KR20170067806A - THz 대역을 이용한 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 검사 장치(1)는, 피검사류(2)에 THz파를 조사하는 THz파 조사부(3)와, 피검사류(2)에 조사된 THz파의 투과파(4) 또는 반사파(22)를 검출하는 THz파 검지부(5)와, THz파가 조사된 피검사류(2)의 투과파(4) 또는 반사파(22)의 강도 데이터로부터, 피검사류(2)의 투과파(4) 또는 반사파(22)의 강도 분포를 얻는 정보 처리부(10)를 포함하고, 정보 처리부(10)는 투과파(4) 또는 반사파(22)의 이차원 강도 분포를 취득하고, 이물질(7)의 부착이 없는 피검사류(2)를 검출했을 때의 강도 분포와, 검사 시에 피검사류(2)를 검출했을 때의 검사 시 강도 분포를 비교함으로써, 검사 시의 피검사류(2)에 이물질(7)이 부착되어 있는지의 여부를 검출한다. 피검사류는 예를 들면, 지엽류다. 정보 처리부(10)는, 피검사류에 부착된 이물질(7)을, 이물질(7)의 굴절률과 이물질(7)의 부착이 없는 피검사류(2)의 굴절률과의 차이의 렌즈 효과에 기초한 강도 변화로부터 검출해도 된다.

Description

THz 대역을 이용한 검사 장치{INSPECTION DEVICE USING THz BAND}
본 발명은, THz 대역을 이용한 검사 장치에 관한 것이며, 특히, 피검사류에 부착된 이물질을 용이하게 검출할 수 있는 THz 대역을 이용한 검사 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 지폐와 같은 지엽류(紙葉類)는, 사용할 때마다 접기를 반복하기 때문에, 장기 사용에 의해 지엽류의 일부가 파단되는 경우가 있다. 이러할 때, 사용자는 파단 개소(箇所)에 테이프 등을 접착하여 수복하는 경우가 있다. 또한, 지엽류에 대하여 땜질 등에 의해 테이프 등을 접착하여 변조할 염려가 있다. 이와 같은 지엽류는, 이미 정상(正常)인 지엽류가 아니게 된다.
종래, 테이프 등을 접착한 지엽류를 다른 정상인 지엽류와 구분하기 위해서, 근소한 테이프의 두께 차이를 접촉식에 의해 기계적으로 계측하여, 테이프의 접착 상황을 파악하였지만, 테이프가 극히 얇은 경우 검출 누락 또는, 기계적 접촉에 의한 지엽류의 파손 등의 폐해가 있었다.
그런데, 최근, THz 대역을 이용한 물질의 검사 방법이 급속히 발달해 왔다. THz 대역은 THz파라고도 불리고, 파장이 10㎜∼25㎛, 즉 주파수가 30GHz(1GHz는 109 Hz)∼12THz의 주파수대이며, 종래의 전파와 광의 양쪽의 성질을 가지고 있다. THz파는 테라헤르츠 광, 테라헤르츠 전자파라고도 불리고 있다.
특허문헌 1에는, THz파를 지엽류에 조사(照射)하고, 지엽류의 표면으로부터의 THz파의 반사파와 지엽류의 이면으로부터의 THz파의 반사파와의 위상차에 의한 간섭의 강도를 검지함으로써, 지엽류의 두께와, 지엽류에 붙은 이물질을 검지하는 검사 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 검사 장치에서는, 1대의 파장 고정 레이저와 1대의 파장 가변 레이저를, 방사용 광도전체(광 전도) 안테나에 입사시키고, 방사용 광도전체(광 전도) 안테나에 의해, 이들 레이저의 주파수차에 상당하는 THz파를 발생시키고 있다.
특허문헌 2에는, THz파를 지엽류에 조사하고, 지엽류 표면으로부터의 THz파의 반사파와 지엽류 이면으로부터의 THz파의 반사파와의 위상차에 의한 간섭의 강도 또는 진폭 반사율로부터, 지엽류의 굴절률을 구하는 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 2에 개시되어 있는 검사 장치에서는, 제1 및 제2의 1.5㎛ 대역의 통신용 DFB 레이저를, 광섬유나 섬유 커플러를 통하여 혼합하고, 제1 송신자(transmitter) 및 제2 송신자에 입사하고, 제1 송신자 및 제2 송신자에 의해 제1 및 제2 통신용 DFB 레이저의 주파수차에 상당하는 THz파를 발생시키고 있다. 제1 송신자 및 제2 송신자는, 예를 들면, UTC-PD(단일 주행 캐리어-포토다이오드)로 구성되어 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 제2009-300279호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 제2011-34173호 공보
종래의 THz파를 이용한 계측에서는 검사 장치가 복잡하며, 지엽류에 테이프류가 접착되어 있는지의 여부의 선별까지 검사하는 데에는 도달하지 않았다.
본 발명의 목적은, 피검사류에 부착된 이물질의 검출, 예를 들면, 지엽류에 테이프류가 접착되어 있는지의 여부의 검출을, 비접촉으로 고속 및 고효율로 용이하게 행할 수 있고, 또한 저비용인 THz 대역을 이용한 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 검사 장치는, 피검사류에 THz파를 조사하는 THz파 조사부와, 피검사류에 조사된 THz파의 투과파 또는 반사파를 검출하는 THz파 검지부와, THz파가 조사된 피검사류의 투과파 또는 반사파의 강도 데이터로부터, 피검사류의 투과파 또는 반사파의 강도 분포를 얻는 정보 처리부를 포함하고, 정보 처리부는 투과파 또는 반사파의 이차원 강도 분포를 취득하고, 이물질의 부착이 없는 피검사류를 검출했을 때의 강도 분포와, 검사 시에 피검사류를 검출했을 때의 검사 시 강도 분포를 비교함으로써, 검사 시의 피검사류에 이물질이 부착되어 있는지의 여부를 검출한다.
상기 구성에서, 정보 처리부는, 피검사류에 부착된 이물질을, 이물질의 굴절률과 이물질의 부착이 없는 피검사류의 굴절률과의 차이의 렌즈 효과에 기초한 강도 변화로부터 검출해도 된다.
본 발명의 다른 검사 장치는, 지엽류를 반송(搬送)하는 지엽류 반송부와, 지엽류 반송부의 이동 방향과 직교하는 방향으로 THz파를 조사하는 THz파 조사부와, 지엽류에 조사된 THz파의 투과파 또는 반사파를 검출하는 THz파 검지부와, 이동 방향과 직교하는 방향으로 THz파가 조사된 지엽류의 투과파 또는 반사파의 강도 데이터로부터, 지엽류의 투과파 또는 반사파의 강도 분포를 얻는 정보 처리부를 포함하고, 정보 처리부는 투과파 또는 반사파의 이차원 강도 분포를 취득하고, 이물질의 부착이 없는 지엽류를 검출했을 때의 강도 분포와, 검사 시에 지엽류를 검출했을 때의 검사 시 강도 분포를 비교함으로써, 검사 시의 지엽류에 이물질이 부착되어 있는지의 여부를 검출한다.
상기 구성에서, 정보 처리부는, 지엽류에 부착된 이물질을, 이물질의 굴절률과 이물질의 부착이 없는 지엽류의 굴절률과의 차이의 렌즈 효과에 기초한 강도 변화로부터 검출해도 된다.
상기 구성에서, THz파 조사부는, 바람직하게는 THz파 발진기와, THz파 발진기로부터 조사되는 THz파를 주사(走査)하는 집광용 광학 부품과 주사 소자를 포함한다. 주사 소자는, 바람직하게는 갈바노 미러(galvanometer mirror), 폴리곤 미러(polygon mirror), 디지털 미러 소자 중 어느 하나이다.
THz파 조사부는, 바람직하게는 복수의 THz파 발진기와 복수의 광학 부품을 포함한다.
THz파 검지부는, 바람직하게는 THz파 검지기와 지엽류에 조사된 THz파의 투과파 또는 반사파를 집광하는 집광용 광학 부품을 포함한다.
집광용 광학 부품은, 바람직하게는 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈 및 거울로부터 선택된다.
THz파 검지부는, 바람직하게는 복수의 THz파 검지기와, 복수의 광학 부품을 포함한다.
정보 처리부는, 바람직하게는 렌즈 효과에 기초한 강도 변화를, 상이한 계조(階調)로 이차원 표시하는 기능을 갖추고 있다.
이물질은 예를 들면, 접착 테이프 등의 수지제의 막이다.
피검사류 또는 지엽류의 상면 및 하면에는, THz파를 투과하는 수지 또는 유리가 설치되어도 된다.
THz파 조사부는, 바람직하게는 복수의 주파수의 THz파 발진기를 포함하고 있다.
THz파 조사부로부터 피검사류 또는 지엽류에 조사되는 THz파 및 THz파 검지기에 입사되는 THz파는, 편광 방향이 제어되어도 된다.
본 발명은, 피검사류 예를 들면, 지폐와 같은 지엽류 등에 접착된 테이프 등을, 비접촉으로 명료하고 또한 고속으로 검사할 수 있고, 종래의 기계적 강한 접촉법에서는 자주 발생했던 지엽류의 파손이 발생하지 않는 검사 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는, 측정에 사용한 지엽류에서의 보수 테이프(Mending tape)의 접착 위치를 설명하는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 검사 장치에서 취득한 지엽류를 투과한 THz파의 이차원 강도 분포의 일례를 나타낸 도면이며, 도 3의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 A-A' 방향의 강도 분포, 도 3의 (c)는 도 3의 (a)의 B-B' 방향의 강도 분포이다.
도 4는, THz파가 조사되는 매체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태와는 다른 검사 장치를 설명하는 도면이다.
도 6은, 60GHz의 반사 측정에 사용한 지엽류에서의 보수 테이프의 접착 위치를 설명하는 도면이다.
도 7은, 60GHz에서 취득한 싱가폴 달러 지폐의 반사파의 이차원 강도 분포의 일례를 나타낸 도면이며, 도 7의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 A-A' 방향의 강도 분포, 도 7의 (c)는 도 7의 (a)의 B-B' 방향의 강도 분포이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 8의 (a)는 정면도, 도 8의 (b)는 우측면도이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 다른 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 9의 (a)는 정면도, 도 9의 (b)는 우측면도, 도 9의 (c)는 배면도이다.
