JPH07260944A - マイクロ波検査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、包装箱内に収納される能書き
紙の有無を非破壊検査により検出できるマイクロ波検査
装置を得ることにある。 【構成】ミリメートル波の波長の電磁波を放射する電磁
波放射ユニット６と、このユニットから放射される電磁
波の第１伝搬軸Ａと直交して前記電磁波の放射方向に設
けた第１反射面７と、包装箱１内に能書き紙４が内蔵さ
れた被検査物５が載置されてユニット６と第１反射面と
の間に第１伝搬軸と交差して設けられる誘電体材料のセ
ット板８と、第１伝搬軸及び被検査物に対し交差して設
けられると共にセット板上の被検査物から反射される反
射電磁波の第２伝搬軸Ｂ上に配置された電磁波受信ユニ
ット９と、セット板を境に受信ユニットとは反対側に第
２伝搬軸と直交して設けた第２反射面10と、受信ユニッ
トが受信した定在波電力に基づき包装箱内の能書き紙の
有無を弁別する弁別手段11とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば薬が収納された
包装箱内の能書き紙の有無、アンプル内の薬液量の有
無、薬剤収納容器内の薬剤の有無、各種容器内の内容物
の充填量の過不足、包装箱内の内容物の有無および欠
損、ケース内硝子材料の欠落等を、マイクロ波を検出媒
体として非破壊検査する検査方法およびこの方法を実施
する検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において例えば包装箱等容器内に収
納される内容物の有無を検出する技術としては、ウェイ
トチェッカーと称される重量計を用いることが一般的で
あり、この他に、放射線または超音波を照射して検出を
行う検査装置が知られている。また、特殊な例として、
内容物に対して磁気インクを用いた印刷によるマーキン
グを施して、磁気センサにより内容物の有無を検出する
ことも提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、重量計を用い
るものでは、被検出対象物の重量が重い場合には適する
が、例えば薬の薬効を記した能書き紙等にような極めて
軽い被検出対象物については、その重量が容器を含めた
被検査物全体の重量のばらつき範囲に含まれてしまうの
で、その検出ができなかった。

【０００４】また、放射線を検出媒体として用いるもの
では、特別な設備およびその取扱いに特別な有資格者を
必要とするだけではなく、容器内の内容物が放射線を浴
びて変質する恐れが高く、特に、厳格な安全性が要求さ
れる薬品を内容物とした被検査物に対する検査方法とし
ては、全く不適当であった。

【０００５】さらに、超音波を検出媒体として用いるも
のでは、超音波検査自体が接触法で行われるために、そ
の超音波プローブを前記能書き紙等の被検出対象物に接
触させることができない。したがって、包装箱内に収納
される前記能書き紙等の有無を検出することはできなか
った。

【０００６】また、磁気インクを用いる場合には、包装
箱内に収納される前記能書き紙等の有無を検出できる
が、磁気インクは極めて高価であるため、コスト面から
みて、この磁気検査法の実用性は極めて乏しいものであ
る。

【０００７】本発明の第１の目的は、容器内に収納され
る被検出対象物を、容器を破壊したり、或いは容器内に
収納された内容物を変質させたり、被検出対象物に磁気
マーキングを必要とすることなく、また、被検出対象物
の重量の大小に拘らず検出できるマイクロ波検査方法お
よびその装置を得ることにある。

【０００８】また、本発明の第２の目的は、容器内に金
属とともに収納される被検査対象物の有無を、容器を破
壊したり、或いは容器内に収納された内容物を変質させ
たり、被検出対象物に磁気マーキングを必要とすること
なく、また、被検出対象物の重量の大小に拘らず検出で
きるマイクロ波検査方法およびその装置を得ることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、本発明の請求項１に係るマイクロ波検査方法
は、マイクロ波の波長の電磁波の伝搬軸に沿って形成さ
れた第１空間定在波中に、誘電体材料製の容器内に誘電
体材料製の被検出対象物が内蔵された被検査物を配置さ
せて、前記被検査物で反射された前記第１空間定在波の
電磁波による第２空間定在波を前記第１空間定在波と交
差して形成し、この第２空間定在波の電力を測定して、
前記被検出対象物を検査することを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、同様に前記第１の目的を達成するた
めに、本発明の請求項２に係るマイクロ波検査装置は、
マイクロ波の波長の電磁波を放射する電磁波放射ユニッ
トと、この放射ユニットから放射される電磁波の第１伝
搬軸と略直交して前記電磁波の放射方向に設けられた第
１反射面と、前記電磁波放射ユニットと前記第１反射面
との間に前記第１伝搬軸と交差して設けられて、誘電体
材料製の容器内に誘電体材料製の被検出対象物が内蔵さ
れた被検査物が載置される誘電体材料製の被検査物セッ
ト手段と、前記第１伝搬軸および前記被検査物に対し交
差して設けられるとともに前記被検査物セット手段上の
前記被検査物から反射される反射電磁波の第２伝搬軸上
に配置された電磁波受信ユニットと、前記第２伝搬軸と
略直交して前記被検査物セット手段を境に前記電磁波受
信ユニットとは反対側設けられた第２反射面と、前記電
磁波受信ユニットが受信した定在波電力に基づき前記被
検出対象物を弁別する弁別手段とを具備したものであ
る。

【００１１】前記第２の目的を達成するために、本発明
の請求項３に係るマイクロ波検査方法は、マイクロ波の
波長の電磁波の伝搬軸に沿って形成された第１空間定在
波中に、誘電体材料製の容器内に金属およびこの金属と
前記容器との間に配置される誘電体材料製の被検出対象
物が内蔵された被検査物を配置させて、前記被検査物内
の金属で反射された前記第１空間定在波の反射電磁波の
電力を測定して、前記被検出対象物の有無を検査するこ
とを特徴とするものである。

【００１２】また、同様に前記第２の目的を達成するた
めに、本発明の請求項４に係るマイクロ波検査装置は、
マイクロ波の波長の電磁波を放射する電磁波放射ユニッ
トと、この放射ユニットから放射される電磁波の伝搬軸
と交差して設けられ、誘電体材料製の容器内に金属およ
びこの金属と前記容器との間に配置される誘電体材料製
の被検出対象物が内蔵された被検査物が載置される被検
査物セット手段と、この被検査物セット手段上の前記被
検査物から反射される反射電磁波の伝搬軸上に配置され
た電磁波受信ユニットと、この電磁波受信ユニットが受
信した反射電磁波の電力に基づき前記被検出対象物の有
無を弁別する弁別手段とを具備したものである。

