(57)【要約】  高感度又は高対象物質選択なセンサを提供することを目的とする。  検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、発光素子及び受光素子とを有し、発光素子から放出された光が内部空間を通過して受光素子に届くように配置され、発光素子から放出される光の波長は２．５μｍ以上１５μｍ以下であるセンサを提供する。なお、内部空間における、構造体の延伸方向に垂直な方向の長さは、１０００μｍ以下であることが好ましい。
2016121338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、
発光素子及び受光素子とを有し、
前記発光素子から放出された光が前記内部空間を通過して前記受光素子に届くように配置され、
前記発光素子から放出される光の波長は２．５μｍ以上１５μｍ以下である、センサ。
【請求項２】
前記内部空間における、前記構造体の延伸方向に垂直な方向の長さは、１０００μｍ以下である、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記内部空間における、前記光の光路長は、１０００μｍ以下である、請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記構造体は、第１の基板及び第２の基板を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板とは前記内部空間の周辺部において接合されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項５】
前記発光素子から放出された光が前記構造体を貫通して前記受光素子に届くように、前記発光素子と前記受光素子の間に前記構造体が位置している、請求項１〜４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項６】
前記構造体における前記光の通過距離は、前記発光素子と前記受光素子の間の前記光の通過距離よりも短い、請求項１〜５のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項７】
前記構造体は、前記内部空間の延伸方向に第１端と前記第１端とは反対側の第２端を有し、
前記第１端は閉じており、前記第２端は前記検出対象が出入りできるように開いている、請求項１〜６のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項８】
前記第２端は前記検出対象の流入口と流出口を有している、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記発光素子から前記構造体における第１端までの距離は、前記発光素子から前記構造体における第２端までの距離よりも短い、請求項７又は８に記載のセンサ。
【請求項１０】
プリント基板をさらに有し、
前記発光素子、前記受光素子、及び前記構造体は封止体で封止されており、
前記封止体は前記プリント基板に搭載されている、請求項１〜９のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１１】
前記発光素子は波長の異なる２つ以上の光源を有している、請求項１〜１０のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１２】
前記発光素子から放出される光を集約することができる反射鏡又はレンズをさらに有している、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１３】
前記内部空間は、前記構造体における溝によって形成されており、
前記溝における前記発光素子側には反射防止膜が配置されている、請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１４】
前記構造体と前記受光素子の間には透過波長が異なる２つ以上の光学フィルタが配置されており、
前記発光素子からの光は前記光学フィルタを通過して前記受光素子に到達する、請求項１〜１３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１５】
検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、
発光素子及び受光素子とを有し、
前記発光素子から放出された光が前記内部空間を通過して前記受光素子に届くように配置され、
前記構造体は、半導体基板から構成されている、センサ。
【請求項１６】
検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、
発光素子及び受光素子とを有し、
