JP5074291B2 - 分光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光を分光して検出する分光モジュールに関する。

従来の分光モジュールとして、両凸レンズであるブロック状の支持体を備えており、支持体の一方の凸面に回折格子等の分光部が設けられ、支持体の他方の凸面側にフォトダイオード等の光検出素子が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような分光モジュールでは、他方の凸面側から入射した光が分光部で分光され、分光された光が光検出素子で検出される。
特開平４−２９４２２３号公報

ところで、上述したような分光モジュールにあっては、支持体に対して分光部を実装するに際し、光硬化性の光学樹脂剤によって分光部の一方の面を支持体の一方の凸面に接着する場合が多い。この場合、支持体の凸面に樹脂剤を塗布した後、分光部を凸面に押し付けつつ凸面に沿って往復動させるなどして樹脂剤をなじませ、支持体に対して分光部を精度良く接着する。しかしながら、このように分光部を支持部に接着するに際し、分光部と支持体とが接触して、傷が生じるおそれがある。そして、傷が分光部及び支持体における光の進路に生じると、傷によって光が散乱されるため、分光モジュールの信頼性が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い分光モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る分光モジュールは、一方の面から入射した光を透過させる、光透過性のガラス又はプラスチックからなる基板と、基板の他方の面に対面する入射面を有し、基板を透過して入射面から入射した光を透過させるレンズ部と、レンズ部に形成され、レンズ部に入射した光を分光すると共に反射する分光部と、基板の一方の面側に配置され、分光部によって反射された光を検出する光検出素子と、他方の面と入射面とが離間するように、基板に対してレンズ部を支持する支持部と、を備えることを特徴とする。

この分光モジュールでは、基板にレンズ部を実装するに際し、支持部によって基板の他方の面とレンズ部の入射面との間に隙間が形成されるため、基板の他方の面とレンズ部の入射面の接触による傷の発生を防止することができる。更に、支持部によって基板とレンズ部とが支持されることにより、基板の他方の面に対してレンズ部の入射面が所定の間隔を有するように位置決めされるため、レンズ部を精度良く基板に実装することができる。従って、分光モジュールの信頼性を向上させることが可能となる。

本発明に係る分光モジュールにおいては、入射面には、分光部に対して所定の位置関係を有する第１の凹部が設けられており、支持部は、基板に光検出素子を位置決めするための基準部に対して所定の位置関係を有するように、基板の他方の面側に設けられると共に、第１の凹部に嵌め合わされていることが好ましい。このような構成によれば、基板に光検出素子を位置決めするための基準部に対して支持部が所定の位置関係を有しているため、レンズ部の入射面に設けられた第１の凹部に支持部を嵌め合わせるだけで、光検出素子がレンズ部に位置決めされる。このとき、第１の凹部が、分光部に対して所定の位置関係を有しているため、分光部と光検出素子とのアライメントを容易に行うことができる。従って、この分光モジュールによれば、分光モジュールの簡便な組立てが可能となる。

本発明に係る分光モジュールにおいては、他方の面には、基板に光検出素子を位置決めするための基準部に対して所定の位置関係を有する第２の凹部が設けられており、支持部は、分光部に対して所定の位置関係を有するように、レンズ部の入射面側に設けられると共に、第２の凹部に嵌め合わされていることが好ましい。このような構成によれば、支持部が分光部に対して所定の位置関係を有しているため、基板の他方の面に設けられた第２の凹部に支持部を嵌め合わせるだけで、分光部が基板に対して位置決めされる。このとき、基板に光検出素子を位置決めするための基準部に対して第２の凹部が所定の位置関係を有しているため、分光部と光検出素子とのアライメントを容易に行うことができる。従って、この分光モジュールによれば、分光モジュールの簡便な組立てが可能となる。

