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使用THz頻段的檢查裝置的制作方法

文檔序號:11236439閱讀:572來源:國知局
使用THz頻段的檢查裝置的制造方法

本發(fā)明涉及一種使用thz頻段的檢查裝置,特別涉及能夠容易地檢測出附著在被檢查物上的異物的使用thz頻段的檢查裝置。



背景技術(shù):

例如像紙幣那樣的紙張類,由于每次使用時(shí)反復(fù)折疊,所以有時(shí)因長年的使用紙張類的一部分產(chǎn)生破損。這時(shí),存在使用者在破損部位粘貼膠帶等進(jìn)行修復(fù)的情況。此外,還擔(dān)心對紙張類因挖補(bǔ)等而粘貼膠帶等來進(jìn)行偽造。這樣的紙張類已經(jīng)不是正常的紙張類。

以往,為了將粘貼有膠帶等的紙張類與其他正常的紙張類區(qū)分開,以接觸式的機(jī)械方式測量微小的膠帶厚度之差,從而掌握膠帶的粘貼狀況,但是存在如下等缺點(diǎn):在膠帶極薄的情況下會出現(xiàn)漏檢,或者因機(jī)械接觸而引起紙張類的破損。

于是,近年來,使用thz頻段的物質(zhì)檢查方法快速發(fā)展起來。thz頻段也被稱作thz波,波長為10mm~25μm,即頻率為30ghz(1ghz為109hz)~12thz的頻段,具有以往的電波和光兩方面的性質(zhì)。thz波也被稱作太赫茲光、太赫茲電磁波。

在專利文獻(xiàn)1中公開了如下檢查裝置:將thz波照射到紙張類上,對因來自紙張類正面的thz波的反射波與來自紙張類背面的thz波的反射波之間的相位差而引起的干涉的強(qiáng)度進(jìn)行檢測,來檢測紙張類的厚度和粘貼在紙張類上的異物。

在專利文獻(xiàn)1公開的檢查裝置中,使1個(gè)波長固定激光和1個(gè)波長可變激光入射到輻射用光導(dǎo)(光電導(dǎo))天線,通過輻射用光導(dǎo)(光電導(dǎo))天線,產(chǎn)生與這些激光的頻率差相當(dāng)?shù)膖hz波。

在專利文獻(xiàn)2中公開了如下裝置:將thz波照射到紙張類上,基于因來自紙張類正面的thz波的反射波與來自紙張類背面的thz波的反射波的相位差而引起的干涉的強(qiáng)度或振幅反射率,來求取紙張類的折射率。

在專利文獻(xiàn)2公開的檢查裝置中,將第一及第二的1.5μm頻段的通信用dfb激光,經(jīng)由光纖或光纖耦合器進(jìn)行混合,入射到第一發(fā)射器及第二發(fā)射器,通過第一發(fā)射器及第二發(fā)射器產(chǎn)生與第一及第二通信用dfb激光的頻率差相當(dāng)?shù)膖hz波。第一發(fā)射器及第二發(fā)射器例如包括utc-pd(單行載流子光探測器,uni-traveling-carrierphotodiode)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-300279號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-34173號公報(bào)



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

發(fā)明所要解決的問題

在以往的使用thz波的測量中,檢查裝置比較復(fù)雜,還達(dá)不到通過檢查來分辨在紙張類上是否粘貼有膠帶類的程度。

本發(fā)明的目的在于提供一種使用thz頻段的檢查裝置,能夠以非接觸方式高速及高效且容易地進(jìn)行附著在被檢查物上的異物的檢測,例如紙張類上是否粘貼有膠帶類的檢測,而且成本很低。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的檢查裝置,其具備:thz波照射部,其對被檢查物照射thz波;thz波探測部,其檢測被照射到被檢查物上的thz波的透射波或反射波;以及信息處理部,其基于被照射thz波的被檢查物的透射波或反射波的強(qiáng)度數(shù)據(jù),來得到被檢查物的透射波或反射波的強(qiáng)度分布,信息處理部獲取透射波或反射波的二維強(qiáng)度分布,通過對檢測沒有附著異物的被檢查物時(shí)得到的強(qiáng)度分布與在檢查時(shí)檢測被檢查物時(shí)得到的檢查時(shí)強(qiáng)度分布進(jìn)行比較,來檢測在檢查時(shí)的被檢查物上是否附著有異物。

在上述結(jié)構(gòu)中,對于附著在被檢查物上的異物,信息處理部可以根據(jù)基于異物的折射率與沒有附著異物的被檢查物的折射率之差的透鏡效應(yīng)而產(chǎn)生的強(qiáng)度變化來檢測。

本發(fā)明的另一檢查裝置,其具備:紙張類輸送部,其輸送紙張類;thz波照射部,其沿著與紙張類輸送部的移動方向正交的方向照射thz波;thz波探測部,其檢測被照射到紙張類上的thz波的透射波或反射波;以及信息處理部,其基于在與移動方向正交的方向上被照射thz波的紙張類的透射波或反射波的強(qiáng)度數(shù)據(jù),得到紙張類的透射波或反射波的強(qiáng)度分布,信息處理部獲取透射波或反射波的二維強(qiáng)度分布,通過對檢測沒有附著異物的紙張類時(shí)得到的強(qiáng)度分布與在檢查時(shí)檢測紙張類時(shí)得到的檢查時(shí)強(qiáng)度分布進(jìn)行比較,來檢測在檢查時(shí)的紙張類上是否附著有異物。

在上述結(jié)構(gòu)中,對于附著在紙張類上的異物,信息處理部可以根據(jù)基于異物的折射率與沒有附著異物的紙張類的折射率之差的透鏡效應(yīng)而產(chǎn)生的強(qiáng)度變化來檢測。

在上述結(jié)構(gòu)中,thz波照射部優(yōu)選包括:thz波振蕩器、以及掃描從thz波振蕩器照射的thz波的聚光用光學(xué)部件和掃描元件。掃描元件優(yōu)選是檢流鏡、多角鏡、數(shù)字鏡元件中的任意一個(gè)。

thz波照射部優(yōu)選包括多個(gè)thz波振蕩器和多個(gè)光學(xué)部件。

thz波探測部優(yōu)選包括thz波探測器、以及對被照射到紙張類上的thz波的透射波或反射波進(jìn)行聚光的聚光用光學(xué)部件。

聚光用光學(xué)部件優(yōu)選選自菲涅耳透鏡、凸透鏡、凹透鏡及鏡子。

thz波探測部優(yōu)選包括多個(gè)thz波探測器和多個(gè)光學(xué)部件。

信息處理部優(yōu)選具備用不同的灰度二維地顯示基于透鏡效應(yīng)而產(chǎn)生的強(qiáng)度變化的功能。

異物例如是粘接帶等樹脂制的膜。

在被檢查物或紙張類的上表面及下表面可以配置有可透過thz波的樹脂或玻璃。

thz波照射部優(yōu)選具備多個(gè)頻率的thz波振蕩器。

從thz波照射部照射到被檢查物或紙張類的thz波和入射到thz波探測器的thz波的偏振方向可以被控制。

發(fā)明效果

本發(fā)明能夠提供一種檢查裝置,能夠以非接觸方式明確且高速地檢查粘貼在被檢查物、例如紙幣那樣的紙張類等上的膠帶等,不會產(chǎn)生使用以往的機(jī)械強(qiáng)觸方法時(shí)頻繁發(fā)生的紙張類的破損。

附圖說明

圖1是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的檢查裝置的圖。

圖2是用于說明測量時(shí)所用的紙張類上的修補(bǔ)膠帶的粘貼位置的圖。

圖3是示出由本發(fā)明的檢查裝置獲取的透過紙張類的thz波的二維強(qiáng)度分布的一個(gè)例子的圖,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是(a)的a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是(a)的b-b’方向的強(qiáng)度分布。

