(57)【要約】【課題】容易にテラヘルツ波の出射方向を変更することができるテラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を提供すること。【解決手段】テラヘルツ波発生装置１は、パルス光を発生する複数の光源３と、前記複数の光源３で発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナ２とを備え、前記アンテナ２は、ギャップ２３を介して対向配置された１対の電極２２を複数有しており、前記複数の光源３の各々は、前記複数の１対の電極２２のうちそれぞれ異なる前記１対の電極２２間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極２２のうち少なくとも２つの前記１対の電極２２間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの１対の電極間に互いにタイミングをずらしてパルス光を照射することにより、前記アンテナで発生するテラヘルツ波の出射方向を変更するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項３】
前記パルス光の照射タイミングのずれ量は、パルス光のパルス幅よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項４】
前記光源は、半導体レーザーであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項５】
前記複数の１対の電極のうち、一方の電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項６】
第１のパルス光を発生する第１の光源と、
前記第１のパルス光と位相が異なる第２のパルス光を発生する第２の光源と、
前記第１のパルス光と前記第２のパルス光とが照射されてテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、
第１電極、第２電極、第３電極、第４電極、を含み、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加され、
前記第３電極と前記第４電極との間に電圧が印加され、
前記第１のパルス光は、前記第１電極と前記第２電極との間に照射され、
前記第２のパルス光は、前記第３電極と前記第４電極との間に照射されることを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項７】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置から出射し、対象物を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装置と、を備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とするカメラ。
【請求項８】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置から出射し、対象物を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装置と、
前記テラヘルツ波検出装置の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とするイメージング装置。
【請求項９】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置から出射し、対象物を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装置と、
前記テラヘルツ波検出装置の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波であるテラヘルツ波が注目されている。テラヘルツ波は、例えば、イメージング、分光計測等の各計測、非破壊検査等に用いることができる。
このテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置は、サブｐ秒（数百ｆ秒）程度のパルス幅をもつ光パルスを発生する光源装置と、光源装置で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナとを有している（例えば、特許文献１参照）。
このテラヘルツ波発生装置を用いて、イメージング、分光計測等の各計測、非破壊検査等を行う際は、テラヘルツ波を対象物全体に照射する必要がある。そして、テラヘルツ波を対象物全体に照射するためには、テラヘルツ波発生装置の向きを変更する等して、テラヘルツ波の出射方向を変更していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、容易にテラヘルツ波の出射方向を変更することができるテラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のテラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、容易かつ確実に、テラヘルツ波の出射方向を変更することができる。
【０００６】
本発明のテラヘルツ波発生装置では、前記少なくとも２つの１対の電極間に互いにタイミングをずらしてパルス光を照射することにより、前記アンテナで発生するテラヘルツ波の出射方向を変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、テラヘルツ波の出射方向を変更することができる。
本発明のテラヘルツ波発生装置では、前記パルス光の照射タイミングのずれ量は、パルス光のパルス幅よりも小さいことが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、テラヘルツ波の出射方向を変更することができる。
【０００７】
本発明のテラヘルツ波発生装置では、前記光源は、半導体レーザーであることが好ましい。
これにより、小型で簡易なテラヘルツ波発生装置を提供することができる。
