JP2009521680A - 多段式波形検出器 - Google Patents

Abstract

多段式を含み得る、波形検出器。

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、概して、電磁気その他のエネルギーと相互作用するシステム、装置、及び、方法に関するものである。

〔要約〕
実施形態は、第二の検出アゼンブリに関連して配置された第一の検出アゼンブリを含む、電磁気その他のエネルギーと相互作用するシステムを提供する。加えて、他の実施形態は、請求項、図、及び、本願の一部を構成する本文に記載されている。

〔詳細な説明〕
本発明に係る第一の実施形態について図１に示す。波源１００は、検出システム１１２に第一の波１０１を放射する。検出システム１１２は、検出アゼンブリ１０２を構成するように配置されたサブアゼンブリ、又は検出器１０４の配列を備えている。波１０１は、任意の種類の波であってよく、例えば、電磁波、音波、機械波、及び粒子波である（これに限定されるわけではない）。検出器１０４は（これに限定されるものではないが）量子ドット、アンテナ、光検出器、共鳴構造、又はエネルギーを検出するか相互作用する１つまたは複数の装置あるいは構造を含み得る。検出器１０４の大きさ、種類、数、向き、間隔、均質性、その他の特徴は、その配列を用いて検出しようとするエネルギーの波長、波源１００の大きさ、波源１００と第一の検出アゼンブリ１０２との距離、相対的な向き、位置、波源１００と第一の検出アゼンブリ１０２との間のその他の相対的状況、波１０１の偏光方向、又は他の様々な設計事項に応じて決まる。

波１０１のエネルギーの一部が第一の検出アゼンブリ１０２と相互作用すると、波１０１のエネルギーの第二の部分が、第一の検出アゼンブリ１０２を透過したり、第一の検出アゼンブリ１０２から再放射されたりする。上記エネルギーの第二の部分、及び、上記再放射されたエネルギーの全体、又は、一部が一体となって第二の波１０５を形成する。第二の波１０５の動きを図１に示す。第二の検出アゼンブリ１０６を形成する第二の検出器１０８の配列は上記第二の波１０５の進行を阻止するように配置されている。第二の検出アゼンブリ１０６の検出器１０８は、上述した第一の検出アゼンブリ１０２の検出器１０４のうち、何れの種類の検出器であってもよい。検出器１０８は、検出器１０４と同じタイプのものであってもよいし、タイプ、サイズ、密度その他が検出器１０４と異なるものであってもよい。

検出器１０４，１０８の数、配置、向き、又はその他の状況は設計事項により変形し得る。上記アゼンブリ１０２，１０６は基板を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。上記基板は検出器と一体化されていてもよいし、間隔があってもよい。一つの方法として、それぞれの検出アゼンブリ１０２，１０６は、特別な設計により選択された位置、大きさ、形、及び、向きなどの特徴を有する一つの検出器を備えていてもよい。別の方法として、１つまたは複数の検出アゼンブリ１０２，１０６が、検出器１０４，１０８が波１０１，１０５のそれぞれの一部と相互作用するように、密度を持つ検出器１０４，１０８の複数によって構成されていてもよい。図示した検出器１０４，１０８の配列は、説明を簡単にするために割合に一列に配置されており数も少ないが、検出アゼンブリ１０２，１０６はより多い、又は少ない検出器を含んでもよいし、検出システム１１２の特別な設計事項に応じて様々の形状に配置されてもよい。また、２個の検出アゼンブリ１０２，１０６を含む例を図示したが、この原理及び構造は３個又はそれ以上の検出アゼンブリ１０２，１０６を含む検出システム１１２に適用することもできる。

検出器１０４は第一の波１０１に対応した信号を発生し、検出器１０８は第二の波１０５に対応した信号を発生する。一つの進行経路として、それぞれの信号は信号処理装置１１０に進行する。実施形態では、検出器１０４，１０８からの信号を受信する信号処理装置１１０が示されているが、他の配置、例えばそれぞれの信号がそれぞれの信号処理装置１１０に進行してもよいし、複数の信号処理装置１１０に進行してもよい。また、信号処理装置１１０は検出器１０４，１０８に分離されて示されているが、信号処理装置１１０、及び１つまたは複数の検出器１０４，１０８は、一つのアゼンブリの一部分であってもよい。さらに別例として、他の構成要素例えば増幅器、フィルター、ワイヤレスカプラー、ミキサー、又は、上記以外のその他の構成要素を、検出器１０４，１０８、及び、信号処理装置１１０の間、又は、信号処理装置１１０に一体化して配置されてもよい。また、他の適用例として検出器１０４，１０８からの信号は直接利用されてもよいし、大きな処理を経ずに外部システムに供給されてもよい。

図１には、第一の検出アゼンブリ１０２に第一の波１０１を直接供給する波源１００が示されているが、他の実施形態として波源１００からの第一の波１０１を第一の検出アゼンブリ１０２に直接供給しなくてもよい。例えば、第一の波１０１は、波源１００と、第一の検出アゼンブリ１０２との間で障害物に接触する可能性がある。波源１００は、例えば、レーザー装置、音響トランジューサ、太陽エネルギーなどの自然波源その他の波の波源でもよい。波源１００はコヒーレントな波を放射するものであっても、インコヒーレントな波を放射するものであってもよく、また、あるエネルギー範囲に渡ってスキャンされるように構成されていてもよいし、検出システム１１２によって空間的にスキャンされるように構成されていてもよい。さらに、図１に示した実施形態では波源１００は一つであるが、複数の波源１００が波１０１を放射してもよいし、波１０１の波源が不明でもよい。図１には単純な曲線波形の波を図示したが、波１０１はどんな形でもよい。

