JP3654059B2 - 赤外線センサーの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサーの製造方法に関し、特に赤外線センサーの赤外線透過部となる透過カバーや赤外線検出素子の透過窓等の部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線センサーは、例えば人体から放射される赤外線を非接触で検知することのできるセンサーで、一般に赤外線検出素子とこれを覆う透過カバーから構成されている。近年、赤外線検出素子の小型化に伴い、センサー全体のサイズが小さくなり、赤外線透過部である透過カバー及び赤外線検出素子の透過窓も小型化されている。このため、赤外線検出素子には微弱な赤外線を検出する感度が要求され、また、一方の赤外線透過部である透過カバー及び赤外線検出素子の透過窓には効率よく赤外線を透過することが要求される。これらの条件を満たし、さらにはマイクロレンズで赤外線を効率よく赤外線検出素子の赤外線受光部に集束させる赤外線検出素子及びその製造方法が、特開平９−１１３３５２号公報に開示されている。しかしながら、これは、赤外線透過部であるマイクロレンズの製造において、エッチングやフォトリソグラフィなどを用いた複雑な製造工程を必要とするため、非常にコストのかかるものであった。
【０００３】
これに対し、赤外線透過部をより低コストに抑える方法として、透過カバーを樹脂にて成形する方法が挙げられる。しかし、樹脂の場合、赤外線透過率ｔが高いポリエチレンであっても、例えば、波長１０μｍの赤外線に対して、厚さ１ｍｍで約５５％、厚さ２ｍｍで約３４％、厚さ３ｍｍで約２０％と、非常に赤外線透過率ｔが低い。このため、透過カバーの肉厚を極力薄くすることが、赤外線透過率ｔを高くする上で必要になる。しかし、透過カバーにはある程度の強度も要求されるため、透過カバーの肉厚が赤外線センサーの設計上のネックになっていた。そして、この透過カバーの肉厚を薄くする手段として、透過カバーのレンズ部をフレネルレンズで構成する方法も考えられるが、微小なフレネルレンズの場合、その形状によっては逆に集光効率が落ちてしまう場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、従来品と比べて、赤外線透過率の高い赤外線透過部を備えて感度を向上させた赤外線センサーを低コストで製造できる製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る赤外線センサーの製造方法は、赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子５を感光性及び赤外線透過性を有する素材６の外面６ｃに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成し、該微粒子層７をレンズアレイ８として、微粒子層７の外側より素材６の外面６ｃを露光した後、該微粒子層７を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係る赤外線センサーの製造方法は、ある光に対して一方が透過性を有して光をレンズのように集光し、他方が吸収性を有する粒径の略等しい２種類の球形微粒子５ａ，５ｂを混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材６の外面６ｃに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成し、前記光で該微粒子層７を通じて素材６の外面６ｃを露光した後、微粒子層７を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係る赤外線センサーの製造方法は、粒径の略等しい２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄを混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材６の外面６ｃに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成した後、２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄのうちのいずれか一方の球形微粒子５ｃ（５ｄ）のみを除去し、残った球形微粒子５ｄ（５ｃ）をマスクとして素材６の外面６ｃにアブレーション加工を施した後、残った球形微粒子５ｄ（５ｃ）を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項４に係る赤外線センサーの製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線センサーの製造方法において製造された赤外線透過部１をマスターとして凹凸面４を転写した金型９を作製し、該金型９を用いて成形加工することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係る赤外線センサーの製造方法は、請求項４に記載の赤外線センサーの製造方法において作製された金型９或いは型３５にて赤外線透過性を有するフィルム１５を成形加工し、赤外線透過性を有する素材１６の外面１６ｃに貼り付けることで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図３乃至図１３に基づいて説明する。
【００１４】
本発明は赤外線センサーの製造方法であり、この赤外線センサーの製造方法で製造される赤外線センサーの一例を図１に示す。この赤外線センサーは図１（ａ）に示すように赤外線透過部１である透過カバー１９と赤外線検出部２である赤外線検出素子２０とから主に構成される。尚、透過カバー１９はポリエチレン等の赤外線透過率ｔの高い樹脂で形成する。既述の通り、赤外線センサーには、その小型化に伴って、微弱な赤外線を検出する感度が要求され、赤外線透過部１について言えば、赤外線透過率ｔの向上が求められている。そこで、本発明の赤外線センサーの透過カバー１９の表面１９ａには図１（ｂ）に示すような凹凸面４を施し、赤外線透過率ｔの向上を図っている。これは、透過カバー１９に赤外線が入射する際の反射ロス、即ち、透過カバー１９内に入射せずに透過カバー１９の表面１９ａで反射される赤外線の割合を低減しようというものである。この反射ロスは透過カバー１９に使用する素材１６の、使用する赤外線波長λに対する屈折率ｎによって決まり、使用する赤外線波長λに対する屈折率ｎが大きいほど反射ロスも大きくなる。したがって、空気（屈折率ｎａ＝１）との屈折率差が小さい界面にすれば、反射ロスが低減し、赤外線透過率ｔは向上する。図１（ｂ）に示す凹凸面４は、透過カバー１９の表面１９ａに、ある一定の寸法比からなる略正四角錐２１の凸部３を、使用する赤外線波長λに対してある一定の比のピッチＰを以って連続的に構成したものである。この凹凸面４を規定する具体的な指針としては、まず略正四角錐２１の高さＨを使用する赤外線波長λの０．１７〜０．２３倍（素材１６の使用する赤外線波長λに対する屈折率ｎを１．