(57)【要約】【課題】イメージング装置のイメージングのノイズを低減する。【解決手段】イメージング装置１００Ａは、入射されるプローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調する空間リタデーション変調器１９０を含む。イメージング装置１００Ａは、空間リタデーション変調器１９０でプローブビーム１２内に第１変調領域及び第２変調領域を生成し、変調されたそのプローブビーム１２を、被測定物１に照射されたテラヘルツ波１３が入射する電気光学結晶１４０に対して入射する。イメージング装置１００Ａは、電気光学結晶１４０を透過するプローブビーム１２の画像を撮像装置１７０で取得し、その画像内の、第１変調領域に対応する第１画素領域と、第２変調領域に対応する第２画素領域との差分をコンピュータ１８０により演算する。【選択図】図１
2013238438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されるパルスレーザービームの偏光状態を空間的に変調し、前記パルスレーザービーム内に第１変調領域及び第２変調領域を生成する変調部と、
対象物に照射された電磁波、及び前記変調部で変調された前記パルスレーザービームが入射される電気光学結晶と、
前記電気光学結晶を透過する前記パルスレーザービームの画像を取得する撮像部と、
前記撮像部で取得された前記画像内の、前記第１変調領域に対応する第１画素領域と前記第２変調領域に対応する第２画素領域との差分を演算する演算部と
を含むことを特徴とするイメージング装置。
【請求項２】
前記変調部は、入射される前記パルスレーザービームの第１領域及び第２領域にそれぞれ第１リタデーション及び第２リタデーションを付加することによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域を生成す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】
前記パルスレーザービームを出射するレーザー部と、
前記レーザー部から出射された前記パルスレーザービームを分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐された一方の前記パルスレーザービームが入射され、前記電磁波を発生する発生部と、
前記発生部で発生した前記電磁波を前記対象物に照射して前記電気光学結晶に入射する第１光学系と、
前記分岐部で分岐された他方の前記パルスレーザービームを前記変調部に入射し、前記変調部で変調された当該パルスレーザービームを前記電気光学結晶に入射する第２光学系と
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージング装置。
【請求項４】
前記変調部は、入射される前記パルスレーザービームの入射面方向に配列された第１変調素子及び第２変調素子を有し、
前記第１変調素子及び前記第２変調素子は、複屈折性を有し、互いの光学軸が異なる方向となるように配列され、
前記第１変調素子及び前記第２変調素子に前記パルスレーザービームが入射されることによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域が生成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイメージング装置。
【請求項５】
前記変調部は、
入射される前記パルスレーザービームを分岐するビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターで分岐された一方の前記パルスレーザービームが入射する第１波長板と、
前記ビームスプリッターで分岐された他方の前記パルスレーザービームが入射する第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板をそれぞれ透過した前記パルスレーザービームを合成することによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域を生成する光学素子と
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイメージング装置。
【請求項６】
前記変調部は、入射される前記パルスレーザービームの入射面方向に配列され、印加電圧によって液晶配向方向が制御される第１液晶素子及び第２液晶素子を有し、
液晶配向方向が制御された前記第１液晶素子及び前記第２液晶素子に前記パルスレーザービームが入射されることによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域が生成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイメージング装置。
【請求項７】
イメージング装置の変調部によって、前記変調部に入射されるパルスレーザービームの偏光状態を空間的に変調し、前記パルスレーザービーム内に第１変調領域及び第２変調領域を生成する工程と、
前記イメージング装置の光学系によって、対象物に照射された電磁波、及び前記変調部で変調された前記パルスレーザービームを電気光学結晶に入射する工程と、
前記イメージング装置の撮像部によって、前記電気光学結晶を透過する前記パルスレーザービームの画像を取得する工程と、
前記イメージング装置の演算部によって、前記撮像部で取得された前記画像内の、前記第１変調領域に対応する第１画素領域と前記第２変調領域に対応する第２画素領域との差分を演算する工程と
を含むことを特徴とするイメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージング装置及びイメージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波を用いて対象物を観察する方法が、種々知られている。例えば、可視光を用いて対象物を観察する方法、Ｘ線等を用いて視認できない対象物内部を観察する方法がある。
テラヘルツ波は、周波数１００ＧＨｚ〜１０ＴＨｚ程度、波長３０μｍ〜３ｍｍ程度の電磁波であり、プラスチック、布、紙、半導体等を透過し、且つ物質固有の吸収スペクトルを有する。例えば、このようなテラヘルツ波を、物性分析、検査、透視イメージング等に利用することが提案されている。
【０００３】
テラヘルツ波を利用したイメージング技術として、電気光学結晶を用いたものが知られている。超短パルスレーザービームを用いてテラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を、対象物を介して電気光学結晶に照射する。電気光学結晶には、対象物を介して照射されるテラヘルツ波の電場が印加され、電気光学効果により複屈折分布が変化する。この複屈折分布の変化を、超短パルスレーザービームをプローブビームとして電気光学結晶に入射し、透過するプローブビームを撮像することによって検出する。その際は、例えば、テラヘルツ波が対象物を介して電気光学結晶に照射されている時のフレームと、照射されていない時のフレームを撮像する。そして、撮像されたそれらのフレーム画像の差分を取り、テラヘルツ波が対象物を介して照射された時の電気光学結晶に生じる複屈折分布の変化を検出し、対象物のイメージングを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０２９７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６３８９１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】アプライド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Letters），１９９６年８月１９日，第６９巻，第８号，ｐｐ．１０２６〜１０２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電磁波を利用した対象物のイメージングの際に、上記のように電磁波が電気光学結晶に照射されている時と照射されていない時のフレーム画像の差分を取る方法を用いた場合、差分を取るそれらのフレーム間には時間差がある。