一つの実施形態として、検出器１０４は図２に示したゾーンプレート２０６を形成するように配列されてもよい。この場合のように、検出器１０４は図２に示したほぼ同心の交互の輪帯２０２，２０４に配列されていてもよい。ゾーンプレート２０６は第一の検出アゼンブリ１０２に含まれていてもよい。第二の検出アゼンブリ１０６はゾーンプレート２０６の焦点面、又は、ゾーンプレート２０６に関連した異なる場所に配置されていてもよい。配列の中心は検出器１０４の密度に応じて決めてもよいし、他の配置として、交互の輪帯２０２，２０４をさらに明確にするために他の材料を検出アゼンブリ１０２に備えてもよい。ゾーンプレートについては、F.A. Jenkins and H.E. White, “Fundamentals of Optics”, Fourth Edition, McGraw-Hill, 1976に記載されているので、参考文献としてここに紹介する。

一例として、不透明、及び透明の輪帯２０２、及び２０４が交互に配置される。検出器１０４にエネルギーを入射させるには不透明の方がより効果的であるので、検出器１０４は暗部２０２を形成するように配置される。このような検出器１０４の例として、これに限定されるわけではないが、放射面反射鏡アンテナ、又は、光検出器がある。ここでは実施形態として、交互に配置された輪帯２０２，２０４がそれぞれ不透明、又は、透明の場合を示したが、必ずしも全ての暗部２０２が不透明であり、全ての明部２０４が透明でなくてもよい。さらに、不透明の暗部２０２は完全に不透明でなくてもよいし、透明の明部２０４は完全に透明でなくてもよい。Jenkins、及び、Whiteによって記載されたゾーンプレート２０６と形状が違ったとしても、所望の特徴を有する原理はなおも達成され得ることを上記の方法における一つの技術は認め得る。

別の実施形態として、交互の輪帯２０２，２０４はそれぞれ位相シフト、及び、透明であってもよい。検出器１０４はエネルギーを吸収し再共鳴する共鳴構造でもよい。検出器１０４は暗部２０２を形成するように配置されてもよい。このような構造例では、いくつかのアンテナ、分割リング共鳴器、量子ドット、その他の種類の検出器を備えていてもよい。ここでは、実施形態として交互の輪帯２０２，２０４は、位相シフト、又は、透明の場合を示したが、必ずしも全ての暗部２０２が位相シフトであり、全ての明部２０４が透明でなくてもよい。また、暗部２０２は完全な位相シフトでなくてもよいし、明部２０４は完全に透明でなくてもよい。さらに、交互の輪帯２０２，２０４は部分的に伝達性を有していてもよいし、又は、いくつかの位相格子、吸収作用、若しくは、増幅作用を備えていてもよい。

図２に示したゾーンプレート２０６は、円形の輪帯２０２，２０４を備えているが、ゾーンプレート２０６は必ずしも円形の輪帯を備えていなくてもよい。例えば、四角のゾーンプレートでもよい。それについては、ＦＪＧonzalez, J. Alda, B. Ilic, and G.D. Boreman, “Infrared antennas coupled to lithographic Fresnel zone plate lenses”, Applied Optics, Volume 43, Number 33, November 20, 2004,に記載があるので、参考文献としてここに紹介する。他の幾何形状も可能である。

検出器１０４は、波に焦点を当てるため、像を形成するためその他の目的のために空間的に様々な形状で第一の波１０１の位相を変えるように配列されてもよい。例えば、F. L. Pedrotti and L. S. Pedrotti, “Introduction to Optics”, Second Edition, Prentice-Hall, Inc., 1993,に記載されているように、Gaborゾーンプレートと同じように、又は、ホログラムのように配列してもよい。上記文献は参考文献としてここに紹介する。波１０１の位相は検出器１０４の密度変化、性質その他の条件によって様々に変化する。

集束素子を形成するように配列された第一の検出アゼンブリ１０２を備えた検出システム１１２を図３に示す。集束素子はゾーンプレート２０６であってもよい。平行に入射する放射線３０２は第一の検出アゼンブリ１０２に入射して、第二の検出アゼンブリ１０６に焦点を合わせる。この実施形態では、第二の検出アゼンブリ１０６は一つの検出器１０８を備えている。検出器１０４，１０８からの情報は、信号処理装置１１０に送信される。図３には、ゾーンプレート２０６から離れた焦点距離３０４に一つの検出器１０８が配置されているが、第二の検出アゼンブリ１０６は複数の検出器１０８を備えていてもよいし、検出器がゾーンプレート２０６の焦点方向になくてもよい。さらに、図３に示した平行に入射する放射線３０２（放射線３０２は波１０１の伝播方向を示している）は、通常は第一の検出アゼンブリ１０２に入射するが、図３に示したように第一の検出アゼンブリ１０２に必ずしも衝突しなくともよいし、波１０１はほぼ平面な波でなくともよい。

他の実施形態として、検出器１０４は図４に示すように、ほぼ平行な交互の輪帯４０４，４０６を備えている回折格子４０２に配列されていてもよい。回折格子４０２は第一の検出アゼンブリ１０２に含まれていてもよいし、第二の検出アゼンブリ１０６は回折格子４０２によって回折された放射エネルギーを受け取るように配置されていてもよい。回折格子４０２の性質は交互の輪帯４０４，４０６の幅、数、その他の条件次第で変更し得る。回折格子はJenkins、及び、Whiteによって記述されている。

一つの方法として、交互の輪帯４０４，４０６は、それぞれほぼ不透明、及び、透明であってもよい。検出器１０４はエネルギーをそれ自体に入射させるために効果的に透過する。検出器１０４は暗部４０４を形成するように配列されている。別例として、交互の輪帯４０４，４０６はそれぞれ位相シフトでもよいし、透明でもよい。検出器１０４はエネルギーを吸収し、再共鳴する共鳴構造でもよい。検出器１０４は、暗部４０４を形成するように配置されている。また、別例として、暗部４０４の検出器１０４、及び、明部４０６の検出器１０４が、結局別の回折格子４０２を形成することによってシフト調整するように、輪帯４０４、及び、４０６は共に位相シフト検出器を含んでいてもよい。他の配置として、交互の輪帯４０４、４０６をさらに明確にするために、他の構成要素が回折格子４０２に含まれていてもよい。ゾーンプレート２０６のところで記載したように、Jenkins、及び、Whiteによって記載された回折格子４０２の形状と正確に同じでなくても、所望の特徴を有する原理はなおも達成されると、上記の方法における一つの技術は認め得る。

