WO2014112392A1 - 赤外線検出素子、赤外線検出器及び赤外線式ガスセンサ - Google Patents

赤外線検出素子、赤外線検出器及び赤外線式ガスセンサ Download PDF

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Abstract

　赤外線検出素子は、１つの焦電体基板に第１焦電素子と第２焦電素子とが並んで形成されている。第１焦電素子は、第１表面電極と、第１裏面電極と、焦電体基板において第１表面電極と第１裏面電極とで挟まれた第１部分と、を備える。第２焦電素子は、第２表面電極と、第２裏面電極と、焦電体基板において第２表面電極と第２裏面電極とで挟まれた第２部分と、を備える。焦電体基板は、第１焦電素子を囲む周辺部に、第１焦電素子の外周に沿った形状のスリットが、第１表面配線及び第１裏面配線を避けて形成され、第２焦電素子を囲む周辺部が、第２部分の全周に亘って連続している。赤外線検出器は、赤外線検出素子を備える。赤外線式ガスセンサは、赤外線放射素子と、赤外線検出素子と、を備える。

Description

赤外線検出素子、赤外線検出器及び赤外線式ガスセンサ
　本発明は、焦電効果によって赤外線を検出する焦電型の赤外線検出素子、赤外線検出器及び赤外線式ガスセンサに関するものである。
　赤外線検出器としては、ガス分析計、放射温度計、炎検出器、侵入者警報器等に組み込まれる焦電型赤外線検出器が知られている（例えば、日本国特許番号３２４７８１３：以下、「文献１」という）。
　文献１には、図７２に示す構成の焦電型赤外線検出器２００が記載されている。焦電型赤外線検出器２００は、ケース２０１と、赤外線透過窓２０２と、ステム２０３と、回路基板２０４と、焦電部材２０５と、スペーサ２０６と、を備え、焦電部材２０５の上下両面に電極部を形成した二つの電極２０７、２０８が設けられている。
　焦電型赤外線検出器２００は、デュアルタイプの焦電型赤外線検出器であり、二つの電極２０７、２０８が互いに逆極性となるように直列に接続されている。
　焦電型赤外線検出器２００は、二つの電極２０７、２０８のうち一方の電極２０７のみが赤外線透過窓２０２に臨み、赤外線透過窓２０２を経た赤外光２１３が一方の電極２０７に入射し、他方の電極２０８には赤外光が入射しないように構成されている。以下では、一方の電極２０７を受光用電極２０７と称し、他方の電極２０８を温度補償用電極２０８と称する。
　焦電型赤外線検出器２００は、温度補償用電極２０８の厚みを受光用電極２０７の厚みよりも大きくすることにより、温度補償用電極２０８の赤外線領域における光の吸収係数を受光用電極２０７のそれより小さくしてある。例えば、焦電型赤外線検出器２００は、受光用電極２０７の厚みを１００Åとし、温度補償用電極２０８の厚みを１０００Åとしてある。これにより、焦電型赤外線検出器２００は、温度補償用電極２０８の赤外線領域における光の吸収係数が受光用電極２０７のそれに比べて２分の１となる。これにより、焦電型赤外線検出器２００は、仮に、温度補償用電極２０８にクロストークによって赤外光が入射しても、温度補償用電極２０８からは信号がほとんど出力されないから、感度が向上する。
　焦電型の赤外線検出素子、赤外線検出器及び赤外線式ガスセンサの各分野においては、感度のより一層の向上が望まれている。
　本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高感度化を図ることが可能な赤外線検出素子、赤外線検出器及び赤外線式ガスセンサを提供することにある。
　本発明の赤外線検出素子は、１つの焦電体基板に第１焦電素子と第２焦電素子とが並んで形成された赤外線検出素子であって、前記第１焦電素子は、前記焦電体基板の表面に形成された第１表面電極と、前記焦電体基板の裏面に形成されて前記第１表面電極に対向した第１裏面電極と、前記焦電体基板において前記第１表面電極と前記第１裏面電極とで挟まれた第１部分と、を備え、前記第２焦電素子は、前記焦電体基板の前記表面に形成された第２表面電極と、前記焦電体基板の前記裏面に形成されて前記第２表面電極に対向した第２裏面電極と、前記焦電体基板において前記第２表面電極と前記第２裏面電極とで挟まれた第２部分と、を備え、前記焦電体基板の前記表面には、前記第１表面電極、前記第２表面電極にそれぞれ電気的に接続された第１表面配線、第２表面配線が形成され、前記焦電体基板の前記裏面には、前記第１裏面電極、前記第２裏面電極にそれぞれ電気的に接続された第１裏面配線、第２裏面配線が形成され、前記焦電体基板は、前記第１焦電素子を囲む周辺部に、前記第１焦電素子の外周に沿った形状のスリットが、前記第１表面配線及び前記第１裏面配線を避けて形成され、前記第２焦電素子を囲む周辺部が、前記第２部分の全周に亘って連続していることを特徴とする。
　この赤外線検出素子において、前記焦電体基板は、前記スリットが、少なくとも、前記第１焦電素子の前記第２焦電素子側に形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出素子において、前記第１焦電素子と前記第２焦電素子との組を複数組、備え、前記焦電体基板は、隣り合う２つの前記第１焦電素子それぞれの他方の前記第１焦電素子側に、前記スリットが形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出素子において、前記第１表面電極上に、赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出素子において、前記第１表面電極及び前記第２表面電極は、赤外線を反射する赤外線反射層として機能するようにそれぞれのシート抵抗が設定されているのが好ましい。
　この赤外線検出素子において、前記第１表面電極のシート抵抗と前記第２表面電極のシート抵抗とが同じであるのが好ましい。
　この赤外線検出素子において、前記赤外線吸収層は、平面視において前記スリットで囲まれた領域全体を覆うように形成され、前記赤外線吸収層は、樹脂中に、カーボン系微粉末、金属系微粉末、金属酸化物系微粉末の群から選択される少なくとも１種の導電性微粉末が分散された第１樹脂層からなるのが好ましい。
　この赤外線検出素子において、前記第１表面電極の外周縁は、前記スリットの前記第１表面電極側の開孔縁から離れているのが好ましい。
　この赤外線検出素子において、前記樹脂は、フェノール系樹脂であるのが好ましい。
　本発明の赤外線検出器は、前記赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の前方に配置され、前記赤外線検出素子の検出対象の波長領域の赤外線を透過させる光学フィルタと、前記赤外線検出素子の出力信号を信号処理するＩＣ素子と、前記赤外線検出素子及び前記ＩＣ素子が実装された基板と、前記赤外線検出素子、前記光学フィルタ、前記ＩＣ素子及び前記基板が収納されたパッケージと、を備え、前記パッケージは、前記基板を支持する台座と、前記赤外線検出素子及び前記光学フィルタを覆うように前記台座に固着された金属製のキャップと、前記キャップにおける天板部に形成された窓孔と、前記窓孔を塞ぐように配置され、赤外線を透過可能な窓材と、を備えることを特徴とする。
　この赤外線検出器において、前記パッケージは、前記窓孔の前記赤外線検出素子への垂直投影領域内に前記第１焦電素子が位置し且つ前記垂直投影領域外に前記第２焦電素子が位置するように、前記窓孔が形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記窓材が前記キャップの内側から前記窓孔を塞ぐように配置され、前記天板部における前記赤外線検出素子側の下面に形成された第２樹脂層を備え、前記第２樹脂層は、前記下面のうち前記窓材が重なっていない領域の全域を覆うように形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントを構成し、他方の組が第２検出エレメントを構成している。前記光学フィルタは、前記第１検出エレメントの前記第１焦電素子の受光面の前方に配置された第１光学フィルタと、前記第２検出エレメントの前記第１焦電素子の受光面の前方に配置された第２光学フィルタと、がある。前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々は、前記焦電体基板の前記表面側に形成された第１出力端子と、前記焦電体基板の前記裏面側に形成された第２出力端子と、を備え、前記第１出力端子と前記第２出力端子とが、前記焦電体基板の厚さ方向において重ならないように配置されている。前記基板は、電気絶縁性を有する絶縁性基材と、前記絶縁性基材と一体に設けられた２つの第１リード端子及び２つの第２リード端子と、を備える。この赤外線検出器においては、各前記第１リード端子と前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々の前記第１出力端子とが、導電性接着剤からなる第１接合部を介して各別に電気的に接続されている。また、この赤外線検出器においては、各前記第２リード端子と前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々の前記第２出力端子とが、導電性接着剤からなる第２接合部を介して各別に電気的に接続されている。前記絶縁性基材は、少なくとも、前記絶縁性基材の第１面において、前記第１リード端子と前記第２リード端子との間で前記赤外線検出素子の搭載予定領域の外側から前記絶縁性基材の厚さ方向に突出し前記赤外線検出素子を位置決めする突起が形成されている、前記絶縁性基材の前記第１面において、前記赤外線検出素子の前記搭載予定領域の外側から前記絶縁性基材の厚さ方向に突出し前記赤外線検出素子を位置決めする壁が形成されており、前記壁の高さが前記赤外線検出素子の厚さよりも小さい、の一方を含むのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記絶縁性基材は、前記第１面から前記赤外線検出素子の前記厚さ方向に沿った方向に突出し前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタを位置決めする位置決め部が形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記位置決め部は、平面視で前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとの並ぶ方向に直交する方向における前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタの位置を規定する壁部と、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタが架設される支持部と、を備えるのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記支持部の突出寸法が前記赤外線検出素子の厚さよりも大きく、前記赤外線検出素子の前記厚さ方向において前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタと前記赤外線検出素子との間に間隙があるのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記支持部は、前記赤外線検出素子の側面との対向面に凹部が形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記壁部は、先端面及び前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタとの対向面が開放された窪み部が形成されており、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタは、前記窪み部内の接着剤からなる接着部により前記壁部に固定されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々は、前記焦電体基板の前記裏面側に、前記第２出力端子の外周面のうち前記焦電体基板の側面に沿った一面を除いて囲む電気絶縁層を備え、前記電気絶縁層は、前記焦電体基板よりも前記導電性接着剤に対する濡れ性が低い材料により形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記基板は、前記基板の第１面における各前記第１焦電素子及び各前記第２焦電素子の垂直投影領域に熱絶縁用の穴が設けられているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記第１検出エレメントの第１出力信号を信号処理する第１ＩＣ素子と、前記第２検出エレメントの第２出力信号を信号処理する第２ＩＣ素子と、を備え、前記基板は、第１面側に前記赤外線検出素子が配置され、第２面側に前記第１ＩＣ素子及び前記第２ＩＣ素子が配置されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、組をなす受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子とが並んで形成され、前記組をなす前記第１焦電素子と前記第２焦電素子とが、逆並列もしくは逆直列に接続されている。前記赤外線検出素子は、前記窓孔の前記赤外線検出素子への垂直投影領域内に前記第１焦電素子が位置するように配置されている。前記光学フィルタは、前記窓材と前記第１焦電素子との間に配置されている。この赤外線検出器においては、前記窓材と前記赤外線検出素子との間に配置されて、前記パッケージの外部から前記窓材を透過して前記パッケージ内へ入った赤外線のうち前記第２焦電素子へ向かう赤外線を遮光する遮光部材を備え、前記遮光部材が、前記基板に保持されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記赤外線検出素子は、前記第１焦電素子が前記焦電体基板の中央部に形成され、前記第２焦電素子が前記焦電体基板の周部に形成されており、前記遮光部材は、板状に形成されており、前記遮光部材の中央部に、前記第１焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域よりも大きな開口部が形成されているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記遮光部材は、前記開口部の周辺部において、前記窓材側及び前記開口部側が開放された凹部が形成されており、前記第１面側から前記赤外線検出素子の一部を視認可能とする窓部が、前記遮光部材における、前記第２焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域と、前記開口部と、前記凹部と、を避けて形成され、前記光学フィルタは、前記開口部を塞ぎ、前記光学フィルタの周部が、前記凹部に載置され前記遮光部材に対して位置決めされているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記遮光部材は、前記キャップの内周面に接触する形状に形成されており、前記キャップは、前記遮光部材によって、前記台座の厚さ方向に直交する面内での位置決めがされているのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記遮光部材は、前記開口部の周辺部に、前記赤外線検出素子の表面側に突出した突起を備えるのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記遮光部材は、樹脂板と、前記樹脂板に積層された金属箔と、を備えるのが好ましい。
　この赤外線検出器において、前記遮光部材は、金属板であるのが好ましい。
　本発明の赤外線式ガスセンサは、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子と、前記赤外線検出素子と、を備えることを特徴とする。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線検出器と、前記赤外線放射素子と前記赤外線検出器との間に配置された試料セルと、信号処理部と、を備える。前記第１光学フィルタは、検知対象のガスの吸収波長の赤外線を透過するように第１透過波長域が設定されている。前記第２光学フィルタは、前記ガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し前記第１透過波長域に重複しない第２透過波長域が設定されている。前記試料セルは、検知対象のガスの出入りが可能な通気孔が形成されている。前記信号処理部は、前記第１検出エレメントの第１出力信号と前記第２検出エレメントの第２出力信号との差分もしくは比に基づいて前記ガスの濃度を求めるのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記試料セルは、筒状であり、その内面が前記赤外線放射素子から放射された赤外線を反射する反射面である。前記反射面は、前記試料セルの中心軸上に規定した長軸を回転軸とする回転楕円体の長軸方向の両端部それぞれを長軸に直交する２つの平面によりカットした形状である。前記赤外線放射素子は、前記中心軸上において、前記回転楕円体の一方の焦点の近傍に配置されている。前記赤外線検出器は、前記中心軸上において、前記回転楕円体の他方の焦点よりも前記赤外線放射素子に近い側に配置されているのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線検出器は、前記第１検出エレメントにおける前記第１焦電素子の前記第１表面電極の平面形状と前記第２検出エレメントにおける前記第１焦電素子の前記第１表面電極の平面形状とを併せた形状が、前記焦電体基板の前記表面と前記回転楕円体との交線に沿った形状であるのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、第１受光素子と、第２受光素子と、第１光学系と、第２光学系と、駆動回路と、信号処理部と、を備える。前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントを構成し、他方の組が第２検出エレメントを構成しており、前記第１検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第１受光素子を構成し、前記第２検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第２受光素子を構成している。前記駆動回路は、前記赤外線放射素子を駆動するように構成されている。前記第１光学系は、前記赤外線放射素子と前記第１受光素子との間に配置されている。前記第２光学系は、前記赤外線放射素子と前記第２受光素子との間に配置されている。前記信号処理部は、前記第１受光素子の第１出力信号と前記第２受光素子の第２出力信号との比から検知対象のガスの濃度を求めるように構成されている。前記第１光学系の第１透過波長域は、前記検知対象のガスによる赤外線の吸収波長を含むように設定されている。前記第２光学系の第２透過波長域は、参照波長を含むように設定されている。前記第１透過波長域と前記第２透過波長域とは、互いに異なり、且つ、前記第２透過波長域が前記第１透過波長域よりも短波長側である。この赤外線式ガスセンサにおいては、前記第１光学系と前記第２光学系とに、前記第１透過波長域と前記第２透過波長域との両方よりも長波長側において前記第１光学系と前記第２光学系とに共通の補償用の所定波長域を設定してある。この赤外線式ガスセンサにおいては、前記第１光学系の前記所定波長域における第１平均透過率が、前記第２光学系の前記所定波長域における第２平均透過率よりも小さい。この赤外線式ガスセンサにおいては、前記赤外線放射素子の放射パワーの変化による、前記第１透過波長域の赤外線に基づく前記第１受光素子の第１出力信号成分と前記第２透過波長域の赤外線に基づく前記第２受光素子の第２出力信号成分との比の変化を補償するように、前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率それぞれが設定されているのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、第１受光素子と、第２受光素子と、第１光学系と、第２光学系と、駆動回路と、信号処理部と、を備える。前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントを構成し、他方の組が第２検出エレメントを構成しており、前記第１検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第１受光素子を構成し、前記第２検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第２受光素子を構成している。前記駆動回路は、前記赤外線放射素子を駆動するように構成されている。前記第１光学系は、前記赤外線放射素子と前記第１受光素子との間に配置されている。前記第２光学系は、前記赤外線放射素子と前記第２受光素子との間に配置されている。前記信号処理部は、前記第１受光素子の第１出力信号と前記第２受光素子の第２出力信号との比から検知対象のガスの濃度を求めるように構成されている。前記第１光学系の第１透過波長域は、前記検知対象のガスによる赤外線の吸収波長を含むように設定されている。前記第２光学系の第２透過波長域は、参照波長を含むように設定されている。前記第１透過波長域と前記第２透過波長域とは、互いに異なり、且つ、前記第２透過波長域が前記第１透過波長域よりも長波長側である。この赤外線式ガスセンサにおいては、前記第１光学系と前記第２光学系とに、前記第１透過波長域と前記第２透過波長域との両方よりも長波長側において前記第１光学系と前記第２光学系とに共通の補償用の所定波長域を設定してある。この赤外線式ガスセンサにおいては、前記第１光学系の前記所定波長域における第１平均透過率が、前記第２光学系の前記所定波長域における第２平均透過率よりも大きい。この赤外線式ガスセンサにおいては、前記赤外線放射素子の放射パワーの変化による、前記第１透過波長域の赤外線に基づく前記第１受光素子の第１出力信号成分と前記第２透過波長域の赤外線に基づく前記第２受光素子の第２出力信号成分との比の変化を補償するように、前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率それぞれが設定されているのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記駆動回路は、前記赤外線放射素子を一定の電圧もしくは一定の電流でパルス駆動するように構成され、前記第１光学系の前記第１平均透過率と前記第２光学系の前記第２平均透過率とは、下記の式（１）の条件を満たすように設定されているのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
式（１）において、Ｑｇ１は、前記赤外線放射素子の初期状態において、前記第１光学系の前記第１透過波長域を通過して前記第１受光素子に入射する赤外線エネルギである。式（１）において、Ｑｒ１は、前記赤外線放射素子の初期状態において、前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過して前記第２受光素子に入射する赤外線エネルギである。式（１）において、Ｑｇ２は、前記赤外線放射素子の経時変化後の前記第１光学系の前記第１透過波長域を通過して前記第１受光素子に入射する赤外線エネルギである。式（１）において、Ｑｒ２は、前記赤外線放射素子の経時変化後の前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過して前記第２受光素子に入射する赤外線エネルギである。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線放射素子の絶対温度をＴ〔Ｋ〕、とし、前記吸収波長をλｇ〔μｍ〕、とし、前記参照波長をλｒ〔μｍ〕、とし、前記第１受光素子の受光パワーのうち、前記第１光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｇｒ、とし、前記第２受光素子の受光パワーのうち、前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｓ、前記第２光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｒ、とし、Ｒ１＝Ｑｒｒ／Ｑｒｓとするとき、下記の第１条件及び第２条件を満足するように前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率が設定されているのが好ましい。
第１条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
第２条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
ここで、ｘ、は係数である。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線放射素子の絶対温度をＴ〔Ｋ〕、とし、前記吸収波長をλｇ〔μｍ〕、とし、前記参照波長をλｒ〔μｍ〕、とし、前記第１受光素子の受光パワーのうち、前記第１光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｇｒ、とし、前記第２受光素子の受光パワーのうち、前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｓ、前記第２光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｒ、とし、Ｒ２＝Ｑｇｒ／Ｑｒｓとするとき、下記の第１条件及び第２条件を満足するように前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率が設定されているのが好ましい。
第１条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
第２条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
ここで、ｘ、は係数である。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線放射素子は、半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された薄膜部と、前記半導体基板に形成され前記薄膜部における前記半導体基板側の第１面の一部を露出させる開口部と、前記薄膜部の第２面に形成され、通電されることによる熱放射により赤外線を放射する赤外線放射層と、を備えるのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線検出器を備え、前記赤外線検出器は、前記赤外線検出素子の出力信号を信号処理するＩＣ素子を備えるのが好ましい。この赤外線式ガスセンサにおいては、前記赤外線放射素子と前記赤外線検出器との間に配置され検知対象のガスの出入りが可能な試料セルと、前記赤外線放射素子に間欠的に通電する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御部と、前記ＩＣ素子の出力信号を信号処理して検知対象のガスの濃度を求める信号処理回路と、を備えるのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線放射素子は、半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された薄膜部と、前記半導体基板に形成され前記薄膜部における前記半導体基板側の第１面の一部を露出させる開口部と、前記薄膜部の第２面に形成され、通電されることによる熱放射により赤外線を放射する赤外線放射層と、を備え、前記赤外線放射層への通電がオフされてから次に通電が開始されるまでの非通電期間においても赤外線を放射する。前記ＩＣ素子は、前記赤外線検出素子の出力信号である電流信号を電流－電圧変換する電流電圧変換回路を備える。前記電流電圧変換回路は、前記非通電期間において前記赤外線放射素子が放射する赤外線量の時間変化の周波数成分に対するゲインが、当該周波数成分より高い周波数領域に対するゲインより大きいのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、光学系と、駆動回路と、制御部と、信号処理部と、を備える。前記光学系は、前記赤外線放射素子と前記赤外線検出素子との間に配置されている。前記光学系は、検知対象のガスによる赤外線の吸収波長を含む第１透過波長域と、前記第１透過波長域よりも長波長側に設定された第２透過波長域と、のそれぞれで赤外線の透過率が設定され、前記第２透過波長域の平均透過率が前記第１透過波長域の透過率よりも小さい。前記駆動回路は、前記赤外線放射素子をパルス駆動するように構成されている。前記制御部は、前記赤外線放射素子の放射エネルギ分布のピーク波長を互いに異ならせる第１駆動条件と第２駆動条件とのそれぞれで前記駆動回路が前記赤外線放射素子をパルス駆動するように前記駆動回路を時系列で制御する。前記信号処理部は、前記第１駆動条件のときの前記赤外線検出素子の第１出力信号と前記第２駆動条件のときの前記赤外線検出素子の第２出力信号との比を利用して検知対象のガスの濃度を推定するように構成されているのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記第１駆動条件は、前記第２駆動条件よりもピーク波長が短波長となる駆動条件であり、前記信号処理部は、下記の式（２）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定する濃度推定部を備えるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
式（２）において、Ｃｏｎ１は、検知対象のガスの濃度である。式（２）において、Ｒ１は、前記第１出力信号を前記第２出力信号で除した値Ｒについて、検知対象のガスの濃度が０ｐｐｍのときの値を１として正規化した値である。式（２）において、Ａ１、Ｂ１及びＣ１は、それぞれ係数である。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記第１駆動条件は、前記第２駆動条件よりもピーク波長が短波長となる駆動条件であり、前記信号処理部は、下記の式（３）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定する濃度推定部を備えるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
式（３）において、Ｃｏｎ２は、検知対象のガスの濃度である。式（３）において、Ｘは、前記第１出力信号を基準値で除した値である。式（３）において、Ａ２、Ｂ２及びＣ２は、それぞれ係数である。前記基準値は、前記第１出力信号を前記第２出力信号で除した値と、Ｃｏｎ１と、から推定した、前記検知対象のガスの濃度が０ｐｐｍで且つ前記赤外線放射素子が前記第１駆動条件でパルス駆動されたと仮定したときの前記赤外線検出素子の出力信号の推定値である。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外線放射素子を第１パッケージに収納した赤外光源と、前記赤外線検出素子を第２パッケージに収納した赤外線検出器と、を備える。前記赤外線検出器は、前記赤外線検出素子における前記赤外光源側に配置され前記第１透過波長域及び前記第２透過波長域それぞれの赤外線の透過率を調整する光学フィルタを備える。前記第１パッケージは、前記赤外線放射素子から放射された赤外線を透過する第１窓材を備える。前記第２パッケージは、前記赤外線放射素子から放射された赤外線を透過する第２窓材を備える。前記光学系は、前記第１窓材と、前記第２窓材と、前記光学フィルタと、を含むのが好ましい。
　この赤外線式ガスセンサにおいて、前記赤外光源と前記赤外線検出器との間に配置され検知対象のガスの出入りが可能な試料セルを備える。前記試料セルは、筒状の形状である。前記試料セルの内面が、前記赤外線放射素子から放射された赤外線を反射する反射面を構成する。前記光学系は、前記反射面を更に含むのが好ましい。
　本発明の赤外線検出素子においては、前記焦電体基板は、前記第１焦電素子を囲む周辺部に、前記第１焦電素子の外周に沿った形状のスリットが、前記第１表面配線及び前記第１裏面配線を避けて形成され、前記第２焦電素子を囲む周辺部が、前記第２部分の全周に亘って連続しているので、前記第１焦電素子と前記第２焦電素子とで、赤外線が入射したときの熱時定数に差が生じる。これにより、赤外線検出素子においては、第１焦電素子と第２焦電素子を逆並列もしくは逆直列に接続し、第１焦電素子を受光用の焦電素子とし、第２焦電素子を温度補償用の焦電素子として利用することにより、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　本発明の赤外線検出器においては、前記赤外線検出素子を備えているので、高感度化を図ることが可能となる。
　本発明の赤外線式ガスセンサにおいては、前記赤外線検出素子を備えているので、高感度化を図ることが可能となる。
図１Ａは、実施形態１の赤外線検出素子を示す概略平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図１Ｃは、実施形態１の赤外線検出素子を示す概略下面図である。 図２は、実施形態１の赤外線検出素子の使用形態における等価回路図である。 図３は、実施形態１の赤外線検出素子の特性の模式的な説明図である。 図４Ａは、実施形態１の赤外線検出素子の第１変形例を示す概略平面図である。図４Ｂは、図４ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図４Ｃは、実施形態１の赤外線検出素子の第１変形例を示す概略下面図である。 図５は、実施形態１の赤外線検出素子の第１変形例の等価回路図である。 図６Ａは、実施形態１の赤外線検出素子の第２変形例を示す概略平面図である。図６Ｂは、図６ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図６Ｃは、実施形態１の赤外線検出素子の第２変形例を示す概略下面図である。 図７は、実施形態１の赤外線検出素子の第２変形例に関し、赤外線吸収層を設けたことによる感度の変化の様子の模式的な説明図である。 図８は、実施形態１の赤外線検出素子の第２変形例に関し、赤外線吸収層の規格化厚さと規格化感度との関係の説明図である。 図９は、実施形態１の赤外線検出素子の第２変形例に関し、赤外線吸収層の厚さと赤外線吸収層の赤外線吸収率との関係の説明図である。 図１０は、実施形態１の赤外線検出素子の第２変形例に関し、赤外線吸収層の厚さと規格化感度との関係の説明図である。 図１１は、電極のシート抵抗と反射率及び吸収率との関係説明図である。 図１２Ａは、実施形態１の赤外線検出素子の第３変形例を示す概略平面図である。図１２Ｂは、図１２ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図１２Ｃは、実施形態１の赤外線検出素子の第３変形例を示す概略下面図である。 図１３Ａは、実施形態１の赤外線検出素子の第４変形例を示す概略平面図である。図１３Ｂは、図１３ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図１３Ｃは、実施形態１の赤外線検出素子の第４変形例を示す概略下面図である。 図１４は、実施形態１の赤外線検出素子の第４変形例の等価回路図である。 図１５Ａは、実施形態１の赤外線検出素子の第５変形例を示す概略平面図である。図１５Ｂは、図１５ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図１５Ｃは、実施形態１の赤外線検出素子の第５変形例を示す概略断面図である。 図１６は、実施形態２の赤外線検出器を示す概略分解斜視図である。 図１７は、実施形態２の赤外線検出器を示す概略斜視図である。 図１８は、実施形態２の赤外線検出器における要部の概略斜視図である。 図１９Ａは、実施形態２の赤外線検出器を示す概略断面図である。図１９Ｂは、実施形態２の赤外線検出器を示す別の概略断面図である。 図２０は、実施形態２の赤外線検出器の動作説明図である。 図２１は、実施形態２の赤外線検出器における光学フィルタの概略断面図である。 図２２Ａは、実施形態２の赤外線検出器における第１フィルタ部のフィルタ特性の説明図である。図２２Ｂは、実施形態２の赤外線検出器における第２フィルタ部のフィルタ特性図の説明図である。図２２Ｃは、実施形態２の赤外線検出器における第１光学フィルタのフィルタ特性の説明図である。図２２Ｄは、実施形態２の赤外線検出器における第３フィルタ部のフィルタ特性の説明図である。図２２Ｅは、実施形態２の赤外線検出器における第４フィルタ部のフィルタ特性の説明図である。図２２Ｆは、実施形態２の赤外線検出器における第２光学フィルタのフィルタ特性の説明図である。 図２３は、実施形態２の赤外線検出器における要部回路構成図である。 図２４は、実施形態２の赤外線検出器の第１変形例における要部を示す概略斜視図である。 図２５は、実施形態２の赤外線検出器の第２変形例を示す概略断面図である。 図２６は、実施形態２の赤外線検出器の第３変形例を示す概略分解斜視図である。 図２７Ａは、実施形態２の赤外線検出器の第３変形例を示す概略断面図である。図２７Ｂは、実施形態２の赤外線検出器の第３変形例を示す別の概略断面図である。 図２８は、実施形態２の赤外線検出器の第３変形例における要部の概略斜視図である。 図２９Ａは、実施形態２の赤外線検出器の第３変形例における要部の概略平面図である。図２９Ｂは、図２９ＡのＤ－Ｄ概略断面図である。図２９Ｃは、図２９ＡのＥ－Ｅ概略断面図である。 図３０は、実施形態２の赤外線検出器の第３変形例の要部を裏面側から見た概略斜視図である。 図３１は、実施形態２の赤外線検出器の第４変形例における要部の概略斜視図である。 図３２Ａは、実施形態２の赤外線検出器の第５変形例における赤外線検出素子の概略平面図である。図３２Ｂは、図３２ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図３２Ｃは、実施形態２の赤外線検出器の第５変形例における赤外線検出素子の概略下面図である。 図３３は、実施形態２の赤外線検出器の第６変形例における要部の概略斜視図である。 図３４は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例を示す概略縦断面図である。 図３５は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例を示す概略縦斜視図である。 図３６は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例において、キャップ、窓材、光学フィルタ及び遮光部材を取り除いた状態の斜視図である。 図３７は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例において、キャップ、窓材及び光学フィルタを取り除いた状態の斜視図である。 図３８は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例において、キャップ及び窓材を取り除いた状態の斜視図である。 図３９Ａは、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例における赤外線検出素子の概略平面図である。図３９Ｂは、図３９ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図３９Ｃは、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例における赤外線検出素子の概略下面図である。 図４０は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例における第１光学フィルタの概略断面図である。 図４１は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例における第２光学フィルタの概略断面図である。 図４２は、実施形態２の赤外線検出器の第７変形例の概略回路図である。 図４３Ａは、実施形態２の赤外線検出器の第８変形例における赤外線検出素子の概略平面図である。図４３Ｂは、図４３ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。図４３Ｃは、実施形態１の赤外線検出器の第８変形例における赤外線検出素子の概略下面図である。 図４４は、実施形態２の赤外線検出器の第９変形例を示す概略縦断面図である。 図４５は、実施形態２の赤外線検出器の第１０変形例を示す概略縦断面図である。 図４６は、実施形態２の赤外線検出器の第１０変形例の概略横断面図である。 図４７は、実施形態２の赤外線検出器の第１１変形例を示す概略縦断面図である。 図４８は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの概略構成図である。 図４９は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの要部概略構成図である。 図５０は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの要部概略分解斜視図である。 図５１は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの要部概略斜視図である。 図５２は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの一部破断した要部概略斜視図である。 図５３は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの模式説明図である。 図５４Ａは、実施形態３の赤外線式ガスセンサにおける赤外線放射素子の概略平面図である。図５４Ｂは、図５４ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。 図５５は、実施形態３の赤外線式ガスセンサにおける赤外線放射素子の動作説明図である。 図５６は、実施形態３の赤外線式ガスセンサにおけるＩＣ素子の特性の模式的な説明図である。 図５７は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第１変形例を示す概略構成図である。 図５８は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第１変形例における要部の概略断面図である。 図５９は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第２変形例を示す概略構成図である。 図６０は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第２変形例における特性の模式的な説明図である。 図６１は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第３変形例における特性の模式的な説明図である。 図６２は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例を示す概略構成図である。 図６３は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例における特性の模式的な説明図である。 図６４は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例の動作説明図である。 図６５は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例を示す要部概略分解斜視図である。 図６６は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例を示す要部概略斜視図である。 図６７は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例を示し、一部破断した要部概略斜視図である。 図６８は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例における光学フィルタの概略断面図である。 図６９は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第４変形例の動作説明図である。 図７０は、実施形態３の赤外線式ガスセンサの第５変形例の動作説明図である。 図７１Ａは、実施形態３の赤外線式ガスセンサにおける赤外線放射素子の変形例を示す概略平面図である。図７１Ｂは、図７１ＡのＸ－Ｘ概略断面図である。 図７２は、従来例の焦電型赤外線検出器の縦断面図である。
