CN105960579A - 分光器及分光器的制造方法 - Google Patents

Abstract

分光器(1A)具备：光检测元件(20)，其设置有光通过部(21)及光检测部(22)；支撑体(30)，其以在与光通过部(21)及光检测部(22)之间形成空间(S)的方式固定于光检测元件(20)；第1反射部(11)，其设置于支撑体(30)，且在空间(S)中，将通过光通过部(21)的光(L1)反射；第2反射部(12)，其设置于光检测元件(20)，且在空间(S)中，将由第1反射部(11)反射的光(L1)反射；以及分光部(40)，其设置于支撑体(30)，且在空间(S)中，将由第2反射部(12)反射的光(L1)相对于光检测部(22)进行分光并反射。

Description

分光器及分光器的制造方法

技术领域

本发明涉及一种将光进行分光并检测的分光器、及分光器的制造方法。

背景技术

例如，在专利文献1中记载有一种分光器，其具备：光入射部；分光部，其将自光入射部入射的光进行分光并反射；光检测元件，其对由分光部进行分光并反射的光进行检测；以及箱状的支撑体，其支撑光入射部、分光部及光检测元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-298066号公报

发明内容

发明所要解决的问题

对于如上所述的分光器而言，对应于用途的扩大而要求进一步的小型化。但是，分光器越是小型化，则越会因各种原因而导致分光器的检测精度容易降低。

因此，本发明的目的在于提供一种可抑制检测精度的降低且可谋求小型化的分光器、及可容易地制造这样的分光器的分光器的制造方法。

解决问题的技术手段

本发明的一个方面的分光器具备：光检测元件，其设置有光通过部及光检测部；支撑体，其以在与光通过部及光检测部之间形成空间的方式固定于光检测元件；第1反射部，其设置于支撑体，且在空间中，将通过了光通过部的光反射；第2反射部，其设置于光检测元件，且在空间中，将由第1反射部反射的光反射；以及分光部，其设置于支撑体，且在空间中，将由第2反射部反射的光相对于光检测部进行分光并反射。

在该分光器中，在由光检测元件及支撑体所形成的空间内，形成有自光通过部至光检测部的光路。由此，可谋求分光器的小型化。再有，通过光通过部的光依序由第1反射部及第2反射部反射而入射至分光部。由此，容易调整入射至分光部的光的入射方向、及该光的扩散至收敛状态，因而即使使自分光部至光检测部的光路长度变短，也可将由分光部进行分光的光精度良好地聚光于光检测部的规定位置。由此，根据该分光器，可抑制检测精度的降低且可谋求小型化。

在本发明的一个方面的分光器中，也可为光通过部、第1反射部、第2反射部、分光部及光检测部在自通过光通过部的光的光轴方向观察的情况下，沿基准线排列，分光部具有沿基准线排列的多个光栅槽，光检测部具有沿基准线排列的多个光检测通道。根据该构成，可使由分光部进行分光的光更精度良好地聚光于光检测部的各光检测通道。

在本发明的一个方面的分光器中，第1反射部也可为平面镜。根据该构成，通过使通过光通过部的光的入射NA变小且设为“具有与通过光通过部的光所具有的扩散角相同的扩散角的光的光路长度、即自光通过部至分光部的光路长度”＞“自分光部至光检测部的光路长度”」(缩小光学系统)，从而可提高由分光部进行分光的光的分辨率。

在本发明的一个方面的分光器中，第1反射部也可为凹面镜。根据该构成，可利用第1反射部抑制光的扩散角，因而可使通过光通过部的光的入射NA变大且提高灵敏度，或可使自分光部至光检测部的光路长度更短而谋求分光器的进一步的小型化。

在本发明的一个方面的分光器中，也可为在光检测元件设置有捕捉由分光部进行分光并反射的光中的0次光的0次光捕捉部。根据该构成，可抑制0次光成为杂散光而导致检测精度降低。

在本发明的一个方面的分光器中，也可为在支撑体设置有电连接于光检测部的配线，配线上的光检测部侧的端部在光检测元件与支撑体的固定部上连接于设置在光检测元件的端子。根据该构成，可谋求光检测部与配线的电连接的可靠化。

在本发明的一个方面的分光器中，支撑体的材料也可为陶瓷。根据该构成，可抑制因使用分光器的环境的温度变化等而引起的支撑体的膨胀及收缩。因此，可抑制因分光部与光检测部的位置关系产生偏移而引起的检测精度的降低(利用光检测部所检测出的光的峰值波长的偏移等)。

在本发明的一个方面的分光器中，也可为空间由包含作为构成的光检测元件及支撑体的封装体而气密地密封。根据该构成，可抑制因由湿气所致的空间内的构件劣化及由外部气温降低所致的空间内产生结露等而引起的检测精度的降低。

在本发明的一个方面的分光器中，也可为空间由收纳光检测元件及支撑体的封装体而气密地密封。根据该构成，可抑制因由湿气所致的空间内的构件劣化及由外部气温降低所致的空间内产生结露等而引起的检测精度的降低。

