(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつパルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、
前記積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面のうち、前記誘電体層が接触していない部位を覆う被覆層と、を備えることを特徴とする光伝導アンテナ。
【請求項２】
テラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつパルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備え、
前記第２導電層は、薄肉部を有し、
前記薄肉部は、前記積層方向から見たとき、前記開口内に位置し、前記第２導電層の前記開口の外側に位置する部位よりも厚さが薄い、ことを特徴とする光伝導アンテナ。
【請求項３】
前記誘電体材料の比誘電率は、前記半導体層の前記半導体材料の比誘電率よりも高い請求項１または２に記載の光伝導アンテナ。
【請求項４】
前記誘電体層は、前記積層方向から見たとき、前記誘電体層の幅Ｗが前記半導体層から離れるに従って漸増する部位を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の光伝導アンテナ。
【請求項５】
前記積層方向から前記誘電体層に接触し、前記テラヘルツ波を反射させる第１反射層を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の光伝導アンテナ。
【請求項６】
前記第１電極は、前記第１反射層を兼ねる請求項５に記載の光伝導アンテナ。
【請求項７】
前記積層方向から前記誘電体層に接触し、前記テラヘルツ波を反射させる第２反射層を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の光伝導アンテナ。
【請求項８】
前記第２電極は、前記第２反射層を兼ねる請求項７に記載の光伝導アンテナ。
【請求項９】
前記半導体層の半導体材料は、III−Ｖ属化合物半導体である請求項１ないし８のいずれかに記載の光伝導アンテナ。
【請求項１０】
パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、
前記積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面のうち、前記誘電体層が接触していない部位を覆う被覆層と、を備えることを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項１１】
パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備え、
前記第２導電層は、薄肉部を有し、
前記薄肉部は、前記積層方向から見たとき、前記開口内に位置し、前記第２導電層の前記開口の外側に位置する部位よりも厚さが薄い、ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項１２】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、
前記積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面のうち、前記誘電体層が接触していない部位を覆う被覆層と、を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項１３】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備え、
前記第２導電層は、薄肉部を有し、
前記薄肉部は、前記積層方向から見たとき、前記開口内に位置し、前記第２導電層の前記開口の外側に位置する部位よりも厚さが薄い、ことを特徴とするカメラ。
【請求項１４】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、
前記積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面のうち、前記誘電体層が接触していない部位を覆う被覆層と、を備えることを特徴とするイメージング装置。
【請求項１５】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備え、
前記第２導電層は、薄肉部を有し、
前記薄肉部は、前記積層方向から見たとき、前記開口内に位置し、前記第２導電層の前記開口の外側に位置する部位よりも厚さが薄い、ことを特徴とするイメージング装置。
【請求項１６】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、
前記積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面のうち、前記誘電体層が接触していない部位を覆う被覆層と、を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項１７】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備え、
前記第２導電層は、薄肉部を有し、
前記薄肉部は、前記積層方向から見たとき、前記開口内に位置し、前記第２導電層の前記開口の外側に位置する部位よりも厚さが薄い、ことを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波であるテラヘルツ波が注目されている。テラヘルツ波は、例えば、イメージング、分光計測等の各計測、非破壊検査等に用いることができる。
このテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置は、サブｐ秒（数百ｆ秒）程度のパルス幅をもつ光パルス（パルス光）を発生する光源装置と、光源装置で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナとを有している。
【０００３】
前記光伝導アンテナとしては、例えば、特許文献１に、ｎ型半導体層と、ｉ型半導体層と、ｐ型半導体層とがこの順序で積層された積層体（ｐｉｎ構造）を有するテラヘルツ波発生素子（光伝導アンテナ）が開示されている。この光伝導アンテナでは、ｐ型半導体層上に設けられた電極に形成された開口を介してｐ型半導体層に光パルスが照射されると、ｉ型半導体層の側面全体から放射状にテラヘルツ波が出射する。
【０００４】
