检测装置的制作方法

专利名称：检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于借助电磁波获取关于观测目标的信息的检测装 置，并且还涉及用于获取观测目标的图像的成像装置。
背景技术：
近年来，已经开发了无损测试技术，所述无损测试技术使用包含
从毫米波到太赫波区域(从30GHz到30THz)中任意选出的频带的 频率的高频电磁波(以下，称为太赫波)。已知太赫波含有各种不同 物质的吸收线，包括生物分子的吸收线。该频率范围的应用包括用于 可消除X射线的使用的焚光检查的安全成像技术、和用于通过确定各 种物质内的吸收镨和复介电常数值来观察分子的键合状况的光镨测定 技术。此外，用于分析生物分子的技术以及用于估计载流子的浓度和 迁移率的技术受到期待。
使用皮秒量级的脉冲信号(或太赫波)的无损检查技术和成像技 术已被提出(参见日本专利申请公开No. H10-090174等)。这些技术 涉及二维成像。用于检测来自表现出不同折射率的相邻层的边界的散 射光并通过使用非相干电磁波源获取沿深度方向的信息的成像技术也 已经^皮提出(参见日本专利申请公开No. H06-035946等)。

发明内容
上面所引用的技术用于通过使用非相干光(包含脉冲信号)成像。 但是，如果与CW (连续波)电磁波源相比，非相干电磁波源提供较 低的输出水平并且较不稳定，使得难以实现精确的测量。特别地，太 赫波区域中的许多非相干电磁波源具有一些问题，包括非相干电磁 源只能产生微瓦量级的微弱信号，以及需要大的装置。鉴于上述问题，本发明提供一种检测装置，包括产生部分，用 于产生非相干电磁波；第一耦合器部分；延迟部分；第二耦合器部分; 检测部分；和信号处理部分。第一耦合器部分将非相干电磁波分成第 一波和第二波。延迟部分通过改变第二波的传播状态而延迟该第二波 的传播时间。第二耦合器部分耦合传播状态被观测目标改变了的第一 波和传播状态改变了的第二波，以产生具有第一波和第二波之间的相 关信号的耦合波。检测部分检测耦合波的相关信号。信号处理部分基 于由延迟部分给出的传播时间的延迟程度和由检测部分检测的相关信 号的强度，获取关于观测目标的信息。另外，产生部分包含电磁波源 和扩散部分，所述电磁波源用于产生相干电磁波，所述扩散部分用于 通过借助按时间序列变化的码模式而改变从电磁波源产生的相干电磁 波的传播状态，产生伪非相干电磁波。
鉴于上述的问题，本发明还提供用于借助上述检测装置提供观测 目标沿深度方向的内部图像的成像装置，其中，信号处理部分基于延 迟程度和由检测部分检测的相关信号的强度，获取观测目标沿第一波 的传播方向的内部的信息。
在根据本发明的检测装置和成像装置中，由于可使用具有相对较 高的输出水平的相干电磁波源，因此提高了由检测部分获得的检测信 号的强度，以使得能够比以前更加精确地进行观测。虽然为了本发明 的目的在理论上可以使用任何频率的电磁波，但是，对于使用难以为 其提供高度灵敏的检测器和高功率电磁波源的、包含30GHz和30THz 之间的频带内的频率的太赫波，本发明是特别明显有利的。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变 得清晰。


图l是根据本发明的实施例的示意性电路图。
图2是用于描述本发明的例子1所要参照的示意性电路图。
图3是用于描述本发明的例子2所要参照的示意性电路图。图4是在本发明的例子3中被用作扩散部分的转盘的示意图。
图5是在本发明的例子4中被用作扩散部分的转盘的示意图。
图6是在本发明的例子5中被用作扩散部分的微反射镜的示意图。
图7是本发明的例子6的扩散部分的操作的示意图。
图8是本发明的例子7的扩散部分的操作的示意图。
图9A和图9B是根据本发明的装置的操作的示意图。
图IO是根据本发明的另一实施例的示意性电路图。