【００１３】

【作用】前記請求項１の検査方法においては、まず、マ
イクロ波の放射により、その伝搬軸に沿って形成された
第１空間定在波中に、容器内に被検出対象物が内蔵され
た被検査物を配置する。そうすると、第１空間定在波が
被検査物の誘電体材料でできている部分を透過するとと
もに、この定在波をなす電磁波の一部が被検査物で反射
される。このとき第１空間定在波の位相は誘電体材料の
量に応じてシフトするが、このシフト量が大きい程被検
査物で反射される電磁波の量は多い。そして、前記電磁
波の反射により、この反射電磁波をもとにする第２空間
定在波が前記伝搬軸と交差して形成される。この第２空
間定在波の振幅は第１空間定在波の振幅より小さいが、
その偏波特性により被検出対象物の検出信号のレベル差
（感度差）を逆に高くできる。次に、この第２空間定在
波の電力を測定する。この測定において、既述のように
反射される電磁波の量は、誘電体材料の量、言い換えれ
ば、被検査対象物の有無により異なるので、それに応じ
た第２空間定在波の電力が測定される。この第２空間定
在波の電力の測定により、被検出対象物の検出、例えば
有無や過不足等の弁別ができる。

【００１４】このように重量変化を利用したり、放射線
や超音波を用いたり、或いは磁気インクおよび磁気セン
サを用いたりすることなく、容器内の被検出対象物の有
無等の検査を、マイクロ波を用いて非接触で実施でき
る。

【００１５】前記請求項２の検査装置において、電磁波
放射ユニットはマイクロ波の波長の電磁波を平面波状の
進行波として第１反射面に向けて放射し、第１反射面は
これに入射された電磁波を第１反射面を節点とする平面
波状の反射波として電磁波放射ユニットに向けて反射す
る。そのため、電磁波放射ユニットと第１反射面との間
では進行波と反射波とが相互干渉して、相互間の空間に
第１空間定在波が形成される。

【００１６】被検査物セット手段はその上に被検査物を
載せて第１空間定在波中に斜めに交差して設けられる。
それにより、第１空間定在波をなす電磁波は被検査物を
透過するとともに、その一部は反射される。このとき、
第１空間定在波の位相は誘電体材料の量に応じてシフト
するが、このシフト量が大きい程反射される電磁波の量
は多く、したがって、被検出対象物が有る場合の電磁波
の反射量は多く、被検出対象物がない場合の電磁波の反
射量は少ない。

【００１７】この反射電磁波は、さらに第２反射面およ
び電磁波受信ユニットにより互いに反射され、これらの
間を伝搬する進行波と反射波を形成するので、これら両
波の相互作用によって、第２反射面および電磁波受信ユ
ニット間の空間に第２空間定在波が形成される。この第
２空間定在波は第１、第２両反射面によって得られる共
振干渉波であるので、その共振干渉により増幅され、大
きさな電力を有する。

【００１８】そして、弁別手段は、電磁波受信ユニット
が受信した第２空間定在波の電力の値が、容器内に被検
出対象物がある場合の電力値に対応するものであるの
か、或いは容器内に被検出対象物がある場合の電力値に
対応するものであるのかを弁別する。

【００１９】したがって、この検査装置においては、前
記請求項１の検査方法を実施するから、重量変化を利用
したり、放射線や超音波を用いたり、或いは磁気インク
および磁気センサを用いたりすることなく、容器内の被
検出対象物の有無等の検査を、マイクロ波を用いて非接
触で実施できる。

【００２０】前記請求項３の検査方法においては、ま
ず、マイクロ波の放射により、その伝搬軸に沿って形成
された第１空間定在波中に、容器内に金属および被検出
対象物が内蔵された被検査物を配置する。そうすると、
第１空間定在波が被検査物内の金属により反射される。
次に、この反射された反射電磁波の電力を測定する。前
記空間定在波の位相はその経路中にある誘電体材料の量
にに応じてシフトされるので、空間定在波が容器内に被
測定対象物があって、これと容器とを空間定在波が２度
通過する場合と、容器内に被測定対象物がなく、容器の
みを空間定在波が２度通過する場合とでは、前記位相の
シフト量が異なる。そのため、反射電磁波の電力の測定
により、被検査対象物の有無を弁別できる。

【００２１】このように重量変化を利用したり、放射線
や超音波を用いたり、或いは磁気インクおよび磁気セン
サを用いたりすることなく、容器内の被検出対象物の有
無を、マイクロ波を用いて非接触で実施できる。

【００２２】前記請求項４の検査装置において、被検査
物セット手段はその上に被検査物を載せる。電磁波放射
ユニットはマイクロ波の波長の電磁波を平面波状の進行
波として被検査物に向けて放射し、この被検査物内の金
属はこれに入射された電磁波を金属を節点とする平面波
状の反射波として電磁波放射ユニットに向けて反射す
る。そのため、電磁波放射ユニットと金属との間では進
行波と反射波とが相互干渉して、相互間の空間に空間定
在波が形成される。受信ユニットは、被検査物内の金属
で反射された前記空間定在波の反射電磁波を受けてその
電力を測定する。

【００２３】前記空間定在波の位相は誘電体材料の量に
応じてシフトするが、このシフト量が大きい程反射され
る電磁波の量は多く、したがって、被検出対象物が容器
内に有る場合とない場合とでは受信ユニットが受ける反
射電磁波の電力が異なる。

【００２４】そして、弁別手段は、電磁波受信ユニット
が受信した反射電磁波の電力の値が、容器内に被検出対
象物がある場合の電力値に対応するものであるのか、或
いは容器内に被検出対象物がある場合の電力値に対応す
るものであるのかを弁別する。

【００２５】したがって、この検査装置においては、前
記請求項３の検査方法を実施するから、重量変化を利用
したり、放射線や超音波を用いたり、或いは磁気インク
および磁気センサを用いたりすることなく、容器内の被
検出対象物の有無を、マイクロ波を用いて非接触で実施
できる。

