(57)【要約】【課題】本発明は、被検物の透過測定と反射測定との双方を、１つの検出器を共用しながら確実に分離して行うことの可能なテラヘルツ測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のテラヘルツ測定装置は、テラヘルツ光で被検物（１０）を照明する照明光学系（４，３Ａ）と、前記被検物（１０）から発生した前記テラヘルツ光の透過光と反射光とを同一光路に導く統合手段（１Ａ，１Ｂ，７１，７４）と、前記同一光路に配置された１つの検出器（５）とを備えたテラヘルツ測定装置において、前記検出器へ入射する前記透過光及び前記反射光の偏光方位に差異を設ける偏光手段（７１，７２，７３，７４）を更に備え、前記検出器（５）は、入射したテラヘルツ光の互いに異なる偏光成分を分離して検出するように構成される。【選択図】      図２
2006317407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ光で被検物を照明する照明光学系と、
前記被検物から発生した前記テラヘルツ光の透過光と反射光とを同一光路に導く統合手段と、
前記同一光路に配置された１つの検出器と
を備えたテラヘルツ測定装置において、
前記検出器へ入射する前記透過光及び前記反射光の偏光方位に差異を設ける偏光手段を更に備え、
前記検出器は、入射したテラヘルツ光の互いに異なる偏光成分を分離して検出するよう構成される
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記検出器には、
入射したテラヘルツ光の互いに異なる偏光成分を個別に検出する１対のアンテナが備えられる
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記照明及び前記検出のタイミングを制御する制御手段を更に備えた
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツイメージング装置、テラヘルツ分光装置など、被検物（被測定試料）の照明にテラヘルツ光を用いたテラヘルツ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ光は、おおよそ０．０１ＴＨｚから１００ＴＨｚまでの周波数帯の電磁波であり、近年、物質の同定、分析、検査、イメージングなどへの適用が有力視されている。このテラヘルツ光を利用したテラヘルツ測定装置は、既に幾つか開発されており、特許文献１，２にも開示されている。
テラヘルツ測定装置は、専用の発生器から発光したテラヘルツ光で被検物を照明し、被検物から射出したテラヘルツ光を専用の検出器で検出するものである。測定の種類には、被検物からの反射光を検出する反射測定と、被検物からの透過光を検出する透過測定とがあり、それらは測定の目的や被検物の種類などに応じて使い分けられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、透過測定用の光学系と反射測定用の光学系とが各々搭載されたテラヘルツ測定装置が開示されている。さらに、特許文献２には、透過測定用の光学系と反射測定用の光学系との大部分を共用させたテラヘルツ測定装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２０５３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、両者の共用部分を拡大し、装置のさらなるコンパクト化を試みた。それを極めるため、１つの検出器を透過測定と反射測定とに共用する可能性を検討した。
そこで本発明は、被検物の透過測定と反射測定との双方を、１つの検出器を共用しながら確実に分離して行うことの可能なテラヘルツ測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のテラヘルツ測定装置は、テラヘルツ光で被検物を照明する照明光学系と、前記被検物から発生した前記テラヘルツ光の透過光と反射光とを同一光路に導く統合手段と、前記同一光路に配置された１つの検出器とを備えたテラヘルツ測定装置において、前記検出器へ入射する前記透過光及び前記反射光の偏光方位に差異を設ける偏光手段を更に備え、前記検出器は、入射したテラヘルツ光の互いに異なる偏光成分を分離して検出するよう構成されることを特徴とする。
