JP2016045099A - Terahertz wave measurement device - Google Patents

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小林 秀樹
Hideki Kobayashi
秀樹 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an appropriate measurement result using a relatively simple configuration even when the position of a retroreflecting mirror is out of alignment.SOLUTION: A terahertz wave measurement device (100) comprises: generation means (110) for generating a terahertz wave (THz) upon irradiation by a laser beam (LB1); first adjustment means (170) for adjusting the path of the terahertz wave so that, while an object to be measured is not irradiated with a first terahertz wave (THz1) that is one portion of the terahertz wave, the object to be measured is irradiated with a second terahertz wave (THz2) that is the other portion of the terahertz wave; first detection means (130) for detecting the first and second terahertz waves upon irradiation by the laser beam (LB2); and second adjustment means (120) for adjusting the optical path length of the laser beam as the laser beam is retroreflected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えばテラヘルツ波を用いて計測対象物の特性を計測するテラヘルツ波計測装置の技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of a terahertz wave measuring apparatus that measures a characteristic of a measurement object using, for example, a terahertz wave.

テラヘルツ波計測装置として、テラヘルツ時間領域分光法(Terahertz Time−Domain Spectroscopy)を利用する装置が知られている。テラヘルツ波計測装置は、以下の手順で、計測対象物の特性を計測する。まず、超短パルスレーザ光(例えば、フェムト秒パルスレーザ光)を分岐することで得られる一のレーザ光であるポンプ光(言い換えれば、励起光)が、バイアス電圧が印加されているテラヘルツ波発生素子に照射される。その結果、テラヘルツ波発生素子は、テラヘルツ波を発生する。テラヘルツ波発生素子が発生したテラヘルツ波は、計測対象物に照射される。計測対象物に照射されたテラヘルツ波は、計測対象物からの反射テラヘルツ波又は透過テラヘルツ波として、超短パルスレーザ光を分岐することで得られる他のレーザ光であって且つポンプ光に対する光学的な遅延(つまり、光路長差)が付与されたプローブ光(言い換えれば、励起光)が照射されているテラヘルツ波検出素子に照射される。その結果、テラヘルツ波検出素子は、計測対象物で反射又は透過したテラヘルツ波の強度に応じた電流信号を検出する。当該検出されたテラヘルツ波(つまり、時間領域のテラヘルツ波であり、電流信号)をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波のスペクトル(つまり、振幅及び位相の周波数応答特性)等が取得される。その結果、当該テラヘルツ波のスペクトルを解析することで、計測対象物の特性が計測される。尚、計測対象物の特性の計測例は、例えば、特許文献1に記載されている。   As a terahertz wave measuring apparatus, an apparatus using terahertz time-domain spectroscopy (Terahertz Time-Domain Spectroscopy) is known. The terahertz wave measuring apparatus measures the characteristics of the measurement object according to the following procedure. First, pump light (in other words, excitation light), which is one laser light obtained by branching ultrashort pulse laser light (for example, femtosecond pulse laser light), generates terahertz waves to which a bias voltage is applied. The element is irradiated. As a result, the terahertz wave generating element generates a terahertz wave. The terahertz wave generated by the terahertz wave generating element is irradiated to the measurement object. The terahertz wave irradiated to the measurement target is another laser beam obtained by branching the ultrashort pulse laser beam as a reflected terahertz wave or a transmitted terahertz wave from the measurement target, and is optically related to the pump light. The terahertz wave detection element to which the probe light (in other words, excitation light) to which a long delay (that is, the optical path length difference) is applied is irradiated. As a result, the terahertz wave detecting element detects a current signal corresponding to the intensity of the terahertz wave reflected or transmitted by the measurement object. The detected terahertz wave (that is, a terahertz wave in the time domain and a current signal) is Fourier-transformed to obtain a spectrum (that is, frequency response characteristics of amplitude and phase) of the terahertz wave. As a result, the characteristic of the measurement object is measured by analyzing the spectrum of the terahertz wave. In addition, the example of a measurement of the characteristic of a measurement object is described in patent document 1, for example.

ここで、プローブ光(或いは、ポンプ光)に付与される光学的な遅延は、入射する光を再帰反射することが可能な再帰反射鏡を含む光遅延器に対してプローブ光(或いは、ポンプ光)を入射させることで付与されることが多い。尚、ここでいう「再帰反射」とは、入射光を、当該入射光の入射方向と平行な方向に向けて反射する状態を示す。尚、光遅延器の一例として、例えば回転可能な複数の再帰反射鏡(或いは、プリズム)を備える光遅延器があげられる(例えば、特許文献2から4参照)。   Here, the optical delay given to the probe light (or pump light) is the probe light (or pump light) with respect to an optical delay device including a retroreflector capable of retroreflecting incident light. ) In many cases. Here, “retroreflection” refers to a state in which incident light is reflected in a direction parallel to the incident direction of the incident light. An example of the optical delay device includes an optical delay device including a plurality of rotatable retroreflecting mirrors (or prisms) (see, for example, Patent Documents 2 to 4).

特開2007−225349号公報JP 2007-225349 A 特開2008−515028号公報JP 2008-515028 A 特開2001−228080号公報JP 2001-228080 A 特許第3720335号Japanese Patent No. 3720335

しかしながら、複数の再帰反射鏡を利用してプローブ光(或いは、ポンプ光)に対して光学的な遅延を付与する場合、再帰反射鏡の位置ずれに起因して、適切な計測結果が得られなくなるという技術的問題点が生じる可能性がある。   However, when an optical delay is given to the probe light (or pump light) using a plurality of retroreflecting mirrors, an appropriate measurement result cannot be obtained due to the positional deviation of the retroreflecting mirrors. Technical problems may occur.

具体的には、例えば特許文献2では、回転動作及び検出タイミングを調整する機構が設けられていない。このため、配置ずれ等に起因する不具合に対応できない。また特許文献3では、タイミングパルスを生成する構成が記載されているものの、フォトダイオードを別個に配置し調整する必要がある。また、計測時に常に再帰反射鏡の位置を検出するため、単価及び工数が増加してしまう。また2枚の反射鏡を用いて再帰反射鏡を構成する場合には、いずれか一方の反射鏡にしかフォトダイオードによる検出が行えない。更に特許文献4では、透光体による反射光を用いてタイミングパルスを生成している。このため、透光体に対して光軸が垂直に配置される必要があり、工数が増加してしまう。また透光体による反射光がタイミングパルスとして使用に耐え得る必要があり、被計測物に照射されるテラヘルツ波の強度が減少しSNR(Signal−Noise Ratio)が劣化するおそれがある
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、比較的簡単な構成で、再帰反射鏡の位置ずれが生じている場合であっても適切な計測結果を得ることが可能なテラヘルツ波計測装置を提供することを課題とする。
Specifically, for example, in Patent Document 2, a mechanism for adjusting the rotation operation and the detection timing is not provided. For this reason, it is not possible to cope with problems caused by misalignment or the like. Further, although Patent Document 3 describes a configuration for generating a timing pulse, it is necessary to separately arrange and adjust a photodiode. In addition, since the position of the retroreflector is always detected during measurement, the unit price and man-hour increase. Further, when a retroreflecting mirror is configured by using two reflecting mirrors, only one of the reflecting mirrors can be detected by a photodiode. Further, in Patent Document 4, the timing pulse is generated using the reflected light from the translucent body. For this reason, it is necessary to arrange | position an optical axis perpendicular | vertical with respect to a translucent body, and a man-hour will increase. In addition, it is necessary that the reflected light from the translucent body can be used as a timing pulse, the intensity of the terahertz wave applied to the object to be measured may decrease, and the SNR (Signal-Noise Ratio) may be deteriorated. Examples of the problem to be attempted include the above. It is an object of the present invention to provide a terahertz wave measuring apparatus that can obtain an appropriate measurement result even when the retroreflecting mirror is misaligned with a relatively simple configuration.

上記課題を解決するテラヘルツ波計測装置は、レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、(i)前記発生手段が発生した前記テラヘルツ波の一部である第1テラヘルツ波が、第1経路を伝搬すると共に計測対象物に照射されない一方で、(ii)前記発生手段が発生した前記テラヘルツ波の他の一部である第2テラヘルツ波が、前記第1経路とは経路長が異なる第2経路を伝搬すると共に前記計測対象物に照射されるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する第1調整手段と、前記レーザ光が照射されることで、前記計測対象物に対して照射されていない前記第1テラヘルツ波及び前記計測対象物に対して照射された前記第2テラヘルツ波を検出する第1検出手段と、前記レーザ光を再帰反射することで前記発生手段及び前記第1検出手段の少なくとも一方に照射される前記レーザ光の光路長を調整する第2調整手段とを備える。   A terahertz wave measuring apparatus that solves the above-described problem includes a generation unit that generates a terahertz wave when irradiated with laser light, and (i) a first terahertz wave that is a part of the terahertz wave generated by the generation unit. However, (ii) the second terahertz wave, which is another part of the terahertz wave generated by the generating means, is a path that does not irradiate the measurement target and the first target path. A first adjustment unit that adjusts a path of the terahertz wave so that the measurement object is irradiated while propagating through a second path having a different length, and the laser light is applied to the measurement object. First generation means for detecting the first terahertz wave that has not been irradiated and the second terahertz wave that has been irradiated to the measurement object, and the generation by retroreflecting the laser light And a second adjusting means for adjusting the optical path length of the laser beam irradiated in at least one stage and said first detecting means.

本実施例のテラヘルツ波計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the terahertz wave measuring device of a present Example. 本実施例の光遅延器の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the optical delay device of a present Example. テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子の夫々の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows each structure of a terahertz wave generation element and a terahertz wave detection element. 光遅延器が備える4つ再帰反射鏡に位置ずれが生じていない場合のテラヘルツ波の波形を、各再帰反射鏡がプローブ光を再帰反射している期間と対応付けて示すグラフ、及び、光遅延器が備える4つ再帰反射鏡に位置ずれが生じていない場合のテラヘルツ波(特に、第2テラヘルツ波)の波形の振幅を濃淡で示すグラフである。A graph showing the waveform of the terahertz wave in the case where no positional deviation occurs in the four retroreflecting mirrors included in the optical delay device in association with the period in which each retroreflecting mirror retroreflects the probe light, and optical delay 4 is a graph showing the amplitude of a waveform of a terahertz wave (particularly, a second terahertz wave) in a shade when there is no displacement in the four retroreflecting mirrors included in the device. 光遅延器が備える4つ再帰反射鏡のうちの少なくとも一つに位置ずれが生じている場合のテラヘルツ波の波形を、各再帰反射鏡がプローブ光を再帰反射している期間と対応付けて示すグラフ、及び、光遅延器が備える4つ再帰反射鏡のうちの少なくとも一つに位置ずれが生じている場合のテラヘルツ波(特に、第2テラヘルツ波)の波形の振幅を濃淡で示すグラフである。A waveform of a terahertz wave in a case where a positional shift occurs in at least one of the four retroreflecting mirrors included in the optical delay device is shown in association with a period in which each retroreflecting mirror retroreflects the probe light. 6 is a graph showing the amplitude of the waveform of a terahertz wave (particularly, the second terahertz wave) in gray when at least one of four retroreflecting mirrors included in the optical delayer is displaced. . インデックス信号生成部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an index signal generation part. 第1テラヘルツ波の時間波形を示すグラフである。It is a graph which shows the time waveform of a 1st terahertz wave. インデックス信号生成部の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of an index signal generation part. 計測開始信号生成部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a measurement start signal production | generation part.

以下、本発明のテラヘルツ波の実施形態について説明を進める。   Hereinafter, description will be given of embodiments of the terahertz wave of the present invention.

<1>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置は、レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、(i)前記発生手段が発生した前記テラヘルツ波の一部である第1テラヘルツ波が、第1経路を伝搬すると共に計測対象物に照射されない一方で、(ii)前記発生手段が発生した前記テラヘルツ波の他の一部である第2テラヘルツ波が、前記第1経路とは経路長が異なる第2経路を伝搬すると共に前記計測対象物に照射されるように、前記テラヘルツ波を分離する第1調整手段と、前記レーザ光が照射されることで、前記計測対象物に対して照射されていない前記第1テラヘルツ波及び前記計測対象物に対して照射された前記第2テラヘルツ波を検出する第1検出手段と、前記レーザ光を再帰反射することで前記発生手段及び前記第1検出手段の少なくとも一方に照射される前記レーザ光の光路長を調整する第2調整手段とを備える。
<1>
The terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment includes: a generation unit that generates a terahertz wave when irradiated with laser light; and (i) a first terahertz wave that is a part of the terahertz wave generated by the generation unit. And (ii) the second terahertz wave, which is another part of the terahertz wave generated by the generating means, is a path length from the first path while propagating through the first path and not being irradiated to the measurement target Irradiates the measurement target by irradiating the terahertz wave with the first adjustment means that separates the terahertz wave so that the measurement target is irradiated while propagating through different second paths. First detection means for detecting the first terahertz wave that has not been applied and the second terahertz wave applied to the measurement object; and the generation means by retroreflecting the laser light; and 1 is irradiated on at least one of the detecting means and a second adjusting means for adjusting the optical path length of the laser beam.

本実施形態のテラヘルツ波計測装置によれば、発生手段、第1調整手段、第1検出手段及び第2調整手段の動作により、テラヘルツ時間領域分光法を用いて、計測対象物に照射されたテラヘルツ波が検出される。検出されたテラヘルツ波は、計測対象物の特性の計測に利用される。尚、テラヘルツ時間領域分光法を用いたテラヘルツ波の検出方法自体は、既存の検出方法を用いてもよい。以下、テラヘルツ時間領域分光法を用いたテラヘルツ波の検出方法の概略について、簡単に説明する。   According to the terahertz wave measuring apparatus of this embodiment, the operation of the generating unit, the first adjusting unit, the first detecting unit, and the second adjusting unit uses the terahertz time domain spectroscopy to irradiate the terahertz object to be measured. A wave is detected. The detected terahertz wave is used for measuring the characteristics of the measurement object. Note that an existing detection method may be used as the terahertz wave detection method itself using the terahertz time domain spectroscopy. An outline of a terahertz wave detection method using terahertz time domain spectroscopy will be briefly described below.

発生手段は、当該発生手段にレーザ光が励起光(例えば、ポンプ光)として照射されることで、テラヘルツ波を発生させる。   The generation unit generates a terahertz wave by irradiating the generation unit with laser light as excitation light (for example, pump light).

第1調整手段は、発生手段が発生したテラヘルツ波の経路(つまり、テラヘルツ波が伝搬する経路)を調整する。具体的には、第1調整手段は、発生手段が発生したテラヘルツ波のうちの一部である第1テラヘルツ波が計測対象物に照射されない一方で、発生手段が発生したテラヘルツ波のうちの他の一部である第2テラヘルツ波が計測対象物に照射されるように、テラヘルツ波の経路を調整する。典型的には、第1調整手段は、発生手段が発生したテラヘルツ波を第1テラヘルツ波及び第2テラヘルツ波に分離することで、発生手段が発生したテラヘルツ波の経路を調整してもよい。但し、第1調整手段は、その他の手法を用いて、発生手段が発生したテラヘルツ波の経路を調整してもよい。   The first adjusting unit adjusts the path of the terahertz wave generated by the generating unit (that is, the path through which the terahertz wave propagates). Specifically, the first adjustment unit is configured to prevent the first terahertz wave, which is a part of the terahertz wave generated by the generation unit, from being irradiated to the measurement target, while the other terahertz wave generated by the generation unit The path of the terahertz wave is adjusted so that the second terahertz wave that is a part of the target is irradiated onto the measurement target. Typically, the first adjusting unit may adjust the path of the terahertz wave generated by the generating unit by separating the terahertz wave generated by the generating unit into a first terahertz wave and a second terahertz wave. However, the first adjustment unit may adjust the path of the terahertz wave generated by the generation unit using other methods.

第1検出手段は、当該第1検出手段にレーザ光が励起光(例えば、プローブ光)として照射されることで、計測対象物によって反射された又は計測対象物を透過したテラヘルツ波(つまり、第2テラヘルツ波)を検出する。   The first detection unit irradiates the first detection unit with laser light as excitation light (for example, probe light), so that the terahertz wave reflected by the measurement object or transmitted through the measurement object (that is, the first detection unit). 2 terahertz waves) are detected.

第2調整手段は、レーザ光を再帰反射すると共に、再帰反射したレーザ光を発生手段及び第1検出手段の少なくとも一方に導く。このとき、第2調整手段は、発生手段及び第1検出手段のうちの少なくとも一方に照射されるレーザ光の光路長を調整する。例えば、第2調整手段がレーザ光を再帰反射する再帰反射鏡を備えている場合には、第2調整手段は、再帰反射鏡を物理的に移動させることで、レーザ光の光路長を調整してもよい。その結果、第2調整手段は、発生手段に照射されるレーザ光の光路と第1検出手段に照射されるレーザ光の光路との間の光路長差を適宜調整することができる。このような光路長差の調整は、サブピコ秒というオーダーで現れるテラヘルツ波の波形(典型的には、時間波形であり、以下同じ)を好適に検出するために行われる。   The second adjusting means retroreflects the laser light and guides the retroreflected laser light to at least one of the generating means and the first detecting means. At this time, the second adjusting means adjusts the optical path length of the laser light applied to at least one of the generating means and the first detecting means. For example, when the second adjusting means includes a retroreflecting mirror that retroreflects the laser light, the second adjusting means adjusts the optical path length of the laser light by physically moving the retroreflecting mirror. May be. As a result, the second adjusting means can appropriately adjust the optical path length difference between the optical path of the laser light applied to the generating means and the optical path of the laser light applied to the first detecting means. Such adjustment of the optical path length difference is performed in order to suitably detect a terahertz wave waveform (typically a time waveform, the same applies hereinafter) appearing in the order of sub-picoseconds.

本実施形態では特に、上述したように、第1調整手段は、第1テラヘルツ波が計測対象物に照射されない一方で第2テラヘルツ波が計測対象物に照射されるように、テラヘルツ波の経路を調整する。このため、第1検出手段は、計測対象物に照射された第2テラヘルツ波のみならず、計測対象物に照射されない第1テラヘルツ波をも検出する。   In particular, in the present embodiment, as described above, the first adjustment unit sets the path of the terahertz wave so that the first terahertz wave is not irradiated on the measurement target while the second terahertz wave is irradiated on the measurement target. adjust. For this reason, a 1st detection means detects not only the 2nd terahertz wave irradiated to the measurement object but the 1st terahertz wave not irradiated to the measurement object.

