JP7527110B2 - 分光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、分光モジュールに関する。

測定光を複数の波長帯域の光に分光して各波長帯域の光を検出する分光モジュールとして、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタが筐体内に配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－２４２１１７号公報

上述したような分光モジュールでは、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタにおける相互間の位置精度（すなわち、隣り合うビームスプリッタ間の位置精度、隣り合うバンドパスフィルタ間の位置精度、及び向かい合うビームスプリッタ及びバンドパスフィルタ間の位置精度）を確保することが、分光精度の向上を図る上で重要である。

本発明は、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタにおける相互間の位置精度を確保することができる分光モジュールを提供することを目的とする。

本発明の分光モジュールは、第１方向に沿って配列された複数のビームスプリッタと、複数のビームスプリッタに対して第１方向と交差する第２方向における一方の側に配置され、それぞれが複数のビームスプリッタのそれぞれと向かい合う複数のバンドパスフィルタと、複数のバンドパスフィルタに対して第２方向における一方の側に配置され、それぞれが複数のバンドパスフィルタのそれぞれと向かい合う複数の受光領域を有する光検出器と、複数のビームスプリッタを支持する第１支持体と、複数のバンドパスフィルタを支持する第２支持体と、第２支持体と一体的に形成された壁部を有し、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタを収容する筐体と、を備え、第１支持体には、第１方向及び第２方向の両方向に平行な外側表面が形成されており、壁部には、第１方向及び第２方向の両方向に平行な内側表面が形成されており、第２支持体及び筐体の少なくとも一方は、第１方向及び第２方向の両方向に平行な面内での第１支持体の位置を規定する規定部を有し、第１支持体は、規定部によって位置が規定された状態で、外側表面が内側表面に接触するように壁部に取り付けられている。

この分光モジュールでは、複数のビームスプリッタが第１支持体によって支持されており、複数のバンドパスフィルタが第２支持体によって支持されている。これにより、一体的に形成された同一の支持体によって複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタが支持されている場合に比べ、第１支持体においては複数のビームスプリッタに応じた構造によって隣り合うビームスプリッタ間の位置精度を確保することができ、第２支持体においては複数のバンドパスフィルタに応じた構造によって隣り合うバンドパスフィルタ間の位置精度を確保することができる。また、筐体の壁部が第２支持体と一体的に形成されており、第１支持体が、規定部によって位置が規定された状態で、面接触するように筐体の壁部に取り付けられている。これにより、向かい合うビームスプリッタ及びバンドパスフィルタ間の位置精度を確保することができる。更に、筐体の強度が向上するため、筐体の変形等に起因して複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタにおける相互間の位置関係に狂いが生じ難い。よって、この分光モジュールによれば、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタにおける相互間の位置精度を確保することができる。

本発明の分光モジュールでは、第１支持体は、第１係合部を有し、筐体は、規定部として、第１係合部と係合した第２係合部を有してもよい。これによれば、筐体に対して第１支持体を位置決めすることができ、延いては、筐体の壁部と一体的に形成された第２支持体に対して第１支持体を位置決めすることができる。したがって、向かい合うビームスプリッタ及びバンドパスフィルタ間の位置精度を容易に且つ確実に確保することができる。

本発明の分光モジュールでは、第１係合部及び第２係合部の一方は、複数の位置決め孔であり、第１係合部及び第２係合部の他方は、それぞれが複数の位置決め孔のそれぞれに嵌められた複数の位置決めピンであってもよい。これによれば、単純な構造で筐体に対して第１支持体を位置決めすることができる。

本発明の分光モジュールでは、筐体は、内側表面を底面とする凹部を画定しており、凹部の側面は、第１支持体から離間する離間領域を含んでもよい。これによれば、例えばビームスプリッタに損傷等が発見された場合に、第１支持体と離間領域との間に例えば治工具を挿し込むことで、当該ビームスプリッタを支持する第１支持体を凹部から容易に取り外すことができる。

本発明の分光モジュールでは、筐体には、第１方向に沿って筐体内に光を入射させる第１光入射孔が形成されており、第１支持体には、第１方向に沿って複数のビームスプリッタに光を入射させる第２光入射孔が形成されており、第２光入射孔は、第１方向から見た場合に第１光入射孔を含んでいてもよい。これによれば、第１光入射孔から入射した光が第２光入射孔の周囲で乱反射することに起因して迷光が発生するのを抑制することができる。

本発明の分光モジュールでは、複数のビームスプリッタのそれぞれは、板状を呈しており、第１支持体には、複数の溝が形成されており、第１支持体には、複数の溝のそれぞれに複数のビームスプリッタのそれぞれが配置されていることで、それぞれが溝及びビームスプリッタからなる複数の組合せが設けられており、複数の組合せのそれぞれにおいて、溝は、ビームスプリッタの厚さの２倍以上の幅を有してもよい。これによれば、分光モジュールの製造時において、ビームスプリッタが配置される溝を容易に且つ精度良く形成することができるため、複数のビームスプリッタのそれぞれの位置精度を確保することができる。

本発明の分光モジュールでは、複数の組合せのそれぞれにおいて、溝は、それぞれに光通過開口が形成された１対の側面と、底面と、を有し、複数の組合せのそれぞれにおいて、ビームスプリッタは、１対の側面のうち第２方向における一方の側に位置する側面、及び底面に接触するように、溝に配置されていてもよい。これによれば、複数のビームスプリッタのそれぞれの位置精度を確保することに加え、複数のビームスプリッタのそれぞれを安定的に支持することができる。

本発明の分光モジュールでは、筐体は、第１方向を長手方向とする長尺状の形状を呈しており、第１支持体は、第１方向を長手方向とする長尺状の形状を呈していてもよい。第１方向を長手方向とする長尺状の筐体は、第１方向において外部からの衝撃、熱等による歪みが生じやすくなり得る。そのような長尺状の筐体に対し、筐体の壁部に面接触するように、同じく第１方向を長手方向とする長尺状の第１支持体を配置することにより、第１支持体が筐体の梁のような役割を果たすため、特に第１方向において筐体が歪むのを防止することができる。

