特許 5718091 分光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5718091

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】分光モジュール

(51)【国際特許分類】

   G01J 3/18 20060101AFI20150423BHJP

   G01J 3/36 20060101ALI20150423BHJP

【ＦＩ】

   G01J3/18

   G01J3/36

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-37247(P2011-37247)

(22)【出願日】2011年2月23日

(65)【公開番号】特開2012-173208(P2012-173208A)

(43)【公開日】2012年9月10日

【審査請求日】2013年9月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124291

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】能野 隆文

(72)【発明者】

【氏名】柴山 勝己

【審査官】 ▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１３９６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３００４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３８６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３７８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１９７１７０１５（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ３／００−３／５２

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空洞が形成された収容部材と、
前記空洞の内面と対向するように前記収容部材に取り付けられ、前記空洞外から前記空洞内に光を通過させる光通過部材と、
前記光通過部材によって支持され、前記空洞外から入射した光を分光すると共に前記空洞の前記内面側に透過させる分光部と、
前記空洞の前記内面に配置され、前記分光部によって分光された光を反射する反射部と、
前記光通過部材によって支持され、前記反射部によって反射された光を検出する光検出素子と、を備えることを特徴とする分光モジュール。

【請求項2】

前記光通過部材又は前記光検出素子には、前記分光部の前段に位置するように光入射部が設けら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。

【請求項3】

前記光通過部材には、前記分光部の後段に位置しかつ前記反射部の前段に位置するように光出射部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の分光モジュール。

【請求項4】

前記光入射部及び前記光出射部の少なくとも一方は、前記分光部に対して相対的に移動するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の分光モジュール。

【請求項5】

前記空洞は、外気に対して気密に封止され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モジュール。

【請求項6】

前記反射部は、前記空洞の前記内面に配置されたミラー素子であり、
前記ミラー素子は、
表面に凹部が形成された基材と、
前記基材上に配置された成形層と、を備え、
前記成形層は、前記凹部の深さ方向から見た場合に前記凹部内に位置する第１の部分、及び前記第１の部分と繋がった状態で前記基材の前記表面上に位置する第２の部分を有し、
前記第１の部分において前記凹部の内面と対向する所定の面には、ミラーである光学機能部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の分光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

小型化された従来の分光モジュールとして、光入射部が設けられたパッケージと、パッケージの所定の内面である曲面に設けられた反射型グレーティングと、反射型グレーティングと対向するようにパッケージに取り付けられた光検出素子と、を備えるものが知られている（例えば特許文献１〜３参照）。このような分光モジュールでは、光入射部を介してパッケージ内に入射した光が反射型グレーティングによって分光されると共に反射されて、その光が光検出素子によって検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−３０９１４６号公報

【特許文献2】特開２０００−２９８０６６号公報

【特許文献3】特開２００９−５３５６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような小型の分光モジュールにおいては、反射型グレーティングの分光特性がパッケージの曲面の形成精度に大きく依存する。そのため、パッケージの曲面が所定の曲率で高精度に形成されていないと、分光特性が変化して、その結果、信頼性が低下するおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、小型化を図りつつ、分光特性の変化による信頼性の低下を防止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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の分光モジュールは、空洞が形成された収容部材と、空洞の内面と対向するように収容部材に取り付けられ、空洞外から空洞内に光を通過させる光通過部材と、光通過部材によって支持され、空洞外から入射した光を分光すると共に空洞の内面側に透過させる分光部と、空洞の内面に配置され、分光部によって分光された光を反射する反射部と、光通過部材によって支持され、反射部によって反射された光を検出する光検出素子と、を備えることを特徴とする。

