JP2009063386A - Electromagnetic wave imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠赤外線、テラヘルツ光、ミリ波などの電磁波を用いたイメージング装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus using electromagnetic waves such as far infrared rays, terahertz light, and millimeter waves.
近年、遠赤外線、テラヘルツ光、ミリ波などの従来利用されていなかった波長領域の電磁波（光）を利用したイメージング装置が注目され、さかんに開発されている。これらの波長領域の電磁波の検出には、波長領域に応じた種々の検出素子が用いられる。 In recent years, imaging apparatuses using electromagnetic waves (light) in a wavelength region that has not been conventionally used, such as far-infrared rays, terahertz light, and millimeter waves, have attracted attention and have been developed in a wide variety of ways. For detection of electromagnetic waves in these wavelength regions, various detection elements corresponding to the wavelength regions are used.
例えば、遠赤外線を検出し、２次元画像情報を得る素子として、マイクロボロメータ（例えば、非特許文献１を参照）や、Ｒｅｄｓｈｉｆｔ ｓｙｓｔｅｍｓ社製Ｔｈｅｒｍａｌ ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ（例えば、特許文献１を参照）などがある。 For example, elements that detect far-infrared light and obtain two-dimensional image information include a microbolometer (see, for example, Non-Patent Document 1) and a thermal light valve manufactured by Redshift systems (see, for example, Patent Document 1). .
以下、図１７、図１８（Ａ）、および図１８（Ｂ）を用いて従来の電磁波イメージング装置について説明する。 Hereinafter, a conventional electromagnetic wave imaging apparatus will be described with reference to FIGS. 17, 18 (A), and 18 (B).
図１７において、電磁波イメージング装置６００は、近赤外光源５０３と、コリメータレンズ５０４と、ビームスプリッタ５０５と、２次元ファブリペローアレイモジュール５０８と、集光レンズ５１２と、近赤外受光素子アレイ５０６と、対物レンズ５２９により構成される。
In FIG. 17, an electromagnetic
２次元ファブリペローアレイモジュール５０８は、基板５２０上に形成された２次元ファブリペローアレイ５１８とフィルタ５１０と温度調整器５２２により構成される。２次元ファブリペローアレイ５１８の各々の素子は、遠赤外線吸収層と誘電体の多層膜とから構成されるファブリペロー共振器（不図示）からなる。
The two-dimensional Fabry-Perot
その誘電体の共鳴ピーク波長は誘電体の厚みおよび屈折率の少なくとも一方で決まり、この従来例では近赤外光源５０３から出射される近赤外光の波長に等しいか、または、その近傍の波長となるよう設定されている。
The resonance peak wavelength of the dielectric is determined by at least one of the thickness and refractive index of the dielectric, and in this conventional example, the wavelength is equal to or near the wavelength of the near infrared light emitted from the near
続いて、このように構成された従来の電磁波イメージング装置６００の動作について説明する。被写体５２８から放射された遠赤外線５２６は対物レンズ５２９により基板５２０に集光され、２次元ファブリペローアレイ５１８に入射する。
Next, the operation of the conventional electromagnetic
２次元ファブリペローアレイ５１８に集光された遠赤外線５２６は２次元ファブリペローアレイ５１８の各素子の遠赤外線吸収層により吸収され、熱に変換される。この熱は、２次元ファブリペローアレイ５１８の各素子のファブリペロー共振器を構成する誘電体の屈折率を変化させ、その結果、ファブリペロー共振器の共鳴ピークをシフトさせる。
The far-
なお、このとき、遠赤外線５２６が入射していないときのファブリペロー共振器の共鳴ピークの絶対波長を固定させるため、基板５２０は温度調整器５２２により一定の温度に保持される。
At this time, the
以下、さらに具体的に図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）を用いて説明する。 Hereinafter, a more specific description will be given with reference to FIGS. 18A and 18B.
図１８（Ａ）は、２次元ファブリペローアレイ５１８を構成するファブリペロー共振器の透過光強度の波長特性５３６ａの一例を表す。ここで、λ２は透過光強度の共鳴ピーク波長の一つである。
FIG. 18A shows an example of the
このような透過光強度の波長特性５３６ａを有するファブリペロー共振器に、遠赤外線５２６が入射し、遠赤外線吸収層により吸収され温度が上昇すると、図１８（Ｂ）に示されるように、透過光強度の波長特性５３６ｂにおいて共鳴ピーク波長がλ３へと微少にシフトする。
When the far-
このとき、ファブリペロー共振器の透過光強度の温度に対する変化率が大きい波長λ１を有する近赤外光５２４を入射させ、その透過率もしくは反射率を検出することにより、ファブリペロー共振器の温度変化を、遠赤外線５２６の強度分布として検出することが可能となる。
At this time, the near-
なお、図１７の電磁波イメージング装置６００においては、２次元ファブリペローアレイ５１８の反射率の変化を近赤外受光素子アレイ５０６で検出することにより被写体５２８の画像を表す画像信号５３２を得ている。
さて、前述した遠赤外線、テラヘルツ光、ミリ波などの従来利用されていなかった波長領域の中でも特に、テラヘルツ領域（０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ）の電磁波によるイメージングに対する需要が、セキュリティー検査用途や医療検査用途などにおいて急速に高まりつつある。 Now, among the wavelength regions that have not been conventionally used, such as far-infrared rays, terahertz light, and millimeter waves, the demand for imaging using electromagnetic waves in the terahertz region (0.1 THz to 10 THz) is particularly important for security inspection applications and medical inspection applications. And so on.
そのような需要に応えるべく、例えば上述した従来の電磁波イメージング装置６００をそのままでテラヘルツ光によるイメージングに適用した場合、テラヘルツ領域の電磁波に対する感度が小さいことが問題になる。なぜなら、テラヘルツ光は、遠赤外線に比べて波長が長い（つまりエネルギーが小さい）ために、２次元ファブリペローアレイ５１８の各素子に吸収された場合に生じる発熱が小さいからである。
In order to meet such a demand, for example, when the above-described conventional electromagnetic
この問題を克服するために、例えば、電磁波イメージング装置６００の感度の波長依存性を調整することによって、テラヘルツ領域での感度を上げることが考えられる。具体的にマイクロボロメータに関して言えば、液体ヘリウム温度まで冷却して使用することにより、テラヘルツ領域の電磁波に対してある程度の感度を得ることができる。
In order to overcome this problem, for example, it is conceivable to increase the sensitivity in the terahertz region by adjusting the wavelength dependence of the sensitivity of the electromagnetic
しかしながら、そのような冷却を伴う取り扱いは、煩雑であり困難である。また、テラヘルツ光から明瞭な画像を得るために、テラヘルツ光以外の波長の電磁波の影響を除去する対策も必要となる。 However, handling with such cooling is cumbersome and difficult. In addition, in order to obtain a clear image from terahertz light, it is necessary to take measures to remove the influence of electromagnetic waves having wavelengths other than terahertz light.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、取り扱いが簡便で、しかも被写体から到来するテラヘルツ光から明瞭な画像情報を得ることができる電磁波イメージング装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electromagnetic wave imaging apparatus that is easy to handle and can obtain clear image information from terahertz light coming from a subject.