【００２６】

【実施例】以下、図１〜図３を参照して本発明の第１実
施例を説明する。図１は本発明の一実施例に係る透過式
マイクロ波検査方法を実施する透過式マイクロ波検査装
置の構成を概略的に示す図であって、この装置は、誘電
体材料である紙により形成された包装箱１（すなわち容
器）の内部に、薬品２を収納した誘電体材料製の薬品包
装材３とともに内蔵され、前記薬品２の薬効等が通常イ
ンキにより記載された能書き紙４（これは被検出対象物
であって、誘電体材料からなる。）の有無を検出するイ
ンナーセンサとして用いられる。これら包装箱１、薬品
２、薬品包装材３、および能書き紙４は被検査物５をな
している。

【００２７】このマイクロ波検査装置は、電磁波放射ユ
ニット６と、第１反射面７と、被検査物セット手段とし
てのセットプレート８と、電磁波受信ユニット９と、第
２反射面１０と、弁別手段１１とを備えている。

【００２８】電磁波放射ユニット６は、電磁波発信器１
５と、導波管１６と、放射ホーン１７とを有している。
図示しない固定部材に支持された電磁波発信器１５は、
波長約１ｍ以下のマイクロ波、その中でも波長１〜10mm
の電磁波、例えば１０ＧＨｚまたは５０ＧＨｚのミリメ
ートル波の波長の電磁波を発生して送信するミリメート
ル波発信器である。ミリメートル波を用いることは、そ
の波長の長さが短いので装置を小形にする上で有効であ
る。

【００２９】金属導体からなる導波管１６は電磁波発信
器１５に取付けられ、その取付け端側の一端開口にはミ
リメートル波の波長の電磁波が供給される。導波管１６
の断面は図２に示されるように方形断面ないしは矩形断
面になっているとともに、その閉塞された他端面には伝
送される電磁波を導波管１６外に放射するためのスロッ
トアンテナ１８が設けられている。図２に示されるよう
にスロットアンテナ１８は細隙からなり、その長さはミ
リメートル波の波長λの１／２の長さとしてある。

【００３０】金属導体からなる空洞共振型の放射ホーン
１７は、スロットアンテナ１８の中心軸線、言い換えれ
ば、このアンテナ１８から放射される電磁波の第１伝搬
軸Ａ（図１参照）を共有して、導波管１６の他端面に取
付けられている。このホーン１７は第１伝搬軸Ａと直交
する断面形状が一定となる筒構造をなしており、それに
より導波管１６の前記他端面のうち放射ホーン１７の一
端を塞いだ部分は、第１伝搬軸Ａと略直交して、例えば
正弦波状の適正な空間定在波を発生させる上で最適なも
のとするために、スロットアンテナ１８から放射される
平面波状の進行波の波面に平行に設けられる反射面１９
（図２参照）となっている。このように放射ホーン１７
はテーパ型ではない一端開放型の筒構造をなしている。

【００３１】なお、反射面１９は第１伝搬軸Ａに対し90
゜から±10゜の範囲で傾いて設けてもよく、このような
交差状態も前記「略直交」なる概念に包含される。そし
て、これらの±10゜の交差角度でも後述の空間定在波を
進行波と反射波との相互干渉により立てることができ、
そのことは本発明者による実験で確かめられた。

【００３２】放射ホーン１７の断面形状は正方形、矩
形、円形、或いは楕円等でもよいが、特に、幅ないしは
径が同じ条件においてより大きな反射面１９を確保する
ために図２に示されるように正方形断面としてある。ま
た、放射ホーン１７の軸方向長さは、選択して使用する
波長が共振する長さ、例えば方形断面の空洞共振器の一
辺の長さに近似した長さにしてある。なお、共振する波
長は前記電磁波の基本周波数とすることが望ましい。こ
れは、基本周波数の電力レベルが高調波および倍調波の
電力レベルに比較して格段に大きく、それを共振させる
ことにより、Ｓ／Ｎ比の向上に大きく寄与できることに
よる。

【００３３】第１反射面７および第２反射面１０はコー
ナリフレクタ２０に夫々形成されていて、例えば互いに
直角に連なっている。第１反射面７は放射ホーン１７か
ら放射される電磁波の第１伝搬軸Ａと略直交して設けら
れている。この第１反射面７についても反射面１９と同
様に、第１伝搬軸Ａに対し90゜から±10゜の範囲で傾い
て設けてもよく、このような交差状態も前記「略直交」
なる概念に包含される。そして、これらの±10゜の交差
角度でも後述の空間定在波を進行波と反射波との相互干
渉により立てることができ、そのことは本発明者による
実験で確かめられた。

【００３４】コーナリフレクタ２０は金属製母材の表面
に金メッキを施してなり、その金メッキ層で両反射面
７、１０は夫々形成されている。前記母材には銅、真
鍮、アルミニューム合金等の金属材料その他が用いられ
る。また、金メッキ層は両反射面７、１０の錆び付きを
なくして、これら反射面７、１０での電磁波の所定の反
射特性を長期にわたり維持するために設けられている。

【００３５】コーナリフレクタ２０の第１、第２反射面
７、１０には夫々直角二等辺三角形状の支持部２１が取
付けられ、これらにわたってセットプレート８が水平で
かつ着脱可能に載置されている。したがって、セットプ
レート８は、電磁波放射ユニット６と第１反射面７との
間に第１伝搬軸Ａと約45゜の角度で交差して設けられて
いる。

【００３６】セットプレート８は例えばアクリル樹脂の
ボードまたはネオプレンゴムのような合成ゴムのボード
等の誘電体材料で形成され、被検査物５の重量に耐えて
これを支持できる強度を有している。このセットプレー
ト８は、それによる電磁波の減衰および拡散を少なくす
るために、可能な限り薄くすることが好ましい。

【００３７】前記電磁波受信ユニット９は、第１伝搬軸
Ａに対して例えば直角に交差するとともに、セットプレ
ート８に対して45゜の角度で交差する線上に設けられて
おり、しかも、セットプレート８を境にして第２反射面
１０とは反対側に配置されている。この受信ユニット９
は、電磁波放射ユニット６から被検査物５に放射された
電磁波のうち、この被検査物５で反射された一部の電磁
波、つまり反射電磁波を受信する。したがって、電磁波
受信ユニット９は反射電磁波の伝搬軸（以下第２伝搬軸
と称する。）Ｂ上に配置されているとともに、この第２
伝搬軸Ｂに対して前記第２反射面１０は略直交して設け
られている。