５とした場合）の範囲内の値に設定し、次にピッチＰ（略正四角錐２１の底辺の長さＢと同値である）が使用する赤外線波長λに対して０．２〜０．４λの範囲内になるようにピッチＰを決定する。このようにして規定される略正四角錐２１の凸部３を連続的に構成して形成される凹凸面４は、屈折率ｎが連続的に変化する界面となり、この界面では空気との屈折率差が漸次変化するため、反射ロスが低減し、赤外線透過率ｔを向上させることができる。尚、この効果は、実際に使用する赤外線波長λが１０μｍに対して、高さＨが２μｍで、ピッチＰが３．２μｍの略正四角錐を連続的に構成して形成される凹凸面をポリエチレン板の表面に施して試験をしたところ、この凹凸面を表面に施さない普通のポリエチレン板の赤外線透過率ｔが１６％だったのに対して、凹凸面を表面に施したポリエチレン板の方は赤外線透過率ｔが１９．５％となり、赤外線透過率ｔが３．５％向上したことによっても確認された。また、凹凸面４が曲面で形成されても同様の効果を得ることが可能である。例えば、曲面の稜線が正弦波形をしている曲面で凹凸面４を構成する場合では、正弦波の振幅が上記略正四角錐２１の高さＨに相当し、正弦波の周期が略正四角錐２１の底辺の長さＢ（＝ピッチＰ）に相当するので、ピッチＰが規定され、上記例と同じ効果を有する凹凸面４を形成することができる。また、上記例は凹凸面４を透過カバー１９の表面１９ａに施した例であるが、透過カバー１９のみに限らず、赤外線検出部２に至る光路に配設される赤外線透過部品についても表面を上記凹凸面４にすることで上記例と同じ効果を期待できる。
【００１５】
このように赤外線透過部１の表面１ａに高さＨが略λ／（４ｎ1/2）の略正四角錐２１の凸部３を０．２〜０．４λのピッチＰで設けて、赤外線透過部１の表面１ａを凹凸面４にすることで、凹凸面４が、屈折率ｎが連続的に変化する界面となり、この界面では空気との屈折率差が漸次変化するため、反射ロスが低減し、赤外線透過率ｔを向上させることができ、その結果、赤外線検出部２に届く赤外線量が増え、赤外線センサーの感度を向上させることができる。また、赤外線検出部２に届く赤外線量が増えるので、赤外線検出部２に必要な増幅器のゲインを小さくすることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、上記凹凸面４からなる赤外線透過部２は、反射防止膜と同じ効果があるので、界面での多重反射によるゴースト光を抑えることができ、高感度の微動検知センサーとして用いることができる。また、赤外線透過部１である透過カバー１９の表面１９ａを凹凸面４にすることによって反射ロスを低減させるため、赤外線透過部１への真空成膜プロセス等が不要で、低コストで赤外線センサーを製造することが可能となる。尚、上記赤外線センサーの使用する赤外線波長λを５〜１５μｍの範囲の赤外線とすることで、人体から放射される赤外線波長は上記波長帯域に入るので、高感度の人体検知用センサーとして用いることができる。
【００１６】
また、赤外線センサーの他の例を図２に示す。図２は赤外線センサーの赤外線透過部１の部分断面図を示すものである。この例は、表面１ａに高さＨが略λ／（４ｎ1/2）、ピッチＰが０．２〜０．４λの略正四角錐２１の凸部３を設けて、表面１ａに凸部３で構成される凹凸面４（図示略）を形成するとともに、裏面１ｂにも表面１ａと同じように凸部３で構成される凹凸面４（図示略）を形成した赤外線透過部１に対して赤外線が垂直に入射する場合を示すものである。ここで赤外線が赤外線透過部１を透過する際の反射ロスとしては、入射光２２が赤外線透過部１の表面１ａに入射する際、表面反射する光（表面反射光２５とする）と、赤外線透過部１を透過する光、即ち、透過光２３が赤外線透過部１の裏面１ｂを透過する際、裏面反射する光（裏面反射光２６とする）とがある。そして、この例の場合、入射界面１ｄ及び出射界面１ｅでの反射率Ｒは共に、Ｒ＝（ｎ−１／ｎ＋１）2で表せ、使用する赤外線波長に対する屈折率ｎが大きいほど反射ロスは大きいことになる。このように赤外線透過部１の表裏両面１ａ，１ｂで入射光２２及び透過光２３に上記反射率Ｒを乗じた量の反射ロスが生じることになる。そこで、本例のように赤外線透過部１の表面１ａに高さＨが略λ／（４ｎ1/2）、ピッチＰが０．２〜０．４λの略正四角錐２１の凸部３を設けて、表面１ａに凸部３で構成される凹凸面４を形成するとともに、赤外線透過部１の裏面１ｂにも表面１ａと同じように凸部３で構成される凹凸面４を形成することで、赤外線（入射光２２）が赤外線透過部１の表面１ａに入射する時の反射ロス及び赤外線（透過光２３）が赤外線透過部１の裏面１ｂから出射する時の反射ロスの両方を低減させることができるので、赤外線透過率ｔをさらに向上させることができ、その結果、赤外線検出部２に届く赤外線量がさらに増え、赤外線センサーの感度をより向上させることができる。尚、赤外線透過部１にポリエチレン樹脂を使用した場合、ポリエチレンの屈折率ｎは、ｎ＝１．５であるので、垂直入射に対する反射率Ｒは、Ｒ＝４％となり、入射する赤外線（入射光２２）を１００とすれば９６の赤外線が赤外線透過部１内を進行し、この９６の赤外線が赤外線透過部１内で赤外線透過部１の厚みに比例して吸収され、９６の赤外線のうち赤外線透過部１にて吸収された量を差し引いた量が赤外線透過部１の裏面１ｂに到達する赤外線（透過光２３）となり、このうちの９６％が裏面１ｂを透過して出射光２４として外部に出ることになる。
【００１７】
ところで、実際の赤外線透過率ｔ´は、使用する素材の赤外線透過率ｔに使用環境における因子が影響したものとなる。特に透過カバー１９（図１を参照）の表面１９ａの汚れによる実際の赤外線透過率ｔ´の低下は赤外線センサーの感度に著しく影響を及ぼす。したがって、透過カバー１９の表面１９ａに汚れがつきにくい処理、或いは汚れを除去しやすい処理を施しておくと、透過カバー１９の表面１９ａの汚れによる実際の赤外線透過率ｔ´の低下を極力抑えることができる。特に透過カバー１９の表面１９ａに付きやすい汚れとしては、透過カバー１９の表面１９ａに水分が付着後、乾燥する際に残渣として残る汚れである。このため、赤外線透過部１の表面１ａに撥水性処理を施しておけば、赤外線透過部１の表面１ａに水分が付着してもそのまま流れ落ちてしまい、汚れが付きにくくなるので、赤外線透過率ｔ´の低下を防止することができる。
【００１８】
上記のような赤外線センサーを製造する本発明の実施の形態の例（赤外線センサーの製造方法）を図３に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図３（ａ））。次に赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子５を素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成する（図３（ｂ））。続いて微粒子層７をレンズアレイ８として、微粒子層７の外側より素材６の表面６ａを露光する（図３（ｃ））。この時、微粒子層７を形成する個々の球形微粒子５は光をレンズのように集光するため、露光時における素材６の表面６ａの光強度分布は、均一粒径の球形微粒子５の粒径と同じピッチＰで繰り返されたものとなり、その結果、この光強度分布に対応した凹凸面４が素材６の表面６ａに形成される。尚、凹凸面４のピッチＰは使用する赤外線波長λに応じて都度変わるため、これに合わせて球形微粒子５の粒径を選定して、凹凸面４のピッチＰを適宜調節する。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、使用する球形微粒子５の粒径を任意に選定することにより、赤外線透過部１の表面１ａに凹凸面４を任意のピッチＰで設けることが容易にでき、また、凹凸面４の形成を一括して行うことができる。
