JP2004108905A - テラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のＸ線写真では判断できなかった内在物の異常性を検出することができるテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置を提供する。
【解決手段】約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を発生させ、２波長のテラヘルツ波を被対象物１０に照射してそれぞれの透過率を計測し、その透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する。更に、被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波４をそれぞれ二次元的に走査し、２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【選択図】 図３
【解決手段】約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を発生させ、２波長のテラヘルツ波を被対象物１０に照射してそれぞれの透過率を計測し、その透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する。更に、被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波４をそれぞれ二次元的に走査し、２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周波数範囲が約０．５〜３ＴＨｚである遠赤外線あるいはサブミリ波の領域は、光波と電波の境界に位置しており、光波と電波がそれぞれの領域で発展してきたのとは対象的に、技術面及び応用面の両面で未開拓の分野として取り残されていた。しかし、無線通信におけるこの周波数帯（約０．５〜３ＴＨｚ）の有効利用や超高速通信への対応、およびこの周波数帯の電磁波の特徴を生かしたイメージングやトモグラフィーによる環境計測、そして生物や医学への応用など、この領域は近年ますます重要となってきている。以下、この周波数帯（約０．５〜３ＴＨｚ）の遠赤外線及びサブミリ波を「テラヘルツ波」と呼ぶ。
なお、テラヘルツ波の発生手段に関しては、［非特許文献１］、［非特許文献２］に開示されている。
【０００３】
【非特許文献１】
川瀬 晃道、伊藤 弘昌、“パラメトリック発振による波長可変テラヘルツ電磁波の発生と応用”、レーザー研究、１９９８年７月
【非特許文献２】
川瀬 晃道、伊藤 弘昌、“テラフォトニクス光源、波長可変ＴＨｚ波の発生と応用可能性”、応用物理、第７１巻第２号（２００２年）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したテラヘルツ波の特徴の１つは、電波の物質透過性を有する最短波長域であり、かつ光波の直進性を備えた最長波長であるという点である。すなわち、電波のように様々な物質を透過することができ、電波帯では最も高い空間分解能が得られ、かつ光波のようにレンズやミラーによる引き回しが可能である。
そのため、テラヘルツ波は、半導体、プラスチック、紙、ゴム、ビニル、木材、繊維、セラミック、コンクリート、歯、骨、脂肪、乾燥食品などを透過可能であり、Ｘ線に代わる人体に安全なイメージング手段として期待されている。
【０００５】
一方、炭疽菌や薬物を郵便物として頒布する一種のテロ行為が現在社会問題化している。これらの内在物は、従来のＸ線写真では内在物の形状は判断できるがその特性は開封しない限り判断できない。そのため、例えば粉末状の炭疽菌や薬物はＸ線写真ではなんらの異常も検出できない問題点があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物の異常性を検出することができるテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させ、該２波長のテラヘルツ波を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過率を計測し、その透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する、ことを特徴とするテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させるテラヘルツ波発生装置（１２）と、該２波長のテラヘルツ波（４）を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過強度を計測する透過強度計測装置（１４）と、計測した透過強度から透過率を演算しその相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出するターゲット検出装置（１６）とを備えた、ことを特徴とするテラヘルツ波を用いた差分イメージング装置が提供される。
【０００９】
上記本発明の方法及び装置によれば、テラヘルツ波発生装置（１２）により異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させ、透過強度計測装置（１４）により２波長のテラヘルツ波を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過強度を計測し、ターゲット検出装置（１６）により、計測した透過強度から透過率を演算しその相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出し、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物の異常性を検出することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波（４）をそれぞれ二次元的に走査する二次元走査装置（１８）と、前記２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する画像表示装置（２０）とを備え、前記被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波（４）をそれぞれ二次元的に走査し、前記２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【００１１】
この方法及び装置により、被対象物（１０）内に存在する波長依存性のあるターゲットの形状又は分布を二次元的に画像表示することができる。
