特許 7414428 発振器、照明装置、撮像装置および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】発振器、照明装置、撮像装置および装置

(51)【国際特許分類】

   H03B 7/08 20060101AFI20240109BHJP

   H01L 21/329 20060101ALI20240109BHJP

   H01L 29/88 20060101ALI20240109BHJP

   H01L 21/822 20060101ALI20240109BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

H03B7/08

H01L29/88 F

H01L27/04 V

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019153639

(22)【出願日】2019-08-26

(65)【公開番号】P2021034905

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】香取 篤史

(72)【発明者】

【氏名】海部 紀之

【審査官】及川 尚人

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３０８６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２０４４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４５５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６１２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４１－０１１９７０（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特表２０１４－５１７６２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｂ ７／０８

Ｈ０１Ｌ ２１／３２９

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負性抵抗素子を含む発振回路と、
前記発振回路に電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記発振回路の前記負性抵抗素子に直列に接続され、前記電圧バイアス回路と前記発振回路とを電気的に接続する経路に設けられた、前記経路の導通状態と非導通状態とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチと電気的に並列に接続された定電圧素子と、
を有し、
前記スイッチによって前記経路が導通状態にされるときに前記発振回路に流れる電流に対する、前記スイッチによって前記経路が非導通状態にされて前記定電圧素子を介して前記発振回路に流れる電流の変動が、前記発振回路が発振しているときのオペレーション電流の±２０％の範囲内である
ことを特徴とする発振器。

【請求項2】

前記発振回路に電流が流れ込む方向において、前記定電圧素子のアノード端子とカソード端子とがこの順に並んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の発振器。

【請求項3】

前記スイッチによって前記経路が導通状態にされると前記発振回路が発振を行い、前記スイッチによって前記経路が非導通状態にされると前記発振回路が発振を停止する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の発振器。

【請求項4】

前記スイッチによって前記経路が導通状態にされるときに前記発振回路に流れる電流と、前記スイッチによって前記経路が非導通状態にされるときに前記発振回路に流れる電流とがほぼ同じである、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項5】

前記スイッチによって前記経路が導通状態にされるときに前記発振回路に印加される電圧の電圧値は、前記負性抵抗素子の電圧－電流特性における負性抵抗領域の範囲内にあり、
前記スイッチによって前記経路が非導通状態にされるときに前記発振回路に印加される電圧の電圧値は、前記負性抵抗領域の範囲外にある、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項6】

前記負性抵抗素子は、負性抵抗領域の上限の電圧値の電圧が印加されたときに流れる電流の電流値が、前記負性抵抗領域の下限の電圧値の電圧が印加されたときに流れる電流の電流値よりも小さい、電圧－電流特性を有する、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項7】

前記発振回路が発振を行うときに前記発振回路に第１の電流が流れる際の前記負性抵抗素子に印加される電圧を第１の電圧とし、前記発振回路が発振を停止しているときに前記発振回路に第２の電流が流れる際の前記負性抵抗素子に印加される電圧を第２の電圧とし、前記発振回路が発振を停止しているときに前記定電圧素子に第３の電流が流れる際の前記定電圧素子に印加される電圧を第３の電圧とすると、
前記第１の電圧の電圧値は、前記負性抵抗素子の電圧－電流特性における負性抵抗領域の範囲内にあり、
前記第２の電圧の電圧値は、前記負性抵抗領域の範囲外にあり、
前記第１の電流と前記第２の電流と前記第３の電流の電流値は、互いにほぼ同じであり、
前記第１の電圧の電圧値と前記第２の電圧の電圧値との差は、前記第３の電圧の電圧値にほぼ等しい、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項8】

前記発振回路に並列に接続された容量をさらに有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項9】

前記容量に直列に接続された抵抗をさらに有し、
前記容量および前記抵抗が前記発振回路に並列に接続されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の発振器。

【請求項10】

前記スイッチは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴまたはＮ型ＭＯＳＦＥＴである、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項11】

１組の前記スイッチと前記定電圧素子に複数の前記発振回路が接続されている、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項12】

前記発振回路が実装されたパッケージ上または前記発振回路のチップ上に前記定電圧素子が設けられている、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項13】

前記発振回路が発振する電磁波の周波数は、３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下である、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項14】

前記負性抵抗素子は、電流注入型の共鳴トンネルダイオードである、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の発振器。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか一項に記載の発振器を有する、ことを特徴とする照明装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の照明装置と、
前記発振器が発振した電磁波が照射された被対象を撮像する撮像素子と、
を有する、ことを特徴とする撮像装置。

【請求項17】

負性抵抗素子を含む発振回路と、
前記発振回路に電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記発振回路の前記負性抵抗素子に直列に接続され、前記電圧バイアス回路と前記発振回路とを電気的に接続する経路に設けられた、前記経路の導通状態と非導通状態とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチと電気的に並列に接続された定電圧素子と、
を有する発振器と、
前記発振器が発振した電磁波が照射された被対象から反射された電磁波を取得する素子と、
を有し、
前記スイッチによって前記経路が導通状態にされるときに前記発振回路に流れる電流に対する、前記スイッチによって前記経路が非導通状態にされて前記定電圧素子を介して前記発振回路に流れる電流の変動が、前記発振回路が発振しているときのオペレーション電流の±２０％の範囲内である
ことを特徴とする装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発振器、照明装置、撮像装置および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数帯の電磁波であるテラヘルツ波を発生させる小型の発振器として、共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）などの負性抵抗素子を含む発振回路（共振器）を用いることがある。この発振回路において、負性抵抗素子が負性抵抗の特性を示す電圧を負性抵抗素子に印加してテラヘルツ発振を行うために、電圧バイアス回路を接続する構成が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７１７３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発振器を照明として用いる場合、電圧バイアス回路から、テラヘルツ波の発振周波数より低い周波数の交流電圧を印加する構成が採用されることがある。この構成によれば、照明を照射している時の画像情報と、照明を照射していない時の画像情報の差から、被写体の高画質な画像情報を得ることができる。

【0005】

しかし、負性抵抗素子を有する発振回路に印加する電圧を変化させると、発振回路に流れる電流が変化することがあり、これにより負性抵抗素子に印加されるバイアス電圧が変動する可能性がある。発振回路に流れる電流が変化すると、負性抵抗素子に印加されるバイアス電圧が所望の電圧からずれ、テラヘルツ発振を行うことができない。