具体实施例方式
现在，将参照附图更加详细地描述本发明。在附图中，始终用相 同的附图标记表示具有相同特征的元件。
图l是根据本发明的成像装置的实施例的示意性电路图。参见图 1，本实施例的成像装置包括产生部分101、耦合器部分104、延迟部 分106、检测部分107和信号处理部分108。单个耦合器部分104被设 置有第一耦合器部分的功能和第二耦合器部分的功能这两者。第一耦
合器部分的功能是分离来自产生部分101的非相千电磁波。第二耦 合器部分的功能是耦合作为第一耦合器部分的分离的结果产生并被 保持有被样品(观测目标)105改变的传播状态的非相干电磁波和被 保持有被延迟部分106改变的传播状态的非相干电磁波，并且确定它 们之间的相关性。
产生部分101包含作为相干电磁波源的激光源102和扩散部分 103。激光源102是产生具有单一波长的相干电磁波(CW光)的部件。 扩散部分103操作以通过时间上随机调制从激光源102产生的电磁波 (即，通过伪随机调制)将相干电磁波变换成伪非相干电磁波。更具 体地讲，扩散部分103使用任意选择的编码信号，通过数字ON/OFF 强度调制，将从激光源102产生的相干电磁波变换成伪非相千电磁波， 所述编码信号显示出按时间序列变化的码模式。扩散部分103还对应 于编码信号通过相干电磁波的相位的模拟调制来产生压缩波，并且使 用该压缩波作为非相干电磁波。只要扩散部分103可实现产生相千电磁波的目的，扩散部分103就可具有任何具体的配置。
耦合器部分104将从产生部分101输出的非相干电磁波分成指向 延迟部分106的非相干电》兹波和指向样品105的非相干电》兹波，以使 它们显示出预定的比率。另外，如上面所指出的那样，耦合器部分104 耦合来自延迟部分106的非相干电磁波和来自样品105的非相千电磁 波，并将耦合波输出到检测部分107。延迟部分106通过改变从耦合 器部分104输出到延迟部分106的非相干电磁波的传播状态来延迟其 传播时间，以提供时间延迟。
检测部分107操作为检测从耦合器部分104输出的非相干电磁波 的信号的强度。信号处理部分108监视检测部分107的检测信号和由 延迟部分106产生的时间延迟的程度，并通过计算获得关于样品105 的表面和沿其深度方向(电磁波的传播方向)的内部的信息。以这种 方式，信号处理部分108获取样品105沿电磁波的传播方向的内部轮 廓，并且，必要的话，在显示部分上显示观测对象的内部的图像。 现在将参照有关附图更加详细地描述本实施例的操作。 参见图1，激光源102产生相干电磁波。扩散部分103借助预定 的码模式调制该相干电磁波，以将该相干电磁波变换成非相干电磁波。 在本实施例中，扩散部分103通过ON-OFF切换以数字方式扩散激光 源102的输出。出于简化说明的目的，假定对于扩散使用8位码模式 (10001010)。
从产生部分101输出的非相干电磁波到达耦合器部分104。然后，
电磁波被分成两个非相干电磁波，其中的一个指向样品105，另一个
指向延迟部分106。如图1所示，到达样品105的非相干电磁波在界
面(由阴影线部分和白色部分的边界线表示)处被反射，在该界面处， 折射率由于表面的相对侧处的物质和内部的物质而改变。被反射的电
磁波返回耦合器部分104，在该耦合器部分104中，电》兹波再次被反 射以指向检测部分107。到达耦合器部分104的电磁波作为样品105 的表面处的界面和内部的界面的数量和位置的函数而表现出顺次的时 间滞后，使得电磁波看起来像回声信号。另一方面，到达延迟部分106的电》兹波以由延迟部分106提供的 时间延迟被反射回耦合器部分104。
因此，被样品105反射的电磁波以及被延迟部分106反射的电磁 波均到达耦合器部分104。耦合器部分104使得分别被样品105和延 迟部分106反射并来自它们的电磁波相互干涉，并将作为干涉的结果 产生的电磁波输出到检测部分107。检测部分107检测干涉的电磁波 的强度。