前記特許文献１に記載の光伝導アンテナでは、低温成長ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）基板を用いて製造されたダイポール形状光導電光伝導アンテナ（ＰＣＡ）に対して、発生するテラヘルツ波の強度を１０倍程度大きくすることができる。
しかしながら、特許文献１に記載の光伝導アンテナでは、指向性のないテラヘルツ波が発生するので、無駄が多くなり、目的部位に照射されるテラヘルツ波の強度が不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、指向性を有するテラヘルツ波を発生することができる光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光伝導アンテナは、テラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備えることを特徴とする。
これにより、テラヘルツ波は、誘電率のより高い物質中を進もうとする性質を有しているので、半導体層で発生したテラヘルツ波が誘電体層により所定の方向に導かれ、これによって、指向性を有するテラヘルツ波を発生することができる。この結果、従来よりも高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
【０００８】
本発明の光伝導アンテナでは、前記誘電体材料の比誘電率は、前記半導体層の前記半導体材料の比誘電率よりも高いことが好ましい。
これにより、誘電体層によりテラヘルツ波を効率良く導くことができる。
本発明の光伝導アンテナでは、前記誘電体層は、前記積層方向から見たとき、前記誘電体層の幅Ｗが前記半導体層から離れるに従って漸増する部位を有することが好ましい。
これにより、誘電体層によりテラヘルツ波を効率良く導くことができる。
【０００９】
本発明の光伝導アンテナでは、前記積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面のうち、前記誘電体層が接触していない部位を覆う被覆層を有することが好ましい。
これにより、半導体層の腐食を防止することができる。
本発明の光伝導アンテナでは、前記積層方向から前記誘電体層に接触し、前記テラヘルツ波を反射させる第１反射層を有することが好ましい。
これにより、誘電体層中を進行しているテラヘルツ波が、第１反射層で反射することで、誘電体層のテラヘルツ波が出射する出射部に到達する前に、誘電体層を透過してしまうことを防止することができる。
【００１０】
本発明の光伝導アンテナでは、前記第１電極は、前記第１反射層を兼ねることが好ましい。
これにより、構造を簡素化することができ、また、製造が容易となる。
本発明の光伝導アンテナでは、前記積層方向から前記誘電体層に接触し、前記テラヘルツ波を反射させる第２反射層を有することが好ましい。
これにより、誘電体層中を進行しているテラヘルツ波が、第２反射層で反射することで、誘電体層のテラヘルツ波が出射する出射部に到達する前に、誘電体層を透過してしまうことを防止することができる。
【００１１】
本発明の光伝導アンテナでは、前記第２電極は、前記第２反射層を兼ねることが好ましい。
これにより、構造を簡素化することができ、また、製造が容易となる。
本発明の光伝導アンテナでは、前記積層方向から見たとき、前記開口内に位置し、前記第２導電層の前記開口の外側に位置する部位よりも厚さが薄い薄肉部を有することが好ましい。
これにより、パルス光が第２導電層で吸収されてしまうことを抑制することができ、また、第２導電層の開口の外側に位置する部位の厚さを適正値に設定することができる。
本発明の光伝導アンテナでは、前記半導体材料は、III−Ｖ属化合物半導体であることが好ましい。
これにより、高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
【００１２】
本発明のテラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備えることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するテラヘルツ波発生装置を提供することができる。
【００１３】
本発明のカメラは、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備えることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するカメラを提供することができる。
【００１４】
本発明のイメージング装置は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備えることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するイメージング装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の計測装置は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第１導電層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に挟まれ、かつ前記第１導電層の半導体材料または前記第２導電層の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体層と、
前記第１導電層に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電層に電気的に接続され、かつ前記パルス光が通過する開口を有する第２電極と、
前記第１導電層と前記半導体層と前記第２導電層との積層方向に垂直な法線を有する前記半導体層の面に接触し、誘電体材料で構成された誘電体層と、を備えることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有する計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のテラヘルツ波発生装置の実施形態を示す図である。
【図２】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナの平面図である。
【図３】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光源装置の断面斜視図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線での断面図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図６】本発明のイメージング装置の実施形態を示すブロック図である。
