JP2013044727A - Electromagnetic wave imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable simultaneous imaging of multiple parts of a measured object.SOLUTION: An electromagnetic wave for detection irradiated on a measured object enters an electro-optic crystal. The electro-optic crystal is irradiated with a probe wave whose wavefront is at an angle with the wavefront of the electromagnetic wave for detection. The probe wave that has passed through the electro-optic crystal is detected by an imaging device. The beam cross-section of the electromagnetic wave for detection or the probe wave is divided into a plurality of first unit areas of different optical path length on a first virtual plane that is orthogonal to the wavefront of the electromagnetic wave for detection or the wavefront of the probe wave. Phase shifts between the wavefront of the electromagnetic wave for detection and the wavefront of the probe wave are compensated at a plurality of points in the direction of intersection of a surface of the electro-optic crystal with the first virtual plane. The beam cross-section of the probe wave is divided into a plurality of second unit areas on a second virtual plane that is orthogonal to the first virtual plane and parallel to the travel direction of the probe wave. Further, each of the second unit areas is divided into a plurality of areas with different wavefront delay time of the probe wave.

Description

本技術は、2つの電磁波を用いる電磁波イメージング装置に関する。例えば、テラヘルツ電磁波を用いて対象物の非破壊検査を行う技術が知られている。   The present technology relates to an electromagnetic wave imaging apparatus using two electromagnetic waves. For example, a technique for performing nondestructive inspection of an object using terahertz electromagnetic waves is known.

電磁波を用いて対象物を観察する方法が、種々知られている。例えば、可視光を用いて視認通りのデータを得る方法、X線を用いて視認できない内部の構造を観察する方法がある。   Various methods for observing an object using electromagnetic waves are known. For example, there are a method of obtaining visible data using visible light and a method of observing an internal structure that cannot be viewed using X-rays.

テラヘルツ(THz)波は、周波数100GHz〜10THz、波長30μm〜3mmの領域に存在する電磁波であり、プラスチック、布、紙、半導体などを透過し、且つ物質固有の吸収スペクトルを有する。このため、テラヘルツ波を利用して、物性分析や検査、透視イメージングなどを行うことが可能であり、応用技術が開発されつつある。なお、テラヘルツ波領域に対しても、光軸、偏光子、検光子等、光に対する用語を用いることがある。   A terahertz (THz) wave is an electromagnetic wave that exists in a region having a frequency of 100 GHz to 10 THz and a wavelength of 30 μm to 3 mm, and is transmitted through plastic, cloth, paper, semiconductor, and the like, and has an intrinsic absorption spectrum. For this reason, it is possible to perform physical property analysis, inspection, fluoroscopic imaging, and the like using terahertz waves, and applied technologies are being developed. For the terahertz wave region, terms for light such as an optical axis, a polarizer, and an analyzer may be used.

非破壊で成分分析イメージングが可能なため、従来の内部透視手段(X線、超音波他)に替わる成分分析型内部透視手段として期待されている。最近のテロ対策や犯罪対策として、空港手荷物検査における爆発物(プラスチック爆弾、引火性液体他)、あるいは郵便封書内の禁止薬物(麻薬、覚醒剤他)、といった従来のX線検査では検出不可能であった測定対象に対して、特徴的なTHz吸収を利用したテラヘルツ分光イメージングの利用が提案されている。   Since non-destructive component analysis imaging is possible, it is expected as a component analysis type internal fluoroscopy unit replacing a conventional internal fluoroscopy unit (X-ray, ultrasonic wave, etc.). As a recent countermeasure against terrorism and crime, it cannot be detected by conventional X-ray inspections such as explosives (plastic bombs, flammable liquids, etc.) in airport baggage inspection, or prohibited drugs (narcotics, stimulants, etc.) in postal seals. The use of terahertz spectroscopic imaging using characteristic THz absorption has been proposed for a certain measurement object.

パルス状テラヘルツ波とプローブパルス光とを電気光学(EO)結晶に非共軸で入射し、プローブパルス光の像をデジタルカメラで撮像し、テラヘルツ時間波形をシングルショットで計測する手法が提案されている。   A method has been proposed in which a pulsed terahertz wave and probe pulse light are incident on an electro-optic (EO) crystal non-coaxially, an image of the probe pulse light is captured by a digital camera, and a terahertz time waveform is measured with a single shot. Yes.

また、パルス状テラヘルツ波とプローブパルス光とを電気光学(EO)結晶に共軸で入射させる手法も提案されている。この手法では、プローブパルス光の強度のピーク位置をつないだ面(パルス面)を、テラヘルツ波の波面に対して傾斜させている。プローブパルス光のパルス面をテラヘルツ波の波面に対して傾斜させることにより、非共軸の場合と同じ効果が得られる。   There has also been proposed a method in which a pulsed terahertz wave and probe pulse light are incident on an electro-optic (EO) crystal coaxially. In this method, the plane (pulse plane) connecting the peak positions of the intensity of the probe pulse light is inclined with respect to the wavefront of the terahertz wave. By tilting the pulse surface of the probe pulse light with respect to the wavefront of the terahertz wave, the same effect as in the non-coaxial case can be obtained.

WO2006/085403号WO2006 / 085403 特開2008−96210号公報JP 2008-96210 A

非共軸光学系を用い、検出用電磁波を線状に集光して被測定物に当て、イメージング用電磁波を非共軸で用いて測定する方法では、線状領域に直交する方向の情報を得るのに、走査が必要である。線状領域に直交する方向において、複数個所のイメージングを同時に行えれば、効率的となる。   In a method that uses a non-coaxial optical system to focus the detection electromagnetic wave in a line and apply it to the object to be measured, and use the imaging electromagnetic wave in the non-coaxial direction, the information in the direction perpendicular to the linear region is obtained. Scanning is necessary to obtain. It is efficient if imaging can be performed at a plurality of locations simultaneously in a direction orthogonal to the linear region.

本発明の一観点によると、
電気光学結晶と、
パルス状の検出用電磁波を被測定物に照射し、透過、又は反射した前記検出用電磁波を前記電気光学結晶に入射する第1の光学系と、
前記検出用電磁波の波面に対して、パルス状のプローブ波の波面を傾斜させて、前記プローブ波を前記電気光学結晶に照射する第2の光学系と、
前記電気光学結晶を透過した前記プローブ波を検出する撮像装置と
を有し、
前記第1の光学系及び前記第2の光学系の一方は、前記検出用電磁波の波面と前記プローブ波の波面とに直交する第1の仮想平面内において、前記検出用電磁波または前記プローブ波のビーム断面を複数の第1の単位領域に区分し、前記第1の単位領域を通過するビームの光路長を、前記第1の単位領域ごとに異ならせる補償光学部材であって、前記電気光学結晶の表面と、前記第1の仮想平面との交線方向の複数個所で、前記検出用電磁波の波面と前記プローブ波の波面との位相ずれを補償する補償光学部材を含み、
前記第2の光学系は、前記第1の仮想平面と直交し、前記プローブ波の進行方向と平行な第2の仮想平面内において、前記プローブ波のビーム断面を複数の第2の単位領域に区分し、さらに、前記第2の単位領域の各々を、前記プローブ波の波面の遅延時間が異なる複数の領域に区分する時間遅延装置を含み、
前記時間遅延装置は、高さの異なる2種類の反射表面が第1の方向に配列した段差ミラーと、前記段差ミラーに対向する対向ミラーとを含み、前記プローブ波が、前記段差ミラーの反射表面上において、反射位置を前記第1の方向にずらしながら、前記段差ミラーと前記対向ミラーとの間を複数回往復することにより、前記プローブ波の波面の遅延時間が異なる複数の領域に区分される電磁波イメージング装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
An electro-optic crystal;
A first optical system that irradiates an object to be measured with a pulsed electromagnetic wave for detection and transmits or reflects the electromagnetic wave for detection incident on the electro-optic crystal;
A second optical system that irradiates the electro-optic crystal with the probe wave by inclining the wave front of the pulsed probe wave with respect to the wave front of the electromagnetic wave for detection;
An imaging device that detects the probe wave transmitted through the electro-optic crystal;
One of the first optical system and the second optical system is configured to detect the detection electromagnetic wave or the probe wave in a first virtual plane orthogonal to the wavefront of the detection electromagnetic wave and the wavefront of the probe wave. A compensation optical member that divides a beam cross-section into a plurality of first unit regions and makes an optical path length of a beam passing through the first unit region different for each of the first unit regions, the electro-optic crystal A compensation optical member that compensates for a phase shift between the wavefront of the electromagnetic wave for detection and the wavefront of the probe wave at a plurality of locations in the direction of the intersection of the surface of the first virtual plane and the first virtual plane,
The second optical system has a beam section of the probe wave in a plurality of second unit regions in a second virtual plane orthogonal to the first virtual plane and parallel to the traveling direction of the probe wave. Further comprising a time delay device for dividing each of the second unit regions into a plurality of regions having different delay times of the wavefronts of the probe waves,
The time delay device includes a step mirror in which two kinds of reflection surfaces having different heights are arranged in a first direction, and a counter mirror facing the step mirror, and the probe wave is reflected on the reflection surface of the step mirror. The probe wave is divided into a plurality of regions having different wavefront delay times by reciprocating between the step mirror and the counter mirror a plurality of times while shifting the reflection position in the first direction. An electromagnetic imaging device is provided.

検出用電磁波の入射位置を、被測定物内で走査することなく、複数個所のメージングを行うことができる。   A plurality of locations can be measured without scanning the incident position of the detection electromagnetic wave within the object to be measured.