도 10은, 본 발명의 제3 실시형태에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 10의 (a)는 정면도, 도 10의 (b)는 우측면도이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 1에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 11의 (a)는 정면도, 도 11의 (b)는 우측면도, 도 11의 (c)는 배면도이다.
도 12는, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 2에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 12의 (a)는 정면도, 도 12의 (b)는 우측면도이다.
도 13은, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 3에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 13의 (a)는 정면도, 도 13의 (b)는 우측면도, 도 13의 (c)는 배면도이다.
도 14는, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 4에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 14의 (a)는 정면도, 도 14의 (b)는 우측면도이다.
도 15는, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 5에 관한 검사 장치를 설명하는 도면이며, 도 15의 (a)는 정면도, 도 15의 (b)는 우측면도, 도 15의 (c)는 배면도이다.
도 16은, 90GHz의 투과파를 이용한 검사 장치에서 취득한 싱가폴 달러 지폐를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포의 등고선 레벨수 16을 나타낸 도면이며, 도 16의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 16의 (b)는 도 16의 (a)의 A-A' 방향의 강도 분포, 도 16의 (c)는 도 16의 (a)의 B-B' 방향의 강도 분포이다.
도 17은, 90GHz의 투과파를 이용한 검사 장치에서 취득한 싱가폴 달러 지폐를 투과한 90GHz파의 이차원 강도 분포의 등고선 레벨수 6을 나타낸 도면이며, 도 17의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 17의 (b)는 도 17의 (a)의 A-A' 방향의 강도 분포, 도 17의 (c)는 도 17의 (a)의 B-B' 방향의 강도 분포이다.
도 18은, 카피 용지에서의 테이프의 접착 위치(Y 방향 접착)를 설명하는 도면이다.
도 19는, 카피 용지에 보수 테이프와 셀로판 테이프를 평행하게 접착하고, 90GHz의 투과파의 입사 각도를 바꾸었을 때의 투과파의 이차원 강도이며, 도 19의 (a)가 0° 및 5°, 도 19의 (b)가 20° 및 25°, 도 19의 (c)가 30° 및 35°를 나타낸 도면이다.
도 20은, 카피 용지에서의 테이프의 접착 위치(X 방향 접착)를 설명하는 도면이다.
도 21은, 입사 각도가 15°로 Y 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 22는, 입사 각도가 45°로 Y 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 23은, 입사 각도가 15°로 X 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 24는, 입사 각도가 45°로 X 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 25는, 입사각이 45°로 X 방향으로 편광된 도 18에 나타낸 카피 용지를 반사한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 26은, 입사각이 15°로 Y 방향으로 편광된 도 18에 나타낸 테이프를 접착한 상질지를 투과한 140GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 27은, 입사각이 45°로 Y 방향으로 편광된 도 18에 나타낸 상질지를 반사한 140GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명하지만, 본 발명의 범위는 실시형태에 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다. 특히, 도면에 기재한 각 부재의 형상, 치수, 위치 관계 등에 대해서는 개념적인 사항을 나타내는 데에 지나지 않고, 그 적용 장면에 따라 변경할 수 있다. 각 도면에 있어서, 동일 또는 대응하는 부재, 유닛에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
(제1 실시형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 검사 장치(1)를 설명하는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 검사 장치(1)는, 피검사류(2)에 THz파를 조사하는 THz파 조사부(3)와, 피검사류(2)에 조사된 THz파의 투과파(4)를 검출하는 THz파 검지부(5)와, THz파가 조사된 피검사류(2)의 투과파(4)의 강도 데이터로부터, 피검사류(2)의 투과파(4)의 강도 분포를 얻는 정보 처리부(10)를 포함하여 구성되어 있다. 피검사류(2)는 예를 들면, 지엽류다. 피검사류(2)에 부착되는 이물질(7)은, 예를 들면, 수지성 테이프이다. 본 명세서에서는, 피검사류(2)는 지엽류로 하고, 이물질(7)은 수지성 테이프로 하여 설명한다.
THz파 조사부(3)는 THz파 발진기(3a)와, THz파 발진기(3a)로부터 조사되는 THz파(3c)를 피검사류(2)에 집광하는 집광용 광학 부품(3e)을 포함하여 구성된다. 본 발명에서는, THz파(3c)는 주파수로서 30GHz(GHz는 109Hz)∼12THz의 주파수대이다.
THz파 발진기(3a)에 사용하는 발진 소자로서는, 건 다이오드, IMPATT(임패트) 다이오드, TUNNET 다이오드 등의 각종 다이오드, Si, GaAs나 InP와 같은 화합물 반도체로 형성되는 트랜지스터를 사용할 수 있다. 발진 소자로서는, 상기 다이오드나 트랜지스터로 이루어지는 집적 회로를 사용해도 된다. 이와 같은 집적 회로로서는, GaAs 등의 화합물 반도체로 이루어지는 집적 회로나, Si나 SiGe를 사용한 CMOS 집적 회로를 예로 들 수 있다. Si를 사용한 CMOS 집적 회로는, 밀리파 CMOSIC라고도 불리고 있다.
THz파 발진기(3a)로부터 조사되는 THz파(3c)가, 집광용 광학 부품(3e)으로서의 렌즈를 통하여 지엽류(2)에 조사된다. 집광용 광학 부품(3e)으로서는, 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈 등이나 거울을 사용한 집광기를 사용할 수 있다. 거울로서는, 반투과경이나 방물면경 등을 사용할 수 있다. 렌즈(3e)의 재료로서는, 불소 수지나 유리 등을 사용할 수 있다. THz파 발진기(3a)로부터 조사되는 THz파(3c)가, 지엽류(2)의 수직 방향(두께 방향)에 대하여 입사 각도(θ)로 조사하는 것이 바람직하다. θ가 0도인 경우가 수직 입사이다. 수직 입사 또는 수직 입사에 가까운 경우에는, 지엽류(2)로부터의 반사파와 입사파의 간섭에 의한 투과 강도의 주기적인 강도 패턴이 나타나고, 접착물을 식별할 때의 장해가 되므로, 바람직하지 않다. 상기 입사 각도는, 수도∼50도로 할 수 있다. 입사 각도는 대략 10도 이상이 바람직하다.
집광된 THz파(3f)는 지엽류(2)를 투과하여, 집광용 광학 부품으로 되는 렌즈(5a)를 통하여 투과파(4)를 검출하는 THz파 검지부(5)에 입사된다. 렌즈(5a)로서는 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈 등이나 거울을 사용한 집광기를 사용할 수 있다. 거울로서는 반투과경이나 방물면경 등을 사용할 수 있다. 렌즈나 거울의 재료로서는 불소 수지나 유리 등을 사용할 수 있다. THz파 검지부(5)로서는, 지엽류를 투과한 THz파(4)를 검지할 수 있는 소자나 THz파 수신 회로를 사용할 수 있다. THz파 검지부(5)에 사용하는 THz파 검지 소자(5c)로서는, 점 접촉 다이오드나 쇼트키 배리어 다이오드(schottky barrier diode), 수신용 IC를 사용할 수 있다. 수신용 IC는, 헤테로다인 또는 호모다인 검파 방식을 이용할 수 있다. 수신용 IC가 호모다인 검파 방식인 경우에는, THz파 조사부(3)의 THz파 발진기(3a)로부터 분기된 신호를, 수신용 IC의 국부 발진기용 신호로 해도 된다.
피검사류(2)의 투과파(4)의 강도 분포를 얻는 정보 처리부(10)는, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등의 마이크로 컴퓨터나 퍼스널 컴퓨터를 포함하여 구성되어 있다. THz파 검지부(5)로부터의 출력은, A/D 변환기(10a)나 입출력 인터페이스(I/O)(10b)를 통하여 마이크로 컴퓨터나 퍼스널 컴퓨터에 입력된다. 필요에 따라 디스플레이(10c)나 기억 장치(10d)를 포함해도 된다.
정보 처리부(10)는 투과파(4)의 이차원 강도 분포를 취득하고, 이물질(7)의 부착이 없는 지엽류를 검출했을 때의 강도 분포와, 검사 시에 지엽류(2)를 검출했을 때의 검사 시 강도 분포를 비교함으로써, 검사 시의 피검사류(2)에 이물질(7)이 부착되어 있는지의 여부를 검출할 수 있다.
정보 처리부(10)는, 이물질(7)이 부착되지 않은 지엽류(2)의 투과파(4)를 검출했을 때의 이차원 강도 분포를 미리 측정한 데이터를, 참조 데이터로서, 정보 처리부(10)의 기억 장치(10d)에 기억시켜도 된다. 지엽류(2)의 종류에 따른 복수의 참조 데이터를, 정보 처리부(10)의 기억 장치(10d)에 기억시켜도 된다.
(90GHz에서의 투과파의 측정예)
도 1의 검사 장치(1)의 측정예에 대하여 설명한다.
THz파 발진기(3a)로서는, 90GHz의 연속 발진(CW 발진)의 건 다이오드 발진기(SPACEK LABS사 제조, 모델 GW-900P)를 사용하였다. 건 다이오드 발진기의 출력은 약 10mW이다. 건 다이오드 발진기(3a)로부터의 THz파(3c)의 출력은, 테플론(등록상표)제의 렌즈(3e)로 집광하고, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 조사하였다. 싱가폴 달러 지폐(2a)를 투과한 THz파(4)는, 테플론(등록상표)제의 렌즈(5a)로 집광하고, 쇼트키 배리어 다이오드(millitech사 제조, 모델 DXP-10-RPF0)로 투과한 THz파(4)의 강도를 검출하였다.
싱가폴 달러 지폐(2a)의 위치 등의 유지를 용이하게 하기 위하여, 싱가폴 달러 지폐(2a)의 양면에는, THz파를 투과하는 광학용 수지막(8a, 8b)을 배치하였다. 광학용 수지막(8a, 8b)으로서는, 시클로올레핀 폴리머[니혼 제온(Zeon Corporation) 제조, ZEONEX(등록상표)]를 사용하였다.