【図７】図６に示すイメージング装置のテラヘルツ波検出部を示す平面図である。
【図８】対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。
【図９】対象物の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の図である。
【図１０】本発明の計測装置の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】本発明のカメラの実施形態を示すブロック図である。
【図１２】本発明のカメラの実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のテラヘルツ波発生装置の実施形態を示す図である。この図１では、光伝導アンテナについては図２中のＳ−Ｓ線での断面図、光源装置についてはブロック図を示す。図２は、図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナの平面図、図３は、図１に示すテラヘルツ波発生装置の光源装置の断面斜視図、図４は、図３中のＡ−Ａ線での断面図、図５は、図３中のＢ−Ｂ線での断面図である。なお、以下では、図１、図３〜５中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００１８】
図１に示すように、テラヘルツ波発生装置１は、励起光である光パルス（パルス光）を発生する光源装置３と、光源装置３で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナ２とを有している。なお、テラヘルツ波とは、周波数が、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の電磁波、特に、３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ以下の電磁波を言う。
図３〜図５に示すように、光源装置３は、本実施形態では、光パルスを発生する光パルス発生部４と、光パルス発生部４で発生した光パルスに対し、パルス圧縮を行う第１のパルス圧縮部５と、第１のパルス圧縮部５でパルス圧縮がなされた光パルスに対し、パルス圧縮を行う第２のパルス圧縮部７と、光パルスを増幅する増幅部６とを有している。
【００１９】
増幅部６は、第１のパルス圧縮部５の前段、または第１のパルス圧縮部５と第２のパルス圧縮部７との間に設けられるが、図示の構成では、増幅部６は、第１のパルス圧縮部５と第２のパルス圧縮部７との間に設けられている。これにより、第１のパルス圧縮部５でパルス圧縮がなされた光パルスが、増幅部６で増幅され、増幅部６で増幅された光パルスが、第２のパルス圧縮部７でパルス圧縮がなされる。
【００２０】
また、光源装置３から出射する光パルスのパルス幅（半値幅）は、特に限定されないが、１ｆ秒以上８００ｆ秒以下であることが好ましく、１０ｆ秒以上２００ｆ秒以下であることよりが好ましい。
また、光源装置３から出射する光パルスの周波数は、後述する光伝導アンテナ２のｉ型半導体層２４のバンドギャップに対応する周波数以上に設定される。
【００２１】
また、光パルス発生部４は、例えば、ＤＢＲレーザー、ＤＦＢレーザー、モード同期レーザー等、いわゆる半導体レーザーを用いることができる。この光パルス発生部４で発生する光パルスのパルス幅は、特に限定されないが、１ｐ秒以上１００ｐ秒以下であることが好ましい。
また、第１のパルス圧縮部５は、可飽和吸収に基づくパルス圧縮を行うものである。すなわち、第１のパルス圧縮部５は、可飽和吸収体を有しており、その可飽和吸収体により、光パルスを圧縮し、そのパルス幅を減少させる。
また、第２のパルス圧縮部７は、群速度分散補償に基づくパルス圧縮を行うものである。すなわち、第２のパルス圧縮部７は、群速度分散補償媒体、本実施形態では、結合導波路構造を有しており、その結合導波路構造により、光パルスを圧縮し、そのパルス幅を減少させる。
【００２２】
また、光源装置３の光パルス発生部４と、第１のパルス圧縮部５と、増幅部６と、第２のパルス圧縮部７とは、一体化、すなわち同一基板上に集積されている。
具体的には、光源装置３は、半導体基板である基板３１と、基板３１上に設けられたクラッド層３２と、クラッド層３２上に設けられた活性層３３と、活性層３３上に設けられた導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４上に設けられたクラッド層３５と、クラッド層３５上に設けられたコンタクト層３６と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４上に設けられた絶縁層３７と、基板３１の表面に設けられたクラッド層３２側の電極３８と、コンタクト層３６および絶縁層３７の表面に設けられたクラッド層３５側の電極３９１、３９２、３９３、３９４および３９５とを有している。また、光パルス発生部４の導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、クラッド層３５との間には、回折格子３０が設けられている。なお、導波路構成プロセス用エッチングストップ層は、活性層の直上に限らず、例えば、クラッド層の中に設けられていてもよい。
【００２３】
なお、各部の構成材料は、特に限定されないが、一例として、基板３１、コンタクト層３６としては、それぞれ、例えば、ＧａＡｓ等が挙げられる。また、クラッド層３２、３５、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４、回折格子３０としては、それぞれ、例えば、ＡｌＧａＡｓ等が挙げられる。また、活性層３３としては、例えば、多重量子井戸と呼ばれる量子効果を用いた構成等が挙げられる。具体的には、活性層３３としては、例えば、井戸層（ＧａＡｓ井戸層）とバリア層（ＡｌＧａＡｓバリア層）とを交互に複数ずつ設けてなる多重量子井戸等で構成された分布屈折率型多重量子井戸と呼ばれる構造のもの等が挙げられる。
【００２４】
また、図示の構成では、光源装置３における導波路は、クラッド層３２と、活性層３３と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、クラッド層３５とで構成されている。また、クラッド層３５は、導波路の上部にのみ、その導波路に対応した形状に設けられている。また、クラッド層３５は、不要な部分をエッチングにより除去することにより形成されている。なお、製造方法によっては、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４を省略してもよい。
