電波送受信モジュールおよび、この電波送受信モジュールを用いたイメージングセンサ
【課題】 帯域が広く、奥行き方向の小型化が可能で、単純で堅牢な構造をもち、周囲温度に依存しない、電波送受信モジュールを用いたミリ波イメージングセンサが求められている。
【解決手段】 内周に導体が存在し受信波の入射方向側が開口している導波管と、受信波を受信する心線と、心線により受信された受信波を受信信号として出力する受信素子と、受信素子により出力された受信信号を外部回路に伝達する配線とが誘電体基板に水平に備えられた電波受信モジュールを複数アレイ状に配置した電波受信モジュールアレイと、アレイの各開口側に位置するレンズと、アレイから出力された各受信信号を処理する外部回路とを備えることを特徴とする。
【解決手段】 内周に導体が存在し受信波の入射方向側が開口している導波管と、受信波を受信する心線と、心線により受信された受信波を受信信号として出力する受信素子と、受信素子により出力された受信信号を外部回路に伝達する配線とが誘電体基板に水平に備えられた電波受信モジュールを複数アレイ状に配置した電波受信モジュールアレイと、アレイの各開口側に位置するレンズと、アレイから出力された各受信信号を処理する外部回路とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波通信に用いる電波送受信モジュール、および、この電波送受信モジュールを用いて物体の形状を認識するイメージングセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波等の高周波を用いた通信システムやセンシングシステムのニーズが高まってきた。特にミリ波センシングシステムでは全天候で物標の形状を検知することができるミリ波イメージングセンサのニーズが高まってきた。ミリ波イメージングセンサには物標にミリ波を送信し、その反射波を用いて物標形状を検知するアクティブ型と、物標や周囲環境が放射するミリ波用いて物標形状を検知するパッシブ型とがある。パッシブミリ波イメージングはアクティブ型に対して微弱な電波を検出する必要があるものの、その撮像解像度はアクティブ型に対して高いことが知られている。
【０００３】
以下、パッシブミリ波イメージングの原理について概要を説明する。
【０００４】
プランクの放射法則によれば、任意の物体からその温度と、表面の材質や表面方位と放射方位が為す角度に依存する放射率とで決まる電磁波が放射されている。この放射電磁波のピーク電力は赤外光の領域にあるが、ミリ波帯、マイクロ波帯といった電波帯域にも微弱な放射がある。ミリ波帯での放射電力Ｐ［Ｗ］は、Ｐ＝ｋΔｆ（εＴ）［Ｗ］（以下、式１とする）として表すことができる（Ｒａｙｌｅｉｇｈ−Ｊｅａｎの近似式）。ここでｋ［Ｊ／Ｋ］はボルツマン定数、Δｆ［Ｈｚ］は観測帯域幅、Ｔ［Ｋ］はターゲットの物理温度、εは放射率である。
【０００５】
近年、このミリ波帯での放射電力を受信することにより、物体の形状を認識するパッシブミリ波イメージングセンサのニーズが高まりつつある。図２０に示すように、ミリ波は可視光に対して霧中での透過率が高いことが知られている。例えば、このミリ波の透過性に関して、株式会社リアライズ社発行の「ミリ波技術の基礎と応用」（平成１０年７月３１日発行、初版、「ミリ波技術の基礎と応用」編集委員会）のｐ２０７に記載がなされている。このためにパッシブミリ波イメージングセンサは天候に左右されないイメージングセンサとして期待が高まっている。
【０００６】
現在、ミリ波イメージングセンサの検知モジュールとしては特許第３２６３２８２号公報、特開平６−３３１７２５号公報に開示されている平面パッチアンテナと検知回路を用いる方法が知られている。また、この他にも、特開平１０−３３２８２４号公報、特開平１１−１６３６２６号公報、特開平１１−３３０８４６号公報、に開示されているテーパードスロットアンテナと検知回路を用いる方法が知られている。テーパードスロットアンテナとは、中心部をテーパー状に切り抜かれた薄い金属板を平面ガラス上に貼ったものであり、これをアレイ状に配置することでイメージングセンサとして用いる。
【０００７】
さらに、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９０のｐｐ１４７３−１４８２に開示されている導波管ホーンと平面アンテナとを組み合わせた構造が知られている。この構造は、ホーンアンテナの内部にミリ波の伝搬方向に対して垂直にシリコン酸化膜のメーンブレーン（薄膜）を設け、このメーンブレーンがアンテナに対し浮いている箇所に平面アンテナを配置するため、奥行き方向の小型化が可能である。
【特許文献１】特許第３２６３２８２号公報
【特許文献２】特開平６−３３１７２５号公報
【特許文献３】特開平１０−３３２８２４号公報
【特許文献４】特開平１１−１６３６２６号公報
【特許文献５】特開平１１−３３０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
平面パッチアンテナは指向性がブロードであるためレンズと複合して用いる場合は不要な範囲に指向性があり、帯域が狭く、受信電力強度が帯域に依存する（式１）ため、ミリ波イメージングには不向きであるという問題がある。
【０００９】
また、テーパードスロットアンテナはアンテナの指向性がエンドファイアー型で、基板と水平な方向に指向性を出すことを特徴とする構造であるがゆえにモジュールの形状が奥行き方向に小さくできない構造上の問題がある。
【００１０】
さらに、メーンブレーンをホーン内に浮かせる構造は、構造が複雑であり強度も弱いため、素子間の性能がばらつき、イメージングのように素子全体が均一な性能を求められる場合には実現が難しい。また、平面アンテナにボロメータを用いるため、周囲の温度変化に弱い。
【００１１】
本発明はこの点に鑑み、帯域が広く、奥行き方向の小型化が可能で、単純で堅牢な構造をもち、周囲温度に依存しない、電波送受信モジュールを用いたミリ波イメージングセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、内周に導体が存在し、送信波または、および受信波（１６）の出射または、および入射方向側が開口している導波管（１１、４０）と、前記入射方向に対し垂直に、前記導波管（１１、４０）の前記開口とは反対側に位置する誘電体からなる基板（１２）と、前記送信波または、および前記受信波（１６）を送受信するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる心線（２０）と、前記心線（２０）により送信された前記送信波または、および前記心線（２０）により受信された前記受信波（１６）を前記送受信信号として出力するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる送受信素子と、前記送受信素子により出力された前記送受信信号を外部回路（１６５）に伝達する配線（２５）からなる送受信手段（１３、６０、１１０）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このように、導波管（１１、４０）を用いるため、広帯域の送信波、受信波（１６）を出入力することができる。また、送受信手段（１３、６０、１１０）を、導波管奥（１１、４０）に存在する基板（１２）に水平に備えることで、電波送受信モジュール（１０）を小型化することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記心線（２０）および前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の同一面に位置し、前記配線（２５）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記送受信素子と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１５】
これにより、誘電体層の裏面、即ち導波管（１１、４０）とは逆の面に、送受信信号を引き出す配線（２５）を形成することが可能となり、この配線（２５）の設置場所の自由度を高くすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記心線（２０）と前記送受信素子と前記配線（２５）とが、前記基板（１２）の導波管（１１、４０）側の面とは逆の同一面に位置し、前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１７】
これにより、誘電体層の裏面、即ち導波管（１１、４０）とは逆の面に送受信素子から成る送受信手段（６０）を形成することができ、請求項２の発明を用いた場合に対して、大きな送受信素子や多数の送受信素子を用いた送受信手段（６０）を構成可能である。例えば、電波受信モジュール（１０）として使用する場合には、受信手段（６０）に低雑音増幅器を加えることで、さらに感度を高くすることができる。また、送受信素子と配線（２５）とが同一面内で形成されていることにより、請求項２の発明において行う誘電体層へのビアホール（２１）形成等の複雑な設計、製造工程を無くすことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記心線（２０）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置し、前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置し、第二の配線（２２）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記心線（２０）と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記送受信素子とを電気的に接続し、前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１９】
これにより、誘電体層の裏面、即ち導波管（１１、４０）とは逆の面に送受信素子から成る送受信手段（１１０）を形成することができ、請求項２の発明を用いた場合に対して、大きな送受信素子や多数の送受信素子を用いた送受信手段（１１０）を構成可能である。例えば、電波受信モジュール（１０）として使用する場合には、受信手段（１１０）に低雑音増幅器を加えることで、さらに感度を高くすることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記導波管（１１）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は、部材（１４、３０、５０）に垂直な貫通孔（１５）を開けたものであることを特徴とする。
【００２１】
これにより、テーパードスロットアンテナに比べて、容易に導波管（１１、４０）を製造することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記導波管は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞の形状は、前記基板（１２）に対し垂直な直線を軸に四角形を回転させ生成される２箇所の円状の開口を備える円錐台であることを特徴とする。
【００２３】
これにより、請求項５の構成に比べて、導波管（１１、４０）の指向性を鋭くすることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記導波管（４０）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は六面体形状の空洞であることを特徴とする。
【００２５】
これにより、請求項５の構成に比べて、導波管（１１、４０）の指向性を鋭くすることができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、前記六面体形状の空洞は、前記六面体の前記送信波が出射または、および前記受信波（１６）が入射する側の開口の面積が、前記基板（１２）側の開口の面積より広いことを特徴とする。
【００２７】
これにより、請求項５の構成に比べて、鋭い指向性と高い利得とを得ることができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）は、導電性の部材（１４）に設けられた開口により構成されることを特徴とする。
【００２９】
このように導電性の導波管（１１、４０）を用いることで、導波管（１１、４０）における送信波または、および、受信波（１６）の損失を少なくすることができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）は、半導体部材に設けられた開口により構成されることを特徴とする。
【００３１】
このように、半導体プロセスで導波管（１１、４０）を形成することで、加工精度の高い導波管（１１、４０）を製造可能である。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）は、絶縁性または導電性を備える部材（３０、５０）に設けられた開口の表面に導電性物質（３１）が重設されたことを特徴とする。
【００３３】
これにより安価な部材を用いて形状を形成し、その部材表面にメッキ（３１）等により金属を形成することにより、安価に導波管（１１、４０）を形成することが可能である。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、前記送受信素子は、前記基板（１２）上にエピタキシャル成長された半導体層を加工し形成されることを特徴とする。
【００３５】
これにより、ＭＭＩＣ（Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ＩＣ）で送受信手段（１３、６０、１１０）を形成可能であるため、高精度に高周波回路を構成できるため反射損失等を少なくでき、歩留まり高く実装することができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、前記送受信素子は、前記基板（１２）上にマウントまたは電気接続されることを特徴とする。
【００３７】
これにより、ＩＣを実装することで送受信手段（１３、６０、１１０）を形成することができるため、請求項１２の場合に対して、送受信手段（１３、６０、１１０）に使用する素子の組み合わせの自由度を高くすることができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明は、前記送受信素子は、ショットキーバリアダイオードにより構成されることを特徴とする
これにより、本発明を電波受信モジュール（１０）として使用する場合には、ビスマスなどのボロメータを用いる場合に対して感度が高く、かつ、周囲環境の温度が高い場合であっても送受信信号を正確に入出力することが出来る。
【００３９】
請求項１５に記載の発明は、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）との間に設置され、該送受信素子より出力される前記受信信号と、該送受信信号に含まれるノイズ成分のみとを交互に該外部回路（１６５）に入力するスイッチを備えることを特徴とする。
【００４０】
