DE102009021436A1

DE102009021436A1 - Spektroskopiemodul

Info

Publication number: DE102009021436A1
Application number: DE102009021436A
Authority: DE
Inventors: Katsumi Hamamatsu-shi Shibayama; Tomofumi Hamamatsu-shi Suzuki
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2009-12-10
Also published as: US20090284741A1; JP5205238B2; US8018591B2; JP2009300413A

Abstract

Bei einem Spektroskopiemodul 1 ist eine Lichtdurchgangsöffnung 50, durch die ein zu einem spektroskopischen Abschnitt 4 vordringendes Licht L1 tritt, in einem Lichterfassungselement 5 ausgebildet. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass die relative Positionsbeziehung zwischen der Lichtdurchgangsöffnung 50 und einem Lichterfassungsabschnitt 5a des Lichterfassungselements 5 abweicht. Außerdem ist das Lichterfassungselement 5 durch ein optisches Harzhaftmittel 63 mit einer vorderen Fläche 2a eines Substrats 2 verbunden. Daher ist es möglich, eine an dem Lichterfassungselement 5 wegen einer Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Lichterfassungselement 5 und dem Substrat 2 erzeugte Spannung zu verringern. Zusätzlich ist an dem Lichterfassungselement 5 ein erster Beckenabschnitt 101 so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a betrachtet zumindest zwischen dem Lichterfassungsabschnitt 5a und der Lichtdurchgangsöffnung 50 angeordnet ist. Daher wird, wenn das Lichterfassungselement 5 durch das optische Harzhaftmittel 63 an dem Substrat 2 angebracht wird, das optische Harzhaftmittel 63 an dem ersten Beckenabschnitt 101 gesammelt und zurückgehalten. Daher wird verhindert, dass das optische Harzhaftmittel 63 in die Lichtdurchgangsöffnung 50 eindringt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spektroskopiemodul zum Streuen von Licht, um das Licht zu erfassen.
Verwandter Hintergrund der Erfindung
Als konventionelle Spektroskopiemodule sind zum Beispiel die in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nummer H04-294223 , Nummer 2004-354176 und Nummer 2003-243444 beschriebenen bekannt. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer H04-294223 hat ein Spektroskopiemodul beschrieben, das mit einem Haltekörper, durch den Licht hindurch treten kann, einem Einfallsschlitzabschnitt, durch den Licht zum Einfallen in den Haltekörper gebracht wird, einem konkaven Beugungsgitter, welches das zum Einfallen in den Haltekörper gebrachte Licht streut und reflektiert, und einer Diode versehen ist, welche die durch das konkave Beugungsgitter gestreuten und reflektierten Lichter erfasst.
Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch kann bei dem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer H04-294223 beschriebenen Spektroskopiemodul, wenn der Einfallsschlitzabschnitt und die Diode an dem Haltekörper angebracht sind, die relative Positionsbeziehung zwischen dem Einfallsschlitzabschnitt und der Diode abweichen, wodurch die Zuverlässigkeit des Spektroskopiemoduls verschlechtert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände erreicht und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein hoch zuverlässiges Spektroskopiemodul bereitzustellen.
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist das Spektroskopiemodul gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Körperabschnitt, durch den Licht hindurch treten kann, einem spektroskopischen Abschnitt, der ein Licht, das von einer Seite einer vorgegebenen Fläche des Körperabschnitts zum Einfallen in den Körperabschnitt gebracht wurde, streut und Lichter zu der Seite der vorgegebenen Fläche reflektiert, einem Lichterfassungselement, das an der vorgegebenen Fläche vorgesehen ist und die durch den spektroskopischen Abschnitt gestreuten Lichter erfasst, und einem optischen Harzhaftmittel, das zumindest zwischen der vorgegebenen Fläche und einem Lichterfassungsabschnitt des Lichterfassungselements angeordnet ist, versehen und ist in dem Lichterfassungselement eine Lichtdurchgangsöffnung, durch die ein zu dem spektroskopischen Abschnitt vordringendes Licht tritt, ausgebildet und sind in dem Lichterfassungselement Anschlusselektroden an einer Seite, die dem Körperabschnitt gegenüberliegt, vorgesehen und ist ferner an einer Fläche des Lichterfassungselements an der Körperabschnittsseite ein erster Beckenabschnitt so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Fläche betrachtet zumindest zwischen dem Lichterfassungsabschnitt und der Lichtdurchgangsöffnung angeordnet ist.
Bei diesem Spektroskopiemodul ist die Lichtdurchgangsöffnung, durch die ein zu dem spektroskopischen Abschnitt vordringendes Licht tritt, in dem Lichterfassungselement ausgebildet. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass die relative Positionsbeziehung zwischen der Lichtdurchgangsöffnung und dem Lichterfassungsabschnitt des Lichterfassungselements abweicht. Außerdem ist das Lichterfassungselement an der vorgegebenen Fläche des Körperabschnitts durch das optische Harzhaftmittel angebracht. Daher ist es möglich, eine an dem Lichterfassungselement wegen einer Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Lichterfassungselement und dem Körperabschnitt erzeugte Spannung zu verringern. Zusätzlich ist der erste Beckenabschnitt an der Fläche des Lichterfassungselements an der Körperabschnittsseite so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Fläche betrachtet zumindest zwischen dem Lichterfassungsabschnitt und der Lichtdurchgangsöffnung angeordnet ist. Daher wird, wenn das Lichterfassungselement durch das optische Harzhaftmittel an dem Körperabschnitt angebracht wird, das optische Harzhaftmittel an dem ersten Beckenabschnitt gesammelt und zurückgehalten. Deshalb wird verhindert, dass das optische Harzhaftmittel in die Lichtdurchgangsöffnung eindringt. Daher wird verhindert, dass ein zum Einfallen in den Körperabschnitt gebrachtes Licht durch das optische Harzhaftmittel, das in die Lichtdurchgangsöffnung eindringt, gebrochen oder gestreut wird. Deshalb ist es gemäß dem Spektroskopiemodul möglich, die Zuverlässigkeit zu verbessern.