本发明的一个方面的分光器的制造方法包含：第1工序，其准备设置有第1反射部及分光部的支撑体；第2工序，其准备设置有光通过部、第2反射部及光检测部的光检测元件；以及第3工序，其在第1工序及第2工序之后，以形成空间的方式将支撑体及光检测元件固定，由此在空间内形成通过光通过部的光由第1反射部反射，由第1反射部反射的光由第2反射部反射，由第2反射部反射的光由分光部分光并反射，由分光部分光并反射的光入射至光检测部的光路。

在该分光器的制造方法中，只要将设置有第1反射部及分光部的支撑体与设置有光通过部、第2反射部及光检测部的光检测元件固定，便可在空间内形成自光通过部至光检测部的光路。由此，根据该分光器的制造方法，可容易地制造可抑制检测精度的降低且可谋求小型化的分光器。再者，第1工序及第2工序的实施顺序为任意。

发明的效果

根据本发明，可提供一种可抑制检测精度的降低且可谋求小型化的分光器、及可容易地制造这样的分光器的分光器的制造方法。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的分光器的截面图。

图2是本发明的第1实施方式的分光器的平面图。

图3是本发明的第1实施方式的分光器的变形例的截面图。

图4是本发明的第1实施方式的分光器的变形例的截面图。

图5是本发明的第2实施方式的分光器的截面图。

图6是本发明的第2实施方式的分光器的平面图。

图7是本发明的第3实施方式的分光器的截面图。

图8是沿图7的VIII-VIII线的截面图。

图9是本发明的第4实施方式的分光器的截面图。

图10是沿图9的X-X线的截面图。

图11是表示分光器的小型化与分光部的曲率半径的关系的图。

图12是表示比较例的分光器的构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。再者，在各图中对相同或相当的部分标注相同的符号，并省略重复的说明。

[第1实施方式]

如图1及图2所示，分光器1A具备光检测元件20、支撑体30、第1反射部11、第2反射部12、分光部40、及盖(cover)50。在光检测元件20，设置有光通过部21、光检测部22及0次光捕捉部23。在支撑体30，设置有用以对光检测部22输入输出电信号的配线13。支撑体30以在与光通过部21、光检测部22及0次光捕捉部23之间形成空间S的方式固定于光检测元件20。作为一个例子，分光器1A形成为X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各个方向的长度为10mm以下的长方体状。再者，配线13及支撑体30构成为成形电路部件(MID：Molded Interconnect Device(模制互连器件))。

在自通过光通过部21的光L1的光轴方向(即Z轴方向)观察的情况下，光通过部21、第1反射部11、第2反射部12、分光部40、光检测部22及0次光捕捉部23沿着在X轴方向延伸的基准线RL排列。在分光器1A中，通过光通过部21的光L1由第1反射部11及第2反射部12依序反射并入射至分光部40，且由分光部40分光并反射。继而，由分光部40分光并反射的光中的0次光L0以外的光L2入射至光检测部22而由光检测部22检测。由分光部40分光并反射的光中的0次光L0入射至0次光捕捉部23并被0次光捕捉部23捕捉。自光通过部21至分光部40的光L1的光路、自分光部40至光检测部22的光L2的光路、及自分光部40至0次光捕捉部23的0次光L0的光路形成于空间S内。

光检测元件20具有基板24。基板24例如由硅等半导体材料形成为矩形板状。光通过部21为形成于基板24上的狭缝，且在Y轴方向延伸。0次光捕捉部23为形成于基板24的狭缝，且在光通过部21与光检测部22之间在Y轴方向延伸。再者，光通过部21中的光L1的入射侧的端部在X轴方向及Y轴方向的各个方向，朝向光L1的入射侧逐渐扩展。另外，0次光捕捉部23中的与0次光L0的入射侧相反侧的端部在X轴方向及Y轴方向的各个方向，朝0次光L0的入射侧的相反侧逐渐扩展。通过以0次光L0倾斜地入射至0次光捕捉部23的方式构成，可更可靠地抑制入射至0次光捕捉部23的0次光L0返回至空间S。

光检测部22设置于基板24的空间S侧的表面24a。更具体而言，光检测部22并非贴附于基板24，而是嵌入至由半导体材料构成的基板24。即，光检测部22利用通过由半导体材料构成的基板24内的第一导电类型的区域、及设置于该区域内的第二导电类型的区域形成的多个光电二极管而被构成。光检测部22例如构成为光电二极管阵列、C-MOS影像传感器、CCD影像传感器等，且具有沿基准线RL排列的多个光检测通道。具有不同的波长的光L2入射至光检测部22的各光检测通道。在基板24的表面24a，设置有用以对光检测部22输入输出电信号的多个端子25。再者，光检测部22既可构成为表面入射型的光电二极管，或也可构成为背面入射型的光电二极管。例如，在光检测部22构成为表面入射型的光电二极管的情况下，光检测部22位于与光通过部21的光出射口相同的高度(即，基板24的空间S侧的表面24a)。另外，例如，在光检测部22构成为背面入射型的光电二极管的情况下，光检测部22位于与光通过部21的光入射口相同的高度(即，基板24的与空间S侧相反侧的表面24b)。

