 of the photodetecting element 20 and the end portion 13 a of the wiring 13 is not limited to the end surface 32 a of each side wall portion 32 of the support 30, but also the end surface 33 a of each side wall portion 33 of the support 30. Or may be performed on the end surface 32 a of each side wall portion 32 and the end surface 33 a of each side wall portion 33 of the support 30. In the spectroscopes 1A and 1B, the wiring 13 may be routed on the surface of the support 30 opposite to the space S side. In the spectroscopes 1C and 1D, the wiring 13 may be routed on the surface of the support 30 on the space S side.

また、支持体30の材料は、セラミックに限定されず、LCP、PPA、エポキシ等の樹脂、成形用ガラスといった他の成形材料であってもよい。また、パッケージ60Bの形状は、直方体箱型でもよい。また、光検出素子20及び支持体30を収容するパッケージ60Bによって空間Sが気密に封止されている場合、支持体30は、空間Sを包囲する一対の側壁部32及び一対の側壁部33に代えて、互いに離間する複数の柱部又は複数の側壁部を有するものであってもよい。このように、分光器1A〜1Dの各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を適用することができる。   Further, the material of the support 30 is not limited to ceramic, and may be other molding materials such as resins such as LCP, PPA, and epoxy, and glass for molding. The shape of the package 60B may be a rectangular box shape. Further, when the space S is hermetically sealed by the package 60 </ b> B that accommodates the light detection element 20 and the support body 30, the support body 30 has a pair of side wall portions 32 and a pair of side wall portions 33 that surround the space S. Instead, it may have a plurality of column parts or a plurality of side wall parts spaced apart from each other. Thus, the materials and shapes of the components of the spectrometers 1A to 1D are not limited to the materials and shapes described above, and various materials and shapes can be applied.

本発明の分光器は、光通過部及び光検出部が設けられた光検出素子と、光通過部及び光検出部との間に空間が形成されるように光検出素子に固定された支持体と、支持体に設けられ、空間において、光通過部を通過した光を反射する第1反射部と、光検出素子に設けられ、空間において、第1反射部で反射された光を反射する第2反射部と、支持体に設けられ、空間において、第2反射部で反射された光を光検出部に対して分光すると共に反射する分光部と、を備える。   The spectroscope of the present invention is a support body fixed to a light detection element so that a space is formed between the light detection element provided with the light passage part and the light detection part, and the light passage part and the light detection part. And a first reflecting portion that is provided on the support and reflects light that has passed through the light passing portion in the space; and a first reflecting portion that is provided on the light detection element and reflects light reflected by the first reflecting portion in the space. And a spectroscopic unit that is provided on the support and separates and reflects the light reflected by the second reflective unit in the space with respect to the photodetection unit.

この分光器では、光検出素子及び支持体によって形成された空間内に、光通過部から光検出部に至る光路が形成される。これにより、分光器の小型化を図ることができる。更に、光通過部を通過した光が第1反射部及び第2反射部で順次反射されて分光部に入射する。これにより、分光部に入射する光の入射方向、及び当該光の広がり乃至収束状態を調整することが容易となるため、分光部から光検出部に至る光路長を短くしても、分光部で分光された光を精度良く光検出部の所定位置に集光させることができる。よって、この分光器によれば、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることが可能となる。   In this spectrometer, an optical path from the light passage part to the light detection part is formed in the space formed by the light detection element and the support. Thereby, size reduction of a spectrometer can be achieved. Furthermore, the light that has passed through the light passing portion is sequentially reflected by the first reflecting portion and the second reflecting portion and enters the spectroscopic portion. This makes it easy to adjust the incident direction of light incident on the spectroscopic unit and the spread or convergence state of the light, so even if the optical path length from the spectroscopic unit to the light detection unit is shortened, the spectroscopic unit The dispersed light can be condensed at a predetermined position of the light detection unit with high accuracy. Therefore, according to this spectrometer, it is possible to reduce the size while suppressing a decrease in detection accuracy.

本発明の分光器では、光通過部、第1反射部、第2反射部、分光部及び光検出部は、光通過部を通過する光の光軸方向から見た場合に、基準線に沿って並んでおり、分光部は、基準線に沿って並んだ複数のグレーティング溝を有し、光検出部は、基準線に沿って並んだ複数の光検出チャネルを有してもよい。この構成によれば、分光部で分光された光をより精度良く光検出部の各光検出チャネルに集光させることができる。   In the spectroscope according to the present invention, the light passing portion, the first reflecting portion, the second reflecting portion, the spectroscopic portion, and the light detecting portion are along the reference line when viewed from the optical axis direction of the light passing through the light passing portion. The spectroscopic unit may have a plurality of grating grooves arranged along the reference line, and the light detection unit may have a plurality of light detection channels arranged along the reference line. According to this configuration, it is possible to focus the light dispersed by the spectroscopic unit on each photodetection channel of the photodetection unit with higher accuracy.