本発明に係る分光モジュールにおいては、支持部は、前記分光部のグレーティング溝の延在方向と略一致する方向に延在していることが好ましい。このような構成によれば、基板に対してレンズ部を位置決めするに際し、グレーティング溝の延在方向と略直交する方向においては、レンズ部と光検出素子とのアライメントが精度良く行われるため、分光部によって分光された光を正確に光検出素子に入射させることができ、分光モジュールの信頼性をより一層向上させることが可能となる。

本発明によれば、分光モジュールの信頼性を向上させることができる。

以下、本発明に係る分光モジュールの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１，２に示されるように、分光モジュール１は、前面（一方の面）２ａから入射した光Ｌ１を透過させる基板２と、基板２を透過して入射面３ａから入射した光Ｌ１を透過させるレンズ部３と、レンズ部３に入射した光Ｌ１を分光すると共に反射する分光部４と、分光部４によって反射された光Ｌ２を検出する光検出素子５と、を備えている。分光モジュール１は、光Ｌ１を分光部４で複数の光Ｌ２に分光し、その光Ｌ２を光検出素子５で検出することにより、光Ｌ１の波長分布や特定波長成分の強度等を測定するマイクロ分光モジュールである。

基板２は、ＢＫ７、パイレックス（登録商標）、石英等の光透過性ガラス、プラスチック等によって、長方形板状（例えば、全長１５〜２０ｍｍ、全幅１１〜１２ｍｍ、厚さ１〜３ｍｍ）に形成されている。基板２の前面２ａには、ＡｌやＡｕ等の単層膜、或いはＣｒ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｒ−Ａｕ等の積層膜からなる配線１１が形成されている。配線１１は、基板２の中央部に配置された複数のパッド部１１ａ、基板２の長手方向における一端部に配置された複数のパッド部１１ｂ、及び対応するパッド部１１ａとパッド部１１ｂとを接続する複数の接続部１１ｃを有している。また、配線１１は、ＣｒＯ等の単層膜、或いはＣｒ−ＣｒＯ等の積層膜からなる光反射防止層１１ｄを基板２の前面２ａ側に有している。

更に、基板２の前面２ａには、基板２に光検出素子５を位置決めするための十字状のアライメントマーク（基準部）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが配線１１と同様の構成によって形成されている。アライメントマーク１２ａ，１２ｂは、基板２の長手方向の両端部にそれぞれ形成されており、基板２の長手方向と略直交する方向における中央位置に配置されている。また、アライメントマーク１２ｃ，１２ｄは、基板２の長手方向と略直交する方向における両端部にそれぞれ形成されており、基板２の長手方向の中央位置に配置されている。

図２，３に示されるように、基板２の後面（他方の面）２ｂには、基板２の長手方向と略直交する方向に延在する断面矩形状（例えば、幅５０〜５００μｍ、深さ５０〜２００μｍ）の凹部（第２の凹部）２ｃが２列設けられている。凹部２ｃは、後面２ｂに平行な略長方形状の底面、及び底面に略垂直且つ基板２の長手方向と略直交する方向に延在する側壁からなり、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有するようにエッチングによって形成されている。

各凹部２ｃには、棒状の支持部８が嵌め合わされている。支持部８は、基板２の後面２ｂとレンズ部３の入射面３ａとが離間するように基板２に対してレンズ部３を支持するための部材であり、基板２と同一の材料、石英等の光透過性ガラス、プラスチック等によって断面円形状（例えば、直径０．１〜１．０ｍｍ）に形成されている。支持部８としては、例えば光ファイバを用いることができる。支持部８は、一部が基板２の凹部２ｃに嵌め合わされて、基板２の板厚方向に突出している。

図４に示されるように、レンズ部３は、基板２と同一の材料、光透過性樹脂、光透過性の無機・有機ハイブリッド材料、或いはレプリカ成形用の光透過性低融点ガラス、プラスチック等によって、半球状のレンズがその入射面（すなわち底面）３ａと略直交し且つ互いに略平行な２つの平面で切り落とされて側面３ｂが形成された形状（例えば半径６〜１０ｍｍ、入射面３ａの全長１２〜１８ｍｍ、入射面３ａの全幅（すなわち側面３ｂ間距離）６〜１０ｍｍ、高さ５〜８ｍｍ）に形成されており、分光部４によって分光された光Ｌ２を光検出素子５の光検出部５ａに結像するレンズとして機能する。

