JP5799145B2 - Spectrometer and method for manufacturing the same - Google Patents

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Description

本発明は、光を分光する分光部及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a spectroscopic unit that splits light and a method for manufacturing the same.

従来の分光モジュールとして、光を透過させる基板と、基板上に形成された回折格子パターンと、回折格子パターン上に形成された反射層と、を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional spectroscopic module, a module including a light transmitting substrate, a diffraction grating pattern formed on the substrate, and a reflection layer formed on the diffraction grating pattern is known (for example, Patent Document 1). reference).

特開平4−204401号公報JP-A-4-204401

上述したような分光モジュールにおいて信頼性を向上させるためには、回折格子パターンの形成の安定化が極めて重要である。特に近年、分光モジュールの小型化を図るべく回折格子パターンが微細化・薄型化されており、回折格子パターンの形成の安定化に対する要求は、ますます強くなっている。   In order to improve the reliability of the spectral module as described above, it is extremely important to stabilize the formation of the diffraction grating pattern. Particularly in recent years, the diffraction grating pattern has been miniaturized and thinned in order to reduce the size of the spectroscopic module, and the demand for stabilizing the formation of the diffraction grating pattern has been increasing.

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、回折格子パターンの形成を安定化させることを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to stabilize the formation of a diffraction grating pattern.

上記目的を達成するために、本発明に係る分光部は、一方の側からの光を分光すると共に反射する分光部であって、本体部の曲面に沿うように形成された回折層、回折層よりも厚くなるように回折層の周縁に沿って一体的に形成された鍔部、及び回折層上に形成された反射層を有し、回折層には、他方の側からみた場合に回折層の中心に対して所定の側に偏るように回折格子パターンが形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a spectroscopic section according to the present invention is a spectroscopic section that splits and reflects light from one side, and is formed of a diffraction layer and a diffraction layer that are formed along the curved surface of the main body section. And a reflective layer formed on the diffraction layer, and the diffraction layer has a diffraction layer when viewed from the other side. A diffraction grating pattern is formed so as to be biased to a predetermined side with respect to the center of the center.

本発明によれば、回折格子パターンの形成を安定化させることができる。   According to the present invention, the formation of the diffraction grating pattern can be stabilized.

分光モジュールの一実施形態の平面図である。It is a top view of one embodiment of a spectroscopic module. 図1のII−II線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of FIG. 図1の分光モジュールのレンズ部の斜視図である。It is a perspective view of the lens part of the spectroscopy module of FIG. 図1の分光モジュールの分光部の断面図である。It is sectional drawing of the spectroscopy part of the spectroscopy module of FIG. 図1の分光モジュールの分光部の下面図である。It is a bottom view of the spectroscopy part of the spectroscopy module of FIG. 分光モジュールの製造方法の一実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the manufacturing method of a spectroscopy module. 分光モジュールの製造方法の一実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the manufacturing method of a spectroscopy module.

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。   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 an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1,2に示されるように、分光モジュール1は、光L1を透過させる基板(本体部)2及びレンズ部(本体部)3と、レンズ部3の曲面3a上に設けられた分光部4と、基板の前面2a上に配置された光検出素子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ものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the spectroscopic module 1 includes a substrate (main body portion) 2 and a lens portion (main body portion) 3 that transmit light L <b> 1, and a spectroscopic portion 4 provided on the curved surface 3 a of the lens portion 3. And a photodetecting element 5 disposed on the front surface 2a of the substrate. The spectroscopic module 1 measures the wavelength distribution of the light L1, the intensity of a specific wavelength component, and the like by splitting the light L1 into a plurality of light L2 by the spectroscopic unit 4 and detecting the light L2 by the light detecting element 5. It is.

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や、光透過性モールドガラス、或いは光透過性プラスチック等によって長方形板状に形成されている。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等によって半球状に形成されている。より具体的には、図3に示されるように、レンズ部3は、曲面3a及び前面3bを有する半球状のレンズが前面3bに略垂直で且つ互いに略平行な2つの平面で切り落とされて側面3cが形成された形状となっている。曲面3a上に設けられた分光部4によって分光された光L2は、光検出素子5の光検出部5aに結像される。   The substrate 2 is formed in a rectangular plate shape using light-transmitting glass such as BK7, Pyrex (registered trademark), quartz, light-transmitting molded glass, or light-transmitting plastic. The lens portion 3 is formed in a hemispherical shape from the same material as the substrate 2, a light-transmitting resin, a light-transmitting inorganic / organic hybrid material, or a light-transmitting low melting point glass for replica molding. More specifically, as shown in FIG. 3, the lens unit 3 includes a hemispherical lens having a curved surface 3a and a front surface 3b that is cut off by two planes substantially perpendicular to the front surface 3b and substantially parallel to each other. 3c is formed. The light L2 split by the spectroscopic unit 4 provided on the curved surface 3a is imaged on the photodetection unit 5a of the photodetection element 5.