本発明の分光器では、第1反射部は、平面ミラーであってもよい。この構成によれば、光通過部を通過する光の入射NAを小さくし且つ「光通過部を通過した光が有する広がり角と同じ広がり角を有する光の光路長であって、光通過部から分光部に至る光路長」>「分光部から光検出部に至る光路長」(縮小光学系)とすることで、分光部で分光される光の分解能を高くすることができる。   In the spectrometer of the present invention, the first reflecting unit may be a plane mirror. According to this configuration, the incident NA of the light passing through the light passage portion is reduced, and “the optical path length of the light having the same spread angle as the light passing through the light passage portion, By setting “optical path length to the spectroscopic section”> “optical path length from the spectroscopic section to the light detection section” (reduction optical system), the resolution of light split by the spectroscopic section can be increased.

本発明の分光器では、第1反射部は、凹面ミラーであってもよい。この構成によれば、第1反射部で光の広がり角が抑えられるため、光通過部を通過する光の入射NAを大きくして感度を高くしたり、分光部から光検出部に至る光路長をより短くして分光器の更なる小型化を図ったりすることができる。   In the spectrometer of the present invention, the first reflecting portion may be a concave mirror. According to this configuration, since the light spreading angle is suppressed by the first reflecting unit, the sensitivity is increased by increasing the incident NA of the light passing through the light passing unit, or the optical path length from the spectroscopic unit to the light detecting unit. It is possible to further reduce the size of the spectrometer by shortening the length.

本発明の分光器では、光検出素子には、分光部で分光されると共に反射された光のうち0次光を捕捉する0次光捕捉部が設けられていてもよい。この構成によれば、0次光が迷光となって検出精度が低下するのを抑制することができる。   In the spectroscope of the present invention, the light detection element may be provided with a 0th-order light capturing unit that captures 0th-order light out of the light that is split and reflected by the spectroscopic unit. According to this structure, it can suppress that 0th-order light becomes stray light and a detection accuracy falls.

本発明の分光器では、支持体には、光検出部に電気的に接続された配線が設けられており、配線における光検出部側の端部は、光検出素子と支持体との固定部において、光検出素子に設けられた端子に接続されていてもよい。この構成によれば、光検出部と配線との電気的な接続の確実化を図ることができる。   In the spectrometer of the present invention, the support is provided with a wiring electrically connected to the light detection unit, and the end of the wiring on the side of the light detection unit is a fixed part between the light detection element and the support. In the above, it may be connected to a terminal provided in the photodetecting element. According to this configuration, it is possible to ensure electrical connection between the light detection unit and the wiring.

本発明の分光器では、支持体の材料は、セラミックであってもよい。この構成によれば、分光器が使用される環境の温度変化等に起因する支持体の膨張及び収縮を抑制することができる。したがって、分光部と光検出部との位置関係にずれが生じることに起因する検出精度の低下(光検出部で検出された光におけるピーク波長のシフト等)を抑制することができる。   In the spectrometer of the present invention, the support material may be ceramic. According to this configuration, it is possible to suppress the expansion and contraction of the support due to the temperature change of the environment in which the spectroscope is used. Therefore, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy (such as a shift in peak wavelength in light detected by the light detection unit) due to a shift in the positional relationship between the spectroscopic unit and the light detection unit.

本発明の分光器では、空間は、光検出素子及び支持体を構成として含むパッケージによって、気密に封止されていてもよい。この構成によれば、湿気による空間内の部材の劣化及び外気温の低下による空間内での結露の発生等に起因する検出精度の低下を抑制することができる。   In the spectrometer of the present invention, the space may be hermetically sealed by a package including a light detection element and a support as components. According to this configuration, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy caused by deterioration of members in the space due to moisture and generation of condensation in the space due to a decrease in outside air temperature.

本発明の分光器では、空間は、光検出素子及び支持体を収容するパッケージによって、気密に封止されていてもよい。この構成によれば、湿気による空間内の部材の劣化及び外気温の低下による空間内での結露の発生等に起因する検出精度の低下を抑制することができる。   In the spectrometer of the present invention, the space may be hermetically sealed by a package that houses the light detection element and the support. According to this configuration, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy caused by deterioration of members in the space due to moisture and generation of condensation in the space due to a decrease in outside air temperature.