図５に示す検出システム１１２の、第一の検出アゼンブリ１０２の検出器１０４は回折格子４０２を形成するように配列されている。平行に入射する放射線３０２は第一の検出アゼンブリ１０２に入射する。放射線３０２は第二の検出アゼンブリ１０６よって回折される。第二の検出アゼンブリ１０６は回折格子４０２によって回折された放射エネルギーを入射するように配置され得る。回折格子４０２は、異なる角度の異なる周波数の放射エネルギー（放射エネルギー５０２、５０４、５０６、５０８に示される）を回折するように構成されている。第二の検出アゼンブリ１０６は与えられた周波数、又は、周波領域のエネルギーを受け取るように配置された、１つまたは複数の検出器１０８と共に配置されてもよい。検出器１０４，１０８からの情報は信号処理装置１１０に送信される。図５に示した４個の検出器１０８は、互いにほぼ等間隔に配置されているが、第二の検出アゼンブリ１０６は任意の数の検出器１０８により構成されてもよいし、検出器１０８は第二の検出アゼンブリ１０６におけるいずれの場所に配置されていてもよい。さらに、図５に示した平行に入射する放射線３０２（放射線３０２は波１０１の伝播方向を示している）は、通常は第一の検出アゼンブリ１０２に入射するが、図５に示した通常の場合のように必ずしも第一の検出アゼンブリ１０２に入射する必要はないし、また、波１０１はほぼ平面な波でなくともよい。

図５に示す検出アゼンブリ１０２，１０６は両方とも信号処理装置１１０に連結されているが、いくつかの構成においては検出アゼンブリ１０２，１０６は必ずしも信号処理装置１１０に連結される必要はない。また、検出アゼンブリ１０２、又は、１０６のうちの一つだけが、信号処理装置１１０に連結されていてもよい。

図５の構成によれば、検出アゼンブリ１０２はあるエネルギー分布、及び、入射角度の放射エネルギーを検出するように配列し得るし、検出アゼンブリ１０６は、図３に示した構成のように、異なるエネルギー分布、及び、入射角度の放射エネルギーを検出するように構成されている。検出器１０８は図５に示すように、それぞれの検出器１０８が異なるエネルギー帯を受け取るように配置されてもよい。

図１〜６に示した具体例は、２個の検出アゼンブリ１０２，１０６を備えているが、検出システム１１２は３個以上の検出アゼンブリを備えていてもよい。そのような配置では、検出アゼンブリのどちらか又は両方が第一及び／又は第二の波に波形その他の影響を与えても良い。これにより、第三の検出アゼンブリ（不図示）と相互作用して別の波を作る。同様に、追加の検出アゼンブリが含まれている場合には、それぞれが検出アゼンブリ、及び、エネルギーを相互作用する構造として機能してもよい。さらに、エネルギーの一部が追加検出アゼンブリから、第二の波まで類似の方法で伝播してもよい。

また、図１、図３、及び図５に示した第一の検出アゼンブリ１０２及び第二の検出アゼンブリ１０６は、ｙ方向１２２に平行な一般的な位置近くに中心（ほぼ近くに中心）を置いている。しかしながらいくつかの実施形態では、検出アゼンブリ１０２，１０６がｙ方向１２２に平行に互いに埋め合わせるような配置であるのが望ましい。検出アゼンブリ１０２，１０６はほぼ平面に示されているが必ずしも平面である必要はないし、何らかの形を形成していてもよい。

検出器１０４，１０８からの信号は様々な方法により、信号処理装置１１０に供給される。種々のアンテナ、光検出器、音響トランジューサなどの電気信号を発生する検出器１０４，１０８のためには、検出器１０４，１０８からの信号は信号処理装置１１０に電気的に送られてもよい。電磁気エネルギーを受け取る検出器１０４，１０８にとって、検出器１０４，１０８からの信号は、例えば光学ファイバーのような導波管、又は空間を経由して、若しくは他の方法により、信号処理装置１１０に送られてもよい。電気信号、及び電磁気信号は信号が受け取れる波形の例として示されているが、信号の種類は検出器の種類次第であるし、信号処理装置１１０に入射する信号の種類、又は形に基づいて信号処理装置１１０に順応し得る、ことをこの方法における一つの技術は認めるだろう。検出器１０４，１０８から発生された信号の全てが同じ形状でもよい。例えば、全ての電気信号、又は、全ての電磁気信号、若しくは、検出器１０４，１０８からの異なる信号が、異なる波形で信号処理装置１１０に送られてもよい。

上記は検出器が一種類の場合の実施形態であるが、複数種類の検出器を含む構成が望ましい。例えば、第一、又は、第二の検出アゼンブリ１０２，１０６は、異なる大きさのアンテナを含んでいてもよいし、又は、アンテナ、及び、光検出器の両方を含んでいてもよい。これらの構成は、構成され得る検出器１０４，１０８の種々の組み合わせとして例示したが、その他の多くの構成も可能である。

図１、図３、及び図５に示した実施形態に戻って説明すると、第一の波１０１は、説明を簡単にするために第一の検出器１０２に作用するように記載されている。第一の波１０１は、第一の検出アゼンブリ１０２にエネルギー入射する代表例であるが、単一平面波に限られたものではない。また、エネルギー帯、不規則な波面、又は、空間、及びエネルギーの周波数範囲が不明なエネルギー分布を含めて、いかなる種類のエネルギー分布を含んでもよい。

