JP7703307B2

JP7703307B2 - 検出器および画像形成装置

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Publication number: JP7703307B2
Application number: JP2020163049A
Authority: JP
Inventors: 達也斉藤; 孝博矢島; 崇広佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2025-07-07
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: JP2022055561A; US20220099721A1; US11835562B2

Description

本発明は、検出器および画像形成装置に関する。

特定の波長の電磁波を検出可能な電磁波センサを配列することで検出器を形成し、その前に適当な焦点を有するレンズを配置することで、測定対象の画像を取得する画像形成装置を構築することができる。一例として、テラヘルツ波を利用した検出器、画像形成装置が知られている。ここでのテラヘルツ波とは、ミリ波からテラヘルツ波領域（０．０３ＴＨｚ乃至３０ＴＨｚ）のうちの任意の周波数帯域を有する電磁波である。

テラヘルツ波を検出可能な電磁波センサの一例として、ループアンテナやダイポールアンテナ等の共振アンテナを利用した電磁波センサが挙げられる。これらの電磁波センサでは、共振アンテナでテラヘルツ波を受信し、共振アンテナに接続した整流素子の作用により、受信したテラヘルツ波に応じた電気信号を検出することでテラヘルツ波の検出を行っている。整流素子としては、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）やプラズモン型の電界効果トランジスタ等が提案されている。

特許文献１には、複数の光源を有するテラヘルツ波システムについて開示がある。各光源は複数の発振素子を有する。特許文献２には、１画素で複数の周波数を受信可能なアンテナが開示されている。

特開２０１８－８７７２５号公報特開２０１５－９５８１３号公報

一般的に共振アンテナを利用した電磁波センサは、受信する電磁波の周波数とアンテナの共振周波数との間にずれが生じると感度が低下してしまう。特許文献１のように複数の発振素子を使用して照射パワーを確保する構成においては、製造上のばらつきがあるため個々の発振素子の発振周波数を完全に一致させることは困難であるため、光源から照射される電磁波の周波数ばらつきが生じる場合がある。

本発明は、所望の検出周波数を選択可能な検出器を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、電磁波を検出する検出器であって、
整流素子を有する複数のアンテナが配列されており、
前記複数のアンテナは、少なくとも、第１共振周波数を有する第１アンテナと、前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する第２アンテナと、を含み、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナであり、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナを構成する導電体の下に配された基板残存部の幅が異なっている、
ことを特徴とする検出器である。

本発明によれば、所望の検出周波数を選択可能な検出器を提供することができる。

実施形態に係る検出器の一例を簡略的に示した図実施形態に係る検出器の一例を簡略的に示した図実施形態に係る検出器の一例を簡略的に示した図実施形態に係る検出器の一例を簡略的に示した図ループアンテナの複素インピーダンスの計算結果ループアンテナに照射される電磁波のスペクトルの一例を示した図実施形態に係る検出器の画素構成と感度の周波数依存性一例を示した図ループアンテナの配列の一例を示した図実施形態に係る検出器の画素の構成例を示した図ループアンテナの配列の一例を示した図ループアンテナの半径に対する共振周波数の計算結果アンテナ基板残存部の幅に対する共振周波数の計算結果実施例１に係る検出器のループアンテナの配列を示した図実施例２に係る検出器のループアンテナの配列を示した図

本実施形態に係るテラヘルツ波検出器は、整流素子を有する複数のアンテナが電磁波の入射面に複数配列されており、これら複数のアンテナは、第１共振周波数を有する第１アンテナと第２共振周波数を有する第２アンテナを有する。第１共振周波数と第２共振周波数とは異なる周波数であり、第１共振周波数から第２共振周波数までの範囲は、検出すべき周波数の範囲と同じであるかまたはそれよりも広い。アンテナは例えばループアンテナであるが、ダイポールアンテナなどその他の形式のアンテナであってもよい。

