JP2001324382A - 赤外検出装置 - Google Patents
赤外検出装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲温度の影響や、光源出力の経時変化や光
学系の汚れなどの影響を受けず精度良く赤外線を検出可
能な赤外検出装置を提供すること。 【解決手段】 ブリッジ回路を構成するボロメータ型の
赤外検出素子に赤外線を照射することによりブリッジ回
路に発生する不平衡電圧を赤外線の検出信号とする赤外
検出装置において、半導体基板に形成され、赤外線の測
定光を受光する少なくとも一つの第一赤外検出素子と、
第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成され、赤外
線の参照光を受光する少なくとも一つの第二赤外検出素
子と、第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成さ
れ、遮光される第三赤外検出素子及び第四赤外検出素
子、とを具備し、第一赤外検出素子、第二赤外検出素
子、第三赤外検出素子及び第四赤外検出素子により前記
ブリッジ回路を構成したことを特徴とする赤外検出装
置。
学系の汚れなどの影響を受けず精度良く赤外線を検出可
能な赤外検出装置を提供すること。 【解決手段】 ブリッジ回路を構成するボロメータ型の
赤外検出素子に赤外線を照射することによりブリッジ回
路に発生する不平衡電圧を赤外線の検出信号とする赤外
検出装置において、半導体基板に形成され、赤外線の測
定光を受光する少なくとも一つの第一赤外検出素子と、
第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成され、赤外
線の参照光を受光する少なくとも一つの第二赤外検出素
子と、第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成さ
れ、遮光される第三赤外検出素子及び第四赤外検出素
子、とを具備し、第一赤外検出素子、第二赤外検出素
子、第三赤外検出素子及び第四赤外検出素子により前記
ブリッジ回路を構成したことを特徴とする赤外検出装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大気中などのガス
濃度を、赤外線を用いて測定する赤外線ガス分析計に用
いられる赤外検出装置に関するものである。
濃度を、赤外線を用いて測定する赤外線ガス分析計に用
いられる赤外検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガス分析においては、ガスの種類によっ
て吸収される赤外線の波長が異なることを利用し、この
吸収量を検出することによりそのガス濃度を測定する、
非分散赤外線（Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｉｎｆ
ｒａＲｅｄ）ガス分析計（以下、ＮＤＩＲガス分析計と
記す）が使用されている。
て吸収される赤外線の波長が異なることを利用し、この
吸収量を検出することによりそのガス濃度を測定する、
非分散赤外線（Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｉｎｆ
ｒａＲｅｄ）ガス分析計（以下、ＮＤＩＲガス分析計と
記す）が使用されている。
【０００３】以下、図面を用いて従来のＮＤＩＲガス分
析計とそれに用いられる赤外検出装置について説明す
る。尚、以下においては、赤外線吸収波長のピークが約
４．２５μｍである二酸化炭素を被測定ガスとして説明
する。
析計とそれに用いられる赤外検出装置について説明す
る。尚、以下においては、赤外線吸収波長のピークが約
４．２５μｍである二酸化炭素を被測定ガスとして説明
する。
【０００４】図７は、単光線単波長ＮＤＩＲガス分析計
の構成図である。図７において、単光線単波長ＮＤＩＲ
ガス分析計は、ガスが供給されるサンプルセル１０と、
光源１１と、フィルタ１２と、例えばボロメータからな
る赤外検出素子１３とからなっている。
の構成図である。図７において、単光線単波長ＮＤＩＲ
ガス分析計は、ガスが供給されるサンプルセル１０と、
光源１１と、フィルタ１２と、例えばボロメータからな
る赤外検出素子１３とからなっている。
【０００５】フィルタ１２は、図８に示すような、二酸
化炭素の吸収特性にあわせてその波長が４．２５μｍ近
傍の赤外線を選択して透過させる。そして、赤外検出素
子１３は、フィルタ１２を透過した赤外線を検出するこ
とにより、被測定ガスの濃度を測定する。
化炭素の吸収特性にあわせてその波長が４．２５μｍ近
傍の赤外線を選択して透過させる。そして、赤外検出素
子１３は、フィルタ１２を透過した赤外線を検出するこ
とにより、被測定ガスの濃度を測定する。
【０００６】図９は図７に示したガス分析計に用いられ
る赤外検出装置の回路図である。図９において、赤外検
出装置は、赤外検出素子１３の抵抗Ｒ１と、その他の図
示しない外部抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とで形成されるブリ
ッジ回路によって構成されている。