図1,2に示されるように、基板2の後面2bとレンズ部3の前面3bとは、基板2の長手方向とレンズ部3の側面3cとが略平行となった状態で、光学樹脂やダイレクトボンディングによって接合されている。これにより、基板2及びレンズ部3は、前側(本体部の一方の側)から入射した光L1を透過させることになる。また、分光部4は、基板2及びレンズ部3の後側(本体部の他方の側)に形成された凸状の曲面3a上に設けられ、光検出素子5は、基板2及びレンズ部3の前側に配置されることになる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rear surface 2b of the substrate 2 and the front surface 3b of the lens unit 3 are in a state where the longitudinal direction of the substrate 2 and the side surface 3c of the lens unit 3 are substantially parallel, Joined by direct bonding. Thereby, the board | substrate 2 and the lens part 3 permeate | transmit the light L1 which injected from the front side (one side of a main-body part). Further, the spectroscopic unit 4 is provided on a convex curved surface 3 a formed on the rear side of the substrate 2 and the lens unit 3 (the other side of the main body unit), and the light detection element 5 includes the substrate 2 and the lens unit 3. It will be arranged on the front side.

分光部4は、反射型グレーティングとして構成されており、基板2及びレンズ部3に入射した光L1を分光すると共に、分光された光L2を前側に反射する。より具体的には、図4,5に示されるように、分光部4は、曲面3aに沿うように形成された回折層6、回折層6よりも厚くなるように回折層6の周縁6aに沿って一体的に形成された鍔部7、及び回折層6の外側(後側)の表面に形成された反射層8を有している。   The spectroscopic unit 4 is configured as a reflective grating, and splits the light L1 incident on the substrate 2 and the lens unit 3 and reflects the split light L2 to the front side. More specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the spectroscopic portion 4 is formed on the peripheral layer 6 a of the diffraction layer 6 so as to be thicker than the diffraction layer 6 formed along the curved surface 3 a and the diffraction layer 6. And a reflective layer 8 formed on the outer surface (rear side) of the diffractive layer 6.

回折層6には、回折格子パターン9が形成されている。回折格子パターン9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であって、基板2の長手方向に沿って複数の溝が並設されることによって構成されている。回折格子パターン9は、回折層6の中心Cに対して所定の側(ここでは、基板2の長手方向に沿った一方の側)に偏っている。つまり、回折格子パターン9の中心(重心)は、鍔部7に包囲された回折層6の中心(重心)に対して所定の側にずれている。   A diffraction grating pattern 9 is formed on the diffraction layer 6. The diffraction grating pattern 9 is, for example, a blazed grating having a sawtooth cross section, a binary grating having a rectangular cross section, a holographic grating having a sinusoidal cross section, and a plurality of grooves are arranged in parallel along the longitudinal direction of the substrate 2. Is made up of. The diffraction grating pattern 9 is biased to a predetermined side (here, one side along the longitudinal direction of the substrate 2) with respect to the center C of the diffraction layer 6. That is, the center (centroid) of the diffraction grating pattern 9 is shifted to a predetermined side with respect to the center (centroid) of the diffraction layer 6 surrounded by the flange 7.

回折層6は、後側から見た場合に円形状に形成され、鍔部7は、後側から見た場合に円環状に形成されている。そして、回折格子パターン9が形成された領域Gは、後側から見た場合に長方形状となっており、偏った所定の側において鍔部7の後面7a上に達している。また、反射層8は、後側から見た場合に円形状に形成されており、回折格子パターン9が形成された領域Gに含まれている。更に、回折層6の外側(後側)の表面には、後側から見た場合に反射層8を含み且つ覆うように円形状の保護層11が形成されている。   The diffraction layer 6 is formed in a circular shape when viewed from the rear side, and the flange portion 7 is formed in an annular shape when viewed from the rear side. The region G in which the diffraction grating pattern 9 is formed has a rectangular shape when viewed from the rear side, and reaches the rear surface 7a of the flange portion 7 on a predetermined predetermined side. The reflective layer 8 is formed in a circular shape when viewed from the rear side, and is included in the region G where the diffraction grating pattern 9 is formed. Further, a circular protective layer 11 is formed on the outer (rear) surface of the diffraction layer 6 so as to include and cover the reflective layer 8 when viewed from the rear side.

なお、各部分の寸法の一例は、次の通りである。まず、回折層6は、外径2mm〜10mm、厚さ1μm〜20μmであり、鍔部7は、幅0.1mm〜1mm、厚さ10μm〜500μmである。また、反射層8は、外径1mm〜7mm、厚さ10nm〜2000nmである。更に、回折格子パターン9が形成された領域Gは、一辺の長さ1.5mm〜8mmである。   In addition, an example of the dimension of each part is as follows. First, the diffraction layer 6 has an outer diameter of 2 mm to 10 mm and a thickness of 1 μm to 20 μm, and the flange portion 7 has a width of 0.1 mm to 1 mm and a thickness of 10 μm to 500 μm. The reflective layer 8 has an outer diameter of 1 mm to 7 mm and a thickness of 10 nm to 2000 nm. Furthermore, the region G in which the diffraction grating pattern 9 is formed has a side length of 1.5 mm to 8 mm.

