(57)【要約】【課題】測定精度の高精度化を図ることが可能なガス測定装置を提供する。【解決手段】ガス測定装置１００は、光源１、第１受光素子２ａ、第２受光素子２ｂ、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２、駆動回路５、制御部５１及び信号処理部４を備える。光源１は、熱放射により赤外線を放射する。第１光学フィルタ３１は、ガスの吸収波長の赤外線を透過する。第２光学フィルタ３２は、参照波長の赤外線を透過する。信号処理部４は、アナログ信号処理部４０、Ａ／Ｄ変換回路４５ａ及び濃度演算部４５ｂを備える。制御部５１は、設定部５２により設定された光源１の抵抗値に基づいて、駆動回路５から光源１への投入電力が規定値となるように所定パルス幅を決定するように構成されている。駆動回路５は、制御部５１にて決定された所定パルス幅の駆動電圧を光源１へ供給するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、第１受光素子と、第２受光素子と、前記光源と前記第１受光素子との間に設けられた第１光学フィルタと、前記光源と前記第２受光素子との間に設けられた第２光学フィルタと、前記光源に所定パルス幅の駆動電圧を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御部と、前記第１受光素子の第１出力信号と前記第２受光素子の第２出力信号とに基づいて測定対象のガスの濃度を求める信号処理部と、を備え、
前記光源は、熱放射により赤外線を放射する発熱体を有する赤外光源であり、
前記第１光学フィルタは、測定対象のガスの吸収波長の赤外線を透過するように第１透過波長域が設定され、
前記第２光学フィルタは、前記ガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し前記第１透過波長域に重複しない第２透過波長域が設定されており、
前記信号処理部は、前記第１出力信号、前記第２出力信号それぞれを増幅するアナログ信号処理部と、前記アナログ信号処理部にて増幅された前記第１出力信号、前記第２出力信号それぞれをアナログ−ディジタル変換して出力するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路にてそれぞれディジタル化された前記第１出力信号と前記第２出力信号との比もしくは差分に基づいて前記ガスの濃度を演算する濃度演算部と、を備え、
前記制御部には、前記光源の抵抗値を設定する設定部が接続されており、前記制御部は、前記設定部により設定された抵抗値に基づいて、前記駆動回路から前記光源への投入電力が規定値となるように前記所定パルス幅を決定するように構成され、前記駆動回路は、前記制御部にて決定された前記所定パルス幅の前記駆動電圧を前記光源へ供給するように構成されている
ことを特徴とするガス測定装置。
【請求項２】
前記光源の周囲温度を測定するためのサーミスタと、前記サーミスタの第３出力信号から温度を求める温度演算部と、を備え、
前記Ａ／Ｄ変換回路は、前記第３出力信号、前記第１出力信号、前記第２出力信号を時系列的にアナログ−ディジタル変換するように構成され、
前記制御部は、前記駆動回路を制御する前に、前記温度演算部にて求めた温度に基づいて、前記光源の放射エネルギが所定値となるように前記所定パルス幅を補正する機能を有する
ことを特徴とする請求項１記載のガス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象ガスの濃度を測定するガス測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス測定装置としては、例えば、ガスセンサや、赤外線ガス分析装置等が知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１には、ガスセンサとして、図１５に示す構成のＣＯセンサ１２１が記載されている。
【０００４】
ＣＯセンサ１２１は、赤外線（「赤外光」ともいう。）を発生する光源１０５と、光源１０５からの赤外線を検出する２つの検出器１０６ａ、１０６ｂと、２つのフィルタ１０７ａ、１０７ｂとを備えている。また、ＣＯセンサ１２１は、２つの検出器１０６ａ、１０６ｂの差動出力からＣＯの濃度に関係する出力を発生する検出値処理手段を備えている。
【０００５】
ＣＯセンサ１２１は、光源１０５として、タングステンランプが用いられている。また、ＣＯセンサ１２１は、検出器１０６ａ、１０６ｂの各々が、例えば、サーモパイル、ボロメータ、焦電素子等の受光素子により構成されている。
【０００６】
フィルタ１０７ａの透過の窓は、ＣＯの吸収波長帯域である４．６μｍ波長帯域に設定されている。フィルタ１０７ｂの透過の窓は、ＣＯの吸収波長帯域及び対象環境に含まれる赤外吸収波長帯域以外である４．０μｍ波長帯域に設定されている。
【０００７】
特許文献２には、図１６に示す構成の赤外線ガス分析装置２００が記載されている。
【０００８】
赤外線ガス分析装置２００は、赤外光源２２２と、セル２２１と、測定用検出器２２４と、比較用検出器２２５と、測定用フィルタ２２６と、比較用フィルタ２２７と、を備えている。また、赤外線ガス分析装置２００は、光源ドライバ２２３と、温度センサ２２９と、温度センサアンプ２３０と、温度係数発生回路２３１と、ＰＷＭカウンタ２３２と、を備えている。また、赤外線ガス分析装置２００は、セル２２１に対して測定ガスＳと比較ガスＲとを一定周期で交互に供給するためのガス切換え供給装置２２８を備えている。
【０００９】
赤外線ガス分析装置２００は、赤外光源２２２の温度を検出する温度センサ２２９の検出結果に基づいて、赤外光源２２２を駆動するパルス電圧におけるパルス占有率を制御することで、赤外光源２２２に供給する電力を調整するように構成されている。パルス占有率は、パルス電圧の繰り返し周期ＴＰに対するパルス幅ＴＤの比率（ＴＤ／ＴＰ）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２３９６１１号公報
【特許文献２】特開平８−２８５７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本願発明者らは、ＣＯセンサ１２１において、光源１０５の製造ばらつきにより光源１０５の抵抗値がばらついた場合、ＣＯの濃度の測定精度が低下してしまうことがあると考えた。
【００１２】
また、本願発明者らは、赤外線ガス分析装置２００において、赤外光源２２２の製造ばらつきにより赤外光源２２２の抵抗値がばらついた場合、パルス電圧の大きさ及びパルス占有率が同じでも投入電力がばらつき、測定ガスＳの濃度の測定精度が低下してしまうことがあると考えた。
【００１３】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、測定精度の高精度化を図ることが可能なガス測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のガス測定装置は、光源と、第１受光素子と、第２受光素子と、前記光源と前記第１受光素子との間に設けられた第１光学フィルタと、前記光源と前記第２受光素子との間に設けられた第２光学フィルタと、前記光源に所定パルス幅の駆動電圧を供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御部と、前記第１受光素子の第１出力信号と前記第２受光素子の第２出力信号とに基づいて測定対象のガスの濃度を求める信号処理部と、を備え、前記光源は、熱放射により赤外線を放射する発熱体を有する赤外光源であり、前記第１光学フィルタは、測定対象のガスの吸収波長の赤外線を透過するように第１透過波長域が設定され、前記第２光学フィルタは、前記ガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し前記第１透過波長域に重複しない第２透過波長域が設定されており、前記信号処理部は、前記第１出力信号、前記第２出力信号それぞれを増幅するアナログ信号処理部と、前記アナログ信号処理部にて増幅された前記第１出力信号、前記第２出力信号それぞれをアナログ−ディジタル変換して出力するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路にてそれぞれディジタル化された前記第１出力信号と前記第２出力信号との比もしくは差分に基づいて前記ガスの濃度を演算する濃度演算部と、を備え、前記制御部には、前記光源の抵抗値を設定する設定部が接続されており、前記制御部は、前記設定部により設定された抵抗値に基づいて、前記駆動回路から前記光源への投入電力が規定値となるように前記所定パルス幅を決定するように構成され、前記駆動回路は、前記制御部にて決定された前記所定パルス幅の前記駆動電圧を前記光源へ供給するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
このガス測定装置において、前記光源の周囲温度を測定するためのサーミスタと、前記サーミスタの第３出力信号から温度を求める温度演算部と、を備え、前記Ａ／Ｄ変換回路は、前記第３出力信号、前記第１出力信号、前記第２出力信号を時系列的にアナログ−ディジタル変換するように構成され、前記制御部は、前記駆動回路を制御する前に、前記温度演算部にて求めた温度に基づいて、前記光源の放射エネルギが所定値となるように前記所定パルス幅を補正する機能を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のガス測定装置は、測定精度の高精度化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、実施形態１のガス測定装置の概略構成図である。図１（ｂ）は、実施形態１のガス測定装置における要部の概略断面図である。
【図２】図２（ａ）は、実施形態１のガス測定装置における赤外線放射素子の概略平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。
【図３】図３（ａ）は、実施形態１のガス測定装置における赤外線検出素子の概略平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。図３（ｃ）は、実施形態１のガス測定装置における赤外線検出素子の下面図である。
【図４】図４は、実施形態１のガス測定装置における赤外線受光ユニットの概略分解斜視図である。
【図５】図５は、実施形態１のガス測定装置における赤外線受光ユニットの概略斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、実施形態１のガス測定装置における赤外線受光ユニットの概略断面図である。図６（ｂ）は、実施形態１のガス測定装置における赤外線受光ユニットの別の概略断面図である。
