JP2008151618A - テラヘルツ波を用いた対象物の情報取得装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】情報取得装置は、発生器9と検出器10と第1遅延手段15と第2遅延手段16と算出手段を有する。発生器9は、第1の光で励起されてテラヘルツ波をパルスで発生する。検出器10、第1の光とコヒーレントな第2の光で励起されて、テラヘルツ波のパルスで照射される対象物2からのテラヘルツ波を検出する。第1遅延手段15は、対象物2からのテラヘルツ波のパルス信号を検出器10で検出できる様に遅延時間を変更する。第2遅延手段16は、検出器10で検出されるパルス信号の時間幅以下で遅延時間を変更する。算出手段は、第1遅延手段15による遅延時間において第2遅延手段で遅延時間が変更されるときに検出器10で検出される信号の情報を基に、対象物2からのテラヘルツ波のパルス信号のピークの時間位置の情報を算出する。
【選択図】図1
Description
第1の光で励起されてテラヘルツ波をパルスで発生する発生器。
前記第1の光とコヒーレントな第2の光で励起されて、前記テラヘルツ波のパルスで照射される対象物からのテラヘルツ波を検出する検出器。
前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号を前記検出器で検出できる様に前記第1の光に対する前記第2の光の遅延時間を変更する第1遅延手段。
前記検出器で検出されるパルス信号の時間幅以下で前記遅延時間を変更する第2遅延手段。
前記第1遅延手段による遅延時間において前記第2遅延手段で前記遅延時間が変更されるときに前記検出器で検出される信号の情報を基に、前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号のピークの時間位置の情報を算出する算出手段。
少なくとも前記算出手段で算出される時間位置の情報を用いて、前記対象物内部における深さ方向断層像を含む画像を形成する画像形成手段。
前記テラヘルツ波のパルスで照射される前記対象物の部分を相対的に変化させる走査手段。
第1の光で励起してテラヘルツ波をパルスで発生する発生ステップ。
前記第1の光とコヒーレントな第2の光で励起して、前記テラヘルツ波のパルスで照射される対象物からのテラヘルツ波を検出する検出ステップ。
前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号を前記検出ステップで検出できる様に前記第1の光に対する前記第2の光の遅延時間を変更する第1遅延ステップ。
前記検出ステップで検出されるパルス信号の時間幅以下で前記遅延時間を変更する第2遅延ステップ。
前記第1遅延ステップにおける遅延時間において前記第2遅延ステップで前記遅延時間が変更されるときに前記検出ステップで検出される信号の情報を基に、前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号のピークの時間位置の情報を算出する算出ステップ。
少なくとも前記算出ステップで算出される時間位置の情報を用いて、前記対象物内部における深さ方向断層像を含む画像を形成する画像形成ステップ。
前記テラヘルツ波のパルスで照射される前記対象物の部分を相対的に変化させる走査ステップ。
3×108(m/s)×100×10-15(s)/2=30μm
実際には、励起光源の光パワーゆらぎによるテラヘルツ波の強度変動、パルス位置の変動によるジッタなどからくるノイズのために、更に分解能は低下する。
本発明による第1の実施例は、図1を用いて説明した前記実施形態に対応する。すなわち、実施例1は、2つのステージ15、16から構成される遅延系を持つテラヘルツ断層画像取得装置である。本実施例では、チタンサファイア結晶などの固体を用いた12fsecパルス幅のフェムト秒レーザ1を用いている。ただし、これに限るものではない。すなわち、対象物2の奥行き方向分解能の仕様に応じてパルス幅を決定するもので、100fsecのパルス幅などを選択してもよい。
to peak)で変調移動することで、遅延時間にして20fsec相当の変調が行われる。対象物2の奥行き方向に対応する反射パルスを捕らえるために、第1のステージ15を10mm/min程度のスピードでスキャンしながら、同時に第2のステージ16に前記振動を与える。
本発明による第2の実施例は、2つのステージを異なる2つの経路に分けて設置するものである。本実施例では、図4に示した様に、ストロークの大きい低速のレトロリフレクタ付きの第1のステージ40を検出側に設ける。そして、ミラー44を介して、ストロークの小さい高速のレトロリフレクタ付きの第2のステージ41を発生側に設置している。ただし、これらの配置は逆でもよい。こうして、本実施例では、第1遅延手段と第2遅延手段は夫々異なる光の経路に挿入して、光の経路の遅延時間を独立に調整する。尚、図4では、実施例1と同様の電気系のブロック図は省略し、実施例1と同一部分については同符号を付している。
本発明による第3の実施例は、テラヘルツ波のパルスを発生させる励起光源として超短パルスファイバレーザを用いたものである。通常のファイバレーザは、Erなどの希土類をドープした光ファイバを増幅媒体として、1.55μm帯近傍で発振するものが開発されている。また、パルスレーザとして、10fsecレベルの超短パルスレーザも全て光ファイバを用いて実現されている。