Bei dem Spektroskopiemodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Lichtabsorptionsschicht mit einem ersten Lichtdurchgangsabschnitt, durch den das zu dem spektroskopischen Abschnitt vordringende Licht tritt, und einem zweiten Lichtdurchgangsabschnitt, durch den die zu dem Lichterfassungsabschnitt des Lichterfassungselements vordringenden Lichter treten, an der vorgegebenen Fläche ausgebildet. In diesem Fall ist es möglich, da durch die Lichtabsorptionsschicht verhindert wird, dass Streulicht erzeugt wird, und weil ferner durch die Lichtabsorptionsschicht Streulicht absorbiert wird, zu verhindern, dass Streulicht zum Einfallen in den Lichterfassungsabschnitt des Lichterfassungselements gebracht wird.
Bei dem Spektroskopiemodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist der erste Beckenabschnitt vorzugsweise eine ringförmige Kerbe, die so ausgebildet ist, dass sie eine Lichtemissionsmündung in der Lichtdurchgangsöffnung umgibt. In diesem Fall wird, wenn das Lichterfassungselement durch das optische Harzhaftmittel an dem Körperabschnitt angebracht wird, das optische Harzhaftmittel über den gesamten Umfang der Lichtemissionsmündung durch den ersten Beckenabschnitt zurückgehalten. Deshalb wird weiter verhindert, dass das optische Harzhaftmittel in die Lichtdurchgangsöffnung eindringt.
Bei dem Spektroskopiemodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist der erste Beckenabschnitt vorzugsweise eine ringförmige Kerbe, die so ausgebildet ist, dass sie aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Fläche betrachtet den ersten Lichtdurchgangsabschnitt umgibt. In diesem Fall wird, wenn das Lichterfassungselement durch das optische Harzhaftmittel an dem Körperabschnitt angebracht wird, das optische Harzhaftmittel an dem ersten Beckenabschnitt gesammelt und zurückgehalten. Daher wird verhindert, dass das optische Harzhaftmittel in den ersten Lichtdurchgangsabschnitt der Lichtabsorptionsschicht eindringt. Deshalb wird verhindert, dass ein zum Einfallen in den Körperabschnitt gebrachtes Licht durch das optische Harzhaftmittel, das in den ersten Lichtdurchgangsabschnitt eindringt, gebrochen oder gestreut wird.
Bei dem Spektroskopiemodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise an einer Fläche des Lichterfassungselements an der Körperabschnittsseite ein zweiter Beckenabschnitt so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Fläche betrachtet an einer Seite gegenüber dem ersten Beckenabschnitt jenseits des Lichterfassungsabschnitts angeordnet ist. In diesem Fall ist es, wenn das Lichterfassungselement durch das optische Harzhaftmittel an dem Körperabschnitt angebracht wird, möglich, zu verhindern, dass das optische Harzhaftmittel aus einem Ende an der Seite, an welcher der zweite Beckenabschnitt in dem Lichterfassungselement ausgebildet ist, heraus fließt.
Das Spektroskopiemodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ferner mit einer Verkabelungsplatte, die an der vorgegebenen Fläche angebracht ist, versehen und in der Verkabelungsplatte ist ein Öffnungsabschnitt, in dem das Lichterfassungselement angeordnet ist, ausgebildet und eine Verkabelung, die mit den Anschlusselektroden elektrisch verbunden ist, vorgesehen. Gemäß diesem Aufbau ist es möglich, ein Licht, das versucht, zu dem spektroskopischen Abschnitt vorzudringen, ohne durch die Lichtdurchgangsöffnung zu treten, zu blockieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht eines Spektroskopiemoduls als einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der in 1 gezeigten Linie II-II.
3 ist eine Unteransicht des Spektroskopiemoduls der 1.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Lichterfassungselements des Spektroskopiemoduls der 1.
5 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Hauptteils des Spektroskopiemoduls der 1.
6 ist eine Querschnittsdarstellung eines Spektroskopiemoduls als einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Hauptteils des Spektroskopiemoduls der 1.
8 ist eine Draufsicht, die eine weitere Ausführungsform von Beckenabschnitten des Lichterfassungselements in dem Spektroskopiemodul gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben. Es ist anzumerken, dass bei den einzelnen Zeichnungen den gleichen und entsprechenden Teilen die gleichen Bezugsbuchstaben oder -zahlen gegeben sind, wobei eine überlappende Beschreibung weggelassen wurde.
1 ist eine Draufsicht eines Spektroskopiemoduls als einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der in 1 gezeigten Linie II-II. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Spektroskopiemodul 1 mit einem Substrat (Körperabschnitt) 2, durch das ein Licht L1, das von einer Seite einer vorderen Fläche (vorgegebene Fläche) 2a zum Einfallen gebracht wurde, hindurch treten kann, einem Linsenabschnitt (Körperabschnitt) 3, durch den das zum Einfallen in das Substrat 2 gebrachte Licht L1 hindurch treten kann, einem spektroskopischen Abschnitt 4, der das zum Einfallen in den Linsenabschnitt 3 gebrachte Licht L1 streut und das Licht in Richtung auf die vordere Fläche 2a reflektiert, und einem Lichterfassungselement 5, das durch den spektroskopischen Abschnitt 4 gestreute und reflektierte Lichter L2 erfasst, versehen. Das Spektroskopiemodul 1 ist ein Mikrospektroskopiemodul, welches das Licht L1 durch den spektroskopischen Abschnitt 4 in die Lichter L2, die mehreren Wellenlängen entsprechen, streut und die Lichter L2 durch das Lichterfassungselement 5 erfasst, wodurch die Wellenlängenverteilung des Lichts L1, die Intensität einer spezifischen Wellenlängenkomponente oder dergleichen gemessen werden.
