JP2006200985A - 受信アンテナ、非破壊検査装置及び非破壊検査の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡単な構成によって、精度良くかつ高速に非破壊検査をすることのできる受信アンテナ、非破壊検査装置及び非破壊検査の検査方法を提供することにある。
【解決手段】
ミリ波受信アンテナ６１に、ミリ波が入射される側の端部に長辺と短辺からなるスリット形状の入射開口部を形成した。入射開口部の長辺の長さを、長辺ののびる方向で被検査体Ｓの長さ以上とするとともに、入射開口部の短辺の長さを、ミリメートル単位以下とした。さらに、入射開口部に入射されるミリ波を、管体において入射開口部の長辺ののびる方向で収束させてから導波管を介してミリ波受信器６０に入射されるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁波を受信するための受信アンテナ、非破壊検査装置及び非破壊検査の検査方法に関するものである。

被検査体を非破壊で検査する装置としては、電波、可視光線、Ｘ線などの電磁波を検査媒体として被検査体に照射し、被検査体を透過、反射、又は散乱した電磁波を解析することで評価する非破壊検査装置が知られている。このような非破壊検査装置には、被検査体を反射、散乱、又は透過した電磁波を受信するための受信アンテナが備わっている。

ところで、従来の受信アンテナは、検査媒体を高感度で受信するために、検査媒体の受信方向に垂直な面で、入射開口部や受信面の面積を大きく形成することが一般的である。（例えば、特許文献１、特許文献２）。入射開口部や受信面の面積が大きな受信アンテナでは、被検査体に対する検査媒体の反射波、散乱波、又は透過波を広範囲で漏れなく受信することが可能である。
特開平５−２０６７０９号公報 特開２００１−１９６８３２号公報

ところが、このような受信アンテナを用いる場合、検査媒体が広範囲で一括して受信されるため、微小範囲におけるパラメータの差を検出する場合には、検査精度に限界があり、微小な異常を検出する必要がある検査には適していなかった。

このような問題を解決するための手段として、電磁波の入射方向に直交する受信アンテナの開口面積を小さくすることが挙げられる。しかし、このような構成にした場合、被検査体の全面を非破壊検査するために、被検査体又は受信アンテナを駆動制御する必要があるため、非破壊検査装置に高度な制御回路が必要とされ、さらに、非破壊検査に多大な時間を有することになる。さらにこの問題を解決するために、開口面積の小さい受信アンテナを複数連設することが挙げられるが、このような構成とした場合、各受信アンテナに対応して電磁波受信器を設置する必要があるため、装置が大型化するとともに、コストも高騰する。電磁波受信器の増加を解決するための手段として、各受信アンテナのチャンネルを順次切換えることによって、受信アンテナから電磁波受信器に入力される電磁波を選択的に切換えることが挙げられる。しかし、このような構成としても、１つの受信アンテナから入力される電磁波を順次解析することになるので、検査時間の短縮には繋がらず、受信アンテナのチャンネルを切換えるための高精度な制御回路が必要となる。従って、上記いずれの場合も高精度な非破壊検査装置としては実用的ではない。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成によって、精度良くかつ高速に非破壊検査をすることのできる受信アンテナ、非破壊検査装置及び非破壊検査の検査方法を提供することにある。

請求項１の発明は、電磁波を入射する入射開口部を有した管体を、基端部から前記入射開口部に向かって、前記入射開口部をその開口面の一方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成したことを特徴とする受信アンテナ。

請求項２の発明は、被検査体と、ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱又は反射した電磁波を、受信アンテナが受信する電磁波受信部とを備えた非破壊検査装置において、前記受信アンテナを、前記電磁波を入射する入射開口部を有した管体を、基端部から前記入射開口部に向かって、前記入射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成した。

請求項３の発明は、請求項２に記載の非破壊検査装置において、前記被検査体を載置して、同被検査体を前記電磁波送信部と前記電磁波受信部との間を移動する移動手段を備えた。

請求項４の発明は、請求項３に記載の非破壊検査装置において、前記移動手段は、前記被検査体を複数連続して前記電磁波送信部と前記電磁波受信部との間を移動させる搬送体である。

請求項５の発明は、電磁波を被検査体に入射してその透過、散乱又は反射した電磁波を受信して前記被検査体を解析する非破壊検査の検査方法において、前記電磁波をライン状に収束整形して前記被検査体の入射面に入射して前記被検査体からライン状の電磁波を出射させ、そのライン状の電磁波を、入射開口部の形状をスリット形状に形成した受信アンテナで一括して入射し、透過、散乱又は反射した電磁波を解析するようにした。

請求項６の発明は、請求項５に記載の非破壊検査の検査方法において、前記入射開口部のスリット形状を、短辺がミリメートル単位以下で形成するとともに、電磁波送信部及び電磁波受信部を静止させた状態で、前記入射開口部の短辺ののびる方向と同じ方向で、かつ短辺と平行に前記被検査体を移動させながら、被検査体を非破壊検査するようにした。

請求項１の発明によれば、透過電磁波が入射される受信アンテナの入射開口部の形状をスリット形状にしたことにより、ライン状の透過電磁波を一括に受信することが可能となる。さらに、その入射開口部の形状をスリット形状にしたことにより、短辺方向における不要なノイズまでを受信することがない。

請求項２の発明によれば、透過電磁波が入射される受信アンテナの入射開口部の形状をスリット形状にしたことにより、ライン状の透過電磁波を一括に受信することができ、簡単な構成で高速に検査を行うことができる。しかも、極めて微小範囲における異常でも、精度の高い検査を行うことができる。

請求項３の発明によれば、被検査体全体を簡単な構成で高速に検査を行うことができる。
請求項４の発明によれば、複数の被検査体を連続して検査することができる。

請求項５の発明によれば、ライン状の透過電磁波を一括に受信することができ、簡単な構成で高速に検査を行うことができる。しかも、極めて微小範囲における異常でも、精度の高い検査を行うことができる。

請求項６の発明によれば、受信アンテナの入射開口部の短辺をミリメートル単位以下で形成し、短辺方向と同じ方向でかつ短辺と平行に被検査体を移動させることにより、入射開口部の短辺方向において極めて高精度な検査を実施することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係る受信アンテナ及び、受信アンテナを用いた非破壊検査装置について、図面に従って説明する。

