特開 2025-30880 ３次元情報取得方法および３次元情報取得装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025030880

(43)【公開日】2025-03-07

(54)【発明の名称】３次元情報取得方法および３次元情報取得装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/26 20060101AFI20250228BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20250228BHJP

   G01N 27/72 20060101ALI20250228BHJP

【ＦＩ】

G01R33/26

G01R33/02 L

G01N27/72

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023136555

(22)【出願日】2023-08-24

(71)【出願人】

【識別番号】513067727

【氏名又は名称】高知県公立大学法人

(74)【代理人】

【識別番号】110002217

【氏名又は名称】弁理士法人矢野内外国特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田上 周路

【テーマコード（参考）】

2G017

2G053

【Ｆターム（参考）】

2G017AA02

2G017AA03

2G017AD15

2G053AA11

2G053AB01

2G053BA02

2G053BA08

2G053BC02

2G053BC10

2G053BC14

2G053BC15

2G053DA01

(57)【要約】

【課題】光と相互作用する物質内部における３次元情報を取得できる３次元情報取得方法を提供する。
【解決手段】３次元情報取得方法は、明画素ｂｐｘと暗画素ｄｐｘとが配列された第１符号化パターンＰＴ１および第２符号化パターンＰＴ２を有した第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２を、セシウムが封入されたガラスセルＧＣに対して２方向から照射する光照射工程と、ガラスセルＧＣを透過した第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２を受光する受光工程と、第１照射光Ｌ１の第１符号化パターンＰＴ１および第２照射光Ｌ２の第２符号化パターンＰＴ２と、受光工程において受光した第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２の光信号とを用いて、ガラスセルＧＣ内部における３次元情報を取得する取得工程とを備え、光照射工程および取得工程を、異なる符号化パターンを有した複数の照射光を用いて複数回実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光が照射される領域である明画素と、光が照射されない領域である暗画素とが配列された符号化パターンを有した照射光を、前記照射光と相互作用する物質に対して２方向から照射する光照射工程と、
前記光照射工程において前記物質に照射され、前記物質を透過した前記照射光を受光する受光工程と、
前記光照射工程において前記物質に照射された前記照射光の前記符号化パターンと、前記受光工程において受光した照射光の光信号とを用いて、前記物質内部における３次元情報を取得する取得工程とを備え、
前記光照射工程および前記取得工程を、異なる符号化パターンを有した複数の照射光を用いて複数回実行し、
前記取得工程においては、複数回実行された前記光照射工程および前記取得工程における複数の前記符号化パターンと複数の前記光信号とを用いて前記３次元情報を取得することを特徴とする３次元情報取得方法。

【請求項2】

前記光照射工程においては、前記照射光を、直交する２方向から前記物質に照射する請求項１に記載の３次元情報取得方法。

【請求項3】

前記物質は、２方向から照射される前記照射光の前記符号化パターンによって区画される複数の区画セルを有し、
前記光照射工程および前記受光工程は、前記物質が有する前記区画セルの数以上の回数だけ実行される請求項１または請求項２に記載の３次元情報取得方法。

【請求項4】

前記光信号は、前記物質に印加される磁界の大きさによって変化し、
前記３次元情報は、前記物質の内部における３次元磁界分布である、請求項１または請求項２に記載の３次元情報取得方法。

【請求項5】

前記物質は、アルカリ金属であり、
前記照射光は、アルカリ金属に対する共鳴波長を有するとともに、円偏光成分を有するレーザ光である請求項１または請求項２に記載の３次元情報取得方法。

【請求項6】

光を出射する光源と、
前記光と相互作用する物質と、
前記光源から出射された光に対して、光が照射される領域である明画素と、光が照射されない領域である暗画素とが配列された第１符号化パターンを付与し、前記第１符号化パターンが付与された前記光である第１照射光を前記物質に照射する第１光学系と、
前記光源から出射される光に対して、光が照射される領域である明画素と、光が照射されない領域である暗画素とが配列された第２符号化パターンを付与し、前記第２符号化パターンが付与された前記光である第２照射光を、前記第１照射光の照射方向と異なる方向から前記物質に照射する第２光学系と、
前記物質を透過した前記第１照射光を受光する第１受光器と、
前記物質を透過した前記第２照射光を受光する第２受光器と、
前記第１符号化パターンと、前記第２符号化パターンと、前記第１受光器が受光した前記第１照射光の光信号と、前記第２受光器が受光した前記第２照射光の光信号とを用いて、前記物質の内部における３次元情報を取得するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、異なる複数の前記第１符号化パターンと、異なる複数の前記第２符号化パターンと、異なる複数の前記第１符号化パターンに対応する複数の前記第１照射光の光信号と、異なる複数の前記第２符号化パターンに対応する複数の前記第２照射光の光信号とを用いて、前記物質の内部における３次元情報を取得することを特徴とする３次元情報取得装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は３次元情報取得方法および３次元情報取得装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に開示されるように、アルカリ金属原子群が内包されたセルと、セルにポンプ光を入射させるポンプ光光学系と、セル内でポンプ光と交差するように、第一のプローブ光を入射させる第一のプローブ光光学系と、セル内でポンプ光及び第一のプローブ光と交差するように、第二のプローブ光を照射する第二のプローブ光光学系と、セルを通過した第一のプローブ光の偏光面の回転角を検出する第一の検出器と、セルを通過した第二のプローブ光の偏光面の回転角を検出する第二の検出器と、セル内に静磁場を印加する磁場印加手段と、第一の検出器で検出された回転角と、第二の検出器で検出された回転角とから、セル内の異なる２方向の磁場強度に関する情報を算出する算出手段と、を有した光ポンピング磁力計が知られている。

【0003】

このような磁力計においては、セルに内包される光と相互作用するアルカリ金属原子群等の物質おける、異なる２方向の磁場強度に関する情報を取得することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６１８４１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された構成の光ポンピング磁力計においては、セル内の異なる２方向の磁場強度に関する情報、つまりセルに内包される物質内の磁場強度に関する２次元情報を得ることが可能であるが、物質内の３次元情報を得ることは困難であった。

【0006】

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、光と相互作用する物質内部における３次元情報を取得することができる３次元情報取得方法および３次元情報取得装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

即ち、３次元情報取得方法は、光が照射される領域である明画素と、光が照射されない領域である暗画素とが配列された符号化パターンを有した照射光を、前記照射光と相互作用する物質に対して２方向から照射する光照射工程と、前記光照射工程において前記物質に照射され、前記物質を透過した前記照射光を受光する受光工程と、前記光照射工程において前記物質に照射された前記照射光の前記符号化パターンと、前記受光工程において受光した照射光の光信号とを用いて、前記物質内部における３次元情報を取得する取得工程とを備え、前記光照射工程および前記取得工程を、異なる符号化パターンを有した複数の照射光を用いて複数回実行し、前記取得工程においては、複数回実行された前記光照射工程および前記取得工程における複数の前記符号化パターンと複数の前記光信号とを用いて前記３次元情報を取得する。