【００１２】
前記テラヘルツ波発生装置（１２）は、パラメトリック効果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶（１）と、該非線形光学結晶にポンプ光（２）を入射してアイドラー光（３）とテラヘルツ波（４）を発生させるポンプ光入射装置（１１）と、発生するテラヘルツ波（４）を異なる２波長に切換えるスイッチング装置（１３）とを有する。
【００１３】
この構成により、ポンプ光入射装置（１１）により非線形光学結晶（１）にポンプ光（２）を入射してアイドラー光（３）とテラヘルツ波（４）を発生させることができる。また、スイッチング装置（１３）により発生するテラヘルツ波（４）を異なる２波長に切換えて、波長依存性のあるターゲットの検出に用いることができる。
【００１４】
前記透過強度計測装置（１４）は、テラヘルツ波（４）を一定の比率で計測光（４ａ）と参照光（４ｂ）に分割する分割器（１４ａ）と、計測光を被対象物（１０）に集光して照射する集光レンズ（１４ｂ）と、被対象物を通過した計測光と参照光の強度を計測する強度計測器（１５）とを備える。
【００１５】
この構成により、分割器（１４ａ）でテラヘルツ波（４）を一定の比率で計測光（４ａ）と参照光（４ｂ）に分割するので、参照光（４ｂ）の強度Ｉｒとその比率ｐからテラヘルツ波（４）の強度Ｉ（＝Ｉｒ／ｐ・・・式１）を求めることができる。
また、集光レンズ（１４ｂ）で計測光を被対象物（１０）に集光して照射するので、被対象物（１０）の特定位置（集光位置）の透過率を計測できる。
さらに、強度計測器（１５）で被対象物を通過した計測光Ｉｏｕｔと参照光Ｉｒの強度を計測するので、計測光（４ａ）の強度ＩｉｎをＩｉｎ＝Ｉ−Ｉｒ（・・・式２）で求め、η＝（Ｉｉｎ−Ｉｏｕｔ）／Ｉｉｎ（・・・式３）により、テラヘルツ波（４）の出力変動がある場合でもこれを補正して被対象物の透過率を正確に求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、テラヘルツ波の発生原理図である。この図において、１は非線形光学結晶（例えばＬｉＮｂＯ３）、２はポンプ波（例えばＹＡＧレーザー光）、３はアイドラー波、４はテラヘルツ波である。
ラマン活性かつ遠赤外活性を有する非線形光学結晶１にポンプ波２を一定方向に入射すると、誘導ラマン効果（又はパラメトリック相互作用）により物質の素励起波（ポラリトン）を介してアイドラー波３とテラヘルツ波４が発生する。この場合、ポンプ波２（ωｐ）、テラヘルツ波４（ωＴ）、アイドラー波３（ωｉ）の間には、式（１）で示すエネルギー保存則と式（２）で示す運動量保存則（位相整合条件）が成り立つ。なお、式（２）はベクトルであり、ノンコリニアな位相整合条件は、図の右上に示すように表現できる。
【００１８】
ωｐ＝ωＴ＋ωｉ．．．（１）
κｐ＝κＴ＋κｉ．．．（２）
【００１９】
このとき発生するアイドラー波３とテラヘルツ波４は空間的な広がりを持ち、その出射角度に応じてそれらの波長は連続的に変化する。このシングルパス配置におけるブロードなアイドラー波及びテラヘルツ波の発生をＴＰＧ（ＴＨｚ−
ｗａｖｅ Ｐａｒａｍａｔｒｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）と呼ぶ。
なお、基本的な光パラメトリック過程は、１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイドラ光子および１個のシグナル光子の同時生成によって定義される。アイドラ光あるいはシグナル光が共振する場合、ポンプ光強度が一定のしきい値を超えるとパラメトリック発振が生じる。また、１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイドラ光子および１個のポラリトンの同時生成が誘導ラマン散乱であり、広義のパラメトリック相互作用に含まれる。
【００２０】
しかし、図１に示したシングルパス配置のテラヘルツ波発生装置で発生したテラヘルツ波は非常に微弱であり、しかもその大部分は、非線形光学結晶中を数百μｍ進む間に吸収されてしまうという問題がある。
【００２１】
図２はこの問題を解決したテラヘルツ波発生装置の構成図である。この図に示すように、ブロードなアイドラー波３に対して特定方向（角度θ）に共振器を構成することで、特定方向のアイドラー波３の強度を高めることができる。この場合、共振器は高反射コーティングを施したミラーＭ１とＭ２からなり、回転ステージ５上にセットされ、共振器の角度を微調整することができる。また、２枚のミラーＭ１、Ｍ２はその半分のみに高反射コーティングを施し、残りは素通しでポンプ波２が通過するようになっている。なお、この図で６はテラヘルツ波４を外部に取り出すためのプリズム結合器である。
【００２２】
図２に示したテラヘルツ波発生装置において、ポンプ波の結晶への入射角θをある範囲（例えば１〜２°）で変えると、結晶中でのポンプ波とアイドラ波のなす角が変化し、テラヘルツ波とアイドラ波のなす角度も変化する。この位相整合条件の変化により、テラヘルツ波は例えば約１４０〜３１０μｍの間で連続波長可変性を備える。
【００２３】
図３は、本発明の差分イメージング装置の第１実施形態図である。この図において、本発明の差分イメージング装置は、テラヘルツ波発生装置１２、透過強度計測装置１４、ターゲット検出装置１６、二次元走査装置１８及び画像表示装置２０を備える。
【００２４】
テラヘルツ波発生装置１２は、パラメトリック効果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶１と、非線形光学結晶１にポンプ光２を入射してアイドラー光３とテラヘルツ波４を発生させるポンプ光入射装置１１と、発生するテラヘルツ波４を異なる２波長に切換えるスイッチング装置１３とを有する。
【００２５】
テラヘルツ波発生装置１２は、この例では図２に示したテラヘルツ波発生装置である。またこの例でスイッチング装置１３は、非線形光学結晶１及びミラーＭ１、Ｍ２を載せたステージを所定の２位置に傾け、ポンプ波の結晶への入射角θを変化させる回転ステージである。
この構成のテラヘルツ波発生装置１２により、スイッチング装置１３（回転ステージ）により、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を任意に切替えて発生させることができる。
【００２６】
図４は、テラヘルツ波発生装置の別の構成図である。この例において、テラヘルツ波発生装置１２は、パラメトリック発振可能な非線形光学結晶１内にポンプ波２として単一周波数の第１レーザー光７を入射する第１レーザー装置１１と、ポンプ波により発生するアイドラー波の発生方向に単一周波数の別の第２レーザー光８を光注入する可変波長レーザー装置１３を備える。
