分光单元及分光模块的制作方法

文档序号:25442282发布日期:2021-06-11 22:02阅读:45来源:国知局
分光单元及分光模块的制作方法

本公开涉及分光单元及分光模块。



背景技术:

已知一种分光模块,其具备:出射照射至对象物的光的光源、将由对象物反射的光或者透过对象物的光分光的分光单元、以及检测通过分光单元分光的光检测器(例如,参照专利文件1)。通过这样的分光模块,例如可以无损地分析对象物的成分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-145643号公报



技术实现要素:

发明所要解决的技术问题

在如上所述的分光模块中,有时法布里-珀罗干涉滤光器适用于分光单元。在这种情况下,提高通过法布里-珀罗干涉滤光器的分光精度,例如,在提高对象物的成分的分析精度上极为重要。

本公开的目的在于提供一种可以提高通过法布里-珀罗干涉滤光器的分光精度的分光单元和分光模块。

用于解决技术问题的技术手段

本公开的一个方面的分光单元具备:框体;光入射部,其设置于框体;以及法布里-珀罗干涉滤光器,其配置于框体内,具有彼此的距离设为可变的第一镜部和第二镜部,光入射部具有:形成有光圈(aperture)的光圈部、以及配置于光圈和法布里-珀罗干涉滤光器之间的带通滤光器,光圈部以第一镜部和第二镜部的相对方向的方向上的光圈的长度除以的垂直于相对方向的方向上的光圈的宽度的值为0.5以上的方式,并且以通过光圈的光的全部入射于带通滤光器的方式构成。

在该分光单元中,以光圈的长度除以光圈的宽度的值为0.5以上的方式,并且以通过光圈的光的全部入射于带通滤光器的方式,构成光圈部。因此,通过光圈的光的全部在其入射角度的范围被缩小的状态下,入射于带通滤光器。由此,带通滤光器适当地发挥功能,期望的波长范围的光在其入射角度的范围被缩小的状态下,入射于法布里-珀罗干涉滤光器。因此,在通过法布里-珀罗干涉滤光器获得的分光光谱中分辨率提高。因此,通过该分光单元,可以提高通过法布里-珀罗干涉滤光器的分光精度。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:光圈部以通过光圈并且透过带通滤光器的光的全部入射于法布里-珀罗干涉滤光器的方式构成。由此,可以抑制在框体内产生杂散光。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:在从相对方向观察的情况下,光圈的外缘位于法布里-珀罗干涉滤光器的透光区域的外缘的内侧。由此,可以使通过光圈的光中的透过法布里-珀罗干涉滤光器的透光区域的光的比例增加。

本公开的一个方面的分光单元也可以是:还具备:光检测器,其配置于框体内,检测透过法布里-珀罗干涉滤光器的光。由此,可以抑制因杂散光引起的噪声的产生,并且可以高精度地检测分光的光。另外,因为光检测器配置于框体内,所以可以谋求具备光检测器的分光单元的小型化。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:光圈的光入射开口和光出射开口呈圆形状。由此,可以容易地形成具有期望的性能的光圈。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:光圈的直径在光入射开口和光出射开口之间是恒定的。或者,也可以是:光圈的直径从光入射开口朝向光出射开口以一定的变化率变化。或者,也可以是:光圈的直径从光入射开口朝向光出射开口以0以上的变化率变化,变化率在光入射开口和光出射开口之间连续,在光入射开口和光出射开口之间的至少一部分变化。在这些情况下,也可以容易地形成具有期望的性能的光圈。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:光圈内的区域是空间。由此,可以防止由于通过光圈而造成的光的损失。

本公开的一个方面的分光单元也可以是:还具备:光圈构件,其与框体分体地形成,设置有光圈部。由此,可以使选择合适的材料等,提高光圈部的设计的自由度。另外,可以通过在框体形成大的光入射开口从而放宽法布里-珀罗干涉滤光器在框体内的位置精度,并且可以调整光圈和法布里-珀罗干涉滤光器的位置关系。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:在光圈构件,设置有定位框体的定位部。由此,可以防止光圈和法布里-珀罗干涉滤光器的位置关系因振动等而产生偏差。另外,因为光圈部和定位部设置于光圈构件,所以可以确保光圈部和定位部之间的位置精度。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:在光圈构件,形成有配置有光源的孔。由此,因为孔和光圈形成于光圈构件,所以可以确保光源和光圈之间的位置精度。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:光圈构件构成容纳框体的封装的至少一部分。由此,可以更可靠地抑制在框体内产生杂散光。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:带通滤光器经由框体的一部分而从光圈部分离。由此,因为带通滤光器配置于框体内,所以可以保护带通滤光器免受物理的干涉等。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:带通滤光器与光圈部接触。由此,可以使通过光圈的光的全部更可靠地入射于带通滤光器。

