JP2016142685A - Terahertz device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テラヘルツ波を利用して、対象物に関する情報を取得するテラヘルツ装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a terahertz device that acquires information about an object using terahertz waves.
近年、テラヘルツ波イメージングの研究開発が活発化しており、例えば非破壊検査等への応用に期待が寄せられている。例えば特許文献１では、発生素子で発生したテラヘルツ波を対象物に照射すると共に、対象物で反射された又は対象物を透過したテラヘルツ波を受信素子で受信することで、対象物に関する情報を取得するという技術が開示されている。 In recent years, research and development of terahertz wave imaging has been activated, and for example, it is expected to be applied to nondestructive inspection and the like. For example, in Patent Document 1, information on an object is acquired by irradiating a target with a terahertz wave generated by a generating element and receiving a terahertz wave reflected by the target or transmitted through the target by a receiving element. The technique of doing is disclosed.
上述した特許文献１に記載された技術では、テラヘルツ波を発生させる発生素子に加えて、テラヘルツ波を受信する受信素子を備えることが要求される。また、発生素子から出射されるテラヘルツ波の光路と、受信素子で受信すべきテラヘルツ波（即ち、対象物で反射されたテラヘルツ波）の光路とを別々に確保することが要求されるため、光学系が複雑化してしまう。この結果、特許文献１を含む従来技術では、装置の製造コストが増大してしまうという技術的問題点が生ずる。 In the technique described in Patent Document 1 described above, it is required to include a receiving element that receives a terahertz wave in addition to the generating element that generates the terahertz wave. Further, since it is required to separately secure the optical path of the terahertz wave emitted from the generating element and the optical path of the terahertz wave to be received by the receiving element (that is, the terahertz wave reflected by the object), the optical path The system becomes complicated. As a result, the conventional technique including Patent Document 1 causes a technical problem that the manufacturing cost of the apparatus increases.
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、装置の製造コストを効果的に削減することが可能なテラヘルツ装置を提供することを課題とする。 Examples of problems to be solved by the present invention include the above. An object of the present invention is to provide a terahertz device capable of effectively reducing the manufacturing cost of the device.
上記課題を解決するテラヘルツ装置は、対象物に照射するテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生手段と、前記テラヘルツ波発生手段に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段に流れる電流値を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記電流値に基づいて、前記対象物に関する情報を取得する取得手段とを備える。 A terahertz device that solves the above problems includes a terahertz wave generating unit that generates a terahertz wave that irradiates an object, a voltage applying unit that applies a predetermined voltage to the terahertz wave generating unit, and a current value that flows through the voltage applying unit. Detecting means for detecting the object, and acquiring means for acquiring information on the object based on the current value detected by the detecting means.
＜１＞
本実施形態に係るテラヘルツ装置は、対象物に照射するテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生手段と、前記テラヘルツ波発生手段に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段に流れる電流値を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記電流値に基づいて、前記対象物に関する情報を取得する取得手段とを備える。
<1>
The terahertz apparatus according to the present embodiment includes a terahertz wave generating unit that generates a terahertz wave that irradiates an object, a voltage applying unit that applies a predetermined voltage to the terahertz wave generating unit, and a current value that flows through the voltage applying unit. Detecting means for detecting the object, and acquiring means for acquiring information on the object based on the current value detected by the detecting means.
本実施形態のテラヘルツ装置によれば、その動作時には、テラヘルツ波発生手段において発生されたテラヘルツ波が、対象物に向けて照射される。なお、テラヘルツ波とは、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。テラヘルツ波発生素子は、例えば共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：Resonant Tunneling Diode）等として構成されている。 According to the terahertz apparatus of the present embodiment, at the time of operation, the terahertz wave generated by the terahertz wave generating unit is irradiated toward the object. The terahertz wave is an electromagnetic wave belonging to a frequency region (that is, a terahertz region) around 1 terahertz (1 THz = 10 12 Hz). The terahertz wave generating element is configured as, for example, a resonant tunneling diode (RTD).