あるいは、本発明の分光モジュールは、第１方向に沿って配列された複数のビームスプリッタと、複数のビームスプリッタに対して第１方向と交差する第２方向における一方の側に配置され、それぞれが複数のビームスプリッタのそれぞれと向かい合う複数のバンドパスフィルタと、複数のバンドパスフィルタに対して第２方向における一方の側に配置され、それぞれが複数のバンドパスフィルタのそれぞれと向かい合う複数の受光領域を有する光検出器と、複数のビームスプリッタを支持する第１支持体と、複数のバンドパスフィルタを支持する第２支持体と、第２支持体と一体的に形成された壁部を有し、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタを収容する筐体と、を備え、第１支持体には、外側表面が形成されており、壁部には、内側表面が形成されており、第１支持体は、外側表面の少なくとも一部が内側表面の少なくとも一部に接触するように壁部に取り付けられている。

この分光モジュールでは、複数のビームスプリッタが第１支持体によって支持されており、複数のバンドパスフィルタが第２支持体によって支持されている。これにより、一体的に形成された同一の支持体によって複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタが支持されている場合に比べ、第１支持体においては複数のビームスプリッタに応じた構造によって隣り合うビームスプリッタ間の位置精度を確保することができ、第２支持体においては複数のバンドパスフィルタに応じた構造によって隣り合うバンドパスフィルタ間の位置精度を確保することができる。また、筐体の壁部が第２支持体と一体的に形成されており、第１支持体が、筐体の壁部と少なくとも一部同士において面接触するように、当該壁部に取り付けられている。これにより、少なくとも外側表面と内側表面とが向かい合う方向において、向かい合うビームスプリッタ及びバンドパスフィルタ間の位置精度を確保することができる。更に、筐体の強度が向上するため、筐体の変形等に起因して複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタにおける相互間の位置関係に狂いが生じ難い。よって、この分光モジュールによれば、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタにおける相互間の位置精度を確保することができる。

本発明によれば、複数のビームスプリッタ及び複数のバンドパスフィルタにおける相互間の位置精度を確保することができる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の断面図である。 図１に示されるII－II線に沿っての断面図である。 図１に示される第１支持体の一部分の平面図である。 図１に示される第２支持体の一部分の断面図である。 図４に示されるV－V線に沿っての断面図である。 図４に示されるVI－VI線に沿っての断面図である。 光入射部の光軸に対する複数のビームスプリッタの配置の関係を示す図である。 第１変形例の筐体の一部分及び第１支持体の断面図である。 第２変形例の筐体の一部分及び第１支持体の断面図である。

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。
［分光モジュールの構成］

図１及び図２に示されるように、分光モジュール１は、筐体２と、複数のビームスプリッタ３と、複数のバンドパスフィルタ４と、第１支持体５と、第２支持体６と、光検出器７と、遮光部材８と、を備えている。複数のビームスプリッタ３は、Ｘ方向（第１方向）に沿って配列されている。複数のバンドパスフィルタ４は、複数のビームスプリッタ３に対してＸ方向に垂直なＺ方向（第１方向と交差する第２方向）における一方の側に配置されている。光検出器７は、複数のバンドパスフィルタ４に対してＺ方向における一方の側に配置されている。光検出器７は、複数の受光領域７ａを有している。

各ビームスプリッタ３は、例えばハーフミラーであり、Ｘ方向に沿って入射した光のうち一部の光をＺ方向における一方の側に反射し、当該入射した光のうち一部の光以外の光をＸ方向における一方の側に透過させる。各バンドパスフィルタ４は、Ｚ方向において各ビームスプリッタ３と向かい合っており、各ビームスプリッタ３からＺ方向に沿って入射した光のうち所定の波長帯域の光をＺ方向における一方の側に透過させる。各バンドパスフィルタ４は、互いに異なる波長帯域の光を透過させる。各受光領域７ａは、Ｚ方向において各バンドパスフィルタ４と向かい合っており、各バンドパスフィルタ４からＺ方向に沿って入射した光を検出する。各受光領域７ａは、互いに異なる光検出チャネルを構成している。分光モジュール１では、複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４によって測定光Ｌが複数の波長帯域の光に分光され、光検出器７によって各波長帯域の光が検出される。
［筐体の構成］

図１及び図２に示されるように、筐体２は、複数のビームスプリッタ３、複数のバンドパスフィルタ４、第１支持体５、第２支持体６、光検出器７及び遮光部材８を収容している。筐体２は、本体部２０を有している。本体部２０は、第１壁部２１、第２壁部２２、第３壁部（壁部）２３及び第４壁部２４によって構成されている。第１壁部２１及び第２壁部２２は、Ｘ方向において向かい合っている。第２壁部２２は、第１壁部２１に対してＸ方向における一方の側に位置している。第３壁部２３は、第１壁部２１及び第２壁部２２に対してＸ方向及びＺ方向の両方向に垂直なＹ方向における一方の側に位置している。第４壁部２４は、第１壁部２１、第２壁部２２及び第３壁部２３に対してＺ方向における他方の側（一方の側とは反対側）に位置している。筐体２は、Ｘ方向を長手方向とする長尺状の形状を呈している。

第１壁部２１には、Ｘ方向に沿って筐体２内に測定光Ｌを入射させる第１光入射孔２ａが形成されている。第３壁部２３には、Ｘ方向及びＺ方向の両方向に平行な内側表面２ｂが形成されている。内側表面２ｂには、第３壁部２３に形成された複数の位置決め孔（規定部、第２係合部）２ｃのそれぞれが開口している。第３壁部２３は、第２支持体６と一体的に形成されている。本体部２０及び第２支持体６は、第３壁部２３の内側表面２ｂを底面９１とする凹部９を構成している。すなわち、筐体２は、第３壁部２３の内側表面２ｂを底面９１とする凹部９を画定している。本体部２０及び第２支持体６は、例えば、金属によって一体的に形成されている。