　（実施形態１）
　以下では、本実施形態の赤外線検出素子２０ａについて図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに基づいて説明する。
　赤外線検出素子２０ａは、１つの焦電体基板２１に第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが並んで形成されている。第１焦電素子２２は、焦電体基板２１の表面２１ａに形成された第１表面電極２２ａと、焦電体基板２１の裏面２１ｂに形成されて第１表面電極２２ａに対向した第１裏面電極２２ｂと、焦電体基板２１において第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとで挟まれた第１部分２２ｃと、を備える。第２焦電素子２３は、焦電体基板２１の表面２１ａに形成された第２表面電極２３ａと、焦電体基板２１の裏面２１ｂに形成されて第２表面電極２３ａに対向した第２裏面電極２３ｂと、焦電体基板２１において第２表面電極２３ａと第２裏面電極２３ｂとで挟まれた第２部分２３ｃと、を備える。焦電体基板２１の表面２１ａには、第１表面電極２２ａ、第２表面電極２３ａにそれぞれ電気的に接続された第１表面配線２４ａ、第２表面配線２５ａが形成されている。焦電体基板２１の裏面２１ｂには、第１裏面電極２２ｂ、第２裏面電極２３ｂにそれぞれ電気的に接続された第１裏面配線２４ｂ、第２裏面配線２５ｂが形成されている。焦電体基板２１は、第１焦電素子２２を囲む周辺部に、第１焦電素子２２の外周に沿った形状のスリット２６が、第１表面配線２４ａ及び第１裏面配線２４ｂを避けて形成され、第２焦電素子２３を囲む周辺部が、第２部分２３ｃの全周に亘って連続している。これにより、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３を逆並列もしくは逆直列に接続し、第１焦電素子２２を受光用の焦電素子とし、第２焦電素子２３を温度補償用の焦電素子として利用することにより、赤外線のクロストーク（crosstalk）による影響を軽減することが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線検出素子２０ａの各構成要素については、以下に詳細に説明する。
　焦電体基板２１は、焦電性を有する基板である。焦電体基板２１は、単結晶のＬｉＴａＯ3基板により構成されている。焦電体基板２１の材料である焦電材料としては、ＬｉＴａＯ3を採用しているが、これに限らず、例えば、ＬｉＮｂＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＰＺＴ（：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ＰＺＴ－ＰＭＮ（：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3－Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ3）等を採用してもよい。
　焦電体基板２１の自発分極の方向は、この焦電体基板２１の厚さ方向に沿った一方向である。図１Ｂで見れば、焦電体基板２１の自発分極の方向は、上方向である。
　焦電体基板２１は、平面視形状を矩形（直角四辺形）状としてある。焦電体基板２１の平面視形状は、特に限定するものではない。
　焦電体基板２１の厚さは、５０μｍに設定してあるが、この値に限定するものではない。焦電体基板２１の厚さは、例えば、薄いほうが赤外線検出素子２０ａの感度を向上させる観点から好ましい。このため、焦電体基板２１の厚さは、３０μｍ～１５０μｍ程度の範囲で設定するのが好ましい。赤外線検出素子２０ａは、焦電体基板２１の厚さが３０μｍよりも薄いと脆弱性による焦電体基板２１の破損の懸念があり、１５０μｍよりも厚いと赤外線検出素子２０ａの感度が低下してしまう懸念がある。
　第１表面電極２２ａ、第１裏面電極２２ｂ、第２表面電極２３ａ及び第２裏面電極２３ｂは、検出対象の赤外線を吸収可能で且つ導電性を有する導電膜により構成されている。導電膜は、Ｎｉ膜により構成されている。導電膜は、Ｎｉ膜に限らず、例えば、ＮｉＣｒ膜や金黒膜等でもよい。導電膜は、膜厚が厚いほうが、電気抵抗が小さくなる一方、膜厚が薄いほうが、赤外線の吸収量を高めることが可能となる。このため、第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａの厚さを、第１裏面電極２２ｂの厚さよりも薄くしてもよい。同様に、第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａの厚さを、第２裏面電極２３ｂの厚さよりも薄くしてもよい。また、第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａの厚さと、第１裏面電極２２ｂの厚さと、を同じとしてもよい。また、第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａの厚さと、第２裏面電極２３ｂの厚さと、を同じとしてもよい。
　赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａの厚さと、第２表面電極２３ａの厚さと、を同じに設定してある。また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面電極２２ｂの厚さと、第２裏面電極２３ｂの厚さと、を同じに設定してある。
　第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの厚さは、３０ｎｍに設定してあるが、この値に限定するものではない。第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの厚さは、例えば、１００ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましい。第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａは、例えば、蒸着法やスパッタ法等により形成することができる。
　第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂの厚さは、１００ｎｍに設定してあるが、この値に限定するものではない。第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂの厚さは、４０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましい。第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂは、例えば、蒸着法やスパッタ法等により形成することができる。
　赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの厚さと、第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂの厚さと、を同じとする場合、これらの厚さを、例えば、４０ｎｍ～１００ｎｍ程度の範囲で設定すればよい。
　第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａは、シート抵抗の値によって赤外線吸収率が変化する。第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの赤外線吸収率は、例えば、２０％～５０％の範囲で設定するのが好ましい。第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの赤外線吸収率の理論的な最大値は、５０％である。第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの赤外線吸収率が５０％となる第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａのシート抵抗は、１８９Ω／□（１８９Ω／sq.）である。つまり、赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａのシート抵抗を１８９Ω／□とすれば、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａの赤外線吸収率を最大とすることが可能となる。赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａにおいて例えば４０％以上の赤外線吸収率を確保することが好ましい。このため、赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａのシート抵抗を７３～４９３Ω／□の範囲で設定するのが好ましい。
　第１焦電素子２２及び第２焦電素子２３の平面視形状は、長方形状としてある。赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の平面サイズと第２焦電素子２３の平面サイズと、を同じに設定してあるのが好ましい。要するに、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３と、を同じ構成としてあるのが好ましい。第１焦電素子２２及び第２焦電素子２３の平面視形状は、長方形状に限らず、例えば、正方形状や、円形状、半円形状、楕円形状、半楕円形状、矩形以外の多角形状等でもよい。また、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の平面視形状と第２焦電素子２３の平面視形状とが異なる場合、平面視における面積が同じであるのが好ましい。
　第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａと、第１裏面電極２２ｂと、が同じ形状であり、第１裏面電極２２ｂが、第１表面電極２２ａの垂直投影領域に一致するように配置されているのが好ましい。第１表面電極２２ａの垂直投影領域とは、第１表面電極２２ａの厚さ方向への投影領域を意味する。このため、第１焦電素子２２の平面視形状は、第１表面電極２２ａの平面視形状により決まる。要するに、第１焦電素子２２の平面視形状は、第１表面電極２２ａの平面視形状と同じである。第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂと、で大きさが異なってもよい。
　第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａと、第２裏面電極２３ｂと、が同じ形状であり、第２裏面電極２３ｂが、第２表面電極２３ａの垂直投影領域に一致するように配置されているのが好ましい。第２表面電極２３ａの垂直投影領域とは、第２表面電極２３ａの厚さ方向への投影領域を意味する。このため、第２焦電素子２３の平面視形状は、第２表面電極２３ａの平面視形状により決まる。要するに、第２焦電素子２３の平面視形状は、第２表面電極２３ａの平面視形状と同じである。第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａと第２裏面電極２３ｂと、で大きさが異なってもよい。
　赤外線検出素子２０ａは、焦電体基板２１の表面２１ａに、第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａが形成され、焦電体基板２１の裏面２１ｂに、第１裏面配線２４ｂ及び第２裏面配線２５ｂが形成されている。
　第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａは、材料、厚さそれぞれを第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａと同じとしてあるのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａの形成にあたっては、第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａを、第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａと同時に形成することが可能となる。また、赤外線検出素子２０ａは、第１表面配線２４ａと第１表面電極２２ａとを連続膜として形成でき、且つ、第２表面配線２５ａと第２表面電極２３ａとを連続膜として形成できる。
　第１裏面配線２４ｂ及び第２裏面配線２５ｂは、材料、厚さそれぞれを第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂと同じとしてあるのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａの形成にあたっては、第１裏面配線２４ｂ及び第２裏面配線２５ｂを、第１裏面電極２２ｂ及び第２裏面電極２３ｂと同時に形成することが可能となる。また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面配線２４ｂと第１裏面電極２２ｂとを連続膜として形成でき、且つ、第２裏面配線２５ｂと第２裏面電極２３ｂとを連続膜として形成できる。
　赤外線検出素子２０ａは、第１表面配線２４ａにおける第１表面電極２２ａ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２４ａａを構成している。また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面配線２４ｂにおける第１裏面電極２２ｂ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２４ｂｂを構成している。また、赤外線検出素子２０ａは、第２表面配線２５ａにおける第２表面電極２３ａ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２５ａａを構成している。また、赤外線検出素子２０ａは、第２裏面配線２５ｂにおける第２裏面電極２３ｂ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２５ｂｂを構成している。
　第１焦電素子２２及び第２焦電素子２３は、それぞれ、赤外線を受光して光電変換した出力信号を発生することができる。
　赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａに電気的に接続された端子部２４ａａと、第２焦電素子２３の第２裏面電極２３ｂに電気的に接続された端子部２５ｂｂと、が焦電体基板２１の厚さ方向において重なるように配置されている。また、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の第１裏面電極２２ｂに電気的に接続された端子部２４ｂｂと、第２焦電素子２３の第２表面電極２３ａに電気的に接続された端子部２５ａａと、が焦電体基板２１の厚さ方向において重なるように配置されている。本明細書では、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との並ぶ方向を第１方向と称し、焦電体基板２１の厚さ方向を第２方向と称し、第１方向と第２方向とに直交する方向を第３方向と称する。赤外線検出素子２０ａは、第３方向の一端部に、端子部２４ａａ、２５ｂｂが形成され、第３方向の他端部に、端子部２４ｂｂ、２５ａａが形成されている。
　赤外線検出素子２０ａは、端子部２４ａａと端子部２５ｂｂとを電気的に接続し、且つ、端子部２４ｂｂと端子部２５ａａとを電気的に接続することにより、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列接続した構成とすることができる。図２は、赤外線検出素子２０ａにおいて、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列接続した場合の等価回路図である。図２では、上述の焦電体基板２１の自発分極の方向を矢印で示してある。
　図２の等価回路図では、赤外線検出素子２０ａが、一対の出力端子２８ｃ、２８ｄを備えている。この場合、赤外線検出素子２０ａは、端子部２４ｂｂと端子部２５ａａとを電気的に接続する第１接続部（図示せず）が一方の出力端子２８ｃを構成し、端子部２４ａａと端子部２５ｂｂとを電気的に接続する第２接続部（図示せず）が他方の出力端子２８ｄを構成している。本明細書では、出力端子２８ｃを第１出力端子２８ｃともいう。また、本明細書では、出力端子２８ｄを第２出力端子２８ｄともいう。
　第１接続部及び第２接続部は、例えば、導電ペーストにより形成することができる。導電ペーストとしては、例えば、銀ペースト、金ペースト、銅ペースト等を採用することができる。
　スリット２６は、焦電体基板２１の厚さ方向に貫通して形成された孔を意味する。スリット２６は、第１焦電素子２２の周辺部において第１表面配線２４ａ及び第１裏面配線２４ｂを避けた位置に形成されている。スリット２６は、第１焦電素子２２の外周に沿った形状に形成されている。図１Ａ及び１Ｂの例では、複数（２つ）のスリット２６が第１焦電素子２２の外周のすぐそばに形成されている。詳しくは、２つのスリット２６は、第１方向における第１焦電素子２２両端のすぐそばに形成されている。赤外線検出素子２０ａは、スリット２６を、第１焦電素子２２を囲む周辺部のみに形成し、第２焦電素子２３の周辺部には形成していない。よって、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２を囲む周辺部に、第１焦電素子２２の外周に沿った形状のスリット２６が形成されている一方で、第２焦電素子２３を囲む周辺部が、第２部分２３ｃの全周に亘って連続している。
　赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２を赤外線の受光用の焦電素子とし、第２焦電素子２３を温度補償用の焦電素子として利用することを想定している。受光用の焦電素子とは、赤外線検出素子２０ａの検出対象の赤外線を検出するための焦電素子を意味し、赤外線検出素子２０ａの検出対象の赤外線が入射される焦電素子である。温度補償用の焦電素子とは、赤外線検出素子２０ａの周囲温度の変化による出力信号の変動を少なくするための焦電素子を意味し、理想的には、赤外線検出素子２０ａの検出対象の赤外線が入射されない焦電素子である。言い換えれば、温度補償用の焦電素子とは、第１焦電素子２２の出力信号から周囲温度に起因した成分を取り除くための焦電素子を意味する。このため、赤外線検出素子２０ａは、検出対象の赤外線が、第１焦電素子２２に入射する一方で、第２焦電素子２３に入射しないようにして使用する。例えば、赤外線検出素子２０ａをパッケージに収納して使用する場合、検出対象の赤外線が第２焦電素子２３に入射しないようにするための手段としては、例えば、パッケージの一部を、赤外線を遮光する遮光部とすることが考えられる。この場合には、パッケージのうち検出対象の赤外線を透過する窓材の垂直投影領域外に第２焦電素子２３が位置するように、窓材の配置を規定することで、パッケージのうち窓材を保持している遮光性の部材の一部を、遮光部として兼用することができる。遮光部は、これに限らず、例えば、赤外線カットフィルタや金属製の遮光板等により構成することも考えられる。
　しかしながら、赤外線検出素子２０ａは、赤外線が入射する入射面側に空間が存在した状態で使用されるので、赤外線のクロストークにより、第２焦電素子２３から信号が出力される。赤外線検出素子２０ａにおいて赤外線が入射する入射面とは、第１表面電極２２ａの表面及び第２表面電極２３ａの表面を意味する。赤外線のクロストークとは、第１焦電素子２２へ赤外線を入射させるための窓材やフィルタ等を透過した赤外線が第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａの表面へ斜め方向から入射することを意味する。言い換えれば、赤外線のクロストークとは、第１焦電素子２２での検出対象の赤外線が、赤外線の入射が阻止されることを意図した第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａへ斜め方向から入射することを意味する。
　赤外線検出素子２０ａは、検出対象の赤外線が入射することによる第１焦電素子２２の温度変化や、赤外線のクロストークによる第２焦電素子２３の温度変化に比べて、環境温度の変化に伴う第１焦電素子２２や第２焦電素子２３の温度変化が非常に緩やかである。環境温度は、赤外線検出素子２０ａの周囲の温度を意味し、赤外線検出素子２０ａをパッケージに収納して使用する場合、パッケージの周囲の温度を意味する。パッケージの周囲の温度は、外気の温度である。
　赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２への検出対象の赤外線の入射に対して、基本的に第１焦電素子２２のみが暖められるので、熱容量が小さく、熱時定数が小さい。また、赤外線検出素子２０ａは、環境温度の上昇により、赤外線検出素子２０ａ全体が暖められるので、熱容量が大きく、熱時定数が大きい。特に、赤外線検出素子２０ａは、パッケージに収納して使用される場合、環境温度の上昇により、パッケージ及び赤外線検出素子２０ａが暖められるので、更に熱容量が大きくなり、熱時定数が大きくなる。
　熱容量に関しては、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱容量をＨ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱容量をＨ２とすると、Ｈ１＞Ｈ２となる。
　また、熱コンダクタンスに関しては、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱コンダクタンスをＧ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱コンダクタンスをＧ２とすると、Ｇ２＞Ｇ１となる。
　また、熱時定数に関しては、熱時定数＝〔熱容量〕／〔熱コンダクタンス〕であるため、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱時定数をτ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱時定数をτ２とすると、τ１＞τ２となる。
　赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の周辺部のみにスリット２６が形成されていることにより、検出対象の赤外線の入射による第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との熱時定数の差に基づく感度差を生じさせることが可能となる。よって、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列に接続し、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３をそれぞれ、受光用、温度補償用の焦電素子として使用することで、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ａは、高感度化を図ることが可能となる。
　図３は、実施形態１の赤外線検出素子２０ａの特性の模式的な説明図である。図３は、横軸が赤外線の周波数、縦軸が感度（電流感度）である。図３では、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の感度を実線Ａ１１で示し、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２及び第２焦電素子２３の感度を実線Ａ１２で示してある。更に、図３では、第１焦電素子２２の熱コンダクタンスの低下により、第１焦電素子２２の感度が、低周波域において破線Ａ１３で示すように高くなり、低周波域で第１焦電素子２２の感度と第２焦電素子２３の感度との差が大きくなることを模式的に表わしている。図３から、赤外線検出素子２０ａは、低周波数域での感度が重視される場合、焦電体基板２１における第１焦電素子２２の周辺部のみにスリット２６を設けることで、第１焦電素子２２の熱コンダクタンスを低下させるのが好ましいことが分かる。
　焦電体基板２１は、スリット２６が、少なくとも、第１焦電素子２２の第２焦電素子２３側に形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、第２焦電素子２３に比べて第１焦電素子２２の感度を、低周波域で高めることが可能となるだけでなく、熱のクロストークを抑制することが可能となり、第１焦電素子２２の感度の更なる向上を図ることが可能となる。熱のクロストークとは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との間で焦電体基板２１を介して熱が伝達することを意味する。
　赤外線検出素子２０ａは、スリット２６が、第１焦電素子２２の外周に沿って形成されていればよく、スリット２６の数を特に限定するものではない。赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の周辺部において、複数のスリット２６を、第１焦電素子２２の外周に沿った方向において離して形成することにより、機械的強度を向上させることが可能となる。複数のスリット２６は、第１焦電素子２２の外周に沿った方向において等間隔で形成されているのが好ましい。
　赤外線検出素子２０ａでは、第１表面電極２２ａの外周縁がスリット２６の第１表面電極２２ａ側の開孔縁から離れた構成としてもよい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、高感度化を図りながらも、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となる。
　また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面電極２２ｂの外周縁がスリット２６の第１裏面電極２２ｂ側の開孔縁から離れているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となり、電気的安定性の低下を抑制することが可能となる。
　図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、赤外線検出素子２０ａの第１変形例の赤外線検出素子２０ｂを示す。赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている点が、赤外線検出素子２０ａと相違する。なお、赤外線検出素子２０ｂについては、赤外線検出素子２０ａと同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａと第２焦電素子２３の第２表面電極２３ａとが第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａを介して電気的に接続されている。図４Ａの例では、第１表面電極２２ａと第２表面電極２３ａとの間の表面配線の右半分が第１表面配線２４ａに対応し、その左半分が第２表面配線２５ａに対応する。これにより、赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている。図５は、第１変形例の赤外線検出素子２０ｂの等価回路図である。赤外線検出素子２０ｂは、一対の出力端子２８ｃ、２８ｄを備えている。赤外線検出素子２０ｂは、端子部２４ｂｂが、一方の出力端子２８ｃ（第１出力端子２８ｃ）を構成し、端子部２５ｂｂが、他方の出力端子２８ｄ（第２出力端子２８ｄ）を構成している。
　赤外線検出素子２０ｂは、第１焦電素子２２を受光用の焦電素子として使用し、第２焦電素子２３を温度補償用の焦電素子として使用することで、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ｂは、高感度化を図ることが可能となる。
　図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、赤外線検出素子２０ａの第２変形例の赤外線検出素子２０ｃを示している。赤外線検出素子２０ｃは、赤外線検出素子２０ａと基本構成が略同じである。赤外線検出素子２０ｃは、第１表面電極２２ａ上に、赤外線を吸収する赤外線吸収層２７が形成されている点が、赤外線検出素子２０ａと相違するだけである。なお、赤外線検出素子２０ｃは、赤外線検出素子２０ａと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出素子２０ｃは、赤外線吸収層２７を設けたことにより、赤外線吸収率を高めることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　見方を変えれば、赤外線検出素子２０ｃは、第１表面電極２２ａの表面が第１表面電極２２ａよりも輻射率の高い赤外線吸収層２７により覆われている。これにより、赤外線検出素子２０ｃは、第１焦電素子２２の赤外線吸収率が向上し、第１焦電素子２２の高感度化を図ることが可能となる。赤外線の輻射率と赤外線吸収率とは、同じ値である。
　赤外線吸収層２７は、例えば、樹脂と導電性微粉末との混合体により形成されているのが好ましい。この場合、赤外線吸収層２７は、樹脂に、導電性微粉末が分散されている。導電性微粉末は、導電性を有する微粉末である。導電性微粉末としては、カーボン系微粉末、金属系微粉末、金属酸化物系微粉末の群から選択される少なくとも１種の導電性微粉末を採用することが好ましい。要するに、赤外線吸収層２７は、樹脂中に、カーボン系微粉末、金属系微粉末、金属酸化物系微粉末の群から選択される少なくとも１種の導電性微粉末が分散された第１樹脂層からなるのが好ましい。ここで、赤外線吸収層２７は、平面視においてスリット２６で囲まれた領域全体を覆うように形成されているのが好ましい。赤外線検出素子２０ｃは、赤外線吸収層２７を設けたことにより、赤外線吸収率を高めることが可能となり、且つ、赤外線吸収層２７が第１表面電極２２ａとともに焦電体基板２１の自発分極で発生した電荷を集める電極として機能する。よって、赤外線検出素子２０ｃは、焦電電流の検出領域を大きくすることが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ｃは、赤外線吸収層２７を設けていない場合に比べて、高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線吸収層２７における導電性微粉末の体積濃度は、１７％に設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。導電性微粉末の体積濃度は、例えば、１～３０％程度の範囲内で設定することができる。
　赤外線吸収層２７は、樹脂に導電性微粉末を分散させ有機溶剤を混合させたペースト（印刷インク）を、例えば、スクリーン印刷法、グラビア印刷法等により印刷してから、ベークすることで硬化させることによって形成することができる。赤外線吸収層２７の形成にあたっては、例えば、ペーストにおける導電性微粉末の組成を８．５％とすれば、赤外線吸収層２７における導電性微粉末の体積濃度を１７％程度とすることが可能である。
　赤外線吸収層２７は、より広い温度範囲で化学的及び物理的に安定していることが望ましい。このため、赤外線吸収層２７の樹脂としては、熱硬化性樹脂が望ましい。
　熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。赤外線検出素子２０ｃは、これらの熱硬化性樹脂のうち、赤外線検出素子２０ｃの検出対象の赤外線の吸収率がより高い熱硬化性樹脂を採用することが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ｃは、赤外線吸収層２７の厚さを薄くすることが可能となり、感度をより高めることが可能となる。検出対象の赤外線を吸収可能な樹脂は、検出対象の赤外線に対する吸収率が３０％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。
　赤外線検出素子２０ｃをガスの検知等の用途に用い、検出対象の赤外線の波長が３～８μｍ、特に３～５μｍの範囲内にある場合、赤外線吸収層２７の樹脂としては、水酸基を含む樹脂が好ましい。水酸基を含む樹脂は、多分子間で水素結合しているため、３μｍ付近から長波長側にかけて赤外線を吸収する特性を有している。この種の樹脂としては、フェノール系樹脂が挙げられる。フェノール系樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、シクロペンタジエン、フェノール重合体、ナフタレン型フェノール樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　また、赤外線検出素子２０ｃを人体の検知等の用途に用い、検出対象の赤外線の波長が８～１３μｍの範囲内にある場合、赤外線吸収層２７の樹脂としては、芳香族系の樹脂が好ましい。この種の樹脂としては、例えば、フェノール系樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。
　ガスの検知、人体の検知の両方への適用を考慮した場合、赤外線吸収層２７の樹脂としては、水酸基を持つ芳香族系の樹脂が好ましく、例えば、フェノール系樹脂を挙げることができる。
　カーボン系微粉末としては、固体炭素材料で赤外線吸収率が高く、樹脂中に分散できる微粉末が適している。この種のカーボン系微粉末としては、例えば、非晶質（微結晶）炭素として分類される、カーボンブラック、カーボンファイバー、黒鉛等や、ナノカーボンとして分類される、フラーレン、ナノチューブ、グラフェン等が挙げられる。特に、カーボンブラックは、粒子径が小さく、化学的にも安定しており、好ましい。
　金属系微粉末に関しては、粒子径が０．１μｍ程度以下の金属系微粉末が、赤外線を吸収する性質があり、幅広い赤外波長域で吸収率が高いという特徴を有している。そして、この特徴は、金属の種類に依存しない。このため、金属系微粉末の材料としては、化学的に安定なＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ等の貴金属や、耐熱性の高いＷ、Ｍｏ等の高融点金属や、微粉末の作りやすいＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎや、それらの２種以上の合金等、が挙げられる。
　金属酸化物系微粉末は、遠赤外線を効率よく吸収し、また、化学的にも安定しているため、赤外線検出素子２０ｃを人体の検知等の用途に適用する場合等に好適に採用することができる。金属酸化物系微粉末の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）等が挙げられる。
　赤外線検出素子２０ｃは、赤外線吸収層２７を付加することによって、第１焦電素子２２の赤外線吸収率を高めることができて感度を高めることが可能であるが、その一方で、第１焦電素子２２の熱容量が増大し、第１焦電素子２２で受光した赤外線による第１焦電素子２２の温度上昇が小さくなって感度が低くなる傾向にある。図７は、赤外線吸収層２７を設けたことによる感度の変化方向の模式的な説明図であり、横軸が赤外線の周波数、縦軸が感度（電流感度）である。図７は、赤外線吸収率の増加により矢印Ａ２１に示すように感度が高くなり、熱容量の増加により矢印Ａ２２に示すように感度が低くなることを模式的に表わしている。このため、赤外線検出素子２０ｃは、赤外線吸収層２７の厚さによっては、赤外線吸収層２７を設けたことによる効果が得られなくなる懸念がある。また、図７は、熱容量の増加による熱応答性の悪化に起因して、感度の周波数特性が矢印Ａ２３のように悪化することを模式的に表している。図７から、赤外線検出素子２０ｃは、高い周波数域での感度が重視される場合、赤外線吸収層２７の厚さを薄めに設定するのが好ましいことが分かる。
　第１焦電素子２２は、放熱性が変化しないと仮定すると、感度が熱容量に反比例する。また、第１焦電素子２２の感度は、赤外線吸収率に比例する。したがって、赤外線吸収層２７を付加したことによる感度の変化率は、〔感度の変化率〕＝〔赤外線吸収率の変化率〕／〔熱容量の変化率〕で表すことができる。ここで、感度を向上させるためには、感度の変化率を１よりも大きくする必要がある。また、単位面積当りの熱容量で考えた場合、厚さと体積熱容量との積により、感度の変化率を議論できる。
　ここでは、第１表面電極２２ａ上の赤外線吸収層２７の厚さをＡd〔μｍ〕、赤外線吸収層２７の体積熱容量をＡρ〔Ｊ／Ｋ〕、焦電体基板２１の厚さをＳd〔μｍ〕、焦電体基板２１の体積熱容量をＳρ〔Ｊ／Ｋ〕とする。この場合には、赤外線吸収層２７を設けることで第１焦電素子２２の単位面積当りの熱容量がＳd×Ｓρから、Ｓd×Ｓρ＋Ａd×Ａρに変化する。よって、この場合には、赤外線吸収率が２０％から４０％に上昇したとすると、感度が向上するための条件を、下記の式（４）で表すことができる。
１＜（０．４／０．２）／｛（Ｓd×Ｓρ＋Ａd×Ａρ）／（Ｓd×Ｓρ）｝・・・式（４）
　式（４）は、整理すると、下記の式（５）で表すことができる。
０．２／（Ｓd×Ｓρ）＜０．４／（Ｓd×Ｓρ＋Ａd×Ａρ）・・・式（５）
　式（５）は、更に整理すると、下記の式（６）で表すことができる。
Ａd＜（Ｓd×Ｓρ）／Ａρ・・・式（６）
　また、赤外線吸収層２７を付加したことによる感度の変化がない場合は、不等号が等号となるから、式（６）を下記の式（７）で表すことができる。
Ａd＝（Ｓd×Ｓρ）／Ａρ・・・式（７）
　式（６）、（７）は、赤外線吸収層２７の厚さＡdが、（Ｓd×Ｓρ）／Ａρのときには感度の変化がないことを意味し、（Ｓd×Ｓρ）／Ａρよりも薄ければ感度が向上することを意味している。ここで、赤外線吸収層２７の厚さＡdの規格化厚さをＮＡd＝（Ｓd×Ｓρ）／Ａρ、規格化厚さＮＡd＝１のときの感度を１とする相対的な感度を規格化感度と定義する。この場合、赤外線吸収層２７の規格化厚さＮＡdと受光部２ｒの規格化感度との関係は、図８に示すようになる。赤外線検出素子２０ｃは、図８から分かるように、赤外線吸収層２７の規格化厚さＮＡdを１よりも小さくすることにより、規格化感度を１よりも大きくすることが可能となる。
　赤外線検出素子２０ｃは、検出対象の赤外線の波長に対する赤外線吸収層２７の屈折率をＡn、第１表面電極２２ａ上の赤外線吸収層２７の厚さをＡd〔μｍ〕、検出対象の赤外線の波長をλt〔μｍ〕とするとき、下記の式（８）の関係を満たすのが好ましい。
（Ａn×Ａd）＞（λt／４）・・・式（８）
　赤外線検出素子２０ｃは、式（８）の関係を満たすことにより、赤外線吸収層２７の赤外線吸収率を高めることが可能となる。
　この場合は、赤外線吸収層２７の厚さと赤外線吸収層２７の赤外線吸収率との関係が図９に示すシミュレーション結果のようになる。
　このシミュレーションでは、シミュレーション条件として、赤外線吸収層２７の赤外線吸収率が、ランベルト・ベールの法則によって赤外線吸収層２７の厚さに依存するとし、赤外線吸収層２７の赤外線吸収率を９０％とし、赤外線吸収層２７の樹脂をフェノール樹脂とし、赤外線吸収層２７の屈折率Ａnをフェノール樹脂の１．６とし、検出対象の赤外線の波長λtを４μｍと仮定した。なお、赤外線吸収層２７は、樹脂中に導電性微粉末を分散させてあるが、導電性微粉末の体積濃度が小さいため、赤外線吸収層２７の屈折率は概ね樹脂の屈折率で定義することができる。一方、金属黒などの単体の赤外線吸収層では、単位体積当たりの空気の割合が高いため、その屈折率が空気の屈折率である１に近い値となる。
　また、赤外線吸収層２７の厚さと規格化感度との関係は、図１０に示すシミュレーション結果のようになる。このシミュレーションでは、シミュレーション条件を図９の場合と同じとし、また、焦電体基板２１の材料をＬｉＴａＯ3、焦電体基板２１の厚さを５０μｍとした。
　図１０の例では、赤外線吸収層２７を設けることにより、規格化感度を１よりも大きくできる、つまり、感度を向上できることが分かる。また、図１０の例では、赤外線吸収層２７の厚さを７５μｍよりも薄くすることにより、規格化感度を１よりも大きくできる、つまり、感度を向上できることが分かる。
　赤外線検出素子２０ｃにおける第１表面電極２２ａ及び第２表面電極２３ａは、赤外線を反射する赤外線反射層として機能するようにそれぞれのシート抵抗が設定されているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ｃは、赤外線吸収層２７で吸収されずに第１表面電極２２ａの表面に入射した赤外線を第１表面電極２２ａでより効率良く反射することが可能となり、赤外線吸収層２７での赤外線吸収率の向上を図ることが可能となる。よって、赤外線検出素子２０ｃは、感度の更なる向上を図ることが可能となる。また、赤外線検出素子２０ｃは、赤外線のクロストークにより第２焦電素子２３へ入射した赤外線を第２表面電極２３ａでより効率良く反射することが可能となり、赤外線のクロストークの影響を更に軽減することが可能となり、感度の向上を図ることが可能となる。
　図１１は、第１表面電極２２ａのシート抵抗と、第１表面電極２２ａにおける赤外線の反射率、吸収率それぞれとの関係を模式的に示している。図１１は、横軸がシート抵抗、縦軸が反射率、吸収率それぞれの比率である。赤外線検出素子２０ｃは、第１表面電極２２ａのシート抵抗を、５０Ω／□以下とするのが好ましく、２０Ω／□以下とするのが更に好ましい。赤外線検出素子２０ｃは、第１表面電極２２ａのシート抵抗を５０Ω／□以下とすることにより、反射率を吸収率の２倍よりも大きな値とすることが可能となる。また、赤外線検出素子２０ｃは、第１表面電極２２ａのシート抵抗を２０Ω／□以下とすることにより、反射率を８０％よりも高くすることが可能となる。