例えばこのように時間差のあるフレームの画像を用い、それらの差分を取ってイメージングを行うと、パルスレーザービーム、プローブビームのパワーに時間的なばらつきがあった場合、そのばらつきがイメージングのノイズとなり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、入射されるパルスレーザービームの偏光状態を空間的に変調し、前記パルスレーザービーム内に第１変調領域及び第２変調領域を生成する変調部と、対象物に照射された電磁波、及び前記変調部で変調された前記パルスレーザービームが入射される電気光学結晶と、前記電気光学結晶を透過する前記パルスレーザービームの画像を取得する撮像部と、前記撮像部で取得された前記画像内の、前記第１変調領域に対応する第１画素領域と前記第２変調領域に対応する第２画素領域との差分を演算する演算部とを含むイメージング装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の一観点によれば、イメージング装置の変調部によって、前記変調部に入射されるパルスレーザービームの偏光状態を空間的に変調し、前記パルスレーザービーム内に第１変調領域及び第２変調領域を生成する工程と、前記イメージング装置の光学系によって、対象物に照射された電磁波、及び前記変調部で変調された前記パルスレーザービームを電気光学結晶に入射する工程と、前記イメージング装置の撮像部によって、前記電気光学結晶を透過する前記パルスレーザービームの画像を取得する工程と、前記イメージング装置の演算部によって、前記撮像部で取得された前記画像内の、前記第１変調領域に対応する第１画素領域と前記第２変調領域に対応する第２画素領域との差分を演算する工程とを含むイメージング方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、偏光状態が空間的に変調されて電気光学結晶に入射され透過するパルスレーザービームについて取得された画像内の、所定画素領域の差分を演算するため、パルスレーザービームの時間差、時間的ばらつきのイメージングへの影響が抑えられる。これにより、ノイズを抑えた対象物のイメージングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例に係るイメージング装置の構成例を示す図である。
【図２】第１実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。
【図３】撮像素子面とプローブビームの関係を模式的に示す図である。
【図４】リタデーションと光量の関係を示す図（その１）である。
【図５】差分取得方法の一例を説明する図である。
【図６】差分取得方法の別例を説明する図である。
【図７】第２実施例に係るイメージング装置の構成例を示す図である。
【図８】第２実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。
【図９】第２実施例に係るプローブビーム合成の説明図である。
【図１０】第３実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。
【図１１】第３実施例に係るプローブビーム合成の説明図である。
【図１２】第４実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。
【図１３】第４実施例に係る空間リタデーション変調器が備える液晶素子の構成例を示す図である。
【図１４】電圧印加による液晶の配向状態とプローブビームの偏光状態との関係を説明する図である。
【図１５】イメージング装置の一構成例を示す図である。
【図１６】リタデーションと光量の関係を示す図（その２）である。
【図１７】イメージング装置に用いるコンピュータのハードウェアの一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、電磁波としてテラヘルツ波を利用し、電気光学結晶を用いて対象物のイメージングを行う場合を例に、図面を参照して詳細に説明する。
はじめに、時間差のあるフレームの画像の差分を取ってイメージングを行うイメージング装置について説明する。
【００１２】
図１５はイメージング装置の一構成例を示す図である。
図１５に示すイメージング装置１００は、超短パルスレーザー装置（レーザー部）１１０、ビームスプリッター（分岐部）１２０、テラヘルツ波発生器（発生部）１３０、及び電気光学結晶１４０を備える。更に、イメージング装置１００は、第１光学系１５０、第２光学系１６０、撮像装置（撮像部）１７０、及びコンピュータ（演算部）１８０を備える。
【００１３】
超短パルスレーザー装置１１０は、パルス幅がフェムト秒オーダーの超短パルスのレーザービーム１０を出射する。超短パルスレーザー装置１１０から出射されたレーザービーム１０は、ビームスプリッター１２０によって、レーザービーム１１とレーザービーム（プローブビーム）１２の２つに分岐される。
【００１４】
ビームスプリッター１２０によって分岐された一方のレーザービーム１１は、ミラー１３１で反射され、レンズ１３２で集光されて、テラヘルツ波発生器１３０に照射される。テラヘルツ波発生器１３０は、例えば、低温成長ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）膜上にニッケル（Ｎｉ）等でダイポールアンテナを形成した光伝導アンテナである。このようなテラヘルツ波発生器１３０のアンテナ間に電源１３３によって電圧が印加され、電圧が印加されたアンテナ間に超短パルスのレーザービーム１１が集光照射されることによって、テラヘルツ波１３が発生する。
【００１５】
テラヘルツ波発生器１３０で発生したテラヘルツ波１３は、第１光学系１５０によって電気光学結晶１４０に入射される。第１光学系１５０は、テラヘルツ波用コリメートレンズ１５１及びテラヘルツ波用結像レンズ１５２（レンズ１５２ａ及びレンズ１５２ｂ）を含む。イメージングの対象物（被測定物）１は、テラヘルツ波用コリメートレンズ１５１とテラヘルツ波用結像レンズ１５２（レンズ１５２ａ）の間に配置される。テラヘルツ波発生器１３０からのテラヘルツ波１３は、テラヘルツ波用コリメートレンズ１５１によって所定のビーム径にコリメートされて被測定物１に照射され、テラヘルツ波用結像レンズ１５２によって電気光学結晶１４０に入射（結像）される。尚、テラヘルツ波１３は、電気光学結晶１４０の前段に設けられたペリクルビームスプリッター１６６を透過する。
【００１６】
電気光学結晶１４０には、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等の電気光学結晶が用いられる。このような電気光学結晶１４０に、被測定物１に照射されたテラヘルツ波１３が入射され、テラヘルツ波１３の電場が印加されることで、電気光学効果により、電気光学結晶１４０の複屈折分布が変化する。
【００１７】
ビームスプリッター１２０によって分岐されたもう一方のレーザービーム１２は、テラヘルツ波検出（電気光学結晶１４０の複屈折分布検出）のためのプローブビームとして用いられる。プローブビーム（レーザービーム）１２は、第２光学系１６０によって電気光学結晶１４０に入射される。第２光学系１６０は、プローブビーム１２の光路長（伝搬時間）を調整する時間調整機構１６１を含む。更に、第２光学系１６０は、プローブビーム１２の偏光状態と平行な透過軸を持つ偏光板１６２、位相補償板１６３、ミラー１６４、ビームエキスパンダー１６５、及びペリクルビームスプリッター１６６を含む。
【００１８】
ビームスプリッター１２０によって分岐されたプローブビーム１２は、時間調整機構１６１のミラー１６１ａ、ミラー１６１ｂ、ミラー１６１ｃ、及びミラー１６１ｄで反射される。時間調整機構１６１では、ミラー１６１ｂ及びミラー１６１ｃの、ミラー１６１ａ及びミラー１６１ｄからの距離が調整されることで、プローブビーム１２の光路長が調整される。時間調整機構１６１を経由したプローブビーム１２は、更に偏光板１６２及び位相補償板１６３を経由した後ミラー１６４で反射され、ビームエキスパンダー１６５（レンズ１６５ａ及びレンズ１６５ｂ）に入射される。プローブビーム１２は、ビームエキスパンダー１６５によってそのビーム径が拡大される。ビームエキスパンダー１６５は、テレセントリック結像レンズにもなっており、ビーム径が拡大されたプローブビーム１２は、ペリクルビームスプリッター１６６で反射され、電気光学結晶１４０に入射（結像）される。
