(57)【要約】【課題】測定対象物に含まれる異物の検出感度を向上できるようにする。【解決手段】空洞共振器の共振周波数（ｆ0）とは異なる周波数（ｆ1）をもつ信号を空洞共振器に入力するプロセスと、空洞共振器内を通過して出力される信号の変化（４００）に基づいて、空洞共振器内に位置するシート状の測定対象物に含まれる異物を検出するプロセスと、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞共振器の共振周波数とは異なる周波数をもつ信号を前記空洞共振器に入力するプロセスと、
前記空洞共振器内を通過して出力される信号の変化に基づいて、前記空洞共振器内に位置するシート状の測定対象物に含まれる異物を検出するプロセスと、
を有する、異物検出方法。
【請求項２】
前記空洞共振器は、前記シート状の測定対象物が前記空洞共振器内を通過可能なスリット状の貫通部を有し、
前記シート状の測定対象物は、前記検出のプロセスで、前記貫通部を通じて前記空洞共振器内を連続的に通過するように搬送される、
請求項１記載の異物検出方法。
【請求項３】
前記共振周波数と異なる周波数は、前記空洞共振器内を通過した信号の周波数対透過率特性の変曲点に相当する周波数である、請求項１又は２に記載の異物検出方法。
【請求項４】
前記測定対象物は、断面形状が一定である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異物検出方法。
【請求項５】
前記空洞共振器に入力される信号は、前記共振周波数とは異なる周波数であって互いに周波数の異なる複数の信号の混合信号であり、
前記信号の変化は、前記複数の信号成分毎に検出される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異物検出方法。
【請求項６】
前記シート状の測定対象物は、第１の空洞共振器内を通過した後、当該第１の空洞共振器のもつ共振周波数と同じ共振周波数をもつ第２の空洞共振器内を通過するように搬送され、
前記第１の空洞共振器には、前記共振周波数とは異なる周波数をもつ第１の信号が入力されるとともに、前記第２の空洞共振器には、前記共振周波数とは異なる周波数であって前記第１の信号の周波数と異なる周波数をもつ第２の信号が入力され、かつ、
前記信号の変化は、前記第１及び第２の空洞共振器内をそれぞれ通過した信号毎に検出される、請求項２記載の異物検出方法。
【請求項７】
前記シート状の測定対象物は、第１の空洞共振器内を通過した後、前記第１の空洞共振器のもつ第１の共振周波数とは異なる第２の共振周波数をもつ第２の空洞共振器内を通過するように搬送され、
前記第１及び第２の空洞共振器には、前記第１及び第２の共振周波数とは異なる周波数をもつ信号が共通に入力され、かつ、
前記信号の変化は、前記第１及び第２の空洞共振器をそれぞれ通過した信号毎に検出される、請求項２記載の異物検出方法。
【請求項８】
前記シート状の測定対象物は、隣接する空洞共振器の前記貫通部どうしが前記測定対象物の搬送路上で互いに非並行に配置された複数の空洞共振器を順次通過するように搬送される、請求項２記載の異物検出方法。
【請求項９】
前記測定対象物の搬送速度に応じて定まる、前記異物が前記空洞共振器を通過するのに要する時間に比べて長い時間をかけて変化する周波数成分を前記空洞共振器から出力される信号から分離し、
前記分離した周波数成分信号の変動が最小となるように、前記空洞共振器に入力する信号の周波数が制御される、請求項２記載の異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物検出方法および異物検出システムに関し、例えば、マイクロ波等の高周波信号を利用して測定対象物に含まれる異物を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートやフィルム等の製造ラインにおいて、設備や周囲環境、製造プロセス等に起因して製品に金属片等の異物が付着したり混入したりする場合がある。そこで、製造ラインにおいてクリーンルームを設けたり検査装置の設置により異物の有無を検査したりして、不良品の流出防止や品質管理の向上を図ることが試みられている。
【０００３】
異物の検出には、マイクロ波等の高周波信号を利用した測定技術を用いることがある。そのような測定技術の一例として、測定対象物の反射波を測定する反射法や、共振器を用いた共振器法などが知られている（例えば下記の特許文献１〜３等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１８５８３９号公報
