JPWO2019234842A1 - Spectral measuring device and spectroscopic measuring method - Google Patents

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    • G02F1/39Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves

Abstract

対象物による散乱の影響、具体的には散乱による分光測定値の変動を抑制する。分光測定装置は、対象物に照射するための電磁波を出力する光源部と、前記光源部と前記対象物との間に配置され、前記光源部から出力された前記電磁波のビーム径を調整するビーム径調整部と、前記対象物を介して入射した前記ビーム径調整後の前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号を生成する受光部と、前記受光信号に基づいて前記ビーム径調整部にて調整する前記ビーム径を決定する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受光信号に基づき、前記受光部にて受光された前記電磁波の積分強度が最大または前記最大から所定範囲となる最大のビーム径を最適ビーム径に決定し、前記ビーム径調整部は、前記信号処理部からの制御に従い、前記光源部から出力された前記電磁波の前記ビーム径を前記最適ビーム径に調整することを特徴とする。It suppresses the influence of scattering by the object, specifically, the fluctuation of the spectroscopic measurement value due to scattering. The spectroscopic measuring device is arranged between a light source unit that outputs an electromagnetic wave for irradiating an object and the light source unit and the object, and a beam that adjusts the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit. The diameter adjusting unit, the light receiving unit that receives the electromagnetic wave after the beam diameter adjustment incident through the object and generates a light receiving signal indicating the light receiving result, and the beam diameter adjusting unit based on the light receiving signal. The signal processing unit includes a signal processing unit that determines the beam diameter to be adjusted, and the signal processing unit has a maximum integrated intensity of the electromagnetic waves received by the light receiving unit or a predetermined range from the maximum. The maximum beam diameter is determined to be the optimum beam diameter, and the beam diameter adjusting unit adjusts the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit to the optimum beam diameter according to the control from the signal processing unit. It is characterized by doing.

Description

本発明は、分光測定装置、及び分光測定方法に関する。 The present invention relates to a spectroscopic measuring device and a spectroscopic measuring method.

従来、測定対象物(以下、単に対象物と称する)を構成する物質を測定する手法として、対象物に所定波長の電磁波を照射し、その散乱波や透過波を解析する分光測定が知られている。例えば、錠剤等の医薬品を対象物とする場合には、対象物に対する照射の影響が少ない、テラヘルツ帯の電磁波(以下、テラヘルツ波と称する)に代表される電磁波による分光測定が注目されている。 Conventionally, as a method for measuring a substance constituting an object to be measured (hereinafter, simply referred to as an object), spectroscopic measurement is known in which the object is irradiated with an electromagnetic wave having a predetermined wavelength and the scattered wave or transmitted wave is analyzed. There is. For example, when a drug such as a tablet is an object, spectroscopic measurement using an electromagnetic wave typified by an electromagnetic wave in the terahertz band (hereinafter referred to as a terahertz wave), which is less affected by irradiation of the object, is drawing attention.

例えば、100GHz(ギガヘルツ)以上30THz(テラヘルツ)以下の周波数帯には、分子間振動や分子内振動に起因する多数の吸収ピークが存在する。よって、これらの吸収ピークを解析するにより、物質の種類を判別したり、結合状態の違いを見分けたり、それぞれの分子の医薬品を構成する各分子の含有濃度を定量的に測定したりすることが可能であることがわかっている。 For example, in the frequency band of 100 GHz (gigahertz) or more and 30 THz (terahertz) or less, there are many absorption peaks due to intermolecular vibration or intramolecular vibration. Therefore, by analyzing these absorption peaks, it is possible to discriminate the type of substance, distinguish the difference in binding state, and quantitatively measure the content concentration of each molecule constituting the drug of each molecule. It turns out to be possible.

例えば、特許文献1には、「テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、被検査物としての標本が載置される搬送面を有し、前記搬送面の面内方向に前記標本を搬送可能に構成された搬送部と、前記テラヘルツ波発生部から射出され、前記搬送面に載置された前記標本に照射されるテラヘルツ波の照射方向を変更する照射方向変更部と、前記搬送面に載置された前記標本に照射されて透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、を備え、前記照射方向変更部は、前記テラヘルツ波発生部の位置を変更することによって、前記照射方向を変更する」標本検査装置により、テラヘルツ波の散乱による検出精度の低下を抑制できることが記載されている。 For example, Patent Document 1 has "a terahertz wave generating portion that generates a terahertz wave and a transport surface on which a sample as an object to be inspected is placed, and the sample can be transported in the in-plane direction of the transport surface. A transport unit configured in the above, an irradiation direction changing portion for changing the irradiation direction of the terahertz wave emitted from the terahertz wave generating portion and irradiating the sample placed on the transport surface, and a transport portion mounted on the transport surface. A terahertz wave detection unit for detecting a terahertz wave transmitted or reflected by being irradiated on the placed sample is provided, and the irradiation direction changing unit changes the position of the terahertz wave generating unit to change the irradiation direction. It is stated that a sample inspection device that "changes" can suppress a decrease in detection accuracy due to scattering of terahertz waves.

特開2014−173967号Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-1793967

特許文献1に記載の標本検査装置では、対象物の表面形状や配置状態による電磁波の散乱のみを扱っており、対象物を構成する粒子による散乱の除去は考慮されていない。 The sample inspection apparatus described in Patent Document 1 deals only with the scattering of electromagnetic waves due to the surface shape and arrangement state of the object, and does not consider the removal of the scattering by the particles constituting the object.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、対象物を構成する粒子または対象物の形状による散乱の影響、具体的には散乱による分光測定値の変動を抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to suppress the influence of scattering due to the shape of the particles or the object constituting the object, specifically, the fluctuation of the spectroscopic measurement value due to the scattering. The purpose is.

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係る分光測定装置は、対象物に照射するための電磁波を出力する光源部と、前記光源部と前記対象物との間に配置され、前記光源部から出力された前記電磁波のビーム径を調整するビーム径調整部と、前記対象物を介して入射した前記ビーム径調整後の前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号を生成する受光部と、前記受光信号に基づいて前記ビーム径調整部にて調整する前記ビーム径を決定する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受光信号に基づき、前記受光部にて受光された前記電磁波の積分強度が最大または前記最大から所定範囲となる最大のビーム径を最適ビーム径に決定し、前記ビーム径調整部は、前記信号処理部からの制御に従い、前記光源部から出力された前記電磁波の前記ビーム径を前記最適ビーム径に調整することを特徴とする。 The present application includes a plurality of means for solving at least a part of the above problems, and examples thereof are as follows. In order to solve the above problems, the spectroscopic measuring device according to one aspect of the present invention is arranged between a light source unit that outputs an electromagnetic wave for irradiating an object and the light source unit and the object, and the light source. A beam diameter adjusting unit that adjusts the beam diameter of the electromagnetic wave output from the unit, and a light receiving unit that receives the electromagnetic wave after adjusting the beam diameter incident through the object and generates a light receiving signal indicating the light receiving result. And a signal processing unit that determines the beam diameter to be adjusted by the beam diameter adjusting unit based on the received light signal, and the signal processing unit receives light received by the light receiving unit based on the received signal. The optimum beam diameter is determined by the maximum integrated intensity of the electromagnetic wave or the maximum beam diameter within a predetermined range from the maximum, and the beam diameter adjusting unit is output from the light source unit under control from the signal processing unit. The beam diameter of the electromagnetic wave is adjusted to the optimum beam diameter.

本発明によれば、対象物を構成する粒子または対象物の形状による散乱の影響、具体的には散乱による分光測定値の変動を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the influence of scattering due to the particles constituting the object or the shape of the object, specifically, the fluctuation of the spectroscopic measurement value due to the scattering.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.

本発明の第1の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 検出光強度分布の例を示す図である。図2(A)はビーム径1mmの場合の図である。図2(B)はビーム径10mmの場合の図である。It is a figure which shows the example of the detected light intensity distribution. FIG. 2A is a diagram when the beam diameter is 1 mm. FIG. 2B is a diagram when the beam diameter is 10 mm. ビーム径と積分強度との対応関係を表す図である。It is a figure which shows the correspondence relationship between a beam diameter and an integral intensity. ビーム径調整部の第1の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 1st structural example of the beam diameter adjustment part. ビーム径調整部の第2の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd structural example of the beam diameter adjustment part. ビーム径調整部のパラメータとビーム径との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the parameter of a beam diameter adjustment part, and a beam diameter. 本発明の第1の実施形態に係る分光測定装置によるビーム径調整処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the beam diameter adjustment processing by the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 調整用測定処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the measurement process for adjustment. 本発明の第2の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 波長変換部の第1の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st structural example of a wavelength conversion part. 波長変換部の第2の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd structural example of the wavelength conversion part. 波長変換部の第3の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd structural example of the wavelength conversion part. 本発明の第3の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 対象物と最適ビーム径との対応関係を表すテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table which shows the correspondence relation between the object and the optimum beam diameter. 本発明の第4の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 対象物測定部の具体例を示す図である。図16(A)は具体例としての撮像装置を示す図である。図16(B)は具体例としての測定器を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the object measurement part. FIG. 16A is a diagram showing an imaging device as a specific example. FIG. 16B is a diagram showing a measuring instrument as a specific example. 本発明の第5の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 結像部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the imaging part. 本発明の第5の実施形態に係る分光測定装置によるビーム径調整処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the beam diameter adjustment processing by the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the spectroscopic measuring apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. 対象物が小さい場合の対処方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the coping method when an object is small.

以下、本発明に係る複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in all the drawings for explaining each embodiment, in principle, the same members are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted. Further, in the following embodiments, it goes without saying that the components (including element steps and the like) are not necessarily essential unless otherwise specified or clearly considered to be essential in principle. No. In addition, when saying "consisting of A", "consisting of A", "having A", and "including A", other elements are excluded unless it is clearly stated that it is only that element. It goes without saying that it is not something to do. Similarly, in the following embodiments, when the shape, positional relationship, etc. of a component or the like is referred to, the shape, etc. It shall include those similar to or similar to.

<本発明の実施形態に係る分光測定装置の構成例>
本発明の実施形態に係る分光測定装置は、錠剤等の医薬品を対象物とし、対象物にテラヘルツ波を照射し、対象物を通過したテラヘルツ波を受光、分析して対象物を構成する物質を判定するものである。なお、対象物は医薬品に限られず任意である。
<Structure example of the spectroscopic measuring apparatus according to the embodiment of the present invention>
The spectroscopic measuring apparatus according to the embodiment of the present invention targets a drug such as a tablet, irradiates the object with a terahertz wave, receives and analyzes the terahertz wave that has passed through the object, and analyzes a substance constituting the object. It is a judgment. The object is not limited to pharmaceutical products and is arbitrary.