【００１９】
電気光学結晶１４０に入射され、電気光学結晶１４０を透過するプローブビーム１２は、元の偏光状態に対して垂直に配置（クロスニコル配置）した偏光板１４１に入射される。この偏光板１４１から漏れ出るプローブビーム１２が、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子を用いたカメラ等の撮像装置１７０によって撮像される。コンピュータ１８０は、撮像装置１７０によって撮像されたプローブビーム１２の画像を用い、所定の演算処理（この例では所定フレーム画像間の差分の演算処理等）を実行する。
【００２０】
このように、イメージング装置１００では、偏光板１４１から漏れ出るプローブビーム１２の光量分布を撮像装置１７０で撮像（検出）する。これにより、例えば、テラヘルツ波１３が入射した電気光学結晶１４０にプローブビーム１２のパルスが到達した瞬間の、そのテラヘルツ波１３の電場分布（電気光学結晶１４０の複屈折分布）の検出が行われる。即ち、テラヘルツ波１３が照射された被測定物１のイメージングが行われる。但し、テラヘルツ波１３による電気光学結晶１４０の複屈折変化は小さく、検出される信号の強度は小さい。そこで、テラヘルツ波１３を時間的に変調し、その変調周波数の２倍の周波数で同期した撮像装置１７０でプローブビーム１２の光量分布を撮像し、撮像された隣接フレームの画像の差分を演算する。また、その差分値を、必要に応じて積算する。このような手法を用いることで、ノイズから所望の信号を抽出する。
【００２１】
撮像装置１７０の撮像素子（各画素）において、偏光板１４１を漏れ出てくる光量Ｉは、次式（１）のように表される。
Ｉ＝Ｉ0ｓｉｎ2（θ＋δ）  ・・・（１）
ここで、Ｉ0は、撮像装置１７０の撮像素子（各画素）に対応する、電気光学結晶１４０に入射する前のプローブビーム１２の光量である。また、θは、テラヘルツ波１３の電場により電気光学結晶１４０に生じるリタデーションであり、δは、位相補償板１６３により付加されるリタデーションである。
【００２２】
電気光学結晶１４０に生じるリタデーションθ、及び位相補償板１６３により付加されるリタデーションδがいずれも小さいとすると、上記の式（１）は、次式（２）のように表され（近似され）、図１６に示すような曲線ｃで表される。
【００２３】
Ｉ＝Ｉ0（θ＋δ）2  ・・・（２）
電気光学結晶１４０に生じるリタデーションθは、プローブビーム１２が照射された瞬間のテラヘルツ波１３の電場に比例する。例えば、テラヘルツ波発生器１３０への印加電圧を＋Ｖ、−Ｖの矩形波で変調すると、電気光学結晶１４０に印加される瞬時電場は＋Ｅ、−Ｅで変調される。このテラヘルツ波１３の変調周波数の２倍の周波数で同期した撮像装置１７０でプローブビーム１２の光量分布を撮像し、撮像された隣接フレームの画像の差分を演算する。その差分値ΔＩは、テラヘルツ波１３によって＋Ｅ、−Ｅの電場が印加された電気光学結晶１４０に生じるリタデーションをそれぞれ＋θ、−θとすると、次式（３）のように表される。
【００２４】
ΔＩ＝４Ｉ0θδ  ・・・（３）
従って、差分値ΔＩを求めることで、テラヘルツ波１３によるリタデーションθの分布、即ち、テラヘルツ波１３の電場分布の測定が行える。尚、撮像装置１７０の撮像素子（画素）が飽和しないという条件のもとで、位相補償板１６３により付加するリタデーションδを増大することで、検出信号の強度を増大させることができる。
【００２５】
ところで、超短パルスレーザー装置１１０から出射されるレーザービーム１０（レーザービーム１１及びプローブビーム１２）のピークパワーの変動は、長時間を対象とすると、例えば１％以下といった比較的小さな範囲に収まる。しかし、レーザービーム１０の繰返し周期（繰返し周波数は５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ程度）〜撮像装置１７０の露光時間程度といった短時間を対象とすると、ピークパワーにはばらつきが存在し得る。上記のイメージング装置１００では、時間的に変調されたテラヘルツ波１３を電気光学結晶１４０に照射し、その電気光学結晶１４０に照射され透過するプローブビーム１２の光量分布を撮像装置１７０で撮像する。そして、撮像された隣接フレームの画像の差分を演算してイメージングを行う。このように、撮像された隣接フレームの画像の差分を演算する場合、レーザービーム１０、プローブビーム１２のピークパワーに時間的なばらつきがあると、そのばらつきがイメージングのノイズ源となり得る。
【００２６】
撮像された隣接フレームの画像の差分を積算し、ノイズの影響を低減して所望の信号を検出する手法も考えられる。しかし、ＳＮ比を上げるために積算フレーム数を増やすと、測定時間が増大し得る。測定時間を変えずに積算フレーム数を増やすために高フレームレートの撮像装置１７０を用いると、装置コストが増大し得る。
【００２７】
そこで、以下では、テラヘルツ波１３を時間的に変調するのではなく、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調し、空間的に差分を取ることによって、ピークパワーの時間的なばらつきによるノイズを低減するイメージング装置について説明する。
【００２８】
まず、第１実施例について説明する。
図１は第１実施例に係るイメージング装置の構成例を示す図である。尚、便宜上、図１では、図１５に示した要素と同等の要素には同一の符号を付している。
【００２９】
図１に示すイメージング装置１００Ａでは、上記イメージング装置１００と同様、超短パルスレーザー装置１１０から出射されたレーザービーム１０が、ビームスプリッター１２０によってレーザービーム１１とレーザービーム（プローブビーム）１２に分岐される。
【００３０】
ビームスプリッター１２０によって分岐された一方のレーザービーム１１は、ミラー１３１、レンズ１３２を介してテラヘルツ波発生器１３０に照射され、テラヘルツ波発生器１３０からテラヘルツ波１３が発生する。テラヘルツ波１３は、第１光学系１５０のテラヘルツ波用コリメートレンズ１５１を介して被測定物１に照射され、第１光学系１５０のテラヘルツ波用結像レンズ１５２（レンズ１５２ａ及びレンズ１５２ｂ）によって電気光学結晶１４０に入射（結像）される。テラヘルツ波１３は、ペリクルビームスプリッター１６６を透過する。
【００３１】
ビームスプリッター１２０によって分岐された他方のレーザービーム（プローブビーム）１２は、第２光学系１６０Ａによって電気光学結晶１４０に入射される。第２光学系１６０Ａは、時間調整機構１６１、偏光板１６２、ミラー１６４、空間リタデーション変調器１９０、ビームエキスパンダー１６５、及びペリクルビームスプリッター１６６を含む。
【００３２】
プローブビーム１２は、時間調整機構１６１で光路長が調整され、その偏光状態と平行な透過軸を持つ偏光板１６２を経由し、更にミラー１６４を経由して、空間リタデーション変調器１９０に入射される。プローブビーム１２は、空間リタデーション変調器１９０によって、その偏光状態が空間的に変調される。例えば、空間リタデーション変調器１９０により、プローブビーム１２が、その波面内に異なる偏光状態のビーム領域が存在するように変調される。
【００３３】
ここで、空間リタデーション変調器１９０の一例について説明する。
図２は第１実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。
図２に示す空間リタデーション変調器１９０は、複数の変調素子１９１を備える。変調素子１９１には、水晶、位相差フィルム等、複屈折性を有する材料が用いられる。変調素子１９１は、短冊状とされ、光学軸１９１ａが長手方向に対して対称になるように、交互に配置される（例えば貼り合わせられる）。このように光学軸１９１ａが対称になるように交互に配置した変調素子１９１群にプローブビーム１２が照射されると、そのプローブビーム１２内に、＋δと−δのリタデーションが付加されたビーム領域ができる。プローブビーム１２は、このような変調素子１９１群を備えた空間リタデーション変調器１９０を通ることで、その偏光状態が空間的に変調される。
