JP7208032B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
テラヘルツ波を検出または発振する複数の半導体素子を有する素子基板と、
前記素子基板における前記テラヘルツ波を検出または発振する面の前方に配置されており、導電性材料から構成されたメッシュ状の電磁シールドと、
を有し、
前記電磁シールドの線の幅が、前記テラヘルツ波の波長以下であり、
前記電磁シールドの開口部の幅は、前記テラヘルツ波の波長以上である、
ことを特徴とする半導体装置である。
所定の電磁波を検出または発振する複数の半導体素子を有する素子基板と、
前記素子基板における前記所定の電磁波を検出または発振する面の前方に配置されており、導電性材料から構成されたメッシュ状の電磁シールドと、
を有し、
前記所定の電磁波の波長は、0.1mmから1mmの範囲の波長であり、
前記電磁シールドの線の幅が、1mm以下であり、
前記電磁シールドの開口部の幅は、前記所定の電磁波の波長以上である、
ことを特徴とする半導体装置である。
実施形態1に係るテラヘルツ波の検出装置100(半導体装置;テラヘルツ波カメラ)の概略について、図1A~図2Bを用いて説明する。図1Aは、検出装置100の構成を説明する図であり、検出装置100を側面から見た図である。図1Bは、図1Aの検出装置100を正面から見た図である。
長は、テラヘルツ波201の波長よりも大きい(長い)。
まず、電磁シールド104の線の幅W1および幅W2は、検出に使用するテラヘルツ波201の波長以下であり、好ましくは波長の1/2以下であり、さらに好ましくは波長の1/5以下であるように構成する。
また、本実施形態では、電磁シールド104の開口部の大きさ(幅)L1およびL2は、素子151が検出するテラヘルツ波201の波長以上であり、遮断をする電磁波211の波長の1/2以下に設定される。ここで、メッシュ状の導電性材料によって電磁波211を遮断するには、電磁波211の波長が遮断波長であるように、メッシュの開口部の大きさL1,L2は少なくとも電磁波211の波長の半分以下である必要がある。また、遮断する(漏洩を抑制する)電磁波211とは、好ましくは、ミリ波である。ここで、ミリ波とは、上述のように、周波数30GHzから300GHz(30GHz以上300GHz未満)の範囲のうち、任意の周波数帯域の信号を有する電磁波である。従って、ミリ波は、波長として、1.0mmより大きく10.0mm以下の値をとり得る。なお、周辺に漏れ出す電磁波211を抑えて十分な遮断効果(シールド効果)を得るために、メッシュの開口部の大きさL1,L2は小さいほど好ましく、電磁波211の波長の1/5以下、さらには当該波長の1/10以下がより好ましい。
また、図2Bに示す電磁シールド104の線の厚さt1は、厚すぎるとテラヘルツ波201に影響を及ぼすため、検出に使用するテラヘルツ波201の波長以下であり、好ましくは当該波長の1/2以下であるように構成する。
つまり、電磁シールド104が存在することにより、テラヘルツ波201の検出を阻害せずに、効果的に不要な電磁波211を遮断することができる。そして、本実施形態におけるテラヘルツ波201の波長をλとし、遮断をする電磁波211の波長をλ2とすると、電磁シールド104の線の幅W1,W2または厚さt1が、以下の(1)または(3)を満たすようにする。このことで、テラヘルツ波201の検出を阻害しないという効果をさらに得ることができる。そして、電磁シールド104の開口部の大きさ(幅)L1,L2が、以下の(2)を満たすことによって、テラヘルツ波201の検出を阻害せずに、さらに効果的に不要な電磁波211が外部に漏洩することを遮断することができる。
(1)W1≦λ、かつ、W2≦λ
(2)λ≦L1≦λ2/2、かつ、λ≦L2≦λ2/2
(3)t1≦λ
電磁シールド104のメッシュの形状のその他の例を、図3~図5を用いて説明する。
図3の電磁シールド104は、開口部がひし形になるように金属線を配置している。このようなメッシュ形状においては、開口部における対面する頂点間の距離のうち短い方の長さL(開口部の大きさ;短い対角線の長さ)が、遮断する必要のある電磁波211の波長の1/2以下に設定されるとよい。ここで、長さLは、テラヘルツ波201の検出を阻害しないように、テラヘルツ波201の波長以上の長さであるとよい。また、線の幅Wおよび線の厚さt1(不図示)についても、少なくとも、検出するテラヘルツ波201の波長以下の長さであるように設定されるとよい。
図4の電磁シールド104は、開口部が六角形になるように金属線を配置している。このようなメッシュ形状においても、開口部における対面する2つの辺の間の距離L(開口部の大きさ)が、遮断する必要のある電磁波211の波長の1/2以下に設定されるとよい。ここで、長さLは、テラヘルツ波201の検出を阻害しないように、テラヘルツ波201の波長以上の長さであるとよい。また、線の幅Wおよび線の厚さt1(不図示)についても、少なくとも、検出するテラヘルツ波201の波長以下の長さであるように設定されるとよい。