テラヘルツ波発生素子には、電圧印加手段により所定の電圧が印加されている。ここで、「所定の電圧」とは、テラヘルツ波発生素子において好適にテラヘルツ波を発生させるためのバイアス電圧（言い換えれば、テラヘルツ波発生素子の駆動電圧）であり、予めテラヘルツ波発生素子に応じた適切な電圧が設定されている。 A predetermined voltage is applied to the terahertz wave generating element by voltage applying means. Here, the “predetermined voltage” is a bias voltage (in other words, a driving voltage of the terahertz wave generating element) for suitably generating a terahertz wave in the terahertz wave generating element, and corresponds to the terahertz wave generating element in advance. Appropriate voltage is set.
電圧印加手段に流れる電流値（言い換えれば、テラヘルツ波発生素子の駆動電流値）は、検出手段により検出される。そして、取得手段では、検出手段で検出された電流値に基づいて、対象物に関する情報が取得される。なお、ここでの「対象物に関する情報」とは、対象物に直接的又は間接的に関連する情報を意味する広い概念であり、具体的には対象物の存在の有無を示す情報の他、対象物の位置や形状、材質等を示す情報が含まれる。 The value of the current flowing through the voltage applying means (in other words, the driving current value of the terahertz wave generating element) is detected by the detecting means. Then, the acquisition unit acquires information about the object based on the current value detected by the detection unit. In addition, "information regarding the object" here is a broad concept that means information directly or indirectly related to the object. Specifically, in addition to information indicating the presence or absence of the object, Information indicating the position, shape, material, and the like of the object is included.
本願発明者の研究するところによれば、テラヘルツ波が照射される対象物に応じて（例えば、対象物の有無、位置、形状及び材質等に応じて）、電圧印加手段に流れる電流値が変化することが判明している。このため、電圧印加手段に流れる電流値を検出すれば、例えば対象物で反射されたテラヘルツ波を受信素子等により受信せずとも、対象物に関する情報を取得することができる。 According to the study of the present inventor, the value of the current flowing through the voltage applying means varies depending on the object irradiated with the terahertz wave (for example, depending on the presence / absence, position, shape, and material of the object). It has been found to be. For this reason, if the value of the current flowing through the voltage application unit is detected, for example, information on the object can be acquired without receiving a terahertz wave reflected by the object by a receiving element or the like.
従って、本実施形態に係るテラヘルツ装置では、テラヘルツ波を受信するための受信素子を別途設けなくともよい。また、テラヘルツ波発生素子から対象物に向けて照射されるテラヘルツ波の光路と、受信素子で受信すべきテラヘルツ波（即ち、対象物で反射されたテラヘルツ波）の光路とを別々に確保することが要求されないため、光学系の複雑化を防止できる。この結果、装置の製造コストを効果的に削減することが可能である。 Therefore, in the terahertz device according to the present embodiment, a receiving element for receiving terahertz waves may not be provided separately. Further, the optical path of the terahertz wave irradiated from the terahertz wave generating element toward the object and the optical path of the terahertz wave to be received by the receiving element (that is, the terahertz wave reflected by the object) should be ensured separately. Therefore, the optical system can be prevented from becoming complicated. As a result, the manufacturing cost of the apparatus can be effectively reduced.
＜２＞
本実施形態に係るテラヘルツ装置の一態様では、前記取得手段は、前記対象物によって反射された前記テラヘルツ波が、前記テラヘルツ波発生手段に照射されることに起因して生じる前記電流値の変化に基づいて、前記対象物に関する情報を取得する。
<2>
In one aspect of the terahertz device according to the present embodiment, the acquisition unit is configured to detect a change in the current value caused by the terahertz wave reflected by the object being applied to the terahertz wave generation unit. Based on this, information on the object is acquired.
