WO2020090782A1

WO2020090782A1 - 電磁波発生装置及び電磁波発生システム

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Publication number: WO2020090782A1
Application number: PCT/JP2019/042275
Authority: WO
Inventors: 田中　博之
Original assignee: パイオニア株式会社
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-05-07
Also published as: EP3875943A4; JP7186796B2; EP3875943A1; US11437956B2; JPWO2020090782A1; US20220006425A1

Abstract

複数の電磁波発生素子を備えた電磁波発生装置において、電磁波の発生動作時の瞬間最大消費電力を低減する。具体的には、この電磁波発生装置は、複数のグループに分けられている複数の電磁波発生素子と、前記複数の電磁波発生素子をグループ単位でタイミングをずらしながら発振させる制御部と、を備える。例えば制御部は、複数のグループの数をｎ個とした場合に、ｍ番目（ｍは２以上ｎ以下の自然数）に発振するグループの発振開始タイミングがｍ－１番目に発振するグループの発振終了タイミングと同時又は後になるように、複数の電磁波発生素子を発振させる。

Description

電磁波発生装置及び電磁波発生システム

　本発明は、電磁波発生装置及び電磁波発生システムに関する。

　例えばＸ線検査装置のように、電磁波を利用して非破壊検査等を行う装置が知られている。このような装置は、電磁波を送信する送信器と、電磁波を受信する受信器とを備え、送信器から被検査物に向けて電磁波を送信し、被検査物で透過又は反射した信号を受信器で受信して、被検査物の存在を検出する。

　ところで、近年、上記のような装置において、電磁波にテラヘルツ波を利用することの期待が高まりつつある。テラヘルツ波を発生させる電磁波発生素子としては、例えば共鳴トンネルダイオード（Resonant Tunneling Diode、以下、ＲＴＤという。）が知られている。ＲＴＤのような電磁波発生素子は、バイアス電圧を印加することにより入力される電力に対して、出力される（或いは発生する）電磁波の電力への変換効率が低く、且つ、１素子当たりの出力が小さい。そのため、非破壊検査等の技術への利用を想定した場合、複数の電磁波発生素子を同時に発振させて総出力を大きくする必要がある。これに伴い、総出力を大きくするために同時に発振させる電磁波発生素子の数量を多くするほど、同時に消費される電力が大きくなる。

　本発明が解決しようとする課題としては、複数の電磁波発生素子を備えた電磁波発生装置において、電磁波の発生動作時の瞬間最大消費電力を低減することが一例として挙げられる。

　請求項１に記載の発明は、
　複数のグループに分けられている複数の電磁波発生素子と、
　前記複数の電磁波発生素子をグループ単位でタイミングをずらしながら発振させる制御部と、
　を備える電磁波発生装置である。

　請求項１３に記載の発明は、
　請求項１～１２のいずれか１項に記載の電磁波発生装置と、
　複数のグループに分けられている複数の電磁波検出素子をグループ単位でタイミングをずらしながら作動させ、前記複数の電磁波発生素子が発生した電磁波を検出する電磁波検出装置と、
　を備える電磁波発生システムである。

　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

第１実施形態の電磁波発生システムの概略図である。第１実施形態の電磁波発生装置及び制御装置の概略図である。第１実施形態の電磁波発生部の概略図である。第１実施形態の電磁波検出装置を構成する電磁波検出部の概略図である。第１実施形態の電磁波発生システムを用いて測定対象物を測定している状態を示す概略図である。第１実施形態の電磁波発生システムの動作時における、複数のグループに分けられた複数のグループの発振動作のタイミングチャートである。第２実施形態の電磁波発生部の概略図である。第３実施形態の各グループの電磁波発生素子から発生する各電磁波の波形を示す図である。第４実施形態の各グループに含まれ同等の発振周波数を有するすべての電磁波発生素子に、それぞれ異なるバイアス電圧を印加した場合の各電磁波発生素子の発振周波数を示す。第１変形例の電磁波発生システムの動作時における、各グループの発振動作のタイミングチャートである。第２変形例の電磁波発生システムの動作時における、各グループの発振動作のタイミングチャートである。第３変形例の電磁波発生システムの動作時における、各グループの発振動作のタイミングチャートである。第４変形例の電磁波発生部の概略図である。

≪概要≫
　以下、本発明の一例である、第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態並びに複数の変形例について図面を参照しながら説明する。なお、参照するすべての図面では同様の機能を有する構成要素に同様の符号を付し、明細書では適宜説明を省略する。

≪第１実施形態≫
　以下、第１実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、本実施形態の電磁波発生システム１０（図１及び図５参照）の機能及び構成について説明する。次いで、本実施形態の電磁波発生システム１０の動作について説明する。次いで、本実施形態の効果について説明する。

＜第１実施形態の電磁波発生システムの機能及び構成＞
　図１は、本実施形態の電磁波発生システム１０の概略図である。図５は、本実施形態の電磁波発生システム１０を用いて測定対象物ＭＯを測定している状態を示す概略図である。電磁波発生システム１０は、電磁波発生装置２０と、電磁波検出装置３０と、制御装置４０（制御部の一例）とを備えている。電磁波発生システム１０は、一例として、測定対象物ＭＯに向けて電磁波発生装置２０に電磁波Ｗを発生させ、測定対象物ＭＯを透過又は反射した電磁波Ｗを電磁波検出装置３０に検出させ、制御装置４０に測定対象物ＭＯの形状等を解析させる機能を有する。

