JP2021076617A - Terahertz wave measurement device - Google Patents
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Abstract
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 the technical field of a terahertz wave measuring device that measures the characteristics 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。 As a terahertz wave measuring device, a device using terahertz time region spectroscopy (Terahertz Time-Domain Spectroscopy) is known. The terahertz wave measuring device measures the characteristics of the object to be measured by the following procedure. First, the pump light (in other words, the excitation light), which is one laser light obtained by branching the ultrashort pulse laser light (for example, the femtosecond pulse laser light), generates a terahertz wave 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 irradiates the object to be measured. The terahertz wave applied to the object to be measured is another laser light obtained by branching the ultrashort pulse laser light as a reflected terahertz wave or a transmitted terahertz wave from the object to be measured, and is optical with respect to the pump light. The terahertz wave detection element irradiated with probe light (in other words, excitation light) to which a large delay (that is, optical path length difference) is applied is irradiated. As a result, the terahertz wave detection element detects the terahertz wave reflected or transmitted by the measurement object. By Fourier transforming the detected terahertz wave (that is, the terahertz wave in the time domain and the current signal), the spectrum of the terahertz wave (that is, the frequency response characteristic of the amplitude and the phase) and the like are acquired. As a result, the characteristics of the object to be measured are measured by analyzing the spectrum of the terahertz wave.
ここで、プローブ光(或いは、ポンプ光、以下同じ)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。 Here, the optical delay applied to the probe light (or pump light, the same applies hereinafter) causes the probe light to be incident on an optical delayer including a retroreflector capable of retroreflecting the incident light. It is often given by letting it. The term "retroreflection" as used herein refers to a state in which incident light is reflected in a direction parallel to the incident direction of the incident light. As an example of the optical delayer, for example, an optical delayer including a plurality of rotatable retroreflector mirrors (or prisms) can be mentioned.
このような光遅延器をテラヘルツ波計測装置が備えている場合には、テラヘルツ波検出素子は、光遅延器がプローブ光を実際に再帰反射している期間(つまり、プローブ光に光学的な遅延を実際に付与している期間)中に、テラヘルツ波を検出する。 When the terahertz wave measuring device is equipped with such an optical delayer, the terahertz wave detection element is a period during which the optical delayer actually retroreflects the probe light (that is, an optical delay to the probe light). The terahertz wave is detected during the period during which the light is actually applied.
一方で、計測対象物の複数箇所の特性を計測するために、計測対象物及びテラヘルツ波検出素子(或いは、テラヘルツ波検出素子を含むヘッド)の少なくとも一方は、移動可能なステージ(或いは、スライダ、以下同じ)に搭載されることがある。この場合、ステージが移動すると、テラヘルツ波検出素子と計測対象物との間の相対的な位置関係が変わる。その結果、計測対象物におけるテラヘルツ波の検出位置が移動する。従って、計測対象物の複数箇所においてテラヘルツ波が検出されるがゆえに、テラヘルツ波計測装置は、計測対象物の複数箇所の特性を計測することができる。 On the other hand, in order to measure the characteristics of a plurality of points of the measurement target, at least one of the measurement target and the terahertz wave detection element (or the head including the terahertz wave detection element) is a movable stage (or slider, The same shall apply hereinafter). In this case, as the stage moves, the relative positional relationship between the terahertz wave detection element and the object to be measured changes. As a result, the detection position of the terahertz wave in the measurement object moves. Therefore, since the terahertz wave is detected at a plurality of points of the object to be measured, the terahertz wave measuring device can measure the characteristics of the plurality of points of the object to be measured.
上述した特許文献1に記載したテラヘルツ波計測装置は、計測対象物の複数箇所の特性を計測するために、計測対象物のある測定箇所にテラヘルツ波が照射されるように計測対象物を移動させた後に停止させ、当該測定箇所に照射されたテラヘルツ波を検出している。しかしながら、特許文献1に記載したテラヘルツ波計測装置は、計測対象物の移動及び停止を繰り返しながら計測対象物の特性を計測する必要があるがゆえに、計測に要する時間が相対的に長くなってしまう(つまり、計測効率が相対的に悪化してしまう)という技術的問題が生ずる。
In the terahertz wave measuring device described in
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、計測効率を向上させ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。 Examples of the problems to be solved by the present invention include the above. An object of the present invention is to provide a terahertz wave measuring device capable of improving measurement efficiency.
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と共に、発生した前記テラヘルツ波を計測対象物に照射する発生手段と、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た前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、前記レーザ光を反射することで前記発生手段及び前記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可能な調整手段と、前記計測対象物における前記テラヘルツ波の照射位置及び検出位置のうちの少なくとも一方が前記計測対象物の表面に沿って移動するように、前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物のうち少なくとも一つを移動可能な移動手段と、前記調整手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している調整期間と前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物のうち少なくとも一つが所望の計測位置に位置する移動タイミングとが同期するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段とを備える。 A terahertz wave measuring device that solves the above problems generates a terahertz wave by irradiating the laser beam, and also emits the generated means for irradiating the generated terahertz wave to the measurement object and the laser beam. The optical path length of the detection means for detecting the terahertz wave applied to the measurement object and the laser light for irradiating at least one of the generating means and the detecting means by reflecting the laser light. The generating means, the detecting means, and the measuring means so that at least one of the irradiation position and the detecting position of the terahertz wave in the measuring object moves along the surface of the measuring object. A moving means capable of moving at least one of the measurement objects, an adjustment period in which the adjusting means adjusts the optical path length by reflecting the laser beam, the generating means, the detecting means, and the measurement. The adjusting means and the control means for controlling at least one of the moving means are provided so that at least one of the objects is synchronized with the moving timing at which the desired measurement position is located.
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, embodiments of the terahertz wave of the present invention will be described.
<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と共に、発生した前記テラヘルツ波を計測対象物に照射する発生手段と、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た前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、前記レーザ光を反射することで前記発生手段及び前記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可能な調整手段と、前記計測対象物における前記テラヘルツ波の照射位置及び検出位置のうちの少なくとも一方が前記計測対象物の表面に沿って移動するように、前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物のうち少なくとも一つを移動可能な移動手段と、前記調整手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している調整期間と前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物のうち少なくとも一つが所望の計測位置に位置する移動タイミングとが同期するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段とを備える。
<1>
The terahertz wave measuring device of the present embodiment generates a terahertz wave by irradiating the laser beam, and also by irradiating the generated means for irradiating the measured object with the generated terahertz wave and the laser beam. The optical path length of the detection means for detecting the terahertz wave applied to the measurement object and the optical path length of the laser light irradiated to at least one of the generation means and the detection means by reflecting the laser light. The generating means, the detecting means, and the measuring means so that at least one of the adjustable adjusting means and the irradiation position and the detecting position of the terahertz wave in the measuring object moves along the surface of the measuring object. A moving means capable of moving at least one of the measurement objects, an adjustment period in which the adjusting means adjusts the optical path length by reflecting the laser beam, the generating means, the detecting means, and the measuring target. The adjusting means and the control means for controlling at least one of the moving means are provided so that at least one of the objects is synchronized with the moving timing at which the desired measuring position is located.
本実施形態のテラヘルツ波計測装置によれば、発生手段、検出手段、調整手段、移動手段及び制御手段の動作により、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。以下、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 device of the present embodiment, the terahertz wave irradiated to the measurement object is detected by the operation of the generating means, the detecting means, the adjusting means, the moving means, and the controlling means. The detected terahertz wave is used to measure the characteristics of the object to be measured. The outline of the terahertz wave detection method 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。発生手段が発生したテラヘルツ波は、計測対象物に照射される。 The generating means generates a terahertz wave by irradiating the generating means with laser light as excitation light (for example, pump light). The terahertz wave generated by the generating means irradiates the object to be measured.
検出手段は、当該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を検出する。 The detection means detects a terahertz wave reflected by the measurement target or transmitted through the measurement target by irradiating the detection means with laser light as excitation light (for example, probe light).
調整手段は、レーザ光を反射すると共に、反射したレーザ光を発生手段及び検出手段の少なくとも一方に導く。ここで、調整手段は、レーザ光を反射することで、レーザ光の状態を連続的に変化させることができる。このため、調整手段は、レーザ光の状態を連続的に変化させると共に、当該連続的に状態が変化しているレーザ光を発生手段及び検出手段の少なくとも一方に導くとも言える。このとき、調整手段は、発生手段及び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、調整手段がレーザ光を反射する反射鏡を備えている場合には、調整手段は、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、調整手段は、発生手段に照射されるレーザ光の光路と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 adjusting means reflects the laser beam and guides the reflected laser beam to at least one of the generating means and the detecting means. Here, the adjusting means can continuously change the state of the laser beam by reflecting the laser beam. Therefore, it can be said that the adjusting means continuously changes the state of the laser beam and guides the continuously changing state of the laser beam to at least one of the generating means and the detecting means. At this time, the adjusting means adjusts the optical path length of the laser beam irradiated to at least one of the generating means and the detecting means. For example, when the adjusting means includes a reflecting mirror that reflects the laser light, the adjusting means may adjust the optical path length of the laser light by physically moving the reflecting mirror. As a result, the adjusting means can appropriately adjust the optical path length difference between the optical path of the laser beam irradiated to the generating means and the optical path of the laser beam irradiated to the detecting means. Such adjustment of the optical path length difference is performed in order to preferably detect a terahertz wave waveform (typically, a time waveform, the same applies hereinafter) that appears in the order of subpicoseconds.
移動手段は、計測対象物におけるテラヘルツ波の照射位置及びテラヘルツ波の検出位置のうちの少なくとも一方が計測対象物の表面に沿って移動するように、発生手段、検出手段及び計測対象物の少なくとも一つを移動させる。その結果、検出手段は、テラヘルツ波を、計測対象物の複数個所において順に検出することができる。或いは、発生手段は、テラヘルツ波を、計測対象物の複数個所に対して順に照射することができる。このため、テラヘルツ波計測装置は、計測対象物の複数個所の特性の夫々を計測することができる。 The moving means is at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object so that at least one of the terahertz wave irradiation position and the terahertz wave detecting position on the measuring object moves along the surface of the measuring object. Move one. As a result, the detection means can sequentially detect the terahertz wave at a plurality of locations of the measurement target. Alternatively, the generating means can sequentially irradiate a plurality of locations of the measurement target with the terahertz wave. Therefore, the terahertz wave measuring device can measure each of the characteristics of a plurality of places to be measured.
本実施形態では特に、制御手段は、調整期間と移動タイミングとが同期するように、調整手段及び移動タイミングの少なくとも一方を調整する。 In particular, in the present embodiment, the control means adjusts at least one of the adjusting means and the moving timing so that the adjusting period and the moving timing are synchronized.