以下では、本発明の実施形態を、ループアンテナを利用した電磁波センサを複数含む検出器を例に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張している場合がある。

図１Ａは検出器上面の一部を簡略的に示した図であり、図１Ｂは図１Ａ中のＡで示される電磁波センサの拡大図、図１Ｃは電磁波センサ２のＢ－Ｂ’の断面を簡略的に示した図である。図１Ａではテラヘルツ波（０．０３ＴＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の電磁波）が照射されるアンテナ基板１０上に二種類の電磁波センサ２ａ，２ｂが正方状に交互に配列されている。ここで、それぞれ電磁波センサ２ａ，２ｂのそれぞれをアンテナセットや単位セルとも称することができる。その場合には、検出器１は複数のアンテナセットが２次元に配された構成、あるいは検出器１は複数の単位セルが２次元に配された構成ともいえる。電磁波センサ２ａ，２ｂはそれぞれループアンテナ１１ａ，１１ｂを有しており、ループアンテナ１１ａとループアンテナ１１ｂの共振周波数は互いに異なる。尚、アンテナ基板１０とループアンテナ１１ａ，１１ｂが電気的に接続しない様に、ループアンテナ１１ａ，１１ｂはアンテナ基板１０上の絶縁膜１０１上に配置されている。電磁波センサ２ａおよび電磁波センサ２ｂは、ループアンテナの半径が異なり、それに応じてその他の部材の大きさも異なるが、基本的な構造は同じである。よって、図１Ｂ，図１Ｃでは、電磁波センサ２ａ，２ｂを区別せずに、添字ａ，ｂの記載を省略して説明する。

図１Ｂ，図１Ｃに示すように、電磁波センサ２は、ループアンテナ１１、整流素子１２、引き出し線１４、貫通電極１５を備える。ループアンテナ１１には整流素子１２が接続されている。また、ループアンテナ１１には整流素子１２を駆動するために切れ込み１３が設けられ、引き出し線１４を介して整流素子１２の両端に駆動用の電圧もしくは電流が印加できるようになっている。ループアンテナ１１は離間して配された２つの端子を有する。２つの端子が対向して配された部分が切れ込み１３である。引き出し線１４は貫通電極１５を介して、駆動回路基板１６と電気的に接続されている。駆動回路基板１６とアン
テナ基板１０は接着剤１７によって接合されているが、ハンダによる接合や直接接合であっても良い。駆動回路基板１６には、ループアンテナ１１による検出信号を読み出すための読み出し回路が形成される。

また、アンテナ基板１０の厚さが厚くなるとテラヘルツ波が伝搬するモードの数が増加し、受信できるテラヘルツ波のパワーロスにつながる。よって、ループアンテナ１１の周囲のアンテナ基板１０を除去して、アンテナ基板１０の厚さを部分的に薄くしている。アンテナ基板１０のうち薄化処理が施され薄くなっている領域を基板除去領域１８と称し、アンテナ基板１０のうち薄化処理が施されず残存した部分を基板残存部（あるいは省略して、残存部）と称する。基板除去領域１８はループアンテナ１１の内側と外側にそれぞれ設けられ、ループアンテナ１１はこれら２つの残存部の上に配置されている。言い換えると、残存部はループアンテナ１１を構成する導電体の下に配される。

また、ループアンテナ１１に指向性を持たせて受信効率を向上させるために、アンテナ基板１０と駆動回路基板１６の間に金属から成る反射板１９を配置しても良い。なお、反射板１９は設けなくてもよい。

