光學傳感器設(shè)備以及在光學傳感器設(shè)備中使用的光學元件的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括光接收元件和包括反射層的光學元件的光學傳感器設(shè)備，并涉及 在該光學傳感器設(shè)備中使用的光學元件的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 迄今，已經(jīng)知道了氣體檢測器、人體傳感器等作為包括光接收元件和具有反射層 的光學元件的光學傳感器設(shè)備。例如，在JP2012-220351A(下文稱為"文獻1"）中說明的 氣體傳感器具有這樣的構(gòu)造，其中用于引入檢測目標氣體的空間形成在發(fā)光元件（發(fā)光單 元）和光接收元件（光接收單元）之間，并且，導(dǎo)光體配置在發(fā)光元件和光接收元件之間。 導(dǎo)光體的內(nèi)部包括由金屬（例如鋁）形成的反射層（反射鏡）。在文獻1中說明的反射鏡 由金屬板或者金屬膜形成。氣體傳感器能通過利用如下事實檢測氣體濃度：被引入到導(dǎo)光 體中的氣體吸收具有特定波長的光。
[0003] 腐蝕性氣體根據(jù)使用環(huán)境可被引入該類型的氣體傳感器內(nèi)。例如，如果該氣體傳 感器被用在廚房，硫化物和氯化物有可能被引入到導(dǎo)光體內(nèi)部。因此，關(guān)心的是，由金屬形 成的反射層會被腐蝕，導(dǎo)致因反射減少引起的氣體檢測中的靈敏度降低。
[0004] 考慮到，抗腐蝕層（防腐蝕覆蓋物）形成在反射層的表面上，以抑制反射層的腐蝕 (例如參見JP2005-143943(在下文中稱為"文獻2"））。由合成樹脂制成的防腐蝕覆蓋物 在文獻2中公開。
[0005] 如上所述，雖然以抗腐蝕層覆蓋反射層的表面以抑制反射層的腐蝕是有效的，但 是，存在的一個問題是：生產(chǎn)需要的時間被延長，因為在抗腐蝕層通過施加合成樹脂形成的 情況下，應(yīng)用合成樹脂之后需要干燥。此外，由于當合成樹脂被干燥時溶劑蒸發(fā)，所以反射 層的膜厚度控制變得困難，并且氣泡被混合在伴隨蒸發(fā)的溶劑中，導(dǎo)致可能的產(chǎn)量降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是考慮了上述說明的問題而提出的，并且本發(fā)明的目的是提供一種光學傳 感器設(shè)備，其中，能減少生產(chǎn)包括反射層的光學元件所需要的時間，膜厚度的控制相對容 易，并且能預(yù)期提高產(chǎn)量，另外的目的是提供一種生產(chǎn)用在該光學傳感器設(shè)備中的光學元 件的方法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的光學傳感器設(shè)備，包括：光接收元件，構(gòu)造用于根據(jù)光接收狀態(tài)產(chǎn)生 輸出；和光學元件，包括反射層，所述反射層包括金屬膜，并且所述反射層被配置成使得在 所述光接收元件上的至少一部分入射光是被所述反射層反射的光。所述光學元件還包括抗 腐蝕層，用于抑制所述反射層的腐蝕，并且所述反射層包括被通過蒸鍍形成的所述抗腐蝕 層覆蓋的表面。
[0008] 優(yōu)選的是，所述的光學傳感器設(shè)備還包括具有發(fā)射波長的發(fā)光元件，所述發(fā)射波 長處于預(yù)定的波長區(qū)內(nèi)，所述光接收元件被構(gòu)造為使得相對于由檢測目標氣體的類型確定 的在所述預(yù)定波長區(qū)中的特定波長的接收的光強度被反映在輸出值上，并且所述光學元件 被配置成使得在所述發(fā)光元件和所述光接收元件之間的光學路徑形成在所述檢測目標氣 體要被引入其中的監(jiān)控空間中。
[0009] 優(yōu)選的是，在所述的光學傳感器設(shè)備中，所述光學元件是管狀的，并且包括：具有 穿過管壁的氣孔的管壁；和所述反射層被設(shè)置在其上的內(nèi)表面，所述發(fā)光元件沿著所述光 學元件的兩個端部的開口表面沿其互相相對的特定方向被聯(lián)接到所述光學元件的一個端 部，所述光接收元件沿著所述特定方向被聯(lián)接到所述光學元件的另一端部，并且所述光學 元件被構(gòu)造用于在所述發(fā)光元件和所述光接收元件之間引導(dǎo)光。
