JPWO2016178317A1 - Optical device - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、照明領域が広い用途においても、画像取得レートを低下させず、しかも装置の大型化を伴わずに、干渉パターンの低減を実現する光学装置を提供する。そのために本発明の光学装置は、コヒーレント光源を照明として用いる光学装置において、コヒーレント光源とコリメートレンズの間に光線方向搖動手段を配置し、対象物に焦点が結ばないことを特徴とする。An object of the present invention is to provide an optical device that realizes reduction of an interference pattern without decreasing the image acquisition rate and enlarging the device even in an application with a wide illumination area. For this purpose, the optical device according to the present invention is characterized in that, in an optical device using a coherent light source as illumination, a beam direction swinging means is arranged between the coherent light source and the collimating lens so that the object is not focused.
Description
本発明は、光学装置に関し、特にコヒーレント光を照明として用いる画像取得装置に関する。 The present invention relates to an optical device, and more particularly to an image acquisition device using coherent light as illumination.
周波数０．１〜１０ＴＨｚの電磁波であるテラヘルツ波は、プラスチック、紙、衣服などを透過しつつ、Ｘ線のような有害性が無いことや、テラヘルツ領域特有の指紋スペクトルが見出されてきたことにより、注目を集めている。近年、量子カスケードレーザの進展により、テラヘルツ領域の光源の強度が向上したことにより、非特許文献１のように量子カスケードレーザを用いたテラヘルツ顕微鏡が開発されている。 Terahertz waves, which are electromagnetic waves with a frequency of 0.1 to 10 THz, have been found to have no harmful effects such as X-rays and to have a fingerprint spectrum peculiar to the terahertz region while being transmitted through plastic, paper, clothes, etc. Has attracted attention. In recent years, with the progress of quantum cascade lasers, the intensity of a light source in the terahertz region has been improved, and a terahertz microscope using a quantum cascade laser has been developed as described in Non-Patent Document 1.
しかしながら、コヒーレント光源を用いたテラヘルツ顕微鏡には、背景画像に干渉パターンが生じるため、試料画像取得の障害となる問題がある。これは０．１〜１０ＴＨｚのテラヘルツ波に特有の問題である。テラヘルツ領域は他の電磁波領域と異なり、十分な出力を有するインコヒーレントな光源が無い。必要な出力を得るためにはレーザを用いるか、ミリ波、サブミリ波の導波管デバイスを用いる必要があるため、位相のそろったコヒーレント光源を使用することになる。 However, the terahertz microscope using a coherent light source has a problem that an interference pattern is generated in the background image, which hinders acquisition of the sample image. This is a problem peculiar to terahertz waves of 0.1 to 10 THz. Unlike other electromagnetic wave regions, the terahertz region has no incoherent light source with sufficient output. In order to obtain the required output, it is necessary to use a laser, or a millimeter wave or submillimeter wave waveguide device, so that a coherent light source having a uniform phase is used.
このため、レンズ枠などで蹴られた光と、レンズ中心を通った光が干渉して干渉パターンを発生する。例えば、非特許文献１のＴａｂｌｅ４．に示されているように、同心円状の干渉縞が見られることがある。このような干渉の問題は、可視光のコヒーレント光においては顕在化せず、テラヘルツ領域で特有の問題である。問題になる理由はテラヘルツ波の波長が長いため可干渉性が高くなるためである。可視光は波長が１μｍ以下であるのに対し、レンズ枠には１μｍ以上の加工ばらつきがある。このため、レンズ枠で反射された可視光は波長以上の位相ばらつきがあり、インコヒーレントとなって干渉性を失う。よって、可視光ではレンズ枠などの「蹴られ」によって発生する干渉縞はほとんど問題とならない。 For this reason, the light kicked by the lens frame or the like and the light passing through the center of the lens interfere to generate an interference pattern. For example, Table4. As shown in Fig. 4, concentric interference fringes may be seen. Such a problem of interference does not manifest in visible coherent light, and is a problem peculiar in the terahertz region. The reason for the problem is that the coherency increases because the wavelength of the terahertz wave is long. Visible light has a wavelength of 1 μm or less, while the lens frame has a processing variation of 1 μm or more. For this reason, the visible light reflected by the lens frame has a phase variation greater than the wavelength, becomes incoherent, and loses coherence. Therefore, in the visible light, interference fringes generated by “kick” of the lens frame and the like hardly cause a problem.
干渉パターンを解消するために、特許文献１の図１のように、レンズ系１６と被写体１２の間に、搖動機構を有するミラー１８を配置する手法がある。揺動によって干渉パターンが動いて平均化されることにより、干渉パターンを軽減することができる。 In order to eliminate the interference pattern, there is a method in which a mirror 18 having a peristaltic mechanism is arranged between the lens system 16 and the subject 12 as shown in FIG. The interference pattern can be reduced by moving and averaging by the swinging.
特許文献１の図１で述べられている手法は、照明領域がφ１０ｍｍ程度の顕微鏡システムに大いに効果的である。顕微鏡と称しても、必ずしも像を拡大しなくてもよい。等倍程度で１０ｍｍ角程度の大きさのアレイセンサに、被写体イメージを結像させる用途に好適である。例えば、髪の毛のようなφ７０μｍ程度の異物を検知する装置や、生体組織や細胞の観察などに有効である。 The technique described in FIG. 1 of Patent Document 1 is very effective for a microscope system having an illumination area of about φ10 mm. Even if it is called a microscope, it is not always necessary to enlarge the image. It is suitable for an application in which an object image is formed on an array sensor having a size of about 10 mm square at about the same magnification. For example, it is effective for a device that detects foreign matter having a diameter of about 70 μm, such as hair, and observation of living tissue and cells.
テラヘルツ波イメージングは、衣服の内側の武器、封書や箱の中の危険物の検知にも有効である。このようなセキュリティ用途では、被写体の大きさがφ３０ｍｍ程度以上ある。このような用途でイメージング領域を拡大しようとすると、別の課題が生じる。照明領域を拡大するとき、搖動するミラーの面積も比例して拡大しなければならないが、ミラーの質量が増大する。そのためミラーの搖動スピードが低下する。このため、照明の平均化にも時間を要するようになり、イメージング画像取得スピードが低下する。またミラーの質量が増大するとミラーの搖動機構が大型化し、その結果イメージング装置が大型化する。 Terahertz imaging is also useful for detecting weapons inside clothing, envelopes and dangerous goods in boxes. In such a security application, the size of the subject is about φ30 mm or more. Another problem arises when trying to expand the imaging area in such applications. When expanding the illumination area, the area of the swinging mirror must be increased proportionally, but the mass of the mirror increases. As a result, the mirror speed decreases. For this reason, it takes time to average the illumination, and the imaging image acquisition speed decreases. Further, when the mass of the mirror increases, the mirror swing mechanism becomes larger, and as a result, the imaging apparatus becomes larger.
