CN102696042B

CN102696042B - 用于测量电磁波的装置和方法

Info

Publication number: CN102696042B
Application number: CN201080060768.8A
Authority: CN
Inventors: 盐田道德; 尾内敏彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: EP2521986A2; WO2011083558A2; JP5552321B2; US9104912B2; JP2011141214A; WO2011083558A3; US20120280128A1; CN102696042A

Abstract

本发明提供一种用于将电磁波的时间波形变换成适合于信号处理等的时间波形以测量时间波形的装置和方法。对事先测量的诸如太赫波之类的电磁波的第一时间波形执行小波变换，并且通过控制小波展开系数形成适合于信号处理并与在小波变换中使用的母小波具有高相关性的第二时间波形。在目标对象的第二测量处理和以后的处理中，使用诸如偏置电压控制器的变换单元来将电磁波变换成变换后的时间波形以测量时间波形。

Description

用于测量电磁波的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于测量诸如电磁波的波形之类的信息的技术。特别地，本发明涉及用于测量作为适合于信号处理的波形的太赫波的装置和方法。

背景技术

近年来，利用太赫波的非破坏性透视成像和用于通过使用太赫波脉冲研究材料的特性的太赫时域光谱法已经得到了积极研究。PTL公开了一种涉及在太赫成像中执行的图像处理并对于信息压缩和峰值检测使用小波分析的方法。此外，NPL公开了对太赫波的时间波形执行小波变换并将小于阈值的小波展开系数的值设为零（阈值处理）。因此，包含于时间波形中的噪声分量可被去除。通过在去除噪声分量之后执行逆小波变换，可以获得从中去除噪声分量的时间波形。NPL讨论了比较去除噪声分量之后的S/N比以确定各种母小波当中的哪个母小波具有最大量的从其中去除的噪声分量。噪声分量主要表达在整个频率范围上出现的白噪声。由于与母小波具有低的相关性，因此，对于每个扩散系数，噪声分量出现在零附近。

引文列表

专利文献

PTL1：日本专利公开No.10-153547

非专利文献

NPL1：MicroelectronicsJournal,Vol.32（2001），pp.943-953，“De-noisingtechniquesforterahertzresponsesofbiologicalsamples”

发明内容

技术问题

在上述降噪技术中，从要被确定的时间波形导出的信号（即，展开系数值）还包含与母小波具有低的相关性的分量。这意味着，除了噪声分量以外，小波展开系数值接近零的信号还包含从时间波形导出的这种信号。因此，上述现有技术中的基于小波变换的降噪方法非期望地去除了这种从时间波形导出的信号。

问题的解决方案

鉴于上述问题，本发明的用于测量电磁波的电磁波测量装置包括波形获得单元、形成单元和变换单元。波形获得单元被配置为获得电磁波的第一时间波形。形成单元被配置为对第一时间波形执行小波变换并通过使用受控的小波展开系数执行逆小波变换以形成第二时间波形。变换单元被配置为通过基于第一时间波形与第二时间波形之间的比值将电磁波变换成变换后的时间波形来获得变换后的时间波形。

此外，鉴于上述问题，本发明的用于测量电磁波的电磁波测量方法包括以下步骤：用于获得电磁波的第一时间波形的第一步骤；用于对第一时间波形执行小波变换的第二步骤；用于通过使用受控的小波展开系数对小波变换的结果执行逆小波变换以获得第二时间波形的第三步骤；用于确定第一时间波形与第二时间波形之间的比值的第四步骤；和用于通过基于该比值将电磁波变换成变换后的时间波形来获得变换后的时间波形的第五步骤。

本发明的有益效果

根据本发明，由于通过基于上述比值将电磁波变换成第二时间波形获得时间波形，因此，可以防止在现有技术出现的当通过使用阈值处理等去除包含在时间波形中的噪声分量时出现的、对从要被确定的时间波形导出的信号的非期望的去除。