【0008】

これにより、物質内における３次元情報を高精度に取得することができる。

【0009】

また、前記光照射工程においては、前記照射光を、直交する２方向から前記物質に照射する。

【0010】

これにより、物質内において、有感領域と不感領域とを明確に区画することができる。

【0011】

また、前記物質は、２方向から照射される前記照射光の前記符号化パターンによって区画される複数の区画セルを有し、前記光照射工程および前記受光工程は、前記物質が有する前記区画セルの数以上の回数だけ実行される。

【0012】

これにより、物質内における３次元情報を高精度に取得することができる。

【0013】

また、前記光信号は、前記物質に印加される磁界の大きさによって変化し、前記３次元情報は、前記物質の内部における３次元磁界分布である。

【0014】

このように、物質内における３次元磁界分布を取得することで、磁界の発生源の配置位置を高精度に推定することができる。

【0015】

また、前記物質は、アルカリ金属であり、前記照射光は、アルカリ金属に対する共鳴波長を有するとともに、円偏光成分を有するレーザ光である。

【0016】

これにより、物質内における３次元情報として、３次元磁界分布を取得することができる。

【0017】

また、３次元情報取得装置は、光を出射する光源と、前記光と相互作用する物質と、前記光源から出射された光に対して、光が照射される領域である明画素と、光が照射されない領域である暗画素とが配列された第１符号化パターンを付与し、前記第１符号化パターンが付与された前記光である第１照射光を前記物質に照射する第１光学系と、前記光源から出射される光に対して、光が照射される領域である明画素と、光が照射されない領域である暗画素とが配列された第２符号化パターンを付与し、前記第２符号化パターンが付与された前記光である第２照射光を、前記第１照射光の照射方向と異なる方向から前記物質に照射する第２光学系と、前記物質を透過した前記第１照射光を受光する第１受光器と、前記物質を透過した前記第２照射光を受光する第２受光器と、前記第１符号化パターンと、前記第２符号化パターンと、前記第１受光器が受光した前記第１照射光の光信号と、前記第２受光器が受光した前記第２照射光の光信号とを用いて、前記物質の内部における３次元情報を取得するコントローラと、を備え、前記コントローラは、異なる複数の前記第１符号化パターンと、異なる複数の前記第２符号化パターンと、異なる複数の前記第１符号化パターンに対応する複数の前記第１照射光の光信号と、異なる複数の前記第２符号化パターンに対応する複数の前記第２照射光の光信号とを用いて、前記物質の内部における３次元情報を取得する。

【0018】

これにより、物質内における３次元情報を高精度に取得することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、物質内における３次元情報を高精度に取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】３次元情報取得装置を示す概略図である。

【図2】第１ミラーアレイデバイスを示す図である。

【図3】第１符号化パターンを有した第１照射光および第２符号化パターンを有した第２照射光がガラスセルに照射される様子を示す斜視図である。

【図4】第１照射光および第２照射光が照射されたガラスセル内における区画セルを示す分解斜視図である。

【図5】第１照射光および第２照射光をガラスセルに照射した場合の、上層の区画セルにおける有感領域と不感領域とのパターンを示す図である。

【図6】図４に示したガラスセルに照射された第１照射光および第２照射光とは異なる第１符号化パターンおよび第２符号化パターンを有した第１照射光および第２照射光が照射されたガラスセル内の区画セルを示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

【0022】

［３次元情報取得方法の概要］
本発明に係る３次元情報取得方法は、光が照射される領域である明画素と、光が照射されない領域である暗画素とが配列された符号化パターンを有した照射光を、前記照射光と相互作用する物質に対して２方向から照射する光照射工程と、前記光照射工程において前記物質に照射され、前記物質を透過した前記照射光を受光する受光工程と、前記光照射工程において前記物質に照射された前記照射光の前記符号化パターンと、前記受光工程において受光した照射光の光信号とを用いて、前記物質内部における３次元情報を取得する取得工程とを備え、前記光照射工程および前記取得工程を、異なる符号化パターンを有した複数の照射光を用いて複数回実行し、前記取得工程においては、複数回実行された前記光照射工程および前記取得工程における複数の前記符号化パターンと複数の前記光信号とを用いて前記３次元情報を取得するものである。

【0023】

この場合、照射光と相互作用する物質としては、例えばセシウム、カリウム、ルビジウム等のアルカリ金属を用いることができる。また、物質と相互作用する照射光としては、円偏光成分を有する光を用いることができる。

【0024】

円偏光成分を有する光は、物質を構成する原子の不対電子のスピンの向きを揃えるために用いられ、円偏光成分を有する光が照射された物質を構成する原子は、照射光の偏光方向に応じてスピン偏極し、磁化された状態となる。照射光と相互作用する物質としてのアルカリ金属は、円偏光成分を有する光と相互作用してスピン偏極する。

【0025】

物質を構成する原子をスピン偏極させる光を、「ポンプ光」とよぶ。また、物質を構成する原子をポンプ光によりスピン偏極させることを、「光ポンピングする」という。

【0026】

ポンプ光は、円偏光のみからなることが好ましいが、これに限るものではなく、円偏光成分を有していれば他の偏光成分を含有していてもよい。また、ポンプ光としては、アルカリ金属が基底準位から励起準位に光学遷移を生じる波長を有した光を用いる。

【0027】

光ポンピングにより生じた物質のスピン偏極は、静磁界が印加されると、磁界の大きさにより定まるラーモア周波数で歳差運動を行う。

【0028】

静磁界が印加された状態の物質に交流磁界を印加すると、印加された交流磁界によって歳差運動の位相が揃い、物質を透過する照射光は磁界に応じて強度変調されて、物質から出射される。物質を構成するアルカリ金属は、磁界が印加されると、磁界の強度に応じて光の透過率が変動する性質を有している。

【0029】

３次元情報取得方法においては、物質内部における３次元情報として、例えば物質内部における磁界の３次元分布状況を取得することができる。

【0030】

［３次元情報取得装置］
次に、３次元情報取得方法を実行する際に用いられる３次元情報取得装置について説明する。

【0031】

図１に示す３次元情報取得装置１は、ガラスセルＧＣと、光源１１と、偏光ビームスプリッタ１２と、第１ミラーアレイデバイス１３と、第２ミラーアレイデバイス１４と、第１フォトディテクタ１５と、第２フォトディテクタ１６と、コントローラ２０と、３次元ヘルムホルツコイルＨＣと、金属線Ｗとを備えている。