この態様によれば、テラヘルツ波発生素子から対象物に照射されたテラヘルツ波は、対象物において反射された後、再びテラヘルツ波発生手段に導かれる。すると、電圧印加手段を流れる電流値は、対象物で反射されたテラヘルツ波がテラヘルツ波発生手段に照射されることに起因して変化する。取得手段では、このような電流値の変化に基づいて、対象物に関する情報が取得される。 According to this aspect, the terahertz wave irradiated to the object from the terahertz wave generating element is reflected by the object and then guided to the terahertz wave generating unit again. Then, the value of the current flowing through the voltage applying unit changes due to the terahertz wave reflected by the object being applied to the terahertz wave generating unit. In the acquisition means, information on the object is acquired based on such a change in current value.
このように、本態様に係るテラヘルツ装置では、テラヘルツ波発生素子が実質的に受信素子としても機能する。従って、受信素子を別途設けずともよく、光学系の複雑化も防止できる。従って、装置の製造コストを効果的に削減することが可能である。 Thus, in the terahertz device according to this aspect, the terahertz wave generating element substantially functions as a receiving element. Therefore, it is not necessary to provide a receiving element separately, and the optical system can be prevented from becoming complicated. Therefore, it is possible to effectively reduce the manufacturing cost of the device.
＜３＞
本実施形態に係るテラヘルツ装置の他の態様では、前記テラヘルツ波発生手段は、共鳴トンネルダイオードで構成されている。
<3>
In another aspect of the terahertz device according to the present embodiment, the terahertz wave generating means is constituted by a resonant tunnel diode.
本願発明者の研究するところによれば、テラヘルツ波発生手段を共鳴トンネルダイオードとして構成した場合には、電圧印加手段の電流値が対象物に応じて確実に変動することが判明している。従って、本態様によれば、極めて好適に対象物に関する情報を取得できる。 According to the study of the present inventor, when the terahertz wave generating means is configured as a resonant tunneling diode, it has been found that the current value of the voltage applying means surely varies depending on the object. Therefore, according to this aspect, it is possible to acquire information related to the object very suitably.
＜４＞
本実施形態に係るテラヘルツ装置の他の態様では、前記対象物に関する情報に基づいて前記対象物の画像を生成する画像生成手段を更に備える。
<4>
In another aspect of the terahertz device according to the present embodiment, the terahertz device further includes image generation means for generating an image of the object based on the information related to the object.
この態様によれば、例えば対象物に対する平面的な走査が行われ、対象物の走査位置の各々に対応する対象物に関する情報が取得される。その後、画像生成手段では、記憶された各走査位置に対応する対象物に関する情報に基づき、対象物の画像が生成される。この結果、対象物に関する情報が視覚化され、より正確に対象物を認識することが可能となる。 According to this aspect, for example, planar scanning is performed on the object, and information on the object corresponding to each of the scanning positions of the object is acquired. Thereafter, the image generation means generates an image of the object based on the information related to the object corresponding to each stored scan position. As a result, information on the object is visualized, and the object can be recognized more accurately.
本実施形態に係るテラヘルツ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 device according to the present embodiment will be described in more detail in the following examples.
以下では、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明に係るテラヘルツ装置がテラヘルツ波計測装置（具体的には、テラヘルツ波を計測対象物に照射することで各種計測や分析を行う装置）に適用される場合を例にとり説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the terahertz device according to the present invention is applied to a terahertz wave measurement device (specifically, a device that performs various measurements and analyzes by irradiating a measurement target with a terahertz wave). I will explain to you.
＜装置構成＞
先ず、図１を参照しながら、本実施例のテラヘルツ波計測装置の全体構成について説明する。ここに図１は、実施例に係るテラヘルツ波計測装置の構成を示す概略構成図である。
<Device configuration>
First, the overall configuration of the terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the configuration of the terahertz wave measuring apparatus according to the embodiment.
図１において、テラヘルツ波計測装置１０は、テラヘルツ波を計測対象物５００に照射する。テラヘルツ波は、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。 In FIG. 1, a terahertz wave measuring apparatus 10 irradiates a measurement object 500 with a terahertz wave. The terahertz wave 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.