【００３８】この第２反射面１０についても反射面１９
と同様に、第２伝搬軸Ｂに対し90゜から±10゜の範囲で
傾いて設けてもよく、このような交差状態も前記「略直
交」なる概念に包含される。そして、これらの±10゜の
交差角度でも後述の空間定在波を進行波と反射波との相
互干渉により立てることができ、そのことは本発明者に
よる実験で確かめられた。

【００３９】この受信ユニット９は、超高感度電力計か
らなる電磁波センサ２２と、これに取付けられた金属導
体からなる空洞共振型の入射ホーン２３とを有してい
る。入射ホーン２３は前記放射ホーン１７と同様な構成
であって、これは前記反射電磁波の第２伝搬軸Ｂを共有
して、電磁波センサ２２の電磁波入射面に取付けられて
いる。このホーン２３は第２伝搬軸Ｂと直交する断面形
状が一定となる筒構造をなしており、それにより前記電
磁波入射面のうち入射ホーン２３の一端を塞いだ部分
は、第２伝搬軸Ｂと略直交して、例えば反射電磁波の波
面に平行に設けられる反射面２４となっている。

【００４０】この反射面２４についても第２反射面１０
と同様に、第２伝搬軸Ｂに対し90゜から±10゜の範囲で
傾いて設けてもよく、このような交差状態も前記「略直
交」なる概念に包含される。そして、これらの±10゜の
交差角度でも後述の空間定在波を進行波と反射波との相
互干渉により立てることができ、そのことは本発明者に
よる実験で確かめられた。このように入射ホーン２３は
テーパ型ではない一端開放型の筒構造をなしている。な
お、図３中２２ａはスロットアンテナと同様な受信用の
細隙である。

【００４１】入射ホーン２３の断面形状は正方形、矩
形、円形、或いは楕円等でもよいが、特に、幅ないしは
径が同じ条件においてより大きな反射面２４を確保する
ために図３に示されるように正方形断面としてある。ま
た、入射ホーン２３の軸方向長さは、選択して使用する
波長が共振する長さ、例えば方形断面の空洞共振器の一
辺の長さに近似した長さにしてある。なお、共振する波
長は前記反射電磁波の基本周波数とすることが望まし
い。これは、基本周波数の電力レベルが高調波および倍
調波の電力レベルに比較して格段に大きく、それを共振
させることにより、Ｓ／Ｎ比の向上に大きく寄与できる
ことによる。

【００４２】前記電磁波放射ユニット６と、電磁波受信
ユニット９と、第１、第２反射面７、８との配置におい
て、第１伝搬軸Ａに沿って互いに対応する反射面７、１
９間の距離をＤ、第２伝搬軸Ｂに沿って互いに対応する
反射面１０、２４間の距離をＥ、第１、第２伝搬軸Ａ、
Ｂの交点Ｃと反射面１９との間の距離をＧ、前記交点Ｃ
と反射面２４との間の距離をＨとしたとき、 Ｄ＝（１／２）λ×ｎ、Ｅ＝（１／２）λ×ｎ Ｇ＝（１／２）λ×ｎ＋（１／４）λ Ｈ＝（１／２）λ×ｎ＋（１／４）λ の関係としてある。

【００４３】これら各関係式においてλは使用電磁波の
波長、ｎは正の整数である。この条件は本実施例におい
て最大感度を得るための条件である。また、セットプレ
ート８の図示しない目印を目安にして前記被検査物５は
前記交点Ｃ上に着脱可能に載せられるようになってい
る。

【００４４】前記弁別手段１１には電磁波センサ２２が
受信した第２空間定在波の電力が入力される。弁別手段
１１には、被検査物５に能書き紙４が入っている場合と
入っていない場合とにおける第２空間定在波の電力を識
別するしきい値が予め入力されている。また、この弁別
手段１１は、第２空間定在波の電力の電圧波形からその
半周期についての最大電力値を比較データとして求める
処理と、この比較データと前記しきい値とを比較する処
理とを行って、前記能書き紙４の有無を識別するもので
ある。

【００４５】この弁別手段１１は電子回路等で形成され
ているとともに、その出力端には図示しない外部記録装
置が接続されて、検査結果が記録されるようになってい
る。また、本検査装置において、能書き紙４がないこと
を弁別手段１１が検出したときの出力に基づいて動作す
る発音器（アラーム）を備えることは、検査従事者への
不良品の検出の確認とその後処理を容易にする上で望ま
しい。

【００４６】前記構成の透過型マイクロ波検査装置（正
確にはミリメートル波検査装置）で箱内材料の有無を検
出するには、この装置を動作させてそのセットプレート
８上であって第１、第２伝搬軸Ａ、Ｂの交点Ｃに対応す
る位置に被検査物５を置けばよい。

【００４７】すなわち、電磁波発信器１５で発生された
ミリメートル波の波長の電磁波は、導波管１６を通り、
そのスロットアンテナ１８から平面波状の進行波として
放射されるとともに、放射ホーン１７により第１反射面
７方向に指向性を与えられて、被検査物５に向けて放射
される。この電磁波は、被検査物５およびセットプレー
ト８を透過して第１反射面７に入射するとともに、この
反射面７を節として正反射され、再び被検査物５および
セットプレート８を透過して電磁波放射ユニット６に向
けて伝搬し、そして、このユニット６の反射面１９に入
射して、この反射面１９を節として第１反射面７に向け
て再び正反射される。

【００４８】このようにして前記電磁波が前記反射面
７、１９を節点としてこれらの間を繰り返し往復される
ので、電磁波放射ユニット６から第１反射面７に向かっ
て伝搬する進行波と、第１反射面７から電磁波放射ユニ
ット６に向かって伝搬する反射波とは、相互干渉を繰り
返す。それによる増幅作用で振幅が大きくなった、言い
換えれば電界エネルギーが蓄積された第１空間定在波Ｊ
が、反射面７、１９間の空間に形成される。しかも、前
記電磁波の放射において、放射ホーン１７が電磁波のう
ち電圧エネルギーが大きい基本周波数の電磁波成分を共
振させて放射し、他の周波数成分を漏波するので、第１
空間定在波Ｊの振幅をより大きくできるとともに、高調
波および倍調波の重畳が少なくなり、したがって、歪み
が少ない第１空間定在波Ｊを立てることができる。