支撑体30具有底壁部31、一对侧壁部32、及一对侧壁部33。底壁部31经由空间S而在Z轴方向与光检测元件20相对。在底壁部31，形成有向空间S侧开口的凹部34、朝空间S侧的相反侧突出的多个凸部35、及向空间S侧及其相反侧开口的多个贯通孔36。一对侧壁部32经由空间S而在X轴方向相互相对。一对侧壁部33经由空间S而在Y轴方向相互相对。底壁部31、一对侧壁部32及一对侧壁部33由AlN、Al₂O₃等陶瓷一体地形成。

第1反射部11设置于支撑体30。更具体而言，第1反射部11经由成形层41而设置于底壁部31的空间S侧的表面31a中以规定角度倾斜的平坦的倾斜面37。第1反射部11例如为由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且具有镜面的平面镜，在空间S中，将通过光通过部21的光L1对第2反射部12反射。再者，第1反射部11也可不经由成形层41而直接形成于支撑体30的倾斜面37。

第2反射部12设置于光检测元件20。更具体而言，第2反射部12设置于基板24的表面24a中光通过部21与0次光捕捉部23之间的区域。第2反射部12例如为由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且具有镜面的平面镜，在空间S中，将由第1反射部11反射的光L1相对于分光部40反射。

分光部40设置于支撑体30。更具体而言，如下文所述。即，在底壁部31的表面31a，以覆盖凹部34的方式配置有成形层41。成形层41沿凹部34的内面34a形成为膜状。在与内面34a中的球面状的区域对应的成形层41的规定区域，形成有例如与锯齿状截面的闪耀式光栅、矩形状截面的二元光栅、正弦波状截面的全息光栅等对应的光栅图案41a。在成形层41的表面，以覆盖光栅图案41a的方式形成有例如由Al、Au等的金属蒸镀膜构成的反射膜42。反射膜42沿光栅图案41a的形状而形成。沿光栅图案41a的形状而形成的反射膜42的空间S侧的表面成为作为反射型光栅的分光部40。再者，成形层41通过将成形模具压抵于成形材料(例如光硬化性的环氧树脂、丙烯酸系树脂、氟系树脂、硅酮、有机·无机混合树脂等复制用光学树脂等)，在该状态下，使成形材料硬化(例如利用UV光等的光硬化、热硬化等)而形成。

如上所述，分光部40设置于底壁部31的表面31a中的凹部34的内面34a。分光部40具有沿基准线RL排列的多个光栅槽，且在空间S中，将由第2反射部12反射的光L1相对于光检测部22进行分光并反射。再者，分光部40并不限定于如上述那样直接形成于支撑体30的分光部。例如，也可通过将具有分光部40及形成有分光部40的基板的分光元件贴附于支撑体30而将分光部40设置于支撑体30。

各配线13具有光检测部22侧的端部13a、与光检测部22侧相反侧的端部13b、及连接部13c。各配线13的端部13a以与光检测元件20的各端子25相对的方式，位于各侧壁部32的端面32a。各配线13的端部13b位于底壁部31的与空间S侧相反侧的表面31b中的各凸部35的表面。各配线13的连接部13c在各侧壁部32的空间S侧的表面32b、底壁部31的表面31a、及各贯通孔36的内面，自端部13a到达端部13b。这样，通过在支撑体30的空间S侧的表面引绕配线13，可防止配线13的劣化。

相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a例如通过由Au、焊料等构成的凸块14而连接。在分光器1A中，通过多个凸块14而将支撑体30固定于光检测元件20，并且使多根配线13电连接于光检测元件20的光检测部22。这样，各配线13的端部13a在光检测元件20与支撑体30的固定部，连接于光检测元件20的各端子25。

盖50固定于光检测元件20的基板24的与空间S侧相反侧的表面24b。盖50具有光透过构件51、及遮光膜52。光透过构件51例如通过石英、硼硅酸盐玻璃(BK7)、PYREX(注册商标)玻璃、可伐玻璃等使光L1透过的材料而形成为矩形板状。遮光膜52形成于光透过构件51的空间S侧的表面51a。在遮光膜52，以在Z轴方向与光检测元件20的光通过部21相对的方式，形成有光通过开口52a。光通过开口52a为形成于遮光膜52的狭缝，且在Y轴方向延伸。在分光器1A中，通过遮光膜52的光通过开口52a及光检测元件20的光通过部21，而规定入射至空间S的光L1的入射NA。

