JPH07287071A - 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、容器内に収納される被検出対
象物を、容器を破壊したり、または、容器内に収納され
た内容物を変質させたり、或いは被検出対象物に磁気マ
ーキングを必要とすることなく、そして、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を
得ることにある。 【構成】送波用のアンテナ22b から放射されるマイクロ
波の波長の平行波電磁波をもとに円偏波発生器16で形成
した円偏波を、その伝搬軸上に配置される被検査物5 に
照射する。被検査物5 に向かう前記円偏波の進行波と前
記被検査物5 側で反射された前記円偏波の反射波との相
互干渉により、回転する円偏波定在波を前記伝搬軸上に
形成する。この定在波の電力を前記伝搬軸上であってア
ンテナ22bを境に円偏波発生器16とは反対側で検出し
て、被検査物5 内の能書き書4 を検知をすることを特徴
としている。

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
体として非接触でかつ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、例えば薬の薬効および用法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
てしまい易いので、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公的資格者を必要
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
触させる必要がある。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、または、容器内
に収納された内容物を変質させたり、或いは被検出対象
物に磁気マーキングを必要とすることなく、そして、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、または被検出
対象物に磁気マーキングを必要とすることなく、そし
て、被検出対象物の重量の大小に拘らず検出できるとと
もに、小形で使い勝手がよいマイクロ波検査装置を得る
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、送波用のアンテナから放射されるマイクロ波の波長
の平行波電磁波をもとに円偏波発生器で形成した円偏波
を、その伝搬軸上に配置される被検査物に照射して、こ
の被検査物に向かう前記円偏波の進行波と前記被検査物
側で反射された前記円偏波の反射波との相互干渉による
円偏波定在波を前記伝搬軸上に形成し、この定在波の電
力を前記伝搬軸上であって前記アンテナを境に前記円偏
波発生器とは反対側で測定して、前記被検査物内の被検
出対象物を検知することを特徴とするものである。

【００１０】また、前記第２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、送波用
のアンテナを有し、このアンテナからマイクロ波の波長
の電磁波を平行波電磁波として放射する電磁波発生器、
および前記アンテナが挿入された送波箱を有する電磁波
放射ユニットと、前記電磁波の伝搬軸上に位置して前記
送波箱の一端部に連結され、前記伝搬軸上に置かれる被
検査物に対向する円偏波発生器と、前記電磁波の伝搬軸
上に位置される電磁波センサを有し、前記円偏波発生器
との間に前記送波箱を挟んで前記送波箱の他端部に連結
された電磁波受信ユニットと、電磁波不透過材料で形成
されて前記アンテナと前記電磁波センサとの間に設けら
れるとともに、前記電磁波受信ユニット側から見たとき
に前記アンテナに対し投影的に交差する位置関係に設け
られる定在波通過スリットを有した仕切り壁とを具備し
た仕切り壁とを具備したものである。

【００１１】

【作用】前記請求項１の検査方法において、アンテナか
ら放射されるマイクロ波は、前記アンテナに平行な電磁
波（平行波電磁波）となって伝搬し円偏波発生器に供給
される、そして、この発生器により回転する円偏波とさ
れて、円偏波発生器から前記電磁波の伝搬軸上に配置し
た被検査物に照射される。

【００１２】そうすると、被検査物側において、この被
検査物に供給された進行波円偏波の少なくとも一部が被
検査物内の電磁波反射性の内蔵物、または必要により被
検査物外にこの検査物を透過した電磁波（進行波円偏
波）を受けるように別途用意される電磁波反射体によっ
て反射される。この反射された反射波円偏波と前記進行
波円偏波とは、相互に干渉して前記伝搬軸上に、この軸
を中心に回転される円偏波定在波を形成する。この定在
波は容器内に被検出対象物が内蔵された被検査物の誘電
体材料でできている部分を透過するので、この誘電体材
料の量に応じて円偏波定在波は、その位相がシフトされ
るとともに減衰する。

【００１３】次に、この円偏波定在波の電力を、前記伝
搬軸上であってアンテナを境に円偏波発生器とは反対側
で測定する。この測定において、被検査対象物の有無等
により異なる誘電体材料の量に応じた円偏波定在波の電
力が測定され、この測定に基づき例えば被検出対象物の
有無や過不足等の弁別ができる。

【００１４】以上のようなマイクロ波検査方法において
は、進行波円偏波の伝搬軸と反射波円偏波の伝搬軸とが
同じで、この一つの伝搬軸上において形成される最も強
力な円偏波定在波を測定するので、円偏波定在波の位相
差ないしは減衰量を測定し易い。

【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、その電磁波発生器のアンテナからマイ
クロ波の波長の電磁波を前記アンテナと平行な進行波
（平行波電磁波）として放射する。円偏波発生器は、こ
れに入射された平行波電磁波を回転する円偏波（90゜の
位相差を保って、互いに直角に交わった等しい振幅の電
磁界を合成してなる合成電磁界で形成される偏波）を形
成し、この円偏波を前記発生器の先端と対向して前記電
磁波の伝搬軸上に配置される被検査物に対して進行波と
して照射する。