【特許文献２】特開昭６３−４５５４７号公報
【特許文献３】特開昭６２−１２４４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
反射法により、シートやフィルム等の測定対象物に含まれる金属粒子等の異物を検出しようとした場合、検出可能な異物のサイズ（換言すれば、検出感度）は、測定に用いる高周波信号の波長に依存する。例えば、反射法では、波長の１／３６０程度（例えば、９ＧＨｚで１００μｍ程度）のサイズ以上の異物の検出が可能といわれている。これに対し、共振器法は、例えば、共振器内に試料を挿入し、共振周波数やＱ値（共振の鋭さを表わす指標）を測定する。共振器法では、反射法よりも検出感度は高い傾向にある。しかし、例えば共振周波数やＱ値そのものを測定しようとすると、数値解析等の信号処理が複雑化する場合がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的の一つは、測定対象物に含まれる異物の検出感度を向上できるようにすることにある。また、検出処理の容易化を図ることも本発明の目的の一つである。
【０００７】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の異物検出方法の一態様は、空洞共振器の共振周波数とは異なる周波数をもつ信号を前記空洞共振器に入力するプロセスと、前記空洞共振器内を通過して出力される信号の変化に基づいて、前記空洞共振器内に位置するシート状の測定対象物に含まれる異物を検出するプロセスと、を有する。
【０００９】
ここで、前記空洞共振器は、前記シート状の測定対象物が前記空洞共振器内を通過可能なスリット状の貫通部を有し、前記シート状の測定対象物は、前記検出の過程で、前記貫通部を通じて前記空洞共振器内を連続的に通過するように搬送される、ようにしてもよい。
【００１０】
また、前記共振周波数と異なる周波数は、前記空洞共振器内を通過した信号の周波数対透過率特性の変曲点に相当する周波数としてもよい。
【００１１】
さらに、前記測定対象物は、断面形状を一定としてもよい。
【００１２】
また、前記空洞共振器に入力される信号は、前記共振周波数とは異なる周波数であって互いに周波数の異なる複数の信号の混合信号であり、前記信号の変化は、前記複数の信号成分毎に検出される、こととしてもよい。
【００１３】
さらに、前記シート状の測定対象物は、第１の空洞共振器内を通過した後、当該第１の空洞共振器のもつ共振周波数と同じ共振周波数をもつ第２の空洞共振器内を通過するように搬送され、前記第１の空洞共振器には、前記共振周波数とは異なる周波数をもつ第１の信号が入力されるとともに、前記第２の空洞共振器には、前記共振周波数とは異なる周波数であって前記第１の信号の周波数と異なる周波数をもつ第２の信号が入力され、かつ、前記信号の変化は、前記第１及び第２の空洞共振器内をそれぞれ通過した信号毎に検出される、こととしてもよい。
【００１４】
また、前記シート状の測定対象物は、第１の空洞共振器内を通過した後、前記第１の空洞共振器のもつ第１の共振周波数とは異なる第２の共振周波数をもつ第２の空洞共振器内を通過するように搬送され、前記第１及び第２の空洞共振器には、前記第１及び第２の共振周波数とは異なる周波数をもつ信号が共通に入力され、かつ、前記信号の変化は、前記第１及び第２の空洞共振器をそれぞれ通過した信号毎に検出される、こととしてもよい。
【００１５】
さらに、前記シート状の測定対象物は、隣接する空洞共振器の前記貫通部どうしが前記測定対象物の搬送路上で互いに非並行に配置された複数の空洞共振器を順次通過するように搬送される、こととしてもよい。
【００１６】
また、前記測定対象物の搬送速度に応じて定まる、前記異物が前記空洞共振器を通過するのに要する時間に比べて長い時間をかけて変化する周波数成分を、前記空洞共振器を通過して出力される信号から分離し、前記分離した周波数成分信号の変動が最小となるように、前記空洞共振器に入力する信号の周波数が制御される、こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、測定対象物に含まれる異物の検出感度を向上できる。また、検出処理の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る異物検出システムの一例を示す模式図である。
【図２】図１に例示するセンシングユニットの外観を模式的に示す斜視図である。
【図３】キャビティを用いた異物検出原理を説明する模式図である。