る赤外検出装置の回路図である。図９において、赤外検
出装置は、赤外検出素子１３の抵抗Ｒ１と、その他の図
示しない外部抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とで形成されるブリ
ッジ回路によって構成されている。
【０００７】そして、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４を接続する電
極６ａと、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３を接続する電極６ｃとの
間に電圧Ｖを入力し、赤外検出素子１３が赤外線を受光
して抵抗Ｒ１が変化することにより、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
２を接続する電極６ｂと、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４を接続す
る電極６ｄとの間に発生する不平衡電圧ΔＶに基づい
て、被測定ガスの濃度を算出する。
極６ａと、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３を接続する電極６ｃとの
間に電圧Ｖを入力し、赤外検出素子１３が赤外線を受光
して抵抗Ｒ１が変化することにより、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
２を接続する電極６ｂと、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４を接続す
る電極６ｄとの間に発生する不平衡電圧ΔＶに基づい
て、被測定ガスの濃度を算出する。
【０００８】図１０は、単光線２波長比較ＮＤＩＲガス
分析計の構成図である。図１０において、ＮＤＩＲガス
分析計は、ガスが供給されるサンプルセル１０と、光源
１１と、図１１に示すような二酸化炭素の吸収特性に合
わせたフィルタ１２と、どのガスにも吸収されない参照
光として約３．９μｍ近傍の波長の赤外線を透過させる
フィルタ１４と、例えばボロメータからなる赤外検出素
子１３，１５とからなっている。
分析計の構成図である。図１０において、ＮＤＩＲガス
分析計は、ガスが供給されるサンプルセル１０と、光源
１１と、図１１に示すような二酸化炭素の吸収特性に合
わせたフィルタ１２と、どのガスにも吸収されない参照
光として約３．９μｍ近傍の波長の赤外線を透過させる
フィルタ１４と、例えばボロメータからなる赤外検出素
子１３，１５とからなっている。
【０００９】そして、フィルタ１２で選択された二酸化
炭素の測定光を赤外検出素子１３で検出し、フィルタ１
４で選択された参照光を赤外検出素子１５で検出するこ
とにより被測定ガスの濃度を測定する。これは、光源１
１の出力経時変化やサンプルセル１０の汚れなどの外乱
を、同じ条件で参照光と測定光を２つの赤外検出素子に
よって測定することにより、互いにキャンセルさせよう
とするものである。
炭素の測定光を赤外検出素子１３で検出し、フィルタ１
４で選択された参照光を赤外検出素子１５で検出するこ
とにより被測定ガスの濃度を測定する。これは、光源１
１の出力経時変化やサンプルセル１０の汚れなどの外乱
を、同じ条件で参照光と測定光を２つの赤外検出素子に
よって測定することにより、互いにキャンセルさせよう
とするものである。
【００１０】図１２は図１０に示したガス分析計に用い
られる赤外検出装置の回路図である。図１２において、
赤外検出装置は、赤外検出素子１３の抵抗Ｒ１と、赤外
検出素子１５の抵抗Ｒ２と、その他の図示しない外部抵
抗Ｒ３，Ｒ４とで形成されるブリッジ回路によって構成
されている。
られる赤外検出装置の回路図である。図１２において、
赤外検出装置は、赤外検出素子１３の抵抗Ｒ１と、赤外
検出素子１５の抵抗Ｒ２と、その他の図示しない外部抵
抗Ｒ３，Ｒ４とで形成されるブリッジ回路によって構成
されている。
【００１１】そして、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４を接続する電
極６ａと、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３を接続する電極６ｃとの
間に電圧Ｖを入力し、赤外検出素子１３，１５が赤外線
を受光して抵抗Ｒ１，Ｒ２が変化することにより、抵抗
Ｒ１と抵抗Ｒ２を接続する電極６ｂと、抵抗Ｒ３と抵抗
Ｒ４を接続する電極６ｄとの間に発生する不平衡電圧Δ
Ｖに基づいて、被測定ガスの濃度を算出する。
極６ａと、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３を接続する電極６ｃとの
間に電圧Ｖを入力し、赤外検出素子１３，１５が赤外線
を受光して抵抗Ｒ１，Ｒ２が変化することにより、抵抗
Ｒ１と抵抗Ｒ２を接続する電極６ｂと、抵抗Ｒ３と抵抗
Ｒ４を接続する電極６ｄとの間に発生する不平衡電圧Δ
Ｖに基づいて、被測定ガスの濃度を算出する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図９に示した
赤外検出装置においては、次のような問題点があった。