附图说明

图1A是本发明的实施例的配置图。

图1B是本发明的另一实施例的配置图。

图2A示出具有良好的S/N比的太赫波的时间波形。

图2B示出当对时间波形执行小波变换时获得的小波展开系数。

图3A示出经受控制之后的小波展开系数。

图3B示出通过在控制小波展开系数之后执行逆小波变换获得的波形。

图3C示出当使用三层片材的纸时获得的反射波形。

图4A示出偏置电压、光照射功率和太赫强度之间的关系。

图4B是本发明的第一实施例的流程图。

图5A是本发明的第三实施例的配置例子。

图5B是本发明的第六实施例的配置例子。

图6A示出本发明的第七实施例中的与样品具有特征光谱时对应的测量的波形。

图6B示出本发明的第七实施例中的与样品不具有特征光谱时对应的测量的波形。

具体实施方式

以下描述根据本发明的实施例。首先，获得诸如太赫波的电磁波（即，包含具有30GHz～30THz范围内的频率的分量的电磁波）的第一时间波形，并使其经受小波变换。然后，通过使用由阈值处理等控制的小波展开系数对该结果执行逆小波变换来获得第二时间波形。随后，当获得随后的电磁波的时间波形时，通过基于第一时间波形与第二时间波形之间的比值将电磁波变换成第二时间波形来获得该时间波形。详细地，例如通过使用检测电磁波的检测器、产生电磁波的产生器和调整产生电磁波的时刻与检测电磁波的时刻之间的延迟时间的延迟单元，并通过使用延迟单元改变延迟时间来获得第一时间波形。可使得第二时间波形成为适合于信号处理并与在上述小波变换中使用的母小波具有高相关性的波形。当实际测量电磁波的时间波形时，例如，在基于上述比值改变对于每个延迟时间获得数据的值的同时测量第二时间波形。改变数据的值的方法的例子包括通过使用控制器改变要被施加于产生器的偏置电压的方法、通过使用可变衰减器改变要被照射到产生器上的激光的光照射功率的方法和改变放大来自检测器的信号的可变放大器的放大因子的方法。另一方法包括使用为计算机提供的算术器件。

此外，也可通过对基于上述比值获得的第二时间波形执行小波变换，然后通过控制小波展开系数执行逆小波变换，来形成电磁波的时间波形。在这种情况下，第二时间波形是不包含与母小波具有低相关性的分量的时间波形。因此，即使当要应用现有技术中的阈值处理时，也可在不去除从时间波形导出的信号的情况下去除包含于要被确定的时间波形中的噪声分量。具体地，该第二时间波形是与母小波具有低相关性的小波展开系数被设为零以有利于处理的时间波形。由此，如果这些小波展开系数的值较小但不为零，那么小波展开系数被视为噪声，并且，小波展开系数被再次设为零，使得可以仅去除噪声分量。以这种方式，在第二测量过程中和以后的过程中，使用上述比值产生（即，变换）第二时间波形，但是，该第二时间波形是已经受诸如阈值处理之类的控制的波形。因此，在第二测量过程中和以后的过程中，可以高速执行高度精确的测量。

根据本发明的测量技术可以用于例如检查目标测量对象（例如，识别诸如医学药物的目标对象）。首先，在第一测量过程中，通过使用参考对象获得诸如太赫波的电磁波的时间波形（第一时间波形）。在这种情况下，通过执行诸如平均化之类的常用的处理取得足够的时间量来获得具有高的S/N比的时间波形。然后，通过使用小波变换执行诸如阈值处理的控制，来获得不包含与母小波具有低相关性的分量的时间波形（第二时间波形）。除了噪声分量（主要是白噪声）以外，通过在该阶段中执行诸如阈值处理之类的控制去除的分量还可能包含从时间波形导出的分量（即，从时间波形导出但与母小波具有低相关性的分量）。随后，确定第一时间波形与第二时间波形之间的比值。此外，在目标对象的第二测量过程和以后的过程中，使用该比值（通过例如控制要被施加于产生器侧的光电导体的偏置电压）来产生（变换）变换后的时间波形，以便以高速获得类似于参考对象的目标对象的时间波形。此外，通过执行阈值处理，可以从以高速获得的时间波形去除噪声。在该阶段通过执行阈值处理去除的分量不包含从时间波形导出的分量。