在本公开的一个方面的分光单元中,也可以是:光圈部与框体一体地形成。由此,可以通过简单的结构来防止光圈和法布里-珀罗干涉滤光器的位置关系因振动等而产生偏差。

本公开的一个方面的分光模块具备:上述的分光单元、光源、分光单元的框体、以及容纳光源的封装,光圈的光入射开口和光源的光出射部以彼此相邻的方式,沿封装的外表面配置。

根据该分光模块,可以实现提高通过法布里-珀罗干涉滤光器的分光精度的反射型的分光模块。

在本公开的一个方面的分光模块中,也可以是:光圈的光入射开口和光源的光出射部位于形成于外表面的凹部内。由此,即使在使对象物接触光圈构件的外表面的状态下,也因为确保凹部内的区域作为光路,从而可以实施向对象物照射光并且检测由对象物反射的光。

在本公开的一个方面的分光模块中,也可以是:光圈形成于凹部的第一部分的底面。由此,即使在使对象物接触光圈构件的外表面的状态下,也可以使由对象物反射的光可靠地入射于光圈。

在本公开的一个方面的分光模块中,也可以是:在比第一部分深的凹部的第二部分的底面,形成有配置有光源的孔。由此,即使在使对象物接触光圈构件的外表面的状态下,也可以使从光源出射的光照射充分地照射至对象。

在本公开的一个方面的分光模块中,也可以是:在第二部分的底面与凹部的侧面之间,形成有凹状的曲面。由此,因为使由凹状的曲面反射的光也照射至对象物,所以可以使从光源出射的光更充分地照射至对象物。

在本公开的一个方面的分光模块中,也可以是:在从相对方向观察的情况下,孔具有包含光圈的大小。由此,从光源出射的光可以在宽范围内照射至对象物。

发明的效果

根据本公开,可以提供一种可以提高通过法布里-珀罗干涉滤光器的分光精度的分光单元和分光模块。

附图说明

图1是适用于一个实施方式的分光模块的光检测装置的截面图。

图2是图2所示的法布里-珀罗干涉滤光器的立体图。

图3是沿图3所示的线iii-iii的截面图。

图4是一个实施方式的分光模块的侧视图。

图5是图4所示的分光模块的一部分的截面图。

图6是图4所示的分光模块的一部分的仰视图。

图7是图5所示的分光单元的截面图。

图8是变形例的光圈部的截面图。

图9是变形例的光入射部的截面图。

符号说明

2……框体、8……光检测器、10……法布里-珀罗干涉滤光器、10a……透光区域、14……带通滤光器、35……第一镜部、36……第二镜部、50……分光模块、51……光源、51a……光出射部、53……封装、53a……外表面、60……光圈构件、60a……外表面、63……凹部、63a……侧面、63b……曲面、64……第一部分、64a……底面、65……第二部分、65a……底面、67……孔、68……定位部、70…….光圈部、71……光圈、71a……光入射开口、71b……光出射开口、80……光入射部、100……分光单元。

具体实施方式

下面将参照附图对本公开的实施方式进行详细地说明。此外,对在各图中相同或相当的部分以相同的符号来表示,省略重复的说明。

[光检测装置]

在说明一个实施方式的分光模块之前,对适用于该分光模块的光检测装置进行说明。如图1所示,光检测装置1具备框体2。在本实施方式中,框体2是具有底座(stem)3和盖(cap)4的can封装。盖4具有一体形成的侧壁5和顶壁6。底座3和盖4的材料例如是金属。盖4呈以线l为中心线的圆筒状。

