特許 7191373 光学装置、分光センサモジュール、撮像モジュール、及び光学装置の製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-09

(45)【発行日】2022-12-19

(54)【発明の名称】光学装置、分光センサモジュール、撮像モジュール、及び光学装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20221212BHJP

   G03B 11/00 20210101ALI20221212BHJP

   G03B 17/02 20210101ALI20221212BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20221212BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20221212BHJP

   H01L 31/02 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 Z

G02B7/02 A

G03B11/00

G03B17/02

H04N5/225 400

H04N5/225 700

H01L31/02 D

H01L31/02 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2018216034

(22)【出願日】2018-11-16

(65)【公開番号】P2020085976

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-11-02

(73)【特許権者】

【識別番号】312011154

【氏名又は名称】マイクロモジュールテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170070

【弁理士】

【氏名又は名称】坂田 ゆかり

(72)【発明者】

【氏名】原園 文一

【審査官】藏田 敦之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２１８９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０９４７７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１８４０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４０６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１４５６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２１６０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｇ０３Ｂ １１／００

Ｇ０３Ｂ １７／０２

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

Ｈ０１Ｌ ３１／０２３２

Ｈ０１Ｌ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物からの光が入射する光学部品と、
前記光学部品を透過した光のうち所定の波長の光を透過させる選択的透過部材と、
前記選択的透過部材を透過した光を受光する受光部と、
前記受光部に通電する不透明な立体配線基板と、
を備え、
前記立体配線基板は、貫通孔を有し、
前記貫通孔の内部には、前記光学部品、前記選択的透過部材、及び前記受光部が保持されており、
前記貫通孔は、前記貫通孔の軸と略直交する第１当接面と、前記貫通孔の軸と略直交する第２当接面を有し、
前記第１当接面は、前記立体配線基板の第１面の方を向いており、
前記第２当接面は、前記立体配線基板の前記第１面と異なる第２面の方を向いており、
前記光学部品は、前記光が出射する出射面が前記第１当接面に当接することで前記貫通孔の内部に設けられており、
前記選択的透過部材は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に設けられた配線パターンと、を含み、
前記選択的透過部材は、前記ガラス基板が前記第２当接面に当接することで前記貫通孔の内部に設けられ、
前記受光部は、前記選択的透過部材の前記第２当接面と接する面と反対側の面に設けられ、
前記配線パターンは、前記立体配線基板及び前記受光部と当接する
ことを特徴とする光学装置。

【請求項2】

前記受光部は、当該受光部の電極上に設けられた突起を有し、
前記突起が前記配線パターンと当接する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記貫通孔の内部に設けられたスペーサをさらに備え、
前記光学部品は、少なくとも第１光学部品及び第２光学部品を含み、
前記第１光学部品は、前記第１当接面に当接し、
前記第２光学部品は、前記スペーサに当接し、
前記スペーサの先端は、前記第１光学部品の近傍に位置する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。

【請求項4】

前記選択的透過部材には、前記選択的透過部材に入射した光のうちの所定の範囲の波長の光を透過させる回折格子が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学装置。

【請求項5】

前記受光部又は前記選択的透過部材には、前記受光部の各画素毎に異なる波長の光を受光させる回折格子が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学装置。

【請求項6】

前記選択的透過部材には、前記受光部の各画素毎に異なる波長の光を受光させるプラズモンフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の光学装置を有する分光センサモジュールであって、
前記光学部品としてデフューザーを含み、
前記受光部は、前記選択的透過部材を透過する光の強さを波長ごとに計測可能な分光センサである
ことを特徴する分光センサモジュール。

【請求項8】

請求項１から６のいずれか一項に記載の光学装置を有する撮像モジュールであって、
前記光学部品として複数枚のレンズを有するレンズユニットを含み、
前記受光部は、撮像素子である
ことを特徴する撮像モジュール。

【請求項9】

第１面及び第２面に開口する貫通孔であって、前記貫通孔の軸と略直交する第１当接面及び第２当接面を有する立体配線基板を、前記第２面を上にして載置する第１ステップと、
所定の波長の光を透過させる選択的透過部材であって、面上に形成された配線パターンを有する選択的透過部材を前記貫通孔に挿入して前記第２当接面に当接させて、前記選択的透過部材を前記貫通孔の内部に設け、前記配線パターンと前記立体配線基板とを電気的に導通させる第２ステップと、
前記選択的透過部材を透過する光を受光する受光部を前記貫通孔に挿入し、前記受光部を前記選択的透過部材に当接させて、前記配線パターンと前記受光部とを電気的に導通させる第３ステップと、
前記立体配線基板を前記第１面を上にして載置する第４ステップと、
光学部品を前記貫通孔に挿入して前記第１当接面に当接させて、前記光学部品を前記貫通孔の内部に設ける第５ステップと、
上端部材を前記貫通孔に挿入して前記光学部品に当接させて、かつ、前記上端部材と前記貫通孔との間に接着剤を封入して、前記上端部材を前記貫通孔の内部に設ける第６ステップと、
を含むことを特徴とする光学装置の製造方法。

【請求項10】

前記光学部品は少なくとも第１光学部品及び第２光学部品を含み、
前記第５ステップは、
前記第１光学部品を前記貫通孔に挿入して前記第１当接面に当接させて、前記第１光学部品を前記貫通孔の内部に設けるステップと、
スペーサを前記貫通孔に挿入して前記第１光学部品に当接させて、前記スペーサを前記貫通孔の内部に設けるステップと、
前記第２光学部品を前記貫通孔に挿入して前記スペーサに当接させて、前記第２光学部品を前記貫通孔の内部に設けるステップと、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の光学装置の製造方法。