【００３４】
空間リタデーション変調器１９０によって変調されたプローブビーム１２は、図１に示すように、ビームエキスパンダー１６５（レンズ１６５ａ及びレンズ１６５ｂ）に入射され、そのビーム径が拡大される。ビーム径が拡大されたプローブビーム１２は、ペリクルビームスプリッター１６６で反射され、電気光学結晶１４０に入射（結像）される。
【００３５】
電気光学結晶１４０に入射され、透過するプローブビーム１２は、元の偏光状態と垂直に配置（クロスニコル配置）した偏光板１４１に入射される。この偏光板１４１から漏れ出るプローブビーム１２が、ＣＣＤイメージセンサを用いたカメラ等の撮像装置１７０によって撮像される。コンピュータ１８０は、撮像装置１７０によって撮像されたプローブビーム１２の画像を用い、所定の演算処理を実行する。
【００３６】
続いて、撮像装置１７０によって撮像されたプローブビーム１２の画像を用いた演算処理について説明する。
図３は撮像素子面とプローブビームの関係を模式的に示す図である。
【００３７】
撮像装置１７０では電気光学結晶１４０におけるプローブビーム１２の像が結像されているので、撮像装置１７０の撮像素子面（センサ面）と電気光学結晶１４０の結晶面との位置関係が同等に考えられる。上記のように、プローブビーム１２内には、空間リタデーション変調器１９０の変調素子１９１群によって＋δと−δのリタデーションが付加されたビーム領域が生成される。図３に示すように、撮像装置１７０の撮像素子面には、入射するプローブビーム１２の、＋δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ａと、−δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ｂとが交互に並ぶ。ここでは、リタデーションが＋δのビーム領域１７１ａ及びリタデーションが−δのビーム領域１７１ｂの横幅（図３の左右方向の幅）がいずれも、撮像装置１７０が備える撮像素子の画素１７２の横幅（図３の左右方向の幅）と等しいものとする。但し、図３では便宜上、ビーム領域１７１ａ（点線）及びビーム領域１７１ｂ（鎖線）を、画素１７２の横幅よりも小さい横幅で図示している。
【００３８】
撮像素子の画素１７２のうち、左右に隣接する画素（画素領域）１７２ａと画素（画素領域）１７２ｂに着目する。画素１７２ａと画素１７２ｂは、どちらもテラヘルツ波１３の電場＋Ｅによるリタデーションが＋θである。
【００３９】
ここで、空間リタデーション変調器１９０によって付加されたリタデーションが＋δのビーム領域１７１ａに対応する画素１７２ａで検出される光量Ｉ+は、次式（４）のように表され、図４に示すような曲線ａ（実線）で表される。
【００４０】
Ｉ+＝Ｉ0（θ＋δ）2  ・・・（４）
空間リタデーション変調器１９０によって付加されたリタデーションが−δのビーム領域１７１ｂに対応する画素１７２ｂで検出される光量Ｉ-は、次式（５）のように表され、図４に示すような曲線ｂ（鎖線）で表される。
【００４１】
Ｉー＝Ｉ0（θ−δ）2  ・・・（５）
画素１７２ａの光量Ｉ+と画素１７２ｂの光量Ｉ-との差分を取ると、その差分値ΔＩは、次式（６）のように表される。
【００４２】
ΔＩ＝Ｉ+−Ｉ-＝４Ｉ0θδ  ・・・（６）
この差分値ΔＩは、テラヘルツ波１３が照射された電気光学結晶１４０に生じる電場に比例した値である。撮像装置１７０で取得された画像（撮像素子）内の、隣接する画素１７２ａと画素１７２ｂの間で差分を取ることで（図３に矢印で図示）、テラヘルツ波１３の電場分布が測定できる。即ち、テラヘルツ波１３のイメージングができる。
【００４３】
この第１実施例に係るイメージング装置１００Ａによるイメージングと、上記イメージング装置１００により隣接フレーム画像の差分を基にイメージングを行うものとを比較すると、式（３），（６）のように、差分値ΔＩは同じ値である。但し、この第１実施例に係るイメージング装置１００Ａでは、差分を取る画素値が、同一のレーザービーム１０、プローブビーム１２のパルスが用いられている画素値であるため、ピークパワーの時間的なばらつきに影響されない。これにより、このイメージング装置１００Ａでは、イメージングのノイズを低減することが可能になる。
【００４４】
尚、イメージング装置１００Ａによる上記イメージングの例において、左右に隣接する画素１７２ａと画素１７２ｂを１組と見なし、各組の差分を取った場合には、取得されるイメージング像の左右方向（横方向）と上下方向（縦方向）の空間分解能が異なるようになる。取得されるイメージング像の縦横の空間分解能を等しくする場合には、次の図５に示すような方法を用いることができる。
【００４５】
図５は差分取得方法の一例を説明する図である。
図５には、上記図３と同様、撮像装置１７０の撮像素子面と電気光学結晶１４０に照射され透過したプローブビーム１２との関係を模式的に図示している。撮像装置１７０の撮像素子面には、入射するプローブビーム１２の、＋δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ａと、−δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ｂとが交互に並ぶ。ここでは、リタデーションが＋δのビーム領域１７１ａ及びリタデーションが−δのビーム領域１７１ｂの横幅（図５の左右方向の幅）がいずれも、撮像装置１７０が備える撮像素子の各画素（画素領域）１７２（Ａ〜Ｆ）の横幅（図５の左右方向の幅）と等しいものとする。但し、図５では便宜上、ビーム領域１７１ａ（点線）及びビーム領域１７１ｂ（鎖線）を、画素１７２の横幅よりも小さい横幅で図示している。
【００４６】
取得されるイメージング像の縦横の空間分解能を等しくする場合には、左右に隣接する画素１７２の差分を取る際、画素Ａ−画素Ｂ、画素Ｃ−画素Ｂ、画素Ｃ−画素Ｄ、画素Ｅ−画素Ｄ、画素Ｅ−画素Ｆ・・・というように差分を取る（図５に矢印で図示）。このように差分を取ることにより、撮像装置１７０の撮像素子が備える画素数と同じ縦横の空間分解能が得られる。
【００４７】
また、図６は差分取得方法の別例を説明する図である。
この図６にも同様に、撮像装置１７０の撮像素子面と電気光学結晶１４０に照射され透過したプローブビーム１２との関係を模式的に図示している。この図６の例でも、撮像装置１７０の撮像素子面には、入射するプローブビーム１２の、＋δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ａと、−δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ｂとが交互に並ぶ。但し、ビーム領域１７１ａ、ビーム領域１７１ｂは、それぞれ複数の画素１７２に渡って撮像されている。
【００４８】
このような場合には、＋δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ａと、−δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ｂとが左右に隣接するビーム領域１７１ｃに着目する。そして、そのビーム領域１７１ｃについて、ビーム領域１７１ａが撮像されている画素１７２群（画素領域）の画素値（光量）の総和と、ビーム領域１７１ｂが撮像されている画素１７２群（画素領域）の画素値（光量）の総和との差分を取る（図６に矢印で図示）。これにより、テラヘルツ波１３の電場分布の測定、即ちテラヘルツ波１３のイメージングが可能となる。
【００４９】
但し、この図６に示すような方法の場合、差分取得の対象となるビーム領域１７１ａとビーム領域１７１ｂとの間でテラヘルツ波１３の電場が等しいことが望ましいため、リタデーションの空間変調周期をテラヘルツ波１３の回折限界以下にすることが望ましい。
【００５０】
以上の説明では、プローブビーム１２に対して空間リタデーション変調器１９０により空間的に＋δ、−δのリタデーションを付加するようにしたが、リタデーションの付加に際しては、電気光学結晶１４０が示す複屈折（自然複屈折）を考慮することが望ましい。電気光学結晶１４０の自然複屈折のリタデーションをγとすると、プローブビーム１２に対して空間リタデーション変調器１９０により空間的に付加するリタデーションは、＋δ−γ、−δ−γとすればよい。