【図７】図７は、実施形態１のガス測定装置における赤外線受光ユニットの要部の概略斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、実施形態１のガス測定装置の赤外線受光ユニットにおける要部の概略平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ概略断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）のＥ−Ｅ概略断面図である。
【図９】図９は、実施形態１のガス測定装置における赤外線受光ユニットの回路ブロックの裏面側から見た概略斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施形態１のガス測定装置の赤外線受光ユニットにおける第１光学フィルタの概略断面図である。図１０（ｂ）は、実施形態１のガス測定装置の赤外線受光ユニットにおける第２光学フィルタの概略断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、実施形態１のガス測定装置における赤外線放射素子の動作説明図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、実施形態１のガス測定装置における第１受光素子の動作説明図である。
【図１３】図１３は、実施形態２のガス測定装置の概略構成図である。
【図１４】図１４は、実施形態２のガス測定装置の動作説明図である。
【図１５】図１５は、従来例のＣＯセンサの構成を模式的に説明する図である。
【図１６】図１６は、他の従来例の赤外線ガス分析装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施形態１）
以下では、本実施形態のガス測定装置１００について図１に基づいて説明する。
【００１９】
ガス測定装置１００は、光源１と、第１受光素子２ａと、第２受光素子２ｂと、光源１と第１受光素子２ａとの間に設けられた第１光学フィルタ３１と、光源１と第２受光素子２ｂとの間に設けられた第２光学フィルタ３２と、を備える。また、ガス測定装置１００は、光源１に所定パルス幅の駆動電圧を供給する駆動回路５と、駆動回路５を制御する制御部５１と、を備える。また、ガス測定装置１００は、第１受光素子２ａの第１出力信号と第２受光素子２ｂの第２出力信号とに基づいて測定対象のガスの濃度を求める信号処理部４を備える。
【００２０】
光源１は、熱放射により赤外線を放射する発熱体を有する赤外光源である。
【００２１】
第１光学フィルタ３１は、測定対象のガスの吸収波長の赤外線を透過するように第１透過波長域が設定されている。
【００２２】
第２光学フィルタ３２は、測定対象のガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し前記第１透過波長域に重複しない第２透過波長域が設定されている。
【００２３】
信号処理部４は、アナログ信号処理部４０と、Ａ／Ｄ変換回路４５ａと、濃度演算部４５ｂと、を備える。アナログ信号処理部４０は、第１出力信号、第２出力信号それぞれを増幅するように構成されている。Ａ／Ｄ変換回路４５ａは、アナログ信号処理部４０にて増幅された第１出力信号、第２出力信号それぞれをアナログ−ディジタル変換して出力するように構成されている。濃度演算部４５ｂは、Ａ／Ｄ変換回路４５ａにてそれぞれディジタル化された第１出力信号と第２出力信号との比に基づいて測定対象のガスの濃度を演算するように構成されている。
【００２４】
制御部５１には、光源１の抵抗値を設定する設定部５２が接続されている。制御部５１は、設定部５２により設定された抵抗値に基づいて、駆動回路５から光源１への投入電力が規定値となるように所定パルス幅を決定するように構成されている。駆動回路５は、制御部５１にて決定された所定パルス幅の駆動電圧を光源１へ供給するように構成されている。これにより、ガス測定装置１００は、光源１の製造ばらつき等に起因して光源１の抵抗値がばらついていても、製造時に、予め測定した光源１の抵抗の測定値を設定部５２により抵抗値として設定することにより、光源１への投入電力のばらつきを抑制することが可能となり、測定精度の高精度化を図ることが可能となる。
【００２５】
ガス測定装置１００の各構成要素については、以下により詳細に説明する。
【００２６】
図１（ａ）に示した構成のガス測定装置１００は、測定対象のガス（以下、「検知対象のガス」ともいう。）の濃度を測定する赤外線式ガスセンサ（以下、「ガスセンサ」という。）である。なお、図１（ｂ）中の矢印付きの線は、ガスセンサにおいて光源１から放射された赤外線の進行経路を模式的に示したものである。
【００２７】
ガスセンサは、図１（ｂ）に示すように、光源１と各受光素子２ａ、２ｂとの間に配置された試料セル６を備えている。試料セル６は、検知対象のガスを含む気体もしくは検知対象のガスが導入されるセルである。ガスセンサでは、検知対象のガスの種類によって赤外線の吸収波長が異なるので、ガスの識別性を高めることが可能となる。吸収波長は、例えば、ＣＨ４（メタン）が３．３μｍ、ＣＯ２（二酸化炭素）が４．３μｍ、ＣＯ（一酸化炭素）が４．７μｍ、ＮＯ（一酸化窒素）が５．３μｍである。このため、ガス測定装置１００は、ガスセンサの場合、例えば、第１透過波長域の中心波長を、検知対象のガスの吸収波長に設定し、第２透過波長域の中心波長を、検知対象のガス及び他のガス（Ｈ２Ｏ、ＣＨ４、ＣＯ、ＮＯ等）での吸収のない波長に設定すればよい。また、ガス測定装置１００は、第１透過波長域の中心波長と第２透過波長域の中心波長との差が小さいほうが好ましい。これにより、ガス測定装置１００は、検知対象のガスが存在しないときに第１光学フィルタ３１を透過する赤外線の光量と第２光学フィルタ３２を透過する赤外線の光量との差を少なくすることが可能となる。ガス測定装置１００は、検知対象のガスが例えばＣＯ２の場合、第１透過波長域の中心波長を４．３μｍに設定し、第２透過波長域の中心波長を例えば３．９μｍに設定することができる。
【００２８】
光源１は、熱放射により赤外線を放射する発熱体を有する赤外光源であるから、赤外発光ダイオードに比べて広い波長域の赤外線を放射することができる。光源１は、第１透過波長域の中心波長及び第２透過波長域の中心波長を含む広帯域の赤外線を放射することができる。要するに、光源１は、第１光学フィルタ３１の透過波長域と第２光学フィルタ３２の透過波長域とを包含する波長域の赤外線を放射することができる。
【００２９】
光源１としては、例えば、赤外線を放射する赤外線放射素子１０と、この赤外線放射素子１０を収納したパッケージ１９と、を備えた赤外光源を用いることができる。
【００３０】
パッケージ１９としては、例えば、赤外線検出素子１０の前方に窓孔１９ｒを有し、窓材１９ｗにより窓孔１９ｒが塞がれている構成のものを用いることができる。
【００３１】
赤外線放射素子１０としては、例えば、図２に示す構成のものを用いることができる。図２に示した構成の赤外線放射素子１０は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）の製造技術等を利用して製造することができる。この赤外線放射素子１０は、基板１１と、基板１１の一表面側に設けられた薄膜部１２と、基板１１の厚み方向に貫通した孔１１ａと、薄膜部１２における基板１１側とは反対側に設けられた赤外線放射層１３と、を備えている。また、赤外線放射素子１０は、保護層１４と、赤外線放射層１３に電気的に接続された複数のパッド１６と、を備えている。保護層１４は、薄膜部１２における基板１１側とは反対側で赤外線放射層１３を覆うように形成されている。保護層１４は、赤外線放射層１３から放射される赤外線を透過可能な材料により形成されている。赤外線放射層１３と各パッド１６とは、配線１５を介して電気的に接続されている。
【００３２】
赤外線放射素子１０は、赤外線放射層１３への通電により赤外線放射層１３が発熱し、赤外線放射層１３から熱放射により赤外線が放射される。赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３は、赤外光源における発熱体を構成している。
【００３３】
基板１１としては、単結晶のシリコン基板を採用している。基板１１は、単結晶のシリコン基板に限らず、例えば、多結晶のシリコン基板等を採用することができる。
【００３４】
薄膜部１２は、例えば、基板１１側のシリコン酸化膜１２ａと、シリコン酸化膜１２ａにおける基板１１側とは反対側に積層されたシリコン窒化膜１２ｂとの積層膜により構成することができる。薄膜部１２は、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の単層構造でもよい。
【００３５】
赤外線放射層１３の材料としては、窒化タンタルを採用している。つまり、赤外線放射層１３は、窒化タンタル層からなる。赤外線放射層１３の材料は、窒化タンタルに限らず、例えば、窒化チタン、ニッケルクロム、タングステン、チタン、トリウム、白金、ジルコニウム、クロム、バナジウム、ロジウム、ハフニウム、ルテニウム、ボロン、イリジウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、オスミウム、レニウム、ニッケル、ホルミウム、コバルト、エルビウム、イットリウム、鉄、スカンジウム、ツリウム、パラジウム、ルテチウムを採用してもよい。また、赤外線放射層１３の材料としては、導電性ポリシリコンを採用してもよい。つまり、赤外線放射層１３は、導電性ポリシリコン層により構成してもよい。赤外線放射層１３について、高温で化学的に安定であり、且つ、シート抵抗の設計容易性という観点からは、窒化タンタル層、窒化チタン層、導電性ポリシリコン層等を採用することが好ましい。窒化タンタル層及び窒化チタン層は、その組成を変えることにより、シート抵抗を変えることが可能である。導電性ポリシリコン層は、不純物濃度を変えることにより、シート抵抗を変えることが可能である。なお、赤外線放射層１３の材料について、基板１１と赤外線放射層１３との線膨張係数差に伴う熱応力に起因して赤外線放射層１３が破壊されるのを防止するという観点からは、基板１１の材料との線膨張係数差が小さい材料が好ましい。
【００３６】
保護層１４は、シリコン窒化膜により構成してある。保護層１４は、シリコン窒化膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜により構成してもよいし、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造を有していてもよい。保護層１４は、耐湿性等の信頼性を確保するためのパッシベーション膜である。保護層１４は、赤外線放射層１３への通電時に赤外線放射層１３から放射される所望の波長域の赤外線に対する透過率が高いほうが好ましいが、透過率が１００％であることを必須とするものではない。