上記課題を解決するため、本発明の電磁波イメージング装置は、被写体から到来する電磁波の強度分布に応じた画像信号を出力する電磁波イメージング装置であって、前記電磁波と異なる波長のプローブ光を出射する発光素子と、前記電磁波を吸収するとともに前記プローブ光を反射し、かつ共振スペクトルに温度依存性を有する複数のマイクロミラーが表面に形成された基板と、前記複数のマイクロミラーの対応する１つに前記電磁波をそれぞれ集光する複数のマイクロレンズと、相異なる前記マイクロミラーで反射された前記プローブ光の強度に応じた電気信号を前記画像信号として出力する複数の受光素子を有する受光部とを備える。 In order to solve the above problems, an electromagnetic wave imaging apparatus according to the present invention is an electromagnetic wave imaging apparatus that outputs an image signal corresponding to the intensity distribution of an electromagnetic wave coming from a subject, and emits probe light having a wavelength different from that of the electromagnetic wave. An element, a substrate that absorbs the electromagnetic wave, reflects the probe light, and has a plurality of micromirrors having a temperature dependence on a resonance spectrum, and a corresponding one of the plurality of micromirrors. A plurality of microlenses that respectively collect electromagnetic waves, and a light receiving unit including a plurality of light receiving elements that output, as the image signals, electrical signals corresponding to the intensity of the probe light reflected by the different micromirrors.
この構成により、前記電磁波は、前記マイクロレンズにより集光され、パワー密度を高めて前記マイクロミラーに到達するので、前記電磁波の強度が微小でも、前記マイクロミラーの温度を効率よく上昇させることができる。この結果、例えばマイクロボロメータを液体ヘリウム温度まで冷却して使用するといった煩雑な取り扱いを必要とせずに、テラヘルツ光のような、遠赤外線に比べると波長が長くエネルギーが小さい電磁波からでも効率よく画像信号を得ることができる電磁波イメージング装置が実現される。 With this configuration, the electromagnetic wave is collected by the microlens and reaches the micromirror with increased power density, so that the temperature of the micromirror can be increased efficiently even if the intensity of the electromagnetic wave is very small. . As a result, image signals can be efficiently imaged even from electromagnetic waves with a longer wavelength and lower energy compared to far-infrared rays, such as terahertz light, without requiring complicated handling such as cooling the microbolometer to the liquid helium temperature. An electromagnetic wave imaging apparatus capable of obtaining the above is realized.
また、前記電磁波イメージング装置において、前記複数のマイクロレンズの数量が前記複数のマイクロミラーの数量の半分以下であって、前記電磁波が前記マイクロレンズにより集光されるマイクロミラーと、前記電磁波が前記マイクロレンズにより集光されないマイクロミラーとが交互に配置されてもよい。 In the electromagnetic wave imaging apparatus, the number of the plurality of microlenses is less than half of the number of the plurality of micromirrors, and the electromagnetic wave is collected by the microlens, and the electromagnetic wave is the micromirror. Micromirrors that are not condensed by the lens may be alternately arranged.
望ましくは、前記受光素子は、２つのフォトダイオードで構成され、前記２つのフォトダイオードからそれぞれ得られる信号の差分信号を出力してもよく、また、前記受光素子は、前記２つのフォトダイオードを直列に接続してなり、前記２つのフォトダイオードの接続点から前記差分信号を出力してもよい。 Preferably, the light receiving element includes two photodiodes, and may output a differential signal between signals obtained from the two photodiodes, and the light receiving element includes the two photodiodes in series. The differential signal may be output from a connection point of the two photodiodes.
この構成により、前記電磁波が集光されないマイクロミラーで反射されたプローブ光を背景雑音として、その背景雑音を画像信号から除去することによって、Ｓ／Ｎ比が高い画像信号を容易に得ることが可能となる。 With this configuration, it is possible to easily obtain an image signal with a high S / N ratio by using the probe light reflected by the micromirror that does not collect the electromagnetic wave as background noise and removing the background noise from the image signal. It becomes.
また、前記電磁波イメージング装置において、前記複数のマイクロレンズは、前記基板の前記複数のマイクロミラーが形成されていない表面に配置されてもよい。 In the electromagnetic wave imaging apparatus, the plurality of microlenses may be disposed on a surface of the substrate where the plurality of micromirrors are not formed.
この構成により、前記電磁波が入射する窓とプローブ光が入射する窓を、各々に最適な材料で作成できるので、最適な特性を持つ電磁波イメージング装置の設計が容易になる。 With this configuration, since the window for receiving the electromagnetic wave and the window for receiving the probe light can be made of materials that are optimal for each, it is easy to design an electromagnetic wave imaging apparatus having optimal characteristics.
また、前記電磁波イメージング装置において、さらに、前記基板に対向してフィルタが配置され、前記マイクロミラーは、前記基板の前記フィルタに対向する面に形成され、さらに、前記複数のマイクロレンズとは別に、前記複数のマイクロミラーの対応する１つに前記プローブ光をそれぞれ集光する複数のマイクロレンズが前記フィルタに形成されてもよい。 Further, in the electromagnetic wave imaging apparatus, a filter is further disposed opposite to the substrate, the micromirror is formed on a surface of the substrate facing the filter, and further apart from the plurality of microlenses, A plurality of microlenses for respectively condensing the probe light may be formed on the filter in a corresponding one of the plurality of micromirrors.
この構成により、マイクロミラーを構成する基板と、前記プローブ光を集光するマイクロレンズが形成されるフィルタとを、各々に最適な材料で作成できるので、最適な特性を持つ電磁波イメージング装置の設計が容易になる。 With this configuration, the substrate that forms the micromirror and the filter on which the microlens that collects the probe light is formed can be made of materials that are optimal for each, so that an electromagnetic wave imaging device having optimal characteristics can be designed. It becomes easy.
また、前記電磁波イメージング装置において、前記電磁波を集光する複数のマイクロレンズは、テラヘルツ領域の波長の電磁波に対して集光作用があるが、熱線に対しては集光作用がないことが望ましい。この複数のマイクロレンズは、回折格子型集光素子であってもよい。その場合には、前記回折格子型集光素子の回折格子のピッチが５００μｍ以上であることが望ましい。 In the electromagnetic wave imaging apparatus, it is desirable that the plurality of microlenses that collect the electromagnetic wave have a light condensing function with respect to electromagnetic waves having a wavelength in the terahertz region, but do not have a condensing function with respect to heat rays. The plurality of microlenses may be diffraction grating type condensing elements. In that case, it is desirable that the pitch of the diffraction grating of the diffraction grating type condensing element is 500 μm or more.
この構成により、背景雑音の主成分である熱線は前記マイクロミラーに集光されず、被写体から到来するテラヘルツ光のみが集光されるので、Ｓ／Ｎ比が高い映像情報を得やすくなる。具体的には、テラヘルツ光の波長は、熱線の波長（１０μｍ前後）より約５０倍大きいため、回折格子のピッチをテラヘルツ光の波長に合わせて作成した回折格子型集光素子は、背景雑音に対しては集光作用を有しない。 With this configuration, the heat rays that are the main components of background noise are not collected on the micromirror, but only the terahertz light coming from the subject is collected, so that it is easy to obtain video information with a high S / N ratio. Specifically, since the wavelength of terahertz light is about 50 times larger than the wavelength of heat rays (around 10 μm), the diffraction grating type condensing element created by adjusting the pitch of the diffraction grating to the wavelength of terahertz light is used as background noise. On the other hand, it has no light collecting action.