図１は、ミリ波を用いた非破壊検査装置の構成を説明するための要部全体斜視図を示す。
図１において、非破壊検査装置（以下、単に検査装置という）１は、そのテーブル２上に、大きく分けて、被検査載置部３、電磁波送信部としてのミリ波送信部４、電磁波受信部としてのミリ波受信部５がＸ軸線方向に併設されている。被検査載置部３は被検査体Ｓを載置する部位であり、ミリ波送信部４は被検査体Ｓにミリ波を照射し、ミリ波受信部５は、被検査体Ｓを透過した透過波（ミリ波）を受信する。

（被検査載置部３）
被検査載置部３は、その基台１１がテーブル２に固定されている。基台１１は、枠体であって、その枠内であってＸ軸線方向と直交するＹ軸線方向に第１のスクリュウネジ１２を回転可能に支持している。第１のスクリュウネジ１２は、基台１１の外側に取着した第１のモータＭ１によって正逆回転する。前記基台１１には、第１の支持台１３がＹ軸線方向にのみ移動可能に載置されている。第１の支持台１３の基端部は、基台１１の枠内に嵌合するとともに、前記第１のスクリュウネジ１２に螺合している。従って、第１のスクリュウネジ１２が第１のモータＭ１によって正逆回転すると、第１の支持台１３は、基台１１に対してＹ軸線方向に往復移動する。

第１の支持台１３は、Ｚ軸線方向（Ｘ軸線とＹ軸線とで形成される面に対して垂直な軸線）にのびた枠体であって、その枠内であってＺ軸線方向に第２のスクリュウネジ１４を回転可能に支持している。第２のスクリュウネジ１４は、第１の支持台１３の上面に取着した第２のモータＭ２によって正逆回転する。第１の支持台１３には、第１の昇降ブロック１５がＺ軸線方向にのみ移動可能に取着されている。第１の昇降ブロック１５の基端部は、第１の支持台１３の枠内に嵌合するとともに、前記第２のスクリュウネジ１４に螺合している。従って、第２のスクリュウネジ１４が第２のモータＭ２によって正逆回転すると、第１の昇降ブロック１５は、第１の支持台１３に対してＺ軸線方向に往復移動する。

第１の昇降ブロック１５には、載置台１６が固着されている。載置台１６は、Ｌ字状に折り曲げた板よりなり、Ｘ軸線とＹ軸線とで形成される面と平行な部分を載置部１６ａとしその載置部１６ａに被検査体Ｓが載置される。従って、載置部１６ａに載置された被検査体Ｓは予め定めた範囲内で、Ｙ，Ｚ軸線方向に位置調整されることになる。即ち、基台１１、第１及び第２のスクリュウネジ１２，１４、第１の支持台１３、第１の昇降ブロック１５、第１及び第２のモータＭ１，Ｍ２は、第１の移動手段を構成するようになっている。

（ミリ波送信部４）
被検査載置部３の一側にはミリ波送信部４が設けられている。ミリ波送信部４は、前記テーブル２に固定されたレール２１を備えている。レール２１は、Ｘ軸線方向に延び、そのレール２１上に第１のレールキャリア２２が同レール２１に沿って（Ｘ軸線方向に）往復移動可能に載置されている。第１のレールキャリア２２上には基台２３が固着されている。

基台２３には、その上面中央からＺ軸線方向に突出した第３のスクリュウネジ２４が回転可能に支持されている。第３のスクリュウネジ２４は、基台２３の側面に設けた調整つまみ２５によって正逆回転する。また、基台２３には、その上面一側に第３のスクリュウ
ネジ２４と平行にガイドバー２６が突出形成されている。

前記ガイドバー２６は、Ｚ軸方向移動台２７を貫通支持している。Ｚ軸方向移動台２７は、ガイドバー２６に沿って上下方向（Ｚ軸線方向）に往復移動可能に支持されている。また、Ｚ軸方向移動台２７は、第３のスクリュウネジ２４が螺合されている。従って、第３のスクリュウネジ２４が調整つまみ２５によって正逆回転すると、Ｚ軸方向移動台２７は、第３のスクリュウネジ２４に連れ回りされることなくガイドバー２６に沿って上下方向（Ｚ軸線方向）に往復移動する。

Ｚ軸方向移動台２７の上面には、Ｙ軸線方向に溝が形成されており、Ｚ軸方向移動台２７の側面には、調整つまみ２８が設けられている。Ｚ軸方向移動台２７の上面には、その溝に沿ってＹ軸方向移動台２９がＹ軸線方向に往復移動可能に載置されている。Ｙ軸方向移動台２９は、その下面にはＹ軸方向にのびた凸部がＺ軸方向移動台２７に形成した溝に嵌合している。そして、Ｙ軸方向移動台２９は、Ｚ軸方向移動台２７の側面に設けた調整つまみ２８によって、Ｚ軸方向移動台２７とＹ軸方向移動台２９との間に設けた図示しない駆動機構を介してＹ軸線方向に往復移動する。Ｙ軸方向移動台２９の上面には、第２の支持台３０が固定されて、その第２の支持台３０の上側にはミリ波送信部ステージ３１が支持固定されている。従って、ミリ波送信部ステージ３１は、予め定めた範囲内で、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸線方向に位置調整されることになる。

ミリ波送信部ステージ３１には、電磁波発振器としてのミリ波発振器３２が載置されている。ミリ波発振器３２は、ミリ波送信部ステージ３１に立設した固定部材３５に取着したミリ波発振器用固定冶具３６によってミリ波送信部ステージ３１に対して位置決め固定されている。固定部材３５は、ミリ波発振器用固定冶具３６をミリ波送信部ステージ３１に対して平行に固定するために、２個一組としてミリ波送信部ステージ３１にそれぞれ立設されている。