【請求項11】

前記立体配線基板は、前記貫通孔の軸と略直交する第３当接面を有し、
前記第３ステップでは、前記受光部を前記第３当接面に当接させて、前記受光部と前記立体配線基板とを電気的に導通させる
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光学装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学装置、分光センサモジュール、撮像モジュール、及び光学装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、透明樹脂で形成されるハウジングと、コリメータレンズ部と、立上げミラー部と、ホログラムレーザ取り付け部とを備え、これらが一体成形される光ピックアップ装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１４１８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の光ピックアップ装置は、ハウジングが透明であるため、光ピックアップ装置の内部の光路に不要な光（対象物からの光以外の光）が入り込み、対象物からの光と不要な光が混ざってしまうおそれがある。

【0005】

また、不透明であっても、複数の部材を接合して１つの筐体とする場合には、複数の部材の接合部から不要な光（特に赤外光）が筐体の内部に入り込み、対象物からの光と不要な光が混ざってしまうおそれがある。

【0006】

本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、対象物からの光が通過する光路に不要な光が入り込むことを防止することができる学装置、分光センサモジュール、撮像モジュール、及び光学装置の製造方法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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明に係る光学装置は、対象物からの光が入射する光学部品と、前記光学部品を透過した光のうち所定の波長の光を透過させる選択的透過部材と、前記選択的透過部材を透過した光を受光する受光部と、前記受光部に通電する不透明な立体配線基板と、を備え、前記立体配線基板は、貫通孔を有し、前記貫通孔の内部には、前記光学部品、前記選択的透過部材、及び前記受光部が保持されていることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、つなぎ目のない立体配線基板の内部に光学部品、選択的透過部材、及び受光部が保持されるため、立体配線基板の外部から不要な光が入り込むことがない。これにより、光学装置の測定精度や撮像された画像の精度を高くすることができる。

【0009】

前記貫通孔は、前記貫通孔の軸と略直交する第１当接面を有し、前記第１当接面は、前記立体配線基板の第１面の方を向いており、前記光学部品は、前記光が出射する出射面が前記第１当接面に当接することで前記貫通孔の内部に設けられていてもよい。これにより、光学部品と立体配線基板との位置関係を容易に決定することができ、組み立てが容易である。また、経年により光路部品と光路筐体との位置関係が変化することが少なく、長期間に渡って信頼性の高い光学装置を実現できる。

【0010】

前記貫通孔は、前記貫通孔の軸と略直交する第２当接面を有し、前記第２当接面は、前記立体配線基板の前記第１面と異なる第２面の方を向いており、前記受光部は、光が入射する入射面が前記第２当接面に当接することで前記貫通孔の内部に設けられていてもよい。これにより、受光部と立体配線基板との位置関係を容易に決定することができ、組み立てが容易である。また、受光部を立体配線基板に当接させるだけで受光部に電気を供給することができる。

【0011】

前記貫通孔は、前記貫通孔の軸と略直交する第２当接面を有し、前記第２当接面は、前記立体配線基板の前記第１面と異なる第２面の方を向いており、前記選択的透過部材は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に設けられた配線パターンと、を含み、前記選択的透過部材は、前記ガラス基板が前記第２当接面に当接することで前記貫通孔の内部に設けられ、前記受光部は、前記選択的透過部材の前記第２当接面と接する面と反対側の面に設けられ、前記配線パターンは、前記立体配線基板及び前記受光部と当接してもよい。これにより、選択的透過部材をインターポーザとし、様々なセンサデバイスを受光部として使用することができる。

【0012】

前記受光部は、当該受光部の電極上に設けられた突起を有し、前記突起が前記配線パターンと当接してもよい。これにより、選択的透過部材と受光部との間隔を一定に保つことができる。

【0013】

前記貫通孔の内部に設けられたスペーサをさらに備え、前記光学部品は、少なくとも第１光学部品及び第２光学部品を含み、前記第１光学部品は、前記第１当接面に当接し、前記第２光学部品は、前記スペーサに当接し、前記スペーサの先端は、前記第１光学部品の近傍に位置していてもよい。これにより、第１及び第２光学部品間の距離をスペーサにより決定することができる。また、第２光学部品の大きさにかかわらず、第２光学部品を貫通孔の内部に保持することができる。さらに、スペーサを用いることで組み立てが容易であり、かつ第１光学部品及び第２光学部品の位置決めも容易である。

【0014】

前記選択的透過部材には、前記選択的透過部材に入射した光のうちの所定の範囲の波長の光を透過させる回折格子が形成されていてもよい。この場合は、選択的透過部材全体で所定の波長の範囲の光を通過させるため、赤外光、紫外光を分光等する場合に有用である。

【0015】

前記受光部又は前記選択的透過部材には、前記受光部の各画素毎に異なる波長の光を受光させる回折格子が形成されていてもよい。また、前記選択的透過部材には、前記受光部の各画素毎に異なる波長の光を受光させるプラズモンフィルタが形成されていてもよい。これにより、受光部において、画素毎に異なる波長の光を受光することができる。

【0016】

本発明の別の観点に係る分光センサモジュールは、上述のいずれかに記載の光学装置を有する分光センサモジュールであって、前記光学部品としてデフューザーを含み、前記受光部は、前記選択的透過部材を透過する光の強さを波長ごとに計測可能な分光センサであることを特徴する。本構成によれば、対象物からの光を効率的に受光部に導光する分光センサモジュールを提供することができる。

