CN104797926B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

一种光学传感器设备，设置有：光接收元件(12)，能获得对应于光接收状态的输出；和光学元件(13)，其设置有由金属膜形成的反射层(133)，并且所述光学元件被配置成使得在所述光接收元件(12)上的至少一部分入射光是通过所述反射层(133)反射的光。所述光学元件(13)还设置有抗腐蚀层(134)，用于抑制所述反射层(133)的腐蚀。所述反射层(133)的表面覆盖有通过蒸镀形成的抗腐蚀层(134)。

Description

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
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
优选的是，在所述的光学传感器设备中，所述抗腐蚀层具有100nm或者以上的膜厚度。
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。
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。
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。
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
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：
图1A是示出根据一个实施例的气体传感器的截面图，图1B是示出根据该实施例的气体传感器的主要部分的截面图；
图2是示出根据该实施例的气体传感器的分解透视图；
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；
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；
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
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
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(pyroelectric infrared sensor)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。
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，1B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。
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，CCD(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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4.3μm)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3.9μm)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。
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中的光，包括从3.9到4.3μm的波长区。由MEMS(微机电系统)技术微制造的具有良好的响应的加热器可以被采用作为这种类型的发光元件11，除了例如红外发光二极管之外。
在这种结构的气体传感器中，发光元件11断续地发射光，并且从发光元件11射出的光被引导到光学元件13的内部，并到达光接收元件12。当光从发光元件11被引导到光接收元件12时，从发光元件11发射的一部分光被反射层133反射并进入光接收元件12。所述光学元件13的内表面平滑地弯曲，以不同的角度反射光，并且使从发光元件11发射的光填充导光孔132的内部空间。