在底座3的内表面3a,固定有配线基板7。配线基板7的基板材料例如是硅、陶瓷、石英、玻璃或塑料等。在配线基板7上,安装有光检测器8和热敏电阻等温度检测器(省略图示)。光检测器8以其受光部的中心线与线l一致的方式配置于框体2内。在本实施方式中,光检测装置8是红外检测器,例如由ingaas光电二极管、热电堆或辐射热计等受光元件构成。此外,在光检测器8检测紫外光、可见光、近红外光的情况下,也可以由例如si光电二极管等的受光元件构成。另外,光检测器8也可以由一个受光元件构成,或者也可以由多个受光元件构成。

在配线基板7上,固定有多个间隔件9。间隔件9的材料例如是硅、陶瓷、石英、玻璃或塑料等。在多个间隔件9上,固定有法布里-珀罗干涉滤光器10。法布里-珀罗干涉滤光器10以其透光区域10a的中心线与线l一致的方式,配置于框体2内。此外,多个间隔件9也可以与配线基板7一体地形成。另外,法布里-珀罗干涉滤光器10也可以固定于一个间隔件9上。

在底座3,固定有多个引脚(leadpin)11。各引脚11在维持与底座3之间的电绝缘性和气密性的状态下,贯通底座3。各引脚11经由导线12而与配线基板7的电极焊盘和法布里-珀罗干涉滤光器10的端子中的各个电连接。由此,使对于法布里-珀罗干涉滤光器10、光检测器8以及温度检测器中的各个的电信号的输入输出成为可能。

在框体2形成有开口2a。开口2a以其中心线与线l一致的方式形成于盖4的顶壁6。在本实施方式中,在从平行于线l的方向观察的情况下,开口2a呈圆形状。在顶壁6的内表面6a,以堵住开口2a的方式接合有透光构件13。透光构件13的材料例如是玻璃等。透光构件13具有在平行于线l的方向上彼此相对的光入射面13a和光出射面13b、以及侧面13c。光入射面13a在开口2a与盖4的顶壁6的外表面大致齐平。侧面13c与盖4的侧壁5的内表面5a接触。这样的透光构件13通过在将开口2a置于下侧的状态下,在盖4的内侧配置玻璃颗粒,使该玻璃颗粒熔融来形成。

在透光构件13的光出射面13b,通过由透光性材料制成的粘合构件15,固定有带通滤光器14。带通滤光器14选择性地使透过透光构件13的光中的、光检测装置1的测量波长范围的光(作为规定的波长范围的光,且是应使其入射于法布里-珀罗干涉滤光器10的透光区域10a的光)透过。在本实施方式中,带通滤光器14呈四边形板状。带通滤光器14具有在平行于线l的方向上彼此相对的光入射面14a和光出射面14b、以及四个侧面14c。带通滤光器14例如通过由硅或玻璃等构成的透光构件、以及形成于透光构件的表面的电介质多层膜而构成。电介质多层膜通过由高折射材料(例如tio2或ta2o5等)构成的膜、以及由低折射材料(例如,sio2或mgf2等)构成的膜而构成。

粘合构件15具有第一部分15a和第二部分15b。第一部分15a是粘合构件15中的、配置于透光构件13的光出射面13b与带通滤光器14的光入射面14a之间的部分。第二部分15b是粘合构件15中的、在透光构件13的光出射面13b配置于带通滤光器14的侧面14c与盖4的侧壁5的内表面5a之间的部分。

在如上所述构成的光检测装置1中,当光从框体2的外部,经由开口2a、透光构件13和粘合构件15而入射于带通滤光器14时,仅规定的波长范围的光透过带通滤光器14。透过带通滤光器14的光入射于法布里-珀罗干涉滤光器10的透光区域10a,并且对应于后述的第一镜部35和第二镜部36之间的距离的波长的光透过透光区域10a。透过透光区域10a的光入射于光检测器8的受光部,并且通过光检测器8检测。因此,通过在法布里-珀罗干涉滤光器10中一边使第一镜部35和第二镜部36之间的距离变化,一边在光检测器8中检测透过透光区域10a的光的强度,可以获得分光光谱。

[法布里-珀罗干涉滤光器]

对上述的法布里-珀罗干涉滤光器10进行更详细地说明。如图2和图3所示,在法布里-珀罗干涉滤光器10设置有使对应于第一镜部35和第二镜部36之间的距离的波长的光透过的透光区域10a。透光区域10a例如是以线l为中心线的圆柱状的区域。