【０００６】
なお、前記検出器には、入射したテラヘルツ光の互いに異なる偏光成分を個別に検出する１対のアンテナが備えられるとよい。また、本発明のテラヘルツ測定装置には、前記照明及び前記検出のタイミングを制御する制御手段が備えられてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検物の透過測定と反射測定との双方を、１つの検出器を共用しながら確実に分離して行うことの可能なテラヘルツ測定装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［実施形態］
図１，図２，図３，図４，図５を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、テラヘルツ分光装置の実施形態である。
図１は、本装置の原理を説明するブロック図である。図１に示すように、本装置では、テラヘルツ発生器から発生したテラヘルツ光は、光学系を介して被検物を照明する。その被検物から射出したテラヘルツ光の透過光及び反射光は、偏光方位を調節する光学系と、その他の光学系とを介して同一光路に統合され、同一のテラヘルツ光検出器に入射する。このうち、偏光方位を調節する光学系は、テラヘルツ光検出器に入射する透過光の偏光方位と反射光の偏光方位とに差異を設けるものであり、検出器は、入射したテラヘルツ光を、偏光成分毎に検出するものである。
【０００９】
図２は、本装置の概略構成図である。図２は、各部の光学的関係を示すことを主とした模式図であり、各光路の折り曲げ回数や光路長などは実際のものとは異なる場合がある。
図２に示すように、本装置には、テラヘルツ光を導光する光学系として、テラヘルツ光発生器４，軸外し放物面鏡（コリメータミラー）３Ａ，３Ｂ，偏光子７１，７２，７３，７４，テラヘルツ光検出器５，光路折り曲げミラー１Ａ，１Ｂなどが備えられ、その光路の所定箇所に、半導体などの被検物（試料）１０が配置される。また、本装置には、制御用レーザを導光する光学系として、レーザ光源６，光路折り曲げミラー１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，ビームスプリッタ２，レトロリフレクタ９，レトロリフレクタ９を支持する遅延ステージ８，レンズ２などが備えられる。その他、測定回路２５，各部を制御するコンピュータ（不図示）なども備えられる。
【００１０】
レーザ光源６は、制御用レーザとして、パルス幅１０〜１５０ｆｓ程度のレーザパルス光を発光する。このレーザパルス光は、光路折り曲げミラー１ａを介してビームスプリッタ２に入射し、そこで分岐される。
ビームスプリッタ２で分岐されたレーザパルス光の一方は、光路折り曲げミラー１ｂ，レンズ２を介してテラヘルツ光発生器４に入射し、テラヘルツ光発生器４を励起する。つまり、このレーザパルス光は、ポンプ光の役割をする。
【００１１】
ビームスプリッタ２で分岐されたレーザパルス光の他方は、光路折り曲げミラー１ｃ，１ｄ，レトロリフレクタ９，光路折り曲げミラー１ｆ，１ｅ，レンズ２を介してテラヘルツ光検出器５に入射する。このレーザパルス光は、テラヘルツ光検出器５のプローブ光の役割をする。
テラヘルツ光発生器４は、与えられたポンプ光に応じて、０．０１ＴＨｚ〜１００ＴＨｚの周波数帯のテラヘルツパルス光を発光する。このテラヘルツパルス光は、その発光点と等価な位置に焦点を有した軸外し放物面鏡３Ａで反射し、平行光となる。平行光となったテラヘルツパルス光は、偏光子７１，７２を介して被検物１０の測定領域を正面から照明する。
【００１２】
被検物１０の測定領域に入射したテラヘルツパルス光のうち、測定領域を透過したもの（透過パルス光）は、測定領域の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、光路折り曲げミラー１Ａ，１Ｂを介して偏光子７４に入射する。そのテラヘルツパルス光は、偏光子７４を透過し、軸外し放物面鏡３Ｂに入射して集光作用を受け、軸外し放物面鏡３Ｂの焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器５に入射する。
【００１３】