也就是说，从发光元件11发出的红外线区域中的光在光学元件13的整个内部空间上散开，而不被光学元件13的管壁吸收，并且被引导朝向光接收元件12。因此，入射到光接收元件12上的光相对于从发光元件11射出的光的比率增加，并且光学路径长度也相对变长。其结果是，可以容易地检测在光学元件13的内部气体的存在。
在检测目标气体通过气孔131被引入到光学元件13的内部空间中的情况下，从发光元件11发射的具有特定波长的光被具有根据气体浓度的吸光率的气体吸收。因此，在光接收元件12中，相对于特定波长带的输出值(第一输出值)与检测目标气体不存在的情况相比减小。另一方面，由于相对于没有被检测目标气体吸收的光的特定波长带的输出值(第二输出值)理想地不从在检测目标气体不存在的情况下改变，所以气体浓度可从两个输出值(例如，第一输出值/第二输出值)的比得知。
根据上述的结构，光学元件13的内部空间(导光孔132)用作检测目标气体被引入到其中的监控空间，并且来自发光元件11的光穿过该监控空间。因为在发光元件11和光接收元件12之间的光学路径在监控空间内通过反射层133形成为类似网状物，反射层133形成在光学元件13的大致整个内表面上，所以即使在检测目标气体被定位于监控空间的情况下，该光也可以穿过气体。
顺便提及，在上述气体传感器中，不仅检测目标气体，而且包括硫，氯，氮或类似物的腐蚀性气体根据使用环境进入光学元件13中。由于反射层133由金属膜形成，以获得高的反射率，所以反射层133根据形成反射层133的金属类型由于腐蚀性气体腐蚀，并且该气体传感器的性能随时间降低。
当选择用于反射层133的金属时，除了显然要考虑相对于由光接收元件12检测的特定波长具有高的反射率之外，其成本也需要考虑。因此，考虑到商品的成本，具有良好的反射率特性但昂贵的金(Au)难以采用。此外，在使用Au的许多情况下，镍(Ni)被用作衬底，用于提高粘合强度。当一个或多个针孔形成在Au层中时，水附着到针孔，并且亚硫酸气体或类似物与其接触，由于由Au和Ni形成局部电池，腐蚀加速。
另一方面，虽然银(Ag)具有良好的反射率，并与金相比也不贵，但是它很可能被包含硫的腐蚀性气体腐蚀。虽然铝(Al)和铬(Cr)具有良好的反射率并且与Au相比不贵，但是它们具有其中反射率由于氧化被降低的特性。因此，虽然银，铝和铬是反射层133的材料的候选材料，但是它们不能单独使用。
此外，由于反射层133被固定到由形成光学元件13的合成树脂模制品制成的基材135，所以反射层133除了上述条件之外，还需要被容易地接合到基材135。另外，根据金属的种类，反射层133的反射率可以具有波长依赖性，并且在对应于检测目标气体的波长区域中可不满足反射率的标准(例如，90％的反射率或更大)。
满足成形容易，用于固定反射层133的衬底处理容易，耐热性高，而且成本低的条件的材料被选择作为光学元件13的基材135。例如，尼龙基合成树脂(nylon-basedsynthetic resin)，聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)，聚对苯二甲酸丁酯(polybutylene terephthalate)或类似物可以选择作为这种类型的材料。
可以想象作为衬底处理在基材135表面上形成包括SiO2的基体层，以将反射层133粘附到基材135。但是，在这一过程中存在一个问题是，如果由不同于反射层133的材料制成的基体层形成在除了反射层133和抗腐蚀层134之外的基材135上，那么步骤增加。因此，在本实施例中，在氮环境中进行等离子处理。通过在基材135的表面上进行等离子处理，基材135的表面被清洁，并且反射层133的粘附性增加。
反射层133的表面覆盖有抗腐蚀层134，如上所述。未被假定的腐蚀性的气体腐蚀并在由光接收元件12检测的波长区域传递光的材料被选择用于所述抗腐蚀层134。氧化铝(Al2O3)，硅酸盐玻璃，金刚石，或类似物可被选择作为这种类型的材料。
相对于在光学元件13中，基材135由尼龙形成，反射层133由铝形成，并且抗腐蚀层134由Al2O3形成的情况，在反射层133的膜厚度和反射率之间的关系的评价结果示于图3中，在抗腐蚀层134的膜厚度和反射率之间的关系的评价结果示于图4中。
