JP2016050935A - 検査装置、および、検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 テラヘルツ波を用いた検査装置において、被検体中の異物の検出の正確性を向上することを目的とする。【解決手段】 被検体１０１中の異物を検出する検査装置１０２であって、被検体にテラヘルツ波を照射する照射部１０６と、複数の検出素子を用いて前記被検体を透過した又は前記被検体で反射したテラヘルツ波を検出する検出部１０９と、検出部の検出結果を用いて前記被検体の画像のデータを取得し、被検体中の異物を検出する処理部１１２と、を有し、処理部は、被検体上におけるテラヘルツ波の照射位置を変更しながら複数の前記被検体の画像のデータを取得し、前記複数の前記被検体の画像のデータと、複数の異物の画像のデータと、前記照射位置の移動速度に関する情報と、を用いて、前記移動速度と同期して移動し且つ前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域を検出する。【選択図】 図１

Description

本発明は、テラヘルツ波を用いて異物を検出する検査装置および検査方法に関する。
産業分野では、製品やその中間生成物、材料として液体や粉粒体を取り扱う機会が多い。それらの貯蔵、搬送、加工時に意図せず混入してしまう異物の検出は、最終的な品質を担保するうえで重要である。検出したい異物は製品や環境により様々であり、樹脂片や虫、毛髪等の非金属性の異物も対象となる。
こうした検査技術として、周波数が３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の電磁波、いわゆるテラヘルツ波を用いた検査技術がある。テラヘルツ波は可視光を遮る一部の材料を透過するうえ、物体によっては固有の周波数で吸収をうける特徴を持つ。このため、非金属性の異物の検出にも役立つと期待されており、検査技術の検討、開発が行われている。
テラヘルツ波を用いた検査技術として、特許文献１は、被検体に矩形状のビームを照射し、被検体とビームとの相対位置を変えながら、被検体を透過した又は被検体で反射したテラヘルツ波を測定する技術を開示している。あらかじめ強度及び形状を整えたビームを走査することで、高速に被検体の画像を取得することを目的としている。特許文献２では、複数のテラヘルツ波源を横に並べて、テラヘルツ波の横長のビームを被検体に照射して、画像を検出する技術を開示している。また、特許文献３は、一定の断面形状を有する管状の部材について外形や表面の欠陥を検査する技術を開示している。
テラヘルツ波を用いた異物検出には、検査装置の省スペース化やテラヘルツ波の安定性等が求められる。異物検出を行う現場によっては、温度や湿度等の変化、狭いスペース等といった条件を想定しなければならない場合があるためである。
このような条件を満たすテラヘルツ波源及びテラヘルツ波検出素子として、比較的扱いが容易で且つ小規模な系で使用可能な半導体素子を用いるものがある。半導体素子を用いたテラヘルツ波源としては、量子カスケードレーザー（Ｑｕａｎｔｕｍ ＣａｓｃａｄｅＬａｓｅｒ：ＱＣＬ）、共鳴トンネルダイオード（Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＲＴＤ）等が挙げられる。半導体素子を用いた検出器としては、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）型の熱検出器（ボロメータ）、ショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＳＢＤ）等が挙げられる。
特登録４７７３８３９号明細書 特開２０１２−２６９４３号公報 特開２００５−４３２３０号公報
しかしながら、電磁波を用いた観察における空間分解能は、原理的にはその電磁波の波長によって決まることから、テラヘルツ波の分解能は、およそ１００μｍ以上１ｍｍ以下と見込まれる。そのため、微小な異物を含む被検体にテラヘルツ波を照射して取得した画像は、異物の回折光や周囲からの反射光により、異物の像の輪郭と実際の異物の輪郭とが異なることがある。結果として、微小な異物ほど検出の精度が低下することがあった。
上述の課題を鑑み、本発明は、テラヘルツ波を用いた検査装置において、被検体中に含まれる異物の検出の正確性を向上することを目的とする。
本発明の一側面としての検査装置は、被検体中の異物を検出する検査装置であって、前記被検体にテラヘルツ波を照射する照射部と、複数の検出素子を用いて前記被検体を透過した又は前記被検体で反射したテラヘルツ波を検出する検出部と、前記検出部の検出結果を用いて前記被検体の画像のデータを取得し、前記被検体中の異物を検出する処理部と、を有し、前記処理部は、前記被検体上におけるテラヘルツ波の照射位置を変更しながら複数の前記被検体の画像のデータを取得し、前記複数の前記被検体の画像のデータと、複数の異物の画像のデータと、前記照射位置の移動速度に関する情報と、を用いて、前記移動速度と同期して移動し且つ前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域を検出することを特徴とする。
本発明の一側面としての検査装置及び検査方法によれば、被検体に含まれる異物の検出の正確性を向上できる。
第１の実施形態の検査装置の構成を説明する模式図。 第１の実施形態における、テラヘルツ波の照射状態を説明する上面図。 第２の実施形態の検査装置の構成を説明する模式図。 第３の実施形態の照射部及び検出部の構成を説明する模式図。 （ａ）第４の実施形態の照射部及び検出部の構成を説明する模式図。（ｂ）第４の実施形態の外装の中心軸に垂直な方向における保持部の断面図。（ｃ）第４の実施形態の外装のＡ１−Ａ２断面図。 （ａ）第５の実施形態の異物検出部分の構成を説明する模式図。（ｂ）第５の実施形態の外装の中心軸に垂直な方向における保持部の断面図。 第５の実施形態の照射部及び検出部の構成を説明する断面図。 第５の実施形態の光源部分の構成の一例を説明する断面図。 第６の実施形態の照射部及び検出部の構成を説明する模式図。 第１の実施形態の検査方法のフローチャート。 第１の実施形態の別の検査方法のフローチャート。 第１の実施形態における、検出部の検出結果を用いて取得した画像の模式図。 第１の実施形態における、取得した画像の処理を説明する模式図。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の検査装置１０２（以下、「装置１０２」と呼ぶ）について、図１を参照して説明する。装置１０２は、被検体中の異物を検出する検査装置である。図１（ａ）は装置１０２の構成を説明するための側面図、図１（ｂ）は、装置１０２の測定領域１１０を説明するための上面図である。
装置１０２は、帯状の搬送部１０３によって搬送されている被検体（以下、ワーク）１０１にテラヘルツ波を照射して、ワーク１０１を透過したテラヘルツ波の検出結果からワーク１０１の画像のデータを取得する。そして、その画像のデータを用いてワーク１０１中の異物の有無を判断する。本実施形態では、ワーク１０１として粉粒体を用いる。
装置１０２は、照射部１０６と、検出部１０９と、処理部１１２と、制御部１１３と、を有する。ワーク１０１は、テラヘルツ波を良く透過する物体で、例えば、乾燥した誘電体の粉末等である。ワーク１０１の各粉粒の粒径は、照射部１０６がワーク１０１に照射するテラヘルツ波の波長（分解能）以下であることが望ましい。ワーク１０１は、供給部１００によって搬送部１０３に供給される。供給部１００は、ワーク１０１を保管する不図示の貯蔵部から、所望の量のワーク１０１を、振動又は回転機構等により搬送部１０３に所望の速度で供給する装置である。