【００４９】この第１空間定在波Ｊの位相は、電磁波放
射ユニット６と第１反射面７との間に被検査物５がない
場合に形成される空間定在波の位相に対して、被検査物
５の分子に応じて、電磁波の伝搬速度が遅くなる分に比
例してシフトする。

【００５０】一方、電磁波放射ユニット６から放射され
た電磁波は、そのすべてが被検査物５を透過するわけで
はなく、その一部は被検査物５によって反射される。こ
の反射電磁波は、第１空間定在波Ｊの位相のシフト量が
大きい程多く発生する。

【００５１】このような反射により第２反射面１０に入
射した反射電磁波は、この反射面１０を節として正反射
され、被検査物５およびセットプレート８を透過して電
磁波受信ユニット９に向けて伝搬し、また、前記ユニッ
ト９の反射面２４に入射した反射電磁波は、この反射面
２４を節として第２反射面１０に向けて正反射される。

【００５２】そのため、前記反射電磁波は前記反射面１
０、２４を節点としてこれらの間を繰り返し往復され
て、電磁波受信ユニット９から第２反射面１０に向かっ
て伝搬する進行波と、第２反射面１０から電磁波受信ユ
ニット９に向かって伝搬する反射波との相互干渉が繰り
返される。それにより、増幅、つまり電界エネルギーが
蓄積されて振幅が大きな第２空間定在波Ｋが反射面１
０、２４間の空間に形成される。この第２空間定在波Ｋ
の電力の大きさは前記反射電磁波の反射量に比例する。
また、第２空間定在波Ｋは、第１、第２反射面７、１０
によって得られた共振干渉波であるので、その共振干渉
作用により増幅され、振幅が少なくとも第１空間定在波
Ｊに匹敵する程大きな空間定在波となっている。

【００５３】そして、包装箱１内に能書き紙４がある場
合には、被検査物５全体の誘電体材料の分子の量が大き
いから、それに応じて被検査物５での電磁波の反射量が
大きく、また、包装箱１内に能書き紙４がない場合の被
検査物５での電磁波の反射量は小さい。

【００５４】次に、以上のように第１空間定在波Ｊに基
づいて形成された第２空間定在波Ｋの電力は、この定在
波Ｋを受信する電磁波受信ユニット９の電磁波センサ２
２により検出され、その定在波電力は弁別手段１１に供
給される。そして、この弁別手段１１は、電磁波受信ユ
ニット９が受信した第２空間定在波Ｋの電力の値が、包
装箱１内に能書き紙４がある場合の電力値に対応するも
のであるのか、或いは包装箱１内に能書き紙４がない場
合の電力値に対応するものであるのかを弁別する。

【００５５】ところで、第１空間定在波Ｊと第２空間定
在波Ｋとの各偏波面（電磁場の電場の振動方向と電磁波
の進行方向と含む面）は、第１空間定在波Ｊが金属面に
より完全な正反射される場合を除いて、常に一致するこ
となく互いにずれるものであり、そのずれ角はブルスタ
ー角入射時に最大となるが、本実施例の45゜角の入射で
は、ブルスター角入射時のずれ角よりも小さい。したが
って、第２空間定在波Ｋの振幅は、常に、第１空間定在
波Ｊの振幅より小さい値となる。

【００５６】それにも拘らず、前記偏波特性によって第
２空間定在波Ｋの電界エネルギーが増えるから、第２空
間定在波Ｋの電界エネルギーを定在波電力として変換し
て受信する電磁波受信ユニット９の受信感度は、逆に高
くなる。しかも、第２空間定在波Ｋの偏波に対する定在
波は、第１空間定在波Ｊとのモード結合が失われるた
め、前記受信感度をさらに高くできる。

【００５７】したがって、以上の測定においては、検査
装置を動作させて、そのセットプレート８上に被検査物
５を置くだけで、この被検査物５の包装箱１内に能書き
紙４が入っているかどうかを検出できる。

【００５８】そして、以上の測定によれば、重量変化を
利用したり、超音波を用いたり、或いは高価な磁気イン
クおよび磁気センサを用いたりすることなく、包装箱１
内の能書き紙４の有無を、包装箱１を破壊することなく
非接触で検出できる。また、放射線を用いる必要もない
ので、専門の取扱い主任技術者や設備および行政官庁へ
の届出が不要であるばかりでなく、包装箱１内の薬品２
を変質させる心配がなく実施できる．次に、図４〜図７
を参照して本発明の第２実施例を説明する。図４は本発
明の第２実施例に係る反射式マイクロ波検査方法を実施
する反射式マイクロ波検査装置の構成を概略的に示す図
であって、この装置は、誘電体材料である紙により形成
された包装箱１（すなわち容器）の内部に、薬品２を収
納した薬品包装材３とともに内蔵され、前記薬品２の薬
効等が通常インキにより記載された能書き紙４（これは
被検出対象物であって、誘電体材料からなる。）の有無
を検出するインナーセンサとして用いられる。これら包
装箱１、薬品２、薬品包装材３、および能書き紙４は被
検査物５をなしている。薬品包装材３は薬品２を紫外線
から保護するために金属例えばアルミニューム箔製であ
って、また、能書き紙４は図７に示されるように薬品２
を内蔵した薬品包装材３と包装箱１との間に折り畳まれ
て収納されている。

【００５９】この反射型マイクロ波検査装置は、電磁波
放射ユニット６と、被検査物セット手段としてのセット
プレート８と、電磁波受信ユニット９と、弁別手段１１
とを備えている。

【００６０】電磁波放射ユニット６は、電磁波発信器１
５と、導波管１６と、放射ホーン１７とを有している。
図示しない固定部材に支持された電磁波発信器１５は、
波長約１ｍ以下のマイクロ波、その中でも波長１〜10mm
の電磁波、例えば１０ＧＨｚまたは５０ＧＨｚのミリメ
ートル波の波長の電磁波を発生して送信するミリメート
ル波発信器である。ミリメートル波を用いることは、そ
の波長の長さが短いので装置を小形にする上で有効であ
る。