一般以以下的方式产生（变换）第二时间波形。对于每个延迟时间，确定第一时间波形的值与第二时间波形的值之间的比值。确定的比值乘以第一时间波形，使得可以形成不具有与噪声电平对应的小波展开系数的伪波形。具体地，第一时间波形与诸如太赫波的正常测量的原始电磁波对应。另一方面，当测量变换后的时间波形时，测量的变换后的时间波形是通过例如在时间上改变电压来测量的变换后的时间波形，并因此与通过测量穿过空间的实际电磁波获得的变换后的时间波形不同。换句话说，变换后的时间波形是通过设计测量方法以便于随后的处理而形成的伪变换后的时间波形。通过以这种方式将在现有技术中测量的太赫波等的第一时间波形变换成不具有与噪声电平对应的小波展开系数的变换后的时间波形，可以相对于现有技术提高S/N比。此外，当检查目标对象时，在第一测量过程中获得不包含与母小波具有低相关性的分量的时间波形，使得可以在第二测量过程中和以后的过程中以高速顺序地检查类似于参考对象的目标对象。

此外，基于以上构思，可以通过包括获得电磁波的第一时间波形的波形获得单元、形成单元和变换单元来形成根据本发明的电磁波测量装置。如上所述，形成单元通过对第一时间波形执行小波变换然后通过使用由阈值处理等控制的小波展开系数执行逆小波变换来形成第二时间波形。如上所述，当要获得电磁波的时间波形时，变换单元通过基于第一时间波形与第二时间波形之间的比值将电磁波变换成变换后的时间波形来获得该变换后的时间波形。在使用太赫波的情况下，波形获得单元包含例如太赫波产生器、太赫波检测器和调整产生太赫波的时刻与检测太赫波的时刻之间的延迟时间的延迟单元。通过改变延迟时间测量太赫波。

形成单元形成适合于信号处理并与在小波变换中使用的母小波具有高相关性的第二时间波形。用于控制小波展开系数的方法的例子包括用零替代除了具有大的绝对值的小波展开系数之外的小波展开系数的方法和用零替代对于时间波形的形状具有小的影响的小波展开系数的方法。重要之处在于，通过尽可能地减少小波展开系数的数量来形成时间波形。由于由最少数量的小波展开系数表达的时间波形具有带有信号和噪声的混合物的小的区域，因此该时间波形适合于信号处理。

在上述装置和上述方法中使用的母小波的例子包括具有相对类似于诸如太赫波形之类的电磁波的形状的形状的Coiflet4和Symlet10。

下面，描述用于将要被测量的电磁波的波形变换成适合于信号处理的波形的装置和方法的特定实施例。为了简化以下实施例中的描述，描述在不存在样品（目标测量对象）时以高速获得参考波形同时从中去除噪声的装置和方法。但是，由于原理相同，因此，当存在样品时，可以类似地应用该装置和方法。

第一实施例

如图1A所示，在第一实施例中，通过太赫波检测器2检测由太赫波产生器1产生的太赫波。检测的信号被放大器3放大，并且在被取入计算机5中之前通过A/D转换器4从模拟信号被转换成数字信号。在本实施例中，太赫波产生器1和太赫波检测器2分别被配置为通过使用光电导体（未示出）产生和检测太赫波。来自激光源6的激光被发射到太赫波产生器1内的光电导体，并且还在由延迟单元7时间延迟之后被发射到太赫波检测器2内的光电导体。激光源6可以是毫微微秒激光器或纤维激光器。例如，通过扫描被设置在延迟单元7中并用于时间延迟的级，可以获得整个太赫波形的数据。偏置电压控制器8被配置为控制向太赫波产生器1内的光电导体施加的电压。在这种情况下使用的光电导体分别能够产生和检测具有0.1THz～3.0THz范围的频率的太赫波。使用光电导体产生和检测太赫波的方法被称为THz-TDS（太赫时域光谱法），并且由太赫波检测器2使用采样技术获得的信号与太赫波的时间波形（第一时间波形）对应。

