JP2019039738A - 光学モジュール及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の光学モジュールでは、回路基板の一方の面側に、波長可変干渉フィルターが設けられている。さらに、回路基板の一方の面側には凹部が設けられ、この凹部内に、波長可変干渉フィルターを透過した光を受光する光センサー(受光素子)が設けられている。
また、前記所定間隔を、光軸に沿って第一穴部内を通過する光の波長域の最短値よりも短い寸法に設定することで、光学的特性により、基板において、第二遮光部の外側から、第二穴部間を通過して第一穴部に向かう当該波長域の光の量を低減できる。
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、光学モジュール10を含んで構成された電子機器としての分光測定装置1について説明する。
図1に示すように、分光測定装置1は、分光デバイス5を含んで構成され、測定対象物Xで反射または発光した測定対象光における各波長の光の光量を測定する。具体的には、分光測定装置1は、分光デバイス5、受光素子11及びフィルター駆動部13を含む光学モジュール10と、信号処理部12と、制御部20とを備えている。
信号処理部12は、例えばI−V変換器、アンプ及びA/D変換器等を含んで構成される。信号処理部12では、受光素子11から入力された受光信号をI−V変換器が電圧信号に変換し、変換された電圧信号をアンプが増幅し、増幅された信号をA/D変換器がデジタル信号に変換して制御部20に出力する。
フィルター駆動部13は、制御部20から入力される目標指令信号に基づいて、分光デバイス5に駆動電圧を印加して駆動させることで、分光デバイス5を透過させる光の波長を調整する。
記憶部23には、分光測定装置1を制御するための各種プログラムや各種データが記憶されている。
電圧制御部21は、設定された目標波長に基づいて、記憶部23から当該目標波長に対応する駆動電圧を読み出し、フィルター駆動部13に目標指令信号を出力する。
分光測定部22は、受光素子11から出力された受光信号を、信号処理部12を介して取得し、この受光信号に基づいて測定対象光のスペクトル特性を測定する。
次に、光学モジュール10の構造について、図2、図3を参照して説明する。図2は、光学モジュール10の断面図であり、図3は、光学モジュール10の平面図である。
光学モジュール10は、配線基板3に、分光デバイス5と、受光素子11と、フィルター駆動部13とが設けられて構成されている。なお、フィルター駆動部13は、配線基板3に設けられた図示しない制御回路によって構成されている。
配線基板3は、第一面32及び当該第一面32とは反対側の第二面33とを有し、第一面32及び第二面33に開口面を有する第一穴部31が設けられている。すなわち、本実施形態では、第一穴部31は、配線基板3を貫通する貫通孔である。また、第一穴部31は、第一面32から第二面33に向かう厚み方向から見た平面視(以下、基板平面視と称する)において、矩形状に形成されている。
また、配線基板3の第一面32及び第二面33には、図示しない配線が設けられ、当該配線を覆うようにレジストが設けられている。このレジストにより、配線基板3の第一面32及び第二面33から配線基板3内に光が入射することは抑制されている。しかしながら、配線基板3の側面35には、通常、レジストが設けられていないため、当該側面35から配線基板3内に光が入射する場合がある。
また、分光デバイス5は、電極51を備えており、当該電極51は、配線基板3に設けられている配線と接続している。これにより、分光デバイス5と、配線基板3に設けられているフィルター駆動部13とが接続される。
そして、受光素子11は、光軸L1に沿って、分光デバイス5を透過し、第一穴部31内を通過してきた光を受光する。
また、受光素子11は、電極111を備えており、当該電極111は、配線基板3に設けられている配線と接続している。この配線を介して、受光素子11が出力する受光信号が信号処理部12に伝達される。
本実施形態では、第一穴部31の内周面311に第一遮光部4が設けられている。このため、配線基板3の側面35から配線基板3内に光が入射した場合でも、配線基板3内を通過して第一穴部31に向かって進行する光は、第一遮光部4によって遮られるため、当該光が第一穴部31内に出射されることが抑制される。これにより、光軸L1に沿って第一穴部31内を通過する光に、配線基板3内を通過して第一穴部31内に出射された光が混入することを抑制でき、受光量の測定精度を向上できる。
