(57)【要約】【課題】被測定物の振幅情報と位相情報の両方を短時間で取得でき、安価に構築することができるイメージング装置を実現する。【解決手段】イメージング装置を、電磁波光源１と、電磁波光源からの連続波の電磁波１０を第１電磁波ビーム１０Ａ及び第２電磁波ビーム１０Ｂに分岐する電磁波分岐部２と、プローブ光源５と、プローブ光源からの連続波のプローブ光１１を第１プローブ光ビーム１１Ａ及び第２プローブ光ビーム１１Ｂに分岐するプローブ光分岐部６と、第１電磁波ビームが被測定物９を介して照射され、かつ、第１プローブ光ビームが入射される第１電気光学結晶３と、第２電磁波ビームが入射され、かつ、第２プローブ光ビームが入射される第２電気光学結晶４と、第１電気光学結晶からの第１プローブ光ビームと第２電気光学結晶からの第２プローブ光ビームとを干渉させる干渉部７と、干渉部からの干渉像を撮像する撮像装置８とを備えるものとする。【選択図】図１
2011202972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続波の電磁波を出射する電磁波光源と、
前記電磁波光源からの電磁波を第１電磁波ビーム及び第２電磁波ビームに分岐する電磁波分岐部と、
連続波のプローブ光を出射するプローブ光源と、
前記プローブ光源からのプローブ光を第１プローブ光ビーム及び第２プローブ光ビームに分岐するプローブ光分岐部と、
前記第１電磁波ビームが被測定物を介して照射されるとともに、前記第１プローブ光ビームが入射される第１電気光学結晶と、
前記第２電磁波ビームが照射されるとともに、前記第２プローブ光ビームが入射される第２電気光学結晶と、
前記第１電気光学結晶からの前記第１プローブ光ビームと、前記第２電気光学結晶からの前記第２プローブ光ビームとを干渉させる干渉部と、
前記干渉部からの前記第１プローブ光ビームと前記第２プローブ光ビームとの干渉像を撮像する撮像装置とを備えることを特徴とするイメージング装置。
【請求項２】
前記第１電磁波ビーム及び前記第２電磁波ビームのいずれか一方、又は、前記第１プローブ光ビーム及び前記第２プローブ光ビームのいずれか一方を時間遅延させる時間遅延部と、
前記時間遅延部による時間遅延量を変えて前記撮像装置によって撮像された複数の干渉像から位相像を取得する制御・演算処理部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のイメージング装置。
【請求項３】
前記制御・演算処理部は、前記第１電磁波ビームと前記第２電磁波ビームとの位相差、又は、前記第１プローブ光ビームと前記第２プローブ光ビームとの位相差が０、π／２、π、３π／２になるように前記時間遅延部による時間遅延量を制御することを特徴とする、請求項２に記載のイメージング装置。
【請求項４】
前記プローブ光源が、波長可変プローブ光源であり、
前記波長可変プローブ光源からの前記プローブ光の波長を変えて前記撮像装置によって撮像された複数の干渉像から取得された複数の位相像から一の位相像を取得する制御・演算処理部を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のイメージング装置。
【請求項５】
前記第１電気光学結晶と前記撮像装置との間の光路長、又は、前記第２電気光学結晶と前記撮像装置との間の光路長を調整する光路長調整部を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のイメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接撮像する手段がない電磁波、特に周波数が約０．１〜約１０ＴＨｚの電磁波、即ち、テラヘルツ波は、例えばプラスチック、紙、布などを透過し、また、物質特有のいわゆる指紋スペクトルを有する。
このため、分光スペクトルによる物質分析やテラヘルツ波イメージングによる物体内部の可視化などを、非破壊、非侵襲で実現することができる。
【０００３】
このようなテラヘルツ波は、例えば、ＧａＡｓ基板を用いた光伝導アンテナ、ＧａＰなどの半導体基板、あるいは、非線形光学結晶に、約１０〜約１００ｆｓｅｃ程度のパルス幅を持つフェムト秒レーザを照射することによって発生させることができる。これらの方法によって発生するテラヘルツ波は、例えば１ｐｓｅｃ程度のパルス幅のパルステラヘルツ波であり、テラヘルツ領域で広帯域な周波数を持っている。
【０００４】
また、近年、開発が進み、例えばガン（Ｇｕｎｎ）ダイオードなどの固体発振器によって、テラヘルツ領域の電磁波、即ち、テラヘルツ波を発生させることができるようになってきた。固体発振器は、共振器の寸法などによって発振周波数が決まるため、単色光源である。また、固体発振器が発生するテラヘルツ波は、連続波のテラヘルツ波である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３８８３１９号公報
【特許文献２】特表２００３−５２５４４６号公報
【特許文献３】特開２００４−２０５０４号公報
【特許文献４】特開２００４−３５４２４６号公報
【特許文献５】特開２００６−３１７４０７号公報
【特許文献６】特表２００２−５３８４２３号公報
【特許文献７】特開２００５−３１５７０８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Loffler et al., “Continuous-wave terahertz imagin with a hybrid system”, Applied Physics Letters, Vol. 90, No. 9, pp. 091111-1〜3, 1 March 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のフェムト秒レーザを用いてテラヘルツ波を発生させる方法を適用して、物体内部を可視化するイメージング装置を構築する場合、テラヘルツ波はパルステラヘルツ波であるため、被測定物の振幅情報及び位相情報を取得することができる。
つまり、テラヘルツ波の検出にもフェムト秒レーザを用い、テラヘルツ波の発生と検出の同期をとることで、被測定物を透過（又は反射）したテラヘルツ波の振幅情報だけでなく、位相情報も取得することができる（例えば図１２参照）。
【０００８】
しかしながら、フェムト秒レーザを用いてテラヘルツ波を発生させる方法を適用してイメージング装置を構築する場合、フェムト秒レーザが高価であるため、安価にイメージング装置を構築することができない。
これに対し、上述の固体発振器を用いてテラヘルツ波を発生させる方法を適用してイメージング装置を構築する場合、固体発振器はフェムト秒レーザと比較して安価であり、かつ、小型であるため、安価で小型のイメージング装置を構築することができる。
【０００９】
しかしながら、固体発振器を用いてテラヘルツ波を発生させる方法を適用してイメージング装置を構築する場合、テラヘルツ波は連続波のテラヘルツ波であるため、被測定物の振幅情報は取得できるものの、被測定物の位相情報を取得するのは難しい。
例えば、被測定物を透過又は反射したテラヘルツ波の位相情報を取得するために、テラヘルツ波を分岐して片方を参照用として用いるとともに、フェムト秒レーザからのパルスレーザ光をプローブ光として用い、プローブ光の位相差を演算することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、結局、高価なフェムト秒レーザを用いるため、安価にイメージング装置を構築することができない。
ところで、テラヘルツ波を用いたイメージング装置としては、スキャン方式のイメージング装置と、カメラ方式のイメージング装置とがある。
このうち、スキャン方式のイメージング装置は、例えば図１２に示すように構成され、被測定物を二次元スキャンすることでイメージを取得するようになっている。
【００１１】
これは、テラヘルツ波を用いた一般的な分光スペクトル測定方法であるテラヘルツ時間領域分光法を２次元に拡張したものであり、被測定物の各点を透過（又は反射）したテラヘルツ波の振幅及び位相を同時に測定することができる。このため、複素屈折率や複素誘電率などの物性の分布を測定することも可能である。
また、カメラ方式のイメージング装置は、例えば図１３に示すように構成され、可視又は近赤外のレーザ光をプローブ光として用い、レーザ光の強度分布をＣＣＤカメラなどで撮像することでイメージを取得するようになっている。
【００１２】
