(57)【要約】【課題】高感度化を図ることが可能な赤外線検出器を提供する。【解決手段】赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａ、光学フィルタ３０及び基板４３が収納されたパッケージ２９を備える。パッケージ２９は、基板４３を支持する台座２９ａと、キャップ２９ｂと、キャップ２９ｂの窓孔２９ｃを塞ぎ赤外線を透過する窓材２９ｗと、を備える。赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａの１つの焦電体基板２１に形成され組をなす第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが、逆直列に接続されている。赤外線検出素子２０ａは、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ａへの垂直投影領域内に第１焦電素子２２が位置する。赤外線検出器２ａは、窓材２９ｗと赤外線検出素子２０ａとの間に配置されて赤外線を遮光する遮光部材９を備える。遮光部材９は、基板４３に保持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検出素子と、特定波長の赤外線を透過させる光学フィルタと、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、前記基板を支持する台座と、前記赤外線検出素子及び前記光学フィルタを覆い前記台座に固着されたキャップと、前記キャップにおける天板部に形成された窓孔を塞ぎ赤外線を透過する窓材と、を備え、
前記赤外線検出素子は、１つの焦電体基板に、組をなす受光用の第１焦電素子と温度補償用の第２焦電素子とが並んで形成され、
前記組をなす前記第１焦電素子と前記第２焦電素子とが、逆並列もしくは逆直列に接続されており、
前記赤外線検出素子は、前記窓孔の前記赤外線検出素子への垂直投影領域内に前記第１焦電素子が位置するように配置され、
前記光学フィルタは、前記窓材と前記第１焦電素子との間に配置され、
前記窓材と前記赤外線検出素子との間に配置されて、前記パッケージの外部から前記窓材を透過して前記パッケージ内へ入った赤外線のうち前記第２焦電素子へ向かう赤外線を遮光する遮光部材を備え、
前記遮光部材は、前記基板に保持されている、
ことを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】
前記赤外線検出素子は、前記第１焦電素子が前記焦電体基板の中央部に形成され、前記第２焦電素子が前記焦電体基板の周部に形成されており、
前記遮光部材は、板状に形成されており、前記遮光部材の中央部に、前記第１焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域よりも大きな開口部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出器。
【請求項３】
前記遮光部材は、前記開口部の周辺部において、前記窓材側及び前記開口部側が開放された凹部が形成されており、前記第１面側から前記赤外線検出素子の一部を視認可能とする窓部が、前記遮光部材における、前記第２焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域と、前記開口部と、前記凹部と、を避けて形成され、
前記光学フィルタは、前記開口部を塞ぎ、前記光学フィルタの周部が、前記凹部に載置され前記遮光部材に対して位置決めされている、
ことを特徴とする請求項２記載の赤外線検出器。
【請求項４】
前記遮光部材は、前記キャップの内周面に接触する形状に形成されており、
前記キャップは、前記遮光部材によって、前記台座の厚さ方向に直交する面内での位置決めがされている、
ことを特徴とする請求項２又は３記載の赤外線検出器。
【請求項５】
前記遮光部材は、前記開口部の周辺部に、前記赤外線検出素子の表面側に突出した突起を備える、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
【請求項６】
前記遮光部材は、樹脂板と、前記樹脂板に積層された金属箔と、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
【請求項７】
前記遮光部材は、金属板である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
赤外線検出器としては、ガス分析計、放射温度計、炎検出器、侵入者警報器等に組み込まれる焦電型赤外線検出器が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、図２２に示す構成の焦電型赤外線検出器２００が記載されている。焦電型赤外線検出器２００は、ケース２０１と、赤外線透過窓２０２と、ステム２０３と、回路基板２０４と、焦電部材２０５と、スペーサ２０６と、を備え、焦電部材２０５の上下両面に電極部を形成した二つの電極２０７、２０８が設けられている。
【０００４】
焦電型赤外線検出器２００は、デュアルタイプの焦電型赤外線検出器であり、二つの電極２０７、２０８が互いに逆極性となるように直列に接続されている。
【０００５】
焦電型赤外線検出器２００は、二つの電極２０７、２０８のうち一方の電極２０７のみが赤外線透過窓２０２に臨み、赤外線透過窓２０２を経た赤外光２１３が一方の電極２０７に入射し、他方の電極２０８には赤外光が入射しないように構成されている。以下では、一方の電極２０７を受光用電極２０７と称し、他方の電極２０８を温度補償用電極２０８と称する。
【０００６】
焦電型赤外線検出器２００は、温度補償用電極２０８の厚みを受光用電極２０７の厚みよりも大きくすることにより、温度補償用電極２０８の赤外線領域における光の吸収係数を受光用電極２０７のそれより小さくしてある。例えば、焦電型赤外線検出器２００は、受光用電極２０７の厚みを１００Åとし、温度補償用電極２０８の厚みを１０００Åとしてある。これにより、焦電型赤外線検出器２００は、温度補償用電極２０８の赤外線領域における光の吸収係数が受光用電極２０７のそれに比べて２分の１となる。よって、焦電型赤外線検出器２００は、仮に、温度補償用電極２０８にクロストークによって赤外光が入射しても、温度補償用電極２０８からは信号がほとんど出力されないから、感度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３２４７８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
焦電型の赤外線検出素子、赤外線検出器及び赤外線式ガスセンサの各分野においては、感度のより一層の向上が望まれている。
【０００９】
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、高感度化を図ることが可能な赤外線検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の赤外線検出器は、赤外線検出素子と、特定波長の赤外線を透過させる光学フィルタと、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、を備える。前記パッケージは、前記基板を支持する台座と、前記赤外線検出素子及び前記光学フィルタを覆い前記台座に固着されたキャップと、前記キャップにおける天板部に形成された窓孔を塞ぎ赤外線を透過する窓材と、を備える。前記赤外線検出素子は、１つの焦電体基板に、組をなす受光用の第１焦電素子と温度補償用の第２焦電素子とが並んで形成されている。本発明の赤外線検出器は、前記組をなす前記第１焦電素子と前記第２焦電素子とが、逆並列もしくは逆直列に接続されている。前記赤外線検出素子は、前記窓孔の前記赤外線検出素子への垂直投影領域内に前記第１焦電素子が位置するように配置されている。前記光学フィルタは、前記窓材と前記第１焦電素子との間に配置されている。本発明の赤外線検出器は、前記窓材と前記赤外線検出素子との間に配置されて、前記パッケージの外部から前記窓材を透過して前記パッケージ内へ入った赤外線のうち前記第２焦電素子へ向かう赤外線を遮光する遮光部材を備える。前記遮光部材は、前記基板に保持されている。
【００１１】
この赤外線検出器において、前記赤外線検出素子は、前記第１焦電素子が前記焦電体基板の中央部に形成され、前記第２焦電素子が前記焦電体基板の周部に形成されており、前記遮光部材は、板状に形成されており、前記遮光部材の中央部に、前記第１焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域よりも大きな開口部が形成されているのが好ましい。
【００１２】
この赤外線検出器において、前記遮光部材は、前記開口部の周辺部において、前記窓材側及び前記開口部側が開放された凹部が形成されており、前記第１面側から前記赤外線検出素子の一部を視認可能とする窓部が、前記遮光部材における、前記第２焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域と、前記開口部と、前記凹部と、を避けて形成され、前記光学フィルタは、前記開口部を塞ぎ、前記光学フィルタの周部が、前記凹部に載置され前記遮光部材に対して位置決めされているのが好ましい。
【００１３】
この赤外線検出器において、前記遮光部材は、前記キャップの内周面に接触する形状に形成されており、前記キャップは、前記遮光部材によって、前記台座の厚さ方向に直交する面内での位置決めがされているのが好ましい。
【００１４】
この赤外線検出器において、前記遮光部材は、前記開口部の周辺部に、前記赤外線検出素子の表面側に突出した突起を備えるのが好ましい。
【００１５】
この赤外線検出器において、前記遮光部材は、樹脂板と、前記樹脂板に積層された金属箔と、を備えるのが好ましい。
【００１６】
この赤外線検出器において、前記遮光部材は、金属板であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の赤外線検出器においては、温度補償用の前記第２焦電素子へ向かう赤外線を遮光する前記遮光部材が、前記台座もしくは前記基板に保持されている。これにより、本発明の赤外線検出器は、前記第２焦電素子と前記遮光部材との相対的な位置精度を向上させることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施形態１の赤外線検出器の概略縦断面図である。
【図２】図２は、実施形態１の赤外線検出器の概略縦斜視図である。
【図３】図３は、実施形態１の赤外線検出器において、キャップ、窓材、光学フィルタ及び遮光部材を取り除いた状態の斜視図である。
【図４】図４は、実施形態１の赤外線検出器において、キャップ、窓材及び光学フィルタを取り除いた状態の斜視図である。
【図５】図５は、実施形態１の赤外線検出器において、キャップ及び窓材を取り除いた状態の斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、実施形態１の赤外線検出器における赤外線検出素子の概略平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。図６（ｃ）は、実施形態１の赤外線検出器における赤外線検出素子の概略下面図である。
【図７】図７は、実施形態１の赤外線検出器における第１光学フィルタの概略断面図である。
【図８】図８は、実施形態１の赤外線検出器における第２光学フィルタの概略断面図である。
【図９】図９は、実施形態１の赤外線検出器の概略回路図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施形態１の赤外線検出器の第１変形例における赤外線検出素子の概略平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。図１０（ｃ）は、実施形態１の赤外線検出器の第１変形例における赤外線検出素子の概略下面図である。
【図１１】図１１は、実施形態１の赤外線検出器の第２変形例を示す概略縦断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態１の赤外線検出器の第３変形例を示す概略縦断面図である。
【図１３】図１３は、実施形態１の赤外線検出器の第３変形例を示す概略横断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態１の赤外線検出器の第４変形例を示す概略縦断面図である。
【図１５】図１５は、実施形態１の赤外線検出器を用いた赤外線式ガスセンサの概略構成図である。
【図１６】図１６は、実施形態１の赤外線検出器を用いた赤外線式ガスセンサの要部の概略断面図である。
【図１７】図１７は、実施形態１の赤外線検出器を用いた赤外線式ガスセンサの要部の概略分解斜視図である。
【図１８】図１８は、実施形態１の赤外線検出器を用いた赤外線式ガスセンサの要部の概略斜視図である。
【図１９】図１９は、実施形態１の赤外線検出器を用いた赤外線式ガスセンサの要部の一部破断した斜視図である。
【図２０】図２０（ａ）は、実施形態１の赤外線検出器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である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。