調整期間は、調整手段がレーザ光を反射している期間である。言い換えれば、調整期間は、調整手段がレーザ光の状態を連続的に変化させている期間であるとも言える。つまり、調整期間は、調整手段が光路長の一連の調整を行う期間である。光路長の調整に起因してテラヘルツ波の波形が検出されることを考慮すれば、調整期間中に検出されたテラヘルツ波の波形は、有効なテラヘルツ波の波形(例えば、計測対象物の特性の計測にとって有益なテラヘルツ波の波形)であると言える。一方で、調整期間以外の期間である非調整期間中に検出されたテラヘルツ波は有効でないテラヘルツ波の波形(例えば、計測対象物の特性の計測にとって有益でないテラヘルツ波の波形)であると言える。つまり、調整期間は、有効なテラヘルツ波の波形が検出されている期間であると言える。 The adjustment period is a period during which the adjustment means reflects the laser beam. In other words, it can be said that the adjustment period is a period in which the adjustment means continuously changes the state of the laser beam. That is, the adjustment period is a period in which the adjustment means adjusts a series of optical path lengths. Considering that the terahertz wave waveform is detected due to the adjustment of the optical path length, the terahertz wave waveform detected during the adjustment period is a valid terahertz wave waveform (for example, the characteristic of the object to be measured. It can be said that it is a terahertz wave waveform that is useful for measurement). On the other hand, it can be said that the terahertz wave detected during the non-adjustment period, which is a period other than the adjustment period, is an ineffective terahertz wave waveform (for example, a terahertz wave waveform that is not useful for measuring the characteristics of the object to be measured). In other words, it can be said that the adjustment period is the period during which a valid terahertz wave waveform is detected.
移動タイミングは、計測対象物におけるテラヘルツ波による計測位置の基準となるタイミングである。発生手段、検出手段及び計測対象物の少なくとも一つの移動に起因して計測対象物におけるテラヘルツ波の照射位置及び検出位置の少なくとも一方が移動することを考慮すれば、移動タイミングは、計測対象物におけるテラヘルツ波の検出位置が所望の計測位置に位置するタイミングであるとも言える。或いは、移動タイミングは、計測対象物におけるテラヘルツ波の照射位置が所望の計測位置に位置するタイミングであるとも言える。加えて、後に詳述するように、テラヘルツ波の照射位置及び検出位置の少なくとも一方が所望の計測位置に位置するタイミングで、検出手段の検出結果(つまり、テラヘルツ波の波形)が当該所望の計測位置と対応付けてメモリ等に保存される。従って、移動タイミングは、検出手段の検出結果を当該所望の計測位置に対応付けた上でメモリ等に保存するタイミングであるとも言える。 The movement timing is a timing that serves as a reference for the measurement position of the terahertz wave in the measurement object. Considering that at least one of the terahertz wave irradiation position and the detection position in the measurement object moves due to the movement of at least one of the generation means, the detection means, and the measurement object, the movement timing is in the measurement object. It can be said that this is the timing when the terahertz wave detection position is located at the desired measurement position. Alternatively, it can be said that the movement timing is the timing at which the irradiation position of the terahertz wave on the measurement object is located at the desired measurement position. In addition, as will be described in detail later, the detection result of the detection means (that is, the waveform of the terahertz wave) is the desired measurement at the timing when at least one of the irradiation position and the detection position of the terahertz wave is located at the desired measurement position. It is saved in memory or the like in association with the location. Therefore, it can be said that the movement timing is a timing in which the detection result of the detection means is associated with the desired measurement position and then stored in a memory or the like.
このように、本実施形態では、調整期間と移動タイミングとが同期している。このため、調整期間と当該調整期間に同期した移動タイミングとの間の時間差が、計測位置が変わるたびににばらつく(言い換えれば、変動する)ことは殆ど又は全くない。従って、本実施形態のテラヘルツ波計測装置は、調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該調整期間に同期して一定の周期で到来する移動タイミングの到来の都度、当該移動タイミングに対応する計測位置にそのまま対応付けて取得(言い換えれば、保存、以下同じ)することができる。言い換えれば、本実施形態のテラヘルツ波計測装置は、移動タイミングが到来する都度、当該移動タイミングに同期して一定の周期で到来する調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該到来した移動タイミングに対応する計測位置にそのまま対応付けて取得することができる。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率が相対的に向上する。 As described above, in the present embodiment, the adjustment period and the movement timing are synchronized. Therefore, the time difference between the adjustment period and the movement timing synchronized with the adjustment period hardly or not varies (in other words, fluctuates) every time the measurement position changes. Therefore, the terahertz wave measuring device of the present embodiment uses the terahertz wave waveform detected by the detection means during the adjustment period for each movement timing that arrives at a fixed cycle in synchronization with the adjustment period. It can be acquired (in other words, saved, the same applies hereinafter) as it is associated with the measurement position corresponding to. In other words, the terahertz wave measuring device of the present embodiment obtains the waveform of the terahertz wave detected by the detection means during the adjustment period that arrives at a fixed cycle in synchronization with the movement timing each time the movement timing arrives. It can be acquired by associating it with the measurement position corresponding to the moved movement timing. Therefore, the measurement efficiency by the terahertz wave measuring device is relatively improved.
仮に調整期間と移動タイミングとが同期していなければ、テラヘルツ波計測装置は、調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該調整期間に同期していない(言い換えれば、調整期間に対してランダムなタイミングで到来する)移動タイミングの到来を待った上で、当該到来した移動タイミングに対応する計測位置に対応付けて取得する必要がある。つまり、テラヘルツ波計測装置は、ランダムなタイミングで到来する移動タイミングの到来を待つ必要がある。この移動タイミングの待ち時間のため、調整期間と移動タイミングとが同期していない場合には、テラヘルツ波計測装置による計測効率が相対的に悪化する可能性がある。しかるに、本実施形態では、調整期間と移動タイミングとが同期しているがゆえに、テラヘルツ波計測装置は、調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該調整期間に同期した(言い換えれば、調整期間に対して一定のタイミングで到来する)移動タイミングが到来する都度、当該到来した移動タイミングに対応する計測位置にそのまま対応付けて取得することができる。このため、テラヘルツ波計測装置による計測効率が相対的に向上する。 If the adjustment period and the movement timing are not synchronized, the terahertz wave measuring device does not synchronize the terahertz wave waveform detected by the detection means during the adjustment period with the adjustment period (in other words, during the adjustment period). On the other hand, it is necessary to wait for the arrival of the movement timing (which arrives at a random timing), and then acquire the measurement position in association with the measurement position corresponding to the arrival movement timing. That is, the terahertz wave measuring device needs to wait for the arrival of the movement timing that arrives at a random timing. Due to the waiting time of this movement timing, if the adjustment period and the movement timing are not synchronized, the measurement efficiency by the terahertz wave measuring device may be relatively deteriorated. However, in the present embodiment, since the adjustment period and the movement timing are synchronized, the terahertz wave measuring device synchronizes the waveform of the terahertz wave detected by the detection means during the adjustment period with the adjustment period (in other words). For example, each time a movement timing (which arrives at a fixed timing with respect to the adjustment period) arrives, it can be acquired as it is in association with the measurement position corresponding to the arrival movement timing. Therefore, the measurement efficiency by the terahertz wave measuring device is relatively improved.
調整期間と移動タイミングとが同期しておらず、且つ、テラヘルツ波計測装置が移動タイミングを待たない場合には、調整期間と当該調整期間に同期した移動タイミングとの間の時間差が、計測位置が変わるたびにばらつく可能性がある。その結果、計測対象物の複数個所において計測されたテラヘルツ波の波形から得られる計測結果の精度が悪化してしまう可能性がある。というのも、調整期間中に実際にテラヘルツ波による計測が行われた計測位置と、当該計測位置において計測されたテラヘルツ波の検出結果が保存される際に当該検出結果に対応付けられる位置情報との間のずれ量が、計測の都度変動してしまうからである。このとき、取得した複数のテラヘルツ波で構成される多次元データの位置関係が一定の間隔でないために、例えばその多次元データを用いて画像化した場合には、画像の歪み等の劣化が生じる可能性がある。しかるに、本実施形態では、調整期間と移動タイミングとが同期している。このため、調整期間と当該調整期間に同期した移動タイミングとの間の時間差が、計測位置が変わるたびにばらつくことは殆ど又は全くない。従って、計測対象物の複数個所において計測されたテラヘルツ波の波形から得られる計測結果の精度が悪化してしまうことは殆ど又は全くない。このため、テラヘルツ波計測装置による計測精度が相対的に向上する。 If the adjustment period and the movement timing are not synchronized and the terahertz wave measuring device does not wait for the movement timing, the time difference between the adjustment period and the movement timing synchronized with the adjustment period is the measurement position. It may vary each time it changes. As a result, the accuracy of the measurement result obtained from the waveform of the terahertz wave measured at a plurality of locations of the measurement object may deteriorate. This is because the measurement position where the terahertz wave was actually measured during the adjustment period and the position information associated with the detection result when the terahertz wave detection result measured at the measurement position is saved. This is because the amount of deviation between them fluctuates each time measurement is performed. At this time, since the positional relationship of the acquired multidimensional data composed of a plurality of terahertz waves is not a fixed interval, for example, when the image is imaged using the multidimensional data, deterioration such as image distortion occurs. there is a possibility. However, in the present embodiment, the adjustment period and the movement timing are synchronized. Therefore, the time difference between the adjustment period and the movement timing synchronized with the adjustment period hardly or not varies every time the measurement position changes. Therefore, the accuracy of the measurement result obtained from the waveform of the terahertz wave measured at a plurality of locations of the measurement target is hardly or not deteriorated. Therefore, the measurement accuracy by the terahertz wave measuring device is relatively improved.
<2>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記制御手段は、前記調整期間と前記移動タイミングとが同期することで前記調整期間に対する前記移動タイミングの時間的関係が固定されるように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する。
<2>
In another aspect of the terahertz wave measuring device of the present embodiment, the control means is such that the temporal relationship of the movement timing with respect to the adjustment period is fixed by synchronizing the adjustment period and the movement timing. It controls at least one of the adjusting means and the moving means.
この態様によれば、調整期間と当該調整期間に同期した移動タイミングとの間の時間差が、計測位置が変わるたびにばらつくことは殆ど又は全くない。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。 According to this aspect, the time difference between the adjustment period and the movement timing synchronized with the adjustment period hardly or not varies every time the measurement position is changed. Therefore, the measurement efficiency and measurement accuracy of the terahertz wave measuring device are relatively improved.