また、該分光測定装置は、テラヘルツ波以外の電磁波を対象物に照射するようにしてもよい。具体的には、例えば赤外光、赤外光よりも短い波長の電磁波、ミリ波、ミリ波よりも長い波長の電磁波を対象物に照射するようにしてもよい。 Further, the spectroscopic measuring device may irradiate the object with an electromagnetic wave other than the terahertz wave. Specifically, for example, the object may be irradiated with infrared light, an electromagnetic wave having a wavelength shorter than the infrared light, a millimeter wave, or an electromagnetic wave having a wavelength longer than the millimeter wave.

<本発明の第1の実施形態に係る分光測定装置の構成例>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示している。該分光測定装置100は、光源部11、ビーム径調整部12、受光部13、及び信号処理部14を備える。
<Structure example of the spectroscopic measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention>
FIG. 1 shows a configuration example of the spectroscopic measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The spectroscopic measurement device 100 includes a light source unit 11, a beam diameter adjusting unit 12, a light receiving unit 13, and a signal processing unit 14.

光源部11は、ビーム径調整部12に対してテラヘルツ波L1を出力する。ビーム径調整部12は、信号処理部14からの制御に従い、光源部11から出力されたテラヘルツ波L1のビーム径(半値全幅)を最小値M1から最大値M2の範囲で調整し、ビーム径D(M1≦D≦M2)のテラヘルツ波L2を対象物1に照射する。 The light source unit 11 outputs the terahertz wave L1 to the beam diameter adjusting unit 12. The beam diameter adjusting unit 12 adjusts the beam diameter (full width at half maximum) of the terahertz wave L1 output from the light source unit 11 in the range of the minimum value M1 to the maximum value M2 according to the control from the signal processing unit 14, and the beam diameter D The object 1 is irradiated with the terahertz wave L2 of (M1 ≦ D ≦ M2).

受光部13は、対象物1を通過したテラヘルツ波、すなわち、テラヘルツ波L2が対象物1(を構成する物質)にて吸収されたり、散乱されたりしたテラヘルツ波L3を受光する。また、受光部13は、受光面におけるテラヘルツ波L3の電場振幅分布または強度分布の2次元イメージを取得する。さらに、受光部13は、電場振幅分布または強度分布の2次元イメージ、あるいは、強度分布を加算して得られる積分強度を受光信号として信号処理部14に出力する。受光部13は、例えば、THzカメラ、ショットキーダイオード、パイロメータ、ボロメータ、アンテナアレイ等から成る。 The light receiving unit 13 receives the terahertz wave L3 that has passed through the object 1, that is, the terahertz wave L2 is absorbed or scattered by the object 1 (a substance constituting the object 1). Further, the light receiving unit 13 acquires a two-dimensional image of the electric field amplitude distribution or the intensity distribution of the terahertz wave L3 on the light receiving surface. Further, the light receiving unit 13 outputs a two-dimensional image of the electric field amplitude distribution or the intensity distribution, or the integrated intensity obtained by adding the intensity distribution to the signal processing unit 14 as a light receiving signal. The light receiving unit 13 includes, for example, a THz camera, a Schottky diode, a pyrometer, a bolometer, an antenna array, and the like.

信号処理部14は、受光部13から受光信号として、テラヘルツ波L3の電場振幅分布の2次元イメージが入力される場合、その値を2乗することにより強度分布に変換してから加算して積分強度を得る。また、信号処理部14は、受光部13から受光信号として、テラヘルツ波L3の強度分布の2次元イメージが入力される場合、その値を加算して積分強度を得る。 When a two-dimensional image of the electric field amplitude distribution of the terahertz wave L3 is input from the light receiving unit 13 as a light receiving signal, the signal processing unit 14 converts the value into an intensity distribution by squaring and then adds and integrates. Gain strength. When a two-dimensional image of the intensity distribution of the terahertz wave L3 is input from the light receiving unit 13 as a light receiving signal, the signal processing unit 14 adds the values to obtain the integrated intensity.

信号処理部14は、受光部13におけるテラヘルツ波L3の積分強度に基づき、ビーム径調整部12から出力されるテラヘルツ波L2のビーム径Dの最適値である最適ビーム径を決定する。 The signal processing unit 14 determines the optimum beam diameter, which is the optimum value of the beam diameter D of the terahertz wave L2 output from the beam diameter adjusting unit 12, based on the integrated intensity of the terahertz wave L3 in the light receiving unit 13.

また、信号処理部14は、受光部13におけるテラヘルツ波L3の積分強度に基づき、対象物1を構成する物質の種類を判別したり、結合状態の違いを見分けたり、それぞれの分子の医薬品を構成する各分子の含有濃度を定量的に測定したりする。 Further, the signal processing unit 14 determines the type of the substance constituting the object 1 based on the integrated intensity of the terahertz wave L3 in the light receiving unit 13, distinguishes the difference in the binding state, and constitutes a drug for each molecule. Quantitatively measure the content concentration of each molecule.

ここで、対象物1に照射するテラヘルツ波L2のビーム径Dと、散乱の影響の関係について説明する。 Here, the relationship between the beam diameter D of the terahertz wave L2 irradiating the object 1 and the influence of scattering will be described.

図2は、受光部13によって受光されるテラヘルツ波L3の強度分布の例を示しており、同図(A)はビーム径Dを1mmとした場合、同図(B)はビーム径Dを10mmとした場合である。なお、同図(A),(B)ともに、対象物1と受光部13との距離は100mmとした。 FIG. 2 shows an example of the intensity distribution of the terahertz wave L3 received by the light receiving unit 13. FIG. 2A shows a beam diameter D of 1 mm, and FIG. 2B shows a beam diameter D of 10 mm. Is the case. In both FIGS. (A) and (B), the distance between the object 1 and the light receiving portion 13 was set to 100 mm.

同図(A),(B)に示されるように、受光部13によって受光されるテラヘルツ波L3の強度分布には、対象物1における散乱に起因する大きな斑が発生している。 As shown in FIGS. (A) and (B), large spots due to scattering in the object 1 occur in the intensity distribution of the terahertz wave L3 received by the light receiving unit 13.

同図(B)の場合は、同図(A)の場合に比較して、散乱に起因する強度分布の斑のサイズが小さくなっている。したがって、受光部13が、同図(A),(B)に示す範囲内の全体のテラヘルツ波の強度を平均化してテラヘルツ波L3の受光強度値を算出する場合、同図(B)の場合の方、すなわち、ビーム径Dが大きい方が、複数の斑を含むテラヘルツ波L3の強度分布全体を平均化して一様な値を得ることができる。よって、ビーム径Dが大きい方が、散乱に起因する斑のサイズや数の変動などで生じる測定値のばらつきを低減できると言える。ただし、テラヘルツ波L2のビーム径Dが受光部13の受光範囲よりも大きい場合、テラヘルツ波L3の全体の光量に対する、受光部13が受光できる光量の割合が低下するのでSN比が低下してしまう。したがって、対象物1に照射するテラヘルツ波L2のビーム径Dを適切に調整することが重要である。ビーム径Dを適切に調整すれば、散乱の影響を低減し、かつ、SN比の低下を抑止することが可能となる。 In the case of FIG. 3B, the size of the spots of the intensity distribution due to scattering is smaller than that in the case of FIG. Therefore, when the light receiving unit 13 averages the intensity of the entire terahertz wave within the range shown in FIGS. (A) and (B) to calculate the light receiving intensity value of the terahertz wave L3, the case of FIG. That is, the larger the beam diameter D, the more uniform the value can be obtained by averaging the entire intensity distribution of the terahertz wave L3 including a plurality of spots. Therefore, it can be said that the larger the beam diameter D, the smaller the variation in the measured value caused by the variation in the size and number of spots caused by scattering. However, when the beam diameter D of the terahertz wave L2 is larger than the light receiving range of the light receiving unit 13, the ratio of the amount of light that can be received by the light receiving unit 13 to the total light amount of the terahertz wave L3 decreases, so that the SN ratio decreases. .. Therefore, it is important to appropriately adjust the beam diameter D of the terahertz wave L2 to irradiate the object 1. If the beam diameter D is appropriately adjusted, it is possible to reduce the influence of scattering and suppress the decrease in the SN ratio.

図3は、ビーム径Dと積分強度との対応関係の一例を示している。同図に示すように、ビーム径Dを最小値M1から最大値M2まで変化させた場合、ビーム径DがM1からM3までは積分強度が最大となる。また、ビーム径DがM3からM2に変化するにつれて積分強度は徐々に低下する。よって、信号処理部14においては、最大の積分強度を得ることができ、かつ、ビーム径Dが最大となるM3を最適ビーム径に決定する。 FIG. 3 shows an example of the correspondence between the beam diameter D and the integrated intensity. As shown in the figure, when the beam diameter D is changed from the minimum value M1 to the maximum value M2, the integrated intensity becomes maximum when the beam diameter D is from M1 to M3. Further, as the beam diameter D changes from M3 to M2, the integrated intensity gradually decreases. Therefore, in the signal processing unit 14, M3, which can obtain the maximum integrated intensity and has the maximum beam diameter D, is determined as the optimum beam diameter.

次に、ビーム径調整部12におけるビーム径Dの調整方法を具体的に説明する。 Next, a method of adjusting the beam diameter D in the beam diameter adjusting unit 12 will be specifically described.

図4は、ビーム径調整部12の第1の構成例を示している。該第1の構成例は、レンズ121と、レンズ121を駆動するレンズ駆動部122とを有する。 FIG. 4 shows a first configuration example of the beam diameter adjusting unit 12. The first configuration example includes a lens 121 and a lens driving unit 122 that drives the lens 121.

該第1の構成例は、レンズ駆動部122が、信号処理部14からの制御に従い、対象物1に対して、レンズ121を近づけるか、または遠ざける方向に移動させることによって、ビーム径Dを調整することができる。 In the first configuration example, the lens driving unit 122 adjusts the beam diameter D by moving the lens 121 closer to or further away from the object 1 according to the control from the signal processing unit 14. can do.

図5は、ビーム径調整部12の第2の構成例を示している。該第2の構成例は、レンズ121と、対象物駆動部123とを有する。 FIG. 5 shows a second configuration example of the beam diameter adjusting unit 12. The second configuration example includes a lens 121 and an object driving unit 123.