前記発光素子から放出された光が前記内部空間を通過して前記受光素子に届くように配置され、
前記内部空間における構造体の延伸方向に垂直な方向の長さは、１０００μｍ以下である、センサ。
【請求項１７】
前記構造体は、前記発光素子から放出された光を吸収する部材を有している、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記構造体は、前記内部空間に流入した検出対象を加熱するヒーターを有している、請求項１又は１７に記載のセンサ。
【請求項１９】
検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、
発光素子及び受光素子とを有し、
前記発光素子から放出された光が前記内部空間を通過して前記受光素子に届くように配置され、
前記構造体は、前記内部空間に流入した検出対象を加熱可能な機能を有している、センサ。
【請求項２０】
前記内部空間は、前記第１の基板内の第１の溝または前記第２の基板内の第２の溝またはその両方から構成され、
前記第２の基板における前記内部空間とは反対側の面は凸部を有している、請求項４に記載のセンサ。
【請求項２１】
前記内部空間は、前記第１の基板内の第１の溝または前記第２の基板内の第２の溝またはその両方から構成され、
前記第１の基板および前記第２の基板における前記内部空間とは反対側の面は凸部を有している、請求項４に記載のセンサ。
【請求項２２】
前記内部空間は、前記第１の基板内の第１の溝と前記第２の基板内の第２の溝から構成され、
前記第１の溝は、円弧状に形成されている、請求項４に記載のセンサ。
【請求項２３】
検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、
発光素子及び受光素子とを有し、
前記発光素子から放出された光が前記内部空間を通過して前記受光素子に届くように配置され、
前記構造体が有するレンズ部により、前記光は前記受光素子に集光される、センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線などの光の吸収特性を利用して流体成分の濃度を検出する流体成分検出装置などのセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体成分検出装置として、例えば、特許文献１〜６に記載されている装置がある。特許文献１〜６に共通する技術は、発光部と受光部との間に、検出対象を含む流体を格納する容器を配置するという点にある。発光部から照射される赤外線などの光のうちで検出対象である流体成分に吸収されずに受光部で受光される赤外線などの光量に応じて、容器内の流体成分の濃度を検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４５２５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４５１０７号公報
【特許文献３】特開２００９−３６７４６号公報
【特許文献４】特表２００７−５２８９８２号公報
【特許文献５】特開平９−２２９８４７号公報
【特許文献６】特開平７−２９４４２８号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかし、特許文献１〜６のセンサによると、高感度又は高対象物質選択なセンサを十分に提供できない可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、高感度又は高対象物質選択なセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のセンサは、検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、発光素子及び受光素子とを有している。そして、発光素子から放出された光が内部空間を通過して受光素子に届くように配置され、発光素子から放出される光の波長は２．５μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする。上記波長の光は検出対象に吸収されやすく、検出対象のスペクトル特性が急峻となる。そのため、高感度で、選択性の高いセンサを提供することができる。
【０００７】
また、本発明のセンサは、検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、発光素子及び受光素子とを有している。そして、発光素子から放出された光が内部空間を通過して受光素子に届くように配置され、構造体は、半導体基板から構成されていることを特徴とする。構造体が半導体基板から構成されることで、小型化が容易になり、高感度で、選択性の高いセンサを提供することができる。