【００６１】金属導体からなる導波管１６は電磁波発信
器１５に取付けられ、その取付け端側の一端開口にはミ
リメートル波の波長の電磁波が供給される。導波管１６
の断面は図５に示されるように方形断面ないしは矩形断
面になっているとともに、その閉塞された他端面には伝
送される電磁波を導波管１６外に放射するためのスロッ
トアンテナ１８が設けられている。図５に示されるよう
にスロットアンテナ１８は細隙からなり、その長さはミ
リメートル波の波長λの１／２の長さとしてある。

【００６２】金属導体からなる空洞共振型の放射ホーン
１７は、スロットアンテナ１８の中心軸線、言い換えれ
ば、このアンテナ１８から放射される電磁波の第１伝搬
軸Ａ（図４参照）を共有して、導波管１６の他端面に取
付けられている。このホーン１７は第１伝搬軸Ａと直交
する断面形状が一定となる筒構造をなしており、それに
より導波管１６の前記他端面のうち放射ホーン１７の一
端を塞いだ部分は、第１伝搬軸Ａと略直交して、例えば
正弦波状の適正な空間定在波を発生させる上で最適なも
のとするために、スロットアンテナ１８から放射される
平面波状の進行波の波面に平行に設けられる反射面１９
（図５参照）となっている。このように放射ホーン１７
はテーパ型ではない一端開放型の筒構造をなしている。

【００６３】なお、反射面１９は第１伝搬軸Ａに対し90
゜から±10゜の範囲で傾いて設けてもよく、このような
交差状態も前記「略直交」なる概念に包含される。そし
て、これらの±10゜の交差角度でも後述の空間定在波を
進行波と反射波との相互干渉により立てることができ、
そのことは本発明者による実験で確かめられた。

【００６４】放射ホーン１７の断面形状は正方形、矩
形、円形、或いは楕円等でもよいが、特に、幅ないしは
径が同じ条件においてより大きな反射面１９を確保する
ために図５に示されるように正方形断面としてある。ま
た、放射ホーン１７の軸方向長さは、選択して使用する
波長が共振する長さ、例えば方形断面の空洞共振器の一
辺の長さに近似した長さにしてある。なお、共振する波
長は前記電磁波の基本周波数とすることが望ましい。こ
れは、基本周波数の電力レベルが高調波および倍調波の
電力レベルに比較して格段に大きく、それを共振させる
ことにより、Ｓ／Ｎ比の向上に大きく寄与できることに
よる。

【００６５】前記セットプレート８は、電磁波放射ユニ
ット６の電磁波放射方向において例えば第１伝搬軸Ａと
約45゜の角度で交差して設けられている。このセットプ
レート８は例えばアクリル樹脂のボードまたはネオプレ
ンゴムのような合成ゴムのボード等の誘電体材料で形成
されている。なお、セットプレート８は、誘電体材料に
限らず、フェライト等の電磁波吸収体または金属で形成
してもよく、特に、電磁波吸収体で形成する場合には、
その電磁波吸収作用により外乱ノイズが入ることを少な
くできるので、測定精度を向上する上で有利である。

【００６６】前記電磁波受信ユニット９は、第１伝搬軸
Ａに対して直角に交差するとともに、セットプレート８
に対して例えば45゜の角度で交差する線上に設けられて
いる。したがって、この受信ユニット９は反射電磁波の
伝搬軸（以下第２伝搬軸と称する。）Ｂ上に配置されて
いる。電磁波受信ユニット９は、電磁波放射ユニット６
から被検査物５に放射された電磁波のうち、この被検査
物５で反射された電磁波、つまり反射電磁波を受信し
て、その電力を測定する。

【００６７】この受信ユニット９は、超高感度電力計か
らなる電磁波センサ２２と、これに取付けられた金属導
体からなる空洞共振型の入射ホーン２３とを有してい
る。入射ホーン２３は前記放射ホーン１７と同様な構成
であって、これは前記反射電磁波の第２伝搬軸Ｂを共有
して、電磁波センサ２２の電磁波入射面に取付けられて
いる。このホーン２３は第２伝搬軸Ｂと直交する断面形
状が一定となる筒構造をなしており、それにより前記電
磁波入射面のうち入射ホーン２３の一端を塞いだ部分
は、第２伝搬軸Ｂと略直交して、例えば反射電磁波の波
面に平行に設けられる反射面２４となっている。

【００６８】この反射面２４についても第２伝搬軸Ｂに
対し90゜から±10゜の範囲で傾いて設けてもよく、この
ような交差状態も前記「略直交」なる概念に包含され
る。そして、これらの±10゜の交差角度でも後述の空間
定在波を進行波と反射波との相互干渉により立てること
ができ、そのことは本発明者による実験で確かめられ
た。このように入射ホーン２３はテーパ型ではない一端
開放型の筒構造をなしている。なお、図６中２２ａはス
ロットアンテナと同様な受信用の細隙である。

【００６９】入射ホーン２３の断面形状は正方形、矩
形、円形、或いは楕円等でもよいが、特に、幅ないしは
径が同じ条件においてより大きな反射面２４を確保する
ために図６に示されるように正方形断面としてある。ま
た、入射ホーン２３の軸方向長さは、選択して使用する
波長が共振する長さ、例えば方形断面の空洞共振器の一
辺の長さに近似した長さにしてある。なお、共振する波
長は前記反射電磁波の基本周波数とすることが望まし
い。これは、基本周波数の電力レベルが高調波および倍
調波の電力レベルに比較して格段に大きく、それを共振
させることにより、Ｓ／Ｎ比の向上に大きく寄与できる
ことによる。

【００７０】前記電磁波放射ユニット６と、セットプレ
ート８と、電磁波受信ユニット９との配置において、
１、第２伝搬軸Ａ、Ｂの交点Ｃと反射面１９との間の距
離をＧ、前記交点Ｃと反射面２４との間の距離をＨとし
たとき、 Ｇ＝（１／２）λ×ｎ＋（１／４）λ Ｈ＝（１／２）λ×ｎ＋（１／４）λ の関係としてある。

【００７１】これら各関係式においてλは使用電磁波の
波長、ｎは正の整数である。この条件は本実施例におい
て最大感度を得るための条件である。また、セットプレ
ート８の図示しない目印を目安にして前記被検査物５は
前記交点Ｃ上に着脱可能に載せられるようになってい
る。