Das Substrat 2 ist in einer rechteckigen Plattenform (mit zum Beispiel einer Gesamtlänge von 15 bis 20 mm, einer vollständigen Breite von 11 bis 12 mm und einer Dicke von 1 bis 3 mm) aus BK7, Pyrex (eingetragene Marke), lichtdurchlässigem Glas, wie zum Beispiel Quarzglas, Kunststoff oder dergleichen, ausgebildet. Eine Abdecklackschicht 72 mit einem Öffnungsabschnitt 71 in einer im Querschnitt rechteckigen Form, in den das Lichterfassungselement 5 eingepasst wird, ist an der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 über eine Lichtabsorptionsschicht 67 ausgebildet. Eine Verkabelungsplatte 51 mit einer rechteckigen Plattenform, die einen Öffnungsabschnitt 51a mit einer im Querschnitt rechteckigen Form, in dem das Lichterfassungselement 5 angeordnet ist, aufweist, ist mit einer vorderen Fläche 72a der Abdecklackschicht 72 durch ein Harzhaftmittel 53 verbunden. Die Verkabelungsplatte 51 aus Keramik, Kunststoff, Polyimid, Glasepoxid, einem anorganisch-organischen Hybridmaterial, Silizium oder dergleichen ist in einer rechteckigen Plattenform, die im Wesentlichen die gleiche wie die des Substrats 2 ist (mit zum Beispiel einer Gesamtlänge von 15 bis 20 mm, einer vollständigen Breite von 11 bis 12 mm und einer Dicke von 1 bis 3 mm), aber in Gesamtlänge und vollständiger Breite kleiner als das Substrat 2 ausgebildet. Der in der Verkabelungsplatte 51 ausgebildete Öffnungsabschnitt 51a ist so ausgebildet, dass er größer als der in der Abdecklackschicht 72 ausgebildete Öffnungsabschnitt 71 ist. Eine aus einem Metallmaterial ausgebildete Verkabelung 52 ist an der Verkabelungsplatte 51 vorgesehen. Die Verkabelung 52 weist mehrere um den Öffnungsabschnitt 51a herum angeordnete Pad-Abschnitte 52a, mehrere an den beiden Enden der Verkabelungsplatte 51 in der Längsrichtung angeordnete Pad-Abschnitte 52b und mehrere Verbindungsabschnitte 52c, welche die Pad-Abschnitte 52a und die Pad-Abschnitte 52b, die einander entsprechen, verbinden, auf.
Zusätzlich weist die an der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 ausgebildete Lichtabsorptionsschicht 67 eine Lichtdurchgangsöffnung (einen ersten Lichtdurchgangsabschnitt) 67a, durch die das zu dem spektroskopischen Abschnitt 4 vordringende Licht L1 über eine Lichtdurchgangsöffnung 50 (die später beschrieben wird) des Lichterfassungselements 5 tritt, und eine Lichtdurchgangsöffnung (einen zweiten Lichtdurchgangsabschnitt) 67b auf, durch den die zu einem Lichterfassungsabschnitt 5a (der später beschrieben wird) des Lichterfassungselements 5 vordringenden Lichter L2 treten. Als Material der Lichtabsorptionsschicht 67 können gefärbtes Harz (Silikon, Epoxid, Acryl, Urethan, Polyimid oder gemischtes Harz oder dergleichen), das einen schwarzen Abdecklack oder einen Füllstoff (wie zum Beispiel Kohlenstoff oder Oxid) beinhaltet, Metall, wie zum Beispiel Cr oder Co, oder Metalloxid davon oder ein geschichteter Film davon oder Keramik, Metall oder Metalloxid poröser Art angeführt werden.
3 ist eine Unteransicht des Spektroskopiemoduls der 1. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist der Linsenabschnitt 3 aus einem Material ausgebildet, welches das gleiche wie das des Substrats 2 ist, das heißt lichtdurchlässigem Harz, einem lichtdurchlässigen organischanorganischen Hybridmaterial oder lichtdurchlässigem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt oder Kunststoff zum Abdruckformen oder dergleichen, und in einer solchen Form ausgebildet, dass eine halbkugelförmige Linse entlang zweier Flächen, die im Wesentlichen senkrecht zu deren unterer Fläche 3a und im Wesentlichen parallel zueinander sind, abgeschnitten ist, um deren Seitenflächen 3b auszubilden (mit zum Beispiel einem Radius von 6 bis 10 mm, einer Gesamtlänge der unteren Fläche 3a von 12 bis 18 mm, einer vollständigen Breite der unteren Fläche 3a (das heißt einem Abstand zwischen den Seitenflächen 3b) von 6 bis 10 mm und einer Höhe von 5 bis 8 mm). Der Linsenabschnitt 3 ist mit einer hinteren Fläche 2b des Substrats 2 durch ein optisches Harzhaftmittel 73, durch das die Lichter L1 und L2 hindurch treten können, unter Verwendung des äußeren Randabschnitts des Substrats 2, wie zum Beispiel der Ecken oder der Seiten des Substrats 2, als einen Referenzabschnitt verbunden. Zu diesem Zeitpunkt dient, da der spektroskopische Abschnitt 4 mit Bezug auf den Linsenabschnitt 3 mit hoher Präzision angeordnet ist, der äußere Randabschnitt des Substrats 2 als ein Referenzabschnitt zum Anordnen des spektroskopischen Abschnitts 4 an dem Substrat 2. Zusätzlich ist die Linsenform nicht auf eine sphärische Linse beschränkt und kann auch eine asphärische Linse sein.