また、ミリ波送信部ステージ３１であって前記被検査載置部３側には、ホーン３４が被検査載置部３の被検査体Ｓと対峙するように載置されている。ホーン３４は、ミリ波送信部ステージ３１に立設した２個の固定部材３５に取着したホーン用固定冶具３７によってミリ波送信部ステージ３１に対して位置決め固定されている。ホーン３４は、導波管３３を介してミリ波発振器３２と連結されている。従って、ミリ波送信部ステージ３１に対して位置決め固定されたミリ波発振器３２、導波管３３及びホーン３４は、予め定めた範囲内で、Ｘ、Ｙ，Ｚ軸線方向に位置調整されることになる。即ち、レール２１、第１のレールキャリア２２、基台２３、第３のスクリュウネジ２４、調整つまみ２５，２８、ガイドバー２６、Ｚ軸方向移動台２７、Ｙ軸方向移動台２９は、第２の移動手段を構成するようになっている。

そして、ミリ波発振器３２が出力するミリ波は、導波管３３を介してホーン３４に送信され、ホーン３４から被検査体Ｓに向かって出射する。ミリ波は、Ｘ軸線に対して特定の広がり角度をもって発散されて伝播するが、ホーン３４によって出射することで、Ｘ軸線とほぼ平行な形状を維持したまま指向性良く伝播させることが可能となる。ホーン３４によってＸ軸線とほぼ平行で指向性を持った状態で出射されたミリ波を、ガウシアンビームと呼ぶ。

前記レール２１であって前記第１のレールキャリア２２の被検査載置部３側には、第２のレールキャリア３８が、同レール２１に沿って（Ｘ軸線方向に）往復移動可能に載置されている。第２のレールキャリア３８上には、Ｚ軸線方向にのびたスタンド３９が固定されている。スタンド３９の上部には、リング（円環状の支持枠）４０がＺ軸線方向に往復移動可能に取着されている。リング（円環状の支持枠）４０は、スタンド３９に設けた図
示しない調整つまみによってＺ軸線方向に移動調整可能になっている。リング（円環状の支持枠）４０には、その枠内に電磁波整形手段としてのシリンドリカルレンズ４１が支持固定されている。

シリンドリカルレンズ４１は、ホーン３４と前記被検査載置部３の被検査体Ｓとの間に配置されるようになっている。シリンドリカルレンズ４１は、ホーン３４から出射されたミリ波をＺ軸線方向にのびたライン状に収束整形する。

詳述すると、シリンドリカルレンズ４１は、ホーン３４から出射されたミリ波をＺ軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波を被検査体Ｓに出射する。従って、シリンドリカルレンズ４１と対峙した被検査体Ｓの面（照射面）には、Ｚ軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波が、シリンドリカルレンズ４１から照射される。ミリ波は、シリンドリカルレンズ４１の形状や、又は、Ｘ軸線方向でのホーン３４とシリンドリカルレンズ４１との距離を調整することによって、Ｘ軸線方向で任意の距離だけ収束部が維持されるよう整形することが可能である。従って、ミリ波が、Ｚ軸線方向にのびたライン状の形状を維持したまま被検査体Ｓの内部を透過するよう収束整形することができる。なお、Ｚ軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波の、Ｚ軸線方向での長さは、シリンドリカルレンズ４１の形状又はホーン３４とシリンドリカルレンズ４１のＸ軸線方向での距離によって調節可能となっている。本実施形態においては、Ｚ軸線方向にライン状にのびるミリ波のＺ軸線方向での距離が、被検査体ＳのＺ軸線方向での距離と同じ距離か又はそれ以上の距離に整形可能となるように、ホーン３４及びシリンドリカルレンズ４１の形状又は設置位置を設定している。
従って、被検査体ＳにＺ軸線上に収束整形されるライン状のミリ波が入射されると、そのミリ波は被検査体Ｓを透過し、被検査体Ｓの反対側の面から透過波（透過ミリ波）として出射される。このとき、透過ミリ波は、入射したミリ波と同じＺ軸線上に収束されたライン状のミリ波となって出射される。

（ミリ波受信部５）
被検査載置部３の他側にはミリ波受信部５が設けられている。ミリ波受信部５は、その基台５１がテーブル２に固定されている。基台５１は、枠体であって、その枠内であってＸ軸線方向と直交するＹ軸線方向に第４のスクリュウネジ５２を回転可能に支持している。第４のスクリュウネジ５２は、基台５１の外側に取着した第３のモータＭ３によって正逆回転する。前記基台５１には、第３の支持台５４がＹ軸線方向にのみ移動可能に載置されている。第３の支持台５４の基端部５３は、基台５１の枠内に嵌合するとともに、前記第４のスクリュウネジ５２に螺合している。従って、第４のスクリュウネジ５２が第３のモータＭ３によって正逆回転すると、第３の支持台５４は、基台５１に対してＹ軸線方向に往復移動する。

第３の支持台５４は、枠体であって、その枠内であってＸ軸線方向に第５のスクリュウネジ５５を回転可能に支持している。第５のスクリュウネジ５５は、第３の支持台５４の外側に取着した第４のモータＭ４によって正逆回転する。第３の支持台５４には、第４の支持台５６がＸ軸線方向にのみ移動可能に載置されている。第４の支持台５６の基端部は、第３の支持台５４の枠内に嵌合するとともに、前記第５のスクリュウネジ５５に螺合している。従って、第５のスクリュウネジ５５が第４のモータＭ４によって正逆回転すると、第４の支持台５６は、第３の支持台５４に対してＸ軸線方向に往復移動する。

第４の支持台５６は、Ｚ軸線方向にのびた枠体であって、その枠内であってＺ軸線方向に第６のスクリュウネジ５７を回転可能に支持している。第６のスクリュウネジ５７は、第４の支持台５６の外側に取着した第５のモータＭ５によって正逆回転する。第４の支持台５６には、第２の昇降ブロック５８がＺ軸線方向にのみ移動可能に取着されている。第
２の昇降ブロック５８の基端部は、第４の支持台５６の枠内に嵌合するとともに、第６のスクリュウネジ５７に螺合している。従って、第６のスクリュウネジ５７が第５のモータＭ５によって正逆回転すると、第２の昇降ブロック５８は、第４の支持台５６に対してＺ軸線方向に往復移動する。