【００１６】仕切り壁は、アンテナから電磁波受信ユニ
ット方向に向かう平行波電磁波を遮り、その定在波通過
スリットは、これとアンテナとがなす交差角度に適合し
た円偏波定在波の一部のみを通過させる。また、電磁波
受信ユニットは、前記電磁波の伝搬軸上に配置される電
磁波センサで、定在波通過スリットを通過した円偏波定
在波を受信して、この定在波の電力を検出する。

【００１７】そのため、アンテナから送波箱内に放射さ
れた平行波電磁波は、円偏波発生器には供給されるが、
アンテナと電磁波受信スリットとが投影的に交差する関
係に配置されていることにより、電磁波受信ユニットに
向かった平行波電磁波は、電磁波受信スリットを通過す
ることなく仕切り壁により遮られる。したがって、電磁
波受信ユニット内の電磁波センサが前記平行波電磁波を
受信することはない。そして、円偏波発生器において回
転する円偏波となった電磁波は、この円偏波発生器から
前記電磁波の伝搬軸上に配置される被検査物に対し進行
波円偏波として照射される。

【００１８】そうすると、被検査物側において、この被
検査物に照射された進行波円偏波の少なくとも一部が被
検査物内の電磁波反射性の内蔵物、または必要により被
検査物外にこの検査物を透過した電磁波（進行波円偏
波）を受けるように別途用意される電磁波反射体によっ
て反射される。

【００１９】この反射された反射波円偏波は円偏波発生
器を通って電磁波受信ユニット方向に伝搬するから、こ
れと前記進行波円偏波とは、相互に干渉して前記伝搬軸
上にこの軸を中心に回転される円偏波定在波を形成す
る。この定在波は、容器内に被検出対象物が内蔵された
被検査物の誘電体材料でできている部分を透過する。そ
れにより、この円偏波定在波は、その位相がシフトされ
るとともに、減衰する。この位相シフトおよび減衰量は
円偏波定在波が透過する誘電体材料の量より異なり、こ
れらの変化量は誘電体材料の量が多い程大である。

【００２０】そして、仕切り壁の定在波通過スリットの
角度に適合する円偏波定在波の一部は、前記スリットを
通って電磁波受信ユニット内に到達し、ここにおいて電
磁波センサにより円偏波定在波の電力が検出される。こ
の検出では、被検査対象物の有無等により異なる誘電体
材料の量に応じた円偏波定在波の電力が測定されるの
で、被検出対象物の有無や過不足等の弁別ができる。

【００２１】その上、このマイクロ波測定装置は、円偏
波定在波を利用し、かつ、この定在波のみを通過させア
ンテナから放射される平行波電磁波を遮る仕切り壁との
組合わせにより、一つの電磁波伝搬軸上に電磁波放射ユ
ニット、円偏波発生器、電磁波受信ユニット、および仕
切り壁を一列に並べて配置できる。このような一軸構成
により、電磁波放射ユニットと電磁波受信ユニットとの
相互位置を容易に設定でき、装置を設置する際に微妙な
調整作業を必要とすることがない。しかも、前記一軸構
成に伴い最も強力な円偏波定在波の電力を検出できる。

【００２２】

【実施例】以下、図１〜図１０を参照して本発明の一実
施例を説明する。図１は本発明の一実施例に係るマイク
ロ波検査方法を実施するマイクロ波検査装置全体の構成
を概略的に示す図であって、この装置は、図２に示され
る被検査物５に内蔵される能書き紙４の有無検出に使用
されるインナーセンサー装置である。

【００２３】被検査物５は、誘電体材料である紙等によ
り形成された包装箱１（すなわち容器）の内部に、誘電
体材料製の薬品２を収納した薬品収納体３を内蔵すると
ともに、前記薬品２の用法および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。）を内蔵した構成である。薬
品収納体３は被外線から薬品２を保護するためにアルミ
ニューム箔がラミネートされたものであって、そのラミ
ネート層により電磁波反射性を有している。

【００２４】このマイクロ波検査装置は、被検査物セッ
ト手段としての搬送コンベア６と、位置センサ７と、マ
イクロ波センサ８と、センサ支持手段９と、被検査物セ
ンサ１１と、弁別手段１２とを備えている。

【００２５】搬送コンベア６は、互いに離間して同じ高
さ位置に配設された駆動ローラ６ａと、被動ローラ６ｂ
と、これら両ローラ６ａ、６ｂ間に配置された少なくと
も１個の中間ローラ６ｃとに渡って無端のコンベアベル
ト６ｄを巻き掛けて形成されている。このコンベアベル
ト６ｄの上部は駆動ローラ６ａと被動ローラ６ｂとの間
に渡って水平に張り渡され、その上面に図示しない材料
供給装置により一定間隔で供給される被検査物５を載せ
て、この被検査物５を図１中矢印方向に搬送する。コン
ベアベルト６ｄはネオプレンゴムのような合成ゴム等の
誘電体材料で形成され、被検査物５の重量に耐えてこれ
を上下動なく支持できる強度を有している。

【００２６】位置センサ７には例えばロータリーエンコ
ーダが使用され、これは、例えば駆動ローラ６ａのロー
ラ軸に接して、このローラ６ａの回転情報、言い換えれ
ば、搬送コンベア６による被検査物５の搬送情報を検出
する。