これにより、微弱な受信波（１６）を受信した場合でも、Ｄｉｃｋｅ法を用いて受信信号を出力することが可能となり、請求項１４の発明に対してさらに感度を高めることができる。
【００４１】
請求項１６に記載の発明は、前記送受信信号の所定帯域成分のみを前記外部回路（１６５）に出力する帯域透過フィルタを、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする。
【００４２】
これにより、微弱な受信波（１６）を受信した場合でも、帯域が明確であれば、受信信号を出力することができる。
【００４３】
請求項１７に記載の発明は、前記送受信信号を前記外部回路（１６５）に対し、入力または、および出力するタイミングを遅延させる遅延回路を、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする。
【００４４】
これにより、送受信波（１６）の位相を変更することが可能となる。例えば、受信波（１６）の場合、受信素子が受信した受信波（１６）の位相を変更して外部へ出力することができる。
【００４５】
請求項１８に記載の発明は、前記送信波または、および前記受信波（１６）の進行方向に、該送信波を屈折または、および該受信波（１６）を屈折し結像するレンズ（１６１）を備えることを特徴とする。
【００４６】
レンズ（１６１）の焦点面に、物標から到来する電波を結像、または送信する像を結像することで、導波管（１１、４０）、心線（２０）を含む送受信手段（１３、６０、１１０）によって検知することにより撮像、または像の送信をすることが可能となる。
【００４７】
請求項１９に記載の発明は、前記レンズ（１６１）が、誘電体により構成されることを特徴とする。
【００４８】
これにより、レンズ（１６１）の生成に、ポリエチレン等を使用すれば、加工が容易となる。
【００４９】
請求項２０に記載の発明は、前記レンズ（１６１）が、半導体により構成されることを特徴とする。
【００５０】
これにより、請求項１９の発明に対して、レンズ（１６１）の屈折率を高くすることができ、電波送信受信モジュール（１０）の小型化が可能である。
【００５１】
請求項２１に記載の発明は、前記受信波（１６）を屈折し前記心線（２０）に該受信波（１６）を結像するミラーまたは、および前記心線（２０）より出力された前記送信波を屈折するミラーを備えることを特徴とする。
【００５２】
これにより、簡易かつ損失の少ない反射型の電波送受信モジュール（１０）を実現することができる。
【００５３】
請求項２２に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分が真空である、または気体が充填されていることを特徴とする。
【００５４】
これにより、電波送受信モジュール（１０）を簡易な構成で製造することができる。
【００５５】
請求項２３に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、誘電体が埋設されていることを特徴とする。
【００５６】
これにより、誘電体中での波長短縮効果を用いることができ、請求項２２の構成に比べ電波送受信モジュール（１０）を小型化できる。
【００５７】
請求項２４に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、半導体が埋設されていることを特徴とする。
【００５８】
これにより、請求項２３の発明に対して、導波管（１１、４０）内に屈折率の高い材質を埋め込むことができ、請求項２３の構成に比べ電波送受信モジュール（１０）を小型化できる。
【００５９】
請求項２５に記載の発明は、前記電波送受信モジュール（１０）を複数アレイ状に配置した電波送受信モジュール（１０）アレイと、前記電波送受信モジュール（１０）アレイの各開口側に位置する前記レンズ（１６１）と、前記電波送受信モジュール（１０）アレイから出力された各受信信号を処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする。
【００６０】
これにより、検知対象物体が発したミリ波を、アレイ状に並べた奥行き方向に小型な各電波送受信モジュール（１０）により受信し、その各受信信号を処理することで、物体の形状を判定するイメージングセンサ（１６０）を、奥行き方向に小型化することができる。
【００６１】
請求項２６に記載の発明は、前記電波送受信モジュール（１０）と、
前記電波送受信モジュール（１０）を一定面積の範囲の中で駆動する駆動手段（１９１）と、前記駆動手段（１９１）の位置情報を検出し出力する位置検出手段（１９２）と、前記一定面積の範囲内を駆動する前記電波送受信モジュール（１０）の開口に前記受信波（１６）を屈折、結像する前記レンズ（１６１）と、前記電波送受信モジュール（１０）が出力した前記送受信信号と、前記位置情報とを処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする。
【００６２】
これにより、単数の電波送受信モジュール（１０）を使用するため、請求項２５に比べ簡易な構成で二次元の画像を取得可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、実施例１から実施例１１を用いて、本発明を実施するための最良の形態を述べる。
【００６４】
〔実施例１〕
図１および図２を用いて実施例１について説明する。
【００６５】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、電波受信モジュール１０を構成する、筒状の導波管１１および誘電体基板１２と受信手段１３との関係を表す。図１（ａ）は、電波受信モジュール１０の鳥瞰図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００６６】
これらの図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、金属板１４に貫通孔１５を開口し、筒状の導波管１１を形成する。さらに、この金属板１４を後述する受信手段１３が実装された誘電体基板１２に接合する。なお、本実施例において、誘電体基板１２の素材はアルミナである。また、受信波として入力されたミリ波１６は、筒状の導波管１１を通過し受信手段１３によって受信される。
【００６７】
図２は、受信手段１３の詳細図である。この図２に示すように、筒状の導波管１１に接する側の誘電体基板１２の同一面上に、心線２０とパッド２２とを形成する。また、誘電体基板１２を連通するビアホール２１を形成する。心線２０とパッド２２との間に、受信素子としてカソード２３、アノード２４より構成されるショットキーバリアダイオード（以降ではＳＢＤと称する）を誘電体基板１２と同一面上にマウントする。さらに、アノード２４を心線２０と接続し、カソード２３をパッド２２と接続する。このパッド２２を、ビアホール２１を介して、誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置した配線２５に接続する。
【００６８】
この構造により、外部から到来したミリ波１６は、筒状の導波管１１をアンテナとして心線２０で受信された後、ＳＢＤで検波され電圧に変換される。このＳＢＤと等しい電位を持つ配線２５の電位をデジタルボルトメータで測定することで、受信されたミリ波１６は受信信号として出力される。
【００６９】
以上の構成により、電波受信モジュール１０は、受信素子としてＳＢＤを用いることにより周囲温度の影響を受けにくく、構成も簡素である。また、筒状の導波管１１を用いるため、広い帯域のミリ波１６を受信することができる。さらに、誘電体基板１２と同一面上の水平方向にミリ波１６を受信するための心線２０と、受信素子を含む受信手段１３を設置することで小型化と堅牢化とを両立している。
【００７０】
〔実施例２〕
この実施例２における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では誘電体基板１２に半導体である半絶縁性Ｓｉ、半絶縁性ＧａＡｓを用いているが、実施例１ではアルミナを用いていた点である。なお、前述の実施例１と同等の構成については、実施例１と同様の符号を付し、本実施例２における説明を省略する。
【００７１】
半絶縁性ＧａＡｓ基板に分子線結晶成長装置を用い、Ｓｉをドナー不純物として１Ｅ１９［ｃｍ−３］の不純物濃度でｐ型ＧａＡｓ層を１ｕｍ、その上に１Ｅ１７［ｃｍ−３］の不純物濃度でｎ型ＧａＡｓ層を１ｕｍ成長する。なお、１Ｅ１９［ｃｍ−３］の不純物濃度をもつｐ型ＧａＡｓ層は実施例１におけるアノード２４、１Ｅ１７［ｃｍ−３］の不純物濃度をもつｎ型ＧａＡｓ層は実施例１におけるカソード２３に相当する。これらの成長層を２段階のエッチング除去により図２において示したアノード２４およびカソード２３のように階段状に形成し、ｐ型ＧａＡｓ層上でｎ型ＧａＡｓ層により隠れていない部分にオーミックコンタクト金属を形成し、ｎ型ＧａＡｓ層の上にショットキーコンタクトを形成する。その上からパッシベーション膜としてＳｉＮ膜を形成し、オーミックコンタクトの上とショットキーコンタクトの上にコンタクトホールを開ける。その後、心線２０と、パッド２２を金メッキにより形成する。次に、基板１２の裏面を１００ｕｍの基板厚になるまで研磨し、ビアホール２１を開けてメッキを埋設して、最後にこのビアホール２１に繋がる配線２５を形成した。
【００７２】
このように、本実施例２の電波受信モジュール１０は、半導体プロセスにより形成されるため、実施例１に比べ高精度にインピーダンス整合をとることができる。
【００７３】
〔実施例３〕
この実施例３における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では筒状の導波管１１の素材にドナー濃度の高いＳｉ板を用いているが、実施例１では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例３における説明を省略する。
【００７４】
ドナー濃度の高いＳｉ板に対し、フォト工程を用いて図１（ａ）および図１（ｂ）において示した筒状の導波管１１の貫通孔１５と同サイズの開口を持つ金属膜を設ける。その金属膜をマスクとしてドライエッチングを行い、筒状の導波管１１の貫通孔１５を設ける。その後、金属膜を除去し、筒状の導波管１１を有するＳｉ板を得る。この筒状の導波管１１を有するＳｉ板に設けた貫通孔１５の片方の開口を覆うように、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００７５】
以上により、本実施例３の電波受信モジュール１０は、実施例１で得られた作用効果に加え、半導体プロセスで筒状の導波管１１を形成することができ、大量に加工精度の高い電波受信モジュール１０を製造することができる。
【００７６】
〔実施例４〕
図３を用いて実施例４について説明する。この実施例４における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では筒状の導波管１１の素材に半絶縁性Ｓｉ板３０を用いているが、実施例１では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例４における説明を省略する。
【００７７】
図３に示すように、半絶縁性Ｓｉ板３０に対し、フォト工程を用いて、図１（ａ）および図１（ｂ）において示した筒状の導波管１１の貫通孔１５と同一サイズの開口を持つ金属膜を設ける。その金属膜をマスクとしてドライエッチングを行い、筒状の導波管１１の貫通孔１５を設ける。その後、金属膜を除去することで、筒状の導波管１１を有する半絶縁性Ｓｉ板３０を得ることができる。さらにスパッタを用いて、この筒状の導波管１１を有する半絶縁性Ｓｉ板３０の全面に金属膜を形成し、これに電極をつけて、電解メッキ工程にてメッキ３１を全面に施す。図３に示すように、このメッキ処理された筒状の導波管１１を有する半絶縁性Ｓｉ板３０に設けた貫通孔１５の片方の開口を覆うように、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００７８】
以上により、本実施例４の電波受信モジュール１０は、実施例１で得られた作用効果に加え、半導体プロセスにて筒状の導波管１１の貫通孔１５を開口できることにより、精度良く、バラツキを少なく保ったまま大量に筒状の導波管１１を製造することが可能である。
【００７９】
なお、半絶縁性Ｓｉ板３０の代わりとして、高抵抗Ｓｉ板、もしくは、低ドナー濃度Ｓｉ板を用いて、本実施例４の構成は実現可能である。
【００８０】
〔実施例５〕
図４を用いて実施例５について説明する。この実施例５における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では導波管としてホーン状の導波管４０を用いるが、実施例１では筒状の導波管１１であった点である。なお、実施例１と同等の構成については、実施例１と同様の符号を付し、本実施例５における説明を省略する。
【００８１】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、電波受信モジュール１０を構成する、ホーン状の導波管４０および誘電体基板１２と受信手段１３との関係を表す。図４（ａ）は、電波受信モジュール１０の鳥瞰図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００８２】
これらの図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ホーン状の導波管４０は、貫通孔１５を開口した金属板１４である。このホーン状の導波管４０の貫通孔１５は、誘電体基板１２から遠ざかるに従って断面形状が相似的に大きくなるピラミッド開口である。さらに、この金属板１４に設けたホーン状の導波管４０の開口面積が小さい側の面に対し、前述の実施例１にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。これにより、入力されたミリ波１６は、ホーン状の導波管４０を通過し受信手段１３によって受信される。
【００８３】
この構造により、本実施例５の電波受信モジュール１０は、実施例１と同様の作用効果を奏するとともに、導波管としてホーン状の導波管４０を用いるため実施例１以上に高い指向性と利得とを得ることができる。
【００８４】
〔実施例６〕
この実施例６における前述の実施例５との構成上の相違点は、本実施例ではホーン状の導波管４０の素材にドナー濃度の高いＧａＡｓ板を用いているが、実施例５では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例７における説明を省略する。
【００８５】
ドナー濃度の高いＧａＡｓ板に対し、フォト工程を用いて図４（ａ）および図４（ｂ）において示したホーン状の導波管４０の面積が小さい側の貫通孔１５と相似であるがサイズが小さな開口を持つレジスト膜を設ける。そのレジスト膜を用いてＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：１３５でウエットエッチングを行い、ホーン状の導波管４０の貫通孔１５を設ける。その後、レジスト膜を除去し、ホーン状の導波管４０を有するドナー濃度の高いＧａＡｓ板を得る。このドナー濃度の高いＧａＡｓ板に設けたホーン状の導波管４０の開口面積が小さい側の面に対し、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００８６】
