JP3252002B2 - 多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法 - Google Patents
多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法Info
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- JP3252002B2 JP3252002B2 JP04186693A JP4186693A JP3252002B2 JP 3252002 B2 JP3252002 B2 JP 3252002B2 JP 04186693 A JP04186693 A JP 04186693A JP 4186693 A JP4186693 A JP 4186693A JP 3252002 B2 JP3252002 B2 JP 3252002B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は多素子型焦電検出器に
おける分岐・集光素子の製造方法に関し、たとえば、多
成分の非分散型赤外線分析計（Non Dispersive Infrare
d Analyzer，以下ＮＤＩＲという）の分析セル中で被測
定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた赤外光を
多素子型焦電検出器のそれぞれの受光部に入射させるに
際し、分析セルと焦電検出器の間に配置され、分析セル
からの赤外光を分岐して各受光部へ効率的に集光するた
めの分岐・集光素子の製造方法に関するものである。
おける分岐・集光素子の製造方法に関し、たとえば、多
成分の非分散型赤外線分析計（Non Dispersive Infrare
d Analyzer，以下ＮＤＩＲという）の分析セル中で被測
定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた赤外光を
多素子型焦電検出器のそれぞれの受光部に入射させるに
際し、分析セルと焦電検出器の間に配置され、分析セル
からの赤外光を分岐して各受光部へ効率的に集光するた
めの分岐・集光素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＮＤＩＲの多素子型焦電検出器のそれぞ
れの受光部に、三成分ガスとして、例えば、ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＣＯ2 の３個のガス種を受光するには、参照出力用
ガス（比較ガス）用受光部１個を含めて計４個の受光部
が必要である。そして、装置を小型化し、構造の簡素化
を図る上においては、４個の受光部を一つの検出器に集
積化することが有効である。この際、検出器内の一つの
焦電部材上に４つの受光電極を形成するから、感度やそ
の温度係数等の諸特性のバラツキを低減できるという利
点がある。
れの受光部に、三成分ガスとして、例えば、ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＣＯ2 の３個のガス種を受光するには、参照出力用
ガス（比較ガス）用受光部１個を含めて計４個の受光部
が必要である。そして、装置を小型化し、構造の簡素化
を図る上においては、４個の受光部を一つの検出器に集
積化することが有効である。この際、検出器内の一つの
焦電部材上に４つの受光電極を形成するから、感度やそ
の温度係数等の諸特性のバラツキを低減できるという利
点がある。
【０００３】一方、多素子化する上においては、受光電
極間のクロストークを考慮する必要がある。このため、
各受光電極に分岐・集光させるために、複数枚のスリッ
トや、赤外光の通過後に４個の焦点位置を形成する、い
わゆる、４分割フレネルレンズを用いたものが提案され
ている。
極間のクロストークを考慮する必要がある。このため、
各受光電極に分岐・集光させるために、複数枚のスリッ
トや、赤外光の通過後に４個の焦点位置を形成する、い
わゆる、４分割フレネルレンズを用いたものが提案され
ている。
【０００４】前者では、各受光電極面に分析セルからの
赤外光を分岐・案内するよう、複数枚のスリットを受光
電極面に平行に積層することによって、赤外光入射方向
である高さ方向に各受光電極面に至る分岐・案内通路が
形成されている。また、後者のものは、通常、単一のＳ
ｉ平面基板を用い、その平面に同心円状に形成された溝
をそれぞれ複数有する４個のフレネルレンズを形成して
４つの焦点位置を形成する４分割フレネルレンズを構成
している。
赤外光を分岐・案内するよう、複数枚のスリットを受光
電極面に平行に積層することによって、赤外光入射方向
である高さ方向に各受光電極面に至る分岐・案内通路が
形成されている。また、後者のものは、通常、単一のＳ
ｉ平面基板を用い、その平面に同心円状に形成された溝
をそれぞれ複数有する４個のフレネルレンズを形成して
４つの焦点位置を形成する４分割フレネルレンズを構成
している。
【０００５】しかし、前者のものでは、受光電極面上に
分岐・案内通路をスリットの積み重ねで形成するという
複雑な構造を有し、ある程度のスリット占有面積も必要
であり、しかも、複数枚のスリットを使用するから組立
工程に時間を費やすおそれがある。さらに、分岐・案内
通路は、その入口から出口の受光電極面上方に至るにつ
れて狭い形状になっているから、分析セルから入口に入
射した赤外光の平行光成分の内、一部が出口寄りのスリ
ットで反射され、結局、受光電極面に受光されるのが、
残りの赤外光だけとなったり、また、スリットの積み重
ねの形態にバラツキが発生したりするおそれもある。
分岐・案内通路をスリットの積み重ねで形成するという
複雑な構造を有し、ある程度のスリット占有面積も必要
であり、しかも、複数枚のスリットを使用するから組立
工程に時間を費やすおそれがある。さらに、分岐・案内