筐体２は、蓋部２５と、シールドカバー２６と、を更に有している。蓋部２５は、凹部９の開口を塞ぐように本体部２０及び第２支持体６に取り付けられている。シールドカバー２６は、Ｚ方向における一方の側から光検出器７を覆うように本体部２０及び蓋部２５に取り付けられている。
［ビームスプリッタ及び第１支持体の構成］

図１及び図２に示されるように、第１支持体５は、複数のビームスプリッタ３を支持している。各ビームスプリッタ３は、板状を呈しており、１ｍｍ以下の厚さを有している。各ビームスプリッタ３は、各ビームスプリッタ３の厚さ方向から見た場合に長尺状を呈しており、各ビームスプリッタ３の長手方向に垂直な方向は、Ｙ方向に平行な方向である。各ビームスプリッタ３は、同一の形状を呈している。各ビームスプリッタ３は、例えば長方形板状を呈している。

第１支持体５は、第１壁部５１、第２壁部５２、第３壁部５３、第４壁部５４及び第５壁部５５によって構成されている。第１壁部５１及び第２壁部５２は、Ｘ方向において向かい合っている。第２壁部５２は、第１壁部５１に対してＸ方向における一方の側に位置している。第３壁部５３及び第４壁部５４は、Ｙ方向において向かい合っている。第３壁部５３は、第１壁部５１及び第２壁部５２に対してＹ方向における一方の側に位置している。第４壁部５４は、第１壁部５１及び第２壁部５２に対してＹ方向における他方の側に位置している。第５壁部５５は、第１壁部５１、第２壁部５２、第３壁部５３及び第４壁部５４に対してＺ方向における他方の側に位置している。第１支持体５は、Ｘ方向を長手方向とする長尺状の形状を呈している。第１支持体５は、例えば、金属によって一体的に形成されている。

第１壁部５１には、Ｘ方向に沿って複数のビームスプリッタ３に測定光Ｌを入射させる第２光入射孔５ａが形成されている。第３壁部５３には、Ｘ方向及びＺ方向の両方向に平行な外側表面５ｂが形成されている。外側表面５ｂには、複数の位置決めピン（第１係合部）５ｃが設けられている。第１支持体５は、各位置決めピン５ｃが筐体２の各位置決め孔２ｃに嵌められることでＸ方向及びＺ方向の両方向に平行な面内での（当該面に沿っての）第１支持体５の位置が規定された状態で、外側表面５ｂが筐体２の内側表面２ｂに接触するように第３壁部２３に取り付けられている。

第１支持体５は、外側表面５ｂが筐体２の内側表面２ｂ（すなわち、凹部９の底面９１）に接触した状態で、凹部９内に配置されている。凹部９の側面９２は、複数の離間領域９２ａを含んでいる。各離間領域９２ａは、第１支持体５から離間している。本実施形態では、側面９２は、本体部２０の第１壁部２１、第２壁部２２及び第４壁部２４のそれぞれの内側表面、並びに、第２支持体６における第４壁部２４側の表面によって、構成されている。なお、側面９２は、少なくとも１つの離間領域９２ａを含んでいればよい。また、離間領域９２ａは、側面９２の全体であってもよい。

第１支持体５には、複数の溝５６が形成されている。各ビームスプリッタ３は、各溝５６に配置されている。これにより、第１支持体５には、それぞれが溝５６及びビームスプリッタ３からなる複数の組合せが設けられている。以下、当該複数の組合せのそれぞれを「対応する溝５６及びビームスプリッタ３」という。

図１及び図３に示されるように、各溝５６は、第５壁部５５の外側表面に開口している。各溝５６の延在方向は、Ｙ方向に平行な方向である。各溝５６の深さ方向は、Ｙ方向に垂直な方向のうち、深い位置ほどＸ方向における一方の側に位置するように４５°傾斜した方向である。各溝５６は、１対の側面５６ａ，５６ｂと、底面５６ｃと、を有している。１対の側面５６ａ，５６ｂは、各溝５６の幅方向（延在方向及び深さ方向の両方向に垂直な方向）において向かい合っている。側面５６ａには光通過開口５７ａが形成されており、側面５６ｂには光通過開口５７ｂが形成されている。

本実施形態では、各溝５６は、延在方向における各溝５６の両端部がそれぞれ第３壁部５３及び第４壁部５４に位置するように形成されている。光通過開口５７ａは、Ｙ方向において向かい合う第３壁部５３及び第４壁部５４間の空間によって側面５６ａが切り欠かれることで側面５６ａに形成されており、光通過開口５７ｂは、当該空間によって側面５６ｂが切り欠かれることで側面５６ｂに形成されている。また、底面５６ｃは、Ｙ方向において２つの領域に分離されている。

対応する溝５６及びビームスプリッタ３において、溝５６は、ビームスプリッタ３の厚さの２倍以上の幅（すなわち、１対の側面５６ａ，５６ｂ間の距離）を有している。一例として、ビームスプリッタ３の厚さは０．５ｍｍであり、溝５６の幅は２．５ｍｍ～３．０ｍｍである。対応する溝５６及びビームスプリッタ３において、ビームスプリッタ３は、１対の側面５６ａ，５６ｂのうちＺ方向における一方の側に位置する側面５６ａ、及び、底面５６ｃに接触するように、溝５６に配置されている。この状態で、ビームスプリッタ３は、例えば接着剤によって側面５６ａ及び底面５６ｃに固定されている。

図１に示されるように、分光モジュール１では、第１光入射孔２ａ及び第２光入射孔５ａによって光入射部１０が構成されている。光入射部１０は、Ｘ方向に沿って複数のビームスプリッタ３に入射する光を画定する。第２光入射孔５ａは、Ｘ方向から見た場合に第１光入射孔２ａを含んでいる。この場合には、第１光入射孔２ａの中心線が光入射部１０の光軸Ａとなる。一例として、Ｘ方向から見た場合に、第１光入射孔２ａは円形状を呈しており、第２光入射孔５ａはＺ方向を長手方向とする長円状を呈している。一例として、Ｘ方向から見た場合に、第１光入射孔２ａは、第２光入射孔５ａのうちＺ方向における一方の側の部分と重なっている。これによれば、第１支持体５にビームスプリッタ３が配置された際に第２光入射孔５ａを介してビームスプリッタ３の中心を確認することができる。
［バンドパスフィルタ及び第２支持体の構成］