【００７２】前記弁別手段１１には電磁波センサ２２が
受信した第１空間定在波をもとにした反射電磁波の電力
が入力される。弁別手段１１には、被検査物５に能書き
紙４が入っている場合と入っていない場合とにおける反
射電磁波の電力を識別するしきい値が予め入力されてい
る。また、この弁別手段１１は、反射電磁波の電力の電
圧波形からその半周期についての最大電力値を比較デー
タとして求める処理と、この比較データと前記しきい値
とを比較する処理とを行って、前記能書き紙４の有無を
識別するものである。

【００７３】この弁別手段１１は電子回路等で形成され
ているとともに、その出力端には図示しない外部記録装
置が接続されて、検査結果が記録されるようになってい
る。また、本検査装置において、能書き紙４がないこと
を弁別手段１１が検出したときの出力に基づいて動作す
る発音器（アラーム）を備えることは、検査従事者への
不良品の検出の確認とその後処理を容易にする上で望ま
しい。

【００７４】前記構成の反射型マイクロ波検査装置（正
確にはミリメートル波検査装置）で箱内材料の有無を検
出するには、この装置を動作させて、そのセットプレー
ト８上であって第１、第２伝搬軸Ａ、Ｂの交点Ｃに対応
する位置に被検査物５を置けばよい。

【００７５】すなわち、電磁波発信器１５で発生された
ミリメートル波の波長の電磁波は、導波管１６を通り、
そのスロットアンテナ１８から平面波状の進行波として
放射されるとともに、放射ホーン１７により被検査物５
方向に指向性を与えられて放射される。この電磁波は被
検査物５内のアルムニューム箔製の薬品包装材３を節と
して反射され、再び電磁波放射ユニット６に向けて伝搬
し、そして、このユニット６の反射面１９に入射して、
この反射面１９を節として被検査物５に向けて再び反射
される。

【００７６】このようにして前記電磁波が被検査物５内
の薬品包装材３と反射面１９との間を繰り返し往復され
るので、電磁波放射ユニット６から被検査物５に向かっ
て伝搬する進行波と、被検査物５から電磁波放射ユニッ
ト６に向かって伝搬する反射波とは、相互干渉を繰り返
す。それによる増幅作用で振幅が大きくなった、言い換
えれば電界エネルギーが蓄積された第１空間定在波Ｊ
が、被検査物５と反射面１９間の空間に形成される。

【００７７】しかも、前記電磁波の放射において、放射
ホーン１７が電磁波のうち電圧エネルギーが大きい基本
周波数の電磁波成分を共振させて放射し、他の周波数成
分を漏波するので、第１空間定在波Ｊの振幅をより大き
くできるとともに、高調波および倍調波の重畳が少なく
なり、したがって、歪みが少ない第１空間定在波Ｊを立
てることができる。

【００７８】一方、被検査物５の薬品包装材３によって
反射された電磁波（反射電磁波）の一部は、電磁波受信
ユニット９に向けても伝搬し、また、前記ユニット９の
反射面２４に入射した反射電磁波は、この反射面２４を
節として被検査物５に向けて反射される。

【００７９】こうして前記反射電磁波は被検査物５内の
薬品包装材３と反射面２４との間を繰り返し往復される
から、電磁波受信ユニット９から被検査物５に向かって
伝搬する進行波と、被検査物５から電磁波受信ユニット
９に向かって伝搬する反射波との相互干渉が繰り返さ
れ、それにより、増幅、つまり電界エネルギーが蓄積さ
れて振幅が大きな第２空間定在波Ｋが被検査物５内の薬
品包装材３と反射面２４との間の空間に形成される。こ
の第２空間定在波Ｋの電力の大きさは前記反射電磁波の
反射量に比例する。

【００８０】ところで、前記第１空間定在波Ｊの位相
は、電磁波放射ユニット６と被検査物５内の薬品包装材
３との間に能書き書４がない場合に形成される空間定在
波の位相に対して、能書き書４の分子に応じて、電磁波
の伝搬速度が遅くなる分に比例してシフトする。

【００８１】そして、包装箱１内に能書き紙４がある場
合には、それがない場合に比較して被検査物５全体の誘
電体材料の分子の量が大きく、それに応じて空間定在波
Ｊ、Ｋの位相のシフト量が大きく、能書き紙４がない場
合には、それがある場合に比較して空間定在波Ｊ、Ｋの
位相のシフト量が大きくなる。

【００８２】次に、以上のように第１空間定在波Ｊに基
づいて形成された第２空間定在波Ｋの電力は、この定在
波Ｋを受信する電磁波受信ユニット９の電磁波センサ２
２により検出され、その定在波電力は弁別手段１１に供
給される。そして、この弁別手段１１は、電磁波受信ユ
ニット９が受信した第２空間定在波Ｋの電力の値が、包
装箱１内に能書き紙４がある場合の電力値に対応するも
のであるのか、或いは包装箱１内に能書き紙４がない場
合の電力値に対応するものであるのかを弁別する。

【００８３】ところで、第１空間定在波Ｊと第２空間定
在波Ｋとの各偏波面（電磁場の電場の振動方向と電磁波
の進行方向と含む面）は、第１空間定在波Ｊが金属面に
より完全な正反射される場合を除いて、常に一致するこ
となく互いにずれるものであり、そのずれ角はブルスタ
ー角入射時に最大となるが、本実施例の45゜角の入射で
は、ブルスター角入射時のずれ角よりも小さい。したが
って、第２空間定在波Ｋの振幅は、常に、第１空間定在
波Ｊの振幅より小さい値となる。

【００８４】それにも拘らず、前記偏波特性によって第
２空間定在波Ｋの電界エネルギーが増えるから、第２空
間定在波Ｋの電界エネルギーを定在波電力として変換し
て受信する電磁波受信ユニット９の受信感度は、逆に高
くなる。しかも、第２空間定在波Ｋの偏波に対する定在
波は、第１空間定在波Ｊとのモード結合が失われるた
め、前記受信感度をさらに高くできる。これらの点から
本実施例の場合にはＳ／Ｎ比２以上の識別信号を電磁波
受信ユニット９において得ることができた。