本発明のテラヘルツ波発生装置では、前記複数の１対の電極のうち、一方の電極同士が電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、簡易なテラヘルツ波発生装置を提供することができる。
【０００８】
本発明のテラヘルツ波発生装置は、第１のパルス光を発生する第１の光源と、
前記第１のパルス光と位相が異なる第２のパルス光を発生する第２の光源と、
前記第１のパルス光と前記第２のパルス光とが照射されてテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、
第１電極、第２電極、第３電極、第４電極、を含み、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加され、
前記第３電極と前記第４電極との間に電圧が印加され、
前記第１のパルス光は、前記第１電極と前記第２電極との間に照射され、
前記第２のパルス光は、前記第３電極と前記第４電極との間に照射されることを特徴とする。
これにより、容易かつ確実に、テラヘルツ波の出射方向を変更することができる。
【０００９】
本発明のカメラは、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置から出射し、対象物を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装置と、を備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するカメラを提供することができる。
【００１０】
本発明のイメージング装置は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置から出射し、対象物を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装置と、
前記テラヘルツ波検出装置の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するイメージング装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の計測装置は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置から出射し、対象物を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装置と、
前記テラヘルツ波検出装置の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する複数の光源と、
前記複数の光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナと、を備え、
前記アンテナは、ギャップを介して対向配置された１対の電極を複数有しており、
前記複数の光源の各々は、前記複数の１対の電極のうちそれぞれ異なる前記１対の電極間に前記パルス光を照射し、前記複数の１対の電極のうち少なくとも２つの前記１対の電極間に、互いにタイミングをずらしてパルス光を照射するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有する計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のテラヘルツ波発生装置の第１実施形態を摸式的に示す図である。
【図２】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光源装置の断面斜視図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線での断面図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図５】本発明のテラヘルツ波発生装置の第２実施形態における光源ユニットを示す断面斜視図である。
【図６】本発明のテラヘルツ波発生装置の第３実施形態における光源装置を摸式的に示す平面図である。
【図７】本発明のテラヘルツ波発生装置の第４実施形態における光源装置を摸式的に示す平面図である。
【図８】本発明のテラヘルツ波発生装置の第５実施形態における光源装置を摸式的に示す平面図である。
【図９】本発明のイメージング装置の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】図９に示すイメージング装置のテラヘルツ波検出装置を示す平面図である。
【図１１】対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。
【図１２】対象物の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の図である。
【図１３】本発明の計測装置の実施形態を示すブロック図である。
【図１４】本発明のカメラの実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のテラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のテラヘルツ波発生装置の第１実施形態を摸式的に示す図である。
図１に示すように、テラヘルツ波発生装置１は、出射のタイミングの異なる複数の光パルス（パルス光）を発生する光源ユニット１０と、光源ユニット１０で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生するアンテナ２とを有している。
【００１４】
アンテナ２は、本実施形態では、ダイポール形状光伝導アンテナ（ＰＣＡ）であり、半導体基板である基板２１と、半導体基板２１上に設けられ、ギャップ２３を介して対向配置された複数の１対の電極２２、図示の構成では、例えば４つの１対の電極２２とを有している。各１対の電極２２間には、それそれ、所定の電圧が印加されており、その電極２２間に、光パルス（パルス光）が照射されると、アンテナ２は、テラヘルツ波を発生する。なお、テラヘルツ波とは、周波数が、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の電磁波、特に、３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ以下の電磁波を言う。また、本実施形態では、複数の１対の電極２２のうち一方の側同士および他方の側同士がそれぞれ導電体で電気的に接続されており、複数の１対の電極２２のうち一方の側同士または他方の側同士には同一の電圧が印加される。なお、複数の１対の電極２２間のそれぞれに個別に電圧源が接続されて、複数の１対の電極２２間に個別に電圧を印加してもよい。