计算机5在其中具有形成单元9。形成单元9形成适合于信号处理并与母小波具有高相关性的太赫波形（第二太赫波形（第二时间波形））。为了形成第二太赫波形，必须事先测量具有良好的S/N比的太赫波形。因此，通过在各时刻处停止延迟单元7的级并累积在级的各时刻处的信号，来获得太赫波的时间波形。作为替代方案，可以高速重复获得整个波形的数据，并且可以将各时刻处的重复获得的波形加在一起并求出平均值（快速扫描技术）。通过该控制，可以事先获得具有良好的S/N比的太赫波形（第一太赫波形）。随后，对以这种方式获得的具有良好的S/N比的第一太赫波形执行小波变换。作为用于小波变换的母小波，选择与太赫波形具有相对较高的相关性的Coiflet4或Symlet10a等。

图2A示出通过快速扫描技术事先获得的具有良好的S/N比的太赫波的时间波形。横轴表示时间，而纵轴表示振幅（即，太赫波的强度）。太赫波的数据点的数量为1024个点。图2B示出与当对图2A中的太赫波的时间波形执行小波变换时获得的展开系数中的提取形式的大的值对应的区域。横轴表示展开系数，而纵轴表示每个展开系数的值（大小）。虽然在图2B中从50到400绘制展开系数，但是，它们的值不完全为零。特别地，其值被绘制为接近于零的展开系数不精确为零而具有诸如0.0114275的接近于零的值。这里可以说，即使对于具有良好的S/N比的太赫波，即充分去除噪声的太赫波，当对太赫波执行小波变换时，也不可能表达原始的波形，除非使用大量的小波展开系数。在这种情况下，使用上述Coiflet4作为小波变换的母小波。

以下是可想得到的通过控制小波展开系数用更少数目的展开系数表达太赫波形的方式。图3A示出用零替代图2B中的为5.6或更小的小波展开系数值以将小波展开系数的数量减少到5的图。如果5.6的值变为大于5.6的值，那么具有该值的小波展开系数的数量变得小于5。如果5.6的值变为小于5.6的值，那么具有该值的小波展开系数的数量变得大于5。在这种情况下，选择5.6的值，使得小波展开系数的数量减小到5。由图3B中的虚线表示的波形是通过以这种方式在控制小波展开系数之后执行逆小波变换获得的波形。为了比较，在图3B中用实线表示在控制小波展开系数之前获得的波形。在控制小波展开系数之前，如图2B所示，通过使用从50到400的所有的展开系数来表达太赫波形。相反，在控制小波展开系数之后，仅使用五个小波展开系数来表达太赫波形。虽然从图3B可以明显地看出太赫波形的形状在控制小波展开系数前后稍微有所变化，但是，诸如峰值位置和峰值的相对大小之类的被视为对于太赫成像十分重要的特性得到保持。

当以这种方式控制小波展开系数时，必须控制小波展开系数使得在太赫波形中需要的特性得到保持。如果可以保持太赫波形的特性，那么希望尽可能地减少小波展开系数的数量。计算机5内的形成单元9以这种方式在控制小波展开系数之后执行逆小波变换，以形成第二太赫波形（第二时间波形）。以更少数目的小波展开系数表达太赫波形的能力意味着太赫波形是与在小波变换中使用的母小波具有较高的相关性的波形。

关于用于控制展开系数的上述阈值的选择，可以根据例如测量环境、使用的样品和选择的母小波执行优化。例如，由于改变母小波的类型导致小波展开系数的分布的变化，因此，可以执行用于选择适合于分布的阈值的优化。

