(57)【要約】【課題】テラヘルツ波のハーフミラー及び該ハーフミラーを用いたテラヘルツ波の照射装置を提供する。【解決手段】テラヘルツ波の照射装置２０は、テラヘルツ波の発振器２１と、該テラヘルツ波を所定の光束とする集光用部品２２と、テラヘルツ波を透過及び反射又は反射する複数のハーフミラー２３と、を備え、複数のハーフミラー２３を行列状に所定の箇所に配設し、光束を複数のハーフミラー２３の列の一端又は他端の上側又は横側から入射し、複数のハーフミラー２３における透過及び反射により、列の下端側からテラヘルツ波をライン状に出射する。さらに、ライン状に出射するテラヘルツ波を所定の出力分布となるように、複数のハーフミラーの透過率又は反射率を設定することができる。ハーフミラー２３を、シリコンウェハーとすることが好ましく、キャリア密度が異なるシリコンウェハーの組合せとしたり、厚さが異なるシリコンウェハーの組合せとすることが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェハーからなり、該シリコンウェハーへ入射するテラヘルツ波に対する透過率又は反射率を、該シリコンウェハーのキャリア密度により設定する、テラヘルツ波のハーフミラー。
【請求項２】
前記透過率を前記シリコンウェハーの厚さにより設定する、請求項１に記載のテラヘルツ波のハーフミラー。
【請求項３】
テラヘルツ波の発振器と、
該テラヘルツ波を所定の光束とする集光用部品と、
テラヘルツ波を透過及び反射又は反射する複数のハーフミラーと、
を備え、
前記複数のハーフミラーを行列状に所定の箇所に配設し、
前記光束を、前記複数のハーフミラーの列の一端又は他端の上側又は横側から入射し、
前記複数のハーフミラーにおける透過及び反射により、前記列の下端側から前記テラヘルツ波をライン状に出射する、テラヘルツ波の照射装置。
【請求項４】
前記ライン状に出射するテラヘルツ波を所定の出力分布となるように、前記複数のハーフミラーの透過率又は反射率を設定する、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項５】
前記ハーフミラーを、シリコンウェハーとする、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項６】
前記複数のハーフミラーを、キャリア密度が異なるシリコンウェハーの組合せとする、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項７】
前記複数のハーフミラーを、厚さが異なるシリコンウェハーの組合せとする、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項８】
前記複数のハーフミラーの各ハーフミラーを所定の角度で保持する保持部を備える、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項９】
照射装置用ケースを備え、前記発振器が、該照射装置用ケースと接続されている、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波を照射するためのテラヘルツ波のハーフミラー及び該ハーフミラーを用いた照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テラヘルツ波を利用した各種の検出装置が提案されている。例えば下記特許文献１では、紙幣等の被検査類に付着した異物の検出を非接触で高速及び高効率に検査するための検査装置が提案されている。
【０００３】
この検査装置では、発振器からのテラヘルツ波を、ガルバノミラー等のミラーを機械的に角度変化させることで、紙幣等の被検査類全体を照射したり、被検査類の被照射部位を複数の領域に分割して各領域毎に発振器を配置して照射することで、紙幣等の被検査類全体を照射したりしていた。
【０００４】
このような検査装置によれば、テラヘルツ波を紙幣等の被検査類全体に照射して検査することができ、紙幣等の被検査類に貼付されたテープのような異物を非接触で高速に且つ高効率に検出することが可能でとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−８０４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の検査装置に設けられたテラヘルツ波の照射装置では、ミラーを機械的に角度変化させることで紙幣等の被検査類全体を照射する装置の場合、ミラーの角度の変化で紙幣等の被検査類全長を照射するため、ミラーから紙幣等の被検査類までの距離を長く設けることが必要で装置が大きくなり易い。また振動や磨耗等によりミラーの精密な高速の動作を安定に保つことが容易でない。
【０００７】
さらに被照射部位を複数の領域に分割して各領域に発振器を配置して照射する場合、振動に対しては強いものの、被照射部位を分割した領域の数だけ発振器及びレンズ等を設けて制御しなければならず、装置構成が複雑かつ高価になり易い課題もある。
【０００８】
そこで本発明では、小型化し易いとともに簡素な構成でテラヘルツ波を長期間安定して照射できる、テラヘルツ波のハーフミラーを提供することを第１の目的とし、該ハーフミラーを用いたテラヘルツ波の照射装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１の目的を達成する本発明のテラヘルツ波のハーフミラーは、シリコンウェハーからなり、該シリコンウェハーへ入射するテラヘルツ波に対する透過率又は反射率を、該シリコンウェハーのキャリア密度により設定するように構成する。
【００１０】
本発明のテラヘルツ波のハーフミラーでは、透過率を前記シリコンウェハーの厚さにより設定してもよい。
【００１１】
上記第２の目的を達成する本発明のテラヘルツ波の照射装置は、テラヘルツ波の発振器と、該テラヘルツ波を所定の光束とする集光用部品と、テラヘルツ波を透過及び反射又は反射する複数のハーフミラーと、を備え、複数のハーフミラーを行列状に所定の箇所に配設し、光束を、複数のハーフミラーの列の一端又は他端の上側又は横側から入射し、複数のハーフミラーにおける透過及び反射により、列の下端側からテラヘルツ波をライン状に出射するように構成した。
【００１２】
本発明のテラヘルツ波の照射装置では、ライン状に出射するテラヘルツ波を所定の出力分布となるように、複数のハーフミラーの透過率又は反射率を設定してもよい。ハーフミラーは、シリコンウェハーにより構成されることができる。複数のハーフミラーを、キャリア密度が異なるシリコンウェハーの組合せとしてもよい。複数のハーフミラーを、厚さが異なるシリコンウェハーの組合せとしてもよい。
【００１３】
複数のハーフミラーの各ハーフミラーを所定の角度で保持する保持部を備えてもよい。
保持部を収容する照射装置用ケースを備え、発振器が、該照射装置用ケースと接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、テラヘルツ波のハーフミラーをシリコンウェハーで構成し、該シリコンウェハーへ入射するテラヘルツ波に対する透過率又は反射率を、該シリコンウェハーのキャリア密度を調整することにより容易に設定することができる。そのため小型化し易く簡素な構成のテラヘルツ波に好適なハーフミラーを提供することができる。
【００１５】
本発明によれば、テラヘルツ波の照射装置を、複数のハーフミラーを含んで構成し、この内の一つのハーフミラーにテラヘルツ波の所定の光束を入射することにより、多数の発振器を用いないで、ライン状でかつ所定の出力分布のテラヘルツ波が照射可能な照射装置を提供することができる。そのため照射装置の構成を簡素化でき、振動や使用環境等の影響を受け難く、テラヘルツ波を長期間安定して照射できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るハーフミラーの動作を説明する図で、（ａ）は透過波と反射波を示す概略断面図、（ｂ）は透過波を説明する概略断面図、（ｃ）は透過波の強度を説明するグラフである。
【図２】ハーフミラーの透過率及び反射率をテラヘルツ波で測定する装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置を用いた検査装置を説明するもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図４】６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。
【図５】６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例２を示す図である。
【図６】９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。
【図７】９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例２を示す図である。
【図８】１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。
【図９】１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例２を示す図である。
【図１０】１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例３を示す図である。
【図１１】実施例２のテラヘルツ波の照射装置の模式的な平面図である。
