(57)【要約】【課題】小形化を図りつつ長期に亘って高い検出精度を維持する。【解決手段】赤外線センサ３と、高屈折率層１１〜１３を備えてセンサ３と一体的に形成された赤外線シャッター機構２とを備え、各高屈折率層１１〜１３は、赤外線ＩＲを透過可能な導電性材料で形成されると共に、高屈折率層１１，１２の間および高屈折率層１２，１３の間に電圧が印加された状態において各高屈折率層１１〜１３が光学的に一体化し、かつ電圧が印加されない状態において高屈折率層１１，１２の間および高屈折率層１２，１３の間に空気層１６ａ，１６ｂが形成されるように配設されて、各高屈折率層１１〜１３が光学的に一体化した状態において厚み方向に赤外線ＩＲを透過させてセンサ３に対する赤外線ＩＲの入射を許容すると共に各高屈折率層１１〜１３の間に空気層１６ａ，１６ｂが形成された状態において赤外線ＩＲを反射してセンサ３に対する赤外線ＩＲの入射を規制する。【選択図】図１
2012063240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線センサと、当該赤外線センサにおける赤外線の入射面側に当該赤外線センサと一体的に形成された赤外線シャッター機構とを備え、
前記赤外線シャッター機構は、前記入射面側に形成された第１の高屈折率層と、当該第１の高屈折率層の厚み方向で当該第１の高屈折率層に対向配置された第２の高屈折率層と、当該第２の高屈折率層の厚み方向で当該第２の高屈折率層に対向配置された第３の高屈折率層とを備えて構成され、
前記各高屈折率層は、前記赤外線を透過可能な導電性材料でそれぞれ形成されると共に、対向する２つの当該高屈折率層の間に電圧が印加された状態において当該２つの高屈折率層が光学的に一体化し、かつ、当該２つの高屈折率層の間に当該電圧が印加されない状態において当該２つの高屈折率層の間に空気層が形成されるようにそれぞれ配設されて、当該各高屈折率層の間に前記電圧が印加されて当該各高屈折率層が前記厚み方向で光学的に一体化した状態において当該厚み方向に前記赤外線を透過させて前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を許容すると共に、当該各高屈折率層の間に当該電圧が印加されずに当該各高屈折率層の間に前記空気層が形成された状態において当該赤外線を反射して前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を規制する赤外線測定器。
【請求項２】
前記赤外線シャッター機構は、前記第３の高屈折率層を形成している前記導電性材料よりも屈折率が低い材料によって当該第３の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側とは反対側の面に形成された反射率低減層を備えている請求項１記載の赤外線測定器。
【請求項３】
前記赤外線シャッター機構は、前記第１の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側の面、前記第２の高屈折率層における前記第１の高屈折率層側の面、前記第２の高屈折率層における前記第３の高屈折率層側の面、および前記第３の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側の面にそれぞれ形成された保護膜を備えている請求項１または２記載の赤外線測定器。
【請求項４】
赤外線センサと、当該赤外線センサにおける赤外線の入射面側に当該赤外線センサと一体的に形成された赤外線シャッター機構とを備え、
前記赤外線シャッター機構は、前記入射面側に形成された第１の高屈折率層と、当該第１の高屈折率層の厚み方向で当該第１の高屈折率層に対向配置された第２の高屈折率層とを備え、
前記両高屈折率層は、前記赤外線を透過可能な導電性材料でそれぞれ形成されると共に、当該両高屈折率層の間に電圧が印加された状態において当該両高屈折率層が光学的に一体化し、かつ、当該両高屈折率層の間に当該電圧が印加されない状態において当該両高屈折率層の間に空気層が形成されるようにそれぞれ配設されて、当該両高屈折率層の間に前記電圧が印加されて当該両高屈折率層が前記厚み方向で光学的に一体化した状態において当該厚み方向に前記赤外線を透過させて前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を許容すると共に、当該両高屈折率層の間に当該電圧が印加されずに当該両高屈折率層の間に前記空気層が形成された状態において当該赤外線を反射して前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を規制する赤外線測定器。
【請求項５】
前記赤外線シャッター機構は、前記第２の高屈折率層を形成している前記導電性材料よりも屈折率が低い材料によって当該第２の高屈折率層における前記第１の高屈折率層側とは反対側の面に形成された反射率低減層を備えている請求項４記載の赤外線測定器。
【請求項６】
前記赤外線シャッター機構は、前記第１の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側の面、および前記第２の高屈折率層における前記第１の高屈折率層側の面にそれぞれ形成された保護膜を備えている請求項４または５記載の赤外線測定器。
【請求項７】
前記赤外線シャッター機構は、前記赤外線センサにおける前記入射面、および当該入射面に形成された機能層における当該赤外線センサとは反対側の面のいずれかに前記第１の高屈折率層が密着するように形成されている請求項１から６のいずれかに記載の赤外線測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線をチョッピングする赤外線シャッター機構と赤外線センサとを備えて構成された赤外線測定器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
赤外線測定器において赤外線センサ（検出器）に対する赤外線の入射量を測定するには、赤外線センサに対して赤外線が入射している状態と、赤外線センサに対して赤外線が入射していない状態とを交互に生じさせて、赤外線が入射していないときに検出されるノイズ等をキャンセルするのが一般的となっている。したがって、赤外線測定器においては、赤外線を検出するための赤外線センサの他に、赤外線センサに入射させる赤外線をチョッピングする赤外線シャッター機構が必要不可欠となっている。
【０００３】
例えば、特開平７−２７０６９０号公報には、焦電型赤外線検出器（赤外線センサ）と光チョッパ（赤外線シャッター機構）とが下ホルダーの上にそれぞれ配設された放射温度計が開示されている。この放射温度計における光チョッパは、ロータ、電磁コイルおよびステータからなるモータによって半円形状の遮光板を回転させることで赤外線をチョッピングする構成が採用されている。具体的には、この放射温度計では、モータによって遮光板が回転させられて、焦電型赤外線検出器の上方に遮光板が位置している状態においては、この遮光板によって焦電型赤外線検出器に対する赤外線の入射が規制され、焦電型赤外線検出器の上方に遮光板が位置していない状態においては、焦電型赤外線検出器に対する赤外線の入射が許容される。したがって、遮光板を所望の回転速度で回転させることにより、焦電型赤外線検出器に入射する赤外線を一定周期でチョッピングすることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７０６９０号公報（第２−３頁、第１−６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の放射温度計には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来の放射温度計では、モータによって遮光板を回転させることで赤外線をチョッピングする光チョッパ（赤外線シャッター機構）が採用されている。このため、従来の放射温度計では、赤外線のチョッピング時に遮光板が焦電型赤外線検出器に当接して遮光板や焦電型赤外線検出器が破損する事態を招くことのないように、遮光板と焦電型赤外線検出器との間に十分な隙間を設ける必要がある。また、遮光板を回転させるためのモータ（ロータ、電磁コイルおよびステータ）や、遮光板の中心部に固定された枢軸の存在に起因して、光チョッパ自体も非常に大きくなっている。このため、従来の放射温度計では、小形化が困難となっている。
