(57)【要約】  デバイスは、発光素子と、受光素子と、受光素子が出力する信号を信号処理する電子部品と、発光素子と受光素子を覆う光学部材と、発光素子、受光素子、電子部品及び光学部材を搭載する基板と、を有する。基板は、受光素子と電気的に接続する導体配線を有する。
2014136414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
受光素子と、
前記受光素子が出力する信号を信号処理する電子部品と、
前記発光素子と前記受光素子を覆う光学部材と、
前記発光素子、前記受光素子、前記電子部品及び前記光学部材を搭載する基板とを有し、
前記基板は、前記受光素子と電気的に接続する導体配線を有することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記発光素子の上面及び前記受光素子の上面は、前記電子部品の上面よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記基板と前記光学部材の間に支持体が配置され、
前記発光素子と前記受光素子は前記支持体の上に搭載され、
前記電子部品は前記基板の上に直接搭載されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記電子部品は前記光学部材と前記基板とで囲まれる空間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５】
前記発光素子及び前記受光素子の上には、前記発光素子の直上に第１開口部を有し、前記受光素子の直上に第２開口部を有するような反射体を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１開口部は、前記基板表面と垂直方向に沿って前記基板表面から離れるにつれ広がる形状をしており、前記第２開口部は、前記基板表面と垂直方向に沿って前記基板表面から離れるにつれ広がる形状をしていることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記光学部材は第１反射鏡を有し、
前記反射体は、前記第１開口部内の内壁に設けられた第２反射鏡と、前記第２開口部内の内壁に設けられた第３反射鏡を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記反射体は、金属材であり、前記光学部材と電気的に接続していることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項９】
前記反射体は、前記第１開口部を閉塞する第１の透光性のカバー部材と前記第２開口部を閉塞する第２の透光性のカバー部材を有することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記光学部材は金属材料を有しており、前記金属材料と前記基板のグランドとを電気的に接続していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１１】
前記発光素子からの赤外線を前記受光素子側に導光する光路上に配置され所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１２】
前記光学フィルタは、検出対象の前記気体が吸収する波長帯域の赤外線を透過域に含む第１の光学フィルタと、該第１の光学フィルタとは異なる透過域を含む第２の光学フィルタとを備え、前記受光素子は、前記第１の光学フィルタを透過する赤外線を光電変換する第１の受光素子と、前記第２の光学フィルタを透過する赤外線を光電変換する第２の受光素子とを備えることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記光学部材は、一端側と、平面視における前記一端側とは反対側である他端側とを有し、
前記発光素子は前記一端側に存在するのに対し、前記受光素子は前記他端側に存在していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記発光素子からの光は前記発光素子が配置されている側とは反対側で反射され、前記発光素子が配置されている側に位置する受光素子に導光させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光学部材は、一端側と、平面視における前記一端側とは反対側である他端側とを有し、
前記発光素子及び前記受光素子は前記電子部品よりも前記一端側に近い位置に存在していることを特徴とする請求項１〜１２、１４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１６】
前記発光素子からの光は前記基板の表面と垂直方向に沿って放射され、反射された光は前記基板の表面と垂直方向に沿って前記受光素子に向かうことを特徴とする請求項１〜１２、１４〜１５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１７】
前記光学部材は垂直方向の長さが平面方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜１２、１４〜１６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１８】
前記光学部材は前記発光素子が放射する光を前記受光素子に導光することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の物質を検出可能なデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エアコンディショナなどには、気体検出装置を搭載しているものがある。気体検出装置は、気体が吸収する赤外線の波長が気体ごとに異なる特性を利用して、特定の気体の有無や気体の濃度などを検出することができる。エアコンディショナは、たとえば、二酸化炭素など気体の濃度に応じた気体検出装置からの出力に基づいて、外気循環か内気循環かを切り替えることができる。【０００３】
図４４および図４５は、それぞれ特許文献１に記載された従来の気体成分検出装置の断面図と分解斜視図である。特許文献１の気体成分検出装置は、回路ブロック１００１と、光学ブロック１００２と、を備える。【０００４】
回路ブロック１００１は、発光部１００３と、受光部１００４と、波長フィルタ１００５と、配線板１０１１と、をボディ１０１０の凹所１１００に収納している。発光部１００３は、検出対象の気体に吸収され易い赤外線を放射する。受光部１００４は、赤外線を受光して電気信号に変換する。波長フィルタ１００５は、発光部１００３から放射される赤外線の波長を含む波長帯域を通過域に含むバンドパスフィルタを構成している。配線板１０１１は、信号処理回路部１００６を実装している。信号処理回路部１００６は、発光部１００３を駆動して赤外線を照射する。また、信号処理回路部１００６は、受光部１００４から出力される信号の信号処理を行う。ボディ１０１０は、複数の端子１０１２をインサート成形している（図４５を参照）。端子１０１２は、配線板１０１１と電気的に接続している。【０００５】
光学ブロック１００２は、カバー１０２０の内部に導光体１００８を収納している。導光体１００８は、第１反射鏡１０８０と、第２反射鏡１０８１と、第３反射鏡１０８２と、第４反射鏡１０８３とで構成している。気体検出装置は、ボディ１０１０における凹所１１００の開口を第４反射鏡１０８３で塞いでいる。カバー１０２０は、凹所１２００内に導光体１００８を収納した状態でボディ１０１０と接合している。カバー１０２０は、カバー１０２０の中央にカバー１０２０を貫通する通気孔１２０１を設けている。気体検出装置は、通気孔１２０１を防塵フィルタ１００７で覆っている。【０００６】
特許文献１の気体検出装置では、通気孔１２０１を通して、検出対象の気体を含む外気を導光体１００８に導入する。気体検出装置は、発光部１００３からの赤外線を検出対象の気体が吸収することで、受光部１００４が受光する赤外線の受光量が減少する。気体検出装置は、受光部１００４の出力信号を、信号処理回路部１００６が処理して気体成分の濃度を検出する。気体検出装置は、端子１０１２を介して、気体成分の濃度の検出信号を外部に取り出すことができる。【０００７】
図４６は、特許文献２に記載された従来のガス検知器１３１０の斜視図である。ガス検知器１３１０は放射エネルギを放射するエミッタ１３３２と、センサ１３３４Ａ，１３３４Ｂと、ハウジング１３１８と、を備える。【０００８】
ハウジング１３１８は、側壁１３１８Ａ，１３１８Ｂ，１３１８Ｃ，１３１８Ｄおよび開口部１３１８Ｅを備えている。ガス検知器１３１０では、ハウジング１３１８の開口部１３１８Ｅに対して、検知ガスが矢印Ｇの向きに流れる。センサ１３３４Ａは、光学フィルタ１３３６Ａを備えている。光学フィルタ１３３６Ａは、検知ガスが吸収する波長を透過させる。センサ１３３４Ｂは、光学フィルタ１３３６Ｂを備えている。光学フィルタ１３３６Ｂは、検知ガスが吸収する波長を透過させない。ハウジング１３１８は、凹面鏡１３３８Ａ，１３３８Ｂを備えている。ガス検知器１３１０では、エミッタ１３３２から放射された放射エネルギが凹面鏡１３３８Ａの表面で反射し、フィルタ１３３６Ａを介してセンサ１３３４Ａに入射する（図４６の実線の細矢印を参照）。同様に、ガス検知器１３１０では、エミッタ１３３２から放射された放射エネルギが凹面鏡１３３８Ｂの表面で反射し、フィルタ１３３６Ｂを介してセンサ１３３４Ｂに入射する。センサ１３３４Ａ，１３３４Ｂそれぞれは、入射した放射エネルギに応じた信号を出力する。信号は、制御回路１３１６に入力される。制御回路１３１６は、入力した信号に基づいて、ディスプレイ１３２０に検知ガスの濃度を表示させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２２０３５３号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０１２８６９号
【発明の概要】
【００１０】
本発明によるデバイスは、発光素子と、受光素子と、受光素子が出力する信号を信号処理する電子部品と、発光素子と受光素子を覆う光学部材と、発光素子、受光素子、電子部品および光学部材を搭載する基板とを有する。基板は、受光素子と電気的に接続する導体配線を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１のデバイスを示す略断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１のデバイスを示す分解説明図である。
【図３】図３は、実施の形態１のデバイスの要部を示す平面図である。
【図４】図４は、実施の形態１のデバイスの要部を示す側面説明図である。
【図５】図５は、実施の形態１のデバイスにおける要部を示す斜視説明図である。
【図６】図６は、実施の形態１のデバイスの要部を示す分解斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態１のデバイスの要部を示す分解斜視図である。
【図８】図８は、実施の形態１のデバイスの要部を示す平面図である。
【図９】図９は、実施の形態１のデバイスを示す外観斜視図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１の別のデバイスを示す略断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１の他のデバイスにおける要部を示す平面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１の他のデバイスにおける要部を示す側面説明図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１の更に別のデバイスにおける要部を示す平面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１の更に別のデバイスにおける要部を示す側面説明図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２のデバイスを示す略断面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２のデバイスにおける要部を示す外観斜視図である。
【図１７】図１７は、実施の形態３のデバイスにおける要部を示す底面図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３のデバイスを示す断面説明図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、実施の形態４のデバイスを示す略断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、実施の形態４のデバイスを示す別の切断面における略断面図である。
【図２０】図２０は、実施の形態４のデバイスの要部を示す底面図である。
【図２１】図２１は、実施の形態４のデバイスの別の要部を示す平面図である。
【図２２】図２２は、実施の形態４のデバイスにおける他の要部を示す平面図である。
【図２３】図２３は、実施の形態４のデバイスの動作を説明する動作説明図である。
【図２４】図２４は、実施の形態４のデバイスの更に別の要部を示す平面図である。
【図２５】図２５は、実施の形態４のデバイスの更に別の要部を示す側面説明図である。
【図２６】図２６は、実施の形態４の別のデバイスの要部を示す側面説明図である。
【図２７】図２７は、実施の形態４の他のデバイスの要部を示す平面図である。
【図２８】図２８は、実施の形態４の他のデバイスの要部を示す側面説明図である。
【図２９】図２９は、実施の形態５のデバイスの要部を示す斜視説明図である。
【図３０Ａ】図３０Ａは、実施の形態５のデバイスを示す略断面図である。
【図３０Ｂ】図３０Ｂは、実施の形態５のデバイスを示す別の切断面における略断面図である。
【図３１】図３１は、実施の形態６のデバイスの要部を示す底面図である。
【図３２】図３２は、実施の形態６のデバイスの要部を示す断面説明図である。
【図３３】図３３は、実施の形態７のデバイスを示す断面説明図である。
【図３４】図３４は、実施の形態７のデバイスの要部を示す平面図である。
【図３５】図３５は、実施の形態７のデバイスにおける別の要部を示す略断面図である。
【図３６】図３６は、実施の形態７の別のデバイスにおける要部を示す側面説明図である。
【図３７】図３７は、実施の形態７の更に別のデバイスの要部を示す側面説明図である。
【図３８】図３８は、実施の形態７の別のデバイスにおける要部を示す略断面図である。
【図３９】図３９は、実施の形態８のデバイスを示す略断面図である。
【図４０】図４０は、実施の形態８の別のデバイスの要部を示す略断面図である。
【図４１】図４１は、実施の形態９のデバイスの要部を示す断面説明図である。
【図４２】図４２は、実施の形態９のデバイスの要部を示す平面図である。
【図４３】図４３は、実施の形態１０のデバイスの要部を示す平面図である。
【図４４】図４４は、従来の気体成分検出装置の断面図である。
【図４５】図４５は、従来の気体成分検出装置の分解斜視図である。
【図４６】図４６は、従来のガス検知器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１および図２は、それぞれ実施の形態１のデバイス１０を示す略断面図および分解説明図である。本実施の形態のデバイス１０は、気体検出装置である。デバイス１０は、発光素子１と、受光素子２と、信号処理回路部７と、光学部材４および基板６を有している。信号処理回路部７は受光素子２が出力する信号を信号処理する。光学部材４は発光素子１および受光素子２を覆う。基板６は発光素子１と、受光素子２と、信号処理回路部７および光学部材４を搭載する。基板６は受光素子２と電気的に接続する導体配線６１を有している。
【００１３】
これにより、本実施の形態のデバイス１０は、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。
【００１４】
以下、より具体的な本実施の形態のデバイス１０の構成について説明する。
【００１５】
デバイス１０は、赤外線を放射する発光素子１と、赤外線を光電変換する受光素子２と、発光素子１と受光素子２とを所定の間隔を隔てて一表面３０Ａ側に支持する支持体３と、を備えている。デバイス１０は、検出対象の気体を導入可能な空間４０Ａを介して支持体３の一表面３０Ａ側を覆い発光素子１が放射する赤外線を受光素子２側に導光する光学部材４を備えている。デバイス１０は、発光素子１からの赤外線を受光素子２側に導光する光路（図１中の一点鎖線の矢印を参照）上に配置され所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタ５を備えている。デバイス１０では、光学部材４は、支持体３を介して、基板６に固定しており、基板６は、受光素子２と電気的に接続され受光素子２側からの信号を外部に出力する導体配線６１を有している（図２を参照）。
【００１６】
本実施の形態のデバイス１０は、基板６上に支持体３を配置している。支持体３は、支持体３の外形形状を矩形枠状としている。支持体３は、合成樹脂の成形体により構成した樹脂形成品を用いている。基板６は、支持体３よりも大きい矩形平板状としている。基板６は、ガラスエポキシ樹脂基板を用いて構成している。基板６は、基板６の表面６０Ａに導体パターンの配線６３（図２を参照）を有している。基板６は、表面６０Ａと対向する裏面６０Ｂを有している。デバイス１０は、基板６の表面６０Ａ上に複数個の電子部品７１を実装している。電子部品７１は、半田（図示していない）により配線６３と電気的に接続している。電子部品７１は、基板６に形成した配線６３を用いて、複数個の電子部品７１同士を電気的に接続している。複数個の電子部品７１は、信号処理回路部７を構成している。信号処理回路部７は、発光素子１を制御して赤外線を放射するように構成している。信号処理回路部７は、赤外線を受光した受光素子２が出力する信号を信号処理するように構成している。信号処理回路部７は、たとえば、受光素子２が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のサンプリング、信号のＡ／Ｄ変換などの信号処理を行う。また、信号処理回路部７は、たとえば、信号の演算処理、信号の補正処理や検出対象の気体が異常濃度であることを判定する判定処理などの信号処理を行う。デバイス１０は、枠状の支持体３の開口３１Ａ内に信号処理回路部７を配置している。言い換えれば、基板６は、受光素子２が出力する信号を信号処理する電子部品７１を実装している。デバイス１０は、枠状の支持体３の開口３１Ａ内に信号処理回路部７を構成する電子部品７１を配置することにより、デバイス１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【００１７】
デバイス１０は、枠状の支持体３の開口３１Ａ内に基板６の表面６０Ａが露出している。支持体３は、支持体３の一表面３０Ａ側における一端部に第１凹部３３を備えている。支持体３は、第１凹部３３の内底面に発光素子１を実装している。デバイス１０は、ダイボンド材（図示していない）により、第１凹部３３の内底面に発光素子１を実装している。デバイス１０は、図２に示すように、金属ワイヤ１２をワイヤボンディングすることにより、基板６の表面６０Ａに設けた配線６３側と発光素子１とを電気的に接続している。発光素子１は、赤外線を発光可能な発光ダイオードを用いている。発光ダイオードは、半導体のベアチップとしている。発光素子１は、検出対象の気体に吸収され易い波長の赤外線を発光する。検出対象の気体は、たとえば、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンや窒素酸化物などとすることができる。発光素子１は、支持体３の第１凹部３３に実装することにより、基板６に構成する信号処理回路部７側と、互に熱的な影響が生ずることを抑制することが可能となる。支持体３は、支持体３の一表面３０Ａ側における一端部と反対の他端部に第２凹部３４を備えている。支持体３は、第２凹部３４の内底面に受光素子２を実装している。デバイス１０は、ダイボンド材（図示していない）により、第２凹部３４の内底面に受光素子２を実装している。デバイス１０は、金属ワイヤ（図示していない）のワイヤボンディングにより、基板６の表面６０Ａに設けた配線６３と受光素子２とを電気的に接続している。受光素子２は、赤外線を受光可能な赤外線センサを用いている。赤外線センサは、焦電素子により構成している。赤外線センサは、半導体のベアチップとしている。支持体３は、発光素子１と受光素子２とを所定の間隔を隔てて一表面３０Ａ側に支持している。
【００１８】
支持体３は、第２凹部３４の対向する内側壁に段部３２Ａを備えている。支持体３は、受光素子２を覆うように、光学フィルタ５を一対の段部３２Ａに配置している。段部３２Ａは、支持体３の厚み方向の深さが光学フィルタ５の厚みと略等しい大きさとしている。光学フィルタ５は、発光素子１から放射される赤外線の波長のうち、所定の波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。
【００１９】
本実施の形態のデバイス１０は、支持体３の一表面３０Ａ側における他端部に一対の第２凹部３４を備えている。支持体３は、各第２凹部３４の内底面それぞれに受光素子２を各別に実装している。デバイス１０は、一対の受光素子２（以下、第１の受光素子２１、第２の受光素子２２ともいう）を覆うように、各受光素子２の各別に光学フィルタ５を配置している。
【００２０】
本実施の形態のデバイス１０は、各受光素子２に各別に設けた光学フィルタ５のうち、一方の光学フィルタ５が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含む第１の光学フィルタ５１を構成している。デバイス１０は、各受光素子２に各別に設けた光学フィルタ５のうち、他方の光学フィルタ５が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含まず、気体が吸収する赤外線の波長域の近傍を透過域に含む第２の光学フィルタ５２を構成している。