第1調整手段は更に、第1テラヘルツ波の経路(つまり、第1テラヘルツ波が伝搬する経路)の経路長が、第2テラヘルツ波の経路(つまり、第2テラヘルツ波が伝搬する経路)の経路長とは異なるように、テラヘルツ波の経路を調整する。このため、第1検出手段は、第1テラヘルツ波及び第2テラヘルツ波を異なるタイミングで検出することができる。つまり、第1検出手段は、第1テラヘルツ波及び第2テラヘルツ波を連続的に検出することができる。   The first adjusting means further has a path length of a path of the first terahertz wave (that is, a path through which the first terahertz wave propagates) and a path of a path of the second terahertz wave (that is, a path through which the second terahertz wave propagates). Adjust the terahertz wave path to be different from the length. For this reason, the first detection unit can detect the first terahertz wave and the second terahertz wave at different timings. That is, the first detection means can continuously detect the first terahertz wave and the second terahertz wave.

ここで、第2テラヘルツ波が計測対象物に照射されているがゆえに、第1検出手段が検出した第2テラヘルツ波は、計測対象物の特性を計測する目的で利用可能である。一方で、第1テラヘルツ波が計測対象物に照射されていないがゆえに、第1検出手段が検出した第1テラヘルツ波は、計測対象物の特性の計測とは異なる目的で利用可能である。例えば、当該第1テラヘルツ波は、計測対象物の特性を計測するタイミングを調整する目的で使用可能である。   Here, since the measurement object is irradiated with the second terahertz wave, the second terahertz wave detected by the first detection means can be used for the purpose of measuring the characteristic of the measurement object. On the other hand, since the first terahertz wave is not irradiated on the measurement object, the first terahertz wave detected by the first detection unit can be used for a purpose different from the measurement of the characteristics of the measurement object. For example, the first terahertz wave can be used for the purpose of adjusting the timing for measuring the characteristics of the measurement object.

特に、第1テラヘルツ波及び第2テラヘルツ波は、同一のテラヘルツ波から実質的に生成されている。このため、発生手段が発生したテラヘルツ波の一部が第1テラヘルツ波となり且つ発生手段が発生したテラヘルツ波の他の一部が第2テラヘルツ波となる限りは、第1テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングと第2テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングとの間の時間的関係(つまり、時間差)が実質的には固定される又は変動しない。或いは、第2調整手段によるレーザ光の光路長の調整精度のばらつきの有無に依存することなく、第2テラヘルツ波が第1検出手段に到達してから第1テラヘルツ波が第1検出手段に到達するまでに要する時間が固定される又は変動しない。例えば、同一のテラヘルツ波を第1及び第2テラヘルツ波に分離するように第1調整手段がテラヘルツ波の経路を調整する場合には、第1テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングと第2テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングとの間の時間的関係が実質的には固定される又は変動しない。その結果、第1検出手段の検出結果が示すテラヘルツ波の波形上では、第1テラヘルツ波の波形が現れるタイミングと第2テラヘルツ波の波形が現れるタイミングとの間の時間的関係が実質的に固定される又は変動しない。   In particular, the first terahertz wave and the second terahertz wave are substantially generated from the same terahertz wave. Therefore, as long as a part of the terahertz wave generated by the generating unit becomes the first terahertz wave and another part of the terahertz wave generated by the generating unit becomes the second terahertz wave, the first terahertz wave is detected first. The temporal relationship (that is, the time difference) between the timing when the means reaches the timing and the timing when the second terahertz wave reaches the first detection means is substantially fixed or does not vary. Alternatively, the first terahertz wave reaches the first detection means after the second terahertz wave reaches the first detection means without depending on the presence or absence of variation in the adjustment accuracy of the optical path length of the laser light by the second adjustment means. The time required to do this is fixed or does not vary. For example, when the first adjustment unit adjusts the path of the terahertz wave so as to separate the same terahertz wave into the first and second terahertz waves, the timing at which the first terahertz wave reaches the first detection unit and the first time The temporal relationship between the timing at which the 2 terahertz wave reaches the first detection means is substantially fixed or does not vary. As a result, on the terahertz wave waveform indicated by the detection result of the first detection means, the temporal relationship between the timing at which the first terahertz wave waveform appears and the timing at which the second terahertz wave waveform appears is substantially fixed. Or do not fluctuate.

このように、本実施形態では、発生手段が発生したテラヘルツ波のうちの他の一部である第2テラヘルツ波が計測対象物に照射される。このため、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて、計測対象物の特性を計測することができる。   Thus, in the present embodiment, the second terahertz wave, which is another part of the terahertz wave generated by the generating means, is irradiated to the measurement object. For this reason, the terahertz wave measuring apparatus can measure the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave.

更に、本実施形態では、発生手段が発生したテラヘルツ波のうちの一部である第1テラヘルツ波が計測対象物に照射されない。このため、テラヘルツ波計測装置は、第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて、計測対象物の特性を計測するタイミングを調整することができる。例えば、第2調整手段によるレーザ光の光路長の調整精度のばらつき(例えば、第2調整手段が備える再帰反射鏡の位置ずれに起因するレーザ光の光路長の調整精度のばらつき)により、第1検出手段が第2テラヘルツ波を検出するタイミングがばらつく可能性がある。このように第1検出手段が第2テラヘルツ波を検出するタイミングがばらつく場合であっても、テラヘルツ波計測装置は、第1検出手段が第2テラヘルツ波を検出するタイミングのばらつきが計測対象物の特性の計測に対して与える影響が排除されるように、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。その結果、テラヘルツ波計測装置は、テラヘルツ波を利用して、計測対象物の特性を相対的に高精度に計測することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the first terahertz wave that is a part of the terahertz waves generated by the generating means is not irradiated to the measurement object. For this reason, the terahertz wave measuring apparatus can adjust the timing for measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave. For example, due to variations in the adjustment accuracy of the optical path length of the laser light by the second adjustment means (for example, variations in the adjustment accuracy of the optical path length of the laser light due to the positional deviation of the retroreflector provided in the second adjustment means), There is a possibility that the timing at which the detection means detects the second terahertz wave varies. As described above, even when the timing at which the first detection unit detects the second terahertz wave varies, the terahertz wave measurement apparatus has a variation in timing at which the first detection unit detects the second terahertz wave. The timing for measuring the characteristic of the measurement object can be adjusted based on the detection result of the first terahertz wave so that the influence on the characteristic measurement is eliminated. As a result, the terahertz wave measuring apparatus can measure the characteristics of the measurement object with relatively high accuracy using the terahertz wave.

更には、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測するタイミングを調整することができる。つまり、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づく計測対象物の特性の計測と並行して、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて逐次(言い換えれば、リアルタイムに)調整することができる。   Furthermore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. can do. That is, the terahertz wave measuring apparatus sequentially determines the timing for measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave in parallel with the measurement of the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. It can be adjusted (in other words, in real time).

更には、第1テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングと第2テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングとの間の時間的関係が実質的には固定される又は変動しないことは上述したとおりである。つまり、第2調整手段によるレーザ光の光路長の調整精度のばらつきの有無に依存することなく、第1テラヘルツ波が第1検出手段に到達してから第2テラヘルツ波が第1検出手段に到達するまでに要する時間が固定される又は変動しない。或いは、第2調整手段によるレーザ光の光路長の調整精度のばらつきの有無に依存することなく、第2テラヘルツ波が第1検出手段に到達してから第1テラヘルツ波が第1検出手段に到達するまでに要する時間が固定される又は変動しない。このため、第1検出手段が第2テラヘルツ波を検出するタイミングのばらつきが生ずる場合であっても、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測するタイミングを調整することができる。   Furthermore, the temporal relationship between the timing at which the first terahertz wave reaches the first detecting means and the timing at which the second terahertz wave reaches the first detecting means is not substantially fixed or fluctuated. As described above. That is, the second terahertz wave reaches the first detection means after the first terahertz wave reaches the first detection means without depending on the presence or absence of variation in the adjustment accuracy of the optical path length of the laser light by the second adjustment means. The time required to do this is fixed or does not vary. Alternatively, the first terahertz wave reaches the first detection means after the second terahertz wave reaches the first detection means without depending on the presence or absence of variation in the adjustment accuracy of the optical path length of the laser light by the second adjustment means. The time required to do this is fixed or does not vary. For this reason, even if the timing at which the first detection means detects the second terahertz wave varies, the terahertz wave measuring apparatus measures the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. However, the timing for measuring the characteristics of the measurement object can be adjusted based on the detection result of the first terahertz wave.

<2>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が固定される又は変動しないように、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<2>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment, the first adjustment unit is configured so that the difference in path length between the first path and the second path is fixed or does not vary. Adjust the route.

この態様によれば、第2調整手段によるレーザ光の光路長の調整精度のばらつきの有無に依存することなく、第1テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングと第2テラヘルツ波が第1検出手段に到達するタイミングとの間の時間的関係が固定される又は変動しない。このため、第1検出手段が第2テラヘルツ波を検出するタイミングのばらつきが生ずる場合であっても、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the timing at which the first terahertz wave reaches the first detection means and the second terahertz wave are the first and second terahertz waves without depending on the presence or absence of variation in the adjustment accuracy of the optical path length of the laser light by the second adjustment means. The temporal relationship between the timing to reach the detection means is fixed or does not vary. For this reason, even if the timing at which the first detection means detects the second terahertz wave varies, the terahertz wave measuring apparatus measures the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. However, the timing for measuring the characteristics of the measurement object can be adjusted based on the detection result of the first terahertz wave.

<3>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が、前記第1検出手段が前記第1及び第2テラヘルツ波の夫々を個別に識別可能な態様で検出することができる程度の経路長差となるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<3>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment, the first adjustment means has a path length difference between the first path and the second path, and the first detection means has the first and first paths. The path of the terahertz wave is adjusted such that the path length difference is such that each of the two terahertz waves can be detected in an individually identifiable manner.

この態様によれば、第1検出手段は、計測対象物に照射された第2テラヘルツ波のみならず、計測対象物に照射されていない第1テラヘルツ波をも検出することができる。従って、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the first detection unit can detect not only the second terahertz wave irradiated on the measurement object but also the first terahertz wave not irradiated on the measurement object. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. be able to.

<4>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が、前記第1検出手段が前記第1及び第2テラヘルツ波の夫々を時間的に重複しないタイミングで検出することができる程度の経路長差となるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<4>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment, the first adjustment means has a path length difference between the first path and the second path, and the first detection means has the first and first paths. The path of the terahertz wave is adjusted so that the path length difference is such that each of the two terahertz waves can be detected at a timing that does not overlap in time.

この態様によれば、第1検出手段は、計測対象物に照射された第2テラヘルツ波のみならず、計測対象物に照射されていない第1テラヘルツ波をも検出することができる。従って、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the first detection unit can detect not only the second terahertz wave irradiated on the measurement object but also the first terahertz wave not irradiated on the measurement object. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. be able to.

<5>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第2調整手段は、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に短くなるように、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、前記第1調整手段は、前記第1経路が第2経路よりも長くなるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<5>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the second adjustment unit irradiates the detection unit so that an optical path length of the laser light irradiated to the detection unit becomes shorter as time passes. Adjusting the optical path length of the laser beam, and adjusting the path of the terahertz wave so that the first path is longer than the second path.

この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、第1検出手段による第1及び第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて、相対的に長い第1経路を伝搬してくる第1テラヘルツ波の波形を検出した後に、相対的に短い第2経路を伝搬してくる第2テラヘルツ波の波形を検出することができる。従って、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the terahertz wave measuring apparatus calculates the waveform of the first terahertz wave propagating along the relatively long first path based on the detection results of the first and second terahertz waves by the first detection unit. After the detection, the waveform of the second terahertz wave propagating through the relatively short second path can be detected. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. be able to.

<6>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第2調整手段は、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に長くなるように、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、前記第1調整手段は、第1経路が第2経路よりも短くなるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<6>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the second adjustment unit irradiates the detection unit so that the optical path length of the laser light irradiated to the detection unit becomes longer as time elapses. Adjusting the optical path length of the laser beam, and adjusting the path of the terahertz wave so that the first path is shorter than the second path.

この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、第1検出手段による第1及び第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて、相対的に短い第1経路を伝搬してくる第1テラヘルツ波の波形を検出した後に、相対的に長い第2経路を伝搬してくる第2テラヘルツ波の波形を検出することができる。従って、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the terahertz wave measuring apparatus calculates the waveform of the first terahertz wave propagating through the relatively short first path based on the detection results of the first and second terahertz waves by the first detection unit. After detection, the waveform of the second terahertz wave propagating through the relatively long second path can be detected. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. be able to.

<7>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第2調整手段は、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に短くなるように、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、前記第1調整手段は、第1経路が第2経路よりも短くなるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<7>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment, the second adjustment unit irradiates the generation unit so that an optical path length of the laser light irradiated to the generation unit becomes shorter as time elapses. Adjusting the optical path length of the laser beam, and adjusting the path of the terahertz wave so that the first path is shorter than the second path.

この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、第1検出手段による第1及び第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて、相対的に短い第1経路を伝搬してくる第1テラヘルツ波の波形を検出した後に、相対的に長い第2経路を伝搬してくる第2テラヘルツ波の波形を検出することができる。従って、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the terahertz wave measuring apparatus calculates the waveform of the first terahertz wave propagating through the relatively short first path based on the detection results of the first and second terahertz waves by the first detection unit. After detection, the waveform of the second terahertz wave propagating through the relatively long second path can be detected. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. be able to.

<8>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第2調整手段は、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に長くなるように、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、前記第1調整手段は、第1経路が第2経路よりも長くなる、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<8>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the second adjustment unit irradiates the generation unit so that an optical path length of the laser light irradiated to the generation unit becomes longer as time elapses. Adjusting the optical path length of the laser beam, and adjusting the path of the terahertz wave so that the first path is longer than the second path.

この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、第1検出手段による第1及び第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて、相対的に長い第1経路を伝搬してくる第1テラヘルツ波の波形を検出した後に、相対的に短い第2経路を伝搬してくる第2テラヘルツ波の波形を検出することができる。従って、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the terahertz wave measuring apparatus calculates the waveform of the first terahertz wave propagating along the relatively long first path based on the detection results of the first and second terahertz waves by the first detection unit. After the detection, the waveform of the second terahertz wave propagating through the relatively short second path can be detected. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. be able to.

<9>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が、前記第2調整手段が前記光路長を調整する所定の調整期間中に前記第1検出手段が前記第1及び第2テラヘルツ波の双方を検出することができる程度の経路長差となるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する。
<9>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the first adjustment unit adjusts the path length difference between the first path and the second path, and the second adjustment unit adjusts the optical path length. The terahertz wave path is adjusted such that the first detection means has a path length difference enough to detect both the first and second terahertz waves during the predetermined adjustment period.

この態様によれば、第1検出手段は、ある調整期間中に、第1テラヘルツ波及び第2テラヘルツ波の双方を検出することができる。つまり、ある調整期間中に第1テラヘルツ波及び第2テラヘルツ波のいずれか一方しか第1検出手段が検出することができない状況は殆ど又は全く生じない。従って、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the first detection means can detect both the first terahertz wave and the second terahertz wave during a certain adjustment period. That is, there is little or no situation where the first detection means can detect only one of the first terahertz wave and the second terahertz wave during a certain adjustment period. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus adjusts the timing of measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the first terahertz wave while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave. be able to.

尚、第2調整手段が複数の再帰反射鏡を備えている場合には、調整期間は、各再帰反射光がレーザ光を再帰反射している期間に相当する。   When the second adjustment means includes a plurality of retroreflecting mirrors, the adjustment period corresponds to a period in which each retroreflected light retroreflects the laser light.

<10>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1テラヘルツ波の強度と前記第2テラヘルツ波の強度との差分が所定値以下となるように、前記第1及び第2のテラヘルツ波の少なくとも一方の強度を調整する第3調整手段を更に備える。
<10>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the first and second terahertz waves are set such that the difference between the intensity of the first terahertz wave and the intensity of the second terahertz wave is a predetermined value or less. 3rd adjustment means to adjust the intensity | strength of at least one of is further provided.

この態様によれば、第1テラヘルツ波の強度と第2テラヘルツ波の強度との差分が所定値以下になるがゆえに、第1検出手段は、第1及び第2のテラヘルツ波の双方を好適に検出することができる。   According to this aspect, since the difference between the intensity of the first terahertz wave and the intensity of the second terahertz wave is equal to or less than a predetermined value, the first detection unit preferably uses both the first and second terahertz waves. Can be detected.

尚、仮に第1テラヘルツ波の強度と第2テラヘルツ波の強度との差分が所定値よりも大きくなる(例えば、過度に大きくなる)場合には、第1検出手段の検出感度(例えば、ダイナミックレンジ)は、第1テラヘルツ波の強度及び第2テラヘルツ波の強度のうち大きい方の強度に合わせられる。その結果、第1検出手段は、検出感度に適した強度を有する第1及び第2のテラヘルツ波のうちいずれか一方を好適に検出することができる一方、検出感度に適していない強度を有する第1及び第2のテラヘルツ波のうちいずれか他方を好適に検出することができない可能性があるという技術的問題が生じえる。しかるに、この態様では、このような技術的問題は殆ど生じない。   If the difference between the intensity of the first terahertz wave and the intensity of the second terahertz wave is larger than a predetermined value (for example, excessively large), the detection sensitivity (for example, dynamic range) of the first detection unit is used. ) Is matched to the larger one of the intensity of the first terahertz wave and the intensity of the second terahertz wave. As a result, the first detection means can suitably detect one of the first and second terahertz waves having an intensity suitable for detection sensitivity, while the first detection means has an intensity not suitable for detection sensitivity. There may arise a technical problem that there is a possibility that either one of the first and second terahertz waves cannot be suitably detected. However, in this embodiment, such a technical problem hardly occurs.

<11>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第2検出手段が検出した前記第2テラヘルツ波に基づいて、前記計測対象物の特性を計測する計測手段と、前記第1検出手段による前記第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて、前記計測手段が前記第2テラヘルツ波に基づいて前記計測対象物の特性を計測するタイミングを調整する第4調整手段とを更に備える。
<11>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the measurement unit that measures the characteristics of the measurement object based on the second terahertz wave detected by the second detection unit, and the first detection unit Based on the detection result of the first terahertz wave, the measurement unit further includes a fourth adjustment unit that adjusts the timing at which the characteristic of the measurement object is measured based on the second terahertz wave.