【０００８】
また、本発明のセンサは、検出対象が流入可能な内部空間を有する構造体と、発光素子及び受光素子とを有している。そして、発光素子から放出された光が内部空間を通過して受光素子に届くように配置され、構造体は、内部空間に流入した検出対象を加熱可能な機能を有していることを特徴とする。構造体が加熱可能機能を有することにより、センサの小型化により内部空間が狭くなったとしても、内部空間に流入した検出対象を加熱することで対流を引き起こし、検出対象の内部空間への出入りを容易にすることができる。その結果、高感度で、対象物質選択性の高いセンサを提供することができる。
【０００９】
本発明によれば、高感度又は高対象物質選択なセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るセンサの概略斜視図
【図２】実施形態に係るセンサを配管に配置したときの上面図
【図３】実施形態に係るセンサを構成する構造体、発光素子、受光素子の配置関係及び光路を示す概略平面図
【図４】実施形態に係るセンサを構成する構造体、発光素子、受光素子の配置関係及び光路を示す概略断面図
【図５】実施形態に係る第一の変形例のセンサを構成する構造体、発光素子、受光素子の配置関係及び光路を示す概略平面図
【図６】実施形態に係るセンサを構成する構造体の概略断面図
【図７】実施形態に係る第二の変形例のセンサを構成する構造体の概略断面図
【図８Ａ】実施形態に係るセンサを構成する発光素子の一例を示す上面図
【図８Ｂ】実施形態に係るセンサを構成する発光素子の一例を示す断面図
【図９Ａ】実施形態に係るセンサを構成する受光素子の一例を示す上面図
【図９Ｂ】実施形態に係るセンサを構成する受光素子の一例を示す断面図
【図１０】実施形態に係る第三の変形例のセンサを構成する構造体の概略断面図
【図１１】実施形態に係る第四の変形例のセンサを構成する構造体の概略断面図
【図１２】実施形態に係る第五の変形例のセンサを構成する構造体、発光素子、受光素子の配置関係及び光路を示す概略平面図
【図１３】実施形態に係る第六の変形例のセンサを構成する構造体、発光素子、受光素子の配置関係及び光路を示す概略平面図
【図１４】実施形態に係る第七の変形例のセンサを構成する構造体、発光素子、受光素子の配置関係及び光路を示す概略平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係るセンサについて、図１〜図１４を参照して説明する。図１〜図１４において、同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略することがある。また、図１〜図１４は好ましい形態の一例を示すものであり、それぞれの形状に限定されるわけではない。また、矛盾の無い範囲でそれぞれの図面が示す特徴を組み合わせることも可能である。
【００１２】
＜実施形態＞
図１を用いて、実施形態に係るセンサについて説明する。
【００１３】
図１に示すように、該センサ１００は、検出対象が流入可能な内部空間１を有する構造体２と、発光素子３及び受光素子４とを有し、発光素子３から放出された光が内部空間を通過して受光素子４に届くように配置され、発光素子３から放出される光の波長は２．５μｍ以上１５μｍ以下である。
【００１４】
本構成によると、図３、図４に示すように、発光素子３から放出される光Ａが構造体２を透過して、内部空間１に導入される。そして、光Ａは、内部空間１と構造体２を透過して、受光素子４に到達することになる。この際、内部空間１に存在する検出対象を含む流体に光が吸収されることで受光素子４の受光量が減少し、受光量に応じた受光素子４の出力信号が信号処理回路部で信号処理されることにより、内部空間１内における流体中の検出対象の濃度を検出することが可能となる。そして、発光素子３及び受光素子４が構造体２の外側にあるので、内部空間１を満たす流体が直接、発光素子３及び受光素子４に接触するのを防ぐことができ、発光素子３及び受光素子４が流体中のパーティクルに汚染されることを防ぐことが可能となる。また、構造体２の厚さを薄くすることができ、センサ全体を小型化することが可能となる。また、発光素子３から放出される光の波長は２．５μｍ以上１５μｍ以下であるため、２．５μｍより小さい波長の光を用いる場合に比べて、光は検出対象に吸収されやすく、検出対象のスペクトル特性が急峻となる。そのため、高感度で、対象物質選択性の高いセンサを提供することができる。
【００１５】
なお、図１、図２に示すように、センサ１００は、配管との結合部１８を介して配管２０と接続される。図１、図２に示すように、配管２０中を通る流体Ｂは、センサ１００の流入口１０から流入し、内部空間１を通過後、流出口１１から配管２０に戻される。ここで、配管２０中を通る流体としては、自動車の燃料などが考えられる。燃料は、炭化水素系成分、エタノール、水などから構成されており、炭化水素系成分としては、アロマ系、オレフィン系、パラフィン系などがある。センサ１００によって、これらの燃料成分濃度を検出することができ、例えば、内燃機関の燃費向上、排気エミッション低減などが可能となる。
