JP4574718B1 - 電磁波測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体 - Google Patents

電磁波測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】吸収率以外の他のパラメータに基づきＣＴ法を行う。
【解決手段】電磁波測定装置が、被測定物1に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器2と、被測定物1を透過した電磁波を検出する電磁波検出器4と、被測定物1を透過する電磁波の光路と被測定物1とが交差する交差部分100の被測定物1に対する相対位置を変化させる相対位置変化部6と、電磁波検出器4の検出結果に基づき、被測定物1を透過した電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出部12と、位相導出部12の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出部16と、サイノグラムに基づき、交差部分100の軌跡を含む被測定物1の断面の画像を導出する断層像導出部18とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、電磁波（周波数が0.01[THz]以上100[THz]以下）（例えば、テラヘルツ波（例えば、周波数が0.03[THz]以上10[THz]以下））を使用した断層撮影に関する。
従来より、被測定物の断層情報を得る方法としてコンピュータ断層撮影(Computed Tomography: CT)法がある。Ｘ線の発生器と検出器を用いて、この方法を実行することをＸ線ＣＴという。Ｘ線ＣＴによれば、人体の断層情報を非破壊かつ非接触で得ることができる。
しかし、半導体、プラスチック、セラミック、木材および紙など（以下、「原材料」という）から構成される工業製品の内部状態（例えば、欠陥や歪み）を検出することは、Ｘ線ＣＴによれば困難である。Ｘ線が、あらゆる物質に対して透過性が高いためである。
一方、テラヘルツ波（例えば、周波数が0.03[THz]以上10[THz]以下）は、先に述べた工業製品の原材料をほどよく透過する。このため、テラヘルツ波の発生器と検出器を用いて、ＣＴ法を実行すれば（以下、「テラヘルツ波ＣＴ法」という）工業製品の内部状態を検出できる。テラヘルツ波ＣＴ法については、特許文献１、特許文献２、非特許文献１に記載がある。
なお、ＣＴ法は、被測定物に与えたＸ線などがどの程度吸収されたか（吸収率）に基づき断層撮影を行うものである。
米国特許第７１１９３３９号明細書 特許第３８２８１１１号明細書 S. Wang et al., "Pulsed terahertz tomography,"J. Phys. D, Vol 37 (2004) R1-R36
しかしながら、被測定物の種類によっては、吸収率による断層撮影では測定が困難な場合も考えられる。
そこで、本発明は、吸収率以外の他のパラメータに基づきＣＴ法を行うことを課題とする。
本発明にかかる電磁波測定装置は、被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部と、前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出部と、前記位相導出部の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出部と、前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出部とを備えるように構成される。
上記のように構成された電磁波測定装置によれば、電磁波出力器が、被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。電磁波検出器が、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する。相対位置変化部が、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる。位相導出部が、前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する。サイノグラム導出部が、前記位相導出部の導出結果に基づき、サイノグラムを導出する。画像導出部が、前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する。