【0032】

ガラスセルＧＣは、ガラスにて形成され、密封された立方体形状の容器であり、内部にアルカリ金属であるセシウムがガス状態で封入されている。ガラスセルＧＣとしては、例えば３０ｍｍ角の立方体ガラスセルを用いることができる。セシウムは、照射光と相互作用する物質の一例である。ガラスセルＧＣ内には、セシウムに加えて窒素およびヘリウムなどのバッファガスを封入することができる。ガラスセルＧＣ内におけるバッファガスの封入量を調整することで、ガラスセルＧＣの検出感度および感度帯域幅を最適化することが可能である。

【0033】

３次元情報取得装置１においては、ガラスセルＧＣを取り囲むように３次元ヘルムホルツコイルＨＣが配置されており、３次元ヘルムホルツコイルＨＣによってガラスセルＧＣに静磁界を印加している。

【0034】

金属線Ｗは、ガラスセルＧＣに近接して配置されている。金属線Ｗには交流電流が流れており、金属線Ｗからは交流磁界が発生している。金属線Ｗから発生する交流磁界は、ガラスセルＧＣの内部に印加されている。ガラスセルＧＣの内部に印加される金属線Ｗからの交流磁界の大きさは、金属線Ｗからの距離に応じて異なっている。金属線Ｗから発生する交流磁界の周波数は、例えば７０ｋＨｚに設定することができる。

【0035】

光源１１は、ガラスセルＧＣに照射されるレーザ光を出射する。レーザ光は、光源が出射する光の一例である。光源１１としては、例えば外部共振器付きレーザ（ＥＣＤＬ）を用いることができる。光源１１は、例えば１００ｍＷのレーザ光の出力を得ることができるものを用いることができる。レーザ光は、光源１１が有する光ファイバー１１ａから出射される。光源１１から出射されるレーザ光の波長は、セシウムの共鳴波長である８５２ｎｍに調整されている。

【0036】

光源１１から出射したレーザ光は偏光ビームスプリッタ１２に入射する。偏光ビームスプリッタ１２は、光源１１から出射されたレーザ光を、等しい強度で２つに分割する。偏光ビームスプリッタ１２により分割された一方のレーザ光は、第１ミラーアレイデバイス１３に入射し、偏光ビームスプリッタ１２により分割された他方のレーザ光は、第２ミラーアレイデバイス１４に入射する。

【0037】

光源１１と偏光ビームスプリッタ１２との間には１/２波長板３１が配置され、光源１１から出射したレーザ光は１/２波長板３１を通過した後に偏光ビームスプリッタ１２に入射される。光源１１から出射したレーザ光は、絞りにより光量を適宜調整するとともに、ミラーにより反射した後に、偏光ビームスプリッタ１２に入射することができる。

【0038】

偏光ビームスプリッタ１２と第１ミラーアレイデバイス１３との間には１/４波長板３２が配置され、偏光ビームスプリッタ１２と第２ミラーアレイデバイス１４との間には１/４波長板３３が配置されている。

【0039】

偏光ビームスプリッタ１２から出射したレーザ光は、１/４波長板３２を通過した後に第１ミラーアレイデバイス１３に入射する。偏光ビームスプリッタ１２から出射したレーザ光は、１/４波長板３２を通過することにより円偏光となる。

【0040】

偏光ビームスプリッタ１２から出射したレーザ光は、１/４波長板３３を通過した後に第２ミラーアレイデバイス１４に入射する。偏光ビームスプリッタ１２から出射したレーザ光は、１/４波長板３３を通過することにより円偏光となる。

【0041】

第１ミラーアレイデバイス１３は、第１ミラーアレイデバイス１３に入射したレーザ光を反射してガラスセルＧＣに照射する反射部材であり、第１ミラーアレイデバイス１３に入射したレーザ光を反射する際に、レーザ光に第１符号化パターンＰＴ１を付与する。第１符号化パターンＰＴ１は、光が照射される領域である明画素ｂｐｘと、光が照射されない領域である暗画素ｄｐｘとが配列されたパターンである。第１符号化パターンＰＴ１は、符号化パターンの一例である。

【0042】

図２（ａ）に示すように、第１ミラーアレイデバイス１３は、基板１３１上に可動式のマイクロミラー１３２を多数配列したデバイスである。多数のマイクロミラー１３２は、例えば行列方向に格子状に配列されている。

【0043】

マイクロミラー１３２は、第１ミラーアレイデバイス１３に入射されたレーザ光を反射可能であり、傾斜方向が異なるオン姿勢（図２（ａ）におけるマイクロミラー１３２ａの姿勢）と、オフ姿勢（図２（ａ）におけるマイクロミラー１３２ｂの姿勢）とに移動することができる。マイクロミラー１３２は、コントローラ２０の制御により駆動されて、オン姿勢とオフ姿勢とを切り替えることが可能である。

【0044】

オン姿勢にあるマイクロミラー１３２により反射されたレーザ光はガラスセルＧＣに照射され、オフ姿勢にあるマイクロミラー１３２により反射されたレーザ光はガラスセルＧＣに照射されない。

【0045】

従って、各マイクロミラー１３２を個別に駆動してオン姿勢またはオフ姿勢とすることで、第１ミラーアレイデバイス１３によって反射されたレーザ光に、光が照射される領域である明画素ｂｐｘと、光が照射されない領域である暗画素ｄｐｘとが配列された第１符号化パターンＰＴ１を付与することができる。

【0046】

図２（ｂ）に示すように、第１符号化パターンＰＴ１においては、複数の画素ｐｘが格子状に配列されており、各画素ｐｘは、光が照射される領域である明画素ｂｐｘまたは光が照射されない領域である暗画素ｄｐｘの何れかとなっている。第１符号化パターンＰＴ１における各画素ｐｘは、矩形状に形成されている。図２（ｂ）に示す第１符号化パターンＰＴ１においては、行方向に５行の画素ｐｘが配列され、列方向に５列の画素ｐｘが配列されている。

【0047】

第１符号化パターンＰＴ１の明画素ｂｐｘは、第１ミラーアレイデバイス１３に入射したレーザ光がオン姿勢にあるマイクロミラー１３２ａにより反射されることで形成され、暗画素ｄｐｘは、第１ミラーアレイデバイス１３に入射したレーザ光がオフ姿勢にあるマイクロミラー１３２ｂにより反射されることで形成される。

【0048】

第２ミラーアレイデバイス１４は、第２ミラーアレイデバイス１４に入射したレーザ光を反射してガラスセルＧＣに照射する反射部材である。第２ミラーアレイデバイス１４は、第１ミラーアレイデバイス１３と同様に構成されており、第２ミラーアレイデバイス１４に入射したレーザ光を反射する際に、レーザ光に第２符号化パターンＰＴ２を付与する。

【0049】

第２符号化パターンＰＴ２は、光が照射される領域である明画素ｂｐｘと、光が照射されない領域である暗画素ｄｐｘとが配列されたパターンであり、第１符号化パターンＰＴ１と同様に構成されている。第２符号化パターンＰＴ２は、符号化パターンの一例である。