【００１５】
基板２１の形状は、図示の構成では、四角形をなしている。なお、基板２１の形状は、四角形には限定されず、この他、例えば、円形、楕円形、三角形、五角形、６角形等が挙げられる。
また、１対の電極２２の電極間距離ｄは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
また、１対の電極２２の幅ｗは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
また、１対の電極２２のピッチｐは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１０μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。
また、アンテナ２の寸法は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１００μｍ以上１０ｍｍ以下×１００μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
ここで、このテラヘルツ波発生装置１では、光源ユニット１０の後述する各光源装置３から、それぞれ、互いに異なる１対の電極２２の電極間に光パルスを照射する。すなわち、各光源装置３と各１対の電極２２とが１対１で対応している。換言すれば、各光源装置３はそれぞれ異なる１対の電極２２間を照射する。そして、光源ユニット１０により、各１対の電極２２の電極間に、互いにタイミングをずらして光パルスを照射する。これにより、各１対の電極２２間において、互いに位相の異なるテラヘルツ波が発生し、それらのテラヘルツ波が合成され、前記光パルスの照射タイミングをずらさない場合を基準として、アンテナ２で発生するテラヘルツ波の出射方向が変更される。
【００１７】
また、光パルスの照射タイミングのずれ量は、特に限定されず、テラヘルツ波の目標の出射方向や、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、光パルスのパルス幅よりも小さいことが好ましい。具体的には、光パルスの照射タイミングのずれ量は、光パルスのパルス幅の１％以上５０％以下であることが好ましく、３％以上４０％以下であることがより好ましい。
【００１８】
なお、前記光パルスの照射タイミングのずれ量を調整することにより、テラヘルツ波の出射方向を調整することができる。
これは、テラヘルツ波発生装置１に対して、予め、照射タイミングのずれ量と、テラヘルツ波の出射方向との関係を示す演算式やテーブル等の検量線を実験的に求め、テラヘルツ波発生装置１の図示しない記憶部に記憶し、必要時にそれを読み出して使用するように構成することで実現することができる。
【００１９】
次に、光源ユニット１０について説明する。
光源ユニット１０は、複数の光源装置（光源）３、図示の構成では、４つの光源装置３を有している。以下、代表的に、４つの光源装置３のうちの１つについて説明する。
図２〜図４に示すように、光源装置３は、本実施形態では、光パルスを発生する光パルス発生部４と、光パルス発生部４で発生した光パルスに対し、パルス圧縮を行う第１のパルス圧縮部５と、第１のパルス圧縮部５でパルス圧縮がなされた光パルスに対し、パルス圧縮を行う第２のパルス圧縮部７と、光パルスを増幅する増幅部６とを有している。
【００２０】
増幅部６は、第１のパルス圧縮部５の前段、または第１のパルス圧縮部５と第２のパルス圧縮部７との間に設けられるが、図示の構成では、増幅部６は、第１のパルス圧縮部５と第２のパルス圧縮部７との間に設けられている。これにより、第１のパルス圧縮部５でパルス圧縮がなされた光パルスが、増幅部６で増幅され、増幅部６で増幅された光パルスが、第２のパルス圧縮部７でパルス圧縮がなされる。
また、光源装置３から出射する光パルスのパルス幅（半値幅）は、特に限定されないが、１０ｆ秒以上８００ｆ秒以下であることが好ましい。
また、光パルス発生部４は、例えば、ＤＢＲレーザー、ＤＦＢレーザー、モード同期レーザー等、いわゆる半導体レーザーを用いることができる。この光パルス発生部４で発生する光パルスのパルス幅は、特に限定されないが、１ｐ秒以上１００ｐ秒以下であることが好ましい。
【００２１】
また、第１のパルス圧縮部５は、可飽和吸収に基づくパルス圧縮を行うものである。すなわち、第１のパルス圧縮部５は、可飽和吸収体を有しており、その可飽和吸収体により、光パルスを圧縮し、そのパルス幅を減少させる。
また、第２のパルス圧縮部７は、群速度分散補償に基づくパルス圧縮を行うものである。すなわち、第１のパルス圧縮部５は、群速度分散補償媒体、本実施形態では、結合導波路構造を有しており、その結合導波路構造により、光パルスを圧縮し、そのパルス幅を減少させる。
【００２２】
また、光源装置３の光パルス発生部４と、第１のパルス圧縮部５と、増幅部６と、第２のパルス圧縮部７とは、一体化、すなわち同一基板上に集積されている。
具体的には、光源装置３は、半導体基板である基板３１と、基板３１上に設けられたクラッド層３２と、クラッド層３２上に設けられた活性層３３と、活性層３３上に設けられた導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４上に設けられたクラッド層３５と、クラッド層３５上に設けられたコンタクト層３６と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４上に設けられた絶縁層３７と、基板３１の表面に設けられたクラッド層３２側の電極３８と、コンタクト層３６および絶縁層３７の表面に設けられたクラッド層３５側の電極３９１、３９２、３９３、３９４および３９５とを有している。また、第２のパルス圧縮部７の導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、クラッド層３５との間には、回折格子３０が設けられている。なお、導波路構成プロセス用エッチングストップ層は、活性層の直上に限らず、例えば、クラッド層の中に設けられていてもよい。