図２〜４に示されるように、レンズ部３の入射面３ａには、支持部８が嵌め合わされる断面矩形状（例えば、幅５０〜５００μｍ、深さ５０〜２００μｍ）の凹部（第１の凹部）３ｃが２列設けられている。これらの凹部３ｃは、入射面３ａに平行な略長方形状の上面、及び上面に略垂直且つ側面３ｂと略直交する方向に延在する側壁からなり、側面３ｂに略直交する方向に延在すると共に、分光部４に対して所定の位置関係を有するように、ダイシング加工等によって形成されている。なお、レンズ部３の凹部３ｃ及び基板２の凹部２ｃは、光Ｌ１，Ｌ２の進路を妨げない位置に設けられている。

レンズ部３は、入射面３ａが基板２の後面２ｂに対面するように支持部８によって支持され、レンズ部３の入射面３ａと基板２の後面２ｂとの間には、基板２の板厚方向において略均一な隙間Ｓ（例えば、１０μｍ〜１００μｍ）が形成されている。そして、この隙間Ｓには、光学樹脂剤１６が充填されている。

分光部４は、レンズ部３の外側表面に形成された回折層６と、回折層６の外側表面に形成された反射層７と、を有する反射型グレーティングである。回折層６は、基板２の長手方向に沿って複数のグレーティング溝６ａが並設されることによって形成され、グレーティング溝６ａの延在方向は、基板２の長手方向と略直交する方向と略一致する。回折層６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が適用され、光硬化性のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、又は有機無機ハイブリッド樹脂などのレプリカ用光学樹脂を光硬化させることよって形成される。反射層７は、膜状であって、例えば、回折層６の外側表面にＡｌやＡｕ等を蒸着することで形成される。

図１，２に示されるように、光検出素子５は、長方形板状（例えば、全長５〜１０ｍｍ、全幅１．５〜３ｍｍ、厚さ０．１〜０．８ｍｍ）に形成されている。光検出素子５の光検出部５ａは、ＣＣＤイメージセンサ、ＰＤアレイ、或いはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、複数のチャンネルが分光部４のグレーティング溝６ａの延在方向と略直交する方向（すなわちグレーティング溝６ａの並設方向）に配列されてなる。光検出部５ａがＣＣＤイメージセンサの場合、２次元的に配置されている画素に入射された位置における光の強度情報がラインビニングされることにより、１次元の位置における光の強度情報とされて、その１次元の位置における光の強度情報が時系列的に読み出される。つまり、ラインビニングされる画素のラインが１チャンネルとなる。光検出部５ａがＰＤアレイ又はＣＭＯＳイメージセンサの場合、１次元的に配置されている画素に入射された位置における光の強度情報が時系列的に読み出されるため、１画素が１チャンネルとなる。なお、光検出部５ａがＰＤアレイ又はＣＭＯＳイメージセンサであって、画素が２次元配列されている場合には、任意の１次元配列方向に並ぶ画素のラインが１チャンネルとなる。また、光検出部５ａがＣＣＤイメージセンサの場合、例えば、配列方向におけるチャンネル同士の間隔が１２．５μｍ、チャンネル全長（ラインビニングされる１次元画素列の長さ）が１ｍｍ、配列されるチャンネルの数が２５６のものが光検出素子５に用いられる。

また、光検出素子５には、チャンネルの配列方向において光検出部５ａと並設され、分光部４に進行する光Ｌ１が通過する光通過孔５ｂが形成されている。光通過孔５ｂは、基板２の長手方向と略直交する方向に延在するスリット（例えば、長さ０．５〜１ｍｍ、幅１０〜１００μｍ）であり、光検出部５ａに対して高精度に位置決めされた状態でエッチング等によって形成されている。