ここで、図１Ｄを参照して、ループアンテナ１１の径および残存部の幅について説明する。ループアンテナ１１は導電体を円形状に配置することにより形成される。ループアンテナ１１の径ｒは、ループアンテナ１１の中心Ｃから、ループアンテナ１１を構成する導体の中心軸までの距離である。残存部は、内側の基板除去領域１８と外側の基板除去領域１８の間の領域である。本実施形態において、残存部の外縁および内縁はループアンテナ１１の中心Ｃを中心とする同心円である。残存部の幅ｗは、残存部の外縁の径と残存部の内縁の径の差分として定義できる。なお、外側の基板除去領域１８の外縁は、ループアンテナ１１の中心Ｃから、ループアンテナ１１の径ｒの２倍の位置にある。ループアンテナ１１の形状によっては、中心Ｃは重心の場合もありうる。例えば、ループアンテナの外縁と内縁からループアンテナの重心の位置を求めることができる。

図２は公知の電磁界シミュレータ（ＡｎｓｙｓＨＦＳＳ）を使用して、図１Ｂ，図１Ｃで示されるようなループアンテナについて複素インピーダンスを計算した結果を示す。横軸が周波数（単位ＴＨｚ）であり、縦軸はインピーダンスＺ（Ｒｅ，Ｉｍ）（単位Ω）である。ここでは、ループアンテナの半径が６４μｍの場合と７１μｍの場合について計算している。アンテナ基板はシリコンから成り、ループアンテナはアルミ配線から成るとした。また、基板残存部幅１０２は１４μｍとし、アンテナ基板とループアンテナ間には絶縁膜１０１として酸化シリコン（ＳｉＯｘ）が２．６μｍ配置されているとして計算を行った。

図２より半径６４μｍのループアンテナでは０．５１ＴＨｚにおいて、半径７１μｍのループアンテナでは０．４８ＴＨｚにおいてインピーダンス実部のピークを有していることが確認できる。これらの周波数におけるインピーダンスと整流素子のインピーダンスが整合した時、ループアンテナは最大の感度を有することになるため、インピーダンス実部がピークをとるこれらの周波数をループアンテナの共振周波数と定義する。図２の結果においては、ループアンテナに接続された整流素子のインピーダンス実部が８００Ω程度であると、何れの半径のループアンテナともインピーダンスが大きくずれていない状態にすることができる。

ここで、半径７１μｍのループアンテナに０．４８ＴＨｚ以外の周波数の電磁波が照射された場合について考える。図２のように、ループアンテナのインピーダンスは周波数によって変化するため、０．４８ＴＨｚ以外の周波数では整流素子とのインピーダンス不整合が発生して感度が大幅に低下してしまう。半径６４μｍのループアンテナに０．５１Ｔ
Ｈｚ以外の周波数の電磁波が照射された場合も、同様の理由から感度が大幅に低下してしまう。

このため、図３のように周波数スペクトルのピークがアンテナの共振周波数ｆ_１からずれている電磁波（点線）がループアンテナに照射された場合、整流素子とのインピーダンスが整合しない周波数の電磁波成分が含まれるため感度が低下してしまう。即ちループアンテナを複数配列した検出器において、各ループアンテナの共振周波数が同一であると、光源の周波数帯域のずれに対して検出器の感度が大きく変化してしまうため、光源の周波数ばらつきに対する許容幅が狭い検出器となってしまう。ここで、図３は横軸が周波数で縦軸がアンテナ感度あるいは光源のパワーを規格化した値である。実線が周波数スペクトルのうち、実線はアンテナの感度を示し、点線は光源のスペクトルを示す。

これに対して、本実施形態のように図４Ａ，図４Ｂのように異なる共振周波数ｆ_１とｆ_２をもった二つのループアンテナ１１ａ、１１ｂで一つの画素４０を構成する場合を考える。言い換えると、１つのループアンテナ１１ａと１つのループアンテナ１１ｂからなるアンテナセットによって、一つの画素４０を構成する。そして、本実施形態の検出器は、一つの画素４０（アンテナセット）に含まれる複数のループアンテナから得られる信号を合成した信号を、当該画素の画素信号として出力する。