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記位相導出部の導出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における群遅延を導出する群遅延導出部を備え、前記サイノグラム導出部が、前記群遅延についてのサイノグラムを導出するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記位相導出部の導出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における分散を導出する分散導出部を備え、前記サイノグラム導出部が、前記分散についてのサイノグラムを導出するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記被測定物が、第一被測定物と、第二被測定物とを有し、前記電磁波測定装置が、前記位相導出部の導出結果に基づき、前記第一被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における第一群遅延と、前記第二被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における群遅延である第二群遅延とを導出する群遅延導出部を備え、前記サイノグラム導出部が、前記第一群遅延と前記第二群遅延との差分に基づき、前記第一被測定物と前記第二被測定物との屈折率差についてのサイノグラムを導出するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記第二被測定物の屈折率が既知であり、前記サイノグラム導出部が、前記第一群遅延と前記第二群遅延との差分に基づき、前記第一被測定物の屈折率についてのサイノグラムを導出するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記被測定物は、第一被測定物と、第二被測定物とを有し、前記電磁波測定装置が、前記位相導出部の導出結果に基づき、前記第一被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における第一群遅延と、前記第二被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における群遅延である第二群遅延とを導出する群遅延導出部を備え、前記サイノグラム導出部が、前記第一群遅延に基づく第一サイノグラムおよび前記第二群遅延に基づく第二サイノグラムを導出し、前記画像導出部が、前記第一サイノグラムに基づく前記第一被測定物の断面の画像および前記第二サイノグラムに基づく前記第二被測定物の断面の画像を導出し、前記第一被測定物の断面の画像および前記第二被測定物の断面の画像の差分として、前記第一被測定物と前記第二被測定物との群遅延差を示す画像を導出するようにしてもよい。
本発明は、被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部とを備えた電磁波測定装置を用いた測定方法であって、前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出工程と、前記位相導出工程の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出工程と、前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出工程とを備えた測定方法である。
本発明は、被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部とを備えた電磁波測定装置を用いた測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出処理と、前記位相導出処理の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出処理と、前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
本発明は、被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部とを備えた電磁波測定装置を用いた測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出処理と、前記位相導出処理の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出処理と、前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
本発明の第一の実施形態にかかる電磁波測定装置の構成を示す図である。 走査用ステージ６をＸ方向に移動させたときの、被測定物１、電磁波出力器２、電磁波検出器４および走査用ステージ６の平面図である。 走査用ステージ６をθ方向に移動させたときの、被測定物１、電磁波出力器２、電磁波検出器４および走査用ステージ６の平面図である。 第一の実施形態にかかる画像導出装置１０の構成を示す機能ブロック図である。 第二の実施形態にかかる電磁波測定装置の構成を示す図である。 第二の実施形態にかかる画像導出装置１０の構成を示す機能ブロック図である。 第三の実施形態にかかる画像導出装置１０の構成を示す機能ブロック図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる電磁波測定装置の構成を示す図である。第一の実施形態にかかる電磁波測定装置は、電磁波出力器２、電磁波検出器４、走査用ステージ（相対位置変化部）６、ディスプレイ８、画像導出装置１０を備える。電磁波測定装置は、被測定物１を測定するためのものである。