图9A和图9B示出信号的例子。图9A示出完全相关(即，在相 同的定时到达耦合器部分104)的分别被样品105和延迟部分106反 射的按时间序列的电磁波。另一方面，图9B示出分别被样品105和 延迟部分106反射并以1位的时间差到达耦合器部分104的按时间序 列的电》兹波。
在图9A和图9B中，(1)表示被输入到耦合器部分104的电磁 波的电场幅度(E)。更具体地讲，(基准)表示被延迟部分106反 射并到达耦合器部分104的电磁波，而(样品)表示被样品105的折 射率的界面反射并到达耦合器部分104的电磁波。在图9A和图9B中， (2)示出作为到达耦合器部分104的两个电磁波的千涉的结果产生并 被输出到检测部分107的电磁波的电场幅度(E， 2E)。如图所示， 被输出到检测部分107的电磁波的波形取决于两个电磁波到达耦合器 部分104的定时而改变。
在图9A和图9B中，(3)示出检测部分107所检测的电磁波的 强度信号。检测部分107具有检测电磁波的强度信号并输出与到达检 测部分107的电磁波的电场幅度(E， 2E)的平方成比例的值的作用。 图9A和图9B所示的符号A表示由检测部分107的特性确定的常数。 虽然(3)所示的信号波形是矩形波形，但是可以取决于检测部分107 的时间常数，输出高频分量衰减的波形(波形下倾)。
如图9A和图9B所示，检测部分107所检测的电磁波的强度波形 和平均强度值可取决于两个初始电磁波到达耦合器部分104的定时而 变化。换句话说，两个电磁波的干涉的模式取决于它们到达耦合器部分104的定时而改变。因此，从激光源102发射的CW光在当该CW 光在扩散部分103处经受伪随机调制时可被视为伪非相干光。鉴于在 太赫波的区域中没有高输出水平的非相干电磁波源可用，因此可特别 有利地对于该区域使用诸如本实施例的根据本发明的装置。
信号处理部分108基于检测部分107的输出，确定到达耦合器部 分104的信号的相关性。更具体地讲，当检测部分107的输出显示出 希望的波形图案(类似于图9A所示的那个波形图案)时或当所检测 的平均强度值达到最大值时，信号处理部分108确定到达耦合器部分 104的两个电磁波是完全相关的。
本实施例的成像装置在检测一 系列流动信号时扫视(sweep )在延 迟部分106上产生的延迟。然后，作为结果，基于在延迟部分106处 产生的延迟和由检测部分107检测的相关性，可以识别样品105沿深 度方向(在这种情况下，为电磁波的传播方向)的折射率的界面，并 且可获取样品105沿深度方向的信息。然后，可通过在沿平面内方向 (即，沿与深度方向垂直的方向)扫描照射到样品105的电磁波的同 时进行上述操作，而获得关于样品105的三维信息。可以使用用于沿 图1中的从上到下和相反的方向、或沿与图l垂直的相对的方向移动 样品105的移动机构作为扫描单元，用于改变被照射到观测对象105 上的电磁波和被照射的观测对象105上的斑点的相对位置。作为替代 方案，可以使用借助光学系统使电磁波相对于样品105移动的扫描系 统。但是，对于这种扫描系统，需要以这样的方式移动光学系统，即， 使从耦合器部分104到样品105上的正被照射电磁波的斑点的传播路 径的长度总是保持恒定。这是因为，当样品105和耦合器部分104之 间的距离在扫描电磁波的操作过程中改变时，电磁波的相关性改变。 可以单独地i殳置用于测量耦合器部分104和样品105之间的距离的距 离测量单元，来控制移动单元以使该距离保持等于恒定值。作为另一 替代方案，可通过使用关于耦合器部分104和样品105之间的距离的 信息校正观测结果。