圖4是示出被照射thz波的介質(zhì)的截面的圖。

圖5是用于說明與本發(fā)明的第一實(shí)施方式不同的檢查裝置的圖。

圖6是用于說明60ghz的反射測量時(shí)所用的紙張類上的修補(bǔ)膠帶的粘貼位置的圖。

圖7是示出在60ghz獲取的新加坡元紙幣的反射波的二維強(qiáng)度分布的一個(gè)例子的圖,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是(a)的a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是(a)的b-b’方向的強(qiáng)度分布。

圖8是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。

圖9是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的另一檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。

圖10是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。

圖11是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例1涉及的檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。

圖12是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例2涉及的檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。

圖13是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例3涉及的檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。

圖14是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例4涉及的檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。

圖15是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例5涉及的檢查裝置的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。

圖16是示出由使用90ghz的透射波的檢查裝置獲取的透過新加坡元紙幣的90ghz的二維強(qiáng)度分布的等高線級數(shù)為16的圖,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是(a)的a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是(a)的b-b’方向的強(qiáng)度分布。

圖17是示出由使用90ghz的透射波的檢查裝置獲取的透過新加坡元紙幣的90ghz波的二維強(qiáng)度分布的等高線級數(shù)為6的圖,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是(a)的a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是(a)的b-b’方向的強(qiáng)度分布。

圖18是用于說明復(fù)印紙上的膠帶的粘貼位置(y方向粘貼)的圖。

圖19是示出在復(fù)印紙上平行地粘貼修補(bǔ)膠帶和透明膠帶(cellophanetape)并改變90ghz的透射波的入射角度時(shí)的透射波的二維強(qiáng)度的圖,(a)示出0°及5°,(b)示出10°及15°,(c)示出20°及25°,(d)示出30°及35°。

圖20是用于說明復(fù)印紙上的膠帶的粘貼位置(x方向粘貼)的圖。

圖21是示出入射角度為15°且y方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。

圖22是示出入射角度為45°且y方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。

圖23是示出入射角度為15°且x方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。

圖24是示出入射角度為45°且x方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。

圖25是示出入射角為45°且x方向偏振時(shí)的、被圖18所示的復(fù)印紙反射的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。

圖26是示出入射角為15°且y方向偏振時(shí)的、透過圖18所示的粘貼有膠帶的高質(zhì)紙的140ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。

圖27是示出入射角為45°且y方向偏振時(shí)的、被圖18所示的高質(zhì)紙反射的140ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。

附圖標(biāo)記說明

1:第一實(shí)施方式涉及的檢查裝置

2:被檢查物

2a:新加坡元紙幣

2b:復(fù)印紙

3、33、63、73、83、93、103、113:thz波照射部

3a、33a、63a~63d、73a~73d、83a、93a、103a~103e、113a~113e、113a’~113e’:thz波振蕩器

3c、33c:從thz波振蕩器照射的thz波

3e、35a、55a、65a、75a:聚光用光學(xué)部件

3f:被聚光的thz波

4、34:透射波

4a:透射波

5、35、55、65、75、85、95、105、115:thz波探測部

5a:透鏡

5c、35c、55c、65c、75c、85a~85d、95a~95d、105a~105e、115a~115e:thz波探測元件

7:異物

7a:修補(bǔ)膠帶

7b:透明膠帶

8:樹脂膜

8a:第一光學(xué)用樹脂膜

8b:第二光學(xué)用樹脂膜

10、40:信息處理部

10a、40a:a/d轉(zhuǎn)換器

10b、40b:輸入輸出接口(i/o)

10c、40c:顯示器

10d、40d:存儲裝置

12:第一介質(zhì)

13:第二介質(zhì)

14:第三介質(zhì)

15:第四介質(zhì)

16:第五介質(zhì)

17:第六介質(zhì)

18:第七介質(zhì)

20:第一實(shí)施方式涉及的另一個(gè)檢查裝置

22、52:反射波

30、50:第二實(shí)施方式涉及的檢查裝置

32:紙張類輸送部

32a:控制電路

33d、83d、93d:掃描元件

33e、63e、73e、83e、93e、103f、113f:透鏡

33f、83f、93f:菲涅耳透鏡

33s:由掃描元件掃描的thz波

35b、65b、75b、85e、95e、105f、115f:透鏡

60、70、80、90、100、110:第二實(shí)施方式涉及的檢查裝置

38:玻璃

具體實(shí)施方式

以下,參照附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式,但本發(fā)明的范圍不限于實(shí)施方式,能夠適當(dāng)變更。特別是,關(guān)于附圖中記載的各部件的形狀、尺寸、位置關(guān)系等,僅示出概念性的事項(xiàng),能夠根據(jù)其應(yīng)用的場合進(jìn)行變更。在各圖中,對相同或?qū)?yīng)的部件、單元標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。

(第一實(shí)施方式)

圖1是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的檢查裝置1的圖。

如圖1所示,本發(fā)明的檢查裝置1包括:thz波照射部3,對被檢查物2照射thz波;thz波探測部5,對照射到被檢查物2的thz波的透射波4進(jìn)行檢測;以及信息處理部10,基于被照射thz波的被檢查物2的透射波4的強(qiáng)度數(shù)據(jù),來得到被檢查物2的透射波4的強(qiáng)度分布。被檢查物2例如是紙張類。附著在被檢查物2上的異物7例如是樹脂性膠帶。在本說明書中,設(shè)被檢查物2為紙張類、異物7為樹脂性膠帶來進(jìn)行說明。

thz波照射部3包括thz波振蕩器3a、以及使從thz波振蕩器3a照射的thz波3c聚光于被檢查物2的聚光用光學(xué)部件3e。在本發(fā)明中,thz波3c的頻率為30ghz(ghz為109hz)~12thz的頻段。

作為thz波振蕩器3a所用的振蕩元件,能夠使用耿氏(gunn)二極管、impatt(碰撞雪崩渡越時(shí)間)二極管、隧道渡越時(shí)間(tunnett)二極管等各種二極管、包含si、gaas或inp這樣的化合物半導(dǎo)體的晶體管。作為振蕩元件,也可以使用包括上述二極管、晶體管的集成電路。作為這樣的集成電路,例如有包含gaas等化合物半導(dǎo)體的集成電路、或者使用si或sige的cmos集成電路。使用si的cmos集成電路也被稱作毫米波cmosic。

從thz波振蕩器3a照射的thz波3c經(jīng)由作為聚光用光學(xué)部件3e的透鏡照射到紙張類2上。作為聚光用光學(xué)部件3e,能夠使用菲涅耳透鏡、凸透鏡、凹透鏡等或者使用鏡子的聚光器。作為鏡子能夠使用半透鏡或拋物面反射鏡等。作為透鏡3e的材料,能夠使用氟樹脂或玻璃等。從thz波振蕩器3a照射的thz波3c,優(yōu)選相對于紙張類2的垂直方向(厚度方向)帶有入射角度(θ)地照射。θ為0度時(shí)是垂直入射。在垂直入射或接近垂直入射的情況下,會出現(xiàn)因來自紙張類2的反射波與入射波發(fā)生干涉而引起的透射強(qiáng)度的周期性強(qiáng)度圖案,成為識別粘貼物時(shí)的障礙,所以不優(yōu)選。該入射角度能夠設(shè)為幾度~50度。入射角度優(yōu)選大致10度以上。

被聚光的thz波3f透射紙張類2后,經(jīng)由作為聚光用光學(xué)部件的透鏡5a入射到用于檢測透射波4的thz波探測部5中。作為透鏡5a,能夠使用菲涅耳透鏡、凸透鏡、凹透鏡等或者使用鏡子的聚光器。作為鏡子,能夠使用半透鏡或拋物面反射鏡等。作為透鏡或鏡子的材料,能夠使用氟樹脂或玻璃等。作為thz波探測部5,能夠使用能檢測透過紙張類的thz波4的元件或thz波接收電路。作為thz波探測部5所用的thz波探測元件5c,能夠使用點(diǎn)接觸二極管或肖特基勢壘二極管、接收用ic。接收用ic能夠使用外差或零差檢波方式。在接收用ic為零差檢波方式的情況下,也可以將從thz波照射部3的thz波振蕩器3a分支的信號作為接收用ic的局部振蕩器用信號。

