JP2021060249A - 分光ユニット及び分光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ファブリペロー干渉フィルタによる分光精度を向上させることができる分光ユニット及び分光モジュールを提供する。【解決手段】分光ユニット１００は、開口２ａが形成された天壁６を有する筐体と、第１アパーチャ８０が形成された第１アパーチャ部７１と、第２アパーチャ７２ａが形成された第２アパーチャ部７２と、を備える。方向Ａにおける第２アパーチャ７２ａの長さＴ２は、方向Ａにおける第１アパーチャ８０の長さＴ１よりも大きい。方向Ａから見た場合に、第１アパーチャ８０の外縁８０ｄは、開口２ａの外縁及び第２アパーチャ７２ａの外縁のそれぞれの内側に位置している。第１アパーチャ８０は、第１表面７１ａに至り且つ第１表面７１ａに向かって広がる第１テーパ部分８１、及び、第２表面７１ｂに至り且つ第２表面７１ｂに向かって広がる第２テーパ部分８２の少なくとも一方を含む。【選択図】図８

Description

本発明は、分光ユニット及び分光モジュールに関する。

対象物に照射する光を出射する光源と、対象物で反射された光又は対象物を透過した光を分光する分光ユニットと、分光ユニットによって分光された光を検出する光検出器と、を備える分光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような分光モジュールによれば、例えば、対象物の成分を非破壊で分析することができる。

特開２０１４−１４５６４３号公報

上述したような分光モジュールにおいては、分光ユニットにファブリペロー干渉フィルタが適用される場合がある。その場合に、ファブリペロー干渉フィルタによる分光精度を向上させることは、例えば、対象物の成分の分析精度を向上させる上で極めて重要である。

本発明は、ファブリペロー干渉フィルタによる分光精度を向上させることができる分光ユニット及び分光モジュールを提供することを目的とする。

本発明の分光ユニットは、互いの距離が可変とされた第１ミラー部及び第２ミラー部を有するファブリペロー干渉フィルタと、第１ミラー部及び第２ミラー部の対向方向においてファブリペロー干渉フィルタと向かい合う開口が形成された壁部を有し、ファブリペロー干渉フィルタを収容する筐体と、壁部に対してファブリペロー干渉フィルタとは反対側に設けられ、対向方向において開口と向かい合う第１アパーチャが形成された第１アパーチャ部と、第１アパーチャ部に対して壁部とは反対側に設けられ、対向方向において第１アパーチャと向かい合う第２アパーチャが形成された第２アパーチャ部と、を備え、対向方向における第２アパーチャの長さは、対向方向における第１アパーチャの長さよりも大きく、対向方向から見た場合に、第１アパーチャの外縁は、開口の外縁及び第２アパーチャの外縁のそれぞれの内側に位置しており、第１アパーチャは、第１アパーチャ部における壁部側の第１表面に至り且つ第１表面に向かって広がる第１テーパ部分、及び、第１アパーチャ部における第２アパーチャ部側の第２表面に至り且つ第２表面に向かって広がる第２テーパ部分の少なくとも一方を含む。

この分光ユニットでは、対向方向における第２アパーチャの長さが、対向方向における第１アパーチャの長さよりも大きく、対向方向から見た場合に、第１アパーチャの外縁が、開口の外縁及び第２アパーチャの外縁のそれぞれの内側に位置している。そのため、第２アパーチャ、第１アパーチャ及び開口を通過した光が、その入射角度の範囲が狭められた状態でファブリペロー干渉フィルタに入射することになる。これにより、ファブリペロー干渉フィルタを適切に機能させることができる。また、この分光ユニットでは、対向方向から見た場合に、第１アパーチャの外縁が、第２アパーチャの外縁の内側に位置しており、第１アパーチャが、第１テーパ部分及び第２テーパ部分の少なくとも一方を含んでいる。そのため、大きい入射角度で第２アパーチャに入射した光が、第２アパーチャの内面で反射されつつ筐体内に入射することで迷光となるのを抑制することができる。以上により、この分光ユニットによれば、ファブリペロー干渉フィルタによって得られる分光スペクトルにおいて分解能を向上させることができ、ファブリペロー干渉フィルタによる分光精度を向上させることができる。

本発明の分光ユニットでは、第１アパーチャは、第１テーパ部分及び第２テーパ部分の両方を含んでもよい。或いは、本発明の分光ユニットでは、第１アパーチャは、第２テーパ部分のみを含み、第２テーパ部分は、第１表面及び第２表面の両方に至っていてもよい。これらにおいては、大きい入射角度で第２アパーチャに入射した光が、第２アパーチャの内面で反射されつつ第２アパーチャ内を進行したとしても、当該光が、第２テーパ部分の内面で、筐体内とは反対側に反射される。したがって、これらによれば、大きい入射角度で第２アパーチャに入射した光が、第２アパーチャの内面で反射されつつ筐体内に入射することで迷光となるのをより確実に抑制することができる。

本発明の分光ユニットでは、対向方向から見た場合に、第１アパーチャの外縁は、ファブリペロー干渉フィルタの光透過領域の外縁の内側に位置していてもよい。これによれば、第２アパーチャ及び第１アパーチャを通過した光のうちファブリペロー干渉フィルタの光透過領域を透過する光の割合を増加させることができる。

本発明の分光ユニットでは、対向方向から見た場合に、開口の外縁は、第２アパーチャの外縁の外側に位置していてもよい。これによれば、第１アパーチャ及び第２アパーチャによって、筐体内に入射されるべき光の入射角度の範囲を適切に規定することができる。

本発明の分光ユニットでは、第１アパーチャは、エッチングによって形成された開口であってもよい。この場合、第１アパーチャが、例えば機械加工によって形成された開口である場合に比べ、高精度な形状を有することになる。したがって、これによれば、第１アパーチャを適切に機能させることができる。

本発明の分光ユニットでは、第１アパーチャ部は、壁部とは別体で形成された第１アパーチャ部材であり、壁部の表面に設けられていてもよい。これによれば、好適な材料の選択等、第１アパーチャ部の設計の自由度を向上させることができる。また、筐体に大きな光入射開口を形成することで筐体内におけるファブリペロー干渉フィルタの位置精度を緩和しつつ、第１アパーチャとファブリペロー干渉フィルタとの位置関係を調整することができる。更に、第１アパーチャ部と第２アパーチャ部との間に隙間が形成されたとしても、当該隙間を介して光が筐体内に入射することで迷光となるのを抑制することができる。

本発明の分光ユニットでは、第１アパーチャ部は、壁部に固定されていてもよい。これによれば、振動等によって第１アパーチャとファブリペロー干渉フィルタとの位置関係にずれが生じるのを防止することができる。

本発明の分光ユニットでは、第２アパーチャ部は、第１アパーチャ部とは別体で形成された第２アパーチャ部材であってもよい。これによれば、好適な材料の選択等、第２アパーチャ部及び第１アパーチャ部の設計の自由度を向上させることができる。また、筐体に大きな光入射開口を形成することで筐体内におけるファブリペロー干渉フィルタの位置精度を緩和しつつ、第２アパーチャとファブリペロー干渉フィルタとの位置関係を調整することができる。また、第２アパーチャと第１アパーチャとの位置関係を調整することができる。

本発明の分光ユニットでは、対向方向に垂直な方向における第１アパーチャの断面形状は、円形状を呈しており、対向方向に垂直な方向における第２アパーチャの断面形状は、円形状を呈していてもよい。これによれば、所望の性能を有するアパーチャを容易に形成することができる。

本発明の分光ユニットでは、第１アパーチャ内の領域は、空間であり、第２アパーチャ内の領域は、空間であってもよい。これによれば、第１アパーチャ及び第２アパーチャを通過することによる光の損失を防止することができる。

本発明の分光ユニットは、筐体内に配置され、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器を更に備えてもよい。これによれば、迷光に起因するノイズの発生を抑制しつつ、分光された光を精度良く検出することができる。また、光検出器が筐体内に配置されているため、光検出器を備える分光ユニットの小型化を図ることができる。