도 2는, 측정에 사용한 지엽류에서의 보수 테이프(7a)의 접착 위치를 설명하는 도면이다. 본 도면에 나타낸 바와 같이, 싱가폴 달러 지폐(2a)의 앞와 뒤에는, 64㎜×18㎜의 보수 테이프(7a)가 접착되어 있다. 싱가폴 달러 지폐(2a)의 폭은 64㎜이며, 약 70㎜(X 방향)×60㎜(Y 방향)의 범위의 투과파(4)의 강도 분포를, 2㎜마다 측정하였다. 싱가폴 달러 지폐(2a)의 두께는 약 0.1㎜(100㎛)이다. 지엽류(2)의 반송 방향은 Y 방향으로 하였으나, X 방향이어도 된다.
도 3은, 본 발명의 검사 장치(1)에서 취득한 지엽류(2)를 투과한 THz파의 이차원 강도 분포의 일례를 나타내고, 도 3의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 A-A' 방향의 강도 분포, 도 3의 (c)는 도 3의 (a)의 B-B' 방향의 강도 분포이다.
처음에, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 THz파를 조사했을 때의 투과파(4)의 이차원 강도 분포를 취득하였다.
다음에, 싱가폴 달러 지폐(2a)의 앞과 뒤의 동일 위치에 이물질(7)로서, 폭이 약 64㎜이며, 길이가 약 18㎜인 보수 테이프(7a)를 접착하였다. 보수 테이프(7a)를 접착한 경우의 투과파(4a)의 이차원 강도 분포를 취득하였다.
싱가폴 달러 지폐(2a)만인 경우의 투과파(4)의 이차원 강도 분포와, 보수 테이프(7a)를 접착한 경우의 투과파(4a)의 이차원 강도 분포를 비교한 강도 분포를 8레벨의 등고선으로 나타낸 것이, 도 3의 (a)이다. 본 도면에서, 색이 진한 개소가 투과파(4a)의 강도가 증가하고 있는 개소이며, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)를 접착한 개소에 대응하고 있다. 보수 테이프(7a)는, 아세테이트 필름 등으로 형성되어 있다.
도 3의 (b)에 나타낸 A-A' 방향의 강도 분포는, 보수 테이프(7a)가 접착된 싱가폴 달러 지폐(2a)의 폭 방향(X 방향)의 강도 분포이며, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)가 접착된 개소에서는, 투과파(4a)의 강도가 큰 것을 알 수 있다.
도 3의 (c)에 나타낸 B-B' 방향의 강도 분포는, 보수 테이프(7a)가 접착된 싱가폴 달러 지폐(2a)의 폭 방향에 수직인 방향(Y 방향)의 강도 분포이며, 보수 테이프(7a)가 접착된 개소에서는, 투과파(4a)의 강도가 커지고, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)가 접착되지 않은 개소에서는, 투과파(4a)의 강도가 낮아지고 있는 것을 알 수 있다.
도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 이물질(7)로서, 보수 테이프(7a)를 접착한 경우에, 투과광(4a)의 강도가 향상되는 이유에 대하여 설명한다.
도 4는, THz파가 조사되는 매체의 단면을 나타내는 도면이다. THz파는, 제1 매체(12)로 되는 공기(굴절률: n0)와, 제2 매체(13)로 되는 싱가폴 달러 지폐(2a)의 표면 측에 설치된 제1 광학용 수지막(8a)(굴절률: n1)과, 제3 매체(14)로 되는 싱가폴 달러 지폐(2a)의 표면 측에 접착된 보수 테이프(7a)(굴절률: n2)와, 제4 매체(15)로 되는 싱가폴 달러 지폐(2a)(굴절률: n3)와, 제5 매체(16)로 되는 싱가폴 달러 지폐(2a)의 이면 측에 접착된 보수 테이프(7a)(굴절률: n2)와, 제6 매체(17)로 되는 싱가폴 달러 지폐(2a)의 이면 측에 설치된 제2 광학용 수지막(8b)(굴절률: n1)과, 제7 매체(18)로 되는 공기(굴절률: n0)를, 상기 순서로 통과한다.
상기 매체의 굴절률은, 다음과 같은 값으로 된다.
제1 매체 및 제7 매체(12, 18)로 되는 공기의 굴절률(n0)=1
제2 매체 및 제6 매체(13, 17)로 되는 광학용 수지막(8)의 굴절률(n1)=1.53
제3 매체 및 제5 매체(14, 16)로 되는 보수 테이프(7a)의 굴절률(n2)=1.57
제4 매체(15)로 되는 싱가폴 달러 지폐(2a)의 굴절률(n3)=1.45∼1.5
싱가폴 달러 지폐(2a)의 양면에 접착되는 제3 매체 및 제5 매체(14, 16)로 되는 보수 테이프(7a)의 굴절률(n2=1.57)과, 제2 매체 및 제6 매체(13, 17)로 되는 제1 광학용 수지막 및 제2 광학용 수지막(8a, 8b)의 굴절률(n1=1.53)은, 어느 쪽도 싱가폴 달러 지폐(2a)의 굴절률(n3=1.45∼1.5)보다 크다. 따라서, 싱가폴 달러 지폐(2a)의 양측에 접착되는 제3 매체 및 제5 매체(14, 16)로 되는 보수 테이프(7a)의 굴절률(n2=1.57)은, 렌즈의 작용을 하여, 투과파(4a)의 강도가 증대한다고 추정된다. 즉, 지엽류(2)에 부착된 보수 테이프(7a)와 같은 이물질(7)은, 이물질(7)의 굴절률과 이물질(7)의 부착이 없는 피검사류(2)의 굴절률과의 차이의 렌즈 효과에 기초한 강도 변화로부터 검출할 수 있다.
그리고, 제2 매체 및 제6 매체(13, 17)로 되는 제1 광학용 수지막 및 제2 광학용 수지막(8a, 8b)은, 싱가폴 달러 지폐(2a)의 지지에 사용하고 있다. 제1 광학용 수지막 및 제2 광학용 수지막(8a, 8b)이 없더라도 상기한 렌즈 효과는 발생한다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 다른 검사 장치(20)를 설명하는 도면이다.
상기 검사 장치(20)가 도 1의 검사 장치(1)와 상이한 것은, THz파 검지부(5)가, THz파의 지엽류(2)로의 투과파(4, 4a)가 아니라, 반사파(22)를 검출하는 점이다. 다른 점은, 도 1의 검사 장치(1)와 동일하므로, 설명은 생략한다.
상기 검사 장치(20)는, 지엽류(2)에 조사된 THz파의 반사파(22)를 측정하지만, 상기한 투과파(4)의 측정과 마찬가지로, 지엽류(2)에 부착된 보수 테이프(7a)와 같은 이물질(7)은, 이물질(7)의 굴절률과 이물질(7)의 부착이 없는 피검사류(2)의 굴절률과의 차이의 렌즈 효과에 기초한 강도 변화로부터 검출할 수 있다.
(60GHz에서의 반사파의 측정예)
상기 검사 장치(20)의 측정예에 대하여 설명한다.
도 6은, 60GHz의 반사 측정에 사용한 지엽류에서의 보수 테이프(7a)의 접착 위치를 설명하는 도면이다. 싱가폴 달러 지폐(2a)의 앞과 뒤에는, 주사 범위의 대략 중앙의 좌측 및 우측과, 우측 코너와, 하부의 중앙의 일부에 보수 테이프(7a)를 접착하였다. 보수 테이프(7a)의 크기는 18㎜×20㎜이다. 도 6에 나타낸 70㎜×80㎜ 범위의 반사파(22)의 강도 분포를, 2㎜마다 측정하였다.
THz파 발진기(3a)로서, 60GHz의 연속 발진(CW 발진)의 건 다이오드 발진기(모델 GDO-15-6013R)를 사용하였다. 건 다이오드 발진기(3a)의 출력은 약 10mW이다. 45°의 입사 각도에 대하여 45°의 반사파를 측정한 것 이외에는, 도 2의 투과파(4)의 측정과 동일하게 측정하였다. 반사파의 측정에는, 60GHz용의 쇼트키 배리어 다이오드(SPACEK LABS사 제조, 모델 DV-2N)를 사용하였다.
싱가폴 달러 지폐(2a)의 위치 등의 유지를 용이하게 하기 위하여, 싱가폴 달러 지폐(2a)의 이면에는, THz파를 투과하는 시클로올레핀 폴리머[니혼 제온 제조, ZEONEX(등록상표)]로 이루어지는 광학용 수지막(8)을 배치하였다.
도 7은, 60GHz에서 취득한 싱가폴 달러 지폐(2a)의 반사파(22)의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이며, 도 7의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 A-A' 방향의 강도 분포, 도 7의 (c)는 도 7의 (a)의 B-B' 방향의 강도 분포이다.
처음에, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 THz파를 조사했을 때의 반사파(22)의 이차원 강도 분포를 취득하였다.
다음에, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)를 접착한 경우의 반사파(22a)의 이차원 강도 분포를 취득하였다.
도 7의 (a)는, 싱가폴 달러 지폐(2a)만의 반사파(22)의 이차원 강도 분포와, 보수 테이프(7a)를 접착한 경우의 반사파(22a)의 이차원 강도 분포를 비교한 강도 분포를 8레벨의 등고선으로 나타낸 도면이다. 본 도면에서, 색이 진한 개소가 투과파(4)의 강도가 증가하고 있는 개소이며, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)를 접착한 4개소에 대응하고 있다.
도 7의 (b)에 나타낸 A-A' 방향(X 방향)의 1차원 강도 분포는, 보수 테이프(7a)의 싱가폴 달러 지폐(2a)의 폭 방향의 강도 분포이며, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)가 접착된 개소에서는, 반사파(22a)의 강도가 높은 것을 알 수 있다.