赤外検出素子１３の抵抗Ｒ１と外部抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４はその抵抗値や温度特性（温度変化に対する抵抗値変
化の割合）がばらつく場合があり、また、設置される場
所が異なるので周囲温度の影響を受け、ΔＶの検出精度
が低下する。赤外検出素子１３は光源１１の出力経時変
化やサンプルセル１０の汚れなどの外乱の影響を受ける
が、その影響をキャンセルする手段がない。
赤外検出装置においては、次のような問題点があった。
赤外検出素子１３の抵抗Ｒ１と外部抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４はその抵抗値や温度特性（温度変化に対する抵抗値変
化の割合）がばらつく場合があり、また、設置される場
所が異なるので周囲温度の影響を受け、ΔＶの検出精度
が低下する。赤外検出素子１３は光源１１の出力経時変
化やサンプルセル１０の汚れなどの外乱の影響を受ける
が、その影響をキャンセルする手段がない。
【００１３】また、図１２に示した赤外検出装置におい
ては、次のような問題点があった。赤外検出素子１３，
１５は、抵抗値や温度特性等の素子特性のばらつきがあ
るので、参照光により光源１１の出力経時変化やサンプ
ルセル１０の汚れなどの外乱の影響を除去する精度が低
下する。 （２）赤外検出素子１３，１５の抵抗Ｒ１，Ｒ２と外部
抵抗Ｒ３，Ｒ４は、その設置される場所が異なるので周
囲温度の影響を受け、ΔＶの検出精度が低下する。
ては、次のような問題点があった。赤外検出素子１３，
１５は、抵抗値や温度特性等の素子特性のばらつきがあ
るので、参照光により光源１１の出力経時変化やサンプ
ルセル１０の汚れなどの外乱の影響を除去する精度が低
下する。 （２）赤外検出素子１３，１５の抵抗Ｒ１，Ｒ２と外部
抵抗Ｒ３，Ｒ４は、その設置される場所が異なるので周
囲温度の影響を受け、ΔＶの検出精度が低下する。
【００１４】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、ブリッジ回路を構成する測定光を
検出する第一赤外検出素子、参照光を検出する第二赤外
検出素子、遮光される第三及び第四赤外検出素子を同一
半導体基板に形成することにより、周囲温度の影響や、
光源出力の経時変化や光学系の汚れなどの影響を受けず
精度良く赤外線を検出可能な赤外検出装置を提供するこ
とを目的とする。
なされたものであり、ブリッジ回路を構成する測定光を
検出する第一赤外検出素子、参照光を検出する第二赤外
検出素子、遮光される第三及び第四赤外検出素子を同一
半導体基板に形成することにより、周囲温度の影響や、
光源出力の経時変化や光学系の汚れなどの影響を受けず
精度良く赤外線を検出可能な赤外検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１におい
ては、ブリッジ回路を構成するボロメータ型の赤外検出
素子に赤外線を照射することにより前記ブリッジ回路に
発生する不平衡電圧を前記赤外線の検出信号とする赤外
検出装置において、半導体基板に形成され、前記赤外線
の測定光を受光する少なくとも一つの第一赤外検出素子
と、前記第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成さ
れ、前記赤外線の参照光を受光する少なくとも一つの第
二赤外検出素子と、前記第一赤外検出素子と同一の半導
体基板に形成され、遮光される第三赤外検出素子及び第
四赤外検出素子、とを具備し、前記第一赤外検出素子、
前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出素子及び前記
第四赤外検出素子により前記ブリッジ回路を構成したこ
とを特徴とする赤外検出装置である。
ては、ブリッジ回路を構成するボロメータ型の赤外検出
素子に赤外線を照射することにより前記ブリッジ回路に
発生する不平衡電圧を前記赤外線の検出信号とする赤外
検出装置において、半導体基板に形成され、前記赤外線
の測定光を受光する少なくとも一つの第一赤外検出素子
と、前記第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成さ
れ、前記赤外線の参照光を受光する少なくとも一つの第
二赤外検出素子と、前記第一赤外検出素子と同一の半導
体基板に形成され、遮光される第三赤外検出素子及び第
四赤外検出素子、とを具備し、前記第一赤外検出素子、
前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出素子及び前記
第四赤外検出素子により前記ブリッジ回路を構成したこ
とを特徴とする赤外検出装置である。
【００１６】本発明の請求項２においては、ブリッジ回
路を構成するボロメータ型の赤外検出素子に赤外線を照
射することにより前記ブリッジ回路に発生する不平衡電
圧を前記赤外線の検出信号とする赤外検出装置におい
て、半導体基板に形成される少なくとも一つの測定光受
光用の第一赤外検出素子と、前記第一赤外検出素子と同
一の半導体基板に形成される少なくとも一つの参照光受