再者，在检测红外线的情况下，作为光透过构件51的材料，硅、锗等也有效。另外，也可对光透过构件51实施AR(Anti Reflection(防反射))涂层，或使其具有仅使规定波长的光透过的滤光功能。另外，作为遮光膜52的材料，例如可使用黑色抗蚀剂、Al等。然而，就抑制入射至0次光捕捉部23的0次光L0返回至空间S的观点而言，作为遮光膜52的材料，黑色抗蚀剂是有效的。

在基板24的表面24a与各侧壁部32的端面32a及各侧壁部33的端面33a之间，配置有例如由树脂等构成的密封构件15。另外，在底壁部31的贯通孔36内，配置有例如由玻璃珠等构成的密封构件16，并且填充有由树脂构成的密封构件17。在分光器1A中，通过包含作为构成的光检测元件20、支撑体30、盖50及密封构件15、16、17的封装体60A，而将空间S气密地密封。在将分光器1A安装于外部的电路基板时，各配线13的端部13b作为电极垫而发挥功能。再者，也可通过代替在基板24的表面24b配置盖50而在基板24的光通过部21及0次光捕捉部23填充光透过性的树脂，而将基板24的光通过部21及0次光捕捉部23气密地密封。另外，也可不在底壁部31的贯通孔36内配置例如由玻璃珠等构成的密封构件16，而仅填充由树脂构成的密封构件17。

如以上所说明的那样，在分光器1A中，在由光检测元件20及支撑体30而形成的空间S内，形成有自光通过部21至光检测部22的光路。由此，可谋求分光器1A的小型化。再有，通过光通过部21的光L1依序被第1反射部11及第2反射部12反射而入射至分光部40。由此，容易调整入射至分光部40的光L1的入射方向、及该光L1的扩散至收敛状态，因而即使使自分光部40至光检测部22的光路长度变短，也可使利用分光部40进行分光的光L2精度良好地聚光于光检测部22的规定位置。由此，根据分光器1A，可抑制检测精度的降低且可谋求小型化。

另外，在分光器1A中，在自通过光通过部21的光L1的光轴方向观察的情况下，光通过部21、第1反射部11、第2反射部12、分光部40及光检测部22沿基准线RL排列。再有，分光部40具有沿基准线RL排列的多个光栅槽，光检测部22具有沿基准线RL排列的多个光检测通道。由此，可使利用分光部40进行分光的光L2更精度良好地聚光于光检测部22的各光检测通道。

另外，在分光器1A中，第1反射部11成为平面镜。由此，通过使通过光通过部21的光L1的入射NA变小且设为“具有与通过光通过部21的光L1所具有的扩散角相同的扩散角的光L1的光路长度、即自光通过部21至分光部40的光路长度”＞“自分光部40至光检测部22的光路长度”(缩小光学系统)，可提高利用分光部40进行分光的光L2的分辨率。具体而言，如下文所述。即，在第1反射部11为平面镜的情况下，光L1一边扩散一边照射至分光部40。因此，就抑制分光部40的区域扩大的观点及抑制分光部40使光L2聚光于光检测部22的距离变长的观点而言，必须使通过光通过部21的光L1的入射NA变小。因此，通过使该光L1的入射NA变小且设为缩小光学系统，可提高利用分光部40进行分光的光L2的分辨率。

另外，在分光器1A中，在光检测元件20设置有捕捉由分光部40进行分光并反射的光中的0次光L0的0次光捕捉部23。由此，可抑制0次光L0因多重反射等而成为杂散光从而使检测精度降低的情况。

另外，在分光器1A中，在支撑体30设置有电连接于光检测部22的配线13。再有，配线13的光检测部22侧的端部13a在光检测元件20与支撑体30的固定部，连接于设置在光检测元件20的端子25。由此，可谋求光检测部22与配线13的电连接的可靠化。

另外，在分光器1A中，支撑体30的材料成为陶瓷。由此，可抑制因使用分光器1A的环境的温度变化、在光检测部22的发热等所引起的支撑体30的膨胀及收缩。因此，可抑制因分光部40与光检测部22的位置关系产生偏移而引起的检测精度降低(利用光检测部22所检测出的光的峰值波长的偏移等)。就分光器1A而言，由于可谋求小型化，因而即使为略微的光路的变化，也有对光学系统造成较大的影响，而导致检测精度降低的担忧。因此，特别是在如上述那样将分光部40直接形成于支撑体30的情况下，极其重要的是抑制支撑体30的膨胀及收缩。

另外，在分光器1A中，通过包含作为构成的光检测元件20及支撑体30的封装体60A，而将空间S气密地密封。由此，可抑制因由湿气所致的空间S内的构件劣化及由外部气温降低所致的空间S内产生结露等所引起的检测精度的降低。

另外，在分光器1A中，将第2反射部12设置于光检测元件20。由于在光检测元件20中形成有第2反射部12的基板24的表面24a为平坦面，另外，在光检测元件20的制造工序中可形成第2反射部12，因而通过控制第2反射部12的形状、面积等，可精度良好地形成相应于所期望的NA的第2反射部12。