以上により、本実施例６の電波受信モジュール１０は、実施例５で得られた作用効果に加え、半導体プロセスでアンテナを形成することができ、大量に加工精度の高い電波受信モジュール１０を製造することができる。
【００８７】
〔実施例７〕
図５を用いて実施例７について説明する。この実施例７における前述の実施例５との構成上の相違点は、本実施例ではホーン状の導波管４０の素材に半絶縁性ＧａＡｓ板５０を用いているが、実施例５では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例７における説明を省略する。
【００８８】
図５に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ板５０に対し、フォト工程を用いて図４（ａ）および図４（ｂ）において示したホーン状の導波管４０の面積が小さい側の貫通孔１５と相似であるがサイズが小さな開口を持つレジスト膜を設ける。そのレジスト膜を用いてＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：１３５でウエットエッチングを行い、ホーン状の導波管４０の貫通孔１５を設ける。その後、レジスト膜を除去することで、ホーン状の導波管４０を有する半絶縁性ＧａＡｓ板５０を得ることができる。さらにスパッタを用いて、このホーン状の導波管４０を有する半絶縁性ＧａＡｓ板５０の全面に金属膜を形成し、これに電極をつけて、電解メッキ工程にてメッキ３１を全面に施す。
【００８９】
図５に示すように、このメッキ３１処理された半絶縁性ＧａＡｓ板５０に設けたホーン状の導波管４０の開口面積が小さい側の面に対し、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００９０】
以上により、本実施例７の電波受信モジュール１０は、実施例５で得られた作用効果に加え、半導体プロセスにてホーン状の導波管４０の貫通孔１５を開口できることにより、精度良く、バラツキを少なく保ったままホーン状の導波管４０を大量に製造することが可能である。
【００９１】
なお、半絶縁性ＧａＡｓ板５０の代わりとして、高抵抗ＧａＡｓ板、もしくは低ドナー濃度ＧａＡｓ板を用いて、本実施例７の構成は実現可能である。
【００９２】
〔実施例８〕
図６および図７を用いて実施例８について説明する。この実施例８における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では受信手段６０が誘電体基板１２の裏面、すなわち筒状の導波管１１と接しない側の面に設置されており、またその構成が異なる点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例８における説明を省略する。
【００９３】
図６は、筒状の導波管１１および誘電体基板１２と受信手段６０との関係を表す。この図６に示すように、前述の実施例１において用いた図１（ｂ）との相違点は、受信手段６０の構成と、受信手段６０の設置場所が、誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接続しない側の面である点である。
【００９４】
図７は、受信手段６０の詳細図であり、以下で受信手段６０の構成について述べる。筒状の導波管１１と接する側とは反対側の誘電体基板１２の面に心線２０と、パッド２２と、カソード２３、アノード２４より構成されるＳＢＤをマウントする。さらに、誘電体基板１２の同一面上において、アノード２４を心線２０と接続し、カソード２３をパッド２２と接続し、パッド２２を配線２５と接続する。
【００９５】
この構造により、外部から到来したミリ波１６は、筒状の導波管１１と誘電体基板１２を通過し心線２０で受信され、その後ＳＢＤで検波され電圧に変換される。このＳＢＤと等しい電位を持つ配線２５の電位をデジタルボルトメータで測定することで、受信されたミリ波１６は受信信号として出力される。
【００９６】
以上により、実施例１で得られた作用効果に加え、本実施例８の電波受信モジュール１０は、受信手段６０が誘電体基板１２の裏面に設置されるため回路や素子を配置する領域が広く、受信手段６０に加えフィルタ回路などを加えることも可能である。また、心線２０と受信手段６０が同一平面上に存在するため、誘電体基板１２にビアホール２１などを生成する必要がなく、製造が容易となる。
【００９７】
なお、本実施例では、金属板１４に貫通孔１５を設けた筒状の導波管１１を例に説明を行ったが、図８に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いた筒状の導波管１１や、図９に示す金属板１４を用いたホーン状の導波管４０や、図１０に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いたホーン状の導波管４０を用いても良い。
【００９８】
〔実施例９〕
図１１および図１２を用いて実施例９について説明する。この実施例９における前述の実施例８との構成上の相違点は、本実施例では、誘電体基板１２にビアホール２１が設けられ、受信手段１１０を構成する心線２０がこのビアホール２１を通って、誘電体基板１２の導波管１１と接する側の面に存在する点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例９における説明を省略する。
【００９９】
図１１は、筒状の導波管１１および誘電体基板１２と受信手段１１０との関係を表す。この図１１に示すように、前述の実施例８において用いた図６との相違点は、心線２０が、アノード２４が設置されている側とは反対側の誘電体基板１２、すなわち筒状の導波管１１側の誘電体基板１２上に設置されている点と、パッド２２と心線２０とを電気的に接続するためのビアホール２１が誘電体基板１２に存在する点である。
【０１００】
図１２は、受信手段１１０の詳細図であり、受信手段１１０の構成について以下に述べる。誘電体基板１２上に水平に心線２０を形成し、心線２０を形成した誘電体基板１２の面とは反対側の面にパッド２２と配線２５、カソード２３およびアノード２４により構成されるＳＢＤをマウントする。アノード２４はパッド２２に接続し、パッド２２はビアホール２１を介して心線２０と接続する。また、カソード２３は配線２５と接続する。
【０１０１】
この構造により、外部から到来したミリ波１６は、筒状の導波管１１をアンテナとして心線２０で受信された後、ビアホール２１を介してＳＢＤで検波され電圧に変換される。このＳＢＤと等しい電位を持つ配線２５の電位をデジタルボルトメータで測定することで、受信されたミリ波１６は受信信号として出力される。
【０１０２】
以上により、実施例１で得られた作用効果に加え、本実施例９の電波受信モジュール１０は、受信手段１１０の心線２０を除く部分が誘電体基板１２の裏面に設置されるため回路や素子を配置する領域が広く、受信手段１１０に加えフィルタ回路などを加えることも可能である。
【０１０３】
なお、本実施例９では、導波管として金属板１４に貫通孔１５を設けた筒状の導波管１１を例に説明を行ったが、図１３に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いた筒状の導波管１１や、図１４に示す金属板１４を用いたホーン状の導波管４０や、図１５に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いたホーン状の導波管４０によっても、同様の作用効果を得ることができる。
【０１０４】
〔実施例１０〕
図１６から図１８を用いて実施例１０について説明する。実施例１０では、前述の実施例５において説明した電波受信モジュールを複数用いたイメージングセンサ１６０について述べる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例１０における説明を省略する。
【０１０５】
図１６は、イメージングセンサ１６０の外観図を表す。この図１６に示すように、イメージングセンサ１６０は、レンズ部１６１、導波管部１６２、受信部１６３、測定部１６４、外部回路１６５の５構成からなる。
【０１０６】
このイメージングセンサ１６０は、例えば車両に搭載され、車両外部の歩行者や他車両等の移動物体、壁やガードレール等の静止物体が自身で発しているミリ波１６を検出して、これらの像を識別できるようにしたものである。
【０１０７】
図１７を用いて、各部の詳細について述べる。図１７（ａ）は誘電体により形成されるレンズ部１６１の詳細図である。レンズ部１６１は、導波管部１６２のミリ波１６入力側の面に重ねて設置されている。
【０１０８】
図１７（ｂ）は、導波管部１６２の詳細図である。導波管部１６２には多数のホーン状の導波管４０がアレイ状に備えられており、ミリ波１６入力側の面にレンズ部１６１、ミリ波１６出力側の面に受信部１６３が重ねて設置されている。
【０１０９】
図１７（ｃ）は、受信部１６３の詳細図である。受信部１６３は、誘電体、例えばアルミナにより構成される誘電体基板１２と受信手段１３により構成され、誘電体基板１２の導波管部１６２側の表面には、前述した各ホーン状の導波管４０の貫通孔１５にあわせて１つずつ受信手段１３がアレイ状に設置されている。各ホーン状の導波管４０および各受信手段１３は、レンズ部１６１の焦点面に配置される。また、受信部１６３は、ミリ波１６入力側の面にある導波管部１６２とミリ波１６出力側の面にある測定部１６４との間に挟設されている。
【０１１０】
図１７（ｄ）は、測定部１６４および外部回路１６５の詳細図である。測定部１６４の誘電体部１６３側の表面には、前述の各受信手段１６３に１つずつ測定手段１７０が設置されている。全測定手段１７０の出力は、外部回路１６５の一部であるＡＤ変換手段１７１に入力される。
【０１１１】
図１７（ｅ）は、図１７（ａ）から図１７（ｄ）のＣ−Ｃ線における断面図の一部を表す。この図１７（ｅ）に示すように、ホーン状の導波管４０の内部は、レンズ部１６１を構成する誘電体と同一の素材によって、埋められている。
【０１１２】
図１８は、入力されたミリ波１６とレンズ部１１およびホーン状の導波管４０との関係を示す。図１８（ａ）に示すように、レンズ部１６１に入力された各ミリ波１６は、レンズ部１６１により屈折される。さらに、図１８（ｂ）に示すように、屈折された各ミリ波１６は、ホーン状の導波管４０に入力され、各ホーン状の導波管４０の奥に存在する各受信手段１３により受信される。各受信手段１３が受信した受信波１６は、測定手段１７０により電気信号である受信信号に変換され、外部回路１６５に出力される。なお、各受信信号は、受信したミリ波１６を発した検出対象物体の温度を表す。さらに、この受信信号を、ＡＤ変換手段１７１を始めとする外部回路１６５により処理することで、物体の形状を判定することができる。
【０１１３】
これらの構成により、本実施例で提案のイメージングセンサ１６０は、前述の電波受信モジュール１０をアレイ状に配置することで、奥行き方向が小型なイメージングセンサ１６０を実現できた。また、電波受信モジュール１０が出力した受信信号を処理することで、ミリ波１６を出力した物体の形状を判定することができる。
【０１１４】
〔実施例１１〕
図１９を用いて実施例１１について説明する。この実施例１１における前述の実施例１０との構成上の相違点は、本実施例においては、レンズ部１６１から出力されるミリ波１６に対して垂直な平面上で１つの電波受信モジュール１０を駆動させることで物体の形状を判定するイメージングセンサ１９０である点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例１１における説明を省略する。
【０１１５】
図１９は、イメージングセンサ１９０の外観図およびブロック図である。図１９に示すように、イメージングセンサ１９０は、レンズ部１６１と、電波受信モジュール１０と、駆動手段１９１、位置検出手段１９２、外部回路１６５からなる。
【０１１６】
駆動手段１９１は、レンズ部１６１のミリ波１６入力方向に対して垂直な面で、かつ、レンズ部１６１によりミリ波１６が屈折される範囲において、この電波受信モジュール１０を縦横に駆動させる。また、位置検出手段１９２は、駆動手段１９１によって移動する電波受信モジュール１０の位置を計測し、位置情報として外部回路１６５に出力する。外部回路１６５は、電波受信モジュール１０の出力する受信信号と位置情報とを処理することで、電波受信モジュール１０がレンズ部１６１に対してどの位置で、どの程度の強度を持つミリ波１６を受信したかを得ることができ、これに基づいてミリ波１６を発した物体の形状を判定することができる。
【０１１７】
以上により、本実施例１１で提案のイメージングセンサ１９０は、実施例１０で奏した作用効果を得ながらも、単数の電波受信モジュール１０を使用した簡易な構成となっている。
【０１１８】
〔その他の実施例〕
前述の実施例において、受信素子と外部回路１６５、グランドと外部回路１６５を切り替えるスイッチを受信素子と外部回路１６５との間に設けた場合、ノイズを含む受信信号とノイズを交互に外部回路１６５に入力することができる。これにより、ノイズを含む受信信号からノイズを除算することで、ノイズを含まない受信信号を抽出することができ、ミリ波１６が微弱であってもこれを測定することができる。
【０１１９】
前述の実施例において、受信素子と外部回路（１６５）との間に、所定帯域の周波数のみを透過する帯域透過フィルタを設置した場合、ノイズ成分を除去することができ、ミリ波１６が微弱であってもこれを測定することができる。
【０１２０】
前述の実施例において、受信素子と外部回路（１６５）との間に、遅延回路を設置した場合、受信した受信信号の位相を変化させることができる。
【０１２１】
実施例１２および実施例１３では、レンズ部１６１を形成する素材を誘電体としたが、これを半導体としても実施可能である。レンズ部１６１を半導体で形成した場合、誘電体で形成した場合に比べ屈折率を高くすることができる。
【０１２２】
実施例１２および実施例１３では、ミリ波１６を屈折する手段としてレンズ部１６１を用いたが、レンズ部１６１をミラーとしても良い。
【０１２３】
前述の実施例では、心線２０の形状について特に限定をしなかったが、接続する送受信素子の形状に合わせて、例えばマイクロストリップ型やコプレーナ型の線路形状を選択することができる。
【０１２４】
前述の実施例では、受信手段１３、６０、１１０における受信素子としてＳＢＤを例に説明を行ったが、受信素子はこれに限定されない。例えばＰＮダイオードなどでも実施可能である。
【０１２５】
前述の実施例では、導波管の形状として、筒状の導波管１１およびホーン状の導波管４０を例に説明を行ったが、導波管の形状はこれに限定されない。例えば、円錐台形状の導波管などであっても実施可能である。また、金属板１４などに貫通孔１５をあけた形状でなくとも良い、例えば、筒状の導体の管を用いて、この管の一方の端部の開口を塞ぐように誘電体基板１２などを設置してもよい。
【０１２６】