図１に示すように、本実施例に係るテラヘルツ波計測装置１０は、テラヘルツ波の照射及び検出を行うテラヘルツ波送受信部１００と、各種処理回路を有する信号処理部２００と、テラヘルツ波送受信部１００を駆動する走査機構３００とを備えている。以下では、各部の具体的な構成を、その動作と共に説明する。 As shown in FIG. 1, a terahertz wave measuring apparatus 10 according to the present embodiment includes a terahertz wave transmitting / receiving unit 100 that performs irradiation and detection of terahertz waves, a signal processing unit 200 having various processing circuits, and a terahertz wave transmitting / receiving unit 100. And a scanning mechanism 300 for driving the. Below, the concrete structure of each part is demonstrated with the operation | movement.
テラヘルツ波計測装置１０の動作時には、テラヘルツ波発信部１１０からテラヘルツ波が発信される。テラヘルツ波発信部１１０は、「テラヘルツ波発生手段」の一具体例であり、例えば共鳴トンネルダイオードを含んで構成される。テラヘルツ波発信部１１０には、バイアス生成部２１０で生成されたバイアス電圧が印加されており、バイアス電圧に応じたテラヘルツ波が発信される。バイアス生成部２１０は、「電圧印加手段」の一具体例である。 When the terahertz wave measuring apparatus 10 is operated, a terahertz wave is transmitted from the terahertz wave transmitting unit 110. The terahertz wave transmission unit 110 is a specific example of “terahertz wave generation means” and includes, for example, a resonant tunneling diode. The terahertz wave transmission unit 110 is applied with the bias voltage generated by the bias generation unit 210, and a terahertz wave corresponding to the bias voltage is transmitted. The bias generation unit 210 is a specific example of “voltage application unit”.
テラヘルツ波発信部１１０から発信されたテラヘルツ波は、コリメートレンズ１２０を介して、テラヘルツ波ビームとして出射される。出射されたテラヘルツ波ビームは、対物レンズ１４０を介して計測対象物５００へ向けて照射される。 The terahertz wave transmitted from the terahertz wave transmission unit 110 is emitted as a terahertz wave beam through the collimator lens 120. The emitted terahertz wave beam is irradiated toward the measurement object 500 through the objective lens 140.
テラヘルツ波送受信部１００から照射されたテラヘルツ波ビームは、計測対象物５００によって、テラヘルツ波送受信部１００へと反射される。計測対象物５００で反射したテラヘルツ波ビームは、対物レンズ１４０及び集光レンズ１５０を介して、テラヘルツ波発信部１１０に入射する。 The terahertz wave beam irradiated from the terahertz wave transmitting / receiving unit 100 is reflected by the measurement object 500 to the terahertz wave transmitting / receiving unit 100. The terahertz wave beam reflected by the measurement object 500 enters the terahertz wave transmission unit 110 through the objective lens 140 and the condenser lens 150.
本実施例では特に、テラヘルツ波発信部１１０にテラヘルツ波が入射されると、バイアス生成部２１０に流れる電流（以下、適宜「バイアス電流」と称する）に変動が生ずる。バイアス電流の変動は、「検出手段」の一具体例である電流検出部２２０において検出される。電流検出部２２０は、検出したバイアス電流の変動を示す信号を、反射されたテラヘルツ波の検出信号としてロックイン検出部２３０に出力する。 Particularly in the present embodiment, when a terahertz wave is incident on the terahertz wave transmission unit 110, a current flowing in the bias generation unit 210 (hereinafter referred to as “bias current” as appropriate) is changed. The fluctuation of the bias current is detected by the current detection unit 220 which is a specific example of “detection means”. The current detection unit 220 outputs a signal indicating fluctuation of the detected bias current to the lock-in detection unit 230 as a reflected terahertz wave detection signal.