該第2の構成例は、対象物駆動部123が、信号処理部14からの制御に従い、レンズ121に対して、対象物1を近づけるか、または遠ざける方向に移動させることによって、ビーム径Dを調整することができる。 In the second configuration example, the object driving unit 123 moves the object 1 closer to or further from the lens 121 according to the control from the signal processing unit 14, thereby causing the beam diameter D to be changed. Can be adjusted.

なお、上述した第1及び第2の構成例を組み合わせて、レンズ121と対象物1との両方を互いに近づけたり、または遠ざけたりできるようにしてもよい。また、ビーム径Dの変更にあわせて、受光部13の位置や受光感度を調整するようにしてもよい。 It should be noted that the first and second configuration examples described above may be combined so that both the lens 121 and the object 1 can be brought closer to or further away from each other. Further, the position of the light receiving unit 13 and the light receiving sensitivity may be adjusted according to the change of the beam diameter D.

さらに、ビーム径Dの調整方法は、上述した例に限らず、例えば、2枚以上のレンズを用いたビームエキスパンダや、拡散板等を用いるようにしてもよい。 Further, the method of adjusting the beam diameter D is not limited to the above-mentioned example, and for example, a beam expander using two or more lenses, a diffuser plate, or the like may be used.

次に、図6は、ビーム径Dとレンズ121と関係を説明するための図である。レンズ121の焦点距離f1と、レンズ121に入射するテラヘルツ波L1のビーム径d1とは、予め得ることができる。さらに、レンズ121と対象物1との距離の初期値t0も得ることができる。さらに、レンズ駆動部122または対象物駆動部123によるレンズ121と対象物1との距離の変化量をdtとして取得すれば、レンズ121と対象物1との実際の距離tは、t=t0+dtとして求めることができる。以上のようにして得たf1,d1,tを用い、ビーム径Dは、次式(1)に従って計算することができる。
D=d1(t―f1)/f1 ・・・(1)
Next, FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the beam diameter D and the lens 121. The focal length f1 of the lens 121 and the beam diameter d1 of the terahertz wave L1 incident on the lens 121 can be obtained in advance. Further, the initial value t0 of the distance between the lens 121 and the object 1 can also be obtained. Further, if the amount of change in the distance between the lens 121 and the object 1 by the lens driving unit 122 or the object driving unit 123 is acquired as dt, the actual distance t between the lens 121 and the object 1 is t = t0 + dt. You can ask. Using f1, d1, t obtained as described above, the beam diameter D can be calculated according to the following equation (1).
D = d1 (t-f1) / f1 ... (1)

次に、図7は、分光測定装置100によるビーム径調整処理の一例を説明するフローチャートである。 Next, FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the beam diameter adjusting process by the spectroscopic measuring device 100.

ビーム径調整処理は、例えば、分光測定装置100を立ち上げたときや対象物1を変更したとき等に実行される。 The beam diameter adjusting process is executed, for example, when the spectroscopic measuring device 100 is started up, when the object 1 is changed, or the like.

はじめに、分光測定装置100が、対象物1に照射するテラヘルツ波L2のビーム径Dの最適値(最適ビーム径)を決定するための調整用測定処理を実行する(ステップS1)。 First, the spectroscopic measurement device 100 executes an adjustment measurement process for determining the optimum value (optimum beam diameter) of the beam diameter D of the terahertz wave L2 to irradiate the object 1 (step S1).

図8は、調整用測定処理の一例を詳述するフローチャートである。はじめに、信号処理部14が、ビーム径調整部12に対してビーム径Dの測定範囲[M1,M2]と、測定間隔dM(ビーム径Dの変化量)を設定する。さらに、信号処理部14が、測定範囲[M1,M2]を測定間隔dMで除算した結果に1を加算して測定回数Nを計算する(ステップS11)。 FIG. 8 is a flowchart detailing an example of the adjustment measurement process. First, the signal processing unit 14 sets the measurement range [M1, M2] of the beam diameter D and the measurement interval dM (change amount of the beam diameter D) with respect to the beam diameter adjusting unit 12. Further, the signal processing unit 14 calculates the number of measurements N by adding 1 to the result of dividing the measurement range [M1, M2] by the measurement interval dM (step S11).

次に、信号処理部14が、ビーム径調整部12から出射されるテラヘルツ波L2のビーム径Dを最小値M1に設定してビーム径調整部12に通知する(ステップS12)。 Next, the signal processing unit 14 sets the beam diameter D of the terahertz wave L2 emitted from the beam diameter adjusting unit 12 to the minimum value M1 and notifies the beam diameter adjusting unit 12 (step S12).

この通知に応じ、ビーム径調整部12が、光源部11からのテラヘルツ波L1のビーム径を最小値M1に調整し、テラヘルツ波L2として対象物1に照射する。そして、受光部13が、対象物1を通過したテラヘルツ波L3を受光し、その積分強度を計算して信号処理部14に出力する。信号処理部14は、受光部13から入力された積分強度を現在のビーム径に対応付けて記憶する(ステップS13)。 In response to this notification, the beam diameter adjusting unit 12 adjusts the beam diameter of the terahertz wave L1 from the light source unit 11 to the minimum value M1, and irradiates the object 1 as the terahertz wave L2. Then, the light receiving unit 13 receives the terahertz wave L3 that has passed through the object 1, calculates the integrated intensity thereof, and outputs the terahertz wave L3 to the signal processing unit 14. The signal processing unit 14 stores the integrated intensity input from the light receiving unit 13 in association with the current beam diameter (step S13).

次に、信号処理部14が、現在の測定回数がN回目であるか否かを判断する(ステップS14)。現在の測定回数がN回目ではないと判断した場合(ステップS14でNO)、信号処理部14が、現在のビーム径Dを測定間隔dMだけ増加してビーム径調整部12に通知する(ステップS15)。この後、処理はステップS13に戻り、ステップS13〜S15の処理が繰り返される。 Next, the signal processing unit 14 determines whether or not the current number of measurements is the Nth (step S14). When it is determined that the current number of measurements is not the Nth (NO in step S14), the signal processing unit 14 increases the current beam diameter D by the measurement interval dM and notifies the beam diameter adjusting unit 12 (step S15). ). After that, the process returns to step S13, and the processes of steps S13 to S15 are repeated.

そして、信号処理部14が、現在の測定回数がN回目であると判断した場合(ステップS14でYES)、対応付けて記憶している積分強度とビーム径に基づき、積分強度が最大となる最大のビーム径M3を最適ビーム径に決定する(ステップS16)。 Then, when the signal processing unit 14 determines that the current number of measurements is the Nth time (YES in step S14), the maximum integrated intensity is maximized based on the integrated intensity and the beam diameter stored in association with each other. The beam diameter M3 of is determined to be the optimum beam diameter (step S16).

なお、ステップS16では、レンズ駆動部122(図4)や対象物駆動部123(図5)の制御精度を加味して、積分強度が最大値に対して±20%のばらつきを許容して最適ビーム径M3を決定するようにしてもよい。 In step S16, the control accuracy of the lens driving unit 122 (FIG. 4) and the object driving unit 123 (FIG. 5) is taken into consideration, and the integrated intensity is optimized by allowing a variation of ± 20% with respect to the maximum value. The beam diameter M3 may be determined.

このようにして最適ビーム径M3を決定した後、処理は図7のステップS2に進められる。次に、信号処理部14が、最適ビーム径M3をビーム径調整部12に通知する(ステップS2)。 After determining the optimum beam diameter M3 in this way, the process proceeds to step S2 in FIG. Next, the signal processing unit 14 notifies the beam diameter adjusting unit 12 of the optimum beam diameter M3 (step S2).

この通知に応じ、ビーム径調整部12が、光源部11からのテラヘルツ波L1のビーム径を最適ビーム径M3に調整し、テラヘルツ波L2として対象物1に照射する(ステップS3)。以上で、ビーム径調整処理は終了される。この後、最適ビーム径M3のテラヘルツ波L2が対象物1に照射されることになり、信号処理部14が、対象物1を構成する物質の種類を判別したり、結合状態の違いを見分けたり、それぞれの分子の医薬品を構成する各分子の含有濃度を定量的に測定したりする。 In response to this notification, the beam diameter adjusting unit 12 adjusts the beam diameter of the terahertz wave L1 from the light source unit 11 to the optimum beam diameter M3, and irradiates the object 1 as the terahertz wave L2 (step S3). This completes the beam diameter adjustment process. After that, the terahertz wave L2 having the optimum beam diameter M3 is applied to the object 1, and the signal processing unit 14 determines the type of the substance constituting the object 1 and distinguishes the difference in the bonding state. , The content concentration of each molecule constituting the drug of each molecule is quantitatively measured.

なお、上述したステップS1の調整用測定処理では、テラヘルツ波L2のビーム径Dを最小値M1から最大値M2まで徐々に増加させたが、テラヘルツ波L2のビーム径Dを最大値M2から最小値M1まで徐々に減少させるようにしてもよい。また、信号処理部14では、N回分の積分強度とビーム径Dとを対応付けて記憶するようにしたが、前回の積分強度との差分とビーム径Dとを対応付けて記憶するようにしてもよい。 In the adjustment measurement process of step S1 described above, the beam diameter D of the terahertz wave L2 was gradually increased from the minimum value M1 to the maximum value M2, but the beam diameter D of the terahertz wave L2 was increased from the maximum value M2 to the minimum value. It may be gradually reduced to M1. Further, in the signal processing unit 14, the integrated intensity for N times and the beam diameter D are stored in association with each other, but the difference from the previous integrated intensity and the beam diameter D are stored in association with each other. May be good.

また、同一の対象物1を連続して測定する場合、ステップS1の調整用測定処理は省略してもよい。 Further, when the same object 1 is continuously measured, the adjustment measurement process in step S1 may be omitted.

以上説明したように、分光測定装置100によれば、最適ビーム径M3のテラヘルツ波L2を対象物1に照射するので、対象物1を構成する物質で生じる散乱の影響を低減または除去することができる。また、テラヘルツ波L2の大部分の光線を対象物1に照射することができるので、SN比を大きく保つことができ、分光測定感度を向上することができる。 As described above, according to the spectroscopic measuring device 100, since the terahertz wave L2 having the optimum beam diameter M3 is irradiated to the object 1, it is possible to reduce or eliminate the influence of scattering caused by the substance constituting the object 1. it can. Further, since most of the light rays of the terahertz wave L2 can be applied to the object 1, the SN ratio can be kept large and the spectroscopic measurement sensitivity can be improved.

