JP5274654B2 - 収容具、収容具配置方法および測定方法 - Google Patents
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Description
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(米国特許第7119339号明細書)、非特許文献1(S.Wang et al.,“Pulsed terahertz tomography,”J.Phys.D,Vol 37(2004)R1−R36)に記載がある。
第21図は、従来技術にかかる被測定物の屈折率が1.4、被測定物の周囲の空気の屈折率が1の場合に想定されるテラヘルツ波の光路を示す図である。第21図を参照して、被測定物(DUT:Device Under Test)に左から入射したテラヘルツ波が、被測定物により屈折することがわかる。
テラヘルツ波が直進しないことにより、検出器にテラヘルツ波が到達できず、充分な感度で被測定物の画像を取得できなくなることがある。
また、テラヘルツ波が直進しないことにより、検出されたテラヘルツ波が、被測定物を直進して到達したものではない場合も起こりうる。このため、検出されたテラヘルツ波から被測定物の画像を取得すると、障害陰影および擬似画像などのアーチファクトが画像に現れる可能性がある。
そこで、本発明は、テラヘルツ波を含む電磁波(周波数が0.01[THz]以上100[THz]以下)を被測定物に与えて測定する際に、テラヘルツ波を含む電磁波が被測定物により屈折することに起因する悪影響を抑制することを課題とする。
本発明にかかる収容具は、電磁波測定装置により測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具であって、前記被測定物の少なくとも一部がその内部に配置される空隙部と、第一曲面部分と第二曲面部分とを有し、前記第一曲面部分と前記第二曲面部分との間に前記空隙部が配置され、前記空隙部を包囲する包囲部と、を備え、前記包囲部の屈折率をn2、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n2がn1よりも大きく、前記第一曲面部分および前記第二曲面部分は、共に凸面であり、前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて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り測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具によれば、空隙部が、前記被測定物の少なくとも一部がその内部に配置される。包囲部が、第一曲面部分と第二曲面部分とを有し、前記第一曲面部分と前記第二曲面部分との間に前記空隙部が配置され、前記空隙部を包囲する。さらに、前記包囲部の屈折率をn2、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n2がn1よりも大きく、前記第一曲面部分および前記第二曲面部分は、共に凸面である。しかも、前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。
本発明にかかる収容具は、電磁波測定装置により測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具であって、前記被測定物の少なくとも一部がその内部に配置される空隙部と、第一曲面部分と第二曲面部分とを有し、前記第一曲面部分と前記第二曲面部分との間に前記空隙部が配置され、前記空隙部を包囲する包囲部と、を備え、前記包囲部の屈折率をn2、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n2がn1よりも小さく、前記第一曲面部分および前記第二曲面部分は、共に凹面であり、前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて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り測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具によれば、空隙部が、前記被測定物の少なくとも一部がその内部に配置される。包囲部が、第一曲面部分と第二曲面部分とを有し、前記第一曲面部分と前記第二曲面部分との間に前記空隙部が配置され、前記空隙部を包囲する。さらに、前記包囲部の屈折率をn2、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n2がn1よりも小さく、前記第一曲面部分および前記第二曲面部分は、共に凹面である。さらに、前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。
なお、本発明にかかる収容具は、前記空隙部の平面形状の輪郭が、円弧を含むようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記空隙部の平面断面の輪郭の半径が、前記空隙部の高さに応じて変化するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記包囲部が分割面に沿って分割可能であり、前記分割面が前記空隙部と交差するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物と前記空隙部との間の空間に挿入される挿入部材を備え、前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの輪郭が、前記空隙部の平面形状の輪郭と同心円状になり、前記挿入部材の屈折率をn3、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n1−0.1≦n3≦n1+0.1であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの平面形状の輪郭と、前記空隙部の平面形状の輪郭との距離が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物と前記空隙部との間の空間に充填される充填材を備え、前記充填材の屈折率をn4、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n1−0.1≦n4≦n1+0.1であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物の平面形状の輪郭と、前記空隙部の平面形状の輪郭との距離が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下であるようにしてもよい。
本発明にかかる収容具は、電磁波測定装置により測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具であって、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された電磁波を受ける第一曲面部分と、該第一曲面部分よりも前記被測定物に近く前記電磁波が透過する第一凹面部分とを有し、屈折率がn2aである第一被覆部と、前記被測定物を透過した前記電磁波を受ける第二凹面部分と、該第二凹面部分よりも前記被測定物から遠く前記電磁波が透過する第二曲面部分とを有し、屈折率がn2bである第二被覆部と、を備え、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n2aがn1よりも大きい場合は、前記第一曲面部分が凸面であり、n2aがn1よりも小さい場合は、前記第一曲面部分が凹面であり、n2bがn1よりも大きい場合は、前記第二曲面部分が凸面であり、n2bがn1よりも小さい場合は、前記第二曲面部分が凹面であり、前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の前記電磁波を出力す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り測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具によれば、第一被覆部が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された電磁波を受ける第一曲面部分と、該第一曲面部分よりも前記被測定物に近く前記電磁波が透過する第一凹面部分とを有し、屈折率がn2aである。第二被覆部が、前記被測定物を透過した前記電磁波を受ける第二凹面部分と、該第二凹面部分よりも前記被測定物から遠く前記電磁波が透過する第二曲面部分とを有し、屈折率がn2bである。しかも、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n2aがn1よりも大きい場合は、前記第一曲面部分が凸面であり、n2aがn1よりも小さい場合は、前記第一曲面部分が凹面であり、n2bがn1よりも大きい場合は、前記第二曲面部分が凸面であり、n2bがn1よりも小さい場合は、前記第二曲面部分が凹面である。さらに、前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の前記電磁波を出力する。