通路は、その入口から出口の受光電極面上方に至るにつ
れて狭い形状になっているから、分析セルから入口に入
射した赤外光の平行光成分の内、一部が出口寄りのスリ
ットで反射され、結局、受光電極面に受光されるのが、
残りの赤外光だけとなったり、また、スリットの積み重
ねの形態にバラツキが発生したりするおそれもある。
【０００６】また、後者では、フレネルレンズの溝をＳ
ｉ平面基板をエッチングにより同心円状に加工して形成
するけれども、この種の加工としては有利な異方性エッ
チングではなく加工精度の不利な等方性エッチングを用
いなければならず、そのため、アスペクト比を高くとり
難い。また、機械加工により、同心円状の溝を形成する
ことは一般に難しく、しかも、溝形成にあたっては、機
械加工の場合は多くの工数が必要であり、結果的に量産
に向かないおそれがある。
ｉ平面基板をエッチングにより同心円状に加工して形成
するけれども、この種の加工としては有利な異方性エッ
チングではなく加工精度の不利な等方性エッチングを用
いなければならず、そのため、アスペクト比を高くとり
難い。また、機械加工により、同心円状の溝を形成する
ことは一般に難しく、しかも、溝形成にあたっては、機
械加工の場合は多くの工数が必要であり、結果的に量産
に向かないおそれがある。
【０００７】要するに、これら分岐・集光素子では、各
受光電極面に均一に分析セルからの赤外光を分岐・集光
するのが難しい。
受光電極面に均一に分析セルからの赤外光を分岐・集光
するのが難しい。
【０００８】そこで、本発明者らは、簡単な構造で、各
受光電極に均一に分析セルからの赤外光を分岐・集光で
きる多素子型焦電検出器の分岐・集光素子を提案した。
受光電極に均一に分析セルからの赤外光を分岐・集光で
きる多素子型焦電検出器の分岐・集光素子を提案した。
【０００９】この分岐・集光素子を図１３〜図１９に示
す。すなわち、まず、図１３〜図１６において、多素子
型焦電検出器の分岐・集光素子Ｓは、分析セル１中で、
ＨＣ，ＣＯ，ＣＯ2 の３個のガス種を含む被測定ガスの
種類や濃度に応じた特性吸収を受けた分析セル１からの
赤外光の平行光成分を分岐して、多素子型焦電検出器７
のそれぞれの受光部に集光させるものであって、一方向
に直線状に溝加工された矩形平面部からなる一対のマイ
クロフレネルレンズ２，３で構成されている。
す。すなわち、まず、図１３〜図１６において、多素子
型焦電検出器の分岐・集光素子Ｓは、分析セル１中で、
ＨＣ，ＣＯ，ＣＯ2 の３個のガス種を含む被測定ガスの
種類や濃度に応じた特性吸収を受けた分析セル１からの
赤外光の平行光成分を分岐して、多素子型焦電検出器７
のそれぞれの受光部に集光させるものであって、一方向
に直線状に溝加工された矩形平面部からなる一対のマイ
クロフレネルレンズ２，３で構成されている。
【００１０】更に、一対のマイクロフレネルレンズ２，
３が２つの矩形平面部２ａ，３ａ上にそれぞれ形成さ
れ、マイクロフレネルレンズ２として溝Ｍを有する第１
の矩形平面部２ａには２分割されたフレネルシリンドリ
カルレンズ２が形成され、かつ、マイクロフレネルレン
ズ３として、溝ｍを有する第２の矩形平面部３ａにも２
分割されたフレネルシリンドリカルレンズ３が形成され
ている。そして、使用にあたっては、これら２枚のフレ
ネルシリンドリカルレンズ２，３の溝Ｍ，ｍが相互に直
交するよう貼り合わされている。この溝間の間隔は、溝
ごとに異なっており、例えば、図１７、図１８に示すよ
うに、各矩形平面部２ａ，３ａ上に疎な部分４，５と密
な部分６，７，８を形成してなる。この疎密部分は、赤
外光通過後に、焦点位置が、直線状に形成された溝に平
行な直線上（所望の受光部）にくるよう予め設定されて
いる。
３が２つの矩形平面部２ａ，３ａ上にそれぞれ形成さ
れ、マイクロフレネルレンズ２として溝Ｍを有する第１
の矩形平面部２ａには２分割されたフレネルシリンドリ
カルレンズ２が形成され、かつ、マイクロフレネルレン
ズ３として、溝ｍを有する第２の矩形平面部３ａにも２
分割されたフレネルシリンドリカルレンズ３が形成され
ている。そして、使用にあたっては、これら２枚のフレ
ネルシリンドリカルレンズ２，３の溝Ｍ，ｍが相互に直
交するよう貼り合わされている。この溝間の間隔は、溝
ごとに異なっており、例えば、図１７、図１８に示すよ
うに、各矩形平面部２ａ，３ａ上に疎な部分４，５と密
な部分６，７，８を形成してなる。この疎密部分は、赤
外光通過後に、焦点位置が、直線状に形成された溝に平
行な直線上（所望の受光部）にくるよう予め設定されて
いる。
【００１１】２枚のフレネルシリンドリカルレンズ２，
３の使用時には、溝Ｍ，ｍが相互に直交するように、フ
レネルシリンドリカルレンズ２を縦型レンズとして、縦
方向に直線溝Ｍを配置し、フレネルシリンドリカルレン
ズ３を横型レンズとして、横方向に直線溝を配置して公
知の直接接合法や陽極接合法で貼り合わされる。
３の使用時には、溝Ｍ，ｍが相互に直交するように、フ
レネルシリンドリカルレンズ２を縦型レンズとして、縦
方向に直線溝Ｍを配置し、フレネルシリンドリカルレン
ズ３を横型レンズとして、横方向に直線溝を配置して公
知の直接接合法や陽極接合法で貼り合わされる。
【００１２】この分岐・集光の形態は、図２０〜図２２
に示す原理に基づいている。図２０、図２１において、
一方向に直線状に溝加工された矩形平面部からなる２面
フレネルシリンドリカルレンズ２，３が、例えば、２枚
用意されており（図１３、図１４参照）、どちらも同じ
ように直線状に溝Ｍ，ｍ加工され、それぞれ、２分割フ
レネルシリンドリカルレンズとして機能できるようにな
っている。すなわち、どちらの２面フレネルシリンドリ
カルレンズ２，３も一方向に集光する特性を有し、これ
らは、赤外光通過後に、焦点位置が、直線状に形成され
た溝Ｍ，ｍに平行な直線Ｔ，ｔ上にくるよう機能するも
のである。しかも、セット時には、縦型レンズと横型レ
ンズを通過した赤外光の平行光成分は、図２２に示すよ