本発明の目的は、照明領域が広い用途においても、画像取得レートを低下させず、しかも装置の大型化を伴わずに、干渉パターンの低減を実現する光学装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical device that realizes reduction of an interference pattern without lowering the image acquisition rate and without increasing the size of the device even in an application with a wide illumination area.
本発明の光学装置は、コヒーレント光源を照明として用いる光学装置において、前記コヒーレント光源とコリメートレンズの間に光線方向搖動手段を配置し、対象物に焦点が結ばないことを特徴とする。 The optical device according to the present invention is an optical device using a coherent light source as illumination, wherein a beam direction swinging means is disposed between the coherent light source and the collimating lens so that the object is not focused.
本発明によれば、照明領域が広い用途でも、イメージング画像取得レートが低下せず、しかも装置を小型化でき、干渉パターンを低減した光学装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical device in which the imaging image acquisition rate does not decrease even when the illumination area is wide, the device can be downsized, and the interference pattern is reduced.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１を参照すると、本第１の実施形態の光学装置は、光が進む順に、テラヘルツ波のコヒーレント光源１、搖動ミラー２、コリメートレンズ５、試料６、対物レンズ７、テラヘルツ波カメラ８を配置したイメージング装置である。コヒーレント光源１以外は光軸上に一直線上に配置する。コヒーレント光源１は射出光が前述の光軸に対して直角になるように配置する。コヒーレント光源１側を前段側、テラヘルツ波カメラ８側を後段側と呼ぶことにする。Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
Referring to FIG. 1, the optical apparatus according to the first embodiment includes a terahertz wave coherent light source 1, a peristaltic mirror 2, a collimating lens 5, a sample 6, an objective lens 7, and a terahertz wave camera 8 in the order in which light travels. Imaging device. Other than the coherent light source 1, they are arranged on a straight line on the optical axis. The coherent light source 1 is arranged so that the emitted light is perpendicular to the optical axis. The coherent light source 1 side will be referred to as the front stage side, and the terahertz wave camera 8 side will be referred to as the rear stage side.
イメージング対象物である試料６の光学的性質により、コリメート光源１の光（ここではテラヘルツ波）の周波数は、適宜選べばよい。光の周波数を０．１ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚとするときは、コリメート光源１として、例えばショットキーダイオード逓倍器光源や進行波管などを用いればよい。１．５ＴＨｚ〜１０ＴＨｚにおいては、量子カスケードレーザを用いればよい。 The frequency of the light (here, terahertz wave) of the collimated light source 1 may be appropriately selected depending on the optical properties of the sample 6 that is the imaging target. When the light frequency is 0.1 THz to 1.5 THz, for example, a Schottky diode multiplier light source or a traveling wave tube may be used as the collimated light source 1. A quantum cascade laser may be used at 1.5 THz to 10 THz.
光線方向を振動させる搖動ミラー２は１枚ミラーでもよいが、より望ましくは、２枚のミラーを組み合わせた図８に示すような２軸ガルバノスキャナ１３が良い。図８には、コヒーレント光源１が描かれていないが、紙面の手前にあり、手前からコヒーレント光が紙面の奥に向かって入射することを想定した図である。 The peristaltic mirror 2 that vibrates the light beam direction may be a single mirror, but more preferably a biaxial galvano scanner 13 as shown in FIG. 8 in which two mirrors are combined. In FIG. 8, the coherent light source 1 is not drawn, but is located in front of the paper surface and is a diagram assuming that coherent light is incident from the front toward the back of the paper surface.
コヒーレント光は、まず、ｘ軸用ミラー１１に入射し上向きに反射され、次に、ｙ軸用ミラー１２により紙面の右方向に反射され、コリメートレンズ５を通って、試料６を照明する。図８では試料６を透過する光は省略している。 The coherent light is first incident on the x-axis mirror 11 and reflected upward, then reflected by the y-axis mirror 12 in the right direction on the paper surface, and illuminates the sample 6 through the collimating lens 5. In FIG. 8, light passing through the sample 6 is omitted.
ｘ軸用ミラー１１とｙ軸用ミラー１２はいずれも金コートされ、反射率は１００％に近い。ｘ軸用ミラー１１とｙ軸用ミラー１２には、それぞれ、回転用のモータが接続されており、ｘ軸用ミラー１１を回転させると、ビーム１４の方向が水平方向（図８の紙面手前から紙面奥またはその逆の方向）に変化する。ｙ軸用ミラー１２を回転させると、ビーム１４は垂直方向（図８の紙面上下方向）に変化する。ｘ軸用ミラー１１とｙ軸用ミラー１２の搖動の組み合わせにより、ビーム１４が試料６上に当たる位置を２次元的に走査する。 Both the x-axis mirror 11 and the y-axis mirror 12 are gold-coated, and the reflectivity is close to 100%. A motor for rotation is connected to each of the x-axis mirror 11 and the y-axis mirror 12, and when the x-axis mirror 11 is rotated, the direction of the beam 14 is horizontal (from the front of the page of FIG. 8). Changes to the back of the page or vice versa. When the y-axis mirror 12 is rotated, the beam 14 changes in the vertical direction (up and down direction in FIG. 8). The position where the beam 14 hits the sample 6 is two-dimensionally scanned by the combination of the swing of the x-axis mirror 11 and the y-axis mirror 12.
搖動ミラー２が１枚ミラー（１軸ミラー）の場合は、上述のｘ軸用ミラー１１またはｙ軸用ミラー１２のうちの片方だけを使い、ｘ軸またはｙ軸を回転軸として一次元的に走査する。１軸ミラーとその搖動機構の質量は当然だが２軸ミラーとそれらの搖動機構の質量の半分になる。 When the peristaltic mirror 2 is a single mirror (single-axis mirror), only one of the above-described x-axis mirror 11 or y-axis mirror 12 is used, and the x-axis or y-axis is used as a rotation axis in a one-dimensional manner. Scan. Naturally, the mass of the single-axis mirror and its swing mechanism is half that of the bi-axial mirror and their swing mechanism.