【0050】

第２ミラーアレイデバイス１４は、第１ミラーアレイデバイス１３の基板１３１およびマイクロミラー１３２に対応する基板１４１およびマイクロミラー１４２を備えている。

【0051】

第２符号化パターンＰＴ２においては、複数の画素ｐｘが格子状に配列されており、各画素ｐｘは、光が照射される領域である明画素ｂｐｘまたは光が照射されない領域である暗画素ｄｐｘの何れかとなっている。第２符号化パターンＰＴ２における各画素ｐｘは、矩形状に形成されている。

【0052】

第２符号化パターンＰＴ２の明画素ｂｐｘは、第２ミラーアレイデバイス１４に入射したレーザ光がオン姿勢にあるマイクロミラー１４２ａにより反射されることで形成され、暗画素ｄｐｘは、第２ミラーアレイデバイス１４に入射したレーザ光がオフ姿勢にあるマイクロミラー１４２ｂにより反射されることで形成される。

【0053】

第１ミラーアレイデバイス１３によって反射され、第１符号化パターンＰＴ１が付与されたレーザ光は、第１照射光Ｌ１としてガラスセルＧＣに照射される。第２ミラーアレイデバイス１４によって反射され、第２符号化パターンＰＴ２が付与されたレーザ光は、第２照射光Ｌ２としてガラスセルＧＣに照射される。

【0054】

３次元情報取得装置１においては、偏光ビームスプリッタ１２、第１ミラーアレイデバイス１３、１/２波長板３１、１/４波長板３２、およびレンズ等によって、光源１１から出射されたレーザ光に対して第１符号化パターンＰＴ１を付与し、第１符号化パターンＰＴ１が付与された第１照射光Ｌ１をガラスセルＧＣに照射する第１光学系ＯＳ１が構成されている。

【0055】

また、３次元情報取得装置１においては、偏光ビームスプリッタ１２、第２ミラーアレイデバイス１４、１/２波長板３１、１/４波長板３３、およびレンズ等によって、光源１１から出射されたレーザ光に対して第２符号化パターンＰＴ２を付与し、第２符号化パターンＰＴ２が付与された第２照射光Ｌ２をガラスセルＧＣに照射する第２光学系ＯＳ２が構成されている。

【0056】

図１、図３に示すように、第１照射光Ｌ１のガラスセルＧＣに対する照射方向と、第２照射光Ｌ２のガラスセルＧＣに対する照射方向とは直交している。本実施形態においては、第１照射光Ｌ１の照射方向をＸ方向と規定し、第２照射光Ｌ２の照射方向をＸ方向と直交するＹ方向と規定する。また、Ｘ方向およびＹ方向と直交し、図３における上方から下方へ向かう方向をＺ方向と規定する。

【0057】

第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２とは、ガラスセルＧＣに対して同時に照射される。ガラスセルＧＣに照射された第１照射光Ｌ１は、第１符号化パターンＰＴ１を有したまま、３次元情報の取得空間となるガラスセルＧＣ内を透過する。同様に、ガラスセルＧＣに照射された第２照射光Ｌ２は、第２符号化パターンＰＴ２を有したまま、３次元情報の取得空間となるガラスセルＧＣ内を透過する。

【0058】

図３に示す第１符号化パターンＰＴ１および第２符号化パターンＰＴ２は、それぞれ３行３列の画素ｐｘを有している。この場合、第１符号化パターンＰＴ１の行はＹ方向に沿って並んでおり、列はＺ方向に沿って並んでいる。第２符号化パターンＰＴ２の行はＸ方向に沿って並んでおり、列はＺ方向に沿って並んでいる。

【0059】

第１符号化パターンＰＴ１について、上層の行における画素ｐｘを、Ｙ方向における上流側から下流側へ向かって画素ｐｘ０１１、画素ｐｘ０２１、画素ｐｘ０３１と規定し、中層の行における画素ｐｘを、Ｙ方向における上流側から下流側へ向かって画素ｐｘ０１２、画素ｐｘ０２２、画素ｐｘ０３２と規定し、下層の行における画素ｐｘを、Ｙ方向における上流側から下流側へ向かって画素ｐｘ０１３、画素ｐｘ０２３、画素ｐｘ０３３と規定する。

【0060】

図３に示す第１符号化パターンＰＴ１においては、画素ｐｘ０１１、画素ｐｘ０１３、画素ｐｘ０２２、画素ｐｘ０２３、画素ｐｘ０３１は明画素ｂｐｘに設定され、画素ｐｘ０１２、画素ｐｘ０２１、画素ｐｘ０３２、画素ｐｘ０３３は暗画素ｄｐｘに設定されている。

【0061】

第２符号化パターンＰＴ２について、上層の行における画素ｐｘを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって画素ｐｘ１０１、画素ｐｘ２０１、画素ｐｘ３０１と規定し、中層の行における画素ｐｘを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって画素ｐｘ１０２、画素ｐｘ２０２、画素ｐｘ３０２と規定し、下層の行における画素ｐｘを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって画素ｐｘ１０３、画素ｐｘ２０３、画素ｐｘ３０３と規定する。

【0062】

図３に示す第２符号化パターンＰＴ２においては、画素ｐｘ１０２、画素ｐｘ２０１、画素ｐｘ２０２、画素ｐｘ３０３は明画素ｂｐｘに設定され、画素ｐｘ１０１、画素ｐｘ１０３、画素ｐｘ２０３、画素ｐｘ３０１、画素ｐｘ３０２は暗画素ｄｐｘに設定されている。

【0063】

図４に示すように、ガラスセルＧＣ内においては、第１符号化パターンＰＴ１および第２符号化パターンＰＴ２の各画素ｐｘに対応して区画した区画セルｓｃを規定することができる。具体的には、３行３列の画素ｐｘを有する第１符号化パターンＰＴ１と、３行３列の画素ｐｘを有する第２符号化パターンＰＴ２とが交差することにより、３行３列３層の合計２７個の区画セルｓｃが規定される。この場合、区画セルｓｃの行はＸ方向に沿って並んでおり、列はＹ方向に沿って並んでおり、層はＺ方向に沿って並んでいる。

【0064】

区画セルｓｃについて、Ｚ方向の上層かつＹ方向の上流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１１１、区画セルｓｃ２１１、区画セルｓｃ３１１と規定し、Ｚ方向の上層かつＹ方向の中流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１２１、区画セルｓｃ２２１、区画セルｓｃ３２１と規定し、Ｚ方向の上層かつＹ方向の下流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１３１、区画セルｓｃ２３１、区画セルｓｃ３３１と規定する。

【0065】

また、区画セルｓｃについて、Ｚ方向の中層かつＹ方向の上流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１１２、区画セルｓｃ２１２、区画セルｓｃ３１２と規定し、Ｚ方向の中層かつＹ方向の中流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１２２、区画セルｓｃ２２２、区画セルｓｃ３２２と規定し、Ｚ方向の中層かつＹ方向の下流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１３２、区画セルｓｃ２３２、区画セルｓｃ３３２と規定する。