【００５１】
更に、以上の説明では、プローブビーム１２の空間変調に際し、付加するリタデーションを、０を基準として＋δと−δにしたが、ｎ×πラジアン（ｎは偶数）を基準として＋δと−δにしてもよい。例えば、基準を２πとした際には、付加するリタデーションを２π＋δと２π−δにすることができる。
【００５２】
次に、第２実施例について説明する。
図７は第２実施例に係るイメージング装置の構成例を示す図である。尚、便宜上、図７では、図１及び図１５に示した要素と同等の要素には同一の符号を付している。
【００５３】
図７に示すイメージング装置１００Ｂは、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調する空間リタデーション変調器２００を備える。そして、その空間リタデーション変調器２００の前段にビームエキスパンダー１６５が設けられ、後段に結像レンズ１６７（レンズ１６７ａ及びレンズ１６７ｂ）が設けられている。第２実施例に係るイメージング装置１００Ｂは、このような構成を有している点で、上記第１実施例に係るイメージング装置１００Ａと相違する。
【００５４】
ビームスプリッター１２０によって分岐されたプローブビーム１２は、時間調整機構１６１で光路長が調整され、その偏光状態と平行な透過軸を持つ偏光板１６２を経由し、ビームエキスパンダー１６５に入射される。プローブビーム１２は、ビームエキスパンダー１６５によってそのビーム径が拡大され、空間リタデーション変調器２００に入射される。プローブビーム１２は、空間リタデーション変調器２００によって、その偏光状態が空間的に変調される。
【００５５】
ここで、空間リタデーション変調器２００の一例について説明する。
図８は第２実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。
図８に示す空間リタデーション変調器２００は、ビームスプリッター２１０、ミラー２２０ａ及びミラー２２０ｂ、＋δのリタデーションを付加する波長板２３０ａ及び−δのリタデーションを付加する波長板２３０ｂ、並びにスリット付きミラー２４０（光学素子）を備える。
【００５６】
図７に示したビームエキスパンダー１６５から出射されたプローブビーム１２は、図８に示すように、空間リタデーション変調器２００のビームスプリッター２１０に入射され、プローブビーム１２ａとプローブビーム１２ｂに分岐される。
【００５７】
分岐された一方のプローブビーム１２ａは、ミラー２２０ａで反射されて波長板２３０ａに入射され、この波長板２３０ａによって＋δのリタデーションが付加された後、スリット付きミラー２４０に入射される。分岐されたもう一方のプローブビーム１２ｂは、ミラー２２０ｂで反射されて波長板２３０ｂに入射され、この波長板２３０ｂによって−δのリタデーションが付加された後、スリット付きミラー２４０に入射される。
【００５８】
＋δ、−δのリタデーションがそれぞれ付加されたプローブビーム１２ａ、プローブビーム１２ｂは、スリット付きミラー２４０で重ね合わされる（合成される）。ビームスプリッター２１０からスリット付きミラー２４０までの２つの光路長は同一となるように設定される。
【００５９】
図９は第２実施例に係るプローブビーム合成の説明図である。
スリット付きミラー２４０は、プローブビーム１２ａ及びプローブビーム１２ｂがそれぞれ４５°の角度で入射するように配置される。スリット付きミラー２４０は、プローブビーム１２ａ及びプローブビーム１２ｂを反射する反射部２４１と、プローブビーム１２ａ及びプローブビーム１２ｂを透過する透過部２４２とが交互に配列される。反射部２４１は、例えば反射率９８％以上とされ、透過部２４２は、例えば透過率９８％以上とされる。
【００６０】
波長板２３０ａによって＋δのリタデーションが付加されたプローブビーム１２ａは、スリット付きミラー２４０に入射され、一部が反射部２４１で方向Ｙに反射され、一部が透過部２４２を方向Ｘに透過する。波長板２３０ｂによって−δのリタデーションが付加されたプローブビーム１２ｂも同様に、スリット付きミラー２４０に入射され、一部が反射部２４１で方向Ｘに反射され、一部が透過部２４２を方向Ｙに透過する。その結果、スリット付きミラー２４０の一方の面側から（例えば方向Ｙに）、＋δのリタデーションが付加されたビーム領域と、−δのリタデーションが付加されたビーム領域とが交互に並んだプローブビーム１２が出射される。
【００６１】
図８及び図９に示すような空間リタデーション変調器２００を用いることにより、＋δと−δのリタデーションが付加されて偏光状態が空間的に変調されたプローブビーム１２を取得することができる。
【００６２】
この第２実施例に係る空間リタデーション変調器２００では、ビームスプリッター２１０から一方の光路側のミラー２２０ａ、波長板２３０ａ及びスリット付きミラー２４０が、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調する第１変調素子として機能する。また、ビームスプリッター２１０から他方の光路側のミラー２２０ｂ、波長板２３０ｂ及びスリット付きミラー２４０が、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調する第２変調素子として機能する。
【００６３】
また、この第２実施例に係る空間リタデーション変調器２００のスリット付きミラー２４０においては、付加するリタデーションの空間変調周期に応じて、反射部２４１及び透過部２４２の幅を設定することができる。
【００６４】
尚、ここではプローブビーム１２をビームエキスパンダー１６５で拡大してから空間リタデーション変調器２００内のビームスプリッター２１０で分岐し、それぞれにリタデーションを付加する場合を例示した。このほか、ビームエキスパンダー１６５に替え、空間リタデーション変調器２００内に２つのビームエキスパンダーを配置し、プローブビーム１２をビームスプリッター２１０で分岐し、リタデーションを付加した後にビーム径を拡大するようにしてもよい。また、スリット付きミラー２４０は、ガラス板上に高反射率を有する膜と、高透過率を有する膜とを交互に配設したものでもよい。
【００６５】
上記のようにして空間リタデーション変調器２００から出射されたプローブビーム１２は、図７に示すように、結像レンズ（テレセントリック結像レンズ）１６７に入射される。結像レンズ１６７から出射されたプローブビーム１２は、ペリクルビームスプリッター１６６で反射され、電気光学結晶１４０に入射（結像）される。
【００６６】
電気光学結晶１４０に入射され、透過するプローブビーム１２は、元の偏光状態と垂直に配置した偏光板１４１に入射され、この偏光板１４１から漏れ出るプローブビーム１２が撮像装置１７０によって撮像される。コンピュータ１８０は、撮像装置１７０によって撮像されたプローブビーム１２の画像を用い、上記第１実施例で述べたのと同様の演算処理（図３〜図６）を実行する。即ち、取得されたプローブビーム１２の画像内の、＋δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ａに対応する画素１７２（群）と、−δのリタデーションが付加されたビーム領域１７１ｂに対応する画素１７２（群）とについて、差分を取る。それにより、テラヘルツ波１３の電場分布の測定、即ちテラヘルツ波１３のイメージングを行う。
【００６７】
次に、第３実施例について説明する。
ここでは、上記第２実施例で述べたようなイメージング装置１００Ｂ（図７）の空間リタデーション変調器２００の別例を、第３実施例として説明する。
【００６８】
図１０は第３実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。
図１０に示す空間リタデーション変調器２００は、ビームスプリッター２１０、ミラー２２０ａ及びミラー２２０ｂ、並びに、＋δのリタデーションを付加する波長板２３０ａ及び−δのリタデーションを付加する波長板２３０ｂを備える。更に、この図１０に示す空間リタデーション変調器２００は、多重スリット２５０ａ及び多重スリット２５０ｂ、並びに、ビームスプリッター２６０（光学素子）を備える。
