(57)【要約】【課題】紫外線を所望の波長領域に応じて検出することができるようにする。【解決手段】この発明の紫外線センサ１０は、所望の波長領域の紫外線を検出するセンサであり、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ１以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を出力する第１のダイヤモンドフォトダイオード１１と、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ２（λ２＞λ１）以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を出力する第２のダイヤモンドフォトダイオード１２と、第２のダイヤモンドフォトダイオード１２の検出値から第１のダイヤモンドフォトダイオード１１の検出値を減算し、その減算値を波長λ１〜λ２の紫外線量に応じた検出値として出力する紫外線検出手段１３，１４と、を備えることを特徴としている。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の波長領域の紫外線を検出する紫外線センサにおいて、
ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ１以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を出力する第１のダイヤモンドフォトダイオードと、
ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ２（λ２＞λ１）以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を出力する第２のダイヤモンドフォトダイオードと、
第２のダイヤモンドフォトダイオードの検出値から第１のダイヤモンドフォトダイオードの検出値を減算し、その減算値を波長λ１〜λ２の紫外線量に応じた検出値として出力し表示する紫外線検出手段と、
を備えることを特徴とする紫外線センサ。
【請求項２】
所望の波長領域の紫外線を検出する紫外線センサにおいて、
ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ１以上の紫外線を透過する第１のダイヤモンドフィルタと、
第１のダイヤモンドフィルタを透過した波長λ１以上の光を検出しその光量に応じた検出値を出力する第３のフォトダイオードと、
ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ２（λ２＞λ１）以上の紫外線を透過する第２のダイヤモンドフィルタと、
第２のダイヤモンドフィルタを透過した波長λ２以上の光を検出しその光量に応じた検出値を出力する第４のフォトダイオードと、
第３のフォトダイオードの検出値から第４のフォトダイオードの検出値を減算し、その減算値を波長λ１〜λ２の紫外線量に応じた検出値として出力し表示する紫外線検出手段と、
を備えることを特徴とする紫外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所望の波長領域の紫外線を検出する紫外線センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境汚染による成層圏のオゾン層破壊が進行し、太陽紫外光のうち人体に有害と言われる紫外線（ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂ）の地表到達量の増加が起こり、さらにはより短波長で生理作用の強い紫外線（ＵＶ−Ｃ）の地表到達の可能性が出てきた。ＵＶ−Ａは、３２０ｎｍ−４００ｎｍの波長領域の紫外光で、その作用は、植物の成長促進、皮膚表面細胞への影響（メラニン色素黒色化作用、日焼け）などがある。ＵＶ−Ｂは２８０ｎｍ−３２０ｎｍの波長領域の紫外光で、植物やプランクトンの成長阻害、光合成阻害作用（収穫減少など）、皮膚癌（メラノーマなど）の発生確率増大、視力障害（角膜炎、白内障など）、免疫力低下（熱帯地方の伝染病増加）などの作用があり、その生物効果の大きさと地表への到達量の増大を考慮すると、特に危険性の高い紫外線である。ＵＶ−Ｃは２００ｎｍ−２８０ｎｍの波長領域の紫外光で、地表へはほとんど到達しないが、もっとも生物効果が大きく、人工光源による被ばくには注意が必要である。その作用としては、殺菌効果、植物のＤＮＡ蛋白質の破壊、突然変異確率の増大（変異株の作成に利用されることもある）が挙げられる。
【０００３】
上記のように、ＵＶ−Ａ，Ｂ，Ｃの紫外光はそれぞれ作用が異なるので、状況に応じて、特定波長領域を選択して検出する必要がある。現状では、紫外光検出には代表的なものとして浜松ホトニクス社のＧａＡｓＰ組成のＵＶセンサが用いられており、このＵＶセンサには、図５に示すように、Ｇ５８４２とＧ５８４２−０１の２種類があり、Ｇ５８４２は４００ｎｍ−２６０ｎｍの波長領域に感度があるので、ＵＶ−Ａ，Ｂの検出はできる。また、Ｇ５８４２−０１は３００ｎｍ−２７０ｎｍに感度があるので、ＵＶ−Ｂの一部を検出できる。
【０００４】