【００３７】
赤外線放射層１３の厚さは、赤外線放射層１３の低熱容量化を図るという観点から０．２μｍ以下とするのが好ましい。
【００３８】
薄膜部１２の厚さと赤外線放射層１３の厚さと保護層１４の厚さとの合計厚さは、薄膜部１２と赤外線放射層１３と保護層１４との積層構造の低熱容量化を図るという観点から、例えば、０．１μｍ〜１μｍ程度の範囲で設定することが好ましく、０．７μｍ以下とするのがより好ましい。
【００３９】
配線１５の材料としては、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ）を採用している。配線１５の材料は、特に限定するものではなく、例えば、金、銅等を採用してもよい。また、配線１５は、赤外線放射層１３と接する部分が赤外線放射層１３とオーミック接触が可能な材料であればよく、単層構造に限らず、多層構造でもよい。例えば、配線１５は、その厚さ方向において、赤外線放射層１３側から順に、第１層、第２層、第３層が積層された３層構造として、赤外線放射層１３に接する第１層の材料を高融点金属（例えば、クロム等）とし、第２層の材料をニッケルとし、第３層の材料を金としてもよい。
【００４０】
パッド１６の材料としては、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ）を採用している。パッド１６の材料は、配線１５と同じ材料を採用しているが、パッド１６の材料と異なる材料でもよい。
【００４１】
赤外線放射素子１０は、駆動回路５から一対のパッド１６間に与える入力電力を調整することにより、赤外線放射層１３に発生するジュール熱を変化させることができ、赤外線放射層１３の温度を変化させることができる。よって、赤外線放射素子１０は、赤外線放射層１３の温度を変化させることで赤外線放射層１３から放射される赤外線のピーク波長を変化させることができる。
【００４２】
パッケージ１９としては、例えば、キャンパッケージを採用することができる。キャンパッケージは、赤外線放射素子１０が実装される台座１９ａと、赤外線放射素子１０を覆うように台座１９ａに固着されるキャップ１９ｂと、を備え、キャップ１９ｂにおける赤外線放射素子１０の前方に窓孔１９ｒが形成された構成とすることができる。なお、台座１９ａには、赤外線放射素子１０への給電用の端子として、２本のリードピン１９ｄが厚み方向に貫通して設けられている。赤外線放射素子１０のパッド１６とリードピン１９ｄとは、金属細線（図示せず）を介して電気的に接続されている。パッケージ１９としては、キャンパッケージに限らず、例えば、セラミックパッケージ等を採用してもよい。
【００４３】
窓材１９ｗは、赤外線を透過する機能を有する。窓材１９ｗは、平板状のシリコン基板により構成してある。窓材１９ｗは、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板等でもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。また、窓材１９ｗとしては、レンズを採用することもできる。レンズは、半導体レンズ（例えば、シリコンレンズ等）により構成することができる。
【００４４】
半導体レンズの製造にあたっては、例えば、半導体基板（例えば、シリコン基板等）を準備する。その後には、所望のレンズ形状に応じて半導体基板との接触パターンを設計した陽極を半導体基板の一表面側に半導体基板との接触がオーミック接触となるように形成する。その後には、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液からなる電解液中で半導体基板の他表面側を陽極酸化することで除去部位となる多孔質部を形成する。その後には、当該多孔質部を除去することにより半導体レンズを形成する。なお、上述の半導体レンズからなるレンズは、例えば、半導体基板として半導体ウェハ（例えば、シリコンウェハ）を用い、多数のレンズを形成した後に、ダイシング等によって個々のレンズに分離すればよい。
【００４５】
レンズは、レンズ部と当該レンズ部を全周に亘って囲むフランジ部とが連続一体に形成されている半導体レンズが好ましい。これにより、光源１は、厚みが略一定で厚み方向の両面の各々が平面状であるフランジ部を備えることにより、レンズの光軸方向におけるレンズと赤外線放射素子１０との距離の精度を高めることが可能となる。
【００４６】
光源１の抵抗の測定値とは、室温（例えば、２５℃）下において光源１に電圧を印加したときに光源１に流れる電流を測定し、オームの法則から求めた値である。光源１の抵抗は、ガス測定装置１００の製造段階或いはガス測定装置１００の製造前に、予め測定すればよい。光源１の抵抗の測定値は、赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３の抵抗と、パッケージ１９の端子と赤外線放射層１３との間の電路の抵抗と、の合成抵抗の値である。光源１は、赤外線放射層１３で発生するジュール熱を大きくし、赤外線放射層１３から効率良く赤外線を放射させるという観点から、赤外線放射層１３の抵抗値が、電路の抵抗値よりも十分に大きいのが好ましい。言い換えれば、光源１は、光源１の抵抗の測定値が、赤外線放射層１３の抵抗値とみなせる程度に電路の抵抗値が小さいのが好ましい。
【００４７】
光源１は、赤外線放射素子１０とパッケージ１９とを備えた構成に限らず、例えば、ハロゲンランプ等を採用することもできる。
【００４８】
第１受光素子２ａは、第１光学フィルタ３１における光源１側とは反対側に配置されている。第２受光素子２ｂは、第２光学フィルタ３２における光源１側とは反対側に配置されている。第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとは、同じ構成であるのが好ましい。これにより、ガス測定装置１００は、第１受光素子２ａの特性と第２受光素子２ｂの特性とを略同じとすることが可能となる。
【００４９】
第１受光素子２ａは、第１光学フィルタ３１を透過した赤外線を受光して光電変換した第１出力信号を発生する。
【００５０】
第２受光素子２ｂは、第２光学フィルタ３２を透過した赤外線を受光して光電変換した第２出力信号を発生する。
【００５１】
第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとは、同一平面上で並んで配置されているのが好ましい。
【００５２】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つの受光部２ｒと、受光部２ｒに電気的に接続された２つの出力端子２ｊ、２ｋと、を備えた焦電素子を用いることができる。
【００５３】
受光部２ｒは、焦電体基板２ｇの表側、裏側それぞれに形成され互いに対向する第１電極２ｈ、第２電極２ｉと、焦電体基板２ｇにおいて第１電極２ｈと第２電極２ｉとに挟まれた部分２ｇｇと、を備えている。受光部２ｒは、第１電極２ｈを覆う赤外線吸収層２６を備えているのが好ましい。
【００５４】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂは、焦電体基板２ｇに、平面視において受光部２ｒの一部を除いて受光部２ｒを取り囲む孔２ｓが形成されている。
【００５５】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、焦電体基板２ｇの表側、裏側それぞれに形成され第１電極２ｈ、第２電極２ｉそれぞれに電気的に接続された第１配線２ｍ、第２配線２ｎを備えている。孔２ｓは、第１配線２ｍ及び第２配線２ｎを避けた位置に形成されている。また、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、第１出力端子２ｊと、第２出力端子２ｋと、を備えている。第１出力端子２ｊは、第１配線２ｍを介して第１電極２ｈに電気的に接続されている。第２出力端子２ｋは、第２配線２ｎを介して第２電極２ｉに電気的に接続されている。
【００５６】
焦電体基板２ｇは、焦電性を有する基板である。焦電体基板２ｇの自発分極の方向は、この焦電体基板２ｇの厚み方向に沿った一方向であり、図３（ｂ）の上方向である。
【００５７】
焦電体基板２ｇは、例えば、単結晶のＬｉＴａＯ３基板を採用することができる。焦電体基板２ｇの材料としては、ＬｉＴａＯ３を採用しているが、これに限らず、例えば、ＬｉＮｂＯ3、ＰｂＴｉＯ３、ＰＺＴ（：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ＰＺＴ−ＰＭＮ（：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ3）等を採用してもよい。
【００５８】
焦電体基板２ｇは、平面視形状を矩形状としてある。焦電体基板２ｇの平面視形状は、特に限定するものではない。
【００５９】
焦電体基板２ｇの厚さは、５０μｍに設定してあるが、この値に限定するものではない。焦電体基板２ｇの厚さは、例えば、薄いほうが第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々の感度を向上させる観点から好ましい。このため、焦電体基板２ｇの厚さは、３０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲で設定するのが好ましい。焦電体基板２ｇの厚さは、３０μｍよりも薄いと脆弱性による破損の懸念があり、１５０μｍよりも厚いと感度が低下してしまう懸念がある。
【００６０】
受光部２ｒの平面視形状は、長方形状としてある。受光部２ｒは、第１電極２ｈと、この第１電極２ｈに対向する第２電極２ｉとが同じ形状であり、第２電極２ｉが、第１電極２ｈの投影領域に一致するように配置されている。受光部２ｒは、第１電極２ｈと第２電極２ｉとで大きさが異なってもよい。
【００６１】
受光部２ｒの平面視形状は、長方形状に限らず、例えば、正方形状や、円形状、半円形状、楕円形状、半楕円形状、矩形以外の多角形状等でもよい。
【００６２】
第１電極２ｈ及び第２電極２ｉは、導電性を有し且つ検出対象の赤外線を吸収可能な導電膜により構成されている。この導電膜は、Ｎｉ膜からなる。導電膜は、Ｎｉ膜に限らず、例えば、ＮｉＣｒ膜や金黒膜等でもよい。この導電膜は、膜厚が厚いほうが、電気抵抗が小さくなる一方、膜厚が薄いほうが、赤外線の吸収量を高めることが可能となる。このため、受光部２ｒは、第１電極２ｈの膜厚を第２電極２ｉの膜厚よりも薄くしてもよい。受光部２ｒは、第１電極２ｈの膜厚と第２電極２ｉの膜厚とを同じとしてもよい。
【００６３】
第１電極２ｈの膜厚は、３０ｎｍに設定してあるが、この値に限定するものではない。第１電極２ｈの膜厚は、１００ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましい。第１電極２ｈは、例えば、蒸着法やスパッタ法等により形成することができる。