如图3所示，反射层133的反射率根据该反射层133的膜厚度和被反射层133反射的光的波长改变。特性曲线A1，A2，A3和A4分别显示了该反射层133的膜厚度是40nm，60nm，80nm和100nm的情况。需要注意的是，抗腐蚀层134的膜厚度为200nm。
在检测目标气体是二氧化碳并且聚焦波长是3.9μm和4.3μm的情况下，在反射层133的膜厚度为60至100nm的范围内反射率变化小，这可以从图3清楚地看出。此外，即使反射层133的膜厚度为40nm，反射率也是90％或更多，并且相应地在实际使用中没有问题。反射层133的反射率被认为是相对于当膜厚度为60nm时的聚焦波长几乎饱和，且即使膜厚度增加也不会受到影响。另外，在膜厚度为40nm的情况下，当波长为2.5μm或更小时反射率小于90％。
从上可见，反射层133的膜厚度实际上需要为40nm或者以上，并且考虑到通用性膜厚度期望为60nm或者以上。请注意，由于即使膜厚度超过100nm，反射率也没有被估计到显著增加或减少，所以膜厚度的上限没有特别限制，只要它是在根据该膜的形成是相对容易的范围内即可。
图4示出了抗腐蚀层134的膜厚度和反射率之间的关系。在本实施例中，由于反射层133被抗腐蚀层134覆盖，所以可以预期，当抗腐蚀层134的膜厚度变化时反射率也会改变。在图4中，实线B1表示在成膜后不久的反射率，并且点划线B2表示用亚硫酸进行耐久试验后的反射率。抗腐蚀层134的膜厚度设定为50nm，100nm，200nm和300nm。反射层133的膜厚度为150nm。在图4中所示的关系被示于表1中。注意，测试条件为：在其中亚硫酸的浓度为10ppm，温度为40℃，湿度为95％，并且反射率的测量波长是4000nm的环境下，将试样放置240小时。
[表1]
厚度 初始阶段的反射率 测试后的反射率
50nm 98.8％ 92.0％
100nm 98.5％ 98.3％
200nm 98.0％ 97.6％
300nm 95.0％ 94.5％
根据图4和表1，虽然在抗腐蚀层134为50nm的情况下，在抗腐蚀层134为100nm或以上的情况下，在耐久试验后，反射率显着降低，但是在耐久试验之前或者之后反射率不显著改变。另外，即使抗腐蚀层134的膜厚度为50nm，耐久试验后的反射率是90％或更高，并且可以说是处于可用范围内，虽然不能说是很好的。另外，在其中抗腐蚀层134的膜厚度是100至300nm的范围内，基本上为95％或更多的高反射率在初始阶段和测试后都能获得。注意到，在其中抗腐蚀层134的膜厚度是100nm的情况和其中它为200nm的情况之间，反射率变化小，并且当膜厚度达到300nm时，与100nm和200nm的情况相比，反射率减小。注意，由于即使膜厚度为300nm，也获得了几乎95％或者以上的反射率，可以说300nm或更小的膜厚度是期望的条件。
另外，在图5中示出了在不同于图4中的示例的条件下形成的气体传感器中的抗腐蚀层134的膜厚度和反射率之间的关系。实线B11表示成膜后不久的反射率，并且点划线B12表示用亚硫酸进行耐久试验后的反射率。具有图5的特性曲线的气体传感器与具有图4的特性曲线的气体传感器相比具有更小的表面粗糙度。注意，表面粗糙度越小，即，表面越光滑，反射率越高。
由上可知，虽然抗腐蚀层134的膜厚度为50nm或大满足耐力，但是考虑到抗腐蚀性试验后的反射率，膜厚度的下限值理想为100nm。考虑到抗腐蚀性试验之前的反射率和抗腐蚀性试验后的反射率之间的差，膜厚度的下限值进一步理想的是125nm。另外，膜厚度的上限值理想为300nm。考虑到抗腐蚀性试验后的反射率，膜厚度的上限值进一步理想的是225nm，并且膜厚度的上限值进一步理想的是200nm。
在图5中，在膜厚度的下限值是100nm的情况下，由于抗腐蚀性试验前的反射率是98.5％，并且抗腐蚀性试验后的反射率是96.5％，所以抗腐蚀性试验之前的反射率和抗腐蚀性试验后的反射率之差为2％。另一方面，在膜厚度为125nm或者以上并且为225nm或更小的情况下，在抗腐蚀性试验前的反射率和抗腐蚀性试验后的反射率之间的差可小于2％。在膜厚度为150nm的情况下，根据该反射率差在125nm至225nm(包含该值)的范围内是最大的，由于抗腐蚀性试验前的反射率是98.3％，而抗腐蚀性试验后的反射率是96.6％时，所以抗腐蚀性试验前的反射率和抗腐蚀性试验后的反射率之差为1.7％。