<3>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記制御手段は、前記調整期間と前記移動タイミングとが同期することで前記調整期間中の基準時刻と前記移動タイミングとの間の時間差が固定されるように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する。
<3>
In another aspect of the terahertz wave measuring device of the present embodiment, in the control means, the time difference between the reference time and the movement timing during the adjustment period is fixed by synchronizing the adjustment period and the movement timing. At least one of the adjusting means and the moving means is controlled so as to be performed.
この態様によれば、調整期間と当該調整期間に同期した移動タイミングとの間の時間差が、計測位置が変わるたびにばらつくことは殆ど又は全くない。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。 According to this aspect, the time difference between the adjustment period and the movement timing synchronized with the adjustment period hardly or not varies every time the measurement position is changed. Therefore, the measurement efficiency and measurement accuracy of the terahertz wave measuring device are relatively improved.
<4>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記調整手段は、前記レーザ光を反射可能な第1反射手段と、前記レーザ光を反射可能な第2反射手段とを少なくとも備えており、前記制御手段は、前記調整期間と前記移動タイミングとが同期することで、前記第1再帰反射手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している第1調整期間に対する前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つが所望の第1計測位置に位置する第1移動タイミングの時間的関係と、前記第2反射手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している第2調整期間に対する前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つが所望の第2計測位置に位置する第2移動タイミングの時間的関係とが一致するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する。
<4>
In another aspect of the terahertz wave measuring device of the present embodiment, the adjusting means includes at least a first reflecting means capable of reflecting the laser light and a second reflecting means capable of reflecting the laser light. The control means generates the means for the first adjustment period in which the adjustment period and the movement timing are synchronized so that the first retroreflection means reflects the laser beam to adjust the optical path length. The optical path length is determined by the temporal relationship of the first movement timing in which at least one of the detection means and the measurement object is located at a desired first measurement position and the second reflection means reflecting the laser beam. The time relationship of the second movement timing at which at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object with respect to the adjusting second adjusting period is located at a desired second measuring position is matched. It controls at least one of the adjusting means and the moving means.
この態様によれば、調整期間と当該調整期間に同期した移動タイミングとの間の時間差が、レーザ光を反射している反射手段毎にばらつくことは殆ど又は全くない。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。 According to this aspect, the time difference between the adjustment period and the movement timing synchronized with the adjustment period hardly or not varies depending on the reflecting means reflecting the laser beam. Therefore, the measurement efficiency and measurement accuracy of the terahertz wave measuring device are relatively improved.
<5>
上述の如く調整手段が第1及び第2反射手段を備えるテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第1調整期間中の基準時刻と前記第1移動タイミングとの間の第1時間差と、前記第2調整期間中の基準時刻と前記第2移動タイミングとの間の第2時間差とが一致するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する。
<5>
In another aspect of the terahertz wave measuring device in which the adjusting means includes the first and second reflecting means as described above, the controlling means is the first between the reference time and the first movement timing during the first adjusting period. At least one of the adjusting means and the moving means is controlled so that the one-time difference coincides with the second time difference between the reference time during the second adjusting period and the second moving timing.
この態様によれば、調整期間と当該調整期間に同期した移動タイミングとの間の時間差が、レーザ光を反射している反射手段毎にばらつくことは殆ど又は全くない。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。 According to this aspect, the time difference between the adjustment period and the movement timing synchronized with the adjustment period hardly or not varies depending on the reflecting means reflecting the laser beam. Therefore, the measurement efficiency and measurement accuracy of the terahertz wave measuring device are relatively improved.
<6>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記調整手段は、第1基準信号に基づいて定まる調整態様で前記光路長を調整し、前記移動手段は、第2基準信号に基づいて定まる移動態様で前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つを移動し、前記制御手段は、前記調整期間と前記移動タイミングとが同期するように、前記第1基準信号及び前記第2基準信号の少なくとも一方を生成する。
<6>
In another aspect of the terahertz wave measuring device of the present embodiment, the adjusting means adjusts the optical path length in an adjusting mode determined based on the first reference signal, and the moving means is determined based on the second reference signal. At least one of the generation means, the detection means, and the measurement object is moved in the movement mode, and the control means moves the first reference signal and the first reference signal so that the adjustment period and the movement timing are synchronized with each other. 2 Generate at least one of the reference signals.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、調整手段による光路長の調整態様を実質的に規定する第1基準信号及び移動手段による前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つの移動態様を実質的に規定する第2基準信号の少なくとも一方を生成することで、調整期間と移動タイミングとを比較的容易に同期させることができる。 According to this aspect, the terahertz wave measuring device is at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object by the first reference signal and the moving means, which substantially defines the adjusting mode of the optical path length by the adjusting means. By generating at least one of the second reference signals that substantially defines the movement mode, the adjustment period and the movement timing can be synchronized relatively easily.
<7>
上述の如く第1及び第2基準信号の少なくとも一方を生成するテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記制御手段は、前記調整期間と前記移動タイミングとが同期するように、互いに同一となる前記第1基準信号及び前記第2基準信号を生成する。
<7>
In another aspect of the terahertz wave measuring device that generates at least one of the first and second reference signals as described above, the control means are identical to each other so that the adjustment period and the movement timing are synchronized. The first reference signal and the second reference signal are generated.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、互いに同一となる第1基準信号及び第2基準信号を生成することで、調整期間と移動タイミングとを比較的容易に同期させることができる。 According to this aspect, the terahertz wave measuring device can relatively easily synchronize the adjustment period and the movement timing by generating the first reference signal and the second reference signal that are the same as each other.
<8>
上述の如く第1及び第2基準信号の少なくとも一方を生成するテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記制御手段は、前記調整手段が所望の調整態様で前記光路長を調整するように前記第1基準信号を生成し、前記制御手段は、前記調整期間と前記移動タイミングとが同期するように、前記第1基準信号に基づいて前記第2基準信号を生成する。
<8>
In another aspect of the terahertz wave measuring device that produces at least one of the first and second reference signals as described above, the control means said that the adjusting means adjusts the optical path length in a desired adjustment mode. 1 The reference signal is generated, and the control means generates the second reference signal based on the first reference signal so that the adjustment period and the movement timing are synchronized.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、第1基準信号を先に生成した後に、当該生成した第2基準信号に基づいて第2基準信号を生成することができる。その結果、テラヘルツ波計測装置は、調整期間と前記移動タイミングとを比較的容易に同期させることができる。 According to this aspect, the terahertz wave measuring device can generate the second reference signal based on the generated second reference signal after first generating the first reference signal. As a result, the terahertz wave measuring device can relatively easily synchronize the adjustment period with the movement timing.
<9>
上述の如く第1及び第2基準信号の少なくとも一方を生成するテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記制御手段は、前記移動手段が所望の移動態様で前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つを移動させるように前記第2基準信号を生成し、前記制御手段は、前記調整期間と前記移動タイミングとが同期するように、前記第2基準信号に基づいて前記第1基準信号を生成する。
<9>
In another aspect of the terahertz wave measuring device that generates at least one of the first and second reference signals as described above, the control means is the generating means, the detecting means and the measuring in the movement mode desired by the moving means. The second reference signal is generated so as to move at least one of the objects, and the control means uses the first reference signal based on the second reference signal so that the adjustment period and the movement timing are synchronized. Generate a reference signal.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、第2基準信号を先に生成した後に、当該生成した第2基準信号に基づいて第1基準信号を生成することができる。その結果、テラヘルツ波計測装置は、調整期間と移動タイミングとを比較的容易に同期させることができる。 According to this aspect, the terahertz wave measuring device can generate the first reference signal based on the generated second reference signal after first generating the second reference signal. As a result, the terahertz wave measuring device can synchronize the adjustment period and the movement timing relatively easily.
<10>
上述の如く第1及び第2基準信号の少なくとも一方を生成するテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記調整手段は、夫々が前記レーザ光を反射可能なm(但し、mは1以上の整数)個の反射手段と、当該m個の反射手段を回転駆動する回転手段を備え、前記第1基準信号は、周期がTrとなる第1パルスが、前記回転手段が1回転する間にn(但し、nは1以上の整数)回繰り返し現れるパルス信号であり、前記第2基準信号は、周期がTsとなる第2パルスが繰り返し現れるパルス信号であり、前記調整期間は、前記第1パルスがn/m個現れる毎に当該調整期間中の基準時刻が到来する期間であり、前記移動タイミングは、前記第2パルスがk個現れる毎に到来するタイミングであり、前記制御手段は、Tr×(n/m)=A×Ts×k又はTr×(n/m)=(1/A)×Ts×k(但し、Aは自然数)という条件式が成立するように、前記第1基準信号及び前記第2基準信号の少なくとも一方を生成する。
<10>
In another aspect of the terahertz wave measuring device that generates at least one of the first and second reference signals as described above, the adjusting means is m (where m is an integer of 1 or more) capable of reflecting the laser beam, respectively. ) The reflecting means and the rotating means for rotationally driving the m reflecting means are provided, and the first reference signal is n (1) while the first pulse having a period of Tr makes one rotation of the rotating means. However, n is a pulse signal that repeatedly appears 10 times (an integer of 1 or more), the second reference signal is a pulse signal in which a second pulse having a period of Ts appears repeatedly, and the first pulse appears during the adjustment period. The reference time in the adjustment period arrives every time n / m appears, the movement timing is the timing that arrives every time k second pulses appear, and the control means is Tr × ( The first reference signal and the above-mentioned first reference signal so that the conditional expression of n / m) = A × Ts × k or Tr × (n / m) = (1 / A) × Ts × k (where A is a natural number) is satisfied. Generates at least one of the second reference signals.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、上述した条件式が成立するように第1基準信号及び第2基準信号を生成することで、調整期間と移動タイミングとを比較的容易に同期させることができる。 According to this aspect, the terahertz wave measuring device relatively easily synchronizes the adjustment period and the movement timing by generating the first reference signal and the second reference signal so that the above-mentioned conditional expression is satisfied. Can be done.
<11>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記移動タイミングの到来をトリガとして、当該移動タイミングに同期した前記調整期間中の前記検出手段による前記テラヘルツ波の検出結果を前記所望の計測位置と対応付けて保存する保存手段を更に備える。
<11>
In another aspect of the terahertz wave measuring device of the present embodiment, the terahertz wave detection result by the detection means during the adjustment period synchronized with the movement timing is set to the desired measurement position by using the arrival of the movement timing as a trigger. Further provided with a storage means for storing in association with.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、移動タイミングが到来する都度、当該移動タイミングに同期して一定の周期で到来する調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該到来した移動タイミングに対応する計測位置に対応付けて取得(保存)することができる。言い換えれば、テラヘルツ波計測装置は、調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該調整期間に同期して一定の周期で到来する移動タイミングの到来の都度、当該移動タイミングに対応する計測位置に対応付けて取得することができる。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。 According to this aspect, each time the terahertz wave measuring device arrives, the terahertz wave waveform detected by the detection means during the adjustment period which arrives at a fixed cycle in synchronization with the movement timing is arrived. It can be acquired (saved) in association with the measurement position corresponding to the movement timing. In other words, the terahertz wave measuring device responds to the terahertz wave waveform detected by the detection means during the adjustment period each time the movement timing arrives in a fixed cycle in synchronization with the adjustment period. It can be acquired in association with the measurement position. Therefore, the measurement efficiency and measurement accuracy of the terahertz wave measuring device are relatively improved.