図1は、実施例1による電磁波イメージング装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an electromagnetic wave imaging apparatus according to the first embodiment. 図2Aは、実施例1による電磁波イメージング装置の補償光学素子、電気光学結晶、検光子、及びプローブ波の経路の位置関係を示す概略図であり、図2Bは、撮像装置の撮像面上に画定されるセルを示す正面図である。FIG. 2A is a schematic diagram illustrating the positional relationship of the compensation optical element, the electro-optic crystal, the analyzer, and the probe wave path of the electromagnetic wave imaging apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2B is defined on the imaging surface of the imaging apparatus. It is a front view which shows the cell made. 図3は、実施例1による電磁波イメージング装置の補償光学素子及び電気光学結晶の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the compensation optical element and the electro-optic crystal of the electromagnetic wave imaging apparatus according to the first embodiment. 図4Aは、実施例1で用いられる段差ミラーの正面図であり、図4B及び図4Cは、それぞれ図4Aの一点鎖線4B−4B、4C−4Cにおける断面図である。4A is a front view of the step mirror used in Example 1, and FIGS. 4B and 4C are cross-sectional views taken along one-dot chain lines 4B-4B and 4C-4C in FIG. 4A, respectively. 図5は、段差ミラー、対向ミラー、及びプローブ波の1光線の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of one light beam of the step mirror, the counter mirror, and the probe wave. 図6A及び図6Bは、段差ミラー、対向ミラー、及びプローブ波の1光線の斜視図である。6A and 6B are perspective views of a step mirror, a counter mirror, and one light beam of a probe wave. 図7A及び図7Bは、段差ミラーとプローブ波のビーム断面との位置関係、及びビーム断面内の遅延時間の分布を示し線図である。7A and 7B are diagrams showing the positional relationship between the step mirror and the beam section of the probe wave, and the distribution of delay time in the beam section. 図7C及び図7Dは、段差ミラーとプローブ波のビーム断面との位置関係、及びビーム断面内の遅延時間の分布を示し線図である。7C and 7D are diagrams showing the positional relationship between the step mirror and the beam section of the probe wave, and the distribution of delay time in the beam section. 図8は、プローブ波のビーム断面の遅延時間の分布を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the delay time distribution of the beam cross section of the probe wave. 図9は、プローブ波の波面の位置関係を示す線図である。FIG. 9 is a diagram showing the positional relationship between the wavefronts of the probe waves. 図10Aは、撮像装置の撮像面内のセルの区分を示す正面図であり、図10Bは、1つのセル内を遅延時間の異なる領域に区分した線図であり、図10Cは、検出用電磁波の検出された波形を繋ぎ合わせたグラフである。10A is a front view showing division of cells in the imaging plane of the imaging apparatus, FIG. 10B is a diagram in which one cell is divided into regions having different delay times, and FIG. 10C is an electromagnetic wave for detection. It is the graph which connected the detected waveform. 図11は、実施例2による電磁波イメージング装置に用いられる段差ミラーの断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a step mirror used in the electromagnetic wave imaging apparatus according to the second embodiment. 図12は、実施例3による電磁波イメージング装置の概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram of an electromagnetic wave imaging apparatus according to the third embodiment. 図13Aは、実施例4による電磁波イメージング装置に用いられる補償光学素子の概略図であり、図13Bは、補償光学素子の他の構成例を示す概略図である。FIG. 13A is a schematic diagram of an adaptive optical element used in the electromagnetic wave imaging apparatus according to the fourth embodiment, and FIG. 13B is a schematic diagram illustrating another configuration example of the adaptive optical element. テラヘルツ波とプローブ波とを非共軸で電気光学結晶に入射させる電磁波イメージング装置の動作原理を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the principle of operation of the electromagnetic wave imaging device which injects a terahertz wave and a probe wave into an electro-optic crystal non-coaxially.

実施例について説明する前に、テラヘルツ波とプローブ波とを非共軸で電気光学結晶に入射させるテラヘルツ波イメージング装置の動作原理について説明する。   Before describing the embodiment, the principle of operation of a terahertz wave imaging apparatus that causes a terahertz wave and a probe wave to enter the electro-optic crystal non-coaxially will be described.

図14は、テラヘルツ波とプローブ波とを非共軸で電気光学結晶に入射させるテラヘルツイメージング装置の原理ダイアグラムである。z方向に進行するパルス状のテラヘルツ波101をシリンドリカルレンズ108によりx軸と平行な線状に集光し、被測定物110に入射させる。パルス状テラヘルツ波101が被測定物110のx軸方向に沿う線状領域の情報を担う。なお、パルス状テラヘルツ波を、被測定物中を透過させる代わりに、被測定物で反射させてもよい。深さのある被測定物110の線状領域を透過したテラヘルツ波をシリンドリカルレンズ109により、xy面内で広がりを有する平行光線束に戻す。x軸方向の線状領域の情報がy方向に拡げられる。   FIG. 14 is a principle diagram of a terahertz imaging apparatus in which a terahertz wave and a probe wave are incident on an electro-optic crystal non-coaxially. The pulsed terahertz wave 101 traveling in the z direction is condensed into a linear shape parallel to the x axis by the cylindrical lens 108 and is incident on the object 110 to be measured. The pulsed terahertz wave 101 carries information on a linear region along the x-axis direction of the DUT 110. The pulsed terahertz wave may be reflected by the measurement object instead of being transmitted through the measurement object. The terahertz wave that has passed through the linear region of the measurement object 110 having a depth is returned to a parallel light beam having a spread in the xy plane by the cylindrical lens 109. Information on the linear region in the x-axis direction is expanded in the y direction.

被測定物110を透過したパルス状テラヘルツ波を電気光学結晶103に入射させる。電気光学結晶103は、対象物体を透過したパルス状テラヘルツ波101の電場による電気光学効果により複屈折変化を生じる。実線で示した波面(等位相面)は破線で示した波面(等位相面)より時間的に先行している。パルス状プローブ波102を、yz面内方向で、パルス状テラヘルツ波101とは非共軸の配置で、電気光学結晶103に入射させる。プローブ波102は、電気光学結晶103中で、パルス状テラヘルツ波101起因の複屈折変化の影響を受ける。   A pulsed terahertz wave that has passed through the DUT 110 is incident on the electro-optic crystal 103. The electro-optic crystal 103 causes a birefringence change due to the electro-optic effect caused by the electric field of the pulsed terahertz wave 101 transmitted through the target object. The wavefront (equal phase surface) indicated by the solid line precedes the wavefront (equal phase surface) indicated by the broken line in time. The pulsed probe wave 102 is incident on the electro-optic crystal 103 in the yz plane direction and in a non-coaxial arrangement with the pulsed terahertz wave 101. The probe wave 102 is affected by the birefringence change caused by the pulsed terahertz wave 101 in the electro-optic crystal 103.

非共軸であるため、パルス状テラヘルツ波101とプローブ波102の波面が重なるタイミングに時間差が生じ、時間変化がy軸方向に表れる。つまり、x軸方向の線状領域の経時変化情報がy軸方向に展開される。プローブ波102の光軸上に、電気光学結晶103を挟んで、偏光子104と検光子105とがクロスニコルの関係で配置される。パルス状テラヘルツ波101によって誘起された複屈折変化の影響を受けたプローブ波102を取り出し、結像レンズを含むCCDカメラ106で測定する。   Since they are non-coaxial, a time difference occurs at the timing at which the wavefronts of the pulsed terahertz wave 101 and the probe wave 102 overlap, and a time change appears in the y-axis direction. That is, the temporal change information of the linear region in the x-axis direction is developed in the y-axis direction. On the optical axis of the probe wave 102, the polarizer 104 and the analyzer 105 are arranged in a crossed Nicols relationship with the electro-optic crystal 103 interposed therebetween. A probe wave 102 affected by a change in birefringence induced by the pulsed terahertz wave 101 is taken out and measured by a CCD camera 106 including an imaging lens.

プローブ波102の波面とパルス状テラヘルツ波101の波面とは、交差角θで交差している。プローブ波102の波面から見ると、図14において、上側でパルス状テラヘルツ波の実線の波面と合致している時、下側ではパルス状テラヘルツ波の破線の波面と合致している。つまり、上側から下側に時間が経過していることになる。   The wavefront of the probe wave 102 and the wavefront of the pulsed terahertz wave 101 intersect at an intersection angle θ. When viewed from the wavefront of the probe wave 102, in FIG. 14, when it matches the wavefront of the pulsed terahertz wave on the upper side, it matches the wavefront of the broken line of the pulsed terahertz wave on the lower side. That is, time has passed from the upper side to the lower side.

パルス状テラヘルツ波1の進行方向(z軸方向)に展開していた経時変化情報が、電気光学結晶103における時間−空間変換により、x軸方向の1次元像と直交する方向(プローブ波102のビーム幅方向)に展開される。これを、2次元イメージングデバイスで検出することによって、時間軸(奥行き)方向の情報を得ることができる。干渉分光法と同様に、経時変化情報をフーリエ変換することによりスペクトルを得ることができる。   The time-varying information developed in the traveling direction (z-axis direction) of the pulsed terahertz wave 1 is converted into a direction orthogonal to the one-dimensional image in the x-axis direction (time of the probe wave 102) by time-space conversion in the electro-optic crystal 103. It is developed in the beam width direction. By detecting this with a two-dimensional imaging device, information in the time axis (depth) direction can be obtained. Similar to the interference spectroscopy, a spectrum can be obtained by Fourier transforming the time-varying information.