前述の実施例では、導波管１１、４０は、導波管１１、４０全体または表面が導体３１であるとして説明を行ったが、導波管１１、４０の内周が誘電体であり、その誘電体の外周に導体を備える形状としてもよい。すなわち、導波管１１、４０が、誘電体に貫通孔１５をあけ、貫通孔１５内側に導体の管を埋め込み、さらに導体の管の内側に誘電体を埋め込む形式であっても、本実施例は実現可能である。
【０１２７】
前述の実施例では、筒状の導波管１１またはホーン状の導波管４０の内部は、誘電体により充填されているとして説明を行ったが、これらの導波管１１、４０の内部は誘電体により充填されていなくとも良い。例えば、真空であっても良いし、気体や半導体が充填されていても良い。
【０１２８】
前述の実施例１から実施例１１では、受信手段１３、６０、１１０を用いた電波受信モジュール１０について述べたが、この受信手段１３、６０、１１０を送信手段に置き換えた場合、ミリ波１６を送信する電波送信モジュール１０とすることができる。これにより、各種ＣＷや変調波を小さな体格で送信することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】実施例１において用いられる図であり、図１（ａ）は筒状の導波管１１を持ち受信素子が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図、図１（ｂ）は電波受信モジュール１０の断面図である。
【図２】実施例１において用いられる受信手段１３の拡大図である。
【図３】実施例４において用いられるメッキ３１処理された筒状の導波管１１を持ち受信素子が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例５において用いられるホーン状の導波管４０を持ち受信素子が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。図４（ｂ）は、実施例５において用いられる電波受信モジュールの断面図である。
【図５】実施例７において用いられるメッキ３１処理されたホーン状の導波管４０を持ち受信素子が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図６】実施例８において用いられる筒状の導波管１１を持ち受信手段６０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図７】実施例８において用いられる受信手段６０の拡大図である。
【図８】実施例８において用いられるメッキ３１処理された筒状の導波管１１を持ち受信手段６０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図９】実施例８において用いられるホーン状の導波管４０を持ち受信手段６０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１０】実施例８において用いられるメッキ３１処理されたホーン状の導波管４０を持ち受信手段６０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１１】実施例９において用いられる筒状の導波管１１を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１２】実施例９において用いられる受信手段１１０の拡大図である。
【図１３】実施例９において用いられるメッキ３１処理された筒状の導波管１１を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１４】実施例９において用いられるホーン状の導波管４０を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１５】実施例９において用いられるメッキ３１処理されたホーン状の導波管４０を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１６】実施例１０において用いられる電波受信モジュール１０をアレイ状に配置したイメージングセンサ１６０の外観図およびブロック図である。
【図１７】実施例１０において用いられる図であり、図１７（ａ）はレンズ部１６１の外観図、図１７（ｂ）は導波管部１６２の外観図、図１７（ｃ）は受信部１６３の外観図、図１７（ｄ）は測定部１６４の外観図、図１７（ｅ）はイメージングセンサ１６０の断面図である。
【図１８】実施例１０において用いられる入力されたミリ波１６とレンズ部１１およびホーン状の導波管４０との関係を表す図である。
【図１９】実施例１１において用いられる単数の電波受信モジュール１０を用いたイメージングセンサ１９０の外観図およびブロック図である。
【図２０】縦軸を減衰定数、横軸を周波数とした場合の、霧中における電波の減衰を表すグラフである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０ 電波受信モジュール
１１ 筒状の導波管
１２ 誘電体基板
１３ 受信手段
１４ 金属板
１５ 貫通孔
１６ ミリ波
２０ 心線
２１ ビアホール
２２ パッド
２３ アノード
２４ カソード
２５ 配線
３０ 半絶縁性Ｓｉ板
３１ メッキ
４０ ホーン状の導波管
５０ 半絶縁性ＧａＡｓ板
６０ 受信手段
１１０ 受信手段
１６０ イメージングセンサ
１６１ レンズ部
１６２ 導波管部
１６３ 受信部
１６４ 測定部
１６５ 外部回路
１７０ 測定手段
１７１ ＡＤ変換手段
１９０ イメージングセンサ
１９１ 駆動手段
１９２ 位置検出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波通信に用いる電波送受信モジュール、および、この電波送受信モジュールを用いて物体の形状を認識するイメージングセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波等の高周波を用いた通信システムやセンシングシステムのニーズが高まってきた。特にミリ波センシングシステムでは全天候で物標の形状を検知することができるミリ波イメージングセンサのニーズが高まってきた。ミリ波イメージングセンサには物標にミリ波を送信し、その反射波を用いて物標形状を検知するアクティブ型と、物標や周囲環境が放射するミリ波用いて物標形状を検知するパッシブ型とがある。パッシブミリ波イメージングはアクティブ型に対して微弱な電波を検出する必要があるものの、その撮像解像度はアクティブ型に対して高いことが知られている。
【０００３】
以下、パッシブミリ波イメージングの原理について概要を説明する。
【０００４】
プランクの放射法則によれば、任意の物体からその温度と、表面の材質や表面方位と放射方位が為す角度に依存する放射率とで決まる電磁波が放射されている。この放射電磁波のピーク電力は赤外光の領域にあるが、ミリ波帯、マイクロ波帯といった電波帯域にも微弱な放射がある。ミリ波帯での放射電力Ｐ［Ｗ］は、Ｐ＝ｋΔｆ（εＴ）［Ｗ］（以下、式１とする）として表すことができる（Ｒａｙｌｅｉｇｈ−Ｊｅａｎの近似式）。ここでｋ［Ｊ／Ｋ］はボルツマン定数、Δｆ［Ｈｚ］は観測帯域幅、Ｔ［Ｋ］はターゲットの物理温度、εは放射率である。
【０００５】
近年、このミリ波帯での放射電力を受信することにより、物体の形状を認識するパッシブミリ波イメージングセンサのニーズが高まりつつある。図２０に示すように、ミリ波は可視光に対して霧中での透過率が高いことが知られている。例えば、このミリ波の透過性に関して、株式会社リアライズ社発行の「ミリ波技術の基礎と応用」（平成１０年７月３１日発行、初版、「ミリ波技術の基礎と応用」編集委員会）のｐ２０７に記載がなされている。このためにパッシブミリ波イメージングセンサは天候に左右されないイメージングセンサとして期待が高まっている。
【０００６】
現在、ミリ波イメージングセンサの検知モジュールとしては特許第３２６３２８２号公報、特開平６−３３１７２５号公報に開示されている平面パッチアンテナと検知回路を用いる方法が知られている。また、この他にも、特開平１０−３３２８２４号公報、特開平１１−１６３６２６号公報、特開平１１−３３０８４６号公報、に開示されているテーパードスロットアンテナと検知回路を用いる方法が知られている。テーパードスロットアンテナとは、中心部をテーパー状に切り抜かれた薄い金属板を平面ガラス上に貼ったものであり、これをアレイ状に配置することでイメージングセンサとして用いる。
【０００７】
さらに、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９０のｐｐ１４７３−１４８２に開示されている導波管ホーンと平面アンテナとを組み合わせた構造が知られている。この構造は、ホーンアンテナの内部にミリ波の伝搬方向に対して垂直にシリコン酸化膜のメーンブレーン（薄膜）を設け、このメーンブレーンがアンテナに対し浮いている箇所に平面アンテナを配置するため、奥行き方向の小型化が可能である。
【特許文献１】特許第３２６３２８２号公報
【特許文献２】特開平６−３３１７２５号公報
【特許文献３】特開平１０−３３２８２４号公報
【特許文献４】特開平１１−１６３６２６号公報
【特許文献５】特開平１１−３３０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
平面パッチアンテナは指向性がブロードであるためレンズと複合して用いる場合は不要な範囲に指向性があり、帯域が狭く、受信電力強度が帯域に依存する（式１）ため、ミリ波イメージングには不向きであるという問題がある。
【０００９】
また、テーパードスロットアンテナはアンテナの指向性がエンドファイアー型で、基板と水平な方向に指向性を出すことを特徴とする構造であるがゆえにモジュールの形状が奥行き方向に小さくできない構造上の問題がある。
【００１０】
さらに、メーンブレーンをホーン内に浮かせる構造は、構造が複雑であり強度も弱いため、素子間の性能がばらつき、イメージングのように素子全体が均一な性能を求められる場合には実現が難しい。また、平面アンテナにボロメータを用いるため、周囲の温度変化に弱い。
【００１１】
本発明はこの点に鑑み、帯域が広く、奥行き方向の小型化が可能で、単純で堅牢な構造をもち、周囲温度に依存しない、電波送受信モジュールを用いたミリ波イメージングセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、内周に導体が存在し、送信波または、および受信波（１６）の出射または、および入射方向側が開口している導波管（１１、４０）と、前記入射方向に対し垂直に、前記導波管（１１、４０）の前記開口とは反対側に位置する誘電体からなる基板（１２）と、前記送信波または、および前記受信波（１６）を送受信するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる心線（２０）と、前記心線（２０）により送信された前記送信波または、および前記心線（２０）により受信された前記受信波（１６）を前記送受信信号として出力するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる送受信素子と、前記送受信素子により出力された前記送受信信号を外部回路（１６５）に伝達する配線（２５）からなる送受信手段（１３、６０、１１０）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このように、導波管（１１、４０）を用いるため、広帯域の送信波、受信波（１６）を出入力することができる。また、送受信手段（１３、６０、１１０）を、導波管奥（１１、４０）に存在する基板（１２）に水平に備えることで、電波送受信モジュール（１０）を小型化することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記心線（２０）および前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の同一面に位置し、前記配線（２５）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記送受信素子と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１５】
これにより、誘電体層の裏面、即ち導波管（１１、４０）とは逆の面に、送受信信号を引き出す配線（２５）を形成することが可能となり、この配線（２５）の設置場所の自由度を高くすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記心線（２０）と前記送受信素子と前記配線（２５）とが、前記基板（１２）の導波管（１１、４０）側の面とは逆の同一面に位置し、前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１７】
これにより、誘電体層の裏面、即ち導波管（１１、４０）とは逆の面に送受信素子から成る送受信手段（６０）を形成することができ、請求項２の発明を用いた場合に対して、大きな送受信素子や多数の送受信素子を用いた送受信手段（６０）を構成可能である。例えば、電波受信モジュール（１０）として使用する場合には、受信手段（６０）に低雑音増幅器を加えることで、さらに感度を高くすることができる。また、送受信素子と配線（２５）とが同一面内で形成されていることにより、請求項２の発明において行う誘電体層へのビアホール（２１）形成等の複雑な設計、製造工程を無くすことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記心線（２０）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置し、前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置し、第二の配線（２２）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記心線（２０）と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記送受信素子とを電気的に接続し、前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１９】
これにより、誘電体層の裏面、即ち導波管（１１、４０）とは逆の面に送受信素子から成る送受信手段（１１０）を形成することができ、請求項２の発明を用いた場合に対して、大きな送受信素子や多数の送受信素子を用いた送受信手段（１１０）を構成可能である。例えば、電波受信モジュール（１０）として使用する場合には、受信手段（１１０）に低雑音増幅器を加えることで、さらに感度を高くすることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記導波管（１１）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は、部材（１４、３０、５０）に垂直な貫通孔（１５）を開けたものであることを特徴とする。
【００２１】
これにより、テーパードスロットアンテナに比べて、容易に導波管（１１、４０）を製造することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記導波管は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞の形状は、前記基板（１２）に対し垂直な直線を軸に四角形を回転させ生成される２箇所の円状の開口を備える円錐台であることを特徴とする。