第２の昇降ブロック５８には、Ｘ軸線とＹ軸線とで形成される面と平行なミリ波受信部ステージ５９が固着されている。従って、ミリ波受信部ステージ５９は、予め定めた範囲内で、Ｘ、Ｙ，Ｚ軸線方向に位置調整されることになる。即ち、基台５１，第４のスクリュウネジ５２，第３の支持台５４、第５のスクリュウネジ５５、第４の支持台５６、第６のスクリュウネジ５７、第２の昇降ブロック５８、第３〜第５のモータＭ３〜Ｍ５は、第３の移動手段を構成するようになっている。

ミリ波受信部ステージ５９には、電磁波受信器としてのミリ波受信器６０が固定されている。ミリ波受信器６０の被検査載置部３側の側面には、ミリ波を受信する受信アンテナとしてのミリ波受信アンテナ６１がＸ軸線方向に延出形成されている。

次に、ミリ波受信アンテナ６１を図２〜図７に従って説明する。
ミリ波受信アンテナ６１は，被検査体Ｓを透過するＺ軸線上に収束されたライン状の透過ミリ波を受信してミリ波受信器６０に出力するアンテナであって、導波管６２と管体６３を有している。

導波管６２は基端がミリ波受信器６０とフランジ６４を介して連結され、先端部に形成した管体６３が受信したライン状の透過ミリ波をミリ波受信器６０に導く。導波管６２は、その断面形状が図７のようにＹ軸線方向に長い長方形に形成されている。導波管６２は、透過ミリ波の周波数によって規格が規定されているので、非破壊検査に使用するミリ波の周波数に対して断面形状は一義的に決定される。

導波管６２の先端部に形成した管体６３は、図２、図３、図６に示すように、前記被検査体Ｓに向かって、その開口面がＺ軸線方向に拡開形成され、Ｙ軸線方向に収束されて入射開口部６３ａが形成されており、入射開口部６３ａはＺ軸線方向に細くのびたスリット形状に形成されている。ちなみに、基端開口部６３ｂは導波管６２の断面形状と一致している。

図２、図４において、入射開口部６３ａのＺ軸線方向の辺（長辺）は、被検査体ＳのＺ軸線方向の長さ程度かそれ以上にして、被検査体Ｓを透過したライン状の透過ミリ波のＺ軸線方向の透過ミリ波を受容する。入射開口部６３ａのＹ軸線方向の辺（短辺）は、被検査体Ｓを透過したライン状の透過ミリ波のＹ軸線方向の透過ミリ波を受容する。本実施形態においては、長辺を１００ミリメートル、短辺を１ミリメートルとして入射開口部６３ａを形成している。つまり、入射開口部６３ａの開口形状は、被検査体Ｓのミリ波が照射されるライン状の入射面と対向するライン状の透過ミリ波が透過して出射する出射面の形状と、必要とする検査精度に応じて決定する。要するに、長辺の長さを透過ミリ波の出射面でのＺ軸線方向の長さ以上にするとともに、短辺の長さをミリメートル単位以下に形成する。

従って、管体６３は、被検査体Ｓを透過し被検査体Ｓの出射面から出射するライン状の透過ミリ波を受信して導波管６２に導くようになっている。そして、導波管６２は、管体６３が受信した透過ミリ波をミリ波受信器６０に出力する。その結果、被検査体Ｓにおけるライン状のミリ波の入射面とその入射面と相対向する出射面との間を透過するライン状の透過ミリ波は、１台のミリ波受信器６０に出力されることになる。

次に、上記のように構成した非破壊検査装置１の電気的構成を図８に従って説明する。
図８において、非破壊検査装置１は、制御手段及び解析手段としてのコンピュータ７０を備え、コンピュータ７０は、ミリ波発振器３２及びミリ波受信器６０と電気的に接続している。コンピュータ７０は、ミリ波発振器３２を予め定めたプログラムに基づいて駆動制御する。コンピュータ７０は、ミリ波受信アンテナ６１を介してミリ波受信器６０が受信した情報を入力する。詳述すると、ミリ波受信器６０は、アンプと検波器を備えている。アンプによって増幅された振幅（電力）が、検波器によって検波され、検波によって電力値に応じて電圧値に変換され、抽出された電圧値がコンピュータ７０に入力され表示される。コンピュータ７０は、このミリ波受信器６０からの電圧値に基づいて被検査体Ｓの解析評価を行う。

また、コンピュータ７０は、制御手段を構成する第１〜第５モータ駆動回路７１〜７５と電気的に接続されている。コンピュータ７０は、第１〜第５モータ駆動回路７１〜７５を介してそれぞれ対応する第１〜第５のモータＭ１〜Ｍ５を回転制御する。コンピュータ７０は、位置調整のためのプログラムに従って第１〜第５のモータＭ１〜Ｍ５を適宜回転制御するとともに、検査のためのプログラムに従って第１〜第５のモータＭ１〜Ｍ５を適宜回転制御するようになっている。

次に上記のように構成した被検査載置部３、ミリ波送信部４及びミリ波受信部５の位置調整について説明する。
（ミリ波送信部４）
ミリ波送信部４から出射されたミリ波が、Ｘ軸線上の被検査体Ｓの位置で収束整形されるよう、ホーン３４及びシリンドリカルレンズ４１の位置調整をする。まず、シリンドリカルレンズ４１のＺ軸線方向の位置を任意に決定する。シリンドリカルレンズ４１はＹ軸線方向では移動不可能であるため、この時点でシリンドリカルレンズ４１のＹ軸線方向とＺ軸線方向の位置が確定する。

次に、確定したシリンドリカルレンズ４１の位置に対するホーン３４の位置合わせを行う。基台２３の調節つまみ２５とＹ軸方向移動台の調節つまみ２８を回転操作することによって、ミリ波送信部ステージ３１をＹ軸線方向及びＺ軸線方向に移動調節し、ホーン３４のＹ軸線方向とＺ軸線方向の位置を確定する。Ｙ軸線方向とＺ軸線方向の位置が確定することで、ホーン３４から出射されるミリ波は、Ｘ軸線にほぼ平行なガウシアンビームとして、シリンドリカルレンズ４１に入射される。