これまでの実施例では、各観察点における深さ方向イメージを取得していたが、各断層イメージの横の分布については考慮していないため、断層像に不連続な部分が発生する可能性がある。
計測をスタートさせて、まずピークを検出するために第2のステージ16で微小振動を行いながら第1のステージ15をスキャンしていく。既に説明した様に、ゼロクロスポイントが見つかってピークがあると認識するまでは第1のステージ15をスキャンさせる。ピークが見つかったら、第1のステージ15のスキャンは停止し、信号出力がゼロクロスポイントを保つ様に第1のステージ15の位置にフィードバック制御をかける。そのまま、対象物2とテラヘルツ波ビームとの相対位置をスキャンしながら、パルス位置にロックするように。フィードバック制御したときの第1のステージ15の遅延位置を記憶させる。このことで、反射面となる対象物2の層界面の深さ方向位置を追尾しながら計測することができる。
2、42‥対象物
9‥発生器(光伝導素子)
10‥検出器(光伝導素子)
15、40‥第1遅延手段(駆動ステージ)
16、41‥第2遅延手段(駆動ステージ)
18‥電源
47‥走査手段(可動ミラー)
55‥発生器、遅延手段(テラヘルツ波発生モジュール)
56‥検出器、遅延手段(テラヘルツ波検出モジュール)
Claims (9)
- テラヘルツ波を用いて対象物の情報を取得する情報取得装置であって、
第1の光で励起されてテラヘルツ波をパルスで発生する発生器と、
前記第1の光とコヒーレントな第2の光で励起されて、前記テラヘルツ波のパルスで照射される対象物からのテラヘルツ波を検出する検出器と、
前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号を前記検出器で検出できる様に前記第1の光に対する前記第2の光の遅延時間を変更する第1遅延手段と、
前記検出器で検出されるパルス信号の時間幅以下で前記遅延時間を変更する第2遅延手段と、
前記第1遅延手段による遅延時間において前記第2遅延手段で前記遅延時間が変更されるときに前記検出器で検出される信号の情報を基に、前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号のピークの時間位置の情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする情報取得装置。 - 少なくとも前記算出手段で算出される時間位置の情報を用いて、前記対象物内部における深さ方向断層像を含む画像を形成する画像形成手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の情報取得装置。
- 前記テラヘルツ波のパルスで照射される前記対象物の部分を相対的に変化させる走査手段を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載の情報取得装置。
- テラヘルツ波を用いて対象物の情報を取得する情報取得方法であって、
第1の光で励起してテラヘルツ波をパルスで発生する発生ステップと、
前記第1の光とコヒーレントな第2の光で励起して、前記テラヘルツ波のパルスで照射される対象物からのテラヘルツ波を検出する検出ステップと、
前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号を前記検出ステップで検出できる様に前記第1の光に対する前記第2の光の遅延時間を変更する第1遅延ステップと、
前記検出ステップで検出されるパルス信号の時間幅以下で前記遅延時間を変更する第2遅延ステップと、
前記第1遅延ステップにおける遅延時間において前記第2遅延ステップで前記遅延時間が変更されるときに前記検出ステップで検出される信号の情報を基に、前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号のピークの時間位置の情報を算出する算出ステップと、
を含むことを特徴とする情報取得方法。 - 少なくとも前記算出ステップで算出される時間位置の情報を用いて、前記対象物内部における深さ方向断層像を含む画像を形成する画像形成ステップを更に含むことを特徴とする請求項4に記載の情報取得方法。
- 前記テラヘルツ波のパルスで照射される前記対象物の部分を相対的に変化させる走査ステップを更に含むことを特徴とする請求項4または5に記載の情報取得方法。
- 前記テラヘルツ波のパルスで照射される前記対象物の部分を固定した状態で、前記算出ステップを実行した後に、前記走査ステップを実行することを特徴とする請求項6に記載の情報取得方法。
- 前記第1遅延ステップにおける遅延時間を第1の時間に固定或いはその付近で調整可能にした状態で、前記走査ステップを実行しつつ前記算出ステップを実行した後に、前記第1遅延ステップにおける遅延時間を第2の時間に固定或いはその付近で調整可能にした状態で、前記走査ステップを実行しつつ前記算出ステップを実行することを特徴とする請求項6に記載の情報取得方法。
- 前記第1遅延ステップにおける遅延時間を前記第1及び第2の時間付近で調整可能にした状態では、前記走査ステップを実行しつつ前記対象物からのテラヘルツ波に含まれるパルス信号のピークを前記検出ステップで常に検出できる様に前記第1遅延ステップの遅延時間をフィードバック制御して該遅延時間を記憶することを特徴とする請求項8に記載の情報取得方法。
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