【００６４】
第２電極２ｉの膜厚は、１００ｎｍに設定してあるが、この値に限定するものではない。第２電極２ｉの膜厚は、４０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましい。第２電極２ｉは、例えば、蒸着法やスパッタ法等により形成することができる。
【００６５】
受光部２ｒは、第１電極２ｈの膜厚と第２電極２ｉの膜厚とを同じとする場合、第１電極２ｈ及び第２電極２ｉの膜厚を、例えば、４０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲で設定すればよい。
【００６６】
第１電極２ｈは、シート抵抗の値によって赤外線吸収率が変化する。第１電極２ｈの赤外線吸収率は、例えば、２０％〜５０％の範囲で設定するのが好ましい。第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々において赤外線吸収層２６を設けない場合、第１電極２ｈの赤外線吸収率の理論的な最大値は、５０％である。第１電極２ｈの赤外線吸収率が５０％となる第１電極２ｈのシート抵抗は、１８９Ω／□（１８９Ω／sq.）である。つまり、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、第１電極２ｈのシート抵抗を１８９Ω／□とすれば、第１電極２ｈの赤外線吸収率を最大とすることが可能となる。したがって、第１電極２ｈにおいて例えば４０％以上の赤外線吸収率を確保するためには、第１電極２ｈのシート抵抗を７３〜４９３Ω／□の範囲で設定すればよい。
【００６７】
第１電極２ｈの外周縁は、この第１電極２ｈを囲む孔２ｓの第１電極２ｈ側の開孔縁から離れているのが好ましい。これにより、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、高感度化を図りながらも、第１電極２ｈと第２電極２ｉとの短絡をより確実に抑制することが可能となる。
【００６８】
また、第２電極２ｉの外周縁は、この第２電極２ｉを囲む孔２ｓの第２電極２ｉ側の開孔縁から離れているのが好ましい。これにより、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、第１電極２ｈと第２電極２ｉとの短絡をより確実に抑制することが可能となり、電気的安定性の低下を抑制することが可能となる。
【００６９】
赤外線吸収層２６は、焦電体基板２ｇの表側で、平面視において孔２ｓで囲んだ領域全体を覆うように形成されているのが好ましい。赤外線吸収層２６は、樹脂中に、カーボン系微粉末、金属系微粉末、金属酸化物系微粉末の群から選択される少なくとも１種の導電性微粉末が分散された樹脂層からなる。
【００７０】
赤外線吸収層２６は、上述のように、樹脂中に、カーボン系微粉末、金属系微粉末、金属酸化物系微粉末の群から選択される少なくとも１種の導電性微粉末が分散された樹脂層により構成される。導電性微粉末は、導電性を有する微粉末である。赤外線吸収層２６における導電性微粉末の体積濃度は、１７％に設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。導電性微粉末の体積濃度は、例えば、１〜３０％程度の範囲内で設定することができる。これにより、赤外線吸収層２６は、導電性を有するが、第１電極２ｈに比べて比抵抗が大きくなる。
【００７１】
赤外線吸収層２６は、樹脂に導電性微粉末を分散させ有機溶剤を混合させたペースト（印刷インク）を、例えば、スクリーン印刷法、グラビア印刷法等により印刷してから、ベークすることで硬化させることによって形成することができる。赤外線吸収層２６の形成にあたっては、例えば、ペーストにおける導電性微粉末の組成を８．５％とすれば、赤外線吸収層２６における導電性微粉末の体積濃度を１７％程度とすることが可能である。
【００７２】
赤外線吸収層２６は、より広い温度範囲で化学的及び物理的に安定していることが望ましい。このため、赤外線吸収層２６の樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。
【００７３】
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、これらの熱硬化性樹脂のうち、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々における検出対象の赤外線の吸収率がより高い熱硬化性樹脂を採用することが好ましい。これにより、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、赤外線吸収層２６の厚みを薄くすることが可能となり、感度をより高めることが可能となる。赤外線吸収層２６の樹脂は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々における検出対象の赤外線に対する吸収率が３０％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。
【００７４】
検出対象の赤外線の波長が３〜８μｍ、特に３〜５μｍの範囲内にある場合、赤外線吸収層２６の樹脂としては、水酸基を含む樹脂が好ましい。水酸基を含む樹脂は、多分子間で水素結合しているため、３μｍ付近から長波長側にかけて赤外線を吸収する特性を有している。この種の樹脂としては、フェノール系樹脂が挙げられる。フェノール系樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、シクロペンタジエン、フェノール重合体、ナフタレン型フェノール樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７５】
カーボン系微粉末としては、固体炭素材料で赤外線吸収率が高く、樹脂中に分散できる微粉末が適している。この種のカーボン系微粉末としては、例えば、非晶質（微結晶）炭素として分類される、カーボンブラック、カーボンファイバー、黒鉛等や、ナノカーボンとして分類される、フラーレン、ナノチューブ、グラフェン等が挙げられる。特に、カーボンブラックは、粒子径が小さく、化学的にも安定しており、好ましい。
【００７６】
金属系微粉末に関しては、粒子径が０．１μｍ程度以下の金属系微粉末が、赤外線を吸収する性質があり、幅広い赤外波長域で吸収率が高いという特徴を有している。そして、この特徴は、金属の種類に依存しない。このため、金属系微粉末の材料としては、化学的に安定なＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ等の貴金属や、耐熱性の高いＷ、Ｍｏ等の高融点金属や、微粉末の作りやすいＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎや、それらの２種以上の合金等、が挙げられる。
【００７７】
金属酸化物系微粉末の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium TinOxide）、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）等が挙げられる。
【００７８】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、赤外線吸収層２６を設けたことにより、赤外線吸収率を高めることが可能となり、且つ、赤外線吸収層２６が第１電極２ｈとともに焦電体基板２ｇの自発分極で発生した電荷を集める電極として機能するため、焦電電流の検出領域を大きくすることが可能となる。よって、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂは、赤外線吸収層２６を設けていない場合に比べて、高感度化を図ることが可能となる。
【００７９】
焦電体基板２ｇの表側の第１配線２ｍ及び第１出力端子２ｊは、材料、厚みそれぞれを第１電極２ｈと同じとしてあるのが好ましい。これにより、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々の形成にあたっては、第１配線２ｍ及び第１出力端子２ｊを第１電極２ｈと同時に形成することが可能となり、且つ、第１電極２ｈと第１配線２ｍと第１出力端子２ｊとを連続膜として形成することが可能となる。
【００８０】
焦電体基板２ｇの裏側の第２配線２ｎ及び第２出力端子２ｋは、材料、厚みそれぞれを第２電極２ｉと同じとしてあるのが好ましい。これにより、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々の形成にあたっては、第２配線２ｎ及び第２出力端子２ｋを第２電極２ｉと同時に形成することが可能となり、且つ、第２電極２ｉと第２配線２ｎと第２出力端子２ｋとを連続膜として形成することが可能となる。
【００８１】
ガス測定装置１００は、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとが、１枚の焦電体基板２ｇに形成されたものとすることができる。これにより、ガス測定装置１００は、容易に、第１受光素子２ａの特性と第２受光素子２ｂの特性とを略同じとすることが可能となる。第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとが１枚の焦電体基板２ｇに形成された赤外線検出素子２０は、平面視において受光部２ｒを取り囲み厚み方向に貫通する孔２ｓが形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０は、受光部２ｒ同士を熱絶縁することが可能となり、また、突発的なノイズであるポップコーンノイズを低減することが可能となる。
【００８２】
赤外線検出素子２０は、焦電体基板２ｇにおいて２つの受光部２ｒの並ぶ方向の両端部の各々に、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとが設けられている。また、赤外線検出素子２０は、２つの受光部２ｒの並ぶ方向に直交し且つ焦電体基板２ｇの中心を通る平面を対称面として面対称となるように、各受光部２ｒ、各第１配線２ｍ、各第２配線２ｎ、各第１出力端子２ｊ、各第２出力端子２ｋ及び各孔２ｓが設けられている。
【００８３】
赤外線検出素子２０は、受光部２ｒの第１電極２ｈに電気的に接続された第１出力端子２ｊと、この受光部２ｒの第２電極２ｉに電気的に接続された第２出力端子２ｋとが、焦電体基板２ｇの厚み方向において重ならないように配置されている。これにより、赤外線検出素子２０は、各受光素子２ａ、２ｂの各々において、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとの間の寄生容量を低減することが可能となる。また、赤外線検出素子２０は、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとの間の沿面距離を長くすることが可能となる。