도 7의 (c)에 나타낸 B-B' 방향의 강도 분포는, 보수 테이프(7a)의 싱가폴 달러 지폐(2a)의 폭 방향에 수직인 방향(Y 방향)의 강도 분포이며, 보수 테이프(7a)가 접착된 개소에서는, 반사파(22a)의 강도가 높아지고, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)가 접착되지 않은 개소에서는, 반사파(22a)의 강도가 낮아지는 것을 알 수 있다.
투과파(4)나 반사파(22)의 강도는, 지엽류(2)의 두께나 재질, 이물질(7)의 두께나 재질 등에 의해 변화한다. 또한, 투과파(4)나 반사파(22)의 강도는, 이용하는 THz파의 주파수나 편광 방향, 지엽류(2)로의 THz파의 입사 각도에 의해 변화한다. 따라서, 검사하는 지엽류(2)나 검출하는 이물질(7)에 따라, 이용하는 주파수, 편광, 지엽류(2)로의 입사 각도 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의해 조정하는 것이 바람직하다. THz파 발진기(3a)는 지엽류(2)를 바꾸었을 경우에, 각 지엽류(2)에 최적인 THz파를 발생할 수 있도록, 복수의 주파수를 발생할 수 있는 THz 발진기를 포함해도 된다. 지엽류(2)에 입사되는 THz파의 편광에 맞추어, THz파 검지부(5)의 편광 상태도 감도가 양호하게 검출되도록 조정하면 된다.
(제2 실시형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시형태로서, 지엽류(2)를 폭 방향에 수직인 방향(Y 방향)으로 반송시키면서 주사하여, 지엽류(2)에 부착된 이물질(7)을 검출할 수 있는 검사 장치(30)에 대하여 설명한다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 검사 장치(30)를 설명하는 도면이며, 도 8의 (a)는 정면도, 도 8의 (b)는 우측면도이다. 상기 검사 장치(30)는 지엽류(2)를 반송하는 지엽류 반송부(32)와, 지엽류 반송부(32)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 THz파를 조사하는 THz파 조사부(33)와, 지엽류(2)에 조사된 THz파의 투과파(34)를 검출하는 THz파 검지부(35)와, 지엽류 반송부(32)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 THz파가 조사된 지엽류(2)의 투과파(34)의 강도 데이터로부터, 지엽류(2)의 투과파(34)의 강도 분포를 얻는 정보 처리부(40)를 포함하여 구성되어 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, THz파 조사부(33)는 THz파 발진기(33a)와, THz파 발진기(33a)로부터 조사되는 THz파(33c)를 주사하는 주사 소자(33d)를 포함하여 구성되어 있다. THz파 발진기(33a)는 건 다이오드를 사용한 발진기로부터의 THz파(33a)가 렌즈(33e) 등으로 집광되고, 주사 소자(33d)에 의하여, 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 좌측단으로부터 우측단까지 주사되고, 또한, 프레넬 렌즈(33f) 등을 통하여, 지엽류 반송부(32)에 의해 반송되는 지엽류(2)에 조사된다.
주사 소자(33d)로서는 갈바노 미러, 폴리곤 미러, 디지털 미러 소자 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
프레넬 렌즈(33f)는, 주사 소자(33d)에 의해 주사되는 THz파(33s)를, 지엽류(2)에 수직에 대하여 약간 각도를 둔 입사각(θ)을 가지고, 평행한 투과광(34)으로서 조사하는 기능을 가지고 있다. 여기서, 수직에 대하여 약간 각도를 둔 입사각이란, 바람직하게는 전술한 바와 같이 수°∼50°, 더욱 바람직하게는 대략 10°∼50°이다.
지엽류(2)를 투과한 THz파(34)는, 집광용 광학 부품(35a)과, 렌즈(35b)를 통하여 쇼트키 배리어 다이오드 등으로 이루어지는 THz파 검지 소자(35c)로 검지된다. 렌즈(35b)로서는 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈 등이나 거울을 사용한 집광기를 사용할 수 있다. 거울로서는, 반투과경이나 방물면경 등을 사용할 수 있다.
집광용 광학 부품(35a)으로서는 프레넬 렌즈 등을 사용할 수 있다. 프레넬 렌즈는 지엽류(2)를 소정 각도로 투과하고 평행한 투과광이 된 THz파(34)를, 렌즈(35b)에 집광하는 기능을 가지고 있다.
지엽류 반송부(32)는, 지엽류(2)를 반송하는 도시하지 않은 반송 기구를 포함하여 구성되어 있다. 지엽류 반송부(32)는, 지엽류(2)가 THz파에 의해 주사되는 X 방향에 수직인 방향, 즉 지엽류(2)의 Y 방향(도 2 참조)으로 지엽류(2)를 반송한다. 지엽류 반송부(32)에서는, 지엽류(2)의 반송을 위한 부재의 재료 및, 수지나 유리(38)를 사용할 수 있다. 즉, 지엽류를 반송하기 위하여, 지엽류(2)의 상면 및/또는 하면에는, THz파를 투과하는 재료로 이루어지는 부재를 설치한다. 유리(38)로서는, THz파를 투과하는 무기 유리나 유기 유리를 사용할 수 있다. 투과파(34)나 후술하는 반사파(52)의 강도를 전술한 굴절률 차이에 의한 렌즈 효과에 의해 증대하기 위해서는, 수지나 유리(38)의 굴절률은, 지엽류(2)의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 주사 방향은 지엽류(2)의 Y 방향으로 하였으나, X 방향이어도 된다.
정보 처리부(40)는, 지엽류(2)에 이물질(7)의 부착이 없는 지엽류(2)를 검출했을 때의 투과파(34)의 이차원 강도 분포와, 검사 시에 이물질(7)이 부착된 지엽류(2)를 검출했을 때의 투과파(34a)의 이차원 강도 분포를 비교함으로써, 지엽류(2)에 이물질(7)이 부착되어 있는지의 여부를 검출할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 별도의 검사 장치(50)를 설명하는 도면이며, 도 9의 (a)는 정면도, 도 9의 (b)는 우측면도, 도 9의 (c)는 배면도이다.
상기 검사 장치(50)가, 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와 상이한 것은, THz파의 반사파(52)를 검지하고 있는 점이다. THz파의 반사파(52)를 검출하는 THz파 검지부(55)는, 지엽류(2)를 반사한 THz 투과파(52)의 집광용 광학 부품(55a)과, 렌즈(55b)를 통하여 쇼트키 배리어 다이오드 등으로 이루어지는 THz파의 반사파(52)를 검출하는 THz파 검지 소자(55c)로 검지된다. THz파 검지부(55)의 구성은, 도 8의 THz파 검지부(35)와 동일하지만, 지엽류 반송부(32)의 상부 측에 설치되어 있다. 다른 구성은, 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와 동일하므로, 설명은 생략한다.
도 8, 도 9의 제2 실시형태에 관한 검사 장치(30, 50)에 있어서는, 정보 처리부(40)는 검사 장치(1, 20)와 마찬가지로, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러나 퍼스널 컴퓨터를 포함하여 구성되어 있다. THz파 검지부(55)로부터의 출력은, A/D 변환기(40a)나 입출력 인터페이스(I/O)(40b)를 통하여 마이크로프로세서나 퍼스널 컴퓨터에 입력된다. 정보 처리부(40)는, 디스플레이(40c)나 기억 장치(40d)를 더 포함해 된다.
정보 처리부(40)에는 THz파 검지부(55)로부터의 출력과, 지엽류 반송부(32)로부터의 지엽류(2)의 반송 위치 등에 관한 정보가 입력된다.
지엽류 반송부(32)는, THz파 조사부(33)로부터 조사되는 THz파가, 지엽류(2)의 폭 방향(X 방향)을 좌측단으로부터 우측단까지 주사하면, 지엽류(2)를 다음의 주사 위치에 반송한다. 즉, 지엽류(2)는 다음의 주사 위치로 되는 Y 방향으로 이동한다. 상기 지엽류(2)의 이동은, 도시하지 않은 벨트와 모터에 의한 반송 기구나 스텝 모터를 사용한 반송 기구에 의해 행할 수 있다.
각 지엽류(2)의 Y 방향의 반송은, 주사되는 위치를 지엽류(2)가 통과하는지의 여부로 판정해도 된다. 지엽류(2)의 Y 방향으로의 통과는, 지엽류 반송부(32)에 포함한 포토 커플러나 포토인터럽터(photointerruptor)에 의해 검출할 수 있다.
지엽류(2)의 Y 방향으로의 통과가, 지엽류의 일단으로부터 타단까지 행해지면, 그때까지, 출력된 THz 투과파(34) 또는 반사파(52)의 강도 신호로부터 지엽류(2)에서 투과 또는 반사된 THz파의 이차원 강도 분포가 계산된다.
이와 같이, 정보 처리부(40)에는, THz파 검지부(35, 55)로부터의 출력과, 지엽류 반송부(32)로부터의 지엽류(2)의 반송 위치 등에 관한 정보가, 지엽류 반송부(32)의 제어 회로(32a)로부터 입력되고, 지엽류 반송부(32)를 통과하는 지엽류(2)로부터의 THz파의 투과파(34) 또는 반사파(52)에 의한 이차원 강도 분포를 출력한다.
지엽류 반송부(32)를 통과하는 지엽류(2)로부터의 THz파의 투과파(34)나 반사파(52)에 의한 이차원 강도 분포에 의해, 정상인 지엽류(2)가 아니라고 판단된 경우에는, 이상(異常)이 판정되었다고 하여, 회수부에서 회수해도 된다.
상기 검사 장치(30, 50)에 의하면, 1대의 THz파 발진기(33a)에 의해 지엽류(2)의 한 변(X 방향)을 주사하고, 다른 변(Y)의 방향으로 순차적으로 지엽류(2)를 이동하면, 지엽류(2)에 입사되는 이차원의 투과파(34)나 반사파(52)의 이차원 강도 분포로부터 지엽류(2)에 부착된 이물질(7)의 검출을, 비접촉으로 고속 및 고효율로 용이하게 행할 수 있고, 또한 저비용이다. 따라서, 1대의 THz파 발진기(33a)에 의해 지엽류(2)의 한 변을 주사할 수 있으므로, 주사를 위해 복수의 THz파 발진기나 THz파 검지기가 불필요해진다.