<12>
上述の如く保存手段を備えるテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記調整手段は、前記レーザ光を反射可能な第1反射手段と、前記レーザ光を反射可能な第2反射手段とを少なくとも備えており、前記保存手段は、(i)前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つが所望の第1計測位置に位置する第1移動タイミングの到来をトリガとして、前記第1反射手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している第1調整期間中の前記検出手段による前記テラヘルツ波の検出結果を前記所望の第1計測位置と対応付けて保存し、(ii)前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つが所望の第2計測位置に位置する第2移動タイミングの到来をトリガとして、前記第2反射手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している第2調整期間中の前記検出手段による前記テラヘルツ波の検出結果を前記所望の第2計測位置と対応付けて保存する。
<12>
In another aspect of the terahertz wave measuring device including the storage means as described above, the adjusting means includes at least a first reflecting means capable of reflecting the laser light and a second reflecting means capable of reflecting the laser light. The storage means has (i) the first reflection triggered by the arrival of the first movement timing in which at least one of the generation means, the detection means, and the measurement object is located at a desired first measurement position. The detection result of the terahertz wave by the detection means during the first adjustment period in which the means reflects the laser beam to adjust the optical path length is stored in association with the desired first measurement position. ii) The second reflecting means reflects the laser beam triggered by the arrival of a second moving timing in which at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object is located at a desired second measuring position. The detection result of the terahertz wave by the detection means during the second adjustment period in which the optical path length is adjusted is stored in association with the desired second measurement position.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、移動タイミングが到来する都度、当該移動タイミングに同期して一定の周期で到来する調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該到来した移動タイミングに対応する計測位置に対応付けて取得(保存)することができる。言い換えれば、テラヘルツ波計測装置は、調整期間中に検出手段が検出したテラヘルツ波の波形を、当該調整期間に同期して一定の周期で到来する移動タイミングの到来の都度、当該移動タイミングに対応する計測位置に対応付けて取得することができる。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。 According to this aspect, each time the terahertz wave measuring device arrives, the terahertz wave waveform detected by the detection means during the adjustment period which arrives at a fixed cycle in synchronization with the movement timing is arrived. It can be acquired (saved) in association with the measurement position corresponding to the movement timing. In other words, the terahertz wave measuring device responds to the terahertz wave waveform detected by the detection means during the adjustment period each time the movement timing arrives in a fixed cycle in synchronization with the adjustment period. It can be acquired in association with the measurement position. Therefore, the measurement efficiency and measurement accuracy of the terahertz wave measuring device are relatively improved.
<13>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記移動手段は、前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つを連続的に移動可能であり、前記制御手段は、前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つが連続的に移動している期間中に前記調整期間と前記移動タイミングとが同期するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する。
<13>
In another aspect of the terahertz wave measuring device of the present embodiment, the moving means can continuously move at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object, and the controlling means is said. At least one of the adjusting means and the moving means is used so that the adjusting period and the moving timing are synchronized during the period in which at least one of the generating means, the detecting means, and the measurement object is continuously moving. Control.
この態様によれば、テラヘルツ波計測装置は、発生手段、検出手段及び計測対象物の少なくとも一つを連続的に移動させると同時に調整手段によるレーザ光の反射を行っても、調整期間中に計測対象物に照射されたテラヘルツ波の波形を当該調整期間に同期した移動タイミングに対応する計測位置に対応付けて好適に取得することができる。このため、テラヘルツ波計測装置による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。 According to this aspect, the terahertz wave measuring device measures during the adjusting period even if at least one of the generating means, the detecting means and the measuring object is continuously moved and at the same time the laser beam is reflected by the adjusting means. The waveform of the terahertz wave applied to the object can be suitably acquired by associating it with the measurement position corresponding to the movement timing synchronized with the adjustment period. Therefore, the measurement efficiency and measurement accuracy of the terahertz wave measuring device are relatively improved.
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 device of 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、検出手段と、調整手段と、移動手段と、制御手段とを備える。従って、テラヘルツ波計測装置による計測効率が相対的に向上する。 As described above, the terahertz wave measuring device of the present embodiment includes a generating means, a detecting means, an adjusting means, a moving means, and a controlling means. Therefore, the measurement efficiency by the terahertz wave measuring device is relatively improved.
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, examples of the terahertz wave measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings.
(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
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10に照射すると共に、計測対象物10を透過した又は計測対象物10が反射したテラヘルツ波THz(つまり、計測対象物10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10が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
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10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10の特性を計測することができる。尚、以下では、説明の便宜上、テラヘルツ波計測装置100は、計測対象物10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、テラヘルツ波THzが照射された位置における計測対象物10の断面画像を取得するものとする。
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 has both the straightness of light and the transmission of electromagnetic waves. The terahertz region is the frequency domain in which various substances have their own absorption spectra. Therefore, the terahertz
計測対象物10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10に照射すると共に、計測対象物10を透過した又は計測対象物10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 applied to the
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 subpicoseconds, it is a technique to directly detect the waveform of the terahertz wave THz (typically, it is a time waveform, and the same applies hereinafter). Is difficult. Therefore, the terahertz
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、ハーフミラー164と、「調整手段」の一具体例である光学遅延機構120と、「検出手段」の一具体例であるテラヘルツ波検出素子130と、I−V(電流−電圧)変換部140と、制御部150と、「移動手段」の一具体例である走査機構170とを備えている。
As shown in FIG. 1, the terahertz
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
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、光学遅延機構120に入射する。
The
光学遅延機構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、光学遅延機構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)との時間差を調整し、テラヘルツ波THzの波形(時間波形、以下同じ)を走査することができる。例えば、光学遅延機構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152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
ここで、図2を参照して、光学遅延機構120の構成について説明する。図2は、光学遅延機構120の構成を示す平面図及び断面図である。尚、図2に示す光学遅延機構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
図2(a)及び図2(b)に示すように、光学遅延機構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、モータ(例えば、DC(Direct Current:直流)モータ)123と、ロータリーエンコーダ124と、フォトインタラプタ125と、フォトリフレクタ126とを備えている。尚、図2(b)は、図2(a)に示す光学遅延機構120のII−II’断面図である。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
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、光学遅延機構120の外部(例えば、反射鏡163)に向けて反射する。 Each retroreflector 121 retroreflects the probe light LB2 incident on each retroreflector 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 mechanism 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122a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の回転軸122aは、モータ123の回転軸123aに連結されている。従って、回転基板122は、モータ123の動作により回転可能である。その結果、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 retroreflective mirrors 121 are arranged at equal intervals on the circumference C centered on the