【００１９】
次に本発明の実施の形態の他の例を図４に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図４（ａ））。次に赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子５を素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成するとともに、微粒子層７の上に、裏面２７ｂに接着剤を塗布した赤外線透過性を有する透明基材２７を積層する（図４（ｂ））。続いて透明基材２７の裏面２７ｂに接着した微粒子層７をレンズアレイ８として、透明基材２７の外側より素材６の表面６ａを露光する（図４（ｃ））。これによって、図３の例と同じく露光時における素材６の表面６ａの光強度分布は、均一粒径の球形微粒子５の粒径と同じピッチＰで繰り返されたものとなり、その結果、この光強度分布に対応した凹凸面４が素材６の表面６ａに形成される。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によっても、図３の例と同じ効果を期待できる。
【００２０】
次に本発明の実施の形態の他の例を図５に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図５（ａ））。次に粒径が互いに略等しく、ある光に対して透過性を有する球形微粒子５ａと、前記光に対して吸収性を有する球形微粒子５ｂとを混合して素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成する（図５（ｂ））。続いて前記光で微粒子層７を通じて素材６の表面６ａを露光する（図５（ｃ））。この時、微粒子層７を形成する２種類の球形微粒子５ａ，５ｂのうち、露光に用いた光に対して透過性を有する球形微粒子５ａは、光をレンズのように集光するため、素材６の表面６ａに凹部２８を形成する一方、露光に用いた光に対して吸収性を有する球形微粒子５ｂは、光を吸収し、マスクの役割をするため、素材６の表面６ａは露光されない。この結果、素材６の表面６ａには露光に用いた光に対して透過性を有する球形微粒子５ａを配した箇所だけ凹部２８が形成されることになり、２種類の球形微粒子５ａ，５ｂが略均一に混合しているとすれば、素材６の表面６ａに凹部２８が略等ピッチで形成される。この後、微粒子層７を除去すれば、素材６の表面６ａに略規則的な凹凸面４を得ることができる（図５（ｄ））。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、赤外線透過部１の表面１ａに微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面４の形成を一括して行うことができる。
【００２１】
次に本発明の実施の形態の他の例を図６に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図６（ａ））。次に粒径の略等しい２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄを混合して素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成する（図６（ｂ））。続いて２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄのうち、球形微粒子５ｄのみを除去する（図６（ｃ））。この後、残った球形微粒子５ｃをマスクとして素材６の表面６ａにアブレーション加工を施す（図６（ｄ））。これによって素材６の表面６ａの球形微粒子５ｃを配した箇所を除く場所には凹部２８が形成され、２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄが略均一に混合しているとすれば、素材６の表面６ａに凹部２８が略等ピッチで形成される。この後、球形微粒子５ｃを除去すれば、素材６の表面６ａに略規則的な凹凸面４を得ることができる（図６（ｅ））。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、赤外線透過部１の表面１ａに微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面４の形成も一括して行うことができる。
【００２４】
尚、上記図３乃至図６の例で述べた製造方法によって赤外線透過部１の裏面１ｂにも凹凸面４を形成することができるのは明らかである。
【００２５】
ところで、上述の図３乃至図６の例で示した赤外線透過部１の製造方法は全て金型を用いた成形加工によらない方法であって、本発明の赤外線透過部１の製造に金型を用いた成形加工による方法を適用しようとした場合、本発明の赤外線透過部１の表面１ａには微細な形状の加工を必要とするため、通常の金型を用いた成形加工による方法では実現が難しい。そこで、図７に示す赤外線透過部１の製造方法は、図３乃至図６の例で示した赤外線透過部１の製造方法のいずれかによって得られた赤外線透過部１をマスター３１として（図７（ａ））、これに電鋳を行って電鋳転写金型３２を作製し（図７（ｂ））、この電鋳転写金型３２を金型９として赤外線透過性を有する素材１６を成形加工することで（図７（ｃ））、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１を製造するものである（図７（ｄ））。このように電鋳であれば、マスター３１の表面３１ａの凹凸面４も十分転写できるため、精密な型加工が実現でき、本発明の赤外線透過部１の表面１ａの凹凸面４の加工も可能となる。
【００２８】
次に本発明の実施の形態の他の例を図８に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過性を有するフィルム１５を用意し、これを図７の例で示した製造方法によって作製される金型９にて成形加工することで、フィルム１５の表面１５ａに凹凸面４を形成する（図８（ａ））。そして、このフィルム１５の表面１５ａが表となるように赤外線透過性を有する素材１６の表面１６ａに貼り付ける（図８（ｂ））。これにより、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１を製造することができる。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、様々な形状の赤外線透過部１にも上記フィルム１５を貼り付けることができるので、赤外線透過部１の形状に合わせて自在に凹凸面４を形成することができ、赤外線透過率ｔを向上させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子を感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成し、該微粒子層をレンズアレイとして、微粒子層の外側より素材の外面を露光した後、該微粒子層を除去することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、使用する球形微粒子の粒径を任意に選定することにより、赤外線センサーの赤外線透過部の外面に凹凸面を任意のピッチで設けることが容易にでき、また、凹凸面の形成を一括して行うことができる。