【０００６】
また、従来の放射温度計における光チョッパでは、半円形状の遮光板をモータによって回転させる構成が採用されている。したがって、従来の放射温度計では、光チョッパにおける回転体（遮光板および枢軸）の重心がモータの回転中心とは一致していないことに起因して、枢軸や軸受けに対して大きなストレスが加わっている。このため、従来の放射温度計では、機械的要素（枢軸や軸受け等）に摩耗が生じ易く、これに起因して、長期に亘って一定の性能を維持するのが困難となっている。
【０００７】
さらに、回転体の重心が回転中心とは一致していない光チョッパでは、回転体（遮光板等）を安定して回転させるのが困難であることに起因して、赤外線を所望の周期で安定してチョッピングするのが困難となっている。また、そのような回転体を回転させるためにモータの仕事量が増加していることに起因してモータからの発熱量が多く、しかも、大きな振動も生じ易くなっている。このため、従来の放射温度計では、光チョッパの作動時に生じる熱や振動の影響により、焦電型赤外線検出器による赤外線の検出精度を向上させるのが困難となっている。
【０００８】
具体的には、例えば、従来の放射温度計に搭載されている焦電型赤外線検出器のような焦電型の赤外線センサは、赤外線の照射時（結晶構造の加熱時）および非照射時（結晶構造の冷却時）における電気分極によって生じる電流を検出することで赤外線を検出する構成が採用されている。したがって、焦電型の赤外線センサを搭載している赤外線測定器では、赤外線シャッター機構（チョッピング機構）を通過した赤外線の照射による加熱以外の熱によって結晶構造が加熱されたときに、この熱量の分だけ、赤外線センサから出力される検出信号のノイズ成分が大きくなる。このため、検出信号のＳ／Ｎ比が大きく低下する。
【０００９】
この場合、この種の赤外線測定器のなかには、赤外線シャッター機構等の駆動によって生じる熱量をモニタリングして、赤外線センサによる赤外線の検出値を補正する（検出信号に含まれる上記のノイズ成分をキャンセルする）構成が採用されたものも存在する。しかしながら、赤外線シャッター機構等の駆動によって生じる熱に起因するノイズ成分をキャンセルすることができたとしても、赤外線シャッター機構等の駆動時に生じる振動に起因するノイズ成分の量を特定するのが困難であり、振動に起因するノイズ成分をキャンセルすることができないため、この振動に起因するノイズ成分の分だけ、検出信号のＳ／Ｎ比が大きく低下する。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、小形化を図りつつ、長期に亘って十分に高い検出精度を維持し得る赤外線測定器を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく請求項１記載の赤外線測定器は、赤外線センサと、当該赤外線センサにおける赤外線の入射面側に当該赤外線センサと一体的に形成された赤外線シャッター機構とを備え、前記赤外線シャッター機構は、前記入射面側に形成された第１の高屈折率層と、当該第１の高屈折率層の厚み方向で当該第１の高屈折率層に対向配置された第２の高屈折率層と、当該第２の高屈折率層の厚み方向で当該第２の高屈折率層に対向配置された第３の高屈折率層とを備えて構成され、前記各高屈折率層は、前記赤外線を透過可能な導電性材料でそれぞれ形成されると共に、対向する２つの当該高屈折率層の間に電圧が印加された状態において当該２つの高屈折率層が光学的に一体化し、かつ、当該２つの高屈折率層の間に当該電圧が印加されない状態において当該２つの高屈折率層の間に空気層が形成されるようにそれぞれ配設されて、当該各高屈折率層の間に前記電圧が印加されて当該各高屈折率層が前記厚み方向で光学的に一体化した状態において当該厚み方向に前記赤外線を透過させて前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を許容すると共に、当該各高屈折率層の間に当該電圧が印加されずに当該各高屈折率層の間に前記空気層が形成された状態において当該赤外線を反射して前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を規制する。
【００１２】
なお、「光学的に一体化した状態」とは、各高屈折率層が光学的に「連続する１つの層」として捉えることができる状態を意味する。したがって、「光学的に一体化した状態」には、各高屈折率層が物理的に接して厚み方向において物理的に連続している状態だけでなく、例えば、各高屈折率層の間に、光学的には殆ど影響のない極く薄厚の薄膜や、光学的には殆ど影響のない極く薄厚の空気の層が存在している状態がこれに含まれる。
【００１３】
また、請求項２記載の赤外線測定器は、請求項１記載の赤外線測定器において、前記赤外線シャッター機構は、前記第３の高屈折率層を形成している前記導電性材料よりも屈折率が低い材料によって当該第３の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側とは反対側の面に形成された反射率低減層を備えている。
【００１４】
さらに、請求項３記載の赤外線測定器は、請求項１または２記載の赤外線測定器において、前記赤外線シャッター機構は、前記第１の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側の面、前記第２の高屈折率層における前記第１の高屈折率層側の面、前記第２の高屈折率層における前記第３の高屈折率層側の面、および前記第３の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側の面にそれぞれ形成された保護膜を備えている。
【００１５】
また、請求項４記載の赤外線測定器は、赤外線センサと、当該赤外線センサにおける赤外線の入射面側に当該赤外線センサと一体的に形成された赤外線シャッター機構とを備え、前記赤外線シャッター機構は、前記入射面側に形成された第１の高屈折率層と、当該第１の高屈折率層の厚み方向で当該第１の高屈折率層に対向配置された第２の高屈折率層とを備え、前記両高屈折率層は、前記赤外線を透過可能な導電性材料でそれぞれ形成されると共に、当該両高屈折率層の間に電圧が印加された状態において当該両高屈折率層が光学的に一体化し、かつ、当該両高屈折率層の間に当該電圧が印加されない状態において当該両高屈折率層の間に空気層が形成されるようにそれぞれ配設されて、当該両高屈折率層の間に前記電圧が印加されて当該両高屈折率層が前記厚み方向で光学的に一体化した状態において当該厚み方向に前記赤外線を透過させて前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を許容すると共に、当該両高屈折率層の間に当該電圧が印加されずに当該両高屈折率層の間に前記空気層が形成された状態において当該赤外線を反射して前記赤外線センサに対する当該赤外線の入射を規制する。
【００１６】