沿深度方向的分辨率取决于产生部分IOI的扩散部分103中的信号扩散的状态。例如，在上述布置的情况下，它取决于实现使用8位 码模式的调制的时间跨度(time span )。当通过8位编码信号每1 psec 的方式扩散相千电磁波时，分辨率为约0.3mm。根据扩散部分103的 能力和成像装置的应用来选择该分辨率。
虽然上面描述了适于使用被样品105和延迟部分106反射的电磁 波的系统，但本发明决不限于此。例如，可以作为替代方案如图10 所示的那样形成适于使用透射穿过样品105和延迟部分106的电磁波 的系统。在图10的布置中单独地设置第一耦合器部分104和笫二耦合 器部分104。
的观测目标的一般信息的检测装置。例如，它可被布置为检测表示图 9A所示的观测目标的存在的信号和表示观测目标不存在的信号，并通 过比较确定观测目标的介电常数和吸收系数。然后，基于获得的结果， 可以识别观测目标，并且可检查它的一些特性。可检测观测目标的给 定深度处的介电常数和吸收系数。
来自产生部分101的电磁波可通过一个或更多个反射镜和/或一个
或更多个透镜而被光学成形以显示出希望的轮廓。例如，当根据线性 电磁波的形状通过检测器的阵列形成检测部分107时，可以高速进行 该检测操作。
可将产生部分101布置为产生多个非相干电磁波。例如，可以布 置多组产生部分101和检测部分107。可以通过这种布置在短时间段 内广泛地分析观测目标。可操作所述多组产生部分101和检测部分107 以分别分析观测目标的不同区域，或使用不同的波长范围并在各波长 范围中分析观测目标。作为替代方案，为了通过察看获得的信号的差 异来更精确地分析观测目标，可操作所述多组产生部分101和检测部 分107，以在相同的波长范围中对观测目标进行观测。在使用多组产 生部分101和检测部分107的才莫式中，可取决于应用而适当地选择分 别分配给它们的波长和码模式。可通过产生码模式以使得电磁波显示 出正交关系，而减少多个非相干电磁波中的每一个的串扰。当i殳置多组产生部分101和检测部分107时，可以通过将这些组
的图像。
可以使用压缩波作为用于本发明的目的的非相干电磁波。如果与 通过ON-OFF切换来数字地扩散电磁波的布置相比，通过此配置相对 地增大了检测部分107每个单元所检测的电磁波的光量。于是，限制 可接收的扩散信号的每单位时间的变化速率的范围(extent)可被拓 宽。因此，作为结果，改善了检测灵敏度并由此改善了 S/N，使得可 以实现高速系统。
当使用压缩波时，可将恢复部分布置在耦合器部分104和检测部 分107之间的电磁波的路径上，以解除压缩波的压缩状态。可以各种 不同的方式配置该恢复部分。更具体地讲，当设置振荡部分703以根 据码模式使激光源102振荡而产生非相干电磁波时，检测部分107也 在检测部分107接收电磁波时根据相同的码模式振荡，所述振荡部分 703净皮示出在图7中并将在下面更加详细地描述。当例如压缩波的稀 疏部分(coarse part)作为电磁波到达检测部分107时，控制检测部 分107的位置以使其更靠近耦合器部分104。另一方面，当压缩波的 密集部分到达检测部分107时，控制后者的位置以使其远离耦合器部 分104。通过根据码模式进行位置控制，可使得电磁波的稀疏/密集间 隔恒定(与频带的恢复相对应的效果)，并且检测部分107可检测具 有恢复的频带的电磁波。
因此，通过上述布置，可以从CW电磁波源获得伪非相千光。特 别地，可对于太赫波区域使用比任何常规的非相干电磁波源成本更低 的诸如单一波长半导体激光器之类的小型电磁波源，从而，减小整个
装置的尺寸，并且降低装置的制造成本。另外，可对根据本发明的成 像装置和检测装置使用高输出功率相干电磁波源。于是，提高检测部 分所检测的信号的强度以允许更加精确的观测。从而，可以沿深度方 向从样品中更深的位置获得关于样品的信息。 (实施例)现在，以下将参照有关的附图描述本发明的具体实施例。注意， 此后将不再描述已描述过的本发明的实施例的部件。 (实施例1 )