【００２５】
また、クラッド層３５およびコンタクト層３６は、それぞれ、２つずつ設けられている。一方のクラッド層３５およびコンタクト層３６は、光パルス発生部４と、第１のパルス圧縮部５と、増幅部６と、第２のパルス圧縮部７の一部を構成し、連続的に設けられており、他方のクラッド層３５およびコンタクト層３６は、第２のパルス圧縮部７の一部を構成している。すなわち、第２のパルス圧縮部７には、１対のクラッド層３５と、１対のコンタクト層３６とが設けられている。
【００２６】
また、電極３９１は、光パルス発生部４のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９２は、第１のパルス圧縮部５のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９３は、増幅部６のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９４および３９５は、それぞれ、第２のパルス圧縮部７の２つのクラッド層３５に対応するように設けられている。なお、電極３８は、光パルス発生部４、第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７の共通の電極である。そして、電極３８と電極３９１とで光パルス発生部４の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９２とで第１のパルス圧縮部５の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９３とで増幅部６の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９４、電極３８と電極３９５とで第２のパルス圧縮部７の２対の電極が構成される。
【００２７】
なお、光源装置３の全体形状は、図示の構成では、直方体をなしているが、これに限定されないことは、言うまでもない。
また、光源装置３の寸法は、特に限定されないが、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下×０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下×０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることができる。
なお、本発明では、光源装置の構成は、前述した構成に限定されないことは、言うまでもない。
【００２８】
次に、光伝導アンテナ２について説明する。
図１および図２に示すように、光伝導アンテナ２は、基板２１と、基板２１上に設けられた光伝導アンテナ本体２０とを有している。
基板２１としては、光伝導アンテナ本体２０を支持できるものであれば、特に限定されず、例えば、各種の半導体材料で構成された半導体基板、各種の樹脂材料で構成された樹脂基板、各種のガラス材料で構成されたガラス基板等を用いることができるが、半導体基板が好ましい。また、基板２１として半導体基板を用いる場合、その半導体材料としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、III−Ｖ属化合物半導体が好ましい。また、III−Ｖ属化合物半導体としては、特に限定されず、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等が挙げられる。
【００２９】
また、基板２１の形状は、図示の構成では、後述するｎ型半導体層２２とｉ型半導体層２４とｐ型半導体層２３との積層方向から見たとき、四角形をなしている。なお、基板２１の形状は、四角形には限定されず、この他、例えば、円形、楕円形や、三角形、五角形、六角形等の他の多角形等が挙げられる。以下では、「ｎ型半導体層２２とｉ型半導体層２４とｐ型半導体層２３との積層方向から見たとき」を、「平面視」とも言う。また、「ｎ型半導体層２２とｉ型半導体層２４とｐ型半導体層２３との積層方向」を、単に、「積層方向」とも言う。
【００３０】
光伝導アンテナ本体２０は、ｎ型半導体層（第１導電層）２２と、テラヘルツ波を発生するｉ型半導体層（半導体層）２４と、ｐ型半導体層（第２導電層）２３と、誘電体層２５と、被覆層２６と、テラヘルツ波を反射させる反射層（第１反射層）２７と、１対の電極を構成する電極２８（第１電極）および電極（第２電極）２９とを有している。
この場合、基板２１上に、ｎ型半導体層２２と、ｉ型半導体層２４と、ｐ型半導体層２３とが、基板２１側からこの順序で積層されている（設けられている）。すなわち、基板２１上には、ｎ型半導体層と、ｉ型半導体層と、ｐ型半導体層とが基板２１側からこの順序で積層された積層体（ｐｉｎ構造）が形成されている。さらに換言すれば、ｉ型半導体層２４は、ｎ型半導体層２２と、ｐ型半導体層２３とに挟まれて形成されている。
【００３１】
また、電極２８は、基板２１およびｎ型半導体層２２上に設けられている。すなわち、電極２８は、ｎ型半導体層２２に接触し、ｎ型半導体層２２に電気的に接続されている。
また、電極２９は、ｐ型半導体層２３および誘電体層２５上に設けられている。すなわち、電極２９は、ｐ型半導体層２３に接触し、ｐ型半導体層２３に電気的に接続されている。また、電極２９は、積層方向から誘電体層２５の基板２１と反対側の面に接触しており、テラヘルツ波を反射させる第２反射層を兼ねている。第２反射層を設けることにより、誘電体層２５の上面（誘電体層２５の基板２１と反対側の面）から漏れるテラヘルツ波を誘電体層２５内に反射し、テラヘルツ波を効率良く導くことができる。なお、第２反射層を電極２９とは別に設けてもよいことは言うまでもない。
【００３２】
また、電極２９は、ｐ型半導体層２３に対応する部位に設けられた開口２９１を有している。開口２９１により、ｐ型半導体層２３のｉ型半導体層２４と反対側の面が露出する。そして、このテラヘルツ波発生装置１では、光源装置３で発生した光パルスは、開口２９１を介してｐ型半導体層２３に照射されるようになっている。したがって、開口２９１により、光パルスが通過（透過）窓部が構成される。なお、開口２９１に、光パルスを透過可能な光透過性を有する図示しない保護層が設けられていてもよい。
【００３３】