【0066】

さらに、区画セルｓｃについて、Ｚ方向の下層かつＹ方向の上流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１１３、区画セルｓｃ２１３、区画セルｓｃ３１３と規定し、Ｚ方向の下層かつＹ方向の中流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１２３、区画セルｓｃ２２３、区画セルｓｃ３２３と規定し、Ｚ方向の下層かつＹ方向の下流に位置する行の区画セルｓｃを、Ｘ方向における上流側から下流側へ向かって区画セルｓｃ１３３、区画セルｓｃ２３３、区画セルｓｃ３３３と規定する。

【0067】

第１照射光Ｌ１が照射されたガラスセルＧＣ内における、第１符号化パターンＰＴ１の明画素ｂｐｘに対応する領域では、ガラスセルＧＣ内に封入されたセシウムがスピン偏極して、磁界に対して感度を有する有感領域Ｓａとなる。一方、第１照射光Ｌ１が照射されたガラスセルＧＣ内における、第１符号化パターンＰＴ１の暗画素ｄｐｘに対応する領域では、ガラスセルＧＣ内のセシウムはスピン偏極せず、磁界に対して感度を持たない不感領域Ｄａとなる。

【0068】

また、第２照射光Ｌ２が照射されたガラスセルＧＣ内における、第２符号化パターンＰＴ２の明画素ｂｐｘに対応する領域では、ガラスセルＧＣ内に封入されたセシウムがスピン偏極して、磁界に対して感度を有する有感領域Ｓａとなる。一方、第２照射光Ｌ２が照射されたガラスセルＧＣ内における、第２符号化パターンＰＴ２の暗画素ｄｐｘに対応する領域では、ガラスセルＧＣ内のセシウムはスピン偏極せず、磁界に対して感度を持たない不感領域Ｄａとなる。

【0069】

ただし、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２が照射されたガラスセルＧＣ内において、第１符号化パターンＰＴ１の明画素ｂｐｘに対応する領域と、第２符号化パターンＰＴ２の明画素ｂｐｘに対応する領域とが交差した領域については、セシウムは第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２とのそれぞれの光によって直交する方向へスピン偏極することはできないため、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２の両方が通過しない領域と同様に、磁界に対して感度を持たない不感領域Ｄａとなる。

【0070】

つまり、ガラスセルＧＣ内においては、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２の何れか一方が通過する領域が有感領域Ｓａとなり、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２の両方が通過しない領域、ならびに第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２の両方が通過する領域が不感領域Ｄａとなる。

【0071】

図５に示すように、例えば、第１ミラーアレイデバイス１３により反射された第１照射光Ｌ１の第１符号化パターンＰＴ１において、光が照射される明画素ｂｐｘに相当する画素ｐｘを「１」で表し、光が照射されない暗画素ｄｐｘに相当する画素ｐｘを「０」で表すと、上層の行における明画素ｂｐｘである画素ｐｘ０１１、画素ｐｘ０３１は「１」で表され、暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ０２１は「０」で表される。

【0072】

第２ミラーアレイデバイス１４により反射された第２照射光Ｌ２の第２符号化パターンＰＴ２において、光が照射される明画素ｂｐｘに相当する画素ｐｘを「－１」で表し、光が照射されない暗画素ｄｐｘに相当する画素ｐｘを「０」で表すと、上層の行における明画素ｂｐｘである画素ｐｘ２０１は「１」で表され、暗画素である画素ｐｘ１０１、画素ｐｘ３０１は「０」で表される。

【0073】

また、ガラスセルＧＣ内における区画セルｓｃについて、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃを「１」または「－1」で表し、不感領域Ｄａとなる区画セルｓｃを「０」で表すと、ガラスセルＧＣにおける上層の区画セルｓｃ１１１～ｓｃ３３１は、図５に示すように表される。

【0074】

つまり、明画素ｂｐｘである画素ｐｘ０１１と暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ１０１とが交差する区画セルｓｃ１１１、明画素ｂｐｘである画素ｐｘ０３１と暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ１０１とが交差する区画セルｓｃ１３１、暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ０２１と明画素ｂｐｘである画素ｐｘ２０１とが交差する区画セルｓｃ２２１、明画素ｂｐｘである画素ｐｘ０１１と暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ３０１とが交差する区画セルｓｃ３１１、および明画素ｂｐｘである画素ｐｘ０３１と暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ３０１とが交差する区画セルｓｃ３３１は、スピン偏極して有感領域Ｓａとなり、「１」または「－1」で表される。

【0075】

一方、暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ０２１と暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ１０１とが交差する区画セルｓｃ１２１、明画素ｂｐｘである画素ｐｘ０１１と明画素ｂｐｘである画素ｐｘ２０１とが交差する区画セルｓｃ２１１、明画素ｂｐｘである画素ｐｘ０３１と明画素ｂｐｘである画素ｐｘ２０１とが交差する区画セルｓｃ２３１、および暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ０２１と暗画素ｄｐｘである画素ｐｘ３０１とが交差する区画セルｓｃ３２１は、スピン偏極せずに不感領域Ｄａとなり、「０」で表される。

【0076】

また、ガラスセルＧＣにおける中層の区画セルｓｃ１１２～ｓｃ３３２、および下層の区画セルｓｃ１１３～ｓｃ３３３については、区画セルｓｃ１１２、区画セルｓｃ１３２、区画セルｓｃ２１２、区画セルｓｃ２３２、区画セルｓｃ３２２、区画セルｓｃ１１３、区画セルｓｃ１２３、区画セルｓｃ２１３、区画セルｓｃ２２３、および区画セルｓｃ３３３は、スピン偏極して有感領域Ｓａとなる。

【0077】

一方、区画セルｓｃ１２２、区画セルｓｃ２２２、区画セルｓｃ３１２、区画セルｓｃ３３２、区画セルｓｃ１３３、区画セルｓｃ２３３、区画セルｓｃ３１３、および区画セルｓｃ３２３は、スピン偏極せずに不感領域Ｄａとなる。

【0078】

ガラスセルＧＣ内を透過した第１照射光Ｌ１は、第１フォトディテクタ１５によって受光され、ガラスセルＧＣ内を透過した第２照射光Ｌ２は、第２フォトディテクタ１６によって受光される。第１フォトディテクタ１５はガラスセルＧＣを透過した第１照射光Ｌ１を全体的に受光し、第２フォトディテクタ１６はガラスセルＧＣを透過した第２照射光Ｌ２を全体的に受光する。第１フォトディテクタ１５は第１受光器の一例であり、第２フォトディテクタ１６は第２受光器の一例である。