この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、第2テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、計測対象物の特性を計測するタイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて調整することができる。   According to this aspect, the terahertz wave measuring apparatus measures the characteristic of the measurement target based on the detection result of the second terahertz wave, and sets the timing for measuring the characteristic of the measurement target as the detection result of the first terahertz wave. Can be adjusted based on.

<12>
上述の如く第4調整手段を備えるテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第4調整手段は、前記第1検出手段により検出された前記第1テラヘルツ波の特徴点を検出する第2検出手段と、基準時刻から前記特徴点を検出するまでの期間である基準期間を算出する算出手段と、前記基準期間に基づいて定まるタイミングで前記計測対象物の特性の計測を開始するように前記計測手段を制御する制御手段とを備える。
<12>
As described above, in another aspect of the terahertz wave measuring apparatus including the fourth adjustment unit, the fourth adjustment unit detects a feature point of the first terahertz wave detected by the first detection unit. Calculating means for calculating a reference period, which is a period from the reference time to detection of the feature point, and the measurement means so as to start measuring the characteristics of the measurement object at a timing determined based on the reference period. And control means for controlling.

この態様によれば、第2検出手段は、第1検出手段で検出される第1テラヘルツ波の特徴点を検出する。尚、本実施形態の「特徴点」とは、第1テラヘルツ波の変動(例えば、時間軸に沿った変動)を精度よく検出し得るポイントである。尚、第1テラヘルツ波が計測対象物に照射されないがゆえに、第2検出手段は、計測対象物に照射された第2テラヘルツ波の第1検出手段による検出と並行して、第1テラヘルツ波の特徴点を検出することができる。つまり、第2検出手段は、計測対象物の特性の計測と並行して、第1テラヘルツ波の特徴点を検出することができる。   According to this aspect, the second detection unit detects the feature point of the first terahertz wave detected by the first detection unit. Note that the “feature point” in the present embodiment is a point at which the fluctuation of the first terahertz wave (for example, fluctuation along the time axis) can be detected with high accuracy. In addition, since the first terahertz wave is not irradiated to the measurement object, the second detection unit performs the first terahertz wave in parallel with the detection by the first detection unit of the second terahertz wave irradiated to the measurement object. Feature points can be detected. That is, the second detection means can detect the feature point of the first terahertz wave in parallel with the measurement of the characteristic of the measurement object.

特徴点が検出されると、算出手段は、基準時刻から特徴点を検出するまでの期間である基準期間が算出される。なお、ここでの「基準時刻」とは、基準期間を算出するための基準となる時刻であり、所定の基準信号等により定められる。このようにして算出される基準期間は、基準時刻に対する特徴点の時間位置を示す値であると言える。   When the feature point is detected, the calculation means calculates a reference period that is a period from the reference time to detection of the feature point. Here, the “reference time” is a reference time for calculating the reference period, and is determined by a predetermined reference signal or the like. It can be said that the reference period calculated in this way is a value indicating the time position of the feature point with respect to the reference time.

基準期間が算出されると、制御手段は、基準期間に応じたタイミングで計測対象物の特性の計測を開始する(典型的には、第2テラヘルツ波の検出結果の解析を開始する)ように計測手段を制御する。その結果、第1検出手段が第2テラヘルツ波を検出するタイミングのばらつきが計測対象物の特性の計測に対して与える影響が好適に排除される。   When the reference period is calculated, the control unit starts measurement of the characteristics of the measurement object at a timing according to the reference period (typically, the analysis of the detection result of the second terahertz wave is started). Control the measuring means. As a result, the influence of the variation in the timing at which the first detection means detects the second terahertz wave on the measurement of the characteristics of the measurement object is suitably eliminated.

<13>
上述の如く第2検出手段、算出手段及び制御手段を備えるテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第2調整手段は、夫々が前記レーザ光を再起反射する複数の再帰反射手段を備え、前記第2検出手段は、前記複数の再帰反射手段の夫々が前記レーザ光を再起反射する反射期間ごとに、別々に前記特徴点を検出し、前記算出手段は、前記反射期間ごとに、別々に前記基準期間を算出し、前記制御手段は、前記反射期間毎に、前記反射期間に対応する前記基準時間に応じて定まるタイミングで前記計測対象物の特性の計測を開始するように前記計測手段を制御する。
<13>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus including the second detection unit, the calculation unit, and the control unit as described above, the second adjustment unit includes a plurality of retroreflection units each re-reflecting the laser beam, The second detection means detects the feature point separately for each reflection period during which each of the plurality of retroreflective means re-reflects the laser light, and the calculation means separately detects the feature point for each reflection period. A reference period is calculated, and the control means controls the measurement means so as to start measuring the characteristics of the measurement object at a timing determined according to the reference time corresponding to the reflection period for each reflection period. To do.

この態様によれば、複数の再帰反射手段を用いて、発生手段に照射されるレーザ光の光路と第1検出手段に照射されるレーザ光の光路との間の光路長差が調整される。具体的には、例えば再帰反射手段が物理的に移動することで、発生手段及び第1検出手段の少なくとも一方に照射されるレーザ光に対する再帰反射手段の光軸方向の位置が変化する。その結果、発生手段及び第1検出手段の少なくとも一方に照射されるレーザ光の光路の少なくとも一方の光路長が変化する。   According to this aspect, the optical path length difference between the optical path of the laser light applied to the generating means and the optical path of the laser light applied to the first detecting means is adjusted using a plurality of retroreflective means. Specifically, for example, when the retroreflective unit physically moves, the position of the retroreflective unit in the optical axis direction with respect to the laser beam irradiated on at least one of the generating unit and the first detecting unit changes. As a result, the optical path length of at least one of the optical paths of the laser light applied to at least one of the generating means and the first detecting means changes.

第2調整手段は、複数の再起反射手段を円周上で回転するように移動させる回転手段を更に備えていてもよい。この場合、例えば、複数の再帰反射手段が配置された回転基板が回転されることで、発生手段及び第1検出手段の少なくとも一方に照射されるレーザ光に対する再帰反射手段の光軸方向の位置が変化する。その結果、発生手段及び第1検出手段の少なくとも一方に照射されるレーザ光の光路の少なくとも一方の光路長が変化する。   The second adjusting unit may further include a rotating unit that moves the plurality of recurring reflecting units so as to rotate on the circumference. In this case, for example, the position of the retroreflective means in the optical axis direction with respect to the laser light applied to at least one of the generating means and the first detecting means is rotated by rotating the rotating substrate on which the plurality of retroreflective means are arranged. Change. As a result, the optical path length of at least one of the optical paths of the laser light applied to at least one of the generating means and the first detecting means changes.

更に、複数の再帰反射手段の夫々がレーザ光を再帰反射する反射期間(尚、反射期間は、実質的には、上述した調整期間と同義である)ごとに、別々に特徴点が検出され、別々に基準期間が算出され、計測開始タイミングが調整される。その結果、第2調整手段が複数の再帰反射手段を備えている場合であっても、第1検出手段が第2テラヘルツ波を検出するタイミングのばらつきが計測対象物の特性の計測に対して与える影響が好適に排除される。   Furthermore, a feature point is detected separately for each reflection period in which each of the plurality of retroreflection means retroreflects the laser light (note that the reflection period is substantially the same as the adjustment period described above), The reference period is calculated separately, and the measurement start timing is adjusted. As a result, even when the second adjustment unit includes a plurality of retroreflective units, the timing variation at which the first detection unit detects the second terahertz wave is given to the measurement of the characteristics of the measurement object. The influence is preferably eliminated.

<14>
上述の如く第2検出手段を備えるテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記特徴点は、前記第1テラヘルツ波の波形の最大値、最小値及び前記最大値と前記最小値との間にあるゼロクロス点の少なくとも1つである。
<14>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus including the second detection unit as described above, the feature points are the maximum value, the minimum value, and the maximum value and the minimum value of the waveform of the first terahertz wave. At least one of the zero cross points.

この態様によれば、第2検出手段は、第1テラヘルツ波の特徴点を容易且つ精度よく検出することができる。このため、算出手段は、より適切な基準期間を算出することができる。従って、制御手段は、このような基準期間に基づいて定まるより適切なタイミングが計測対象物の特性を計測するタイミングとなるように、第1検出手段を制御することができる。   According to this aspect, the second detection unit can easily and accurately detect the feature point of the first terahertz wave. For this reason, the calculation means can calculate a more appropriate reference period. Therefore, the control means can control the first detection means so that a more appropriate timing determined based on such a reference period becomes a timing for measuring the characteristics of the measurement object.

<15>
上述の如く第2検出手段、算出手段及び制御手段を備えるテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第2検出手段は、前記特徴点を複数回検出し、前記算出手段は、前記基準期間を複数回算出し、前記制御手段は、複数回算出された前記基準期間の平均値に応じて定まるタイミングで前記計測対象物の特性の計測を開始するように前記計測手段を制御する。
<15>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus including the second detection unit, the calculation unit, and the control unit as described above, the second detection unit detects the feature point a plurality of times, and the calculation unit calculates the reference period. The control means calculates a plurality of times, and the control means controls the measurement means to start measurement of the characteristics of the measurement object at a timing determined according to the average value of the reference period calculated a plurality of times.

この態様によれば、特徴点が複数回検出され、検出された複数の特徴点の各々に基づいて、基準期間が複数回算出される。そして、計測手段による計測開始タイミングが調整される際には、複数回検出された基準期間の平均値が用いられる。このように基準期間の平均値が用いられるがゆえに、例えば計測対象物の特性の計測を開始するタイミングの、特徴点の誤検出に起因した不適切な基準期間に基づく意図せぬ調整が好適に防止される。   According to this aspect, the feature point is detected a plurality of times, and the reference period is calculated a plurality of times based on each of the detected plurality of feature points. And when the measurement start timing by a measurement means is adjusted, the average value of the reference period detected in multiple times is used. Since the average value of the reference period is used in this way, unintentional adjustment based on an inappropriate reference period caused by erroneous detection of feature points, for example, at the timing of starting measurement of the characteristics of the measurement object is suitable. Is prevented.

本実施形態のテラヘルツ波計測装置の作用及び他の利得については、以下に示す実施例において、より詳細に説明する。   The operation and other gains of the terahertz wave measuring apparatus according to this embodiment will be described in more detail in the following examples.

以上説明したように、本実施形態のテラヘルツ波計測装置は、発生手段と、第1調整手段と、第1検出手段と、第2調整手段とを備える。従って、比較的簡単な構成で、再帰反射鏡の位置ずれが生じている場合であっても適切な計測結果を得ることができる。   As described above, the terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment includes the generating unit, the first adjusting unit, the first detecting unit, and the second adjusting unit. Therefore, an appropriate measurement result can be obtained with a relatively simple configuration even when the retroreflector is misaligned.

以下、図面を参照しながら、本発明のテラヘルツ波計測装置の実施例についての説明を進める。   Hereinafter, with reference to the drawings, description will be given of embodiments of the terahertz wave measuring apparatus according to the present invention.

(1)テラヘルツ波計測装置の構成
初めに、図1を参照しながら、本実施例のテラヘルツ波計測装置100の構成について説明する。図1は、本実施例のテラヘルツ波計測装置100の構成を示すブロック図である。
(1) Configuration of Terahertz Wave Measuring Device First, the configuration of the terahertz wave measuring device 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a terahertz wave measuring apparatus 100 according to the present embodiment.

図1に示すように、テラヘルツ波計測装置100は、テラヘルツ波THzを計測対象物に照射すると共に、計測対象物を透過した又は計測対象物から反射したテラヘルツ波THz(つまり、計測対象物に照射されたテラヘルツ波THz)を検出する。尚、図1に示す例では、テラヘルツ波計測装置100は、計測対象物から反射したテラヘルツ波THzを検出している。   As shown in FIG. 1, the terahertz wave measuring apparatus 100 irradiates the measurement target with the terahertz wave THz and transmits the terahertz wave THz transmitted through the measurement target or reflected from the measurement target (that is, irradiated to the measurement target). Detected terahertz wave THz). In the example illustrated in FIG. 1, the terahertz wave measuring apparatus 100 detects the terahertz wave THz reflected from the measurement object.

テラヘルツ波THzは、1テラヘルツ(1THz=1012Hz)前後の周波数領域(つまり、テラヘルツ領域)に属する電磁波である。テラヘルツ領域は、光の直進性と電磁波の透過性を兼ね備えた周波数領域である。テラヘルツ領域は、様々な物質が固有の吸収スペクトルを有する周波数領域である。従って、テラヘルツ波計測装置100は、計測対象物に照射されたテラヘルツ波THzの周波数スペクトルを解析することで、計測対象物の特性を計測することができる。 The terahertz wave THz is an electromagnetic wave belonging to a frequency region (that is, a terahertz region) around 1 terahertz (1 THz = 10 12 Hz). The terahertz region is a frequency region that combines light straightness and electromagnetic wave transparency. The terahertz region is a frequency region in which various substances have unique absorption spectra. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus 100 can measure the characteristics of the measurement object by analyzing the frequency spectrum of the terahertz wave THz applied to the measurement object.

計測対象物に照射されたテラヘルツ波THzの周波数スペクトルを取得するために、テラヘルツ波計測装置100は、テラヘルツ時間領域分光法(Terahertz Time−Domain Spectroscopy)を採用している。テラヘルツ時間領域分光法は、テラヘルツ波THzを計測対象物に照射すると共に、計測対象物を透過した又は計測対象物から反射したテラヘルツ波THzの時間波形をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波の周波数スペクトル(つまり、周波数毎の振幅及び位相)を取得する方法である。   In order to acquire the frequency spectrum of the terahertz wave THz irradiated on the measurement object, the terahertz wave measuring apparatus 100 employs terahertz time-domain spectroscopy (Terahertz Time-Domain Spectroscopy). The terahertz time domain spectroscopy irradiates the measurement target with the terahertz wave THz and performs Fourier transform on the time waveform of the terahertz wave THz that has passed through the measurement target or reflected from the measurement target. This is a method for acquiring a spectrum (that is, amplitude and phase for each frequency).

ここで、テラヘルツ波THzの周期は、サブピコ秒のオーダーの周期であるがゆえに、当該テラヘルツ波THzの波形(典型的には、時間波形であり、以下同じ)を直接的に検出することが技術的に困難である。そこで、テラヘルツ波計測装置100は、時間遅延走査に基づくポンプ・プローブ法を採用する、テラヘルツ波THzの波形を間接的に検出する。   Here, since the period of the terahertz wave THz is a period on the order of sub-picoseconds, it is a technique to directly detect the waveform of the terahertz wave THz (typically, a time waveform, and the same applies hereinafter). Is difficult. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus 100 indirectly detects the waveform of the terahertz wave THz, which employs a pump-probe method based on time delay scanning.

図1に示すように、このようなテラヘルツ時間領域分光法及びポンプ・プローブ法を採用するテラヘルツ波計測装置100は、パルスレーザ装置101と、「発生手段」の一具体例であるテラヘルツ波発生素子110と、ビームスプリッタ161と、反射鏡162と、反射鏡163と、「第1調整手段」の一具体例である光路調整器170と、「第2調整手段」の一具体例である光遅延器120と、「第1検出手段」の一具体例であるテラヘルツ波検出素子130と、バイアス電圧生成部141と、I−V(電流−電圧)変換部144と、ロックイン検出部145と、「計測手段」の一具体例である演算処理部150と、基準信号生成部181と、「第2検出手段」の一具体例であるインデックス信号生成部182と、「第4調整手段」の一具体例である計測開始信号生成部183とを備えている。   As shown in FIG. 1, a terahertz wave measuring apparatus 100 employing such a terahertz time-domain spectroscopy method and a pump-probe method includes a pulse laser apparatus 101 and a terahertz wave generating element which is a specific example of “generating means”. 110, a beam splitter 161, a reflecting mirror 162, a reflecting mirror 163, an optical path adjuster 170 which is a specific example of “first adjusting means”, and an optical delay which is a specific example of “second adjusting means”. 120, a terahertz wave detecting element 130 which is a specific example of “first detecting means”, a bias voltage generating unit 141, an IV (current-voltage) converting unit 144, a lock-in detecting unit 145, An arithmetic processing unit 150, which is a specific example of “measuring means”, a reference signal generation unit 181, an index signal generation unit 182 which is a specific example of “second detection means”, and a “fourth adjustment means” And a measurement start signal generation unit 183 is a body example.

パルスレーザ装置101は、当該パルスレーザ装置101に入力される駆動電流に応じた光強度を有するサブピコ秒オーダー又はフェムト秒オーダーのパルスレーザ光LBを生成する。パルスレーザ装置101が生成したパルスレーザ光LBは、不図示の導光路(例えば、光ファイバ等)を介して、ビームスプリッタ161に入射する。   The pulse laser device 101 generates pulse laser light LB in the sub-picosecond order or femtosecond order having light intensity corresponding to the drive current input to the pulse laser device 101. The pulse laser beam LB generated by the pulse laser device 101 is incident on the beam splitter 161 via a light guide (not shown) (for example, an optical fiber).

ビームスプリッタ161は、パルスレーザ光LBを、ポンプ光LB1とプローブ光LB2とに分岐する。ポンプ光LB1は、不図示の導光路を介して、テラヘルツ波発生素子110に入射する。一方で、プローブ光LB2は、不図示の導光路及び反射鏡162を介して、光遅延器120に入射する。   The beam splitter 161 branches the pulsed laser light LB into pump light LB1 and probe light LB2. The pump light LB1 is incident on the terahertz wave generating element 110 through a light guide path (not shown). On the other hand, the probe light LB2 enters the optical delay device 120 via a light guide path and a reflecting mirror 162 (not shown).