法布里-珀罗干涉滤光器10具备基板21。基板21例如呈矩形板状。基板21的材料例如是硅、石英或玻璃等。基板21具有在平行于线l的方向上彼此相对的第一表面21a和第二表面21b。第一表面21a是光入射侧(带通滤光器14侧)的表面。第二表面21b是光出射侧(光检测器8侧)的表面。

在基板21的第一表面21a配置有第一层构造体30。第一层构造体30通过以第一防反射层31、第一层叠体32、第一中间层33、及第二层叠体34的顺序层叠于第一表面21a而构成。在第一层叠体32与第二层叠体34之间,由框状的第一中间层33形成有空隙(airgap)s。在基板21的材料是硅的情况下,第一防反射层31和第一中间层33的材料例如是氧化硅。第一中间层33的厚度例如为数十nm~数十μm。

第一层叠体32中的对应于透光区域10a的部分作为第一镜部35发挥功能。第一层叠体32通过多个多晶硅层和多个氮化硅层逐层交替层叠而构成。构成第一镜部35的多晶硅层和氮化硅层中的各个的光学厚度优选为透过透光区域10a的光的中心透过波长的1/4的整数倍。此外,第一镜部35也可以不经由第一防反射层31而配置于基板21的第一表面21a。

第二层叠体34中的对应于透光区域10a的部分作为第二镜部36发挥功能。第二镜部36在与线l平行的方向上经由空隙s而与第一镜部35相对。第二层叠体34通过将多个多晶硅层和多个氮化硅层逐层交替层叠而构成。构成第二镜部36的多晶硅层和氮化硅层中的各个的光学厚度优选为透过透光区域10a的光的中心透过波长的1/4的整数倍。

此外,在第一层叠体32和第二层叠体34,也可以配置氧化硅层来代替氮化硅层。另外,构成第一层叠体32和第二层叠体34的各层的材料不限于上述的材料,例如,也可以是氧化钛、氧化钽、氧化锆、氟化镁、氧化铝、氟化钙、硅、锗或硫化锌等。

在第二层叠体34中对应于空隙s的部分,形成有多个贯通孔34b。各贯通孔34b从第二层叠体34中的与第一层叠体32相反侧的表面34a到空隙s。多个贯通孔34b以不对第二镜部36的功能造成实质的影响的程度而形成。多个贯通孔34b用于通过由蚀刻来去除第一中间层33的一部分从而形成空隙s。

在第一层叠体32,以包围透光区域10a的方式形成有第一电极22。在第一层叠体32,以包含透光区域10a的方式形成有第二电极23。第一电极22和第二电极23通过在第一层叠体32中的最接近空隙s的多晶硅层掺杂杂质来降低阻抗从而形成。在第二层叠体34,以经由空隙s而与第一电极22和第二电极23相对的方式形成有第三电极24。第三电极24通过在第二层叠体34中的最接近空隙s的多晶硅层掺杂杂质来降低阻抗从而形成。此外,第二电极23可以具有与透光区域10a大致相同以上的大小。

在第一层构造体30,设置有一对第一端子25和一对第二端子26。一对第一端子25夹着透光区域10a而彼此相对。各第一端子25配置于从第二层叠体34的表面34a到第一层叠体32的贯通孔内。各第一端子25经由形成于第一层叠体32的配线22a而与第一电极22电连接。一对第二端子26在垂直于一对第一端子25彼此相对的方向的方向上,夹着透光区域10a而彼此相对。各第二端子26配置于从第二层叠体34的表面34a到第一中间层33的内部的贯通孔内。各第二端子26经由形成于第一层叠体32的配线23a而与第二电极23电连接,并且经由形成于第二层叠体34的配线24a与第三电极24电连接。

在第一层叠体32的第二层叠体34侧的表面32a,设置有沟27、28。沟27以包围配线23a的与第二端子26的连接部分的方式,环状延伸。沟27使第一电极22与配线23a电绝缘。沟28沿第一电极22的内缘环状延伸。沟28使第一电极22与第一电极22的内侧的区域(即,存在第二电极23的区域)电绝缘。在第二层叠体34的表面34a设置有沟29。沟29以包围第一端子25的方式环状延伸。沟29使第一端子25与第三电极24电绝缘。各沟27、28、29内的区域也可以是绝缘材料,或者也可以是空隙。