また、開口２９１の形状は、図示の構成では、平面視で、円形をなしている。なお、開口２９１形状は、円形には限定されず、この他、例えば、楕円形や、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形等が挙げられる。
また、平面視での開口２９１の面積Ｓは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ２以上１００００μｍ２以下であることが好ましく、１０μｍ２以上１００μｍ２以下であることがより好ましい。
開口２９１の面積Ｓが、前記下限値未満であると、他の条件によってはその開口２９１の部位のみに光パルスを集光させることができず、光パルスが無駄になり、また、前記上限値を超えると、他の条件によってはｉ型半導体層２４内の複数の領域において発生したテラヘルツ波同士が干渉してしまう。
【００３４】
また、誘電体層２５は、基板２１上に設けられている。この誘電体層２５は、積層体の側面におけるｉ型半導体層２４の部分、すなわち、積層方向に対して垂直な法線を有するｉ型半導体層２４の表面に接触している。なお、積層体の側面は、ｉ型半導体層２４のｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との間において露出する面、あるいは、ｎ型半導体層２２およびｐ型半導体層２３に接触しない面とも言える。
【００３５】
また、被覆層２６は、基板２１およびｎ型半導体層２２上に設けられている。この被覆層２６は、積層体の側面におけるｉ型半導体層２４の部分のうち、誘電体層２５が接触していない部位に接触している（覆っている）。これにより、積層体の側面におけるｉ型半導体層２４の部分は、誘電体層２５および被覆層２６により覆われている。これによって、ｉ型半導体層２４の腐食等を防止することができる。
【００３６】
また、反射層２７は、基板２１上に設けられ、積層方向から誘電体層２５の基板２１側の面に接触している。すなわち、反射層２７は、基板２１と誘電体層２５との間に介在している。換言すれば、誘電体層２５は、反射層２７と前述の第２反射層である電極２９とによって積層方向から挟まれている。この反射層２７を設けることにより、誘電体層２５の下面から基板２１側に漏れてしまうテラヘルツ波を誘電体層２５内に反射することができ、これによりテラヘルツ波を効率良く導くことができる。なお、前記電極２８で反射層２７を構成し、電極２８が第１反射層を兼ねるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００３７】
また、反射層２７の厚さｄは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることがより好ましい。
反射層２７の厚さｄが、前記下限値未満であると、他の条件によってはテラヘルツ波が反射層２７に吸収されてしまい、また、前記上限値を超えると、他の条件によってはその反射層２７が邪魔になる。
【００３８】
前記ｎ型半導体層２２は、ｎ型（第１導電型）の不純物を含む半導体材料で構成されている。ｎ型半導体層２２のキャリア濃度（不純物濃度）は、１×１０１７／ｃｍ３以上であることが好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上であることがより好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上１×１０２５／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。なお、ｎ型不純物としては、特に限定されず、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ等が挙げられる。
また、ｎ型半導体層２２の厚さｄ１は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。
【００３９】
また、ｐ型半導体層２３は、ｐ型（第２導電型）の不純物を含む半導体材料で構成されている。ｐ型半導体層２３のキャリア濃度は、１×１０１７／ｃｍ３以上であることが好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上であることがより好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上１×１０２５／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。なお、ｐ型不純物としては、特に限定されず、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ等が挙げられる。
【００４０】
また、ｐ型半導体層２３は、平面視で、電極２９の開口２９１内に位置し、ｐ型半導体層２３の開口２９１の外側に位置する部位よりも厚さが薄い薄肉部２３１を有している。これにより、光パルスがｐ型半導体層２３で吸収されてしまうことを抑制することができ、また、ｐ型半導体層２３の開口２９１の外側に位置する部位の厚さを適正値に設定することができる。
また、ｐ型半導体層２３の薄肉部２３１の厚さｄ２は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。
【００４１】
また、ｉ型半導体層２４は、半導体材料で構成されている。このｉ型半導体層２４を構成する半導体材料は、真性半導体であることが好ましいが、ｎ型不純物やｐ型不純物を少量含んでいてもよい。
換言すると、ｉ型半導体層２４は、ｎ型不純物を含む場合は、ｎ型半導体層２２よりもキャリア濃度が低いといえ、また、ｐ型不純物を含む場合は、ｐ型半導体層２３よりもキャリア濃度が低いといえる。なお、ｉ型半導体層２４は、ｎ型不純物、ｐ型不純物のいずれを含む場合でもｎ型半導体層２２およびｐ型半導体層２３よりもキャリア濃度が低いことが好ましい。
具体的には、ｉ型半導体層２４のキャリア濃度は、１×１０１８／ｃｍ３以下であることが好ましく、１×１０１２／ｃｍ３以上１×１０１８／ｃｍ３以下であることがより好ましく、１×１０１２／ｃｍ３以上１×１０１６／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。
【００４２】
また、ｉ型半導体層２４の厚さｄ３は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。
ｉ型半導体層２４の厚さｄ３が、前記下限値未満であると、他の条件によってはｉ型半導体層２４の形成が困難であり、また、前記上限値を超えると、他の条件によっては耐電圧が不十分となり、ｉ型半導体層２４内に大きい電界強度の電界を形成できず、これにより高い強度のテラヘルツ波を発生することができない。