この構成のテラヘルツ波発生装置１２により、スイッチング装置１３（可変波長レーザー装置）により、図３のように回転ステージを設けてこれを回転させることなく、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を任意に切替えて発生させることができる。
【００２７】
なお、スイッチング装置１３の構成は上述した例に限定されず、その他の手段を用いてもよい。
【００２８】
図３において、透過強度計測装置１４は、分割器１４ａ、集光レンズ１４ｂ及び強度計測器１５を備える。
分割器１４ａは、この例ではワイヤグリッドであり、テラヘルツ波４を一定の比率で計測光４ａと参照光４ｂに分割する。計測光４ａは、反射ミラー１７ａ、１７ｂを介して集光レンズ１４ｂに導かれ、参照光４ｂは、反射ミラー１７ｃを介して強度計測器１５に導かれる。集光レンズ１４ｂは、計測光４ａを被対象物１０に集光して照射し、被対象物１０を透過した計測光４ａは、分散レンズ１４ｃにより拡径され強度計測器１５に導かれる。集光レンズ１４ｂと分散レンズ１４ｃは、例えば焦点距離３０ｍｍ前後のＴＰＸレンズである。強度計測器１５は、例えば検出素子を２つ内蔵するＳｉボロメータである。強度計測器１５の出力は、ターゲット検出装置１６に入力される。
【００２９】
ターゲット検出装置１６は、例えば記憶装置を備えたＰＣであり、参照光４ｂの強度Ｉｒとその比率ｐからテラヘルツ波４の強度Ｉ（＝Ｉｒ／ｐ・・・式１）を求める。また、被対象物１０を通過した計測光Ｉｏｕｔと参照光Ｉｒの強度から、計測光４ａの強度ＩｉｎをＩｉｎ＝Ｉ−Ｉｒ（・・・式２）で求め、η＝（Ｉｉｎ−Ｉｏｕｔ）／Ｉｉｎ（・・・式３）により、被対象物の透過率を求める。次いで、計測した透過率を記憶し、その相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する。
なお、式１〜３から明らかなように、テラヘルツ波４に出力変動（ΔＩ）がある場合でも、出力変動（ΔＩ）は参照光４ｂの利用により自動的に補償されるので、出力変動を補正して被対象物１０の透過率を常に正確に求めることができる。
【００３０】
被対象物１０が郵便物である場合、郵便物の一般的な内在物である、紙、プラスチック、繊維等はテラヘルツ波の吸収に波長依存性がなく、異なる波長に対してほぼ同一の吸収率を示すことが知られている。
一方、アスピリン、ビタミン等の薬物や、炭疽菌のような生体粉末は、テラヘルツ波の吸収に波長依存性を有し、異なる波長に対して異なる吸収率を示す。この理由は明らかではないが、分子構造に由来する振動周波数がテラヘルツ帯付近に存在するためのと考えられている。
従って、上述したターゲット検出装置１６により、計測した透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出し、波長依存性のあるターゲットの場合に、これを安全な装置内で開放し検査することができる。
【００３１】
二次元走査装置１８は、被対象物１０を例えばｘ−ｙ平面内で移動させ、被対象物１０の表面に異なる２波長のテラヘルツ波４をそれぞれ二次元的に走査する。
画像表示装置２０は、ターゲット検出装置１６で検出された２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【００３２】
上述した差分イメージング装置を用い、本発明の方法では、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を発生させ、２波長のテラヘルツ波を被対象物１０に照射してそれぞれの透過率を計測し、その透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する。また、被対象物１０の表面に異なる２波長のテラヘルツ波４をそれぞれ二次元的に走査し、２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【００３３】
図５は、本発明の差分イメージング装置の第２実施形態図である。この図において、テラヘルツ波発生装置１２は、図３と同一であり、回転ステージ１３により、非線形光学結晶１及びミラーＭ１、Ｍ２を載せたステージを所定の２位置に傾け、ポンプ波の結晶への入射角θを変化させ、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を切替えて発生させるようになっている。
また、透過強度計測装置１４は、分割器１４ａ、レンズ１４ｄ、反射ミラー１７ｄ、１７ｅ及び強度計測器（図示せず）を備える。分割器１４ａは、この例ではビームスプリッタであり、テラヘルツ波４を一定の比率で計測光４ａと参照光４ｂに分割する。計測光４ａは、被対象物１０に照射され、被対象物１０を透過した計測光４ａは、図示しない強度計測器に導かれる。参照光４ｂも、強度計測器に導かれる。強度計測器は、例えば検出素子を２つ内蔵するＳｉボロメータである。強度計測器の出力は、ターゲット検出装置１６に入力される。
その他の構成は図３と同様である。
【００３４】
上述した本発明の方法及び装置によれば、テラヘルツ波発生装置１２により異なる２波長のテラヘルツ波４を発生させ、透過強度計測装置１４により２波長のテラヘルツ波を被対象物１０に照射してそれぞれの透過強度を計測し、ターゲット検出装置１６により、計測した透過強度から透過率を演算しその相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出し、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物の異常性を検出することができる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図６と図７は、紙とプラスチックに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。これらの図において、横軸はテラヘルツ波のＷａｖｅｎｕｍｂｅｒ（波長の逆数）と周波数、縦軸は透過率である。
これらの図に示すように、試料が郵便物の一般的な内在物である、紙、プラスチック、繊維等の場合には、透過率はほぼ一定の値を示す。
【００３６】
図８は、鮭のＤＮＡに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。この図において、横軸はテラヘルツ波のＷａｖｅｎｕｍｂｅｒ（波長の逆数）と周波数、縦軸は透過率である。また、この図において、上側の計測データは試料がない場合、下側は試料（この場合、鮭のＤＮＡ）がある場合である。透過率は試料がない場合の平均値を１としている。