図1,2に示されるように、光検出素子5は、分光部4によって分光された光L2を検出する光検出部5aを有している。光検出部5aは、長尺状のフォトダイオードがその長手方向に略垂直な方向に1次元に配列されて構成されている。光検出素子5は、フォトダイオードの1次元配列方向が基板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ている。なお、光検出素子5は、フォトダイオードアレイに限定されず、C−MOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等であってもよい。   As illustrated in FIGS. 1 and 2, the light detection element 5 includes a light detection unit 5 a that detects the light L <b> 2 that is split by the light splitting unit 4. The light detection unit 5a is configured by arranging one-dimensional long pixels in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction. The photodetecting element 5 is arranged so that the one-dimensional arrangement direction of the photodiodes substantially coincides with the longitudinal direction of the substrate 2 and the photodetecting portion 5a faces the front surface 2a side of the substrate 2. The light detection element 5 is not limited to a photodiode array, and may be a C-MOS image sensor, a CCD image sensor, or the like.

光検出素子5には、分光部4に進行する光L1を基板2及びレンズ部3に入射させる光通過孔12が設けられている。光通過孔12は、フォトダイオードの1次元配列方向に沿って光検出部5aと並設されている。光通過孔12は、基板2の長手方向に略垂直で且つ基板2の前面2aに略平行な方向に延在するスリットであり、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。   The light detection element 5 is provided with a light passage hole 12 through which the light L1 traveling to the spectroscopic unit 4 enters the substrate 2 and the lens unit 3. The light passage hole 12 is juxtaposed with the light detection unit 5a along the one-dimensional arrangement direction of the photodiodes. The light passage hole 12 is a slit extending in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the substrate 2 and substantially parallel to the front surface 2a of the substrate 2, and is etched while being positioned with high accuracy with respect to the light detection portion 5a. Etc. are formed.

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13が形成されている。配線13は、複数のパッド部13a、複数のパッド部13b、及び対応するパッド部13aとパッド部13bとを接続する複数の接続部13cを有している。配線13に対して基板2の前面2a側には、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14が形成されている。   On the front surface 2a of the substrate 2, a wiring 13 made of a single layer film such as Al or Au, or a laminated film such as Cr-Pt-Au, Ti-Pt-Au, Ti-Ni-Au, Cr-Au is formed. ing. The wiring 13 includes a plurality of pad portions 13a, a plurality of pad portions 13b, and a plurality of connection portions 13c that connect the corresponding pad portions 13a and the pad portions 13b. On the front surface 2 a side of the substrate 2 with respect to the wiring 13, an antireflection layer 14 made of a single layer film such as CrO or a laminated film such as Cr—CrO is formed.

更に、基板2の前面2aには、CrO等の単層膜、CrO等を含む積層膜、或いはブラックレジスト等からなる光吸収層15が形成されている。光吸収層15は、配線13のパッド部13a,13bを露出させる一方で、配線13の接続部13cを覆っている。光吸収層15には、分光部4に進行する光L1を通過させるスリット15b、及び光検出素子5の光検出部5aに進行する光L2を通過させる開口15aが設けられている。スリット15bは、光検出素子5の光通過孔12と対向しており、開口15aは、光検出部5aと対向している。   Further, a light absorption layer 15 made of a single layer film such as CrO, a laminated film including CrO, or a black resist is formed on the front surface 2a of the substrate 2. The light absorption layer 15 exposes the pad portions 13 a and 13 b of the wiring 13, and covers the connection portion 13 c of the wiring 13. The light absorption layer 15 is provided with a slit 15b that allows the light L1 that travels to the spectroscopic unit 4 to pass therethrough, and an opening 15a that allows the light L2 that travels to the light detection unit 5a of the light detection element 5 to pass. The slit 15b faces the light passage hole 12 of the light detection element 5, and the opening 15a faces the light detection unit 5a.

光吸収層15から露出するパッド部13aには、バンプ16を介したフェースダウンボンディングによって光検出素子5の外部端子が電気的に接続されている。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又は光吸収層15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17が充填されている。なお、図に示された構成においては、光検出素子5と基板2との間の全体にアンダーフィル材17が充填されているが、アンダーフィル材17をバンプ16の周辺のみに充填する構成としてもよい。また、光吸収層15から露出するパッド部13bは、分光モジュール1の外部端子として機能する。すなわち、光吸収層15から露出するパッド部13bには、外部配線等が電気的に接続される。   An external terminal of the light detection element 5 is electrically connected to the pad portion 13 a exposed from the light absorption layer 15 by face-down bonding via the bump 16. The substrate 2 side of the light detection element 5 (here, between the light detection element 5 and the substrate 2 or the light absorption layer 15) is filled with an underfill material 17 that transmits at least the light L2. In the configuration shown in the figure, the underfill material 17 is filled between the photodetecting element 5 and the substrate 2, but the underfill material 17 is filled only around the bumps 16. Also good. Further, the pad portion 13 b exposed from the light absorption layer 15 functions as an external terminal of the spectroscopic module 1. That is, external wiring or the like is electrically connected to the pad portion 13 b exposed from the light absorption layer 15.