また、請求項５記載の赤外線測定器は、請求項４記載の赤外線測定器において、前記赤外線シャッター機構は、前記第２の高屈折率層を形成している前記導電性材料よりも屈折率が低い材料によって当該第２の高屈折率層における前記第１の高屈折率層側とは反対側の面に形成された反射率低減層を備えている。
【００１７】
さらに、請求項６記載の赤外線測定器は、請求項４または５記載の赤外線測定器において、前記赤外線シャッター機構は、前記第１の高屈折率層における前記第２の高屈折率層側の面、および前記第２の高屈折率層における前記第１の高屈折率層側の面にそれぞれ形成された保護膜を備えている。
【００１８】
また、請求項７記載の赤外線測定器は、請求項１から６のいずれかに記載の赤外線測定器において、前記赤外線シャッター機構は、前記赤外線センサにおける前記入射面、および当該入射面に形成された機能層における当該赤外線センサとは反対側の面のいずれかに前記第１の高屈折率層が密着するように形成されている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の赤外線測定器では、赤外線センサと、赤外線センサにおける赤外線の入射面側に赤外線センサと一体的に形成された赤外線シャッター機構とを備えると共に、各高屈折率層の間に電圧が印加されて各高屈折率層が厚み方向で光学的に一体化した状態において厚み方向に赤外線を透過させて赤外線センサに対する赤外線の入射を許容し、各高屈折率層の間に電圧が印加されずに各高屈折率層の間に空気層が形成された状態において赤外線を反射して赤外線センサに対する赤外線の入射を規制するように赤外線シャッター機構が構成されている。
【００２０】
また、請求項４記載の赤外線測定器では、赤外線センサと、赤外線センサにおける赤外線の入射面側に赤外線センサと一体的に形成された赤外線シャッター機構とを備えると共に、両高屈折率層の間に電圧が印加されて両高屈折率層が厚み方向で光学的に一体化した状態において厚み方向に赤外線を透過させて赤外線センサに対する赤外線の入射を許容し、各高屈折率層の間に電圧が印加されずに各高屈折率層の間に空気層が形成された状態において赤外線を反射して赤外線センサに対する赤外線の入射を規制するように赤外線シャッター機構が構成されている。
【００２１】
したがって、請求項１，４記載の赤外線測定器によれば、従来の放射温度計とは異なり、破損の防止を目的として赤外線シャッター機構と赤外線センサとの間に大きな隙間を設ける必要がなく、しかも、モータ（ロータ、電磁コイルおよびステータ）や枢軸が存在しないため、赤外線測定器を十分に小形化（薄形化）することができる。また、請求項１，４記載の赤外線測定器によれば、モータ等の駆動源や回転体が存在しないため、赤外線を所望の周期で安定してチョッピングすることができると共に、機械的要素の摩耗を招くことがないため、長期に亘って一定の性能を維持することができるだけでなく、赤外線シャッター機構の作動時に大きな振動が生じることがないため、この振動に起因して赤外線センサによる赤外線の検出精度が低下する事態を回避することができる。
【００２２】
さらに、請求項１，４記載の赤外線測定器によれば、赤外線センサに対する赤外線の入射を許容するときには、赤外線シャッター機構の各高屈折率層を光学的に一体化させ、赤外線センサに対する赤外線の入射を規制するときには、各高屈折率層の間に空気層を形成するだけの簡単な制御でよいため、赤外線を確実かつ容易にチョッピングして赤外線センサに対して入射させることができる。また、請求項１，４記載の赤外線測定器によれば、赤外線シャッター機構の各高屈折率層を導電性材料で形成したことにより、高屈折率層とは別個に駆動用電極を形成した構成の赤外線シャッター機構を有する赤外線測定器と比較して、赤外線シャッター機構を閉状態にするための（各高屈折率層に電圧を印加するための）専用の電極の形成が不要となる分だけ、赤外線測定器の製造コストを低減できると共に、各高屈折率層の質量を十分に小さくすることができるため、赤外線シャッター機構を高速に、しかも安定して駆動することができる。
【００２３】
また、請求項２記載の赤外線測定器によれば、第３の高屈折率層における第２の高屈折率層側とは反対側の面に形成した反射率低減層を備えたことにより、第３の高屈折率層における第２の高屈折率層側とは反対側の面において赤外線が大きく反射されて開状態における赤外線シャッター機構の赤外線の透過率が低下する事態を回避して、開状態において赤外線センサに対して十分な量の赤外線を入射させることができる。
【００２４】
さらに、請求項３記載の赤外線測定器によれば、第１の高屈折率層における第２の高屈折率層側の面、第２の高屈折率層における第１の高屈折率層側の面、第２の高屈折率層における第３の高屈折率層側の面、および第３の高屈折率層における第２の高屈折率層側の面にそれぞれ形成した保護膜を備えたことにより、各高屈折率層の酸化や傷付きを招くことなく、赤外線シャッター機構の光学的性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００２５】
また、請求項５記載の赤外線測定器によれば、第２の高屈折率層における第１の高屈折率層側とは反対側の面に形成した反射率低減層を備えたことにより、第２の高屈折率層における第１の高屈折率層側とは反対側の面において赤外線が大きく反射されて開状態における赤外線シャッター機構の赤外線の透過率が低下する事態を回避して、開状態において赤外線センサに対して十分な量の赤外線を入射させることができる。
【００２６】
さらに、請求項６記載の赤外線測定器によれば、第１の高屈折率層における第２の高屈折率層側の面、および第２の高屈折率層における第１の高屈折率層側の面にそれぞれ形成した保護膜を備えたことにより、両高屈折率層の酸化や傷付きを招くことなく、赤外線シャッター機構の光学的性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００２７】
また、請求項７記載の赤外線測定器によれば、赤外線センサにおける入射面、および入射面に形成された機能層における赤外線センサとは反対側の面のいずれかに第１の高屈折率層が密着するように赤外線シャッター機構を形成したことにより、赤外線シャッター機構と薄膜センサとの間に隙間が存在しない分だけ、一層小形化することができるだけでなく、赤外線センサを支持基板として利用して赤外線シャッター機構の各層を容易に形成（成膜）することができるため、赤外線測定器の製造コストを十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】赤外線シャッター機構２が閉状態となっている赤外線測定器１の断面図である。
【図２】赤外線シャッター機構２が開状態となっている赤外線測定器１の断面図である。
【図３】閉状態の赤外線シャッター機構２についての光学的特性について説明するための説明図である。
【図４】開状態の赤外線シャッター機構２についての光学的特性について説明するための説明図である。
【図５】赤外線シャッター機構２ａが閉状態となっている赤外線測定器１Ａの断面図である。
【図６】赤外線シャッター機構２ａが開状態となっている赤外線測定器１Ａの断面図である。
【図７】閉状態の赤外線シャッター機構２ａについての光学的特性について説明するための説明図である。
【図８】開状態の赤外線シャッター機構２ａについての光学的特性について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、赤外線測定器の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３０】