【００１６】
また、図１に示すように、センサ１００は、プリント基板１２をさらに有し、発光素子３、受光素子４、及び構造体２は封止体１３で封止されており、封止体１３はプリント基板１２に搭載されている。センサ１００が配置される配管はエンジン近傍に配置されることがあるので、このような場合にエンジンの振動に耐えうる堅牢性が要求されることになる。なお、封止体１３は樹脂から構成されていても構わない。また、発光素子３、受光素子４、及び構造体２を嵌め合い加工することで、封止体１３を構成しても構わない。
【００１７】
ここで、図３、図４に示すように、構造体２は、第１の基板５及び第２の基板６を有し、第１の基板５と第２の基板６とは内部空間１の周辺部において接合されている。以下、内部空間１を形成する方法を簡単に説明する。まず、第１の基板５、第２の基板６を用意する。次に、第１の基板５と第２の基板６の両基板をエッチング溶液に浸すことによりエッチングを施し、溝７を形成する。次に、第１の基板５に形成された第１の溝と第２の基板６に形成された第２の溝とが対向するようにして、第１の基板５と第２の基板６を周辺部において接着する。上記製法により、内部空間１は形成される。ただし、第１の基板５と第２の基板６の両方に溝を形成することは必ずしも必要ではない。例えば、内部空間１は、第１の基板５内に配置された第１の溝のみから構成されても構わないし、第２の基板６内に配置された第２の溝のみから構成されても構わない。また、溝７はエッチングの進行方向に向かい狭まるような形状であることが好ましいが、これに限定されない。なお、第１の基板５はシリコンやゲルマニウムのような赤外線を透過する半導体基板から構成され、第２の基板６はシリコンやゲルマニウムのような赤外線を透過する半導体基板から構成されることが好ましい。このように、第１の基板５と第２の基板６は同じ材料から構成されることが好ましいが、これに限らない。例えば、第１の基板５がガラスから構成され、第２の基板６がシリコン基板などの半導体基板から構成されていても構わない。また、第１の基板５、第２の基板６の他の例として、波長が２．５μｍ以上１５μｍ以下の光に対して光学的透明な特性を有する材料であれば構わない。例えば、サファイア、ジンクセレン、樹脂材料等から構成されていても構わない。これらの材料選択は、製造プロセス、コスト等を考慮して、適宜選択可能である。なお、第１の基板５と第２の基板６は、内部空間１の周辺部において、接合材料を介さずに直接的に接合されていることが好ましいが、これに限定されない。直接的に接合する方法としては、例えば、表面活性化接合などの低温直接接合を施すことが可能である。第１の基板５と第２の基板６の接合にともなう内部応力を低減することが可能となるからである。ただし、接合材料を介して第１の基板５と第２の基板６が接合されていても構わない。この場合、接合材料として、樹脂材料、はんだ材料、又は金とスズの合金を利用することができる。
【００１８】
なお、図３、図４に示すように、構造体２の延伸方向に垂直な方向から見て、内部空間１と発光素子３及び受光素子４とは重なるように配置されることが好ましいが、これに限定されることはない。例えば、発光素子３から内部空間１に向かう光の方向が構造体２底面に対して傾いていれば、内部空間１と発光素子３とが構造体２の延伸方向に垂直な方向から見て、重ならないように配置することも可能である。同様に、内部空間１から受光素子４に向かう光の方向が構造体２底面に対して傾いていれば、内部空間１と受光素子４とが構造体２の延伸方向に垂直な方向から見て、重ならないように配置することも可能である。
【００１９】
なお、構造体２の厚さ（構造体の延伸方向に垂直な方向の長さ）は、４５０μｍ以上１３５０μｍ以下であることが好ましいが、これに限定されない。また、第１の基板５は、３５０μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましいが、これに限定されない。また、第２の基板６は、１００μｍ以上５５０μｍ以下であることが好ましいが、これに限定されない。また、第１の基板５と第２の基板６の厚さについては、センサの小型化の観点と内部空間確保の観点から、厚い溝が形成されている側の基板の方が他方に比べて厚いことが好ましい。また、内部空間１の厚さは、１０００μｍ以下であることが好ましい。さらには、２５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。しかし、これに限定されない。また、内部空間１の上面から構造体２の上面までの厚さは１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましいが、これに限定されない。