【００８４】
ガス測定装置１００は、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとが、別々の焦電体基板２ｇに形成されたものでもよい。この場合、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとは、製造時に同じ焦電体ウェハに形成され、この焦電体ウェハから切り出されたもの同士を用いるのが好ましい。焦電体ウェハは、焦電体基板２ｇを多数個取りすることが可能なウェハである。
【００８５】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂは、焦電素子に限らず、他の熱型の赤外線検出素子（例えば、サーモパイル、抵抗ボロメータ等）でもよい。第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂは、量子型の赤外線検出素子でもよい。要するに、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂは、熱型の赤外線検出素子、量子型の赤外線検出素子等の光電変換素子であればよい。
【００８６】
ガス測定装置１００は、赤外線検出素子２０を備えた赤外線受光ユニット２（以下、「受光ユニット２」という。）を備えている。要するに、受光ユニット２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂを備えている。
【００８７】
受光ユニット２は、図４〜６に示すように、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂが収納されたパッケージ２９を備えている。なお、図７は、受光ユニット２の要部の概略斜視図である。
【００８８】
第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとは、光源１の光軸に直交する一平面上において、この光軸と当該一平面との交点を中心として点対称となるように配置されているのが好ましい。
【００８９】
受光ユニット２は、赤外線検出素子２０と、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と、基板４３と、パッケージ２９とを備えている。
【００９０】
赤外線検出素子２０は、上述のように、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂを有する。第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２は、第１受光素子２ａ、第２受光素子２ｂそれぞれの受光面（図６（ａ）における上面）の前方に配置されている。基板４３は、赤外線検出素子２０が実装される。パッケージ２９は、赤外線検出素子２０、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２及び基板４３を収納する。
【００９１】
パッケージ２９は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の光入射面（図６（ａ）、図１０（ａ）、（ｂ）における上面）側にある窓孔２９ｃと、窓孔２９ｃを塞ぎ赤外線を透過可能な窓材２９ｗと、を備える。これにより、受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２がパッケージ２９内に収納され、外気に曝されるのを抑制することが可能となる。よって、受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２それぞれのフィルタ特性（分光特性）の経時変化を抑制することが可能となる。
【００９２】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、上述のように、１つの受光部２ｒと、受光部２ｒに電気的に接続された第１出力端子２ｊ及び第２出力端子２ｋと、を備えた焦電素子である。
【００９３】
受光ユニット２は、赤外線検出素子２０が、基板４３に実装されている。第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとが別々のチップの場合には、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂを基板４３に実装すればよい。
【００９４】
基板４３は、電気絶縁性を有する絶縁性基材４３ａと、２つの第１リード端子４３ｊと、２つの第２リード端子４３ｋと、を備えている。受光ユニット２は、絶縁性基材４３ａの厚み方向と赤外線検出素子２０の厚み方向とが一致するように、赤外線検出素子２０が基板４３に実装されている。
【００９５】
基板４３は、例えば、ＭＩＤ（Molded InterconnectDevices）基板、部品内蔵基板、セラミック基板、プリント基板等により構成することができる。ＭＩＤ基板は、樹脂成形品からなる絶縁性基材４３ａの表面に第１リード端子４３ｊ、第２リード端子４３ｋや、その他の配線を適宜形成すればよい。
【００９６】
受光ユニット２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々の第１出力端子２ｊと基板４３の各第１リード端子４３ｊとが、導電性接着剤からなる第１接合部７ｊ（図８（ａ）、（ｂ）参照）を介して電気的に接続される。また、受光ユニット２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々の第２出力端子２ｋと、基板４３の各第２リード端子４３ｋとが、導電性接着剤からなる第２接合部７ｋ（図８（ｃ）参照）を介して電気的に接続される。導電性接着剤は、例えば、ＡｇまたはＡｕ粉末を含んだエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂の接着剤である。導電性接着剤としては、導電ペーストを用いることができる。導電ペーストは、例えば、銀ペースト、金ペースト、銅ペースト等である。
【００９７】
導電性接着剤としては、有機樹脂系の導電性接着剤を採用するのが好ましい。これにより、受光ユニット２は、基板４３から赤外線検出素子２０への熱伝導を抑制することが可能となる。
【００９８】
絶縁性基材４３ａは、赤外線検出素子２０を位置決めする突起４３ｃが形成されている。突起４３ｃは、絶縁性基材４３ａの厚み方向の一面側において、この厚み方向に沿った方向に突出している。突起４３ｃは、互いに隣り合う第１リード端子４３ｊと第２リード端子４３ｋとの間で、絶縁性基材４３ａにおける赤外線検出素子２０の搭載予定領域の外側から突出している。絶縁性基材４３ａにおける赤外線検出素子２０の搭載予定領域は、平面視において赤外線検出素子２０が重なる領域である。
【００９９】
絶縁性基材４３ａには、２つの受光部２ｒの並ぶ方向の両側の各々において、突起４３ｃが１つずつ形成されている。これにより、受光ユニット２は、赤外線検出素子２０を２つの突起４３ｃにより位置決めでき、２つの受光部２ｒの並ぶ方向における赤外線検出素子２０の位置精度を高めることが可能となるから、赤外線検出素子２０の位置精度に起因する冗長設計が不要となり、小型化及び感度の向上を図ることが可能となる。また、受光ユニット２は、突起４３ｃが無い場合や例えば赤外線検出素子２０の四隅それぞれの近傍に突起が位置している場合等に比べて、第１電極２ｈと第２電極２ｉとの短絡の発生を抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。また、受光ユニット２は、第１電極２ｈと第２電極２ｉとの間のリークに伴う浮動電荷によるノイズの発生を抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比の向上及び高感度化を図ることが可能となる。
【０１００】
また、受光ユニット２は、突起４３ｃの突出寸法が、第１接合部７ｊの高さ寸法よりも大きいことが好ましい。これにより、受光ユニット２は、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとが第１接合部７ｊを介して短絡するのをより確実に抑制することが可能となる。
【０１０１】
基板４３は、第１リード端子４３ｊが、赤外線検出素子２０の搭載予定領域の外側に設けられ、第２リード端子４３ｋが、赤外線検出素子２０の搭載予定領域と当該搭載予定領域の外側とに跨って設けられている。そして、第１接合部７ｊは、赤外線検出素子２０の表側に設けられている。一方、第２接合部７ｋは、赤外線検出素子２０の裏側に設けられている。よって、受光ユニット２は、第１リード端子４３ｊ及び第２リード端子４３ｋが、赤外線検出素子２０の搭載予定領域と当該搭載予定領域の外側とに跨って設けられている場合に比べて、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとが短絡するのをより確実に抑制することが可能となる。
【０１０２】
基板４３の絶縁性基材４３ａは、各受光部２ｒの投影領域に熱絶縁用の穴４３ｂが設けられていることが好ましい。これにより、受光ユニット２は、受光部２ｒと絶縁性基材４３ａとの間の熱絶縁性を高めることが可能となり、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂそれぞれの感度の向上を図ることが可能となる。熱絶縁用の穴４３ｂは、各受光部２ｒに対して１つずつ設けてもよいが、投影視で２つの受光部２ｒに跨って設けられているのが好ましい。
【０１０３】
また、絶縁性基材４３ａは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を位置決めする位置決め部４３ｄが形成されている。位置決め部４３ｄは、絶縁性基材４３ａの厚み方向の一面側において、この厚み方向に沿った方向に突出している。
【０１０４】