<本発明の第2の実施形態に係る分光測定装置の構成例>
次に、図9は、本発明の第2の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示している。該分光測定装置200は、分光測定装置100(図1)における受光部13を、受光部20に置換したものである。分光測定装置200の構成要素のうち、分光測定装置100構成要素と共通するものについては、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
<Structure example of the spectroscopic measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention>
Next, FIG. 9 shows a configuration example of the spectroscopic measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. The spectroscopic measurement device 200 replaces the light receiving unit 13 in the spectroscopic measurement device 100 (FIG. 1) with the light receiving unit 20. Among the components of the spectroscopic measurement device 200, those common to the components of the spectroscopic measurement device 100 are designated by the same reference numerals, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

受光部20は、波長変換部201、及び変換波受光部202を有する。波長変換部201は、対象物1を通過したテラヘルツ波L3の波長を変換し、その結果得られた変換波LC3を変換波受光部202に照射する。変換波受光部202は、変換波LC3を受光し、受光した変換波LC3のビーム面内の電場振幅分布、強度分布、または強度分布を加算した値(積分強度)を信号処理部14に出力する。なお、変換波受光部202が出力する積分強度等は、テラヘルツ波L3のビーム面内の積分強度等を反映したものとなる。 The light receiving unit 20 includes a wavelength conversion unit 201 and a converted wave light receiving unit 202. The wavelength conversion unit 201 converts the wavelength of the terahertz wave L3 that has passed through the object 1, and irradiates the conversion wave light receiving unit 202 with the conversion wave LC3 obtained as a result. The conversion wave light receiving unit 202 receives the conversion wave LC3 and outputs a value (integrated intensity) obtained by adding the electric field amplitude distribution, the intensity distribution, or the intensity distribution in the beam plane of the received conversion wave LC3 to the signal processing unit 14. .. The integrated intensity and the like output by the converted wave receiving unit 202 reflect the integrated intensity and the like in the beam plane of the terahertz wave L3.

例えば、波長変換部201は、テラヘルツ波L3の波長をIR(infrared)光帯域の変換波LC3に変換する。この場合、変換波受光部202は、IR光である変換波LC3に対して受光感度を有していればよい。一般に、IR光に対する受光感度を有するデバイスは、
テラヘルツ帯域の電磁波に対する受光感度を有するデバイスに比較して、安価であり、受光感度が高い。IR光に対する受光感度を有するデバイス変換波受光部202は、例えば、PD(Photo Diode)、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary MOS)イメージセンサ等によって実現できる。
For example, the wavelength conversion unit 201 converts the wavelength of the terahertz wave L3 into the conversion wave LC3 in the IR (infrared) optical band. In this case, the converted wave receiving unit 202 may have light receiving sensitivity with respect to the converted wave LC3 which is IR light. In general, devices that are sensitive to IR light are
It is cheaper and has higher light-receiving sensitivity than a device having light-receiving sensitivity to electromagnetic waves in the terahertz band. The device conversion wave light receiving unit 202 having a light receiving sensitivity to IR light can be realized by, for example, a PD (Photo Diode), a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, a CMOS (Complementary MOS) image sensor, or the like.

次に、図10は、波長変換部201の第1の構成例を示している。該第1の構成例は、プローブ光源部31、ビーム径調整部32、偏光子33、ビームスプリッタ34、非線形光学結晶35、補償子36、及び偏光子37を有する。第1の構成例は、非線形光学結晶35によるポッケルス効果を利用したものである。 Next, FIG. 10 shows a first configuration example of the wavelength conversion unit 201. The first configuration example includes a probe light source unit 31, a beam diameter adjusting unit 32, a polarizer 33, a beam splitter 34, a nonlinear optical crystal 35, a compensator 36, and a polarizer 37. The first configuration example utilizes the Pockels effect of the nonlinear optical crystal 35.

プローブ光源部31は、プローブ光LC1としての例えばIR光をビーム径調整部32に照射する。ビーム径調整部32は、プローブ光LC1のビーム径を調整(拡大または縮小)し、ビーム径DPのプローブ光LC2を偏光子33に出射する。偏光子33は、プローブ光LC2を偏光してビームスプリッタ34に出射する。ビームスプリッタ34は、偏光されたプローブ光LC2を非線形光学結晶35の方向に反射する。また、ビームスプリッタ34は、非線形光学結晶35からの変換波LC3を透過する。 The probe light source unit 31 irradiates the beam diameter adjusting unit 32 with, for example, IR light as the probe light LC1. The beam diameter adjusting unit 32 adjusts (enlarges or reduces) the beam diameter of the probe light LC1 and emits the probe light LC2 having the beam diameter DP to the polarizer 33. The polarizer 33 polarizes the probe light LC2 and emits it to the beam splitter 34. The beam splitter 34 reflects the polarized probe light LC2 in the direction of the nonlinear optical crystal 35. Further, the beam splitter 34 transmits the conversion wave LC3 from the nonlinear optical crystal 35.

非線形光学結晶35は、例えば電気光学結晶を含み、例えば、ZnTe,GaAs,LiNbO3,GaP,DAST等から成る。非線形光学結晶35は、テラヘルツ波L3とプローブ光LC2とが入射することにより非線形光学効果が生じる。非線形光学効果の例としては、ポッケルス効果、パラメトリック発生等が挙げることができる。該第1の構成例では、ポッケルス効果を利用する。 The nonlinear optical crystal 35 includes, for example, an electro-optical crystal, and is composed of, for example, ZnTe, GaAs, LiNbO3, GaP, DAST, and the like. The nonlinear optical crystal 35 produces a nonlinear optical effect when the terahertz wave L3 and the probe light LC2 are incident on each other. Examples of the nonlinear optical effect include the Pockels effect and parametric generation. In the first configuration example, the Pockels effect is utilized.

非線形光学結晶35は、ポッケルス効果により、テラヘルツ波L3を、プローブ光LC2と同じ波長の変換波(IR光)LC3に変換することができる。非線形光学結晶35によって変換された変換波LC3は、ビームスプリッタ34を透過して補償子36及び偏光子37に入射される。 The nonlinear optical crystal 35 can convert the terahertz wave L3 into a conversion wave (IR light) LC3 having the same wavelength as the probe light LC2 by the Pockels effect. The converted wave LC3 converted by the nonlinear optical crystal 35 passes through the beam splitter 34 and is incident on the compensator 36 and the polarizer 37.

補償子36及び偏光子37は、変換波LC3の偏光状態の変化を検光する。変換波受光部202は、補償子36及び偏光子37を介して入射した変換波LC3を受光し、そのビーム面内の強度分布または積分強度を検出して信号処理部14に出力する。 The compensator 36 and the polarizer 37 detect a change in the polarization state of the converted wave LC3. The conversion wave light receiving unit 202 receives the converted wave LC3 incident through the compensator 36 and the polarizer 37, detects the intensity distribution or the integrated intensity in the beam plane, and outputs the signal processing unit 14.

該第1の構成例においては、プローブ光源部31からのプローブ光LC1のビーム径がビーム径調整部32によって調整され、ビーム径DPのプローブ光LC2として偏光子33を介してビームスプリッタ34に出射され、ビームスプリッタ34で反射されて非線形光学結晶35に入射される。 In the first configuration example, the beam diameter of the probe light LC1 from the probe light source unit 31 is adjusted by the beam diameter adjusting unit 32, and is output to the beam splitter 34 as the probe light LC2 of the beam diameter DP via the splitter 33. Then, it is reflected by the beam splitter 34 and incident on the nonlinear optical crystal 35.

非線形光学結晶35には、テラヘルツ波L3も入射されており、ポッケルス効果により、テラヘルツ波L3が変換波(IR光)LC3に変換される。非線形光学結晶35によって変換された変換波LC3は、ビームスプリッタ34、補償子36及び偏光子37を介して、変換波受光部202に入射される。 A terahertz wave L3 is also incident on the nonlinear optical crystal 35, and the terahertz wave L3 is converted into a conversion wave (IR light) LC3 by the Pockels effect. The converted wave LC3 converted by the nonlinear optical crystal 35 is incident on the converted wave receiving unit 202 via the beam splitter 34, the compensator 36, and the polarizer 37.

なお、変換波受光部202にて変換波LC3の強度分布または積分強度を検出する際には、偏光子33と偏光子37の透過軸を直交させ、補償子36の速軸または遅軸を偏光子33の透過軸と一致させる方法を用いることができる。 When the converted wave receiving unit 202 detects the intensity distribution or the integrated intensity of the converted wave LC3, the transmission axes of the polarizer 33 and the polarizer 37 are orthogonal to each other, and the fast axis or the slow axis of the compensator 36 is polarized. A method of matching with the transmission axis of the child 33 can be used.

なお、変換波受光部202にて変換波LC3の強度分布が検出された場合、信号処理部14は、各ピクセルの変換波LC3の強度の値をテラヘルツ波L3の強度に変換して加算し、テラヘルツ波L3の積分強度を算出する。 When the intensity distribution of the converted wave LC3 is detected by the converted wave receiving unit 202, the signal processing unit 14 converts the value of the intensity of the converted wave LC3 of each pixel into the intensity of the terahertz wave L3 and adds them. The integrated intensity of the terahertz wave L3 is calculated.

または、偏光子33と偏光子37の透過軸を直交させ、補償子36の速軸または遅軸を偏光子33の透過軸から0度より大きい角度にすることによってテラヘルツ波L3の電場振幅分布を測定し、信号処理部14にて2乗してから加算し、テラヘルツ波L3の積分強度としてもよい。 Alternatively, the electric field amplitude distribution of the terahertz wave L3 is obtained by making the transmission axes of the polarizer 33 and the polarizer 37 orthogonal to each other and making the speed axis or the slow axis of the compensator 36 an angle larger than 0 degrees from the transmission axis of the polarizer 33. It may be measured, squared by the signal processing unit 14, and then added to obtain the integrated intensity of the terahertz wave L3.

さらに、偏光子37の代わりにウォラストンプリズムまたは偏光依存ビームスプリッタを配置して、変換波LC3を二光路に分け、変換波受光部202をバランスディテクタとし、それぞれの光路の変換波LC3の強度差を検出することで検出効率を向上させるようにしてもよい。 Further, a Wollaston prism or a polarization-dependent beam splitter is arranged instead of the polarizer 37 to divide the converted wave LC3 into two optical paths, the converted wave receiving unit 202 is used as a balance detector, and the intensity difference of the converted wave LC3 of each optical path. The detection efficiency may be improved by detecting the above.