　また、赤外線検出素子２０ｃは、第１表面電極２２ａのシート抵抗と第２表面電極２３ａのシート抵抗とが同じであるのが更に好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ｃは、製造時に、第１表面電極２２ａと第２表面電極２３ａとを同時に形成することが可能となり、製造コストの低コスト化を図ることが可能となる。第１表面電極２２ａのシート抵抗と第２表面電極２３ａのシート抵抗とが同じとは、完全に同じである場合に限らず、製造時のばらつき程度の誤差があってもよい。
　図１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは、赤外線検出素子２０ａの第３変形例の赤外線検出素子２０ｄを示している。赤外線検出素子２０ｄは、第２変形例の赤外線検出素子２０ｃと基本構成が略同じである。なお、赤外線検出素子２０ｄは、赤外線検出素子２０ｃと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出素子２０ｄは、第１表面電極２２ａの外周縁が、第１表面電極２２ａを囲むスリット２６の第１表面電極２２ａ側の開孔縁から離れている。これにより、赤外線検出素子２０ｄは、高感度化を図りながらも、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となる。
　また、赤外線検出素子２０ｄは、第１裏面電極２２ｂの外周縁が、第１裏面電極２２ｂを囲むスリット２６の第１裏面電極２２ｂ側の開孔縁から離れているのが好ましい。詳しくは、第１部分２２ｃの周辺部は、第１表面電極２２ａ、第１裏面電極２２ｂよりも第１方向に突出している。これにより、赤外線検出素子２０ｄは、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となり、電気的安定性の低下を抑制することが可能となる。
　図１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃは、本実施形態の赤外線検出素子２０ａの第４変形例の赤外線検出素子２０ｅを示している。赤外線検出素子２０ｅは、第１変形例の赤外線検出素子２０ｂと基本構成が略同じである。赤外線検出素子２０ｅは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を複数組、備え、焦電体基板２１は、隣り合う２つの第１焦電素子２２それぞれの他方の第１焦電素子２２側に、スリット２６が形成されている。なお、赤外線検出素子２０ｅは、赤外線検出素子２０ｂと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出素子２０ｅは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている場合、２つのチャネル（channel）をもつ構成とすることができ、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との各組それぞれを１つのチャネルとする赤外線検出素子として用いることができる。言い換えれば、赤外線検出素子２０ｅは、２つのチャネルをもつ構成であり、各チャネルが、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３、第１表面配線２４ａ、第１裏面配線２４ｂ、第２表面配線２５ａ及び第２裏面配線２５ｂを備える検出エレメントＤＥ、ＤＥにより構成されている。以下では、説明の便宜上、図１３Ａにおける左側の検出エレメントＤＥを、第１検出エレメントＤＥ１と称し。図１３Ａにおける右側の検出エレメントＤＥを、第２検出エレメントＤＥ２と称する。
　赤外線検出素子２０ｅは、図１４に示すように、組をなす第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが、逆直列に接続されている。図１４では、上述の焦電体基板２１の自発分極の方向を矢印で示してある。逆直列に接続されているとは、組をなす第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが、互いに逆極性になるように直列に接続されていることを意味する。
　赤外線検出素子２０ｅでは、例えば、赤外線式ガスセンサ等に用いる場合に、検出対象の赤外線の波長を、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組の数だけ設定することが可能となる。検出対象の赤外線の波長は、例えば、光学フィルタ等によって設定することができる。赤外線検出素子２０ｅを備えた赤外線式ガスセンサでは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組の数に対応する複数のチャネルを有する赤外線式ガスセンサを構成することが可能となる。
　赤外線検出素子２０ｅは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備える場合、各組ごとに、第１焦電素子２２を受光用焦電素子とし、第２焦電素子２３を温度補償用焦電素子として利用することが可能となる。よって、赤外線検出素子２０ｅは、赤外線式ガスセンサ等に用いる場合に、受光用焦電素子ごとに、検出対象の赤外線の波長を設定することが可能となる。
　赤外線検出素子２０ｅは、上述のように、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている。以下では、説明の便宜上、第１検出エレメントＤＥ１の第１焦電素子２２、第２焦電素子２３を、それぞれ、第１受光素子２２1、第１温度補償素子２３1と称する。また、以下では、説明の便宜上、第２検出エレメントＤＥ２の第１焦電素子２２、第２焦電素子２３を、それぞれ、第２受光素子２２2、第２温度補償素子２３2と称することもある。
　赤外線検出素子２０ｅは、隣り合う２つの第１焦電素子２２それぞれの他方の第１焦電素子２２側に、スリット２６が形成されているので、隣り合う２つの第１焦電素子２２間での熱伝達を抑制することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ｅは、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２それぞれの感度の低下を抑制することが可能となる。
　図１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃは、赤外線検出素子２０ａの第５変形例の赤外線検出素子２０ｆを示している。赤外線検出素子２０ｆは、第４変形例の赤外線検出素子２０ｅと基本構成が略同じである。赤外線検出素子２０ｆは、第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａ上に、赤外線吸収層２７を設けてある点が、赤外線検出素子２０ｅとは相違する。なお、赤外線検出素子２０ｆは、赤外線検出素子２０ｅと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　また、赤外線検出素子２０ｅは、各チャネルごとに、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列に接続して用いるようにしてもよく、更に、第１表面電極２２ａ上に、赤外線検出素子２０ｃ（図６参照）や赤外線検出素子２０ｄ（図１２参照）と同様の赤外線吸収層２７を設けた構成としてもよい。
　（実施形態２）
　以下では、本実施形態の赤外線検出器２ａについて図１６～１８、１９Ａ、１９Ｂ、２０、２１、２２Ａ～２２Ｆに基づいて説明する。なお、赤外線検出器２ａのうち、実施形態１の第４変形例の赤外線検出素子２０ｅと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｅと、赤外線検出素子２０ｅの前方に配置され、赤外線検出素子２０ｅの検出対象の波長領域の赤外線を透過させる光学フィルタ３０と、を備える。また、赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｅが実装された基板４３と、赤外線検出素子２０ｅ、光学フィルタ３０及び基板４３が収納されたパッケージ２９と、を備える。
　パッケージ２９は、基板４３を支持する台座２９ａと、赤外線検出素子２０ｅ及び光学フィルタ３０を覆うように台座２９ａに固着された金属製のキャップ２９ｂと、を備える。また、パッケージ２９は、キャップ２９ｂにおける天板部２９ｂａに形成された窓孔２９ｃと、窓孔２９ｃを塞ぐように配置され、赤外線を透過可能な窓材２９ｗと、を備える。赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｅを備えているので、高感度化を図ることが可能となる。
　また、赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｅの出力信号を信号処理するＩＣ素子４０を備えるのが好ましい。赤外線検出器２ａは、ＩＣ素子４０が、基板４３に実装され、パッケージ２９内に収納されているのが好ましい。
　赤外線検出器２ａの各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
　赤外線検出素子２０ｅは、上述のように、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を、２組、備えている。
　また、赤外線検出器２ａは、２つの光学フィルタ３０を備えている。赤外線検出器２ａは、一方の光学フィルタ３０が、第１受光素子２２1の前方に配置され、他方の光学フィルタ３０が、第２受光素子２２2の前方に配置されている。
　赤外線検出器２ａは、光学フィルタ３０がパッケージ２９内に収納されていることで、光学フィルタ３０が外気に曝されるのを抑制することが可能となり、フィルタ特性の経時変化を抑制することが可能となる。以下では、説明の便宜上、第１受光素子２２1の前方に配置された光学フィルタ３０を第１光学フィルタ３１と称し、第２受光素子２２2の前方に配置された光学フィルタ３０を第２光学フィルタ３２と称することもある。
　第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、赤外線検出器２ａに必要とされる光学特性を有するようにフィルタ特性を設計すればよい。
　第１光学フィルタ３１は、例えば、図２１に示すように、第１基板３１ｓと、第１フィルタ部３１ａと、第２フィルタ部３１ｂと、を備えている。また、第２光学フィルタ３２は、例えば、図２１に示すように、第２基板３２ｓと、第３フィルタ部３２ａと、第４フィルタ部３２ｂと、を備えている。第１基板３１ｓ及び第２基板３２ｓは、赤外線を透過可能なものである。第１基板３１ｓ及び第２基板３２ｓとしては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、サファイア基板、酸化マグネシウム基板等を採用することができる。赤外線検出器２ａは、第２フィルタ部３１ｂと第４フィルタ部３２ｂとを同じ構成とすることができる。これにより、赤外線検出器２ａは、第２フィルタ部３１ｂの分光特性と第４フィルタ部３２ｂの分光特性とを略同じとすることが可能となる。
　第１フィルタ部３１ａは、例えば、λ0／４多層膜３４と、波長選択層３５と、λ0／４多層膜３６とで構成されるバンドパスフィルタとすることができる。λ0／４多層膜３４は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂが交互に積層された多層膜である。光学膜厚は、設計波長λ0の１／４に設定されている。λ0／４多層膜３６は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂが交互に積層された多層膜である。波長選択層３５は、λ0／４多層膜３４とλ0／４多層膜３６との間に介在する。波長選択層３５は、選択波長に応じて光学膜厚を各薄膜３１ａａ、３１ａｂの光学膜厚とは異ならせてある。λ0／４多層膜３４及びλ0／４多層膜３６は、屈折率周期構造を有していればよく、３種類以上の薄膜を積層したものでもよい。薄膜の材料としては、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯx、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮx等を採用することができる。ＳｉＯxは、ＳｉＯやＳｉＯ2である。ＳｉＮx等は、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4等である。
　第３フィルタ部３２ａは、例えば、λ0／４多層膜３７と、波長選択層３８と、λ0／４多層膜３９とで構成されるバンドパスフィルタとすることができる。λ0／４多層膜３７は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂが交互に積層された多層膜である。λ0／４多層膜３９は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂが交互に積層された多層膜である。波長選択層３８は、λ0／４多層膜３７とλ0／４多層膜３９との間に介在する。波長選択層３８は、選択波長に応じて光学膜厚を各薄膜３２ａａ、３２ａｂの光学膜厚とは異ならせてある。λ0／４多層膜３７及びλ／４多層膜３９は、屈折率周期構造を有していればよく、３種類以上の薄膜を積層したものでもよい。薄膜の材料としては、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯx、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮx等を採用することができる。
　第１フィルタ部３１ａの薄膜３１ａａ、３１ａｂと第３フィルタ部３２ａの薄膜３２ａａ、３２ａｂとはそれぞれ同じ材料を採用することができる。
　第１フィルタ部３１ａは、屈折率周期構造の中に光学膜厚の異なる波長選択層３５を設けて屈折率周期構造に局所的な乱れを導入することにより、反射帯域の中に反射帯域幅に比べてスペクトル幅の狭い透過帯域を局在させることができる。第１フィルタ部３１ａは、波長選択層３５の光学膜厚を適宜変化させることによって、透過波長域の透過ピーク波長を変化させることができる。
　第３フィルタ部３２ａは、屈折率周期構造の中に光学膜厚の異なる波長選択層３８を設けて屈折率周期構造に局所的な乱れを導入することにより、反射帯域の中に反射帯域幅に比べてスペクトル幅の狭い透過帯域を局在させることができる。第３フィルタ部３２ａは、波長選択層３８の光学膜厚を適宜変化させることによって、透過波長域の透過ピーク波長を変化させることができる。
　屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜を積層することにより形成される光学多層膜の反射帯域の幅は、下記の式（９）で近似的に求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、λ0は、各薄膜に共通する光学膜厚の４倍に相当する設定波長である。Δλ0は、反射帯域の幅である。ｎHは、２種類の薄膜のうち相対的に屈折率の高い材料の屈折率である。ｎLは、２種類の薄膜のうち相対的に屈折率の低い材料の屈折率である。
　第１フィルタ部３１ａの選択波長は、第１フィルタ部３１ａの透過波長域の中心波長λ1である。また、第３フィルタ部３２ａの選択波長は、第３フィルタ部３２ａの透過波長域の中心波長λ2である。
　第２フィルタ部３１ｂは、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３１ｂａ、３１ｂｂが交互に積層された多層膜である。第２フィルタ部３１ｂは、相対的に屈折率の高い薄膜の材料として、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ等を採用することができ、相対的に屈折率の低い薄膜の材料として、例えば、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯx、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮx等を採用することができる。ＳｉＯxは、ＳｉＯやＳｉＯ2である。ＳｉＮx等は、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4等である。
　第４フィルタ部３２ｂは、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３２ｂａ、３２ｂｂが交互に積層された多層膜である。第４フィルタ部３２ｂは、相対的に屈折率の高い薄膜の材料として、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ等を採用することができ、相対的に屈折率の低い薄膜の材料として、例えば、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯx、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮx等を採用することができる。
　第２フィルタ部３１ｂは、第１フィルタ部３１ａの透過波長域よりも長波長側の所定波長域の赤外線の透過率を低くするように構成されている。また、第４フィルタ部３２ｂは、第３フィルタ部３２ａの透過波長域よりも長波長側の所定波長域の赤外線の透過率を低くするように構成されている。第２フィルタ部３１ｂは、所定波長域の赤外線を吸収することで遮断するフィルタである。第４フィルタ部３２ｂは、所定波長域の赤外線を吸収することで遮断するフィルタである。
　図２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃは、第１光学フィルタ３１の透過スペクトルの模式的な説明図である。ここで、図２２Ｃは、図２２Ａの透過スペクトルを有する第１フィルタ部３１ａと、図２２Ｂの透過スペクトルを有する第２フィルタ部３１ｂとを備えた第１光学フィルタ３１の透過スペクトルを示している。
　また、図２２Ｄ、２２Ｅ及び２２Ｆは、第２光学フィルタ３２の透過スペクトルの模式的な説明図である。ここで、図２２Ｆは、図２２Ｄの透過スペクトルを有する第３フィルタ部３２ａと、図２２Ｅの透過スペクトルを有する第４フィルタ部３２ｂとを備えた第２光学フィルタ３２の透過スペクトルを示している。
　図２２Ａ～２２Ｆそれぞれのλ1は、第１フィルタ部３１ａの透過波長域の中心波長を示している。また、図２２Ａ～２２Ｆのλ2は、第３フィルタ部３２ａの透過波長域の中心波長を示している。
　赤外線検出器２ａは、上述のように、第１光学フィルタ３１が、第１フィルタ部３１ａ及び第２フィルタ部３１ｂを備え、第２光学フィルタ３２が、第３フィルタ部３２ａ及び第４フィルタ部３２ｂを備えている。これにより、赤外線検出器２ａは、所定波長域の赤外線の透過率を低減することが可能となり、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２それぞれの出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。また、赤外線検出器２ａは、第２フィルタ部３１ｂ及び第４フィルタ部３２ｂが、所定波長域の赤外線を吸収することで透過率を低くするフィルタであるので、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２それぞれでの赤外線の反射を抑制することが可能となる。
　赤外線検出器２ａは、赤外線式ガスセンサに適用することを想定している。赤外線式ガスセンサは、検知対象のガスの種類によって赤外線の吸収波長が異なるので、ガスの識別性を高めることが可能となる。吸収波長は、例えば、メタン（ＣＨ4）が３．３μｍ、二酸化炭素（ＣＯ2）が４．３μｍ、一酸化炭素（ＣＯ）が４．７μｍ、一酸化窒素（ＮＯ）が５．３μｍそれぞれの付近に存在する。
　赤外線検出器２ａは、赤外線式ガスセンサに適用する場合、例えば、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ1を検知対象のガスの吸収波長に設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2を参照波長に設定すればよい。参照波長とは、検知対象のガス及び他のガスでの吸収のない波長を意味する。検知対象のガスとして、ＣＯ2を想定している場合、他のガスとしては、例えば、Ｈ2Ｏ、ＣＨ4、ＣＯ、ＮＯ等が挙げられる。
　第１フィルタ部３１ａ及び第３フィルタ部３２ａとしては、透過スペクトルの半値全幅が狭いバンドパスフィルタが好ましい。また、赤外線検出器２ａは、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ1と第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2との差が小さい方が好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、検知対象のガスが存在しないときの第１フィルタ部３１ａを透過する赤外線の光量と第３フィルタ部３２ａを透過する赤外線の光量との差を少なくすることが可能となる。赤外線検出器２ａは、赤外線式ガスセンサの検知対象のガスが例えばＣＯ2の場合、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ1を４．３μｍに設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2を例えば３．９μｍに設定することができる。
　赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２とが、１チップ化されているが、別体に形成されたものでもよい。
　赤外線検出器２ａは、２つのＩＣ素子４０を備えている。以下では、説明の便宜上、第１検出エレメントＤＥ１の出力信号（第１出力信号）を信号処理するＩＣ素子４０を第１ＩＣ素子４１と称し、第２検出エレメントＤＥ２の出力信号（第２出力信号）を信号処理するＩＣ素子４０を第２ＩＣ素子４２と称する。
　第１ＩＣ素子４１は、例えば、図２３に示すように、電流電圧変換回路４１ａと、増幅回路４１ｂと、を備えた構成とすることができる。電流電圧変換回路４１ａは、第１検出エレメントＤＥ１の出力信号である電流信号を電流－電圧変換して出力する回路である。増幅回路４１ｂは、電流電圧変換回路４１ａの出力信号をそれぞれ増幅する回路である。
　電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１と、コンデンサＣｆ１と、を備える。第１検出エレメントＤＥ１は、第１検出エレメントＤＥ１の第２出力端子２８ｄが基準電圧源Ｅ１１を介して接地され、第１出力端子２８ｃがオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されている。電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間に、コンデンサＣｆ１が接続されている。電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に、オペアンプＯＰ１の動作点を所定レベルに設定するための基準電圧源Ｅ２１が接続されている。電流電圧変換回路４１ａは、オペアンプＯＰ１の出力端子が増幅回路４１ｂに接続される。
　また、第２ＩＣ素子４２は、例えば、図２３に示すように、電流電圧変換回路４２ａと、増幅回路４２ｂと、を備えた構成とすることができる。電流電圧変換回路４２ａは、第２検出エレメントＤＥ２の出力信号である電流信号を電流－電圧変換して出力する回路である。増幅回路４２ｂは、電流電圧変換回路４２ａの出力信号をそれぞれ増幅する回路である。
　電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２と、コンデンサＣｆ２と、を備える。第１検出エレメントＤＥ２は、第２検出エレメントＤＥ２の第２出力端子２８ｄが基準電圧源Ｅ１２を介して接地され、第１出力端子２８ｃがオペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続されている。電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２の出力端子と反転入力端子との間に、コンデンサＣｆ２が接続されている。電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子に、オペアンプＯＰ２の動作点を所定レベルに設定するための基準電圧源Ｅ２２が接続されている。電流電圧変換回路４２ａは、オペアンプＯＰ２の出力端子が増幅回路４２ｂに接続される。
　電流電圧変換回路４１ａ、４２ａの回路構成は、図２３の構成以外でもよい。
　赤外線検出器２ａは、第１ＩＣ素子４１の回路構成と第２ＩＣ素子４２の回路構成とが、同じであるのが好ましい。要するに、赤外線検出器２ａは、第１ＩＣ素子４１の、オペアンプＯＰ１、コンデンサＣｆ１、基準電圧源Ｅ２１及び増幅回路４１ｂと、第２ＩＣ素子４２の、オペアンプＯＰ２、コンデンサＣｆ２、基準電圧源Ｅ２２及び増幅回路４２ｂと、がそれぞれ同じ仕様で略同じ特性であるのが好ましい。また、赤外線検出器２ａは、基準電圧源Ｅ１１と、基準電圧源Ｅ１２と、が同じ仕様で略同じ特性であるのが好ましい。なお、赤外線検出器２ａは、電流電圧変換回路４１ａと電流電圧変換回路４２ａと増幅回路４１ｂと増幅回路４２ｂと、を集積化して１チップとしてもよい。
　基板４３は、例えば、ＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）基板により構成することができる。ＭＩＤ基板は、樹脂成形品により形成された絶縁性基材４３ａに、２つ１組のリード端子４３ｊ、４３ｋの組が、２組、形成されている。要するに、基板４３は、電気絶縁性を有する絶縁性基材４３ａと一体に設けられた第１リード端子４３ｊ及び第２リード端子４３ｋと、を備えている。絶縁性基材４３ａは、電気絶縁性を有する。なお、基板４３は、ＭＩＤ基板に限らず、部品内蔵基板、セラミック基板、プリント基板等により構成することができる。また、基板４３は、リードフレームに樹脂成形品からなる絶縁性基材４３ａを形成した後に、リードフレームの不要部分を除去したものでもよい。
　赤外線検出器２ａは、第１検出エレメントＤＥ１の第１出力端子２８ｃ、第２出力端子２８ｄと、図１６における左側の第１リード端子４３ｊ、第２リード端子４３ｋと、が導電性接着剤によりそれぞれ接合され電気的に接続されている。また、赤外線検出器２ａは、第２検出エレメントＤＥ２の第１出力端子２８ｃ、第２出力端子２８ｄと、図１６における右側の第１リード端子４３ｊ、第２リード端子４３ｋと、が導電性接着剤によりそれぞれ接合され電気的に接続されている。要するに、赤外線検出器２ａは、各第１リード端子４３ｊと第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２の各々の第１出力端子２８ｃとが、導電性接着剤からなる第１接合部（図示せず）を介して各別に電気的に接続されている。また、赤外線検出器２ａは、各第２リード端子４３ｋと第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２の各々の第２出力端子２８ｄとが、導電性接着剤からなる第２接合部（図示せず）を介して各別に電気的に接続されている。
　導電性接着剤は、例えば、Ａｇ粉末又はＡｕ粉末を含んだエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂の接着剤を採用することができる。導電性接着剤としては、例えば、導電ペーストを用いることができる。導電ペーストは、例えば、銀ペースト、金ペースト、銅ペースト等を採用することができる。導電性接着剤としては、有機樹脂系の導電性接着剤を採用するのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、基板４３から赤外線検出素子２０ｅへの熱伝導を抑制することが可能となる。
　絶縁性基材４３ａは、赤外線検出素子２０ｅを位置決めする２つの突起４３ｃが形成されている。各突起４３ｃは、絶縁性基材４３ａの第１面４３ａａにおいて、絶縁性基材４３ａの厚さ方向に突出している。各突起４３ｃは、絶縁性基材４３ａにおける赤外線検出素子２０ｄの搭載予定領域の外側に形成されている。各突起４３ｃの各々は、組をなす第１リード端子４３ｊと第２リード端子４３ｋとの間で、第１リード端子４３ｊ及び第２リード端子４３ｋよりも突出するように形成されている。要するに、絶縁性基材４３ａは、絶縁性基材４３ａの第１面４３ａａにおいて、第１リード端子４３ｊと第２リード端子４３ｋとの間で赤外線検出素子２０ｅの搭載予定領域の外側から絶縁性基材４３ａの厚さ方向に突出し赤外線検出素子２０ｅを位置決めする突起４３ｃが形成されている。
　赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｅを２つの突起４３ｃにより位置決めでき、赤外線検出素子２０ｅの位置精度を高めることが可能となる。これにより、赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｅの位置精度に起因する冗長設計が不要となり、小型化及び感度の向上を図ることが可能となる。
　絶縁性基材４３ａは、第１面４３ａａに、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３の垂直投影領域を含む大きさの穴４３ｂが形成されているのが好ましい。穴４３ｂは、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３と絶縁性基材４３ａとの間の熱絶縁性を高める目的で、熱絶縁用の穴として形成されている。絶縁性基材４３ａの第１面４３ａａは、基板４３の第１面１４３の一部を構成する。要するに、基板４３は、基板４３の第１面１４３における各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３の垂直投影領域に熱絶縁用の穴４３ｂが形成されている。これにより、赤外線検出器２ａは、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３それぞれの感度の向上を図ることが可能となる。穴４３ｂは、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３それぞれに対して１つずつ形成してもよい。
　また、絶縁性基材４３ａは、絶縁性基材４３ａの第１面４３ａａから赤外線検出素子２０ｅの厚さ方向に沿った方向に突出し第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を位置決めする２つ位置決め部４３ｄが形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、基板４３において第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を位置決めすることが可能となる。よって、赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２と、第１受光素子２２1、第２受光素子２２2と、の相対的な位置精度を高めることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　位置決め部４３ｄは、平面視で第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２の並ぶ方向における第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の位置を規定する壁部４３ｅと、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を支持する支持部４３ｆと、を備えることが好ましい。
　第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、例えば、壁部４３ｅ、４３ｅに対して接着剤により固定することが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、光学フィルタ３１、３２を支持部４３ｆ、４３ｆに対して接着剤により固定する場合に比べて、赤外線検出素子２０ｄと光学フィルタ３１、３２との距離の精度を高めることが可能となる。ここで、基板４３は、壁部４３ｅに、先端面及び第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２との対向面が開放された窪み部４３ｇが形成されているのが好ましい。そして、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、窪み部４３ｇ内の接着剤からなる接着部４９（図１９Ａ参照）により壁部４３ｅに固定されていることが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、製造時に、接着剤の塗布量を安定させることが可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる。接着部４９の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などを採用することができる。接着剤としては、熱硬化型の接着剤でもよいが、紫外線硬化型の接着剤を採用するのがより好ましい。
　赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｅの厚さ方向において第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と赤外線検出素子２０ｅとの間に間隙が形成されている。これにより、赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と赤外線検出素子２０ｅとを熱絶縁することが可能となり、赤外線検出素子２０ｅの高感度化を図ることが可能となる。赤外線検出器２ａは、例えば、支持部４３ｆの突出寸法を赤外線検出素子２０ｅの厚さ寸法よりも大きくすることで、光学フィルタ３１、３２と赤外線検出素子２０ｄとの間に間隙が形成される。
　赤外線検出器２ａは、基板４３の第１面１４３側に赤外線検出素子２０ｅが配置され、基板４３の第２面１４４側に第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２が配置されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、基板４３の第１面１４３側において赤外線検出素子２０ｅの側方に第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２が配置されている場合に比べて、小型化を図ることが可能となる。また、赤外線検出器２ａは、第１ＩＣ素子４１、第２ＩＣ素子４２それぞれで発生した熱が赤外線検出素子２０ｅへ伝熱されることを、より抑制することが可能となる。
　第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２の各々は、ベアチップであり、基板４３の第２面１４４に設けた凹部４３ｙ（図１９Ａ参照）の内底面に、ダイボンド材により固定されている。ダイボンド材としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。なお、基板４３には、第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２が電気的に接続される複数の導体部が所定のパターンで形成されている。第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２は、封止材料により形成された封止部（図示せず）で覆われているのが好ましい。封止材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を採用することができる。
　パッケージ２９は、上述のように、台座２９ａと、キャップ２９ｂと、窓材２９ｗと、を備えている。
　台座２９ａは、金属製であるのが好ましい。台座２９ａは、円板状に形成されている。キャップ２９ｂは、金属製であるのが好ましい。キャップ２９ｂは、円筒状の筒部２９ｂｂの一端側に、円板状の天板部２９ｂａが形成されている。キャップ２９ｂは、天板部２９ｂａの中央部に窓孔２９ｃが形成されている。
　パッケージ２９は、４本のリードピン２９ｄを備えている。４本のリードピン２９ｄはは、台座２９ａに保持されている。４本のリードピン２９ｄは、台座２９ａに対して、台座２９ａの厚さ方向に貫通して設けられている。各リードピン２９ｄは、基板４３に結合されている。４本のリードピン２９ｄは、給電用、グラウンド用、第１ＩＣ素子４１の出力信号の取り出し用、及び第２ＩＣ素子４２の出力信号の取り出し用それぞれに、１本ずつ利用される。グラウンド用のリードピン２９ｄは、台座２９ａに対して導電性の封止材で固定されており、台座２９ａと電気的に接続されている。それ以外のリードピン２９ｄは、台座２９ａに対して電気絶縁性の封止材（ガラス）で固定されており、台座２９ａと電気的に絶縁されている。なお、赤外線検出器２ａは、基板４３に、グラウンド用のリードピン２９ｄが電気的に接続されるシールド板やシールド層を設けてもよい。
　台座２９ａは、平面視形状が円形状であるが、これに限らず、例えば、多角形状でもよい。また、キャップ２９ｂの形状は、台座２９ａの形状に応じて適宜変更すればよい。例えば、台座２９ａの平面視形状が矩形状の場合、キャップ２９ｂの平面視形状は、円形状でもよいし、矩形状でもよい。
　窓孔２９ｃは、第１受光素子２２1と第２受光素子２２2とを併せたサイズよりもやや大きな開口サイズとしてある。窓孔２９ｃの開口形状は、矩形状であるが、これに限らず、例えば、円形状や矩形以外の多角形状等でもよい。
　窓孔２９ｃを塞ぐ窓材２９ｗは、赤外線を透過する機能を備えている。窓材２９ｗは、平板状のシリコン基板により構成してある。窓材２９ｗは、窓孔２９ｃの開口サイズよりもやや大きな矩形板状に形成されている。窓材２９ｗは、導電性材料（例えば、半田、導電性接着剤等）によりキャップ２９ｂに固着されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、窓材２９ｗをキャップ２９ｂと略同電位とすることが可能となり、外来の電磁ノイズの影響を受けにくくなるという利点がある。窓材２９ｗは、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板等でもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。また、窓材２９ｗとしては、レンズを採用することもできる。レンズは、半導体レンズ（例えば、シリコンレンズ等）により構成することができる。
　半導体レンズの製造にあたっては、例えば、半導体基板（例えば、シリコン基板等）を準備する。その後には、所望のレンズ形状に応じて半導体基板との接触パターンを設計した陽極を半導体基板の一表面側に半導体基板との接触がオーミック接触となるように形成する。その後には、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液からなる電解液中で半導体基板の他表面側を陽極酸化することで除去部位となる多孔質部を形成する。その後には、当該多孔質部を除去することにより半導体レンズを形成する。なお、上述の半導体レンズからなるレンズは、例えば、半導体基板として半導体ウェハ（例えば、シリコンウェハ）を用い、多数のレンズを形成した後に、ダイシング等によって個々のレンズに分離すればよい。
　レンズは、レンズ部と当該レンズ部を全周に亘って囲むフランジ部とが連続一体に形成されている半導体レンズが好ましい。赤外線検出器２ａは、厚さが略一定で厚さ方向の両面の各々が平面状であるフランジ部を備えることにより、レンズの光軸方向におけるレンズと赤外線検出素子２０ｅとの距離の精度を高めることが可能となる。
　パッケージ２９は、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ｅへの垂直投影領域内に各第１焦電素子２２が位置し且つ垂直投影領域外に各第２焦電素子２３が位置するように、窓孔２９ｃが形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ａは、パッケージ２９により、各第２焦電素子２３への検出対象の赤外線の入射を抑制することが可能となり、部品点数の削減による低コスト化を図ることが可能となる。図２０中の矢印は、窓孔２９ｃを通して入射する赤外線の進行方向を模式的に示している。また、赤外線検出器２ａは、パッケージ２９の内側や外側に配置する導光ミラーにより各第２焦電素子２３への検出対象の赤外線の入射を抑制する場合に比べて、感度のばらつきを抑制することが可能となる。
　図２４は、赤外線検出器２ａの第１変形例における要部を示している。赤外線検出器２ａの第１変形例は、支持部４３ｆにおける赤外線検出素子２０ｅの側面との対向面に複数の凹部４３ｈが形成されている。これにより、赤外線検出器２ａの第１変形例は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２から赤外線検出素子２０ｅへの熱伝導をより抑制することが可能となり、赤外線検出素子２０ｅのより一層の高感度化を図ることが可能となる。
　図２５は、赤外線検出器２ａの第２変形例の赤外線検出器２ｂを示している。赤外線検出器２ｂは、赤外線検出器２ａと基本構成が略同じである。赤外線検出器２ｂは、天板部２９ｂａにおける赤外線検出素子２０ｅ側の下面２９ｂｄに形成された第２樹脂層３３を備え、第２樹脂層３３が、下面２９ｂｄのうち窓材２９ｗが重なっていない領域の全域を覆うように形成されている点が、赤外線検出器２ａと相違する。なお、赤外線検出器２ｂは、赤外線検出器２ａと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　第２樹脂層３３の材料は、例えば、エポキシ樹脂等を採用することができる。
　赤外線検出器２ｂは、第２樹脂層３３が、天板部２９ｂａの下面２９ｂｄのうち窓材２９ｗが重なっていない領域の全域を覆っているので、パッケージ２９内に入った赤外線が散乱や反射等されて発生した迷光の一部を、第２樹脂層３３で吸収することが可能となる。これにより、赤外線検出器２ｂは、迷光となった赤外線が各第２焦電素子２３に入射するのを抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることが可能となる。
　以下では、赤外線検出器２ａの第２変形例の赤外線検出器２ｃについて図２６、２７Ａ、２７Ｂ、２８、２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ及び３０に基づいて説明する。なお、赤外線検出器２ｃは、赤外線検出器２ａと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出器２ｃは、赤外線検出器２ａと同様に、赤外線検出素子２０ｅと、光学フィルタ３０と、基板４３と、を備えている。よって、赤外線検出器２ｃは、赤外線検出器２ａと同様に、高感度化を図ることが可能となる。