図１，２に示す赤外線測定器１は、赤外線シャッター機構２および赤外線センサ３を備えた測定器であって、後述するように、公知の半導体製造プロセスに従ってこれらが一体的に形成されている。赤外線シャッター機構２は、赤外線センサ３による検出対象の波長領域（一例として、１００００ｎｍ±２０００ｎｍの範囲：以下、「対象波長領域」ともいう）の赤外線ＩＲをチョッピングするチョッピング機構として機能するシャッター機構（赤外線変調器）であって、高屈折率層１１，１２，１３を備えている。
【００３１】
高屈折率層１１は、「第１の高屈折率層」の一例であって、赤外線センサ３における赤外線ＩＲの入射面（両図における上面）に密着するように、Ｇｅ（「導電性材料」の一例）によって物理的な厚みが５６７ｎｍ程度となるように形成されている。また、高屈折率層１２は、「第２の高屈折率層」の一例であって、Ｇｅによって物理的な厚みが５６７ｎｍ程度となるように形成されて、高屈折率層１１の厚み方向で高屈折率層１１に対向配置されている。さらに、高屈折率層１３は、「第３の高屈折率層」の一例であって、Ｇｅによって物理的な厚みが５６７ｎｍ程度となるように形成されて、高屈折率層１２の厚み方向で高屈折率層１２に対向配置されている。
【００３２】
この場合、Ｇｅの屈折率（ｎ）が４．４であるため、高屈折率層１１，１２，１３の光学的厚み（ｎｄ）は、「４．４×５６７＝２４９４．８≒２５００ｎｍ」で、上記の対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する１／４となっている（「ｎｄ＝１／４λ」に対する１倍の構成の例（奇数倍の一例））。なお、高屈折率層１１，１２，１３を形成する材料やその厚みは上記の例に限定されず、その光学的厚み（ｎｄ）が上記の対象波長領域の中心波長に対する１／４の奇数倍となる条件を満たすことを条件として、各種屈折率の導電性材料で任意の厚みに形成することができる。具体的には、一例として、ＳｉやＧｅ等によって上記の条件を満たすように形成することができる。
【００３３】
また、この赤外線シャッター機構２では、高屈折率層１３における高屈折率層１２側とは反対側の面に反射率低減層（無反射コーティング層）１４が形成されている。この反射率低減層１４は、後述するように高屈折率層１３に向かって赤外線シャッター機構２に入射しようとする赤外線ＩＲが高屈折率層１３における高屈折率層１２が形成されている側の面に対する反対側の面において大きく反射されるのを阻止するために、ＺｎＳｅによって物理的な厚みが１０４２ｎｍ程度となるように形成されている。
【００３４】
この場合、ＺｎＳｅの屈折率（ｎ）は、Ｓｉの屈折率（ｎ＝３．４）やＧｅの屈折率（ｎ＝４．４）よりも低い２．４であり、これにより、反射率低減層１４の光学的厚み（ｎｄ）は、「２．４×１０４２＝２５００．８≒２５００ｎｍ」で、上記の対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する１／４となっている（「ｎｄ＝１／４λ」に対する１倍の構成の例（奇数倍の一例））。なお、反射率低減層１４を形成する材料やその厚みは上記の例に限定されず、その光学的厚み（ｎｄ）が上記の対象波長領域の中心波長に対する１／４の奇数倍となる条件を満たすことを条件として、各種屈折率の材料で任意の厚みに形成することができる。具体的には、一例として、ＺｎＳｅ、ＺｎＳおよびＢａＦ２等によって上記の条件を満たすように形成することができる。
【００３５】
さらに、この赤外線シャッター機構２では、高屈折率層１１における高屈折率層１２側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１１側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１３側の面、および高屈折率層１３における高屈折率層１２側の面にＺｎＳｅによって物理的な厚みが１０ｎｍ程度の保護膜（保護用絶縁膜）１５がそれぞれ形成されている。この保護膜１５は、高屈折率層１１，１２，１３の酸化や傷付きを阻止すると共に、高屈折率層１１，１２，１３を相互に絶縁するための薄膜であって、赤外線シャッター機構２に与える光学的影響を十分に小さくするために極く薄厚に形成されている。この場合、保護膜１５を形成する材料やその厚みは上記の例に限定されず、高屈折率層１１，１２，１３の保護および絶縁が可能で、赤外線シャッター機構２に与える光学的影響が十分に小さければ、任意の材料で任意の厚みに形成することができる。具体的には、一例として、ＺｎＳｅ、ＺｎＳおよびＢａＦ２等によって形成することができる。
【００３６】
一方、赤外線センサ３は、一例として、焦電型の赤外線センサであると共に、赤外線シャッター機構２の支持基板として機能する板体であって、ＬｉＴａＯ３等の単結晶基板や、ＰＺＴおよびＰｂＴｉＯ３等の強誘電体材料のセラミック基板によって物理的な厚みが数十〜数百μｍ程度の平板状に形成されたセンサ本体の表面に、カーボン、ポリイミドおよびアルミニウム等の各種材料を用いて、表面平滑性がある程度低下するように形成した極く薄厚の発熱膜（赤外線吸収膜）が設けられ、発熱膜の形成面が「入射面」および「赤外線シャッター機構２の形成面」として機能するように構成されている。この場合、赤外線センサ３の厚みは、赤外線ＩＲの検出が可能で、かつ、赤外線シャッター機構２の支持基板としての物理的強度を確保できる範囲内において任意に変更することができる。
【００３７】
この赤外線測定器１は、公知の半導体製造プロセスに従って、赤外線センサ３の入射面に赤外線シャッター機構２の各層を順次形成することで、赤外線シャッター機構２および赤外線センサ３が一体的に形成される。具体的には、一例として、まず、赤外線センサ３の入射面（発熱膜の形成面）に、高屈折率層１１を形成するためのＧｅの層、保護膜１５を形成するためのＺｎＳｅの層、空気層１６ａを形成するための空気層形成層、保護膜１５を形成するためのＺｎＳｅの層、高屈折率層１２を形成するためのＧｅの層、保護膜１５を形成するためのＺｎＳｅの層、空気層１６ｂを形成するための空気層形成層、保護膜１５を形成するためのＺｎＳｅの層、高屈折率層１３を形成するためのＧｅの層、および反射率低減層１４を形成するためのＺｎＳｅの層をこの順で形成して積層体（図示せず）を製造する。この場合、上記の空気層形成層は、一例として、二酸化シリコン、多結晶シリコンおよび各種ポリマーによって形成することができる。
【００３８】
次いで、製造した積層体に対して、反射率低減層１４の側から、マスクパターンを用いた現像処理（例えば、エッチングガスを用いたエッチング処理）を実行する。この際には、現像処理によって空気層形成層が消失して空気層１６ａ，１６ｂが形成される。このような製造方法を採用することにより、空気層１６ａ，１６ｂの形成によって物理的強度が低下した状態の積層体に反射率低減層１４を形成する製造方法よりも、製造過程における赤外線シャッター機構２の破損を好適に回避することができる。これにより、図１に示すように、赤外線シャッター機構２と赤外線センサ３とが一体化した赤外線測定器１が完成する。
【００３９】
この赤外線測定器１における赤外線シャッター機構２は、一例として、高屈折率層１３から高屈折率層１１に向かう向きの赤外線ＩＲを反射または透過させることによって赤外線ＩＲをチョッピングする構成が採用されている。具体的には、赤外線シャッター機構２は、上記の高屈折率層１１，１２，１３が電極として機能するように図示しない駆動制御部に電気的に接続されている。この場合、この赤外線シャッター機構２では、上記の駆動制御部によって高屈折率層１１，１２，１３に対して電圧が印加されていない状態において、図１に示すように、高屈折率層１１，１２の間に、その光学的厚み（ｎｄ）が上記の対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する１／４である２５００ｎｍ程度（「ｎｄ＝１／４λ」に対する１倍の例（奇数倍の一例））の空気層１６ａが形成されると共に、高屈折率層１２，１３の間に、その光学的厚み（ｎｄ）が上記の対象波長領域の中心波長に対する１／４である２５００ｎｍ程度（「ｎｄ＝１／４λ」に対する１倍の例（奇数倍の一例））の空気層１６ｂが形成されるように（空気層１６ａ，１６ｂを挟んで高屈折率層１１，１２，１３が厚み方向で重なるように）構成されている。
