JP2021012214A - Foreign matter detection device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テラヘルツ波を利用して、対象物に含まれる異物を検出する異物検出装置及び方法の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a foreign matter detecting device and method for detecting a foreign matter contained in an object by using a terahertz wave.
近年、テラヘルツ波イメージングの研究開発が活発化しており、例えば非破壊検査等への応用に期待が寄せられている。非破壊検査の一例として、テラヘルツ波を透過する第1部位及びテラヘルツ波を反射する第2部位からなる容器内に対象物を入れ、テラヘルツ波の該容器からの反射波を解析することによって得られる断層画像等から対象物に異物が含まれているか否かを検査する技術が提案されている(特許文献1参照)。 In recent years, research and development of terahertz wave imaging has become active, and there are high expectations for its application to, for example, non-destructive inspection. As an example of non-destructive inspection, it is obtained by placing an object in a container consisting of a first part that transmits terahertz waves and a second part that reflects terahertz waves, and analyzing the reflected waves of the terahertz waves from the container. A technique for inspecting whether or not a foreign substance is contained in an object from a tomographic image or the like has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に記載の技術のように、対象物で反射されたテラヘルツ波を利用する測定方法では、対象物に異物が含まれている場合、該異物によって、検出されるテラヘルツ波が微弱となってしまう。このため、異物検査の検出精度が低下するという技術的問題点がある。特許文献1に記載の技術のように、テラヘルツ波を反射する容器を利用する場合であっても、照射されるテラヘルツ波の焦点が適切でなければ、反射されたテラヘルツ波を効率的に検出することが困難である。このため、テラヘルツ波を反射する容器を用いたとしても、異物検査の検出精度を高めることは困難である。
In the measurement method using the terahertz wave reflected by the object as in the technique described in
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、テラヘルツ波を利用して、対象物に含まれる異物を効率的に検出することが可能な異物検査装置及び方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, for example, and provides a foreign matter inspection apparatus and method capable of efficiently detecting a foreign matter contained in an object by using a terahertz wave. Make it an issue.
本発明の異物検出装置は、上記課題を解決するために、テラヘルツ波を対象物に向けて照射する照射手段と、前記対象物を透過したテラヘルツ波を反射する反射手段と、前記対象物及び前記反射手段で反射されたテラヘルツ波を受信する受信手段と、前記受信信号の出力から、前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を、検出対象信号として特定する特定手段と、前記特定された検出対象信号に基づいて、前記対象物に含まれる異物を検出する検出手段と、を備え、前記照射手段によって照射される前記テラヘルツ波の焦点は、前記反射手段に設定されている。 In order to solve the above problems, the foreign matter detecting device of the present invention has an irradiation means for irradiating a terahertz wave toward an object, a reflecting means for reflecting the terahertz wave transmitted through the object, the object and the object. The receiving means for receiving the terahertz wave reflected by the reflecting means and the specific means for specifying the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means as a detection target signal from the output of the received signal are specified. A detection means for detecting a foreign substance contained in the object is provided based on the detection target signal, and the focus of the terahertz wave irradiated by the irradiation means is set on the reflection means.
本発明の異物検出方法は、上記課題を解決するために、テラヘルツ波を対象物に向けて照射する照射手段と、前記対象物を透過したテラヘルツ波を反射する反射手段と、前記対象物及び前記反射手段で反射されたテラヘルツ波を受信する受信手段と、を備える異物検出装置における異物検出方法であって、前記受信信号の出力から、前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を、検出対象信号として特定する特定工程と、前記特定された検出対象信号に基づいて、前記対象物に含まれる異物を検出する検出工程と、を備え、前記照射手段によって照射される前記テラヘルツ波の焦点は、前記反射手段に設定されている。 In order to solve the above problems, the foreign matter detecting method of the present invention comprises an irradiation means for irradiating a terahertz wave toward an object, a reflecting means for reflecting the terahertz wave transmitted through the object, the object and the object. A method for detecting a foreign matter in a foreign matter detecting device including a receiving means for receiving the terahertz wave reflected by the reflecting means, wherein a time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means is obtained from the output of the received signal. The focus of the terahertz wave irradiated by the irradiation means is provided with a specific step of specifying as a detection target signal and a detection step of detecting a foreign substance contained in the object based on the specified detection target signal. Is set in the reflection means.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。 The actions and other gains of the present invention will be apparent from the embodiments described below.
(異物検出装置)
本発明の異物検出装置に係る実施形態について説明する。
(Foreign matter detection device)
An embodiment according to the foreign matter detection device of the present invention will be described.
実施形態に係る異物検出装置は、照射手段、反射手段、受信手段、特定手段及び検出手段を備えて構成されている。 The foreign matter detecting device according to the embodiment is configured to include an irradiation means, a reflection means, a receiving means, a specific means, and a detection means.
照射手段は、テラヘルツ波を対象物に向けて照射する。ここで、テラヘルツ波とは、1テラヘルツ(1THz=1012Hz)前後の周波数領域(即ち、テラヘルツ領域)に属する電磁波である。照射されたテラヘルツ波は、その一部が対象物で反射され、その他の部分が対象物を透過して反射手段に到達する。 The irradiation means irradiates the object with a terahertz wave. Here, the terahertz wave is an electromagnetic wave belonging to a frequency region (that is, a terahertz region) around 1 terahertz (1 THz = 10 12 Hz). A part of the irradiated terahertz wave is reflected by the object, and the other part passes through the object and reaches the reflecting means.
反射手段は、例えばアルミニウム板等のテラヘルツ波に対して比較的高い反射率を有する部材を用いて構成されている。反射手段に到達したテラヘルツ波は、該反射手段により反射される。 The reflecting means is configured by using a member having a relatively high reflectance for terahertz waves such as an aluminum plate. The terahertz wave that has reached the reflecting means is reflected by the reflecting means.
受信手段は、対象物で反射されたテラヘルツ波及び反射手段で反射されたテラヘルツ波を受信する。受信手段は、受信したテラヘルツ波に応じた受信信号を出力する。 The receiving means receives the terahertz wave reflected by the object and the terahertz wave reflected by the reflecting means. The receiving means outputs a received signal corresponding to the received terahertz wave.
ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、対象物にテラヘルツ波を照射し、該対象物に含まれる異物からの反射波を検出する場合、異物の反射率によっては異物からの反射波が弱くSN比が低下する。このため、異物検知の精度が低下するおそれがある。 Here, according to the research of the inventor of the present application, the following matters have been found. That is, when the object is irradiated with a terahertz wave and the reflected wave from the foreign matter contained in the object is detected, the reflected wave from the foreign matter is weak and the SN ratio is lowered depending on the reflectance of the foreign matter. Therefore, the accuracy of foreign matter detection may decrease.
そこで、本実施形態では、特定手段により、受信手段の出力から、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が、検出対象信号として特定される。ここで特に、本実施形態では、照射されるテラヘルツ波の焦点が、反射手段に設定されている。このため、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の信号強度(即ち、振幅)は比較的高くなる。 Therefore, in the present embodiment, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means is specified as the detection target signal from the output of the receiving means by the specifying means. Here, in particular, in the present embodiment, the focal point of the irradiated terahertz wave is set to the reflecting means. Therefore, the signal intensity (that is, the amplitude) of the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means becomes relatively high.