(제3 실시형태)
다음에, 복수의 THz파 발진기 또는 복수의 THz파 검지기를 사용한 검사 장치에 대하여 설명한다.
도 10은, 본 발명의 제3 실시형태에 관한 검사 장치(60)를 설명하는 도면이며, 도 10의 (a)는 정면도, 도 10의 (b)는 우측면도이다. 상기 검사 장치(60)는, 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와 마찬가지로 투과파(34)를 검출하는 구성이지만, 복수의 THz파 발진기(63a-63d)로 이루어지는 THz파 조사부(63)를 포함하고 있는 점에서 상이하게 되어 있다. 다른 구성은, 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와 동일하므로, 설명은 생략한다.
구체적으로는, THz파 조사부(63)는, 복수의 THz파 발진기(63a, 63b, 63c, 63d)와, 복수의 THz파 발진기(63)와 지엽류 반송부(32) 사이에 삽입되는 렌즈(63e)를 포함하여 구성되어 있다. 각 THz파 발진기(63a, 63b, 63c, 63d)로부터의 THz파가, 대응하는 각 렌즈(63e)로 집광되고, 지엽류 반송부(32)에 의해 반송되는 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 조사된다.
복수의 THz파 발진기(63a, 63b, 63c, 63d)는, 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 소정의 순서로 펄스 발진을 하도록, 정보 처리부(40)에 의해 제어되어도 된다. 예를 들면, THz파 발진기(63a, 63b, 63c, 63d)의 순서대로 펄스 발진을 시켜, 다음에 지엽류(2)를 반송 방향(도 2의 Y 방향)으로 소정 거리를 반송한 후에, 다시, THz파 발진기(63a, 63b, 63c, 63d)를 순서대로 펄스 발진을 시킨다. 상기 조작을 반복함으로써, 지엽류(2)를 이차원으로 주사할 수 있다.
THz파 검지부(65)의 구성은, 도 8의 THz파 검지부(35)와 동일하게 구성되어 있고, 프레넬 렌즈 등으로 이루어지는 집광용 광학 부품(65a)과, 렌즈(65b)를 통하여 THz파 검출 소자(65c)인 쇼트키 배리어 다이오드 등으로 이루어지는 THz파 검지부(65)에서 검지된다. 다른 구성은, 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와 동일하므로, 설명은 생략한다.
THz파 검지부(65)에서는, 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 설치된 각 THz파 발진기(63a, 63b, 63c, 63d)로부터의 THz파의 투과파(34)가 순서대로 입사되고, 지엽류(2)를 이차원으로 주사함으로써 THz파의 투과파(34)의 이차원 신호 분포를 얻을 수 있다.
제3 실시형태에 관한 검사 장치(60)에 의하면, THz파 조사부(63)가 복수의 THz파 발진기(63a, 63b, 63c, 63d)와 복수의 렌즈(63e)로 구성되고, 주사 소자를 포함하지 않는 구성이므로, 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 구동부를 가지고 있는 주사 소자를 이용하지 않으므로 신뢰성이 향상된다.
(제3 실시형태의 변형예 1)
도 11은, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 1에 관한 검사 장치(70)를 설명하는 도면이며, 도 11의 (a)는 정면도, 도 11의 (b)는 우측면도, 도 11의 (c)는 배면도이다. 상기 검사 장치(70)가, 도 9에 나타낸 검사 장치(50)와 마찬가지로 반사파(52)를 검출하는 구성이지만, 복수의 THz파 발진기로 이루어지는 THz파 조사부(73)를 포함하고 있는 점에서 상이하게 되어 있다. 다른 구성은, 도 9에 나타낸 검사 장치(50)와 동일하므로, 설명은 생략한다.
구체적으로는, THz파 조사부(73)는 복수의 THz파 발진기(73a, 73b, 73c, 73d)와, 복수의 THz파 발진기(73)와 지엽류 반송부(32) 사이에 삽입되는 렌즈(73e)를 포함하여 구성되어 있다. 각 THz파 발진기(73a, 73b, 73c, 73d)로부터의 THz파가 렌즈(73e)로 집광되고, 지엽류 반송부(32)에 의해 반송되는 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 조사된다.
복수의 THz파 발진기(73a, 73b, 73c, 73d)는, 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 순서대로 펄스 발진을 하도록, 정보 처리부(40)에 의해 제어되어도 된다. 예를 들면, THz파 발진기(73a, 73b, 73c, 73d)의 순서대로 펄스 발진을 시켜, 다음에 지엽류(2)를 반송 방향(도 2의 Y 방향)으로 소정 거리를 반송한 후에, 다시 THz파 발진기(73a, 73b, 73c, 73d)를 순서대로 펄스 발진을 시킨다. 상기 조작을 반복함으로써, 지엽류(2)를 이차원으로 주사할 수 있다.
THz파 검지부(75)의 구성은, 도 8의 THz파 검지부(35)와 마찬가지로, 프레넬 렌즈 등으로 이루어지는 집광용 광학 부품(75a)과, 렌즈(75b)와, THz파 검지 소자(75c)로서 쇼트키 배리어 다이오드를 사용하고 있고, THz파의 반사파(52)를 검출하도록 THz파 검지부(75)는 지엽류 반송부(32)의 위쪽으로 설치되어 있다.
THz파 검지부(75)에서는, 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 설치된 각 THz파 발진기(73a, 73b, 73c, 73d)로부터의 THz파의 반사파(52)가 순서대로 입사되고, 지엽류(2)를 이차원으로 주사함으로써 THz파의 반사파(52)의 이차원 신호 분포를 얻을 수 있다.
상기 검사 장치(70)에 의하면, THz파 조사부(73)가 복수의 THz파 발진기(73a, 73b, 73c, 73d)와 복수의 렌즈(73e)로 구성되고, 주사 소자를 포함하지 않는 구성이므로, 소형화를 도모할 수 있고, 또한, 구동부를 가지고 있는 주사 소자를 이용하지 않으므로, 신뢰성이 향상된다.
상기 검사 장치(70)에서는, 지엽류(2)의 표면으로부터의 THz파의 반사파(52)를 검출하도록 했지만, 지엽류(2)의 이면으로부터의 THz파의 반사파를 더 검출하기 위하여, 다른 THz파 조사부(73) 및 THz파 검지부(75)를, 지엽류 반송부(72)의 하부측에 더 설치해도 된다.
(제3 실시형태의 변형예 2)
도 12는, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 2에 관한 검사 장치(80)를 설명하는 도면이며, 도 12의 (a)는 정면도, 도 12의 (b)는 우측면도이다. 상기 검사 장치(80)는, 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와 마찬가지로 투과파(34)를 검출하는 구성을 가지고 있다. THz파 조사부(83)는 도 8에 나타낸 THz 대역을 이용한 검사 장치(30)와 마찬가지로 구성되어 있지만, THz파 검지부(85)가 복수의 THz파 검지 소자(85a, 85b, 85c, 85d)를 포함하고 있는 점에서 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와는 상이하다.
THz파 검지부(85)는 지엽류 반송부(32)의 아래쪽에 설치되고, THz파가 주사되어 지엽류(2)를 투과하는 위치에 대응하여, 복수의 렌즈(85e)와 복수의 THz파 검지 소자(85a, 85b, 85c, 85d)인 쇼트키 배리어 다이오드가 설치되어 있다.
상기 검사 장치(80)에 의하면, 1대의 THz파 발진기(83a)에 의해 지엽류(2)의 한 변(X 방향)을 주사하고, 지엽류를 투과한 THz파가, THz파 검지 소자(85a, 85b, 85c, 85d)인 각 쇼트키 배리어 다이오드로 검지된다. 다른 변(Y)의 방향으로 순서대로 지엽류(2)를 이동시키면, 지엽류(2)에 입사되는 이차원 투과파(34)의 이차원 강도 분포로부터 지엽류(2)에 부착된 이물질(7)의 검출을, 비접촉으로 고속 및 고효율로 용이하게 행할 수 있다.
상기 검사 장치(80)에 의하면, THz파 검지부(85)는 복수의 THz파 검지 소자(85a, 85b, 85c, 85d)와 복수의 렌즈(85e)를 사용하지만, 프레넬 렌즈와 같은 광학 부품을 사용하지 않으므로, 소형화를 도모할 수 있다.
(제3 실시형태의 변형예 3)
도 13은, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 3에 관한 검사 장치(90)를 설명하는 도면이며, 도 13의 (a)는 정면도, 도 13의 (b)는 우측면도, 도 13의 (c)는 배면도이다. 상기 검사 장치(90)는, 도 9에 나타낸 검사 장치(50)와 마찬가지로 반사파(52)를 검출하는 구성을 가지고 있다. THz파 조사부(93)는 도 9에 나타낸 검사 장치(50)와 마찬가지로 구성되어 있지만, THz파 검지부(95)가 복수의 THz파 검지 소자(95a, 95b, 95c, 95d)를 포함하고 있는 점에서 도 9에 나타낸 검사 장치(50)와는 상이하다.
THz파 검지부(95)는 반사파(52)를 검출하기 위해 지엽류 반송부(32)의 위쪽에 설치되고, 주사되는 반사파(52)의 위치에 복수의 렌즈(95e)와, 복수의 THz파 검지 소자(95a, 95b, 95c, 95d)인 쇼트키 배리어 다이오드가 설치되어 있다.
상기 검사 장치(90)에 의하면, 1대의 THz파 발진기(93a)에 의해 지엽류(2)의 한 변(X 방향)을 주사하고, 지엽류에서 반사한 THz파가, THz파 검지 소자(95a, 95b, 95c, 95d)인 각 쇼트키 배리어 다이오드로 검지된다. 다른 변(Y)의 방향으로 순차적으로 지엽류(2)를 이동하면, 지엽류에서 반사되는 반사파(52)의 이차원 강도 분포로부터 지엽류(2)에 부착된 이물질(7)의 검출을, 비접촉으로 고속 및 고효율로 용이하게 행할 수 있다.