被検物１０の測定領域に入射したテラヘルツパルス光のうち、測定領域で反射したもの（反射パルス光）は、測定領域の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、偏光子７２を介して偏光子７１に戻り、そこで反射する。そのテラヘルツパルス光は、偏光子７４に入射し、そこで反射して透過パルス光と同じ光路に統合され、軸外し放物面鏡３Ｂを介してテラヘルツ光検出器５に入射する。
【００１４】
テラヘルツ光検出器５は、入射したテラヘルツパルス光と、与えられたプローブ光とに応じて電流を生成する。その電流値は、テラヘルツパルス光がテラヘルツ光検出器５に生起させた電場強度の時間変化波形（以下、単に「波形」という。）のうち、プローブ光が与えられたタイミングに相当する箇所の値を示す。テラヘルツ光検出器５が生成した電流値は、測定回路２５によって検出され、その検出信号は不図示のコンピュータに取り込まれ、処理される。なお、測定回路２５は、電流計、電流／電圧変換回路、ロックイン増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、定電圧電源、バイアス電圧印加装置、信号変調装置などを備え、テラヘルツ光検出器５及びテラヘルツ光発生器４をそれぞれ適切に動作させる。
【００１５】
以上の本装置では、テラヘルツ光発生器４→軸外し放物面鏡３Ａ→偏光子７１→偏光子７２→被検物１０→偏光子７３→光路折り曲げミラー１Ａ→光路折り曲げミラー１Ｂ→偏光子７４→軸外し放物面鏡３Ｂ→テラヘルツ光検出器５を順に経由するテラヘルツパルス光（透過パルス光）の光路が、透過測定用の光路である。
また、テラヘルツ光発生器４→軸外し放物面鏡３Ａ→偏光子７１→偏光子７２→被検物１０→偏光子７２→偏光子７１→偏光子７４→軸外し放物面鏡３Ｂ→テラヘルツ光検出器５を順に経由するテラヘルツパルス光（反射パルス光）の光路が、反射測定用の光路である。
【００１６】
以上の本装置では、レーザ光源６が駆動されると、被検物１０がテラヘルツパルス光で照明され、その被検物１０から同じタイミングで発生した透過パルス光と反射パルス光とは、略同じタイミングで同じテラヘルツ光検出器５に入射する。
なお、透過パルス光の光路長と反射パルス光の光路長とを同じに設定すれば、その入射タイミングを完全に一致させることができる。そうすれば、被検物１０の状態変化が高速で生じた場合にも、同じ状態で透過測定と反射測定とを行うことができる。因みに、図２では両者の光路長が若干異なるが、短い方の光路を光路折り曲げミラーを用いて引き回せば、両者を同じに設定することが可能である。
【００１７】
ここで、本装置では、テラヘルツ光検出器５に入射する透過パルス光と反射パルス光との間に９０°の偏光方位ずれが付与される。このため、偏光子７１へ最初に入射するテラヘルツパルス光の偏光方位と、偏光子７１，７２，７３，７４の各透過軸（反射軸）の方位とが最適化される（詳細は後述）。また、テラヘルツ光検出器５及び測定回路２５は、入射したテラヘルツパルス光のうち、９０°ずれた２つの偏光成分の電場強度を個別に検出できるように構成されている（詳細は後述）。
【００１８】
また、本装置では、遅延ステージ８の位置を図２中の矢印の方向にずらすと、ポンプ光の入射タイミングからプローブ光の入射タイミングまでの遅延時間が変化するので、テラヘルツ光検出器５による波形の検出箇所がずれる。よって、遅延ステージ８を各位置に配置してレーザ光源６を駆動すれば、透過パルス光及び反射パルス光の波形の全貌がそれぞれ検知される。不図示のコンピュータは、その透過パルス光及び反射パルス光の波形に対し個別に処理（フーリエ変換など）を施し、透過パルス光の分光データと、反射パルス光の分光データとをそれぞれ抽出する。
【００１９】
以下、偏光子７１，７２，７３，７４を詳細に説明する。
図３は、偏光子７１，７２，７３，７４を詳細に説明する図である。図３（Ａ１）〜（Ａ６）は透過測定用の光路に配置された各素子を、図３（Ｂ１）〜（Ｂ７）は反射測定用の光路に配置された各素子をそれぞれ示している。なお、図３中のＸ方向，Ｙ方向は、図２におけるＸ方向，Ｙ方向に対応している。つまり、Ｘ方向は、光軸の存在する平面に垂直であり、Ｙ方向は、光軸の存在する平面に平行である（この方向表記は、他の各図でも同様）。また、白抜き矢印は、各素子に入射するテラヘルツパルス光の偏光方位を示す。
【００２０】