光遅延器120は、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の差分(つまり、光路長差)を調整する。具体的には、光遅延器120は、プローブ光LB2の光路長を調整することで、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の光路長差を調整する。尚、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の光路長差を調整することで、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に入射するタイミング(或いは、テラヘルツ波発生素子110がテラヘルツ波THzを発生させるタイミング)と、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に入射するタイミング(或いは、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミング)との間の相対的なずれ量を調整することができる。例えば、光遅延器120によってプローブ光LB2の光路が0.3ミリメートル(但し、空気中での光路長)だけ長くなると、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に入射するタイミングが1ピコ秒だけ遅くなる。この場合、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミングが、1ピコ秒だけ遅くなる。テラヘルツ波検出素子130に対して同一の波形を有するテラヘルツ波THzが数十MHz程度の間隔で繰り返し入射することを考慮すれば、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミングを徐々にずらすことで、テラヘルツ波検出素子130は、テラヘルツ波THzの波形を間接的に検出することができる。つまり、後述するロックイン検出部145は、テラヘルツ波検出素子130の検出結果に基づいて、テラヘルツ波THzの波形を検出することができる。   The optical delay device 120 adjusts the difference (that is, the optical path length difference) between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. Specifically, the optical delay device 120 adjusts the optical path length between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2 by adjusting the optical path length of the probe light LB2. The timing at which the pump light LB1 enters the terahertz wave generating element 110 (or the terahertz wave generating element 110 is adjusted) is adjusted by adjusting the optical path length difference between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. Relative timing between the timing at which the terahertz wave THz is generated) and the timing at which the probe light LB2 is incident on the terahertz wave detecting element 130 (or the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz). Can be adjusted. For example, when the optical path of the probe light LB2 is increased by 0.3 millimeters (however, the optical path length in the air) by the optical delay device 120, the timing at which the probe light LB2 enters the terahertz wave detection element 130 is delayed by 1 picosecond. Become. In this case, the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz is delayed by 1 picosecond. Considering that the terahertz wave THz having the same waveform repeatedly enters the terahertz wave detecting element 130 at intervals of about several tens of MHz, the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz is gradually shifted. Thus, the terahertz wave detection element 130 can indirectly detect the waveform of the terahertz wave THz. That is, the lock-in detection unit 145 described later can detect the waveform of the terahertz wave THz based on the detection result of the terahertz wave detection element 130.

ここで、図2を参照して、光遅延器120の構成について説明する。図2は、光遅延器120の構成を示すブロック図である。尚、図2に示す光遅延器120はあくまで一例であり、図2に示す構成とは異なる構成を有する光遅延器が用いられてもよい。   Here, the configuration of the optical delay device 120 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the optical delay device 120. The optical delay device 120 shown in FIG. 2 is merely an example, and an optical delay device having a configuration different from the configuration shown in FIG. 2 may be used.

図2に示すように、光遅延器120は、夫々が「再帰反射手段」の一具体例である複数の(図2では、4つの)再帰反射鏡121(121aから121d)と、回転基板122とを備えている。   As shown in FIG. 2, the optical delay device 120 includes a plurality of (four in FIG. 2) retroreflecting mirrors 121 (121a to 121d), each of which is a specific example of “retroreflecting means”, and a rotating substrate 122. And.

各再帰反射鏡121は、当該各再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2を再帰反射する。つまり、各再帰反射鏡121は、当該各再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2を、当該プローブ光LB2の入射方向と平行な方向に向けて反射する。各再帰反射鏡121は、当該各再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2を、光遅延器120の外部(例えば、反射鏡163)に向けて反射する。   Each retroreflecting mirror 121 retroreflects the probe light LB2 incident on each retroreflecting mirror 121. That is, each retroreflecting mirror 121 reflects the probe light LB2 incident on each retroreflecting mirror 121 in a direction parallel to the incident direction of the probe light LB2. Each retroreflecting mirror 121 reflects the probe light LB2 incident on each retroreflecting mirror 121 toward the outside of the optical delay device 120 (for example, the reflecting mirror 163).

複数の再帰反射鏡121は、回転基板122の回転軸を中心とする円周C上に、等間隔に配置されている。回転基板122は、不図示のモータ等の動作により回転可能である。従って、複数の再帰反射鏡121の夫々は、回転基板122の回転に伴って、円周C上を周回する。このような再帰反射鏡121の移動により、プローブ光LB2の光路長が調整される。   The plurality of retroreflecting mirrors 121 are arranged at equal intervals on a circumference C around the rotation axis of the rotating substrate 122. The rotating substrate 122 can be rotated by an operation of a motor (not shown) or the like. Accordingly, each of the plurality of retroreflecting mirrors 121 circulates on the circumference C as the rotating substrate 122 rotates. By such a movement of the retroreflecting mirror 121, the optical path length of the probe light LB2 is adjusted.

図2に示す例では、各再帰反射鏡121は、プローブ光LB2の入射方向に向かって近づくように移動する。その結果、各再帰反射鏡121は、時間の経過と共に(つまり、各再帰反射鏡121の移動と共に)プローブ光LB2の光路が短くなるように移動している。   In the example illustrated in FIG. 2, each retroreflecting mirror 121 moves so as to approach the incident direction of the probe light LB <b> 2. As a result, each retroreflecting mirror 121 moves so that the optical path of the probe light LB2 becomes shorter as time passes (that is, as each retroreflecting mirror 121 moves).

尚、再帰反射鏡121の移動は、演算処理部150の制御の下で行われる。つまり、演算処理部150は、回転基板122を駆動するモータの駆動量を指定する制御信号を出力することで、回転基板122の回転動作を制御する。   The retroreflecting mirror 121 is moved under the control of the arithmetic processing unit 150. That is, the arithmetic processing unit 150 controls the rotation operation of the rotating substrate 122 by outputting a control signal that specifies the driving amount of the motor that drives the rotating substrate 122.

再び図1において、光遅延器120から出射したプローブ光LB2は、不図示の導光路及び反射鏡163を介して、テラヘルツ波検出素子130に入射する。   In FIG. 1 again, the probe light LB2 emitted from the optical delay device 120 enters the terahertz wave detection element 130 via a light guide path and a reflecting mirror 163 (not shown).

ここで、図3を参照しながら、ポンプ光LB1が照射されるテラヘルツ波発生素子110及びプローブ光LB2が照射されるテラヘルツ検出素子130について更に詳細に説明する。図3は、テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130の夫々の構成を示す斜視図である。尚、図3に示すテラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130の構成はあくまで一例であり、図3に示す構成とは異なる構成を有する光伝導アンテナ又は光伝導スイッチが、テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130として用いられてもよい。   Here, the terahertz wave generating element 110 irradiated with the pump light LB1 and the terahertz detecting element 130 irradiated with the probe light LB2 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of each of the terahertz wave generating element 110 and the terahertz wave detecting element 130. The configurations of the terahertz wave generation element 110 and the terahertz wave detection element 130 illustrated in FIG. 3 are merely examples, and a photoconductive antenna or a photoconductive switch having a configuration different from the configuration illustrated in FIG. The terahertz wave detecting element 130 may be used.

図3(a)に示すように、テラヘルツ波発生素子110は、基板111と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)112と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)113とを備えている。   As shown in FIG. 3A, the terahertz wave generating element 110 includes a substrate 111, an antenna (in other words, a transmission line) 112, and an antenna (in other words, a transmission line) 113.

基板111は、例えば、GaAs(Gallium Arsenide)基板等の半導体基板である。アンテナ112及びアンテナ113の夫々は、長手方向に延在する形状を有するモノポールアンテナである。アンテナ112及びアンテナ113は、短手方向に沿って並列するように基板111上に配置される。アンテナ112とアンテナ113との間には、数マイクロメートル程度のギャップ(つまり、間隙)114が確保される。従って、アンテナ112及びアンテナ113全体として、ダイポールアンテナを構成する。   The substrate 111 is a semiconductor substrate such as a GaAs (Gallium Arsenide) substrate. Each of the antenna 112 and the antenna 113 is a monopole antenna having a shape extending in the longitudinal direction. The antenna 112 and the antenna 113 are arranged on the substrate 111 so as to be parallel in the short direction. A gap (that is, a gap) 114 of about several micrometers is secured between the antenna 112 and the antenna 113. Therefore, the antenna 112 and the antenna 113 as a whole constitute a dipole antenna.

ギャップ114には、アンテナ112及びアンテナ113を介して、バイアス電圧生成部141から出力されるバイアス電圧が印加されている。有効なバイアス電圧(例えば、0Vでないバイアス電圧)がギャップ114に印加されている状態でポンプ光LB1がギャップ114に照射されると、テラヘルツ波発生素子110には、ポンプ光LB1による光励起によってキャリアが発生する。その結果、テラヘルツ波発生素子110には、発生したキャリアに応じたサブピコ秒オーダーの又はフェムト秒オーダーのパルス状の電流信号が発生する。その結果、テラヘルツ波発生素子110には、当該パルス状の電流信号に起因したテラヘルツ波THzが発生する。   A bias voltage output from the bias voltage generation unit 141 is applied to the gap 114 via the antenna 112 and the antenna 113. When the pump beam LB1 is irradiated to the gap 114 in a state where an effective bias voltage (for example, a bias voltage other than 0 V) is applied to the gap 114, the terahertz wave generation element 110 receives carriers by photoexcitation by the pump beam LB1. Occur. As a result, the terahertz wave generating element 110 generates a pulse-shaped current signal in the order of subpicoseconds or in the order of femtoseconds corresponding to the generated carrier. As a result, the terahertz wave generation element 110 generates a terahertz wave THz resulting from the pulsed current signal.

図3(b)に示すように、テラヘルツ波検出素子130もまた、テラヘルツ波発生素子110と同様の構成を有している。つまり、テラヘルツ波検出素子130は、基板131と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)132と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)133とを備えている。基板131、アンテナ132及びアンテナ133は、夫々、基板111、アンテナ112及びアンテナ113と同様の構成を有している。   As shown in FIG. 3B, the terahertz wave detecting element 130 also has the same configuration as the terahertz wave generating element 110. That is, the terahertz wave detecting element 130 includes a substrate 131, an antenna (in other words, a transmission line) 132, and an antenna (in other words, a transmission line) 133. The substrate 131, the antenna 132, and the antenna 133 have the same configuration as the substrate 111, the antenna 112, and the antenna 113, respectively.

プローブ光LB2がギャップ134に照射されると、テラヘルツ検出素子130には、プローブ光LB2による光励起によってキャリアが発生する。プローブ光LB2がギャップ134に照射されている状態でテラヘルツ検出素子130にテラヘルツ波THzが照射されると、ギャップ134には、テラヘルツ波THzの光強度に応じた信号強度を有する電流信号が発生する。当該電流信号は、アンテナ132及びアンテナ133を介して、I−V変換部144に出力される。   When the probe light LB2 is irradiated to the gap 134, carriers are generated in the terahertz detection element 130 by light excitation by the probe light LB2. When the terahertz detection element 130 is irradiated with the terahertz wave THz while the probe beam LB2 is irradiated on the gap 134, a current signal having a signal intensity corresponding to the light intensity of the terahertz wave THz is generated in the gap 134. . The current signal is output to the IV conversion unit 144 via the antenna 132 and the antenna 133.

再び図1において、テラヘルツ波発生素子110から出射したテラヘルツ波THzは、光路調整器170に入射する。光路調整器170は、テラヘルツ波THzを、第1テラヘルツ波THz1と、第2テラヘルツ波THz2とに分離する。更に、光路調整器170は、分離した第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2の双方をテラヘルツ波検出素子130に導く。   In FIG. 1 again, the terahertz wave THz emitted from the terahertz wave generating element 110 enters the optical path adjuster 170. The optical path adjuster 170 separates the terahertz wave THz into the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2. Furthermore, the optical path adjuster 170 guides both the separated first terahertz wave THz1 and second terahertz wave THz2 to the terahertz wave detecting element 130.

このような動作を行うために、光路調整器170は、ビームスプリッタ171と、反射鏡172とを備えている。   In order to perform such an operation, the optical path adjuster 170 includes a beam splitter 171 and a reflecting mirror 172.

ビームスプリッタ171には、テラヘルツ波発生素子110が発生させたテラヘルツ波THzが入射する。ビームスプリッタ171は、ビームスプリッタ171に入射してくるテラヘルツ波THzの一部を反射すると共に、テラヘルツ波THzの一部を透過する。ビームスプリッタ171によって反射されたテラヘルツ波THzの一部は、第1テラヘルツ波THz1として、反射鏡172に入射する。一方で、ビームスプリッタ171を透過したテラヘルツ波THzの他の一部は、第2テラヘルツ波THz2として、計測対象物に照射される。   The terahertz wave THz generated by the terahertz wave generating element 110 is incident on the beam splitter 171. The beam splitter 171 reflects a part of the terahertz wave THz incident on the beam splitter 171 and transmits a part of the terahertz wave THz. A part of the terahertz wave THz reflected by the beam splitter 171 enters the reflecting mirror 172 as the first terahertz wave THz1. On the other hand, the other part of the terahertz wave THz transmitted through the beam splitter 171 is irradiated to the measurement object as the second terahertz wave THz2.

反射鏡172に入射した第1テラヘルツ波THz1は、反射鏡172によって反射される。反射鏡172によって反射された第1テラヘルツ波THz1は、再びビームスプリッタ171に入射する。一方で、計測対象物172に照射された第2テラヘルツ波THz2は、計測対象物によって反射される。計測対象物によって反射された第2テラヘルツ波THz2は、再びビームスプリッタ171に入射する。   The first terahertz wave THz 1 incident on the reflecting mirror 172 is reflected by the reflecting mirror 172. The first terahertz wave THz1 reflected by the reflecting mirror 172 is incident on the beam splitter 171 again. On the other hand, the second terahertz wave THz2 applied to the measurement object 172 is reflected by the measurement object. The second terahertz wave THz2 reflected by the measurement object is incident on the beam splitter 171 again.

ビームスプリッタ171と反射鏡172との間の距離d1(典型的には、光学的な距離であり、以下同じ)は、ビームスプリッタ171と計測対象物との間の距離d2とは異なる。つまり、ビームスプリッタ171から反射鏡172を経てビームスプリッタ171へと戻る第1テラヘルツ波THz1の伝搬経路の長さ2d1(典型的には、光学的な長さであり、以下同じ)は、ビームスプリッタ171から計測対象物を経てビームスプリッタ171へと戻る第2テラヘルツ波THz2が伝搬経路の長さ2d2とは異なる。更に、テラヘルツ波計測装置100が計測対象物の特性を分析している間は、距離d1及び距離d2が固定されている又は変動しない。つまり、テラヘルツ波計測装置100が計測対象物の特性を分析している間は、距離d1と距離d2との差分が固定されている又は変動しない。従って、ビームスプリッタ171及び反射鏡172は、計測対象物が配置される位置を考慮した上で、上述した条件を満たすことが可能な適切な位置に配置される。   A distance d1 between the beam splitter 171 and the reflecting mirror 172 (typically an optical distance, the same applies hereinafter) is different from a distance d2 between the beam splitter 171 and the measurement object. That is, the length 2d1 of the propagation path of the first terahertz wave THz1 returning from the beam splitter 171 to the beam splitter 171 through the reflecting mirror 172 (typically an optical length, the same applies hereinafter) is The second terahertz wave THz2 returning from the beam 171 to the beam splitter 171 through the measurement object is different from the propagation path length 2d2. Furthermore, while the terahertz wave measuring apparatus 100 analyzes the characteristics of the measurement object, the distance d1 and the distance d2 are fixed or do not vary. That is, while the terahertz wave measuring apparatus 100 analyzes the characteristics of the measurement object, the difference between the distance d1 and the distance d2 is fixed or does not vary. Therefore, the beam splitter 171 and the reflecting mirror 172 are disposed at appropriate positions that can satisfy the above-described conditions in consideration of the position where the measurement object is disposed.

本実施例では、各再帰反射鏡121は、時間の経過と共に(つまり、各再帰反射鏡121の移動と共に)プローブ光LB2の光路が短くなるように移動していることは上述したとおりである。この場合、距離d1は、距離d2よりも大きくなることが好ましい。   In the present embodiment, as described above, each retroreflecting mirror 121 moves so that the optical path of the probe light LB2 becomes shorter as time passes (that is, as each retroreflecting mirror 121 moves). In this case, the distance d1 is preferably larger than the distance d2.

反射鏡172は、当該反射鏡172によって反射された第1テラヘルツ波THz1の強度と計測対象物によって反射された第2テラヘルツ波THzの強度との差分が所定値以下になる程度の反射率で、第1テラヘルツ波THzを反射することが好ましい。例えば、計測対象物の第2テラヘルツ波THz2に対する反射率が概ね100%未満である可能性が高いことを考慮すれば、反射鏡172は、第1テラヘルツ波THz1に対する反射率が100%未満となる反射面を備えていてもよい。   The reflecting mirror 172 has a reflectance such that the difference between the intensity of the first terahertz wave THz1 reflected by the reflecting mirror 172 and the intensity of the second terahertz wave THz reflected by the measurement object is equal to or less than a predetermined value. It is preferable to reflect the first terahertz wave THz. For example, considering that there is a high possibility that the reflectance of the measurement object with respect to the second terahertz wave THz2 is generally less than 100%, the reflecting mirror 172 has a reflectance with respect to the first terahertz wave THz1 of less than 100%. A reflective surface may be provided.

ビームスプリッタ171は、反射鏡172によって反射された第1テラヘルツ波THz1を透過する。ビームスプリッタ171を透過した第1テラヘルツ波THz1は、テラヘルツ波検出素子130に入射する。一方で、ビームスプリッタ171は、計測対象物によって反射された第2テラヘルツ波THz2を反射する。ビームスプリッタ171によって反射された第2テラヘルツ波THz2もまた、第1テラヘルツ波THz1と同様に、テラヘルツ波検出素子130に入射する。つまり、ビームスプリッタ171は、実質的には、第1テラヘルツ波THz1と第2テラヘルツ波THz2とを合成した後に、当該合成した第1テラヘルツ波THz1と第2テラヘルツ波THz2をテラヘルツ波検出素子130に入射させているとも言える。以下では、説明の便宜上、ビームスプリッタ171が合成した第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2を、テラヘルツ波THz0と称する。   The beam splitter 171 transmits the first terahertz wave THz1 reflected by the reflecting mirror 172. The first terahertz wave THz1 transmitted through the beam splitter 171 enters the terahertz wave detection element 130. On the other hand, the beam splitter 171 reflects the second terahertz wave THz2 reflected by the measurement object. Similarly to the first terahertz wave THz1, the second terahertz wave THz2 reflected by the beam splitter 171 also enters the terahertz wave detecting element 130. That is, the beam splitter 171 substantially combines the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2 and then combines the combined first terahertz wave THz1 and second terahertz wave THz2 to the terahertz wave detection element 130. It can be said that it is incident. Hereinafter, for convenience of description, the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2 synthesized by the beam splitter 171 are referred to as a terahertz wave THz0.