【0006】

本件開示の技術は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、負性抵抗素子と発振回路を備える発振器において、発振を安定して行う技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本件開示の技術に係る発振器は、
負性抵抗素子を含む発振回路と、
前記発振回路に電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記発振回路の前記負性抵抗素子に直列に接続され、前記電圧バイアス回路と前記発振回路とを電気的に接続する経路に設けられた、前記経路の導通状態と非導通状態とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチと電気的に並列に接続された定電圧素子と
を有し、
前記スイッチによって前記経路が導通状態にされるときに前記発振回路に流れる電流に対する、前記スイッチによって前記経路が非導通状態にされて前記定電圧素子を介して前記発振回路に流れる電流の変動が、前記発振回路が発振しているときのオペレーション電流の±２０％の範囲内である
ことを特徴とする。
また、本件開示の技術に係る照明装置は、上記の発振器を有することを特徴とする。
また、本件開示の技術に係る撮像装置は、
上記の照明装置と、
前記発振器が発振した電磁波が照射された被対象を撮像する撮像素子と
を有する、ことを特徴とする。
また、本件開示の技術に係る装置は、
負性抵抗素子を含む発振回路と、
前記発振回路に電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記発振回路の前記負性抵抗素子に直列に接続され、前記電圧バイアス回路と前記発振回路とを電気的に接続する経路に設けられた、前記経路の導通状態と非導通状態とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチと電気的に並列に接続された定電圧素子と、
を有する発振器と、
前記発振器が発振した電磁波が照射された被対象から反射された電磁波を取得する素子
と、
を有し、
前記スイッチによって前記経路が導通状態にされるときに前記発振回路に流れる電流に対する、前記スイッチによって前記経路が非導通状態にされて前記定電圧素子を介して前記発振回路に流れる電流の変動が、前記発振回路が発振しているときのオペレーション電流の±２０％の範囲内である
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本件開示の技術によれば、負性抵抗素子と共振回路を備える発振器において、発振を安定して行う技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る発振器を説明する模式図

【図2】第１実施形態に係る素子の特性を説明する模式図

【図3】第１実施形態に係る発振器の動作を説明するための模式図

【図4】第１実施形態に係る発振器における電圧変化を説明する模式図

【図5】第２実施形態に係る発振器の模式図

【図6】第３実施形態に係る発振器を説明する模式図

【図7】第３実施形態に係る発振器を説明する別の模式図

【図8】第４実施形態に係る発振器を説明する模式図

【図9】第５実施形態に係る発振器を説明する模式図

【図10】第６実施形態に係る発振器を説明する模式図

【図11】第７実施形態に係る発振器を説明する模式図

【図12】従来の発振器を説明する模式図

【図13】第１実施形態に係る発振器を説明するための電圧－電流特性を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、図面を参照しつつ、本件開示の技術の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。特に図示あるいは記述をしない構成や工程には、当該技術分野の周知技術または公知技術を適用することが可能である。また、重複する説明は省略する場合がある。

【0011】

（第１実施形態）
本実施形態に係る発振器は、並列に配置されたスイッチと定電圧素子を有し、電圧バイアス回路に対して、テラヘルツ発振回路と直列に、当該スイッチと定電圧素子が配置されている。

【0012】

［発振器の回路構成］
図１は、本実施形態の発振器１の概略構成を示す。図１において、発振器１は、発振回路１００、電圧バイアス回路２００、スイッチ２０１、定電圧素子２０２、制御信号生成部２１０を有する。また、発振回路１００は、負性抵抗素子１０１、容量１０２、インダクタ１０３を有する。本実施形態の発振器１は、電圧バイアス回路２００から発振回路１００に電圧を印加する経路に並列に接続されたスイッチ２０１と定電圧素子２０２とを有する。

【0013】

発振回路１００は、負性抵抗素子１０１と、並列に接続された容量１０２およびインダクタ１０３との組によって構成される共振器（テラヘルツ発振回路）である。発振回路１００は、電圧バイアス回路２００により、負性抵抗素子１０１に所定の電圧が印加されることにより、３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の範囲において、所定の周波数の電磁波（テラヘルツ波；所定の電磁波）の発振を行う。ここで、所定の電磁波は、その周波数が主に発振回路１００の設計パラメータで決まる、発振回路１００の発振（共振）によって発生する電磁波である。なお、以下の説明では、テラヘルツ波を発生させる発振回路１００の発振を「テラヘルツ発振」と呼ぶ。

【0014】

負性抵抗素子１０１には、電圧制御型の負性抵抗を用いることができる。具体的には、電流注入型の共鳴トンネルダイオード（Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＲＴＤ）を用いることにより、所定の周波数（テラヘルツ周波数）での発振回路を構成することができる。この共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓからなる量子井戸により構成される。

【0015】

図２Ａは、負性抵抗素子１０１の両端子（アノード、カソード）間に印加される電圧と、負性抵抗素子１０１に流れる電流との電圧－電流特性を示す。図２Ａのグラフにおいて、横軸は負性抵抗素子１０１に印加される電圧Ｖｒであり、縦軸は負性抵抗素子１０１に流れる電流Ｉｒである。この電圧－電流特性では、電圧の増加に応じて電流が増加する領域ＰＲと、電圧の増加に応じて電流が減少する領域ＮＲとの２つの領域に分けることができる。この電圧増加に対して、電流が減少する領域ＮＲが、負性抵抗の特性を示す領域であり、以下の説明において、領域ＮＲを「負性抵抗領域」と呼び、領域ＰＲを「抵抗領域」と呼ぶ。

【0016】

負性抵抗領域ＮＲ内の電圧（オペレーション電圧Ｖｏｐ）を、負性抵抗素子１０１の両端子間に印加することで、負性抵抗素子１０１と容量１０２およびインダクタ１０３とによる発振によってテラヘルツ周波数ｆｔの電磁波（テラヘルツ波）が発生する。オペレーション電圧が変化すると、発振する条件（周波数、出力の大きさなど）が変化するため、オペレーション電圧は一定の電圧とすることが重要である。なお、オペレーション電圧Ｖｏｐは、発振の安定性を高めるために、負性抵抗領域ＮＲの電圧範囲の中心付近の値に設定されることが望ましい。ただし、オペレーション電圧Ｖｏｐは、これに限らず、負性抵抗領域ＮＲ内で安定した発振が可能であれば、それ以外の電圧が設定されてよい。また、図２Ａに示すように、負性抵抗素子１０１において、負性抵抗領域ＮＲの上限の電圧Ｖ１が印加されたときに流れる電流Ｉ１は、負性抵抗領域ＮＲの下限の電圧Ｖ２が印加されたときに流れる電流Ｉ２よりも小さい。