【００２７】図２に示されるようにマイクロ波センサ８
は、電磁波放射ユニット１５と、円偏波発生器１６と、
電磁波受信ユニット１７と、仕切り壁１８とを具備して
いる。

【００２８】電磁波放射ユニット１５は、空洞共振型の
送波箱２１に電磁波発生器２２を取付けて形成されてい
る。図７等に示されるように送波箱２１は、矩形断面の
通孔２３ａを有した略角筒状の箱本体２３の両端に、こ
の本体２３の軸方向に対して直交する方向に沿って外側
に張り出す接続フランジ２４、２５を一体に設けるとと
もに、フランジ２４側一端に通孔２３ａの上端開口を取
囲む嵌合凸部２６を設けて形成されている。箱本体２３
の互いに平行な壁の内の一方には、電磁波発生２２の位
置決め用の凹み２７、２８が設けられているとともに、
凹み２７と通孔２３ａとを連通するアンテナ通孔２９が
設けられている。

【００２９】図２および図３に示されるように電磁波発
生器２２は、電磁波発生部２２ａとロッドアンテナ２２
ｂとを備えている。この発生器２２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でもよい。）のミリメ
ートル波の波長の電磁波を発生するミリメートル波発生
器である。特に、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より小形にする上で有効で
ある。この電磁波発生器２２は、その電磁波発生部２２
ａを送波箱２１の前記一方の壁の外面に位置決めしてね
じ止めされており、そのロッドアンテナ２２ｂは、アン
テナ通孔２９を通って箱本体２３内に挿入され、この本
体２３の幅方向に延びて設けられている。

【００３０】円偏波発生器１６は、図２および図８に示
されるように断面円形の導波管３０内に薄い誘電体板３
１を設けてなる。導波管３０の一端にその軸方向と直交
する方向に沿って外側に張り出されたフランジベース３
０ａには、接続フランジ３２が複数のねじ３３で止めら
れているとともに、導波管３０の他端部は次第に拡径す
るテーパ状をなすホーン部を３０ｂなしている。このホ
ーン部３０ｂの断面形状は正方形、矩形、円形、或いは
楕円等でもよいこの導波管３０は、接続フランジ３２を
前記接続フランジ２５に複数のねじ３４を介して連結す
ることにより、電磁波放射ユニット１５の真下に設けら
れている。この連結により、電磁波放射ユニット１５と
導波管３０とは、送波箱２１の軸線と導波管３０の軸線
とを一軸（直線軸）上に連続させて互いに設けられる。
接続フランジ３２はその中央部に導波管３０内とを連通
する通孔３２ａを有している。通孔３２ａの大きさは導
波管３０の内径に等しい。

【００３１】なお、図１および図２中３５は電磁波放射
ユニット１５および電磁波受信ユニット１７を収納する
保護用のカバーであり、これは前記ねじ３４を利用して
接続フランジ２５に共締めされている。したがって、図
７（Ｃ）中３６はねじ３４が螺合されるねじ孔を示して
いる。

【００３２】誘電体板３１は、導波管３０内におけるホ
ーン部３０ｂに対し図２において上側部分に、ホーン部
３０ｂ側より軸方向に沿って圧入され、導波管３０内を
２分するように仕切って取付けられている。この板３１
は、ＡＢＳ樹脂、ナイロン系樹脂、スチアロイ（商品
名）等の誘電体材料で成形されているとともに、その両
端部に、反射を少なくするためのＶ字状の凹み３１ａを
設けて形成されている。

【００３３】なお、図２においてホーン部３０ｂより上
側部分の管内面を、ホーン部３０ｂ側程僅かに径が大き
くなるテーパ面としてもよく、このようにする場合には
誘電体板３１の圧入が容易となり、その取付け作業性を
向上できる。

【００３４】この円偏波発生器１６は、これに電磁波放
射ユニット１５から供給された平行波電磁波（直線偏
波）を回転する円偏波とする。すなわち、供給される直
線偏波は適当な長さの誘電体板３１の面と45゜の角度を
なす方向に電磁波の電界の中心が向くように励振され
る。この電界はベクトル的に誘電体板３１に垂直な第１
成分と、誘電体板３１に平行な第２成分とに分解できる
が、そのうち第２成分に対しては電界の最大位置に誘電
体板３１が入るため、この誘電体板３１により第２成分
の位相を第１成分より90゜遅らせることができる。それ
により、円偏波発生器１６は、前記90゜の位相差を保っ
て、互いに直角に交わった等しい振幅の電磁界（つまり
前記第１成分と第２成分）を合成してなる合成電磁界で
形成される偏波、すなわち、回転される円偏波を発生す
るものである。

【００３５】なお、このような円偏波発生器１６に代え
て、導波管３０の半径よりも幅が小さい適当な高さ
（幅）の細長い金属板を導波管３０内にその軸方向に平
行にして、導波管３０の内壁面上に垂直にはりつけてな
る構成の円偏波発生器を用いてもよい。