一方、ＵＶ−Ａの地表到達量は、ＵＶ−Ｂのそれの千倍以上であり、また逆に、ＵＶ−Ｂの生物効果は、ＵＶ−Ａの千倍以上である。したがって、ある波長領域の紫外線量を正確に把握することはその紫外線の影響を調べるためにも重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の浜松ホトニクス社のＵＶセンサでは、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃをそれぞれ分離して検出することはできず、紫外線の影響がＵＶ−Ａ紫外光に起因するのか、ＵＶ−Ｂ紫外光に起因するのかを判断することができない。このため、紫外線をＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃの波長領域に応じ、別々に検出する必要性および要望が高まっていた。
【０００６】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、紫外線を所望の波長領域に応じて検出することができる紫外線センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所望の波長領域の紫外線を検出する紫外線センサにおいて、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ１以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を出力する第１のダイヤモンドフォトダイオードと、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ２（λ２＞λ１）以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を出力する第２のダイヤモンドフォトダイオードと、第２のダイヤモンドフォトダイオードの検出値から第１のダイヤモンドフォトダイオードの検出値を減算し、その減算値を波長λ１〜λ２の紫外線量に応じた検出値として出力する紫外線検出手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、所望の波長領域の紫外線を検出する紫外線センサにおいて、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ１以上の紫外線を透過する第１のダイヤモンドフィルタと、第１のダイヤモンドフィルタを透過した波長λ１以上の光を検出しその光量に応じた検出値を出力する第３のフォトダイオードと、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、波長λ２（λ２＞λ１）以上の紫外線を透過する第２のダイヤモンドフィルタと、第２のダイヤモンドフィルタを透過した波長λ２以上の光を検出しその光量に応じた検出値を出力する第４のフォトダイオードと、第３のフォトダイオードの検出値から第４のフォトダイオードの検出値を減算し、その減算値を波長λ１〜λ２の紫外線量に応じた検出値として出力し表示する紫外線検出手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。先ず第１の実施形態を図１〜図３を用いて説明する。
【００１０】
図１はこの発明の紫外線センサに用いるダイヤモンドの分類を示す図、図２はその分類毎の光波長−透過率特性を示す図である。図１において、ダイヤモンドは窒素の含有量とその存在形態に依存して、Ｉａ型、Ｉｂ型、ＩＩａ型、ＩＩｂ型に分類され、図２に示すように、その分類に応じてダイヤモンドの透過率も変化する。すなわち、ＩＩａ型では約２２０ｎｍに吸収端がありその２２０ｎｍより短い波長の光は吸収し、長い波長の光は透過する（図２（ａ））。Ｉａ型では約３２０ｎｍに吸収端がありその３２０ｎｍより短い波長の光は吸収し、長い波長の光は透過する（図２（ｂ））。Ｉｂ型では約４３０ｎｍに吸収端がありその４３０ｎｍより短い波長の光は吸収し、長い波長の光は透過する（図２（ｂ））。本発明の紫外線センサは、このような窒素の含有量とその存在形態に応じて吸収端が変化するダイヤモンドを用いて構成されている。
【００１１】
図３はこの発明の紫外線センサの構成を概略的に示す図であり、（ａ）はダイヤモンドフォトダイオードの波長−透過率特性を示し、（ｂ）は紫外線センサの構成を示している。この発明の紫外線センサ１０は、所望の波長領域の紫外線を検出するセンサであり、図３（ｂ）に示すように、２つのダイヤモンドフォトダイオード１１，１２と、減算器１３と、表示部１４とから構成されている。
【００１２】
ダイヤモンドフォトダイオード１１，１２は、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、図３（ａ）に示すように、ダイヤモンドフォトダイオード１１は、波長λ１以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を電気量として出力し、一方のダイヤモンドフォトダイオード１２は、波長λ２（λ２＞λ１）以下の紫外線を吸収しその紫外線量に応じた検出値を電気量として出力する。なお、このダイヤモンドフォトダイオードには、ｐ−ｉ−ｎ型やｐ−ｎ型、またショットキー型やアバランシェ型等が存在する。
【００１３】