【００３７】
図８において、上側の計測データは試料がない場合には、試料が郵便物の一般的な内在物である、紙、プラスチック、繊維等の場合（図６と図７）と同様に、透過率はほぼ一定の値を示す。
これに対して、図８の下側の計測データでは、Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ（又は周波数）が増加するほど透過率が低下する傾向を示している。この理由は明らかではないが、骨格振動のためと考えられている。
従って、上述したターゲット検出装置１６により、異なる２波長のテラヘルツ波で計測した透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットとして、鮭のＤＮＡを検出することができる。
【００３８】
図９は、牛のアルブミン（Ａｌｂｕｍｉｎ ｏｆ ｂｏｖｉｎｅ）に対するテラヘルツ波の波長と透過率の関係図である。アルブミンは、可溶性たんぱく質であり、代表的な生体粉末試薬の１つである。
【００３９】
図１０は、牛のγ−グロブリンに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。グロブリンは、ヘモグロビンの蛋白質成分であり、代表的な生体粉末試薬の１つである。
【００４０】
図１１は、馬の心臓からのチトクロム−ｃに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。チトクロム−ｃも代表的な生体粉末試薬の１つである。
【００４１】
図９〜１１において、各計測データは、図８の鮭のＤＮＡと同様にＷａｖｅｎｕｍｂｅ（又は周波数）が増加するほど透過率が低下する傾向を示している。従って、上述したターゲット検出装置１６により、異なる２波長のテラヘルツ波で計測した透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットとして、これらの生体粉末試薬を検出することができる。
【００４２】
図１２は、本発明による差分イメージング画像のＣＲＴ上の中間調画像である。この例は、テラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲット（この例ではグリッド間隔６５μｍのＮｉメッシュ）と、波長依存性のないコピー紙をＬ字型に切り出して遮蔽物で挟み、テラヘルツ波を照射してその透過率を二次元的に画像表示したものである。
【００４３】
図１２（Ａ）は、波長１８０μｍのテラヘルツ波による透過率の分布である。この図において白い部分が、透過率が低い部分であり、波長依存性のあるターゲット（左側）のＬ字型が強い白色で示され、かつ波長依存性のないコピー紙（右側）もＬ字型が弱く表示されているのがわかる。
【００４４】
また、図１２（Ｂ）は、波長１８０μｍと２２０μｍのテラヘルツ波による透過率の差の分布である。この図において、波長依存性のあるターゲット（左側）のＬ字型は、２波長の透過率の差が大きいことから依然として強い白色で示されている。これに対して、波長依存性のないコピー紙（右側）は、２波長の透過率の差がほとんどないことから、Ｌ字型が消失しまったく表示されていないのがわかる。
【００４５】
従って、上述した被対象物１０内に存在する波長依存性のあるターゲットの有無を単に検出するだけではなく、その形状又は分布を、二次元的に画像表示することができる。
【００４６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
上述したように、本発明のテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置は、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物のうち、テラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットを検出することができる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】テラヘルツ波の発生原理図である。
【図２】共振器を有するテラヘルツ波発生装置の構成図である。
【図３】本発明の差分イメージング装置の第１実施形態図である。
【図４】テラヘルツ波発生装置の別の構成図である。
【図５】本発明の差分イメージング装置の第２実施形態図である。
【図６】紙に対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図７】プラスチックに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図８】鮭のＤＮＡに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図９】アルブミンに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図１０】グロブリンに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図１１】チトクロムＣに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図１２】本発明による差分イメージング画像のＣＲＴ上の中間調画像である。
【符号の説明】
１，１′ 非線形光学結晶、２ ポンプ波、
３ アイドラー波、４ テラヘルツ波、
４ａ 計測光、４ｂ 参照光、
５ 回転ステージ、６ プリズム結合器、
７ 第１レーザー光、８ 第２レーザー光、
１０ 被対象物、１１ ポンプ光入射装置（第１レーザー装置）、
１２ テラヘルツ波発生装置、
１３ スイッチング装置（回転ステージ、可変波長レーザー装置）、
１４ 透過率計測装置、
１４ａ 分割器（ワイヤグリッド、ビームスプリッタ）、１４ｂ 集光レンズ、
１５ 強度計測器（Ｓｉボロメータ）、１６ ターゲット検出装置（ＰＣ）、
１８ 二次元走査装置、２０ 画像表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、テラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周波数範囲が約０．５〜３ＴＨｚである遠赤外線あるいはサブミリ波の領域は、光波と電波の境界に位置しており、光波と電波がそれぞれの領域で発展してきたのとは対象的に、技術面及び応用面の両面で未開拓の分野として取り残されていた。しかし、無線通信におけるこの周波数帯（約０．５〜３ＴＨｚ）の有効利用や超高速通信への対応、およびこの周波数帯の電磁波の特徴を生かしたイメージングやトモグラフィーによる環境計測、そして生物や医学への応用など、この領域は近年ますます重要となってきている。以下、この周波数帯（約０．５〜３ＴＨｚ）の遠赤外線及びサブミリ波を「テラヘルツ波」と呼ぶ。