【0017】

また、オペレーション電圧Ｖｏｐを印加しているときに、負性抵抗素子１０１に流れる電流をＩｏｐとする。なお、オペレーション電圧の具体的な電圧値は、負性抵抗素子１０１が有するパラメータによって変化するが、一般的には、概ね０．５～１．５Ｖの範囲であることが多い。一方、負性抵抗素子１０１に流れる電流の具体的な電流値は、ＲＴＤが有するパラメータによって変化するが、一般的には、概ね２０～１５０ｍＡの範囲である。ただし、電圧Ｖｏｐおよび電流Ｉｏｐは、上記の電圧範囲以外および電流範囲以外でも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

【0018】

また、負性抵抗素子１０１の両端子間に印加する電圧を、抵抗領域ＰＲ内の電圧に設定することで、テラヘルツ発振を停止させることができる。図３Ａに、電圧の設定例を示す。負性抵抗素子１０１の両端子間に印加する電圧を、負性抵抗領域ＮＲ内の電圧と抵抗領域ＰＲ内の電圧（図３Ａでは、０Ｖ（＝Ｖｏｆｆ））との間で交互に変化させることで、テラヘルツ発振とその発振の停止を繰り返すことができる。このように、本実施形態では、スイッチ２０１によって経路が導通状態にされるときに発振回路に印加される電圧は負性抵抗領域ＮＲ内にある。また、スイッチ２０１によって経路が非導通状態にされるときに発振回路に印加される電圧は負性抵抗領域ＮＲ外の抵抗領域ＰＲ内にある。

【0019】

なお、テラヘルツ発振における発振と停止とを繰り返す場合に用いられる周波数は、テラヘルツ発振を継続して行う場合に用いられる周波数よりは十分低い周波数で、典型的には数Ｈｚ～数十ＭＨｚの範囲内の周波数である。これにより、テラヘルツ発振を停止しているときに、他の要素によって照射されるテラヘルツ波のオフセットノイズ成分を把握することができる。したがって、テラヘルツ波が照明として対象物に照射され、対象物から反射するテラヘルツ波を撮影するカメラにおいて、照明由来以外のノイズ成分を除去することができるため、Ｓ／Ｎ比の高いテラヘルツカメラを実現することができる。ただし、一般には、負性抵抗素子１０１の両端子間に印加する電圧を変化させると、流れる電流も変化する。このため、流れる電流を小さな電流から大きな電流へと変化させる際に、併せて電圧を変化させるときに、電圧Ｖｏｐに達するまでに時間がかかったり、電圧が安定するまでに時間がかかったりする可能性がある。

【0020】

図２Ａに示すように、負性抵抗素子１０１の電圧－電流特性において、オペレーション電圧Ｖｏｐを印加したときに流れる電流Ｉｏｐと、略同じ電流が流れる電圧Ｖｉｄが、オペレーション電圧とは別に存在する。本実施形態は、上記の課題を解決するために、この電圧Ｖｉｄを利用する。具体的には、発振回路１００が有する負性抵抗素子１０１に電圧Ｖｏｐと電圧Ｖｉｄを交互に印加するように、発振器１が構成されている。このように、発振時と非発振時に発振回路１００に流れる電流が一定の電流Ｉｏｐとする上で、スイッチ２０１と並列に接続された定電圧素子２０２が重要な役割を果たす。

【0021】

次に、本実施形態における発振器１の動作の詳細について説明する。本実施形態の発振器では、図１Ａに示すように、電圧バイアス回路２００から、スイッチ２０１を介して、負性抵抗素子１０１を有する発振回路１００に電圧が印加される。また、制御信号発生部２１０から、制御信号２１１がスイッチ２０１に出力され、周期的にスイッチ２０１の両端の導通と非導通（遮断）とが行われる。本実施形態では、スイッチ２０１と並列に、定電圧素子２０２が接続されている。

【0022】

図２Ｂは、定電圧素子２０２の電圧－電流特性を示す。図２Ｂのグラフにおいて、横軸は定電圧素子２０２のアノード－カソード方向に印加される電圧Ｖｄであり、縦軸は定電圧素子２０２のアノード－カソード方向に流れる電流Ｉｄである。定電圧素子２０２は、理想的には、電流が流れる（電流Ｉｄが０Ａを越える）際に、所定の電圧Ｖｄｅｌｔａを発生させる素子である。発生する電圧は、流れる電流Ｉｄの変動によっては変動しないことが望ましいが、電流Ｉｄが変化すると、若干変化する。この電圧の変化量（数ｍＶ～百ｍＶ程度）は、バイアス電圧Ｖｂやオペレーション電圧Ｖｏｐ（０．５Ｖ～１．５Ｖ）に対して十分小さいため、定電圧素子２０２は、本実施形態の発振器１において実用上問題なく使用することができる。

【0023】

定電圧素子２０２は、ダイオードを用いて実現することができる。定電圧素子２０２に用いられるダイオードは、発振回路１００に電流が流れ込む方向において、アノード端子、カソード端子がこの順に並ぶように配置されている。定電圧素子２０２において、電圧Ｖｄが小さい領域では、電流Ｉｄはほとんど流れず、電圧バイアス回路２００から流れる電流Ｉｏｐに対して、その電流値は０とみなすことができる（Ｉｄ≒０）。電圧Ｖｄが大きくなるにつれて、電流Ｉｄは指数関数的に増加する。そして、電流Ｉｄが大きく増加し始める電圧Ｖｄを、閾値電圧と呼ぶ。閾値電圧は、一般的には、０．７Ｖ～０．９Ｖである。本実施形態では、定電圧素子２０２の電圧Ｖｄと電流Ｉｄが、定電圧素子２０２と並列に接続されるスイッチ２０１の導通状態と非導通状態とに応じて変化することで、電圧バイアス回路２００から流れる電流が略一定になる。以下の説明において、定電圧素子２０２をダイオード２０２として説明するが、ダイオードに限らず、同様の特性が得られる部材が定電圧素子２０２に用いられてよい。

