JP4894743B2 - 平行ミラーデバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Description
なお、ミラーチップ(2)に反射部(2D)が設けられていない場合には、そもそも上記したような手法を用いてミラーチップ(2)間の平行度及び位置ずれを測定することができないので、対向させたミラーチップ(2)間の平行度及び位置ずれを、簡便かつ短時間で測定することは不可能である。
請求項3に記載の発明では、一対のミラーチップ(2)の輪郭は矩形状であり、さらに、一対の反射部(2D)及び一対のミラーチップ(2)が仮想面(S)に投影されたとき、一方の反射部(2D)は、他方の反射部(2D)に対してミラーチップ(2)の対角の位置に位置することを特徴とする。
これにより、請求項4に記載の発明では、小さい方の反射部(2D)に最初に光を照射し、この小さい方の反射部(2D)で反射した光を大きい方の反射部(2D)に入射させるようにすれば、一対のミラーチップ(2)間の平行度及び位置ずれが、仮に、目標とする所定の精度範囲内であるときには、小さい方の反射部(2D)で反射した光の全てが大きい方の反射部(2D)に入射する。
請求項7に記載の発明では、反射部(2D)に照射される光のビーム直径をaとし、反射部(2D)と光との成す角をθとしたとき、高反射領域(2E)の短径寸法はa以上、長径寸法はa/sinθ以上であり、さらに、低反射領域(2F)の短径寸法及び長径寸法それぞれは、高反射領域(2E)の短径寸法及び長径寸法それぞれの2倍以上であることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、反射部(2D)は、ミラーチップ(2)に形成された凹部(2G)の底面に形成されていることを特徴とする。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段に限定されるものではない。
(第1実施形態)
1.図面の説明
図1は本実施形態に係るガスセンサ1の構造を示す模式図であり、図2(a)は本実施形態に係るガスセンサ1の組み立て用治具20の概略を示す図であり、図2(b)はミラーチップ2を保持する保持ブロック21の斜視図である。
ガスセンサ1は、図1に示すように、輪郭が矩形状に形成された一対のミラーチップ2、これら一対のミラーチップ2を対向させた状態で保持する筐体3、紙面左側のミラーチップ2(以下、このミラーチップ2を第1ミラーチップ2Aという。)側に配設された発光部4、及び紙面右側のミラーチップ2(以下、このミラーチップ2を第2ミラーチップ2Bという。)側に配設された受光部5等を有して構成されている。
つまり、第2ミラーチップ2B側から第1ミラーチップ2A側に向かう向きLと直交する仮想面Sに一対の反射部2D及び一対のミラーチップ2が投影されたとき、その投影された一対の反射部2D1は、仮想面Sに投影されたいずれかのミラーチップ2の中心O1に対して対称となる位置関係となっている。
本実施形態に係るガスセンサ1は、空隙3Aに検査対象ガスを充填した状態で、発光部4から空隙3A内に照射された光をミラー部2C間で多重反射させた後、受光部5にて光を検出することにより、検査対象ガスの濃度を測定する。
4.ガスセンサの製造(組み立て)方法
4.1.ガスセンサの製造(組み立て)の概要
図2(a)はガスセンサ1の組立時に用いられる治具20の概要を示す図である。
また、図2(a)中、バルブ23は、真空ポンプ22により生成された負圧の断続を行うものであり、このバルブ23が閉じられると、負圧の供給が停止し、ミラーチップ2を保持ブロック21から取り外すことができ、一方、バルブ23が開かれると、負圧が供給されるため、ミラーチップ2が保持ブロックに密着して保持(チャッキング)される。
また、光源25は検査光を反射部2Dに向けて照射するものであり、本実施形態では、光源25としてHe−Neレーザ光源を用いている。
図6(a)に示すように、光源25から照射される検査光の向きは、設計寸法において、検査光の全てが第1ミラーチップ2Aの高反射領域2Eに入射して反射するとともに、この第1ミラーチップ2Aのミラー部2Cにて反射した検査光の全てが第2ミラーチップ2Bの高反射領域2Eに入射して反射するように設定されているので、第1ミラーチップ2Aと第2ミラーチップ2Bとの平行度及び位置ずれが設計公差範囲からずれると、これに応じて受光器26で受光される光の光量及び光量分布が大きく変化する。
本実施形態では、検査光を反射させる反射部2Dを一対のミラーチップ2に設けているので、一対の反射部2Dのうちいずれか一方の反射部2D(本実施形態では、第1ミラーチップ2Aの反射部2D)に照射された検査光を他方の反射部2D(本実施形態では、第2ミラーチップ2Bの反射部2D)に向かうように反射させるとともに、他方の反射部2Dで反射した光の光量及び光量分布を検出することにより、ミラーチップ2間の平行度と位置ずれを一度の測定で判断することができる。
また、本実施形態では、一対の反射部2D及び一対のミラーチップ2が仮想面Sに投影されたとき、仮想面Sに投影された一対の反射部2D1は、ミラーチップ2の中心O1に対して対称となっているので、一対の反射部2D間の距離が長くなるとともに、一方の反射部2Dで反射して他方の反射部2Dに入射する光と他方の反射部2Dとのなす角が小さくなるので、検出する光の光量及び光量分布の変化が大きくなり、平行度や位置ずれを精度良く検出することが可能となる。