2次元イメージングデバイスで得られた2次元イメージング画像の1軸が、テラヘルツパルスの時系列波形の計測用として用いられる。他方の1軸が、線集光(ラインビーム)の状態で透過したテラヘルツパルスの1次元イメージング(2次元平面内の一次元イメージング)用として用いている。実空間におけるy軸方向に関しては、被測定物110内の1ポイントのみの計測となってしまう。y方向に関する情報を得るには、線状集光領域を被測定物110内でy方向に走査する必要がある。本発明者は、波面を分解することにより、面内情報を同時に計測することを考えた。   One axis of the two-dimensional imaging image obtained by the two-dimensional imaging device is used for measuring the time-series waveform of the terahertz pulse. The other one axis is used for one-dimensional imaging (one-dimensional imaging in a two-dimensional plane) of a terahertz pulse transmitted in the state of line focusing (line beam). With respect to the y-axis direction in the real space, only one point in the DUT 110 is measured. In order to obtain information about the y direction, it is necessary to scan the linear condensing region in the y direction within the object 110 to be measured. The inventor considered to simultaneously measure in-plane information by decomposing the wavefront.

[実施例1]
図1に、実施例1による電磁波イメージング装置の概略図を示す。光源20からフェムト秒レーザが出射される。光源20として、例えば、スペクトラフィジックス株式会社製のフェムト秒レーザ発振器を用いることができる。このレーザ発振器は、パルスエネルギ1mJ、パルス幅100fs、中心波長800nm、繰り返し周波数1kHzのパルスレーザを出射する。
[Example 1]
FIG. 1 shows a schematic diagram of an electromagnetic wave imaging apparatus according to the first embodiment. A femtosecond laser is emitted from the light source 20. As the light source 20, for example, a femtosecond laser oscillator manufactured by Spectra Physics Co., Ltd. can be used. This laser oscillator emits a pulse laser having a pulse energy of 1 mJ, a pulse width of 100 fs, a center wavelength of 800 nm, and a repetition frequency of 1 kHz.

光源20の出力がビームスプリッタ21で分岐される。分岐された一方のパルスレーザが、必要に応じてミラー22等で光路調整され、プローブ波2となる。他方のパルスレーザが、ZnTe電気光学結晶23を用いたテラヘルツ発生部に入射し、パルス状のテラヘルツ波(検出用電磁波)1が発生する。検出用電磁波1は、広い波長範囲のテラヘルツ波を含む。パルス状の検出用電磁波1の時間幅は、1〜2psecである。   The output of the light source 20 is branched by the beam splitter 21. One of the branched pulse lasers is adjusted in the optical path by the mirror 22 or the like as necessary to become the probe wave 2. The other pulse laser is incident on the terahertz generator using the ZnTe electro-optic crystal 23, and a pulsed terahertz wave (detection electromagnetic wave) 1 is generated. The detection electromagnetic wave 1 includes a terahertz wave in a wide wavelength range. The time width of the pulsed electromagnetic wave 1 for detection is 1 to 2 psec.

コリメートされた検出用電磁波1の光路上に、シリンドリカルレンズ列13、14が配置されている。シリンドリカルレンズ列13は、検出用電磁波1を、複数の平行な直線状の領域に集光する。集光された領域が被測定物8の内部に位置するように、被測定物8が配置されている。被測定物8を透過した検出用電磁波1が、シリンドリカルレンズ列14によって複数のコリメート光線束に戻される。コリメート光線束の各々は、幅方向の広がりを有するが、被測定物8の線状領域を透過した電磁波であり、幅方向のどの位置の光線も、被測定物8の同一の線状領域の情報を担っている。シリンドリカルレンズ列14を通過した検出用電磁波1が、電気光学結晶3に垂直入射する。検出用電磁波1の各コリメート光線束の波面(位相面)は、電気光学結晶3の表面と平行になる。   Cylindrical lens rows 13 and 14 are arranged on the optical path of the collimated electromagnetic wave 1 for detection. The cylindrical lens array 13 condenses the detection electromagnetic wave 1 in a plurality of parallel linear regions. The device under test 8 is arranged so that the condensed area is located inside the device under test 8. The detection electromagnetic wave 1 transmitted through the object to be measured 8 is returned to a plurality of collimated beam bundles by the cylindrical lens array 14. Each of the collimated beam bundles spreads in the width direction, but is an electromagnetic wave that has passed through the linear region of the object 8 to be measured, and the light beam at any position in the width direction can be transmitted to the same linear region of the object 8 to be measured. It carries information. The detection electromagnetic wave 1 that has passed through the cylindrical lens array 14 enters the electro-optic crystal 3 perpendicularly. The wavefront (phase plane) of each collimated beam bundle of the detection electromagnetic wave 1 is parallel to the surface of the electro-optic crystal 3.

プローブ波2が、偏光子4、時間遅延装置9、補償光学素子10を経由して、電気光学結晶3に、入射角θで斜め入射する。すなわち、検出用電磁波1とイメージング用のプローブ波2とは、電気光学結晶3に非共軸で入射する。補償光学素子10は、プローブ波2を、光路長差(位相差)を有する複数の単位光線束に分割する。プローブ波2の各単位光線束が、電気光学結晶3上で、検出用電磁波1の対応するコリメート光線束と交差する。従って、シリンドリカルレンズ列13、14によって生成されたコリメート光線束の数は、補償光学素子10によって生成された単位光線束の数と等しい。   The probe wave 2 is incident on the electro-optic crystal 3 at an incident angle θ through the polarizer 4, the time delay device 9, and the compensation optical element 10. That is, the detection electromagnetic wave 1 and the imaging probe wave 2 are incident on the electro-optic crystal 3 non-coaxially. The adaptive optics element 10 divides the probe wave 2 into a plurality of unit beam bundles having optical path length differences (phase differences). Each unit beam bundle of the probe wave 2 intersects a corresponding collimated beam bundle of the detection electromagnetic wave 1 on the electro-optic crystal 3. Accordingly, the number of collimated beam bundles generated by the cylindrical lens arrays 13 and 14 is equal to the number of unit beam bundles generated by the adaptive optics 10.

補償光学素子10には、階段状の透明ブロックが用いられる。階段状の透明ブロックの階段面(踏み面)の各々は、プローブ波2の進行方向に垂直(波面に平行)である。階段状の透明ブロックの踏み面と、プローブ波2の単位光線束とが、1対1に対応する。プローブ波2の単位光線束の波面と、検出用電磁波1のコリメート光線束の波面とは、角度θで交差する。   For the compensation optical element 10, a step-like transparent block is used. Each of the step surfaces (step surfaces) of the step-like transparent block is perpendicular to the traveling direction of the probe wave 2 (parallel to the wave surface). The tread surface of the step-like transparent block and the unit light flux of the probe wave 2 correspond one-to-one. The wavefront of the unit beam of the probe wave 2 and the wavefront of the collimated beam of the detection electromagnetic wave 1 intersect at an angle θ.

被測定物8を透過して、被測定物8の影響を受けた検出用電磁波1の電場により、電気光学結晶3が電気光学効果による複屈折変化を生じる。直線偏光のプローブ波2は、電気光学結晶3の複屈折変化により、偏光状態を変化させる(一般的には、楕円偏光になる)。電気光学結晶3によって偏光状態が変化したプローブ波2が、検光子5を透過して、デジタルカメラ等の撮像装置6に入射する。偏光子4と検光子5とは、クロスニコルの関係で配置されている。このため、プローブ波2の偏光状態の変化成分のみが検光子5を透過する。検出用電磁波1の光路となる外気は必要に応じて窒素雰囲気または真空とする。   The electro-optic crystal 3 causes a birefringence change due to the electro-optic effect due to the electric field of the detection electromagnetic wave 1 that is transmitted through the workpiece 8 and influenced by the workpiece 8. The linearly polarized probe wave 2 changes its polarization state due to a change in birefringence of the electro-optic crystal 3 (generally, it becomes elliptically polarized light). The probe wave 2 whose polarization state has been changed by the electro-optic crystal 3 passes through the analyzer 5 and enters an imaging device 6 such as a digital camera. The polarizer 4 and the analyzer 5 are arranged in a crossed Nicols relationship. For this reason, only the change component of the polarization state of the probe wave 2 passes through the analyzer 5. The outside air serving as the optical path of the detection electromagnetic wave 1 is a nitrogen atmosphere or a vacuum as necessary.

電気光学結晶3は、例えば30mm×30mm×2mmのZnTe結晶で形成される。補償光学素子10は、例えば波長800nmで屈折率1.51のガラス(BK7)で形成される。他の種類のガラス、波長800nmで透明な有機樹脂等、他の透明材料を用いてもよい。撮像装置6には、例えば、結像レンズを含み、波長800nmに感度を有し、画素数512×512、画素ピッチ20μmのCCDカメラが用いられる。結像レンズの倍率は、例えば0.3倍である。   The electro-optic crystal 3 is formed of, for example, a 30 mm × 30 mm × 2 mm ZnTe crystal. The compensation optical element 10 is made of, for example, glass (BK7) having a wavelength of 800 nm and a refractive index of 1.51. Other transparent materials such as other types of glass and organic resins transparent at a wavelength of 800 nm may be used. For example, a CCD camera including an imaging lens, having a sensitivity at a wavelength of 800 nm, a pixel number of 512 × 512, and a pixel pitch of 20 μm is used as the imaging device 6. The magnification of the imaging lens is, for example, 0.3 times.