【図２１】図２１は、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２２】図２２は、従来例の焦電型赤外線検出器の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の赤外線検出器２ａについて、図１〜９に基づいて説明する。
【００２０】
赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａと、特定波長の赤外線を透過させる光学フィルタ３０と、赤外線検出素子２０ａが実装された基板４３と、赤外線検出素子２０ａ、光学フィルタ３０及び基板４３が収納されたパッケージ２９と、を備える。パッケージ２９は、基板４３を支持する台座２９ａと、赤外線検出素子２０ａ及び光学フィルタ３０を覆い台座２９ａに固着されたキャップ２９ｂと、キャップ２９ｂにおける天板部２９ｂａに形成された窓孔２９ｃを塞ぎ赤外線を透過する窓材２９ｗと、を備える。赤外線検出素子２０ａは、１つの焦電体基板２１に、組をなす受光用の第１焦電素子２２と温度補償用の第２焦電素子２３とが並んで形成されている。赤外線検出器２ａは、組をなす第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが、逆並列に接続されている。赤外線検出素子２０ａは、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ａへの垂直投影領域内に第１焦電素子２２が位置するように配置されている。光学フィルタ３０は、窓材２９ｗと第１焦電素子２２との間に配置されている。赤外線検出器２ａは、窓材２９ｗと赤外線検出素子２０ａとの間に配置されて、パッケージ２９の外部から窓材２９ｗを透過してパッケージ２９内へ入った赤外線のうち第２焦電素子２３へ向かう赤外線を遮光する遮光部材９を備える。遮光部材９は、基板４３に保持されている。よって、赤外線検出器２ａは、第２焦電素子２３と遮光部材９との相対的な位置精度を向上させることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
【００２１】
赤外線検出器２ａは、１つの焦電体基板２１に、組をなす受光用の第１焦電素子２２と温度補償用の第２焦電素子２３との組を、２組、備えている。赤外線検出器２ａは、一方の組の第１焦電素子２２の前方に配置された光学フィルタ３０（以下、「第１光学フィルタ３１」ともいう。）と、他方の組の第１焦電素子２２の前方に配置された光学フィルタ３０（以下、「第２光学フィルタ３２」ともいう。）と、を備える。第１光学フィルタ３１の特定波長（以下、「第１特定波長」という。）と、第２光学フィルタ３２の特定波長（以下、「第２特定波長」という。）とは、それぞれ設定することができ、異なる波長でもよいし、同じ波長でもよい。
【００２２】
赤外線検出器２ａの各構成要素については、以下に詳細に説明する。
【００２３】
赤外線検出素子２０ａは、図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように構成されている。
【００２４】
第１焦電素子２２は、焦電体基板２１の表面２１ａに形成された第１表面電極２２ａと、焦電体基板２１の裏面２１ｂに形成された第１裏面電極２２ｂと、焦電体基板２１において第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとで挟まれた第１部分２２ｃと、を備える。第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとが対向している。
【００２５】
第２焦電素子２３は、焦電体基板２１の表面２１ａに形成された第２表面電極２３ａと、焦電体基板２１の裏面２１ｂに形成された第２裏面電極２３ｂと、焦電体基板２１において第２表面電極２３ａと第２裏面電極２３ｂとで挟まれた第２部分２３ｃと、を備える。第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａと第２裏面電極２３ｂとが対向している。
【００２６】
焦電体基板２１の表面２１ａには、第１表面電極２２ａに電気的に接続された第１表面配線２４ａが形成されている。また、焦電体基板２１の表面２１ａには、第２表面電極２３ａに電気的に接続された第２表面配線２５ａが形成されている。
【００２７】
焦電体基板２１の裏面２１ｂには、第１裏面電極２２ｂに電気的に接続された第１裏面配線２４ｂが形成されている。焦電体基板２１の裏面２１ｂには、第２裏面電極２３ｂに電気的に接続された第２裏面配線２５ｂが形成されている。
【００２８】
赤外線検出素子２０ａは、焦電体基板２１における第１焦電素子２２を囲む周辺部に、第１焦電素子２２の外周に沿った形状のスリット２６が、第１表面配線２４ａ及び第１裏面配線２４ｂを避けて形成されている。スリット２６は、焦電体基板２１の厚さ方向に貫通して形成された孔を意味する。また、赤外線検出素子２０ａは、焦電体基板２１における第２焦電素子２３を囲む周辺部が、第２部分２３ｃの全周に亘って連続している。要するに、赤外線検出素子２０ａは、スリット２６を、第１焦電素子２２を囲む周辺部のみに形成し、第２焦電素子２３の周辺部には形成していない。よって、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組において、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
【００２９】
焦電体基板２１は、焦電性を有する基板である。焦電体基板２１は、単結晶のＬｉＴａＯ３基板により構成されている。焦電体基板２１の材料である焦電材料としては、ＬｉＴａＯ３を採用している。焦電材料は、ＬｉＴａＯ３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。
【００３０】
焦電体基板２１の自発分極の方向は、この焦電体基板２１の厚さ方向に沿った一方向である。図６（ｂ）で見れば、焦電体基板２１の自発分極の方向は、上方向である。
【００３１】
焦電体基板２１は、平面視形状を矩形状としてある。焦電体基板２１の平面視形状は、特に限定するものではない。
【００３２】
焦電体基板２１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２１の厚さは、例えば、薄いほうが赤外線検出素子２０ａ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２１の厚さは、３０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲で設定するのが好ましい。赤外線検出素子２０ａは、焦電体基板２１の厚さが３０μｍよりも薄いと脆弱性による焦電体基板２１の破損の懸念があり、１５０μｍよりも厚いと赤外線検出素子２０ａの感度が低下してしまう懸念がある。
【００３３】
第１表面電極２２ａ、第１裏面電極２２ｂ、第２表面電極２３ａ及び第２裏面電極２３ｂは、検出対象の赤外線を吸収可能で且つ導電性を有する導電膜により構成されている。導電膜は、Ｎｉ膜により構成されている。導電膜は、Ｎｉ膜に限らず、例えば、ＮｉＣｒ膜や金黒膜等でもよい。導電膜は、厚さが厚いほうが、電気抵抗が小さくなる一方、厚さが薄いほうが、赤外線の吸収量を高めることが可能となる。このため、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３は、第１表面電極２２ａ、第２表面電極２３ａの厚さを、第１裏面電極２２ｂ、第２裏面電極２３ｂの厚さよりも、それぞれ薄くしてもよい。また、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３は、第１表面電極２２ａ、第２表面電極２３ａの厚さと、第１裏面電極２２ｂ、第２裏面電極２３ｂの厚さと、をそれぞれ同じとしてもよい。
【００３４】
赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａの厚さと、第２表面電極２３ａの厚さと、を同じに設定してある。また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面電極２２ｂの厚さと、第２裏面電極２３ｂの厚さと、を同じに設定してある。
【００３５】
第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの厚さは、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表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの厚さは、例えば、１００ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましい。第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａ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。
【００３６】
第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂの厚さは、１００ｎｍに設定してあるが、この値に限定するものではない。第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂの厚さは、４０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましい。第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂ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。
【００３７】
赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの厚さと、第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂの厚さと、を同じとする場合、これらの厚さを、例えば、４０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲で設定すればよい。
【００３８】
第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａ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表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａ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表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの赤外線吸収率の理論的な最大値は、５０％である。第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの赤外線吸収率が５０％となる第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａのシート抵抗は、１８９Ω／□（１８９Ω／sq.）である。つまり、赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａのシート抵抗を１８９Ω／□とすれば、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの赤外線吸収率を最大とすることが可能となる。赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａにおいて例えば４０％以上の赤外線吸収率を確保することが好ましい。このため、赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａのシート抵抗を７３〜４９３Ω／□の範囲で設定するのが好ましい。
【００３９】
第１焦電素子２２の平面視形状は、半円状としてある。第２焦電素子２３の平面視形状は、長方形の２つ長辺のうち第１焦電素子２２側の長辺の両端部以外を円弧とした形状としてある。第１焦電素子２２の平面視形状は、半円形状に限らず、例えば、半楕円形状、円形状、楕円形状、多角形状等でもよい。第２焦電素子２３の平面視形状は、上述の形状に限らず、例えば、半円形状、半楕円形状、円形状、楕円形状、多角形状等でもよい。
【００４０】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の表面の面積と第２焦電素子２３の表面の面積と、を同じに設定してあるのが好ましい。表面の面積は、平面視における面積を意味する。また、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の平面視形状と第２焦電素子２３の平面視形状とが異なっているが、第１焦電素子２２の平面視形状と第２焦電素子２３の平面視形状とを同じとしてもよい。
【００４１】