用于得到被檢查物2的透射波4的強(qiáng)度分布的信息處理部10包括微處理器、微控制器等微型計(jì)算機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)。來自thz波探測部5的輸出經(jīng)由a/d轉(zhuǎn)換器10a或輸入輸出接口(i/o)10b輸入到微型計(jì)算機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)。也可以根據(jù)需要具備顯示器10c、存儲裝置10d。

信息處理部10能夠獲取透射波4的二維強(qiáng)度分布,通過對檢測沒有附著異物7的紙張類時(shí)得到的強(qiáng)度分布、與在檢查時(shí)檢測紙張類2時(shí)得到的檢查時(shí)強(qiáng)度分布進(jìn)行比較,能夠檢測出在檢查時(shí)的被檢查物2上是否附著有異物7。

信息處理部10也可以將預(yù)先測量在檢測沒有附著異物7的紙張類2的透射波4時(shí)獲取的二維強(qiáng)度分布所得到的數(shù)據(jù)作為參照數(shù)據(jù),存儲在信息處理部10的存儲裝置10d中。也可以將與紙張類2的種類相對應(yīng)的多個(gè)參照數(shù)據(jù)存儲在信息處理部10的存儲裝置10d中。

(90ghz的透射波的測量例)

對圖1的檢查裝置1的測量例進(jìn)行說明。

作為thz波振蕩器3a,使用90ghz的連續(xù)振蕩(cw振蕩)的耿氏二極管振蕩器(spaceklabs公司制,型號gw-900p)。耿氏二極管振蕩器的輸出約10mw。來自耿氏二極管振蕩器3a的thz波3c的輸出由特氟隆(注冊商標(biāo))制的透鏡3e聚光,照射到新加坡元紙幣2a上。透過新加坡元紙幣2a的thz波4由特氟隆(注冊商標(biāo))制的透鏡5a聚光,并由肖特基勢壘二極管(millitech公司制,型號dxp-10-rpf0)檢測出透過的thz波4的強(qiáng)度。

為了容易地保持新加坡元紙幣2a的位置等,在新加坡元紙幣2a的兩面均配置有可透過thz波的光學(xué)用樹脂膜8a、8b。作為光學(xué)用樹脂膜8a、8b,使用環(huán)烯烴聚合物(cycloolefinpolymer)(日本瑞翁(zeoncorporation)制,zeonex(注冊商標(biāo)))。

圖2是用于說明測量時(shí)所用的紙張類上的修補(bǔ)膠帶7a的粘貼位置的圖。如該圖所示,在新加坡元紙幣2a的正面和背面粘貼有64mm×18mm的修補(bǔ)膠帶7a。新加坡元紙幣2a的寬度是64mm,每隔2mm測量約70mm(x方向)×60mm(y方向)的范圍的透射波4的強(qiáng)度分布。新加坡元紙幣2a的厚度是約0.1mm(100μm)。紙張類2的輸送方向?yàn)閥方向,但是也可以為x方向。

圖3示出由本發(fā)明的檢查裝置1獲取的透過紙張類2的thz波的二維強(qiáng)度分布的一個(gè)例子,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是(a)的a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是(a)的b-b’方向的強(qiáng)度分布。

最初,獲取對新加坡元紙幣2a照射thz波時(shí)的透射波4的二維強(qiáng)度分布。

其次,在新加坡元紙幣2a的正面和背面的相同位置,作為異物7,粘貼有寬度約64mm、長度約18mm的修補(bǔ)膠帶7a。獲取粘貼有修補(bǔ)膠帶7a時(shí)的透射波4a的二維強(qiáng)度分布。

圖3(a)示出將對僅新加坡元紙幣2a時(shí)的透射波4的二維強(qiáng)度分布與粘貼有修補(bǔ)膠帶7a時(shí)的透射波4a的二維強(qiáng)度分布進(jìn)行比較而得到的強(qiáng)度分布用8級等高線表示。在該圖中,顏色深的部位是透射波4a的強(qiáng)度增加的部位,對應(yīng)于在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的部位。修補(bǔ)膠帶7a由醋酸纖維素薄膜(acetatefilm)等形成。

圖3(b)所示的a-a’方向的強(qiáng)度分布是粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的新加坡元紙幣2a的寬度方向(x方向)的強(qiáng)度分布,可知在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的部位透射波4a的強(qiáng)度較大。

圖3(c)所示的b-b’方向的強(qiáng)度分布是粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的新加坡元紙幣2a的與寬度方向垂直的方向(y方向)的強(qiáng)度分布,可知在粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的部位透射波4a的強(qiáng)度較大,在新加坡元紙幣2a上沒有粘貼修補(bǔ)膠帶7a的部位透射波4a的強(qiáng)度較低。

對如圖2及圖3所說明的那樣在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a作為異物7的情況下透射光4a的強(qiáng)度提高的理由進(jìn)行說明。

圖4是示出被照射thz波的介質(zhì)的截面的圖。thz波依序通過:作為第一介質(zhì)12的空氣(折射率:n0)、作為第二介質(zhì)13的配置在新加坡元紙幣2a的正面?zhèn)鹊牡谝还鈱W(xué)用樹脂膜8a(折射率:n1)、作為第三介質(zhì)14的粘貼在新加坡元紙幣2a的正面?zhèn)鹊男扪a(bǔ)膠帶7a(折射率:n2)、作為第四介質(zhì)15的新加坡元紙幣2a(折射率:n3)、作為第五介質(zhì)16的粘貼在新加坡元紙幣2a的背面?zhèn)鹊男扪a(bǔ)膠帶7a(折射率:n2)、作為第六介質(zhì)17的配置在新加坡元紙幣2a的背面?zhèn)鹊牡诙鈱W(xué)用樹脂膜8b(折射率:n1)、以及作為第七介質(zhì)18的空氣(折射率:n0)。

上述介質(zhì)的折射率為如下的值。

作為第一及第七介質(zhì)12、18的空氣的折射率(n0)=1

作為第二及第六介質(zhì)13、17的光學(xué)用樹脂膜8的折射率(n1)=1.53

作為第三及第五介質(zhì)14、16的修補(bǔ)膠帶7a的折射率(n2)=1.57

作為第四介質(zhì)15的新加坡元紙幣2a的折射率(n3)=1.45~1.5

粘貼在新加坡元紙幣2a的兩面上的作為第三及第五介質(zhì)14、16的修補(bǔ)膠帶7a的折射率(n2=1.57)、以及作為第二及第六介質(zhì)13、17的第一及第二光學(xué)用樹脂膜8a、8b的折射率(n1=1.53)都大于新加坡元紙幣2a的折射率(n3=1.45~1.5)。因此,推定為,粘貼在新加坡元紙幣2a的兩側(cè)的作為第三及第五介質(zhì)14、16的修補(bǔ)膠帶7a的折射率(n2=1.57)起到透鏡的作用,透射波4a的強(qiáng)度增大。也就是說,如附著在紙張物2上的修補(bǔ)膠帶7a這樣的異物7能夠根據(jù)強(qiáng)度變化而檢測出,該強(qiáng)度變化是基于異物7的折射率與沒有附著異物7的被檢查物2的折射率之差的透鏡效應(yīng)而產(chǎn)生的。

另外,作為第二及第六介質(zhì)13、17的第一及第二光學(xué)用樹脂膜8a、8b用于支承新加坡元紙幣2a。即使沒有第一及第二光學(xué)用樹脂膜8a、8b也能夠產(chǎn)生上述的透鏡效應(yīng)。

圖5是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的另一檢查裝置20的圖。

該檢查裝置20與圖1的檢查裝置1的不同之處在于,thz波探測部5不檢測thz波透過紙張類2的透射波4、4a,而是檢測反射波22。其他方面與圖1的檢查裝置1相同,所以省略說明。