検出器１０４，１０８は、エネルギー分布を有するエネルギー受け取るように構成されている。上記エネルギー分布は周波数範囲を含んでいる。この周波数範囲は、検出器１０４，１０８がほぼ一つの周波数を検出するのを考慮して、とても小さいものであってもよいし、又は、検出器１０４，１０８の周波数応答が周波数の機能であってもよい。検出器１０４，１０８は、ほぼ同じ周波数範囲のエネルギーを全て検出してもよいし、又は、第一の検出アゼンブリ１０２の検出器１０４が、第一の周波数範囲のエネルギーを検出し、第二の検出アゼンブリの検出器１０８が、第二の周波数のエネルギーを検出してもよい。また、検出アゼンブリ１０２，１０６は、種々の周波数範囲のエネルギーを受け取る種々の検出器１０４，１０８を含んでいてもよい。

一つの実施形態として、検出アゼンブリ１０２，１０６の一つ、又は、両方がエネルギーを受け取る装置、及び、エネルギーを検出器１０４，１０８に導く装置を備えていてもよい。上記の装置として例えば、アメリカ特許No.4,149,902に題名Fluorescent solar energy concentrator to Mauer, et alとして記載されている太陽エネルギーを受け取るように設計された集線装置があるので参考文献としてここに紹介する。一つの実施形態として、第一の検出アゼンブリ１０２がゾーンプレート２０６を備え、かつ検出器１０４が、図３に示した検出システム１１２に組込まれたゾーンプレート２０６の集線装置からのエネルギーを受け取るように構成されるように、上記集線装置は図２に示したゾーンプレート２０６の形状に形成してもよい。この実施形態は、第一の検出アゼンブリ１０２に含まれて構成されたゾーンプレート２０６として形成された集線装置と共に示されたものではあるが、この集線装置は異なる形状でもよいし、第二の検出アゼンブリ１０６、又は、検出器１０４，１０８が集められたエネルギーを受け取るように配置され得る、第一の検出アゼンブリ１０２、及び第二の検出アゼンブリ１０６の両方を備えていてもよい。上記装置は固形の平面な装置でもよいし、エネルギーに焦点を合わせるための形状のものであるか、導くための形状のものであってもよい。さらに、太陽エネルギーを受け取る、かつ導く装置を記載したが、この方法における一つの技術は異なる周波数範囲、又は異なる種類のエネルギーに概念を広げ得る。

一つの実施形態として、第一の検出アゼンブリ１０２、及び第二の検出アゼンブリ１０６はメタマテリアルを備えていてもよい。メタマテリアルの例については、R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, “Experimental Verification of a Negative Index of Refraction”, Science, Volume 292, April 6, 2001; D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, “COMPOSITE MEDIUM WITH SIMULTANEOUSLY NEGATIVE PERMEABILITY AND PERMITTIVITY”, Physical Review Letters, Volume 84, Number 18, May 1, 2000; D. R. Smith, J. B. Pendry, M. C. K. Wiltshire, “METAMATERIALS AND NEGATIVE REFRACTIVE INDEX”, Science, Volume 305, August 6, 2004; D. R. Smith and D. C. Vier, “Design of metamaterials with negative refractive index”, Proceedings of SPIE, Volume 5359, Quantum Sensing and Nanophotonic Devices, Manijeh Razeghi, Gail J. Brown, Editors, July 2004, pp. 52-63に記載されているので、上記のそれぞれをここに参考文献して紹介する。上記参考文献は、屈折の負の指数を持つメタマテリアルを記載しているが、屈折の負の指数をもたない他のメタマテリアルでもよい。

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, “COMPOSITE MEDIUM WITH SIMULTANEOUSLY NEGATIVE PERMEABILITY AND PERMITTIVITY”, Physical Review Letters, Volume 84, Number 18, May 1, 2000,に記載されているメタマテリアルの一例として、分割リング共鳴器、及び金属線の配列が含まれる。この例では、上記配列は、個々の分割リング共鳴器、及び金属線が、検出器１０４を形成することにより、第一の検出アゼンブリ１０２を形成するように構成され得る。一つの実施形態として、メタマテリアルは、D. R. Smith, J. J. Mock, A. F. Starr, and D. Schurig, “A gradient index metamaterial”, available at: http://arxiv.org/abs/physics/0407063; and R. B. Greegor, C. G. Parazzoli, J. A. Nielsen, M. A. Thompson, M. H. Tanielian, and D. R. Smith, “Simulation and testing of a graded negative index of refraction lens,” Applied Physics Letters, Volume 87, page 091114, August 29, 2005,、に記載されているように、屈折のグラディエントインデックスを持つように配列されてもよい。上記それぞれを参考文献としてここに紹介する。

図６の実施形態は、分割リング共鳴器を備えた配列からの信号を抽出する一つの方法を示す。図６に光学干渉計６０４に隣接した分割リング共鳴器６０２を示す。光学干渉計６０４は一つの電気光学ポリマーを備える。上記干渉計６０４は、Jenkins、及び、Whiteによって開示されたマッハツェンダ干渉計に類似している。干渉計６０４は、入力端部６０８、出力端部６１０、及び２個の直線部分６０６，６０７から構成されている。直線部分６０６，６０７の一つ又は両方が、電気光学ポリマーを有する領域を備えているか、ほぼ隣接している。干渉計６０４は、入力端部６０８において例えば信号エネルギーのような電磁気エネルギーを受け取る、かつ、電磁気エネルギーを導くように構成されている。電磁気エネルギーは、通常は第一の分岐点６０９において２個のほぼ平行な部分に分かれる。第一の部分は、直線部分６０６を通り抜け、もう一部分は他の直線部分６０７を通り抜ける。