光用の第二赤外検出素子と、前記第一赤外検出素子と同
一の半導体基板に形成される遮光用の第三赤外検出素子
及び第四赤外検出素子と、前記半導体基板上に設けら
れ、前記第一赤外検出素子に対向配置され測定光の波長
を透過する測定光透過部と、前記第二赤外検出素子に対
向配置され参照光の波長を透過する参照光透過部と、前
記第三赤外検出素子及び前記第四赤外検出素子に対向配
置される遮光部とを有するフィルタ、とを具備し、前記
第一赤外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤
外検出素子及び前記第四赤外検出素子により前記ブリッ
ジ回路を構成したことを特徴とする赤外検出装置であ
る。
路を構成するボロメータ型の赤外検出素子に赤外線を照
射することにより前記ブリッジ回路に発生する不平衡電
圧を前記赤外線の検出信号とする赤外検出装置におい
て、半導体基板に形成される少なくとも一つの測定光受
光用の第一赤外検出素子と、前記第一赤外検出素子と同
一の半導体基板に形成される少なくとも一つの参照光受
光用の第二赤外検出素子と、前記第一赤外検出素子と同
一の半導体基板に形成される遮光用の第三赤外検出素子
及び第四赤外検出素子と、前記半導体基板上に設けら
れ、前記第一赤外検出素子に対向配置され測定光の波長
を透過する測定光透過部と、前記第二赤外検出素子に対
向配置され参照光の波長を透過する参照光透過部と、前
記第三赤外検出素子及び前記第四赤外検出素子に対向配
置される遮光部とを有するフィルタ、とを具備し、前記
第一赤外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤
外検出素子及び前記第四赤外検出素子により前記ブリッ
ジ回路を構成したことを特徴とする赤外検出装置であ
る。
【００１７】本発明の請求項３においては、前記第一赤
外検出素子と前記第二赤外検出素子の抵抗値がほぼ等し
いことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の赤外検
出装置である。
外検出素子と前記第二赤外検出素子の抵抗値がほぼ等し
いことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の赤外検
出装置である。
【００１８】本発明の請求項４においては、前記第一赤
外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出
素子、及び前記第四赤外検出素子の抵抗値がほぼ等しい
ことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の赤外検出
装置である。
外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出
素子、及び前記第四赤外検出素子の抵抗値がほぼ等しい
ことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の赤外検出
装置である。
【００１９】本発明の請求項５においては、前記第一赤
外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出
素子及び前記第四赤外検出素子は、前記半導体基板上に
線状に配置されることを特徴とする請求項１及び請求項
２記載の赤外検出素子である。
外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出
素子及び前記第四赤外検出素子は、前記半導体基板上に
線状に配置されることを特徴とする請求項１及び請求項
２記載の赤外検出素子である。
【００２０】本発明の請求項６においては、前記第一赤
外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出
素子及び前記第四赤外検出素子は、前記半導体基板上に
格子状に配置されることを特徴とする請求項１及び請求
項２記載の赤外検出素子である。
外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第三赤外検出
素子及び前記第四赤外検出素子は、前記半導体基板上に
格子状に配置されることを特徴とする請求項１及び請求
項２記載の赤外検出素子である。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。尚、以下の図面において、図７か
ら図１２と重複する部分は同一番号を付してその説明は
適宜に省略する。
面を用いて説明する。尚、以下の図面において、図７か
ら図１２と重複する部分は同一番号を付してその説明は
適宜に省略する。
【００２２】また、以下においては、従来例の説明と同
様に、二酸化炭素の赤外線吸収波長のピークである波長
が約４．２５μｍの赤外線を測定光とし、二酸化炭素の
赤外線吸収ピークと重ならない波長が約３．９μｍの赤
外線を参照光として説明する。
様に、二酸化炭素の赤外線吸収波長のピークである波長
が約４．２５μｍの赤外線を測定光とし、二酸化炭素の
赤外線吸収ピークと重ならない波長が約３．９μｍの赤
外線を参照光として説明する。
【００２３】図１は本発明の第一実施例の構成を示す平