ロータリーエンコーダ124は、回転基板122に連結されている環状の部材である。従って、ロータリーエンコーダ124は、回転基板122の回転に合わせて回転する。ロータリーエンコーダ124は、回転基板122の外縁に沿って等間隔で且つ環状に配列されている複数のスリット124aを備えている。各スリット124aには、各スリット124aに固有の識別番号が付与されている。尚、図2(a)中の各スリット124aに記載されている数字は、各スリット124aの識別番号を示している。
The
フォトインタラプタ125は、発光素子125a及び受光素子125bを備えている。発光素子125aと受光素子125bとの間には、回転するロータリーエンコーダ124が配置される。発光素子125aが発したレーザ光は、当該発光素子125aと受光素子125bとの間にスリット124aが位置するタイミングで受光素子125bによって受光される。一方で、発光素子125aが発したレーザ光は、当該発光素子125aと受光素子125bとの間にスリット124aが位置しないタイミングで受光素子125bによって受光されることはない。従って、制御部150は、受光素子125bの受光結果(具体的には、受光素子125bから出力されるパルス状の回転周期検出信号)を監視することで、回転基板122の回転周期(つまり、回転速度)を検出することができる。
The
回転基板122の側面の一部には更に、回転基板122の回転位相(つまり、回転角度)の基準位置を示すマーカ122bが設置されている。従って、マーカ122bは、回転基板122の側面上の1箇所に設置される。図2(a)に示す例では、マーカ122bが示す基準位置は、識別番号が0となるスリット124a#0が形成される位置であるものとする。
Further, a
フォトリフレクタ126は、マーカ122bが設置されている回転基板122の側面に対して、レーザ光を照射する。フォトリフレクタ126が照射したレーザ光は、回転基板122の側面によって反射される。回転基板122の側面によって反射されたレーザ光は、フォトリフレクタ126によって検出される。ここで、回転基板122の側面のうちマーカ122bが設置されている箇所によって反射されたレーザ光の強度は、回転基板122の側面のうちマーカ122bが設置されていない箇所によって反射されたレーザ光の強度とは異なる。このため、フォトリフレクタ126の受光結果は、回転基板122が1回転する毎に1つのパルスが現れるパルス信号となる。従って、制御部150は、フォトリフレクタ126の受光結果(具体的には、フォトリフレクタ126から出力されるパルス状の回転位相検出信号)を監視することで、ロータリーエンコーダ124の回転位相(即ち、回転基板122の回転位相)の基準位置を検出することができる。
The
制御部150は、回転基板122の回転周期を示す回転周期信号及び回転位相を示す回転位相信号に基づいて、回転基板122の回転位相を検出することができる。つまり、制御部150は、パルス状の回転周期検出信号の各パルスがいずれのスリット124aに対応するパルスであるかを検出することができる。ここで、回転基板122の回転位相が再帰反射鏡121によるプローブ光LB2の再帰反射の状態に関連していることを考慮すれば、制御部150は、回転周期信号及び回転位相信号に基づいて、どの再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射しているかを検出することができる。例えば、識別番号が22から23及び0から2となるスリット124aに対応するパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中には、制御部150は、再帰反射121aがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。例えば、識別番号が4から8となるスリット124aに対応するパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中には、制御部150は、再帰反射121bがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。例えば、識別番号が10から14となるスリット124aに対応するパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中には、制御部150は、再帰反射121cがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。例えば、識別番号が16から20となるスリット124aに対応するパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中には、制御部150は、再帰反射121dがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。
The
再び図1において、光学遅延機構120から出射したプローブ光LB2は、反射鏡163及び不図示の導光路を介して、テラヘルツ波検出素子130に入射する。
Again, in FIG. 1, the probe light LB2 emitted from the
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
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
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
ギャップ114には、アンテナ112及びアンテナ113を介して、制御部150が備えるバイアス電圧生成部151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
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
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140に出力される。
When the probe light LB2 is irradiated to the
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、ハーフミラー164を透過する。ハーフミラー164を透過したテラヘルツ波THzは、計測対象物10に照射される。計測対象物10に照射されたテラヘルツ波THzは、計測対象物10によって反射される。計測対象物10によって反射されたテラヘルツ波THzは、ハーフミラー164によって反射される。ハーフミラー164によって反射されたテラヘルツ波THzは、テラヘルツ波検出素子130に入射する。
Again, in FIG. 1, the terahertz wave THz emitted from the terahertz
その結果、テラヘルツ波検出素子130は、テラヘルツ波THz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THz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
テラヘルツ波THzの照射及び検出と並行して、走査機構170は、計測対象物10を移動させる。例えば、走査機構170は、計測対象物10を、テラヘルツ波THzが計測対象物10に入射する方向(図1中の左右方向)に直交する面内に沿って移動させてもよい。従って、テラヘルツ波THzによる計測位置(つまり、計測が行われる位置)は、計測対象物10の表面に沿って移動する。その結果、制御部150は、計測対象物10の特性をいわば3次元的に計測することができる。つまり、制御部150は、計測対象物10の断面画像をいわば3次元的に取得することができる。
In parallel with the irradiation and detection of the terahertz wave THz, the
計測対象物10を移動させるために、走査機構170は、例えば、ステージと、当該ステージを移動させるサーボモータとを備えていてもよい。ステージ上には、計測対象物10が搭載される。サーボモータは、後述する走査機構駆動信号が定める態様で駆動する。その結果、サーボモータは、ステージ(つまり、ステージ上に搭載された計測対象物)を所望の移動態様で移動させることができる。
In order to move the
但し、走査機構170は、計測対象物10を移動させることに加えて又は代えて、テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130のうちの少なくとも一方を移動させてもよい。この場合であっても、テラヘルツ波THzによる計測位置は、計測対象物10の表面に沿って移動する。
However, the
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140によって、電圧信号に変換される。
The current signal output from the terahertz
制御部150は、テラヘルツ波検出素子130の検出結果(つまり、I−V変換部140が出力する電圧信号)を解析する。テラヘルツ波検出素子130の検出結果を解析するために、制御部150は、ロックイン検出器152と、データ処理部153とを備える。
The
ロックイン検出部152は、電圧信号に対して、バイアス電圧生成部151が生成する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152は、テラヘルツ波THz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152は、テラヘルツ波THzの波形(時間波形)を検出することができる。
The lock-in
データ処理部153は、ロックイン検出部152の検出結果をバッファに取り込むことで、テラヘルツ波THzの波形を示す波形信号を取得することができる。このとき、データ処理部153は、後に詳述する時間波形取込信号がアクティブとなる期間中に、ロックイン検出部152の検出結果をバッファに取り込む。更に、データ処理部153は、取得した波形信号を計測対象物10の走査位置を示す位置情報に対応付けると共に、位置情報に対応付けられた波形信号を画像データ(例えば、計測対象物10の断面画像を示す画像データ)としてFIFO(First In First Out)方式等を採用するメモリに保存する。このとき、データ処理部153は、後に詳述する画像データ保存信号がアクティブとなるタイミングで、取得した波形信号を画像データ保存信号がアクティブとなった時点での計測対象物10の走査位置を示す位置情報に対応付けると共に、位置情報に対応付けられた波形信号をメモリに保存する。更に、データ処理部153は、メモリに保存した波形信号をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波THz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、データ処理部153は、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10の特性を計測する。
The
制御部150は更に、光学遅延機構120の駆動状態(特に、回転基板122の回転状態)及び走査機構170の駆動状態を制御する。光学遅延機構120及び走査機構170の夫々の駆動状態を制御するために、制御部150は更に、「制御手段」の一具体例であるタイミング生成部154と、光学遅延機構駆動部155と、走査機構駆動部156とを備える。
The
以下、主としてタイミング生成部154、光学遅延機構駆動部155及び走査機構駆動部156によって行われる光学遅延機構120及び走査機構170の夫々の駆動状態の制御動作について更に説明する。
Hereinafter, the control operations of the drive states of the
(2)光学遅延機構120及び走査機構170の駆動状態の制御動作
続いて、図4を参照しながら、主としてタイミング生成部154、光学遅延機構駆動部155及び走査機構駆動部156によって行われる光学遅延機構120及び走査機構170の夫々の駆動状態の制御動作について説明する。図4は、光学遅延機構120及び走査機構170の夫々の駆動状態の制御動作が行われている場合にテラヘルツ波計測装置が参照する又は生成する各種制御信号の波形を示すタイミングチャートである。
(2) Control operation of driving state of
図4に示すように、タイミング信号生成部154は、回転基板122の駆動状態を規定するための回転周期基準信号を生成する。回転周期基準信号は、複数のパルスが周期Trで繰り返し現れるパルス信号である。タイミング信号生成部154は、生成した回転周期基準信号を光学遅延機構駆動部155に対して出力する。尚、回転周期基準信号は、「第1基準信号」の一具体例である。
As shown in FIG. 4, the timing
光学遅延機構駆動部155は、フォトインタラプタ125の検出結果である回転周期検出信号を取得する。図4に示すように、回転周期検出信号は、例えば、(i)発光素子125aと受光素子125bとの間にスリット124aが位置するタイミングで信号レベルがハイレベルとなり、(ii)発光素子125aと受光素子125bとの間にスリット124aが位置しないタイミングで信号レベルがローレベルとなるパルス状の信号である。加えて、ロータリーエンコーダ124が備えるスリット124aの数をnとすると、回転周期検出信号は、回転基板122が360°/nだけ回転する毎にパルスが現れるパルス状の信号である。図2(a)に示す例では、n=24であるため、回転周期検出信号は、回転基板122が360°/24=15°だけ回転する毎にパルスが現れるパルス状の信号である。
The optical delay
光学遅延機構駆動部155は、回転周期基準信号と回転周期検出信号とが同期するように、光学遅延機構120の動作状態を制御する。その結果、回転基板122は、回転周期基準信号が規定する駆動態様で駆動する。つまり、回転基板122は、回転周期基準信号が規定する回転態様で回転する。
The optical delay
尚、ここで言う「回転周期基準信号と回転周期検出信号とが同期する」状態は、回転周期検出信号の周波数が回転周期基準信号の周波数と一致し且つ回転周期検出信号の位相が回転周期基準信号の位相と一致する状態を意味する。従って、光学遅延機構駆動部155は、回転周期検出信号の周波数と回転周期基準信号の周波数とを比較することで周波数エラーを検出する。更に、光学遅延機構駆動部155は、回転周期検出信号の位相と回転周期基準信号の位相とを比較することで位相エラーを検出する。その後、光学遅延機構駆動部155は、回転周波数を補償するように周波数エラーに基づいてモータ123をフィードバック制御する。更に、光学遅延機構駆動部155は、回転位相を補償するように位相エラーに基づいてモータ123をフィードバック制御する。
In the state of "the rotation cycle reference signal and the rotation cycle detection signal are synchronized" referred to here, the frequency of the rotation cycle detection signal matches the frequency of the rotation cycle reference signal and the phase of the rotation cycle detection signal is the rotation cycle reference. It means a state that matches the phase of the signal. Therefore, the optical delay
但し、ここで言う「回転周期基準信号と回転周期検出信号とが同期する」状態は、回転周期検出信号の周波数が回転周期基準信号の周波数と一致している一方で回転周期検出信号の位相が回転周期基準信号の位相に対して時間の経過と共に変動しない所定量だけずれている状態を意味していてもよい。或いは、ここで言う「回転周期基準信号と回転周期検出信号とが同期する」状態は、回転周期検出信号の周波数が回転周期基準信号の周波数のA1倍又は1/A1倍(但し、A1は自然数)となる状態を意味していてもよい。 However, in the state of "the rotation cycle reference signal and the rotation cycle detection signal are synchronized" referred to here, the frequency of the rotation cycle detection signal matches the frequency of the rotation cycle reference signal, but the phase of the rotation cycle detection signal is the same. It may mean a state in which the phase of the rotation period reference signal is deviated by a predetermined amount that does not fluctuate with the passage of time. Alternatively, in the state of "the rotation cycle reference signal and the rotation cycle detection signal are synchronized" referred to here, the frequency of the rotation cycle detection signal is A 1 times or 1 / A 1 times the frequency of the rotation cycle reference signal (however, A). 1 may mean a state in which it becomes a natural number).