最後に、シリンドリカルレンズ４１をＸ軸線方向に対して位置調整する。つまり、第２のレールキャリア３８をレール２１上でＸ軸線方向に摺動操作することによって、シリンドリカルレンズ４１と被検査体Ｓとの距離を調節して、被検査体Ｓの入射面においてＺ軸線方向にのびたライン状のミリ波が入射されるように収束整形されるように設定する。

なお、ミリ波は空気による影響を受けて減衰しやすいため、伝播経路は短い方が好ましい。従って、ホーン３４とシリンドリカルレンズ４１の距離が近づくよう、レール２１上の第１のレールキャリア２２をＸ軸線方向で移動する。ただし、ホーン３４とシリンドリカルレンズ４１の距離に応じて、ミリ波の収束部が維持されるＸ軸線方向における距離が変化するため、ミリ波の収束整形の状態を考慮して移動させる必要がある。以上の操作によって、ミリ波送信部４の位置調整が終了する。また、ミリ波送信部４においては、被検査載置部３の載置部１６ａに載置された被検査体Ｓに対してその入射面においてＺ軸線方向にのびたライン状のミリ波となるように収束整形されるように調整できればよいのであって、各々の位置調整は、なんら上記の手順に限定されるものではない。

（被検査載置部３）
被検査載置部３では、被検査体Ｓの初期位置を定める。まず、被検査体ＳのＹ軸線方向の端部に、Ｚ軸線方向にのびたライン状のミリ波が照射されるように、基台１１に設けた第１のモータＭ１を回転させ、第１の支持台１３をＹ軸線方向に移動させる。次に、Ｚ軸線方向において、被検査体Ｓ全領域にミリ波が照射されるように、第１の支持台１３に設けた第２のモータＭ２を回転させて、第１の昇降ブロック１５を移動させる。以上の操作で被検査体Ｓの初期位置合わせが終了する。なお、被検査体Ｓの初期位置の位置合わせ操作は、Ｙ，Ｚ軸線方向で被検査体Ｓを意図する位置に位置合わせできればよく、操作する順序は上記に限定されるものではない。

（ミリ波受信部５）
次に、ミリ波受信部５の位置調整を行う。ミリ波受信部５では、ミリ波受信アンテナ６１の初期位置を定める。ミリ波受信アンテナ６１のＹ軸線方向の位置が、ホーン３４から出射されるミリ波のＹ軸線方向でほぼ中央部で出射されているミリ波を入射できる範囲、つまり、シリンドリカルレンズ４１によってＺ軸線上に収束整形されるライン状のミリ波と対峙するＹ軸線上に来るよう、基台５１に設けた第３のモータＭ３を回転させる。次に、被検査体ＳのＺ軸線方向における全領域で透過したミリ波が、ミリ波受信アンテナ６１の入射開口部６３ａに入射されるように第４の支持台５６に設けた第５のモータＭ５を回転させる。

次いで、ミリ波受信アンテナ６１で受信する際に、被検査体Ｓ、載置部１６ａ、載置台１６の移動時の干渉を受けないようにして被検査体Ｓに接触無しに可能な限り接近するようにした位置に、第３の支持台５４に設けた第４のモータＭ４を回転し、第４の支持台５６をＸ軸線方向に移動させる。以上の操作でミリ波受信アンテナ６１の位置合わせが終了する。なお、ミリ波受信アンテナ６１の初期位置の位置合わせ操作は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸線上でミリ波受信アンテナ６１を意図する位置に位置合わせできればよく、操作する順序は上記に限定されるものではない。

次に、非破壊検査の動作について説明する。
上記に示した位置調整が終了すると、コンピュータ７０は、非破壊検査のプログラムに基づいて被破壊検査処理動作を実行する。

まず、コンピュータ７０は、ミリ波発振器３２を駆動しホーン３４からミリ波を出射させる。ホーン３４から出射されたミリ波は、シリンドリカルレンズ４１でＺ軸線上に収束整形されて被検査体Ｓに入射され、被検査体Ｓ中を透過していく。被検査体Ｓを透過したミリ波は、透過ミリ波として対峙しているミリ波受信アンテナ６１を介してミリ波受信器６０で受信され非破壊検査を開始する。

非破壊検査は、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、ミリ波受信アンテナ６１は、透過してくるＺ軸線方向にのびるライン状の透過ミリ波のうち、被検査体Ｓの入射面とその入射面と相対向する出射面から出射するライン状の透過ミリ波を、ミリ波受信アンテナ６１の管体６３（入射開口部６３ａ）が一括して受信する。従って、本実施形態では、ミリ波受信アンテナ６１（ミリ波受信器６０）をＺ軸線方向に移動させることがない。

次に、被検査体ＳをＹ軸線方向に移動させて、被検査体Ｓの新たな部分にライン状のミリ波を入射させる。そして、ミリ波受信アンテナ６１（ミリ波受信器６０）は、ミリ波が新たに入射された入射面と相対向する出射面から出射される透過ミリ波を受信して非破壊検査を行う。

この動作を繰返すことによって、被検査体Ｓの全ての部分について非破壊検査が行われる。図９（ａ）は、非破壊検査を説明するための模式図である。図９（ａ）において、ま
ず、被検査体Ｓの最も手前のＺ軸線方向にのびる部分（第１領域Ｄ１）から出射するライン状の透過ミリ波を、ミリ波受信アンテナ６１（ミリ波受信器６０）を固定させたままミリ波受信アンテナ６１にて受信させる。次に、被検査体Ｓを手前に移動させて、第１領域Ｄ１の隣のＺ軸線方向にのびる部分（第２領域Ｄ２）から出射するライン状の透過ミリ波をミリ波受信アンテナ６１（ミリ波受信器６０）を固定させたままミリ波受信アンテナ６１にて受信させる。

このように、ミリ波受信アンテナ６１は検査中に移動させる必要がないため、ミリ波受信アンテナ６１にてミリ波を受信させながら、被検査体Ｓを連続的に手前に移動させることで、第１領域Ｄ１、第２領域Ｄ２、第３領域Ｄ３、第４領域Ｄ４を連続的に非破壊検査することが可能である。