検出手段は、特定手段により特定された検出対象信号に基づいて、対象物に含まれる異物を検出する。ここで、異物が対象物に含まれている場合、テラヘルツ波の一部が異物で反射されることにより、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の信号強度が低下する。従って、上述の如く、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を検出対象信号として特定すれば、例えばその信号強度の強弱により対象物に異物が含まれているか否かを判定することができる。 The detecting means detects a foreign substance contained in the object based on the detection target signal specified by the specific means. Here, when a foreign substance is contained in the object, a part of the terahertz wave is reflected by the foreign substance, so that the signal intensity of the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means is lowered. Therefore, as described above, if the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means is specified as the detection target signal, it is possible to determine, for example, whether or not the target object contains a foreign substance depending on the strength of the signal strength. it can.
以上の結果、実施形態に係る異物検出装置によれば、テラヘルツ波を利用して、対象物に含まれる異物を効率的に検出することができる。 As a result of the above, according to the foreign matter detecting device according to the embodiment, the foreign matter contained in the object can be efficiently detected by using the terahertz wave.
実施形態に係る異物検出装置の一態様では、特定手段は、先ず、異物を含まない対象物にテラヘルツ波が照射された場合の受信手段の出力から、テラヘルツ波に係る時間波形を予め取得する。ここで、予め取得されるテラヘルツに係る時間波形には、対象物で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形及び反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が含まれる。 In one aspect of the foreign matter detecting device according to the embodiment, the specific means first acquires a time waveform related to the terahertz wave in advance from the output of the receiving means when the object containing no foreign matter is irradiated with the terahertz wave. Here, the time waveform related to the terahertz acquired in advance includes the time waveform related to the terahertz wave reflected by the object and the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means.
そして、特定手段は、今回の受信手段の出力から、予め取得された時間波形に基づいて、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を、検出対象信号として特定する。 Then, the specifying means specifies the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means as the detection target signal based on the time waveform acquired in advance from the output of the receiving means this time.
受信手段の出力からは、例えば、対象物で反射されたテラヘルツ波、特に、異物で反射されたテラヘルツ波、に係る時間信号も得られる。異物を含まない対象物に対してテラヘルツ波が照射された場合、受信手段の出力から得られるテラヘルツ波に係る時間波形では、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が顕著に現れる。 From the output of the receiving means, for example, a time signal relating to a terahertz wave reflected by an object, particularly a terahertz wave reflected by a foreign substance can also be obtained. When a terahertz wave is applied to an object containing no foreign matter, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means appears prominently in the time waveform related to the terahertz wave obtained from the output of the receiving means.
異物を含まない対象物にテラヘルツ波が照射された場合のテラヘルツ波に係る時間波形を予め取得しておけば、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の、例えば出現タイミングや波形等を特定することができる。このため、今回の受信手段の出力から反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を、検出対象信号として特定することができる。 If the time waveform related to the terahertz wave when the object containing no foreign matter is irradiated with the terahertz wave is acquired in advance, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means, such as the appearance timing and the waveform, can be obtained. Can be identified. Therefore, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means from the output of the receiving means this time can be specified as the detection target signal.
この態様では、特定手段は、上記予め取得された時間波形に基づいて、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が出現する期間を特定し、今回の受信手段の出力から、該特定された期間を含む所定期間内に出現する時間波形を、検出対象信号として特定してよい。 In this aspect, the specifying means specifies the period during which the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means appears based on the time waveform acquired in advance, and is specified from the output of the receiving means this time. A time waveform that appears within a predetermined period including the above period may be specified as a detection target signal.
このように構成すれば、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を、検出対象信号として、比較的容易にして特定することができる。 With this configuration, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means can be relatively easily specified as the detection target signal.
反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が出現する期間は、例えば対象物の厚み等によって多少変化する。このため、「所定期間」は、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の出現タイミングが多少ずれたとしても、該時間波形を検出可能なマージンを、例えば上記特定された期間の前後に持たせることにより設定すればよい。 The period during which the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means appears varies slightly depending on, for example, the thickness of the object. Therefore, in the "predetermined period", even if the appearance timing of the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means is slightly deviated, the margin in which the time waveform can be detected is set to, for example, before and after the specified period. It may be set by having it.
この所定期間内に出現する時間波形を、検出対象信号として特定する態様では、当該異物検出装置は、対象物と反射手段との間の距離を取得する距離取得手段を更に備え、特定手段は、距離取得手段により取得された距離に基づいて、所定期間の始期及び終期のうち少なくとも一方を変更してよい。 In the embodiment in which the time waveform appearing within the predetermined period is specified as the detection target signal, the foreign matter detection device further includes a distance acquisition means for acquiring the distance between the object and the reflection means, and the specific means is At least one of the start and end of a predetermined period may be changed based on the distance acquired by the distance acquisition means.
尚、「対象物と反射手段との間の距離」は、例えば距離センサ等の何らかのセンサにより特定され、該センサからの出力信号を取得することにより取得されてもよいし、当該異物検出装置のユーザが入力することにより取得されてもよい。 The "distance between the object and the reflecting means" may be specified by some sensor such as a distance sensor and may be acquired by acquiring an output signal from the sensor, or the foreign matter detecting device of the foreign matter detecting device. It may be acquired by inputting by the user.
或いは、この所定期間内に出現する時間波形を、検出対象信号として特定する態様では、当該異物検出装置は、照射手段及び受信手段と、反射手段との位置関係を、反射手段の反射面に沿う方向に相対的に変更する相対位置変更手段を更に備え、特定手段は、照射手段及び反射手段間の距離と受信手段及び反射手段間の距離との合計距離が最大となる場合の反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、該合計距離が最小となる場合の反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、を特定可能なように所定期間の始期及び終期のうち少なくとも一方を変更してよい。 Alternatively, in the embodiment in which the time waveform appearing within the predetermined period is specified as the detection target signal, the foreign matter detecting device sets the positional relationship between the irradiating means and the receiving means and the reflecting means along the reflecting surface of the reflecting means. Further provided with a relative position changing means that changes relative to the direction, the specific means is reflected by the reflecting means when the total distance between the distance between the irradiation means and the reflecting means and the distance between the receiving means and the reflecting means is maximized. At least one of the start and end of a predetermined period can be specified so that the time waveform related to the terahertz wave and the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means when the total distance is minimized can be specified. You may change it.
或いは、この所定期間内に出現する波形を、検出対象信号として特定する態様では、当該異物検出装置は、対象物の厚み情報を取得する厚み情報取得手段を更に備え、特定手段は、取得された厚み情報に基づいて、対象物のうち厚みが最大の部分を透過した後に反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、対象物のうち厚みが最小の部分を透過した後に反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、を特定可能なように所定期間の始期及び終期のうち少なくとも一方を変更してよい。 Alternatively, in the embodiment in which the waveform appearing within the predetermined period is specified as the detection target signal, the foreign matter detecting device further includes a thickness information acquisition means for acquiring the thickness information of the object, and the specific means has been acquired. Based on the thickness information, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means after passing through the thickest part of the object, and the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means after passing through the thinnest part of the object. At least one of the start and end of a predetermined period may be changed so that the time waveform related to the terahertz wave and the time waveform can be identified.