Der spektroskopische Abschnitt 4 ist ein Reflexionsgitter mit einer an der äußeren Oberfläche des Linsenabschnitts 3 ausgebildeten Beugungsschicht 6, einer an der äußeren Oberfläche der Beugungsschicht 6 ausgebildeten Reflexionsschicht 7 und einer Passivierungsschicht 54, welche die Beugungsschicht 6 und die Reflexionsschicht 7 bedeckt. Die Beugungsschicht 6 ist so ausgebildet, dass mehrere Gitterkerben 6a nebeneinander entlang der Längsrichtung des Substrats 2 vorgesehen sind, und die Richtung, in der sich die Gitterkerben 6a erstrecken, ist im Wesentlichen einer Richtung angeglichen, die im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Substrats 2 ist. Zum Beispiel wird ein im Querschnitt gezacktes Blaze-Gitter, ein im Querschnitt rechteckiges Binär-Gitter, ein im Querschnitt sinusförmiges holografisches Gitter oder dergleichen als die Beugungsschicht 6 verwendet und die Beugungsschicht 6 ausgebildet, indem optisches Harz zum Abdruckformen wie zum Beispiel lichtaushärtendes Epoxidharz, Acrylharz oder organisch-anorganisches Hybridharz einem Lichthärten unterzogen wird. Die Reflexionsschicht 7 weist eine Membranform auf und wird zum Beispiel durch Verdampfen von Al, Au oder dergleichen auf die äußere Oberfläche der Beugungsschicht 6 ausgebildet. Zusätzlich kann ein optisches NA des Spektroskopiemoduls eingestellt werden, indem eine Fläche, die durch die Reflexionsschicht 7 ausgebildet wird, eingestellt wird. Die Passivierungsschicht 54 weist eine Membranform auf und wird zum Beispiel durch Verdampfen von MgF₂, SiO₂ oder dergleichen auf die äußeren Oberflächen der Beugungsschicht 6 und der Reflexionsschicht 7 ausgebildet.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist das Lichterfassungselement 5 in einer rechteckigen Plattenform (mit zum Beispiel einer Gesamtlänge von 5 bis 10 mm, einer vollständigen Breite von 1,5 bis 3 mm und einer Dicke von 0,1 bis 0,8 mm) ausgebildet. Der Lichterfassungsabschnitt 5a ist an der Fläche des Lichterfassungselements 5 an der Seite des spektroskopischen Abschnitts 4 ausgebildet. Der Lichterfassungsabschnitt 5a ist ein CCD-Bildsensor, eine PD-Matrix oder ein CMOS-Bildsensor oder dergleichen und so ausgebildet, dass mehrere Kanäle in einer Richtung angeordnet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Gitterkerben 6a des spektroskopischen Abschnitts 4 erstrecken (das heißt die Richtung, in der die Gitterkerben 6a nebeneinander vorgesehen sind).
Falls der Lichterfassungsabschnitt 5a ein CCD-Bildsensor ist, wird Lichtintensitätsinformation an einer Stelle, an der das Licht zum Einfallen in Pixel, die zweidimensional angeordnet sind, gebracht wird, einer Linieneinteilung unterzogen und, um die Information in Lichtintensitätsinformation an einer eindimensionalen Stelle umzuwandeln, die Lichtintensitätsinformation an der eindimensionalen Stelle in Zeitfolgen ausgelesen. Das heißt eine der Linieneinteilung unterzogene Linie der Pixel wird ein Kanal. Falls der Lichterfassungsabschnitt 5a eine PD-Matrix oder ein CMOS-Bildsensor ist, wird ein Pixel ein Kanal, weil Lichtintensitätsinformation an einer Stelle, an der das Licht zum Einfallen in Pixel, die eindimensional angeordnet sind, gebracht wird, in Zeitfolgen ausgelesen wird.
Zusätzlich wird, falls der Lichterfassungsabschnitt 5a eine PD-Matrix oder ein CMOS-Bildsensor ist und Pixel zweidimensional angeordnet sind, eine Linie von Pixeln, die in einer Richtung einer eindimensionalen Matrix parallel zu der Richtung angeordnet sind, in der sich die Gitterkerben 6a des spektroskopischen Abschnitts 4 erstrecken, ein Kanal. Ferner wird, falls der Lichterfassungsabschnitt 5a ein CCD-Bildsensor ist, zum Beispiel ein Lichterfassungsabschnitt 5a, bei dem ein Raum zwischen Kanälen in dessen Anordnungsrichtung 12,5 μm beträgt, eine Gesamtlänge eines Kanals (eine Länge einer der Linieneinteilung unterzogenen eindimensionalen Pixelreihe) 1 mm beträgt und die Anzahl von anzuordnenden Kanälen 256 beträgt, für das Lichterfassungselement 5 verwendet.