プローブ波2の進行方向逆向きをz軸の正方向、幅方向(プローブ波2の単位光線束が配列する方向)をy軸方向、紙面垂直(高さ)方向をx軸方向とするxyz直交座標系を定義する。検出用電磁波1の進行方向とプローブ波2の進行方向とは、yz面に平行である。すなわち、検出用電磁波1の波面及びプローブ波2の波面の双方に垂直な平面が、yz面となる。   Xyz orthogonal where the traveling direction of the probe wave 2 is the reverse direction of the z-axis, the width direction (the direction in which the unit beam bundles of the probe wave 2 are arranged) is the y-axis direction, and the vertical direction (height) direction is the x-axis direction. Define a coordinate system. The traveling direction of the detection electromagnetic wave 1 and the traveling direction of the probe wave 2 are parallel to the yz plane. That is, a plane perpendicular to both the wavefront of the detection electromagnetic wave 1 and the wavefront of the probe wave 2 is a yz plane.

実施例1においては、プローブ波2の光路上で、電気光学結晶3より上流側に、補償光学素子10が配置されている。補償光学素子10は、屈折率1.0の外気より高い屈折率を有する。図1において、補償光学素子10は、y軸の負の側で、光路に沿うz方向の寸法が最も大きく、y軸の正の向きに向かって、z方向の寸法が階段的に小さくなる。xy面に平行な踏み面がx軸方向に延在する。プローブ波2のビーム断面が、ビーム幅方向(y方向)に関して、光路長が相互に異なる複数の領域(y分割単位領域)12に区分される。1つのy分割単位領域12内では、光路長は均一である。具体的には、y軸の負の方向に向かって光路長が階段状に長くなるように、複数のy分割単位領域12が画定される。1つのy分割単位領域12が、プローブ波2の1つの単位光線束に対応する。   In the first embodiment, the compensation optical element 10 is arranged on the upstream side of the electro-optic crystal 3 on the optical path of the probe wave 2. The compensation optical element 10 has a refractive index higher than that of the outside air having a refractive index of 1.0. In FIG. 1, the adaptive optical element 10 has the largest dimension in the z direction along the optical path on the negative side of the y axis, and the dimension in the z direction decreases stepwise toward the positive direction of the y axis. A tread surface parallel to the xy plane extends in the x-axis direction. The beam cross section of the probe wave 2 is divided into a plurality of regions (y division unit regions) 12 having different optical path lengths in the beam width direction (y direction). Within one y-division unit region 12, the optical path length is uniform. Specifically, the plurality of y-divided unit regions 12 are defined so that the optical path length increases stepwise in the negative direction of the y-axis. One y-divided unit region 12 corresponds to one unit beam bundle of the probe wave 2.

図2Aに、補償光学素子10、電気光学結晶3、及び検光子5の断面図を示す。補償光学素子10は、xz面に平行な表面10Aと、xy面に平行な表面(底面)10Bを有し、底面10Bとは反対側にxy面と平行な複数の踏み面10Cを有する。踏み面10Cの段数は、例えば5段である。踏み面10Cの間を、xz面と平行な蹴上げ面10Dが接続する。従って、プローブ波2のビーム断面内に、ビーム幅方向(y軸方向)関して光路長が相互に異なる5個のy分割単位領域12が形成される。   FIG. 2A shows a cross-sectional view of the compensation optical element 10, the electro-optic crystal 3, and the analyzer 5. The adaptive optical element 10 has a surface 10A parallel to the xz plane and a surface (bottom surface) 10B parallel to the xy plane, and a plurality of treads 10C parallel to the xy plane on the opposite side of the bottom surface 10B. The number of steps of the tread surface 10C is, for example, five. A kick surface 10D parallel to the xz plane is connected between the tread surfaces 10C. Therefore, in the beam cross section of the probe wave 2, five y-divided unit regions 12 having different optical path lengths with respect to the beam width direction (y-axis direction) are formed.

補償光学素子10の高い踏み面10C(y軸の負の側)を通るほど、光路長が長くなり、波面は遅れる。これにより、相対的にy軸の正の側に位置する単位光線束の波面が、負の側に位置する単位光線束の波面より進んだ5段の波面WF1〜WF5が形成される。電気光学結晶3の表面は、プローブ波2の進行方向に垂直な面から角度θ傾いている。補償光学素子10の各段のz方向の段差(蹴上げ面10Dの高さ)は、波面WF1〜WF5が、同時に電気光学結晶3に到達するように設計される。これにより、電気光学結晶3の表面とyz面との交線方向の複数個所(5個所)で、検出用電磁波1の波面とプローブ波2の波面とが一致する(位相ずれが補償される)。   The higher the tread surface 10C (the negative side of the y-axis) of the compensating optical element 10, the longer the optical path length and the more delayed the wavefront. As a result, wavefronts WF1 to WF5 of five stages are formed in which the wavefront of the unit beam bundle relatively positioned on the positive side of the y-axis advances from the wavefront of the unit beam bundle positioned on the negative side. The surface of the electro-optic crystal 3 is inclined at an angle θ from a plane perpendicular to the traveling direction of the probe wave 2. The step in the z direction (the height of the kick-up surface 10D) of each step of the compensation optical element 10 is designed so that the wavefronts WF1 to WF5 reach the electro-optic crystal 3 at the same time. As a result, the wavefront of the detection electromagnetic wave 1 and the wavefront of the probe wave 2 coincide with each other (at five points) in the intersecting direction between the surface of the electro-optic crystal 3 and the yz plane (the phase shift is compensated). .

次に、時間遅延装置9が配置されていないものとして、実施例1による電磁波イメージング装置の動作について説明する。   Next, the operation of the electromagnetic wave imaging apparatus according to the first embodiment will be described assuming that the time delay device 9 is not disposed.

図2Aは、各波面WF1〜WF5の下端(y軸負側の端部)が同時に電気光学結晶3に達した状態を示している。波面が進行すると、次第に各波面WF1〜WF5の上側部分が電気光学結晶3に到達するようになる。即ち、各y分割単位領域12内においては、図14を参照して説明したように、y軸方向に時間情報が展開されることになる。階段の段数分、ここでは5段分、実空間のy軸方向に関する位置の情報を測定することができる。   FIG. 2A shows a state in which the lower ends (ends on the y-axis negative side) of the wavefronts WF1 to WF5 have reached the electro-optic crystal 3 at the same time. As the wavefront advances, the upper portions of the wavefronts WF 1 to WF 5 gradually reach the electro-optic crystal 3. That is, in each y-division unit area 12, time information is developed in the y-axis direction as described with reference to FIG. Information on the position of the real space in the y-axis direction can be measured for the number of steps, here five steps.

図2Bは、撮像装置6の撮像面を概略的に示す。撮像面が、y分割単位領域12に対応するx方向に長い5つの矩形領域に区分される。各矩形領域を、y分割セルCLy1〜CLy5と呼ぶこととする。y分割セルCLy1〜CLy5の各々の幅方向(y軸方向)に90画素が配置される。y分割セルCLy1〜CLy5の各々のy軸方向に並ぶ画素列が、検出用電磁波1の時間波形の時間軸に対応する。y分割セルCLy1〜CLy5の各々において、y軸の正の向きに向かって時間が経過する。   FIG. 2B schematically shows the imaging surface of the imaging device 6. The imaging surface is divided into five rectangular regions that are long in the x direction corresponding to the y-divided unit region 12. Each rectangular area is referred to as y-divided cells CLy1 to CLy5. 90 pixels are arranged in the width direction (y-axis direction) of each of the y-divided cells CLy1 to CLy5. A pixel column arranged in the y-axis direction of each of the y-divided cells CLy1 to CLy5 corresponds to the time axis of the time waveform of the electromagnetic wave 1 for detection. In each of the y-divided cells CLy1 to CLy5, time elapses toward the positive direction of the y-axis.

図3に、検出用電磁波1、プローブ波2、電気光学結晶3、撮像装置6、及び補償光学素子10の斜視図を示す。波長800nmのプローブ波2に対して、光路長差を形成する補償光学素子10を、ガラス(BK7)で形成する。分光イメージングを行う上で、分解能が0.15psec、時間幅が13.5psecの時間波形と、分解能が0.07THz、帯域が3.33THzのスペクトルを得るため、電気光学結晶3に対するプローブ波2の入射角θは、42.45°とする。補償光学素子10の屈折率は1.51、y軸方向の寸法は22.13mm、x軸方向の寸法は30mm、底面から最も高い踏み面までのz軸方向の距離は39.71mm、踏み面のy軸方向の寸法は4.43mm、光路方向の段差(蹴上げ面の高さ)は7.94mmである。波長800nmのプローブ波2の光路に、このような階段状の補償光学素子10を配置することにより、被測定物8の幅方向(検出用電磁波1の進行方向及びx軸方向の双方と垂直な方向)の5点において、同時に、検出用電磁波1の時間波形を測定することができる。   FIG. 3 is a perspective view of the detection electromagnetic wave 1, the probe wave 2, the electro-optic crystal 3, the imaging device 6, and the compensation optical element 10. The compensation optical element 10 that forms an optical path length difference with respect to the probe wave 2 having a wavelength of 800 nm is formed of glass (BK7). In performing spectroscopic imaging, in order to obtain a time waveform with a resolution of 0.15 psec and a time width of 13.5 psec, and a spectrum with a resolution of 0.07 THz and a band of 3.33 THz, The incident angle θ is 42.45 °. The refractive index of the compensation optical element 10 is 1.51, the dimension in the y-axis direction is 22.13 mm, the dimension in the x-axis direction is 30 mm, the distance in the z-axis direction from the bottom surface to the highest tread surface is 39.71 mm, the tread surface The dimension in the y-axis direction is 4.43 mm, and the step in the optical path direction (the height of the kick-up surface) is 7.94 mm. By arranging such a step-shaped compensation optical element 10 in the optical path of the probe wave 2 having a wavelength of 800 nm, the width direction of the object to be measured 8 (perpendicular to both the traveling direction of the electromagnetic wave 1 for detection and the x-axis direction). At the same time, the time waveform of the detection electromagnetic wave 1 can be measured.