実施形態に係る異物検出装置の他の態様では、検出手段は、異物を含まない対象物を透過し反射手段で反射されたテラヘルツ波が受信手段により受信された場合に、特定手段により特定された検出対象信号の振幅を基準として、該特定手段により今回特定された検出対象信号の振幅が所定割合以下であることを条件に、今回の対象物に異物が含まれると判定する。 In another aspect of the foreign matter detecting apparatus according to the embodiment, the detecting means is specified by the specific means when the terahertz wave transmitted through the object containing no foreign matter and reflected by the reflecting means is received by the receiving means. Based on the amplitude of the detection target signal, it is determined that the object this time contains a foreign substance on condition that the amplitude of the detection target signal identified this time by the specific means is equal to or less than a predetermined ratio.
この態様によれば、対象物に異物が含まれているか否かを比較的容易にして判定することができ、実用上非常に有利である。 According to this aspect, it can be determined relatively easily whether or not the object contains a foreign substance, which is very advantageous in practical use.
(異物検出方法)
本発明の異物検出方法に係る実施形態について説明する。
(Foreign matter detection method)
An embodiment according to the foreign matter detection method of the present invention will be described.
実施形態に係る異物検出方法は、テラヘルツ波を対象物に向けて照射する照射手段と、対象物を透過したテラヘルツ波を反射する反射手段と、対象物及び反射手段で反射されたテラヘルツ波を受信する受信手段と、を備える異物検出装置における異物検出方法である。 The foreign matter detecting method according to the embodiment receives an irradiation means for irradiating a terahertz wave toward an object, a reflecting means for reflecting the terahertz wave transmitted through the object, and a terahertz wave reflected by the object and the reflecting means. It is a foreign matter detecting method in a foreign matter detecting apparatus provided with a receiving means.
当該異物検出方法は、特定工程及び検出工程を備えている。特定工程では、受信手段の出力から、反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が、検出対象信号として特定される。検出工程では、特定された検出対象信号に基づいて、対象物に含まれる異物が検出される。ここで、照射手段によって照射されるテラヘルツ波の焦点は、反射手段に設定されている。 The foreign matter detection method includes a specific step and a detection step. In the specific step, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means is specified as the detection target signal from the output of the receiving means. In the detection step, foreign matter contained in the object is detected based on the identified detection target signal. Here, the focus of the terahertz wave irradiated by the irradiation means is set to the reflection means.
実施形態に係る異物検出方法によれば、上述した実施形態に係る異物検出装置と同様に、テラヘルツ波を利用して、対象物に含まれる異物を効率的に検出することができる。尚、実施形態に係る異物検出方法においても、上述した実施形態に係る異物検出装置の各種態様と同様の各種態様を採ることができる。 According to the foreign matter detecting method according to the embodiment, the foreign matter contained in the object can be efficiently detected by using the terahertz wave, similarly to the foreign matter detecting device according to the above-described embodiment. In the foreign matter detecting method according to the embodiment, various aspects similar to those of the foreign matter detecting device according to the above-described embodiment can be adopted.
本発明の異物検出装置及び異物検出方法に係る実施例を、図面に基づいて説明する。 Examples of the foreign matter detecting device and the foreign matter detecting method of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施例>
(異物検出装置の構成)
実施例に係る異物検出装置の構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施例に係る異物検出装置の要部を示す図である。図2は、第1実施例に係る異物検出装置の構成を示す概略構成図である。
<First Example>
(Configuration of foreign matter detection device)
The configuration of the foreign matter detecting device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram showing a main part of the foreign matter detecting device according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the foreign matter detecting device according to the first embodiment.
本実施例に係る異物検出装置は、所謂反射型のテラヘルツ波異物検出装置である。図1において、異物検出装置1は、テラヘルツ波送受信部10、反射部20、トリミング部301及び異物検出部302を備えて構成されている。
The foreign matter detecting device according to this embodiment is a so-called reflective terahertz wave foreign matter detecting device. In FIG. 1, the foreign
被測定試料50は、テラヘルツ波送受信部10と反射部20との間に配置される。尚、図1では、被測定試料50は反射部20と接するように配置されているが、被測定試料50は反射部20から間隔をあけて配置されていてもよい。
The
テラヘルツ波送受信部10は、被測定試料50に向けてテラヘルツ波を照射すると共に、被測定試料50で反射されたテラヘルツ波及び反射部20で反射されたテラヘルツ波を受信する。以降、「反射されたテラヘルツ波」を、適宜「反射光」と称する。
The terahertz wave transmission /
本実施例では特に、テラヘルツ波送受信部10から照射されるテラヘルツ波の焦点は、反射部20上に設定されている。また、反射部20は、例えばアルミニウム板等の比較的反射率の高い部材により構成されている。
In this embodiment, in particular, the focus of the terahertz wave emitted from the terahertz wave transmission /
被測定試料50に異物51が含まれない場合、テラヘルツ波送受信部10により受信された反射光に起因する受信信号では、反射部20からの反射光に起因する信号強度(振幅)が顕著に現れる。他方で、被測定試料50に異物51が含まれている場合、異物51によりテラヘルツ波が反射されるので、反射部20に到達するテラヘルツ波が減少し、反射部20からの反射光に起因する信号強度も低下する。
When the
従って、反射部20からの反射光に起因する信号強度を、被測定試料50に異物51が含まれない場合の反射部20からの反射光に起因する信号強度と比較すれば、異物51の有無を検出することができる。
Therefore, when the signal intensity caused by the reflected light from the reflecting
ところで、受信信号には、反射部20からの反射光に起因する信号の他に、例えば被測定試料50からの反射光に起因する信号も含まれている。このため、反射部20からの反射光に起因する信号が特定されなければ、異物検出が正しく行われないおそれがある。
By the way, the received signal includes, for example, a signal caused by the reflected light from the
そこで本実施例では、トリミング部301により、受信信号のうち、反射部20からの反射光に起因する信号波形が現れる期間に相当する受信信号が切り出される。異物検出部302は、トリミング部301から出力された信号(つまり、切り出された受信信号)の強度に基づいて、被測定試料50に異物51が含まれているか否かを判定する。
Therefore, in this embodiment, the
次に、異物検出装置1の構成について、図2を参照して説明を加える。
Next, the configuration of the foreign
テラヘルツ波のパルス幅は、サブピコ秒のオーダである。このため、テラヘルツ波の時間波形を直接的に検出することが困難である。そこで、当該異物検出装置1では、公知のポンプ・プローブ法を用いて、テラヘルツ波の時間波形を間接的に検出している。
The pulse width of the terahertz wave is on the order of subpicoseconds. Therefore, it is difficult to directly detect the time waveform of the terahertz wave. Therefore, the foreign
図2において、レーザ発振部11は、レーザ部111、光学遅延部112及びビームスプリッタ113を備えて構成されている。
In FIG. 2, the laser oscillation unit 11 includes a laser unit 111, an
レーザ部111は、サブピコ秒オーダ以下の超短パルスレーザ光を繰り返し出力可能である。当該異物検出装置1の動作時に、レーザ部111から出射されたパルスレーザ光は、ビームスプリッタ113により、ポンプ光とプローブ光とに分けられる。
The laser unit 111 can repeatedly output ultrashort pulse laser light of subpicosecond order or less. The pulsed laser light emitted from the laser unit 111 during the operation of the foreign
ポンプ光は、テラヘルツ送受信部10のテラヘルツ波発信部101に照射される。他方、プローブ光は、光学遅延部112を介して、テラヘルツ送受信部10のテラヘルツ波受信部108に照射される。尚、光学遅延部112には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
The pump light is applied to the terahertz
テラヘルツ送受信部10は、テラヘルツ波発信部101、シリコンレンズ102、コリメートレンズ103、ビームスプリッタ104、対物レンズ105、コリメートレンズ106、シリコンレンズ107及びテラヘルツ波受信部108を備えて構成されている。
The terahertz transmission /
テラヘルツ波発信部101は、例えばGaAs(Gallium Arsenide)等により形成された半導体基板上にダイポールアンテナ等を有する光伝導アンテナを備えるテラヘルツ波発生素子(図示せず)を備えている。
The terahertz
光伝導アンテナの中央部にはギャップ部が形成されており、該ギャップ部にバイアス電圧が印加された状態で、該ギャップ部にポンプ光が照射されると、光励起により半導体中にキャリアが生成され、サブピコ秒オーダの電流が発生する。この結果、発生した電流の時間微分に比例した振幅を有するパルス状のテラヘルツ波が放射される。つまり、本実施例に係るテラヘルツ波発生素子は、光伝導性アンテナ(Photo Conductive Antenna:PCA)である。 A gap portion is formed in the central portion of the photoconducting antenna, and when a pump light is irradiated to the gap portion while a bias voltage is applied to the gap portion, carriers are generated in the semiconductor by photoexcitation. , Subpicosecond order current is generated. As a result, a pulsed terahertz wave having an amplitude proportional to the time derivative of the generated current is emitted. That is, the terahertz wave generating element according to the present embodiment is a photoconductive antenna (PCA).