その結果、テラヘルツ波検出素子130は、テラヘルツ波THz0(つまり、第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2)を検出する。つまり、テラヘルツ波検出素子130からは、テラヘルツ波THz0(つまり、第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2)の強度に応じた信号強度を有する電流信号が出力される。   As a result, the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz0 (that is, the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2). That is, the terahertz wave detection element 130 outputs a current signal having a signal intensity corresponding to the intensity of the terahertz wave THz0 (that is, the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2).

ここで、ビームスプリッタ171と反射鏡172との間の距離d1は、ビームスプリッタ171と計測対象物との間の距離d2とは異なることは上述したとおりである。このため、テラヘルツ波検出素子130は、第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2を、実質的に異なるタイミングで検出する。本実施例では、テラヘルツ波検出素子130が第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2を時間軸に沿って識別可能な態様で検出するように、距離d1及び距離d2(或いは、距離d1と距離d2との差分)が設定されていることが好ましい。つまり、テラヘルツ波検出素子130から第1テラヘルツ波THz1の強度に応じた信号強度を有する電流信号及び第2テラヘルツ波THz2の強度に応じた信号強度を有する電流信号が時間軸に沿って互いに識別可能な態様で出力されるように、距離d1及び距離d2(或いは、距離d1と距離d2との差分)が設定されていることが好ましい。   Here, as described above, the distance d1 between the beam splitter 171 and the reflecting mirror 172 is different from the distance d2 between the beam splitter 171 and the measurement object. For this reason, the terahertz wave detection element 130 detects the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2 at substantially different timings. In the present embodiment, the terahertz wave detecting element 130 detects the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2 in a manner that can be distinguished along the time axis, or the distance d1 and the distance d2 (or the distance d1 and the distance It is preferable that a difference from d2 is set. That is, a current signal having a signal intensity corresponding to the intensity of the first terahertz wave THz1 and a current signal having a signal intensity corresponding to the intensity of the second terahertz wave THz2 can be distinguished from each other along the time axis. It is preferable that the distance d1 and the distance d2 (or the difference between the distance d1 and the distance d2) are set so as to be output in such a manner.

加えて、本実施例では、各再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している反射期間中にテラヘルツ波検出素子130が第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2の双方を検出することができるように、距離d1及び距離d2(或いは、距離d1と距離d2との差分)が設定されていることが好ましい。つまり、再帰反射鏡121aがプローブ光LB2を再帰反射している第1反射期間、再帰反射鏡121bがプローブ光LB2を再帰反射している第2反射期間、再帰反射鏡121cがプローブ光LB2を再帰反射している第3反射期間及び再帰反射鏡121dがプローブ光LB2を再帰反射している第4反射期間の夫々においてテラヘルツ波検出素子130が第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2の双方を検出することができるように、距離d1及び距離d2(或いは、距離d1と距離d2との差分)が設定されていることが好ましい。   In addition, in the present embodiment, the terahertz wave detecting element 130 detects both the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2 during the reflection period in which each retroreflecting mirror 121 retroreflects the probe light LB2. It is preferable that the distance d1 and the distance d2 (or the difference between the distance d1 and the distance d2) are set so that That is, the retroreflector 121a retroreflects the probe light LB2, the first reflection period, the retroreflector 121b retroreflects the probe light LB2, the retroreflector 121c retroreflects the probe light LB2. The terahertz wave detecting element 130 detects both the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2 in each of the third reflecting period and the fourth reflecting period in which the retroreflecting mirror 121d retroreflects the probe light LB2. It is preferable that the distance d1 and the distance d2 (or the difference between the distance d1 and the distance d2) are set so that they can be detected.

第2テラヘルツ波THz2の照射と並行して、計測対象物は移動してもよい。例えば、計測対象物は、第2テラヘルツ波THz2が計測対象物に入射する方向(図1中の左右方向)に直交する面内を移動してもよい。このような計測対象物の移動は、計測対象物を搭載するステージによって実現されてもよい。その結果、演算処理部150は、計測対象物の特性をいわば3次元的に計測することができる。   In parallel with the irradiation of the second terahertz wave THz2, the measurement object may move. For example, the measurement object may move in a plane orthogonal to the direction in which the second terahertz wave THz2 is incident on the measurement object (the left-right direction in FIG. 1). Such movement of the measurement object may be realized by a stage on which the measurement object is mounted. As a result, the arithmetic processing unit 150 can measure the characteristics of the measurement object three-dimensionally.

テラヘルツ波検出素子130から出力される電流信号は、I-V変換部144によって、電圧信号に変換される。その後、ロックイン検出部145は、電圧信号に対して、バイアス電圧を参照信号とする同期検波を行う。その結果、ロックイン検出部145は、テラヘルツ波THz0(つまり、第1テラヘルツ波THz1及び第2テラヘルツ波THz2)のサンプル値を検出する。その後、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の光路長差を適宜調整しながら同様の動作が繰り返されることで、ロックイン検出部145は、テラヘルツ波THz0の波形を検出することができる。その結果、演算処理部150は、ロックイン検出部145の検出結果を取得することで、テラヘルツ波THz0の波形を示す波形信号を取得することができる。合わせて、演算処理部150は、ロックイン検出部145が検出したテラヘルツ波THz0の波形を示す波形信号をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波THz0の周波数スペクトル(つまり、周波数毎の振幅及び位相)を取得する。更に、演算処理部150は、テラヘルツ波THz0の周波数スペクトルを解析することで、計測対象物の特性を計測する。   The current signal output from the terahertz wave detection element 130 is converted into a voltage signal by the IV conversion unit 144. Thereafter, the lock-in detection unit 145 performs synchronous detection on the voltage signal using the bias voltage as a reference signal. As a result, the lock-in detection unit 145 detects the sample value of the terahertz wave THz0 (that is, the first terahertz wave THz1 and the second terahertz wave THz2). Thereafter, the lock-in detection unit 145 detects the waveform of the terahertz wave THz0 by repeating the same operation while appropriately adjusting the optical path length difference between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. can do. As a result, the arithmetic processing unit 150 can acquire a waveform signal indicating the waveform of the terahertz wave THz0 by acquiring the detection result of the lock-in detection unit 145. In addition, the arithmetic processing unit 150 performs Fourier transform on the waveform signal indicating the waveform of the terahertz wave THz0 detected by the lock-in detection unit 145, so that the frequency spectrum of the terahertz wave THz0 (that is, the amplitude and phase for each frequency). To get. Furthermore, the arithmetic processing unit 150 analyzes the frequency spectrum of the terahertz wave THz0, thereby measuring the characteristics of the measurement object.

基準信号生成部181は、各再帰反射鏡121の回転に同期した基準信号を生成する。基準信号は、例えば、再帰反射鏡121を搭載する回転基板122が1回転するごとに1つのパルスが現れる信号である。このような基準信号は、演算処理部150による計測対象物の特性を計測する際の基準となる基準時刻を規定するための信号である。基準信号は、例えば、光遅延器120又は演算処理部150からの駆動制御パルス等を用いて生成される。   The reference signal generation unit 181 generates a reference signal synchronized with the rotation of each retroreflector 121. For example, the reference signal is a signal in which one pulse appears every time the rotating substrate 122 on which the retroreflecting mirror 121 is mounted makes one rotation. Such a reference signal is a signal for defining a reference time serving as a reference when the characteristic of the measurement object is measured by the arithmetic processing unit 150. The reference signal is generated using, for example, a drive control pulse from the optical delay device 120 or the arithmetic processing unit 150.

インデックス信号生成部182は、テラヘルツ波検出素子130で検出される第1テラヘルツ波THz1の特徴点を検出する。インデックス信号生成部182は、基準信号により規定される基準時刻に対する特徴点の時間位置を算出する。検出された特徴点の時間位置は、インデックス信号として計測開始信号生成部183に出力される。   The index signal generation unit 182 detects a feature point of the first terahertz wave THz1 detected by the terahertz wave detection element 130. The index signal generation unit 182 calculates the time position of the feature point with respect to the reference time defined by the reference signal. The detected time position of the feature point is output to the measurement start signal generation unit 183 as an index signal.

計測開始信号生成部183は、インデックス信号生成部182から入力されるインデックス信号に応じて、光遅延器120が備える各再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している各反射期間中の計測開始タイミングを調整するための計測開始信号を生成する。尚、計測開始タイミングは、ロックイン検出部145が検出したテラヘルツ波THz0(特に、第2テラヘルツ波THz2)の波形を示す波形信号を用いて演算処理部150が計測対象物の特性の計測を開始するタイミングである。計測開始信号生成部183で生成された計測開始信号は、演算処理部150に出力される。その結果、演算処理部150は、計測開始信号に応じたタイミングで計測対象物の特性の計測を開始する。   The measurement start signal generation unit 183 performs measurement during each reflection period in which each retroreflector 121 included in the optical delay device 120 retroreflects the probe light LB2 according to the index signal input from the index signal generation unit 182. A measurement start signal for adjusting the start timing is generated. Note that the measurement processing is started by the arithmetic processing unit 150 using the waveform signal indicating the waveform of the terahertz wave THz0 (particularly, the second terahertz wave THz2) detected by the lock-in detection unit 145. It is time to do. The measurement start signal generated by the measurement start signal generation unit 183 is output to the arithmetic processing unit 150. As a result, the arithmetic processing unit 150 starts measuring the characteristics of the measurement object at a timing according to the measurement start signal.

(2)再帰反射鏡121の位置ずれによる技術的問題点
続いて、図4及び図5を参照しながら、再帰反射鏡121の位置ずれに起因して発生する技術的問題点について説明する。図4(a)は、光遅延器120が備える4つ再帰反射鏡121に位置ずれが生じていない場合のテラヘルツ波THz0の波形を、各再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している期間と対応付けて示すグラフである。図4(b)は、光遅延器120が備える4つ再帰反射鏡121に位置ずれが生じていない場合のテラヘルツ波THz0(特に、第2テラヘルツ波THz2)の波形の振幅を濃淡で示すグラフである。図5(a)は、光遅延器120が備える4つ再帰反射鏡121の少なくとも一つに位置ずれが生じている場合のテラヘルツ波THz0の波形を、各再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している期間と対応付けて示すグラフである。図5(b)は、光遅延器120が備える4つ再帰反射鏡121の少なくとも一つに位置ずれが生じている場合のテラヘルツ波THz0(特に、第2テラヘルツ波THz2)の波形の振幅を濃淡で示すグラフである。
(2) Technical problems due to the positional deviation of the retroreflecting mirror 121 Next, the technical problems caused by the positional deviation of the retroreflecting mirror 121 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4A shows the waveform of the terahertz wave THz0 when the four retroreflecting mirrors 121 included in the optical delay device 120 are not displaced, and each retroreflecting mirror 121 retroreflects the probe light LB2. It is a graph shown in association with a period. FIG. 4B is a graph showing the amplitude of the waveform of the terahertz wave THz0 (particularly, the second terahertz wave THz2) in gray when the four retroreflecting mirrors 121 included in the optical delay device 120 are not displaced. is there. FIG. 5A shows the waveform of the terahertz wave THz0 when the positional deviation occurs in at least one of the four retroreflecting mirrors 121 included in the optical delay device 120, and each retroreflecting mirror 121 returns the probe light LB2. It is a graph shown in association with a reflecting period. FIG. 5B shows the amplitude of the waveform of the terahertz wave THz0 (particularly, the second terahertz wave THz2) in the case where the positional deviation occurs in at least one of the four retroreflecting mirrors 121 included in the optical delay device 120. It is a graph shown by.

図4(a)に示すように、演算処理部150は、各再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している反射期間に検出されるテラヘルツ波THz0を、図4(a)に示すような波形信号として取得する。例えば、再帰反射鏡121aがプローブ光LB2を再帰反射し始める時点での回転基板122の回転角度を0°と定義すると、再帰反射鏡121aは、回転基板122の回転角度が0°からX1°(但し、0°<X1<90°)となる第1反射期間中に、プローブ光LB2を再帰反射する。同様に、再帰反射鏡121bは、回転基板122の回転角度が90°からX2°(但し、90°<X2<180°)となる第2反射期間中に、プローブ光LB2を再帰反射する。同様に、再帰反射鏡121cは、回転基板122の回転角度が180°からX3°(但し、180°<X3<270°)となる第3反射期間中に、プローブ光LB2を再帰反射する。同様に、再帰反射鏡121dは、回転基板122の回転角度が270°からX4°(但し、270°<X4<360°)となる第4反射期間中に、プローブ光LB2を再帰反射する。以降、同様の動作が繰り返される。   As shown in FIG. 4A, the arithmetic processing unit 150 shows the terahertz wave THz0 detected during the reflection period in which each retroreflecting mirror 121 retroreflects the probe light LB2, as shown in FIG. As a simple waveform signal. For example, if the rotation angle of the rotating substrate 122 when the retroreflecting mirror 121a starts retroreflecting the probe light LB2 is defined as 0 °, the retroreflecting mirror 121a has a rotating angle of the rotating substrate 122 from 0 ° to X1 ° ( However, the probe light LB2 is retroreflected during the first reflection period in which 0 ° <X1 <90 °. Similarly, the retroreflecting mirror 121b retroreflects the probe light LB2 during the second reflection period in which the rotation angle of the rotating substrate 122 is 90 ° to X2 ° (where 90 ° <X2 <180 °). Similarly, the retroreflecting mirror 121c retroreflects the probe light LB2 during the third reflection period in which the rotation angle of the rotating substrate 122 is 180 ° to X3 ° (where 180 ° <X3 <270 °). Similarly, the retroreflecting mirror 121d retroreflects the probe light LB2 during the fourth reflection period in which the rotation angle of the rotating substrate 122 is 270 ° to X4 ° (where 270 ° <X4 <360 °). Thereafter, the same operation is repeated.

その結果、演算処理部150は、第1反射期間中に、第1テラヘルツ波THz1の波形及び第2テラヘルツ波THz2の波形を含むテラヘルツ波THz0の波形を示す波形信号を取得する。第2反射期間から第4反射期間においても同様である。   As a result, the arithmetic processing unit 150 acquires a waveform signal indicating the waveform of the terahertz wave THz0 including the waveform of the first terahertz wave THz1 and the waveform of the second terahertz wave THz2 during the first reflection period. The same applies to the second reflection period to the fourth reflection period.

ここで、上述したように、本実施例では、各再帰反射鏡121は時間の経過と共に(つまり、各再帰反射鏡121の移動と共に)プローブ光LB2の光路が短くなるように移動し、且つ、ビームスプリッタ171と反射鏡172との間の距離d1はビームスプリッタ171と計測対象物との間の距離d2よりも大きい。この場合、演算処理部150は、ロックイン検出部145の検出結果を取得することで、各反射期間中において、第1テラヘルツTHz1の波形を示す波形信号及び第2テラヘルツ波THz2をこの順に取得する。また、第1テラヘルツTHz1の波形と第2テラヘルツTHz2の波形との間の時間的間隔は、距離d1と距離d2との差分に応じて定まる固定値となる。   Here, as described above, in the present embodiment, each retroreflecting mirror 121 moves so that the optical path of the probe light LB2 becomes shorter as time passes (that is, as each retroreflecting mirror 121 moves), and A distance d1 between the beam splitter 171 and the reflecting mirror 172 is larger than a distance d2 between the beam splitter 171 and the measurement object. In this case, the arithmetic processing unit 150 acquires the detection result of the lock-in detection unit 145, thereby acquiring the waveform signal indicating the waveform of the first terahertz THz1 and the second terahertz wave THz2 in this order during each reflection period. . The time interval between the waveform of the first terahertz THz1 and the waveform of the second terahertz THz2 is a fixed value that is determined according to the difference between the distance d1 and the distance d2.

このような第2テラヘルツ波THz2の波形(波形信号)は、例えば計測対象物の特性を計測する(例えば、計測対象物の断層画像を取得する)ために利用される。このため、各反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号のピーク位置は互いに揃っている(例えば、位置ずれが生じていない各再起反射鏡121が再帰反射し始める時点での回転基板122の回転角度である0°、90°、180°及び270°に相当する時間位置からの相対的な位置が互いに揃っている)ことが好ましい。図4(a)に示す例では、4つ再帰反射鏡121に位置ずれが生じていない。このため、各反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号のピーク位置は互いに揃っている。つまり、0°に相当する時間位置からの第1反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置、90°に相当する時間位置からの第2反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置、180°に相当する時間位置からの第3反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置、及び、270°に相当する時間位置からの第4反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置は互いに揃っている。従って、図4(a)に示す第2テラヘルツ波THz2の波形信号を各々縦軸に並べ且つ振幅に応じた濃淡を付すことで得られる図4(b)に示すように、第2テラヘルツ波THz2の波形信号に基づいて取得される断層画像は、段差のないX−Z断層画像(但し、Z方向は、計測対象物に対する第2テラヘルツ波THz2の入射方向であり、X方向は、計測対象物に対する第2テラヘルツ波THz2の入射方向に直交する面に沿った方向である)となることが分かる。   Such a waveform (waveform signal) of the second terahertz wave THz2 is used, for example, for measuring characteristics of the measurement object (for example, obtaining a tomographic image of the measurement object). For this reason, the peak positions of the waveform signals of the second terahertz wave THz2 during each reflection period are aligned with each other (for example, the rotating substrate 122 at the time when each of the re-reflecting mirrors 121 that are not displaced starts to retroreflect. The relative positions from the time positions corresponding to the rotation angles of 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° are preferably aligned. In the example shown in FIG. 4A, the four retroreflecting mirrors 121 are not misaligned. For this reason, the peak positions of the waveform signals of the second terahertz wave THz2 during each reflection period are aligned with each other. That is, the relative peak position of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 during the first reflection period from the time position corresponding to 0 °, the second terahertz during the second reflection period from the time position corresponding to 90 °. The relative peak position of the waveform signal of the wave THz2, the relative peak position of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 during the third reflection period from the time position corresponding to 180 °, and the time corresponding to 270 ° The relative peak positions of the waveform signals of the second terahertz wave THz2 during the fourth reflection period from the position are aligned with each other. Accordingly, the second terahertz wave THz2 as shown in FIG. 4B obtained by arranging the waveform signals of the second terahertz wave THz2 shown in FIG. The tomographic image acquired based on the waveform signal is an XZ tomographic image without a step (where the Z direction is the incident direction of the second terahertz wave THz2 with respect to the measurement object, and the X direction is the measurement object) It can be seen that this is a direction along a plane perpendicular to the incident direction of the second terahertz wave THz2.