直線部分６０６，６０７を通ったエネルギーは第二の分岐点６１１において再結合し、出力端部６１０において出力信号を発生する。分割リング共鳴器６０２が、入射する電磁気エネルギーに反応すると、誘発された電流及び／又は共鳴器６０２の電位に起因して共鳴器は局部的な領域を生成する。上記局部的な領域は電気光学ポリマーと相互作用し、導かれたエネルギーによる経験から出された実効屈折率においてばらつきを生成する。これによりその時、電気光学ポリマーを備えた干渉計６０４の腕６０６，６０７は実効経路長に変化する。干渉計モジュレータ及びスイッチに知られているように、出力端部から出力する信号の量は干渉計の脚の実効屈折率において相対変化する機能がある。このように分割リング共鳴器６０２の電流の情報を提供する。干渉計６０４の直線部分６０６又は６０７のうち一つにおいて、部分的又は全体で電気光学ポリマーを備えていてもよいし、直線部分６０６，６０７の両方が電気光学ポリマーを備えていてもよい。また、干渉計６０４全体において電気光学ポリマーを構成してもよい。干渉計６０４は構成要素の目立つ不備である導波管の一部、導波管誘導体を含む一部、電磁気エネルギーを空間に伝播する一部、その他の構成を含んでいてもよい。また、分割リング共鳴器６０２と干渉計６０４との関連位置は例示したが、図６に示した関連位置と異なっていてもよい。また、干渉計６０４は分割リング共鳴器６０２の電流に反応してなおも信号を供給してもよい。さらに、図６に示した分割リング共鳴器６０２はほぼ直線の形状であるがこれに限定されるものではない。共鳴リング共鳴器の他の幾何形状はこの技術の高度化により周知となる。

メタマテリアル配列からの信号を検出する別の方法として、配列に１つまたは複数のアンテナを備える方法がある。検出アンテナを適用する分割リング共鳴器及びワイヤーを構成するメタマテリアルの内部における領域の大きさは、in J. B. Brock, A. A. Houck, and I. L. Chuang, “Focusing inside negative index materials”, Applied Physics Letters, Volume 85, Number 13, September 27, 2004に記載されているので、参考文献としてここに紹介する。アンテナはメタマテリアルから信号を取り出す一つの方法であるが信号は他の方法により取り出してもよい。例えば、信号は共鳴器に連結された１つまたは複数の切換回路を利用して取り出してもよい。さらに他の例として分割リング共鳴器又はワイヤーの電流、及び分割リング共鳴器又はワイヤーの他の特性を直接的にか、間接的に測定することにより信号を測定してもよい。

また、例示したメタマテリアルは分割リング共鳴器を含んでいたが、他の種類の材料又はメタマテリアルを検出アゼンブリの１つまたは複数に組み込んでもよいし、検出アゼンブリに加えてもよい。メタマテリアル構造の選択、その特性例えば誘電効果性、透磁性、主な周波数、損失、増幅率その他の状況は、適用対象、コスト制限、所望の入力、その他の設計制限に応じた設計上の選択である。類似した設計の考慮は、検出アゼンブリにより妨害されたエネルギーの特質を測定するための方法及び構造に応用される。また、メタマテリアル、及び負の屈折率材料の分野は急速に発達し、このような材料を形成する他の方法はすでに記載されている。他の方法には組み込まれた伝達線、伝達ワイヤー、ナノロッド、マルチフェロイック材料、又は誘電効果性、及び／又は透磁性を成立させるその他の方法も含んでいる。いくつかの適用においてこれらの方法は、検出アゼンブリ１０２，１０６の１つまたは複数に組み込まれていてもよい。メタマテリアルは電磁気放射に関連して記載されているが、このような材料、又はこのような材料の同等物は他の形状の波に実施されてもよい。例えば音声のメタマテリアルは、 Suxia Yang, J. H. Page, Zhengyou Liu, M. L. Cowan, C. T. Chan, and Ping Sheng, “Focusing of Sound in a 3D Phononic Crystal”, Physical Review Letters, Volume 93, Page 024301, July 7, 2004,に報告されているので参考文献としてここに紹介する。

一つの実施形態として検出器１０４，１０８は量子ドットであってもよい。検出器に組み込んでもよい量子ドットがどのようなものなのかの一例は、J. L. Jimenez, L. R. C. Fonseca, D. J. Brady, J. P. Leburton, D. E. Wohlert, and K. Y. Cheng, “The quantum dot spectrometer”, Applied Physics Letters, Volume 71, Number 24, December 15, 1997, page 3558-3560に記載されているので、参考文献としてここに紹介する。量子ドットは検出アゼンブリ１０２の検出器１０４、検出アゼンブリ１０６の検出器１０８のどちらか又は両方に組み込まれてもよい。量子ドットのアゼンブリは比較的狭い波長域において、吸収し、かつ、再放射する一種類の再放射量子ドットを備えていてもよいし、複数種類の量子ドットを備えていてもよい。これにより、検出アゼンブリが吸収し、かつ、再放射する波長域を拡大することができる。

他の実施形態として、検出器１０４，１０８は双極子、又は他の種類のアンテナを含むアンテナであってもよい。この方法の技術は、異なる複数の装置がアンテナを形成してもよいし、アンテナは種々の形、及び大きさで存在してもよいことを可能にする。例えば参考文献としてここに紹介するY. Wang, K. Kempa, B. Kimball, J.B. Carlson, G. Benham, W.Z. Li, T. Kempa, J. Rybczynski, A. Herczynski, Z.F. Ren, “Receiving and transmitting light-like radio waves: Antenna effect in arrays of aligned carbon nanotubes”, Applied Physics Letters, Volume 85, Number 13, September 27, 2004に記載されているように、アンテナはとても小さくてナノチューブを含んでいてもよい。アンテナは、第一の検出アゼンブリ１０２及び第二の検出アゼンブリ１０６の一つ又は両方の検出器１０４，１０８に組み込まれていてもよい。アンテナのアゼンブリは、比較的狭い波長域において吸収し、かつ再放射する一種類のアンテナから構成されていてもよいし、複数種類のアンテナから構成されていてもよい。これにより、検出アゼンブリが吸収し、かつ再放射する波長域を拡大することができる。