なお、本発明にかかる収容具は、n2aとn2bとが異なるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記第一曲面部分の平面形状の曲率半径と、前記第二曲面部分の平面形状の曲率半径とが異なるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭が、円弧を含むようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面断面の輪郭の半径が、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の高さに応じて変化するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分との間の空間に挿入される挿入部材を備え、前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの輪郭が、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭と同心円状になり、前記挿入部材の屈折率をn3、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、n1−0.1≦n3≦n1+0.1であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの平面形状の輪郭と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭との距離が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分との間の空間に充填される充填材を備え、前記充填材の屈折率をn4、前記被測定物の屈折率をn1としたときにn1−0.1≦n4≦n1+0.1であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記被測定物の平面形状の輪郭と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭との距離が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記第一曲面部分および前記第二曲面部分が円筒面であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる収容具は、前記第一曲面部分および前記第二曲面部分の一方または双方が非円筒面であるようにしてもよい。
本発明にかかる収容具配置方法は、本発明にかかる収容具を、前記電磁波測定装置による前記被測定物の測定のために配置する収容具配置方法であって、前記第一曲面部分の光軸が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の進行方向と平行になるように、前記収容具を配置する工程を備えた収容具配置方法である。
本発明にかかる収容具配置方法は、本発明にかかる収容具を、前記電磁波測定装置による前記被測定物の測定のために配置する収容具配置方法であって、前記第一曲面部分の光軸が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の進行方向と、0度を超え90度未満の角度で交差するように、前記収容具を配置する工程を備えた収容具配置方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記被測定物が、前記電磁波の光路に対して水平方向に動く測定方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記電磁波の光路が、前記収容具に対して水平方向に動く測定方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記被測定物が、上下方向に伸びる直線を回転軸として、回転する測定方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記電磁波の光路が、上下方向に伸びる直線を回転軸として、回転する測定方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記電磁波の光路が、前記被測定物に対して、上下方向に動く測定方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記被測定物が、前記電磁波の光路に対して、上下方向に動く測定方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記電磁波の光路に対して、前記被測定物が、上下方向に動く測定方法である。
本発明にかかる測定方法は、本発明にかかる収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、を備え、前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記被測定物に対して、前記電磁波の光路が、上下方向に動く測定方法である。
第2図は、本発明の第一の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
第3図は、収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容されたときの、被測定物1および空隙部11の拡大平面図である。
第4図は、本発明の第一の実施形態にかかる光路P1、P2、P3の近傍を拡大した収容具10の平面図である。
第5図は、本発明の第二の実施形態にかかる収容具10の平面図(第5図(a))、左側面図(第5図(b))、右側面図(第5図(c))である。
第6図は、本発明の第二の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
第7図は、本発明の第二の実施形態にかかる光路P1、P2、P3の近傍を拡大した収容具10の平面図である。
第8図は、第三の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
第9図は、第四の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
第10図は、第五の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
第11図は、第六の実施形態にかかる収容具10に被測定物1が収容されたときの正面断面図(第11図(a))および平面断面図(第11図(b))である。
第12図は、本発明の第七の実施形態にかかる収容具10の平面図である。
第13図は、第十の実施形態の動作を説明するための収容具10およびテラヘルツ波測定装置の平面図である。
第14図は、第十一の実施形態の動作を説明するための収容具10およびテラヘルツ波測定装置の平面図である。
第15図は、第十二の実施形態の動作を説明するための収容具10およびテラヘルツ波測定装置の平面図である。
第16図は、第十三の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の正面図である。
第17図は、第十四の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の正面図である。
第18図は、第七の実施形態の変形例を示す図である。
第19図は、第八の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
第20図は、第九の実施形態にかかる収容具10に被測定物1が収容されたときの正面断面図(第20図(a))および平面断面図(第20図(b))である。
第21図は、従来技術にかかる被測定物の屈折率が1.4、被測定物の周囲の空気の屈折率が1の場合に想定されるテラヘルツ波の光路を示す図である。
第一の実施形態
第1図は、本発明の第一の実施形態にかかる収容具10の平面図(第1図(a))、左側面図(第1図(b))、右側面図(第1図(c))である。第2図は、本発明の第一の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