うに、同一平面上に焦点ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 を結ぶ
ことが可能である。このようにして、２枚のフレネルシ
リンドリカルレンズ２，３を互いに９０°の角度で組み
合わせることにより、分析セルからの赤外光の平行光成
分を均一に４（＝２×２）つに分岐・集光できる。ま
た、図３１に示すように、両面に、それぞれ、２分割さ
れたフレネルシリンドリカルレンズおよび２分割された
フレネルシリンドリカルレンズを形成した１枚の分岐・
集光素子でも同様のことが可能である。
に示す原理に基づいている。図２０、図２１において、
一方向に直線状に溝加工された矩形平面部からなる２面
フレネルシリンドリカルレンズ２，３が、例えば、２枚
用意されており（図１３、図１４参照）、どちらも同じ
ように直線状に溝Ｍ，ｍ加工され、それぞれ、２分割フ
レネルシリンドリカルレンズとして機能できるようにな
っている。すなわち、どちらの２面フレネルシリンドリ
カルレンズ２，３も一方向に集光する特性を有し、これ
らは、赤外光通過後に、焦点位置が、直線状に形成され
た溝Ｍ，ｍに平行な直線Ｔ，ｔ上にくるよう機能するも
のである。しかも、セット時には、縦型レンズと横型レ
ンズを通過した赤外光の平行光成分は、図２２に示すよ
うに、同一平面上に焦点ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 を結ぶ
ことが可能である。このようにして、２枚のフレネルシ
リンドリカルレンズ２，３を互いに９０°の角度で組み
合わせることにより、分析セルからの赤外光の平行光成
分を均一に４（＝２×２）つに分岐・集光できる。ま
た、図３１に示すように、両面に、それぞれ、２分割さ
れたフレネルシリンドリカルレンズおよび２分割された
フレネルシリンドリカルレンズを形成した１枚の分岐・
集光素子でも同様のことが可能である。
【００１３】そして、この分岐・集光素子を赤外光の光
軸上に各フレネルレンズが矩形平面部の溝が相互に直交
するよう配置して分岐・集光を行うことができる。すな
わち、図１５、図１６において、光源４より発生した赤
外光は、分析セル１を通り、被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた後、光チョッパ５、光学フィル
タ６を通して多素子型焦電検出器７のそれぞれの受光部
に入射する。
軸上に各フレネルレンズが矩形平面部の溝が相互に直交
するよう配置して分岐・集光を行うことができる。すな
わち、図１５、図１６において、光源４より発生した赤
外光は、分析セル１を通り、被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた後、光チョッパ５、光学フィル
タ６を通して多素子型焦電検出器７のそれぞれの受光部
に入射する。
【００１４】この際、これら溝加工がこの種の加工とし
ては有利な異方性エッチングを用いて行われる。
ては有利な異方性エッチングを用いて行われる。
【００１５】そして、上記したような分岐・集光素子を
赤外光の光軸上に各フレネルレンズを矩形平面部の溝が
相互に直交するよう配置して分岐・集光を行うことがで
きる。すなわち、上記構成によれば、Ｐ分割されたフレ
ネルシリンドリカルレンズおよびＱ分割されたフレネル
シリンドリカルレンズをそれぞれ構成する矩形平面部の
溝が相互に直交するよう配置したことから、分析セル中
で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた分
析セルからの赤外光の平行光成分を多素子型焦電検出器
に形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐
・集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で
低減できる。
赤外光の光軸上に各フレネルレンズを矩形平面部の溝が
相互に直交するよう配置して分岐・集光を行うことがで
きる。すなわち、上記構成によれば、Ｐ分割されたフレ
ネルシリンドリカルレンズおよびＱ分割されたフレネル
シリンドリカルレンズをそれぞれ構成する矩形平面部の
溝が相互に直交するよう配置したことから、分析セル中
で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた分
析セルからの赤外光の平行光成分を多素子型焦電検出器
に形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐
・集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で
低減できる。
【００１６】以下、フレネルシリンドリカルレンズ２，
３の製造方法について説明する。まず、図２３、図２４
に示すように、ｎ型Ｓｉ基板１０を（１ ０ ０）面を
用いて結晶軸に沿いパターニングを行う。この際、所望
の溝ピッチを有するよう設計された公知のフォトマスク
１１を使用して選択露光を行う。続いて、未露光部分を
除去して溝パターン１２を残存させる（図２５参照）。
次に、溝Ｍ（又はｍ）加工を異方性エッチングを用いて
行う。これにより、加工精度の良好な所望の溝ピッチを
有する疎な部分４，５と密な部分６，７，８を形成でき
る（図２６参照）。この際、図１９に示すように、Ｓｉ
基板１０上に複数のレンズチップ１２，１２…が格子状
に形成されるが、異方性エッチングを用いたことから、
レンズチップ１２，１２間のバラツキを小さくできる。
その後、図２７に示すように、表面反射を低減させるた
めに、疎な部分４，５と密な部分６，７，８を有するＳ
ｉ基板１０の両面に無反射コーティング膜１３，１３を
形成してもよい。
３の製造方法について説明する。まず、図２３、図２４
に示すように、ｎ型Ｓｉ基板１０を（１ ０ ０）面を
用いて結晶軸に沿いパターニングを行う。この際、所望