【００２１】
支持体３は、支持体３の一表面３０Ａ側に平板状の反射体８を載置している。反射体８は、矩形平板状の板材で形成することができる。反射体８は、反射体８の表面８０ＡＡを赤外線を反射可能な平滑な面としている。反射体８は、図２に示すように、長方形状の主部８０Ａと、主部８０Ａよりも小さい長方形状であって主部８０Ａの両端側より外方に突出する突出部８０Ｂとを一体に備えている。反射体８は、主部８０Ａの一端部に発光素子１からの赤外線が透過可能な第１開口部８１Ａを備えている。反射体８は、主部８０Ａの一端部に第１開口部８１Ａを介して一対の貫通孔８５Ａを備えている。また、反射体８は、主部８０Ａの他端部に受光素子２で受光可能な赤外線が透過する第２開口部８２Ａを備えている。反射体８は、他端部の突出部８０Ｂに貫通孔８５Ａを備えている。反射体８は、枠状の支持体３の開口３１Ａを塞いでいる。言い換えれば、支持体３は、枠状の外形形状をしている。支持体３は、空間４０Ａに赤外線を反射する反射体８を保持している。反射体８は、枠状の支持体３の開口３１Ａを覆っている。
【００２２】
本実施の形態のデバイス１０は、反射体８を載置した支持体３の一表面３０Ａを覆う光学部材４を備えている。光学部材４は、合成樹脂の成形体で構成する樹脂形成品を用いている。光学部材４は、金をめっき処理することにより、光学部材４の外表面４０Ｂの全面に金属部４４（図２を参照）を形成している。光学部材４は、発光素子１および受光素子２を支持する支持体３の一表面３０Ａ側を覆うカバーを構成している。光学部材４は、平面視において、外形寸法が支持体３と略等しい直方体形状に形成している。光学部材４は、支持体３側に開口する凹所を備えている。デバイス１０は、光学部材４の凹所が検出対象の気体を導入可能な空間４０Ａを構成する。
【００２３】
光学部材４は、図１に示すように、発光素子１からの赤外線を所定の方向に反射する第１反射鏡を有する第１光路変更部４１Ａを備えている。光学部材４は、第１光路変更部４１Ａ側からの赤外線を所定の方向に反射する第２反射鏡を有する第２光路変更部４１Ｂを備えている。光学部材４は、第１光路変更部４１Ａ側から第２光路変更部４１Ｂ側に赤外線を導光するように反射可能な第３反射鏡を有する第３光路変更部４１Ｃを備えている。第１光路変更部４１Ａは、放物面形状の反射面を有している。第１光路変更部４１Ａは、発光素子１から放射される赤外線の光路を支持体３の厚み方向と垂直方向に沿った所定の方向へ変更する。第２光路変更部４１Ｂは、第１光路変更部４１Ａの反射面と対向する放物面形状の反射面を有している。第２光路変更部４１Ｂは、第１光路変更部４１Ａで光路が変更された赤外線を受光素子２の受光面と交差する方向へ変更する。デバイス１０は、図１で示すように、発光素子１から受光素子２への赤外線の光路を光学部材４がＣ字状に変更する。光学部材４は、第１光路変更部４１Ａと、第２光路変更部４１Ｂと、第３光路変更部４１Ｃとを備えることで、発光素子１が放射する赤外線を受光素子２側に導光することができる。
【００２４】
光学部材４は、光学部材４の厚み方向に貫通する矩形状の通気孔４２を備えている。光学部材４は、通気孔４２を通して検出対象の気体を空間４０Ａに導入可能としている。光学部材４は、光学部材４の通気孔４２を覆うように、防塵フィルタ１１を光学部材４の収納凹部４２Ａに設けている。防塵フィルタ１１は、塵埃などの異物が通気孔４２に進入することを抑制する。防塵フィルタ１１は、図示していない接着材により、収納凹部４２Ａに固定している。光学部材４は、矩形状の四隅において、光学部材４の基板６側に突出する直方体状の突起４３（図２を参照）を有している。支持体３は、支持体３の一表面３０Ａに、光学部材４側に突出する嵌合突起３５（図２を参照）を突設している。嵌合突起３５は、先端が半球状で全体として円柱状に形成している。支持体３は、支持体３の一表面３０Ａにおける一端部に、光学部材４側に突出する一対の嵌合突起３５を備えている。一対の嵌合突起３５は、平面視において、発光素子１を介して、配置している。支持体３は、支持体３の一表面３０Ａにおける他端部の中央に、光学部材４側に突出する１つの嵌合突起３５を備えている。光学部材４は、支持体３の嵌合突起３５を嵌合させる嵌合孔４５（図２を参照）を備えている。
【００２５】
デバイス１０は、嵌合突起３５と嵌合孔４５とを嵌合させることで、支持体３と、光学部材４とを位置決め可能としている。デバイス１０は、嵌合突起３５と嵌合孔４５とにより、発光素子１と第１光路変更部４１Ａとの位置合わせおよび受光素子２と第２光路変更部４１Ｂとの位置合わせを容易にしている。デバイス１０は、支持体３と光学部材４とを嵌め合わせすることで、第１光路変更部４１Ａにおける放物面形状の反射面における焦点の位置に発光素子１を位置決めして配置することができる。本実施の形態のデバイス１０は、支持体３と光学部材４とを嵌め合わせすることで、第２光路変更部４１Ｂにおける放物面形状の反射面における焦点の位置に受光素子２を位置決めして配置することができる。
【００２６】
デバイス１０は、光学部材４の突起４３を基板６の挿通孔６２Ａに挿入することで、支持体３を介して、光学部材４を基板６に被せている。デバイス１０は、光学部材４の突起４３を基板６の挿通孔６２Ａに挿入した状態で、支持体３を介して光学部材４を基板６に固定する。デバイス１０は、支持体３の嵌合突起３５を反射体８の貫通孔８５Ａに挿通させることで、支持体３と、反射体８とを位置決め可能としている。デバイス１０は、嵌合突起３５と貫通孔８５Ａとにより、発光素子１と第１開口部８１Ａとの位置合わせを容易にしている。デバイス１０は、嵌合突起３５と貫通孔８５Ａとにより、受光素子２と第２開口部８２Ａとの位置合わせを容易にしている。デバイス１０は、支持体３に反射体８を載置することで、第１開口部８１Ａを介して、発光素子１の赤外線を通過可能とすることができる。本実施の形態のデバイス１０は、支持体３に反射体８を載置することで、第２開口部８２Ａを介して通過する赤外線を受光素子２に受光させることが可能としている。
【００２７】
デバイス１０は、通気孔４２を通して、光学部材４と反射体８とで囲まれる空間４０Ａに外気を導入する。デバイス１０は、発光素子１から放射される赤外線のうち、第１の光学フィルタ５１を透過して第１の受光素子２１で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて減少する。デバイス１０は、検出対象の気体の濃度が低ければ、第１の受光素子２１で受光する赤外線量が発光素子１から放射される赤外線の赤外線量に近く、検出対象の気体の濃度が高ければ、第１の受光素子２１で受光する赤外線量がより少なくなる。デバイス１０は、第２の光学フィルタ５２を透過して第２の受光素子２２で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて変動しない。
【００２８】
デバイス１０は、赤外線の受光量に応じた受光素子２の出力信号を信号処理回路部７が信号処理する。デバイス１０は、光学部材４と反射体８とで囲まれる空間４０Ａにおける検出対象の気体成分の濃度を検出することができる。
【００２９】
本実施の形態のデバイス１０では、一対の受光素子２の出力信号レベルの差分に基づいて検出対象の気体の濃度を信号処理回路部７が演算する。信号処理回路部７は、第１の受光素子２１および第２の受光素子２２の出力信号レベルの差分をとり、差分に基づいて検出対象の気体の濃度を演算する。
【００３０】
デバイス１０は、信号処理回路部７が第１の受光素子２１および第２の受光素子２２における出力信号レベルの差分に基づいて、検出対象の気体の濃度を演算する。デバイス１０は、第１の受光素子２１および第２の受光素子２２における出力信号レベルの差分に基づいて、受光素子２それぞれの出力信号レベルの変動分を相殺し、気体の濃度を検出する検出精度の低下を抑制することができる。
【００３１】
デバイス１０は、１つの受光素子２の出力信号レベルだけに基づいて、気体の濃度を信号処理回路部７が演算する場合、受光素子２の出力信号レベルが何らかの外乱要因によって変動し気体の濃度を検出する検出精度が低下してしまう虞がある。本実施の形態のデバイス１０は、信号処理回路部７が一対の受光素子２の出力信号レベルの差分に基づいて検出対象の気体の濃度を演算すれば、それぞれの受光素子２の出力信号レベルの変動分を相殺して気体の濃度を検出する検出精度の低下を抑制することが可能となる。
【００３２】
本実施の形態のデバイス１０では、基板６は、配線６３と受光素子２からの信号を外部に出力する導体配線６１とを電気的に接続している。導体配線６１は、基板６の表面６０Ａに設けた配線６３と電気的に接続している。基板６は、受光素子２からの信号を出力するための、金属端子６５（図３および図４を参照）を挿入可能な貫通孔部６１Ａ（図２を参照）を備えている。基板６は、図示していない半田などにより、貫通孔部６１Ａに挿通された金属端子６５と導体配線６１とを電気的に接続している。
【００３３】
本実施の形態のデバイス１０では、導体配線６１が形成された基板６を別の基板６に替えて構成するだけで、異なる実装形態のデバイス１０を構成することができる。
【００３４】
これにより、本実施の形態のデバイス１０は、デバイス１０を構成する部品の共通化を図り、搭載される機器に応じて、デバイス１０の外部の機器側とデバイス１０側との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。
【００３５】
次に、本実施の形態のデバイス１０の製造方法を図１ないし図９を用いて説明する。
【００３６】
デバイス１０の製造方法は、基板６上に電子部品７１を実装する。デバイス１０の製造方法は、フロー半田などにより、信号処理回路部７を構成する電子部品７１を基板６の配線６３上に半田付けする。基板６は、電子部品７１を実装した領域を囲むように、枠状の支持体３を配置する。支持体３は、予め支持体３の一表面３０Ａ側に発光素子１や受光素子２を実装させておくことができる。デバイス１０の製造方法は、支持体３の基板６側に突出する突部（図示していない）を基板６の孔部６３Ａ（図３を参照）に挿入することで、支持体３と基板６との位置合わせを行う。
【００３７】
デバイス１０の製造方法では、自動組立機（図示していない）を用いる場合、自動組立機の撮像装置で撮像された支持体３の画像を画像処理(たとえば、エッジ検出)して、発光素子１や受光素子２の実装位置の位置決めが行われる。デバイス１０は、支持体３における第１凹部３３の内底面に十字状の溝部３３Ａ（図２を参照）を設けている。デバイス１０の製造方法は、溝部３３Ａのエッジを基準にして、発光素子１の実装位置を位置決めすることができる。デバイス１０は、支持体３における第２凹部３４の内底面に十字状の溝部３４Ａを設けている。デバイス１０は、溝部３４Ａのエッジを基準にして、受光素子２の実装位置を位置決めすることができる。デバイス１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、発光素子１を支持体３の第１凹部３３の内底面に実装する。同様に、デバイス１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、受光素子２を支持体３の第２凹部３４の内底面に実装する。デバイス１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、基板６の表面６０Ａに設けた配線６３側と、発光素子１とを金属ワイヤ１２で電気的に接続する。デバイス１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、基板６の表面６０Ａに設けた配線６３側と、受光素子２とを金属ワイヤで電気的に接続する。デバイス１０の製造方法は、受光素子２を覆うように、支持体３の第２凹部３４の内側壁に設けた一対の段部３２Ａに光学フィルタ５を配置する（図５を参照）。
【００３８】
次に、デバイス１０の製造方法は、光学フィルタ５が配置された支持体３上に反射体８を配置する（図６を参照）。デバイス１０の製造方法は、支持体３の光学部材４側に突出する嵌合突起３５を反射体８の貫通孔８５Ａに挿入することで、支持体３と反射体８との位置合わせを行う。デバイス１０の製造方法は、支持体３と反射体８との位置合わせを行うことで、第１開口部８１Ａと発光素子１との位置を合わせることができる。また、デバイス１０の製造方法は、支持体３と反射体８との位置合わせを行うことで、第２開口部８２Ａと受光素子２との位置を合わせることができる。
【００３９】
続いて、デバイス１０の製造方法は、光学部材４の基板６側に突出する突起４３を基板６の挿通孔６２Ａに挿入することで、支持体３を介して、光学部材４を基板６に被せる（図７および図８を参照）。デバイス１０の製造方法は、半田付けにより、光学部材４の突起４３と挿通孔６２Ａ周りのランド６２とを接合する。デバイス１０は、半田１３により、光学部材４の突起４３と挿通孔６２Ａ周りのランド６２とを接合している（図９を参照）。なお、図１は、図９のＸＸ断面に対応して図示している。
【００４０】
デバイス１０は、外表面４０Ｂが金属材料で被覆した光学部材４を基板６の挿通孔６２Ａ周りのランド６２と電気的に接続している。デバイス１０は、基板６の挿通孔６２Ａ周りのランド６２をグランドとしている。言い換えれば、光学部材４は、光学部材４の外表面４０Ｂを金属材料の金属部４４で被覆した樹脂成形品であり、金属材料と基板６のグランドとを電気的に接続している。
【００４１】
デバイス１０は、金属材料の金属部４４で被覆した光学部材４を基準電位とすることができる。デバイス１０は、デバイス１０の外部からの電磁波により、光学部材４で覆われた基板６上の電子部品７１などにノイズが生ずることを抑制することができる。同様に、デバイス１０は、金属材料の金属部４４で被覆した光学部材４を基準電位にすることで、光学部材４と接する反射体８を基準電位とすることができる。デバイス１０は、反射体８を基準電位にすることで、デバイス１０の外部からの電磁波により、反射体８で覆われた基板６上の電子部品７１などにノイズが生ずることを更に抑制することができる。
【００４２】
本実施の形態のデバイス１０は、基板６の貫通孔部６１Ａに金属端子６５を挿通する。デバイス１０は、半田（図示していない）などにより、基板６の貫通孔部６１Ａ周りに形成した導体配線６１と、金属端子６５とを電気的に接続することができる。デバイス１０は、金属端子６５を用いて、外部の機器と電気的に接続することができる。デバイス１０は、受光素子２からの信号を外部に出力する端子をインサート成形により樹脂材料に形成するデバイスと比較して、基板６に形成する導体配線６１のパターンを比較的簡単に変更して形成することができる。なお、デバイス１０は、外部の機器の配線基板（図示していない）に螺子などで固定するための螺子孔６０Ｃを好適に設けることができる。
【００４３】
本実施の形態のデバイス１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求される発光素子１と受光素子２とを実装した支持体３と、光学部材４とで、支持体３と光学部材４との光学的な結合を行っている。また、デバイス１０は、光学的な結合と比較的して、支持体３や光学部材４との位置合わせに比較的に高い精度が要求されない基板６に、光学部材４を固定している。デバイス１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求されない基板６に、受光素子２側からの信号を外部に出力する導体配線６１を有することで、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。言い換えれば、本実施の形態のデバイス１０は、発光素子１と受光素子２を所定の間隔で保持する支持体３と、外部に信号を出力する導体配線６１を有する基板６とを、位置合わせの精度に応じて機能分離している。
【００４４】
なお、本実施の形態のデバイス１０は、たとえば、エアコンディショナ、ガス検知警報器、車両の排ガス測定機やアルコール検知器などに搭載するガスセンサとして利用することができる。
【００４５】
以下、本実施の形態のデバイス１０の各構成について、より詳細に説明する。
【００４６】
発光素子１は、赤外線を放射可能なものである。発光素子１は、半導体のベアチップを用いることができる。発光素子１は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。発光素子１は、たとえば、発光ダイオードチップ、半導体基板上に形成した抵抗素子やレーザダイオードなどを用いることができる。発光素子１は、検出対象の気体に吸収され易い波長の赤外線を放射することができる。発光素子１は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、基板６の配線６３と電気的に接続することができる。発光素子１は、半導体のベアチップを用いることで、パッケージ型の発光ダイオードを使用するデバイスと比較して、デバイス１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【００４７】
受光素子２は、赤外線を受光して電気信号に変換可能なものである。受光素子２は、半導体のベアチップを用いることができる。受光素子２は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。受光素子２は、たとえば、焦電素子やフォトダイオードチップが挙げられる。受光素子２は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、基板６上の配線６３と電気的に接続することができる。受光素子２は、半導体のベアチップを用いることで、パッケージ型のフォトダイオードを使用するデバイスと比較して、デバイス１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【００４８】
支持体３は、発光素子１と受光素子２とを所定の間隔を隔てて支持可能なものである。支持体３は、枠状の外形形状で形成することができる。支持体３は、枠状の支持体３の開口３１Ａ内に、基板６に実装された電子部品７１を収納することができる。支持体３は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂成形品を用いることができる。支持体３は、支持体３の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂を用いることができる。支持体３は、受光素子２を覆うように段部３２Ａに光学フィルタ５を配置することができる。支持体３は、枠状の支持体３における開口３１Ａを覆うように、反射体８を配置することができる。反射体８は、第１光路変更部４１Ａ側から第２光路変更部４１Ｂ側に赤外線を導光するように反射する反射鏡となる第４光路変更部を構成することができる。反射体８は、枠状の支持体３の開口３１Ａの一部を反射体８で塞ぐことができる。支持体３は、枠状の支持体３の開口３１Ａを覆って、空間４０Ａに赤外線を反射する反射体８を保持することで、光利用効率を高めることが可能となる。
【００４９】
光学部材４は、発光素子１からの赤外線を受光素子２側に導光可能なものである。光学部材４は、検出対象の気体を導入可能な空間４０Ａを介して支持体３の一表面３０Ａ側を覆うことが可能なものである。光学部材４は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂形成品を用いることができる。光学部材４は、光学部材４の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂を用いることができる。光学部材４は、樹脂成形品を用いるものだけに限られず、金属材で形成することもできる。光学部材４は、樹脂成形品を用いれば、金属材で形成するものと比較して、精度のより高い外形形状に形成することができる。光学部材４は、樹脂成形品で形成する場合、光学部材４の外表面４０Ｂを金属材料で被覆することが好ましい。光学部材４は、平面視において、光学部材４の外形寸法を、支持体３の外形寸法と等しい直方体形状に形成することができる。光学部材４は、支持体３を介して、光学部材４の凹所が基板６に対向するように基板６と固定可能としている。光学部材４は、光学部材４の厚み方向に貫通する通気孔４２を備えることができる。光学部材４は、通気孔４２を通して、検出対象の気体を空間４０Ａに導入や導出することができる。光学部材４は、防塵フィルタ１１で通気孔４２を覆い塵埃などの外気以外の異物が通気孔４２に進入することを抑制することが好ましい。通気孔４２は、平面視において、たとえば、通気孔４２の形状を矩形状とすることができる。通気孔４２は、平面視において、通気孔４２の形状を矩形状とするものだけに限られず、円形などの他の形状であってもよい。通気孔４２は、一対だけに限られず、１つでもよいし３つ以上であってもよい。
【００５０】
光学部材４は、たとえば、第１光路変更部４１Ａとなる第１反射鏡と、第２光路変更部４１Ｂとなる第２反射鏡と、第３光路変更部４１Ｃたる第３反射鏡と、を備えた構成とすることができる。光学部材４は、光学部材４の凹所の内面に金やアルミニウムなどの金属材料を蒸着やめっき処理により形成するものでもよい。第３光路変更部４１Ｃは、第１光路変更部４１Ａと第２光路変更部４１Ｂが両端に配置された半円筒形状に形成することができる。
【００５１】
第１光路変更部４１Ａは、反射面が放物面形状のものだけに限定されない。第１光路変更部４１Ａは、たとえば、平面状、球面形状や多角形面形状の反射面を有するものであってもよい。第２光路変更部４１Ｂは、反射面が放物面形状のものだけに限定されない。第２光路変更部４１Ｂは、たとえば、平面状、球面形状や多角形面形状の反射面を有するものであってもよい。デバイス１０は、第２光路変更部４１Ｂの反射面を凹曲面とすれば、第２光路変更部４１Ｂの反射面で反射する光を集光させることができ、赤外線を効率よく受光素子２に受光させることができる。
【００５２】