【００２３】
これにより、請求項５の構成に比べて、導波管（１１、４０）の指向性を鋭くすることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記導波管（４０）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は六面体形状の空洞であることを特徴とする。
【００２５】
これにより、請求項５の構成に比べて、導波管（１１、４０）の指向性を鋭くすることができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、前記六面体形状の空洞は、前記六面体の前記送信波が出射または、および前記受信波（１６）が入射する側の開口の面積が、前記基板（１２）側の開口の面積より広いことを特徴とする。
【００２７】
これにより、請求項５の構成に比べて、鋭い指向性と高い利得とを得ることができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）は、導電性の部材（１４）に設けられた開口により構成されることを特徴とする。
【００２９】
このように導電性の導波管（１１、４０）を用いることで、導波管（１１、４０）における送信波または、および、受信波（１６）の損失を少なくすることができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）は、半導体部材に設けられた開口により構成されることを特徴とする。
【００３１】
このように、半導体プロセスで導波管（１１、４０）を形成することで、加工精度の高い導波管（１１、４０）を製造可能である。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）は、絶縁性または導電性を備える部材（３０、５０）に設けられた開口の表面に導電性物質（３１）が重設されたことを特徴とする。
【００３３】
これにより安価な部材を用いて形状を形成し、その部材表面にメッキ（３１）等により金属を形成することにより、安価に導波管（１１、４０）を形成することが可能である。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、前記送受信素子は、前記基板（１２）上にエピタキシャル成長された半導体層を加工し形成されることを特徴とする。
【００３５】
これにより、ＭＭＩＣ（Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ＩＣ）で送受信手段（１３、６０、１１０）を形成可能であるため、高精度に高周波回路を構成できるため反射損失等を少なくでき、歩留まり高く実装することができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、前記送受信素子は、前記基板（１２）上にマウントまたは電気接続されることを特徴とする。
【００３７】
これにより、ＩＣを実装することで送受信手段（１３、６０、１１０）を形成することができるため、請求項１２の場合に対して、送受信手段（１３、６０、１１０）に使用する素子の組み合わせの自由度を高くすることができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明は、前記送受信素子は、ショットキーバリアダイオードにより構成されることを特徴とする
これにより、本発明を電波受信モジュール（１０）として使用する場合には、ビスマスなどのボロメータを用いる場合に対して感度が高く、かつ、周囲環境の温度が高い場合であっても送受信信号を正確に入出力することが出来る。
【００３９】
請求項１５に記載の発明は、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）との間に設置され、該送受信素子より出力される前記受信信号と、該送受信信号に含まれるノイズ成分のみとを交互に該外部回路（１６５）に入力するスイッチを備えることを特徴とする。
【００４０】
これにより、微弱な受信波（１６）を受信した場合でも、Ｄｉｃｋｅ法を用いて受信信号を出力することが可能となり、請求項１４の発明に対してさらに感度を高めることができる。
【００４１】
請求項１６に記載の発明は、前記送受信信号の所定帯域成分のみを前記外部回路（１６５）に出力する帯域透過フィルタを、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする。
【００４２】
これにより、微弱な受信波（１６）を受信した場合でも、帯域が明確であれば、受信信号を出力することができる。
【００４３】
請求項１７に記載の発明は、前記送受信信号を前記外部回路（１６５）に対し、入力または、および出力するタイミングを遅延させる遅延回路を、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする。
【００４４】
これにより、送受信波（１６）の位相を変更することが可能となる。例えば、受信波（１６）の場合、受信素子が受信した受信波（１６）の位相を変更して外部へ出力することができる。
【００４５】
請求項１８に記載の発明は、前記送信波または、および前記受信波（１６）の進行方向に、該送信波を屈折または、および該受信波（１６）を屈折し結像するレンズ（１６１）を備えることを特徴とする。
【００４６】
レンズ（１６１）の焦点面に、物標から到来する電波を結像、または送信する像を結像することで、導波管（１１、４０）、心線（２０）を含む送受信手段（１３、６０、１１０）によって検知することにより撮像、または像の送信をすることが可能となる。
【００４７】
請求項１９に記載の発明は、前記レンズ（１６１）が、誘電体により構成されることを特徴とする。
【００４８】
これにより、レンズ（１６１）の生成に、ポリエチレン等を使用すれば、加工が容易となる。
【００４９】
請求項２０に記載の発明は、前記レンズ（１６１）が、半導体により構成されることを特徴とする。
【００５０】
これにより、請求項１９の発明に対して、レンズ（１６１）の屈折率を高くすることができ、電波送信受信モジュール（１０）の小型化が可能である。
【００５１】
請求項２１に記載の発明は、前記受信波（１６）を屈折し前記心線（２０）に該受信波（１６）を結像するミラーまたは、および前記心線（２０）より出力された前記送信波を屈折するミラーを備えることを特徴とする。
【００５２】
これにより、簡易かつ損失の少ない反射型の電波送受信モジュール（１０）を実現することができる。
【００５３】
請求項２２に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分が真空である、または気体が充填されていることを特徴とする。
【００５４】
これにより、電波送受信モジュール（１０）を簡易な構成で製造することができる。
【００５５】
請求項２３に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、誘電体が埋設されていることを特徴とする。
【００５６】
これにより、誘電体中での波長短縮効果を用いることができ、請求項２２の構成に比べ電波送受信モジュール（１０）を小型化できる。
【００５７】
請求項２４に記載の発明は、前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、半導体が埋設されていることを特徴とする。
【００５８】
これにより、請求項２３の発明に対して、導波管（１１、４０）内に屈折率の高い材質を埋め込むことができ、請求項２３の構成に比べ電波送受信モジュール（１０）を小型化できる。
【００５９】
請求項２５に記載の発明は、前記電波送受信モジュール（１０）を複数アレイ状に配置した電波送受信モジュール（１０）アレイと、前記電波送受信モジュール（１０）アレイの各開口側に位置する前記レンズ（１６１）と、前記電波送受信モジュール（１０）アレイから出力された各受信信号を処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする。
【００６０】
これにより、検知対象物体が発したミリ波を、アレイ状に並べた奥行き方向に小型な各電波送受信モジュール（１０）により受信し、その各受信信号を処理することで、物体の形状を判定するイメージングセンサ（１６０）を、奥行き方向に小型化することができる。
【００６１】
請求項２６に記載の発明は、前記電波送受信モジュール（１０）と、
前記電波送受信モジュール（１０）を一定面積の範囲の中で駆動する駆動手段（１９１）と、前記駆動手段（１９１）の位置情報を検出し出力する位置検出手段（１９２）と、前記一定面積の範囲内を駆動する前記電波送受信モジュール（１０）の開口に前記受信波（１６）を屈折、結像する前記レンズ（１６１）と、前記電波送受信モジュール（１０）が出力した前記送受信信号と、前記位置情報とを処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする。
【００６２】
これにより、単数の電波送受信モジュール（１０）を使用するため、請求項２５に比べ簡易な構成で二次元の画像を取得可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、実施例１から実施例１１を用いて、本発明を実施するための最良の形態を述べる。
【００６４】
〔実施例１〕
図１および図２を用いて実施例１について説明する。
【００６５】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、電波受信モジュール１０を構成する、筒状の導波管１１および誘電体基板１２と受信手段１３との関係を表す。図１（ａ）は、電波受信モジュール１０の鳥瞰図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００６６】
これらの図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、金属板１４に貫通孔１５を開口し、筒状の導波管１１を形成する。さらに、この金属板１４を後述する受信手段１３が実装された誘電体基板１２に接合する。なお、本実施例において、誘電体基板１２の素材はアルミナである。また、受信波として入力されたミリ波１６は、筒状の導波管１１を通過し受信手段１３によって受信される。
【００６７】
図２は、受信手段１３の詳細図である。この図２に示すように、筒状の導波管１１に接する側の誘電体基板１２の同一面上に、心線２０とパッド２２とを形成する。また、誘電体基板１２を連通するビアホール２１を形成する。心線２０とパッド２２との間に、受信素子としてカソード２３、アノード２４より構成されるショットキーバリアダイオード（以降ではＳＢＤと称する）を誘電体基板１２と同一面上にマウントする。さらに、アノード２４を心線２０と接続し、カソード２３をパッド２２と接続する。このパッド２２を、ビアホール２１を介して、誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置した配線２５に接続する。
【００６８】
この構造により、外部から到来したミリ波１６は、筒状の導波管１１をアンテナとして心線２０で受信された後、ＳＢＤで検波され電圧に変換される。このＳＢＤと等しい電位を持つ配線２５の電位をデジタルボルトメータで測定することで、受信されたミリ波１６は受信信号として出力される。
【００６９】
以上の構成により、電波受信モジュール１０は、受信素子としてＳＢＤを用いることにより周囲温度の影響を受けにくく、構成も簡素である。また、筒状の導波管１１を用いるため、広い帯域のミリ波１６を受信することができる。さらに、誘電体基板１２と同一面上の水平方向にミリ波１６を受信するための心線２０と、受信素子を含む受信手段１３を設置することで小型化と堅牢化とを両立している。
【００７０】
〔実施例２〕
この実施例２における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では誘電体基板１２に半導体である半絶縁性Ｓｉ、半絶縁性ＧａＡｓを用いているが、実施例１ではアルミナを用いていた点である。なお、前述の実施例１と同等の構成については、実施例１と同様の符号を付し、本実施例２における説明を省略する。
【００７１】
半絶縁性ＧａＡｓ基板に分子線結晶成長装置を用い、Ｓｉをドナー不純物として１Ｅ１９［ｃｍ−３］の不純物濃度でｐ型ＧａＡｓ層を１ｕｍ、その上に１Ｅ１７［ｃｍ−３］の不純物濃度でｎ型ＧａＡｓ層を１ｕｍ成長する。なお、１Ｅ１９［ｃｍ−３］の不純物濃度をもつｐ型ＧａＡｓ層は実施例１におけるアノード２４、１Ｅ１７［ｃｍ−３］の不純物濃度をもつｎ型ＧａＡｓ層は実施例１におけるカソード２３に相当する。これらの成長層を２段階のエッチング除去により図２において示したアノード２４およびカソード２３のように階段状に形成し、ｐ型ＧａＡｓ層上でｎ型ＧａＡｓ層により隠れていない部分にオーミックコンタクト金属を形成し、ｎ型ＧａＡｓ層の上にショットキーコンタクトを形成する。その上からパッシベーション膜としてＳｉＮ膜を形成し、オーミックコンタクトの上とショットキーコンタクトの上にコンタクトホールを開ける。その後、心線２０と、パッド２２を金メッキにより形成する。次に、基板１２の裏面を１００ｕｍの基板厚になるまで研磨し、ビアホール２１を開けてメッキを埋設して、最後にこのビアホール２１に繋がる配線２５を形成した。
【００７２】
このように、本実施例２の電波受信モジュール１０は、半導体プロセスにより形成されるため、実施例１に比べ高精度にインピーダンス整合をとることができる。
【００７３】
〔実施例３〕
この実施例３における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では筒状の導波管１１の素材にドナー濃度の高いＳｉ板を用いているが、実施例１では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例３における説明を省略する。
【００７４】
ドナー濃度の高いＳｉ板に対し、フォト工程を用いて図１（ａ）および図１（ｂ）において示した筒状の導波管１１の貫通孔１５と同サイズの開口を持つ金属膜を設ける。その金属膜をマスクとしてドライエッチングを行い、筒状の導波管１１の貫通孔１５を設ける。その後、金属膜を除去し、筒状の導波管１１を有するＳｉ板を得る。この筒状の導波管１１を有するＳｉ板に設けた貫通孔１５の片方の開口を覆うように、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００７５】
以上により、本実施例３の電波受信モジュール１０は、実施例１で得られた作用効果に加え、半導体プロセスで筒状の導波管１１を形成することができ、大量に加工精度の高い電波受信モジュール１０を製造することができる。
【００７６】
〔実施例４〕
図３を用いて実施例４について説明する。この実施例４における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では筒状の導波管１１の素材に半絶縁性Ｓｉ板３０を用いているが、実施例１では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例４における説明を省略する。