상기 검사 장치(90)에 의하면, THz파 검지부(95)는, 복수의 THz파 검지 소자(95a, 95b, 95c, 95d)와 복수의 렌즈(95e)를 사용하지만, 프레넬 렌즈와 같은 광학 부품을 사용하지 않으므로, 소형화를 도모할 수 있다.
검사 장치(90)에서는, 지엽류(2)의 표면으로부터의 반사파(52)를 검출하도록 구성하였지만, 지엽류(2)의 이면으로부터의 반사파를 검출하기 위하여, 별도의 THz파 조사부(93) 및 THz파 검지부(95)를, 지엽류 반송부(32)의 하부 측에 더 설치해도 된다.
(제3 실시형태의 변형예 4)
도 14는, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 4에 관한 검사 장치(100)를 설명하는 도면이며, 도 14의 (a)는 정면도, 도 14의 (b)는 우측면도이다. 상기 검사 장치(100)는, 도 8에 나타낸 검사 장치(30)와 마찬가지로 투과파(34)를 검출하는 구성을 가지고 있고, 지엽류 반송부(32)의 위쪽에 설치되는 복수의 THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)로 이루어지는 THz파 조사부(103)와, 복수의 THz파 검지기(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)로 이루어지는 THz파 검지부(105) 등을 포함하여 구성되어 있다.
구체적으로는, THz파 조사부(103)는 도 10에 나타낸 검사 장치(60)와 마찬가지로, 복수의 THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)와, 상기 THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)와 지엽류 반송부(32) 사이에 설치되는 대응하는 복수의 렌즈(103f)로 구성되어 있다.
THz파 검지부(105)는 도 12에 나타낸 검사 장치(80)와 마찬가지로, 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)의 투과파(34)가 조사되는 각 위치에 복수의 렌즈(105f)와, 복수의 THz파 검지 소자(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)인 쇼트키 배리어 다이오드가 설치되어 있다.
복수의 THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)는 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 소정의 순서로 펄스 발진을 하도록, 정보 처리부(40)에 의해 제어되어도 된다. 예를 들면, THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)의 순서대로 펄스 발진을 시켜, 다음에 지엽류(2)를 반송 방향(도 2의 Y 방향)으로 소정 거리를 반송한 후에, 다시 THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)를 순서대로 펄스 발진을 시킨다. 상기 조작을 반복함으로써, 지엽류(2)를 이차원으로 주사할 수 있다.
THz파 검지부(105)에서는, 지엽류(2)의 폭 방향(도 2의 X 방향)으로 설치된 각 THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)로부터의 THz파의 투과파(34)가 대응하는 THz파 검지 소자(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)에 입사되고, 지엽류(2)를 이차원으로 주사함으로써 THz파의 투과파(34)의 이차원 신호 분포를 얻을 수 있다.
상기 검사 장치(100)에 의하면, THz파 조사부(103)가 복수의 THz파 발진기(103a, 103b, 103c, 103d, 103e)와 복수의 렌즈(103f)로 구성되고, 주사 소자를 포함하지 않는 구성이므로, 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 구동부를 가지고 있는 주사 소자를 이용하지 않으므로 신뢰성이 향상된다. 또한, THz파 검지부(105)가 복수의 THz파 검지기(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)와 복수의 렌즈(105f)로 구성되고, 집광용 광학 부품을 포함하지 않는 구성이므로, 소형화를 도모할 수 있고, 또한 신뢰성이 향상된다.
(제3 실시형태의 변형예 5)
도 15는, 본 발명의 제3 실시형태의 변형예 5에 관한 검사 장치(110)를 설명하는 도면이며, 도 15의 (a)는 정면도, 도 15의 (b)는 우측면도, 도 15의 (c)는 배면도이다. 상기 검사 장치(110)는, 도 11에 나타낸 검사 장치(70)와 마찬가지로 반사파(52)를 검출하는 구성을 가지고 있고, 지엽류(2)의 표면 측 및 이면 측을 검사하기 위하여, 제1 THz파 조사부 및 제2 THz파 조사부(113A, 113B)와, 제1 THz파 검지부 및 제2 THz파 검지부(115A, 115B) 등을 포함하여 구성되어 있다.
제1 THz파 조사부(113A)는, 도 11에 나타낸 THz파 조사부(73)와 동일하게 구성되어 있고, THz파 발진기(113a, 113b, 113c, 113d, 113e)와 복수의 렌즈(113f)를 포함하여 구성되어 있다. 마찬가지로, 제2 THz파 조사부(113B)는, THz파 발진기(113a', 113b', 113c', 113d', 113e')와 복수의 렌즈(113f)를 포함하여 구성되어 있다.
제1 THz파 검지부(115A)는, 도 14에 나타낸 THz파 검지부(105)와 동일하게 구성되어 있고, THz파 검지 소자(115a, 115b, 115c, 115d, 115e)와 복수의 렌즈(115f)를 포함하여 구성되어 있다. 마찬가지로, 제2 THz파 검지부(115B)는, THz파 검지 소자(115a', 115b', 115c', 115d', 115e')와 복수의 렌즈(115f)를 포함하여 구성되어 있다.
지엽류(2)의 표면 측 및 이면 측을 검사하기 위하여, 제어부(40)는 제1 THz파 조사부 및 제2 THz파 조사부(113A, 113B)를 제어하고, 제1 THz파 조사부 및 제2 THz파 조사부(113A, 113B)로부터의 조사 타이밍 신호가 입력된다.
지엽류(2)의 위쪽을 지엽류(2)의 표면으로 한 경우, 제1 THz파 조사부(113A)로부터 조사되어 지엽류(2)의 표면에서 반사한 THz파는, 제1 THz파 검지부(115A)에 의해 검지된다.
이로써, 지엽류(2)의 표면에 있는 이물질(7)은, 제1 THz파 조사부(113A)로부터 조사되고 지엽류(2)의 표면에서 반사한 THz파가, 제1 THz파 검지부(115A)에 의해 검지되어, 제어부(40)에 의해 THz 대역의 반사파(52)의 이차원 강도 분포가 취득된다.
지엽류 반송부(32)의 하부에 설치된 제2 THz파 조사부(113B)로부터 THz파가 조사된다. 지엽류(2)의 이면에서 반사한 THz파는, 제2 THz파 검지부(115B)에 의해 검지된다. 이로써, 지엽류(2)의 이면에 있는 이물질(7)은, 제2 THz파 조사부(113B)로부터 조사되고 지엽류(2)의 이면에서 반사한 THz파가, 제2 THz파 검지부(115B)에 의해 검지되어, 제어부(40)에 의해 THz 대역의 반사파(52)의 이차원 강도 분포가 취득된다.
상기 검사 장치(110)에 의하면, 지엽류(2)의 표면 및 이면에 접착된 이물질(7)을 검출할 수 있다.
그리고, 제1 THz파 조사부(113A)에 의한 THz파의 조사와 제1 THz파 검지부(115A)에 의한 THz 반사파의 검출 및 제2 THz파 조사부(113B)에 의한 THz파의 조사와 제2 THz파 검지부(115B)에 의한 THz 반사파의 검출은, 소정의 순서로 조사와 검지를 반복한다.
상기 검사 장치(110)에 의하면, 제1 THz파 조사부 및 제2 THz파 조사부(113A, 113B) 및 제1 THz파 검지부 및 제2 THz파 검지부(115A, 115B)가, 주사 소자를 포함하지 않는 구성이므로 소형화를 도모할 수 있고, 또한 구동부를 가지고 있는 주사 소자를 이용하지 않으므로 신뢰성이 향상된다.
이하에, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(투과파의 검출에 있어서의 계조의 효과)
도 2∼도 3에서 설명한 90GHz의 투과파(4)를 이용한 검사 장치(1)에 있어서의, 이차원 강도 분포에서의 계조의 효과에 대하여 설명한다.
도 16은, 90GHz의 투과파(4)를 사용한 검사 장치(1)에서 취득한 싱가폴 달러 지폐(2a)를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포의 등고선 레벨수(16)를 나타낸 도면이며, 도 16의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 16의 (b)는 A-A' 방향의 강도 분포, 도 16의 (c)는 B-B' 방향의 강도 분포이다. 싱가폴 달러 지폐(2a)로의 THz파의 조사 조건은, 도 2와 마찬가지로 90GHz를 사용하고, 싱가폴 달러 지폐(2a)만의 경우와, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)를 접착한 경우의 투과파(4)의 강도의 차이를, THz파의 이차원 강도 분포로서 얻었다.
도 16의 (b)에 나타낸 A-A' 방향의 강도 분포는, 보수 테이프(7a)의 싱가폴 달러 지폐(2a)의 폭 방향(X 방향)의 강도 분포이며, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)가 접착된 개소에서는, 투과파(4a)의 강도가 높은 것을 알 수 있다. THz파의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 16이므로, 보수 테이프(7a) 내의 투과파(4a)의 강도 분포도 판별할 수 있다.
도 16의 (c)에 나타낸 B-B' 방향의 강도 분포는, 보수 테이프(7a)의 싱가폴 달러 지폐(2a)의 폭 방향에 수직인 방향(Y 방향)의 강도 분포이며, 보수 테이프(7a)가 접착된 개소에서는 투과파(4a)의 강도가 높아지고, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)가 접착되지 않은 개소에서는, 투과파(4a)의 강도가 낮아지는 것을 알 수 있다.
도 17은, 90GHz의 투과파(4)를 사용한 검사 장치(1)에서 취득한 싱가폴 달러 지폐(2a)를 투과한 90GHz파의 이차원 강도 분포의 등고선 레벨수(6)를 나타낸 도면이며, 도 17의 (a)는 이차원 강도 분포, 도 17의 (b)는 A-A' 방향의 강도 분포, 도 17의 (c)는 B-B' 방향의 강도 분포이다.
본 도면에 나타낸 바와 같이, 90GHz의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 6이므로, 보수 테이프(7a)의 위치를 한눈에 판별할 수 있다. 따라서, 싱가폴 달러 지폐(2a)에 보수 테이프(7a)와 같은 이물질(7)이 있는지 없는지 판별하는 경우에는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 등고선 레벨수를 6으로 해도 충분한 것을 알 수 있다.