【００２０】
ここで、内部空間１における、構造体２の延伸方向に垂直な方向の長さは、１０００μｍ以下であることが好ましい。もしくは、構造体２における光が透過する方向の長さは、１０００μｍ以下であることが好ましい。発光素子３から放出される光の波長は２．５μｍ以上１５μｍ以下であるため、検出対象に吸収されやすく、受光素子４に到達する光は減衰されやすい。そのため、透過光量が検出限界以下にならないように、光路を短くすることが好ましいからである。このようにして、内部空間１における、光の光路長を、１０００μｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】
なお、図３、図４に示すように、構造体２の厚さＬ２は、構造体２と発光素子３又は受光素子４との間の距離Ｌ３よりも小さい方が好ましいが、これに限定されない。また、図３、図４に示すように、構造体２における光の直進方向に平行な方向の長さは、発光素子３における光の直進方向の長さよりも短いことが好ましい。小型化と光学特性のバランスを考慮することが必要である。
【００２２】
また、図３、図４に示すように、内部空間１の延伸方向は、構造体２の延伸方向と平行である。構造体中における内部空間の構成比率を高めることで、構造体中の無駄な領域を少なくし、センサ全体を小型化することができる。
【００２３】
また、図３、図４に示すように、発光素子３から放出された光が構造体２を貫通して受光素子４に届くように、発光素子３と受光素子４の間に構造体２が位置している。
【００２４】
また、図４に示すように、構造体２は、内部空間１の延伸方向に第１端８と第１端８とは反対側の第２端９を有し、第１端８は閉じており、第２端９は検出対象が出入りできるように開いている。ここで、第２端９は検出対象の流入口１０と流出口１１を有している。流入口１０と流出口１１を共有することも可能であるが、開口部を分けることにより、検出対象を含む流体が内部空間１の第１端８側に届きやすくなる。従って、第１端８と第２端９との間の距離が長い場合に、特に第１端８側に検出対象を含む流体を引き込む効果を顕著に得ることが出来る。
【００２５】
また、図４に示すように、発光素子３から構造体２における第１端８までの距離は、発光素子３から構造体２における第２端９までの距離よりも短い。そして、第１端８近傍よりも第２端９近傍の方が、内部空間が広くなっている。そのため、発光素子３から放出される光が内部空間を通過できるように配置するための位置合わせを容易にすることができる。
【００２６】
また、図３、図４に示すように、発光素子３から放出される光を集約することができる反射鏡１４を有している。また、図示しないが、発光素子３から放出される光を集約するように、構造体２と発光素子３との間にレンズを有していても構わない。光の強度を高めることにより、高感度かつ高対象物質選択なセンサを提供することができる。
【００２７】
また、図６に示すように、内部空間１は、構造体２における溝７によって形成されており、溝７上には何も形成しなくても構わない。一方、図７に示すように、内部空間１は、構造体２における溝７によって形成されており、溝７における発光素子３側には反射防止膜１６を配置しても構わない。そして、反射防止膜１６を受光素子４側にもさらに配置しても構わない。反射防止膜１６によって、構造体２を構成する部材、空気、及び内部空間１中の流体との屈折率の違いによる表面反射により、受光素子４に到達する光量が減少することを防ぐことができる。ここで、図６の左図は、構造体２の断面正面図を示している。図６の右図は、構造体２の断面側面図を示している。図７の左図は、構造体２の変形例の断面正面図を示している。図７の右図は、構造体２の変形例の断面側面図を示している。
【００２８】
また、図３、図４に示すように、構造体２と受光素子４の間には透過波長が異なる２つ以上の光学フィルタ１７が配置されており、発光素子３からの光は光学フィルタ１７を通過して受光素子４に到達する。なお、光学フィルタ１７は、構造体２と発光素子３の間に配置しても構わない。光学フィルタ１７は、検出対象に吸収される光の波長帯域を通過域に含み、誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタで構成されていることが好ましい。
【００２９】