なお、テラヘルツ波の発生手段に関しては、［非特許文献１］、［非特許文献２］に開示されている。
【０００３】
【非特許文献１】
川瀬 晃道、伊藤 弘昌、“パラメトリック発振による波長可変テラヘルツ電磁波の発生と応用”、レーザー研究、１９９８年７月
【非特許文献２】
川瀬 晃道、伊藤 弘昌、“テラフォトニクス光源、波長可変ＴＨｚ波の発生と応用可能性”、応用物理、第７１巻第２号（２００２年）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したテラヘルツ波の特徴の１つは、電波の物質透過性を有する最短波長域であり、かつ光波の直進性を備えた最長波長であるという点である。すなわち、電波のように様々な物質を透過することができ、電波帯では最も高い空間分解能が得られ、かつ光波のようにレンズやミラーによる引き回しが可能である。
そのため、テラヘルツ波は、半導体、プラスチック、紙、ゴム、ビニル、木材、繊維、セラミック、コンクリート、歯、骨、脂肪、乾燥食品などを透過可能であり、Ｘ線に代わる人体に安全なイメージング手段として期待されている。
【０００５】
一方、炭疽菌や薬物を郵便物として頒布する一種のテロ行為が現在社会問題化している。これらの内在物は、従来のＸ線写真では内在物の形状は判断できるがその特性は開封しない限り判断できない。そのため、例えば粉末状の炭疽菌や薬物はＸ線写真ではなんらの異常も検出できない問題点があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物の異常性を検出することができるテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させ、該２波長のテラヘルツ波を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過率を計測し、その透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する、ことを特徴とするテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させるテラヘルツ波発生装置（１２）と、該２波長のテラヘルツ波（４）を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過強度を計測する透過強度計測装置（１４）と、計測した透過強度から透過率を演算しその相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出するターゲット検出装置（１６）とを備えた、ことを特徴とするテラヘルツ波を用いた差分イメージング装置が提供される。
【０００９】
上記本発明の方法及び装置によれば、テラヘルツ波発生装置（１２）により異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させ、透過強度計測装置（１４）により２波長のテラヘルツ波を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過強度を計測し、ターゲット検出装置（１６）により、計測した透過強度から透過率を演算しその相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出し、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物の異常性を検出することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波（４）をそれぞれ二次元的に走査する二次元走査装置（１８）と、前記２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する画像表示装置（２０）とを備え、前記被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波（４）をそれぞれ二次元的に走査し、前記２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【００１１】
この方法及び装置により、被対象物（１０）内に存在する波長依存性のあるターゲットの形状又は分布を二次元的に画像表示することができる。
【００１２】
前記テラヘルツ波発生装置（１２）は、パラメトリック効果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶（１）と、該非線形光学結晶にポンプ光（２）を入射してアイドラー光（３）とテラヘルツ波（４）を発生させるポンプ光入射装置（１１）と、発生するテラヘルツ波（４）を異なる２波長に切換えるスイッチング装置（１３）とを有する。
【００１３】
この構成により、ポンプ光入射装置（１１）により非線形光学結晶（１）にポンプ光（２）を入射してアイドラー光（３）とテラヘルツ波（４）を発生させることができる。また、スイッチング装置（１３）により発生するテラヘルツ波（４）を異なる２波長に切換えて、波長依存性のあるターゲットの検出に用いることができる。
【００１４】
前記透過強度計測装置（１４）は、テラヘルツ波（４）を一定の比率で計測光（４ａ）と参照光（４ｂ）に分割する分割器（１４ａ）と、計測光を被対象物（１０）に集光して照射する集光レンズ（１４ｂ）と、被対象物を通過した計測光と参照光の強度を計測する強度計測器（１５）とを備える。
【００１５】
この構成により、分割器（１４ａ）でテラヘルツ波（４）を一定の比率で計測光（４ａ）と参照光（４ｂ）に分割するので、参照光（４ｂ）の強度Ｉｒとその比率ｐからテラヘルツ波（４）の強度Ｉ（＝Ｉｒ／ｐ・・・式１）を求めることができる。
また、集光レンズ（１４ｂ）で計測光を被対象物（１０）に集光して照射するので、被対象物（１０）の特定位置（集光位置）の透過率を計測できる。
さらに、強度計測器（１５）で被対象物を通過した計測光Ｉｏｕｔと参照光Ｉｒの強度を計測するので、計測光（４ａ）の強度ＩｉｎをＩｉｎ＝Ｉ−Ｉｒ（・・・式２）で求め、η＝（Ｉｉｎ−Ｉｏｕｔ）／Ｉｉｎ（・・・式３）により、テラヘルツ波（４）の出力変動がある場合でもこれを補正して被対象物の透過率を正確に求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、テラヘルツ波の発生原理図である。この図において、１は非線形光学結晶（例えばＬｉＮｂＯ３）、２はポンプ波（例えばＹＡＧレーザー光）、３はアイドラー波、４はテラヘルツ波である。