次に、図11は、波長変換部201の第2の構成例を示している。該第2の構成例と第1の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。 Next, FIG. 11 shows a second configuration example of the wavelength conversion unit 201. The components common to the second configuration example and the first configuration example are designated by the same reference numerals, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

該第2の構成例は、プローブ光源部31、ビーム径調整部32、偏光子33、波長選択ミラー39、非線形光学結晶35、補償子36、及び偏光子37を有する。第2の構成例は、第1の構成例と同様、非線形光学結晶35によるポッケルス効果を利用したものである。 The second configuration example includes a probe light source unit 31, a beam diameter adjusting unit 32, a polarizer 33, a wavelength selection mirror 39, a nonlinear optical crystal 35, a compensator 36, and a polarizer 37. The second configuration example utilizes the Pockels effect of the nonlinear optical crystal 35 as in the first configuration example.

波長選択ミラー39は、テラヘルツ波を透過し、IR光を反射する特性を有する。したがって、波長選択ミラー39は、偏光子33を介して入射するプローブ光LC2を非線形光学結晶35の方向に反射し、対象物1介して入射したテラヘルツ波L3を透過する。波長選択ミラー39は、例えばペリクル、シリコン板等の光学素子から成る。 The wavelength selection mirror 39 has a property of transmitting terahertz waves and reflecting IR light. Therefore, the wavelength selection mirror 39 reflects the probe light LC2 incident through the polarizer 33 in the direction of the nonlinear optical crystal 35, and transmits the terahertz wave L3 incident through the object 1. The wavelength selection mirror 39 is composed of an optical element such as a pellicle or a silicon plate.

非線形光学結晶35は、ポッケルス効果により、テラヘルツ波L3を、プローブ光LC2と同じ波長の変換波(IR光)LC3に変換する。非線形光学結晶35によって変換された変換波LC3は、補償子36及び偏光子37を介して変換波受光部202に入射する。 The nonlinear optical crystal 35 converts the terahertz wave L3 into a conversion wave (IR light) LC3 having the same wavelength as the probe light LC2 by the Pockels effect. The converted wave LC3 converted by the nonlinear optical crystal 35 is incident on the converted wave receiving unit 202 via the compensator 36 and the polarizer 37.

該第2の構成例においては、プローブ光源部31からのプローブ光LC1のビーム径がビーム径調整部32によって調整され、ビーム径DPのプローブ光LC2として偏光子33を介して波長選択ミラー39に入射され、波長選択ミラー39にて反射されて非線形光学結晶35に入射される。 In the second configuration example, the beam diameter of the probe light LC1 from the probe light source unit 31 is adjusted by the beam diameter adjusting unit 32, and the wavelength selection mirror 39 is used as the probe light LC2 having the beam diameter DP via the polarizer 33. It is incident, reflected by the wavelength selection mirror 39, and incident on the non-linear optical crystal 35.

非線形光学結晶35には、波長選択ミラー39を透過したテラヘルツ波L3も入射されており、ポッケルス効果により、テラヘルツ波L3が変換波(IR光)LC3に変換される。非線形光学結晶35によって変換された変換波LC3は、補償子36及び偏光子37を介して、変換波受光部202に入射される。 A terahertz wave L3 transmitted through the wavelength selection mirror 39 is also incident on the nonlinear optical crystal 35, and the terahertz wave L3 is converted into a conversion wave (IR light) LC3 by the Pockels effect. The converted wave LC3 converted by the nonlinear optical crystal 35 is incident on the converted wave receiving unit 202 via the compensator 36 and the polarizer 37.

次に、図12は、波長変換部201の第3の構成例を示している。該第3の構成例と第1の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。 Next, FIG. 12 shows a third configuration example of the wavelength conversion unit 201. The components common to the third configuration example and the first configuration example are designated by the same reference numerals, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

該第3の構成例は、プローブ光源部31、ビーム径調整部32、及び非線形光学結晶35を有する。第3の構成例は、非線形光学結晶35によるパラメトリック発生を利用したものである。なお、第3の構成例におけるプローブ光源部31が照射するプローブ光LC1の周波数ω1は、テラヘルツ波L3の周波数ω2、及び変換波LC3の周波数ω3と次式(2)の関係を有するものとする。
ω3=ω1−ω2 ・・・(2)
The third configuration example includes a probe light source unit 31, a beam diameter adjusting unit 32, and a nonlinear optical crystal 35. The third configuration example utilizes the parametric generation by the nonlinear optical crystal 35. It is assumed that the frequency ω1 of the probe light LC1 irradiated by the probe light source unit 31 in the third configuration example has the relationship of the frequency ω2 of the terahertz wave L3 and the frequency ω3 of the converted wave LC3 with the following equation (2). ..
ω3 = ω1-ω2 ・ ・ ・ (2)

該第3の構成例においては、プローブ光源部31からのプローブ光LC1のビーム径がビーム径調整部32によって調整され、ビーム径DPのプローブ光LC2として非線形光学結晶35に入射される。 In the third configuration example, the beam diameter of the probe light LC1 from the probe light source unit 31 is adjusted by the beam diameter adjusting unit 32, and is incident on the nonlinear optical crystal 35 as the probe light LC2 having the beam diameter DP.

非線形光学結晶35には、対象物1を透過したテラヘルツ波L3も入射されており、パラメトリック発生により、変換波LC3に変換される。非線形光学結晶35によって変換された変換波LC3は、変換波受光部202に入射される。 A terahertz wave L3 that has passed through the object 1 is also incident on the nonlinear optical crystal 35, and is converted into a converted wave LC3 by parametric generation. The converted wave LC3 converted by the nonlinear optical crystal 35 is incident on the converted wave receiving unit 202.

上述した第1〜3の構成例のいずれかを採用した波長変換部201を備える分光測定装置200によれば、テラヘルツ帯域に対応する受光部13に比較して安価で受光感度か高い変換波受光部202を用いることができる。よって、分光測定装置100に比較して、コスト低減および検出感度の向上が可能である。また、測定結果から散乱の影響を低減または除去することが可能となる。 According to the spectroscopic measurement device 200 provided with the wavelength conversion unit 201 that employs any of the first to third configuration examples described above, the light receiving unit 13 corresponding to the terahertz band is cheaper and has higher light receiving sensitivity or higher conversion wave light receiving. Part 202 can be used. Therefore, it is possible to reduce the cost and improve the detection sensitivity as compared with the spectroscopic measuring device 100. In addition, it is possible to reduce or eliminate the influence of scattering from the measurement results.

<本発明の第3の実施形態に係る分光測定装置の構成例>
次に、図13は、本発明の第3の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示している。該分光測定装置300は、分光測定装置100(図1)に対して、入力部15、及び記憶部16を追加したものである。分光測定装置300の構成要素のうち、分光測定装置100の構成要素と共通するものについては、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
<Structure example of the spectroscopic measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention>
Next, FIG. 13 shows a configuration example of the spectroscopic measuring device according to the third embodiment of the present invention. The spectroscopic measurement device 300 is obtained by adding an input unit 15 and a storage unit 16 to the spectroscopic measurement device 100 (FIG. 1). Among the components of the spectroscopic measurement device 300, those common to the components of the spectroscopic measurement device 100 are designated by the same reference numerals, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

入力部15は、対象物1を識別するための識別情報(名称、識別番号等)をユーザから受け付けて信号処理部14に通知する。また、入力部15は、記憶部16に記憶させるテーブル161(図14)をユーザから受け付けて信号処理部14に出力する。入力されたテーブル161は、信号処理部14によって記憶部16に記録される。さらに、入力部15は、記憶部16に記憶されたテーブル161に対する更新情報をユーザから受け付けて信号処理部14に通知する。信号処理部14は、入力された更新情報に基づき、記憶部16に記憶されたテーブル161を更新する。記憶部16は、テーブル161を記憶する。 The input unit 15 receives identification information (name, identification number, etc.) for identifying the object 1 from the user and notifies the signal processing unit 14. Further, the input unit 15 receives the table 161 (FIG. 14) stored in the storage unit 16 from the user and outputs it to the signal processing unit 14. The input table 161 is recorded in the storage unit 16 by the signal processing unit 14. Further, the input unit 15 receives the update information for the table 161 stored in the storage unit 16 from the user and notifies the signal processing unit 14. The signal processing unit 14 updates the table 161 stored in the storage unit 16 based on the input update information. The storage unit 16 stores the table 161.

図14は、テーブル161の一例を示している。テーブル161には、対象物1の識別情報(同図の場合、名称)と、その大きさ(同図の場合、直径)と、最適ビーム径とが対応付けて記録されている。 FIG. 14 shows an example of the table 161. In the table 161, the identification information (name in the case of the figure), the size (diameter in the case of the figure), and the optimum beam diameter of the object 1 are recorded in association with each other.

分光測定装置300における信号処理部14は、立ち上げ時において、記憶部16に記憶されたテーブル161を参照することにより、入力部15に対してユーザから入力される対象物1の識別情報に対応する最適ビーム径を特定し、ビーム径調整部12に通知するようになされている。 The signal processing unit 14 in the spectroscopic measurement device 300 corresponds to the identification information of the object 1 input from the user to the input unit 15 by referring to the table 161 stored in the storage unit 16 at the time of startup. The optimum beam diameter to be used is specified and notified to the beam diameter adjusting unit 12.

したがって、分光測定装置300は、ユーザから入力される対象物1の識別情報に対応する記録がテーブル161に存在すれば、最適ビーム径を決定するための調整用測定処理(図8)が不要なので、分光測定装置100に比較して、速やかに分光測定を開始することができる。 Therefore, if the spectroscopic measurement device 300 has a record corresponding to the identification information of the object 1 input by the user in the table 161, the adjustment measurement process (FIG. 8) for determining the optimum beam diameter is unnecessary. , The spectroscopic measurement can be started more quickly than the spectroscopic measurement device 100.

なお、ユーザから入力される対象物1の識別情報に対応する記録がテーブル161に存在しない場合、分光測定装置300は、分光測定装置100と同様に調整用測定処理(図8)を実行することができる。 When there is no record in the table 161 corresponding to the identification information of the object 1 input by the user, the spectroscopic measurement device 300 executes the adjustment measurement process (FIG. 8) in the same manner as the spectroscopic measurement device 100. Can be done.