図１に示すように、コヒーレント光源１から出射されたコヒーレント光（以下ビームと称する）は、まず揺動ミラー２に入射し反射することで進行方向が変わり、コリメートレンズ５に入射する。コリメートレンズ５で平行光となり試料６を照明するが、試料６上に焦点は結ばない。試料６を照明したビームは対物レンズ７を経由してテラヘルツ波カメラ８に入射する。揺動ミラー２は図１の紙面に対して垂直方向（紙面手前から奥に向かう方向）に揺動軸を持っており、この揺動軸を中心に正負の方向に交互に回転（振動）する。また揺動軸は光軸と直交する。 As shown in FIG. 1, coherent light (hereinafter referred to as a beam) emitted from a coherent light source 1 is first incident on the oscillating mirror 2 and reflected to change the traveling direction, and is incident on the collimating lens 5. The collimating lens 5 becomes parallel light and illuminates the sample 6, but the focal point is not formed on the sample 6. The beam illuminating the sample 6 enters the terahertz wave camera 8 via the objective lens 7. The oscillating mirror 2 has an oscillating shaft in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 (a direction from the front to the back of the paper surface), and rotates (vibrates) alternately in positive and negative directions around the oscillating shaft. . The swing axis is orthogonal to the optical axis.
コリメートレンズ５の位置を、コリメート光源１の発光点から、焦点距離の位置とした場合、搖動ミラー２が光軸に対して４５°の角度で静止している場合、コリメートレンズ５を通って試料６に照射されるビームは平行光となる。イメージング画像の背景画像の干渉パターンを低減するために搖動ミラー２を数10〜数100Hzで搖動させるが、ビームは図１中に実線で示したミラー上向き時ビーム３から、破線で示したミラー下向き時ビーム４まで振られ、照明はこれを平均化したものとなる。ミラー上向き時ビーム３とミラー下向き時ビーム４では、光線経路が異なるため、レンズ枠などの蹴られなどにより発生する干渉パターンは異なる。異なる干渉パターンが平均化するので、照明の干渉パターンは大幅に低減されることになる。 When the collimating lens 5 is positioned at the focal length from the light emitting point of the collimating light source 1, the sample passes through the collimating lens 5 when the peristaltic mirror 2 is stationary at an angle of 45 ° with respect to the optical axis. The beam irradiated to 6 becomes parallel light. In order to reduce the interference pattern of the background image of the imaging image, the peristaltic mirror 2 is perturbed at several tens to several hundreds of Hz, but the beam is upward from the mirror 3 indicated by the solid line in FIG. The hour beam 4 is swung and the illumination is averaged. Since the beam path is different between the mirror upward beam 3 and the mirror downward beam 4, the interference pattern generated by kicking of the lens frame or the like is different. Since the different interference patterns average, the illumination interference pattern will be greatly reduced.
コヒーレント光源１の放射角が半値全幅で１０〜１３°で、発光点から搖動ミラー２までの距離（光路長）が５０ｍｍのとき、搖動ミラー２として用いる２軸ガルバノスキャナ１３は、φ３０ｍｍのビーム径に対応したものを用いればよい。φ３０ｍｍと広い口径であれば、蹴られによる損失や回折の発生を十分低く抑えることができる。コリメートレンズ５を発光点から光路長で１５０ｍｍの位置に設置する。ミラー２からコリメートレンズ５までは１００ｍｍになる。このような位置関係で設置した場合、コリメートレンズ５の有効開口径をφ１００ｍｍ程度とすれば、半値全幅φ３０ｍｍ程度のガウシアンビームを、レンズ枠による蹴られを十分に抑えて通すことができる。半値全幅φ３０ｍｍ程度のガウシアンビームは搖動ミラー２により振って、半値全幅φ５０ｍｍ程度に拡大したビームで試料６を照明することができる。 When the radiation angle of the coherent light source 1 is 10 to 13 ° in full width at half maximum and the distance (optical path length) from the light emitting point to the peristaltic mirror 2 is 50 mm, the biaxial galvano scanner 13 used as the peristaltic mirror 2 has a beam diameter of φ30 mm. The one corresponding to can be used. If the diameter is as wide as 30 mm, loss due to kicking and generation of diffraction can be suppressed sufficiently low. The collimating lens 5 is installed at a position 150 mm in optical path length from the light emitting point. The distance from the mirror 2 to the collimating lens 5 is 100 mm. When installed in such a positional relationship, if the effective aperture diameter of the collimating lens 5 is about φ100 mm, a Gaussian beam having a full width at half maximum of about φ30 mm can be passed with the kicking by the lens frame being suppressed sufficiently. A Gaussian beam having a full width at half maximum of approximately 30 mm can be shaken by the peristaltic mirror 2 to illuminate the sample 6 with a beam expanded to have a full width at half maximum of approximately 50 mm.
また試料６のサイズとしては、６０ｍｍ×４５ｍｍ程度のものを照明することができる。対物レンズ７は、試料６の像を１／４倍程度の倍率でテラヘルツ波カメラ８のアレイセンサ上に結像できるものとすると、サイズが１５ｍｍ×１１．３ｍｍのアレイセンサにより、６０ｍｍ×４５ｍｍの視野のイメージングができる。対物レンズの倍率を１／４にするためには、例えば、焦点距離５０ｍｍの対物レンズを用い、試料と対物レンズの間を２５０ｍｍ、レンズとアレイセンサの距離を６２．５ｍｍとすればよい。 The sample 6 can be illuminated with a size of about 60 mm × 45 mm. Assuming that the objective lens 7 can form an image of the sample 6 on the array sensor of the terahertz wave camera 8 at a magnification of about 1/4, the size of the array sensor of 15 mm × 11.3 mm is 60 mm × 45 mm. Visual field imaging. In order to reduce the magnification of the objective lens to 1/4, for example, an objective lens having a focal length of 50 mm is used, the distance between the sample and the objective lens is 250 mm, and the distance between the lens and the array sensor is 62.5 mm.
特許文献１のように搖動ミラー２をコリメートレンズ５と試料６の間に設置した場合、半値全幅φ３０ｍｍのビームの搖動ミラー２による蹴られを十分低く抑えるためには、φ８０ｍｍ〜φ１００ｍｍ程度の口径ビームを通すことができる搖動ミラー２としなければならない。 When the peristaltic mirror 2 is installed between the collimating lens 5 and the sample 6 as in Patent Document 1, in order to sufficiently suppress the kick of the beam having a full width at half maximum of φ30 mm by the peristaltic mirror 2, the aperture beam of about φ80 mm to φ100 mm is used. It must be a peristaltic mirror 2 that can pass through.
これに対し、本実施形態のように、搖動ミラー２をコヒーレント光源１とコリメートレンズ５の間に設置することにより、搖動ミラー２としては、ビーム口径φ３０ｍｍの２軸ガルバノスキャナ１３を用いれば良く、大幅にミラー面積を低減できる。これは、特許文献１に比べて揺動ミラー２をビーム径が狭い位置に配置できることと、揺動ミラー２と試料６の間の光路が長くとれることが理由である。そのため揺動ミラーを同じ角度だけ振っても、ビームの移動距離を長くすることができる。 On the other hand, as in this embodiment, by installing the peristaltic mirror 2 between the coherent light source 1 and the collimating lens 5, a biaxial galvano scanner 13 having a beam diameter of 30 mm may be used as the peristaltic mirror 2. The mirror area can be greatly reduced. This is because the oscillating mirror 2 can be arranged at a position where the beam diameter is narrower than that of Patent Document 1, and the optical path between the oscillating mirror 2 and the sample 6 can be made longer. Therefore, even if the oscillating mirror is shaken by the same angle, the moving distance of the beam can be increased.