【００６９】
図７に示したビームエキスパンダー１６５から出射されたプローブビーム１２は、空間リタデーション変調器２００のビームスプリッター２１０に入射され、プローブビーム１２ａとプローブビーム１２ｂに分岐される。
【００７０】
分岐された一方のプローブビーム１２ａは、ミラー２２０ａで反射されて波長板２３０ａに入射され、この波長板２３０ａによって＋δのリタデーションが付加された後、多重スリット２５０ａを通してビームスプリッター２６０に入射される。分岐されたもう一方のプローブビーム１２ｂは、ミラー２２０ｂで反射されて波長板２３０ｂに入射され、この波長板２３０ｂによって−δのリタデーションが付加された後、多重スリット２５０ｂを通してビームスプリッター２６０に入射される。
【００７１】
＋δ、−δのリタデーションがそれぞれ付加されたプローブビーム１２ａ、プローブビーム１２ｂは、多重スリット２５０ａ、多重スリット２５０ｂ、及びビームスプリッター２６０によって重ね合わされる（合成される）。ビームスプリッター２１０からビームスプリッター２６０までの２つの光路長は同一となるように設定される。
【００７２】
図１１は第３実施例に係るプローブビーム合成の説明図である。
多重スリット２５０ａ及び多重スリット２５０ｂはそれぞれ、開口部２５１と遮蔽部２５２が交互に配列された構造を有する。開口部２５１の幅と遮蔽部２５２の幅は同一とされ、２つの多重スリット２５０ａ及び多重スリット２５０ｂの形状は同一とされる。ここで、多重スリット２５０ａの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ａが照射されるビームスプリッター２６０の部位には、多重スリット２５０ｂの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ｂが照射されないようにする。同様に、多重スリット２５０ｂの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ｂが照射されるビームスプリッター２６０の部位には、多重スリット２５０ａの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ａが照射されないようにする。
【００７３】
ビームスプリッター２６０は、多重スリット２５０ａの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ａ、及び多重スリット２５０ｂの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ｂが、それぞれ４５°の角度で入射するように配置される。
【００７４】
波長板２３０ａによって＋δのリタデーションが付加され、多重スリット２５０ａの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ａは、ビームスプリッター２６０で方向Ｘと方向Ｙに分岐される。波長板２３０ｂによって−δのリタデーションが付加され、多重スリット２５０ｂの開口部２５１を通過したプローブビーム１２ｂも同様に、ビームスプリッター２６０で方向Ｘと方向Ｙに分岐される。その結果、ビームスプリッター２６０の一方の面側から（例えば方向Ｙに）、＋δのリタデーションが付加されたビーム領域と、−δのリタデーションが付加されたビーム領域とが交互に並んだプローブビーム１２が出射される。
【００７５】
図１０及び図１１に示したような空間リタデーション変調器２００を用いることにより、＋δと−δのリタデーションが付加されて偏光状態が空間的に変調されたプローブビーム１２を取得することができる。
【００７６】
この第３実施例に係る空間リタデーション変調器２００では、ビームスプリッター２１０、ミラー２２０ａ、波長板２３０ａ、多重スリット２５０ａ及びビームスプリッター２６０が、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調する第１変調素子として機能する。また、ビームスプリッター２１０、ミラー２２０ｂ、波長板２３０ｂ、多重スリット２５０ｂ及びビームスプリッター２６０が、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調する第２変調素子として機能する。
【００７７】
また、この第３実施例に係る空間リタデーション変調器２００の多重スリット２５０ａ及び多重スリット２５０ｂの開口部２５１及び遮蔽部２５２の幅は、付加するリタデーションの空間変調周期に応じて設定することができる。
【００７８】
尚、この第３実施例に係る空間リタデーション変調器２００においても、上記第２実施例で述べたように、ビームエキスパンダー１６５に替え、空間リタデーション変調器２００内に２つのビームエキスパンダーを配置する構成を採用することもできる。このような構成を採用し、プローブビーム１２をビームスプリッター２１０で分岐し、リタデーションを付加した後にビーム径を拡大するようにしてもよい。
【００７９】
尚、上記のようにして空間リタデーション変調器２００から出射されたプローブビーム１２を用いたイメージングについては、上記第１実施例、第２実施例で述べたのと同様である。
【００８０】
次に、第４実施例について説明する。
ここでは、別形態の空間リタデーション変調器の例を、第４実施例として説明する。
図１２は第４実施例に係る空間リタデーション変調器の構成例を示す図である。図１２には、空間リタデーション変調器の要部平面を模式的に図示している。
【００８１】
図１２に示す空間リタデーション変調器３００は、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調するための変調素子として、複数の液晶素子３１０を備える。複数の液晶素子３１０は、プローブビーム１２が照射される面内に、縦横（図１２の上下左右方向）に整列配置される。尚、図１２には、プローブビーム１２の照射方向をＳ、その偏光方向をＳ１として図示している。また、液晶素子３１０の平面的な液晶配向方向をＴとして図示している。
【００８２】
図１３は第４実施例に係る空間リタデーション変調器が備える液晶素子の構成例を示す図である。図１３には、液晶素子の要部断面を模式的に図示している。
各液晶素子３１０は、図１３に示すように、対向する２枚の基板３１１の間に液晶３１２が封入された構造を有する。基板３１１は、ガラス等の透明基板３１３、その上に設けられたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極３１４、及び配向膜３１５を含む。基板３１１の一方は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路等を含む所謂ＴＦＴ基板、他方はカラーフィルター（ＣＦ）を含む所謂ＣＦ基板である。
【００８３】
図１４は電圧印加による液晶の配向状態とプローブビームの偏光状態との関係を説明する図である。尚、図１４（Ａ）〜（Ｃ）にはそれぞれ、液晶素子の平面模式図（上図）及び液晶素子の断面模式図（下図）を図示すると共に、液晶素子の入射光及び出射光の偏光方向（矢印）を図示している。
【００８４】
液晶素子３１０の液晶３１２（液晶分子３１２ａ）は、その両側の基板３１１間に電圧が印加されていない状態（Ｖ0（＝０））では、基板３１１と平行な方向Ｄ１に配向している（図１４（Ａ））。液晶素子３１０の液晶３１２は、基板３１１間に印加される電圧が大きくなるのに伴い（Ｖ1，Ｖ2（０＜Ｖ1＜Ｖ2））、基板３１１の法線の方向Ｄ２に配向方向が傾斜する（図１４（Ｂ），（Ｃ））。
【００８５】
この液晶素子３１０に、方向Ｄ１に対して４５°傾斜した直線偏光１２ｃの入射光を入射すると、図１４に示すように、液晶３１２への印加電圧に応じて透過光（出射光）の偏光１２ｄが楕円偏光になる。従って、空間リタデーション変調器３００によれば、各液晶素子３１０の印加電圧を制御することによって、プローブビーム１２の偏光状態の面内分布を変調させることができる。例えば、空間リタデーション変調器３００を用いることで、＋δと−δのリタデーションが付加されたビーム領域が交互に並んだプローブビーム１２を生成することができる。
【００８６】