図5の電磁シールド104は、直径Lの円形の開口部が隣接ピッチP(隣接間隔)で0°と60°の方向にチドリ配置されている。そして、遮断をする必要のある電磁波211の波長の1/2以下に開口部の直径L(開口部の大きさ)が設定されている。ここで、直径Lは、テラヘルツ波201の検出を阻害しないように、テラヘルツ波201の波長以上の長さであるとよい。なお、上述の電磁シールド104の様々な形状の例を鑑みると、本実施形態における、開口部の大きさ(幅)とは、開口部の中心位置と開口部を形成する金属線との最短距離の2倍であるといえる。また、開口部の大きさ(幅)は、当該開口部(第1開口部)の中心位置と当該開口部に隣接する他の開口部(第2開口部)の中心位置を結んだ線分のうち、当該開口部(第1開口部)および他の開口部(第2開口部)の内部に含まれる最短の長さであるともいえる。また、開口部の大きさ(幅)は、当該開口部(第1開口部)の中心位置と当該開口部に隣接する他の開口部(第2開口部)の中心位置を結
んだ直線のうち、当該開口部(第1開口部)または他の開口部(第2開口部)の内部に含まれる最短の長さであるともいえる。
実施形態1では、テラヘルツ波の受信装置を用いたが、実施形態2では、テラヘルツ波の発振装置(半導体装置)を用いる。図7Aおよび図7Bは、本実施形態における発振装置(テラヘルツ光源)の概略構成図である。
実施形態1の具体的な実施例である実施例1に係る検出装置100について、図1A~図2Bを参照して説明する。
回路とシフトレジスタ回路、素子基板101の素子151の動作点を決定するバイアス回路、素子151の出力を電荷信号に変換する回路などで構成されている。これらの回路は、シリコンベースの半導体基板に形成されている。
ここで本実施例におけるテラヘルツ波201および不要な電磁波211の動作について述べる。テラヘルツ波照明から被検体300に照射され、被検体300からの反射されたテラヘルツ波201は、電磁シールド104を通過した後、素子基板101に達する。このテラヘルツ波201は、波長λが0.6mmであるのに対し、電磁シールド104の線の幅W1,W2および厚さtは、0.12mmと十分に細く、また厚さも十分に薄い。このためテラヘルツ波201は、通過の際に減衰はほとんどしない。これは、入射される電磁波の経路に存在する物質が電磁波の波長より大きいと、散乱や反射を起こすが、逆に波長より小さい、もしくは細い場合、散乱や反射は起きにくく減衰は小さいためである。そして、素子基板101に達したテラヘルツ波201は、上述したように画像処理されテラヘルツ波像としてモニタ106に映し出される(表示される)。このとき、素子基板101に達したテラヘルツ波201は、ほとんど減衰していないため良好な像として表示される。
で作られているため、この電磁波211は、筐体103に入射した外部に漏れることなく反射や吸収されてしまう。
実施形態1の具体的な実施例である実施例2の検出装置100(テラヘルツ波カメラ)について、概略構成図である図6Aを用いて説明する。なお、実施例1と共通する部分の説明は省略する。
実施形態1の具体的な実施例である実施例3の検出装置100(テラヘルツ波カメラ)について、概略構成図である図6Bを用いて説明する。なお、実施例2と共通する部分の説明は省略する。
実施形態2の具体的な実施例である実施例4を、図7Aおよび図7Bを参照して説明する。なお、実施形態2において説明している部分の説明は省略する。
不図示)。回路基板112には、フィルタ回路、スイッチ回路、電源回路などを含み、例えばCMOS回路技術などの汎用半導体回路技術が適用できる。
本発明の実施形態3による撮像システムについて、図8を用いて説明する。図8は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
り2004等を含む。絞り2004は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう機能を備えるほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッターとしての機能も備える。レンズ群及び絞り2004は、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能(ズーム機能)や焦点調節機能を実現する。撮像光学系2002は、撮像システムに一体化されていてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
本発明の実施形態4による撮像システム及び移動体について、図9A及び図9Bを用いて説明する。図9A及び図9Bは、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