なお、本発明は、このような電磁波イメージング装置だけでなく、電磁波イメージング装置に用いられるマイクロミラーの製造方法も含む。 The present invention includes not only such an electromagnetic wave imaging apparatus but also a method for manufacturing a micromirror used in the electromagnetic wave imaging apparatus.
以上説明したように、本発明の電磁波イメージング装置によれば、被写体から到来する前記電磁波を、前記マイクロレンズにより前記マイクロミラーに集光するので、前記電磁波の強度が微小でも、前記マイクロミラーの温度を効率よく上昇させることができる。 As described above, according to the electromagnetic wave imaging apparatus of the present invention, the electromagnetic wave arriving from a subject is condensed on the micromirror by the microlens, so that the temperature of the micromirror is low even if the intensity of the electromagnetic wave is very small. Can be raised efficiently.
この結果、例えばマイクロボロメータを液体ヘリウム温度まで冷却して使用するといった煩雑な取り扱いを必要とせずに、テラヘルツ光のような、遠赤外線に比べると波長が長くエネルギーが小さい電磁波からでも効率よく画像信号を得ることができる電磁波イメージング装置が実現される。 As a result, image signals can be efficiently imaged even from electromagnetic waves with a longer wavelength and lower energy compared to far-infrared rays, such as terahertz light, without requiring complicated handling such as cooling the microbolometer to the liquid helium temperature. An electromagnetic wave imaging apparatus capable of obtaining the above is realized.
また、被写体や背景から到来するイメージングに用いるテラヘルツ波のみを集光し、他の波長の光を集光しない回折格子型レンズを用いるので、高いＳ／Ｎ比でテラヘルツ波による映像情報を得ることが可能となる。 Also, since a diffraction grating lens that collects only the terahertz wave used for imaging coming from the subject or background and does not collect light of other wavelengths is used, it can obtain image information by the terahertz wave with a high S / N ratio. Is possible.
最初に、本発明で用いる電磁波の波長に応じた呼び名を、表１に示すように定義する。 First, the names corresponding to the wavelengths of electromagnetic waves used in the present invention are defined as shown in Table 1.
表１に示されるように、赤外線は、波長に応じて、近赤外線、中赤外線、および遠赤外線に区別される。 As shown in Table 1, infrared rays are classified into near infrared rays, middle infrared rays, and far infrared rays according to wavelengths.
熱線は遠赤外線の一種であり、例えば図７に示されるような、波長１０μｍをピークとし、おおよそ４μｍ〜３０μｍの波長領域の電磁波のことである。 A heat ray is a kind of far-infrared rays, for example, an electromagnetic wave having a peak at a wavelength of 10 μm and having a wavelength region of approximately 4 μm to 30 μm as shown in FIG.
テラヘルツ光（テラヘルツ波、またはテラヘルツ領域の電磁波も同義である）は、周波数がおよそ０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの電磁波であり、波長でいえば３０μｍ〜３０００μｍぐらいの領域に対応する。すなわち、テラヘルツ光は、波長領域として熱線の長波長側に隣接する電磁波のことをいう。 The terahertz light (the terahertz wave or the electromagnetic wave in the terahertz region is also synonymous) is an electromagnetic wave having a frequency of about 0.1 THz to 10 THz, and corresponds to a region of about 30 μm to 3000 μm in terms of wavelength. That is, terahertz light refers to an electromagnetic wave adjacent to the long wavelength side of the heat ray as a wavelength region.
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態を説明する。簡単のため、各実施形態に共通する構成要素は、同一の参照符号で示す。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For simplicity, components common to the embodiments are denoted by the same reference numerals.
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における電磁波イメージング装置について、図１から図５を用いて説明する。
(Embodiment 1)
The electromagnetic wave imaging apparatus in
（構成の説明）
図１は、本発明の実施の形態１の電磁波イメージング装置１００の構成の一例を示す模式図である。
(Description of configuration)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an electromagnetic
図１において、電磁波イメージング装置１００は、プローブ光としての近赤外光２４を放射する近赤外光源３と、コリメータレンズ４と、被写体５２８から到来する電磁波であるテラヘルツ光２の空間的な強度分布を近赤外光２４の反射光３０の空間的な強度分布に変換する電磁波変換素子１と、テラヘルツ光２を電磁波変換素子１に集光させるための対物レンズ７と、テラヘルツ光２の強度分布に応じて強度変調された反射光３０を受光することにより画像信号３２を出力する受光部６と、反射光３０を受光部６に集光させるための集光レンズ５とで構成される。ここで、対物レンズ７には、例えばテラヘルツ光を透過するポリエチレンのレンズを用いる。
In FIG. 1, an electromagnetic
図２および図３を用いて、さらに具体的に電磁波変換素子１と受光部６の構成について説明する。
The configurations of the electromagnetic
図２において、電磁波変換素子１は、複数のマイクロミラー１８が形成された基板２０とマイクロミラー１８を覆うように配置されたフィルタ１０と、基板２０の温度を一定にするための温度調整器２２により構成される。基板２０には、１つおきのマイクロミラー１８にそれぞれ対応する複数のマイクロレンズ２９が形成されている。
2, the electromagnetic
なお、図示を省略するが、このようなマイクロミラー１８およびマイクロレンズ２９は、紙面の奥行き方向にも繰り返して、２次元に広がって配設されている。
Although not shown, the
マイクロミラー１８は、吸収されたテラヘルツ光による温度変化が効率よく生じるように、基板２０とフィルタ１０により真空中に保持されている。
The
また、複数のマイクロレンズ２９はマイクロミラー１８の配置間隔の２倍の間隔で配置される。フィルタ１０には、例えばガラスのような近赤外光を透過する材料を用いる。
The plurality of
図３に具体的に示すように、マイクロミラー１８は、例えば高抵抗のシリコンである基板２０上にエッチングにより形成されたポスト５０で保持された、熱絶縁膜５６、金属膜５１、熱伝導膜５２、および反射膜５３により構成される。
As specifically shown in FIG. 3, the
熱絶縁膜５６は、例えば酸化シリコンなどのテラヘルツ光を透過しかつ熱伝導率が低い薄膜で構成される。なお、金属膜５１からポスト５０を介して基板２０へ伝達する熱量を無視して、熱絶縁膜５６を省略することもできる。
The thermal insulating
金属膜５１は、例えば銅やアルミニウムなどのテラヘルツ光を吸収しやすい材料で構成される。
The
熱伝導膜５２は、例えばダイヤモンドなどの熱伝導率が非常に高い薄膜で構成される。
The thermal
反射膜５３は、例えば屈折率の温度依存性が大きい水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）である誘電体層５３Ｂを、誘電体多層膜５３Ａおよび誘電体多層膜５３Ｃで挟んでなるファブリペロー共振反射膜である。誘電体多層膜５３Ａおよび誘電体多層膜５３Ｃは、例えばａ−Ｓｉ：Ｈとアモルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ2）とを交互に４層ずつ積層して構成される。