【００３０】
また、本発明の請求項２記載の発明にあっては、ある光に対して一方が透過性を有して光をレンズのように集光し、他方が吸収性を有する粒径の略等しい２種類の球形微粒子を混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成し、前記光で該微粒子層を通じて素材の外面を露光した後、微粒子層を除去することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、赤外線センサーの赤外線透過部の外面に微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面の形成を一括して行うことができる。
【００３１】
また、本発明の請求項３記載の発明にあっては、粒径の略等しい２種類の球形微粒子を混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成した後、２種類の球形微粒子のうちのいずれか一方の球形微粒子のみを除去し、残った球形微粒子をマスクとして素材の外面にアブレーション加工を施した後、残った球形微粒子を除去することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、赤外線センサーの赤外線透過部の外面に微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面の形成も一括して行うことができる。
【００３３】
また、本発明の請求項４記載の発明にあっては、請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線センサーの製造方法において製造された赤外線透過部をマスターとして凹凸面を転写した金型を作製し、該金型を用いて成形加工することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、直接金型を製作することが困難な場合でも、既に他の製造方法で製造された赤外線センサーの赤外線透過部をマスターとすることにより、金型を容易に加工でき、赤外線透過部の微細な凹凸面の型成形が可能となる。
【００３６】
また、本発明の請求項５記載の発明にあっては、請求項４に記載の赤外線センサーの製造方法において作製された金型或いは型にて赤外線透過性を有するフィルムを成形加工し、赤外線透過性を有する素材の外面に貼り付けることにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、様々な形状の赤外線透過部にも上記フィルムを貼り付けることができるので、赤外線センサーの赤外線透過部の形状に合わせて自在に凹凸面を形成することができ、赤外線透過率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態（赤外線センサーの製造方法）により製造される赤外線センサーの一例を示し、（ａ）は赤外線センサーの主要部の斜視図、（ｂ）は赤外線センサーの赤外線透過部の表面に施した凹凸面の斜視図、（ｃ）は赤外線センサーの赤外線透過部の表面に設けた凸部の断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態（赤外線センサーの製造方法）により製造される赤外線センサーの他例を示し、赤外線センサーの赤外線透過部の部分断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態の例を示し、（ａ）〜（ｃ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図４】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｃ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図５】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｄ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図６】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｅ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図７】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｄ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図８】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｂ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【符号の説明】
１ 赤外線透過部
１ａ 表面
１ｂ 裏面
１ｃ 外面
２ 赤外線検出部
３ 凸部
４ 凹凸面
５ 球形微粒子
５ａ 球形微粒子
５ｂ 球形微粒子
５ｃ 球形微粒子
５ｄ 球形微粒子
６ 素材
６ｃ 外面
７ 微粒子層
８ レンズアレイ
９ 金型
１０ バインダを添加した溶液
１１ ＳｉＯ２の球形微粒子
１２ 元型
１３ 堆積物
１４ 素材
１５ フィルム
１６ 素材
１６ｃ 外面
１８ 球形微粒子
２１ 略正四角錐
３５ 型
３７ （１１１）面
λ 赤外線波長
ｎ 使用する赤外線波長に対する屈折率
Ｈ 高さ
Ｐ ピッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサーの製造方法に関し、特に赤外線センサーの赤外線透過部となる透過カバーや赤外線検出素子の透過窓等の部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線センサーは、例えば人体から放射される赤外線を非接触で検知することのできるセンサーで、一般に赤外線検出素子とこれを覆う透過カバーから構成されている。近年、赤外線検出素子の小型化に伴い、センサー全体のサイズが小さくなり、赤外線透過部である透過カバー及び赤外線検出素子の透過窓も小型化されている。このため、赤外線検出素子には微弱な赤外線を検出する感度が要求され、また、一方の赤外線透過部である透過カバー及び赤外線検出素子の透過窓には効率よく赤外線を透過することが要求される。これらの条件を満たし、さらにはマイクロレンズで赤外線を効率よく赤外線検出素子の赤外線受光部に集束させる赤外線検出素子及びその製造方法が、特開平９−１１３３５２号公報に開示されている。しかしながら、これは、赤外線透過部であるマイクロレンズの製造において、エッチングやフォトリソグラフィなどを用いた複雑な製造工程を必要とするため、非常にコストのかかるものであった。