ループアンテナ１１ａが検出可能な電磁波の帯域は、図４ＢのＳ_１（ｆ）で示されるように、第１共振周波数ｆ_１を含む第１帯域である。ループアンテナ１１ｂが検出可能な電磁波の帯域は、図４ＢのＳ_２（ｆ）で示されるように、第２共振周波数ｆ_２を含む第２帯域である。なお、電磁波を検出可能な帯域とは、アンテナ感度が閾値（例えば最大感度の半分）以上となる帯域である。ここで、ループアンテナ１１ａとループアンテナ１１ｂの検出可能な帯域は一部が重複している。

この場合、共振周波数ｆ_１とｆ_２の２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂがあることで共振周波数ｆ_１のループアンテナ１１ａのみで一つの画素を構成する場合よりも感度の低下が抑制できる。これは、光源の周波数スペクトルが設計値からずれた場合であっても、整流素子とのインピーダンスが整合しない周波数帯域を二つのループアンテナでお互い補完して検出できるためである。このように本実施形態によれば、光源の周波数ばらつきに対する許容幅が広い検出器を提供できる。すなわち、本実施形態に係る検出器は、複数の光源から照射される周波数スペクトルのピークが製造上のばらつきによりｆ_２～ｆ_１の範囲でばらついている場合においても、高い感度を確保することができる。

また、共振周波数ｆ_１とｆ_２のループアンテナの感度Ｓ_１（ｆ）と感度Ｓ_２（ｆ）を足し合わせた感度をＳ（ｆ）としたとき、Ｓ_１（ｆ）とＳ_２（ｆ）の形状によっては、Ｓ（ｆ）は様々な形状を取り得る。例えば、Ｓ（ｆ）は、図４Ｃに示すように、ｆ_２＜ｆ＜ｆ_１において、Ｓ（ｆ）＞Ｓ（ｆ_１）かつＳ（ｆ）＞Ｓ（ｆ_２）となる場合がある。あるいは、Ｓ（ｆ）は、図４Ｄのようにｆ_２＜ｆ＜ｆ_１においてＳ（ｆ_１）およびＳ（ｆ_２）よりも小さな極小値４１を有する形状となる場合もある。また、Ｓ（ｆ）は図４Ｃおよび図４Ｄ以外の形状となる場合もある。

図４Ｃのようにｆ_２～ｆ_１の周波数帯域で感度ピークがほぼ一定の値となることが望ましいが、図４Ｄに示すように感度に差が生じても構わない。ただし、このような場合ｆ_２～ｆ_１の範囲で高い感度を確保するために、極小値４１が最大感度の３／４以上であることが好ましい。言い換えると、ｆ_２～ｆ_１の間の全ての周波数帯域において、Ｓ（ｆ）の値が、当該範囲におけるＳ（ｆ）の最大感度の３／４以上であることが好ましい。

また、図４Ａでは共振周波数の異なる二種類のループアンテナからなるアンテナセット
で一つの画素を形成しているが、三種類以上のループアンテナからなるアンテナセットで一つの画素を形成しても良い。

また、ループアンテナの配置は図１Ａに示す正方状配列以外であってもよい。例えば、図５のように共振周波数の異なる三種類のループアンテナを三角格子状に周期的に配列して、三種類のループアンテナからなるアンテナセットで一つの画素５０を形成しても構わない。

また、一つの画素内における共振周波数の異なるループアンテナの配置についても、特に限定はない。例えば四つのループアンテナで一つの画素６０を形成し、図６Ａのように共振周波数の異なる三種類のループアンテナを配置しても、図６Ｂのように四種類のループアンテナを配置しても構わない。

また、図７のように共振周波数の異なるループアンテナをライン状に配列して検出器を形成しても構わない。図７は、共振周波数の異なる二種類のループアンテナを、一行おきに配置する構成例を示す。この場合、列方向（スキャン方向７０）に隣接する共振周波数の異なる二つのループアンテナによって一つの画素７１が構成される。被写体や検出器をスキャン方向７０にスキャンさせながら撮像することで、共振周波数の異なるループアンテナを一つの画素７１としたラインセンサとして使用することも可能となる。