つまり、カメラ方式のイメージング装置は、被測定物を透過（又は反射）したテラヘルツ波を電気光学結晶に照射し、同軸で入射した可視又は近赤外のレーザ光の強度分布をＣＣＤカメラなどで撮像するようになっている。
しかしながら、スキャン方式のイメージング装置では、被測定物を二次元スキャンする必要があるため、短時間でイメージを取得するのが難しい。
【００１３】
なお、ここでは、テラヘルツ波を用いて物体内部を可視化するイメージング装置の課題を説明してきたが、これに限られるものではなく、電磁波を用いて物体内部を可視化するイメージング装置についても同様の課題がある。
そこで、被測定物の振幅情報と位相情報の両方を短時間で取得でき、安価に構築することができるイメージング装置を実現したい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このため、本イメージング装置は、連続波の電磁波を出射する電磁波光源と、電磁波光源からの電磁波を第１電磁波ビーム及び第２電磁波ビームに分岐する電磁波分岐部と、連続波のプローブ光を出射するプローブ光源と、プローブ光源からのプローブ光を第１プローブ光ビーム及び第２プローブ光ビームに分岐するプローブ光分岐部と、第１電磁波ビームが被測定物を介して照射されるとともに、第１プローブ光ビームが入射される第１電気光学結晶と、第２電磁波ビームが照射されるとともに、第２プローブ光ビームが入射される第２電気光学結晶と、第１電気光学結晶からの第１プローブ光ビームと、第２電気光学結晶からの第２プローブ光ビームとを干渉させる干渉部と、干渉部からの第１プローブ光ビームと第２プローブ光ビームとの干渉像を撮像する撮像装置とを備えることを要件とする。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本イメージング装置によれば、被測定物の振幅情報と位相情報の両方を短時間で取得でき、安価に構築することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の具体的構成例のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図３】第２実施形態のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図４】第２実施形態の具体的構成例のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図５】第２実施形態のイメージング装置における位相像の取得方法を説明するための模式図である。
【図６】第３実施形態のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図７】第３実施形態の具体的構成例のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図８】第３実施形態のイメージング装置における位相像の取得手順を示すフローチャートである。
【図９】第４実施形態のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図１０】第４実施形態の具体的構成例のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図１１】第２実施形態の具体的構成例のイメージング装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図１２】従来のスキャン方式のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【図１３】従来のカメラ方式のイメージング装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面により、本実施形態にかかるイメージング装置について説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態にかかるイメージング装置について、図１、図２を参照しながら説明する。
本実施形態にかかるイメージング装置は、電磁波を用いて物体内部を可視化するイメージング装置である。なお、イメージング装置を物体イメージング装置ともいう。
【００１８】
本実施形態では、テラヘルツ波を用いて物体内部を可視化するテラヘルツ波イメージング装置である。
本イメージング装置は、図１に示すように、連続波の電磁波１０を出射する電磁波光源１と、連続波のプローブ光１１を出射するプローブ光源５と、第１電気光学結晶３と、第２電気光学結晶４と、撮像装置８とを備える。ここでは、被測定物９を透過した電磁波を用いる透過型イメージング装置である。
【００１９】
ここで、電磁波光源１は、連続波のテラヘルツ波を出射するテラヘルツ光源である。なお、テラヘルツ波とは、周波数が約０．１〜約１０ＴＨｚの範囲の電磁波をいう。
そして、本イメージング装置では、電磁波光源１からの連続波の電磁波１０が２本のビーム１０Ａ，１０Ｂに分岐される。そして、一方の電磁波ビーム（第１電磁波ビーム）１０Ａが、被測定物９を介して、第１電気光学結晶３に照射され、他方の電磁波ビーム（第２電磁波ビーム）１０Ｂが、第２電気光学結晶４に照射されるようになっている。なお、第１電気光学結晶３はイメージングプレートである。
【００２０】
このため、本イメージング装置は、電磁波光源１と被測定物９が置かれる領域との間に、電磁波光源１からの電磁波１０を第１電磁波ビーム１０Ａ及び第２電磁波ビーム１０Ｂに分岐するビームスプリッタ２を備える。
また、本イメージング装置は、ビームスプリッタ２によって分岐された第２電磁波ビーム１０Ｂを、第２電気光学結晶４へ導くためのミラー１２を備える。
【００２１】
なお、ビームスプリッタ２を、電磁波光源１からの連続波の電磁波１０を２本のビーム１０Ａ，１０Ｂに分岐する電磁波分岐部あるいは電磁波分岐手段ともいう。また、ビームスプリッタ２及びミラー１２を、２つの電気光学結晶３，４のそれぞれに第１電磁波ビーム１０Ａ及び第２電磁波ビーム１０Ｂを照射する手段ともいう。
また、本イメージング装置では、プローブ光源５からの連続波のプローブ光１１が２本のビーム１１Ａ，１１Ｂに分岐される。そして、一方のプローブ光ビーム（第１プローブ光ビーム）１１Ａが、第１電気光学結晶３に入射され、他方のプローブ光ビーム（第２プローブ光ビーム）１１Ｂが、第２電気光学結晶４に入射されるようになっている。
【００２２】
ここでは、本イメージング装置は、第１電気光学結晶３に第１プローブ光ビーム１１Ａを第１電磁波ビーム１０Ａと同軸で入射させるためのビームスプリッタ１３を備える。ここでは、ビームスプリッタ１３は、被測定物９が置かれる領域と第１電気光学結晶３との間に設けられており、第１電磁波ビーム１０Ａを通過させ、かつ、第１プローブ光ビーム１１Ａを反射させるようになっている。
【００２３】
また、本イメージング装置は、第２電気光学結晶４に第２プローブ光ビーム１１Ｂを第２電磁波ビーム１０Ｂと同軸で入射させるためのビームスプリッタ６を備える。ここでは、ビームスプリッタ６は、ミラー１２と第２電気光学結晶４との間に設けられており、第２電磁波ビーム１０Ｂを通過させ、かつ、第２プローブ光ビーム１１Ｂを反射させるようになっている。この場合、本イメージング装置は、プローブ光源５と第１電気光学結晶３との間に、プローブ光源５からのプローブ光１１を第１プローブ光ビーム１１Ａ及び第２プローブ光ビーム１１Ｂに分岐するビームスプリッタ６を備えることになる。
【００２４】
なお、ビームスプリッタ６を、プローブ光源５からの連続波のプローブ光１１を２本のビーム１１Ａ，１１Ｂに分岐するプローブ光分岐部あるいはプローブ光分岐手段ともいう。また、ビームスプリッタ１３を、第１電気光学結晶３に第１プローブ光ビーム１１Ａを第１電磁波ビーム１０Ａに同軸で入射する手段ともいう。また、ビームスプリッタ６を、第２電気光学結晶４に第２プローブ光ビーム１１Ｂを第２電磁波ビーム１０Ｂに同軸で入射する手段ともいう。
【００２５】
さらに、本イメージング装置は、第１電気光学結晶３を透過した第１プローブ光ビーム１１Ａと、第２電気光学結晶４を透過した第２プローブ光ビーム１１Ｂとを干渉させるためのビームスプリッタ７を備える。ここでは、ビームスプリッタ７は、第１電気光学結晶３と撮像装置８との間に設けられており、第１プローブ光ビーム１１Ａを通過させ、かつ、第２プローブ光ビーム１１Ｂを反射させるようになっている。つまり、ビームスプリッタ７は、第１電気光学結晶３からの第１プローブ光ビーム１１Ａと、第２電気光学結晶４からの第２プローブ光ビーム１１Ｂとを、同軸で出射するようになっている。なお、ビームスプリッタ７を、第１プローブ光ビーム１１Ａと第２プローブ光ビーム１１Ｂとを干渉させる干渉部あるいは干渉手段ともいう。