【００３６】この構成の円偏波発生器の導波管はいわゆ
るリッジ導波管と同等の機能をなすので、前記金属板の
面と45゜の角度をなす方向に電磁波の電界の中心が向く
ように励振された直線偏波の電界の分解成分のうち、ベ
クトル的に前記金属板に平行な第２成分は中心部の金属
板の先に集中し、かつ導波管の遮断周波数が低くなるの
で、それに伴い位相が遅れる。また、前記電界の分解成
分のうち、ベクトル的に前記金属板に垂直な第１成分に
ついては、逆に遮断周波数が高まるので、それに伴い位
相が進む。なお、前記遮断周波数の高低は、摂動理論に
より明らかにされている。つまり、一般に、電界の強い
所の導波管壁を内部に押すと遮断周波数が低くなり、磁
界の強い所の導波管壁面を内部に押すと遮断周波数が高
くなることに基づいている。このように第２成分が遅れ
るので、円偏波発生器の出力に円偏波を発生させること
ができる。なお、この場合においても反射を少なくする
ために前記金属板の長手方向両端に夫々段を設けるとよ
い。

【００３７】前記電磁波受信ユニット１７は、図３〜図
５に示されるように空洞共振型の受波箱４１に電磁波セ
ンサ４２を取付けて形成されている。受波箱４１は、矩
形断面の通孔４３ａを有した略角筒状の箱本体４３の両
端に、この本体４３の軸方向に対して直交する方向に沿
って外側に張り出す接続フランジ４４、４５を一体に設
けるとともに、接続フランジ４４に端板４６をねじ止め
して形成されている。

【００３８】図５および図６に示されるように接続フラ
ンジ４５には前記嵌合凸部２６と同径の嵌合凹部４５ａ
が形成されている。そして、これら嵌合凸部２６と嵌合
凹部４５ａとを嵌合させるとともに、互いに重なり合っ
た接続フランジ４５と接続フランジ２４とを複数のねじ
４７（図３参照）を介して連結することにより、電磁波
受信ユニット１７は電磁波放射ユニット１５の真上に設
けられている。なお、図７（Ｂ）中４８はねじ４７が螺
合されるねじ孔を示している。

【００３９】この連結により、電磁波放射ユニット１５
と電磁波受信ユニット１７とは、導波管３０と同様に送
波箱２１の軸線と受波箱４１の軸線とを一軸（直線軸）
上に連続させて互いに設けられる。しかも、図３に示さ
れるように電磁波受信ユニット１７は電磁波放射ユニッ
ト１５に対して例えば45゜角度をずらせて取付けられて
いる。

【００４０】電磁波センサ４２には円柱状をなす焦電セ
ンサが使用され、これは図３〜図５に示されるように受
波箱４１における通孔４３ａの長手方向と直角に交差す
る方向に相対向する一対の壁部間に渡って取付けられて
いる。この電磁波センサ４２は前記軸線上において電磁
波の波面に平行に配置されていて、受信した電磁波の電
力を検知する。

【００４１】前記仕切り壁１８は、前記ロッドアンテナ
２２ｂと電磁波センサ４２との間に位置して設けられて
いる。たとえば、嵌合凹部４５ａに挿入されて受波箱４
１の接続フランジ４５側開口を塞ぐようにして、このフ
ランジ４５に複数のねじ４９で取付けられている。な
お、図７（Ｂ）中２６ａはねじ４９を逃げるため嵌合凸
部２６の外周部に形成された凹溝である。また、仕切り
壁１８は受波箱４１ではなく送波箱２１に取付けてもよ
い。

【００４２】この仕切り壁１８の中央部には定在波通過
スリット５０が設けられている。このスリット５０は、
例えば幅３mm、長さ15mmの矩形孔で形成されるが、これ
に限らず同様な寸法の楕円孔または長円孔等の長孔で形
成してもよい。定在波通過スリット５０は図４等に示さ
れるように受波箱４１における通孔４３ａの長手方向と
直角に交差する方向に延びて設けられている。したがっ
て、定在波通過スリット５０と電磁波センサ４２とは図
４および図６等に示されるように上下に対向し、かつ互
いに平行に設けられている。そのため、図３および図６
に示されるように電磁波受信ユニット１７側から見たと
きに定在波通過スリット５０は、45゜の交差角度θでロ
ッドアンテナ２２ｂに投影的に交差している。なお、こ
の交差角度θは45゜に制約されるものではなく、（45゜
±30゜）の範囲で任意に設定できる。

【００４３】なお、前記構成のマイクロ波センサ８にお
いて、送波箱２１、導波管３０、受波箱４１、および仕
切り壁１８は、いずれも金属製母材に金メッキまたは銀
メッキを施してなる材料で作られている。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、メッキ層は、送波箱２１、導波管
３０、受波箱４１の少なくとも各内面、および仕切り壁
１８の両面の錆び付きをなくして、これらの面での電磁
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。

【００４４】また、送波箱２１および受波箱４１の縦横
寸法、高さ寸法と、送波箱２１に対するロッドアンテナ
２２ｂの位置、および受波箱４１に対する電磁波センサ
４２の位置は、夫々電磁波の波長の１／４の整数倍の大
きさであり、それにより、送波箱２１および受波箱４１
を空洞共振器として使用し、その共振により選択される
特定波長を増幅してＳ／Ｎ比の向上に大きく寄与するよ
うになっている。なお、前記電磁波の基本周波数の電力
レベルは、高調波および倍調波の電力レベルに比較して
格段に大きいので、共振させる波長は前記基本周波数と
することが望ましい。