これらのループアンテナの配置において、複数のアンテナはループアンテナの中心Ｃの間隔が一定になるように設けられているが、それに限定されない。また、各画素に含まれる複数のアンテナにおいて、それぞれのループアンテナの中心Ｃが等距離に配置されていてもよい。また、行ごとに大きさの異なるループアンテナを交互に設ける場合には、行ごとに中心Ｃの間隔が異なってもよい。

図８は図２で用いた手法を用いて計算した、ループアンテナの半径と共振周波数の関係を示すグラフである。ただし図２の計算とは異なり、ここではアンテナ基板とループアンテナ間には絶縁膜としてＳｉＯｘが１．８μｍ配置されているとして計算を行っている。

一例として、複数の光源から照射されるテラヘルツ波を受信する検出器において、個々の光源の周波数スペクトルのピークが０．４５ＴＨｚを中心に±０．０２ＴＨｚのばらつきを有している場合について考える。図８によると、概ね６４μｍ以上８０μｍ以下、より好適には６９μｍ以上７７μｍ以下の範囲からループアンテナの半径を複数選択し、それらで一つの画素を形成すると、光源の周波数ばらつきに対応した検出器とすることができる。

また、ループアンテナの半径以外にも、共振周波数を決定するパラメータの一つとして、図１Ｃで示すループアンテナ１１が配置されているアンテナ基板残存部幅１０２が挙げられる。図９は図８で用いた手法を用いて計算した、アンテナ基板残存部幅１０２と共振周波数の関係を示すグラフである。ここではループアンテナの半径は６４μｍとし、図８の計算とは異なり、アンテナ基板とループアンテナ間には絶縁膜１０１としてＳｉＯｘが１．５μｍ配置されているとして計算を行っている。

一例として、複数の光源から照射されるテラヘルツ波を受信する検出器において、個々の光源の周波数スペクトルのピークが０．４５ＴＨｚを中心に±０．０２ＴＨｚのばらつきを有している場合について考える。図９によると、概ね１０μｍ以上３４μｍ以下、より好適には１２μｍ以上２３μｍ以下の範囲からアンテナ基板残存部幅を複数選択し、それらで一つの画素を形成すると光源の周波数ばらつきに対応した検出器とすることができる。

また、図８よりループアンテナ半径６４μｍ、アンテナ基板残存部幅１４μｍ、アンテナ基板とループアンテナ間の絶縁膜１．８μｍにおける共振周波数は０．５０ＴＨｚであることが確認できる。一方、図９よりループアンテナ半径６４μｍ、アンテナ基板残存部幅１４μｍ、アンテナ基板とループアンテナ間の絶縁膜１．５μｍにおける共振周波数は０．４６ＴＨｚであることが確認できる。両者の共振周波数に差異があることから、アンテナ基板とループアンテナ間の絶縁膜の厚みも共振周波数を変化させるパラメータと言える。したがって、アンテナ基板とループアンテナ間の絶縁膜の厚みを個々のループアンテナで変化させることで、共振周波数の異なるループアンテナを準備し、それらで一つの画素を形成しても良い。絶縁膜の厚さは、例えば、１．５μｍ以上２．６μｍ以下の範囲から複数選択することができる。

以上のように、本発明によればループアンテナ半径、基板残存部幅、アンテナ基板とループアンテナ間の絶縁膜の厚みといったパラメータを組み合わせることで、検出周波数を高い自由度で変化させられる。したがって、光源の周波数ばらつきに対応したブロードな検出周波数帯域を有する検出器を提供することができる。検出器の感度ピーク付近がブロードであるため、光源の周波数がばらついていても、高い感度を確保できる。