第二実施形態の光学モジュール10Aは、第一穴部31の内周面311に第一遮光部4を備えておらず、代わりに、基板平面視において、配線基板3に、第一穴部31よりも配線基板3の外周側に、第二遮光部34が設けられている。その他の構成は、第一実施形態の光学モジュール10と同様である。なお、光学モジュール10と同じ構成については、同じ符号を付けて説明を省略する。
図4、図5に示すように、光学モジュール10Aの配線基板3は、基板平面視において、第一穴部31よりも配線基板3の外周側で、前記第一穴部31の周囲を囲う第二遮光部34を備えている。第二遮光部34は、第一面32及び第二面33の間に設けられ、厚み方向に対して交差する方向の光を遮光する。
この構成によれば、配線基板3内において、第二遮光部34の外側から第一穴部31に向かって進行する光を、スリット341によって例えば屈折させることで遮ることができる。また、当該光を、スリット341に充填された遮光部材342によって遮ることもできる。これにより、第一穴部31に向かう光の量を低減できる。
また、スリット341間の寸法D1(所定間隔)は、受光素子11が受光する光の波長域の最短値よりも短い寸法に設定されている。この構成によれば、光学的特性により、配線基板3内において、第二遮光部34の外側から、スリット341間を通過して第一穴部31に向かう光の量も低減できる。
本実施形態では、配線基板3は、基板平面視において、第一穴部31よりも配線基板3の外周側に、第二遮光部34を備えている。このため、配線基板3内において、第二遮光部34の外側から第一穴部31に向かって進行する光を、当該第二遮光部34によって遮ることができ、当該光が第一穴部31に到達することを抑制できる。これにより、光軸L1に沿って第一穴部31内を通過する光に、配線基板3内を通過して第一穴部31内に出射された光が混入することを抑制でき、受光量の測定精度を向上できる。
また、本実施形態では、スリット341は、配線基板3を貫通しているため、例えばスリット341が配線基板3を貫通していない場合と比べて、配線基板3内において、第二遮光部34の外側から第一穴部31に向かって進行する光を、スリット341及び遮光部材342によってより確実に遮ることができる。
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記各実施形態では、光学モジュール10,10Aは、分光デバイス5を備えているが、これに限定されない。
例えば、分光デバイス5はなくてもよく、受光素子11が光軸L1に沿った光を直接受光する構成であってもよい。
光学素子は、LED等の発光素子や、分光素子であってもよい。この場合も、光軸L1に沿った光に、配線基板3内を通過して第一穴部31に出射された光が混入することを抑制できるため、光学モジュールの光学的な精度を向上できる。
例えば、光学モジュール10,10Aは、分光デバイス5と、受光素子11とを含んで構成されていてもよい。又は、分光デバイス5と、受光素子11と、フィルター駆動部13と、信号処理部12とを含んで構成されていてもよい。この場合、信号処理部12は、配線基板3に設けられた制御回路によって構成される。
例えば、スリット341は、図6に示すように第一穴部31の外周に沿って2列で設けられていてもよい。又は、3列以上で設けられていてもよい。
この場合、図6に示すように、スリット341の外側から第一穴部31に向かって進行する光L2の方向から見て、外側の列のスリット341間に、内側の列のスリット341が重なるように、外側のスリット341と内側のスリット341とが互いにずれて配置されていることが好ましい。
この構成によれば、外側の列のスリット341間を通過した光を、内側の列のスリット341及び遮光部材342で遮光できるため、第二遮光部34の外側から第一穴部31に向かって進行する光を、第二遮光部34によってより確実に遮ることができる。
なお、配線基板3に、例えば、第一面32側に開口面を有する凹部と、第二面33側に開口面を有する凹部とが両方設けられていてもよい。例えば、配線基板3に、基板平面視において、第一穴部31の周囲を囲む第一凹部と、当該第一凹部の外側で、第一凹部を囲む第二凹部とを設ける。そして、第一凹部及び第二凹部のいずれか一方を第一面32側に開口面を有する凹部で形成し、他方を第二面33側に開口面を有する凹部で形成する。これによれば、第二凹部の外側から、第二凹部の底面と、配線基板3における開口面とは反対側の面との間を通過して第一穴部31に向かう光を、第一凹部及び当該第一凹部に充填された遮光部材342で遮光できるため、第一穴部31に向かう光をより確実に低減できる。