先ず、偏光子７１へ最初に入射するテラヘルツパルス光の偏光方位を、Ｙ方向とする。このとき、偏光子７１の透過軸Ｔ71はＹ方向（反射軸Ｒ71はＸ方向）に設定される（図３（Ａ１），（Ｂ１），（Ｂ５）参照）。また、偏光子７２の透過軸Ｔ72はＸ方向及びＹ方向から４５°だけずれた方向に設定される（図３（Ａ２），（Ｂ２），（Ｂ４）参照）。また、偏光子７３の透過軸Ｔ73はＹ方向に設定される（図３（Ａ４）参照）。また、偏光子７４の透過軸Ｔ74はＹ方向（反射軸Ｒ74はＸ方向）に設定される（図３（Ａ５），（Ｂ６）参照）。なお、偏光子７１，７２，７３，７４の各々には、０．０１ＴＨｚ〜１００ＴＨｚの周波数帯のテラヘルツパルス光に対して偏光子の作用をする素子、例えば「ワイヤーグリッド」が用いられる。各素子の作用を、透過測定用の光路、反射測定用の光路について個別に説明すると、次のとおりである。
【００２１】
（透過測定用の光路における各素子の作用）
図３（Ａ１）に示すように、偏光子７１へ最初に入射するテラヘルツパルス光は、偏光子７１の透過軸Ｔ71と同じ方向に偏光しているので、その偏光子７１を透過して偏光子７２へ向かう。
図３（Ａ２）に示すとおり、偏光子７２に入射するテラヘルツパルス光は、偏光子７２の透過軸Ｔ72と４５°ずれた方向に偏光しているので、透過軸Ｔ72と平行な偏光成分のみが偏光子７２を透過し、被検物１０を照明する（図３（Ａ３））。なお、透過軸Ｔ72と垂直な偏光成分は、偏光子７２を反射し、不要な光となる。照明された被検物１０から射出した透過パルス光は、偏光子７３へ向かう。
【００２２】
図３（Ａ４）に示すとおり、偏光子７３に入射した透過パルス光は、偏光子７３の透過軸Ｔ73と４５°ずれた方向に偏光しているので、透過軸Ｔ73と平行な偏光成分のみが偏光子７３を透過し、偏光子７４へ向かう。なお、透過軸Ｔ73と垂直な偏光成分は、偏光子７３を反射し、不要な光となる。
図３（Ａ５）に示すとおり、偏光子７４に入射する透過パルス光は、偏光子７４の透過軸Ｔ74と同じ方向に偏光しているので、偏光子７４を透過し、テラヘルツ光検出器５へ向かう。したがって、テラヘルツ光検出器５に入射する透過パルス光の偏光方位は、透過軸Ｔ74と同じＹ方向となる（図３（Ａ６））。
【００２３】
（反射測定用の光路における各素子の作用）
反射測定用の光路のうち被検物１０を照明するまでの光路（図３（Ｂ１），（Ｂ２），（Ｂ３））は、透過測定用の光路のそれ（図３（Ａ１），（Ａ２），（Ａ３））と同じである。被検物１０から射出した反射パルス光は、偏光子７２へ戻る。
図３（Ｂ４）に示すとおり、偏光子７２に戻る反射パルス光は、偏光子７２の透過軸Ｔ72と同じ方向に偏光しているので、偏光子７２を透過し、偏光子７１へ戻る。
【００２４】
図３（Ｂ５）に示すとおり、偏光子７１に戻る反射パルス光は、偏光子７１の反射軸Ｒ71と４５°ずれた方向に偏光しているので、反射軸Ｒ71と平行な偏光成分のみが偏光子７１を反射し、偏光子７４へ向かう。なお、反射軸Ｒ71と垂直な偏光成分は、偏光子７４を透過し、不要な光となる。
図３（Ｂ６）に示すとおり、偏光子７４に入射する反射パルス光は、偏光子７４の反射軸Ｒ74と同じ方向に偏光しているので、偏光子７４にて反射し、テラヘルツ光検出器５へ向かう。したがって、テラヘルツ光検出器５に入射する反射パルス光の偏光方位は、反射軸Ｒ74と同じＸ方向となる（図３（Ｂ７））。この反射パルス光の偏光方位（＝Ｘ方向）は、透過パルス光の偏光方位（＝Ｙ方向）と９０°異なる。
【００２５】
以下、テラヘルツ光検出器５を詳細に説明する。
図４は、テラヘルツ光検出器５を詳細に説明する図である。図４に示すように、テラヘルツ光検出器５は、半導体基板２３と、半導体基板２３に形成された光伝導膜２２と、光伝導膜２２上に形成された金属製の導電膜２１と、半球レンズ２４とを有する。光伝導膜２２の中央の領域Ｃに、テラヘルツパルス光（＝透過パルス光及び反射パルス光）Ｔ２、プローブ光Ｌ３が入射する。
【００２６】
導電膜２１のパターンは、その入射領域Ｃの周りに４つのＬ字型パターンを均等配置してなる。それら４つのＬ字型パターンは、それぞれ同型同大であり、互いの配置方向のみが９０°ずつずれている。このうち、互いに１８０°ずれた２つのＬ字型パターンが、１つのダイポール型アンテナを成す。よって、導電膜２１の全体は、アンテナ方向の互いに直交する１対のダイポール型アンテナとなる。
【００２７】