光学フィルタ５は、所定の波長帯域の赤外線が透過可能なものである。光学フィルタ５は、発光素子１から放射される赤外線の波長を含む波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。光学フィルタ５は、たとえば、誘電体膜の多層構造により形成した干渉フィルタを用いることができる。光学フィルタ５は、光学フィルタ５の基材として、Ｇｅ、Ｓｉなどの半導体材料やメタクリル樹脂を用いることができる。光学フィルタ５は、支持体３の段部３２Ａに配置することができる。光学フィルタ５は、接合材（図示していない）により、支持体３の段部３２Ａ上に固定してもよい。また、光学フィルタ５は、接合材により、反射体８に固定してもよい。さらに、光学フィルタ５は、接合材により、受光素子２に取り付けてもよい。接合材は、たとえば、低融点ガラス、低融点合金や樹脂材などを用いることができる。本実施の形態のデバイス１０は、たとえば、図１０に示すように、第１光路変更部４１Ａと第２光路変更部４１Ｂとの間の光学部材４に光学フィルタ５を設けてもよい。すなわち、光学フィルタ５は、発光素子１からの赤外線を受光素子２側に導光する光路上に配置できればよい。
【００５３】
基板６は、支持体３を介して、光学部材４を接合可能なものである。基板６は、たとえば、基板６の外形形状が矩形平板状のものを用いることができる。基板６は、矩形平板状のものだけに限られず、円形状や多角形状など種々の形状のものを利用することができる。基板６は、たとえば、ガラスエポキシ樹脂基板やセラミック多層基板などを利用することができる。基板６は、たとえば、信号処理回路部７を構成する電子部品７１を実装することができる。基板６は、配線６３を備えている。基板６は、配線６３と電気的に接続可能な導体配線６１を備えている。導体配線６１は、受光素子２からの信号を出力可能なように、受光素子２および信号処理回路部７を構成する電子部品７１側と配線６３を用いて電気的に接続することができる。
【００５４】
基板６は、基板６を貫通する貫通孔部６１Ａを備えている。基板６は、金属端子６５を貫通孔部６１Ａに挿通して、半田（図示していない）などにより、貫通孔部６１Ａ周りの導体配線６１と、金属端子６５とを電気的に接続することができる。デバイス１０は、金属端子６５を用いて、外部の機器の配線基板（図示していない）に実装することができる。同様に、図１１に示す基板６を有するデバイス１０では、金属端子６５の代わりに、絶縁材料で成形したコネクタ本体６７にコンタクトピン６８を装填するレセプタクル６６を用いることができる（図１２を参照）。デバイス１０は、レセプタクル６６のコンタクトピン６８を導体配線６１と電気的に接続させている。デバイス１０は、レセプタクル６６を介して、導体配線６１と機器側の配線基板と電気的に接続するプラグとを電気的に接続させることができる。また、図１３に示す基板６を有するデバイス１０では、金属端子６５の代わりに、表面実装型のレセプタクル６９を導体配線６１上に半田などを用いて表面実装してもよい（図１４を参照）。デバイス１０は、金属端子６５、レセプタクル６６やレセプタクル６９を用いて、機器側の配線基板と電気的に接続することができる。
【００５５】
信号処理回路部７は、発光素子１を制御して赤外線を放射するように構成している。信号処理回路部７は、赤外線を受光した受光素子２が出力する信号を信号処理するように構成している。信号処理回路部７は、受光素子２が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のサンプリングや信号のＡ／Ｄ変換などの信号処理を行ってもよい。また、信号処理回路部７は、信号の演算処理、信号の補正処理や検出対象の気体が異常濃度であることを判定する判定処理などの信号処理を行ってもよい。信号処理回路部７は、集積回路などの電子部品７１により構成することができる。
【００５６】
反射体８は、空間４０Ａに赤外線を反射可能なものである。反射体８は、金属材料の板材で平板状に構成することができる。反射体８は、反射体８の材料として、たとえば、アルミニウムなどの金属材を用いることができる。反射体８は、金属材であり、光学部材４の金属材料の金属部４４と電気的に接続することができる。反射体８は、光学部材４と対向する面側を平滑面として、赤外線が反射可能な第４光路変更部を構成することができる。反射体８は、金属材だけに限られず、樹脂成形品であってもよい。反射体８は、樹脂材料の成形品に金やアルミニウムなどの金属材料を蒸着やめっき処理することで平板状に形成するものでもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
図１５に示す本実施の形態のデバイス１０は、図１に示す実施の形態１における反射体８の第１開口部８１Ａに、第１開口部８１Ａを閉塞するカバー部材９を備えた点が主として相違する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
【００５８】
本実施の形態のデバイス１０では、図１５および図１６で示すように、反射体８は、発光素子１からの赤外線を通過する第１開口部８１Ａを備えている。反射体８は、受光素子２が受光する赤外線を通過する第２開口部８２Ａを備えている。デバイス１０は、透光性のカバー部材９により、第１開口部８１Ａを閉塞している。デバイス１０は、光学フィルタ５により、第２開口部８２Ａを閉塞している。透光性のカバー部材９と光学フィルタ５とは、反射体８とカバー部材９と光学フィルタ５と光学部材４とで囲まれる空間４０Ａ側から受光素子２側に気体が流れることを抑制する。なお、光学フィルタ５は透光性を有すると言えるので、カバー部材９は第１の透光性のカバー部材であり、光学フィルタ５は第２の透光性のカバー部材であると言える。
【００５９】
本実施の形態のデバイス１０では、受光素子２の構成を図示していないが、受光素子２は、たとえば、空洞部上に絶縁膜からなるメンブレンを備え、絶縁膜上に焦電材料を電極で挟んだ焦電素子を備える焦電型の赤外線センサの構成とすることができる。赤外線センサは、たとえば、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて適宜に構成することができる。
【００６０】
実施の形態１のデバイス１０は、第１開口部８１Ａを介して、空間４０Ａ側から受光素子２側に検出対象の気体が流れる虞がある。デバイス１０は、空間４０Ａ側から受光素子２側に検出対象の気体が流れと、気体の圧力により赤外線センサのメンブレンが変形する虞がある。デバイス１０は、赤外線センサのメンブレンが変形する場合、赤外線センサの検出誤差や赤外線センサの損傷が生ずる虞がある。
【００６１】
本実施の形態のデバイス１０は、光学フィルタ５を備えるので、受光素子２がメンブレンを備えた赤外線センサを用いた場合であっても、検出対象の気体の圧力により赤外線センサの検出誤差や赤外線センサの損傷が生ずることを抑制することが可能となる。
【００６２】
（実施の形態３）
本実施の形態のデバイス１０は、図１に示す実施の形態１の１つの発光素子１に対し、光学フィルタ５と受光素子２との組を一対で設ける代わりに、発光素子１に対し光学フィルタ５と受光素子２との組を３つ以上で備えた点が相違する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
【００６３】
本実施の形態のデバイス１０では、図１７および図１８で示すように、光学フィルタ５は、検出対象の気体が吸収する波長帯域の赤外線を透過域に含む第１の光学フィルタ５１と、第１の光学フィルタ５１とは異なる透過域を含む第２の光学フィルタ５２とを備えている。受光素子２は、第１の光学フィルタ５１を透過する赤外線を光電変換する第１の受光素子２１と、第２の光学フィルタ５２を透過する赤外線を光電変換する第２の受光素子２２とを備えている。さらに、光学フィルタ５は、第１の光学フィルタ５１および第２の光学フィルタ５２とは異なる透過域を含む第３の光学フィルタ５３を備えている。受光素子２は、第３の光学フィルタ５３を透過する赤外線を光電変換する第３の受光素子２３を備えている。
【００６４】
これにより、本実施の形態のデバイス１０は、複数種のガスの検出を行うことができる。実施の形態１のデバイス１０は、外気に含まれる１種類の気体の濃度を検出するガスセンサを例示したが、受光素子２と光学フィルタ５との組を複数組備えていれば、それぞれの組毎に異なる種類の気体の濃度を検出するガスセンサを実現することができる。本実施の形態のデバイス１０は、受光素子２と光学フィルタ５との組を３つ以上に備え、各受光素子２それぞれの出力により、異なる種類の気体の濃度を検出することが可能となる。
【００６５】
本実施の形態のデバイス１０は、ガス検出用の受光素子２として、第１の受光素子２１を備えている。デバイス１０は、ガス検出用の受光素子２として、第２の受光素子２２を備えている。本実施の形態のデバイス１０は、各光学フィルタ５それぞれが検出対象の気体の吸収特性に対応した波長を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。本実施の形態のデバイス１０は、ガス検出用の受光素子２と光学フィルタ５との組を複数備えることで、複数種のガスを検出することが可能となる。本実施の形態のデバイス１０は、外気に含まれる複数種類の気体から異なる２種類の気体の濃度をそれぞれ独立して検出することが可能となる。本実施の形態のデバイス１０は、２種類の気体のうち、第１気体（たとえば、一酸化炭素など）と第２気体(たとえば、窒素酸化物など)との両方のガスを同時に検出することが可能となる。また、本実施の形態のデバイス１０は、第１気体および第２気体のいずれの気体も吸収のない帯域を透過する第３の光学フィルタ５３を設けている。第３の受光素子２３は、第３の光学フィルタ５３を透過した赤外線を受光して、光電変換した信号を信号処理回路部７に出力する。信号処理回路部７は、第３の受光素子２３からの出力により、発光素子１の初期の出力からの変化率を計測する。デバイス１０は、発光素子１の初期の出力からの変化率を計測した信号処理回路部７が、第１の受光素子２１の出力および第２の受光素子２２の出力をそれぞれ補正する。デバイス１０は、第１の受光素子２１と第２の受光素子２２の出力を補正することで、発光素子１のパワー劣化などの影響を排除して測定精度をより高めることが可能となる。
【００６６】
（実施の形態４）
以下では、本実施の形態のデバイス１１０を図１９Ａないし図２２を用いて説明する。
【００６７】
図１９Ａ，図１９Ｂおよび図２０は、それぞれ実施の形態４のデバイス１０を示す略断面図および要部を示す平面図である。本実施の形態のデバイス１１０は、気体検出装置である。デバイス１１０は、発光素子１０１と、受光素子１０２と、信号処理回路部１０７と、光学部材１０４および基板１０６を有している。信号処理回路部１０７は受光素子１０２が出力する信号を信号処理する。光学部材１０４は発光素子１０１および受光素子１０２を覆う。基板１０６は発光素子１０１と、受光素子１０２と、信号処理回路部１０７および光学部材１０４を搭載する。基板１０６は受光素子１０２電気的に接続する導体配線１６１を有している（図２１を参照）。
【００６８】
これにより、本実施の形態のデバイス１１０は、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。
【００６９】
本実施の形態のデバイス１１０は、赤外線を放射する発光素子１０１（図１９Ａを参照）と、赤外線を光電変換する受光素子１０２（図１９Ｂを参照）と、を備えている。デバイス１１０は、発光素子１０１と受光素子１０２とを支持する支持体１０３を備えている。デバイス１１０は、発光素子１０１が放射する赤外線を受光素子１０２に導光する光学部材１０４を備えている。デバイス１１０は、発光素子１０１からの赤外線を受光素子１０２側に導光する光路（図１９Ａおよび図１９Ｂ中の矢印を参照）上に配置された光学フィルタ１０５を備えている。なお、図１９Ａは、デバイス１１０における図２０のＸＸ断面に対応した断面図を示している。また、図１９Ｂは、デバイス１１０における図２０のＹＹ断面に対応した断面図を示している。
【００７０】
デバイス１１０では、支持体１０３は、支持体１０３の一表面１３０Ａ側において、発光素子１０１と受光素子１０２とを支持体１０３の一端側に設けている。光学部材１０４は、検出対象の気体を導入可能な空間１４０Ａを介して支持体１０３の一表面１３０Ａ側を覆っている。光学部材１０４は、支持体１０３の上記一端側の発光素子１０１からの赤外線を支持体１０３の上記一端と反対の他端側で反射して支持体１０３の上記一端側の受光素子１０２に導光させる反射鏡１４１ＡＢを備えている。
【００７１】
これにより、本実施の形態のデバイス１１０は、より小型化が可能となる。
【００７２】
以下、より具体的な本実施の形態のデバイス１１０の構成について説明する。
【００７３】
本実施の形態のデバイス１１０は、基板１０６上に支持体１０３を配置している。支持体１０３は、平面視において、支持体１０３の外形形状を台形枠状としている（図２１を参照）。支持体１０３は、合成樹脂の成形体により構成した樹脂形成品を用いている。基板１０６は、支持体１０３よりも大きい矩形平板状としている。基板１０６は、ガラスエポキシ樹脂基板を用いて構成している。基板１０６は、基板１０６の表面１６０Ａに導体パターンの配線（図示していない）を有している。基板１０６は、表面１６０Ａと対向する裏面１６０Ｂを有している。デバイス１１０は、基板１０６の表面１６０Ａ上に電子部品１７１を実装している。電子部品１７１は、半田（図示していない）により配線と電気的に接続している。本実施の形態のデバイス１１０では、１つの電子部品１７１しか図示していないが、複数個の電子部品１７１を基板１０６上に実装させることができる。電子部品１７１は、基板１０６に形成した配線を用いて、複数個の電子部品１７１同士を電気的に接続することもできる。電子部品１７１は、信号処理回路部１０７を構成している。デバイス１１０は、複数個の電子部品１７１を用いて信号処理回路部１０７を構成してもよい。信号処理回路部１０７は、発光素子１０１を制御して、発光素子１０１が赤外線を放射するように構成している。信号処理回路部１０７は、赤外線を受光した受光素子１０２が出力する信号を信号処理するように構成している。信号処理回路部１０７は、たとえば、受光素子１０２が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のサンプリング、信号のアナログ・デジタル変換などの信号処理を行う。また、信号処理回路部１０７は、たとえば、信号の演算処理、信号の補正処理や検出対象の気体が異常濃度であることを判定する判定処理などの信号処理を行う。デバイス１１０は、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａ内に信号処理回路部１０７を配置している。言い換えれば、基板１０６は、受光素子１０２が出力する信号を信号処理する電子部品１７１を実装している。デバイス１１０は、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａ内に信号処理回路部１０７を構成する電子部品１７１を配置することにより、デバイス１１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【００７４】
デバイス１１０は、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａ内に基板１０６の表面１６０Ａが露出している。支持体１０３は、支持体１０３の一表面１３０Ａ側における一端側に第１凹部１３３を備えている。支持体１０３は、第１凹部１３３の内底面に発光素子１０１を実装している。デバイス１１０は、ダイボンド材（図示していない）により、第１凹部１３３の内底面に発光素子１０１を実装している。デバイス１１０は、金属ワイヤ（図示していない）をワイヤボンディングすることなどにより、基板１０６の表面１６０Ａに設けた配線側と発光素子１０１とを電気的に接続している。発光素子１０１は、赤外線を発光可能な発光ダイオードを用いている。発光ダイオードは、半導体のベアチップとしている。発光素子１０１は、検出対象の気体に吸収され易い波長の赤外線を発光する。検出対象の気体は、たとえば、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンや窒素酸化物などとすることができる。発光素子１０１は、支持体１０３の第１凹部１３３の内底面に実装することにより、基板１０６に構成する信号処理回路部１０７側と、互に熱的な影響が生ずることを抑制することが可能となる。支持体１０３は、支持体１０３の一表面１３０Ａ側における一端側に第２凹部１３４を備えている。支持体１０３は、第２凹部１３４の内底面に受光素子１０２を実装している。デバイス１１０は、ダイボンド材（図示していない）により、第２凹部１３４の内底面に受光素子１０２を実装している。デバイス１１０は、金属ワイヤ（図示していない）のワイヤボンディングにより、基板１０６の表面１６０Ａに設けた配線と受光素子１０２とを電気的に接続している。受光素子１０２は、赤外線を受光可能な赤外線センサを用いている。赤外線センサは、焦電素子により構成している。赤外線センサは、半導体のベアチップとしている。支持体１０３は、発光素子１０１と受光素子１０２とを一表面１３０Ａ側に支持している。
【００７５】
支持体１０３は、第１凹部１３３の対向する内側壁に第１段部１３２Ａ（図２１を参照）を備えている。支持体１０３は、発光素子１０１を覆うように、カバー部材１０９を一対の第１段部１３２Ａに配置している。第１段部１３２Ａは、支持体１０３の厚み方向の深さがカバー部材１０９の厚みと略等しい大きさとしている。
【００７６】
支持体１０３は、第２凹部１３４の対向する内側壁に第２段部１３２Ｂ（図２１を参照）を備えている。支持体１０３は、受光素子１０２を覆うように、光学フィルタ１０５を一対の第２段部１３２Ｂに配置している。第２段部１３２Ｂは、支持体１０３の厚み方向の深さが光学フィルタ１０５の厚みと略等しい大きさとしている。光学フィルタ１０５は、発光素子１０１から放射される赤外線の波長のうち、所定の波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成することができる。
【００７７】
本実施の形態のデバイス１１０は、支持体１０３の一表面１３０Ａ側における一端側に一対の第２凹部１３４を備えている（図２１を参照）。支持体１０３は、各第２凹部１３４の内底面それぞれに受光素子１０２を各別に実装している。デバイス１１０は、一対の受光素子１０２を覆うように、各受光素子１０２ごとに光学フィルタ１０５を配置している。以下、一対の受光素子１０２は、第１の受光素子１２１、第２の受光素子１２２ともいう。
【００７８】
本実施の形態のデバイス１１０は、各受光素子１０２ごとに設けた光学フィルタ１０５のうち、一方の光学フィルタ１０５が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含む第１の光学フィルタ１５１を構成している。デバイス１１０は、各受光素子１０２ごとに設けた光学フィルタ１０５のうち、他方の光学フィルタ１０５が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含まず、気体が吸収する赤外線の波長域の近傍を透過域に含む第２の光学フィルタ１５２を構成している。
【００７９】
本実施の形態のデバイス１１０では、発光素子１０１、第１の受光素子１２１および第２の受光素子１２２は、平面視において、発光素子１０１、第２の受光素子１２２および第１の受光素子１２１の順に並んで支持体１０３に配置している。
【００８０】
支持体１０３は、支持体１０３の一表面１３０Ａ側に平板状の反射体１０８を載置している。反射体１０８は、平面視において、台形平板状の板材で形成することができる（図２２を参照）。反射体１０８は、反射体１０８の表面１８０ＡＡが赤外線を反射可能な平滑な面としている。反射体１０８は、反射体１０８の一端側に発光素子１０１からの赤外線が通過可能な第１開口部１８１Ａを備えている。反射体１０８は、反射体１０８の一端側の両側端側に貫通孔１８５Ａを備えている。また、反射体１０８は、反射体１０８の一端側に受光素子１０２で受光可能な赤外線が通過する第２開口部１８２Ａを備えている。反射体１０８は、反射体１０８の他端側の中央部に貫通孔１８５Ａを備えている。反射体１０８は、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａを塞いでいる。言い換えれば、支持体１０３は、枠状の外形形状をしており、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａを覆って空間１４０Ａに赤外線を反射する反射体１０８を保持している。
【００８１】
本実施の形態のデバイス１１０は、反射体１０８を載置した支持体１０３の一表面１３０Ａを覆う光学部材１０４を備えている。光学部材１０４は、合成樹脂の成形体で構成する樹脂形成品を用いている。光学部材１０４は、金をめっき処理することにより、光学部材１０４の外表面１４０Ｂの全面に金属部（図示していない）を形成している。光学部材１０４は、発光素子１０１および受光素子１０２を支持する支持体１０３の一表面１３０Ａ側を覆うカバーを構成している。光学部材１０４は、平面視において、外形寸法が支持体１０３と略等しい台形状に形成している。光学部材１０４は、支持体１０３側に開口する凹所を備えている。デバイス１１０は、光学部材１０４の凹所が検出対象の気体を導入可能な空間１４０Ａを構成する。
【００８２】
光学部材１０４は、図１９Ａに示すように、支持体１０３の一端側に、発光素子１０１からの赤外線を所定の方向に反射する第１反射鏡１４１ＡＡを備えている。第１反射鏡１４１ＡＡは、光学部材１０４の第１光路変更部を構成している。光学部材１０４は、支持体１０３の他端側に、第１反射鏡１４１ＡＡ側からの赤外線を再び支持体１０３の一端側に反射する第２反射鏡として反射鏡１４１ＡＢを備えている。第２反射鏡たる反射鏡１４１ＡＢは、光学部材１０４の第２光路変更部を構成している。光学部材１０４は、図１９Ｂに示すように、支持体１０３の一端側に、反射鏡１４１ＡＢからの赤外線を所定の方向に反射する第３反射鏡１４１ＢＡを備えている。第３反射鏡１４１ＢＡは、光学部材１０４の第３光路変更部を構成している。光学部材１０４は、光学部材１０４の凹所の底面に、反射鏡１４１ＡＢを介して、第１反射鏡１４１ＡＡ側から第３反射鏡１４１ＢＡ側に赤外線を導光するように反射可能な第４反射鏡１４１Ｃを備えている。第４反射鏡１４１Ｃは、光学部材１０４の第４光路変更部を構成している。