図1に戻って、時間遅延装置9の構成について説明する。偏光子4を透過したプローブ波2のビーム断面が、ビーム整形器31により、x軸方向に長い形状に整形される。ビーム整形器31を透過したプローブ波2が、対向配置された段差ミラー34と対向ミラー35との間を複数回往復した後、ビーム整形器32に入射する。ビーム整形器31、32には、それぞれ2本のシリンドリカルレンズを含むアフォーカル光学系が用いられる。ビーム整形器32は、プローブ波2のビーム断面を、y軸方向に引き伸ばすことにより、元の形状に戻す。ビーム整形器32を透過したプローブ波2が、補償光学素子10に入射する。   Returning to FIG. 1, the configuration of the time delay device 9 will be described. The beam section of the probe wave 2 that has passed through the polarizer 4 is shaped into a shape that is long in the x-axis direction by the beam shaper 31. The probe wave 2 transmitted through the beam shaper 31 reciprocates a plurality of times between the step mirror 34 and the counter mirror 35 arranged to face each other, and then enters the beam shaper 32. For each of the beam shapers 31 and 32, an afocal optical system including two cylindrical lenses is used. The beam shaper 32 restores the original shape by stretching the cross section of the probe wave 2 in the y-axis direction. The probe wave 2 that has passed through the beam shaper 32 enters the adaptive optical element 10.

図4Aに、段差ミラー34の正面図を示す。図4B及び図4Cに、それぞれ図4Aの一点鎖線4B−4B、4C−4Cにおける断面図を示す。相対的に高い反射表面34Hと、相対的に低い反射表面34Lとが、x軸方向に交互に配列されている。高い反射表面34Hと低い反射表面34Lとの高さの差はHである。高い反射表面34Hと低い反射表面34Lの形状及び寸法は、すべて同一である。実施例1においては、高い反射表面34H及び低い反射表面34Lが、3個ずつ配置されている。対向ミラー35の反射表面は、平面である。   FIG. 4A shows a front view of the step mirror 34. 4B and 4C are cross-sectional views taken along one-dot chain lines 4B-4B and 4C-4C in FIG. 4A, respectively. Relatively high reflective surfaces 34H and relatively low reflective surfaces 34L are alternately arranged in the x-axis direction. The difference in height between the high reflective surface 34H and the low reflective surface 34L is H. The shapes and dimensions of the high reflective surface 34H and the low reflective surface 34L are all the same. In Example 1, three high reflective surfaces 34H and three low reflective surfaces 34L are arranged. The reflective surface of the counter mirror 35 is a plane.

図5に、段差ミラー34、対向ミラー35、及びプローブ波2の経路の概略斜視図を示す。段差ミラー34の高い反射表面34H及び低い反射表面34Lの法線は、入射するプローブ波2の進行方向と逆向きの方向(z軸の正の向き)から、x軸の正の向き及びy軸の正の向きに、やや傾いている。対向ミラー35の平坦な反射表面は、段差ミラー34の高い反射表面34H及び低い反射表面34Lと平行である。   FIG. 5 shows a schematic perspective view of the path of the step mirror 34, the counter mirror 35, and the probe wave 2. The normal lines of the high reflection surface 34H and the low reflection surface 34L of the step mirror 34 are obtained from the direction opposite to the traveling direction of the incident probe wave 2 (the positive direction of the z axis), the positive direction of the x axis, and the y axis. Slightly inclined in the positive direction. The flat reflecting surface of the counter mirror 35 is parallel to the high reflecting surface 34H and the low reflecting surface 34L of the step mirror 34.

プローブ波2のある光線に着目すると、段差ミラー34と対向ミラー35との間で反射を繰り返すに従って、段差ミラー34の表面における反射位置Pが、y軸の正の向きに移動するとともに、x軸の正の向きにも移動する。実施例1においては、段差ミラー34及び対向ミラー35で、それぞれ6回反射した後、ビーム整形器32(図1)に入射する。図5では、段差ミラー34の反射表面上の反射位置Pが、すべて高い反射表面34H内に位置する例を示している。   When attention is paid to a light beam having the probe wave 2, the reflection position P on the surface of the step mirror 34 moves in the positive direction of the y axis as the reflection is repeated between the step mirror 34 and the counter mirror 35. Also move in the positive direction. In the first embodiment, the light is reflected by the step mirror 34 and the counter mirror 35 six times and then enters the beam shaper 32 (FIG. 1). FIG. 5 shows an example in which the reflection positions P on the reflection surface of the step mirror 34 are all located within the high reflection surface 34H.

図6Aに、段差ミラー34の反射表面上の1回〜5回目の反射位置Pが、高い反射表面34Hに位置し、6回目の反射位置Pが、低い反射表面34Lに位置する光線を示す。この光線の光路長は、図5に示した光線の光路長よりも2×Hだけ長くなる。プローブ波2が光路長2×Hを伝搬する時間をtdとする。図6Bに、段差ミラー34の反射表面上の1回〜2回目の反射位置Pが、高い反射表面34Hに位置し、3回〜6回目の反射位置Pが、低い反射表面34Lに位置する光線を示している。この光線の光路長は、図5に示した光線の光路長よりも8×Hだけ長くなる。高い反射表面34H及び低い反射表面34Lで反射する回数は、プローブ波2のビーム断面38内の、x方向の位置に依存する。   FIG. 6A shows a light beam in which the first to fifth reflection positions P on the reflection surface of the step mirror 34 are located on the high reflection surface 34H and the sixth reflection position P is located on the low reflection surface 34L. The optical path length of this light beam is 2 × H longer than the optical path length of the light beam shown in FIG. The time during which the probe wave 2 propagates through the optical path length 2 × H is td. In FIG. 6B, the first to second reflection positions P on the reflection surface of the step mirror 34 are located on the high reflection surface 34H, and the third to sixth reflection positions P are located on the low reflection surface 34L. Is shown. The optical path length of this light beam is longer by 8 × H than the optical path length of the light beam shown in FIG. The number of times of reflection by the high reflection surface 34H and the low reflection surface 34L depends on the position in the x direction within the beam cross section 38 of the probe wave 2.

低い反射表面34Lで反射した光線は、高い反射表面34Hで反射した光線に比べて、長い経路を伝搬する。このため、時間遅延が生ずる。低い反射表面34Lで反射した回数が多い光線ほど、遅延時間が長くなる。   The light beam reflected by the low reflection surface 34L travels a longer path than the light beam reflected by the high reflection surface 34H. This causes a time delay. The longer the light beam reflected by the lower reflective surface 34L, the longer the delay time.

図7A〜図7Dを参照して、ビーム断面38内における遅延時間の分布について説明する。   The delay time distribution in the beam cross section 38 will be described with reference to FIGS. 7A to 7D.

図7Aに、プローブ波2の1回目の入射領域38Aを実線で示し、2回目〜6回目の入射領域38B〜38Fを破線で示す。入射領域38A〜38Fは、x方向に長い形状を有する。1回目の反射領域38Aは、図7Aにおいて最も下の低い反射表面34Lから、最も上の低い反射表面34Lまで達する。これにより、ビーム断面38内が、高い反射表面34Hで反射された領域A0と、低い反射表面34Lで反射された領域A1とに区分される。   In FIG. 7A, the first incidence area 38A of the probe wave 2 is indicated by a solid line, and the second to sixth incidence areas 38B to 38F are indicated by a broken line. The incident regions 38A to 38F have a shape that is long in the x direction. The first reflection area 38A extends from the lowermost lower reflective surface 34L in FIG. 7A to the uppermost lower reflective surface 34L. Thereby, the inside of the beam section 38 is divided into a region A0 reflected by the high reflecting surface 34H and a region A1 reflected by the low reflecting surface 34L.

6回とも高い反射表面34Hで反射された光線を、遅延時間の基準とする。1回反射時点で、領域A0を通過する光線の遅延時間は0であり、領域A1を通過する光線の遅延時間はtdである。   The light beam reflected by the high reflective surface 34H in all six times is used as a reference for the delay time. At the time of one reflection, the delay time of the light beam passing through the region A0 is 0, and the delay time of the light beam passing through the region A1 is td.

2回目〜6回目の入射領域38B〜38Fは、反射回数が増加するに従って、y軸の正の方向に移動するとともに、x軸の正の方向にずれる。反射回数1回あたりのx軸方向へのずれ量は、高い反射表面34H及び低い反射表面34Lの各々のx軸方向の寸法の1/7である。   The second to sixth incidence areas 38B to 38F move in the positive y-axis direction and shift in the positive x-axis direction as the number of reflections increases. The amount of shift in the x-axis direction per number of reflections is 1/7 of the dimension in the x-axis direction of each of the high reflection surface 34H and the low reflection surface 34L.

図7Bに、プローブ波2の2回目の入射領域38B、及び2回反射した後のビーム断面38内の遅延時間の分布を示す。高い反射表面34Hでの反射回数が2回で、遅延時間が0の領域A0と、低い反射表面34Lでの反射回数が2回で、遅延時間が2tdの領域A2との間に、高い反射領域34H及び低い反射領域34Lでの反射回数が1回ずつで、遅延時間がtdの領域A1が画定される。領域A1のx軸方向の寸法は、反射回数1回あたりに、プローブ波2の入射領域がx軸方向へずれる距離に等しい。   FIG. 7B shows the second incident region 38B of the probe wave 2 and the delay time distribution in the beam cross section 38 after being reflected twice. A high reflection area between an area A0 having two reflections on the high reflection surface 34H and a delay time of 0 and an area A2 having two reflections on the low reflection surface 34L and a delay time of 2td A region A1 having a delay time of td is defined by the number of reflections at 34H and the low reflection region 34L once. The dimension of the region A1 in the x-axis direction is equal to the distance by which the incident region of the probe wave 2 is shifted in the x-axis direction per one reflection.

