JPH05126624A - 光学式振動センサ - Google Patents
光学式振動センサInfo
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- JPH05126624A JPH05126624A JP31014891A JP31014891A JPH05126624A JP H05126624 A JPH05126624 A JP H05126624A JP 31014891 A JP31014891 A JP 31014891A JP 31014891 A JP31014891 A JP 31014891A JP H05126624 A JPH05126624 A JP H05126624A
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- Japan
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- cantilever
- optical fiber
- hole
- lens
- vibration sensor
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバとカンチレバを用いた光学式振動
センサにおいて、製造にあたって、先端にレンズを取り
付けた光ファイバとカンチレバの位置合わせと、カンチ
レバ部分の製造を容易にする。 【構成】 シリコン基板３０の表面３０ａに、反射膜１
０を有するカンチレバ２０を形成する。また、シリコン
基板３０にはシリコンの異方性エッチングによって穴を
形成し、シリコン基板３０の裏面３０ｂから先端にレン
ズ８０を取り付けた光ファイバ６０を穴の周面に接する
まで挿入して取り付ける。
センサにおいて、製造にあたって、先端にレンズを取り
付けた光ファイバとカンチレバの位置合わせと、カンチ
レバ部分の製造を容易にする。 【構成】 シリコン基板３０の表面３０ａに、反射膜１
０を有するカンチレバ２０を形成する。また、シリコン
基板３０にはシリコンの異方性エッチングによって穴を
形成し、シリコン基板３０の裏面３０ｂから先端にレン
ズ８０を取り付けた光ファイバ６０を穴の周面に接する
まで挿入して取り付ける。
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、一般に
図３に示すように、ガラス基板３５の表面上に溶融ガラ
ス３４で固定したカンチレバ２１に反射板１１が取り付
けられたカンチレバ部分を有し、カンチレバ２１の遊端
側においてガラス基板３５の裏面側にロッドレンズ３１
とネオジウムドープガラス３２からなる光学系３３を介
して光ファイバ６０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６０と光
学系３３を介して送られた光が、カンチレバ２１の反射
板１１にあたり、カンチレバ２１のスプリング作用によ
る角度変位に応じて光学系３３への入射強度の異なった
反射光として光学系３３と光ファイバ６０を介して測定
器に戻る。
図３に示すように、ガラス基板３５の表面上に溶融ガラ
ス３４で固定したカンチレバ２１に反射板１１が取り付
けられたカンチレバ部分を有し、カンチレバ２１の遊端
側においてガラス基板３５の裏面側にロッドレンズ３１
とネオジウムドープガラス３２からなる光学系３３を介
して光ファイバ６０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６０と光
学系３３を介して送られた光が、カンチレバ２１の反射
板１１にあたり、カンチレバ２１のスプリング作用によ
る角度変位に応じて光学系３３への入射強度の異なった
反射光として光学系３３と光ファイバ６０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において、製造にあたっ
て、光学系とカンチレバの位置合わせを容易にかつ精度
よくするとともに、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において、製造にあたっ
て、光学系とカンチレバの位置合わせを容易にかつ精度
よくするとともに、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、結晶
性基板の裏面から異方性エッチングにより表面に到達す
る穴を形成し、表面の穴の中央部に反射膜が位置する状
態でカンチレバを形成し、その裏面の穴に、先端にレン
ズを取り付けた光ファイバの上面部を、レンズが穴の周
面に接する位置まで挿入する。
性基板の裏面から異方性エッチングにより表面に到達す
る穴を形成し、表面の穴の中央部に反射膜が位置する状
態でカンチレバを形成し、その裏面の穴に、先端にレン
ズを取り付けた光ファイバの上面部を、レンズが穴の周
面に接する位置まで挿入する。
【０００５】
【作用】上記の方法をとる本発明の製造方法によれば、
先端にレンズを取り付けた光ファイバの上面部を、結晶
性基板の裏面の穴から穴の周面に接する位置まで挿入す
ることにより、カンチレバの中央部に位置する反射膜の
直下に、光ファイバの中心が位置するようになるため、
カンチレバと光ファイバの位置合わせが容易になり、か
つ、位置合わせの精度が向上する。また、このカンチレ
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、製造コストが安くなる。
先端にレンズを取り付けた光ファイバの上面部を、結晶
性基板の裏面の穴から穴の周面に接する位置まで挿入す
ることにより、カンチレバの中央部に位置する反射膜の
直下に、光ファイバの中心が位置するようになるため、
カンチレバと光ファイバの位置合わせが容易になり、か
つ、位置合わせの精度が向上する。また、このカンチレ
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、製造コストが安くなる。