【0007】

この分光モジュールでは、空洞外から空洞内に光を通過させる光通過部材によって、透過型の分光部及び光検出素子が支持されている。そのため、収容部材の状態に起因して分光部の分光特性が変化するのを抑制することができる。さらに、分光部、反射部及び光検出素子を互いに近付けて配置しても、透過型の分光部が収容部材によって支持されている場合に比べ、分光部の光入射面で反射した光が迷光として光検出素子によって検出されるのを抑制することができる。よって、この分光モジュールによれば、小型化を図りつつ、分光特性の変化による信頼性の低下を防止することが可能となる。

【0008】

なお、「光通過部材によって分光部及び光検出素子が支持されている」とは、分光部及び光検出素子が光通過部材によって直接的に支持されている場合だけでなく、分光部及び光検出素子が光通過部材によって間接的に（すなわち、収容部材以外の何らかの部材を介して）支持されている場合も含む意味である。

【0009】

ここで、光通過部材又は光検出素子には、分光部の前段に位置するように光入射部が設けられていることが好ましい。これによれば、分光部の所定の位置に選択的にかつ確実に光を入射させることができる。なお、前段とは、光の進行方向における上流側を意味する。

【0010】

このとき、光通過部材には、分光部の後段に位置しかつ反射部の前段に位置するように光出射部が設けられていることが好ましい。これによれば、分光部によって分光された光のうち検出すべき光のみを通過させることができる。なお、後段とは、光の進行方向における下流側を意味する。

【0011】

さらに、光入射部及び光出射部の少なくとも一方は、分光部に対して相対的に移動するように構成されていることが好ましい。これによれば、検出すべき光の波長範囲を変化させることができる。

【0012】

また、空洞は、外気に対して気密に封止されていることが好ましい。これによれば、少なくとも反射部等、空洞に臨む部材が湿気等により劣化するのを防止することができる。

【0013】

また、反射部は、空洞の内面に配置されたミラー素子であり、ミラー素子は、表面に凹部が形成された基材と、基材上に配置された成形層と、を備え、成形層は、凹部の深さ方向から見た場合に凹部内に位置する第１の部分、及び第１の部分と繋がった状態で基材の表面上に位置する第２の部分を有し、第１の部分において凹部の内面と対向する所定の面には、ミラーである光学機能部が設けられていることが好ましい。これによれば、使用時の温度変化等によって発生する応力が基材の凹部に集中しても、基材の表面上に位置する第２の部分によって、基材の凹部内に位置する第１の部分が押え付けられる。これにより、基材から成形層が剥離するのを防止することができる。さらに、使用時の温度変化等に起因する成形層の収縮や膨張が、基材の表面上に位置する第２の部分に吸収されて、基材の凹部内に位置する第１の部分の収縮や膨張が緩和される。これにより、第１の部分の所定の面の変形を防止することができ、延いてはその所定の面に設けられた光学機能部の変形を防止することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、小型化を図りつつ、分光特性の変化による信頼性の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施形態の分光モジュールの縦断面図である。

【図2】図１の分光モジュールの変形例の縦断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態の分光モジュールの縦断面図である。

【図4】図３の分光モジュールの変形例の縦断面図である。

【図5】本発明の第３の実施形態の分光モジュールの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。
［第１の実施形態］

【0017】

図１に示されるように、分光モジュール１は、光吸収性を有する樹脂やセラミックからなる直方体箱状（例えば、幅３５ｍｍ、奥行き３０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）のパッケージ本体（収容部材）２を備えている。パッケージ本体２には、一方の側に開口する断面矩形状の凹部である空洞３、及び空洞３の開口３ａを段階的に拡幅させる断面矩形状の拡幅部４〜６が形成されている。

【0018】

パッケージ本体２の外側の拡幅部６には、光吸収性を有する樹脂やセラミックからなる矩形板状のパッケージ蓋（光通過部材）７が接着等により気密に固定されている。パッケージ蓋７には光入射孔８が形成されており、光入射孔８には窓部材９が気密に固定されている。空洞３は、パッケージ本体２、パッケージ蓋７及び窓部材９によって、外気に対して気密に封止されている。

