TWI445931B - Spectral module - Google Patents

Description

分光模組

本發明係關於將光分光而進行檢測之分光模組。

作為以往之分光模組，例如專利文獻1中係揭示一種包含下述構件之分光模組，即：使光穿透之支撐體、使光入射於支撐體之入射狹縫部、將入射於支撐體之光加以分光而進行反射之凹面繞射光柵、及檢測藉由凹面繞射光柵加以分光而反射之光之二極體。

專利文獻1：日本發明專利第3119917號公報

然而，如上述之分光模組中，將入射狹縫部及二極體安裝於支撐體時，入射狹縫部與二極體之相對的關係位置將會產生偏移，而有造成分光模組之可靠性降低之虞。

因此，本發明係有鑑於該情事而創作完成者，目的在於提供一種可靠性高之分光模組。

為達成上述目的，本發明之分光模組之特徵在於包含：本體部，使光穿透；分光部，將由本體部之特定面入射於本體部之光加以分光而向特定面側反射；及光檢測元件，被支撐於特定面上，用於檢測被分光部分光而反射之光；在特定面形成有光吸收層，其包含使朝向分光部行進之光通過之第1光通過孔、及使朝向光檢測元件行進之光通過 之第2光通過孔。

在此分光模組中，光吸收層包含有使朝向分光部行進之光通過之第1光通過孔、及使朝向光檢測元件行進之光通過之第2光通過孔。因此，可防止第1光通過孔與第2光通過孔之相對的關係位置發生偏移。再者，可藉由光吸收層而抑制雜散光之產生，並吸收雜散光，故可抑制雜散光入射於光檢測元件。從而，依據此分光模組，係可提高可靠性。

在本發明之分光模組中，本體部宜包含積層於與特定面略正交之方向上之複數光穿透構件。進而包含特定面之光穿透構件係形成為板狀更佳。依據此種構成，可使對於本體部之光吸收層之形成及光檢測元件之安裝容易化。

在本發明之分光模組中，宜在與特定面略正交之方向相鄰之光穿透構件間形成光吸收層。依據此種構成，可約束讓一面擴大，一面朝向本體部行進之光到達期望之區域，且可更進一步有效地抑制雜散光入射於光檢測元件。

在本發明之分光模組中，宜在特定面上形成與光檢測元件電性連接之佈線。例如本體部係由玻璃形成，佈線由金屬形成時，對本體部之佈線之密接性會增高，故可防止佈線之斷線等。此時，佈線宜在特定面側包含有光吸收層。依據此種構成，可藉由佈線防止雜散光之亂反射等。

在本發明之分光模組中，形成於特定面之光吸收層中的特定面之相反側之面上，宜形成有與光檢測元件電性連接之佈線。依據此種構成，可一面藉由佈線防止雜散光之亂 反射等，一面更確實地達成光吸收層對雜散光之產生之抑制、及光吸收層對雜散光之吸收。

依據本發明，可提高可靠性。

以下，參照圖式詳細說明本發明之較佳實施型態。又，在各圖中，對於同一或相當之部分，係給予相同的符號而省略重複之說明。

[第1實施型態]

如圖1及圖2所示，分光模組1係包含：使光穿透之本體部2；將由本體部2之前面(特定面)2a入射於本體部2之光L1加以分光而朝向前面2a側反射之分光部3；及被支撐於前面2a上，用於檢測藉由分光部3加以分光而反射之光L2之光檢測元件4。分光模組1係利用分光部3而將光L1分光成複數之光L2，並利用光檢測元件4檢測該光L2，以測定光L1之波長分佈及特定波長成分之強度等者。

本體部2具有積層於與前面2a略正交之方向上之光穿透構件2₁ ~2₃ 。光穿透構件2₁ ,2₂ 係利用BK7、派萊克斯玻璃(註冊商標)、石英等之光穿透性玻璃等而形成為長方形薄板狀。光穿透構件2₃ 係利用與光穿透構件2₁ ,2₂ 相同之材料、光穿透性樹脂、光穿透性之無機及有機混合材料、或複製品成型用之光穿透性低熔點玻璃等，而形成為半球狀或具有透鏡效果之曲面形狀，例如利用與光穿透構件2₁ ,2₂ 相同的材料加以形成時，可藉由光學樹脂及直接焊接法 而貼合於光穿透構件2₂ 。光穿透構件2₃ 係作為使被分光部3分光而反射之光L2在光檢測元件4之光檢測部4a成像之透鏡而加以作用。

分光部3係具有形成於光穿透構件2₃ 之外側表面之繞射層14、及形成於繞射層14之外側表面之反射層5之反射型光柵。繞射層14係鋸齒狀剖面之閃耀光柵、矩形狀剖面之雙閃耀光柵、正弦波狀剖面之全息光柵等，例如在光穿透構件2₃ 之外側表面塗佈感光性樹脂，利用石英等構成之光穿透性模具(光柵之鑄模)使感光性樹脂UV硬化而形成。繞射層14在UV硬化後加熱固化時，成為更穩定之素材。反射層5呈膜狀，例如係在繞射層14之外側表面蒸鍍Al或Au等而形成。又，繞射層14之材料並不限定於感光性樹脂，也可為感光性玻璃、感光性之無機．有機混合材料、或遇熱變形之樹脂、玻璃或無機．有機混合材料等。