ロックイン検出部２３０は、「取得手段」の一具体例であり、微弱な検出信号の中から必要な信号のみを抜き出すため、バイアス電圧に対応する参照信号を用いる。ロックイン検出部２３０では、テラヘルツ波の検出信号の参照信号とは異なる周波数のノイズ成分を除去、即ち検出信号と参照信号とを用いて同期検波をすることによって、時間波形信号を高感度・高精度に検波する。なお、ロックイン検出を用いない場合は、テラヘルツ波発信部１１０に、バイアス電圧として直流電圧を印加すればよい。 The lock-in detection unit 230 is a specific example of “acquiring unit”, and uses a reference signal corresponding to a bias voltage in order to extract only necessary signals from weak detection signals. The lock-in detection unit 230 removes a noise component having a frequency different from that of the reference signal of the terahertz wave detection signal, that is, performs synchronous detection using the detection signal and the reference signal, thereby converting the time waveform signal into a highly sensitive and high-frequency signal. Detect to accuracy. If lock-in detection is not used, a DC voltage may be applied to the terahertz wave transmission unit 110 as a bias voltage.
上述した検出信号の取得は、走査機構３００によるテラヘルツ送受信部１００の駆動と共に実行される。走査機構３００は、テラヘルツ送受信部１００を計測対象物５００に沿って平面的に（例えば、Ｘ方向及びＹ方向に）駆動する。走査機構３００の動作は、スキャナ駆動部２３０によって制御されている。走査機構３００による走査位置は、スキャナ駆動部２３０から画像処理部２５０に出力される構成となっている。 The acquisition of the detection signal described above is executed together with the driving of the terahertz transmission / reception unit 100 by the scanning mechanism 300. The scanning mechanism 300 drives the terahertz transmission / reception unit 100 in a plane (for example, in the X direction and the Y direction) along the measurement object 500. The operation of the scanning mechanism 300 is controlled by the scanner driving unit 230. The scanning position by the scanning mechanism 300 is output from the scanner driving unit 230 to the image processing unit 250.
画像処理部２５０では、検波したテラヘルツ波の時間波形信号を一旦記憶装置等に取り込むなどして取得し、各種データ処理が行われる。具体的には、画像処理部２５０は、時間波形信号をフーリエ変換して周波数毎の振幅や位相を算出したり、様々な測定個所における時間波形信号を収集したりする。そして、画像処理部２５０では、これらのデータを用いて、計測対象物５００のイメージング画像が生成される。画像処理部２５０は、「画像生成手段」の一具体例である。 In the image processing unit 250, the detected terahertz wave time waveform signal is acquired by temporarily storing it in a storage device or the like, and various data processing is performed. Specifically, the image processing unit 250 performs Fourier transform on the time waveform signal to calculate the amplitude and phase for each frequency, and collects the time waveform signal at various measurement locations. Then, the image processing unit 250 generates an imaging image of the measurement object 500 using these data. The image processing unit 250 is a specific example of “image generation means”.
＜テラヘルツ波送受信部の特徴＞
次に、図１に加えて図２を参照しながら、本実施例に係るテラヘルツ波送受信部１００の特徴について詳細に説明する。ここに図２は、比較例に係るテラヘルツ波送受信部の構成を示す概略構成図である。
<Characteristics of terahertz transmission / reception unit>
Next, features of the terahertz wave transmitting / receiving unit 100 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 2 in addition to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of the terahertz wave transmitting / receiving unit according to the comparative example.
図１において、既に説明したように、本実施例に係るテラヘルツ波送受信部１００では、テラヘルツ波発信部１１０から照射されたテラヘルツ波が、計測対象物２００において反射され、再びテラヘルツ波発信部１１０に照射される。そして、テラヘルツ波発信部１１０にテラヘルツが照射されることで生ずるバイアス電流の変動が、計測対象物５００に関する情報を有する検出信号として取得される。即ち、本実施例に係るテラヘルツ波送受信部１００では、テラヘルツ波発信部１１０が、実質的にテラヘルツ波受信部としても機能している。 In FIG. 1, as already described, in the terahertz wave transmission / reception unit 100 according to the present embodiment, the terahertz wave irradiated from the terahertz wave transmission unit 110 is reflected by the measurement object 200 and is again transmitted to the terahertz wave transmission unit 110. Irradiated. And the fluctuation | variation of the bias current which arises when a terahertz wave is irradiated to the terahertz wave transmission part 110 is acquired as a detection signal which has the information regarding the measurement object 500. FIG. That is, in the terahertz wave transmission / reception unit 100 according to the present embodiment, the terahertz wave transmission unit 110 substantially functions as a terahertz wave reception unit.