また、発光素子３は例えば、発光ダイオードから構成されてもいいし、図８Ａ、図８Ｂに示すように、半導体基板などの材料を主体としたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）チップ（半導体微細加工プロセスを用いて形成されたチップ）から構成されていても構わない。図８Ａは、ＭＥＭＳチップからなる発光素子の上面図を示しており、図８Ｂは、図８ＡのＡ−Ａ’における断面図を示している。ＭＥＭＳチップからなる発光素子は、例えば、図８Ａ、図８Ｂに示すように、シリコン基板などの半導体基板３０とシリコン酸化膜などの絶縁層３１を積層した構造体の下面側からＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）などのエッチング液を用いて凹部３２を設けることで、半導体基板３０上部にダイヤフラム部３３を形成する。該ダイヤフラム部３３上にシリコン酸化膜などの絶縁層３１を介して白金などの金属からなる発光領域３４を形成し、さらに絶縁層３５を形成することで製造される。
【００３０】
なお、発光素子３は波長の異なる２つ以上の光源を有していても構わない。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）のように波長の幅が狭い光源の場合、波長の異なる光源を２次元的に横に並んでいる（アレイ化）。複数種類の波長の光を照射することで、複数種類の検出対象を検出することが可能となる。この場合、複数の発光素子から放出される光の波長は全て２．５μｍ以上１５μｍ以下である。これにより、高感度と高対象物質選択性を保ちながら、複数種類の検出対象を検出することが可能となる。
【００３１】
また、受光素子４は例えば、フォトダイオードから構成されてもいいし、図９Ａ、図９Ｂに示すように、半導体基板などの材料を主体とした焦電素子などのＭＥＭＳチップから構成されていても構わない。図９Ａは、ＭＥＭＳチップからなる受光素子の上面図を示しており、図９Ｂは、図９ＡのＡ−Ａ’における断面図を示している。ＭＥＭＳチップからなる受光素子は、図９Ａ、図９Ｂに示すように、シリコン基板などの半導体基板３０とシリコン酸化膜などの絶縁層３１を積層した構造体の下面側からＴＭＡＨなどのエッチング液を用いて凹部３２設けることで、半導体基板３０上部にダイヤフラム部３３を形成する。該ダイヤフラム部３３上にシリコン酸化膜などの絶縁層３１を介して、チタン、白金などからなる第１の電極３６、チタン酸ジルコン酸鉛などの高誘電率材料からなる焦電部３７、チタン、白金などからなる第２の電極３８を順次形成することで製造される。
【００３２】
＜第一の変形例＞
構造体２、発光素子３と受光素子４の配置関係は、以上の構成でなくても構わない。例えば、図５に示すように、発光素子３から放出された光が構造体２中の反射膜２１によって反射されて受光素子４に届くように、発光素子３と受光素子４とが配置されていても構わない。ここで、反射膜２１の材料としては、金などが挙げられる。なお、第１の基板５を金属材料とすることにより、反射膜２１を用いない構成とすることも可能である。
【００３３】
＜第二の変形例＞
図７の左図は、構造体２の第二の変形例の断面正面図を示している。図７の右図は、構造体２の第二の変形例の断面側面図を示している。センサを構成する構造体において、図７に示すように、内部空間１は、構造体２における溝７によって形成されており、溝７における発光素子３側には反射防止膜１６を配置しても構わない。そして、反射防止膜１６を受光素子４側にもさらに配置しても構わない。反射防止膜１６によって、構造体２を構成する部材、空気、及び内部空間１中の流体との屈折率の違いによる表面反射により、受光素子４に到達する光量が減少することを防ぐことができる。
【００３４】
＜第三、第四の変形例＞
また、センサを構成する構造体において、図１０、図１１に示すように、構造体２は、内部空間１に流入した検出対象を加熱可能な機能を有していることが好ましい。具体的には、第三の変形例では、図１０に示すように、構造体２は、発光素子３から放出された光を吸収する部材２２を有している。また、第四の変形例では、図１１に示すように、構造体２は、内部空間１に流入した検出対象を加熱するヒーター２３を有している。構造体２が加熱可能機能を有することにより、センサの小型化により内部空間１が狭くなったとしても、内部空間１に流入した検出対象を加熱することで対流を引き起こし、検出対象の内部空間１への出入りを容易にすることができる。その結果、高感度で、対象物質選択性の高いセンサを提供することができる。なお、光を吸収する部材２２の材料としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）又は酸化鉄ないし酸化銅などの金属酸化物などが考えられる。そして、光を吸収する部材２２は、構造体２の外表面に形成することが好ましいが、内部空間１側に形成しても構わない。また、ヒーター２３の材料としては、白金、白金ロジウムなどから構成されることが好ましい。また、ヒーター２３は単一層から構成されることがコスト面からは好ましい。