テラヘルツ波発信部101のテラヘルツ波発生素子により発生されたテラヘルツ波は、シリコンレンズ102、コリメートレンズ103、ビームスプリッタ104及び対物レンズ105を介して、被測定試料50に照射される。ここで特に、テラヘルツ波発信部101から照射されるテラヘルツ波の焦点は、反射部20上に設定されている。
The terahertz wave generated by the terahertz wave generating element of the terahertz
被測定試料50又は反射部20からの反射光は、対物レンズ105、ビームスプリッタ104、コリメートレンズ106及びシリコンレンズ107を介して、テラヘルツ波受信部108に入射する。
The reflected light from the sample to be measured 50 or the reflecting
テラヘルツ波受信部108は、テラヘルツ波発生素子と同様の構成を有するテラヘルツ波検出素子(図示せず)を備えている。つまり、テラヘルツ波検出素子も、光伝導性アンテナである。
The terahertz
テラヘルツ波検出素子に、光学遅延部112を介したプローブ光が入射すると、テラヘルツ波検出素子の半導体中にキャリアが生成される。この結果、キャリアが生成された瞬間にテラヘルツ波検出素子に入射した反射光の振幅に比例した電流が発生する。テラヘルツ波受信部108は発生した電流を、例えばI−V変換部(図示せず)により電流電圧変換し、受信信号として出力する。
When probe light is incident on the terahertz wave detection element via the
制御・信号処理部30は、トリミング部301、異物検出部302、信号増幅部303、変調信号生成部304、ロックイン検出部305、画像処理部306及びスキャナ駆動部307を備えて構成されている。
The control / signal processing unit 30 includes a
テラヘルツ波受信部108から出力された受信信号は、信号増幅部303において増幅され、ロックイン検出部305において公知のロックイン検出が行われる。変調信号生成部304は、ロックイン検出に用いられる参照信号を生成して、ロックイン検出部305に対して出力すると共に、該参照信号に基づいて変調されたバイアス電圧をテラヘルツ波発信部101のテラヘルツ波発生素子に印加する。
The received signal output from the terahertz
ロックイン検出の結果、被測定試料50からの反射光及び反射部20からの反射光、更に、異物51が被測定試料50に含まれている場合は該異物51からの反射光各々の時間波形が取得される。
As a result of the lock-in detection, the time waveforms of the reflected light from the
反射光(即ち、テラヘルツ波)の時間波形の取得は、走査機構12によるテラヘルツ波送受信部10の駆動と共に実行される。走査機構12の動作は、スキャナ駆動部307によって制御される。スキャナ駆動部307は、更に、走査位置を示す情報を画像処理部306に出力する。
The acquisition of the time waveform of the reflected light (that is, the terahertz wave) is executed together with the driving of the terahertz wave transmission /
走査機構12は、テラヘルツ波送受信部10を、反射部20の反射面に沿って平面的に駆動する。走査機構12には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。尚、走査機構12は、テラヘルツ波送受信部10に代えて、反射部20を駆動させてもよい。
The
画像処理部306は、ロックイン検出部305により取得された反射光の時間波形のうち、トリミング部301により切り出された時間波形を、一旦記憶装置等(図示せず)に格納した上で、各種データ処理を行う。そして、画像処理部306は、各種データ処理の結果を用いて、被計測試料50のイメージング画像を生成する。
The
尚、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子には、上述した光伝導性アンテナに限らず、例えば共鳴トンネルダイオード(Resonant Tunneling Diode:RTD)等も適用可能である。共鳴トンネルダイオードを用いる場合、レーザ発振部11を設けなくてよいので、異物検出装置の小型化を図ることができる。 The terahertz wave generating element and the terahertz wave detecting element are not limited to the above-mentioned photoconductive antenna, and for example, a resonance tunnel diode (Resonant Tunneling Diode: RTD) or the like can be applied. When a resonance tunnel diode is used, it is not necessary to provide the laser oscillation unit 11, so that the foreign matter detection device can be miniaturized.