【００２３】
なお、各部の構成材料は、特に限定されないが、一例として、基板３１、コンタクト層３６としては、それぞれ、例えば、ＧａＡｓ等が挙げられる。また、クラッド層３２、３５、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４、回折格子３０としては、それぞれ、例えば、ＡｌＧａＡｓ等が挙げられる。また、活性層３３としては、例えば、多重量子井戸と呼ばれる量子効果を用いた構成等が挙げられる。具体的には、活性層３３としては、例えば、井戸層（ＧａＡｓ井戸層）とバリア層（ＡｌＧａＡｓバリア層）とを交互に複数ずつ設けてなる多重量子井戸等で構成された分布屈折率型多重量子井戸と呼ばれる称される構造のもの等が挙げられる。
【００２４】
また、図示の構成では、光源装置３における導波路は、クラッド層３２と、活性層３３と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、クラッド層３５とで構成されている。また、クラッド層３５は、導波路の上部にのみ、その導波路に対応した形状に設けられている。また、クラッド層３５は、不要な部分をエッチングにより除去することにより形成されている。なお、製造方法によっては、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４を省略してもよい。
【００２５】
また、クラッド層３５およびコンタクト層３６は、それぞれ、２つずつ設けられている。一方のクラッド層３５およびコンタクト層３６は、光パルス発生部４と、第１のパルス圧縮部５と、増幅部６と、第２のパルス圧縮部７の一部を構成し、連続的に設けられており、他方のクラッド層３５およびコンタクト層３６は、第２のパルス圧縮部７の一部を構成している。すなわち、第２のパルス圧縮部７には、１対のクラッド層３５と、１対のコンタクト層３６とが設けられている。
【００２６】
また、電極３９１は、光パルス発生部４のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９２は、第１のパルス圧縮部５のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９３は、増幅部６のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９４および３９５は、それぞれ、第２のパルス圧縮部７の２つのクラッド層３５に対応するように設けられている。なお、電極３８は、光パルス発生部４、第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７の共通の電極である。そして、電極３８と電極３９１とで光パルス発生部４の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９２とで第１のパルス圧縮部５の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９３とで増幅部６の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９４、電極３８と電極３９５とで第２のパルス圧縮部７の２対の電極が構成される。
なお、光源装置３の全体形状は、図示の構成では、直方体をなしているが、これに限定されないことは、言うまでもない。
また、光源装置３の寸法は、特に限定されないが、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下×０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下×０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることができる。
【００２７】
次に、テラヘルツ波発生装置１の作用について説明する。
テラヘルツ波発生装置１では、まず、光源ユニット１０の各光源装置３の光パルス発生部４で、それぞれ、光パルスを発生する。以下、代表的に１つの光源装置３について説明する。光パルス発生部４で発生した光パルスのパルス幅は、目標のパルス幅に比べて大きい。その光パルス発生部４で発生した光パルスは、導波路を通り、第１のパルス圧縮部５、増幅部６、第２のパルス圧縮部７をこの順序で順次通過する。
【００２８】
まず、第１のパルス圧縮部５で、光パルスに対し、可飽和吸収に基づくパルス圧縮がなされ、光パルスのパルス幅が減少する。次に、増幅部６で、光パルスが増幅される。最後に、第２のパルス圧縮部７で、光パルスに対し、群速度分散補償に基づくパルス圧縮がなされ、光パルスのパルス幅がさらに減少する。このようにして、目標のパルス幅の光パルスが発生し、第２のパルス圧縮部７から出射する。この場合、各光源装置３からは、互いにタイミング（または位相）をずらして光パルスを出射する。
各光源装置３から出射した光パルスは、それぞれ、アンテナ２の対応する電極２２間に、互いにタイミング（または位相）をずらして照射され、そのアンテナ２で、テラヘルツ波が発生する。このテラヘルツ波の出射方向は、前述したように、光パルスの照射タイミングをずらさない場合を基準として、変更される。
【００２９】
以上説明したように、このテラヘルツ波発生装置１によれば、容易かつ確実に、テラヘルツ波の出射方向を変更することができる。
また、各光源装置３が第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７を有しているので、各光源装置３の小型化、ひいてはテラヘルツ波発生装置１の小型化を図りつつ、所望の波高で、かつ所望のパルス幅の光パルスを発生することができ、これにより、所望のテラヘルツ波を確実に発生することができる。また、各光源装置３の駆動信号のタイミングを変えことにより、容易に各光源装置３の発光タイミングを変えてアンテナ２に照射することができる。すなわち、アンテナ２に照射する光パルスのタイミングを変えるために遅延素子などの追加構成を設ける必要がなく、簡易な構成とすることができる。