より詳細には、図４（ｂ）に示すように、一方のダイポール型アンテナ２１Ａは、２つのＬ字型パターンＡ１，Ａ２を入射領域Ｃの中心に関し点対称に配置したものであり、入射領域Ｃ内でギャップを介して対向する２つのパターンが、アンテナとして機能する。そのギャップの方向（＝Ｘ方向）が、ダイポール型アンテナ２１Ａのアンテナ方向である。
また、他方のダイポール型アンテナ２１Ｂは、２つのＬ字型パターンＢ１，Ｂ２を入射領域Ｃの中心に関し点対称に配置したものであり、入射領域Ｃ内でギャップを介して対向する２つのパターンが、アンテナとして機能する。そのギャップの方向（＝Ｙ方向）が、ダイポール型アンテナ２１Ｂのアンテナ方向である。
【００２８】
図５は、測定回路２５（特に電流計の周辺）を説明する図である。また、図５には、接続関係を示すため、テラヘルツ光検出器５のアンテナ部分も図示した。
図５に示すように、測定回路２５内には、１対の電流計２５ａ，２５ｂが備えられる。一方の電流計２５ａには、ダイポール型アンテナ２１Ａの２つのＬ字型パターンＡ１，Ａ２（Ｌ字型伝送線路）が接続され、他方の電流計２５ｂには、ダイポール型アンテナ２１Ｂの２つのＬ字型パターンＢ１，Ｂ２（Ｌ字型伝送線路）が接続される。
【００２９】
ダイポール型アンテナ２１Ａのアンテナ部３１ａは、入射領域Ｃに入射したテラヘルツパルス光のうち、そのアンテナ方向（＝Ｘ方向）に偏光する成分の電場強度に応じて、電流を生成する。その電流値は、電流計２５ａによって検出される。
また、ダイポール型アンテナ２１Ｂのアンテナ部３１ｂは、入射領域Ｃに入射したテラヘルツパルス光のうち、そのアンテナ方向（＝Ｙ方向）に偏光する成分の電場強度に応じて、電流を生成する。その電流値は、電流計２５ｂによって検出される。
【００３０】
つまり、測定装置２５は、１対の電流計２５ａ，２５ｂにより、透過パルス光（偏光方位＝Ｙ方向）の電場強度を示す検出信号と、反射パルス光（偏光方位＝Ｘ方向）の電場強度を示す検出信号とを、個別に生成する。これら２種類の検出信号は、不図示の電流／電圧変換回路やロックイン増幅器、Ａ／Ｄ変換回路などを経た後、不図示のコンピュータによってそれぞれ認識され、個別に処理される。
【００３１】
ここで、ダイポール型アンテナ２１Ａ，２１Ｂの各部のサイズ例を以下に示す。
・アンテナ部３１ａ，３１ｂのギャップ長・・・５μｍ，
・導電膜２１のパターン幅・・・４μｍ，
・アンテナ部３１ａ，３１ｂから折れ曲がるまでのパターン長さｄ・・・１０〜２０μｍ，
なお、一般に、アンテナ部３１ａ，３１ｂギャップ長と導電膜２１のパターン幅は、入射領域Ｃの直径より若干狭く設定され、パターン長さｄは、テラヘルツパルス光の検出すべき周波数帯域に応じた値に設定される。また、アンテナ部３１ａのギャップ長とアンテナ部３１ｂのギャップ長とを等しく採れば、透過パルス光と反射パルス光とを、同一条件の下で検出することができる。
【００３２】
以上、本装置では、被検物１０から発生した透過パルス光及び反射パルス光を１つのテラヘルツ光検出器５に入射させる。また、テラヘルツ光検出器５に入射する透過パルス光と反射パルス光とには、偏光子７１，７２，７３，７４により、９０°の偏光方位ずれが付与される。また、テラヘルツ光検出器５には、アンテナ方向の９０°ずれた１対のアンテナが備えられる。
【００３３】
したがって、本装置は、テラヘルツ光検出器５を１つしか備えていないにも拘わらず、透過パルス光及び反射パルス光を分離して検出することができる。
また、本装置は、１つのテラヘルツ光検出器５を透過測定と反射測定とに共用するので、部品点数が削減される。したがって、低コスト化・省スペース化が図られる。
また、本装置では、透過測定用の光路と反射測定用の光路との２系統が同時に形成されるので、透過パルス光と反射パルス光とを同時に検出することができる。したがって、透過パルス光と反射パルス光との双方を検出するために、光路切り替えをする必要は無い。
【００３４】
また、透過測定及び反射測定のトータルの測定時間を削減することができる。また、被検物１０が状態変化する場合でも、同じ状態で透過測定と反射測定との双方を行うことができる。
また、本装置では、透過パルス光の光路長と反射パルス光の光路長とを完全に一致させたので、透過パルス光と反射パルス光とが完全に同時検出される。よって、両者の波形の検知、ひいては両者の分光データの取得は、最短時間で行われる。
【００３５】
［測定回路２５の変形例］