【図１２】実施例２のテラヘルツ波の照射装置のＸ方向のテラヘルツ波の出力分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明するが、本発明の範囲は実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。特に、図面に記載した各部材の形状、寸法、位置関係などについては概念的な事項を示すに過ぎず、その適用場面に応じて任意に変更することができる。各図において、同一の又は対応する部材等には同一の符号を付している。
【００１８】
［第１実施形態］
第１実施形態では、テラヘルツ波の照射装置に用いるハーフミラーについて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るハーフミラー１の動作を説明する図で、（ａ）は透過波３と反射波４を示す概略断面図、（ｂ）は透過波３を説明する概略断面図、（ｃ）は透過波３の強度を説明するグラフである。
図１（ａ）に示すように、ハーフミラー１に発振器２から照射されるテラヘルツ波２ａが入射すると、ハーフミラー１を透過するテラヘルツ波と、ハーフミラー１の表面で反射するテラヘルツ波が生じる。ハーフミラー１を透過したテラヘルツ波が透過波３であり、ハーフミラー１の表面で反射したテラヘルツ波が反射波４である。入射するテラヘルツ波の強度を１００とした場合に、入射波に対して透過波３の強度を％で表示した透過率及び反射波４の強度を％で表示した反射率は、ハーフミラー１に用いる材料で調整することができる。
【００１９】
ハーフミラー１に用いる材料は、絶縁物と導体の性質を有するシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）のような半導体を好適に用いることができる。ハーフミラー１としては、結晶性が高くかつ安価なシリコンウェハーを好適に用いることができる。以下の記載においては、ハーフミラー１を、後述する実施例１においてテラヘルツ波で良好な特性を示すことが判明したシリコンウェハーとして説明する。
【００２０】
シリコンウェハー１は、後述するテラヘルツ波における透過率や反射率の測定結果及びその取扱いの容易さから、０．１ｍｍから２ｍｍ位の厚さとすることができる。
【００２１】
シリコンウェハーのキャリア密度が低く、例えば１×１０１２ｃｍ−３程度の値であれば、透過波３と反射波４が同時に得られるハーフミラー１となることが分かった。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、ハーフミラー１にテラヘルツ波が入射すると、透過波３の強度は、下記式（１）で表される。
Ｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（−αｘ）      （１）
ここで、Ｉ０はシリコンウェハーの厚さ方向に垂直なｘ方向において、表面、つまりｘ＝０のときのテラヘルツ波の入射光強度である。αはテラヘルツ波の吸収係数（ｃｍ−１）であり、テラヘルツ波の強度がシリコンウェハー表面のテラヘルツ波の強度がＩ０から１／ｅＩ０、つまり約０．３７Ｉ０に減衰する距離の逆数である。
【００２３】
透過率が約３７％となるシリコンウェハーの厚さは大凡１／αである。このαに基づいてシリコンウェハーの厚さ方向（ｘ方向）の透過率を式（１）で計算することにより、シリコンウェハーの所定の厚さにおける透過率を計算することができる（図１（ｃ）参照）。
【００２４】
図１（ｃ）は、ｅｘｐ（−αｘ）の計算例であり、この計算に基づいて所定の透過率を得るための厚さを算出することができる。透過率は必ずしも約３７％でなくとも、所定の値が得られた場合には、その透過率に対応するｘの値を図１（ｃ）より求め、その値から所定の透過率を得るための厚さを算出してもよい。これにより、同じキャリア密度のシリコンウェハーを用いる場合には、その厚さにより透過率を調整できる。
【００２５】
他方、シリコンウェハーのキャリア密度が、例えば大凡１×１０１６ｃｍ−３以上であれば、シリコンウェハー表面の導電性が向上するので、反射波４だけが生じるハーフミラー１となる。シリコンウェハーの反射率は、そのキャリア密度で制御することができ、キャリア密度を高めることで反射率を増加させることができる。本発明のハーフミラー１は、例えば、シリコンウェハーからなり、金属とは異なり１００％の反射は得難く、後述するように、テラヘルツ波が透過しないで反射が同時に生起、つまり吸収と１００％以下の反射が生じる。本明細書においては、このようなテラヘルツ波の吸収と反射が同時に生起する場合は、反射が生じるハーフミラーと呼ぶことにする。
【００２６】
（透過率及び反射率の測定）
シリコンウェハーの透過波３及び反射波４は、シリコンウェハーの厚さ、キャリア密度で変化し、さらに、シリコンウェハーに入射するテラヘルツ波の周波数でも変化する。このため、シリコンウェハーのテラヘルツ波に対する正確な透過率及び反射率は、用いるテラヘルツ波の周波数において実測して求めることが望ましい。
【００２７】
図２は、ハーフミラー１の透過率及び反射率をテラヘルツ波で測定する装置９を示すブロック図である。図２に示すようにテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９は、ハーフミラー１にテラヘルツ波を照射する発振器２と、ハーフミラー１を透過したテラヘルツ波の透過波３を検出する検出器５と、ハーフミラー１で反射したテラヘルツ波の反射波４を検出する検出器６と、を含んで構成されている。
【００２８】
テラヘルツ波の集光用部品７として、発振器２とハーフミラー１との間には、例えば放物面鏡を配設してもよい。又、ハーフミラー１と透過波３の検出器５との間及びハーフミラー１と反射波４の検出器６との間には集光用部品８として、例えばレンズを配設してもよい。レンズの材料としてはテフロン（登録商標）のようなフッ素樹脂を用いることができる。
【００２９】
図２に示す透過率及び反射率の測定装置９によれば、発振器２から集光用部品７を介してハーフミラー１に入射する所定の周波数のテラヘルツ波の強度を１００として、集光用部品８を介して検出器５及び検出器６により測定した透過波３及び反射波４の強度により透過率及び反射率を測定することができる。テラヘルツ波の周波数は、例えば６０ＧＨｚ、９０ＧＨｚ、１４０ＧＨｚ等である。
【００３０】
［第２実施形態］
第２実施形態として、テラヘルツ波の照射装置について説明する。
本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態のハーフミラー１を用いたテラヘルツ波の照射装置が検査装置に組み込まれた例を用いて説明する。この検査装置の利用の一例として、以下に示すように紙葉類の表面又は裏面に透明なテープ等の異物が付着しているか否かを検査する装置に適用される。
【００３１】
図３は、本発明の第２実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０を用いた検査装置１０を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、この検査装置１０は、検査対象の紙葉類１１を搬送する搬送装置１２と、搬送装置１２により搬送される紙葉類１１の一方の面側からテラヘルツ波を照射する照射装置２０と、紙葉類１１の他方の面側で透過波を検出する検出装置３０と、を備えている。
【００３２】
テラヘルツ波が照射される対象である紙葉類１１は長方形の紙幣等であり、一方の面全面が被照射部位となっている。
搬送装置１２は、紙葉類１１を面に沿う方向に搬送し、テラヘルツ波の照射位置１２ａを短手方向又は長手方向に通過させるように、紙葉類１１の上部及び下部に搬送ガイド１３、１３が配設される構成を有している。搬送ガイド１３，１３の部材としては、樹脂やガラスを用いることができる。
【００３３】
照射装置２０は、発振器２１と、集光用部品２２と、複数のハーフミラー２３と、を備え、複数のハーフミラー２３により発振器２１からのテラヘルツ波をライン光源にして、搬送装置１２の照射位置１２ａで紙葉類１１に照射する。さらに、集光用部品２２を備え、発振器２１からのテラヘルツ波を所定の光束として、ハーフミラー２３に照射することが望ましい。
【００３４】
発振器２１は、例えばガンダイオード、ＩＭＰＡＴＴ（インパット）ダイオード、タンネットダイオード等の各種ダイオード、Ｓｉのような半導体、ＳｉＧｅ，ＧａＡｓ、ＩｎＰのような化合物半導体から形成されるトランジスタなどの発振素子を有し、３０ＧＨｚ（ＧＨｚは１０９Ｈｚ）〜１２ＴＨｚの周波数帯のテラヘルツ波を出射可能なものである。発振器２１は、例えば銅板やアルミニウム板等の熱伝導性の優れた金属板状に設置するのがよい。金属板をさらに筐体等の金属製部材に熱的に接続することで、放熱面積を広げて放熱効果を向上させることができる。例えば、照射装置２０は、照射装置用ケースを備え、発振器２１をこの照射装置用ケースに接続してもよい。
【００３５】
図３（ａ）に示す照射装置２０では、複数のハーフミラー２３の配置についてその断面を摸式的に示している。複数のハーフミラー２３は、５列３行の行列状の配置において、その７箇所に配設される第１〜第７のハーフミラー２３ａ〜２３ｇから構成されている。図３（ａ）に示すように、列はＸ方向に配設され最左側が１列であり、行はＺ方向に配設され上側が１行である。図示の場合、各複数のハーフミラー２３には、その表面にテラヘルツ波が４５°の角度で入射される配置としている。但し、後述する各ハーフミラーからの出射光の強度の分布、即ち出力分布を均一にするため角度を微調整してもよい。
【００３６】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は放物面鏡のような集光用部品２２により集光されて、１列１行の第１のハーフミラー２３ａに入射される。図示のように、発振器２１にはアンテナ２１ａが接続されてもよい。アンテナ２１ａは例えばホーンアンテナである。集光用部品２２により所定の光束にされたテラヘルツ波は、第１のハーフミラー２３ａと第２のハーフミラー２３ｂを、紙面の下方（Ｚ方向）に透過して、紙面最左側の第１の出射光２６ａとなる。複数のハーフミラー２３において、最初に発振器２１から所定の光束にされたテラヘルツ波が入射されるハーフミラーは、行列の１行目の一端又は他端が好ましく、図示のように、１列１行のハーフミラーの上側から入射させることができる。又、上側ではなく、横側から入射させてもよい。