上述檢查裝置20測量被照射到紙張類2上的thz波的反射波22,但是與上述的透射波4的測量同樣,附著在紙張類2上的修補(bǔ)膠帶7a這樣的異物7能夠根據(jù)強(qiáng)度變化而檢測出,該強(qiáng)度變化是基于異物7的折射率與沒有附著異物7的被檢查物2的折射率之差的透鏡效應(yīng)而產(chǎn)生的。

(60ghz時(shí)的反射波的測量例)

對上述檢查裝置20的測量例進(jìn)行說明。

圖6是用于說明60ghz的反射測量時(shí)所用的紙張類上的修補(bǔ)膠帶7a的粘貼位置的圖。在新加坡元紙幣2a的正面和背面,在掃描范圍的大致中央的左側(cè)及右側(cè)、右角和下部中央的一部分粘貼有修補(bǔ)膠帶7a。修補(bǔ)膠帶7a的大小是18mm×20mm。每隔2mm測量圖6所示的70mm×80mm的范圍內(nèi)的反射波22的強(qiáng)度分布。

作為thz波振蕩器3a,使用60ghz的連續(xù)振蕩(cw振蕩)的耿氏二極管振蕩器(型號gdo-15-6013r)。耿氏二極管振蕩器3a的輸出約為10mw。除了相對于45°的入射角度測量45°的反射波以外,與圖2的透射波4的測量同樣地進(jìn)行測量。反射波的測量使用60ghz用的肖特基勢壘二極管(spaceklabs公司制,型號dv-2n)。

為了容易地保持新加坡元紙幣2a的位置等,在新加坡元紙幣2a的背面配置有可透過thz波的包含環(huán)烯烴聚合物(cycloolefinpolymer)(日本瑞翁制,zeonex(注冊商標(biāo)))的光學(xué)用樹脂膜8。

圖7是示出以60ghz獲取的新加坡元紙幣2a的反射波22的二維強(qiáng)度分布的圖,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是(a)的a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是(a)的b-b’方向的強(qiáng)度分布。

最初,獲取對新加坡元紙幣2a照射thz波時(shí)的反射波22的二維強(qiáng)度分布。

其次,獲取在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a時(shí)的反射波22a的二維強(qiáng)度分布。

圖7(a)是將對僅新加坡元紙幣2a的反射波22的二維強(qiáng)度分布與粘貼有修補(bǔ)膠帶7a時(shí)的反射波22的二維強(qiáng)度分布進(jìn)行比較而得到的強(qiáng)度分布用8級等高線表示的圖。在該圖中,顏色深的部位是透射波4的強(qiáng)度增加的部位,對應(yīng)于在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的四個(gè)部位。

圖7(b)所示的a-a’方向(x方向)的一維強(qiáng)度分布是修補(bǔ)膠帶7a在新加坡元紙幣2a的寬度方向上的強(qiáng)度分布,可知在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的部位反射波22a的強(qiáng)度較高。

圖7(c)所示的b-b’方向的強(qiáng)度分布是修補(bǔ)膠帶7a在與新加坡元紙幣2a的寬度方向垂直的方向(y方向)上的強(qiáng)度分布,可知在粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的部位反射波22a的強(qiáng)度較高,在新加坡元紙幣2a上沒有粘貼修補(bǔ)膠帶7a的部位反射波22a的強(qiáng)度較低。

透射波4、反射波22的強(qiáng)度因紙張類2的厚度、材質(zhì)、異物7的厚度、材質(zhì)等而變化。此外,透射波4、反射波22的強(qiáng)度根據(jù)所用的thz波的頻率、偏振方向、thz波相對于紙張類2的入射角度而變化。因此,優(yōu)選根據(jù)要檢查的紙張類2或要檢測的異物7,通過所使用的頻率、偏振、相對于紙張類2的入射角度中的任意一項(xiàng)或它們的組合來進(jìn)行調(diào)整。thz波振蕩器3a也可以具備能夠產(chǎn)生多個(gè)頻率的thz振蕩器,以使得在改變紙張類2的情況下能夠產(chǎn)生最適于各紙張類2的thz波。根據(jù)入射到紙張類2的thz波的偏振進(jìn)行調(diào)整,以使得thz波探測部5的偏振狀態(tài)也能夠靈敏度良好地檢測即可。

(第二實(shí)施方式)

接著,作為本發(fā)明的第二實(shí)施方式,對能夠在將紙張類2在與寬度方向垂直的方向(y方向)上輸送的同時(shí)進(jìn)行掃描來檢測附著在紙張類2上的異物7的檢查裝置30進(jìn)行說明。

圖8是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的檢查裝置30的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。該檢查裝置30包括:紙張類輸送部32,輸送紙張類2;thz波照射部33,在與紙張類輸送部32的移動方向正交的方向上照射thz波;thz波探測部35,檢測照射到紙張類2上的thz波的透射波34;以及信息處理部40,基于在與紙張類輸送部32的輸送方向正交的方向上被照射thz波的紙張類2的透射波34的強(qiáng)度數(shù)據(jù),得到紙張類2的透射波34的強(qiáng)度分布。

如圖8所示,thz波照射部33包括thz波振蕩器33a、以及對從thz波振蕩器33a照射的thz波33c進(jìn)行掃描的掃描元件33d。thz波振蕩器33a中的來自使用耿氏二極管的振蕩器的thz波33a(33c)被透鏡33e等聚光,通過掃描元件33d在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上從左端掃描到右端,進(jìn)而經(jīng)由菲涅耳透鏡33f等照射到由紙張類輸送部32輸送的紙張類2上。

作為掃描元件33d,能夠使用檢流鏡(galvanomirror)、多角鏡(polygonmirror)、數(shù)字鏡(digitalmirror)元件中的任一種。

菲涅耳透鏡33f具有如下功能:使由掃描元件33d掃描的thz波33s具有相對于垂直方向稍稍帶有角度的入射角(θ)而作為平行的透射光34照射到紙張類2上。在此,所謂“相對于垂直方向稍稍帶有角度的入射角”優(yōu)選為上述的幾度(°)~50°,更優(yōu)選為大致10°~50°。

透過紙張類2的thz波34經(jīng)由聚光用光學(xué)部件35a和透鏡35b,被包括肖特基勢壘二極管等的thz波探測元件35c檢測。作為透鏡35b,能夠使用菲涅耳透鏡、凸透鏡、凹透鏡等、或者使用鏡子的聚光器。作為鏡子,能夠使用半透鏡或拋物面反射鏡等。

作為聚光用光學(xué)部件35a,能夠使用菲涅耳透鏡等。菲涅耳透鏡具有如下功能:使以規(guī)定的角度透過紙張類2而成為平行的透射光的thz波34聚光到透鏡35b上。

紙張類輸送部32包括用于輸送紙張類2的未圖示的輸送機(jī)構(gòu)。紙張類輸送部32沿著與用thz波掃描紙張類2的x方向垂直的方向、即紙張類2的y方向(參照圖2)輸送紙張類2。在紙張類輸送部32中,作為用于輸送紙張類2的部件的材料,能夠使用樹脂或玻璃38。也就是說,為了輸送紙張類,在紙張類2的上表面和/或下表面配置包含可透過thz波的材料的部件。作為玻璃38,能夠使用可透過thz波的無機(jī)玻璃或有機(jī)玻璃。為了使透射波34或后述的反射波52的強(qiáng)度因上述的基于折射率差的透鏡效應(yīng)而增大,優(yōu)選樹脂或玻璃38的折射率大于紙張類2的折射率。掃描方向?yàn)榧垙堫?的y方向,但也可以是x方向。

信息處理部40通過對檢測在紙張類2上沒有附著異物7的紙張類2時(shí)得到的透射波34的二維強(qiáng)度分布、與在檢查時(shí)檢測附著有異物7的紙張類2時(shí)得到的透射波34a的二維強(qiáng)度分布進(jìn)行比較,能夠檢測在紙張類2上是否附著有異物7。

圖9是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的另一檢查裝置50的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。