本発明の分光ユニットは、第１アパーチャとファブリペロー干渉フィルタとの間に配置されたバンドパスフィルタを更に備え、第１アパーチャ部及び第２アパーチャ部は、第１アパーチャ及び第２アパーチャを通過した光の全てがバンドパスフィルタに入射するように、構成されていてもよい。これによれば、第２アパーチャ、第１アパーチャ及び開口を通過した光の全てが、その入射角度の範囲が狭められた状態でバンドパスフィルタに入射することになる。これにより、バンドパスフィルタが適切に機能し、所望の波長範囲の光が、その入射角度の範囲が狭められた状態でファブリペロー干渉フィルタに入射することになる。したがって、ファブリペロー干渉フィルタによって得られる分光スペクトルにおいて分解能が向上する。

本発明の分光ユニットでは、第１アパーチャ部及び第２アパーチャ部は、第１アパーチャ及び第２アパーチャを通過してバンドパスフィルタを透過した光の全てがファブリペロー干渉フィルタに入射するように、構成されていてもよい。これによれば、筐体内において迷光が発生するのを抑制することができる。

本発明の分光ユニットでは、バンドパスフィルタは、壁部を介して第１アパーチャ部から離間していてもよい。これによれば、バンドパスフィルタが筐体内に配置されることになるため、物理的干渉等からバンドパスフィルタを保護することができる。

本発明の分光モジュールは、上述した分光ユニットと、光源と、分光ユニットの筐体、及び光源を収容するパッケージと、を備え、第１アパーチャ及び第２アパーチャと光源の光出射部とは、互いに隣り合うようにパッケージの外表面に沿って配置されている。

この分光モジュールによれば、ファブリペロー干渉フィルタによる分光精度が向上した反射型の分光モジュールを実現することができる。

本発明によれば、ファブリペロー干渉フィルタによる分光精度を向上させることができる分光ユニット及び分光モジュールを提供することが可能となる。

一実施形態の分光モジュールに適用される光検出装置の断面図である。 図１に示されるファブリペロー干渉フィルタの斜視図である。 図２に示されるIII−III線に沿っての断面図である。 一実施形態の分光モジュールの斜視図である。 図４に示される分光モジュールの内部構造の斜視図である。 図４に示される分光モジュールの平面図である。 図６に示されるVII−VII線に沿っての断面図である。 図７に示される分光ユニットの断面図である。 図８に示される第１アパーチャ部の変形例の断面図である。 図８及び図９に示される第１アパーチャ部の効果を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、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。

［光検出装置］
一実施形態の分光モジュールの説明に先立って、当該分光モジュールに適用される光検出装置について説明する。図１に示されるように、光検出装置１は、筐体２を備えている。本実施形態では、筐体２は、ステム３及びキャップ４を有するＣＡＮパッケージである。キャップ４は、一体で形成された側壁５及び天壁（壁部）６を有している。ステム３及びキャップ４の材料は、例えば金属である。キャップ４は、ラインＬを中心線とする円筒状を呈している。キャップ４の側壁５は、ラインＬに沿って延びている。キャップ４の天壁６は、ラインＬに沿った方向における側壁５の一端側に設けられている。天壁６は、ラインＬに交差する面に沿って広がっている。

ステム３の内面３ａには、配線基板７が固定されている。配線基板７の基板材料は、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス又はプラスチック等である。配線基板７上には、光検出器８、及びサーミスタ等の温度検出器（図示省略）が実装されている。光検出器８は、その受光部の中心線がラインＬに一致するように筐体２内に配置されている。光検出器８は、後述するファブリペロー干渉フィルタ１０を透過した光を検出する。本実施形態では、光検出器８は、赤外線検出器であり、例えば、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、サーモパイル又はボロメータ等の受光素子によって構成されている。なお、光検出器８は、紫外、可視、近赤外の光を検出する場合には、例えばＳｉフォトダイオード等の受光素子によって構成されていてもよい。また、光検出器８は、１つの受光素子によって構成されていてもよいし、或いは、複数の受光素子によって構成されていてもよい。

配線基板７上には、複数のスペーサ９が固定されている。スペーサ９の材料は、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス又はプラスチック等である。複数のスペーサ９上には、ファブリペロー干渉フィルタ１０が固定されている。ファブリペロー干渉フィルタ１０は、その光透過領域１０ａの中心線がラインＬに一致するように筐体２内に配置されている。つまり、筐体２は、ファブリペロー干渉フィルタ１０を収容している。なお、本実施形態では、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａは、ラインＬに平行な方向から見た場合に、円形状を呈している。また、複数のスペーサ９は、配線基板７と一体で形成されていてもよい。また、ファブリペロー干渉フィルタ１０は、１つのスペーサ９上に固定されていてもよい。

ステム３には、複数のリードピン１１が固定されている。各リードピン１１は、ステム３との間で電気絶縁性及び気密性が維持された状態で、ステム３を貫通している。各リードピン１１は、ワイヤ１２を介して、配線基板７の電極パッド及びファブリペロー干渉フィルタ１０の端子のそれぞれと電気的に接続されている。これにより、ファブリペロー干渉フィルタ１０、光検出器８及び温度検出器のそれぞれに対する電気信号の入出力等が可能となっている。

筐体２には、開口２ａが形成されている。開口２ａは、その中心線がラインＬに一致するようにキャップ４の天壁６に形成されている。開口２ａは、ラインＬに平行な方向においてファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａと向かい合っている。本実施形態では、開口２ａは、ラインＬに平行な方向から見た場合に、円形状を呈している。天壁６の内面６ａには、開口２ａを塞ぐように光透過部材１３が接合されている。光透過部材１３の材料は、例えばガラス等である。光透過部材１３は、ラインＬに平行な方向において互いに対向する光入射面１３ａ及び光出射面１３ｂ、並びに側面１３ｃを有している。光入射面１３ａは、開口２ａにおいてキャップ４の天壁６の外面（表面）６ｂと略面一となっている。側面１３ｃは、キャップ４の側壁５の内面５ａに接触している。このような光透過部材１３は、開口２ａを下側にした状態でキャップ４の内側にガラスペレットを配置し、そのガラスペレットを溶融させることで、形成される。

光透過部材１３の光出射面１３ｂには、光透過性材料からなる接着部材１５によって、バンドパスフィルタ１４が固定されている。バンドパスフィルタ１４は、光透過部材１３を透過した光のうち、光検出装置１の測定波長範囲の光（所定の波長範囲の光であって、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａに入射させるべき光）を選択的に透過させる。本実施形態では、バンドパスフィルタ１４は、例えば四角形板状を呈している。バンドパスフィルタ１４は、ラインＬと平行な方向において互いに対向する光入射面１４ａ及び光出射面１４ｂ、並びに４つの側面１４ｃを有している。バンドパスフィルタ１４は、例えばシリコン又はガラス等からなる光透過部材、及び光透過部材の表面に形成された誘電体多層膜によって、構成されている。誘電体多層膜は、高屈折材料（例えばＴｉＯ_２又はＴａ_２Ｏ_５等）からなる膜、及び低屈折材料（例えばＳｉＯ_２又はＭｇＦ_２等）からなる膜によって、構成されている。

接着部材１５は、第１部分１５ａ及び第２部分１５ｂを有している。第１部分１５ａは、接着部材１５のうち、光透過部材１３の光出射面１３ｂとバンドパスフィルタ１４の光入射面１４ａとの間に配置された部分である。第２部分１５ｂは、接着部材１５のうち、光透過部材１３の光出射面１３ｂにおいてバンドパスフィルタ１４の側面１４ｃとキャップ４の側壁５の内面５ａとの間に配置された部分である。

以上のように構成された光検出装置１においては、筐体２の外部から、開口２ａ、光透過部材１３及び接着部材１５を介して、バンドパスフィルタ１４に光が入射すると、所定の波長範囲の光のみがバンドパスフィルタ１４を透過する。バンドパスフィルタ１４を透過した光は、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａに入射して、後述する第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間の距離に応じた波長の光が光透過領域１０ａを透過する。光透過領域１０ａを透過した光は、光検出器８の受光部に入射して、光検出器８によって検出される。したがって、ファブリペロー干渉フィルタ１０において第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間の距離を変化させながら、光透過領域１０ａを透過した光の強度を光検出器８において検出することで、分光スペクトルを得ることができる。