Ferner ist die Lichtdurchgangsöffnung 50, durch die das zu dem spektroskopischen Abschnitt 4 vordringende Licht L1 tritt und die neben dem Lichterfassungsabschnitt 5a in der Anordnungsrichtung der Kanäle vorgesehen ist, in dem Lichterfassungselement 5 ausgebildet. Die Lichtdurchgangsöffnung 50 ist ein Schlitz (mit zum Beispiel einer Länge von 0,5 bis 1 mm und einer Breite von 10 bis 100 μm), der sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Substrats 2 erstreckt, und ist durch Ätzen oder dergleichen so ausgebildet, dass sie mit hoher Präzision mit Bezug auf den Lichterfassungsabschnitt 5a angeordnet ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht des Lichterfassungselements des Spektroskopiemoduls der 1. 5 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Hauptteils des Spektroskopiemoduls der 1. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, ist ein erster Beckenabschnitt 101 so ausgebildet, dass er eine Lichtemissionsmündung 50b in einer Fläche des Lichterfassungselements 5 an der Seite des Substrats 2 umgibt. Wie in 4 gezeigt ist, ist der erste Beckenabschnitt 101 eine rechteckige ringförmige Kerbe.
Ferner ist der erste Beckenabschnitt 101 so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet die Lichtdurchgangsöffnung 67a umgibt. Außerdem ist ein zweiter Beckenabschnitt 102 in einer Fläche des Lichterfassungselements 5 an der Seite des Substrats 2 ausgebildet. Der zweite Beckenabschnitt 102 ist so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet an der Seite gegenüber dem ersten Beckenabschnitt 101 jenseits des Lichterfassungsabschnitts 5a angeordnet ist. In diesem Fall ist der zweite Beckenabschnitt 102 eine lineare Kerbe.
Wie in 1 und 5 gezeigt ist, sind mehrere Elektroden 58 an der Fläche des Lichterfassungselements 5 an der Seite des Substrats 2 ausgebildet und mehrere Anschlusselektroden 61, die mit den jeweiligen Elektroden 58 über Durchführungselektroden 59 verbunden sind, an der Fläche des Lichterfassungselements 5 ausgebildet, die der Fläche an der Seite des Substrats 2 gegenüberliegt. Die jeweiligen Anschlusselektroden 61, die an der dem Substrat 2 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, sind mit den entsprechenden Pad-Abschnitten 52a der Verkabelungsplatte 51 mit Kabeln 62 verbunden. Dadurch sind die Anschlusselektroden 61 und die Verkabelung 52 elektrisch verbunden und werden in dem Lichterfassungsabschnitt 5a erzeugte elektrische Signale über die Elektroden 58, die Durchführungselektroden 59, die Anschlusselektroden 61, die Pad-Abschnitte 52a, Verbindungsabschnitte 52c und die Pad-Abschnitte 52b nach außen geführt.
Wie in 5 gezeigt ist, ist das Lichterfassungselement 5 in den Öffnungsabschnitt 71 der Abdecklackschicht 72 eingepasst und mit der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 durch ein optisches Harzhaftmittel 63 verbunden, durch das die Lichter L1 und L2 hindurch treten können. Der Öffnungsabschnitt 71 ist durch Ätzen so ausgebildet, dass er eine vorgegebene Positionsbeziehung mit Bezug auf den äußeren Randabschnitt des Substrats 2 aufweist, der als ein Referenzabschnitt zum Anordnen des spektroskopischen Abschnitts 4 an dem Substrat 2 dient. Zusätzlich steht das Lichterfassungselement 5 von der vorderen Fläche 72a der Abdecklackschicht 72 hervor, während es in den Öffnungsabschnitt 71 eingepasst ist.
Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Spektroskopiemodul 1 wird das Licht L1 von der Seite der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 über die Lichtdurchgangsöffnung 50 des Lichterfassungselements 5 und die Lichtdurchgangsöffnung 67a der Lichtabsorptionsschicht 67 zum Einfallen in das Substrat 2 gebracht und dringt innerhalb des Substrats 2, des optischen Harzhaftmittels 73 und des Linsenabschnitts 3 vor, um den spektroskopischen Abschnitt 4 zu erreichen. Das Licht L1, das den spektroskopischen Abschnitt 4 erreicht, wird durch den spektroskopischen Abschnitt 4 in Lichter L2 gestreut, die mehreren Wellenlängen entsprechen. Die gestreuten Lichter L2 werden nicht nur durch den spektroskopischen Abschnitt 4 gestreut, sondern auch in Richtung auf die vordere Fläche 2a des Substrats 2 reflektiert und dringen innerhalb des Linsenabschnitts 3, des optischen Harzhaftmittels 73 und des Substrats 2 vor, um den Lichterfassungsabschnitt 5a des Lichterfassungselements 5 durch die Lichtdurchgangsöffnung 67b der Lichtabsorptionsschicht 67 und das optische Harzhaftmittel 63 zu erreichen. Die Lichter L2, die den Lichterfassungsabschnitt 5a erreichen, werden durch das Lichterfassungselement 5 erfasst.
Ein Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Spektroskopiemoduls 1 wird beschrieben. Zunächst wird der spektroskopische Abschnitt 4 an dem Linsenabschnitt 3 ausgebildet. Im Einzelnen wird ein lichtdurchlässiges Hauptgitter, an dem der Beugungsschicht 6 entsprechende Gitter eingeschnitten sind, auf das in Tropfen nahe zu der Spitze des Linsenabschnitts 3 fallende optische Harz zum Abdruckformen gedrückt. Dann wird das optische Harz zum Abdruckformen in diesem Zustand Licht ausgesetzt, um das optische Harz zum Abdruckformen zu härten, und das optische Harz zum Abdruckformen vorzugsweise einem thermischen Härten zur Stabilisierung unterzogen, um die Beugungsschicht 6 mit den mehreren Gitterkerben 6a auszubilden. Danach wird das Hauptgitter entformt und Al, Au oder dergleichen mit einer Maske verdampft oder vollständig auf die äußere Oberfläche der Beugungsschicht 6 verdampft, um die Reflexionsschicht 7 auszubilden. Außerdem wird MgF₂, SiO₂ oder dergleichen mit einer Maske verdampft oder vollständig auf die äußeren Oberflächen der Beugungsschicht 6 und der Reflexionsschicht 7 verdampft, um die Passivierungsschicht 54 auszubilden.