また、分光測定装置300は、調整用測定処理を実行して現在の対象物1に対する最適ビーム径を決定した後、該対象物1の識別情報と最適ビーム径とを追記することによりテーブル161を自動更新するようにしてもよい。 Further, the spectroscopic measurement apparatus 300 executes the adjustment measurement process to determine the optimum beam diameter for the current object 1, and then adds the identification information of the object 1 and the optimum beam diameter to the table 161. It may be updated automatically.

さらに、テーブル161には、最適ビーム径の代わりに、または最適ビーム径に加えて、該最適ビーム径に調整するためのビーム径調整部12における調整値(レンズ駆動部122(図4)によるレンズ121の移動位置、対象物駆動部123(図5)による対象物1の移動位置)等を記録するようにしてもよい。この場合、信号処理部14は、立ち上げ時において、記憶部16に記憶されたテーブル161を参照することにより、入力部15に対してユーザから入力される対象物1の識別情報に対応する最適ビーム径を特定し、該最適ビーム径に調整するためのビーム径調整部12における調整値を取得してビーム径調整部12に通知するようにすればよい。 Further, on the table 161, instead of the optimum beam diameter or in addition to the optimum beam diameter, the adjustment value in the beam diameter adjusting unit 12 for adjusting to the optimum beam diameter (lens by the lens driving unit 122 (FIG. 4)). The moving position of 121, the moving position of the object 1 by the object driving unit 123 (FIG. 5), and the like may be recorded. In this case, the signal processing unit 14 is optimally corresponding to the identification information of the object 1 input by the user to the input unit 15 by referring to the table 161 stored in the storage unit 16 at the time of startup. The beam diameter may be specified, the adjustment value in the beam diameter adjusting unit 12 for adjusting to the optimum beam diameter may be acquired, and the beam diameter adjusting unit 12 may be notified.

<本発明の第4の実施形態に係る分光測定装置の構成例>
次に、図15は、本発明の第4の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示している。該分光測定装置400は、分光測定装置100(図1)に対して、対象物測定部17を追加したものである。分光測定装置400の構成要素のうち、分光測定装置100の構成要素と共通するものについては、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
<Structure example of the spectroscopic measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention>
Next, FIG. 15 shows a configuration example of the spectroscopic measuring device according to the fourth embodiment of the present invention. The spectroscopic measurement device 400 is an object measurement unit 17 added to the spectroscopic measurement device 100 (FIG. 1). Among the components of the spectroscopic measurement device 400, those common to the components of the spectroscopic measurement device 100 are designated by the same reference numerals, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

対象物測定部17は、対象物1の大きさや形状を測定するか、対象物1の大きさや形状を測定し得る情報を取得して信号処理部14に出力する。該第4の構成例における信号処理部14は、対象物測定部17から通知に基づき、最適ビーム径を決定してビーム径調整部12を制御する。 The object measuring unit 17 measures the size and shape of the object 1, or acquires information capable of measuring the size and shape of the object 1 and outputs the information to the signal processing unit 14. The signal processing unit 14 in the fourth configuration example determines the optimum beam diameter based on the notification from the object measuring unit 17 and controls the beam diameter adjusting unit 12.

図16は、対象物測定部17の具体例を示している。 FIG. 16 shows a specific example of the object measuring unit 17.

同図(A)は、対象物測定部17を撮像装置171によって実現した場合を示している。撮像装置171は、対象物1を撮像し、その結果得られる画像を信号処理部14に出力する。信号処理部14は、予め取得している撮像装置171と対象物1との距離、及び対象物1の画像に基づき、対象物1の大きさを計算し、最適ビーム径を決定してビーム径調整部12を制御する。 FIG. (A) shows a case where the object measuring unit 17 is realized by the image pickup apparatus 171. The image pickup apparatus 171 takes an image of the object 1 and outputs an image obtained as a result to the signal processing unit 14. The signal processing unit 14 calculates the size of the object 1 based on the distance between the image pickup device 171 and the object 1 acquired in advance and the image of the object 1, determines the optimum beam diameter, and determines the beam diameter. Controls the adjusting unit 12.

同図(B)は、対象物測定部17を測定器172によって実現した場合を示している。測定器172は、例えば、自動的に駆動するデジタルノギス、デジタルマイクロメータ、レーザによる距離測定センサ等である。 FIG. (B) shows a case where the object measuring unit 17 is realized by the measuring instrument 172. The measuring instrument 172 is, for example, an automatically driven digital caliper, a digital micrometer, a distance measuring sensor using a laser, or the like.

測定器172は、対象物1の大きさを測定し、測定結果を信号処理部14に通知する。信号処理部14は、予め取得している撮像装置171と対象物1との距離、及び対象物1の測定結果に基づき、最適ビーム径を決定してビーム径調整部12を制御する。 The measuring instrument 172 measures the size of the object 1 and notifies the signal processing unit 14 of the measurement result. The signal processing unit 14 determines the optimum beam diameter and controls the beam diameter adjusting unit 12 based on the distance between the image pickup device 171 and the object 1 acquired in advance and the measurement result of the object 1.

以上説明した分光測定装置400によれば、対象物1の大きさや形状の測定結果に基づいて最適ビーム径を決定しているので、分光測定感度の向上が期待できる。 According to the spectroscopic measurement device 400 described above, since the optimum beam diameter is determined based on the measurement results of the size and shape of the object 1, improvement in spectroscopic measurement sensitivity can be expected.

<本発明の第5の実施形態に係る分光測定装置の構成例>
次に、図17は、本発明の第5の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示している。該分光測定装置500は、分光測定装置100(図1)に対して、対象物1と受光部13との間に結像部18を追加したものである。分光測定装置500の構成要素のうち、分光測定装置100の構成要素と共通するものについては、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
<Structure example of the spectroscopic measuring apparatus according to the fifth embodiment of the present invention>
Next, FIG. 17 shows a configuration example of the spectroscopic measuring device according to the fifth embodiment of the present invention. The spectroscopic measurement device 500 is obtained by adding an imaging unit 18 between the object 1 and the light receiving unit 13 with respect to the spectroscopic measurement device 100 (FIG. 1). Among the components of the spectroscopic measurement device 500, those that are common to the components of the spectroscopic measurement device 100 are designated by the same reference numerals, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

結像部18は、受光部13の受光面の大きさに合わせ、テラヘルツ波L3のビーム径を調整する。具体的には、対象物1を透過したテラヘルツ波L3の全体が、受光部13の受光面からはみ出すことなく最大の大きさを占めるように、テラヘルツ波L3のビーム径を調整する。 The imaging unit 18 adjusts the beam diameter of the terahertz wave L3 according to the size of the light receiving surface of the light receiving unit 13. Specifically, the beam diameter of the terahertz wave L3 is adjusted so that the entire terahertz wave L3 transmitted through the object 1 occupies the maximum size without protruding from the light receiving surface of the light receiving unit 13.

図18は、結像部18の構成例を示している。結像部18は、信号処理部14からの制御に従い、対象物1と受光部13との間を移動する両凸レンズ181(図18)を有する。なお、両凸レンズ181を固定し、受光部13の受光面を移動させるようにしてもよい。 FIG. 18 shows a configuration example of the imaging unit 18. The imaging unit 18 has a biconvex lens 181 (FIG. 18) that moves between the object 1 and the light receiving unit 13 under the control of the signal processing unit 14. The biconvex lens 181 may be fixed and the light receiving surface of the light receiving unit 13 may be moved.

結像部18を成す両凸レンズ181とテラヘルツ波L3のビーム径との関係を、図18を参照して説明する。 The relationship between the biconvex lens 181 forming the image forming portion 18 and the beam diameter of the terahertz wave L3 will be described with reference to FIG.

同図に示すように、対象物1から両凸レンズ181までの距離をf2、両凸レンズ181から受光部13の受光面までの距離をf3とし、両凸レンズ181の焦点距離をfd(不図示)とした場合、対象物1と両凸レンズ181と受光部13との配置は、次式(3)を満たすように配置する。
f2+f3>fd ・・・(3)
As shown in the figure, the distance from the object 1 to the biconvex lens 181 is f2, the distance from the biconvex lens 181 to the light receiving surface of the light receiving unit 13 is f3, and the focal length of the biconvex lens 181 is fd (not shown). If so, the object 1, the biconvex lens 181 and the light receiving portion 13 are arranged so as to satisfy the following equation (3).
f2 + f3> fd ・ ・ ・ (3)

この場合、受光部13の受光面におけるビーム径Ddは、次式(4)のとおりとなる。
Dd=Df3/f2 ・・・(4)
In this case, the beam diameter Dd on the light receiving surface of the light receiving unit 13 is as shown in the following equation (4).
Dd = Df3 / f2 ... (4)

なお、結像部18は、両凸レンズ181以外で構成してもよい。例えば、2枚以上のレンズを用いて収差を低減するように構成してもよい。または、シリンドリカルレンズを採用し、テラヘルツ波L3のビーム径を縦横非対称な形状に変更するように構成してもよい。 The imaging unit 18 may be configured by a lens other than the biconvex lens 181. For example, two or more lenses may be used to reduce aberrations. Alternatively, a cylindrical lens may be adopted so that the beam diameter of the terahertz wave L3 is changed to a vertically and horizontally asymmetrical shape.

次に、図19は、結像部18を備えた分光測定装置500によるビーム径調整処理を説明するフローチャートである。該ビーム径調整処理は、分光測定装置100(図1)によるビーム径調整処理(図7)にステップS4の処理を追加したものである。 Next, FIG. 19 is a flowchart illustrating a beam diameter adjusting process by the spectroscopic measuring device 500 provided with the imaging unit 18. The beam diameter adjusting process is obtained by adding the process of step S4 to the beam diameter adjusting process (FIG. 7) by the spectroscopic measuring device 100 (FIG. 1).

すなわち、分光測定装置500によるビーム径調整処理では、分光測定装置100と同様、ステップS1の調整用測定処理にて、信号処理部14が最適ビーム径M3を決定する。次に、ステップS2にて、信号処理部14が、最適ビーム径M3をビーム径調整部12に通知する。この通知に応じ、ステップS3にて、ビーム径調整部12が、光源部11からのテラヘルツ波L1のビーム径を最適ビーム径M3に調整し、テラヘルツ波L2として対象物1に照射する。 That is, in the beam diameter adjustment process by the spectroscopic measurement device 500, the signal processing unit 14 determines the optimum beam diameter M3 in the adjustment measurement process in step S1 as in the spectroscopic measurement device 100. Next, in step S2, the signal processing unit 14 notifies the beam diameter adjusting unit 12 of the optimum beam diameter M3. In response to this notification, in step S3, the beam diameter adjusting unit 12 adjusts the beam diameter of the terahertz wave L1 from the light source unit 11 to the optimum beam diameter M3, and irradiates the object 1 as the terahertz wave L2.