次に、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。   Next, a method for manufacturing the spectral module 1 described above will be described.

まず、レンズ部3に分光部4を形成する。より具体的には、図6(a)に示されるように、レンズ部3の曲面3aの頂部付近に、例えば、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等からなる光硬化性のレプリカ用光学樹脂材21を塗布する。続いて、図6(b)に示されるように、樹脂材21に、石英等からなる光透過性のマスタモールド(型)22を押し当てる。マスタモールド22には、レンズ部3の曲面3aと略同一の曲率を有する凹状の曲面22aが設けられており、曲面22aには、回折格子パターン9に対応する複数の溝22bが形成されている。   First, the spectroscopic unit 4 is formed in the lens unit 3. More specifically, as shown in FIG. 6A, near the top of the curved surface 3a of the lens unit 3, for example, for a photocurable replica made of epoxy resin, acrylic resin, organic / inorganic hybrid resin, or the like. Optical resin material 21 is applied. Subsequently, as shown in FIG. 6B, a light transmissive master mold (mold) 22 made of quartz or the like is pressed against the resin material 21. The master mold 22 is provided with a concave curved surface 22a having substantially the same curvature as the curved surface 3a of the lens unit 3, and a plurality of grooves 22b corresponding to the diffraction grating pattern 9 are formed on the curved surface 22a. .

そして、図6(b)に示されるように、樹脂材21にマスタモールド22を押し当てた状態で、マスタモールド22を介して樹脂材21に紫外線UVを照射し、樹脂材21を硬化させることにより、回折格子パターン9が形成された回折層6、及び鍔部7を一体的に形成する。   Then, as shown in FIG. 6B, in a state where the master mold 22 is pressed against the resin material 21, the resin material 21 is irradiated with ultraviolet UV through the master mold 22 to cure the resin material 21. Thus, the diffraction layer 6 on which the diffraction grating pattern 9 is formed and the flange portion 7 are integrally formed.

続いて、図6(c)に示されるように、回折層6において回折格子パターン9が偏った所定の側Aに対し、その反対側Bを先行させるように、樹脂材21からマスタモールド22を離す。つまり、マスタモールド22との密着性が相対的に高くなる回折格子パターン9に対する離型を相対的に遅らせる。なお、離型させた後は、加熱キュア行うことによって樹脂材21を安定化させることが好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 6C, the master mold 22 is moved from the resin material 21 so that the opposite side B precedes the predetermined side A where the diffraction grating pattern 9 is biased in the diffraction layer 6. Release. That is, the release from the diffraction grating pattern 9 that has relatively high adhesion to the master mold 22 is relatively delayed. In addition, after releasing, it is preferable to stabilize the resin material 21 by performing heat curing.

続いて、図7(a)に示されるように、マスク23の開口23aを介して、回折格子パターン9内の所定の領域Gに、AlやAu等の金属Mを蒸着することにより、反射層8を膜状に形成する。そして、図7(b)に示されるように、反射層8を含み且つ覆うように、パッシベーション膜である保護層11を形成し、分光部4を得る。   Subsequently, as shown in FIG. 7A, a reflective layer is formed by depositing a metal M such as Al or Au on a predetermined region G in the diffraction grating pattern 9 through the opening 23 a of the mask 23. 8 is formed into a film. Then, as shown in FIG. 7B, a protective layer 11 that is a passivation film is formed so as to include and cover the reflective layer 8, thereby obtaining the spectroscopic unit 4.

以上のように分光部4を形成する一方で、基板2に光検出素子5を実装する。より具体的には、まず、基板2の前面2aに、光反射防止層14と配線13とをパターニングして形成し、更に、光吸収層15を全面に形成した後、パターニングしてパッド部13a,13bを露出させると共に、スリット15b及び開口15aを形成する。続いて、基板2の前面2aに、フェースダウンボンディングによって光検出素子5を実装する。   While the spectroscopic unit 4 is formed as described above, the light detection element 5 is mounted on the substrate 2. More specifically, first, the light reflection preventing layer 14 and the wiring 13 are formed on the front surface 2a of the substrate 2 by patterning, and further, the light absorption layer 15 is formed on the entire surface, and then patterned to form the pad portion 13a. , 13b are exposed, and a slit 15b and an opening 15a are formed. Subsequently, the light detection element 5 is mounted on the front surface 2a of the substrate 2 by face-down bonding.