の溝ピッチを有するよう設計された公知のフォトマスク
１１を使用して選択露光を行う。続いて、未露光部分を
除去して溝パターン１２を残存させる（図２５参照）。
次に、溝Ｍ（又はｍ）加工を異方性エッチングを用いて
行う。これにより、加工精度の良好な所望の溝ピッチを
有する疎な部分４，５と密な部分６，７，８を形成でき
る（図２６参照）。この際、図１９に示すように、Ｓｉ
基板１０上に複数のレンズチップ１２，１２…が格子状
に形成されるが、異方性エッチングを用いたことから、
レンズチップ１２，１２間のバラツキを小さくできる。
その後、図２７に示すように、表面反射を低減させるた
めに、疎な部分４，５と密な部分６，７，８を有するＳ
ｉ基板１０の両面に無反射コーティング膜１３，１３を
形成してもよい。
【００１７】しかる後、片面に直線状に溝加工が施され
た上記Ｓｉ基板１０を２枚貼り合わせる。貼り合わせ
後、ダイシング装置を用いてレンズチップ１２，１２…
をサイの目状にダイシングして、それぞれ、図１３、図
１４に示したようなフレネルシリンドリカルレンズ２，
３の溝Ｍ，ｍが相互に直交する分岐・集光素子Ｓを得る
ことができる。
た上記Ｓｉ基板１０を２枚貼り合わせる。貼り合わせ
後、ダイシング装置を用いてレンズチップ１２，１２…
をサイの目状にダイシングして、それぞれ、図１３、図
１４に示したようなフレネルシリンドリカルレンズ２，
３の溝Ｍ，ｍが相互に直交する分岐・集光素子Ｓを得る
ことができる。
【００１８】また、１つの矩形平面部２０ａの両面に、
それぞれ、２分割されたフレネルシリンドリカルレンズ
および２分割されたフレネルシリンドリカルレンズを得
るには、まず、図２８に示すようなｎ型Ｓｉ基板１０を
（１ ０ ０）面を用いて結晶軸に沿い両面パターニン
グを行う（図２９参照）。この際、所望の溝ピッチを有
するよう設計された公知のフォトマスク１１を使用して
両面の選択露光を行う。 続いて、両面の未露光部分を
除去して両面に溝形成用パターン１２を残存させる（図
３０参照）。次に、溝Ｍ，ｍ加工を異方性エッチングを
用いて行う。これにより、加工精度の良好な所望の溝ピ
ッチを有する疎な部分４，５と密な部分６，７，８を形
成できる（図３１参照）。
それぞれ、２分割されたフレネルシリンドリカルレンズ
および２分割されたフレネルシリンドリカルレンズを得
るには、まず、図２８に示すようなｎ型Ｓｉ基板１０を
（１ ０ ０）面を用いて結晶軸に沿い両面パターニン
グを行う（図２９参照）。この際、所望の溝ピッチを有
するよう設計された公知のフォトマスク１１を使用して
両面の選択露光を行う。 続いて、両面の未露光部分を
除去して両面に溝形成用パターン１２を残存させる（図
３０参照）。次に、溝Ｍ，ｍ加工を異方性エッチングを
用いて行う。これにより、加工精度の良好な所望の溝ピ
ッチを有する疎な部分４，５と密な部分６，７，８を形
成できる（図３１参照）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｓｉウエハ１
０への溝加工がこの種の加工としては有利な異方性エッ
チングを用いて行われているから、加工精度、アスペク
ト比ともに高くとれ、しかも、製作し易いという利点が
あるものの、 （１）材質がＳｉや水晶など異方性エッチング特性を示
す材料に限られており、材料選択の幅が狭いこと、 （２）溝Ｍ（又はｍ）の加工にフォトマスク１１を必要
とし、小ロットの生産には向かないこと、等の不都合が
ある。
０への溝加工がこの種の加工としては有利な異方性エッ
チングを用いて行われているから、加工精度、アスペク
ト比ともに高くとれ、しかも、製作し易いという利点が
あるものの、 （１）材質がＳｉや水晶など異方性エッチング特性を示
す材料に限られており、材料選択の幅が狭いこと、 （２）溝Ｍ（又はｍ）の加工にフォトマスク１１を必要
とし、小ロットの生産には向かないこと、等の不都合が
ある。
【００２０】この発明は、フォトマスクを必要としなく
ても、また、異方性エッチング特性を持たない材料を用
いても、アスペクト比の高い加工ができる多素子型焦電
検出器における分岐・集光素子の製造方法を提供するも
のである。
ても、また、異方性エッチング特性を持たない材料を用
いても、アスペクト比の高い加工ができる多素子型焦電
検出器における分岐・集光素子の製造方法を提供するも
のである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】この発明は、分析セル中
で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた赤
外光を分岐して、多素子型焦電検出器のそれぞれの受光
部に集光させるために一方向に直線状に溝加工された矩
形平面部からなり２分割レンズとして機能する２面フレ
ネルシリンドリカルレンズを２枚用いて構成され、分析
セルからの赤外光を４つに分岐・集光できる分岐・集光
素子を形成するに際して、薄状の赤外透過材料のウエハ
の片面に直線溝加工を施して所望の溝パターンに形成
し、続いて、前記溝パターンが形成された２枚のウエハ
を、直線溝が相互に直交するよう貼り合わせ、その後、
ダイシング加工を施して前記２枚のウエハから複数の分
岐・集光素子を形成することからなることを特徴とする
多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法
を提供する。また、この発明は別の観点から、分析セル
中で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた
赤外光を分岐して、多素子型焦電検出器のそれぞれの受
光部に集光させるために一方向に直線状に溝加工された
矩形平面部からなり２分割レンズとして機能する２面フ
レネルシリンドリカルレンズを前記矩形平面部の両面に
構成し、分析セルからの赤外光を４つに分岐・集光でき
る分岐・集光素子を形 成するに際して、薄状の赤外透過