【００２６】
また、本イメージング装置は、第２電気光学結晶４を透過した第２プローブ光ビーム１１Ｂを、ビームスプリッタ７へ導くためのミラー１４を備える。
そして、撮像装置８によって、干渉部としてのビームスプリッタ７からの第１プローブ光ビーム１１Ａと第２プローブ光ビーム１１Ｂとの干渉像（干渉縞）を撮像する。これにより、振幅情報と位相情報とを含む干渉像（イメージ）を取得することができる。なお、撮像装置８を、干渉像を撮像する撮像手段ともいう。
【００２７】
したがって、本実施形態にかかるイメージング装置によれば、被測定物９の振幅情報と位相情報の両方を短時間で取得でき、安価に構築することができるという利点がある。このため、複素屈折率や複素誘電率などの物性の分布を測定することも可能である。
特に、連続波の電磁波１０として連続波のテラヘルツ波を用いることで、テラヘルツ領域特有の物性の２次元分布を測定できるという利点がある。
【００２８】
以下、本イメージング装置の具体的な構成例について、図２を参照しながら説明する。
本具体的構成例では、図２に示すように、連続波の電磁波１０を出射する電磁波光源１として、例えば、連続波のテラヘルツ波３４を出射するテラヘルツ光源としてのガンダイオード３１を備える。
ビームスプリッタ２として、例えばＳｉウエハからなるテラヘルツ波用ビームスプリッタ３２を備える。例えば、ＦＺ（Floating Zone）法により結晶成長させた高抵抗の単結晶Ｓｉウエハであって、比抵抗が約２０ｋΩ・ｃｍで厚さ約１ｍｍのものは、約０．３〜約１２ＴＨｚの領域において透過率が約５０％程度でほぼ一定ある。このため、テラヘルツ波を透過側と反射側とで１：１に分岐することができる。
【００２９】
連続波のプローブ光１１を出射するプローブ光源５として、連続波のレーザ光３８を出射するレーザダイオード４０を備える。なお、レーザ光３８は、可視又は近赤外のレーザ光である。ここでは、レーザ光３８の波長は例えば約８００ｎｍである。
ビームスプリッタ６，１３として、ペリクルビームスプリッタ４３，４４を備える。
第１電気光学結晶３、第２電気光学結晶４として、例えば寸法３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、面方位＜１１０＞のＺｎＴｅ結晶３７，３９を備える。ＺｎＴｅ結晶３７とＺｎＴｅ結晶３９とは、可能な限り特性が近くなるようにする。
【００３０】
撮像装置８として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ４８を備える。つまり、ＣＣＤカメラ４８によって、第１プローブ光ビーム３８Ａと第２プローブ光ビーム３８Ｂとの干渉像の光強度分布が撮像される。なお、ここでは、撮像装置８としてＣＣＤカメラ４８を用いているが、これに限られるものではなく、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラを用いても良い。
【００３１】
さらに、本具体的構成例では、ガンダイオード３１とテラヘルツ波用ビームスプリッタ３２との間に、ポリエチレンレンズ３３が設けられている。このポリエチレンレンズ３３は、ガンダイオード３１から出射されるテラヘルツ波３４をコリメートするコリメートレンズである。ここでは、ポリエチレンレンズ３３によって、テラヘルツ波３４のビーム径が直径約１０ｍｍになるようにしている。
【００３２】
このように構成されるため、本具体的構成例では、ガンダイオード３１から出射された連続波のテラヘルツ波３４は、ポリエチレンレンズ３３によってコリメートされた後、テラヘルツ波用ビームスプリッタ３２に入射する。そして、テラヘルツ波用ビームスプリッタ３２によって、テラヘルツ波３４は２本のビーム３４Ａ，３４Ｂに分岐される。なお、一方のテラヘルツ波ビーム３４Ａを、第１テラヘルツ波ビーム、あるいは、サンプル側（被測定物側）テラヘルツ波ビームという。また、他方のテラヘルツ波ビーム３４Ｂを、第２テラヘルツ波ビーム、あるいは、リファレンス側テラヘルツ波ビームという。
【００３３】
また、本具体的構成例では、テラヘルツ波用ビームスプリッタ３２と被測定物３６が置かれる領域との間、及び、ミラー５０とペリクルビームスプリッタ４３との間のそれぞれに、ポリエチレンレンズ系３５，５１が設けられている。ここでは、これらのポリエチレンレンズ系３５，５１によって、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａ及びリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂのビーム径が、いずれも直径約３０ｍｍに拡大されるようにしている。
【００３４】
このように構成されるため、本具体的構成例では、テラヘルツ波用ビームスプリッタ３２を透過したサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａは、ポリエチレンレンズ系３５によってビーム径が拡大された後、被測定物（サンプル）３６に照射される。そして、被測定物３６を透過したサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａは、ペリクルビームスプリッタ４４を透過して、ＺｎＴｅ結晶（第１電気光学結晶）３７に照射される。
【００３５】
一方、テラヘルツ波用ビームスプリッタ３２によって反射されたリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂは、ミラー５０によって反射され、ポリエチレンレンズ系５１によってビーム径が拡大された後、ペリクルビームスプリッタ４３を透過して、ＺｎＴｅ結晶（第２電気光学結晶）３９に照射される。
また、本具体的構成例では、レーザダイオード４０とペリクルビームスプリッタ４３との間に、ベレク補償板４１と、ビームエキスパンダ４２とが設けられている。ここでは、ビームエキスパンダ４２によって、レーザダイオード４０から出射されたレーザ光３８のビーム径が、ポリエチレンレンズ系３５，５１によってビーム径が拡大されたサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａ及びリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂのビーム径と同程度又はそれよりも大きくなるようにしている。
【００３６】
このように構成されるため、本具体的構成例では、レーザダイオード４０から出射されたレーザ光３８は、ベレク補償板４１を介してビームエキスパンダ４２に入射し、ビームエキスパンダ４２によってビーム径が拡大された後、ペリクルビームスプリッタ４３に入射する。そして、ペリクルビームスプリッタ４３によって、レーザ光３８は２本のビーム３８Ａ，３８Ｂに分岐される。なお、一方のレーザ光ビーム３８Ａを、第１レーザ光（プローブ光）ビーム、あるいは、サンプル側レーザ光（プローブ光）ビームという。また、他方のレーザ光ビーム３８Ｂを、第２レーザ光（プローブ光）ビーム、あるいは、リファレンス側レーザ光（プローブ光）ビームという。
【００３７】
また、ペリクルビームスプリッタ４３を透過したサンプル側レーザ光ビーム３８Ａは、ペリクルブームスプリッタ４４によって反射され、ＺｎＴｅ結晶３７にサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａと同軸に入射される。一方、ペリクルビームスプリッタ４３によって反射されたリファレンス側レーザ光ビーム３８Ｂは、ＺｎＴｅ結晶３９にリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂに同軸に入射される。
【００３８】
ところで、上述のようにして、ＺｎＴｅ結晶３７，３９にテラヘルツ波ビーム３４Ａ，３４Ｂが照射されると、ポッケルス効果によって、テラヘルツ波ビーム３４Ａ，３４Ｂの電場強度に応じてＺｎＴｅ結晶３７，３９に複屈折が生じる。つまり、テラヘルツ波ビーム３４Ａ，３４Ｂの電場強度分布に応じてＺｎＴｅ結晶３７，３９に複屈折分布が生じる。
【００３９】
ＺｎＴｅ結晶３７，３９に複屈折が生じると、ＺｎＴｅ結晶３７，３９を透過したレーザ光（プローブ光）ビーム３８Ａ，３８Ｂの偏光状態が変化する。つまり、ＺｎＴｅ結晶３７，３９に複屈折分布が生じると、ＺｎＴｅ結晶３７，３９を透過したプローブ光ビーム３８Ａ，３８Ｂに偏光状態変化分布が生じる。