上記で説明した検出器は、テラヘルツ波カメラ（画像形成装置）に用いることができる。テラヘルツ波カメラは、テラヘルツ波（電磁波）を照射する光源と、上述の検出器と、当該検出器によって検出された信号から画像を生成する信号処理部とを含んで構成される。

＜実施例１＞
本実施例では、異なる半径を持ったループアンテナによって一つの画素を形成した、図１で示すような本発明による検出器の一例について述べる。

本実施例ではアンテナ基板１０としてシリコン基板を用い、整流素子１２としてショットキーバリアダイオードを利用する。詳細は省略するが、シリコンから成るアンテナ基板１０上にショットキー接触を作製するためには、シリコン表面の不純物濃度を約１×１０^１８［個／ｃｍ^３］以下にする必要がある。本実施例では（１００）面を有する厚み７２５μｍのシリコン基板上に、不純物濃度２×１０^１６［個／ｃｍ^３］を有するｎ型シリコンを２００ｎｍの厚みでエピタキシャル成長させたものを使用する。ショットキーバリアダイオードの特性は、シリコンと金属の仕事関数により決定されるため、電極として使用する金属材料の種類によって特性が大きく変化する。本実施例では、電極に厚さ５０ｎｍのコバルトを使用する。

次に、ループアンテナ１１とアンテナ基板１０を絶縁している絶縁膜１０１に開けられたコンタクトホールを介して、整流素子１２と金属膜から成るループアンテナ１１を電気的に接続する。絶縁膜はプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で成膜した厚み２．６μｍのＳｉＯｘを用いる。ループアンテナ１１は絶縁膜上に金属膜を配置し、フォトリソグラフィにより金属膜をパターニングすることで形成される。本実施例では図１０のように、半径６４μｍのループアンテナ１００１、半径７１μｍのループアンテナ１００２周期的に配列させ、金属膜としてはアルミニウムを利用する。

次に、アンテナ基板１０を６０μｍの厚みに薄化し、図１Ｃのように駆動回路基板１６と接合する。アンテナ基板１０を薄化するには、ループアンテナを形成した面にサポート基板を仮固定用接着材で接合し、反対側の面をバックグラインド装置で研削することで６０μｍの厚みにする。その後、研削面と駆動回路基板１６を接着剤１７で接合する。本実
施例では接着剤１７としてＢＣＢ（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅダウケミカル社ＣＹＣＬＯＴＥＮＥ３０２２－３５）を使用する。アンテナ基板１０と駆動回路基板１６の接合が終了した後、サポート基板を除去することで図１Ｃの状態となる。本実施例ではサポート基板として厚さ５００μｍのガラス基板、仮固定用接着材として３Ｍ社のＬＣ－５３２０を利用する。ここで、ＬＣ－５３２０を塗布する前に、ガラス基板に３Ｍ社のＬＴＨＣ（Ｌｉｇｈｔ－Ｔｏ－ＨｅａｔＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を剥離層として塗布しておくことで、レーザー照射によりサポート基板を除去することが可能となる。

ここで、本実施例ではアンテナ基板１０と駆動回路基板１６を接合する前に、アンテナ基板１０の研削面に金属から成る反射板１９を配置する。本実施例では金属としてアルミニウムを用い、フォトリソグラフィにより後述の工程で形成する基板除去領域１８と同じ半径を有する円形状にパターニングすることで反射板１９を形成する。また、反射板１９の位置が、基板除去領域１８の直下になるように反射板１９は配置されており、図示はしていないが反射板１９とアンテナ基板１０が電気的に接触しないように、絶縁膜を介して配置されている。本実施例では絶縁膜として厚さ１００ｎｍのＳｉＯｘを利用する。

次に、ループアンテナ１１に繋がった引き出し線１４と駆動回路基板１６を貫通電極１５で電気的に接続する。本実施例における貫通電極１５の形成は、アンテナ基板１０のシリコン、及び接着剤１７のＢＣＢをドライエッチングして、駆動回路基板１６の配線層までの貫通孔を形成し、貫通孔内に銅を電解めっきで配置することで行う。ここで、アンテナ基板１１と銅が電気的に接触しないように、絶縁膜であるＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を介して銅は配置される。