【００４５】前記センサ支持手段９はマイクロ波センサ
８を支持して、このセンサ８の被検査物５に対する位置
を調節するものである。図１に示されるようにセンサ支
持手段９は、スタンド６１に粗調節用の調節ねじ６２を
介して上下位置を調節される支持アーム６３を取付け、
このアーム６３の先端部に微調節用の調節ねじ６４を介
してマイクロ波センサ８を支持するセンサ支持部６５を
取付けて形成されている。支持アーム６３は調節ねじ６
２を緩めることによりいスタンド６１に沿って上下動可
能であり、その粗調節位置は調節ねじ６２を締め付ける
ことにより固定される。センサ支持部６５に支持された
マイクロ波センサ８は、調節ねじ６４の右または左方向
への回転に従い上下動されるようになっている。

【００４６】図１に示されるように前記被検査物センサ
１１はマイクロ波センサ８のカバー３５等に取付けられ
ている。このセンサ１１は、搬送コンベヤ６で搬送され
る被検査物５がマイクロ波センサ８の真下にあることを
検出するものであり、反射型の光センサ等が使用され
る。

【００４７】前記弁別手段１２には電磁波センサ４２が
受信した定在波円偏波の電力が入力される。弁別手段１
２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１２は、例えば
定在波円偏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。

【００４８】この弁別手段１２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
置および表示装置が接続されて、検査結果が記録および
表示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１２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。

【００４９】前記構成の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、まず、被検査物５に応じた初期設定を行う。この
設定は、マイクロ波センサ８の真下に位置するように被
検査物５をコンベアベルト６ｄ上に載置し、この状態で
被検査物５の上面に導波管３０のホーン部３０ｂ先端を
当ててから、マイクロ波センサ８を動作させながらこれ
をセンサ支持手段９を操作して次第に上昇させる。

【００５０】そうすると、後述のようにして形成される
円偏波定在波の電力が測定され、それが弁別手段１２の
出力としてオシロスコープやモニタパネル等の表示装置
にあらわされるので、それを見て、このセンサ８の感度
が最も大きい位置、すなわち、図９の点線で示される円
偏波定在波の電力レベルと導波管３０の先端から被検査
物５内の能書き書４までの距離との関係から明らかなよ
うに円偏波定在波（このピッチは１５mm／１０ＧＨｚの
波長ピッチである。）のピッチ波形のピーク点に合わせ
て調整する。この調整寸法は図２中寸法Ａで示される。

【００５１】なお、前記ピッチ波形のピークは被検査物
５から離れる程小さくなるので、被検査物５により近い
側の第１ピークP1または第２ピークP2に合わせてマイク
ロ波センサ８を配置することが、測定の信頼性をより高
める上で好ましい。また、前記初期設定において使用す
る被検査物５には、予め能書き書４を抜いて作られたも
のを採用してもよい（なお、この場合における円偏波定
在波のピッチ波形は図９中実線で示される。）。

【００５２】前記初期設定の後において、搬送コンベア
６を駆動するとともに、このコンベア６上に被検査物５
を次々に供給して、これらがマイクロ波センサ８の真下
に対向位置されている間に、このセンサ８により以下の
検出を行う。

【００５３】すなわち、電磁波発生器２２で発生された
ミリメートル波の波長の電磁波は、そのロッドアンテナ
２２ｂから、このアンテナ２２ｂの軸方向に平行な電磁
波（平行波電磁波）として被検査物５に向けて放射され
るとともに、電磁波受信ユニット１７方向にも放射され
る。なお、この放射において、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が送波箱２１で共
振させて放射されるとともに、他の周波数成分が漏波さ
れるので、前記平行波電磁波の振幅を大きくでき、すな
わち、増幅できる。

【００５４】ところで、ロッドアンテナ２２ｂと電磁波
センサ４２との間に介在された仕切り壁１８の電磁波受
信スリット５０とロッドアンテナ２２ｂとは、図３に示
されるように投影的に45゜交差する位置関係に配置され
ているから、電磁波受信ユニット１７に向かった平行波
電磁波は、電磁波受信スリット５０を通過することなく
仕切り壁１８により遮られる。

【００５５】そのため、ロッドアンテナ２２ｂの真上に
接近して電磁波受信ユニット１７が配設されているにも
拘らず、その電磁波センサ４２が前記平行波電磁波を受
信することはない。なお、前記スリット５０が方形や真
円の場合や交差角度θがなく前記スリット５０とロッド
アンテナ２２ｂとが平行な場合には、このロッドアンテ
ナ２２ｂから放射される平行波電磁波がスリット５０を
通過して電磁波センサ４２に受信され、それにより検査
が不能となる。

【００５６】これに対して、ロッドアンテナ２２ｂから
下方に伝搬される平行波電磁波は、円偏波発生器２２の
上端の通孔３２ａを通って導波管３０内に供給される。
それにより、この導波管３０内において既述の円偏波発
生原理により、前記平行波電磁波が例えば右回りに回転
される正の円偏波に変換され、この円偏波電磁波は、円
偏波発生器２２の導波管３０の先端から前記円偏波電磁
波の伝搬軸上に位置された被検査物５に対し進行波円偏
波として照射される。