電磁波出力器２は、被測定物１に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。なお、被測定物１に向けて出力される電磁波の周波数は、テラヘルツ波帯（例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下）を含むものである。そこで、本発明の実施形態においては、電磁波の一例として、テラヘルツ波を想定している。
被測定物１に向けて出力されたテラヘルツ波は被測定物１を透過する。電磁波検出器４は、被測定物１を透過した電磁波（例えば、テラヘルツ波）を検出する。
テラヘルツ波が被測定物１に入射する点をｍ、テラヘルツ波が被測定物１から出射する点をｎとする。すると、被測定物１を透過する電磁波の光路と、被測定物１とが交差する交差部分１００は、線分ｍｎとなる。また、被測定物１を上から見た形状が円形であり、その円の中心を点Ａとする。
なお、点ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４は、全てテラヘルツ波が被測定物１に入射する点である。点ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４は、全てテラヘルツ波が被測定物１から出射する点である。
走査用ステージ（相対位置変化部）６は、交差部分１００の被測定物１に対する相対位置を変化させる。例えば、走査用ステージ６には被測定物１が固定されており、走査用ステージ６がＸ方向、Ｚ方向（図１の紙面に垂直な方向）に移動し、点Ａを通り、図１の紙面に垂直な線分を回転中心として回転する（「θ方向への移動」という）。
図２は、走査用ステージ６をＸ方向に移動させたときの、被測定物１、電磁波出力器２、電磁波検出器４および走査用ステージ６の平面図である。なお、被測定物１が内容物１ａ、１ｂを有している。
図２（ａ）を参照して、図１の状態から、走査用ステージ６を＋Ｘ方向に移動させると（または電磁波出力器２と電磁波検出器４とを−Ｘ方向に移動させてもよい）、交差部分１００は線分ｍ１ｎ１となる。交差部分１００の被測定物１に対する相対位置は、点Ａよりも下方となる。交差部分１００は、内容物１ｂを通る。
図２（ｂ）を参照して、図１の状態から、走査用ステージ６を−Ｘ方向に移動させると（または電磁波出力器２と電磁波検出器４とを＋Ｘ方向に移動させてもよい）、交差部分１００は線分ｍ２ｎ２となる。交差部分１００の被測定物１に対する相対位置は、点Ａよりも上方となる。交差部分１００は、内容物１ａを通る。
走査用ステージ６をＸ方向に移動させ、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態へ変化させると、交差部分１００の被測定物に対する相対位置が、点Ａよりも下方から上方へと変化していく。
図３は、走査用ステージ６をθ方向に移動させたときの、被測定物１、電磁波出力器２、電磁波検出器４および走査用ステージ６の平面図である。なお、被測定物１が内容物１ａ、１ｂを有している。
図３（ａ）を参照して、図１の状態から、走査用ステージ６を＋θ方向に移動させると（または電磁波出力器２と電磁波検出器４とを−θ方向に移動させてもよい）、交差部分１００は線分ｍ３ｎ３となる。交差部分１００は、内容物１ａと内容物１ｂとの間を通る。
図３（ｂ）を参照して、図１の状態から、走査用ステージ６を−θ方向に移動させると（または電磁波出力器２と電磁波検出器４とを＋θ方向に移動させてもよい）、交差部分１００は線分ｍ４ｎ４となる。交差部分１００は、内容物１ａを通る。
走査用ステージ６をθ方向に移動させ、図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態へ変化させると、交差部分１００の被測定物１に対する相対位置が変化していく。
上記のようにして、走査用ステージ６により、被測定物１を走査できる。
画像導出装置１０は、交差部分１００を含む平面（図１、図２および図３の紙面）で被測定物１の断面をとったものの画像を導出する。
ディスプレイ８は、画像導出装置１０により導出された画像F(x,y)（式（５）参照）を表示する。導出された画像は、被測定物の２次元断面についての数値データであり、この数値データに所定の色を対応させて、被測定物１の２次元断層画像を表示する。なお、数値データから２次元断層画像を表示する方法については周知の方法を適宜採用すればよい。
図４は、第一の実施形態にかかる画像導出装置１０の構成を示す機能ブロック図である。画像導出装置１０は、ＡＤ変換器１１、位相導出部１２、群遅延導出部１４、分散導出部１５、サイノグラム導出部１６、断層像導出部（画像導出部）１８を備える。
ＡＤ変換器１１は、アナログ信号である電磁波検出器４の検出結果を、デジタル信号に変換する。
位相導出部１２は、電磁波検出器４の検出結果に基づき、被測定物１を透過した電磁波（例えば、テラヘルツ波）の周波数領域における位相を導出する。
位相導出部１２は、ＡＤ変換器１１の出力を受ける。ＡＤ変換器１１の出力は、被測定物１を透過した電磁波のパルス波形データである。このパルス波形データは、ｘ（走査用ステージ６のＸ方向への移動量）、θ（走査用ステージ６のθ方向への移動量）、ｔ（時間）の関数である。