搬送部１０３に供給されたワーク１０１は、搬送部１０３が移動することにより所定の移動速度ｖで進行方向１０に搬送される。これにより、ワーク１０１の任意の領域と照射部１０６からのテラヘルツ波の照射位置との相対的な位置が所定の移動速度ｖで変更される。これを換言すると、ワーク１０１におけるテラヘルツ波の照射位置は、移動速度ｖで変更する。ワーク１０１中に異物１０４、１０５が混入している場合、異物１０４、１０５は、ワーク１０１とともに搬送部１０３によって進行方向１０に移動する。搬送部１０３は、ワーク１０１を進行方向１０に搬送する手段で、例えばベルト式のコンベア等で、テラヘルツ波を良く透過する材料である樹脂やゴム等を用いて構成されている。
照射部１０６は、発生部１０７と集光部１０８とを有し、装置１０２内の適当な位置に固定されている。発生部１０７は、テラヘルツ波を発生する部分である。発生部１０７は、ＲＴＤやＱＣＬといった小型で集積が容易な半導体素子が好適に使用される。これらの半導体素子は、単一で用いても良いし、複数の半導体素子を集積して用いてもよい。発生部１０７から発生したテラヘルツ波は、集光部１０８によってビーム形状を調整され、ワーク１０１に向けて照射される。発生部１０７からのテラヘルツ波は、３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数領域の少なくとも一部の周波数成分を含み、その周波数成分及び平均出力（強度）は、照射領域１１０全体にわたって略一定となるよう設定される。
集光部１０８は、例えば放物面鏡やテラヘルツ波を良く透過する樹脂で構成したレンズ等を組み合わせた光学系である。テラヘルツ波の照射領域１１０は、進行方向１０と直行する方向に関して、搬送部１０３上のワーク１０１を完全に覆うように設定する。一方、進行方向１０に沿った方向では、照射部１０６と相対する検出部１０９の幅以下に絞られたうえで照射される。
検出部１０９は、ワーク１０１を透過したテラヘルツ波を検出する検出器アレイであり、ワーク１０１及び搬送部１０３を介して照射部１０６と対向する位置に配置されている。検出部１０９は、テラヘルツ波を検出する複数の検出素子が、平面状かつ規則的にアレイ状に並べられて集積されており、各検出素子からの信号を総合することで、ワーク１０１を透過したテラヘルツ波の強度分布を取得できる。検出部１０９として、具体的には、焦電素子、又は、ボロメータのような熱検出素子、ＳＢＤ等の半導体素子をアレイ状に集積した検出器アレイが好適に使用される。
検出部１０９の空間分解能は、隣接する複数の検出器同士の間隔で決まるが、前述したように、テラヘルツ波の回折限界にもよる。発生部１０７が発生するテラヘルツ波、すなわち、検出部１０９が検出するテラヘルツ波の周波数及び波長が、回折限界を定める。例えば、よく用いられるテラヘルツ波（３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ以下）の周波数帯では、およそ１ｍｍ以上１００μｍ以下の範囲内である。なお、検出感度を上げる目的で、各検出器の表面にテラヘルツ波を集光するレンズを集積しても良い。
図１（ｂ）に示したように、テラヘルツ波の照射領域１１０は、ワーク１０１の表面のうちテラヘルツ波が照射される領域を示している。また、検出領域１１１は、検出部１０９が有する複数の検出器が配置されている領域と対応しており、検出部１０９がテラヘルツ波を検出可能な領域である。検出領域１１１は、照射領域１１０よりも大きくなるように設定されている。以上の構成をもとに、検出部１０９は、ワーク１０１及び搬送部１０３を透過したテラヘルツ波を検出する。ワーク１０１内に含まれている異物１０４、１０５が照射領域１１０内に入ると、テラヘルツ波は異物による吸収や散乱の影響を受ける。その結果、テラヘルツ波の強度分布が変化する。
続いて、処理部１１２と制御部１１３について説明する。処理部１１２及び制御部１１３は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスクなどを含む演算処理可能な汎用のコンピュータ（不図示）等の処理装置が有する機能である。処理部１１２及び制御部１１３は、コンピュータに限らず、ワークステーション、又は、専用のグラフィックボード、あるいはこれらの組み合わせで構成される処理装置が有していてもよい。なお、本実施形態では、処理部１１２及び制御部１１３の機能は、装置１０２の外部のコンピュータ等が有していても良い。記憶部には、図１０及び図１１のフローチャートに示したような検査方法に対応するプログラムの少なくとも１つが記憶されている。ＣＰＵがそれらのプログラムを読み込んで実行することで各処理が行われる。なお、プログラムは、他の記憶装置に記憶されていてもよい。
処理部１１２は、検出部１０９の検出結果を信号として取得し、ワーク１０１を透過したテラヘルツ波の強度分布からワーク１０１の画像のデータを構成する。また、処理部１１２は、得られた複数のワーク１０１の画像のデータと、予め記憶してある複数の異物の画像のデータと、搬送部１０３の移動速度に関する情報と、を用いて、ワーク１０１中の異物を検出する処理を行う。異物検出を行った結果は、画像と組み合わせて適宜表示される構成としてもよい。異物検出方法（検査方法）についての詳細は後述する。
制御部１１３は、搬送部１０３の制御、及び、処理部１１２がワーク１０１中に異物ありと判断した場合に、不図示の除去部を制御して、異物が混入している部分を取り除く機能を有している。制御部１１３が搬送部１０３を制御する際の制御項目の１つに、ワーク１０１を移動する速度がある。これは、ワーク１０１に対するテラヘルツ波の照射位置の移動速度に関する情報として用いることができ、後に説明するように異物検出における重要なパラメータである。そのため、制御部１１３から処理部１１２に移動速度に関する情報が適宜送られる。
ここで、「移動速度に関する情報」とは、搬送部１０３を駆動するモーターの回転数、又は、搬送部１０３を駆動する目標速度、目標制御速度等を含み、いずれも制御部１１３から取得できる。また、不図示のセンサー等の速度検出手段で測定した搬送部１０３の速度の値等でもよい。
さらに、異物が無くとも弱いながら画像に現れるワーク１０１に由来する像（パターン）の時間変化から類推してもよい。ワーク１０１にテラヘルツ波を照射すると、単なる雑音に加え、ワーク１０１の密度むらや散乱光の干渉等に由来して表れる模様（スペックル）が生じる。スペックルは、ワーク１０１が移動する速度、すなわち移動速度と同じ速度で照射領域１１０内を移動するため、異なる時刻に取得した画像の相関を取ることで、移動速度を算出できる。ワーク１０１が非常に均質で適当な強度のスペックルが望めない場合は、搬送部１０３に表面の凹凸や密度変化による一定間隔の目印をつけておいてもよい。
本実施形態の異物検出方法（検査方法）について、図２、図１２、図１３を参照して説明する。図２は、ある時刻ｔ＝ｔ１におけるテラヘルツ波の照射状態を説明する図である。ここでは、ワーク１０１の内部に粒子状の異物１０５が含まれていることとする。異物１０５は、ワーク１０１の移動にともない、進行方向１０へ搬送速度と同期した移動速度ｖで移動する。検出領域１１１は照射領域１１０を覆うように配置され、進行方向１０に沿った長さはＬ、同垂直方向の幅はＷである。
図１２（ａ）〜（ｃ）は、処理部１１２が、異なる時刻ｔ＝ｔ０、ｔ１、ｔ２における検出部１０９の検出結果を用いて取得した画像２４１、２４２、２４３の模式図である。各画像２４１、２４２、２４３における粒子状の異物１０５の像（パターン）２３０、２３１、２３２は、単純な異物の輪郭とは異なり、周囲にぼけやにじみが発生している。条件によっては像の輪郭の内部に輝線や輝点が生じる。これは、異物からのテラヘルツ波の回折や散乱、周囲のワーク１０１からの散乱が原因である。