この場合、例えば、図7に示すように、スリット341の内側面341Aを配線基板3の厚み方向に対して傾斜させることで、スリット341の外側から第一穴部31に向かって配線基板3内を通過してきた光L2を、内側面341Aで効果的に屈折させることができ、第一穴部31に向かう光の量をより低減できる。
また、スリット341の幅寸法、すなわち、スリット341の外側から第一穴部31に向かう方向の寸法を、受光素子11が受光する光の波長域の最短値よりも短い寸法に設定することで、光学的特性により、スリット341の外側から、スリット341を通過して第一穴部31に向かう光の量を低減できる。
例えば、第二遮光部34は、第一穴部31の外周に沿って連続した単一のスリットによって構成されていてもよい。ただしこの場合は、スリットによって配線基板3が分断されることを避けるため、スリットは、配線基板3を貫通しない凹部であることが好ましい。
また、第二遮光部34は、基板平面視において、円形状や楕円形状や正方形状等で形成された複数の穴部によって構成されていてもよい。
また、第二遮光部34は、スリット等を設けることなく、配線基板3の一部を遮光性が高い別材料で形成することで設けてもよい。
例えば、配線基板3において、第一穴部31に向かって進行する光が少ない部分には、第二遮光部34は設けなくてもよい。
Claims (9)
- 第一面及び前記第一面とは反対側の第二面を有し、少なくとも前記第一面に開口面を有する第一穴部が設けられた基板と、
前記第一面から前記第二面に向かう厚み方向に沿いかつ前記第一穴部内に位置する光軸を有し、前記基板に設けられた光学素子と、
前記第一穴部の前記開口面に交差する内周面に設けられ、前記基板よりも遮光性が高い第一遮光部と、を備えている
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項1に記載の光学モジュールにおいて、
前記基板は、前記厚み方向から見た平面視において、前記第一穴部よりも前記基板の外周側で、前記第一面及び前記第二面の間に設けられ、前記厚み方向に対して交差する方向の光を遮光する第二遮光部を備える
ことを特徴とする光学モジュール。 - 第一面及び前記第一面とは反対側の第二面を有し、少なくとも前記第一面に開口面を有する第一穴部が設けられた基板と、
前記第一面から前記第二面に向かう厚み方向に沿いかつ前記第一穴部内に位置する光軸を有し、前記基板に設けられた光学素子と、を備え、
前記基板は、前記厚み方向から見た平面視において、前記第一穴部よりも前記基板の外周側で、前記第一面及び前記第二面の間に設けられ、前記厚み方向に対して交差する方向の光を遮光する第二遮光部を備える
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項2又は請求項3に記載の光学モジュールにおいて、
前記第二遮光部は、前記平面視において、前記第一穴部の周囲を囲って設けられている
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の光学モジュールにおいて、
前記第二遮光部は、前記基板の前記第一面及び前記第二面の少なくともいずれか一方に開口面を有する第二穴部を備えて構成されている
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項5に記載の光学モジュールにおいて、
前記第二遮光部は、所定間隔おきに配置された複数の前記第二穴部を備えて構成されている
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項5又は請求項6に記載の光学モジュールにおいて、
前記第二穴部には、前記基板よりも遮光性が高い遮光部材が設けられている
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の光学モジュールにおいて、
前記第二穴部は、前記基板を貫通している
ことを特徴とする光学モジュール。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光学モジュールと、
前記光学モジュールを制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする電子機器。
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