【００３７】
第１のハーフミラー２３ａで紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３のハーフミラー２３ｃで反射してＺ方向に反射され、第４のハーフミラー２３ｄをＺ方向に透過して、紙面左側から２番目の第２の出射光２６ｂとなる。
【００３８】
第２のハーフミラー２３ｂで紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第５のハーフミラー２３ｅでＺ方向に反射して、紙面左側から３番目の第３の出射光２６ｃとなる。
【００３９】
第４のハーフミラー２３ｄで紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第６のハーフミラー２３ｆでＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第４の出射光２６ｄとなる。
【００４０】
第３のハーフミラー２３ｃで紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第７のハーフミラー２３ｇでＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第５の出射光２６ｅとなる。
【００４１】
これにより、複数のハーフミラー２３が配設される行列の１行目の一端又は他端に入射した所定の光束のテラヘルツ波が、各列の下端側、即ち図３（ａ）に示す出射部２５から第１〜第５の出射光２６ａ〜２６ｅが出射される。
【００４２】
照射装置２０の組み立て方の一例について説明する。
最初に、複数のハーフミラー２３の作製方法を説明する。
後述する所定のテラヘルツ波の周波数における複数のハーフミラー２３の構成に応じ、複数のシリコンウェハーを用意する。複数のシリコンウェハーの形状は例えば、円形、四角形や矩形の形状とすることが好適である。複数のシリコンウェハーを所定の位置に配置できシリコンウェハーの保持部となる溝等を有し、例えば樹脂製のホルダーを作製する。樹脂製のホルダーは、複数のハーフミラー２３の各ハーフミラーを所定の角度で保持する保持部を備えて構成されてもよい。
次に、上記ホルダーの保持部に矩形形状のシリコンウェハーを挿入し、接着剤等で固定する。これにより、複数のハーフミラー２３を構成する各ハーフミラーは、所定の角度で保持する保持部に固定される。
次に、ホルダーに保持された複数のハーフミラー２３を発振器２１と集光用部品２２と共に所定の光学配置となるように調整した後、照射装置用ケースに接着剤や螺子等で固定することにより、照射装置２０を製造することができる。
【００４３】
本発明の第２実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０によれば、複数のハーフミラー２３を行列状の所定の箇所に配設し、光束を複数のハーフミラー２３の列の一端又は他端の上側から入射し、複数のハーフミラー２３における透過及び反射により、列の下端側からテラヘルツ波をライン状に出射する。さらに、複数のハーフミラー２３の透過率又は反射率を設定することにより、所定の出力分布を得ることができる。所定の出力分布とは、例えばライン状に均一な出力分布や、凹状や凸状の出力分布であり、照射装置２０の目的に応じて適宜に選定すればよい。
【００４４】
つまり、発振器２１から入射したテラヘルツ波が、複数のハーフミラー２３ａ〜２３ｇにより透過波３や反射波４となり、さらに透過又は反射したテラヘルツ波が他のハーフミラー２３により反射又は透過することにより上記のような光路を経てライン状の第１〜第５の出射光２６ａ〜２６ｅとなる。例えば、紙葉類１１の搬送方向に直角な方向のライン光源となる。これにより、図３（ｂ）に示すように、照射装置２０からのライン状のテラヘルツ波は、紙葉類１１には垂直ではなく所定の角度となるように照射されて、紙葉類１１を透過したテラヘルツ波が検出装置３０に入射される。
【００４５】
紙葉類１１の他方の面側で透過波を検出する検出装置３０は、例えば、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ等からなる集光用光学部品３１と、集光用光学部品３１を介して照射装置２０の出射部２５と対向するように直線状に多数配置される、ショットキーバリヤダイオード３２ａ〜３２ｎ等からなる検出素子群３３と、検出素子群３３の検出結果を搬送装置１２の搬送情報などともに処理することで異物の有無及び位置を判定する情報処理部３４と、を有している。ショットキーバリヤダイオード３２ａ〜３２ｎは、例えばプリント基板３５上に搭載されている。
【００４６】
情報処理部３４は、紙葉類１１に異物の付着のない紙葉類１１を検出したときの透過波の二次元強度分布と、検査時に異物が付着した紙葉類１１を検出したときの透過波の二次元強度分布とを比較することで、異物が付着しているか否かを検出するように構成されている。
【００４７】
この検査装置１０では、搬送装置１２により紙葉類１１が搬送されると、表面又は裏面を照射装置２０側に対向させた状態で短手方向又は長手方向に移動して照射位置１２ａを通過する。照射位置１２ａには照射装置２０から紙葉類１１を長手方向又は短手方向に横断するようにライン状のテラヘルツ波が照射されている。紙葉類１１が照射位置１２ａを通過することで、長手方向又は短手方向に横断したライン状のテラヘルツ波が短手方向又は長手方向に順に相対移動して紙葉類１１の全面を照射する。照射位置１２ａでは紙葉類１１を透過したテラヘルツ波が検出装置３０で検出され、情報処理部３４において紙葉類１１に異物が付着しているか否かが検出される。
【００４８】
本発明の第２の実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０によれば、照射装置２０の内部に配設される複数のハーフミラー２３の透過及び反射により、出射部２５から出射光２６、つまり、第１〜第５の出射光２６ａ〜２６ｅが出射する。そのため出射部２５を紙葉類１１に沿って近接配置することで、容易に紙葉類１１にテラヘルツ波をライン状に照射できる。
【００４９】
テラヘルツ波の照射装置２０によれば、一つの発振器２１によりライン状のテラヘルツ波を紙葉類１１に照射できるので、多数の発振器や一つの発振器２１と走査素子の組み合わせを用いる必要もない。これにより照射装置２０を大幅に小型化し得る。
【００５０】
さらに紙葉類１１の全長を照射するために走査素子の必要もなく、駆動機構や防振機構なども不要である。しかも照射装置２０は、複数のハーフミラー２３によりライン光源を構成できるので、構成を簡素化できる。そのため振動や使用環境等の影響を受け難く、テラヘルツ波を長期間安定して照射できる。
【００５１】
（ハーフミラーの構成例）
次に、６０ＧＨｚ、９０ＧＨｚ及び１４０ＧＨｚにおけるテラヘルツ波の照射装置２０の複数のハーフミラー２３の構成例について説明する。
なお、以下のハーフミラー２３の構成で使用するシリコンウェハーの厚さ、キャリア密度、透過率及び反射率等の具体的な物性値は、後述する実施例１における測定により取得したデータに基づいている。また、出力分布としては、ライン状に均一な出力分布や略凹状の出力分布が得られる構成例を示している。
【００５２】
（６０ＧＨｚの構成例１）
図４は、６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第１のハーフミラー２３１と、１列２行に配設される第２のハーフミラー２３２と、２列２行に配設される第３のハーフミラー２３３と、３列１行に配設される第４のハーフミラー２３４と、３列２行に配設される第５のハーフミラー２３５と、４列２行に配設される第６のハーフミラー２３６と、５列１行に配設される第７のハーフミラー２３７と、からなる５列２行の行列（マトリクスとも呼ぶ）に配設される７枚のハーフミラー２３１〜２３７から構成されている。
【００５３】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第１のハーフミラー２３１と第２のハーフミラー２３２をＺ方向に透過して、紙面最左側の第１の出射光２６１となる。第２のハーフミラー２３２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３のハーフミラー２３３で反射してＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第２の出射光２６２となる。第１のハーフミラー２３１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４のハーフミラー２３４で反射して第５のハーフミラー２３５をＺ方向に透過して、紙面左側から３番目の第３の出射光２６３となる。第５のハーフミラー２３５で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第６のハーフミラー２３６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第４の出射光２６４となる。第４のハーフミラー２３１で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第７のハーフミラー２３７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第５の出射光２６５となる。
【００５４】