如果可以将通过控制小波展开系数并执行逆小波变换获得的波形测量为太赫波形，那么这意味着使用更少数目的小波展开系数表达太赫波形。以更少数目的小波展开系数表达太赫波形的能力产生了以下解释。通过将与要被确定的太赫波形相关的小波展开系数以外的展开系数的值设为零，即使当通过以高速扫描级测量太赫波形时，也可去除包含系统噪声等的太赫波形中的大部分噪声。根据这一点，通过使用变换单元来执行以下操作。特别地，通过对于每个延迟时间，将在控制小波展开系数之后获得的波形除以在控制小波展开系数之前获得的波形，可以计算对于每个延迟时间的波形值的比值。因此，通过对于每个延迟时间，即对于在扫描级时的延迟单元的级的每个位置，执行上述比值的相乘，可以在测量太赫波形时获得在控制小波展开系数之后获得的波形。特别地，可以获得该太赫波形作为变换后的太赫波形（变换后的时间波形）。

图4A示出偏置电压、光照射功率和太赫强度之间的关系。由于如果光照射功率恒定，则太赫强度与偏置电压成比例，因此可以在通过控制偏置电压测量太赫波形时获得在控制小波展开系数之后获得的波形。以这种方式，基于光照射功率恒定的条件，变换单元通过使用偏置电压控制器8根据延迟单元的级的每个位置控制要施加于相应的光电导体的偏置电压以使得偏置电压与上述比值对应，来获得太赫波形。因此，可以以高速获得与在控制小波展开系数之后的太赫波形相同的变换后的太赫波形。

以高速获得的该变换后的太赫波形可被用于目标测量，但是可被用于执行以下处理。特别地，对以这种方式获得的测量的波形（变换后的太赫波形）执行小波变换，并且，通过在控制小波展开系数时将被确定为与太赫波形相关的小波展开系数以外的小波展开系数设为零，对其执行逆小波变换。以这种方式，可以获得噪声去除量比现有技术大的波形。

图4B是示出上述过程的第一实施例的流程图。以下是离线执行的过程。在步骤1中，通过例如快速扫描技术事先测量太赫波形。在步骤2中，对在步骤1中获得的太赫波形执行小波变换。在步骤3中，小波展开系数被控制以形成与在步骤2中使用的母小波具有高相关性的第二太赫波形。在步骤4中，将在控制小波展开系数之后获得的波形除以在控制小波展开系数之前获得的波形，由此计算对于每个延迟时间的波形值的比值。

另一方面，在线执行以下步骤。在步骤5中，通过使用偏置电压控制器8以根据延迟单元的级的每个位置控制要被施加于相应的光电导体的偏置电压以使得偏置电压与在步骤4中计算的比值对应，来获得太赫波形。因此，测量包含一定量的噪声的太赫波形。在步骤6中，对在步骤5中获得的变换后的太赫波形执行小波变换，并且通过在控制小波展开系数时将被确定为与太赫波形相关的小波展开系数以外的小波展开系数设为零，来对其执行逆小波变换。

第二实施例

现在参照图1B描述第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同在于，在太赫波产生器1与激光源6之间另外提供可变衰减器10，并且去掉偏置电压控制器8。此外，第二实施例与第一实施例的不同在于，当测量太赫波形（变换太赫波形）时，如何对于每个延迟时间执行乘以从在控制小波展开系数之前和之后获得的波形计算的波形值的比值。在第一实施例中，当执行乘以上述比值时，使用偏置电压控制器8来控制要被施加于相应的光电导体的偏置电压，而在第二实施例中，该偏置电压被固定于某一值。因此，偏置电压控制器8是不必要的。

当偏置电压被固定于某一值时，产生的太赫波和要被施加于太赫波产生器1中的光电导体的光照射功率具有比例关系（参见图4A）。因此，在第二实施例中，对于每个延迟时间改变诸如衰减器之类的可变衰减器10的衰减率，以控制要被施加于太赫波产生器1内的光电导体的光照射功率。以这种方式，执行乘以上述比值。关于其它点，第二实施例与第一实施例相同。