位置決め部４３ｄは、壁部４３ｅと、支持部４３ｆと、を備えている。壁部４３ｅは、平面視で第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２との並ぶ方向に直交する方向おける第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の位置を規定するように形成されている。支持部４３ｆは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が架設されるように形成されている。壁部４３ｅ及び支持部４３ｆは、平面視で第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２との並ぶ方向に直交する方向おける両側の各々に形成されている。これにより、受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２と、第１受光素子２ａ、第２受光素子２ｂとの相対的な位置精度を高めることが可能となる。よって、受光ユニット２は、小型化及び高感度化を図ることが可能となる。なお、支持部４３ｆからの壁部４３ｅの高さ寸法は、特に限定するものではなく、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の厚さ寸法よりも小さくてもよい。
【０１０５】
第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、例えば、壁部４３ｅに対して接着剤により固定することが好ましい。これにより、受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を支持部４３ｆに対して接着剤により固定する場合に比べて、第１受光素子２ａと第１光学フィルタ３１との距離、第２受光素子２ｂと第２光学フィルタ３２との距離、それぞれの精度を高めることが可能となる。受光ユニット２は、支持部４３ｆの突出寸法が赤外線検出素子２０の厚み寸法よりも大きく、赤外線検出素子２０の厚み方向において第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と赤外線検出素子２０との間に間隙があることが好ましい。これにより、受光ユニット２は、赤外線検出素子２０と第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２とを熱絶縁することが可能となり、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂそれぞれの高感度化を図ることが可能となる。
【０１０６】
受光ユニット２は、壁部４３ｅに、窪み部４３ｇが形成されている。窪み部４３ｇは、壁部４３ｅの先端面、壁部４３ｅにおける第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２との対向面が開放されるように形成されている。受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が、窪み部４３ｇ内の接着剤からなる接着部９（図６（ｂ）参照）により壁部４３ｅに固定されていることが好ましい。これにより、受光ユニット２は、製造時に、接着剤の塗布量を安定させることが可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる。接着部９の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等を採用することができる。接着剤は、熱硬化型の接着剤でもよいが、紫外線硬化型の接着剤を採用するのがより好ましい。
【０１０７】
第１光学フィルタ３１は、例えば、図１０（ａ）に示すように、基板３１ｓと、第１フィルタ部３１ａと、第２フィルタ部３１ｂと、を備えている。また、第２光学フィルタ３２は、例えば、図１０（ｂ）に示すように、基板３２ｓと、第３フィルタ部３２ａと、第４フィルタ部３２ｂと、を備えている。基板３１ｓ、３２ｓは、赤外線を透過可能なものである。基板３１ｓ、３２ｓとしては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、サファイア基板、酸化マグネシウム基板等を採用することができる。受光ユニット２は、第２フィルタ部３１ｂと第４フィルタ部３２ｂとを同じ構成とすることができる。これにより、受光ユニット２は、第２フィルタ部３１ｂの分光特性と第４フィルタ部３２ｂの分光特性とを略同じとすることが可能となる。
【０１０８】
第１フィルタ部３１ａは、例えば、λ／４多層膜３４と、波長選択層３５と、λ／４多層膜３６とで構成されるバンドパスフィルタとすることができる。λ／４多層膜３４は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい複数種類の薄膜（図示例では、２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂ）が積層された多層膜である。λ／４多層膜３６は、複数種類の薄膜（図示例では、２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂ）が積層された多層膜である。波長選択層３５は、λ／４多層膜３４とλ／４多層膜３６との間に介在する。波長選択層３５は、選択波長に応じて光学膜厚を各薄膜３１ａａ、３１ａｂの光学膜厚とは異ならせてある。λ／４多層膜３４及びλ／４多層膜３６は、屈折率周期構造を有していればよく、３種類以上の薄膜を積層したものでもよい。薄膜の材料としては、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ等を採用することができる。ＳｉＯｘは、ＳｉＯやＳｉＯ２である。ＳｉＮｘは、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等である。
【０１０９】
第１フィルタ部３１ａは、屈折率周期構造の中に光学膜厚の異なる波長選択層３５を設けることで、屈折率周期構造に局所的な乱れを導入することにより、第１反射帯域の中に第１反射帯域幅に比べてスペクトル幅の狭い第１透過波長域（第１透過帯域）を局在させることができる。第１フィルタ部３１ａは、波長選択層３５の光学膜厚を適宜変化させることによって、第１透過波長域の透過ピーク波長を変化させることができる。
【０１１０】
第１フィルタ部３１ａの選択波長は、第１フィルタ部３１ａの第１透過波長域の中心波長である。
【０１１１】
第３フィルタ部３２ａは、例えば、λ／４多層膜３７と、波長選択層３８と、λ／４多層膜３９とで構成されるバンドパスフィルタとすることができる。λ／４多層膜３７は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい複数種類の薄膜（図示例では、２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂ）が積層された多層膜である。λ／４多層膜３９は、複数種類の薄膜（図示例では、２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂ）が積層された多層膜である。波長選択層３８は、λ／４多層膜３７とλ／４多層膜３９との間に介在する。波長選択層３８は、選択波長に応じて光学膜厚を各薄膜３２ａａ、３２ａｂの光学膜厚とは異ならせてある。λ／４多層膜３７及びλ／４多層膜３９は、屈折率周期構造を有していればよく、３種類以上の薄膜を積層したものでもよい。薄膜の材料としては、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ等を採用することができる。
【０１１２】
第１フィルタ部３１ａの薄膜３１ａａ、３１ａｂと第３フィルタ部３２ａの薄膜３２ａａ、３２ａｂとはそれぞれ同じ材料を採用することができる。
【０１１３】
第３フィルタ部３２ａは、屈折率周期構造の中に光学膜厚の異なる波長選択層３８を設けることで、屈折率周期構造に局所的な乱れを導入することにより、第２反射帯域の中に第２反射帯域幅に比べてスペクトル幅の狭い第２透過波長域（第２透過帯域）を局在させることができる。第３フィルタ部３２ａは、波長選択層３８の光学膜厚を適宜変化させることによって、第２透過波長域の透過ピーク波長を変化させることができる。
【０１１４】
第３フィルタ部３２ａの選択波長は、第３フィルタ部３２ａの第２透過波長域の中心波長である。
【０１１５】
第２フィルタ部３１ｂは、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい複数種類の薄膜（図示例では、２種類の薄膜３１ｂａ、３１ｂｂ）が積層された多層膜である。第２フィルタ部３１ｂは、相対的に屈折率の高い薄膜の材料として、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ等を採用することができ、相対的に屈折率の低い薄膜の材料として、例えば、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ等を採用することができる。
【０１１６】
第４フィルタ部３２ｂは、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい複数種類の薄膜（図示例では、２種類の薄膜３２ｂａ、３２ｂｂ）が積層された多層膜である。第４フィルタ部３２ｂは、相対的に屈折率の高い薄膜の材料として、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ等を採用することができ、相対的に屈折率の低い薄膜の材料として、例えば、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ等を採用することができる。
【０１１７】
ガスセンサでは、検知対象のガスの種類によって赤外線の吸収波長が異なるので、ガスの識別性を高めることが可能となる。吸収波長は、例えば、ＣＨ４が３．３μｍ、ＣＯ２が４．３μｍ、ＣＯが４．７μｍ、ＮＯが５．３μｍである。このため、受光ユニット２は、例えば、第１フィルタ部３１ａの第１中心波長を検知対象のガスの吸収波長に設定し、第３フィルタ部３２ａの第２中心波長を検知対象のガス及び他のガス（Ｈ２Ｏ、ＣＨ４、ＣＯ、ＮＯ等）での吸収のない波長（参照波長）に設定すればよい。第１フィルタ部３１ａ及び第３フィルタ部３２ａとしては、透過スペクトルの半値全幅が狭いバンドパスフィルタが好ましい。また、受光ユニット２は、第１フィルタ部３１ａの中心波長と第３フィルタ部３２ａの中心波長との差が小さい方が好ましい。これにより、受光ユニット２は、検知対象のガスが存在しないときの第１フィルタ部３１ａを透過する赤外線の光量と第３フィルタ部３２ａを透過する赤外線の光量との差を少なくすることが可能となる。受光ユニット２は、ガスセンサの検知対象のガスが例えば二酸化炭素の場合、第１フィルタ部３１ａの中心波長を４．３μｍに設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長を例えば３．９μｍに設定することができる。
【０１１８】
第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２とは、１チップ化したものでもよい。
【０１１９】