【００５７】そうすると、この進行波円偏波は被検査物
５の包装箱１の上壁および能書き書４を透過して、この
能書き書４の下側に接近して位置される最も上位置の薬
品収納体３に入射する。この最上位の薬品収納体３には
アルムニューム箔がラミネートされているので、この収
納体３を節として進行波円偏波が正反射される。こうし
て反射された円偏波（反射波円偏波）は、再び能書き書
４および包装箱１の上壁を透過してマイクロ波センサ８
に向けて伝搬し、そして、導波管３０および送波箱２１
を通って電磁波受信ユニット１７方向に伝搬する。

【００５８】このようにして前記円偏波が前記最も上位
置の薬品収納体３を節点として１往復されるので、電磁
波放射ユニット１５から被検査物５伝搬する進行波円偏
波と、被検査物５から電磁波放射ユニット１７に向かっ
て伝搬する反射波円偏波とが相互に干渉する。それによ
り、前記円偏波の伝搬軸上にこの軸を中心に回転される
円偏波定在波が形成される。

【００５９】この場合に、進行或いは反射される円偏波
定在波は既述のように被検査物５の誘電体材料でできて
いる部分を透過するので、この定在波は、その位相がシ
フトされるとともに減衰する。この位相のシフト量Ｅお
よび減衰量Ｆは、円偏波定在波が透過する誘電体材料の
量より異なる。すなわち、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、前記位相のシフト量Ｅおよび減衰量Ｆが大
きく、また、逆に、包装箱１内に能書き紙４がない場合
には前記位相のシフト量Ｅおよび減衰量Ｆが小さい。そ
して、この円偏波定在波は電磁波放射ユニット１７の電
磁波センサ４２に到達し受信される。

【００６０】すなわち、仕切り壁１８の定在波通過スリ
ット５０は、ロッドアンテナ２２ｂに対して図３に示さ
れるように投影的に45゜交差して設けられているから、
この交差角度θに適合した円偏波定在波の一部が、前記
スリット５０を通って電磁波受信ユニット１７内に到達
し、ここにおいて電磁波センサ４２により円偏波定在波
の電力が検出される。なお、電磁波受信ユニット１７の
受波箱４１においても、そこでの共振作用により送波箱
２１と同様に特定周波数の円偏波定在波を選択してその
振幅を大きく（すなわち、増幅）でき、それが電磁波セ
ンサ４２で受信される。

【００６１】ちなみに、図１０（Ａ）に包装箱１内に能
書き紙４がある場合における電磁波センサ４２の出力波
形を示し、図１０（Ｂ）に包装箱１内に能書き紙４がな
い場合における電磁波センサ４２の出力波形を示す。こ
れら波形図から分かるように包装箱１内に能書き紙４が
ない場合の被検査物５の方が円偏波定在波の電力レベル
は、包装箱１内に能書き紙４がある場合よりも各段に大
きい。すなわち、電磁波センサ４２での受信感度（Ｓ／
Ｎ比）は大きい。

【００６２】なお、これらの波形図において夫々併記し
た方形波は被検査物センサ９の出力である。これら波形
図から分かるように被検査物５の搬送方向先端が被検査
物センサ９で検出された直後においては、前記搬送方向
先端に起因する干渉波が出力波形に重畳され、同様に被
検査物５の搬送方向終端が被検査物センサ９で検出され
た直後においては、前記搬送方向終端に起因する干渉波
が出力波形に重畳される。

【００６３】以上のような検出により、被検査対象物、
つまり能書き書４の有無等により異なる誘電体材料の量
に応じた円偏波定在波の電力が検出され、この検出され
た電力は弁別手段１２に供給される。そして、弁別手段
１２は、電磁波受信ユニット１７が受信した円偏波定在
波の電力の値が、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。

【００６４】したがって、以上の検査においては、検査
装置を動作させて、そのコンベヤベルト６ｄ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。そして、以
上の検査によれば、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。

【００６５】その上、このマイクロ波測定装置は、円偏
波定在波を利用し、かつ、この定在波のみを通過させア
ンテナ２２ｂから放射される平行波電磁波を遮る仕切り
壁１８との組合わせにより、一つの電磁波伝搬軸上に電
磁波放射ユニット１５と、円偏波発生器１６と、電磁波
受信ユニット１７と、仕切り壁１８とを一列に並べて配
置できる。このような一軸構成により、電磁波放射ユニ
ット１５と電磁波受信ユニット１７との相互位置を容易
に設定でき、装置を設置する際に微妙な調整作業を必要
とすることがない。そのため、この装置を設置する上で
の取扱いを容易にできる。しかも、前記一軸構成に伴い
最も強力な円偏波定在波の電力を検出できる。そのた
め、円偏波定在波の位相差ないしは減衰量を検出し易
い。

【００６６】図１１（Ａ）（Ｂ）は前記一実施例のマイ
クロ波検査装置で検査される他の被検査物１０５を示し
ている。この検査物１０５は、誘電体である紙製の包装
箱（容器）内に、薬液などの液体が収納された複数本の
誘電体であるガラス瓶１０３を一列に並べて収納し、こ
れらガラス瓶１０３が備える金属製キャップ１０３ａ上
に渡る能書き書１０４を収納して形成されている。