Indessen wird das Substrat 2 vorbereitet und die Lichtabsorptionsschicht 67 mit den Lichtdurchgangsöffnungen 67a und 67b an der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 ausgebildet. Außerdem wird die Abdecklackschicht 72 mit dem Öffnungsabschnitt 71 an der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 über die Lichtabsorptionsschicht 67 ausgebildet. Zusätzlich wird der Öffnungsabschnitt 71 durch Ätzen so ausgebildet, dass er eine vorgegebene Positionsbeziehung mit Bezug auf den äußeren Randabschnitt des Substrats 2 aufweist, der als ein Referenzabschnitt zum Anordnen des spektroskopischen Abschnitts 4 an dem Substrat 2 dient.
Als nächstes wird das optische Harzhaftmittel 63 auf die vordere Fläche 2a des Substrats 2, die in dem Öffnungsabschnitt 71 der Abdecklackschicht 72 freigelegt ist, aufgebracht und das Lichterfassungselement 5, in dem der erste Beckenabschnitt 101 und der zweite Beckenabschnitt 102 ausgebildet sind, in den Öffnungsabschnitt 71 eingepasst und auf die vordere Fläche 2a des Substrats 2 gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt wird das optische Harzhaftmittel an dem ersten Beckenabschnitt 101 und dem zweiten Beckenabschnitt 102 gesammelt und zurückgehalten. Dann wird das optische Harzhaftmittel 63 Licht ausgesetzt, um gehärtet zu werden, und das Lichterfassungselement 5 an dem Substrat 2 angebracht. Danach wird der Linsenabschnitt 3, an dem der spektroskopische Abschnitt 4 ausgebildet ist, mit der hinteren Fläche 2b des Substrats 2 durch das optische Harzhaftmittel 73 unter Verwendung des äußeren Randabschnitts des Substrats 2 als einen Referenzabschnitt verbunden.
Als nächstes wird die Verkabelungsplatte 51 durch das Harzhaftmittel 53 mit der vorderen Fläche 72a der Abdecklackschicht 72 verbunden. Dann werden die Anschlusselektroden 61 des Lichterfassungselements 5 und die Pad-Abschnitte 52a der Verkabelungsplatte 51, die einander entsprechen, mit den Kabeln 62 verbunden, um das Spektroskopiemodul 1 zu erhalten.
Wie oben beschrieben wurde, ist bei dem Spektroskopiemodul 1 die Lichtdurchgangsöffnung 50, durch die das zu dem spektroskopischen Abschnitt 4 vordringende Licht L1 tritt, in dem Lichterfassungselement 5 ausgebildet. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass die relative Positionsbeziehung zwischen der Lichtdurchgangsöffnung 50 und dem Lichterfassungsabschnitt 5a des Lichterfassungselements 5 abweicht. Außerdem ist das Lichterfassungselement 5 durch das optische Harzhaftmittel 63 mit der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 verbunden. Daher ist es möglich, einen an dem Lichterfassungselement 5 wegen einer Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Lichterfassungselement 5 und dem Substrat 2 erzeugte Spannung zu verringern. Zusätzlich ist an der Fläche des Lichterfassungselements 5 an der Seite des Substrats 2 der erste Beckenabschnitt 101 so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet zwischen dem Lichterfassungsabschnitt 5a und der Lichtdurchgangsöffnung 50 angeordnet ist. Daher wird, wenn das Lichterfassungselement 5 an dem Substrat 2 durch das optische Harzhaftmittel 63 angebracht wird, das optische Harzhaftmittel 63 an dem ersten Beckenabschnitt 101 gesammelt und zurückgehalten. Deshalb wird verhindert, dass das optische Harzhaftmittel 63 in die Lichtdurchgangsöffnung 50 eindringt. Deshalb wird verhindert, dass ein zum Einfallen in das Substrat 2 gebrachtes Licht durch das in die Lichtdurchgangsöffnung 50 eingedrungene optische Harzhaftmittel gebrochen oder gestreut wird. Hierbei ist der erste Beckenabschnitt 101 eine ringförmige Kerbe, die so ausgebildet ist, dass sie die Lichtemissionsmündung 50b umgibt. Deshalb wird, wenn das Lichterfassungselement 5 durch das optische Harzhaftmittel 63 an dem Substrat 2 angebracht wird, das optische Harzhaftmittel über den gesamten Umfang der Lichtemissionsmündung durch den ersten Beckenabschnitt zurückgehalten. Daher wird verhindert, dass das optische Harzhaftmittel 63 in die Lichtdurchgangsöffnung eindringt. Zusätzlich ist der erste Beckenabschnitt 101 so ausgebildet, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet die Lichtdurchgangsöffnung 67a umgibt. Daher wird, wenn das Lichterfassungselement 5 durch das optische Harzhaftmittel 63 an dem Substrat 2 angebracht wird, das optische Harzhaftmittel 63 an dem ersten Beckenabschnitt 101 gesammelt und zurückgehalten. Daher wird verhindert, dass das optische Harzhaftmittel 63 in die Lichtdurchgangsöffnung 67a eindringt. Deshalb wird verhindert, dass ein zum Einfallen in das Substrat 2 gebrachtes Licht durch das in die Lichtdurchgangsöffnung 67a eingedrungene optische Harzhaftmittel gebrochen oder gestreut wird. Ferner ist an der Fläche des Lichterfassungselements 5 an der Seite des Substrats 2 der zweite Beckenabschnitt 102 so ausgebildet, dass er aus einer Richtung senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet an der Seite gegenüber dem ersten Beckenabschnitt 101 jenseits des Lichterfassungsabschnitts 5a angeordnet ist. Deshalb wird verhindert, dass das optische Harzhaftmittel 63 aus dem Ende an der Seite heraus fließt, an welcher der zweite Beckenabschnitt 102 in dem Lichterfassungselement 5 ausgebildet ist. Deshalb ist es gemäß dem Spektroskopiemodul 1 möglich, die Zuverlässigkeit zu verbessern.