【００８３】
第１反射鏡１４１ＡＡは、放物面形状の反射面とすることができる。第１反射鏡１４１ＡＡは、発光素子１０１から放射される赤外線の光路を支持体１０３の厚み方向と垂直方向に沿った所定の方向へ変更する。第２反射鏡たる反射鏡１４１ＡＢは、第１反射鏡１４１ＡＡと対向して配置しており、平滑な平面形状の反射面とすることができる。第３反射鏡１４１ＢＡは、第１反射鏡１４１ＡＡ、反射鏡１４１ＡＢで光路が変更された赤外線を受光素子１０２の受光面と交差する方向へ変更する。なお、光学部材１０４は、第１の受光素子１２１に対応して第３反射鏡１４１ＢＡを備えるように、第２の受光素子１２２に対応して第３反射鏡１４１ＢＢを備えている（図２０を参照）。デバイス１１０は、図２３で示すように、発光素子１０１から受光素子１０２への赤外線の光路（図２３中の破線を参照）を光学部材１０４がＶ字状に変更する。
【００８４】
本実施の形態のデバイス１１０は、光学部材１０４に反射鏡１４１ＡＢを備えておらず、発光素子１０１からの赤外線を対向する受光素子１０２側に直線状に照射させる光路を形成する光学部材を備えた比較のためのデバイスと比較して、小型化することが容易となる。本実施の形態のデバイス１１０は、光学部材１０４が反射鏡１４１ＡＢを備え、赤外線の光路を反射鏡１４１ＡＢで折り返す分だけ、直線状に照射させる光路の光学部材を備えた上記デバイスと比較して、図２３の２点鎖線の分だけ光路の面積を小さくすることが可能となる。
【００８５】
光学部材１０４は、第１反射鏡１４１ＡＡと、反射鏡１４１ＡＢと、第３反射鏡１４１ＢＡ，１４１ＢＢと、第４反射鏡１４１Ｃとを備えることで、発光素子１０１が放射する赤外線を受光素子１０２側に導光することができる。光学部材１０４は、光学部材１０４の厚み方向に貫通する通気孔１４２を備えている。通気孔１４２は、平面視において、矩形状をしている。光学部材１０４は、通気孔１４２を通して検出対象の気体を空間１４０Ａに導入可能としている。光学部材１０４は、光学部材１０４の通気孔１４２を覆うように、防塵フィルタ１１１を光学部材１０４の収納凹部１４２Ａに設けている。防塵フィルタ１１１は、塵埃などの異物が通気孔１４２に進入することを抑制する。防塵フィルタ１１１は、図示していない接着材により、収納凹部１４２Ａに固定している。光学部材１０４は、台形状の四隅において、光学部材１０４の表面１４４に、光学部材１０４の基板１０６側に突出する直方体状の突起１４３（図２０を参照）を有している。支持体１０３は、支持体１０３の一表面１３０Ａに、光学部材１０４側に突出する嵌合突起１３５（図２１を参照）を突設している。嵌合突起１３５は、たとえば、先端が半球状で全体として円柱状に形成することができる。支持体１０３は、支持体１０３の一表面１３０Ａにおける一端側に、光学部材１０４側に突出する一対の嵌合突起１３５を備えている。支持体１０３は、支持体１０３の一表面１３０Ａにおける他端側の中央に、光学部材１０４側に突出する１つの嵌合突起１３５を備えている。光学部材１０４は、支持体１０３の嵌合突起１３５を嵌合させる嵌合孔１４５（図２０を参照）を備えている。
【００８６】
デバイス１１０は、嵌合突起１３５と嵌合孔１４５とを嵌合させることで、支持体１０３と、光学部材１０４とを位置決め可能としている。デバイス１１０は、嵌合突起１３５と嵌合孔１４５とにより、発光素子１０１と第１反射鏡１４１ＡＡとの位置合わせを容易にしている。デバイス１１０は、嵌合突起１３５と嵌合孔１４５とにより、第１の受光素子１２１と第３反射鏡１４１ＢＡとの位置合わせを容易にしている。デバイス１１０は、嵌合突起１３５と嵌合孔１４５とにより、第２の受光素子１２２と第３反射鏡１４１ＢＢとの位置合わせを容易にしている。デバイス１１０は、支持体１０３と光学部材１０４とを嵌め合わせすることで、第１反射鏡１４１ＡＡにおける放物面形状の反射面における焦点の位置に発光素子１０１を位置決めして配置することができる。本実施の形態のデバイス１１０は、支持体１０３と光学部材１０４とを嵌め合わせすることで、第３反射鏡１４１ＢＡにおける放物面形状の反射面における焦点の位置に第１の受光素子１２１を位置決めして配置することができる。本実施の形態のデバイス１１０は、支持体１０３と光学部材１０４とを嵌め合わせすることで、第３反射鏡１４１ＢＢにおける放物面形状の反射面における焦点の位置に第２の受光素子１２２を位置決めして配置することができる。
【００８７】
デバイス１１０は、光学部材１０４の突起１４３を基板１０６の挿通孔１６２Ａに挿入することで、支持体１０３を介して、光学部材１０４を基板１０６に被せている。デバイス１１０は、光学部材１０４の突起１４３を基板１０６の挿通孔１６２Ａに挿入した状態で、支持体１０３を介して光学部材１０４を基板１０６に固定する。デバイス１１０は、支持体１０３の嵌合突起１３５を反射体１０８の貫通孔１８５Ａに挿通させることで、支持体１０３と、反射体１０８とを位置決め可能としている。デバイス１１０は、嵌合突起１３５と貫通孔１８５Ａとにより、発光素子１０１と第１開口部１８１Ａとの位置合わせを容易にしている。デバイス１１０は、嵌合突起１３５と貫通孔１８５Ａとにより、受光素子１０２と第２開口部１８２Ａとの位置合わせを容易にしている。デバイス１１０は、支持体１０３に反射体１０８を載置することで、第１開口部１８１Ａを介して、発光素子１０１の赤外線を通過可能とすることができる。本実施の形態のデバイス１１０は、支持体１０３に反射体１０８を載置することで、第２開口部１８２Ａを介して通過する赤外線を受光素子１０２に受光させることが可能としている。
【００８８】
デバイス１１０は、通気孔１４２を通して、光学部材１０４と反射体１０８とで囲まれる空間１４０Ａに外気を導入可能としている。デバイス１１０は、発光素子１０１から放射される赤外線のうち、第１の光学フィルタ１５１を透過して第１の受光素子１２１で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて減少する。デバイス１１０は、検出対象の気体の濃度が低ければ、第１の受光素子１２１で受光する赤外線量が発光素子１０１から放射される赤外線の赤外線量に近く、検出対象の気体の濃度が高ければ、第１の受光素子１２１で受光する赤外線量がより少なくなる。デバイス１１０は、第２の光学フィルタ１５２を透過して第２の受光素子１２２で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて変動しない。
【００８９】
デバイス１１０は、赤外線の受光量に応じた受光素子１０２からの信号を信号処理回路部１０７が信号処理する。デバイス１１０は、光学部材１０４と反射体１０８とで囲まれる空間１４０Ａにおける検出対象の気体の濃度を検出することができる。
【００９０】
本実施の形態のデバイス１１０では、一対の受光素子１０２からの信号の信号レベルの差分に基づいて検出対象の気体の濃度を信号処理回路部１０７が演算する。信号処理回路部１０７は、第１の受光素子１２１および第２の受光素子１２２からの信号の信号レベルの差分をとり、差分に基づいて検出対象の気体の濃度を演算する。
【００９１】
デバイス１１０は、信号処理回路部１０７が第１の受光素子１２１および第２の受光素子１２２からの信号の信号レベルの差分に基づいて、検出対象の気体の濃度を演算する。デバイス１１０は、第１の受光素子１２１および第２の受光素子１２２からの信号の信号レベルの差分に基づいて、受光素子１０２それぞれの信号の信号レベルの変動分を相殺し、気体の濃度を検出する検出精度の低下を抑制することができる。
【００９２】
デバイス１１０は、１つの受光素子１０２からの信号の信号レベルだけに基づいて、気体の濃度を信号処理回路部１０７が演算する場合、受光素子１０２からの信号の信号レベルが何らかの外乱要因によって変動し気体の濃度を検出する検出精度が低下してしまう虞がある。本実施の形態のデバイス１１０は、信号処理回路部１０７が一対の受光素子１０２からの信号の信号レベルの差分に基づいて検出対象の気体の濃度を演算すれば、それぞれの受光素子１０２からの信号の信号レベルの変動分を相殺して気体の濃度を検出する検出精度の低下を抑制することが可能となる。
【００９３】
本実施の形態のデバイス１１０では、基板１０６は、基板１０６の配線と受光素子１０２からの信号を外部に出力する導体配線１６１とを電気的に接続している。導体配線１６１は、基板１０６の表面１６０Ａに設けた配線と電気的に接続している。基板１０６は、導体配線１６１の中央部に基板１０６を貫通する貫通孔部１６１Ａを備えている（図２４を参照）。貫通孔部１６１Ａは、受光素子１０２からの信号を出力するための、金属端子１６５を挿入可能としている（図２５を参照）。基板１０６は、図示していない半田などにより、貫通孔部１６１Ａに挿通された金属端子１６５と導体配線１６１とを電気的に接続している。
【００９４】
本実施の形態のデバイス１１０では、平面視において、発光素子１０１、第２の受光素子１２２および第１の受光素子１２１の順に並んで支持体１０３に配置している。言い換えれば、デバイス１１０は、第１の受光素子１２１と第２の受光素子１２２とを隣接配置している。本実施の形態のデバイス１１０は、検出対象の気体が空間１４０Ａに進入する進入速度によって、第１の受光素子１２１および第２の受光素子１２２を用いて気体を検出する際に検出の時間差が生ずることを抑制し、特許文献１のガス検知器１３１０と比較して精度よく気体を検出することが可能となる。
【００９５】
次に、本実施の形態のデバイス１１０の製造方法を図１９Ａないし図２８を用いて説明する。
【００９６】
まず最初に、デバイス１１０の製造方法は、基板１０６上に電子部品１７１を実装する。デバイス１１０の製造方法は、リフロー半田などにより、信号処理回路部１０７を構成する電子部品１７１を基板１０６の配線上に半田付けする。基板１０６は、電子部品１７１を実装した領域を囲むように、枠状の支持体１０３を配置する（図２１を参照）。支持体１０３は、予め支持体１０３の一表面１３０Ａ側に発光素子１０１や受光素子１０２を実装させておくことができる。デバイス１１０の製造方法は、支持体１０３の基板１０６側に突出する突部（図示していない）を基板１０６の孔部１６３Ａ（図２４を参照）に挿入することで、支持体１０３と基板１０６との位置合わせを行う。
【００９７】
デバイス１１０の製造方法では、自動組立機（図示していない）を用いる場合、自動組立機の撮像装置で撮像された支持体１０３の画像を画像処理(たとえば、エッジ検出)して、発光素子１０１や受光素子１０２の実装位置の位置決めが行われる。デバイス１１０の製造方法は、第１凹部１３３の形状のエッジを基準にして、発光素子１０１の実装位置を位置決めすることができる。デバイス１１０は、第２凹部１３４の形状のエッジを基準にして、受光素子１０２の実装位置を位置決めすることができる。デバイス１１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、発光素子１０１を支持体１０３の第１凹部１３３の内底面に実装する。同様に、デバイス１１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、受光素子１０２を支持体１０３の第２凹部１３４の内底面に実装する。デバイス１１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、基板１０６の表面１６０Ａに設けた配線側と、発光素子１０１とを金属ワイヤで電気的に接続する。デバイス１１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、基板１０６の表面１６０Ａに設けた配線側と、受光素子１０２とを金属ワイヤで電気的に接続する。デバイス１１０の製造方法は、受光素子１０２を覆うように、支持体１０３の第２凹部１３４の内側壁に設けた一対の第２段部１３２Ｂに光学フィルタ１０５を配置する。同様に、デバイス１１０の製造方法は、発光素子１０１を覆うように、支持体１０３の第１凹部１３３の内側壁に設けた一対の第１段部１３２Ａにカバー部材１０９を配置する。
【００９８】
次に、デバイス１１０の製造方法は、光学フィルタ１０５やカバー部材１０９が配置された支持体１０３上に反射体１０８を配置する（図２２を参照）。デバイス１１０の製造方法は、支持体１０３の光学部材１０４側に突出する嵌合突起１３５を反射体１０８の貫通孔１８５Ａに挿入することで、支持体１０３と反射体１０８との位置合わせを行う。デバイス１１０の製造方法は、支持体１０３と反射体１０８との位置合わせを行うことで、第１開口部１８１Ａと発光素子１０１との位置を合わせることができる。また、デバイス１１０の製造方法は、支持体１０３と反射体１０８との位置合わせを行うことで、第２開口部１８２Ａと受光素子１０２との位置を合わせることができる。
【００９９】
デバイス１１０の製造方法は、支持体１０３上に反射体１０８を配置した後、光学部材１０４の基板１０６側に突出する突起１４３を基板１０６の挿通孔１６２Ａに挿入することで、支持体１０３を介して、光学部材１０４を基板１０６に被せる（図２０および図２１を参照）。デバイス１１０の製造方法は、半田付けにより、光学部材１０４の突起１４３と挿通孔１６２Ａ周りのランド１６２とを接合する。デバイス１１０は、半田（図示していない）により、光学部材１０４の突起１４３と挿通孔１６２Ａ周りのランド１６２とを接合している。
【０１００】
デバイス１１０は、樹脂成形品の外表面１４０Ｂが金属材料で被覆された光学部材１０４を基板１０６の挿通孔１６２Ａ周りのランド１６２と電気的に接続している。デバイス１１０は、基板１０６の挿通孔１６２Ａ周りのランド１６２をグランドとしている。すなわち、光学部材１０４は、光学部材１０４の外表面１４０Ｂを金属材料の金属部で被覆した樹脂成形品であり、金属材料と基板１０６のグランドとを電気的に接続している。
【０１０１】
デバイス１１０は、金属材料の金属部で被覆した光学部材１０４を基準電位とすることができる。デバイス１１０は、デバイス１１０の外部からの電磁波により、光学部材１０４で覆われた基板１０６上の電子部品１７１などにノイズが生ずることを抑制することができる。同様に、デバイス１１０は、金属材料の金属部で被覆した光学部材１０４を基準電位にすることで、光学部材１０４と接する反射体１０８を基準電位とすることができる。デバイス１１０は、反射体１０８を基準電位にすることで、デバイス１１０の外部からの電磁波により、反射体１０８で覆われた基板１０６上の電子部品１７１などにノイズが生ずることを更に抑制することができる。
【０１０２】
本実施の形態のデバイス１１０は、基板１０６の貫通孔部１６１Ａに金属端子１６５を挿通する。デバイス１１０は、半田（図示していない）などにより、基板１０６の貫通孔部１６１Ａ周りに形成した導体配線１６１と、金属端子１６５とを電気的に接続することができる。デバイス１１０は、金属端子１６５を用いて、外部の機器と電気的に接続することができる。デバイス１１０は、受光素子１０２からの信号を外部に出力する端子をインサート成形により樹脂材料に形成するデバイスと比較して、基板１０６に形成する導体配線１６１のパターンを比較的簡単に変更して形成することができる。
【０１０３】
本実施の形態のデバイス１１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求される発光素子１０１と受光素子１０２とを実装した支持体１０３と、光学部材１０４とで、支持体１０３と光学部材１０４との光学的な結合を行っている。また、デバイス１１０は、光学的な結合と比較的して、支持体１０３や光学部材１０４との位置合わせに比較的に高い精度が要求されない基板１０６に、光学部材１０４を固定している。デバイス１１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求されない基板１０６に、受光素子１０２側からの信号を外部に出力する導体配線１６１を有することで、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。言い換えれば、本実施の形態のデバイス１１０は、発光素子１０１と受光素子１０２を所定の間隔で保持する支持体１０３と、外部に信号を出力する導体配線１６１を有する基板１０６とを、位置合わせの精度に応じて機能分離している。
【０１０４】
したがって、本実施の形態のデバイス１１０では、導体配線１６１が形成された基板１０６を別の基板１０６に替えて構成するだけで、異なる実装形態のデバイス１１０を構成することができる。これにより、本実施の形態のデバイス１１０は、デバイス１１０を構成する部品の共通化を図り、搭載される機器に応じて、デバイス１１０の外部の機器側とデバイス１１０側との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。
【０１０５】
ところで、本実施の形態のデバイス１１０では、反射体１０８は、発光素子１０１からの赤外線を通過する第１開口部１８１Ａを備えている。反射体１０８は、受光素子１０２が受光する赤外線を通過する第２開口部１８２Ａを備えている。デバイス１１０は、透光性のカバー部材１０９により、第１開口部１８１Ａを閉塞している。デバイス１１０は、光学フィルタ１０５により、第２開口部１８２Ａを閉塞している。透光性のカバー部材１０９と光学フィルタ１０５とは、反射体１０８とカバー部材１０９と光学フィルタ１０５と光学部材１０４とで囲まれる空間１４０Ａ側から受光素子１０２側に気体が流れることを抑制することができる。なお、光学フィルタ１０５は透光性を有すると言えるので、カバー部材１０９は第１の透光性のカバー部材であり、光学フィルタ１０５は第２の透光性のカバー部材であると言える。
【０１０６】
本実施の形態のデバイス１１０では、受光素子１０２の構成を図示していないが、受光素子１０２は、たとえば、空洞部上に絶縁膜からなるメンブレンを備え、絶縁膜上に焦電材料を電極で挟んだ焦電素子を備える焦電型の赤外線センサの構成とすることができる。赤外線センサは、たとえば、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて適宜に構成することができる。
【０１０７】
本実施の形態のデバイス１１０と比較するカバー部材１０９を備えていないデバイスでは、第１開口部１８１Ａを介して、空間１４０Ａ側から受光素子１０２側に検出対象の気体が流れる虞がある。比較のためのデバイスでは、空間１４０Ａ側から受光素子１０２側に検出対象の気体が流れると、気体の圧力により赤外線センサのメンブレンが変形する虞がある。比較のためのデバイスは、赤外線センサのメンブレンが変形する場合、赤外線センサの検出誤差や赤外線センサの損傷が生ずる虞がある。
【０１０８】
本実施の形態のデバイス１１０は、受光素子１０２がメンブレンを備えた赤外線センサを用いた場合であっても、検出対象の気体の圧力により赤外線センサの検出誤差や赤外線センサの損傷が生ずることを、より抑制することが可能となる。
【０１０９】
なお、本実施の形態のデバイス１１０は、たとえば、エアコンディショナ、ガス検知警報器、車両の排ガス測定機やアルコール検知器などに搭載するガスセンサとして利用することができる。
【０１１０】
以下、本実施の形態のデバイス１１０の各構成について、より詳細に説明する。
【０１１１】
発光素子１０１は、赤外線を放射可能なものである。発光素子１０１は、半導体のベアチップを用いることができる。発光素子１０１は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。発光素子１０１は、たとえば、発光ダイオードチップ、半導体基板上に形成した抵抗素子やレーザダイオードなどを用いることができる。発光素子１０１は、検出対象の気体に吸収され易い波長の赤外線を放射することができる。発光素子１０１は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、基板１０６の配線と電気的に接続することができる。発光素子１０１は、半導体のベアチップを用いることで、パッケージ型の発光ダイオードを使用するデバイスと比較して、デバイス１１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【０１１２】
受光素子１０２は、赤外線を受光して電気信号に変換可能なものである。受光素子１０２は、半導体のベアチップを用いることができる。受光素子１０２は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。受光素子１０２は、たとえば、焦電素子やフォトダイオードチップが挙げられる。受光素子１０２は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、基板１０６上の配線と電気的に接続することができる。受光素子１０２は、半導体のベアチップを用いることで、パッケージ型のフォトダイオードを使用するデバイスと比較して、デバイス１１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【０１１３】
支持体１０３は、発光素子１０１と受光素子１０２とを一表面１３０Ａ側において、支持体１０３の一端側に支持可能なものである。支持体１０３は、枠状の外形形状で形成することができる。支持体１０３は、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａ内に、基板１０６に実装された電子部品１７１を収納することができる。支持体１０３は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂成形品を用いることができる。支持体１０３は、支持体１０３の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂を用いることができる。支持体１０３は、発光素子１０１を覆うように第１段部１３２Ａにカバー部材１０９を配置することができる。支持体１０３は、受光素子１０２を覆うように第２段部１３２Ｂに光学フィルタ１０５を配置することができる。支持体１０３は、枠状の支持体１０３における開口１３１Ａを覆うように、反射体１０８を配置することができる。反射体１０８は、反射鏡１４１ＡＢを介して、第１反射鏡１４１ＡＡ側から第３反射鏡１４１ＢＡ，１４１ＢＢ側に赤外線を導光するように反射する第５光路変更部を構成することができる。反射体１０８は、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａの一部を反射体１０８で塞ぐことができる。支持体１０３は、枠状の支持体１０３の開口１３１Ａを覆って、空間１４０Ａに赤外線を反射する反射体１０８を保持することで、光利用効率を高めることが可能となる。