【００６７】このような被検査物１０５についての検査
手順は前記一実施例と同じである。しかし、この場合、
進行波円偏波を反射する金属製キャップ１０３ａが互い
に接するように隣接されていることにより、電磁波セン
サが出力する電圧波形は図１２に示すように各金属製キ
ャップ１０３ａに対応するピークが連続する波形とな
る。

【００６８】そこで、弁別手段での弁別においては、検
査レンジ選択回路により図１２に示された前記電圧波形
の前端部と後端部とを排除（図１２中ａは前端部排除領
域を示し、ｂは後端部排除領域を示す。）して、被検査
物１０５の搬送方向先端と終端との干渉波の影響を排除
する。また、ハイカット回路により図１２に示された前
記電圧波形における所定高電圧レベルｃ以上のピーク領
域を排除し、かつローカット回路により図１２に示され
た前記出力波形における所定低電圧レベルｄ以下の低電
圧領域を排除する。そして、図１２中斜線を付して示す
領域についての面積を面積算出回路での演算で求めた
後、その面積値を予め弁別手段に設定された基準の面積
値と比較回路で比較して、能書き書４の有無を判定す
る。このようにして前記電圧波形のばらつきの影響を少
なくするとともに、能書き書４の有無を面積値で弁別す
ることにより、その弁別の精度を高めることができる。

【００６９】図１３および図１４は本発明の他の実施例
を示している。この他の実施例は、以下の構成のみが前
記一実施例と異なり、それ以外の構成は、図１〜図１０
に示した前記一実施例のマイクロ波検査装置の構成と同
じであるので、図示されない部分の構成については図２
〜図１０をもって代用するとともに、図示される同一構
成部分については前記一実施例と同一の符号を付して、
それらの構成の説明およびそれに基づく作用効果の説明
については省略するが、これら同一部分についても本実
施例の構成の一部をなすものである。

【００７０】この実施例は電磁波反射体１０を備えた点
でのみ前記一実施例とは異なっており、その他の構成は
前記一実施例と同じである。この反射体１０はマイクロ
波センサ８の真下であってコンベアベルト６ｄの裏側に
対向して配置されている。電磁波反射体１０は、銅、真
鍮、アルミニューム合金等の金属製母材の表面に金メッ
キまたは銀メッキを施してなり、その表面で電磁波を反
射する。この反射体１０の反射面は、マイクロ波センサ
８から被検査物５に向けて供給される進行波円偏波の伝
搬軸と直交している。なお、この交差角は直角に近い角
度であっても実用上は差支えない。

【００７１】このような電磁波反射体１０を備えたマイ
クロ波検査装置は、誘電体材料のみからなる被検査物２
０５（つまり、包装箱１および能書き書４はもとより、
薬品２とこれを収納した薬品収納体２０３も誘電体材料
からなる。）の能書き書４の有無を検出するのに適す
る。

【００７２】この実施例に係るマイクロ波検査装置での
検査においては、導波管３０の先端と反射体１０との間
の距離Ｌが円偏波定在波の波形のピーク点に合致するよ
うに初期設定されるとともに、それ以外の検査手順は前
記一実施例と同じである。したがって、マイクロ波セン
サ８で形成された進行波円偏波が、被検査物２０５全体
およびコンベアベルト６ｂを透過し電磁波反射体１０に
入射して正反射されて、再びコンベアベルト６ｂおよび
被検査物２０５全体を透過するので、進行波円偏波と反
射波円偏波との相互干渉により円偏波定在波が形成され
る。そのため、能書き書４の有無に伴う前記定在波の位
相差により、前記一実施例の場合と同じ原理により能書
き書４の有無を測定でき、本発明の初期の目的を達成で
きる。

【００７３】また、この他の実施例のマイクロ波検査装
置でも図２に示した被検査物５ないの能書き書４の有無
を測定できる。但し、この場合、電磁波反射体１０には
進行波円偏波が入射しないから、この反射体１０は本来
の機能を発揮しない。しかし、以上のように反射体１０
を備えることによって、誘電体材料のみからなる被検査
物２０５であっても、また、図２に示した被検査物５で
あっても、それらの内部のあるべき能書き書４の有無を
検出できるので、汎用性が高い。

【００７４】なお、本発明の実施に当たり、弁別手段１
２は、前記各実施例のように誘電体材料からなる被検査
対象物の有無による円偏波定在波の位相の変化のみを利
用して検出をしたが、これに代えて、前記被検査対象物
の有無による円偏波定在波の減衰量の変化のみを利用し
て、或いはこれらを複合的に組合わせて前記被検査対象
物の有無を検出してもよい。

【００７５】また、本発明は、誘電体製の容器内に少な
くとも一つの内蔵物が内蔵され、その内の一つが電磁波
反射性である被検査物にあっては、その電磁波反射性の
内蔵物（被検査対象物）が容器内にあるかどうかも、前
記各実施例のマイクロ波検査装置を用いて測定できる。

【００７６】

【発明の効果】本発明は以上詳記したように構成されて
いるので、請求項１および請求項２に係るマイクロ波測
定方法および装置においては、被検査物の重量変化を利
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
被検出対象物について、その有無や過不足等の検査を、
マイクロ波を用いて非接触かつ非破壊で実施できる。