このため、テラヘルツ波ビーム３４Ａ，３４Ｂを照射したＺｎＴｅ結晶３７，３９をプローブ光ビーム３８Ａ，３８Ｂが透過すると、テラヘルツ波ビーム３４Ａ，３４Ｂの電場強度分布に応じてプローブ光ビーム３８Ａ，３８Ｂに偏光状態変化分布が生じることになる。
【００４０】
つまり、ＺｎＴｅ結晶３７に入射されたサンプル側プローブ光ビーム３８Ａは、ＺｎＴｅ結晶３７に照射されたサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａの強度分布に応じて変調されることになる。また、ＺｎＴｅ結晶３９に入射されたリファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂは、ＺｎＴｅ結晶３９に照射されたリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの強度分布に応じて変調されることになる。
【００４１】
特に、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａは、被測定物３６を透過することで、被測定物の情報を含むものとなっている。つまり、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａの電場強度分布は、被測定物３６に応じたものとなっている。このため、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａの電場強度分布に応じてサンプル側プローブ光ビーム３８Ａに生じる偏光状態変化分布も、被測定物３６に応じたものとなる。
【００４２】
ここで、ＺｎＴｅ結晶を透過したプローブ光の強度Ｉ（ｔ）と、透過前のプローブ光強度Ｉ０（ｔ）及びテラヘルツ波の電場強度Ｅ（ｔ）とは、次式（１）、（２）で示すような関係が成り立つ。例えば、A. Nahata et al., “Free-space electro-optic detection of continuous-wave terahertz radiation”, Applied Physics Letters, Vol. 75, No. 17, 25 October 1999参照。
Ｉ（ｔ）∝Ｉ０（ｔ）×Ｅ（ｔ）・・・（１）
＝Ｉ０ＥＴｃｏｓ（ωｔ＋δ）ｃｏｓΩｔ・・・（２）
ここで、ωはプローブ光の角振動数、Ωはテラヘルツ波の角振動数、δはプローブ光とテラヘルツ波の位相差、ＥＴはテラヘルツ波の電場振幅である。
【００４３】
本具体的構成例では、ＺｎＴｅ結晶３７，３９の持つ残留屈折率による影響を除去するために、上述のようにベレク補償板４１を設け、さらに、プローブ光の偏光変化成分を検出するためにプローブ光の偏光方向と直交方向とした偏光板４５が設けられている。ここでは、偏光板４５は、ビームスプリッタ４６とＣＣＤカメラ４８との間に設けられている。
【００４４】
このため、プローブ光ビーム３８Ａ，３８Ｂの偏光状態が変化した成分だけが偏光板４５を透過する。つまり、偏光板４５によって、プローブ光ビーム３８Ａ，３８Ｂの偏光状態変化分布が光強度分布に変換される。特に、サンプル側プローブ光ビーム３８Ａの偏光状態変化分布は被測定物３６に応じたものとなっているため、サンプル側プローブ光３８Ａの光強度分布も被測定物３６に応じたものとなっている。
【００４５】
ところで、ＺｎＴｅ結晶３７に照射されたサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａの強度分布に応じて変調されたサンプル側プローブ光ビーム３８Ａの光強度分布をＣＣＤカメラ４８で検出した場合、被測定物３６の振幅情報は取得できるが、位相情報は取得できない。
つまり、ＣＣＤカメラ４８の各画素値は、各画素に到達するプローブ光強度Ｉ（ｔ）をカメラの露光時間分だけ積分したものに比例する。露光時間は、上記式（２）の２つの正弦項の周期と比較すると充分に長いため、積分値はプローブ光とテラヘルツ波の位相差δに依存しない。このため、被測定物３６の振幅情報は取得できるが、位相情報は取得できない。
【００４６】
そこで、本具体的構成例では、上述のように、イメージング装置の基本構成に加え、リファレンス用の構成を追加し、サンプル側プローブ光ビーム３８Ａとリファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂとを干渉させて、被測定物３６の振幅情報及び位相情報を含む干渉像を取得するようにしている。
つまり、本具体的構成例では、ガンダイオード３１、ポリエチレンレンズ３３、ポリエチレンレンズ系３５、レーザダイオード４０、ベレク補償板４１、ビームエキスパンダ４２、ビームスプリッタ４４、第１電気光学結晶３７、偏光板４５、ＣＣＤカメラ４８からなるイメージング装置の基本構成を備える。
【００４７】
このような基本構成に加え、本具体的構成例では、ビームスプリッタ３２、ミラー５０、ポリエチレンレンズ系５１、ビームスプリッタ４３、第２電気光学結晶３９、ミラー４７、ビームスプリッタ４６からなるリファレンス用の構成を備える。
このように構成することで、ビームスプリッタ４６によって、ＺｎＴｅ結晶３７で変調されたサンプル側プローブ光ビーム３８Ａに対して、ＺｎＴｅ結晶３９で変調されたリファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂを同軸に重ね合わせて干渉させるようにしている。この場合、ＺｎＴｅ結晶３７からビームスプリッタ４６までの距離と、ＺｎＴｅ結晶３９から反射鏡４７を介してビームスプリッタ４６に至るまでの距離とを一致させておく。
【００４８】
そして、サンプル側プローブ光ビーム３８Ａとリファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂとを干渉させることによって生じた干渉像（干渉縞）を、ＣＣＤカメラ４８によって撮像するようにしている。これにより、被測定物３６の振幅情報及び位相情報を含む干渉像を取得するようにしている。
本具体的構成例では、ＣＣＤカメラ４８にコンピュータ（制御・演算処理部）４９が接続されており、ＣＣＤカメラ４８によって取得された干渉像がコンピュータ４９の表示部にイメージとして表示されるようになっている。
【００４９】
なお、ＣＣＤカメラ４８は比較的高速動作ができるものが好ましく、例えば１０００ｆｐｓ程度が望ましい。また、ガンダイオード３１のパワーを出力変調器又は光チョッパ（図示せず）で変調し、ＣＣＤカメラ４８と同期させることが望ましい。
したがって、本実施形態の具体的構成例のイメージング装置によれば、高価なフェムト秒レーザを用いて装置を構築する必要がないため、従来のイメージング装置よりも安価に装置を構築することができる。また、従来の連続波のテラヘルツ波を用いたイメージング装置では不可能であった位相情報の取得が可能となる。さらに、高速のＣＣＤカメラで撮像しているため、ほぼリアルタイムでイメージを取得することができ、スキャン方式のイメージングと比べて遥かにイメージを取得するための時間（撮像時間）を短くすることができる。
［第２実施形態］
第２実施形態にかかるイメージング装置について、図３、図４を参照しながら説明する。
【００５０】
本実施形態にかかるイメージング装置は、上述の第１実施形態（図１参照）のものに対し、第１電磁波ビーム１０Ａと第２電磁波ビーム１０Ｂとの位相差を変えて複数の干渉像を取得し、複数の干渉像から位相像を取得するようにしている点が異なる。
このため、本イメージング装置は、図３に示すように、第１電磁波ビーム１０Ａに対して第２電磁波ビーム１０Ｂを時間遅延させる時間遅延部１５と、時間遅延部１５による時間遅延量を変えて撮像装置８によって撮像された複数の干渉像から位相像を取得する制御・演算処理部１６とを備える。なお、図３では、上述の第１実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００５１】
ここで、時間遅延部１５は、ステージ１７Ａ及びミラー１７Ｂを含む時間遅延機構１７と、時間遅延機構１７を制御する時間遅延機構用コントローラ１８とを備える。この時間遅延部１５は、第２電磁波ビーム１０Ｂが通る光路に介装される。なお、時間遅延部１５は、時間遅延手段ともいう。
制御・演算処理部１６は、例えばコンピュータである。なお、コンピュータ１６は、表示部や記憶部等も備える。
【００５２】