本实施例涉及用于实现根据本发明的成像装置的 一种可能的配 置。在本实施例中，本发明被应用到用于借助空间光学系统获取样品 沿深度方向的信息的成像装置。
图2是本实施例的成像装置的示意性电路图。在本实施例中，使 用如图2所示的分束器204作为耦合器部分。使用光学反射电磁波的 诸如反射镜之类的反射部分206作为延逸部分。
对于激光源102使用了量子级联激光器(QCL)，但是可作为替 代方案对于激光源102使用诸如谐振隧穿二极管(RTD)之类的某种 其它半导体器件。作为另一替代方案，可对于激光源102使用利用非 线性光学晶体的振荡器或诸如反向波振荡器(BWO)之类的利用电子 管的振荡器。虽然在本实施例中使用激光源102作为电磁波源，但是 可以使用任何其它形式的电磁波源，只要它能够向外部辐射单一频率 分量就可以。这种振荡器可容易地被小型化，而发射具有相对高的输 出功率水平的相干电磁波。
本实施例的扩散部分103是用于驱动激光源102的驱动器，它控 制激光输出并且操作以进行切换。对于本实施的检测部分107使用诸 如辐射热测量器之类的电热检测器。只要检测器可检测到达该检测器 的电磁波的强度，就可对于检测部分107使用任何形式的检测器。
在本实施例中，沿电磁波的传播方向移动反射部分206的位置。 可通过在检测部分107处监视通过分束器204使其相互千涉的多个电 磁波的强度，并借助信号处理部分108确定电磁波的相关性，来获取 样品105沿其深度方向的信息。
通过上述布置，可通过使用CW电磁波源而提供其中产生部分 101可被视为非相干电磁波源的成像装置。从而，可以降低使用CW 电^f兹波源的干涉系统所特有的斑点噪声，以改善观测精度。 (实施例2 )本实施例也涉及用于实现根据本发明的成像装置的一种可能的配 置。更具体地讲，通过对电磁波传播路径使用光波导来修改实施例1 的装置，而获得本实施例的成像装置。
图3是本实施例的成像装置的示意性电路图。如图3所示，对于 电磁波传播路径使用光纤的光波导309。相应地对于耦合器部分104 使用光纤耦合器304。
通过此配置，光波导309作为主电磁波传播路径而工作。作为结 果，可以降低电磁波和外部噪声之间的任何可能的千扰，以改善S/N 比并由此改善观测精度。另外，如果与空间光学系统相比，这种使用 光纤的光波导309的布置可简化光轴调整操作以提供操纵简易的优 点。进一步地，这种使用光纤的光波导309的布置可提高安装的自由 度。除此之外，本实施例提供与实施例1类似的优点。
(实施例3 )
本实施例与上述实施例的不同之处在于通过产生部分101产生伪 非相干电磁波的方法。更具体地讲，通过如前文所述的那样根据按时 间序列变化的码模式以机械的方式顺序地切换透射电磁波的部分和反 射电磁波的部分，而产生非相千电磁波。
例如，对于扩散部分103，使用如图4所示的转盘403。参照图4， 转盘403具有反射电磁波的反射部分410和透射电磁波的透射部分 411。反射部分410典型地由导电金属制成。透射部分411可以是空腔， 所述空腔可被填充或不填充对于要透射穿过这些空腔的电磁波最大限 度地透明的物质。驱动转盘403，以围绕沿关于图4的法线方向延伸 的转动轴转动。
电磁波沿基本上与转动轴平行的方向射到转盘403上。当射到转 盘403上的电磁波在电磁波的传播路径上交替地遇到被顺序地切换的 反射部分410和透射部分411时，该电》兹波变成伪非相干电i兹波。
虽然反射部分410和透射部分411在图4中规则地布置，但是实 际上它们是根据用于产生非相千电磁波的码模式被布置的。因此，反 射部分410和透射部分411是根据码模式被布置的。作为替代方案，可通过根据码模式改变转盘403的每单位时间的转数，将电磁波变成 非相干电磁波。从而，不必根据码模式选择反射部分410的数量、透 射部分411的数量以及这些部分的布置间距。