【００４０】
このように、空気層１６ａ，１６ｂ（空気で形成された「低屈折率層」）が形成された状態（「各高屈折率層の間に電圧が印加されずに各高屈折率層の間に空気層が形成された状態」の一例）では、高屈折率層１３における高屈折率層１２側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１３側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１１側の面、および高屈折率層１１における高屈折率層１２側の面において赤外線ＩＲが反射される結果、赤外線ＩＲの透過が規制される。以下、この状態を「閉状態」ともいう。なお、この赤外線シャッター機構２は、同図に示すように空気層１６ａ，１６ｂが形成された状態（閉状態）においても、赤外線センサ３、高屈折率層１１，１２，１３、反射率低減層１４および各保護膜１５の図示しない端部が互いに接して、これらの層および膜が厚み方向で連続した状態となっている。
【００４１】
また、この赤外線シャッター機構２では、高屈折率層１１，１２（「対向する２つの高屈折率層」に相当）の間に駆動制御部によって数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧が印加されると共に、高屈折率層１２，１３（「対向する２つの高屈折率層」に相当）の間に駆動制御部によって数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧が印加されたときに、高屈折率層１１，１２の間、および高屈折率層１２，１３の間に静電引力が生じ、図２に示すように、高屈折率層１１，１２が保護膜１５，１５を介して面的に接触して光学的に一体化すると共に、高屈折率層１２，１３が保護膜１５，１５を介して面的に接触して光学的に一体化するように構成されている。このように、各高屈折率層１１，１２，１３の間に電圧が印加されて各高屈折率層１１，１２，１３が厚み方向で光学的に一体化した状態では、高屈折率層１３における高屈折率層１２側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１３側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１１側の面、および高屈折率層１１における高屈折率層１２側の面における赤外線ＩＲの反射が極く小さなものとなる結果、各高屈折率層１１，１２，１３の厚み方向への赤外線ＩＲの透過が許容される。以下、この状態を「開状態」ともいう。
【００４２】
これにより、この赤外線シャッター機構２では、駆動制御部によって電圧を印加する状態と電圧を印加しない状態との２種類の状態を一定周期で交互に繰り返すことにより、赤外線ＩＲを一定周期でチョッピングすることが可能となっている。この場合、図３に示すように、この赤外線シャッター機構２では、閉状態において、前述した対象波長領域（１００００ｎｍ±２０００ｎｍの範囲）内のすべての波長の赤外線ＩＲについての透過率を２％以下とすることが可能となっている。また、図４に示すように、この赤外線シャッター機構２では、開状態において、上記の対象波長領域内のすべての波長の赤外線ＩＲについての透過率を７８％以上とすることが可能となっている。
【００４３】
この場合、この赤外線シャッター機構２では、開状態において、上記の対象波長領域内の波長の赤外線ＩＲだけでなく、７０００ｎｍから８０００ｎｍの範囲内の赤外線ＩＲについての透過率を７０％以上とすることが可能であり、１２０００ｎｍから１６０００ｎｍの範囲内の赤外線ＩＲについての透過率についても７５％以上とすることが可能となっている。また、７０００ｎｍから８０００ｎｍの範囲内の赤外線ＩＲや、１２０００ｎｍから１６０００ｎｍの範囲内の赤外線ＩＲについては、閉状態において、その透過率を５％以下とすることが可能となっている。したがって、この赤外線シャッター機構２では、実質的には、７０００ｎｍから１６０００ｎｍまでの非常に広い波長領域内の赤外線ＩＲを対象として好適にチョッピングすることができるのが理解できる。
【００４４】
この場合、反射率低減層１４が存在しない点を除いて上記の赤外線シャッター機構２と同様に製造した赤外線シャッター機構（図示せず）の光学的特性を調査したところ、チョッピング可能な赤外線ＩＲの波長領域自体は、上記の赤外線シャッター機構２と同様であるものの、開状態における赤外線ＩＲの透過率が４５％程度まで低下するのが確認された。したがって、反射率低減層１４を形成することによって、開状態における透過率を十分に高くすることができるのが理解できる。また、反射率低減層１４の光学的厚みを上記の対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する３／４倍や５／４倍の反射率低減層（「ｎｄ＝１／４λ」に対する奇数倍の他の一例：図示せず）とした赤外線シャッター機構を製造して光学的特性を調査したところ、チョッピング可能な赤外線ＩＲの波長領域自体は、上記の赤外線シャッター機構２と同様であるものの、開状態における赤外線ＩＲの透過率が赤外線シャッター機構２よりも若干低下するのが確認された。したがって、反射率低減層１４の光学的厚み（ｎｄ）については、対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する１／４倍（ｎｄ＝１／４λ）とするのが好ましい。
【００４５】
さらに、高屈折率層１１，１２，１３について、その光学的厚み（ｎｄ）が上記の赤外線シャッター機構２とは相違するように、ｎｄ＝１／４λに対する３倍の厚みや、５倍の厚みとなるように各高屈折率層を形成した赤外線シャッター機構（図示せず）を製造して光学的特性を調査したところ、高屈折率層がｎｄ＝３／４λの赤外線シャッター機構では、閉状態において好適に反射し得る波長領域が上記の赤外線シャッター機構２よりも狭い９０００ｎｍから１１０００ｎｍの範囲となり、高屈折率層がｎｄ＝５／４λの赤外線シャッター機構では、閉状態において好適に反射し得る波長領域が上記の赤外線シャッター機構２よりも狭い９５００ｎｍから１０５００ｎｍの範囲となるのが確認された。したがって、高屈折率層１１，１２，１３の光学的厚み（ｎｄ）については、対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する１／４倍（ｎｄ＝１／４λ）とするのが好ましい。
【００４６】
一方、この赤外線測定器１では、前述したように、高屈折率層１３の側から赤外線測定器１に入射して赤外線センサ３に向かう向きの赤外線ＩＲを赤外線シャッター機構２によって一定周期でチョッピングすることにより、赤外線センサ３に対して入射する赤外線ＩＲを断続させて検出する構成が採用されている。この場合、赤外線シャッター機構２が開状態となって赤外線ＩＲの透過が許容された状態においては、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射量に応じて発熱膜が発熱し、この熱によってセンサ本体が加熱される。これにより、発熱膜に生じた熱量、すなわち、赤外線センサ３の入射面に対する赤外線ＩＲの照射量に応じた電流値の検出信号が赤外線センサ３から出力される。