面図、図２はその斜視図である。図１、図２において、
赤外検出装置は、第一赤外検出素子１、第二赤外検出素
子２、第三赤外検出素子３及び第四赤外検出素子４が、
半導体基板５上に２×２の格子状に配置形成され、第一
赤外検出素子１と第二赤外検出素子２の電気的接続点と
しての電極６ａ，第二赤外検出素子と第三赤外検出素子
の電気的接続点としての電極６ｂ，第三赤外検出素子と
第四赤外検出素子の電気的接続点としての電極６ｃ、第
四赤外検出素子と第一赤外検出素子の電気的接続点とし
ての電極６ｄ、が半導体基板５上に形成され、全体とし
て図３に示したブリッジ回路を構成している。
面図、図２はその斜視図である。図１、図２において、
赤外検出装置は、第一赤外検出素子１、第二赤外検出素
子２、第三赤外検出素子３及び第四赤外検出素子４が、
半導体基板５上に２×２の格子状に配置形成され、第一
赤外検出素子１と第二赤外検出素子２の電気的接続点と
しての電極６ａ，第二赤外検出素子と第三赤外検出素子
の電気的接続点としての電極６ｂ，第三赤外検出素子と
第四赤外検出素子の電気的接続点としての電極６ｃ、第
四赤外検出素子と第一赤外検出素子の電気的接続点とし
ての電極６ｄ、が半導体基板５上に形成され、全体とし
て図３に示したブリッジ回路を構成している。
【００２４】尚、これら４つの赤外検出素子は、本出願
人が先に提案した特開２０００−６５６３７号公報に開
示されている通り、半導体製造技術を用いて、半導体基
板上に例えばミアンダ型やスパイラル型に形成されたフ
ィラメントの下部をエッチングにより除去し、フィラメ
ントが中空に浮いたマイクロブリッジ状となるように形
成されたものである。
人が先に提案した特開２０００−６５６３７号公報に開
示されている通り、半導体製造技術を用いて、半導体基
板上に例えばミアンダ型やスパイラル型に形成されたフ
ィラメントの下部をエッチングにより除去し、フィラメ
ントが中空に浮いたマイクロブリッジ状となるように形
成されたものである。
【００２５】この場合、第一赤外検出素子１、第二赤外
検出素子２、第三赤外検出素子３及び第四赤外検出素子
４は、半導体製造技術により製造されるので、それらの
抵抗値が全てほぼ等しくなるように精度良く形成するこ
とが可能である。
検出素子２、第三赤外検出素子３及び第四赤外検出素子
４は、半導体製造技術により製造されるので、それらの
抵抗値が全てほぼ等しくなるように精度良く形成するこ
とが可能である。
【００２６】そして、測定光（約４．２５μｍ）の波長
を透過する測定光透過部７ａと、参照光の波長（約３．
９μｍ）を透過する参照光透過部７ｂと、２つの遮光部
７ｃ，７ｄとが形成されたフィルタ７が、測定光透過部
７ａは第一赤外検出素子１に対向し、参照光透過部７ｂ
は第二赤外検出素子２に対向し、遮光部７ｃは第三赤外
検出素子３に対向し、遮光部７ｄは第四赤外検出素子４
に対向するように、半導体基板５上に例えば図示しない
スペーサを介して接着されている。
を透過する測定光透過部７ａと、参照光の波長（約３．
９μｍ）を透過する参照光透過部７ｂと、２つの遮光部
７ｃ，７ｄとが形成されたフィルタ７が、測定光透過部
７ａは第一赤外検出素子１に対向し、参照光透過部７ｂ
は第二赤外検出素子２に対向し、遮光部７ｃは第三赤外
検出素子３に対向し、遮光部７ｄは第四赤外検出素子４
に対向するように、半導体基板５上に例えば図示しない
スペーサを介して接着されている。
【００２７】そして、電極６ａ，６ｃの間に入力電圧Ｖ
を供給し、第一赤外検出素子１に測定光透過部７ａを介
して測定光を照射し、第二赤外検出素子２に参照光透過
部７ｂを介して参照光を照射し、第一赤外検出素子１及
び第二赤外検出素子２の抵抗値変化により電極６ｂ，６
ｄの間に発生する不平衡電圧ΔＶを検出することにより
二酸化炭素の濃度を算出する。
を供給し、第一赤外検出素子１に測定光透過部７ａを介
して測定光を照射し、第二赤外検出素子２に参照光透過
部７ｂを介して参照光を照射し、第一赤外検出素子１及
び第二赤外検出素子２の抵抗値変化により電極６ｂ，６
ｄの間に発生する不平衡電圧ΔＶを検出することにより
二酸化炭素の濃度を算出する。
【００２８】この場合、第三赤外検出素子３と第四赤外
検出素子４は遮光されているので、赤外検出装置に照射
される赤外線によってその抵抗値は変化しない。また、
４つの赤外検出素子は同一半導体基板５上に近接して形
成されるので、４つの赤外検出素子の抵抗値や抵抗温度
係数等の素子特性の差は極めて小さいものとなる。
検出素子４は遮光されているので、赤外検出装置に照射
される赤外線によってその抵抗値は変化しない。また、
４つの赤外検出素子は同一半導体基板５上に近接して形
成されるので、４つの赤外検出素子の抵抗値や抵抗温度
係数等の素子特性の差は極めて小さいものとなる。
【００２９】また、測定光透過部７ａ、参照光透過部７
ｂ、遮光部７ｃ，７ｄは同一フィルタ７に形成されてい
るので、それらの温度はほぼ等しくなるので、４つの赤
外検出素子の特性に影響を与えることはない。
ｂ、遮光部７ｃ，７ｄは同一フィルタ７に形成されてい
るので、それらの温度はほぼ等しくなるので、４つの赤
外検出素子の特性に影響を与えることはない。
【００３０】従って、４つの赤外検出素子の周囲の温度