第2図を参照して、テラヘルツ波測定装置(電磁波測定装置)は、テラヘルツ波出力器2、テラヘルツ波検出器4を有する。テラヘルツ波出力器2は、被測定物1に向けて、テラヘルツ波を出力する。テラヘルツ波検出器4は、被測定物1および収容具10を透過したテラヘルツ波を検出する。
なお、テラヘルツ波測定装置(電磁波測定装置)は、出力および検出する電磁波として、上記のようにテラヘルツ波(周波数が例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下)を採用している。しかし、テラヘルツ波測定装置(電磁波測定装置)が出力および検出する電磁波は、テラヘルツ波に限らず、周波数が0.01[THz]以上100[THz]以下の電磁波であればよい。
収容具10は、テラヘルツ波測定装置により測定される被測定物1の少なくとも一部を収容する。なお、収容具10は、被測定物1の一部を収容している場合(第16図参照)もあれば、被測定物1の全部を収容している場合(第17図参照)もある。
収容具10は、空隙部11、包囲部12を有する。空隙部11は、上から見れば、半径r0の円形の隙間である(第1図参照)。被測定物1の少なくとも一部が空隙部11の内部に配置される(第2図参照)。
包囲部12は、第一曲面部分S1と第二曲面部分S2とを有する。第一曲面部分S1は、半径r1の円筒面(底面が半径r1の円である円筒の側面の一部分)である。第二曲面部分S2は、半径r2の円筒面(底面が半径r2の円である円筒の側面の一部分)である。なお、平面図(第1図(a))においては、空隙部11が半径r0の円、第一曲面部分S1が半径r1(>r0)の円弧、第二曲面部分S2が半径r2(=r1)の円弧として図示されている。これらの円および円弧の中心は、いずれも収容具10の光軸OAの上にある。平面図(第1図(a))において、第一曲面部分S1を表す円弧の中心と、第二曲面部分S2を表す円弧の中心とは点対称であり、その対称の中心が空隙部11を表す円の中心である。また、第一曲面部分S1を表す円弧および第二曲面部分S2を表す円弧が線対称である。
なお、第一曲面部分S1と第二曲面部分S2とが円筒面であると説明したが、第一曲面部分S1および第二曲面部分S2の一方または双方が非円筒面であることも考えられる。これは、他の実施形態でも同様である。
第一曲面部分S1と第二曲面部分S2との間に空隙部11が配置されている。包囲部12は、空隙部11を包囲する。ここで、被測定物1の屈折率をn1とし、包囲部12の屈折率をn2とする。すると、n1<n2である。しかも、第一曲面部分S1と第二曲面部分S2とが、共に凸面である。また、n1およびn2は、収容具10の周囲の空気の屈折率(例えば、1)と等しくなくてもよい。
なお、包囲部12の材料は、テフロン(登録商標)やポリエチレン等の樹脂材料でもよい。これらの樹脂材料は、可視光または赤外光領域の光線による測定では通常使用できない。しかし、これらの樹脂材料は、テラヘルツ波の光線の吸収や散乱が少ない為に、テラヘルツ波による測定では使用可能である。
第3図は、収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容されたときの、被測定物1および空隙部11の拡大平面図である。被測定物1の平面形状(上から見たときの形状および平面断面)の輪郭と、空隙部11の平面形状(上から見たときの形状および平面断面)の輪郭との距離をgとする。すると、被測定物1の平面形状は、半径r−gの円である。よって、被測定物1は、底面が半径r−gの円である円柱である。
なお、g≦λ/4であることが好ましい。ただし、λは、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2から被測定物1に向けて出力されたテラヘルツ波の波長である。g≦λ/4であれば、被測定物1の輪郭と、空隙部11の平面形状の輪郭との隙間の空気層によるテラヘルツ波の反射を抑制できる。テラヘルツ波の反射はテラヘルツ波の損失につながるので、g≦λ/4とすることはテラヘルツ波の損失の抑制につながる。
なお、第2図を参照して、第一曲面部分S1の光軸OAが、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2から被測定物1に向けて出力されたテラヘルツ波の進行方向(光路P1)と平行になるようにする。テラヘルツ波測定装置による被測定物1の測定を行うために、上記のように収容具10を配置する。
また、包囲部12は、端部に(第1図(a)において上下)、端部平面E11、E12(第一曲面部分S1側)、端部平面E21、E22(第二曲面部分S2側)を有する。端部平面E11、E12と、端部平面E21、E22とは平行であり、光軸OAと直交する。よって、光軸OAと平行である光路P1を進行したテラヘルツ波が、端部平面E11(またはE12)に入射しても、そのまま包囲部12内を直進して(被測定物1に入射されない)、端部平面E21(またはE22)から出射される。
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
第2図を参照して、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2によりテラヘルツ波が出力される。テラヘルツ波出力器2から出力されたテラヘルツ波(光路P1)は、第一曲面部分S1に照射される。ここで、テラヘルツ波は屈折して、包囲部12内の光路P2を進行する。ここで、被測定物1の輪郭と、空隙部11の平面形状の輪郭との隙間の空気層の厚さは薄いので無視する。光路P2を進行したテラヘルツ波は、被測定物1に入射されて屈折し、被測定物1内の光路P3を進行する。なお、光路P3は、光路P1および光軸OAとほぼ平行である。
第4図は、本発明の第一の実施形態にかかる光路P1、P2、P3の近傍を拡大した収容具10の平面図である。ただし、被測定物1の輪郭と、空隙部11の平面形状の輪郭との間の隙間は無視し、空隙部11を図示省略している。
第4図を参照して、光路P1を進行したテラヘルツ波は、第一曲面部分S1に入射されると、包囲部12が凸レンズの機能を果たして、テラヘルツ波は光軸OAに向かうように屈折する。第4図においては、テラヘルツ波が下側に進行する(光路P2)。光路P2を進行したテラヘルツ波は、被測定物1に入射されて屈折し、光路P3を進行する。
ここで、テラヘルツ波の被測定物1への入射角をθA、出射角をθBとする。スネルの法則により、(sinθA)/(sinθB)=n1/n2である。しかも、n1<n2であるため、n1/n2<1である。よって、(sinθA)/(sinθB)<1である。したがって、θA<θBである。よって、光路P3は、光路P2を直進させたものよりも、光軸OAから遠ざかるようになる。ここで、n2などを適宜設定すると、光路P3は光軸OAとほぼ平行になる。
第2図に戻り、被測定物1内の光路P3を進行したテラヘルツ波は、包囲部12に入射して屈折し、包囲部12内の光路P4を進行する。光路P4を進行したテラヘルツ波は、第二曲面部分S2に入射して屈折し、光路P5を進行して、テラヘルツ波検出器4に入射される。
第1図(a)において、第一曲面部分S1を表す円弧および第二曲面部分S2を表す円弧が線対称であることから、光路P2は光路P4とほぼ線対称、光路P1は光路P5とほぼ線対称となる。よって、光路P5は光路P1のほぼ延長線上にある。
テラヘルツ波検出器4は、入射されたテラヘルツ波を検出する。これにより、被測定物1が測定される。例えば、被測定物1は内容物1a、1bを有する。第2図によれば、テラヘルツ波は内容物1aを透過するので、テラヘルツ波の検出結果から内容物1aの位置などが判明する。
第一の実施形態によれば、テラヘルツ波を被測定物1に与えて測定する際に、テラヘルツ波が被測定物1により屈折はするものの、収容具10によって、光路P5は光路P1のほぼ延長線上にある。このため、テラヘルツ波検出器4に入射されるテラヘルツ波は、収容具10が無く、かつ、被測定物1による屈折がほぼ無い場合と同様なものとなる。よって、テラヘルツ波が被測定物1により屈折することに起因する悪影響を抑制できる。
第二の実施形態
第二の実施形態にかかる収容具10は、第一曲面部分S1および第二曲面部分S2の形状(凹面)が第一の実施形態にかかる収容具10の形状(凸面)と異なる。
第5図は、本発明の第二の実施形態にかかる収容具10の平面図(第5図(a))、左側面図(第5図(b))、右側面図(第5図(c))である。第6図は、本発明の第二の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。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。