これにより、ミラーの質量のみならず、ミラーを駆動するモータや筐体の質量を大幅に低減できる。２軸ガルバノスキャナ全体としては、質量を１／２０〜１／３０と大幅に低減できる。また、ミラーの回転速度は３倍程度に上げられるので、イメージング画像取得レートは３倍程度に向上することができる。またミラーを小型化できるのでコストと搖動の消費電力が低減できる。なお1軸ミラーの場合でも２軸ミラーと同様の効果が得られる。 As a result, not only the mass of the mirror but also the mass of the motor and casing for driving the mirror can be greatly reduced. The mass of the biaxial galvano scanner as a whole can be greatly reduced to 1/20 to 1/30. Further, since the rotation speed of the mirror is increased to about 3 times, the imaging image acquisition rate can be improved to about 3 times. In addition, since the mirror can be miniaturized, the cost and the power consumption of the slide can be reduced. Even in the case of the uniaxial mirror, the same effect as that of the biaxial mirror can be obtained.
特許文献２には、伝送系の初期の段階でビームを走査し長い伝送系を通してビームを対象物に当てるようにする長距離伝送用光学系が記載されている。これはレーザ光源と、レーザ光を二次元走査するために微小振幅角で揺動させるガルバノミラーと、ガルバノミラー以降のレンズ経路にリレーレンズ、コリメートレンズ、スキャンレンズを備え、ビームを包囲する複数のガイドパイプを備えた長距離伝送用光学系である。この光学系は最終段に空間的余裕がなくレーザ光伝送系の初期、緒段階にしか走査機構を設置できない場合を想定している。 Patent Document 2 describes a long-distance transmission optical system that scans a beam at an early stage of the transmission system and applies the beam to an object through a long transmission system. This includes a laser light source, a galvanometer mirror that swings at a minute amplitude angle for two-dimensional scanning of the laser beam, a relay lens, a collimator lens, and a scan lens in the lens path after the galvanometer mirror, and a plurality of surrounding beams This is an optical system for long distance transmission provided with a guide pipe. This optical system assumes a case in which there is no space in the final stage and a scanning mechanism can be installed only in the initial and initial stages of the laser light transmission system.
しかしこの特許文献２はレーザ光の焦点を対象物面に結びそれを二次元走査し熱を発生させて、切断、研磨、溶接、熱処理、表面処理、マーキング、穴開け、検査を行うものである。一方本実施形態のテラヘルツ波イメージングは対象物には焦点を結ばず、広がった照明を揺動して均一照明とするものであり、異なるものである。
（第２の実施形態）
第１の実施形態において、搖動ミラー２により、ミラー上向き時ビーム３からミラー下向き時ビーム４までビームを振って、平均化されたビームは、全体的には平行光ではなく広がっていく。コヒーレント光源１のパワー出力が十分に高く、試料６により光が散乱、拡散される場合は、照明光が広がっていっても問題無い。しかし、テラヘルツ波領域においては、十分に高出力で小型の光源が無いため、照明光を無駄なく対物レンズ７、テラヘルツ波カメラ８に入射させることが望ましい。However, this Patent Document 2 connects the focal point of a laser beam to an object surface and scans it two-dimensionally to generate heat to perform cutting, polishing, welding, heat treatment, surface treatment, marking, drilling, and inspection. . On the other hand, the terahertz wave imaging of the present embodiment is different in that the object is not focused and the spread illumination is oscillated into uniform illumination.
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the swinging mirror 2 swings the beam from the mirror upward beam 3 to the mirror downward beam 4 so that the averaged beam is spread instead of parallel light as a whole. When the power output of the coherent light source 1 is sufficiently high and light is scattered and diffused by the sample 6, there is no problem even if the illumination light spreads. However, in the terahertz wave region, since there is no sufficiently high output and small light source, it is desirable that the illumination light is incident on the objective lens 7 and the terahertz wave camera 8 without waste.
また、テラヘルツ波は波長が３０μｍ〜３ｍｍと長く、試料の表面平滑度や粒径より、波長の方が長い場合がしばしばある。テラヘルツ波は波長が長いので試料の表面はそれより平滑だと散乱、拡散しにくい。その場合、テラヘルツ波は試料６に当たっても（減衰はするが）直進し、テラヘルツ波カメラ８に入射しない光もある。入射しないとイメージングには寄与しない。従って試料６が無いときの背景照明光が、そのまま対物レンズ７およびテラヘルツ波カメラ８に入射する割合が高いことが望まれる。 Further, the terahertz wave has a long wavelength of 30 μm to 3 mm, and the wavelength is often longer than the surface smoothness and particle size of the sample. Since the terahertz wave has a long wavelength, it is difficult to scatter and diffuse if the surface of the sample is smoother than that. In that case, even if the terahertz wave hits the sample 6 (it attenuates), there is light that does not enter the terahertz wave camera 8. If it is not incident, it does not contribute to imaging. Accordingly, it is desirable that the background illumination light when the sample 6 is not present is incident on the objective lens 7 and the terahertz wave camera 8 as it is.
この割合を高めるためには、背景照明光が広がっていく場合、対物レンズ７の口径を広げることで可能になる。しかし、装置の大型化や質量の増大を招く。想定する試料６の大きさに対して、極力装置全体を大きくしない設計としては、平均化されたビームの径が、コリメートレンズ５から対物レンズ７まで、略一定となるようにするのが好ましい。言い方を変えれば、平均化されたビームの外縁を用途により半値全幅や１／ｅ２などで定義し、この外縁が光軸と略平行となるのが好ましい。略平行であれば、コリメートレンズ５と対物レンズ７の径を、同程度とすることができる。平均化されたビームの外縁が平行でなくなると、試料６のサイズを基準として、対物レンズ７またはコリメートレンズ５のどちらかが大型化する。このような大型化を避けるためには、平行度は±５°以内が望ましい。レンズ材料として高比抵抗シリコンを用いる場合などにおいては、インゴットの径に制限されて、最大レンズ径がφ１２５ｍｍ程度に制限される場合がある。このような場合などに、コリメートレンズ５と対物レンズ７を極力同じ口径とすることが望ましいので、平均化されたビーム外縁の平行度は、±２°以内にすることが望ましい。なおインゴットとは、シリコン基板を切り出すシリコン単結晶インゴットのことである。In order to increase this ratio, when the background illumination light spreads, it is possible to widen the diameter of the objective lens 7. However, this increases the size and mass of the apparatus. As a design in which the entire apparatus is not enlarged as much as possible with respect to the assumed size of the sample 6, it is preferable that the averaged beam diameter is substantially constant from the collimating lens 5 to the objective lens 7. In other words, it is preferable that the outer edge of the averaged beam is defined by the full width at half maximum or 1 / e 2 depending on the application, and this outer edge is substantially parallel to the optical axis. If they are substantially parallel, the diameters of the collimating lens 5 and the objective lens 7 can be made similar. When the outer edges of the averaged beams are not parallel, either the objective lens 7 or the collimating lens 5 is enlarged based on the size of the sample 6. In order to avoid such an increase in size, the parallelism is preferably within ± 5 °. In the case of using high specific resistance silicon as a lens material, the maximum lens diameter may be limited to about φ125 mm due to the ingot diameter. In such a case, it is desirable that the collimating lens 5 and the objective lens 7 have the same aperture as much as possible. Therefore, the parallelism of the averaged beam outer edge is desirably within ± 2 °. The ingot is a silicon single crystal ingot for cutting out a silicon substrate.