図２に示すように、比較例に係るテラヘルツ波送受信部１１０ｂでは、テラヘルツ波を発信するテラヘルツ波発信部１１０に加えて、テラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部１６０が設けられている。 As shown in FIG. 2, the terahertz wave transmission / reception unit 110b according to the comparative example includes a terahertz wave reception unit 160 that receives a terahertz wave in addition to the terahertz wave transmission unit 110 that transmits a terahertz wave.
テラヘルツ波送受信部１１０ｂによれば、テラヘルツ波発信部１１０から発信されたテラヘルツ波は、コリメートレンズ１２０を介して、テラヘルツ波ビームとして出射される。出射されたテラヘルツ波ビームは、ビームスプリッタ１３０を透過し、対物レンズ１４０を介して計測対象物５００へ向けて照射される。 According to the terahertz wave transmitting / receiving unit 110b, the terahertz wave transmitted from the terahertz wave transmitting unit 110 is emitted as a terahertz wave beam through the collimator lens 120. The emitted terahertz wave beam passes through the beam splitter 130 and is irradiated toward the measurement object 500 through the objective lens 140.
テラヘルツ波送受信部１００ｂから照射されたテラヘルツ波ビームは、計測対象物５００によって、テラヘルツ波送受信部１００ｂへと反射される。計測対象物５００で反射したテラヘルツ波ビームは、対物レンズ１４０を介しビームスプリッタ１３０に入射する。ビームスプリッタ１３０に入射されたテラヘルツ波ビームは反射され、集光レンズ１５０を介して、テラヘルツ波受信部１６０に入射する。 The terahertz wave beam irradiated from the terahertz wave transmitting / receiving unit 100b is reflected by the measurement object 500 to the terahertz wave transmitting / receiving unit 100b. The terahertz wave beam reflected by the measurement object 500 enters the beam splitter 130 via the objective lens 140. The terahertz wave beam incident on the beam splitter 130 is reflected and enters the terahertz wave receiving unit 160 via the condenser lens 150.
以上のように、比較例に係るテラヘルツ波送受信部１００ｂでは、テラヘルツ波受信部１６０を設けるだけなく、計測対象物５００に照射するテラヘルツ波と、計測対象物５００で反射されたテラヘルツ波とを分離するための光学系を設けることが要求されてしまい、結果として装置構成が複雑化してしまう。 As described above, in the terahertz wave transmitting / receiving unit 100b according to the comparative example, not only the terahertz wave receiving unit 160 is provided, but also the terahertz wave irradiated on the measurement object 500 and the terahertz wave reflected by the measurement object 500 are separated. Therefore, it is required to provide an optical system for doing so, resulting in a complicated apparatus configuration.
これに対し、本実施例に係るテラヘルツ波送受信部１００は、テラヘルツ波発信部１１０が受信部としても機能するため、装置構成を簡単化することができる。従って、製造コストの削減を実現することができる。なお、最適なバイアス電圧を設定するためには、調整用のテラヘルツ波受信部等を利用することが好ましいが、装置自体が受信部を備える必要はない（言い換えれば、調整用の受信部が１つあれば複数個の装置を製造できる）ため、製造コストは抑えられる。 On the other hand, the terahertz wave transmission / reception unit 100 according to the present embodiment can simplify the apparatus configuration because the terahertz wave transmission unit 110 also functions as a reception unit. Therefore, a reduction in manufacturing cost can be realized. In order to set an optimum bias voltage, it is preferable to use a terahertz wave receiving unit for adjustment or the like, but the apparatus itself does not need to include a receiving unit (in other words, the receiving unit for adjustment is 1). If there are two or more devices, the manufacturing cost can be reduced.