　基板４３は、電気絶縁性を有する絶縁性基材４３ａと、２つの第１リード端子４３ｊと、２つの第２リード端子４３ｋと、を備えている。各第１リード端子４３ｊ及び各第２リード端子４３ｋは、絶縁性基材４３ａと一体に設けられている。各第１リード端子４３ｊは、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２の各々の第１出力端子２８ｃが、導電性接着剤からなる第１接合部７ｊ（図２９Ｂ参照）を介して各別に電気的に接続されている。各第２リード端子４３ｋは、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２の各々の第２出力端子２８ｄが、導電性接着剤からなる第２接合部７ｋ（図２９Ｃ参照）を介して各別に電気的に接続されている。
　導電性接着剤は、例えば、ＡｇまたはＡｕ粉末を含んだエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂の接着剤である。導電性接着剤としては、導電ペーストを用いることができる。導電ペーストは、例えば、銀ペースト、金ペースト、銅ペースト等である。
　導電性接着剤としては、有機樹脂系の導電性接着剤を採用するのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｃは、基板４３から赤外線検出素子２０ｅへの熱伝導を抑制することが可能となる。
　基板４３は、絶縁性基材４３ａの第１面４３ａａにおいて、赤外線検出素子２０ｅの搭載予定領域の外側から赤外線検出素子２０ｅの厚さ方向に沿った方向に突出し赤外線検出素子２０ｅを位置決めする壁４３ｒが形成されている。図２９Ｃに示すように、壁４３ｒの高さＴＨ１は、赤外線検出素子２０ｅの厚さよりも小さい。
　これにより、赤外線検出器２ｃは、赤外線検出素子２０ｅを壁４３ｒにより位置決めすることが可能となる。よって、赤外線検出器２ｃは、赤外線検出素子２０ｅの位置精度を高めることが可能となるから、赤外線検出素子２０ｅの位置精度に起因する冗長設計が不要となり、小型化及び感度の向上を図ることが可能となる。赤外線検出器２ｃの製造時において、基板４３に赤外線検出素子２０ｅを実装する際には、コレット等のピックアップツールが赤外線検出素子２０ｅの表側に接触することなく赤外線検出素子２０ｅを保持した状態で、赤外線検出素子２０ｅを基板４３に対して位置決めすることが可能となる。よって、赤外線検出器２ｃでは、その製造時に、基板４３に赤外線検出素子２０ｅを実装する工程のタクトタイムを短縮することが可能となり、生産性の向上及び低コスト化を図ることが可能となる。なお、壁４３ｒの高さＴＨ１は、赤外線検出素子２０ｅにおける焦電体基板２１の厚さと端子部２４ｂｂの厚さとの合計厚さＴＨ２よりも小さい。
　第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２の各々は、第１出力端子２８ｃと第２出力端子２８ｄとが、焦電体基板２１の厚さ方向において重ならないように配置されている。これにより、赤外線検出素子２０ｅは、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２の各々において第１出力端子２８ｃと第２出力端子２８ｄとの間に寄生容量が発生するのを防止することができ、また、第１出力端子２８ｃと第２出力端子２８ｄとが短絡するのを抑制することが可能となる。
　よって、赤外線検出器２ｃは、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡の発生を抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。また、赤外線検出器２ｃは、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの間のリークに伴う浮動電荷によるノイズの発生を抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比の向上及び高感度化を図ることが可能となる。
　また、赤外線検出器２ｃは、赤外線検出器２ａと同様、赤外線検出素子２０ｅの厚さ方向に沿った方向に突出し第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を位置決めする位置決め部４３ｄが形成されている。これにより、赤外線検出器２ｃは、基板４３において第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を位置決めすることが可能となる。よって、赤外線検出器２ｃは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と第１受光素子２２1及び第２受光素子２２2との相対的な位置精度を高めることが可能となり、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の小型化を図ることが可能となる。赤外線検出器２ｃは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の小型化により、低コスト化が可能となる。
　赤外線検出器２ｃは、第１受光素子２２1及び第２受光素子２２2を小型化することなく、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の平面サイズを小さくすることが可能となる。これにより、赤外線検出器２ｃは、低コスト化を図りながらも、感度の低下を抑制することが可能となる。
　なお、第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２の各々は、複数のディスクリート部品を適宜接続して構成してもよい。
　基板４３には、図３０に示すように、この基板４３の凹部４３ｙの内底面に、複数の導電部４６を備えている。第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２は、導電性の金属細線（ワイヤ）４８を介して導電部４６に電気的に接続されている。金属細線４８の材料としては、例えば、金、アルミニウム、銅等を採用することができる。導電部４６としては、第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２への給電用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ｓと、グラウンド用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ｇと、がある。また、導電部４６としては、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号を取り出す第１出力用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ａと、第２ＩＣ素子４２の第２出力信号を取り出す第２出力用のリードピン２９ｄに電気的に接続される導電部４６ｂと、がある。
　第１ＩＣ素子４１、第２ＩＣ素子４２及び各金属細線４８は、封止材料からなる封止部（図示せず）により覆われているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｃは、各金属細線４８の断線やパッケージ２９との接触を防止することが可能となる。封止材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を採用することができる。
　また、赤外線検出器２ｃは、封止部を設けたことによって、第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２の各々で発生した熱が赤外線検出素子２０ｅ側へ伝熱されにくくなるという利点もある。
　絶縁性基材４３ａにおける赤外線検出素子２０ｅの搭載予定領域は、平面視において赤外線検出素子２０ｅが重なる領域である。赤外線検出素子２０ｅを位置決めする壁４３ｒは、絶縁性基材４３ａにおいて、赤外線検出素子２０ｅの搭載予定領域の外側の部位から、赤外線検出素子２０ｅの厚さ方向に沿った方向（図２７Ａにおける上方向）に突出している。よって、絶縁性基材４３ａには、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との並ぶ方向の両側の各々において、壁４３ｒが１つずつ形成されている。これにより、赤外線検出器２ｃは、赤外線検出素子２０ｅを２つの壁４３ｒにより位置決めでき、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との並ぶ方向における赤外線検出素子２０ｅの位置精度を高めることが可能となるから、赤外線検出素子２０ｅの位置精度に起因する冗長設計が不要となり、小型化及び感度の向上を図ることが可能となる。また、赤外線検出器２ｃは、壁４３ｒが無い場合や、例えば図３１に要部を示す、赤外線検出器２ａの第４変形例に比べて、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡の発生を抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。赤外線検出器２ａの第４変形例は、絶縁性基材４３ａにおける赤外線検出素子２０ｅの四隅それぞれの近傍に、赤外線検出素子２０ｅの厚さよりも高さの大きな突起４３ｓが形成されている。
　これに対し、赤外線検出器２ｃは、第１出力端子２８ｃと第２出力端子２８ｄとが赤外線検出素子２０ｅの厚さ方向において重ならず、且つ、赤外線検出素子２０ｅが壁４３ｒにより位置決めされるから、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの間のリークに伴う浮動電荷によるノイズの発生を抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比の向上及び高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線検出器２ｃは、赤外線検出器２ａと同様、位置決め部４３ｄが、壁部４３ｅと、支持部４３ｆと、を備えるのが好ましい。壁部４３ｅは、平面視で第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２との並ぶ方向に直交する方向における第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の位置を規定する。支持部４３ｆは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が架設される。壁部４３ｅ及び支持部４３ｆは、基板４３において、平面視で第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２との並ぶ方向に直交する方向における両側の各々に形成されている。これにより、赤外線検出器２ｃは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と赤外線検出素子２０ｅとの相対的な位置精度を高めることが可能となる。よって、赤外線検出器２ｃは、小型化及び高感度化を図ることが可能となる。なお、支持部４３ｆからの壁部４３ｅの高さは、特に限定するものではなく、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２の厚さよりも小さくてもよい。
　第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、例えば、壁部４３ｅに対して接着剤により固定することが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｃは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を支持部４３ｆに対して接着剤により固定する場合に比べて、赤外線検出素子２０ｅと第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２との距離の精度を高めることが可能となる。赤外線検出器２ｃは、支持部４３ｆの突出寸法が赤外線検出素子２０ｅの厚さよりも大きく、赤外線検出素子２０ｅの厚さ方向において第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と赤外線検出素子２０ｅとの間に間隙があることが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｃは、赤外線検出素子２０ｅと第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２とを熱絶縁することが可能となり、赤外線検出素子２０ｅの高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線検出器２ｃは、壁部４３ｅに、先端面及び第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２との対向面が開放された窪み部４３ｇが形成されており、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が、窪み部４３ｇ内の接着剤からなる接着部４９により壁部４３ｅに固定されていることが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｃは、製造時に、接着剤の塗布量を安定させることが可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる。窪み部４３ｇの内側面は、滑らかに連続する面でもよいし、複数の平面の組み合わせでもよい。窪み部４３ｇの内側面は、Ｒ面取り部やＣ面取り部と同様の形状とすることもできる。接着部４９の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などを採用することができる。接着剤としては、熱硬化型の接着剤でもよいが、紫外線硬化型の接着剤を採用するのがより好ましい。
　赤外線検出器２ａの第５変形例では、赤外線検出素子２０ｅの代わりに、図３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃに示す構成の赤外線検出素子２０ｇを備える。赤外線検出素子２０ｇは、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２の各々が、焦電体基板２１の裏面２１ｂ側に、第２出力端子２８ｄの外周面のうち焦電体基板２１の側面に沿った一面を除いて囲む電気絶縁層２１ｐを備えている。電気絶縁層２１ｐは、焦電体基板２１よりも導電性接着剤に対する濡れ性が低い材料（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等）からなる。これにより、赤外線検出器２ａの第５変形例は、製造時に、導電性接着剤によって第１出力端子２８ｃと第２出力端子２８ｄとが短絡する不良品の発生をより抑制することが可能となり、製造コストの低コスト化を図ることが可能となる。また、赤外線検出器２ａの第５変形例は、第１出力端子２８ｃと第２出力端子２８ｄとの間の電気絶縁性をより向上させることが可能となる。
　赤外線検出器２ａは、例えば、図３３に一部を示す第６変形例のように、支持部４３ｆにおける赤外線検出素子２０ｅの側面との対向面に複数の凹部４３ｈが形成されていてもよい。これにより、赤外線検出器２ａの第６変形例は、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２から赤外線検出素子２０ｅへの熱伝導をより抑制することが可能となり、赤外線検出素子２０ｅのより一層の高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線検出器２ａは、第１変形例～第６変形例や他の構成例を適宜に組み合わせて適用してもよい。
　赤外線検出器２ａ、赤外線検出器２ｂ及び赤外線検出器２ｃは、赤外線検出素子２０ｅの代わりに、各赤外線検出素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｆ、２０ｇのいずれかを１つ乃至複数、備えた構成としてもよい。
　以下では、赤外線検出器２ａの第７変形例の赤外線検出器２ｈについて、図３４～４２に基づいて説明する。
　赤外線検出器２ｈは、赤外線検出素子２０ｈと、特定波長の赤外線を透過させる光学フィルタ３０と、赤外線検出素子２０ｈが実装された基板４３と、赤外線検出素子２０ｈ、光学フィルタ３０及び基板４３が収納されたパッケージ２９と、を備える。パッケージ２９は、基板４３を支持する台座２９ａと、赤外線検出素子２０ｈ及び光学フィルタ３０を覆い台座２９ａに固着されたキャップ２９ｂと、キャップ２９ｂにおける天板部２９ｂａに形成された窓孔２９ｃを塞ぎ赤外線を透過する窓材２９ｗと、を備える。赤外線検出素子２０ｈは、１つの焦電体基板２１に、組をなす受光用の第１焦電素子２２と温度補償用の第２焦電素子２３とが並んで形成されている。赤外線検出器２ｈは、組をなす第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが、逆並列に接続されている。赤外線検出素子２０ｈは、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ｈへの垂直投影領域内に第１焦電素子２２が位置するように配置されている。図３４の例では、第１焦電素子２２、２２は、光学フィルタ３０、３０の垂直投影領域内に配置されている。光学フィルタ３０は、窓材２９ｗと第１焦電素子２２との間に配置されている。赤外線検出器２ｈは、窓材２９ｗと赤外線検出素子２０ｈとの間に配置されて、パッケージ２９の外部から窓材２９ｗを透過してパッケージ２９内へ入った赤外線のうち第２焦電素子２３へ向かう赤外線を遮光する遮光部材９を備える。遮光部材９は、基板４３に保持されている。遮光部材９は、開口部９１を有し、その垂直投影領域内に第１焦電素子２２、２２のみが配置され、第２焦電素子２３、２３のすべてが遮光部材９で覆われている。よって、赤外線検出器２ｈは、第２焦電素子２３と遮光部材９との相対的な位置精度を向上させることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線検出器２ｈは、１つの焦電体基板２１に、組をなす受光用の第１焦電素子２２と温度補償用の第２焦電素子２３との組を、２組、備えている。赤外線検出器２ｈは、一方の組の第１焦電素子２２の前方に配置された光学フィルタ３０（以下、「第１光学フィルタ３１」ともいう。）と、他方の組の第１焦電素子２２の前方に配置された光学フィルタ３０（以下、「第２光学フィルタ３２」ともいう。）と、を備える。第１光学フィルタ３１の特定波長（以下、「第１特定波長」という。）と、第２光学フィルタ３２の特定波長（以下、「第２特定波長」という。）とは、それぞれ設定することができ、異なる波長でもよいし、同じ波長でもよい。
　赤外線検出器２ｈの各構成要素については、以下に説明するが、赤外線検出器２ａと同様の構成要素については説明を適宜省略する。
　赤外線検出素子２０ｈは、図３９Ａ、３９Ｂ及び３９Ｃに示すように構成されている。
　第１焦電素子２２は、焦電体基板２１の表面２１ａに形成された第１表面電極２２ａと、焦電体基板２１の裏面２１ｂに形成された第１裏面電極２２ｂと、焦電体基板２１において第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとで挟まれた第１部分２２ｃと、を備える。第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとが対向している。
　第２焦電素子２３は、焦電体基板２１の表面２１ａに形成された第２表面電極２３ａと、焦電体基板２１の裏面２１ｂに形成された第２裏面電極２３ｂと、焦電体基板２１において第２表面電極２３ａと第２裏面電極２３ｂとで挟まれた第２部分２３ｃと、を備える。第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａと第２裏面電極２３ｂとが対向している。
　焦電体基板２１の表面２１ａには、第１表面電極２２ａに電気的に接続された第１表面配線２４ａが形成されている。また、焦電体基板２１の表面２１ａには、第２表面電極２３ａに電気的に接続された第２表面配線２５ａが形成されている。
　焦電体基板２１の裏面２１ｂには、第１裏面電極２２ｂに電気的に接続された第１裏面配線２４ｂが形成されている。焦電体基板２１の裏面２１ｂには、第２裏面電極２３ｂに電気的に接続された第２裏面配線２５ｂが形成されている。
　赤外線検出素子２０ｈは、焦電体基板２１における第１焦電素子２２を囲む周辺部に、第１焦電素子２２の外周に沿った形状のスリット２６が、第１表面配線２４ａ及び第１裏面配線２４ｂを避けて形成されている。また、赤外線検出素子２０ｈは、焦電体基板２１における第２焦電素子２３を囲む周辺部が、第２部分２３ｃの全周に亘って連続している。要するに、赤外線検出素子２０ｈは、スリット２６を、第１焦電素子２２を囲む周辺部のみに形成し、第２焦電素子２３の周辺部には形成していない。よって、赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組において、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　第１焦電素子２２の平面視形状は、半円状としてある。第２焦電素子２３の平面視形状は、長方形の２つ長辺のうち第１焦電素子２２側の長辺の両端部以外を円弧とした形状としてある。第１焦電素子２２の平面視形状は、半円形状に限らず、例えば、半楕円形状、円形状、楕円形状、多角形状等でもよい。第２焦電素子２３の平面視形状は、上述の形状に限らず、例えば、半円形状、半楕円形状、円形状、楕円形状、多角形状等でもよい。
　赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２の表面の面積と第２焦電素子２３の表面の面積と、を同じに設定してあるのが好ましい。表面の面積は、平面視における面積を意味する。また、赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２の平面視形状と第２焦電素子２３の平面視形状とが異なっているが、第１焦電素子２２の平面視形状と第２焦電素子２３の平面視形状とを同じとしてもよい。
　第１焦電素子２２は、第１表面電極２２ａと、第１裏面電極２２ｂと、が同じ形状であり、第１裏面電極２２ｂが、第１表面電極２２ａの垂直投影領域に一致するように配置されているのが好ましい。
　第２焦電素子２３は、第２表面電極２３ａと、第２裏面電極２３ｂと、が同じ形状であり、第２裏面電極２３ｂが、第２表面電極２３ａの垂直投影領域に一致するように配置されているのが好ましい。
　赤外線検出素子２０ｈは、第１表面配線２４ａにおける第１表面電極２２ａ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２４ａａを構成している。また、赤外線検出素子２０ｈは、第１裏面配線２４ｂにおける第１裏面電極２２ｂ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２４ｂｂを構成している。また、赤外線検出素子２０ｈは、第２表面配線２５ａにおける第２表面電極２３ａ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２５ａａを構成している。また、赤外線検出素子２０ｈは、第２裏面配線２５ｂにおける第２裏面電極２３ｂ側とは反対側の端部が、出力用の端子部２５ｂｂを構成している。
　赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａに電気的に接続された端子部２４ａａと、第２焦電素子２３の第２裏面電極２３ｂに電気的に接続された端子部２５ｂｂと、が焦電体基板２１の厚さ方向において重なるように配置されている。また、赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２の第１裏面電極２２ｂに電気的に接続された端子部２４ｂｂと、第２焦電素子２３の第２表面電極２３ａに電気的に接続された端子部２５ａａと、が焦電体基板２１の厚さ方向において重なるように配置されている。赤外線検出素子２０ｈは、第３方向の一端部に、端子部２４ａａ、２５ｂｂが形成され、第３方向の他端部に、端子部２４ｂｂ、２５ａａが形成されている。
　赤外線検出素子２０ａは、端子部２４ａａと端子部２５ｂｂとを電気的に接続し、且つ、端子部２４ｂｂと端子部２５ａａとを電気的に接続することにより、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列接続した構成とすることができる（図４２参照）。
　端子部２４ａａと端子部２５ｂｂとを電気的に接続する第１接続部（図示せず）は、例えば、導電ペーストにより形成することができる。端子部２４ｂｂと端子部２５ａａとを電気的に接続する第２接続部（図示せず）は、例えば、導電ペーストにより形成することができる。赤外線検出器２ｈは、第１接続部と第２接続部とで、赤外線検出素子２０ｈの一対の出力端子を構成することができる。赤外線検出器２ｈは、第１接続部が、一対の出力端子のうちの一方の出力端子（第１出力端子）を構成し、第２接続部が、他方の出力端子（第２出力端子）を構成することができる。
　赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２を赤外線の受光用の焦電素子とし、第２焦電素子２３を温度補償用の焦電素子として利用することを想定している。受光用の焦電素子とは、赤外線検出素子２０ｈの検出対象の赤外線を検出するための焦電素子を意味し、赤外線検出素子２０ｈの検出対象の赤外線が入射される焦電素子である。温度補償用の焦電素子とは、赤外線検出素子２０ｈの周囲温度の変化による出力信号の変動を少なくするための焦電素子を意味し、理想的には、赤外線検出素子２０ｈの検出対象の赤外線が入射されない焦電素子である。言い換えれば、温度補償用の焦電素子とは、第１焦電素子２２の出力信号から周囲温度に起因した成分を取り除くための焦電素子を意味する。このため、赤外線検出素子２０ｈは、検出対象の赤外線が、第１焦電素子２２に入射する一方で、第２焦電素子２３に入射しないようにして使用する。
　しかしながら、赤外線検出素子２０ｈは、赤外線が入射する入射面側に空間が存在した状態で使用されるので、赤外線のクロストークにより、第２焦電素子２３から信号が出力される。赤外線検出素子２０ｈにおいて赤外線が入射する入射面とは、第１表面電極２２ａの表面及び第２表面電極２３ａの表面を意味する。赤外線のクロストークとは、第１焦電素子２２へ赤外線を入射させるための窓材２９ｗや第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２等を透過した赤外線が第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａの表面へ斜め方向から入射することを意味する。言い換えれば、赤外線のクロストークとは、第１焦電素子２２での検出対象の赤外線が、赤外線の入射が阻止されることを意図した第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａへ斜め方向から入射することを意味する。赤外線検出素子２０ｈは、第２焦電素子２３における第２表面電極２３ａへ赤外線が斜め入射すると、第２焦電素子２３から第１焦電素子２２とは逆位相の信号が出力されるので、感度が低下してしまう。また、赤外線検出素子２０ｈは、第１受光素子２２1に入射すべき赤外線が第２受光素子２２2に入射したり、第２受光素子２２2に入射すべき赤外線が第１受光素子２２1に入射してしまう可能性もある。
　赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２の周辺部のみにスリット２６が形成されていることにより、検出対象の赤外線の入射による第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との熱時定数の差に基づく感度差を生じさせることが可能となる。よって、赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列に接続し、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３をそれぞれ、受光用、温度補償用の焦電素子として使用することで、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ｈは、高感度化を図ることが可能となる。
　焦電体基板２１は、スリット２６が、少なくとも、第１焦電素子２２の第２焦電素子２３側に形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ｈは、第２焦電素子２３に比べて第１焦電素子２２の感度を、低周波域で高めることが可能となるだけでなく、熱のクロストークを抑制することが可能となり、第１焦電素子２２の感度の更なる向上を図ることが可能となる。
　赤外線検出素子２０ｈでは、第１表面電極２２ａの外周縁がスリット２６の第１表面電極２２ａ側の開孔縁から離れた構成としてもよい。これにより、赤外線検出素子２０ｈは、高感度化を図りながらも、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となる。
　また、赤外線検出素子２０ｈは、第１裏面電極２２ｂの外周縁がスリット２６の第１裏面電極２２ｂ側の開孔縁から離れているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ｈは、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となり、電気的安定性の低下を抑制することが可能となる。
　赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を複数組、備えているのが好ましい。また、焦電体基板２１は、隣り合う２つの第１焦電素子２２それぞれの他方の第１焦電素子２２側に、スリット２６が形成されているのが好ましい。
　赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている場合、２つのチャネルをもつ構成とすることができる。すなわち、赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを備える各組それぞれを１つのチャネルとする赤外線検出素子として用いることができる。赤外線検出素子２０ａは、２つのチャネルをもつ構成であり、各チャネルが、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３、第１表面配線２４ａ、第１裏面配線２４ｂ、第２表面配線２５ａ及び第２裏面配線２５ｂを備える検出エレメントＤＥにより構成されている。以下では、説明の便宜上、図３４における左側の検出エレメントＤＥを、第１検出エレメントＤＥ１と称し。図３４における右側の検出エレメントＤＥを、第２検出エレメントＤＥ２と称する。
　赤外線検出素子２０ｈは、上述のように、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている。以下では、説明の便宜上、第１検出エレメントＤＥ１の第１焦電素子２２、第２焦電素子２３を、それぞれ、第１受光素子２２1、第１温度補償素子２３1と称することもある。また、以下では、第２検出エレメントＤＥ２の第１焦電素子２２、第２焦電素子２３を、それぞれ、第２受光素子２２2、第２温度補償素子２３2と称することもある。
　赤外線検出素子２０ｈは、隣り合う２つの第１焦電素子２２それぞれの他方の第１焦電素子２２側に、スリット２６が形成されているので、隣り合う２つの第１焦電素子２２間での熱伝達を抑制することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ｈは、第１検出エレメントＤＥ１及び第２検出エレメントＤＥ２それぞれの感度の低下を抑制することが可能となる。
　なお、赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａ上に、赤外線吸収層（図示せず）を設けた構成としてもよい。
　赤外線検出器２ｈは、第１光学フィルタ３１が、第１受光素子２２1の前方に配置され、第２光学フィルタ３２が、第２受光素子２２2の前方に配置されている。
　赤外線検出器２ｈは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２がパッケージ２９内に収納されている。これにより、赤外線検出器２ｈは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が外気に曝されるのを抑制することが可能となり、フィルタ特性の経時変化を抑制することが可能となる。第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、赤外線検出器２ｈの用途に必要とされる光学特性を有するように、特定波長、フィルタ特性を設計すればよい。
　第１光学フィルタ３１は、例えば、図４０に示すように、第１基板３１ｓと、第１フィルタ部３１ａと、第２フィルタ部３１ｂと、を備えた構成とすることができる。また、第２光学フィルタ３２は、例えば、図４１に示すように、第２基板３２ｓと、第３フィルタ部３２ａと、第４フィルタ部３２ｂと、を備えた構成とすることができる。第１基板３１ｓ及び第２基板３２ｓは、赤外線を透過可能なものである。第１基板３１ｓ及び第２基板３２ｓとしては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、サファイア基板、酸化マグネシウム基板等を採用することができる。
　赤外線検出器２ｈは、例えば、赤外線式ガスセンサに適用することができる。赤外線検出器２ｈは、第１フィルタ部３１ａの中心波長を第１光学フィルタ３１の第１特定波長とし、第３フィルタ部３２ａの中心波長を第２光学フィルタ３２の第２特定波長とすることができる。
　赤外線検出器２ｈは、赤外線式ガスセンサに適用する場合、例えば、第１フィルタ部３１ａの中心波長を検出対象のガスの吸収波長に設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長を参照波長に設定すればよい。
　赤外線検出器２ｈは、第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２とが、別体に形成されているが、これに限らず、例えば、第１光学フィルタ３１と第２光学フィルタ３２とが１チップ化されていてもよい。
　赤外線検出器２ａは、赤外線検出素子２０ｈの出力信号を信号処理するＩＣ素子４０を備えているのが好ましい。ＩＣ素子４０は、基板４３に実装されて、パッケージ２９内に収納されているのが好ましい。赤外線検出素子２０ｈは、赤外線検出素子２０ｈが２つの検出エレメントＤＥを備えている場合、検出エレメントＤＥごとにＩＣ素子４０を備えるのが好ましい。赤外線検出器２ａは、第１検出エレメントＤＥ１の出力信号を信号処理するＩＣ素子４０（第１ＩＣ素子４１）と、第２検出エレメントＤＥ２の出力信号を信号処理するＩＣ素子４０（第２ＩＣ素子４２）と、を備えるのが好ましい。
　第１ＩＣ素子４１は、例えば、図４２に示すように、電流電圧変換回路４１ａと、増幅回路４１ｂと、を備えた構成とすることができる。
　第２ＩＣ素子４２は、例えば、図４２に示すように、電流電圧変換回路４２ａと、増幅回路４２ｂと、を備えた構成とすることができる。
　電流電圧変換回路４１ａ、４２ａの回路構成は、図４２の構成以外でもよい。
　赤外線検出器２ｈは、検出エレメントＤＥの第１出力端子、第２出力端子が、基板４３の第１リード端子４３ｊ（図３６参照）、第２リード端子（図示せず）それぞれと電気的に接続されている。第１リード端子４３ｊ及び第２リード端子は、それぞれ、基板４３の配線の互いに異なる一部を構成する。赤外線検出器２ｈは、検出エレメントＤＥの第１出力端子、第２出力端子が、上述の第１接続部、第２接続部によりそれぞれ構成されている場合、第１接続部及び第２接続部が、赤外線検出素子２０ｈと基板４３との接合部を兼ねることができる。
　基板４３は、この基板４３の厚さ方向に直交する第１面１４３と、第２面１４４と、を備える。基板４３は、この基板４３の厚さ方向が、台座２９ａの厚さ方向と一致するように配置され、台座２９ａに固定されている。
　基板４３は、図３６に示すように、第１面１４３から突出して、赤外線検出素子２０ｈを位置決めする２つの第１突部４３ｍと、２つの第２突部４３ｎと、を備えているのが好ましい。２つの第１突部４３ｍ及び２つの第２突部４３ｎは、基板４３における赤外線検出素子２０ｈの搭載予定領域の外側に形成されている。２つの第１突部４３ｍは、第１方向において赤外線検出素子２０ｈの両側に位置している。２つの第２突部４３ｎは、第３方向において赤外線検出素子２０ｈの両側に位置している。２つの第２突部４３ｎそれぞれにおいて赤外線検出素子２０ｈに臨む面には、第１リード端子４３ｊ及び第２リード端子それぞれを露出させるための凹部４３ｐが２つずつ形成されている。よって、赤外線検出器２ｈは、赤外線検出素子２０ｈと第１リード端子４３ｊ及び第２リード端子とを、導電性接着剤により接合し電気的に接続することができる。
　赤外線検出器２ｈは、赤外線検出素子２０ｈを２つの第１突部４３ｍ及び２つの第２突部４３ｎにより位置決めでき、基板４３の厚さ方向に直交する面内における赤外線検出素子２０ｈの位置精度を高めることが可能となる。これにより、赤外線検出器２ｈは、赤外線検出素子２０ｈの位置精度に起因する冗長設計が不要となり、小型化及び感度の向上を図ることが可能となる。
　基板４３の第１面１４３には、各第１焦電素子２２及び各第２焦電素子２３の垂直投影領域を含む大きさの穴４３ｂが形成されているのが好ましい。
　赤外線検出器２ｈは、基板４３の第１面１４３側に赤外線検出素子２０ｈが配置され、基板４３の第２面１４４側に第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２が配置されているのが好ましい。
　第１ＩＣ素子４１及び第２ＩＣ素子４２の各々は、ベアチップであり、基板４３の第２面１４４に設けた凹部４３ｙの内底面に、ダイボンド材により固定されている。
　パッケージ２９は、上述のように、台座２９ａと、キャップ２９ｂと、窓材２９ｗと、を備えている。
　台座２９ａは、金属製であるのが好ましい。台座２９ａは、円板状に形成されている。台座２９ａは、外周部から外方へ突出した第１フランジ２９ａｂを一体に備えている。キャップ２９ｂは、金属製であるのが好ましい。キャップ２９ｂは、円筒状の筒部２９ｂｂの一端側に、円板状の天板部２９ｂａが形成され、他端側に、第２フランジ２９ｂｅが形成されている。キャップ２９ｂは、天板部２９ｂａの中央部に窓孔２９ｃが形成されている。
　パッケージ２９は、台座２９ａの第１フランジ２９ａｂとキャップ２９ｂの第２フランジ２９ｂｅとが、溶接等によって接合されている。
　窓孔２９ｃは、第１受光素子２２1と第２受光素子２２2とを併せたサイズよりも大きな開口サイズとしてある。窓孔２９ｃの開口形状は、矩形状であるが、これに限らず、例えば、円形状や矩形以外の多角形状等でもよい。
　窓材２９ｗは、キャップ２９ｂに対して、導電性材料により固着されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｈは、窓材２９ｗをキャップ２９ｂと略同電位とすることが可能となり、外来の電磁ノイズの影響を受けにくくなるという利点がある。窓材２９ｗは、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板等でもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。導電性材料としては、例えば、半田、導電性接着剤等を採用することができる。
　パッケージ２９は、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ｈへの垂直投影領域内に第１焦電素子２２が位置するように窓孔２９ｃが形成されている。パッケージ２９は、窓孔２９ｃの赤外線検出素子２０ｈへの垂直投影領域外に第２焦電素子２３が位置するように、窓孔２９ｃを形成してもよい。この場合、赤外線検出器２ｈは、第１焦電素子２２の検出対象の赤外線が第２焦電素子２３へ入射するのを、パッケージ２９によって、より抑制することが可能となる。
　ところで、赤外線検出素子２０ｈは、第１焦電素子２２が焦電体基板２１の中央部に形成され、第２焦電素子２３が焦電体基板２１の周部に形成されているのが好ましい。そして、遮光部材９は、板状に形成されており、遮光部材９の中央部に、第１焦電素子２２の厚さ方向への垂直投影領域よりも大きな開口部９１が形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｈは、窓材２９ｗを透過して第１焦電素子２２へ向かった検出対象の赤外線が遮光部材９によって遮光されるのを抑制することが可能となる。開口部９１の大きさは、第１焦電素子２２の数に応じて適宜設定すればよく、第１焦電素子２２が２つの場合、２つの第１焦電素子２２、２２それぞれの垂直投影領域を合わせた領域よりも大きくすればよい。
　遮光部材９は、基板４３に対して固定されている。遮光部材９は、基板４３の２つの第１突部４３ｍ及び２つの第２突部４３ｎに載置されている。基板４３は、２つの第２突部４３ｎそれぞれの上に、第１方向及び第３方向において遮光部材９を位置決めする第３突部４３ｏが１つずつ形成されている。遮光部材９は、第３方向の両端面から突出して第１方向において第３突部４３ｏの両側に配置される２つの突片９７（図３７、３８参照）を一体に備えている。よって、赤外線検出器２ｈは、基板４３の厚さ方向に直交する面内における遮光部材９の位置精度を高めることが可能となる。
　２つの第３突部４３ｏの互いの対向面には、凹部４３ｑが２つずつ形成されている。第３突部４３ｏの凹部４３ｑは、第２突部４３ｎの凹部４３ｐに対応する位置に形成されている。遮光部材９は、第３突部４３ｏの凹部４３ｑに入れた接着剤により、基板４３に固定してあるのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｈは、遮光部材９と赤外線検出素子２０ｈとの相対的な位置精度を高めることが可能となる。
　基板４３は、２つの第１突部４３ｍ、４３ｍ及び２つの第２突部４３ｎ、４３ｎの高さを赤外線検出素子２０ｈの厚さよりも大きく設定してある。これにより、赤外線検出器２ｈは、基板４３の厚さ方向における遮光部材９と赤外線検出素子２０ｈとの相対的な位置精度を高めることが可能となり、遮光部材９と赤外線検出素子２０ｈとのギャップ長Ｌｇの精度も高めることが可能となる。