【0017】

本発明のさらに別の観点に係る撮像モジュールは、上述のいずれかに記載の光学装置を有する撮像モジュールであって、前記光学部品として複数枚のレンズを有するレンズユニットを含み、前記受光部は、撮像素子であることを特徴する。本構成によれば、対象物からの光を効率的に受光部に導光する撮像装置を提供することができる。

【0018】

本発明に係る光学装置の製造方法は、第１面及び第２面に開口する貫通孔であって、前記貫通孔の軸と略直交する第１当接面及び第２当接面を有する立体配線基板を、前記第２面を上にして載置する第１ステップと、所定の波長の光を透過させる選択的透過部材を前記貫通孔に挿入して前記第２当接面に当接させて、前記選択的透過部材を前記貫通孔の内部に設ける第２ステップと、前記選択的透過部材を透過する光を受光する受光部を前記貫通孔に挿入する第３ステップと、前記立体配線基板を前記第１面を上にして載置する第４ステップと、光学部品を前記貫通孔に挿入して前記第１当接面に当接させて、前記光学部品を前記貫通孔の内部に設ける第５ステップと、上端部材を前記貫通孔に挿入して前記光学部品に当接させて、かつ、前記上端部材と前記貫通孔との間に接着剤を封入して、前記上端部材を前記貫通孔の内部に設ける第６ステップと、を含むことを特徴とする。これにより、立体配線基板の外部から不要な光が入り込むことがない光学装置を、容易に組み立てることができる。また、各部材を貫通孔に挿入するだけで互いの距離を容易に決定することができる。

【0019】

前記光学部品は少なくとも第１光学部品及び第２光学部品を含み、前記第５ステップは、前記第１光学部品を前記貫通孔に挿入して前記第１当接面に当接させて、前記第１光学部品を前記貫通孔の内部に設けるステップと、スペーサを前記貫通孔に挿入して前記第１光学部品に当接させて、前記スペーサを前記貫通孔の内部に設けるステップと、前記第２光学部品を前記貫通孔に挿入して前記スペーサに当接させて、前記第２光学部品を前記貫通孔の内部に設けるステップと、を含んでいてもよい。これにより、第１光学部品及び第２光学部品の距離をスペーサで規定することができる。また、第２光学部品の大きさにかかわらず、部品を順番に貫通孔に挿入するだけで光学装置の組み立てが可能となる。

【0020】

前記立体配線基板は、前記貫通孔の軸と略直交する第３当接面を有し、前記第３ステップでは、前記受光部を前記第３当接面に当接させて、前記受光部と前記立体配線基板とを電気的に導通させてもよい。このように、受光部を直接立体配線基板に搭載することで、シンプルな構造とすることができる。

【0021】

前記選択的透過部材は、面上に形成された配線パターンを有し、前記第２ステップでは、前記配線パターンと前記立体配線基板とを電気的に導通させ、前記第３ステップは、前記受光部を前記選択的透過部材に当接させて、前記配線パターンと前記受光部とを電気的に導通させてもよい。このように、選択的透過部材をインターポーザとすることで、様々なセンサデバイスを受光部として選択的透過部材に搭載することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、対象物からの光が通過する光路に不要な光が入り込むことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】光学装置１の概略を示す縦断面図である。

【図2】光学装置１の製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図3】光学装置１Ａの概略を示す縦断面図である。

【図4】光学装置１Ｂの概略を示す縦断面図である。

【図5】光学装置１Ｂの製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図6】光学装置１Ｃの概略を示す縦断面図である。

【図7】選択的透過部材７Ｂの概略を示す平面図である。

【図8】受光部８Ｃが選択的透過部材７Ｂに設けられる様子を模式的に示す図である。

【図9】光学装置１Ｃの製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図10】受光部８Ｃが選択的透過部材７Ｃに設けられる様子を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明に係る光学装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る光学装置は、対象物からの光を受光部に受光させる装置である。以下、対象物から受光部に至る光路上において、対象物側を上、受光部側を下という。また、上側を＋ｚ側、下側を－ｚ側とし、z方向と略直交する方向をx方向及びy方向とする。

【0025】

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態にかかる光学装置１は、例えば、受光部に分光センサを用いた分光センサモジュールである。

【0026】

図１は、光学装置１の概略を示す縦断面図である。光学装置１は、主として、立体配線基板２と、上端部材３と、光学部品４と、スペーサ５と、光学部品６と、選択的透過部材７と、受光部８と、を備える。対象物（図示せず）は光学装置１の上側に設けられており、対象物からの光（図１白抜き矢印参照）は、上端部材３側から光学装置１に入射する。

【0027】

立体配線基板２は、厚みを有する平板状の部材であり、平面視において（ｚ方向から見て）略矩形形状である。立体配線基板２は、平面視における形状が略長方形でもよいし略正方形状でもよい。立体配線基板２は、受光部８に給電して、受光部８が受光した光を計測するための回路を含む。立体配線基板２は、立体配線基板２に受光部８が収容されると、受光部８と立体配線基板２とが導通するように構成されている。

【0028】

立体配線基板２の平面視略中央には、立体配線基板２を貫通する貫通孔２１が設けられている。貫通孔２１の開口の形状は、例えば略長方形状であるが、略正方形状や略円形等任意である。貫通孔２１は、立体配線基板２をｚ方向に貫通し、立体配線基板２の平行な２つの面、すなわち上面２ａ及び底面２ｂに開口している。貫通孔２１の上面２ａ側の開口部が第１開口端２２であり、貫通孔２１の底面２ｂ側の開口部が第２開口端２３である。