第三实施例

现在参照图5A描述第三实施例。第三实施例具有通过从第一实施例的配置去掉偏置电压控制器8获得的配置。类似地，第三实施例与第一实施例的不同在于，当测量太赫波形（变换太赫波形）时，如何对于每个延迟时间执行乘以从在控制小波展开系数之前和之后获得的波形计算的波形值的比值。与第二实施例同样，在第三实施例中，偏置电压被固定于某一值。因此，偏置电压控制器8是不必要的，而是使得用于放大来自太赫波检测器2的信号的放大器3的放大因子可变。特别地，对于每个延迟时间，在改变在以上实施例中是固定的放大器3的放大因子的同时，获得太赫波形（变换后的太赫波形），以使得放大因子与上述比值对应。关于其它点，第三实施例与第一实施例相同。

第四实施例

现在描述第四实施例。第四实施例的配置图与第三实施例的相同。第四实施例与第三实施例的不同在于，当测量太赫波形时，如何对于每个延迟时间执行乘以上述比值。虽然当在第三实施例中执行乘以上述比值时改变放大器3的放大因子，但是该放大因子在第四实施例中是固定的。事实上，在计算机5加载太赫波形的数据作为数字信号之后，计算机5内的形成单元9中的算术器件对于每个延迟时间执行用于执行乘以上述比值的算术处理。关于其它点，第四实施例与第三实施例相同。

第五实施例

现在描述涉及使用电磁波测量装置的断层成像系统的第五实施例。一般地，当测量太赫波形时，太赫波的时间波形不仅包含与成像有关的大的脉冲，而且包含由大气中的水蒸汽的影响引起的小的脉冲（参见图2A）。因此，在太赫波形经受小波变换并且被拆分成小波展开系数之后，通过将与小的脉冲对应的小波展开系数的值设为零（即通过控制展开系数）来执行逆小波变换。例如，通过在实际测量的数据中去除小的脉冲以外的数据（即，将数据设为零）执行小波变换，可以确定与小的脉冲对应的小波展开系数的位置。因此，通过将这些展开系数的值设为零，来执行逆小波变换。

以这种方式，可以形成适合于成像的太赫波形。该太赫波形用作第二太赫波形。随后，当实际测量太赫波形时，改变对于每个延迟时间获得的数据的值，由此获得变换后的太赫波形。通过与从波形获得的测量目标的位置对应地设置从变换后的太赫波形获得的信息（诸如折射率）执行映射以获得断层图像，可以获得具有提高的S/N比的图像。

第六实施例

现在描述作为使用电磁波测量装置的断层成像系统的另一实施例的第六实施例。图5B是第六实施例的配置图。基本配置与图1A相同，但是，第六实施例与其的不同在于，通过使用抛物面镜25，来自太赫波产生器1的太赫波被照射到样品11上，并且来自样品11的反射波由太赫波检测器2通过抛物面镜25被检测。

图3C示出当使用三层片材的纸作为样品时获得的反射波形。从图3C可以清楚地看出，除了在三张纸中的每一张纸处反射的脉冲以外，还测量额外的多重反射（参见图3C中的被虚线包围的部分）。在使用根据本发明的太赫波测量装置的断层成像系统中，可以去除额外的多重反射。当通过将太赫波照射到诸如多层片材的纸之类的层状样品上来执行成像并测量其反射波时，获得的图像有时受多重反射的影响，从而使得难以获得期望的图像。鉴于这一点，与在第五实施例中一样，对测量的反射波的太赫波的时间波形执行小波变换，并且通过将与不必要的反射波相关的小波展开系数设为零（即，通过控制展开系数），来对其执行逆小波变换。以这种方式，可以形成适合于成像的太赫波形，并且该太赫波形用作第二太赫波形。随后，当实际测量太赫波形时，与在第五实施例中一样，改变对于每个延迟时间获得的数据的值，由此获得变换后的太赫波形。通过以这种方式获得断层图像，可以获得从中去除了不必要的多重反射的图像。