为了使得转盘403部分不反射，可以向转盘403施加无反射涂层， 或者可以在转盘403中形成SWS (亚波长(sub wavelength)结构。 虽然在本实施例中使用转动驱动系统来产生非相干电磁波，但是在本 实施例中可以作为替代方案使用用于平移具有反射部分和透射部分的 扩散构件的线性驱动系统。
由于以机械的方式产生非相干电磁波，因此本实施例提供成像装 置制备简单和操作稳定的优点。除此之外，本实施例提供与前面的实 施例类似的优点。 (实施例4)
本实施例与前面的实施例的不同之处在于通过产生部分101产生 伪非相干电磁波的方法。更具体地讲，通过根据码模式改变相干电磁 波的传播速率，产生非相干电磁波。
对于本实施例的扩散部分103，使用图5所示的转盘503。如图5 所示，转盘503具有多个透射部分511，所述多个透射部分511为电 磁波提供不同的传播速率。例如，通过为所述多个透射部分511选择 不同的厚度来控制和区分所述多个透射部分511的延迟时间。虽然对 于本实施例的透射部分使用石英衬底，但是，只要物质可实现透射部 分511的目的，透射部分511的物质就决不限于此。作为替代方案， 为了控制透射穿过转盘503的电磁波的传播状态，可以使用不同的物 质来形成透射部分511。被用于形成透射部分511的物质优选对于所 透射的电磁波最大限度地透明。如在实施例3中的情况那样，转盘503 被驱动以围绕沿关于图5的法线方向延伸的转动轴转动。电磁波沿基 本上与转动轴平行的方向射到转盘503上。
通过被顺序地切换的多个透射部分511，射到转盘503上的电磁 波的相位在其传播路径上被偏移，使得电磁波作为显示出根据码模式 的波形的压缩波而被进一步传播。压缩波用作伪非相干电磁波。虽然多个透射部分511在图5中被规则地布置，但是实际上，分
别被透射部分511占据的面积根据用于产生非相干电磁波的码模式而
不同。作为替代方案，可通过根据码模式改变转盘503的每单位时间
的转数，产生非相干电磁波。从而，多个透射部分511的数量可不必 取决于码模式。
在本实施例中，使用显示出根据码模式的波形的压缩波作为伪非 相干电磁波。为了维持恒定地产生电磁波的状态，可使这种压缩波的
高。换句话说，提高了电磁波的利用效率而允许更加精确的观测。于 是，可以沿样品的深度方向从更深的位置获得关于样品的信息。除此 之外，本实施例提供与实施例3类似的优点。 (实施例5)
本实施例与前面的实施例的不同之处在于通过产生部分101产生 伪非相干电磁波的方法。更具体地讲，通过借助MEMS(微电机系统) 技术根据码模式改变电磁波的传播状态，而产生非相干电磁波。
在本实施例中，对于扩散部分103，使用如图6所示的通过一体 化布置微反射镜而形成的MEMS器件。图6的MEMS器件具有作为 可移动微反射镜的多个切换部分603，并且，通过偏移入射的电磁波 的反射方向，对于波到达耦合器部分104的时间控制发射波的传播延 迟时间。作为结果，产生显示出根据码模式的波形的压缩波。虽然在 图6中示出两个电磁波传播路径(发射波l、发射波2)，但是可存在 三个或更多个电磁波传播路径。可在电磁波传播路径上根据码模式接 通和关断发射波，以产生非相千电磁波。典型地，切换部分603被具 有磁体和线圏的电磁驱动单元或具有相对设置的电极的静电力驱动单 元驱动而纟罢动。
虽然对于本实施例的扩散部分103使用微反射镜，但是可作为替 代方案对于本实施例使用通过使用MEMS技术实现的其它器件(例 如，切换器件)。当使用如图3所示的光纤型波导时，可通过根据码 模式借助MEMS开关选择光纤波导来实现类似的操作，所述光纤波导用于将电磁波引出到显示出不同的传播状态的多个光纤波导之外。