【0024】

図４Ａに、スイッチ２０１が導通状態にある発振器１を示す。この状態では、発振器１において電流が流れる経路は、スイッチ２０１と発振回路１００であり、発振回路１００に印加される電圧は、電圧バイアス回路２００から出力される電圧Ｖｂによって決まる。

【0025】

スイッチ２０１が導通している（ＯＮの状態）ときは、スイッチ２０１の両端子間の電圧Ｖｓｗは、ほぼ０とみなすことができる（Ｖｓｗ≒０）。そのため、スイッチ２０１と並列に配置されたダイオード２０２の両端子間に印加される電圧Ｖｄも、同じくほぼ０である（Ｖｄ≒０）。この電圧Ｖｄの典型的な値は、数ｍＶ～数百ｍＶである。そのため、発振回路１００に印加される電圧の電圧Ｖｒは、電圧バイアス回路２００から出力される電圧の電圧Ｖｂとほぼ同じである（＝Ｖｂ－Ｖｓｗ＝Ｖｂ－Ｖｄ≒Ｖｂ－０）。電圧Ｖｒは、発振回路１００がテラヘルツ発振を行うために必要な電圧Ｖｏｐが発振回路１００に
印加されるように設定されている（Ｖｒ≒Ｖｂ≒Ｖｏｐ）。厳密には、スイッチ２０１が導通した状態でも、スイッチ２０１には微小な電圧Ｖ０が発生する。したがって、電圧バイアス回路から出力される電圧Ｖｂは、この微小な電圧Ｖ０を考慮して、最適な電圧Ｖｏｐが発振回路１００に印加されるように決定することがより好ましい（Ｖｂ＝Ｖｏｐ＋Ｖ０＝Ｖｒ＋Ｖ０）。ここで、電圧Ｖ０の典型的な値は、数ｍＶ～数百ｍＶである。

【0026】

発振回路１００には、テラヘルツ発振に必要な印加電圧Ｖｏｐに対応する電流Ｉｏｐが流れる。図２Ａに示すように、電流Ｉｏｐは、発振回路１００の負性抵抗素子１０１の特性と、端子間電圧の電圧Ｖｒ（＝Ｖｏｐ）より決まる。

【0027】

ダイオード２０２においては、発振回路１００に印加される電圧Ｖｄが０Ｖ付近である場合は、流れる電流Ｉｄをほぼ０とみなすことができる（Ｉｄ≒０）。そのため、スイッチ２０１が導通状態である場合は、ダイオード２０２には電流Ｉｄが流れないといえる。厳密には、ダイオード２０２には、微小な電流Ｉ０が流れるが、この電流は発振回路１００に印加される電圧Ｖｒと、発振回路１００に流れ込む電流Ｉｏｐには影響しない。ここで、電流Ｉｄの典型的な値は、数ｎＡ～数十ｍＡである。したがって、電圧バイアス回路２００から流れる電流は、発振回路１００に流れる電流Ｉｏｐとみなせる。

【0028】

図４Ｂは、スイッチ２０１が非導通状態にあるときの発振器１を模式的に示す。この状態では、電流が流れる経路は、ダイオード２０２から発振回路１００に至る経路である。また、発振回路１００に印加される電圧は、発振回路１００の負性抵抗素子１０１の特性とダイオード２０２の特性との関係で決まる。

【0029】

スイッチ２０１が非導通状態にされている場合は、スイッチ２０１には電流がほとんど流れないとみなすことができる（Ｉｓｗ≒０）。そして、電圧バイアス回路２００からの電流は、スイッチ２０１と並列に接続されているダイオード２０２に流れる。ダイオード２０２は、図２Ｂで示す電圧－電流特性を有する。このため、ダイオオード２０２に電流Ｉｏｐが流れる結果、ダイオード２０２の端子間に対応する電圧Ｖｄｅｌｔａ（＝Ｖｄ）が発生する。なお、スイッチ２０１にも同様に電圧Ｖｄｅｌｔａ（＝Ｖｓｗ）が印加されるが、スイッチ２０１の非導通状態は維持されたままである。

【0030】

一方、発振回路１００に印加される電圧Ｖｒは、電源バイアス回路２００の出力電圧Ｖｂから、ダイオード２０２での電圧降下分Ｖｄｅｌｔａを差し引いた電圧Ｖｒ（＝Ｖｂ－Ｖｄｅｌｔａ）となる。図２Ａに示すように、発振回路１００への印加電圧Ｖｒは、負性抵抗領域の範囲外の電圧Ｖｉｄとなるように設定されている（Ｖｉｄ＝Ｖｂ－Ｖｄｅｌｔａ）。そのため、発振回路１００におけるテラヘルツ発振が停止される。また、この電圧Ｖｉｄは、発振回路に流れる電流がＩｏｐとなる電圧である。本実施形態では、スイッチ２０１が非導通状態であるときに発振回路１００に印加される電圧Ｖｒが、電圧Ｖｉｄとほぼ同じ値になる（Ｖｒ≒Ｖｉｄ）ように、ダイオード２０２のパラメータが設定されている。

【0031】

このため、スイッチ２０１が非導通状態であるときにダイオード２０２に流れる電流はＩｏｐであり、ダイオード２０２に直列に接続された発振回路１００に流れる電流もＩｏｐとなる。このため、スイッチ２０１が非導通状態であるときに、電圧バイアス回路２００から出力される電流もＩｏｐである。このように、スイッチ２０１が非導通状態であるときと導通状態であるときの電圧バイアス回路２００から出力される電流を同じＩｏｐにすることができる。なお、上記の説明において、電圧Ｖｂが、発振回路１００が発振を行うときに負性抵抗素子に印加される第１の電圧の一例である。また、電圧Ｖｉｄが、発振回路１００が発振を停止しているときに負性抵抗素子に印加される第２の電圧の一例である。また、発振回路１００が発振を行うときに発振回路１００に流れる電流Ｉｏｐが、第
１の電流の一例であり、発振回路１００が発振を停止しているときに発振回路１００に流れる電流Ｉｏｐが、第２の電流の一例である。また、発振回路１００が発振を停止しているときにダイオード２０２に流れる電流Ｉｏｐが、第３の電流の一例であり、このときダイオード２０２に印加される電圧Ｖｄｅｌｔａが、第３の電圧の一例である。