【０００６】
【実施例】結晶性基板として、シリコン基板、水晶基
板、ガリウム砒素基板などの異方性エッチングが可能で
ある単結晶基板を選択できるが、ここでは、その一例と
してシリコン基板を用いた場合について述べる。図２
（Ｃ）は、光学式振動センサの一例で、シリコン基板３
０の表面３０ａに反射膜１０を有するカンチレバ２０を
後述するようにリソグラフィ技術で一体に形成する。ま
た、シリコン基板３０の裏面３０ｂには、保護膜４０と
光ファイバ６０を挿入する穴が後述するようにリソグラ
フィ技術で形成されており、その穴に、先端にレンズ８
０を取り付けた光ファイバ６０の上面部をレンズ８０が
穴の周面に接するまで挿入し、取り付けられたものであ
る。
板、ガリウム砒素基板などの異方性エッチングが可能で
ある単結晶基板を選択できるが、ここでは、その一例と
してシリコン基板を用いた場合について述べる。図２
（Ｃ）は、光学式振動センサの一例で、シリコン基板３
０の表面３０ａに反射膜１０を有するカンチレバ２０を
後述するようにリソグラフィ技術で一体に形成する。ま
た、シリコン基板３０の裏面３０ｂには、保護膜４０と
光ファイバ６０を挿入する穴が後述するようにリソグラ
フィ技術で形成されており、その穴に、先端にレンズ８
０を取り付けた光ファイバ６０の上面部をレンズ８０が
穴の周面に接するまで挿入し、取り付けられたものであ
る。
【０００７】測定器の光源から送られた光は、光ファイ
バ６０を通ってレンズ８０で集光され、カンチレバ２０
にあたる。この光は、カンチレバ２０の反射膜１０によ
って反射してレンズ８０を通って光ファイバ６０へ入射
する。カンチレバ２０の角度変位の関数として、反射膜
１０から反射して光ファイバ６０へ入射する光の量（以
下光ファイバ６０への入射量とする）が変化するよう
に、レンズ８０を形成してある。カンチレバ２０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６０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
６０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。
バ６０を通ってレンズ８０で集光され、カンチレバ２０
にあたる。この光は、カンチレバ２０の反射膜１０によ
って反射してレンズ８０を通って光ファイバ６０へ入射
する。カンチレバ２０の角度変位の関数として、反射膜
１０から反射して光ファイバ６０へ入射する光の量（以
下光ファイバ６０への入射量とする）が変化するよう
に、レンズ８０を形成してある。カンチレバ２０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６０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
６０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。
【０００８】図１は、シリコン基板３０の表面３０ａに
反射膜１０を有するカンチレバ２０を、また、シリコン
基板３０の裏面３０ｂには、保護膜４０と光ファイバ６
０を挿入する穴をリソグラフィ技術で一体に形成する製
造方法を示した一例である。
反射膜１０を有するカンチレバ２０を、また、シリコン
基板３０の裏面３０ｂには、保護膜４０と光ファイバ６
０を挿入する穴をリソグラフィ技術で一体に形成する製
造方法を示した一例である。
【０００９】図１（Ａ）に示すように、シリコン基板３
０の表面３０ａ及び裏面３０ｂに、スパッタ法により全
面にわたってシリコン酸化膜２０ｘおよび４０ｕを形成
し、表面３０ａのシリコン酸化膜２０ｘの上面にアルミ
ニウム膜１０ｙを真空蒸着法またはスパッタ法により全
面にわたって形成する。次に、図示しないがアルミニウ
ム膜１０ｙ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１０ｙをエッチングすることにより図１
（Ｂ）に示すようにパターン化された反射膜１０を形成
する。
０の表面３０ａ及び裏面３０ｂに、スパッタ法により全
面にわたってシリコン酸化膜２０ｘおよび４０ｕを形成
し、表面３０ａのシリコン酸化膜２０ｘの上面にアルミ
ニウム膜１０ｙを真空蒸着法またはスパッタ法により全
面にわたって形成する。次に、図示しないがアルミニウ
ム膜１０ｙ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１０ｙをエッチングすることにより図１
（Ｂ）に示すようにパターン化された反射膜１０を形成
する。
【００１０】次に、図１（Ｃ）に示すようにシリコン酸
化膜２１ｘ上および反射膜１０上に、シリコン酸化膜２
０ｚをスパッタ法により全面にわたって形成する。次
に、図示しないが表面３０ａ上のシリコン酸化膜２０ｚ
上および裏面３０ｂ上のシリコン酸化膜４０ｕ上にホト
レジスト材を塗布し、シリコン酸化膜２０ｚ上にカンチ
レバ２０のマスクを形成し、シリコン酸化膜４０ｕ上に
はレンズ８０を有する光ファイバ６０を挿入する穴のマ
スクを形成し、次に、ふっ酸系のエッチング液に浸して
表面３０ａのシリコン酸化膜２０ｚおよび２０ｘ、およ
び裏面３０ｂのシリコン酸化膜４０ｕをエッチングする
ことにより図１（Ｄ）および図２（Ａ）に示すようにパ
ターン化されたカンチレバ２０および保護膜４０を形成
する。
化膜２１ｘ上および反射膜１０上に、シリコン酸化膜２
０ｚをスパッタ法により全面にわたって形成する。次
に、図示しないが表面３０ａ上のシリコン酸化膜２０ｚ
上および裏面３０ｂ上のシリコン酸化膜４０ｕ上にホト
レジスト材を塗布し、シリコン酸化膜２０ｚ上にカンチ
レバ２０のマスクを形成し、シリコン酸化膜４０ｕ上に
はレンズ８０を有する光ファイバ６０を挿入する穴のマ
スクを形成し、次に、ふっ酸系のエッチング液に浸して
表面３０ａのシリコン酸化膜２０ｚおよび２０ｘ、およ
び裏面３０ｂのシリコン酸化膜４０ｕをエッチングする