図６は、測定回路２５（特に電流計の近傍）の変形例を説明する図である。図６には、接続関係を示すため、テラヘルツ光検出器５のアンテナ部分も図示した。
図６に示すように、本変形例の測定回路２５には、切り替えスイッチ２６と１つの電流計２７とが備えられる。切換えスイッチ２６の端子Ｔａ１，Ｔａ２は、ダイポール型アンテナ２１Ａの２つのＬ字型パターンＡ２，Ａ１にそれぞれ接続され、切り替えスイッチ２６の端子Ｔｂ１，Ｔｂ２は、ダイポール型アンテナ２１Ｂの２つのＬ字型パターンＢ２，Ｂ１にそれぞれ接続されている。また、切換えスイッチ２６の端子Ｔｃ１，Ｔｃ２は、電流計２７に接続されている。
【００３６】
このうち、端子Ｔａ１と端子Ｔｃ１とが接続され、かつ端子Ｔａ２と端子Ｔｃ２とが接続された状態では、アンテナ部３１ａのみが有効となる。一方、端子Ｔｂ１と端子Ｔｃ１とが接続され、かつ端子Ｔｂ２と端子Ｔｃ２とが接続された状態では、アンテナ部３１ｂのみが有効となる。
よって、本変形例の測定回路２５は、電流計２７を１つしか備えていないにも拘らず、透過パルス光と反射パルス光との双方を検出することができる。但し、上述した実施形態の測定装置２５とは異なり、端子の接続切り替えを要し、また、透過パルス光と反射パルス光とを非同時に検出することになる。
【００３７】
［テラヘルツ光検出器５の変形例］
また、テラヘルツ光検出器５の１対のアンテナには、上述したものと異なるタイプのアンテナを用いてもよい。また、上述した１対のアンテナの位置が重なり合っていたが、１対のアンテナの位置が離れていてもよい。
例えば、図７に示すようなＨ状パターンの１対のアンテナ１２１Ａ，１２１Ｂを、導電膜１２２上の互いに異なる位置に独立して配置してもよい。図７において、符号１３１ａで示す部分が、Ｘ方向の偏光成分を検出するアンテナとして機能し、符号１３１Ｂで示す部分が、Ｙ方向の偏光成分を検出するアンテナとして機能する。この場合も、テラヘルツパルス光とプローブ光の入射領域は、アンテナ１２１Ａ，１２１Ｂの双方のアンテナ部分１３１ａ，１３１ｂをカバーする。
【００３８】
［偏光子の配置方法の第１変形例］
また、偏光子の配置方法は、上述したものに限定されることはなく、例えば、図８に示すように変形してもよい。
図８は、本変形例の偏光子の配置方法を説明する図である。なお、図８では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを簡略化して描いた。また、図８において、符号１Ａ’，１Ｂ’は、テラヘルツパルス光を分岐・統合するハーフミラー（シリコン板など）であり、符号８１，８２は、偏光子（ワイヤーグリッドなど）である。なお、ハーフミラー１Ａ’，１Ｂ’は、入射したテラヘルツパルス光の一部を偏光方位に依らず反射し、他の一部を偏光方位に依らず透過する。
【００３９】
図８に示すように、本変形例の透過測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→ハーフミラー１Ａ’→被検物１０→偏光子８１→偏光子８２→光路折り曲げミラー１Ａ→光路折り曲げミラー１Ｂ→ハーフミラー１Ｂ’→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。この透過測定用の光路には、２つの偏光子８１，８２が配置されている。
一方、本変形例の反射測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→ハーフミラー１Ａ’→被検物１０→ハーフミラー１Ａ’→ハーフミラー１Ｂ’→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。この反射測定用の光路には、偏光子が配置されていない。
【００４０】
図９は、偏光子８１，８２を詳細に説明する図である。なお、図９の表記方法は図３のそれと同じである。また、ハーフミラー１Ａ’へ最初に入射するテラヘルツパルス光の偏光方位は、Ｙ方向であるとする。
先ず、図９（Ａ１）に示すとおり、偏光子８１の透過軸Ｔ81は、Ｘ方向及びＹ方向から４５°だけずれた方向に設定され、図９（Ａ２）に示すとおり、偏光子８２の透過軸Ｔ82は、Ｘ方向に設定される。
【００４１】
このとき、透過測定用の光路を経由した透過パルス光の偏光方位は、２つの偏光子８１，８２の作用により、図９（Ａ１），図９（Ａ２），図９（Ａ３）に示すとおり変化し、テラヘルツ光検出器５に入射するときには、Ｘ方向となる。
