JP2015127699A - 情報取得装置、及び情報取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 テラヘルツ波を用いて試料に対するテラヘルツ波の入射角を精度良く調整できる情報取得装置を提供する。
【解決手段】 試料１１０の情報を取得する情報取得装置１００であって、テラヘルツ波１２０を試料に照射する照射部１１３と、試料で反射したテラヘルツ波１２１を検出する検出部１０３と、検出部の検出結果を用いて取得した時間波形からスペクトルを取得するスペクトル取得部１０６と、前記スペクトルを用いて、試料に対する照射部からのテラヘルツ波の入射角に関する情報を取得する角度情報取得部１０７と、前記入射角に関する前記情報を参照して入射角を調整する制御部１０８と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、テラヘルツ波を用いて試料の情報を取得する情報取得装置、及び情報取得方法に関する。

テラヘルツ波は、３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下のうち少なくとも一部の周波数帯域を有する電磁波である。テラヘルツ波を用いた分光法として、テラヘルツ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ：ＴＨｚ−Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が知られている。これは、超短パルスが検出器に到達するタイミングを変化させながらテラヘルツ波を検出することにより、テラヘルツ波の時間波形を取得する方法である。このようなＴＨｚ−ＴＤＳ法を応用して、試料の情報の取得や、取得した試料の情報を用いてイメージングを行う装置等が開発されている。イメージング装置としては、試料の表面や内部の界面からの反射波を検出する反射型のＴＨｚ−ＴＤＳ装置が用いられる。

反射型のＴＨｚ−ＴＤＳ装置を用いて試料の情報を取得する場合、入射角に応じて反射率が変化する。そのため、試料の情報を精度良く取得するために、試料の各点を測定する際に、試料に対するテラヘルツ波の入射角が一定となるように調整する必要がある。

反射系のＴＨｚ−ＴＤＳ装置においてテラヘルツ波の入射角を調整する方法として、特許文献１に、テラヘルツ波の焦点位置が試料表面となり且つテラヘルツ波が試料表面の法線方向から入射するように調整する方法が記載されている。そのために、試料もしくはテラヘルツ波の照射部を移動しながら試料表面を複数回走査する。その際、試料表面で反射したテラヘルツ波の時間波形の振幅が最大となり、且つ、パルス幅が最小となるように試料もしくは照射部を移動することにより、試料表面に対するテラヘルツ波の入射角を調整する。

また、特許文献２には、試料表面もしくは試料内部の界面に対するテラヘルツ波の入射角が変化した場合の調整方法が開示されている。これは、テラヘルツ波を検出する検出部を複数設け、検出部における検出電流の違いからテラヘルツ波ビームのスポット位置を算出し、規定の検出状態となるように検出部を移動させる。

特表２００７−５０３５８２号公報 特許第５１２６７０５号公報

試料の情報を高精度に取得するためには、試料に対するテラヘルツ波の入射角の調整を高精度に行う必要がある。さらに、試料に対するテラヘルツ波の入射角を高精度に調整するには、実際に試料に照射されるテラヘルツ波の信号を用いて試料に対するテラヘルツ波の入射角を取得し調整する事が最も望ましい。

特許文献１で開示されている入射角の調整方法は、ＴＨｚ−ＴＤＳ装置の測定精度に起因して振幅の極大値及びパルス幅の極小値に幅があり、また、照射するテラヘルツ波の特性の時間的変化によって発生する振幅やパルス幅の変化に対応できない。また、特許文献２で開示されている方法は、プローブ光の光路やテラヘルツ波の検出部を３次元的に回転もしくは並進移動を行うことで、入射角の変化に伴うテラヘルツ波の伝搬経路の変化にも対応できる。しかし、試料から検出部までのテラヘルツ波の光路長が、入射角の変化によってテラヘルツ波の照射位置ごとに異なることがあり、その影響によるテラヘルツ波のビーム形状の変化に対応できないことがあった。

本発明は上記課題に鑑み、試料で反射したテラヘルツ波の検出結果を用いて、試料に対するテラヘルツ波の入射角を精度良く調整できる情報取得装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての情報取得装置は、試料の情報を取得する情報取得装置であって、テラヘルツ波を前記試料に照射する照射部と、前記試料で反射したテラヘルツ波を検出する検出部と、前記検出部の検出結果を用いて取得した時間波形からスペクトルを取得するスペクトル取得部と、前記スペクトルを用いて、前記試料に対する前記照射部からのテラヘルツ波の入射角に関する情報を取得する角度情報取得部と、前記入射角に関する前記情報を参照して前記入射角を調整する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の一側面としての情報取得装置によれば、試料で反射したテラヘルツ波の検出結果を用いて、試料に対するテラヘルツ波の入射角を精度良く調整できる。

第１の実施形態の情報取得装置の構成を説明する模式図。 テラヘルツ波の反射の様子を説明する図。 第１の実施形態の支持部の構成を説明する図。 第１の実施形態の入射角及び高さ方向の位置の変化量と振幅スペクトルとの相関図。 第１の実施形態の入射角の調整方法のフローチャート。 第２の実施形態の入射角の調整方法のフローチャート。 第３の実施形態のテラヘルツ波の照射の様子を説明する図。 実施例１で取得したパラフィンの反射率スペクトル。 実施例２で取得したラットの脳切片の正常領域及び腫瘍領域の屈折率スペクトル。

（第１の実施形態）
本実施形態に係る情報取得装置１００（以下、「装置１００」と呼ぶ）について、図１を参照して説明する。図１は、装置１００の構成を説明する図である。装置１００は、テラヘルツ波を用いて試料を測定して、試料の情報を取得するＴＨｚ−ＴＤＳ装置である。

装置１００は、試料１１０にパルス状のテラヘルツ波（入射波）１２０を照射して、試料１１０で反射したテラヘルツ波（反射波）１２１の時間波形を取得する測定機構を有する。また、取得した時間波形から試料の情報を取得する試料情報取得部１１２（以下、「取得部１１２」と呼ぶ）と、を有する。さらに、スペクトル取得部１０６（以下、「取得部１０６」と呼ぶ）、角度情報取得部１０７（以下、「取得部１０７」と呼ぶ）、制御部１０８、及び、試料１１０を支持し入射波１２０の入射角及び試料１１０の三次元的な位置を変更する支持部１０９を備える。

装置１００は、ＣＰＵ、メモリ、記憶デバイス等を備えたコンピュータを有し、このコンピュータが取得部１０６、及び、取得部１０７、制御部１０８、取得部１１２等の機能を有する。また、コンピュータは、不図示の記憶部を有し、検出部１０３の検出結果やテラヘルツ波の時間波形、スペクトル等を記憶する。また、記憶部には、図５のフローチャートの各ステップに対応するプログラムが記憶されており、ＣＰＵがそのプログラムを読み込んで実行することで各処理が行われる。図５の各ステップについては、後述する。