図１３は、複数の画像から判別用の画像を構成する手法を説明する模式図である。異なる時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２のそれぞれにおけるワーク１０１の画像２２０、２２２、２２３は、時刻ｔ１を基準に、ワーク１０１の移動速度ｖから想定される位置ずれΔｘを考慮しつつ加算される。異物の像２０５〜２０７が移動速度ｖと同期して移動していた場合、加算された画像は、像２０５〜２０７が重ね合った異物パターン２１７を有する。
本実施形態における異物検出方法の一例を説明する。異物検出のためには、各時刻における画像のデータの取得と蓄積、および移動速度ｖを考慮して複数の画像の加算平均を行い、異物検出に用いる画像のデータを取得する。処理部１１２は、定期的に撮影したワーク１０１の画像を時系列順に複数枚記憶できるメモリを備えている。測定の定常状態において、処理部１１２は古い画像を新規に撮影した画像と順次入れ替えることで、ワーク１０１の直近の検出結果を所定の期間にわたり保持している。処理部１１２は、任意の時刻ｔ１における画像に、その前後の時刻、たとえばｔ０とｔ２の画像を、ワーク１０１の移動速度ｖに同期した位置ずれΔｘに相当する距離だけずらして加算する。各画素について加算回数に応じた平均処理を施すことで、ノイズを低減した加算平均画像を構成する。像間の位置ずれΔｘは、ワーク１０１の移動速度ｖと測定の時間間隔Δτとの積より得られる。使用する画像の時間範囲ΔＴ＝ｔ２−ｔ０は、最大でもＬ／ｖを確保できれば良い。加算する画像の数は、ワーク１０１の移動速度ｖ、処理部１１２の速度、必要な画質、ワーク１０１を全領域検査するか否か等の条件から総合的に決定される。
続いて、取得した加算平均画像を用いて異物の検出を行う。本実施形態の異物の検出は、取得した加算平均画像から特徴を抽出する工程と、加算平均画像から抽出した特徴と過去のデータとを比較して、加算平均画像が過去のデータと類似の特徴を有しているか否かを判断する工程と、を有する。処理部１１２は、画像認識の機能を有しており、取得した加算平均画像の特徴を抽出するとともに、各種異物の特徴を反映した過去のデータとの間で類似の程度ｐを計算する。こうした画像認識については、たとえば主成分分析を用いた特徴抽出と判別分析とを組み合わせる方法や、複数の弱検出器を用いたＶｉｏｌａ−Ｊｏｎｅｓの方法、ニューラルネットを用いる方法など、既知の方法から状況及び目的に合ったものを選択すればよい。
画像の特徴は所定の長さの数値ベクトル（以下、特徴ベクトル）等を用いて数値化して表す。また、類似の程度ｐは、不一致から完全に一致までを値として０から１の範囲を取るものとして、想定する異物の種類毎に算出する。例えば、各異物の特徴ベクトルの分布を過去のデータから求めておき、比較したい画像の特徴ベクトルが各分布に含まれる確率を異物毎に計算して、類似の程度ｐ１、ｐ２、ｐ３…とする。
前述の過去のデータは、ワーク１０１中に混入する可能性のある異物（毛髪や各微粒子等）を代表的な材料や粒径のワーク１０１に混入して画像を取得することで得る。このとき、異物が粒子であれば、粒子の形状と対応する略円形の影とその周囲に、干渉や散乱由来の縞模様（フリンジ）をまとったパターンが見られる。異物が毛髪であれば、毛髪の形状や長さと対応する直線ないし円弧の影と、その周囲にフリンジをまとったパターンが得られる。データはさらに、特徴ベクトルの類似の程度ｐｉを容易に算出する形に変換し、条件毎にまとめて予めデータベース化しておく。データベースは装置１０２の記憶部（不図示）や外部の記憶媒体（不図示）上に置くとよい。処理部１１２は、試料や測定条件から必要なデータ（例えば特徴ベクトルの分布のパラメータ）を適宜データベースから取得し、類似の程度の計算に用いる。
本実施形態における異物検出の手順について、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は、装置１０２の検査方法を説明するフローチャートである。
まず、ワーク１０１の搬送及び装置１０２の動作開始にともない、供給部１００がワーク１０１を搬送部１０３に供給する（Ｓ１０１）。ついで、装置１０２による測定手順Ｓ１０２において検査が行われる。
測定手順Ｓ１０２の詳細な手順を図１０（ｂ）に示した。まず、処理部１１２は、制御部１１３から移動速度ｖに関する情報を取得する（Ｓ１０６）。具体的には、制御部１１３が搬送部１０３を駆動するモーターのパラメータから移動速度ｖを割り出し、それを移動速度ｖに関する情報として、処理部１１２に送信する。続いて、照射部１０６が、テラヘルツ波をワーク１０１に照射する。
照射部１０６から照射されたテラヘルツ波は、ワーク１０１及び搬送部１０３を透過し、検出部１０９で検出される。処理部１１２は、検出部１０９の検出結果を用いてテラヘルツ波の強度分布のデータを取得する（Ｓ１０８）。具体的には、処理部１１２が、検出部１０９が検出した信号を取り込み、各検出素子における強度Ｉ（分布情報）と検出した時刻ｔ＝ｔ１とをメモリに格納する。ついで処理部１１２は、上述したように異なる時刻に取得した複数の画像の加算平均を行う（図１３参照）。つまり、時刻ｔ１とその前後の時刻（例えばｔ０、ｔ２）に取得した強度分布のデータを、前述の移動速度ｖと測定時間間隔Δτとを乗じた位置ずれΔｘに相当する距離だけずらしながら順次加算、平均する（Ｓ１０９）。なお、この加算平均処理は、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８と並行して行うため、処理部１１２は十分なメモリ容量と計算速度をそなえていることが望ましい。なお、画像のデータを格納するメモリは、処理部１１２が有していなくても良いし、コンピュータの外部のメモリを用いてもよい。
続いて、処理部１１２は、加算平均処理を行って得られた加算平均画像のデータから異物パターンの抽出を行う（Ｓ１１０）。具体的には、加算平均画像のデータから、データベースにあらかじめ記憶されている１〜ｋ種の異物パターンのいずれと類似したパターンがあるかを調べる。類似のパターンがあるか否かを調べる方法として、例えば、取得した加算平均画像中のパターンとデータベースに記憶されている各異物パターンとの類似の程度ｐ１、ｐ２、…ｐｋを異物の種類毎に計算する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０を行ったら、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３では、加算平均画像のデータについて、処理部１１２が異物混入の有無を判別する。具体的には、先に求めた類似の程度ｐ１、ｐ２、…ｐｋの少なくとも１つが、所定の閾値ｐｔｈと比較して高いなら異物ありと判断する。異物ありと判断した場合は次の異物除去手順Ｓ１０４へ進み、異物が含まれていると判断されたワーク１０１の部分を検査系の外へと取り除く。除去を終えた、又は異物は混入していないと判断した場合は、ワーク１０１の供給が終了したか否かを判断するステップＳ１０５へ進む。ワーク１０１が無くなれば終了し、残っていれば再びステップＳ１０１へと進んでワーク１０１の検査を続行する。
搬送中にワーク１０１の一部が崩れる等して、ワーク１０１の移動速度ｖと異物の移動速度との間にズレが生じる可能性がある。このような速度のズレは、像間に想定する位置ズレΔｘの誤差につながり、加算平均後の画像をボケさせることになる。ボケていて且つ不明瞭なパターンは、データベースに記憶されている各異物パターンとの類似の程度も低く、結果として異物は混入していないと判断されることがありうる。これを避けるため、ワーク１０１の流れに関して照射領域１１０の上流に、ワーク１０１の流れを整える不図示の整流部を設けるとよい。