【0029】

なお本実施の形態では、貫通孔２１の軸ａｘがｚ方向と略平行であるが、貫通孔２１内部に適宜の光学部品を配置することにより軸ａｘを屈曲させて、貫通孔の各開口端を上面２ａ、底面２ｂ以外に設けてもよい。ただし、貫通孔２１が上面２ａ及び底面２ｂに開口している構成によれば、光路を短くし、光学装置１を薄くすることができる。

【0030】

貫通孔２１の内部には、上端部材３と、光学部品４と、光学部品６と、選択的透過部材７と、受光部８とが上から順に配置されている。第１開口端２２の近傍には上端部材３が配置されている。第２開口端２３の近傍には受光部８が配置されている。立体配線基板２の内部に各部材を保持する構成については、後述する。

【0031】

上端部材３は、環状の部材である。上端部材３の底面のうち外周側の少なくとも一部の領域３ｂは、内周側の領域３ａよりも下側に突出している。領域３ａは光学部品４の入射面４ａに当接し、領域３ｂはスペーサ５の上面５ａに当接している。上端部材３は、接着部材（図示せず）により立体配線基板２に固定されている。

【0032】

上端部材３の略中央には貫通孔３ｃが設けられており、貫通孔３ｃを介して光学部品４に光が入射する。

【0033】

光学部品４は、対象物からの光が入射する光学部品である。本実施の形態では、光学部品４はディフューザー（光拡散板）である。光学部品４は、対象物からの光に含まれる波長を均一にして、光学部品６に出射する。

【0034】

スペーサ５は、光学部品４と光学部品６との間に配置される。スペーサ５の上面５ａ側には、光学部品４を収容する光学部品収容部５１が形成されている。光学部品収容部５１は、光学部品４の外周に対応する凹形状であり、たとえば略円筒形の凹部である。

【0035】

スペーサ５の下面５ｃ側には、光路上下流へ向かうに従って内径が大きくなっている導光部５２が形成されている。導光部５２は、略円錐台状の凹部であってもよいし、略四角錐台状の凹部であってもよい。

【0036】

光学部品収容部５１と導光部５２とは、貫通孔５３により連通している。光学部品収容部５１に収容されている光学部品４から出射する光は、貫通孔５３及び導光部５２を通ってスペーサ５の下側へ導かれ、光学部品６に入射する。

【0037】

光学部品収容部５１の底面５１ａは光学部品４の出射面４ｂに当接している。また、先端面５ｂが光学部品６の入射面６ｂに当接している。すなわち、スペーサ５は、光学部品４と光学部品６との間隔を規定している。

【0038】

光学部品６は、光学部品４から出射される光が入射する光学部品である。本実施の形態では、光学部品６はコリメータレンズである。光学部品６は、入射された光を平行光にする。

【0039】

選択的透過部材７は、例えば光学フィルタであり、光学部品６から出射される光のうち所定の波長の光を透過させる部材である。選択的透過部材７は、回折格子やプラズモンフィルタ等の選択的透過部７１を有する。

【0040】

選択的透過部材７には、選択的透過部材７に入射した光のうちの所定の範囲の波長の光（例えば赤外光、紫外光）を透過させる回折格子が形成されていてもよい。また、選択的透過部材７には、受光部８の各画素毎に異なる波長の光を受光させるカラーフィルタ（例えば、回折格子やプラズモンフィルタ）が形成されていてもよい。

【0041】

選択的透過部７１は、選択的透過部材７の受光部８側の面７ａに設けられる。選択的透過部７１とセンサ部８２とが離れると、光が拡散して隣接する画素と光が干渉するため、選択的透過部７１を面７ａに設けて選択的透過部７１とセンサ部８２とを極力近づけるようにする。面７ａと反対側の面７ｂには、反射防止膜が設けられる。

【0042】

受光部８は、選択的透過部材７を透過した光を受光する部材である。受光部８の立体配線基板２と当接する入射面８ａには、光が入射するセンサ部８２（例えばフォトダイオード）が設けられている。また、入射面８ａには電極（図示せず）が露出しており、立体配線基板２と当接することで給電が行われる。

【0043】

センサ部８２は、選択的透過部材７全体で所定の波長の範囲の光を通過した場合には、全画素が所定範囲の波長の光を受光する。また、センサ部８２は、選択的透過部７１がカラーフィルタの場合には、画素毎に異なる波長の光を受光する。

【0044】

次に、貫通孔２１の内部に各部材が保持されている構成について説明する。貫通孔２１は、第１孔部２１ａと、第２孔部２１ｂと、第３孔部２１ｃと、第４孔部２１ｄと、第５孔部２１ｅと、第６孔部２１ｆとを有し、これらは＋ｚ側から順に設けられている。第１孔部２１ａの内径は第２孔部２１ｂの内径より大きく、第２孔部２１ｂの内径は第３孔部２１ｃの内径より大きく、第３孔部２１ｃの内径は第４孔部２１ｄの内径より大きい。また、第６孔部２１ｆの内径は第５孔部２１ｅの内径より大きく、第５孔部２１ｅの内径は第４孔部２１ｄの内径より大きい。

【0045】

第１孔部２１ａと第２孔部２１ｂとの間には、貫通孔２１の軸ａｘと略直交する当接面２６ａが、上面２ａの方向を向くように形成されている。当接面２６ａに上端部材３の領域３ｂが当接することで、上端部材３が第１孔部２１ａの内部に設けられる。第１孔部２１ａの形状は上端部材３の外周形状に対応しており、上端部材３の外周面の大きさと第１孔部２１ａの内周面の大きさとは略一致している。