(異物検出方法)
次に、上述の如く構成された異物検出装置1における異物検出方法について説明する。
(Foreign matter detection method)
Next, a foreign matter detecting method in the foreign
被測定試料50の異物検出に先立ち、異物が含まれていないことが予めわかっている基準試料が、テラヘルツ波送受信部10と反射部20との間に配置される。次に、基準試料に対して、テラヘルツ波送受信部10からテラヘルツ波が照射され、ロックイン検出部305により反射光の時間波形が取得される。
Prior to the detection of foreign matter in the
ここで、基準試料にテラヘルツ波が照射された場合の反射光の時間波形は、例えば図3(a)に示すように、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が顕著に現れる。これは、反射部20が、例えばアルミニウム板等の比較的高反射率の部材により構成されていること、及び、テラヘルツ波送受信部10から照射されるテラヘルツ波の焦点が反射部20上に設定されていること、に起因している。
Here, as the time waveform of the reflected light when the reference sample is irradiated with the terahertz wave, for example, as shown in FIG. 3A, the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting
尚、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の振幅が最大となるように、対物レンズ105等の位置を調整することにより、テラヘルツ波の焦点位置が反射部20上に設定される。
The focal position of the terahertz wave is set on the reflecting
トリミング部301は、上記取得された反射光の時間波形のピークを検出し、該検出されたピークを、反射部20で反射されたテラヘルツ波の時間波形のピークであるとする。そして、トリミング部301は、上記検出されたピークが現れる時刻t0を含む所定期間(ここでは、時刻t1〜時刻t2)をトリミング範囲として設定する。トリミング部301は、該設定されたトリミング範囲を記憶する。
The
尚、時刻t1を、時刻t0からどの程度前の時刻とするか、及び、時刻t2を、時刻t0からどの程度後の時刻とするかは、例えば実験等により最適値を求め、該求められた値をトリミング部301のメモリ等に予め格納しておき、時刻t0が特定された際に、該格納された値を参照して決定すればよい。
It should be noted that the optimum value of how much time t1 is set before time t0 and how much time t2 is set after time t0 is obtained by, for example, an experiment or the like. The value may be stored in advance in the memory of the
異物検出部302は、トリミング部301により検出された反射部20で反射されたテラヘルツ波の時間波形のピークの振幅を、基準振幅として記憶する。
The foreign
被測定試料50の異物検出が行われる場合、該被測定試料50は、基準試料が配置されていた位置に配置される。ここで特に、本実施例では、テラヘルツ波送受信部10から照射されるテラヘルツ波の焦点が反射部20上に設定されているので、被測定試料50を交換する度に、照射されるテラヘルツ波の焦点位置を調整する必要がないため、比較的速やかに被測定試料50の異物検出を開始することができる。
When the foreign matter of the sample to be measured 50 is detected, the sample to be measured 50 is arranged at the position where the reference sample is arranged. Here, in particular, in the present embodiment, since the focus of the terahertz wave emitted from the terahertz wave transmission /
次に、被測定試料50に対して、テラヘルツ波送受信部10からテラヘルツ波が照射され、ロックイン検出部305により反射光の時間波形が取得される。
Next, the terahertz wave is irradiated from the terahertz wave transmission /
トリミング部301は、取得された反射光の時間波形のうち、トリミング範囲内の時間波形を切り出す。異物検出部302は、トリミング部301により切り出された時間波形の振幅を取得し、該取得された振幅と基準振幅とを比較して、被測定試料50に異物51が含まれているか否かを判定する。
The
ここで、被測定試料50に異物51が含まれている場合に、ロックイン検出部305により取得される反射光の時間波形には、例えば図3(b)に示すように、異物51で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークと、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークとが現れる。
Here, when the
このとき、何らの対策も採らなければ、ロックイン検出部305により取得された反射光の時間波形から、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークを特定する処理を実施しなければならない。そして、該ピークを特定する処理は、走査点毎に実施しなければならず、異物検出に係る処理負荷が比較的重くなる。
At this time, if no measures are taken, it is necessary to perform a process of identifying the peak of the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting
他方で、本実施例では、トリミング部301により切り出された時間波形には、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが含まれているので、上記のようなピークを特定する処理を実施する必要がない。また、画像処理部306や異物検出部302は、トリミング部301により切り出された時間波形のみを処理すればよいので、処理するデータ量を低減することができる。この結果、本実施例に係る異物検出装置1によれば、異物検出に係る処理負荷を軽減することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the time waveform cut out by the
また、反射部20ではなく被測定試料50にテラヘルツ波の焦点を合わせ、反射光の時間波形を取得する場合、例えば図3(c)に示すように、被測定試料50に異物51が含まれていたとしても、テラヘルツ波の焦点を異物51に合わせることはできないので、異物51で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の信号強度は比較的弱い。つまり、時間波形のSN比が比較的低く、異物検出の信頼性が低下する可能性がある。
Further, when the terahertz wave is focused on the
他方で、本実施例では、上述の如く、異物検出部302により、トリミング部301により切り出された時間波形の振幅と基準振幅とが比較されることにより、被測定試料50に異物51が含まれているか否かが判定される。切り出された時間波形の振幅が小さくなるほど、基準振幅との差は大きくなる。つまり、異物51でテラヘルツ波が反射されると、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の振幅は比較的小さくなるが、基準振幅との差が大きくなるので、結果として異物51が含まれているか否かを比較的容易に判定することができる。また、反射部20で反射されるテラヘルツ波に係る時間波形の振幅が比較的大きい場合は、該時間波形のSN比が比較的大きいので、基準振幅との差を求める際の誤差が小さくなる。従って、この場合も異物51が含まれているか否かを比較的容易に判定することができる。
On the other hand, in this embodiment, as described above, the foreign
次に、本実施例に係る異物検出装置1が実行する異物検出処理について、図4及び図5のフローチャートを参照して説明する。
Next, the foreign matter detection process executed by the foreign
図4において、基準試料が配置された後に、テラヘルツ波送受信部10は、基準試料に対してテラヘルツ波を照射する(ステップS101)。続いて、テラヘルツ波送受信部10は、基準試料又は反射部20で反射されたテラヘルツ波を受信して、受信信号を出力する。
In FIG. 4, after the reference sample is arranged, the terahertz wave transmission /
制御・信号処理部30のロックイン検出部305は、受信信号に基づいて反射光の時間波形を取得する。トリミング部301は、該取得された時間波形から、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが現れる時刻を特定する(ステップS102)。
The lock-in
次に、トリミング部301は、上記特定された時刻を含む所定期間をトリミング範囲として設定する(ステップS103)。続いて、トリミング部301は、設定されたトリミング範囲を記憶し、異物検出部302は、トリミング部301により検出された反射部20で反射されたテラヘルツ波の時間波形のピークの振幅を、基準振幅として記憶する(ステップS104)。
Next, the
図5において、被測定試料50が配置された後に、テラヘルツ波送受信部10は、被測定試料50に対してテラヘルツ波を照射する(ステップS201)。制御・信号処理部30のスキャナ駆動部307は、走査機構12を制御してテラヘルツ波送受信部10を所定の走査点に移動させる(ステップS202)。
In FIG. 5, after the
テラヘルツ波送受信部10は、被測定試料50又は反射部20で反射されたテラヘルツ波を受信して、受信信号を出力する。制御・信号処理部30のロックイン検出部305は、受信信号に基づいて反射光の時間波形を取得する。トリミング部301は、該取得された反射光の時間波形のうち、トリミング範囲内の時間波形を切り出す。異物検出部302は、トリミング部301により切り出された時間波形の振幅を取得する(ステップS203)。
The terahertz wave transmission /
異物検出部302は、取得された振幅と基準振幅とを比較する(ステップS204)。続いて、異物検出部302は、比較結果としての、例えば基準振幅に対する取得された振幅の割合が、所定値以下であるか否かを判定する(ステップS205)。
The foreign
比較結果が所定値以下であると判定された場合(ステップS205:Yes)、異物検出部302は、被測定試料50に異物51が含まれていると判定し(ステップS206)、判定結果を、例えばメモリ等に格納する(ステップS208)。他方、比較結果が所定値より大きいと判定された場合(ステップS205:No)、異物検出部302は、被測定試料50に異物51が含まれていないと判定し(ステップS207)、判定結果を格納する(ステップS208)。
When it is determined that the comparison result is equal to or less than a predetermined value (step S205: Yes), the foreign
次に、制御・信号処理部30は、所定の走査領域の全領域を走査したか否かを判定する(ステップS209)。全領域を走査したと判定された場合(ステップS209:Yes)、異物検出装置1は、処理を終了する。他方、全領域を走査してないと判定された場合(ステップS209:No)、上述したステップS202の処理が実施される。
Next, the control / signal processing unit 30 determines whether or not the entire region of the predetermined scanning region has been scanned (step S209). When it is determined that the entire area has been scanned (step S209: Yes), the foreign
本実施例に係る「所定値」は、被測定試料50に異物51が含まれているか否かを決定する値であり、予め固定値として、又は、何らかの物理量若しくはパラメータに応じた可変値として設定されている。このような所定値は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば様々な材質、様々な厚さの異物が、被測定試料を模した物体に含まれている場合の、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークの振幅と、基準信号との比較結果に基づいて求めればよい。