環境（半導体基板の温度等）の変化による抵抗値変化等
の影響は互いにキャンセルされ、また光源の経時変化や
光学系の汚れ等も、第一赤外検出素子１と第二赤外検出
素子２とに共通に影響するが、その素子特性の差が極め
て小さいので、結果としてその影響をキャンセルするこ
とができ、ブリッジ回路の不平衡電圧ΔＶを高精度に検
出し、高精度なガス濃度測定が可能となる。
環境（半導体基板の温度等）の変化による抵抗値変化等
の影響は互いにキャンセルされ、また光源の経時変化や
光学系の汚れ等も、第一赤外検出素子１と第二赤外検出
素子２とに共通に影響するが、その素子特性の差が極め
て小さいので、結果としてその影響をキャンセルするこ
とができ、ブリッジ回路の不平衡電圧ΔＶを高精度に検
出し、高精度なガス濃度測定が可能となる。
【００３１】尚、上記の説明では、４つの赤外検出素子
の抵抗値がほぼ等しい場合について説明したが、少なく
とも第一赤外検出素子１と第二赤外検出素子２の抵抗値
が等しければ、上述と同様の効果を得ることができる。
の抵抗値がほぼ等しい場合について説明したが、少なく
とも第一赤外検出素子１と第二赤外検出素子２の抵抗値
が等しければ、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３２】また、４つの赤外検出素子の半導体基板５
上の配置は、図４に示すように１×４の線状に配置して
も良い。
上の配置は、図４に示すように１×４の線状に配置して
も良い。
【００３３】また、例えば２種類のガスを検出する場合
は、図５に示すように、中央部に第三検出素子３と第四
検出素子４が配置され、その一端に２つの第一赤外検出
素子１ａ，１ｂを配置し、他端に２つの第二赤外検出素
子２ａ、２ｂを配置し、全体として１×６の線状に６つ
の赤外検出素子を半導体基板５上に配置する。
は、図５に示すように、中央部に第三検出素子３と第四
検出素子４が配置され、その一端に２つの第一赤外検出
素子１ａ，１ｂを配置し、他端に２つの第二赤外検出素
子２ａ、２ｂを配置し、全体として１×６の線状に６つ
の赤外検出素子を半導体基板５上に配置する。
【００３４】そして、２つの遮光部７ｃ，７ｄの一端に
２種のガスの赤外線吸収特性に合わせた２つの測定光透
過部７ａが配置され、他端に２つの参照光透過部７ｂが
配置されたフィルタ７を半導体基板５上に接着すること
により、図６に示すようなブリッジ回路を構成する。
２種のガスの赤外線吸収特性に合わせた２つの測定光透
過部７ａが配置され、他端に２つの参照光透過部７ｂが
配置されたフィルタ７を半導体基板５上に接着すること
により、図６に示すようなブリッジ回路を構成する。
【００３５】そして、第一赤外検出素子１ａと第二検出
素子２ａの組合わせ、または第一赤外検出素子１ｂと第
二検出素子２ｂの組合わせに赤外光を交互に照射するこ
とにより、２種類のガス濃度測定が可能となる。また、
同様に組合わせの個数を増やすことにより、２種類以上
のガスの濃度測定も可能となる。
素子２ａの組合わせ、または第一赤外検出素子１ｂと第
二検出素子２ｂの組合わせに赤外光を交互に照射するこ
とにより、２種類のガス濃度測定が可能となる。また、
同様に組合わせの個数を増やすことにより、２種類以上
のガスの濃度測定も可能となる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
から請求項６によれば、ブリッジ回路を構成する測定光
を検出する第一赤外検出素子、参照光を検出する第二赤
外検出素子、遮光される第三及び第四赤外検出素子を同
一半導体基板に形成したので、周囲温度の影響や、光源
出力の経時変化や光学系の汚れなどの影響を受けず精度
良く赤外線を検出可能な赤外検出装置を提供することが
できる。
から請求項６によれば、ブリッジ回路を構成する測定光
を検出する第一赤外検出素子、参照光を検出する第二赤
外検出素子、遮光される第三及び第四赤外検出素子を同
一半導体基板に形成したので、周囲温度の影響や、光源
出力の経時変化や光学系の汚れなどの影響を受けず精度
良く赤外線を検出可能な赤外検出装置を提供することが
できる。
【００３７】
【図１】本発明の第一実施例の平面図である。
【図２】図１に示した赤外検出装置の斜視図である。
【図３】図１に示した赤外検出装置のブリッジ回路図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第二実施例の平面図である。
【図５】本発明の第三実施例の平面図である。
【図６】図４に示した赤外検出装置のブリッジ回路図で
ある。
ある。
【図７】従来のＮＤＩＲガス分析計の構成図である。
【図８】フィルタの赤外線透過特性、吸収特性図であ
る。
る。
【図９】図６に示したガス分析計に用いられる赤外検出
装置の回路図である。
装置の回路図である。
【図１０】従来のＮＤＩＲガス分析計の構成図である。
【図１１】フィルタの赤外線透過特性、吸収特性図であ
る。
る。
【図１２】図９に示したガス分析計に用いられる赤外検
出装置の回路図である。
出装置の回路図である。