そして、制御・演算処理部１６からの指令に基づいて、時間遅延機構用コントローラ１８が、時間遅延機構１７を制御するようになっている。つまり、制御・演算処理部１６によって、時間遅延機構１７による時間遅延量が制御されるようになっている。
また、制御・演算処理部１６からの指令に基づいて、撮像装置８による撮像タイミングが制御されるようになっている。つまり、制御・演算処理部１６は、時間遅延部１５によって時間遅延量を変更する制御を行ないながら、撮像装置８によって干渉像を撮像する制御を行なうようになっている。この場合、時間遅延機構１７によって時間遅延量が変更されながら、撮像装置８によって複数の干渉像が撮像されることになる。そして、制御・演算処理部１６は、撮像装置８によって撮像された複数の干渉像から位相像を取得するようになっている。このように、位相差を変えながら複数の干渉像を取得することで、振幅像だけでなく、位相像を取得することが可能となる。
【００５３】
特に、本実施形態では、制御・演算処理部１６は、第１電磁波ビーム１０Ａと第２電磁波ビーム１０Ｂとの位相差が０、π／２、π、３π／２になるように時間遅延部１５による時間遅延量を制御するようになっている。このように、第１電磁波ビーム１０Ａと第２電磁波ビーム１０Ｂとの位相差を０、π／２、π、３π／２に限定することで、位相情報を欠落させることなく、撮像時間を短縮することができる。
【００５４】
なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかるイメージング装置によれば、被測定物９の振幅情報と位相情報の両方を短時間で取得でき、安価に構築することができるという利点がある。このため、複素屈折率や複素誘電率などの物性の分布を測定することも可能である。
【００５５】
特に、連続波の電磁波１０として連続波のテラヘルツ波を用いることで、テラヘルツ領域特有の物性の２次元分布を測定できるという利点がある。
また、従来の連続波の電磁波を用いたイメージング装置では不可能であった位相像の取得が可能となるという利点がある。
以下、本イメージング装置の具体的な構成例について、図４を参照しながら説明する。
【００５６】
本具体的構成例は、上述の第１実施形態の具体的構成例（図２参照）に対し、図４に示すように、時間遅延部６０を備える点で異なる。
本具体的構成例では、時間遅延部６０は、２つのミラー６５，６６、リニアステージ６１及びリニアステージ６１上に設けられたリトロリフレクタ６３によって構成される時間遅延機構６４と、リニアステージ６１の位置を制御するステージコントローラ（ステージ制御装置）６２とを備える。
【００５７】
本具体的構成例では、ミラー５０とポリエチレンレンズ系５１との間に２つのミラー６５，６６が介装されている。そして、ミラー５０からのリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂは、ミラー６５によって反射され、リトロリフレクタ６３へ導かれるようになっている。また、リトロリフレクタ６３によって反射されたリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂは、ミラー６６によって反射され、ポリエチレンレンズ系５１へ入射されるようになっている。この際、制御・演算処理部１６としてのコンピュータ４９からの指令に基づいて、ステージコントローラ６２が、リニアステージ６１の位置を制御することによって、リファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの時間遅延量が制御されるようになっている。つまり、リニアステージ６１の位置を変更することによってリトロリフレクタ６３の位置を変更し、２つのミラー６５，６６とリトロリフレクタ６３との間の距離を調整することで、リファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの時間遅延量が調整されるようになっている。
【００５８】
特に、本具体的構成例では、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差が０、π／２、π、３π／２になるように、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａに対するリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの時間遅延量を調整している。つまり、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差が０、π／２、π、３π／２になるように、リニアステージ６１の位置を段階的に制御して、リトロリフレクタ６３の位置を段階的に変更するようにしている。
【００５９】
そして、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差が０、π／２、π、３π／２になっている時のそれぞれの干渉像（干渉縞像）をＣＣＤカメラ４８で撮像するようになっている。
このようにして撮像された４枚の干渉像（図５参照）において、ある画素における階調値をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とすると、その画素における位相φは、次式（３）によって計算することができる。
φ＝ｔａｎ−１｛（Ｐ２−Ｐ４）／（Ｐ３−Ｐ４）｝・・・（３）
したがって、コンピュータ４９でこの計算を全ての画素において行なうことで、図５に示すように、被測定物３６の位相像を取得することができる。
【００６０】
なお、位相については、２πＮ（Ｎは整数）の任意性があるので、必要に応じて、位相接続（アンラッピング）処理を行なうのが好ましい。例えば、隣の画素との位相差が±π以内に収まるように整数Ｎを調整する処理を、全画素において行なうのが好ましい。
なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態の具体的構成例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６１】
したがって、本実施形態の具体的構成例のイメージング装置によれば、高価なフェムト秒レーザを用いて装置を構築する必要がないため、従来のイメージング装置よりも安価に装置を構築することができる。また、従来の連続波のテラヘルツ波を用いたイメージング装置では不可能であった位相像の取得が可能となる。さらに、高速のＣＣＤカメラ４８で撮像しているため、ほぼリアルタイムでイメージを取得することができ、時間遅延部６０により位相を変えながら複数の画像を取得しても、スキャン方式のイメージングと比べて遥かにイメージの取得にかかる時間（撮像時間）を短くすることができる。また、時間遅延量を４段階で変更するようにすれば、さらなる撮像時間の短縮が可能である。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、一方の電磁波ビーム（テラヘルツ波ビーム）に時間遅延を与えるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、２つの電気光学結晶（ＺｎＴｅ結晶）を透過したプローブ光ビームのいずれか一方に時間遅延を与えるようにしても良い。この場合、制御・演算処理部１６（４９）は、第１プローブ光ビーム１１Ａ（３８Ａ）と第２プローブ光ビーム１１Ｂ（３８Ｂ）との位相差が０、π／２、π、３π／２になるように時間遅延部１５（６０）による時間遅延量を制御するのが好ましい。例えば、第２電気光学結晶４（ＺｎＴｅ結晶３９）とミラー１４（４７）との間に、上述と同様の時間遅延部を設ければ良い。
【００６３】
また、上述の実施形態では、第２電磁波ビーム１０Ｂの側に時間遅延部１５を設けて、第１電磁波ビーム１０Ａに対して第２電磁波ビーム１０Ｂを時間遅延させるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、第１電磁波ビーム１０Ａの側に時間遅延部を設けて、第２電磁波ビーム１０Ｂに対して第１電磁波ビーム１０Ａを時間遅延させるようにしても良い。つまり、時間遅延部を設けて、第１電磁波ビーム１０Ａ及び第２電磁波ビーム１０Ｂのいずれか一方を時間遅延させるようにすれば良い。
［第３実施形態］
第３実施形態にかかるイメージング装置について、図６〜図８を参照しながら説明する。
【００６４】
