JP2849248B2 - 光学式振動センサ - Google Patents
光学式振動センサInfo
- Publication number
- JP2849248B2 JP2849248B2 JP29758591A JP29758591A JP2849248B2 JP 2849248 B2 JP2849248 B2 JP 2849248B2 JP 29758591 A JP29758591 A JP 29758591A JP 29758591 A JP29758591 A JP 29758591A JP 2849248 B2 JP2849248 B2 JP 2849248B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- cantilever
- optical
- vibration sensor
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバとカンチレ
バを用いた光学式振動センサに関する。
バを用いた光学式振動センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような光学式振動センサは、従来、
図５に示すように、ガラス基板７０の一面上に溶融ガラ
ス６０で固定したカンチレバ５０に反射板４０が取り付
けられたカンチレバ部分を有し、カンチレバ５０の遊端
側においてガラス基板７０の他面側にロッドレンズ２１
とネオジウムドープガラス２２からなる光学系２０を介
して光ファイバ３０が取り付けられた構成である。この
光学式振動センサでは、測定器から光ファイバ３０と光
学系２０を介して送られた光が、カンチレバ５０の反射
板４０にあたり、カンチレバ５０のスプリング作用によ
る角度変位に応じて光学系２０への入射強度の異なった
反射光として光学系２０と光ファイバ３０を介して測定
器に戻る。
図５に示すように、ガラス基板７０の一面上に溶融ガラ
ス６０で固定したカンチレバ５０に反射板４０が取り付
けられたカンチレバ部分を有し、カンチレバ５０の遊端
側においてガラス基板７０の他面側にロッドレンズ２１
とネオジウムドープガラス２２からなる光学系２０を介
して光ファイバ３０が取り付けられた構成である。この
光学式振動センサでは、測定器から光ファイバ３０と光
学系２０を介して送られた光が、カンチレバ５０の反射
板４０にあたり、カンチレバ５０のスプリング作用によ
る角度変位に応じて光学系２０への入射強度の異なった
反射光として光学系２０と光ファイバ３０を介して測定
器に戻る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の光学式振動センサは、これを製造する場合、カンチ
レバ部分の製造及び、光学系とカンチレバの位置合わせ
が困難である。そこで本発明は、光ファイバとカンチレ
バを用いた光学式振動センサの製造にあたって、光学系
とカンチレバの位置合わせが容易になるとともに、カン
チレバ部分の製造が容易になるようにしたものである。
来の光学式振動センサは、これを製造する場合、カンチ
レバ部分の製造及び、光学系とカンチレバの位置合わせ
が困難である。そこで本発明は、光ファイバとカンチレ
バを用いた光学式振動センサの製造にあたって、光学系
とカンチレバの位置合わせが容易になるとともに、カン
チレバ部分の製造が容易になるようにしたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においては、基板
の表面上に、それぞれの反射膜を有する複数のカンチレ
バが格子状に並べられて一体に形成され、その基板の裏
面に光学系を介して光ファイバが取り付けられ、複数の
カンチレバの反射膜に同時に光フアイバを通して測定器
からの光が光学系を介して照射されるようにする。
の表面上に、それぞれの反射膜を有する複数のカンチレ
バが格子状に並べられて一体に形成され、その基板の裏
面に光学系を介して光ファイバが取り付けられ、複数の
カンチレバの反射膜に同時に光フアイバを通して測定器
からの光が光学系を介して照射されるようにする。
【０００５】
【作用】上記のように構成された本発明の光学式振動セ
ンサにおいては、製造にあたって、測定器からの光が光
ファイバと光学系を介して基板の複数のカンチレバが形
成された領域の中央部に入射するように位置合わせされ
ればよく、カンチレバと光学系の位置合わせが容易にな
る。また、複数のカンチレバはリソグラフィによって基
板から一体に、かつ、一連の作業で製造できるので、カ
ンチレバ部分の製造が容易になり、さらに、製造コスト
が安くなる。
ンサにおいては、製造にあたって、測定器からの光が光
ファイバと光学系を介して基板の複数のカンチレバが形
成された領域の中央部に入射するように位置合わせされ
ればよく、カンチレバと光学系の位置合わせが容易にな
る。また、複数のカンチレバはリソグラフィによって基
板から一体に、かつ、一連の作業で製造できるので、カ
ンチレバ部分の製造が容易になり、さらに、製造コスト
が安くなる。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明の光学式振動センサの一例
で、基板１０の表面側に、それぞれの反射膜を有する複
数のカンチレバ１１と反射膜１１ａを格子状に並べて、
複数のカンチレバ１１と反射膜１１ａを後述するように
リソグラフィ技術で一体に形成する。基板１０の裏面側
には、ロッドレンズ２１が取り付けられ、ロッドレンズ
２１にはネオジウムドープガラス２２が取り付けられ、
ネオジウムドープガラス２２に光ファイバ３０が取り付
けられる。したがって、光源からの光は、基板１０およ
びカンチレバ１１を通ることになる。
で、基板１０の表面側に、それぞれの反射膜を有する複
数のカンチレバ１１と反射膜１１ａを格子状に並べて、