テラヘルツ波測定装置は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
収容具10は、テラヘルツ波測定装置により測定される被測定物1の少なくとも一部を収容する。なお、収容具10は、被測定物1の一部を収容している場合(第16図参照)もあれば、被測定物1の全部を収容している場合(第17図参照)もある。
収容具10は、空隙部11、包囲部12を有する。空隙部11は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
包囲部12は、第一曲面部分S1と第二曲面部分S2とを有する。包囲部12は、第一の実施形態と同様である。ただし、第二の実施形態にかかる第一曲面部分S1と第二曲面部分S2とは、共に凹面である。ただし、被測定物1の屈折率をn1とし、包囲部12の屈折率をn2とすると、n1>n2であるものとする。
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
第6図を参照して、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2によりテラヘルツ波が出力される。テラヘルツ波出力器2から出力されたテラヘルツ波(光路P1)は、第一曲面部分S1に照射される。ここで、テラヘルツ波は屈折して、包囲部12内の光路P2を進行する。ここで、被測定物1の輪郭と、空隙部11の平面形状の輪郭との隙間の空気層の厚さは薄いので無視する。光路P2を進行したテラヘルツ波は、被測定物1に入射されて屈折し、被測定物1内の光路P3を進行する。なお、光路P3は、光路P1および光軸OAとほぼ平行である。
第7図は、本発明の第二の実施形態にかかる光路P1、P2、P3の近傍を拡大した収容具10の平面図である。ただし、被測定物1の輪郭と、空隙部11の平面形状の輪郭との間の隙間は無視し、空隙部11を図示省略している。
第7図を参照して、光路P1を進行したテラヘルツ波は、第一曲面部分S1に入射されると、包囲部12が凹レンズの機能を果たして、テラヘルツ波は光軸OAから遠ざかるように屈折する。第7図においては、テラヘルツ波が上側に進行する(光路P2)。光路P2を進行したテラヘルツ波は、被測定物1に入射されて屈折し、光路P3を進行する。
ここで、テラヘルツ波の被測定物1への入射角をθA、出射角をθBとする。スネルの法則により、(sinθA)/(sinθB)=n1/n2である。しかも、n1>n2であるため、n1/n2>1である。よって、(sinθA)/(sinθB)>1である。したがって、θA>θBである。よって、光路P3は、光路P2を直進させたものよりも、光軸OAに近づくようになる。ここで、n2などを適宜設定すると、光路P3は光軸OAとほぼ平行になる。
第6図に戻り、被測定物1内の光路P3を進行したテラヘルツ波は、包囲部12に入射して屈折し、包囲部12内の光路P4を進行する。光路P4を進行したテラヘルツ波は、第二曲面部分S2に入射して屈折し、光路P5を進行して、テラヘルツ波検出器4に入射される。
第1図(a)において、第一曲面部分S1を表す円弧および第二曲面部分S2を表す円弧が線対称であることから、光路P2は光路P4とほぼ線対称、光路P1は光路P5とほぼ線対称となる。よって、光路P5は光路P1のほぼ延長線上にある。
テラヘルツ波検出器4は、入射されたテラヘルツ波を検出する。これにより、被測定物1が測定される。例えば、被測定物1は内容物1a、1bを有する。第2図によれば、テラヘルツ波は内容物1aを透過するので、テラヘルツ波の検出結果から内容物1aの位置などが判明する。
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
第三の実施形態
第三の実施形態にかかる収容具10は、挿入部材20を備える点が、第一の実施形態にかかる収容具10と異なる。なお、挿入部材20を備えるようにする点は、第二の実施形態にも適用できる。
第8図は、第三の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。なお、これ以降、平面図における光路P2、P3、P4は図示省略する。
テラヘルツ波測定装置は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。なお、第8図から第20図までは、端部平面E11、E12、E21、E22を図示省略する。
被測定物1の平面形状は、半径r−g(第3図参照)の円が部分的に欠落したものである。第8図においては、被測定物1の平面形状は、r−gが長半径の楕円である。よって、被測定物1は、底面が長半径r−gの楕円である楕円柱である。
挿入部材20は、被測定物1と空隙部11との間の空間に挿入される。被測定物1と挿入部材20とが一体となったものの平面形状(上から見たときの形状および平面断面)の輪郭は、半径r−gの円である。よって、被測定物1および挿入部材20が、底面が半径r−gの円である円柱を構成する。被測定物1と挿入部材20とが一体となったものの平面形状の輪郭(半径r−gの円)が、空隙部11の平面形状の輪郭(半径rの円)と同心円となる。なお、g≦λ/4であることが好ましいことは第一の実施形態と同様である。
ただし、gは、被測定物1と挿入部材20とが一体となったものの平面形状の輪郭(半径r−gの円)と、空隙部11の平面形状の輪郭(半径rの円)との距離である。λは、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2から被測定物1に向けて出力されたテラヘルツ波の波長である。
ここで、被測定物1の屈折率をn1とし、挿入部材20の屈折率をn3とする。すると、n1−0.1≦n3≦n1+0.1である。なお、n1=n3であることが好ましい。また、n1およびn3は、収容具10の周囲の空気の屈折率(例えば、1)と等しくなくてもよい。
第三の実施形態の動作は、第一の実施形態の動作とほぼ同様である。ただし、第三の実施形態においては、テラヘルツ波が挿入部材20をも透過する点が第一の実施形態と異なる。なお、空気層の厚さgを無視し、n1=n3であるとすれば、テラヘルツ波の光路は第一の実施形態と同様である。
第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
しかも、第三の実施形態によれば、被測定物1が円柱でなくても、挿入部材20により、被測定物1と挿入部材20とが一体となって円柱を構成することで、被測定物1を円柱として取り扱うことができる。
なお、第三の実施形態においては、被測定物1が楕円柱であるとして説明を行っている。しかし、被測定物1は、楕円柱のような回転体でなくてもよい。被測定物1と挿入部材20とが一体となったものが円柱となればよい。
また、収容具10は、挿入部材20にかえて、被測定物1と空隙部11との間の空間に充填される充填材(例えば、オイルなどの液体)を備えてもよい。ただし、充填材の屈折率をn4、被測定物1の屈折率をn1としたときに、n1−0.1≦n4≦n1+0.1である。なお、n1=n4であることが好ましい。また、n1およびn4は、収容具10の周囲の空気の屈折率(例えば、1)と等しくなくてもよい。
第四の実施形態
第四の実施形態は、第一の実施形態にかかる収容具10のテラヘルツ波測定装置に対する配置法が第一の実施形態と異なる。なお、第四の実施形態にかかる配置法は、第二の実施形態にも適用できる。
第9図は、第四の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
収容具10およびテラヘルツ波測定装置の構成は第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
ただし、第9図を参照して、第一曲面部分S1の光軸OAが、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2から被測定物1に向けて出力されたテラヘルツ波の進行方向(光路P1)と、0度を超え90度未満の角度αで交差する。テラヘルツ波測定装置による被測定物1の測定を行うために、上記のように収容具10を配置する。
次に、第四の実施形態の動作を説明する。
第9図を参照して、第一曲面部分S1の光軸OAが、光路P1と角度α(0度を超え90度未満)で交差するため、テラヘルツ波出力器2から出力されたテラヘルツ波は、所定の距離(オフセット)だけ光路が移動して、光路P5を進行し、テラヘルツ波検出器4に入射される。
テラヘルツ波検出器4は、入射されたテラヘルツ波を検出する。これにより、被測定物1が測定される。
第四の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