【０１１４】
光学部材１０４は、発光素子１０１からの赤外線を受光素子１０２側に導光可能なものである。光学部材１０４は、検出対象の気体を導入可能な空間１４０Ａを介して支持体１０３の一表面１３０Ａ側を覆うことが可能なものである。光学部材１０４は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂形成品を用いることができる。光学部材１０４は、光学部材１０４の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂を用いることができる。光学部材１０４は、樹脂成形品を用いるものだけに限られず、金属材で形成することもできる。光学部材１０４は、樹脂成形品を用いれば、金属材で形成するものと比較して、精度のより高い外形形状に形成することができる。光学部材１０４は、樹脂成形品で形成する場合、光学部材１０４の外表面１４０Ｂを金属材料で被覆することが好ましい。光学部材１０４は、平面視において、光学部材１０４の外形寸法を、支持体１０３の外形寸法と等しい直方体形状に形成することができる。光学部材１０４は、支持体１０３を介して、光学部材１０４の凹所が基板１０６に対向するように基板１０６と固定可能としている。光学部材１０４は、光学部材１０４の厚み方向に貫通する通気孔１４２を備えることができる。光学部材１０４は、通気孔１４２を通して、検出対象の気体を空間１４０Ａに導入することができる。また、光学部材１０４は、通気孔１４２を通して、検出対象の気体を空間１４０Ａから導出することができる。光学部材１０４は、防塵フィルタ１１１で通気孔１４２を覆い塵埃などの外気以外の異物が通気孔１４２に進入することを抑制することが好ましい。通気孔１４２は、平面視において、たとえば、通気孔１４２の形状を矩形状とすることができる。通気孔１４２は、平面視において、通気孔１４２の形状を矩形状とするものだけに限られず、円形などの他の形状であってもよい。通気孔１４２は、１つだけに限られず、２つ以上であってもよい。
【０１１５】
光学部材１０４は、たとえば、第１反射鏡１４１ＡＡと、第２反射鏡たる反射鏡１４１ＡＢと、第３反射鏡１４１ＢＡ，１４１ＢＢと、第４反射鏡１４１Ｃと、を備えた構成とすることができる。光学部材１０４は、光学部材１０４の凹所の内面に金やアルミニウムなどの金属材料を蒸着やめっき処理により形成するものでもよい。
【０１１６】
第１反射鏡１４１ＡＡは、反射面が放物面形状のものだけに限定されない。第１反射鏡１４１ＡＡは、たとえば、平面状、球面形状や多角形面形状の反射面を有するものであってもよい。反射鏡１４１ＡＢは、反射面が平滑な平面形状のものだけに限定されない。反射鏡１４１ＡＢは、たとえば、放物面状、球面形状や多角形面形状の反射面を有するものであってもよい。第３反射鏡１４１ＢＡ，１４１ＢＢは、反射面が放物面形状のものだけに限定されない。第３反射鏡１４１ＢＡ，１４１ＢＢは、たとえば、平面状、球面形状や多角形面形状の反射面を有するものであってもよい。デバイス１１０は、第３反射鏡１４１ＢＡ，１４１ＢＢの反射面を凹曲面とすれば、第３反射鏡１４１ＢＡ，１４１ＢＢの反射面で反射する光を集光させることができ、赤外線を効率よく受光素子１０２に受光させることができる。
【０１１７】
光学フィルタ１０５は、所定の波長帯域の赤外線が透過可能なものである。光学フィルタ１０５は、発光素子１０１から放射される赤外線の波長を含む波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。光学フィルタ１０５は、たとえば、誘電体膜の多層構造により形成した干渉フィルタを用いることができる。光学フィルタ１０５は、光学フィルタ１０５の基材として、Ｇｅ、Ｓｉなどの半導体材料やメタクリル樹脂を用いることができる。光学フィルタ１０５は、支持体１０３の第２段部１３２Ｂに配置することができる。光学フィルタ１０５は、接合材（図示していない）により、支持体１０３の第２段部１３２Ｂ上に固定してもよい。また、光学フィルタ１０５は、接合材により、反射体１０８に固定してもよい。さらに、光学フィルタ１０５は、接合材により、受光素子１０２に取り付けてもよい。接合材は、たとえば、低融点ガラス、低融点合金や樹脂材などを用いることができる。
【０１１８】
基板１０６は、支持体１０３を介して、光学部材１０４を接合可能なものである。基板１０６は、たとえば、基板１０６の外形形状が矩形平板状のものを用いることができる。基板１０６は、矩形平板状のものだけに限られず、円形平板状や多角形平板状など種々の形状のものを利用することができる。基板１０６は、たとえば、ガラスエポキシ樹脂基板やセラミック多層基板などを利用することができる。基板１０６は、たとえば、信号処理回路部１０７を構成する電子部品１７１を実装することができる。基板１０６は、配線を備えている。基板１０６は、配線と電気的に接続可能な導体配線１６１を備えている。導体配線１６１は、受光素子１０２からの信号を出力可能なように、受光素子１０２および信号処理回路部１０７を構成する電子部品１７１側と配線を用いて電気的に接続することができる。
【０１１９】
基板１０６は、基板１０６を貫通する貫通孔部１６１Ａを備えている。基板１０６は、金属端子１６５を貫通孔部１６１Ａに挿通して、半田（図示していない）などにより、貫通孔部１６１Ａ周りの導体配線１６１と、金属端子１６５とを電気的に接続することができる。デバイス１１０は、金属端子１６５を用いて、外部の機器の配線基板（図示していない）に実装することができる。同様に、デバイス１１０では、金属端子１６５の代わりに、絶縁材料で成形したコネクタ本体１６７にコンタクトピン１６８を装填するレセプタクル１６６を備えた構成とすることができる（図２６を参照）。デバイス１１０は、レセプタクル１６６のコンタクトピン１６８を導体配線１６１と電気的に接続させる。デバイス１１０は、レセプタクル１６６を介して、導体配線１６１と機器側の配線基板と電気的に接続するプラグとを電気的に接続させることができる。また、デバイス１１０は、金属端子１６５の代わりに、表面実装型のレセプタクル１６９を図２７に示す基板１０６の導体配線１６１上に半田などを用いて表面実装してもよい（図２８を参照）。デバイス１１０は、金属端子１６５、レセプタクル１６６やレセプタクル１６９を用いて、機器側の配線基板と電気的に接続することができる。なお、デバイス１１０は、外部の機器の配線基板（図示していない）に螺子などで固定するための螺子孔１６０Ｃを好適に設けることができる。
【０１２０】
信号処理回路部１０７は、発光素子１０１を制御して、発光素子１０１が赤外線を放射するように構成している。信号処理回路部１０７は、赤外線を受光した受光素子１０２が出力する信号を信号処理するように構成している。信号処理回路部１０７は、受光素子１０２が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のサンプリングや信号のアナログ・デジタル変換などの信号処理を行ってもよい。また、信号処理回路部１０７は、信号の演算処理、信号の補正処理や検出対象の気体が異常濃度であることを判定する判定処理などの信号処理を行ってもよい。信号処理回路部１０７は、集積回路などの電子部品１７１により構成することができる。
【０１２１】
反射体１０８は、空間１４０Ａに赤外線を反射可能なものである。反射体１０８は、金属材料の板材で平板状に構成することができる。反射体１０８は、反射体１０８の材料として、たとえば、アルミニウムなどの金属材を用いることができる。反射体１０８は、金属材であり、光学部材１０４の金属材料の金属部と電気的に接続することができる。反射体１０８は、光学部材１０４と対向する面側を平滑面として、赤外線が反射可能な第５光路変更部を構成することができる。反射体１０８は、金属材だけに限られず、樹脂成形品であってもよい。反射体１０８は、樹脂材料の成形品に金やアルミニウムなどの金属材料を蒸着やめっき処理することで平板状に形成するものでもよい。
【０１２２】
（実施の形態５）
本実施の形態のデバイス１１０は、図１９Ａおよび図１９Ｂに示す実施の形態４と光学部材１０４の形状を変更し光学フィルタ１０５の配置を異らせた点が主として相違する。なお、実施の形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
【０１２３】
本実施の形態のデバイス１１０は、たとえば、図２９に示すように、反射鏡１４１ＡＢと第３反射鏡１４１ＢＡとの間の光学部材１０４に第１の光学フィルタ１５１を設けている。同様に、デバイス１１０は、反射鏡１４１ＡＢと第３反射鏡１４１ＢＢとの間の光学部材１０４に第２の光学フィルタ１５２を設けている。すなわち、光学フィルタ１０５は、図３０Ａおよび図３０Ｂに示すように、発光素子１０１からの赤外線を受光素子１０２側に導光する光路（図３０Ａおよび図３０Ｂの矢印を参照）上に配置できればよい。なお、図３０Ａは、デバイス１１０における図２９のＸＸ断面に対応した断面図を示している。また、図３０Ｂは、デバイス１１０における図２９のＹＹ断面に対応した断面図を示している。
【０１２４】
本実施の形態のデバイス１１０では、光学部材１０４の第１の受光素子１２１と第２の受光素子１２２がそれぞれ受光する赤外線の光路を分離する分離壁１４６を備えている。分離壁１４６は、光学部材１０４の第１の受光素子１２１と第２の受光素子１２２とがそれぞれ受光する赤外線の散乱などにより、互いに受光する赤外線に影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。本実施の形態のデバイス１１０は、光学部材１０４の分離壁１４６が第１の光学フィルタ１５１および第２の光学フィルタ１５２を保持している。
【０１２５】
（実施の形態６）
本実施の形態のデバイス１１０は、図１９Ａおよび図１９Ｂに示す実施の形態４の１つの発光素子１０１に対し、光学フィルタ１０５と受光素子１０２との組を一対で設ける代わりに、発光素子１０１に対し光学フィルタ１０５と受光素子１０２との組を３つ以上で備えた点が相違する。なお、実施の形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
【０１２６】
本実施の形態のデバイス１１０では、実施の形態４と同様に、光学フィルタ１０５は、検出対象の気体が吸収する波長帯域の赤外線を透過域に含む第１の光学フィルタ１５１と、第１の光学フィルタ１５１とは異なる透過域を含む第２の光学フィルタ１５２とを備えている。受光素子１０２は、第１の光学フィルタ１５１を透過する赤外線を光電変換する第１の受光素子１２１と、第２の光学フィルタ１５２を透過する赤外線を光電変換する第２の受光素子１２２とを備えている。さらに、本実施の形態のデバイス１１０では、図３１や図３２で示すように、光学フィルタ１０５は、第１の光学フィルタ１５１および第２の光学フィルタ１５２とは異なる透過域を含む第３の光学フィルタ１５３を備えている。受光素子１０２は、第３の光学フィルタ１５３を透過する赤外線を光電変換する第３の受光素子１２３を備えている。光学部材１０４は第３反射鏡１４１ＢＡおよび１４１ＢＢを備えている。さらに、本実施の形態のデバイスでは、図３１に示すように、光学部材１０４は第３反射鏡１４１ＢＣを備えている。
【０１２７】
これにより、本実施の形態のデバイス１１０は、複数種のガスの検出を行うことができる。実施の形態４のデバイス１１０は、外気に含まれる１種類の気体の濃度を検出するガスセンサを例示したが、受光素子１０２と光学フィルタ１０５との組を複数組備えていれば、それぞれの組毎に異なる種類の気体の濃度を検出するガスセンサを実現することができる。本実施の形態のデバイス１１０は、受光素子１０２と光学フィルタ１０５との組を３つ以上に備え、各受光素子１０２それぞれの出力により、異なる種類の気体の濃度を検出することが可能となる。
【０１２８】
本実施の形態のデバイス１１０は、ガス検出用の受光素子１０２として、第１の受光素子１２１を備えている。デバイス１１０は、ガス検出用の受光素子１０２として、第２の受光素子１２２を備えている。本実施の形態のデバイス１１０は、各光学フィルタ１０５それぞれが所定の波長を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。本実施の形態のデバイス１１０は、ガス検出用の受光素子１０２と光学フィルタ１０５との組を複数備えることで、複数種のガスを検出することが可能となる。本実施の形態のデバイス１１０は、外気に含まれる複数種類の気体から異なる２種類の気体の濃度をそれぞれ独立して検出することが可能となる。本実施の形態のデバイス１１０は、２種類の気体のうち、第１気体（たとえば、一酸化炭素など）と第２気体(たとえば、窒素酸化物など)との両方のガスを同時に検出することが可能となる。また、本実施の形態のデバイス１１０は、第１気体および第２気体のいずれの気体も吸収のない帯域を透過する第３の光学フィルタ１５３を設けている。第３の受光素子１２３は、第３の光学フィルタ１５３を透過した赤外線を受光して、光電変換した信号を信号処理回路部１０７に出力する。信号処理回路部１０７は、第３の受光素子１２３から出力された信号により、発光素子１０１の初期からの信号の変化率を計測する。デバイス１１０は、発光素子１０１の初期からの信号の変化率を計測した信号処理回路部１０７が、第１の受光素子１２１の出力および第２の受光素子１２２の出力をそれぞれ補正する。デバイス１１０は、第１の受光素子１２１と第２の受光素子１２２とが出力した信号をそれぞれ補正することで、発光素子１０１の経時劣化などの影響を排除して測定精度をより高めることが可能となる。
【０１２９】
（実施の形態７）
以下では、本実施の形態のデバイス２１０を図３３ないし図３５を用いて説明する。
【０１３０】
図３３および図３４は、それぞれ実施の形態７のデバイス２１０を示す断面説明図および要部を示す平面図である。本実施の形態のデバイス２１０は、気体検出装置である。デバイス２１０は、発光素子２０１と、受光素子２０２と、信号処理回路部２０７と、光学部材２０４および基板２０６を有している。信号処理回路部２０７は受光素子２０２が出力する信号を信号処理する。光学部材２０４は発光素子２０１および受光素子２０２を覆う。基板２０６は発光素子２０１と、受光素子２０２と、信号処理回路部２０７および光学部材２０４を搭載する。基板２０６は受光素子２電気的に接続する導体配線２６１を有している。
【０１３１】
これにより、本実施の形態のデバイス２１０は、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。
【０１３２】
本実施の形態のデバイス２１０は、赤外線を放射する発光素子２０１と、赤外線を光電変換する受光素子２０２とを備えている。デバイス２１０は、発光素子２０１が放射する赤外線を受光素子２０２に導光する光学部材２０４を備えている。デバイス２１０は、発光素子２０１からの赤外線を受光素子２０２側に導光する光路（図３３の一点鎖線の矢印を参照）上に配置された光学フィルタ２０５を備えている。
【０１３３】
発光素子２０１と受光素子２０２とは、基板２０６の一表面２６０Ａ側に設けている。基板２０６は、受光素子２０２側からの信号を外部に出力する導体配線２６１を有している。光学部材２０４は、検出対象の気体を導入可能な空間２４０Ａを介して、基板２０６の一表面２６０Ａ側に設けている。光学部材２０４は、基板２０６の一表面２６０Ａと垂直方向に沿って放射される発光素子２０１からの赤外線を一表面２６０Ａと対向する対向面側で反射して、基板２０６の一表面２６０Ａ側の受光素子２０２に導光させる第１反射鏡２４１Ｂを有している。基板２０６は、赤外線を反射する反射体２０８を一表面２６０Ａ側に備えている。反射体２０８は、発光素子２０１からの赤外線が通過する第１開口部２８１Ａを備えている。反射体２０８は、第１開口部２８１Ａの周部に第２反射鏡２８０ＡＡを設けている。第２反射鏡２８０ＡＡは、一表面２６０Ａと垂直方向に沿った方向に赤外線を集光する。反射体２０８は、対向面で反射された赤外線が通過する第２開口部２８２Ａを備えている。反射体２０８は、第２開口部２８２Ａの周部に第３反射鏡２８０ＡＣを設けている。第３反射鏡２８０ＡＣは、受光素子２０２に赤外線を集光する。これにより、本実施の形態のデバイス２１０は、より気体の検出精度を高くすることが可能となる。
【０１３４】
ところで、デバイス２１０では、検出対象の気体ごとに気体が吸収する赤外線の吸収波長が異なる。また、デバイス２１０では、検出対象の気体ごとに気体が赤外線を吸収する赤外線の吸収率も異なる場合がある。さらに、デバイス２１０では、使用用途などに応じて、検出対象の気体の種類ごとに求められる検出精度が異なる場合もある。本実施の形態のデバイス２１０は、検出対象の気体に応じて、光学部材２０４を選択することができる。本実施の形態のデバイス２１０は、光学部材２０４を変更するだけで、赤外線を導光する光路長を変えることができる。したがって、本実施の形態のデバイス２１０は、光学部材２０４を変更するだけで、検出対象の気体における赤外線の吸収しやすさなどに応じた光路長を選択することが可能となる。本実施の形態のデバイス２１０は、光学部材２０４や光学フィルタ２０５を変更するだけで、異なる検出対象の気体を検出する検出精度を向上させることが可能となる。また、本実施の形態のデバイス２１０は、検出対象の気体の種類にかかわらずデバイス２１０を構成する部品を共通化することが可能となる。デバイス２１０は、検出対象の気体の種類に係らずデバイス２１０を構成する複数の部品を共通化することにより、デバイス２１０の製造コストを抑制することが可能となる。
【０１３５】
以下、より具体的な本実施の形態のデバイス２１０の構成について説明する。
【０１３６】
本実施の形態のデバイス２１０は、基板２０６上に赤外線を放射する発光素子２０１を実装している。デバイス２１０は、基板２０６上に赤外線を光電変換する受光素子２０２を実装している。基板２０６は、矩形平板状としている（図３４を参照）。基板２０６は、ガラスエポキシ樹脂基板を用いて構成している。基板２０６は、基板２０６の一表面２６０Ａに導体パターンの配線２６３を有している。デバイス２１０は、基板２０６の一表面２６０Ａと反対の他表面２６０Ｂ上に電子部品２７１を実装している。電子部品２７１は、半田（図示していない）により基板２０６の他表面２６０Ｂ側の配線（図示していない）と電気的に接続している。基板２０６の他表面２６０Ｂ側の配線は、基板２０６の一表面２６０Ａ側の配線２６３と貫通孔配線（図示していない）などを介して電気的に接続させている。本実施の形態のデバイス２１０では、１つの電子部品２７１しか図示していないが、複数個の電子部品２７１を基板２０６に実装させることができる。電子部品２７１は、基板２０６に形成した配線を用いて、複数個の電子部品２７１同士を電気的に接続することもできる。電子部品２７１は、信号処理回路部２０７を構成している。デバイス２１０は、複数個の電子部品２７１を用いて信号処理回路部２０７を構成してもよい。信号処理回路部２０７は、発光素子２０１を制御して、発光素子２０１が赤外線を放射するように構成している。信号処理回路部２０７は、赤外線を受光した受光素子２０２が出力する信号を信号処理するように構成している。信号処理回路部２０７は、たとえば、受光素子２０２が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のサンプリング、信号のアナログ・デジタル変換などの信号処理を行う。また、信号処理回路部２０７は、たとえば、信号の演算処理、信号の補正処理や検出対象の気体が異常濃度であることを判定する判定処理などの信号処理を行う。すなわち、基板２０６は、受光素子２０２が出力する信号を信号処理する電子部品２７１を実装している。本実施の形態のデバイス２１０は、信号処理回路部２０７を構成する電子部品２７１を保護する保護カバー２１４で覆っている。保護カバー２１４は、信号処理回路部２０７を構成する電子部品２７１を覆って基板２０６の他表面２６０Ｂ側に固定している。
【０１３７】
デバイス２１０は、ダイボンド材（図示していない）により、基板２０６の一表面２６０Ａに発光素子２０１を実装している。デバイス２１０は、金属ワイヤ２１２をワイヤボンディングすることなどにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３側と発光素子２０１とを電気的に接続している（図３４を参照）。発光素子２０１は、赤外線を発光可能な発光ダイオードを用いている。発光ダイオードは、半導体のベアチップとしている。発光素子２０１は、検出対象の気体に吸収され易い波長の赤外線を発光する。検出対象の気体は、たとえば、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンや窒素酸化物などとすることができる。発光素子２０１は、基板２０６の一表面２６０Ａに実装することにより、基板２０６の他表面２６０Ｂに構成する信号処理回路部２０７側と、互に熱的な影響が生ずることを抑制することが可能となる。
【０１３８】
デバイス２１０は、ダイボンド材（図示していない）により、基板２０６の一表面２６０Ａに受光素子２０２を実装している。デバイス２１０は、金属ワイヤ２１２のワイヤボンディングにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３と受光素子２０２とを電気的に接続している。受光素子２０２は、赤外線を受光可能な赤外線センサを用いている。赤外線センサは、焦電素子により構成している。赤外線センサは、半導体のベアチップとしている。基板２０６は、発光素子２０１と受光素子２０２とを所定の間隔を離して基板２０６の一表面２６０Ａ側に設けている。