１，１ａ，１ｂ 第一赤外検出素子 ２，２ａ，２ｂ 第二赤外検出素子 ３ 第三赤外検出素子 ４ 第四赤外検出素子 ５ 半導体基板 ７ フィルタ ７ａ 測定光透過部 ７ｂ 参照光透過部 ７ｃ，７ｄ 遮光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB01 CC04 EE01 EE11 HH01 HH06 JJ03 JJ04 KK09 NN02 NN07 NN10 2G065 AA04 AB02 AB23 BA12 BA32 BB27 CA21 CA25 CA29 DA08 DA15
Claims (6)
- 【請求項１】 ブリッジ回路を構成するボロメータ型の
赤外検出素子に赤外線を照射することにより前記ブリッ
ジ回路に発生する不平衡電圧を前記赤外線の検出信号と
する赤外検出装置において、 半導体基板に形成され、前記赤外線の測定光を受光する
少なくとも一つの第一赤外検出素子と、 前記第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成され、
前記赤外線の参照光を受光する少なくとも一つの第二赤
外検出素子と、 前記第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成され、
遮光される第三赤外検出素子及び第四赤外検出素子、と
を具備し、 前記第一赤外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第
三赤外検出素子及び前記第四赤外検出素子により前記ブ
リッジ回路を構成したことを特徴とする赤外検出装置。 - 【請求項２】 ブリッジ回路を構成するボロメータ型の
赤外検出素子に赤外線を照射することにより前記ブリッ
ジ回路に発生する不平衡電圧を前記赤外線の検出信号と
する赤外検出装置において、 半導体基板に形成される少なくとも一つの測定光受光用
の第一赤外検出素子と、 前記第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成される
少なくとも一つの参照光受光用の第二赤外検出素子と、 前記第一赤外検出素子と同一の半導体基板に形成される
遮光用の第三赤外検出素子及び第四赤外検出素子と、 前記半導体基板上に設けられ、前記第一赤外検出素子に
対向配置され測定光の波長を透過する測定光透過部と、
前記第二赤外検出素子に対向配置され参照光の波長を透
過する参照光透過部と、前記第三赤外検出素子及び前記
第四赤外検出素子に対向配置される遮光部とを有するフ
ィルタ、とを具備し、 前記第一赤外検出素子、前記第二赤外検出素子、前記第
三赤外検出素子及び前記第四赤外検出素子により前記ブ
リッジ回路を構成したことを特徴とする赤外検出装置。 - 【請求項３】 前記第一赤外検出素子と前記第二赤外検
出素子の抵抗値がほぼ等しいことを特徴とする請求項１
及び請求項２記載の赤外検出装置。 - 【請求項４】 前記第一赤外検出素子、前記第二赤外検
出素子、前記第三赤外検出素子、及び前記第四赤外検出
素子の抵抗値がほぼ等しいことを特徴とする請求項１及
び請求項２記載の赤外検出装置。 - 【請求項５】 前記第一赤外検出素子、前記第二赤外検
出素子、前記第三赤外検出素子及び前記第四赤外検出素
子は、前記半導体基板上に線状に配置されることを特徴
とする請求項１及び請求項２記載の赤外検出素子。 - 【請求項６】 前記第一赤外検出素子、前記第二赤外検
出素子、前記第三赤外検出素子及び前記第四赤外検出素
子は、前記半導体基板上に格子状に配置されることを特
徴とする請求項１及び請求項２記載の赤外検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139781A JP2001324382A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 赤外検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139781A JP2001324382A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 赤外検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001324382A true JP2001324382A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18647174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000139781A Withdrawn JP2001324382A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 赤外検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001324382A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005045404A1 (de) * | 2003-10-29 | 2005-05-19 | Robert Bosch Gmbh | Infrarot-gassensor |