コリメートレンズ５と対物レンズ７の大きさの課題の重要性について更に補足する。テラヘルツ波のような長い波長のコヒーレント光においては、イメージング画像に干渉パターンが発生しやすい。レンズ枠などの表面の凹凸は、波長に比べ小さいため、位相がランダムに乱れて反射されることがないため、干渉しやすい。このような干渉パターンは、テラヘルツ波画像認識の障害となるため、極力無くすことが望ましい。 The importance of the size problem of the collimating lens 5 and the objective lens 7 will be further supplemented. In a long wavelength coherent light such as a terahertz wave, an interference pattern is likely to occur in an imaging image. Since the irregularities on the surface of the lens frame or the like are smaller than the wavelength, the phase is not randomly disordered and reflected, and therefore, interference is likely to occur. Such an interference pattern is an obstacle to terahertz wave image recognition, so it is desirable to eliminate it as much as possible.
このためには、レンズ枠を十分大きくし、レンズ枠位置でのビームのパワーが、ビーム中心に比べ例えば１％以下、できれば０．１％以下に抑えることが望ましい。このようにするためには、コリメートレンズ５や対物レンズ７の口径を大きくする。コリメートレンズ５と対物レンズ７で口径に差があると大きい方で装置全体の大きさが決まってしまう。そのため、試料６のサイズを基準として、コリメートレンズ５と対物レンズ７の大きさを同程度にそろえる設計をした方が、装置全体を小型化できる。このような理由により、遥動ミラー２により遥動された光線の平均化ビームは、ビームの外縁が略平行となることが好ましい。 For this purpose, it is desirable that the lens frame is sufficiently large and the beam power at the lens frame position is suppressed to, for example, 1% or less, preferably 0.1% or less, compared to the beam center. In order to do this, the apertures of the collimating lens 5 and the objective lens 7 are increased. If there is a difference in aperture between the collimating lens 5 and the objective lens 7, the size of the entire apparatus will be determined by the larger one. Therefore, the entire apparatus can be reduced in size by designing the collimating lens 5 and the objective lens 7 to have the same size on the basis of the size of the sample 6. For these reasons, it is preferable that the average beam of the light beam swayed by the swaying mirror 2 has substantially parallel outer edges.
具体的には、例えば、コリメートレンズ５から、試料６を経由して対物レンズ７の入射口に至るまで、一貫してビームの１／ｅ２径を、おおよそφ６０ｍｍと略一定にすることが望ましい。この場合、レンズ枠の蹴られによる干渉パターン発生を抑えるため、コリメートレンズ５と対物レンズ７の有効径はφ１００ｍｍ程度と、１／ｅ２径より大きくすればよい。Specifically, for example, from the collimating lens 5 to the entrance of the objective lens 7 via the sample 6, it is desirable to consistently make the 1 / e 2 diameter of the beam approximately constant at 60 mm. . In this case, in order to suppress the occurrence of an interference pattern due to kicking of the lens frame, the effective diameters of the collimating lens 5 and the objective lens 7 may be about φ100 mm and larger than 1 / e 2 diameter.
このような目的で、遥動ミラー２による平均化されたビームの外縁を光軸方向に略平行とするためには、搖動ミラー２が静止した状態において、ビームが集光気味になるように設計すればよい。つまり、静止状態でのビームを集光気味にしておき、揺動ミラーの揺動の最大振り角においてビームの外縁が略平行になるように設計する。言い換えると静止状態でのビーム径に揺動ミラーの揺動で拡張する分のビーム径を加えたビームの外縁が略平行になるようにする。 For this purpose, in order to make the outer edge of the beam averaged by the swaying mirror 2 substantially parallel to the optical axis direction, the beam is designed to be condensing when the swaying mirror 2 is stationary. do it. That is, the beam in a stationary state is focused, and the outer edge of the beam is designed to be substantially parallel at the maximum swing angle of the swing mirror. In other words, the outer edge of the beam obtained by adding the beam diameter that is expanded by the swing of the swing mirror to the beam diameter in a stationary state is made to be substantially parallel.
静止状態でのビームを集光気味にするには、具体的には、コヒーレント光源１とコリメートレンズ５間の距離（光路長）をコリメートレンズ５の焦点距離よりも離すように配置する。例えば、コリメートレンズ５の焦点距離を１５０ｍｍとし、コヒーレント光源１とコリメートレンズ５の光路長を２００ｍｍとすれば、コリメートレンズ５から６００ｍｍ先において集光することになる。この集光点は、試料６より十分先の位置とするのが良い。試料６の位置においてビーム径が小さ過ぎると、試料６全体を照明するために、遥動ミラー２を細かく長時間走査する必要が生じ、走査一巡の時間が長くなるため、イメージング画像取得レートが低下する。このことを避けるため試料６に集光しないようにする。試料６をコリメートレンズ５から２５０ｍｍの位置に設置すれば、試料６は集光点より十分コリメートレンズ５に近くなる。そのため試料６の位置におけるビーム径は小さくなく、画像取得レート低下の問題が生じない。 In order to make the beam in a stationary state condense, specifically, the distance (optical path length) between the coherent light source 1 and the collimating lens 5 is arranged to be separated from the focal length of the collimating lens 5. For example, if the focal length of the collimating lens 5 is 150 mm and the optical path length of the coherent light source 1 and the collimating lens 5 is 200 mm, the collimating lens 5 collects light 600 mm ahead. This condensing point is preferably a position sufficiently ahead of the sample 6. If the beam diameter is too small at the position of the sample 6, it is necessary to scan the swaying mirror 2 finely for a long time to illuminate the entire sample 6, and the time required for one round of scanning becomes longer, resulting in a lower imaging image acquisition rate. To do. In order to avoid this, the sample 6 is not condensed. If the sample 6 is installed at a position 250 mm from the collimating lens 5, the sample 6 is sufficiently closer to the collimating lens 5 than the condensing point. Therefore, the beam diameter at the position of the sample 6 is not small, and the problem of a decrease in the image acquisition rate does not occur.