第１のハーフミラー２３１と、第２のハーフミラー２３２と、第４のハーフミラー２３４と、第５のハーフミラー２３５と、第７のハーフミラー２３７は、例えば、キャリア密度が１×１０１２ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％である。
【００５５】
第３のハーフミラー２３３と、第６のハーフミラー２３６は、例えば、キャリア密度が５．１×１０１５ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５７％である。
【００５６】
第１〜第５の出射光２６１〜２６５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第１〜第７のハーフミラー２３１〜２３７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図４に示す数字は、第１〜第７のハーフミラー２３１〜２３７における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第１の出射光の強度：１３
第２の出射光の強度：１３
第３の出射光の強度：１４．７
第４の出射光の強度：１４．９
第５の出射光の強度：１４．７
合計：７０．３
【００５７】
図４に示すように、第１〜第５の出射光２６１〜２６５の強度は、それぞれ１３、１３、１４．７、１４．９、１４．７となり、合計７０．３となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第１〜第７のハーフミラー２３１〜２３７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３１〜２３７に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、６０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。
【００５８】
（６０ＧＨｚの構成例２）
図５は、６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例２を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第１０のハーフミラー２３１０と、１列３行に配設される第１１のハーフミラー２３１１と、２列３行に配設される第１２のハーフミラー２３１２と、３列１行に配設される第１３のハーフミラー２３１３と、３列２行に配設される第１４のハーフミラー２３１４と、３列３行に配設される第１５のハーフミラー２３１５と、４列３行に配設される第１６のハーフミラー２３１６と、５列２行に配設される第１７のハーフミラー２３１７と、５列３行に配設される第１８のハーフミラー２３１８と、６列１行に配設される第１９のハーフミラー２３１９と、からなる６列３行の行列に配設される８枚のハーフミラー２３１０〜２３１９から構成されている。
【００５９】
第１０のハーフミラー２３１０と、第１１のハーフミラー２３１１と、第１３のハーフミラー２３１３は、例えば、キャリア密度が２．２×１０１３ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は２９％、反射率は６４％である。
【００６０】
第１２のハーフミラー２３１２と、第１９のハーフミラー２３１９は、例えば、キャリア密度が２．８×１０１４ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。厚さが５５９μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は２６％、反射率は５０％である。
【００６１】
第１４のハーフミラー２３１４と、第１５のハーフミラー２３１５と、第１８のハーフミラー２３１８は、例えば、キャリア密度が１×１０１２ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％である。
【００６２】
第１６のハーフミラー２３１６と、第１７のハーフミラー２３１７は、例えば、キャリア密度が８．８×１０１８ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。厚さが５２０μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は８５％である。
【００６３】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第１０のハーフミラー２３１０と第１１のハーフミラー２３１１をＺ方向に透過して、紙面最左側の第１１の出射光２６１１となる。第１１のハーフミラー２３１１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第１２のハーフミラー２３１２で反射してＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第１２の出射光２６１２となる。
【００６４】
第１０のハーフミラー２３１０で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第１３のハーフミラー２３１３で反射して、第１４及び第１５のハーフミラー２３１４，２３１５をＺ方向に透過して、紙面左側から３番目の第１３の出射光２６１３となる。この際、第１２のハーフミラー２３１２を透過したテラヘルツ波が、第１５のハーフミラー２３１５で反射して、第１３の出射光２６１３に重畳される。
ここで、第１２のハーフミラー２３１２を透過したテラヘルツ波を、第１３の出射光２６１３として重畳しない場合には、第１２のハーフミラー２３１２を透過したテラヘルツ波を吸収する吸収体を、第１２のハーフミラー２３１２と第１５のハーフミラー２３１４との間に設けてもよい。又、吸収体は、第１２のハーフミラー２３１２の透過する側の面、つまり第１２のハーフミラー２３１２の裏面に張り付けてもよい。
【００６５】
第１５のハーフミラー２３１５で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第１６のハーフミラー２３１６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第１４の出射光２６１４となる。第１４のハーフミラー２３１４で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第１７のハーフミラー２３１７でＺ方向に反射されて、第１８のハーフミラー２３１８を透過して、紙面左側から５番目の第１５の出射光２６１５となる。第１０のハーフミラー２３１０で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第１３のハーフミラー２３１３で紙面右方向に透過し、第１９のハーフミラー２３１９でＺ方向に反射されて、紙面左側から６番目の第１６の出射光２６１６となる。
【００６６】
第１１〜第１６の出射光２６１１〜２６１６の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第１０〜第１９のハーフミラー２３１０〜２３１９の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図５に示す数字は、各ハーフミラー２３１０〜２３１９における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第１１の出射光の強度：８．４
第１２の出射光の強度：９．３
第１３の出射光の強度：８．４
第１４の出射光の強度：９．５
第１５の出射光の強度：８．０
第１６の出射光の強度：９．３
合計：５２．９
【００６７】
図５に示すように、第１１〜第１６の出射光２６１１〜２６１６の強度は、それぞれ８．４、９．３、８．４、９．５、８．０、９．３となり、合計５２．９となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第１０〜第１９のハーフミラー２３１０〜２３１９の間隔、つまり列の間隔を２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３１０〜２３１９に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、６０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。
【００６８】
（９０ＧＨｚの構成例１）
図６は、９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例１を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第２１のハーフミラー２３２１と、１列３行に配設される第２２のハーフミラー２３２２と、２列１行に配設される第２３のハーフミラー２３２３と、２列２行に配設される第２４のハーフミラー２３２４と、３列３行に配設される第２５のハーフミラー２３２５と、４列２行に配設される第２６のハーフミラー２３２６と、５列１行に配設される第２７のハーフミラー２３２７と、からなる５列３行の行列に配設される第２１〜第２７の７枚のハーフミラー２３２１〜２３２７から構成されている。