Ferner ist bei dem Spektroskopiemodul 1 die Lichtabsorptionsschicht 67 mit der Lichtdurchgangsöffnung 67a, durch die das zu dem spektroskopischen Abschnitt 4 vordringende Licht L1 tritt, und der Lichtdurchgangsöffnung 67b, durch welche die zu dem Lichterfassungsabschnitt 5a des Lichterfassungselements 5 vordringenden Lichter L2 treten, an der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 ausgebildet. Weil die Lichtabsorptionsschicht 67 die Erzeugung von Streulicht verhindert und Streulicht absorbiert, ist es möglich, zu verhindern, dass Streulicht zum Einfallen in den Lichterfassungsabschnitt 5a gebracht wird.
Ferner ist bei dem Spektroskopiemodul 1 die Verkabelungsplatte 51 mit der Verkabelung 52, die elektrisch mit den Anschlusselektroden 61 des Lichterfassungselements 5 verbunden ist, mit der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 in einem Zustand verbunden, in dem das Lichterfassungselement 5 in dem Öffnungsabschnitt 51a angeordnet ist. Gemäß der Verkabelungsplatte 51 ist es möglich, ein Licht zu blockieren, das versucht, zu dem spektroskopischen Abschnitt 4 vorzudringen, ohne durch die Lichtdurchgangsöffnung 50 zu treten.
Ferner wird bei dem Spektroskopiemodul 1, weil der Öffnungsabschnitt 71 der Abdecklackschicht 72 eine vorgegebene Positionsbeziehung mit Bezug auf den äußeren Randabschnitt des Substrats 2 aufweist, der als ein Referenzabschnitt zum Anordnen des spektroskopischen Abschnitts 4 an dem Substrat 2 dient, das Lichterfassungselement 5 an dem Substrat 2 angeordnet, indem lediglich das Lichterfassungselement 5 in den Öffnungsabschnitt 71 eingepasst wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, weil der Linsenabschnitt 3, an dem der spektroskopische Abschnitt 4 ausgebildet ist, an dem Substrat 2 gemäß dem äußeren Randabschnitt des Substrats 2 angeordnet ist, der als ein Referenzabschnitt dient, als Folge eine Ausrichtung des spektroskopischen Abschnitts 4 und des Lichterfassungselements 5 erreicht. Deshalb ist es möglich, das Modul auf einfache Weise zusammenzusetzen, während die Zuverlässigkeit aufrecht erhalten wird.
Ferner steht bei dem Spektroskopiemodul 1 das Lichterfassungselement 5 von der vorderen Fläche 72a der Abdecklackschicht 72 hervor, während es in den Öffnungsabschnitt 71 eingepasst ist. Dadurch ist es möglich, nicht nur einen Arbeitsschritt des Einpassens des Lichterfassungselements 5 in den Öffnungsabschnitt 71, der in der vorderen Fläche 72a der Abdecklackschicht 72 vorgesehen ist, leicht zu machen, sondern auch zuverlässig überschüssiges Harz oder überschüssige Luft herauszulassen, indem das Lichterfassungselement 5 zuverlässig auf die vordere Fläche 2a des Substrats 2, die in dem Öffnungsabschnitt 71 freigelegt ist, gedrückt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt.
Zum Beispiel kann, wie in 6 gezeigt ist, die Lichtabsorptionsschicht 67 mit der Lichtdurchgangsöffnung 67a, durch die das zu dem spektroskopischen Abschnitt 4 vordringende Licht L1 tritt, und der Lichtdurchgangsöffnung 67b, durch welche die zu dem Lichterfassungsabschnitt 5a des Lichterfassungselements 5 vordringenden Lichter L2 treten, zwischen dem Substrat 2 und dem Linsenabschnitt 3 ausgebildet sein. Gemäß diesem Aufbau ist es möglich, dass das Licht vordringt, um so einen gewünschten Bereich zu erreichen, während eine Ausdehnung begrenzt wird, und ist es möglich, effektiv zu verhindern, dass Streulicht zum Einfallen in das Lichterfassungselement 5 gebracht wird. Ferner ist es möglich, ein optisches NA anzupassen, indem die Größen der Lichtdurchgangsöffnungen 67a und 67b in der Lichtabsorptionsschicht 67 unterschiedlich gewählt werden.
Ferner kann, wie in 6 gezeigt ist, ein sogenanntes Rückbeleuchtungselement als das Lichterfassungselement 5 verwendet werden. In diesem Fall können, da die Elektroden 58 zusammen mit dem Lichterfassungsabschnitt 5a an der Außenseite angeordnet sind, die Elektroden 58 als Anschlusselektroden verwendet werden, die an der dem Substrat 2 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, und die Elektroden 58 durch die an der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 vorgesehene Verkabelung 52 und die Kabel 62 verbunden werden.