時間領域で反射波１２１の時間波形を測定するための測定機構は、光源１０１、照射部１１３、検出部１０３、遅延光学部１０４、時間波形取得部１０５（以下、「取得部１０５」と呼ぶ）を有する。照射部１１３は、発生部１０２と、複数の反射鏡１１５を有する光学系と、を備える。なお、取得部１０５は、装置１００のコンピュータに含まれていてもよい。

光源１０１は、例えば出力２００ｍＷ、パルス幅３０ｆｓ程度の超短パルスレーザ（以下、単に「レーザ」と呼ぶ）を出力する部分である。発生部１０２及び検出部１０３は、このレーザによってキャリアが励起されることで動作する。図１のように、レーザは、ビームスプリッター１１１で二つの光路に分岐される。分岐されたレーザの一方は、遅延光学部１０４を経由して検出部１０３に入力する。他方の別経路を通るレーザは、発生部１０２に入力する。

発生部１０２は、入射波１２０であるテラヘルツ波のパルス波を発生する。発生部１０２でのテラヘルツ波のパルス波を発生する手法としては、瞬時電流を利用する手法、キャリアのバンド間遷移を利用する手法、及び、チェレンコフ放射を利用する手法等がある。

瞬時電流を利用する手法としては、半導体又は有機結晶又は非線形光学結晶の表面にレーザを照射してテラヘルツ波を発生する手法がある。また、半導体薄膜上に金属電極でアンテナパターンを形成した光伝導素子に電界を印加して印加部にレーザを照射する方法及びＰＩＮダイオード等も適用できる。バンド間遷移を利用する手法としては、半導体量子井戸構造を用いる手法が適用できる。電気光学的チェレンコフ放射を利用する手法では、レーザを非線形光学結晶中に伝搬させ、非線形光学効果によりテラヘルツ波を発生させる。連続的に発生するテラヘルツ波のうち位相整合条件を満たす角度（チェレンコフ角）で非線形光学結晶外に放射されるテラヘルツ波を入射波１２０として利用する。

検出部１０３は、反射波１２１を検出する部分である。検出部１０３での検出方法には、光伝導による電界強度に対応した電流を検出する手法、及び、電気光学効果を用いて電場を検出する手法がある。さらに、磁気光学効果を用いて磁場を検出する手法、非線形光学結晶中に反射波１２１とレーザとを導波して反射波１２１の影響を受けたレーザを検出する手法等がある。

光伝導による電流を検出する手法としては、光伝導素子が適用できる。電気光学効果を用いて電場を検出する手法としては、直交偏光子と電気光学結晶を使った手法が適用できる。磁気光学効果を用いて磁場を検出する手法としては、直交偏光子と磁気光学結晶を使った手法が適用できる。検出部１０３に入射するテラヘルツ波１２１は、検出部１０３に焦点を結ぶことで単位面積あたりの強度を増やし、検出感度を高めることができる。

遅延光学部１０４は、検出部１０３が反射波１２１の信号をサンプリングする位置を調整する部分である。具体的には、検出部１０３に入力されるレーザに対し、発生部１０２に入力されるレーザのタイミングを変化させる。本実施形態では、検出部１０３に入力されるレーザの伝搬経路上に遅延光学部１０４を配置している。しかし、これに限らず、発生部１０２に入力されるレーザの伝搬経路上に遅延光学部１０４を置き、反射波１２１が検出部１０３に入力されるタイミングを変化させてもよい。

遅延時間の調整は、光学長を直接調整する手法と実効的な光学長を調整する手法とがある。直接調整する手法としては、折り返し光学系と可動部とを用いる方法がある。実効的な光学長を調整する手法としては、レーザの光路中に、位相を遅らせることができる吸収性のガスを配置したり、屈折率を変化させて光路長を変更したりする方法がある。また、ＣＲ遅延回路等を組み込んで、入射波１２０の発生又は反射波１２１の検出を電気回路側で遅延する方法等、既知の方法が適用できる。図１は、折り返し光学系と可動部とを用いる例を示している。

取得部１０５は、テラヘルツ波１２１の時間波形の構築を取得する部分である。遅延光学部１０４による調整量と検出部１０３の出力とを参照し、反射波の時間波形を構築する。以上が、測定機構の構成である。

ここからはその他の構成を説明する。取得部１０６は、取得部１０５で取得した時間波形からスペクトルを取得する。本明細書の「スペクトル」は、横軸を周波数とする光学特性のスペクトルのことで、時間波形をフーリエ変換して得られるテラヘルツ波の振幅スペクトル及び位相スペクトルを含む。また、リファレンスを事前に取得していれば、強度スペクトル、反射率スペクトル、屈折率スペクトル、誘電率スペクトル、複素反射率スペクトル、複素屈折率スペクトル、複素誘電率スペクトル、及び、複素導電率スペクトル等を取得できる。

試料１１０は、支持部１０９に支持されており、発生部１０２で発生した入射波１２０は、照射部１１３が有する複数の反射鏡１１５によって平行光となった後に試料１１０に集光される。試料１１０の表面及び内部界面で反射した反射波１２１は再び平行光となり検出部１０３に集光される。試料１１０の表面や内部の界面が、入射波１２０の焦点深度の範囲内であることが望ましく、注目する試料内部の界面で焦点を結ぶような構成であることがより望ましい。これらの焦点位置の変更は、支持部１０９の移動により行われる。また、試料１１０の高さ方向の任意の位置で焦点を結べるような共焦点機構を備えていてもよい。

取得部１０５で取得した時間波形及び取得部１０６で取得したスペクトルは、取得部１０７及び取得部１１２に転送される。取得部１０７は、取得部１０６で取得したスペクトルを用いて、試料１１０の表面及び内部界面に対する入射波１２０の入射角に関する情報を取得する。また、本実施形態では、試料１１０の高さ方向に関する情報も取得して、それらを制御部１０８に転送する。説明の簡単のため、入射角に関する情報及び試料１１０の高さ方向に関する情報をまとめて、試料面情報と呼ぶ。

入射角に関する情報としては、例えば、振幅スペクトルの振幅比を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、反射波１２１の振幅スペクトルにおける中心周波数の振幅と中心周波数より高い周波数における振幅との振幅比を用いることができる。これに限らず、振幅スペクトルの形状や勾配、周波数軸上での振幅スペクトルの積分値等をデータ及び入射角に関する情報として用いてもよい。例えば、振幅スペクトル上の第１の周波数の点と第２の周波数の点とを結ぶ直線の傾き等でも良い。また、入射角に関する情報の取得に用いるスペクトルは、振幅スペクトルに限らず、例えば強度スペクトル、反射率スペクトル、屈折率スペクトル、誘電率スペクトル等を解析して傾きの調整を行ってもよい。

なお、本明細書の「テラヘルツ波の入射角」は、具体的には、試料の表面又は試料内部の界面に対する入射波１２０の入射角θのことで、試料の表面又は試料内部の界面の法線と照射部からの入射波１２０の光軸とがなす角である。

制御部１０８は、取得部１０７で取得した試料面情報に基づいて、支持部１０９を制御して入射波１２０の入射角及び試料１１０の高さ方向の位置を調整する。例えば、スペクトルの取得に必要なリファレンスの測定を行った場合の入射角と試料１１０を測定した場合の入射角とが異なる場合、又は、試料１１０表面のイメージングにおいて入射角及び試料の高さ方向の位置が測定点毎に変化する場合等に調整を行う。