【００３０】
なお、必要に応じて、各１対の電極２２の電極間に、同一のタイミングで光パルスを照射してもよい。
また、４つの１対の電極２２のうち、２つまたは３つの１対の電極２２の電極間に、互いにタイミングをずらして光パルスを照射してもよい。
また、光源ユニット１０の光源装置３の数およびアンテナ２の１対の電極２２の数は、それぞれ、４つには限定されず、２つ、３つ、または５つ以上であってもよい。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明のテラヘルツ波発生装置の第２実施形態における光源ユニットを示す断面斜視図である。
以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図５に示すように、第２実施形態のテラヘルツ波発生装置１では、光源ユニット１０は、光パルス発生部４と、第１のパルス圧縮部５と、増幅部６と、第２のパルス圧縮部７とを有する複数の単位ユニット８を備えており、これらの単位ユニットが並設、すなわちアレイ化されている。各単位ユニット８は、それぞれ、前記第１実施形態における光源装置３に対応している。
なお、この第２実施形態は、後述する第３実施形態、第４実施形態および第５実施形態にも適用することができる。
【００３３】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明のテラヘルツ波発生装置の第３実施形態における光源装置を摸式的に示す平面図である。なお、図６では、導波路９１を破線で示し、また、第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７をそれぞれ破線で囲って示す。
以下、第３実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
図６に示すように、第３実施形態のテラヘルツ波発生装置１の光源装置３では、導波路９１が複数回、交互に折り曲げられている。すなわち、導波路９１は、ジグザグに形成されている。
また、第１のパルス圧縮部５は、図６中下側に位置し、また、増幅部６は、図６中上側に位置している。そして、第１のパルス圧縮部５および増幅部６において、それぞれ導波路９１が複数回折り曲げられている。また、光パルス発生部４と第１のパルス圧縮部５との境界部、増幅部６と第２のパルス圧縮部７との境界部において、それぞれ導波路９１が１回折り曲げられている。
【００３５】
また、光源装置３は、導波路９１の折り曲げ部分に、光パルスを反射させる反射膜９２を有している。この反射膜９２は、光源装置の１対の側面に、それぞれ設けられている。この反射膜９２により、光パルスが導波路９１に沿って進むようにその光パルスを反射させることができる。
なお、光源装置３の光パルスの出射部９３には、反射膜９２は設けられていない。また、出射部９３には、反射防止膜（図示せず）を設けてもよい。
このテラヘルツ波発生装置１によれば、光源装置３の導波路９１が複数回折り曲げられているので、光路長、すなわち、導波路９１の直線距離を長くすることができ、これにより、光源装置３の長さを短くすることができ、さらに小型化を図ることができる。
【００３６】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明のテラヘルツ波発生装置の第４実施形態における光源装置を模式的に示す平面図である。なお、図７では、導波路を破線で示し、また、第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７をそれぞれ破線で囲って示す。
以下、第４実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
図７に示すように、第４実施形態のテラヘルツ波発生装置１の光源装置３では、導波路９１が３回、交互に折り曲げられており、増幅部６においては、導波路９１は、１回だけ折り曲げられている。
なお、増幅部６を第１のパルス圧縮部５の前段に設ける場合は、第１のパルス圧縮部５において、導波路９１は、１回だけ折り曲げられる。
【００３８】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明のテラヘルツ波発生装置の第５実施形態における光源装置を摸式的に示す平面図である。なお、図８では、導波路を破線で示し、また、第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７をそれぞれ破線で囲って示す。
以下、第５実施形態について、前述した第４実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００３９】
図８に示すように、第５実施形態のテラヘルツ波発生装置１の光源装置３では、反射膜９２は省略されている。
また、導波路９１の折り曲げ部分における図８に示す角度θは、臨界角以上に設定されている。これにより、導波路９１の折り曲げ部分に反射膜９２を設けることなく、光パルスを反射させることができ、構造を簡素化することができる。
また、光源装置３の光パルスの出射部９３に反射防止膜９４が設けられている。これにより、出射部９３から光パルスを出射させることができる。
なお、この第５実施形態は、前記第３実施形態にも適用することができる。
【００４０】
＜イメージング装置の実施形態＞
図９は、本発明のイメージング装置の実施形態を示すブロック図である。図１０は、図９に示すイメージング装置のテラヘルツ波検出装置を示す平面図である。
図９に示すように、イメージング装置１００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置１と、テラヘルツ波発生装置１から出射し、対象物１５０を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装置１１と、テラヘルツ波検出装置１１の検出結果に基づいて、対象物１５０の画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部１２とを備えている。
【００４１】