【0032】

以上説明したように、本実施形態によれば、スイッチ２０１によって電圧バイアス回路と発振回路とを接続する経路が導通状態と非導通状態にされたときとで、電圧バイアス回路２００から流れる電流を、ほぼ同じにすることができる。このため、スイッチ２０１が導通と非導通とを繰り返した場合でも、電圧バイアス回路２００から電圧Ｖｂを安定して出力することができる。これにより、本実施形態では、発振回路１００に印加する電圧を安定させることができるので、テラヘルツ発振と発振の停止を安定して行うことができる。したがって、本実施形態の発振器１は、安定して動作するテラヘルツ照明として用いることができる。また、電圧バイアス回路からの電流を大きく変化させず、テラヘルツ発振に必要なオペレーション（動作）電圧の変動を抑えることができる。そして、発振回路において、安定したオペレーションポイントでのテラヘルツ発振を行うことができる。

【0033】

なお、上記の説明では、電圧バイアス回路２００から流れる電流が、オペレーション電流Ｉｏｐとほぼ同じとなる。本実施形態では、スイッチ２０１の導通状態と非導通状態との間での電圧バイアス回路２００からスイッチ２０１に流れる電流の変動は、オペレーション電流Ｉｏｐの±２０％の範囲内に抑えることが望ましい。これにより、電圧バイアス回路からの出力電圧Ｖｂの変動を小さくすることができる。電圧バイアス回路２００から流れる電流の変動範囲は、上記の範囲を目安として用いることが望ましいが、実際の電圧や電流、発振回路に用いられる各種パラメータによって変わり、実使用上問題なければ、上記の範囲より広い範囲が採用されてよい。

【0034】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の発振器について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態の発振器は、テラヘルツ発振をより安定して行うことを目的とする。図５Ａに本実施形態に係る発振器２の概略構成を示す。また、図５Ｂに、本実施形態に係る別の発振器２０の概略構成を示す。発振器２は、容量シャント素子３０２を有する。また、発振器２０は、抵抗容量シャント素子３１０を有する。抵抗容量シャント素子３１０は、容量３１１、抵抗３１２を有する。

【0035】

発振器２、２０においては、負性抵抗素子１０１、容量１０２、インダクタ１０３を有する発振回路１００によって、周波数ｆｔのテラヘルツ波の発振が行われる。発振回路１００には、スイッチ２０１およびダイオード２０２が接続されている。このため、スイッチ２０１およびダイオード２０２が有する寄生素子（抵抗、容量、インダクタンス）によって、発振回路１００の負性抵抗素子１０１と、スイッチ２０１またはダイオード２０２との間に、別の発振回路が設けられる場合がある。この場合、上記のテラヘルツ波の周波数ｆｔ以外の周波数で、発振が発生する。ここでは、このような発振を寄生発振と称する。寄生発振が生じると、発振器２、２０において所望のテラヘルツ発振が行えなくなる可能性がある。また、寄生発振は、発振回路１００とスイッチ２０１やダイオード２０２の寄生素子との間だけでなく、発振回路１００と電圧バイアス回路２００や配線部などが有する寄生素子との間でも生じる場合がある。

【0036】

本実施形態では、寄生発振を抑制するために、発振回路１００と並列にシャント素子が接続されている。図５Ａの発振器２では、容量型のシャント素子である容量シャント素子３０２が設けられている。容量シャント素子３０２のインピーダンスは、寄生発振を抑制する対象となる周波数領域において、発振回路１００が有する負性抵抗素子１０１のイン
ピーダンスと同等かそれ以下である。これにより、発振回路１００が外部の寄生素子と結合して所定のテラヘルツ周波数ｆｔ以外で寄生発振することが抑制される。

【0037】

また、図５Ｂに示す発振器２０には、容量シャント素子３０２の代わりに、抵抗容量型のシャント素子である抵抗容量シャント素子３１０が設けられている。抵抗容量シャント素子３１０は、抵抗素子３１１と容量素子３１２とが直列に接続されているシャント素子である。抵抗容量シャント素子３１０は、容量シャント素子に比べて、構成要素の数は増えるが、より広い周波数範囲において寄生発振を抑制することができる。具体的には、抵抗素子３１１と容量素子３１２とが直列に接続されていることで、ＤＣ周波数領域では定常電流が流れない。また、抵抗素子３１１と容量素子３１２の時定数で決まる周波数よりも十分高い周波数領域では、容量素子３１２が短絡された状態となり、抵抗素子３１１において損失を発生させることができる。したがって、抵抗容量シャント素子３１０によって、発振回路１００が外部の寄生素子と結合することを回避することができる。また、容量素子３１２があることにより、外部から発振回路１００と抵抗容量シャント素子３１０を合わせて見た場合、図２Ａに示す電圧－電流特性と同じ特性を得ることができる。

【0038】

以上のように、本実施形態では、シャント素子として、容量シャント素子３０２または抵抗容量シャント素子３１０が用いられる。また、本実施形態では、シャント素子として抵抗シャント素子３０１を用いても、図２Ａに示す電圧－電流特性と同等の特性を得ることはできない。図１３は、発振回路１００と各種シャント素子とを１素子とみなした場合の電圧－電流特性を例示するグラフである。図１３では、本実施形態における発振回路１００と容量シャント素子３０２または抵抗容量シャント素子３１０を１素子とみなした場合の電圧－電流特性を実線で示す。また、図１２に示す発振回路１００と抵抗シャント素子３０１を１素子と見た時の電圧－電流特性を点線で示す。