遥動ミラー２静止時において、このような配置にした上で、遥動ミラー２を適当な振り幅で遥動することにより、図２のように、遥動ビームの平均化されたビームの外縁を光学装置の光軸に対して略平行とすることができる。 When the swaying mirror 2 is stationary, the outer edge of the averaged beam of the swaying beam is obtained as shown in FIG. Can be made substantially parallel to the optical axis of the optical device.
以上述べた、径、距離などの数値は、一例であって上記の値に限るものではない。例えば、径、距離の全数値を２倍にすれば、試料６を観察する視野範囲を２倍×２倍＝４倍にすることができる。すなわち、観察対象とする試料６の想定最大サイズに応じて、光学系をスケーリングして装置設計をすればよい。
（第３の実施形態）
上記第１、第２実施形態において、コヒーレント光源の放射角が広く、搖動ミラー２で捕捉しきれない場合、搖動ミラー２による光線の蹴られにより、回折パターンの発生や、パワー損失を招く場合がある。このような場合は、コヒーレント光源１と搖動ミラー２の間に、レンズを挿入し、ビームの広がりを抑えればよい。The numerical values such as the diameter and the distance described above are examples and are not limited to the above values. For example, if the total values of the diameter and distance are doubled, the visual field range for observing the sample 6 can be doubled × 2 × = 4 times. That is, the apparatus design may be performed by scaling the optical system according to the assumed maximum size of the sample 6 to be observed.
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, when the radiation angle of the coherent light source is wide and cannot be captured by the peristaltic mirror 2, diffraction patterns may be generated or power loss may be caused by kicking of the light beam by the peristaltic mirror 2. is there. In such a case, a lens may be inserted between the coherent light source 1 and the peristaltic mirror 2 to suppress the spread of the beam.
そのための構成を、第３の実施形態として図３に示す。コヒーレント光源１の後段に、初段コリメートレンズ９を設置し、コヒーレント光源１のビームを平行光とする。この平行光を搖動ミラー２に入射させれば、搖動ミラー２の位置におけるビーム径を狭くすることができるので、搖動ミラー２を小型化できる。搖動ミラー２を小型化できれば、高速に搖動することができるので、照明の平均化を高速に行うことができるので、イメージング画像取得レートを高速化できる。 A configuration for this purpose is shown in FIG. 3 as a third embodiment. A first-stage collimating lens 9 is installed at the rear stage of the coherent light source 1, and the beam of the coherent light source 1 is made parallel light. If this parallel light is incident on the peristaltic mirror 2, the beam diameter at the position of the peristaltic mirror 2 can be narrowed, so that the peristaltic mirror 2 can be reduced in size. If the peristaltic mirror 2 can be downsized, the peristaltic mirror 2 can be perturbed at a high speed, and the illumination can be averaged at a high speed, so that the imaging image acquisition rate can be increased.
なおコヒーレント光源の放射角が広い場合以外にも、何らかの理由によって光源１と搖動ミラー２の距離を短くできない場合も、初段コリメートレンズ９を設置すればビームの広がりを抑えることができる。
（第４の実施形態）
第３の実施形態に比べて搖動ミラー２を更に小型化して、画像取得レートを高めるための構成を、第４の実施形態として図４に示す。図３の初段コリメートレンズ９の代わりに、初段集光レンズ１０を設置する。このようにすると、搖動ミラー２の位置において、更にビーム径を絞ることができるので、搖動ミラー２を更に小型化することができ、画像取得レートを更に高めることができる。集光の中心点は揺動ミラー２における揺動軸上に来るようにする。In addition to the case where the radiation angle of the coherent light source is wide, even when the distance between the light source 1 and the peristaltic mirror 2 cannot be shortened for some reason, the spread of the beam can be suppressed by installing the first-stage collimating lens 9.
(Fourth embodiment)
A configuration for further reducing the size of the peristaltic mirror 2 and increasing the image acquisition rate as compared with the third embodiment is shown in FIG. 4 as a fourth embodiment. Instead of the first-stage collimating lens 9 in FIG. 3, a first-stage condenser lens 10 is installed. In this way, since the beam diameter can be further reduced at the position of the peristaltic mirror 2, the peristaltic mirror 2 can be further reduced in size, and the image acquisition rate can be further increased. The center point of the light collection is on the swing axis of the swing mirror 2.
ただし、初段集光レンズ１０によって搖動ミラー２表面上の回転軸上に完全に集光すると、実質的発光点位置が変位しなくなるため、干渉パターンが動きにくくなる。このため、干渉パターンの低減効果が低下する。照明の均一性を重視するか、画像取得レートの高速化を重視するか、用途により、搖動ミラー２上への集光度は調整すればよい。均一性を重視するのであれば集光度を緩くし、高速レートを重視するのであれば集光度を上げる。
（第５の実施形態）
上記実施形態においては、光線方向搖動手段として、ミラーの搖動を用いた。これは光の反射を利用し、ミラーの角度により、反射角が変わることを利用した方法である。この他に、光の屈折を用いた方法も利用することができる。However, if the light is completely condensed on the rotation axis on the surface of the peristaltic mirror 2 by the first stage condensing lens 10, the substantial light emitting point position is not displaced, so that the interference pattern is difficult to move. For this reason, the reduction effect of an interference pattern falls. The degree of condensing on the peristaltic mirror 2 may be adjusted depending on whether the importance of illumination uniformity is important or the speed of the image acquisition rate is important. If importance is attached to the uniformity, the degree of condensing is reduced, and if the high speed rate is important, the degree of condensing is increased.
(Fifth embodiment)
In the embodiment described above, the mirror swing is used as the beam direction swing means. This is a method using the reflection of light and the fact that the reflection angle changes depending on the angle of the mirror. In addition, a method using light refraction can also be used.