なお、ｐ型半導体層２３、ｎ型半導体層２２、ｉ型半導体層２４の半導体材料としては、それぞれ、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、III−Ｖ属化合物半導体が好ましい。また、III−Ｖ属化合物半導体としては、特に限定されず、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等が挙げられる。
【００４３】
また、誘電体層２５は、誘電体材料で構成され、ｉ型半導体層２４で発生したテラヘルツ波を所定方向に導く機能を有している。この誘電体層２５を構成する誘電体材料の比誘電率（誘電率）は、ｉ型半導体層２４を構成する半導体材料の比誘電率よりも高いことが好ましい。テラヘルツ波は、誘電率のより高い物質中を進もうとする性質を有している。したがって、ｉ型半導体層２４で発生したテラヘルツ波は、そのｉ型半導体層２４の側面から誘電体層２５に入射し、その誘電体層２５内を進む。このようにしてｉ型半導体層２４で発生したテラヘルツ波が誘電体層２５により所定の方向に導かれ、これによって、指向性を有し、高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
【００４４】
また、誘電体層２５の形状は、特に限定されないが、図示の構成では、平面視で、扇形の中心側の部分（扇形の外形を構成する２つの直線の交点を含む部分）を除いたような形状をなしており、誘電体層２５のテラヘルツ波を出射する出射部２５１の形状が、平面視で、円弧状をなしている。すなわち、平面視で、誘電体層２５の幅Ｗは、ｉ型半導体層２４に対して近位側から遠位側に向って（ｉ型半導体層２４から離れるに従って）漸増している。これにより、誘電体層２５によりテラヘルツ波を効率良く導くことができる。
なお、誘電体層２５は、その一部のみが幅Ｗがｉ型半導体層２４に対して近位側から遠位側に向って漸増してもよい。すなわち、誘電体層２５は、平面視で、幅Ｗがｉ型半導体層２４に対して近位側から遠位側に向って漸増する部位を有していればよい。
【００４５】
また、誘電体層２５を構成する誘電体材料の比誘電率は、２０以上であることが好ましく、３０以上２００以下であることがより好ましい。
このような誘電体材料（高誘電率材料）としては、例えば、窒素添加ハフニウムアルミネート（比誘電率：２０）、酸化ハフニウム（比誘電率：２３）、酸化イットリウム（比誘電率：２５）、酸化ランタン（比誘電率：２７）、五酸化ニオブ（比誘電率：４１）、二酸化チタン（ルチル）（比誘電率：８０）、酸化チタン（比誘電率：１６０）等が挙げられる。
【００４６】
また、被覆層２６の構成材料の比誘電率は、誘電体層２５を構成する誘電体材料の比誘電率よりも低いことが好ましく、ｉ型半導体層２４を構成する半導体材料の比誘電率よりも低いことがより好ましい。これにより、誘電体層２５によりテラヘルツ波を効率良く導くことができる。
また、被覆層２６の構成材料の比誘電率は、２０以下であることが好ましく、２以上１０以下であることがより好ましい。
【００４７】
このような被覆層２６の構成材料（低誘電率材料）としては、例えば、ポリイミド（比誘電率：３）、ボラジン系化合物（比誘電率：２．３）、ＳｉＮ（比誘電率：７）、ＳｉＯ２（比誘電率：４）、水酸化シロキサン（比誘電率：３）、ベンゾシクロブテン（比誘電率：２．７）、フッ素系樹脂（比誘電率：２．７）等が挙げられる。
なお、電極２８および２９には、それぞれ、図示しないパッド、導線、コネクター等を介して電源装置１８が電気的に接続され、電極２８と電極２９との間に、電極２８側が正となるように、直流電圧が印加される。
【００４８】
次に、テラヘルツ波発生装置１の作用について説明する。
テラヘルツ波発生装置１では、まず、光源装置３の光パルス発生部４で、光パルスを発生する。光パルス発生部４で発生した光パルスのパルス幅は、目標のパルス幅に比べて大きい。その光パルス発生部４で発生した光パルスは、導波路を通り、第１のパルス圧縮部５、増幅部６、第２のパルス圧縮部７をこの順序で順次通過する。
【００４９】
まず、第１のパルス圧縮部５で、光パルスに対し、可飽和吸収に基づくパルス圧縮がなされ、光パルスのパルス幅が減少する。次に、増幅部６で、光パルスが増幅される。最後に、第２のパルス圧縮部７で、光パルスに対し、群速度分散補償に基づくパルス圧縮がなされ、光パルスのパルス幅がさらに減少する。このようにして、目標のパルス幅の光パルスが発生し、第２のパルス圧縮部７から出射する。
【００５０】
光源装置３から出射した光パルスは、光伝導アンテナ２の電極２９の開口２９１に照射され、ｉ型半導体層２４でテラヘルツ波が発生する。このテラヘルツ波は、ｉ型半導体層２４の側面から誘電体層２５に入射し、その誘電体層２５内を進み、誘電体層２５により所定の方向に導かれる。また、誘電体層２５内を進むテラヘルツ波は、電極２９および反射層２７で反射し、誘電体層２５の上面または下面（積層方向の面）から漏れてしまうことが防止され、これによりテラヘルツ波を効率良く導くことができる。
【００５１】
以上説明したように、このテラヘルツ波発生装置１によれば、ｉ型半導体層２４で発生したテラヘルツ波が誘電体層２５により所定の方向に導かれ、これによって、指向性を有する。この結果、高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
また、光源装置３が第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７を有しているので、光源装置３の小型化、ひいてはテラヘルツ波発生装置１の小型化を図りつつ、所望の波高で、かつ所望のパルス幅の光パルスを発生することができ、これにより、所望のテラヘルツ波を確実に発生することができる。
【００５２】
＜イメージング装置の実施形態＞
図６は、本発明のイメージング装置の実施形態を示すブロック図、図７は、図６に示すイメージング装置のテラヘルツ波検出部を示す平面図、図８は、対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフ、図９は、対象物の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の図である。
【００５３】