［ファブリペロー干渉フィルタ］
上述したファブリペロー干渉フィルタ１０について、より詳細に説明する。図２及び図３に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ１０には、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間の距離に応じた波長の光を透過させる光透過領域１０ａが設けられている。光透過領域１０ａは、例えば、ラインＬを中心線とする円柱状の領域である。

ファブリペロー干渉フィルタ１０は、基板２１を備えている。基板２１は、例えば矩形板状を呈している。基板２１の材料は、例えば、シリコン、石英又はガラス等である。基板２１は、ラインＬに平行な方向において互いに対向する第１表面２１ａ及び第２表面２１ｂを有している。第１表面２１ａは、光入射側（バンドパスフィルタ１４側）の表面である。第２表面２１ｂは、光出射側（光検出器８側）の表面である。

基板２１の第１表面２１ａには、第１層構造体３０が配置されている。第１層構造体３０は、第１反射防止層３１、第１積層体３２、第１中間層３３及び第２積層体３４がこの順序で第１表面２１ａに積層されることで、構成されている。第１積層体３２と第２積層体３４との間には、枠状の第１中間層３３によって空隙（エアギャップ）Ｓが形成されている。基板２１の材料がシリコンである場合には、第１反射防止層３１及び第１中間層３３の材料は、例えば、酸化シリコンである。第１中間層３３の厚さは、例えば数十ｎｍ〜数十μｍである。

第１積層体３２のうち光透過領域１０ａに対応する部分は、第１ミラー部３５として機能する。第１積層体３２は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで、構成されている。第１ミラー部３５を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層のそれぞれの光学厚さは、光透過領域１０ａを透過する光の中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。なお、第１ミラー部３５は、第１反射防止層３１を介することなく、基板２１の第１表面２１ａに配置されていてもよい。

第２積層体３４のうち光透過領域１０ａに対応する部分は、第２ミラー部３６として機能する。第２ミラー部３６は、ラインＬに平行な方向において、空隙Ｓを介して第１ミラー部３５と対向している。第２積層体３４は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで、構成されている。第２ミラー部３６を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層のそれぞれの光学厚さは、光透過領域１０ａを透過する光の中心透過波長の１／４の整数倍であることが好ましい。

なお、第１積層体３２及び第２積層体３４においては、窒化シリコン層の代わりに酸化シリコン層が配置されていてもよい。また、第１積層体３２及び第２積層体３４を構成する各層の材料は、上述した材料に限定されず、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、シリコン、ゲルマニウム又は硫化亜鉛等であってもよい。

第２積層体３４において空隙Ｓに対応する部分には、複数の貫通孔３４ｂが形成されている。各貫通孔３４ｂは、第２積層体３４における第１積層体３２とは反対側の表面３４ａから空隙Ｓに至っている。複数の貫通孔３４ｂは、第２ミラー部３６の機能に実質的に影響を与えない程度に形成されている。複数の貫通孔３４ｂは、エッチングによって第１中間層３３の一部を除去することで空隙Ｓを形成するために用いられたものである。

第１積層体３２には、光透過領域１０ａを囲むように第１電極２２が形成されている。第１積層体３２には、光透過領域１０ａを含むように第２電極２３が形成されている。第１電極２２及び第２電極２３は、第１積層体３２のうち空隙Ｓに最も近いポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで、形成されている。第２積層体３４には、空隙Ｓを介して第１電極２２及び第２電極２３と対向するように第３電極２４が形成されている。第３電極２４は、第２積層体３４のうち空隙Ｓに最も近いポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで、形成されている。なお、第２電極２３は、光透過領域１０ａと略同一以上の大きさを有していればよい。

第１層構造体３０には、１対の第１端子２５及び１対の第２端子２６が設けられている。１対の第１端子２５は、光透過領域１０ａを挟んで互いに対向している。各第１端子２５は、第２積層体３４の表面３４ａから第１積層体３２に至る貫通孔内に配置されている。各第１端子２５は、第１積層体３２に形成された配線２２ａを介して第１電極２２と電気的に接続されている。１対の第２端子２６は、１対の第１端子２５が互いに対向する方向に垂直な方向において、光透過領域１０ａを挟んで互いに対向している。各第２端子２６は、第２積層体３４の表面３４ａから第１中間層３３の内部に至る貫通孔内に配置されている。各第２端子２６は、第１積層体３２に形成された配線２３ａを介して第２電極２３と電気的に接続されていると共に、第２積層体３４に形成された配線２４ａを介して第３電極２４と電気的に接続されている。

第１積層体３２における第２積層体３４側の表面３２ａには、トレンチ２７，２８が設けられている。トレンチ２７は、配線２３ａにおける第２端子２６との接続部分を囲むように環状に延在している。トレンチ２７は、第１電極２２と配線２３ａとを電気的に絶縁している。トレンチ２８は、第１電極２２の内縁に沿って環状に延在している。トレンチ２８は、第１電極２２と第１電極２２の内側の領域（すなわち、第２電極２３が存在する領域）とを電気的に絶縁している。第２積層体３４の表面３４ａには、トレンチ２９が設けられている。トレンチ２９は、第１端子２５を囲むように環状に延在している。トレンチ２９は、第１端子２５と第３電極２４とを電気的に絶縁している。各トレンチ２７，２８，２９内の領域は、絶縁材料であってもよいし、或いは、空隙であってもよい。

基板２１の第２表面２１ｂには、第２層構造体４０が配置されている。第２層構造体４０は、第２反射防止層４１、第３積層体４２、第２中間層４３及び第４積層体４４がこの順序で第２表面２１ｂに積層されることで、構成されている。第２反射防止層４１、第３積層体４２、第２中間層４３及び第４積層体４４は、それぞれ、第１反射防止層３１、第１積層体３２、第１中間層３３及び第２積層体３４と同様の構成を有している。つまり、第２層構造体４０は、基板２１を基準として第１層構造体３０と対称の積層構造を有している。第２層構造体４０は、第１層構造体３０と対応するように構成されることで、ファブリペロー干渉フィルタ１０が反るのを抑制している。

第３積層体４２、第２中間層４３及び第４積層体４４には、光透過領域１０ａを含むように開口４０ａが形成されている。開口４０ａは、例えば、ラインＬを中心線とする円柱状を呈しており、光透過領域１０ａと略同一の径を有している。開口４０ａは、光出射側に開口しており、開口４０ａの底面は、第２反射防止層４１に至っている。開口４０ａは、第１ミラー部３５及び第２ミラー部３６を透過した光を通過させる。

第４積層体４４の光出射側の表面には、遮光層４５が形成されている。遮光層４５の材料は、例えばアルミニウム等である。遮光層４５の表面及び開口４０ａの内面には、保護層４６が形成されている。保護層４６の材料は、例えば酸化アルミニウムである。なお、保護層４６の厚さを１〜１００ｎｍ（好ましくは、３０ｎｍ程度）にすることで、保護層４６による光学的な影響を無視することができる。

以上のように構成されたファブリペロー干渉フィルタ１０においては、第１端子２５と第２端子２６との間に電圧が印加されると、第１電極２２と第３電極２４との間に電位差が生じ、当該電位差に応じた静電気力が第１電極２２と第３電極２４との間に発生する。これにより、基板２１に固定された第１ミラー部３５側に第２ミラー部３６が引き付けられ、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間の距離が変化する。このとき、第２電極２３と第３電極２４との間には電位差が生じないため、光透過領域１０ａにおける第２ミラー部３６の平坦性が確保される。このように、ファブリペロー干渉フィルタ１０では、第１ミラー部３５及び第２ミラー部３６の互いの距離が可変とされている。ここで、光透過領域１０ａを透過する光の波長は、第１ミラー部３５と第２ミラー部３６との間の距離に依存する。したがって、第１端子２５と第２端子２６との間に印加する電圧を調整することで、光透過領域１０ａを透過する光の波長を調整することができる。