テラヘルツ波発生置１としては、本実施形態では、前記第１実施形態〜第５実施形態のうちのいずれかのものを用いる。
また、テラヘルツ波検出装置１１としては、例えば、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルター１５と、フィルター１５を通過した前記目的の波長のテラヘルツ波を熱に変換して検出する検出部１７とを備えたものを用いる。また、検出部１７としては、例えば、テラヘルツ波を熱に変換して検出するもの、すなわち、テラヘルツ波を熱に変換し、そのテラヘルツ波のエネルギー（強度）を検出し得るものを用いる。このような検出部としては、例えば、焦電センサー、ボロメーター等が挙げられる。なお、テラヘルツ波検出装置１１としては、前記の構成のものに限定されないことは、言うまでもない。
【００４２】
また、フィルター１５は、２次元的に配置された複数の画素（単位フィルター部）１６を有している。すなわち、各画素１６は、行列状に配置されている。
また、各画素１６は、互いに異なる波長のテラヘルツ波を通過させる複数の領域、すなわち、通過させるテラヘルツ波の波長（以下、「通過波長」とも言う）が互いに異なる複数の領域を有している。なお、図示の構成では、各画素１６は、第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４を有している。
【００４３】
また、検出部１７は、フィルター１５の各画素１６の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４に対応してそれぞれ設けられた第１の単位検出部１７１、第２の単位検出部１７２、第３の単位検出部１７３および第４の単位検出部１７４を有している。各第１の単位検出部１７１、各第２の単位検出部１７２、各第３の単位検出部１７３および各第４の単位検出部１７４は、それぞれ、各画素１６の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４を通過したテラヘルツ波を熱に変換して検出する。これにより、各画素１６のそれぞれにおいて、４つの目的の波長のテラヘルツ波をそれぞれ確実に検出することができる。
【００４４】
次に、イメージング装置１００の使用例について説明する。
まず、分光イメージングの対象となる対象物１５０は、３つの物質Ａ、ＢおよびＣで構成されている。イメージング装置１００は、この対象物１５０の分光イメージングを行う。また、ここでは、一例として、テラヘルツ波検出装置１は、対象物１５０を反射したテラヘルツ波を検出することとする。
【００４５】
図１１は、対象物１５０のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。
テラヘルツ波検出装置１のフィルター１５の各画素１６においては、第１の領域１６１および第２の領域１６２を使用する。
また、第１の領域１６１の通過波長をλ１、第２の領域１６２の通過波長をλ２とし、対象物１５０で反射したテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度をα１、波長λ２の成分の強度をα２としたとき、その強度α２と強度α１の差分（α２−α１）が、物質Ａと物質Ｂと物質Ｃとで、互いに顕著に区別できるように、前記第１の領域１６１の通過波長λ１および第２の領域１６２の通過波長λ２が設定されている。
【００４６】
図１１に示すように、物質Ａにおいては、対象物１５０で反射したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と波長λ１の成分の強度α１の差分（α２−α１）は、正値となる。
また、物質Ｂにおいては、強度α２と強度α１の差分（α２−α１）は、零となる。
また、物質Ｃにおいては、強度α２と強度α１の差分（α２−α１）は、負値となる。
【００４７】
イメージング装置１００により、対象物１５０の分光イメージングを行う際は、まず、テラヘルツ波発生装置１により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物１５０に照射する。そして、対象物１５０で反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出装置１１で、α１およびα２として検出する。この検出結果は、画像形成部１２に送出される。なお、この対象物１５０へのテラヘルツ波の照射および対象物１５０で反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１５０の全体に対して行う。この場合、前記対象物１５０へのテラヘルツ波の照射は、光源ユニット１０により、各１対の電極２２間に、互いにタイミングをずらして光パルスを照射し、その光パルスの照射タイミングのずれ量を変更することにより、テラヘルツ波の出射方向を変更して行う。
【００４８】
画像形成部１２においては、前記検出結果に基づいて、フィルター１５の第２の領域１６２を通過したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と、第１の領域１６１を通過したテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度差α１の差分（α２−α１）を求める。そして、対象物１５０のうち、前記差分が正値となる部位を物質Ａ、前記差分が零となる部位を物質Ｂ、前記差分が負値となる部位を物質Ｃと判断し、特定する。
【００４９】
また、画像形成部１２では、図１２に示すように、対象物１５０の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の画像データを作成する。この画像データは、画像形成部１２から図示しないモニターに送出され、そのモニターにおいて、対象物１５０の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像が表示される。この場合、例えば、対象物１５０の物質Ａの分布する領域は黒色、物質Ｂの分布する領域は灰色、物質Ｃの分布する領域は白色に色分けして表示される。このイメージング装置１００では、以上のように、対象物１５０を構成する各物質の同定と、その各部質の分布測定とを同時に行うことができる。