一方で、図5(a)は、光遅延器120が備える4つ再帰反射鏡121(再帰反射鏡121aから再帰反射鏡121d)のうち再帰反射鏡121b及び121cに位置ずれが生じている場合の、テラヘルツ波THz0の波形を示す。具体的には、再帰反射鏡121bは、再帰反射鏡121bに生じている位置ずれに起因して、回転基板122の回転角度が70°からY2°(但し、70°<Y2<190°)となる第2反射期間中に、プローブ光LB2を再帰反射している。同様に、再帰反射鏡121cは、再帰反射鏡121cに生じている位置ずれに起因して、回転基板122の回転角度が190°からX3°となる第3反射期間中に、プローブ光LB2を再帰反射している。   On the other hand, FIG. 5A illustrates a case where the retroreflecting mirrors 121b and 121c out of the four retroreflecting mirrors 121 (the retroreflecting mirror 121a to the retroreflecting mirror 121d) included in the optical delay device 120 are displaced. The waveform of the terahertz wave THz0 is shown. Specifically, the retroreflective mirror 121b has a rotation angle of 70 ° to Y2 ° (70 ° <Y2 <190 °) due to the positional deviation occurring in the retroreflective mirror 121b. During the second reflection period, the probe light LB2 is retroreflected. Similarly, the retroreflective mirror 121c recursively transmits the probe light LB2 during the third reflection period in which the rotation angle of the rotary substrate 122 is changed from 190 ° to X3 ° due to the positional deviation generated in the retroreflective mirror 121c. Reflected.

この場合、各反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号のピーク位置は、再帰反射鏡121b及び121cの位置ずれに起因して、互いに揃っていない。つまり、0°に相当する時間位置からの第1反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置及び270°に相当する時間位置からの第4反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置は、90°に相当する時間位置からの第2反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置及び180°に相当する時間位置からの第3反射期間中の第2テラヘルツ波THz2の波形信号の相対的なピーク位置とは異なっている。従って、図5(a)に示す第2テラヘルツ波THz2の波形信号を各々縦軸に並べ且つ振幅に応じた濃淡を付すことで得られる図5(b)に示すように、第2テラヘルツ波THz2の波形信号に基づいて取得される断層画像は、段差のあるX−Z断層画像となってしまうことが分かる。   In this case, the peak positions of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 during each reflection period are not aligned with each other due to the positional deviation of the retroreflecting mirrors 121b and 121c. That is, the relative peak position of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 during the first reflection period from the time position corresponding to 0 ° and the second terahertz during the fourth reflection period from the time position corresponding to 270 °. The relative peak position of the waveform signal of the wave THz2 is the relative peak position of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 during the second reflection period from the time position corresponding to 90 ° and the time position corresponding to 180 °. This is different from the relative peak position of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 during the third reflection period from. Accordingly, the second terahertz wave THz2 as shown in FIG. 5B obtained by arranging the waveform signals of the second terahertz wave THz2 shown in FIG. It can be seen that the tomographic image acquired based on the waveform signal is an XZ tomographic image having a step.

他方で、図5(a)に示す第2テラヘルツ波THz2の波形信号に基づいて段差のないX−Z断層画像を取得するためには、演算処理部150が、第2テラヘルツ波THz2の波形信号の状態が図4(a)に示す状態にあるように、第2テラヘルツ波THz2の波形信号を取り扱えばよい。例えば、演算処理部150は、図5(a)に示す第2テラヘルツ波THz2の波形信号のうち第2反射期間及び第3反射期間の波形信号を時間的にシフトすることで、図5(a)に示す第2テラヘルツ波THz2の波形信号の状態が図4(a)に示す状態にあるように第2テラヘルツ波THz2の波形信号を取り扱うことができる。つまり、演算処理部150は、再帰反射鏡121に位置ずれが生じている場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号の少なくとも一部を時間的にシフトすることで、再帰反射鏡121に位置ずれが生じている場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号を、再帰反射鏡121に位置ずれが生じていない場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号として取り扱うことができる。   On the other hand, in order to acquire an XZ tomographic image without a step based on the waveform signal of the second terahertz wave THz2 shown in FIG. 5A, the arithmetic processing unit 150 uses the waveform signal of the second terahertz wave THz2. The waveform signal of the second terahertz wave THz2 may be handled so that the state shown in FIG. 4A is in the state shown in FIG. For example, the arithmetic processing unit 150 temporally shifts the waveform signals of the second reflection period and the third reflection period in the waveform signal of the second terahertz wave THz2 illustrated in FIG. The waveform signal of the second terahertz wave THz2 can be handled such that the state of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 shown in FIG. That is, the arithmetic processing unit 150 temporally shifts at least a part of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 obtained when the retroreflecting mirror 121 has a positional shift, so that the retroreflecting mirror 121 The waveform signal of the second terahertz wave THz2 acquired when there is a positional shift can be handled as the waveform signal of the second terahertz wave THz2 acquired when there is no positional shift in the retroreflector 121. .

そこで、本実施例では、演算処理部150は、第2テラヘルツ波THz2の波形信号の少なくとも一部を時間的にシフトするために、第2テラヘルツ波THz2の波形信号の一部を用いて計測対象物の特性を計測するタイミング(つまり、上述した計測開始タイミングである)を調整する。言い換えれば、演算処理部150は、計測開始タイミングを調整することで、第2テラヘルツ波THz2の波形信号の少なくとも一部を時間的にシフトする状態を間接的に実現している。但し、演算処理部150は、計測開始タイミングを調整することに加えて又は代えて、第2テラヘルツ波THz2の波形信号の少なくとも一部を時間的にシフトしてもよい。つまり、演算処理部150は、計測開始タイミングを調整することに加えて又は代えて、第2テラヘルツ波THz2の波形信号の少なくとも一部を時間的にシフトすることで、第2テラヘルツ波THz2の波形信号の少なくとも一部を時間的にシフトする状態を直接的に実現してもよい。   Therefore, in this embodiment, the arithmetic processing unit 150 uses a part of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 to measure, in order to temporally shift at least part of the waveform signal of the second terahertz wave THz2. The timing for measuring the characteristics of the object (that is, the measurement start timing described above) is adjusted. In other words, the arithmetic processing unit 150 indirectly realizes a state in which at least a part of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 is temporally shifted by adjusting the measurement start timing. However, the arithmetic processing unit 150 may temporally shift at least a part of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 in addition to or instead of adjusting the measurement start timing. In other words, in addition to or instead of adjusting the measurement start timing, the arithmetic processing unit 150 shifts at least a part of the waveform signal of the second terahertz wave THz2 in time, so that the waveform of the second terahertz wave THz2 A state in which at least a part of the signal is shifted in time may be directly realized.

ところで、本実施例では、テラヘルツ波計測装置100が計測対象物の特性を分析している間は距離d1及び距離d2が固定されている又は変動しないことは上述したとおりである。このため、再帰反射鏡121b及び121cに位置ずれが生じている場合であっても、第2及び第3反射期間中に検出される第1テラヘルツTHz1の波形と第2テラヘルツTHz2の波形との間の時間的間隔は、第1及び第4反射期間中に検出される第1テラヘルツTHz1の波形と第2テラヘルツTHz2の波形との間の時間的間隔と同様に、距離d1と距離d2との差分に応じて定まる固定値となる。つまり、再帰反射鏡121に位置ずれが生じているか否かに関わらず、全ての反射期間において、第1テラヘルツTHz1の波形信号が取得されてから第2テラヘルツTHz2の波形信号が取得されるまでの期間は、距離d1と距離d2との差分に応じて定まる固定値となる。   In the present embodiment, as described above, the distance d1 and the distance d2 are fixed or do not vary while the terahertz wave measuring apparatus 100 analyzes the characteristics of the measurement target. For this reason, even if a positional deviation occurs in the retroreflecting mirrors 121b and 121c, the waveform between the first terahertz THz1 waveform and the second terahertz THz2 waveform detected during the second and third reflection periods is not obtained. Is the difference between the distance d1 and the distance d2 in the same manner as the time interval between the first terahertz THz1 waveform and the second terahertz THz2 waveform detected during the first and fourth reflection periods. It becomes a fixed value determined according to. In other words, regardless of whether or not the retroreflecting mirror 121 is misaligned, the waveform signal from the first terahertz THz1 is acquired until the waveform signal from the second terahertz THz2 is acquired in all reflection periods. The period is a fixed value determined according to the difference between the distance d1 and the distance d2.

そこで、本実施例のテラヘルツ計測装置100は、第2テラヘルツ波THz2との間の時間的関係が常に固定されている第1テラヘルツ波THz1を用いて計測開始タイミングを調整する。具体的には、演算処理部150は、第1反射期間中に取得される第1テラヘルツ波THz1の波形信号に基づいて、第1反射期間中に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号を用いて計測対象物の特性の計測を開始する計測開始タイミングを調整する。同様に、演算処理部150は、第2反射期間中に取得される第1テラヘルツ波THz1の波形信号に基づいて、第2反射期間中に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号を用いて計測対象物の特性の計測を開始する計測開始タイミングを調整する。第3及び第4反射期間においても、演算処理部150は、同様の動作を行う。その結果、演算処理部150は、少なくとも一つの再帰反射鏡121に位置ずれが生じている場合であっても、再帰反射鏡121に位置ずれが生じている場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号を、再帰反射鏡121に位置ずれが生じていない場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号として取り扱うことができる。以下、このような計測開始タイミングを調整する動作について更に説明を進める。   Therefore, the terahertz measurement apparatus 100 according to the present embodiment adjusts the measurement start timing using the first terahertz wave THz1 in which the temporal relationship with the second terahertz wave THz2 is always fixed. Specifically, the arithmetic processing unit 150 generates a waveform signal of the second terahertz wave THz2 acquired during the first reflection period based on the waveform signal of the first terahertz wave THz1 acquired during the first reflection period. The measurement start timing for starting the measurement of the characteristics of the measurement object is adjusted. Similarly, the arithmetic processing unit 150 uses the waveform signal of the second terahertz wave THz2 acquired during the second reflection period based on the waveform signal of the first terahertz wave THz1 acquired during the second reflection period. The measurement start timing for starting the measurement of the characteristics of the measurement object is adjusted. In the third and fourth reflection periods, the arithmetic processing unit 150 performs the same operation. As a result, the arithmetic processing unit 150 obtains the second terahertz wave THz2 that is acquired when the retroreflector 121 is misaligned even when the misalignment occurs in the at least one retroreflector 121. Can be handled as the waveform signal of the second terahertz wave THz2 acquired when the retroreflecting mirror 121 is not misaligned. Hereinafter, the operation for adjusting the measurement start timing will be further described.

(3)計測開始タイミングを調整する動作
上述したように、計測開始タイミングは、主として、基準信号を生成する基準信号生成部181、インデックス信号を生成するインデックス信号生成部182及び計測開始タイミングを示す計測開始信号を生成する計測開始信号生成部183によって調整される。ここで、基準信号生成部181が、回転基板122が1回転するごとに1つのパルスが現れる基準信号を生成することは上述したとおりである。従って、以下では、インデックス信号生成部182によるインデックス信号の生成動作及び計測開始信号生成部183による計測開始信号の生成動作について更に説明を加えることで、計測開始タイミングを調整する動作についての説明を進める。
(3) Operation for Adjusting Measurement Start Timing As described above, the measurement start timing mainly includes the reference signal generation unit 181 that generates the reference signal, the index signal generation unit 182 that generates the index signal, and the measurement indicating the measurement start timing. Adjustment is performed by a measurement start signal generation unit 183 that generates a start signal. Here, as described above, the reference signal generation unit 181 generates a reference signal in which one pulse appears each time the rotating substrate 122 rotates once. Therefore, hereinafter, the index signal generation operation by the index signal generation unit 182 and the measurement start signal generation operation by the measurement start signal generation unit 183 will be further described, so that the description of the operation for adjusting the measurement start timing will proceed. .

尚、基準信号生成部181、インデックス信号生成部182及び計測開始信号生成部183は、ハードウェア回路であってもよい。或いは、基準信号生成部181、インデックス信号生成部182及び計測開始信号生成部183は、ソフトウェアにより実現される論理的な処理ブロックであってもよい。   The reference signal generator 181, index signal generator 182, and measurement start signal generator 183 may be hardware circuits. Alternatively, the reference signal generation unit 181, the index signal generation unit 182 and the measurement start signal generation unit 183 may be logical processing blocks realized by software.

(3−1)インデックス信号生成部182によるインデックス信号の生成動作
はじめに、図6から図8を参照しながら、インデックス信号生成部182によるインデックス信号の生成動作について説明する。図6は、インデックス信号生成部182の構成を示すブロック図である。図7は、第1テラヘルツ波THz1の波形を示すグラフである。図8は、インデックス信号生成部182の変形例を示すブロック図である。
(3-1) Index Signal Generation Operation by Index Signal Generation Unit 182 First, the index signal generation operation by the index signal generation unit 182 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the index signal generation unit 182. As shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing a waveform of the first terahertz wave THz1. FIG. 8 is a block diagram illustrating a modified example of the index signal generation unit 182.

図6に示すように、インデックス信号生成部182は、低域通過フィルタ1821と、「第2検出手段」の一具体例である特徴点検出部1822と、「算出手段」の一具体例である時間位置抽出部1823と、セレクタ1824とを備えて構成されている。   As illustrated in FIG. 6, the index signal generation unit 182 is a specific example of the low-pass filter 1821, a feature point detection unit 1822 that is a specific example of “second detection unit”, and a “calculation unit”. A time position extraction unit 1823 and a selector 1824 are provided.

低域通過フィルタ1821は、第1テラヘルツ波THz1の波形信号に対してフィルタ処理を施すことで、所定の周波数帯域成分を抽出する。低域通過フィルタ1821は、例えば図7(a)に示す波形信号を、図7(b)に示す相対的に滑らかな波形信号に変換することができる。   The low-pass filter 1821 extracts a predetermined frequency band component by performing a filtering process on the waveform signal of the first terahertz wave THz1. For example, the low-pass filter 1821 can convert the waveform signal shown in FIG. 7A to a relatively smooth waveform signal shown in FIG.

特徴点検出部1822は、第1テラヘルツ波THzの波形信号から特徴点を検出する。特徴点検出部1822は、例えば、最大値検出部1822aと、ゼロクロス検出部1822bと、最小値検出部1822cとを備えていてもよい。最大値検出部1822aは、図7(b)の点Aで示される“第1テラヘルツ波THz1の瞬時値が最大となる点(最大点)”を特徴点として検出する。最小値検出部1822cは、図7(b)の点Cで示されるような“第1テラヘルツ波THz1の瞬時値が最小となる点(最小値)”を特徴点として検出する。ゼロクロス検出部1822bは、最大値検出部1822aが検出した最大点及び最小値検出部1822cが検出した最小点を利用して、図7(b)の点Bで示されるような“ゼロクロス点(つまり、第1テラヘルツ波THz1の瞬時値がゼロになる点)”を特徴点として検出する。   The feature point detector 1822 detects feature points from the waveform signal of the first terahertz wave THz. The feature point detection unit 1822 may include, for example, a maximum value detection unit 1822a, a zero cross detection unit 1822b, and a minimum value detection unit 1822c. The maximum value detection unit 1822a detects “a point where the instantaneous value of the first terahertz wave THz1 is maximum (maximum point)” indicated by a point A in FIG. 7B as a feature point. The minimum value detector 1822c detects “a point (minimum value) at which the instantaneous value of the first terahertz wave THz1 is minimum” as indicated by a point C in FIG. 7B as a feature point. The zero-cross detection unit 1822b uses the maximum point detected by the maximum value detection unit 1822a and the minimum point detected by the minimum value detection unit 1822c to generate a “zero cross point (that is, as indicated by a point B in FIG. , The point at which the instantaneous value of the first terahertz wave THz1 becomes zero) ”is detected as a feature point.

時間位置抽出部1823は、特徴点検出部1822が検出した特徴点の時間位置を算出する。時間位置抽出部1823は、最大値検出部1822aに対応する第1時間位置抽出部1823aと、ゼロクロス検出部1822bに対応する第2時間位置抽出部1823bと、最小値検出部1822cに対応する第3時間位置抽出部1823cとを備えている。第1時間位置抽出部1823aは、最大点の時間位置を算出する。第2時間位置抽出部1823bは、ゼロクロス点の時間位置を算出する。第3時間位置抽出部1823cは、最小点の時間位置を算出する。時間位置抽出部1823は、特徴点の時間位置を、基準信号が示す基準時刻から特徴点が検出されるまでの期間として算出する。   The time position extraction unit 1823 calculates the time position of the feature point detected by the feature point detection unit 1822. The time position extraction unit 1823 includes a first time position extraction unit 1823a corresponding to the maximum value detection unit 1822a, a second time position extraction unit 1823b corresponding to the zero cross detection unit 1822b, and a third value corresponding to the minimum value detection unit 1822c. A time position extraction unit 1823c. The first time position extraction unit 1823a calculates the time position of the maximum point. The second time position extraction unit 1823b calculates the time position of the zero cross point. The third time position extraction unit 1823c calculates the time position of the minimum point. The time position extraction unit 1823 calculates the time position of the feature point as a period from the reference time indicated by the reference signal until the feature point is detected.

セレクタ1823は、第1時間位置抽出部1823a、第2時間位置抽出部1823b及び第3時間位置抽出部1823cの夫々が算出した時間位置から、いずれか一つの時間位置を選択する。セレクタ1823は、選択した時間位置を示すインデックス信号を出力する。   The selector 1823 selects any one time position from the time positions calculated by the first time position extraction unit 1823a, the second time position extraction unit 1823b, and the third time position extraction unit 1823c. The selector 1823 outputs an index signal indicating the selected time position.

以上のように、インデックス信号生成部182は、入力された第1テラヘルツ波THz1の波形信号から特徴点を検出すると共に、特徴点の時間位置を示すインデックス信号を出力する。   As described above, the index signal generation unit 182 detects a feature point from the input waveform signal of the first terahertz wave THz1, and outputs an index signal indicating the time position of the feature point.