【００７７】加えて、請求項２に係るマイクロ波測定装
置においては、一つの電磁波伝搬軸上に電磁波放射ユニ
ット、円偏波発生器、電磁波受信ユニット、および仕切
り壁を一列に並べて配置できるから、電磁波放射ユニッ
トと電磁波受信ユニットとの相互位置を容易に設定で
き、装置を設置する際に微妙な調整作業を必要とするこ
とがないので、この装置を設置する上での取扱いを容易
にできる。しかも、前記一軸構成に伴い最も強力な円偏
波定在波の電力を測定できるから、円偏波定在波の位相
ないしは減衰量の変化を検出し易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るマイクロ波検査方法を
実施するマイクロ波検査装置全体の構成を概略的に示す
図。

【図２】同一実施例に係るマイクロ波検査装置のマイク
ロ波センサの構成を被検査物とともに示す断面図。

【図３】図２中Ｚ−Ｚ線に沿って示すマイクロ波センサ
の要部の平面図。

【図４】同一実施例に係るマイクロ波センサの電磁波受
信ユニットの構成を示す断面図。

【図５】図４中Ｙ−Ｙ線に沿って示す電磁波受信ユニッ
トの断面図。

【図６】同一実施例に係るマイクロ波センサの電磁波受
信ユニットが備える受波箱の構成を示す下面図。

【図７】（Ａ）は同一実施例に係るマイクロ波センサの
送波箱の構成を示す正面図。（Ｂ）は同一実施例に係る
マイクロ波センサの送波箱の構成を示す平面図。（Ｃ）
は同一実施例に係るマイクロ波センサの送波箱の構成を
示す下面図。（Ｄ）は同一実施例に係るマイクロ波セン
サの送波箱の構成を図７（Ａ）中Ｘ−Ｘ線に沿って示す
断面図。

【図８】（Ａ）は同一実施例に係るマイクロ波センサの
円偏波発生器の構成を図２中ＷーＷ線に沿って示す断面
図。（Ｂ）は図８（Ａ）中Ｖ−Ｖ線に沿って示す円偏波
発生器の断面図。

【図９】同一実施例に係るマイクロ波センサを被検査物
から次第に遠ざけた際における電磁波センサの出力波形
を示す図。

【図１０】（Ａ）は能書き書が入っている被検査物を測
定した場合における前記電磁波センサの出力波形を、被
検査物センサの出力波形とともに示す図。（Ｂ）は能書
き書が入っていない被検査物を測定した場合における前
記電磁波センサの出力波形を、被検査物センサの出力波
形とともに示す図。

【図１１】（Ａ）は被検査物の他の例を示す縦断正面
図。（Ｂ）は図１１（Ａ）中Ｕ−Ｕ線に沿って示す横断
平面図。

【図１２】図１１に示した他の被検査物を測定した場合
における電磁波センサの出力波形を、被検査物センサの
出力波形とともに示す図。

【図１３】本発明の他の実施例に係るマイクロ波検査方
法を実施するマイクロ波検査装置全体の構成を概略的に
示す図。

【図１４】本発明の他の実施例に係るマイクロ波検査装
置のマイクロ波センサの構成を被検査物とともに示す断
面図。

【符号の説明】

１…包装箱、 ２…薬品、３、
１０３、２０３…薬品収納体、 ４…能書き書（被検
査対象物）、５、１０５、２０５…被検査物、 ８
…マイクロ波センサ、１０…電磁波反射体、
１２…弁別手段、１５…電磁波放射ユニット、
１６…円偏波発生器、１７…電磁波受信ユニッ
ト、 １８…仕切り壁、２１…送波箱、
２２…電磁波発生器、２２ａ…ロッド
アンテナ（アンテナ）、３０…導波管、３１…誘電体
板、 ４１…受波箱、４２…電磁波
センサ、 ５０…定在波通過スリット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｃ 7630−4Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送波用のアンテナから放射されるマイクロ
   波の波長の平行波電磁波をもとに円偏波発生器で形成し
   た円偏波を、その伝搬軸上に配置される被検査物に照射
   して、この被検査物に向かう前記円偏波の進行波と前記
   被検査物側で反射された前記円偏波の反射波との相互干
   渉による円偏波定在波を前記伝搬軸上に形成し、この定
   在波の電力を前記伝搬軸上であって前記アンテナを境に
   前記円偏波発生器とは反対側で測定して、前記被検査物
   内の被検出対象物を検知することを特徴とするマイクロ
   波検査方法。
2. 【請求項２】送波用のアンテナを有し、このアンテナか
   らマイクロ波の波長の電磁波を平行波電磁波として放射
   する電磁波発生器、および前記アンテナが挿入された送
   波箱を有する電磁波放射ユニットと、 前記電磁波の伝搬軸上に位置して前記送波箱の一端部に
   連結され、前記伝搬軸上に置かれる被検査物に対向する
   円偏波発生器と、 前記電磁波の伝搬軸上に位置される電磁波センサを有
   し、前記円偏波発生器との間に前記送波箱を挟んで前記
   送波箱の他端部に連結された電磁波受信ユニットと、 電磁波不透過材料で形成されて前記アンテナと前記電磁
   波センサとの間に設けられるとともに、前記電磁波受信
   ユニット側から見たときに前記アンテナに対し投影的に
   交差する位置関係に設けられる定在波通過スリットを有
   した仕切り壁とを具備したマイクロ波検査装置。