【0046】

第２孔部２１ｂと第３孔部２１ｃとの間には、貫通孔２１の軸ａｘと略直交する当接面２６ｂが、上面２ａの方向を向くように形成されている。当接面２６ｂにスペーサ５の下面５ｃが当接することで、スペーサ５が第２孔部２１ｂの内部に設けられる。第２孔部２１ｂの形状はスペーサ５の外周形状に対応しており、スペーサ５の外周面の大きさと第２孔部２１ｂの内周面の大きさとは略一致している。

【0047】

そして、光学部品収容部５１に光学部品４が設けられることで、光学部品４が第１孔部２１ａ及び第１孔部２１ａの内部に設けられる。

【0048】

第３孔部２１ｃと第４孔部２１ｄとの間には、貫通孔２１の軸ａｘと略直交する当接面２６ｃが、上面２ａの方向を向くように形成されている。当接面２６ｃに光学部品６の出射面６ａが当接することで、光学部品６が第３孔部２１ｃの内部に設けられる。第３孔部２１ｃの形状は光学部品６の外周形状に対応しており、光学部品６の外周面の大きさと第３孔部２１ｃの内周面の大きさとは略一致している。

【0049】

また、第３孔部２１ｃの内部には、第２孔部２１ｂの内部に設けられたスペーサ５に下向きに設けられた凸部５ｄが挿入されている。凸部５ｄの先端面５ｂは、光学部品６の入射面６ｂの近傍に位置している。なお、先端面５ｂと入射面６ｂとは当接していてもよいし、当接していなくてもよい。

【0050】

第４孔部２１ｄと第５孔部２１ｅとの間には、貫通孔２１の軸ａｘと略直交する当接面２６ｄが、底面２ｂの方向を向くように形成されている。当接面２６ｄに選択的透過部材７の面７ａが当接することで、選択的透過部材７が第５孔部２１ｅの内部に設けられる。第５孔部２１ｅの形状は選択的透過部材７の外周形状に対応しており、選択的透過部材７の外周面の大きさと第５孔部２１ｅの内周面の大きさとは略一致している。

【0051】

第５孔部２１ｅと第６孔部２１ｆとの間には、貫通孔２１の軸ａｘと略直交する当接面２６ｅが、底面２ｂの方向を向くように形成されている。当接面２６ｅに受光部８の入射面８ａが当接することで、受光部８が第６孔部２１ｆの内部に設けられる。受光部８の下側にはヒートシンク９が設けられる。第６孔部２１ｆの形状は受光部８の外周形状に対応しており、受光部８の外周面の大きさと第６孔部２１ｆの内周面の大きさとは略一致している。

【0052】

図２は、光学装置１の製造方法の流れを示すフローチャートである。まず、底面２ｂを上にして立体配線基板２を載置する（ステップＳ１）。次に、第２開口端２３側から貫通孔２１に選択的透過部材７を挿入し、選択的透過部材７を当接面２６ｄに当接させる（ステップＳ２）。これにより、選択的透過部材７が第５孔部２１ｅの内部に設けられる。

【0053】

次に、第２開口端２３側から貫通孔２１に受光部８を挿入し、受光部８を当接面２６ｄに当接させる（ステップＳ３）。これにより、受光部８が第６孔部２１ｆの内部に設けられる。また、ステップＳ３では、受光部８と立体配線基板２とを当接させて受光部８と立体配線基板２とを電気的に導通させる。

【0054】

その後、立体配線基板２の上下を返し、上面２ａを上にして立体配線基板２を載置する（ステップＳ４）。次に、第１開口端２２側から貫通孔２１に光学部品６を挿入し、光学部品６を当接面２６ｃに当接させる（ステップＳ５）。これにより光学部品６が第３孔部２１ｃの内部に設けられる。

【0055】

次に、第１開口端２２側から貫通孔２１にスペーサ５を挿入し、スペーサ５を当接面２６ｃに当接させる（ステップＳ６）。これにより、スペーサ５が第２孔部２１ｂの内部に設けられる。また、スペーサ５の先端面５ｂが光学部品６の入射面６ｂの近傍に位置することで、貫通孔２１の内部で光学部品６がｚ方向に位置決めされる。

【0056】

次に、第１開口端２２側から貫通孔２１に光学部品４を挿入し、スペーサ５の光学部品収容部５１に光学部品４を収容する（ステップＳ７）。次に、第１開口端２２側から貫通孔２１に上端部材３を挿入し、当接面２６ａに上端部材３を当接させて、かつ、上端部材３と貫通孔２１との間に接着剤を封入して、上端部材３を貫通孔２１の内部に固定する（ステップＳ８）。

【0057】

ステップＳ８において、上端部材３の外周面に接着剤を塗布し、これを貫通孔２１に挿入することで上端部材３と立体配線基板２とを接着してもよいし、第１孔部２１ａの内周面に接着剤を塗布してから貫通孔２１に上端部材３を挿入して上端部材３と立体配線基板２とを接着してもよい。なお、接着剤の態様は任意であり、例えば液体状又は粘性体状の接着剤を塗布してもよいし、シート状の接着剤を貼付してもよい。また、上端部材３と立体配線基板２とを接着するのに加え、上端部材３とスペーサ５とを接着してもよい。

【0058】

これにより、上端部材３及び光学部品４が第１孔部２１ａ及び第２孔部２１ｂの内部に設けられる。また、上端部材３が光学部品４の入射面４ａ及びスペーサ５の上面５ａに当接し、貫通孔２１の内部で光学部品４及びスペーサ５がｚ方向に位置決めされる。