【００４７】
この場合、この赤外線測定器１では、赤外線ＩＲをチョッピングするための赤外線シャッター機構２が、作動時に大量の熱を発するモータ等の駆動源を有していない。したがって、この赤外線測定器１では、赤外線シャッター機構２を透過した赤外線ＩＲの照射による発熱膜の発熱以外の熱によって赤外線センサ３にけるセンサ本体が加熱される熱量が十分に小さくなっている。このため、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの照射が許容されているとき（赤外線シャッター機構２が光学的に開状態に制御されているとき）にセンサ本体が加熱される熱量に対して、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの照射が規制されているとき（赤外線シャッター機構２が光学的に閉状態に制御されているとき）にセンサ本体が加熱される熱量が十分に小さくなっている。これにより、検出信号のＳ／Ｎ比が十分に大きくなっている。
【００４８】
また、この赤外線測定器１において採用されている赤外線シャッター機構２では、極く薄厚の反射率低減層１４および保護膜１５だけが形成された高屈折率層１３と、極く薄厚の保護膜１５だけが形成された高屈折率層１２とを移動させる構成のため、機械式のチョッピング機構と比較して、作動時において生じる振動が十分に小さくなっている。さらに、高屈折率層１３．１２の移動に要する力が十分に小さいため、赤外線シャッター機構２の消費電力も十分に少なくなっている。
【００４９】
このように、この赤外線測定器１では、赤外線センサ３と、赤外線センサ３における赤外線ＩＲの入射面側に赤外線センサ３と一体的に形成された赤外線シャッター機構２とを備えると共に、各高屈折率層１１，１２，１３の間に電圧が印加されて各高屈折率層１１，１２，１３が厚み方向で光学的に一体化した状態において厚み方向に赤外線ＩＲを透過させて赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を許容し、各高屈折率層１１，１２，１３の間に電圧が印加されずに各高屈折率層１１，１２，１３の間に空気層１６ａ，１６ｂが形成された状態において赤外線ＩＲを反射して赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を規制するように赤外線シャッター機構２が構成されている。
【００５０】
したがって、この赤外線測定器１によれば、従来の放射温度計とは異なり、破損の防止を目的として赤外線シャッター機構２と赤外線センサ３との間に大きな隙間を設ける必要がなく、しかも、モータ（ロータ、電磁コイルおよびステータ）や枢軸が存在しないため、赤外線測定器１を十分に小形化（薄形化）することができる。また、この赤外線測定器１によれば、モータ等の駆動源や回転体が存在しないため、赤外線ＩＲを所望の周期で安定してチョッピングすることができると共に、機械的要素の摩耗を招くことがないため、長期に亘って一定の性能を維持することができるだけでなく、赤外線シャッター機構２の作動時に大きな振動が生じることがないため、この振動に起因して赤外線センサ３による赤外線ＩＲの検出精度が低下する事態を回避することができる。
【００５１】
さらに、この赤外線測定器１によれば、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を許容するときには、赤外線シャッター機構２の各高屈折率層１１，１２，１３を光学的に一体化させ、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を規制するときには、各高屈折率層１１，１２，１３の間に空気層１６ａ，１６ｂを形成するだけの簡単な制御でよいため、赤外線ＩＲを確実かつ容易にチョッピングして赤外線センサ３に対して入射させることができる。また、この赤外線測定器１によれば、赤外線シャッター機構２の各高屈折率層１１，１２，１３を導電性材料で形成したことにより、「高屈折率層」とは別個に駆動用電極を形成した構成の「赤外線シャッター機構」を有する「赤外線測定器」と比較して、赤外線シャッター機構２を閉状態にするための（各高屈折率層１１，１２，１３に電圧を印加するための）専用の電極の形成が不要となる分だけ、赤外線測定器１の製造コストを低減できると共に、各高屈折率層１１，１２，１３の質量を十分に小さくすることができるため、赤外線シャッター機構２を高速に、しかも安定して駆動することができる。
【００５２】
また、この赤外線測定器１によれば、高屈折率層１３における高屈折率層１２側とは反対側の面に形成した反射率低減層１４を備えたことにより、高屈折率層１３における高屈折率層１２側とは反対側の面において赤外線ＩＲが大きく反射されて開状態における赤外線シャッター機構２の赤外線ＩＲの透過率が低下する事態を回避して、開状態において赤外線センサ３に対して十分な量の赤外線ＩＲを入射させることができる。
【００５３】
さらに、この赤外線測定器１によれば、高屈折率層１１における高屈折率層１２側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１１側の面、高屈折率層１２における高屈折率層１３側の面、および高屈折率層１３における高屈折率層１２側の面にそれぞれ形成した保護膜１５を備えたことにより、各高屈折率層１１，１２，１３の酸化や傷付きを招くことなく、赤外線シャッター機構２の光学的性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００５４】
また、この赤外線測定器１によれば、赤外線センサ３における入射面、および入射面に形成された機能層における赤外線センサ３とは反対側の面のいずれか（この例では、「入射面」）に高屈折率層１１が密着するように赤外線シャッター機構２を形成したことにより、赤外線シャッター機構２と薄膜センサ３との間に隙間が存在しない分だけ、一層小形化することができるだけでなく、赤外線センサ３を支持基板として利用して赤外線シャッター機構２の各層を容易に形成（成膜）することができるため、赤外線測定器１の製造コストを十分に低減することができる。
【００５５】
次に、「赤外線測定器」の他の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、前述した赤外線測定器１と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５６】
図５，６に示す赤外線測定器１Ａは、赤外線シャッター機構２ａおよび赤外線センサ３を備えた測定器であって、前述した赤外線測定器１と同様にして、公知の半導体製造プロセスに従ってこれらが一体的に形成されている。赤外線シャッター機構２ａは、前述した赤外線測定器１における赤外線シャッター機構２と同様にして、赤外線センサ３による検出対象の波長領域（一例として、１００００ｎｍ±２０００ｎｍの範囲：対象波長領域）の赤外線ＩＲをチョッピングするチョッピング機構として機能するシャッター機構（赤外線変調器）であって、赤外線シャッター機構２における高屈折率層１１に代えて高屈折率層１１ａが形成され、かつ、赤外線シャッター機構２における高屈折率層１３に代えて高屈折率層１３ａ形成されると共に、赤外線シャッター機構２における高屈折率層１２、および高屈折率層１２に形成された保護膜１５，１５が存在しない点を除き、赤外線シャッター機構２とほぼ同様に構成されている。
【００５７】