［分光モジュール］
上述した光検出装置１が適用された一実施形態の分光モジュールについて説明する。以下の説明では、第１ミラー部３５及び第２ミラー部３６の対向方向（本実施形態では、ラインＬに平行な方向）を方向Ａという。

図４及び図５に示されるように、分光モジュール５０は、光検出装置１と、光源５１と、配線基板５２と、パッケージ５３と、を備えている。光源５１は、対象物に照射する光を出射する。光源５１は、例えば、近赤外〜中赤外の波長範囲の光を出射する赤外線ランプである。配線基板５２には、光検出装置１の複数のリードピン１１及び光源５１の複数のリードピンが電気的に接続されている。パッケージ５３は、光検出装置１、光源５１、配線基板５２及び配線基板５６等を収容している。パッケージ５３は、例えば直方体状を呈している。パッケージ５３は、パッケージ本体５４及び蓋５５を有している。光検出装置１、光源５１、配線基板５２及び配線基板５６等は、パッケージ本体５４に配置されている。蓋５５は、平面である外表面５５ａを有している。分光モジュール５０では、カバー２０（図７参照）の外表面を対象物に接触させた状態で、対象物への光の照射、及び対象物で反射された光の検出を実施することができる。なお、分光モジュール５０への電力の供給は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）ソケット等の汎用コネクタを介して行われる。また、パッケージ５３は、例えば無線通信用基板又は電池ケース等を収容していてもよい。

図６及び図７に示されるように、パッケージ本体５４の内表面５４ｂには、凹部９１が形成されている。凹部９１の底面９１ａには、配線基板５２が載置されている。配線基板５２は、配線基板５２の表面５２ａがパッケージ本体５４の内表面５４ｂと面一となるように、凹部９１の底面９１ａに載置されている。配線基板５２の表面５２ａには、筐体２が載置されている。筐体２は、配線基板５２を貫通して配線基板５２に固定された複数のリードピン１１によって配線基板５２に固定されている。配線基板５２には、光源５１が固定されている。光源５１は、方向Ａに垂直な方向において筐体２と隣り合っている。光源５１は、配線基板５２の表面５２ａから浮いた状態で、配線基板５２を貫通して配線基板５２に固定されたリードピン保持部５１ｂによって配線基板５２に固定されている。

蓋５５の外表面５５ａには、凹部６１が形成されている。凹部６１の底面６１ａには、例えばガラス等により形成されたカバー（窓ガラス）２０が設けられている。カバー２０の外表面は、蓋５５の外表面５５ａと面一であってもよいし、外表面５５ａより僅かに突出していてもよい。凹部６１の底面６１ａには、パッケージ５３の外側に開口する凹部６２が形成されている。凹部６２は、第１部分６３及び第２部分６４によって構成されている。第２部分６４は、第１部分６３よりも深い。第２部分６４の底面６４ａと凹部６２の側面６２ａとの間には、凹状の曲面６２ｂが形成されている。凹状の曲面６２ｂは、底面６４ａ及び側面６２ａによって形成される隅部に施されたラウンド状の面取り面に相当する形状を呈している。

蓋５５の内表面５５ｂには、凹部６５が形成されている。凹部６５の底面６５ａには、パッケージ５３の内側に開口する凹部６６が形成されている。方向Ａから見た場合に、凹部６６の外縁は、凹部６２の第１部分６３の外縁の外側に位置している。凹部６６は、凹部６２の第２部分６４と連通している。蓋５５のうち、凹部６２の第１部分６３と凹部６６との間の部分は、第２アパーチャ部７２を構成する。つまり、第２アパーチャ部７２は、蓋５５と一体で形成されている。第２アパーチャ部７２は、凹部６２の第１部分６３の側面６３ｂから突出している。第２アパーチャ部７２には、第２アパーチャ７２ａが形成されている。

凹部６２の第２部分６４の底面６４ａには、孔６７が形成されている。孔６７は、第２部分６４の底面６４ａ及び凹部６５の底面６５ａに開口している。方向Ａから見た場合に、孔６７は、第２アパーチャ７２ａを含む大きさを有している。つまり、方向Ａに垂直な断面における孔６７及び第２アパーチャ７２ａのそれぞれの形状が円形状である場合には、当該断面における孔６７の最小径は、当該断面における第２アパーチャ７２ａの最大径よりも大きい。

蓋５５は、内表面５５ｂがパッケージ本体５４の内表面５４ｂに接触するように、パッケージ本体５４に取り付けられている。蓋５５がパッケージ本体５４に取り付けられた状態においては、光検出装置１の筐体２が蓋５５の凹部６６に配置されており、光源５１が蓋５５の孔６７に配置されている。より具体的には、筐体２の開口２ａが第２アパーチャ７２ａに臨んだ状態で、筐体２のキャップ４が凹部６６に配置されている。また、光源５１の光出射部５１ａが凹部６２の第２部分６４に配置された状態で、光源５１が孔６７に配置されている。蓋５５がパッケージ本体５４に取り付けられた状態においては、光検出装置１の少なくとも一部及び光源５１が蓋５５の凹部６２に露出している。

蓋５５と筐体２との間には、隙間が形成されている。より具体的には、蓋５５がパッケージ本体５４に取り付けられた状態においては、蓋５５の凹部６６の側面６６ｂと筐体２のキャップ４の側壁５との間には、隙間Ｇ１が形成されている。また、蓋５５がパッケージ本体５４に取り付けられ状態においては、蓋５５の凹部６６の底面６６ａとキャップ４の天壁６との間には、隙間Ｇ２が形成されている。方向Ａにおける隙間Ｇ２の長さは、例えば０．２５ｍｍ程度である。筐体２の天壁６の外面６ｂには、第１アパーチャ部７１が設けられている。第１アパーチャ部７１は、隙間Ｇ２に配置されている。第１アパーチャ部７１には、第１アパーチャ８０が形成されている。

以上のように構成された分光モジュール５０においては、第２アパーチャ７２ａの光入射開口７２ｂ、第１アパーチャ８０の光入射開口８０ｂ（図８を参照）及び光源５１の光出射部５１ａが、凹部６２内に位置している。第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０と、光源５１の光出射部５１ａとは、互いに隣り合うように蓋５５の外表面５５ａに沿って配置されている。

上述した第１アパーチャ８０及び第２アパーチャ７２ａについて、より詳細に説明する。本実施形態では、バンドパスフィルタ１４は、筐体２の一部であるキャップ４の天壁６を介して第１アパーチャ部７１から離間している。バンドパスフィルタ１４は、第１アパーチャ８０とファブリペロー干渉フィルタ１０との間に配置されている。本実施形態では、筐体２、第１アパーチャ部７１、第２アパーチャ部７２、バンドパスフィルタ１４、ファブリペロー干渉フィルタ１０及び光検出器８によって、分光ユニット１００が構成されている。

図８に示されるように、第１アパーチャ部７１は、天壁６に対してファブリペロー干渉フィルタ１０とは反対側に設けられている。第１アパーチャ部７１は、例えば四角形板状を呈している（図５を参照）。第１アパーチャ部７１の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。第１アパーチャ部７１は、第１表面７１ａ、及び第１表面７１ａとは反対側の第２表面７１ｂを有している。第１アパーチャ部７１は、第１表面７１ａが天壁６の外面６ｂに対向し、第２表面７１ｂが第２アパーチャ部７２に対向するように、天壁６と第２アパーチャ部７２との間に配置されている。第１アパーチャ部７１の第１表面７１ａは、天壁６の外面６１ｂに接触している。第１アパーチャ部７１は、例えば樹脂接着等によって天壁６の外面６ｂに固定されている。第１アパーチャ部７１は、樹脂等の接着部材を介して天壁６の外面６１ｂに設けられていてもよい。第１アパーチャ部７１は、薄板等の部材を介して天壁６の外面６ｂに設けられていてもよい。このように、第１アパーチャ部７１は、天壁６とは別体で形成された第１アパーチャ部材である。第１アパーチャ部７１の材料は、例えばステンレス等である。