【0059】

なお、ステップＳ１～Ｓ３より前に、ステップＳ４～Ｓ８を実行してもよい。

【0060】

本実施の形態によれば、上端部材３、光学部品４、スペーサ５、光学部品６、選択的透過部材７、及び受光部８が立体配線基板２の貫通孔２１に挿入されて収容されるため、立体配線基板２を不透明な立体配線基板とすることで、対象物からの光が通過する光路（上端部材３から受光部８までの光路）に不要な光が入り込むことを防止することができる。この結果、対象物からの光のみを受光部８で受光させることができ、光学装置1の測定精度を高くすることができる。

【0061】

特に本実施の形態によれば、立体配線基板２を不透明な立体配線基板とすることで、立体配線基板２に配線基板等を設ける必要がなく、立体配線基板２を一部品とし、接合部をなくすことができる。したがって、複数の部材の接合部から不要な光（特に赤外光）が筐体の内部に入り込まないようにすることができる。

【0062】

また、本実施の形態によれば、貫通孔２１内部の当接面２６ａ～２６ｅを基準にして上端部材３、光学部品４、スペーサ５、光学部品６、選択的透過部材７、及び受光部８を貫通孔２１の内部に設けるため、各部材を貫通孔２１に挿入するだけで各部材を容易に決定することができ、組み立てが容易である。また、時間が経過したとしても各部材の位置関係が変化することが少なく、長期間に渡って信頼性の高い光学装置１を実現することができる。さらに、スペーサ５を用いることで、光学部品４の大きさにかかわらず、各部材を順番に貫通孔に挿入するだけで光学装置１の組み立てが可能となる。

【0063】

なお、本実施の形態では、光学部品４と光学部品６との間にスペーサ５を設けたが、スペーサ５は必須ではない。例えば、光学部品４の平面視における大きさを光学部品６の平面視における大きさよりも大きくし、当接面２６ａに直接光学部品４を載置するようにすることで、スペーサ５は不要となる。

【0064】

＜第１の実施の形態の変形例＞
本実施の形態では、選択的透過部材７に回折格子やプラズモンフィルタ等の選択的透過部７１が設けられていたが、受光部８の入射面８ａに選択的透過部を設けてもよい。図３は、第１の実施の形態の変形例かかる光学装置１Ａの縦断面図である。

【0065】

光学装置１Ａは、主として、立体配線基板２と、上端部材３と、光学部品４と、スペーサ５と、光学部品６と、選択的透過部材７Ａと、受光部８Ａと、を備える。

【0066】

選択的透過部材７Ａは、光学フィルタであり、受光部８Ａに入射する光の波長範囲を絞る。光学フィルタとしては、例えば回折格子である。

【0067】

受光部８の上側の入射面８ａには、選択的透過部として、受光部８に入射される光を分光させて出射する回折格子８１が形成される。回折格子８１は、受光部８にナノインプリントされている。この構成によれば、受光部８とは別に回折格子を設ける場合と比較して部品点数が少なくなり、光学装置１を薄く構成することができる。受光部８Ａは、回折格子８１以外は受光部８と同様である。

【0068】

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態にかかる光学装置１Ｂは、例えば、受光部に撮像素子を用いた撮像モジュールである。以下、第２の実施形態にかかる光学装置１Ｂについて、光学装置１と異なる点を中心に説明する。なお、光学装置１と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

【0069】

図４は、光学装置１Ｂの概略を示す縦断面図である。光学装置１Ｂは、主として、立体配線基板２と、上端部材３と、光学部品４Ａと、選択的透過部材７と、受光部８Ｂと、を備える。対象物は光学装置１Ｂの上側に設けられており、対象物からの光は上端部材３側から光学装置１Ｂに入射する。

【0070】

光学部品４Ａは、略円柱形状であり、筐体の内部に複数のレンズ及び絞りが設けられたレンズユニットである。光学部品４Ａの側面４ｄには雄ねじ（図示せず）が形成されており、第３孔部２１ｃの内周面に雌ねじ（図示せず）が形成されている。この雄ねじと雌ねじとを螺合させて、当接面２６ｃに光学部品４Ａの下端面４ｃを当接させることで、光学部品４Ａが第３孔部２１ｃの内部に設けられる。雄ねじ及び雌ねじは、機械加工により形成してもよいし、立体配線基板２や光学部品４Ａの筐体の成型時に形成してもよい。

【0071】

光学部品４Ａは、光軸方向の長さが長い部品であるため、スペーサ５は不要である。上端部材３は、光学部品４Ａの上端面４ｅに当接している。上端部材３は、接着部材（図示せず）により立体配線基板２に固定されている。

【0072】

図５は、光学装置１Ｂの製造方法の流れを示すフローチャートである。まず、底面２ｂを上にして立体配線基板２を載置する（ステップＳ１）。次に、第２開口端２３側から貫通孔２１に選択的透過部材７を挿入し、選択的透過部材７を当接面２６ｄに当接させる（ステップＳ２）。次に、第２開口端２３側から貫通孔２１に受光部８Ｂを挿入し、受光部８Ｂを当接面２６ｄに当接させる（ステップＳ３）。受光部８Ｂは、可視光又は赤外光を受光して画像を撮像する撮像素子である。

【0073】

その後、立体配線基板２の上下を返し、上面２ａを上にして立体配線基板２を載置する（ステップＳ４）。次に、第１開口端２２側から貫通孔２１に光学部品４Ａを挿入し、光学部品４Ａを当接面２６ｃに当接させる（ステップＳ１５）。これにより光学部品４Ａが第３孔部２１ｃの内部に設けられる。

【0074】

次に、第１開口端２２側から貫通孔２１に上端部材３を挿入して、当接面２６ａに上端部材３を当接させ、かつ、上端部材３と貫通孔２１との間に接着剤を封入して、上端部材３を貫通孔２１の内部に固定する（ステップＳ１６）。

