光学传感器设备以及在光学传感器设备中使用的光学元件的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包括光接收元件和包括反射层的光学元件的光学传感器设备，并涉及 在该光学传感器设备中使用的光学元件的生产方法。
【背景技术】
[0002] 迄今，已经知道了气体检测器、人体传感器等作为包括光接收元件和具有反射层 的光学元件的光学传感器设备。例如，在JP2012-220351A(下文称为"文献1"）中说明的 气体传感器具有这样的构造，其中用于引入检测目标气体的空间形成在发光元件（发光单 元）和光接收元件（光接收单元）之间，并且，导光体配置在发光元件和光接收元件之间。 导光体的内部包括由金属（例如铝）形成的反射层（反射镜）。在文献1中说明的反射镜 由金属板或者金属膜形成。气体传感器能通过利用如下事实检测气体浓度：被引入到导光 体中的气体吸收具有特定波长的光。
[0003] 腐蚀性气体根据使用环境可被引入该类型的气体传感器内。例如，如果该气体传 感器被用在厨房，硫化物和氯化物有可能被引入到导光体内部。因此，关心的是，由金属形 成的反射层会被腐蚀，导致因反射减少引起的气体检测中的灵敏度降低。
[0004] 考虑到，抗腐蚀层（防腐蚀覆盖物）形成在反射层的表面上，以抑制反射层的腐蚀 (例如参见JP2005-143943(在下文中称为"文献2"））。由合成树脂制成的防腐蚀覆盖物 在文献2中公开。
[0005] 如上所述，虽然以抗腐蚀层覆盖反射层的表面以抑制反射层的腐蚀是有效的，但 是，存在的一个问题是：生产需要的时间被延长，因为在抗腐蚀层通过施加合成树脂形成的 情况下，应用合成树脂之后需要干燥。此外，由于当合成树脂被干燥时溶剂蒸发，所以反射 层的膜厚度控制变得困难，并且气泡被混合在伴随蒸发的溶剂中，导致可能的产量降低。
【发明内容】
[0006] 本发明是考虑了上述说明的问题而提出的，并且本发明的目的是提供一种光学传 感器设备，其中，能减少生产包括反射层的光学元件所需要的时间，膜厚度的控制相对容 易，并且能预期提高产量，另外的目的是提供一种生产用在该光学传感器设备中的光学元 件的方法。
[0007] 根据本发明的光学传感器设备，包括：光接收元件，构造用于根据光接收状态产生 输出；和光学元件，包括反射层，所述反射层包括金属膜，并且所述反射层被配置成使得在 所述光接收元件上的至少一部分入射光是被所述反射层反射的光。所述光学元件还包括抗 腐蚀层，用于抑制所述反射层的腐蚀，并且所述反射层包括被通过蒸镀形成的所述抗腐蚀 层覆盖的表面。
[0008] 优选的是，所述的光学传感器设备还包括具有发射波长的发光元件，所述发射波 长处于预定的波长区内，所述光接收元件被构造为使得相对于由检测目标气体的类型确定 的在所述预定波长区中的特定波长的接收的光强度被反映在输出值上，并且所述光学元件 被配置成使得在所述发光元件和所述光接收元件之间的光学路径形成在所述检测目标气 体要被引入其中的监控空间中。
[0009] 优选的是，在所述的光学传感器设备中，所述光学元件是管状的，并且包括：具有 穿过管壁的气孔的管壁；和所述反射层被设置在其上的内表面，所述发光元件沿着所述光 学元件的两个端部的开口表面沿其互相相对的特定方向被联接到所述光学元件的一个端 部，所述光接收元件沿着所述特定方向被联接到所述光学元件的另一端部，并且所述光学 元件被构造用于在所述发光元件和所述光接收元件之间引导光。
[0010] 优选的是，在所述的光学传感器设备中，所述抗腐蚀层具有IOOnm或者以上的膜 厚度。
[0011] 优选的是，在所述的光学传感器设备中，在所述光接收元件上的入射光是在红外 线区中的光，并且所述反射层由铝形成，以及所述抗腐蚀层由Al2O3形成。
[0012] 一种生产在光学传感器设备中使用的光学元件的方法，包括：通过在所述光学元 件的基材的目标表面上在气相中形成铝膜，来形成所述反射层；并且在形成所述反射层之 后，在所述反射层的表面上在气相中形成包含Al2O3的所述抗腐蚀层。
[0013] 优选的是，在生产在光学传感器设备中使用的光学元件的方法中，在同一空间中 进行所述反射层的膜形成和所述抗腐蚀层的膜形成，和在真空环境中进行所述反射层的所 述膜形成，并且在氧气被引入其中的氧化环境中进行所述抗腐蚀层的所述膜形成。
[0014] 根据本发明的构造，在合成树脂被应用到作为抗腐蚀层的反射层的情况下，抗腐 蚀层的干燥是不需要的，因为抗腐蚀层通过蒸镀形成，并且结果是，能减少用于生产包括反 射层的光学元件所需要的时间。此外，具有的优势是，产量提高可预期，因为膜厚度控制相 对容易，并且在抗腐蚀层中不会产生气泡。
【附图说明】
[0015] 现在将更加具体地说明本发明的优选的实施例。针对下面的具体说明以及附图， 本发明的其它特征和优势会变得更好理解，在附图中：
[0016] 图IA是示出根据一个实施例的气体传感器的截面图，图IB是示出根据该实施例 的气体传感器的主要部分的截面图；
[0017] 图2是示出根据该实施例的气体传感器的分解透视图；
[0018] 图3是示出在根据该实施例的气体传感器中使用的反射层的反射率与波长的关 系的图表，其中，反射层的膜厚度变化；
