Osaka University¢¦¡¦	
可視光を用いた分光イメージング装置	 
F.,PDUL{v us

用途：
文書や写真の読み取り	 .KMOAT5+
2u~.KQI ¢¦¡¦w0}x§«Osaka Universityn>¡¦¨¤¥¥rfm©	
特徴：
良好な物質透過性
問題点：
高い侵襲性

用途：
非破壊検査、医療診断	 

良好過ぎる透過性
モノクロ(白黒)イメージ→分光学的成分分析は困難！	 

Osaka University

テラヘルツ分光イメージング	 
～THz周波数毎の色付きカラー（分光）画像で見分ける～	 
6)B.

波長可変
THz光	 

爆発物	  THz-TDS	 

ガン組織	 

THz-TDS	 

MDMA

LactoseAspirin

SucroseMethamphetamine

RDX

Kawase, OpEx 11, pp. 2549, 2003.

Shen, APL, 86, 24116, 2005.

測定時間が長い!!

T. Loffler, OpEx, 9, pp. 616, 2001.

Osaka University

miq#SVZmiq\mgl[ ¦¥E?
点計測	 

ML Ti:S laser
BSPumppulse

THzemitter

２次元THz-TDSイ
イメージ	 

Probe pulse
Timedelay

機械的走査機構・時間遅延
・サンプル位置	 	 THz pulse

THz
detector

Samplescanning

長い測定時間	 ・数分＠THzスペクトル波形
・ #S @ª( ¦F.T.

電場時間波形	 

フーリエスペクトル	 

測定対象は静止物体のみ	 

Osaka University

リアルタイム分光
ライン・イメージング(カラー・ラインセンサー)

空間(ラインセンサー)¢¦¡¦-

1	ポイント！	 

分光ﾗｲﾝｲﾒｰｼﾞ	  波長	 空間	 

ラインセンサー走査（ 1次元）	 

`(¢¦ ¦
空間	 Osaka University

2次元電気光学サンプリング（2D-FSEOS）	 
ref) Q. Wu et al, APL 69, pp.1026-1028 (1996).

点計測から2Dイメージ計測へ
共軸配置	 
THzパルスとプローブ光を電気光学結晶内で面として重ねる	 

電気光学ポッケルス効果によりTHz
イメージ情報をプローブ光に転写	 

実時間で２次元透過イメージング	 

食中植物のTHzムービー	 
（栃木ニコンHPより）	 

分光イメージングのためには時間遅延走査が必要	 

Osaka University

電気光学的時間-空間変換（非共軸2D-FSEOS）	 
THzビームとプローブビー
ムの非非共軸配置	 

時間的に異なるTHz波面はEO
結晶中でﾌﾟﾛｰﾌﾞ波面の異なるﾋﾞｰﾑ断面位置で重なる	 

時間遅延	 ΔΔτ が空間分布	 Δ
Δhに電電気光学的時間−空空間変換	 
時間波形が位置信号として実時間測定可能	 ref) J. Shan et al, OL, Vol.25, pp. 426(2000)

Osaka University

実験装置	 

THz
lineSample

動的差分法
＠500fps	 

Osaka University

動的差分イメージング
Fast CMOS camera synchronizes
with laser repetition rate

THz beam is shadowed atevery second laser pulseAlternate acquisition ofH:/53D7A6)G03/:
H:/53D7A6<BA)G03/:

Image subtraction of a pair of two successive images

Osaka University#S+

時間特性	 

パルス幅0.38ps

Electric field [a.u.]
34000-9000 00

Horizontal coordinate [pixel]
100200200

10100001020Time [ps]30

Vertical coordinate [pixel]

Position [mm]200-#S:abopª(#9STHz ¦ #SG@^]_bdop-SN*

130@
10ms

SNR ∝ t

400@
100ms

Osaka University

スペクトル特性	 

20206000振幅
イメージ	  0Position (mm)10-15010-300

0012Frequency (THz)

3Phase (rad)300

0Amplitude (a.u.)

Position (mm)£G@`ehiq

位相イメージ	 
012Frequency (THz)3

Osaka University

空間分解能	 

870µm@
430µm@
0.5THz1THz

ナイフエッジプロファイル	 

420µm@
1.5THz

空間分解能	 

Osaka University

テストチャートのTHz分光イメージング	 
テストチャート（ネガ）	 

THz分光イメージ	 

1mm^]^`emiq }__c' ¦ 

任意の空間分解能での	 THzイメージング	 Osaka University

4分割メタルホールアレイ (4分割MHA)£¦£¤¨MHA©
© $48wty |R&THzV¥£¦MO/8~$

25.4 mm

0.2THzsegment

0.4THzsegment

0.2 THz
0.8 THz

1.6 THz
0.4 THz

0. 8THzsegment

1. 6THzsegment

Osaka University

4分
分割MHAののTHz分
分光ムービー	 Samplemoving

10mm/sec
0.2THz0.8THz1.6THz0.4THzTHz line
image area
20 mm×20 mm`7S`^^%¢¥ ¦N= THz ¦¨200*232pixel©Osaka University

ピクセルレートの比較（4分割MHA）	 
232*200pixel
THzカラースキャナー	  @2sec

232pixel*200pixel= 23,200 pixel/sec
2sec

点走査型THz分光ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ	 

40pixel*40pixel
20sec/pixel*40pixel*40pixel

40*40pixel@9hours= 0.05 pixel/sec

Osaka University

サンプル移動の高速化	 
測定領域20mm*20mm@100mm/sec（フレームレート 5Hz）	 

Osaka University

mmk\jfH-	 0+

透過率 (%)

100z~miq+MO/w3Osaka University!

J¥£YZCu<X[THz透過イメージ(0.55THz)	 

"U

Osaka University

B¨;W©¥£H-Z_[Sample

糖類錠剤
サンプル(φ10mm@1mm厚)

Polyethylene D-glucose D-maltose
(mg)
(mg)
(mg)

Lactose(mg)

THz spectral
fingerprint (THz)

D-glucose

75

25001.44

D-maltose

7502501.10, 1.61

Lactose5000500.525, 1.37

Reference

75000-THz透過率スペクトル	 サンプル写真	 Osaka University

B¨;W©¥£H-Z`[

THz
spectral	 	 
Experimental
condition	 Sample	 	 fingerprint (THz)	 	 
Sample speed=1mm/s
D-glucose	 
1.44	 ::
:/53/?3/ ::
D-maltose	 
1.10, 1.61	 
Pixel size=600*232pixels
Acquisition time= 60sec	 
Lactose	 
0.525,
1.37	 
Reference	 -	 THz透過率ムービー	 

1sttablet

2ndtablet

3rdtablet

4thtabletOsaka University

生体硬組織（歯牙切片）①	 
Experimental condition	 Sample speed=0.1mm/s
:/53/?3/ :: ::
Pixel size=200*232pixels
Acquisition time = 200sec	 

0.5 mmthickness

Osaka University

生体硬組織（歯牙切片）②	 

0.2THz	 

0.55THz	 

0.55THz	 

0.25THz	 

0.25THz	 Osaka University

毛髪（束）の乾燥過程@0.26THz	 

Bundles ofwet hairs

Bundles ofdry hairs