しかも、第四の実施形態によれば、テラヘルツ波出力器2から出力されたテラヘルツ波は、所定の距離(オフセット)だけ光路が移動して、テラヘルツ波検出器4に入射される。このため、第四の実施形態は、テラヘルツ波出力器2から出力されたテラヘルツ波の進行方向上に、テラヘルツ波検出器4が無い場合に適している。
第五の実施形態
第五の実施形態は、包囲部12a、12bが分割面D1、D2に沿って分割可能である点が第一の実施形態と異なる。なお、第二の実施形態にかかる収容具10も、第五の実施形態に示すように、包囲部12a、12bを分割面D1、D2に沿って分割可能とすることができる。
第10図は、第五の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。
収容具10およびテラヘルツ波測定装置の構成は第一の実施形態とほぼ同様である。ただし、収容具10は、包囲部12にかえて、包囲部12a、12bを備える。包囲部12a、12bは分割面D1、D2に沿って分割可能である。また、分割面D1、D2は、空隙部11と交差する。なお、第10図に示すように分割面D1、D2とは離れていてもよい。また、包囲部12a、12bは、互いに、図示省略した連結手段により連結される。第10図の場合、空隙部11の平面形状の輪郭は、左に凸の円弧と、右に凸の円弧を含む。
第五の実施形態の動作は、第一の実施形態の動作と同様であり説明を省略する。
第五の実施形態にかかる収容具10によれば、包囲部12a、12bは分割面D1、D2に沿って分割可能であるため、空隙部11の内部に被測定物1を収容しやすい。例えば、包囲部12a、12bは分割面D1、D2に沿って分割してから、空隙部11の内部に被測定物1を収容する。その後、包囲部12a、12bを、互いに、図示省略した連結手段により連結すればよい。
第六の実施形態
第六の実施形態にかかる収容具10は、第一の実施形態にかかる収容具10を改変して、被測定物1がその高さによって直径が変わる場合に対応したものである。
第11図は、第六の実施形態にかかる収容具10に被測定物1が収容されたときの正面断面図(第11図(a))および平面断面図(第11図(b))である。なお、第11図(a)においては、図示の便宜上、収容具10と空隙部11との間の隙間を省略している。また、第11図(b)は、収容具10および被測定物1を光路P1を通る平面で断面をとった図である。
第11図を参照して、被測定物1は回転体であり、その回転体の中心軸は上下方向(Z方向)に伸びる直線A(第16図および第17図を参照)である。被測定物1の平面断面の直径は、平面断面の高さに応じて変化している。これにより、例えば第11図(a)に示すように、被測定物1の正面断面の輪郭が、上から凸面、凹面および凸面の組み合わせとなっている。
第11図(a)を参照して、被測定物1の正面断面の輪郭にあわせて、空隙部11および包囲部12a、12bの平面断面の輪郭の半径が、空隙部11および包囲部12a、12bの高さに応じて変化している。よって、空隙部11および包囲部12a、12bの正面断面の輪郭もまた、上から凸面、凹面および凸面の組み合わせとなっている。
第11図(b)を参照して、包囲部12a、12bは分割面D1、D2に沿って分割可能である。また、分割面D1、D2は、空隙部11と交差する(第五の実施形態と同様)。これにより、空隙部11の内部に被測定物1を収容しやすい。例えば、包囲部12a、12bは分割面D1、D2に沿って分割してから、空隙部11の内部に被測定物1を収容する。その後、包囲部12a、12bを、互いに、図示省略した連結手段により連結すればよい。
なお、第11図(b)において、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2およびテラヘルツ波検出器4の位置および光路P1、P2の位置は、第10図と同様であり、説明を省略する。
ただし、第11図(a)における光路P1〜P5について説明する。光路P1は、空隙部11の正面断面が凸面になっている部分に入射する。しかも、空隙部11の正面断面は、直線Aを対称軸として、線対称である。よって、凸面である第一曲面部分S1にテラヘルツ波が入射する第一の実施形態と同様(第2図、第3図参照)にテラヘルツ波は屈折し、光路P5が光路P1の延長線上にあるようになる。
第六の実施形態にかかる収容具10によれば、被測定物1の高さ方向の形状の変化に応じて、空隙部11および包囲部12a、12bの正面断面の輪郭が曲面をとるので、光路P5が光路P1の延長線上にあるようにできる。
第七の実施形態
本発明の第七の実施形態にかかる収容具10は、おおむね、第五の実施形態にかかる収容具10における包囲部12a、12bの形状を互いに異ならせたものに相当する。
第12図は、本発明の第七の実施形態にかかる収容具10の平面図である。ただし、第12図(a)は、n2a>n1かつn2b>n1の場合の収容具10の平面図である。第12図(b)は、n2a<n1かつn2b<n1の場合の収容具10の平面図である。
テラヘルツ波測定装置は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。なお、テラヘルツ波測定装置(電磁波測定装置)が出力および検出する電磁波が、テラヘルツ波に限らず、周波数が0.01[THz]以上100[THz]以下の電磁波であればよいことも、第一の実施形態と同様である。
収容具10は、テラヘルツ波測定装置により測定される被測定物1の少なくとも一部を収容する。なお、収容具10は、被測定物1の一部を収容している場合(第16図参照)もあれば、被測定物1の全部を収容している場合(第17図参照)もある。
収容具10は、第一被覆部13a、第二被覆部13bを備える。第一被覆部13aおよび第二被覆部13bの材料は、包囲部12の材料と同じものでよい。
第一被覆部13aの屈折率はn2aである。第一被覆部13aは、第一曲面部分S1(第一および第二の実施形態と同様)と、第一凹面部分11aを有する。第一曲面部分S1は、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2から被測定物1に向けて出力されたテラヘルツ波を受ける。第一凹面部分11aは、第一曲面部分S1よりも被測定物1に近く、テラヘルツ波が透過する。
ここで、n2aがn1(被測定物1の屈折率)よりも大きい場合は、第12図(a)を参照して、第一曲面部分S1が凸面である。第一曲面部分S1の具体的な形状は、第一の実施形態と同様である。
n2aがn1よりも小さい場合は、第12図(b)を参照して、第一曲面部分S1が凹面である。第一曲面部分S1の具体的な形状は、第二の実施形態と同様である。
第二被覆部13bの屈折率はn2bである。第二被覆部13bは、第二曲面部分S2(第一および第二の実施形態と同様)と、第二凹面部分11bを有する。第二凹面部分11bは、被測定物1を透過したテラヘルツ波を受ける。第二曲面部分S2は、第二凹面部分11bよりも被測定物1から遠く、テラヘルツ波が透過する。
ここで、n2bがn1よりも大きい場合は、第12図(a)を参照して、第二曲面部分S2が凸面である。第二曲面部分S2の具体的な形状は、第一の実施形態と同様である。
n2bがn1よりも小さい場合は、第12図(b)を参照して、第二曲面部分S2が凹面である。第二曲面部分S2の具体的な形状は、第二の実施形態と同様である。
なお、n2aとn2bとは異なる。しかも、第一曲面部分S1の平面形状の曲率半径と、第二曲面部分S2の平面形状の曲率半径とは異なる。第12図においては、第一曲面部分S1の平面形状の曲率半径よりも、第二曲面部分S2の平面形状の曲率半径の方が大きい。
しかも、第一凹面部分11aおよび第二凹面部分11bの平面形状の輪郭は円弧である。第一凹面部分11aおよび第二凹面部分11bの平面形状の輪郭と、被測定物1の平面形状の輪郭との距離g1とする。g1≦λ/4であることが好ましいことは、第一の実施形態(第3図参照)と同様である。
なお、第一曲面部分S1の光軸OA(第2図と同様なので、図示省略)が、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2から被測定物1に向けて出力されたテラヘルツ波の進行方向(光路P1)と平行になるようにすることも、第一の実施形態(第2図参照)と同様である。
ただし、第一曲面部分S1の光軸OAを、光路P1と、0度を超え90度未満の角度αで交差させるようにしてもよい(第四の実施形態および第9図と同様)。
なお、被測定物1を収容具10に収容してから、第一被覆部13aおよび第二被覆部13bが図示省略した連結手段により連結される。
次に、第七の実施形態の動作を説明する。
第12図(a)に示す収容具10によれば、テラヘルツ波は、第一の実施形態と同様な光路を進行する。ただし、第一曲面部分S1および第二曲面部分S2の平面形状の曲率半径と、n2aとn2bとを適宜設定して、光路P5が光路P1のほぼ延長線上にあるようにする。