支持部１０９は、試料１１０を支持する部分で、制御部１０８によってその位置及び傾きが制御されている。支持部１０９の傾き及び位置を変更することにより、試料１１０の傾き及び位置が変更して、入射波１２０の入射角及び試料１１０の高さ方向の位置の調整を行う。

取得部１１２は、試料１１０の情報を取得する部分で、取得部１０６が取得したスペクトルから、試料１１０の情報を取得する。ここで、「試料１１０の情報」は、試料１１０の表面又は試料１１０中の界面における各種光学特性及び形状等のことを指す。「試料１１０の形状」とは、具体的には、試料１１０中の物体の形状及び試料１１０中の所定の光学特性を有する領域の形状等を含む。試料１１０中の物体の形状は、測定点毎に試料１１０中の物体の界面までの深さを求めて、それをつなぎ合わせることで取得できる。また、試料１１０中の所定の光学特性を有する領域の形状は、測定点毎に試料１１０の光学特性を取得して、所定の光学特性を有する部分の形状のことである。

本実施形態についてより具体的に説明するために、入射波１２０の入射角の変化が測定に与える影響について、図２を参照して簡単に説明する。本実施形態は、試料１１０の高さ方向の位置を調整する手段も有しているため、試料１１０の高さ方向の位置の変動が測定に与える影響についても併せて説明する。図２は、試料１１０に入射波１２０を照射した場合の反射波１２１の様子の模式図である。なお、ここでは説明の簡略化のため、試料１１０に入射する入射波１２０及び試料１１０で反射する反射波１２１は、偏光がなく、且つ、ガウシアンビームであるとする。

図２（ａ）は、装置１００において、入射波１２０の集光位置と試料１１０との高さ方向の相対位置及び入射波１２０の入射角が最適化された状態の模式図である。本実施形態では、入射波１２０の集光位置と試料１１０との高さ方向の相対位置は、試料１１０の高さ方向の位置を変更することにより調整される。ここで、「入射波１２０の集光位置」とは、入射波１２０のビームスポットサイズが最小となる位置のことである。入射角θ_１は、入射波１２０のガウシアンビームの強度の最大値を結ぶ線と試料１１０表面の法線とがなす角である。反射角θ_２は、試料１１０で反射した反射波１２１のガウシアンビームの強度の最大値を結ぶ線と試料１１０表面の法線とがなす角である。ここでは、試料１１０表面の法線となす角について述べるが、ガウシアンビームの強度の最大値を結ぶ線と試料１１０内部の界面とがなす角を入射角θ_１及び反射角θ_２としてもよい。

複数の反射鏡１１５を有する光学系は、試料１１０表面が水平面と平行で、且つ、入射波１２０のビームスポットサイズが最小で強度が最大となる点の高さ方向の位置と試料１１０表面とが一致している場合に、最適化されているものとする。このように光学系が最適化されている状態を、以下、基準状態と呼ぶ。

図２（ｂ）は、基準状態に対して試料１１０表面がθ_３だけ傾いている場合のテラヘルツビームの伝搬を示した模式図である。このとき、入射角は（θ_１−θ_３）となる。なお、入射波１２０のビームスポットサイズが最小で強度が最大となる点の高さ方向の位置と試料１１０表面とは一致しているものとする。

この場合、入射波１２０及び反射波１２１の伝搬経路は、試料１１０表面の傾きθ_３の影響を受けて変化する。その結果、試料１１０表面における入射波１２０のビームスポットは歪み、また、反射波１２１の反射角も変化する。さらに、入射波１２０は、試料１１０表面においてビームスポット内の位置ごとに光路長が基準状態の時と異なる。また、ビームスポット内で光路長のばらつきが生じ、検出部１０３で反射波１２１を検出する際に光学収差が発生してしまう。なお、ここでは、入射波１２０の強度の最大値を結ぶ線と反射波１２１の強度の最大値を結ぶ線とを含む平面において傾きθ_３が生じている場合を示しているが、異なる回転軸で傾いている場合であっても同様の現象が生じる。

図２（ｃ）は、基準状態に対して試料１１０の高さ方向の位置がｈだけ深さ方向に移動している場合のテラヘルツビームの伝搬を示した模式図である。なお、入射波１２０に対する試料１１０表面の傾き、すなわち、入射波１２０の入射角は、図２（ａ）の基準状態と同様であるとする。

図２（ｃ）に示した状態の場合、基準状態と比べて、試料１１０表面に照射された入射波１２０の試料１１０表面におけるビームスポットサイズは大きくなり、且つ、入射波１２０及び反射波１２１の伝搬経路が変化する。その結果、試料１１０表面のイメージングをする際に、水平分解能の低下や入射波１２０のビームスポット内の位置ごとの光路長のばらつき等が生じ、検出部１０３上の反射波１２１のビームスポット形状が歪んでしまう。

このように入射波１２０の入射角の変化、及び、試料１１０の高さ方向の位置の変化は、検出される反射波１２１の光学収差の発生につながり、時間波形の測定及び試料１１０の情報の取得の精度に影響する。そこで本実施形態では、装置１００において、入射波１２０の入射角及び試料１１０の高さ方向の位置を調整する。この方法について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。まず、図３を参照して、支持部１０９について説明する。図３は、入射角及び高さ方向の位置を調整するための支持部１０９の機構を示した図である。支持部１０９は、並進移動機構１３４（以下、「機構１３４」と呼ぶ）と傾き調整機構１３５（以下、「機構１３５」と呼ぶ）とを有する。機構１３４は、試料１１０を支持するステージで、機構１３４の移動によって試料１１０の位置を調整できる。具体的には、高さ軸１３３と平行方向（高さ方向）と、回転軸Ｘ１３１及び回転軸Ｙ１３２と平行方向（平面方向）との３方向に移動でき、試料１１０の平面方向のイメージングのための照射位置の移動を行う役割も兼ねている。

機構１３５は、回転軸Ｘ１３１と回転軸Ｙ１３２とを軸に機構１３４と試料１１０とを一体に回転する機構で、試料１１０の傾き、すなわち入射角を調整する。本実施形態では、これら２つの機構を用いて入射波１２０の入射角を調整するとともに、試料１１０の高さ方向の位置も調整する。

試料１１０の傾きを変更した場合、調整量が大きいと試料１１０の平面方向の入射波１２０の照射位置や高さ方向の位置が変化する場合がある。また、試料１１０の高さ方向の位置を変更した場合にも、入射波１２０の照射位置が変化することがある。すなわち、試料１１０に対して入射波１２０が照射される位置が、所望の測定点からずれてしまうことがある。このような場合は、再度３つの軸に関して並進移動をする事により、所望の測定点に入射波１２０が照射されるように調整することが望ましい。