【００７７】
図３に示すように、半絶縁性Ｓｉ板３０に対し、フォト工程を用いて、図１（ａ）および図１（ｂ）において示した筒状の導波管１１の貫通孔１５と同一サイズの開口を持つ金属膜を設ける。その金属膜をマスクとしてドライエッチングを行い、筒状の導波管１１の貫通孔１５を設ける。その後、金属膜を除去することで、筒状の導波管１１を有する半絶縁性Ｓｉ板３０を得ることができる。さらにスパッタを用いて、この筒状の導波管１１を有する半絶縁性Ｓｉ板３０の全面に金属膜を形成し、これに電極をつけて、電解メッキ工程にてメッキ３１を全面に施す。図３に示すように、このメッキ処理された筒状の導波管１１を有する半絶縁性Ｓｉ板３０に設けた貫通孔１５の片方の開口を覆うように、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００７８】
以上により、本実施例４の電波受信モジュール１０は、実施例１で得られた作用効果に加え、半導体プロセスにて筒状の導波管１１の貫通孔１５を開口できることにより、精度良く、バラツキを少なく保ったまま大量に筒状の導波管１１を製造することが可能である。
【００７９】
なお、半絶縁性Ｓｉ板３０の代わりとして、高抵抗Ｓｉ板、もしくは、低ドナー濃度Ｓｉ板を用いて、本実施例４の構成は実現可能である。
【００８０】
〔実施例５〕
図４を用いて実施例５について説明する。この実施例５における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では導波管としてホーン状の導波管４０を用いるが、実施例１では筒状の導波管１１であった点である。なお、実施例１と同等の構成については、実施例１と同様の符号を付し、本実施例５における説明を省略する。
【００８１】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、電波受信モジュール１０を構成する、ホーン状の導波管４０および誘電体基板１２と受信手段１３との関係を表す。図４（ａ）は、電波受信モジュール１０の鳥瞰図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００８２】
これらの図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ホーン状の導波管４０は、貫通孔１５を開口した金属板１４である。このホーン状の導波管４０の貫通孔１５は、誘電体基板１２から遠ざかるに従って断面形状が相似的に大きくなるピラミッド開口である。さらに、この金属板１４に設けたホーン状の導波管４０の開口面積が小さい側の面に対し、前述の実施例１にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。これにより、入力されたミリ波１６は、ホーン状の導波管４０を通過し受信手段１３によって受信される。
【００８３】
この構造により、本実施例５の電波受信モジュール１０は、実施例１と同様の作用効果を奏するとともに、導波管としてホーン状の導波管４０を用いるため実施例１以上に高い指向性と利得とを得ることができる。
【００８４】
〔実施例６〕
この実施例６における前述の実施例５との構成上の相違点は、本実施例ではホーン状の導波管４０の素材にドナー濃度の高いＧａＡｓ板を用いているが、実施例５では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例７における説明を省略する。
【００８５】
ドナー濃度の高いＧａＡｓ板に対し、フォト工程を用いて図４（ａ）および図４（ｂ）において示したホーン状の導波管４０の面積が小さい側の貫通孔１５と相似であるがサイズが小さな開口を持つレジスト膜を設ける。そのレジスト膜を用いてＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：１３５でウエットエッチングを行い、ホーン状の導波管４０の貫通孔１５を設ける。その後、レジスト膜を除去し、ホーン状の導波管４０を有するドナー濃度の高いＧａＡｓ板を得る。このドナー濃度の高いＧａＡｓ板に設けたホーン状の導波管４０の開口面積が小さい側の面に対し、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００８６】
以上により、本実施例６の電波受信モジュール１０は、実施例５で得られた作用効果に加え、半導体プロセスでアンテナを形成することができ、大量に加工精度の高い電波受信モジュール１０を製造することができる。
【００８７】
〔実施例７〕
図５を用いて実施例７について説明する。この実施例７における前述の実施例５との構成上の相違点は、本実施例ではホーン状の導波管４０の素材に半絶縁性ＧａＡｓ板５０を用いているが、実施例５では金属板１４を用いていた点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例７における説明を省略する。
【００８８】
図５に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ板５０に対し、フォト工程を用いて図４（ａ）および図４（ｂ）において示したホーン状の導波管４０の面積が小さい側の貫通孔１５と相似であるがサイズが小さな開口を持つレジスト膜を設ける。そのレジスト膜を用いてＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：１３５でウエットエッチングを行い、ホーン状の導波管４０の貫通孔１５を設ける。その後、レジスト膜を除去することで、ホーン状の導波管４０を有する半絶縁性ＧａＡｓ板５０を得ることができる。さらにスパッタを用いて、このホーン状の導波管４０を有する半絶縁性ＧａＡｓ板５０の全面に金属膜を形成し、これに電極をつけて、電解メッキ工程にてメッキ３１を全面に施す。
【００８９】
図５に示すように、このメッキ３１処理された半絶縁性ＧａＡｓ板５０に設けたホーン状の導波管４０の開口面積が小さい側の面に対し、前述の実施例にて用いた受信手段１３を備える誘電体基板１２を重ねる。
【００９０】
以上により、本実施例７の電波受信モジュール１０は、実施例５で得られた作用効果に加え、半導体プロセスにてホーン状の導波管４０の貫通孔１５を開口できることにより、精度良く、バラツキを少なく保ったままホーン状の導波管４０を大量に製造することが可能である。
【００９１】
なお、半絶縁性ＧａＡｓ板５０の代わりとして、高抵抗ＧａＡｓ板、もしくは低ドナー濃度ＧａＡｓ板を用いて、本実施例７の構成は実現可能である。
【００９２】
〔実施例８〕
図６および図７を用いて実施例８について説明する。この実施例８における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では受信手段６０が誘電体基板１２の裏面、すなわち筒状の導波管１１と接しない側の面に設置されており、またその構成が異なる点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例８における説明を省略する。
【００９３】
図６は、筒状の導波管１１および誘電体基板１２と受信手段６０との関係を表す。この図６に示すように、前述の実施例１において用いた図１（ｂ）との相違点は、受信手段６０の構成と、受信手段６０の設置場所が、誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接続しない側の面である点である。
【００９４】
図７は、受信手段６０の詳細図であり、以下で受信手段６０の構成について述べる。筒状の導波管１１と接する側とは反対側の誘電体基板１２の面に心線２０と、パッド２２と、カソード２３、アノード２４より構成されるＳＢＤをマウントする。さらに、誘電体基板１２の同一面上において、アノード２４を心線２０と接続し、カソード２３をパッド２２と接続し、パッド２２を配線２５と接続する。
【００９５】
この構造により、外部から到来したミリ波１６は、筒状の導波管１１と誘電体基板１２を通過し心線２０で受信され、その後ＳＢＤで検波され電圧に変換される。このＳＢＤと等しい電位を持つ配線２５の電位をデジタルボルトメータで測定することで、受信されたミリ波１６は受信信号として出力される。
【００９６】
以上により、実施例１で得られた作用効果に加え、本実施例８の電波受信モジュール１０は、受信手段６０が誘電体基板１２の裏面に設置されるため回路や素子を配置する領域が広く、受信手段６０に加えフィルタ回路などを加えることも可能である。また、心線２０と受信手段６０が同一平面上に存在するため、誘電体基板１２にビアホール２１などを生成する必要がなく、製造が容易となる。
【００９７】
なお、本実施例では、金属板１４に貫通孔１５を設けた筒状の導波管１１を例に説明を行ったが、図８に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いた筒状の導波管１１や、図９に示す金属板１４を用いたホーン状の導波管４０や、図１０に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いたホーン状の導波管４０を用いても良い。
【００９８】
〔実施例９〕
図１１および図１２を用いて実施例９について説明する。この実施例９における前述の実施例８との構成上の相違点は、本実施例では、誘電体基板１２にビアホール２１が設けられ、受信手段１１０を構成する心線２０がこのビアホール２１を通って、誘電体基板１２の導波管１１と接する側の面に存在する点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例９における説明を省略する。
【００９９】
図１１は、筒状の導波管１１および誘電体基板１２と受信手段１１０との関係を表す。この図１１に示すように、前述の実施例８において用いた図６との相違点は、心線２０が、アノード２４が設置されている側とは反対側の誘電体基板１２、すなわち筒状の導波管１１側の誘電体基板１２上に設置されている点と、パッド２２と心線２０とを電気的に接続するためのビアホール２１が誘電体基板１２に存在する点である。
【０１００】
図１２は、受信手段１１０の詳細図であり、受信手段１１０の構成について以下に述べる。誘電体基板１２上に水平に心線２０を形成し、心線２０を形成した誘電体基板１２の面とは反対側の面にパッド２２と配線２５、カソード２３およびアノード２４により構成されるＳＢＤをマウントする。アノード２４はパッド２２に接続し、パッド２２はビアホール２１を介して心線２０と接続する。また、カソード２３は配線２５と接続する。
【０１０１】
この構造により、外部から到来したミリ波１６は、筒状の導波管１１をアンテナとして心線２０で受信された後、ビアホール２１を介してＳＢＤで検波され電圧に変換される。このＳＢＤと等しい電位を持つ配線２５の電位をデジタルボルトメータで測定することで、受信されたミリ波１６は受信信号として出力される。
【０１０２】
以上により、実施例１で得られた作用効果に加え、本実施例９の電波受信モジュール１０は、受信手段１１０の心線２０を除く部分が誘電体基板１２の裏面に設置されるため回路や素子を配置する領域が広く、受信手段１１０に加えフィルタ回路などを加えることも可能である。
【０１０３】
なお、本実施例９では、導波管として金属板１４に貫通孔１５を設けた筒状の導波管１１を例に説明を行ったが、図１３に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いた筒状の導波管１１や、図１４に示す金属板１４を用いたホーン状の導波管４０や、図１５に示す半絶縁性Ｓｉ板３０を用いたホーン状の導波管４０によっても、同様の作用効果を得ることができる。
【０１０４】
〔実施例１０〕
図１６から図１８を用いて実施例１０について説明する。実施例１０では、前述の実施例５において説明した電波受信モジュールを複数用いたイメージングセンサ１６０について述べる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例１０における説明を省略する。
【０１０５】
図１６は、イメージングセンサ１６０の外観図を表す。この図１６に示すように、イメージングセンサ１６０は、レンズ部１６１、導波管部１６２、受信部１６３、測定部１６４、外部回路１６５の５構成からなる。
【０１０６】
このイメージングセンサ１６０は、例えば車両に搭載され、車両外部の歩行者や他車両等の移動物体、壁やガードレール等の静止物体が自身で発しているミリ波１６を検出して、これらの像を識別できるようにしたものである。
【０１０７】
図１７を用いて、各部の詳細について述べる。図１７（ａ）は誘電体により形成されるレンズ部１６１の詳細図である。レンズ部１６１は、導波管部１６２のミリ波１６入力側の面に重ねて設置されている。
【０１０８】
図１７（ｂ）は、導波管部１６２の詳細図である。導波管部１６２には多数のホーン状の導波管４０がアレイ状に備えられており、ミリ波１６入力側の面にレンズ部１６１、ミリ波１６出力側の面に受信部１６３が重ねて設置されている。
【０１０９】
図１７（ｃ）は、受信部１６３の詳細図である。受信部１６３は、誘電体、例えばアルミナにより構成される誘電体基板１２と受信手段１３により構成され、誘電体基板１２の導波管部１６２側の表面には、前述した各ホーン状の導波管４０の貫通孔１５にあわせて１つずつ受信手段１３がアレイ状に設置されている。各ホーン状の導波管４０および各受信手段１３は、レンズ部１６１の焦点面に配置される。また、受信部１６３は、ミリ波１６入力側の面にある導波管部１６２とミリ波１６出力側の面にある測定部１６４との間に挟設されている。
【０１１０】
図１７（ｄ）は、測定部１６４および外部回路１６５の詳細図である。測定部１６４の誘電体部１６３側の表面には、前述の各受信手段１６３に１つずつ測定手段１７０が設置されている。全測定手段１７０の出力は、外部回路１６５の一部であるＡＤ変換手段１７１に入力される。
【０１１１】
図１７（ｅ）は、図１７（ａ）から図１７（ｄ）のＣ−Ｃ線における断面図の一部を表す。この図１７（ｅ）に示すように、ホーン状の導波管４０の内部は、レンズ部１６１を構成する誘電体と同一の素材によって、埋められている。
【０１１２】
図１８は、入力されたミリ波１６とレンズ部１１およびホーン状の導波管４０との関係を示す。図１８（ａ）に示すように、レンズ部１６１に入力された各ミリ波１６は、レンズ部１６１により屈折される。さらに、図１８（ｂ）に示すように、屈折された各ミリ波１６は、ホーン状の導波管４０に入力され、各ホーン状の導波管４０の奥に存在する各受信手段１３により受信される。各受信手段１３が受信した受信波１６は、測定手段１７０により電気信号である受信信号に変換され、外部回路１６５に出力される。なお、各受信信号は、受信したミリ波１６を発した検出対象物体の温度を表す。さらに、この受信信号を、ＡＤ変換手段１７１を始めとする外部回路１６５により処理することで、物体の形状を判定することができる。
【０１１３】
これらの構成により、本実施例で提案のイメージングセンサ１６０は、前述の電波受信モジュール１０をアレイ状に配置することで、奥行き方向が小型なイメージングセンサ１６０を実現できた。また、電波受信モジュール１０が出力した受信信号を処理することで、ミリ波１６を出力した物体の形状を判定することができる。