位相導出部１２は、このパルス波形データをフーリエ変換して、周波数領域におけるパルス波形のスペクトルデータを取得する。パルス波形のスペクトルデータは、Ｘ、θ、ｆ（周波数）の関数である。位相導出部１２は、パルス波形のスペクトルデータから位相Ph1(x, θ, f)を導出する。なお、図４においては、関数Ph1(x, θ, f)の引数(x, θ, f)を省略している。他の関数についても同様に引数を図示省略している。
群遅延導出部１４は、位相導出部１２から位相Ph1(x, θ, f)を受け、位相Ph1(x, θ, f)に基づき、被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における群遅延GD1(x, θ, f)を導出する。
ただし、群遅延GD1(x, θ, f)は以下のようにして、群遅延導出部１４により以下の式（１）にようにして導出される。
Figure 0004574718
分散導出部１５は、位相導出部１２の導出結果に基づき、被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における分散を導出する。
具体的には、分散導出部１５は、群遅延導出部１４から群遅延GD1(x, θ, f)を受け、被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における分散CD1(x, θ, f)を導出する。
なお、分散CD1(x, θ, f)は、以下の式（２）のように表されるので、群遅延GD1(x, θ, f)を周波数ｆで偏微分すればよいことがわかる。
なお、分散導出部１５は、位相導出部１２から位相Ph1(x, θ, f)を受け、位相Ph1(x, θ, f)を式（２）に代入して、分散CD1(x, θ, f)を導出するようにしてもよい。
Figure 0004574718
サイノグラム導出部１６は、位相導出部１２の導出結果（位相Ph1(x, θ, f)）に基づき、サイノグラムを導出する。
具体的には、サイノグラム導出部１６は、群遅延導出部１４から群遅延GD1(x, θ, f)を受け、以下の式（３）のようにして、群遅延についてのサイノグラムSGD1(x, θ)を導出する。群遅延GD1(x, θ, f)は位相Ph1(x, θ, f)に基づき導出されるので（式（１）参照）、サイノグラムSGD1(x, θ)もまた位相Ph1(x, θ, f)に基づき導出されることになる。
Figure 0004574718
または、サイノグラム導出部１６は、分散導出部１５から分散CD1(x, θ, f)を受け、以下の式（４）のようにして、分散についてのサイノグラムSCD1(x, θ)を導出する。分散CD1(x, θ, f)は位相Ph1(x, θ, f)に基づき導出されるので（式（２）参照）、サイノグラムSCD1(x, θ)もまた位相Ph1(x, θ, f)に基づき導出されることになる。
Figure 0004574718
断層像導出部（画像導出部）１８は、サイノグラム導出部１６からサイノグラムを受け、サイノグラムに基づき、交差部分１００を含む被測定物１の断面の画像を導出する。
サイノグラム導出部１６の導出したサイノグラムをS(x,θ)とすると、断層像導出部１８は、以下の式（５）のようにして、画像F(x,y)を導出する。式（５）は、フィルタ補正逆投影法による画像の導出を意味する。
Figure 0004574718
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
まず、走査用ステージ６に被測定物１を固定する。そして、走査用ステージ６をＸ方向、Ｚ方向（図１の紙面に垂直な方向）に移動させ、しかも、θ方向へ移動させながら、電磁波出力器２から0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波（例えば、テラヘルツ波）を被測定物１に向けて出力する。被測定物１に向けて出力されたテラヘルツ波は被測定物１を透過する。被測定物１を透過した電磁波は、電磁波検出器４により検出される。このようにして、被測定物１の走査が行われる。
電磁波検出器４の検出結果は、画像導出装置１０のＡＤ変換器１１に与えられる。電磁波検出器４の検出結果は、ＡＤ変換器１１により、デジタル信号に変換され、位相導出部１２に与えられる。
位相導出部１２は、被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における位相Ph1(x, θ, f)を導出する。位相Ph1(x, θ, f)に基づき、群遅延GD1(x, θ, f)および分散CD1(x, θ, f)が導出され、サイノグラム導出部１６に与えられる。
サイノグラム導出部１６は、群遅延についてのサイノグラムSGD1(x, θ)または分散についてのサイノグラムSCD1(x, θ)を導出する。導出されたサイノグラムから、断層像導出部１８が被測定物１の断面の画像を導出する。
ディスプレイ８は、画像導出装置１０により導出された画像を表示する。