光学遅延機構駆動部155は、回転周期検出信号に加えて、フォトリフレクタ126の検出結果である回転位相検出信号を取得する。光学遅延機構駆動部155は、取得した回転周期検出信号及び回転位相検出信号を、データ処理部153に出力する。
The optical delay
データ処理部153は、回転周期検出信号及び回転位相検出信号に基づいて、回転基板122の回転位相を検出する。具体的には、データ処理部153は、回転周期検出信号のパルスが現れる都度(つまり、回転周期検出信号がローレベルからハイレベルに遷移する都度)、回転位相を検出するためのカウント値をカウントアップする。更に、データ処理部153は、回転周期検出信号のパルスが現れるタイミングで回転位相検出信号のパルスが現れる(つまり、回転周期検出信号がローレベルからハイレベルに遷移するタイミングで回転位相検出信号がハイレベルになる)場合には、カウント値をゼロにリセットする。このようにカウントされるカウント値は、スリット124aを識別するための識別番号(つまり、回転位相)に対応している。その結果、データ処理部153は、回転周期検出信号に含まれる各パルスと、0から23までの識別番号が付与される複数のスリット124aの夫々との対応付けを特定することができる。図4中の回転周期検出信号の各パルスに付与されている数字は、各パルスに対応するスリット124aの識別番号(つまり、カウント値)を示している。スリット124aの識別番号が実質的に回転基板122の回転位相に対応していることを考慮すれば、データ処理部153は、回転基板122の回転位相を検出することができる。
The
回転基板122の回転位相が検出されると、データ処理部153は、回転基板122の回転位相に基づいて、ロックイン検出部152の検出結果(つまり、ロックイン検出部152が検出したテラヘルツ波THzの波形)をデータ処理部153がバッファに取り込む期間を規定する時間波形取込信号を生成する。具体的には、上述したように、テラヘルツ波計測装置100は、ポンプ・プローブ法を用いてテラヘルツ波THzの波形を検出している。従って、ロックイン検出部152は、プローブ光LB2の光路長が調整されている期間中に、テラヘルツ波THzの波形を好適に検出することができる。逆に言えば、ロックイン検出部152は、プローブ光LB2の光路長が調整されていない期間中には、テラヘルツ波THzの波形を好適に検出することができない。プローブ光LB2の光路長が調整されている期間は、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一致する。従って、データ処理部153は、テラヘルツ波THzの波形を示す波形信号を好適に取得するために、再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している期間中にロックイン検出部152の検出結果をバッファに取り込むことが好ましい。このため、データ処理部153は、再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している期間中にアクティブとなる時間波形取込信号を生成する。尚、時間波形取込信号がハイレベルとなる期間は、「調整期間」の一具体例である。また、以下では、「信号がアクティブとなる」状態の一例として、「信号の信号レベルがハイレベルとなる状態」を用いて説明を進める。
When the rotation phase of the
具体的には、カウント値が22から23及び0から2となるパルス(つまり、識別番号が22から23及び0から2となるスリット124aに対応するパルス)が回転周期検出信号として検出されている期間中には、データ処理部153は、再帰反射121aがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。従って、データ処理部153は、カウント値が22から23及び0から2となるパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中にハイレベルとなる時間波形取込信号を生成する。例えば、カウント値が4から8となるパルス(つまり、識別番号が4から8となるスリット124aに対応するパルス)が回転周期検出信号として検出されている期間中には、データ処理部153は、再帰反射121bがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。従って、データ処理部153は、カウント値が4から8となるパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中にハイレベルとなる時間波形取込信号を生成する。例えば、カウント値が10から14となるパルス(つまり、識別番号が10から14となるスリット124aに対応するパルス)が回転周期検出信号として検出されている期間中には、データ処理部153は、再帰反射121cがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。従って、データ処理部153は、カウント値が10から14となるパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中にハイレベルとなる時間波形取込信号を生成する。例えば、カウント値が16から20となるパルス(つまり、識別番号が16から20となるスリット124aに対応するパルス)が回転周期検出信号として検出されている期間中には、データ処理部153は、再帰反射121dがプローブ光LB2を再帰反射していると検出することができる。従って、データ処理部153は、カウント値が16から20となるパルスが回転周期検出信号として検出されている期間中にハイレベルとなる時間波形取込信号を生成する。
Specifically, a pulse having a count value of 22 to 23 and 0 to 2 (that is, a pulse corresponding to a
このように生成される時間波形取込信号は、複数の矩形波が周期Twで繰り返し現れる矩形波状の信号となる。ここで、ロータリーエンコーダ124が備えるスリット124aの数(つまり、回転基板122が1回転する間に検出される回転周期検出信号に含まれるパルスの数)をnとし、回転基板122上に設置されている再帰反射鏡121の数をmとすると、時間波形取込信号に含まれる矩形波の周期Twと回転周期基準信号に含まれるパルスの周期Trとの間には、Tw=Tr×(n/m)という関係が成立する。図2(a)に示す例では、n=24であり且つm=4であるため、Tw=Tr×(24/4)=6×Trという関係が成立する。但し、Tw=Tr×(n/m)という関係が成立するのは、「回転周期基準信号と回転周期検出信号とが同期する」状態が、回転周期検出信号の周波数と回転周期基準信号の周波数と一致する状態を意味する場合である。一方で、「回転周期基準信号と回転周期検出信号とが同期する」状態が、回転周期検出信号の周波数と回転周期基準信号の周波数のA1倍又は1/A1倍(但し、A1は自然数)となる状態を意味する場合には、Tw=(Tr/A1)×(n/m)又はTw=(Tr×A1)×(n/m)という関係が成立する。
The time waveform capture signal generated in this way is a rectangular wave-like signal in which a plurality of rectangular waves repeatedly appear in a period Tw. Here, the number of
データ処理部153は、このような時間波形取込信号がハイレベルとなっている期間中に、ロックイン検出部152の検出結果をバッファに取り込む。一方で、データ処理部153は、時間波形取込信号がローレベルとなっている期間中には、ロックイン検出部152の検出結果をバッファに取り込まなくてもよい。
The
一方で、タイミング信号生成部154は更に、走査機構170の駆動状態を規定するための走査機構基準信号を生成する。走査機構基準信号は、複数のパルスが周期Tsで繰り返し現れるパルス信号である。タイミング信号生成部154は、生成した走査機構基準信号を走査機構駆動部156に対して出力する。尚、走査機構基準信号は、「第2基準信号」の一具体例である。
On the other hand, the timing
走査機構駆動部156は、走査機構基準信号から予め定められた数のパルスを抜き出すことで得られる走査機構駆動信号を生成する。従って、走査機構駆動信号は、予め定められた数のパルスが周期Tsで繰り返し表れるパルス信号となる。ここで、上述したように、走査機構170は、計測対象物10が搭載されるステージと、当該ステージを移動させるサーボモータとを備えている。サーボモータは、パルスが入力される都度、ステージを一定の基準ステップ量だけ移動させるように駆動する。このため、走査機構駆動信号に含まれるパルスの数及びパルスの出現タイミングを適宜調整することで、サーボモータは、ステージを所望のタイミングで所望量だけ移動させるように駆動することができる。従って、走査機構駆動部156は、ステージ(つまり、計測対象物10)を所望の移動経路に沿って移動させることが可能な走査機構駆動信号を生成する。
The scanning
ここで、上述したように、データ処理部153は、時間波形取込信号がハイレベルとなる期間中にバッファに取り込んだロックイン検出部152の検出結果(つまり、波形信号)を位置情報に対応付け、且つ、位置情報に対応付けた波形信号をメモリに保存する。本実施例では、データ処理部153は、計測対象物10が所定量移動する毎に、バッファに取り込んだ波形信号を位置情報と対応付け、且つ、位置情報に対応付けた波形信号をメモリに保存する。
Here, as described above, the
波形信号と位置情報との対応付け及び位置情報に対応付けた波形信号のメモリへの保存のタイミングは、画像データ保存信号によって規定される。従って、データ処理部153は、走査機構駆動部156が生成する走査機構駆動信号に基づいて、計測対象物10が所定量移動する都度アクティブになる画像データ保存信号を生成する。具体的には、図4に示すように、データ処理部153は、走査機構駆動信号に含まれるパルスがk(但し、kは自然数)個現れる都度1個のパルスが現れる画像データ保存信号を生成する。図4に示す例では、データ処理部153は、走査機構駆動信号に含まれるパルスが6個現れる都度1個のパルスが現れる画像データ保存信号を生成している。このため、画像データ保存信号に含まれるパルスの周期Tdは、Td=Ts×kという関係を満たす。
The association between the waveform signal and the position information and the timing of storing the waveform signal associated with the position information in the memory are defined by the image data storage signal. Therefore, the
データ処理部153は、画像データ保存信号中にパルスが現れる都度、バッファに取り込んだ波形信号を位置情報と対応付け、且つ、位置情報に対応付けた波形信号をメモリに保存する。具体的には、データ処理部153は、画像データ保存信号中にパルスが現れると、当該パルスが現れるまでにバッファへの取り込みが完了した最新の波形信号であって且つ位置情報との対応付けが完了していない波形信号を位置情報と対応付ける。このとき、波形信号に対応付けられる位置情報は、画像データ保存信号中にパルスが現れた時点での計測対象物10の走査位置を示す位置情報となる。その後、データ処理部153は、位置情報に対応付けた波形信号をメモリに保存する。
Each time a pulse appears in the image data storage signal, the
ここで、走査機構駆動部156は、走査機構駆動信号に含まれるパルスの数をカウントすることで、計測対象物10の走査位置(言い換えれば、計測対象物10の現在位置ないしは計測対象物10上におけるテラヘルツ波THzによる計測位置)を検出することができる。従って、走査機構駆動部156は、計測対象物10の走査位置を適宜検出すると共に、検出した計測対象物10の走査位置を示す位置情報をデータ処理部153に出力することが好ましい。その結果、データ処理部153は、波形信号に対応付けるべき位置情報を好適に取得することができる。
Here, the scanning
より具体的には、図4に示すように、時刻t11から時刻t12までの期間中には、時間波形取込信号がハイレベルとなるため、データ処理部153は、時刻t11から時刻t12までの期間中のロックイン検出部152の検出結果である波形信号#1をバッファに取り込む。波形信号#1のバッファへの取り込みは、時刻t12に完了する。一方で、時刻t12の時点で画像データ保存信号中にパルスP#1が現れる。このため、データ処理部153は、パルスP#1が現れるまでにバッファへの取り込みが完了した最新の波形信号#1を、パルスP#1が現れた時刻t12の時点での計測対象物10の走査位置を示す位置情報と対応付ける。その後、データ処理部10は、位置情報と対応付けられた波形信号#1をメモリに保存する。
More specifically, as shown in FIG. 4, since the time waveform capture signal becomes a high level during the period from time t11 to time t12, the
その後、時刻t21から時刻t22までの期間中には、時間波形取込信号が再びハイレベルとなるため、データ処理部153は、時刻t21から時刻t22までの期間中のロックイン検出部152の検出結果である波形信号#2をバッファに取り込む。波形信号#2のバッファへの取り込みは、時刻t22に完了する。一方で、時刻t22の時点で画像データ保存信号中にパルスP#2が現れる。このため、データ処理部153は、パルスP#2が現れるまでにバッファへの取り込みが完了した最新の波形信号#2を、パルスP#2が現れた時刻t22の時点での計測対象物10の走査位置を示す位置情報と対応付ける。その後、データ処理部10は、位置情報と対応付けられた波形信号#2をメモリに保存する。
After that, during the period from time t21 to time t22, the time waveform acquisition signal becomes high level again, so that the
以降、同様の動作が繰り返される。 After that, the same operation is repeated.
本実施例では、タイミング生成部154は、ロックイン検出部152の検出結果である波形信号をデータ処理部153がバッファに取り込む期間を規定する時間波形取込信号と、バッファに取り込んだ波形信号に位置情報を対応付け且つ位置情報を対応付けた波形信号をメモリに保存するタイミングを示す画像データ保存信号とが同期するように、回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成する。
In this embodiment, the
本実施例における「時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期する」状態は、時間波形取込信号の周期が画像データ保存信号の周期と一致する状態を意味する。但し、「時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期する」状態は、時間波形取込信号の周期が画像データ保存信号の周期のA2倍又は1/A2倍(但し、A2は自然数)となる状態を意味していてもよい。 The state in which the time waveform acquisition signal and the image data storage signal are synchronized in this embodiment means a state in which the period of the time waveform acquisition signal coincides with the period of the image data storage signal. However, in the state where the time waveform acquisition signal and the image data storage signal are synchronized, the period of the time waveform acquisition signal is A 2 times or 1 / A 2 times the period of the image data storage signal (however, A 2). May mean a state in which (is a natural number).