【0019】

パッケージ本体２の内側の拡幅部４には、光吸収性を有する樹脂やセラミックからなる矩形板状の支持基板（光通過部材）１１が接着等により固定されている。支持基板１１には、光入射孔８と対向するように光入射スリット（光入射部）１２が形成されている。光入射スリット１２の底面３ｂ側の開口は、底面３ｂに向かって末広がりとなるように拡幅されている。

【0020】

パッケージ蓋７及び支持基板１１は、空洞３の所定の内面である底面３ｂと対向するようにパッケージ本体２に取り付けられている。パッケージ蓋７及び支持基板１１は、光入射孔８、窓部材９及び光入射スリット１２を介して、空洞３外から空洞３内に光Ｌを通過させる。

【0021】

支持基板１１に対して空洞３側には、光入射スリット１２と対向するように、石英からなる矩形板状の透過型グレーティング素子（分光部）１３が配置されている。透過型グレーティング素子１３は、筒状の光吸収部材１４を介して支持基板１１に取り付けられている。つまり、透過型グレーティング素子１３は、支持基板１１によって間接的に支持されている。透過型グレーティング素子１３は、光入射孔８、窓部材９及び光入射スリット１２を介して空洞３外から入射した光Ｌを分光すると共に空洞３の底面３ｂ側に透過させる。光吸収部材１４は、光入射スリット１２の底面３ｂ側の開口から透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａに至る光Ｌの光路を包囲している。

【0022】

空洞３の底面３ｂには、ミラー素子（反射部）２０が配置されている。ミラー素子２０は、ミラーである光学機能部２１において、透過型グレーティング素子１３によって分光された光Ｌを支持基板１１側に反射する。ミラー素子２０は、シリコン、プラスチック、セラミック又はガラス等からなる正方形板状（例えば、外形２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）の基材２２を備えている。基材２２の表面２２ａには、開口２３ａに向かって末広がりとなる正四角錐台状の凹部２３が形成されている。

【0023】

基材２２上には、光硬化性のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン又は有機無機ハイブリッド樹脂等のレプリカ用光学樹脂を光硬化させることによって形成された成形層２４が配置されている。成形層２４の外縁２４ａは、凹部２３の深さ方向（すなわち、一方の側）から見た場合に凹部２３の底面２３ｂの中心を包囲しており、外縁２４ａの少なくとも一部は、正方形状の開口２３ａの各辺の外側を通っている。なお、成形層４の材料には、前述した光硬化性の樹脂材料に限らず、熱硬化性の樹脂材料、又は低融点ガラスや有機無機ハイブリッドガラス等、成形型による成形及び硬化が可能な様々な材料（成形材料）を適用することができる。

【0024】

成形層２４は、一体的に形成された本体部（第１の部分）２５及び乗上げ部（第２の部分）２６を有している。本体部２５は、凹部２３の深さ方向から見た場合に凹部２３内に位置している。乗上げ部２６は、本体部２５と繋がった状態で基材２２の表面２２ａ上に位置している。乗上げ部２６は、正方形状の開口２３ａの各辺の外側に設けられており、凹部２３を挟んで対向しかつ凹部２３を包囲している。

【0025】

成形層２４は、凹部２３の所定の内面である底面２３ｂと対向する凹状の曲面（所定の面）２４ｂを有している。曲面２４ｂは、凹部２３の底面２３ｂの中心に向かって凹んだ曲面であり、正方形状の開口２３ａの各辺の中点を通って、本体部２５から各乗上げ部２６に至っている。成形層２４の曲面２４ｂ上には、ＡｌやＡｕ等の蒸着膜である反射膜２７が形成されている。反射膜２７は、曲面２４ｂにおける本体部２５上の所定の領域に形成されており、反射膜２７の表面が、ミラーである光学機能部２１となっている。