为了在本实施例中产生非相干电磁波，通过应用MEMS技术而 形成的器件，根据码模式控制电磁波的传播状态。从而，作为结果， 可以容易地使整个装置小型化。另外，由于器件较小，因此机械共振 频率上升，使得可以高速地进行根据码模式的调制操作。于是，作为 结果，可以更高的分辨率沿深度方向获得关于样品105的信息。除此 之外，本实施例提供与前面的实施例类似的优点。 (实施例6)
本实施例与前面的实施例的不同之处在于通过产生部分101产生 伪非相干电磁波的方法。更具体地讲，通过根据码模式使电磁波源102 沿电磁波的传播方向振荡，而控制电磁波的传播状态。
在本实施例中，激光源102如图7所示的那样被刚性锚定到作为 致动器的振荡部分703上，并被驱动以沿电磁波的传播方向振荡。作 为结果，可以对于电磁波到达耦合器部分104的时间来控制电磁波的 传播延迟时间，以形成显示出根据码模式的波形的压缩波。通过振荡 部分703给出的激光源102的移动距离在换算(reduce)为相位时优
选地在7t和-兀之间。
因此，本实施例可通过使激光源102振荡的筒单布置而产生非相 干电磁波。特别地，由于没有为了改变电磁波的传播状态的目的而在 电磁波的传播路径中插入控制装置，因此可以由这种装置导致的损耗 为零。于是，可更精确地对观测目标进行观测，并且可以从它的更深 的位置容易地获得关于观测目标的信息。除此之外，本实施例提供与 前面的实施例类似的优点。 (实施例7)
本实施例与前面的实施例的不同之处在于通过产生部分101产生 伪非相干电磁波的方法。更具体地讲，通过根据码模式以机械的方式 改变电磁波的传播路径的长度，来控制电磁波的传播状态。
在本实施例中，延迟光学部分812如图8所示的那样被刚性锚定 到作为致动器的振荡部分703上，并被驱动而振荡，以改变电磁波的光路的长度。于是，作为结果，可以控制到达耦合器部分104的电磁 波的传播延迟状态，以产生显示出根据码模式的波形的压缩波。在本 实施例中，通过振荡部分703给出的延迟光学部分812的移动距离也
在换算为相位时优选地在7T和-7C之间。
当使用图3所示的光纤型波导时，可通过使波导伸展和收缩来产 生类似的运动。例如，可通过布置在光纤外部的致动器以机械的方式 使波导伸展和收缩。
在本实施例中，通过使控制电磁波的传播状态的光学器件振荡来 产生非相千电磁波。由于该器件非常小并且重量轻，因此机械共振频 率上升，使得可以高速地进行根据码模式的调制操作。于是，作为结 果，可以更高的分辨率沿深度方向获得关于样品105的信息。除此之 外，本实施例提供与前面的实施例类似的优点。
(实施例8)
本实施例与前面的实施例的不同之处在于通过产生部分101产生 伪非相干电磁波的方法。更具体地讲，通过外部能量根据码模式控制 电磁波的传播状态。
例如，在电》兹波的传播路径上布置可通过从外部向其施加电场来 改变其折射率的电光器件。电光器件可由可通过从外部施加电场来改
变其折射率的诸如BBO晶体、LiTz03晶体、KTP晶体或ZnTe晶体 之类的物质制成。当使用如图3所示的光纤型波导时，可以如此布置 该光纤型波导以通过从外部施加电场来改变光纤的包覆材料的折射 率。
因此，在本实施例中，通过借助于外部电场来控制电磁波的传播 的器件，改变电磁波的光路的长度。于是，作为结果，到达耦合器部 分104的电磁波的传播延迟状态可被控制，以产生显示出根据码模式 的波形的压缩波。
因此，在本实施例中，借助外部能量，典型地通过施加电场，控 制电磁波的传播状态。于是，作为结果，可以高速地进行调制操作。 因此，本实施例提供可以更高的分辨率沿深度方向获得关于样品105的信息的优点。
(实施例9)
本实施例涉及用于实现根据本发明的成像装置的 一种可能的配 置。更具体地讲，本实施例涉及多路复用。对于本实施例，借助被多 个码模式调制的多个非相干电磁波，沿样品105的深度方向获取关于 该样品105的信息。优选地，码模式显示出正交关系。