在对测量的反射波的太赫波的时间波形执行小波变换并通过将与不必要的反射波相关的展开系数设为零来执行逆小波变换之前，可以对测量的反射波的太赫波的时间波形执行去卷积处理。例如，代替用作样品的纸，可以在样品位置处放置很好地反射太赫波的金属部件，并且可以对在使用此时的太赫波的时间波形作为参考（参考波形）执行去卷积处理之后获得的太赫波形执行小波变换。特别地，通过使用与在样品位置处完全反射第一电磁波形时对应的电磁波或通过使用与不存在作为参考的样品时对应的电磁波，可以使得存在样品时的电磁波具有在执行去卷积处理之后获得的时间波形。通过执行去卷积处理，可以去除由系统引出的波形的畸变。

第七实施例

现在描述涉及通过使用电磁波测量装置执行材料的确定的材料确定装置的第七实施例。以下讨论关于样品是否是具有特征光谱的材料的确定。具有特征光谱的样品的太赫波的时间波形事先被测量。然后，当测量不确定是否具有特征光谱的样品的太赫波时，将每个获得的数据项除以事先对于每个延迟时间测量的具有特征光谱的样品的每个太赫波值。

如果样品是具有特征光谱的材料，那么如图6A所示，获得的波形是平的。如果样品不是具有特征光谱的材料，那么如图6B所示，获得的波形不是平的。在这种情况下，可以认为第二太赫波具有值为1的平的波形。以这种方式，将每个获得的数据项除以事先测量的具有特征光谱的样品的每个太赫波值，并且确定得到的波形是否是平的。如果得到的波形是平的，那么样品可被确定为是具有特征光谱的样品，而如果得到的波形不是平的，那么样品可被确定为是不具有特征光谱的样品。由于每个获得的数据项不能除以零，因此，如果具有特征光谱的样品的每个太赫值是诸如零或接近零的极小值，那么，在适当的情况下，必须通过用例如0.1或0.01替代该值来执行除法。虽然一般使用诸如0.01的接近零的值，但是，将该值除以0.01等效于将值乘以100。如果不引起问题的话，那么这很好，但是，由于y轴刻度相应地增加100倍，因此该值可以可替代性根据情况被除以0.1（乘以10）。这只意味着y轴刻度改变。

其它实施例

也可通过执行以下的处理实现本发明。特别地，该处理包括通过网络或各种类型的存储介质将具有在以上实施例中描述的功能的软件（程序）加载到系统或装置中并且使得系统或装置的计算机（或CPU或MPU）读取并执行程序。存储介质可以是能够存储由计算机执行的程序的任意类型。存储介质是存储用于使得计算机执行上述电磁波测量方法的程序的计算机可读存储介质。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求书的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式和等同的结构和功能。

本申请要求在2010年1月8日提交的日本专利申请No.2010-002481的优先权，在此引入其全部内容作为参考。

Claims

1.一种用于测量被测太赫电磁波的太赫电磁波测量装置，包括：

产生单元，被配置为产生参考太赫电磁波；

波形获得单元，被配置为从依赖于多个延迟时间所接收到的参考太赫电磁波获得第一参考时间波形；

形成单元，所述形成单元被配置为对第一参考时间波形执行小波变换以获得基于母小波的参考展开系数，其中所述参考展开系数由至少一个第一参考小波展开系数和至少一个第二参考小波展开系数构成，所述至少一个第一参考小波展开系数的绝对值小于阈值，所述至少一个第二参考小波展开系数的绝对值不小于所述阈值，并且所述形成单元通过仅使用所述至少一个第二参考小波展开系数执行逆小波变换以形成依赖于所述延迟时间的第二参考时间波形，