次に、ループアンテナ１１周囲のアンテナ基板１０をドライエッチングで除去して、基板除去領域１８を設ける。本実施例ではＢｏｓｃｈプロセスによるエッチングを行うことで、深さ４０μｍの基板除去領域１８とする。ここで、ループアンテナ１１が１４μｍの幅を有するアンテナ基板１０残存部の上に配置されるようにエッチングを行う。

駆動回路基板１６は、図１０で示すように半径６４μｍのループアンテナ１１０１二個と、半径７１μｍのループアンテナ１１０２二個から成る、合計四個のループアンテナからの信号を合成した信号を、画素１１０３の画素信号として処理あるいは出力する。ここで、合成信号は、各ループアンテナからの信号を合算した信号であってもよいし、平均した信号であってもよい。

以上のよう作製された本実施例による検出器は、共振周波数が異なる二種類のループアンテナの信号を使用して一つの画素を形成するので、光源の周波数がはらついていても、高い感度を確保できる、光源の周波数ばらつきに対応した検出器となる。図２の計算結果に示すように、従って半径６４μｍのループアンテナが０．５１ＴＨｚ、半径７１μｍが０．４８ＴＨｚの共振周波数を有する。したがって、本実施例による検出器は、光源のスペクトルが０．４８～０．５１ＴＨｚのいずれの周波数であっても、あるいはこの範囲で広がっている場合でも、好感度にテラヘルツ波を検出することができる。

＜実施例２＞
本実施例では、異なるアンテナ基板残存部の幅を持ったループアンテナによって一つの画素を形成した、本発明による検出器の一例について述べる。

実施例１と同様に、アンテナ基板１０と駆動回路基板１６を接合した検出器を作製する。本実施例では実施例１とは異なり、ループアンテナの半径は６４μｍのみとし、図１Ｃで示すループアンテナ周囲のアンテナ基板残存部幅１０２（ｗ）を１４μｍ，１８μｍ，２２μｍの三種類とし、これらを図１１のように三角格子状に配列させている。また、ア
ンテナ基板１０とループアンテナ１１間の絶縁膜１０１の厚みを１．５μｍとしている。

駆動回路基板１６は、図１２で示すようにアンテナ基板残存部幅１４μｍ，１８μｍ，２２μｍのループアンテナ三個からの信号の合算値或いは平均値を一つの画素１１０１として処理するように設計されている。

以上のよう作製された本実施例による検出器では、共振周波数が異なる三種類のループアンテナの信号を使用して一つの画素を形成するので、光源の周波数がはらついていても、高い感度を確保できる、光源の周波数ばらつきに対応した検出器となる。

つまり、図９の計算結果に従って、アンテナ基板残存部幅１４μｍのループアンテナが０．４６ＴＨｚ、１８μｍが０．４５ＴＨｚ、２２μｍが０．４３ＴＨｚの共振周波数を有している。このため、光源のスペクトルが０．４３～０．４６ＴＨｚの範囲で広がっているような光源に対しても感度を保つことが可能な検出器となる。