The
近赤外光源３としては、例えば波長８００ｎｍ付近の近赤外光レーザを出射するＧａＡｓ系レーザを用いる。
As the near-infrared
フィルタ１０には、例えばガラスに誘電体多層膜を形成した波長８００ｎｍ付近のみ透過する波長フィルタを用いることが望ましい。
For the
受光部６としては、例えば波長８００ｎｍの近赤外光に対し感度を有するＳｉディテクタアレイを用いる。受光部６上には複数の受光素子４０が形成され、１つの受光素子４０は、電源とアースとの間に直列に接続される２つのフォトダイオード４０ａおよびフォトダイオード４０ｂにより構成される。
As the light receiving unit 6, for example, a Si detector array having sensitivity to near-infrared light having a wavelength of 800 nm is used. A plurality of light receiving
（反射膜５３の詳細な説明）
図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて、反射膜５３の詳細な構成および特性について説明する。
(Detailed description of the reflective film 53)
A detailed configuration and characteristics of the
図４（Ａ）に、ポスト５０、金属膜５１、および熱伝導膜５２とともに、反射膜５３の詳細な構成を示す。ここでは、熱絶縁膜５６は省略される。
FIG. 4A shows a detailed configuration of the
誘電体多層膜５３Ａおよび誘電体多層膜５３Ｃは、例えばＳｉＯ2である誘電体層５４とＴｉＯ2である誘電体層５５とを交互に４相ずつ配置して構成され、誘電体層５３Ｂは例えばＴｉＯ2である。
表２に、誘電体層５４、誘電体層５５、および誘電体層５３Ｂの具体的なパラメータ例を示す。ここでは、材料の屈折率は、例えば温度が異なる条件Ａの場合と条件Ｂの場合とで約０．１％変化するものとした。
Table 2 shows specific parameter examples of the
図４（Ｂ）は、表２に示されるパラメータを用いて反射膜５３の共振スペクトルを計算した結果を表している。共振のピーク周波数が、条件Ａの場合（０．８μｍ）と条件Ｂの場合（０．８００８μｍ）とで約０．１％変化することが分かる。
FIG. 4B shows the result of calculating the resonance spectrum of the
（動作の説明）
続いて、電磁波イメージング装置１００の動作について、再び図１から図３を用いて説明する。
(Description of operation)
Subsequently, the operation of the electromagnetic
被写体５２８から放射されたテラヘルツ光２は、対物レンズ７により電磁波変換素子１のマイクロレンズ２９に集光される。マイクロレンズ２９に集光されたテラヘルツ光２は、さらにマイクロレンズ２９によりマイクロミラー１８に集光される。
The
このとき、複数のマイクロレンズ２９の配置間隔はマイクロミラー１８の配置間隔の２倍であるため、複数のマイクロミラー１８に交互にテラヘルツ光２が集光される。つまり、テラヘルツ光２によって温度変化が生じるマイクロミラーと、テラヘルツ光２の影響を受けずに温度が維持されるマイクロミラーとが交互に配置される。
At this time, since the arrangement interval of the plurality of
マイクロレンズ２９によって集光されたテラヘルツ光２の集光光１４は、マイクロミラー１８の熱絶縁膜５６を透過し、金属膜５１により吸収され、熱に変換される。
The
この熱は、熱伝導膜５２を伝達し、反射膜５３に伝わり、反射膜５３の温度を上昇させる。これにより、反射膜５３の反射光強度の波長依存特性が微少に変化する。
This heat is transmitted through the
具体的に、図５を用いて反射膜５３の反射光強度の変化を説明する。図５に、テラヘルツ光がマイクロミラー１８に入射していない場合の反射膜５３の反射光強度の波長特性３１ａと、特定の強度の集光光１４がマイクロミラー１８に入射した場合の反射光強度の波長特性３１ｂを示す。
Specifically, the change in the reflected light intensity of the
マイクロミラー１８にテラヘルツ光２の集光光１４が入射した場合、反射膜５３の温度が上昇することにより、誘電体多層膜５３Ａ、誘電体層５３Ｂ、および誘電体多層膜５３Ｃの屈折率が変化し、共鳴吸収ピーク波長がλ１からλ２へとシフトする。このとき、反射光強度が温度変化に対して特に敏感に変化する波長λの近赤外光について、反射光強度Ｔａおよび反射光強度Ｔｂの差を検出することにより、テラヘルツ光２の強度分布を検出することができる。
When the
図４（Ｂ）においては、例えば波長７９９．５ｎｍの近赤外光を用いることで、上記の反射光強度の差を検出できる。 In FIG. 4B, the difference in reflected light intensity can be detected by using, for example, near infrared light having a wavelength of 799.5 nm.
上記の反射光強度の差は、具体的に次のようにして検出される。 The difference in the reflected light intensity is specifically detected as follows.
近赤外光源３から出射された波長λの光を有する近赤外光２４は、コリメータレンズ４により平行光となり、フィルタ１０を透過し、複数のマイクロミラー１８に入射する。
Near-
このとき、近赤外光２４はマイクロミラー１８の反射膜５３により反射光３０として反射されるが、隣接するマイクロミラー１８の一方からテラヘルツ光２による温度変化の影響を受けていない強度の反射光３０ａが得られ、他方からテラヘルツ光２によって強度変調を受けた反射光３０ｂが得られる。
At this time, the near-
これらの反射光３０ａおよび反射光３０ｂを受光素子４０の２つのフォトダイオード４０ａおよびフォトダイオード４０ｂで受け、フォトダイオード４０ａおよびフォトダイオード４０ｂで生じる光電流の差分を、テラヘルツ光２の影響によるマイクロミラー１８の反射光３０の強度の変化量を表す電気信号として検出する。
The reflected light 30 a and the reflected light 30 b are received by the two
上記のような構成により、テラヘルツ光２の場所に応じた強度を、その場所に対応する受光素子４０で反射光３０の強度の変化量を表す電気信号に変換することが可能となり、さらにその反射光強度の変化量の分布を画像情報として出力することが可能となる。
With the configuration as described above, it is possible to convert the intensity corresponding to the location of the
なお、上記の構成において、対物レンズ７には、テラヘルツ光を透過する材料として、例えば高抵抗のシリコン基板や、砒化ガリウムなどの化合物半導体基板を加工したものを用いることができる。 In the above configuration, the objective lens 7 may be made of a material processed through a compound semiconductor substrate such as a high-resistance silicon substrate or gallium arsenide as a material that transmits terahertz light.
また、反射膜５３を構成する誘電体層は、屈折率の温度依存性が高いものが好ましく、その一部を例えば、砒化ガリウムやゲルマニウムで構成してもよい。
Further, the dielectric layer constituting the
（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２の電磁波イメージング装置２００について、図６（Ａ）および図６（Ｂ）を用いて説明する。本実施の形態の電磁波イメージング装置２００の構成は、実施の形態１の電磁波イメージング装置１００とほぼ同じであるため、異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
Next, the electromagnetic
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、電磁波イメージング装置２００を構成する電磁波変換素子の基板２０付近の拡大図である。
6A and 6B are enlarged views of the vicinity of the
基板２０の主面の一方には複数のマイクロミラー１８が形成され、他方には回折格子型レンズ１２９が形成される。回折格子型レンズ１２９は、図６（Ａ）に示されるように、マイクロミラー１８の配置間隔の２倍の間隔で配置される。
A plurality of
さらに、回折格子型レンズ１２９は、テラヘルツ領域の波長を有する電磁波２ａがマイクロミラー１８に集光されるように設計される。そのため、図６（Ｂ）に示されるように、テラヘルツ光の波長と大きく異なる波長の電磁波２ｂが回折格子型レンズ１２９に入射しても、その電磁波はマイクロミラー１８上には集光されない。
Further, the
これにより被写体および被写体以外の背景から到来するテラヘルツ光の波長以外の電磁波、つまり雑音を除去することが可能となる。 This makes it possible to remove electromagnetic waves other than the wavelength of the terahertz light coming from the subject and the background other than the subject, that is, noise.