(입사 각도를 0°∼35°까지 바꾸었을 때의 투과파 강도 관계)
90GHz에서, 지엽류에 입사시키는 각도(θ)를, 0°∼35°까지 바꾸었을 때의 투과파(4)의 강도를 측정하였다.
도 18은, 카피 용지에서의 테이프의 접착 위치(Y 방향 접착하고)를 설명하는 도면이다. 본 도면에 나타낸 바와 같이, 지엽류(2)를 카피 용지(2b)로 하고, 카피 용지(2b)의 길이 방향(Y 방향)에 평행하게, 폭 18㎜의 보수 테이프(7a)와 폭 10㎜의 셀로판 테이프(7b)를 접착하였다. 도 1, 도 2, 도 3에서 설명한 90GHz의 투과파의 측정과 마찬가지로, 입사 각도를 0°∼35°까지 바꾸었을 때의 투과파의 이차원 강도를 측정하였다.
도 19는, 도 18과 같이 카피 용지에 보수 테이프와 셀로판 테이프를 평행하게 접착하고, 90GHz의 투과파의 입사 각도를 바꾸었을 때의 투과파의 이차원 강도이며, 도 19의 (a)가 0° 및 5°, 도 19의 (b)가 10° 및 15°, 도 19의 (c)가 20° 및 25°, 도 19의 (d)가 30° 및 35°를 나타낸 도면이다. 10°∼35°의 좌표는, 0°의 경우와 동일하다. 도면에서, 투과파 강도는 검은 개소가 강하고, 흰 개소가 약한 것을 나타내고 있다.
도 19로부터 명백한 바와 같이, 입사 각도가 0°인 수직 입사와 5°인 경우에는 보수 테이프(7a) 및 셀로판 테이프(7b)로부터의 투과파의 강도가 약하여 판별하기 어려운 것을 알 수 있다. 한편, 입사 각도가 10° 이상에서는, 보수 테이프(7a) 및 셀로판 테이프(7b)로부터의 투과파의 강도가 증대하고, 한눈에 이들 테이프가 접착되어 있는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 수직 입사 또는 수직 입사에 가까운 경우에는, 지엽류(2)로부터의 반사파와 입사파의 간섭에 의한 투과 강도의 주기적인 강도 패턴이 나타나고, 접착물(7)을 식별할 때의 장해가 되므로 바람직하지 않다. 도 19의 결과로부터도 입사 각도(θ)는 대략 10° 이상이 바람직하다.
(입사 각도와 투과파 강도의 관계)
90GHz의 THz파를, 지엽류에 입사시키는 각도(θ)를 바꾸었을 때의 투과파(4)의 강도를 측정하였다.
도 20은, 카피 용지(2b)에서의 테이프의 접착 위치(X 방향 접착)를 설명하는 도면이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 지엽류(2)를 카피 용지(2b)로 하고, 그 양면에, 40㎜×15㎜ 및 10㎜×15㎜의 셀로판 테이프(7a)와, 50㎜×18㎜와 5㎜×18㎜의 보수 테이프(7b)가, X 방향(방향)으로 평행하게 접착되어 있다.
도 21은, 입사 각도가 15°로 Y 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지(2b)를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다. 카피 용지(2b)로의THz파의 조사 조건은 도 1과 마찬가지로, 90GHz를 이용하고, 카피 용지(2b)만인 경우와, 카피 용지(2b)에 테이프를 접착한 경우의 투과파(4)의 강도의 차이를, THz파의 이차원 강도 분포로서 얻었다. 건 다이오드를 사용한 발진기(3a)와, 쇼트키 배리어 다이오드(5c)의 도파로의 방향은, 같은 편광 방향이 되도록 설정하였다. 건 다이오드를 사용한 발진기(3a)와 쇼트키 배리어 다이오드(5c)의 도파로는, 모두 도파로와 도파로에 접속되는 혼 안테나를 사용하였다.
도 21에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 15°인 경우의 THz파의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 12, 8, 4 중 어느 경우라도, 카피 용지(2b)에 접착된 테이프의 존재를 명료하게 판별할 수 있다. 도 21의 등고선 레벨수가 8 및 4인 좌표는, 등고선 레벨수가 12인 경우와 동일하다. 다른 도면도 특별히 단서가 없는 한 동일하다.
도 22는, 입사 각도가 45°로 Y 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지(2b)를 투과한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다. 측정 조건은 입사 각도를 45°로 한 것 이외에는, 도 21과 동일하다. 본 도면에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 45°인 경우의 90GHz의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 12, 8, 4 중 어느 경우라도, 카피 용지(2b)에 접착된 테이프의 존재를 명료하게 판별할 수 있다.
도 21 및 도 22로부터 얻어진 90GHz의 이차원 강도 분포는, 입사 각도를 15°와 45°로 변경함으로써 변화되고, 등고선 레벨수가 4인 경우라도, 카피 용지(2b)에 접착된 테이프의 존재를 명료하게 판별할 수 있는 것이 판명되었다.
(편광의 효과)
THz파를 지엽류(2)에 조사할 때 편광을 변경함으로써 투과파 강도를 측정하였다.
카피 용지(2b)에서의 테이프의 접착 위치는, 도 20과 동일하고, 편광 방향을 도 21의 경우와 비교하여, 수직 방향(90°)에 벗어난 X 방향 편광으로 한 것 이외에는, 도 21과 동일하게 하여, 카피 용지(2b)를 투과한 THz파의 이차원 강도 분포를 측정하였다.
도 23은, 입사 각도가 15°로 X 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지(2b)를 투과한 THz파의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다. 본 도면에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 15°인 경우의 THz파의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 12, 8, 4 중 어느 경우라도, 카피 용지(2b)에 접착된 테이프의 존재가 판별은 가능하지만, 도 21보다 판별하기 어려운 것을 알았다. 즉, 도 21과는 상이한 THz파의 이차원 강도 분포를 얻을 수 있었다. 이로써, 카피 용지(2b)에 입사하는 THz파의 편광 방향의 제어에 의해 카피 용지(2b)를 투과하는 THz파의 이차원 강도 분포가 변화하는 것을 알 수 있다.
도 24는, 입사 각도가 45°로 X 방향으로 편광된 도 20에 나타낸 카피 용지(2b)를 투과한 THz파의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다. 본 도면에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 45°인 경우의 THz파의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 12, 8, 4 중 어느 경우라도, 카피 용지(2b)에 접착된 테이프의 존재가 판별은 가능하지만, 도 22보다 판별하기 어려운 것을 알았다. 즉, 도 22와는 상이한 THz파의 이차원 강도 분포를 얻을 수 있었다. 이로써, 카피 용지(2b)에 입사하는 THz파의 편광 방향의 제어에 의해 카피 용지(2b)를 투과하는 THz파의 이차원 강도 분포가 변화하는 것을 알 수 있다.
도 23 및 도 24로부터 얻어진 THz파의 이차원 강도 분포는, 도 21 및 도 22의 Y 방향 편광인 경우의 데이터는 분명하게 상이하고, 카피 용지(2b)에 입사되는 THz파의 편광 방향으로 보다 변화하는 것이 판명되었다.
<실시예 2>
(90GHz의 반사 측정)
다음에, 90GHz의 반사 측정을 한 실시예 2에 대하여 설명한다.
THz파 발진기(3a)로서는, 90GHz의 연속 발진(CW 발진)의 건 다이오드 발진기를 사용하여, 지엽류(2)의 지면 수직 방향으로부터 45°의 방향으로부터 입사시키고, 반사파(22)를 측정하였다. 건 다이오드를 사용한 발진기(3a)와, 쇼트키 배리어 다이오드(5c)의 도파로의 방향은, 도 23과 동일한 편광 방향이다.
도 25는, 입사 각도가 45°로 X 방향으로 편광된 도 18에 나타낸 카피 용지(2b)를 반사한 90GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다. 테이프의 접착 개소는, 도 18과 동일하다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 지엽류(2)를 카피 용지(2b)로 하고, 그 양면에, 10㎜×70㎜ 크기의 셀로판 테이프(7b)와 18㎜×70㎜ 크기의 보수 테이프(7a)가 접착되어 있다. 주사 범위는 70㎜(X 방향)×70㎜(Y 방향)이며, 반사파(22)의 강도 분포를 2㎜마다 측정하였다.
도 25에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 45°인 경우의 90GHz파의 반사파(22)의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 12, 8, 4 중 어느 경우라도, 90GHz파의 테이프로부터의 반사파(22)의 강도는, 카피 용지(2b)로부터의 반사파(22)의 강도보다 약해졌다. 카피 용지(2b)에 접착된 테이프의 존재가 명료하게 판별 가능하지만, 테이프로부터의 반사 강도는, 60GHz의 경우와는 달리 카피 용지(2b)로부터의 반사 강도보다 약해지는 것을 알았다.
<실시예 3>
(140GHz의 투과 측정)
다음에, 140GHz의 투과 측정을 한 실시예 3에 대하여 설명한다.
THz파 발진기(3a)로서는, 140GHz의 연속 발진(CW 발진)의 IMPATT 다이오드를 사용한 발진기(ELVA-1사 제조, 모델 CIDO-06/140/20)를 사용하고, 지엽류(2)의 지면 수직 방향으로부터 15°의 방향으로부터 입사시켜, 투과파(4)를 측정하였다. 출력은 대략 10mW이다. IMPATT 다이오드를 사용한 발진기(3a)와, 쇼트키 배리어 다이오드(5c)(ELVA-1사 제조, 모델 ZBD-06)의 도파로의 방향은, 도 21과 동일한 편광 방향이다. 다른 조건은, 90GHz의 투과파(4)의 측정과 동일하다.
지엽류(2)를 상질지로 하고, 그 양면에 도 18과 동일한 위치에, 10㎜×70㎜ 크기의 셀로판 테이프(7b)와 18㎜×70㎜ 크기의 보수 테이프(7a)를, 길이 방향이 Y 방향이 되도록 붙였다. 주사 범위는 70㎜(X 방향)×70㎜(Y 방향)이며, 투과파(4a)의 강도 분포를 2㎜마다 측정하였다.