要するに、本実施形態は、図９（ａ）において、ミリ波受信アンテナ６１（ミリ波受信器６０）を固定させたまま、第１のモータＭ１を制御して被検査体Ｓを連続的に手前に移動させるだけで、被検査体Ｓの全ての部分について非破壊検査が行われる。

従って、本実施形態では、被検査載置部３（被検査体Ｓ）、ミリ波送信部４及びミリ波受信部５の位置調整（セッティング）を一度した後は、被検査載置部３をＹ軸線方向にのみ移動制御するだけで、非破壊検査が行われる。つまり、ミリ波送信部４、及び、ミリ波受信部５は、非破壊検査中は、静止した状態のままでセッティングを変更する必要がない。詳述すると、ミリ波送信部４とミリ波受信部５を互いに同期をとって移動制御させるのにくらべ、制御は被検査載置部３のみなので、簡単かつ高精度に非破壊検査を行うことができる。しかも、被検査載置部３、ミリ波送信部４及びミリ波受信部５は、検査中は、Ｘ軸線方向の移動は行わないので、位相等がずれることはなく、精度の高い検査が行える。さらに、Ｚ軸線方向における、ライン状にのびるミリ波ののびる方向での距離とミリ波受信アンテナ６１の入射開口部６３ａのＺ軸線方向にのびる辺の長さを、被検査体Ｓに対応させて調整することで、あらゆる大きさの被検査体Ｓを極めて迅速に非破壊検査することが可能となる。

ミリ波受信器６０は、被検査体Ｓを透過し出射してきた透過ミリ波を受信すると、その受信したミリ波の電圧値データを出力する。
図１０（ａ）及び（ｂ）は、図９（ａ）で示した構成によって、ミリ波受信アンテナ６１において入射されたミリ波をミリ波受信器６０にて受信し、コンピュータ７０によって電圧値の分布としてグラフで表示したものである。グラフの縦軸はミリ波の電圧値（Ｖ）であり、横軸は図９（ａ）の被検査体Ｓにおける各領域（図９（ａ）においては、第１領域Ｄ１、第２領域Ｄ２、第３領域Ｄ３、第４領域Ｄ４に相当）に相当している。ミリ波受信器６０は、被検査体Ｓを連続的にＹ軸線方向に移動させた状態で、被検査体Ｓを透過してくる透過ミリ波を連続的に受信するとともに、受信した透過ミリ波の電圧値をコンピュータ７０に出力している。従って、電圧値の分布を示すグラフも、連続的な折れ線グラフとして表示されることになる。得られたグラフに基づき、電圧値の分布から電圧値間の絶対値の偏差を求め、被検査体Ｓの内部の状態が評価される。

詳述すると、図１０（ａ）に示すグラフにおける電圧値の分布では、電圧値は一様であり、電圧値間には有意な偏差が認められない。このような場合は、被検査体Ｓにおける第１領域Ｄ１から第４領域Ｄ４までの全ての領域において、被検査体Ｓの内部は一様であると評価することができ、つまり被検査体Ｓの内部には異常が存在しないと判断される。

一方、図１０（ｂ）に示すグラフにおける電圧値の分布では、Ｙ軸線方向のＰ１位置が、他のＹ軸線方向の位置に対して偏差が大きくなっている。このような場合は、被検査体ＳのＰ１位置における、Ｚ軸線上のどこかの箇所が他とは異なる状態であると評価するこ
とができ、なんらかの異常が存在していると判断される。

次に、上記のように構成した非破壊検査装置１の効果を以下に記載する。
（１）本実施形態によれば、ミリ波受信アンテナ６１（管体６３）の入射開口部６３ａをＺ軸線方向に細くのびたスリット形状にし、被検査体Ｓの入射面とその入射面と相対向する出射面から出射するライン状の透過ミリ波を一括して受信できるようにした。従って、簡単な構成で被検査体Ｓにおけるライン状のミリ波の入射面と相対向する出射面との間を透過するライン状の透過ミリ波を、１台のミリ波受信器６０に出力することができる。その結果、被検査体Ｓを移動させるだけで、被検査体Ｓの全ての領域を、高速に非破壊検査することが可能となる。さらに、入射開口部６３ａのＹ軸線方向の辺（短辺）の長さを非常に短くしたので、低ノイズの受信が可能となる。しかも、短辺方向（Ｙ軸線方向）に被検査体Ｓを移動させるようにしたので、極めて微小範囲の異常範囲までも検出することができる。
（２）本実施形態では、被検査載置部３（被検査体Ｓ）、ミリ波送信部４及びミリ波受信部５の位置調整（セッティング）を一度した後は、被検査載置部３をＹ軸線方向にのみ移動制御するだけで、被検査体Ｓの全ての部分について非破壊検査を行うようにした。従って、ミリ波送信部４及びミリ波受信部５は、非破壊検査中は、静止した状態のままでよく、被検査体ＳのみをＹ軸線方向に移動させるだけでよいので、制御を容易なものとすることができる。
さらに、被検査載置部３、ミリ波送信部４及びミリ波受信部５は、検査中は、Ｘ軸線方向の移動は行わないので、位相等がずれることはなく、精度の高い検査が行える。
（３）被検査体Ｓに入射されるミリ波は、シリンドリカルレンズ４１にてＺ軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波なので、ミリ波受信器６０では、高レベル（高値）で安定した検出信号を得ることができる。
（４）上記実施形態では、ミリ波送信部４において、ホーン３４とシリンドリカルレンズ４１はそれぞれ独立にＸ軸線方向に対して移動可能にした。従って、ホーン３４とともにシリンドリカルレンズ４１をミリ波送信部ステージ３１にセッティングする場合に、ホーン３４に対するシリンドリカルレンズ４１の位置決めをミリ波送信部ステージ３１上で行うのにくらべ、位置調整が非常に容易となる。特に、ミリ波は、ホーンの形状や周波数によっても伝播する際の広がり角度が異なるため、任意の周波数のミリ波をガウシアンビームとして効率的に送信するためにミリ波の周波数に応じてホーン３４の形状を変更する際に、そのホーン３４に対するシリンドリカルレンズ４１の位置調整が必要となる。また、導波管３３は使用するミリ波の波長の整数倍の長さ変更する必要があるが、ホーン３４はまず導波管３３に対して位置調整した後に、シリンドリカルレンズ４１との位置調整をすればよいので位置調整が非常に容易となる。