[0019] 图4是示出反射率基于在根据该实施例的气体传感器中使用的抗腐蚀层的膜厚 度的降低程度的图表；
[0020] 图5是示出反射率基于在根据该实施例的气体传感器中使用的抗腐蚀层的膜厚 度的降低程度的图表；以及
[0021] 图6是示出根据该实施例的气体传感器的一种变型的截面图。
【具体实施方式】
[0022] 虽然将使用气体传感器作为示例来说明本发明，但是使用下面的实施例说明的技 术能被用在其它构造中，只要该光学传感器设备使用包括反射层的光学元件以及光接收元 件即可。例如，在镜被用作用于确定作为光学传感器设备的人体传感器中的视域的光学元 件且其中热电红外传感器（pyroelectricinfraredsensor)被用作光接收元件的情况下， 可以采用在本实施例中说明的技术。另外，在镜被用作用于设置光学传感器设备中的光学 路径的光学元件，用于检测堵塞在发光元件和光接收元件之间形成的光学路径的过路人或 者烟的情况下，可以采用本实施例中说明的技术。
[0023] 气体传感器包括：发光元件11、光接收元件12和光学元件13,如图1A，IB和2所 示。虽然需要插在光学元件13和发光元件11之间的配合构件和插在光学元件13和光接 收元件12之间的配合构件，以联接发光元件11和光接收元件12到光学元件13上，但是所 述配合构件将不再详细在本实施例中描述。
[0024] 发光二极管，激光二极管，OLED(有机发光二极管）等已知为发光元件11的典型示 例。光电二极管，光电晶体管，热电红外传感器，CXD(电荷耦合装置）图像传感器，CMOS(互 补金属氧化物半导体）图像传感器等已知为光接收元件12的典型示例。发光元件11和光 接收元件12示出的示例是例子，并且发光元件11和光接收元件12不限于此。
[0025] 该光学元件13是合成树脂模制品，并且形成为管状，并且多个气孔131形成在光 学元件13的管壁中，以便穿过管壁。另外，光学元件13是通过将一对半分割体13A和13B 联接形成。半分割体13A和13B是形成一对的构件，所述构件被包括沿着特定方向的中心线 的平面分割，在该特定方向上，光学元件13的两端部的开口表面136和137彼此相对，也就 是说，该中心线是光学元件13的中心线。半分割体13A和13B由选自配合联接，超声波焊 接，粘接等的技术被联接。每一对半分割体13A和13B可以由单个构件构造，如图2所示， 或可以由两个或多个构件构造。在本实施方式的光学元件13中，所述特定方向是光学元件 13的纵向方向。
[0026] 该光学元件13形成这样的形状，其中其外表面沿特定方向的中央部分与两端部 分相比凸起。在光学元件13的特定方向穿过的导光孔132形成这样的形状，其中其直径在 特定方向上的中央部最大，并在两端部比中央部小。此外，导光孔132形成这样的形状，其 中其在该发光元件11被联接到其上的一个端部（开口表面136)上的直径比在光接收元件 12被联接到其上的另一端部（开口表面137)的直径小。光学元件13的内表面形成这样的 形状，其中，其在光学元件13的特定方向的中央部与两个端部相比凸起，类似于光学元件 13的外表面，并具有平滑弯曲的形状。
[0027] 光学元件13的一对半分割体13A和13B中的每一个包括基材135,包括基本上覆 盖基材135的内表面的整体的金属膜的反射层133,和覆盖反射层133的整体的抗腐蚀层 134。相对于在发光元件11和光接收元件12之间被发送和接收的光的波长具有高的反射 率的材料被选择用于反射层133,并且相对于光接收元件12聚焦于其上的光的波长具有透 明度的材料被选择用于抗腐蚀层134。反射层133和抗腐蚀层134的材料和膜厚度的具体 例子将在后面描述。
[0028] 在该光学元件13中，采用上述的结构，气体通过气孔131流入导光孔132。由于气 体的吸光性具有根据气体的种类的波长依赖性，所以，通过选择在发光元件11和光接收元 件12之间被发送和接收的光的波长，根据由光接收元件12接收的光的强度能够获得检测 目标气体的浓度。
[0029] 例如，当使用具有彼此不同的波长的两种类型的光获得接收的光强度相对于两种 类型的光（波长）的比率，所述两种类型的光中的一种被检测目标气体吸收，另一种不被该 气体吸收时，检测目标气体的浓度可以表示为包括作为参数的该比率的形式。即，气体浓度 和所接收的光强度的比率之间的关系可以表示为函数或数据表的形式。
[0030] 例如，二氧化碳被假定为检测目标。在这种情况下，光接收元件12被配置成使得 从其输出值反映例如：中心位于被二氧化碳吸收的光的波长（即4. 3ym)处的特定波长带 中接收的光强度，和中心位于不被二氧化碳吸收的光的波长处（即3.9ym)的特定波长带 中接收的光强度。该结构的光接收元件12可以通过组合选择各波长带并且在选定的各波 长带中通过光的两个窄带带通滤波器和每个都接收已经通过每个带通滤波器的光的两个 红外传感器实现。
[0031]另外，发光元件11可以发射预定波长区域中的光，包括在由光接收元件12接收到 的特定波长带中的光。即，在上述的例子中，发光元件11可以被构造为发射在红外线区域