材料のウエハの両面に直線溝が相互に直交するよう直線
溝加工を施して所望の溝パターンに形成し、続いて、前
記溝パターンが形成されたウエハにダイシング加工を施
してウエハから複数の分岐・集光素子を形成することか
らなることを特徴とする多素子型焦電検出器における分
岐・集光素子の製造方法を提供する。
で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた赤
外光を分岐して、多素子型焦電検出器のそれぞれの受光
部に集光させるために一方向に直線状に溝加工された矩
形平面部からなり２分割レンズとして機能する２面フレ
ネルシリンドリカルレンズを２枚用いて構成され、分析
セルからの赤外光を４つに分岐・集光できる分岐・集光
素子を形成するに際して、薄状の赤外透過材料のウエハ
の片面に直線溝加工を施して所望の溝パターンに形成
し、続いて、前記溝パターンが形成された２枚のウエハ
を、直線溝が相互に直交するよう貼り合わせ、その後、
ダイシング加工を施して前記２枚のウエハから複数の分
岐・集光素子を形成することからなることを特徴とする
多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法
を提供する。また、この発明は別の観点から、分析セル
中で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた
赤外光を分岐して、多素子型焦電検出器のそれぞれの受
光部に集光させるために一方向に直線状に溝加工された
矩形平面部からなり２分割レンズとして機能する２面フ
レネルシリンドリカルレンズを前記矩形平面部の両面に
構成し、分析セルからの赤外光を４つに分岐・集光でき
る分岐・集光素子を形 成するに際して、薄状の赤外透過
材料のウエハの両面に直線溝が相互に直交するよう直線
溝加工を施して所望の溝パターンに形成し、続いて、前
記溝パターンが形成されたウエハにダイシング加工を施
してウエハから複数の分岐・集光素子を形成することか
らなることを特徴とする多素子型焦電検出器における分
岐・集光素子の製造方法を提供する。
【００２２】この発明においては、直線溝加工は、公知
のダイヤモンドブレード３１を溝入れ刃とするマイクロ
フォーミング・スライシングマシンを用いて行われるの
が好ましい。そのため、刃先の形状を取り替えることに
よって、直線溝Ｍ，ｍの形状を任意に選択できる（図９
〜図１２参照）。また、直線溝加工の際、溝の深さやピ
ッチは、それらがマイクロフレネルレンズとして機能す
るように、例えば、溝ごとにピッチを変えたりして予め
設計された値でプログラムされ得る。一方、この発明で
は、ダイシング加工も公知のダイヤモンドブレードを切
削刃とするマイクロフォーミング・ダイシングマシンを
用いて行われるのが好ましい。また、直線溝加工がウエ
ハ表面３０ａの両面に施されることによって分岐・集光
素子を作製しても良いし、直線溝加工がウエハ表面の片
面だけに施され、直線溝が相互に直交するよう貼り合わ
されても分岐・集光素子を形成できる。
のダイヤモンドブレード３１を溝入れ刃とするマイクロ
フォーミング・スライシングマシンを用いて行われるの
が好ましい。そのため、刃先の形状を取り替えることに
よって、直線溝Ｍ，ｍの形状を任意に選択できる（図９
〜図１２参照）。また、直線溝加工の際、溝の深さやピ
ッチは、それらがマイクロフレネルレンズとして機能す
るように、例えば、溝ごとにピッチを変えたりして予め
設計された値でプログラムされ得る。一方、この発明で
は、ダイシング加工も公知のダイヤモンドブレードを切
削刃とするマイクロフォーミング・ダイシングマシンを
用いて行われるのが好ましい。また、直線溝加工がウエ
ハ表面３０ａの両面に施されることによって分岐・集光
素子を作製しても良いし、直線溝加工がウエハ表面の片
面だけに施され、直線溝が相互に直交するよう貼り合わ
されても分岐・集光素子を形成できる。
【００２３】そして、異方性エッチングにより製作した
ものに比べて、この発明で用いる上記ダイヤモンドブレ
ードによりウエハ表面に形成される所望の溝パターン、
すなわち、切削面は、多少粗くなり、切削面の平滑性が
損なわれることによって生じる切削面の細かな凹凸によ
る表面散乱が問題となる。そこで、この発明では、切削
面の平滑性を向上させて表面での散乱損失を低減するた
めに、直線溝加工が施された後、ウエハの表面エッチン
グをウエハ表面に施すのが好ましい。この表面エッチン
グは、溝加工されたウエハを酸性溶液やアルカリ性溶液
に浸析し、ウエハ表面を軽くエッチングするものであ
る。この際、この表面エッチングが、ダイシング加工の
前に行われても良いし、ダイシング加工の後に行われて
も良い。
ものに比べて、この発明で用いる上記ダイヤモンドブレ
ードによりウエハ表面に形成される所望の溝パターン、
すなわち、切削面は、多少粗くなり、切削面の平滑性が
損なわれることによって生じる切削面の細かな凹凸によ
る表面散乱が問題となる。そこで、この発明では、切削
面の平滑性を向上させて表面での散乱損失を低減するた
めに、直線溝加工が施された後、ウエハの表面エッチン
グをウエハ表面に施すのが好ましい。この表面エッチン
グは、溝加工されたウエハを酸性溶液やアルカリ性溶液
に浸析し、ウエハ表面を軽くエッチングするものであ
る。この際、この表面エッチングが、ダイシング加工の
前に行われても良いし、ダイシング加工の後に行われて
も良い。
【００２４】この発明における赤外透過材料としては、
中赤外域（２〜１０μｍ）を透過するものであれば良
く、Ｓｉや水晶など異方性エッチング特性を示す材料に
限らず、ＢａＦ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 、あるいは、例えば、固
体シンチレーターに使用されるＣｓＩ（ヨウ化セシウ
ム）なども挙げることができる。
中赤外域（２〜１０μｍ）を透過するものであれば良