| JP2010133773A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Alps Electric Co Ltd | 紫外線センサ |
| WO2011139328A2 (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-10 | L-3 Communications Corporation | Pixel-level optical elements for uncooled infrared detector devices |
| US8227755B2 (en) | 2010-04-28 | 2012-07-24 | L-3 Communications Corporation | Pixel-level optically transitioning filter elements for detector devices |
| US8513605B2 (en) | 2010-04-28 | 2013-08-20 | L-3 Communications Corporation | Optically transitioning thermal detector structures |
| JP2016014622A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | Tdk株式会社 | センサ回路 |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000139781A patent/JP2001324382A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005045404A1 (de) * | 2003-10-29 | 2005-05-19 | Robert Bosch Gmbh | Infrarot-gassensor |
| JP2010133773A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Alps Electric Co Ltd | 紫外線センサ |
| WO2011139328A2 (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-10 | L-3 Communications Corporation | Pixel-level optical elements for uncooled infrared detector devices |
| WO2011139328A3 (en) * | 2010-04-28 | 2012-01-19 | L-3 Communications Corporation | Pixel-level optical elements for uncooled infrared detector devices |
| US8227755B2 (en) | 2010-04-28 | 2012-07-24 | L-3 Communications Corporation | Pixel-level optically transitioning filter elements for detector devices |
| GB2492920A (en) * | 2010-04-28 | 2013-01-16 | L 3 Comm Corp | Pixel-level optical elements for uncooled infrared detector devices |
| US8513605B2 (en) | 2010-04-28 | 2013-08-20 | L-3 Communications Corporation | Optically transitioning thermal detector structures |
| US8610070B2 (en) | 2010-04-28 | 2013-12-17 | L-3 Communications Corporation | Pixel-level optical elements for uncooled infrared detector devices |
| US9000373B2 (en) | 2010-04-28 | 2015-04-07 | L-3 Communications Corporation | Optically transitioning thermal detector structures |
| GB2492920B (en) * | 2010-04-28 | 2016-03-09 | L 3 Comm Corp | Pixel-level optical elements for uncooled infrared detector devices |
| JP2016014622A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | Tdk株式会社 | センサ回路 |
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