尚、図8に示すように、テラヘルツ波計測装置100は、夫々が一の反射期間に対応する複数のインデックス信号生成部182を備えていてもよい。例えば、本実施例では光遅延器120が4つの再帰反射鏡121を備えていることを考慮すれば、テラヘルツ波計測装置100は、4つのインデックス信号生成部(図8中のインデックス信号生成部182−1、インデックス信号生成部182−2、インデックス信号生成部182−3及びインデックス信号生成部182−4)を備えていてもよい。インデックス信号生成部182−1は、再帰反射鏡121aがプローブ光LB2を再帰反射する第1反射期間中にインデックス信号を出力する。インデックス信号生成部182−2は、再帰反射鏡121bがプローブ光LB2を再帰反射する第2反射期間中にインデックス信号を出力する。インデックス信号生成部182−3は、再帰反射鏡121cがプローブ光LB2を再帰反射する第3反射期間中にインデックス信号を出力する。インデックス信号生成部182−4は、再帰反射鏡121dがプローブ光LB2を再帰反射する第4反射期間中にインデックス信号を出力する。   As shown in FIG. 8, the terahertz wave measuring apparatus 100 may include a plurality of index signal generation units 182 each corresponding to one reflection period. For example, in this embodiment, considering that the optical delay device 120 includes four retroreflecting mirrors 121, the terahertz wave measuring apparatus 100 includes four index signal generation units (index signal generation unit 182 in FIG. 8). -1, an index signal generator 182-2, an index signal generator 182-3, and an index signal generator 182-4). The index signal generation unit 182-1 outputs an index signal during the first reflection period in which the retroreflecting mirror 121a retroreflects the probe light LB2. The index signal generator 182-2 outputs an index signal during the second reflection period in which the retroreflecting mirror 121b retroreflects the probe light LB2. The index signal generation unit 182-3 outputs an index signal during the third reflection period in which the retroreflecting mirror 121c retroreflects the probe light LB2. The index signal generation unit 182-4 outputs an index signal during the fourth reflection period in which the retroreflecting mirror 121d retroreflects the probe light LB2.

上述したようにテラヘルツ計測装置100が複数のインデックス信号生成部182を備えている場合には、各再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射する反射期間毎に別々にインデックス信号が生成される。よって、単一のインデックス信号生成部182が全ての反射期間に渡ってインデックス信号を出力することに起因するインデックス信号生成部182の処理負荷の増加が抑制される。つまり、インデックス信号生成部182の構成の複雑化が抑制される。   As described above, when the terahertz measurement apparatus 100 includes the plurality of index signal generation units 182, an index signal is generated separately for each reflection period in which each retroreflecting mirror 121 retroreflects the probe light LB <b> 2. Therefore, an increase in the processing load on the index signal generation unit 182 due to the single index signal generation unit 182 outputting an index signal over all reflection periods is suppressed. That is, complication of the configuration of the index signal generation unit 182 is suppressed.

また、図8に示すように、各インデックス信号生成部182の後段には、インデックス信号の平均値を算出する平均値算出部185が配置されていてもよい。その結果、インデックス信号が示す時間位置が誤計測等に起因して意図せぬ値となってしまうことが好適に防止される。尚、平均値算出部185は、テラヘルツ計測装置100が複数のインデックス信号生成部182を備える場合のみならず、テラヘルツ計測装置100が単一のインデックス信号生成部182を備える場合においても配置されていてもよい。   As shown in FIG. 8, an average value calculation unit 185 that calculates an average value of the index signals may be arranged at the subsequent stage of each index signal generation unit 182. As a result, it is suitably prevented that the time position indicated by the index signal becomes an unintended value due to erroneous measurement or the like. The average value calculation unit 185 is arranged not only when the terahertz measurement apparatus 100 includes a plurality of index signal generation units 182 but also when the terahertz measurement apparatus 100 includes a single index signal generation unit 182. Also good.

(3−2)計測開始信号生成部183による計測開始信号の生成動作
続いて、図9を参照しながら、計測開始信号生成部183の構成について説明する。図9は、計測開始信号生成部の構成を示すブロック図である。
(3-2) Measurement Start Signal Generation Operation by Measurement Start Signal Generation Unit 183 Subsequently, the configuration of the measurement start signal generation unit 183 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the measurement start signal generation unit.

図9(a)に示すように、計測開始信号生成部183は、記憶回路1831aと、RW_CTL部1832aと、オフセット部1833aと、計測開始部1834aを備えている。   As illustrated in FIG. 9A, the measurement start signal generation unit 183 includes a storage circuit 1831a, an RW_CTL unit 1832a, an offset unit 1833a, and a measurement start unit 1834a.

記憶回路1831aは、インデックス信号生成部182から入力されるインデックス信号を記憶する。記憶回路1831aは、インデックス信号生成部182から入力されるインデックス信号を一時的にバッファリングする。   The storage circuit 1831a stores the index signal input from the index signal generation unit 182. The storage circuit 1831a temporarily buffers the index signal input from the index signal generation unit 182.

RW_CTL部1832aは、各再帰反射鏡121に付与されたミラー番号に応じて、記憶回路1831aに対する読み出し制御を行う。例えば、現在時刻が再帰反射鏡121aがプローブ光LB2を再帰反射する第1反射期間に含まれる場合には、RW−CTL部1832aは、再帰反射鏡121aに付与されたミラー番号に応じたインデックス信号を読み出す。つまり、RW−CTL部1832aは、第1反射期間中にインデックス信号生成部182が生成したインデックス信号を読み出す。例えば、現在時刻が再帰反射鏡121bがプローブ光LB2を再帰反射する第2反射期間に含まれる場合には、RW−CTL部1832aは、再帰反射鏡121bに付与されたミラー番号に応じたインデックス信号を読み出す。つまり、RW−CTL部1832aは、第2反射期間中にインデックス信号生成部182が生成したインデックス信号を読み出す。第3反射期間から第4反射期間においても同様の動作が行われる。   The RW_CTL unit 1832a performs read control on the storage circuit 1831a according to the mirror number assigned to each retroreflector 121. For example, when the current time is included in the first reflection period in which the retroreflecting mirror 121a retroreflects the probe light LB2, the RW-CTL unit 1832a has an index signal corresponding to the mirror number assigned to the retroreflecting mirror 121a. Is read. That is, the RW-CTL unit 1832a reads the index signal generated by the index signal generation unit 182 during the first reflection period. For example, when the current time is included in the second reflection period in which the retroreflecting mirror 121b retroreflects the probe light LB2, the RW-CTL unit 1832a generates an index signal corresponding to the mirror number assigned to the retroreflecting mirror 121b. Is read. That is, the RW-CTL unit 1832a reads the index signal generated by the index signal generation unit 182 during the second reflection period. The same operation is performed from the third reflection period to the fourth reflection period.

オフセット部1833aは、記憶回路1831aから読み出されたインデックス信号を一定値減算する。一定値が減算されたインデックス信号は、計測開始タイミングの調整量を示す信号として、計測開始部1834aに出力される。   The offset unit 1833a subtracts a constant value from the index signal read from the storage circuit 1831a. The index signal from which the constant value is subtracted is output to the measurement start unit 1834a as a signal indicating the adjustment amount of the measurement start timing.

一例として、一定値は、各再帰反射鏡121に位置ずれが生じていない場合に検出されるインデックス信号であってもよい。このような一定値は、例えば、動作パラメータとして、テラヘルツ計測装置100が備えるメモリ等に予め格納されていてもよい。この場合、オフセット部1833aは、再帰反射鏡121aがプローブ光LB2を再帰反射する第1反射期間中に読み出したインデックス信号から、再帰反射鏡121aに位置ずれが生じていない場合に検出されるインデックス信号に相当する一定値を減算する。再帰反射鏡121aに位置ずれが生じていない場合には、一定値が減算されたインデックス信号に相当する計測開始タイミングの調整量は、ゼロとなる。従って、この場合には、計測開始タイミングとしてデフォールトの計測開始タイミングが用いられる。再帰反射鏡121aに位置ずれが生じている場合には、一定値が減算されたインデックス信号に相当する計測開始タイミングの調整量は、ゼロとは異なる所望量となる。この調整量は、再帰反射鏡121aの位置ずれに起因した第2テラヘルツ波THz2の時間的なずれ量に相当する(図5(a)及び図5(b)参照)。従って、この場合には、計測開始タイミングとして、デフォールトの計測開始タイミングに対して調整量に基づく調整が施された計測開始タイミングが用いられる。   As an example, the constant value may be an index signal that is detected when there is no displacement in each retroreflecting mirror 121. Such a constant value may be stored in advance in, for example, a memory provided in the terahertz measurement apparatus 100 as an operation parameter. In this case, the offset unit 1833a detects the index signal when the retroreflecting mirror 121a is not displaced from the index signal read during the first reflection period in which the retroreflecting mirror 121a retroreflects the probe light LB2. A constant value corresponding to is subtracted. When there is no position shift in the retroreflecting mirror 121a, the adjustment amount of the measurement start timing corresponding to the index signal obtained by subtracting a certain value is zero. Therefore, in this case, the default measurement start timing is used as the measurement start timing. When there is a positional shift in the retroreflecting mirror 121a, the measurement start timing adjustment amount corresponding to the index signal from which a certain value is subtracted is a desired amount different from zero. This adjustment amount corresponds to a temporal shift amount of the second terahertz wave THz2 due to the positional shift of the retroreflector 121a (see FIGS. 5A and 5B). Therefore, in this case, the measurement start timing obtained by performing adjustment based on the adjustment amount with respect to the default measurement start timing is used as the measurement start timing.

尚、第1反射期間中のインデックス信号に限らず、オフセット部1833aは、第2反射期間から第4反射期間中のインデックス信号に対しても同様の処理を行う。つまり、オフセット部1833aは、第2反射期間中に読み出したインデックス信号から、再帰反射鏡121bに位置ずれが生じていない場合に検出されるインデックス信号に相当する一定値を減算する。オフセット部1833aは、第3反射期間中に読み出したインデックス信号から、再帰反射鏡121cに位置ずれが生じていない場合に検出されるインデックス信号に相当する一定値を減算する。オフセット部1833aは、第4反射期間中に読み出したインデックス信号から、再帰反射鏡121dに位置ずれが生じていない場合に検出されるインデックス信号に相当する一定値を減算する。   Not only the index signal during the first reflection period but also the offset unit 1833a performs the same processing for the index signal during the second reflection period to the fourth reflection period. That is, the offset unit 1833a subtracts a constant value corresponding to the index signal detected when there is no positional deviation in the retroreflecting mirror 121b from the index signal read during the second reflection period. The offset unit 1833a subtracts a constant value corresponding to the index signal detected when the retroreflecting mirror 121c is not displaced from the index signal read during the third reflection period. The offset unit 1833a subtracts a constant value corresponding to the index signal detected when the retroreflecting mirror 121d is not displaced from the index signal read during the fourth reflection period.

計測開始部1834aは、オフセット部1833aが出力する調整量及び基準信号に基づいて、対応する再帰反射手段121がプローブ光LB2を再帰反射する反射期間中の計測開始タイミングを調整する。例えば、計測開始部1834aは、第1反射期間中にオフセット部1833aが出力する調整量及び基準信号に基づいて、第1反射期間中の計測開始タイミングを調整する。例えば、計測開始部1834aは、第2反射期間中にオフセット部1833aが出力する調整量及び基準信号に基づいて、第2反射期間中の計測開始タイミングを調整する。第3反射期間及び第4反射期間においても同様の動作が行われる。   The measurement start unit 1834a adjusts the measurement start timing during the reflection period in which the corresponding retroreflective means 121 retroreflects the probe light LB2 based on the adjustment amount output from the offset unit 1833a and the reference signal. For example, the measurement start unit 1834a adjusts the measurement start timing during the first reflection period based on the adjustment amount and the reference signal output by the offset unit 1833a during the first reflection period. For example, the measurement start unit 1834a adjusts the measurement start timing during the second reflection period based on the adjustment amount and the reference signal output by the offset unit 1833a during the second reflection period. The same operation is performed in the third reflection period and the fourth reflection period.

計測開始部1834aは、調整した計測開始タイミングを規定する計測開始信号を演算処理部150に出力する。その結果、演算処理部150は、計測開始部1834aから出力される計測開始信号が規定する計測開始タイミングに同期して、第2テラヘルツTHz2の波形信号に基づく計測対象物の特性の計測を開始する。例えば、演算処理部150は、第1反射期間中には、第1反射期間中に計測開始部1834aから出力される計測開始信号が規定する計測開始タイミングに同期して、第2テラヘルツTHz2の波形信号に基づく計測対象物の特性の計測を開始する。第2反射期間から第4反射期間においても同様の動作が行われる。   The measurement start unit 1834a outputs a measurement start signal that defines the adjusted measurement start timing to the arithmetic processing unit 150. As a result, the arithmetic processing unit 150 starts measuring the characteristics of the measurement object based on the waveform signal of the second terahertz THz2 in synchronization with the measurement start timing defined by the measurement start signal output from the measurement start unit 1834a. . For example, during the first reflection period, the arithmetic processing unit 150 synchronizes with the measurement start timing defined by the measurement start signal output from the measurement start unit 1834a during the first reflection period, and the waveform of the second terahertz THz2 The measurement of the characteristics of the measurement object based on the signal is started. The same operation is performed in the second reflection period to the fourth reflection period.

ここで、図5(a)に示すように、再帰反射鏡121b及び121cに位置ずれが生じている場合の計測開始タイミングについて説明する。   Here, as shown in FIG. 5A, the measurement start timing in the case where a positional deviation has occurred in the retroreflecting mirrors 121b and 121c will be described.

まず、再帰反射鏡121aに位置ずれが生じていないがゆえに、第1反射期間中に検出される第1テラヘルツ波の波形信号に基づいて算出される計測開始タイミングの調整量は、ゼロとなる。このため、演算処理部150は、第1反射期間中には、デフォールトの計測開始タイミングで、第2テラヘルツTHz2の波形信号に基づく計測対象物の特性の計測を開始する。尚、第4反射期間においても同様の動作が行われる。   First, since there is no position shift in the retroreflecting mirror 121a, the adjustment amount of the measurement start timing calculated based on the waveform signal of the first terahertz wave detected during the first reflection period is zero. Therefore, the arithmetic processing unit 150 starts measuring the characteristics of the measurement object based on the waveform signal of the second terahertz THz2 at the default measurement start timing during the first reflection period. Note that the same operation is performed in the fourth reflection period.

一方で、再帰反射鏡121bに位置ずれが生じているがゆえに、第2反射期間中に検出される第1テラヘルツ波の波形信号に基づいて算出される計測開始タイミングの調整量はゼロとは異なる所望量となる。従って、演算処理部150は、第2反射期間中には、調整済みの計測開始タイミングで、第2テラヘルツTHz2の波形信号に基づく計測対象物の特性の計測を開始する。尚、第3反射期間においても同様の動作が行われる。   On the other hand, since the position of the retroreflecting mirror 121b is displaced, the adjustment amount of the measurement start timing calculated based on the waveform signal of the first terahertz wave detected during the second reflection period is different from zero. The desired amount. Therefore, the arithmetic processing unit 150 starts measuring the characteristics of the measurement object based on the waveform signal of the second terahertz THz2 at the adjusted measurement start timing during the second reflection period. Note that the same operation is performed in the third reflection period.

ここで、再帰反射鏡121bに位置ずれが生じている場合であっても、第2反射期間中に検出される第1テラヘルツTHz1の波形と第2テラヘルツTHz2の波形との間の時間的間隔は固定値となる。このため、再帰反射鏡121bに位置ずれに起因した第1テラヘルツ波THz1の波形の時間的なずれ量は、再帰反射鏡121bに位置ずれに起因した第2テラヘルツ波THz2の波形の時間的なずれ量と等しくなる。従って、第2反射期間中に検出される第1テラヘルツ波の波形信号に基づいて算出される計測開始タイミングの調整量は、再帰反射鏡121bに位置ずれが生じている場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号を、再帰反射鏡121bに位置ずれが生じていない場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号として取り扱うことが可能な計測開始タイミングを実質的に示している。つまり、第2反射期間中に検出される第1テラヘルツ波の波形信号に基づいて算出される計測開始タイミングの調整量は、再帰反射鏡121bに位置ずれが生じている場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号を時間的にシフトさせることで再帰反射鏡121bに位置ずれが生じていない場合に取得される第2テラヘルツ波THz2の波形信号に実質的に変換することが可能な計測開始タイミングを実質的に示している。従って、演算処理部150は、このような調整量に基づいて調整済みの計測開始タイミングで計測対象物の特性の計測を開始することで、再帰反射鏡121bの位置ずれの影響を排除しながら、計測対象物の特性を計測することができる。   Here, even if a positional deviation occurs in the retroreflecting mirror 121b, the time interval between the waveform of the first terahertz THz1 and the waveform of the second terahertz THz2 detected during the second reflection period is as follows. Fixed value. For this reason, the temporal shift amount of the waveform of the first terahertz wave THz1 due to the positional shift in the retroreflector 121b is the temporal shift of the waveform of the second terahertz wave THz2 due to the positional shift in the retroreflector 121b. Equal to the amount. Therefore, the adjustment amount of the measurement start timing calculated based on the waveform signal of the first terahertz wave detected during the second reflection period is acquired when the position of the retroreflecting mirror 121b is displaced. The measurement start timing at which the waveform signal of the terahertz wave THz2 can be handled as the waveform signal of the second terahertz wave THz2 acquired when there is no positional deviation in the retroreflecting mirror 121b is substantially shown. That is, the adjustment amount of the measurement start timing calculated based on the waveform signal of the first terahertz wave detected during the second reflection period is obtained when the retroreflecting mirror 121b is misaligned. Start of measurement capable of substantially converting the waveform signal of the terahertz wave THz2 into a waveform signal of the second terahertz wave THz2 obtained when the retroreflecting mirror 121b is not misaligned by temporally shifting the waveform signal. Timing is substantially shown. Therefore, the arithmetic processing unit 150 starts measuring the characteristics of the measurement object at the measurement start timing adjusted based on such an adjustment amount, thereby eliminating the influence of the positional deviation of the retroreflecting mirror 121b. The characteristics of the measurement object can be measured.