そのための構成を第５の実施形態として図５に示す。搖動ミラー２の代わりに、搖動初段コリメートレンズ１０２を設置し、コヒーレント光源１は、コリメートレンズ５から対物レンズ７に至る光軸線の延長線上に配置する。搖動初段コリメートレンズ１０２を光軸に対し垂直な面の上で振動させれば、光線方向は、搖動初段コリメートレンズ１０２の移動方向に向きが変わる。例えば、図５では、搖動初段コリメートレンズ１０２を上下に平行移動させれば、ビーム方向は、レンズ上移動時ビーム１０３からレンズ下移動時ビーム１０４まで変化する。このとき変化する干渉パターンを平均化した状態で照明光として用いれば、ほぼ均一な照明を得ることができる。 A configuration for this purpose is shown in FIG. 5 as a fifth embodiment. Instead of the peristaltic mirror 2, a peristaltic first-stage collimating lens 102 is installed, and the coherent light source 1 is disposed on an extension of the optical axis extending from the collimating lens 5 to the objective lens 7. If the peristaltic first stage collimating lens 102 is vibrated on a plane perpendicular to the optical axis, the direction of the light beam is changed to the moving direction of the peristaltic first stage collimating lens 102. For example, in FIG. 5, if the first collimating lens 102 is moved up and down in parallel, the beam direction changes from the beam 103 when moving up the lens to the beam 104 when moving down the lens. If the interference pattern that changes at this time is averaged and used as illumination light, substantially uniform illumination can be obtained.
なお本実施形態に第３実施形態の初段コリメートレンズまたは第４実施形態の初段集光レンズを用いることもできる。
（第６の実施形態）
屈折を利用して光線方向を変える手段として、ウェッジプリズムを用いる方法もある。そのための構成を第６の実施形態として図６に示す。図５の搖動初段コリメートレンズ１０２の代わりに、回転ウェッジプリズム２０２を配置する。回転ウェッジプリズム２０２の回転軸を光軸と一致させておき、回転軸を中心に回転（自転）させる。回転ウェッジプリズム２０２の厚い方が図６の上側にあるとき（図６の実線の回転ウェッジプリズム２０２）、ビームは上向き屈折時ビーム２０３に振れる。一方回転ウェッジプリズム２０２の厚い方が図６の下側にあるとき（図６の破線の回転ウェッジプリズム２０２）、ビームは下向き屈折時ビーム２０４に振れる。回転ウェッジプリズム２０２が一回転する間のビームを平均化すれば、平均化ビームの外縁を略平行とすることができる。In this embodiment, the first-stage collimating lens of the third embodiment or the first-stage condenser lens of the fourth embodiment can be used.
(Sixth embodiment)
There is also a method using a wedge prism as means for changing the direction of the light beam by using refraction. A configuration for this purpose is shown in FIG. 6 as a sixth embodiment. A rotating wedge prism 202 is disposed in place of the peristaltic collimating lens 102 in FIG. The rotation axis of the rotating wedge prism 202 is made coincident with the optical axis, and the rotation axis is rotated (rotated) around the rotation axis. When the thicker one of the rotating wedge prisms 202 is on the upper side of FIG. 6 (solid rotating wedge prism 202 in FIG. 6), the beam swings to the upward refraction beam 203. On the other hand, when the thicker one of the rotating wedge prisms 202 is on the lower side of FIG. 6 (the broken wedge rotating wedge prism 202 in FIG. 6), the beam swings to the downward-refracting beam 204. If the beams are averaged during one rotation of the rotating wedge prism 202, the outer edges of the averaged beam can be made substantially parallel.
この方法では、一定角速度で回転させればよいので、回転用のモータに対する負荷を低減することができる。搖動ミラー２の駆動においては、角速度が正と負の間で切り換わるとき、大きな加速度を生じるので、モータに大きな負荷がかかる。図５の搖動初段コリメートレンズ１０２の往復運動をさせる場合も、運動方向が変わるタイミングに加速度が大きくなり、モータに負荷がかかる。第６の実施形態では、このような大きな加速度によりモータの負荷が大きくなるという問題がないので、高速にビーム方向を動かすことができる。このため、イメージングの画像取得レートを高速化できる。 In this method, since it is sufficient to rotate at a constant angular velocity, it is possible to reduce the load on the motor for rotation. In the driving of the peristaltic mirror 2, when the angular velocity is switched between positive and negative, a large acceleration is generated, so that a large load is applied to the motor. Also when the reciprocating motion of the peristaltic collimating lens 102 in FIG. 5 is increased, the acceleration increases at the timing when the motion direction changes, and a load is applied to the motor. In the sixth embodiment, there is no problem that the load on the motor increases due to such a large acceleration, so that the beam direction can be moved at high speed. For this reason, the image acquisition rate of imaging can be increased.
なお本実施形態に第３実施形態の初段コリメートレンズまたは第４実施形態の初段集光レンズを用いることもできる。
（第７の実施形態）
以上のように、平均化された照明光のビーム径を、光軸方向に略一定とすることにより、光軸方向のどの位置においても、略一定の分布の照明を試料６に照射することができる。また、対物レンズ７とテラヘルツ波カメラ８を光軸方向に移動させれば、テラヘルツ波画像のピントが合う位置を光軸方向に移動させることができる。このようにすれば、イメージング対象物である試料６が段ボール箱に入れられて隠された物体の場合でも、テラヘルツ波イメージング画像を、段ボール箱の中をスキャンして、立体画像を取得することができる。In this embodiment, the first-stage collimating lens of the third embodiment or the first-stage condenser lens of the fourth embodiment can be used.
(Seventh embodiment)
As described above, by making the beam diameter of the averaged illumination light substantially constant in the optical axis direction, it is possible to irradiate the sample 6 with illumination having a substantially constant distribution at any position in the optical axis direction. it can. Further, if the objective lens 7 and the terahertz wave camera 8 are moved in the optical axis direction, the in-focus position of the terahertz wave image can be moved in the optical axis direction. In this way, even when the sample 6 that is the imaging target is an object hidden in the cardboard box, the terahertz wave imaging image can be scanned through the cardboard box to obtain a three-dimensional image. it can.
そのための構成を第７の実施形態として図７に示す。試料６は平面的な物体ではなく、立体的な物体である。対物レンズ７とその後段に設けるイメージング対象物撮像装置であるテラヘルツ波カメラ８は、駆動機構３０により移動可能である。図７の光学装置は、対物レンズ７とテラヘルツ波カメラ８を駆動機構３０で光軸方向に移動させながら、立体的な物体に対するテラヘルツ波イメージング画像を多数枚取得できるシステムとなっている。 A configuration for this purpose is shown in FIG. 7 as a seventh embodiment. The sample 6 is not a planar object but a three-dimensional object. The terahertz wave camera 8, which is the imaging object imaging device provided at the objective lens 7 and the subsequent stage, can be moved by the drive mechanism 30. The optical apparatus of FIG. 7 is a system that can acquire a large number of terahertz wave imaging images for a three-dimensional object while moving the objective lens 7 and the terahertz wave camera 8 in the optical axis direction by the drive mechanism 30.
おおよそ１ＴＨｚ以下のテラヘルツ波は段ボールを透過するので、開封することなく危険物を検知するセキュリティ用途システムに有効である。 Since terahertz waves of approximately 1 THz or less pass through the cardboard, it is effective for a security application system that detects dangerous objects without opening them.
