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電子回路及びイメージング回路並びに検出/受光方法 NEW 新技術説明会

国内特許コード P190016507
整理番号 (S2017-0257-N0)
掲載日 2019年11月25日
出願番号 特願2018-561832
出願日 平成29年11月16日(2017.11.16)
国際出願番号 JP2017041287
国際公開番号 WO2018131288
国際出願日 平成29年11月16日(2017.11.16)
国際公開日 平成30年7月19日(2018.7.19)
優先権データ
  • 特願2017-002089 (2017.1.10) JP
発明者
  • 池辺 将之
  • 佐野 栄一
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 電子回路及びイメージング回路並びに検出/受光方法 NEW 新技術説明会
発明の概要 回路規模を増大させることなく、テラヘルツ波と可視光に対応するピクセル回路を提供する。
テラヘルツ波検出用のカスコード型アンプのバイアス用トランジスタM2のゲート端子にスイッチ用トランジスタM9とフォトダイオードPDを接続する。カスコード型アンプの入力をバイアスとして用いる。オフセット調節用の負帰還アンプ4に対し、電源電圧VDDのオフセット出力を行う。トランジスタM2とトランジスタM3との接続点から可視光の強度に対応した第2出力信号Sp2を出力する。
従来技術、競合技術の概要

近年、ミリ波と遠赤外光の間の周波数であるテラヘルツ帯(100ギガヘルツ~10テラヘルツ)の周波数を有するテラヘルツ波に関する研究開発が盛んに行われている。このテラヘルツ波を検出して電気信号に変換するためには、物理量たる当該テラヘルツ波を電気信号に変換する素子が必要である。より具体的に例えば、当該テラヘルツ波を熱に変換し、その熱によって生じる抵抗値の変化を読み出す素子(例えば、ボロメータ)が必要である。

このとき、本発明の発明者らは、下記非特許文献1において、上記テラヘルツ波の周波数より遅い動作周波数を有するトランジスタを含む負帰還用差動増幅回路により、上記テラヘルツ波の強弱に相当する包絡線成分を増幅した出力信号を適切なオフセットで出力する回路を提案している。

産業上の利用分野

本発明は、電子回路及びイメージング回路並びに検出/受光方法の技術分野に属し、より詳細には、テラヘルツ帯の周波数を有するテラヘルツ波と、可視光と、を共に検出又は受光可能な電子回路及びイメージング回路並びに当該電子回路において実行される検出/受光方法の技術分野に属する。

特許請求の範囲 【請求項1】
テラヘルツ帯の周波数を有するテラヘルツ波を検出し当該テラヘルツ波の強度を示す第1出力信号を出力するテラヘルツ波検出部と、可視光を受光し当該可視光の強度を示す第2出力信号を出力する可視光受光部と、前記テラヘルツ波検出部の動作と前記可視光受光部の動作とを切り替える切替部と、を、一の基板上に形成した電子回路であって、
前記テラヘルツ波検出部は、
前記テラヘルツ波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナに接続されたアンプ部と、
前記アンプ部に接続されて前記第1出力信号を出力する負帰還アンプ部と、
により構成されており、
前記可視光受光部は、
前記可視光を受光する受光部と、
前記受光部に接続され且つ前記第2出力信号を出力する前記アンプ部と、
前記アンプ部に接続された前記負帰還アンプ部と、
により構成されており、
前記切替部は、前記受光部及び前記アンプ部に印加されるバイアス電圧及び前記負帰還アンプ部に対する正入力電圧を切り替えることにより、前記テラヘルツ波検出部の動作と前記可視光受光部の動作とを切り替えることを特徴とする電子回路。

【請求項2】
請求項1に記載の電子回路において、
前記テラヘルツ波検出部としての前記負帰還アンプ部は、当該負帰還アンプ部における帰還信号を前記第1出力信号として出力することを特徴とする電子回路。

【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の電子回路において、
前記アンプ部はカスコード接続されたトランジスタを含み、
前記可視光受光部としての前記第2出力信号は、前記カスコード接続における前記トランジスタ同士の接続点から出力されることを特徴とする電子回路。

【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電子回路において、
前記切替部は、前記バイアス電圧及び前記正入力電圧を予め設定された時間ごとに切り替えることにより、前記テラヘルツ波検出部の動作と前記可視光受光部の動作とを切り替えることを特徴とする電子回路。

【請求項5】
請求項4に記載の電子回路において、
前記切替部は、前記バイアス電圧及び前記正入力電圧を前記時間ごとに交互に切り替えることにより、前記テラヘルツ波検出部の動作と前記可視光受光部の動作とを交互に切り替えることを特徴とする電子回路。

【請求項6】
請求項4又は請求項5に記載の電子回路において、
前記予め設定された時間を変更する変更部を更に備えることを特徴とする電子回路。

【請求項7】
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載された電子回路が複数集積されたことを特徴とするイメージング回路。

【請求項8】
テラヘルツ帯の周波数を有するテラヘルツ波を検出し当該テラヘルツ波の強度を示す第1出力信号を出力するテラヘルツ波検出部と、可視光を受光し当該可視光の強度を示す第2出力信号を出力する可視光受光部と、が、一の基板上に形成された電子回路において実行される検出/受光方法であって、
前記テラヘルツ波検出部は、前記テラヘルツ波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナに接続されたアンプ部と、前記アンプ部に接続されて前記第1出力信号を出力する負帰還アンプ部と、により構成されており、
前記可視光受光部は、前記可視光を受光する受光部と、前記受光部に接続され且つ前記第2出力信号を出力する前記アンプ部と、前記アンプ部に接続された前記負帰還アンプ部と、により構成されており、
前記受光部及び前記アンプ部に印加されるバイアス電圧及び前記負帰還アンプ部に対する正入力電圧を切り替えることにより、前記テラヘルツ波検出部の動作と前記可視光受光部の動作とを切り替える切替工程を含むことを特徴とする検出/受光方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018561832thum.jpg
出願権利状態 公開
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