本実施形態にかかるイメージング装置は、上述の第２実施形態（図３参照）のものに対し、図６に示すように、連続波のプローブ光源５に、プローブ光１１の波長を変える手段１９を備え、少なくとも２つの波長を用いて干渉像を撮像することができるようになっている点が異なる。なお、図６では、上述の第２実施形態（図３参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００６５】
つまり、本イメージング装置は、連続波のプローブ光源５と、プローブ光１１の波長を変える手段１９とからなる波長可変プローブ光源２０を備える。
また、本イメージング装置では、制御・演算処理部１６が、波長可変プローブ光源２０からのプローブ光１１の波長を変えて撮像装置８によって撮像された複数の干渉像から取得された複数の位相像から一の位相像を取得するようになっている。
【００６６】
つまり、制御・演算処理部１６からの指令に基づいて、プローブ光１１の波長を変える手段１９が、プローブ光源５から出射されるプローブ光１１の波長を制御するようになっている。つまり、制御・演算処理部１６が、波長可変プローブ光源２０から出射されるプローブ光１１の波長を制御するようになっている。
また、制御・演算処理部１６からの指令に基づいて、撮像装置８による撮像タイミングが制御されるようになっている。つまり、制御・演算処理部１６は、波長可変プローブ光源２０から出射されるプローブ光１１の波長を変更する制御を行ないながら、撮像装置８によって干渉像を撮像する制御を行なうようになっている。この場合、異なる波長のプローブ光１１毎に複数の干渉像が撮像装置８によって撮像されることになる。そして、制御・演算処理部１６は、異なる波長のプローブ光１１毎に得られた複数の干渉像から位相像を取得し、このようにして得られた複数の位相像から一の位相像を取得するようになっている。
【００６７】
この場合、プローブ光１１の波長を変えるたびに、位相差を変えながら複数の干渉像を取得することで、異なる波長のプローブ光１１毎に位相像を取得することができ、このようにして取得された複数の位相像から一の位相像を取得することが可能となる。
なお、その他の詳細は、上述の第２実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６８】
したがって、本実施形態にかかるイメージング装置によれば、被測定物９の振幅情報と位相情報の両方を短時間で取得でき、安価に構築することができるという利点がある。このため、複素屈折率や複素誘電率などの物性の分布を測定することも可能である。
特に、連続波の電磁波１０として連続波のテラヘルツ波を用いることで、テラヘルツ領域特有の物性の２次元分布を測定できるという利点がある。
【００６９】
また、従来の連続波の電磁波を用いたイメージング装置では不可能であった位相像の取得が可能となるという利点がある。
さらに、異なる波長のプローブ光１１を用いて複数の位相像を取得することができるため、これらの複数の位相像を用いることで、より正確な位相像の取得が可能となるという利点がある。
【００７０】
以下、本イメージング装置の具体的な構成例について、図７を参照しながら説明する。
本具体的構成例は、上述の第２実施形態の具体的構成例（図４参照）に対し、図７に示すように、波長可変プローブ光源２０として、波長可変チタンサファイアレーザ７１と、波長コントローラ７２とからなる波長可変レーザ光源７０を備える点で異なる。
つまり、本具体的構成例では、連続波のプローブ光源５として波長可変チタンサファイアレーザ７１を備え、プローブ光１１の波長を変える手段１９として波長コントローラ７２を備える。
【００７１】
そして、制御・演算処理部１６としてのコンピュータ４９からの指令に基づいて、波長コントローラ７２が、波長可変チタンサファイアレーザ７１を制御することによって、レーザ光（プローブ光）３８の波長が変えられるようになっている。つまり、制御・演算処理部１６としてのコンピュータ４９によって、波長可変レーザ光源７０から出射されるレーザ光３８の波長が制御されるようになっている。
【００７２】
以下、本具体的構成例による制御手順について、図８を参照しながら説明する。
まず、コンピュータ４９からの指令に基づいて、波長コントローラ７２が、波長可変チタンサファイアレーザ７１を制御して、プローブ光３８の波長をλ１（例えば７５０ｎｍ）に設定する（ステップＳ１０）。
次に、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差が０になるように、時間遅延量を制御する（ステップＳ２０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ステージコントローラ６２が、リニアステージ６１の位置を制御する。これにより、リトロリフレクタ６３の位置が変更され、リファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの時間遅延量が調整されて、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差が０になる。
【００７３】
そして、このようにしてサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差を０にした状態で、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像をＣＣＤカメラ４８で撮像する（ステップＳ２０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ＣＣＤカメラ４８が、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像を撮像する。このようにして撮像された位相差０の場合の干渉像は、ＣＣＤカメラ４８からコンピュータ４９へ送られる。これにより、コンピュータ４９は位相差０の場合の干渉像を取得する（ステップＳ２０）。
【００７４】
次いで、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差がπ／２になるように、時間遅延量を制御する（ステップＳ３０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ステージコントローラ６２が、リニアステージ６１の位置を制御する。これにより、リトロリフレクタ６３の位置が変更され、リファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの時間遅延量が調整されて、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差がπ／２になる。
【００７５】
そして、このようにしてサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差をπ／２にした状態で、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像をＣＣＤカメラ４８で撮像する（ステップＳ３０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ＣＣＤカメラ４８が、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像を撮像する。このようにして撮像された位相差π／２の場合の干渉像は、ＣＣＤカメラ４８からコンピュータ４９へ送られる。これにより、コンピュータ４９は位相差π／２の場合の干渉像を取得する（ステップＳ３０）。
【００７６】
次に、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差がπになるように、時間遅延量を制御する（ステップＳ４０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ステージコントローラ６２が、リニアステージ６１の位置を制御する。これにより、リトロリフレクタ６３の位置が変更され、リファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの時間遅延量が調整されて、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差がπになる。
【００７７】