高屈折率層１１ａは、「第１の高屈折率層」の一例であって、赤外線センサ３における赤外線ＩＲの入射面（両図における上面）にＧｅ（「導電性材料」の一例）によって物理的な厚みが５６７ｎｍ程度となるように形成されている。また、高屈折率層１３ａは、「第２の高屈折率層」の一例であって、Ｇｅによって物理的な厚みが５６７ｎｍ程度となるように形成されて、高屈折率層１１ａの厚み方向で高屈折率層１１ａに対向配置されている。この場合、前述したように、Ｇｅの屈折率（ｎ）が４．４であるため、高屈折率層１１ａ，１３ａの光学的厚み（ｎｄ）は、「４．４×５６７＝２４９４．８≒２５００ｎｍ」で、前述した対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する１／４となっている（「ｎｄ＝１／４λ」に対する１倍の構成の例（奇数倍の一例））。なお、高屈折率層１１ａ，１３ａを形成する材料やその厚みは上記の例に限定されず、その光学的厚み（ｎｄ）が上記の対象波長領域の中心波長に対する１／４の奇数倍となる条件を満たすことを条件として、各種屈折率の導電性材料で任意の厚みに形成することができる。
【００５８】
この赤外線測定器１Ａは、前述した赤外線測定器１と同様にして、公知の半導体製造プロセスに従って、赤外線センサ３の入射面に赤外線シャッター機構２ａの各層を順次形成することで、赤外線シャッター機構２ａおよび赤外線センサ３が一体的に形成される。具体的には、一例として、まず、赤外線センサ３の入射面（発熱膜の形成面）に、高屈折率層１１ａを形成するためのＧｅの層、保護膜１５を形成するためのＺｎＳｅの層、空気層１６を形成するための空気層形成層、保護膜１５を形成するためのＺｎＳｅの層、高屈折率層１３ａを形成するためのＧｅの層、および反射率低減層１４を形成するためのＺｎＳｅの層をこの順で形成して積層体（図示せず）を製造する。
【００５９】
次いで、製造した積層体に対して、反射率低減層１４の側から、マスクパターンを用いた現像処理（例えば、エッチングガスを用いたエッチング処理）を実行する。この際には、現像処理によって空気層形成層が消失して空気層１６が形成される。このような製造方法を採用することにより、空気層１６の形成によって物理的強度が低下した状態の積層体に反射率低減層１４を形成する製造方法よりも、製造過程における赤外線シャッター機構２ａの破損を好適に回避することができる。これにより、図５に示すように、赤外線シャッター機構２ａと赤外線センサ３とが一体化した赤外線測定器１Ａが完成する。
【００６０】
この赤外線測定器１Ａにおける赤外線シャッター機構２ａは、一例として、高屈折率層１３ａから高屈折率層１１ａに向かう向きの赤外線ＩＲを反射または透過させることによって赤外線ＩＲをチョッピングする構成が採用されている。具体的には、赤外線シャッター機構２ａは、上記の高屈折率層１１ａ，１３ａが電極として機能するように図示しない駆動制御部に電気的に接続されている。この場合、この赤外線シャッター機構２ａでは、図５に示すように、上記の駆動制御部によって高屈折率層１１ａ，１３ａに対して電圧が印加されていない状態において、高屈折率層１１ａ，１３ａの間に、その光学的厚み（ｎｄ）が上記の対象波長領域の中心波長（この例では、１００００ｎｍ）に対する１／４である２５００ｎｍ程度（「ｎｄ＝１／４λ」に対する１倍の例）の空気層１６が形成されるように（空気層１６を挟んで高屈折率層１１ａ，１３ａが厚み方向で重なるように）構成されている。このように、空気層１６が形成された状態（「各高屈折率層の間に電圧が印加されずに各高屈折率層の間に空気層が形成された状態」の一例）では、高屈折率層１３ａにおける高屈折率層１１ａ側の面、および高屈折率層１１ａにおける高屈折率層１３ａ側の面において赤外線ＩＲが反射される結果、赤外線ＩＲの透過が規制される。以下、この状態を「閉状態」ともいう。なお、この赤外線シャッター機構２ａは、同図に示すように空気層１６が形成された状態（閉状態）においても、赤外線センサ３、高屈折率層１１ａ，１３ａ、反射率低減層１４および各保護膜１５の図示しない端部が互いに接して、これらの層および膜が厚み方向で連続した状態となっている。
【００６１】
また、この赤外線シャッター機構２ａでは、高屈折率層１１ａ，１３ａ（「対向する２つの高屈折率層」に相当）の間に駆動制御部によって数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧が印加されたときに、高屈折率層１１ａ，１３ａの間に静電引力が生じ、図６に示すように、高屈折率層１１ａ，１３ａが保護膜１５，１５を介して面的に接触して光学的に一体化するように構成されている。このように、各高屈折率層１１ａ，１３ａの間に電圧が印加されて各高屈折率層１１ａ，１３ａが厚み方向で光学的に一体化した状態では、高屈折率層１３ａにおける高屈折率層１１ａ側の面、および高屈折率層１１ａにおける高屈折率層１３ａ側の面における赤外線ＩＲの反射が極く小さなものとなる結果、各高屈折率層１１ａ，１３ａの厚み方向への赤外線ＩＲの透過が許容される。以下、この状態を「開状態」ともいう。
【００６２】
これにより、この赤外線シャッター機構２ａでは、駆動制御部によって電圧を印加する状態と電圧を印加しない状態との２種類の状態を一定周期で交互に繰り返すことにより、赤外線ＩＲを一定周期でチョッピングすることが可能となっている。この場合、図７に示すように、この赤外線シャッター機構２ａでは、閉状態における赤外線ＩＲの透過率が１５％〜２５％の範囲内のやや高い値となっているが、図８に示すように、開状態における赤外線ＩＲの透過率は、赤外線シャッター機構２と同程度であり、かつ、チョッピング可能な波長範囲（実質的な波長範囲）についても、赤外線シャッター機構２と同じ７０００ｎｍから１６０００ｎｍとなっている。なお、反射率低減層１４の有無や、反射率低減層１４および高屈折率層１１ａ，１３ａの光学的厚みの相違による光学特性の相違については、赤外線シャッター機構２における反射率低減層１４の有無や、反射率低減層１４および高屈折率層１１，１２，１３の光学的厚みの相違に関して前述した内容と同様のため、その説明を省略する。
【００６３】
一方、この赤外線測定器１Ａでは、前述したように、高屈折率層１３ａの側から赤外線測定器１Ａに入射して赤外線センサ３に向かう向きの赤外線ＩＲを赤外線シャッター機構２ａによって一定周期でチョッピングすることにより、赤外線センサ３に対して入射する赤外線ＩＲを断続させる構成が採用されている。この場合、赤外線シャッター機構２ａが開状態となって赤外線ＩＲの透過が許容された状態においては、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射量に応じて発熱膜が発熱し、この熱によってセンサ本体が加熱される。これにより、発熱膜に生じた熱量、すなわち、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの照射量に応じた電流値の検出信号が赤外線センサ３から出力される。
【００６４】
この場合、この赤外線測定器１Ａでは、赤外線ＩＲをチョッピングするための赤外線シャッター機構２ａが、作動時に大量の熱を発するモータ等の駆動源を有していない。したがって、この赤外線測定器１Ａでは、赤外線シャッター機構２ａを透過した赤外線ＩＲの照射による発熱膜の発熱以外の熱によって赤外線センサ３にけるセンサ本体が加熱される熱量が十分に小さくなっている。このため、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの照射が許容されているとき（赤外線シャッター機構２ａが光学的に開状態に制御されているとき）にセンサ本体が加熱される熱量に対して、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの照射が規制されているとき（赤外線シャッター機構２ａが光学的に閉状態に制御されているとき）にセンサ本体が加熱される熱量が十分に小さくなっている。これにより、検出信号のＳ／Ｎ比が十分に大きくなっている。