＜第２実施形態＞
次に、上記ミリ波受信アンテナ６１を用いた非破壊検査装置の第２の実施形態について説明する。
図１１は、上記実施例とは異なる非破壊検査装置の構成を説明するための斜視図を簡略化したものである。図１１に記載の非破壊検査装置では、図１における被検査載置部３の代替として、搬送体としてのベルトコンベア３ａを用いた。ベルトコンベア３ａの上には、複数個の被検査体ＳがＹ軸方向に並べて載置されている。ベルトコンベア３ａを挟んでホーン３４、シリンドリカルレンズ４１及びミリ波受信アンテナ６１がＸ軸線上に併設されている。なお、ホーン３４、シリンドリカルレンズ４１及びミリ波受信アンテナ６１は、上述した図１のミリ波送信部４及びミリ波受信部５と同等の構成要素の一部であるが、図１１では省略して記載している。

図１１における非破壊検査装置の初期位置の位置合わせでは、ベルトコンベア３ａに対して、ホーン３４、シリンドリカルレンズ４１及び、ミリ波受信アンテナ６１のＸ，Ｙ，
Ｚ軸線上での位置調整を行うが、位置調整の詳細な手順については、上記実施例と同様に行うことが可能である。ただし、この実施形態においては、複数個の被検査体ＳがＹ軸線方向でミリ波を横断することになるため、被検査体ＳのＹ軸線方向での端部とＺ軸線方向にのびるライン状に収束されたミリ波とをＹ軸線方向で一致させることは、必ずしも必要ではない。つまり、非破壊検査を開始したときに、被検査体Ｓの全てが、ミリ波をＹ軸線方向で横断されるようにすればよい。

初期位置の位置合わせが終了すると、非破壊検査を実行することが可能となる。検査中は、ミリ波送信部４及びミリ波受信部５を移動させる必要はなく、ベルトコンベア３ａを連続的にＹ軸線方向に移動するだけでよい。

この実施形態において、被検査体Ｓの内部は上記実施形態と同じ方法で評価することが可能である。
以上詳述したように、本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、複数の被検査体Ｓをベルトコンベア３ａ上に載置しておくことで、複数の被検査体Ｓを連続的に、かつ、高速に高精度で非破壊検査することが可能となる。さらに、Ｘ軸線方向及び、Ｚ軸線方向において一度セッティングをしてしまえば、非破壊検査中はミリ波送信部４とミリ波受信部５を静止させた状態で、ベルトコンベア３ａのみをＹ軸線方向に駆動させるだけでよいので、極めて簡単な駆動制御で非破壊検査を行うことができる。

発明の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
○前記実施形態では、パラメータとしてミリ波の電力値のデータを電圧値として検出して非破壊検査を行ったが、Ａ／Ｄ変換でデジタル値に変換した値で検査を行ってもよく、さらにパラメータはミリ波の電力値だけでなく位相情報を用いて検査装置に応用してもよい。
○被検査体Ｓの各部位に対してライン状のミリ波が入射される順序は、上記に限定されるものでなく、最終的に被検査体Ｓの全面を検波できれば良い。
○ホーン３４から出射されたミリ波を収束整形する電磁波整形手段において、複数のレンズによって、ミリ波がＺ軸線方向にのびるライン状に収束されるＸ軸線方向での位置を調整することで、ミリ波送信部４と被検査載置部３（被検査体Ｓ）との距離を短縮するように実施してもよい。この場合、ミリ波送信部４と被検査載置部３（被検査体Ｓ）との距離を短縮できるため、ミリ波の減衰を防ぐと共に装置を小型化させることが可能となる。この応用例では、予めミリ波の発散角度を拡大した後に収束整形することによって、ミリ波の焦点距離が短くなるというガウシアンビームの特性を利用したものである。従って、ここでいう複数のレンズとしては、凹レンズ、凸レンズ、シリンドリカル凹レンズ、シリンドリカル凸レンズなどのレンズが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、ミリ波送信部４と被検査載置部３（被検査体Ｓ）との距離を短縮できるよう、ミリ波がＺ軸線方向にのびたライン状に収束するＸ軸線方向での位置を調整できればよい。
○ホーン３４から出射されたミリ波を収束整形する電磁波整形手段において、複数のレンズによって、ライン状に収束されたミリ波のＺ軸線方向での長さを調整できるようにして実施してもよい。この場合、Ｚ軸線方向にのびるライン状に収束されたミリ波が、被検査体ＳのＺ軸線方向の長さに対して、Ｚ軸線方向で長すぎることにより、被検査体Ｓに入射されることなく伝播される領域が生じることを防ぐことができ、ミリ波の無駄な漏洩を防ぐことが可能となる。また、Ｚ軸線方向にのびるライン状に収束されたミリ波が、被検査体ＳのＺ軸線方向の長さに対して、Ｚ軸線方向で短すぎることにより、検査工程が増えることを防止することが可能となる。ここでいう複数のレンズとしては、凹レンズ、凸レンズ、シリンドリカル凹レンズ、シリンドリカル凸レンズなどのレンズが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、被検査体ＳのＺ軸線方向での距離に応じて、Ｚ軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波のＺ軸線方向での距離を調節できればよい。
○ホーン３４から出射されたミリ波を収束整形する電磁波整形手段において、複数のレンズによって、被検査体ＳのＸ軸線方向での距離に合わせて、ミリ波の収束部をＸ軸線方向で任意の距離だけ維持調整するように実施してもよい。この場合、ミリ波は、収束部を維持した状態で被検査体Ｓを透過させることができるため、精度の高い検査を実行することができる。この応用例では、複数のレンズによってミリ波の焦点距離を変化させた場合に、ミリ波の収束部が維持されるＸ軸線方向での距離も変化するというガウシアンビームの特性を利用したものである。従って、ここでいう複数のレンズとしては、凹レンズ、凸レンズ、シリンドリカル凹レンズ、シリンドリカル凸レンズなどのレンズが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、ミリ波の収束部を任意の距離だけ維持調整できればよい。
○前記実施形態では、被検査体Ｓを透過するミリ波を受信するようにしたが、被検査体Ｓに対して散乱又は反射するミリ波を受信して非破壊検査する場合に応用してもよい。
○ミリ波受信アンテナ６１を、複数個接続するようにしてもよい。この構成にすることにより、ミリ波受信アンテナ６１の長辺の長さより長い被検査体Ｓを非破壊検査する場合であっても、非破壊検査装置のセッティングを容易に行うことができる。
○前記実施形態では、入射開口部６３ａの開口形状に関して、短辺の長さを１ミリメートルとしたが、必要とする検査精度に応じて０．７ミリメートル、０．５ミリメートル、０．１ミリメートルなどのように設定することができる。つまり、短辺の長さを短くするほど、短辺ののびる方向で高精度な非破壊検査を実施することが可能であり、短辺の長さは、特に限定するものではなく、必要とする検査精度に応じてミリメートル単位以下で任意に設定するこができる。
○第２実施形態において、非破壊検査装置はベルトコンベア３ａを挟んで、ホーン３４、シリンドリカルレンズ４１及びミリ波受信アンテナ６１をＸ軸線上に併設されるようにした。しかし、ベルトコンベア３ａを、ミリ波の透過性が高い材質で構成し、ホーン３４、シリンドリカルレンズ４１及びミリ波受信アンテナ６１を、ベルトコンベア３ａを挟んでＺ軸線上に併設されるようにしてもよい。
○第２実施形態においては、非破壊検査装置はベルトコンベア３ａを挟んで、ホーン３４、シリンドリカルレンズ４１及びミリ波受信アンテナ６１をＸ軸線上に併設されるようにした。しかし、図１２に示すように、ベルトコンベア３ｂ、３ｃをＹ軸線方向で隙間を介して直列に近接させて設置し、ベルトコンベア３ｂ、３ｃ間に形成した隙間を挟んで、ホーン３４、シリンドリカルレンズ４１及びミリ波受信アンテナ６１をＺ軸線上に併設するようにしてもよい。つまり、Ｚ軸線上の上方に設置したホーン３４から被検査体Ｓにミリ波を入射して、被検査体Ｓを透過した透過ミリ波が、ベルトコンベア３ｂ、３ｃの間の隙間を伝播してミリ波受信アンテナ６１に入射されるよう設置する。このような構成にすることにより、ライン工程における省スペース化が可能となり、従って、ライン工程の幅方向での制限を受けることなく、非破壊検査装置を設置することが可能となる。この場合、ベルトコンベア３ｂとベルトコンベア３ｃとの間には、透過ミリ波の伝播を妨げないように隙間を設けておく必要があるが、被検査体Ｓの搬送に影響が生じないように、ベルトコンベア３ｂ、３ｃの間隔は透過ミリ波の伝播が妨げられない範囲で最小限に設定することが好ましい。要するに、ミリ波の伝播を阻害しない形態であって、ミリ波受信アンテナ６１の長辺ののびる方向とミリ波の出射方向の両方に直交する方向に被検査体Ｓを搬送可能であれば、搬送するための手段はなんら限定されない。