【０００３】
これに対し、赤外線透過部をより低コストに抑える方法として、透過カバーを樹脂にて成形する方法が挙げられる。しかし、樹脂の場合、赤外線透過率ｔが高いポリエチレンであっても、例えば、波長１０μｍの赤外線に対して、厚さ１ｍｍで約５５％、厚さ２ｍｍで約３４％、厚さ３ｍｍで約２０％と、非常に赤外線透過率ｔが低い。このため、透過カバーの肉厚を極力薄くすることが、赤外線透過率ｔを高くする上で必要になる。しかし、透過カバーにはある程度の強度も要求されるため、透過カバーの肉厚が赤外線センサーの設計上のネックになっていた。そして、この透過カバーの肉厚を薄くする手段として、透過カバーのレンズ部をフレネルレンズで構成する方法も考えられるが、微小なフレネルレンズの場合、その形状によっては逆に集光効率が落ちてしまう場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、従来品と比べて、赤外線透過率の高い赤外線透過部を備えて感度を向上させた赤外線センサーを低コストで製造できる製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る赤外線センサーの製造方法は、赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子５を感光性及び赤外線透過性を有する素材６の外面６ｃに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成し、該微粒子層７をレンズアレイ８として、微粒子層７の外側より素材６の外面６ｃを露光した後、該微粒子層７を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係る赤外線センサーの製造方法は、ある光に対して一方が透過性を有して光をレンズのように集光し、他方が吸収性を有する粒径の略等しい２種類の球形微粒子５ａ，５ｂを混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材６の外面６ｃに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成し、前記光で該微粒子層７を通じて素材６の外面６ｃを露光した後、微粒子層７を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係る赤外線センサーの製造方法は、粒径の略等しい２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄを混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材６の外面６ｃに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成した後、２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄのうちのいずれか一方の球形微粒子５ｃ（５ｄ）のみを除去し、残った球形微粒子５ｄ（５ｃ）をマスクとして素材６の外面６ｃにアブレーション加工を施した後、残った球形微粒子５ｄ（５ｃ）を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項４に係る赤外線センサーの製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線センサーの製造方法において製造された赤外線透過部１をマスターとして凹凸面４を転写した金型９を作製し、該金型９を用いて成形加工することで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係る赤外線センサーの製造方法は、請求項４に記載の赤外線センサーの製造方法において作製された金型９或いは型３５にて赤外線透過性を有するフィルム１５を成形加工し、赤外線透過性を有する素材１６の外面１６ｃに貼り付けることで、赤外線センサーの赤外線検出部２に至る光路に配設する赤外線透過部１の外面１ｃに凹凸面４を形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図３乃至図１３に基づいて説明する。
【００１４】
本発明は赤外線センサーの製造方法であり、この赤外線センサーの製造方法で製造される赤外線センサーの一例を図１に示す。この赤外線センサーは図１（ａ）に示すように赤外線透過部１である透過カバー１９と赤外線検出部２である赤外線検出素子２０とから主に構成される。尚、透過カバー１９はポリエチレン等の赤外線透過率ｔの高い樹脂で形成する。既述の通り、赤外線センサーには、その小型化に伴って、微弱な赤外線を検出する感度が要求され、赤外線透過部１について言えば、赤外線透過率ｔの向上が求められている。そこで、本発明の赤外線センサーの透過カバー１９の表面１９ａには図１（ｂ）に示すような凹凸面４を施し、赤外線透過率ｔの向上を図っている。これは、透過カバー１９に赤外線が入射する際の反射ロス、即ち、透過カバー１９内に入射せずに透過カバー１９の表面１９ａで反射される赤外線の割合を低減しようというものである。この反射ロスは透過カバー１９に使用する素材１６の、使用する赤外線波長λに対する屈折率ｎによって決まり、使用する赤外線波長λに対する屈折率ｎが大きいほど反射ロスも大きくなる。したがって、空気（屈折率ｎａ＝１）との屈折率差が小さい界面にすれば、反射ロスが低減し、赤外線透過率ｔは向上する。図１（ｂ）に示す凹凸面４は、透過カバー１９の表面１９ａに、ある一定の寸法比からなる略正四角錐２１の凸部３を、使用する赤外線波長λに対してある一定の比のピッチＰを以って連続的に構成したものである。この凹凸面４を規定する具体的な指針としては、まず略正四角錐２１の高さＨを使用する赤外線波長λの０．１７〜０．２３倍（素材１６の使用する赤外線波長λに対する屈折率ｎを１．５とした場合）の範囲内の値に設定し、次にピッチＰ（略正四角錐２１の底辺の長さＢと同値である）が使用する赤外線波長λに対して０．２〜０．４λの範囲内になるようにピッチＰを決定する。このようにして規定される略正四角錐２１の凸部３を連続的に構成して形成される凹凸面４は、屈折率ｎが連続的に変化する界面となり、この界面では空気との屈折率差が漸次変化するため、反射ロスが低減し、赤外線透過率ｔを向上させることができる。尚、この効果は、実際に使用する赤外線波長λが１０μｍに対して、高さＨが２μｍで、ピッチＰが３．２μｍの略正四角錐を連続的に構成して形成される凹凸面をポリエチレン板の表面に施して試験をしたところ、この凹凸面を表面に施さない普通のポリエチレン板の赤外線透過率ｔが１６％だったのに対して、凹凸面を表面に施したポリエチレン板の方は赤外線透過率ｔが１９．５％となり、赤外線透過率ｔが３．５％向上したことによっても確認された。また、凹凸面４が曲面で形成されても同様の効果を得ることが可能である。例えば、曲面の稜線が正弦波形をしている曲面で凹凸面４を構成する場合では、正弦波の振幅が上記略正四角錐２１の高さＨに相当し、正弦波の周期が略正四角錐２１の底辺の長さＢ（＝ピッチＰ）に相当するので、ピッチＰが規定され、上記例と同じ効果を有する凹凸面４を形成することができる。また、上記例は凹凸面４を透過カバー１９の表面１９ａに施した例であるが、透過カバー１９のみに限らず、赤外線検出部２に至る光路に配設される赤外線透過部品についても表面を上記凹凸面４にすることで上記例と同じ効果を期待できる。