また、受光ユニット２は、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２を備えている。第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２は、基板４３に設けられている。
【０１２０】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々が焦電素子の場合、第１受光素子２ａから出力される第１出力信号、第２受光素子２ｂから出力される第２出力信号は、いずれもアナログの電流信号となる。このため、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２の各々は、例えば、電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路により変換された電圧信号のうち所定の周波数帯域の電圧を増幅する電圧増幅回路（バンドパスアンプ）と、を備えた構成とすることができる。ガス測定装置１００は、第１増幅回路４１と第２増幅回路４２とで、アナログ信号処理部４０（図１（ａ）参照）を構成している。
【０１２１】
受光ユニット２は、基板４３、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２等により、回路ブロック４４を構成している。したがって、受光ユニット２は、回路ブロック４４が、パッケージ２９に収納されている。これにより、ガス測定装置１００は、第１受光素子２ａと第１増幅回路４１との間の配線長、第２受光素子２ｂと第２増幅回路４２との間の配線長それぞれを短くすることが可能となり、Ｓ／Ｎ比や感度を向上させることが可能となる。
【０１２２】
なお、受光ユニット２は、第１増幅回路４１と第２増幅回路４２とを集積化して１チップのＩＣ素子とし、パッケージ２９内に設けてもよい。つまり、受光ユニット２は、アナログ信号処理部４０を１チップのＩＣ素子とし、パッケージ２９内に設けてもよい。また、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２の各々は、複数のディスクリート部品を適宜接続して構成してもよい。
【０１２３】
受光ユニット２は、基板４３の厚み方向の一面側に第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂが配置され、基板４３の厚み方向の他面側に第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２が配置されているのが好ましい。これにより、受光ユニット２は、基板４３の厚み方向の上記一面側において第１受光素子２ａ、第２受光素子２ｂの側方に第１増幅回路４１、第２増幅回路４２がそれぞれ配置されている場合に比べて、小型化を図ることが可能となる。また、受光ユニット２は、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２それぞれで発生した熱が第１受光素子２ａ、第２受光素子２ｂへ伝熱されることを、より抑制することが可能となる。
【０１２４】
第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２の各々は、ベアチップのＩＣ素子により形成されており、基板４３の上記他面側に設けた凹部４３ｙ（図６、９参照）の内底面に、エポキシ樹脂等のダイボンド材により固定されている。また、基板４３には、図９に示すように、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２が導電性の金属細線（ワイヤ）４７を介して電気的に接続される導電部４６を備えている。金属細線４７の材料としては、例えば、金、アルミニウム、銅等を採用することができる。導電部４６としては、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２への給電用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ｓと、グランド用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ｇと、がある。また、導電部４６としては、第１増幅回路４１の出力信号を取り出す第１出力用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ａと、第２増幅回路４２の出力信号を取り出す第２出力用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ｂと、がある。
【０１２５】
第１増幅回路４１、第２増幅回路４２及び各金属細線４７は、封止材料（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等）からなる封止部（図示せず）により覆われているのが好ましい。これにより、受光ユニット２は、各金属細線４７の断線や各金属細線４７とパッケージ２９との接触を防止することが可能となる。
【０１２６】
受光ユニット２のパッケージ２９としては、例えば、キャンパッケージを採用することができる。キャンパッケージは、台座２９ａと、台座２９ａに固着されるキャップ２９ｂとを備え、キャップ２９ｂにおける第１受光素子２ａ及び第２受光素子の前方に１つの窓孔２９ｃが形成された構成とすることができる。
【０１２７】
台座２９ａは、金属製である。台座２９ａは、円板状に形成されている。キャップ２９ｂは、金属製である。キャップ２９ｂは、缶状に形成されている。具体的には、キャップ２９ｂは、筒体２９ｂａと、筒体２９ｂａの第１端部から外方へ突出した第１フランジ２９ｂｂと、筒体２９ｂａの第２端部から内方へ突出した第２フランジ２９ｂｃと、を有する。筒体２９ｂａは、円筒状の形状としてある。筒体２９ｂａは、円筒状に限らず、筒状の形状であればよく、例えば、角筒状でもよい。第１フランジ２９ｂｂの外周形状は、円形状である。第１フランジ２９ｂｂの外周形状は、円形状に限らず、例えば、楕円形状や多角形状等でもよい。窓孔２９ｃは、第２フランジ２９ｂｃにより囲まれている。第２フランジ２９ｂｃの内周形状は、矩形状である。よって、窓孔２９ｃは、矩形状の孔である。
【０１２８】
台座２９ａには、４本のリードピン２９ｄが厚み方向に貫通して設けられる。台座２９ａは、これら４本のリードピン２９ｄを保持している。各リードピン２９ｄは、回路ブロック４４に結合されている。４本のリードピン２９ｄは、給電用、グラウンド用、第１増幅回路４１の出力信号の取り出し用、及び第２増幅回路４２の出力信号の取り出し用それぞれに、１本ずつ利用される。グラウンド用のリードピン２９ｄは、台座２９ａに対して導電性の封止材で固定されており、台座２９ａと電気的に接続されている。それ以外のリードピン２９ｄは、台座２９ａに対して電気絶縁性の封止材（ガラス）で固定されており、台座２９ａと電気的に絶縁されている。なお、受光ユニット２は、回路ブロック４４に、グラウンド用のリードピン２９ｄが電気的に接続されるシールド板やシールド層を設けてもよい。
【０１２９】
台座２９ａは、平面視形状が円形状であるが、これに限らず、例えば、多角形状でもよい。また、キャップ２９ｂの形状は、台座２９ａの形状に応じて適宜変更すればよい。例えば、台座２９ａの平面視形状が矩形状の場合、キャップ２９ｂの平面視形状は、円形状でもよいし、矩形状でもよい。
【０１３０】
窓孔２９ｃは、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとを併せたサイズよりもやや大きな開口サイズとしてある。窓孔２９ｃの開口形状は、矩形状であるが、これに限らず、例えば、円形状や矩形以外の多角形状等でもよい。
【０１３１】
窓孔２９ｃを塞ぐ窓材２９ｗは、赤外線を透過する機能を有する。窓材２９ｗは、平板状のシリコン基板により構成してある。窓材２９ｗは、窓孔２９ｃの開口サイズよりもやや大きな矩形板状に形成されている。窓材２９ｗは、導電性材料（例えば、半田、導電性接着剤等）によりキャップ２９ｂに固着されているのが好ましい。これにより、受光ユニット２は、窓材２９ｗをキャップ２９ｂと略同電位とすることが可能となり、外来の電磁ノイズの影響を受けにくくなるという利点がある。窓材２９ｗは、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板等でもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。また、窓材２９ｗとしては、レンズを採用することもできる。レンズは、半導体レンズ（例えば、シリコンレンズ等）により構成することができる。
【０１３２】
半導体レンズの製造にあたっては、例えば、半導体基板（例えば、シリコン基板等）を準備する。その後には、所望のレンズ形状に応じて半導体基板との接触パターンを設計した陽極を半導体基板の一表面側に半導体基板との接触がオーミック接触となるように形成する。その後には、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液からなる電解液中で半導体基板の他表面側を陽極酸化することで除去部位となる多孔質部を形成する。その後には、当該多孔質部を除去することにより半導体レンズを形成する。なお、上述の半導体レンズからなるレンズは、例えば、半導体基板として半導体ウェハ（例えば、シリコンウェハ）を用い、多数のレンズを形成した後に、ダイシング等によって個々のレンズに分離すればよい。
【０１３３】
レンズは、レンズ部と当該レンズ部を全周に亘って囲むフランジ部とが連続一体に形成されている半導体レンズが好ましい。これにより、受光ユニット２は、厚みが略一定で厚み方向の両面の各々が平面状であるフランジ部を備えることにより、レンズの光軸方向におけるレンズと第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂとの距離の精度を高めることが可能となる。
【０１３４】
ガスセンサは、図１（ｂ）に示すように、光源１と受光ユニット２との間に、上述の試料セル６が配置されている。試料セル６は、筒状に形成されている。試料セル６は、その内部空間と外部とを連通させる複数の通気孔６９が、試料セル６の軸方向に直交する方向に貫通して形成されているのが好ましい。試料セル６が、円筒状に形成されている場合、通気孔６９は、試料セル６の径方向に貫通して形成されているのが好ましい。試料セル６は、通気孔６９を通して外部からの気体が導入されたり、内部空間の空気が導出されたりする。
【０１３５】
ガスセンサは、試料セル６の軸方向の一端部側に光源１が配置され、試料セル６の軸方向の他端部側に受光ユニット２が配置されている。ガスセンサは、外部からの検知対象のガス、あるいは検知対象のガスを含む気体が、通気孔６９を通って試料セル６の内部空間に導入される。このため、ガスセンサでは、試料セル６の内部空間にある検知対象のガスの濃度が増加すると、受光ユニット２へ入射する赤外線の光量が低下し、試料セル６の内部空間にある検知対象のガスの濃度が低下すると、受光ユニット２へ入射する赤外線の光量が増加する。