其特征在于，

所述形成单元被配置成对于所述延迟时间中的每一个计算第二参考时间波形和第一参考时间波形的相应比值；

所述产生单元被配置成产生所述被测太赫电磁波，其中，对于所述多个延迟时间中的每一个，所述被测太赫电磁波对应于所述参考太赫电磁波乘以所述相应比值；

波形获得单元被配置成获得依赖于所述延迟时间的所述被测太赫电磁波的第一测量时间波形；

所述形成单元被配置成对第一测量时间波形执行所述小波变换以获得基于所述母小波的测量展开系数、通过仅使用与所述至少一个第二参考小波展开系数对应的测量展开系数执行逆小波变换以形成依赖于所述延迟时间的第二测量时间波形。

2.根据权利要求1所述的太赫电磁波测量装置，其中，产生单元包括：光电导体；以及被配置为控制要被施加于光电导体的偏置电压的偏置电压控制器或被配置为调整要被照射到光电导体上的光的强度的可变衰减器。

3.一种用于测量太赫电磁波的太赫电磁波测量装置，包括：

波形获得单元，被配置为获得依赖于延迟时间的太赫电磁波的第一参考时间波形；

其特征在于，

变换单元适于获得依赖于所述延迟时间的第一测量时间波形，其中，对于每个延迟时间，第一测量时间波形对应于第一参考时间波形乘以所述相应比值；

4.根据权利要求3所述的太赫电磁波测量装置，其中，波形获得单元包含被配置为产生太赫电磁波的产生器、被配置为检测太赫电磁波的检测器、以及被配置为对产生太赫电磁波的时刻与检测到太赫电磁波的时刻之间的延迟时间进行调整的延迟单元，以及

其中，太赫电磁波的第一参考时间波形是通过使用延迟单元改变延迟时间获得的。

5.根据权利要求4所述的太赫电磁波测量装置，其中，产生器是光电导体，以及

其中，变换单元是被配置为可变地放大来自检测器的信号的可变放大器。

6.根据权利要求3和4中的任一项所述的太赫电磁波测量装置，其中，变换单元是计算机中的算术单元。

7.一种用于测量被测太赫电磁波的太赫电磁波测量方法，包括：

产生参考太赫电磁波；

从依赖于多个延迟时间所接收到的参考太赫电磁波获得第一参考时间波形；

对第一参考时间波形执行小波变换以获得基于母小波的参考展开系数，其中所述参考展开系数由至少一个第一参考小波展开系数和至少一个第二参考小波展开系数构成，所述至少一个第一参考小波展开系数的绝对值小于阈值，所述至少一个第二参考小波展开系数的绝对值不小于所述阈值，以及

通过仅使用所述至少一个第二参考小波展开系数执行逆小波变换以形成依赖于所述延迟时间的第二参考时间波形，

其特征在于，

对于所述延迟时间中的每一个计算第二参考时间波形和第一参考时间波形的相应比值；

产生所述被测太赫电磁波，其中，对于所述延迟时间中的每一个，所述被测太赫电磁波对应于所述参考太赫电磁波乘以所述相应比值；

获得依赖于所述延迟时间的所述被测太赫电磁波的第一测量时间波形；

对第一测量时间波形执行所述小波变换以获得基于所述母小波的测量展开系数，

通过仅使用与所述至少一个第二参考小波展开系数对应的测量展开系数执行逆小波变换以形成依赖于所述延迟时间的第二测量时间波形。

8.一种用于测量太赫电磁波的太赫电磁波测量方法，包括：

获得依赖于延迟时间的太赫电磁波的第一参考时间波形；

其特征在于，

获得依赖于所述延迟时间的第一测量时间波形，其中，对于每个延迟时间，第一测量时间波形对应于第一参考时间波形乘以所述相应比值；

9.根据权利要求7和8中的任一项所述的太赫电磁波测量方法，其中，第一参考时间波形是从参考对象获得的，以及

第一测量时间波形是从与参考对象类似的目标测量对象获得的。

10.根据权利要求7和8中的任一项所述的太赫电磁波测量方法，其中，太赫电磁波是包含具有30GHz到30THz的范围内的频率的分量的太赫波。