【０１３９】
基板２０６は、発光素子２０１と受光素子２０２とを覆うように、基板２０６の一表面２６０Ａ側に反射体２０８を備えている。本実施の形態のデバイス２１０では、反射体２０８は、有底角筒状に形成している。反射体２０８は、有底角筒状の内底面に発光素子２０１からの赤外線が通過する第１開口部２８１Ａを備えている。第１開口部２８１Ａは、基板２０６の一表面２６０Ａと垂直方向に沿って一表面２６０Ａから離れるにつれ広がる回転放物面形状をしている。反射体２０８は、第１開口部２８１Ａの周部に第２反射鏡２８０ＡＡを設けている。第２反射鏡２８０ＡＡは、第２反射鏡２８０ＡＡの焦点を発光素子２０１に合わせている。第２反射鏡２８０ＡＡは、一表面２６０Ａと垂直方向に沿った方向に赤外線を集光する。また、反射体２０８は、有底角筒状の内底面に赤外線が通過する第２開口部２８２Ａを備えている。第２開口部２８２Ａは、基板２０６の一表面２６０Ａと垂直方向に沿って一表面２６０Ａから離れるにつれ広がる回転放物面形状をしている。反射体２０８は、光学部材２０４の対向面で反射された発光素子２０１からの赤外線を通過させることができる。反射体２０８は、第２開口部２８２Ａの周部に第３反射鏡２８０ＡＣを設けている。第３反射鏡２８０ＡＣは、第３反射鏡２８０ＡＣの焦点を受光素子２０２に合わせている。第３反射鏡２８０ＡＣは、受光素子２０２に赤外線を集光する。反射体２０８は、第１開口部２８１Ａを透光性のカバー部材２０９で閉塞している。反射体２０８は、有底角筒状の反射体２０８における外底面に収納凹部２８０Ｄを備えている。反射体２０８は、発光素子２０１を覆うように、カバー部材２０９を収納凹部２８０Ｄに収納している。
【０１４０】
反射体２０８は、第２開口部２８２Ａを光学フィルタ２０５で閉塞している。光学フィルタ２０５は、発光素子２０１から放射される赤外線の波長のうち、所定の波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成することができる。反射体２０８は、受光素子２０２を覆うように、光学フィルタ２０５を反射体２０８の収納凹部２８０Ｄに収納している。反射体２０８は、樹脂成形品により形成することができる。
【０１４１】
本実施の形態のデバイス２１０は、反射体２０８を載置した基板２０６の一表面２６０Ａを覆う光学部材２０４を備えている。光学部材２０４は、有底角筒状の外形形状をしている。光学部材２０４は、金属材で形成している。光学部材２０４は、金属材の金属材料として、たとえば、アルミニウム、ステンレスや銅などを用いることができる。光学部材２０４は、金属板を押し圧加工することにより形成することができる。光学部材２０４は、発光素子２０１および受光素子２０２を実装する基板２０６の一表面２６０Ａ側を覆うカバーを構成している。光学部材２０４は、平面視において、内形寸法が反射体２０８の外形寸法より若干大きい有底角筒状としている。光学部材２０４は、基板２０６側に開口する凹所を備えている。デバイス２１０は、光学部材２０４の凹所が検出対象の気体を導入可能な空間２４０Ａを構成する。
【０１４２】
光学部材２０４は、図３３に示すように、有底角筒状の内底面が基板２０６の一表面２６０Ａと対向する対向面側となるように基板２０６に設けている。光学部材２０４は、有底角筒状の内底面側に赤外線を所定の方向に反射する第１反射鏡２４１Ｂを備えている。第１反射鏡２４１Ｂは、基板２０６の一表面２６０Ａと垂直方向に沿って放射される発光素子２０１からの赤外線を一表面２６０Ａと対向する対向面側で反射して基板２０６の一表面２６０Ａ側の受光素子２０２に導光する。光学部材２０４は、光学部材２０４を構成する金属材と、第１反射鏡２４１Ｂとを別途に形成している。光学部材２０４は、光学部材２０４を構成する金属材と、第１反射鏡２４１Ｂとを一体的に形成してもよい。本実施の形態のデバイス２１０では、第１反射鏡２４１Ｂは、第１反射部位２４１ＢＡと、第２反射部位２４１ＢＢとで構成している。第１反射部位２４１ＢＡは、たとえば、三角柱形状の金属材により形成することができる。同様に、第２反射部位２４１ＢＢは、たとえば、三角柱形状の金属材により形成することができる。第１反射部位２４１ＢＡと、第２反射部位２４１ＢＢとは、対向配置して設けている。第１反射部位２４１ＢＡは、発光素子２０１に対向して設けている。第２反射部位２４１ＢＢは、受光素子２０２に対向して設けている。第１反射鏡２４１Ｂは、第１反射部位２４１ＢＡと第２反射部位２４１ＢＢとを別途に形成したものを用いて構成している。第１反射鏡２４１Ｂは、第１反射部位２４１ＢＡと第２反射部位２４１ＢＢとが一体的となったものを用いて構成してもよい。光学部材２０４は、基板２０６の一表面２６０Ａと対向する対向面側に、発光素子２０１からの赤外線を再び基板２０６の一端側に反射する反射鏡として第１反射鏡２４１Ｂを備えている。第１反射鏡２４１Ｂは、光学部材２０４の光路変更部を構成している。光学部材２０４は、光学部材２０４の凹所の底面に、第１反射部位２４１ＢＡ側から第２反射部位２４１ＢＢ側に赤外線を導光するように反射可能としている。
【０１４３】
第１反射部位２４１ＢＡは、平滑な平面形状の反射面を備えた構成とすることができる。第１反射部位２４１ＢＡは、発光素子２０１から放射される赤外線の光路を基板２０６の厚み方向と垂直方向に沿った所定の方向へ変更する。第２反射部位２４１ＢＢは、第１反射部位２４１ＢＡと対向して配置しており、平滑な平面形状の反射面を備えた構成とすることができる。第２反射部位２４１ＢＢは、第１反射部位２４１ＢＡで光路が変更された赤外線の光路を受光素子２０２の受光面と交差する方向へ変更する。デバイス２１０は、図３３で示すように、発光素子２０１から受光素子２０２への赤外線の光路（図３３中の一点鎖線を参照）を光学部材２０４がＣ字状に変更する。
【０１４４】
本実施の形態のデバイス２１０は、光学部材２０４に第１反射鏡２４１Ｂを備えておらず、発光素子２０１からの赤外線を対向する受光素子２０２側に直線状に照射させる光路を形成する光学部材を備えた比較のためのデバイスと比較して、小型化することが容易となる。本実施の形態のデバイス２１０は、光学部材２０４が第１反射鏡２４１Ｂを備え、赤外線の光路を第１反射鏡２４１Ｂで折り返す分だけ、直線状に照射させる光路の光学部材を備えた上記デバイスと比較して、光路の面積を小さくすることが可能となる。
【０１４５】
光学部材２０４は、第１反射鏡２４１Ｂを備えることで、発光素子２０１が放射する赤外線を受光素子２０２側に導光することができる。光学部材２０４は、光学部材２０４の厚み方向に貫通する通気孔２４２を備えている。通気孔２４２は、たとえば、矩形状とすることができる。光学部材２０４は、通気孔２４２を通して検出対象の気体を空間２４０Ａに導入可能としている。光学部材２０４は、光学部材２０４の通気孔２４２を覆うように、防塵フィルタ２１１を光学部材２０４の収納凹部２４２Ａに設けている。防塵フィルタ２１１は、塵埃などの異物が通気孔２４２に進入することを抑制する。防塵フィルタ２１１は、図示していない接着材により、収納凹部２４２Ａに固定している。
【０１４６】
本実施の形態のデバイス２１０は、反射体２０８を基板２０６に位置決めして設けている。デバイス２１０は、反射体２０８の嵌合突起（図示していない）と基板２０６の孔部２６３Ａとを嵌め合わせることにより、反射体２０８と基板２０６との位置決めを可能としている。デバイス２１０は、反射体２０８の嵌合突起（図示していない）と基板２０６の孔部２６３Ａとを嵌め合わせることにより、発光素子２０１と第１開口部２８１Ａとの位置合わせを容易にしている。デバイス２１０は、反射体２０８の嵌合突起（図示していない）と孔部２６３Ａにより、受光素子２０２と第２開口部２８２Ａとの位置合わせを容易にしている。
【０１４７】
デバイス２１０は、基板２０６に反射体２０８を載置することで、第１開口部２８１Ａを介して、発光素子２０１の赤外線を通過可能とすることができる。本実施の形態のデバイス２１０は、基板２０６に反射体２０８を載置することで、第２開口部２８２Ａを通過する赤外線を受光素子２０２に受光させることが可能としている。
【０１４８】
デバイス２１０は、光学部材２０４を基板２０６上の反射体２０８に嵌合させることで、反射体２０８と、光学部材２０４とを位置決め可能としている。デバイス２１０は、光学部材２０４と反射体２０８との嵌合により、発光素子２０１と第１反射鏡２４１Ｂとの位置合わせを容易にしている。デバイス２１０は、光学部材２０４と反射体２０８との嵌合により、第１反射鏡２４１Ｂと受光素子２０２との位置合わせを容易にしている。
【０１４９】
光学部材２０４は、光学部材２０４の基板２０６側に突出する直方体状の突起（図示していない）を有している。デバイス２１０は、光学部材２０４の突起を基板２０６の挿通孔２６２Ａに挿入することで、反射体２０８を覆って、光学部材２０４を基板２０６に設けている。デバイス２１０は、光学部材２０４の突起を基板２０６の挿通孔２６２Ａに挿入した状態で、光学部材２０４を基板２０６に固定している。
【０１５０】
デバイス２１０は、通気孔２４２を通して、光学部材２０４と光学フィルタ２０５と反射体２０８とカバー部材２０９とで囲まれる空間２４０Ａに外気を導入可能としている。デバイス２１０は、発光素子２０１から放射される赤外線のうち、光学フィルタ２０５を透過して受光素子２０２で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて減少する。デバイス２１０は、検出対象の気体の濃度が低ければ、受光素子２０２で受光する赤外線量が発光素子２０１から放射される赤外線の赤外線量に近く、検出対象の気体の濃度が高ければ、受光素子２０２で受光する赤外線量がより少なくなる。
【０１５１】
デバイス２１０は、赤外線の受光量に応じた受光素子２０２からの信号を信号処理回路部２０７が信号処理する。デバイス２１０は、光学部材２０４の空間２４０Ａにおける検出対象の気体の濃度を検出することができる。本実施の形態のデバイス２１０では、受光素子２０２からの信号の信号レベルに基づいて検出対象の気体の濃度を信号処理回路部２０７が演算する。信号処理回路部２０７は、受光素子２０２からの信号の信号レベルに基づいて検出対象の気体の濃度を演算する。
【０１５２】
本実施の形態のデバイス２１０では、基板２０６は、基板２０６の配線２６３と受光素子２０２からの信号を外部に出力する導体配線２６１とを一表面２６０Ａ側に設けている。導体配線２６１は、配線２６３と電気的に接続している。基板２０６は、表面実装型のレセプタクル２６９を基板２０６の導体配線２６１上に半田などを用いて表面実装している。デバイス２１０は、レセプタクル２６９に接続するプラグ２６９Ａからの出力線２６９Ｂを介して、外部の機器側の配線基板（図示していない）と電気的に接続することができる。なお、デバイス２１０は、機器の配線基板に螺子などで固定するための螺子孔２６０Ｃを基板２０６に設けることができる。
【０１５３】
次に、本実施の形態のデバイス２１０の製造方法を説明する。
【０１５４】
まず最初に、デバイス２１０の製造方法は、基板２０６の他表面２６０Ｂに電子部品２７１を実装する。デバイス２１０の製造方法は、リフロー半田などにより、信号処理回路部２０７を構成する電子部品２７１を基板２０６の他表面２６０Ｂ側の配線上に半田付けする。基板２０６は、電子部品２７１を実装した領域を囲むように、保護カバー２１４で覆う。
【０１５５】
デバイス２１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、発光素子２０１を基板２０６の一表面２６０Ａに実装する。同様に、デバイス２１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、受光素子２０２を基板２０６の一表面２６０Ａに実装する。デバイス２１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３側と、発光素子２０１とを金属ワイヤ２１２で電気的に接続する。デバイス２１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３側と、受光素子２０２とを金属ワイヤ２１２で電気的に接続する。
【０１５６】
デバイス２１０の製造方法は、反射体２０８の基板２０６側に突出する嵌合突起（図示していない）を、基板２０６の孔部２６３Ａ（図３４を参照）に挿入することで、反射体２０８と基板２０６との位置合わせを行う。デバイス２１０の製造方法は、反射体２０８と基板２０６との位置合わせを行うことで、第１開口部２８１Ａと発光素子２０１との位置を合わせることができる。また、デバイス２１０の製造方法は、反射体２０８と基板２０６との位置合わせを行うことで、第２開口部２８２Ａと受光素子２０２との位置を合わせることができる。デバイス２１０の製造方法は、発光素子２０１を覆うように、反射体２０８の収納凹部２８０Ｄにカバー部材２０９を配置する。同様に、デバイス２１０の製造方法は、受光素子２０２を覆うように、反射体２０８の収納凹部２８０Ｄに光学フィルタ２０５を配置する。
【０１５７】
次に、デバイス２１０の製造方法は、光学フィルタ２０５やカバー部材２０９が配置された反射体２０８を覆うように光学部材２０４を配置する。デバイス２１０の製造方法は、基板２０６上に反射体２０８を配置した後、光学部材２０４の基板２０６側に突出する突起を基板２０６の挿通孔２６２Ａに挿入することで、光学部材２０４を基板２０６に被せる（図３４および図３５を参照）。デバイス２１０の製造方法は、接着材などにより、光学部材２０４の突起と挿通孔２６２Ａ周りの基板２０６とを固着する。
【０１５８】
ところで、本実施の形態のデバイス２１０では、反射体２０８は、発光素子２０１からの赤外線を通過する第１開口部２８１Ａを備えている。反射体２０８は、受光素子２０２が受光する赤外線を通過する第２開口部２８２Ａを備えている。デバイス２１０は、透光性のカバー部材２０９により、第１開口部２８１Ａを閉塞している。デバイス２１０は、光学フィルタ２０５により、第２開口部２８２Ａを閉塞している。デバイス２１０では、光学フィルタ２０５は、光学部材２０４における空間２４０Ａ側から受光素子２０２側に気体が流れることを抑制することができる。同様に、カバー部材２０９は、光学部材２０４における空間２４０Ａ側から受光素子２０２側に気体が流れることを抑制することができる。なお、光学フィルタ２０５は透光性を有すると言えるので、カバー部材２０９は第１の透光性のカバー部材であり、光学フィルタ２０５は第２の透光性のカバー部材であると言える。
【０１５９】
本実施の形態のデバイス２１０では、受光素子２０２の構成を図示していないが、受光素子２０２は、たとえば、空洞部上に絶縁膜からなるメンブレンを備え、絶縁膜上に焦電材料を電極で挟んだ焦電素子を備える焦電型の赤外線センサの構成とすることができる。赤外線センサは、たとえば、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて適宜に構成することができる。
【０１６０】
本実施の形態のデバイス２１０と比較するカバー部材２０９を備えていないデバイスでは、第１開口部２８１Ａを介して、空間２４０Ａ側から受光素子２０２側に検出対象の気体が流れる虞がある。同様に、本実施の形態のデバイス２１０と比較する光学フィルタ２０５を第２開口部２８２Ａに備えていないデバイスでは、第２開口部２８２Ａを介して、空間２４０Ａ側から受光素子２０２側に検出対象の気体が流れる虞がある。比較のためのデバイスでは、空間２４０Ａ側から受光素子２０２側に検出対象の気体が流れると、気体の圧力により赤外線センサのメンブレンが変形する虞がある。比較のためのデバイスは、赤外線センサのメンブレンが変形する場合、赤外線センサの検出誤差や赤外線センサの損傷が生ずる虞がある。
【０１６１】
本実施の形態のデバイス２１０は、受光素子２０２がメンブレンを備えた赤外線センサを用いた場合であっても、検出対象の気体の圧力により赤外線センサの検出誤差や赤外線センサの損傷が生ずることを、より抑制することが可能となる。
【０１６２】
なお、本実施の形態のデバイス２１０は、たとえば、エアコンディショナ、ガス検知警報器、車両の排ガス測定機やアルコール検知器などに搭載するガスセンサとして利用することができる。
【０１６３】
以下、本実施の形態のデバイス２１０の各構成について、より詳細に説明する。
【０１６４】
発光素子２０１は、赤外線を放射可能なものである。発光素子２０１は、半導体のベアチップを用いることができる。発光素子２０１は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。発光素子２０１は、たとえば、発光ダイオードチップ、半導体基板上に形成した抵抗素子やレーザダイオードなどを用いることができる。発光素子２０１は、検出対象の気体に吸収され易い波長の赤外線を放射することができる。発光素子２０１は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、基板２０６の配線２６３と電気的に接続することができる。発光素子２０１は、半導体のベアチップを用いることで、パッケージ型の発光ダイオードを使用するデバイスと比較して、デバイス２１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【０１６５】
受光素子２０２は、赤外線を受光して電気信号に変換可能なものである。受光素子２０２は、半導体のベアチップを用いることができる。受光素子２０２は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。受光素子２０２は、たとえば、焦電素子やフォトダイオードチップが挙げられる。受光素子２０２は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、基板２０６上の配線２６３と電気的に接続することができる。受光素子２０２は、半導体のベアチップを用いることで、パッケージ型のフォトダイオードを使用するデバイスと比較して、デバイス２１０全体の大きさを小型化することが可能となる。
【０１６６】
光学部材２０４は、発光素子２０１からの赤外線を受光素子２０２側に導光可能なものである。光学部材２０４は、検出対象の気体を導入可能な空間２４０Ａを介して基板２０６の一表面２６０Ａ側を覆うことが可能なものである。光学部材２０４は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂形成品を用いることができる。光学部材２０４は、光学部材２０４の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂を用いることができる。光学部材２０４は、樹脂成形品を用いるものだけに限られず、金属材で形成することもできる。光学部材２０４は、樹脂成形品を用いれば、金属材で形成するものと比較して、精度のより高い外形形状に形成することができる。光学部材２０４は、樹脂成形品で形成する場合、光学部材２０４の外表面２４０Ｂを金属材料で被覆することが好ましい。光学部材２０４は、平面視において、光学部材２０４の外形寸法を、反射体２０８の外形寸法と等しい矩形状に形成することができる。光学部材２０４は、反射体２０８を介して、光学部材２０４の凹所が基板２０６の一表面２６０Ａと対向するように基板２０６と固定可能としている。光学部材２０４は、光学部材２０４の厚み方向に貫通する通気孔２４２を備えることができる。光学部材２０４は、通気孔２４２を通して、検出対象の気体を空間２４０Ａに導入することができる。また、光学部材２０４は、通気孔２４２を通して、検出対象の気体を空間２４０Ａから導出することができる。光学部材２０４は、防塵フィルタ２１１で通気孔２４２を覆い塵埃などの外気以外の異物が通気孔２４２に進入することを抑制することが好ましい。通気孔２４２は、平面視において、たとえば、通気孔２４２の形状を矩形状とすることができる。通気孔２４２は、平面視において、通気孔２４２の形状を矩形状とするものだけに限られず、円形などの他の形状であってもよい。通気孔２４２は、２つだけに限られず、１つでもよい。また、通気孔２４２は、３つ以上であってもよい。
【０１６７】
光学部材２０４は、基板２０６の一表面２６０Ａと垂直方向に沿って放射される発光素子２０１からの赤外線を一表面２６０Ａと対向する対向面側で反射して基板２０６の一表面２６０Ａ側の受光素子２０２に導光する第１反射鏡２４１Ｂを備えている。光学部材２０４は、光学部材２０４の凹所を適宜の形状として第１反射鏡２４１Ｂを形成することができる。光学部材２０４は、光学部材２０４の外表面２４０Ｂを金属材料で被覆した樹脂成形品で構成することができる。光学部材２０４は、樹脂成形品の形状を適宜に構成することで第１反射鏡２４１Ｂを一体的に形成することもできる。光学部材２０４は、第１反射鏡２４１Ｂを形成するため、光学部材２０４の凹所の内面に金やアルミニウムなどの金属材料を蒸着やめっき処理を行ってもよい。第１反射鏡２４１Ｂは、反射面が平滑な平面形状のものだけに限定されない。第１反射鏡２４１Ｂは、たとえば、放物面状、球面形状や多角形面形状の反射面を有するものであってもよい。第１反射鏡２４１Ｂは、平面形状、放物面状、球面形状や多角形面形状の反射面を適宜に組み合わせて構成してもよい。
【０１６８】
光学フィルタ２０５は、所定の波長帯域の赤外線が透過可能なものである。光学フィルタ２０５は、発光素子２０１から放射される赤外線の波長を含む波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。光学フィルタ２０５は、たとえば、誘電体膜の多層構造により形成した干渉フィルタを用いることができる。光学フィルタ２０５は、光学フィルタ２０５の基材として、Ｇｅ、Ｓｉなどの半導体材料やメタクリル樹脂を用いることができる。光学フィルタ２０５は、反射体２０８の収納凹部２８０Ｄに収納することができる。光学フィルタ２０５は、接合材（図示していない）により、反射体２０８の収納凹部２８０Ｄ上に固定してもよい。また、光学フィルタ２０５は、接合材により、受光素子２０２に取り付けてもよい。接合材は、たとえば、低融点ガラス、低融点合金や樹脂材などを用いることができる。光学フィルタ２０５は、第２開口部２８２Ａを介して、光学部材２０４における空間２４０Ａ側から受光素子２０２側に気体が流れることを抑制することができる。同様に、光学フィルタ２０５は、第２開口部２８２Ａを介して、光学部材２０４における空間２４０Ａ側からの塵や水分などにより、発光素子２０１や受光素子２０２の光学特性が低下することを抑制することが可能となる。