ここで、前述の加算平均を用いた異物検出方法と異なる方法として、加算平均を使わずに異物検出する方法について、図１２を参照して説明する。図１２は、検査方法の一例を説明する図で、時刻ｔ＝ｔ０、ｔ１、ｔ２それぞれで取得した画像２４１〜２４３のデータを示した。
この方法では、処理部１１２は画像２４１〜２４３のデータそれぞれに対して画像解析を行う。まず、データベースの情報と画像２４１〜２４３のデータとを用いて、複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域を抽出する。具体的には、画像２４１〜２４３中に含まれる異物の像又は異物の像を含む領域を抽出する。ここでは、例として、異物の像２０５〜２０７が各画像２４１〜２４３中に含まれるものとする。データベースから異物パターンのいずれをも抽出できない場合、異物は存在していないと判断する。
異物パターンの像２０５〜２０７を含む領域２３０〜２３２を抽出したならば、各領域２３０〜２３２の重心の位置ｘ０、ｘ１、ｘ２を求め、これを像２０５〜２０７の位置とする。ついで、像の位置が進行方向１０に移動する速度ｖ’を求め、ワーク１０１の移動速度ｖと所定の範囲内（例えば±５％）で一致しているかを基準として異物の有無を判断する。なお、ここでは、各像２０５〜２０７の位置として、それぞれ領域２３０〜２３２の重心を用いたが、領域２３０〜２３２の四隅など各像２０５〜２０７の位置を把握できる情報であればよい。なお、本明細書では、像２０５〜２０７そのものを抽出する場合も、異物の像２０５〜２０７を含む領域２３０〜２３２を抽出する場合も、どちらも「複数の異物の画像のデータの少なくとも１つを類似する領域を抽出する」と言うこととする。また、像２０５〜２０７又は領域２３０〜２３２の位置に関する情報のみを取得する場合も、「複数の異物の画像のデータの少なくとも１つを類似する領域を抽出する」と言う。
本形態での異物検出の手順について、図１１を参照して説明する。図１１は、図１０に示した方法と異なる別の検査方法を説明するフローチャートである。なお、図１０と同じ手順には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
まず、処理部１１２は、ステップＳ１０８で取得した強度分布のデータから、パターンの抽出を行う（Ｓ１１０）。処理部１１２は、予め取得した複数の異物の画像のデータを参照して、抽出したパターンの中に、異物の候補となるパターンがあるか否かを判別し、異物の候補を抽出したら、その都度、時刻ｔと異物候補のパターンの重心の位置ｘとを記憶しておく。そして、処理部１１２は、時刻ｔより前に取得した強度分布から抽出した異物候補のパターンがあれば、重心の位置ｘと時刻ｔとから異物候補のパターンが移動する速度ｖ’を算出する（Ｓ１１２）。例えば、時刻ｔ０とｔ１の間（時間差）Δｔ＝ｔ１−ｔ０に、距離Δｘ１＝ｘ１−ｘ０だけ移動していれば、速度ｖ’＝Δｘ／Δｔである。
次に、処理部１１２は、抽出した異物候補のパターンが、前回抽出した異物候補の像に対応するものか否か（異物候補の像と類似しているか否か）を確認する（Ｓ１１３）。類似していると判断した場合は、その速度ｖ’と移動速度ｖとが所定の一致条件を満たすかを調べる（Ｓ１１４）。速度ｖ’と移動速度ｖとが一致条件を満たす場合、処理部１１２は、抽出した異物候補の像を異物であるとみなす確率ｑを上げ（Ｓ１１５）、ワーク測定Ｓ１０２を終了する。
このステップＳ１０６〜Ｓ１１５の動作を繰り返し行い、異物候補の像が画像から消えた段階で、すなわち検出部１０９の進行方向１０の長さＬを移動速度ｖで除した時間Ｌ／ｖだけ続けたところで異物であるか否かを判別する。なお、検出部１０９の進行方向１０の長さＬの代わりに、測定領域１１０の進行方向１０の長さを用いてもよい。図１０（ａ）のステップＳ１０３では、処理部１１２が、異物であるとみなす確率が所定の確率ｑｔｈより高ければ異物であると判断する。処理部１１２の判断を受けて、制御部１１３が不図示の除去部を制御して、異物除去を行う（Ｓ１０４）。
以上、装置１０２に照射部１０６および検出部１０９が一つずつある構成について説明した。これに限らず、装置１０２に対して複数の照射部１０６および検出部１０９を持つ構成も考えられる。この場合、複数の照射部１０６は、それぞれ異なる周波数のテラヘルツ波をワーク１０１に照射し、複数の検出部１０９それぞれは、複数の検出部１０９それぞれと対応する照射部１０６から照射される周波数のテラヘルツ波を検出する構成にする。つまり、検査に用いるテラヘルツ波の周波数が複数あることになる。これは、例えば、検出したい異物が特定の周波数に強い吸収を持つ場合等に有効である。強い吸収を持つ周波数のテラヘルツ波を照射して異物の存在を検知した後、より高い周波数のテラヘルツ波を照射してその形状を把握するといった使い方が可能である。また、検出部１０９同士の間隔Ｄを、搬送部１０３の上流側の検出部で検出した時刻と下流側の検出部で検出した時刻との差Δτで除して算出した速度ｕ＝Ｄ／Δτが、ワーク１０１の移動速度ｖと一致するか否かを確認することで、異物をより確実に検出できる。
本実施形態では、ワーク１０１にテラヘルツ波を照射して、ワーク１０１を透過したテラヘルツ波の検出結果から画像のデータを取得する。取得した画像のデータから、あらかじめ取得しておいた複数の異物のパターンと類似のパターンを探索することに加え、抽出されたパターンが移動する速度を参照することにより、異物を検出する。そのため、本実施形態の装置１０２によれば、ワーク１０１に含まれる異物の検出の正確性を向上できる。
また、本実施形態では、テラヘルツ波源１０７及び検出部１０９として、半導体素子を用いた構成を用いることができる。異物の検査においては、温度及び湿度の変化によるテラヘルツ波の安定性低下の抑制や、省スペース化等が望まれている。従来からテラヘルツ波の発生や検出に使われている光伝導素子は、精密な位置調整や可動部分の制御、温度変化に弱い超短パルスレーザー光源等を必要とするため、このような要望を満たすことは容易でなかった。それに対し、半導体素子を用いたテラヘルツ波源及び検出部は、比較的扱いが容易で且つ小規模な系で使用可能なため、光伝導素子に比べて、異物の検査に適しているといえる。
さらに、テラヘルツ波は、光子あたりのエネルギーが小さいことから無被爆であり、誘電体被検体（ワーク）に対して非侵襲での検査を行うことができる。また、ワーク又は異物によっては、テラヘルツ波の周波数帯に広がるスペクトルの指紋領域の情報を検査の際に利用できる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態の検査装置３０２（以下、「装置３０２」と呼ぶ）について図３を参照して説明する。第１の実施形態の装置１０２は、ワーク１０１及び搬送部１０３を透過したテラヘルツ波を検出するが、装置３０２は、検出部１０９が、ワーク１０１で反射したテラヘルツ波を検出する反射型の装置である。なお、第１の実施形態の装置１０２と同様の構成については、同じ番号を付し、詳細な説明は省略する。
装置３０２は、ワーク１０１を搬送する搬送部３０３と、照射部１０６と、検出部１０９と、処理部１１２と、制御部１１３と、支持体１１４と、光学系ヘッド１１５と、を有する。ワーク１０１は、供給手段１００によって搬送部３０３に供給される。