該檢查裝置50與圖8所示的檢查裝置30的不同之處在于檢測thz波的反射波52。檢測thz波的反射波52的thz波探測部55,是經(jīng)由被紙張類2反射的thz透射波52的聚光用光學(xué)部件55a和透鏡55b,通過包括肖特基勢壘二極管等的檢測thz波的反射波52的thz波探測元件55c來檢測的。thz波探測部55的結(jié)構(gòu)與圖8的thz波探測部35相同,但是配置在紙張類輸送部32的上部側(cè)。其他結(jié)構(gòu)與圖8所示的檢查裝置30相同,所以省略說明。

在圖8、圖9的第二實(shí)施方式涉及的檢查裝置30、50中,與檢查裝置1、20同樣,信息處理部40包括微處理器、微控制器或個(gè)人計(jì)算機(jī)。來自thz波探測部55的輸出經(jīng)由a/d轉(zhuǎn)換器40a或輸入輸出接口(i/o)40b輸入到微處理器或個(gè)人計(jì)算機(jī)。信息處理部40還可以具備顯示器40c或存儲裝置40d。

對信息處理部40輸入來自thz波探測部55的輸出、以及來自紙張類輸送部32的關(guān)于紙張類2的輸送位置等的信息。

在從thz波照射部33照射的thz波在紙張類2的寬度方向(x方向)上從左端掃描到右端時(shí),紙張類輸送部32將紙張類2輸送到下一掃描位置。也就是說,紙張類2沿著y方向移動而到達(dá)下一掃描位置。該紙張類2的移動能夠通過未圖示的包括傳送帶和馬達(dá)的輸送機(jī)構(gòu)或使用步進(jìn)馬達(dá)的輸送機(jī)構(gòu)來進(jìn)行。

各紙張類2的y方向的輸送可以根據(jù)紙張類2是否通過要被掃描的位置來判斷。紙張類2在y方向上的通過能夠由紙張類輸送部32具備的光耦合器或光遮斷器檢測。

當(dāng)紙張類2在y方向上的通過從紙張類的一端進(jìn)行到另一端時(shí),基于此前輸出的thz透射波34或反射波52的強(qiáng)度信號,來計(jì)算透過紙張類2或被紙張類2反射的thz波的二維強(qiáng)度分布。

這樣,信息處理部40被輸入來自thz波探測部35、55的輸出、以及從紙張類輸送部32的控制電路32a被輸入來自紙張類輸送部32的關(guān)于紙張類2的輸送位置等的信息,輸出基于來自通過紙張類輸送部32的紙張類2的、thz波的透射波34或反射波52而得到的二維強(qiáng)度分布。

在根據(jù)基于來自通過紙張類輸送部32的紙張類2的、thz波的透射波34或反射波52而得到的二維強(qiáng)度分布判斷為不是正常的紙張類2的情況下,判斷為異常,可以在回收部中回收。

根據(jù)該檢查裝置30、50,若用一臺thz波振蕩器33a掃描紙張類2的一邊(x方向),并且使紙張類2沿著另一邊(y)的方向依次移動,則能夠基于入射到紙張類2的二維透射波34或反射波52的二維強(qiáng)度分布,以非接觸的方式高速及高效且容易地進(jìn)行附著在紙張類2上的異物7的檢測,并且成本很低。因此,由于能夠通過一臺thz波振蕩器33a掃描紙張類2的一邊,所以不需要為了掃描設(shè)置多個(gè)thz波振蕩器、thz波探測器。

(第三實(shí)施方式)

接著,對使用多個(gè)thz波振蕩器或多個(gè)thz波探測器的檢查裝置進(jìn)行說明。

圖10是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的檢查裝置60的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。該檢查裝置60與圖8所示的檢查裝置30同樣是檢測透射波34的結(jié)構(gòu),但是不同之處在于具備包括多個(gè)thz波振蕩器63a~63d的thz波照射部63。由于其他結(jié)構(gòu)與圖8所示的檢查裝置30相同,所以省略說明。

具體而言,thz波照射部63包括多個(gè)thz波振蕩器63a、63b、63c、63d、以及插入到多個(gè)thz波振蕩器63與紙張類輸送部32之間的透鏡63e。來自各thz波振蕩器63a、63b、63c、63d的thz波被所對應(yīng)的各透鏡63e聚光,在由紙張類輸送部32輸送的紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上照射。

多個(gè)thz波振蕩器63a、63b、63c、63d也可以由信息處理部40進(jìn)行控制,以使得在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上按規(guī)定順序進(jìn)行脈沖振蕩。例如,按照thz波振蕩器63a、63b、63c、63d的順序使它們進(jìn)行脈沖振蕩,接著將紙張類2沿著輸送方向(圖2的y方向)輸送規(guī)定距離之后,再次依序使thz波振蕩器63a、63b、63c、63d進(jìn)行脈沖振蕩。通過反復(fù)進(jìn)行該操作,能夠二維地掃描紙張類2。

thz波探測部65的結(jié)構(gòu)與圖8的thz波探測部35同樣地構(gòu)成,是經(jīng)由包括菲涅耳透鏡等的聚光用光學(xué)部件65a和透鏡65b,用包括作為thz波檢測元件65c的肖特基勢壘二極管等的thz波探測部65來檢測的。由于其他結(jié)構(gòu)與圖8所示的檢查裝置30相同,所以省略說明。

在thz波探測部65中,來自在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上配置的各thz波振蕩器63a、63b、63c、63d的thz波的透射波34順序入射,二維地掃描紙張類2,由此能夠得到thz波的透射波34的二維信號分布。

根據(jù)第三實(shí)施方式涉及的檢查裝置60,thz波照射部63包括多個(gè)thz波振蕩器63a、63b、63c、63d和多個(gè)透鏡63e,由于是不包括掃描元件的結(jié)構(gòu),所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。并且,由于不使用具有驅(qū)動部的掃描元件,所以可靠性提高。

(第三實(shí)施方式的變形例1)

圖11是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例1涉及的檢查裝置70的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。該檢查裝置70與圖9所示的檢查裝置50同樣是檢測反射波52的結(jié)構(gòu),不同之處在于具備包括多個(gè)thz波振蕩器的thz波照射部73。由于其他結(jié)構(gòu)與圖9所示的檢查裝置50相同,所以省略說明。

具體而言,thz波照射部73包括多個(gè)thz波振蕩器73a、73b、73c、73d、以及插入到多個(gè)thz波振蕩器73與紙張類輸送部32之間的透鏡73e。來自各thz波振蕩器73a、73b、73c、73d的thz波被透鏡73e聚光,在由紙張類輸送部32輸送的紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上照射。

多個(gè)thz波振蕩器73a、73b、73c、73d也可以由信息處理部40進(jìn)行控制,以使得在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上依序進(jìn)行脈沖振蕩。例如,按照thz波振蕩器73a、73b、73c、73d的順序使它們進(jìn)行脈沖振蕩,接著將紙張類2沿著輸送方向(圖2的y方向)輸送規(guī)定距離之后,再次使thz波振蕩器73a、73b、73c、73d依序進(jìn)行脈沖振蕩。通過反復(fù)進(jìn)行該操作,能夠二維地掃描紙張類2。

thz波探測部75的結(jié)構(gòu)與圖8的thz波探測部35同樣,使用包括菲涅耳透鏡等的聚光用光學(xué)部件75a、透鏡75b、以及作為thz波探測元件75c的肖特基勢壘二極管,thz波探測部75配置在紙張類輸送部32的上方以便檢測thz波的反射波52。

在thz波探測部75中,來自在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上配置的各thz波振蕩器73a、73b、73c、73d的thz波的反射波52順序入射,二維地掃描紙張類2,由此能夠得到thz波的反射波52的二維信號分布。

根據(jù)該檢查裝置70,thz波照射部73包括多個(gè)thz波振蕩器73a、73b、73c、73d和多個(gè)透鏡73e,是不包括掃描元件的結(jié)構(gòu),所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化,并且由于不使用具有驅(qū)動部的掃描元件,所以可靠性提高。