複数のカンチレバ１１と反射膜１１ａを後述するように
リソグラフィ技術で一体に形成する。基板１０の裏面側
には、ロッドレンズ２１が取り付けられ、ロッドレンズ
２１にはネオジウムドープガラス２２が取り付けられ、
ネオジウムドープガラス２２に光ファイバ３０が取り付
けられる。したがって、光源からの光は、基板１０およ
びカンチレバ１１を通ることになる。
【０００７】また、もう一つの実施例として、図２は、
基板１０のカンチレバ１１側にスペーサ１２を介して光
学系２０と光ファイバ３０が取り付けられたものであ
る。したがって、この実施例では、光源からの光は、基
板１０とカンチレバ１１との光学的性質に無関係に選択
できる。
基板１０のカンチレバ１１側にスペーサ１２を介して光
学系２０と光ファイバ３０が取り付けられたものであ
る。したがって、この実施例では、光源からの光は、基
板１０とカンチレバ１１との光学的性質に無関係に選択
できる。
【０００８】いずれの例においても、測定器の光源から
送られた光は、光ファイバ３０とネオジウムドープガラ
ス２２を通ってロッドレンズ２１で集光され、基板１０
上にある複数のカンチレバ１１にあたる。この光は、カ
ンチレバ１１の反射膜１１ａによって反射してロッドレ
ンズ２１とネオジウムドープガラス２２を通って光ファ
イバ３０へ入射する。この場合、カンチレバ１１の角度
変位の関数として反射膜１１ａから反射して光ファイバ
３０へ入射した光の量（以下光ファイバ３０への入射量
とする）が変化するように、ロッドレンズ２１の焦点を
調整しておく。カンチレバ１１の角度変位は、慣性の法
則からセンサ全体の加速度に比例する。したがって、光
ファイバ３０への入射量は加速度で変調されることにな
る。入射した光信号は、光ファイバ３０を通って測定器
へ戻り、信号処理されて加速度量を示す電気信号とな
る。
送られた光は、光ファイバ３０とネオジウムドープガラ
ス２２を通ってロッドレンズ２１で集光され、基板１０
上にある複数のカンチレバ１１にあたる。この光は、カ
ンチレバ１１の反射膜１１ａによって反射してロッドレ
ンズ２１とネオジウムドープガラス２２を通って光ファ
イバ３０へ入射する。この場合、カンチレバ１１の角度
変位の関数として反射膜１１ａから反射して光ファイバ
３０へ入射した光の量（以下光ファイバ３０への入射量
とする）が変化するように、ロッドレンズ２１の焦点を
調整しておく。カンチレバ１１の角度変位は、慣性の法
則からセンサ全体の加速度に比例する。したがって、光
ファイバ３０への入射量は加速度で変調されることにな
る。入射した光信号は、光ファイバ３０を通って測定器
へ戻り、信号処理されて加速度量を示す電気信号とな
る。
【０００９】なお、ネオジウムドープガラス２２は、そ
のルミネッセンス光を用いて、光ファイバ３０やコネク
タの損失を補償するための参照信号を得るために使われ
る。
のルミネッセンス光を用いて、光ファイバ３０やコネク
タの損失を補償するための参照信号を得るために使われ
る。
【００１０】図３は、図１のように、基板１０を通じ
て、カンチレバ１１に光源からの光を照射する構成にす
る場合の製造方法の一例で、まず、図３（Ａ）に示すよ
うに、シリコン基板１０ａの他面側に熱酸化法によりシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる基板１０を全面に
わたって形成し、一面側にシリコン酸化膜１１ｘをスパ
ッタ法により全面にわたって形成する。
て、カンチレバ１１に光源からの光を照射する構成にす
る場合の製造方法の一例で、まず、図３（Ａ）に示すよ
うに、シリコン基板１０ａの他面側に熱酸化法によりシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる基板１０を全面に
わたって形成し、一面側にシリコン酸化膜１１ｘをスパ
ッタ法により全面にわたって形成する。
【００１１】次にシリコン酸化膜１１ｘ上にアルミニウ
ム膜１１ｙを真空蒸着法またはスパッタ法により全面に
わたって形成し、次に図示しないがアルミニウム膜１１
ｙ上にホトレジスト材を塗布して反射膜用のマスクを形
成し、次にりん酸系のエッチング液に浸してアルミニウ
ム膜１１ｙをエッチングすることにより図３（Ｂ）に示
すようにパターン化された反射膜１１ａを形成する。
ム膜１１ｙを真空蒸着法またはスパッタ法により全面に
わたって形成し、次に図示しないがアルミニウム膜１１
ｙ上にホトレジスト材を塗布して反射膜用のマスクを形
成し、次にりん酸系のエッチング液に浸してアルミニウ
ム膜１１ｙをエッチングすることにより図３（Ｂ）に示
すようにパターン化された反射膜１１ａを形成する。
【００１２】次に図３（Ｃ）に示すようにシリコン酸化
膜１１ｘ上および反射膜１１ａ上にシリコン酸化膜１１
ｚをスパッタ法により全面にわたって形成し、次に、図
示しないがシリコン酸化膜１１ｚ上および基板１０上に
ホトレジスト材を塗布し、シリコン酸化膜１１ｚ上にの
みカンチレバ用のマスクを形成し、次にフッ酸系のエッ
チング液に浸してシリコン酸化膜１１ｚおよび１１ｘを
エッチングすることにより図３（Ｄ）に示すようにパタ
ーン化されたシリコン酸化膜１１ｂを形成する。
膜１１ｘ上および反射膜１１ａ上にシリコン酸化膜１１
ｚをスパッタ法により全面にわたって形成し、次に、図
示しないがシリコン酸化膜１１ｚ上および基板１０上に
ホトレジスト材を塗布し、シリコン酸化膜１１ｚ上にの
みカンチレバ用のマスクを形成し、次にフッ酸系のエッ
チング液に浸してシリコン酸化膜１１ｚおよび１１ｘを
エッチングすることにより図３（Ｄ）に示すようにパタ
ーン化されたシリコン酸化膜１１ｂを形成する。
【００１３】次に、シリコン酸化膜１１ｂをマスクとし
て基板１０上のシリコン膜１０ａを水酸化カリウム水溶