また、基板２の前面２ａには、配線１１のパッド部１１ａ，１１ｂ及びアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを露出させ且つ配線１１の接続部１１ｃを覆うように吸光層１３が形成されている。吸光層１３には、基板２の凹部２ｃの間を通って分光部４に進行する光Ｌ１が通過するように光検出素子５の光通過孔５ｂと対向する位置にスリット１３ａが形成されると共に、光検出素子５の光検出部５ａに進行する光Ｌ２が通過するように光検出部５ａと対向する位置に開口部１３ｂが形成される。吸光層１３は、所定の形状にパターニングされて、ＣｒＯ、ＣｒＯを含む積層膜、或いはブラックレジスト等によって一体成形される。

吸光層１３から露出したパッド部１１ａには、光検出素子５の外部端子が、バンプ１４を介したフェースダウンボンディングによって電気的に接続されている。また、パッド部１１ｂは、外部の電気素子（不図示）と電気的に接続される。そして、光検出素子５の基板２側（ここでは、光検出素子５と基板２又は吸光層１３との間）には、少なくとも光Ｌ２を透過させるアンダーフィル材１５が充填され、これによって、機械強度を保つことができる。

上述した分光モジュール１の製造方法について説明する。

まず、基板２の前面２ａに、配線１１及びアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄをパターニングする。その後、パッド部１１ａ，１１ｂ及びアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが露出され、スリット１３ａ及び開口部１３ｂが形成されるように吸光層１３をパターニングする。この吸光層１３は、フォトリソグラフィによりアライメントして形成される。また、基板２の後面２ｂには、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有する凹部２ｃをエッチング、ハーフカットダイシング、或いはレーザ加工などにより形成する。

吸光層１３の上には、光検出素子５がフェースダウンボンディングによって実装される。このとき、光検出素子５は、光検出部５ａのチャンネルの配列方向が基板２の長手方向と略一致し且つ光検出部５ａが基板２の前面２ａ側を向くように配置され、画像認識によってアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを基準とした所定の位置に実装される。

その一方で、レンズ部３に分光部４を形成する。まず、レンズ部３の頂点付近に滴下したレプリカ用光学樹脂に対し、回折層６に対応するグレーティングが刻まれた光透過性のマスターグレーティング（不図示）を当接させる。次に、レプリカ用光学樹脂にマスターグレーティングを当接させた状態で光を当てて硬化させることによって、基板２の長手方向と略直交する方向に延在する複数のグレーティング溝６ａを有する回折層６を形成する。なお、硬化させた後は、加熱キュアを行うことによって安定化させることが好ましい。レプリカ用光学樹脂が硬化したらマスターグレーティングを離型して、回折層６の外面にアルミや金を蒸着することによって反射層７を形成する。

続いて、基板２における２列の凹部２ｃに２本の支持部８をそれぞれ嵌め合わせると共に、レンズ部３における２列の凹部３ｃに２本の支持部８をそれぞれ嵌め合わせる。これにより、分光部４のグレーティング溝６ａの延在方向が基板２の長手方向と略直交する方向に略一致するようにレンズ部３が基板２に配置される。その後、基板２の後面２ｂとレンズ部３の入射面３ａとの間に形成された隙間Ｓに光硬化性の光学樹脂剤１６を充填させ、レンズ部３を支持部８に沿って往復動させることによって光学樹脂剤１６をなじませる。そして、光を当てて光学樹脂剤１６を硬化させることによって、レンズ部３を基板２に実装する。

上述した分光モジュール１の作用効果について説明する。

この分光モジュール１では、基板２にレンズ部３を実装するに際し、支持部８によって基板２の後面２ｂとレンズ部３の入射面３ａとの間に隙間Ｓが形成されるため、基板２の後面２ｂとレンズ部３の入射面３ａとの接触による傷の発生を防止することができる。更に、支持部８によって基板２とレンズ部３とが支持されることにより、基板２の後面２ｂとレンズ部３の入射面３ａとが基板２の板厚方向において略均一な隙間Ｓを形成するため、レンズ部３を精度良く基板２に実装することができる。従って、分光モジュールの信頼性を向上させることが可能となる。