【０１６９】
基板２０６は、受光素子２０２側からの信号を外部に出力可能なものである。基板２０６は、基板２０６の一表面２６０Ａ側に発光素子２０１と受光素子２０２とを設けている。基板２０６は、光学部材２０４を接合可能としている。基板２０６は、たとえば、基板２０６の外形形状が矩形平板状のものを用いることができる。基板２０６は、矩形平板状のものだけに限られず、円形平板状や多角形平板状など種々の形状のものを利用することができる。基板２０６は、たとえば、ガラスエポキシ樹脂基板やセラミック多層基板などを利用することができる。基板２０６は、たとえば、信号処理回路部２０７を構成する電子部品２７１を実装することができる。基板２０６は、配線２６３を備えている。基板２０６は、受光素子２０２および信号処理回路部２０７を構成する電子部品２７１側と配線２６３を用いて電気的に接続することができる。
【０１７０】
基板２０６は、受光素子２０２側からの信号を外部に出力する導体配線２６１を有している。基板２０６は、配線２６３を介して、受光素子２０２側と導体配線２６１とを電気的に接続させている。デバイス２１０は、表面実装型のレセプタクル２６９を基板２０６の導体配線２６１上に半田などを用いて表面実装することができる。デバイス２１０は、レセプタクル２６９を用いて、外部の機器の配線基板（図示していない）と電気的に接続することができる。また、デバイス２１０は、図３６に示すように、レセプタクル２６９の代わりに、金属端子２６５を利用して導体配線２６１と機器側の配線基板とを電気的に接続させることもできる。デバイス２１０は、金属端子２６５を用いる場合、基板２０６を貫通する貫通孔部（図示していない）に金属端子２６５を固定して構成することができる。基板２０６は、金属端子２６５を貫通孔部に挿通して、半田（図示していない）などにより、貫通孔部周りの導体配線２６１と、金属端子２６５とを電気的に接続することができる。
【０１７１】
同様に、デバイス２１０では、図３７に示すように、レセプタクル２６９の代わりに、絶縁材料で成形したコネクタ本体２６７にコンタクトピン２６８を装填するレセプタクル２６６を備えた構成とすることができる。デバイス２１０は、レセプタクル２６６のコンタクトピン２６８を導体配線２６１と電気的に接続させる。デバイス２１０は、レセプタクル２６６を介して、導体配線２６１と機器側の配線基板と電気的に接続するプラグとを電気的に接続させることができる。デバイス２１０は、金属端子２６５、レセプタクル２６６やレセプタクル２６９を用いて、機器側の配線基板と電気的に接続することができる。なお、デバイス２１０は、外部の機器の配線基板（図示していない）に螺子などで固定するための螺子孔２６０Ｃを好適に設けることができる。
【０１７２】
本実施の形態のデバイス２１０では、導体配線２６１が形成された基板２０６を、異なる配線パターンの導体配線２６１が形成された別の基板２０６に替えて構成するだけで、異なる実装形態のデバイス２１０を構成することができる。これにより、本実施の形態のデバイス２１０は、デバイス２１０を構成する部品の共通化を図り、搭載される機器に応じて、デバイス２１０の外部の機器側とデバイス２１０側との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。
【０１７３】
信号処理回路部２０７は、発光素子２０１を制御して、発光素子２０１が赤外線を放射するように構成している。信号処理回路部２０７は、赤外線を受光した受光素子２０２が出力する信号を信号処理するように構成している。信号処理回路部２０７は、受光素子２０２が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のサンプリングや信号のアナログ・デジタル変換などの信号処理を行ってもよい。また、信号処理回路部２０７は、信号の演算処理、信号の補正処理や検出対象の気体が異常濃度であることを判定する判定処理などの信号処理を行ってもよい。信号処理回路部２０７は、集積回路などの電子部品２７１により構成することができる。
【０１７４】
反射体２０８は、赤外線を反射可能なものである。反射体２０８は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂成形品を用いることができる。反射体２０８は、反射体２０８の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂を用いることができる。反射体２０８は、反射体２０８の外表面２８０Ｃを金属材料で被覆したものを用いることができる。反射体２０８は、樹脂材料の成形品に金やアルミニウムなどの金属材料を蒸着やめっき処理することができる。すなわち、反射体２０８は、反射体２０８の外表面２８０Ｃが金属材料で被覆された樹脂成形品を用いることができる。反射体２０８は、樹脂成形品だけに限られず、金属材を用いて構成してもよい。反射体２０８は、反射体２０８の材料として、たとえば、アルミニウムなどの金属材を用いることができる。反射体２０８は、反射体２０８の外表面２８０Ｃが金属材料であるので、光学部材２０４の金属材料の外表面２４０Ｂと電気的に接続することができる。
【０１７５】
反射体２０８は、発光素子２０１からの赤外線が通過する第１開口部２８１Ａを備えている。反射体２０８は、第１開口部２８１Ａの周部に第２反射鏡２８０ＡＡを設けている。第２反射鏡２８０ＡＡは、一表面２６０Ａと垂直方向に沿った方向に赤外線を集光する。反射体２０８は、対向面で反射された赤外線が通過する第２開口部２８２Ａを備えている。反射体２０８は、第２開口部２８２Ａの周部に第３反射鏡２８０ＡＣを設けている。第３反射鏡２８０ＡＣは、受光素子２０２に赤外線を集光する。反射体２０８は、赤外線を反射する第２反射鏡２８０ＡＡや第３反射鏡２８０ＡＣを備えることで、赤外線の光利用効率を高めることが可能となる。
【０１７６】
反射体２０８は、樹脂成形品の反射体２０８を用いることで金属材を用いて構成する反射体２０８と比較して、第１開口部２８１Ａや第２開口部２８２Ａの形状を比較的簡単に回転放物面形状とすることができる。本実施の形態のデバイス２１０では、反射体２０８は、発光素子２０１を覆う反射体２０８の光学部材２０４側にカバー部材２０９を設けている。また、反射体２０８は、受光素子２０２を覆う反射体２０８の光学部材２０４側に光学フィルタ２０５を設けている。デバイス２１０では、図３８に示すように、カバー部材２０９は、発光素子２０１を覆う反射体２０８の発光素子２０１と対向する面側に設けてもよい。同様に、光学フィルタ２０５は、受光素子２０２を覆う反射体２０８の受光素子２０２と対向する面側に設けてもよい。この場合、反射体２０８は、収納凹部２８０Ｅを備え、反射体２０８は、カバー部材２０９および光学フィルタ２０５を収納凹部２８０Ｅに収納している。
【０１７７】
カバー部材２０９は、第１開口部２８１Ａを閉塞可能なものである。カバー部材２０９は、第１開口部２８１Ａを介して、光学部材２０４における空間２４０Ａ側から受光素子２０２側に気体が流れることを抑制することができる。同様に、カバー部材２０９は、第１開口部２８１Ａを介して、光学部材２０４における空間２４０Ａ側からの塵や水分などにより、発光素子２０１や受光素子２０２の光学特性が低下することを抑制することが可能となる。カバー部材２０９は、たとえば、平板状に形成することができる。カバー部材２０９は、発光素子２０１からの赤外線を透過可能な透光性に優れたものが好ましい。カバー部材２０９は、カバー部材２０９の材料として、たとえば、Ｇｅ、Ｓｉなどの半導体材料やメタクリル樹脂を用いることができる。
【０１７８】
（実施の形態８）
図３９や図４０で示す本実施の形態のデバイス２１０は、光学部材２０４や反射体２０８を基板２０６側と電気的に接続させた点が図３３に示す実施の形態７と主として相違する。なお、実施の形態７と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
【０１７９】
本実施の形態のデバイス２１０では、光学部材２０４は、光学部材２０４の外表面２４０Ｂを金属材料で被覆した樹脂成形品あるいは金属材料からなる金属材を用いて構成している。光学部材２０４は、たとえば、図３９に示すように、光学部材２０４の金属材料と、基板２０６のグランドとを電気的に接続している。デバイス２１０は、半田２１３により、光学部材２０４と基板２０６とを接合して、光学部材２０４の金属材料と、基板２０６のグランドとを電気的に接続することができる。デバイス２１０は、たとえば、半田２１３により、光学部材２０４の突起と挿通孔２６２Ａ周りのランドとを接合する。デバイス２１０は、基板２０６の挿通孔２６２Ａ周りのランドをグランドとしていればよい。
【０１８０】
光学部材２０４は、合成樹脂の成形体で構成する樹脂形成品を用いている。光学部材２０４は、金をめっき処理することにより、光学部材２０４の外表面２４０Ｂの全面に金属部（図示していない）を形成することができる。デバイス２１０は、半田２１３により、樹脂成形品の外表面２４０Ｂが金属材料で被覆された光学部材２０４を基板２０６の挿通孔２６２Ａ周りのランドと電気的に接続している。デバイス２１０は、基板２０６の挿通孔２６２Ａ周りのランドをグランドとしている。すなわち、光学部材２０４は、光学部材２０４の外表面２４０Ｂを金属材料の金属部で被覆した樹脂成形品であり、金属材料と基板２０６のグランドとを電気的に接続している。
【０１８１】
デバイス２１０は、金属材料の金属部で被覆した光学部材２０４を基準電位とすることができる。デバイス２１０は、デバイス２１０の外部からの電磁波により、発光素子２０１、受光素子２０２や電子部品２７１などにノイズが生ずることを抑制することができる。同様に、デバイス２１０は、金属材料の金属部で被覆した光学部材２０４を基準電位にすることで、光学部材２０４と接する反射体２０８を基準電位とすることができる。デバイス２１０は、反射体２０８を基準電位にすることで、デバイス２１０の外部からの電磁波により、反射体２０８で覆われた基板２０６上の発光素子２０１や受光素子２０２などにノイズが生ずることを更に抑制することができる。
【０１８２】
また、本実施の形態のデバイス２１０では、たとえば、図４０に示すように、反射体２０８は、反射体２０８の金属材料と、基板２０６のグランドとを電気的に接続してもよい。デバイス２１０は、半田２１３により、反射体２０８と基板２０６とを接合して、反射体２０８の金属材料と、基板２０６のグランドとを電気的に接続することができる。デバイス２１０は、たとえば、半田２１３により、反射体２０８の金属材料の金属部と基板２０６のランドとを接合すればよい。デバイス２１０は、金属材料で被覆した反射体２０８を基準電位とすることができる。デバイス２１０は、デバイス２１０の外部からの電磁波により、発光素子２０１、受光素子２０２や電子部品２７１などにノイズが生ずることを抑制することができる。同様に、デバイス２１０は、金属材料で被覆した反射体２０８を基準電位にすることで、反射体２０８と接する光学部材２０４を基準電位とすることができる。デバイス２１０は、光学部材２０４や反射体２０８を基準電位にすることで、デバイス２１０の外部からの電磁波により、反射体２０８で覆われた発光素子２０１や受光素子２０２などにノイズが生ずることを更に抑制することができる。
【０１８３】
（実施の形態９）
図４１や図４２で示す本実施の形態のデバイス２１０は、図３３に示す実施の形態７の基板２０６の一表面２６０Ａに発光素子２０１や受光素子２０２を実装する代わりに、支持体２０３を介して基板２０６の一表面２６０Ａ側に発光素子２０１や受光素子２０２を設けた点が相違する。なお、実施の形態７と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
【０１８４】
本実施の形態のデバイス２１０は、図４１および図４２に示すように、発光素子２０１と受光素子２０２とは、発光素子２０１と受光素子２０２とを所定の間隔を隔てて支持する支持体２０３に備えられている。支持体２０３は、基板２０６の一表面２６０Ａ側に設けている。
【０１８５】
支持体２０３は、発光素子２０１と受光素子２０２とを一表面２３０Ａ側に支持可能なものである。支持体２０３は、有底角筒状の外形形状で形成することができる。支持体２０３は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂成形品を用いることができる。支持体２０３は、支持体２０３の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂を用いることができる。支持体２０３は、筒状の開口部２３０Ｂで、基板２０６の一表面２６０Ａを露出させている。
【０１８６】
支持体２０３は、支持体２０３の一表面２３０Ａ側に第１凹部２３３を備えている。支持体２０３は、第１凹部２３３の内底面に発光素子２０１を実装している。デバイス２１０は、ダイボンド材（図示していない）により、第１凹部２３３の内底面に発光素子２０１を実装している。デバイス２１０は、金属ワイヤ２１２をワイヤボンディングすることなどにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３側と発光素子２０１とを電気的に接続している。発光素子２０１は、赤外線を発光可能な発光ダイオードを用いている。発光ダイオードは、半導体のベアチップとしている。
【０１８７】
支持体２０３は、支持体２０３の一表面２３０Ａ側に第２凹部２３４を備えている。支持体２０３は、第２凹部２３４の内底面に受光素子２０２を実装している。デバイス２１０は、ダイボンド材（図示していない）により、第２凹部２３４の内底面に受光素子２０２を実装している。デバイス２１０は、金属ワイヤ２１２のワイヤボンディングにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３と受光素子２０２とを電気的に接続している。受光素子２０２は、赤外線を受光可能な赤外線センサを用いている。赤外線センサは、焦電素子により構成している。赤外線センサは、半導体のベアチップとしている。支持体２０３は、発光素子２０１と受光素子２０２とを一表面２３０Ａ側に支持している。支持体２０３は、発光素子２０１および受光素子２０２を覆うように、反射体２０８を支持体２０３の一表面２３０Ａ側に設けている。
【０１８８】
支持体２０３は、支持体２０３の一表面２３０Ａに、収納凹所２３０Ｄを備えている。支持体２０３は、支持体２０３における収納凹所２３０Ｄに反射体２０８を収容して、開口部２３０Ｂを覆うように反射体２０８を配置している。デバイス２１０は、収納凹所２３０Ｄに反射体２０８を収容することで、支持体２０３と、反射体２０８とを位置決め可能としている。デバイス２１０は、収納凹所２３０Ｄに反射体２０８を収容することにより、発光素子２０１と第２反射鏡２８０ＡＡとの位置合わせを容易にしている。デバイス２１０は、収納凹所２３０Ｄに反射体２０８を収容することにより、受光素子２０２と第３反射鏡２８０ＡＣとの位置合わせを容易にしている。デバイス２１０は、収納凹所２３０Ｄに反射体２０８を収容することで、第２反射鏡２８０ＡＡにおける放物面形状の反射面における焦点の位置に発光素子２０１を位置決めして配置することができる。本実施の形態のデバイス２１０は、収納凹所２３０Ｄに反射体２０８を収容することで、第３反射鏡２８０ＡＣにおける放物面形状の反射面における焦点の位置に受光素子２０２を位置決めして配置することができる。
【０１８９】
デバイス２１０は、光学部材２０４の突起を基板２０６の挿通孔２６２Ａに挿入することで、支持体２０３および反射体２０８を介して、光学部材２０４を基板２０６に被せている。デバイス２１０は、光学部材２０４の突起を基板２０６の挿通孔２６２Ａに挿入した状態で、支持体２０３を介して光学部材２０４を基板２０６に固定する。デバイス２１０は、たとえば、半田２１３により光学部材２０４の突起と、基板２０６の挿通孔２６２Ａ周りのランド２６２とを接合して固定することができる。デバイス２１０は、図示していない接着材により、支持体２０３と、反射体２０８とを固定している。デバイス２１０は、支持体２０３に反射体２０８を載置することで、第１開口部２８１Ａを介して、発光素子２０１の赤外線を通過可能とすることができる。本実施の形態のデバイス２１０は、支持体２０３に反射体２０８を載置することで、第２開口部２８２Ａを通過する赤外線を受光素子２０２に受光させることが可能としている。
【０１９０】
本実施の形態のデバイス２１０は、発光素子２０１と受光素子２０２とを実装した支持体２０３と、反射体２０８と、光学部材２０４とで光学的な結合を行っている。また、デバイス２１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求される光学的な結合と比較的して、比較的に高い位置合わせの精度が要求されない基板２０６に、支持体２０３や光学部材２０４を固定している。デバイス２１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求されない基板２０６に、受光素子２０２側からの信号を外部に出力する導体配線２６１を有することで、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。言い換えれば、本実施の形態のデバイス２１０は、発光素子２０１と受光素子２０２を所定の間隔で保持する支持体２０３と、外部に信号を出力する導体配線２６１を有する基板２０６とを、位置合わせの精度に応じて機能分離している。
【０１９１】
したがって、本実施の形態のデバイス２１０では、導体配線２６１が形成された基板２０６を、異なる配線パターンの導体配線２６１が形成された別の基板２０６に替えて構成するだけで、異なる実装形態のデバイス２１０を構成することができる。これにより、本実施の形態のデバイス２１０は、デバイス２１０を構成する部品の共通化を図り、搭載される機器に応じて、デバイス２１０の外部の機器側とデバイス２１０側との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。
【０１９２】
（実施の形態１０）
本実施の形態のデバイス２１０は、図３３に示す実施の形態７の１つの発光素子２０１に対し、光学フィルタ２０５と受光素子２０２との組を一つ設ける代わりに、発光素子２０１に対し光学フィルタ２０５と受光素子２０２との組を２つ以上で備えた点が相違する。なお、実施の形態７と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
【０１９３】
本実施の形態のデバイス２１０は、図４３に示すように、一対の受光素子２０２を覆うように、各受光素子２０２ごとに光学フィルタ２０５を配置する。以下、一対の受光素子２０２は、第１の受光素子２２１、第２の受光素子２２２ともいう。本実施の形態のデバイス２１０は、各受光素子２０２ごとに設けた光学フィルタ２０５のうち、一方の光学フィルタ２０５が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含む第１の光学フィルタ２５１を構成している。デバイス２１０は、各受光素子２０２ごとに設けた光学フィルタ２０５のうち、他方の光学フィルタ２０５が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含まず、気体が吸収する赤外線の波長域の近傍を透過域に含む第２の光学フィルタ２５２を構成している。
【０１９４】
すなわち、本実施の形態のデバイス２１０では、光学フィルタ２０５は、検出対象の気体が吸収する波長帯域の赤外線を透過域に含む第１の光学フィルタ２５１と、第１の光学フィルタ２５１とは異なる透過域を含む第２の光学フィルタ２５２とを備えている。受光素子２０２は、第１の光学フィルタ２５１を透過する赤外線を光電変換する第１の受光素子２２１と、第２の光学フィルタ２５２を透過する赤外線を光電変換する第２の受光素子２２２とを備えている。
【０１９５】
デバイス２１０は、反射体２０８が第１の光学フィルタ２５１と、第２の光学フィルタ２５２とを備えている。反射体２０８は、対向面で反射された赤外線が通過する第２開口部２８２Ａを備えている。さらに、反射体２０８は、対向面で反射された赤外線が通過する第３開口部２８２Ｂを備えている。なお、デバイス２１０は、反射体２０８が第１開口部２８１Ａを備えた第１反射体２８６と、第２開口部２８２Ａおよび第３開口部２８２Ｂとを備えた第２反射体２８７として別途に形成してもよいし、一体的に形成してもよい。
【０１９６】
デバイス２１０は、通気孔２４２を通して、光学部材２０４における空間２４０Ａに外気を導入可能としている。デバイス２１０は、発光素子２０１から放射される赤外線のうち、第１の光学フィルタ２５１を透過して第１の受光素子２２１で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて減少する。デバイス２１０は、検出対象の気体の濃度が低ければ、第１の受光素子２２１で受光する赤外線量が発光素子２０１から放射される赤外線の赤外線量に近く、検出対象の気体の濃度が高ければ、第１の受光素子２２１で受光する赤外線量がより少なくなる。デバイス２１０は、第２の光学フィルタ２５２を透過して第２の受光素子２２２で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて変動しない。
【０１９７】
デバイス２１０は、赤外線の受光量に応じた受光素子２０２からの信号を信号処理回路部２０７が信号処理する。デバイス２１０は、光学部材２０４の空間２４０Ａにおける検出対象の気体の濃度を検出することができる。
【０１９８】
本実施の形態のデバイス２１０では、一対の受光素子２０２からの信号の信号レベルの差分に基づいて検出対象の気体の濃度を信号処理回路部２０７が演算する。信号処理回路部２０７は、第１の受光素子２２１および第２の受光素子２２２からの信号の信号レベルの差分をとり、差分に基づいて検出対象の気体の濃度を演算する。