为了使耐久试验后的反射率大到一定程度，并且使耐久试验之前的反射率和耐久试验后的反射率的差小到最大可能的程度，抗腐蚀层134的膜厚度理想的是为125nm或者以上且225nm或者以下。具体而言，在125nm至225nm(包容该值)的膜厚度的范围内，抗腐蚀性试验后的反射率可以为96％或更多，并且抗腐蚀性试验前的反射率和抗腐蚀性试验后的反射率之间的差可小于2％。
也就是说，在光接收元件12上的入射光是在红外线区域(该区域包括3.9至4.3μm的波长带)的情况下的状态下，反射层133由铝形成，并且抗腐蚀层134如下由氧化铝形成。也就是说，反射层133的膜厚度的下限值是40nm，且理想的是60nm。此外，抗腐蚀层134的膜厚度的下限值是50nm，且理想的是100nm。膜厚度的下限值更理想为125nm。抗腐蚀层134的膜厚度的上限值为300nm，理想为225nm，更理想的是200nm。考虑到耐久性试验期间反射率的劣化的减少，抗腐蚀层134的膜厚度理想的是在125nm至225nm(包含该值)的范围内。
注意，如果抗腐蚀层如传统示例中一样由合成树脂形成，那么抗腐蚀层可吸收在红外线区中的光，并且难以应用到其中使用在红外线区中的光的应用。与此相反，通过蒸镀形成的包括Al2O3的抗腐蚀层134相对于在红外线区中的光不降低反射层133的反射率，如在上述的例子中，其结果是抗腐蚀层134可以应用于其中使用在红外线区中的光的应用。此外，在进行液相电镀的情况下，需要不同的箱，以用于前处理，反射层的形成，和抗腐蚀层的形成的各工序。与此相反，在本实施例中，由于抗腐蚀层134由蒸镀形成，所有的工艺步骤可以在同一室中进行。此外，尽管在液相电镀中的工艺步骤之间需要清洗和干燥的工艺步骤，但是，蒸镀不需要这些工艺步骤，并且作为结果，该方法的步骤可以被简化。
在下文中，用于形成反射层133和抗腐蚀层134的方法进行说明。在气相中进行反射层133和抗腐蚀层134的膜形成。具体而言，在反射层133和抗腐蚀层134两者都由上述的材料制成的情况下，通过气相沉积或溅射进行膜形成。在对反射层133和抗腐蚀层134采用其它材料的情况下，膜形成也可以通过CVD(化学气相沉积)进行。在下文中，当气相沉积法，溅射法，以及CVD法不区分时，使用术语蒸镀。即，蒸镀是一种总称，包括气相沉积，溅射和CVD。
在下文中，反射层133及抗腐蚀层134的形成方法将在其中Al被选择为反射层133的材料，并且Al2O3被选择作为抗腐蚀层134的材料的情况下进行说明。在联接形成光学元件13的两个半分割体13A和13B之前，进行反射层133和抗腐蚀层134的膜形成。即，反射层133和抗腐蚀层134形成在各半分割体13A和13B的基材135上，其后半分割体13A和13B被联接。
反射层133和抗腐蚀层134是在反射层133的材料包括Al并且抗腐蚀层134的材料包括Al2O3的情况下，由下面的两种方法中的一种形成。
第一种方法包括：包括铝的反射层133形成在要在每个半分割体13A和13B的基材135通过蒸镀形成导光孔132的一部分上的步骤，以及其中此后包括氧化铝的抗腐蚀层134通过蒸镀形成在反射层133的表面上的步骤。需要注意的是，在该膜形成方法是汽相沉积的情况下，气相沉积材料需要在形成反射层133和形成抗腐蚀层134之间被改变。在该膜形成方法是溅射的情况下，目标需要在形成反射层133和形成抗腐蚀层134之间被改变。
第二种方法包括：其中在真空环境中通过蒸镀在每半分割体13A和13B的基材135中在要作为导光孔132的部分中形成反射层133的步骤，及其中此后抗腐蚀层134由蒸镀形成在其中氧被引入的氧化环境中的步骤。即，在该方法中，在真空环境中形成反射层133之后，抗腐蚀层134形成在其中氧被引入但不改变气相沉积材料或靶的氧化环境中。因此，抗腐蚀层134是由气相沉积材料或靶的氧化物形成。由于反射层133的材料为Al，在本实例中，可以在不改变气相沉积材料或靶的情况下形成包括Al2O3的抗腐蚀层134。
通过采用第二种方法，在形成反射层133和抗腐蚀层134时，具有不同的特性的反射层133和抗腐蚀层134可以仅通过改变在膜形成时的环境，而不改变气相沉积材料或者靶来形成。