【0026】

支持基板１１に対して空洞３の反対側には、半導体等からなる基板１５ｂ、及び基板１５ｂに形成された光検出部１５ａを有する光検出素子１５が配置されている。支持基板１１には、光検出部１５ａと対向するように光通過孔１６が形成されている。光通過孔１６の底面３ｂ側の開口は、底面３ｂに向かって末広がりとなるように拡幅されている。光検出部１５ａは、フォトダイオードが例えば１次元に配列されて構成されている。光検出素子１５は、ミラー素子２０によって反射されて光通過孔１６を通過した光Ｌを検出する。なお、光検出素子１５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。

【0027】

支持基板１１の表面１１ａ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１７が設けられている。光検出素子１５の複数の外部端子のそれぞれは、バンプ１８を介したフェースダウンボンディングによって、複数の配線１７のそれぞれと接続されている。つまり、光検出素子１５は、支持基板１１によって間接的に支持されている。パッケージ本体２には、基端部が中間の拡幅部５に露出しかつ先端部が外部に延在するように、複数のリード１９が埋設されている。各配線１７は、ワイヤ３１によって、各リード１９の基端部と接続されている。支持基板１１の表面１１ａには、光吸収層４２が形成されている。光吸収層４２は、バンプ１８及びリード１９が配置される部分を除いて配線１７を覆っている。

【0028】

以上のように構成された分光モジュール１では、光入射孔８、窓部材９及び光入射スリット１２を介して空洞３外から入射した光Ｌは、透過型グレーティング素子１３によって分光されると共に空洞３の底面３ｂ側に透過させられる。透過型グレーティング素子１３によって分光された光Ｌは、ミラー素子２０によって支持基板１１側に反射される。ミラー素子２０によって反射された光Ｌは、光通過孔１６を介して光検出部１５ａに入射する。これにより、光検出素子１５から出力された電気信号は、バンプ１８、配線１７、ワイヤ３１及びリード１９を介して分光モジュール１の外部に取り出される。

【0029】

以上説明したように、分光モジュール１では、空洞３外から空洞３内に光Ｌを通過させるパッケージ蓋７及び支持基板１１のうちの支持基板１１によって、透過型グレーティング素子１３及び光検出素子１５が支持されている。そのため、パッケージ本体２の状態（形成精度や、使用時の温度変化による収縮及び膨張等）に起因して透過型グレーティング素子１３の分光特性が変化してしまうのを抑制することができる。さらに、透過型グレーティング素子１３、ミラー素子２０及び光検出素子１５を互いに近付けて配置しても、透過型グレーティング素子１３がパッケージ本体２によって支持されている場合に比べ、透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａで反射した光が迷光として光検出素子１５によって検出されるのを抑制することができる。よって、分光モジュール１によれば、小型化を図りつつ、分光特性の変化による信頼性の低下を防止することが可能となる。

【0030】

ここで、分光モジュール１においては、透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａで反射した光が迷光となるのを抑制するための構造が、次のように単純化されている。すなわち、透過型グレーティング素子１３を支持基板１１に取り付けるための光吸収部材１４に、光入射スリット１２から光入射面１３ａに至る光Ｌの光路を包囲させている。これに対し、透過型グレーティング素子１３をパッケージ本体２に支持させると、その支持のための構造の他に、透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａで反射した光が迷光となるのを抑制するための構造が必要となるなど、構造が複雑化するおそれがある。なお、光入射スリット１２から光入射面１３ａに至る光Ｌの光路を光吸収部材１４に包囲させなくても、透過型グレーティング素子１３がパッケージ本体２によって支持されている場合に比べれば、透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａで反射した光が迷光となるのを抑制することができる。

【0031】

また、分光モジュール１では、透過型グレーティング素子１３が支持基板１１によって支持されているので、ミラー素子２０から光検出素子１５に至る光Ｌの光路を単純化することができる。これに対し、透過型グレーティング素子１３をパッケージ本体２に支持させると、その支持のための構造によって検出すべき光Ｌが蹴られないように、検出すべき光Ｌを複数回反射させるなど、ミラー素子２０から光検出素子１５に至る光Ｌの光路が複雑化するおそれがある。さらに、その支持のための構造に、検出すべき光Ｌ以外の光が当たり、多重反射による迷光が発生するおそれもある。