光学系ヘッド１１５は、テラヘルツ波を発生する発生部１０７と発生部１０７から発生したテラヘルツ波を整形してワーク１０１に照射する集光部１０８とを有する照射部１０６、及び、検出部１０９を、その内部に保持している。照射部１０６から照射されワーク１０１を透過したテラヘルツ波は、搬送部３０３の表面で反射して折り返され、再びワーク１０１を透過した後、光学系ヘッド１１５内の検出部１０９に入射する。
搬送部３０３としては、テラヘルツ波を反射するように、金属薄膜が表面に形成されているベルトや、金属材料を含むベルト等を用いることができる。なお、テラヘルツ波が、湿度及び温度等の環境の影響を受けにくくするために、光学系ヘッド１１５の内部は、テラヘルツ波を良く透過する材料（樹脂等）や雰囲気（窒素ガス等）で満たしておくことが望ましい。なお、搬送部３０３の材料がテラヘルツ波を透過する場合は、搬送部３０３の裏面を支える支持体１１４としてテラヘルツ波を反射する物体を用い、テラヘルツ波が搬送部３０３の裏面で反射した後に、検出部１０９に検出される構成としてもよい。
光学系ヘッド１１５は対向する搬送部３０３との略平行な平面を有しており、ワーク１０１は、その平面と搬送部３０３との間を通過する。このような平面を設けることにより、平面と搬送部３０３との間でワーク１０１の厚みが均一になり、光路の状態を均一化できる。そのため、異物由来のテラヘルツ波の強度変動をより検出しやすくなる。本実施形態では、光学系ヘッド１１５の搬送方向１０における断面は、台形であり、搬送部３０３に最も近い平面と搬送部１０３との間を、ワーク１０１がテラヘルツ波を浴びながら通過する。なお、光学系ヘッド１１５の断面は、台形に限らず、光学系ヘッド１１５が、搬送方向１０と平行な平面を搬送部３０３側に有していればよい。
処理部１１２は、検出部１０９の検出結果を用いてテラヘルツ波の強度分布からワーク１０１の画像のデータを構成し、それを用いて異物の有無を判別する。そして、異物があると判断した場合は、その結果を受けて、制御部１１３が搬送部３０３の制御及び不図示の除去部の制御を行い、ワーク１０１の異物が混入している部分を取り除く。異物の有無を判断するための異物検出方法は上述の実施形態と同様である。
本実施形態では、ワーク１０１にテラヘルツ波を照射して、ワーク１０１の画像のデータを取得する。取得した画像から、あらかじめ取得したおいた異物のパターンと類似のパターンの探索と、抽出されたパターンが移動する速度と、を参照することにより、異物を検出する。そのため、装置３０２によれば、ワーク１０１に含まれる異物の検出の正確性を向上できる。
また、装置３０２は、テラヘルツ波を透過する物体を搬送部１０３として使用しなくてもよいため、搬送部３０３に、金属を用いたり、厚みを設けたりして、丈夫な構成にすることができる。また、搬送部が、テラヘルツ波を十分に透過しない場合にも、本実施形態を適用すれば、ワーク１０１の画像のデータを取得でき、異物の検査が可能となる。さらに、光学系ヘッド１１５を設けることにより、光学系ヘッド１１５と搬送部３０３との間でワーク１０１の厚みを均一にして、テラヘルツ波の検出結果の強度むらを低減できる。光学系ヘッド１１５内に照射部１０６及び検出部１０９を設けて、光路を大気から遮断することで周囲の環境の影響を受けにくくする。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の検査装置について図４を参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態の装置１０２の照射部及び検出部の変形例として、照射部４０６及び検出部４０９を有する検査装置について説明する。図４は、本実施形態の照射部４０６及び検出部４０９付近を示す図である。本実施形態の検査装置は外装４００を有する。
外装４００は、搬送方向１０における断面が矩形で、ワーク４０１は外装４００の中を進行方向１０に移動する。ここでは、進行方向１０の上流側を上にして外装４００を立てることにより、ワーク４０１を進行方向１０に移動する構成とする。ワーク４０１に混入されている異物４０７、４１０も、ワーク４０１とともに外装４００内を移動する。
外装４００は、照射部４０６からのテラヘルツ波が通過するための窓部４０４及びワーク４０１を伝搬した後のテラヘルツ波が通過するための窓部４０５を有する。窓部４０４、４０５の材料としては、樹脂又は高抵抗Ｓｉ、石英、サファイヤ等、テラヘルツ波をよく透過し且つ強度もあるものが好ましい。本実施形態では、外装４００の上面及び底面それぞれの一部に、テラヘルツ波を透過する窓部４０４、４０５を設けた。窓部４０４、４０５を設ける位置は、照射部４０６の位置及び検出部４０９の位置に基づいて決定すればよい。なお、外装４００にテラヘルツ波を透過する材料を用いた場合、窓部４０４、４０５を設けなくてもよい。
照射部４０６は、テラヘルツ波を発生させ、窓部４０４を透過してテラヘルツ波をワーク４０１に照射する。テラヘルツ波が伝搬する際、テラヘルツ波に対する周囲の雰囲気の影響を低減するため、照射部４０６の集光部は、窓部４０４に密着させることが望ましい。
異物４０７を含むワーク４０１を通過したテラヘルツ波は、窓部４０５を透過して検出部４０９に入射することにより、検出部４０９で検出される。照射部４０６と同様、検出部４０９と窓部４０５とを密着させることにより、テラヘルツ波に対する周囲の雰囲気による影響を低減できる。なお、窓部４０４、４０５のやや上流、外装４００の内部には、進行方向１０に沿って仕切り４２０が複数設けられている。仕切り４２０は、ワーク４０１の流れを整え、検出部４０９の近傍で異物４０７が進行方向１０に沿って等速度で移動することを助ける。
検出部４０９の検出結果を用いて、不図示の処理部１１２が、ワーク４０１の画像のデータを取得する。得られた画像のデータにおいて、あらかじめ取得したおいた異物のパターンと類似のパターンの探索と、抽出されたパターンが移動する速度と、を参照することにより、異物の有無を判断する異物検出方法は、第１の実施形態と同様なので説明は省略する。
なお、ワーク４０１は、粉粒体のほか、気体、又は、液体、気体又は液体と粉粒との混合体、樹脂等粘性のある固体等であっても良い。また、第１の実施形態で説明したようなベルト式のコンベアや、箱等を鎖状に連ねたコンベアを外装４００中に格納し、ワーク４０１を運ぶ構成も考えられる。その際、コンベアは、テラヘルツ波を良く透過する材料を用いる。
さらに、いわゆるエアスライド式のコンベアにも本件は適用できる。外装４００内部下段に不図示の空気室を設け、上段の輸送室と空気室とを空気を通すメッシュ等で仕切る。下段に送り込んだ空気により粉粒体のワーク４０１を流動化すると、ワーク４０１が外装４００の内部を傾斜に沿って流れる。このような構成では、照射部４０６と検出部４０９とを、外装４００の左右両側面に対向するよう配置することが望ましい。
本実施形態では、ワーク４０１にテラヘルツ波を照射して、ワーク４０１を透過又はワーク４０１で反射したテラヘルツ波の検出結果からワーク４０１の画像のデータを取得する。取得した画像のデータから、あらかじめ取得したおいた異物のパターンと類似のパターンの探索と、抽出されたパターンが移動する速度と、を参照することにより、異物を検出する。そのため、検査装置４００によれば、ワーク４０１に含まれる異物の検出の正確性を向上できる。
また、本実施形態は、ワーク４０１が移動する領域が密閉されている。このため、テラヘルツ波が周囲の影響、例えば水蒸気による吸収等を受けにくいという利点がある。
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態の検査装置は、管状部材（円筒状の外装）５０１（以下、「外装５０１」と呼ぶ）の中を、ワーク５０２が移動する場合に適用できる。図５（ａ）は、本実施形態の検査装置の発生部５０５及び検出部５０７付近の構成を説明する模式図である。本実施形態の検査装置は外装５０１、保持部５０４を有する。ワーク５０２は、管状部材である外装５０１の中を、ワーク５０２が異物５０３、５０８とともに進行方向１０に移動する。