The "predetermined value" according to this embodiment is a value for determining whether or not the
本実施例に係る「反射部20」、「テラヘルツ波発信部101」、「テラヘルツ波受信部108」、「トリミング部301」及び「異物検出部302」は、夫々、本発明に係る「反射手段」、「照射手段」、「受信手段」、「特定手段」及び「検出手段」の一例である。本実施例に係る「スキャナ駆動部307」及び「走査機構12」は、本発明に係る「相対位置変更手段」の一例である。本実施例に係る「被測定試料50」及び「基準試料」は、本発明に係る「対象物」の一例である。
The "reflecting
<テラヘルツ波送受信部の変形例>
テラヘルツ波送受信部10は、例えば図6に示すような光学系を有していてよい。図6において、テラヘルツ波発信部101により発生されたテラヘルツ波は、シリコンレンズ102、コリメートレンズ103及び対物レンズ151を介して、被測定試料50に照射される。被測定試料50又は反射部20からの反射光は、対物レンズ152、コリメートレンズ106及びシリコンレンズ107を介して、テラヘルツ波受信部108に入射する。図6に示す光学系でも、テラヘルツ波発信部101から照射されるテラヘルツ波の焦点は、反射部20上に設定されている。
<Modification example of terahertz wave transmitter / receiver>
The terahertz wave transmitter /
このように構成すれば、図2に示した光学系に比べて光学部材は増えるが、ビームスプリッタを配置する必要がないため、照射されるテラヘルツ波のパワー損失を低減することができる。 With this configuration, the number of optical members increases as compared with the optical system shown in FIG. 2, but since it is not necessary to arrange a beam splitter, the power loss of the irradiated terahertz wave can be reduced.
<制御・信号処理部の変形例>
制御・信号処理部30は、図7に示すように構成されていてもよい。図7において、制御・信号処理部30は、変調信号生成部304(図2参照)に代えて、バイアス信号生成部354を、ロックイン検出部305(図2参照)に代えて、帯域制限フィルタ部355を、備えて構成されている。
<Modification example of control / signal processing unit>
The control / signal processing unit 30 may be configured as shown in FIG. In FIG. 7, the control / signal processing unit 30 replaces the modulation signal generation unit 304 (see FIG. 2) with the bias
バイアス信号生成部354は、所定のバイアス電圧をテラヘルツ波発信部101(図2参照)のテラヘルツ波発生素子に印加する。テラヘルツ波受信部108(図2参照)から出力された受信信号は、信号増幅部303において増幅され、帯域制限フィルタ355において帯域制限が行われる。
The bias
このように構成すれば、ロックイン検出を用いずに、テラヘルツ波の発信及び受信が可能である。この結果、回路の簡素化を図ることができ、消費電力を削減することができる。 With this configuration, it is possible to transmit and receive terahertz waves without using lock-in detection. As a result, the circuit can be simplified and the power consumption can be reduced.
<第2実施例>
本発明の異物検出装置及び異物検出方法に係る第2実施例について、図8及び図9を参照して説明する。第2実施例では、トリミング範囲の設定方法が一部異なる以外は、上述した第1実施例と同様である。よって、第2実施例について、第1実施例と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図8及び図9を参照して説明する。
<Second Example>
A second embodiment according to the foreign matter detecting device and the foreign matter detecting method of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. The second embodiment is the same as the first embodiment described above, except that the trimming range setting method is partially different. Therefore, with respect to the second embodiment, the description overlapping with the first embodiment is omitted, the common parts on the drawings are indicated by the same reference numerals, and FIGS. 8 and 9 are shown only for the fundamentally different points. It will be explained with reference to.
第2実施例では、図8に示すように、異物検出装置1のテラヘルツ波送受信部10と反射板20との間の距離が、走査位置によって変化する。尚、図8は、反射部20が傾いていることを認識できるように、反射部20の傾きを誇張している。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the distance between the terahertz wave transmission /
例えばテラヘルツ波送受信部10と反射板20との間の距離が0.15mm変化すると、反射部20で反射されたテラヘルツ波がテラヘルツ波送受信部10に到達する時間は、1ピコ秒早くなる又は遅くなる。
For example, when the distance between the terahertz wave transmitter /
このため、トリミング範囲が設定される際に、反射部20上の1点で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形からトリミング範囲が決定されてしまうと、走査に伴い、テラヘルツ波送受信部10と反射部20との間の距離が変化する場合に、異物検出結果の信頼性が低下する可能性がある。
Therefore, when the trimming range is set, if the trimming range is determined from the time waveform related to the terahertz wave reflected at one point on the reflecting
そこで本実施例では、トリミング部301が基準試料を用いてトリミング範囲を設定する際に、例えば走査開始位置及び走査終了位置等、少なくとも2点において、反射部20上で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形が取得される。トリミング部301は、取得された複数の時間波形各々について、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークを特定して、該ピークが現れる時刻を特定する。
Therefore, in this embodiment, when the
トリミング部301は、特定されたピークが現れる時刻のうち最も早い時刻(図9における時刻t3に相当)から、トリミング範囲を設定するために、例えばメモリ等に予め格納されている値だけ前の時刻(図9における時刻t5に相当)を、トリミング範囲の始期として設定する。また、トリミング部301は、特定されたピークが現れる時刻のうち最も遅い時刻(図9における時刻t4位相当)から、トリミング範囲を設定するために、例えばメモリ等に予め格納されている値だけ後の時刻(図9における時刻t6に相当)を、トリミング範囲の終期として設定する。
The
尚、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが現れる最も早い時刻及び最も遅い時刻を求める際に、例えば公知の外挿法や内挿法等の数学的手段が用いられてもよい。
When determining the earliest time and the latest time when the peak of the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting
本実施例に係る異物検出装置1では、上述の如くトリミング範囲が設定されるので、異物検出結果の信頼性の低下を防止することができる。
In the foreign
尚、異物検出装置1のテラヘルツ波送受信部10と反射板20との間の距離が走査位置によって変化することに起因して、テラヘルツ波の焦点位置が反射部20上からずれることにより異物検出の精度が低下することを防止するために、焦点位置が常に反射部20上となるように、テラヘルツ波送受信部10の走査位置に応じてテラヘルツ波の焦点位置が調整されるようにしてもよい。
The distance between the terahertz wave transmission /
具体的には例えば、走査開始位置及び走査終了位置等、少なくとも2点において、反射部20上で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形の振幅が最大となる対物レンズ105の位置を調べ、これを記憶する。次に、該少なくとも2点における対物レンズ105の位置に基づいて、これらの点の中間位置における対物レンズ105の位置を算出する。そして算出結果に基づき、テラヘルツ波送受信部10の走査位置に応じて対物レンズ105の位置を変化させるようにすればよい。
Specifically, for example, at at least two points such as the scanning start position and the scanning end position, the position of the
このような方法により、異物検出装置1のテラヘルツ波送受信部10と反射板20との間の距離が走査位置によって変化することに起因する異物検出結果の信頼性の低下を防止することができる。
By such a method, it is possible to prevent the reliability of the foreign matter detection result from being lowered due to the distance between the terahertz wave transmission /
<第3実施例>
本発明の異物検出装置及び異物検出方法に係る第3実施例について、図10及び図11を参照して説明する。第3実施例では、トリミング範囲の設定方法が一部異なる以外は、上述した第1実施例と同様である。よって、第3実施例について、第1実施例と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図10及び図11を参照して説明する。
<Third Example>
A third embodiment according to the foreign matter detecting device and the foreign matter detecting method of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. The third embodiment is the same as the first embodiment described above, except that the trimming range setting method is partially different. Therefore, with respect to the third embodiment, the description overlapping with the first embodiment is omitted, the common parts on the drawings are indicated by the same reference numerals, and FIGS. 10 and 11 are shown only for the fundamentally different points. It will be explained with reference to.