【００８５】したがって、以上の測定においては、検査
装置を動作させて、そのセットプレート８上に被検査物
５を置くだけで、この被検査物５の包装箱１内に能書き
紙４が入っているかどうかを検出できる。

【００８６】そして、以上の測定によれば、重量変化を
利用したり、超音波を用いたり、或いは高価な磁気イン
クおよび磁気センサを用いたりすることなく、包装箱１
内の能書き紙４の有無を、包装箱１を破壊することなく
非接触で検出できる。また、放射線を用いる必要もない
ので、専門の取扱い主任技術者や設備および行政官庁へ
の届出が不要であるばかりでなく、包装箱１内の薬品２
を変質させる心配がなく実施できる．なお、本発明は前
記各実施例には制約されない。例えば第１実施例におい
て、第１、第２伝搬軸Ａ、Ｂの交差角度は直角よりも大
きくてもよいとともに、第１、第２反射面７、１０は夫
々独立して設けてもよい。

【００８７】また、第１および第２実施例において被検
査物セット手段を、多数枚のセットプレートを関節を介
して接続しキャタピラ状をなす無端環状のコンベヤで形
成し、これを案内として無端走行させ、測定位置に対す
る被検査物の搬入と搬出とを行わせてもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１お
よび２に係るマイクロ波検査方法およびその装置によれ
ば、容器内の被検出対象物の検査例えば内蔵の有無等を
マイクロ波を用いて、容器を破壊することなく非接触で
検出できるとともに、その際、被検出対象物の重量の大
小に拘らず検出することが可能であり、また、マイクロ
波の出力は微弱であって電波法の適用外であるとともに
放射線を取扱わないから、行政上の制約を受けたり容器
内の内容物を変質させたりすることなく、また、コスト
高な磁気マーキングを必要とすることなく、容器内に収
納される被検出対象物を検出できる。

【００８９】また、本発明の請求項３および４に係るマ
イクロ波検査方法およびその装置によれば、容器内の被
検出対象物の有無をマイクロ波を用いて、容器を破壊す
ることなく非接触で検出できるとともに、その際、被検
出対象物の重量の大小に拘らず検出することが可能であ
り、また、マイクロ波の出力は微弱であって電波法の適
用外であるとともに放射線を取扱わないから、行政上の
制約を受けたり容器内の内容物を変質させたりすること
なく、また、コスト高な磁気マーキングを必要とするこ
となく、容器内に収納される被検出対象物を検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るマイクロ波検査方法
を実施する透過型マイクロ波検査装置の構成を概略的に
示す図。

【図２】図１中Ｚ−Ｚ線方向から見て示した電磁波放射
ユニットの正面図。

【図３】図１中Ｙ−Ｙ線方向から見て示した電磁波受信
ユニットの正面図。

【図４】本発明の第２実施例に係るマイクロ波検査方法
を実施する反射型マイクロ波検査装置の構成を概略的に
示す図。

【図５】図４中Ｘ−Ｘ線方向から見て示した電磁波放射
ユニットの正面図。

【図６】図４中Ｗ−Ｗ線方向から見て示した電磁波受信
ユニットの正面図。

【図７】被検査物の一部を拡大して示す断面図。

【符号の説明】

１…包装箱（容器）、 ３…金属製の薬品
包装材、４…能書き紙（被検出対象物）、 ５…被検
査物、６…電磁波放射ユニット、 ７…第１反
射面、８…セットプレート（被検査物セット手段）、９
…電磁波受信ユニット、 １０…第２反射面、
１１…弁別手段、 Ａ…第１伝搬軸、
Ｂ…第２伝搬軸、 Ｊ…第１空間定在
波、Ｋ…第１空間定在波．

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロ波の波長の電磁波の伝搬軸に沿っ
   て形成された第１空間定在波中に、誘電体材料製の容器
   内に誘電体材料製の被検出対象物が内蔵された被検査物
   を配置させて、前記被検査物で反射された前記第１空間
   定在波の電磁波による第２空間定在波を前記第１空間定
   在波と交差して形成し、この第２空間定在波の電力を測
   定して、前記被検出対象物を検査することを特徴とする
   マイクロ波検査方法。
2. 【請求項２】マイクロ波の波長の電磁波を放射する電磁
   波放射ユニットと、 この放射ユニットから放射される電磁波の第１伝搬軸と
   略直交して前記電磁波の放射方向に設けられた第１反射
   面と、 前記電磁波放射ユニットと前記第１反射面との間に前記
   第１伝搬軸と交差して設けられ、誘電体材料製の容器内
   に誘電体材料製の被検出対象物が内蔵された被検査物が
   載置される誘電体材料製の被検査物セット手段と、 前記第１伝搬軸および前記被検査物に対し交差して設け
   られるとともに前記被検査物セット手段上の前記被検査
   物から反射される反射電磁波の第２伝搬軸上に配置され
   た電磁波受信ユニットと、 前記第２伝搬軸と略直交して前記被検査物セット手段を
   境に前記電磁波受信ユニットとは反対側に設けられた第
   ２反射面と、 前記電磁波受信ユニットが受信した定在波電力に基づき
   前記被検出対象物を弁別する弁別手段とを具備したマイ
   クロ波検査装置。
3. 【請求項３】マイクロ波の波長の電磁波の伝搬軸に沿っ
   て形成された第１空間定在波中に、誘電体材料製の容器
   内に金属およびこの金属と前記容器との間に配置される
   誘電体材料製の被検出対象物が内蔵された被検査物を配
   置させて、前記被検査物内の金属で反射された前記第１
   空間定在波の反射電磁波の電力を測定して、前記被検出
   対象物の有無を検査することを特徴とするマイクロ波検
   査方法。
4. 【請求項４】マイクロ波の波長の電磁波を放射する電磁
   波放射ユニットと、 この放射ユニットから放射される電磁波の伝搬軸と交差
   して設けられ、誘電体材料製の容器内に金属およびこの
   金属と前記容器との間に配置される誘電体材料製の被検
   出対象物が内蔵された被検査物が載置される被検査物セ
   ット手段と、 この被検査物セット手段上の前記被検査物から反射され
   る反射電磁波の伝搬軸上に配置された電磁波受信ユニッ
   トと、 この電磁波受信ユニットが受信した反射電磁波の電力に
   基づき前記被検出対象物の有無を弁別する弁別手段とを
   具備したマイクロ波検査装置。