保持部５０４は、外装５０１の外周を覆うように配置されており、複数のテラヘルツ波源を有する照射部５０５と複数の検出素子を有する検出部５０７とを、保持部５０４の外装５０１側（内側）に有している。そのため、外装５０１はテラヘルツ波を透過する材料を用いて構成するか、外装５０１がテラヘルツ波を透過しない場合は、外装５０１の一部にテラヘルツ波を透過する窓部５０９を設ける。
照射部５０５及び検出部５０７のそれぞれは、窓部５０９の外周を取り巻くように、少なくとも半周以上の範囲にわたって略対向配置される。図５（ｂ）および図５（ｃ）にその様子を示した。図５（ｂ）は、本実施形態の検査装置の外装５０１の円筒の中心軸に垂直な方向における断面図、図５（ｃ）は、円筒の中心軸を含む方向における外装５０１のＡ１−Ａ２断面図である。個々のテラヘルツ波源は、外装５０１の中心軸に向かう方向にテラヘルツ波５０６を照射する。検出部５０７は、テラヘルツ波の広がりに対応できるよう、複数の検出素子を外装５０１の長さ方向にも広がりをもって面状に配置する。なお、各テラヘルツ波源のテラヘルツ波照射方向が、図５（ｃ）に示すように、外装５０１の円筒の半径方向から傾くように配置すると、円筒の断面全てをカバーできるため都合が良い。
上述のように配置された複数の検出素子を有する検出部５０７の検出結果を用いて、不図示の処理部１１２が、ワーク５０２の画像のデータを取得する。得られた画像のデータを用いて、異物の有無を判断する異物検出方法は、第１の実施形態と同様なので説明は省略する。
本実施形態では、ワーク５０２にテラヘルツ波を照射して、ワーク５０２を透過又はワーク５０２で反射したテラヘルツ波の検出結果からワーク５０２の画像のデータを取得する。取得した画像のデータから、あらかじめ取得したおいた異物のパターンと類似のパターンの探索と、抽出されたパターンが移動する速度と、を参照することにより、異物を検出する。そのため、検査装置４００によれば、ワーク５０２に含まれる異物の検出の正確性を向上できる。ただし、外装５０１の外周に沿って複数の検出素子５０７が配置されているため、取得される画像は、複数の検出素子が平面状に配置されている上述の実施形態のものとは異なる。
本実施形態の構成は、各種ワークの搬送に多く使われている円筒状の外装（パイプ）に対応できる。また、本実施形態の構成であれば、２本のパイプの接続部に挿入して使用することもでき、汎用性が高い。
（第５の実施形態）
第５の実施形態の検査装置について図６を参照して説明する。本実施形態も第４の実施形態同様、管状部材である外装６０１の中をワーク６０２が移動するが、外装６０１の内部にシャフト６１０を含む点が異なる。
図６（ａ）は本実施形態の検査装置の発生部及び検出部の構成を説明する模式図で、円筒状の外装６０１をその中心軸を含む面でカットし、内部のシャフト６１０を露出させた様子を表している。シャフト６１０は、外装６０１の半径より半径が小さい円柱の一部に、複数の短冊状の仕切り６１２が設けられており、複数の短冊状の仕切り６１２によって、外装６０１の円筒の中心軸とシャフト６１０の円柱の中心軸とが一致するように配置されている。シャフト６１０の円柱と外装６０１の内壁との間の空間を、ワーク６０２及び異物６０３、６０７が進行方向１０に向かって移動する。仕切り６１２は、その平面が進行方向１０と並行になるよう配置される。これは、外装６０１内のワーク６０２の流れを整えるためである。
シャフト６１０の一部には、テラヘルツ波６０６を外装６０１の中を流れるワーク６０２及び外装６０１の内壁に向けて放射状に照射する照射部６０４が形成されている。照射部６０４は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波源で、ＲＴＤやＱＣＬといった小型で集積が容易な半導体素子が好適に使用される。照射部６０４の電源からの電力等は、配管６１１を通して照射部６０４に供給される。照射部６０４に、非線形光学結晶を用いたテラヘルツ波源を使用する場合は、テラヘルツ波発生に必要なポンプ光を、配管６１１を通して供給する。照射部６０４を設ける位置は、進行方向１０に沿って仕切り６１２と同じ範囲又は仕切り６１２の下流であることが望ましい。
検出部６０５は、複数の検出素子を有する検出器アレイであり、外装６０１の周囲を覆い、ワーク６０２の進行方向１０にも広がりを持って面状に配置されている。本実施形態では、外装６０１にテラヘルツ波を透過しない材料を用いているため、照射部６０４からのテラヘルツ波６０６がワーク６０２を透過して検出部６０５に到達するように、外装６０１の一部に窓部６０９を設ける。図６（ｂ）は、実施形態の検査装置の外装６０１の円筒の中心軸に垂直な方向における断面図である。図６（ｂ）に示すように、照射部６０４から放射されたテラヘルツ波６０６は、ワーク６０２及び混入している異物６０７、窓部６０９を通過して検出部６０５に入射する。異物検出方法は、先の実施形態同様、検出部６０５の検出結果を用いて取得した画像のデータから、異物に特徴的なパターンの有無と、各パターンが移動する速度と、を参照して行う。
シャフト６１０を含む検査装置の別の一例として、検査装置をスクリューフィーダ（スクリューコンベア）に組み込む例について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態の検査装置を組み込んだスクリューフィーダ（スクリューコンベア）の断面図である。
ここでは、管状部材で構成された円筒状の外装６０１内には羽７１２を備えたシャフト６１０、つまりスクリューが配置されている。仕切り７１４は外装６０１と軸受７１５とを固定し、軸受７１５を円筒の中心軸に沿うよう固定する。シャフト６１０は、軸受７１５を貫通して支持されるとともに、外装６０１の中心軸に沿って回転する。その結果、外装６０１内に満たされたワーク６０２及び異物６０７は、羽７１２に順次押し出されて進行方向１０に移動する。仕切り７１４はワーク６０２の流れを整え、異物６０７が進行方向１０に沿って、羽７１２の回転数に略比例した速さで移動することを助ける。
外装６０１内にはテラヘルツ波を照射して、ワーク６０２を透過したテラヘルツ波を検出する検査領域７１３が確保されている。検査領域７１３では、シャフト６１０から羽７１２が除かれており、空いたスペースに照射部６０４が設けられる。照射部６０４から照射されるテラヘルツ波６０６は、ワーク６０２及び混入している異物６０７等を通過し、外装６０１に形成した不図示の窓を通過して検出部６０５に入射して検出される。なお、外装６０１が、テラヘルツ波をよく透過する材料である場合は、窓を設けなくてもよい。その他の構成及び動作は、図６に示した検査装置と同じなので、詳細な説明は省略する。
ここで、シャフト６１０のテラヘルツ波源（発生部）の例を説明する。図８（ａ）および図８（ｂ）は、それぞれ、テラヘルツ波源の一例を説明する図で、シャフト６１０の回転軸を含む面におけるシャフト６１０の断面図である。
図８（ａ）は、テラヘルツ波源としてＲＴＤ等の半導体デバイスを利用した例である。シャフト６１０内部に組み込まれた発振素子８２１は、電源からの電力の供給を配管８１１経由で受けてテラヘルツ波を発生する。発生したテラヘルツ波は、レンズ８２２、及び反射鏡を含む集光部８２３を介して、伝搬方向及びビーム形状等を調整され、通過部８０５を通過してシャフト６１０からワーク６０２に照射される。レンズ８２２にはシリコンの超球レンズ、集光部８２３の反射鏡としては放物線を軸対称に回転させたミラー等が適している。