【0039】

本実施形態では、負性抵抗領域ＮＲにおいて電圧Ｖｏｐを印加したときに流れる電流Ｉｏｐと同じ電流が流れる電圧が抵抗領域ＰＲに存在するような電圧－電流特性が必要となる。しかしながら、図１３のグラフの電圧Ｖｉｄ１と電流Ｉｉｄ１との関係に例示されるように、抵抗シャント素子３０１を用いる場合、負性抵抗領域ＮＲ内の電圧Ｖｏｐ１を印加したときに流れる電流Ｉｏｐ１と同じ電流が流れる電圧は抵抗領域ＰＲには存在しない。したがって、抵抗シャント素子３０１を用いる場合は、負性抵抗領域ＮＲにおいて電圧Ｖｏｐを印加したときに流れる電流Ｉｏｐと同じ電流が流れる電圧が抵抗領域ＰＲに存在するような電圧－電流特性を得ることができないといえる。また、抵抗シャント素子３０１を用いる場合の電圧－電流特性では、負性抵抗領域ＮＲと抵抗領域ＰＲとが切り替わる境界付近の特性を用いても、安定してテラヘルツ発振をすることが難しい。一方、容量シャント素子３０２を用いる場合は、負性抵抗領域ＮＲにおいて電圧Ｖｏｐ２を印加したときに流れる電流Ｉｏｐ２と同じ電流Ｉｉｄ２が流れる電圧Ｖｉｄ２が抵抗領域ＰＲに存在する電圧－電流特性が得られる。抵抗容量シャント素子３１０を用いる場合も同様の電圧－電流特性が得られる。

【0040】

したがって、本実施形態の発振器２、２０の発振回路１００は、容量シャント素子３０２または抵抗容量シャント素子３１０によって、寄生発振を抑制して、安定したバイアスポイントでの発振動作を行うことができる。

【0041】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の発振器について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態または第２実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図６Ａに本実施形態に係る発振器３の概略構成を示す。また、図６Ｂに、本実施形態に係る別の発振器３０の概略構成を示す。図６Ａの発振器３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ（以下、ＰＭＯＳと称する）１３１を有する。また、図６Ｂの発振器３０は、Ｎ型ＭＯＳＦ
ＥＴ（以下、ＮＭＯＳと称する）１３２を有する。

【0042】

図７Ａは、ＰＭＯＳ１３１の電圧－電流特性の一例を示す。図７Ａにおいて、各曲線は、ゲートに印加される電圧Ｖｇｓの違いを表している。図７Ｃは、発振回路１００が有する負性抵抗素子１０１の電圧－電流特性の一例を示す。図７Ｄは、ダイオード２０２の電圧－電流特性の一例を示す。

【0043】

ＰＭＯＳ１３１は、ゲートに印加される電圧Ｖｇｓ、より正確には、ソース電圧との電位差によって、導通状態と非導通状態とを変えることができる。ＰＭＯＳ１３１に電圧Ｖｇｓ（＝－Ｖｏｎ＜－Ｖｔｈ（Ｖｔｈ：ＭＯＳの閾値電圧））を印加すると、ＰＭＯＳ１３１は導通状態となる。ＰＭＯＳ１３１に電圧Ｖｇｓ（＝0＞－Ｖｔｈ）を印加すると、
ＰＭＯＳ１３１は非導通状態となる。ＰＭＯＳ１３１が導通状態にある場合でも、ＰＭＯＳ１３１は厳密には抵抗を有しており、これをオン抵抗Ｒｏｎと呼ぶ。オン抵抗Ｒｏｎを有するＰＭＯＳ１３１に電流Ｉｏｐが流れることにより、ＰＭＯＳ１３１で電圧降下（電圧降下量Ｖｓｗ＝Ｒｏｎ×Ｉｏｐ）が発生する。そのため、オン抵抗Ｒｏｎが大きいと、発振回路１００に印加される電圧Ｖｒの、電圧バイアス回路の出力電圧Ｖｂからのずれが大きくなる。そのため、オン抵抗Ｒｏｎはできるだけ小さい状態で用いることが望ましい。ここで、発振回路１００が有する負性抵抗素子１０１について、電圧－電流特性のグラフにおけるオペレーション電圧Ｖｏｐでの接線の傾き（Ｖａ／Ｉａ；図７Ｃ参照）を、抵抗Ｒｎｒとする。オン抵抗Ｒｏｎの望ましい値として、具体的には、発振回路１００が有する負性抵抗素子１０１の抵抗Ｒｎｒの１０分の１以下、より好ましくは１００分の１以下とすることが好ましい（Ｒｏｎ＜Ｒｎｒ）。オン抵抗Ｒｏｎを小さくするには、使用上問題ない範囲で電圧Ｖｏｎを大きくすることが望ましい。また、スイッチング時間などの仕様を踏まえて、オン抵抗Ｒｏｎが小さいＰＭＯＳ１３１を選択することが望ましい。

【0044】

さらに、ＰＭＯＳ１３１での電圧降下量Ｖｓｗが大きくなると、ダイオード２０２の端子間電圧Ｖｄも大きくなるため、ダイオード２０２を流れる電流Ｉｄが大きくなる。そのため、電圧降下量Ｖｓｗが大きくなりすぎると、ダイオード２０２が導通し始め、ダイオード２０２での電圧降下が支配的になる。この結果、スイッチ２０１を非導通状態にしても、発振回路１００の両端の電圧Ｖｒが十分下がらず、テラヘルツ発振を完全に停止できなくなる。これを避けるために、電圧降下量Ｖｓｗは、ダイオード２０２が有する閾値電圧Ｖｔｈより十分小さい範囲に収める必要がある。具体的には、電圧降下量Ｖｓｗは０．５Ｖ以下であることが望ましい。

【0045】

別のパラメータで言い換えると、次のようになる。電圧－電流特性のグラフにおいてダイオード２０２に電圧Ｖｓｗが印加されたときの接線の傾き（Ｖｓｗ／Ｉｂ；図７Ｄ参照）を、抵抗Ｒｄｏｆｆとする。なお、電流Ｉｂはダイオード２０２に流れる電流である。ダイオード２０２の端子間電圧Ｒｏｎ×Ｉｏｐに対する抵抗Ｒｄｏｆｆが、ＰＭＯＳ１３１のオン抵抗Ｒｏｎよりも十分小さい必要がある。望ましくは、ダイオード２０２の端子間電圧Ｒｏｎ×Ｉｏｐに対する抵抗は、ＰＭＯＳ１３１のオン抵抗Ｒｏｎの１０分の１以下、より好ましくは１００分の１以下とすることが好ましい（Ｒｄｏｆｆ＜Ｒｏｎ）。