図7Cに、プローブ波2の3回目の入射領域38C、及び3回反射した後のビーム断面38内の遅延時間の分布を示す。遅延時間が0、td、2td、3tdの領域A0、A1、A2、A3が画定される。   FIG. 7C shows the third incident region 38C of the probe wave 2 and the delay time distribution in the beam section 38 after being reflected three times. Regions A0, A1, A2, and A3 having delay times of 0, td, 2td, and 3td are defined.

図7Dに、プローブ波2の6回目の入射領域38F、及び6回反射した後のビーム断面38内の遅延時間の分布を示す。遅延時間が0、td、2td、3td、4td、5td、6tdの領域A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6が画定される。   FIG. 7D shows the sixth incident region 38F of the probe wave 2 and the delay time distribution in the beam section 38 after being reflected six times. Regions A0, A1, A2, A3, A4, A5, and A6 of delay times 0, td, 2td, 3td, 4td, 5td, and 6td are defined.

図8に示すように、ビーム断面38内がx方向に区分され、4つのx分割単位領域39が画定される。x分割単位領域39の各々は、遅延時間が0、td、2td、3td、4td、5td、6tdとなる7つの領域A0〜A6を含む。すなわち、7つの領域A0〜A6内のプローブ波2の波面の遅延時間の刻み幅はtdである。ビーム断面38内のx軸の正の側の端部に、遅延時間がtd、2td、3td、4td、5td、6tdとなる6つの領域A1〜A6が画定されている。この領域には、遅延時間が0となる領域A0が含まれないため、x分割単位領域39を構成しない。   As shown in FIG. 8, the inside of the beam cross section 38 is divided in the x direction, and four x division unit regions 39 are defined. Each of the x-divided unit areas 39 includes seven areas A0 to A6 whose delay times are 0, td, 2td, 3td, 4td, 5td, and 6td. That is, the step size of the delay time of the wavefront of the probe wave 2 in the seven regions A0 to A6 is td. Six regions A1 to A6 in which the delay times are td, 2td, 3td, 4td, 5td, and 6td are defined at the end on the positive side of the x-axis in the beam cross section 38. Since this area does not include the area A0 where the delay time is 0, the x-divided unit area 39 is not configured.

相互に隣り合う2つのx分割単位領域39に着目すると、両者の境界線に関して、領域A0〜A6が線対称の関係に配列する。すなわち、x分割単位領域39の境界線の両側に領域A0が配置され、境界線から遠ざかる向きに領域A0からA6まで順番に配列するか、または境界線の両側に領域A6が配置され、境界線から遠ざかる向きに領域A6からA0まで順番に配列する。   When attention is paid to two x-divided unit regions 39 adjacent to each other, the regions A0 to A6 are arranged in a line-symmetric relationship with respect to the boundary line between them. That is, the area A0 is arranged on both sides of the boundary line of the x-divided unit area 39, and the areas A0 to A6 are sequentially arranged in the direction away from the boundary line, or the area A6 is arranged on both sides of the boundary line. The areas A6 to A0 are arranged in order in a direction away from the area.

図9に、プローブ波2の波面の位置関係を示す。図9においては、図2Aに示した複数のy分割単位領域12のうち1つのy分割単位領域12内の波面を示す。x分割単位領域39の各々において、領域A0の波面が最も進んでおり、領域A6の波面が最も遅れている。このため、波面が電気光学結晶3に到達する時刻は、領域A0において最も早く、領域A6において最も遅い。相互に隣り合う領域間の波面の遅延時間はtdに等しい。   FIG. 9 shows the positional relationship of the wavefront of the probe wave 2. 9 shows a wavefront in one y-divided unit region 12 among the plurality of y-divided unit regions 12 shown in FIG. 2A. In each of the x-divided unit regions 39, the wavefront of the region A0 is the most advanced, and the wavefront of the region A6 is the most delayed. For this reason, the time when the wavefront reaches the electro-optic crystal 3 is the earliest in the region A0 and the latest in the region A6. The wavefront delay time between adjacent regions is equal to td.

図10Aに、撮像装置6(図1)の撮像面の正面図を示す。図2Bに示したように、撮像面は、y方向に関してy分割セルCLy1〜CLy5に区分されている。また、撮像面は、x分割単位領域39(図8)に対応して、4つのx分割セルCLx1〜CLx4に区分されている。y分割セルCLyjと、x分割セルCLxiとの交差する領域が、1つのセルCL(i,j)を構成する。ここで、iは1以上4以下の整数であり、jは1以上5以下の整数である。   FIG. 10A shows a front view of the imaging surface of the imaging device 6 (FIG. 1). As illustrated in FIG. 2B, the imaging surface is divided into y-divided cells CLy1 to CLy5 in the y direction. The imaging surface is divided into four x-divided cells CLx1 to CLx4 corresponding to the x-divided unit region 39 (FIG. 8). A region where the y-divided cell CLyj and the x-divided cell CLxi intersect each other constitutes one cell CL (i, j). Here, i is an integer from 1 to 4, and j is an integer from 1 to 5.

図10Bに示すように、1つのセルCL(i,j)内が、遅延時間の異なる領域A0〜A6(図8)に対応して、7個の領域A0〜A6に区分されている。領域A0〜A6の各々においては、図2Bで説明したように、y軸が、検出用電磁波1の時間波形の時間軸に対応する。具体的には、y軸の正の向きに向かって、時間が経過する。   As shown in FIG. 10B, one cell CL (i, j) is divided into seven regions A0 to A6 corresponding to regions A0 to A6 (FIG. 8) having different delay times. In each of the regions A0 to A6, as described with reference to FIG. 2B, the y axis corresponds to the time axis of the time waveform of the electromagnetic wave 1 for detection. Specifically, time elapses in the positive direction of the y-axis.

図9に示したように、領域A0から領域A6に向かってプローブ波2の波面が遅れているため、領域A1内で検出された検出用電磁波1の時間波形は、領域A0内で検出された検出用電磁波1の時間波形よりも、時間的に後のものである。領域A0〜A6の間の遅延時間tdを調整することにより、領域A0内のy軸の正側の端部に対応する時刻と、領域A1内のy軸の負側の端部に対応する時刻とを一致させることができる。具体的には、図2Aに示したプローブ波2のy分割単位領域12内の波面WF1〜WF5のうち1つの波面の一端が電気光学結晶3に入射した後、他端が電気光学結晶3に入射するまでの時間と、時間遅延装置9による遅延時間の刻み幅tdとを等しくすればよい。   As shown in FIG. 9, since the wavefront of the probe wave 2 is delayed from the region A0 toward the region A6, the time waveform of the detection electromagnetic wave 1 detected in the region A1 is detected in the region A0. This is after the time waveform of the electromagnetic wave 1 for detection. By adjusting the delay time td between the areas A0 to A6, the time corresponding to the positive end of the y axis in the area A0 and the time corresponding to the negative end of the y axis in the area A1 Can be matched. Specifically, one end of one wavefront of the wavefronts WF1 to WF5 in the y-division unit region 12 of the probe wave 2 shown in FIG. 2A is incident on the electro-optic crystal 3, and the other end is placed on the electro-optic crystal 3. What is necessary is just to make the time until the incident and the step size td of the delay time by the time delay device 9 equal.

このとき、領域A0内で検出された検出用電磁波1の時間波形と、領域A1内で検出された検出用電磁波1の時間波形とを、時間軸上で繋ぎ合せることにより、検出用電磁波1の連続した時間波形を得ることができる。遅延時間tdは、図4Bに示した高い反射表面34Hと低い反射表面34Lとの高さの差Hにより調整することができる。   At this time, the time waveform of the detection electromagnetic wave 1 detected in the region A0 and the time waveform of the detection electromagnetic wave 1 detected in the region A1 are connected on the time axis, whereby the detection electromagnetic wave 1 A continuous time waveform can be obtained. The delay time td can be adjusted by the height difference H between the high reflective surface 34H and the low reflective surface 34L shown in FIG. 4B.

図10Cに示すように、領域A0〜A6で検出された検出用電磁波1の時間波形を繋ぎ合せることにより、1つの領域A0で検出可能な検出用電磁波1の時間幅を、7倍に引き伸ばすことができる。   As shown in FIG. 10C, the time width of the detection electromagnetic wave 1 that can be detected in one area A0 is extended seven times by connecting the time waveforms of the detection electromagnetic waves 1 detected in the areas A0 to A6. Can do.

実施例1では、y分割単位領域12(図2A)を5個、x分割単位領域39(図8)を4個としたが、これらの分割数は、その他の個数としてもよい。y分割単位領域12の個数は、補償光学素子10(図2A)の段数によって決定される。x分割単位領域39の個数は、プローブ波2のビーム断面38(図7A)内の高い反射表面34Hと低い反射表面34Lとの個数によって決定される。例えば、x分割単位領域39の個数を14に設定したい場合には、段差ミラー34の高い反射表面34H及び低い反射表面34Lの面数を、それぞれ8面とし、ビーム断面38のx方向の寸法を、高い反射表面34H及び低い反射表面34Lの合計で14面分の大きさにすればよい。   In the first embodiment, the number of y division unit regions 12 (FIG. 2A) is five and the number of x division unit regions 39 (FIG. 8) is four. However, the number of divisions may be other numbers. The number of y-divided unit regions 12 is determined by the number of steps of the adaptive optical element 10 (FIG. 2A). The number of x-divided unit regions 39 is determined by the number of the high reflection surface 34H and the low reflection surface 34L in the beam cross section 38 (FIG. 7A) of the probe wave 2. For example, when it is desired to set the number of x-divided unit regions 39 to 14, the number of the high reflection surface 34H and the low reflection surface 34L of the step mirror 34 is 8 respectively, and the dimension of the beam section 38 in the x direction is set. The total of the high reflection surface 34H and the low reflection surface 34L may be 14 planes.