また、分光モジュール１では、基板２の凹部２ｃが、光検出素子５におけるチャンネルの延在方向（基板２の長手方向と略直交する方向）に延在するように形成されると共に、レンズ部３の凹部３ｃが、分光部４におけるグレーティング溝６ａの延在方向に延在するように形成されている。そのため、基板２の凹部２ｃ及びレンズ部３の凹部３ｃに支持部８を嵌め合わせることによって、光検出素子５におけるチャンネルの配列方向（すなわち分光部４におけるグレーティング溝６ａの並列方向）においては、レンズ部３を基板２に精度良く位置決めすることが可能となる。従って、この分光モジュール１によれば、分光部４によって分光された光Ｌ２がチャンネルの配列方向（チャンネルの幅方向）にずれることなく適切なチャンネル内に入射されるため、分光モジュールの信頼性をより一層向上させることが可能となる。

また、分光モジュール１では、基板２の凹部２ｃが基板２に光検出素子５を位置決めするためのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有していると共に、レンズ部３の凹部３ｃが分光部４に対して所定の位置関係を有している。そのため、基板２の凹部２ｃ及びレンズ部３の凹部３ｃに支持部８を嵌め合わせるだけで、基板２の板厚方向及び基板２の長手方向においてレンズ部３が基板２に対して位置決めされ、分光部４と光検出素子５とのアライメントが容易となる。従って、この分光モジュール１によれば、分光モジュールの簡便な組み立てが可能となる。

また、分光モジュール１では、基板２の凹部２ｃ及びレンズ部３の凹部３ｃが基板２の長手方向と略直交する方向において開口しているため、基板２に対してレンズ部３を実装するに際し、支持部８に沿ってレンズ部３を往復動することによって、隙間Ｓに充填された光学樹脂剤１６をなじませることができる。従って、分光モジュール１では、基板２に対してレンズ部３を実装するに際し、光学樹脂剤１６をなじませて、隙間Ｓにおいて光学樹脂剤１６の偏りや気泡発生を抑制することができるため、基板２に対してレンズ部３をより確実に固定することが可能となる。
［第２の実施形態］

第２の実施形態に係る分光モジュール２１は、基板が第１の実施形態に係る分光モジュール１と相違している。

図５に示されるように、基板２２の後面（他方の面）２２ｂには、レンズ部３の凹部３ｃに嵌め合わされる２列の凸部（支持部）２２ｃが設けられている。これらの凸部２２ｃは、基板２２の長手方向と略直交する方向に延在すると共に、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有するように形成されている。

レンズ部３は、凹部３ｃに嵌め合わされた凸部２２ｃによって、入射面３ａが基板２２の後面２２ｂに対面するように支持され、レンズ部３の入射面３ａと基板２２の後面２２ｂとの間には、基板２２の板厚方向において略均一な隙間Ｓが形成されている。

この分光モジュール２１によれば、レンズ部３の凹部３ｃが、分光部４に対して所定の位置関係を有しているため、レンズ部３の凹部３ｃに基板２２の凸部２２ｃを嵌め合わせるだけで、基板２２の板厚方向及び基板２２の長手方向においてレンズ部３及び分光部４が基板２２に対して位置決めされる。このとき、基板２２の凸部２２ｃが、光検出素子５を位置決めするためのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有しているため、基板２２の板厚方向及び基板２２の長手方向において分光部４が光検出素子５に対して位置決めされて、分光部４と光検出素子５とのアライメントが容易となる。従って、この分光モジュール２１によれば、分光モジュールの簡便な組み立てが可能となる。