由上可知，第二种方法是有利的，因为生产光学元件13的所需的操作时间与如在第一种方法中一样需要改变气相沉积材料或靶的操作的情况相比减少。另外，在第一种方法中，腔室必须每次汽相淀积材料或靶被改变时都被减压到真空环境。与此相反，在第二方法中，腔室仅需要一次减压，以形成反射层133和抗腐蚀层134。即，第二种方法比第一种方法在需要更少的能量用于减压上是有利的。
将说明在实施第二种方法时的情况。在形成反射层133时，半分割体13A和13B被放置在其中的腔室的内部被减压到至真空环境的1.0×10-3Pa。在该真空环境中，铝通过气相沉积在每个半分割体13A和13B中形成在要作为导光孔132的部分(内表面)上。此时，膜形成速度设定为3.0nm/s，并且形成具有150nm的膜厚度的反射层133。此后，腔室内的压力通过将氧气导入到腔室调整为约3.0×10-2Pa，并且腔室的内部被设置为在氧化环境中。铝的汽相淀积再次在此氧化环境中进行。此时膜形成速度设定为0.5nm/s，最终形成了具有200nm的膜厚度的抗腐蚀层134。
上述的反射层133和抗腐蚀层134的膜形成条件为一个例子，并且在真空环境以及在氧化环境中，该腔室内的压力、膜形成速度等根据反射层133和抗腐蚀层134的膜厚度和材料适当地设定。
根据本实施例的光学传感器设备(气体传感器)包括光接收元件12和光学元件13。光接收元件12被配置成根据光接收状态产生输出。该光学元件13包括具有金属膜的反射层133，并且被布置为使得至少一部分在光接收元件12上的入射光是被反射层133反射的光。光学元件13还包括用于抑制反射层133的腐蚀的抗腐蚀层134。反射层133包括被通过蒸镀形成的抗腐蚀层134覆盖的表面。
就本实施例而言，光学传感器设备(气体传感器)优选地还包括发光元件11。发光元件11具有在预定波长区域的发光波长。在这种情况下，光接收元件12被配置成使得相对于在波长区域中由检测目标气体的类型确定的特定波长所接收的光强度被反映在输出值。光学元件13被布置成使得在发光元件11与光接收元件12之间的光学路径形成在其中检测目标气体被引入的监控空间(导光孔132)内。
就根据本实施例的光学传感器设备(气体传感器)而言，优选的是，该光学元件13是管状的，并包括：具有穿过管壁的气孔131的管壁；和反射层133被布置在其上的内表面。在这种情况下，发光元件11在其中光学元件13的两个端部的开口表面136和137彼此相对的特定方向上被联接到光学元件13的一端部。光接收元件12在该特定方向上被联接到光学元件13中的另一端部。光学元件13被构造为在发光元件11和光接收元件12之间引导光。
就根据本实施例的光学传感器设备(气体传感器)而言，优选的是，抗腐蚀层134具有100nm或更大的膜厚度。
就根据本实施例的光学传感器设备(气体传感器)而言，更优选的是，抗腐蚀层134具有125nm或者以上且225nm或以下的膜厚度。
就根据本实施例的光学传感器设备(气体传感器)而言，优选的是，在光接收元件12上的入射光是在红外线区中的光，反射层133由铝形成，并且抗腐蚀层134由氧化铝(Al2O3)形成。
根据本实施例的在光学传感器设备(气体传感器)中使用的光学元件13的制造方法包括：通过在光学元件13的基材135的目标表面上在气相中形成Al膜，形成反射层133的步骤，以及在形成反射层133之后在反射层133的表面上在气相中形成包括氧化铝的抗腐蚀层134。
就在根据本实施例的光学传感器设备(气体传感器)中使用的光学元件13的制造方法而言，优选的是，在相同的空间中进行反射层133的膜形成和抗腐蚀层134的膜形成，并且反射层133的膜形成是在真空环境下进行，并且抗腐蚀层134的膜形成是在其中引入氧气的氧化环境中进行。
需要注意的是，根据本实施例的光学传感器设备(气体传感器)可以进一步包括，如图6中所示，多个(图中的4个)过滤器14，其被设置在光学元件13的外表面，以便覆盖气孔131。
过滤器14使得气体通过多个(图中为3个)气孔131，并防止固体和液体穿过所述多个气孔131。过滤器14由例如聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)或类似物形成。作为一个例子，该过滤器14由使用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)的Gore-Tex(注册商标)形成。优选的是，每个过滤器14的膜厚度为大约1mm。