第１アパーチャ部７１に形成された第１アパーチャ８０は、第１アパーチャ部７１を貫通する貫通孔である。第１アパーチャ８０は、第１表面７１ａ及び第２表面７１ｂに開口している。第１アパーチャ８０は、エッチングによって形成された開口である。第１アパーチャ８０内の領域は、空間である。第１アパーチャ８０は、方向Ａにおいて開口２ａと向かい合っている。第１アパーチャ８０の中心線は、ラインＬに一致している。第１アパーチャ８０の光入射開口８０ｂは、第１アパーチャ８０のうち、第２表面７１ｂに開口する部分である。第１アパーチャ８０の光出射開口８０ｃは、第１アパーチャ８０のうち、第１表面７１ａに開口する部分である。

第１アパーチャ８０は、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２を含んでいる。第１テーパ部分８１は、第１アパーチャ部７１における天壁６側の第１表面７１ａに至り且つ第１表面７１ａに向かって広がっている。第２テーパ部分８２は、第１アパーチャ部７１における第２アパーチャ部７２側の第２表面７１ｂに至り且つ第２表面７１ｂに向かって広がっている。

本実施形態では、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２は、それぞれ、円錐台状を呈している。つまり、方向Ａに垂直な方向における第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２の断面形状は、それぞれ、円形状を呈している。方向Ａに垂直な方向における第１アパーチャ８０の断面形状は、円形状を呈している。第１テーパ部分８１の直径は、第２表面７１ｂ側から第１表面７１ａに向かって漸増している。第２テーパ部分８２の直径は、第１表面７１ａ側から第２表面７１ｂに向かって漸増している。第１テーパ部分８１の直径の変化率は、第２テーパ部分８２の直径の変化率と同じである。つまり、第１テーパ部分８１と第１表面７１ａとの角度は、第２テーパ部分８２と第２表面７１ｂとの角度と同じである。

第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２は、方向Ａにおける第１アパーチャ部７１の中央の位置において互いに接触している。第１アパーチャ８０の外縁８０ｄは、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２が互いに接触することで形成された縁によって形成されている。方向Ａから見た場合に、外縁８０ｄは、円形状を呈している。第１アパーチャ８０の外縁とは、方向Ａから見た場合に、第１アパーチャ８０のもっとも内側の縁である。第１テーパ部分８１と第２テーパ部分８２とは、方向Ａにおいて第１アパーチャ部７１を二分割する面（外縁８０ｄを含む面）に関して互いに面対称である。

第２アパーチャ部７２は，第１アパーチャ部７１に対して天壁６とは反対側に設けられている。第２アパーチャ部７２は、第１アパーチャ部７１の第２表面７１ｂと離間している。第２アパーチャ部７２は、第１アパーチャ部７１とは別体で形成された第２アパーチャ部材である。第２アパーチャ部７２に形成された第２アパーチャ７２ａは、第２アパーチャ部７２を貫通する貫通孔である。第２アパーチャ７２ａは、蓋５５に形成された凹部６２の第１部分６３の底面６３ａ及び凹部６６の底面６６ａに開口している。

第２アパーチャ７２ａ内の領域は、空間である。第２アパーチャ７２ａは、方向Ａにおいて第１アパーチャ８０と向かい合っている。第２アパーチャ７２ａの中心線は、ラインＬに一致している。第２アパーチャ７２ａの光入射開口７２ｂは、第２アパーチャ７２ａのうち、凹部６２の第１部分６３の底面６３ａに開口する部分である。第２アパーチャ７２ａの光出射開口７２ｃは、第２アパーチャ７２ａのうち、凹部６６の底面６６ａに開口する部分である。本実施形態では、第２アパーチャ７２ａ内の領域は、円柱状を呈している。つまり、方向Ａに垂直な方向における第２アパーチャ７２ａの断面形状は、円形状を呈している。

第２アパーチャ部７２は、方向Ａにおける第２アパーチャ７２ａの長さＴ２を方向Ａに垂直な方向における第２アパーチャ７２ａの幅で除した値（第２アパーチャ７２ａのアスペクト比）が０．５以上となるように構成されている。方向Ａにおける第２アパーチャ７２ａの長さとは、光入射開口７２ｂと光出射開口７２ｃとの間の距離である。方向Ａに垂直な方向における第２アパーチャ７２ａの幅とは、光入射開口７２ｂの有効径と光出射開口７２ｃの有効径との和の１／２の値である。光入射開口７２ｂの有効径とは、光入射開口７２ｂの形状が円形である場合にはその直径であり、光入射開口７２ｂの形状が円形以外である場合にはその面積を有する円の直径である。同様に、光出射開口７２ｃの有効径とは、光出射開口７２ｃの形状が円形である場合にはその直径であり、光出射開口７２ｃの形状が円形以外である場合にはその面積を有する円の直径である。

方向Ａにおける第２アパーチャ部７２と第１アパーチャ部７１との間の距離（底面６６ａと第２表面７１ｂとの間の距離）は、方向Ａにおける第２アパーチャ７２ａの長さＴ２よりも小さい。第２アパーチャ７２ａの長さＴ２は、例えば１ｍｍ程度である。方向Ａにおける第２アパーチャ７２ａの長さＴ２は、方向Ａにおける第１アパーチャ８０の長さＴ１よりも大きい。つまり、第２アパーチャ部７２の厚さは、第１アパーチャ部７１の厚さよりも大きい。方向Ａにおける第１アパーチャ８０の長さとは、光入射開口８０ｂと光出射開口８０ｃとの間の距離である。第１アパーチャ８０の長さＴ１は、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。

方向Ａから見た場合に、天壁６に形成された開口２ａの外縁は、第２アパーチャ７２ａの外縁の外側に位置している。つまり、開口２ａの直径は、第２アパーチャ７２ａの直径よりも大きい。方向Ａから見た場合に、第２アパーチャ７２ａの外縁は、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａの外縁の内側に位置している。つまり、第２アパーチャ７２ａの直径は、光透過領域１０ａの直径よりも小さい。方向Ａから見た場合に、第１アパーチャ８０の外縁８０ｄは、開口２ａの外縁、第２アパーチャ７２ａの外縁、及びファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａの外縁のそれぞれの内側に位置している。つまり、外縁８０ｄの直径は、開口２ａの直径、第２アパーチャ７２ａの直径、及び光透過領域１０ａの直径のそれぞれよりも小さい。方向Ａにおける第２アパーチャ部７２と第１アパーチャ部７１との間の距離は、第２アパーチャ７２ａの外縁の直径よりも小さい。開口２ａの直径は、例えば１．５ｍｍ程度である。第１アパーチャ８０の外縁８０ｄの直径は、例えば、０．５ｍｍ程度である。第２アパーチャ７２ａの外縁の直径は、例えば１．０ｍｍ程度である。

第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過する光（第２アパーチャ７２ａの内面、第１アパーチャ８０の第１テーパ部分８１の内面及び第２テーパ部分８２の内面での反射等を無視した理想的な状態で第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過する光）の入射角度及び出射角度は、第２アパーチャ７２ａの光入射開口７２ｂ及び第１アパーチャ８０の外縁８０ｄによって画定される。換言すれば、光入射開口７２ｂ及び外縁８０ｄは、第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過する光（第２アパーチャ７２ａの内面、第１アパーチャ８０の第１テーパ部分８１の内面及び第２テーパ部分８２の内面での反射等を無視した理想的な状態で第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過する光）の入射角度及び出射角度を画定する部分である。

第１アパーチャ部７１及び第２アパーチャ部７２は、第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過した光（第２アパーチャ７２ａの内面、第１アパーチャ８０の第１テーパ部分８１の内面及び第２テーパ部分８２の内面での反射等を無視した理想的な状態で第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過する光）の全てがバンドパスフィルタ１４に入射するように、構成されている。更に、第１アパーチャ部７１及び第２アパーチャ部７２は、第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過してバンドパスフィルタ１４を透過した光の全てがファブリペロー干渉フィルタ１０に入射するように、構成されていている。