【０１１４】
〔実施例１１〕
図１９を用いて実施例１１について説明する。この実施例１１における前述の実施例１０との構成上の相違点は、本実施例においては、レンズ部１６１から出力されるミリ波１６に対して垂直な平面上で１つの電波受信モジュール１０を駆動させることで物体の形状を判定するイメージングセンサ１９０である点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例１１における説明を省略する。
【０１１５】
図１９は、イメージングセンサ１９０の外観図およびブロック図である。図１９に示すように、イメージングセンサ１９０は、レンズ部１６１と、電波受信モジュール１０と、駆動手段１９１、位置検出手段１９２、外部回路１６５からなる。
【０１１６】
駆動手段１９１は、レンズ部１６１のミリ波１６入力方向に対して垂直な面で、かつ、レンズ部１６１によりミリ波１６が屈折される範囲において、この電波受信モジュール１０を縦横に駆動させる。また、位置検出手段１９２は、駆動手段１９１によって移動する電波受信モジュール１０の位置を計測し、位置情報として外部回路１６５に出力する。外部回路１６５は、電波受信モジュール１０の出力する受信信号と位置情報とを処理することで、電波受信モジュール１０がレンズ部１６１に対してどの位置で、どの程度の強度を持つミリ波１６を受信したかを得ることができ、これに基づいてミリ波１６を発した物体の形状を判定することができる。
【０１１７】
以上により、本実施例１１で提案のイメージングセンサ１９０は、実施例１０で奏した作用効果を得ながらも、単数の電波受信モジュール１０を使用した簡易な構成となっている。
【０１１８】
〔その他の実施例〕
前述の実施例において、受信素子と外部回路１６５、グランドと外部回路１６５を切り替えるスイッチを受信素子と外部回路１６５との間に設けた場合、ノイズを含む受信信号とノイズを交互に外部回路１６５に入力することができる。これにより、ノイズを含む受信信号からノイズを除算することで、ノイズを含まない受信信号を抽出することができ、ミリ波１６が微弱であってもこれを測定することができる。
【０１１９】
前述の実施例において、受信素子と外部回路（１６５）との間に、所定帯域の周波数のみを透過する帯域透過フィルタを設置した場合、ノイズ成分を除去することができ、ミリ波１６が微弱であってもこれを測定することができる。
【０１２０】
前述の実施例において、受信素子と外部回路（１６５）との間に、遅延回路を設置した場合、受信した受信信号の位相を変化させることができる。
【０１２１】
実施例１２および実施例１３では、レンズ部１６１を形成する素材を誘電体としたが、これを半導体としても実施可能である。レンズ部１６１を半導体で形成した場合、誘電体で形成した場合に比べ屈折率を高くすることができる。
【０１２２】
実施例１２および実施例１３では、ミリ波１６を屈折する手段としてレンズ部１６１を用いたが、レンズ部１６１をミラーとしても良い。
【０１２３】
前述の実施例では、心線２０の形状について特に限定をしなかったが、接続する送受信素子の形状に合わせて、例えばマイクロストリップ型やコプレーナ型の線路形状を選択することができる。
【０１２４】
前述の実施例では、受信手段１３、６０、１１０における受信素子としてＳＢＤを例に説明を行ったが、受信素子はこれに限定されない。例えばＰＮダイオードなどでも実施可能である。
【０１２５】
前述の実施例では、導波管の形状として、筒状の導波管１１およびホーン状の導波管４０を例に説明を行ったが、導波管の形状はこれに限定されない。例えば、円錐台形状の導波管などであっても実施可能である。また、金属板１４などに貫通孔１５をあけた形状でなくとも良い、例えば、筒状の導体の管を用いて、この管の一方の端部の開口を塞ぐように誘電体基板１２などを設置してもよい。
【０１２６】
前述の実施例では、導波管１１、４０は、導波管１１、４０全体または表面が導体３１であるとして説明を行ったが、導波管１１、４０の内周が誘電体であり、その誘電体の外周に導体を備える形状としてもよい。すなわち、導波管１１、４０が、誘電体に貫通孔１５をあけ、貫通孔１５内側に導体の管を埋め込み、さらに導体の管の内側に誘電体を埋め込む形式であっても、本実施例は実現可能である。
【０１２７】
前述の実施例では、筒状の導波管１１またはホーン状の導波管４０の内部は、誘電体により充填されているとして説明を行ったが、これらの導波管１１、４０の内部は誘電体により充填されていなくとも良い。例えば、真空であっても良いし、気体や半導体が充填されていても良い。
【０１２８】
前述の実施例１から実施例１１では、受信手段１３、６０、１１０を用いた電波受信モジュール１０について述べたが、この受信手段１３、６０、１１０を送信手段に置き換えた場合、ミリ波１６を送信する電波送信モジュール１０とすることができる。これにより、各種ＣＷや変調波を小さな体格で送信することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】実施例１において用いられる図であり、図１（ａ）は筒状の導波管１１を持ち受信素子が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図、図１（ｂ）は電波受信モジュール１０の断面図である。
【図２】実施例１において用いられる受信手段１３の拡大図である。
【図３】実施例４において用いられるメッキ３１処理された筒状の導波管１１を持ち受信素子が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例５において用いられるホーン状の導波管４０を持ち受信素子が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。図４（ｂ）は、実施例５において用いられる電波受信モジュールの断面図である。
【図５】実施例７において用いられるメッキ３１処理されたホーン状の導波管４０を持ち受信素子が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接する側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図６】実施例８において用いられる筒状の導波管１１を持ち受信手段６０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図７】実施例８において用いられる受信手段６０の拡大図である。
【図８】実施例８において用いられるメッキ３１処理された筒状の導波管１１を持ち受信手段６０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図９】実施例８において用いられるホーン状の導波管４０を持ち受信手段６０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１０】実施例８において用いられるメッキ３１処理されたホーン状の導波管４０を持ち受信手段６０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１１】実施例９において用いられる筒状の導波管１１を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１２】実施例９において用いられる受信手段１１０の拡大図である。
【図１３】実施例９において用いられるメッキ３１処理された筒状の導波管１１を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２の筒状の導波管１１と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１４】実施例９において用いられるホーン状の導波管４０を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１５】実施例９において用いられるメッキ３１処理されたホーン状の導波管４０を持ち心線２０を除く受信手段１１０が誘電体基板１２のホーン状の導波管４０と接しない側の面に設置される電波受信モジュール１０の鳥瞰図である。
【図１６】実施例１０において用いられる電波受信モジュール１０をアレイ状に配置したイメージングセンサ１６０の外観図およびブロック図である。
【図１７】実施例１０において用いられる図であり、図１７（ａ）はレンズ部１６１の外観図、図１７（ｂ）は導波管部１６２の外観図、図１７（ｃ）は受信部１６３の外観図、図１７（ｄ）は測定部１６４の外観図、図１７（ｅ）はイメージングセンサ１６０の断面図である。
【図１８】実施例１０において用いられる入力されたミリ波１６とレンズ部１１およびホーン状の導波管４０との関係を表す図である。
【図１９】実施例１１において用いられる単数の電波受信モジュール１０を用いたイメージングセンサ１９０の外観図およびブロック図である。
【図２０】縦軸を減衰定数、横軸を周波数とした場合の、霧中における電波の減衰を表すグラフである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０ 電波受信モジュール
１１ 筒状の導波管
１２ 誘電体基板
１３ 受信手段
１４ 金属板
１５ 貫通孔
１６ ミリ波
２０ 心線
２１ ビアホール
２２ パッド
２３ アノード
２４ カソード
２５ 配線
３０ 半絶縁性Ｓｉ板
３１ メッキ
４０ ホーン状の導波管
５０ 半絶縁性ＧａＡｓ板
６０ 受信手段
１１０ 受信手段
１６０ イメージングセンサ
１６１ レンズ部
１６２ 導波管部
１６３ 受信部
１６４ 測定部
１６５ 外部回路
１７０ 測定手段
１７１ ＡＤ変換手段
１９０ イメージングセンサ
１９１ 駆動手段
１９２ 位置検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に導体が存在し、送信波または、および受信波（１６）の出射または、および入射方向側が開口している導波管（１１、４０）と、
前記入射方向に対し垂直に、前記導波管（１１、４０）の前記開口とは反対側に位置する誘電体からなる基板（１２）と、
前記送信波または、および前記受信波（１６）を送受信するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる心線（２０）と、前記心線（２０）により送信された前記送信波または、および前記心線（２０）により受信された前記受信波（１６）を前記送受信信号として出力するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる送受信素子と、前記送受信素子により出力された前記送受信信号を外部回路（１６５）に伝達する配線（２５）からなる送受信手段（１３、６０、１１０）とを備えることを特徴とする電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２】
前記心線（２０）および前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の同一面に位置し、
前記配線（２５）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記送受信素子と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項３】
前記心線（２０）と前記送受信素子と前記配線（２５）とが、前記基板（１２）の導波管（１１、４０）側の面とは逆の同一面に位置し、前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項４】
前記心線（２０）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置し、
前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置し、
第二の配線（２２）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記心線（２０）と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記送受信素子とを電気的に接続し、
前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項５】
前記導波管（１１）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は、部材（１４、３０、５０）に垂直な貫通孔（１５）を開けたものであることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項６】
前記導波管（１１）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞の形状は、前記基板（１２）に対し垂直な直線を軸に四角形を回転させ生成される２箇所の円状の開口を備える円錐台であることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項７】
前記導波管（４０）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は六面体形状の空洞であることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項８】
前記六面体形状の空洞は、前記六面体の前記送信波が出射または、および前記受信波（１６）が入射する側の開口の面積が、前記基板（１２）側の開口の面積より広いことを特徴とする請求項７に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項９】
前記導波管（１１、４０）は、導電性の部材（１４）に設けられた開口により構成されることを特徴とする請求項１から請求項８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１０】
前記導波管（１１、４０）は、半導体部材に設けられた開口により構成されることを特徴とする請求項１から請求項８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１１】
前記導波管（１１、４０）は、絶縁性または導電性を備える部材（３０、５０）に設けられた開口の表面に導電性物質（３１）が重設されたことを特徴とする請求項１から請求項８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１２】
前記送受信素子は、前記基板（１２）上にエピタキシャル成長された半導体層を加工し形成されることを特徴とする請求項１から請求項１１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１３】
前記送受信素子は、前記基板（１２）上にマウントまたは電気接続されることを特徴とする請求項１から請求項１１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１４】