光檢測元件4係具有將長條狀之光電二極體一維排列於與其長側方向略正交之方向所構成之光檢測部4a之光電二極體陣列。光檢測元件4之光電二極體之一維排列方向與光穿透構件2₁ ,2₂ 之長側方向略一致，且配置成使光檢測部4a朝向本體部2之前面2a側。又，光檢測元件4不限定於光電二極體陣列，也可為C－MOS影像感測器或CCD影像感測器等。

在本體部2之前面2a(即光穿透構件2₁ 之前面)，形成具有使向分光部3行進之光L1通過之光通過孔(第1光通過孔)6a、及使向光檢測元件4之光檢測部4a行進之光L2通過 之光通過孔(第2光通過孔)6b之光吸收層6。光通過孔6a係向與光穿透構件2₁ ,2₂ 之長側方向略正交之方向延伸之狹縫。光吸收層6係被圖案化成具有光通過孔6a,6b，而藉由CrO、含CrO之積層膜、或黑光阻膜等一體成型。

在與本體部2之前面2a略正交之方向相鄰之光穿透構件2₁ ,2₂ 間，形成具有使向分光部3行進之光L1通過之光通過孔(第1光通過孔)7a、及使向光檢測元件4之光檢測部4a行進之光L2通過之光通過孔(第2光通過孔)7b之光吸收層7。光吸收層7係形成於光穿透構件2₁ 之後面，形成光吸收層7之光穿透構件2₁ 與光穿透構件2₂ 係被折射率一致而在界面不發生反射之光學樹脂8所貼合。光吸收層7係被圖案化成具有光通過孔7a,7b，而藉由含CrO、含CrO之積層膜、或黑光阻膜等一體成型。

光吸收層6之前面形成粗面，在其前面，形成由Al或Au等單層膜、或Ti-Pt-Au、Ti-Ni-Au、Cr-Au等之積層膜構成之佈線9。佈線9具有配置於光通過孔6b之周圍之複數墊部9a、配置於光穿透構件2₁ ,2₂ 之長側方向之端部之複數墊部9b、及連接對應之墊部9a與墊部9b之複數連接部9c。光檢測元件4之外部端子係藉由覆晶接合而被電性連接於墊部9a，將光檢測元件4之輸出信號取出至外部用之可撓性印刷基板11係藉由金屬線接合而被電性連接於墊部9b。光檢測元件4係以使光檢測部4a與光吸收層6之光通過孔6b對向之狀態被支撐於本體部2之前面2a上，在光檢測部4a與前面2a之間，填充著折射率一致而在界面不發生反射之光學 樹脂12作為下填料樹脂。

又，在光吸收層6與佈線9之間，以藉由絕緣性樹脂、SiO₂ 、SiN、或SiON等將電氣絕緣層形成膜狀為佳。此係由於光吸收層6由黑光阻膜所構成之情形，光吸收層6含有碳，故黑光阻膜會因熱等之影響而變質而具有導電性，未形成電氣絕緣層時，有發生短路之虞之故。

在如以上所構成之分光模組1中，光L1經由光吸收層6之光通過孔6a而由本體部2之前面2a入射，在光穿透構件2₁ 、光吸收層7之光通過孔7a、光穿透構件2₂ ,2₃ 中行進而到達分光部3，被分光部3分光成複數光L2。被分光後之光L2被分光部3反射至本體部2之前面2a側，在光穿透構件2₃ ,2₂ 、光吸收層7之光通過孔7b、光穿透構件2₁ 、光吸收層6之光通過孔6b中行進而到達光檢測元件4之光檢測部4a，被光檢測元件4所檢測。

如以上所說明，在分光模組1中，藉由圖案化一體成型具有使向分光部3行進之光L1通過之光通過孔6a、及使向光檢測元件4之光檢測部4a行進之光L2通過之光通過孔6b之光吸收層6。因此，可防止光通過孔6a與光通過孔6b之相對的關係位置發生偏移。而且可藉由光吸收層6抑制雜散光之產生，並吸收雜散光，故可抑制雜散光入射於光檢測元件4之光檢測部4a。從而，依據分光模組1，可提高可靠性。

又，本體部2具有積層於與其前面2a略正交之方向之光穿透構件2₁ ~2₃ ，另外具有前面2a之光穿透構件2₁ 係形成板 狀。藉此，可使對本體部2之光吸收層6之形成及光檢測元件4之安裝容易化。