また、実施例1では、x分割単位領域39内を、遅延時間の異なる7個の領域A0〜A6に区分したが、区分数を7個以外にしてもよい。例えば、段差ミラー34と対向ミラー35(図1)との間でプローブ波2を7往復させると、遅延時間の異なる領域の数を、8個にすることができる。   In the first embodiment, the x division unit area 39 is divided into seven areas A0 to A6 having different delay times, but the number of sections may be other than seven. For example, when the probe wave 2 is reciprocated seven times between the step mirror 34 and the counter mirror 35 (FIG. 1), the number of regions having different delay times can be made eight.

実施例1では、高さの異なる2種類の反射表面34H、34Lを持つ段差ミラー34を用いることにより、遅延時間の異なる領域A0〜A6を3個以上設けることができる。3段以上の多段の反射ミラーを用い、プローブ波2を1回のみ反射させることによっても、遅延時間の異なる3個以上の領域を設けることができる。ただし、段数が多くなるに従って、段差ミラーの製造が困難になる。実施例1で用いた段差ミラー34は、3段以上の多段ミラーに比べて、製造が容易である。   In the first embodiment, three or more regions A0 to A6 having different delay times can be provided by using the step mirror 34 having two types of reflection surfaces 34H and 34L having different heights. Three or more regions having different delay times can also be provided by using three or more stages of reflecting mirrors and reflecting the probe wave 2 only once. However, it becomes difficult to manufacture the step mirror as the number of steps increases. The step mirror 34 used in Example 1 is easier to manufacture than a multi-stage mirror having three or more stages.

[実施例2]
図11に、実施例2による電磁波イメージング装置に用いられる段差ミラー34の断面図を示す。段差ミラー34以外の構成は、実施例1による電磁波イメージング装置の構成と同一である。
[Example 2]
FIG. 11 is a sectional view of the step mirror 34 used in the electromagnetic wave imaging apparatus according to the second embodiment. The configuration other than the step mirror 34 is the same as the configuration of the electromagnetic wave imaging apparatus according to the first embodiment.

複数のガラス板40の光学研磨された端面に、金(Au)、銀(Ag)、誘電体多層膜等の反射膜41が形成されている。この反射膜41が、高い反射表面34H及び低い反射表面34Lとなる。高い反射表面34Hを画定するガラス板40は、反射膜41の高さが揃うように、母体36に固定されている。低い反射表面34Lを画定するガラス板40は、反射膜41の高さが揃うように相互に位置合わせされ、段差調整機構37を介して母体36に取り付けられている。段差調整機構37には、例えば圧電素子が用いられる。   Reflective films 41 such as gold (Au), silver (Ag), and dielectric multilayer films are formed on the optically polished end faces of the plurality of glass plates 40. The reflective film 41 becomes a high reflective surface 34H and a low reflective surface 34L. The glass plate 40 that defines the high reflective surface 34H is fixed to the base body 36 so that the height of the reflective film 41 is uniform. The glass plates 40 that define the low reflective surface 34 </ b> L are aligned with each other so that the heights of the reflective films 41 are aligned, and are attached to the mother body 36 via a step adjustment mechanism 37. For the step adjustment mechanism 37, for example, a piezoelectric element is used.

段差調整機構37は、低い反射表面34Lを画定するガラス板40を、反射表面の高さ方向に変位させることができる。このため、高い反射表面34Hと低い反射表面34Lとの高さの差Hを変化させることができる。これにより、x分割単位領域39(図8)内の遅延時間の異なる複数の領域A0〜A6の間の遅延時間tdを変化させることができる。   The step adjustment mechanism 37 can displace the glass plate 40 that defines the low reflective surface 34L in the height direction of the reflective surface. For this reason, the height difference H between the high reflective surface 34H and the low reflective surface 34L can be changed. Thereby, the delay time td between the plurality of areas A0 to A6 having different delay times in the x-divided unit area 39 (FIG. 8) can be changed.

遅延時間tdを変化させることにより、検出用電磁波1の測定条件を変更することが可能になる。   By changing the delay time td, the measurement conditions of the detection electromagnetic wave 1 can be changed.

[実施例3]
図12に、実施例3による電磁波イメージング装置の概略図を示す。以下、図1に示した実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 3]
FIG. 12 shows a schematic diagram of an electromagnetic wave imaging apparatus according to the third embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment shown in FIG. 1 will be described, and description of the same configuration will be omitted.

実施例1では、プローブ波2の光路上に補償光学素子10を配置したが、実施例3においては、検出用電磁波1の光路上に補償光学素子10が配置される。このため、検出用電磁波1のビーム断面が、複数のy分割単位領域12に区分される。電気光学結晶3に、プローブ波2が垂直入射し、検出用電磁波1が斜め入射する。プローブ波2の波面は、電気光学結晶3の表面と平行である。   In the first embodiment, the compensation optical element 10 is disposed on the optical path of the probe wave 2. However, in the third embodiment, the compensation optical element 10 is disposed on the optical path of the detection electromagnetic wave 1. For this reason, the beam cross section of the detection electromagnetic wave 1 is divided into a plurality of y-divided unit regions 12. The probe wave 2 is perpendicularly incident on the electro-optic crystal 3 and the detection electromagnetic wave 1 is obliquely incident. The wavefront of the probe wave 2 is parallel to the surface of the electro-optic crystal 3.

y分割単位領域12内の検出用電磁波1の波面WFtは、図2Aに示したプローブ波2の波面WF1〜WF5と同様に、同時に電気光学結晶3に入射する。すなわち、電気光学結晶3の表面と、yz面との交線方向の複数個所で、検出用電磁波1の波面とプローブ波2の波面との位相ずれが補償される。従って、実施例3においても、実施例1と同様の測定を行うことができる。   The wavefront WFt of the detection electromagnetic wave 1 in the y-divided unit region 12 is simultaneously incident on the electro-optic crystal 3 in the same manner as the wavefronts WF1 to WF5 of the probe wave 2 shown in FIG. 2A. That is, the phase shift between the wavefront of the detection electromagnetic wave 1 and the wavefront of the probe wave 2 is compensated at a plurality of locations in the direction of the intersection of the surface of the electro-optic crystal 3 and the yz plane. Therefore, in Example 3, the same measurement as in Example 1 can be performed.

[実施例4]
図13Aに、実施例4による電磁波イメージング装置に用いられる補償光学部材10の概略図を示す。実施例1では、補償光学部材10として階段状の透明ブロックが用いられていたが、実施例4では、ビームスプリッタ10Jと、階段状ミラー10Iが用いられる。その他の構成は、実施例1による電磁波イメージング装置の構成と同一である。
[Example 4]
FIG. 13A shows a schematic diagram of the adaptive optical member 10 used in the electromagnetic wave imaging apparatus according to the fourth embodiment. In the first embodiment, a step-like transparent block is used as the compensation optical member 10, but in the fourth embodiment, a beam splitter 10J and a step-like mirror 10I are used. Other configurations are the same as those of the electromagnetic wave imaging apparatus according to the first embodiment.

階段状ミラー10Iは、高さの異なる階段状の複数の反射表面を有する。ビームスプリッタ10Jには、例えばハーフミラーが用いられる。波長800nmのプローブ波に対するハーフミラーは、例えば、ガラス等の透明材料の板材の上に形成した、Al、Ag、Au等の反射性金属の薄膜、または一部反射鏡(ストライプ等)で構成できる。階段状ミラー10Iは、階段状の表面を形成する構造材の表面に反射性金属ミラーを形成することにより作製される。構造材の材質は物理的支持を与えられ、鏡面を形成できるものであれば、特に制限を受けない。   The step-like mirror 10I has a plurality of step-like reflecting surfaces with different heights. For example, a half mirror is used as the beam splitter 10J. A half mirror for a probe wave with a wavelength of 800 nm can be composed of, for example, a thin film of reflective metal such as Al, Ag, or Au formed on a transparent material plate such as glass, or a partially reflecting mirror (stripes, etc.). . The step-like mirror 10I is manufactured by forming a reflective metal mirror on the surface of a structural material that forms a step-like surface. The material of the structural material is not particularly limited as long as it is physically supported and can form a mirror surface.

プローブ波2の一部が、ビームスプリッタ10Jにより反射されて、階段状ミラー10Iに向かう。プローブ波2は、階段状ミラー10Iの各反射表面で反射されて、ビームスプリッタ10Jに向かう。ビームスプリッタ10Jを透過したプローブ波2が、電気光学結晶3(図1)に入射する。相互に隣り合う反射表面で反射したプローブ波2に、階段状ミラー10Iの段差の2倍に相当する光路長差が生じる。   A part of the probe wave 2 is reflected by the beam splitter 10J and travels toward the stepped mirror 10I. The probe wave 2 is reflected by each reflecting surface of the stepped mirror 10I and travels toward the beam splitter 10J. The probe wave 2 transmitted through the beam splitter 10J enters the electro-optic crystal 3 (FIG. 1). An optical path length difference corresponding to twice the step of the stepped mirror 10I is generated in the probe wave 2 reflected by the reflecting surfaces adjacent to each other.