前記送受信素子は、ショットキーバリアダイオードにより構成されることを特徴とする請求項１から請求項１３に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１５】
前記送受信素子と前記外部回路（１６５）との間に設置され、該送受信素子より出力される前記受信信号と、該送受信信号に含まれるノイズ成分のみとを交互に該外部回路（１６５）に入力するスイッチを備えることを特徴とする請求項１から請求項１４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１６】
前記送受信信号の所定帯域成分のみを前記外部回路（１６５）に出力する帯域透過フィルタを、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする請求項１から請求項１５に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１７】
前記送受信信号を前記外部回路（１６５）に対し、入力または、および出力するタイミングを遅延させる遅延回路を、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする請求項１から請求項１６に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１８】
前記送信波または、および前記受信波（１６）の進行方向に、該送信波を屈折または、および該受信波（１６）を屈折し結像するレンズ（１６１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項１７に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１９】
前記レンズ（１６１）が、誘電体により構成されることを特徴とする請求項１８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２０】
前記レンズ（１６１）が、半導体により構成されることを特徴とする請求項１８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２１】
前記受信波（１６）を屈折し、前記心線（２０）に該受信波（１６）を結像するミラーまたは、および前記心線（２０）より出力された前記送信波を屈折するミラーを備えることを特徴とする請求項１から請求項１７に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２２】
前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分が真空である、または気体が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項２１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２３】
前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、誘電体が埋設されていることを特徴とする請求項１から請求項２１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２４】
前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、半導体が埋設されていることを特徴とする請求項１から請求項２１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２５】
前記電波送受信モジュール（１０）を複数アレイ状に配置した電波送受信モジュール（１０）アレイと、
前記電波送受信モジュール（１０）アレイの各開口側に位置する前記レンズ（１６１）と、
前記電波送受信モジュール（１０）アレイから出力された各受信信号を処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする請求項１８から請求項２０に記載の前記電波送受信モジュール（１０）を用いたイメージングセンサ（１６０）。
【請求項２６】
前記電波送受信モジュール（１０）と、
前記電波送受信モジュール（１０）を一定面積の範囲の中で駆動する駆動手段（１９１）と、
前記駆動手段（１９１）の位置情報を検出し出力する位置検出手段（１９２）と、
前記一定面積の範囲内を駆動する前記電波送受信モジュール（１０）の開口に前記受信波（１６）を屈折、結像する前記レンズ（１６１）と、
前記電波送受信モジュール（１０）が出力した前記送受信信号と、前記位置情報とを処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする請求項１８から請求項２０に記載の前記電波送受信モジュール（１０）を用いたイメージングセンサ（１９０）。
【請求項１】
内周に導体が存在し、送信波または、および受信波（１６）の出射または、および入射方向側が開口している導波管（１１、４０）と、
前記入射方向に対し垂直に、前記導波管（１１、４０）の前記開口とは反対側に位置する誘電体からなる基板（１２）と、
前記送信波または、および前記受信波（１６）を送受信するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる心線（２０）と、前記心線（２０）により送信された前記送信波または、および前記心線（２０）により受信された前記受信波（１６）を前記送受信信号として出力するとともに前記基板（１２）に水平に備えられる送受信素子と、前記送受信素子により出力された前記送受信信号を外部回路（１６５）に伝達する配線（２５）からなる送受信手段（１３、６０、１１０）とを備えることを特徴とする電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２】
前記心線（２０）および前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の同一面に位置し、
前記配線（２５）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記送受信素子と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項３】
前記心線（２０）と前記送受信素子と前記配線（２５）とが、前記基板（１２）の導波管（１１、４０）側の面とは逆の同一面に位置し、前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項４】
前記心線（２０）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置し、
前記送受信素子が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置し、
第二の配線（２２）が、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面に位置する前記心線（２０）と、前記基板（１２）の前記導波管（１１、４０）側の面とは逆の面に位置する前記送受信素子とを電気的に接続し、
前記配線（２５）が、前記送受信素子と前記外部回路（１６５）とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項５】
前記導波管（１１）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は、部材（１４、３０、５０）に垂直な貫通孔（１５）を開けたものであることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項６】
前記導波管（１１）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞の形状は、前記基板（１２）に対し垂直な直線を軸に四角形を回転させ生成される２箇所の円状の開口を備える円錐台であることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項７】
前記導波管（４０）は、前記送信波を送信および、または前記受信波（１６）を受信する空洞を備え、該空洞は六面体形状の空洞であることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項８】
前記六面体形状の空洞は、前記六面体の前記送信波が出射または、および前記受信波（１６）が入射する側の開口の面積が、前記基板（１２）側の開口の面積より広いことを特徴とする請求項７に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項９】
前記導波管（１１、４０）は、導電性の部材（１４）に設けられた開口により構成されることを特徴とする請求項１から請求項８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１０】
前記導波管（１１、４０）は、半導体部材に設けられた開口により構成されることを特徴とする請求項１から請求項８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１１】
前記導波管（１１、４０）は、絶縁性または導電性を備える部材（３０、５０）に設けられた開口の表面に導電性物質（３１）が重設されたことを特徴とする請求項１から請求項８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１２】
前記送受信素子は、前記基板（１２）上にエピタキシャル成長された半導体層を加工し形成されることを特徴とする請求項１から請求項１１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１３】
前記送受信素子は、前記基板（１２）上にマウントまたは電気接続されることを特徴とする請求項１から請求項１１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１４】
前記送受信素子は、ショットキーバリアダイオードにより構成されることを特徴とする請求項１から請求項１３に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１５】
前記送受信素子と前記外部回路（１６５）との間に設置され、該送受信素子より出力される前記受信信号と、該送受信信号に含まれるノイズ成分のみとを交互に該外部回路（１６５）に入力するスイッチを備えることを特徴とする請求項１から請求項１４に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１６】
前記送受信信号の所定帯域成分のみを前記外部回路（１６５）に出力する帯域透過フィルタを、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする請求項１から請求項１５に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１７】
前記送受信信号を前記外部回路（１６５）に対し、入力または、および出力するタイミングを遅延させる遅延回路を、前記心線（２０）と該外部回路（１６５）との間に備えることを特徴とする請求項１から請求項１６に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１８】
前記送信波または、および前記受信波（１６）の進行方向に、該送信波を屈折または、および該受信波（１６）を屈折し結像するレンズ（１６１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項１７に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項１９】
前記レンズ（１６１）が、誘電体により構成されることを特徴とする請求項１８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２０】
前記レンズ（１６１）が、半導体により構成されることを特徴とする請求項１８に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２１】
前記受信波（１６）を屈折し、前記心線（２０）に該受信波（１６）を結像するミラーまたは、および前記心線（２０）より出力された前記送信波を屈折するミラーを備えることを特徴とする請求項１から請求項１７に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２２】
前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分が真空である、または気体が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項２１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２３】
前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、誘電体が埋設されていることを特徴とする請求項１から請求項２１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２４】
前記導波管（１１、４０）において、前記送信波または、および前記受信波（１６）が通過する導体でない部分は、半導体が埋設されていることを特徴とする請求項１から請求項２１に記載の電波送受信モジュール（１０）。
【請求項２５】
前記電波送受信モジュール（１０）を複数アレイ状に配置した電波送受信モジュール（１０）アレイと、
前記電波送受信モジュール（１０）アレイの各開口側に位置する前記レンズ（１６１）と、
前記電波送受信モジュール（１０）アレイから出力された各受信信号を処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする請求項１８から請求項２０に記載の前記電波送受信モジュール（１０）を用いたイメージングセンサ（１６０）。
【請求項２６】
前記電波送受信モジュール（１０）と、
前記電波送受信モジュール（１０）を一定面積の範囲の中で駆動する駆動手段（１９１）と、
前記駆動手段（１９１）の位置情報を検出し出力する位置検出手段（１９２）と、
前記一定面積の範囲内を駆動する前記電波送受信モジュール（１０）の開口に前記受信波（１６）を屈折、結像する前記レンズ（１６１）と、
前記電波送受信モジュール（１０）が出力した前記送受信信号と、前記位置情報とを処理する前記外部回路（１６５）とを備えることを特徴とする請求項１８から請求項２０に記載の前記電波送受信モジュール（１０）を用いたイメージングセンサ（１９０）。
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００６−２７９７７６（Ｐ２００６−２７９７７６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９８６７８（Ｐ２００５−９８６７８）
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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