　赤外線検出器２ｈは、赤外線検出素子２０ｈと遮光部材９とが同じ基板４３に対して固定されているので、赤外線検出素子２０ｈと遮光部材９との相対的な位置精度を向上させることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、遮光部材９に対して固定してある。第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、遮光部材９に対して接着剤等により固定することができる。赤外線検出器２ｈは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２で開口部９１を塞ぐように、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２が配置されているのが好ましい。第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、遮光部材９の第１面９ａ側において、開口部９１の周辺部９４に固着されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｈは、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２と赤外線検出素子２０ｈとの間に間隙を形成することができる。
　遮光部材９は、遮光部材９の第１面９ａ側から赤外線検出素子２０ｈの一部を視認可能とする複数の窓部９２が形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｈは、製造時に、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２を予め固着した遮光部材９を基板４３に対して固定した後で、赤外線検出素子２０ｈの有無や位置ずれの有無の確認等の検査工程を行うことが可能となる。また、赤外線検出器２ｈは、製造時に、遮光部材９を基板４３に対して固定した後で、遮光部材９と赤外線検出素子２０ｈとの相対的な位置関係を外観検査で評価することが可能となる。窓部９２は、遮光部材９の周部において赤外線検出素子２０ｈの四隅それぞれに対応して形成されているのが好ましい。窓部９２は、遮光部材９の外周面に形成された切欠部である。窓部９２は、遮光部材９の厚さ方向に貫通する貫通孔でもよいし、可視光を透過する透明な部材でもよい。
　遮光部材９は、例えば、樹脂板と、樹脂板に積層された金属箔と、を備えた構成とすることができる。これにより、赤外線検出器２ｈは、遮光部材９を、例えば、プリント配線板等を利用して形成することが可能となる。この場合は、プリント配線板の樹脂基材が樹脂板を構成し、銅箔が、金属箔を構成する。樹脂基材としては、例えば、フェノール系樹脂基板や、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂基板等を採用することができる。また、金属箔は、赤外線を反射等して遮光することができる材料であればよく、銅箔に限らず、例えば、アルミニウム箔、金箔等を採用してもよい。遮光部材９は、プリント配線板を利用して形成する場合、プリント配線板を所定の形状に切断して用いればよく、樹脂板を樹脂成形により成形しなくてもよくなるという利点がある。
　遮光部材９は、例えば、金属板であってもよい。これにより、赤外線検出器２ｈは、遮光部材９の熱容量をより低減することが可能となる。金属板の材料は、赤外線を反射等して遮光することができる材料であればよい。金属板の材料は、熱容量が小さな材料が好ましく、例えば、アルミニウムを採用することができる。金属板の材料は、ステンレス鋼等でもよい。
　赤外線検出器２ａの第８変形例の赤外線検出器では、赤外線検出器２ｈの赤外線検出素子２０ｈの代わりに、例えば、図４３Ａ、４３Ｂ及び４３Ｃに示す構成の赤外線検出素子２０ｉを採用することができる。
　赤外線検出素子２０ｉは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている点が、赤外線検出素子２０ｈと相違する。なお、赤外線検出素子２０ｉについては、赤外線検出素子２０ｈと同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出素子２０ｉは、組をなす第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａと第２焦電素子２３の第２表面電極２３ａとが、第１表面配線２４ａ及び第２表面配線２５ａを介して電気的に接続されている。これにより、赤外線検出素子２０ｉは、組をなす第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている。要するに、第８変形例の赤外線検出器における第１検出エレメントＤＥ及び第２検出エレメントＤＥ２は、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている。赤外線検出素子２０ｉは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組ごとに、一対の出力端子２８ｃ、２８ｄを備えている。赤外線検出素子２０ｉは、端子部２４ｂｂが、一方の出力端子２８ｃ（第１出力端子２８ｃ）を構成し、端子部２５ｂｂが、他方の出力端子２８ｄ（第２出力端子２８ｄ）を構成している。
　赤外線検出素子２０ｉは、第１焦電素子２２を受光用の焦電素子として使用し、第２焦電素子２３を温度補償用の焦電素子として使用することで、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ｉは、高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線検出素子２０ｉは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を２組、備えている。よって、赤外線検出素子２０ｉは、各組ごと、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とが逆直列に接続されている。
　図４４は、赤外線検出器２ａの第９変形例の赤外線検出器２ｊを示している。赤外線検出器２ｊは、赤外線検出器２ｈと基本構成が略同じであり、遮光部材９の形状が相違する。なお、赤外線検出器２ｊについては、赤外線検出器２ｈと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出器２ｊの遮光部材９は、開口部９１の周辺部９４に、窓材２９ｗ側及び開口部９１側が開放された凹部９３が形成されている。また、遮光部材９は、赤外線検出器２ｈと同様、第１面９ａ側から赤外線検出素子２０ｈの一部を視認可能とする窓部９２が形成されている。また、遮光部材９は、窓部９２が、遮光部材９における、第２焦電素子２３の厚さ方向への垂直投影領域と、開口部９１と、凹部９３と、を避けて形成されている。光学フィルタ３０は、開口部９１を塞ぎ、光学フィルタ３０の周部が、凹部９３に載置され遮光部材９に対して位置決めされている。これにより、赤外線検出器２ｊは、光学フィルタ３０と赤外線検出素子２０ｈとの相対的な位置精度をより高めることが可能となる。特に、赤外線検出器２ｊは、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２と第１受光素子２２1、第２受光素子２２2との相対的な位置精度を高めることが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
　図４５及び４６は、赤外線検出器２ａの第１０変形例の赤外線検出器２ｋを示している。赤外線検出器２ｋは、赤外線検出器２ｈと基本構成が略同じであり、遮光部材９の形状が相違する。なお、赤外線検出器２ｋについては、赤外線検出器２ｈと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。また、図４５は、図４６のＸ－Ｘ断面に対応する概略縦断面図である。
　赤外線検出器２ｋの遮光部材９は、キャップ２９ｂの内周面２９ｂｃに接触する形状に形成されている。そして、キャップ２９ｂは、遮光部材９によって、台座２９ａの厚さ方向に直交する面内での位置決めがされている。これにより、赤外線検出器２ｋは、窓材２９ｗと遮光部材９との相対的な位置精度を高めることが可能となる。よって、赤外線検出器２ｋは、窓材２９ｗと光学フィルタ３０と赤外線検出素子２０ｈとの相対的な位置精度をより向上させることが可能となり、より高感度化を図ることが可能となる。
　遮光部材９は、円形の板状に形成されており、外周面から複数の突出片９６が突出して形成されており、各突出片９６それぞれの先端面が、キャップ２９ｂの筒部２９ｂｂの内周面２９ｂｃに接触している。遮光部材９は、複数の突出片９６が、キャップ２９ｂの内周面２９ｂｃの周方向に沿った方向において、等間隔で形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｋは、台座２９ａに対するキャップ２９ｂの位置精度をより高めることが可能となる。
　図４７は、赤外線検出器２ａの第１１変形例の赤外線検出器２ｍを示している。赤外線検出器２ｍは、赤外線検出器２ｈと基本構成が略同じであり、遮光部材９の形状が相違する。なお、赤外線検出器２ｍについては、赤外線検出器２ｈと同様の構成要素について同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線検出器２ｍの遮光部材９は、開口部９１の周辺部９４に、赤外線検出素子２０ｈの表面側に突出した突起９５を備える。これにより、赤外線検出器２ｍは、光学フィルタ３０に斜め入射した赤外線や迷光となった赤外線等が第２焦電素子２３、２３に入射するのを抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比の向上による更なる高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線検出器２ｊ、２ｋ、２ｍは、赤外線検出素子２０ｈの代わりに、赤外線検出素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｉのいずれかを備えた構成としてもよい。また、赤外線検出器２ａは、第１変形例～第１１変形例を適宜組み合わせて構成してもよい。
　（実施形態３）
　以下では、本実施形態の赤外線式ガスセンサ１００について図４８～５３、５４Ａ、５４Ｂ、５５及び５６に基づいて説明する。
　赤外線式ガスセンサ１００は、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子１０と、赤外線検出素子２０ｅと、を備えている。これにより、赤外線式ガスセンサ１００は、高感度化を図ることが可能となる。なお、赤外線式ガスセンサ１００のうち、実施形態２の赤外線検出器２ａと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線式ガスセンサ１００（以下、「ガスセンサ１００」ともいう。）は、検知対象のガスの種類によって赤外線の吸収波長が異なることを利用して、ガスを検知するので、ガスの識別性を高めることが可能となる。
　ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０（図４９参照）と、赤外線検出器２ａと、赤外線放射素子１０と赤外線検出器２ａとの間に配置された試料セル６（図４９～５２参照）と、信号処理部４と、を備える。第１光学フィルタ３１は、検知対象のガスの吸収波長の赤外線を透過するように第１透過波長域が設定されている。第２光学フィルタ３２は、ガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し第１透過波長域に重複しないように第２透過波長域が設定されている。信号処理部４は、第１検出エレメントＤＥ１の第１出力信号と第２検出エレメントＤＥ２の第２出力信号との比に基づいてガスの濃度を求めるのが好ましい。これにより、ガスセンサ１００は、測定精度の向上を図ることが可能となる。信号処理部４は、第１検出エレメントＤＥ１の第１出力信号と第２検出エレメントＤＥ２の第２出力信号との差分に基づいてガスの濃度を求めるようにしてもよい。第１透過波長域は、上述の第１フィルタ部３１ａ（図２１参照）の透過波長域である。第２透過波長域は、上述の第３フィルタ部３２ａ（図２１参照）の透過波長域である。
　また、ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０に間欠的に通電する駆動回路５と、駆動回路５を制御する制御部５１と、を備える。信号処理部４は、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号と第２ＩＣ素子４２の第２出力信号を信号処理して検知対象のガスの濃度を求める信号処理回路４５を備える。
　信号処理回路４５は、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号と第２ＩＣ素子４２の第２出力信号との比に基づいて検知対象のガスの濃度を求め、この濃度に相当する出力信号を発生するように構成されている。第１ＩＣ素子４１の第１出力信号は、第１検出エレメントＤＥ１の出力信号を電流電圧変換回路４１ａで電流－電圧変換してから、増幅回路４１ｂで増幅して出力されるアナログの電圧信号である。第２ＩＣ素子４２の第２出力信号は、第２検出エレメントＤＥ２の出力信号を電流電圧変換回路４２ａで電流－電圧変換してから、増幅回路４２ｂで増幅して出力されるアナログの電圧信号である。信号処理回路４５は、第１ＩＣ素子４１の出力信号と第２ＩＣ素子４２の出力信号との差分に基づいて検知対象のガスの濃度を求め、この濃度に相当する出力を発生するようにしてもよい。ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０をパッケージ１９に収納した赤外光源１を備えるのが好ましい。
　ガスセンサ１００の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
　赤外線放射素子１０は、熱放射により赤外線を放射するように構成されている。これにより、赤外線放射素子１０は、赤外発光ダイオードに比べて広い波長域の赤外線を放射することができる。赤外線放射素子１０は、第１透過波長域の中心波長及び第２透過波長域の中心波長を含む広帯域の赤外線を放射することができる。要するに、赤外線放射素子１０は、第１光学フィルタ３１の第１透過波長域と第２光学フィルタ３２の第２透過波長域とを包含する波長域の赤外線を放射することができる。
　赤外光源１は、赤外線放射素子１０と、赤外線放射素子１０を収納したパッケージ１９と、を備えている。なお、図４９中の矢印付きの線は、ガスセンサ１００において赤外光源１から放射された赤外線の進行経路を模式的に示したものである。赤外光源１から放射された赤外線とは、赤外線放射素子１０から放射されパッケージ１９から出射される赤外線を意味する。
　赤外線放射素子１０は、図５４Ａ及び５４Ｂに示すように、半導体基板１１と、半導体基板１１の表面１１１側に形成された薄膜部１２と、半導体基板１１に形成され薄膜部１２における半導体基板１１側の第１面１２１の一部を露出させる開口部１１ａと、を備える。また、赤外線放射素子１０は、薄膜部１２の第２面１２２に形成され、通電されることによる熱放射により赤外線を放射する赤外線放射層１３を備える。赤外線放射層１３は、駆動回路５から通電されることによって、熱放射により赤外線を放射する。
　赤外線放射素子１０は、保護層１４と、赤外線放射層１３に電気的に接続された複数の端子部１６と、を備えている。保護層１４は、薄膜部１２の第２面１２２側で赤外線放射層１３を覆うように形成されている。保護層１４は、赤外線放射層１３から放射される赤外線を透過可能な材料により形成されている。赤外線放射層１３と各端子部１６とは、配線１５を介して電気的に接続されている。
　赤外線放射素子１０は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）の製造技術等を利用して製造することができる。
　赤外線放射素子１０は、赤外線放射層１３への通電により赤外線放射層１３が発熱し、赤外線放射層１３から熱放射により赤外線が放射される。赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３は、赤外光源１における発熱体を構成している。
　半導体基板１１としては、単結晶のシリコン基板を採用している。半導体基板１１は、単結晶のシリコン基板に限らず、例えば、多結晶のシリコン基板等を採用することができる。
　薄膜部１２は、例えば、半導体基板１１側のシリコン酸化膜１２ａと、シリコン酸化膜１２ａにおける半導体基板１１側とは反対側に積層されたシリコン窒化膜１２ｂとの積層膜により構成することができる。薄膜部１２は、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の単層構造でもよい。
　赤外線放射層１３の材料は、窒化タンタルを採用している。つまり、赤外線放射層１３は、窒化タンタル層により構成されている。赤外線放射層１３の材料は、窒化タンタルに限らず、例えば、窒化チタン、ニッケルクロム、タングステン、チタン、トリウム、白金、ジルコニウム、クロム、バナジウム、ロジウム、ハフニウム、ルテニウム、ボロン、イリジウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、オスミウム、レニウム、ニッケル、ホルミウム、コバルト、エルビウム、イットリウム、鉄、スカンジウム、ツリウム、パラジウム、ルテチウムを採用してもよい。また、赤外線放射層１３の材料は、導電性ポリシリコンを採用してもよい。つまり、赤外線放射層１３は、導電性ポリシリコン層により構成してもよい。赤外線放射層１３について、高温で化学的に安定であり、且つ、シート抵抗の設計容易性という観点からは、窒化タンタル層、窒化チタン層、導電性ポリシリコン層等を採用することが好ましい。窒化タンタル層及び窒化チタン層の各々は、その組成を変えることにより、シート抵抗を変えることが可能である。導電性ポリシリコン層は、不純物濃度を変えることにより、シート抵抗を変えることが可能である。
　開口部１１ａは、半導体基板１１の厚さ方向に貫通した孔により形成されている。この開口部１１ａは、半導体基板１１の裏面１１２から半導体基板１１の一部を半導体基板１１の表面１１１までエッチングすることにより形成されている。開口部１１ａは、半導体基板１１の厚さ方向に貫通した孔に限らず、半導体基板１１の表面１１１に形成された穴により形成されていてもよい。
　保護層１４は、シリコン窒化膜により構成してある。保護層１４は、シリコン窒化膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜により構成してもよいし、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造を有していてもよい。保護層１４は、耐湿性等の信頼性を確保するためのパッシベーション膜である。保護層１４は、赤外線放射層１３への通電時に赤外線放射層１３から放射される所望の波長域の赤外線に対する透過率が高いほうが好ましいが、透過率が１００％であることを必須とするものではない。
　赤外線放射層１３の厚さは、赤外線放射層１３の低熱容量化を図るという観点から０．２μｍ以下とするのが好ましい。
　薄膜部１２の厚さと赤外線放射層１３の厚さと保護層１４の厚さとの合計厚さは、薄膜部１２と赤外線放射層１３と保護層１４との積層構造の低熱容量化を図るという観点から、例えば、０．１μｍ～１μｍ程度の範囲で設定することが好ましく、０．７μｍ以下とするのがより好ましい。
　配線１５の材料としては、アルミニウム合金（Ａｌ－Ｓｉ）を採用している。配線１５の材料は、特に限定するものではなく、例えば、金、銅等を採用してもよい。また、配線１５は、赤外線放射層１３と接する部分が赤外線放射層１３とオーミック接触が可能な材料であればよく、単層構造に限らず、多層構造でもよい。例えば、配線１５は、その厚さ方向において、赤外線放射層１３側から順に、第１層、第２層、第３層が積層された３層構造として、赤外線放射層１３に接する第１層の材料を高融点金属とし、第２層の材料をニッケルとし、第３層の材料を金としてもよい。高融点金属としては、例えば、クロム等を採用することができる。
　端子部１６は、パッド電極を構成している。端子部１６の材料としては、アルミニウム合金（Ａｌ－Ｓｉ）を採用している。端子部１６の材料は、配線１５と同じ材料を採用しているが、端子部１６の材料と異なる材料でもよい。
　ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外線放射素子１０の一対の端子部１６間に与える入力電力を調整することにより、赤外線放射層１３に発生するジュール熱を変化させることができ、赤外線放射層１３の温度を変化させることができる。よって、赤外線放射素子１０は、赤外線放射層１３の温度を変化させることで赤外線放射層１３から放射される赤外線のピーク波長を変化させることができる。
　パッケージ１９は、赤外線放射素子１０が実装される台座１９ａと、赤外線放射素子１０を覆うように台座１９ａに固着されるキャップ１９ｂと、を備える。パッケージ１９は、キャップ１９ｂにおける赤外線放射素子１０の前方に形成された窓孔１９ｒと、窓孔１９ｒを塞ぐように配置され、赤外線を透過可能な窓材１９ｗと、を備える。
　台座１９ａは、金属製であるのが好ましい。台座１９ａは、円板状に形成されている。キャップ１９ｂは、金属製であるのが好ましい。キャップ１９ｂは、円筒状の筒部１９ｂｂ部位の一端側に、円板状の天板部１９ｂａが形成されており、天板部１９ｂａの中央部に窓孔１９ｒが形成されている。
　台座１９ａは、平面視形状が円形状であるが、これに限らず、例えば、多角形状でもよい。また、キャップ１９ｂの形状は、台座１９ａの形状に応じて適宜変更すればよい。例えば、台座１９ａの平面視形状が矩形状の場合、キャップ１９ｂの平面視形状は、円形状でもよいし、矩形状でもよい。
　パッケージ１９は、赤外線放射素子１０への給電用の端子として、２本のリードピン１９ｄを備えている。赤外線放射素子１０の端子部１６とリードピン１９ｄとは、金属細線（図示せず）を介して電気的に接続されている。
　２本のリードピン１９ｄは、台座１９ａに保持されている。２本のリードピン１９ｄは、台座１９ａに対して、台座１９ａの厚さ方向に貫通して設けられている。２本のリードピン１９ｄは、台座１９ａに対して電気絶縁性の封止材（ガラス）で固定されており、台座１９ａと電気的に絶縁されている。
　窓材１９ｗは、赤外線を透過する機能を有する。窓材１９ｗは、平板状のシリコン基板により構成してある。窓材１９ｗは、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板等でもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。また、窓材１９ｗとしては、レンズを採用することもできる。
　ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３へ与える入力電力を調整することにより、赤外線放射層１３に発生するジュール熱を変化させることができ、赤外線放射層１３の温度を変化させることができる。よって、ガスセンサ１００では、赤外線放射層１３の温度を変化させることで赤外線放射層１３から放射される赤外線のピーク波長を変化させることができる。
　駆動回路５は、赤外線放射素子１０を間欠的に駆動する。駆動回路５は、赤外線放射素子１０に対して、所定パルス幅の電圧（以下、「パルス電圧」ともいう。）を一定の時間間隔で印加する。したがって、ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外線放射素子１０へ、パルス電圧が周期的に印加される。赤外線放射素子１０は、パルス電圧が印加されている期間が通電期間となり、パルス電圧が印加されていない期間が非通電期間となる。なお、赤外線放射素子１０を駆動することは、赤外光源１を駆動することと同じ意味である。
　試料セル６は、筒状に形成されている。試料セル６は、その内部空間と外部とを連通させる複数の通気孔６９が形成されている。これにより、試料セル６は、検知対象のガスの出入りが可能となっている。通気孔６９は、試料セル６の軸方向に直交する方向に貫通して形成されているのが好ましい。試料セル６が、円筒状に形成されている場合、通気孔６９は、試料セル６の径方向に貫通して形成されているのが好ましい。試料セル６は、通気孔６９を通して外部からの気体が導入されたり、内部空間の気体が導出されたりする。
　ガスセンサ１００は、試料セル６の軸方向の一端部側に赤外光源１が配置され、試料セル６の軸方向の他端部側に赤外線検出器２ａが配置されている。ガスセンサ１００は、通気孔６９を通って試料セル６の内部空間に、例えば、外部からの検知対象のガス、あるいは検知対象のガスを含む気体が導入される。ガスセンサ１００は、試料セル６の内部空間にある検知対象のガスの濃度が増加すると、赤外線検出器２ａへ入射する赤外線の光量が低下し、試料セル６の内部空間にある検知対象のガスの濃度が低下すると、赤外線検出器２ａへ入射する赤外線の光量が増加する。
　ガスセンサ１００では、検知対象のガスの種類によって赤外線の吸収波長が異なるので、ガスの識別性を高めることが可能となる。吸収波長は、例えば、ＣＨ4が３．３μｍ、ＣＯ2が４．３μｍ、ＣＯが４．７μｍ、ＮＯが５．３μｍである。このため、赤外線検出器２ａは、例えば、第１フィルタ部３１ａ（図２１参照）の中心波長λ1を検知対象のガスの吸収波長に設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2を検知対象のガス及び他のガス（Ｈ2Ｏ、ＣＨ4、ＣＯ、ＮＯ等）での吸収のない波長に設定すればよい。第１フィルタ部３１ａ及び第３フィルタ部３２ａとしては、透過スペクトルの半値全幅が狭いバンドパスフィルタが好ましい。また、ガスセンサ１００は、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ1と第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2との差が小さい方が好ましい。これにより、ガスセンサ１００は、検知対象のガスが存在しないときの第１フィルタ部３１ａを透過する赤外線の光量と第３フィルタ部３２ａを透過する赤外線の光量との差を少なくすることが可能となる。
　第１光学フィルタ３１は、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ1を検知対象のガスの吸収波長に設定してあるのが好ましい。これにより、第１光学フィルタ３１は、検知対象のガスの吸収波長の赤外線をより高い透過率で透過することが可能となる。第１フィルタ部３１ａは、中心波長λ1の赤外線に対する透過率が５０％以上であるのが、好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのが更に好ましい。第２光学フィルタ３２は、第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2を検知対象のガス及び他のガスに吸収されない波長（以下、「参照波長」ともいう。）に設定してあるのが好ましい。第３フィルタ部３２ａの透過波長域は、第１フィルタ部３１ａの透過波長域とは重複しないのが好ましい。第３フィルタ部３２ａは、中心波長λ2の赤外線に対する透過率が５０％以上であるのが、好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのが更に好ましい。第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2の赤外線に対する透過率は、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ1の赤外線に対する透過率との差が小さいほうが好ましい。
　ガスセンサ１００は、検知対象のガスが例えば二酸化炭素の場合、第１フィルタ部３１ａの中心波長λ1を４．３μｍに設定し、第３フィルタ部３２ａの中心波長λ2を例えば３．９μｍに設定することができる。
　試料セル６は、この試料セル６の中心軸を含む平面で分割された対になる半割体６４、６５（図５０～５２参照）を結合することにより形成されている。半割体６４と半割体６５とは、例えば、嵌め合い、超音波溶着、接着等から選択される技術により結合することができる。
　試料セル６は、赤外線放射素子１０から放射された赤外線を赤外線検出器２ａ側へ反射する光学要素を兼ねているのが好ましい。試料セル６は、例えば、合成樹脂により形成されている場合、内面側に、赤外線を反射する反射層を備えた構成とするのが好ましい。試料セル６の材料は、合成樹脂に限らず、例えば、金属を採用してもよい。
　要するに、試料セル６は、筒状であり、その内面が、赤外線放射素子１０から放射された赤外線を反射する反射面６６（図５０、５２参照）を構成するのが好ましい。上述の反射層を備えている場合には、この反射層の表面が反射面６６を構成することができる。
　ガスセンサ１００は、赤外光源１を保持する保持部材７０（図５０～５２参照）を備え、この保持部材７０が試料セル６に取り付けられている。また、ガスセンサ１００は、赤外線検出器２ａを保持する保持部材８０を備え、この保持部材８０が試料セル６に取り付けられている。
　保持部材７０は、キャップ部７１と、押さえ板７２と、を備えている。キャップ部７１は、円盤状であって、試料セル６側の端面に、試料セル６の一端部が挿入される凹部７１ａが設けられ、凹部７１ａの底部の中央に、赤外光源１が挿入される貫通孔７１ｂが形成されている。押さえ板７２は、キャップ部７１に対して赤外光源１を押さえるためのものである。
　保持部材７０は、押さえ板７２の孔７２ｂ及びキャップ部７１の孔７１ｄに通された複数のねじ（図示せず）が、試料セル６の一端部のめねじ部６４ｄ、６５ｄにねじ込まれることによって、試料セル６に取り付けられている。
　保持部材８０は、キャップ部８１と、押さえ板８２と、を備えている。キャップ部８１は、円盤状であって、試料セル６側の端面に、試料セル６の他端部が挿入される凹部８１ａが設けられ、凹部８１ａの底部の中央に、赤外線検出器２ａが挿入される貫通孔８１ｂが形成されている。押さえ板８２は、キャップ部８１に対して赤外線検出器２ａを押さえるためのものである。
　保持部材８０は、押さえ板８２の孔８２ｂ及びキャップ部８１の孔８１ｃに通されたねじ（図示せず）が、試料セル６の他端部のめねじ部（図示せず）にねじ込まれることによって、試料セル６に取り付けられている。
　なお、保持部材７０，８０それぞれの構造は、特に限定するものではない。また、試料セル６への保持部材７０，８０それぞれの取付構造も特に限定するものではない。
　試料セル６の反射面６６は、図５３に示すように、試料セル６の中心軸上に規定した長軸を回転軸とする回転楕円体の長軸方向の両端部それぞれを長軸に直交する２つの平面ＶＰ１、ＶＰ２によりカットした形状としてある。よって、試料セル６は、回転楕円体（長楕円体）の一部に対応する内部空間が形成されている。
　ガスセンサ１００は、図５３に示すように、赤外光源１を、試料セル６の中心軸上において、上記回転楕円体の一方の焦点Ｐ１（以下、「第１焦点Ｐ１」という。）に配置し、赤外線検出器２ａを、試料セル６の中心軸上において、上記回転楕円体の他方の焦点Ｐ２（以下、「第２焦点Ｐ２」という）よりも赤外光源１に近い側に配置するのが好ましい。
　ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０が、上記回転楕円体の第１焦点Ｐ１近傍に配置されている。近傍とは、第１焦点Ｐ１と赤外線放射素子１０との距離が所定値より小さい全ての点からなる部分集合であり、第１焦点Ｐ１の点も含む。上記所定値は、上記回転楕円体の第１焦点Ｐ１と第２焦点Ｐ２との距離によって変わる。要するに、赤外線放射素子１０は、厳密な意味で第１焦点Ｐ１に配置されている必要はなく、実質的に第１焦点Ｐ１に配置されているとみなせる位置にあればよい。赤外線放射素子１０から斜め方向に放射された赤外線は、反射面６６によって反射されて、第２焦点Ｐ２に集光されるように導光される。しかしながら、第２焦点Ｐ２に赤外線検出器２ａを配置した場合には、試料セル６の他端部において反射面６６で反射されて第１光学フィルタ３１や第２光学フィルタ３２に入射する赤外線の入射角が大きくなりやすい。そして、第１光学フィルタ３１及び第２光学フィルタ３２は、入射角が大きくなるほど、透過スペクトル（透過率－波長特性）の短波長側へのずれが大きくなり、選択波長を含む特定波長域の赤外線の透過率が低下してしまうことがある。また、ガスセンサ１００は、試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向における試料セル６と赤外線検出器２ａとの距離が長くなるほど、赤外線のロスが多くなってしまう。
　このため、ガスセンサ１００は、赤外線検出器２ａを、試料セル６の中心軸ＯＸ上において、第２焦点Ｐ２よりも赤外光源１に近い側に配置してある。つまり、赤外線検出器２ａは、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２、第１受光素子２２1、第２受光素子２２2が、試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向において、第２焦点Ｐ２よりも赤外光源１に近い側であって、試料セル６と第２焦点Ｐ２との間に配置されている。これにより、ガスセンサ１００は、試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向における試料セル６と赤外線検出器２ａとの距離を、第２焦点Ｐ２に赤外線検出器２ａを配置した場合の試料セル６と赤外線検出器２ａとの距離と同じにしたときに、試料セル６の他端部において反射面６６で反射されて第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２に入射する赤外線の入射角を小さくすることが可能となる。よって、ガスセンサ１００は、特定波長域（第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２それぞれの設計上の透過波長域）の赤外線の透過率が低下するのを抑制することが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。また、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２を透過した赤外線が、第１光学フィルタ３１、第２光学フィルタ３２に対向している第１受光素子２２1、第２受光素子２２2以外の第２受光素子２２2、第１受光素子２２1に入射するクロストークの発生を抑制することが可能となり、測定精度の向上を図ることが可能となる。試料セル６の中心軸ＯＸに沿った方向における試料セル６と赤外線検出器２ａとの距離は、短い方が好ましく、零がより好ましい。
　なお、ガスセンサ１００は、赤外光源１と赤外線検出器２ａとの間に配置される部材（試料セル６等）の形状や数、配置等を特に限定するものではない。
　信号処理部４は、第１ＩＣ素子４１と、第２ＩＣ素子４２と、信号処理回路４５と、を備えるのが好ましい。
　信号処理回路４５は、Ａ／Ｄ変換回路４５ａと、濃度演算部４５ｂと、を備える。Ａ／Ｄ変換回路４５ａは、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号、第２ＩＣ素子４２の第２出力信号それぞれをアナログ－ディジタル変換して出力するように構成されている。濃度演算部４５ｂは、Ａ／Ｄ変換回路４５ａにてそれぞれディジタル化された第１出力信号と第２出力信号との比に基づいて検知対象（以下、「測定対象」ともいう。）のガスの濃度を演算するように構成されている。
　濃度演算部４５ｂは、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号と第２ＩＣ素子４２の第２出力信号との比から、濃度を演算するように構成されている。濃度演算部４５ｂでは、〔第１ＩＣ素子４１の第１出力信号〕／〔第２ＩＣ素子４２の第２出力信号〕の値が大きいほど、濃度が高くなる。
　濃度演算部４５ｂは、Ａ／Ｄ変換回路４５ａにてそれぞれディジタル化された第１出力信号と第２出力信号との差分に基づいて測定対象のガスの濃度を演算するように構成してもよい。この場合、濃度演算部４５ｂでは、｜〔第１ＩＣ素子４１の第１出力信号〕－〔第２ＩＣ素子４２の第２出力信号〕｜の値が大きいほど、濃度が高くなる。
　ガスセンサ１００は、制御部５１と濃度演算部４５ｂとを備える演算部が、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。演算部は、例えば、カスタムＩＣ等により構成してもよい。
　ガスセンサ１００は、濃度演算部４５ｂでの演算により求めた濃度を表示させる表示部８を備えていてもよい。表示部８は、例えば、液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置や、発光ダイオードを用いた表示装置等により構成することができる。
　ガスセンサ１００は、制御部５１に、赤外光源１の抵抗値を設定する設定部５２が接続されているのが好ましい。制御部５１は、設定部５２により設定された抵抗値に基づいて、駆動回路５から赤外光源１への投入電力が規定値となるように所定パルス幅を決定するように構成されている。
　赤外光源１の抵抗の測定値とは、室温（例えば、２５℃）下において赤外光源１に電圧を印加したときに赤外光源１に流れる電流を測定し、オームの法則から求めた値である。赤外光源１の抵抗は、ガスセンサ１００の製造段階或いはガスセンサ１００の製造前に、予め測定すればよい。赤外光源１の抵抗の測定値は、赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３の抵抗と、パッケージ１９のリードピン１９ｄと赤外線放射層１３との間の電路の抵抗と、の合成抵抗の値である。赤外光源１は、赤外線放射層１３で発生するジュール熱を大きくし、赤外線放射層１３から効率良く赤外線を放射させるという観点から、赤外線放射層１３の抵抗値が、電路の抵抗値よりも十分に大きいのが好ましい。言い換えれば、赤外光源１は、赤外光源１の抵抗の測定値が、赤外線放射層１３の抵抗値とみなせる程度に電路の抵抗値が小さいのが好ましい。
　駆動回路５は、制御部５１にて決定された所定パルス幅の電圧を赤外線放射素子１０へ供給するように構成されている。これにより、ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０の製造ばらつき等に起因して赤外線放射素子１０の抵抗値がばらついていても、製造時に、予め測定した赤外光源１の抵抗の測定値を設定部５２により抵抗値として設定することにより、赤外線放射素子１０への投入電力のばらつきを抑制することが可能となり、測定精度の高精度化を図ることが可能となる。
　ところで、ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外線放射層１３へ供給する電圧の所定パルス幅を、第１焦電素子２２が受光した赤外線量の時間変化に応じて電流を出力する応答時間に比べて短い時間に設定してある。
　図５５は、赤外線放射層１３に印加されるパルス電圧の波形と、赤外線放射層１３が放射する赤外線量との関係を模式的に示している。赤外線放射層１３は、パルス電圧が印加されている期間のみ通電され、パルス電圧が印加されていない期間には通電が停止（オフ）されている。図５５では、赤外線放射層１３に通電されている通電期間をＴ１、赤外線放射層１３への通電がオフされてから次に通電が開始されるまでの非通電期間をＴ２としてある。
　赤外光源１は、赤外線放射素子１０の開口部１１ａ内に存在する気体が気体層を構成している。気体層を構成する気体としては、不活性ガスが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、Ｎ2ガス、Ａｒガス等を採用することができる。
　赤外光源１は、気体層を備えていることにより、通電期間Ｔ１に赤外線放射層１３を効率的に昇温させることが可能であり、所定パルス幅の短縮化を図りながらも所望の赤外線量を確保することが可能となる。また、赤外光源１は、気体層を備えていることにより、非通電期間Ｔ２においても、通電期間Ｔ１よりも長い期間にわたって赤外線を放射させることが可能となる。ガスセンサ１００は、所定パルス幅の短縮化により、低消費電力化を図ることが可能となる。
　赤外線放射層１３は、通電が開始されると時間が経過するにつれて、温度が上昇する。赤外線放射層１３は、温度が上昇するにつれて、赤外線量が曲線的に増加する。赤外線放射層１３は、通電がオフされると、温度が下降する。赤外線放射層１３は、温度が下降するにつれて、赤外線量が緩やかに減少する。非通電期間Ｔ２において赤外線放射層１３が放射する赤外線量の時間変化の周波数成分は、気体層を有する赤外光源１の構造的な熱時定数によって決定される。非通電期間Ｔ２は、通電期間Ｔ１に比べて十分に長い時間に時間に設定してある。例えば、ガスセンサ１００は、例えば、通電期間Ｔ１を５ｍｓ～３０ｍｓ程度の範囲内で設定し、非通電期間Ｔ２を５ｓ～３０ｓ程度の範囲内で設定することができる。非通電期間Ｔ２における赤外線量の時間変化の周波数成分は、通電期間Ｔ１における赤外線量の時間変化の周波数成分に比べて、低周波数となる。ガスセンサ１００は、非通電期間Ｔ２においても、通電期間Ｔ１よりも長い期間にわたって赤外線を放射させることが可能なので、非通電期間Ｔ２に低周波数で減少する赤外線を利用した低周波応答が可能となる。
　電流電圧変換回路４１ａでは、容量性素子であるコンデンサＣｆ１のインピーダンスを用いて第１検出エレメントＤＥ１の出力信号である電流信号に対して電流－電圧変換を行う。第１検出エレメントＤＥ１からみたインピーダンス（以下、「変換インピーダンス」という。）は、下記の式（１０）で表すことができる。
Ｚ＝１／（２・π・ｆ・Ｃ）・・・式（１０）
　式（１０）では、変換インピーダンスをＺ〔Ω〕、周波数をｆ〔Ｈｚ〕、コンデンサＣｆ１のキャパシタンスをＣ〔Ｆ〕としてある。
　図５６は、変換インピーダンスＺの周波数特性を模式的に示している。図５６は、片対数グラフであり、縦軸を対数目盛としてある。図５６では、縦軸及び横軸それぞれの目盛を省略してある。変換インピーダンスＺは、図５６に示すように、周波数が低くなるにつれて、線形に増加する傾向にある。
　ガスセンサ１００は、赤外光源１が気体層を備えていない場合に比べて、赤外光源１の非通電期間Ｔ２に赤外光源１から放射される赤外線量の時間変化の周波数成分が、低周波数である。このため、電流電圧変換回路４１ａは、第１検出エレメントＤＥ１が出力する低周波数の電流信号に対して、変換インピーダンスＺ（ゲイン）の高い領域で動作し、出力信号のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能となる。したがって、第１ＩＣ素子４１は、電流電圧変換回路４１ａの出力信号を増幅する増幅回路４１ｂの出力信号のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能となる。第１ＩＣ素子４１は、増幅回路４１ｂの出力信号が、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号を構成する。
　第２ＩＣ素子４２は、電流電圧変換回路４２ａの回路構成が電流電圧変換回路４１ａと同じあり、増幅回路４２ｂの回路構成が増幅回路４１ｂと同じなので、第２出力信号のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能となる。