[0010] 優(yōu)選的是，在所述的光學傳感器設(shè)備中，所述抗腐蝕層具有IOOnm或者以上的膜 厚度。
[0011] 優(yōu)選的是，在所述的光學傳感器設(shè)備中，在所述光接收元件上的入射光是在紅外 線區(qū)中的光，并且所述反射層由鋁形成，以及所述抗腐蝕層由Al2O3形成。
[0012] 一種生產(chǎn)在光學傳感器設(shè)備中使用的光學元件的方法，包括：通過在所述光學元 件的基材的目標表面上在氣相中形成鋁膜，來形成所述反射層；并且在形成所述反射層之 后，在所述反射層的表面上在氣相中形成包含Al2O3的所述抗腐蝕層。
[0013] 優(yōu)選的是，在生產(chǎn)在光學傳感器設(shè)備中使用的光學元件的方法中，在同一空間中 進行所述反射層的膜形成和所述抗腐蝕層的膜形成，和在真空環(huán)境中進行所述反射層的所 述膜形成，并且在氧氣被引入其中的氧化環(huán)境中進行所述抗腐蝕層的所述膜形成。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造，在合成樹脂被應(yīng)用到作為抗腐蝕層的反射層的情況下，抗腐 蝕層的干燥是不需要的，因為抗腐蝕層通過蒸鍍形成，并且結(jié)果是，能減少用于生產(chǎn)包括反 射層的光學元件所需要的時間。此外，具有的優(yōu)勢是，產(chǎn)量提高可預(yù)期，因為膜厚度控制相 對容易，并且在抗腐蝕層中不會產(chǎn)生氣泡。
【附圖說明】
[0015] 現(xiàn)在將更加具體地說明本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。針對下面的具體說明以及附圖， 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢會變得更好理解，在附圖中：
[0016] 圖IA是示出根據(jù)一個實施例的氣體傳感器的截面圖，圖IB是示出根據(jù)該實施例 的氣體傳感器的主要部分的截面圖；
[0017] 圖2是示出根據(jù)該實施例的氣體傳感器的分解透視圖；
[0018] 圖3是示出在根據(jù)該實施例的氣體傳感器中使用的反射層的反射率與波長的關(guān) 系的圖表，其中，反射層的膜厚度變化；
[0019] 圖4是示出反射率基于在根據(jù)該實施例的氣體傳感器中使用的抗腐蝕層的膜厚 度的降低程度的圖表；
[0020] 圖5是示出反射率基于在根據(jù)該實施例的氣體傳感器中使用的抗腐蝕層的膜厚 度的降低程度的圖表；以及
[0021] 圖6是示出根據(jù)該實施例的氣體傳感器的一種變型的截面圖。
【具體實施方式】
[0022] 雖然將使用氣體傳感器作為示例來說明本發(fā)明，但是使用下面的實施例說明的技 術(shù)能被用在其它構(gòu)造中，只要該光學傳感器設(shè)備使用包括反射層的光學元件以及光接收元 件即可。例如，在鏡被用作用于確定作為光學傳感器設(shè)備的人體傳感器中的視域的光學元 件且其中熱電紅外傳感器（pyroelectricinfraredsensor)被用作光接收元件的情況下， 可以采用在本實施例中說明的技術(shù)。另外，在鏡被用作用于設(shè)置光學傳感器設(shè)備中的光學 路徑的光學元件，用于檢測堵塞在發(fā)光元件和光接收元件之間形成的光學路徑的過路人或 者煙的情況下，可以采用本實施例中說明的技術(shù)。
[0023] 氣體傳感器包括：發(fā)光元件11、光接收元件12和光學元件13,如圖1A，IB和2所 示。雖然需要插在光學元件13和發(fā)光元件11之間的配合構(gòu)件和插在光學元件13和光接 收元件12之間的配合構(gòu)件，以聯(lián)接發(fā)光元件11和光接收元件12到光學元件13上，但是所 述配合構(gòu)件將不再詳細在本實施例中描述。