【0032】

また、分光モジュール１では、透過型グレーティング素子１３が支持基板１１によって支持されているので、透過型グレーティング素子１３を所定の姿勢で容易にかつ確実に固定することができる。例えば、光Ｌの光路を調整したり、透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａで反射した光が迷光となるのを抑制したりするために、透過型グレーティング素子１３を傾けて配置することも可能である。

【0033】

また、従来の分光モジュールのように、パッケージの所定の内面である曲面に反射型グレーティングを設ける場合には、検出すべき光の波長範囲に応じてパッケージの曲面の曲率を変化させることが必要となり、パッケージの共通化が妨げられる。一方、パッケージの共通化を図ろうとすると、検出すべき光の波長範囲が制限される。それに対し、分光モジュール１では、透過型グレーティング素子１３を変更すれば、検出すべき光の波長範囲を変化させることができるので、パッケージ本体２の共通化を図ることができる。加えて、分光モジュール１では、平面板状の透過型グレーティング素子１３の採用によって、小型化に際し、球面状の光学面を有する反射型グレーティングを採用する必要がないため、グレーティングの光学設計の自由度が広がる。従って、分光モジュール１によれば、小型化と様々な製品特性（波長帯域や分解能）のバリエーションとの両立を実現することが可能となる。

【0034】

また、従来の分光モジュールのように、パッケージの所定の内面である曲面に反射型グレーティングを設ける場合には、分光特性の変化を防止するために、パッケージの曲面を所定の曲率で高精度に形成することが必要となり、分光モジュールのコストダウンが妨げられる。それに対し、分光モジュール１では、そのような高精度の曲面の形成や、その曲面へのグレーティングの形成が不要となるので、分光モジュール１のコストダウンを図ることができる。

【0035】

さらに、分光モジュール１では、透過型グレーティング素子１３及び光検出素子１５を支持基板１１に取り付けておくと共に、ミラー素子２０をパッケージ本体２に取り付けておき、その後に、支持基板１１とパッケージ本体２とを組み合わせれば、透過型グレーティング素子１３、ミラー素子２０及び光検出素子１５の互いの位置決めを実現することができる。しかも、透過型グレーティング素子１３をパッケージ本体２に支持させるための構造等が存在しないため、ミラー素子２０をパッケージ本体２に容易に取り付けることができる。

【0036】

また、支持基板１１には、透過型グレーティング素子１３の前段（すなわち、光Ｌの進行方向における上流側）に位置するように光入射スリット１２が設けられている。これにより、透過型グレーティング素子１３の所定の位置に選択的にかつ確実に光Ｌを入射させることができる。

【0037】

また、パッケージ本体２に形成された空洞３は、パッケージ本体２、パッケージ蓋７及び窓部材９によって、外気に対して気密に封止されている。これにより、透過型グレーティング素子１３、ミラー素子２０、光検出素子１５等、空洞３に臨む部材が湿気等により劣化するのを防止することができる。

【0038】

また、分光された光Ｌを反射する反射部としてミラー素子２０が採用されている。ミラー素子２０では、使用時の温度変化等によって発生する応力が基材２２の凹部２３に集中しても、基材２２の表面２２ａ上に位置する乗上げ部２６によって、基材２２の凹部２３内に位置する本体部２５が押え付けられる。この作用には、乗上げ部２６が位置する表面２２ａが、凹部２３の側面（内面）２３ｃと不連続な面（ここでは、平坦面）となっていることが寄与している。しかも、乗上げ部２６が、凹部２３を挟んで対向しかつ凹部２３を包囲するように複数設けられているので、本体部２５が周囲から均一に押さえ付けられることになる。これにより、基材２２からの成形層２４の剥離を確実に防止することができる。