液のエッチング液に浸してエッチングすることにより図
３（Ｅ）に示すようにシリコン酸化膜１１ｂをカンチレ
バ１１とする。
て基板１０上のシリコン膜１０ａを水酸化カリウム水溶
液のエッチング液に浸してエッチングすることにより図
３（Ｅ）に示すようにシリコン酸化膜１１ｂをカンチレ
バ１１とする。
【００１４】図４は、図２のように基板１０を通じるこ
となくカンチレバ１１に光源からの光を照射する構成に
する場合の製造方法の一例で、基板１０としてシリコン
基板を用い、図４（Ａ）から（Ｄ）で示すように上述し
た方法を同様の方法によりパターン化された反射膜１１
ａおよびシリコン酸化膜１１ｂを形成するが、そのシリ
コン酸化膜１１ｂをマスクとして基板１０をヒドラジン
と水の比率が１：１のエッチング液に浸してシリコンの
（１１１）面を使用して基板１０の異方性エッチングを
行うことにより図４（Ｅ）に示すようにシリコン酸化膜
１１ｂをカンチレバ１１とする。
となくカンチレバ１１に光源からの光を照射する構成に
する場合の製造方法の一例で、基板１０としてシリコン
基板を用い、図４（Ａ）から（Ｄ）で示すように上述し
た方法を同様の方法によりパターン化された反射膜１１
ａおよびシリコン酸化膜１１ｂを形成するが、そのシリ
コン酸化膜１１ｂをマスクとして基板１０をヒドラジン
と水の比率が１：１のエッチング液に浸してシリコンの
（１１１）面を使用して基板１０の異方性エッチングを
行うことにより図４（Ｅ）に示すようにシリコン酸化膜
１１ｂをカンチレバ１１とする。
【００１５】
【発明の効果】上述した本発明によれば、光学系２０を
介して入射した光は、複数のカンチレバ１１にあたって
反射し、その合計した光が光学系２０に再入射するた
め、複数のカンチレバ１１と光学系２０との位置合わせ
が容易になる。また、リソグラフィによってカンチレバ
部分を製造できるため、製造工程が容易になり、さら
に、製造コストが安くなる。
介して入射した光は、複数のカンチレバ１１にあたって
反射し、その合計した光が光学系２０に再入射するた
め、複数のカンチレバ１１と光学系２０との位置合わせ
が容易になる。また、リソグラフィによってカンチレバ
部分を製造できるため、製造工程が容易になり、さら
に、製造コストが安くなる。
【図１】本発明の光学式振動センサの一例を示し、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の光学式振動センサの他の例を示す断面
図である。
図である。
【図３】図１の例の光学式振動センサの製法の一例を示
す図である。
す図である。
【図４】図２の例の光学式振動センサの製法の一例を示
す図である。
す図である。
【図５】従来の光学式振動センサの一例を示す側面図で
ある。
ある。
１０ 基板 １０ａ シリコン膜 １１ カンチレバ １１ａ 反射膜 １２ スペーサ ２０ 光学系 ２１ ロッドレンズ ２２ ネオジウムドープガラス ３０ 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−151025（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−92729（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−109058（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01H 9/00 G01P 15/02
Claims (1)
- 【請求項１】基板の表面上に、それぞれの反射膜を有す
る複数のカンチレバが格子状に並べられて一体に形成さ
れ、前記基板の裏面に光学系を介して光ファイバが取り
付けられ、前記複数のカンチレバの反射膜に同時に光が
前記光学系を介して照射される光学式振動センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29758591A JP2849248B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 光学式振動センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29758591A JP2849248B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 光学式振動センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107105A JPH05107105A (ja) | 1993-04-27 |
| JP2849248B2 true JP2849248B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=17848462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29758591A Expired - Lifetime JP2849248B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 光学式振動センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849248B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP29758591A patent/JP2849248B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05107105A (ja) | 1993-04-27 |
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