[0024] 發(fā)光二極管，激光二極管，OLED(有機發(fā)光二極管）等已知為發(fā)光元件11的典型示 例。光電二極管，光電晶體管，熱電紅外傳感器，CXD(電荷耦合裝置）圖像傳感器，CMOS(互 補金屬氧化物半導(dǎo)體）圖像傳感器等已知為光接收元件12的典型示例。發(fā)光元件11和光 接收元件12示出的示例是例子，并且發(fā)光元件11和光接收元件12不限于此。
[0025] 該光學元件13是合成樹脂模制品，并且形成為管狀，并且多個氣孔131形成在光 學元件13的管壁中，以便穿過管壁。另外，光學元件13是通過將一對半分割體13A和13B 聯(lián)接形成。半分割體13A和13B是形成一對的構(gòu)件，所述構(gòu)件被包括沿著特定方向的中心線 的平面分割，在該特定方向上，光學元件13的兩端部的開口表面136和137彼此相對，也就 是說，該中心線是光學元件13的中心線。半分割體13A和13B由選自配合聯(lián)接，超聲波焊 接，粘接等的技術(shù)被聯(lián)接。每一對半分割體13A和13B可以由單個構(gòu)件構(gòu)造，如圖2所示， 或可以由兩個或多個構(gòu)件構(gòu)造。在本實施方式的光學元件13中，所述特定方向是光學元件 13的縱向方向。
[0026] 該光學元件13形成這樣的形狀，其中其外表面沿特定方向的中央部分與兩端部 分相比凸起。在光學元件13的特定方向穿過的導(dǎo)光孔132形成這樣的形狀，其中其直徑在 特定方向上的中央部最大，并在兩端部比中央部小。此外，導(dǎo)光孔132形成這樣的形狀，其 中其在該發(fā)光元件11被聯(lián)接到其上的一個端部（開口表面136)上的直徑比在光接收元件 12被聯(lián)接到其上的另一端部（開口表面137)的直徑小。光學元件13的內(nèi)表面形成這樣的 形狀，其中，其在光學元件13的特定方向的中央部與兩個端部相比凸起，類似于光學元件 13的外表面，并具有平滑彎曲的形狀。
[0027] 光學元件13的一對半分割體13A和13B中的每一個包括基材135,包括基本上覆 蓋基材135的內(nèi)表面的整體的金屬膜的反射層133,和覆蓋反射層133的整體的抗腐蝕層 134。相對于在發(fā)光元件11和光接收元件12之間被發(fā)送和接收的光的波長具有高的反射 率的材料被選擇用于反射層133,并且相對于光接收元件12聚焦于其上的光的波長具有透 明度的材料被選擇用于抗腐蝕層134。反射層133和抗腐蝕層134的材料和膜厚度的具體 例子將在后面描述。
[0028] 在該光學元件13中，采用上述的結(jié)構(gòu)，氣體通過氣孔131流入導(dǎo)光孔132。由于氣 體的吸光性具有根據(jù)氣體的種類的波長依賴性，所以，通過選擇在發(fā)光元件11和光接收元 件12之間被發(fā)送和接收的光的波長，根據(jù)由光接收元件12接收的光的強度能夠獲得檢測 目標氣體的濃度。
[0029] 例如，當使用具有彼此不同的波長的兩種類型的光獲得接收的光強度相對于兩種 類型的光（波長）的比率，所述兩種類型的光中的一種被檢測目標氣體吸收，另一種不被該 氣體吸收時，檢測目標氣體的濃度可以表示為包括作為參數(shù)的該比率的形式。即，氣體濃度 和所接收的光強度的比率之間的關(guān)系可以表示為函數(shù)或數(shù)據(jù)表的形式。
[0030] 例如，二氧化碳被假定為檢測目標。在這種情況下，光接收元件12被配置成使得 從其輸出值反映例如：中心位于被二氧化碳吸收的光的波長（即4. 3ym)處的特定波長帶 中接收的光強度，和中心位于不被二氧化碳吸收的光的波長處（即3.9ym)的特定波長帶 中接收的光強度。該結(jié)構(gòu)的光接收元件12可以通過組合選擇各波長帶并且在選定的各波 長帶中通過光的兩個窄帶帶通濾波器和每個都接收已經(jīng)通過每個帶通濾波器的光的兩個 紅外傳感器實現(xiàn)。
[0031]另外，發(fā)光元件11可以發(fā)射預(yù)定波長區(qū)域中的光，包括在由光接收元件12接收到 的特定波長帶中的光。即，在上述的例子中，發(fā)光元件11可以被構(gòu)造為發(fā)射在紅外線區(qū)域