１検出器１１ａ，１１ｂループアンテナ

Claims

電磁波を検出する検出器であって、
整流素子を有する複数のアンテナが配列されており、
前記複数のアンテナは、少なくとも、第１共振周波数を有する第１アンテナと、前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する第２アンテナと、を含み、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナであり、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナを構成する導電体の下に配された基板残存部の幅が異なっている、
ことを特徴とする検出器。
前記第１アンテナが検出可能な電磁波の帯域は、前記第１共振周波数を含む第１帯域であり、
前記第２アンテナが検出可能な電磁波の帯域は、前記第２共振周波数を含む第２帯域であり、
前記第１帯域の一部と前記第２帯域の一部が重複する、
ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
電磁波の周波数ｆに対する前記第１アンテナの感度Ｓ１（ｆ）と、前記第２アンテナの感度Ｓ２（ｆ）を足し合わせた感度Ｓ（ｆ）＝Ｓ１（ｆ）＋Ｓ２（ｆ）が、前記第１共振周波数と前記第２共振周波数の間の周波数帯域においてＳ（ｆ）の最大感度の３／４以上である、
ことを特徴とする請求項２に記載の検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナの半径が異なっている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナの前記半径は、６４μｍ以上８０μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載の検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナの前記基板残存部の幅は、１０μｍ以上３４μｍ
以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナを構成する導電体が絶縁膜を介して基板の上に配置されて構成されており、
前記第１アンテナと前記第２アンテナの前記絶縁膜の厚さが異なっている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナの前記絶縁膜の厚さは１．５μｍ以上２．６μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項７に記載の検出器。
電磁波を検出する検出器であって、
整流素子を有する複数のアンテナが配列されており、
前記複数のアンテナは、少なくとも、第１共振周波数を有する第１アンテナと、前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する第２アンテナと、を含み、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナであり、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナを構成する導電体が絶縁膜を介して基板の上に配置されて構成されており、
前記第１アンテナと前記第２アンテナの前記絶縁膜の厚さが異なっている、
ことを特徴とする検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナの前記絶縁膜の厚さは１．５μｍ以上２．６μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項９に記載の検出器。
電磁波を検出する検出器であって、
整流素子を有する複数のアンテナが配列されており、
前記複数のアンテナは、少なくとも、第１共振周波数を有する第１アンテナと、前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する第２アンテナと、を含み、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナであり、
前記第２アンテナのループアンテナの半径は、前記第１アンテナのループアンテナの半径よりも大きく、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、並べて配置されており、
前記第１アンテナは前記第２アンテナの内側に重ならないように配置される、
ことを特徴とする検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、基板残存部の上に配された導電体により構成され、
前記基板残存部の内側と外側には、基板残存部よりも厚さの薄い基板除去部が配される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の検出器。
電磁波を検出する検出器であって、
整流素子を有する複数のアンテナが配列されており、
前記複数のアンテナは、少なくとも、第１共振周波数を有する第１アンテナと、前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する第２アンテナと、を含み、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは、ループアンテナであり、
前記第１アンテナおよび前記第２アンテナを構成する導電体は、周囲よりも厚さが厚い基板残存部の上に配置される、
ことを特徴とする検出器。
前記第１アンテナが検出可能な電磁波の帯域は、前記第１共振周波数を含む第１帯域であり、
前記第２アンテナが検出可能な電磁波の帯域は、前記第２共振周波数を含む第２帯域であり、
前記第１帯域の一部と前記第２帯域の一部が重複し、
電磁波の周波数ｆに対する前記第１アンテナの感度Ｓ１（ｆ）と、前記第２アンテナの感度Ｓ２（ｆ）を足し合わせた感度Ｓ（ｆ）＝Ｓ１（ｆ）＋Ｓ２（ｆ）が、前記第１共振周波数と前記第２共振周波数の間の周波数帯域においてＳ（ｆ）の最大感度の３／４以上である、
ことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナが周期的に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の検出器。
前記第１アンテナと前記第２アンテナを含むアンテナセットによって１画素が構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の検出器。
前記１画素を構成する前記第１アンテナと前記第２アンテナから得られる信号を合成した信号を、画素信号として出力する、
請求項１６に記載の検出器。
前記第１共振周波数および前記第２共振周波数は、０．０３ＴＨｚ以上３０ＴＨｚ以下である、
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の検出器。
電磁波を照射する光源と、
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の検出器と、
前記検出器によって検出された信号から画像を生成する信号処理部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。