【００６９】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第２１のハーフミラー２３２１と第２２のハーフミラー２３２２をＺ方向に透過して、紙面最左側の第２１の出射光２６２１となる。第２１のハーフミラー２３２１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第２３のハーフミラー２３２３でＺ方向に反射されて、第２４のハーフミラー２３２４を透過し、紙面左側から２番目の第２の出射光２６２２となる。第２２のハーフミラー２３２２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第２５のハーフミラー２３２５で反射して、紙面左側から３番目の第２３の出射光２６２３となる。第２４のハーフミラー２３２４で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第２６のハーフミラー２３２６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第２４の出射光２６２４となる。第２１のハーフミラー２３２１で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第２３のハーフミラー２３２３を透過し、第２７のハーフミラー２３２７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第２５の出射光２６２５となる。
【００７０】
第２１のハーフミラー２３２１と、第２２のハーフミラー２３２２と、第２３のハーフミラー２３２３は、例えば、キャリア密度が２．２×１０１３ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は２５％、反射率は５８％である。
【００７１】
第２４のハーフミラー２３２４は、例えば、キャリア密度が２．８×１０１４ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５５９μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は３３％、反射率は３３％である。
【００７２】
第２５〜第２７のハーフミラー２３２５〜２３２７は、例えば、キャリア密度が８．８×１０１８ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５２０μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は８０％である。
【００７３】
第２１〜第２５の出射光２６２１〜２６２５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第２１〜第２７のハーフミラー２３２１〜２３２７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図６に示す数字は、発振器２１からの出力を１００とした場合の各ハーフミラー２３２１〜２３２７における透過波３及び反射波４の強度を示している。
第２１の出射光の強度：６．３
第２２の出射光の強度：１１．１
第２３の出射光の強度：１１．６
第２４の出射光の強度：８．９
第２５の出射光の強度：１１．６
合計：４９．５
【００７４】
図６に示すように、第２１〜第２５の出射光２６２１〜２６２５の強度は、それぞれ６．３、１１．１、１１．６、８．９、１１．６となり、合計４９．５の出力となることが分かる。例えば、第２１〜第２７のハーフミラー２３２１〜２３２７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラーに入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、９０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。ここで、第２１の出射光２６２１の強度は６．３であり、他の第２２〜第２５の出射光２６２２〜２６２５の強度よりも低い値である。従って、ライン光源の出射光の強度分布を重視する場合には、第２２〜第２５の出射光２６２２〜２６２５だけを用いてもよい。このときの合計の出力は４３．２となり、各列からの出力がほぼ均一となる。この場合には、第２２のハーフミラー２３２２を透過したテラヘルツ波を吸収する吸収体を、透過する側の面、つまり第２２のハーフミラー２３２２の裏面に張り付けてもよい。
【００７５】
（９０ＧＨｚの構成例２）
図７は、９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例２を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第３１のハーフミラー２３３１と、１列２行に配設される第３２のハーフミラー２３３１と、２列２行に配設される第３３のハーフミラー２３３３と、３列１行に配設される第３４のハーフミラー２３３４と、３列２行に配設される第３５のハーフミラー２３３５と、４列２行に配設される第３６のハーフミラー２３３６と、５列１行に配設される第３７のハーフミラー２３３７とからなる５列２行の行列に配設される第３１〜第３７の７枚のハーフミラー２３３１〜２３３７から構成されている。
【００７６】
第３１のハーフミラー２３３１と、第３２のハーフミラー２３３２と、第３４のハーフミラー２３３４と、第３５のハーフミラー２３３５は、例えば、キャリア密度が２．２×１０１３ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は２５％、反射率は５８％である。
【００７７】
第３３のハーフミラー２３３３と、第３７のハーフミラー２３３７は、例えば、キャリア密度が５．１×１０１５ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は６７％である。
【００７８】
第３６のハーフミラー２３３６は、例えば、キャリア密度が１×１０１２ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は５８％、反射率は４２％である。
【００７９】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第３１のハーフミラー２３３１と第３２のハーフミラー２３３２をＺ方向に透過して、紙面最左側の第３１の出射光２６３１となる。第３２のハーフミラー２３３２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３３のハーフミラー２３３３でＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第３２の出射光２６３２となる。第３１のハーフミラー２３３１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３４のハーフミラー２３３４でＺ方向に反射されて、第３５のハーフミラー２３３５を透過して、紙面左側から３番目の第３３の出射光２６３３となる。第３５のハーフミラー２３３５により紙面右方向に反射されたテラヘルツ波は、第３６のハーフミラー２３３６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第３４の出射光２６３４となる。第３４のハーフミラー２３３４を紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第３７のハーフミラー２３３７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第３５の出射光２６３５となる。
【００８０】
第３１〜第３５の出射光２６３１〜２６３５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第３１〜第３７のハーフミラー２３３１〜２３３７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図７に示す数字は、各ハーフミラー２３３１〜２３３７における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第３１の出射光の強度：６．３
第３２の出射光の強度：８．４
第３３の出射光の強度：８．４
第３４の出射光の強度：８．４
第３５の出射光の強度：８．２
合計：３９．７
【００８１】
図７に示すように、第３１〜第３５の出射光２６３１〜２６３５の強度は、それぞれ６．３、８．４、８．４、８．４、８．２となり、合計３９．７となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第３１〜第３７のハーフミラー２３３１〜２３３７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３３１〜２３３７に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、９０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。
【００８２】
（１４０ＧＨｚの構成例１）
図８は、１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例１を示す図である。図８に示すように、複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第４１のハーフミラー２３４１と、１列２行に配設される第４２のハーフミラー２３４２と、２列２行に配設される第４３のハーフミラー２３４３と、３列１行に配設される第４４のハーフミラー２３４４と、３列２行に配設される第４５のハーフミラー２３４５と、４列２行に配設される第４６のハーフミラー２３４６と、５列１行に配設される第４７のハーフミラー２３４７と、からなる５列２行の行列に配設される第４１〜第４７の７枚のハーフミラー２３４１〜２３４７から構成されている。この構成は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様である。