在上述檢查裝置70中,檢測來自紙張類2的正面的thz波的反射波52,但是為了進(jìn)一步檢測來自紙張類2的背面的thz波的反射波,還可以在紙張類輸送部72的下部側(cè)另外設(shè)置thz波照射部73及thz波探測部75。

(第三實(shí)施方式的變形例2)

圖12是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例2涉及的檢查裝置80的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。該檢查裝置80與圖8所示的檢查裝置30同樣具有檢測透射波34的結(jié)構(gòu)。thz波照射部83與圖8所示的使用thz頻段的檢查裝置30同樣地構(gòu)成,但是在thz波探測部85具備多個(gè)thz波探測元件85a、85b、85c、85d這一點(diǎn)上與圖8所示的檢查裝置30不同。

thz波探測部85配置在紙張類輸送部32的下方,與thz波被掃描而透過紙張類2的位置相對應(yīng)地,配置有多個(gè)透鏡85e和作為多個(gè)thz波探測元件85a、85b、85c、85d的肖特基勢壘二極管。

根據(jù)上述檢查裝置80,用一臺thz波振蕩器83a掃描紙張類2的一邊(x方向),透過紙張類的thz波由作為thz波探測元件85a、85b、85c、85d的各肖特基勢壘二極管來檢測。若使紙張類2在另一邊(y)的方向上依次移動,則能夠基于入射到紙張類2的二維透射波34的二維強(qiáng)度分布,以非接觸的方式高速及高效且容易地進(jìn)行附著在紙張類2上的異物7的檢測。

根據(jù)上述檢查裝置80,thz波探測部85使用多個(gè)thz波探測元件85a、85b、85c、85d和多個(gè)透鏡85e,但由于不使用菲涅耳透鏡那樣的光學(xué)部件,所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。

(第三實(shí)施方式的變形例3)

圖13是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例3涉及的檢查裝置90的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。該檢查裝置90與圖9所示的檢查裝置50同樣具有檢測反射波52的結(jié)構(gòu)。thz波照射部93與圖9所示的檢查裝置50同樣地構(gòu)成,但是在thz波探測部95具備多個(gè)thz波探測元件95a、95b、95c、95d這一點(diǎn)上與圖9所示的檢查裝置50不同。

thz波探測部95為了檢測反射波52而配置在紙張類輸送部32的上方,在被掃描的反射波52的位置配置有多個(gè)透鏡95e和作為多個(gè)thz波探測元件95a、95b、95c、95d的肖特基勢壘二極管。

根據(jù)該檢查裝置90,用一臺thz波振蕩器93a掃描紙張類2的一邊(x方向),被紙張類反射的thz波由作為thz波探測元件95a、95b、95c、95d的各肖特基勢壘二極管來檢測。若使紙張類2在另一邊(y)的方向上依次移動,則能夠基于被紙張類反射的反射波52的二維強(qiáng)度分布,以非接觸的方式高速及高效且容易地進(jìn)行附著在紙張類2上的異物7的檢測。

根據(jù)上述檢查裝置90,thz波探測部95使用多個(gè)thz波探測元件95a、95b、95c、95d和多個(gè)透鏡95e,但由于不使用菲涅耳透鏡那樣的光學(xué)部件,所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。

在檢查裝置90中,構(gòu)成為檢測來自紙張類2的正面的反射波52,但是為了檢測來自紙張類2的背面的反射波,還可以在紙張類輸送部32的下部側(cè)另外設(shè)置thz波照射部93及thz波探測部95。

(第三實(shí)施方式的變形例4)

圖14是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例4涉及的檢查裝置100的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖。該檢查裝置100與圖8所示的檢查裝置30同樣具有檢測透射波34的結(jié)構(gòu),包括配置在紙張類輸送部32的上方的具有多個(gè)thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e的thz波照射部103、以及具有多個(gè)thz波探測器105a、105b、105c、105d、105e的thz波探測部105等。

具體而言,thz波照射部103與圖10所示的檢查裝置60同樣,包括多個(gè)thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e、以及配置在該thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e與紙張類輸送部32之間的對應(yīng)的多個(gè)透鏡103f。

thz波探測部105與圖12所示的檢查裝置80同樣,在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上的被照射透射波34的各位置,配置有多個(gè)透鏡105f和作為多個(gè)thz波探測元件105a、105b、105c、105d、105e的肖特基勢壘二極管。

多個(gè)thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e也可以由信息處理部40進(jìn)行控制,以使得在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上按規(guī)定順序進(jìn)行脈沖振蕩。例如,按照thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e的順序使它們進(jìn)行脈沖振蕩,接著將紙張類2沿著輸送方向(圖2的y方向)輸送規(guī)定的距離之后,再次使thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e依序進(jìn)行脈沖振蕩。通過反復(fù)進(jìn)行該操作,能夠二維地掃描紙張類2。

在thz波探測部105中,來自在紙張類2的寬度方向(圖2的x方向)上配置的各thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e的thz波的透射波34入射到所對應(yīng)的thz波探測元件105a、105b、105c、105d、105e,二維地掃描紙張類2,由此能夠得到thz波的透射波34的二維信號分布。

根據(jù)上述檢查裝置100,thz波照射部103包括多個(gè)thz波振蕩器103a、103b、103c、103d、103e和多個(gè)透鏡103f,由于是不包括掃描元件的結(jié)構(gòu),所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。并且,由于不使用具有驅(qū)動部的掃描元件,所以可靠性提高。此外,thz波探測部105包括多個(gè)thz波探測器105a、105b、105c、105d、105e和多個(gè)透鏡105f,由于是不包括聚光用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu),所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化,并且可靠性提高。

(第三實(shí)施方式的變形例5)

圖15是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例5涉及的檢查裝置110的圖,(a)是主視圖,(b)是右側(cè)視圖,(c)是后視圖。該檢查裝置110與圖11所示的檢查裝置70同樣具有檢測反射波52的結(jié)構(gòu),為了檢查紙張類2的正面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)?,其包括第一及第二thz波照射部113a、113b和第一及第二thz波探測部115a、115b等。

第一thz波照射部113a與圖11所示的thz波照射部73同樣地構(gòu)成,包括thz波振蕩器113a、113b、113c、113d、113e和多個(gè)透鏡113f。同樣,第二thz波照射部113b包括thz波振蕩器113a’、113b’、113c’、113d’、113e’和多個(gè)透鏡113f。

第一thz波探測部115a與圖14所示的thz波探測部105同樣地構(gòu)成,包括thz波探測元件115a、115b、115c、115d、115e和多個(gè)透鏡115f。同樣,第二thz波探測部115b包括thz波探測元件115a’、115b’、115c’、115d’、115e’和多個(gè)透鏡115f。

為了檢查紙張類2的正面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)龋刂撇?0控制第一及第二thz波照射部113a、113b,被輸入來自第一及第二thz波照射部113a、113b的照射定時(shí)(timing)信號。

在將紙張類2的上方作為紙張類2的正面的情況下,從第一thz波照射部113a照射并被紙張類2的正面反射的thz波由第一thz波探測部115a來檢測。

由此,對于位于紙張類2的正面的異物7,從第一thz波照射部113a照射并被紙張類2的正面反射的thz波,由第一thz波探測部115a檢測,通過控制部40獲取thz頻段的反射波52的二維強(qiáng)度分布。

從配置在紙張類輸送部32的下部的第二thz波照射部113b照射thz波。被紙張類2的背面反射的thz波由第二thz波探測部115b來檢測。由此,對于位于紙張類2的背面的異物7,從第二thz波照射部113b照射并被紙張類2的背面反射的thz波,由第二thz波探測部115b檢測,通過控制部40獲取thz頻段的反射波52的二維強(qiáng)度分布。

根據(jù)該檢查裝置110,能夠檢測粘貼在紙張類2的正面及背面的異物7。

另外,由第一thz波照射部113a進(jìn)行的thz波的照射和由第一thz波探測部115a進(jìn)行的thz反射波的檢測、以及由第二thz波照射部113b進(jìn)行的thz波的照射和由第二thz波探測部115b進(jìn)行的thz反射波的檢測,按照規(guī)定順序反復(fù)地進(jìn)行照射和檢測。