〔電磁波発生装置及び制御装置〕
　図２は、電磁波発生装置２０及び制御装置４０の概略図である。電磁波発生装置２０は、電磁波発生部２２と、バイアス電圧生成部２４（以下、電圧生成部２４という。）とを備えている。電磁波発生部２２は電圧生成部２４に接続され、電圧生成部２４は制御装置４０に接続されている。

（電磁波発生部）
　図３は、電磁波発生部２２の概略図である。電磁波発生部２２は、基板２２Ａと、複数の電磁波発生素子２２Ｂとを有している。
　基板２２Ａは、図３に示されるように、一例として、長尺とされている。以下の説明では、基板２２Ａの長手方向（直線方向の一例）をＸ方向とし、短手方向をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向とする。基板２２Ａは、複数の電磁波発生素子２２Ｂを実装するため及び電圧生成部２４の出力端子（図示省略）を接合するための配線パターンが形成された、いわゆるプリント配線基板とされている。

　本実施形態における、複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量Ｎは、一例として、１００個とされている。ここで、複数の電磁波発生素子２２Ｂに含まれる各電磁波発生素子を、電磁波発生素子２２Ｂ０１、２２Ｂ０２、２２Ｂ０３、・・・、２２Ｂ９８、２２Ｂ９９、２２Ｂ１００とする。そして、電磁波発生素子２２Ｂ０１、２２Ｂ０２、２２Ｂ０３、・・・、２２Ｂ９８、２２Ｂ９９、２２Ｂ１００は、図３に示されるように、Ｘ方向の一端側から他端側に亘ってこれらの記載順で並べられた状態で、基板２２Ａの一方の面に実装されている。
　本実施形態の説明では、便宜上、数量Ｎを１００個としたが、数量Ｎは３個以上であれば１００個でなくてもよい。例えば、数量Ｎは、３個以上１００個よりも少なくてもよいし、１００個よりも多くてもよい。
　なお、電磁波発生部２２は、電磁波発生システム１０の動作時に、制御装置４０に制御されて、Ｙ方向の定められた範囲を移動可能とされている（図５参照）。そのため、電磁波発生装置２０は、電磁波発生部２２を移動させるための駆動機構（図示省略）を備えている。

　複数の電磁波発生素子２２Ｂは、それぞれ、テラヘルツ波を発生させる素子とされている。そして、複数の電磁波発生素子２２Ｂは、一例として、それぞれ３００ＧＨｚ前後の中心周波数（以下、本明細書では発振周波数という。）の電磁波Ｗを発生させる共鳴トンネルダイオードとされている。なお、複数の電磁波発生素子２２Ｂは、テラヘルツ波を発生させる素子であれば、共鳴トンネルダイオードでなくてもよい。

　ここで、テラヘルツ波とは、ミリ波よりも短波長で赤外線よりも長波長の電磁波と言われている。テラヘルツ波は、光波及び電波の両方の性質を兼ね備えていた電磁波であり、例えば、布、紙、木、プラスチック、陶磁器等を透過し（又は透過し易く）、金属、水等は透過しない（又は透過し難い）という性質を有する。一般的に、テラヘルツ波の周波数は１ＴＨｚ前後（波長は３００μｍ前後に相当）の電磁波とも言われているが、その範囲について一般的に明確な定義はない。そこで、本明細書では、テラヘルツ波の波長の範囲を７０ＧＨｚ以上１０ＴＨｚ以下の範囲と定義する。
　なお、前述のとおり、本実施形態の複数の電磁波発生素子２２Ｂの発振周波数は、一例として３００ＧＨｚ前後とされている。ただし、発振周波数がテラヘルツ波帯の周波数であれば、すなわち、発振周波数が７０ＧＨｚ以上１０ＴＨｚ以下の範囲内であれば、複数の電磁波発生素子２２Ｂの発振周波数は、３００ＧＨｚ前後でなくてもよい。

　本実施形態の複数の電磁波発生素子２２Ｂは、図３に示されるように、一例として、複数（２０個）のグループに分けられている。本実施形態では、２０個に分けられた各グループを、Ｘ方向の一端側から多端側に亘って並べられている順に、第１グループＧ１、第２グループＧ２、第３グループＧ３、・・・、第１８グループＧ１８、第１９グループＧ１９、第２０グループＧ２０とする。各グループは、一例として複数（５個）の電磁波発生素子２２Ｂの組合せで構成されている。複数の電磁波発生素子２２Ｂを複数のグループに分けることの技術的意義については、後述する本実施形態の電磁波発生システム１０の動作の説明の中で説明する。
　なお、本実施形態の説明では、便宜上、複数のグループの数ｎを２０個、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量を５個としている。ただし、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量が２個以上であれば、複数のグループの数ｎは２０個でなくてもよい。

　第１グループＧ１を構成するすべての電磁波発生素子２２Ｂ０１、２２Ｂ０２、２２Ｂ０３、２２Ｂ０４、２２Ｂ０５は、一例として、それぞれ、３１０ＧＨｚ、２９０ＧＨｚ、３００ＧＨｚ、３０８ＧＨｚ、２９２ＧＨｚの発振周波数で発振する素子とされている。すなわち、第１グループＧ１の電磁波発生素子２２Ｂ０１、２２Ｂ０２、２２Ｂ０３、２２Ｂ０４、２２Ｂ０５は、同じバイアス電圧が印加されると、それぞれ異なる発振周波数で発振するようになっている。また、第１グループＧ１を構成するすべての電磁波発生素子２２Ｂ０１、２２Ｂ０２、２２Ｂ０３、２２Ｂ０４、２２Ｂ０５の発振周波数の平均値は３００ＧＨｚ、発振周波数の最大値は３１０ＧＨｚ、発振周波数の最小値は２９０ＧＨｚとされている。すなわち、第１グループＧ１の発振周波数の最大値と最小値との差は、２０ＧＨｚ（＝３１０ＧＨｚ－２９０ＧＨｚ）である。

　ここで、第２グループＧ２～第２０グループＧ２０の各グループの場合も、第１グループの場合と同様に、それぞれのグループを構成するすべての電磁波発生素子２２Ｂがそれぞれ異なる発振周波数で発振する素子で構成されている。ただし、第２グループＧ２～第２０グループＧ２０の各グループにおける発振周波数の平均値及び最大値と最小値との差は、第１グループＧ１の場合と同じでなくてもよい。具体的には、各グループの発振周波数の平均値が一例として３００ＧＨｚ前後であればよく、各グループの発振周波数の最大値と最小値との差が一例として１ＧＨｚ以上１００ＧＨｚ以下であればよい。

（バイアス電圧生成部）
　次に、電圧生成部２４について図２を参照しながら説明する。
　電圧生成部２４は、制御装置４０に制御されて、複数の電磁波発生素子２２Ｂが発振するためのバイアス電圧を複数の電磁波発生素子２２Ｂに印加する機能を有する。電圧生成部２４は、個別電源部２４０１、２４０２、２４０３、・・・、２４９８、２４９９、２４１００で構成されている。そして、個別電源部２４０１、２４０２、２４０３、・・・、２４９８、２４９９、２４１００は、それぞれ、電磁波発生素子２２Ｂ０１、２２Ｂ０２、２２Ｂ０３、・・・、２２Ｂ９８、２２Ｂ９９、２２Ｂ１００に接続されている。すなわち、本実施形態の電圧生成部２４は、電磁波発生部２２の電磁波発生素子２２Ｂ０１、２２Ｂ０２、２２Ｂ０３、・・・、２２Ｂ９８、２２Ｂ９９、２２Ｂ１００に、個別にバイアス電圧を印加するようになっている。なお、本実施形態の個別電源部２４０１、２４０２、２４０３、・・・、２４９８、２４９９、２４１００は、制御装置４０に制御されることで、同じ大きさのバイアス電圧をそれぞれ定められたタイミングで出力するように設定されている（図６参照）。

（制御装置）
　次に、制御装置４０について図１及び図２を参照しながら説明する。
　制御装置４０は、電磁波発生装置２０を制御する機能と、電磁波検出装置３０を制御する機能と、電磁波検出装置３０による電磁波Ｗの検出結果等に基づいて測定対象物ＭＯの形状等を解析する機能とを有する。制御装置４０は、記憶部４２を有している。記憶部４２には、制御装置４０が電磁波発生装置２０及び電磁波検出装置３０を制御して、測定対象物ＭＯの測定動作を行うための制御プログラムＣＰが記憶されている。制御装置４０は、制御プログラムＣＰに従い電磁波発生装置２０及び電磁波検出装置３０を制御して、測定対象物ＭＯの測定動作を行うようになっている。制御装置４０の具体的な機能については、後述する本実施形態の電磁波発生システム１０の動作の説明の中で説明する。

〔電磁波検出装置〕
　次に、電磁波検出装置３０について図１及び図４を参照しながら説明する。
　電磁波検出装置３０は、図１に示されるように、電磁波発生装置２０が測定対象物ＭＯに向けて発生させ、測定対象物ＭＯを透過又は反射した電磁波Ｗを検出する機能を有する。

　電磁波検出装置３０は、図４に示されるように、一例として、電磁波検出部３２と、駆動機構（図示省略）とを備えている。電磁波検出部３２は、長尺な基板３４と、複数の電磁波検出素子３６とを有している。長尺な基板３４は、プリント配線基板とされて、その長手方向をＸ方向に沿わせた状態で、電磁波発生部２２に対向して配置されている（図１及び図５参照）。複数の電磁波検出素子３６は、基板３４におけるＸ方向の一端側から他端側に亘って並べられた状態で、基板３４における電磁波発生部２２に向く面に実装されている。すなわち、電磁波検出部３２は、電磁波発生部２２と同じ方向に沿った状態で、電磁波発生部２２に対向している。複数の電磁波検出素子３６の数量は、複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量Ｎと同じ数量、すなわち、本実施形態の場合は１００個とされている。

　また、複数の電磁波検出素子３６は、図４に示されるように、複数（２０個）のグループに分けられている。本実施形態では、２０個に分けられた各グループを、Ｘ方向の一端側から多端側に亘って並べられている順に、第１グループＨ１、第２グループＨ２、第３グループＨ３、・・・、第１８グループＨ１８、第１９グループＨ１９、第２０グループＨ２０とする。各グループは、一例として複数（５個）の電磁波検出素子３６の組合せで構成されている。なお、本実施形態の説明では、複数の電磁波検出素子３６の数量を複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量Ｎと同じ１００個としたが、複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量Ｎと同じ数量であれば１００個でなくてもよい。複数の電磁波検出素子３６を複数のグループに分けることの技術的意義については、後述する本実施形態の電磁波発生システム１０の動作の説明の中で説明する。

　複数の電磁波検出素子３６は、一例として、複数の電磁波発生素子２２Ｂが発生する電磁波Ｗを検出可能な共鳴トンネルダイオードとされている。ただし、テラヘルツ波を検出可能な素子であれば、複数の電磁波検出素子３６は共鳴トンネルダイオードでなくてもよい。

　駆動機構（図示省略）は、電磁波発生システム１０の動作時に、制御装置４０に制御されて、電磁波検出部３２をＹ方向の定められた範囲で移動させる機能を有する（図５参照）。

　以上が、第１実施形態の電磁波発生システム１０の機能及び構成についての説明である。

＜第１実施形態の電磁波発生システムの動作＞
　次に、本実施形態の電磁波発生システム１０の動作（測定対象物ＭＯの測定動作）について、図１～図６を参照しながら説明する。以下の説明では、測定対象物ＭＯの一例を紙製の封筒に収容されている金属製部材（図示省略）とする。
　なお、初期状態では、電磁波発生部２２と電磁波検出部３２とは、Ｚ方向において互いに対向しつつ、Ｙ方向の定められた位置（Ｙ方向に移動可能な範囲のうちＹ方向の一端となる位置）に位置している。図５は、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２が初期状態での位置に位置している状態を示した図である。

　最初に、測定者は、図１に示されるように、電磁波発生装置２０と電磁波検出装置３０との間に、測定対象物ＭＯをセットする。この場合、測定対象物ＭＯは、その厚み方向Ｚ方向（電磁波発生部２２と電磁波検出部３２との対向方向）に沿わせた状態で配置される。次いで、測定者が電磁波発生システム１０の動作スイッチ（図示省略）をオンにすると、制御装置４０は、記憶部４２に記憶されている制御プログラムＣＰに従い、電磁波発生装置２０及び電磁波検出装置３０の制御を開始する。制御開始後の電磁波発生システム１０は、以下のように作動する。

　まず、制御装置４０は、電圧生成部２４の個別電源部２４０１～２４０５を制御して、個別電源部２４０１～２４０５に同じ大きさのバイアス電圧を定められた期間出力させる（図１及び図６参照）。これに伴い、電磁波発生部２２の第１グループＧ１を構成する電磁波発生素子２２Ｂ０１～２２Ｂ０５は、それぞれ、３１０ＧＨｚ、２９０ＧＨｚ、３００ＧＨｚ、３０８ＧＨｚ、２９２ＧＨｚの発振周波数で定められた期間発振する（図３参照）。これに伴い、第１グループＧ１から発生した電磁波Ｗは、Ｚ方向における電磁波検出部３２側に向けて出射される（図１参照）。そして、第１グループＧ１から発生した電磁波Ｗのうち金属製部材に入射した電磁波Ｗは金属製部材に反射され、封筒のみに入射した電磁波ＷはＺ方向に沿って封筒を透過する（図１参照）。
　また、制御装置４０は、第１グループＧ１の発振期間中、電磁波検出部３２の第１グループＨ１を構成する５個の電磁波検出素子３６を制御して、第１グループＨ１を構成する５個の電磁波検出素子３６に封筒を透過した電磁波Ｗを検出させる（図１及び図４参照）。そして、制御装置４０は、電磁波検出部３２の第１グループＨ１が検出した電磁波Ｗに関する情報を、電磁波検出部３２から制御装置４０に送信させる。送信された電磁波Ｗに関する情報は、記憶部４２に記憶される。

　次いで、制御装置４０は、電圧生成部２４の個別電源部２４０６～２４１０を制御して、個別電源部２４０６～２４１０に同じ大きさのバイアス電圧を定められた期間出力させる（図１及び図６参照）。これに伴い、電磁波発生部２２の第２グループＧ２を構成する電磁波発生素子２２Ｂ０６～２２Ｂ１０は、それぞれ、異なる発振周波数で定められた期間発振する。
　また、制御装置４０は、第２グループＧ２の発振期間中、電磁波検出部３２の第２グループＨ２を構成する５個の電磁波検出素子３６を制御して、第２グループＨ２を構成する５個の電磁波検出素子３６に封筒を透過した電磁波Ｗを検出させる（図１及び図４参照）。そして、制御装置４０は、電磁波検出部３２の第２グループＨ２が検出した電磁波Ｗに関する情報を、電磁波検出部３２から制御装置４０に送信させる。送信された電磁波Ｗに関する情報は、記憶部４２に記憶される。

　次いで、制御装置４０は、電磁波発生部２２の第３グループＧ３～第２０グループＧ２０がそれぞれ電磁波検出部３２の第３グループＨ３～第２０グループＨ２０とともに、前述の第１グループＧ１及び第２グループＧ２と同様の動作を行わせる。すなわち、制御装置４０は、電磁波発生装置２０及び電磁波検出装置３０を制御して、複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させる（図６参照）。これに伴い、制御装置４０の記憶部４２には、測定対象物ＭＯにおけるＹ方向の初期位置での電磁波Ｗに関する情報が記憶される。以下の説明では、制御装置４０によりＹ方向の定められた位置で複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させる動作を、基本スキャン動作という。なお、この場合、電磁波検出装置３０は、制御装置４０により、複数の電磁波検出素子３６をグループ単位でタイミングをずらしながら作動させて、複数の電磁波発生素子２２Ｂが発生した電磁波Ｗを検知する。

　ここで、本実施形態の基本スキャン動作を別言すると、以下のとおりに定義することができる。すなわち、基本スキャン動作とは、複数のグループの数をｎ個とした場合に、ｍ番目（ｍは２以上ｎ以下の自然数）に発振するグループの発振開始タイミングがｍ－１番目に発振するグループの発振終了タイミングと同時になるように、制御装置４０が複数の電磁波発生素子２２Ｂを発振させる動作である。

　次いで、制御装置４０は、電磁波発生装置２０の駆動機構及び電磁波検出装置３０の駆動機構を制御して、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２をそれぞれＹ方向の一端側から他端側に定められた距離移動させる。その後、制御装置４０は、電磁波発生装置２０及び電磁波検出装置３０を制御して、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２に基本スキャン動作を行わせる。

　次いで、制御装置４０は、さらに、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２をそれぞれＹ方向の一端側から他端側に定められた距離移動させ、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２に基本スキャン動作を行わせる。制御装置４０は、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２の移動と、基本スキャン動作とを、電磁波発生装置２０及び電磁波検出装置３０に繰り返し行わせる。そして、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２のＹ方向に移動可能な範囲のうちのＹ方向の他端となる位置での基本スキャン動作が終了すると、制御装置４０は、電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２を初期位置（図５参照）に移動させる。

　Ｙ方向の他端となる位置での基本スキャン動作が終了すると、制御装置４０の記憶部４２には、各基本スキャン動作後に電磁波検出部３２から送信された電磁波Ｗに関する情報（Ｙ方向の各位置での一次元の情報）が記憶される。制御装置４０は、制御プログラムＣＰに従い、Ｙ方向の各位置での一次元の情報を組み合わせて、Ｙ方向の移動範囲での二次元の像に変換する。その結果、紙製の封筒のうち、金属製部材が収容されている部分と、金属製部材が収容されていない部分とが例えば２値化された像としてモニター（図示省略）に表示される。以上のようにして、測定対象物ＭＯの形状（本実施形態の場合は金属製部材の形状）が解析される。
　その後、制御装置４０が駆動機構により電磁波発生部２２及び電磁波検出部３２を初期位置に移動させると、本実施形態の電磁波発生システム１０の測定対象物ＭＯの測定動作が終了する。

　以上が、第１実施形態の電磁波発生システム１０の動作についての説明である。

＜第１実施形態の効果＞
　次に、本実施形態の効果（第１～第６の効果）について図面を参照しながら説明する。

〔第１の効果〕
　第１の効果は、複数のグループに分けられている複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させることの効果である。
　例えば、複数の電磁波発生素子２２Ｂのすべてを同時に発振させる形態の場合、電磁波の発生動作時の瞬間最大消費電力（瞬間的に消費される消費電力の最大値）はすべての電磁波発生素子２２Ｂの消費電力の和となる。
　これに対して、本実施形態の電磁波発生装置２０は、複数のグループに分けられている複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させる（図３及び図６参照）。そのため、本実施形態の電磁波発生装置２０の場合、瞬間最大消費電力は各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂの消費電力の和となる。
　したがって、本実施形態の電磁波発生装置２０は、複数の電磁波発生素子２２Ｂのすべてを同時に発振させる形態に比べて、電磁波の発生動作時の瞬間最大消費電力を低減することができる。これに伴い、本実施形態の電磁波発生システム１０は、測定対象物ＭＯの測定動作時の瞬間最大消費電力を低減することができる。
　なお、本効果は、複数の電磁波発生素子２２Ｂがいわゆるテラヘルツ波を発振する素子である場合により顕著となる。

〔第２の効果〕
　第２の効果は、同じグループに含まれる少なくとも１個の電磁波発生素子２２Ｂが他の電磁波発生素子２２Ｂと異なる発振周波数で発振することの効果である。
　例えば、各グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で位相差無しで発振する形態の場合、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗはコヒーレントな関係を有する。そのため、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗは干渉し易い。
　これに対して、本実施形態の各グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂは、互いに異なる発振周波数を有する（図３参照）。
　したがって、本実施形態の電磁波発生装置２０は、グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で位相差無しで発振する構成に比べて、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗが干渉しない（又はし難い）。
　なお、本効果を説明するために、比較対象とされた「グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で位相差無しで発振する形態」であっても、第１の効果を奏する構成といえる。この点から、「グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で位相差無しで発振する構成」は、本発明の技術的範囲に含まれるといえる。

〔第３の効果〕
　第３の効果は、同じグループに含まれる複数の電磁波発生素子２２Ｂの最大値と最小値との差が１ＧＨｚ以上１００ＧＨｚ以下とされていることの効果である。
　第２の効果の比較形態はすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で発振するため、複数の電磁波発生素子２２Ｂの最大値と最小値との差が０ＧＨｚ（＜１ＧＨｚ）である。この比較形態の場合は、前述のとおり、電磁波Ｗが干渉する虞がある。
　また、複数の電磁波発生素子２２Ｂの最大値と最小値との差が１００ＧＨｚよりも大きい形態の場合、電磁波検出部３２での電磁波Ｗの検出精度が低くなる。
　これに対して、本実施形態の場合、同じグループに含まれる複数の電磁波発生素子２２Ｂの最大値と最小値との差が１ＧＨｚ以上１００ＧＨｚ以下とされている。
　したがって、本実施形態は、複数の電磁波発生素子２２Ｂの最大値と最小値との差が１ＧＨｚ未満の形態に比べて電磁波Ｗの干渉が起こり難く、１００ＧＨｚよりも大きい形態に比べて、電磁波検出部３２での電磁波Ｗの検出精度が高い。

〔第４の効果〕
　第４の効果は、電磁波発生部２２の各グループは複数の電磁波発生素子２２Ｂのうち連続して並ぶ複数の電磁波発生素子２２Ｂの組合せで構成されていることの効果である。
　本実施形態の場合、各グループの複数の電磁波発生素子２２Ｂは、それぞれがＸ方向に沿って連続して並んでいる（図３参照）。別言すると、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂは、塊となって電磁波Ｗを発生する。
　したがって、本実施形態の電磁波発生装置２０は、例えば、Ｘ方向に沿って不連続に並んでいる形態（例えば、図１３の第３変形例を参照）に比べて、測定対象物ＭＯに複数の電磁波発生素子２２Ｂから出射する電磁波Ｗを集中して入射させることができる。これに伴い、本実施形態の電磁波発生システム１０は、測定対象物ＭＯの測定精度が高い。

　以上が、第１実施形態の効果についての説明である。そして、以上が、第１実施形態についての説明である。

≪第２実施形態≫
　次に、第２実施形態について図７を参照しながら説明する。本実施形態については、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成要素等については同じ名称、符号等を用いることにする。

　本実施形態の電磁波発生システム１０Ａは、電磁波発生装置２０Ａの電磁波発生部２２が有する複数の電磁波発生素子２２Ｂのグループ分けの点で、第１実施形態の場合と異なる。具体的には、図７に示されるように、第１グループＧ１におけるＸ方向の他端側端部の電磁波発生素子２２Ｂが第２グループＧ２におけるＸ方向の一端側端部の電磁波発生素子２２Ｂを兼ねている。同じように、第２グループＧ２におけるＸ方向の他端側端部の電磁波発生素子２２Ｂが第３グループＧ３におけるＸ方向の一端側端部の電磁波発生素子２２Ｂを兼ねている。すなわち、第ｍグループ（ｍは１以上の自然数）の一部の電磁波発生素子２２Ｂは、第（ｍ＋１）グループの一部の電磁波発生素子２２Ｂを兼ねている。以上が、本実施形態における第１実施形態の場合（図３参照）と異なる部分についての説明である。

　以上のような構成のため、本実施形態の場合の各グループのＸ方向の一端部の電磁波発生素子２２Ｂ及び他端部の電磁波発生素子２２Ｂは、第１実施形態の場合と異なり、２倍の期間電磁波Ｗを発生する。そのため、本実施形態の場合、各グループの繋ぎ目（境界）部分の電磁波Ｗの検出精度を高くすることができる。
　本実施形態のその他の効果は、第１実施形態の場合と同様である。

　以上が、第２実施形態についての説明である。

≪第３実施形態≫
　次に、第３実施形態について図８を参照しながら説明する。本実施形態については、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成要素等については同じ名称、符号等を用いることにする。

　本実施形態の電磁波発生システム１０Ｂは、電磁波発生装置２０Ｂの電磁波発生部２２の各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂがすべて同等の発振周波数を有する。そのうえで、本実施形態の場合、制御装置４０は、各グループのすべての電磁波発生素子２２Ｂをそれぞれ異なる位相で発振させる。以上が、本実施形態における第１実施形態の場合と異なる部分についての説明である。なお、本明細書において、「同等の発振周波数」とは、一例として、発振周波数Ａに対して、発振周波数Ａの９９．５％以上１００．５％以下の範囲の周波数を意味する。

　ここで、第１実施形態の効果の説明のうち第２の効果の比較形態とされた「グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で位相差無しで発振する形態」の場合、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗは干渉し易い。
　これに対して、本実施形態の場合、同じグループのすべての電磁波発生素子２２Ｂはそれぞれ同等の発振周波数を有するものの、それぞれ異なる位相で発振する。図８の位相差を表すグラフは、一例として、第１グループＧ１を構成する電磁波発生素子２２Ｂ０１～２２Ｂ０５をモデルとしたグラフである。
　したがって、本実施形態の電磁波発生装置２０Ｂは、グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で位相差無しで発振する形態に比べて、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗが干渉し難い（又は干渉しない）。
　本実施形態のその他の効果は、第１実施形態の場合と同様である。

　以上が、第３実施形態についての説明である。

≪第４実施形態≫
　次に、第４実施形態について図９を参照しながら説明する。本実施形態については、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成要素等については同じ名称、符号等を用いることにする。

　本実施形態の電磁波発生システム１０Ｃは、電磁波発生装置２０Ｃの電磁波発生部２２の各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂがすべて同等の発振周波数を有する。すなわち、本実施形態の複数の電磁波発生素子２２Ｂは、同じバイアス電圧が印加されると同等の発振周波数で発振する。
　また、本実施形態の電磁波発生システム１０Ｃの電磁波発生装置２０Ｃの電圧生成部２４（図２を援用して参照）は、制御装置４０に制御され、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂにそれぞれ異なるバイアス電圧を印加する。ここで、本実施形態における電圧生成部２４は、電圧印加部の一例である。以上が、本実施形態における第１実施形態の場合と異なる部分についての説明である。

　ここで、第１実施形態の効果の説明のうち第２の効果の比較形態とされた「グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で位相差無しで発振する形態」の場合、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗが干渉し易い。図９のグラフにおける標準値とは、一例として第１グループＧ１のすべての電磁波発生素子２２Ｂ０１～２２Ｂ０５の標準に発振周波数（定められたバイアス電圧を印加した場合の発振周波数）を示す。
　これに対して、本実施形態の場合、制御装置４０に制御された電圧生成部２４は、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂにそれぞれ異なるバイアス電圧を印加する。その結果、複数の電磁波発生素子２２Ｂは、それぞれ異なる発振周波数で発振する。図９のグラフにおける各電磁波発生素子２２Ｂ０１～２２Ｂ０５の棒で示される値は、それぞれに異なるバイアス電圧が印加された場合の発振周波数を示す。
　したがって、本実施形態の電磁波発生装置２０Ｃは、グループに含まれるすべての電磁波発生素子２２Ｂが同等の発振周波数で発振する形態に比べて、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗが干渉し難い（又は干渉しない）。
　本実施形態のその他の効果は、第１実施形態の場合と同様である。

　以上が、第４実施形態についての説明である。

　以上のとおり、本発明について特定の実施形態を一例として説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲には、例えば、下記のような形態（変形例）も含まれる。

　例えば、第１実施形態の説明では、電磁波発生システム１０が、一例として、電磁波Ｗを用いて測定対象物ＭＯの形状等を解析する装置であるとした。しかしながら、複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させることで電磁波を発生させる形態であれば、電磁波発生システムは測定対象物ＭＯの形状等を解析する装置でなくてもよい。例えば、各種センサー、トモグラフィその他のシステムであってもよい。以上の変形例は、第２～第４実施形態にも適用できる。

　また、第１実施形態の説明では、複数の電磁波発生素子２２Ｂが分けられた複数のグループにおいて、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量はそれぞれ同数量として説明した。しかしながら、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂの数量は同数量でなくてもよい。以上の変形例は、第２～第４実施形態にも適用できる。

　また、第１実施形態では、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂを発振させる期間（定められた期間）が同じ長さの期間であるかの如く説明した（図６参照）。しかしながら、複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させることで電磁波を発生させる形態であれば、各グループの発振期間は異なる長さの期間としてもよい。以上の変形例は、第２～第４実施形態にも適用できる。

　また、第１実施形態の説明では、制御装置４０が電磁波発生装置２０及び電磁波検出装置３０とは別の構成要素であるとした。しかしながら、制御装置４０を構成する構成要素のうち、電磁波発生装置２０を制御する構成要素を電磁波発生装置２０の一部とみなし、電磁波検出装置３０を制御する構成要素を電磁波検出装置３０の一部とみなしてもよい。以上の変形例は、第２～第４実施形態にも適用できる。

　また、第１実施形態の説明では、複数の電磁波発生素子２２Ｂで構成されるすべてのグループがそれぞれ異なる発振周波数を有する電磁波発生素子２２Ｂの組合せであるとした。
　しかしながら、すべてのグループのうち少なくとも１個のグループに異なる発振周波数で発振する少なくとも２個の電磁波発生素子２２Ｂが含まれている形態（図示省略）は、第２の効果の説明における比較形態に比べて、電磁波Ｗが干渉し難いといえる。
　したがって、すべてのグループのうち少なくとも１個のグループに異なる発振周波数で発振する少なくとも２個の電磁波発生素子２２Ｂが含まれている形態（図示省略）は、本発明の技術的範囲に属する形態である。

　また、第３実施形態の説明では、電磁波発生部２２の各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂがすべて同等の発振周波数を有するとした。そのうえで、第３実施形態では、制御装置４０が各グループのすべての電磁波発生素子２２Ｂをそれぞれ異なる位相で発振させるとした。
　しかしながら、電磁波発生部２２の各グループのうち少なくとも１個のグループが同等の発振周波数で発振する少なくとも２個の電磁波発生素子２２Ｂを含み、この少なくとも２個の電磁波発生素子２２Ｂをそれぞれ異なる位相で発振させる形態（図示省略）は、第３実施形態の比較形態に比べて、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗが干渉し難い（又は干渉しない）。
　したがって、電磁波発生部２２の各グループのうち少なくとも１個のグループが同等の発振周波数で発振する少なくとも２個の電磁波発生素子２２Ｂを含み、この少なくとも２個の電磁波発生素子２２Ｂをそれぞれ異なる位相で発振させる形態（図示省略）は、本発明の技術的範囲に属する形態である。

　また、第４実施形態の説明では、電磁波発生装置２０Ｃの電磁波発生部２２の各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂがすべて同等の発振周波数を有し、電圧生成部２４は、当該複数の電磁波発生素子２２Ｂにそれぞれ異なるバイアス電圧を印加するとした。
　しかしながら、少なくとも１個のグループが同じバイアス電圧が印加されると同等の発振周波数で発振する少なくとも２個の電磁波発生素子を含んでおり、前記電圧印加部が少なくとも２個の電磁波発生素子が互いに異なる発振周波数で発振するように、少なくとも２個の電磁波発生素子に異なるバイアス電圧を印加する形態（図示省略）は、第４実施形態の比較形態に比べて、各電磁波発生素子２２Ｂから出射した電磁波Ｗが干渉し難い（又は干渉しない）。
　したがって、少なくとも１個のグループが同じバイアス電圧が印加されると同等の発振周波数で発振する少なくとも２個の電磁波発生素子を含んでおり、前記電圧印加部が少なくとも２個の電磁波発生素子が互いに異なる発振周波数で発振するように、少なくとも２個の電磁波発生素子に異なるバイアス電圧を印加する形態（図示省略）は、本発明の技術的範囲に属する形態である。

　また、第１実施形態の説明では、複数のグループの数をｎ個とした場合に、ｍ番目（ｍは２以上ｎ以下の自然数）に発振するグループの発振開始タイミングがｍ－１番目に発振するグループの発振終了タイミングと同時になるとした（図６参照）。そして、第１実施形態では、各グループの発振開始タイミングと発振終了タイミングとを図６のような関係にすることを、複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させることの一例とした。
　しかしながら、複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させることの一例は、例えば、図１０に示される第１変形例のような形態であってもよい。すなわち、複数のグループの数をｎ個とした場合に、ｍ番目（ｍは２以上ｎ以下の自然数）に発振するグループの発振開始タイミングがｍ－１番目に発振するグループの発振終了タイミングの後になるようにしてもよい。第１変形例の場合であっても、第１実施形態の場合と同様の効果を奏する。

　また、複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させることの一例は、例えば、図１１に示される第２変形例のような形態であってもよい。すなわち、複数のグループの数をｎ個とした場合に、ｍ番目（ｍは２以上ｎ以下の自然数）に発振するグループの発振開始タイミングがｍ－１番目に発振するグループの発振終了タイミングよりも前になるようにしてもよい。第１変形例の場合であっても、第１実施形態の場合と同様の効果を奏する。また、第２変形例の場合、第１～第４実施形態及び第１変形例に比べて、発振動作（測定動作）を短い期間で終了させることができる点で有効といえる。

　また、複数の電磁波発生素子２２Ｂをグループ単位でタイミングをずらしながら発振させることの一例は、例えば、図１２に示される第３変形例のような形態であってもよい。すなわち、第１実施形態、第１変形例及び第２変形例の発振のタイミングを組合せた形態であってもよい。

　また、第１実施形態の説明では、電磁波発生部２２の各グループは複数の電磁波発生素子２２Ｂのうち連続して並ぶ複数の電磁波発生素子２２Ｂの組合せで構成されているとした（図３参照）。
　しかしながら、複数の電磁波発生素子２２Ｂが少なくとも２つ以上のグループに分けられていれば、各グループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂの組合せは連続して並んでいなくてもよい。例えば、図１３に示される第３変形例のように、１つのグループを構成する複数の電磁波発生素子２２Ｂが不連続に並んでいてもよい。

　この出願は、２０１８年１０月３０日に出願された日本出願特願２０１８－２０３５９５号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０  電磁波発生システム
１０Ａ  電磁波発生システム
１０Ｂ  電磁波発生システム
１０Ｃ  電磁波発生システム
２０  電磁波発生装置
２０Ａ  電磁波発生装置
２０Ｂ  電磁波発生装置
２０Ｃ  電磁波発生装置
２２  電磁波発生部
２２Ａ  基板
２２Ｂ  電磁波発生素子
２４  電圧生成部
３０  電磁波検出装置
３２  電磁波検出部
３４  基板
３６  電磁波検出素子
４０  制御装置（制御部の一例）
４２  記憶部
ＣＰ  制御プログラム
ＭＯ  測定対象物

Claims

　複数のグループに分けられている複数の電磁波発生素子と、
　前記複数の電磁波発生素子をグループ単位でタイミングをずらしながら発振させる制御部と、
　を備える電磁波発生装置。
　前記制御部は、前記複数のグループの数をｎ個とした場合に、ｍ番目（ｍは２以上ｎ以下の自然数）に発振する前記グループの発振開始タイミングがｍ－１番目に発振する前記グループの発振終了タイミングと同時又は後になるように、前記複数の電磁波発生素子を発振させる、
　請求項１に記載の電磁波発生装置。
　前記制御部は、前記複数のグループの数をｎ個とした場合に、ｍ番目（ｍは２以上ｎ以下の自然数）に発振する前記グループの発振開始タイミングがｍ－１番目に発振する前記グループの発振終了タイミングよりも前になるように、前記複数の電磁波発生素子を発振させる、
　請求項１に記載の電磁波発生装置。
　前記電磁波発生素子の発振周波数は、７０ＧＨｚ以上１０ＴＨｚ以下とされている、
　請求項１～３のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　少なくとも１個の前記グループは、異なる発振周波数で発振する少なくとも２個の前記電磁波発生素子を含んでいる、
　請求項１～４のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　少なくとも１個の前記グループに含まれるすべての前記電磁波発生素子は、それぞれ異なる発振周波数で発振する前記電磁波発生素子とされている、
　請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　前記異なる発振周波数の最大値と最小値との差は、１ＧＨｚ以上１００ＧＨｚ以下とされている、
　請求項５又は６に記載の電磁波発生装置。
　少なくとも１個の前記グループは、同等の発振周波数で発振する少なくとも２個の前記電磁波発生素子を含んでおり、
　前記制御部は、前記少なくとも２個の前記電磁波発生素子をそれぞれ異なる位相で発振させる、
　請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　少なくとも１個の前記グループに含まれるすべての前記電磁波発生素子は、それぞれ同等の発振周波数で発振する前記電磁波発生素子とされ、
　前記制御部は、すべての前記電磁波発生素子のうちの少なくとも２個の前記電磁波発生素子をそれぞれ異なる位相で発振させる、
　請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　前記複数の電磁波発生素子にバイアス電圧を印加する電圧印加部を備え、
　少なくとも１個の前記グループは、同じバイアス電圧が印加されると同等の発振周波数で発振する少なくとも２個の前記電磁波発生素子を含んでおり、
　前記電圧印加部は、前記少なくとも２個の前記電磁波発生素子が互いに異なる発振周波数で発振するように、前記少なくとも２個の前記電磁波発生素子に異なるバイアス電圧を印加する、
　請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　前記複数の電磁波発生素子は、直線方向に沿って並べられており、
　前記グループは、前記複数の電磁波発生素子のうち連続して並ぶ複数の前記電磁波発生素子の組合せで構成されている、
　請求項１～１０のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　前記電磁波発生素子は、共鳴トンネルダイオードとされている、
　請求項１～１１のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
　請求項１～１２のいずれか１項に記載の電磁波発生装置と、
　複数のグループに分けられている複数の電磁波検出素子をグループ単位でタイミングをずらしながら作動させ、前記複数の電磁波発生素子が発生した電磁波を検出する電磁波検出装置と、
　を備える電磁波発生システム。