另外，在分光器1A中，在底壁部31的表面31a中的凹部34的周围存在平坦的区域(也可稍微倾斜)。由此，即使在光检测部22产生反射光，也可抑制该反射光再次到达光检测部22。另外，在将成形模具压抵于树脂而在凹部34的内面34a形成成形层41时、及在基板24的表面24a与各侧壁部32的端面32a及各侧壁部33的端面33a之间配置由树脂构成的密封构件15时，该平坦的区域成为多余的树脂的退避处。此时，只要使多余的树脂流入至底壁部31的贯通孔36，则无需例如由玻璃珠等构成的密封构件16，该树脂作为密封构件17而发挥功能。

另外，在分光器1A的制造工序中，如上所述，使用成形模具，在底壁部31的倾斜面37形成平滑的成形层41，在该成形层41形成第1反射部11。通常，由于相较于支撑体30的表面，成形层41的表面的凹凸更少且平滑，因而可更精度良好地形成具有镜面的第1反射部11。然而，在不经由成形层41而在底壁部31的倾斜面37直接形成第1反射部11的情况下，可减少用于成形层41的成形材料，另外，可简化成形模具的形状，因而可容易地形成成形层41。

再者，如图3所示，盖50也可进一步具有例如由黑色抗蚀剂、Al等构成的遮光膜53。遮光膜53形成于光透过构件51的与空间S侧相反侧的表面51b。在遮光膜53，以在Z轴方向上与光检测元件20的光通过部21相对的方式形成有光通过开口53a。光通过开口53a为形成于遮光膜53的狭缝，且在Y轴方向延伸。在此情况下，可使用遮光膜53的光通过开口53a、遮光膜52的光通过开口52a及光检测元件20的光通过部21，更精度良好地规定入射至空间S的光L1的入射NA。

另外，如图4所示，盖50也可进一步具有上述遮光膜53，且以在Z轴方向上与光检测元件20的0次光捕捉部23相对的方式，在遮光膜52形成有光通过开口52b。在此情况下，可更可靠地抑制入射至0次光捕捉部23的0次光L0返回至空间S。

另外，在制造分光器1A时，准备设置有第1反射部11及分光部40的支撑体30(第1工序)，且准备设置有光通过部21、第2反射部12及光检测部22的光检测元件20(第2工序)，在这些工序之后，以形成空间S的方式将支撑体30与光检测元件20固定，由此，在空间S内形成自光通过部21至光检测部22的光路(第3工序)。这样，只要将支撑体30与光检测元件20固定，便可在空间S内形成自光通过部21至光检测部22的光路。由此，根据分光器1A的制造方法，可容易地制造可抑制检测精度降低且可谋求小型化的分光器1A。再者，准备支撑体30的工序及准备光检测元件20的工序的实施顺序为任意。

特别是在制造分光器1A时，只要将设置于支撑体30的配线13的端部13a连接于光检测元件20的端子25，便不仅可实现配线13与光检测部22的电连接，也可实现支撑体30与光检测元件20的固定、及自光通过部21至光检测部22的光路的形成。

[第2实施方式]

如图5及图6所示，分光器1B与上述分光器1A主要在第1反射部11为凹面镜的方面不同。在分光器1B中，第1反射部11经由成形层41而设置于底壁部31的凹部34的内面34a中的球面状的区域。第1反射部11例如为由Al、Au等的金属蒸镀膜构成且具有镜面的凹面镜，且在空间S中，对第2反射部12反射通过光通过部21的光L1。再者，第1反射部11也可不经由成形层41而直接形成于支撑体30的凹部34的内面34a。另外，盖50也可具有图3及图4所示的构成。

根据以如上方式构成的分光器1B，依据与上述分光器1A相同的理由，可抑制检测精度的降低且可谋求小型化。另外，在分光器1B中，第1反射部11成为凹面镜。由此，可利用第1反射部71而抑制光L1的扩散角，因而可使通过光通过部21的光L1的入射NA变大且提高灵敏度，或使自分光部40至光检测部22的光路长度更短而谋求分光器1B的进一步的小型化。具体而言，如下文所述。即，在第1反射部11为凹面镜的情况下，光L1以经准直那样的状态照射至分光部40。因此，与光L1一边扩散一边照射至分光部40的情况相比，分光部40将光L2聚光于光检测部22的距离可为较短。因此，可将该光L1的入射NA增大且提高灵敏度，或使自分光部40至光检测部22的光路长度更为缩短而谋求分光器1B的进一步的小型化。

[第3实施方式]

如图7及图8所示，分光器1C与上述分光器1A主要在通过收纳光检测元件20及支撑体30的封装体60B而将空间S气密地密封的方面不同。封装体60B具有底座(stem)61及盖62。底座61例如由金属而形成为圆板状。盖62例如由金属而形成为圆筒状。底座61与盖62以使设置于底座61的外缘的凸缘部61a与设置于盖62的开口端的凸缘部62a接触的状态气密地接合。作为一个例子，底座61与盖62的气密密封在已进行露点管理(例如-55℃)的氮气氛中、或被抽真空的气氛中进行。