根據(jù)上述檢查裝置110,第一及第二thz波照射部113a、113b和第一及第二thz波探測部115a、115b,由于是不包括掃描元件的結(jié)構(gòu),所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化,并且由于不使用具有驅(qū)動部的掃描元件,所以可靠性提高。

以下,通過實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明,但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

(透射波檢測中的灰度效應(yīng))

對由圖2~圖3說明的使用90ghz的透射波4的檢查裝置1的、二維強(qiáng)度分布中的灰度效應(yīng)進(jìn)行說明。

圖16是示出由使用90ghz的透射波4的檢查裝置1獲取的、透過新加坡元紙幣2a的90ghz的二維強(qiáng)度分布的等高線級數(shù)為16的圖,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是b-b’方向的強(qiáng)度分布。照射新加坡元紙幣2a的thz波的照射條件與圖2同樣使用90ghz,得到僅新加坡元紙幣2a時(shí)與在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a時(shí)的透射波4的強(qiáng)度之差,作為thz波的二維強(qiáng)度分布。

圖16(b)所示的a-a’方向的強(qiáng)度分布是修補(bǔ)膠帶7a在新加坡元紙幣2a的寬度方向(x方向)上的強(qiáng)度分布,可知在新加坡元紙幣2a上粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的部位透射波4a的強(qiáng)度較高。在thz波的二維強(qiáng)度分布中,由于等高線級數(shù)為16,所以也能夠判別修補(bǔ)膠帶7a內(nèi)的透射波4a的強(qiáng)度分布。

圖16(c)所示的b-b’方向的強(qiáng)度分布是修補(bǔ)膠帶7a在與新加坡元紙幣2a的寬度方向垂直的方向(y方向)上的強(qiáng)度分布,可知在粘貼有修補(bǔ)膠帶7a的部位透射波4a的強(qiáng)度較高,在新加坡元紙幣2a上沒有粘貼修補(bǔ)膠帶7a的部位透射波4a的強(qiáng)度較低。

圖17是示出由使用90ghz的透射波4的檢查裝置1獲取的、透過新加坡元紙幣2a的90ghz波的二維強(qiáng)度分布的等高線級數(shù)為6的圖,(a)是二維強(qiáng)度分布,(b)是a-a’方向的強(qiáng)度分布,(c)是b-b’方向的強(qiáng)度分布。

如該圖所示,在90ghz的二維強(qiáng)度分布中,等高線級數(shù)為6,所以修補(bǔ)膠帶7a的位置一眼就能夠判別。因此,在判別在新加坡元紙幣2a上是否有如修補(bǔ)膠帶7a這樣的異物7的情況下,可知如圖17所示那樣將等高線級數(shù)設(shè)定為6也是足夠的。

(使入射角度從0°~35°變化時(shí)的透射波強(qiáng)度關(guān)系)

在90ghz時(shí),測量使入射到紙張類的角度(θ)從0°~35°變化時(shí)的透射波4的強(qiáng)度。

圖18是用于說明復(fù)印紙上的膠帶的粘貼位置(y方向粘貼)的圖。如該圖所示,設(shè)紙張類2為復(fù)印紙2b,與復(fù)印紙2b的長度方向(y方向)平行地粘貼有寬度為18mm的修補(bǔ)膠帶7a和寬度為10mm的透明膠帶7b。與圖1、圖2、圖3中說明的90ghz的透射波的測量同樣地,測量使入射角度從0°~35°變化時(shí)的透射波的二維強(qiáng)度。

圖19是如圖18那樣在復(fù)印紙上平行地粘貼修補(bǔ)膠帶和透明膠帶,并使90ghz的透射波的入射角度變化時(shí)的透射波的二維強(qiáng)度的圖,(a)示出0°及5°,(b)示出10°及15°,(c)示出20°及25°,(d)示出30°及35°。10°~35°的坐標(biāo)與0°時(shí)相同。圖中示出的透射波強(qiáng)度,在黑的部位較強(qiáng),在白的部位較弱。

從圖19明確可知,在入射角度為0°的垂直入射和5°的情況下,來自修補(bǔ)膠帶7a及透明膠帶7b的透射波的強(qiáng)度較弱而難以判別。另一方面,在入射角度為10°以上時(shí),來自修補(bǔ)膠帶7a及透明膠帶7b的透射波的強(qiáng)度增大,一眼就可知粘貼有這些膠帶。

如上所述,在垂直入射或接近垂直入射的情況下,會出現(xiàn)因來自紙張類2的反射波與入射波發(fā)生干涉而引起的透射強(qiáng)度的周期性強(qiáng)度圖案,成為識別粘貼物7時(shí)的障礙,所以不優(yōu)選。根據(jù)圖19的結(jié)果,也優(yōu)選入射角度(θ)為大致10°以上。

(入射角度與透射波強(qiáng)度的關(guān)系)

測量使90ghz的thz波入射到紙張類的角度(θ)變化時(shí)的透射波4的強(qiáng)度。

圖20是用于說明復(fù)印紙2b上的膠帶的粘貼位置(x方向粘貼)的圖。如圖20所示,設(shè)紙張類2為復(fù)印紙2b,在其兩面,與x方向(方向)平行地粘貼有40mm×15mm及10mm×15mm的透明膠帶7a和50mm×18mm及5mm×18mm的修補(bǔ)膠帶7b。

圖21是示出入射角度為15°且y方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙2b的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。照射復(fù)印紙2b的thz波的照射條件與圖1同樣使用90ghz,得到僅復(fù)印紙2b時(shí)與在復(fù)印紙2b上粘貼有膠帶時(shí)的透射波4的強(qiáng)度之差,作為thz波的二維強(qiáng)度分布。使用耿氏二極管的振蕩器3a和肖特基勢壘二極管5c的波導(dǎo)方向以成為相同的偏振方向的方式設(shè)定。使用耿氏二極管的振蕩器3a和肖特基勢壘二極管5c的波導(dǎo)都使用波導(dǎo)管和與波導(dǎo)管連接的喇叭天線。

如圖21所示,在入射角度為15°時(shí)的thz波的二維強(qiáng)度分布中,等高線級數(shù)為12、8、4中的任何一個(gè)的情況下,都能夠明確地判別粘貼在復(fù)印紙2b上的膠帶的存在。圖21的等高線級數(shù)為8及4的坐標(biāo)與等高線級數(shù)為12時(shí)相同。其他圖只要不特別說明就是同樣的。

圖22是示出入射角度為45°且y方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙2b的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。測量條件除了將入射角度設(shè)定為45°以外與圖21相同。如該圖所示,在入射角度為45°時(shí)的90ghz的二維強(qiáng)度分布中,等高線級數(shù)為12、8、4中的任意一個(gè)的情況下,都能夠明確地判別粘貼在復(fù)印紙2b上的膠帶的存在。

從圖21及圖22得到的90ghz的二維強(qiáng)度分布因?qū)⑷肷浣嵌茸兓癁?5°和45°而發(fā)生變化,可以判明的是,在等高線級數(shù)為4的情況下,也能夠明確地判別粘貼在復(fù)印紙2b上的膠帶的存在。

(偏振效應(yīng))

測量在向紙張類2照射thz波時(shí)改變偏振時(shí)的透射波強(qiáng)度。

復(fù)印紙2b上的膠帶的粘貼位置與圖20相同,與圖21的情況進(jìn)行比較,除了使偏振方向?yàn)樵诖怪狈较?90°)上偏移的x方向偏振以外,與圖21同樣地測量透過復(fù)印紙2b的thz波的二維強(qiáng)度分布。

圖23是示出入射角度為15°且x方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙2b的thz波的二維強(qiáng)度分布的圖。如該圖所示,可知在入射角度為15°時(shí)的thz波的二維強(qiáng)度分布中,在等高線級數(shù)為12、8、4中的任意一個(gè)的情況下,都能夠判別粘貼在復(fù)印紙2b上的膠帶的存在,但是比圖21難判別。也就是說,得到與圖21不同的thz波的二維強(qiáng)度分布。由此,可知通過控制入射到復(fù)印紙2b的thz波的偏振方向,使透過復(fù)印紙2b的thz波的二維強(qiáng)度分布發(fā)生變化。