第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａと、第１裏面電極２２ｂと、が同じ形状であり、第１裏面電極２２ｂが、第１表面電極２２ａの垂直投影領域に一致するように配置されているのが好ましい。第１表面電極２２ａの垂直投影領域とは、第１表面電極２２ａの厚さ方向への投影領域を意味する。このため、第１焦電素子２２の平面視形状は、第１表面電極２２ａの平面視形状により決まる。要するに、第１焦電素子２２の平面視形状は、第１表面電極２２ａの平面視形状と同じである。第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂと、で大きさが異なってもよい。
【００４２】
第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａと、第２裏面電極２３ｂと、が同じ形状であり、第２裏面電極２３ｂが、第２表面電極２３ａの垂直投影領域に一致するように配置されているのが好ましい。第２表面電極２３ａの垂直投影領域とは、第２表面電極２３ａの厚さ方向への投影領域を意味する。このため、第２焦電素子２３の平面視形状は、第２表面電極２３ａの平面視形状により決まる。要するに、第２焦電素子２３の平面視形状は、第２表面電極２３ａの平面視形状と同じである。第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａと第２裏面電極２３ｂと、で大きさが異なってもよい。
【００４３】
第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａは、材料、厚さそれぞれを第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａと同じとしてあるのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａの製造時には、第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａを、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａと同時に形成することが可能となる。また、赤外線検出素子２０ａは、第１表面配線２４ａと第１表面電極２２ａとを連続膜として形成でき、且つ、第２表面配線２５ａと第２表面電極２３ａとを連続膜として形成できる。
【００４４】
第１裏面配線２４ｂ及び第２裏面配線２５ｂは、材料、厚さそれぞれを第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂと同じとしてあるのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａの製造時には、第１裏面配線２４ｂ及び第２裏面配線２５ｂを、第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂと同時に形成することが可能となる。また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面配線２４ｂと第１裏面電極２２ｂとを連続膜として形成でき、且つ、第２裏面配線２５ｂと第２裏面電極２３ｂとを連続膜として形成できる。
【００４５】
赤外線検出素子２０ａは、第１表面配線２４ａにおける第１表面電極２２ａ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２４ａａを構成している。また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面配線２４ｂにおける第１裏面電極２２ｂ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２４ｂｂを構成している。また、赤外線検出素子２０ａは、第２表面配線２５ａにおける第２表面電極２３ａ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２５ａａを構成している。また、赤外線検出素子２０ａは、第２裏面配線２５ｂにおける第２裏面電極２３ｂ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２５ｂｂを構成している。
【００４６】
第１焦電素子２２及び第２焦電素子２３は、それぞれ、赤外線を受光して光電変換した出力信号を発生することができる。
【００４７】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａに電気的に接続された端子部２４ａａと、第２焦電素子２３の第２裏面電極２３ｂに電気的に接続された端子部２５ｂｂと、が焦電体基板２１の厚さ方向において重なるように配置されている。また、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の第１裏面電極２２ｂに電気的に接続された端子部２４ｂｂと、第２焦電素子２３の第２表面電極２３ａに電気的に接続された端子部２５ａａと、が焦電体基板２１の厚さ方向において重なるように配置されている。赤外線検出素子２０ａは、平面視において第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との並ぶ方向と、焦電体基板２１の厚さ方向と、に直交する方向の一端部に、端子部２４ａａ、２５ｂｂが形成され、他端部に、端子部２４ｂｂ、２５ａａが形成されている。
【００４８】
赤外線検出素子２０ａは、端子部２４ａａと端子部２５ｂｂとを電気的に接続し、且つ、端子部２４ｂｂと端子部２５ａａとを電気的に接続することにより、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列接続した構成とすることができる（図９参照）。
【００４９】
端子部２４ａａと端子部２５ｂｂとを電気的に接続する第１接続部（図示せず）は、例えば、導電ペーストにより形成することができる。端子部２４ｂｂと端子部２５ａａとを電気的に接続する第２接続部（図示せず）は、例えば、導電ペーストにより形成することができる。導電ペーストとしては、例えば、銀ペースト、金ペースト、銅ペースト等を採用することができる。赤外線検出器２ａは、第１接続部と第２接続部とで、赤外線検出素子２０ａの一対の出力端子を構成することができる。赤外線検出器２ａは、第１接続部が、一対の出力端子のうちの一方の出力端子（第１出力端子）を構成し、第２接続部が、他方の出力端子（第２出力端子）を構成することができる。
【００５０】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２を赤外線の受光用の焦電素子とし、第２焦電素子２３を温度補償用の焦電素子として利用することを想定している。受光用の焦電素子とは、赤外線検出素子２０ａの検出対象の赤外線を検出するための焦電素子を意味し、赤外線検出素子２０ａの検出対象の赤外線が入射される焦電素子である。温度補償用の焦電素子とは、赤外線検出素子２０ａの周囲温度の変化による出力信号の変動を少なくするための焦電素子を意味し、理想的には、赤外線検出素子２０ａの検出対象の赤外線が入射されない焦電素子である。言い換えれば、温度補償用の焦電素子とは、第１焦電素子２２の出力信号から周囲温度に起因した成分を取り除くための焦電素子を意味する。このため、赤外線検出素子２０ａは、検出対象の赤外線が、第１焦電素子２２に入射する一方で、第２焦電素子２３に入射しないようにして使用する。
【００５１】
しかしながら、赤外線検出素子２０ａは、赤外線が入射する入射面側に空間が存在した状態で使用されるので、赤外線のクロストーク（crosstalk）により、第２焦電素子２３から信号が出力される。赤外線検出素子２０ａにおいて赤外線が入射する入射面とは、第１表面電極２２ａの表面及び第２表面電極２３ａの表面を意味する。赤外線のクロストークとは、第１焦電素子２２へ赤外線を入射させるための窓材２９ｗや第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２等を透過した赤外線が第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａの表面へ斜め方向から入射することを意味する。言い換えれば、赤外線のクロストークとは、第１焦電素子２２での検出対象の赤外線が、赤外線の入射が阻止されることを意図した第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａへ斜め方向から入射することを意味する。赤外線検出素子２０ａは、第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａへ赤外線が斜め入射すると、第２焦電素子２３から第１焦電素子２２とは逆位相の信号が出力されるので、感度が低下してしまう。また、赤外線検出素子２０ａは、２つの第１焦電素子２２のうち一方の第１焦電素子２２に入射すべき赤外線が他方の第１焦電素子２２に入射してしまう可能性もある。
【００５２】
赤外線検出素子２０ａは、検出対象の赤外線が入射することによる第１焦電素子２２の温度変化や、赤外線のクロストークによる第２焦電素子２３の温度変化に比べて、環境温度の変化に伴う第１焦電素子２２や第２焦電素子２３の温度変化が非常に緩やかである。環境温度は、赤外線検出素子２０ａの周囲の温度を意味し、パッケージ２９の周囲の温度を意味する。パッケージ２９の周囲の温度は、外気の温度である。
【００５３】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２への検出対象の赤外線の入射に対して、基本的に第１焦電素子２２のみが暖められるので、熱容量が小さく、熱時定数が小さい。また、赤外線検出素子２０ａは、環境温度の上昇により、赤外線検出素子２０ａ全体が暖められるので、熱容量が大きく、熱時定数が大きい。特に、赤外線検出素子２０ａは、環境温度の上昇により、パッケージ２９及び赤外線検出素子２０ａが暖められるので、更に熱容量が大きくなり、熱時定数が大きくなる。
【００５４】
熱容量に関しては、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱容量をＨ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱容量をＨ２とすると、Ｈ１＞Ｈ２となる。
【００５５】
また、熱コンダクタンスに関しては、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱コンダクタンスをＧ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱コンダクタンスをＧ２とすると、Ｇ２＞Ｇ１となる。
【００５６】
また、熱時定数に関しては、熱時定数＝〔熱容量〕／〔熱コンダクタンス〕であるため、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱時定数をτ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱時定数をτ２とすると、τ１＞τ２となる。
【００５７】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の周辺部のみにスリット２６が形成されていることにより、検出対象の赤外線の入射による第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との熱時定数の差に基づく感度差を生じさせることが可能となる。よって、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列に接続し、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３をそれぞれ、受光用、温度補償用の焦電素子として使用することで、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ａは、高感度化を図ることが可能となる。
【００５８】
焦電体基板２１は、スリット２６が、少なくとも、第１焦電素子２２の第２焦電素子２３側に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２０ａは、第２焦電素子２３に比べて第１焦電素子２２の感度を、低周波域で高めることが可能となるだけでなく、熱のクロストークを抑制することが可能となり、第１焦電素子２２の感度の更なる向上を図ることが可能となる。熱のクロストークとは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との間で焦電体基板２１を介して熱が伝達することを意味する。
【００５９】
赤外線検出素子２０ａは、スリット２６が、第１焦電素子２２の外周に沿って形成されていればよく、スリット２６の数を特に限定するものではない。赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の周辺部において、複数のスリット２６を、第１焦電素子２２の外周に沿った方向において離して形成することにより、機械的強度を向上させることが可能となる。複数のスリット２６は、第１焦電素子２２の外周に沿った方向において等間隔で形成されているのが好ましい。