　上述したように、赤外線放射素子１０は、半導体基板１１と、半導体基板１１の表面１１１側に形成された薄膜部１２と、半導体基板１１に形成され薄膜部１２における半導体基板１１側の第１面１２１の一部を露出させる開口部１１ａと、を備える。また、赤外線放射素子１０は、薄膜部１２の第２面１２２に形成され、通電されることによる熱放射により赤外線を放射する赤外線放射層１３を備え、赤外線放射層１３への通電がオフされてから次に通電が開始されるまでの非通電期間においても赤外線を放射する。また、第１ＩＣ素子４１は、赤外線検出素子２０ｅの第１検出エレメントＤＥ１の第１出力信号である電流信号を電流－電圧変換する電流電圧変換回路４１ａを備えている。また、第２ＩＣ素子４２は、赤外線検出素子２０ｅの第２検出エレメントＤＥ２の第２出力信号である電流信号を電流－電圧変換する４２ａを備えている。各電流電圧変換回路４１ａ、４２ａは、赤外線放射素子１０の非通電期間において赤外線放射素子１０が放射する赤外線量の時間変化の周波数成分に対するゲインが、当該周波数成分より高い周波数領域に対するゲインより大きいのが好ましい。各電流電圧変換回路４１ａ、４２ａのゲインとは、上述の変換インピーダンスＺを意味する。ガスセンサ１００は、赤外線放射層１３への通電期間の短縮化により、赤外線放射素子１０の駆動電力の低減を図ることが可能となる。また、ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０の非通電期間において赤外線放射素子１０が放射する赤外線量の時間変化の周波数成分に対するゲインが、当該周波数成分より高い周波数領域に対するゲインより大きいことにより、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることが可能となる。
　各電流電圧変換回路４１ａ、４２ａは、各コンデンサＣｆ１、Ｃｆ２の電荷を定期的に放電させるリセット動作を可能とするために、各コンデンサＣｆ１、Ｃｆ２それぞれに、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチ素子を並列接続した構成としてもよい。この場合、各電流電圧変換回路４１ａ、４２ａは、それぞれのスイッチ素子を定期的に所定時間だけオンさせることで、コンデンサＣｆ１、Ｃｆ２それぞれの電荷を定期的に放電させることが可能となる。これにより、ガスセンサ１００は、各電流電圧変換回路４１ａ、４２ａそれぞれの出力信号が飽和するのを抑制することが可能となる。
　駆動回路５は、制御部５１からの制御信号を昇圧してパルス電圧を生成するように構成されている。駆動回路５は、制御信号として与えられる入力電圧を昇圧する昇圧機能を有している。制御信号は、所定パルス幅を指示する信号である。
　ガスセンサ１００は、駆動回路５から赤外線放射素子１０へ供給するパルス電圧が同じでも、赤外線放射素子１０の抵抗値の違いによって、赤外線放射層１３の温度が異なる。
　そこで、ガスセンサ１００は、制御部５１が、設定部５２により設定された抵抗値に基づいて、駆動回路５から赤外線放射素子１０への投入電力が規定値となるように所定パルス幅を決定するように構成されている。設定部５２は、例えば、不揮発性記憶素子により構成することができる。設定部５２は、例えば、ガスセンサ１００の出荷検査時等に、別途に測定した赤外光源１の抵抗の測定値を、赤外光源１の抵抗値として記憶させることで設定するものである。制御部５１は、所定パルス幅を決定する際、設定部５２から赤外光源１の抵抗値を読み出し、所定の演算式に当該抵抗値を代入して演算を行うことで所定パルス幅を決定する。更に、ガスセンサ１００は、駆動回路５が、制御部５１にて決定された所定パルス幅のパルス電圧を赤外線放射素子１０へ間欠的に供給するように構成されている。これにより、ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０の製造ばらつき等に起因して赤外線放射素子１０の抵抗値がばらついていても、製造時に、予め測定した赤外光源１の抵抗の測定値を設定部５２により抵抗値として設定することにより、赤外線放射素子１０への投入電力のばらつきを抑制することが可能となり、測定精度の高精度化を図ることが可能となる。要するに、ガスセンサ１００は、製造時に所定パルス幅を赤外光源１の抵抗の測定値に基づいて初期調整する機能を有しており、測定精度の高精度化を図ることが可能となる。
　ガスセンサ１００は、第１検出エレメントＤＥ１の第１出力信号と第２検出エレメントＤＥ２の第２出力信号との比もしくは差分が検知対象のガス（例えば、二酸化炭素）の濃度に応じた値となるから、信号処理部４において検知対象のガスの濃度を精度良く求めることが可能となる。ガスセンサ１００は、ダイナミックレンジを広くする観点から、第１検出エレメントＤＥ１の第１出力信号と第２検出エレメントＤＥ２の第２出力信号との差分に基づいてガスの濃度を求めるのが好ましい。一方、ガスセンサ１００は、経時変動を抑制する観点から、第１検出エレメントＤＥ１の第１出力信号と第２検出エレメントＤＥ２の第２出力信号との比に基づいてガスの濃度を求めるのが好ましい。
　ガスセンサ１００は、赤外線検出器２ａの代わりに、実施形態２において説明した第１変形例の赤外線検出器２ｂ、第２変形例の赤外線検出器２ｃ、赤外線検出器２ａの第３変形例～第６変形例のいずれか一つを用いてもよい。また、ガスセンサ１００は、赤外線検出器２ａにおける赤外線検出素子２０ｅの代わりに、実施形態１において説明した赤外線検出素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｆ及び２０ｇのいずれか一種を２つずつ用いてもよい。
　ガスセンサ１００は、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組を、１組だけ備えているが、これに限らず、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組を、複数組、備えていてもよい。これにより、ガスセンサ１００は、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組の数に１対１で対応する種類、のガスの濃度を測定することが可能となる。つまり、ガスセンサ１００は、測定対象のガスの種類を１種類だけに限らず、複数種類とすることもできる。
　なお、赤外光源１は、赤外線放射素子１０とパッケージ１９とを備えた構成に限らず、例えば、ハロゲンランプ等を採用することもできる。
　以下では、赤外線検出器２ｈを備えた第１変形例の赤外線式ガスセンサ１０１について図５７及び５８に基づいて説明する。なお、赤外線式ガスセンサ１０１（以下、「ガスセンサ１０１」という。）においてガスセンサ１００と同様の構成要素については、ガスセンサ１００と同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　ガスセンサ１００は、赤外線放射素子１０と、赤外線検出素子２０ｈと、を備える。これにより、ガスセンサ１００は、高感度化を図ることが可能となる。
　ガスセンサ１０１は、赤外線放射素子１０と、赤外線検出器２ｈと、赤外線放射素子１０と赤外線検出器２ｈとの間に配置された試料セル６と、信号処理部４と、を備える。また、ガスセンサ１０１は、赤外線放射素子１０に間欠的に通電する駆動回路５と、駆動回路５を制御する制御部５１と、を備える。信号処理部４は、第１ＩＣ素子４１と、第２ＩＣ素子４２と、信号処理回路４５と、を備える。信号処理回路４５は、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号と第２ＩＣ素子４２の第２出力信号とを信号処理して検知対象のガスの濃度を求める。
　赤外線検出器２ｈにおける第１光学フィルタ３１は、測定対象のガスの吸収波長の赤外線を透過するように第１透過波長域が設定されている。第１透過波長域は、上述の第１フィルタ部３１ａ（図４０参照）の透過波長域である。第１光学フィルタ３１は、測定対象のガスの吸収波長を第１特定波長として設定してある。
　赤外線検出器２ｈにおける第２光学フィルタ３２は、測定対象のガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し第１透過波長域に重複しないように第２透過波長域が設定されている。第２透過波長域は、上述の第３フィルタ部３２ａ（図４１参照）の透過波長域である。第２光学フィルタ３２は、参照波長を第２特定波長として設定してある。
　信号処理回路４５は、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号と第２ＩＣ素子４２の第２出力信号との比に基づいて検知対象のガスの濃度を求め、この濃度に相当する出力信号を発生するように構成されている。第１ＩＣ素子４１の第１出力信号は、第１検出エレメントＤＥ１の第１出力信号を電流電圧変換回路４１ａで電流－電圧変換してから、増幅回路４１ｂで増幅して出力されるアナログの電圧信号である。第２ＩＣ素子４２の第２出力信号は、第２検出エレメントＤＥ２の第２出力信号を電流電圧変換回路４２ａで電流－電圧変換してから、増幅回路４２ｂで増幅して出力されるアナログの電圧信号である。信号処理回路４５は、第１ＩＣ素子４１の第１出力信号と第２ＩＣ素子４２の第２出力信号との差分に基づいて検知対象のガスの濃度を求め、この濃度に相当する出力を発生するようにしてもよい。
　赤外光源１は、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子１０と、赤外線放射素子１０を収納したパッケージ１９と、を備えている。なお、図５８中の矢印付きの線は、ガスセンサ１０１において赤外光源１から放射された赤外線の進行経路を模式的に示したものである。
　赤外線検出器２ｈは、第１検出エレメントＤＥ１における第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａの平面形状と第２検出エレメントＤＥ２における第１焦電素子２２の第１表面電極２２ａの平面形状とを併せた形状が、焦電体基板２１の表面２１ａと上述の回転楕円体との交線に沿った形状であるのが好ましい。これにより、ガスセンサ１０１は、各第１焦電素子２２、２２それぞれにおいて赤外線の受光に寄与しない領域を削減することが可能となり、各第１焦電素子２２、２２それぞれの熱容量を低減することが可能となって、高感度化を図ることが可能となる。
　ガスセンサ１０１は、赤外線検出素子２０ｈの代わりに、赤外線検出素子２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｉ等を採用してもよい。
　ガスセンサ１０１は、赤外線検出器２ｈの代わりに、第８変形例の赤外線検出器、第９変形例の赤外線検出器２ｊ、第１０変形例の赤外線検出器２ｋ、第１１変形例の赤外線検出器２ｍ等を用いてもよい。
　ガスセンサ１０１は、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組を、１組だけ備えているが、これに限らず、第１検出エレメントＤＥ１と第２検出エレメントＤＥ２との組を、複数組、備えていてもよい。
　以下では、第２変形例の赤外線式ガスセンサ１０２について、図５９及び６０に基づいて説明する。なお、赤外線式ガスセンサ１０２においてガスセンサ１００と同様の構成要素については、ガスセンサ１００と同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線式ガスセンサ１０２は、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子１０と、赤外線検出素子２０ｅ（図１３参照）と、を備える。これにより、赤外線式ガスセンサ１０２は、高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線式ガスセンサ１０２は、第１受光素子２２1と、第２受光素子２２2と、第１光学系３ａと、第２光学系３ｂと、駆動回路５と、信号処理部４と、を備える。赤外線検出素子２０ｅは、１つの焦電体基板２１に、受光用の第１焦電素子２２と温度補償用の第２焦電素子２３との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントＤＥ１を構成し、他方の組が第２検出エレメントＤＥ２を構成している。また、赤外線検出素子２０ｅは、第１検出エレメントＤＥ１の第１焦電素子２２が第１受光素子２２1を構成し、第２検出エレメントＤＥ２の第１焦電素子２２が第２受光素子２２2を構成している。駆動回路５は、赤外線放射素子１０を駆動するように構成されている。第１光学系３ａは、赤外線放射素子１０と第１受光素子２２1との間に配置されている。第２光学系３ｂは、赤外線放射素子１０と第２受光素子２２2との間に配置されている。信号処理部４は、第１受光素子２２1の第１出力信号と第２受光素子２２2の第２出力信号との比から検知対象のガスの濃度を求めるように構成されている。第１光学系３ａの第１透過波長域λ01～λ11（図６０参照）は、検知対象のガスによる赤外線の吸収波長λｇ（図６０参照）を含むように設定されている。第２光学系３ｂの第２透過波長域λ02～λ12（図６０参照）は、参照波長λｒ（図６０参照）を含むように設定されている。第１透過波長域λ01～λ11と第２透過波長域λ02～λ12とは、互いに異なり、且つ、第２透過波長域λ02～λ12が第１透過波長域λ01～λ11よりも短波長側である。赤外線式ガスセンサ１０２は、第１光学系３ａと第２光学系３ｂとに、第１透過波長域λ01～λ11と第２透過波長域λ02～λ12との両方よりも長波長側において第１光学系３ａと第２光学系３ｂとに共通の補償用の所定波長域λｃ～λｄ（図６０参照）を設定してある。赤外線式ガスセンサ１０２は、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄにおける第１平均透過率が、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄにおける第２平均透過率よりも小さい。赤外線式ガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０の放射パワーの変化による、第１透過波長域λ01～λ11の赤外線に基づく第１受光素子２２1の第１出力信号成分と第２透過波長域λ02～λ12の赤外線に基づく第２受光素子２２2の第２出力信号成分との比の変化を補償するように、第１平均透過率及び第２平均透過率それぞれが設定されている。よって、赤外線式ガスセンサ１０２は、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。
　赤外線式ガスセンサ１０２は、第１受光素子２２1と第２受光素子２２2とをパッケージ２９に収納した赤外線検出器２ｄを備えているのが好ましい。赤外線検出器２ｄの基本構成は、赤外線検出器２ａと同じなので、赤外線検出器２ａと同じ符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線式ガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０と赤外線検出器２ｄとの間に配置された試料セル６を備えているのが好ましい。なお、図５９中の矢印付きの線は、赤外光源１から放射された赤外線の進行経路を模式的に示したものである。
　赤外線式ガスセンサ１０２（以下、「ガスセンサ１０２」ともいう。）の各構成要素については、以下に、より詳細に説明するが、ガスセンサ１００と同様の構成要素についての説明は適宜省略する。
　赤外線放射素子１０は、第１透過波長域λ01～λ11、第２透過波長域λ02～λ12及び所定波長域λｃ～λｄを含む広帯域の赤外線を放射することができる。
　駆動回路５は、赤外線放射素子１０を間欠的に駆動するのが好ましい。駆動回路５は、赤外線放射素子１０に対して、一定の電圧もしくは一定の電流でパルス駆動するように構成されているのが好ましい。駆動回路５は、例えば、赤外線放射素子１０を一定の電圧でパルス駆動する場合、赤外線放射素子１０に対して、所定のパルス幅の電圧（以下、「パルス電圧」ともいう。）を規定の時間間隔で印加する。したがって、ガスセンサ１０２は、駆動回路５から赤外線放射素子１０へ、パルス電圧が周期的に印加される。赤外線放射素子１０は、パルス電圧が印加されている期間が通電期間となり、パルス電圧が印加されていない期間が非通電期間となる。駆動回路５は、赤外線放射素子１０を一定の電流でパルス駆動する場合、赤外線放射素子１０に対して、所定のパルス幅の電流（以下、「パルス電流」ともいう。）を規定の時間間隔で供給する。
　第１光学系３ａは、赤外線放射素子１０から放射された赤外線が第１受光素子２２1に入射するまでの伝搬経路に関与するものである。また、第２光学系３ｂは、赤外線放射素子１０から放射された赤外線が第２受光素子２２2に入射するまでの伝搬経路に関与するものである。
　第１光学系３ａは、例えば、図４０に示すような第１光学フィルタ３１を備えるのが好ましい。また、第２光学系３ｂは、例えば、図４１に示すような第２光学フィルタ３２を備えるのが好ましい。ガスセンサ１０２における第１光学系３ａは、第１光学フィルタ３１の他に、赤外光源１の窓孔１９ｒと、赤外光源１の窓材１９ｗと、試料セル６の反射面６６と、赤外線検出器２ｄの窓孔２９ｃと、赤外線検出器２ｄの窓材２９ｗと、を含む。また、ガスセンサ１０２における第２光学系３ｂは、第２光学フィルタ３２の他に、赤外光源１の窓孔１９ｒと、赤外光源１の窓材１９ｗと、試料セル６の反射面６６と、赤外線検出器２ｄの窓孔２９ｃと、赤外線検出器２ｄの窓材２９ｗと、を含む。
　第１光学フィルタ３１は、第１基板３１ｓと、第１フィルタ部３１ａと、第２フィルタ部３１ｂと、を備えている。以下では、第１フィルタ部３１ａを、第１狭帯域透過フィルタ部３１ａともいう。また、以下では、第２フィルタ部３１ｂを、第１広帯域遮断フィルタ部３１ｂともいう。
　第１狭帯域透過フィルタ部３１ａは、第１光学系３ａの第１透過波長域λ01～λ11を規定するようにフィルタ特性を設計してある。第１広帯域遮断フィルタ部３１ｂは、第１光学フィルタ３１の所定波長域λｃ～λｄにおける赤外線の透過率を、第１狭帯域透過フィルタ部３１ａだけの場合よりも小さくするように設計してある。第１広帯域遮断フィルタ部３１ｂは、所定波長域λｃ～λｄの赤外線を吸収することで遮断するフィルタである。
　第１狭帯域透過フィルタ部３１ａは、例えば、λ0／４多層膜３４と、波長選択層３５と、λ0／４多層膜３６と、で構成されるバンドパスフィルタとすることができる。
　λ0／４多層膜３４は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂが交互に積層された多層膜である。λ0／４多層膜３４における２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂの光学膜厚は、λ0／４多層膜３４の設定波長λ0の１／４に設定されている。
　λ0／４多層膜３６は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂが交互に積層された多層膜である。λ0／４多層膜３６における２種類の薄膜３１ａａ、３１ａｂの光学膜厚は、λ0／４多層膜３６の設定波長λ0の１／４に設定されている。
　波長選択層３５は、λ0／４多層膜３４とλ0／４多層膜３６との間に介在する。波長選択層３５の光学膜厚は、波長選択層３５の選択波長に応じて決めてあり、各薄膜３１ａａ、３１ａｂの光学膜厚とは異ならせてある。波長選択層３５の選択波長は、吸収波長λｇである。第１狭帯域透過フィルタ部３１ａは、吸収波長λｇの赤外線に対する透過率が５０％以上であるのが、好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのが更に好ましい。
　第２光学フィルタ３２は、第２基板３２ｓと、第３フィルタ部３２ａと、第４フィルタ部３２ｂと、を備えている。以下では、第３フィルタ部３２ａを、第２狭帯域透過フィルタ部３２ａともいう。また、以下では、第４フィルタ部３２ｂを、第２広帯域遮断フィルタ部３２ｂともいう。
　第２狭帯域透過フィルタ部３２ａは、第２光学系３ｂの第２透過波長域λ02～λ12を規定するようにフィルタ特性を設計してある。第２広帯域遮断フィルタ部３２ｂは、第２光学フィルタ３２の所定波長域λｃ～λｄにおける赤外線の透過率を、第２狭帯域透過フィルタ部３２ａだけの場合よりも小さくするように設計してある。第２広帯域遮断フィルタ部３２ｂは、所定波長域λｃ～λｄの赤外線を吸収することで遮断するフィルタである。
　第２狭帯域透過フィルタ部３２ａは、例えば、λ0／４多層膜３７と、波長選択層３８と、λ0／４多層膜３９と、で構成されるバンドパスフィルタとすることができる。λ0／４多層膜３７とλ0／４多層膜３９とは、設定波長λ0が同じである。
　λ0／４多層膜３７は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂが交互に積層された多層膜である。λ0／４多層膜３７における２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂの光学膜厚は、λ0／４多層膜３７の設定波長λ0の１／４に設定されている。
　λ0／４多層膜３９は、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂが交互に積層された多層膜である。λ0／４多層膜３９における２種類の薄膜３２ａａ、３２ａｂの光学膜厚は、λ0／４多層膜３９の設定波長λ0の１／４に設定されている。
　波長選択層３８は、λ0／４多層膜３７とλ0／４多層膜３９との間に介在する。波長選択層３８の光学膜厚は、波長選択層３８の選択波長に応じて決めてあり、各薄膜３２ａａ、３２ａｂの光学膜厚とは異ならせてある。波長選択層３８の選択波長は、参照波長λｒである。参照波長λｒとは、検知対象のガス及び他のガスでの吸収のない波長を意味する。検知対象のガスとして、ＣＯ2を想定している場合、他のガスとしては、例えば、Ｈ2Ｏ、ＣＨ4、ＣＯ、ＮＯ等が挙げられる。第２狭帯域透過フィルタ部３２ａは、参照波長λｒの赤外線に対する透過率が５０％以上であるのが、好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのが更に好ましい。
　第２狭帯域透過フィルタ部３２ａは、λ0／４多層膜３７とλ0／４多層膜３９との間に波長選択層３８を備えることにより、反射帯域の中に、反射帯域の幅に比べて透過スペクトル幅の狭い第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒを局在させることができる。
　第２広帯域遮断フィルタ部３２ｂは、屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜３２ｂａ、３２ｂｂが交互に積層された多層膜である。
　第１光学フィルタ３１は、第１狭帯域透過フィルタ部３１ａの中心波長を、検知対象のガスの吸収波長λｇに設定するのが好ましい。また、第２光学フィルタ３２は、第２狭帯域透過フィルタ部３２ａの中心波長を、参照波長λｒに設定するのが好ましい。ガスセンサ１０２は、吸収波長λｇと参照波長λｒとの差が小さい方が好ましい。これにより、ガスセンサ１０２は、検知対象のガスが存在しないときの、第１狭帯域透過フィルタ部３１ａを透過する赤外線の光量と第２狭帯域透過フィルタ部３２ａを透過する赤外線の光量との差を少なくすることが可能となる。ガスセンサ１０２は、検知対象のガスが例えば二酸化炭素の場合、吸収波長λｇを４．３μｍに設定し、参照波長λｒを例えば３．９μｍに設定することができる。
　信号処理部４は、第１受光素子２２1の第１出力信号を信号処理する第１ＩＣ素子４１と、第２受光素子２２2の第２出力信号を信号処理する第２ＩＣ素子４２と、を備えている。
　また、信号処理部４は、第１増幅回路にて増幅された第１出力信号と第２増幅回路にて増幅された第２出力信号との比に基づく出力を発生する信号処理回路４５を備えている。信号処理回路４５は、第１増幅回路にて増幅された第１出力信号と第２増幅回路にて増幅された第２出力信号との比に基づいて、検知対象のガスの濃度を求め、この濃度に相当する出力を発生する。
　なお、信号処理部４は、この信号処理部４の全部を赤外線検出器２ｄのパッケージ２９内に設けてもよい。また、信号処理部４は、第１電流電圧変換回路と第１増幅回路と第２電流電圧変換回路と第２増幅回路と信号処理回路４５とを集積化して１チップのＩＣ素子とし、パッケージ２９内に設けてもよい。また、信号処理部４は、複数のディスクリート部品を適宜接続して構成してもよい。また、信号処理部４は、この信号処理部４の全部を赤外線検出器２ｄとは別に設けてもよい。
　ところで、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子１０では、例えば、この赤外線放射素子１０の経時的な特性変化に起因して、同じ入力電力での赤外光源１の到達温度が低下した場合、放射スペクトル（放射エネルギの波長依存性）が変化する。図６０に示す模式図では、温度Ｔ1（例えば、７００Ｋ）での赤外線放射素子１０の放射スペクトルを一点鎖線で示し、温度Ｔ2（＜Ｔ1）での赤外線放射素子１０の放射スペクトルを二点鎖線で示してある。また、図６０には、第１光学系３ａの透過スペクトル（透過率の波長依存性）を実線で示し、第２光学系３ｂの透過スペクトルを破線で示してある。図６０から、赤外線放射素子１０の放射パワーが変化した場合、第１透過波長域λ01～λ11の赤外線に基づく第１受光素子２２1の第１出力信号成分と、第２透過波長域λ02～λ12の赤外線に基づく第２受光素子２２2の第２出力信号成分と、の比が変化することが分かる。
　補償用の所定波長域λｃ～λｄは、赤外線放射素子１０の放射スペクトルと、第１光学系３ａ及び第２光学系３ｂそれぞれのフィルタとしての性能等に起因して赤外線の漏れが生じる波長領域と、に基づいて適宜設定するのが好ましい。所定波長域λｃ～λｄは、例えば、５μｍ～３０μｍの範囲とすることができるが、特に限定するものではなく、例えば、１０μｍ～２５μｍの範囲としてもよい。
　ガスセンサ１０２は、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄにおける第１平均透過率が、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄにおける第２平均透過率よりも小さい。
　「第１平均透過率」とは、第１光学系３ａの、所定波長域λｃ～λｄにおける透過率の平均値である。「第１平均透過率」は、Ｓ２／Ｓ１の計算式により求めた値である。Ｓ１は、赤外線波長域のうち所定波長域λｃ～λｄの最短波長λｃから最長波長λｄの間における、透過率が１００％となる仮想透過スペクトルを積分した面積である。要するに、面積Ｓ１は、仮想透過スペクトルと当該仮想透過スペクトルの横軸（波長軸）とで囲まれた領域の面積である。例えば、最短波長λｃを１０μｍ、最長波長λｄを２５μｍとした場合には、Ｓ１＝１００×（２５－１０）となる。Ｓ２は、分光器等により実測した、第１光学系３ａの透過スペクトルを積分した面積である。要するに、面積Ｓ２は、実測した透過スペクトルと当該透過スペクトルの横軸（波長軸）とで囲まれた領域の面積である。
　ガスセンサ１０２は、第１平均透過率が、第２平均透過率よりも小さい。第１平均透過率は、例えば、第１光学フィルタ３１の第１広帯域遮断フィルタ部３１ｂにおける２種類の薄膜３１ｂａ、３１ｂｂの積層数、光学膜厚、材料の組み合わせ等を変更することにより変えることが可能である。第２平均透過率は、例えば、第２光学フィルタ３２の第２広帯域遮断フィルタ部３２ｂにおける２種類の薄膜３２ｂａ、３２ｂｂの積層数、光学膜厚、材料の組み合わせ等を変更することにより変えることが可能である。
　ガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０の放射パワーの変化による、第１透過波長域λ01～λ11の赤外線に基づく第１受光素子２２1の第１出力信号成分と第２透過波長域λ02～λ12の赤外線に基づく第２受光素子２２2の第２出力信号成分との比の変化を補償するように、第１平均透過率及び第２平均透過率それぞれが設定されている。これにより、ガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０の経時的な特性劣化が長期安定性に与える影響を低減することが可能となる。要するに、ガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０への同じ入力電力での赤外線放射素子１０の到達温度が低下した場合、第１受光素子２２1及び第２受光素子２２2それぞれのＳ／Ｎ比が変化しても、第１受光素子２２1のＳ／Ｎ比と第２受光素子２２2のＳ／Ｎ比との相対比の変化を抑制することが可能となり、測定精度の変化を抑制することが可能となる。よって、ガスセンサ１０２は、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。
　ガスセンサ１０２は、第１受光素子２２1の第１出力信号と第２受光素子２２2の第２出力信号との比が検知対象のガス（例えば、二酸化炭素）の濃度に応じた値となるから、検知対象のガスの濃度を精度良く求めることが可能となる。
　ガスセンサ１０２において、駆動回路５は、赤外線放射素子１０を一定の電圧もしくは一定の電流でパルス駆動するように構成されているのが好ましい。第１光学系３ａの第１平均透過率と第２光学系３ｂの第２平均透過率とは、下記の式（１１）の条件を満たすように設定されているのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、Ｑｇ１は、赤外線放射素子１０の初期状態において、第１光学系３ａの第１透過波長域λ01～λ11を通過して第１受光素子２２1に入射する赤外線エネルギである。以下では、λ01＝λｇ－Δλｇ、λ11＝λｇ＋Δλｇとする。Ｑｒ１は、赤外線放射素子１０の初期状態において、第２光学系３ｂの第２透過波長域λ02～λ12を通過して第２受光素子２２2に入射する赤外線エネルギである。以下では、λ02＝λｒ－Δλｒ、λ12＝λｒ＋Δλｒとする。Ｑｇ２は、赤外線放射素子１０の経時変化後の第１光学系３ａの第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇを通過して第１受光素子２２1に入射する赤外線エネルギである。Ｑｒ２は、赤外線放射素子１０の経時変化後の第２光学系３ｂの第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒを通過して第２受光素子２２2に入射する赤外線エネルギである。
　式（１１）は、赤外線放射素子１０の抵抗値が±１０％変化した場合の、ガスセンサ１０２の測定精度の変化が±３％以下となるように決めた条件である。これにより、ガスセンサ１０２は、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。
　赤外光源１が上述の赤外線放射素子１０とパッケージ１９とを備えている場合、赤外光源１の抵抗値は、赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３の抵抗と、パッケージ１９のリードピン１９ｄと赤外線放射層１３との間の電路の抵抗と、の合成抵抗の値である。赤外光源１は、赤外線放射層１３で発生するジュール熱を大きくし、赤外線放射層１３から効率良く赤外線を放射させるという観点から、赤外線放射層１３の抵抗値が、電路の抵抗値よりも十分に大きいのが好ましい。言い換えれば、赤外光源１は、赤外光源１の抵抗値が、赤外線放射層１３の抵抗値とみなせる程度に電路の抵抗値が小さいのが好ましい。赤外線放射素子１０の抵抗値は、発熱して赤外線を放射する赤外線放射層１３のような抵抗部の抵抗値を意味する。
　ところで、第１光学系３ａの第１平均透過率及び第２光学系３ｂの第２平均透過率は、次の考え方に基づいて設定してもよい。
　第１光学系３ａを通過する赤外線のエネルギは、下記の式（１２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、Ｐｇ1は、第１光学系３ａを通過する赤外線のエネルギである。Ｔ1は、赤外線放射素子１０の絶対温度〔Ｋ〕である。λは、波長〔μｍ〕である。Ｐ（λ，Ｔ1）は、プランクの放射則による赤外線放射素子１０の分光放射パワー〔Ｗ〕である。Ｔｇ（λ）は、第１光学系３ａの分光透過率〔％〕である。式（１２）は、第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇと所定波長域λｃ～λｄとを除いた他の波長域の透過率を０％と見なした場合の式である。
　第１光学系３ａを通過する赤外線のエネルギと第１受光素子２２1の第１出力信号との関係は、下記の式（１３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、Ｄｇ1は、第１受光素子２２1の第１出力信号である。
　第２光学系３ｂを通過する赤外線のエネルギは、下記の式（１４）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ここで、Ｐｒ1は、第２光学系３ｂを通過する赤外線のエネルギである。Ｔ1は、赤外光源１の絶対温度〔Ｋ〕である。λは、波長〔μｍ〕である。Ｐ（λ，Ｔ1）は、プランクの放射則による赤外線放射素子１０の分光放射パワー〔Ｗ〕である。Ｔｒ（λ）は、第２光学系３ｂの分光透過率〔％〕である。式（１４）は、第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒと所定波長域λｃ～λｄとを除いた他の波長域の透過率を０％と見なした場合の式である。
　第２光学系３ｂを通過する赤外線のエネルギと第２受光素子２２2の第２出力信号との関係は、下記の式（１５）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ここで、Ｄｒ1は、第２受光素子２２2の第２出力信号である。
　ガスセンサ１００において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第１受光素子２２1の第１出力信号は、下記の式（１６）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ここで、Ｄｇ1は、第１受光素子２２1の第１出力信号である。
　ガスセンサ１００において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第２受光素子２２2の第２出力信号は、下記の式（１７）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　赤外線放射素子１０の経時変化により赤外線放射素子１０の絶対温度がＴ1からＴ2に変化した場合、第１受光素子２２1の第１出力信号は、下記の式（１８）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　ここで、Ｄｇ2は、第１受光素子２２1の第１出力信号である。
　また、赤外線放射素子１０の経時変化により赤外線放射素子１０の絶対温度がＴ1からＴ2に変化した場合、第２受光素子２２2の第２出力信号は、下記の式（１９）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　赤外線放射素子１０の絶対温度がＴ1からＴ2に変化することに起因した誤差を無くすための理想的な条件は、下記の式（２０）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　式（２０）は、式（１６）～式（１９）を利用して下記の式（２１）のように変形することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　ガスセンサ１０２は、式（２１）を満たすように、第１光学系３ａの第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇの透過率Ｔｇ（λ）、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄの透過率Ｔｇ（λ）を設定してあるのが好ましい。また、ガスセンサ１０２は、式（２１）を満たすように、第２光学系３ｂの第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒの透過率Ｔｒ（λ）、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄの透過率Ｔｒ（λ）を設定してあるのが好ましい。
　第１光学系３ａの第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇの透過率Ｔｇ（λ）は、検知対象のガスが存在する場合の第１出力信号のＳ／Ｎ比がより大きくなるように設定するのが好ましい。第２光学系３ｂの第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒの透過率Ｔｒ（λ）は、信号処理部４での誤差がより小さくなるように設定するのが好ましい。
　第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄの透過率Ｔｇ（λ）及び第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄの透過率Ｔｒ（λ）は、（１１）式を満足するように設定するのが好ましい。なお、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄの透過率Ｔｇ（λ）及び第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄの透過率Ｔｒ（λ）は、両方が０％もしくは同等の場合に対して、ガスセンサ１０２の測定精度の経時安定性の効果が得られる範囲で設定すればよい。
　ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄにおける赤外線の透過がないと仮定すると、第１受光素子２２1の第１出力信号は、下記の式（２２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　ここで、Ｄｇ01は、第１受光素子２２1の第１出力信号である。Ｐｇ01は、第１光学系３ａを通過する赤外線のエネルギである。
　また、ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄにおける赤外線の透過がないと仮定すると、第２受光素子２２2の第２出力信号は、下記の式（２３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　ここで、Ｄｒ01は、第２受光素子２２2の第２出力信号である。Ｐｒ01は、第２光学系３ｂを通過する赤外線のエネルギである。
　また、ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄにおける赤外線の透過率を設定すると、第１受光素子２２1の第１出力信号は、下記の式（２４）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　ここで、Ｄｇ11は、第１受光素子２２1の第１出力信号である。Ｐｇ11は、第１光学系３ａを通過する赤外線のエネルギである。
　また、ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄにおける赤外線の透過率を設定すると、第２受光素子２２2の第２出力信号は、下記の式（２５）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　ここで、Ｄｒ11は、第２受光素子２２2の第２出力信号である。Ｐｒ11は、第２光学系３ｂを通過する赤外線のエネルギである。
　ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、赤外線放射素子１０が経時変化したとき、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄでの赤外線の透過がないと仮定すると、第１受光素子２２1の第１出力信号は、下記の式（２６）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　ここで、Ｄｇ02は、第１受光素子２２1の第１出力信号である。Ｐｇ02は、第１光学系３ａを通過する赤外線のエネルギである。
　ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、赤外線放射素子１０が経時変化したとき、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄでの赤外線の透過がないと仮定すると、第２受光素子２２2の第２出力信号は、下記の式（２７）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　ここで、Ｄｒ02は、第２受光素子２２2の第２出力信号である。Ｐｒ02は、第２光学系３ｂを通過する赤外線のエネルギである。
　ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、赤外線放射素子１０が経時変化したとき、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄの赤外線の透過率を設定すると、第１受光素子２２1の第１出力信号は、下記の式（２８）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　ここで、Ｄｇ12は、第１受光素子２２1の第１出力信号である。Ｐｇ12は、第１光学系３ａを通過する赤外線のエネルギである。
　ガスセンサ１０２において、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、赤外線放射素子１０が経時変化したとき、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄの赤外線の透過率を設定すると、第２受光素子２２2の第２出力信号は、下記の式（２９）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
　ここで、Ｄｒ12は、第２受光素子２２2の第２出力信号である。Ｐｒ12は、第２光学系３ｂを通過する赤外線のエネルギである。
　赤外線放射素子１０の絶対温度がＴ1からＴ2に変化することに起因した誤差を無くすための理想的な条件は、下記の式（３０）を前提として、下記の式（３１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
　したがって、ガスセンサ１０２は、下記の式（３２）を満足するように、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄの透過率、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄの透過率を設定すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
　ところで、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第１受光素子２２1における、第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇの赤外線の受光パワーは、下記の式（３３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
　ここで、Ｑｇｓは、第１受光素子２２1の受光パワーのうち、第１光学系３ａの第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇを通過した赤外線に対する受光パワーである。