【0075】

これにより、上端部材３及び光学部品４Ａが第１孔部２１ａ及び第２孔部２１ｂの内部に設けられる。なお、ステップＳ１～Ｓ３より前に、ステップＳ４～Ｓ１６を実行してもよい。

【0076】

本実施の形態によれば、光学装置１Ｂを用いて対象物を撮像することができる。例えば、赤外光で物体の動きを検知して動体を撮像するモーションカメラにも適用可能である。立体配線基板２を一部品として接合部をなくすため、接合部から不要な光（特に赤外光）が立体配線基板２の内部に入り込まないため、高精度の画像を撮像することができる。

【0077】

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態にかかる光学装置１Ｃは、選択的透過部材に回路が設けられた形態である。以下、第３の実施形態にかかる光学装置１Ｃについて、光学装置１と異なる点を中心に説明する。なお、光学装置１と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、光学装置１Ｃは、受光部に分光センサを用いた分光センサモジュールであっても良いし、受光部に撮像素子を用いた撮像モジュールであってもよい。

【0078】

図６は、光学装置１Ｃの概略を示す縦断面図である。光学装置１Ｃは、主として、立体配線基板２Ａと、上端部材３と、光学部品４と、スペーサ５と、光学部品６と、選択的透過部材７Ｂと、受光部８Ｃと、を備える。

【0079】

立体配線基板２Ａは、厚みを有する平板状の部材であり、平面視において（ｚ方向から見て）略矩形形状である。立体配線基板２Ａに選択的透過部材７Ｂ及び受光部８Ｃが収容されると、選択的透過部材７Ｂを介して立体配線基板２Ａと受光部８Ｃとが導通する。

【0080】

立体配線基板２Ａの平面視略中央には、立体配線基板２を貫通する貫通孔２１Ａが設けられている。貫通孔２１Ａは、第１孔部２１ａと、第２孔部２１ｂと、第３孔部２１ｃと、第４孔部２１ｄと、第５孔部２１ｇとを有し、これらは＋ｚ側から順に設けられている。第５孔部２１ｇの内径は第４孔部２１ｄの内径より大きい。

【0081】

第４孔部２１ｄと第５孔部２１ｇとの間には、貫通孔２１の軸ａｘと略直交する当接面２６ｆが、底面２ｂの方向を向くように形成されている。当接面２６ｆに選択的透過部材７Ｂの面７ｂが当接することで、選択的透過部材７Ｂが第５孔部２１ｇの内部に設けられる。

【0082】

選択的透過部材７Ｂは、光学部品６から出射される光のうち所定の波長の光を透過させる部材である。図７は、選択的透過部材７Ｂの概略を示す平面図である。

【0083】

選択的透過部材７Ｂは、ガラス基板７２と、選択的透過部７３と、配線パターン７４と、を有する。選択的透過部７３及び配線パターン７４は、ガラス基板７２に設けられる。選択的透過部７３は、受光部８Ｂ側の面７ａに設けられる。配線パターン７４は、面７ａ及び面７ｂに設けられる。面７ｂには、反射防止膜が設けられていてもよい。

【0084】

選択的透過部７３は、受光部８Ｂの各画素毎に異なる波長の光を受光させるカラーフィルタである。本実施の形態では、選択的透過部７３にプラズモンフィルタを用いる。プラズモンフィルタは、表面プラズモン原理を用いたカラーフィルタである。本実施の形態では、直径が１μｍ以下の穴が周期的にガラス基板７２上に形成されており、穴径や穴のピッチを変えることで通す波長を変化させる。ただし、選択的透過部７３はプラズモンフィルタに限られない。

【0085】

配線パターン７４は、ＡｕやＣｕを用いた導体膜である。配線パターン７４は、主として面７ｂに設けられ、一部が面７ａに設けられる。また、ガラス基板７２には、貫通電極７５（ＴＧＶ、Ｔｈｒｏｕｇｈ－Ｇｌａｓｓ Ｖｉａ）が形成されている。貫通電極７５は、面７ａに形成された配線パターン７４と、面７ｂに形成された配線パターン７４とを導通させる。

【0086】

図６の説明に戻る。選択的透過部材７Ｂが貫通孔２１Ａの内部に設けられると、面７ｂに形成された配線パターン７４と立体配線基板２Ａとが当接し、立体配線基板２Ａ上の回路と配線パターン７４とが導通する。

【0087】

受光部８Ｃは、選択的透過部材７Ｂを透過した光を受光する部材である。受光部８Ｃの選択的透過部材７Ｂと当接する入射面８ａには、光が入射するセンサ部８２が設けられている。受光部８Ｃは、入射面８ａが面７ａに隣接するように選択的透過部材７Ｂに設けられる。

【0088】

図８は、受光部８Ｃが選択的透過部材７Ｂに設けられる様子を模式的に示す図である。受光部８Ｃの入射面８ａには、突起（以下、バンプ８３という）が設けられている。バンプ８３は、アルミニウム、金、銅等の導電体用いて形成されている。

【0089】

バンプ８３は、中央部が他の部分より高くなるように形成されている。バンプ８３の先端（ここでは他の部分より高い中央部の先端）は、配線パターン７４に当接する。バンプ８３は受光部８Ｃの電極８４上に設けられており、バンプ８３と配線パターン７４とが当接することで、立体配線基板２Ａと受光部８Ｃとが導通し、受光部８Ｃに給電が行われる。

【0090】

また、受光部８Ｃにバンプ８３が設けられているため、選択的透過部材７Ｂの面７ａと受光部８Ｃの入射面８ａとの間隔が一定に保たれる。本実施の形態では、面７ａと入射面８ａとの間隔は略１０μｍ以下である。