在基板21的第二表面21b配置有第二层构造体40。第二层构造体40以第二防反射层41、第三层叠体42、第二中间层43、及第四层叠体44的该顺序层叠于第二表面21b而构成。第二防反射层41、第三层叠体42、第二中间层43以及第四层叠体44分别具有与第一防反射层31、第一层叠体32、第一中间层33以及第二层叠体34相同的结构。即,第二层结构体40具有以基板21为基准与第一层构造体30对称的层叠结构。第二层构造体40通过以对应于第一层构造体30的方式构成,从而抑制法布里-珀罗干涉滤光器10翘曲。

在第三层叠体42、第二中间层43以及第四层叠体44,以包含透光区域10a的方式,形成有开口40a。开口40a例如呈以线l为中心线的圆柱状,具有与透光区域10a大致相同的直径。开口40a向光出射侧开口,开口40a的底面到达第二防反射层41。开口40a使透过第一镜部35和第二镜部36的光通过。

在第四层叠体44的光出射侧的表面,形成有遮光层45。遮光层45的材料例如是铝等。在遮光层45的表面和开口40a的内表面,形成有保护层46。保护层46的材料例如是氧化铝。此外,通过使保护层46的厚度为1~100nm(优选为约30nm),可以忽略由保护层46引起的光学影响。

在如上述构成的法布里-珀罗干涉滤光器10中,当在第一端子25和第二端子26之间施加电压时,在第一电极22和第三电极24之间产生电位差,在第一电极22和第三电极24之间产生对应于该电位差的静电力。由此,在固定于基板21的第一镜部35侧吸附有第二镜部36,第一镜部35与第二镜部36之间的距离发生变化。此时,由于第二电极和第三电极24之间未产生电位差,因此确保透光区域10a的第二镜部36的平坦性。如上所述,在法布里-珀罗干涉滤光器10中,第一镜35和第二镜部36的彼此的距离可变。在此,透过透光区域10a的光的波长取决于第一镜部35与第二镜部36之间的距离。因此,可以通过调整在第一端子25和第二端子26之间施加的电压,来调整透过透光区域10a的光的波长。

[分光模块]

对适用上述光检测装置1的一个实施方式的分光模块进行说明。在以下的说明中,将第一镜部35和第二镜部36的相对方向(在本实施方式中,为平行于线l的方向)称为方向a。

如图4所示,分光模块50具备光检测装置1、光源51、配线基板52以及封装53。光源51出射照射至对象物200的光。光源51例如是出射近红外~中红外的波长范围的光的红外线灯。在配线基板52,电连接有光检测装置1的多个引脚11和光源51的多个引脚。封装53容纳光检测装置1、光源51、配线基板52、无线通信用基板(省略图示)以及电池盒(省略图示)等。封装53由封装主体54和光圈构件60构成。光检测装置1和光源51由构成封装53的一部分的光圈构件60所支撑。即,在分光模块50中,光圈构件60作为支撑体发挥功能。此外,在封装主体54,设置有用于使测量开始的开关55。

如图5和图6所示,光圈构件60在其外表面60a与封装主体54的外表面54a齐平的状态下,安装于封装主体54的开口54b。更具体地,光圈构件60以光圈构件60的主体部61配置于开口54b内,并且光圈构件60的凸缘部62从内侧接触于开口部54b的状态下,通过螺栓(省略图示)等固定于开口部54b。在本实施方式中,凸缘部62一体地形成于主体部61的光圈构件60的内表面60b侧的部分。

在光圈构件60的外表面60a,形成有向封装53的外侧开口的凹部63。凹部63由第一部分64和第二部分65构成。第二部分65比第一部分64深。在第二部分65的底面65a与凹部63的侧面63a之间,形成有凹状的曲面63b。凹状的曲面63b呈相当于在由底面65a和侧面63a形成的拐角部施加的圆状的倒角面的形状。在光圈构件60的内表面60b,形成有向封装53的内侧开口的凹部66。在从方向a观察的情况下,凹部66的外缘位于凹部63的第一部分64的外缘的外侧。凹部66与凹部63的第二部分65连通。

在凹部63的第一部分64的底面64a,形成有光圈71。光圈71向第一部分64的底面64a和凹部66的底面66a开口。在凹部63的第二部分65的底面65a,形成有孔67。孔67向第二部分65的底面65a和光圈构件60的内表面60b开口。在孔67的光圈构件60的内表面60b侧的部分成为垂直于方向a的方向上的宽度加宽了的加宽部67a。在从方向a观察的情况下,孔67具有包含光圈71的大小。即,在垂直于方向a的截面的孔67和光圈71中的各个的形状为圆形状的情况下,该截面中的孔67的最小径大于该截面中的光圈71的最大径。