第一の実施形態によれば、被測定物１の電磁波の吸収率ではなく、位相Ph1(x, θ, f)に基づき（具体的には、群遅延または分散に基づき）ＣＴ法を行うことができる。
群遅延または分散に基づきＣＴ法を行うことができる利点を以下に説明する。
まず、テラヘルツ波の吸収が少ない被測定物１について、透過率（吸収率の逆数）に基づきＣＴ法を行って断面像を得たと仮定する。この場合、被測定物１の内部構造等に応じたコントラスト（明度や色相の差）が、断面像において充分に生じないこととなる。しかし、群遅延または分散に基づきＣＴ法を行えば、被測定物１の内部構造等に応じた充分なコントラストが、断面像において充分に生じることが期待できる。これにより、被測定物１の内部構造等の情報を得られることが期待できる。
被測定物１の内部の屈折率が一様でない場合、被測定物１の内部でテラヘルツ波は直進せず、屈折界面で屈折する。屈折によるテラヘルツ波の光路の曲がりが大きい場合は、屈折界面において大きなパワーロスが生じて、透過率が低下し、透過率に基づくＣＴ像には誤差が生じる。ここで、屈折によるテラヘルツ波の光路の曲がりは、被測定物１の屈折率分布の形状により決定される。すなわち、被測定物１の屈折率分布の形状の影響により、透過率に基づくＣＴ像に誤差が生じる。一方、群遅延または分散は、パワーとは別の量なので、群遅延または分散は、被測定物１を透過するテラヘルツ波のパワーが低下しても、基本的には変化しない。したがって、群遅延または分散についてのＣＴ像は、被測定物１の屈折率分布の形状の影響による誤差が少ない。
第二の実施形態
第二の実施形態は、（第一）被測定物１および第二被測定物２０を用いる点が、第一の実施形態と異なる。なお、第一の実施形態における被測定物１を、第二の実施形態においては第一被測定物１という。
図５は、第二の実施形態にかかる電磁波測定装置の構成を示す図である。図６は、第二の実施形態にかかる画像導出装置１０の構成を示す機能ブロック図である。
第二の実施形態にかかる電磁波測定装置の構成は、第一の実施形態と同様であるため、説明を省略する。ただし、第二の実施形態にかかる画像導出装置１０は、分散導出部１５を備えていない。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
まず、走査用ステージ６に第二被測定物２０を固定する（図５（ａ）参照）。そして、第一の実施形態と同様に、第二被測定物２０の走査が行われる。
電磁波検出器４の検出結果は、画像導出装置１０のＡＤ変換器１１に与えられる。電磁波検出器４の検出結果は、ＡＤ変換器１１により、デジタル信号に変換され、位相導出部１２に与えられる。
位相導出部１２は、第二被測定物２０を透過した電磁波の周波数領域における位相Ph2(x, θ, f)を導出する。第一の実施形態と同様に、群遅延導出部１４が、位相Ph2(x, θ, f)を周波数fで偏微分して、第二被測定物２０を透過した電磁波の周波数領域における群遅延である第二群遅延GD2(x, θ, f)を導出する。
次に、走査用ステージ６に第一被測定物１を固定する（図５（ｂ）参照）。そして、第一の実施形態と同様に、第一被測定物１の走査が行われる。
電磁波検出器４の検出結果は、画像導出装置１０のＡＤ変換器１１に与えられる。電磁波検出器４の検出結果は、ＡＤ変換器１１により、デジタル信号に変換され、位相導出部１２に与えられる。
位相導出部１２は、第一被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における位相Ph1(x, θ, f)を導出する。第一の実施形態と同様に、群遅延導出部１４が、位相Ph1(x, θ, f)を周波数fで偏微分して、第一被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における第一群遅延GD1(x, θ, f)を導出する。
ここで、サイノグラム導出部１６は、群遅延導出部１４から第一群遅延GD1(x, θ, f)および第二群遅延GD2(x, θ, f)を受け、第一群遅延GD1(x, θ, f)および第二群遅延GD2(x, θ, f)の差分に基づき、第一被測定物１と第二被測定物２０との屈折率差についてのサイノグラムを導出する。
ただし、屈折率差についてのサイノグラムSrn(x, θ)は以下のようにして、サイノグラム導出部１６により以下の式（６）にようにして導出される。
Figure 0004574718
断層像導出部１８は、第一の実施形態と同様に、被測定物１の断面の画像を導出する。
ディスプレイ８は、画像導出装置１０により導出された画像を表示する。
第二の実施形態によれば、被測定物１の電磁波の吸収率ではなく、位相Ph1(x, θ, f)および位相Ph2(x, θ, f)に基づき（具体的には、第一群遅延および第二群遅延の差分に基づき）ＣＴ法を行うことができる。
なお、第二被測定物２０の屈折率が既知である場合は（例えば、第二被測定物２０が空気（窒素雰囲気中や真空も含む）である場合）、第一被測定物１の屈折率についての画像を表示させることができる。