【００６０】
赤外線検出素子２０ａでは、第１表面電極２２ａの外周縁がスリット２６の第１表面電極２２ａ側の開孔縁から離れた構成としてもよい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、高感度化を図りながらも、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となる。
【００６１】
また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面電極２２ｂの外周縁がスリット２６の第１裏面電極２２ｂ側の開孔縁から離れているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂ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。
【００６２】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を複数組、備えているのが好ましい。また、焦電体基板２１は、隣り合う２つの第１焦電素子２２それぞれの他方の第１焦電素子２２側に、スリット２６が形成されているのが好ましい。
【００６３】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている場合、２つのチャネル（channel）をもつ構成とすることができる。すなわち、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを備える各組それぞれを１つのチャネルとする赤外線検出素子として用いることができる。赤外線検出素子２０ａは、２つのチャネルをもつ構成であり、各チャネルが、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３、第１表面配線２４ａ、第１裏面配線２４ｂ、第２表面配線２５ａ及び第２裏面配線２５ｂを備える検出エレメントＤＥにより構成されている。以下では、説明の便宜上、図１における左側の検出エレメントＤＥを、第１検出エレメントＤＥ１と称し。図１における右側の検出エレメントＤＥを、第２検出エレメントＤＥ２と称する。
【００６４】
赤外線検出素子２０ａでは、例えば、赤外線式ガスセンサ等に用いる場合に、検出対象の赤外線の波長を、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組の数だけ設定することが可能となる。検出対象の赤外線の波長は、例えば、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２等によって設定することができる。赤外線検出素子２０ａを備えた赤外線式ガスセンサでは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組の数に対応する複数のチャネルを有する赤外線式ガスセンサを構成することが可能となる。
【００６５】
赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備える場合、各組ごとに、第１焦電素子２２を受光用焦電素子とし、第２焦電素子２３を温度補償用焦電素子として利用することが可能となる。よって、赤外線検出素子２０ａは、赤外線式ガスセンサ等に用いる場合に、受光用焦電素子ごとに、検出対象の赤外線の波長を設定することが可能となる。
【００６６】
赤外線検出素子２０ａは、上述のように、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている。以下では、説明の便宜上、第１検出エレメントＤＥ１の第１焦電素子２２、第２焦電素子２３を、それぞれ、第１受光素子２２1、第１温度補償素子２３1と称することもある。また、以下では、第２検出エレメントＤＥ２の第１焦電素子２２、第２焦電素子２３を、それぞれ、第２受光素子２２2、第２温度補償素子２３2と称することもある。
【００６７】
赤外線検出素子２０ａは、隣り合う２つの第１焦電素子２２それぞれの他方の第１焦電素子２２側に、スリット２６が形成されているので、隣り合う２つの第１焦電素子２２間での熱伝達を抑制することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ａは、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２それぞれの感度の低下を抑制することが可能となる。
【００６８】
なお、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａ上に、赤外線吸収層（図示せず）を設けた構成としてもよい。
【００６９】
赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１が、第１受光素子２２1の前方に配置され、第２光学フィルタ３２が、第２受光素子２２2の前方に配置されている。
【００７０】
赤外線検出器２ａ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内に収納されている。これにより、赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が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。第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、赤外線検出器２ａの用途に必要とされる光学特性を有するように、特定波長、フィルタ特性を設計すればよい。
【００７１】
第１光学フィルタ３１は、例えば、図７に示すように、第１基板３１ｓと、第１フィルタ部３１ａと、第２フィルタ部３１ｂと、を備えた構成とすることができる。また、第２光学フィルタ３２は、例えば、図８に示すように、第２基板３２ｓと、第３フィルタ部３２ａと、第４フィルタ部３２ｂと、を備えた構成とすることができる。第１基板３１ｓ及び第２基板３２ｓは、赤外線を透過可能なものである。第１基板３１ｓ及び第２基板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。
【００７２】
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２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂが交互に積層された多層膜である。光学膜厚は、設計波長λの１／４に設定されている。λ／４多層膜３６は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂが交互に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。薄膜３１ａａ、３１ａｂ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等は、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等である。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。
【００７３】
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２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂが交互に積層された多層膜である。λ／４多層膜３９は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂが交互に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。薄膜３２ａａ、３２ａｂ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。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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、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。
【００７６】
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、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。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、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。
【００７７】
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である。
【００７８】
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２種類の薄膜３１ｂａ、３１ｂｂが交互に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３１ｂｂの材料として、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ等を採用することができる。また、第２フィルタ部３１ｂは、相対的に屈折率の低い薄膜３１ｂａ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。
【００７９】
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２種類の薄膜３２ｂａ、３２ｂｂが交互に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３２ｂｂの材料として、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ等を採用することができる。また、第４フィルタ部３２ｂは、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。
【００８０】
赤外線検出器２ａは、例えば、赤外線式ガスセンサに適用することができる。赤外線式ガスセンサは、検出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、メタン（ＣＨ４）が３．３μｍ、二酸化炭素（ＣＯ２）が４．３μｍ、一酸化炭素（ＣＯ）が４．７μｍ、一酸化窒素（ＮＯ）が５．３μｍである。赤外線検出器２ａは、第１フィルタ部３１ａの中心波長を第１光学フィルタ３１の第１特定波長とし、第３フィルタ部３２ａの中心波長を第２光学フィルタ３２の第２特定波長とすることができる。
【００８１】
赤外線検出器２ａは、赤外線式ガスセンサに適用する場合、例えば、第１フィルタ部３１ａの中心波長を検出対象のガスの吸収波長に設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長を参照波長に設定すればよい。参照波長とは、検出対象のガス及び他のガスでの吸収のない波長を意味する。検出対象のガスとして、ＣＯ２を想定している場合、他のガスとしては、例えば、Ｈ２Ｏ、ＣＨ４、ＣＯ、ＮＯ等が挙げられる。
【００８２】
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、赤外線検出器２ａ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、赤外線検出器２ａは、検出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。赤外線検出器２ａは、赤外線式ガスセンサの検出対象のガスが例えばＣＯ２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。
【００８３】
赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２とが、別体に形成されているが、これに限らず、例えば、第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２とが１チップ化されていてもよい。
【００８４】
赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａの出力信号を信号処理するＩＣ素子４０を備えているのが好ましい。ＩＣ素子４０は、基板４３に実装されて、パッケージ２９内に収納されているのが好ましい。赤外線検出素子２０ａは、赤外線検出素子２０ａが２つの検出エレメントＤＥを備えている場合、検出エレメントＤＥごとにＩＣ素子４０を備えるのが好ましい。赤外線検出器２ａは、第１検出エレメントＤＥ１の出力信号を信号処理するＩＣ素子４０（以下、「第１ＩＣ素子４１」という。）と、第２検出エレメントＤＥ２の出力信号を信号処理するＩＣ素子４０（以下、「第２ＩＣ素子４２」という。）と、を備えるのが好ましい。