本発明の非破壊検査装置の要部全体斜視図。 本発明の受信アンテナ前方斜視図。 本発明の受信アンテナ後方斜視図。 本発明の受信アンテナの左側面図。 本発明の受信アンテナの右側面図。 本発明の受信アンテナの断面図。 本発明の受信アンテナの図６におけるＡ−Ａ線での断面図。 本発明の非破壊検査装置の電気的構成を説明するブロック図。 （ａ）非破壊検査を説明するための模式図、（ｂ）同非破壊検査を説明するための模式図、（ｃ）同非破壊検査を説明するための模式図。 （ａ）ミリ波受信器から出力される電圧値の分布を示すグラフ、（ｂ）同ミリ波受信器から出力される電圧値の分布を示すグラフ。 本発明の受信アンテナを用いた第２実施形態としての非破壊検査装置の要部斜視図。 本発明の非破壊検査装置の別例を説明するための要部斜視図

符号の説明

３…被検査載置部、４…電磁波送信部としてのミリ波送信部、５…電磁波受信部としてのミリ波受信部、６１…受信アンテナとしてのミリ波受信アンテナ、６２…導波管、６３…管体、６３ａ…入射開口部

Claims (6)

1. 電磁波を入射する入射開口部を有した管体を、基端部から前記入射開口部に向かって、前記入射開口部をその開口面の一方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成したことを特徴とする受信アンテナ。
2. 被検査体と、
   ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、
   前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱又は反射した電磁波を、受信アンテナが受信する電磁波受信部と、
   を備えた非破壊検査装置において、
   前記受信アンテナを、前記電磁波を入射する入射開口部を有した管体を、基端部から前記入射開口部に向かって、前記入射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成したことを特徴とする非破壊検査装置。
3. 請求項２に記載の非破壊検査装置において、
   前記被検査体を載置して、同被検査体を前記電磁波送信部と前記電磁波受信部との間を移動する移動手段を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。
4. 請求項３に記載の非破壊検査装置において、
   前記移動手段は、前記被検査体を複数連続して前記電磁波送信部と前記電磁波受信部との間を移動させる搬送体であることを特徴とする非破壊検査装置。
5. 電磁波を被検査体に入射し、被検査体を透過、散乱又は反射した電磁波を受信して前記被検査体を解析する非破壊検査の検査方法において、
   前記電磁波をライン状に収束整形して前記被検査体の入射面に入射して前記被検査体からライン状の電磁波を出射させ、そのライン状の電磁波を、入射開口部の形状をスリット形状に形成した受信アンテナで一括して入射し、透過、散乱又は反射した電磁波を解析するようにしたことを特徴とした非破壊検査の検査方法。
6. 請求項５に記載の非破壊検査の検査方法において、
   前記入射開口部のスリット形状を、短辺がミリメートル単位以下で形成するとともに、電磁波送信部及び電磁波受信部を静止させた状態で、前記入射開口部の短辺ののびる方向と同じ方向で、かつ短辺と平行に前記被検査体を移動させながら、被検査体を非破壊検査するようにしたことを特徴とする、非破壊検査の検査方法。

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