図４及び図５に示されるように、第２支持体６は、複数のバンドパスフィルタ４を支持している。各バンドパスフィルタ４は、光透過基板４１と、干渉膜４２と、遮光膜４３と、を有している。光透過基板４１は、例えば長方形板状を呈している。干渉膜４２は、光透過基板４１の光入射面４１ａに設けられている。干渉膜４２は、例えば誘電体多層膜である。遮光膜４３は、光透過基板４１の側面４１ｂに設けられている。遮光膜４３は、例えば黒色の塗装膜である。各バンドパスフィルタ４では、干渉膜４２における光透過基板４１とは反対側の表面がバンドパスフィルタ４の光入射面４ａであり、光透過基板４１における干渉膜４２とは反対側の表面がバンドパスフィルタ４の光出射面４ｂであり、遮光膜４３の外側表面がバンドパスフィルタ４の側面４ｃである。なお、図１及び図２では、構成の簡易化が図られた状態で各バンドパスフィルタ４が図示されている。

第２支持体６は、支持部６１を有している。支持部６１には、Ｚ方向における一方の側に開放されるように支持面６１ａが形成されている。支持面６１ａがＺ方向における一方の側に開放されているとは、第２支持体６のみの状態でＺ方向における一方の側から支持部６１を見た場合に支持面６１ａが露出していること（すなわち、支持面６１ａが視認可能であること）を意味する。複数のバンドパスフィルタ４は、Ｘ方向に沿って配列されるように、支持面６１ａに配置されている。支持面６１ａは、Ｚ方向に垂直な面であり、各バンドパスフィルタ４の光入射面４ａのうちクリアアパーチャ４０の外側の領域が支持面６１ａに接触するように支持部６１に形成されている。クリアアパーチャ４０は、バンドパスフィルタ４の機能が保証された有効開口領域である。支持部６１には、複数のビームスプリッタ３から複数のバンドパスフィルタ４に至る複数の光路（図１に示される破線）が通る１つの光通過開口６１ｂが形成されている。これにより、支持面６１ａは、Ｙ方向において２つの領域に分離されている。

第２支持体６は、規制部６２を更に有している。規制部６２は、支持部６１に対してＺ方向における一方の側に位置するように第２支持体６に設けられている。規制部６２は、各バンドパスフィルタ４がＺ方向に垂直な方向に移動することを規制している。規制部６２は、各バンドパスフィルタ４の側面４ｃに接触するように設けられた複数の接触部分６２ａ、及び各バンドパスフィルタ４の側面４ｃから離間するように設けられた複数の離間部分６２ｂによって、構成されている。規制部６２は、複数のバンドパスフィルタ４を完全に仕切っていない。つまり、複数のバンドパスフィルタ４は、Ｚ方向に垂直な方向への移動が規制部６２によって規制された状態で、空間を介して互いに離間している。

図１及び図２に示されるように、第２支持体６には、Ｚ方向における一方の側に開口する凹部６３が形成されている。凹部６３の底面６３ａは、規制部６２における支持部６１とは反対側の表面である。Ｚ方向における支持面６１ａと底面６３ａとの距離は、各バンドパスフィルタ４の厚さ（すなわち、Ｚ方向における光入射面４ａと光出射面４ｂとの距離）よりも小さい。これにより、各バンドパスフィルタ４における支持部６１とは反対側の一部分は、底面６３ａから突出しており、各バンドパスフィルタ４の光出射面４ｂは、底面６３ａよりもＺ方向における一方の側に位置している（図４参照）。底面６３ａには、複数の位置決めピン６ａが設けられている。
［光検出器及び遮光部材の構成］

図１及び図２に示されるように、光検出器７は、配線基板７１と、複数の光検出素子７２と、コネクタ７３と、を有している。複数の光検出素子７２は、Ｘ方向に沿って配列されるように、配線基板７１における複数のバンドパスフィルタ４側の表面７１ａに実装されている。各光検出素子７２は、ＰＤチップ等のディスクリート半導体素子であり、各受光領域７ａを有している。コネクタ７３は、配線基板７１における表面７１ａとは反対側の表面７１ｂに取り付けられている。コネクタ７３は、各光検出素子７２に対して電気信号等を入出力するためのポートである。コネクタ７３は、シールドカバー２６に形成された開口２６ａを介して筐体２の外側に延在している。光検出器７は、凹部６３の開口を塞ぐように第２支持体６に取り付けられている。本実施形態では、配線基板７１が凹部６３の開口を塞ぐように第２支持体６に取り付けられており、複数の光検出素子７２が凹部６３内に位置している。

遮光部材８は、複数のバンドパスフィルタ４と光検出器７との間に配置されている。遮光部材８は、弾性材料によって形成されており、圧縮された状態で第２支持体６の凹部６３に配置されている。この状態で、複数のバンドパスフィルタ４は、第２支持体６の支持部６１と遮光部材８とによって挟持されている。遮光部材８には、複数の光通過開口８ａが形成されている。複数のバンドパスフィルタ４から複数の受光領域７ａに至る複数の光路のそれぞれは、複数の光通過開口８ａのそれぞれを通っている。つまり、複数のバンドパスフィルタ４から複数の受光領域７ａに至る複数の光路は、遮光部材８によって互いに分離されている。本実施形態では、光検出器７の各光検出素子７２が遮光部材８の各光通過開口８ａ内に位置している。各光通過開口８ａ内では、光検出素子７２の端子と配線基板７１の端子とがワイヤ７４によって電気的に接続されており、ワイヤ７４が樹脂部材７５によって覆われている。