そして、光検出素子5の光検出部5a及び光通過孔12に対し分光部4を高精度に位置決めした状態で、光検出素子5が実装された基板2の後面2bと、分光部4が形成されたレンズ部3の前面3bとを光学樹脂やダイレクトボンディングによって接合し、分光モジュール1を完成させる。   Then, the rear surface 2b of the substrate 2 on which the photodetecting element 5 is mounted and the spectroscopic unit 4 are formed in a state where the spectroscopic unit 4 is positioned with high accuracy with respect to the photodetecting unit 5a and the light passage hole 12 of the photodetecting element 5. The spectroscopic module 1 is completed by joining the front surface 3b of the lens unit 3 thus formed by optical resin or direct bonding.

以上説明したように、分光モジュール1及びその製造方法においては、回折層6よりも厚くなるように回折層6の周縁6aに沿って鍔部7が一体的に形成されている。これにより、マスタモールド22を用いて回折層6及び鍔部7を形成する場合の離型時に、レンズ部3の凸状の曲面3aに沿うように形成された回折層6がマスタモールド22に持っていかれて曲面3aから剥離するのを防止することができる。更に、回折層6の中心Cに対して所定の側に偏るように回折格子パターン9が形成されている。これにより、回折層6の所定の側に対してその反対側を先行させるように離型を行うことで(すなわち、マスタモールド22との密着性が相対的に高くなる回折格子パターン9に対する離型を相対的に遅らせることで)、回折層6が剥離したり、回折格子パターン9が損傷したりするのを防止することができる。よって、分光モジュール1及びその製造方法によれば、回折格子パターン9の形成を安定化させることが可能となる。   As described above, in the spectroscopic module 1 and the manufacturing method thereof, the flange portion 7 is integrally formed along the peripheral edge 6 a of the diffraction layer 6 so as to be thicker than the diffraction layer 6. Thus, the diffractive layer 6 formed along the convex curved surface 3 a of the lens unit 3 is held in the master mold 22 when releasing the diffractive layer 6 and the flange portion 7 using the master mold 22. Therefore, it is possible to prevent peeling from the curved surface 3a. Further, a diffraction grating pattern 9 is formed so as to be biased to a predetermined side with respect to the center C of the diffraction layer 6. Thus, by performing release so that the opposite side precedes a predetermined side of the diffraction layer 6 (that is, release from the diffraction grating pattern 9 in which the adhesion to the master mold 22 is relatively high). Can be prevented from peeling off or damaging the diffraction grating pattern 9. Therefore, according to the spectroscopic module 1 and the manufacturing method thereof, the formation of the diffraction grating pattern 9 can be stabilized.

なお、マスタモールド22との密着性が相対的に高くなる回折格子パターン9が回折層6の一部のみに形成されていることも、回折格子パターン9が回折層6の全体に形成されている場合に比べ、マスタモールド22の離型をスムーズにすることに寄与している。   Note that the diffraction grating pattern 9 having relatively high adhesion to the master mold 22 is formed only on a part of the diffraction layer 6, or the diffraction grating pattern 9 is formed on the entire diffraction layer 6. Compared to the case, this contributes to smooth release of the master mold 22.

また、回折層6に反射層8を形成する際には、分光部4がレンズ部3の凸状の曲面3a上に形成されることもあって、マスク23の回転方向への位置ずれが生じ易くなる。ここで、光検出素子5の光通過孔12の断面形状と略相似形となるように(例えば、長方形状となるように)反射層を形成すると、形成された反射層にも回転方向への位置ずれが生じるので、そのように製造された分光モジュールには個体差が生じてしまう。ところが、分光モジュール1では、反射層8が円形状に形成されているので、マスク23の回転方向への位置ずれが吸収されることになる。従って、分光モジュール1の個体差を少なくして、感度のばらつきを抑えることが可能となる。   Further, when the reflective layer 8 is formed on the diffraction layer 6, the spectroscopic unit 4 may be formed on the convex curved surface 3 a of the lens unit 3, so that the mask 23 is displaced in the rotational direction. It becomes easy. Here, when the reflective layer is formed so as to be substantially similar to the cross-sectional shape of the light passage hole 12 of the light detection element 5 (for example, to have a rectangular shape), the formed reflective layer also has a rotational direction. Since misalignment occurs, individual differences occur in the spectral modules thus manufactured. However, in the spectroscopic module 1, since the reflective layer 8 is formed in a circular shape, the displacement in the rotation direction of the mask 23 is absorbed. Accordingly, it is possible to reduce individual differences among the spectral modules 1 and suppress sensitivity variations.

また、回折格子パターン9が形成された領域Gに含まれるように反射層8が形成されている。この場合、回折層6において回折格子パターン9が形成されていない領域に反射層8が存在しないため、その回折格子パターン9が形成されていない領域に到達した光が分光されずに基板2及びレンズ部3内に反射されて光検出素子5で検出されたり、迷光となったりするのを抑制することができる。しかも、回折格子パターン9が形成された領域Gであって且つ反射層8が存在しない領域Geに到達した光は、僅かながら分光されると共に反射されて光検出素子5で検出されることになるので、感度の向上を図ることができる。   Further, the reflective layer 8 is formed so as to be included in the region G where the diffraction grating pattern 9 is formed. In this case, since the reflecting layer 8 does not exist in the region where the diffraction grating pattern 9 is not formed in the diffraction layer 6, the light that has reached the region where the diffraction grating pattern 9 is not formed is not spectrally dispersed and the substrate 2 and the lens. It can suppress that it reflects in the part 3 and is detected with the photon detection element 5, or it becomes stray light. Moreover, the light that has reached the region G where the diffraction grating pattern 9 is formed and where the reflective layer 8 is not present is slightly dispersed and reflected and detected by the light detecting element 5. Therefore, the sensitivity can be improved.