なお、図６に示されるように、基板３２の凸部（支持部）３２ｃは、レンズ部３の凹部３ｃに嵌め合わされる先端部３３、及び基板３２の長手方向において先端部３３より幅の大きい耳部３４を有していてもよい。この場合、耳部３４によってレンズ部３の入射面３ａと基板３２の後面３２ｂとの隙間Ｓが安定して形成され、基板３２に対してレンズ部３を精度良く実装することができる。
［第３の実施形態］

第３の実施形態に係る分光モジュール４１は、レンズ部が第１の実施形態に係る分光モジュール１と相違している。

図７に示されるように、レンズ部４３の入射面４３ａには、基板２の凹部２ｃに嵌め合わされる２列の凸部（支持部）４３ｃがレンズ部４３の側面４３ｂと略直交する方向に延在するように設けられている。これらの凸部４３ｃは、分光部４に対して所定の位置関係を有するようにモールド成形や切削によってレンズ部４３と一体的に形成されている。

レンズ部４３は、基板２の凹部２ｃに嵌め合わされた凸部４３ｃによって、入射面４３ａが基板２の後面２ｂに対面するように支持され、レンズ部４３の入射面４３ａと基板２の後面２ｂとの間には、基板２の板厚方向において略均一な隙間Ｓが形成されている。

この分光モジュール４１によれば、レンズ部４３の凸部４３ｃが、分光部４に対して所定の位置関係を有しているため、基板２の凹部２ｃにレンズ部４３の凸部４３ｃを嵌め合わせるだけで、基板２の板厚方向及び基板２の長手方向において、分光部４及びレンズ部３が基板２に対して位置決めされる。このとき、基板２の凹部２ｃが光検出素子５を位置決めするためのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有しているため、基板２の板厚方向及び基板２の長手方向において分光部４が光検出素子５に対して位置決めされることによって、分光部４と光検出素子５とのアライメントが容易となる。従って、この分光モジュール４１によれば、分光モジュールの簡便な組み立てが可能となる。
［第４の実施形態］

第４の実施形態に係る分光モジュール５１は、基板の凹部及びレンズ部の凹部が第１の実施形態に係る分光モジュール１と主に相違している。

図８，９に示すように、基板５２の後面（他方の面）５２ｂには、レジストなどの樹脂やメタルマスクによって基板５２の板厚方向に突出する２つの凸部５２ｃが形成されている。これらの凸部５２ｃは、基板５２の長手方向と略直交する方向に延在するように形成され、凸部５２ｃの先端面には、棒状の支持部５８が嵌め合わされる断面矩形状の凹部（第２の凹部）５２ｄが設けられている。凹部５２ｄは、基板５２の後面５２ｂに平行な略長方形状の底面、及び底面に略垂直且つ底面を囲むように形成された側壁からなり、光検出素子５を位置決めするためのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有するように形成されている。

レンズ部５３の入射面５３ａには、支持部５８が嵌め合わされる断面矩形状の凹部（第１の凹部）５３ｃが２列設けられている。これらの凹部５３ｃは、レンズ部５３の入射面５３ａに平行な略長方形状の上面、及び上面に略垂直且つ上面を囲むように形成された側壁からなり、側面５３ｂに略直交する方向に延在すると共に、分光部４に対して所定の位置関係を有するように、エッチング加工やモールド成形、或いは切削等によって形成されている。なお、基板５２の凸部５２ｃ及びレンズ部５３の凹部５３ｃは、光Ｌ１，Ｌ２の進路を妨げない位置に設けられている。

レンズ部５３は、支持部５８によって入射面５３ａが基板５２の後面５２ｂに対面するように支持され、レンズ部５３の入射面５３ａと基板５２の後面５２ｂとの間には、基板５２の板厚方向において略均一な隙間Ｓが形成されている。