第3実施例では、図9に示すように、被測定試料50の厚みが、走査位置によって変化する。尚、図10は、被測定試料50の厚みが変化していることを認識できるように、厚みの変化を誇張している。
In the third embodiment, as shown in FIG. 9, the thickness of the sample to be measured 50 changes depending on the scanning position. Note that FIG. 10 exaggerates the change in thickness so that it can be recognized that the thickness of the
空気層と被測定試料とではその屈折率が互いに異なる。被測定試料50の厚みが変化すると、テラヘルツ波送受信部10から照射されたテラヘルツ波が伝播する空気層の距離及び被測定試料の距離が変化することになる。この結果、反射部20で反射されたテラヘルツ波が、テラヘルツ波送受信部10に到達する時間に揺らぎが生じる。
The refractive index of the air layer and the sample to be measured are different from each other. When the thickness of the sample to be measured 50 changes, the distance of the air layer to which the terahertz wave irradiated from the terahertz wave transmission /
このため、トリミング範囲が設定される際に、反射部20上の1点で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のみからトリミング範囲が決定されてしまうと、異物検出結果の信頼性が低下する可能性がある。
Therefore, when the trimming range is set, if the trimming range is determined only from the time waveform related to the terahertz wave reflected at one point on the reflecting
そこで本実施例では、基準試料を用いてトリミング範囲が設定された後、被測定試料50の異物検出処理が開始される前に、制御・信号処理部30は、被測定試料50の厚み情報を取得する。尚、厚み情報は、例えばレーザを用いた測定方法等の公知の測定方法の測定結果であってもよいし、当該異物検出装置1のユーザが入力した被測定試料50の厚み情報であってもよい。
Therefore, in this embodiment, after the trimming range is set using the reference sample and before the foreign matter detection process of the
トリミング部301は、取得された厚み情報に基づいて、被測定試料50の最大厚みと最小厚みとの差を求める。トリミング部301は、該求められた差に起因する、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが現れる時刻の変化量を求める。トリミング部301は、設定されたトリミング範囲の始期を、該求められた変化量だけ前に補正する(図11における時刻t9に相当)と共に、設定されたトリミング範囲の終期を、該求められた変化量だけ後に補正する(図11における時刻t10に相当)。
The
この結果、被測定試料50の最も薄い部分p2(図10参照)を透過して、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが現れる時刻t7(図11参照)も、被測定試料50の最も厚い部分p3(図10参照)を透過して、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが現れる時刻t8(図11参照)も、補正後のトリミング範囲に含まれることとなる。
As a result, the time t7 (see FIG. 11) at which the peak of the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting
本実施例に係る異物検出装置1では、上述の如くトリミング範囲が設定されるので、異物検出結果の信頼性の低下を防止することができる。
In the foreign
尚、本実施例に係る「制御・信号処理部30」は、本発明に係る「厚み情報取得手段」の一例である。 The "control / signal processing unit 30" according to the present embodiment is an example of the "thickness information acquisition means" according to the present invention.
<第4実施例>
本発明の異物検出装置及び異物検出方法に係る第4実施例について、図12及び図13を参照して説明する。第4実施例では、トリミング範囲の設定方法が一部異なる以外は、上述した第1実施例と同様である。よって、第4実施例について、第1実施例と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図12及び図13を参照して説明する。
<Fourth Example>
A fourth embodiment according to the foreign matter detecting device and the foreign matter detecting method of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13. The fourth embodiment is the same as the first embodiment described above, except that the trimming range setting method is partially different. Therefore, with respect to the fourth embodiment, the description overlapping with the first embodiment is omitted, the common parts on the drawings are indicated by the same reference numerals, and FIGS. 12 and 13 are shown only for the fundamentally different points. It will be explained with reference to.
第4実施例では、被測定試料50は、例えば粉体物等の厚みを任意に変更可能な物体である。被測定試料50は、例えばベルト等の間に厚みが一定になるように挟み込まれている。被測定試料50が、例えば図中の左から右に向かって移動することにより、該被測定試料50の異物検出が実行される。
In the fourth embodiment, the
本実施例では、図12に示すように、被測定試料50と反射部20とが間隔をあけて配置されているので、位置h1で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが現れる時刻t12(図13参照)と、反射部20上(位置h2)で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークが現れる時刻t13(図13参照)との間隔は、比較的長い。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, since the
尚、図13における時刻t11に現れる波形は、図12における位置h0で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形である。 The waveform appearing at time t11 in FIG. 13 is a time waveform related to the terahertz wave reflected at the position h0 in FIG.
そこで、制御・信号処理部30は、被測定試料50と反射部20との間の距離dを取得する。尚、距離dは、例えばレーザを用いた測定方法等の公知の測定方法により取得されてもよいし、当該異物検出装置1のユーザが入力することにより取得されてもよい。
Therefore, the control / signal processing unit 30 acquires the distance d between the sample to be measured 50 and the
トリミング部301は、基準試料を用いてトリミング範囲を設定する際に、先ず、反射部20で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形のピークを特定して、該ピークが現れる時刻(図13における時刻t13に相当)を特定する。
When setting the trimming range using the reference sample, the
トリミング部301は、特定されたピークが現れる時刻から、距離dをテラヘルツ波が伝播する時間だけ前の時刻と、該特定されたピークが現れる時刻から、トリミング範囲を設定するために、例えばメモリ等に予め格納されている値だけ前の時刻と、の間に、トリミング範囲の始期を設定する。尚、トリミング部301は、特定されたピークが現れる時刻から、トリミング範囲を設定するために、例えばメモリ等に予め格納されている値だけ後の時刻(図13における時刻t15に相当)を、トリミング範囲の終期として設定する。
The
尚、本実施例に係る「制御・信号処理部30」は、本発明に係る「距離取得手段」の一例である。 The "control / signal processing unit 30" according to the present embodiment is an example of the "distance acquisition means" according to the present invention.