在盖62中与底座61相对的壁部62b，以在Z轴方向与光检测元件20的光通过部21相对的方式，设置有光入射部63。光入射部63通过以覆盖形成于壁部62b的光通过孔62c的方式使窗构件64气密地接合于壁部62b的内侧表面而构成。光通过孔62c在自Z轴方向观察的情况下，具有包含光通过部21的形状。窗构件64例如通过石英、硼硅酸盐玻璃(BK7)、PYREX(注册商标)玻璃、可伐玻璃等使光L1透过的材料而形成为板状。在分光器1C中，光L1自封装体60B外经由光入射部63而入射至光通过部21。再者，在检测红外线的情况下，作为窗构件64的材料，硅、锗等也有效。另外，也可对窗构件64实施AR涂层，或使其具有仅使规定波长的光透过的滤光功能。另外，窗构件64的至少一部分也可以窗构件64的外侧表面与壁部62b的外侧表面成为同一面的方式，配置于光通过孔62c内。

在底座61，形成有多个贯通孔61b。在各贯通孔61b，插通有引线销(pin)65。各引线销65例如经由由具有电绝缘性及遮光性的低熔点玻璃等密封用玻璃构成的气密密封(hermetic seal)构件，而气密地固定于各贯通孔61b。各引线销65的封装体60B内的端部在底壁部31的表面31b，连接于设置在支撑体30的各配线13的端部13b。由此，可实现相互对应的引线销65与配线13的电连接、以及光检测元件20及支撑体30相对于封装体60B的定位。

再者，引线销65的封装体60B内的端部也可以配置于形成于底壁部31的贯通孔内或形成于底壁部31的表面31b的凹部内的状态，连接于在该贯通孔内或该凹部内延伸的配线13的端部13b。另外，引线销65的封装体60B内的端部与配线13的端部13b也可经由通过凸块接合等而安装有支撑体30的配线基板而电连接。在此情况下，引线销65的封装体60B内的端部也可以在自底座61的厚度方向(即Z轴方向)观察的情况下包围支撑体30的方式配置。另外，该配线基板既可以与底座61接触的状态配置于底座61，或也可以与底座61隔开的状态由多个引线销65支撑。

再者，在分光器1C中，光检测元件20的基板24及支撑体30的底壁部31例如形成为六边形板状。另外，由于将光检测元件20及支撑体30收纳于封装体60B，因而在分光器1C中，无需如上述分光器1A那样在各侧壁部32的空间S侧的表面32b、底壁部31的表面31a、及各贯通孔36的内面，引绕各配线13的连接部13c。在分光器1C中，各配线13的连接部13c在各侧壁部32的与空间S侧相反侧的表面、及底壁部31的表面31b，自端部13a到达端部13b。这样，通过在支撑体30的与空间S侧相反侧的表面引绕配线13，可防止因露出至空间S的配线13而引起的光的散射。再有，在分光器1C中，无需如上述分光器1A那样配置密封构件15、16、17或设置盖50。

根据以如上方式构成的分光器1C，依据与上述分光器1A相同的理由，可抑制检测精度的降低且可谋求小型化。另外，在分光器1C中，通过收纳光检测元件20及支撑体30的封装体60B而将空间S气密地密封。由此，可抑制因由湿气所致的空间S内的构件劣化及由外部气温降低所致的空间S内产生结露等所引起的检测精度的降低。

另外，在分光器1C中，在支撑体30的各侧壁部32的端面32a及各侧壁部33的端面33a与光检测元件20的基板24的表面24a之间形成有间隙。由此，光检测元件20的变形的影响不易波及支撑体30，另外，支撑体30的变形的影响不易波及光检测元件20，因而可精度良好地维持自光通过部21至光检测部22的光路。

另外，在分光器1C中，支撑体30以与底座61隔开的状态由多个引线销65支撑。由此，底座61的变形的影响、来自封装体60B外的外力的影响等不易波及支撑体30，因而可精度良好地维持自光通过部21至光检测部22的光路。

[第4实施方式]

如图9及图10所示，分光器1D与上述分光器1C主要在第1反射部11为凹面镜的方面不同。在分光器1D中，第1反射部11经由成形层41而设置于底壁部31的凹部34的内面34a中的球面状的区域。第1反射部11例如为由Al、Au等的金属蒸镀膜构成的凹面镜，且在空间S中，将通过光通过部21的光L1相对于第2反射部12反射。

根据以如上方式构成的分光器1D，依据与上述分光器1A相同的理由，可抑制检测精度的降低且可谋求小型化。另外，在分光器1D中，第1反射部11成为凹面镜。由此，可利用第1反射部11而抑制光L1的扩散角，因而可使通过光通过部21的光L1的入射NA变大并提高灵敏度，或可使自分光部40至光检测部22的光路长度变得更短而谋求分光器1B的进一步的小型化。另外，在分光器1D中，通过收纳光检测元件20及支撑体30的封装体60B而将空间S气密地密封。由此，可抑制因由湿气所致的空间S内的构件劣化及由外部气温降低所致的空间S内产生结露等所引起的检测精度的降低。