具体的に、テラヘルツ光２は波長３００μｍ程度の電磁波であり、雑音の主成分である熱線は、図７に示すように波長約１０μｍに強度のピークを有する波長４〜３０μｍの電磁波である。このため、上記の回折格子型レンズ１２９の格子のピッチを好適に定めることによって、テラヘルツ光に対しては集光作用を有し、熱線に対しては集光作用を有しない回折格子型レンズを構成できる。
Specifically, the
回折格子型レンズ１２９の設計例について、図８を用いて説明する。
A design example of the
図８は、回折格子型レンズ１２９の形状の一例を示す直径方向の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view in the diameter direction showing an example of the shape of the
基板の屈折率を無視すると、回折格子型レンズ１２９の焦点距離ｆと入射光の波長λと回折格子ピッチｄの関係は回折格子型レンズ１２９の光軸中心からの距離ｒを用いて式１で表される。
If the refractive index of the substrate is ignored, the relationship between the focal length f of the
したがって、回折格子ピッチｄは距離ｒを用いて式２のように設定すればよい。
Therefore, the diffraction grating pitch d may be set as shown in
式２に基づいて、波長３００μｍのテラヘルツ光に対して焦点距離ｆ＝４０００μｍのレンズを作製する場合、表３に示すように、回折格子ピッチｄは距離ｒ＝２０００μｍにおいて６７１μｍとなる。
When a lens with a focal length f = 4000 μm is fabricated for terahertz light having a wavelength of 300 μm based on
このとき、波長１０μｍの熱線に対する回折格子型レンズ１２９の焦点距離は、テラヘルツ光に対する焦点距離よりも長くなり、例えば、距離ｒ＝２０００μｍの位置に入射した波長１０μｍの熱線は、焦点位置から水平方向にｓ＝１９６０μｍずれた位置に到達する。つまり、熱線はほぼ平行光のままである。
At this time, the focal length of the
図９は、回折格子のピッチと入射光の回折角との関係を、波長１０μｍ〜６００μｍの電磁波について示すグラフである。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the pitch of the diffraction grating and the diffraction angle of incident light for electromagnetic waves having a wavelength of 10 μm to 600 μm.
図９のグラフにおいて、とりわけ、回折格子ピッチが５００μｍから３０００μｍまでの全域にわたって、波長３００μｍのテラヘルツ光の回折角は５度以上であり、熱線の主成分である１０μｍの電磁波の回折角は５度以下であることから、５００μｍ以上のピッチの回折格子を用いて、テラヘルツ光を集光させ、熱線をほとんど集光させないようにできることが分かる。 In the graph of FIG. 9, the diffraction angle of terahertz light having a wavelength of 300 μm is 5 degrees or more over the entire region where the diffraction grating pitch is 500 μm to 3000 μm, and the diffraction angle of the 10 μm electromagnetic wave, which is the main component of heat rays, is 5 degrees. From the following, it can be seen that the diffraction grating with a pitch of 500 μm or more can be used to collect the terahertz light and hardly collect the heat rays.
したがって、テラヘルツ光をよく集光するように設計された、好ましくはピッチが５００μｍ以上の回折格子と、大きさがｓに比べて十分に小さいマイクロミラーとを用いることによって、よく集光されたテラヘルツ波とほとんど集光されない少量の熱線とをマイクロミラーで受けることができる。その結果、熱線の影響をほとんど受けずに、被写体から到来するテラヘルツ光のみから画像を得ることが可能となる。 Therefore, a well-condensed terahertz wave is preferably formed by using a diffraction grating designed to concentrate terahertz light well, preferably having a pitch of 500 μm or more and a micromirror whose size is sufficiently smaller than s. The micromirror can receive waves and a small amount of heat rays that are hardly collected. As a result, it is possible to obtain an image only from the terahertz light coming from the subject with almost no influence of the heat rays.
（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３の電磁波イメージング装置３００について、図１０および図１１を用いて説明する。本実施の形態の電磁波イメージング装置３００の構成は、実施の形態１の電磁波イメージング装置１００とほぼ同じであるため、異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 3)
Subsequently, an electromagnetic
（構成の説明）
電磁波イメージング装置３００を構成する電磁波変換素子２０１は、複数のマイクロミラー２１８が形成された例えばＰ型シリコンである基板２２０と、複数のマイクロレンズ２２９が形成された例えば高抵抗のシリコン基板であるフィルタ２１０により構成される。
(Description of configuration)
The electromagnetic
マイクロレンズ２２９は、図１０に示されるように、マイクロミラー２１８の配置間隔の２倍の間隔で配置される。
As shown in FIG. 10, the microlenses 229 are arranged at an interval twice the arrangement interval of the
マイクロミラー２１８は、例えば基板２２０上にエッチングにより形成されるポスト２５０により保持される。図１１に具体的に示すように、マイクロミラー２１８は、例えば酸化シリコンなどの熱絶縁膜２５６上に金属膜２５１を形成し、さらに熱伝導膜２５２を介して反射膜２５３を積層することにより構成される。
The
金属膜２５１は例えば、銅やアルミニウムなどのテラヘルツ光を吸収しやすい材料で構成される。
The
熱伝導膜２５２は、例えばダイヤモンドなどの熱伝導率が非常に高い薄膜で構成される。
The thermal
反射膜２５３は、例えば屈折率の温度依存性が大きい水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）である誘電体層２５３Ｂを、誘電体多層膜２５３Ａおよび誘電体多層膜２５３Ｃで挟んでなるファブリペロー共振反射膜である。誘電体多層膜２５３Ａおよび誘電体多層膜２５３Ｃは、例えばａ−Ｓｉ：Ｈとアモルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ2）とを交互に４層ずつ積層して構成される。
The
図外に、近赤外光２２４を出射する近赤外光源が設けられる。この近赤外光源としては、フィルタ２１０を構成するシリコンを透過する例えば波長１３００ｎｍの近赤外光を出射するＩｎＧａＡｓＰ系レーザを用いる。
A near-infrared light source that emits near-
受光部２０６としては、例えば波長１６００ｎｍまで感度を有するＩｎＧａＡｓディテクタアレイを用いる。受光部２０６上には、実施の形態１と同様に、複数の受光素子が形成される。１つの受光素子は、電源とアースとの間に直列に接続させる２つのフォトダイオードにより構成される。受光部２０６は、画像信号２３２を出力する。
As the
（動作の説明）
続いて、電磁波イメージング装置３００の動作について、再び図１０および図１１を用いて説明する。
(Description of operation)
Subsequently, the operation of the electromagnetic
図示しない被写体から放射されたテラヘルツ光２は、図示しない対物レンズにより電磁波変換素子２０１のマイクロレンズ２２９に集光される。マイクロレンズ２２９に集光されたテラヘルツ光２は、さらにマイクロレンズ２２９によりマイクロミラー２１８に集光される。
The
このとき、複数のマイクロレンズ２２９の配置間隔はマイクロミラー２１８の配置間隔の２倍であるため、複数のマイクロミラー２１８に交互にテラヘルツ光２が集光される。つまり、テラヘルツ光２によって温度変化が生じるマイクロミラーと、テラヘルツ光２の影響を受けずに温度が維持されるマイクロミラーとが交互に配置される。
At this time, since the arrangement interval of the plurality of microlenses 229 is twice the arrangement interval of the
マイクロミラー２１８に集光された集光光２１４は、マイクロミラー２１８の金属膜２５１により吸収され、熱に変換される。この熱は、熱絶縁膜２５６によりマイクロミラー２１８上に保持され、反射膜２５３の温度を上昇させる。これにより、反射膜２５３の反射光強度の波長依存特性が微少に変化する。
The condensed light 214 condensed on the
実施の形態１の説明と同様、反射光強度が温度変化に対して特に敏感に変化する波長λの近赤外光について、反射光強度Ｔａおよび反射光強度Ｔｂの差を検出することにより、テラヘルツ光２の強度分布を検出することができる（図５を参照）。
Similar to the description of the first embodiment, terahertz is detected by detecting the difference between the reflected light intensity Ta and the reflected light intensity Tb for near-infrared light having a wavelength λ whose reflected light intensity changes particularly sensitively to temperature changes. The intensity distribution of the
この構成により、マイクロミラー２１８の反射膜２５３に入射した近赤外光２２４は、テラヘルツ光２の強度分布に応じて強度変調された反射光２３０として反射される。
With this configuration, the near-
この反射光２３０の強度の変化量を検出するために、実施の形態１と同様に、複数のマイクロミラー２１８に交互にテラヘルツ光を集光させる。そして、隣接するマイクロミラー２１８からの反射光２３０を受光部２０６の２つのフォトダイオードで受け、その差分を、テラヘルツ光２の影響によるマイクロミラー２１８の反射光２３０の強度の変化量として検出する。
In order to detect the amount of change in the intensity of the reflected
上記のような構成により、テラヘルツ光２の強度分布を近赤外光２２４の反射光強度の変化量の分布に変換することが可能となり、さらにその反射光強度の変化量の分布から画像情報を得ることが可能となる。
With the configuration as described above, it is possible to convert the intensity distribution of the
この構成では、マイクロミラーが形成された基板とマイクロレンズが形成されたフィルタとを別々な最適な材料で構成することが可能となり、好ましい特性を持つ電磁波イメージング装置をより簡単に構成することが可能となる。 In this configuration, the substrate on which the micromirror is formed and the filter on which the microlens is formed can be made of different optimal materials, and an electromagnetic wave imaging device having favorable characteristics can be more easily configured. It becomes.