図６に示すように、イメージング装置１００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部９と、テラヘルツ波発生部９から出射し、対象物１５０を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１と、テラヘルツ波検出部１１の検出結果に基づいて、対象物１５０の画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部１２とを備えている。なお、テラヘルツ波発生部９の構成は、前記テラヘルツ波発生装置１と同様であるので、テラヘルツ波発生部９についての説明は省略する。
【００５４】
また、テラヘルツ波検出部１１としては、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルター１５と、フィルター１５を通過した前記目的の波長のテラヘルツ波を検出する検出部１７とを備えたものを用いる。また、検出部１７としては、テラヘルツ波を熱に変換して検出するもの、すなわち、テラヘルツ波を熱に変換し、そのテラヘルツ波のエネルギー（強度）を検出し得るものを用いる。このような検出部としては、例えば、焦電センサー、ボロメーター等が挙げられる。なお、テラヘルツ波検出部１１としては、前記の構成のものに限定されないことは、言うまでもない。
【００５５】
また、フィルター１５は、２次元的に配置された複数の画素（単位フィルター部）１６を有している。すなわち、各画素１６は、行列状に配置されている。
また、各画素１６は、互いに異なる波長のテラヘルツ波を通過させる複数の領域、すなわち、通過させるテラヘルツ波の波長（以下、「通過波長」とも言う）が互いに異なる複数の領域を有している。なお、図示の構成では、各画素１６は、第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４を有している。
【００５６】
また、検出部１７は、フィルター１５の各画素１６の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４に対応してそれぞれ設けられた第１の単位検出部１７１、第２の単位検出部１７２、第３の単位検出部１７３および第４の単位検出部１７４を有している。各第１の単位検出部１７１、各第２の単位検出部１７２、各第３の単位検出部１７３および各第４の単位検出部１７４は、それぞれ、各画素１６の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４を通過したテラヘルツ波を熱に変換して検出する。これにより、各画素１６のそれぞれにおいて、４つの目的の波長のテラヘルツ波をそれぞれ確実に検出することができる。
【００５７】
次に、イメージング装置１００の使用例について説明する。
まず、分光イメージングの対象となる対象物１５０が、３つの物質Ａ、ＢおよびＣで構成されているとする。イメージング装置１００は、この対象物１５０の分光イメージングを行う。また、ここでは、一例として、テラヘルツ波検出部１１は、対象物１５０を反射したテラヘルツ波を検出することとする。
【００５８】
テラヘルツ波検出部１１のフィルター１５の各画素１６においては、第１の領域１６１および第２の領域１６２を使用する。
また、第１の領域１６１の通過波長をλ１、第２の領域１６２の通過波長をλ２とし、対象物１５０で反射したテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度をα１、波長λ２の成分の強度をα２としたとき、その強度α２と強度α１の差分（α２−α１）が、物質Ａと物質Ｂと物質Ｃとで、互いに顕著に区別できるように、前記第１の領域１６１の通過波長λ１および第２の領域１６２の通過波長λ２が設定されている。
【００５９】
図８に示すように、物質Ａにおいては、対象物１５０で反射したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と波長λ１の成分の強度α１の差分（α２−α１）は、正値となる。
また、物質Ｂにおいては、強度α２と強度α１の差分（α２−α１）は、零となる。
また、物質Ｃにおいては、強度α２と強度α１の差分（α２−α１）は、負値となる。
イメージング装置１００により、対象物１５０の分光イメージングを行う際は、まず、テラヘルツ波発生部９により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物１５０に照射する。そして、対象物１５０で反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１で、α１およびα２として検出する。この検出結果は、画像形成部１２に送出される。なお、この対象物１５０へのテラヘルツ波の照射および対象物１５０で反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１５０の全体に対して行う。
【００６０】
画像形成部１２においては、前記検出結果に基づいて、フィルター１５の第２の領域１６２を通過したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と、第１の領域１６１を通過したテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度α１の差分（α２−α１）を求める。そして、対象物１５０のうち、前記差分が正値となる部位を物質Ａ、前記差分が零となる部位を物質Ｂ、前記差分が負値となる部位を物質Ｃと判断し、特定する。
【００６１】
また、画像形成部１２では、図９に示すように、対象物１５０の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の画像データを作成する。この画像データは、画像形成部１２から図示しないモニターに送出され、そのモニターにおいて、対象物１５０の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像が表示される。この場合、例えば、対象物１５０の物質Ａの分布する領域は黒色、物質Ｂの分布する領域は灰色、物質Ｃの分布する領域は白色に色分けして表示される。このイメージング装置１００では、以上のように、対象物１５０を構成する各物質の同定と、その各物質の分布測定とを同時に行うことができる。
なお、イメージング装置１００の用途は、前記のものに限らず、例えば、人物に対してテラヘルツ波を照射し、その人物を透過または反射したテラヘルツ波を検出し、画像形成部１２において処理を行うことにより、その人物が、拳銃、ナイフ、違法な薬物等を所持しているか否かを判別することもできる。
【００６２】
＜計測装置の実施形態＞
図１０は、本発明の計測装置の実施形態を示すブロック図である。