【００３５】
＜第五、第六、第七の変形例＞
また、センサを構成する構造体、発光素子、受光素子の配置関係において、別の変形例では、図１２〜図１４に示すように、構造体２が有するレンズ部４０により、光は受光素子４に集光される。具体的には、第五の変形例では、図１２に示すように、内部空間１は、第１の基板５内の第１の溝または第２の基板６内の第２の溝またはその両方から構成され、第２の基板６における内部空間１とは反対側の面は凸部を有している。ここで、凸部はレンズ部４０として機能できる。または、第六の変形例では、図１３に示すように、内部空間１は、第１の基板５内の第１の溝または第２の基板６内の第２の溝またはその両方から構成され、第１の基板５における内部空間１とは反対側の面および第２の基板６における内部空間１とは反対側の面は凸部を有している。ここで、凸部はレンズ４０として機能できる。または、第七の変形例では、図１４に示すように、内部空間１は、第１の基板５内の第１の溝と第２の基板６内の第２の溝から構成され、第１の溝は、円弧状に形成されている。ここで、円弧状からなる第１の溝はレンズ部４０として機能できる。
【００３６】
また、図１２に示すように、発光素子３からの光は、凸部がレンズとして機能することにより、凸部の周縁部に到達した光を受光素子４に集光することができる。そのため、光のロスを少なくすることができ、受光素子４に到達する光量を増やすことができ、高精度、高対象物質選択性のセンサを提供することができる。凸部は、複数の膜を積むことによっても形成することができるし、凸部以外の箇所を削るまたはエッチング加工することによっても形成することができる。なお、凸部の周縁部の内側に第１の溝の周縁部があることが好ましい。発光素子３から放出された光のうちより多くの光が、確実に内部空間１を通過することができるからである。
【００３７】
また、図１３に示すように、発光素子３からの光は、凸部がレンズとして機能することにより、凸部の周縁部に到達した光を受光素子４に集光することができる。そのため、光のロスを少なくすることができ、受光素子４に到達する光量を増やすことができ、高精度、高対象物質選択性のセンサを提供することができる。凸部は、複数の膜を積むことによっても形成することができるし、凸部以外の箇所を削るまたはエッチング加工することによっても形成することができる。なお、凸部の周縁部の内側に第１の溝の周縁部があることが好ましい。発光素子３から放出された光のうちより多くの光が、確実に内部空間１を通過することができるからである。
【００３８】
また、図１４に示すように、発光素子３からの光は、第１の溝が凹レンズとして機能することにより、第１の溝の周縁部に到達した光を受光素子４に集光することができる。そのため、光のロスを少なくすることができ、受光素子４に到達する光量を増やすことができ、高精度、高対象物質選択性のセンサを提供することができる。なお、第１の溝の周縁部の外側に第２の溝の周縁部があることが好ましい。第１の溝で集光された光が確実に内部空間１を通過することができるからである。また、第１の溝の表面には、金や銀などの金属膜４１を配置することが好ましい。反射率の高い金属により、受光素子４への集光度をより高めることができる。なお、金属膜は、第１の基板５における第１の溝表面以外の第１の溝側表面上にも形成しても構わない。また、第１の基板５を反射率の高い金属で形成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のセンサによれば、高感度又は高選択なセンサを提供することができ、流体センサなどの種々のセンサとして利用することが可能である。そして、流体が自動車の燃料である場合には、燃料成分濃度を検出することができ、例えば、内燃機関の燃費向上、排気エミッション低減などが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１  内部空間
２  構造体
３  発光素子
４  受光素子
５  第１の基板
６  第２の基板
７  溝
８  第１端
９  第２端
１０  流入口
１１  流出口
１２  プリント基板
１３  封止体
１４  反射鏡
１６  反射防止膜
１７  光学フィルタ
１８  配管との結合部
１９  配線
２０  配管
２１  反射膜
２２  光を吸収する部材
２３  ヒーター
３０  半導体基板
３１  絶縁層
３２  凹部
３３  ダイヤフラム部
３４  発光領域
３５  絶縁層
３６  第１の電極
３７  焦電部
３８  第２の電極
４０  レンズ部
４１  金属膜
１００  センサ
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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