圖24是示出入射角度為45°且x方向偏振時(shí)的、透過圖20所示的復(fù)印紙2b的thz波的二維強(qiáng)度分布的圖。如該圖所示,可知在入射角度為45°時(shí)的thz波的二維強(qiáng)度分布中,在等高線級數(shù)為12、8、4中的任意一個(gè)的情況下,都能夠判別粘貼在復(fù)印紙2b上的膠帶的存在,但是比圖22難判別。也就是說,得到與圖22不同的thz波的二維強(qiáng)度分布。由此,可知通過控制入射到復(fù)印紙2b的thz波的偏振方向,使透過復(fù)印紙2b的thz波的二維強(qiáng)度分布發(fā)生變化。

可以判明的是,從圖23及圖24得到的thz波的二維強(qiáng)度分布與圖21及圖22的y方向偏振時(shí)的數(shù)據(jù)明顯不同,根據(jù)入射到復(fù)印紙2b的thz波的偏振方向而發(fā)生變化。

實(shí)施例2

(90ghz時(shí)的反射測量)

接著,說明90ghz時(shí)進(jìn)行反射測量的實(shí)施例2。

作為thz波振蕩器3a,使用90ghz的連續(xù)振蕩(cw振蕩)的耿氏二極管振蕩器,從相對于紙張類2的紙面垂直方向?yàn)?5°的方向入射,測量反射波22。使用耿氏二極管的振蕩器3a和肖特基勢壘二極管5c的波導(dǎo)的方向是與圖23相同的偏振方向。

圖25是示出入射角度為45°且x方向偏振時(shí)的、被圖18所示的復(fù)印紙2b反射的90ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。膠帶的粘貼部位與圖18相同。如圖18所示,設(shè)紙張類2為復(fù)印紙2b,在其兩面,粘貼有10mm×70mm的大小的透明膠帶7b和18mm×70mm的大小的修補(bǔ)膠帶7a。掃描范圍為70mm(x方向)×70mm(y方向),每隔2mm測量反射波22的強(qiáng)度分布。

如圖25所示,在入射角度為45°時(shí)的90ghz波的反射波22的二維強(qiáng)度分布中,等高線級數(shù)為12、8、4中的任意一個(gè)的情況下,90ghz波的來自膠帶的反射波22的強(qiáng)度都比來自復(fù)印紙2b的反射波22的強(qiáng)度弱??芍軌蛎鞔_地判別粘貼在復(fù)印紙2b上的膠帶的存在,但是來自膠帶的反射強(qiáng)度與60ghz的情況不同,變得比來自復(fù)印紙2b的反射強(qiáng)度弱。

實(shí)施例3

(140ghz時(shí)的透射測量)

接著,說明140ghz時(shí)進(jìn)行透射測量的實(shí)施例3。

作為thz波振蕩器3a,使用140ghz的連續(xù)振蕩(cw振蕩)的、采用impatt二極管的振蕩器(elva-1公司制,型號cido-06/140/20),從相對于紙張類2的紙面垂直方向?yàn)?5°的方向入射,測量透射波4。輸出為大致10mw。使用impatt二極管的振蕩器3a和肖特基勢壘二極管5c(elva-1公司制,型號zbd-06)的波導(dǎo)的方向是與圖21相同的偏振方向。其他條件與90ghz的透射波4的測量相同。

設(shè)紙張類2為高質(zhì)紙,在其兩面的與圖18相同的位置,以長度方向?yàn)閥方向的方式粘貼有10mm×70mm的大小的透明膠帶7b和18mm×70mm的大小的修補(bǔ)膠帶7a。掃描范圍為70mm(x方向)×70mm(y方向),每隔2mm測量透射波4a的強(qiáng)度分布。

圖26是示出入射角度為15°且y方向偏振時(shí)的、透過圖18所示的粘貼有膠帶的高質(zhì)紙的140ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。圖26的坐標(biāo)中,紙面上下方向是x方向,紙面左右方向是y方向。

如圖26所示,在入射角度為15°時(shí)的140ghz波的透射波4a的二維強(qiáng)度分布中,等高線級數(shù)為12、8、4中的任意一個(gè)的情況下,雖然90ghz時(shí)來自膠帶的透射波4a的強(qiáng)度比復(fù)印紙2b的透射波4a的強(qiáng)度強(qiáng),但是140ghz波時(shí)來自膠帶的透射波4a的強(qiáng)度都變得比來自高質(zhì)紙的透射波4的強(qiáng)度弱。在等高線級數(shù)為4的情況下,在y方向上粘貼的透明膠帶7b和修補(bǔ)膠帶7a的位置明確可知??芍軌蛎鞔_地判別粘貼在高質(zhì)紙上的膠帶的存在,但是來自膠帶的透射波的強(qiáng)度與90ghz的情況不同,變得比來自高質(zhì)紙的透射波的強(qiáng)度弱。

從圖26的結(jié)果可知,通過照射到復(fù)印紙或高質(zhì)紙的thz波的頻率發(fā)生變化,來自復(fù)印紙或高質(zhì)紙的透射波的強(qiáng)度與粘貼在復(fù)印紙或高質(zhì)紙上的膠帶的透射波的強(qiáng)度之間的關(guān)系發(fā)生變化,但是其存在是能夠明確地判別的。

實(shí)施例4

(140ghz時(shí)的反射測量)

接著,說明140ghz時(shí)進(jìn)行反射測量的實(shí)施例4。

140ghz時(shí)的反射測量,除了從相對于紙張類2的紙面垂直方向?yàn)?5°的方向入射進(jìn)行反射波22的測量以外,其他與90ghz的反射所涉及的實(shí)施例2相同。

使用impatt二極管的振蕩器3a和肖特基勢壘二極管5c的波導(dǎo)的方向,是與圖21所示的透射波的測量相同的偏振方向。像圖18那樣在高質(zhì)紙的兩面,粘貼有10mm×70mm的大小的透明膠帶7b和18mm×70mm的大小的修補(bǔ)膠帶7a。掃描范圍為70mm(x方向)×70mm(y方向),每隔2mm測量反射波22的強(qiáng)度分布。

圖27是示出被高質(zhì)紙反射的140ghz的二維強(qiáng)度分布的圖。如該圖所示,在入射角度為45°時(shí)的140ghz波的反射波22的二維強(qiáng)度分布中,等高線級數(shù)為12、8、4中的任意一個(gè)的情況下,雖然60ghz時(shí)來自膠帶的反射波22的強(qiáng)度比復(fù)印紙2b的反射波22的強(qiáng)度強(qiáng),但是140ghz波的來自膠帶的反射波22的強(qiáng)度都變得比來自高質(zhì)紙2b的反射波22的強(qiáng)度弱??芍軌蛎鞔_地判別粘貼在高質(zhì)紙上的透明膠帶7b和修補(bǔ)膠帶7a的存在,但是來自這些膠帶的反射強(qiáng)度與60ghz的情況不同,變得比來自高質(zhì)紙的反射強(qiáng)度弱。

在使使用impatt二極管的振蕩器3a和肖特基勢壘二極管5c的偏振旋轉(zhuǎn)90°的情況下進(jìn)行反射測量。在該情況下,得到與圖27所示的反射波22的二維強(qiáng)度分布類似的數(shù)據(jù)。

從圖27的結(jié)果可知,通過使照射到復(fù)印紙或高質(zhì)紙上的thz波的頻率發(fā)生變化,來自復(fù)印紙或高質(zhì)紙的反射波的強(qiáng)度與粘貼在復(fù)印紙或高質(zhì)紙上的膠帶的反射波的強(qiáng)度之間的關(guān)系發(fā)生變化,但是其存在是能夠明確地判別的。

本發(fā)明不限于上述實(shí)施例,在權(quán)利要求記載的發(fā)明范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形,這些當(dāng)然也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

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