【００８５】
第１ＩＣ素子４１は、例えば、図９に示すように、電流電圧変換回路４１ａと、増幅回路４１ｂと、を備えた構成とすることができる。電流電圧変換回路４１ａは、第１検出エレメントＤＥ１の出力信号である電流信号を電流−電圧変換して出力する回路である。増幅回路４１ｂは、電流電圧変換回路４１ａの出力信号をそれぞれ増幅する回路である。
【００８６】
電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１と、コンデンサＣｆ１と、を備える。第１検出エレメントＤＥ１は、第１検出エレメントＤＥ１の一対の出力端子のうちの一方の出力端子が基準電圧源Ｅ１１を介して接地され、他方の出力端子がオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されている。電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間に、コンデンサＣｆ１が接続されている。電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に、オペアンプＯＰ１の動作点を所定レベルに設定するための基準電圧源Ｅ２１が接続されている。電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１の出力端子が増幅回路４１ｂに接続される。
【００８７】
また、第２ＩＣ素子４２は、例えば、図９に示すように、電流電圧変換回路４２ａと、増幅回路４２ｂと、を備えた構成とすることができる。電流電圧変換回路４２ａは、第２検出エレメントＤＥ２の出力信号である電流信号を電流−電圧変換して出力する回路である。増幅回路４２ｂは、電流電圧変換回路４２ａの出力信号をそれぞれ増幅する回路である。
【００８８】
電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２と、コンデンサＣｆ２と、を備える。第１検出エレメントＤＥ２は、第２検出エレメントＤＥ２の一対の出力端子のうちの一方の出力端子が基準電圧源Ｅ１２を介して接地され、他方の出力端子がオペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続されている。電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２の出力端子と反転入力端子との間に、コンデンサＣｆ２が接続されている。電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子に、オペアンプＯＰ２の動作点を所定レベルに設定するための基準電圧源Ｅ２２が接続されている。電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２の出力端子が増幅回路４２ｂに接続される。
【００８９】
電流電圧変換回路４１ａ、４２ａの回路構成は、図９の構成以外でもよい。
【００９０】
赤外線検出器２ａは、第１ＩＣ素子４１の回路構成と第２ＩＣ素子４２の回路構成とが、同じであるのが好ましい。要するに、赤外線検出器２ａは、第１ＩＣ素子４１の、オペアンプＯＰ１、コンデンサＣｆ１、基準電圧源Ｅ２１及び増幅回路４１ｂと、第２ＩＣ素子４２の、オペアンプＯＰ２、コンデンサＣｆ２、基準電圧源Ｅ２２及び増幅回路４２ｂと、がそれぞれ同じ仕様で略同じ特性であるのが好ましい。また、赤外線検出器２ａは、基準電圧源Ｅ１１と、基準電圧源Ｅ１２と、が同じ仕様で略同じ特性であるのが好ましい。なお、赤外線検出器２ａは、電流電圧変換回路４１ａと電流電圧変換回路４２ａと増幅回路４１ｂと増幅回路４２ｂと、を集積化して１チップのＩＣ素子としてもよい。
【００９１】
基板４３は、例えば、ＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）基板により構成することができる。ＭＩＤ基板は、樹脂成形品により形成された絶縁性基材４３ａに、配線が所定のパターンで形成されている。絶縁性基材４３ａは、電気絶縁性を有する。基板４３は、ＭＩＤ基板に限らず、例えば、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。また、基板４３は、リードフレームに樹脂成形品からなる絶縁性基材４３ａを形成した後に、リードフレームの不要部分を除去したものでもよい。
【００９２】
赤外線検出器２ａは、検出エレメントＤＥの第１出力端子、第２出力端子が、基板４３の第１導体部４３ｊ（図３参照）、第２導体部それぞれと電気的に接続されている。第１導体部４３ｊ及び第２導体部は、それぞれ、基板４３の配線の互いに異なる一部を構成する。赤外線検出器２ａは、検出エレメントＤＥの第１出力端子、第２出力端子が、上述の第１接続部、第２接続部によりそれぞれ構成されている場合、第１接続部及び第２接続部が、赤外線検出素子２０ａと基板４３との接合部を兼ねることができる。
【００９３】
基板４３は、この基板４３の厚さ方向に直交する第１面１４３と、第２面１４４と、を備える。基板４３は、この基板４３の厚さ方向が、台座２９ａの厚さ方向と一致するように配置され、台座２９ａに固定されている。
【００９４】
以下、本明細書では、赤外線検出素子２０ａの第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが並ぶ方向を第１方向と称し、赤外線検出素子２０ａの厚さ方向を第２方向と称し、第１方向と第２方向とに直交する方向を第３方向と称する。
【００９５】
基板４３は、図３に示すように、第１面１４３（図１参照）から突出して、赤外線検出素子２０ａを位置決めする２つの第１突部４３ｍと、２つの第２突部４３ｎと、を備えているのが好ましい。２つの第１突部４３ｍ及び２つの第２突部４３ｎは、基板４３における赤外線検出素子２０ａの搭載予定領域の外側に形成されている。２つの第１突部４３ｍは、第１方向において赤外線検出素子２０ａの両側に位置している。２つの第２突部４３ｎは、第３方向において赤外線検出素子２０ａの両側に位置している。２つの第２突部４３ｎそれぞれにおいて赤外線検出素子２０ａに臨む面には、第１導体部４３ｊ及び第２導体部（図示せず）それぞれを露出させるための凹部４３ｐが２つずつ形成されている。よって、赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａと第１導体部４３ｊ及び第２導体部とを、導電性接着剤により接合し電気的に接続することができる。
【００９６】
赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａを２つの第１突部４３ｍ及び２つの第２突部４３ｎにより位置決めでき、基板４３の厚さ方向に直交する面内における赤外線検出素子２０ａの位置精度を高めることが可能となる。これにより、赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａ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。
【００９７】
基板４３の第１面１４３には、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３の垂直投影領域を含む大きさの穴４３ｂが形成されているのが好ましい。穴４３ｂは、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３と基板４３との間の熱絶縁性を高める目的で、熱絶縁用の穴として形成されている。これにより、赤外線検出器２ａは、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３それぞれの感度の向上を図ることが可能となる。穴４３ｂは、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３それぞれに対して１つずつ形成してもよい。
【００９８】
赤外線検出器２ａは、基板４３の第１面１４３側に赤外線検出素子２０ａが配置され、基板４３の第２面１４４側に第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２が配置されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、基板４３の第１面１４３側において赤外線検出素子２０ａの側方に第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子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、赤外線検出器２ａは、第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２それぞれで発生した熱が赤外線検出素子２０ａへ伝熱されることを、より抑制することが可能となる。
【００９９】
第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２の各々は、ベアチップであり、基板４３の第２面１４４に設けた凹部４３ｙの内底面に、ダイボンド材により固定されている。ダイボンド材としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。なお、第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２は、基板４３の配線と導電性ワイヤ等により電気的に接続されている。第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２は、封止材料により形成された封止部（図示せず）で覆われているのが好ましい。封止材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を採用することができる。
【０１００】
パッケージ２９は、上述のように、台座２９ａと、キャップ２９ｂと、窓材２９ｗと、を備えている。
【０１０１】
台座２９ａは、金属製であるのが好ましい。台座２９ａは、円板状に形成されている。台座２９ａは、外周部から外方へ突出した第１フランジ２９ａｂを一体に備えている。キャップ２９ｂは、金属製であるのが好ましい。キャップ２９ｂは、円筒状の筒部２９ｂｂの一端側に、円板状の天板部２９ｂａが形成され、他端側に、第２フランジ２９ｂｄが形成されている。キャップ２９ｂは、天板部２９ｂａの中央部に窓孔２９ｃが形成されている。
【０１０２】
パッケージ２９は、台座２９ａの第１フランジ２９ａｂとキャップ２９ｂの第２フランジ２９ｂｄとが、溶接等によって接合されている。
【０１０３】
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。
【０１０４】
パッケージ２９は、４本のリードピン２９ｄを備えている。４本のリードピン２９ｄは、台座２９ａに保持されている。４本のリードピン２９ｄは、台座２９ａに対して、台座２９ａの厚さ方向に貫通して設けられている。各リードピン２９ｄは、基板４３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１ＩＣ素子４１の出力信号の取り出し用、及び第２ＩＣ素子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料で固定されており、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料で固定されており、台座２９ａと電気的に絶縁されている。なお、赤外線検出器２ａは、基板４３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。
【０１０５】
窓孔２９ｃは、第１受光素子２２1と第２受光素子２２2とを併せたサイズよりも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。
【０１０６】
窓材２９ｗは、赤外線を透過する機能を備えている。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、キャップ２９ｂに固着されている。窓材２９ｗは、キャップ２９ｂに対して、導電性材料により固着されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａ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。導電性材料としては、例えば、半田、導電性接着剤等を採用することができる。
【０１０７】
パッケージ２９は、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ａへの垂直投影領域内に第１焦電素子２２、２２が位置するように窓孔２９ｃが形成されている。パッケージ２９は、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ａへの垂直投影領域外に第２焦電素子２３、２３が位置するように、窓孔２９ｃを形成してもよい。この場合、赤外線検出器２ａは、第１焦電素子２２、２２それぞれの検出対象の赤外線が第２焦電素子２３、２３へ入射するのを、パッケージ２９によって、より抑制することが可能となる。
【０１０８】