＜バイアス電流の変動＞
次に、図３及び図４を参照しながら、本実施例に係るテラヘルツ波計測装置１０において検出されるバイアス電流の変動について具体的に説明する。ここに図３は、実施例に係るテラヘルツ波計測装置におけるバイアス電流の変動を測定するための測定系の概略構成図である。また図４は、戻り光によるバイアス電流の変動を示すグラフである。
<Bias current fluctuation>
Next, with reference to FIGS. 3 and 4, the fluctuation of the bias current detected in the terahertz wave measuring apparatus 10 according to the present embodiment will be specifically described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a measurement system for measuring a bias current variation in the terahertz wave measuring apparatus according to the embodiment. FIG. 4 is a graph showing fluctuations in bias current due to return light.
図３において、本実施例に係るテラヘルツ波計測装置１０におけるバイアス電流の変動は、テラヘルツ波ビームの光路中に適当な遮蔽物を配置することで測定できる。図に示す例では、遮蔽物としてスポンジ４１０及びクロス４２０（厚みの異なる２種類）を利用している。また、測定の便宜上、対物レンズ１４０や計測対象物５００は配置せず、アルミミラー４５０により、照射されたテラヘルツ波ビームの殆どがそのまま反射される構成としている。 In FIG. 3, the fluctuation of the bias current in the terahertz wave measuring apparatus 10 according to the present embodiment can be measured by arranging an appropriate shield in the optical path of the terahertz wave beam. In the example shown in the figure, a sponge 410 and a cloth 420 (two types having different thicknesses) are used as a shielding object. For convenience of measurement, the objective lens 140 and the measurement object 500 are not disposed, and the aluminum mirror 450 is configured to reflect most of the irradiated terahertz wave beam as it is.
上述した測定系では、遮蔽物がない場合の戻り光（即ち、テラヘルツ波発信部１１０に入射されるテラヘルツ波）が最も大きくなる。一方で、テラヘルツ波を殆ど通さないスポンジ４１０を配置する場合には戻り光は実質的にない。また、厚いクロス４２０を配置した場合は、比較的少ない戻り光が得られ、薄いクロスを配置した場合には、比較的多い戻り光が得られる。 In the measurement system described above, the return light (that is, the terahertz wave incident on the terahertz wave transmission unit 110) when there is no shield is the largest. On the other hand, when the sponge 410 that hardly transmits the terahertz wave is disposed, there is substantially no return light. In addition, when the thick cloth 420 is disposed, a relatively small amount of return light is obtained, and when a thin cloth is disposed, a relatively large amount of return light is obtained.
図４に示す例では、スポンジ４１０を配置する場合、厚いクロスを配置する場合、薄いクロスを配置する場合、遮蔽物を配置しない場合の順で、バイアス電流が大きくなっている。即ち、バイアス電流は、戻り光が多いほど大きくなることが分かる。よって、このような戻り光とバイアス電流との関係を利用すれば、専用の受信部を設けずともテラヘルツ波の強度を検出することができる。従って、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号から、計測対象物５００に関する情報を取得することが可能となる。 In the example shown in FIG. 4, the bias current increases in the order of arranging the sponge 410, arranging a thick cloth, arranging a thin cloth, and not arranging a shielding object. That is, it can be seen that the bias current increases as the return light increases. Therefore, by using such a relationship between the return light and the bias current, it is possible to detect the intensity of the terahertz wave without providing a dedicated receiving unit. Therefore, it is possible to acquire information regarding the measurement target object 500 from the detection signal corresponding to the detected intensity of the terahertz wave.
なお、上述した例では、戻り光が最大となる場合（即ち、遮蔽物を配置しない場合）と、戻り光がない場合（即ち、スポンジ４１０を配置する場合）とでは、約３０μＡの差が生じている。このため、テラヘルツ波計測装置１０は、μＡ単位での電流変動が検出できるものであることが好ましい。 In the above-described example, there is a difference of about 30 μA between when the return light is maximum (that is, when no shielding object is disposed) and when there is no return light (that is, when the sponge 410 is disposed). ing. For this reason, it is preferable that the terahertz wave measuring apparatus 10 is capable of detecting a current fluctuation in units of μA.