ここで、上述したように、時間波形取込信号に含まれる矩形波の周期Twは、Tw=Tr×(n/m)という数式で表現される。また、上述したように、画像データ保存信号に含まれるパルスの周期Tdは、Td=Ts×kという数式で表現される。従って、タイミング生成部154は、Tw=Tdという関係が成立するように、回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成する。つまり、タイミング生成部154は、Tr×(n/m)=Ts×kという関係が成立するように、回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成する。
Here, as described above, the period Tw of the rectangular wave included in the time waveform capture signal is expressed by the mathematical formula Tw = Tr × (n / m). Further, as described above, the pulse period Td included in the image data storage signal is expressed by the mathematical formula Td = Ts × k. Therefore, the
図4に示す例では、n=24であり、m=4であり且つk=6であるため、タイミング生成部154は、Tr×(24/4)=Ts×6という数式が成立するように、回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成する。つまり、タイミング生成部154は、Tr=Tsという数式が成立するように、回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成する。つまり、タイミング生成部154は、同一の周期でパルスが現れる回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成する。
In the example shown in FIG. 4, since n = 24, m = 4, and k = 6, the
図4に示す例では、タイミング生成部154は、同一の周期でパルスが現れることに加えてパルスの位相が揃っている回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成している。つまり、タイミング生成部154は、互いに同一となる回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成している。しかしながら、タイミング生成部154は、同一の周期でパルスが現れる一方で、パルスの位相が所定量ずれている回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成してもよい。この場合であっても、上述したTw=Tdという関係が成立する限りは、時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期する状態が実現される。
In the example shown in FIG. 4, the
尚、タイミング生成部154は、回転周期基準信号をまず作成し、その後に、生成した回転周期基準信号に含まれるパルスの周期Trを用いて、上述したTr×(n/m)=Ts×kという関係を満たす走査機構基準信号を生成してよい。つまり、タイミング生成部154は、複数のパルスが周期Trで繰り返し現れる回転周期基準信号をまず作成し、その後に、複数のパルスが周期Ts=Tr×(n/m)/kで現れる走査機構基準信号を生成してもよい。
The
或いは、タイミング生成部154は、走査機構基準信号をまず作成し、その後に、生成した走査機構基準信号に含まれるパルスの周期Tsを用いて、上述したTr×(n/m)=Ts×kという関係を満たす回転周期基準信号を生成してよい。つまり、タイミング生成部154は、複数のパルスが周期Tsで繰り返し現れる走査機構基準信号をまず作成し、その後に、複数のパルスが周期Tr=Ts×k/(n/m)で現れる回転周期基準信号を生成してもよい。
Alternatively, the
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、時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期するように、回転周期基準信号及び走査機構基準信号を生成する。その結果、ロックイン検出部152の検出結果である波形信号の取り込みが完了するタイミングと、データ処理部153が波形信号に位置情報を対応付け且つ位置情報を対応付けた波形信号を保存するタイミングとが同期する。つまり、波形信号の取り込みが完了するタイミングと波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過に係らず固定される。
As described above, the terahertz
図4に示す例では、波形信号の取り込みが完了するタイミングと波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過に係らずゼロになっている。波形信号の取り込みが完了するタイミングと波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過に係らずゼロになると、以下に示す技術的効果が得られる。具体的には、データ処理部153は、波形信号の取り込みが完了した後に即座に取り込んだ波形信号を位置情報と対応付け且つ位置情報と対応付けた波形信号を保存することができる。従って、データ処理部153は、波形信号の取り込みが完了した後に、取り込んだ波形信号を位置情報と対応付けるタイミングを待たなくてもよくなる。従って、テラヘルツ波計測装置100による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。
In the example shown in FIG. 4, the amount of deviation between the timing at which the acquisition of the waveform signal is completed and the timing at which the position information is associated with the waveform signal is zero regardless of the passage of time. When the amount of deviation between the timing at which the acquisition of the waveform signal is completed and the timing at which the position information is associated with the waveform signal becomes zero regardless of the passage of time, the following technical effects can be obtained. Specifically, the
更には波形信号の取り込みが完了するタイミングと波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過に係らず固定されると、以下に示す技術的効果が得られる。具体的には、データ処理部153は、波形信号の取り込みが完了してから固定された一定時間が経過したタイミングで、取り込んだ波形信号を位置情報と対応付け且つ位置情報と対応付けた波形信号を保存することができる。従って、テラヘルツ波計測装置100による計測効率及び計測精度が相対的に向上する。
Furthermore, if the amount of deviation between the timing at which the acquisition of the waveform signal is completed and the timing at which the position information is associated with the waveform signal is fixed regardless of the passage of time, the following technical effects can be obtained. Specifically, the
参考までに、図5に示すように、時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期していない場合には、波形信号の取り込みが完了するタイミングと、波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過と共に変動してしまう可能性がある。 For reference, as shown in FIG. 5, when the time waveform acquisition signal and the image data storage signal are not synchronized, the timing at which the waveform signal acquisition is completed and the position information are associated with the waveform signal. The amount of deviation from the timing may fluctuate over time.
具体的には、時刻t11’から時刻t12’までの期間中には、時間波形取込信号がハイレベルとなるため、データ処理部153は、時刻t11’から時刻t12’までの期間中のロックイン検出部152の検出結果である波形信号#1をバッファに取り込む。波形信号#1のバッファへの取り込みは、時刻t12’に完了する。一方で、時刻t12’の時点で画像データ保存信号中にパルスP#1が現れる。このため、データ処理部153は、パルスP#1が現れるまでにバッファへの取り込みが完了した最新の波形信号#1を、パルスP#1が現れた時刻t12’の時点での計測対象物10の走査位置を示す位置情報と対応付ける。この場合の波形信号#1の取り込みが完了するタイミングと波形信号#1に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量は、ゼロである。
Specifically, since the time waveform capture signal becomes a high level during the period from time t11'to time t12', the
その後、時刻t21’から時刻t22’までの期間中には、時間波形取込信号がハイレベルとなるため、データ処理部153は、時刻t21’から時刻t22’までの期間中のロックイン検出部152の検出結果である波形信号#2をバッファに取り込む。波形信号#2のバッファへの取り込みは、時刻t22’に完了する。一方で、時刻t22’よりも早い時刻t22’’の時点で画像データ保存信号中にパルスP#2が現れる。しかしながら、時刻t22’’の時点で波形信号#2のバッファへの取り込みが完了しておらず且つ波形信号#1の位置情報との対応付けが完了している。このため、データ処理部153は、パルスP#2が現れた場合であっても、波形信号を位置情報と対応付けることができない。他方で、時刻t22’よりも遅い時刻t32’’の時点で画像データ保存信号中にパルスP#3が現れる。このため、データ処理部153は、パルスP#3が現れるまでにバッファへの取り込みが完了した最新の波形信号#2を、パルスP#3が現れた時刻t32’’の時点での計測対象物10の走査位置を示す位置情報と対応付ける。この場合の波形信号#2の取り込みが完了するタイミングと波形信号#2に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量は、ずれ量#2(=時刻t32’’−時刻t22’≠0)である。
After that, during the period from time t21'to time t22', the time waveform capture signal becomes high level, so that the
その後、時刻t31’から時刻t32’までの期間中には、時間波形取込信号がハイレベルとなるため、データ処理部153は、時刻t31’から時刻t32’までの期間中のロックイン検出部152の検出結果である波形信号#3をバッファに取り込む。波形信号#3のバッファへの取り込みは、時刻t32’に完了する。一方で、時刻t32’よりも遅い時刻t42’’の時点で画像データ保存信号中にパルスP#4が現れる。このため、データ処理部153は、パルスP#4が現れるまでにバッファへの取り込みが完了した最新の波形信号#3を、パルスP#4が現れた時刻t42’’の時点での計測対象物10の走査位置を示す位置情報と対応付ける。この場合の波形信号#3の取り込みが完了するタイミングと波形信号#3に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量は、ずれ量#3(=時刻t42’’−時刻t32’≠0≠ずれ量#2)である。
After that, during the period from time t31'to time t32', the time waveform capture signal becomes high level, so that the
このように時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期していない場合には、波形信号の取り込みが完了するタイミングと、波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過と共に変動してしまう。この場合、データ処理部153は、取り込んだ波形信号を位置情報と対応付け且つ位置情報と対応付けた波形信号を保存するために、波形信号の取り込みが完了してからランダムに変動する時間の経過を待つ必要がある。或いは、データ処理部153は、波形信号を位置情報に対応付けるタイミングが到来しているにも係らず、当該タイミングで位置情報を対応付けるべき波形信号の取り込みが完了していないがゆえに、計測対象物10の移動を一旦停止する必要が生ずる。その結果、時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期していない場合には、テラヘルツ波計測装置100による計測効率が相対的に悪化する可能性がある。
When the time waveform acquisition signal and the image data storage signal are not synchronized in this way, the amount of deviation between the timing at which the acquisition of the waveform signal is completed and the timing at which the position information is associated with the waveform signal is large. , Will fluctuate over time. In this case, the
しかるに、本実施例では、時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期している。従って、波形信号の取り込みが完了するタイミングと、波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過と共に変動することは殆ど又は全くない。従って、時間波形取込信号と画像データ保存信号とが同期していない場合に生じ得るテラヘルツ波計測装置100による計測効率の悪化が好適に防止される。典型的には、テラヘルツ波計測装置100は、計測対象物10が移動させ続けたまま、波形信号の取り込み並びに波形信号と位置情報との対応付け及び位置情報が対応付けられた波形信号の保存を行うことができる。従って、テラヘルツ波計測装置100による計測効率が相対的に向上する。
However, in this embodiment, the time waveform acquisition signal and the image data storage signal are synchronized. Therefore, the amount of deviation between the timing at which the acquisition of the waveform signal is completed and the timing at which the position information is associated with the waveform signal hardly or completely fluctuates with the passage of time. Therefore, deterioration of measurement efficiency by the terahertz
更に、波形信号の取り込みが完了するタイミングと波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過に係らず固定されると、以下に示す技術的効果が更に得られる。具体的には、波形信号の取り込みが完了するタイミングと波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過と共に変動すると、計測対象物10の複数個所において計測されたテラヘルツ波THzの波形から得られる計測結果の精度が悪化してしまう可能性がある。というのも、時間波形取込信号がアクティブとなる期間中にテラヘルツ波THzが計測された計測位置と、当該計測位置において計測されたテラヘルツ波の検出結果である波形信号がメモリに保存される際に当該波形信号に対応付けられる位置情報が示す走査位置との間のずれ量が、計測の都度変動してしまう可能性があるからである。しかるに、本実施例では、波形信号の取り込みが完了するタイミングと波形信号に位置情報が対応付けられるタイミングとの間のずれ量が、時間の経過に係らず固定される。従って、時間波形取込信号がアクティブとなる期間中にテラヘルツ波THzが計測された計測位置と、当該計測位置において計測されたテラヘルツ波の検出結果である波形信号がメモリに保存される際に当該波形信号に対応付けられる位置情報が示す走査位置との間のずれ量が、計測の都度変動してしまうことは殆ど又は全くない。その結果、計測対象物10の複数個所に照射されたテラヘルツ波THzの波形から得られる計測結果の精度が悪化することは殆ど又は全くない。典型的には、テラヘルツ波計測装置100は、計測対象物10の3次元的な断面画像を高精度に取得することができる。
Further, if the amount of deviation between the timing at which the acquisition of the waveform signal is completed and the timing at which the position information is associated with the waveform signal is fixed regardless of the passage of time, the following technical effects can be further obtained. .. Specifically, when the amount of deviation between the timing at which the acquisition of the waveform signal is completed and the timing at which the position information is associated with the waveform signal fluctuates with the passage of time, measurements are taken at a plurality of locations of the
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 modified within the scope of claims and within a range not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and terahertz wave measurement accompanied by such modification. The device is also included in the technical scope of the present invention.