次に、ステップS4にて、信号処理部14が、最適ビーム径M3と受光部13の受光面の大きさとに基づき、両凸レンズ181の位置を決定する。そして、結像部18が、信号処理部14からの制御に従い、両凸レンズ181を移動することによりビーム径Ddを調整する。以上で、分光測定装置500によるビーム径調整処理は終了される。 Next, in step S4, the signal processing unit 14 determines the position of the biconvex lens 181 based on the optimum beam diameter M3 and the size of the light receiving surface of the light receiving unit 13. Then, the imaging unit 18 adjusts the beam diameter Dd by moving the biconvex lens 181 according to the control from the signal processing unit 14. This completes the beam diameter adjustment process by the spectroscopic measuring device 500.

以上に説明した分光測定装置500によれば、結像部18が、受光部13の受光面におけるテラヘルツ波L3のビーム径Ddを調整するので、受光部13がテラヘルツ波L3を効率良く受光できる。よって、散乱の影響を低減または除去しつつ、さらなる分光測定感度の向上が可能となる。 According to the spectroscopic measurement device 500 described above, since the imaging unit 18 adjusts the beam diameter Dd of the terahertz wave L3 on the light receiving surface of the light receiving unit 13, the light receiving unit 13 can efficiently receive the terahertz wave L3. Therefore, it is possible to further improve the spectral measurement sensitivity while reducing or eliminating the influence of scattering.

<本発明の第6の実施形態に係る分光測定装置の構成例>
次に、図20は、本発明の第6の実施形態に係る分光測定装置の構成例を示している。該分光測定装置600は、分光測定装置100(図1)に対して、ビーム径調整部12と対象物1との間にビーム形状変更部19を追加したものである。分光測定装置600の構成要素のうち、分光測定装置100の構成要素と共通するものについては、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
<Structure example of the spectroscopic measuring apparatus according to the sixth embodiment of the present invention>
Next, FIG. 20 shows a configuration example of the spectroscopic measuring device according to the sixth embodiment of the present invention. The spectroscopic measurement device 600 is obtained by adding a beam shape changing section 19 between the beam diameter adjusting section 12 and the object 1 with respect to the spectroscopic measuring device 100 (FIG. 1). Among the components of the spectroscopic measurement device 600, those common to the components of the spectroscopic measurement device 100 are designated by the same reference numerals, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

分光測定装置600における信号処理部14は、受光部13からの受光信号に基づき、対象物1の大きさと形状を判定し、判定結果に基づいてビーム形状変更部19を制御する。 The signal processing unit 14 in the spectroscopic measurement device 600 determines the size and shape of the object 1 based on the received signal from the light receiving unit 13, and controls the beam shape changing unit 19 based on the determination result.

ビーム形状変更部19は、信号処理部14からの制御に従い、ビーム径調整部12から出力されるビーム径Dのテラヘルツ波L2のビーム形状を、対象物1の形状に合わせて、例えば、楕円形、三角形、四角形等の任意の形状に変更するものである。ビーム形状変更部19は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、SLM(Spatial Light Modulator)、金属版を任意の形状に切り抜いたマスク等により実現できる。 The beam shape changing unit 19 matches the beam shape of the terahertz wave L2 having the beam diameter D output from the beam diameter adjusting unit 12 with the shape of the object 1 according to the control from the signal processing unit 14, for example, an elliptical shape. , Triangle, quadrangle, etc. The beam shape changing unit 19 can be realized by, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), an SLM (Spatial Light Modulator), a mask obtained by cutting out a metal plate into an arbitrary shape, or the like.

分光測定装置600によれば、対象物1に合わせて形状を変更したテラヘルツ波L2を対象物1に照射するので、対象物1の断面形状が円形ではなく、楕円形、四角形、その他の形状であっても、テラヘルツ波L2の光線を対象物1に効率よく照射することができ、散乱の影響を低減または除去しながら分光測定感度のさらなる向上が可能となる。 According to the spectroscopic measuring device 600, since the terahertz wave L2 whose shape is changed according to the object 1 is irradiated to the object 1, the cross-sectional shape of the object 1 is not circular but oval, square, or other shape. Even if there is, the light beam of the terahertz wave L2 can be efficiently irradiated to the object 1, and the spectroscopic measurement sensitivity can be further improved while reducing or eliminating the influence of scattering.

なお、該分光測定装置600に対象物測定部17(図15)を追加し、信号処理部14が、対象物測定部17による測定結果に基づいて対象物1の形状を識別し、その識別結果に基づいて、ビーム形状変更部19を制御するようにしてもよい。 An object measuring unit 17 (FIG. 15) is added to the spectroscopic measuring device 600, and the signal processing unit 14 identifies the shape of the object 1 based on the measurement result by the object measuring unit 17, and the identification result is obtained. The beam shape changing unit 19 may be controlled based on the above.

<対象物1の大きさが小さい場合の対処>
ところで、ビーム径調整部12が調整可能なビーム径の最小値M1に比較して対象物1の大きさが小さい場合、上述した分光測定装置100〜600では対象物1による散乱の影響を抑止することができない。そのよう場合、複数の対象物1から成るクラスタ(集合体)を形成し、該クラスタを対象物1として分光測定すればよい。
<What to do when the size of object 1 is small>
By the way, when the size of the object 1 is smaller than the minimum value M1 of the beam diameter that can be adjusted by the beam diameter adjusting unit 12, the spectroscopic measuring devices 100 to 600 described above suppress the influence of scattering by the object 1. Can't. In such a case, a cluster (aggregate) composed of a plurality of objects 1 may be formed, and the cluster may be used as the object 1 for spectroscopic measurement.

図21は、対象物1のクラスタの例を示している。同図(A)は、円形の対象物1を平面状に敷き詰めてクラスタ101を形成した例である。同図(B)は、矩形の対象物1を平面状に敷き詰めてクラスタ102を形成した例である。同図(C)は、円形の対象物1を立体的に敷き詰めてクラスタ103を形成した例である。 FIG. 21 shows an example of a cluster of the object 1. FIG. 3A is an example in which a circular object 1 is spread in a plane to form a cluster 101. FIG. 3B is an example in which a rectangular object 1 is laid out in a plane to form a cluster 102. FIG. 3C is an example in which a circular object 1 is three-dimensionally spread to form a cluster 103.

なお、対象物1の形状、クラスタ101〜103の形状、敷き詰め方、密度については図示する例に限られない。ただし、感度向上に観点から、クラスタ101〜103を構成する対象物どうしの間隔はできるだけ小さいことが望ましい。 The shape of the object 1, the shape of the clusters 101 to 103, the laying method, and the density are not limited to the illustrated examples. However, from the viewpoint of improving sensitivity, it is desirable that the distance between the objects constituting the clusters 101 to 103 is as small as possible.

上述したように、ビーム径の最小値M1に比較して大きさいの小さい対象物1をクラスタ化して分光測定すれば、対象物1による散乱の影響を低減または除去することが可能となる。 As described above, if the object 1 having a smaller size than the minimum value M1 of the beam diameter is clustered and spectroscopically measured, the influence of scattering by the object 1 can be reduced or eliminated.

<応用例>
なお、本発明は、分光測定以外の測定に応用することも可能である。例えば、テラヘルツ波を用いるCTスキャンや、テラヘルツ波の吸収率・反射率を利用したイメージング・スキャニング等、散乱光によって測定値の変動や測定精度低下などの影響を受ける測定に応用できる。
<Application example>
The present invention can also be applied to measurements other than spectroscopic measurements. For example, it can be applied to CT scans using terahertz waves, imaging scanning using the absorption rate / reflectance of terahertz waves, and other measurements that are affected by fluctuations in measured values and deterioration of measurement accuracy due to scattered light.

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。 It should be noted that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成を加えることも可能となる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能となる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those including all the components described above. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

11・・・光源部、12・・・ビーム径調整部、13・・・受光部、14・・・信号処理部、15・・・入力部、16・・・記憶部、17・・・対象物測定部、18・・・結像部、19・・・ビーム形状変更部、20・・・受光部、31・・・プローブ光源部、32・・・ビーム径調整部、33・・・偏光子、34・・・ビームスプリッタ、35・・・非線形光学結晶、36・・・補償子、37・・・偏光子、39・・・波長選択ミラー、100・・・分光測定装置、101〜103・・・クラスタ、121・・・レンズ、122・・・レンズ駆動部、123・・・対象物駆動部、161・・・テーブル、171・・・撮像装置、172・・・測定器、181・・・両凸レンズ、200・・・分光測定装置、201・・・波長変換部、202・・・変換波受光部、300・・・分光測定装置、400・・・分光測定装置、500・・・分光測定装置、600・・・分光測定装置 11 ... Light source unit, 12 ... Beam diameter adjustment unit, 13 ... Light receiving unit, 14 ... Signal processing unit, 15 ... Input unit, 16 ... Storage unit, 17 ... Target Object measurement unit, 18 ... imaging unit, 19 ... beam shape change unit, 20 ... light receiving unit, 31 ... probe light source unit, 32 ... beam diameter adjustment unit, 33 ... polarization Child, 34 ... Beam splitter, 35 ... Non-linear optical crystal, 36 ... Compensator, 37 ... Polarizer, 39 ... Wavelength selection mirror, 100 ... Spectroscopic measuring device, 101-103 ... Cluster, 121 ... Lens, 122 ... Lens drive unit, 123 ... Object drive unit, 161 ... Table, 171 ... Imaging device, 172 ... Measuring instrument, 181 ... Biconvex lens, 200 ... spectroscopic measuring device, 201 ... wavelength converter, 202 ... converted wave receiver, 300 ... spectroscopic measuring device, 400 ... spectroscopic measuring device, 500 ... Spectral measuring device, 600 ... Spectral measuring device

Claims (14)