又，在與本體部2之前面2a略正交之方向相鄰之光穿透構件2₁ ,2₂ 間，形成具有使向分光部3行進之光L1通過之光通過孔7a、及使向光檢測元件4之光檢測部4a行進之光L2通過之光通過孔7b之光吸收層7。藉此，可限制一面擴大，一面向本體部2行進之光L1,L2，使其到達期望之區域，且可更進一步有效地抑制雜散光入射於光檢測元件4。

又，在光吸收層6之前面(即，本體部2之前面2a之相反側之面)，形成與光檢測元件4電性連接之佈線9。藉此，可藉由佈線9防止雜散光之亂反射等。

[第2實施型態]

第2實施型態之分光模組1係在佈線9形成於本體部2之前面2a之點上異於上述之第1實施型態之分光模組1。

即，如圖3所示，佈線9形成於本體部2之前面2a，佈線9之連接部9c被光吸收層6所覆蓋，佈線9之墊部9a、9b由光吸收層6露出。藉此，對本體部2之佈線9之密接性會增高，故可防止佈線9之斷線等。

又，佈線9係在本體部2之前面2a側具有CrO等之單層膜、或Cr-CrO等之積層膜構成之光吸收層13。藉此，可藉由佈線9防止雜散光之亂反射等。

本發明並不限定於上述之第1及第2實施型態。

例如，如圖4所示，本體部2也可呈現半球狀之透鏡在與 其平面部分略正交且互相略平行之2個平面被切掉之形狀。此情形，半球狀之透鏡之平面部分成為本體部2之前面2a，半球狀之透鏡之曲面部分形成分光部3。

又，如圖5所示，本體部2也可呈現半球狀之透鏡在與其平面部分略正交且互相略平行之2個平面被切掉之形狀之光穿透構件2₂ 之平面部分，藉由光學樹脂及直接焊接法貼合長方形薄板狀之光穿透構件2₁ 之形狀。此情形，光穿透構件2₁ 之前面成為本體部2之前面2a，光穿透構件2₂ 之曲面部分成為分光部3。

又，如圖6所示，執行作為透鏡功能之光穿透構件2₃ 與繞射層14例如也可利用複製品成型用之光穿透性低熔點玻璃等一體地形成。藉此，可簡化製造步驟，且可防止光穿透構件2₃ 與繞射層14之相對的關係位置發生偏移。

產業上之可利用性

依據本發明，可提高可靠性。

1‧‧‧分光模組

2‧‧‧本體部

2a‧‧‧前面(特定面)

2₁ ~2₃ ‧‧‧光穿透構件

3‧‧‧分光部

4‧‧‧光檢測元件

6,7‧‧‧光吸收層

6a,7a‧‧‧光通過孔(第1光通過孔)

6b,7b‧‧‧光通過孔(第2光通過孔)

9‧‧‧佈線

13‧‧‧光吸收層

圖1係第1實施型態之分光模組之平面圖。

圖2係沿著圖1所示之II－II線之剖面圖。

圖3係第2實施型態之分光模組之縱剖面圖。

圖4係另一實施型態之分光模組之縱剖面圖。

圖5係另一實施型態之分光模組之縱剖面圖。

圖6係另一實施型態之分光模組之分光部週邊之縱剖面圖。

1‧‧‧分光模組

2‧‧‧本體部

2a‧‧‧前面(特定面)

2₁ ~2₃ ‧‧‧光穿透構件

3‧‧‧分光部

4‧‧‧光檢測元件

4a‧‧‧光檢測部

5‧‧‧反射層

6,7‧‧‧光吸收層

6a,7a‧‧‧光通過孔(第1光通過孔)

6b,7b‧‧‧光通過孔(第2光通過孔)

8,12‧‧‧光學樹脂

9‧‧‧佈線

9a,9b‧‧‧墊部

9c‧‧‧連接部

11‧‧‧可撓性印刷基板

14‧‧‧繞射層

L1,L2‧‧‧光

Claims (7)

1. 一種分光模組，其特徵在於包含：本體部，使光穿透；分光部，將由前述本體部之特定面入射於前述本體部之光加以分光而向前述特定面側反射；及光檢測元件，被支撐於前述特定面上，用於檢測被前述分光部分光而反射之光；且在前述特定面一體形成有光吸收層，該光吸收層包含使朝向前述分光部行進之光通過之第1光通過孔、及使朝向前述光檢測元件行進之光通過之第2光通過孔。
2. 如請求項1之分光模組，其中前述本體部包含積層於與前述特定面略正交之方向上之複數光穿透構件。
3. 如請求項2之分光模組，其中具有前述特定面之前述光穿透構件係形成為板狀。
4. 如請求項2之分光模組，其中在與前述特定面略正交之方向相鄰之前述光穿透構件間，形成有前述光吸收層。
5. 如請求項1之分光模組，其中在前述特定面形成有與前述光檢測元件電性連接之佈線。
6. 如請求項5之分光模組，其中前述佈線在前述特定面側包含光吸收層。
7. 如請求項1之分光模組，其中形成於前述特定面之前述光吸收層中的前述特定面之相反側之面上，形成有與前述光檢測元件電性連接之佈線。