【００１５】
このように赤外線透過部１の表面１ａに高さＨが略λ／（４ｎ1/2）の略正四角錐２１の凸部３を０．２〜０．４λのピッチＰで設けて、赤外線透過部１の表面１ａを凹凸面４にすることで、凹凸面４が、屈折率ｎが連続的に変化する界面となり、この界面では空気との屈折率差が漸次変化するため、反射ロスが低減し、赤外線透過率ｔを向上させることができ、その結果、赤外線検出部２に届く赤外線量が増え、赤外線センサーの感度を向上させることができる。また、赤外線検出部２に届く赤外線量が増えるので、赤外線検出部２に必要な増幅器のゲインを小さくすることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、上記凹凸面４からなる赤外線透過部２は、反射防止膜と同じ効果があるので、界面での多重反射によるゴースト光を抑えることができ、高感度の微動検知センサーとして用いることができる。また、赤外線透過部１である透過カバー１９の表面１９ａを凹凸面４にすることによって反射ロスを低減させるため、赤外線透過部１への真空成膜プロセス等が不要で、低コストで赤外線センサーを製造することが可能となる。尚、上記赤外線センサーの使用する赤外線波長λを５〜１５μｍの範囲の赤外線とすることで、人体から放射される赤外線波長は上記波長帯域に入るので、高感度の人体検知用センサーとして用いることができる。
【００１６】
また、赤外線センサーの他の例を図２に示す。図２は赤外線センサーの赤外線透過部１の部分断面図を示すものである。この例は、表面１ａに高さＨが略λ／（４ｎ1/2）、ピッチＰが０．２〜０．４λの略正四角錐２１の凸部３を設けて、表面１ａに凸部３で構成される凹凸面４（図示略）を形成するとともに、裏面１ｂにも表面１ａと同じように凸部３で構成される凹凸面４（図示略）を形成した赤外線透過部１に対して赤外線が垂直に入射する場合を示すものである。ここで赤外線が赤外線透過部１を透過する際の反射ロスとしては、入射光２２が赤外線透過部１の表面１ａに入射する際、表面反射する光（表面反射光２５とする）と、赤外線透過部１を透過する光、即ち、透過光２３が赤外線透過部１の裏面１ｂを透過する際、裏面反射する光（裏面反射光２６とする）とがある。そして、この例の場合、入射界面１ｄ及び出射界面１ｅでの反射率Ｒは共に、Ｒ＝（ｎ−１／ｎ＋１）2で表せ、使用する赤外線波長に対する屈折率ｎが大きいほど反射ロスは大きいことになる。このように赤外線透過部１の表裏両面１ａ，１ｂで入射光２２及び透過光２３に上記反射率Ｒを乗じた量の反射ロスが生じることになる。そこで、本例のように赤外線透過部１の表面１ａに高さＨが略λ／（４ｎ1/2）、ピッチＰが０．２〜０．４λの略正四角錐２１の凸部３を設けて、表面１ａに凸部３で構成される凹凸面４を形成するとともに、赤外線透過部１の裏面１ｂにも表面１ａと同じように凸部３で構成される凹凸面４を形成することで、赤外線（入射光２２）が赤外線透過部１の表面１ａに入射する時の反射ロス及び赤外線（透過光２３）が赤外線透過部１の裏面１ｂから出射する時の反射ロスの両方を低減させることができるので、赤外線透過率ｔをさらに向上させることができ、その結果、赤外線検出部２に届く赤外線量がさらに増え、赤外線センサーの感度をより向上させることができる。尚、赤外線透過部１にポリエチレン樹脂を使用した場合、ポリエチレンの屈折率ｎは、ｎ＝１．５であるので、垂直入射に対する反射率Ｒは、Ｒ＝４％となり、入射する赤外線（入射光２２）を１００とすれば９６の赤外線が赤外線透過部１内を進行し、この９６の赤外線が赤外線透過部１内で赤外線透過部１の厚みに比例して吸収され、９６の赤外線のうち赤外線透過部１にて吸収された量を差し引いた量が赤外線透過部１の裏面１ｂに到達する赤外線（透過光２３）となり、このうちの９６％が裏面１ｂを透過して出射光２４として外部に出ることになる。
【００１７】
ところで、実際の赤外線透過率ｔ´は、使用する素材の赤外線透過率ｔに使用環境における因子が影響したものとなる。特に透過カバー１９（図１を参照）の表面１９ａの汚れによる実際の赤外線透過率ｔ´の低下は赤外線センサーの感度に著しく影響を及ぼす。したがって、透過カバー１９の表面１９ａに汚れがつきにくい処理、或いは汚れを除去しやすい処理を施しておくと、透過カバー１９の表面１９ａの汚れによる実際の赤外線透過率ｔ´の低下を極力抑えることができる。特に透過カバー１９の表面１９ａに付きやすい汚れとしては、透過カバー１９の表面１９ａに水分が付着後、乾燥する際に残渣として残る汚れである。このため、赤外線透過部１の表面１ａに撥水性処理を施しておけば、赤外線透過部１の表面１ａに水分が付着してもそのまま流れ落ちてしまい、汚れが付きにくくなるので、赤外線透過率ｔ´の低下を防止することができる。
【００１８】
上記のような赤外線センサーを製造する本発明の実施の形態の例（赤外線センサーの製造方法）を図３に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図３（ａ））。次に赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子５を素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成する（図３（ｂ））。続いて微粒子層７をレンズアレイ８として、微粒子層７の外側より素材６の表面６ａを露光する（図３（ｃ））。この時、微粒子層７を形成する個々の球形微粒子５は光をレンズのように集光するため、露光時における素材６の表面６ａの光強度分布は、均一粒径の球形微粒子５の粒径と同じピッチＰで繰り返されたものとなり、その結果、この光強度分布に対応した凹凸面４が素材６の表面６ａに形成される。尚、凹凸面４のピッチＰは使用する赤外線波長λに応じて都度変わるため、これに合わせて球形微粒子５の粒径を選定して、凹凸面４のピッチＰを適宜調節する。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、使用する球形微粒子５の粒径を任意に選定することにより、赤外線透過部１の表面１ａに凹凸面４を任意のピッチＰで設けることが容易にでき、また、凹凸面４の形成を一括して行うことができる。
【００１９】