<第5実施例>
本発明の異物検出装置及び異物検出方法に係る第5実施例について説明する。第5実施例では、テラヘルツ波の時間波形の取得方法が一部異なる以外は、上述した第1実施例と同様である。よって、第5実施例について、第1実施例と重複する説明を省略し、基本的に異なる点についてのみ説明する。
<Fifth Example>
A fifth embodiment according to the foreign matter detecting device and the foreign matter detecting method of the present invention will be described. The fifth embodiment is the same as the first embodiment described above, except that the acquisition method of the time waveform of the terahertz wave is partially different. Therefore, the description of the fifth embodiment that overlaps with that of the first embodiment will be omitted, and only the points that are basically different will be described.
上述した第1実施例から第4実施例では、ロックイン検出部305(図2参照)により反射光の時間波形が取得された後、トリミング部301により該取得された時間波形から所定のトリミング範囲の時間波形が切り出されている。
In the first to fourth embodiments described above, after the time waveform of the reflected light is acquired by the lock-in detection unit 305 (see FIG. 2), a predetermined trimming range is obtained from the acquired time waveform by the
第5実施例では、制御・信号処理部30は、予め設定されたトリミング範囲のみ、テラヘルツ波送受信部10のテラヘルツ波受信部108(図2参照)から出力される受信信号を取得(即ち、サンプリング)する。
In the fifth embodiment, the control / signal processing unit 30 acquires (that is, samples) the received signal output from the terahertz wave receiving unit 108 (see FIG. 2) of the terahertz wave transmitting / receiving
具体的には、当該異物検出装置1で用いられているポンプ・プローブ法では、光学遅延部112(図2参照)によりプローブ光に付与される光学遅延量と、反射光の時間波形を時間軸上にプロットした場合の時間とは密接に関係している。そこで、制御・信号処理部30は、設定されたトリミング範囲に該当する、光学遅延部112によりプローブ光に付与される光学遅延量のときのみ、テラヘルツ波受信部108から出力される受信信号を取得する。
Specifically, in the pump-probe method used in the foreign
尚、トリミング範囲の設定方法には、第1実施例に記載の方法に限らず、第2実施例から第4実施例のいずれの方法も適用可能である。 The method for setting the trimming range is not limited to the method described in the first embodiment, and any method from the second embodiment to the fourth embodiment can be applied.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う異物検出装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of claims and within a range not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and a foreign matter detection device accompanied by such a modification. And methods are also within the technical scope of the invention.
1…異物検出装置、10…テラヘルツ波送受信部、11…レーザ発振部、12…走査機構、20…反射部、30…制御・信号処理部 1 ... Foreign matter detection device, 10 ... Terahertz wave transmitter / receiver, 11 ... Laser oscillator, 12 ... Scanning mechanism, 20 ... Reflector, 30 ... Control / signal processing unit
Claims (8)
前記対象物を透過したテラヘルツ波を反射する反射手段と、
前記対象物及び前記反射手段で反射されたテラヘルツ波を受信する受信手段と、
前記受信手段の出力から、前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を、検出対象信号として特定する特定手段と、
前記特定された検出対象信号に基づいて、前記対象物に含まれる異物を検出する検出手段と、
を備え、
前記照射手段によって照射される前記テラヘルツ波の焦点は、前記反射手段に設定されている
ことを特徴とする異物検出装置。 Irradiation means that irradiates the terahertz wave toward the object,
A reflective means that reflects terahertz waves that have passed through the object,
A receiving means for receiving the terahertz wave reflected by the object and the reflecting means, and
A specific means for specifying the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflection means as a detection target signal from the output of the receiving means, and
A detection means for detecting a foreign substance contained in the object based on the identified detection target signal, and
With
A foreign matter detection device characterized in that the focus of the terahertz wave irradiated by the irradiation means is set on the reflection means.
前記特定手段は、前記取得された距離に基づいて、前記所定期間の始期及び終期のうち少なくとも一方を変更する
ことを特徴とする請求項3に記載の異物検出装置。 Further provided with a distance acquisition means for acquiring the distance between the object and the reflection means.
The foreign matter detection device according to claim 3, wherein the specific means changes at least one of the start and end of the predetermined period based on the acquired distance.
前記特定手段は、前記照射手段及び前記反射手段間の距離と前記受信手段及び前記反射手段間の距離との合計距離が最大となる場合の前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、前記合計距離が最小となる場合の前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、を特定可能なように前記所定期間の始期及び終期のうち少なくとも一方を変更する
ことを特徴とする請求項3に記載の異物検出手段。 Further, a relative position changing means for changing the positional relationship between the irradiation means, the receiving means, and the reflecting means relative to the direction along the reflecting surface of the reflecting means is provided.
The specific means includes a time waveform related to a terahertz wave reflected by the reflection means when the total distance between the irradiation means and the reflection means and the distance between the reception means and the reflection means is maximized. It is characterized in that at least one of the start and end of the predetermined period is changed so that the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflection means when the total distance is minimized can be specified. The foreign matter detecting means according to claim 3.
前記特定手段は、前記取得された厚み情報に基づいて、前記対象物のうち厚みが最大の部分を透過した後に前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、前記対象物のうち厚みが最小の部分を透過した後に前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形と、を特定可能なように前記所定期間の始期及び終期のうち少なくとも一方を変更する
ことを特徴とする請求項3に記載の異物検出手段。 Further provided with a thickness information acquisition means for acquiring the thickness information of the object,
Based on the acquired thickness information, the specific means has a time waveform related to a terahertz wave reflected by the reflecting means after passing through a portion of the object having the maximum thickness, and a thickness of the object. The claim is characterized in that at least one of the start and end of the predetermined period is changed so that the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflection means after passing through the minimum portion can be specified. The foreign matter detecting means according to 3.
前記受信信号の出力から、前記反射手段で反射されたテラヘルツ波に係る時間波形を、検出対象信号として特定する特定工程と、
前記特定された検出対象信号に基づいて、前記対象物に含まれる異物を検出する検出工程と、
を備え、
前記照射手段によって照射される前記テラヘルツ波の焦点は、前記反射手段に設定されている
ことを特徴とする異物検出方法。 An irradiation means for irradiating a terahertz wave toward an object, a reflecting means for reflecting the terahertz wave transmitted through the object, and a receiving means for receiving the terahertz wave reflected by the object and the reflecting means. It is a foreign matter detection method in the foreign matter detection device provided.
A specific step of specifying the time waveform related to the terahertz wave reflected by the reflecting means from the output of the received signal as a detection target signal, and
A detection step of detecting a foreign substance contained in the object based on the identified detection target signal, and
With
A method for detecting a foreign substance, wherein the focus of the terahertz wave irradiated by the irradiation means is set on the reflection means.
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