【0046】

以上より、本実施形態に係る発振器３では、スイッチ２０１をＰＭＯＳ１３１で構成することで、簡素な構成で発振回路１００に印加する電圧を安定させることができる。

【0047】

本実施形態に係る発振器３における別の発振器３０の構成について、図６Ｂと図７Ｂを用いて説明する。図６Ｂに示す発振器３０では、スイッチ２０１にＮＭＯＳ１３２が用いられる。図７Ｂは、ＮＭＯＳ１３２の電圧－電流特性の一例を示す。

【0048】

ＮＭＯＳ１３２は、ＰＭＯＳ１３１と同様に、ゲートに印加される電圧Ｖｇｓ、より正
確には、ソース電圧との電位差によって、導通状態と非導通状態とを変えることができる。ＮＭＯＳ１３２に電圧Ｖｇｓ（＝Ｖｏｎ＞Ｖｔｈ）を印加すると、ＮＭＯＳ１３２は導通状態となる。ＮＭＯＳ１３２は、ＰＭＯＳ１３１を用いた場合に比べて、導通と非導通のスイッチング特性の切り替え時間が短いため、より高速に電圧を変化させることができる。したがって、このような構成を有する発振器３０によれば、発振回路１００に印加する電圧をさらに安定させることができる。

【0049】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の発振器について説明する。なお、以下の説明において、第１～第３実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図８Ａに、第４実施形態に係る発振器４の概略構成を示す。図８Ａに示すように、発振器４は、第１の発振回路１４１、第２の発振回路１４２、第３の発振回路１４３を有する。

【0050】

本実施形態では、１組のスイッチ２０１とダイオード２０２が、第１の発振回路１４１と第２の発振回路１４２と第３の発振回路１４３とが並列に接続されている発振回路に直列に接続されている。また、本実施形態では、３つの発振回路１４１、１４２、１４３に流れる電流の合計が第１実施形態の発振回路１０１に流れる電流の３倍（３×Ｉｏｐ）となる。これにより、スイッチ２０１またはダイオード２０２に流れる電流も、第１実施形態においてスイッチ２０１またはダイオード２０２に流れる電流の３倍（３×Ｉｏｐ）となる。そのため、図８Ｂに示すように、本実施形態のダイオード２０２は、電圧Ｖｄとして電圧Ｖｄｅｌｔａが印加されたときに、流れる電流Ｉｄが３×Ｉｏｐとなる電圧－電流特性を有する。図８Ｂには、第１～第３実施形態で用いるダイオードの電圧－電流特性を点線にて例示する。図８Ｂから分かるように、発振回路の負性抵抗素子１０１のパラメータが同じであれば、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の発振回路を接続すると、同じ電圧Ｖｄ（＝Ｖｄｅｌｔａ）で流れる電流ＩｄがＮ倍（Ｎ×Ｉｏｐ）となるダイオードを選択するとよい。

【0051】

本実施形態に係る発振器４は、複数の発振回路を接続しても、流れる電流をほとんど変化させることがないため、安定して複数の発振回路１００の発振を行ってテラヘルツ出力を大きくすることができる。

【0052】

なお、本実施形態では、１つのスイッチに３つの発振回路を接続する構成を例示したが、発振器４の構成はこれに限られない。すなわち、発振器４において、上記のパラメータの要件を満たす構成であれば、上記の実施形態の構成を組み合わせて２以上の任意の数の発振回路が用いられてよい。

【0053】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態の発振器について説明する。なお、以下の説明において、第１～第４実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図９Ａに、第５実施形態に係る発振器５の概略構成を示す。図９Ａに示すように、発振器５は、スイッチ４０１、ダイオード４０２、プリント回路基板（ＰＣＢ）５００、パッケージ（ＰＫＧ）５０１、チップ６００、電圧バイアス回路７００を有する。また、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、チップ６００には、発振回路６０１、アンテナ６０２、チップ上の配線６０３、ワイヤーボンディング用の電極６１０、第１のワイヤー６１１、第２のワイヤー６１２が設けられている。なお、図９Ｃは、図９ＢのＡ１－Ａ２線による断面を示す図である。

【0054】

チップ６００は、ＲＴＤを含む発振回路６０１（１００）を有し、パッケージ５０１内に実装されている。図９Ｂに示すように、チップ６００の配線は、パッケージ５０１が有する配線と、ワイヤーボンディングで電気的に接続されている。また、図９Ａに示すよう
に、プリント回路基板５００上には、パッケージ５０１と電圧バイアス回路７００（２００）、パッケージ形態にされた表面実装型（ＳＭＤ）のスイッチ４０１とダイオード４０２が実装されている。電圧バイアス回路７００は、並列に接続されているスイッチ４０１およびダイオード４０２を介して、チップ６００内の発振回路６０１に接続されている。なお、電圧バイアス回路７００と発振回路６０１とは、プリント回路基板５００とパッケージ５０１が有する配線により接続されているが、図示を省略している。電圧バイアス回路７００からは、並列に接続されているスイッチ４０１およびダイオード４０２に接続された配線に対して、直流電圧Ｖｂが印加される。なお、チップ６００のサイズは、典型的には、およそ１ｍｍ角～数ｍｍ角であるが、さらに大きなサイズ（１０ｍｍ角）が採用されてもよい。

【0055】

図９Ｃに示すように、チップ６００上には、絶縁膜６１３が配置されている。発振回路６０１は、チップ６００上において絶縁膜６１３の深さ方向に配置されており、発振回路６０１の一方の端子はチップ６００（チップ６００の基板電位）に接続されている。また、発振回路６０１の他方の端子は、発振器６００上に配置されたアンテナ６０２に接続されており、アンテナ６０２は、チップ６００上の配線６０３により、ワイヤーボンディング用の電極６１０に接続されている。チップ６００は、絶縁膜６２０を貫通する配線６１３によって、別のワイヤーボンディング用の電極６１０に接続されている。ここで、アンテナ６０２のサイズは、テラヘルツ波の発振周波数を基に決定されてよく、例えば１００μｍ角～数百μｍ角である。ただし、発振周波数によっては、より大きなサイズ（数ｍｍ角）のアンテナが用いられてよい。また、発振器５のアンテナ６０２の形状は、正方形形状に限らず、テラヘルツ発振を行うことができれば、任意の形状が採用されてよい。