信号処理装置１１０は複数の機能を実行し得る。一例として第一の配列の検出器１０４がアンテナであれば、従来のアンテナ配列技術に準じて信号処理装置１１０は第一の検出アゼンブリ１０２からのそれぞれの信号の情報を抽出できる。第二の配列の検出器１０８がアンテナであれば、従来のアンテナ配列技術に準じて信号処理装置１１０は第二の検出アゼンブリからのそれぞれの信号の情報を抽出することもできる。別の方法として第二の検出アゼンブリ１０６が一つの信号アンテナを含んでいる場合には、従来のトランシーバー技術に準じて信号処理装置１１０は上記一つのアンテナからのそれぞれの信号の情報を抽出できる。

これらの例示では、１つまたは複数のアンテナ配列、及びアンテナ配列の適用又はトランシーバーの技術を含んでいるが、さらに信号処理装置１１０は上記に記載した技術に代わる手段としてか、上記に記載した技術に加えて他の技術範囲にも適用し得る。例えば信号処理装置１１０は、画像化の目的、又は信号間の相関関係若しくは自己相関における他の目的のために１つまたは複数の信号においてフーリエ変換をし得る。また、信号処理装置１１０はノイズフィルター又は他の種類のフィルターでもよいフィルターを備えていてもよいし、ローパスフィルター、広域フィルター又は帯域通過フィルターでもよい。一つの実施形態として、波源１００及び検出システム１１２が互いに関連して動作してもよいし、信号処理装置１１０はこの関連動作を補正するように構成され得る。

一つの実施形態として、信号処理装置１１０は時間に応じて検出器１０４，１０８からのデータを抽出するように構成され得る。このような構成は、波源１００及び検出システム１１２が互いに関連して動作するシステムにおいて特に望ましい。この場合、抽出割合は調整し得るし、波源１００と検出システム１１２との関連動作の大きさにより決定してもよい。

一つの実施形態として、信号処理装置１１０は第一の検出アゼンブリ１０２又は第二の検出アゼンブリ１０６により発生された信号それぞれにコンピューターを備え得る。第一の検出アゼンブリ１０２又は第二の検出アゼンブリ１０６からの上記信号それぞれに反応した信号は上記コンピューターに導かれる。コンピューターは受け取った信号を処理するためのソフトウェアを備えていてもよいし、上記コンピューター及び検出アゼンブリ１０２，１０６を連結させるために、１つまたは複数の装置（不図示）を備えていてもよい。コンピューターは、第一の検出アゼンブリ１０２又は第二の検出アゼンブリ１０６に隣接していてもよいし、隣接していなくてもよい。

一つの実施形態として信号処理装置１１０は、電磁気信号を処理するように構成されていてもよい。この場合、信号処理装置１１０は混合する構成、反射する構成、集光する構成、又は電磁気放射の通路を変更するような他の構成を含んでいてもよい。このような信号処理装置１１０の一例としてヘテロダインの２信号の配列があり、この場合は信号処理装置１１０は例えば真空管、トランジスタ、又はダイオードミキサーなどの非線形の装置を備えていてもよい。

図１〜図６に記載した実施形態の適用は多岐にわたり、例えばＰＥＴ、ＣＡＴスキャン、ＭＲＩ、及び超音波などの画像化、及び／又は、画像処理、Ｘ線分光法／Ｘ線分光学、レーダー、医学画像利用、ライダー、及び他の適用を含み得る。

上記の技術手法は、手法の事情がハードウェアとソフトウェアとのシステム局面においての実施を別にすればほとんど差異がない、という程度まで発達したことを認める。ハードウェア又はソフトウェアの使用は通常は（いつもという訳ではないが。ハードウェア及びソフトウェアの選択が重要となるある状況においては）コストと能率との妥協点を典型とする設計上の選択である。上記技術手法は多くの企業が、製法、及び／又は、システム、及び／又は、ここに記載された他のテクノロジーによって効果を受ける（例えば、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア）ことによって価値があがるだろう。また、優先権を持つ企業は製法、及び／又は、システム、及び／又は、他のテクノロジーが配置された状況により様々に異なるだろう。例えば、もし一人の開発者がその最高の速さと正確さを決定したら、その開発者はハードウェア、及び／又はファームウェア企業の大部分を占有し得る。別の方法として、もし最高の柔軟性を決定したら、その発明者はソフトウェアについての実施の大部分を占有し得る。又は、さらに別の方法として、発明者はハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアのいくつかの組み合わせを占有し得る。それゆえに、いくつかの企業はここに記載された処理、及び／又は、装置、及び／又は、他の技術により効果を受け得る。上記技術は本質的に他の技術より優れているものではないので、適用するどの企業も企業展開の状況、及び発明者の特定の関心事（例えば、速さ、柔軟性、又は予測可能性）に応じて選択するし、それらは変化し得る。この方法による技術は、光学面の実施が光学的指向のハードウェア、ソフトウェア、又はファームウェアを一般的に用いるようになることを認めるだろう。