【0091】

図９は、光学装置１Ｃの製造方法の流れを示すフローチャートである。まず、底面２ｂを上にして立体配線基板２Ａを載置する（ステップＳ２１）。次に、第２開口端２３側から貫通孔２１Ａに選択的透過部材７Ｂを挿入し、選択的透過部材７を当接面２６ｆに当接させる（ステップＳ２）。これにより、選択的透過部材７が第５孔部２１ｇの内部に設けられる。

【0092】

次に、第２開口端２３側から貫通孔２１に受光部８Ｃを挿入し、受光部８Ｃを選択的透過部材７Ｂに当接させる（ステップＳ２３）。これにより、受光部８Ｃが第５孔部２１ｇの内部に設けられる。また、ステップＳ２３では、受光部８と選択的透過部材７Ｂとを当接させて受光部８Ｃと立体配線基板２Ａとを電気的に導通させる。

【0093】

その後、立体配線基板２Ａの上下を返し、上面２ａを上にして立体配線基板２Ａを載置する（ステップＳ２４）。次に、第１開口端２２側から貫通孔２１に光学部品６を挿入し、光学部品６を当接面２６ｃに当接させる（ステップＳ２５）。次に、第１開口端２２側から貫通孔２１Ａにスペーサ５を挿入し、スペーサ５を当接面２６ｃに当接させる（ステップＳ２６）。次に、第１開口端２２側から貫通孔２１Ａに光学部品４を挿入し、スペーサ５の光学部品収容部５１に光学部品４を収容する（ステップＳ２７）。次に、第１開口端２２側から貫通孔２１Ａに上端部材３を挿入して当接面２６ａに上端部材３を当接させる。また、上端部材３と貫通孔２１Ａとの間に接着剤を封入して、上端部材３を貫通孔２１の内部に固定する（ステップＳ２８）。

【0094】

ステップＳ２４～Ｓ２８の処理は、ステップＳ４～Ｓ８と同様である。なお、ステップＳ２１～Ｓ２３より前に、ステップＳ２４～Ｓ２８を実行してもよい。

【0095】

本実施の形態によれば、立体配線基板２Ａに選択的透過部材７Ｂを設け、選択的透過部材７Ｂに受光部８Ｃを設け、選択的透過部材７Ｂをインターポーザとすることで、様々なセンサデバイスを受光部８Ｃとして使用することができる。

【0096】

例えば、立体配線基板に直接受光部を設ける場合には、立体配線基板に形成された電極の位置に対応する位置に電極が設けられた受光部以外は使用することができない。それに対し、本実施の形態のように選択的透過部材に配線パターンを設け、選択的透過部材をインターポーザとする場合には、選択的透過部材に設ける配線パターンを変えることで、ガラス基板上で電極の位置を再配置することができる。そのため、様々なセンサデバイスに適用させることができる。

【0097】

なお、本実施の形態では、ガラス基板７２に貫通電極７５を設けることで、面７ａに形成された配線パターン７４と、面７ｂに形成された配線パターン７４とを導通させたが、面７ａに形成された配線パターン７４と、面７ｂに形成された配線パターン７４とを導通させる方法はこれに限られない。

【0098】

図１０は、変形例にかかる選択的透過部材７Ｃに受光部８Ｃが設けられる様子を模式的に示す図である。選択的透過部材７Ｃには、ガラス基板７２に沿ってフレキシブル基板７６が設けられている。フレキシブル基板７６は、面７ａに形成された配線パターン７４と、面７ｂに形成された配線パターン７４とを導通させる。

【0099】

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0100】

例えば、本発明の技術思想は、分光センサや撮像装置に限られるものではなく、対象物からの光を集光して受光部に導光する他の光学装置にも適用することができる。

【0101】

また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、略平行、略直交とは、厳密に平行、直交の場合には限られない。また、例えば、単に平行、直交等と表現する場合においても、厳密に平行、直交等の場合のみでなく、略平行、略直交等の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、例えばＡの近傍であるときに、Ａの近くであって、Ａを含んでも含まなくてもよいことを示す概念である。

【符号の説明】

【0102】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：光学装置
２、２Ａ ：立体配線基板
２ａ ：上面
２ｂ ：底面
３ ：上端部材
３ａ ：領域
３ｂ ：領域
３ｃ ：貫通孔
４、４Ａ、４Ｂ：光学部品
４ａ ：入射面
４ｂ ：出射面
４ｃ ：下端面
４ｄ ：側面
４ｅ ：上端面
５ ：スペーサ
５ａ ：上面
５ｂ ：先端面
５ｃ ：下面
５ｄ ：凸部
６ ：光学部品
６ａ ：出射面
６ｂ ：入射面
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ：選択的透過部材
７ａ、７ｂ：面
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ：受光部
８ａ ：入射面
９ ：ヒートシンク
２１、２１Ａ：貫通孔
２１ａ ：第１孔部
２１ｂ ：第２孔部
２１ｃ ：第３孔部
２１ｄ ：第４孔部
２１ｅ、２１ｇ：第５孔部
２１ｆ ：第６孔部
２２ ：第１開口端
２３ ：第２開口端
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ：当接面
５１ ：光学部品収容部
５１ａ ：底面
５２ ：導光部
５３ ：貫通孔
７１ ：選択的透過部
７２ ：ガラス基板
７３ ：選択的透過部
７４ ：配線パターン
７５ ：貫通電極
７６ ：フレキシブル基板
８１ ：回折格子
８２ ：センサ部
８３ ：バンプ
８４ ：電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】