そのため、試料１１０の測定点ごとに傾きを調整した後の並進移動を簡略化するために、図３のように機構１３４の下に機構１３５を設置することが望ましい。この場合、機構１３４が平面方向に移動しても機構１３５は平面方向に移動しない構成とすることで、３軸の回転中心と測定点との位置関係を一定にすることができる。そのため、試料１１０面内のどの測定点であっても、傾きの調整に対応したＸＹＺ方向の移動量がほぼ不変となる。特に、機構１３５の２軸の回転中心と測定点とが一致するように構成すれば、傾きを変更した後のＸＹＺ方向の位置調整が不要となる。

続いて、図４を参照して、入射波１２０の入射角を調整する場合の、調整量の取得方法について説明する。図４は、入射波１２０の入射角及び試料１１０の高さ方向の位置を変化させた際の、反射波１２１の振幅スペクトルの振幅保持率の値を周波数毎に示した図で、入射角及び高さ方向の位置の変化と反射波１２１のスペクトルとの相関を表している。ここで、振幅保持率は、基準状態で取得した各周波数の振幅値を１として、それに対する比を表したものである。

初めに、前提条件として装置１００において、リファレンスを測定するための平坦な板状部材を試料１１０として支持部１０９に配置して測定を行った。このとき、光学系は、図２（ａ）のように反射面が水平で、且つテラヘルツ波のスポットサイズが最小となる位置で板状部材に照射されるように最適化した。なお、ここで用いる装置は、装置１００に限らず、ＴＨｚ−ＴＤＳ装置であれば良い。

発生部１０２、検出部１０３は共にダイポールアンテナ型の光伝導素子を用い、発生した入射波１２０は、２つの放物面鏡１１５を介して試料１１０に照射する。その後、試料１１０で反射した反射波１２１は、放物面鏡１３０で平行光とした後に、不図示の放物面鏡を用いて検出部１０３に集光した。これにより、反射波１２１は、検出部１０３で検出される。入射波１２０及び反射波１２１は、広帯域のテラヘルツ波で、中心周波数は１ＴＨｚ程度である。

上述のような最適化された状態（基準状態）から、機構１３５を用いて回転軸Ｘ１３１、回転軸Ｙ１３２を軸に試料の傾き、すなわち入射波１２０の入射角をそれぞれ独立に変化させながら、反射波１２１の振幅スペクトルを取得した。また、機構１３４を用いて高さ軸１３３方向に試料１１０を移動して、反射波１２１の振幅スペクトルに対する影響を調査した。

図４（ａ）は、基準状態で測定したリファレンスの反射波１２１の振幅スペクトルを基準として、回転軸Ｘ１３１を軸に＋−両方向に試料１１０を傾けた時の傾きの変化量と周波数ごとの振幅値との相関図である。１ＴＨｚにおける振幅スペクトルは、入射角の変化に対して振幅の減衰は軽微である一方、周波数が大きくなるに従って、入射角の変化に対する振幅の減衰が顕著である事がわかる。また、回転軸Ｘにおいて傾ける方向によって振幅値の減衰の傾向に違いがある事がわかる。

図４（ｂ）は、前述の回転軸Ｘ１３１と垂直な回転軸Ｙ１３２を軸に＋−両方向に試料１１０を傾けた時の傾きの変化量と周波数ごとの振幅値との相関を示したものである。回転軸Ｘ１３１での傾向と同様に、周波数が大きくなるに従って、入射角の変化に対する振幅の減衰が顕著であるが、振幅値の減衰自体は回転軸Ｘ１３１に対して全体的に軽微である。また、回転軸Ｙ１３２において傾ける方向によって振幅値の減衰の傾向に違いがある事がわかる。

図４（ｃ）は、基準状態で測定したリファレンスの反射波１２１の振幅スペクトルを基準として、高さ軸１３３の＋−両方向に試料１１０を移動した時の高さ方向の位置の変化量と周波数ごとの振幅値との相関図である。入射角の変化量と振幅値の減衰との相関における傾向と同様に、１ＴＨｚにおける振幅スペクトルでは高さ方向の位置の変化に対して振幅値の減衰は軽微であるが、周波数が大きくなるに従って、高さの変化に対する振幅値の減衰が顕著である。また、高さ軸１３３において高さずれの方向によって振幅値の減衰の傾向に違いがある事がわかる。

周波数が高いテラヘルツ波ほど入射角及び高さ方向の位置の変化に敏感なのは、周波数が高いほど波長が短いため、相対的に検出部１０３上におけるビームスポットサイズが小さく、焦点深度が狭いことが要因と考えられる。周波数が高いテラヘルツ波は、周波数が低いテラヘルツ波と比較して検出部１０３上におけるビームスポットサイズが小さい。そのため、ビームスポットサイズが検出部１０３の検出領域と同等又はそれ以下となる。よって、反射波１２１のビームスポット形状の歪みの影響が反映されやすい。一方で、周波数が低いテラヘルツ波は、ビームスポットサイズが検出部１０３の検出領域に対して十分に大きい。そのため、反射波１２１の形状の歪みや収差の影響が反映されにくく、傾きや高さの変化に鈍感である。

また、入射角について、その回転軸及び回転方向の違いによって振幅値の減衰傾向に違いがあるのは、検出部１０３の検出領域と到達する反射波１２１のビーム形状との相対関係に起因している。振幅値の減衰が顕著な場合は、検出部１０３の検出領域外に到達する反射波１２１の成分が多い事を示唆している。

振幅スペクトルの取得に用いた時間波形について検討したところ、図２（ａ）に示したような基準状態では、時間波形のパルスのピーク値が最も高く、半値全幅が最も小さい結果となった。これは、入射角や高さ方向の位置の変化に伴って反射波１２１の振幅値が減衰する事と矛盾しない結果である。しかし、時間波形のパルスのピーク値及び半値全幅は、試料１１０の傾きが０．５°以下と微小な場合は、ほぼ変化がなかった。このことから、時間波形のピーク値及び半値全幅を用いるだけでは傾きや高さの微小な変化を精度良く調整することは困難であることがわかる。

本実施形態では、反射波１２１を検出した検出結果から時間波形を取得し、その時間波形を用いて振幅スペクトルを取得する。振幅スペクトルには、図４（ａ）、図４（ｂ）に示したように入射波１２０の入射角の情報が含まれているため、振幅スペクトルから入射波１２０の入射角に関する情報を取得できる。さらに、取得した入射角に関する情報に基づいて、入射角を調整できる。また、振幅スペクトルには、試料１１０の高さ方向の位置に関する情報も含まれるため、入射角に限らず、高さ方向の位置も調整できる。この際、周波数ごとの振幅値の情報を用いる事で、より高精度に入射角及び高さ方向の位置を調整できる。

ここで、取得部１０７が、入射波１２０の入射角に関する情報を取得し、それを参照して試料１１０の傾きを変更することにより入射角を調整する工程を、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の入射角の調整工程を示すフローチャートである。