ラマン活性かつ遠赤外活性を有する非線形光学結晶１にポンプ波２を一定方向に入射すると、誘導ラマン効果（又はパラメトリック相互作用）により物質の素励起波（ポラリトン）を介してアイドラー波３とテラヘルツ波４が発生する。この場合、ポンプ波２（ωｐ）、テラヘルツ波４（ωＴ）、アイドラー波３（ωｉ）の間には、式（１）で示すエネルギー保存則と式（２）で示す運動量保存則（位相整合条件）が成り立つ。なお、式（２）はベクトルであり、ノンコリニアな位相整合条件は、図の右上に示すように表現できる。
【００１８】
ωｐ＝ωＴ＋ωｉ．．．（１）
κｐ＝κＴ＋κｉ．．．（２）
【００１９】
このとき発生するアイドラー波３とテラヘルツ波４は空間的な広がりを持ち、その出射角度に応じてそれらの波長は連続的に変化する。このシングルパス配置におけるブロードなアイドラー波及びテラヘルツ波の発生をＴＰＧ（ＴＨｚ−
ｗａｖｅ Ｐａｒａｍａｔｒｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）と呼ぶ。
なお、基本的な光パラメトリック過程は、１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイドラ光子および１個のシグナル光子の同時生成によって定義される。アイドラ光あるいはシグナル光が共振する場合、ポンプ光強度が一定のしきい値を超えるとパラメトリック発振が生じる。また、１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイドラ光子および１個のポラリトンの同時生成が誘導ラマン散乱であり、広義のパラメトリック相互作用に含まれる。
【００２０】
しかし、図１に示したシングルパス配置のテラヘルツ波発生装置で発生したテラヘルツ波は非常に微弱であり、しかもその大部分は、非線形光学結晶中を数百μｍ進む間に吸収されてしまうという問題がある。
【００２１】
図２はこの問題を解決したテラヘルツ波発生装置の構成図である。この図に示すように、ブロードなアイドラー波３に対して特定方向（角度θ）に共振器を構成することで、特定方向のアイドラー波３の強度を高めることができる。この場合、共振器は高反射コーティングを施したミラーＭ１とＭ２からなり、回転ステージ５上にセットされ、共振器の角度を微調整することができる。また、２枚のミラーＭ１、Ｍ２はその半分のみに高反射コーティングを施し、残りは素通しでポンプ波２が通過するようになっている。なお、この図で６はテラヘルツ波４を外部に取り出すためのプリズム結合器である。
【００２２】
図２に示したテラヘルツ波発生装置において、ポンプ波の結晶への入射角θをある範囲（例えば１〜２°）で変えると、結晶中でのポンプ波とアイドラ波のなす角が変化し、テラヘルツ波とアイドラ波のなす角度も変化する。この位相整合条件の変化により、テラヘルツ波は例えば約１４０〜３１０μｍの間で連続波長可変性を備える。
【００２３】
図３は、本発明の差分イメージング装置の第１実施形態図である。この図において、本発明の差分イメージング装置は、テラヘルツ波発生装置１２、透過強度計測装置１４、ターゲット検出装置１６、二次元走査装置１８及び画像表示装置２０を備える。
【００２４】
テラヘルツ波発生装置１２は、パラメトリック効果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶１と、非線形光学結晶１にポンプ光２を入射してアイドラー光３とテラヘルツ波４を発生させるポンプ光入射装置１１と、発生するテラヘルツ波４を異なる２波長に切換えるスイッチング装置１３とを有する。
【００２５】
テラヘルツ波発生装置１２は、この例では図２に示したテラヘルツ波発生装置である。またこの例でスイッチング装置１３は、非線形光学結晶１及びミラーＭ１、Ｍ２を載せたステージを所定の２位置に傾け、ポンプ波の結晶への入射角θを変化させる回転ステージである。
この構成のテラヘルツ波発生装置１２により、スイッチング装置１３（回転ステージ）により、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を任意に切替えて発生させることができる。
【００２６】
図４は、テラヘルツ波発生装置の別の構成図である。この例において、テラヘルツ波発生装置１２は、パラメトリック発振可能な非線形光学結晶１内にポンプ波２として単一周波数の第１レーザー光７を入射する第１レーザー装置１１と、ポンプ波により発生するアイドラー波の発生方向に単一周波数の別の第２レーザー光８を光注入する可変波長レーザー装置１３を備える。
この構成のテラヘルツ波発生装置１２により、スイッチング装置１３（可変波長レーザー装置）により、図３のように回転ステージを設けてこれを回転させることなく、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を任意に切替えて発生させることができる。
【００２７】
なお、スイッチング装置１３の構成は上述した例に限定されず、その他の手段を用いてもよい。
【００２８】
図３において、透過強度計測装置１４は、分割器１４ａ、集光レンズ１４ｂ及び強度計測器１５を備える。
分割器１４ａは、この例ではワイヤグリッドであり、テラヘルツ波４を一定の比率で計測光４ａと参照光４ｂに分割する。計測光４ａは、反射ミラー１７ａ、１７ｂを介して集光レンズ１４ｂに導かれ、参照光４ｂは、反射ミラー１７ｃを介して強度計測器１５に導かれる。集光レンズ１４ｂは、計測光４ａを被対象物１０に集光して照射し、被対象物１０を透過した計測光４ａは、分散レンズ１４ｃにより拡径され強度計測器１５に導かれる。集光レンズ１４ｂと分散レンズ１４ｃは、例えば焦点距離３０ｍｍ前後のＴＰＸレンズである。強度計測器１５は、例えば検出素子を２つ内蔵するＳｉボロメータである。強度計測器１５の出力は、ターゲット検出装置１６に入力される。
【００２９】
ターゲット検出装置１６は、例えば記憶装置を備えたＰＣであり、参照光４ｂの強度Ｉｒとその比率ｐからテラヘルツ波４の強度Ｉ（＝Ｉｒ／ｐ・・・式１）を求める。また、被対象物１０を通過した計測光Ｉｏｕｔと参照光Ｉｒの強度から、計測光４ａの強度ＩｉｎをＩｉｎ＝Ｉ−Ｉｒ（・・・式２）で求め、η＝（Ｉｉｎ−Ｉｏｕｔ）／Ｉｉｎ（・・・式３）により、被対象物の透過率を求める。次いで、計測した透過率を記憶し、その相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する。