【００８３】
第４１のハーフミラー２３４１と、第４２のハーフミラー２３４２と、第４４のハーフミラー２３４４と、第４５のハーフミラー２３４５と、第７のハーフミラー２３４７は、キャリア密度が１×１０１２ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％であり、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同じ値である。
【００８４】
第４３のハーフミラー２３４３と、第４６のハーフミラー２３４６は、キャリア密度が５．１×１０１５ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５７％よりも若干低い５５％である。
【００８５】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第４１のハーフミラー２３４１と第４２のハーフミラー２３４２によりＺ方向に透過し、紙面最左側の第４１の出射光２６４１となる。第４２のハーフミラー２３４２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４３のハーフミラー２３４３で反射してＺ方向に反射され、紙面左側から２番目の第４２の出射光２６４２となる。第４１のハーフミラー２３４１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４４のハーフミラー２３４４で反射して、第４５のハーフミラー２３４５をＺ方向に透過し、紙面左側から３番目の第４３の出射光２６４３となる。第４５のハーフミラー２３４５で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４６のハーフミラー２３４６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第４４の出射光２６４４となる。第４４のハーフミラー２３４４により紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第４７のハーフミラー２３４７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第４５の出射光２６４５となる。
【００８６】
第４１〜第４５の出射光２６４１〜２６４５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第４１〜第４７のハーフミラー２３４１〜２３４７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図８に示す数字は、各ハーフミラー２３４１〜２３４７における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第１の出射光の強度：１３
第２の出射光の強度：１２．７
第３の出射光の強度：１４．７
第４の出射光の強度：１４．４
第５の出射光の強度：１４．７
合計：６９．５
【００８７】
図８に示すように、第４１〜第４５の出射光２６４１〜２６４５の強度は、それぞれ１３、１２．７、１４．７、１４．４、１４．７、合計６９．５となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第４１〜第４７のハーフミラー２３４１〜２３４７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３４１〜２３４７に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、１４０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。
【００８８】
図８に示す第４１〜第４７のハーフミラー２３４１〜２３４７の配列と使用するハーフミラー２３４１〜２３４７のキャリア密度は、図４に示した６０ＧＨｚの構成例１と同様の構成を有しているので、第４１〜第４７の出射光２６４１〜２６４５の１４０ＧＨｚにおける強度もほぼ同様となる。
【００８９】
（１４０ＧＨｚの構成例２）
図９は、１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例２を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第５１のハーフミラー２３５１と、１列２行に配設される第５２のハーフミラー２３５２と、２列２行に配設される第５３のハーフミラー２３５３と、３列１行に配設される第５４のハーフミラー２３５４と、３列２行に配設される第５５のハーフミラー２３５５と、４列１行に配設される第５６のハーフミラー２３５６と、５列１行に配設される第５７のハーフミラー２３５７と、５列２行に配設される第５８のハーフミラー２３５８と、からなる５列２行に配設される第５１〜第５８の８枚のハーフミラー２３５１〜２３５８から構成されている。
【００９０】
第５１のハーフミラー２３５１は、キャリア密度が１×１０１２ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％であり、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同じ値である。
【００９１】
第５２のハーフミラー２３５２は、例えば、キャリア密度が２．８×１０１４ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５５９μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は２３％、反射率は５５％である。この透過率２３％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の透過率２６％よりも小さく、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５０％よりも若干高い５５％である。
【００９２】
第５３のハーフミラー２３５３と、第５７のハーフミラー２３５７は、キャリア密度が５．１×１０１５ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５７％よりも若干低い５５％である。
【００９３】
第５４のハーフミラー２３５４と、第５５のハーフミラー２３５５と、第５６のハーフミラー２３５６と、第５８のハーフミラー２３５８は、例えば、キャリア密度が２．２×１０１３ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は６８％、反射率は２７％である。この透過率６８％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の透過率２９％よりも大きく、反射率２７％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の６４％よりも低い値である。
【００９４】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第５１のハーフミラー２３５１と第５２のハーフミラー２３５２によりＺ方向に透過し、紙面最左側の第５１の出射光２６５１となる。第５２のハーフミラー２３５２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第５３のハーフミラー２３５３で反射してＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第５２の出射光２６５２となる。第５１のハーフミラー２３５１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第５４のハーフミラー２３５４で反射して、第５５のハーフミラー２３５５をＺ方向に透過して、紙面左側から３番目の第５３の出射光２６５３となる。第５４のハーフミラー２３５４で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第５６のハーフミラー２３５６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第５４の出射光２６５４となる。第５６のハーフミラー２３５６により紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第５７のハーフミラー２３５７でＺ方向に反射されて、第５８のハーフミラー２３５８をＺ方向に透過して紙面左側から５番目の第５５の出射光２６５５となる。
【００９５】
第５１〜第５５の出射光２６５１〜２６５５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第５１〜第５８のハーフミラー２３５１〜２６５８の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図９に示す数字は、各ハーフミラー２３５１〜２６５８における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第５１の出射光の強度：８．３
第５２の出射光の強度：１０．９
第５３の出射光の強度：１１．８
第５４の出射光の強度：１１．８
第５５の出射光の強度：１１．１
合計：５３．９
【００９６】
図９に示すように、第５１〜第５５の出射光２６５１〜２６５５の強度は、それぞれ８．３、１０．９、１１．８、１１．８、１１．１となり、合計５３．９となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第５１〜第５８のハーフミラー２３５１〜２６５８の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３５１〜２６５８に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、１４０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。