この分光モジュール５１によれば、基板５２の凹部５２ｄが、その底面に略垂直且つ底面を囲むように形成された側壁を有すると共に、レンズ部５３の凹部５３ｃが、その上面に略垂直且つ上面を囲むように形成された側壁を有しているため、基板５２の凹部５２ｄ及びレンズ部５３の凹部５３ｃに支持部５８を嵌め合わせるだけで、基板５２に対してレンズ部５３を位置決めすることが可能となる。そして、基板５２の凹部５２ｄが、光検出素子５を位置決めするためのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有すると共に、レンズ部５３の凹部５３ｃが、分光部４に対して所定の位置関係を有しているため、レンズ部５３に形成された分光部４が基板５２に実装された光検出素子５に対して位置決めされ、結果として分光部４と光検出素子５とのアライメントが実現される。このように、この分光モジュール５１によれば、いわゆるパッシブアライメントが実現されるため、分光モジュールの簡便な組み立てが可能となる。
［第５の実施形態］

第５の実施形態に係る分光モジュール６１は、基板の凹部と、レンズ部の凹部と、支持部とが第１の実施形態に係る分光モジュール１と相違している。

図１０，１１に示されるように、基板６２の後面（他方の面）６２ｂには、四角錐状に凹む凹部（第２の凹部）６２ｃが矩形の各頂点を形成するように４つ設けられている。これらの凹部６２ｃは、光検出素子５を位置決めするためのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有するように形成されている。凹部６２ｃには、球状の支持部６８がそれぞれ嵌め合わされており、支持部６８は、一部が凹部６２ｃに嵌め合わされることによって、基板６２の板厚方向に突出している。

レンズ部６３の底面６３ａには、支持部６８が嵌め合わされるための四角錐状に凹む凹部（第１の凹部）６３ｃが矩形の各頂点を形成するように４つ設けられている。これらの凹部６３ｃは、分光部４に対して所定の位置関係を有するように形成されている。なお、基板６２の凹部６２ｃ及びレンズ部６３の凹部６３ｃは、光Ｌ１，Ｌ２の進路を妨げない位置に設けられている。

レンズ部６３は、支持部６８によって入射面６３ａが基板６２の後面６２ｂに対面するように支持され、レンズ部６３の入射面６３ａと基板６２の後面６２ｂとの間には、基板６２の板厚方向において略均一な隙間Ｓが形成されている。

この分光モジュール６１によれば、基板６２の凹部６２ｃが、光検出素子５を位置決めするためのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して所定の位置関係を有しているため、凹部６２ｃに対して支持部６８を嵌め合わせるだけで、基板６２に対して支持部６８が位置決めされる。そして、レンズ部６３の凹部６３ｃが、分光部４に対して所定の位置関係を有しているため、凹部６３ｃに対して支持部６８を嵌め合わせるだけで、レンズ部６３に対して支持部６８が位置決めされる。従って、この分光モジュール６１によれば、基板６２の凹部６２ｄ及びレンズ部６３の凹部６３ｃに支持部６８を嵌め合わせることによって、結果として分光部４と光検出素子５とのアライメントが実現される。このように、この分光モジュール６１によれば、パッシブアライメントが実現されるため、分光モジュールの簡便な組み立てが可能となる。

更に、この分光モジュール６１によれば、基板６２に対してレンズ部６３を位置決めした後に、基板６２の後面６２ｂとレンズ部６３の入射面６３ａとの間の隙間Ｓに、光学樹脂剤を供給すると、毛細管現象によって光学樹脂剤が隙間Ｓを満たすように流動するため、樹脂剤中に気泡が発生することを抑制することができ、基板６２に対してレンズ部６３をより確実に固定できる。

なお、図１２に示されるように、基板７２の後面（他方の面）７２ｂにおいて矩形の各頂点を形成するように４つの凸部７２ｃがレジストやメタルマスクによって形成され、これらの凸部７２ｃの先端面において四角錐状に凹む凹部（第２の凹部）７２ｄが設けられていてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、第１〜４の実施形態においては、隙間Ｓが、支持部等によってレンズ部の両端部と中央部とに分けられるため、レンズ部の両端部における隙間又はレンズ部の中央部における隙間にのみ光学樹脂剤を充填する構成としてもよい。また、隙間Ｓを分けるための凸部等を基板及びレンズ部のうち少なくとも一方に設けて、選択的に光学樹脂剤を充填可能な領域を形成してもよい。