次に本発明の実施の形態の他の例を図４に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図４（ａ））。次に赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子５を素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成するとともに、微粒子層７の上に、裏面２７ｂに接着剤を塗布した赤外線透過性を有する透明基材２７を積層する（図４（ｂ））。続いて透明基材２７の裏面２７ｂに接着した微粒子層７をレンズアレイ８として、透明基材２７の外側より素材６の表面６ａを露光する（図４（ｃ））。これによって、図３の例と同じく露光時における素材６の表面６ａの光強度分布は、均一粒径の球形微粒子５の粒径と同じピッチＰで繰り返されたものとなり、その結果、この光強度分布に対応した凹凸面４が素材６の表面６ａに形成される。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によっても、図３の例と同じ効果を期待できる。
【００２０】
次に本発明の実施の形態の他の例を図５に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図５（ａ））。次に粒径が互いに略等しく、ある光に対して透過性を有する球形微粒子５ａと、前記光に対して吸収性を有する球形微粒子５ｂとを混合して素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成する（図５（ｂ））。続いて前記光で微粒子層７を通じて素材６の表面６ａを露光する（図５（ｃ））。この時、微粒子層７を形成する２種類の球形微粒子５ａ，５ｂのうち、露光に用いた光に対して透過性を有する球形微粒子５ａは、光をレンズのように集光するため、素材６の表面６ａに凹部２８を形成する一方、露光に用いた光に対して吸収性を有する球形微粒子５ｂは、光を吸収し、マスクの役割をするため、素材６の表面６ａは露光されない。この結果、素材６の表面６ａには露光に用いた光に対して透過性を有する球形微粒子５ａを配した箇所だけ凹部２８が形成されることになり、２種類の球形微粒子５ａ，５ｂが略均一に混合しているとすれば、素材６の表面６ａに凹部２８が略等ピッチで形成される。この後、微粒子層７を除去すれば、素材６の表面６ａに略規則的な凹凸面４を得ることができる（図５（ｄ））。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、赤外線透過部１の表面１ａに微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面４の形成を一括して行うことができる。
【００２１】
次に本発明の実施の形態の他の例を図６に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過部１となる、感光性及び赤外線透過性を有した素材６を用意する（図６（ａ））。次に粒径の略等しい２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄを混合して素材６の表面６ａに一層に敷き詰めて微粒子層７を形成する（図６（ｂ））。続いて２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄのうち、球形微粒子５ｄのみを除去する（図６（ｃ））。この後、残った球形微粒子５ｃをマスクとして素材６の表面６ａにアブレーション加工を施す（図６（ｄ））。これによって素材６の表面６ａの球形微粒子５ｃを配した箇所を除く場所には凹部２８が形成され、２種類の球形微粒子５ｃ，５ｄが略均一に混合しているとすれば、素材６の表面６ａに凹部２８が略等ピッチで形成される。この後、球形微粒子５ｃを除去すれば、素材６の表面６ａに略規則的な凹凸面４を得ることができる（図６（ｅ））。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、赤外線透過部１の表面１ａに微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面４の形成も一括して行うことができる。
【００２４】
尚、上記図３乃至図６の例で述べた製造方法によって赤外線透過部１の裏面１ｂにも凹凸面４を形成することができるのは明らかである。
【００２５】
ところで、上述の図３乃至図６の例で示した赤外線透過部１の製造方法は全て金型を用いた成形加工によらない方法であって、本発明の赤外線透過部１の製造に金型を用いた成形加工による方法を適用しようとした場合、本発明の赤外線透過部１の表面１ａには微細な形状の加工を必要とするため、通常の金型を用いた成形加工による方法では実現が難しい。そこで、図７に示す赤外線透過部１の製造方法は、図３乃至図６の例で示した赤外線透過部１の製造方法のいずれかによって得られた赤外線透過部１をマスター３１として（図７（ａ））、これに電鋳を行って電鋳転写金型３２を作製し（図７（ｂ））、この電鋳転写金型３２を金型９として赤外線透過性を有する素材１６を成形加工することで（図７（ｃ））、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１を製造するものである（図７（ｄ））。このように電鋳であれば、マスター３１の表面３１ａの凹凸面４も十分転写できるため、精密な型加工が実現でき、本発明の赤外線透過部１の表面１ａの凹凸面４の加工も可能となる。
【００２８】
次に本発明の実施の形態の他の例を図８に示す。この例は、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１の製造方法を示すものである。まず、赤外線透過性を有するフィルム１５を用意し、これを図７の例で示した製造方法によって作製される金型９にて成形加工することで、フィルム１５の表面１５ａに凹凸面４を形成する（図８（ａ））。そして、このフィルム１５の表面１５ａが表となるように赤外線透過性を有する素材１６の表面１６ａに貼り付ける（図８（ｂ））。これにより、表面１ａに凹凸面４が形成された赤外線透過部１を製造することができる。このように本例に示す赤外線透過部１の製造方法によれば、様々な形状の赤外線透過部１にも上記フィルム１５を貼り付けることができるので、赤外線透過部１の形状に合わせて自在に凹凸面４を形成することができ、赤外線透過率ｔを向上させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子を感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成し、該微粒子層をレンズアレイとして、微粒子層の外側より素材の外面を露光した後、該微粒子層を除去することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、使用する球形微粒子の粒径を任意に選定することにより、赤外線センサーの赤外線透過部の外面に凹凸面を任意のピッチで設けることが容易にでき、また、凹凸面の形成を一括して行うことができる。
【００３０】
また、本発明の請求項２記載の発明にあっては、ある光に対して一方が透過性を有して光をレンズのように集光し、他方が吸収性を有する粒径の略等しい２種類の球形微粒子を混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成し、前記光で該微粒子層を通じて素材の外面を露光した後、微粒子層を除去することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、赤外線センサーの赤外線透過部の外面に微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面の形成を一括して行うことができる。