【図４】異物のサイズと共振状態の変化との関係を例示するグラフである。
【図５】異物による共振状態の変化を説明する周波数対透過率特性図である。
【図６】図１に例示するシステムによる検出結果の一例である時系列データを示す図である。
【図７】図１に例示するシステムによる検出結果の一例である時系列データを示す図である。
【図８】図１に例示するシステムによる検出結果の一例である時系列データを示す図である。
【図９】図１に例示するシステムによる検出感度を説明すべく異物等価サイズとＳ／Ｎ比との関係を例示するグラフである。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は図１に例示するシステムによる検出結果（時系列データ）に対する信号処理の一例を説明する図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は図１に例示するシステムによる検出結果（時系列データ）に対する信号処理の一例を説明する図である。
【図１２】図１に例示するシステムによる検出感度分布の補完を説明する図である。
【図１３】図１に例示するシステムの変形例を示す模式的平面図である。
【図１４】図１に例示するシステムの変形例を示す模式的平面図である。
【図１５】図１に例示するシステムの変形例を示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施例を組み合わせる等）して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。
【００２０】
（システム構成例）
図１は、一実施形態に係る異物検出システムの一例を示す模式図である。図１に示す異物検出システムは、例示的に、キャビティ（空洞共振器）１１を含むセンシングユニット１０と、ネットワークアナライザ２０と、情報処理装置の一例としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０と、を備える。また、本システムは、例示的に、搬送装置４０、可動ステージ５０、および巻取モーターコントローラ６０等も備えることができる。
【００２１】
キャビティ１１は、例示的に、断面形状が方形状の導波管の両端を、中央部にマイクロ波等の高周波信号の入出力開口部として穴の開いた導電性の板１２３で塞いだ構造を持つ方形空洞共振器である。キャビティ１１は、板１２３の中央部に開いた穴を通じて内部にマイクロ波等の高周波信号が導入（入力）されることにより、特定の周波数（共振周波数）でＴＥモードやＴＭモード等の共振波を発生するように設計されている。キャビティ１１には、ＷＲＪ−９、ＷＲＪ−１０等の規格化サイズのものを用いてもよいし、独自サイズのものを用いてもよい。中央部に穴の開いた板１２３は、導波管の断面形状よりも大きい一定の厚さの導電性、好ましくは金属製の板により校正され、キャビティ１１のフランジ部１１１と後述する同軸導波管変換器１２との間に挟まれた状態で固定されている。
【００２２】
高周波信号には、例えば数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚ程度の範囲のマイクロ波信号を用いることができる。高周波信号は、キャビティ１１の長手方向（図１中のＸ軸方向）端部の一方に設けられた入力開口部（図示省略）から入力することができ、他方の端部に設けられた出力開口部（図示省略）からキャビティ１１内を通過した高周波信号を導出（出力）することができる。高周波信号のキャビティ１１への導入およびキャビティ１１からの導出は、例示的に、キャビティ１１の長手方向両端部にそれぞれ設けられた同軸導波管変換器１２を用いて行なうことができる。
【００２３】
同軸導波管変換器１２は、それぞれ、同軸ケーブル等の信号伝送ラインと導波管伝送路との間の伝送路変換を行なう。例示的に、同軸導波管変換器１２には、マイクロ波等の高周波信号を伝送可能な同軸ケーブル８０が接続可能なコネクタ１２１が設けられており、各コネクタ１２１には、例えば、同軸ケーブル８０の一端が接続されるとともに他端がネットワークアナライザ２０に接続される。
【００２４】
キャビティ１１と各同軸導波管変換器１２との接続は、例えば、センシングユニット１０の模式的斜視図である図２に示すように、キャビティ１１の長手方向両端部に設けられたフランジ部１１１と、同軸導波管変換器１２に設けられたフランジ部１２２とを、中央部に穴の開いた板１２３を挟んで、互いに接合することで可能である。接合は、例えばネジによって行なうことができる。
【００２５】