なお、試料１１０は入射波１２０に対して散乱がない程度に平坦（例えば平面度が１０μｍ以下）であるとする。また、取得部１０７には、入射角と振幅スペクトルとの関係を表すデータが予め格納されている。本実施形態では、基準状態で測定して取得した振幅スペクトルを基準として、図４（ａ）〜（ｃ）のような試料１１０表面の傾き及び高さ方向の位置の変化量と周波数毎の振幅値との相関を表すデータを事前に取得し、それらを取得部１０７に格納している。

初めに、試料１１０に対する入射波１２０の入射角、すなわち試料１１０表面の傾きを調整するための事前段階として、試料１１０表面の高さ方向の位置を調整する。まず、ステップＳ５０１で、試料１１０に広帯域の周波数を含むパルス状の入射波１２０を照射し、試料１１０で反射した反射波１２１を検出部１０３で検出する。検出部１０３の検出結果から、取得部１０５が、反射波１２１の時間波形を取得する。取得した時間波形は取得部１０６に伝送され、取得部１０６が、振幅スペクトルを取得する（Ｓ５０２）。

取得した時間波形及び振幅スペクトルは、取得部１０７に転送される。取得部１０７は、取得した時間波形における反射波１２１のピークを検出した時刻と、基準状態で測定した反射波１２１のピークの検出時刻との差（以下、ピーク時間差と呼ぶ）を取得する（Ｓ５０３）。その後、取得したピーク時間差から高さ方向の位置の変化量を取得し、高さ方向の位置を調整する必要があるかどうかを判断する（Ｓ５０４）。必要であると判断した場合はステップＳ５０５へ進み、必要ないと判断した場合はステップＳ５０６へ進む。

ステップＳ５０５では、取得部１０７は、ピーク時間差の情報から高さ方向の位置を調整するための移動量を取得して、制御部１０８が、ピーク時間差が無くなる方向に支持部１０９を高さ方向に移動する命令を下す。その命令を受け、支持部１０９は、高さ方向に移動して試料１１０の位置を調整する。高さ方向の位置の調整を行ったら、ステップＳ５０１に移行して再度時間波形を取得し、調整が正確に行われているかを確認する。このフローはピーク時間差がなくなるまで行う。もしくは、必要とする測定精度、測定に使用するテラヘルツ波の帯域を考慮し高さの調整に関して閾値を設け、閾値以下のピーク時間差になるまで調整を行うようなフローでもよい。

ステップＳ５０４で、取得部１０７が、高さの調整が不要と判断したら、取得部１０７は、入射角に関する情報を取得する。ここでは、入射角に関する情報として反射波１２１の振幅スペクトルにおける中心周波数の振幅と中心周波数より高い周波数における振幅との振幅比を求める（Ｓ５０６）。ステップＳ５０７では、取得部１０７に格納されているデータとステップＳ５０５で取得した振幅比とを参照して、試料１１０がどの回転軸のどの方向にどの程度傾いているか等の入射角の調整量を取得し、傾きの調整が必要かを判断する。

ここで、発生部１０２からの入射波１２０が安定で振幅スペクトルの特性に時間的な変化が無い場合は、振幅比ではなく単純に振幅値であってもよい。また、ここでは反射波１２１の中心周波数における振幅値に変化が無い程度の試料１１０表面の傾きを想定しているが、中心周波数における振幅値も変化するような大きな傾きの変化であれば、中心周波数以下の低周波領域を基準として振幅比を計算してもよい。中心周波数より高い周波数としては、測定精度が保証される範囲内でより高周波数側に設定する事が望ましい。さらに、振幅比の情報は、一つではなく複数個用意してもよい。

振幅比は、設定する二つの周波数に応じて試料１１０表面の傾き量、傾きの回転軸、及び、回転方向と相関がある。したがって、反射波１２１の振幅比が、基準状態で測定された反射波１２１の振幅比に対してどの程度ずれているかを、データを参照して取得し、傾きの調整量及び傾きの回転軸を求めることができる。

ステップＳ５０７で傾きの調整が必要と判断した場合は、制御部１０８は、取得部１０７で取得した調整量に基づいて、傾きが無くなる方向に支持部１０９を回転して入射角を調整する（Ｓ５０８）。なお、必要とする測定精度、測定に使用する入射波１２０の帯域を考慮し入射角の調整に関しても閾値を設け、基準状態における入射角からある一定範囲内になるまで調整を行うようなフローでもよい。

上述したように、試料１１０の傾きを調整した場合、調整量が大きい場合には試料１１０の平面方向の入射波１２０の照射位置及び高さが変化する場合がある。このような場合は、再び高さ方向及び平面方向における試料１１０の位置を調整することが望ましい。本実施形態では、図３のような機構１３４と機構１３５とを備え、機構１３５の２つの軸の回転中心と測定点とが一致する構成とすることで、そのような調整が不要な構成としている。

試料１１０の高さ方向の位置の変化については、ステップＳ５０８で入射角を調整した後に、ステップＳ５０１に移行して、再度時間波形を取得して確認することが望ましい。試料１１０の位置及び入射角の調整が必要ないと判断したら調整を終了する。

なお、入射角の調整において、試料１１０の傾く方向が２つの回転軸どちらとも一致していない場合は、回転軸を２つとも調整することが求められる。そのような場合に備え、図４（ａ）、図４（ｂ）のような入射角と振幅スペクトルとの関係を表すデータを加工し、２軸とも傾いている場合に使用できるデータを事前に用意することが望ましい。２軸とも傾いている場合も、基準位置からの傾きに対応したそれぞれの軸に対する振幅値の振幅保持率を乗じた傾向となるので、２つの回転軸に対して回転方向と傾きの量を求めて調整できる。

テラヘルツ波の入射角の調整において、試料１１０を回転させる方向が分からない場合は、取得した調整量に基づいて＋と−方向のどちらか一方に試料１１０を回転する。その後、再び時間波形の測定を行って振幅スペクトルを取得し、入射角に関する情報を取得する。取得した入射角に関する情報において、基準状態における入射角から遠ざかっていたら先に回転させた方向と反対方向に回転させる構成にする。また、ある一つの回転軸において振幅保持率が同程度の値であるために傾きの方向が不明な場合でも入射角を調整する別の方法として、入射角に関する情報として２つ以上の周波数における振幅比を取得する方法も適用できる。具体的には、周波数ごとの振幅保持率と入射角との関係について少なくとも２つ以上の周波数のデータを用意し、それらの振幅保持率の組み合わせを以って判断を行う。これにより、傾きの回転方向が判別しやすくなる。振幅保持率の周波数ごとのデータは多ければ多い程よく、さらに望ましくは測定に用いる入射波１２０の周波数帯域全体にわたって均一に複数個用意しておくことが望ましい。

試料１１０の傾き及び高さ方向の位置とスペクトルとの関係を表すデータを取得していない場合は、試料１１０が平坦であれば、別の物体を測定して取得したデータを用いて傾きの調整を行うことも可能である。すなわち、傾き及び高さ方向の位置とスペクトルとの相関を表すデータの取得に用いた測定物表面と試料１１０表面とが、どちらも同一平面となるように支持部１０９に配置して、測定物表面で傾き及び高さ方向の位置の調整を行う。測定物及び試料１１０は、どちらも平坦且つ両者の表面は同一平面上にあるため、測定物表面に対して調整を行えば、試料１１０の傾き及び高さ方向の位置も調整できる。