【０１９９】
デバイス２１０は、１つの受光素子２０２からの信号の信号レベルだけに基づいて、気体の濃度を信号処理回路部２０７が演算する場合、信号レベルが何らかの外乱要因によって変動し気体の濃度を検出する検出精度が低下してしまう虞がある。
【０２００】
本実施の形態のデバイス２１０は、信号処理回路部２０７が第１の受光素子２２１および第２の受光素子２２２からの信号の信号レベルの差分に基づいて、検出対象の気体の濃度を演算する。デバイス２１０は、第１の受光素子２２１および第２の受光素子２２２からの信号の信号レベルの差分に基づいて、何らかの外乱要因による変動分を相殺し、気体の濃度を検出する検出精度の低下を抑制することが可能となる。
【０２０１】
なお、デバイス２１０では、図示していないが、光学フィルタ２０５は、第１の光学フィルタ２５１および第２の光学フィルタ２５２とは異なる透過域を含む第３の光学フィルタを備えて構成してもよい。受光素子２０２は、第３の光学フィルタを透過する赤外線を光電変換する第３の受光素子を備えて構成することができる。
【０２０２】
これにより、本実施の形態のデバイス２１０は、複数種のガスの検出を行うことができる。実施の形態７のデバイス２１０は、外気に含まれる１種類の気体の濃度を検出するガスセンサを例示したが、受光素子２０２と光学フィルタ２０５との組を複数組備えていれば、それぞれの組毎に異なる種類の気体の濃度を検出するガスセンサを実現することができる。本実施の形態のデバイス２１０は、受光素子２０２と光学フィルタ２０５との組を２つ以上に備え、各受光素子２０２それぞれの出力により、異なる種類の気体の濃度を検出することが可能となる。
【０２０３】
より具体的には、デバイス２１０は、ガス検出用の受光素子２０２として、第１の受光素子２２１を備える。デバイス２１０は、ガス検出用の受光素子２０２として、第２の受光素子２２２を備える。本実施の形態のデバイス２１０は、各光学フィルタ２０５それぞれが所定の波長を透過域に含むバンドパスフィルタを構成させる。デバイス２１０は、ガス検出用の受光素子２０２と光学フィルタ２０５との組を複数備えることで、複数種のガスを検出することが可能となる。これによりデバイス２１０は、外気に含まれる複数種類の気体から異なる２種類の気体の濃度をそれぞれ独立して検出することが可能となる。本実施の形態のデバイス２１０は、２種類の気体のうち、第１気体（たとえば、一酸化炭素など）と第２気体(たとえば、窒素酸化物など)との両方のガスを同時に検出することが可能となる。また、本実施の形態のデバイス２１０は、第１気体および第２気体のいずれの気体も吸収のない帯域を透過する第３の光学フィルタを設けてもよい。第３の受光素子は、第３の光学フィルタを透過した赤外線を受光して、光電変換した信号を信号処理回路部２０７に出力する。信号処理回路部２０７は、第３の受光素子から出力された信号により、発光素子２０１の初期からの信号の変化率を計測する。デバイス２１０は、発光素子２０１の初期からの信号の変化率を計測した信号処理回路部２０７が、第１の受光素子２２１の出力および第２の受光素子２２２の出力をそれぞれ補正する。デバイス２１０は、第１の受光素子２２１と第２の受光素子２２２とが出力した信号をそれぞれ補正することで、発光素子２０１の経時劣化などの影響を排除して測定精度をより高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明に係るデバイスは、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることができ、例えば、気体検出装置などの特定の物質を検出可能なデバイスとして有用である。
【符号の説明】
【０２０５】
１  発光素子
２  受光素子
３  支持体
４  光学部材
５  光学フィルタ
６  基板
７  信号処理回路部
８  反射体
９  カバー部材
１０  デバイス
１１  防塵フィルタ
１２  金属ワイヤ
１３  半田
２１  第１の受光素子
２２  第２の受光素子
２３  第３の受光素子
３０Ａ  一表面
３１Ａ  開口
３２Ａ  段部
３３  第１凹部
３３Ａ  溝部
３４  第２凹部
３４Ａ  溝部
３５  嵌合突起
４０Ａ  空間
４０Ｂ  外表面
４１Ａ  第１光路変更部
４１Ｂ  第２光路変更部
４１Ｃ  第３光路変更部
４２  通気孔
４２Ａ  収納凹部
４３  突起
４４  金属部
４５  嵌合孔
５１  第１の光学フィルタ
５２  第２の光学フィルタ
５３  第３の光学フィルタ
６０Ａ  表面
６０Ｂ  裏面
６０Ｃ  螺子孔
６１  導体配線
６１Ａ  貫通孔部
６２  ランド
６２Ａ  挿通孔
６３  配線
６３Ａ  孔部
６５  金属端子
６６  レセプタクル
６７  コネクタ本体
６８  コンタクトピン
６９  レセプタクル
７１  電子部品
８０Ａ  主部
８０ＡＡ  表面
８０Ｂ  突出部
８１Ａ  第１開口部
８２Ａ  第２開口部
８５Ａ  貫通孔
１０１  発光素子
１０２  受光素子
１０３  支持体
１０４  光学部材
１０５  光学フィルタ
１０６  基板
１０７  信号処理回路部
１０８  反射体
１０９  カバー部材
１１０  デバイス
１１１  防塵フィルタ
１２１  第１の受光素子
１２２  第２の受光素子
１２３  第３の受光素子
１３０Ａ  一表面
１３１Ａ  開口
１３２Ａ  第１段部
１３２Ｂ  第２段部
１３３  第１凹部
１３４  第２凹部
１３５  嵌合突起
１４０Ａ  空間
１４０Ｂ  外表面
１４１ＡＡ  第１反射鏡
１４１ＡＢ  反射鏡
１４１ＢＡ  第３反射鏡
１４１ＢＢ  第３反射鏡
１４１ＢＣ  第３反射鏡
１４１Ｃ  第４反射鏡
１４２  通気孔
１４２Ａ  収納凹部
１４３  突起
１４４  表面
１４５  嵌合孔
１４６  分離壁
１５１  第１の光学フィルタ
１５２  第２の光学フィルタ
１５３  第３の光学フィルタ
１６０Ａ  表面
１６０Ｂ  裏面
１６０Ｃ  螺子孔
１６１  導体配線
１６１Ａ  貫通孔部
１６２  ランド
１６２Ａ  挿通孔
１６３Ａ  孔部
１６５  金属端子
１６６  レセプタクル
１６７  コネクタ本体
１６８  コンタクトピン
１６９  レセプタクル
１７１  電子部品
１８０ＡＡ  表面
１８１Ａ  第１開口部
１８２Ａ  第２開口部
１８５Ａ  貫通孔
２０１  発光素子
２０２  受光素子
２０３  支持体
２０４  光学部材
２０５  光学フィルタ
２０６  基板
２０７  信号処理回路部
２０８  反射体
２０９  カバー部材
２１０  デバイス
２１１  防塵フィルタ
２１２  金属ワイヤ
２１３  半田
２１４  保護カバー
２２１  第１の受光素子
２２２  第２の受光素子
２３０Ａ  一表面
２３０Ｂ  開口部
２３０Ｄ  収納凹所
２３３  第１凹部
２３４  第２凹部
２４０Ａ  空間
２４０Ｂ  外表面
２４１Ｂ  第１反射鏡
２４１ＢＡ  第１反射部位
２４１ＢＢ  第２反射部位
２４２  通気孔
２４２Ａ  収納凹部
２５１  第１の光学フィルタ
２５２  第２の光学フィルタ
２６０Ａ  一表面
２６０Ｂ  他表面
２６０Ｃ  螺子孔
２６１  導体配線
２６２  ランド
２６２Ａ  挿通孔
２６３  配線
２６３Ａ  孔部
２６５  金属端子
２６６  レセプタクル
２６７  コネクタ本体
２６８  コンタクトピン
２６９  レセプタクル
２６９Ａ  プラグ
２６９Ｂ  出力線
２７１  電子部品
２８０ＡＡ  第２反射鏡
２８０ＡＣ  第３反射鏡
２８０Ｃ  外表面
２８０Ｄ  収納凹部
２８０Ｅ  収納凹部
２８１Ａ  第１開口部
２８２Ａ  第２開口部
２８２Ｂ  第３開口部
２８６  第１反射体
２８７  第２反射体
【図１】
2014136414.tif 000003
【図２】
2014136414.tif 000004
【図３】
2014136414.tif 000005
【図４】
2014136414.tif 000006
【図５】
2014136414.tif 000007
【図６】
2014136414.tif 000008
【図７】
2014136414.tif 000009
【図８】
2014136414.tif 000010
【図９】
2014136414.tif 000011
【図１０】
2014136414.tif 000012
【図１１】
2014136414.tif 000013
【図１２】
2014136414.tif 000014
【図１３】
2014136414.tif 000015
【図１４】
2014136414.tif 000016
【図１５】
2014136414.tif 000017
【図１６】
2014136414.tif 000018
【図１７】
2014136414.tif 000019
【図１８】
2014136414.tif 000020
【図１９Ａ】
2014136414.tif 000021
【図１９Ｂ】
2014136414.tif 000022
【図２０】
2014136414.tif 000023
【図２１】
2014136414.tif 000024
【図２２】
2014136414.tif 000025
【図２３】
2014136414.tif 000026
【図２４】
2014136414.tif 000027
【図２５】
2014136414.tif 000028
【図２６】
2014136414.tif 000029
【図２７】
2014136414.tif 000030
【図２８】
2014136414.tif 000031
【図２９】
2014136414.tif 000032
【図３０Ａ】
2014136414.tif 000033
【図３０Ｂ】
2014136414.tif 000034
【図３１】
2014136414.tif 000035
【図３２】
2014136414.tif 000036
【図３３】
2014136414.tif 000037
【図３４】
2014136414.tif 000038
【図３５】
2014136414.tif 000039
【図３６】
2014136414.tif 000040
【図３７】
2014136414.tif 000041
【図３８】
2014136414.tif 000042
【図３９】
2014136414.tif 000043
【図４０】
2014136414.tif 000044
【図４１】
2014136414.tif 000045
【図４２】
2014136414.tif 000046
【図４３】
2014136414.tif 000047
【図４４】
2014136414.tif 000048
【図４５】
2014136414.tif 000049
【図４６】
2014136414.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月26日(2015.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本実施の形態のデバイス１０では、基板６は、配線６３と、受光素子２からの信号を外部に出力する導体配線６１とを電気的に接続している。導体配線６１は、基板６の表面６０Ａに設けた配線６３と電気的に接続している。基板６は、受光素子２からの信号を出力するための、金属端子６５（図３および図４を参照）を挿入可能な貫通孔部６１Ａ（図２を参照）を備えている。基板６は、図示していない半田などにより、貫通孔部６１Ａに挿通された金属端子６５と導体配線６１とを電気的に接続している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
実施の形態１のデバイス１０は、第１開口部８１Ａを介して、空間４０Ａ側から受光素子２側に検出対象の気体が流れる虞がある。デバイス１０は、空間４０Ａ側から受光素子２側に検出対象の気体が流れ、気体の圧力により赤外線センサのメンブレンが変形する虞がある。デバイス１０は、赤外線センサのメンブレンが変形する場合、赤外線センサの検出誤差や赤外線センサの損傷が生ずる虞がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
図１９Ａ，図１９Ｂおよび図２０は、それぞれ実施の形態４のデバイス１０を示す略断面図および要部を示す平面図である。本実施の形態のデバイス１１０は、気体検出装置である。デバイス１１０は、発光素子１０１と、受光素子１０２と、信号処理回路部１０７と、光学部材１０４および基板１０６を有している。信号処理回路部１０７は受光素子１０２が出力する信号を信号処理する。光学部材１０４は発光素子１０１および受光素子１０２を覆う。基板１０６は発光素子１０１と、受光素子１０２と、信号処理回路部１０７および光学部材１０４を搭載する。基板１０６は受光素子１０２に電気的に接続する導体配線１６１を有している（図２１を参照）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
本実施の形態のデバイス１１０は、支持体１０３の一表面１３０Ａ側における一端側に一対の第２凹部１３４を備えている（図２１を参照）。支持体１０３は、各第２凹部１３４の内底面それぞれに受光素子１０２を実装している。デバイス１１０は、一対の受光素子１０２を覆うように、受光素子１０２ごとに光学フィルタ１０５を配置している。以下、一対の受光素子１０２は、第１の受光素子１２１、第２の受光素子１２２ともいう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
本実施の形態のデバイス１１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求される発光素子１０１と受光素子１０２とを実装した支持体１０３と、光学部材１０４とで、支持体１０３と光学部材１０４との光学的な結合を行っている。また、デバイス１１０は、光学的な結合と比較して、支持体１０３や光学部材１０４との位置合わせに比較的に高い精度が要求されない基板１０６に、光学部材１０４を固定している。デバイス１１０は、比較的に高い位置合わせの精度が要求されない基板１０６に、受光素子１０２側からの信号を外部に出力する導体配線１６１を有することで、外部との電気的な接続の自由度を、より高めることが可能となる。言い換えれば、本実施の形態のデバイス１１０は、発光素子１０１と受光素子１０２を所定の間隔で保持する支持体１０３と、外部に信号を出力する導体配線１６１を有する基板１０６とを、位置合わせの精度に応じて機能分離している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３０】
図３３および図３４は、それぞれ実施の形態７のデバイス２１０を示す断面説明図および要部を示す平面図である。本実施の形態のデバイス２１０は、気体検出装置である。デバイス２１０は、発光素子２０１と、受光素子２０２と、信号処理回路部２０７と、光学部材２０４および基板２０６を有している。信号処理回路部２０７は受光素子２０２が出力する信号を信号処理する。光学部材２０４は発光素子２０１および受光素子２０２を覆う。基板２０６は発光素子２０１と、受光素子２０２と、信号処理回路部２０７および光学部材２０４を搭載する。基板２０６は受光素子２に電気的に接続する導体配線２６１を有している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
デバイス２１０は、赤外線の受光量に応じた受光素子２０２からの信号を信号処理回路部２０７が信号処理する。デバイス２１０は、光学部材２０４の空間２４０Ａにおける検出対象の気体の濃度を検出することができる。本実施の形態のデバイス２１０では、受光素子２０２からの信号の信号レベルに基づいて検出対象の気体の濃度を信号処理回路部２０７が演算する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５５】
デバイス２１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、発光素子２０１を基板２０６の一表面２６０Ａに実装する。同様に、デバイス２１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、受光素子２０２を基板２０６の一表面２６０Ａに実装する。デバイス２１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３と、発光素子２０１とを金属ワイヤ２１２で電気的に接続する。デバイス２１０の製造方法では、ワイヤボンディングにより、基板２０６の一表面２６０Ａに設けた配線２６３と、受光素子２０２とを金属ワイヤ２１２で電気的に接続する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
受光素子と、
前記受光素子が出力する信号を信号処理する電子部品と、
前記発光素子と前記受光素子を覆う光学部材と、
前記発光素子、前記受光素子、前記電子部品及び前記光学部材を搭載する基板とを有し、
前記基板は、前記受光素子と電気的に接続する導体配線を有することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記発光素子の上面及び前記受光素子の上面は、前記電子部品の上面よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記基板と前記光学部材の間に支持体が配置され、
前記発光素子と前記受光素子は前記支持体の上に搭載され、
前記電子部品は前記基板の上に直接搭載されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記電子部品は前記光学部材と前記基板とで囲まれる空間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５】
前記発光素子及び前記受光素子の上には、前記発光素子の直上に第１開口部を有し、前記受光素子の直上に第２開口部を有するような反射体を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１開口部は、前記基板表面と垂直方向に沿って前記基板表面から離れるにつれ広がる形状をしており、前記第２開口部は、前記基板表面と垂直方向に沿って前記基板表面から離れるにつれ広がる形状をしていることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記光学部材は第１反射鏡を有し、
前記反射体は、前記第１開口部内の内壁に設けられた第２反射鏡と、前記第２開口部内の内壁に設けられた第３反射鏡を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記反射体は、金属材であり、前記光学部材と電気的に接続していることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項９】
前記反射体は、前記第１開口部を閉塞する第１の透光性のカバー部材と前記第２開口部を閉塞する第２の透光性のカバー部材を有することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記光学部材は金属材料を有しており、前記金属材料と前記基板のグランドとを電気的に接続していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１１】
前記発光素子からの赤外線を前記受光素子側に導光する光路上に配置され所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１２】
前記光学フィルタは、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長帯域を透過域に含む第１の光学フィルタと、該第１の光学フィルタとは異なる透過域を含む第２の光学フィルタとを備え、前記受光素子は、前記第１の光学フィルタを透過する赤外線を光電変換する第１の受光素子と、前記第２の光学フィルタを透過する赤外線を光電変換する第２の受光素子とを備えることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記光学部材は、一端側と、平面視における前記一端側とは反対側である他端側とを有し、
前記発光素子は前記一端側に存在するのに対し、前記受光素子は前記他端側に存在していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記発光素子からの光は前記発光素子が配置されている側とは反対側で反射され、前記発光素子が配置されている側に位置する受光素子に導光させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光学部材は、一端側と、平面視における前記一端側とは反対側である他端側とを有し、
前記発光素子及び前記受光素子は前記電子部品よりも前記一端側に近い位置に存在していることを特徴とする請求項１〜１２、１４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１６】
前記発光素子からの光は前記基板の表面と垂直方向に沿って放射され、反射された光は前記基板の表面と垂直方向に沿って前記受光素子に向かうことを特徴とする請求項１〜１２、１４〜１５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１７】
前記光学部材は垂直方向の長さが平面方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜１２、１４〜１６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１８】
前記光学部材は前記発光素子が放射する光を前記受光素子に導光することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載のデバイス。
【国際調査報告】
2014136414.tif 000051
2014136414.tif 000052
2014136414.tif 000053
2014136414.tif 000054