本発明の分光器の製造方法は、第1反射部及び分光部が設けられた支持体を用意する第1工程と、光通過部、第2反射部及び光検出部が設けられた光検出素子を用意する第2工程と、第1工程及び第2工程の後に、空間が形成されるように支持体と光検出素子とを固定することで、光通過部を通過した光が第1反射部で反射され、第1反射部で反射された光が第2反射部で反射され、第2反射部で反射された光が分光部で分光されると共に反射され、分光部で分光されると共に反射された光が光検出部に入射する光路を空間内に形成する第3工程と、を備える。   The method of manufacturing a spectroscope according to the present invention includes a first step of preparing a support body provided with a first reflecting portion and a spectroscopic portion, and a light detecting element provided with a light passing portion, a second reflecting portion, and a light detecting portion. After the first step and the first step and the second step, the support and the light detection element are fixed so that a space is formed, so that the light that has passed through the light passing portion is the first reflecting portion. The light reflected by the first reflection unit and reflected by the first reflection unit is reflected by the second reflection unit, and the light reflected by the second reflection unit is dispersed and reflected by the spectroscopic unit, and is dispersed and reflected by the spectroscopic unit. A third step of forming, in the space, an optical path for the incident light to enter the light detection unit.

この分光器の製造方法では、第1反射部及び分光部が設けられた支持体と、光通過部、第2反射部及び光検出部が設けられた光検出素子とを固定するだけで、空間内に、光通過部から光検出部に至る光路が形成される。よって、この分光器の製造方法によれば、検出精度の低下を抑制しつつ小型化を図ることができる分光器を容易に製造することが可能となる。なお、第1工程及び第2工程の実施順序は任意である。   In this method of manufacturing a spectroscope, the space provided by simply fixing the support provided with the first reflecting part and the spectroscopic part and the light detecting element provided with the light passing part, the second reflecting part, and the light detecting part is provided. Inside, an optical path from the light passing part to the light detecting part is formed. Therefore, according to this method for manufacturing a spectrometer, it is possible to easily manufacture a spectrometer that can be reduced in size while suppressing a decrease in detection accuracy. In addition, the execution order of a 1st process and a 2nd process is arbitrary.

1A,1B,1C,1D…分光器、11…第1反射部、12…第2反射部、13…配線、13a…端部、20…光検出素子、21…光通過部、22…光検出部、23…0次光捕捉部、25…端子、30…支持体、40…分光部、60A,60B…パッケージ、S…空間、RL…基準線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B, 1C, 1D ... Spectroscope, 11 ... 1st reflection part, 12 ... 2nd reflection part, 13 ... Wiring, 13a ... End part, 20 ... Photodetection element, 21 ... Light passage part, 22 ... Light detection Part, 23 ... 0th-order light capturing part, 25 ... terminal, 30 ... support, 40 ... spectral part, 60A, 60B ... package, S ... space, RL ... reference line.

Claims (4)

半導体材料からなる基板を有する光検出ユニットと、
空間を介して前記光検出ユニットと対向するベース壁部、及び、前記光検出ユニットが固定された側壁部を有する支持体と、
前記空間に入射した光を前記光検出ユニットの光検出部に対して分光すると共に反射する分光部と、を備え、
前記基板には、前記空間に入射する光を通過させる第1スリット、及び前記分光部で反射された光の一部を通過させる第2スリットが形成されている、分光器。
A light detection unit having a substrate made of a semiconductor material;
A base wall part facing the light detection unit through a space, and a support body having a side wall part to which the light detection unit is fixed;
A spectroscopic unit that splits and reflects the light incident on the space with respect to the photodetection unit of the photodetection unit,
The spectroscope, wherein the substrate is formed with a first slit through which light incident on the space passes and a second slit through which a part of the light reflected by the spectroscopic unit passes.
前記第1スリットにおける光の入射側の端部は、光の入射側に向かって末広がりとなっており、
前記第2スリットにおける光の入射側とは反対側の端部は、光の入射側とは反対側に向かって末広がりとなっている、請求項1記載の分光器。
The light incident side end of the first slit is divergent toward the light incident side,
2. The spectroscope according to claim 1, wherein an end of the second slit on the side opposite to the light incident side is widened toward the side opposite to the light incident side.
前記光検出ユニットは、前記基板に対して前記空間側とは反対側に配置されたカバーを更に有する、請求項1又は2記載の分光器。   The spectroscope according to claim 1, wherein the light detection unit further includes a cover disposed on a side opposite to the space side with respect to the substrate. 前記カバーには、前記第1スリットと対向する第3スリットが設けられている、請求項3記載の分光器。   The spectroscope according to claim 3, wherein the cover is provided with a third slit facing the first slit.
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