例えば上記の実施の形態では、基板２２０をＰ型シリコンとし、フィルタ２１０を高抵抗のシリコン基板としたが、これに限定されるものではなく、基板２２０としては熱線およびテラヘルツ光を透過しないｎ型シリコンを用いてもよい。またフィルタ２１０として、高抵抗の砒化ガリウムを用いてもよい。
For example, in the above embodiment, the
（実施の形態４）
続いて、本発明の実施の形態４の電磁波イメージング装置４００について、図１２を用いて説明する。本実施の形態の電磁波イメージング装置４００の構成は、実施の形態３の電磁波イメージング装置３００とほぼ同じであるため、異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 4)
Subsequently, an electromagnetic
図１２は、電磁波イメージング装置４００を構成する電磁波変換素子のフィルタ３１０および基板３２０付近の拡大図である。
FIG. 12 is an enlarged view of the vicinity of the
基板３２０の主面の一方には複数のマイクロミラー３１８が形成され、フィルタ３１０には回折格子型レンズ３２９が形成される。回折格子型レンズ３２９は、実施の形態２と同様に、テラヘルツ領域の波長を有する電磁波がマイクロミラー３１８に集光されるように設計される。そのため、テラヘルツ光の波長と大きく異なる波長の電磁波が回折格子型レンズ３２９に入射しても、その電磁波はマイクロミラー３１８上には集光されない。
A plurality of
これにより被写体および被写体以外の背景から到来するテラヘルツ光の波長以外の電磁波、つまり雑音を除去することが可能となり、テラヘルツ光のみを用いて良好な画像を得ることが可能となる。 As a result, electromagnetic waves other than the wavelength of the terahertz light coming from the subject and the background other than the subject, that is, noise can be removed, and a good image can be obtained using only the terahertz light.
（実施の形態５）
続いて、本発明の実施の形態５の電磁波イメージング装置５００について、図１３から図１６を用いて説明する。以下では、実施の形態１から実施の形態４で既に説明した事項については説明を省略し、主として本実施の形態で特徴的な事項について説明する。
(Embodiment 5)
Next, an electromagnetic
（構成の説明）
本実施の形態の電磁波イメージング装置５００は、被写体５２８から放射されたテラヘルツ光２を電磁波変換素子４０１に集光するための対物レンズ４０７と、被写体５２８から到来するテラヘルツ光２の強度分布を近赤外光４２４に重畳させるための電磁波変換素子４０１と、近赤外光４２４を出射する近赤外光源４０３と、出射された近赤外光４２４を平行光にするコリメータレンズ４０４と、電磁波変換素子４０１から反射された反射光４３０を受光することにより画像信号４３２を出力する受光部４０６と、反射光４３０を受光部４０６上に集光する集光レンズ４１２と、近赤外光４２４と反射光４３０を所定の方向に分岐するビームスプリッタ４０５とで構成される。
(Description of configuration)
The electromagnetic
電磁波変換素子４０１は、図１４に示すように、複数のマイクロミラー４１８が形成された基板４２０と、マイクロミラー４１８を真空に封入するためのフィルタ４１０と、基板４２０の温度を調整するための温度調整器４２２とで構成される。
As shown in FIG. 14, the electromagnetic
基板４２０のマイクロミラー４１８と反対面には、一つ一つのマイクロミラー４１８にそれぞれ対応する複数のマイクロレンズ４３９が形成さる。
A plurality of
フィルタ４１０にも、一つ一つのマイクロミラー４１８にそれぞれ対応する複数のマイクロレンズ４２９が形成される。
A plurality of
図１５に具体的に示すように、マイクロミラー４１８は、基板４２０上にポスト４５０で保持された、熱絶縁膜４５６、金属膜４５１、熱伝導膜４５２、および反射膜４５３により構成される。
As specifically shown in FIG. 15, the
熱絶縁膜４５６は、例えば酸化シリコンなどのテラヘルツ光を透過しかつ熱伝導率が低い薄膜で構成される。なお、金属膜４５１からポスト４５０を介して基板４２０へ伝達する熱量を無視して、熱絶縁膜４５６を省略することもできる。
The thermal insulating
金属膜４５１は、例えば銅やアルミニウムなどのテラヘルツ光を吸収しやすい材料で構成される。
The
熱伝導膜４５２は、例えばダイヤモンドなどの熱伝導率が非常に高い薄膜で構成される。
The heat
反射膜４５３は、例えば、屈折率の温度依存性が大きい水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）である誘電体層４５３Ｂを、誘電体多層膜４５３Ａおよび誘電体多層膜４５３Ｃで挟んでなるファブリペロー共振反射膜である。誘電体多層膜４５３Ａおよび誘電体多層膜４５３Ｃは、例えばａ−Ｓｉ：Ｈとアモルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ2）を交互に４層ずつ積層して構成される。反射膜４５３の大きさは、金属膜４５１と比較し、十分に小さい。
The
近赤外光源４０３としては、例えば、近赤外光である波長８００ｎｍのレーザ光を出射するＧａＡｓ系レーザを用いる。
As the near infrared
フィルタ４１０には、例えばガラスに誘電体多層膜を形成した波長８００ｎｍ付近のみ透過する波長フィルタを用いることが望ましい。
As the
受光部４０６には、例えば波長８００ｎｍの近赤外光に対し感度を有するＳｉディテクタアレイを用いる。
For the
（動作の説明）
続いて、電磁波イメージング装置５００の動作について、再び図１３から図１５を用いて説明する。
(Description of operation)
Subsequently, the operation of the electromagnetic
被写体５２８から放射されたテラヘルツ光２は、対物レンズ４０７により電磁波変換素子４０１のマイクロレンズ４２９に集光される。マイクロレンズ４２９に集光されたテラヘルツ光２は、さらにマイクロレンズ４２９によりマイクロミラー４１８に集光される。
The
マイクロミラー４１８に集光された集光光４１４はマイクロミラー４１８の金属膜４５１により吸収され、熱に変換される。
The
この熱は、熱伝導膜４５２を伝達し、反射膜４５３に伝わり、反射膜４５３の温度を上昇させる。これにより反射膜４５３の反射光強度の波長依存特性が微少に変化する。
This heat is transmitted through the heat
熱絶縁膜４５６は、金属膜４５１で変換された熱がポスト４５０から基板４２０へ伝達することを抑制する。また、反射膜４５３の大きさは、金属膜４５１と比較し、十分に小さく熱容量が小さい。このため、金属膜４５１で変換された熱は、反射膜４５３の温度を顕著に上昇させる。
The thermal insulating
近赤外光源４０３から放射された近赤外光４２４は、コリメータレンズ４０４により平行光となり、ビームスプリッタ４０５で反射され、電磁波変換素子４０１に入射する。
Near-
電磁波変換素子４０１に入射した近赤外光４２４は、マイクロレンズ４３９で集光され、マイクロミラー４１８上の反射膜４５３に集光される。その結果、近赤外光４２４は反射膜４５３のみに照射されるため、他の部分で反射され迷光となることが防止される。
Near-
反射膜４５３で反射された反射光４３０は、往路を戻り、ビームスプリッタ４０５を透過し、集光レンズ４１２で集光され受光部４０６に導かれる。
The reflected light 430 reflected by the
上記のような構成により、テラヘルツ光２の強度分布を近赤外光４２４の反射光強度の分布に変換することが可能となり、さらにその反射光強度の分布から画像情報を得ることが可能となる。
With the configuration as described above, the intensity distribution of the
なお上記の構成において、マイクロレンズ４２９は、実施の形態２および実施の形態４に示したような回折格子型レンズとすることが望ましい。
In the above configuration, it is desirable that the
（製造プロセス）
続いて、マイクロミラー４１８の製造プロセスについて、図１６（Ａ）から図１６（Ｆ）を用いて説明する。ここでは、熱絶縁膜４５６が省略されている場合について説明する。
(Manufacturing process)
Next, a manufacturing process of the
まず、基板４２０上に、ポスト４５０、金属膜４５１、熱伝導膜４５２、誘電体多層膜４５３Ｃ、誘電体層４５３Ｂ、および誘電体多層膜４５３Ａとなる材料を、この順に、例えば真空蒸着機で積層する。誘電体多層膜４５３Ｃおよび誘電体多層膜４５３Ａには、前述したように、２種類の材料を交互にそれぞれ４回積層する。
First, on the