一方、図８（ｂ）は、テラヘルツ波源として非線形光学結晶を用いた電気光学的チェレンコフ放射現象を利用したチェレンコフ型のテラヘルツ波源を利用した例である。シャフト６１０内部には、光ファイバ８３１を介して超短パルスレーザー光を導入する。光ファイバ８３１の先端にはＬｉＮｂＯ３などの非線形光学結晶８３２を配置し、その周囲にはテラヘルツ波を取り出すための結合部材８３４を非線形光学結晶８３２と密着させて配置する。結合部材８３４は、一般にプリズム等を用いる。非線形光学結晶８３２は、超短パルスレーザー光が照射されるとテラヘルツ波を発生する。発生したテラヘルツ波は、電気光学的チェレンコフ放射現象によって略円錐状に放射される。放射されたテラヘルツ波は、結合部材８３４が有する曲面８３３で反射して、ビーム形状等を適宜整えられたのちに、通過部８０５を通過してシャフト６１０からワーク６０２に照射される。
本実施形態の検査装置を用いて、ワーク中の異物を検出する異物検出方法は、第１の実施形態と同様なので説明は省略する。
本実施形態では、ワーク６０２にテラヘルツ波を照射して、ワーク６０２の画像のデータを取得する。取得した画像のデータから、あらかじめ取得したおいた異物のパターンと類似のパターンの探索と、抽出されたパターンが移動する速度と、を参照することにより、異物を検出する。そのため、ワーク６０２に含まれる異物の検出の正確性を向上できる。また、本実施形態では、ワーク６０２を搬送する際に多く使われているスクリューコンベアに、検査装置を組み合わせることができる。スクリューコンベアは、ワーク６０２の移動速度をシャフト６１０の回転速度により増減できるため、制御部１１３が行うワーク６０２の移動速度の制御と相性が良い。
（第６の実施形態）
第６の実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態は、ワーク９０２を搬送する過程で、後段の設備やプロセスにワーク９０２を供給する供給機９０１（以下、「フィーダー９０１」）に検査機構を付加したものである。図９（ａ）は本実施形態のフィーダー９０１の上面図、図９（ｂ）はフィーダー９０１のＣ１−Ｃ２断面図である。
フィーダー９０１は、ワーク９０２を貯留する不図示のホッパの下部に取り付けて使用する。ワーク９０２は、自身の重力による圧力をうけつつフィーダー９０１の上部から進行方向１０に供給される。撹拌体９２０は略円錐状で、ワーク９０２の供給時は常時回転している。羽９２１は撹拌体９２０の下部に取り付けられ、撹拌によりワーク９０２の密度や圧力にムラが発生するのを防ぐ。均一にならされたワーク９０２は、供給盤９２２に充填されたのち、すりきり板９２３で一定量にすりきられる。その後、供給路９２４を進むワーク９０２は、スクレーパー９２５によって切り出され、経路９２６を通って次の工程へと供給される。
ここで、供給路９２４中には、テラヘルツ波をワーク９０２に照射する照射部９０５と、ワーク９０２を透過したテラヘルツ波を検出する検出部９０７と、が設けられている。照射部９０５と検出部９０７とは、対向するように設置する。不図示の処理部１１２は、検出部９０７の検出結果を用いてワーク９０２の画像のデータを取得し、上述の第１の実施形態と同様の方法で、異物検出を行う。
本実施形態では、ワーク９０２にテラヘルツ波を照射して、ワーク９０２の画像のデータを取得する。取得した画像のデータから、あらかじめ取得したおいた異物のパターンと類似のパターンの探索と、抽出されたパターンが移動する速度と、を参照することにより、異物を検出する。そのため、ワーク９０２に含まれる異物９０３の検出の正確性を向上できる。
また、本実施形態の検査装置は、フィーダーに組み込んで使用できる。そのため、ワーク９０２を加工するプロセスの準備段階で異物の有無が分かるため、混入判明時の対処が容易になる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、照射するテラヘルツ波の偏光の向きについては着目していなかった。しかし、異物のなかには非対称な形状又は複屈折性等の材料特性が原因で、反射又は透過に偏光依存性を持つものが存在する。そこで、電界の振動の向きが互いに略直交している２つの直線偏光のテラヘルツ波源を用意する。ＲＴＤであればアンテナの向きに留意して実装すれば良い。検査時には、偏光の向きを随時切り替えて、例えば偏光方向が水平方向な画像のデータと偏光方向が水平方向と直交する方向の画像のデータとを取得する。ついで、２つの画像間の差を取ることで、偏光依存性を強調した画像のデータが得られる。一般に、ワークの偏光依存性よりも各種異物の偏光依存性の方が高いと考えられるため、偏光依存性を強調した画像のデータを用いて上述の異物検出を行えば、検出の感度をより高めることができる。
偏光依存性を強調した画像を取得する別の手法として、検出部側に偏光依存性を持たせても良い。例えば、検出部中の検出素子の一部に水平方向の偏光フィルタを、残りの検出素子に水平方向と直交方向の偏光フィルタを装着する。また、ＲＴＤの様にアンテナを持つ素子なら、検出素子をアレイ状に並べる面内で、他の検出素子の向きから９０°向きを変えた検出素子を集積した構成としても良い。偏光の向き毎に得られる強度分布同士で差を取れば、偏光依存性を強調した画像が得られる。
また、上述の実施形態では、外装、照射部、及び、検出部は、それぞれ固定されていて、粉粒体等のワークが移動する構成であった。しかし、ワークを固定し、照射部と検出部とを移動する構成も可能である。たとえば、照射部と検出部とでワークを挟み、スライドさせながら測定しても良い。すなわち、照射部全体が移動または、発生部からのテラヘルツ波をワークに導く光学系の向き及び位置等を移動することにより、ワーク上（被検体上）におけるテラヘルツ波の照射位置を変更する。これに伴い、検出部が検出できる範囲も変更すればよい。この場合、ワークに対するテラヘルツ波の照射位置の移動速度は、照射部及び検出部の移動速度で決まる。このような構成にすることにより、検査装置の設計の自由度を上げることができる。
さらに、上述の実施形態では、照射するテラヘルツ波のビーム形状の被検体の奥行方向における変化については無視してきた。しかし、テラヘルツ波の強度を稼ぐためにビーム径を絞る場合や、検査するワークの厚みが厚い（約１ｃｍ以上）場合等は、奥行方向のビーム径（幅）の変化を考慮する必要がある。ビーム径に深さ依存性があると、異物がワークに含まれる深さによって得られる空間強度分布に差が生じ、異物検出の精度を下げる原因となる。そこで、照射部の集光部１０８の焦点位置を外部から調整可能な構成とする。制御部１１３は、集光部１０８を制御し、ワークの深さ方向の各位置でテラヘルツ波のビームが焦点を結ぶように焦点位置を調整しては測定を行い分布強度画像を得る。これにより、ワークに厚みがある場合でも検査の精度を保つことができる。
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
１０１ 被検体（ワーク）
１０２ 検査装置
１０６ 照射部
１０９ 検出部
１１２ 処理部

Claims (20)

  1. 被検体中の異物を検出する検査装置であって、
    前記被検体にテラヘルツ波を照射する照射部と、
    複数の検出素子を用いて前記被検体を透過した又は前記被検体で反射したテラヘルツ波を検出する検出部と、
    前記検出部の検出結果を用いて前記被検体の画像のデータを取得し、前記被検体中の異物を検出する処理部と、を有し、
    前記処理部は、前記被検体上におけるテラヘルツ波の照射位置を変更しながら複数の前記被検体の画像のデータを取得し、前記複数の前記被検体の画像のデータと、複数の異物の画像のデータと、前記照射位置の移動速度に関する情報と、を用いて、前記移動速度と同期して移動し且つ前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域を検出する