ところで、検査光は、円形断面を有するビーム状の光線であり、かつ、検査光は反射部2Dに対して斜め方向から入射するので、反射部2Dに反射部2Dにおいて光線は楕円状の領域で反射する。
本実施形態では、筐体3が特許請求の範囲に記載された保持部材に相当し、保持ブロック21及び真空ポンプ22により特許請求の範囲に記載されたチャッキング装置が構成されている。
第1実施形態では、同心状に形成された楕円状の高反射領域2E及び低反射領域2Fにより反射部2Dを構成したが、本実施形態は、図10(b)に示すように、ミラーチップ2に形成された凹部2Gの底面に、高反射領域2Eと同等な量の光を特定方向に反射する反射部2Dを形成したものである。
上述の実施形態では、本発明に係る平行ミラーデバイスをガスセンサに適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、一対の反射部2Dは、いずれかのミラーチップ2の中心に対して対称の位置に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
2E…高反射領域、2F…低反射領域、2G…凹部、3…筐体、3A…空隙、
3B…導入口、4…発光部、5…受光部、20…組み立て用治具、
21…保持ブロック、21A…段差部、21B…連通口、21C…ステージ、
21D…計測器、22…真空ポンプ、23…バルブ、25…光源、
26…受光器、26A…光学素子。
Claims (10)
- 光を反射するミラー部を有し、前記ミラー部が対向するように離隔して配設された一対のミラーチップと、
前記一対のミラーチップを保持する保持部材と、
前記一対のミラーチップそれぞれに設けられ、前記一対のミラーチップ間の平行度及び位置ずれを検出するための光を反射させる反射部とを備え、
一対の前記反射部ぞれぞれは、前記ミラー部が形成された面と同一側のうち前記ミラー部以外の領域に設けられており、
さらに、一方の前記ミラーチップ側から他方の前記ミラーチップ側に向かう向きと直交する仮想面に前記一対の反射部が投影されたとき、一方の前記反射部は、他方の前記反射部に対して位置がずれていることを特徴とする平行ミラーデバイス。 - 前記一対の反射部及び前記一対のミラーチップが前記仮想面に投影されたとき、前記一対の反射部は、いずれかの前記ミラーチップの中心に対して対称となる位置に位置することを特徴とする請求項1に記載の平行ミラーデバイス。
- 前記一対のミラーチップの輪郭は矩形状であり、
さらに、前記一対の反射部及び前記一対のミラーチップが前記仮想面に投影されたとき、一方の前記反射部は、他方の前記反射部に対して前記ミラーチップの対角の位置に位置することを特徴とする請求項2に記載の平行ミラーデバイス。 - 前記一対の反射部のうち一方の反射部は、他方の反射部より大きいことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の平行ミラーデバイス。
- 前記一対の反射部は、光を反射する高反射領域、及び前記高反射領域の外周部側に設けられた低反射領域を有していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の平行ミラーデバイス。
- 前記高反射領域及び前記低反射領域は、同一点を中心とする楕円形であることを特徴とする請求項5に記載の平行ミラーデバイス。
- 前記反射部に照射される光のビーム直径をaとし、前記反射部と前記光との成す角をθとしたとき、
前記高反射領域の短径寸法はa以上、長径寸法はa/sinθ以上であり、
さらに、前記低反射領域の短径寸法及び長径寸法それぞれは、前記高反射領域の短径寸法及び長径寸法それぞれの2倍以上であることを特徴とする請求項6に記載の平行ミラーデバイス。 - 前記反射部は、前記ミラーチップに形成された凹部の底面に形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の平行ミラーデバイス。
- 請求項1ないし8のいずれか1つに記載の平行ミラーデバイスの製造方法であって、
前記一対のミラーチップを略平行に配置した状態で前記一対のミラーチップを保持する第1工程と、
前記一対の反射部のうちいずれか一方の反射部に照射された光が、前記一方の反射部にて反射して他方の反射部に向かうように前記一方の反射部に光を照射する第2工程と、
光量を測定する光学素子をマトリックス状に配置した受光器にて前記他方の反射部で反射した光を検出する第3工程と、
前記受光器にて検出した光量及び光量分布に基づいて、前記一対のミラーチップ間の平行度及び位置ずれを検出する第4工程と、
前記第4工程で検出された前記一対のミラーチップ間の平行度及び位置ずれに基づいて、前記一対のミラーチップ間の平行度及び位置ずれが所定範囲内となるように補正する第5工程と、
前記一対のミラーチップ間の平行度及び位置ずれが所定範囲内であるときに、前記一対のミラーチップを前記保持部材にて保持固定する第6工程と
を備えることを特徴とする平行ミラーデバイスの製造方法。 - 前記第1工程においては、
前記ミラー部の反対側から前記ミラーチップに接触する保持ブロック、及び前記ミラーチップと前記保持ブロックとの隙間に存在する空気を吸引する真空ポンプを有して構成されたチャッキング装置を用いて、前記一対のミラーチップを略平行に配置した状態で前記一対のミラーチップを保持することを特徴とする請求項9に記載の平行ミラーデバイスの製造方法。
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