試料１１０に対して平面方向のイメージングをする際には、測定点ごとに試料１１０の入射角及び高さ方向の位置の調整えば、測定精度が高い測定が可能となる。しかし、測定時間を短縮するために、測定点毎に調整を行わない構成にしてもよい。例えば、試料１１０が平坦であれば、イメージングを行う領域の端部で高さ方向の位置と入射角の調整を行うだけでも十分な調整が可能である。

また、入射角及び高さ方向の位置の調整に要する時間を短縮するため、時間波形の積算処理をせずに遅延光学部１０４を高速に移動させて時間波形を取得するラピッドスキャンを行うモードを設け、それに切り替えてもよい。

以上の構成によれば、反射波１２１の検出結果を用いて、試料に対するテラヘルツ波の入射角を精度良く調整できる。試料１１０に対する入射波１２０の入射角を精度良く調整できる。また、試料１１０の高さ方向の位置も併せて調整できる。また、試料１１０の情報を取得する場合と同様のテラヘルツ波を用いてスペクトルを取得し、取得したスペクトルから入射角に関する情報を取得できる。そのため、試料１１０の情報の取得においても、傾きの影響を少なくして、スペクトルを用いない場合よりも高精度な測定が可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の情報取得装置について説明する。これまでの説明と共通する部分の説明は省略する。本実施形態の情報取得装置の構成は、試料１１０の傾きを調整する構成を有する点が第１の実施形態の装置１００と異なるが、その他の構成は装置１００と同様である。

第１の実施形態では、試料１１０について、図４（ａ）〜（ｃ）のような入射角及び高さ方向の位置と振幅スペクトルとの相関を表すデータが事前に取得されており、データを参照して入射角の調整を行った。また、データが取得されていない試料１１０の情報を取得する場合は、試料１１０が平坦であれば、データが既に取得されている測定物表面と試料１１０表面とが同一平面であると仮定して、入射角の調整を行った。

本実施形態では、データが事前に取得されていない場合、又は、試料１１０表面でテラヘルツ波が散乱する可能性がある場合等でも試料１１０の傾きを調整する方法を、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態における入射角の調整方法を示すフローチャートである。装置１００の記憶部（不図示）には、図６のフローチャートの各ステップに対応するプログラムが記憶されており、ＣＰＵがそのプログラムを読み込んで実行することで各処理が行われる。

初めに、第１の実施形態と同様に、ステップＳ５０１〜Ｓ５０５で、試料１１０表面の高さ方向の位置を調整する。ステップＳ５０４で、取得部１０７が高さ方向の位置の調整が不要と判断したら、ステップＳ５０６に進み、取得部１０７が、反射波１２１の振幅スペクトルにおける中心周波数の振幅値と中心周波数より高い周波数における振幅値との比を１つ以上取得する。ここまでの工程は、第１の実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。

次に、ステップＳ５０６で取得した振幅比が極大値であるかを判断する（Ｓ６０１）。極大値でない場合は、ステップＳ６０２に移行し、支持部１０９の回転軸の１つを用いて試料１１０の傾きを変更し、再度ステップＳ５０１に移行して時間波形を取得する。その後、ある回転軸について試料の傾きの変更しながらステップＳ５０１〜Ｓ５０５及びステップＳ６０１の操作を繰り返す。この時の振幅比と傾きとの相関から、振幅比が極大値を取る傾きを得る事ができる。

この時、例えば、初めは１°程度のピッチで±５°程度の幅で傾きを変更して大まかに極大値を取る傾きを得た後、０．１°程度のピッチで詳細に極大付近の振幅比を得ることが望ましい。ステップＳ６０１で、振幅比の極大値が得られたら、制御部１０８が指示を出して、支持部１０９を極大値となる傾きに調整する（Ｓ６０３）。ある１つの回転軸において、振幅比が極大値となるように傾きを調整したら、ステップＳ６０４で、すべての回転軸について傾きを調整したかを確認する。全ての回転軸について傾きの調整を行っていない場合は、ステップＳ６０５に移行して別の回転軸に関しても同様の操作を行う。なお、ステップＳ６０２及びステップＳ６０５の工程のあとステップＳ５０１に移行するが、試料１１０の傾きを変更しても高さ方向の位置が変わらない構成である場合は、ステップＳ５０２〜Ｓ５０４の工程は省略してもよい。

傾きの調整を簡略化するため、試料１１０の傾きを変更するための支持部１０９の回転軸は、直交する方向に２軸用意する事が望ましい。なお、この手法は、入射波１２０の波長程度のランダムな表面粗さを持つ試料１１０に対しても適用できる。試料１１０の表面が粗い場合、表面が平坦な試料１１０と比べて傾きに対する振幅比の減衰量は少ないが、試料１１０の傾きによる影響を除いた時に極大値が得られる。

試料１１０に対して平面方向のイメージングをする際には、測定点ごとに試料１１０の入射角及び高さ方向の位置の調整を行えば、精度が高い測定が可能となる。しかし、測定時間を短縮するために、時間波形の取得を簡易的に行ってもよい。簡易的に行う場合は、試料１１０の傾き及び高さ方向の位置の調整前に、測定領域内をラピッドスキャンする。これにより、時間波形の時間軸におけるピークの位置から、測定領域における試料１１０の３次元形状を取得できる。試料１１０の３次元形状は、取得部１０７にデータとして保存する。次に、ある測定点で試料１１０の傾き及び高さ方向の位置を調整し、上述の３次元形状のデータを参照して他の測定点における傾きの調整量及び高さ方向の位置の移動量を見積もるような手順でもよい。

以上の構成によれば、入射角及び高さ方向の位置と振幅スペクトルとの相関を表すデータを有していない場合、又は、試料１１０表面が平坦でなく散乱の可能性がある場合等でも、試料１１０に対するテラヘルツ波の入射角を、従来よりも精度良く調整できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、表面が平坦ではなく曲率を持った試料１１０の情報を取得する場合でも、入射波１２０の入射角及び試料１１０の高さ方向の位置を調整する方法について説明する。これまでの説明と共通する部分の説明は省略する。本実施形態では、曲率を持った試料１１０として錠剤１７０を用いて、錠剤１７０の断層像を得る例を示す。図７（ａ）に、入射角を調整する手段を有さない従来のＴＨｚ−ＴＤＳ装置を用いて錠剤１７０に入射波１２０を照射する様子を示し、図７（ｂ）に装置１００を用いて錠剤１７０に入射波１２０を照射する様子を示す。

入射角の調整を行わない場合、図７（ａ）に示すように、表面に曲率があっても錠剤１７０に入射するテラヘルツ波１７１の方向は一定である。そのため、錠剤１７０の表面の傾きは、中央付近よりも端部の方が大きいため、錠剤１７０の中央付近において光学系を最適化しても、端部では入射角が基準状態からずれてしまう。そのため、高精度に錠剤１７０の情報を得る事が困難であった。