第12図(b)に示す収容具10によれば、テラヘルツ波は、第二の実施形態と同様な光路を進行する。ただし、第一曲面部分S1および第二曲面部分S2の平面形状の曲率半径と、n2aとn2bとを適宜設定して、光路P5が光路P1のほぼ延長線上にあるようにする。
第七の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
なお、第七の実施形態として、n1<n2aかつn1<n2bの場合(第12図(a)参照)と、n1>n2aかつn1>n2bの場合(第12図(b)参照)を説明した。しかし、n1<n2aかつn1>n2bの場合と、n1>n2aかつn<n2bの場合とが考えられる。
第18図は、第七の実施形態の変形例を示す図である。ただし、第18図(a)は、n1<n2aかつn1>n2bの場合の収容具10の平面図である。第18図(b)は、n1>n2aかつn1<n2bの場合の収容具10の平面図である。
第18図(a)においては、第一曲面部分S1が凸面であり、かつ、第二曲面部分S2が凹面である。光路P1、P2、P3は第一の実施形態と同様となり(第2図参照)、光路P4、P5は第二の実施形態と同様となる(第6図参照)。光路P5は、光路P1の延長線上ではなくなるが、光路P5と光路P1とをほぼ平行にできる。
第18図(b)においては、第一曲面部分S1が凹面であり、かつ、第二曲面部分S2が凸面である。光路P1、P2、P3は第二の実施形態と同様となり(第6図参照)、光路P4、P5は第一の実施形態と同様となる(第2図参照)。光路P5は、光路P1の延長線上ではなくなるが、光路P5と光路P1とをほぼ平行にできる。
第八の実施形態
第八の実施形態にかかる収容具10は、挿入部材20を備える点が、第七の実施形態にかかる収容具10と異なる。
第19図は、第八の実施形態にかかる収容具10に被測定物1の少なくとも一部が収容され、収容具10にテラヘルツ波が照射されたときの平面図である。なお、n1<n2aかつn1<n2bの場合を図示しているが、他の場合(第12図(b)、第18図参照)にも第八の実施形態を適用できる。
テラヘルツ波測定装置は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。被測定物1の平面形状は第三の実施形態と同様である。
挿入部材20は、被測定物1と、第一凹面部分11aおよび第二凹面部分11bとの間の空間に挿入される。被測定物1と挿入部材20とが一体となったものの平面形状は、第三の実施形態と同様に、半径r−gの円である。被測定物1と挿入部材20とが一体となったものの平面形状の輪郭(半径r−gの円)が、第一凹面部分11aおよび第二凹面部分11bの平面形状の輪郭(半径rの円の一部分)と同心円となる。なお、g≦λ/4であることが好ましいことは第一の実施形態と同様である。
ただし、gは、被測定物1と挿入部材20とが一体となったものの平面形状の輪郭(半径r−gの円)と、第一凹面部分11aおよび第二凹面部分11bの平面形状の輪郭(半径rの円)との距離である。λは、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2から被測定物1に向けて出力されたテラヘルツ波の波長である。
ここで、被測定物1の屈折率をn1とし、挿入部材20の屈折率をn3とする。すると、n1−0.1≦n3≦n1+0.1である。なお、n1=n3であることが好ましい。また、n1およびn3は、収容具10の周囲の空気の屈折率(例えば、1)と等しくなくてもよい。
第八の実施形態の動作は、第七の実施形態の動作とほぼ同様である。ただし、第八の実施形態においては、テラヘルツ波が挿入部材20をも透過する点が第七の実施形態と異なる。なお、空気層の厚さgを無視し、n1=n3であるとすれば、テラヘルツ波の光路は第七の実施形態と同様である。
第八の実施形態によれば、第七の実施形態と同様な効果を奏する。
しかも、第八の実施形態によれば、被測定物1が円柱でなくても、挿入部材20により、被測定物1と挿入部材20とが一体となって円柱を構成することで、被測定物1を円柱として取り扱うことができる。
なお、第八の実施形態においては、被測定物1が楕円柱であるとして説明を行っている。しかし、被測定物1は、楕円柱のような回転体でなくてもよい。被測定物1と挿入部材20とが一体となったものが円柱となればよい。
また、収容具10は、挿入部材20にかえて、被測定物1と、第一凹面部分11aおよび第二凹面部分11bとの間の空間に充填される充填材(例えば、オイルなどの液体)を備えてもよい。ただし、充填材の屈折率をn4、被測定物1の屈折率をn1としたときに、n1−0.1≦n4≦n1+0.1である。なお、n1=n4であることが好ましい。また、n1およびn4は、収容具10の周囲の空気の屈折率(例えば、1)と等しくなくてもよい。
第九の実施形態
第九の実施形態にかかる収容具10は、第七の実施形態にかかる収容具10を改変して、被測定物1がその高さによって直径が変わる場合に対応したものである。
第20図は、第九の実施形態にかかる収容具10に被測定物1が収容されたときの正面断面図(第20図(a))および平面断面図(第20図(b))である。なお、第20図(a)においては、図示の便宜上、収容具10と空隙部11との間の隙間を省略している。また、第20図(b)は、収容具10および被測定物1を光路P1を通る平面で断面をとった図である。なお、n1<n2aかつn1<n2bの場合を図示しているが、他の場合(第12図(b)、第18図参照)にも第九の実施形態を適用できる。
第九の実施形態にかかる被測定物1は、第六の実施形態と同様であり、説明を省略する。
第20図(a)を参照して、被測定物1の正面断面の輪郭にあわせて、第一被覆部13aと第二被覆部13bと第一凹面部分11aと第二凹面部分11bとの平面断面の輪郭の半径が、それらの高さに応じて変化している。よって、第一被覆部13aと第二被覆部13bと第一凹面部分11aと第二凹面部分11bとの正面断面の輪郭もまた、上から凸面、凹面および凸面の組み合わせとなっている。
なお、光路P1〜P5については、第六の実施形態と同様である。また、第一被覆部13aと第二被覆部13bとの形状は互いに異なる。
第九の実施形態にかかる収容具10によれば、被測定物1の高さ方向の形状の変化に応じて、第一被覆部13aと第二被覆部13bの正面断面の輪郭が曲面をとるので、光路P5が光路P1の延長線上にあるようにできる。
第十の実施形態
第十の実施形態は、第一から第九の実施形態にかかる収容具10を使用して水平方向(X方向)に被測定物1を走査する方法である。
第十の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の構成は第一から第九の実施形態と同様であり、説明を省略する。
次に、第十の実施形態の動作を説明する。第13図は、第十の実施形態の動作を説明するための収容具10およびテラヘルツ波測定装置の平面図である。ただし、第13図においては、第一の実施形態にかかる収容具10を図示している。しかし、第二から第九の実施形態にかかる収容具10を使用して、第十の実施形態にかかる走査方法を行うことも可能である。第十一から第十四の実施形態にかかる走査方法についても同様に、第一の実施形態にかかる収容具10および第二から第九の実施形態にかかる収容具10を使用して、行うことが可能である。
第13図(a)を参照して、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波出力器2により、テラヘルツ波が出力される(以下、「出力工程」という)。出力されたテラヘルツ波は、第一の実施形態で説明したように、光路P1からP5を進行しながら、包囲部12および被測定物1を透過して、テラヘルツ波測定装置のテラヘルツ波検出器4により検出される(以下、「検出工程」という)。これにより、被測定物1がテラヘルツ波測定装置によって測定される。
出力工程および検出工程が行われている間に、収容具10および被測定物1が、テラヘルツ波の光路P1、P5に対して水平方向(第13図における下側)に動く。すると、第13図(b)に示すように、光路P1、P5が、被測定物1のある部分(第13図(a)とは異なる)と交差する。
第十の実施形態によれば、水平方向(X方向)に被測定物1を走査することができる。これにより、被測定物1を断層測定することができる。
なお、出力工程および検出工程が行われている間に、テラヘルツ波の光路P1、P5が、収容具10および被測定物1に対して水平方向(第13図における上側)に動くようにしても、同様な効果が得られる。テラヘルツ波の光路P1、P5を動かすためには、テラヘルツ波出力器2およびテラヘルツ波検出器4を動かせばよい。
第十一の実施形態
第十一の実施形態は、第一から第九の実施形態にかかる収容具10を使用して、被測定物1を回転させながら被測定物1を走査する方法である。