【0079】

コントローラ２０は、パーソナルコンピュータ２１と、第１ロックインアンプ２２と、第２ロックインアンプ２３と、信号発生機２４とを備えている。第１ロックインアンプ２２は第１フォトディテクタ１５と接続されており、第２ロックインアンプ２３は第２フォトディテクタ１６と接続されている。パーソナルコンピュータ２１は、光源１１、第１ミラーアレイデバイス１３、第２ミラーアレイデバイス１４、第１ロックインアンプ２２、および第２ロックインアンプ２３と接続されている。第１ロックインアンプ２２および第２ロックインアンプ２３には、信号発生機２４が接続されている。信号発生機２４には、３次元ヘルムホルツコイルＨＣおよび金属線Ｗが接続されている。

【0080】

第１フォトディテクタ１５が受光する第１照射光Ｌ１の光信号は、第１照射光Ｌ１における有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃから取得した光信号であり、不感領域Ｄａとなる区画セルｓｃからは光信号を取得しない。第１フォトディテクタ１５が受光した第１照射光Ｌ１の光信号の強度は、ガラスセルＧＣの内部に印加されている交流磁界によって変調されている。第１フォトディテクタ１５が取得した第１照射光Ｌ１の光信号は第１ロックインアンプ２２に入力され、第１ロックインアンプ２２によって位相検波されることにより、変調された光信号の振幅が測定される。

【0081】

第２フォトディテクタ１６が受光する第２照射光Ｌ２の光信号は、第２照射光Ｌ２における有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃから取得した光信号であり、不感領域Ｄａとなる区画セルｓｃからは光信号を取得しない。第２フォトディテクタ１６が受光した第２照射光Ｌ２の光信号の強度は、ガラスセルＧＣの内部に印加されている交流磁界によって変調されている。第２フォトディテクタ１６が取得した第２照射光Ｌ２の光信号は第２ロックインアンプ２３に入力され、第２ロックインアンプ２３によって位相検波されることにより、変調された光信号の振幅が測定される。なお、第１ロックインアンプ２２および第２ロックインアンプ２３には、信号発生機２４から参照信号が入力される。

【0082】

有感領域Ｓａとなっている区画セルｓｃにおいては、印加される交流磁界の大きさによって透過した光信号の振幅が異なり、区画セルｓｃに印加される交流磁界が大きいほど、当該区画セルｓｃを透過した光信号の振幅は大きくなる。

【0083】

例えば、図４において、金属線ＷがＸ方向に沿って区画セルｓｃ１１３、ｓｃ２１３、ｓｃ３１３の下方（Ｚ方向における下流側）に配置されていた場合、区画セルｓｃ１１３よりも金属線Ｗから遠くに位置する区画セルｓｃ１１２、ｓｃ１２３に印加される磁界は、区画セルｓｃ１１３に印加される磁界に対して小さくなる。

【0084】

従って、区画セルｓｃ１１２、ｓｃ１２３を透過した光信号の振幅は、区画セルｓｃ１１３を透過した光信号の振幅よりも小さくなる。さらに、区画セルｓｃ１１２よりも金属線Ｗから遠くに位置する区画セルｓｃ１１１を透過した光信号の振幅は、区画セルｓｃ１１２を透過した光信号の振幅に対して小さくなる。

【0085】

第１フォトディテクタ１５が取得した第１照射光Ｌ１の光信号は、第１照射光Ｌ１において有感領域Ｓａとなっている各区画セルｓｃに対応する光信号が加算されたものであり、第１ロックインアンプ２２により測定された振幅の大きさで表される。従って、第１ロックインアンプ２２により測定される振幅の大きさは、第１照射光Ｌ１に含まれる有感領域Ｓａである区画セルｓｃの数、および有感領域Ｓａである区画セルｓｃに印加されている交流磁界の大きさによって変化する。

【0086】

同様に、第２フォトディテクタ１６が取得した第２照射光Ｌ２の光信号は、第２照射光Ｌ２において有感領域Ｓａとなっている各区画セルｓｃに対応する光信号が加算されたものであり、第２ロックインアンプ２３により測定された振幅の大きさで表される。従って、第２ロックインアンプ２３により測定される振幅の大きさは、第２照射光Ｌ２に含まれる有感領域Ｓａである区画セルｓｃの数、および有感領域Ｓａである区画セルｓｃに印加されている交流磁界の大きさによって変化する。

【0087】

第１ロックインアンプ２２による振幅の測定値および第２ロックインアンプ２３による振幅の測定値は、パーソナルコンピュータ２１に入力される。

【0088】

パーソナルコンピュータ２１は、第１ミラーアレイデバイス１３におけるマイクロミラー１３２の駆動を制御して、マイクロミラー１３２のオン姿勢とオフ姿勢とを切り替えることができる。これにより、複数の異なる第１符号化パターンＰＴ１を形成することができる。

【0089】

パーソナルコンピュータ２１は、第２ミラーアレイデバイス１４におけるマイクロミラー１４２の駆動を制御して、マイクロミラー１４２のオン姿勢とオフ姿勢とを切り替えることができる。これにより、複数の異なる第２符号化パターンＰＴ２を形成することができる。

【0090】

３次元情報取得装置１においては、異なる第１符号化パターンＰＴ１を有した第１照射光Ｌ１および異なる第２符号化パターンＰＴ２を有した第２照射光Ｌ２を、ガラスセルＧＣに対して複数回照射し、複数の第１照射光Ｌ１の光信号を第１フォトディテクタ１５によって取得するとともに、複数の第２照射光Ｌ２の光信号を第２フォトディテクタ１６によって取得することができる。

【0091】

第１ロックインアンプ２２は、取得された複数の第１照射光Ｌ１の光信号に基づいて光信号の振幅を測定し、測定された複数の振幅の測定値はパーソナルコンピュータ２１に入力される。第２ロックインアンプ２３は、取得された複数の第２照射光Ｌ２の光信号に基づいて光信号の振幅を測定し、測定された複数の振幅の測定値はパーソナルコンピュータ２１に入力される。

【0092】

パーソナルコンピュータ２１は、異なる複数の第１符号化パターンＰＴ１と、異なる複数の第２符号化パターンＰＴ２と、異なる複数の第１符号化パターンＰＴ１に対応する複数の第１照射光Ｌ１の光信号に基づく振幅の測定値と、異なる複数の第２符号化パターンＰＴ２に対応する複数の第２照射光Ｌ２の光信号に基づく振幅の測定値とを用いて、ガラスセルＧＣの内部における３次元情報である交流磁界の３次元分布を取得することが可能である。

【0093】

［３次元情報取得装置による３次元情報取得方法の実行］
３次元情報取得装置１によって３次元情報取得方法を実行する際には、まずパーソナルコンピュータ２１の制御により、光源１１からレーザ光を出射する。この場合、光源１１から出射するレーザ光は、ガラスセルＧＣに封入されているセシウムの共鳴波長である８５２ｎｍに調整されている。