【００３１】
また、本発明の請求項３記載の発明にあっては、粒径の略等しい２種類の球形微粒子を混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成した後、２種類の球形微粒子のうちのいずれか一方の球形微粒子のみを除去し、残った球形微粒子をマスクとして素材の外面にアブレーション加工を施した後、残った球形微粒子を除去することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、赤外線センサーの赤外線透過部の外面に微細なマスク加工を容易に行うことができ、また、凹凸面の形成も一括して行うことができる。
【００３３】
また、本発明の請求項４記載の発明にあっては、請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線センサーの製造方法において製造された赤外線透過部をマスターとして凹凸面を転写した金型を作製し、該金型を用いて成形加工することにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、直接金型を製作することが困難な場合でも、既に他の製造方法で製造された赤外線センサーの赤外線透過部をマスターとすることにより、金型を容易に加工でき、赤外線透過部の微細な凹凸面の型成形が可能となる。
【００３６】
また、本発明の請求項５記載の発明にあっては、請求項４に記載の赤外線センサーの製造方法において作製された金型或いは型にて赤外線透過性を有するフィルムを成形加工し、赤外線透過性を有する素材の外面に貼り付けることにより、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成することで、様々な形状の赤外線透過部にも上記フィルムを貼り付けることができるので、赤外線センサーの赤外線透過部の形状に合わせて自在に凹凸面を形成することができ、赤外線透過率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態（赤外線センサーの製造方法）により製造される赤外線センサーの一例を示し、（ａ）は赤外線センサーの主要部の斜視図、（ｂ）は赤外線センサーの赤外線透過部の表面に施した凹凸面の斜視図、（ｃ）は赤外線センサーの赤外線透過部の表面に設けた凸部の断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態（赤外線センサーの製造方法）により製造される赤外線センサーの他例を示し、赤外線センサーの赤外線透過部の部分断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態の例を示し、（ａ）〜（ｃ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図４】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｃ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図５】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｄ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図６】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｅ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図７】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｄ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【図８】 本発明の実施の形態の他の例を示し、（ａ）〜（ｂ）は赤外線センサーの赤外線透過部の製造工程図である。
【符号の説明】
１ 赤外線透過部
１ａ 表面
１ｂ 裏面
１ｃ 外面
２ 赤外線検出部
３ 凸部
４ 凹凸面
５ 球形微粒子
５ａ 球形微粒子
５ｂ 球形微粒子
５ｃ 球形微粒子
５ｄ 球形微粒子
６ 素材
６ｃ 外面
７ 微粒子層
８ レンズアレイ
９ 金型
１０ バインダを添加した溶液
１１ ＳｉＯ２の球形微粒子
１２ 元型
１３ 堆積物
１４ 素材
１５ フィルム
１６ 素材
１６ｃ 外面
１８ 球形微粒子
２１ 略正四角錐
３５ 型
３７ （１１１）面
λ 赤外線波長
ｎ 使用する赤外線波長に対する屈折率
Ｈ 高さ
Ｐ ピッチ
Claims (5)
- 赤外線透過性を有する均一粒径の球形微粒子を感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成し、該微粒子層をレンズアレイとして、微粒子層の外側より素材の外面を露光した後、該微粒子層を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成したことを特徴とする赤外線センサーの製造方法。
- ある光に対して一方が透過性を有して光をレンズのように集光し、他方が吸収性を有する粒径の略等しい２種類の球形微粒子を混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成し、前記光で該微粒子層を通じて素材の外面を露光した後、微粒子層を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成したことを特徴とする赤外線センサーの製造方法。
- 粒径の略等しい２種類の球形微粒子を混合して感光性及び赤外線透過性を有する素材の外面に一層に敷き詰めて微粒子層を形成した後、２種類の球形微粒子のうちのいずれか一方の球形微粒子のみを除去し、残った球形微粒子をマスクとして素材の外面にアブレーション加工を施した後、残った球形微粒子を除去することで、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成したことを特徴とする赤外線センサーの製造方法。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線センサーの製造方法において製造された赤外線透過部をマスターとして凹凸面を転写した金型を作製し、該金型を用いて成形加工することで、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成したことを特徴とする赤外線センサーの製造方法。
- 請求項４に記載の赤外線センサーの製造方法において作製された金型或いは型にて赤外線透過性を有するフィルムを成形加工し、赤外線透過性を有する素材の外面に貼り付けることで、赤外線センサーの赤外線検出部に至る光路に配設する赤外線透過部の外面に凹凸面を形成したことを特徴とする赤外線センサーの製造方法。
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