　また、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第２受光素子２２2における、第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒの赤外線の受光パワーは、下記の式（３４）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
　ここで、Ｑｒｓは、第２光学系３ｂの第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒを通過した赤外線に対する受光パワーである。
　また、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第１受光素子２２1における、所定波長域λｃ～λｄの赤外線の受光パワーは、下記の式（３５）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
　ここで、Ｑｇｒは、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄを通過した赤外線に対する受光パワーである。
　また、検知対象のガスの濃度が０〔ｐｐｍ〕の場合、第２受光素子２２2における、所定波長域λｃ～λｄの赤外線の受光パワーは、下記の式（３６）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
　ここで、Ｑｒｒは、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄを通過した赤外線に対する受光パワーである。
　ガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０の絶対温度をＴ〔Ｋ〕、とし、吸収波長をλｇ〔μｍ〕、とし、参照波長をλｒ〔μｍ〕、とし、上述のように、Ｑｇｒ、Ｑｒｓ及びＱｒｒを定義し、Ｒ１＝Ｑｒｒ／Ｑｒｓとするとき、下記の第１条件及び第２条件を満足するように第１平均透過率及び第２平均透過率が設定されているのが好ましい。
第１条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
第２条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
ここで、ｘは、係数である。
　これにより、ガスセンサ１０２は、測定精度の経時安定性を向上させることが可能となる。
　第１条件及び第２条件は、本願発明者らが、ガスセンサ１０２の特性について種々の解析を行い、それらの結果に基づいて導きだした条件である。種々の解析を行った際の前提条件は、下記の通りである。
　赤外線放射素子１０の放射温度は、赤外線放射素子１０の放射エネルギ分布がプランクの放射則に従うこと、第１光学系３ａ及び第２光学系３ｂそれぞれの透過率に基いて、６００～２５００Ｋ程度を想定した。第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇは、赤外線式ガスセンサで実用的な３～６μｍ程度の範囲内で設定した。所定波長域λｃ～λｄは、水蒸気による赤外線の吸収の影響が少ない１０～２５μｍとした。また、赤外線放射素子１０の経年変化による赤外線放射素子１０の抵抗値の許容変化割合を±３％と想定した。また、赤外光源１は、一定の電圧もしくは一定の電流でパルス駆動されると想定した。
　ガスセンサ１００の第３変形例のガスセンサは、例えば、第２変形例のガスセンサ１０２と基本構成が同じであり、ガスセンサ１０２における赤外光源１の窓材１９ｗを、所定波長域λｃ～λｄの赤外線の遮断率を調整する第３光学フィルタにより構成している点が相違する。第３光学フィルタは、第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇ及び第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒの赤外線の反射率を低減する反射防止膜を第３基板にコーティングした無反射コートフィルタとすることもできる。第３光学フィルタは、例えば、吸収波長λｇ及び参照波長λｒの赤外線の反射率を略０％にすることが可能となり、所定波長域λｃ～λｄの赤外線の反射率を４０～８０％とすることが可能となる。第３基板としては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、サファイア基板などを採用することができる。
　第３変形例のガスセンサでは、第３光学フィルタが、第１光学系３ａ及び第２光学系３ｂそれぞれの一部を構成している。よって、第３変形例のガスセンサでは、第２変形例のガスセンサ１０２に比べて、第１光学系３ａ及び第２光学系３ｂの各々について、所定波長域λｃ～λｄの赤外線の透過率をより低減することが可能となる。
　以下では、第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２について、図５９及び６１に基づいて説明する。第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２の基本構成は、第２変形例の赤外線式ガスセンサ１０２と同じである。
　第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２は、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子１０と、赤外線検出素子２０ｅ（図１３参照）と、を備える。これにより、第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２は、高感度化を図ることが可能となる。
　第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２は、第１受光素子２２1と、第２受光素子２２2と、第１光学系３ａと、第２光学系３ｂと、駆動回路５と、信号処理部４と、を備える。赤外線検出素子２０ｅは、１つの焦電体基板２１に、受光用の第１焦電素子２２と温度補償用の第２焦電素子２３との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントＤＥ１を構成し、他方の組が第２検出エレメントＤＥ２を構成している。また、赤外線検出素子２０ｅは、第１検出エレメントＤＥ１の第１焦電素子２２が第１受光素子２２1を構成し、第２検出エレメントＤＥ２の第１焦電素子２２が第２受光素子２２2を構成している。駆動回路５は、赤外線放射素子１０を駆動するように構成されている。第１光学系３ａは、赤外線放射素子１０と第１受光素子２２1との間に配置されている。第２光学系３ｂは、赤外線放射素子１０と第２受光素子２２2との間に配置されている。信号処理部４は、第１受光素子２２1の第１出力信号と第２受光素子２２2の第２出力信号との比から検知対象のガスの濃度を求めるように構成されている。第１光学系３ａの第１透過波長域λ01～λ11（図６１参照）は、検知対象のガスによる赤外線の吸収波長λｇ（図６１参照）を含むように設定されている。第２光学系３ｂの第２透過波長域λ02～λ12（図６１参照）は、参照波長λｒ（図６１参照）を含むように設定されている。第１透過波長域λ01～λ11と第２透過波長域λ02～λ12とは、互いに異なり、且つ、第２透過波長域λ02～λ12が第１透過波長域λ01～λ11よりも長波長側である。第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２は、第１光学系３ａと第２光学系３ｂとに、第１透過波長域λ01～λ11と第２透過波長域λ02～λ12との両方よりも長波長側において第１光学系３ａと第２光学系３ｂとに共通の補償用の所定波長域λｃ～λｄ（図６１参照）を設定してある。第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２は、第１光学系３ａの所定波長域λｃ～λｄにおける第１平均透過率が、第２光学系３ｂの所定波長域λｃ～λｄにおける第２平均透過率よりも大きい。第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０の放射パワーの変化による、第１透過波長域λ01～λ11の赤外線に基づく第１受光素子２２1の第１出力信号成分と第２透過波長域λ02～λ12の赤外線に基づく第２受光素子２２2の第２出力信号成分との比の変化を補償するように、第１平均透過率及び第２平均透過率それぞれが設定されている。よって、第４変形例の赤外線式ガスセンサ１０２は、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。
　赤外線式ガスセンサ１０２（以下、「ガスセンサ１０２」ともいう。）において、駆動回路５は、赤外線放射素子１０を一定の電圧もしくは一定の電流でパルス駆動するように構成されているのが好ましい。第１光学系３ａの第１平均透過率と第２光学系３ｂの第２平均透過率とは、下記の式（３７）の条件を満たすように設定されているのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
　ここで、Ｑｇ１は、赤外線放射素子１０の初期状態において、第１光学系３ａの第１透過波長域λ01～λ11を通過して第１受光素子２２1に入射する赤外線エネルギである。以下では、λ01＝λｇ－Δλｇ、λ11＝λｇ＋Δλｇとする。Ｑｒ１は、赤外線放射素子１０の初期状態において、第２光学系３ｂの第２透過波長域λ02～λ12を通過して第２受光素子２２2に入射する赤外線エネルギである。以下では、λ02＝λｒ－Δλｒ、λ12＝λｒ＋Δλｒとする。Ｑｇ２は、赤外線放射素子１０の経時変化後の第１光学系３ａの第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇを通過して第１受光素子２２1に入射する赤外線エネルギである。Ｑｒ２は、赤外線放射素子１０の経時変化後の第２光学系３ｂの第２透過波長域λｒ－Δλｒ～λｒ＋Δλｒを通過して第２受光素子２２2に入射する赤外線エネルギである。
　式（３７）は、赤外線放射素子１０の抵抗値が±１０％変化した場合の、第４変形例のガスセンサ１０２の測定精度の変化が±３％以下となるように決めた条件である。これにより、第４変形例のガスセンサ１０２は、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。
　ところで、第１光学系３ａの第１平均透過率及び第２光学系３ｂの第２平均透過率は、次の考え方に基づいて設定してもよい。
　第４変形例のガスセンサ１０２は、赤外線放射素子１０の絶対温度をＴ〔Ｋ〕、とし、吸収波長をλｇ〔μｍ〕、とし、参照波長をλｒ〔μｍ〕、とし、第２変形例のガスセンサ１０２で説明したように、Ｑｇｒ、Ｑｒｓ及びＱｒｒを定義し、Ｒ２＝Ｑｇｒ／Ｑｒｓとするとき、
　下記の第１条件及び第２条件を満足するように第１平均透過率及び第２平均透過率が設定されているのが好ましい。
第１条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
第２条件：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
ここで、ｘは、係数である。
　これにより、第４変形例のガスセンサ１０２は、測定精度の経時安定性を向上させることが可能となる。
　第１条件及び第２条件は、本願発明者らが、第４変形例のガスセンサ１０２の特性について種々の解析を行い、それらの結果に基づいて導きだした条件である。種々の解析を行った際の前提条件は、下記の通りである。
　赤外線放射素子１０の放射温度は、赤外線放射素子１０の放射エネルギ分布がプランクの放射則に従うこと、第１光学系３ａ及び第２光学系３ｂそれぞれの透過率に基いて、６００～２５００Ｋ程度を想定した。第１透過波長域λｇ－Δλｇ～λｇ＋Δλｇは、赤外線式ガスセンサで実用的な３～６μｍ程度の範囲内で設定した。所定波長域λｃ～λｄは、水蒸気による赤外線の吸収の影響が少ない１０～２５μｍとした。また、赤外線放射素子１０の経年変化による赤外線放射素子１０の抵抗値の許容変化割合を±３％と想定した。また、赤外線放射素子１０は、一定の電圧もしくは一定の電流でパルス駆動されると想定した。
　以下では、第５変形例の赤外線式ガスセンサ１０５について、図６２～６９に基づいて説明する。なお、赤外線式ガスセンサ１０５において赤外線式ガスセンサ１００と同様の構成要素については、赤外線式ガスセンサ１００と同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　赤外線式ガスセンサ１０５は、熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子１０と、赤外線検出素子２０ａ（図１参照）と、を備える。これにより、赤外線式ガスセンサ１０５は、高感度化を図ることが可能となる。
　赤外線式ガスセンサ１０５は、光学系３と、駆動回路５と、制御部５１と、信号処理部４と、を備える。光学系３は、赤外線放射素子１０と赤外線検出素子２０ａとの間に配置されている。光学系３は、検知対象のガスによる赤外線の吸収波長λｇ（図６３参照）を含む第１透過波長域λａ～λｂ（図６３参照）と、第１透過波長域λａ～λｂよりも長波長側に設定された第２透過波長域λｃ～λｄ（図６３参照）と、のそれぞれで赤外線の透過率が設定されている。光学系３は、第２透過波長域λｃ～λｄの平均透過率が第１透過波長域λａ～λｂの透過率よりも小さい。駆動回路５は、赤外線放射素子１０をパルス駆動するように構成されている。制御部５１は、赤外線放射素子１０の放射エネルギ分布のピーク波長を互いに異ならせる第１駆動条件と第２駆動条件とのそれぞれで駆動回路５が赤外線放射素子１０をパルス駆動するように駆動回路５を時系列で制御する。信号処理部４は、第１駆動条件のときの赤外線検出素子２０ａの第１出力信号と第２駆動条件のときの赤外線検出素子２０ａの第２出力信号との比を利用して検知対象のガスの濃度を推定するように構成されている。よって、赤外線式ガスセンサ１０５は、赤外線放射素子１０の特性の経時変化等があっても、第１出力信号と第２出力信号とが同じ比率で変化するので、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。また、赤外線式ガスセンサ１０５は、光軸の異なる複数の光学系を備えている場合に比べて、部品点数の削減による低コスト化を図ることも可能となる。なお、制御部５１は、プランクの放射則に基づいて赤外線放射素子１０の温度を、第１駆動条件と第２駆動条件のときとで異ならせることで、赤外線放射素子１０の放射エネルギ分布のピーク波長を互いに異ならせる。
　また、赤外線式ガスセンサ１０５は、赤外線放射素子１０をパッケージ１９（以下、「第１パッケージ１９」ともいう。）に収納した赤外光源１と、赤外線検出素子２０ａをパッケージ２９（以下、「第２パッケージ２９」ともいう。）に収納した赤外線検出器２ｅと、を備える。赤外線検出器２ｅは、赤外線検出素子２０ａにおける赤外光源１側に配置され第１透過波長域λａ～λｂ及び第２透過波長域λｃ～λｄそれぞれの赤外線の透過率を調整する光学フィルタ３０を備える。第１パッケージ１９は、赤外線放射素子１０から放射された赤外線を透過する窓材１９ｗ（以下、「第１窓材１９ｗ」ともいう。）を備える。第２パッケージ２９は、赤外線放射素子１０から放射された赤外線を透過する窓材２９ｗ（以下、「第２窓材２９ｗ」ともいう。）を備える。光学系３は、第１窓材１９ｗと、第２窓材２９ｗと、光学フィルタ３０と、を含むのが好ましい。これにより、赤外線式ガスセンサ１０５は、赤外線放射素子１０の経時劣化を抑制することが可能となり、また、赤外光源１の第１窓材１９ｗの汚れや、赤外線検出器２ｅの第２窓材２９ｗの汚れ等があっても、第１出力信号と第２出力信号とが同じ比率で変化するので、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。
　赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との組を１つだけ備えている。要するに、赤外線検出素子２０ａは、１つのチャネルのみの赤外線検出素子である。
　また、赤外線式ガスセンサ１０５は、赤外光源１と赤外線検出器２ｅとの間に配置され検知対象のガスの出入りが可能な試料セル６を備えるのが好ましい。試料セル６は、筒状の形状である。赤外線式ガスセンサ１０５は、試料セル６の内面が、赤外線放射素子１０から放射された赤外線を反射する反射面６６を構成するのが好ましい。光学系３は、反射面６６を更に含む。この場合、赤外線式ガスセンサ１０５は、試料セル６の変形による光軸の経時変化等があっても、第１出力信号と第２出力信号とが同じ比率で変化するので、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。なお、図６２中の矢印付きの線は、赤外線放射素子１０から放射された赤外線の進行経路を模式的に示したものである。
　試料セル６は、検知対象のガスを含む気体もしくは検知対象のガスが導入されるセルである。試料セル６は、赤外線放射素子１０と赤外線検出素子２０ａとの間に配置されるものであり、赤外光源１と赤外線検出器２ｅとの間に配置されるのが好ましい。赤外線式ガスセンサ１０５は、ガスの種類によって赤外線の吸収波長λｇが異なることを利用してガスを検知する。吸収波長λｇは、例えば、ＣＨ4が３．３μｍ、ＣＯ2が４．３μｍ、ＣＯが４．７μｍ、ＮＯが５．３μｍそれぞれの付近に存在する。
　赤外線式ガスセンサ１０５（以下、「ガスセンサ１０５」ともいう。）の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
　赤外線放射素子１０は、熱放射により赤外線を放射するように構成されているから、赤外発光ダイオードに比べて広い波長域の赤外線を放射することができる。赤外線放射素子１０は、第１透過波長域λａ～λｂと第２透過波長域λｃ～λｄとを含む広帯域の赤外線を放射することができる。
　赤外光源１としては、例えば、赤外線放射素子１０と、赤外線放射素子１０を収納したパッケージ１９と、を備えたものを用いることができる。
　パッケージ１９は、赤外線放射素子１０が実装される台座１９ａと、赤外線放射素子１０を覆うように台座１９ａに固着されるキャップ１９ｂと、を備える。パッケージ１９は、キャップ１９ｂにおける赤外線放射素子１０の前方に形成された窓孔１９ｒと、窓孔１９ｒを塞ぐように配置され、赤外線を透過可能な窓材１９ｗと、を備える。
　パッケージ１９は、赤外線放射素子１０への給電用の端子として、２本のリードピン１９ｄを備えている。赤外線放射素子１０の端子部１６とリードピン１９ｄとは、金属細線（図示せず）を介して電気的に接続されている。
　窓材１９ｗは、赤外線を透過する機能を有する。窓材１９ｗは、平板状のシリコン基板により構成してある。窓材１９ｗは、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板等でもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。また、窓材１９ｗとしては、レンズを採用することもできる。
　試料セル６は、筒状に形成されている。試料セル６は、その内部空間と外部とを連通させる複数の通気孔６９が、試料セル６の軸方向に直交する方向に貫通して形成されているのが好ましい。試料セル６は、通気孔６９を通して外部からの気体が導入されたり、内部空間の気体が導出されたりする。
　ガスセンサ１０５は、試料セル６の軸方向の一端部側に赤外光源１が配置され、試料セル６の軸方向の他端部側に赤外線検出器２ｅが配置されている。ガスセンサ１０５は、通気孔６９を通って試料セル６の内部空間に、例えば、外部からの検知対象のガス、あるいは検知対象のガスを含む気体が導入される。ガスセンサ１０５は、試料セル６の内部空間にある検知対象のガスの濃度が増加すると、赤外線検出器２ｅへ入射する赤外線の光量が低下し、試料セル６の内部空間にある検知対象のガスの濃度が低下すると、赤外線検出器２ｅへ入射する赤外線の光量が増加する。
　試料セル６は、この試料セル６の中心軸を含む平面で分割された対になる半割体６４、６５（図６５～６７参照）を結合することにより形成されている。半割体６４と半割体６５とは、例えば、嵌め合い、超音波溶着、接着等から選択される技術により結合することができる。
　試料セル６は、筒状であり、その内面が、赤外光源１から放射された赤外線を反射する反射面６６（図６５、６７参照）を構成するのが好ましい。
　ガスセンサ１０５は、赤外光源１を保持する保持部材７０（図６５～６７参照）を備え、この保持部材７０が試料セル６に取り付けられている。また、ガスセンサ１０５は、赤外線検出器２ｅを保持する保持部材８０を備え、この保持部材８０が試料セル６に取り付けられている。
　保持部材７０は、キャップ部７１と、押さえ板７２と、を備えている。キャップ部７１は、円盤状であって、試料セル６側の端面に、試料セル６の一端部が挿入される凹部７１ａ（図６７参照）が設けられ、凹部７１ａの底部の中央に、赤外光源１が挿入される貫通孔７１ｂが形成されている。押さえ板７２は、キャップ部７１に対して赤外光源１を押さえるためのものである。
　保持部材７０は、押さえ板７２の孔７２ｂ及びキャップ部７１の孔７１ｄに通された複数のねじ（図示せず）が、試料セル６の一端部のめねじ部６４ｄ、６５ｄにねじ込まれることによって、試料セル６に取り付けられている。
　保持部材８０は、キャップ部８１と、押さえ板８２と、を備えている。キャップ部８１は、円盤状であって、試料セル６側の端面に、試料セル６の他端部が挿入される凹部８１ａが設けられ、凹部８１ａの底部の中央に、赤外線検出器２ｅが挿入される貫通孔８１ｂが形成されている。押さえ板８２は、キャップ部８１に対して赤外線検出器２ｅを押さえるためのものである。
　保持部材８０は、押さえ板８２の孔８２ｂ及びキャップ部８１の孔８１ｃに通されたねじ（図示せず）が、試料セル６の他端部のめねじ部（図示せず）にねじ込まれることによって、試料セル６に取り付けられている。
　試料セル６の反射面６６は、試料セル６の中心軸上に規定した長軸を回転軸とする回転楕円体の長軸方向の両端部それぞれを長軸に直交する２つの平面によりカットした形状としてある。よって、試料セル６は、回転楕円体（長楕円体）の一部に対応する内部空間が形成されている。
　ガスセンサ１０５は、赤外光源１を、試料セル６の中心軸上において、上記回転楕円体の一方の焦点に配置し、赤外線検出器２ｅを、試料セル６の中心軸上において、上記回転楕円体の他方の焦点よりも赤外光源１に近い側に配置するのが好ましい。
　なお、ガスセンサ１０５は、赤外光源１と赤外線検出器２ｅとの間に配置される部材（試料セル６等）の形状や数、配置等を特に限定するものではない。
　光学系３は、赤外線放射素子１０から放射された赤外線が赤外線検出素子２０ａに入射するまでの伝搬経路に関与するものである。
　光学系３は、例えば、図６８に示すような光学フィルタ３０を備えるのが好ましい。ガスセンサ１０５における光学系３は、光学フィルタ３０の他に、赤外光源１の窓孔１９ｒと、赤外光源１の窓材１９ｗと、試料セル６の反射面６６と、赤外線検出器２ｅの窓孔２９ｃと、赤外線検出器２ｅの窓材２９ｗと、を含む。
　光学フィルタ３０は、例えば、第１基板３１ｓと、第１フィルタ部３１ａと、第２フィルタ部３１ｂと、を備えた構成とすることができる。第１基板３１ｓは、赤外線を透過可能なものである。第１基板３１ｓとしては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、サファイア基板、酸化マグネシウム基板等を採用することができる。
　第１フィルタ部３１ａは、光学系３の第１透過波長域λａ～λｂを規定するようにフィルタ特性を設計してある。第２フィルタ部３１ｂは、光学フィルタ３０の第２透過波長域λｃ～λｄにおける赤外線の透過率を、第１フィルタ部３１ａだけの場合よりも小さくするように設計してある。第２フィルタ部３１ｂは、第２透過波長域λｃ～λｄの赤外線を吸収する機能と反射する機能とを組み合わせることで赤外線の遮断率を調整しているフィルタである。
　第１フィルタ部３１ａは、例えば、λ0／４多層膜３４と、波長選択層３５と、λ0／４多層膜３６と、で構成されるバンドパスフィルタとすることができる。光学フィルタ３０は、例えば、赤外線式ガスセンサ１００の第１光学フィルタ３１と同じ構成なので、詳細な説明を省略する。
　光学フィルタ３０は、第１フィルタ部３１ａの中心波長を、検知対象のガスの吸収波長λｇに設定するのが好ましい。ガスセンサ１０５は、検知対象のガスが例えば二酸化炭素の場合、吸収波長λｇを４．３μｍに設定するのが好ましい。
　第２透過波長域λｃ～λｄは、赤外線放射素子１０の放射スペクトルと、光学系３の光学フィルタ３０の設計上の分光透過特性等に起因して赤外線の漏れを生じさせる波長領域と、に基づいて適宜設定するのが好ましい。所定波長域λｃ～λｄは、例えば、１０μｍ～２５μｍの範囲とすることができる。
　光学系３は、第２透過波長域λｃ～λｄにおける平均透過率が、第１透過波長域λａ～λｂにおける透過率よりも小さい。
　平均透過率とは、光学系３の第２透過波長域λｃ～λｄにおける透過率の平均値である。平均透過率は、Ｓ２／Ｓ１の計算式により求めた値である。Ｓ１は、赤外線波長域のうち第２透過波長域λｃ～λｄの最短波長λｃから最長波長λｄの間における、透過率が１００％となる仮想透過スペクトルを積分した面積である。要するに、Ｓ１は、仮想透過スペクトルと当該仮想透過スペクトルの横軸（波長軸）とで囲まれた領域の面積である。例えば、最短波長λｃを１０μｍ、最長波長λｄを２５μｍとした場合には、Ｓ１＝１００×（２５－１０）となる。Ｓ２は、分光器等により実測した、光学系３の透過スペクトルを積分した面積である。要するに、Ｓ２は、実測した透過スペクトルと当該透過スペクトルの横軸（波長軸）とで囲まれた領域の面積である。
　平均透過率は、例えば、光学フィルタ３０の第２フィルタ部３１ｂにおける２種類の薄膜３１ｂａ、３１ｂｂの積層数、光学膜厚、材料の組み合わせ等を変更することにより変えることが可能である。
　赤外線検出素子２０ａは、実施形態１の赤外線検出素子２０ａと同じなので、説明を省略する。
　赤外線検出器２ｅでは、パッケージ２９のうち窓材２９ｗの垂直投影領域外に第２焦電素子２３が位置するように、窓材２９ｗの配置を規定してある。これにより、赤外線検出器２ｅは、パッケージ２９のうち窓材２９ｗを保持している遮光性のキャップ２９ｂの一部を、検出対象の赤外線が第２焦電素子２３に入射しないようにするための遮光部として兼用することができる。遮光部は、これに限らず、例えば、赤外線カットフィルタにより構成してもよいし、金属製の遮光板等により構成してもよい。
　赤外線検出素子２０ａは、検出対象の赤外線が入射することによる第１焦電素子２２の温度変化や、赤外線のクロストークによる第２焦電素子２３の温度変化に比べて、環境温度の変化に伴う第１焦電素子２２や第２焦電素子２３の温度変化が非常に緩やかである。環境温度は、赤外線検出素子２０ａの周囲の温度を意味し、パッケージ２９の周囲の温度を意味する。パッケージ２９の周囲の温度は、外気の温度である。
　赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２への検出対象の赤外線の入射に対して、基本的に第１焦電素子２２のみが暖められるので、熱容量が小さく、熱時定数が小さい。また、赤外線検出素子２０ａは、環境温度の上昇により、赤外線検出素子２０ａ全体が暖められるので、熱容量が大きく、熱時定数が大きい。特に、赤外線検出素子２０ａは、環境温度の上昇により、パッケージ２９及び赤外線検出素子２０ａが暖められるので、更に熱容量が大きくなり、熱時定数が大きくなる。
　熱容量に関しては、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱容量をＨ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱容量をＨ２とすると、Ｈ１＞Ｈ２となる。これは、熱容量Ｈ１が、緩やかな温度変化で第１焦電素子２２の周辺部も含めて暖めるのに必要な熱容量であることによる。
　また、熱コンダクタンスに関しては、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱コンダクタンスをＧ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱コンダクタンスをＧ２とすると、Ｇ２＞Ｇ１となる。これは、熱コンダクタンスＧ２が、パッケージ２９の表面に対する第１焦電素子２２の熱コンダクタンスとなり、非常に小さな値となるからである。
　また、熱時定数に関しては、熱時定数＝〔熱容量〕／〔熱コンダクタンス〕であるため、環境温度の変化に対する第１焦電素子２２の熱時定数をτ１、検出対象の赤外線の入射に対する第１焦電素子２２の熱時定数をτ２とすると、τ１＞τ２となる。
　赤外線検出素子２０ａは、図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示すように、第１焦電素子２２の周辺部のみにスリット２６が形成されていることにより、検出対象の赤外線の入射による第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との熱時定数の差に基づく感度差を生じさせることが可能となる。よって、赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３とを逆並列に接続し、第１焦電素子２２、第２焦電素子２３をそれぞれ、受光用、温度補償用の焦電素子として使用することで、赤外線のクロストークによる影響を軽減することが可能となる。これにより、赤外線検出素子２０ａは、高感度化を図ることが可能となる。
　焦電体基板２１は、スリット２６が、少なくとも、第１焦電素子２２の第２焦電素子２３側に形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、第２焦電素子２３に比べて第１焦電素子２２の感度を、低周波域で高めることが可能となるだけでなく、熱のクロストークを抑制することが可能となり、第１焦電素子２２の感度の更なる向上を図ることが可能となる。熱のクロストークとは、第１焦電素子２２と第２焦電素子２３との間で焦電体基板２１を介して熱が伝達することを意味する。
　赤外線検出素子２０ａは、スリット２６が、第１焦電素子２２の外周に沿って形成されていればよく、スリット２６の数を特に限定するものではない。赤外線検出素子２０ａは、第１焦電素子２２の周辺部において、複数のスリット２６を、第１焦電素子２２の外周に沿った方向において離して形成することにより、機械的強度を向上させることが可能となる。複数のスリット２６は、第１焦電素子２２の外周に沿った方向において等間隔で形成されているのが好ましい。
　赤外線検出素子２０ａでは、第１表面電極２２ａの外周縁がスリット２６の第１表面電極２２ａ側の開孔縁から離れた構成としてもよい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、高感度化を図りながらも、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となる。
　また、赤外線検出素子２０ａは、第１裏面電極２２ｂの外周縁がスリット２６の第１裏面電極２２ｂ側の開孔縁から離れているのが好ましい。これにより、赤外線検出素子２０ａは、第１表面電極２２ａと第１裏面電極２２ｂとの短絡をより確実に抑制することが可能となり、電気的安定性の低下を抑制することが可能となる。
　赤外線検出器２ｅのパッケージ２９は、台座２９ａと、台座２９ａに固着されるキャップ２９ｂと、を備える。パッケージ２９は、キャップ２９ｂにおける赤外線検出素子２０ａの前方に窓孔２９ｃが形成されている。赤外線検出器２ｅは、パッケージ２９が、キャップ２９ｂにおける天板部２９ｂａに形成された窓孔２９ｃと、窓孔２９ｃを塞ぐように配置され、赤外線を透過可能な窓材２９ｗと、を備える。窓材２９ｗは、平板状のシリコン基板により構成してある。窓材２９ｗは、窓孔２９ｃの開口サイズよりもやや大きな矩形板状に形成されている。窓材２９ｗは、導電性材料（例えば、半田、導電性接着剤等）によりキャップ２９ｂに固着されているのが好ましい。これにより、赤外線検出器２ｅは、窓材２９ｗをキャップ２９ｂと略同電位とすることが可能となり、外来の電磁ノイズの影響を受けにくくなるという利点がある。窓材２９ｗは、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板等でもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。
　赤外線検出器２ｅは、光学フィルタ３０がパッケージ２９内に収納され、パッケージ２９の外側の外気に曝されないようになっている。これにより、赤外線検出器２ｅは、光学フィルタ３０が外気に曝されるのを抑制することが可能となる。よって、赤外線検出器２ｅは、光学フィルタ３０のフィルタ特性の経時変化を抑制することが可能となる。
　信号処理部４は、赤外線検出素子２０ａの出力信号を信号処理するＩＣ素子４０を備えている。ＩＣ素子４０は、赤外線検出器２ｅのパッケージ２９内に収納されているのが好ましい。この場合、赤外線検出器２ｅは、例えば、赤外線検出素子２０ａとＩＣ素子４０とが実装された基板４３が、パッケージ２９内に収納されているのが好ましい。
　赤外線検出器２ｅは、基板４３の第１面１４３側に赤外線検出素子２０ａが配置され、基板４３の第２面１４４側にＩＣ素子４０が配置されているのが好ましい。
　ＩＣ素子４０は、ベアチップであり、基板４３の第２面１４４に設けた凹部４３ｙの内底面に、ダイボンド材により固定されている。ダイボンド材としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
　台座２９ａには、３本のリードピン２９ｄが、この台座２９ａの厚さ方向に貫通して設けられる。３本のリードピン２９ｄは、１本のリードピン２９ｄが、ＩＣ素子４０のグラウンド端子として利用され、他の１本のリードピン２９ｄが、ＩＣ素子４０へ動作電圧を与えるための電源端子として利用され、残りの１本のリードピン２９ｄが、ＩＣ素子４０の出力信号を取り出すための端子に利用される。
　ＩＣ素子４０は、例えば、電流電圧変換回路と、増幅回路と、を備えた構成とすることができる。電流電圧変換回路は、赤外線検出素子２０ａの出力信号である電流信号を電流－電圧変換して出力する回路である。増幅回路は、電流電圧変換回路で電流－電圧変換された出力信号を増幅して出力する回路である。
　信号処理部４は、ＩＣ素子４０にて増幅された出力信号に基づく出力を発生する信号処理回路４５を備えている。信号処理回路４５は、第１駆動条件のときの赤外線検出素子２０ａの第１出力信号と第２駆動条件のときの赤外線検出素子２０ａの第２出力信号との比を利用して検知対象のガスの濃度を推定し、この濃度に相当する出力を発生する。
　信号処理回路４５は、Ａ／Ｄ変換回路４５ａと、濃度推定部４５ｄと、を備えた構成とすることができる。Ａ／Ｄ変換回路４５ａは、ＩＣ素子４０の出力信号をアナログ－ディジタル変換して出力する。
　なお、信号処理部４は、この信号処理部４の全部を赤外線検出器２ｅのパッケージ２９内に設けてもよい。また、信号処理部４は、電流電圧変換回路と増幅回路と信号処理回路４５とを集積化して１チップのＩＣ素子とし、パッケージ２９内に設けてもよい。また、信号処理部４は、複数のディスクリート部品を適宜接続して構成してもよい。また、信号処理部４は、この信号処理部４の全部を赤外線検出器２ｅとは別に設けてもよい。
　ガスセンサ１０５は、濃度推定部４５ｄで推定した濃度を表示させる表示部８を備えていてもよい。表示部８は、例えば、液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置や、発光ダイオードを用いた表示装置等により構成することができる。
　ところで、ガスセンサ１０５は、駆動回路５から赤外線放射素子１０の赤外線放射層１３へ与える入力電力を調整することにより、赤外線放射層１３に発生するジュール熱を変化させることができ、赤外線放射層１３の温度を変化させることができる。よって、ガスセンサ１０５では、赤外線放射層１３の温度を変化させることで赤外線放射層１３の放射エネルギ分布のピーク波長を変化させることができる。
　駆動回路５は、赤外線放射素子１０に所定パルス幅の電圧（以下、「パルス電圧」ともいう。）を印加することにより、赤外線放射素子１０をパルス駆動する。駆動回路５は、制御部５１からの制御信号を昇圧してパルス電圧を生成するように構成されている。駆動回路５は、制御信号として与えられる入力電圧を昇圧する昇圧機能を有している。制御信号は、所定パルス幅を指示する信号である。赤外線放射素子１０は、パルス電圧が印加されている期間が通電期間となり、パルス電圧が印加されていない期間が非通電期間となる。
　駆動回路５は、例えば、パルス電圧を駆動電圧として赤外線放射素子１０をパルス駆動する場合、赤外線放射素子１０に対して、駆動電圧を間欠的に印加する。
　駆動回路５は、赤外線放射素子１０を第１駆動条件、第２駆動条件それぞれで駆動するように構成されている。第１駆動条件は、例えば、赤外線放射素子１０が第１温度で発熱して赤外線を放射するように設定することができる。第２駆動条件は、例えば、赤外線放射素子１０が第２温度で発熱して赤外線を放射するように設定することができる。第１温度と第２温度とは、互いに異なる温度である。ガスセンサ１０５では、第２温度を、第１温度よりも低い温度に設定してある。ガスセンサ１０５では、第１温度を７００Ｋに設定し、第２温度を５００Ｋに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではい。
　駆動回路５は、第１駆動条件における駆動電圧を、第１パルス電圧ＰＶ１（図６４参照）とし、第２駆動条件における駆動電圧を、第２パルス電圧ＰＶ２（図６４参照）としてある。第１パルス電圧ＰＶ１は、最大値がＶ１で、所定パルス幅がＷ１のパルス電圧である。第２パルス電圧ＰＶ２は、最大値がＶ２で、所定パルス幅がＷ２のパルス電圧としてある。
　図６３では、駆動回路５が第１駆動条件で赤外線放射素子１０をパルス駆動したときの赤外線放射素子１０の放射スペクトルＳＬ１を破線で示してある。また、図６３では、駆動回路５が第２駆動条件で赤外線放射素子１０をパルス駆動したときの赤外線放射素子１０の放射スペクトルＳＬ２を破線で示してある。また、図６３には、光学系３の透過スペクトル（透過率の波長依存性）を実線で示してある。図６３から、赤外線放射素子１０の放射エネルギ分布が変化した場合、第１透過波長域λａ～λｂの赤外線に基づく赤外線検出素子２０ａの出力信号が変化することが分かる。
　ＩＣ素子４０の出力信号としては、駆動回路５が第１駆動条件で赤外線放射素子１０をパルス駆動したときのＩＣ素子４０の出力信号（以下、「第１出力信号」ともいう。）と、駆動回路５が第２駆動条件で赤外線放射素子１０をパルス駆動したときのＩＣ素子４０の出力信号（以下、「第２出力信号」ともいう。）と、がある。ＩＣ素子４０の出力信号は、赤外線検出素子２０ａの出力信号を電流－電圧変換して増幅した信号である。
　図６４は、駆動回路５から赤外線放射素子１０に印加する駆動電圧の波形と、ＩＣ素子４０の出力信号との関係を模式的に示している。図６４では、赤外線放射素子１０が第１パルス電圧ＰＶ１でパルス駆動されたときの第１パルス電圧ＰＶ１とＩＣ素子４０の第１出力信号と、の関係を模式的に示してある。また、図６４では、赤外線放射素子１０が第２パルス電圧ＰＶ２で駆動されたときの第２パルス電圧ＰＶ２とＩＣ素子４０の第２出力信号と、の関係を模式的に示してある。
　ガスセンサ１０５は、ＩＣ素子４０の増幅回路が可変増幅回路であり、検知対象のガスの濃度が０ｐｐｍの状態での第１出力信号と第２出力信号との差を小さくするように、駆動回路５の第１駆動条件のときと第２駆動条件のときとで可変増幅回路の増幅率を変化させる。制御部５１は、駆動回路５に赤外線放射素子１０を第１駆動条件で駆動させるときの可変増幅回路の増幅率を第１増幅率とし、駆動回路５に赤外線放射素子１０を第２駆動条件で駆動させるときの可変増幅回路の増幅率を第２増幅率とする。第２増幅率は、第１増幅率よりも大きな値である。第２増幅率は、第１増幅率の４倍の値に設定してあるが、これに限らない。
　ガスセンサ１０５は、赤外線放射素子１０が第１駆動条件でパルス駆動されたときの第１増幅率と、赤外線放射素子１０が第２駆動条件でパルス駆動されたときの第２増幅率と、が制御部５１によって制御される。これにより、ガスセンサ１０５は、Ａ／Ｄ変換回路４５ａの入力値の分解能が低下するのを抑制することが可能となる。
　濃度推定部４５ｄは、Ａ／Ｄ変換回路４５ａにてそれぞれディジタル化された第１出力信号と第２出力信号との比に基づいて検知対象のガスの濃度を推定するように構成されている。信号処理回路４５のＡ／Ｄ変換回路４５ａ及び濃度推定部４５ｄそれぞれの動作タイミングは、制御部５１によって制御されるのが好ましい。この場合、ガスセンサ１０５は、例えば、制御部５１と信号処理回路４５とが、１つのマイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されているのが好ましい。
　ガスセンサ１０５は、第１パルス電圧ＰＶ１のパルス幅Ｗ１、第２パルス電圧ＰＶ２のパルス幅Ｗ２それぞれを、赤外線検出素子２０ａが受光した赤外線量の時間変化に応じて赤外線検出素子２０ａが電流を出力する応答時間に比べて短い時間に設定してある。赤外線放射素子１０は、駆動電圧が印加されている期間のみ通電され、駆動電圧が印加されていない期間には通電が停止されている。
　赤外線放射素子１０及び赤外光源１は、赤外線放射素子１０の開口部１１ａ内に存在する気体が気体層を構成している。気体層を構成する気体としては、不活性ガスが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、Ｎ2ガス、Ａｒガス等を採用することができる。赤外線放射素子１０及び赤外光源１は、気体層を備えていることにより、通電期間に赤外線放射層１３を効率的に昇温させることが可能であり、所定パルス幅の短縮化を図りながらも所望の赤外線量を確保することが可能となる。また、赤外線放射素子１０及び赤外光源１は、気体層を備えていることにより、非通電期間においても、通電期間よりも長い期間にわたって赤外線を放射させることが可能となる。ガスセンサ１０５は、所定パルス幅の短縮化により、低消費電力化を図ることが可能となる。
　赤外線放射層１３は、通電が開始されると時間が経過するにつれて、温度が上昇する。赤外線放射層１３は、温度が上昇するにつれて、赤外線量が曲線的に増加する。赤外線放射層１３は、通電がオフされると、温度が下降する。赤外線放射層１３は、温度が下降するにつれて、赤外線量が緩やかに減少する。赤外線放射素子１０の非通電期間において赤外線放射層１３が放射する赤外線量の時間変化の周波数成分は、気体層を有する赤外光源１の構造的な熱時定数によって決定される。赤外線放射素子１０の非通電期間は、赤外線放射素子１０の通電期間に比べて十分に長い時間に時間に設定してある。例えば、ガスセンサ１０５は、例えば、通電期間を５ｍｓ～３０ｍｓ程度の範囲内で設定し、非通電期間を５ｓ～３０ｓ程度の範囲内で設定することができる。なお、赤外線放射素子１０の非通電期間における赤外線量の時間変化の周波数成分は、通電期間における赤外線量の時間変化の周波数成分に比べて、低周波数となる。ガスセンサ１０５は、非通電期間においても、通電期間よりも長い期間にわたって赤外線を放射させることが可能なので、非通電期間に低周波数で減少する赤外線を利用した低周波応答が可能となる。