【0039】

さらに、ミラー素子２０では、使用時の温度変化等に起因する成形層２４の収縮や膨張が、基材２２の表面２２ａ上に位置する乗上げ部２６に吸収されて、基材２２の凹部２３内に位置する本体部２５の収縮や膨張が緩和される。しかも、乗上げ部２６が、凹部２３を挟んで対向しかつ凹部２３を包囲するように複数設けられているので、本体部２５の収縮や膨張が均一に緩和されることになる。これにより、本体部２５の曲面２４ｂの変形を確実に防止することができ、延いてはその曲面２４ｂに設けられた光学機能部２１の変形を確実に防止することができる。

【0040】

また、ミラー素子２０では、ミラーである光学機能部２１となる表面を有する反射膜２７が、曲面２４ｂの中心を外すように曲面２４ｂ上に形成されているので、０次光が迷光となるのを抑制することができる。曲面２４ｂの中心を外すように、光入射スリット１２や透過型グレーティング素子１３を曲面２４ｂに対向させても、０次光が迷光となるのを抑制することができる。

【0041】

なお、ミラー素子２０においては、基材２２の表面２２ａに形成された凹部２３の内面は、一続きの曲面等、曲面であってもよい。また、光学機能部２１が設けられる成形層２４の曲面２４ｂは、少なくとも本体部２５に形成されていれば、本体部２５から乗上げ部２６に至っていなくてもよい。逆に、光学機能部２１は、本体部２５から乗上げ部２６に至っていてもよい。また、乗上げ部２６が凹部２３を挟んで対向する場合、対向する方向は任意である。また、乗上げ部２６は、凹部２３を挟んで対向するように一組だけ設けられていてもよい。また、乗上げ部２６は、例えば１２０°ごとに配置されるなど、凹部２３を挟んで対向せずに凹部２３を包囲するように複数設けられていてもよい。また、乗上げ部２６は、基材２２の表面２２ａ上において一続きになっていてもよい。

【0042】

また、図２に示されるように、パッケージ本体２の空洞３の底面３ｂを曲面状に形成し、ミラー素子２０に代えて、その底面３ｂに反射膜（反射部）３２を形成してもよい。この場合にも、従来の分光モジュールのように、パッケージの所定の内面である曲面に反射型グレーティングを設ける場合に比べれば、検出すべき光の波長範囲に応じてパッケージの曲面の曲率を変化させることや、パッケージの曲面を所定の曲率で高精度に形成することの必要性は低くなる。よって、従来の分光モジュールに比べて、パッケージ本体２の共通化や、分光モジュール１のコストダウンを図ることができる。
［第２の実施形態］

【0043】

図３に示される分光モジュール１は、光検出素子１５に光入射スリット（光入射部）３３が形成されている点で、図１に示される分光モジュール１と主に相違している。以下、この相違点を中心に、第２の実施形態の分光モジュールについて説明する。

【0044】

図３に示されるように、光検出素子１５の基板１５ｂには、光検出部１５ａと並設されるように光入射スリット３３が形成されている。光入射スリット３３は、光検出部１５ａ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基板１５ｂに形成されている。光検出部１５ａ及び光入射スリット３３は、支持基板１１の光通過孔１６と対向している。なお、光通過孔１６は、光検出部１５ａ及び光入射スリット３３のそれぞれと対向するように、支持基板１１に複数設けられていてもよい。

【0045】

透過型グレーティング素子１３は、光検出素子１５の光入射スリット３３と対向するように、支持基板１１に対して空洞３側に配置されている。透過型グレーティング素子１３は、光入射面１３ａが光通過孔１６に臨んだ状態で支持基板１１に固定されている。つまり、透過型グレーティング素子１３は、支持基板１１によって直接的に支持されている。