[分光器的小型化与分光部的曲率半径的关系]

如图11所示，在(a)的分光器及(b)的分光器中，通过光通过部21的光L1直接入射至分光部40，由分光部40进行分光并反射的光L2直接入射至光检测部22。在(c)的分光器中，通过光通过部21的光L1依序由第1反射部11及第2反射部12反射而入射至分光部40，由分光部40进行分光并反射的光L2直接入射至光检测部22。再者，在(a)的分光器中，形成有分光部40的内面34a的曲率半径成为6mm。在(b)的分光器中，形成有分光部40的内面34a的曲率半径成为3mm。在(c)的分光器中，形成有第1反射部11及分光部40的内面34a的曲率半径成为4mm。

首先，若将(a)的分光器与(b)的分光器加以比较，则与(a)的分光器的高度(Z轴方向的高度)相比，(b)的分光器的高度变低。其原因在于，形成有分光部40的内面34a的曲率半径较小，相应地，分光部40使光L2聚光于光检测部22的距离变短。

然而，越是使形成有分光部40的内面34a的曲率半径变小，越会如下述那样出现各种问题。即，光L2的聚焦线(将具有不同的波长的光L2聚光的位置连结的线)容易变形。另外，由于各种像差的影响变大，因而难以利用光栅的设计进行修正。另外，特别是由于朝长波长侧的衍射角变小，因而必须使光栅间距变窄，但若光栅间距变窄，则难以形成光栅。再有，为了提高灵敏度，必须闪耀化，但若光栅间距变窄，则难以闪耀化。另外，特别是由于朝长波长侧的衍射角变小，因而就光L2的分辨率而言也变得不利。

出现上述各种问题的原因在于：在光检测元件20的基板24设置作为狭缝的光通过部21的情况下，以使光L1沿与基板24的表面24a、24b垂直的方向通过的方式构成光通过部21是现实的。另外，原因在于：存在必须使0次光L0朝与光检测部22侧相反侧反射的制约。

与此相对，在(c)的分光器中，尽管形成有第1反射部11及分光部40的内面34a的曲率半径为4mm，但与(b)的分光器的高度相比，(c)的分光器的高度也变低。其原因在于：在(c)的分光器中，通过使用第1反射部11及第2反射部12，可调整入射至分光部40的光L1的入射方向、及该光L1的扩散至收敛状态。

如上所述，在光检测元件20的基板24设置作为狭缝的光通过部21的情况下，以使光L1沿与基板24的表面24a及表面24b垂直的方向通过的方式构成光通过部21是现实的。即使在这样的情况下，只要使用第1反射部11及第2反射部12，便可实现分光器的小型化。在(c)的分光器中，就抑制分光器的检测精度的降低且谋求分光器的小型化的方面而言，较大的特征在于可利用位于第2反射部12与光检测部22的间的0次光捕捉部23捕捉0次光L0。

[自分光部至光检测部的光路的优势]

首先，如图12所示，对采用自光通过部21依序经由第1反射部11、分光部40及第2反射部12而到达光检测部22的光路的分光器进行研究。在图12的分光器中，利用作为平面光栅的分光部40对光L1进行分光并反射。继而，由分光部40进行分光并反射的光L2被作为凹面镜的第2反射部12反射，而入射至光检测部22。在此情况下，各光L2以各光L2的聚光位置相互接近的方式，入射至光检测部22。

在图12的分光器中，若欲扩大所检测的光L2的波长范围，则必须使形成有分光部40的内面34a的曲率半径、及第2反射部12与光检测部22的距离变大。并且，由于各光L2以各光L2的聚光位置相互接近的方式入射至光检测部22，因而必须使内面34a的曲率半径、及第2反射部12与光检测部22的距离变得更大。若使光栅间距(光栅槽的间隔)变窄，且使各光L2的聚光位置的间隔过宽，则难以使光L2的聚焦线对准光检测部22。这样，可以说自光通过部21依序经由第1反射部11、分光部40及第2反射部12而到达光检测部22的光路为不适合小型化的光路。

与此相对，如图11的(c)所示，在采用自光通过部21依序经由第1反射部11、第2反射部12及分光部40而到达光检测部22的光路的分光器(即相当于上述分光器1A～1D的分光器)中，各光L2以各光L2的聚光位置相互远离的方式，入射至光检测部22。因此，可以说自光通过部21依序经由第1反射部11、第2反射部12及分光部40而到达光检测部22的光路为适合小型化的光路。在图12的分光器中，内面34a的曲率半径成为12mm，高度(Z轴方向的高度)成为7mm，与此相对，在图11(c)的分光器中，内面34a的曲率半径成为4mm，高度成为2mm左右，据此，也可明确上文所述内容。