【0094】

次に、パーソナルコンピュータ２１は、第１ミラーアレイデバイス１３におけるマイクロミラー１３２の動作を制御して、光源１１から出射され、１/２波長板３１および１/４波長板３２を通過して円偏光となったレーザ光が第１ミラーアレイデバイス１３によって反射される際に、レーザ光に第１符号化パターンＰＴ１を付与する。

【0095】

同様に、パーソナルコンピュータ２１は、第２ミラーアレイデバイス１４におけるマイクロミラー１４２の動作を制御して、光源１１から出射され、１/２波長板３１および１/４波長板３３を通過して円偏光となったレーザ光が第２ミラーアレイデバイス１４によって反射される際に、レーザ光に第２符号化パターンＰＴ２を付与する。

【0096】

第１符号化パターンＰＴ１が付与されたレーザ光は、第１照射光Ｌ１としてガラスセルＧＣ内に照射され、ガラスセルＧＣ内のセシウムを透過する。第２符号化パターンＰＴ２が付与されたレーザ光は、第２照射光Ｌ２として第１照射光Ｌ１と直交する方向からガラスセルＧＣに照射され、ガラスセルＧＣ内のセシウムを透過する。

【0097】

このように、３次元情報取得装置１においては、明画素ｂｐｘと暗画素ｄｐｘとを有した第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２を、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２と相互作用するセシウムが封入されたガラスセルＧＣに対して２方向から照射する光照射工程が実行される。

【0098】

ガラスセルＧＣ内のセシウムを透過した第１照射光Ｌ１は、第１フォトディテクタ１５により受光され、ガラスセルＧＣ内のセシウムを透過した第２照射光Ｌ２は、第２フォトディテクタ１６により受光される。

【0099】

このように、３次元情報取得装置１においては、セシウムが封入されたガラスセルＧＣに照射され、ガラスセルＧＣ内のセシウムを透過した第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２を、それぞれ第１フォトディテクタ１５および第２フォトディテクタ１６により受光する受光工程が実行される。

【0100】

第１フォトディテクタ１５により受光された第１照射光Ｌ１の光信号は、第１ロックインアンプ２２に入力されて振幅が測定され、振幅の測定値がパーソナルコンピュータ２１に入力される。第２フォトディテクタ１６により受光された第２照射光Ｌ２の光信号は、第２ロックインアンプ２３に入力されて振幅が測定され、振幅の測定値がパーソナルコンピュータ２１に入力される。

【0101】

パーソナルコンピュータ２１は、第１ロックインアンプ２２によって第１照射光Ｌ１における光信号の振幅が測定されるとともに、第２ロックインアンプ２３によって第２照射光Ｌ２における光信号の振幅が測定された後に、第１ミラーアレイデバイス１３を制御してレーザ光に前回とは異なる第１符号化パターンＰＴ１を付与するとともに、第２ミラーアレイデバイス１４を制御してレーザ光に前回とは異なる第２符号化パターンＰＴ２を付与する。

【0102】

異なる第１符号化パターンＰＴ１が付与されたレーザ光は第１照射光Ｌ１として再度ガラスセルＧＣに照射され、異なる第２符号化パターンＰＴ２が付与されたレーザ光は第２照射光Ｌ２として再度ガラスセルＧＣに照射される。つまり、光照射工程を再度実行して、異なる第１符号化パターンＰＴ１を有した第１照射光Ｌ１および異なる第２符号化パターンＰＴ２を有した第２照射光Ｌ２をガラスセルＧＣに照射する。

【0103】

異なる第１符号化パターンＰＴ１が付与された第１照射光Ｌ１は、ガラスセルＧＣを透過した後に第１フォトディテクタ１５により受光され、第１フォトディテクタ１５により受光された第１照射光Ｌ１における光信号の振幅が第１ロックインアンプ２２により測定されて、パーソナルコンピュータ２１に入力される。

【0104】

異なる第２符号化パターンＰＴ２が付与された第２照射光Ｌ２は、ガラスセルＧＣを透過した後に第２フォトディテクタ１６により受光され、第２フォトディテクタ１６により受光された第２照射光Ｌ２における光信号の振幅が第２ロックインアンプ２３により測定されて、パーソナルコンピュータ２１に入力される。

【0105】

つまり、受光工程を再度実行して、ガラスセルＧＣを透過した、異なる第１符号化パターンＰＴ１を有した第１照射光Ｌ１および異なる第２符号化パターンＰＴ２を有した第２照射光Ｌ２を受光する。

【0106】

光照射工程および受光工程は、異なる第１符号化パターンＰＴ１を有した第１照射光Ｌ１および異なる第２符号化パターンＰＴ２を有した第２照射光Ｌ２について、さらに繰り返して実行することができる。

【0107】

このように、３次元情報取得装置１においては、光照射工程および取得工程は、異なる第１符号化パターンＰＴ１を有した複数の第１照射光Ｌ１、および第２符号化パターンＰＴ２を有した複数の第２照射光Ｌ２を用いて複数回実行される。

【0108】

光照射工程および取得工程が複数回実行されると、異なる第１符号化パターンＰＴ１および第２符号化パターンＰＴ２に基づく振幅の測定値がパーソナルコンピュータ２１に複数入力される。

【0109】

異なる第１符号化パターンＰＴ１および異なる第２符号化パターンＰＴ２に対応する区画セルｓｃにおいては、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃの位置および数が互いに異なる。

【0110】

例えば、図６に示す第１符号化パターンＰＴ１および第２符号化パターンＰＴ２のように、図４に示した第１符号化パターンＰＴ１および第２符号化パターンＰＴ２とは異なった符号化パターンを有する第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２をガラスセルＧＣに照射した場合、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃの位置および数は、図４に示した区画セルｓｃの場合と異なっている。

【0111】

具体的には、図６に示す区画セルｓｃにおいては、区画セルｓｃ１１１、区画セルｓｃ１３１、区画セルｓｃ２１１、区画セルｓｃ２３１、区画セルｓｃ３２１、区画セルｓｃ１２２、区画セルｓｃ２１２、区画セルｓｃ２３２、区画セルｓｃ３２２、区画セルｓｃ１２３、区画セルｓｃ２１３、区画セルｓｃ２３３、区画セルｓｃ３２３が有感領域Ｓａとなっている。

【0112】

また、区画セルｓｃ１２１、区画セルｓｃ２２１、区画セルｓｃ３１１、区画セルｓｃ３３１、区画セルｓｃ１１２、区画セルｓｃ１３２、区画セルｓｃ２２２、区画セルｓｃ３１２、区画セルｓｃ３３２、区画セルｓｃ１１３、区画セルｓｃ１３３、区画セルｓｃ２２３、区画セルｓｃ３１３、および区画セルｓｃ３３３が不感領域Ｄａとなっている。