一方、図７（ｂ）に示すように装置１００を用いて試料１１０としての錠剤１７０の測定点ごとに入射角及び高さ方向の位置を調整すれば、従来のＴＨｚ−ＴＤＳ装置より錠剤１７０の情報を高精度に取得できる。また、取得した試料面情報、測定点ごとの入射角の調整量、及び、高さ方向の位置の移動量等を記憶することにより、錠剤１７０の形状と試料１１０の情報とを、どちらも精度良く取得できる。

錠剤１７０の品質検査に装置１００を用いる場合は、大量の錠剤１７０を高速に検査する必要がある。そのため、例えば錠剤１７０の表面にテラヘルツ波に対して高反射率の膜を蒸着又は塗布しておく。そして、高反射率の膜で表面を覆われた錠剤１７０に入射波１２０を照射して測定を行う。取得部１０７で取得した試料面情報に基づいて、錠剤１７０の形状、測定点ごとの傾きの調整量、及び、高さ方向の位置の移動量の組み合わせ又はいずれかをデータとして記憶しておくとよい。これによって、品質検査の際の入射角及び高さ方向の位置の調整が容易になり、スループットを向上できる。

以上の構成によれば、表面が平坦ではなく曲率を持った試料に関しても、試料で反射したテラヘルツ波の検出結果を用いて試料に対するテラヘルツ波の入射角を精度良く調整できる。

（実施例１）
装置１００を用いた入射波１２０の入射角の調整、及び、試料１１０の情報の取得について、より詳細に説明する。なお、これまでの説明と共通する部分の説明は省略する。試料１１０には、病理組織の包埋材として一般的なパラフィンのブロックを用い、評価前にミクロトームで表面を切削して平滑な表面を形成した。表面の算術平均粗さＲａは１μｍ以下であった。

本実施例では、試料１１０の情報としてパラフィンブロック表面の反射率スペクトルを取得した。反射率スペクトルは、リファレンスとして、鏡面研磨を施したアルミの板で反射した反射波の強度スペクトルと、試料１１０としてのパラフィン表面で反射した反射波の強度スペクトルとの比をとることで取得した。

リファレンス及び試料１１０それぞれの測定は、リファレンスと試料１１０それぞれを支持部１０９に配置し、第１の実施形態の試料１１０のデータを予め取得してある場合の調整方法に従い、傾き及び高さ方向の位置をそれぞれ調整してから行った。傾きの調整は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示したような入射角と振幅スペクトルとの関係を表すデータに加えて、０．５°以下のより微小な傾きに対する周波数ごとの振幅比の情報を含むデータを取得部１０７に格納し、それを用いた。

このようにして取得したパラフィンの反射率スペクトルを図８に示す。図８には、比較のために、リファレンスの傾き及び試料１１０の傾きを調整せずに測定した時間波形から取得した反射率スペクトルを示した。これらの反射率スペクトルは、同一のパラフィンを用い、傾きの調整以外は同一の測定条件及び測定環境で測定しており、どちらも測定前に試料１１０の高さ方向の位置の調整を行っている。これらの反射率スペクトルに加え、さらに別の測定手段を用いて高精度に測定したパラフィンの屈折率スペクトルのデータを用い、本実施例における測定時のテラヘルツ波の入射角から見積もった反射率スペクトルも参照データとして示した。

図８から、すべての周波数において、試料１１０の入射角の調整行った方が、参照データに近い測定値が得られる事がわかる。入射波１２０の入射角の調整を行わなかった場合は、反射率が、参照データより高い傾向が得られている。これは、リファンレンス測定時にアルミの板が基準状態における入射角と異なり水平面より傾いていたため、振幅が減衰したことが原因であると考えられる。また、入射角の調整を行わなかった場合のリファレンス測定用のアルミの板及びパラフィン１１０表面の傾きは、水平面を基準として０．５°程度の範囲内であった。それに対し、入射角の調整を行った場合のリファレンス測定用のアルミの板及びパラフィン１１０表面の傾きは、０．０１°以下の範囲内であった。

このように、本実施例の構成によれば、試料１１０で反射したテラヘルツ波の検出結果を用いて、入射角を精度良く調整できる。また、試料１１０に対する入射波１２０の入射角を調整することにより、光学系が最適化された状態又はそれに近い状態で測定を行うことができる。そのため、テラヘルツ波の時間波形の測定精度、ひいては試料１１０の情報の取得精度が向上する。

（実施例２）
本実施例では、生体切片を試料１１０として、装置１００を用いて試料１１０の情報を取得した場合の例を示す。試料１１０として生体切片を用いて、試料１１０の情報として屈折率スペクトルを取得した。試料１１０としての生体切片は、複素屈折率が既知であるｚ面でカットされた厚さ１ｍｍ、縦２５ｍｍ×横７０ｍｍの水晶板（以後「ｚ−ｃｕｔ水晶板」と呼ぶ）上に密着させた状態で、ｚ−ｃｕｔ水晶版を介して入射波１２０を照射した。なお、これまでの説明と共通する部分の説明は省略する。

試料１１０には、脳に人工的に悪性腫瘍を作成したラットの脳組織を切片化した脳切片を用いた。この試料１１０をｚ−ｃｕｔ水晶板上に密着させた状態で、ｚ−ｃｕｔ水晶の試料１１０が密着していない面側から入射波１２０を照射する。取得部１０５は、検出部１０３の検出結果を用いて、空気とｚ−ｃｕｔ水晶板との界面で反射した反射波、及び、ｚ−ｃｕｔ水晶板と試料１１０との界面で反射した反射波を含んだ反射波１２１の時間波形を取得する。取得した時間波形から、試料１１０としての脳切片の屈折率スペクトルを取得した。

なお、基準状態におけるｚ−ｃｕｔ水晶板の傾きと振幅スペクトルとの関係を表すデータは、事前に取得されている。脳切片の屈折率スペクトルの取得のための反射波１２１の時間波形の測定前に、空気とｚ−ｃｕｔ水晶板との界面からの反射波の振幅スペクトルを用いてｚ−ｃｕｔ水晶板の傾きの調整を行った。なおｚ−ｃｕｔ水晶板の厚みの公差は、ｚ−ｃｕｔ水晶板の面内において±１０μｍ以下であり、空気とｚ−ｃｕｔ水晶板との界面の傾きの調整を行えば、ｚ−ｃｕｔ水晶板と試料１１０との界面の傾きも同時に調整されたとみなされる。

このようにして事前にｚ−ｃｕｔ水晶板及び試料１１０の傾きを調整してから取得した時間波形を用いて、試料１１０の情報として屈折率スペクトルを取得した。図９に、試料１１０中の腫瘍領域で得られた屈折率スペクトルと正常領域で得られた屈折率スペクトルを示す。時間波形の測定は、腫瘍領域及び正常領域それぞれの異なる５か所に入射波１２０を照射して行った。図９に示した屈折率スペクトルは、腫瘍領域及び正常領域それぞれの異なる５か所における屈折率スペクトルの平均値と標準偏差である。