図１２に示すような空間リタデーション変調器３００は、例えば、上記第１実施例で述べたイメージング装置１００Ａ（図１）の空間リタデーション変調器１９０に替えて、採用することができる。空間リタデーション変調器３００から出射されたプローブビーム１２を用いたイメージングについては、上記第１実施例で述べたのと同様である。尚、図１２に示すような空間リタデーション変調器３００を、上記第２実施例、第３実施例で述べたイメージング装置１００Ｂ（図７）の空間リタデーション変調器２００に替えて、採用することもできる。
【００８７】
以上、第１実施例〜第４実施例について説明したが、イメージング装置の構成、イメージングの方法は、上記の例に限定されるものではなく、種々の変更、置換、追加、改良、組み合わせ等が可能である。例えば、上記の例では、プローブビーム１２を空間的に変調する際、付加するリタデーションを縞状に交互に変化させる場合を例示したが、付加するリタデーションを格子状に交互に変化させるようにすることも可能である。
【００８８】
以上説明したように、イメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂでは、プローブビーム１２の偏光状態を空間的に変調し、空間的に差分を取ってテラヘルツ波１３のイメージングを行う。それにより、イメージングの際、パルスレーザービームのピークパワーの時間的なばらつきによるノイズを低減することが可能になる。従って、イメージングにおけるＳＮ比を向上させることが可能になる。
【００８９】
また、同程度のＳＮ比を得るための測定時間を、上記図１５に示したようなイメージング装置１００を用いた場合に比べて、短縮することが可能になる。
また、イメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂでは、撮像装置１７０のフレームレートを任意に設定することが可能である。そのため、比較的安価な撮像装置１７０を使用することも可能であり、イメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂを低コストで実現することも可能になる。
【００９０】
用いるレーザービームの時間的なばらつきによるノイズを抑えた対象物のイメージングを、装置コストの増大を抑え、短い測定時間で実現することが可能になる。
以上述べたようなイメージング装置は、テラヘルツ波を利用し、非破壊でイメージングが行えるため、Ｘ線や超音波等を用いたものに替わる非破壊検査手段として利用可能である。例えば、空港手荷物検査における爆発物（プラスチック爆弾、引火性液体他）、或いは郵便封書内の禁止薬物（麻薬、覚醒剤他）、といったＸ線検査では検出不可能であった測定対象に対しても、テラヘルツ波帯吸収を利用したイメージングを行うことが可能である。
【００９１】
尚、上記のイメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂの処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。処理機能としては、例えば、所定画素領域の差分の演算処理が挙げられる。このほか、超短パルスレーザー装置１１０によるレーザービーム１０の出射、テラヘルツ波発生器１３０に対する電源１３３からの電圧印加、第１光学系１５０及び第２光学系１６０，１６０Ａにおける光軸やミラー角度等の調整、撮像装置１７０の撮像等が挙げられる。また、液晶素子３１０に対する電圧印加等が挙げられる。
【００９２】
図１７はイメージング装置に用いるコンピュータのハードウェアの一構成例を示す図である。
イメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂに用いられるコンピュータ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１がその装置全体を制御する。ＣＰＵ５０１には、バス５０８を介してＲＡＭ（Random Access Memory）５０２と複数の周辺機器が接続される。ＲＡＭ５０２は、コンピュータ５００の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ５０２には、ＣＰＵ５０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ５０２には、ＣＰＵ５０１による処理に必要な各種データが格納される。
【００９３】
バス５０８に接続されている周辺機器としては、ＨＤＤ５０３、グラフィック処理装置５０４、入力インタフェース５０５、光学ドライブ装置５０６、及び通信インタフェース５０７がある。ＨＤＤ５０３は、コンピュータ５００の二次記憶装置として使用される。ＨＤＤ５０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。グラフィック処理装置５０４には、液晶表示装置等のモニタ６０１が接続されている。グラフィック処理装置５０４は、ＣＰＵ５０１からの命令に従って、画像をモニタ６０１の画面に表示させる。入力インタフェース５０５には、キーボード６０２及びマウス６０３が接続される。入力インタフェース５０５は、キーボード６０２やマウス６０３から送られてくる信号をＣＰＵ５０１に送信する。光学ドライブ装置５０６は、レーザー等を利用して、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等の光ディスク６０４に記録されたデータの読み取りを行う。通信インタフェース５０７は、ネットワーク６００に接続され、ネットワーク６００を介して他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。
【００９４】
以上のようなハードウェア構成を有するコンピュータ５００を用いて、イメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂの処理機能を実現することができる。尚、イメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂの処理機能を実現するためのコンピュータ５００には、上記演算処理に用いるコンピュータ１８０（図１及び図８）を用いてもよく、また、そのコンピュータ１８０とは別のコンピュータを用いてもよい。
【００９５】
また、イメージング装置１００Ａ、イメージング装置１００Ｂが有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録された可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム若しくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。尚、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【００９６】
また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の電子回路で実現することもできる。
【００９７】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）  入射されるパルスレーザービームの偏光状態を空間的に変調し、前記パルスレーザービーム内に第１変調領域及び第２変調領域を生成する変調部と、
対象物に照射された電磁波、及び前記変調部で変調された前記パルスレーザービームが入射される電気光学結晶と、
前記電気光学結晶を透過する前記パルスレーザービームの画像を取得する撮像部と、
前記撮像部で取得された前記画像内の、前記第１変調領域に対応する第１画素領域と前記第２変調領域に対応する第２画素領域との差分を演算する演算部と
を含むことを特徴とするイメージング装置。
【００９８】
（付記２）  前記変調部は、入射される前記パルスレーザービームの第１領域及び第２領域にそれぞれ第１リタデーション及び第２リタデーションを付加することによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域を生成することを特徴とする付記１に記載のイメージング装置。
【００９９】