ところで、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２が焦電体基板２１の中央部に形成され、第２焦電素子２３が焦電体基板２１の周部に形成されているのが好ましい。そして、遮光部材９は、板状に形成されており、遮光部材９の中央部に、第１焦電素子２２、２２の厚さ方向への垂直投影領域よりも大きな開口部９１が形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、窓材２９ｗを透過して第１焦電素子２２へ向かった検出対象の赤外線が遮光部材９によって遮光されるのを抑制することが可能となる。開口部９１の大きさは、第１焦電素子２２の数に応じて適宜設定すればよく、第１焦電素子２２が２つの場合、２つの焦電素子２２、２２それぞれの垂直投影領域を合わせた領域よりも大きくすればよい。
【０１０９】
遮光部材９は、基板４３に対して固定されている。遮光部材９は、基板４３の２つ第１突部４３ｍ（図１、３参照）及び２つの第２突部４３ｎ（図３参照）に載置されている。基板４３は、２つの第２突部４３ｎそれぞれの上に、第１方向及び第３方向において遮光部材９を位置決めする第３突部４３ｅ（図３参照）が１つずつ形成されている。遮光部材９は、第３方向の両端面から突出して第１方向において第３突部４３ｅの両側に配置される２つの突片９７（図４、５参照）を一体に備えている。よって、赤外線検出器２ａは、基板４３の厚さ方向に直交する面内における遮光部材９の位置精度を高めることが可能となる。
【０１１０】
２つの第３突部４３ｅの互いの対向面には、凹部４３ｑ（図３参照）が２つずつ形成されている。第３突部４３ｅの凹部４３ｑは、第２突部４３ｎの凹部４３ｐに対応する位置に形成されている。遮光部材９は、第３突部４３ｅの凹部４３ｑに入れた接着剤により、基板４３に固定してあるのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、遮光部材９と赤外線検出素子２０ａとの相対的な位置精度を高めることが可能となる。
【０１１１】
基板４３は、２つの第１突部４３ｍ、４３ｍ及び２つの第２突部４３ｎ、４３ｎの高さを赤外線検出素子２０ａの厚さよりも大きく設定してある。これにより、赤外線検出器２ａは、基板４３の厚さ方向における遮光部材９と赤外線検出素子２０ａとの相対的な位置精度を高めることが可能となり、遮光部材９と赤外線検出素子２０ａとのギャップ長Ｌｇの精度も高めることが可能となる。
【０１１２】
赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ａと遮光部材９とが同じ基板４３に対して固定されているので、赤外線検出素子２０ａと遮光部材９との相対的な位置精度を向上させることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
【０１１３】
第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、遮光部材９に対して固定してある。第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、遮光部材９に対して接着剤等により固定することができる。赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２で開口部９１を塞ぐように、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が配置されているのが好ましい。第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、遮光部材９の第１面９ａ側において、開口部９１の周辺部９４に固着されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａ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２０ａとの間に間隙を形成することができる。
【０１１４】
遮光部材９は、遮光部材９の第１面９ａ側から赤外線検出素子２０ａの一部を視認可能とする窓部９２（図４、５参照）が形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、製造時に、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を予め固着した遮光部材９を基板４３に対して固定した後で、赤外線検出素子２０ａの有無や位置ずれの有無の確認等の検査工程を行うことが可能となる。また、赤外線検出器２ａは、製造時に、遮光部材９を基板４３に対して固定した後で、遮光部材９と赤外線検出素子２０ａとの相対的な位置関係を外観検査で評価することが可能となる。窓部９２は、遮光部材９の周部において赤外線検出素子２０ａの四隅それぞれに対応して形成されているのが好ましい。窓部９２は、遮光部材９の外周面に形成された切欠部である。窓部９２は、遮光部材９の厚さ方向に貫通する貫通孔でもよいし、可視光を透過する透明な部材でもよい。
【０１１５】
遮光部材９は、例えば、樹脂板と、樹脂板に積層された金属箔と、を備えた構成とすることができる。これにより、赤外線検出器２ａは、遮光部材９を、例えば、プリント配線板等を利用して形成することが可能となる。この場合は、プリント配線板の樹脂基材が樹脂板を構成し、銅箔が、金属箔を構成する。樹脂基材としては、例えば、フェノール系樹脂基板や、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂基板等を採用することができる。また、金属箔は、赤外線を反射等して遮光することができる材料であればよく、銅箔に限らず、例えば、アルミニウム箔、金箔等を採用してもよい。遮光部材９は、プリント配線板を利用して形成する場合、プリント配線板を所定の形状に切断して用いればよく、樹脂板を樹脂成形により成形しなくてもよくなるという利点がある。
【０１１６】
遮光部材９は、例えば、金属板であってもよい。これにより、赤外線検出器２ａは、遮光部材９の熱容量をより低減することが可能となる。金属板の材料は、赤外線を反射等して遮光することができる材料であればよい。金属板の材料は、熱容量が小さな材料が好ましく、例えば、アルミニウムを採用することができる。金属板の材料は、ステンレス鋼等でもよい。
【０１１７】
赤外線検出器２ａの第１変形例の赤外線検出器では、赤外線検出素子２０ａの代わりに、例えば、図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示す構成の赤外線検出素子２０ｂを採用することができる。
【０１１８】
赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている点が、赤外線検出素子２０ａと相違する。なお、赤外線検出素子２０ｂについては、赤外線検出素子２０ａと同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１９】
赤外線検出素子２０ｂは、組をなす第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａと第２焦電素子２３の第２表面電極２３ａとが、第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａを介して電気的に接続されている。これにより、赤外線検出素子２０ｂは、組をなす第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている。要するに、第１変形例の赤外線検出器における第１検出エレメントＤＥ及び第２検出エレメントＤＥ２は、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている。赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組ごとに、一対の出力端子２８ｃ、２８ｄを備えている。赤外線検出素子２０ｂは、端子部２４ｂｂが、一方の出力端子２８ｃ（第１出力端子２８ｃ）を構成し、端子部２５ｂｂが、他方の出力端子２８ｄ（第２出力端子２８ｄ）を構成している。
【０１２０】
赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２を受光用の焦電素子として使用し、第２焦電素子２３を温度補償用の焦電素子として使用することで、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ｂは、高感度化を図ることが可能となる。
【０１２１】
赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている。よって、赤外線検出素子２０ｂは、各組ごと、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている。
【０１２２】
図１１は、赤外線検出器２ａの第２変形例の赤外線検出器２ｃを示している。赤外線検出器２ｃは、赤外線検出器２ａと基本構成が略同じであり、遮光部材９の形状が相違する。なお、赤外線検出器２ｃについては、赤外線検出器２ａと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１２３】
赤外線検出器２ｃの遮光部材９は、開口部９１の周辺部９４に、窓材２９ｗ側及び開口部９１側が開放された凹部９３が形成されている。また、遮光部材９は、赤外線検出器２ａと同様、第１面９ａ側から赤外線検出素子２０ａの一部を視認可能とする窓部９２が形成されている。また、遮光部材９は、窓部９２が、遮光部材９における、第２焦電素子２３の厚さ方向への垂直投影領域と、開口部９１と、凹部９３と、を避けて形成されている。光学フィルタ３０は、開口部９１を塞ぎ、光学フィルタ３０の周部が、凹部９３に載置され遮光部材９に対して位置決めされている。これにより、赤外線検出器２ｃは、光学フィルタ３０と赤外線検出素子２０ａとの相対的な位置精度をより高めることが可能となる。特に、赤外線検出器２ｃ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２２1、第２受光素子２２2との相対的な位置精度を高めることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
【０１２４】
図１２及び１３は、赤外線検出器２ａの第３変形例の赤外線検出器２ｄを示している。赤外線検出器２ｄは、赤外線検出器２ａと基本構成が略同じであり、遮光部材９の形状が相違する。なお、赤外線検出器２ｄについては、赤外線検出器２ａと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。また、図１２は、図１３のＸ−Ｘ断面に対応する概略縦断面図である。
【０１２５】
赤外線検出器２ｄの遮光部材９は、キャップ２９ｂの内周面２９ｂｃに接触する形状に形成されている。そして、キャップ２９ｂは、遮光部材９によって、台座２９ａの厚さ方向に直交する面内での位置決めがされている。これにより、赤外線検出器２ｄは、窓材２９ｗと遮光部材９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、赤外線検出器２ｄは、窓材２９ｗと光学フィルタ３０と赤外線検出素子２０ａとの相対的な位置精度をより向上させることが可能となり。より高感度化を図ることが可能となる
遮光部材９は、円形の板状に形成されており、外周面から複数の突出片９６が突出して形成されており、各突出片９６それぞれの先端面が、キャップ２９ｂの筒部２９ｂｂの内周面２９ｂｃに接触している。遮光部材９は、複数の突出片９６が、キャップ２９ｂの内周面２９ｂｃの周方向に沿った方向において、等間隔で形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｄは、台座２９ａに対するキャップ２９ｂの位置精度をより高めることが可能となる。
【０１２６】
図１４は、赤外線検出器２ａの第４変形例の赤外線検出器２ｅを示している。赤外線検出器２ｅは、赤外線検出器２ａと基本構成が略同じであり、遮光部材９の形状が相違する。なお、赤外線検出器２ｅについては、赤外線検出器２ａと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１２７】
赤外線検出器２ｅの遮光部材９は、開口部９１の周辺部９４に、赤外線検出素子２０ａの表面側に突出した突起９５を備える。これにより、赤外線検出器２ｅは、光学フィルタ３０に斜め入射した赤外線や迷光となった赤外線等が第２焦電素子２３、２３に入射するのを抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比の向上による更なる高感度化を図ることが可能となる。
【０１２８】
赤外線検出器２ｃ、２ｄ、２ｅは、赤外線検出素子２０ａの代わりに、赤外線検出素子２０ｂを備えた構成としてもよい。また、赤外線検出器２ａは、第１変形例〜第４変形例を適宜組み合わせて構成してもよい。
【０１２９】
以下では、赤外線検出器２ａを備えた赤外線式ガスセンサ１００について図１５〜２０に基づいて説明する。
【０１３０】