また、回折層6には、反射層8を含み且つ覆うように保護層11が形成されている。これにより、回折格子パターン9が形成された領域Gであって且つ反射層8が存在しない領域Geに保護層11が接触することになるので、アンカー効果によって、回折層6から保護層11が剥離するのを防止することができる。   Further, a protective layer 11 is formed on the diffraction layer 6 so as to include and cover the reflective layer 8. As a result, the protective layer 11 comes into contact with the region Ge where the diffraction grating pattern 9 is formed and where the reflective layer 8 is not present, so that the protective layer 11 is peeled off from the diffraction layer 6 due to the anchor effect. Can be prevented.

更に、回折格子パターン9が所定の側において鍔部7の後面7a上に達しているので、所定の側における鍔部7との境界まで、回折層6に回折格子パターン9を精度良く形成することができる。また、鍔部7の後面7aにおいて回折格子パターン9の状態を容易に検査することが可能となる。   Further, since the diffraction grating pattern 9 reaches the rear surface 7a of the flange portion 7 on the predetermined side, the diffraction grating pattern 9 can be accurately formed on the diffraction layer 6 up to the boundary with the flange portion 7 on the predetermined side. Can do. Further, it is possible to easily inspect the state of the diffraction grating pattern 9 on the rear surface 7a of the flange portion 7.

なお、分光部4を凸状の曲面3a上に設けることで、厚さ1μm〜20μmというように、回折層6を極薄く形成することができる。これにより、回折層6での光吸収を抑制して、光の利用効率を向上させることが可能となる。しかも、回折層6を極薄く形成することで、熱や水分に起因した回折層6の変形(伸縮等)を抑制することができ、安定した分光特性、及び高い信頼性を確保することが可能となる。その一方で、分光部4を凸状の曲面3a上に設けることにより、回折層6よりも鍔部7を確実且つ容易に厚くすることができ、曲面3aから回折層6が剥離するのを防止することが可能となる。   In addition, by providing the spectroscopic part 4 on the convex curved surface 3a, the diffractive layer 6 can be formed extremely thin so as to have a thickness of 1 μm to 20 μm. Thereby, the light absorption in the diffraction layer 6 can be suppressed and the light utilization efficiency can be improved. Moreover, by forming the diffractive layer 6 to be extremely thin, it is possible to suppress deformation (stretching and the like) of the diffractive layer 6 due to heat and moisture, and to ensure stable spectral characteristics and high reliability. It becomes. On the other hand, by providing the spectroscopic portion 4 on the convex curved surface 3a, the collar portion 7 can be made thicker and more reliable than the diffraction layer 6, and the diffraction layer 6 is prevented from peeling off from the curved surface 3a. It becomes possible to do.

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、分光部が設けられる凸状の曲面は、球面以外の曲面であってもよい。また、基板2及びレンズ部3は、一体的に形成されたものであってもよい。更に、光通過孔が設けられていない光検出素子を採用し、例えば、光吸収層15のスリット15bから光L1を入射させてもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the convex curved surface provided with the spectroscopic unit may be a curved surface other than a spherical surface. Moreover, the board | substrate 2 and the lens part 3 may be integrally formed. Furthermore, a light detection element that is not provided with a light passage hole may be employed, and for example, the light L1 may be incident from the slit 15b of the light absorption layer 15.

分光モジュールは、一方の側から入射した光を透過させる本体部と、本体部の他方の側に形成された凸状の曲面上に設けられ、本体部に入射した光を分光すると共に本体部の一方の側に反射する分光部と、本体部の一方の側に配置され、分光部によって分光された光を検出する光検出素子と、を備え、分光部は、曲面に沿うように形成された回折層、回折層よりも厚くなるように回折層の周縁に沿って一体的に形成された鍔部、及び回折層の他方の側に形成された反射層を有し、回折層には、回折層の中心に対して所定の側に偏るように回折格子パターンが形成されていることを特徴とする。   The spectroscopic module is provided on a main body part that transmits light incident from one side and a convex curved surface formed on the other side of the main body part. A spectroscopic portion that reflects on one side, and a light detection element that is disposed on one side of the main body portion and detects light dispersed by the spectroscopic portion, and the spectroscopic portion is formed along a curved surface The diffractive layer includes a ridge formed integrally along the periphery of the diffractive layer so as to be thicker than the diffractive layer, and a reflective layer formed on the other side of the diffractive layer. A diffraction grating pattern is formed so as to be biased to a predetermined side with respect to the center of the layer.