一方、反射測定用の光路を経由した反射パルス光の偏光方位は、何ら変化せず、図９（Ｂ１）に示すとおり、テラヘルツ光検出器５に入射するときにも、Ｙ方向のままである。
【００４２】
したがって、本変形例においても、上述した実施形態と同様、テラヘルツ光検出器５へ入射する透過パルス光と反射パルス光とに、９０°の偏光方位ずれが付与される。
［偏光子の配置方法の第２変形例］
また、偏光子の配置方法は、例えば、図１０に示すように変形してもよい。
図１０は、本変形例の偏光子の配置方法を説明する図である。なお、図１０の表記方法は、図８のそれと同じである。
【００４３】
図１０に示すように、変形例に備えられる偏光子の数は、１つ（偏光子８１のみ）である。透過測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→ハーフミラー１Ａ’→被検物１０→光路折り曲げミラー１Ａ→光路折り曲げミラー１Ｂ→偏光子８１→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。一方、反射測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→ハーフミラー１Ａ’→被検物１０→ハーフミラー１Ａ’→偏光子８１→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。
【００４４】
本変形例では、ハーフミラー１Ａ’へ入射するテラヘルツパルス光の偏光方位をＹ方向とすると、偏光子８１の透過軸は、Ｙ方向から４５°だけずれた方向に設定される。
このとき、被検物１０を照明するテラヘルツパルス光、被検物１０から射出した直後の透過パルス光、及び、被検物１０から射出した直後の反射パルス光は、何れもその偏光方位がＹ方向である。
【００４５】
透過測定用の光路を経由する透過パルス光は、偏光子８１を透過すると、その偏光方向が偏光子８１の透過軸の方向のみに制限される。一方、反射測定用の光路を経由する反射パルス光は、偏光子８１を反射すると、その偏光方向が偏光子８１の反射軸（透過軸と９０°の角度を成す）の方向のみに制限される。
したがって、テラヘルツ光検出器５へ入射するときの透過パルス光と反射パルス光とには、９０°の偏光方位ずれが付与される。
【００４６】
つまり、本変形例でも、上述した実施形態や変形例と同じ効果を得ることができる。しかも、１つの偏光子８１が偏光方位の調整と光路統合とに兼用されるので、部品点数が削減される。
なお、偏光子の配置方法には、以上説明したものの他、例えば、透過測定用の単独光路と反射測定用の単独光路とに１つずつ偏光子を配置する方法もある。その場合、その２つの偏光子の透過軸のなす角度を９０°とし、各偏光子の透過軸を、入射するテラヘルツパルス光の偏光方位と４５°となるように設定すればよい。
【００４７】
［照明タイプの第１変形例］
また、照明タイプは、上述したものに限定されることはなく、例えば、図１１に示すように変形してもよい。
図１１は、本変形例の照明タイプを説明する図である。なお、図１１では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを描いた。
【００４８】
図１１に示すように、本変形例の照明光路は、２系統あり、その一方は、透過測定用の照明光路であり、他方は、反射照明用の照明光路である。また、被検物１０を照明する光束は、平行光束ではなく、集光光束となっている。
透過測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→軸外し放物面鏡３Ａ→ハーフミラー１Ａ’→軸外し放物面鏡３Ｂ→被検物１０→軸外し放物面鏡３Ｃ→偏光子８１→軸外し放物面鏡３Ｄ→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。この透過測定用の光路によると、被検物１０は正面から照明される。
【００４９】
反射測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→軸外し放物面鏡３Ａ→ハーフミラー１Ａ’→軸外し放物面鏡３Ｅ→光路折り曲げミラー１Ａ→被検物１０→光路折り曲げミラー１Ｂ→軸外し放物面鏡３Ｆ→偏光子８１→軸外し放物面鏡３Ｄ→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。この反射測定用の光路によると、被検物１０は斜め方向から照明される。