以上述べた実施形態においては、試料６を透過したテラヘルツ波を取得する透過イメージング画像取得装置について述べた。これは、試料６で反射したテラヘルツ波を取得する反射イメージング画像取得装置にも適用することができる。反射イメージング画像取得装置の場合は対物レンズとテラヘルツ波カメラを、反射したテラヘルツ波が取得できる位置に設置すればよい。 In the embodiment described above, the transmission imaging image acquisition device that acquires the terahertz wave transmitted through the sample 6 has been described. This can also be applied to a reflection imaging image acquisition apparatus that acquires the terahertz wave reflected by the sample 6. In the case of a reflection imaging image acquisition device, the objective lens and the terahertz wave camera may be installed at a position where the reflected terahertz wave can be acquired.
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
コヒーレント光源を照明として用いる光学装置であって、前記コヒーレント光源とコリメートレンズの間に光線方向搖動手段を配置し、対象物に焦点が結ばないことを特徴とする光学装置。
（付記２）
前記コヒーレント光源と前記コリメートレンズ間の距離を前記コリメートレンズの焦点距離よりも離すことにより、前記光線方向搖動手段の静止状態でのビーム径に、前記光線方向搖動手段によるビームの揺動で拡張する分のビーム径を加えた前記ビームの外縁が略平行になるようにことを特徴とする付記１に記載の光学装置。
（付記３）
前記コヒーレント光源と前記光線方向搖動手段との間に、初段コリメート手段を配置し、略平行光を前記光線方向搖動手段に入射させることを特徴とする付記１または２に記載の光学装置。
（付記４）
前記コヒーレント光源と前記光線方向搖動手段との間に、集光手段を配置し、前記光線方向搖動手段に集光させることを特徴とする付記１または２に記載の光学装置。
（付記５）
前記光線方向搖動手段が、搖動反射鏡であることを特徴とする付記１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
（付記６）
前記光線方向搖動手段が、光線を屈折する物体の振動または回転であることを特徴とする付記１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
（付記７）
前記光線方向搖動手段が光軸方向と垂直方向に搖動するコリメートレンズであることを特徴とする付記１または２に記載の光学装置。
（付記８）
前記対象物の後段に対象物撮像装置を配置し、前記撮像装置の対象物ピント位置を光軸方向に走査することにより、前記対象物の光軸方向走査画像を取得することを特徴とする付記１から７のいずれか一項に記載の光学装置。
（付記９）
前記コヒーレント光源はテラヘルツ波の光源である付記１から８のいずれか一項に記載の光学装置。
（付記１０）
前記コリメートレンズの後段側に対物レンズを設け、更にその後段側に対象物撮像装置を設け、前記コリメートレンズと前記対物レンズの間に対象物を配置する付記１から９のいずれか一項に記載の光学装置。
（付記１１）
前記対物レンズと前記対象物撮像装置の前記光軸方向への移動機構を備えた付記１０に記載の光学装置。A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(Appendix 1)
An optical apparatus using a coherent light source as illumination, wherein a beam direction swinging means is disposed between the coherent light source and a collimating lens so that the object is not focused.
(Appendix 2)
By extending the distance between the coherent light source and the collimating lens away from the focal length of the collimating lens, the beam diameter is expanded to the beam diameter in the stationary state of the beam direction swinging means by the beam swinging by the beam direction swinging means. The optical apparatus according to appendix 1, wherein an outer edge of the beam to which a beam diameter of a minute is added is substantially parallel.
(Appendix 3)
The optical apparatus according to appendix 1 or 2, wherein a first-stage collimating unit is disposed between the coherent light source and the beam direction swinging unit, and substantially parallel light is incident on the beam direction swinging unit.
(Appendix 4)
The optical apparatus according to appendix 1 or 2, wherein a condensing unit is disposed between the coherent light source and the light beam direction swinging unit, and the light beam direction swinging unit collects the light.
(Appendix 5)
The optical apparatus according to any one of appendices 1 to 4, wherein the beam direction swinging means is a swing reflecting mirror.
(Appendix 6)
The optical apparatus according to any one of appendices 1 to 4, wherein the light beam direction swinging means is vibration or rotation of an object that refracts light.
(Appendix 7)
The optical apparatus according to appendix 1 or 2, wherein the light beam direction swinging means is a collimating lens that swings in a direction perpendicular to the optical axis direction.
(Appendix 8)
An object imaging device is arranged at a subsequent stage of the object, and an optical axis direction scanned image of the object is acquired by scanning the object focus position of the imaging device in the optical axis direction. The optical device according to any one of 1 to 7.
(Appendix 9)
The optical device according to any one of appendices 1 to 8, wherein the coherent light source is a terahertz wave light source.
(Appendix 10)
The objective lens is provided on the rear stage side of the collimating lens, the object imaging device is further provided on the rear stage side, and the target object is disposed between the collimating lens and the objective lens. Optical device.
(Appendix 11)
The optical apparatus according to appendix 10, comprising a mechanism for moving the objective lens and the object imaging device in the optical axis direction.
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。 The present invention has been described above using the above-described embodiment as an exemplary example. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment. That is, the present invention can apply various modes that can be understood by those skilled in the art within the scope of the present invention.
この出願は、２０１５年５月７日に出願された日本出願特願２０１５−０９４６７３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2015-094673 for which it applied on May 7, 2015, and takes in those the indications of all here.
１ コヒーレント光源
２ 搖動ミラー
３ ミラー上向き時ビーム
４ ミラー下向き時ビーム
５ コリメートレンズ
６ 試料
７ 対物レンズ
８ テラヘルツ波カメラ
９ 初段コリメートレンズ
１０ 初段集光レンズ
１１ ｘ軸用ミラー
１２ ｙ軸用ミラー
１３ ２軸ガルバノスキャナ
１４ ビーム
３０ 駆動機構
１０２ 搖動初段コリメートレンズ
１０３ レンズ上移動時ビーム
１０４ レンズ下移動時ビーム
２０２ 回転ウェッジプリズム
２０３ 上向き屈折時ビーム
２０４ 下向き屈折時ビームDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coherent light source 2 Peristaltic mirror 3 Mirror upward beam 4 Mirror downward beam 5 Collimating lens 6 Sample 7 Objective lens 8 Terahertz wave camera 9 First stage collimating lens 10 First stage condensing lens 11 X axis mirror 12 Y axis mirror 13 2 axes Galvano scanner 14 Beam 30 Drive mechanism 102 Peristaltic collimating lens 103 Beam moving up lens 104 Beam moving down lens 202 Rotating wedge prism 203 Beam refracting upward 204 Beam refracting downward
Claims (10)
Applications Claiming Priority (3)
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Also Published As
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