在凹部66,配置有光检测装置1的框体2。更具体地,在框体2的开口2a面对光圈71的状态下,框体2的盖4配置于凹部66。由此,定位方向a上的框体2的位置以及垂直于方向a的方向上的框体2的位置。在本实施方式中,光圈构件60中的凹部66的周围部分作为定位框体2的定位部68发挥功能。

在孔67配置有光源51。更具体地,在光源51的光出射部51a配置于凹部63的第二部分65,并且光源51的引脚保持部51b配置于孔67的加宽部67a的状态下,光源51配置于孔67。由此,定位方向a上的光出射部51a的位置以及垂直于方向a的方向上的光出射部51a的位置。在本实施方式中,光圈构件60中的孔67的周围部分作为定位光出射部51a的定位部69发挥功能。

在如上所述构成的分光模块50中,光圈71的光入射开口71a和光源51的光出射部51a位于形成于构成封装53的一部分的光圈构件60的外表面60a的凹部63内。即,光圈71的光入射开口71a和光源51的光出射部51a以彼此相邻的方式,沿封装53的外表面53a配置。

对上述光圈71进行更详细地说明。在本实施方式中,如图7所示,在光圈构件60中,凹部63的第一部分64的底面64a与凹部66的底面66a之间的部分作为形成有光圈71的光圈部70发挥功能。即,光圈部70设置于与光检测装置1的框体2分体地形成的光圈构件60,带通滤光器14经由作为框体2的一部分的盖4的顶壁6,而从光圈部70分离。在本实施方式中,通过光圈部70和带通滤光器14,构成设置于框体2的光入射部80,通过框体2、光入射部80、法布里-珀罗干涉滤光器10以及光检测器8,构成分光单元100。

光圈71的光入射开口71a是光圈71中的、向凹部63的第一部分64的底面64a开口的部分。光圈71的光出射开口71b是光圈71中的、向凹部66的底面66a开口的部分。通过光圈71的光(在忽略了由光圈71的内表面的反射等的理想状态下通过光圈71的光)的入射角度和出射角度,由光入射开口71a和光出射开口71b划定。换言之,光入射开口71a和光出射开口71b是划定通过光圈71的光(在忽略了由光圈71的内表面的反射等的理想状态下通过光圈71的光)的入射角度和出射角度的部分。

以光圈71的在方向a上的长度除以光圈71的在垂直于方向a的方向上的宽度的值(以下称为“光圈71的长宽比”)为0.5以上的方式,并且以通过光圈71的光(在忽略了由光圈71的内表面的反射等的理想状态下通过光圈71的光)的全部入射于带通滤光器14的方式,构成光圈部70。另外,以通过光圈71并且透过带通滤光器14的光的全部入射于法布里-珀罗干涉滤光器10的方式,构成光圈部70。

光圈71在方向a上的长度是光入射开口71a与光出射开口71b之间的距离。光圈71在垂直于方向a的方向上的宽度是光入射开口71a的有效径与光出射开口71b的有效径之和的1/2的值。光入射开口71a的有效径是指,在光入射开口71a的形状是圆形的情况下为其直径,在光入射开口71a的形状为圆形以外的情况下,为具有其面积的圆的直径。同样地,光出射开口71b的有效径是指,在光出射开口71b的形状是圆形的情况下为其直径,在光出射开口71b的形状为圆形以外的情况下为具有其面积的圆的直径。

在从方向a观察的情况下,光圈71的外缘位于法布里-珀罗干涉滤光器10的透光区域10a的外缘的内侧。光圈71内的区域是空间。光圈71是从划定光的出射角度的光出射开口71b沿方向a延伸并且宽度不变的部分。在本实施方式中,光圈71的光入射开口71a和光出射开口71b呈圆形状,光圈71的直径在光入射开口71a与光出射开口71b之间是恒定的。即,光圈71内的区域呈圆柱状。

[作用和效果]