く、Ｓｉや水晶など異方性エッチング特性を示す材料に
限らず、ＢａＦ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 、あるいは、例えば、固
体シンチレーターに使用されるＣｓＩ（ヨウ化セシウ
ム）なども挙げることができる。
【００２５】
【作用】上記構成により、フォトマスクを必要としなく
ても、また、異方性エッチング特性を持たない材料を用
いても、分岐・集光素子をアスペクト比の高い加工がで
きる分岐・集光素子を得ることができ、この分岐・集光
素子によって、分析セル中で被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた赤外光を多素子型焦電検出器に
形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐・
集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で低
減できる。
ても、また、異方性エッチング特性を持たない材料を用
いても、分岐・集光素子をアスペクト比の高い加工がで
きる分岐・集光素子を得ることができ、この分岐・集光
素子によって、分析セル中で被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた赤外光を多素子型焦電検出器に
形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐・
集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で低
減できる。
【００２６】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面（図１〜図
８）に基づいて詳細に説明する。なお、この発明は、そ
れによって限定を受けるものではない。分岐・集光素子
の製造方法は、まず、図１に示すように、ＢａＦ2 の赤
外透過材料を厚さ０．５〜１．０ｍｍの薄板に加工して
ウエハ３０を形成し、刃先幅３０〜１００μｍのダイヤ
モンドブレード３１を用いて直線溝Ｍ（又はｍ）の加工
を施し、図４に示すように、ウエハ表面３０ａを所望の
溝パターンに形成する。この際、直線溝加工が、ウエハ
表面の両面に施される（図２、図３参照）。続いて、ウ
エハ３０の表面エッチングをウエハ表面に施す（図５参
照）。この際、溝加工されたウエハ３０を所望の濃度に
希釈されたＨＣｌ溶液３２に浸析し、ウエハ表面が軽く
エッチングされる。次に、図６、図７に示すように、ウ
エハ３０をダイヤモンドブレード３１を用いてサイの目
にダイシングして１つ１つの分岐・集光素子３３，３４
…に分離する。
８）に基づいて詳細に説明する。なお、この発明は、そ
れによって限定を受けるものではない。分岐・集光素子
の製造方法は、まず、図１に示すように、ＢａＦ2 の赤
外透過材料を厚さ０．５〜１．０ｍｍの薄板に加工して
ウエハ３０を形成し、刃先幅３０〜１００μｍのダイヤ
モンドブレード３１を用いて直線溝Ｍ（又はｍ）の加工
を施し、図４に示すように、ウエハ表面３０ａを所望の
溝パターンに形成する。この際、直線溝加工が、ウエハ
表面の両面に施される（図２、図３参照）。続いて、ウ
エハ３０の表面エッチングをウエハ表面に施す（図５参
照）。この際、溝加工されたウエハ３０を所望の濃度に
希釈されたＨＣｌ溶液３２に浸析し、ウエハ表面が軽く
エッチングされる。次に、図６、図７に示すように、ウ
エハ３０をダイヤモンドブレード３１を用いてサイの目
にダイシングして１つ１つの分岐・集光素子３３，３４
…に分離する。
【００２７】このように本実施例では、フォトマスクを
必要としなくても、また、異方性エッチング特性を持た
ない材料を用いても、アスペクト比の高い加工ができる
分岐・集光素子３３，３４…を得ることができ（図８参
照）、この分岐・集光素子３３，３４…によって、分析
セルからの赤外光の平行光成分を多素子型焦電検出器に
形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐・
集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で低
減できる。
必要としなくても、また、異方性エッチング特性を持た
ない材料を用いても、アスペクト比の高い加工ができる
分岐・集光素子３３，３４…を得ることができ（図８参
照）、この分岐・集光素子３３，３４…によって、分析
セルからの赤外光の平行光成分を多素子型焦電検出器に
形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐・
集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で低
減できる。
【００２８】また、溝加工されたウエハを酸性溶液に浸
析し、ウエハ表面を軽くエッチングしたので、切削面の
平滑性を向上させて表面での散乱損失を低減でき、異方
性エッチング特性を持たないＢａＦ2 のような赤外透過
材料を用いても、異方性エッチングにより製作したよう
に、アスペクト比の高い加工が可能であることを補償で
きる。
析し、ウエハ表面を軽くエッチングしたので、切削面の
平滑性を向上させて表面での散乱損失を低減でき、異方
性エッチング特性を持たないＢａＦ2 のような赤外透過
材料を用いても、異方性エッチングにより製作したよう
に、アスペクト比の高い加工が可能であることを補償で
きる。
【００２９】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、薄状の
赤外透過材料のウエハに直線溝加工を施してウエハ表面
を所望の溝パターンに形成し、続いて、溝パターンが形
成されたウエハにダイシング加工を施してウエハから複
数の分岐・集光素子を形成するようにしたので、フォト
マスクを必要としなくても、また、異方性エッチング特