【００６５】
また、この赤外線測定器１Ａにおいて採用されている赤外線シャッター機構２ａでは、極く薄厚の反射率低減層１４および保護膜１５だけが形成された高屈折率層１３ａを移動させる構成のため、機械式のチョッピング機構と比較して、作動時において生じる振動が十分に小さくなっている。さらに、高屈折率層１３ａの移動に要する力が十分に小さいため、赤外線シャッター機構２ａの消費電力も十分に少なくなっている。
【００６６】
このように、この赤外線測定器１Ａでは、赤外線センサ３と、赤外線センサ３における赤外線ＩＲの入射面側に赤外線センサ３と一体的に形成された赤外線シャッター機構２ａとを備えると共に、両高屈折率層１１ａ，１３ａの間に電圧が印加されて両高屈折率層１１ａ，１３ａが厚み方向で光学的に一体化した状態において厚み方向に赤外線ＩＲを透過させて赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を許容し、両高屈折率層１１ａ，１３ａの間に電圧が印加されずに両高屈折率層１１ａ，１３ａの間に空気層１６が形成された状態において赤外線ＩＲを反射して赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を規制するように赤外線シャッター機構２ａが構成されている。
【００６７】
したがって、この赤外線測定器１Ａによれば、従来の放射温度計とは異なり、破損の防止を目的として赤外線シャッター機構２ａと赤外線センサ３との間に大きな隙間を設ける必要がなく、しかも、モータ（ロータ、電磁コイルおよびステータ）や枢軸が存在しないため、赤外線測定器１Ａを十分に小形化（薄形化）することができる。また、この赤外線測定器１Ａによれば、モータ等の駆動源や回転体が存在しないため、赤外線ＩＲを所望の周期で安定してチョッピングすることができると共に、機械的要素の摩耗を招くことがないため、長期に亘って一定の性能を維持することができるだけでなく、赤外線シャッター機構２ａの作動時に大きな振動が生じることがないため、この振動に起因して赤外線センサ３による赤外線ＩＲの検出精度が低下する事態を回避することができる。
【００６８】
さらに、この赤外線測定器１Ａによれば、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を許容するときには、赤外線シャッター機構２ａの両高屈折率層１１ａ，１３ａを光学的に一体化させ、赤外線センサ３に対する赤外線ＩＲの入射を規制するときには、両高屈折率層１１ａ，１３ａの間に空気層１６を形成するだけの簡単な制御でよいため、赤外線ＩＲを確実かつ容易にチョッピングして赤外線センサ３に対して入射させることができる。また、この赤外線測定器１Ａによれば、赤外線シャッター機構２ａの両高屈折率層１１ａ，１３ａを導電性材料で形成したことにより、「高屈折率層」とは別個に駆動用電極を形成した構成の「赤外線シャッター機構」を有する「赤外線測定器」と比較して、赤外線シャッター機構２ａを閉状態にするための（両高屈折率層１１ａ，１３ａに電圧を印加するための）専用の電極の形成が不要となる分だけ、赤外線測定器１Ａの製造コストを低減できると共に、両高屈折率層１１ａ，１３ａの質量を十分に小さくすることができるため、赤外線シャッター機構２ａを高速に、しかも安定して駆動することができる。
【００６９】
また、この赤外線測定器１Ａによれば、高屈折率層１３ａにおける高屈折率層１１ａ側とは反対側の面に形成した反射率低減層１４を備えたことにより、高屈折率層１３ａにおける高屈折率層１１ａ側とは反対側の面において赤外線ＩＲが大きく反射されて開状態における赤外線シャッター機構２ａの赤外線ＩＲの透過率が低下する事態を回避して、開状態において赤外線センサ３に対して十分な量の赤外線ＩＲを入射させることができる。
【００７０】
さらに、この赤外線測定器１Ａによれば、高屈折率層１１ａにおける高屈折率層１３ａ側の面、および高屈折率層１３ａにおける高屈折率層１１ａ側の面にそれぞれ形成した保護膜１５を備えたことにより、両高屈折率層１１ａ，１３ａの酸化や傷付きを招くことなく、赤外線シャッター機構２ａの光学的性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００７１】
また、この赤外線測定器１Ａによれば、赤外線センサ３における入射面、および入射面に形成された機能層における赤外線センサ３とは反対側の面のいずれか（この例では、「入射面」）に高屈折率層１１ａが密着するように赤外線シャッター機構２ａを形成したことにより、赤外線シャッター機構２ａと薄膜センサ３との間に隙間が存在しない分だけ、一層小形化することができるだけでなく、赤外線センサ３を支持基板として利用して赤外線シャッター機構２ａの各層を容易に形成（成膜）することができるため、赤外線測定器１Ａの製造コストを十分に低減することができる。
【００７２】
なお、赤外線センサ３における赤外線ＩＲの入射面に高屈折率層１１（１１ａ）が密着するように赤外線シャッター機構２（２ａ）を形成した赤外線測定器１（１Ａ）を例に挙げて説明したが、赤外線センサ３の形成材料の屈折率（ｎ）と、「第１の高屈折率層」の形成材料の屈折率（ｎ）とが大きく相違する場合には、赤外線センサ３と赤外線シャッター機構２（２ａ）との界面において赤外線ＩＲが大きく反射されるのを阻止するために、赤外線センサ３における赤外線ＩＲの入射面に、上記の反射率低減層１４と同様の反射率低減層（「機能層」の一例：図示せず）を形成することもできる。また、反射率低減層以外の各種機能層（例えば、赤外線センサ３に対する赤外線シャッター機構２（２ａ）の密着性を高めるために設ける密着層などを赤外線センサ３の入射面に設けることもできる。このような構成を採用する場合には、「機能層」における赤外線センサ３とは反対側の面に高屈折率層１１（１１ａ）が密着するように赤外線シャッター機構２（２ａ）を形成することで、前述した赤外線測定器１，１Ａと同様の効果を奏することができる。
【００７３】
さらに、焦電型赤外線センサの一例である赤外線センサ３を備えた赤外線測定器１，１Ａを例に挙げて説明したが、「赤外線センサ」は、焦電型赤外線センサに限定されず、サーモパイル型赤外線センサやサーミスタ等の各種熱型センサ、および量子型赤外線センサなどを採用して赤外線測定器を構成することができる。このように、焦電型赤外線センサ以外の「赤外線センサ」を採用する場合においても、公知の半導体製造プロセスに従って、その「赤外線センサ」を支持基板として利用して「赤外線シャッター機構」と一体的に形成することにより、前述した赤外線測定器１，１Ａと同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１Ａ  赤外線測定器
２，２ａ  赤外線シャッター機構
３  赤外線センサ
１１，１１ａ，１２，１３，１３ａ  高屈折率層
１４  反射率低減層
１５  保護膜
１６，１６ａ，１６ｂ  空気層
ＩＲ  赤外線
【図１】
2012063240.tif 000003
【図２】
2012063240.tif 000004
【図３】
2012063240.tif 000005
【図４】
2012063240.tif 000006
【図５】
2012063240.tif 000007
【図６】
2012063240.tif 000008
【図７】
2012063240.tif 000009
【図８】
2012063240.tif 000010