なお、式１〜３から明らかなように、テラヘルツ波４に出力変動（ΔＩ）がある場合でも、出力変動（ΔＩ）は参照光４ｂの利用により自動的に補償されるので、出力変動を補正して被対象物１０の透過率を常に正確に求めることができる。
【００３０】
被対象物１０が郵便物である場合、郵便物の一般的な内在物である、紙、プラスチック、繊維等はテラヘルツ波の吸収に波長依存性がなく、異なる波長に対してほぼ同一の吸収率を示すことが知られている。
一方、アスピリン、ビタミン等の薬物や、炭疽菌のような生体粉末は、テラヘルツ波の吸収に波長依存性を有し、異なる波長に対して異なる吸収率を示す。この理由は明らかではないが、分子構造に由来する振動周波数がテラヘルツ帯付近に存在するためのと考えられている。
従って、上述したターゲット検出装置１６により、計測した透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出し、波長依存性のあるターゲットの場合に、これを安全な装置内で開放し検査することができる。
【００３１】
二次元走査装置１８は、被対象物１０を例えばｘ−ｙ平面内で移動させ、被対象物１０の表面に異なる２波長のテラヘルツ波４をそれぞれ二次元的に走査する。
画像表示装置２０は、ターゲット検出装置１６で検出された２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【００３２】
上述した差分イメージング装置を用い、本発明の方法では、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を発生させ、２波長のテラヘルツ波を被対象物１０に照射してそれぞれの透過率を計測し、その透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する。また、被対象物１０の表面に異なる２波長のテラヘルツ波４をそれぞれ二次元的に走査し、２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する。
【００３３】
図５は、本発明の差分イメージング装置の第２実施形態図である。この図において、テラヘルツ波発生装置１２は、図３と同一であり、回転ステージ１３により、非線形光学結晶１及びミラーＭ１、Ｍ２を載せたステージを所定の２位置に傾け、ポンプ波の結晶への入射角θを変化させ、約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波４を切替えて発生させるようになっている。
また、透過強度計測装置１４は、分割器１４ａ、レンズ１４ｄ、反射ミラー１７ｄ、１７ｅ及び強度計測器（図示せず）を備える。分割器１４ａは、この例ではビームスプリッタであり、テラヘルツ波４を一定の比率で計測光４ａと参照光４ｂに分割する。計測光４ａは、被対象物１０に照射され、被対象物１０を透過した計測光４ａは、図示しない強度計測器に導かれる。参照光４ｂも、強度計測器に導かれる。強度計測器は、例えば検出素子を２つ内蔵するＳｉボロメータである。強度計測器の出力は、ターゲット検出装置１６に入力される。
その他の構成は図３と同様である。
【００３４】
上述した本発明の方法及び装置によれば、テラヘルツ波発生装置１２により異なる２波長のテラヘルツ波４を発生させ、透過強度計測装置１４により２波長のテラヘルツ波を被対象物１０に照射してそれぞれの透過強度を計測し、ターゲット検出装置１６により、計測した透過強度から透過率を演算しその相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出し、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物の異常性を検出することができる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図６と図７は、紙とプラスチックに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。これらの図において、横軸はテラヘルツ波のＷａｖｅｎｕｍｂｅｒ（波長の逆数）と周波数、縦軸は透過率である。
これらの図に示すように、試料が郵便物の一般的な内在物である、紙、プラスチック、繊維等の場合には、透過率はほぼ一定の値を示す。
【００３６】
図８は、鮭のＤＮＡに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。この図において、横軸はテラヘルツ波のＷａｖｅｎｕｍｂｅｒ（波長の逆数）と周波数、縦軸は透過率である。また、この図において、上側の計測データは試料がない場合、下側は試料（この場合、鮭のＤＮＡ）がある場合である。透過率は試料がない場合の平均値を１としている。
【００３７】
図８において、上側の計測データは試料がない場合には、試料が郵便物の一般的な内在物である、紙、プラスチック、繊維等の場合（図６と図７）と同様に、透過率はほぼ一定の値を示す。
これに対して、図８の下側の計測データでは、Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ（又は周波数）が増加するほど透過率が低下する傾向を示している。この理由は明らかではないが、骨格振動のためと考えられている。
従って、上述したターゲット検出装置１６により、異なる２波長のテラヘルツ波で計測した透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットとして、鮭のＤＮＡを検出することができる。
【００３８】
図９は、牛のアルブミン（Ａｌｂｕｍｉｎ ｏｆ ｂｏｖｉｎｅ）に対するテラヘルツ波の波長と透過率の関係図である。アルブミンは、可溶性たんぱく質であり、代表的な生体粉末試薬の１つである。
【００３９】
図１０は、牛のγ−グロブリンに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。グロブリンは、ヘモグロビンの蛋白質成分であり、代表的な生体粉末試薬の１つである。
【００４０】
図１１は、馬の心臓からのチトクロム−ｃに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。チトクロム−ｃも代表的な生体粉末試薬の１つである。
【００４１】
図９〜１１において、各計測データは、図８の鮭のＤＮＡと同様にＷａｖｅｎｕｍｂｅ（又は周波数）が増加するほど透過率が低下する傾向を示している。従って、上述したターゲット検出装置１６により、異なる２波長のテラヘルツ波で計測した透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットとして、これらの生体粉末試薬を検出することができる。