第十一の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の構成は第一から第九の実施形態と同様であり、説明を省略する。
次に、第十一の実施形態の動作を説明する。第14図は、第十一の実施形態の動作を説明するための収容具10およびテラヘルツ波測定装置の平面図である。なお、出力工程、検出工程、光路P1、P5の定義は、第十の実施形態と同様である。
第14図(a)を参照して、出力工程が行われる。出力されたテラヘルツ波は、第一の実施形態で説明したように、光路P1からP5を進行しながら、包囲部12および被測定物1を透過する。そして、検出工程が行われる。これにより、被測定物1のある部分が、テラヘルツ波測定装置によって測定される。
出力工程および検出工程が行われている間に、被測定物1が、上下方向(Z方向)に伸びる直線A(第16図および第17図を参照)を回転軸として、回転する(直線Aが実在する部材でなくてもよい)。例えば、被測定物1が反時計回りに回転する。すると、被測定物1は、第14図(b)に示すような配置となる。被測定物1における光路P2と交差する部分が、第14図(b)の場合と第14図(a)の場合とでは異なる。よって、第14図(b)の場合と第14図(a)の場合とでは、被測定物1の異なる部分を測定できる。
第十一の実施形態によれば、被測定物1を回転させながら被測定物1を走査することができる。これにより、被測定物1を断層測定することができる。
第十二の実施形態
第十二の実施形態は、第一から第九の実施形態にかかる収容具10を使用して、収容具10およびテラヘルツ波の光路P1、P5を回転させながら被測定物1を走査する方法である。
第十二の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の構成は第一から第九の実施形態と同様であり、説明を省略する。
次に、第十二の実施形態の動作を説明する。第15図は、第十二の実施形態の動作を説明するための収容具10およびテラヘルツ波測定装置の平面図である。なお、出力工程、検出工程、光路P1、P5の定義は、第十の実施形態と同様である。
第15図(a)を参照して、出力工程が行われる。出力されたテラヘルツ波は、第一の実施形態で説明したように、光路P1からP5を進行しながら、包囲部12および被測定物1を透過する。そして、検出工程が行われる。これにより、被測定物1のある部分が、テラヘルツ波測定装置によって測定される。
出力工程および検出工程が行われている間に、収容具10およびテラヘルツ波の光路P1、P5が、上下方向(Z方向)に伸びる直線A(第16図および第17図を参照)を回転軸として、回転する。例えば、反時計回りに回転する。すると、被測定物1は、第15図(b)に示すような配置となる。被測定物1における光路P5と交差する部分が、第15図(b)の場合と第15図(a)の場合とでは異なる。よって、第15図(b)の場合と第15図(a)の場合とでは、被測定物1の異なる部分を測定できる。
第十二の実施形態によれば、収容具10およびテラヘルツ波の光路P1、P5を回転させながら被測定物1を走査することができる。これにより、被測定物1を断層測定することができる。
第十三の実施形態
第十三の実施形態は、第一から第九の実施形態にかかる収容具10を使用して、被測定物1を上下方向(Z方向)に走査する方法である。
第16図は、第十三の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の正面図である。第十三の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の構成は第一から第九の実施形態とほぼ同様である。ただし、被測定物1は円筒形であり、被測定物1の一部が、収容具10の空隙部11に収容されている。
次に、第十三の実施形態の動作を説明する。なお、出力工程、検出工程、光路P1、P5の定義は、第十の実施形態と同様である。
第16図(a)を参照して、出力工程が行われる。出力されたテラヘルツ波は、第一の実施形態で説明したように、光路P1からP5を進行しながら、包囲部12および被測定物1を透過する。そして、検出工程が行われる。これにより、被測定物1の下方の部分が、テラヘルツ波測定装置によって測定される。
出力工程および検出工程が行われている間に、収容具10およびテラヘルツ波の光路P1、P5が、被測定物1に対して上下方向(第16図における上側)に動く。すると、第16図(b)に示すように、光路P5が、被測定物1の上方の部分と交差する。これにより、被測定物1の上方の部分が、テラヘルツ波測定装置によって測定される。なお、テラヘルツ波の光路P1、P5を動かすためには、テラヘルツ波出力器2およびテラヘルツ波検出器4を動かせばよい。
第十三の実施形態によれば、上下方向(Z方向)に被測定物1を走査することができる。これにより、被測定物1を断層測定することができる。
なお、出力工程および検出工程が行われている間に、収容具10およびテラヘルツ波の光路P1、P5に対して、被測定物1が上下方向に動くようにしてもよい。
第十四の実施形態
第十四の実施形態は、第一から第九の実施形態にかかるにかかる収容具10を使用して、被測定物1を上下方向(Z方向)に走査する方法である。
第17図は、第十四の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の正面図である。ただし、被測定物1のみ断面をとってある。第十四の実施形態にかかる収容具10およびテラヘルツ波測定装置の構成は第一から第九の実施形態とほぼ同様である。ただし、被測定物1は円筒形であり、被測定物1の全部が、収容具10の空隙部11に収容されている。
次に、第十四の実施形態の動作を説明する。なお、出力工程、検出工程、光路P1、P5の定義は、第十の実施形態と同様である。
第17図(a)を参照して、出力工程が行われる。出力されたテラヘルツ波は、第一の実施形態で説明したように、光路P1からP5を進行しながら、包囲部12および被測定物1を透過する。そして、検出工程が行われる。これにより、被測定物1の下方の部分が、テラヘルツ波測定装置によって測定される。
出力工程および検出工程が行われている間に、収容具10および被測定物1が、テラヘルツ波の光路P1、P5に対して上下方向(第17図における下側)に動く。すると、第17図(b)に示すように、光路P5が、被測定物1の上方の部分と交差する。これにより、被測定物1の上方の部分が、テラヘルツ波測定装置によって測定される。
第十四の実施形態によれば、上下方向(Z方向)に被測定物1を走査することができる。これにより、被測定物1を断層測定することができる。
なお、出力工程および検出工程が行われている間に、収容具10および被測定物1に対して、テラヘルツ波の光路P1、P5が上下方向に動くようにしてもよい。
Claims (30)
- 電磁波測定装置により測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具であって、
前記被測定物の少なくとも一部がその内部に配置される空隙部と、
第一曲面部分と第二曲面部分とを有し、前記第一曲面部分と前記第二曲面部分との間に前記空隙部が配置され、前記空隙部を包囲する包囲部と、
を備え、
前記包囲部の屈折率をn2、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、
n2がn1よりも大きく、
前記第一曲面部分および前記第二曲面部分は、前記包囲部の外側面を構成する部分であって、且つ、共に凸面であり、
前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する、
収容具。 - 電磁波測定装置により測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具であって、
前記被測定物の少なくとも一部がその内部に配置される空隙部と、
第一曲面部分と第二曲面部分とを有し、前記第一曲面部分と前記第二曲面部分との間に前記空隙部が配置され、前記空隙部を包囲する包囲部と、
を備え、
前記包囲部の屈折率をn2、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、
n2がn1よりも小さく、
前記第一曲面部分および前記第二曲面部分は、前記包囲部の外側面を構成する部分であって、且つ、共に凹面であり、
前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する、
収容具。 - 請求項1または2に記載の収容具であって、
前記空隙部の平面形状の輪郭が、円弧を含む、
収容具。 - 請求項3に記載の収容具であって、
前記空隙部の平面断面の輪郭の半径が、前記空隙部の高さに応じて変化する、
収容具。 - 請求項1または2に記載の収容具であって、