【0056】

本実施形態では、スイッチ４０１（２０１）やダイオード４０２（２０２）が、表面実装型の部品として構成されているため、必要な特性の素子を任意に選択して用いることができる。また、発振回路６０１の負性抵抗素子１０１の特性を規定するパラメータのばらつきに応じて、最適な特性を有するスイッチ４０１（２０１）やダイオード４０２（２０２）を用いることができる。そのため、最適な素子４０１、４０２を容易に決めることができるため、発振回路６０１に印加する電圧をより安定させることができる。

【0057】

また、表面実装型の部品を用いることで、実装面積を抑えて集積度を高めることができるという効果も得られる。なお、本実施形態では、パッケージ上にチップを配置する構成について説明したが、発振器５に採用できる構成はこれに限られない。プリント回路基板５００上にチップ６００を直接配置する構成も採用することができる。この場合、パッケージ５０１を省くことができるため、より少ない構成要素で発振器５を構成することができる。

【0058】

（第６実施形態）
次に、第６実施形態の発振器について説明する。なお、以下の説明において、第１～第５実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図１０Ａに、第６実施形態に係る発振器６の概略構成を示す。図１０Ａに示すように、発振器６は、スイッチ４０１、ダイオード４０２、プリント回路基板５００、パッケージ５０１、ピン５０２、ピンソケット５０３、チップ６００、電圧バイアス回路７００を有する。

【0059】

また、図１０Ｂに示すように、本実施形態では、パッケージ５０１上にダイオード４０２が設けられ、パッケージ５０１がプリント回路基板５００から挿抜可能となっている。また、パッケージ５０１がピン５０２を有し、プリント回路基板５００はピン５０２に対応したピンソケット５０３を有する。これにより、チップ６００を有するパッケージ５０１は、プリント回路基板５００から挿抜することができる。また、発振器６を異なる特性を有する別の発振器と交換したり、発振器６が故障して新しい発振器と交換したりする場
合でも、発振器の交換をパッケージ５０１ごとに行うことができる。

【0060】

また、ダイオード４０２は、チップ６００と同じパッケージ５０１上に実装されている。これにより、発振回路１００の特性がチップごとにばらつく場合は、ダイオード４０２の特性を変更することで電流の変動がより小さい構成を実現できる。本実施形態では、発振回路１００を備えるチップ６００が実装されたパッケージ５０１上にダイオード４０２が設けられているため、パッケージ５０１を交換する際にダイオード４０２もまとめて交換することができる。これにより、特性の異なる発振回路１００を有するパッケージ５０１に交換される場合でも、ダイオード４０２も発振回路１００の特性に合ったダイオードに交換されるため、発振回路１００に印加する電圧を安定させることができる。

【0061】

一方、スイッチ４０１は、パッケージ５０１とは別にプリント回路基板５００上に実装されている。発振回路１００の特性がチップごとにばらつく場合でも、スイッチ４０１はダイオード４０２ほど特性に大きな影響を与えないため、特性を改善する上でスイッチ４０１を交換するメリットは低いといえる。このような理由から、スイッチ４０１はパッケージ５０１上には実装されていない。これにより、パッケージ５０１に実装する部品の面積を最小限にすることができ、パッケージの小型化や構成点数の削減を実現することができる。また、発振器６によれば、パッケージを小型にでき、かつ交換が容易であることで、発振回路１００に印加する電圧を安定させることができる。

【0062】

なお、本実施形態では、パッケージ５０１上にダイオード４０２のみを配置する構成を例示したが、発振器６の構成はこれに限られない。例えば、パッケージ５０１上にスイッチ４０１とダイオード４０２を配置する構成も発振器６に採用することができる。この場合、プリント回路基板５００の実装面積をより小さくすることができる。また、スイッチ４０１とダイオード４０２として表面実装型の部品を用いる構成を例示したが、スイッチ４０１やダイオード４０２が形成されたチップを用いてもよい。この場合、スイッチ４０１やダイオード４０２の実装面積をさらに小さくすることができる。また、発振回路１００が形成されたチップ６００上に、スイッチ４０１やダイオード４０２を集積させる構成が採用されてもよい。この場合、スイッチ４０１やダイオード４０２の実装面積をさらに小さくすることができる。

【0063】

（第７実施形態）
次に、第７実施形態の発振器を有する撮像装置について説明する。なお、なお、以下の説明において、第１～第６実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図１１に、第７実施形態の撮像装置７０を模式的に示す。図１１に示すように、撮像装置７０は、照明装置７０１、撮像素子７０２、タイミング生成部７０３を有する。照明装置７０１は、第１実施形態に係る発振器１を有する。照明装置７０１は、被対象７００に対してテラヘルツ波７１１（所定の電磁波）を照射する。撮像素子７０２は、被対象７００において反射したテラヘルツ波７１２を取得（撮像）する。撮像素子７０２は、被対象７００の形状や物性値に対応して変化する被対象７００の画像情報を取得することができる。

【0064】

タイミング生成部７０３は、タイミング信号７１０を、照明装置７０１と撮像素子７０２に入力する。照明装置７０１は、入力されるタイミング信号７１０に基づいて、発振器１内のスイッチ２０１の導通状態と非導通状態の切り替えのタイミングを調整する。照明装置７０１が、調整されたタイミングでテラヘルツ発振の発振と停止を周期的に繰り返すことで、被対象７００にテラヘルツ波が照射される期間と、照射されない期間が生じる。一方、撮像素子７０２は、入力されたタイミング信号７１０に基づいて、照明装置７０１がテラヘルツ波を照射した期間と、照射していない期間における被対象７００の撮像をそれぞれ行う。そして、撮像素子７０２は、これら２つの期間において撮像した情報の差を
判定する。この差によって、撮像素子７０２は、被対象７００に意図せず照射される電磁波の成分（ノイズ成分）を除去することができる。この結果、被対象７００の画像情報のＳＮ比（Ｓｉｎｇａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を向上させることができる。

【0065】

したがって、本実施形態に係る撮像装置は、テラヘルツ波の発振と停止の周期的な繰り返しを安定して行うことができるため、ＳＮ比の高い画像情報を取得できるテラヘルツ撮像装置として用いることができる。

【符号の説明】

【0066】

１・・・発振器、１００・・・発振回路、１０１・・・負性抵抗素子、２００・・・電圧バイアス回路、２０１・・・スイッチ、２０２・・・ダイオード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】