【００４２】
図１２は、本発明による差分イメージング画像のＣＲＴ上の中間調画像である。この例は、テラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲット（この例ではグリッド間隔６５μｍのＮｉメッシュ）と、波長依存性のないコピー紙をＬ字型に切り出して遮蔽物で挟み、テラヘルツ波を照射してその透過率を二次元的に画像表示したものである。
【００４３】
図１２（Ａ）は、波長１８０μｍのテラヘルツ波による透過率の分布である。この図において白い部分が、透過率が低い部分であり、波長依存性のあるターゲット（左側）のＬ字型が強い白色で示され、かつ波長依存性のないコピー紙（右側）もＬ字型が弱く表示されているのがわかる。
【００４４】
また、図１２（Ｂ）は、波長１８０μｍと２２０μｍのテラヘルツ波による透過率の差の分布である。この図において、波長依存性のあるターゲット（左側）のＬ字型は、２波長の透過率の差が大きいことから依然として強い白色で示されている。これに対して、波長依存性のないコピー紙（右側）は、２波長の透過率の差がほとんどないことから、Ｌ字型が消失しまったく表示されていないのがわかる。
【００４５】
従って、上述した被対象物１０内に存在する波長依存性のあるターゲットの有無を単に検出するだけではなく、その形状又は分布を、二次元的に画像表示することができる。
【００４６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
上述したように、本発明のテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法及び装置は、従来のＸ線写真では判断できなかった内在物のうち、テラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットを検出することができる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】テラヘルツ波の発生原理図である。
【図２】共振器を有するテラヘルツ波発生装置の構成図である。
【図３】本発明の差分イメージング装置の第１実施形態図である。
【図４】テラヘルツ波発生装置の別の構成図である。
【図５】本発明の差分イメージング装置の第２実施形態図である。
【図６】紙に対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図７】プラスチックに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図８】鮭のＤＮＡに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図９】アルブミンに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図１０】グロブリンに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図１１】チトクロムＣに対するテラヘルツ波の周波数と透過率の関係図である。
【図１２】本発明による差分イメージング画像のＣＲＴ上の中間調画像である。
【符号の説明】
１，１′ 非線形光学結晶、２ ポンプ波、
３ アイドラー波、４ テラヘルツ波、
４ａ 計測光、４ｂ 参照光、
５ 回転ステージ、６ プリズム結合器、
７ 第１レーザー光、８ 第２レーザー光、
１０ 被対象物、１１ ポンプ光入射装置（第１レーザー装置）、
１２ テラヘルツ波発生装置、
１３ スイッチング装置（回転ステージ、可変波長レーザー装置）、
１４ 透過率計測装置、
１４ａ 分割器（ワイヤグリッド、ビームスプリッタ）、１４ｂ 集光レンズ、
１５ 強度計測器（Ｓｉボロメータ）、１６ ターゲット検出装置（ＰＣ）、
１８ 二次元走査装置、２０ 画像表示装置
Claims (6)
- 約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させ、該２波長のテラヘルツ波を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過率を計測し、その透過率の相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出する、ことを特徴とするテラヘルツ波を用いた差分イメージング方法。
- 前記被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波（４）をそれぞれ二次元的に走査し、前記２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する、ことを特徴とする請求項１に記載の差分イメージング方法。
- 約０．５〜３ＴＨｚの周波数範囲において異なる２波長のテラヘルツ波（４）を発生させるテラヘルツ波発生装置（１２）と、該２波長のテラヘルツ波（４）を被対象物（１０）に照射してそれぞれの透過強度を計測する透過強度計測装置（１４）と、計測した透過強度から透過率を演算しその相違からテラヘルツ波の吸収に波長依存性のあるターゲットの有無を検出するターゲット検出装置（１６）とを備えた、ことを特徴とするテラヘルツ波を用いた差分イメージング装置。
- 前記被対象物の表面に異なる２波長のテラヘルツ波（４）をそれぞれ二次元的に走査する二次元走査装置（１８）と、前記２波長の透過率が相違する位置を二次元的に画像表示する画像表示装置（２０）とを備える、ことを特徴とする請求項３に記載の差分イメージング装置。
- 前記テラヘルツ波発生装置（１２）は、パラメトリック効果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶（１）と、該非線形光学結晶にポンプ光（２）を入射してアイドラー光（３）とテラヘルツ波（４）を発生させるポンプ光入射装置（１１）と、発生するテラヘルツ波（４）を異なる２波長に切換えるスイッチング装置（１３）とを有する、ことを特徴とする請求項３に記載の差分イメージング装置。
- 前記透過強度計測装置（１４）は、テラヘルツ波（４）を一定の比率で計測光（４ａ）と参照光（４ｂ）に分割する分割器（１４ａ）と、計測光を被対象物（１０）に集光して照射する集光レンズ（１４ｂ）と、被対象物を通過した計測光と参照光の強度を計測する強度計測器（１５）とを備える、ことを特徴とする請求項３に記載の差分イメージング装置。
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