过滤器14被附着到光学元件13的外表面，以便覆盖例如所述多个气孔131。作为一个例子，该过滤器14由粘合剂被粘附到光学元件13的外表面。因为每个过滤器14形成为片状，过滤器14在其中每个过滤器14变形到光学元件13的外表面的形状的状态下被粘附到外表面，即使该光学元件13的外表面是弯曲表面。
因此，图6所示的光学传感器设备可以防止固体和液体经由气孔131从外部渗入导光孔132中。
注意，光学传感器设备可以包括一个过滤器，而不是多个过滤器14。另外，各过滤器14不限于被配置为覆盖多个气孔131，且仅需要被设置在该光学元件13的外表面，以便覆盖至少一个气孔131。
就图6所示的光传感器设备而言，各过滤器14优选设置在包括一对半分割体13A和13B的联接部分的至少一部分的区域中，在光学元件13的外表面之中。在这种情况下，光学元件13包括一对半分割体13A和13B。一对半分割体13A和13B中的每个包括反射层133和抗腐蚀层134。用于形成气孔131的凹陷部分138和139分别形成在半分割体13A和13B中。半分割体13A和13B被联接，使得凹陷部分138和139彼此相对，以形成气孔131。过滤器14被设置在光学元件13的外表面中包括一对半分割体13A和13B的联接部分的至少一部分的区域中。
在图6中所示的光传感器设备中，由于各过滤器14在半分割体13A和半分割体13B之间的联接部分处通过粘接或类似方式被提供，所以半分割体13A和半分割体13B之间的联接强度能增加。
虽然已经参照特定优选实施例说明了本发明，但是，本领域技术人员在不脱离本发明的真正精神和范围(即权利要求书)的情况下，可作出许多修改和变化。

Claims (5)

1.一种光学传感器设备，包括：
光接收元件，构造以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，并且所述光学元件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，
具有处于预定波长区内的发射波长的发光元件，和
过滤器，
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，
所述光接收元件被构造为使得相对于在所述预定波长区中由检测目标气体的类型确定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被引入到其中的监控空间中，
所述光学元件是管状的，并且包括：管壁，具有穿过所述管壁的气孔；和内表面，所述反射层被设置在所述内表面上，
所述光学元件包括一对半分割体，所述一对半分割体中的每个包括反射层和抗腐蚀层，
用于形成所述气孔的凹陷部分分别形成在所述一对半分割体中，
所述一对半分割体被联接使得所述凹陷部分彼此相对以形成所述气孔，
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，
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，
所述过滤器设置在所述光学元件的外表面中包括所述一对半分割体的联接部分的至少一部分的区域上以覆盖所述气孔，
所述过滤器使得气体通过所述气孔并且防止固体和液体中的至少一种通过所述气孔。
2.根据权利要求1所述的光学传感器设备，其特征在于，所述抗腐蚀层具有100nm或者以上的膜厚度。
3.根据权利要求1或2所述的光学传感器设备，其特征在于，
在所述光接收元件上的入射光是在红外线区中的光，并且
其中，所述反射层由铝(Al)形成，以及所述抗腐蚀层由氧化铝(Al2O3)形成。
4.一种在根据权利要求3的所述光学传感器设备中使用的光学元件的生产方法，所述方法包括：
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含有氧化铝(Al2O3)的所述抗腐蚀层。
5.根据权利要求4所述的在所述光学传感器设备中使用的光学元件的生产方法，所述方法包括：
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。
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