この分光モジュールでは、回折層よりも厚くなるように回折層の周縁に沿って鍔部が一体的に形成されている。これにより、例えば型を用いて回折層及び鍔部を形成する場合の離型時に、本体部の凸状の曲面に沿うように形成された回折層が型に持っていかれて曲面から剥離するのを防止することができる。更に、回折層の中心に対して所定の側に偏るように回折格子パターンが形成されている。これにより、前述した離型時に、回折層の所定の側に対してその反対側を先行させるように離型を行えば(すなわち、型との密着性が相対的に高くなる回折格子パターンに対する離型を相対的に遅らせれば)、回折層が剥離したり、回折格子パターンが損傷したりするのを防止することができる。よって、この分光モジュールによれば、回折格子パターンの形成を安定化させることが可能となる。   In this spectroscopic module, the flange portion is integrally formed along the periphery of the diffraction layer so as to be thicker than the diffraction layer. Thus, for example, when forming a diffraction layer and a collar using a mold, the diffraction layer formed along the convex curved surface of the main body is held by the mold and peeled off from the curved surface. Can be prevented. Further, a diffraction grating pattern is formed so as to be biased to a predetermined side with respect to the center of the diffraction layer. As a result, at the time of the above-described mold release, if the mold is released so that the opposite side precedes a predetermined side of the diffraction layer (that is, the mold is released from the diffraction grating pattern having relatively high adhesion to the mold). By relatively delaying the mold), it is possible to prevent the diffraction layer from peeling off or the diffraction grating pattern from being damaged. Therefore, according to the spectroscopic module, the formation of the diffraction grating pattern can be stabilized.

分光モジュールにおいては、反射層は、円形状に形成されていることが好ましい。回折層の他方の側に反射層を形成する際には、分光部が本体部の凸状の曲面上に形成されることもあって、回転方向への位置ずれが生じ易くなるが、反射層が円形状に形成されているので、回転方向への位置ずれが吸収される。従って、分光モジュールの個体差を少なくして、感度のばらつきを抑えることが可能となる。   In the spectroscopic module, the reflective layer is preferably formed in a circular shape. When the reflective layer is formed on the other side of the diffractive layer, the spectroscopic part may be formed on the convex curved surface of the main body part, and the positional deviation in the rotation direction is likely to occur. Is formed in a circular shape, so that the displacement in the rotational direction is absorbed. Accordingly, it is possible to reduce individual differences among the spectral modules and suppress variations in sensitivity.

分光モジュールにおいては、反射層は、回折格子パターンが形成された領域に含まれるように形成されていることが好ましい。この場合、回折層において回折格子パターンが形成されていない領域に反射層が存在しないため、その回折格子パターンが形成されていない領域に到達した光が分光されずに本体部内に反射されて光検出素子で検出されたり、迷光となったりするのを抑制することができる。しかも、回折格子パターンが形成された領域であって且つ反射層が存在しない領域に到達した光は、僅かながら分光されると共に反射されて光検出素子で検出されることになるので、感度の向上を図ることができる。   In the spectroscopic module, the reflective layer is preferably formed so as to be included in the region where the diffraction grating pattern is formed. In this case, since there is no reflective layer in the region where the diffraction grating pattern is not formed in the diffraction layer, the light that reaches the region where the diffraction grating pattern is not formed is reflected in the main body without being dispersed and is detected. It is possible to suppress detection by an element or stray light. In addition, the light that reaches the region where the diffraction grating pattern is formed and where the reflective layer does not exist is slightly dispersed and reflected and detected by the light detection element, thereby improving the sensitivity. Can be achieved.

このとき、回折層の他方の側には、反射層を含み且つ覆うように保護層が形成されていることが好ましい。この場合、回折格子パターンが形成された領域であって且つ反射層が存在しない領域に保護層が接触することになるので、アンカー効果によって、回折層から保護層が剥離するのを防止することができる。   At this time, it is preferable that a protective layer is formed on the other side of the diffraction layer so as to include and cover the reflective layer. In this case, since the protective layer comes into contact with the region where the diffraction grating pattern is formed and the reflective layer is not present, it is possible to prevent the protective layer from being peeled off from the diffraction layer by the anchor effect. it can.

分光モジュールにおいては、回折格子パターンは、所定の側において鍔部上に達していることが好ましい。この場合、所定の側における鍔部との境界まで、回折層に回折格子パターンを精度良く形成することができる。また、鍔部において回折格子パターンの状態を容易に検査することが可能となる。   In the spectroscopic module, it is preferable that the diffraction grating pattern reaches the upper part on a predetermined side. In this case, the diffraction grating pattern can be accurately formed in the diffraction layer up to the boundary with the flange on the predetermined side. In addition, it is possible to easily inspect the state of the diffraction grating pattern in the collar portion.