また、第１〜４の実施形態において、凹部は、断面矩形状に限られず、断面Ｖ字状や断面Ｕ字状であってもよく、第５の実施形態において、凹部は、四角錐状に限られず、直方体状や円柱状に凹んでいてもよい。

また、第１〜４の実施形態において、支持部は、断面半円状、断面三角形状、断面矩形状、断面多角形状等であってもよく、第５の実施形態において、支持部は、球形状に限られず、直方体状や多面体状であってもよい。

また、第１〜４の実施形態において、支持部の数は、３列以上あってもよく、第５の実施形態において、支持部の数は、３つであっても、５つ以上であってもよい。

また、基準部は、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに限定されず、例えば配線１１を基準部として利用し、凹部２０及び光検出素子５の位置合わせを行ってもよい。また、例えば基板２の外形を規定する側面を基準部として利用してもよい。

また、上述した各実施形態における基板、レンズ部、及び支持体の構成を組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る分光モジュールの平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 分光モジュールの概略組立図である。 レンズ部を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る分光モジュールを示す、図３に対応する概略組立図である。 第２の実施形態に係る分光モジュールの変形例を示す、図２に対応する断面図である。 第３の実施形態に係る分光モジュールを示す、図４に対応する斜視図である。 第４の実施形態に係る分光モジュールを示す、図３に対応する概略組立図である。 第４の実施形態に係るレンズ部を示す斜視図である。 第５の実施形態に係る分光モジュールを示す、図３に対応する概略組立図である。 第５の実施形態に係るレンズ部を示す斜視図である。 第５の実施形態に係る分光モジュールの変形例を示す、図３に対応する概略組立図である。

符号の説明

１，２１，３１，５１，６１…分光モジュール、２，２２，３２，５２，６２，７２…基板、２ａ，２２ａ，３２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ…前面（一方の面）、２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ…後面（他方の面）、３，４３，５３，６３…レンズ部、４…分光部、５…光検出素子、６…回折層、６ａ…グレーティング溝、７…反射層、１１…配線、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…アライメントマーク（基準部）、２ｃ，５２ｄ，６２ｃ，７２ｄ…凹部（第２の凹部）、３ｃ，５３ｃ，６３ｃ…凹部（第１の凹部）、２２ｃ，３２ｃ，４３ｃ…凸部（支持部）、Ｓ…隙間。

Claims (4)

1. 一方の面から入射した光を透過させる、光透過性のガラス又はプラスチックからなる基板と、
   前記基板の他方の面に対面する入射面を有し、前記基板を透過して前記入射面から入射した光を透過させるレンズ部と、
   前記レンズ部に形成され、前記レンズ部に入射した光を分光すると共に反射する分光部と、
   前記基板の前記一方の面側に配置され、前記分光部によって反射された光を検出する光検出素子と、
   前記他方の面と前記入射面とが離間するように、前記基板に対して前記レンズ部を支持する支持部と、を備えることを特徴とする分光モジュール。
2. 前記入射面には、前記分光部に対して所定の位置関係を有する第１の凹部が設けられており、
   前記支持部は、前記基板に前記光検出素子を位置決めするための基準部に対して所定の位置関係を有するように、前記基板の前記他方の面側に設けられると共に、前記第１の凹部に嵌め合わされていることを特徴とする請求項１記載の分光モジュール。
3. 前記他方の面には、前記基板に前記光検出素子を位置決めするための基準部に対して所定の位置関係を有する第２の凹部が設けられており、
   前記支持部は、前記分光部に対して所定の位置関係を有するように、前記レンズ部の前記入射面側に設けられると共に、前記第２の凹部に嵌め合わされていることを特徴とする請求項１又は２記載の分光モジュール。
4. 前記支持部は、前記分光部のグレーティング溝の延在方向と略一致する方向に延在していることを特徴とする請求項２又は３記載の分光モジュール。

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