以下、計測装置の実施形態について、前述したイメージング装置の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１０に示すように、計測装置２００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部９と、テラヘルツ波発生部９から出射し、対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１と、テラヘルツ波検出部１１の検出結果に基づいて、対象物１６０を計測する計測部１３とを備えている。
【００６３】
次に、計測装置２００の使用例について説明する。
計測装置２００により、対象物１６０の分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生部９により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物１６０に照射する。そして、対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１で検出する。この検出結果は、計測部１３に送出される。なお、この対象物１６０へのテラヘルツ波の照射および対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１６０の全体に対して行う。
計測部１３においては、前記検出結果から、フィルター１５の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４を通過したテラヘルツ波のそれぞれの強度を把握し、対象物１６０の成分およびその分布の分析等を行う。
【００６４】
＜カメラの実施形態＞
図１１は、本発明のカメラの実施形態を示すブロック図である。また、図１２に本発明のカメラの実施形態を示す概略斜視図を示す。
以下、カメラの実施形態について、前述したイメージング装置の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
図１１および図１２に示すように、カメラ３００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部９と、テラヘルツ波発生部９から出射し、対象物１７０にて反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１と、記憶部１４とを備えている。そして、これらの各部はカメラ３００の筐体３１０に収められている。また、カメラ３００は、対象物１７０にて反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１に収束（結像）させるレンズ（光学系）３２０と、テラヘルツ波発生部９にて発生したテラヘルツ波を筐体３１０の外部へ出射させるための窓部３３０を備える。レンズ３２０や窓部３３０はテラヘルツ波を透過・屈折させるシリコン、石英、ポリエチレンなどの部材によって構成されている。なお、窓部３３０は、スリットのように単に開口が設けられている構成としても良い。
【００６６】
次に、カメラ３００の使用例について説明する。
カメラ３００により、対象物１７０を撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生部９により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物１７０に照射する。そして、対象物１７０にて反射したテラヘルツ波をレンズ３２０によってテラヘルツ波検出部１１に収束（結像）させて検出する。この検出結果は、記憶部１４に送出され、記憶される。なお、この対象物１７０へのテラヘルツ波の照射および対象物１７０にて反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１７０の全体に対して行う。また、前記検出結果は、例えば、パーソナルコンピューター等の外部装置に送信することもできる。パーソナルコンピューターでは、前記検出結果に基づいて、各処理を行うことができる。
【００６７】
以上、本発明の光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前記実施形態では、第１導電層をｎ型半導体層とし、第２導電層をｐ型半導体層としたが、本発明では、これに限定されず、第１導電層をｐ型半導体層とし、第２導電層をｎ型半導体層としてもよい。
また、本発明では、光源装置において、光パルス発生部が別体になっていてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１…テラヘルツ波発生装置  ２…光伝導アンテナ  ２０…光伝導アンテナ本体  ２１…基板  ２２…ｎ型半導体層  ２３…ｐ型半導体層  ２３１…薄肉部  ２４…ｉ型半導体層  ２５…誘電体層  ２５１…出射部  ２６…被覆層  ２７…反射層  ２８、２９…電極  ２９１…開口  ３…光源装置  ３０…回折格子  ３１…基板  ３２、３５…クラッド層  ３３…活性層  ３４…導波路構成プロセス用エッチングストップ層  ３６…コンタクト層  ３７…絶縁層  ３８、３９１〜３９５…電極  ４…光パルス発生部  ５…第１のパルス圧縮部  ６…増幅部  ７…第２のパルス圧縮部  ９…テラヘルツ波発生部  １１…テラヘルツ波検出部  １２…画像形成部  １３…計測部  １４…記憶部  １５…フィルター  １６…画素  １６１…第１の領域  １６２…第２の領域  １６３…第３の領域  １６４…第４の領域  １７…検出部  １７１…第１の単位検出部  １７２…第２の単位検出部  １７３…第３の単位検出部  １７４…第４の単位検出部  １８…電源装置  １００…イメージング装置  １５０、１６０、１７０…対象物  ２００…計測装置  ３００…カメラ  ３１０…筐体  ３２０…レンズ  ３３０…窓部
【図１】
0005910064.tif 000002
【図２】
0005910064.tif 000003
【図３】
0005910064.tif 000004
【図４】
0005910064.tif 000005
【図５】
0005910064.tif 000006
【図６】
0005910064.tif 000007
【図７】
0005910064.tif 000008
【図８】
0005910064.tif 000009
【図９】
0005910064.tif 000010
【図１０】
0005910064.tif 000011
【図１１】
0005910064.tif 000012
【図１２】
0005910064.tif 000013