なお、イメージング装置１００の用途は、前記のものに限らず、例えば、人物に対してテラヘルツ波を照射し、その人物を透過または反射したテラヘルツ波を検出し、画像形成部１２において処理を行うことにより、その人物が、拳銃、ナイフ、違法な薬物等を所持しているか否かを判別することもできる。
【００５０】
＜計測装置の実施形態＞
図１３は、本発明の計測装置の実施形態を示すブロック図である。
以下、計測装置の実施形態について、前述したイメージング装置の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１３に示すように、計測装置２００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置１と、テラヘルツ波発生装置１から出射し、対象物１６０を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装置１１と、テラヘルツ波検出装置１１の検出結果に基づいて、対象物１６０を計測する計測部１３とを備えている。
【００５１】
次に、計測装置２００の使用例について説明する。
計測装置２００により、対象物１６０の分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生装置１により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物１６０に照射する。そして、対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出装置１１で検出する。この検出結果は、計測部１３に送出される。なお、この対象物１６０へのテラヘルツ波の照射および対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１６０の全体に対して行う。この場合、前記対象物１６０へのテラヘルツ波の照射は、光源ユニット１０により、各１対の電極２２間に、互いにタイミングをずらして光パルスを照射し、その光パルスの照射タイミングのずれ量を変更することにより、テラヘルツ波の出射方向を変更して行う。
計測部１３においては、前記検出結果から、フィルター１５の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４を通過したテラヘルツ波のそれぞれの強度を把握し、対象物１６０の成分およびその分布の分析等を行う。
【００５２】
＜カメラの実施形態＞
図１４は、本発明のカメラの実施形態を示すブロック図である。
以下、カメラの実施形態について、前述したイメージング装置の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１４に示すように、カメラ３００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置１と、テラヘルツ波発生装置１から出射し、対象物１７０を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装置１１とを備えている。
【００５３】
次に、カメラ３００の使用例について説明する。
カメラ３００により、対象物１７０を撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生装置１により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物１７０に照射する。そして、対象物１７０を透過または反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出装置１１で検出する。この検出結果は、記憶部１４に送出され、記憶される。なお、この対象物１７０へのテラヘルツ波の照射および対象物１７０を透過または反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１７０の全体に対して行う。この場合、前記対象物１７０へのテラヘルツ波の照射は、光源ユニット１０により、各１対の電極２２間に、互いにタイミングをずらして光パルスを照射し、その光パルスの照射タイミングのずれ量を変更することにより、テラヘルツ波の出射方向を変更して行う。また、前記検出結果は、例えば、パーソナルコンピューター等の外部装置に送信することもできる。パーソナルコンピューターでは、前記検出結果に基づいて、各処理を行うことができる。
【００５４】
以上、本発明のテラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
なお、本発明では、光源装置３（光源ユニット１０）において、光パルス発生部が別体になっていてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…テラヘルツ波発生装置  ２…アンテナ  ２１…基板  ２２…電極  ２３…ギャップ  ３…光源装置  ３０…回折格子  ３１…基板  ３２、３５…クラッド層  ３３…活性層  ３４…導波路構成プロセス用エッチングストップ層  ３６…コンタクト層  ３７…絶縁層  ３８、３９１〜３９５…電極  ４…光パルス発生部  ５…第１のパルス圧縮部  ６…増幅部  ７…第２のパルス圧縮部  ８…単位ユニット  ９１…導波路  ９２…反射膜  ９３…出射部  ９４…反射防止膜  １０…光源ユニット  １１…テラヘルツ波検出装置  １２…画像形成部  １３…計測部  １４…記憶部  １５…フィルター  １６…画素  １６１…第１の領域  １６２…第２の領域  １６３…第３の領域  １６４…第４の領域  １７…検出部  １７１…第１の単位検出部  １７２…第２の単位検出部  １７３…第３の単位検出部  １７４…第４の単位検出部  １００…イメージング装置  １５０、１６０、１７０…対象物  ２００…計測装置  ３００…カメラ
【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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【図１４】
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