如上所述,在分光单元100中,以将光圈71的长径比设为0.5以上的方式,并且以通过光圈71的光的全部入射于带通滤光器14的方式,构成光圈部70。因此,通过光圈71的光的全部在其入射角度的范围被缩小的状态下,入射于带通滤光器14。由此,带通滤光器14适当地发挥功能,期望的波长范围的光在其入射角的范围被缩小的状态下入射于法布里-珀罗干涉滤光器10。因此,在通过法布里-珀罗干涉滤光器10获得的分光光谱中分辨率提高。由此,通过分光单元100,可以提高通过法布里-珀罗干涉滤光器10的分光精度。此外,为了在分光光谱中提高分辨率,光圈71的长径比优选为1以上,更优选为2以上。

另外,在分光单元100中,以通过光圈71并且透过带通滤光器14的光的全部入射于法布里-珀罗干涉滤光器10的方式,构成光圈部70。由此,可以在框体2内抑制杂散光产生。

另外,在分光单元100中,在从方向a观察的情况下,光圈71的外缘位于法布里-珀罗干涉滤光器10的透光区域10a的外缘的内侧。由此,可以使通过光圈71的光中的透过法布里-珀罗干涉滤光器10的透光区域10a的光的比例增加。

另外,在分光单元100中,检测透过法布里-珀罗干涉滤光器10的光的光检测器8配置于框体2内。由此,可以抑制因杂散光引起的噪声的产生,并且可以高精度地检测被分光的光。另外,因为光检测器8配置于框体2内,所以可以谋求具备光检测器8的分光单元100的小型化。

另外,在分光单元100中,光圈71的光入射开口71a和光出射开口71b呈圆形状。由此,可以容易地形成具有期望的性能的光圈71。

另外,在分光单元100中,光圈71的直径在光入射开口71a与光出射开口71b之间是恒定的。由此,可以容易地形成具有期望的性能的光圈71。

另外,在分光单元100中,光圈71内的区域是空间。由此,可以防止由于通过光圈71而引起的光的损失。

另外,在分光单元100中,设置有光圈部70的光圈构件60与框体2分体地形成。由此,可以使合适的材料的选择等、光圈部70的设计的自由度提高。另外,可以通过在框体2形成大的开口2a从而放宽在框体2内的法布里-珀罗干涉滤光器10的位置精度,并且可以调整光圈71与法布里-珀罗干涉滤光器10的位置关系。

另外,在分光单元100中,定位框体2的定位部68设置于光圈构件60。由此,可以防止光圈71和法布里-珀罗干涉滤光器10的位置关系因振动等而产生偏差。另外,因为光圈部70和定位部68设置于光圈构件60,所以可以确保光圈部70和定位部68之间的位置精度。

另外,在分光单元100中,配置有光源51的孔67形成于光圈构件60。由此,因为孔67和光圈71形成于光圈构件60,所以可以确保光源51和光圈71之间的位置精度。

另外,在分光单元100中,光圈构件60构成容纳框体2的封装53的一部分。由此,可以更可靠地抑制在框体2内产生杂散光。

另外,在分光单元100中,带通滤光器14经由框体2的一部分而从光圈部70分离。由此,因为带通滤光器14配置于框体2内,所以可以保护带通滤光器14免受物理的干涉等。

另外,在分光模块50中,光圈71的光入射开口71a和光源51的光出射部51a以彼此相邻的方式,沿封装53的外表面53a配置。因此,通过分光模块50,可以实现提高了通过法布里-珀罗干涉滤光器10的分光精度的反射型的分光模块50。

另外,在分光模块50中,光圈71的光入射开口71a和光源51的光出射部51a位于形成于光圈构件60的外表面60a的凹部63内。由此,如图5所示,即使在使光圈构件60的外表面60a与对象物200接触的状态下,也确保凹部63内的区域作为光路,从而可以实施向对象物200的光的照射、以及由对象物200反射的光的检测。

另外,在分光模块50中,在凹部63的第一部分64的底面64a形成有光圈71。由此,即使在使光圈构件60的外表面60a与对象物200接触的状态下,也可以使由对象物200反射的光可靠地入射于光圈71。

另外,在分光模块50中,在比第一部分64更深的凹部63的第二部分65的底面65a,形成有配置有光源51的孔67。由此,即使在使光圈构件60的外表面60a与对象物200接触的状态下,也可以将从光源51出射的光充分地照射至对象物200。

另外,在分光模块50中,在第二部分65的底面65a和凹部63的侧面63a之间形成有凹状的曲面63b。由此,因为由凹状的曲面63b反射的光也照射至对象物200,所以可以使从光源51出射的光更充分地照射至对象物200。