上記の詳細な記載では、ブロック図、図表の表示、フローチャート、及び／又は例示を用いて、装置、及び／又は製法の多様な実施形態を説明した。上記のようなブロック図、図表の表示、フローチャート、及び／又は例示は、１つまたは複数の機能、及び／又は工程を含んでいる。それぞれの装置、及び／又は製法が、上記のブロック図、図表の表示、フローチャート、及び／又は例示した方法で、ハードウェア、材料、構成部品、ソフトウェア、ファームウェア、又は実際上そのいかなる組み合わせという広い分野において、単独に、及び／又は、共同に実施され得ることは、この方法の範囲内によると上記は理解されるだろう。一つの実施形態として、ここに記載された主要事項のいくつかの部分はユーザー専用ＩＣ(ASICs),論理プログラミング可能デバイス(FPGAs),デジタル信号処理装置(DSPs)によって、又は他の統合された構成によって実施され得る。しかしながらこの方法の技術は、ここに全体、又は部分的に開示された実施形態のいくつかの面が、集積回路において等しく実行され得ることを認めるだろう。上記の回路とは、１つまたは複数のコンピューターに作動するコンピュータプログラム（例えば、１つまたは複数のコンピュータシステムに作動する１つまたは複数のプログラム）、１つまたは複数の処理装置に作動する１つまたは複数のプログラム（例えば、１つまたは複数のマイクロプロセッサに作動する１つまたは複数のプログラム）、ファームウェア、又は実際上そのいかなる組み合わせとなる回路であるし、その回路構成の設計、及び／又は、ソフトウェア、及び又は、ファームウェアの暗号作成は、ここに開示したことを踏まえた手法における一つの技術の上記技術の範囲内において望ましいであろう。さらにこの方法の技術は、ここに記載された主要事項のメカニズムが種々の形状のプログラム製品として分配されるようになること、かつ、ここに記載された主要事項の実施形態が分配を実際に実行するのに使われる媒体が伝播する信号の特定の波形にかかわらず適用されることにより価値があがるだろう。上記信号を運ぶ媒体はこれに限定されるわけではないが、以下のものを含む；追記型媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリ等、及び伝達型媒体、例えばデジタル、及び／又は、アナログ伝達媒体（例えば光ファイバーケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク等）。

この方法の技術は、システムが、１つまたは複数のシステムハウジング、又はシステム支援を含み得て、電気部品、配列特徴、１つまたは複数の例えばタッチパッド、又はスクリーンのような相互装置、フィードバックループを備えたコントロールシステム、及びコントロールモーター（例えば、レンズ位置感知、及び／又は、速度のためのフィードバック；所望の焦点に合わすために、レンズを移動／変形するコントロールモーター）を含み得ることを認めるだろう。このようなシステムは画像処理システム、画像記録システム、写真平版システム、スキャンシステム、又は集束作用、若しくは屈折作用を有する、素子、若しくは過程を利用する他のシステムを含み得る。

本発明の特定の実施形態を示したり、記載したりしたが、本発明は、本発明及び本発明の広範な範囲からそれること無く、ここに示したことに基づいて行われ得る変更及び修正による方法の技術によって理解されるだろう。それゆえ添付の請求項は、本発明の実質的な真意、及び目的の範囲内である全てのそのような変更、及び修正による範囲を含み得る。さらに、この発明は理解されるために添付の請求項によってただ定義されるだけである。ここに使用された用語、特に添付の請求項（例えば、請求項の本文）は、一般的な「オープン」用語（例えば、用語「含んでいる」は、「含んでいるが、それだけを含んでいるに限定されない」と解釈されるべきであり、用語「有している」は、「少なくともそれを有している」と解釈されるべきであり、用語「含む」は、「含むが、それだけを含むに限定されない」と解釈されるべきであり、「構成する」、並びに、その変化形、例えば「三人称単数の構成する」、及び、「構成している」は、良識に基づいて広く解釈され得る。つまり、「含まれるが、それだけを含むに限定されない」のように、など）として通常意味されることにより、概してこの方法の範囲内として理解されるだろう。もし、記載された詳細な請求項の特定数が意図されていれば、そのような意図は請求項においてはっきりと説明されるだろうと、上記方法の技術の範囲内においてさらに理解されるだろうし、また、上記の詳細が欠如していればそのような意図は表されない。例えば、理解の手助けとして、以下に添付の請求項は請求項の詳細を表すために「少なくとも一つ」、及び「１つまたは複数」という前置き語句の用法を含んでもよい。しかしながら、このような語句の使用は、同じ請求項が前置き語句「１つまたは複数」、又は「少なくとも一つ」、及び「a」又は「an」のような未定義の項目（例えば、「a」及び／又は「an」は、「少なくとも一つ」、又は、「１つまたは複数」を意味すると通常は解釈されるべきである）を含む場合でさえも、未定義の項目「a」又は「an」による請求項の詳細な表現が、そのように表現された請求項の詳細を含むいくつかの特定の請求項を、ただ一つのそのような詳細を含む発明に限定する事を暗に意味するように解釈されるべきではない。同じことは、請求項の詳細を表現するために使用される定義された語句の使用にも当てはまる。さらに、もし記述された詳細な請求項の特定数がはっきりと説明されたとしても、このような詳細は、少なくとも上記の説明された数を意味すると、通常は解釈されるべきだと、この方法の上記技術は認めるだろう（例えば、他に修正のない「二つの詳説」のありのままの詳説は、通常は、少なくとも二つの詳説、若しくは、二つ、又は、それ以上の詳説を意味する）。

検出システムの第一の実施形態を示している。 ゾーンプレートを示している。 検出システムの一つの実施形態を示している。 回折格子を示している。 検出システムの一つの実施形態を示している。 分割リング共鳴器、及び、干渉計を示している。

Claims (50)