【0046】

以上のように構成された分光モジュール１では、光入射孔８、窓部材９、光入射スリット３３及び光通過孔１６を介して空洞３外から入射した光Ｌは、透過型グレーティング素子１３によって分光されると共に空洞３の底面３ｂ側に透過させられる。透過型グレーティング素子１３によって分光された光Ｌは、ミラー素子２０によって支持基板１１側に反射される。ミラー素子２０によって反射された光Ｌは、光通過孔１６を介して光検出部１５ａに入射する。これにより、光検出素子１５から出力された電気信号は、バンプ１８、配線１７、ワイヤ３１及びリード１９を介して分光モジュール１の外部に取り出される。

【0047】

以上説明したように、分光モジュール１では、空洞３外から空洞３内に光Ｌを通過させるパッケージ蓋７及び支持基板１１のうちの支持基板１１によって、透過型グレーティング素子１３及び光検出素子１５が支持されている。そのため、パッケージ本体２の状態（形成精度や、使用時の温度変化による収縮及び膨張等）に起因して透過型グレーティング素子１３の分光特性が変化するのを抑制することができる。さらに、透過型グレーティング素子１３、ミラー素子２０及び光検出素子１５を互いに近付けて配置しても、透過型グレーティング素子１３がパッケージ本体２によって支持されている場合に比べ、透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａで反射した光が迷光として光検出素子によって検出されるのを抑制することができる。よって、分光モジュール１によれば、小型化を図りつつ、分光特性の変化による信頼性の低下を防止することが可能となる。

【0048】

また、光検出素子１５には、透過型グレーティング素子１３の前段（すなわち、光Ｌの進行方向における上流側）に位置するように光入射スリット３３が設けられている。これにより、透過型グレーティング素子１３の所定の位置に選択的にかつ確実に光Ｌを入射させることができる。

【0049】

なお、図４に示されるように、パッケージ本体２の空洞３の底面３ｂを曲面状に形成し、ミラー素子２０に代えて、その底面３ｂに反射膜３２を形成してもよい。この場合にも、従来の分光モジュールに比べて、パッケージ本体２の共通化や、分光モジュール１のコストダウンを図ることができる。
［第３の実施形態］

【0050】

図５に示される分光モジュール１は、パッケージ蓋７に透過型グレーティング素子１３が固定されている点、及び支持基板１１に光出射アパーチャ（光出射部）３４が形成されている点で、図２に示される分光モジュール１と主に相違している。以下、この相違点を中心に、第３の実施形態の分光モジュールについて説明する。

【0051】

図５に示されるように、パッケージ蓋７に対して空洞３の反対側には、光入射スリット１２が形成された可動部材３５が配置されている。可動部材３５は、対向する光入射孔８の範囲内において光入射スリット１２が移動可能となるように、パッケージ蓋７に気密に取り付けられている。パッケージ蓋７に対して空洞３側には、透過型グレーティング素子１３が配置されている。透過型グレーティング素子１３は、光入射面１３ａが光入射孔８に臨んだ状態で光入射孔８を覆うようにパッケージ蓋７に気密に固定されている。つまり、透過型グレーティング素子１３は、パッケージ蓋７によって直接的に支持されている。支持基板１１には、透過型グレーティング素子１３によって分光された光Ｌの一部を通過させる光出射アパーチャ３４が形成されている。

【0052】

パッケージ蓋７は、側壁部材３６を介して支持基板１１上に支持されている。空洞３は、パッケージ本体２、パッケージ蓋７、透過型グレーティング素子１３及び側壁部材３６によって、外気に対して気密に封止されている。パッケージ蓋７と支持基板１１との間には、仕切り部材３７が立設されている。仕切り部材３７は、グレーティング素子１３が配置された領域と、光検出素子１５が配置された領域とを隔てる。