【0113】

さらに、図６に示す区画セルｓｃにおいては、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃが１３区画存在し、不感領域Ｄａとなる区画セルｓｃが１４区画存在しており、図４に示す区画セルｓｃにおいては、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃが１５区画存在し、不感領域Ｄａとなる区画セルｓｃが１２区画存在していて、両者における有感領域Ｓａおよび不感領域Ｄａの数は異なっている。

【0114】

有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃのガラスセルＧＣ内における位置が異なると、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃに印加される交流磁界の大きさは、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃの位置に応じた大きさとなる。

【0115】

また、第１符号化パターンＰＴ１を有した第１照射光Ｌ１における光信号の振幅の測定値、および第２符号化パターンＰＴ２を有した第２照射光Ｌ２における光信号の振幅の測定値は、第１符号化パターンＰＴ１および第２符号化パターンＰＴ２に対応した特有の値となる。

【0116】

従って、パーソナルコンピュータ２１は、第１照射光Ｌ１に付与した複数の第１符号化パターンＰＴ１、第２照射光Ｌ１に付与した複数の第２符号化パターンＰＴ２、複数の第１照射光Ｌ１の光信号に基づいて測定された複数の振幅の測定値、および複数の第２照射光Ｌ２の光信号に基づいて測定された複数の振幅の測定値を用いて、ガラスセルＧＣ内の各区画セルｓｃに印加されている磁界の大きさを精度良く推定することができる。

【0117】

これにより、パーソナルコンピュータ２１は、ガラスセルＧＣ内における３次元情報である３次元磁界分布を高精度に取得することができる。特に、３次元情報取得装置１においては、照射光と相互作用する物質としてアルカリ金属であるセシウムを用いているため、ガラスセルＧＣ内における３次元情報として、３次元磁界分布を取得することが可能となっている。

【0118】

このように、パーソナルコンピュータ２１は、光照射工程および受光工程を実行した後に、光照射工程においてガラスセルＧＣに照射された第１照射光Ｌ１の第１符号化パターンＰＴ１および第２照射光Ｌ２の第２符号化パターンＰＴ２と、受光工程において受光した第１照射光Ｌ１の光信号および第２照射光Ｌ２の光信号とを用いて、ガラスセルＧＣ内における３次元情報である３次元磁界分布を取得する取得工程を実行する。

【0119】

特に、パーソナルコンピュータ２１は、光照射工程および受光工程を複数回実行した後に取得工程を実行し、取得工程においては、複数回実行された光照射工程および受光工程における、複数の符号化パターンＰＴ１および複数の符号化パターンＰＴ２と、第１照射光Ｌ１の複数の光信号および第２照射光Ｌ２の複数の光信号とを用いて、ガラスセルＧＣに封入されたセシウムの内部における３次元情報である３次元磁界分布を取得する。

【0120】

この場合、パーソナルコンピュータ２１は、光照射工程および受光工程を、ガラスセルＧＣの内部に区画される区画セルｓｃの数以上の回数だけ実行することで、各区画セルｓｃに印加されている交流磁界の大きさを精度良く求めることができ、ガラスセルＧＣ内における３次元磁界分布を高精度に取得することが可能となる。

【0121】

また、ガラスセルＧＣに第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２を照射する場合、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２は直交する２方向からガラスセルＧＣに照射されている。このように、第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２とを、直交する２方向から照射することにより、ガラスセルＧＣにおいて、有感領域Ｓａとなる区画セルｓｃと不感領域Ｄａとなる区画セルｓｃとを、明確に区画することが可能となる。

【0122】

また、従来から存在するセンサ部が金属配線にて形成された磁界センサにより磁界を測定する場合は、センサ部の金属配線によって測定対象となる磁界に空間的な歪みや強度減衰が生じるため、磁界センサを密に配置して多点を同時に測定しようとすると、測定精度の低下を招いてしまうおそれがある。しかし、３次元情報取得装置１のように、セシウム等のアルカリ金属を封入したガラスセルＧＣを光学式の磁気センサとして用いることで、測定対象となる磁界に対する侵襲性を大きく低下させることができ、３次元磁界分布を高精度に取得することが可能である

【0123】

また、金属線Ｗから発生する磁界は金属線Ｗに近い程大きくなることから、３次元情報取得装置１によってガラスセルＧＣ内における３次元磁界分布を取得することで、磁界の発生源となる金属線Ｗの配置位置を高精度に推定することが可能となる。

【0124】

また、３次元情報取得装置１は、磁界の発生源を高精度に検出することができるため、電子回路内のノイズ発生源の推定や、橋梁等の非破壊検査といった産業分野に用いることが可能である。さらに、生体内における磁性微粒子の位置検出等、医療分野における画像診断装置等に用いることが可能である。

【0125】

また、本実施形態における３次元情報取得装置１においては、ガラスセルＧＣ内における３次元情報を得るために、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２における光信号の振幅を用いているが、これに限るものではなく、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２における偏光等、ガラスセルＧＣ内の状態に応じて変化する光信号の特性を用いることができる。

【0126】

また、本実施形態における３次元情報取得装置１においては、セシウムが封入されたガラスセルＧＣに２方向から照射する第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２として、共に、セシウムの共鳴波長に調整された波長を有するポンプ光となるレーザ光を用いているが、これに限るものではない。

【0127】

つまり、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２は、ガラスセルＧＣの内部において、光信号が得られる領域と光信号が得られない領域とを区画することができるものであればよい。

【0128】

例えば、アルカリ金属が封入されたガラスセルＧＣに２方向から照射する第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２の一方に、アルカリ金属に対する共鳴波長を有するポンプ光となるレーザ光を用い、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２の他方に、アルカリ金属の共鳴波長から離調された波長を有するプローブ光となるレーザ光を用いて３次元情報取得装置１を構成することも可能である。この場合、ポンプ光とプローブ光とが交差した領域のみにおいて光信号を得ることが可能となる。

【0129】

また、第１照射光Ｌ１および第２照射光Ｌ２としては、ＳＴＥＤ顕微鏡に用いられる、観察用励起光としてのレーザ光（Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｂｅａｍ）、および誘導放出用のレーザ光（ＳＴＥＤ ｂｅａｍ）を用いることも可能である。

【符号の説明】

【0130】

１ ３次元情報取得装置
１１ 光源
１３ 第１ミラーアレイデバイス
１４ 第２ミラーアレイデバイス
１５ 第１フォトディテクタ
１６ 第２フォトディテクタ
２０ コントローラ
２１ パーソナルコンピュータ
２２ 第１ロックインアンプ
２３ 第２ロックインアンプ
ＧＣ ガラスセル
ＨＣ ３次元ヘルムホルツコイル
Ｌ１ 第１照射光
Ｌ２ 第２照射光
ＯＳ１ 第１光学系
ＯＳ２ 第２光学系
Ｗ 金属線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】