図６に示されるように、各光通過開口８ａは、各バンドパスフィルタ４の光出射面４ｂのうちクリアアパーチャ４０の外側の領域が遮光部材８に接触するように遮光部材８に形成されている。つまり、遮光部材８は、各バンドパスフィルタ４の光出射面４ｂのうちクリアアパーチャ４０の外側の領域が遮光部材８に接触するように構成されている。なお、図６では、バンドパスフィルタ４が二点鎖線で図示されている。

図２に示されるように、遮光部材８には、複数の位置決め孔８ｂが形成されている。配線基板７１には、複数の位置決め孔７ｂが形成されている。各位置決め孔７ｂは、Ｚ方向から見た場合に各位置決め孔８ｂと重なっている。遮光部材８は、第２支持体６の各位置決めピン６ａが各位置決め孔８ｂに嵌められることでＺ方向に垂直な方向における各光通過開口８ａの位置が規定された状態で、凹部６３に配置されている。光検出器７は、遮光部材８の各位置決め孔８ｂを貫通した各位置決めピン６ａが各位置決め孔７ｂに嵌められることでＺ方向に垂直な方向における各受光領域７ａの位置が規定された状態で、第２支持体６に取り付けられている。
［複数のビームスプリッタの配置］

図７に示されるように、複数のビームスプリッタ３は、各ビームスプリッタ３の中心３ａがＸ方向に平行なラインα上に位置するように配置されている。ビームスプリッタ３の中心３ａは、ビームスプリッタ３の厚さ方向から見た場合におけるビームスプリッタ３の中心（重心）である。各ビームスプリッタ３は、１ｍｍ以下の同一の厚さを有しており、Ｘ方向に沿って４５°の入射角で光が入射するように配置されている。光入射部１０の光軸Ａは、各ビームスプリッタ３の中心３ａを通るラインαに対してＺ方向における一方の側に位置している。なお、図７では、光入射部１０が模式的に図示されている。

各ビームスプリッタ３では、屈折が生じるため、入射光の光軸に対して透過光の光軸が光入射部１０の光軸Ａから離れる側（Ｚ方向における一方の側とは反対側）にシフトする。分光モジュール１では、各ビームスプリッタ３が同一の厚さを有しており且つＸ方向に沿って４５°の入射角で光が入射するように各ビームスプリッタ３が配置されているため、各ビームスプリッタ３において光の屈折量が等しくなる。光の屈折量とは、ビームスプリッタ３において、入射光の光軸に対して透過光の光軸が光入射部１０の光軸Ａから離れる側にシフトする量を意味する。

各ビームスプリッタ３における光の屈折量をΔＺとし、ビームスプリッタ３の個数をＭとすると、Ｚ方向における「最前段のビームスプリッタ３における入射光の光軸」と「最後段のビームスプリッタ３における入射光の光軸」との距離は、ΔＺ（Ｍ－１）となる。最前段のビームスプリッタ３とは、最も前段（光の進行方向における上流側）に配置されたビームスプリッタ３を意味し、最後段のビームスプリッタ３とは、最も後段（光の進行方向における下流側）に配置されたビームスプリッタ３を意味する。

分光モジュール１では、Ｚ方向における光軸Ａとラインαとの距離がΔＺ（Ｍ－１）／２となるように、光入射部１０の光軸Ａに対して複数のビームスプリッタ３が配置されている。これにより、中段（光の進行方向における中流側）に配置されたビームスプリッタ３において、入射光の光軸がビームスプリッタ３の中心３ａ又は中心３ａ付近を通ることになる。

一例として、各ビームスプリッタ３の厚さが０．５ｍｍ、屈折率が１．５であり、ビームスプリッタ３への入射角が４５°、ビームスプリッタ３の配置個数が１０である場合には、光の屈折量ΔＺの値は０．１６５ｍｍとなる。したがって、Ｚ方向における光軸Ａとラインαとの距離は、ΔＺ（Ｍ－１）／２＝０．１６５×（１０－１）／２＝約０．７４ｍｍとなる。この場合には、最前段から５個目及び６個目のビームスプリッタ３のそれぞれにおいて、入射光の光軸が各ビームスプリッタ３の中心３ａ付近を通ることになる。光入射部１０によって画定される測定光Ｌの直径（すなわち、最前段のビームスプリッタ３における入射光の直径）が４ｍｍである場合には、長手方向における各ビームスプリッタ３の長さが１０ｍｍあれば、全てのビームスプリッタ３においてクリアアパーチャ内に入射光が収まることになる。

分光モジュール１では、複数のビームスプリッタ３の配列ピッチが、複数の受光領域７ａの配列ピッチに、各ビームスプリッタ３における光の屈折量を加えた値となっている。複数のビームスプリッタ３の配列ピッチとは、複数のビームスプリッタ３がＸ方向に沿って等間隔で配列された場合における「隣り合うビームスプリッタ３の中心３ａ間の距離」を意味する。複数の受光領域７ａの配列ピッチとは、複数の受光領域７ａがＸ方向に沿って等間隔で配列された場合における「隣り合う受光領域７ａの中心間の距離」を意味する。複数のビームスプリッタ３の配列ピッチをＰ１とし、複数の受光領域７ａの配列ピッチＰ２とすると、Ｐ１＝Ｐ２＋ΔＺとなる。したがって、ビームスプリッタ３の個数をＭとすると、Ｘ方向における「最前段のビームスプリッタ３」と「最後段のビームスプリッタ３」との距離は、Ｐ１（Ｍ－１）＝（Ｐ２＋ΔＺ）（Ｍ－１）＝Ｐ２（Ｍ－１）＋ΔＺ（Ｍ－１）となる。このように、複数のビームスプリッタ３の配列ピッチは、複数の受光領域７ａの配列ピッチだけでなく、各ビームスプリッタ３における光の屈折量の影響も累積的に受ける。