另外,在分光模块50中,在从方向a观察的情况下,孔67具有包含光圈71的大小。由此,从光源51出射的光可以在宽范围内照射至对象物200。

[变形例]

本公开不限于上述实施方式。例如,上述的反射型的分光模块50即使在不使光圈构件60的外表面60a与对象物200接触,而使光圈构件60的外表面60a从对象物200分离的状态下,也可以实施向对象物200的光的照射、以及由对象物200反射的光的检测。另外,分光单元100也可以适用于检测从光源51出射并且透过对象物200的光的透射型的分光模块50。另外,分光单元100也可以不具备光检测器8,而通过配置于框体2外的光检测器8来检测透过法布里-珀罗干涉滤光器10的光。

另外,也可以以光圈71的长径比为0.5以上的方式,并且通过光圈71的光的全部至少入射于带通滤光器14的方式,构成光圈部70。另外,在从方向a观察的情况下,光圈71的外缘也可以位于法布里-珀罗干涉滤光器10的透光区域10a的外缘的外侧。在这种情况下,可以充分地确保进入框体2内的光量。

另外,如图8的(a)所示,光圈71的直径也可以从光入射开口71a朝向光出射开口71b以一定的缩小率(大于0的一定的缩小率)缩小。即,光圈71内的区域也可以从光入射开口71a朝向光出射开口71b呈直径缩小的圆锥台状。另外,如图8的(b)所示,光圈71的直径也可以从光入射开口71a朝向光出射开口71b以0以上的缩小率缩小。即,光圈71内的区域的一部分也可以呈圆柱状。在这种情况下,缩小率也可以在光入射开口71a和光出射开口71b之间连续(即,无台阶差),在光入射开口71a与光出射开口71b之间的至少一部分增加。在图8的(b)所示的光圈71中,在包含光出射开口71b的部分,缩小率增加。

另外,光圈71的直径也可以从光入射开口71a朝向光出射开口71b以一定的扩大率(大于0的一定的扩大率)扩大。即,光圈71内的区域也可以从光入射开口71a朝向光出射开口71b呈直径扩大的圆锥台状。另外,光圈71的直径也可以从光入射开口71a朝向光出射开口71b以0以上的扩大率缩小。即,光圈71内的区域的一部分也可以呈圆柱状。在这种情况下,扩大率也可以在光入射开口71a和光出射开口71b之间连续(即,无台阶差),在光入射开口71a与光出射开口71b之间的至少一部分(例如,包含光入射开口71a的部分)减少。

即,光圈71的直径也可以从光入射开口71a朝向光出射开口71b以一定的变化率变化。或者,光圈71的直径从光入射开口71a朝向光出射开口71b以0以上的变化率变化,变化率也可以在光入射开口71a和光出射开口71b之间连续,并且在光入射开口71a与光出射开口71b之间的至少一部分变化。在任一情况下,均可以容易地形成具有期望的性能的光圈71。

另外,如图9的(a)所示,带通滤光器14也可以与光圈部70接触。在图9的(a)所示的光入射部80中,以覆盖框体2的开口2a的方式,在盖4的顶壁6上配置有带通滤光器14,在带通滤光器14上配置有光圈部70。当带通滤光器14与光圈部70接触时,使通过光圈71的光的全部更可靠地入射于带通滤光器14。此外,在图9的(a)所示的光入射部分80中,光圈部70也是与框体2分体地形成的光圈构件60。另外,如图9的(b)所示,光圈部70也可以与框体2一体地形成。在图9的(b)所示的光入射部80中,盖4的顶壁6作为光圈部70发挥功能,形成于顶壁6的开口2a作为光圈71发挥功能。当光圈部70与框体2一体地形成时,可以以简单的结构防止由于振动等而在光圈71和法布里-珀罗干涉滤光器10的位置关系中产生偏差。此外,在图9的(b)所示的光入射部分80中,通过粘合构件15在顶壁6的内表面6a固定有透光构件13,在透光构件13的光出射面13b固定有带通滤光器14,但也可以通过粘合构件15在顶壁6的内表面6a固定有带通滤光器14。另外,在光入射部80中,也可以在光圈71和带通滤光器14之间设置有空间。另外,在光圈71内,也可以配置有例如透镜和/或光纤等。

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