性を持たない材料を用いても、分岐・集光素子をアスペ
クト比の高い加工ができる分岐・集光素子を得ることが
できる効果がある。また、フォトマスクを必要としない
ことから、初期費用を低減できるとともに、小ロットの
生産にも適合できる利点を有する。さらに、製造工程の
数も低減できる。しかも、この発明では、上記したよう
に、赤外透過材料の選択の幅を加工精度を低下させるこ
となく広くできるのみならず、刃先の形状を取り替える
ことによって、直線溝の形状を任意に選択できる利点も
有する。
赤外透過材料のウエハに直線溝加工を施してウエハ表面
を所望の溝パターンに形成し、続いて、溝パターンが形
成されたウエハにダイシング加工を施してウエハから複
数の分岐・集光素子を形成するようにしたので、フォト
マスクを必要としなくても、また、異方性エッチング特
性を持たない材料を用いても、分岐・集光素子をアスペ
クト比の高い加工ができる分岐・集光素子を得ることが
できる効果がある。また、フォトマスクを必要としない
ことから、初期費用を低減できるとともに、小ロットの
生産にも適合できる利点を有する。さらに、製造工程の
数も低減できる。しかも、この発明では、上記したよう
に、赤外透過材料の選択の幅を加工精度を低下させるこ
となく広くできるのみならず、刃先の形状を取り替える
ことによって、直線溝の形状を任意に選択できる利点も
有する。
【図１】この発明の一実施例における製造工程の第１ス
テップを示す図である。
テップを示す図である。
【図２】上記実施例における製造工程の第２ステップを
示す図である。
示す図である。
【図３】同製造工程の第３ステップを示す図である。
【図４】同製造工程の第４ステップを示す図である。
【図５】同製造工程の第５ステップを示す図である。
【図６】同製造工程の第６ステップを示す図である。
【図７】同製造工程の第７ステップを示す図である。
【図８】同製造工程によって得られた分岐・集光素子を
示す構成説明図である。
示す構成説明図である。
【図９】上記実施例における直線溝加工を示す構成説明
図である。
図である。
【図１０】上記実施例における直線溝形状を示す構成説
明図である。
明図である。
【図１１】上記実施例における直線溝加工の変形例を示
す構成説明図である。
す構成説明図である。
【図１２】上記実施例における直線溝形状の変形例を示
す構成説明図である。
す構成説明図である。
【図１３】上記実施例よって得られた分岐・集光素子の
構成説明図である。
構成説明図である。
【図１４】同じく分岐・集光素子の構成説明図である。
【図１５】上記実施例よって得られた分岐・集光素子を
含む分析計の全体構成説明図である。
含む分析計の全体構成説明図である。
【図１６】上記実施例よって得られた分岐・集光素子を
含む分析計の部分構成説明図である。
含む分析計の部分構成説明図である。
【図１７】上記実施例における部分構成説明図である。
【図１８】同じく上記実施例における部分構成説明図で
ある。
ある。
【図１９】上記実施例における要部構成説明図である。
【図２０】上記実施例における原理を説明するための説
明図である。
明図である。
【図２１】同じく上記実施例における原理を説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図２２】同じく上記実施例における原理を説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図２３】異方性エッチングを用いた従来例における製
造工程の第１ステップを示す図である。
造工程の第１ステップを示す図である。
【図２４】同製造工程の第２ステップを示す図である。
【図２５】同製造工程の第３ステップを示す図である。
【図２６】同製造工程の第４ステップを示す図である。
【図２７】同製造工程の第５ステップを示す図である。
【図２８】異方性エッチングを用いたもう１つの従来例
における製造工程の第１ステップを示す図である。
における製造工程の第１ステップを示す図である。
【図２９】上記もう１つの従来例における製造工程の第
２ステップを示す図である。
２ステップを示す図である。
【図３０】同じく上記もう１つの従来例における製造工
程の第３ステップを示す図である。
程の第３ステップを示す図である。
【図３１】同じく上記もう１つの従来例における製造工
程の第４ステップを示す図である。
程の第４ステップを示す図である。
１…分析セル、２，３…一対のフレネルレンズ、２ａ，
３ａ…矩形平面部、７…多素子型焦電検出器、３０…Ｂ
ａＦ2 の薄状ウエハ、３０ａ…ウエハ表面、３１…ダイ
ヤモンドブレード、３３，３４…分岐・集光素子、Ｍ，
ｍ…溝。
３ａ…矩形平面部、７…多素子型焦電検出器、３０…Ｂ
ａＦ2 の薄状ウエハ、３０ａ…ウエハ表面、３１…ダイ
ヤモンドブレード、３３，３４…分岐・集光素子、Ｍ，
ｍ…溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−147019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−53073（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−221919（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60
Claims (5)
- 【請求項１】 分析セル中で被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた赤外光を分岐して、多素子型焦
電検出器のそれぞれの受光部に集光させるために一方向
に直線状に溝加工された矩形平面部からなり２分割レン
ズとして機能する２面フレネルシリンドリカルレンズを
２枚用いて構成され、分析セルからの赤外光を４つに分
岐・集光できる分岐・集光素子を形成するに際して、薄