［作用及び効果］
以上説明したように、分光ユニット１００では、方向Ａにおける第２アパーチャ７２ａの長さＴ２が、方向Ａにおける第１アパーチャ８０の長さＴ１よりも大きく、方向Ａから見た場合に、第１アパーチャ８０の外縁８０ｄが、開口２ａの外縁及び第２アパーチャ７２ａの外縁のそれぞれの内側に位置している。そのため、第２アパーチャ７２ａ、第１アパーチャ８０及び開口２ａを通過した光が、その入射角度の範囲が狭められた状態でファブリペロー干渉フィルタ１０に入射することになる。これにより、ファブリペロー干渉フィルタ１０を適切に機能させることができる。また、分光ユニット１００では、方向Ａから見た場合に、第１アパーチャ８０の外縁８０ｄが、第２アパーチャ７２ａの外縁の内側に位置しており、第１アパーチャ８０が、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２を含んでいる。そのため、大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した光が、第２アパーチャ７２ａの内面で反射されつつ筐体２内に入射することで迷光となるのを抑制することができる。以上により、分光ユニット１００によれば、ファブリペロー干渉フィルタ１０によって得られる分光スペクトルにおいて分解能を向上させることができ、ファブリペロー干渉フィルタ１０による分光精度を向上させることができる。

上記効果について、より詳細に説明する。図８に示されるように、例えば、光Ｌ１が大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した場合、光Ｌ１は、第２アパーチャ７２ａの内面で反射されつつ筐体２に向かって進行する。ここで、例えば第１アパーチャ８０の外縁８０ｄが第２アパーチャ７２ａの外縁の外側に位置している場合、又は、第１アパーチャ部７１が存在しない場合には、光Ｌ１は、開口２ａの内面で反射された後（又は直接開口２ａを通過した後）、筐体２内に入射してしまう（点線で示された光Ｌ１ａを参照）。これに対して、分光ユニット１００では、第１アパーチャ８０の外縁８０ｄが、第２アパーチャ７２ａの外縁の内側に位置しているため、光Ｌ１は、第１アパーチャ部７１の第２表面７１ｂで反射されて、筐体２内には入射しない（実線で示された光Ｌ１ｂを参照）。

また、例えば、光Ｌ２が大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した場合、光Ｌ２は、第２アパーチャ７２ａの内面で反射されつつ筐体２に向かって進行する。ここで、例えば第１アパーチャ８０が第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２を有しておらず、第１アパーチャ８０内の領域が円柱状を呈している場合には（二点鎖線で示された部分を参照）、光Ｌ２は、第１アパーチャ８０の内面８０ｅで反射された後、筐体２内に入射してしまう（点線で示される光Ｌ２ａを参照）。これに対して、分光ユニット１００では、第１アパーチャ８０が第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２を含んでいるため、光Ｌ２は、第２テーパ部分８２の内面で筐体２内とは反対側に反射されて、筐体２内には入射しない（実線で示される光Ｌ２ｂを参照）。

ところで、分光モジュール５０のような分光モジュールでは、それぞれの部品に寸法のばらつきが存在する場合においても、それぞれの部品を確実に組み付けるのが求められている。その結果、それぞれの部品を組み付けた後の分光モジュール５０には、隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２のような隙間が形成される場合がある。第２アパーチャ部７２と天壁６との間に隙間Ｇ２が形成されていると、隙間Ｇ２を介して入射した光（例えば、対象部で反射していない光）が筐体２内に入射して、迷光となるおそれがある。分光モジュール５０では、天壁６の外面６ｂに第１アパーチャ部７１が設けられている。これによれば、上述したように、大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した光だけではなく、隙間Ｇ２を介して入射した光についても、筐体２内に入射することで迷光となるのを抑制することができる。換言すれば、隙間Ｇ２をゼロにすることが困難な場合においても、隙間Ｇ２に第１アパーチャ部７１を配置することによって、筐体２内への迷光の進入を減らすことができる。これにより、隙間Ｇ２がゼロの場合と同等の迷光進入抑制の効果を得ることが可能となる。

また、分光ユニット１００では、第１アパーチャ８０が、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２の両方を含んでいる。これによれば、大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した光が、第２アパーチャ７２ａの内面で反射されつつ第２アパーチャ７２ａ内を進行したとしても、当該光が、第２テーパ部分８２の内面で、筐体２内とは反対側に反射される。したがって、大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した光が、第２アパーチャ７２ａの内面で反射されつつ筐体２内に入射することで迷光となるのをより確実に抑制することができる。また、第１アパーチャ部７１が反対方向に設けられた（誤組み付けされた）としても、上述したような効果を奏することができる。すなわち、第１アパーチャ部７１が、第１表面７１ａが第２アパーチャ部７２に対向し、第２表面７１ｂが天壁６の外面６ｂに対向するように設けられたとしても、第２テーパ部分８２に代えて第１テーパ部分８１によって、上述したように光Ｌ２を光Ｌ２ｂとして反射することができる。更に、第１テーパ部分８１と第２テーパ部分８２とは、方向Ａにおいて第１アパーチャ部７１を二分割する面に関して互いに面対称である。これによれば、上述したように、第１アパーチャ部７１が反対方向に設けられたとしても、第１テーパ部分８１によって、第２テーパ部分８２と同等な機能を発揮させることができる。

また、分光ユニット１００では、方向Ａから見た場合に、第１アパーチャ８０の外縁８０ｄが、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａの外縁の内側に位置している。これによれば、第２アパーチャ７２ａ及び第１アパーチャ８０を通過した光のうちファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａを透過する光の割合を増加させることができる。

また、分光ユニット１００では、方向Ａから見た場合に、開口２ａの外縁が、第２アパーチャ７２ａの外縁の外側に位置している。これによれば、第１アパーチャ８０及び第２アパーチャ７２ａによって、筐体２内に入射されるべき光の入射角度の範囲を適切に規定することができる。

また、分光ユニット１００では、第１アパーチャ８０が、エッチングによって形成された開口である。これによれば、第１アパーチャ８０が、例えば機械加工によって形成された開口である場合に比べ、高精度な形状を有することになる。したがって、これによれば、第１アパーチャ８０を適切に機能させることができる。

また、分光ユニット１００では、第１アパーチャ部７１が、天壁６とは別体で形成された第１アパーチャ部材であり、天壁６の外面６ｂに設けられている。これによれば、好適な材料の選択等、第１アパーチャ部７１の設計の自由度を向上させることができる。また、筐体２に大きな光入射開口を形成することで筐体２内におけるファブリペロー干渉フィルタ１０の位置精度を緩和しつつ、第１アパーチャ８０とファブリペロー干渉フィルタ１０との位置関係を調整することができる。更に、第１アパーチャ部７１と第２アパーチャ部７２との間に隙間Ｇ２が形成されたとしても、上述したように、当該隙間Ｇ２を介して光が筐体２内に入射することで迷光となるのを抑制することができる。

また、分光ユニット１００では、第１アパーチャ部７１が、天壁６に固定されている。これによれば、振動等によって第１アパーチャ８０とファブリペロー干渉フィルタ１０との位置関係にずれが生じるのを防止することができる。

また、分光ユニット１００では、第２アパーチャ部７２が、第１アパーチャ部７１とは別体で形成された第２アパーチャ部材である。これによれば、好適な材料の選択等、第２アパーチャ部７２及び第１アパーチャ部７１の設計の自由度を向上させることができる。また、筐体２に大きな光入射開口を形成することで筐体２内におけるファブリペロー干渉フィルタ１０の位置精度を緩和しつつ、第２アパーチャ７２ａとファブリペロー干渉フィルタ１０との位置関係を調整することができる。また、第２アパーチャ７２ａと第１アパーチャ８０との位置関係を調整することができる。

また、分光ユニット１００では、方向Ａに垂直な方向における第１アパーチャ８０の断面形状は、円形状を呈しており、方向Ａに垂直な方向における第２アパーチャ７２ａの断面形状は、円形状を呈している。これによれば、所望の性能を有するアパーチャを容易に形成することができる。

また、分光ユニット１００では、第１アパーチャ８０内の領域は、空間であり、第２アパーチャ７２ａ内の領域は、空間である。これによれば、第１アパーチャ８０及び第２アパーチャ７２ａを通過することによる光の損失を防止することができる。

また、分光ユニット１００は、筐体２内に配置され、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過した光を検出する光検出器８を備えている。これによれば、迷光に起因するノイズの発生を抑制しつつ、分光された光を精度良く検出することができる。また、光検出器８が筐体２内に配置されているため、光検出器８を備える分光ユニット１００の小型化を図ることができる。

また、分光ユニット１００は、第１アパーチャ８０とファブリペロー干渉フィルタ１０との間に配置されたバンドパスフィルタ１４を備えている。第１アパーチャ部７１及び第２アパーチャ部７２は、第１アパーチャ８０及び第２アパーチャ７２ａを通過した光の全てがバンドパスフィルタ１４に入射するように、構成されている。これによれば、第２アパーチャ７２ａ、第１アパーチャ８０及び開口２ａを通過した光の全てが、その入射角度の範囲が狭められた状態でバンドパスフィルタ１４に入射することになる。これにより、バンドパスフィルタ１４が適切に機能し、所望の波長範囲の光が、その入射角度の範囲が狭められた状態でファブリペロー干渉フィルタ１０に入射することになる。したがって、ファブリペロー干渉フィルタ１０によって得られる分光スペクトルにおいて分解能が向上する。

また、分光ユニット１００では、第１アパーチャ部７１及び第２アパーチャ部７２は、第１アパーチャ８０及び第２アパーチャ７２ａを通過してバンドパスフィルタ１４を透過した光の全てがファブリペロー干渉フィルタ１０に入射するように、構成されている。これによれば、筐体２内において迷光が発生するのを抑制することができる。

また、分光ユニットで１００は、バンドパスフィルタ１４は、天壁６を介して第１アパーチャ部７１から離間している。これによれば、バンドパスフィルタ１４が筐体２内に配置されることになるため、物理的干渉等からバンドパスフィルタ１４を保護することができる。

また、分光モジュール５０は、分光ユニット１００と、光源５１と、分光ユニット１００の筐体２、及び光源５１を収容するパッケージ５３と、を備えている。第１アパーチャ８０及び第２アパーチャ７２ａと光源５１の光出射部５１ａとは、互いに隣り合うようにパッケージ５３の外表面５５ａに沿って配置されている。これによれば、ファブリペロー干渉フィルタ１０による分光精度が向上した反射型の分光モジュール５０を実現することができる。

また、分光モジュール５０では、第２アパーチャ７２ａの光入射開口７２ｂ及び光源５１の光出射部５１ａが、凹部６２内に位置している。これにより、蓋５５の外表面５５ａを対象物に接触させた状態でも、凹部６２内の領域が光路として確保されるため、対象物への光の照射、及び対象物で反射された光の検出を実施することができる。

また、分光モジュール５０では、凹部６２の第１部分６３の底面６３ａに第２アパーチャ７２ａが形成されている。これにより、蓋５５の外表面５５ａを対象物に接触させた状態でも、対象物で反射された光を第２アパーチャ７２ａに確実に入射させることができる。

また、分光モジュール５０では、凹部６２の第１部分６３よりも深い第２部分６４の底面６４ａに、光源５１が配置される孔６７が形成されている。これにより、蓋５５の外表面５５ａを対象物に接触させた状態でも、光源５１から出射された光を対象物に十分に照射することができる。

また、分光モジュール５０では、第２部分６４の底面６４ａと凹部６２の側面６２ａとの間に凹状の曲面６２ｂが形成されている。これにより、凹状の曲面６２ｂで反射された光も対象物に照射されるため、光源５１から出射された光を対象物により十分に照射することができる。

また、分光モジュール５０では、方向Ａから見た場合に、孔６７が、第２アパーチャ７２ａを含む大きさを有している。これにより、光源５１から出射された光を広範囲に渡って対象物に照射することができる。

［変形例］
本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２が互いに接触している例を示したが、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２は、互いに離れていてもよい。第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２は、例えば方向Ａにおいて第１テーパ部分８１と第２テーパ部分８２との間に形成された中間部分に至っていてもよい。中間部分内の領域は、例えば方向Ａに延びる円柱状を呈していていてもよい。また、第１テーパ部分８１の直径の変化率が、第２テーパ部分８２の直径の変化率と同じである例を示したが、第１テーパ部分８１の直径の変化率は、第２テーパ部分８２の直径の変化率と相違していてもよい。

また、図９の（ａ）に示されるように、第１アパーチャ８０は、第２テーパ部分８２のみを含んでいてもよい。第２テーパ部分８２は、第１表面７１ａ及び第２表面７１ｂの両方に至っていてもよい。この場合、第１アパーチャ８０の外縁は、光出射開口８０ｃの縁である。これによれば、大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した光が、第２アパーチャ７２ａの内面で反射されつつ第２アパーチャ７２ａ内を進行したとしても、当該光が、第２テーパ部分８２の内面で、筐体２内とは反対側に反射される。したがって、これによれば、大きい入射角度で第２アパーチャ７２ａに入射した光が、第２アパーチャ７２ａの内面で反射されつつ筐体２内に入射することで迷光となるのをより確実に抑制することができる。また、図９の（ｂ）に示されるように、第１アパーチャ８０は、第１テーパ部分８１のみを含んでいてもよい。第１テーパ部分８１は、第１表面７１ａ及び第２表面７１ｂの両方に至っていてもよい。この場合、第１アパーチャ８０の外縁は、光入射開口８０ｂの縁である。このように、第１アパーチャ８０は、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２の少なくとも一方を含んでいればよい。第１アパーチャ８０が、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２の少なくとも一方を含んでいると、エッチングによって第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２の少なくとも一方を容易に形成することができる。また、第１アパーチャ８０の軽量化を図ることができる。

また、第１アパーチャ８０が、第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２の少なくとも一方を含んでいると、第１アパーチャ部７１が、方向Ａ（ラインＬ）に対して傾いた状態（第１アパーチャ８０の中心線がラインＬと交差する状態）で配置されていたとしても、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０に入射した光の進行方向を維持することができる。具体的には、図１０の（ａ）に示されるように、アパーチャ部７１０に形成されたアパーチャ７２０がテーパ部分を含んでいない場合、つまり、アパーチャ７２０の内面が例えば円筒状を呈している場合、アパーチャ部７１０が方向Ａに対して傾いた状態で配置されていると、方向Ａに沿ってアパーチャ７２０に入射した光Ｌ３が、アパーチャ７２０の内面で反射されてしまう。その結果、方向Ａに沿って入射した光Ｌ３が、アパーチャ７２０の内面で反射されつつアパーチャ７２０内を進行した後、方向Ａとは交差する方向に沿ってアパーチャ７２０から出射することになる。

これに対して、図１０の（ｂ）に示されるように、第１アパーチャ８０が第１テーパ部分８１及び第２テーパ部分８２を含んでいる場合、第１アパーチャ部７１が方向Ａに対して傾いた状態で配置されていたとしても、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０に入射した光Ｌ３が、第１テーパ部分８１又は第２テーパ部分８２の内面で反射されずに、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０内を進行した後、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０から出射することになる。同様に、図１０の（ｃ）に示されるように、第１アパーチャ８０が第１テーパ部分８１のみを含んでいる場合、第１アパーチャ部７１が方向Ａに対して傾いた状態で配置されていたとしても、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０に入射した光Ｌ３が、第１テーパ部分８１の内面で反射されずに、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０内を進行した後、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０から出射することになる。同様に、図１０の（ｄ）に示されるように、第１アパーチャ８０が第２テーパ部分８２のみを含んでいる場合、第１アパーチャ部７１が方向Ａに対して傾いた状態で配置されていたとしても、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０に入射した光Ｌ３が、第２テーパ部分８２の内面で反射されずに、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０内を進行した後、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０から出射することになる。これらによれば、第１アパーチャ部７１の位置精度を緩和しつつ、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０に入射した光Ｌ３を方向Ａに沿って出射させることで、バンドパスフィルタ１４又はファブリペロー干渉フィルタ１０を適切に機能させることができる。