システム2100は、撮像装置2110を有する。撮像装置2110は、上述の実施形態1に記載の検出装置100である。撮像システム2100は、撮像装置2110により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である画像処理部2112を有する。撮像システム2100は、撮像装置2110により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う処理装置である視差取得部2114を有する。また、撮像システム2100は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部2116を有する。撮像システム2100は、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部2118を有する。ここで、視差取得部2114や距離取得部2116は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部2118はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置はFPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって実現されてもよい。また、処理装置は、これらの組合せによって実現されてもよい。
以上に説明した本発明の各実施形態や実施例に記載された構成や処理は、互いに任意に組み合わせて利用できる。
201:テラヘルツ波、211:電磁波
Claims (11)
- テラヘルツ波を検出または発振する複数の半導体素子を有する素子基板と、
前記素子基板における前記テラヘルツ波を検出または発振する面の前方に配置されており、導電性材料から構成されたメッシュ状の電磁シールドと、
を有し、
前記電磁シールドの線の幅が、前記テラヘルツ波の波長以下であり、
前記電磁シールドの開口部の幅は、前記テラヘルツ波の波長以上である、
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記電磁シールドの開口部の幅は、ミリ波の波長の1/2以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記電磁シールドの厚さは、前記テラヘルツ波の波長以下である、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 - 前記複数の半導体素子のそれぞれから出力される信号の読み出し、または、前記複数の半導体素子の駆動を行う回路を備えた回路基板をさらに有し、
前記素子基板は、前記複数の半導体素子が2次元に配置されており、
前記回路基板と前記素子基板とが一体に配置されている、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記素子基板における前記テラヘルツ波を検出または発振する面の前方に、前記テラヘルツ波の光路を制御するレンズが配置されている、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 所定の電磁波を検出または発振する複数の半導体素子を有する素子基板と、
前記素子基板における前記所定の電磁波を検出または発振する面の前方に配置されており、導電性材料から構成されたメッシュ状の電磁シールドと、
を有し、
前記所定の電磁波の波長は、0.1mmから1mmの範囲の波長であり、
前記電磁シールドの線の幅が、1mm以下であり、
前記電磁シールドの開口部の幅は、前記所定の電磁波の波長以上である、
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記電磁シールドの開口部の幅が、25mm以下である、
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記電磁シールドの開口部の幅が、1.5mm以下である、
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 - 前記電磁シールドの厚さが、1mm以下である、
ことを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置から出力される信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とする撮像システム。 - 移動体であって、
請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置と、
移動装置と、
前記半導体装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、
前記情報に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする移動体。
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