（付記３）  前記第１リタデーションと前記第２リタデーションとは、絶対値が等しく符号が反対のリタデーションを所定値に付加した値に設定されることを特徴とする付記２に記載のイメージング装置。
【０１００】
（付記４）  前記パルスレーザービームを出射するレーザー部と、
前記レーザー部から出射された前記パルスレーザービームを分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐された一方の前記パルスレーザービームが入射され、前記電磁波を発生する発生部と、
前記発生部で発生した前記電磁波を前記対象物に照射して前記電気光学結晶に入射する第１光学系と、
前記分岐部で分岐された他方の前記パルスレーザービームを前記変調部に入射し、前記変調部で変調された当該パルスレーザービームを前記電気光学結晶に入射する第２光学系と
を含むことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載のイメージング装置。
【０１０１】
（付記５）  前記電気光学結晶を透過した前記パルスレーザービームが入射される偏光部を含み、
前記撮像部は、前記偏光部を透過する前記パルスレーザービームの前記画像を取得することを特徴とする付記４に記載のイメージング装置。
【０１０２】
（付記６）  前記第２光学系は、前記変調部で変調された前記パルスレーザービームを前記電気光学結晶にテレセントリックに結像する結像レンズを含むことを特徴とする付記４又は５に記載のイメージング装置。
【０１０３】
（付記７）  前記変調部は、入射される前記パルスレーザービームの入射面方向に配列された第１変調素子及び第２変調素子を有し、
前記第１変調素子及び前記第２変調素子は、複屈折性を有し、互いの光学軸が異なる方向となるように配列され、
前記第１変調素子及び前記第２変調素子に前記パルスレーザービームが入射されることによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域が生成されることを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載のイメージング装置。
【０１０４】
（付記８）  前記変調部は、
入射される前記パルスレーザービームを分岐するビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターで分岐された一方の前記パルスレーザービームが入射する第１波長板と、
前記ビームスプリッターで分岐された他方の前記パルスレーザービームが入射する第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板をそれぞれ透過した前記パルスレーザービームを合成することによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域を生成する光学素子と
を含むことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載のイメージング装置。
【０１０５】
（付記９）  前記光学素子は、
前記第１波長板を透過した前記パルスレーザービームを第１方向に反射する反射部と、
前記第２波長板を透過した前記パルスレーザービームを前記第１方向に透過する透過部と
を含むことを特徴とする付記８に記載のイメージング装置。
【０１０６】
（付記１０）  前記光学素子は、
前記第１波長板を透過した前記パルスレーザービームが入射する第１スリットと、
前記第２波長板を透過した前記パルスレーザービームが入射する第２スリットと、
前記第１スリットを透過した前記パルスレーザービームを第１方向に反射し第２方向に透過して分岐し、前記第２スリットを透過した前記パルスレーザービームを前記第１方向に透過し前記第２方向に反射して分岐するビームスプリッターと
を含むことを特徴とする付記８に記載のイメージング装置。
【０１０７】
（付記１１）  前記変調部は、入射される前記パルスレーザービームの入射面方向に配列され、印加電圧によって液晶配向方向が制御される第１液晶素子及び第２液晶素子を有し、
液晶配向方向が制御された前記第１液晶素子及び前記第２液晶素子に前記パルスレーザービームが入射されることによって前記第１変調領域及び前記第２変調領域が生成されることを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載のイメージング装置。
【０１０８】
（付記１２）  イメージング装置の変調部によって、前記変調部に入射されるパルスレーザービームの偏光状態を空間的に変調し、前記パルスレーザービーム内に第１変調領域及び第２変調領域を生成する工程と、
前記イメージング装置の光学系によって、対象物に照射された電磁波、及び前記変調部で変調された前記パルスレーザービームを電気光学結晶に入射する工程と、
前記イメージング装置の撮像部によって、前記電気光学結晶を透過する前記パルスレーザービームの画像を取得する工程と、
前記イメージング装置の演算部によって、前記撮像部で取得された前記画像内の、前記第１変調領域に対応する第１画素領域と前記第２変調領域に対応する第２画素領域との差分を演算する工程と
を含むことを特徴とするイメージング方法。
【０１０９】
（付記１３）  コンピュータに、
イメージング装置の変調部によって、前記変調部に入射されるパルスレーザービームの偏光状態を空間的に変調し、前記パルスレーザービーム内に第１変調領域及び第２変調領域を生成し、
前記イメージング装置の光学系によって、対象物に照射された電磁波、及び前記変調部で変調された前記パルスレーザービームを電気光学結晶に入射し、
前記イメージング装置の撮像部によって、前記電気光学結晶を透過する前記パルスレーザービームの画像を取得し、
前記イメージング装置の演算部によって、前記撮像部で取得された前記画像内の、前記第１変調領域に対応する第１画素領域と前記第２変調領域に対応する第２画素領域との差分を演算する
処理を実行させることを特徴とするイメージングプログラム。
【符号の説明】
【０１１０】
１  被測定物
１０，１１  レーザービーム
１２，１２ａ，１２ｂ  プローブビーム（レーザービーム）
１２ｃ，１２ｄ  偏光
１３  テラヘルツ波
１００，１００Ａ，１００Ｂ  イメージング装置
１１０  超短パルスレーザー装置
１２０，２１０，２６０  ビームスプリッター
１３０  テラヘルツ波発生器
１３１，１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ，１６１ｄ，１６４，２２０ａ，２２０ｂ  ミラー
１３２，１５２ａ，１５２ｂ，１６５ａ，１６５ｂ，１６７ａ，１６７ｂ  レンズ
１３３  電源
１４０  電気光学結晶
１４１，１６２  偏光板
１５０  第１光学系
１５１  テラヘルツ波用コリメートレンズ
１５２  テラヘルツ波用結像レンズ
１６０，１６０Ａ  第２光学系
１６１  時間調整機構
１６３  位相補償板
１６５  ビームエキスパンダー
１６６  ペリクルビームスプリッター
１６７  結像レンズ
１７０  撮像装置
１７１ａ，１７１ｂ，１７１ｃ  ビーム領域
１７２，１７２ａ，１７２ｂ  画素
１８０，５００  コンピュータ
１９０，２００，３００  空間リタデーション変調器
１９１  変調素子
１９１ａ  光学軸
２３０ａ，２３０ｂ  波長板
２４０  スリット付きミラー
２４１  反射部
２４２  透過部
２５０ａ，２５０ｂ  多重スリット
２５１  開口部
２５２  遮蔽部
３１０  液晶素子
３１１  基板
３１２  液晶
３１２ａ  液晶分子
３１３  透明基板
３１４  透明電極
３１５  配向膜
５０１  ＣＰＵ
５０２  ＲＡＭ
５０３  ＨＤＤ
５０４  グラフィック処理装置
５０５  入力インタフェース
５０６  光学ドライブ装置
５０７  通信インタフェース
５０８  バス
６００  ネットワーク
６０１  モニタ
６０２  キーボード
６０３  マウス
６０４  光ディスク
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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