ことにより図１（Ｄ）および図２（Ａ）に示すようにパ
ターン化されたカンチレバ２０および保護膜４０を形成
する。
【００１１】次に、図示しないが上記の方法により形成
されたカンチレバ２０のパターン上にホトレジスト材を
塗布し、保護膜４０ｕのパターンをマスクとしてヒドラ
ジンと水の比率が１：１のエッチング液に浸してシリコ
ン基板３０を異方性エッチングすることにより、図１
（Ｅ）および図２（Ａ）に示すようにシリコンの（１１
１）面を有する穴を形成する。
されたカンチレバ２０のパターン上にホトレジスト材を
塗布し、保護膜４０ｕのパターンをマスクとしてヒドラ
ジンと水の比率が１：１のエッチング液に浸してシリコ
ン基板３０を異方性エッチングすることにより、図１
（Ｅ）および図２（Ａ）に示すようにシリコンの（１１
１）面を有する穴を形成する。
【００１２】
【発明の効果】上述した本発明によれば、結晶性基板の
異方性エッチングにより、結晶性基板３０の裏面３０ｂ
の穴に、先端にレンズ８０を取り付けた光ファイバ６０
の上面部をレンズ８０が上記穴の周面に接する位置まで
挿入することで、光ファイバ６０とカンチレバ２０の中
心の位置合わせが容易にかつ精度がよくなる。また、リ
ソグラフィによってカンチレバを製造できるため、製造
工程が容易になり、更に製造コストが安くなる。
異方性エッチングにより、結晶性基板３０の裏面３０ｂ
の穴に、先端にレンズ８０を取り付けた光ファイバ６０
の上面部をレンズ８０が上記穴の周面に接する位置まで
挿入することで、光ファイバ６０とカンチレバ２０の中
心の位置合わせが容易にかつ精度がよくなる。また、リ
ソグラフィによってカンチレバを製造できるため、製造
工程が容易になり、更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製造工程を示す図
である。
である。
【図２】本発明の光学式振動センサの一例とともに製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図３】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 反射膜 ２０ カンチレバ ３０ シリコン基板 ３０ａ 表面 ３０ｂ 裏面 ４０ 保護膜 ６０ 光ファイバ ８０ レンズ
Claims (1)
- 【請求項１】結晶性基板に、その裏面から異方性エッチ
ングにより形成した穴が、表面まで到達し、 その結晶性基板の上記表面の穴の中央部に反射膜が位置
する状態でカンチレバを形成し、 その結晶性基板の上記裏面から上記穴に、先端にレンズ
を取り付けた光ファイバの上面部を、上記レンズが上記
穴の周面に接する位置まで挿入する、 光学式振動センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31014891A JP2764490B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 光学式振動センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31014891A JP2764490B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 光学式振動センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126624A true JPH05126624A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2764490B2 JP2764490B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=18001747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31014891A Expired - Lifetime JP2764490B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 光学式振動センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764490B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110207806A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-06 | 国网上海市电力公司 | 一种斜角端面光纤振动传感器及其测量振动的方法 |
| CN110207807A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-06 | 国网上海市电力公司 | 一种光纤振动传感器及其测量振动的方法 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP31014891A patent/JP2764490B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110207806A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-06 | 国网上海市电力公司 | 一种斜角端面光纤振动传感器及其测量振动的方法 |
| CN110207807A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-06 | 国网上海市电力公司 | 一种光纤振动传感器及其测量振动的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2764490B2 (ja) | 1998-06-11 |
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