以上，对本发明的第1～第4实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式。例如，在上述第1及第2实施方式中，入射至空间S的光L1的入射NA根据光检测元件20的光通过部21及遮光膜52的光通过开口52a(视情况为遮光膜53的光通过开口53a)的形状而规定，但可通过调整第1反射部11、第2反射部12及分光部40的至少1个区域的形状，而实质性地规定入射至空间S的光L1的入射NA。入射至光检测部22的光L2为衍射光，因而可通过调整于成形层41中形成有光栅图案41a的特定区域的形状，而实质性地规定该入射NA。

另外，在上述各实施方式中，利用凸块14将相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a连接，但也可通过焊接而将相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a连接。另外，不仅在支撑体30的各侧壁部32的端面32a进行相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a的连接，也可在支撑体30的各侧壁部33的端面33a或在支撑体30的各侧壁部32的端面32a及各侧壁部33的端面33a进行相对的光检测元件20的端子25与配线13的端部13a的连接。另外，在分光器1A、1B中，配线13也可在支撑体30的与空间S侧相反侧的表面被引绕。另外，在分光器1C、1D中，配线13也可在支撑体30的空间S侧的表面被引绕。

另外，支撑体30的材料并不限定于陶瓷，也可为LCP、PPA、环氧树脂等树脂、成形用玻璃等其它成形材料。另外，封装体60B的形状也可为长方体箱型。另外，在通过收纳光检测元件20及支撑体30的封装体60B而将空间S气密地密封的情况下，支撑体30也可为代替包围空间S的一对侧壁部32及一对侧壁部33而具有相互隔开的多个柱部或多个侧壁部。这样，分光器1A～1D的各构成的材料及形状并不限定于上述材料及形状，可应用各种材料及形状。

产业上的可利用性

根据本发明，可提供一种可抑制检测精度的降低且可谋求小型化的分光器、及可容易地制造这样的分光器的分光器的制造方法。

符号的说明

1A、1B、1C、1D…分光器、11…第1反射部、12…第2反射部、13…配线、13a…端部、20…光检测元件、21…光通过部、22…光检测部、23…0次光捕捉部、25…端子、30…支撑体、40…分光部、60A、60B…封装体、S…空间、RL…基准线。

Claims (10)

1.一种分光器，其特征在于，

具备：

光检测元件，其设置有光通过部及光检测部；

支撑体，其以在与所述光通过部及所述光检测部之间形成空间的方式固定于所述光检测元件；

第1反射部，其设置于所述支撑体，且在所述空间中，将通过了所述光通过部的光反射；

第2反射部，其设置于所述光检测元件，且在所述空间中，将由所述第1反射部反射的光反射；以及

分光部，其设置于所述支撑体，且在所述空间中，将由所述第2反射部反射的光相对于所述光检测部进行分光并反射。

2.如权利要求1所述的分光器，其特征在于，

所述光通过部、所述第1反射部、所述第2反射部、所述分光部及所述光检测部在自通过所述光通过部的光的光轴方向观察的情况下，沿基准线排列，

所述分光部具有沿所述基准线排列的多个光栅槽，

所述光检测部具有沿所述基准线排列的多个光检测通道。

3.如权利要求1或2所述的分光器，其特征在于，

所述第1反射部为平面镜。

4.如权利要求1或2所述的分光器，其特征在于，

所述第1反射部为凹面镜。

5.如权利要求1至4中任一项所述的分光器，其特征在于，

在所述光检测元件，设置有捕捉由所述分光部分光并反射的光中的0次光的0次光捕捉部。

6.如权利要求1至5中任一项所述的分光器，其特征在于，

在所述支撑体，设置有电连接于所述光检测部的配线，

所述配线上的所述光检测部侧的端部在所述光检测元件与所述支撑体的固定部上，连接于设置于所述光检测元件的端子。

7.如权利要求1至6中任一项所述的分光器，其特征在于，

所述支撑体的材料为陶瓷。

8.如权利要求1至7中任一项所述的分光器，其特征在于，

所述空间由包含作为构成的所述光检测元件及所述支撑体的封装体而被气密地密封。

9.如权利要求1至7中任一项所述的分光器，其特征在于，

所述空间由收纳所述光检测元件及所述支撑体的封装体而被气密地密封。

10.一种分光器的制造方法，其特征在于，

包含：

第1工序，其准备设置有第1反射部及分光部的支撑体；

第2工序，其准备设置有光通过部、第2反射部及光检测部的光检测元件；以及

第3工序，其在所述第1工序及所述第2工序之后，以形成空间的方式将所述支撑体与所述光检测元件固定，由此在所述空间内形成通过了所述光通过部的光由所述第1反射部反射，由所述第1反射部反射的光由所述第2反射部反射，由所述第2反射部反射的光由所述分光部分光并反射，由所述分光部分光并反射的光入射至所述光检测部的光路。