図12に示した実施例3による補償光学部材10の位置に、図13Aに示したビームスプリッタ10Jと階段状ミラー10Iとを配置してもよい。   The beam splitter 10J and the stepped mirror 10I shown in FIG. 13A may be arranged at the position of the adaptive optics member 10 according to the third embodiment shown in FIG.

図13Bに、補償光学部材10の他の構成例を示す。図13Bに示した補償光学部材10においては、階段状ミラー10M、10Nが斜め入射で用いられる。段差の蹴上げ面がビームを蹴らないように、蹴上げ面は入射波、又は反射波に平行に配置される。反射面への入射角が45°で、電磁波の進行方向の変化が90°である場合を例にとって説明する。図13Bに示した構成の場合、階段状ミラー10Mは、入射波に平行な蹴上げ面を有し、階段状ミラー10Nは反射波に平行な蹴上げ面を有する。階段状ミラー10Mの複数の反射面で反射された複数の反射光束の間には、蹴上げ面の奥行き(高さ)に対応して、ギャップが生じている。階段状ミラー10Nの各反射面で反射された複数の反射光束ではギャップが消滅している。階段状ミラー10M、10Nの複数の反射面で反射された複数の光束間には、所望の光路長差(位相差)が形成される。   FIG. 13B shows another configuration example of the adaptive optical member 10. In the adaptive optical member 10 shown in FIG. 13B, stepped mirrors 10M and 10N are used at an oblique incidence. The raised surface is arranged in parallel to the incident wave or reflected wave so that the raised surface of the step does not kick the beam. The case where the incident angle to the reflecting surface is 45 ° and the change in the traveling direction of the electromagnetic wave is 90 ° will be described as an example. In the case of the configuration shown in FIG. 13B, the stepped mirror 10M has a kicked surface parallel to the incident wave, and the stepped mirror 10N has a kicked surface parallel to the reflected wave. Between the plurality of reflected light beams reflected by the plurality of reflecting surfaces of the stepped mirror 10M, gaps are generated corresponding to the depth (height) of the kick-up surface. The gap disappears in the plurality of reflected light beams reflected by the reflecting surfaces of the stepped mirror 10N. A desired optical path length difference (phase difference) is formed between the plurality of light beams reflected by the plurality of reflecting surfaces of the stepped mirrors 10M and 10N.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

1 検出用電磁波(テラヘルツ波)
2 プローブ波
3 電気光学結晶
4 偏光子
5 検光子
6 撮像装置
8 被測定物
9 時間遅延装置
10 補償光学素子
10A 表面
10B 底面
10C 踏み面
10D 蹴上げ面
10I 階段状ミラー
10J ビームスプリッタ
10M、10N 階段状ミラー
12 y分割単位領域
13、14 シリンドリカルレンズ列
20 光源
21 ビームスプリッタ
22 ミラー
23 電気光学結晶
31、32 ビーム整形器
34 段差ミラー
34H 高い反射表面
34L 低い反射表面
35 対向ミラー
36 母体
37 段差調整機構
38 プローブ波のビーム断面
39 x分割単位領域
40 ガラス板
41 反射膜
101 テラへツル波
102 プローブ波
103 電気光学結晶
104 偏光子
105 検光子
106 CCDカメラ
108、109 シリンドリカルレンズ
110 被測定物
CLx1〜CLx4 x分割セル
CLy1〜CLy5 y分割セル
WF1〜WF5 プローブ波の単位光線束の波面
WFt 検出用電磁波のy分割単位領域内の波面
1 Electromagnetic wave for detection (terahertz wave)
2 Probe wave 3 Electro-optic crystal 4 Polarizer 5 Analyzer 6 Imaging device 8 Measured object 9 Time delay device 10 Compensation optical element 10A Surface 10B Bottom surface 10C Tread surface 10D Kick-up surface 10I Step-like mirror 10J Beam splitter 10M, 10N Step shape Mirror 12 y-divided unit region 13, 14 Cylindrical lens array 20 Light source 21 Beam splitter 22 Mirror 23 Electro-optic crystal 31, 32 Beam shaper 34 Step mirror 34H High reflection surface 34L Low reflection surface 35 Opposing mirror 36 Base body 37 Step adjustment mechanism 38 Probe wave cross section 39 x division unit area 40 glass plate 41 reflective film 101 terahertz wave 102 probe wave 103 electro-optic crystal 104 polarizer 105 analyzer 106 CCD camera 108, 109 cylindrical lens 110 object to be measured CLx1 to CL x4 x-divided cells CLy1 to CLy5 y-divided cells WF1 to WF5 Wavefront WFt of probe beam unit beam bundle Wavefront in y-divided unit region of electromagnetic wave for detection

Claims (4)

電気光学結晶と、
パルス状の検出用電磁波を被測定物に照射し、透過、又は反射した前記検出用電磁波を前記電気光学結晶に入射する第1の光学系と、
前記検出用電磁波の波面に対して、パルス状のプローブ波の波面を傾斜させて、前記プローブ波を前記電気光学結晶に照射する第2の光学系と、
前記電気光学結晶を透過した前記プローブ波を検出する撮像装置と
を有し、
前記第1の光学系及び前記第2の光学系の一方は、前記検出用電磁波の波面と前記プローブ波の波面とに直交する第1の仮想平面内において、前記検出用電磁波または前記プローブ波のビーム断面を複数の第1の単位領域に区分し、前記第1の単位領域を通過するビームの光路長を、前記第1の単位領域ごとに異ならせる補償光学部材であって、前記電気光学結晶の表面と、前記第1の仮想平面との交線方向の複数個所で、前記検出用電磁波の波面と前記プローブ波の波面との位相ずれを補償する補償光学部材を含み、
前記第2の光学系は、前記第1の仮想平面と直交し、前記プローブ波の進行方向と平行な第2の仮想平面内において、前記プローブ波のビーム断面を複数の第2の単位領域に区分し、さらに、前記第2の単位領域の各々を、前記プローブ波の波面の遅延時間が異なる複数の領域に区分する時間遅延装置を含み、
前記時間遅延装置は、高さの異なる2種類の反射表面が第1の方向に配列した段差ミラーと、前記段差ミラーに対向する対向ミラーとを含み、前記プローブ波が、前記段差ミラーの反射表面上において、反射位置を前記第1の方向にずらしながら、前記段差ミラーと前記対向ミラーとの間を複数回往復することにより、前記プローブ波の波面の遅延時間が異なる複数の領域に区分される電磁波イメージング装置。
An electro-optic crystal;
A first optical system that irradiates an object to be measured with a pulsed electromagnetic wave for detection and transmits or reflects the electromagnetic wave for detection incident on the electro-optic crystal;
A second optical system that irradiates the electro-optic crystal with the probe wave by inclining the wave front of the pulsed probe wave with respect to the wave front of the electromagnetic wave for detection;
An imaging device that detects the probe wave transmitted through the electro-optic crystal;
One of the first optical system and the second optical system is configured to detect the detection electromagnetic wave or the probe wave in a first virtual plane orthogonal to the wavefront of the detection electromagnetic wave and the wavefront of the probe wave. A compensation optical member that divides a beam cross-section into a plurality of first unit regions and makes an optical path length of a beam passing through the first unit region different for each of the first unit regions, the electro-optic crystal A compensation optical member that compensates for a phase shift between the wavefront of the electromagnetic wave for detection and the wavefront of the probe wave at a plurality of locations in the direction of the intersection of the surface of the first virtual plane and the first virtual plane,
The second optical system has a beam section of the probe wave in a plurality of second unit regions in a second virtual plane orthogonal to the first virtual plane and parallel to the traveling direction of the probe wave. Further comprising a time delay device for dividing each of the second unit regions into a plurality of regions having different delay times of the wavefronts of the probe waves,
The time delay device includes a step mirror in which two kinds of reflection surfaces having different heights are arranged in a first direction, and a counter mirror facing the step mirror, and the probe wave is reflected on the reflection surface of the step mirror. The probe wave is divided into a plurality of regions having different wavefront delay times by reciprocating between the step mirror and the counter mirror a plurality of times while shifting the reflection position in the first direction. Electromagnetic imaging device.
前記第2の光学系は、
前記プローブ波のビーム断面を前記第1の方向に長い形状に整形し、整形後のプローブ波を前記段差ミラーに入射させる第1のビーム整形器と、
前記段差ミラーと前記対向ミラーとの間を往復したプローブ波のビーム断面を、前記第1の方向と直交する方向に広げる第2のビーム整形器と
をさらに含む請求項1に記載の電磁波イメージング装置。
The second optical system includes:
A first beam shaper that shapes a beam cross section of the probe wave into a shape that is long in the first direction, and causes the shaped probe wave to enter the step mirror;
The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a second beam shaper that expands a beam cross section of the probe wave reciprocating between the step mirror and the counter mirror in a direction orthogonal to the first direction. .
前記段差ミラーは、高さの異なる2種類の反射表面の高さの差を調整する段差調整機構を含む請求項1または2に記載の電磁波イメージング装置。   The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 1, wherein the step mirror includes a step adjustment mechanism that adjusts a difference in height between two types of reflection surfaces having different heights. 前記第1の仮想平面内において、前記第1の単位領域内の波面の一端が前記電気光学結晶に到達した後、他端が前記電気光学結晶に到達するまでの時間が、前記時間遅延装置による前記プローブ波の波面の遅延時間の刻み幅と等しい請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電磁波イメージング装置。   In the first imaginary plane, a time until one end of the wavefront in the first unit region reaches the electro-optic crystal and the other end reaches the electro-optic crystal is determined by the time delay device. The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic wave imaging apparatus is equal to a step size of a delay time of a wavefront of the probe wave.
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