    ことを特徴とする検査装置。
  2. 前記複数の異物の画像のデータは、前記複数の異物を混入させた前記被検体を透過した又は前記複数の異物を混入させた前記被検体で反射したテラヘルツ波の検出結果を用いて取得した前記複数の異物それぞれの画像のデータ、及び、前記複数の異物それぞれの前記画像のデータから取得した前記複数の異物それぞれの像の特徴を数値化した情報の少なくとも１つを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
  3. 前記処理部は、前記複数の前記被検体の画像のデータのうち、第１の画像のデータから前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する第１の領域を抽出し、前記第１の画像のデータより後に取得した第２の画像のデータから前記第１の領域に対応する第２の領域を抽出し、前記第１の領域から前記第２の領域へ移動するまでの速度と前記移動速度とを比較することにより、異物を検出する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
  4. 前記第１の領域から前記第２の領域へ移動するまでの前記速度は、前記第１の画像のデータを取得するための検出結果を前記検出部が検出した時刻と前記第２の画像のデータを取得するための検出結果を前記検出部が検出した時刻との差、及び、前記第１の領域と前記第２の領域との距離に基づいて取得される
    ことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
  5. 前記処理部は、前記第１の領域から前記第２の領域へ移動するまでの前記速度と前記移動速度とが一致条件を満たした場合は前記被検体に異物が含まれていると判断し、前記第１及び第２の領域が抽出されなかった場合又は前記第１の領域から前記第２の領域へ移動するまでの前記速度と前記移動速度が一致条件を満たさなかった場合は前記被検体中に異物は含まれていないと判断する
    ことを特徴とする請求項３又は４に記載の検査装置。
  6. 前記処理部は、前記複数の前記被検体の画像のデータそれぞれと前記移動速度に関する前記情報とに基づいて、加算平均処理することにより取得した加算平均画像のデータから前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域を抽出することにより、異物を検出する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
  7. 前記処理部は、前記加算平均画像のデータから前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域が抽出された場合は前記被検体に異物が含まれていると判断し、前記加算平均画像のデータから前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域が抽出されなかった場合は前記被検体中に異物は含まれていないと判断する
    ことを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
  8. 前記検出部で検出可能な範囲は、前記照射部からのテラヘルツ波が前記被検体に照射される範囲より大きい
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の検査装置。
  9. 前記照射部は、テラヘルツ波を発生する発生部を有し、
    前記発生部から発生したテラヘルツ波は、３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数領域の少なくとも一部の周波数成分を含み、前記周波数成分と平均出力とが一定である
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の検査装置。
  10. 前記検出素子は、焦電素子、熱検出素子、及び、半導体素子のいずれかを含む
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検査装置。
  11. 前記照射位置は、前記被検体を支持する帯状の搬送部が前記被検体を搬送することにより変更される
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検査装置。
  12. 前記照射位置は、管状部材の内部を前記被検体が移動することにより変更される
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検査装置。
  13. 前記検出部は、前記管状部材の外周に配置されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
  14. 前記処理部は、前記搬送部が前記被検体を搬送する搬送速度又は前記管状部材の内部を前記被検体が移動する速度を検出する速度検出手段から前記移動速度に関する前記情報を取得する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の検査装置。
  15. 前記処理部は、異なる時刻における前記検出部の検出結果それぞれを用いて取得した複数の画像のデータの相関から、前記移動速度を算出する
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検査装置。
  16. 前記照射部は、テラヘルツ波を発生する複数の発生部を有し、
    前記複数の発生部の少なくとも２つは、偏光方向が異なるテラヘルツ波を発生する
    ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の検査装置。
  17. 前記照射部は、前記被検体に照射するテラヘルツ波の奥行方向の焦点位置を変える手段を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の検査装置。
  18. 前記処理部は、異物を検出した場合、前記被検体のうち検出したい異物を含んでいる部分を除去する除去部を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の検査装置。
  19. 被検体中の異物を検出する検査方法であって、
    前記被検体にテラヘルツ波を照射する照射ステップと、
    複数の検出素子を用いて前記被検体を透過した又は前記被検体で反射したテラヘルツ波を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップでの検出結果を用いて前記被検体の画像のデータを取得し、前記被検体中の異物を検出する処理ステップと、を有し、
    前記処理ステップでは、前記被検体上におけるテラヘルツ波の照射位置を変更しながら複数の前記被検体の画像のデータを取得し、前記複数の前記被検体の画像のデータと、複数の異物の画像のデータと、前記照射位置の移動速度に関する情報と、を用いて、前記移動速度と同期して移動し且つ前記複数の異物の画像のデータの少なくとも１つと類似する領域を検出する
    ことを特徴とする検査方法。
  20. 請求項１９に記載の検査方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
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