次に、レジスト４７０を塗布する。そして、反射膜４５３となるべき部分以外のレジスト４７０を、フォトリソグラフィーにより除去する（図１６（Ａ））。
Next, a resist 470 is applied. Then, the resist 470 other than the portion to be the
残ったレジスト４７０をマスクにしてエッチングを行い、反射膜４５３を得る（図１６（Ｂ））。 Etching is performed using the remaining resist 470 as a mask to obtain a reflective film 453 (FIG. 16B).
レジスト４７０を除去し、レジスト４７１を塗布する。そして、隣接する反射膜４５３の間で、レジスト４７１の一部を、フォトリソグラフィーにより除去する（図１６（Ｃ））。 The resist 470 is removed and a resist 471 is applied. Then, part of the resist 471 is removed by photolithography between the adjacent reflective films 453 (FIG. 16C).
残ったレジスト４７１をマスクにしてエッチングを行い、熱伝導膜４５２、金属膜４５１、ポスト４５０を個々の反射膜４５３に対応する複数の部分に分離する（図１６（Ｄ））。
Etching is performed using the remaining resist 471 as a mask, so that the heat
サイドエッチングを利用して、ポスト４５０を細らせる（図１６（Ｅ））。
The
最後に、レジスト４７１を除去する（図１６（Ｆ））。 Finally, the resist 471 is removed (FIG. 16F).
このような製造プロセスに従って、マイクロミラー４１８を製造することができる。
According to such a manufacturing process, the
本発明は、被写体から得られる電磁波、とりわけテラヘルツ波をイメージングする電磁波イメージング装置として利用することができる。 The present invention can be used as an electromagnetic wave imaging apparatus for imaging electromagnetic waves obtained from a subject, particularly terahertz waves.
１、２０１、４０１ 電磁波変換素子
２ テラヘルツ光
２ａ、２ｂ 電磁波
３、４０３、５０３ 近赤外光源
４、４０４、５０４ コリメータレンズ
５ 集光レンズ
６、２０６、４０６ 受光部
７、４０７、５２９ 対物レンズ
１０、２１０、３１０、４１０、５１０ フィルタ
１４、２１４、４１４ 集光光
１８、２１８、３１８、４１８ マイクロミラー
２０、２２０、３２０、４２０、５２０ 基板
２２、４２２、５２２ 温度調整器
２４、２２４、４２４、５２４ 近赤外光
２９、２２９、４２９、４３９ マイクロレンズ
３０、３０ａ、３０ｂ、２３０、４３０ 反射光
３１ａ、３１ｂ 反射光強度の波長特性
３２、２３２、４３２、５３２ 画像信号
４０ 受光素子
４０ａ、４０ｂ フォトダイオード
５０、２５０、４５０ ポスト
５１、２５１、４５１ 金属膜
５２、２５２、４５２ 熱伝導膜
５３、２５３、４５３ 反射膜
５３Ａ、５３Ｃ、２５３Ａ、２５３Ｃ、４５３Ａ、４５３Ｃ 誘電体多層膜
５３Ｂ、５４、５５、２５３Ｂ、４５３Ｂ 誘電体層
５６、２５６、４５６ 熱絶縁膜
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 電磁波イメージング装置
１２９、３２９ 回折格子型レンズ
４０５、５０５ ビームスプリッタ
４１２、５１２ 集光レンズ
４７０、４７１ レジスト
５０６ 近赤外受光素子アレイ
５０８ ２次元ファブリペローアレイモジュール
５１８ ２次元ファブリペローアレイ
５２６ 遠赤外線
５２８ 被写体
５３６ａ、５３６ｂ 透過光強度の波長特性
1, 201, 401 Electromagnetic wave conversion element 2 Terahertz light 2a, 2b Electromagnetic wave 3, 403, 503 Near-infrared light source 4, 404, 504 Collimator lens 5 Condensing lens 6, 206, 406 Light receiving part 7, 407, 529 Objective lens 10 210, 310, 410, 510 Filter 14, 214, 414 Condensed light 18, 218, 318, 418 Micro mirror 20, 220, 320, 420, 520 Substrate 22, 422, 522 Temperature regulator 24, 224, 424, 524 Near infrared light 29, 229, 429, 439 Micro lens 30, 30a, 30b, 230, 430 Reflected light 31a, 31b Wavelength characteristics of reflected light intensity 32, 232, 432, 532 Image signal 40 Light receiving element 40a, 40b Photo Diode 50, 250, 450 Post 51, 25 , 451 Metal film 52, 252, 452 Thermal conductive film 53, 253, 453 Reflective film 53A, 53C, 253A, 253C, 453A, 453C Dielectric multilayer film 53B, 54, 55, 253B, 453B Dielectric layer 56, 256, 456 Thermal insulation film 100, 200, 300, 400, 500, 600 Electromagnetic wave imaging apparatus 129, 329 Diffraction grating lens 405, 505 Beam splitter 412, 512 Condensing lens 470, 471 Resist 506 Near infrared light receiving element array 508 Two-dimensional Fabry-Perot array module 518 Two-dimensional Fabry-Perot array 526 Far infrared 528 Subject 536a, 536b Wavelength characteristics of transmitted light intensity
Claims (11)
前記電磁波と異なる波長のプローブ光を出射する発光素子と、
前記電磁波を吸収するとともに前記プローブ光を反射し、かつ共振スペクトルに温度依存性を有する複数のマイクロミラーが表面に形成された基板と、
前記複数のマイクロミラーの対応する１つに前記電磁波をそれぞれ集光する複数のマイクロレンズと、
相異なる前記マイクロミラーで反射された前記プローブ光の強度に応じた電気信号を前記画像信号として出力する複数の受光素子を有する受光部と
を備えることを特徴とする電磁波イメージング装置。 An electromagnetic wave imaging apparatus that outputs an image signal corresponding to an intensity distribution of an electromagnetic wave coming from a subject,
A light emitting element that emits probe light having a wavelength different from that of the electromagnetic wave;
A substrate on which a plurality of micromirrors that absorb the electromagnetic wave and reflect the probe light and have a temperature dependence in the resonance spectrum are formed;
A plurality of microlenses for condensing the electromagnetic waves respectively to corresponding ones of the plurality of micromirrors;
An electromagnetic wave imaging apparatus comprising: a light receiving unit having a plurality of light receiving elements that output, as the image signal, an electric signal corresponding to the intensity of the probe light reflected by the different micromirrors.