10 計測対象物
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
122 回転基板
124 ロータリーエンコーダ
124a スリット
130 テラヘルツ波検出素子
150 制御部
152 ロックイン検出部
153 データ処理部
154 タイミング生成部
155 光学遅延機構駆動部
156 走査機構駆動部
LB1 ポンプ光
LB2 プローブ光
THz テラヘルツ波
10 Object to be measured 100 Terahertz
Claims (9)
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た前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、
前記レーザ光を反射することで前記発生手段及び前記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可能な調整手段と、
前記計測対象物における前記テラヘルツ波の照射位置及び検出位置のうちの少なくとも一方が前記計測対象物の表面に沿って移動するように、前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物のうち少なくとも一つを移動可能な移動手段と、
前記調整手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している調整期間中において前記光路長が所定長に調整される調整タイミングと、前記移動手段が前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物のうち少なくとも一つを前回の計測位置から一定量だけ離れた今回の計測位置に移動させる移動タイミングとが同期するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするテラヘルツ波計測装置。 A terahertz wave is generated by irradiating the laser beam, and a generating means for irradiating the generated terahertz wave to the measurement object,
A detection means for detecting the terahertz wave irradiated to the measurement object by irradiating the laser beam, and
An adjusting means capable of adjusting the optical path length of the laser light irradiated to at least one of the generating means and the detecting means by reflecting the laser light.
At least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object so that at least one of the terahertz wave irradiation position and the detecting position of the measuring object moves along the surface of the measuring object. A means of transportation that allows you to move one
The adjustment timing in which the optical path length is adjusted to a predetermined length during the adjustment period in which the adjustment means reflects the laser beam to adjust the optical path length, and the moving means is the generating means, the detecting means, and the detection means. Control to control at least one of the adjusting means and the moving means so as to synchronize with the moving timing of moving at least one of the measurement objects to the current measurement position separated by a certain amount from the previous measurement position. Means and
A terahertz wave measuring device characterized by being equipped with.
前記制御手段は、前記調整タイミングと前記移動タイミングとが同期することで、前記第1反射手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している第1調整期間中において前記光路長が前記所定長に調整される第1調整タイミングと、前記移動手段が前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つを前回の計測位置から前記一定量だけ離れた第1計測位置に移動させる第1移動タイミングとの時間差と、前記第2反射手段が前記レーザ光を反射することで前記光路長を調整している第2調整期間中において前記光路長が前記所定長に調整される第2調整タイミングと、前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つを前記第1計測位置から前記一定量だけ離れた第2計測位置に移動させる第2移動タイミングとの時間差とが一致するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する
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 adjusting means includes at least a first reflecting means capable of reflecting the laser light and a second reflecting means capable of reflecting the laser light.
The control means has the optical path length during the first adjustment period in which the adjustment timing and the movement timing are synchronized so that the first reflecting means reflects the laser beam to adjust the optical path length. The first adjustment timing in which is adjusted to the predetermined length, and the first measurement position in which the moving means separates at least one of the generation means, the detection means, and the measurement object from the previous measurement position by the fixed amount. The optical path length is adjusted to the predetermined length during the second adjustment period in which the optical path length is adjusted by reflecting the laser beam by the time difference from the first movement timing to be moved to. The time difference between the second adjustment timing and the second movement timing for moving at least one of the generating means, the detecting means, and the measurement object to the second measurement position separated from the first measurement position by the fixed amount. The terahertz wave measuring apparatus according to claim 1, wherein at least one of the adjusting means and the moving means is controlled so as to match the above.
前記移動手段は、第2基準信号に基づいて定まる移動態様で前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つを移動し、
前記制御手段は、前記調整期間中の前記調整タイミングと前記移動タイミングとが同期するように、前記第1基準信号及び前記第2基準信号の少なくとも一方を生成する
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 adjusting means adjusts the optical path length in an adjusting mode determined based on the first reference signal.
The moving means moves at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object in a moving mode determined based on the second reference signal.
Claim 1 or the control means is characterized in that at least one of the first reference signal and the second reference signal is generated so that the adjustment timing and the movement timing during the adjustment period are synchronized with each other. 2. The terahertz wave measuring device according to 2.
ことを特徴とする請求項3に記載のテラヘルツ波計測装置。 3. The control means is characterized in that the first reference signal and the second reference signal that are identical to each other are generated so that the adjustment timing and the movement timing during the adjustment period are synchronized with each other. The terahertz wave measuring device described in.
前記制御手段は、前記調整期間中の前記調整タイミングと前記移動タイミングとが同期するように、前記第1基準信号に基づいて前記第2基準信号を生成する
ことを特徴とする請求項3に記載のテラヘルツ波計測装置。 The control means generates the first reference signal so that the adjusting means adjusts the optical path length in a desired adjustment mode.
3. The control means according to claim 3, wherein the control means generates the second reference signal based on the first reference signal so that the adjustment timing and the movement timing during the adjustment period are synchronized with each other. Terahertz wave measuring device.
前記制御手段は、前記調整期間中の前記調整タイミングと前記移動タイミングとが同期するように、前記第2基準信号に基づいて前記第1基準信号を生成する
ことを特徴とする請求項3に記載のテラヘルツ波計測装置。 The control means generates the second reference signal so that the moving means moves at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object in a desired moving mode.
The third aspect of claim 3, wherein the control means generates the first reference signal based on the second reference signal so that the adjustment timing and the movement timing during the adjustment period are synchronized with each other. Terahertz wave measuring device.
前記第1基準信号は、周期がTrとなる第1パルスが、前記回転手段が1回転する間にn(但し、nは1以上の整数)回繰り返し現れるパルス信号であり、
前記第2基準信号は、周期がTsとなる第2パルスが繰り返し現れるパルス信号であり、
前記調整期間は、前記第1パルスがn/m個現れる毎に当該調整期間中の前記調整タイミングが到来する期間であり、
前記移動タイミングは、前記第2パルスがk個現れる毎に到来するタイミングであり、
前記制御手段は、Tr×(n/m)=A×Ts×k又はTr×(n/m)=(1/A)×Ts×k(但し、Aは自然数)という条件式が成立するように、前記第1基準信号及び前記第2基準信号の少なくとも一方を生成する
ことを特徴とする請求項3から6のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。 The adjusting means includes m (where m is an integer of 1 or more) reflecting means capable of reflecting the laser beam, and rotating means for rotationally driving the m reflecting means.
The first reference signal is a pulse signal in which a first pulse having a period of Tr appears repeatedly n times (where n is an integer of 1 or more) during one rotation of the rotating means.
The second reference signal is a pulse signal in which a second pulse having a period of Ts appears repeatedly.
The adjustment period is a period in which the adjustment timing during the adjustment period arrives every time n / m of the first pulse appears.
The movement timing is a timing that arrives every time k of the second pulses appear.
The control means satisfies the conditional expression Tr × (n / m) = A × Ts × k or Tr × (n / m) = (1 / A) × Ts × k (where A is a natural number). The terahertz wave measuring apparatus according to any one of claims 3 to 6, wherein at least one of the first reference signal and the second reference signal is generated.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。 With the arrival of the movement timing as a trigger, the detection result of the terahertz wave by the detection means during the adjustment period, which arrives at a constant cycle in synchronization with the movement timing, is set as the measurement position corresponding to the arrival movement timing. The terahertz wave measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a storage means for storing in association with each other.
前記制御手段は、前記発生手段、前記検出手段及び前記計測対象物の少なくとも一つが連続的に移動している期間中に前記調整期間中の前記調整タイミングと前記移動タイミングとが同期するように、前記調整手段及び前記移動手段の少なくとも一方を制御する
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 moving means can continuously move at least one of the generating means, the detecting means, and the measuring object.
The control means synchronizes the adjustment timing and the movement timing during the adjustment period during a period in which at least one of the generation means, the detection means, and the measurement object is continuously moving. The terahertz wave measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the adjusting means and the moving means is controlled.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110272579A1 (en) * | 2009-01-23 | 2011-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Analyzing apparatus |
JP2013033099A (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Pioneer Electronic Corp | Optical delay device and optical delay method |
JP2013170899A (en) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Canon Inc | Measurement apparatus, measurement method and tomography system |
JP2013174548A (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Otsuka Denshi Co Ltd | Measuring instrument and measuring method |
JP2014106127A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Pioneer Electronic Corp | Terahertz wave measurement instrument and method |
JP2014222157A (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | パイオニア株式会社 | Terahertz wave measuring apparatus |
-
2021
- 2021-02-17 JP JP2021023361A patent/JP6952917B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110272579A1 (en) * | 2009-01-23 | 2011-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Analyzing apparatus |
JP2013033099A (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Pioneer Electronic Corp | Optical delay device and optical delay method |
JP2013170899A (en) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Canon Inc | Measurement apparatus, measurement method and tomography system |
JP2013174548A (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Otsuka Denshi Co Ltd | Measuring instrument and measuring method |
JP2014106127A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Pioneer Electronic Corp | Terahertz wave measurement instrument and method |
JP2014222157A (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | パイオニア株式会社 | Terahertz wave measuring apparatus |
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