＜変形例＞
次に、図５を参照しながら本実施例に係るテラヘルツ波計測装置１０の変形例について説明する。ここに図５は、変形例に係るテラヘルツ波計測装置の構成を示す概略構成図である。
<Modification>
Next, a modification of the terahertz wave measuring apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the terahertz wave measuring apparatus according to the modification.
図５において、変形例に係るテラヘルツ波計測装置１０ｂは、可視光は透過しないがテラヘルツ波は透過するような遮蔽物６００越しに、テラヘルツ波を反射する検出対象物５５０（例えば、金属等）の有無を検出するものとして構成されている。変形例に係るテラヘルツ波計測装置１０ｂとしては、例えばセキュリティ用途で、遮蔽物に隠れているナイフ等の金属を検出するものが想定される。 In FIG. 5, the terahertz wave measuring apparatus 10b according to the modification includes a detection target 550 (for example, metal) that reflects the terahertz wave through the shield 600 that does not transmit visible light but transmits terahertz waves. It is configured to detect presence or absence. As the terahertz wave measuring device 10b according to the modification, for example, a device that detects a metal such as a knife hidden behind a shield for security purposes is assumed.
変形例においては、検出対象物５５０の材質が限定されるため、バイアス電流の変動も限定されることになる。このため、予め想定されるバイアス電流の変動に対して判定レベルを設定しておけば、それを基準に検出対象物５５０の有無を判定できる。即ち、極めてシンプルな構成で、正確に検出対象物５５０を検出することができる。なお、検出対象物５５０の材質が複数種類想定される場合には、それらの各々について複数の判定レベルを設定してもよい。 In the modification, since the material of the detection target 550 is limited, the fluctuation of the bias current is also limited. For this reason, if a determination level is set for a fluctuation of the bias current assumed in advance, the presence / absence of the detection target 550 can be determined based on the determination level. That is, the detection object 550 can be accurately detected with a very simple configuration. When a plurality of types of materials of the detection target 550 are assumed, a plurality of determination levels may be set for each of them.
以上説明したように、本実施例に係るテラヘルツ波計測装置１０によれば、極めて簡単な構成で、対象物５００に関する情報を取得することができる。従って、装置のコストを効果的に削減することが可能である。 As described above, according to the terahertz wave measuring apparatus 10 according to the present embodiment, information regarding the object 500 can be acquired with a very simple configuration. Therefore, the cost of the apparatus can be effectively reduced.
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 embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and terahertz devices with such changes are also possible. Moreover, it is included in the technical scope of the present invention.
１０ テラヘルツ波計測装置
１００ テラヘルツ波送受信部
１１０ テラヘルツ波発信部
１２０ コリメートレンズ
１３０ ビームスプリッタ
１４０ 対物レンズ
１５０ 集光レンズ
１６０ テラヘルツ波受信部
２１０ バイアス生成部
２２０ 電流検出部
２３０ ロックイン検出部
２４０ スキャナ駆動部
２５０ 画像処理部
３００ 走査機構
４１０ スポンジ
４２０ クロス
４５０ アルミミラー
５００ 計測対象物
５５０ 検出対象物
６００ 遮蔽物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Terahertz wave measuring device 100 Terahertz wave transmission / reception part 110 Terahertz wave transmission part 120 Collimating lens 130 Beam splitter 140 Objective lens 150 Condensing lens 160 Terahertz wave receiving part 210 Bias production | generation part 220 Current detection part 230 Lock-in detection part 240 Scanner drive part 250 Image Processing Unit 300 Scanning Mechanism 410 Sponge 420 Cross 450 Aluminum Mirror 500 Measurement Object 550 Detection Object 600 Shielding Object
Claims (4)
前記テラヘルツ波発生手段に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段に流れる電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記電流値に基づいて、前記対象物に関する情報を取得する取得手段と
を備えることを特徴とするテラヘルツ装置。 A terahertz wave generating means for generating a terahertz wave to irradiate the object;
Voltage applying means for applying a predetermined voltage to the terahertz wave generating means;
Detecting means for detecting a current value flowing through the voltage applying means;
The terahertz apparatus comprising: an acquisition unit configured to acquire information on the object based on the current value detected by the detection unit.
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