【００９７】
（１４０ＧＨｚの構成例３）
図１０は、１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例３を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第６１のハーフミラー２３６１と、１列２行に配設される第６２のハーフミラー２３６２と、２列１行に配設される第６３のハーフミラー２３６３と、３列２行に配設される第６４のハーフミラー２３６４と、４列１行に配設される第６５のハーフミラー２３６５と、５列１行に配設される第６６のハーフミラー２３６６とからなる５列２行に配設される第６１〜第６６の６枚のハーフミラー２３６１〜２３６６から構成されている。
【００９８】
第６１のハーフミラー２３６１と、第６３のハーフミラー２３６３と、第６５のハーフミラー２３６５は、キャリア密度が２．２×１０１３ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は６８％、反射率は２７％である。この透過率６８％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の透過率２９％よりも大きく、反射率２７％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の６４％よりも低い値である。
【００９９】
第６２のハーフミラー２３６２と第６４のハーフミラー２３６４は、キャリア密度が８．８×１０１８ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５２０μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は７５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の８５％よりも若干低い７５％である。
【０１００】
第６６のハーフミラー２３６６は、キャリア密度が５．１×１０１５ｃｍ−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５７％よりも若干低い５５％である。
【０１０１】
１４０ＧＨｚの構成例１及び２においては、発振器２１から出射したテラヘルツ波は、何れも１列１行に配設される第４１及び第５１のハーフミラー２３４１、２３５１の上側から入射される構成例である。これに対して、１４０ＧＨｚの構成例３の複数のハーフミラー２３においては、１４０ＧＨｚの構成例１及び２とは異なり、発振器２１から出射したテラヘルツ波は、１列１行に配設される第６１のハーフミラー２３６１の横側から入射する構成とした。
【０１０２】
発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第６１のハーフミラー２３６１の横側から入射し、第６１のハーフミラー２３６１を紙面右方向に透過し、第６３のハーフミラー２３６３によりＺ方向に反射されて、紙面左側から１番目の第６１の出射光２６６１となる。第６１のハーフミラー２３６１によりＺ方向に反射したテラヘルツ波は、第６２のハーフミラー２３５３で紙面右方向に反射し、さらに、第６４のハーフミラー２３６４によりＺ方向に反射して、紙面左側から２番目の第６２の出射光２６６２となる。第６３のハーフミラー２３６３を紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、さらに、第６５のハーフミラー２３６５によりＺ方向に反射して、紙面左側から３番目の第６３の出射光２６６３となる。第６５のハーフミラー２３６５を紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第６６のハーフミラー２３６６によりＺ方向に反射して、紙面左側から４目の第６４の出射光２６６４となる。
【０１０３】
第６１〜第６４の出射光２６６１〜２６６４の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第６１〜第６６のハーフミラー２３６１〜２６６６の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図１０に示す数字は、各ハーフミラー２３６１〜２６６６における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第６１の出射光の強度：１８．４
第６２の出射光の強度：１５．２
第６３の出射光の強度：１２．５
第６４の出射光の強度：１７．３
合計：６３．４
【０１０４】
図１０に示すように、第６１〜第６４の出射光２６６１〜２６６４の強度は、それぞれ１８．４、１５．２、１２．５、１７．３、合計６３．４となり、各列からの出力としては両端の強度が大きい略凹状の出力分布となることが分かる。例えば、第６１〜第６４のハーフミラー２３６１〜２６６６の各間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３６１〜２６６６に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、１４０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。
このように、構成を変更することで、複数のハーフミラー２３の透過率又は反射率を種々に設定することにより、ライン状に均一な出力分布や凸状の出力分布を得ることができ、或いは、照射対象及び照射目的に応じた所望の出力分布を得るように設定することができる。以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【０１０５】
実施例１として、ハーフミラー１を、シリコンウェハーを用いて作製した。シリコンウェハーは直径が６インチのＣＺ法（チョクラルスキー法）又はＦＺ法（浮遊帯法）で製造されたＮ型で方位が（１００）面の結晶を、所定の厚さと所定のキャリア密度としたものを用いた。用いたシリコンウェハーを表１に示す。キャリア密度は、ＣＶ法（容量電圧法）により測定した。
【０１０６】
【表１】
2020041827.tif 000003
【０１０７】
番号１のシリコンウェハーは、厚さの仕様が６００±１０μｍ、キャリア密度が１×１０１２ｃｍ−３である。番号２のシリコンウェハーは、厚さの仕様が３００±１０μｍ、キャリア密度が２．２×１０１３ｃｍ−３であった。番号３のシリコンウェハーは、厚さの仕様が５５０±１５μｍで、キャリア密度が２．８×１０１４ｃｍ−３であった。番号４のシリコンウェハーは、厚さの仕様が６２０±１５μｍ、キャリア密度が５．１×１０１５ｃｍ−３であった。番号５のシリコンウェハーは、厚さの仕様が５２５±１５μｍで、キャリア密度が８．８×１０１８ｃｍ−３であった。なお、表１には、使用したシリコンウェハーの厚さを実際に測定し、５回の測定の平均値を５回平均の厚さ（μｍ）として示している。以下に示すシリコンウェハーの厚さは、５回平均の厚さである。
【０１０８】
（透過率及び反射率の測定：６０ＧＨｚ）
シリコンウェハーの６０ＧＨｚにおける透過率及び反射率は、図２に示すテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９により測定した。テラヘルツ波の発振器２として、６０ＧＨｚの連続発振（ＣＷ発振）のガンダイオード発振器（ＳＰＡＣＥＫ  ＬＡＢＳ社製、モデルＧＤＯ−１５−６０１３Ｒ）を使用した。ガンダイオード発振器２の出力は、約１０ｍＷである。図２に示すように、シリコンウェハーには、テラヘルツ波２ａを４５°の入射角度で照射し、透過波３及び反射波４を、６０ＧＨｚ用のショットキーバリヤダイオード（ＳＰＡＣＥＫ  ＬＡＢＳ社製、モデルＤＶ−２Ｎ）により測定した。
【０１０９】
テラヘルツ波２ａの出力を１００として正規化した透過率及び反射率を測定した。表２は表１に示す５水準のシリコンウェハーにおける６０ＧＨｚの透過率及び反射率を示す。
【０１１０】
【表２】
2020041827.tif 000004
【０１１１】
番号１のシリコンウェハー（キャリア密度：１×１０１２ｃｍ−３）における透過率は３６％、反射率は６４％であった。番号２のシリコンウェハー（キャリア密度：２．２×１０１３ｃｍ−３）における透過率は２９％、反射率は６４％であった。番号３のシリコンウェハー（キャリア密度：２．８×１０１４ｃｍ−３）における透過率は２６％、反射率は５０％であった。番号４のシリコンウェハー（キャリア密度：５．１×１０１５ｃｍ−３）における透過率は０％、反射率は５７％であった。番号５のシリコンウェハー（キャリア密度：８．８×１０１８ｃｍ−３）における透過率は０％、反射率は８５％であった。
【０１１２】
番号１〜３のシリコンウェハーのキャリア密度は、１×１０１２ｃｍ−３〜２．８×１０１４ｃｍ−３であり、透過波３と反射波４が生じることが判明した。データからは、シリコンウェハーのキャリア密度の上昇と共に透過率が減少することが分かる。また、番号１のシリコンウェハー（厚さ：約６００μｍ）においては、透過率が約３７％となるシリコンウェハーの厚さが大凡１／αであることから、αは約１６．７ｃｍ−１と求まる。これにより、シリコンウェハーの厚さを変えることで、透過率を調整できることが分かる。
【０１１３】