赤外線式ガスセンサ１００（以下、「ガスセンサ１００」ともいう。）は、検出対象のガスの種類によって赤外線の吸収波長が異なることを利用して、ガスを検知するので、ガスの識別性を高めることが可能となる。
【０１３１】
ガスセンサ１００は、赤外光源１と、赤外線検出器２ａと、赤外光源１と赤外線検出器２ａとの間に配置され検出対象のガスの出入りが可能な試料セル６（図１７〜２０参照）と、を備える。また、ガスセンサ１００は、赤外光源１に間欠的に通電する駆動回路５と、駆動回路５を制御する制御部５１と、第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２の出力信号を信号処理して検出対象のガスの濃度を求める信号処理回路４と、を備える。これにより、ガスセンサ１００は、高感度化を図ることが可能となる。
【０１３２】
赤外線検出器２ａにおける第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。第１透過波長域は、上述の第１フィルタ部３１ａ（図７参照）の透過波長域である。第１光学フィルタ３１は、測定対象のガスの吸収波長を第１特定波長として設定してある。
【０１３３】
赤外線検出器２ａにおける第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。第２透過波長域は、上述の第３フィルタ部３２ａ（図８参照）の透過波長域である。第２光学フィルタ３２は、参照波長を第２特定波長として設定してある。
【０１３４】
信号処理回路４は、第１ＩＣ素子４１の出力信号と第２ＩＣ素子４２の出力信号との比に基づいて検出対象のガスの濃度を求め、この濃度に相当する出力信号を発生するように構成されている。第１ＩＣ素子４１の出力信号は、第１検出エレメントＤＥ１の出力信号を電流電圧変換回路４１ａで電流−電圧変換してから、増幅回路４１ｂで増幅して出力されるアナログの電圧信号である。第２ＩＣ素子４２の出力信号は、第２検出エレメントＤＥ２の出力信号を電流電圧変換回路４２ａで電流−電圧変換してから、増幅回路４２ｂで増幅して出力されるアナログの電圧信号である。信号処理回路４は、第１ＩＣ素子４１の出力信号と第２ＩＣ素子４２の出力信号との差分に基づいて検出対象のガスの濃度を求める、この濃度に相当する出力を発生するようにしてもよい。
【０１３５】
ガスセンサ１００の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
【０１３６】
赤外光源１は、熱放射により赤外線を放射するように構成されている。赤外光源１は、熱放射により赤外線を放射するように構成されているから、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。赤外光源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、赤外光源１は、第１光学フィルタ３１の第１透過波長域と第２光学フィルタ３２の第２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。
【０１３７】
赤外光源１は、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子１０と、赤外線放射素子１０を収納したパッケージ１９（図１６参照）と、を備えている。図１６中の矢印付きの線は、ガスセンサ１００において赤外光源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。
【０１３８】
赤外線放射素子１０は、図２０に示すように、半導体基板１１と、半導体基板１１の表面１１１側に形成された薄膜部１２と、半導体基板１１に形成され薄膜部１２における半導体基板１１側の第１面１２１の一部を露出させる開口部１１ａと、を備える。また、赤外線放射素子１０は、薄膜部１２の第２面１２２に形成され、通電されることによる熱放射により赤外線を放射する赤外線放射層１３を備える。赤外線放射層１３は、駆動回路５から通電されることによって、熱放射により赤外線を放射する。赤外光源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。
【０１３９】
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端子部１６と、を備えている。保護層１４は、薄膜部１２の第２面１２２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と各端子部１６とは、配線１５を介して電気的に接続されている。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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１における発熱体を構成している。
【０１４２】
半導体基板１１としては、単結晶のシリコン基板を採用している。半導体基板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。
【０１４３】
薄膜部１２は、例えば、半導体基板１１側のシリコン酸化膜１２ａと、シリコン酸化膜１２ａにおける半導体基板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。
【０１４４】
赤外線放射層１３の材料は、窒化タンタルを採用している。つまり、赤外線放射層１３は、窒化タンタル層により構成されている。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の各々は、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。
【０１４５】
開口部１１ａは、半導体基板１１の厚さ方向に貫通した孔により形成されている。この開口部１１ａは、半導体基板１１の裏面１１２から半導体基板１１の一部を半導体基板１１の表面１１１までエッチングすることにより形成されている。開口部１１ａは、半導体基板１１の厚さ方向に貫通した孔に限らず、半導体基板１１の表面１１１に形成された穴でもよい。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。高融点金属としては、例えば、クロム等を採用することができる。
【０１５０】
端子部１６は、パッド電極を構成している。端子部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。端子部１６の材料は、配線１５と同じ材料を採用しているが、端子部１６の材料と異なる材料でもよい。
【０１５１】
ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外線放射素子１０の一対の端子部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。
【０１５２】
パッケージ１９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、を備える。パッケージ１９は、キャップ１９ｂにおける赤外線放射素子１０の前方に形成された窓孔１９ｒと、窓孔１９ｒを塞ぐように配置され、赤外線を透過可能な窓材１９ｗと、を備える。
【０１５３】
台座１９ａは、金属製である。台座１９ａは、円板状に形成されている。キャップ１９ｂは、金属製である。キャップ１９ｂは、円筒状の筒部１９ｂｂの一端側に、円板状の天板部１９ｂａが形成されており、天板部１９ｂａの中央部に窓孔１９ｒが形成されている。
【０１５４】
台座１９ａ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１９ｂの形状は、台座１９ａの形状に応じて適宜変更すればよい。例えば、台座１９ａの平面視形状が矩形状の場合、キャップ１９ｂの平面視形状は、円形状でもよいし、矩形状でもよい。
【０１５５】
パッケージ１９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を備えている。赤外線放射素子１０の端子部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。
【０１５６】
２本のリードピン１９ｄは、台座１９ａに保持されている。２本のリードピン１９ｄは、台座１９ａに対して、台座１９ａの厚さ方向に貫通して設けられている。２本のリードピン１９ｄは、台座１９ａ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１９ａと電気的に絶縁されている。
【０１５７】
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。
【０１５８】
ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３へ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、ガスセンサ１００では、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。
【０１５９】
駆動回路５は、赤外光源１を間欠的に駆動する。駆動回路５は、赤外光源１に対して、所定パルス幅の電圧（以下、「パルス電圧」ともいう。）を一定の時間間隔で印加する。したがって、ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外光源１へ、パルス電圧が周期的に印加される。赤外光源１は、パルス電圧が印加されている期間が通電期間となり、パルス電圧が印加されていない期間が非通電期間となる。
【０１６０】
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、内部空間の気体が導出されたりする。
【０１６１】
ガスセンサ１００は、試料セル６の軸方向の一端部側に赤外光源１が配置され、試料セル６の軸方向の他端部側に赤外線検出器２ａが配置されている。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、外部からの検出対象のガス、あるいは検出対象のガスを含む気体が導入される。ガスセンサ１００は、試料セル６の内部空間にある検出対象のガスの濃度が増加すると、赤外線検出器２ａ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出対象のガスの濃度が低下すると、赤外線検出器２ａへ入射する赤外線の光量が増加する。
【０１６２】
ガスセンサ１００では、検出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。赤外線検出器２ａは、例えば、第１フィルタ部３１ａ（図７参照）の中心波長を検出対象のガスの吸収波長に設定し、第３フィルタ部３２ａ（図８参照）の中心波長を検出対象のガス及び他のガス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、ガスセンサ１００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、ガスセンサ１００は、検出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。ガスセンサ１００は、検出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。
【０１６３】
試料セル６は、この試料セル６の中心軸を含む平面で分割された対になる半割体６４、６５（図１７〜１９参照）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。
【０１６４】
試料セル６は、赤外光源１から放射された赤外線を赤外線検出器２ａ側へ反射する光学要素を兼ねているのが好ましい。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、内面側に、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。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。
【０１６５】
要するに、試料セル６は、筒状であり、その内面が、赤外光源１から放射された赤外線を反射する反射面６６（図１７、１９参照）を構成するのが好ましい。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。
【０１６６】
ガスセンサ１００は、赤外光源１を保持する保持部材７０（図１７〜１９参照）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、ガスセンサ１００は、赤外線検出器２ａ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。
【０１６７】
保持部材７０は、キャップ部７１と、押さえ板７２と、を備えている。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、赤外光源１が挿入される貫通孔７１ｂが形成されている。押さえ板７２は、キャップ部７１に対して赤外光源１を押さえるためのものである。