この場合、サイノグラム導出部１６が、屈折率差についてのサイノグラムSrn(x, θ)から、さらに以下の式（７）に基づき、第一被測定物１の屈折率についてのサイノグラムSn(x, θ)を導出する。ただし、ｃは光速、Δxはサイノグラムの空間分解能である。また、第二被測定物２０の屈折率が１であるものとする。さらに、屈折率差についてのサイノグラムSrn(x, θ)は、先に説明したように、第一群遅延GD1(x, θ, f)および第二群遅延GD2(x, θ, f)の差分に基づき導出されている。
Figure 0004574718
第一被測定物の屈折率についてのサイノグラムSn(x, θ)から、断層像導出部１８が、第一の実施形態と同様に、被測定物１の断面の画像を導出する。ディスプレイ８は、画像導出装置１０により導出された画像を表示する。
第三の実施形態
第三の実施形態は、第二の実施形態と同様に第一被測定物１および第二被測定物２０を用いるものの、サイノグラム導出部１６によるサイノグラムの導出および断層像導出部１８による画像の導出が第二の実施形態と異なる。
図７は、第三の実施形態にかかる画像導出装置１０の構成を示す機能ブロック図である。
第三の実施形態にかかる電磁波測定装置の構成は、第二の実施形態と同様であるため、説明を省略する（図５参照）。ただし、第三の実施形態にかかる画像導出装置１０は、分散導出部１５を備えていない。以下、第二の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
次に、第三の実施形態の動作を説明する。
第二群遅延GD2(x, θ, f)および第一群遅延GD1(x, θ, f)を導出するまでの動作は、第二の実施形態と同様である。
まず、走査用ステージ６に第二被測定物２０を固定する（図５（ａ）参照）。そして、第一の実施形態と同様に、第二被測定物２０の走査が行われる。
電磁波検出器４の検出結果は、画像導出装置１０のＡＤ変換器１１に与えられる。電磁波検出器４の検出結果は、ＡＤ変換器１１により、デジタル信号に変換され、位相導出部１２に与えられる。
位相導出部１２は、第二被測定物２０を透過した電磁波の周波数領域における位相Ph2(x, θ, f)を導出する。第一の実施形態と同様に、群遅延導出部１４が、位相Ph2(x, θ, f)を周波数fで偏微分して、第二被測定物２０を透過した電磁波の周波数領域における群遅延である第二群遅延GD2(x, θ, f)を導出する。
次に、走査用ステージ６に第一被測定物１を固定する（図５（ｂ）参照）。そして、第一の実施形態と同様に、第一被測定物１の走査が行われる。
電磁波検出器４の検出結果は、画像導出装置１０のＡＤ変換器１１に与えられる。電磁波検出器４の検出結果は、ＡＤ変換器１１により、デジタル信号に変換され、位相導出部１２に与えられる。
位相導出部１２は、第一被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における位相Ph1(x, θ, f)を導出する。第一の実施形態と同様に、群遅延導出部１４が、位相Ph1(x, θ, f)を周波数fで偏微分して、第一被測定物１を透過した電磁波の周波数領域における第一群遅延GD1(x, θ, f)を導出する。
ここまでの動作は第二の実施形態と同様である。
ここで、サイノグラム導出部１６は、群遅延導出部１４から第一群遅延GD1(x, θ, f)および第二群遅延GD2(x, θ, f)を受け、第一群遅延GD1(x, θ, f)に基づく第一サイノグラムSGD1(x,θ)および第二群遅延GD2(x, θ, f)に基づく第二サイノグラムSGD2(x,θ)を導出する。
ただし、第一サイノグラムSGD1(x,θ)は、第一群遅延GD1(x, θ, f)を周波数で積分したものである。第二サイノグラムSGD2(x,θ)は、第二群遅延GD2(x, θ, f)を周波数で積分したものである。
断層像導出部１８は、第一サイノグラムSGD1(x,θ)に基づく第一被測定物１の断面の画像FGD1(x,y)および第二サイノグラムSGD2(x,θ)に基づく第二被測定物２０の断面の画像FGD2(x,y)を導出する。なお、画像FGD1(x,y)および画像FGD2(x,y)の導出法は、第一の実施形態と同様である。すなわち、式（５）のサイノグラムS(x,θ)に、第一サイノグラムSGD1(x,θ)および第二サイノグラムSGD2(x,θ)を代入すれば、画像FGD1(x,y)および画像FGD2(x,y)を導出できる。
断層像導出部１８は、さらに、第一被測定物１の断面の画像FGD1(x,y)および第二被測定物２０の断面の画像FGD2(x,y)の差分として、第一被測定物１と第二被測定物２０との群遅延差を示す画像F(x,y)を導出する。ただし、F(x,y) = FGD1(x,y)−FGD2(x,y)である。なお、画像F(x,y)は、第一被測定物１と第二被測定物２０との群遅延差を示すとともに、第一被測定物１と第二被測定物２０との屈折率の差をも示す。
ディスプレイ８は、画像導出装置１０により導出された画像を表示する。
第三の実施形態によれば、被測定物１の電磁波の吸収率ではなく、位相Ph1(x, θ, f)および位相Ph2(x, θ, f)に基づき（具体的には、第一群遅延および第二群遅延に基づき）ＣＴ法を行うことができる。