Ferner ist es nicht notwendig, durch Ausbilden der Abdecklackschicht 72 oder dergleichen einen Abschnitt, in den das Lichterfassungselement 5 eingepasst wird, an dem Substrat 2 vorzusehen. Zum Beispiel kann, wie in 6 gezeigt ist, das Modul so aufgebaut sein, dass das Lichterfassungselement 5 durch das optische Harzhaftmittel 63 an der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 angebracht ist. Außerdem können das Substrat 2 und der Linsenabschnitt 3 mit einer Form integral ausgebildet werden und der Linsenabschnitt 3 und die Beugungsschicht 6 integral aus lichtdurchlässigem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt zum Abdruckformen oder dergleichen ausgebildet werden.
Hierbei kann, wie in 7(a) gezeigt ist, das Lichterfassungselement 5 einem Ätzvorgang unterzogen werden, um den ersten Beckenabschnitt 101 und den zweiten Beckenabschnitt 102 integral mit dem Lichterfassungselement 5 auszubilden, oder kann, wie in 7(b) gezeigt ist, eine Musterung mit dauerhaftem Abdecklack, Metall oder einem Isolator usw. auf das Lichterfassungselement 5 aufgebracht werden, um den ersten Beckenabschnitt 101 und den zweiten Beckenabschnitt 102 getrennt von dem Lichterfassungselement 5 auszubilden.
Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Beckenabschnitt 101 eine rechteckige ringförmige Kerbe. Jedoch ist der erste Beckenabschnitt 101 nicht auf diese Form beschränkt. Zum Beispiel kann, wie in 8(a) gezeigt ist, der erste Beckenabschnitt 101 eine lineare Kerbe sein, die so ausgebildet ist, dass sie aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet die Lichtemissionsmündung 50b und den Lichterfassungsabschnitt 5a trennt. Außerdem kann, wie in 8(b) gezeigt ist, der erste Beckenabschnitt 101 eine lineare Kerbe sein, die so ausgebildet ist, dass sie aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet die Lichtemissionsmündung 50b und den Lichterfassungsabschnitt 5a trennt und die Lichtemissionsmündung 50b umgibt. Ferner sind die Formen des ersten Beckenabschnitts 101 und des zweiten Beckenabschnitts 102 aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet nicht auf lineare Formen beschränkt und können gekrümmte Formen sein. Zum Beispiel kann der zweite Beckenabschnitt 102 eine zur Seite gerichtete U-förmige Kerbe sein, die so gekrümmt ist, dass sie den Lichterfassungsabschnitt 5a umgibt. Außerdem kann der erste Beckenabschnitt 101 aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorderen Fläche 2a des Substrats 2 betrachtet zumindest zwischen dem Lichterfassungsabschnitt 5a und der Lichtdurchgangsöffnung 50 ausgebildet sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Spektroskopiemoduls zu verbessern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 04-294223 [0002, 0002, 0003]
- JP 2004-354176 [0002]
- JP 2003-243444 [0002]

Claims

Spektroskopiemodul umfassend: einen Körperabschnitt, durch den Licht hindurch treten kann; einen spektroskopischen Abschnitt, der ein Licht, das von einer Seite einer vorgegebenen Fläche des Körperabschnitts zum Einfallen in den Körperabschnitt gebracht wurde, streut und Lichter zu der Seite der vorgegebenen Fläche reflektiert; ein Lichterfassungselement, das an der vorgegebenen Fläche vorgesehen ist, wobei das Lichterfassungselement die durch den spektroskopischen Abschnitt gestreuten Lichter erfasst; und ein optisches Harzhaftmittel, das zumindest zwischen der vorgegebenen Fläche und einem Lichterfassungsabschnitt des Lichterfassungselements angeordnet ist, wobei in dem Lichterfassungselement eine Lichtdurchgangsöffnung, durch die ein zu dem spektroskopischen Abschnitt vordringendes Licht tritt, ausgebildet ist und Anschlusselektroden an einer Seite, die dem Körperabschnitt gegenüberliegt, vorgesehen sind, und an einer Fläche des Lichterfassungselements an der Körperabschnittsseite ein erster Beckenabschnitt so ausgebildet ist, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Fläche betrachtet zumindest zwischen dem Lichterfassungsabschnitt und der Lichtdurchgangsöffnung angeordnet ist.
Spektroskopiemodul nach Anspruch 1, bei dem eine Lichtabsorptionsschicht mit einem ersten Lichtdurchgangsabschnitt, durch den das zu dem spektroskopischen Abschnitt vordringende Licht tritt, und einem zweiten Lichtdurchgangsabschnitt, durch den die zu dem Lichterfassungsabschnitt des Lichterfassungselements vordringenden Lichter treten, an der vorgegebenen Fläche ausgebildet ist.
Spektroskopiemodul nach Anspruch 1, bei dem der erste Beckenabschnitt eine ringförmige Kerbe ist, die so ausgebildet ist, dass sie eine Lichtemissionsmündung in der Lichtdurchgangsöffnung umgibt.
Spektroskopiemodul nach Anspruch 2, bei dem der erste Beckenabschnitt eine ringförmige Kerbe ist, die so ausgebildet ist, dass sie aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Fläche betrachtet den ersten Lichtdurchgangsabschnitt umgibt.
Spektroskopiemodul nach Anspruch 1, bei dem an einer Fläche des Lichterfassungselements an der Körperabschnittsseite ein zweiter Beckenabschnitt so ausgebildet ist, dass er aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Fläche betrachtet an einer Seite gegenüber dem ersten Beckenabschnitt jenseits des Lichterfassungsabschnitts angeordnet ist.
Spektroskopiemodul nach Anspruch 1, das ferner eine an der vorgegebenen Fläche angebrachte Verkabelungsplatte umfasst, wobei in der Verkabelungsplatte ein Öffnungsabschnitt ausgebildet ist, in dem das Lichterfassungselement angeordnet ist, und eine Verkabelung vorgesehen ist, die elektrisch mit den Anschlusselektroden verbunden ist.