【0053】

以上のように構成された分光モジュール１では、光入射スリット１２及び光入射孔８を介して空洞３外から入射した光Ｌは、透過型グレーティング素子１３によって分光されると共に空洞３の底面３ｂ側に透過させられる。透過型グレーティング素子１３によって分光された光Ｌのうち光出射アパーチャ３４を通過した光Ｌは、反射膜３２によって支持基板１１側に反射される。反射膜３２によって反射された光Ｌは、光通過孔１６を介して光検出部１５ａに入射する。これにより、光検出素子１５から出力された電気信号は、バンプ１８、配線１７、ワイヤ３１及びリード１９を介して分光モジュール１の外部に取り出される。

【0054】

以上説明したように、分光モジュール１では、空洞３外から空洞３内に光Ｌを通過させるパッケージ蓋７及び支持基板１１のうちのパッケージ蓋７によって、透過型グレーティング素子１３が支持されており、それらのうちの支持基板１１によって光検出素子１５が支持されている。そのため、パッケージ本体２の状態（形成精度や、使用時の温度変化による収縮及び膨張等）に起因して透過型グレーティング素子１３の分光特性が変化するのを抑制することができる。さらに、透過型グレーティング素子１３、反射膜３２及び光検出素子１５を互いに近付けて配置しても、透過型グレーティング素子１３がパッケージ本体２によって支持されている場合に比べ、透過型グレーティング素子１３の光入射面１３ａで反射した光が迷光として光検出素子によって検出されるのを抑制することができる。よって、分光モジュール１によれば、小型化を図りつつ、分光特性の変化による信頼性の低下を防止することが可能となる。

【0055】

また、パッケージ蓋７には、透過型グレーティング素子１３の前段（すなわち、光Ｌの進行方向における上流側）に位置するように光入射スリット１２が設けられている。これにより、透過型グレーティング素子１３の所定の位置に選択的にかつ確実に光Ｌを入射させることができる。

【0056】

また、支持基板１１には、透過型グレーティング素子１３の後段（すなわち、光Ｌの進行方向における下流側）に位置しかつ反射膜３２の前段に位置するように光出射アパーチャ３４が設けられている。これにより、透過型グレーティング素子１３によって分光された光Ｌのうち、０次光や不要な回折光をカットして、検出すべき光Ｌのみを通過させることができる。

【0057】

さらに、光入射スリット１２は、透過型グレーティング素子１３に対して相対的に移動するように構成されている。そのため、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、光入射スリット１２の位置を変えれば、光出射アパーチャ３４を通過し得る光Ｌの進行方向、すなわち波長が変わるので、検出すべき光Ｌの波長範囲を変化させることができる。なお、光入射スリット１２及び光出射アパーチャ３４の少なくとも一方を、透過型グレーティング素子１３に対して相対的に移動するように構成すれば、検出すべき光Ｌの波長範囲を変化させることができる。

【0058】

以上、本発明の第１〜３の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光入射スリット１２に代えて、その位置に、光ファイバ等の導光部材を接続したり、レンズ等の光学部材を配置したりしてもよい。また、支持基板１１を光透過性の材料により形成してもよい。その場合には、光吸収層４２のパターニング等によって、光入射スリット１２、光通過孔１６及び光出射アパーチャ３４等に対応する開口を形成すればよい。また、分光モジュール１の各構成部材の材料及び形状には、前述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を適用することができる。

【符号の説明】

【0059】

１…分光モジュール、２…パッケージ本体（収容部材）、３…空洞、３ｂ…底面（内面）、７…パッケージ蓋（光通過部材）、１１…支持基板（光通過部材）、１２…光入射スリット（光入射部）、１３…透過型グレーティング素子（分光部）、１５…光検出素子、２０…ミラー素子（反射部）、２１…光学機能部、２２…基材、２２ａ…表面、２３…凹部、２３ｂ…底面（内面）、２４…成形層、２４ｂ…曲面（所定の面）、２５…本体部（第１の部分）、２６…乗上げ部（第２の部分）、３２…反射膜（反射部）、３３…光入射スリット（光入射部）、３４…光出射アパーチャ（光出射部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】