【００５０】
このように照明光路を２系統にした場合であっても、偏光子８１が適切に配置されていれば、上述した各装置と同じ効果を得ることができる。因みに、図１１に示す本変形例では、図１０に示した装置と同様、１つの偏光子８１を偏光方位の調整と光路統合とに兼用した。
［照明タイプの第２変形例］
図１２は、本変形例の照明タイプを説明する図である。なお、図１２では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを描いた。
【００５１】
図１２に示すように、本変形例の照明光路は１系統であり、被検物１０を照明する光束は、集光光束である。
透過測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→軸外し放物面鏡３Ａ→軸外し放物面鏡３Ｂ→光路折り曲げミラー１Ａ→被検物１０→軸外し放物面鏡３Ｃ→偏光子８１→軸外し放物面鏡３Ｄ→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。
【００５２】
反射測定用の光路は、テラヘルツ光発生器４→軸外し放物面鏡３Ａ→軸外し放物面鏡３Ｂ→光路折り曲げミラー１Ａ→被検物１０→光路折り曲げミラー１Ｂ→軸外し放物面鏡３Ｅ→偏光子８１→軸外し放物面鏡３Ｄ→テラヘルツ光検出器５を順に経由する光路である。
この場合も、偏光子８１が適切に配置されていれば、上述した各装置と同じ効果を得ることができる。因みに、図１２に示す本変形例では、図１０に示した装置と同様、１つの偏光子８１を偏光方位の調整と光路統合とに兼用した。
【００５３】
［その他の変形例］
なお、上述した各装置において、テラヘルツ光を導光する光学系の雰囲気は、真空状態に保たれることが望ましい。なぜなら、水蒸気はテラヘルツ光を吸収する特徴があり、大気中の水蒸気の影響を排除する必要があるからである。
また、上述した各装置において、被検物１０を移動させる機構が付加されてもよい。被検物１０を配置面に沿って移動させれば、被検物１０上を測定領域が移動するので、イメージング機能を付与することができる。
【００５４】
また、上述した各装置は、テラヘルツ分光装置に本発明を適用したものであるが、本発明は、テラヘルツ分光装置以外にも、非走査型のテラヘルツ分光イメージング装置や、分光機能の搭載されていないテラヘルツイメージング装置などにも同様に適用可能である。因みに、非走査型の分光イメージング装置には、被検物から射出したテラヘルツパルス光を結像する結像光学系や、その結像面の電場強度分布を一括検出するための電気光学結晶、偏光板などが備えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態の装置の原理を説明するブロック図である。
【図２】本実施形態の装置の概略構成図である。
【図３】偏光子７１，７２，７３，７４を詳細に説明する図である。
【図４】テラヘルツ光検出器５を詳細に説明する図である。
【図５】測定回路２５の説明図である。
【図６】測定回路２５の変形例を説明する図である。
【図７】テラヘルツ光検出器５の変形例を説明する図である。
【図８】偏光子の配置方法の第１変形例を説明する図である。
【図９】偏光子８１，８２を詳細に説明する図である。
【図１０】偏光子の配置方法の第２変形例を説明する図である。
【図１１】照明タイプの第１変形例を説明する図である。
【図１２】照明タイプの第２変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００５６】
４・・・テラヘルツ光発生器，３Ａ，３Ｂ・・・軸外し放物面鏡（コリメータミラー），７１，７２，７３，７４・・・偏光子，６・・・レーザ光源，９・・・レトロリフレクタ，８・・・遅延ステージ，２５・・・測定回路                                                                          
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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