1. 第一の検出アセンブリと第二の検出アセンブリとを備えた装置であって、
   上記第一の検出アセンブリは、第一のパターンで構成された、複数のサブアゼンブリを含む検出アセンブリであって、第一のエネルギー分布を有する第一の波からエネルギーの第一の部分を受け取るとともに、上記エネルギーの第一の部分に対応した第一の信号を発生する検出アセンブリであり、
   上記第一の検出アゼンブリのパターンは、上記第一の波から第二のエネルギー分布を有する第二の波に入るエネルギーの第二の部分を形成するために選択されたものであり、
   上記第二の検出アセンブリは、上記第二のエネルギー分布に応じて配置された第二のパターンを有する検出アセンブリであって、上記エネルギーの上記第二の部分に対応した第二の信号を発生する検出アセンブリである、装置。
2. 上記第一の検出アゼンブリと、上記第二の検出アゼンブリとが、機能するように連結されている、請求項１に記載の装置。
3. 波源をさらに備えている、請求項１に記載の装置。
4. 上記波源は上記第一の波を発生する、請求項３に記載の装置。
5. 上記第一の検出アゼンブリはエネルギーを再放射するように構成されている、請求項１に記載の装置。
6. 上記第一の検出アゼンブリは基板を備え、上記基板は上記サブアゼンブリを保持するように構成されている、請求項１に記載の装置。
7. 上記基板は、上記第一の検出アゼンブリのパターンの一部を形成する、請求項６に記載の装置。
8. 上記サブアゼンブリは、第一の空間分布で構成されている、請求項１に記載の装置。
9. 上記第一の空間分布は、上記第一の検出アゼンブリのパターンの一部を形成する、請求項８に記載の装置。
10. 上記第一の検出アゼンブリの第一のサブアゼンブリは、第一のエネルギー帯に属するエネルギーを受け取るように構成されている、請求項８に記載の装置。
11. 上記第一の検出アゼンブリの第二のサブアゼンブリは、第二のエネルギー帯に属するエネルギーを受け取るように構成されている、請求項８に記載の装置。
12. 上記第二の検出アゼンブリは、複数の第二のサブアゼンブリを含み、上記複数の第二のサブアゼンブリは、第二の空間分布で構成されている、請求項１に記載の装置。
13. 上記第二の空間分布は、上記第二の検出アゼンブリのパターンの一部を形成する、請求項１２に記載の装置。
14. 上記複数の第二のサブアゼンブリの第一のサブアゼンブリは、第一のエネルギー帯に属するエネルギーを受け取るように構成されている、請求項１２に記載の装置。
15. 上記複数の第二のサブアゼンブリの第二のサブアゼンブリは、第二のエネルギー帯に属するエネルギーを受け取るように構成されている、請求項１２に記載の装置。
16. 上記第一の検出アゼンブリのパターンは、回折素子を形成している、請求項１に記載の装置。
17. 上記第一の検出アゼンブリのパターンは、ゾーンプレートを形成している、請求項１６に記載の装置。
18. 上記第一の検出アゼンブリのパターンは、回折格子を形成している、請求項１６に記載の装置。
19. 上記第一の検出アゼンブリのパターンは、屈折素子を形成している、請求項１に記載の装置。
20. 上記第一の検出アゼンブリのパターンは、集束屈折素子を形成している、請求項１９に記載の装置。
21. 上記第一の検出アゼンブリのパターンは、ホログラムを形成している、請求項１９に記載の装置。
22. 信号処理装置をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
23. 上記信号処理装置と、上記第一の検出アゼンブリとは、機能するように連結されている、請求項２２に記載の装置。
24. 上記信号処理装置と、上記第二の検出アゼンブリとは、機能するように連結されている、請求項２２に記載の装置。
25. 上記第一の波は、電磁波である、請求項１に記載の装置。
26. 上記第一の波は、音響波である、請求項１に記載の装置。
27. 上記第一の検出アゼンブリは、量子ドットを含む、請求項１に記載の装置。
28. 上記第一の検出アゼンブリは、メタマテリアルを含む、請求項１に記載の装置。
29. 上記第一の検出アゼンブリは、分割リング共鳴器を含む、請求項１に記載の装置。
30. 上記第一の検出アゼンブリは、アンテナを含む、請求項１に記載の装置。
31. 上記第一の検出アゼンブリは、ナノチューブを含む、請求項１に記載の装置。
32. 上記第一の検出アゼンブリは、光ダイオードを含む、請求項１に記載の装置。
33. 上記第一の検出アゼンブリは、変換器を含む、請求項１に記載の装置。
34. 上記第一の検出アゼンブリは、圧電性物質を含む、請求項１に記載の装置。
35. 上記第一の検出アゼンブリは、集線装置を含む、請求項１に記載の装置。
36. 上記集線装置は、蛍光プローブを含む、請求項３５に記載の装置。
37. 第一の波形を第二の波形に変換するように構成された波形形成構造であって、上記第一の波形についての情報を送受信するように構成された波形形成構造と、
    上記第二の波形に応じて配置された受信器であって、上記第二の波形についての情報を送受信するように構成された受信器と、を含むシステム。
38. 上記波形形成構造は、上記第一の波形についての情報を、上記受信器に送信するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
39. 上記受信器は、上記第二の波形についての情報を、上記波形形成構造に送信するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
40. 上記波形形成構造は、上記第一の波形についての情報を、情報処理装置に送信するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
41. 上記受信器は、上記第二の波形についての情報を、上記情報処理装置に送信するように構成されている、請求項４０に記載のシステム。
42. 上記受信器は、上記第二の波形についての情報を、情報処理装置に送信するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
43. 情報処理装置をさらに備えた、請求項３７に記載のシステム。
44. 上記波形形成構造は、上記情報処理装置からの情報を受信するように構成されている、請求項４３に記載のシステム。
45. 上記受信器は、上記情報処理装置からの情報を受信するように構成されている、請求項４３に記載のシステム。
46. 入射波の一部を検出するように構成された複数の素子からなる第１の素子配列であって、入射波の第一の部分を透過するように構成された第一の素子配列と、
    複数の素子からなる第二の素子配列であって、上記入射波のうち透過した部分を受信するように構成された上記第二の素子配列と、を備えた装置であって、
    上記第１の素子配列と、上記第二の素子配列とは、機能するように連結されている、装置。
47. 第一の検出器が波形を検出する工程と、
    上記第一の検出器が上記波形を再分配する工程と、
    上記再分配された波形に応じて配置された第二の検出器が上記再分配された波形を検出する工程と、を含む方法。
48. 入射エネルギーの第一の部分を第一の位置において第一の信号に変換する工程と、
    第二の位置においてパターンを形成するために、上記第一の位置において入射エネルギーの第二の部分を配列する工程と、
    入射エネルギーの上記第二の部分を上記第二の位置において第二の信号に変換する工程と、
    上記第一の信号、及び、上記第二の信号を同等にする工程と、を含む方法。
49. 上記第一の信号の処理機能をさらに備える、請求項４８に記載の方法。
50. 上記第二の信号の処理機能をさらに備える、請求項４８に記載の方法。

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