得られた屈折率スペクトルは、周波数帯域が約０．８ＴＨｚ以上１．３ＴＨｚ以下の範囲内で、腫瘍領域と正常領域との間に約０．０２以上０．０４以下の屈折率差があることが観測でき、腫瘍領域の屈折率は正常領域の屈折率より高い事がわかる。屈折率差がある要因として、腫瘍部分と正常部分とで、細胞の状態及び水分量が異なることが挙げられる。腫瘍領域は、正常領域と比較して細胞密度が高く、細胞核が大きい。また、血管新生により水分量が多い状態となっている。これらの細胞の状態や水分量の違いが、屈折率スペクトルの差異として現れると考えられる。

本実施例によれば、試料１１０で反射したテラヘルツ波の検出結果を用いて、入射角を精度良く調整できる。また、事前に試料１１０の傾きの調整を行う事により、高精度な測定を行う事ができる。その結果、本実施例においては、最小で０．０２と非常に小さい屈折率差を判別できた。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、情報を取得したい試料１１０そのものに入射波１２０を直接照射している。これに限らず、入射波１２０をよく透過する板状物体と情報を取得したい物質とを接触させたものを試料１１０として、入射波１２０を板状物体越しに物質に照射してもよい。板状物体は、入射波１２０が入射する面と試料１１０が接触している面とが対向しており、２つの面は略平行である。このとき、試料１１０の情報として、入射波１２０が板状物体を伝搬したことによる影響を差し引けば、物質の表面又は物質中の界面の情報等を取得できる。測定精度をそれほど必要としない場合は、時間波形上の反射波１２１のピーク値及び半値全幅と、傾きの方向及び傾きの量と、の相関を表すデータを用いて調整を行う方法を併用してもよい。また、上述の実施形態では、試料１１０の高さ方向の位置の調整には、時間波形のピーク時間差を用いているが、これに限らず、スペクトルを用いて高さ方向の位置に関する情報を取得し、調整を行う方法でもよい。

また、上述の実施形態では、支持部１０９に支持された試料１１０を並進移動及び回転させる事で、試料１１０の高さ方向の位置及び入射波１２０の入射角を調整している。これに限らず、試料１１０の位置及び傾きを固定し、発生部１０２、検出部１０３、照射部１１３、反射波１２１の光学系、レーザの光学系等を一体で移動することにより、試料１１０の高さ方向の位置及び入射波１２０の入射角を調整する構成でもよい。さらには、これらの組み合わせでもよい。

なお、本発明は例えば、システム、装置、方法等としての実施態様をとることが可能である。また、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、一つの機器からなる装置に適用してもよい。また、本発明は、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０３ 検出部
１０６ スペクトル取得部
１０７ 角度情報取得部
１０８ 制御部
１１３ 照射部

Claims (17)

1. 試料の情報を取得する情報取得装置であって、
   テラヘルツ波を前記試料に照射する照射部と、
   前記試料で反射したテラヘルツ波を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果を用いて取得した時間波形からスペクトルを取得するスペクトル取得部と、
   前記スペクトルを用いて、前記試料に対する前記照射部からのテラヘルツ波の入射角に関する情報を取得する角度情報取得部と、
   前記入射角に関する前記情報を参照して前記入射角を調整する制御部と、を有する
   ことを特徴とする情報取得装置。
2. 前記検出部の検出結果を用いて取得した時間波形から前記試料の情報を取得する試料情報取得部を有し、
   前記試料情報取得部は、前記入射角が調整されている状態で前記検出部が検出した検出結果を用いて取得した時間波形から前記試料の情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報取得装置。
3. 前記角度情報取得部は、前記入射角と前記スペクトルとの関係を表すデータと前記入射角に関する前記情報とを参照して、前記入射角の調整量を取得し、
   前記制御部は、前記調整量を参照して前記入射角を調整する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の情報取得装置。
4. 前記制御部は、前記入射角がテラヘルツ波の照射位置によらず一定になるように前記入射角を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の情報取得装置。
5. 前記角度情報取得部は、前記入射角が第１の入射角である状態で前記検出部が検出した検出結果を用いて取得した時間波形から前記入射角に関する第１の情報と、前記入射角が前記第１の入射角と異なる第２の入射角である状態で前記検出部が検出した検出結果を用いて取得した時間波形から前記入射角に関する第２の情報と、を取得し、
   前記制御部は、前記第１及び第２の情報を参照して前記入射角を調整する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報取得装置。
6. 前記入射角に関する前記情報は、第１の周波数における前記スペクトルの値と第２の周波数における前記スペクトルの値との比を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報取得装置。
7. 前記入射角に関する前記情報は、前記スペクトル上の第１の周波数の点と第２の周波数の点とを結ぶ直線の傾きを含む
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報取得装置。
8. 前記第１の周波数は、前記スペクトルの中心周波数以下の周波数で、前記第２の周波数は、前記中心周波数より高い周波数である
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の情報取得装置。
9. 前記スペクトル取得部で取得した前記スペクトルは、振幅スペクトルを含む
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の情報取得装置。
10. 前記角度情報取得部は、前記入射角と前記振幅スペクトルとの関係を表すデータと、前記振幅スペクトルの中心周波数より高い周波数における振幅の値の減衰とを参照して、前記入射角に関する前記情報を取得する
    ことを特徴とする請求項９に記載の情報取得装置。
11. 試料を支持する支持部を更に有し、
    前記制御部は、前記支持部、又は、前記照射部及び前記検出部を移動することにより前記入射角を調整する
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の情報取得装置。
12. 前記支持部は、前記試料を支持して移動するステージを有し、
    前記制御部は、前記ステージを移動することにより前記入射角を調整する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の情報取得装置。
13. 前記角度情報取得部は、前記試料の高さ方向における位置に関する情報を取得し、
    前記制御部は、前記位置に関する前記情報に基づいて前記テラヘルツ波の集光位置と前記試料との相対位置を調整する
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の情報取得装置。
14. 前記検出部は、前記入射角に関する前記情報の取得に用いる検出結果を取得する第１のモードと、前記試料の情報の取得に用いる検出結果を取得する第２のモードと、を有し、前記第２のモードでは、前記第１のモードのときより多くの前記検出結果を取得する
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の情報取得装置。
15. 試料の情報を取得する情報取得方法であって、
    テラヘルツ波を前記試料に照射する照射ステップと、
    前記試料で反射したテラヘルツ波を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップの検出結果を用いて取得した時間波形からスペクトルを取得するスペクトル取得ステップと、
    前記スペクトルを用いて、前記試料に対するテラヘルツ波の入射角に関する情報を取得する角度情報取得ステップと、
    前記入射角に関する前記情報を参照して前記入射角を調整する制御ステップと、を有する
    ことを特徴とする情報取得方法。
16. 前記入射角が調整されている状態で検出した検出結果を用いて取得した時間波形から前記試料の情報を取得するステップを更に有する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の情報取得方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の情報取得方法の各ステップをコンピュータに実行させる
    ことを特徴とするプログラム。

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