以上のことから、「複数のビームスプリッタ３の全体において、バンドパスフィルタ４から離れる側にも、複数のビームスプリッタ３が並ぶ方向における後段側にも、累積された光の屈折量の総和を十分に小さくして、モジュール全体の小型化を図る」上では、各ビームスプリッタ３は、１ｍｍ以下の厚さを有していることが好ましく、０．５ｍｍ以下の厚さを有していることがより好ましい。ただし、ビームスプリッタ３の強度を確保する上では、各ビームスプリッタ３は、０．１ｍｍ以上の厚さを有していることが好ましい。
［作用及び効果］

分光モジュール１では、複数のビームスプリッタ３が第１支持体５によって支持されており、複数のバンドパスフィルタ４が第２支持体６によって支持されている。これにより、一体的に形成された同一の支持体によって複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４が支持されている場合に比べ、第１支持体５においては複数のビームスプリッタ３に応じた構造によって隣り合うビームスプリッタ３間の位置精度を確保することができ、第２支持体６においては複数のバンドパスフィルタ４に応じた構造によって隣り合うバンドパスフィルタ４間の位置精度を確保することができる。また、筐体２の第３壁部２３が第２支持体６と一体的に形成されており、第１支持体５が、複数の位置決めピン５ｃ及び複数の位置決め孔２ｃによって位置が規定された状態で、面接触するように筐体２の第３壁部２３に取り付けられている。これにより、向かい合うビームスプリッタ３及びバンドパスフィルタ４間の位置精度を確保することができる。更に、筐体２の強度が向上するため、筐体２の変形等に起因して複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４における相互間の位置関係に狂いが生じ難い。よって、分光モジュール１によれば、複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４における相互間の位置精度を確保することができる。

また、分光モジュール１では、複数の位置決め孔２ｃが筐体２に形成されており、それぞれが複数の位置決め孔２ｃのそれぞれに嵌められた複数の位置決めピン５ｃが第１支持体５に設けられている。これにより、単純な構造で筐体２に対して第１支持体５を位置決めすることができ、延いては、筐体２の第３壁部２３と一体的に形成された第２支持体６に対して第１支持体５を位置決めすることができる。したがって、向かい合うビームスプリッタ３及びバンドパスフィルタ４間の位置精度を容易に且つ確実に確保することができる。

また、分光モジュール１では、内側表面２ｂを底面９１とする凹部９を筐体２が画定しており、第１支持体５から離間する離間領域９２ａを凹部９の側面９２が含んでいる。これにより、例えば分光モジュール１の製造時において、ビームスプリッタ３に損傷等が発見された場合に、第１支持体５と離間領域９２ａとの間に例えば治工具を挿し込むことで、当該ビームスプリッタ３を支持する第１支持体５を凹部９から容易に取り外すことができる。

また、分光モジュール１では、第１支持体５に形成された第２光入射孔５ａが、Ｘ方向から見た場合に、筐体２に形成された第１光入射孔２ａを含んでいる。これにより、第１光入射孔２ａから入射した光が第２光入射孔５ａの周囲で乱反射することに起因して迷光が発生し、筐体２の内部に迷光が進入するのを抑制することができる。

また、分光モジュール１では、板状を呈する各ビームスプリッタ３が、第１支持体５に形成された各溝５６に配置されており、対応する溝５６及びビームスプリッタ３において、溝５６が、ビームスプリッタ３の厚さの２倍以上の幅を有している。これにより、分光モジュール１の製造時において、ビームスプリッタ３が配置される溝５６を容易に且つ精度良く形成することができるため、各ビームスプリッタ３の位置精度及び角度精度を確保することができる。例えば、エンドミルを用いて第１支持体５に溝５６を形成する場合に、加工時におけるエンドミルの先端のブレが抑制されるため、第１支持体５に溝５６を容易に且つ精度良く形成することができる。

また、分光モジュール１では、対応する溝５６及びビームスプリッタ３において、ビームスプリッタ３が、１対の側面５６ａ，５６ｂのうちＺ方向における一方の側に位置する側面５６ａ、及び底面５６ｃに接触するように、溝５６に配置されている。これにより、各ビームスプリッタ３の位置精度を確保することに加え、複数のビームスプリッタ３のそれぞれを安定的に支持することができる。

分光モジュール１では、筐体２が、Ｘ方向を長手方向とする長尺状の形状を呈しており、第１支持体５が、Ｘ方向を長手方向とする長尺状の形状を呈していている。Ｘ方向を長手方向とする長尺状の筐体２は、Ｘ方向において外部からの衝撃、熱等による歪みが生じやすくなり得る。そのような長尺状の筐体２に対し、筐体２の第３壁部２３に面接触するように、同じくＸ方向を長手方向とする長尺状の第１支持体５を配置することにより、第１支持体５が筐体２の梁のような役割を果たすため、特にＸ方向において筐体２が歪むのを防止することができる。
［変形例］

本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、第１方向（Ｘ方向）に沿って複数のビームスプリッタ３が配列されており、複数のビームスプリッタ３に対して第２方向（Ｚ方向）における一方の側に複数のバンドパスフィルタ４等が配置されていた。つまり、上記実施形態では、第２方向（Ｚ方向）が第１方向（Ｘ方向）に垂直な方向であったが、第２方向は第１方向と交差する方向であればよい。また、上記実施形態において「接触するように」との意味には、或る部材と或る部材とが接触していることに限定されず、或る部材と或る部材との間に接着剤等の膜が配置されていることも含まれる。