　ガスセンサ１０５において、第１駆動条件は、第２駆動条件よりもピーク波長が短波長となる駆動条件である。信号処理部４の濃度推定部４５ｄは、下記の式（３８）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定するのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
　式（３８）において、Ｃｏｎ１は、検知対象のガスの濃度〔ｐｐｍ〕である。Ｒ１は、第１出力信号を第２出力信号で除した値Ｒについて、検知対象のガスの濃度が０ｐｐｍのときの値を１として正規化した値である。Ａ１、Ｂ１及びＣ１は、それぞれ係数である。係数Ａ１、Ｂ１及びＣ１の一例を下記表１に示す。表１は、検知対象のガスをＣＯ2、第１温度を７００Ｋ、第２温度を５００Ｋとした場合の係数Ａ１、Ｂ１及びＣ１の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ガスセンサ１０５は、式（３８）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定する濃度推定部４５ｄを備えていることにより、測定精度の長期安定性を向上させることが可能となる。
　ガスセンサ１０５は、ＩＣ素子４０の第１出力信号をＳｇ１、第２出力信号をＳｇ２について、ランベルト・ベールの法則により、検知対象のガスの吸光係数をα、ガスの濃度をＣ、赤外線の光路長をＬとすると、下記の式（３９）、式（４０）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
　式（３９）では、赤外線放射素子１０が第１温度となる第１駆動条件でパルス駆動されたときの赤外線検出素子２０ａの受光パワーのうち、第１透過波長域λａ～λｂの赤外線の受光パワーをＰ１１とし、第２透過波長域λｃ～λｄの赤外線の受光パワーをＰ１２としてある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000042
　式（４０）では、赤外線放射素子１０が第２温度となる第２駆動条件でパルス駆動されたときの赤外線検出素子２０ａの受光パワーのうち、第１透過波長域λａ～λｂの赤外線の受光パワーをＰ２１とし、第２透過波長域の赤外線の受光パワーをＰ２２としてある。
　第１出力信号を第２出力信号で除した値Ｒは、下記の式（４１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000043
　式（４１）において、Ｓｇ１＝Ｓｇ２の場合には、第１出力信号を第２出力信号で除した値Ｒを下記の式（４２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000044
　したがって、ガスセンサ１０５では、（Ｐ１１－Ｐ２１）の変化分によって、検知対象のガスの濃度を推定することが可能となる。
　ところで、ガスセンサ１０５は、ＩＣ素子４０の増幅回路として増幅率が一定のものを採用することもできる。この場合、ガスセンサ１０５は、例えば、図７０に示すように、第１パルス電圧ＰＶ１のパルス幅Ｗ１に比べて、第２パルス電圧ＰＶ２のパルス幅Ｗ２を長くすることにより、Ａ／Ｄ変換回路４５ａの入力値の分解能が低下するのを抑制することが可能となる。
　図７０は、駆動回路５から赤外線放射素子１０に印加する駆動電圧の波形と、ＩＣ素子４０の出力信号との関係を模式的に示している。図７０では、赤外線放射素子１０が第１パルス電圧ＰＶ１でパルス駆動されたときの第１パルス電圧ＰＶ１とＩＣ素子４０の第１出力信号と、の関係を模式的に示してある。また、図７０では、赤外線放射素子１０が第２パルス電圧ＰＶ２で駆動されたときの第２パルス電圧ＰＶ２とＩＣ素子４０の第２出力信号と、の関係を模式的に示してある。
　ガスセンサ１０５は、濃度推定部４５ｄが下記の式（４３）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定するように構成されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000045
　式（４３）において、Ｃｏｎ２は、検知対象のガスの濃度である。Ｘは、第１出力信号を基準値で除した値である。Ａ２、Ｂ２及びＣ２は、それぞれ係数である。基準値は、第１出力信号を第２出力信号で除した値と、Ｃｏｎ１と、から推定した、検知対象のガスの濃度が０ｐｐｍで且つ赤外線放射素子１０が第１駆動条件でパルス駆動されたと仮定したときの赤外線検出素子２０ａの出力信号の推定値である。係数Ａ２、Ｂ２及びＣ２の一例を下記表２に示す。表２は、検知対象のガスをＣＯ2、第１温度を７００Ｋ、第２温度を５００Ｋとした場合の係数Ａ２、Ｂ２及びＣ２の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　ガスセンサ１０５は、検知対象のガスの濃度によりＰ１１の減衰する比率が大きいので、式（４３）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定する濃度推定部４５ｄを備えていることにより、測定精度のばらつきを小さくすることが可能となる。
　ガスセンサ１０５は、第１駆動条件での赤外線放射素子１０のパルス駆動と、第２駆動条件での赤外線放射素子１０のパルス駆動とを交互に行うものに限らない。例えば、ガスセンサ１０５は、赤外線放射素子１０を第１駆動条件でパルス駆動する回数に比べて第２駆動条件でパルス駆動する回数を少なくしてもよい。これにより、ガスセンサ１０５は、消費電力を、より抑制することが可能となる。この場合、ガスセンサ１０５は、基準値を推定するために、第２駆動条件でパルス駆動を行った際の第２出力信号と、この第２駆動条件でのパルス駆動の直近の、第１駆動条件でパルス駆動を行った際の第１出力信号と、Ｃｏｎ１と、を利用するようにすればよい。
　ガスセンサ１０５は、複数の第１出力信号の平均化処理を行って得た値を、第１出力信号として利用することにより、測定精度の長期安定性をより向上させることが可能となる。
　なお、ガスセンサ１０５は、赤外光源１の窓材１９ｗを、例えば、第２透過波長域λｃ～λｄの赤外線の遮断率を調整する光学フィルタ（以下、「第２光学フィルタ」という。）等により構成してもよい。第２光学フィルタは、第１透過波長域λａ～λｂの赤外線の反射率を低減する反射防止膜を第３基板にコーティングした無反射コートフィルタとすることもできる。第２光学フィルタは、例えば、吸収波長λｇの赤外線の反射率を略０％にすることが可能となり、第２透過波長域λｃ～λｄの赤外線の反射率を４０～８０％とすることが可能となる。第３基板としては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、サファイア基板などを採用することができる。ガスセンサ１０５は、赤外光源１の窓材１９ｗが第２光学フィルタにより構成されている場合、第２光学フィルタが、光学系３の一部を構成するため、第１透過波長域λａ～λｂ及び第２透過波長域λｃ～λｄの透過率の調整が容易になる。
　なお、ガスセンサ１０５において、駆動回路５は、赤外線放射素子１０を、パルス電圧で駆動する構成に限らず、パルス電流でパルス駆動するように構成してもよい。
　図７１Ａ及び図７１Ｂは、図５４Ａ及び図５４Ｂに示した赤外線放射素子１０の変形例の赤外線放射素子１０ｂを示す。なお、変形例の赤外線放射素子１０ｂについては、赤外線放射素子１０と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。また、図７１Ａでは、保護層１４の図示を省略してある。
　また、図７１Ａでは、半導体基板１１の表面１１１における開口部１１ａの、薄膜部１２の第２面１２ｄへの垂直投影領域の第１外周線１１ａａを二点鎖線で示してある。また、図７１Ａでは、半導体基板１１の裏面１１２における開口部１１ａの、薄膜部１２の第２面１２ｄへの垂直投影領域の第２外周線１１ａｂを二点鎖線で示してある。赤外線放射素子１０ｂは、開口部１１ａの開口形状が矩形状であり、第１外周線１１ａａ、第２外周線１１ａｂそれぞれが互に大きさの異なる矩形状となっている。赤外線放射素子１０ｂは、半導体基板１１の表面１１１における開口部１１ａの開口面積に比べて、半導体基板１１の裏面１１２における開口部１１ａの開口面積が大きくなっている。このため、第２外周線１１ａｂが第１外周線１１ａａよりも大きい。半導体基板１１の開口部１１ａは、薄膜部１２から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されている。
　赤外線放射層１３は、平面視形状が長方形状である。赤外線放射層１３は、一対の端子部１６、１６の並ぶ方向に長手方向が一致するように配置されている。赤外線放射層１３は、長手方向の長さが、赤外線放射層１３の長手方向に沿った方向における第１外周線１１ａａの辺の長さよりも長い。また、赤外線放射層１３は、短手方向の長さが、赤外線放射層１３の短手方向に沿った方向における第１外周線１１ａａの辺の長さよりも短い。
　変形例の赤外線放射素子１０ｂは、一対の端子部１６、１６の並ぶ方向において赤外線放射層１３の両端部１３ｂ、１３ｂそれぞれが、第１外周線１１ａａの内側と外側とに跨っている。
　また、赤外線放射素子１０ｂは、赤外線放射層１３における両端部１３ｂ、１３ｂの間の中央部１３ａが薄膜部１２の第２面１２ｄ上に直接形成されている。赤外線放射層１３の中央部１３ａは、第１外周線１１ａａの内側に位置している。また、赤外線放射素子１０ｂは、両端部１３ｂ、１３ｂと薄膜部１２との間に、第１下地層１７と、第２下地層１８と、の積層膜を介在させてある。よって、赤外線放射素子１０ｂは、第１下地層１７及び第２下地層１８も、第１外周線１１ａａの内側と外側とに跨っている。第２下地層１８は、半導体基板１１よりも融点が高く且つ導電性を有する材料により形成されているのが好ましい。第１下地層１７は、赤外線放射層１３と同じ材料により形成されているのが好ましい。赤外線放射素子１０ｂは、互いに同じ材料により形成された第１下地層１７と赤外線放射層１３の端部１３ｂとで、第２下地層１８が挟まれていることにより、第２下地層１８の内部の応力を低減させることが可能となる。第１下地層１７の厚さは、赤外線放射層１３の端部１３ｂと同じ厚さが好ましい。第１下地層１７及び第２下地層１８は、長方形状に形成されている。
　赤外線放射素子１０ｂは、例えば、半導体基板１１の材料をＳｉ、赤外線放射層１３の材料をＴａＮとした場合、第１下地層１７の材料をＴａＮ、第２下地層１８の材料をＴａとすることができる。また、赤外線放射素子１０ｂは、各配線１５及び各端子部１６の材料としてＡｌ－Ｓｉを採用することができる。
　また、赤外線放射素子１０ｂは、配線１５が、保護層１４に形成された接続孔１４ｂを通して赤外線放射層１３の端部１３ｂ上に形成され、赤外線放射層１３と電気的に接続されている。また、赤外線放射素子１０ｂは、端子部１６が、保護層１４に形成された孔１４ｃを通して薄膜部１２上に形成されている。保護層１４の孔１４ｃは、第２外周線１１ａｂよりも外側に位置している。これにより、赤外線放射素子１０ｂは、端子部１６に起因する応力が赤外線放射層１３に発生するのを抑制することが可能となる。また、赤外線放射素子１０ｂは、半導体基板１１を、端子部１６等で発生する熱を外部に放熱させるためのヒートシンクとして利用することが可能となる。なお、端子部１６は、パッド電極を構成する。
　赤外線放射素子１０ｂは、半導体基板１１の厚さを５２５μｍ、シリコン酸化膜１２ａの厚さを０．２μｍ、シリコン窒化膜１２ｂの厚さを０．２μｍ、赤外線放射層１３の厚さを０．０３μｍとしてある。また、赤外線放射素子１０ｂは、第１下地層１７の厚さを０．０３μｍ、第２下地層１８の厚さを０．０７μｍ、保護層１４の厚さを０．３μｍ、端子部１６の厚さを１．５μｍ、としてある。赤外線放射素子１０ｂの各構成要素それぞれの数値は一例であり、特に限定するものではない。
　赤外線放射素子１０ｂは、薄膜部１２がシリコン酸化膜１２ａとシリコン窒化膜１２ｂとの積層膜で構成されている。赤外線放射素子１０ｂは、シリコン酸化膜１２ａとシリコン窒化膜１２ｂとで互いの内部応力の向きが逆であり、シリコン窒化膜１２ｂが、薄膜部１２をシリコン酸化膜１２ａのみにより構成する場合に比べて赤外線放射層１３の形状を安定化させる形状安定化層として機能する。
　また、赤外光源１は、赤外線放射素子１０とパッケージ１９とを備えた構成に限らず、例えば、ハロゲンランプ等を採用することもできる。この場合は、ハロゲンランプのフィラメントが、赤外線放射素子を構成する。
　上述の実施形態１～３等において説明した各図は、模式的なものであり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際のものの寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態等に記載した材料、数値等は、好ましいものを例示しているだけであり、それに限定するものではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。

Claims (45)

  1. 　１つの焦電体基板に第１焦電素子と第２焦電素子とが並んで形成された赤外線検出素子であって、
    　前記第１焦電素子は、前記焦電体基板の表面に形成された第１表面電極と、前記焦電体基板の裏面に形成されて前記第１表面電極に対向した第１裏面電極と、前記焦電体基板において前記第１表面電極と前記第１裏面電極とで挟まれた第１部分と、を備え、
    　前記第２焦電素子は、前記焦電体基板の前記表面に形成された第２表面電極と、前記焦電体基板の前記裏面に形成されて前記第２表面電極に対向した第２裏面電極と、前記焦電体基板において前記第２表面電極と前記第２裏面電極とで挟まれた第２部分と、を備え、
    　前記焦電体基板の前記表面には、前記第１表面電極、前記第２表面電極にそれぞれ電気的に接続された第１表面配線、第２表面配線が形成され、
    　前記焦電体基板の前記裏面には、前記第１裏面電極、前記第２裏面電極にそれぞれ電気的に接続された第１裏面配線、第２裏面配線が形成され、
    　前記焦電体基板は、前記第１焦電素子を囲む周辺部に、前記第１焦電素子の外周に沿った形状のスリットが、前記第１表面配線及び前記第１裏面配線を避けて形成され、前記第２焦電素子を囲む周辺部が、前記第２部分の全周に亘って連続している、
    　ことを特徴とする赤外線検出素子。
  2. 　前記焦電体基板は、前記スリットが、少なくとも、前記第１焦電素子の前記第２焦電素子側に形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出素子。
  3. 　前記第１焦電素子と前記第２焦電素子との組を複数組、備え、
    　前記焦電体基板は、隣り合う２つの前記第１焦電素子それぞれの他方の前記第１焦電素子側に、前記スリットが形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線検出素子。
  4. 　前記第１表面電極上に、赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の赤外線検出素子。
  5. 　前記第１表面電極及び前記第２表面電極は、赤外線を反射する赤外線反射層として機能するようにそれぞれのシート抵抗が設定されている、
    　ことを特徴とする請求項４記載の赤外線検出素子。
  6. 　前記第１表面電極のシート抵抗と前記第２表面電極のシート抵抗とが同じである、
    　ことを特徴とする請求項５記載の赤外線検出素子。
  7. 　前記赤外線吸収層は、平面視において前記スリットで囲まれた領域全体を覆うように形成され、
    　前記赤外線吸収層は、樹脂中に、カーボン系微粉末、金属系微粉末、金属酸化物系微粉末の群から選択される少なくとも１種の導電性微粉末が分散された第１樹脂層からなる、
    　ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の赤外線検出素子。
  8. 　前記第１表面電極の外周縁は、前記スリットの前記第１表面電極側の開孔縁から離れている、
    　ことを特徴とする請求項７記載の赤外線検出素子。
  9. 　前記樹脂は、フェノール系樹脂である、
    　ことを特徴とする請求項７又は８記載の赤外線検出素子。
  10. 　請求項１乃至９のいずれか一項に記載の赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の前方に配置され、前記赤外線検出素子の検出対象の波長領域の赤外線を透過させる光学フィルタと、前記赤外線検出素子が実装された基板と、前記赤外線検出素子、前記光学フィルタ及び前記基板が収納されたパッケージと、を備え、
    　前記パッケージは、前記基板を支持する台座と、前記赤外線検出素子及び前記光学フィルタを覆うように前記台座に固着された金属製のキャップと、前記キャップにおける天板部に形成された窓孔と、前記窓孔を塞ぐように配置され、赤外線を透過可能な窓材と、を備える、
    　ことを特徴とする赤外線検出器。
  11. 　前記パッケージは、前記窓孔の前記赤外線検出素子への垂直投影領域内に前記第１焦電素子が位置し且つ前記垂直投影領域外に前記第２焦電素子が位置するように、前記窓孔が形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１０記載の赤外線検出器。
  12. 　前記窓材が前記キャップの内側から前記窓孔を塞ぐように配置され、
    　前記天板部における前記赤外線検出素子側の下面に形成された第２樹脂層を備え、
    　前記第２樹脂層は、前記下面のうち前記窓材が重なっていない領域の全域を覆うように形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の赤外線検出器。
  13. 　前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントを構成し、他方の組が第２検出エレメントを構成しており、
    　前記光学フィルタは、前記第１検出エレメントの前記第１焦電素子の受光面の前方に配置された第１光学フィルタと、前記第２検出エレメントの前記第１焦電素子の受光面の前方に配置された第２光学フィルタと、があり、
    　前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々は、前記焦電体基板の前記表面側に形成された第１出力端子と、前記焦電体基板の前記裏面側に形成された第２出力端子と、を備え、前記第１出力端子と前記第２出力端子とが、前記焦電体基板の厚さ方向において重ならないように配置されており、
    　前記基板は、電気絶縁性を有する絶縁性基材と、前記絶縁性基材と一体に設けられた２つの第１リード端子及び２つの第２リード端子と、を備え、
    　各前記第１リード端子と前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々の前記第１出力端子とが、導電性接着剤からなる第１接合部を介して各別に電気的に接続され、
    　各前記第２リード端子と前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々の前記第２出力端子とが、導電性接着剤からなる第２接合部を介して各別に電気的に接続され、
    　前記絶縁性基材は、少なくとも、
    　前記絶縁性基材の第１面において、前記第１リード端子と前記第２リード端子との間で前記赤外線検出素子の搭載予定領域の外側から前記絶縁性基材の厚さ方向に突出し前記赤外線検出素子を位置決めする突起が形成されている、
    　前記絶縁性基材の前記第１面において、前記赤外線検出素子の前記搭載予定領域の外側から前記絶縁性基材の厚さ方向に突出し前記赤外線検出素子を位置決めする壁が形成されており、前記壁の高さが前記赤外線検出素子の厚さよりも小さい、
    　の一方を含む、
    　ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  14. 　前記絶縁性基材は、前記第１面から前記赤外線検出素子の前記厚さ方向に沿った方向に突出し前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタを位置決めする位置決め部が形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１３記載の赤外線検出器。
  15. 　前記位置決め部は、平面視で前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとの並ぶ方向に直交する方向における前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタの位置を規定する壁部と、前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタが架設される支持部と、を備える、
    　ことを特徴とする請求項１４記載の赤外線検出器。
  16. 　前記支持部の突出寸法が前記赤外線検出素子の厚さよりも大きく、前記赤外線検出素子の前記厚さ方向において前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタと前記赤外線検出素子との間に間隙がある、
    　ことを特徴とする請求項１５記載の赤外線検出器。
  17. 　前記支持部は、前記赤外線検出素子の側面との対向面に凹部が形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１５又は１６記載の赤外線検出器。
  18. 　前記壁部は、先端面及び前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタとの対向面が開放された窪み部が形成されており、
    　前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタは、前記窪み部内の接着剤からなる接着部により前記壁部に固定されている、
    　ことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  19. 　前記第１検出エレメント及び前記第２検出エレメントの各々は、前記焦電体基板の前記裏面側に、前記第２出力端子の外周面のうち前記焦電体基板の側面に沿った一面を除いて囲む電気絶縁層を備え、
    　前記電気絶縁層は、前記焦電体基板よりも前記導電性接着剤に対する濡れ性が低い材料により形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  20. 　前記基板は、前記基板の第１面における各前記第１焦電素子及び各前記第２焦電素子の垂直投影領域に熱絶縁用の穴が設けられている、
    　ことを特徴とする請求項１０乃至１９のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  21. 　前記第１検出エレメントの第１出力信号を信号処理する第１ＩＣ素子と、前記第２検出エレメントの第２出力信号を信号処理する第２ＩＣ素子と、を備え、
    　前記基板は、第１面側に前記赤外線検出素子が配置され、第２面側に前記第１ＩＣ素子及び前記第２ＩＣ素子が配置されている、
    　ことを特徴とする請求項１３乃至２０のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  22. 　前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、組をなす受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子とが並んで形成され、
    　前記組をなす前記第１焦電素子と前記第２焦電素子とが、逆並列もしくは逆直列に接続されており、
    　前記赤外線検出素子は、前記窓孔の前記赤外線検出素子への垂直投影領域内に前記第１焦電素子が位置するように配置され、
    　前記光学フィルタは、前記窓材と前記第１焦電素子との間に配置され、
    　前記窓材と前記赤外線検出素子との間に配置されて、前記パッケージの外部から前記窓材を透過して前記パッケージ内へ入った赤外線のうち前記第２焦電素子へ向かう赤外線を遮光する遮光部材を備え、
    　前記遮光部材は、前記基板に保持されている、
    　ことを特徴とする請求項１０記載の赤外線検出器。
  23. 　前記赤外線検出素子は、前記第１焦電素子が前記焦電体基板の中央部に形成され、前記第２焦電素子が前記焦電体基板の周部に形成されており、
    　前記遮光部材は、板状に形成されており、前記遮光部材の中央部に、前記第１焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域よりも大きな開口部が形成されている、
    　ことを特徴とする請求項２２記載の赤外線検出器。
  24. 　前記遮光部材は、前記開口部の周辺部において、前記窓材側及び前記開口部側が開放された凹部が形成されており、前記第１面側から前記赤外線検出素子の一部を視認可能とする窓部が、前記遮光部材における、前記第２焦電素子の厚さ方向への垂直投影領域と、前記開口部と、前記凹部と、を避けて形成され、
    　前記光学フィルタは、前記開口部を塞ぎ、前記光学フィルタの周部が、前記凹部に載置され前記遮光部材に対して位置決めされている、
    　ことを特徴とする請求項２３記載の赤外線検出器。
  25. 　前記遮光部材は、前記キャップの内周面に接触する形状に形成されており、
    　前記キャップは、前記遮光部材によって、前記台座の厚さ方向に直交する面内での位置決めがされている、
    　ことを特徴とする請求項２３又は２４記載の赤外線検出器。
  26. 　前記遮光部材は、前記開口部の周辺部に、前記赤外線検出素子の表面側に突出した突起を備える、
    　ことを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  27. 　前記遮光部材は、樹脂板と、前記樹脂板に積層された金属箔と、を備える、
    　ことを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  28. 　前記遮光部材は、金属板である、
    　ことを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれか一項に記載の赤外線検出器。
  29. 　熱放射により赤外線を放射する赤外線放射素子と、請求項１記載の赤外線検出素子と、を備える、
    　ことを特徴とする赤外線式ガスセンサ。
  30. 　請求項１３乃至２８のいずれか一項に記載の赤外線検出器と、前記赤外線放射素子と前記赤外線検出器との間に配置された試料セルと、信号処理部と、を更に備え、
    　前記第１光学フィルタは、検知対象のガスの吸収波長の赤外線を透過するように第１透過波長域が設定され、
    　前記第２光学フィルタは、前記ガスに吸収されない参照波長の赤外線を透過し前記第１透過波長域に重複しないように第２透過波長域が設定され、
    　前記試料セルは、検知対象のガスの出入りが可能な通気孔が形成されており、
    　前記信号処理部は、前記第１検出エレメントの第１出力信号と前記第２検出エレメントの第２出力信号との差分もしくは比に基づいて前記ガスの濃度を求める、
    　ことを特徴とする請求項２９記載の赤外線式ガスセンサ。
  31. 　前記試料セルは、筒状であり、その内面が前記赤外線放射素子から放射された赤外線を反射する反射面であり、
    　前記反射面は、前記試料セルの中心軸上に規定した長軸を回転軸とする回転楕円体の長軸方向の両端部それぞれを長軸に直交する２つの平面によりカットした形状であり、
    　前記赤外線放射素子は、前記中心軸上において、前記回転楕円体の一方の焦点の近傍に配置され、前記赤外線検出器は、前記中心軸上において、前記回転楕円体の他方の焦点よりも前記赤外線放射素子に近い側に配置されている、
    　ことを特徴とする請求項３０記載の赤外線式ガスセンサ。
  32. 　前記赤外線検出器は、前記第１検出エレメントにおける前記第１焦電素子の前記第１表面電極の平面形状と前記第２検出エレメントにおける前記第１焦電素子の前記第１表面電極の平面形状とを併せた形状が、前記焦電体基板の前記表面と前記回転楕円体との交線に沿った形状である、
    　ことを特徴とする請求項３１記載の赤外線式ガスセンサ。
  33. 　第１受光素子と、第２受光素子と、第１光学系と、第２光学系と、駆動回路と、信号処理部と、を更に備え、
    　前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントを構成し、他方の組が第２検出エレメントを構成しており、
    　前記第１検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第１受光素子を構成し、
    　前記第２検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第２受光素子を構成し、
    　前記駆動回路は、前記赤外線放射素子を駆動するように構成され、
    　前記第１光学系は、前記赤外線放射素子と前記第１受光素子との間に配置され、
    　前記第２光学系は、前記赤外線放射素子と前記第２受光素子との間に配置され、
    　前記信号処理部は、前記第１受光素子の第１出力信号と前記第２受光素子の第２出力信号との比から検知対象のガスの濃度を求めるように構成され、
    　前記第１光学系の第１透過波長域は、前記検知対象のガスによる赤外線の吸収波長を含むように設定され、
    　前記第２光学系の第２透過波長域は、参照波長を含むように設定され、
    　前記第１透過波長域と前記第２透過波長域とは、互いに異なり、且つ、前記第２透過波長域が前記第１透過波長域よりも短波長側であり、
    　前記第１光学系と前記第２光学系とに、前記第１透過波長域と前記第２透過波長域との両方よりも長波長側において前記第１光学系と前記第２光学系とに共通の補償用の所定波長域を設定してあり、
    　前記第１光学系の前記所定波長域における第１平均透過率が、前記第２光学系の前記所定波長域における第２平均透過率よりも小さく、
    　前記赤外線放射素子の放射パワーの変化による、前記第１透過波長域の赤外線に基づく前記第１受光素子の第１出力信号成分と前記第２透過波長域の赤外線に基づく前記第２受光素子の第２出力信号成分との比の変化を補償するように、前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率それぞれが設定されている、
    　ことを特徴とする請求項２９記載の赤外線式ガスセンサ。
  34. 　第１受光素子と、第２受光素子と、第１光学系と、第２光学系と、駆動回路と、信号処理部と、を備え、
    　前記赤外線検出素子は、１つの前記焦電体基板に、受光用の前記第１焦電素子と温度補償用の前記第２焦電素子との組が２組、形成され、一方の組が第１検出エレメントを構成し、他方の組が第２検出エレメントを構成しており、
    　前記第１検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第１受光素子を構成し、
    　前記第２検出エレメントの前記第１焦電素子が前記第２受光素子を構成し、
    　前記駆動回路は、前記赤外線放射素子を駆動するように構成され、
    　前記第１光学系は、前記赤外線放射素子と前記第１受光素子との間に配置され、
    　前記第２光学系は、前記赤外線放射素子と前記第２受光素子との間に配置され、
    　前記信号処理部は、前記第１受光素子の第１出力信号と前記第２受光素子の第２出力信号との比から検知対象のガスの濃度を求めるように構成され、
    　前記第１光学系の第１透過波長域は、前記検知対象のガスによる赤外線の吸収波長を含むように設定され、
    　前記第２光学系の第２透過波長域は、参照波長を含むように設定され、
    　前記第１透過波長域と前記第２透過波長域とは、互いに異なり、且つ、前記第２透過波長域が前記第１透過波長域よりも長波長側であり、
    　前記第１光学系と前記第２光学系とに、前記第１透過波長域と前記第２透過波長域との両方よりも長波長側において前記第１光学系と前記第２光学系とに共通の補償用の所定波長域を設定してあり、
    　前記第１光学系の前記所定波長域における第１平均透過率が、前記第２光学系の前記所定波長域における第２平均透過率よりも大きく、
    　前記赤外線放射素子の放射パワーの変化による、前記第１透過波長域の赤外線に基づく前記第１受光素子の第１出力信号成分と前記第２透過波長域の赤外線に基づく前記第２受光素子の第２出力信号成分との比の変化を補償するように、前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率それぞれが設定されている、
    　ことを特徴とする請求項２９記載の赤外線式ガスセンサ。
  35. 　前記駆動回路は、前記赤外線放射素子を一定の電圧もしくは一定の電流でパルス駆動するように構成され、前記第１光学系の前記第１平均透過率と前記第２光学系の前記第２平均透過率とは、下記の式（１）の条件を満たすように設定されており、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000046
     　Ｑｇ１は、前記赤外線放射素子の初期状態において、前記第１光学系の前記第１透過波長域を通過して前記第１受光素子に入射する赤外線エネルギ、Ｑｒ１は、前記赤外線放射素子の初期状態において、前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過して前記第２受光素子に入射する赤外線エネルギ、Ｑｇ２は、前記赤外線放射素子の経時変化後の前記第１光学系の前記第１透過波長域を通過して前記第１受光素子に入射する赤外線エネルギ、Ｑｒ２は、前記赤外線放射素子の経時変化後の前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過して前記第２受光素子に入射する赤外線エネルギ、である、
    　ことを特徴とする請求項３３又は３４記載の赤外線式ガスセンサ。
  36. 　前記赤外線放射素子の絶対温度をＴ〔Ｋ〕、とし、
    　前記吸収波長をλｇ〔μｍ〕、とし、
    　前記参照波長をλｒ〔μｍ〕、とし、
    　前記第１受光素子の受光パワーのうち、前記第１光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｇｒ、とし、
    　前記第２受光素子の受光パワーのうち、前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｓ、前記第２光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｒ、とし、
    　Ｒ１＝Ｑｒｒ／Ｑｒｓとするとき、
    　下記の第１条件及び第２条件を満足するように前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率が設定されており、
    　第１条件：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000047
     　第２条件：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000048
     　であり、
    　ｘは、係数である、
    　ことを特徴とする請求項３３記載の赤外線式ガスセンサ。
  37. 　前記赤外線放射素子の絶対温度をＴ〔Ｋ〕、とし、
    　前記吸収波長をλｇ〔μｍ〕、とし、
    　前記参照波長をλｒ〔μｍ〕、とし、
    　前記第１受光素子の受光パワーのうち、前記第１光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｇｒ、とし、
    　前記第２受光素子の受光パワーのうち、前記第２光学系の前記第２透過波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｓ、前記第２光学系の前記所定波長域を通過した赤外線に対する受光パワーをＱｒｒ、とし、
    　Ｒ２＝Ｑｇｒ／Ｑｒｓとするとき、
    　下記の第１条件及び第２条件を満足するように前記第１平均透過率及び前記第２平均透過率が設定されており、
    　第１条件：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000049
     　第２条件：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000050
     　であり、
    　ｘは、係数である、
    　ことを特徴とする請求項３４記載の赤外線式ガスセンサ。
  38. 　前記赤外線放射素子は、半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された薄膜部と、前記半導体基板に形成され前記薄膜部における前記半導体基板側の第１面の一部を露出させる開口部と、前記薄膜部の第２面に形成され、通電されることによる熱放射により赤外線を放射する赤外線放射層と、を備える、
    　ことを特徴とする請求項３３乃至３７のいずれか一項に記載の赤外線式ガスセンサ。
  39. 　請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の赤外線検出器を備え、
    　前記赤外線検出器は、前記赤外線検出素子の出力信号を信号処理するＩＣ素子を備え、
    　前記赤外線放射素子と前記赤外線検出器との間に配置され検知対象のガスの出入りが可能な試料セルと、前記赤外線放射素子に間欠的に通電する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御部と、前記ＩＣ素子の出力信号を信号処理して検知対象のガスの濃度を求める信号処理回路と、を更に備える、
    　ことを特徴とする請求項２９記載の赤外線式ガスセンサ。
  40. 　前記赤外線放射素子は、半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された薄膜部と、前記半導体基板に形成され前記薄膜部における前記半導体基板側の第１面の一部を露出させる開口部と、前記薄膜部の第２面に形成され、通電されることによる熱放射により赤外線を放射する赤外線放射層と、を備え、前記赤外線放射層への通電がオフされてから次に通電が開始されるまでの非通電期間においても赤外線を放射し、
    　前記ＩＣ素子は、前記赤外線検出素子の出力信号である電流信号を電流－電圧変換する電流電圧変換回路を備え、
    　前記電流電圧変換回路は、前記非通電期間において前記赤外線放射素子が放射する赤外線量の時間変化の周波数成分に対するゲインが、当該周波数成分より高い周波数領域に対するゲインより大きい、
    　ことを特徴とする請求項３９記載の赤外線式ガスセンサ。
  41. 　光学系と、駆動回路と、制御部と、信号処理部と、を更に備え、
    　前記光学系は、前記赤外線放射素子と前記赤外線検出素子との間に配置され、
    　前記光学系は、検知対象のガスによる赤外線の吸収波長を含む第１透過波長域と、前記第１透過波長域よりも長波長側に設定された第２透過波長域と、のそれぞれで赤外線の透過率が設定され、前記第２透過波長域の平均透過率が前記第１透過波長域の透過率よりも小さく、
    　前記駆動回路は、前記赤外線放射素子をパルス駆動するように構成され、
    　前記制御部は、前記赤外線放射素子の放射エネルギ分布のピーク波長を互いに異ならせる第１駆動条件と第２駆動条件とのそれぞれで前記駆動回路が前記赤外線放射素子をパルス駆動するように前記駆動回路を時系列で制御し、
    　前記信号処理部は、前記第１駆動条件のときの前記赤外線検出素子の第１出力信号と前記第２駆動条件のときの前記赤外線検出素子の第２出力信号との比を利用して検知対象のガスの濃度を推定するように構成されている、
    　ことを特徴とする請求項２９記載の赤外線式ガスセンサ。
  42. 　前記第１駆動条件は、前記第２駆動条件よりもピーク波長が短波長となる駆動条件であり、
    　前記信号処理部は、下記の式（２）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定する濃度推定部を備え、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000051
     　Ｃｏｎ１は、検知対象のガスの濃度であり、Ｒ１は、前記第１出力信号を前記第２出力信号で除した値Ｒについて、検知対象のガスの濃度が０ｐｐｍのときの値を１として正規化した値であり、Ａ１、Ｂ１及びＣ１は、それぞれ係数である、
    　ことを特徴とする請求項４１記載の赤外線式ガスセンサ。
  43. 　前記第１駆動条件は、前記第２駆動条件よりもピーク波長が短波長となる駆動条件であり、
    　前記信号処理部は、下記の式（３）の濃度換算式により検知対象のガスの濃度を推定する濃度推定部を備え、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000052
     　Ｃｏｎ２は、検知対象のガスの濃度であり、Ｘは、前記第１出力信号を基準値で除した値であり、Ａ２、Ｂ２及びＣ２は、それぞれ係数であり、前記基準値は、前記第１出力信号を前記第２出力信号で除した値と、Ｃｏｎ１と、から推定した、前記検知対象のガスの濃度が０ｐｐｍで且つ前記赤外線放射素子が前記第１駆動条件でパルス駆動されたと仮定したときの前記赤外線検出素子の出力信号の推定値である、
    　ことを特徴とする請求項４２記載の赤外線式ガスセンサ。
  44. 　前記赤外線放射素子を第１パッケージに収納した赤外光源と、前記赤外線検出素子を第２パッケージに収納した赤外線検出器と、を備え、
    　前記赤外線検出器は、前記赤外線検出素子における前記赤外光源側に配置され前記第１透過波長域及び前記第２透過波長域それぞれの赤外線の透過率を調整する光学フィルタを備え、
    　前記第１パッケージは、前記赤外線放射素子から放射された赤外線を透過する第１窓材を備え、
    　前記第２パッケージは、前記赤外線放射素子から放射された赤外線を透過する第２窓材を備え、
    　前記光学系は、前記第１窓材と、前記第２窓材と、前記光学フィルタと、を含む、
    　ことを特徴とする請求項４１乃至４３のいずれか一項に記載の赤外線式ガスセンサ。
  45. 　前記赤外光源と前記赤外線検出器との間に配置され検知対象のガスの出入りが可能な試料セルを備え、
    　前記試料セルは、筒状の形状であり、
    　前記試料セルの内面が、前記赤外線放射素子から放射された赤外線を反射する反射面を構成し、
    　前記光学系は、前記反射面を更に含む、
    　ことを特徴とする請求項４４記載の赤外線式ガスセンサ。
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