番号４及び５のシリコンウェハーのキャリア密度は、５．１×１０１５ｃｍ−３〜８．８×１０１８ｃｍ−３であり、反射波４のみが生じることが判明した。上記のデータからは、シリコンウェハーのキャリア密度の上昇により透過率が減少し、キャリア密度がある程度高くなると反射波４のみが生じることが推定できる。これにより、シリコンウェハーのキャリア密度を変えることで、反射率を調整できることが分かる。
【０１１４】
（透過率及び反射率の測定：９０ＧＨｚ）
９０ＧＨｚにおける透過率及び反射率の測定は、６０ＧＨｚと同様に、図２に示すテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９により測定した。テラヘルツ波の発振器２として、９０ＧＨｚの連続発振のガンダイオード発振器（ＳＰＡＣＥＫ  ＬＡＢＳ社製、モデルＧＷ−９００Ｐ）を使用した。ガンダイオード発振器の出力は、約１０ｍＷである。６０ＧＨｚと同様に透過波３及び反射波４を、テフロン（登録商標）製のレンズ８で集光し、ショットキーバリヤダイオード（ｍｉｌｌｉｔｅｃｈ社製、モデルＤＸＰ−１０−ＲＰＦ０）により検出した。
【０１１５】
テラヘルツ波２ａの出力を１００として正規化した透過率及び反射率を測定した。表３は、表１に示す５水準のシリコンウェハーにおける９０ＧＨｚの透過率及び反射率を示す。
【０１１６】
【表３】
2020041827.tif 000005
【０１１７】
番号１のシリコンウェハー（キャリア密度：１×１０１２ｃｍ−３）における透過率は５８％、反射率は４２％であった。番号２のシリコンウェハー（キャリア密度：２．２×１０１３ｃｍ−３）における透過率は２５％、反射率は５８％であった。番号３のシリコンウェハー（キャリア密度：２．８×１０１４ｃｍ−３）における透過率は３３％、反射率は３３％であった。番号４のシリコンウェハー（キャリア密度：５．１×１０１５ｃｍ−３）における透過率は０％、反射率は６７％であった。番号５のシリコンウェハー（キャリア密度：８．８×１０１８ｃｍ−３）における透過率は０％、反射率は８０％であった。
【０１１８】
９０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様に、番号１〜３のシリコンウェハーにより透過波３及び反射波４が得られ、かつ、番号４及び５のシリコンウェハーにより反射波４のみが得られた。これにより、９０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様にシリコンウェハーはハーフミラー１として動作し、透過率及び反射率はキャリア密度や厚さにより調整できることが分かった。
【０１１９】
（透過率及び反射率の測定：１４０ＧＨｚ）
１４０ＧＨｚにおける透過率及び反射率の測定は、６０ＧＨｚと同様に、図２に示すテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９により測定した。テラヘルツ波の発振器２として、１４０ＧＨｚの連続発振のＩＭＰＡＴＴダイオードを用いた発振器（ＥＬＶＡ−１社製、モデルＣＩＤＯ−０６／１４０／２０）を使用した。ＩＭＰＡＴＴダイオード発振器２の出力は大凡１０ｍＷである。６０ＧＨｚと同様に透過波３及び反射波４を、テフロン（登録商標）製のレンズ８で集光し、ショットキーバリヤダイオード（ＥＬＶＡ−１社製、モデルＺＢＤ−０６）により検出した。
【０１２０】
テラヘルツ波２ａの出力を１００として正規化した透過率及び反射率を測定した。表４は、表１に示す５水準のシリコンウェハーにおける１４０ＧＨｚの透過率及び反射率を示す。
【０１２１】
【表４】
2020041827.tif 000006
【０１２２】
１４０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様に、番号１〜３のシリコンウェハーにより透過波３及び反射波４が得られ、かつ、番号４及び５のシリコンウェハーにより反射波４のみが得られた。これにより、１４０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様にシリコンウェハーはハーフミラー１として動作し、透過率又は反射率はキャリア密度や厚さにより調整できることが分かった。
【実施例２】
【０１２３】
実施例２として、第１の実施形態のハーフミラー２３を用いたテラヘルツ波の照射装置２０について説明する。
９０ＧＨｚの構成例１（図６参照）に示す複数のハーフミラー２３として、７枚のシリコンウェハーを用いたテラヘルツ波の照射装置２０を作製した。ハーフミラー２３に用いたシリコンウェハーは表１に示したものであり、番号２のシリコンウェハー（キャリア密度：２．２×１０１３ｃｍ−３）を３枚、番号３のシリコンウェハー（キャリア密度：２．８×１０１４ｃｍ−３）を１枚、番号５のシリコンウェハー（キャリア密度：８．８×１０１４ｃｍ−３）を３枚使用している。
【０１２４】
図１１は、実施例２のテラヘルツ波の照射装置２０の模式的な平面図である。実施例２の照射装置２０は、具体的には螺子穴付きの光学定盤に、９０ＧＨｚの発振器２１と、放物面鏡２２と、７枚のシリコンウェハーからなるハーフミラー２３２１〜２３２７とを配置して構成した。用いる複数のハーフミラー２３の構成は、図６に示す９０ＧＨｚの構成例１と同じであるので、各ハーフミラー２３及び各列の出射光２６には、図６と同様の符号を付した。ここで、図６に示す９０ＧＨｚの構成例１で説明したように、出射光の強度分布を重視して第２２〜第２５の出射光２６２２〜２６２５をライン光源として取り出した。
【０１２５】
各シリコンウェハーの大きさは３４ｍｍ×６０ｍｍであり、該シリコンウェハーを、７台のミラースタンドに張り付けた。各シリコンウェハーは、図１１に示すように、入射するテラヘルツ波に対して、大凡４５°の角度とした。
【０１２６】
９０ＧＨｚの発振器２１として、実施例１と同様に、ガンダイオード発振器（ＳＰＡＣＥＫ  ＬＡＢＳ社製、モデルＧＷ−９００Ｐ）を使用し、ホーンアンテナ２１ａで出力した。ガンダイオード発振器の出力は、約１０ｍＷであり、放物面鏡２２により所定の光束として、第２１のハーフミラー２３２１に入射した。
【０１２７】
照射装置２０の出射部２５に、９０ＧＨｚのショットキーバリヤダイオード（ｍｉｌｌｉｔｅｃｈ社製、モデルＤＸＰ−１０−ＲＰＦ０）を配設して、図１１に示すようにＸ方向のテラヘルツ波、つまり第２〜第５列の出射光２６２２〜２６２５を測定した。
【０１２８】
図１２は、実施例２のテラヘルツ波の照射装置２０のＸ方向のテラヘルツ波の出力分布を示す図であり、横軸はＸ方向の距離（ｍｍ）、縦軸はショットキーバリヤダイオードの出力（任意目盛）である。図１２に示すように、左から右に向って５つのピークが生じ、９０ＧＨｚの発振器２１からのテラヘルツ波が、シリコンウェハーからなるハーフミラー２３２１〜２３２７により約１０ｃｍのライン光源に変換されていることが分かった。図１２に示す各ピークの大きさが異なるのは、特に１列及び２列のシリコンウェハーの角度が４５°からずれていることに起因すると推定される。
【０１２９】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施例２においては、５列３行のマトリクス状に配設した複数のハーフミラー２３を示したが、これに限らず、他のハーフミラー２３の構成も使用できることは明らかである。
【０１３０】
上述した実施例２においては、７枚のハーフミラー２３を５列３行のマトリクス状に配設したが、これに限らず、行は３行の配置ではなく２行でもよく、又、使用するシリコンウェハーの厚さやキャリア密度は、適宜に変更できることは明らかである。
【０１３１】
なお、上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えばテラヘルツ波の照射装置２０を紙葉類１１の検査装置１０に用いた例について説明したが、何ら限定されるものではなく、他の用途に用いることもでき、例えば立体形状の被照射部位にテラヘルツ波を照射する装置であってもよく、人体等の生物にテラヘルツ波を照射する装置であってもよい。
【０１３２】
上記実施形態では、照射装置２０を用いた検査装置１０として、紙葉類１１を透過したテラヘルツ波を検出装置３０により検出したが、これに限定されるものではない。紙葉類１１に対して照射装置２０と同じ側に検出部を設けることで、紙葉類１１の表面又は裏面で反射されたテラヘルツ波を検出するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  ハーフミラー
２  発振器
３  透過波
４  反射波
５  透過波の検出器
６  反射波の検出器
７，８  集光用部品
９  テラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置
１０  検査装置
１１  紙葉類
１２  搬送装置
１２ａ  照射位置
１３  搬送ガイド
２０  照射装置
２１  発振器
２１ａ  アンテナ（ホーンアンテナ）
２２  集光用部品（放物面鏡）
２３  複数のハーフミラー
２５  出射部
２６  出射光
３０  検出装置
３１  集光用光学部品
３２  検出素子
３３  検出素子群
３４  情報処理部
３５  プリント基板
【図１】
2020041827.tif 000007
【図２】
2020041827.tif 000008
【図３】
2020041827.tif 000009
【図４】
2020041827.tif 000010
【図５】
2020041827.tif 000011
【図６】
2020041827.tif 000012
【図７】
2020041827.tif 000013
【図８】
2020041827.tif 000014
【図９】
2020041827.tif 000015
【図１０】
2020041827.tif 000016
【図１１】
2020041827.tif 000017
【図１２】
2020041827.tif 000018