【０１３６】
また、ガス測定装置１００は、濃度演算部４５ｂでの演算により求めた濃度を表示させる表示部８を備えている。表示部８は、例えば、液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置や、発光ダイオードを用いた表示装置等により構成することができる。
【０１３７】
濃度演算部４５ｂは、第１増幅回路４１にて増幅された第１出力信号と第２増幅回路４２にて増幅された第２出力信号との比から、濃度を演算するように構成されている。濃度演算部４５ｂでは、〔第１増幅回路４１にて増幅された第１出力信号〕／〔第２増幅回路４２にて増幅された第２出力信号〕の値が大きいほど、濃度が高くなる。
【０１３８】
濃度演算部４５ｂは、Ａ／Ｄ変換回路４５ａにてそれぞれディジタル化された第１出力信号と第２出力信号との差分に基づいて測定対象のガスの濃度を演算するように構成してもよい。この場合、濃度演算部４５ｂでは、｜〔第１増幅回路４１にて増幅された第１出力信号〕−〔第２増幅回路４２にて増幅された第２出力信号〕｜の値が大きいほど、濃度が高くなる。
【０１３９】
ガス測定装置１００は、制御部５１と濃度演算部４５ｂとを備える演算部が、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。演算部は、例えば、カスタムＩＣ等により構成してもよい。
【０１４０】
駆動回路５は、光源１から放射される赤外光の強度が一定周期で周期的に変化するように光源１を駆動する。駆動回路５は、制御部５１からの制御信号を昇圧して駆動電圧を生成するように構成されている。駆動回路５は、制御信号として与えられる入力電圧を昇圧する昇圧機能を有している。制御信号は、所定パルス幅を指示する信号である。
【０１４１】
ところで、ガス測定装置１００は、駆動回路５から光源１へ供給する駆動電圧が同じでも、光源１の抵抗値の違いによって、発熱体の温度（以下、「光源１の温度」という。）が異なる。光源１が上述の赤外線放射素子１０とパッケージとで構成されている場合、発熱体は、赤外線放射層１３により構成される。
【０１４２】
図１１（ａ）、（ｂ）は、互いに光源１の抵抗値が異なる場合について、駆動電圧Ｅ１と光源１の温度との関係を模式的に示している。図１１（ａ）、（ｂ）の各々の横軸は時間である。また、図１１（ａ）、（ｂ）の各々の縦軸は、駆動電圧及び光源１の温度である。また、図１１（ａ）、（ｂ）の各々におけるＥ１は、駆動電圧の波形を示している。また、図１１（ａ）、（ｂ）の各々におけるＴ１は、温度の時間変化を示している。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の場合に比べて、光源１の抵抗値が小さい場合であり、図１１（ａ）の場合に比べて、光源１の温度がより高い温度まで上昇する。このため、光源１は、抵抗値が小さいほど、放射エネルギが増大し、逆に、抵抗値が大きいほど、放射エネルギが減少する。
【０１４３】
図１２（ａ）、（ｂ）は、互いに光源１の抵抗値が異なる場合のＡ／Ｄ変換回路４５ａの入力信号を模式的に示している。図１２（ａ）、（ｂ）の各々の横軸は時間である。また、図１２（ａ）、（ｂ）の各々の縦軸は、Ａ／Ｄ変換回路４５ａの入力信号である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の場合に比べて、光源１の抵抗値が小さい場合であり、図１２（ａ）の場合に比べて、Ａ／Ｄ変換回路４５ａの入力信号が大きくなり、Ａ／Ｄ変換回路４５ａの入力電圧のダイナミックレンジを超え、Ａ／Ｄ変換回路４５ａの入力信号のフルスケール電圧Ｖ１（例えば、２．７Ｖ）で飽和している。このため、ガス測定装置１００は、光源１の抵抗値が小さすぎると濃度の測定が不可能となる懸念がある。また、ガス測定装置１００は、光源１の抵抗値が大きすぎると、Ｓ／Ｎ比が低下し、測定精度が低下する懸念がある。
【０１４４】
しかしながら、ガス測定装置１００は、上述のように、制御部５１が、設定部５２により設定された抵抗値に基づいて、駆動回路５から光源１への投入電力が規定値となるように所定パルス幅を決定するように構成されている。設定部５２は、例えば、不揮発性記憶素子により構成することができる。設定部５２は、例えば、ガス測定装置１００の出荷検査時等に、別途に測定した光源１の抵抗の測定値を、光源１の抵抗値として記憶させることで設定するものである。制御部５１は、所定パルス幅を決定する際、設定部５２から光源１の抵抗値を読み出し、所定の演算式に当該抵抗値を代入して演算を行うことで所定パルス幅を決定する。更に、ガス測定装置１００は、駆動回路５が、制御部５１にて決定された所定パルス幅の駆動電圧を光源１へ供給するように構成されている。これにより、ガス測定装置１００は、光源１の製造ばらつき等に起因して光源１の抵抗値がばらついていても、製造時に、予め測定した光源１の抵抗の測定値を設定部５２により抵抗値として設定することにより、光源１への投入電力のばらつきを抑制することが可能となり、測定精度の高精度化を図ることが可能となる。要するに、ガス測定装置１００は、製造時に所定パルス幅を光源１の抵抗の測定値に基づいて初期調整する機能を有しており、測定精度の高精度化を図ることが可能となる。
【０１４５】
（実施形態２）
以下では、本実施形態のガス測定装置１００について図１３に基づいて説明する。なお、実施形態１のガス測定装置１００と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１４６】
本実施形態のガス測定装置１００は、光源１の周囲温度を測定するためのサーミスタ５３と、サーミスタ５３の第３出力信号から温度を求める温度演算部５４と、を備えている。
【０１４７】
Ａ／Ｄ変換回路４５ａは、第３出力信号、第１出力信号、第２出力信号を時系列的にアナログ−ディジタル変換するように構成されている。Ａ／Ｄ変換回路４５ａは、例えば、Ａ／Ｄ変換部と、第３出力信号、第１出力信号、第２出力信号を時系列的にＡ／Ｄ変換部に入力させるマルチプレクサと、を備えた構成を採用することができる。
【０１４８】
制御部５１は、駆動回路５を制御する前に、温度演算部５４にて求めた温度に基づいて、光源１の放射エネルギが所定値となるように所定パルス幅を補正する機能を有する。これにより、ガス測定装置１００は、光源１の周囲温度が変化しても光源１の放射エネルギを所定値とすることが可能となり、光源１の周囲温度の変化に起因して第１出力信号、第２出力信号が変化するのを抑制することが可能となる。よって、ガス測定装置１００は、測定精度の更なる高精度化を図ることが可能となる。
【０１４９】
ガス測定装置１００は、制御部５１と濃度演算部４５ｂと温度演算部５４とを備える演算部が、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。演算部は、カスタムＩＣ等により構成してもよい。
【０１５０】
制御部５１は、例えば、下記の１次式からなる補正式で所定パルス幅を補正するように構成すればよい。
【０１５１】
Ｗ１＝Ａ１×（２５−ｔ）＋Ｗ０
Ａ１は、光源１の放射エネルギの温度特性から決定される定数である。Ｗ０は、温度演算部５４にて求めた温度が室温（２５℃）のときに光源１の放射エネルギが所定値となる所定パルス幅である。Ｗ１は、温度演算部５４にて求めた温度がｔ（℃）のときの補正後の所定パルス幅である。
【０１５２】
図１４は、本実施形態のガス測定装置１００の動作説明図である。図１４の横軸は、温度演算部５４にて求めた温度、縦軸はアナログ信号処理部４０にて増幅された第１出力信号の振幅値である。ただし、図１４における第１出力信号の振幅値は、ガスが導入されていない状態での値である。図１４では、Ａ２が上記補正を行わない場合の第１出力信号の振幅値を示し、Ａ１が上記補正を行った場合の第１出力信号の振幅値を示している。また、図１４中の一点鎖線は、Ａ／Ｄ変換回路４５ａの入力信号のフルスケール電圧を示している。第２出力信号は、ガスが導入されていない状態での第１出力信号と同様の傾向である。
【０１５３】
本実施形態のガス測定装置１００では、光源１の周囲温度が変化しても第１出力信号、第２出力信号の振幅値を略一定とすることが可能となり、光源１の周囲温度によらず、測定精度を略一定とすることが可能となる。
【０１５４】
補正式は、上述の１次式に限らず、２次式、３次式等の多次式でもよく、次数が多いほど、測定精度のより一層の向上を図ることが可能となる。
【０１５５】
実施形態１、２では、ガス測定装置１００が、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとの組を１組だけ備えているが、これに限らず、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとの組を複数組備えていてもよい。これにより、ガス測定装置１００は、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとの組の数だけの種類のガスの濃度を測定することが可能となる。つまり、ガス測定装置１００は、測定対象のガスの種類を１種類だけに限らず、複数種類とすることもできる。第２受光素子２ｂについては、各組ごとに１つずつ備えていてもよいし、各組に共通の１つだけとしてもよい。
【０１５６】
実施形態１、２では、ガス測定装置１００としてガスセンサを例示したが、ガス測定装置１００は、ガスセンサに限らず、例えば、赤外線ガス分析装置等でもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１  光源
２ａ  第１受光素子
２ｂ  第２受光素子
４  信号処理部
５  駆動回路
３１  第１光学フィルタ
３２  第２光学フィルタ
４５ａ  Ａ／Ｄ変換回路
４５ｂ  濃度演算部
５１  制御部
５２  設定部
５３  サーミスタ
５４  温度演算部
１００  ガス測定装置
【図１】
2014173896.tif 000003
【図２】
2014173896.tif 000004
【図３】
2014173896.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014173896.tif 000009
【図８】
2014173896.tif 000010
【図９】
2014173896.tif 000011
【図１０】
2014173896.tif 000012
【図１１】
2014173896.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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