また、第１支持体５は、外側表面５ｂの少なくとも一部が内側表面２ｂの少なくとも一部に接触するように第３壁部２３に取り付けられていればよい。そのような分光モジュール１においても、複数のビームスプリッタ３が第１支持体５によって支持されており、複数のバンドパスフィルタ４が第２支持体６によって支持されている。これにより、一体的に形成された同一の支持体によって複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４が支持されている場合に比べ、第１支持体５においては複数のビームスプリッタ３に応じた構造によって隣り合うビームスプリッタ３間の位置精度を確保することができ、第２支持体６においては複数のバンドパスフィルタ４に応じた構造によって隣り合うバンドパスフィルタ４間の位置精度を確保することができる。また、筐体２の第３壁部２３が第２支持体６と一体的に形成されており、第１支持体５が、筐体２の第３壁部２３と少なくとも一部同士において面接触するように第３壁部２３に取り付けられている。これにより、少なくとも外側表面５ｂと内側表面２ｂとが向かい合う方向において、向かい合うビームスプリッタ３及びバンドパスフィルタ４間の位置精度を確保することができる。更に、筐体２の強度が向上するため、筐体の変形等に起因して複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４における相互間の位置関係に狂いが生じ難い。よって、上述した分光モジュール１によっても、複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４における相互間の位置精度を確保することができる。また、上述した分光モジュール１では、第１支持体５が、Ｘ方向から見た場合に、筐体２のうち奥側（第１壁部２１、第２壁部２２、及び第４壁部２４に対してＹ方向における一方の側）に位置している第３壁部２３に取り付けられているため、光軸のアライメント精度の向上を図ることができ、第１支持体５を安定して保持することができる。

外側表面５ｂの少なくとも一部が内側表面２ｂの少なくとも一部に接触するように第１支持体５が第３壁部２３に取り付けられている例について以下に述べる。図８に示される例では、第３壁部５３が、Ｚ方向において対向する隅部において面取り形状を呈しており、外側表面５ｂが、内側表面２ｂの一部に接触した状態で、凹部９内に配置されている。外側表面５ｂは、内側表面２ｂの一部に接触するように第３壁部２３に取り付けられている。また、図９に示される例では、第３壁部５３は、ラウンド状に突出しており、第３壁部２３は、ラウンド上に窪んでいる。内側表面２ｂの曲率中心は、外側表面５ｂの曲率中心と一致している。つまり、外側表面５ｂと内側表面２ｂとは、互いに沿うように湾曲した形状に形成されている。外側表面５ｂは、内側表面２ｂに接触した状態で、凹部９内に配置されている。外側表面５ｂは、内側表面２ｂに接触するように第３壁部２３に取り付けられている。

また、筐体２は、少なくとも複数のビームスプリッタ３及び複数のバンドパスフィルタ４を収容するものであればよい。また、第１支持体５、第２支持体６及び光検出器７の少なくとも１つの一部分によって、筐体２の一部分が構成されていてもよい。また、各バンドパスフィルタ４の光入射面４ａは、遮光部材８が配置される凹部６３の底面６３ａよりもＺ方向における一方の側に位置していたが、底面６３ａと同じ位置に位置していてもよい。

また、各ビームスプリッタ３は、互いに異なる波長帯域の光を反射し且つ反射する波長帯域の光以外の光を透過させるダイクロイックミラーであってもよい。また、各ビームスプリッタ３は、板状に限定されず、ブロック状を呈していてもよい。また、各ビームスプリッタ３は、各ビームスプリッタ３の厚さ方向から見た場合に長尺状を呈していれば、具体的形状として、多角形、楕円形状等を呈していてもよい。また、複数のビームスプリッタ３は、例えば１つの基材に少なくとも２つの誘電体多層膜が形成されることで構成されていてもよい。つまり、それぞれがビームスプリッタ３として機能する複数の部分が存在すればよく、当該複数の部分のそれぞれが配置された基材が互いに分割されている必要はない。また、複数のバンドパスフィルタ４は、例えば１つの基材に少なくとも２つの誘電体多層膜が形成されることで構成されていてもよい。つまり、それぞれがバンドパスフィルタ４として機能する複数の部分が存在すればよく、当該複数の部分のそれぞれが配置された基材が互いに分割されている必要はない。また、光検出器７は、１つの半導体基板に複数の受光領域７ａが形成されたＰＤアレイ等であってもよい。また、光検出器７は、光電子増倍管であってもよい。

また、上記実施形態では、筐体２が、規定部として複数の位置決め孔２ｃを有していたが、第２支持体６及び筐体２の少なくとも一方が、Ｘ方向及びＺ方向の両方向に平行な面内又はＸ方向及びＺ方向の両方向に沿った面内での第１支持体５の位置を規定する規定部を有していればよい。第２支持体６及び筐体２が有する規定部としては、例えば、凹部９内に配置された第１支持体５に接触するように凹部９の側面９２に設けられた接触領域がある。また、第１支持体５は、第１係合部を有し、筐体２は、規定部として、第１係合部と係合した第２係合部を有していてもよい。その場合、第１係合部及び第２係合部の一方は、複数の位置決め孔であり、第１係合部及び第２係合部の他方は、それぞれが複数の位置決め孔のそれぞれに嵌められた位置決めピンであってもよい。

また、上記実施形態では、第２支持体６が位置決めピン６ａを有しており、遮光部材８が位置決め孔８ｂを有していたが、第２支持体６は、第１係合部を有し、遮光部材８は、第１係合部と係合した第２係合部を有していてもよい。その場合、第１係合部及び第２係合部の一方は、複数の位置決め孔であり、第１係合部及び第２係合部の他方は、それぞれが複数の位置決め孔のそれぞれに嵌められた位置決めピンであってもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ方向から見た場合に、第１光入射孔２ａが円形状を呈しており、第２光入射孔５ａがＺ方向を長手方向とする長円状を呈していたが、第２光入射孔５ａは、第１光入射孔２ａを含んでいればよい。第２光入射孔５ａが第１光入射孔２ａを含む一例としては、例えば、Ｘ方向から見た場合に、第２光入射孔５ａの形状が第１光入射孔２ａの形状と同一であって、第１光入射孔２ａの外縁と第２光入射孔５ａの外縁とが一致している場合が挙げられる。

また、ビームスプリッタ３が、板状を呈しており、１ｍｍ以下の厚さ（より好ましくは０．５ｍｍ以下の厚さ）を有している場合には、全てのビームスプリッタ３の個数をＭ個（Ｍは２以上の自然数）とすると、Ｍ個のビームスプリッタ３のうちのＮ個（Ｎは２以上且つＭ以下の自然数）のビームスプリッタ３のそれぞれが、板状を呈しており、１ｍｍ以下の厚さ（より好ましくは０．５ｍｍ以下の厚さ）を有していればよい。なお、全てのビームスプリッタ３が、板状を呈しており、１ｍｍ以下の厚さ（より好ましくは０．５ｍｍ以下の厚さ）を有していてもよい（Ｍ＝Ｎの場合）。