前記包囲部が分割面に沿って分割可能であり、
前記分割面が前記空隙部と交差する、
収容具。 - 請求項1または2に記載の収容具であって、
前記被測定物と前記空隙部との間の空間に挿入される挿入部材を備え、
前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの平面形状の輪郭が、前記空隙部の平面形状の輪郭と同心円状になり、
前記挿入部材の屈折率をn3、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、
n1−0.1≦n3≦n1+0.1
である収容具。 - 請求項6に記載の収容具であって、
前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの平面形状の輪郭と、前記空隙部の平面形状の輪郭との距離が、
前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下である、
収容具。 - 請求項1または2に記載の収容具であって、
前記被測定物と前記空隙部との間の空間に充填される充填材を備え、
前記充填材の屈折率をn4、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、
n1−0.1≦n4≦n1+0.1
である収容具。 - 請求項1または2に記載の収容具であって、
前記被測定物の平面形状の輪郭と、前記空隙部の平面形状の輪郭との距離が、
前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下である、
収容具。 - 電磁波測定装置により測定される被測定物の少なくとも一部を収容する収容具であって、
前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された電磁波を受ける第一曲面部分と、該第一曲面部分よりも前記被測定物に近く前記電磁波が透過する第一凹面部分とを有し、屈折率がn2aである第一被覆部と、
前記被測定物を透過した前記電磁波を受ける第二凹面部分と、該第二凹面部分よりも前記被測定物から遠く前記電磁波が透過する第二曲面部分とを有し、屈折率がn2bである第二被覆部と、
を備え、
前記被測定物の屈折率をn1としたときに、
n1は、n2aともn2bとも異なる値をとり、
n2aがn1よりも大きい場合は、前記第一曲面部分が凸面であり、
n2aがn1よりも小さい場合は、前記第一曲面部分が凹面であり、
n2bがn1よりも大きい場合は、前記第二曲面部分が凸面であり、
n2bがn1よりも小さい場合は、前記第二曲面部分が凹面であり、
前記電磁波測定装置は、前記被測定物に向けて0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の前記電磁波を出力する、
収容具。 - 請求項10に記載の収容具であって、
n2aとn2bとは異なる収容具。 - 請求項10に記載の収容具であって、
前記第一曲面部分の平面形状の曲率半径と、前記第二曲面部分の平面形状の曲率半径とは異なる収容具。 - 請求項10ないし12のいずれか一項に記載の収容具であって、
前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭が、円弧を含む、
収容具。 - 請求項13に記載の収容具であって、
前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面断面の輪郭の半径が、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の高さに応じて変化する、
収容具。 - 請求項10ないし12のいずれか一項に記載の収容具であって、
前記被測定物と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分との間の空間に挿入される挿入部材を備え、
前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの輪郭が、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭と同心円状になり、
前記挿入部材の屈折率をn3、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、
n1−0.1≦n3≦n1+0.1
である収容具。 - 請求項15に記載の収容具であって、
前記被測定物と前記挿入部材とが一体となったものの平面形状の輪郭と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭との距離が、
前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下である、
収容具。 - 請求項10ないし12のいずれか一項に記載の収容具であって、
前記被測定物と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分との間の空間に充填される充填材を備え、
前記充填材の屈折率をn4、前記被測定物の屈折率をn1としたときに、
n1−0.1≦n4≦n1+0.1
である収容具。 - 請求項10ないし12のいずれか一項に記載の収容具であって、
前記被測定物の平面形状の輪郭と、前記第一凹面部分および前記第二凹面部分の平面形状の輪郭との距離が、
前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の波長の四分の一以下である、
収容具。 - 請求項1ないし18のいずれか一項に記載の収容具であって、
前記第一曲面部分および前記第二曲面部分が円筒面である、
収容具。 - 請求項1ないし18のいずれか一項に記載の収容具であって、
前記第一曲面部分および前記第二曲面部分の一方または双方が非円筒面である、
収容具。 - 前記被測定物を収容した請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具を、前記電磁波測定装置による前記被測定物の測定のために配置する収容具配置方法であって、
前記第一曲面部分の光軸が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の進行方向と平行になるように、前記収容具を配置する工程を備えた収容具配置方法。 - 前記被測定物を収容した請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具を、前記電磁波測定装置による前記被測定物の測定のために配置する収容具配置方法であって、
前記第一曲面部分の光軸が、前記電磁波測定装置から前記被測定物に向けて出力された前記電磁波の進行方向と、0度を超え90度未満の角度で交差するように、前記収容具を配置する工程を備えた収容具配置方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記被測定物が、前記電磁波の光路に対して水平方向に動く、
測定方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記電磁波の光路が、前記収容具に対して水平方向に動く、
測定方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記被測定物が、上下方向に伸びる直線を回転軸として、回転する、
測定方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記電磁波の光路が、上下方向に伸びる直線を回転軸として、回転する、
測定方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記電磁波の光路が、前記被測定物に対して、上下方向に動く、
測定方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記被測定物が、前記電磁波の光路に対して、上下方向に動く、
測定方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記電磁波の光路に対して、前記被測定物が、上下方向に動く、
測定方法。 - 請求項1ないし20のいずれか一項に記載の収容具に収容された前記被測定物を、前記電磁波測定装置により測定する方法であって、
前記電磁波測定装置により、前記電磁波を出力する出力工程と、
前記電磁波測定装置により、前記被測定物を透過した前記電磁波を検出する検出工程と、
を備え、
前記出力工程および前記検出工程が行われている間に、前記収容具および前記被測定物に対して、前記電磁波の光路が、上下方向に動く、
測定方法。
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