そして、このようにしてサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差をπにした状態で、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像をＣＣＤカメラ４８で撮像する（ステップＳ４０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ＣＣＤカメラ４８が、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像を撮像する。このようにして撮像された位相差πの場合の干渉像は、ＣＣＤカメラ４８からコンピュータ４９へ送られる。これにより、コンピュータ４９は位相差πの場合の干渉像を取得する（ステップＳ４０）。
【００７８】
次いで、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差が３π／２になるように、時間遅延量を制御する（ステップＳ５０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ステージコントローラ６２が、リニアステージ６１の位置を制御する。これにより、リトロリフレクタ６３の位置が変更され、リファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂの時間遅延量が調整されて、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差が３π／２になる。
【００７９】
そして、このようにしてサンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの位相差を３π／２にした状態で、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像をＣＣＤカメラ４８で撮像する（ステップＳ５０）。つまり、コンピュータ４９からの指令に基づいて、ＣＣＤカメラ４８が、サンプル側テラヘルツ波ビーム３４Ａとリファレンス側テラヘルツ波ビーム３４Ｂとの干渉像を撮像する。このようにして撮像された位相差３π／２の場合の干渉像は、ＣＣＤカメラ４８からコンピュータ４９へ送られる。これにより、コンピュータ４９は位相差３π／２の場合の干渉像を取得する（ステップＳ５０）。
【００８０】
このようにして、コンピュータ４９は、位相差０、π／２、π、３π／２のそれぞれの場合の干渉像を取得した後、これらの４枚の干渉像から、位相接続処理を行なわないで、位相像を生成する（ステップＳ６０）。
次に、コンピュータ４９は、プローブ光３８の波長を変更するか否かを判定する（ステップＳ７０）。
【００８１】
ここでは、プローブ光３８の波長を変更すると判定する。そして、コンピュータ４９からの指令に基づいて、波長コントローラ７２が、波長可変チタンサファイアレーザ７１を制御して、プローブ光３８の波長をλ２（例えば８５０ｎｍ）に変更する。
そして、ステップＳ２０へ戻り、ステップＳ２０からステップＳ６０までの処理を繰り返す。つまり、上述のステップＳ２０からステップＳ６０までの処理と同様の処理を行なって、位相差０、π／２、π、３π／２のそれぞれの場合の干渉像を取得した後、これらの４枚の干渉像から、位相接続処理を行なわないで、位相像を生成する。
【００８２】
その後、再度、コンピュータ４９は、プローブ光３８の波長を変更するか否かを判定する（ステップＳ７０）。
ここでは、プローブ光３８の波長を変更しないと判定する。そして、ステップＳ８０へ進み、コンピュータ４９は、異なる波長のプローブ光３８を用いて得られた２枚の位相像から、位相接続処理を行なって、１枚の位相像を生成する（ステップＳ９０）。つまり、プローブ光３８の波長を変えると、同じ位相差であっても異なる位置に干渉縞が生じることになる。このため、異なる位置に生じた干渉縞から得られた２枚の位相像に位相接続処理を施して１枚の位相像を取得する。このようにして位相像を取得することで、より正確な位相像を取得することができる。
【００８３】
なお、その他の詳細は、上述の第２実施形態の具体的構成例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態の具体的構成例のイメージング装置によれば、高価なフェムト秒レーザを用いて装置を構築する必要がないため、従来のイメージング装置よりも安価に装置を構築することができる。また、従来の連続波のテラヘルツ波を用いたイメージング装置では不可能であった位相像の取得が可能となる。さらに、高速のＣＣＤカメラ４８で撮像しているため、ほぼリアルタイムでイメージを取得することができ、時間遅延部６０により位相を変えながら複数の画像を取得しても、スキャン方式のイメージングと比べて遥かにイメージを取得するための時間（撮像時間）を短くすることができる。また、時間遅延量を４段階で変更するようにすれば、さらなる撮像時間の短縮が可能である。さらに、異なる波長のプローブ光３８を用いて複数の位相像を取得することができるため、これらの複数の位相像を用いることで、より正確な位相像の取得が可能となる。
【００８４】
なお、上述の実施形態では、上述の第２実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば上述の第１実施形態の変形例として構成することもできる。
［第４実施形態］
第４実施形態にかかるイメージング装置について、図９、図１０を参照しながら説明する。
【００８５】
本実施形態にかかるイメージング装置は、上述の第２実施形態（図３参照）のものに対し、第１プローブ光ビーム１１Ａの光路長、又は、第２プローブ光ビーム１１Ｂの光路長を調整することによって、これらのプローブ光ビーム１１Ａ，１１Ｂの光路長差を調整できるようになっている点が異なる。
このため、本イメージング装置は、図９に示すように、第１電気光学結晶３と撮像装置８との間の光路長に対して、第２電気光学結晶４と撮像装置８との間の光路長を調整する光路長調整部２１を備える点が異なる。なお、図９では、上述の第２実施形態（図３参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００８６】
ここで、光路長調整部２１は、ステージ２２Ａ及びミラー２２Ｂを含む光路長調整機構２２と、光路長調整機構２２を制御する光路長調整機構用コントローラ２３とを備える。この光路長調整部２１は、第２プローブ光ビーム１１Ｂが通る光路に介装される。なお、光路長調整部２１は、光路長調整手段ともいう。
そして、制御・演算処理部１６からの指令に基づいて、光路長調整機構用コントローラ２３が、光路長調整機構２２を制御するようになっている。つまり、制御・演算処理部１６によって、光路長調整機構２２による光路長調整量が制御されるようになっている。
【００８７】
なお、その他の詳細は、上述の第２実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかるイメージング装置によれば、被測定物９の振幅情報と位相情報の両方を短時間で取得でき、安価に構築することができるという利点がある。このため、複素屈折率や複素誘電率などの物性の分布を測定することも可能である。
【００８８】
特に、連続波の電磁波１０として連続波のテラヘルツ波を用いることで、テラヘルツ領域特有の物性の２次元分布を測定できるという利点がある。
また、従来の連続波の電磁波を用いたイメージング装置では不可能であった位相像の取得が可能となるという利点がある。
さらに、干渉させる２つのプローブ光１１Ａ，１１Ｂの光路長を微調整することによって、より正確な干渉像が得られ、これにより、より正確で安定した位相像を取得できるという利点がある。
【００８９】
以下、本イメージング装置の具体的な構成例について、図１０を参照しながら説明する。
本具体的構成例は、上述の第２実施形態の具体的構成例（図４参照）に対し、図１０に示すように、光路長調整部７３を備える点で異なる。
つまり、本具体的構成例では、光路長調整部７３は、２つのミラー７８，７９、ピエゾステージ７５及びピエゾステージ７５上に設けられた２つのミラー（反射鏡）７６，７７によって構成される光路長調整機構７４と、ピエゾステージ７５の位置を制御するステージコントローラ（ステージ制御装置）８０とを備える。
【００９０】