また、上記実施形態では、Ｙ方向から見た場合に、第１支持体５の隅部が、直線状に面取りされている形状を呈していたが、第１支持体５の隅部の形状は特に限定されない。第１支持体５の隅部は、Ｙ方向から見た場合に、例えば、ラウンド状に面取りされている形状を呈していてもよく、また例えば、面取りがされていない形状を呈していてもよい。

１…分光モジュール、２…筐体、２ａ…第１光入射孔、２ｂ…内側表面、２ｃ…位置決め孔（規定部、第２係合部）、３…ビームスプリッタ、４…バンドパスフィルタ、５…第１支持体、５ａ…第２光入射孔、５ｂ…外側表面、５ｃ…位置決めピン（第１係合部）、６…第２支持体、７…光検出器、７ａ…受光領域、９…凹部、２３…第３壁部（壁部）、５６…溝、５６ａ，５６ｂ…側面、５６ｃ…底面、５７ａ，５７ｂ…光通過開口、９１…底面、９２…側面、９２ａ…離間領域。

Claims (8)

1. 第１方向に沿って配列された複数のビームスプリッタと、
   前記複数のビームスプリッタに対して前記第１方向と交差する第２方向における一方の側に配置され、それぞれが前記複数のビームスプリッタのそれぞれと向かい合う複数のバンドパスフィルタと、
   前記複数のバンドパスフィルタに対して前記第２方向における前記一方の側に配置され、それぞれが前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれと向かい合う複数の受光領域を有する光検出器と、
   前記複数のビームスプリッタを支持する第１支持体と、
   前記複数のバンドパスフィルタを支持する第２支持体と、
   前記第２支持体と一体的に形成された壁部を有し、前記複数のビームスプリッタ及び前記複数のバンドパスフィルタを収容する筐体と、を備え、
   前記第１支持体には、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に平行な外側表面が形成されており、
   前記壁部には、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に平行な内側表面が形成されており、
   前記第２支持体及び前記筐体の少なくとも一方は、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に平行な面内での前記第１支持体の位置を規定する規定部を有し、
   前記第１支持体、前記第２支持体及び前記筐体のそれぞれは、前記第１方向を長手方向とする長尺状の形状を呈しており、
   前記壁部は、前記筐体のうち前記第１方向を長手方向とする長尺状の形状を呈する部分であり、
   前記第１支持体は、前記規定部によって前記位置が規定された状態で、前記第１方向を長手方向とする長尺状の領域において前記外側表面が前記内側表面に接触するように前記壁部に取り付けられている、分光モジュール。
2. 前記第１支持体は、第１係合部を有し、
   前記筐体は、前記規定部として、前記第１係合部と係合した第２係合部を有する、請求項１に記載の分光モジュール。
3. 前記第１係合部及び前記第２係合部の一方は、複数の位置決め孔であり、
   前記第１係合部及び前記第２係合部の他方は、それぞれが前記複数の位置決め孔のそれぞれに嵌められた複数の位置決めピンである、請求項２に記載の分光モジュール。
4. 前記筐体は、前記内側表面を底面とする凹部を画定しており、
   前記凹部の側面は、前記第１支持体から離間する離間領域を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の分光モジュール。
5. 前記筐体には、前記第１方向に沿って前記筐体内に光を入射させる第１光入射孔が形成されており、
   前記第１支持体には、前記第１方向に沿って前記複数のビームスプリッタに光を入射させる第２光入射孔が形成されており、
   前記第２光入射孔は、前記第１方向から見た場合に前記第１光入射孔を含んでいる、請求項１～４のいずれか一項に記載の分光モジュール。
6. 前記複数のビームスプリッタのそれぞれは、板状を呈しており、
   前記第１支持体には、複数の溝が形成されており、
   前記第１支持体には、前記複数の溝のそれぞれに前記複数のビームスプリッタのそれぞれが配置されていることで、それぞれが溝及びビームスプリッタからなる複数の組合せが設けられており、
   前記複数の組合せのそれぞれにおいて、前記溝は、前記ビームスプリッタの厚さの２倍以上の幅を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の分光モジュール。
7. 前記複数の組合せのそれぞれにおいて、前記溝は、それぞれに光通過開口が形成された１対の側面と、底面と、を有し、
   前記複数の組合せのそれぞれにおいて、前記ビームスプリッタは、前記１対の側面のうち前記第２方向における前記一方の側に位置する側面、及び前記底面に接触するように、前記溝に配置されている、請求項６に記載の分光モジュール。
8. 第１方向に沿って配列された複数のビームスプリッタと、
   前記複数のビームスプリッタに対して前記第１方向と交差する第２方向における一方の側に配置され、それぞれが前記複数のビームスプリッタのそれぞれと向かい合う複数のバンドパスフィルタと、
   前記複数のバンドパスフィルタに対して前記第２方向における前記一方の側に配置され、それぞれが前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれと向かい合う複数の受光領域を有する光検出器と、
   前記複数のビームスプリッタを支持する第１支持体と、
   前記複数のバンドパスフィルタを支持する第２支持体と、
   前記第２支持体と一体的に形成された壁部を有し、前記複数のビームスプリッタ及び前記複数のバンドパスフィルタを収容する筐体と、を備え、
   前記第１支持体には、外側表面が形成されており、
   前記壁部には、内側表面が形成されており、
   前記第１支持体、前記第２支持体及び前記筐体のそれぞれは、前記第１方向を長手方向とする長尺状の形状を呈しており、
   前記壁部は、前記筐体のうち前記第１方向を長手方向とする長尺状の形状を呈する部分であり、
   前記第１支持体は、前記第１方向を長手方向とする長尺状の領域において前記外側表面の少なくとも一部が前記内側表面の少なくとも一部に接触するように前記壁部に取り付けられている、分光モジュール。

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