減算器１３は、ダイヤモンドフォトダイオード１２の検出値からダイヤモンドフォトダイオード１１の検出値を減算する。この減算値は、波長λ１〜λ２の紫外線量に相当する。減算器１３はその減算値を出力し、表示部１４はその出力値を表示する。なお、減算器１３と表示部１４とは所望の波長λ１〜λ２を検出する紫外線検出手段を構成している。
【００１４】
ここで、波長λ１，λ２（λ２＞λ１）は任意の値に設定可能であるが、λ１を２２０ｎｍ、λ２を２８０ｎｍとすれば、紫外線センサ１０はＵＶ−Ｃの紫外線を検出するセンサとなり、またλ１を２８０ｎｍ、λ２を３２０ｎｍとすれば、紫外線センサ１０はＵＶ−Ｂの紫外線を検出するセンサとなり、さらにλ１を３２０ｎｍ、λ２を４００ｎｍとすれば、紫外線センサ１０はＵＶ−Ａの紫外線を検出するセンサとなる。
【００１５】
図４は第２の実施形態における紫外線センサの構成を概略的に示す図であり、（ａ）はダイヤモンドフィルタの波長−透過率特性を示し、（ｂ）は紫外線センサの構成を示している。上記の第１の実施形態では、ダイヤモンドの紫外線吸収の性質を利用してダイヤモンドをフォトダイオードとして用いたが、この第２の実施形態では、ダイヤモンドの紫外線透過の性質を利用してダイヤモンドをフィルタとして用いている。
【００１６】
この発明の紫外線センサ２０は、２つのダイヤモンドフィルタ２１，２２と、例えばリン化ガリウム（ＧａＰ）からなるフォトダイオード（フォトセンサ）２３，２４と、減算器２５と、表示部２６とから構成されている。ダイヤモンドフィルタ２１，２２は、ダイヤモンド結晶中に含まれる窒素量の制御によって作成され、図４（ａ）に示すように、ダイヤモンドフィルタ２１は、波長λ１以上の紫外線を透過し、一方のダイヤモンドフィルタ２２は、波長λ２（λ２＞λ１）以上の紫外線を透過する。
【００１７】
フォトダイオード２３は、ダイヤモンドフィルタ２１を透過した波長λ１以上の光を検出しその光量に応じた検出値を電気量として出力し、一方のフォトダイオード２４は、ダイヤモンドフィルタ２２を透過した波長λ２以上の光を検出しその光量に応じた検出値を電気量として出力する。
【００１８】
減算器２５は、フォトダイオード２３の検出値からフォトダイオード２４の検出値を減算する。この減算値は、波長λ１〜λ２の紫外線量に相当する。減算器２５はその減算値を出力し、表示部２６はその出力値を表示する。なお、減算器２５と表示部２６とは所望の波長λ１〜λ２を検出する紫外線検出手段を構成している。
【００１９】
ここで、上記の第１の実施形態の場合と同様に、波長λ１，λ２（λ２＞λ１）は任意の値に設定可能であるが、λ１を２２０ｎｍ、λ２を２８０ｎｍとすれば、紫外線センサ１０はＵＶ−Ｃの紫外線を検出するセンサとなり、またλ１を２８０ｎｍ、λ２を３２０ｎｍとすれば、紫外線センサ１０はＵＶ−Ｂの紫外線を検出するセンサとなり、さらにλ１を３２０ｎｍ、λ２を４００ｎｍとすれば、紫外線センサ１０はＵＶ−Ａの紫外線を検出するセンサとなる。
【００２０】
このように、この発明の紫外線センサでは、紫外線を所望の波長領域に応じて検出できるようにしたので、波長に応じて人体等に与える作用がそれぞれ異なる紫外線を、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃ毎に分離して検出することができる。このため、紫外線の影響が何れの紫外線のものであるかを特定することができ、したがって、原因を明確にして対策も効果的に行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の紫外線センサでは、紫外線を所望の波長領域に応じて検出できるようにしたので、波長に応じて人体等に与える作用がそれぞれ異なる紫外線を、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃ毎に分離して検出することができる。このため、紫外線の影響が何れの紫外線のものであるかを特定することができ、したがって、原因を明確にして対策も効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の紫外線センサに用いるダイヤモンドの分類を示す図である。
【図２】この発明の紫外線センサに用いるダイヤモンドの分類毎の光波長−透過率特性を示す図である。
【図３】この発明の紫外線センサの構成を概略的に示す図であり、（ａ）はダイヤモンドフォトダイオードの波長−透過率特性を示し、（ｂ）は紫外線センサの構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態における紫外線センサの構成を概略的に示す図であり、（ａ）はダイヤモンドフィルタの波長−透過率特性を示し、（ｂ）は紫外線センサの構成を示す図である。
【図５】従来の紫外線センサの感度特性を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　紫外線センサ
１１　　　ダイヤモンドフォトダイオード
１２　　　ダイヤモンドフォトダイオード
１３　　　減算器
１４　　　表示部
２０　　　紫外線センサ
２１　　　ダイヤモンドフィルタ
２２　　　ダイヤモンドフィルタ
２３　　　フォトダイオード
２４　　　フォトダイオード
２５　　　減算器
２６　　　表示部
【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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