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波イメージング装置。 A micromirror in which the number of the plurality of microlenses is less than half of the number of the plurality of micromirrors, and the electromagnetic wave is collected by the microlens; and a micromirror in which the electromagnetic wave is not collected by the microlens; The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 1, wherein are arranged alternately.
ことを特徴とする請求項２記載の電磁波イメージング装置。 The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 2, wherein the light receiving element includes two photodiodes, and outputs a difference signal between signals obtained from the two photodiodes.
ことを特徴とする請求項３記載の電磁波イメージング装置。 The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 3, wherein the light receiving element is formed by connecting the two photodiodes in series, and outputs the differential signal from a connection point of the two photodiodes.
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波イメージング装置。 The electromagnetic imaging apparatus according to claim 1, wherein the plurality of microlenses are arranged on a surface of the substrate where the plurality of micromirrors are not formed.
前記マイクロミラーは、前記基板の前記フィルタに対向する面に形成され、
さらに、前記複数のマイクロレンズとは別に、前記複数のマイクロミラーの対応する１つに前記プローブ光をそれぞれ集光する複数のマイクロレンズが前記フィルタに形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波イメージング装置。 Further, a filter is disposed opposite the substrate,
The micromirror is formed on a surface of the substrate facing the filter,
Furthermore, apart from the plurality of microlenses, a plurality of microlenses for condensing the probe light respectively on corresponding ones of the plurality of micromirrors are formed in the filter. The electromagnetic wave imaging apparatus of description.
ことを特徴とする請求項１、２または６記載の電磁波イメージング装置。 The plurality of microlenses for condensing the electromagnetic wave have a condensing effect on an electromagnetic wave having a wavelength in the terahertz region, but have no condensing effect on a heat ray. The electromagnetic wave imaging apparatus of description.
ことを特徴とする請求項７記載の電磁波イメージング装置。 The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 7, wherein the plurality of microlenses that collect the electromagnetic waves are diffraction grating type condensing elements.
ことを特徴とする請求項８記載の電磁波イメージング装置。 The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 8, wherein a pitch of the diffraction grating of the diffraction grating type condensing element is 500 μm or more.
ことを特徴とする請求項１記載の電磁波イメージング装置。 The electromagnetic imaging apparatus according to claim 1, wherein the plurality of micromirrors are provided with a metal film having an action of absorbing the electromagnetic waves.
基板上に、ポスト、金属膜、熱伝導膜、第１の誘電体多層膜、誘電体層、および第２の誘電体多層膜となる材料を、この順に積層するステップと、
前記第２の誘電体多層膜上に、反射膜となるべき部分を除いて、第１のレジストを設けるステップと、
前記第１のレジストをマスクにしてエッチングすることにより、前記第１の誘電体多層膜、前記誘電体層、および前記第２の誘電体多層膜を、反射膜となる複数の部分に分離するステップと、
隣接する前記反射膜の間の一部分を除いて、第２のレジストを設けるステップと、
前記第２のレジストをマスクにしてエッチングすることにより、前記熱伝導膜、前記金属膜、前記ポストを個々の反射膜に対応する部分に分離するステップと、
サイドエッチングを利用して、分離された個々のポストを細らせるステップと
を含むことを特徴とする製造方法。 A method of manufacturing a micromirror used in an electromagnetic wave imaging apparatus that outputs an image signal corresponding to an intensity distribution of an electromagnetic wave coming from a subject,
Laminating a material to be a post, a metal film, a heat conductive film, a first dielectric multilayer film, a dielectric layer, and a second dielectric multilayer film in this order on the substrate;
Providing a first resist on the second dielectric multilayer film except a portion to be a reflective film;
Etching with the first resist as a mask to separate the first dielectric multilayer film, the dielectric layer, and the second dielectric multilayer film into a plurality of portions to be reflective films When,
Providing a second resist except for a portion between adjacent reflective films;
Separating the thermally conductive film, the metal film, and the post into portions corresponding to individual reflective films by etching using the second resist as a mask;
And a step of thinning the separated individual posts by using side etching.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN107682597A (en) * | 2017-09-01 | 2018-02-09 | 北京小米移动软件有限公司 | Imaging method, imaging device and electronic equipment |
| WO2020179282A1 (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Light detection device, light detection system, and filter array |
-
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9605832B2 (en) | 2011-08-15 | 2017-03-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Phosphor optical element and light-emitting device using the same |
| US9897286B2 (en) | 2011-08-15 | 2018-02-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Phosphor optical element and light-emitting device using the same |
| CN107682597A (en) * | 2017-09-01 | 2018-02-09 | 北京小米移动软件有限公司 | Imaging method, imaging device and electronic equipment |
| CN107682597B (en) * | 2017-09-01 | 2020-08-07 | 北京小米移动软件有限公司 | Imaging method, imaging device and electronic equipment |
| WO2020179282A1 (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Light detection device, light detection system, and filter array |
| JPWO2020179282A1 (en) * | 2019-03-06 | 2021-09-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Photodetectors, photodetectors, and filter arrays |
| JP7012275B2 (en) | 2019-03-06 | 2022-01-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Photodetector, photodetection system, and filter array |
| JP2022058424A (en) * | 2019-03-06 | 2022-04-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Light detection device, light detection system, and filter array |
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