本具体的構成例では、ＺｎＴｅ結晶（第２電気光学結晶）３９とミラー４７との間に２つのミラー７８，７９が介装されている。そして、ＺｎＴｅ結晶３９からのリファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂは、ミラー７８によって反射され、ピエゾステージ７５上のミラー７６，７７へ導かれるようになっている。また、ピエゾステージ７５上のミラー７６，７７によって反射されたリファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂは、ミラー７９によって反射され、ミラー４７へ導かれるようになっている。この際、制御・演算処理部１６としてのコンピュータ４９からの指令に基づいて、ステージコントローラ８０が、ピエゾステージ７５の位置を制御することによって、リファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂの光路長調整量が制御されるようになっている。つまり、ピエゾステージ７５の位置を変更することによって２つのミラー７６，７７の位置を変更し、２つのミラー７８，７９とピエゾステージ７５上の２つのミラー７６，７７との間の距離を調整することで、リファレンス側プローブ光ビーム３８Ｂの光路長が調整されるようになっている。
【００９１】
このようにして、２つの電気光学結晶３７、３９を通ったプローブ光３８Ａ，３８Ｂが干渉するまでの間の光路長が微調整されるようになっている。
なお、その他の詳細は、上述の第２実施形態の具体的構成例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態の具体的構成例のイメージング装置によれば、高価なフェムト秒レーザを用いて装置を構築する必要がないため、従来のイメージング装置よりも安価に装置を構築することができる。また、従来の連続波のテラヘルツ波を用いたイメージング装置では不可能であった位相像の取得が可能となる。さらに、高速のＣＣＤカメラ４８で撮像しているため、ほぼリアルタイムでイメージを取得することができ、時間遅延部６０により位相を変えながら複数の画像を取得しても、スキャン方式のイメージングと比べて遥かにイメージを取得するための時間（撮像時間）を短くすることができる。また、時間遅延量を４段階で変更するようにすれば、さらなる撮像時間の短縮が可能である。さらに、干渉させる２つのプローブ光３８Ａ，３８Ｂの光路長を微調整することができるため、２つのプローブ光３８Ａ，３８Ｂに意図しない光路の微小なずれが生じ、この結果、干渉縞の位置がずれてしまうのを防止することができる。これにより、より正確で安定した干渉像が得られ、この結果、より正確で安定した位相像を取得できるという利点がある。
【００９２】
なお、上述の実施形態では、上述の第２実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば上述の第１実施形態や第３実施形態の変形例として構成することもできる。
また、上述の実施形態では、第２プローブ光ビーム１１Ｂの側に光路長調整部２１を設けて、第１プローブ光ビーム１１Ａに対して第２プローブ光ビーム１１Ｂの光路長を調整するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、第１プローブ光ビーム１１Ａの側に光路長調整部２１を設けて、第２プローブ光ビーム１１Ｂに対して第１プローブ光ビーム１１Ａの光路長を調整するようにしても良い。つまり、光路長調整部を設けて、第１プローブ光ビーム１１Ａ又は第２プローブ光ビーム１１Ｂの光路長、即ち、第１電気光学結晶３と撮像装置８との間の光路長、又は、第２電気光学結晶４と撮像装置８との間の光路長を調整するようにすれば良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態に記載した具体的な構成や条件等に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００９３】
例えば、上述の各実施形態では、連続波のテラヘルツ光源としてガンダイオードを用いる場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、ＩＭＰＡＴＴ（Impact-ionization Avalanche Transit Time）ダイオードや共鳴トンネルダイオードなどの固体発振器、後進波発振器（ＢＷＯ；Backward Wave Oscillator）、ＣＯ２レーザ励起の分子気体レーザ、量子カスケードレーザ（ＱＣＬ；Quantum Cascade Laser）などを用いても良い。
【００９４】
また、上述の各実施形態及び変形例では、電気光学結晶としてＺｎＴｅ結晶を用いた場合を例に挙げて説明をしているが、これに限られるものではない。例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＤＡＳＴなどの他の結晶を用いても良い。その場合、結晶の面方位やプローブ光の波長などを適切に決定すれば良い。
【００９５】
さらに、上述の各実施形態及び変形例では、被測定物を透過したテラヘルツ波（電磁波）を用いた、透過型の物体イメージング装置を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば図１１に示すように、被測定物３６を反射したテラヘルツ波（電磁波）を用いた反射型の物体イメージング装置として構成することもできる。なお、図１１では、上述の第２実施形態の具体的構成例（図４参照）と同一のものには同一の符号を付している。また、図１１は、上述の第２実施形態の具体的構成例の変形例の構成を示すものとしているが、これに限られるものではなく、上述の各実施形態及び変形例の構成の変形例として構成することができる。
【００９６】
また、上述の各実施形態及び変形例の物体イメージング装置は、例えば、空港などの危険物検査などのセキュリティの分野、ガン細胞の病理診断などの医療分野、製薬・創薬における錠剤検査、農作物・食品などの出荷検査、半導体などの特性分布測定、美術品の非破壊検査などに利用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１  電磁波光源
２  ビームスプリッタ（電磁波分岐部）
３  第１電気光学結晶
４  第２電気光学結晶
５  プローブ光源
６  ビームスプリッタ（プローブ光分岐部）
７  ビームスプリッタ（干渉部）
８  撮像装置
９  被測定物
１０  連続波の電磁波
１０Ａ  第１電磁波ビーム
１０Ｂ  第２電磁波ビーム
１１  連続波のプローブ光
１１Ａ  第１プローブ光ビーム
１１Ｂ  第２プローブ光ビーム
１２  ミラー
１３  ビームスプリッタ
１４  ミラー
１５  時間遅延部
１６  制御・演算処理部（コンピュータ）
１７  時間遅延機構
１７Ａ  ステージ
１７Ｂ  ミラー
１８  時間遅延機構用コントローラ
１９  プローブ光の波長を変える手段
２０  波長可変プローブ光源
２１  光路長調整部
２２  光路長調整機構
２２Ａ  ステージ
２２Ｂ  ミラー
２３  光路長調整機構用コントローラ
３１  ガンダイオード（テラヘルツ光源）
３２  テラヘルツ波用ビームスプリッタ（電磁波分岐部）
３３  ポリエチレンレンズ
３４  連続波のテラヘルツ波
３４Ａ  第１テラヘルツ波ビーム（サンプル側テラヘルツ波ビーム）
３４Ｂ  第２テラヘルツ波ビーム（リファレンス側テラヘルツ波ビーム）
３５，５１  ポリエチレンレンズ系
３６  被測定物
３７  ＺｎＴｅ結晶（第１電気光学結晶）
３８  連続波のレーザ光（プローブ光）
３８Ａ  第１レーザ光（プローブ光）ビーム
３８Ｂ  第２レーザ光（プローブ光）ビーム
３９  ＺｎＴｅ結晶（第２電気光学結晶）
４０  レーザダイオード
４１  ベレク補償板
４２  ビームエキスパンダ
４３  ペリクルビームスプリッタ（プローブ光分岐部）
４４  ペリクルビームスプリッタ
４５  偏光板
４６  ビームスプリッタ（干渉部）
４７  ミラー
４８  ＣＣＤカメラ（撮像装置）
４９  コンピュータ（制御・演算処理部）
５０  ミラー
６０  時間遅延部
６１  リニアステージ
６２  ステージコントローラ
６３  リトロリフレクタ
６４  時間遅延機構
６５，６６  ミラー
７０  波長可変レーザ光源
７１  波長可変チタンサファイアレーザ
７２  波長コントローラ
７３  光路長調整部
７４  光路長調整機構
７５  ピエゾステージ
７６，７７  ミラー
７８，７９  ミラー
８０  ステージコントローラ
【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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【図１３】
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