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば画像導出装置１０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
１ （第一）被測定物
１ａ、１ｂ 内容物
２０ 第二被測定物
１００ 交差部分
２ 電磁波出力器
４ 電磁波検出器
６ 走査用ステージ（相対位置変化部）
８ ディスプレイ
１０ 画像導出装置
１１ ＡＤ変換器
１２ 位相導出部
１４ 群遅延導出部
１５ 分散導出部
１６ サイノグラム導出部
１８ 断層像導出部（画像導出部）

Claims (4)

  1. 被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、
    前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、
    前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部と、
    前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出部と、
    前記位相導出部の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出部と、
    前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出部と、
    前記位相導出部の導出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における群遅延を導出する群遅延導出部と、
    を備え、
    前記サイノグラム導出部が、前記群遅延についてのサイノグラムを導出する、
    電磁波測定装置。
  2. 被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部とを備えた電磁波測定装置を用いた測定方法であって、
    前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出工程と、
    前記位相導出工程の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出工程と、
    前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出工程と、
    前記位相導出工程の導出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における群遅延を導出する群遅延導出工程と、
    を備え、
    前記サイノグラム導出工程が、前記群遅延についてのサイノグラムを導出する、
    測定方法。
  3. 被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部とを備えた電磁波測定装置を用いた測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出処理と、
    前記位相導出処理の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出処理と、
    前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出処理と、
    前記位相導出処理の導出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における群遅延を導出する群遅延導出処理と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記サイノグラム導出処理が、前記群遅延についてのサイノグラムを導出する、
    プログラム。
  4. 被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する電磁波検出器と、前記被測定物を透過する前記電磁波の光路と前記被測定物とが交差する交差部分の前記被測定物に対する相対位置を変化させる相対位置変化部とを備えた電磁波測定装置を用いた測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
    前記電磁波検出器の検出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における位相を導出する位相導出処理と、
    前記位相導出処理の導出結果に基づき、サイノグラムを導出するサイノグラム導出処理と、
    前記サイノグラムに基づき、前記交差部分を含む前記被測定物の断面の画像を導出する画像導出処理と、
    前記位相導出処理の導出結果に基づき、前記被測定物を透過した前記電磁波の周波数領域における群遅延を導出する群遅延導出処理と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であり、
    前記サイノグラム導出処理が、前記群遅延についてのサイノグラムを導出する、
    記録媒体。
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