このような点については、アパーチャの外縁の幅（例えば直径）が小さい場合に特に重要である。すなわち、アパーチャの外縁の幅が小さい場合には、アパーチャを通過する光（ここでは、方向Ａに沿って進行する光）の量が少なくなる傾向にある。そのため、アパーチャを通過する光の量を確保するために、方向Ａに沿って進行する光の量を減少させないことが重要である。また、アパーチャの外縁の幅が小さいほど、アパーチャ部が方向Ａに対して少しだけ傾いていると（例えば、図１０の（ａ）参照）、方向Ａに沿ってアパーチャに入射した光がアパーチャの内面で反射されやすくなる。第１アパーチャ部７１によれば、上述したように、第１アパーチャ部７１が方向Ａに対して傾いた状態で配置されていたとしても、方向Ａに沿って第１アパーチャ８０に入射した光の進行方向を維持することができる。そのため、方向Ａに沿ってアパーチャを通過する光の量の減少を抑制することができる。なお、図１０の（ｂ）〜（ｄ）に示される第１アパーチャ部７１及びファブリペロー干渉フィルタ１０と、他の図に示される第１アパーチャ部７１及びファブリペロー干渉フィルタ１０とでは、図示の便宜上、寸法の比率等が異なっている。

また、方向Ａから見た場合に、第２アパーチャ７２ａの外縁は、ファブリペロー干渉フィルタ１０の光透過領域１０ａの外縁又は開口２ａの外縁の外側に位置していてもよい。その場合、筐体２内に入り込む光量を十分に確保することができる。

また、第１アパーチャ部７１は、筐体２と一体で形成されていてもよい。この場合、キャップ４の天壁６の一部が第１アパーチャ部７１として機能し、第１アパーチャ８０は、開口２ａと連通するように天壁６に形成されている。第１アパーチャ部７１が筐体２と一体で形成されていると、振動等によって第１アパーチャ８０とファブリペロー干渉フィルタ１０との位置関係にずれが生じるのを単純な構成で防止することができる。

また、第１アパーチャ部７１が天壁６に接触している例を示したが、第１アパーチャ部７１は、天壁６と離れていてもよい。また、第１アパーチャ部７１は、第２アパーチャ部７２に接触していてもよい。また、第１アパーチャ部７１は、第２アパーチャ部７２と一体で形成されていてもよい。この場合、蓋５５の一部が第１アパーチャ部７１として機能し、第１アパーチャ８０は、第２アパーチャ７２ａと連通するように蓋５５に形成されている。第１アパーチャ部７１が第２アパーチャ部７２と一体で形成されていると、振動等によって第１アパーチャ８０と第２アパーチャ７２ａとの位置関係にずれが生じるのを単純な構成で防止することができる。

また、第２アパーチャ部７２は、蓋５５とは別体で形成された第２アパーチャ部材であってもよい。この場合、好適な材料の選択等、第２アパーチャ部７２の設計の自由度を向上させることができる。また、第２アパーチャ７２ａと第１アパーチャ８０又はファブリペロー干渉フィルタ１０との位置関係をより容易に調整することができる。

また、上述した反射型の分光モジュール５０は、蓋５５の外表面５５ａを対象物に接触させずに、蓋５５の外表面５５ａを対象物から離間させた状態でも、対象物への光の照射、及び対象物で反射された光の検出を実施することができる。また、分光ユニット１００は、光源５１から出射されて対象物を透過した光を検出する透過型の分光モジュール５０に適用されてもよい。また、分光ユニット１００が光検出器８を備えず、筐体２外に配置された光検出器８によって、ファブリペロー干渉フィルタ１０を透過した光が検出されてもよい。

１…光検出装置、２…筐体、２ａ…開口、６…天壁（壁部）、８…光検出器、１０…ファブリペロー干渉フィルタ、１０ａ…光透過領域、３５…第１ミラー部、３６…第２ミラー部、５０…分光モジュール、５１…光源、５１ａ…光出射部、５３…パッケージ、５５ａ…外表面、７１…第１アパーチャ部、７１ａ…第１表面、７１ｂ…第２表面、７２…第２アパーチャ部、７２ａ…第２アパーチャ、８０…第１アパーチャ、８０ｄ…外縁、８１…第１テーパ部分、８２…第２テーパ部分、１００…分光ユニット、Ａ…方向（対向方向）、Ｔ１，Ｔ２…長さ。

Claims (16)

1. 互いの距離が可変とされた第１ミラー部及び第２ミラー部を有するファブリペロー干渉フィルタと、
   前記第１ミラー部及び前記第２ミラー部の対向方向において前記ファブリペロー干渉フィルタと向かい合う開口が形成された壁部を有し、前記ファブリペロー干渉フィルタを収容する筐体と、
   前記壁部に対して前記ファブリペロー干渉フィルタとは反対側に設けられ、前記対向方向において前記開口と向かい合う第１アパーチャが形成された第１アパーチャ部と、
   前記第１アパーチャ部に対して前記壁部とは反対側に設けられ、前記対向方向において前記第１アパーチャと向かい合う第２アパーチャが形成された第２アパーチャ部と、を備え、
   前記対向方向における前記第２アパーチャの長さは、前記対向方向における前記第１アパーチャの長さよりも大きく、
   前記対向方向から見た場合に、前記第１アパーチャの外縁は、前記開口の外縁及び前記第２アパーチャの外縁のそれぞれの内側に位置しており、
   前記第１アパーチャは、前記第１アパーチャ部における前記壁部側の第１表面に至り且つ前記第１表面に向かって広がる第１テーパ部分、及び、前記第１アパーチャ部における前記第２アパーチャ部側の第２表面に至り且つ前記第２表面に向かって広がる第２テーパ部分の少なくとも一方を含む、分光ユニット。
2. 前記第１アパーチャは、前記第１テーパ部分及び前記第２テーパ部分の両方を含む、請求項１に記載の分光ユニット。
3. 前記第１アパーチャは、前記第２テーパ部分のみを含み、
   前記第２テーパ部分は、前記第１表面及び前記第２表面の両方に至っている、請求項１に記載の分光ユニット。
4. 前記対向方向から見た場合に、前記第１アパーチャの前記外縁は、前記ファブリペロー干渉フィルタの光透過領域の外縁の内側に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の分光ユニット。
5. 前記対向方向から見た場合に、前記開口の前記外縁は、前記第２アパーチャの前記外縁の外側に位置している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分光ユニット。
6. 前記第１アパーチャは、エッチングによって形成された開口である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分光ユニット。
7. 前記第１アパーチャ部は、前記壁部とは別体で形成された第１アパーチャ部材であり、前記壁部の表面に設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の分光ユニット。
8. 前記第１アパーチャ部は、前記壁部に固定されている、請求項７に記載の分光ユニット。
9. 前記第２アパーチャ部は、前記第１アパーチャ部とは別体で形成された第２アパーチャ部材である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の分光ユニット。
10. 前記対向方向に垂直な方向における前記第１アパーチャの断面形状は、円形状を呈しており、
    前記対向方向に垂直な方向における前記第２アパーチャの断面形状は、円形状を呈している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の分光ユニット。
11. 前記第１アパーチャ内の領域は、空間であり、
    前記第２アパーチャ内の領域は、空間である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の分光ユニット。
12. 前記筐体内に配置され、前記ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器を更に備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の分光ユニット。
13. 前記第１アパーチャと前記ファブリペロー干渉フィルタとの間に配置されたバンドパスフィルタを更に備え、
    前記第１アパーチャ部及び前記第２アパーチャ部は、前記第１アパーチャ及び前記第２アパーチャを通過した光の全てが前記バンドパスフィルタに入射するように、構成されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の分光ユニット。
14. 前記第１アパーチャ部及び前記第２アパーチャ部は、前記第１アパーチャ及び前記第２アパーチャを通過して前記バンドパスフィルタを透過した前記光の全てが前記ファブリペロー干渉フィルタに入射するように、構成されている、請求項１３に記載の分光ユニット。
15. 前記バンドパスフィルタは、前記壁部を介して前記第１アパーチャ部から離間している、請求項１３又は１４に記載の分光ユニット。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の分光ユニットと、
    光源と、
    前記分光ユニットの前記筐体、及び前記光源を収容するパッケージと、を備え、
    前記第１アパーチャ及び前記第２アパーチャと前記光源の光出射部とは、互いに隣り合うように前記パッケージの外表面に沿って配置されている、分光モジュール。

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