对于本实施例，通过用多个电磁波照射样品105来获取关于样品 105的信息。于是，可以容易地以高速进行成像操作。特别地，通过 借助于显示出正交关系的码模式来调制电磁波，可以减少电磁波的串 扰，以维持观测的高度精确性。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限 于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释 以包含所有这些变更方式以及等同的结构和功能。
本申请要求在2007年3月30日提交的日本专利申请No. 2007-092831的权益，其全部内容通过引用的形式包含于此。
权利要求
1. 一种检测装置，包括产生部分，用于产生非相干电磁波；第一耦合器部分，用于将所述非相干电磁波分成第一波和第二波；延迟部分，用于通过改变第二波的传播状态来延迟所述第二波的传播时间；第二耦合器部分，用于耦合传播状态被观测目标改变了的第一波和传播状态被所述延迟部分改变了的第二波，以产生具有第一波和第二波之间的相关信号的耦合波；检测部分，用于检测所述耦合波的所述相关信号；以及信号处理部分，用于基于由所述延迟部分给出的传播时间的延迟程度和由所述检测部分检测的所述相关信号的强度，获取关于观测目标的信息，其中，所述产生部分包含电磁波源和扩散部分，所述电磁波源用于产生相干电磁波，所述扩散部分用于通过根据按时间序列变化的码模式改变由所述电磁波源产生的相干电磁波的传播状态来产生伪非相干电磁波。
2. 根据权利要求l所述的装置，其中，单个耦合器部分用作第一 耦合器部分和第二耦合器部分两者。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述产生部分产生多 个非相干电磁波。
4. 根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个非相干电磁波具 有正交关系。
5. 根据权利要求1 4中的任一项所述的装置，其中，所述非相干 电磁波是压缩波。
6. 根据权利要求5所述的装置，其中，该装置还包括恢复部分， 所述恢复部分用于在被布置在第二耦合器部分和所述检测部分之间的 电磁波的传播路径上解除所述压缩波的稀疏和密集状态。
7. 根据权利要求1 6中的任一项所述的装置，其中，该装置还包 括扫描单元，所述扫描单元用于改变第一波和要利用该第一波照射的 观测目标之间的相对位置。
8. 根据权利要求1~7中的任一项所述的装置，其中，第一波包含 30GHz和30THz之间的频带内的频率。
9. 根据权利要求1 8中的任一项所述的装置，其中，所述信号处 理部分基于由所述延迟部分给出的传播时间的延迟程度和由所述检测 部分检测的相关信号的强度，获取关于观测目标内部沿第一波的传播 方向的信息，以提供观测目标沿深度方向的内部图像。
全文摘要
一种检测装置，能够通过使用非相干电磁波精确地进行目标的无损观测。检测装置具有产生部分(101)、第一耦合器部分(104)、延迟部分(106)、第二耦合器部分(104)、检测部分(107)和信号处理部分(100)。产生部分(101)包含相干电磁波源(102)和用于通过根据码模式改变相干电磁波的传播状态来产生伪非相干电磁波的扩散部分(103)。非相干电磁波被分成第一和第二波，并且，第一波受观测目标(105)影响，而第二波被延迟部分延迟。然后耦合第一和第二波以产生具有它们的相关信号的耦合波，并且，利用该信号来获取关于观测目标内部的信息。
文档编号G01N21/35GK101548175SQ20088000098
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月27日 优先权日2007年3月30日
发明者井辻健明 申请人:佳能株式会社