【０１６８】
保持部材７０は、押さえ板７２の孔７２ｂ及びキャップ部７１の孔７１ｄに通された複数のねじ（図示せず）が、試料セル６の一端部のめねじ部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。
【０１６９】
保持部材８０は、キャップ部８１と、押さえ板８２と、を備えている。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、赤外線検出器２ａが挿入される貫通孔８１ｂが形成されている。押さえ板８２は、キャップ部８１に対して赤外線検出器２ａを押さえるためのものである。
【０１７０】
保持部材８０は、押さえ板８２の孔８２ｂ及びキャップ部８１の孔８１ｃに通されたねじ（図示せず）が、試料セル６の他端部のめねじ部（図示せず）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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
ところで、試料セル６の反射面６６は、試料セル６の中心軸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。
【０１７３】
ガスセンサ１００は、赤外光源１を、試料セル６の中心軸上において、上記回転楕円体の一方の焦点に配置し、赤外線検出器２ａを、試料セル６の中心軸上において、上記回転楕円体の他方の焦点よりも赤外光源１に近い側に配置するのが好ましい。
【０１７４】
なお、ガスセンサ１００は、赤外光源１と赤外線検出器２ａ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。
【０１７５】
信号処理回路４は、Ａ／Ｄ変換回路４５ａと、濃度演算部４５ｂと、を備える。Ａ／Ｄ変換回路４５ａは、第１ＩＣ素子４１の出力信号（以下、「第１出力信号」ともいう。）、第２ＩＣ素子４２の出力信号（以下、「第２出力信号」ともいう。）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。
【０１７６】
濃度演算部４５ｂは、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号と第２ＩＣ素子４２の第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１ＩＣ素子４１の第１出力信号〕／〔第２ＩＣ素子４２の第２出力信号〕の値が大きいほど、濃度が高くなる。
【０１７７】
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１ＩＣ素子４１の第１出力信号〕−〔第２ＩＣ素子４２の第２出力信号〕｜の値が大きいほど、濃度が高くなる。
【０１７８】
ガスセンサ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。
【０１７９】
ガスセンサ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を備えていてもよい。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。
【０１８０】
ガスセンサ１００は、制御部５１に、赤外光源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から赤外光源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。
【０１８１】
赤外光源１の抵抗の測定値とは、室温（例えば、２５℃）下において赤外光源１に電圧を印加したときに赤外光源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。赤外光源１の抵抗は、ガスセンサ１００の製造段階或いはガスセンサ１００の製造前に、予め測定すればよい。赤外光源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のリードピン１９ｄ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。赤外光源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、赤外光源１は、赤外光源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。
【０１８２】
駆動回路５は、制御部５１にて決定された所定パルス幅の電圧を赤外光源１へ供給するように構成されている。
【０１８３】
駆動回路５は、制御部５１からの制御信号を昇圧してパルス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。
【０１８４】
ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外光源１へ供給するパルス電圧が同じでも、赤外光源１の抵抗値の違いによって、赤外線放射層１３の温度が異なる。
【０１８５】
そこで、ガスセンサ１００は、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から赤外光源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、ガスセンサ１００の出荷検査時等に、別途に測定した赤外光源１の抵抗の測定値を、赤外光源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から赤外光源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、ガスセンサ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パルス電圧を赤外光源１へ間欠的に供給するように構成されている。これにより、ガスセンサ１００は、赤外光源１の製造ばらつき等に起因して赤外光源１の抵抗値がばらついていても、製造時に、予め測定した赤外光源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ができる。よって、赤外光源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、ガスセンサ１００は、製造時に所定パルス幅を赤外光源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。
【０１８６】
ガスセンサ１００は、赤外線検出器２ａの代わりに、第１変形例の赤外線検出器、第２変形例の赤外線検出器２ｃ、第３変形例の赤外線検出器２ｄ、第４変形例の赤外線検出器２ｅ等を用いてもよい。
【０１８７】
ガスセンサ１００は、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組を、１組だけ備えているが、これに限らず、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組を、複数組、備えていてもよい。これにより、ガスセンサ１００は、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組の数に１対１で対応する種類、のガスの濃度を測定することが可能となる。つまり、ガスセンサ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。
【０１８８】
なお、赤外光源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。
【０１８９】
（実施形態２）
以下では、実施形態１で説明した赤外線検出器２ａを用いた赤外線応用装置として、図２１に示す構成を備えた人体検知センサ１５０を例示する。人体検知センサ１５０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１５０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１５０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。
【０１９０】
人体検知センサ１５０は、赤外線検出器２ａと、ＩＣ素子１５３と、回路基板１５１と、カバー１５２とを備えている。
【０１９１】
赤外線検出器２ａは、人体検知センサ１５０に適用する場合、第１ＩＣ素子４１び増幅回路４１ｂ及び第２ＩＣ素子４２の増幅回路４２ｂ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。
【０１９２】
人体検知センサ１５０では、検出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。
【０１９３】
ＩＣ素子１５３は、赤外線検出器２ａ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。
【０１９４】
赤外線検出器２ａ及びＩＣ素子１５３は、回路基板１５１に実装される。回路基板１５１は、例えば、プリント配線板により構成することができる。
【０１９５】
カバー１５２は、赤外線検出器２ａのパッケージ２９を覆うように回路基板１５１に取り付けられるのが好ましい。この場合、赤外線検出器２ａは、台座２９ａと回路基板１５１との間に隙間が形成されるように回路基板１５１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１５０は、カバー１５２とパッケージ２９と回路基板１５１とで囲まれた空間が、空気層からなる気体層を構成する。よって、人体検知センサ１５０は、回路基板１５１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１５０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１５２は、赤外線検出器２ａに取り付けるようにしてもよい。
【０１９６】
カバー１５２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１５２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１５２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２０ａ（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。
【０１９７】
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、増幅回路４１ｂ、増幅回路４２ｂ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。
【０１９８】
また、検知回路は、増幅回路４１ｂで増幅された出力信号と増幅回路４２ｂ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、検出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、検出対象の赤外線を透過しないように設定すればよい。
【０１９９】
検知回路は、増幅回路４１ｂで増幅された出力信号が閾値を越えるタイミングと、増幅回路４２ｂ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。
【０２００】
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１５０に限らず、赤外線を利用する装置であればよい。赤外線応用装置は、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。
【０２０１】
上述の実施形態１〜２等において説明した各図は、模式的なものであり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際のものの寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態１〜２等に記載した材料、数値等は、好ましいものを例示しているだけであり、それに限定するものではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【０２０２】
２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  赤外線検出器
９  遮光部材
２０ａ  赤外線検出素子
２１  焦電体基板
２２  第１焦電素子
２３  第２焦電素子
２９  パッケージ
２９ａ  台座
２９ｂ  キャップ
２９ｂａ  天板部
２９ｂｃ  内周面
２９ｃ  窓孔
２９ｗ  窓材
３１  光学フィルタ（第１光学フィルタ）
３２  光学フィルタ（第２光学フィルタ）
４３  基板
９１  開口部
９２  窓部
９３  凹部
９４  周辺部
９５  突起
【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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