また、分光モジュールの製造方法は、上述した分光モジュールの製造方法であって、本体部の他方の側に形成された凸状の曲面上に、樹脂材を載置する工程と、樹脂材に型を押し当て、樹脂材を硬化させることにより、回折格子パターンが形成された回折層、及び鍔部を形成する工程と、所定の側に対してその反対側を先行させるように、樹脂材から型を離す工程と、を含むことを特徴とする。   The spectral module manufacturing method is the above-described spectral module manufacturing method, a step of placing a resin material on a convex curved surface formed on the other side of the main body, and a mold on the resin material. By pressing and curing the resin material, the step of forming the diffraction layer on which the diffraction grating pattern is formed, and the collar portion, and the mold from the resin material so that the opposite side precedes the predetermined side And a step of releasing.

この分光モジュールの製造方法では、離型時には、回折層よりも厚くなるように回折層の周縁に沿って鍔部が一体的に形成されている。これにより、本体部の凸状の曲面に沿うように形成された回折層が型に持っていかれて曲面から剥離するのを防止することができる。更に、回折層の所定の側に対してその反対側を先行させるように離型が行われるので、型との密着性が相対的に高くなる回折格子パターンに対する離型が相対的に遅らせられることになる。これにより、回折層が剥離したり、回折格子パターンが損傷したりするのを防止することができる。よって、この分光モジュールの製造方法によれば、回折格子パターンの形成を安定化させることが可能となる。   In this method for manufacturing a spectroscopic module, the ribs are integrally formed along the periphery of the diffraction layer so as to be thicker than the diffraction layer when released. Thereby, it is possible to prevent the diffraction layer formed along the convex curved surface of the main body from being held in the mold and peeled off from the curved surface. Further, since the mold release is performed so that the opposite side precedes the predetermined side of the diffraction layer, the mold release with respect to the diffraction grating pattern having relatively high adhesion to the mold is relatively delayed. become. Thereby, it can prevent that a diffraction layer peels or a diffraction grating pattern is damaged. Therefore, according to the method for manufacturing a spectroscopic module, the formation of the diffraction grating pattern can be stabilized.

1…分光モジュール、2…基板(本体部)、3…レンズ部(本体部)、3a…曲面、4…分光部、5…光検出素子、6…回折層、6a…周縁、7…鍔部、8…反射層、9…回折格子パターン、11…保護層、21…樹脂材、22…マスタモールド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spectroscopic module, 2 ... Board | substrate (main body part), 3 ... Lens part (main body part), 3a ... Curved surface, 4 ... Spectroscopic part, 5 ... Photodetection element, 6 ... Diffraction layer, 6a ... Periphery, 7 ... Gutter part 8 ... reflective layer, 9 ... diffraction grating pattern, 11 ... protective layer, 21 ... resin material, 22 ... master mold.

Claims (6)

一方の側からの光を分光すると共に反射する分光部であって、
本体部の曲面に沿うように形成された回折層、前記回折層よりも厚くなるように前記回折層の周縁に沿って一体的に形成された鍔部、及び前記回折層上に形成された反射層を有し、
前記回折層には、他方の側からみた場合に回折層の中心に対して所定の側に偏るように回折格子パターンが形成されていることを特徴とする分光部。
A spectroscopic unit that splits and reflects light from one side,
A diffraction layer formed along the curved surface of the main body, a flange formed integrally along the periphery of the diffraction layer so as to be thicker than the diffraction layer, and a reflection formed on the diffraction layer Has a layer,
The spectroscopic section, wherein a diffraction grating pattern is formed on the diffraction layer so as to be biased to a predetermined side with respect to the center of the diffraction layer when viewed from the other side.
前記反射層は、円形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の分光部。   The spectroscopic section according to claim 1, wherein the reflective layer is formed in a circular shape. 前記反射層は、前記回折格子パターンが形成された領域に含まれるように形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の分光部。   The spectroscopic unit according to claim 1, wherein the reflective layer is formed so as to be included in a region where the diffraction grating pattern is formed. 前記回折層上には、前記反射層を含み且つ覆うように保護層が形成されていることを特徴とする請求項3記載の分光部。   The spectroscopic section according to claim 3, wherein a protective layer is formed on the diffraction layer so as to include and cover the reflective layer. 前記回折格子パターンは、前記所定の側において前記鍔部上に達していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の分光部。   5. The spectroscopic unit according to claim 1, wherein the diffraction grating pattern reaches the upper part on the predetermined side. 請求項1記載の分光部の製造方法であって、
前記本体部の曲面上に、樹脂材を載置する工程と、
前記樹脂材に型を押し当て、前記樹脂材を硬化させることにより、前記回折格子パターンが形成された前記回折層、及び前記鍔部を形成する工程と、
前記所定の側に対してその反対側を先行させるように、前記樹脂材から前記型を離す工程と、を含むことを特徴とする分光部の製造方法。
A method of manufacturing a spectroscopic unit according to claim 1,
Placing a resin material on the curved surface of the main body,
Pressing the mold against the resin material and curing the resin material to form the diffraction layer on which the diffraction grating pattern is formed, and the flange portion;
And a step of separating the mold from the resin material so that the opposite side precedes the predetermined side.
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