(57)【要約】【課題】信頼性の向上を図れ且つ高感度化を図ることが可能な赤外線受光ユニット及び赤外線応用装置を提供する。【解決手段】赤外線受光ユニット２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、基板４３及びパッケージ２９を備える。第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂは、焦電体基板２ｇの表側、裏側で第１電極２ｈ、第２電極２ｉに第１出力端子２ｊ、第２出力端子２ｋが接続されている。第１出力端子２ｊ、第２出力端子２ｋは、焦電体基板２ｇの厚み方向で重ならず、基板４３の第１リード端子４３ｊ、第２リード端子４３ｋと導電性接着剤からなる第１接合部７ｊ、第２接合部７ｋで接続される。絶縁性基材４３は、赤外線検出素子２０の搭載予定領域の外側から厚み方向に突出し赤外線検出素子２０を位置決めする壁４３ｒが形成され、壁４３ｒの高さ寸法が、赤外線検出素子２０の厚み寸法よりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１受光素子及び第２受光素子を有する赤外線検出素子と、前記第１受光素子及び前記第２受光素子それぞれの受光面の前方に配置された第１光学フィルタ及び第２光学フィルタと、前記赤外線検出素子が実装された基板と、前記赤外線検出素子、前記第１光学フィルタ、前記第２光学フィルタ及び前記基板が収納されたパッケージとを備え、
前記パッケージは、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタの光入射面側にある窓孔と、前記窓孔を塞ぎ赤外線を透過可能な窓材とを有し、
前記第１受光素子及び前記第２受光素子の各々は、焦電体基板の表側、裏側それぞれに形成され互いに対向する第１電極、第２電極及び前記焦電体基板において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた部分を有する受光部と、前記焦電体基板の前記表側で前記第１電極に接続された第１出力端子と、前記焦電体基板の前記裏側で前記第２電極に接続された第２出力端子とを備え、前記第１出力端子と前記第２出力端子とが、前記焦電体基板の厚み方向において重ならないように配置されており、
前記基板は、電気絶縁性を有する絶縁性基材と、前記絶縁性基材と一体に設けられ、前記第１出力端子、前記第２出力端子が導電性接着剤からなる第１接合部、第２接合部を介してそれぞれ電気的に接続される第１リード端子、第２リード端子とを備え、
前記絶縁性基材は、前記赤外線検出素子の搭載予定領域の外側から厚み方向に突出し前記赤外線検出素子を位置決めする壁が形成されてなり、前記壁の高さ寸法が前記赤外線検出素子の厚み寸法よりも小さいことを特徴とする赤外線受光ユニット。
【請求項２】
前記第１リード端子は、前記赤外線検出素子の前記搭載予定領域の外側に設けられ、前記第２リード端子は、前記赤外線検出素子の前記搭載予定領域と前記搭載予定領域の外側とに跨って設けられ、前記第１接合部は、前記赤外線検出素子の表側に設けられ、第２接合部は、前記赤外線検出素子の裏側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の赤外線受光ユニット。
【請求項３】
前記第１リード端子は、前記搭載予定領域側の端面が、前記壁の壁面の一部を構成し、前記窓材側の表面が前記壁の上面の一部を構成していることを特徴とする請求項２記載の赤外線受光ユニット。
【請求項４】
前記赤外線検出素子の前記厚み方向に沿った方向に突出し前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタを位置決めする位置決め部が形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の赤外線受光ユニット。
【請求項５】
前記位置決め部は、平面視で前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとの並ぶ方向に直交する方向おける前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタの位置を規定する壁部と、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタが架設される支持部とを備えることを特徴とする請求項４記載の赤外線受光ユニット。
【請求項６】
前記支持部の突出寸法が前記赤外線検出素子の厚み寸法よりも大きく、前記赤外線検出素子の前記厚み方向において前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタと前記赤外線検出素子との間に間隙があることを特徴とする請求項５記載の赤外線受光ユニット。
【請求項７】
前記壁部は、先端面及び前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタとの対向面が開放された窪み部が形成されており、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタは、前記窪み部内の接着剤からなる接着部により前記壁部に固定されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の赤外線受光ユニット。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の赤外線受光ユニットを備えることを特徴とする赤外線応用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線受光ユニット及びそれを備えた赤外線応用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
赤外線受光ユニットとしては、例えば、図２３に示す構成の赤外線受光装置９１が知られている（特許文献１）。この赤外線受光装置９１は、第１受光素子９２及び第２受光素子９３と、第１受光素子９２及び第２受光素子９３を収納する矩形窓９４ａ、９４ｂが形成されたセラミック基板９４とを備えている。この赤外線受光装置９１は、ベース９５と、ベース９５に固定された４つのリード線１０６〜１０９（図２４参照）とを備え、各リード線１０６〜１０９と第１受光素子９２及び第２受光素子９３との間に所要の配線がなされている。
【０００３】
また、赤外線受光装置９１は、セラミック基板９４の上面９４ｃに、第１受光素子９２の受光面を覆う第１赤外線フィルタ片１０１が接着剤により固定され、第２受光素子９３の受光面を覆う第２赤外線フィルタ片１０２が接着剤により固定されている。
【０００４】
また、赤外線受光装置９１は、ベース９５に、第１受光素子９２、第２受光素子９３、第１赤外線フィルタ片１０１及び第２赤外線フィルタ片１０２を収納するケース１０３が固定されている。
【０００５】
ケース１０３の受光窓１０３ｂには、広帯域の赤外線フィルタであるウインドフィルタ１０４が設けられている。
【０００６】
特許文献１には、第１受光素子９２及び第２受光素子９３として、サーモパイル型の受光素子に限らず、焦電型の受光素子を用いることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平５−８１６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、赤外線受光ユニットでは、高感度化の観点から、焦電体基板の表側、裏側それぞれに第１電極、第２電極が形成された焦電素子を受光素子として用いることが考えられる。この場合、受光素子としては、焦電体基板の表側で第１電極に接続された第１出力端子と、焦電体基板の裏側で第２電極に接続された第２出力端子とを備えたものを用い、導電性接着剤によりセラミック基板９４に接着することで固定することが考えられる。
【０００９】
しかし、赤外線受光装置９１では、セラミック基板９４の矩形窓９４ａ、９４ｂに第１受光素子９２及び第２受光素子９３を収納する構成なので、第１受光素子９２及び第２受光素子９３それぞれにおいて第１電極と第２電極とが短絡してしまう懸念がある。また、導電性接着剤が第１電極上まで流れた状態で硬化して第１受光素子９２及び第２受光素子９３それぞれの感度が低下してしまう懸念がある。
【００１０】
また、赤外線受光装置９１では、製造時に、第１受光素子９２及び第２受光素子９３をコレットなどのピックアップツールで保持してセラミック基板９４の矩形窓９４ａ、９４ｂに入れ、その後、接着する工程が必要であると推考される。このため、赤外線受光装置９１では、第１受光素子９２及び第２受光素子９３それぞれの位置精度が低くなって、感度が低下してしまう懸念がある。
【００１１】
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、信頼性の向上を図れ且つ高感度化を図ることが可能な赤外線受光ユニット及びそれを備えた赤外線応用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の赤外線受光ユニットは、第１受光素子及び第２受光素子を有する赤外線検出素子と、前記第１受光素子及び前記第２受光素子それぞれの受光面の前方に配置された第１光学フィルタ及び第２光学フィルタと、前記赤外線検出素子が実装された基板と、前記赤外線検出素子、前記第１光学フィルタ、前記第２光学フィルタ及び前記基板が収納されたパッケージとを備え、
前記パッケージは、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタの光入射面側にある窓孔と、前記窓孔を塞ぎ赤外線を透過可能な窓材とを有し、
前記第１受光素子及び前記第２受光素子の各々は、焦電体基板の表側、裏側それぞれに形成され互いに対向する第１電極、第２電極及び前記焦電体基板において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた部分を有する受光部と、前記焦電体基板の前記表側で前記第１電極に接続された第１出力端子と、前記焦電体基板の前記裏側で前記第２電極に接続された第２出力端子とを備え、前記第１出力端子と前記第２出力端子とが、前記焦電体基板の厚み方向において重ならないように配置されており、
前記基板は、電気絶縁性を有する絶縁性基材と、前記絶縁性基材と一体に設けられ、前記第１出力端子、前記第２出力端子が導電性接着剤からなる第１接合部、第２接合部を介してそれぞれ電気的に接続される第１リード端子、第２リード端子とを備え、
前記絶縁性基材は、前記赤外線検出素子の搭載予定領域の外側から厚み方向に突出し前記赤外線検出素子を位置決めする壁が形成されてなり、前記壁の高さ寸法が前記赤外線検出素子の厚み寸法よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
この赤外線受光ユニットにおいて、前記第１リード端子は、前記赤外線検出素子の前記搭載予定領域の外側に設けられ、前記第２リード端子は、前記赤外線検出素子の前記搭載予定領域と前記搭載予定領域の外側とに跨って設けられ、前記第１接合部は、前記赤外線検出素子の表側に設けられ、第２接合部は、前記赤外線検出素子の裏側に設けられていることが好ましい。
【００１４】
この赤外線受光ユニットにおいて、前記第１リード端子は、前記搭載予定領域側の端面が、前記壁の壁面の一部を構成し、前記窓材側の表面が前記壁の上面の一部を構成していることが好ましい。
【００１５】
この赤外線受光ユニットにおいて、前記赤外線検出素子の前記厚み方向に沿った方向に突出し前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタを位置決めする位置決め部が形成されてなることが好ましい。
【００１６】
この赤外線受光ユニットにおいて、前記位置決め部は、平面視で前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとの並ぶ方向に直交する方向おける前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタの位置を規定する壁部と、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタが架設される支持部とを備えることが好ましい。
【００１７】
この赤外線受光ユニットにおいて、前記支持部の突出寸法が前記赤外線検出素子の厚み寸法よりも大きく、前記赤外線検出素子の前記厚み方向において前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタと前記赤外線検出素子との間に間隙があることが好ましい。
【００１８】
この赤外線受光ユニットにおいて、前記壁部は、先端面及び前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタとの対向面が開放された窪み部が形成されており、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタは、前記窪み部内の接着剤からなる接着部により前記壁部に固定されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の赤外線応用装置は、上述のいずれかの赤外線受光ユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の赤外線受光ユニットは、信頼性の向上を図れ且つ高感度化を図ることが可能となる。
【００２１】
本発明の赤外線応用装置は、信頼性の向上を図れ且つ高感度化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１の赤外線受光ユニットの概略分解斜視図である。
【図２】実施形態１の赤外線受光ユニットの概略斜視図である。
【図３】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットの概略断面図、（ｂ）は実施形態１の赤外線受光ユニットの別の概略断面図である。
【図４】実施形態１の赤外線受光ユニットにおける要部の概略斜視図である。
【図５】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける要部の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’概略断面図である。
【図６】実施形態１の赤外線受光ユニットにおける回路ブロックの裏面側から見た概略斜視図である。
【図７】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける赤外線受光素子の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’概略断面図、（ｃ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける赤外線受光素子の概略下面図である。
【図８】（ａ）は実施形態１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、（ｂ）は実施形態１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９】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける赤外線受光素子の第１変形例の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’概略断面図、（ｃ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける赤外線受光素子の第１変形例の概略下面図である。
【図１０】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける赤外線受光素子の第２変形例の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’概略断面図、（ｃ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける赤外線受光素子の第２変形例の概略下面図である。
【図１１】実施形態１の赤外線受光ユニットにおける第１光学フィルタ及び第２光学フィルタの他の構成例の概略断面図である。
【図１２】比較例の赤外線受光ユニットにおける要部の概略斜視図である。
【図１３】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットにおける要部の第３変形例の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’概略断面図である。
【図１４】実施形態１の赤外線受光ユニットにおける要部の第４変形例の概略斜視図である。
【図１５】実施形態１の赤外線受光ユニットを用いた赤外線式ガスセンサの概略構成図である。
【図１６】実施形態１の赤外線受光ユニットを用いた赤外線式ガスセンサの要部概略分解斜視図である。
【図１７】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットを用いた赤外線式ガスセンサの要部概略斜視図、（ｂ）は実施形態１の赤外線受光ユニットを用いた赤外線式ガスセンサの一部破断した概略斜視図である。
【図１８】（ａ）は実施形態１の赤外線受光ユニットを用いた赤外線式ガスセンサにおける赤外線放射素子の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’概略断面図である。
【図１９】実施形態１の赤外線受光ユニットにおける第１光学フィルタ及び第２光学フィルタそれぞれのフィルタ特性の説明図である。
【図２０】実施形態１の赤外線受光ユニット２を用いた赤外線式ガスセンサの要部説明図である。
【図２１】実施形態１の赤外線受光ユニットにおける要部の変形例４の概略斜視図である。
【図２２】実施形態２の人体検知センサの概略分解斜視図である。
【図２３】従来例の赤外線受光装置の概略断面図である。
【図２４】従来例の赤外線受光装置における要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の赤外線受光ユニット２について図１〜図８に基づいて説明する。
【００２４】
赤外線受光ユニット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。
【００２５】
赤外線検出素子２０は、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及び第２光学フィルタ３２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂそれぞれの受光面（図３（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。
【００２６】
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３（ａ）、図８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とを有する。これにより、赤外線受光ユニット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り、フィルタ特性の経時変化を抑制することが可能となる。
【００２７】
第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々は、例えば、図７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を用いることができる。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、この焦電性基板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とで構成される。第１出力端子２ｊは、焦電体基板２ｇの表側に形成されて第１電極２ｈと電気的に接続されている。第２出力端子２ｋは、焦電体基板２ｇの裏側に形成されて第２電極２ｉと電気的に接続されている。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。
【００２８】
回路ブロック４４の基板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。各第１リード端子４３ｊ及び各第２リード端子４３ｋは、絶縁性基材４３ａと一体に設けられている。各第１リード端子４３ｊ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が、導電性接着剤からなる第１接合部７ｊ（図５参照）を介して電気的に接続される。各第２リード端子４３ｋ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が、導電性接着剤からなる第２接合部７ｋ（図５参照）を介して電気的に接続される。
【００２９】
絶縁性基材４３ａは、赤外線検出素子２０の搭載予定領域の外側から赤外線検出素子２０の厚み方向に沿った方向に突出し赤外線検出素子２０を位置決めする壁４３ｒが形成されている。壁４３ｒの高さ寸法は、赤外線検出素子２０の厚み寸法よりも小さい。
【００３０】
これにより、赤外線受光ユニット２は、赤外線検出素子２０を壁４３ｒにより位置決めでき、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。赤外線受光ユニット２の製造時において、基板４３に赤外線検出素子２０を実装する際には、コレット等のピックアップツールが赤外線検出素子２０の表側に接触することなく赤外線検出素子２０を保持した状態で、赤外線検出素子２０を基板４３に対して位置決めすることが可能となる。よって、基板４３に赤外線検出素子２０を実装する工程のタクトタイムを短縮することが可能となり、生産性の向上及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００３１】
また、赤外線受光ユニット２は、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、赤外線受光ユニット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。
【００３２】
ところで、図２３の構成の赤外線受光装置９１では、製造時に、ピックアップツールにより、第１受光素子９２及び第２受光素子９３を１個ずつピックアップし矩形窓９４ａ、９４ｂ内に入れる必要があると考えられる。このため、赤外線受光装置９１では、矩形窓９４ａ、９４ｂの大きさを第１受光素子９２、第２受光素子９３それぞれの平面サイズよりも比較的大きくする必要があり、第１赤外線フィルタ片１０１及び第２赤外線フィルタ片１０２の平面サイズが大きくなってしまう。よって、赤外線受光装置９１では、第１赤外線フィルタ片１０１及び第２赤外線フィルタ片１０２のコストが高くなってしまう。
【００３３】
また、赤外線受光装置９１では、第１受光素子９２と第１赤外線フィルタ片１０１との距離がばらつく懸念があり、また、第２受光素子９３と第２赤外線フィルタ片１０２との距離がばらつく懸念がある。また、特許文献１には、各リード線１０６〜１０９と第１受光素子９２及び第２受光素子９３との間の配線の構造について具体的に明記されていない。
【００３４】
一方、赤外線受光ユニット２は、赤外線検出素子２０の厚み方向に沿った方向に突出し第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。これにより、赤外線受光ユニット２は、基板４３において第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を位置決めすることが可能となる。よって、赤外線受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と第１受光素子２ａ及び第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り、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の小型化を図ることが可能となる。赤外線受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の小型化により、低コスト化が可能となる。
【００３５】
また、赤外線受光装置９１では、第１赤外線フィルタ片１０１及び第２赤外線フィルタ片１０２の平面サイズを小さくするために第１受光素子９２及び第２受光素子９３の平面サイズを小さくすると、感度が低下してしまう。
【００３６】
これに対して、赤外線センサユニット２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂを小型化することなく、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の平面サイズを小さくすることが可能となる。
【００３７】
ところで、図２３の赤外線受光装置９１では、第１受光素子９２及び第２受光素子９３それぞれの出力信号がセラミック基板９４の配線及びリード線１０６〜１０９を通して外部へ取り出される。しかしながら、赤外線受光装置９１では、第１受光素子９２及び第２受光素子９３それぞれの出力信号が微弱なので、ノイズの影響を受けやすく、Ｓ／Ｎ比や感度が低下してしまう懸念がある。
【００３８】
一方、赤外線受光ユニット２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂそれぞれの出力信号を各別に増幅する第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２（図３、図６参照）が基板４３に設けられている。これにより、赤外線受光ユニット２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂと第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２との間の配線長を短くすることが可能となり、Ｓ／Ｎ比や感度の低下を抑制することが可能となる。
【００３９】
赤外線受光ユニット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、赤外線受光ユニット２は、回路ブロック４４が、パッケージ２９に収納されている。
【００４０】
以下では、赤外線受光ユニット２の各構成要素について、より詳細に説明する。
【００４１】
赤外線検出素子２０は、例えば、図７に示すように、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、赤外線検出素子２０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。赤外線検出素子２０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。そして、赤外線検出素子２０は、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとの一側面同士を接着剤により接着した構成とすることが好ましい。
【００４２】
赤外線検出素子２０は、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとが、並んで配置されているのが好ましい。赤外線検出素子２０は、第１受光素子２ａと第２受光素子２ｂとの並ぶ方向の中心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。これにより、赤外線検出素子２０は、第１受光素子２ａの受光部２ｒが基板４３から受ける応力と、第２受光素子２ｂの受光部２ｒが基板４３から受ける応力とを略等しくすることが可能となり、第１受光素子２ａの感度と第２受光素子２ｂの感度とを略等しくすることが可能となる。
【００４３】
赤外線検出素子２０は、第１受光素子２ａにおける第２受光素子２ｂ側とは反対側に第１出力端子２ｊ、第２出力端子２ｋが配置されているのが好ましい。また、赤外線検出素子２０は、第１受光素子２ａにおいて第１電極２ｈと第１出力端子２ｊとを接続する第１配線２ｍ、第２電極２ｉと第２出力端子２ｋとを接続する第２配線２ｎも、第１受光素子２ａにおける第２受光素子２ｂ側とは反対側に配置されているのが好ましい。同様に、赤外線検出素子２０は、第２受光素子２ｂにおける第１受光素子２ａ側とは反対側に第１出力端子２ｊ、第２出力端子２ｋが配置されているのが好ましい。また、赤外線検出素子２０は、第２受光素子２ｂにおいて第１電極２ｈと第１出力端子２ｊとを接続する第１配線２ｍ、第２電極２ｉと第２出力端子２ｋとを接続する第２配線２ｎも、第２受光素子２ｂにおける第１受光素子２ａ側とは反対側に配置されているのが好ましい。
【００４４】
赤外線検出素子２０は、平面視において各受光部２ｒの各々の一部を除いて各受光部２ｒの各々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。孔２ｓは、上述の受光部２ｒの一部として第１配線２ｍ及びその周部、第２配線２ｎ及びその周部を避けて、受光部２ｒを取り囲むように形成されているのが好ましい。第１受光素子２ａにおけるこれにより、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。
【００４５】
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、赤外線受光素子２０は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々において第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとの間に寄生容量が発生するのを防止することができ、また、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとが短絡するのを抑制することが可能となる。
【００４６】
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。
【００４７】
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７（ｂ）の上方向である。
【００４８】
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、薄い方が赤外線検出素子２０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。
【００４９】
第１電極２ｈ及び第２電極２ｉは、導電性を有し且つ検知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、ＮｉＣｒ膜からなる。導電膜は、ＮｉＣｒ膜に限らず、例えば、Ｎｉ膜や金黒膜等でもよい。また、第１出力端子２ｊは、第１電極２ｈの導電膜と同じ材料及び膜厚の導電膜により構成することができる。また、第２出力端子２ｋは、第２電極２ｉの導電膜と同じ材料及び膜厚の導電膜により構成することができる。
【００５０】
赤外線検出素子２０は、図９に示す第１変形例のように、第１電極２ｈの表面が第１電極２ｈよりも輻射率の高い赤外線吸収層２６により覆われている構成を採用することもできる。これにより、赤外線受光ユニット２は、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂそれぞれの赤外線吸収率が向上し、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。赤外線の輻射率と赤外線吸収率とは、同じ値である。
【００５１】
赤外線吸収層２６は、例えば、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。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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、熱硬化性樹脂が望ましい。
【００５４】
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。そして、赤外線検出素子２０は、これらの熱硬化性樹脂のうち、赤外線検出素子２０の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、赤外線検出素子２０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。検出対象の赤外線を吸収可能な樹脂は、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
金属酸化物系微粉末は、遠赤外線を効率よく吸収し、また、化学的にも安定しているため、赤外線検出素子２０を人体の検知等の用途に適用する場合等に好適に採用することができる。金属酸化物系微粉末の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）等が挙げられる。
【００５８】
赤外線吸収層２６は、上述の例に限らず、例えば、カーボンブラック層により構成してもよい。
【００５９】
赤外線検出素子２０は、図１０に示す第２変形例のように、第１受光素子２ａ及び第２受光素子２ｂの各々が、焦電体基板２ｇの裏側に、第２出力端子２ｋの外周面のうち焦電体基板２ｇの側面に沿った一面を除いて囲む電気絶縁層２ｐを備えていてもよい。電気絶縁層２ｐは、焦電体基板２ｇよりも導電性接着剤に対する濡れ性が低い材料（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等）からなる。これにより、赤外線受光ユニット２は、製造時に、導電性接着剤によって第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとが短絡する不良品の発生をより抑制することが可能となり、製造コストの低コスト化を図ることが可能となる。また、赤外線受光ユニット２は、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとの間の電気絶縁性をより向上させることが可能となる。
【００６０】
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。
【００６１】
また、赤外線受光ユニット２は、赤外線検出素子２０が、基板４３に実装されている。赤外線受光ユニット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を介して電気的に接続される。また、赤外線受光ユニット２は、各第２リード端子４３ｋと、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とが、導電性接着剤からなる第２接合部７ｋ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。
【００６２】
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、赤外線受光ユニット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。
【００６３】
回路ブロック４４は、第１受光素子２ａの出力信号を増幅して出力する第１増幅回路４１と、第２受光素子２ｂの出力信号を増幅して出力する第２増幅回路４２とを備えている。
【００６４】
なお、赤外線受光ユニット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。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。
【００６５】
赤外線受光ユニット２は、基板４３の厚み方向の一面側に赤外線検出素子２０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、赤外線受光ユニット２は、基板４３の厚み方向の一面側において赤外線検出素子２０の側方に第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２が配置されている場合に比べて、小型化を図ることが可能となる。また、赤外線受光ユニット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赤外線検出素子２０へ伝熱されることを、より抑制することが可能となる。
【００６６】
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３参照）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６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）４５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４５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。
【００６７】
第１増幅回路４１、第２増幅回路４２及び各金属細線４５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、赤外線受光ユニット２は、各金属細線４５の断線やパッケージ２９との接触を防止することが可能となる。また、赤外線受光ユニット２は、封止部を設けたことによって、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２の各々で発生した熱が赤外線検出素子２０側へ伝熱されにくくなるという利点もある。
【００６８】
第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、赤外線受光ユニット２の用途に必要とされる光学特性を有するようにフィルタ特性を設計すればよい。
【００６９】
第１光学フィルタ３１は、例えば、図８（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８（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とを備えた構成を採用することができる。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。赤外線受光ユニット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、赤外線受光ユニット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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
第１フィルタ部３１ａ、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３５、３８を設けて屈折率周期構造に局所的な乱れを導入することにより、反射帯域の中に反射帯域幅に比べてスペクトル幅の狭い透過帯域を局在させることができる。第１フィルタ部３１ａ、第３フィルタ部３２ａは、波長選択層３５、３８の光学膜厚を適宜変化させることによって、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。
【００７４】
第１フィルタ部３１ａの選択波長は、第１フィルタ部３１ａの透過波長域の中心波長λ１である。また、第３フィルタ部３２ａの選択波長は、第３フィルタ部３２ａの透過波長域の中心波長λ２である。
【００７５】
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。ＳｉＯｘは、ＳｉＯやＳｉＯ２である。ＳｉＮｘ等は、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等である。
【００７６】
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。
【００７７】
第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２とは、図１１に示す他の構成例のように、１チップ化したものでもよい。
【００７８】
赤外線受光ユニット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（ステム）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２ｂ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。
【００７９】
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。
【００８０】
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、赤外線受光ユニット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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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、赤外線受光ユニット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。
【００８４】
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。この種の陽極酸化技術を応用した半導体レンズの製造方法については、例えば、特許第３８９７０５５号公報、特許第３８９７０５６号公報等に開示されている半導体レンズの製造方法等を適用できる。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。
【００８５】
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、赤外線受光ユニット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赤外線受光素子２０との距離の精度を高めることが可能となる。
【００８６】
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、赤外線受光ユニット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。
【００８７】
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。赤外線検出素子２０を位置決めする壁４３ｒは、絶縁性基材４３ａにおいて、赤外線検出素子２０の搭載予定領域の外側の部位から、赤外線検出素子２０の厚み方向に沿った方向（図３における上方向）に突出している。よって、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、壁４３ｒが１つずつ形成されている。これにより、赤外線受光ユニット２は、赤外線検出素子２０を２つの壁４３ｒ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、赤外線受光ユニット２は、壁４３ｒが無い場合や例えば図１２に示す比較例に比べて、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。比較例は、絶縁性基材４３ａにおける赤外線検出素子２０の四隅それぞれの近傍に、赤外線検出素子２０の厚み寸法よりも高さ寸法の大きな突起４３ｐが形成されている。
【００８８】
また、赤外線受光ユニット２は、第１出力端子２ｊと第２出力端子２ｋとが赤外線検出素子２０の厚み方向において重ならず、且つ、赤外線検出素子２０が壁４３ｒにより位置決めされるから、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。
【００８９】
また、赤外線受光ユニット２は、壁４３ｒの高さ寸法が赤外線検出素子２０の厚み寸法よりも小さいので、赤外線検出素子２０の表よりも壁４３ｒの上面が高さ方向において低い位置にある。これにより、赤外線受光ユニット２は、製造時に、第１接合部７ｊの導電性接着剤が赤外線検出素子２０の表側で広がりすぎるのを抑制することが可能となる。よって、赤外線受光ユニット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。
【００９０】
基板４３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。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。
【００９１】
基板４３は、図１３に示す第３変形例のように、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てもよい。この場合も、第１接合部７ｊは、赤外線検出素子２０の表側に設けられ、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。これにより、赤外線受光ユニット２は、図４のように、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。
【００９２】
図１３の第３変形例における第１リード端子４３ｊは、搭載予定領域側の端面が、壁４３ｒの壁面の一部を構成し、窓材２９ｗ側の表面が壁４３ｒの上面の一部を構成している。よって、図１３の第３変形例の赤外線受光ユニット２では、第１リード端子４３ｊにおける第１接合部７ｊとの接触面積を大きくすることが可能となる。これにより、赤外線受光ユニット２は、第１出力端子２ｊと第１リード端子４３ｊとの電気的な接続信頼性を高めることが可能となり、また、第１出力端子２ｊと第１リード端子４３ｊとの間の抵抗値を低減することが可能となる。
【００９３】
赤外線受光ユニット２において、位置決め部４３ｄ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の位置を規定する壁部４３ｅと、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が架設される支持部４３ｆとを備えることが好ましい。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、赤外線受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と赤外線検出素子２０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、赤外線受光ユニット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。
【００９４】
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、赤外線受光ユニット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、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との距離の精度を高めることが可能となる。赤外線受光ユニット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、赤外線受光ユニット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、赤外線検出素子２０の高感度化を図ることが可能となる。
【００９５】
赤外線受光ユニット２は、壁部４３ｅに、先端面及び第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２との対向面が開放された窪み部４３ｇが形成されており、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、赤外線受光ユニット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。窪み部４３ｇの内側面は、滑らかに連続する面でもよいし、複数の平面の組み合わせでもよい。窪み部４３ｇの内側面は、Ｒ面取り部やＣ面取り部と同様の形状とすることもできる。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などを採用することができる。接着剤としては、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。
【００９６】
赤外線受光ユニット２は、例えば、図１４に示す第４変形例のように、支持部４３ｆにおける赤外線検出素子２０の側面との対向面に凹部４３ｈが形成されていてもよい。これにより、赤外線受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２から赤外線検出素子２０への熱伝導をより抑制することが可能となり、赤外線検出素子２０のより一層の高感度化を図ることが可能となる。
【００９７】
赤外線受光ユニット２は、図１〜図８で説明した構成に対して、第１変形例〜第４変形例や他の構成例を適宜に組み合わせて適用してもよい。
【００９８】
以下では、赤外線受光ユニット２を備えた赤外線応用装置の一例として赤外線式ガスセンサ１００について図１５〜図２０に基づいて説明する。
【００９９】
赤外線式ガスセンサ１００は、光源１と、光検出器である赤外線受光ユニット２と、光源１と赤外線受光ユニット２との間に配置された試料セル６と、信号処理部４とを備える。なお、図１５中の矢印付きの線は、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。
【０１００】
第１光学フィルタ３１は、検知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。第２光学フィルタ３２は、検知対象のガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し第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。信号処理部４は、第１受光素子２ａの出力信号と第２受光素子２ｂの出力信号との差分もしくは比に基づいて検知対象のガスの濃度を求める。赤外線式ガスセンサ１００は、光検出器として赤外線受光ユニット２を用いているので、信頼性の向上を図れ且つ高感度化を図ることが可能となる。
【０１０１】
また、信号処理部４は、第１増幅回路４１にて増幅された出力信号と第２増幅回路４２にて増幅された出力信号との差分や比に基づく出力を発生する信号処理回路４５を備えている。赤外線応用装置が赤外線式ガスセンサ１００の場合、信号処理回路４５は、第１増幅回路４１にて増幅された出力信号と第２増幅回路４２にて増幅された出力信号との差分や比に基づいて、検知対象のガスの濃度を求め、この濃度に相当する出力を発生する。
【０１０２】
光源１は、熱放射により赤外線を放射する赤外光源である。第１光学フィルタ３１は、光源１と第１受光素子２ａとの間に配置される第１光学系３ａを構成し、第２光学フィルタ３２は、光源１と第２受光素子２ｂとの間に配置される第２光学系３ｂを構成している。第１光学系３ａと第２光学系３ｂとは、互いに透過波長域（透過帯域）が異なる。図８（ａ）の第１光学フィルタ３１は、基板３１ｓと、第１光学系３ａの透過波長域を規定する第１フィルタ部３１ａと、第１フィルタ部３１ａの透過波長域よりも長波長側の所定波長域の赤外線の透過率を低くする第２フィルタ部３１ｂとを備えている。また、図８（ｂ）の第２光学フィルタ３２は、基板３２ｓと、第２光学系３ｂの透過波長域を規定する第３フィルタ部３２ａと、第３フィルタ部３２ａの透過波長域よりも長波長側の所定波長域の赤外線の透過率を低くする第４フィルタ部３２ｂとを備えている。図８（ａ）における第２フィルタ部３１ｂは、所定波長域の赤外線を吸収することで遮断するフィルタである。図８（ｂ）における第４フィルタ部３２ｂは、所定波長域の赤外線を吸収することで遮断するフィルタである。
【０１０３】
図１９は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の透過スペクトルの模式的な説明図である。ここで、図１９（ｃ）は、図１９（ａ）の透過スペクトルを有する第１フィルタ部３１ａと、図１９（ｂ）の透過スペクトルを有する第２フィルタ部３１ｂとを備えた第１光学フィルタ３１の透過スペクトルを示している。また、図１９（ｆ）は、図１９（ｄ）の透過スペクトルを有する第３フィルタ部３２ａと、図１９（ｅ）の透過スペクトルを有する第４フィルタ部３２ｂとを備えた第２光学フィルタ３２の透過スペクトルを示している。図１９（ａ）〜（ｆ）のλ１は、第１フィルタ部３１ａの透過波長域の中心波長を示している。また、図１９（ａ）〜（ｆ）のλ２は、第３フィルタ部３２ａの透過波長域の中心波長を示している。
【０１０４】
図１９からも分かるように、赤外線式ガスセンサ１００は、第１光学フィルタ３１が、第１フィルタ部３１ａ及び第３フィルタ部３２ａを備え、第２光学フィルタ３２が、第２フィルタ部３２ａ及び第４フィルタ部３２ｂを備えていることにより、所定波長域の赤外線の透過率を低減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それぞれの出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。また、赤外線式ガスセンサ１００は、第２フィルタ部３１ｂ及び第４フィルタ部３２ｂが、所定波長域の赤外線を吸収することで透過率を低くするフィルタであるので、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２それぞれでの赤外線の反射を抑制することが可能となる。
【０１０５】
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。赤外線式ガスセンサ１００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、赤外線受光ユニット２は、赤外線式ガスセンサ１００に適用する場合、例えば、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ１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の中心波長λ２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。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、赤外線式ガスセンサ１００は、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ１と第２フィルタ部３２ａの中心波長λ２との差が小さい方が好ましい。これにより、赤外線式ガスセンサ１００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。赤外線式ガスセンサ１００は、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λ１を４．３μｍに設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長λ２を例えば３．９μｍに設定することができる。
【０１０６】
赤外線式ガスセンサ１００は、光源１を駆動する駆動回路５を備えている。赤外線式ガスセンサ１００は、駆動回路５によって、光源１から放射される赤外線の強度を変調させる。駆動回路５は、光源１から放射される光の強度が一定周期で周期的に変化するように光源１を駆動するが、光の強度が連続的に変化するように駆動してもよいし光の強度が間欠的に変化するように駆動するようにしてもよい。
【０１０７】
光源１は、熱放射により赤外線を放射するものであるから、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。そして、光源１は、上述の第１フィルタ部３１ａの中心波長λ１及び第３フィルタ部３２ａの中心波長λ２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。
【０１０８】
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とを備えたものを用いることができる。パッケージ１９としては、例えば、赤外線放射素子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。赤外線放射素子１０としては、例えば、図１８に示す構成のものを用いることができる。図１８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、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、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。
【０１０９】
この赤外線放射素子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。
【０１１０】
基板１１は、例えば、単結晶のシリコン基板、多結晶のシリコン基板等を採用することができる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
赤外線放射層１３の材料は、例えば、窒化タンタル、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、導電性ポリシリコン等を採用してもよい。
【０１１３】
赤外線放射素子１０は、例えば、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。
【０１１４】
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（ステム）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への給電用の複数本のピン１９ｄが厚み方向に貫通して設けられている。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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
赤外線式ガスセンサ１００では、光源１の窓材１９ｗの代わりに、所定波長域の赤外線を反射する光学フィルタを配置してもよい。光源１における光学フィルタは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２それぞれの透過波長域の赤外線の反射率を低減する反射防止膜を基板にコーティングした無反射コートフィルタであり、所定波長域の赤外線を反射するように光学設計されたものが好ましい。基板としては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、サファイア基板等を採用することができる。このような場合には、光学フィルタが、第１光学系３ａ及び第２光学系３ｂそれぞれの一部を構成している。
【０１１８】
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。
【０１１９】
第１光学フィルタ３１は、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ１を検知対象のガスの吸収波長に設定してあるのが好ましい。これにより、第１光学フィルタ３１は、検知対象のガスの吸収波長の赤外線をより高い透過率で透過することが可能となる。第１フィルタ部３１ａは、中心波長λ１の赤外線に対する透過率が５０％以上であるのが、好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのが更に好ましい。第２光学フィルタ３２は、第３フィルタ部３２ａの中心波長λ２を検知対象のガス及び他のガスに吸収されない波長（以下、「参照波長」ともいう。）に設定してあるのが好ましい。第３フィルタ部３２ａの透過波長域は、第１フィルタ部３１ａの透過波長域とは重複しないのが好ましい。第３フィルタ部３２ａは、中心波長λ２の赤外線に対する透過率が５０％以上であるのが、好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのが更に好ましい。第３フィルタ部３２ａの中心波長λ２の赤外線に対する透過率は、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ１の赤外線に対する透過率との差が小さいほうが好ましい。
【０１２０】
赤外線式ガスセンサ１００は、第１受光素子２ａの出力信号と第２受光素子２ｂの出力信号との差分や比が検知対象のガス（例えば、二酸化炭素）の濃度に応じた値となるから、信号処理部４において検知対象のガスの濃度を精度良く求めることが可能となる。赤外線式ガスセンサ１００は、ダイナミックレンジを広くする観点から、第１受光素子２ａの出力信号と第２受光素子２ｂの出力信号との差分に基づいてガスの濃度を求めるのが好ましい。一方、赤外線式ガスセンサ１００は、経時変動を抑制する観点から、第１受光素子２ａの出力信号と第２受光素子２ｂの出力信号との比に基づいてガスの濃度を求めるのが好ましい。
【０１２１】
次に、赤外線式ガスセンサ１００の試料セル６について図１６、図１７及び図２０に基づいて説明する。
【０１２２】
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。
【０１２３】
赤外線式ガスセンサ１００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赤外線受光ユニット２が配置されている。赤外線式ガスセンサ１００は、通気孔６９を通って試料セル６の内部空間に、例えば、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導入される。このため、赤外線式ガスセンサ１００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、赤外線受光ユニット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、赤外線受光ユニット２へ入射する赤外線の光量が増加する。
【０１２４】
試料セル６は、この試料セル６の中心軸ＯＸ（図２０参照）を含む平面で分割された対になる半割体６４、６５（図１６参照）を結合することにより形成されている。半割体６４と半割体６５とは、例えば、嵌め合い、超音波溶着、接着等から選択される技術により結合することができる。
【０１２５】
試料セル６は、光源１から放射された赤外線を赤外線受光ユニット２側へ反射する光学要素を兼ねているのが好ましい。ここで、試料セル６は、例えば、合成樹脂により形成されている場合、内側に、赤外線を反射する反射層を備えた構成とするのが好ましい。
【０１２６】
試料セル６の材料は、合成樹脂に限らず、例えば、金属を採用してもよい。試料セル６は、特定波長の赤外線に対する反射率が比較的高い金属により形成されている場合、反射層を別途に備えていてもよいし、備えていなくてもよい。
【０１２７】
要するに、試料セル６は、筒状であり、その内面が光源１から放射された赤外線を反射する反射面６６であるのが好ましい。上述の反射層を備えている場合には、この反射層の表面が反射面６６を構成することができる。なお、図２０中の矢印付きの線は、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。
【０１２８】
赤外線式ガスセンサ１００は、光源１を保持する保持部材７０を備え、この保持部材７０が試料セル６に取り付けられている。また、赤外線式ガスセンサ１００は、赤外線受光ユニット２を保持する保持部材８０を備え、この保持部材８０が試料セル６に取り付けられている。
【０１２９】
保持部材７０は、キャップ部７１と、押さえ板７２とからなる。キャップ部７１は、円盤状であって、試料セル６側の端面に、試料セル６の一端部が挿入される凹部７１ａが設けられ、凹部７１ａの底部の中央に、光源１が挿入される貫通孔７１ｂが設けられている。押さえ板７２は、キャップ部７１に対して光源１を押さえるためのものである。
【０１３０】
保持部材７０は、押さえ板７２及びキャップ部７１の孔７２ｂ，７１ｄに通された取付ねじ（図示せず）が試料セル６の一端部のねじ部６４ｄ，６５ｄにねじ込まれることによって、試料セル６に取り付けられている。
【０１３１】
保持部材８０は、キャップ部８１と、押さえ板８２とからなる。キャップ部８１は、円盤状であって、試料セル６側の端面に、試料セル６の他端部が挿入される凹部８１ａが設けられ、凹部８１ａの底部の中央に、赤外線受光ユニット２が挿入される貫通孔８１ｂが設けられている。押さえ板８２は、キャップ部８１に対して赤外線受光ユニット２を押さえるためのものである。
【０１３２】
保持部材８０は、押さえ板８２及びキャップ部８１の孔８２ｂ，８１ｃに通された取付ねじ（図示せず）が試料セル６の他端部のねじ部にねじ込まれることによって、試料セル６に取り付けられている。
【０１３３】
なお、保持部材７０，８０それぞれの構造は、特に限定するものではない。また、試料セル６への保持部材７０，８０それぞれの取付構造も特に限定するものではない。
【０１３４】
ところで、試料セル６の反射面６６は、試料セル６の中心軸ＯＸ上に規定した長軸を回転軸とする回転楕円体の長軸方向の両端部それぞれを長軸に直交する２つの平面ＶＰ１、ＶＰ２（図２０参照）によりカットした形状としてある。よって、試料セル６は、回転楕円体（長楕円体）の一部に対応する内部空間が形成されている。
【０１３５】
赤外線式ガスセンサ１００は、光源１を、試料セル６の中心軸ＯＸ上において、上記回転楕円体の一方の焦点Ｐ１に配置し、赤外線受光ユニット２を、試料セル６の中心軸ＯＸ上において、上記回転楕円体の他方の焦点Ｐ２よりも光源１に近い側に配置するのが好ましい。
【０１３６】
赤外線式ガスセンサ１００は、光源１が、上記回転楕円体の一方の焦点Ｐ１近傍に配置されている。近傍とは、焦点Ｐ１と光源１との距離が所定値より小さい全ての点からなる部分集合であり、焦点Ｐ１の点も含む。上記所定値は、上記回転楕円体の焦点Ｐ１と焦点Ｐ２との距離によって変わる。要するに、光源１は、厳密な意味で焦点Ｐ１に配置されている必要はなく、実質的に焦点Ｐ１に配置されているとみなせる位置にあればよい。光源１から斜め方向に放射された赤外線は、反射面６６によって反射されて、他方の焦点Ｐ２に集光されるように導光される。しかしながら、他方の焦点Ｐ２に赤外線受光ユニット２を配置した比較例の赤外線式ガスセンサでは、試料セル６の他端部において反射面６６で反射されて第１光学フィルタ３１や第２光学フィルタ３２に入射する赤外線の入射角が大きくなりやすい。そして、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、入射角が大きくなるほど、透過スペクトル（透過率−波長特性）が短波長側へのずれが大きくなり、選択波長を含む特定波長域の赤外線の透過率が低下してしまう。よって、比較例の赤外線式ガスセンサでは、Ｓ／Ｎ比が低下してしまう懸念がある。一方、比較例の赤外線式ガスセンサでは、試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向における試料セル６と赤外線受光ユニット２との距離が長くなるほど、赤外線のロスが多くなってしまう。
【０１３７】
これに対して、本実施形態の赤外線式ガスセンサ１００は、赤外線受光ユニット２を、試料セル６の中心軸ＯＸ上において、反射面の他方の焦点Ｐ２よりも光源１に近い側に配置してある。つまり、赤外線受光ユニット２は、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２、第１受光素子２ａ、第２受光素子２ｂが、試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向において、他方の焦点Ｐ２とよりも光源１に近い側であって、試料セル６と他方の焦点Ｐ２との間に配置されている。これにより、本実施形態の赤外線式ガスセンサ１００は、試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向における試料セル６と赤外線受光ユニット２との距離を比較例と同じとした場合、比較例に比べて、試料セル６の他端部において反射面６６で反射されて第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２に入射する赤外線の入射角を小さくすることが可能となる。よって、本実施形態の赤外線式ガスセンサ１００は、比較例の赤外線式ガスセンサに比べて、特定波長域（第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２それぞれの設計上の透過波長域）の赤外線の透過率が低下するのを抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。また、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２を透過した赤外線が、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２に対向している第１受光素子２ａ、第２受光素子２ｂ以外の第２受光素子２ｂ、第１受光素子２ａに入射するクロストークの発生を抑制することが可能となり、測定精度の向上を図ることが可能となる。試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向における試料セル６と赤外線受光ユニット２との距離は、短い方が好ましく、零がより好ましい。
【０１３８】
なお、赤外線式ガスセンサ１００は、光源１と赤外線受光ユニット２との間に配置される部材（試料セル６等）の形状や数、配置等を特に限定するものではない。
【０１３９】
上述の赤外線式ガスセンサ１００では、赤外線受光ユニット２に関して、例えば、図２１に示すように、第１受光素子２ａの第１電極２ｈの平面形状と第２受光素子２ｂの第１電極２ｈの平面形状とを併せた形状を、焦電体基板２ｇの表と上述の回転楕円体との交線に沿った形状とすることができる。これにより、赤外線式ガスセンサ１００は、受光部２ｒにおいて赤外線の受光に寄与しない領域を削減することが可能となり、受光部２ｒの熱容量を低減することが可能となって、高感度化を図ることが可能となる。
【０１４０】
（実施形態２）
以下では、実施形態１で説明した赤外線受光ユニット２を用いた赤外線応用装置として、図２２に示す構成を備えた人体検知センサＢを例示する。人体検知センサＢは、赤外線を放射する物体である人の動きを検知して検知信号を出力するものである。人体検知センサＢは、例えば、照明負荷と電源との間に設けたスイッチ要素（スイッチング素子、リレー等）をオンオフさせる制御回路等と合わせて用いることもできる。また、人体検知センサＢは、例えば、人の移動方向に関する検知信号を出力するものでもよい。
【０１４１】
人体検知センサＢは、赤外線受光ユニット２と、ＩＣ素子２１３と、回路基板２１１と、カバー２１２とを備えている。
【０１４２】
赤外線受光ユニット２は、人体検知センサに適用する場合、第１増幅回路４１及び第２増幅回路４２を、例えば、人の動きに近い周波数成分（１Ｈｚを中心とする成分）の電圧信号を増幅するバンドパスアンプで構成することが好ましい。
【０１４３】
人体検知センサＢでは、検知対象の赤外線の波長が８〜１３μｍ程度であり、中心波長が１０μｍ程度である。このため、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、８μｍよりも短波長の所定波長（例えば、５μｍ）以下の波長の電磁波をカットするようにフィルタ特性が設定されているのが好ましい。
【０１４４】
ＩＣ素子２１３は、赤外線受光ユニット２の出力信号を信号処理して検知信号を出力する信号処理回路が形成されている。
【０１４５】
赤外線受光ユニット２及びＩＣ素子２１３は、回路基板２１１に実装される。回路基板２１１は、例えば、プリント配線板により構成することができる。
【０１４６】
カバー２１２は、赤外線受光ユニット２のパッケージ２９を覆うように回路基板２１１に取り付けられるのが好ましい。この場合、赤外線受光ユニット２は、台座２９ａと回路基板２１１との間に隙間が形成されるように回路基板２１１に実装されているのが好ましい。これにより、人体検知センサＢは、カバー２１２とパッケージ２９と回路基板２１１とで囲まれた空間が空気層からなる気体層を構成するから、回路基板２１１から台座２９ａへの熱伝導を抑制することが可能となり、人体検知センサＢの周囲の熱のゆらぎに起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。カバー２１２は、赤外線受光ユニット２に取り付けるようにしてもよい。
【０１４７】
カバー２１２は、赤外線を透過可能とするために、ポリエチレン製であるのが好ましい。カバー２１２の形状は、例えば、ドーム状の形状とすることができる。カバー２１２は、パッケージ２９における窓材２９ｗ側とは反対側から入射する赤外線を透過する領域が、当該反対側から入射する赤外線を赤外線検出素子２０（例えば、図１参照）へ集光可能なレンズ状の形状に形成されていることが好ましい。このレンズ形状は、複数のレンズ部が組み合わされ各レンズ部の焦点位置が同じであるアレイレンズでもよいし、１つのレンズとしてもよい。
【０１４８】
信号処理回路は、例えば、検知回路と、出力回路とを備えていればよい。検知回路は、例えば、第１増幅回路４１、第２増幅回路４２で増幅された各出力信号を適宜設定した閾値と比較し各出力信号が閾値を越えた場合に検知信号を出力する。このような検知回路は、例えば、コンパレータ等を用いた比較回路で構成することができる。出力回路は、検知回路の検知信号を所定の人体検出信号として出力する。
【０１４９】
また、検知回路は、第１増幅回路４１で増幅された出力信号と第２増幅回路４２で増幅された出力信号との差分もしくは比を求め、その値を適宜設定した閾値と比較し閾値を越えた場合に検知信号を出力するようにしてもよい。この場合は、例えば、第１光学フィルタ３１のフィルタ特性を、検知対象の赤外線を透過するように設定し、第２光学フィルタ３２のフィルタ特性を、検知対象の赤外線を透過しないように設定すればよい。
【０１５０】
検知回路は、第１増幅回路４１で増幅された出力信号が閾値を越えるタイミングと、第２増幅回路４２で増幅された出力信号が閾値を越えるタイミングとに基づいて人の移動方向を判別するようにしてもよい。この場合、検知回路は、例えば、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実現することができる。また、この場合は、第１光学フィルタ３１のフィルタ特性と第２光学フィルタ３２のフィルタ特性とを同じに設定するのが好ましい。
【０１５１】
赤外線応用装置は、赤外線式ガスセンサ１００や人体検知センサＢに限らない。赤外線応用装置は、赤外線を利用する装置であればよく、例えば、非分散型ガス分析計、火災時に炎の中の炭酸ガス（ＣＯ２ガス）の共鳴放射（「ＣＯ２共鳴放射」とも呼ばれている。）により発生する特定波長（４．３μｍ乃至４．４μｍ）の赤外線を検出して炎検知を行う赤外線式炎検知器等でもよい。
【符号の説明】
【０１５２】
１  光源
２  赤外線受光ユニット
２ａ  第１受光素子
２ｂ  第２受光素子
２ｇ  焦電体基板
２ｒ  受光部
２ｈ  第１電極
２ｉ  第２電極
２ｊ  第１出力端子
２ｋ  第２出力端子
７ｊ  第１接合部
７ｋ  第２接合部
９  接着部
２０  赤外線検出素子
２９  パッケージ
２９ｃ  窓孔
２９ｗ  窓材
３１  第１光学フィルタ
３２  第２光学フィルタ
４３  基板
４３ａ  絶縁性基材
４３ｄ  位置決め部
４３ｅ  壁部
４３ｆ  支持部
４３ｊ  第１リード端子
４３ｋ  第２リード端子
４３ｇ  窪み部
４３ｒ  壁
１００  赤外線式ガスセンサ（赤外線応用装置）
Ｂ  人体検知センサ（赤外線応用装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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