状の赤外透過材料のウエハの片面に直線溝加工を施して
所望の溝パターンに形成し、続いて、前記溝パターンが
形成された２枚のウエハを、直線溝が相互に直交するよ
う貼り合わせ、その後、ダイシング加工を施して前記２
枚のウエハから複数の分岐・集光素子を形成することか
らなることを特徴とする多素子型焦電検出器における分
岐・集光素子の製造方法。 - 【請求項２】 分析セル中で被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた赤外光を分岐して、多素子型焦
電検出器のそれぞれの受光部に集光させるために一方向
に直線状に溝加工された矩形平面部からなり２分割レン
ズとして機能する２面フレネルシリンドリカルレンズを
前記矩形平面部の両面に構成し、分析セルからの赤外光
を４つに分岐・集光できる分岐・集光素子を形成するに
際して、薄状の赤外透過材料のウエハの両面に直線溝が
相互に直交するよう 直線溝加工を施して所望の溝パター
ンに形成し、続いて、前記溝パターンが形成されたウエ
ハにダイシング加工を施してウエハから複数の分岐・集
光素子を形成することからなることを特徴とする多素子
型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法。 - 【請求項３】 直線溝加工が施された後、ウエハの表面
エッチングが付される請求項１または請求項２に記載の
多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方
法。 - 【請求項４】 直線溝加工が、ダイヤモンドブレードを
溝入れ刃とするマイクロフォーミング・スライシングマ
シンを用いて行われる請求項１または請求項２に記載の
多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方
法。 - 【請求項５】 ダイシング加工が、ダイヤモンドブレー
ドを切削刃とするマイクロフォーミング・ダイシングマ
シンを用いて行われる請求項１ないし請求項４のいずれ
かに記載の多素子型焦電検出器における分岐・集光素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04186693A JP3252002B2 (ja) | 1993-02-06 | 1993-02-06 | 多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04186693A JP3252002B2 (ja) | 1993-02-06 | 1993-02-06 | 多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229825A JPH06229825A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3252002B2 true JP3252002B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=12620187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04186693A Expired - Fee Related JP3252002B2 (ja) | 1993-02-06 | 1993-02-06 | 多素子型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252002B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08313811A (ja) * | 1995-05-17 | 1996-11-29 | Asahi Optical Co Ltd | マルチビーム記録装置の光学系 |
| WO2011111409A1 (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子の製造方法 |
| JP5701532B2 (ja) * | 2010-07-23 | 2015-04-15 | オリンパス株式会社 | 撮像装置の製造方法 |
| WO2015117043A1 (en) | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Magic Leap, Inc. | Multi-focal display system and method |
| KR20180066166A (ko) | 2015-10-05 | 2018-06-18 | 매직 립, 인코포레이티드 | 가상/증강 현실 시스템에서 광섬유를 스캐닝하기 위한 마이크로렌즈 시준기 |
| KR20230164249A (ko) * | 2015-10-06 | 2023-12-01 | 매직 립, 인코포레이티드 | 역각 회절 격자를 가진 가상/증강 현실 시스템 |
| EP3405820B1 (en) | 2016-01-20 | 2021-02-24 | Magic Leap, Inc. | Polarizing maintaining optical fiber in virtual/augmented reality system |
| CN113759564A (zh) * | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 浙江棱镜全息科技有限公司 | 汽车用空气成像装置及人机交互车载辅助系统 |
-
1993
- 1993-02-06 JP JP04186693A patent/JP3252002B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06229825A (ja) | 1994-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |