WO2020090783A1

WO2020090783A1 - 電磁波検出システム

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Publication number: WO2020090783A1
Application number: PCT/JP2019/042277
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: JP2022161995A; JPWO2020090783A1; JP2024116206A

Abstract

本発明の電磁波検出システムは、電磁波を発生させる発生部と、前記発生部から離れて配置され、前記発生部が発生させた電磁波を対象物に向けて出射する出射部と、前記対象物で反射した電磁波を検出する検出部と、前記検出部に印加されるバイアス電圧を生成する生成部と、前記発生部と前記出射部との間に配置され、前記発生部が発生させる電磁波のうちの一部の電磁波を前記検出部に導く導波部と、前記検出部による前記一部の電磁波の検出結果に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部と、を備える。

Description

電磁波検出システム

　本発明は、電磁波検出システムに関する。

　特許文献１には、テラヘルツ発振検出素子を備えた無線伝送装置が開示されている。また、特許文献１には、テラヘルツ発振検出素子の例として共鳴トンネルダイオード（Resonant Tunneling Diode、以下、ＲＴＤという。）が記載されている。なお、特許文献１には、テラヘルツ発振検出素子に印加されるバイアス電圧の具体的な設定方法について記載されていない。

特開２０１３－００５１１５号公報

　ＲＴＤのような電磁波検出素子は、例えば、温度、湿度等の条件により、バイアス電圧に対する電磁波の検出感度が変動する。そのため、対象物に照射される電磁波を発生する発生部と、電磁波を検出するＲＴＤのような電磁波検出素子を有する検出部とを備えた装置では、電磁波検出素子に印加するバイアス電圧を検出感度に応じて設定することが好ましい。この場合、対象物が反射した電磁波を検出部に検出させてバイアス電圧を設定する方法が考えられる。
　しかしながら、この方法の場合、発生部が発生する電磁波が照射される位置に対象物が配置されていないと、バイアス電圧の設定をすることができない。

　本発明が解決しようとする課題としては、対象物で反射した電磁波又は対象物を透過した電磁波を検出する検出部を備える電磁波検出システムにおいて、対象物がなくても検出部に印加するバイアス電圧の制御を可能に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、
　電磁波を発生させる発生部と、
　前記発生部から離れて配置され、前記発生部が発生させた電磁波を対象物に向けて出射する出射部と、
　前記対象物で反射した電磁波を検出する検出部と、
　前記検出部に印加されるバイアス電圧を生成する生成部と、
　前記発生部と前記出射部との間に配置され、前記発生部が発生させる電磁波のうちの一部の電磁波を前記検出部に導く導波部と、
　前記検出部による前記一部の電磁波の検出結果に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部と、
　を備える電磁波検出システム
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実施形態の電磁波検出システムの概略図である。第１実施形態の電磁波検出システムを構成する反射部及び対物レンズを、Ｘ方向から見た図である。第１実施形態の電磁波検出部の電圧電流特性の一例を示すグラフである。第１実施形態の電磁波検出部における、印加されるバイアス電圧と、電磁波の検出感度との関係の一例を示すグラフである。第１実施形態の電磁波検出部に印加するバイアス電圧の設定動作のフロー図である。第１変形例の反射部及び対物レンズを、Ｘ方向から見た図である。第２変形例の反射部及び対物レンズを、Ｘ方向から見た図である。第３変形例の反射部及び対物レンズを、Ｘ方向から見た図である。第４変形例の反射部及び対物レンズを、Ｘ方向から見た図である。第５変形例の反射部及び対物レンズを、Ｘ方向から見た図である。第２実施形態の電磁波検出システムの概略図である。

≪概要≫
　以下、本発明の一例である第１実施形態及び第１実施形態の変形例並びに第２実施形態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検出システム１０（図１参照）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検出システム１０による対象物ＭＯ（図１参照）の測定動作について説明する。次いで、本実施形態の電磁波検出システム１０による検出部２６に印加するバイアス電圧の設定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。次いで、本実施形態の変形例（図６Ａ～図６Ｅ参照）について説明する。

＜第１実施形態の電磁波検出システムの機能及び構成＞
　図１は、本実施形態の電磁波検出システム１０の概略図である。
　本実施形態の電磁波検出システム１０は、電磁波送受信部２０と、制御部３０と、バイアス電圧生成部４０（生成部の一例）と、信号増幅部５０と、バイアス・ティ回路部６０とを備えている。電磁波検出システム１０は、一例として、対象物ＭＯに電磁波Ｗを照射し、対象物ＭＯを反射した電磁波Ｗを検出して、対象物ＭＯの形状等を測定する機能を有する。

　電磁波送受信部２０は、発生部２１と、コリメートレンズ２２と、ビームスプリッタ２３と、対物レンズ２４（出射部の一例）と、集光レンズ２５と、検出部２６と、反射板２７（導波部及び反射部の一例）を備えている。

　発生部２１は、電磁波発生部２１Ａと、ホーンアンテナ２１Ｂとを有している。発生部２１は、電磁波Ｗを発生させる機能を有する。電磁波発生部２１Ａは、一例として、テラヘルツ波を発生可能なＲＴＤを有している。そのため、本実施形態の電磁波検出システムで用いられる電磁波Ｗは、テラヘルツ波とされている。
　なお、電磁波発生部２１Ａには、後述する制御部３０に制御されるバイアス電圧生成部４０が生成したバイアス電圧が印加されることで、電磁波Ｗを発生するようになっている。

　ここで、図１に示されるように、発生部２１と、コリメートレンズ２２と、ビームスプリッタ２３と、対物レンズ２４と、反射板２７とは、これらの記載順で、直線状に並べられた状態で配置されている。本実施形態では、これらの並び方向をＸ方向と定義する。これに対して、ビームスプリッタ２３と、集光レンズ２５と、検出部２６とは、これらの記載順で、Ｘ方向と直交する方向に沿って直線状に並べられた状態で配置されている。本実施形態では、これらの並び方向をＹ方向と定義する。また、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と定義する。
　なお、本実施形態の発生部２１が発生させる電磁波Ｗは、発生部２１から対物レンズ２４に向けて、すなわち、Ｘ方向を進行方向として対物レンズ２４に入射するようになっている。図１の符号Ｏは、Ｘ方向に進行する電磁波Ｗの光軸を意味する。

　対物レンズ２４は、図１に示されるように、発生部２１からＸ方向に離れて配置されている。そして、発生部２１が発生させた電磁波Ｗが入射された対物レンズ２４は、電磁波Ｗが対象物ＭＯで集光するように出射する機能を有する。本実施形態の対物レンズ２４は、一例として、両凸レンズとされている。また、対物レンズ２４は、その厚み方向から見ると、円形とされている（図２参照）。

　検出部２６は、電磁波検出部２６Ａと、ホーンアンテナ２６Ｂとを有している。検出部２６は、対象物ＭＯで反射した電磁波Ｗを検出する機能を有する。また、検出部２６は、反射板２７で反射した電磁波Ｗを検出する機能を有する。電磁波検出部２６Ａは、一例として、テラヘルツ波を検出可能なＲＴＤを有している。
　なお、電磁波検出部２６Ａには、後述する制御部３０に制御されるバイアス電圧生成部４０が生成したバイアス電圧が印加されることで、電磁波Ｗを検出するようになっている。

　ここで、テラヘルツ波とは、赤外線よりも短波長でミリ波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、前述の説明では、電磁波発生部２１Ａがテラヘルツ波を発生可能なＲＴＤを有するとしたが、テラヘルツ波を発生させる素子であればＲＴＤでなくてもよい。また、電磁波検出部２６Ａがテラヘルツ波を検出可能なＲＴＤを有するとしたが、テラヘルツ波を検出する素子であればＲＴＤでなくてもよい。

　次に、電磁波検出部２６Ａ、すなわち、ＲＴＤの電気的特性について図３及び図４を参照しながら説明する。ここで、図３は、ＲＴＤの電圧電流特性の一例を示すグラフである。また、図４は、ＲＴＤにおける、印加されるバイアス電圧と、電磁波の検出感度との関係の一例を示すグラフである。

　ＲＴＤは、その動作領域の電流電圧特性に、微分負性抵抗特性を示す微分負性抵抗領域を有する（図３のグラフにおける点Ｂから点Ｃまでの範囲参照）。さらに、ＲＴＤは、微分負性抵抗領域付近で強い非線形特性を示す非線形領域を有する（図３のグラフにおける点Ａから点Ｂまでの範囲参照）。
　そして、ＲＴＤは、微分負性抵抗領域に相当するバイアス電圧が印加されている場合に、電磁波発生素子として機能する。これに対して、ＲＴＤは、非線形領域に相当するバイアス電圧が印加されている場合に、電磁波検出素子として機能する。

　図３のグラフに示されるように、非線形領域は、比較的狭い範囲である。そのため、ＲＴＤを電磁波検出素子として安定して動作させるためには、高精度にバイアス電圧を制御する必要がある。

　次に、ＲＴＤを電磁波検出素子として機能させる場合の電磁波の検出感度について、図４を参照しながら説明する。ここで、図４のグラフにおける点Ａ及び点Ｂは、それぞれ、図３のグラフにおける点Ａ及び点Ｂに対応する。

　図４のグラフに示されるように、ＲＴＤによる電磁波の検出感度は、点Ａから点Ｂまでの範囲において、バイアス電圧が大きいほど高い。しかしながら、バイアス電圧が、点Ｂに相当する電圧、すなわち、検出感度が最大となる電圧を超えると、ＲＴＤの検出感度は急激に低くなる。そのため、ＲＴＤは、点Ｂに相当する電圧よりも大きいバイアス電圧が印加されている状態では、テラヘルツ波を検出可能な電磁波検出素子として機能しない。

　以上のとおりであるから、ＲＴＤを電磁波検出素子として機能させるためには、印加されるバイアス電圧を点Ａから点Ｂまでの範囲（図４のグラフにおける、検出動作範囲を参照）とする必要がある。この場合、点Ｂに相当するバイアス電圧をＲＴＤに印加すれば、電磁波検出素子としてのＲＴＤによる電磁波の検出感度を最大感度にすることができる。ただし、本実施形態では、点Ａよりも大きく且つ点Ｂよりも小さい範囲であって点Ａよりも点Ｂに近い範囲（図４のグラフにおける点Ｄから点Ｅまでの範囲参照）を良好動作範囲とし、この範囲の電圧の中央値がバイアス電圧に設定される。このようにした理由は、電磁波の検出感度と、電磁波の検出動作の安定性とのバランスを図るためである。

　以上が、ＲＴＤの電気的特性についての説明である。

　次に、本実施形態の反射板２７について図１及び図２を参照しながら説明する。
　本実施形態の反射板２７は、図１に示されるように、Ｘ方向において、ビームスプリッタ２３と、対物レンズ２４との間に配置されている。別言すれば、反射板２７は、Ｘ方向において、発生部２１と対物レンズ２４との間に配置されている。そして、反射板２７は、発生部２１の電磁波発生部２１Ａが発生させる電磁波Ｗのうちの一部の電磁波Ｗを検出部２６に導く機能を有する。具体的には、反射板２７は、電磁波発生部２１ＡがＸ方向に沿って発生部２１側から対物レンズ２４側に進行し自身に到達した電磁波ＷをＸ方向に沿って対物レンズ２４側から発生部２１側に反射させるようになっている。そして、反射板２７から反射した電磁波Ｗは、ビームスプリッタ２３によりその進行方向をＺ方向のビームスプリッタ２３側から検出部２６側に反射されて、検出部２６に入射されるようになっている。以上のとおりであるから、反射板２７により反射されて検出部２６に入射する電磁波Ｗは、対物レンズ２４に入射することなく、すなわち、対象物ＭＯから反射することなく、検出部２６に入射する。

　反射板２７の形状は、一例として、円盤とされている（図１及び図２参照）。反射板２７は、図２に示されるように、Ｘ方向から見ると、対物レンズ２４の軸に自身の軸を一致させた状態で配置されている。また、図２に示されるように、Ｘ方向から見た対物レンズ２４の軸と、反射板２７の軸とは、光軸Ｏと一致している。別の見方をすると、本実施形態の反射板２７は、Ｘ方向から見て、対物レンズ２４に入射する電磁波Ｗの光軸Ｏと重なって配置されている。以上より、本実施形態の反射板２７は、Ｘ方向から見ると、円形とされ、且つ、光軸Ｏに対し対称形状（光軸Ｏを点とする点対称）とされている。
　なお、前述のとおり、本実施形態では、反射板２７の軸と光軸Ｏとは一致しているとしたが、後述する第２変形例（図６Ｂ参照）のようにずれていてもよい。ただし、ずれ量が小さいほど、後述する第３の効果を奏し易いといえる。

　ここで、図２における破線ＢＬ内の領域ＲＡは、発生部２１から対物レンズ２４側に向けて進行する電磁波Ｗの範囲を示している。別の見方をすれば、破線ＢＬ内の領域ＲＡは、反射板２７がないと仮定した場合の対物レンズ２４における電磁波Ｗが入射する領域ＲＡ（対物レンズ２４における電磁波Ｗの入射面積に相当する領域）を示している。そして、Ｘ方向から見た、対物レンズ２４における電磁波Ｗの入射面積に対する反射板２７の面積の比率は、一例として１５％に設定されている。なお、当該比率は、後述する理由により、一例として５％以上５０％以下の範囲に設定されていることが好ましい。

　また、本実施形態の反射板２７は、一例として、アルミニウム合金、ステンレスその他の金属で構成されている。そのため、反射板２７における発生部２１側を向く面２７１は、金属面とされている。

（制御部、バイアス電圧生成部、信号増幅部及びバイアス・ティ回路部）
　次に、制御部３０、バイアス電圧生成部４０、信号増幅部５０及びバイアス・ティ回路部６０の具体的な構成について図１を参照しながら説明する。

　バイアス電圧生成部４０は、検出部２６の電磁波検出部２６Ａに印加されるバイアス電圧を生成する機能を有する。バイアス電圧生成部４０と、電磁波検出部２６Ａとは、バイアス・ティ回路部６０を介して、互いに電気的に接続されている。また、信号増幅部５０と、電磁波検出部２６Ａとも、バイアス・ティ回路部６０を介して、互いに電気的に接続されている。

　ここで、電磁波検出部２６Ａに印加されるバイアス電圧は直流電圧とされている。これに対して、電磁波検出部２６Ａから出力される受信信号は交流信号（電圧）とされている。電磁波検出部２６Ａとバイアス・ティ回路部６０との間では、バイアス電圧に起因する直流成分と、受信信号に起因する交流成分とが合成されるようになっている。バイアス・ティ回路部６０では、受信信号に起因する交流成分のみが抜き出され、この抜き出された交流成分が受信信号として信号増幅部５０に入力されるようになっている。

　以上が、本実施形態の電磁波検出システムの機能及び構成についての説明である。

＜第１実施形態の電磁波検出システムによる対象物の測定動作＞
　次に、本実施形態の電磁波検出システム１０による対象物ＭＯの測定動作について図１を参照しながら説明する。
　最初に、測定者は、対象物ＭＯを定められた測定位置にセットする。次いで、測定者が電磁波検出システム１０の動作スイッチ（図示省略）をオンにすると、制御部３０は、制御部３０内の記憶部３２に記憶されている制御プログラムＣＰに従い、電磁波送受信部２０、バイアス電圧生成部４０、信号増幅部５０及びバイアス・ティ回路部６０の制御を開始する。そして、制御開始後の電磁波検出システム１０は、以下のように作動する。

　まず、制御部３０は、バイアス電圧生成部４０を制御して、電磁波発生部２１Ａ及び電磁波検出部２６Ａのそれぞれに印加されるバイアス電圧を生成する。その結果、電磁波発生部２１Ａは、一定の周波数で変調された電磁波Ｗ（この場合はテラヘルツ波）を出射する。発生部２１から出射された電磁波Ｗは、コリメートレンズ２２、ビームスプリッタ２３及び対物レンズ２４を介して、対象物ＭＯに照射される。対象物ＭＯにより反射された電磁波は、対物レンズ２４、ビームスプリッタ２３及び集光レンズ２５を介して、検出部２６に入射する。その結果、検出部２６の電磁波検出部２６Ａは、対象物ＭＯが反射した電磁波Ｗを検出する。電磁波検出部２６Ａは、検出した電磁波Ｗに応じた受信信号を信号増幅部５０に出力する。信号増幅部５０は、電磁波検出部２６Ａから受信した受信信号を増幅して、制御部３０に出力する。そして、制御部３０は、信号増幅部５０から受信した受信信号に基づいてマッピングした像を生成し、対象物ＭＯの形状等を解析する。その結果、対象物ＭＯの形状等が測定されて、本実施形態の電磁波検出システム１０による測定動作が終了する。

　以上が、本実施形態の電磁波検出システム１０による測定動作についての説明である。

＜第１実施形態の電磁波検出システムによる検出部に印加するバイアス電圧の設定動作＞
　次に、本実施形態の電磁波検出システム１０による検出部２６に印加するバイアス電圧の設定動作について主に図１及び図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の電磁波検出部２６Ａに印加するバイアス電圧の設定動作のフロー図である。なお、本実施形態のバイアス電圧の決定動作は、一例として、対象物ＭＯの測定動作を行っている期間以外の期間に行われる。そのため、対象物ＭＯは想定位置に配置されていない。

　まず、制御部３０は、バイアス電圧生成部４０を用いて、発生部２１にバイアス電圧を印加し、発生部２１から電磁波Ｗを出射させる（図１参照）。これに伴い、発生部２１から出射した電磁波Ｗは、コリメートレンズ２２、ビームスプリッタ２３を介して、対物レンズ２４及び反射板２７に照射される。そして、反射板２７で反射した電磁波Ｗは、ビームスプリッタ２３及び集光レンズ２５を介して、検出部２６に入射する。すなわち、反射板２７は、発生部２１が発生させる電磁波Ｗのうちの一部の電磁波Ｗが検出部２６に導かれるように、一部の電磁波Ｗを反射させる。

　次いで、制御部３０は、電磁波検出部２６Ａに印加されるバイアス電圧を初期化するように、バイアス電圧生成部４０を制御する（ステップＳ１０１）。

　次いで、制御部３０は、電磁波検出部２６Ａに印加されるバイアス電圧を、現在値から所定値ΔＶ１だけ増加するように、バイアス電圧生成部４０を制御する（ステップＳ１０２）。この場合、制御部３０は、電磁波検出部２６Ａから出力された受信信号を、バイアス・ティ回路部６０及び信号増幅部５０を介して受信し、受信信号の信号振幅を検出する（ステップＳ１０３）。

　次いで、制御部３０は、前回検出された信号振幅と今回検出された信号振幅とを比較して、信号振幅が小さくなったか否かを判定する（ステップＳ１０４）。信号振幅は、電磁波検出部２６Ａの検出感度に相当する。ここで、図４のグラフに示されるように、バイアス電圧を、低電圧側から高電圧側へ変化させた場合、検出感度が最大となる電圧（点Ｂでの電圧）を超えるまでは検出感度は単調に増加し、検出感度が最大となる電圧を超えると検出感度は急激に減少する。

　次いで、制御部３０は、信号振幅が小さくなったと判定した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ、すなわち肯定判断）、バイアス電圧が現在値から所定値ΔＶ２（＞ΔＶ１）分小さくなるように、バイアス電圧生成部４０を制御する（ステップＳ１０５）。その結果、制御部３０は、ステップＳ１０５で求めた電圧を、電磁波検出部２６Ａに印加されるバイアス電圧として決定する。なお、制御部３０が信号振幅が小さくなっていないと判定した場合（ステップＳ１０４のＮｏ、すなわち否定判断）は、再度ステップＳ１０２が実行される。
　以上のようにして、検出部２６（電磁波検出部２６Ａ）に印加されるバイアス電圧が設定されて、本動作が終了する。なお、以上のとおりであるから、本実施形態の制御部３０は、発生部２１が発生させる電磁波Ｗのうち反射板２７に反射される一部の電磁波Ｗの検出部２６による検出結果に基づいて、バイアス電圧の設定を行う（制御する）といえる。

　以上が、本実施形態の電磁波検出システム１０による検出部２６に印加するバイアス電圧の設定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４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、本実施形態の電磁波検出システム１０が、一部の電磁波を検出部２６に導く反射板２７を備えたうえで、制御部３０が反射板２７に反射される一部の電磁波Ｗの検出部２６による検出結果に基づいてバイアス電圧の設定を行うことの効果である。
　例えば、反射板２７がなくても、発生部２１が発生させる電磁波Ｗを対象物ＭＯに照射させ、対象物ＭＯが反射した電磁波Ｗを検出部２６に検出させることで、検出部２６のバイアス電圧の設定動作を行うことは可能である。しかしながら、上記のような形態の場合、対象物ＭＯがなければ、検出部２６のバイアス電圧の設定動作を行うことができない。
　これに対して、本実施形態の電磁波検出システム１０は、発生部２１と対物レンズ２４との間に配置され、発生部２１が発生させる電磁波Ｗの一部を対物レンズ２４に入射させることなく検出部２６に導かれるように、反射させる反射板２７を備えている（図１参照）。
　したがって、本実施形態の電磁波検出システム１０は、対象物ＭＯがなくても検出部２６に印加するバイアス電圧を設定することができる。すなわち、本実施形態は、対象物ＭＯがなくても検出部２６に印加するバイアス電圧の制御を可能にする。

〔第２の効果〕
　第２の効果は、反射板２７が発生部２１と対物レンズ２４との間に配置されていることの効果である。
　本実施形態の場合、図１に示されるように、発生部２１と対物レンズ２４との間に反射板２７が配置されている点で、第１の効果において比較した形態と構造が異なる。その結果、本実施形態は第１の効果を奏する。
　したがって、本実施形態の電磁波検出システム１０は、簡単な構成で（比較的低コストで）、第１の効果を奏する構成を実現できる。

〔第３の効果〕
　第３の効果は、Ｘ方向から見て、反射板２７が光軸Ｏに対して対称形状に設定されていることの効果である。
　一般に、対物レンズ２１に照射される電磁波Ｗの強度分布は、光軸Ｏを中心としたガウス分布となっており、中心の強度が最も高い。そのため、反射板２７の設置位置は光軸Ｏの中心、かつ形状が光軸Ｏに対して対称であることにより、最も効率良く電磁波Ｗの一部を反射させることができる。
　仮に反射板２７がＸ方向から見て光軸Ｏに対して非対称形状である場合（後述する図６Ｂの第２変形例の反射板２７Ｂ及び図６Ｄの第４変形例の反射板２７Ｄ参照）、所望の反射量を得るためには、反射板２７がＸ方向から見て光軸Ｏに対して対称である場合と比べて、反射板２７の面積を大きくしなければならない。
　これに対して、本実施形態の反射板２７は、Ｘ方向から見て、光軸Ｏに対して対称形状に設定されている（図２参照）。そのため、本実施形態の電磁波検出システム１０では、反射板２７の面積を必要最低限に抑えることができる。
　したがって、本実施形態の電磁波検出システム１０は、対象物ＭＯ測定動作時の電磁波Ｗの検出に悪影響を及ぼし難い。

〔第４の効果〕
　第４の効果は、対物レンズ２４における電磁波Ｗの入射面積に対する反射板２７の面積の比率の範囲が５％以上５０％以下に設定されていることの効果である。
　上記比率が５％未満の場合、反射板２７から反射される電磁波Ｗの強度が小さすぎて、検出部２６のバイアス電圧の設定を高精度に行うことが難しい。
　また、上記比率が５０％を超える場合、対物レンズ２４に到達する電磁波Ｗの光量、すなわち、対物レンズ２４から対象物ＭＯに向けて出射される電磁波Ｗの光量が少なすぎて、対象物ＭＯの測定を高精度で行うことが難しい。
　以上の理由により、本実施形態の反射板２７の上記比率（一例として１５％）は、５％以上５０％以下の範囲に設定されている。
　以上のとおりであるから、本実施形態の電磁波検出システム１０は、検出部２６のバイアス電圧の設定を高精度で行うことを可能としつつ、対象物ＭＯの測定を高精度で行うことを可能とする。

〔第５の効果〕
　第５の効果は、反射板２７における発生部２１側を向く面２７１が金属面とされていることの効果である。
　本実施形態の場合、反射板２７における発生部２１側を向く面２７１が金属面とされているため（図２参照）、電磁波Ｗを反射し易い点で有効である。特に、本実施形態の場合のように、電磁波Ｗがテラヘルツ波である場合、テラヘルツ波は金属を透過しない（又は透過し難い）点からも、面２７１が金属面とされている点は有効である。

　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１実施形態の変形例＞
　次に、第１実施形態の反射板２７の変形例（第１～第６変形例）について図６Ａ～図６Ｅを参照しながら説明する。なお、各変形例の説明において、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。

〔第１変形例〕
　第１変形例の反射板２７Ａ（反射部及び導波部の他の一例）は、図６Ａに示されるように、Ｘ方向から見て多角形（具体的には正六角形）とされている。本変形例における第１実施形態の反射板２７（図２）と異なる点は以上である。
　本変形例の反射板２７Ａを備えた電磁波検出システムによれば、第１実施形態のすべての効果を奏する。
いる場合、同じ符号を付すものとする。

〔第２変形例〕
　第２変形例の反射板２７Ｂ（反射部及び導波部の他の一例）は、図６Ｂに示されるように、Ｘ方向から見て円形とされているが、その軸が光軸Ｏからオフセットしている。本変形例における第１実施形態の反射板２７（図２）と異なる点は以上である。
　本変形例の反射板２７Ｂを備えた電磁波検出システムによれば、第１実施形態の第１、第２、第４及び第５の効果を奏する。

〔第３変形例〕
　第３変形例の反射板２７Ｃ（反射部及び導波部の他の一例）は、図６Ｃに示されるように、Ｘ方向から見て円形のリング状とされている。本変形例における第１実施形態の反射板２７（図２）と異なる点は以上である。
　本変形例の反射板２７Ｃを備えた電磁波検出システムによれば、第１実施形態の第１、第２、第４及び第５の効果を奏する。
　なお、第１実施形態の反射板２７は、Ｘ方向から見た破線ＢＬ内の領域ＲＡにおける光軸Ｏを中心とする径方向の中心側に配置されている。これに対して、本変形例の反射板２７Ｃは、領域ＲＡにおける径方向の周縁側に配置されている。

〔第４変形例〕
　第４変形例の反射板２７Ｄ（反射部及び導波部の他の一例）は、図６Ｄに示されるように、Ｘ方向から見て矩形（長方形）とされ、光軸Ｏに重ならない位置に配置されている。本変形例における第１実施形態の反射板２７（図２）と異なる点は以上である。
　本変形例の反射板２７Ｄを備えた電磁波検出システムによれば、第１実施形態の第１、第２、第４及び第５の効果を奏する。
〔第５変形例〕
　第５変形例の反射板２７Ｅ（反射部及び導波部の他の一例）は、図６Ｅに示されるように、Ｘ方向から見て円形のリング状の部材が複数（一例として２個）に分割されたような形状とされている。本変形例における第１実施形態の反射板２７（図２）と異なる点は以上である。
　本変形例の反射板２７Ｅを備えた電磁波検出システムによれば、第１実施形態の第１、第２、第４及び第５の効果を奏する。

≪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検出システム１０Ａは、反射板２７に換えて導光路部２８（導波部の他の一例）を備えている。導光路部２８は、図７に示されるように、Ｘ方向における発生部２１と対物レンズ２４との間に配置されている。また、導光路部２８は、発生部２１の電磁波発生部２１Ａが発生させた電磁波Ｗのうちの一部の電磁波Ｗを検出部２６に直接的に導く機能を有する。以上が、本実施形態における第１実施形態と異なる点である。

　第１実施形態の場合、前述のとおり、検出部２６に印加されるバイアス電圧の設定動作は、反射板２７から反射した電磁波Ｗを用いて行われる（図１参照）。
　これに対して、本実施形態の場合、検出部２６に印加されるバイアス電圧の設定動作は、発生部２１が発生させた電磁波Ｗのうち導光路部２８が直接検出部２６に導いた一部の電磁波Ｗを用いて行われる。

　本実施形態の効果は、第１実施形態の場合と同様である。

　以上のとおり、本発明について第１実施形態及びその変形例並びに第２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実施形態では、発生部の一例が、電磁波発生部２１Ａと、ホーンアンテナ２１Ｂとを有する発生部２１であるとして説明した。しかしながら、発生部２１にコリメートレンズ２２を組み合せた構成を、発生部の一例と捉えてもよい。

　また、第１実施形態では、導波部の一例が、反射板２７であるとして説明した。しかしながら、反射板２７にビームスプリッタ２３を組み合せた構成を、導波部の一例と捉えてもよい。この場合、導波部の一例である、反射板２７とビームスプリッタ２３との組合せは、反射部の一例である反射板２７を有するといえる。

　また、第１実施形態では、対物レンズ２４における電磁波Ｗの入射面積に対する反射板２７の面積の比率の範囲が５％以上５０％以下に設定されているとして説明した。そして、第１実施形態の第４の効果の説明では、当該比率が５％未満である場合と５０％を超える場合は好ましくないとした。しかしながら、当該比率が５％未満である場合と５０％を超える形態であっても、第１の効果を奏する。したがって、当該比率が５％未満である場合と５０％を超える形態であっても、本発明の技術的範囲に属する形態といえる。

　また、第１実施形態の説明では、本実施形態のバイアス電圧の決定動作は、一例として、対象物ＭＯの測定動作を行っている期間以外の期間に行われるとして説明した。しかしながら、本実施形態のバイアス電圧の設定動作を、本実施形態の対象物ＭＯの測定動作と並行して行ってもよい。この場合、設定されたバイアス電圧を測定動作時に変更するようにしてもよい。

　この出願は、２０１８年１０月３０日に出願された日本出願特願２０１８－２０３５９７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  電磁波検出システム
１０Ａ  電磁波検出システム
２０  電磁波送受信部
２１  発生部
２１Ａ  電磁波発生部
２１Ｂ  ホーンアンテナ
２２  コリメートレンズ
２３  ビームスプリッタ
２４  対物レンズ（出射部の一例）
２５  集光レンズ
２６  検出部
２６Ａ  電磁波検出部
２６Ｂ  ホーンアンテナ
２７  反射板（反射部の一例、導波部の一例）
２７１  反射板における発生部側を向く面（金属面の一例）
２７Ａ  反射板（反射部及び導波部の他の一例）
２７Ｂ  反射板（反射部及び導波部の他の一例）
２７Ｃ  反射板（反射部及び導波部の他の一例）
２７Ｄ  反射板（反射部及び導波部の他の一例）
２７Ｅ  反射板（反射部及び導波部の他の一例）
２８  導光路部（導波部の他の一例）
３０  制御部
３２  記憶部
４０  バイアス電圧生成部
５０  信号増幅部
６０  バイアス・ティ回路部
ＣＰ  制御プログラム
ＭＯ  対象物
Ｏ  光軸
ＲＡ  対物レンズにおける電磁波が入射する領域
Ｗ  電磁波

Claims

　電磁波を発生させる発生部と、
　前記発生部から離れて配置され、前記発生部が発生させた電磁波を対象物に向けて出射する出射部と、
　前記対象物で反射した電磁波を検出する検出部と、
　前記検出部に印加されるバイアス電圧を生成する生成部と、
　前記発生部と前記出射部との間に配置され、前記発生部が発生させる電磁波のうちの一部の電磁波を前記検出部に導く導波部と、
　前記検出部による前記一部の電磁波の検出結果に基づいて、前記バイアス電圧を制御する制御部と、
　を備える電磁波検出システム。
　前記導波部は、前記一部の電磁波が前記検出部に導かれるように、前記一部の電磁波を反射させる反射部を有する、
　請求項１に記載の電磁波検出システム。
　前記反射部は、前記発生部と前記出射部とが並ぶ方向から見て、前記出射部に入射する電磁波の光軸に対し対称形状とされている、
　請求項２に記載の電磁波検出システム。
　前記反射部は、前記発生部と前記出射部とが並ぶ方向から見て、前記出射部に入射する電磁波の光軸と重なって配置されている、
　請求項２又は３に記載の電磁波検出システム。
　前記反射部は、前記発生部と前記出射部とが並ぶ方向から見て、円形又は正多角形とされている、
　請求項２～４のいずれか１項に記載の電磁波検出システム。
　前記発生部と前記出射部とが並ぶ方向から見た、前記出射部における電磁波の入射面積に対する前記反射部の面積の比率は、５％以上５０％以下とされている、
　請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁波検出システム。
　前記反射部における前記発生部側に向く面は、金属面とされている、
　請求項２～６のいずれか１項に記載の電磁波検出システム。
　前記発生部は、共鳴トンネルダイオードとされている、
　請求項１～７のいずれか１項に記載の電磁波検出システム。