対象物に照射するための電磁波を出力する光源部と、
前記光源部と前記対象物との間に配置され、前記光源部から出力された前記電磁波のビーム径を調整するビーム径調整部と、
前記対象物を介して入射した前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号を生成する受光部と、
前記受光信号に基づいて前記ビーム径調整部にて調整する前記ビーム径を決定する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、前記受光信号に基づき、前記受光部にて受光された前記電磁波の積分強度が最大または前記最大から所定範囲となる最大のビーム径を最適ビーム径に決定し、
前記ビーム径調整部は、前記信号処理部からの制御に従い、前記光源部から出力された前記電磁波の前記ビーム径を前記最適ビーム径に調整する
ことを特徴とする分光測定装置。
A light source unit that outputs electromagnetic waves to irradiate an object,
A beam diameter adjusting unit arranged between the light source unit and the object and adjusting the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit, and a beam diameter adjusting unit.
A light receiving unit that receives the electromagnetic wave incident through the object and generates a light receiving signal indicating the light receiving result.
A signal processing unit that determines the beam diameter to be adjusted by the beam diameter adjusting unit based on the received signal, and a signal processing unit that determines the beam diameter.
With
Based on the received signal, the signal processing unit determines the maximum beam diameter at which the integrated intensity of the electromagnetic wave received by the light receiving unit is the maximum or within a predetermined range from the maximum as the optimum beam diameter.
The beam diameter adjusting unit is a spectroscopic measuring apparatus characterized in that the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit is adjusted to the optimum beam diameter in accordance with control from the signal processing unit.
請求項1に記載の分光測定装置であって、
前記受光部は、前記対象物を介して入射した前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号として前記電磁波の前記積分強度を生成し、
前記信号処理部は、前記受光信号としての前記電磁波の前記積分強度が最大または前記最大から所定範囲となる最大のビーム径を最適ビーム径に決定する
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 1.
The light receiving unit receives the electromagnetic wave incident through the object and generates the integrated intensity of the electromagnetic wave as a light receiving signal indicating the light receiving result.
The signal processing unit is a spectroscopic measuring apparatus characterized in that the optimum beam diameter is determined by the maximum beam diameter at which the integrated intensity of the electromagnetic wave as a received signal is the maximum or within a predetermined range from the maximum.
請求項1に記載の分光測定装置であって、
前記受光部は、前記対象物を介して入射した前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号として前記電磁波の電場振幅分布または強度分布の2次元イメージを生成し、
前記信号処理部は、前記受光信号としての前記電磁波の前記電場振幅分布または前記強度分布の2次元イメージに基づいて前記積分強度を演算し、演算した前記積分強度が最大または前記最大から所定範囲となる最大のビーム径を最適ビーム径に決定する
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 1.
The light receiving unit receives the electromagnetic wave incident through the object, and generates a two-dimensional image of the electric field amplitude distribution or the intensity distribution of the electromagnetic wave as a light receiving signal representing the light receiving result.
The signal processing unit calculates the integrated intensity based on the two-dimensional image of the electric field amplitude distribution or the intensity distribution of the electromagnetic wave as the received signal, and the calculated integrated intensity is the maximum or the maximum to a predetermined range. A spectroscopic measuring device characterized in that the maximum beam diameter is determined to be the optimum beam diameter.
請求項1に記載の分光測定装置であって、
前記受光部は、
前記対象物を介して入射した前記電磁波の波長を変換することにより変換波を生成する波長変換部と、
前記変換波を受光し、受光結果を表す受光信号を生成する変換波受光部と、
を有し、
前記信号処理部は、前記変換波受光部によって生成された前記受光信号に基づいて前記積分強度を演算し、演算した前記積分強度が最大または前記最大から所定範囲となる最大のビーム径を最適ビーム径に決定する前記最適ビーム径を決定する
ことを特長とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 1.
The light receiving part is
A wavelength conversion unit that generates a converted wave by converting the wavelength of the electromagnetic wave incident through the object, and
A conversion wave light receiving unit that receives the conversion wave and generates a light receiving signal that represents the light receiving result.
Have,
The signal processing unit calculates the integrated intensity based on the received signal generated by the converted wave receiving unit, and optimizes the beam diameter at which the calculated integrated intensity is the maximum or the maximum beam diameter within a predetermined range from the maximum. Determining the diameter A spectroscopic measuring device characterized in that the optimum beam diameter is determined.
請求項4に記載の分光測定装置であって、
前記波長変換部は、非線形光学結晶によるポッケルス効果またはパラメトリック発生を利用して前記対象物を介して入射した前記電磁波の波長を変換する
ことを特長とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 4.
The wavelength conversion unit is a spectroscopic measurement device that converts the wavelength of the electromagnetic wave incident through the object by utilizing the Pockels effect or parametric generation of a nonlinear optical crystal.
請求項1に記載の分光測定装置であって、
前記対象物の識別情報と前記最適ビーム径とを対応付けて記憶する記憶部を、
備えることを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 1.
A storage unit that stores the identification information of the object and the optimum beam diameter in association with each other.
A spectroscopic measuring device characterized by being provided.
請求項6に記載の分光測定装置であって、
前記信号処理部は、入力された前記対象物の前記識別情報が前記記憶部に記憶されている場合、前記識別情報に対応する前記最適ビーム径を読み出し、読み出した前記最適ビーム径に基づいて、前記ビーム径調整部を制御する
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 6.
When the input identification information of the object is stored in the storage unit, the signal processing unit reads out the optimum beam diameter corresponding to the identification information, and based on the read-out optimum beam diameter, the signal processing unit reads out the optimum beam diameter. A spectroscopic measuring device characterized by controlling the beam diameter adjusting unit.
請求項6に記載の分光測定装置であって、
前記信号処理部は、入力された前記対象物の前記識別情報と、前記対象物に対して決定した前記最適ビーム径と対応付けて前記記憶部に記憶させる
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 6.
The signal processing unit is a spectroscopic measurement device that stores the input identification information of the object in the storage unit in association with the optimum beam diameter determined for the object.
請求項1に記載の分光測定装置であって、
前記対象物と前記受光部との間に配置され、前記対象物を介して前記受光部の受光面に入射する前記電磁波の前記受光面におけるビーム径を変更する結像部を、備え、
前記信号処理部は、前記最適ビーム径と、前記受光面の大きさとに基づいて、前記結像部の位置を制御する
ことを特長とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 1.
An imaging unit that is arranged between the object and the light receiving portion and that changes the beam diameter of the electromagnetic wave incident on the light receiving surface of the light receiving portion via the object is provided.
The signal processing unit is a spectroscopic measuring device characterized in that the position of the imaging unit is controlled based on the optimum beam diameter and the size of the light receiving surface.
請求項1に記載の分光測定装置であって、
前記ビーム径調整部と前記対象物との間に配置され、前記電磁波のビーム形状を変更するビーム形状変更部を、
備えることを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 1.
A beam shape changing part, which is arranged between the beam diameter adjusting part and the object and changes the beam shape of the electromagnetic wave,
A spectroscopic measuring device characterized by being provided.
請求項1に記載の分光測定装置であって、
前記対象物は、前記ビーム径調整部が調整可能な前記ビーム径の最小値よりも小さい物質の集合体である
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measuring apparatus according to claim 1.
The object is a spectroscopic measuring apparatus characterized in that the beam diameter adjusting unit is an aggregate of substances smaller than the minimum value of the adjustable beam diameter.
対象物に照射するための電磁波を出力する光源部と、
前記対象物を介して入射した前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号を生成する受光部と、
を備える分光測定装置の分光測定方法であって、
前記受光信号に基づき、前記受光部にて受光された前記電磁波の積分強度が最大または前記最大から所定範囲となる最大のビーム径を最適ビーム径に決定する決定ステップと、
前記光源部から出力された前記電磁波の前記ビーム径を前記最適ビーム径に調整する調整ステップと、
を含むことを特徴とする分光測定方法。
A light source unit that outputs electromagnetic waves to irradiate an object,
A light receiving unit that receives the electromagnetic wave incident through the object and generates a light receiving signal indicating the light receiving result.
It is a spectroscopic measurement method of a spectroscopic measuring device provided with
Based on the received signal, a determination step of determining the maximum beam diameter at which the integrated intensity of the electromagnetic wave received by the light receiving unit is the maximum or within a predetermined range from the maximum is determined as the optimum beam diameter.
An adjustment step for adjusting the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit to the optimum beam diameter, and
A spectroscopic measurement method comprising.
対象物の大きさを測定する対象物測定部と、
前記対象物に照射するための電磁波を出力する光源部と、
前記光源部と前記対象物との間に配置され、前記光源部から出力された前記電磁波のビーム径を調整するビーム径調整部と、
前記対象物を介して入射した前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号を生成する受光部と、
前記受光信号に基づいて前記対象物を分析する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、前記対象物測定部による測定結果に基づいて最適ビーム径に決定し、
前記ビーム径調整部は、前記信号処理部からの制御に従い、前記光源部から出力された前記電磁波の前記ビーム径を前記最適ビーム径に調整する
ことを特徴とする分光測定装置。
An object measuring unit that measures the size of an object,
A light source unit that outputs electromagnetic waves for irradiating the object, and
A beam diameter adjusting unit arranged between the light source unit and the object and adjusting the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit, and a beam diameter adjusting unit.
A light receiving unit that receives the electromagnetic wave incident through the object and generates a light receiving signal indicating the light receiving result.
A signal processing unit that analyzes the object based on the received signal,
With
The signal processing unit determines the optimum beam diameter based on the measurement result by the object measuring unit.
The beam diameter adjusting unit is a spectroscopic measuring apparatus characterized in that the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit is adjusted to the optimum beam diameter in accordance with control from the signal processing unit.
対象物に照射するための電磁波を出力する光源部と、
前記対象物を介して入射した前記電磁波を受光し、受光結果を表す受光信号を生成する受光部と、
を備える分光測定装置の分光測定方法であって、
前記対象物の大きさを測定する測定ステップと、
前記対象物の大きさの測定結果に基づき、最適ビーム径を決定する決定ステップと、
前記光源部から出力された前記電磁波のビーム径を前記最適ビーム径に調整する調整ステップと、
を含むことを特徴とする分光測定方法。
A light source unit that outputs electromagnetic waves to irradiate an object,
A light receiving unit that receives the electromagnetic wave incident through the object and generates a light receiving signal indicating the light receiving result.
It is a spectroscopic measurement method of a spectroscopic measuring device provided with
A measurement step for measuring the size of the object, and
A determination step for determining the optimum beam diameter based on the measurement result of the size of the object, and
An adjustment step for adjusting the beam diameter of the electromagnetic wave output from the light source unit to the optimum beam diameter, and
A spectroscopic measurement method comprising.
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