도 26은, 입사 각도가 15°로 Y 방향으로 편광된 도 18에 나타낸 테이프를 접착한 상질지를 투과한 140GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다. 도 26의 좌표는 지면 상하 방향이 X 방향이며, 지면 좌우 방향이 Y 방향이다.
도 26에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 15°인 경우의 140GHz파의 투과파(4a)의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 12, 8, 4 중 어느 경우라도, 90GHz의 테이프로부터의 투과파(4a)의 강도는 카피 용지(2b)의 투과파(4a)의 강도보다 강했지만, 140GHz파의 테이프로부터의 투과파(4a)의 강도는, 상질지로부터의 투과파(4)의 강도보다 약해졌다. 등고선 레벨수가 4인 경우에는, Y 방향으로 접착된 셀로판 테이프(7b)와 보수 테이프(7a)의 위치를 명료하게 알 수 있다. 상질지에 접착된 테이프의 존재를 명료하게 판별할 수 있으나, 테이프로부터의 투과파의 강도는, 90GHz의 경우와는 달리 상질지로부터의 투과파의 강도보다 약해지는 것을 알았다.
도 26의 결과로부터, 카피 용지나 상질지에 조사하는 THz파의 주파수가 변경되는 것에 의해, 카피 용지나 상질지로부터의 투과파의 강도와 카피 용지나 상질지에 접착된 테이프의 투과파의 강도의 관계는 변하지만, 그 존재는 명료하게 판별할 수 있는 것을 알 수 있다.
<실시예 4>
(140GHz의 반사 측정)
다음에, 140GHz의 반사 측정을 한 실시예 4에 대하여 설명한다.
140GHz의 반사 측정은, 지엽류(2)의 지면 수직 방향으로부터 45°의 방향으로부터 입사시켜, 반사파(22)의 측정을 하는 것 이외에는, 90GHz의 반사에 관한 실시예 2와 동일하다.
IMPATT 다이오드를 사용한 발진기(3a)와, 쇼트키 배리어 다이오드(5c)의 도파로의 방향은, 도 21에 나타낸 투과파의 측정과 동일한 편광 방향이다. 도 18과 같이 상질지의 양면에는, 10㎜×70㎜ 크기의 셀로판 테이프(7b)와 18㎜×70㎜ 크기의 보수 테이프(7a)가 접착되어 있다. 주사 범위는 70㎜(X 방향)×70㎜(Y 방향)이며, 반사파(22)의 강도 분포를 2㎜마다 측정하였다.
도 27은, 상질지를 반사한 140GHz의 이차원 강도 분포를 나타낸 도면이다. 본 도면에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 45°인 경우의 140GHz파의 반사파(22)의 이차원 강도 분포에서는, 등고선 레벨수가 12, 8, 4 중 어느 경우라도, 60GHz의 테이프로부터의 반사파(22)의 강도는 카피 용지(2b)의 반사파(22)의 강도보다 강했지만, 140GHz파의 테이프로부터의 반사파(22)의 강도는, 상질지(2b)로부터의 반사파(22)의 강도보다 약해졌다. 상질지에 접착된 셀로판 테이프(7b)와 보수 테이프(7a)의 존재를 명료하게 판별할 수 있지만, 이들 테이프로부터의 반사 강도는, 60GHz의 경우와는 달리 상질지로부터의 반사 강도보다 약해지는 것을 알 수 있었다.
IMPATT 다이오드를 사용한 발진기(3a)와 쇼트키 배리어 다이오드(5c)의 편광을 90°회전한 경우의, 반사 측정을 행하였다. 이 경우에는, 도 27에 나타낸 반사파(22)의 이차원 강도 분포와 유사한 데이터가 얻어졌다.
도 27의 결과로부터, 카피 용지나 상질지에 조사하는 THz파의 주파수가 변경되는 것에 의해, 카피 용지나 상질지로부터의 반사파의 강도와 카피 용지나 상질지에 접착된 테이프의 반사파의 강도의 관계는 변하지만, 그 존재는 명료하게 판별할 수 있는 것을 알 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 발명의 범위 내에서 각종 변형이 가능하며, 이들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것은 물론이다.
1 : 제1 실시형태에 관한 검사 장치
2 : 피검사류
2a : 싱가폴 달러 지폐
2b : 카피 용지
3, 33, 63, 73, 83, 93, 103, 113 : THz파 조사부
3a, 33a, 63a∼63d, 73a∼73d, 83a, 93a, 103a∼103e, 113a∼113e,
113a'∼113 e' : THz파 발진기
3c, 33c : THz파 발진기로부터 조사되는 THz파
3e, 35a, 55a, 65a, 75a : 집광용 광학 부품
3f : 집광된 THz파
4, 34 : 투과파
4a : 투과파
5, 35, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115 : THz파 검지부
5a : 렌즈
5c, 35c, 55c, 65c, 75c, 85a∼85d, 95a∼95d, 105a∼105e, 115a∼115e
: THz파 검지 소자
7 : 이물질
7a : 보수 테이프
7b : 셀로판 테이프
8 : 수지막
8a : 제1 광학용 수지막
8b : 제2 광학용 수지막
10, 40 : 정보 처리부
10a, 40a : A/D 변환기
10b, 40b : 입출력 인터페이스(I/O)
10c, 40c : 디스플레이
10d, 40d : 기억 장치
12 : 제1 매체
13 : 제2 매체
14 : 제3 매체
15 : 제4 매체
16 : 제5 매체
17 : 제6 매체
18 : 제7 매체
20 : 제1 실시형태에 관한 다른 검사 장치
22, 52 : 반사파
30, 50 : 제2 실시형태에 관한 검사 장치
32 : 지엽류 반송부
32a : 제어 회로
33d, 83d, 93d : 주사 소자
33e, 63e, 73e, 83e, 93e, 103f, 113f : 렌즈
33f, 83f, 93f : 프레넬 렌즈
33s : 주사 소자에 의해 주사되는 THz파
35b, 65b, 75b, 85e, 95e, 105f, 115f : 렌즈
60, 70, 80, 90, 100, 110 : 제2 실시형태에 관한 검사 장치
38 : 유리

Claims (15)

  1. 피검사류에 THz파를 조사(照射)하는 THz파 조사부;
    상기 피검사류에 조사된 상기 THz파의 투과파 또는 반사파를 검출하는 THz파 검지부; 및
    상기 THz파가 조사된 상기 피검사류의 투과파 또는 반사파의 강도 데이터로부터, 상기 피검사류의 투과파 또는 반사파의 강도 분포를 얻는 정보 처리부
    를 포함하고,
    상기 정보 처리부는, 상기 투과파 또는 상기 반사파의 이차원 강도 분포를 취득하고,
    이물질의 부착이 없는 상기 피검사류를 검출했을 때의 강도 분포와, 검사 시에 상기 피검사류를 검출했을 때의 검사 시 강도 분포를 비교함으로써, 검사 시의 상기 피검사류에 이물질이 부착되어 있는지의 여부를 검출하는,
    검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정보 처리부는, 상기 피검사류에 부착된 이물질을, 상기 이물질의 굴절률과 이물질의 부착이 없는 피검사류의 굴절률과의 차이의 렌즈 효과에 기초한 강도 변화로부터 검출하는, 검사 장치.
  3. 지엽류(紙葉類)를 반송하는 지엽류 반송부;
    상기 지엽류 반송부의 이동 방향과 직교하는 방향으로 THz파를 조사하는 THz파 조사부;
    상기 지엽류에 조사된 상기 THz파의 투과파 또는 반사파를 검출하는 THz파 검지부; 및
    상기 이동 방향과 직교하는 방향으로 THz파가 조사된 상기 지엽류의 투과파 또는 반사파의 강도 데이터로부터, 상기 지엽류의 투과파 또는 반사파의 강도 분포를 얻는 정보 처리부
    를 포함하고,
    상기 정보 처리부는, 상기 투과파 또는 상기 반사파의 이차원 강도 분포를 취득하고,
    이물질의 부착이 없는 상기 지엽류를 검출했을 때의 강도 분포와, 검사 시에 상기 지엽류를 검출했을 때의 검사 시 강도 분포를 비교함으로써, 검사 시의 상기 지엽류에 이물질이 부착되어 있는지의 여부를 검출하는,
    검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정보 처리부는, 상기 지엽류에 부착된 이물질을, 상기 이물질의 굴절률과 이물질의 부착이 없는 지엽류의 굴절률과의 차이의 렌즈 효과에 기초한 강도 변화로부터 검출하는, 검사 장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 THz파 조사부는 THz파 발진기와, 상기 THz파 발진기로부터 조사되는 THz파를 주사하는 집광용 광학 부품과, 주사 소자를 포함하는, 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주사 소자는, 갈바노 미러(galvanometer mirror), 폴리곤 미러(polygon mirror), 디지털 미러 소자 중 어느 하나인, 검사 장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 THz파 조사부는, 복수의 THz파 발진기와 광학 부품을 포함하는, 검사 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 THz파 검지부는, THz파 검지기와 상기 지엽류에 조사된 THz파의 상기 투과파 또는 상기 반사파를 집광하는 집광용 광학 부품을 포함하는, 검사 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 집광용 광학 부품은, 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈 및 거울로부터 선택되는, 검사 장치.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 THz파 검지부는, 복수의 THz파 검지기와 광학 부품을 포함하는, 검사 장치.
  11. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 정보 처리부는, 상기 렌즈 효과에 기초한 강도 변화를, 상이한 계조(階調)로 이차원 표시하는 기능을 갖추고 있는, 검사 장치.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이물질은 수지막인, 검사 장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 지엽류의 상면 및 하면에는, THz파를 투과하는 수지 또는 유리가 설치되는, 검사 장치.
  14. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 THz파 조사부는, 복수의 주파수의 THz파 발진기를 포함하고 있는, 검사 장치.
  15. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 THz파 조사부로부터 조사되는 THz파와 상기 THz파 검지기에 입사되는 THz파의 편광 방향이 제어되는, 검사 장치.
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