尚、図9(b)に示すように、計測開始信号生成部183は、加算部1835bと除算部1836bを更に備えていてもよい。この場合、加算部1835bは、過去n個分のインデックス信号を加算する。加算部1835bが加算した過去n個分のインデックス信号は、除算部1836bによってnで除算される。これにより、過去n個分のインデックス信号の平均値が算出される。従って、インデックス信号の平均値を用いて、計測開始タイミングを規定する計測開始信号が出力される。このようにインデックス信号の平均値が用いられると、誤計測等によって不適切な計測開始信号が生成されてしまうことが防止される。   As shown in FIG. 9B, the measurement start signal generation unit 183 may further include an addition unit 1835b and a division unit 1836b. In this case, the adding unit 1835b adds the past n index signals. The past n index signals added by the adder 1835b are divided by n by the divider 1836b. Thereby, the average value of the past n index signals is calculated. Therefore, a measurement start signal that defines the measurement start timing is output using the average value of the index signals. When the average value of the index signals is used in this way, an inappropriate measurement start signal is prevented from being generated due to erroneous measurement or the like.

また、図9(c)に示すように、計測開始信号生成部183は、m個(即ち、再帰反射鏡121と同数)の低域通過フィルタ1837cを備えていてもよい。この場合、m個の低域通過フィルタ1837cにおいてインデックス信号にフィルタ処理が施されるため、ノイズの影響を抑制しつつ計測開始信号が生成される。   As shown in FIG. 9C, the measurement start signal generation unit 183 may include m (that is, the same number as the retroreflecting mirrors 121) low-pass filters 1837c. In this case, since the index processing is performed on the index signal by the m low-pass filters 1837c, the measurement start signal is generated while suppressing the influence of noise.

以上説明したように、本実施例のテラヘルツ波計測装置100は、第2テラヘルツ波THzを計測対象物に照射する。このため、テラヘルツ波計測装置100は、第2テラヘルツ波THzの検出結果に基づいて、計測対象物の特性を計測することができる。   As described above, the terahertz wave measuring apparatus 100 according to the present embodiment irradiates the measurement target with the second terahertz wave THz. For this reason, the terahertz wave measuring apparatus 100 can measure the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave THz.

更に、テラヘルツ計測装置100は、第1テラヘルツ波THz1を計測対象物に照射しない。このため、テラヘルツ波計測装置100は、第1テラヘルツ波THz1の検出結果に基づいて、第2テラヘルツ波THzの検出結果に基づく計測対象物の特性の計測を開始する計測開始タイミングを調整することができる。例えば、再帰反射鏡121の位置ずれに起因して、テラヘルツ検出素子130が第2テラヘルツ波THz2を検出するタイミングがばらつくことは上述したとおりである(図5(a)及び図5(b)参照)。このようにテラヘルツ検出素子130が第2テラヘルツ波THz2を検出するタイミングがばらつく場合であっても、テラヘルツ波計測装置100は、テラヘルツ検出素子130が第2テラヘルツ波THz2を検出するタイミングのばらつきが計測対象物の特性の計測に対して与える影響が排除されるように、計測開始タイミングを第1テラヘルツ波THz1の検出結果に基づいて調整することができる。その結果、テラヘルツ波計測装置100は、テラヘルツ波THzを利用して、計測対象物の特性を相対的に高精度に計測することができる。   Furthermore, the terahertz measurement apparatus 100 does not irradiate the measurement target with the first terahertz wave THz1. For this reason, the terahertz wave measuring apparatus 100 can adjust the measurement start timing for starting the measurement of the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave THz, based on the detection result of the first terahertz wave THz1. it can. For example, as described above, the timing at which the terahertz detecting element 130 detects the second terahertz wave THz2 varies due to the displacement of the retroreflecting mirror 121 (see FIGS. 5A and 5B). ). Thus, even when the timing at which the terahertz detection element 130 detects the second terahertz wave THz2 varies, the terahertz wave measuring apparatus 100 measures variations in timing at which the terahertz detection element 130 detects the second terahertz wave THz2. The measurement start timing can be adjusted based on the detection result of the first terahertz wave THz1 so that the influence on the measurement of the characteristics of the object is eliminated. As a result, the terahertz wave measuring apparatus 100 can measure the characteristics of the measurement object with relatively high accuracy by using the terahertz wave THz.

更には、テラヘルツ波計測装置100は、第2テラヘルツ波THz2の検出結果に基づいて計測対象物の特性を計測しながら、第1テラヘルツ波THz1の検出結果に基づいて計測開始タイミングを調整することができる。つまり、テラヘルツ波計測装置100は、第2テラヘルツ波THz2の検出結果に基づく計測対象物の特性の計測と並行して、計測開始タイミングを第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて逐次(言い換えれば、リアルタイムに)調整することができる。   Furthermore, the terahertz wave measuring apparatus 100 can adjust the measurement start timing based on the detection result of the first terahertz wave THz1, while measuring the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave THz2. it can. That is, the terahertz wave measuring apparatus 100 sequentially measures the measurement start timing based on the detection result of the first terahertz wave in parallel with the measurement of the characteristics of the measurement object based on the detection result of the second terahertz wave THz2 (in other words, Can be adjusted in real time).

更に、各再帰反射鏡121は時間の経過と共に(つまり、各再帰反射鏡121の移動と共に)プローブ光LB2の光路が短くなるように移動し、且つ、ビームスプリッタ171と反射鏡172との間の距離d1はビームスプリッタ171と計測対象物との間の距離d2よりも大きい。このため、演算処理部150は、ロックイン検出部145の検出結果を取得することで、各反射期間中において、第1テラヘルツTHz1の波形を示す波形信号及び第2テラヘルツ波THz2をこの順に取得する。従って、テラヘルツ計測装置100は、ある反射期間中における第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて計測開始タイミングを調整した後に、当該ある反射期間中において、調整した計測開始タイミングで第2テラヘルツ波THz2の検出結果に基づく計測対象物の特性の計測を開始することができる。   Further, each retroreflecting mirror 121 moves so that the optical path of the probe light LB2 is shortened with time (that is, with the movement of each retroreflecting mirror 121), and between the beam splitter 171 and the reflecting mirror 172. The distance d1 is larger than the distance d2 between the beam splitter 171 and the measurement object. For this reason, the arithmetic processing unit 150 acquires the detection result of the lock-in detection unit 145, thereby acquiring the waveform signal indicating the waveform of the first terahertz THz1 and the second terahertz wave THz2 in this order during each reflection period. . Therefore, the terahertz measurement apparatus 100 adjusts the measurement start timing based on the detection result of the first terahertz wave during a certain reflection period, and then adjusts the second terahertz wave THz2 at the adjusted measurement start timing during the certain reflection period. Measurement of the characteristics of the measurement object based on the detection result can be started.

尚、各再帰反射鏡121が時間の経過と共にプローブ光LB2の光路が長くなるように移動する場合には、距離d1は距離d2よりも小さいことが好ましい。或いは、各再帰反射鏡121がプローブ光LB2に代えてポンプ光LB1を再帰反射する場合であって且つ各再帰反射鏡121が時間の経過と共にポンプ光LB1の光路が短くなるように移動する場合には、距離d1は距離d2よりも小さいことが好ましい。或いは、各再帰反射鏡121がプローブ光LB2に代えてポンプ光LB1を再帰反射する場合であって且つ各再帰反射鏡121が時間の経過と共にポンプ光LB1の光路が長くなるように移動する場合には、距離d1は距離d2よりも大きいことが好ましい。その結果、演算処理部150は、ロックイン検出部145の検出結果を取得することで、各反射期間中において、第1テラヘルツTHz1の波形を示す波形信号及び第2テラヘルツ波THz2をこの順に取得することができる。   In addition, when each retroreflecting mirror 121 moves so that the optical path of the probe light LB2 becomes longer with time, the distance d1 is preferably smaller than the distance d2. Alternatively, when each retroreflecting mirror 121 retroreflects the pump light LB1 instead of the probe light LB2, and when each retroreflecting mirror 121 moves so that the optical path of the pump light LB1 becomes shorter as time passes. The distance d1 is preferably smaller than the distance d2. Alternatively, when each retroreflecting mirror 121 retroreflects the pump light LB1 instead of the probe light LB2, and when each retroreflecting mirror 121 moves so that the optical path of the pump light LB1 becomes longer as time passes. The distance d1 is preferably larger than the distance d2. As a result, the arithmetic processing unit 150 acquires the detection result of the lock-in detection unit 145, thereby acquiring the waveform signal indicating the waveform of the first terahertz THz1 and the second terahertz wave THz2 in this order during each reflection period. be able to.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うテラヘルツ波計測装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and terahertz wave measurement with such a change is possible. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.

100 テラヘルツ波計測装置
101 パルスレーザ装置
110 テラヘルツ波発生素子
121 再帰反射鏡
130 テラヘルツ波検出素子
150 演算処理部
170 光路調整器
171 ビームスプリッタ
172 反射鏡
181 基準信号生成部
182 インデックス信号生成部
183 計測開始信号生成部
LB1 ポンプ光
LB2 プローブ光
THz テラヘルツ波
THz1 第1テラヘルツ波
THz2 第2テラヘルツ波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Terahertz wave measuring device 101 Pulse laser apparatus 110 Terahertz wave generating element 121 Retroreflecting mirror 130 Terahertz wave detecting element 150 Arithmetic processing part 170 Optical path adjuster 171 Beam splitter 172 Reflecting mirror 181 Reference signal generating part 182 Index signal generating part 183 Measurement start Signal generator LB1 Pump light LB2 Probe light THz Terahertz wave THz1 First terahertz wave THz2 Second terahertz wave

Claims (15)

レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、
(i)前記発生手段が発生した前記テラヘルツ波の一部である第1テラヘルツ波が、第1経路を伝搬すると共に計測対象物に照射されない一方で、(ii)前記発生手段が発生した前記テラヘルツ波の他の一部である第2テラヘルツ波が、前記第1経路とは経路長が異なる第2経路を伝搬すると共に前記計測対象物に照射されるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する第1調整手段と、
前記レーザ光が照射されることで、前記計測対象物に対して照射されていない前記第1テラヘルツ波及び前記計測対象物に対して照射された前記第2テラヘルツ波を検出する第1検出手段と、
前記レーザ光を再帰反射することで前記発生手段及び前記第1検出手段の少なくとも一方に照射される前記レーザ光の光路長を調整する第2調整手段と
を備えることを特徴とするテラヘルツ波計測装置。
Generating means for generating terahertz waves by being irradiated with laser light;
(I) The first terahertz wave, which is a part of the terahertz wave generated by the generating unit, propagates through the first path and is not irradiated to the measurement target, while (ii) the terahertz generated by the generating unit The path of the terahertz wave is adjusted so that the second terahertz wave, which is another part of the wave, propagates through the second path having a path length different from that of the first path and is applied to the measurement object. First adjusting means;
First detection means for detecting the first terahertz wave that has not been irradiated to the measurement object and the second terahertz wave that has been irradiated to the measurement object by being irradiated with the laser light; ,
A terahertz wave measuring apparatus, comprising: a second adjusting unit that adjusts an optical path length of the laser beam that is applied to at least one of the generating unit and the first detecting unit by retroreflecting the laser beam. .
前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が固定される又は変動しないように、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載のテラヘルツ波計測装置。
The said 1st adjustment means adjusts the path | route of the said terahertz wave so that the path length difference between the said 1st path | route and the said 2nd path | route may be fixed, or may not change. The terahertz wave measuring device described.
前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が、前記第1検出手段が前記第1及び第2テラヘルツ波の夫々を個別に識別可能な態様で検出することができる程度の経路長差となるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のテラヘルツ波計測装置。
The first adjusting means detects a difference in path length between the first path and the second path in such a manner that the first detecting means can individually identify each of the first and second terahertz waves. The terahertz wave measuring apparatus according to claim 1, wherein the terahertz wave path is adjusted so as to have a path length difference that can be performed.
前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が、前記第1検出手段が前記第1及び第2テラヘルツ波の夫々を時間的に重複しないタイミングで検出することができる程度の経路長差となるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
The first adjusting means detects a difference in path length between the first path and the second path at a timing at which the first detecting means does not overlap each of the first and second terahertz waves in time. The terahertz wave measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the terahertz wave path is adjusted so as to have a path length difference that can be performed.
前記第2調整手段は、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に短くなるように、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、
前記第1調整手段は、前記第1経路が第2経路よりも長くなるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
The second adjusting means adjusts the optical path length of the laser light irradiated to the detecting means so that the optical path length of the laser light irradiated to the detecting means becomes shorter as time passes,
5. The terahertz wave according to claim 1, wherein the first adjustment unit adjusts the path of the terahertz wave so that the first path is longer than the second path. Measuring device.
前記第2調整手段は、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に長くなるように、前記検出手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、
前記第1調整手段は、第1経路が第2経路よりも短くなるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
The second adjusting means adjusts the optical path length of the laser light irradiated to the detecting means so that the optical path length of the laser light irradiated to the detecting means becomes longer as time passes,
The terahertz wave measurement according to any one of claims 1 to 4, wherein the first adjustment unit adjusts the path of the terahertz wave so that the first path is shorter than the second path. apparatus.
前記第2調整手段は、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に短くなるように、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、
前記第1調整手段は、第1経路が第2経路よりも短くなるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
The second adjusting means adjusts the optical path length of the laser light irradiated to the generating means so that the optical path length of the laser light irradiated to the generating means becomes shorter as time passes,
The terahertz wave measurement according to any one of claims 1 to 4, wherein the first adjustment unit adjusts the path of the terahertz wave so that the first path is shorter than the second path. apparatus.
前記第2調整手段は、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長が時間の経過と共に長くなるように、前記発生手段に照射される前記レーザ光の光路長を調整し、
前記第1調整手段は、第1経路が第2経路よりも長くなる、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
The second adjusting means adjusts the optical path length of the laser light irradiated to the generating means so that the optical path length of the laser light irradiated to the generating means becomes longer as time passes,
5. The terahertz wave measuring apparatus according to claim 1, wherein the first adjusting unit adjusts the terahertz wave path such that the first path is longer than the second path.
前記第1調整手段は、前記第1経路と前記第2経路との間の経路長差が、前記第2調整手段が前記光路長を調整する所定の調整期間中に前記第1検出手段が前記第1及び第2テラヘルツ波の双方を検出することができる程度の経路長差となるように、前記テラヘルツ波の経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
The first adjustment means is configured such that a difference in path length between the first path and the second path is determined by the first detection means during a predetermined adjustment period in which the second adjustment means adjusts the optical path length. 9. The path of the terahertz wave is adjusted so that the path length difference is such that both the first and second terahertz waves can be detected. 9. Terahertz wave measuring device.
前記第1テラヘルツ波の強度と前記第2テラヘルツ波の強度との差分が所定値以下となるように、前記第1及び第2のテラヘルツ波の少なくとも一方の強度を調整する第3調整手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
Third adjusting means for adjusting the intensity of at least one of the first and second terahertz waves so that a difference between the intensity of the first terahertz wave and the intensity of the second terahertz wave is a predetermined value or less. The terahertz wave measuring apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the terahertz wave measuring apparatus is provided.
前記第2検出手段が検出した前記第2テラヘルツ波に基づいて、前記計測対象物の特性を計測する計測手段と、
前記第1検出手段による前記第1テラヘルツ波の検出結果に基づいて、前記計測手段が前記第2テラヘルツ波に基づいて前記計測対象物の特性を計測するタイミングを調整する第4調整手段と
を更に備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
Measurement means for measuring characteristics of the measurement object based on the second terahertz wave detected by the second detection means;
And a fourth adjusting unit that adjusts a timing at which the measurement unit measures a characteristic of the measurement object based on the second terahertz wave based on a detection result of the first terahertz wave by the first detection unit. The terahertz wave measuring apparatus according to claim 1, comprising: a terahertz wave measuring apparatus according to claim 1.
前記第4調整手段は、
前記第1検出手段により検出された前記第1テラヘルツ波の特徴点を検出する第2検出手段と、
基準時刻から前記特徴点を検出するまでの期間である基準期間を算出する算出手段と、
前記基準期間に基づいて定まるタイミングで前記計測対象物の特性の計測を開始するように前記計測手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする請求項11に記載のテラヘルツ波計測装置。
The fourth adjusting means is
Second detection means for detecting a feature point of the first terahertz wave detected by the first detection means;
Calculating means for calculating a reference period that is a period from a reference time to detection of the feature point;
The terahertz wave measuring apparatus according to claim 11, further comprising: a control unit that controls the measurement unit so as to start measurement of characteristics of the measurement object at a timing determined based on the reference period.
前記第2調整手段は、夫々が前記レーザ光を再起反射する複数の再帰反射手段を備え、
前記第2検出手段は、前記複数の再帰反射手段の夫々が前記レーザ光を再起反射する反射期間ごとに、別々に前記特徴点を検出し、
前記算出手段は、前記反射期間ごとに、別々に前記基準期間を算出し、
前記制御手段は、前記反射期間毎に、前記反射期間に対応する前記基準時間に応じて定まるタイミングで前記計測対象物の特性の計測を開始するように前記計測手段を制御する
ことを特徴とする請求項12に記載のテラヘルツ波計測装置。
The second adjusting means includes a plurality of retroreflective means each re-reflecting the laser beam,
The second detection means detects the feature point separately for each reflection period in which each of the plurality of retroreflective means re-reflects the laser light,
The calculation means calculates the reference period separately for each reflection period,
The control means controls the measurement means so as to start measurement of characteristics of the measurement object at a timing determined according to the reference time corresponding to the reflection period for each reflection period. The terahertz wave measuring device according to claim 12.
前記特徴点は、前記第1テラヘルツ波の波形の最大値、最小値及び前記最大値と前記最小値との間にあるゼロクロス点の少なくとも1つである
ことを特徴とする請求項12又は13に記載のテラヘルツ波計測装置。
The feature point is at least one of a maximum value, a minimum value, and a zero cross point between the maximum value and the minimum value of the waveform of the first terahertz wave. The terahertz wave measuring device described.
前記第2検出手段は、前記特徴点を複数回検出し、
前記算出手段は、前記基準期間を複数回算出し、
前記制御手段は、複数回算出された前記基準期間の平均値に応じて定まるタイミングで前記計測対象物の特性の計測を開始するように前記計測手段を制御する
ことを特徴とする請求項12から14のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
The second detection means detects the feature point a plurality of times,
The calculation means calculates the reference period a plurality of times,
The control means controls the measurement means so as to start measurement of characteristics of the measurement object at a timing determined according to an average value of the reference period calculated a plurality of times. The terahertz wave measuring device according to claim 14.
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