なお、非限定的な一例として、図２において、キャビティ１１のサイズは１０ｍｍ（幅）×２０ｍｍ（高さ）×８０（長さ）ｍｍ、フランジ部１１１及び１２２のサイズは１０ｍｍ（厚さ）×４２（幅）ｍｍ×４２ｍｍ（長さ）、フランジ部１２２を除く同軸導波管変換器１２のサイズは１０ｍｍ（幅）×２０ｍｍ（高さ）×４０ｍｍ（長さ）程度としてそれぞれ表現している。また、中央部に穴の開いた板１２３は、銅板であり、フランジ部１２２と接触する面において同じ面積を持ち、厚さ１ｍｍで、中央部の穴の大きさは４ｍｍから７ｍｍとしてある。
【００２６】
図１及び図２に例示するように、キャビティ１１の長手方向端部を除く対向する側面には、スリット状の貫通部１１０（以下、単に「スリット１１０」と表記する。）がそれぞれ設けられている。
【００２７】
当該スリット１１０は、フィルム等のシート状の測定対象物７０がキャビティ１１内に導入されて通過することが可能なサイズを有する。例えば、測定対象物７０が帯状のシートやフィルムであり、幅が５０〜６０ｍｍ、膜厚が数十μｍ〜数百μ程度であれば、図２に例示するように、スリット１１０のサイズは、７０ｍｍ×１ｍｍ程度に設定することができる。
【００２８】
測定対象物７０が所定長さの連続する帯状のシートやフィルム（シート状の連続体）である場合、当該スリット１１０を通じて測定対象物７０がキャビティ１１内を一の方向に連続的に通過するように測定対象物７０を移動させることができる。当該移動により、測定対象物７０のキャビティ１１による測定対象領域を連続的に変更することが可能である。
【００２９】
測定対象物７０の移動は、例えば搬送装置４０によって行なうことができる。搬送装置４０は、例示的に、巻取モーターにより回転駆動されるローラー等の巻取機構を用いて、測定対象物７０をスリット１１０に通過させながら連続的に搬送することができる。その際、搬送装置４０は、キャビティ１１内を通過する測定対象物７０（少なくとも測定対象領域）にたわみやしわが生じないように、フィルム７０に損傷を与えない範囲の張力（テンション）をかけることができる。なお、搬送方向は、例えば巻取モーターの回転方向を適宜に逆転することで、適宜のタイミングで反転可能である。搬送方向は、例えばＰＣ３０から搬送装置４０に所定の制御信号を与えることによって制御可能である。
【００３０】
測定対象物７０の搬送路とスリット１１０との相対的な位置関係は、搬送装置４０（ローラー）の位置及びキャビティ１１の位置のいずれか一方又は双方を制御することで調整可能である。例示的に、図１においては、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向の少なくともいずれかへ移動可能な可動ステージ５０上にセンシングユニット１０を設けることで、当該調整を可能としている。可動ステージ５０の駆動（移動）は、例えば可動ステージ駆動機構５１によって行なうことができる。可動ステージ駆動機構５１は、例えばＰＣ３０により制御可能である。なお、可動ステージ５０の可動範囲は例えば各軸それぞれ±２０ｃｍ程度とすることができる。
【００３１】
測定対象物７０がキャビティ１１を通過する速度、換言すれば、測定対象物７０の搬送速度は、例えば、搬送装置４０における前記巻取モーターの巻取速度（回転数）を制御することで調整可能である。巻取速度（搬送速度）は、例示的に毎分０〜１００ｍの範囲で調整でき、例えば巻取モーターコントローラ６０によって設定可能である。
【００３２】
巻取モーターコントローラ６０は、システムの保守者等のユーザーによる操作に応じた速度設定値を受け付けて、当該設定値に応じて前記巻取モーターの回転数を制御する。前記速度設定値は、巻取モーターコントローラ６０とＰＣ３０とを通信可能に接続して、ＰＣ３０から与えることもできる。また、巻取モーターコントローラ６０による速度制御機能は、ＰＣ３０に代替的あるいは付加的に装備してもよい。この場合、当該速度制御は、ＰＣ３０から行なえる。
【００３３】
ネットワークアナライザ２０は、高周波回路の電気的特性を測定可能な測定装置の一例であり、回路や素子に高周波信号を入力し、回路や素子からの反射、通過状態（例えば、振幅、位相）を測定することで回路や素子の電気的特性を測定することができる。本例において、ネットワークアナライザ２０は、例えば、図示を省略した信号源（発振器）を具備し、一方の同軸ケーブル８０（入力ケーブル８０ａ）を通じて一方（入力側）の同軸導波管変換器１２（入力側変換器１２ａ）へ高周波信号を入力することができる。
【００３４】
なお、高周波信号の入力は、必ずしもネットワークアナライザ２０に内蔵の信号源を利用して行なう必要はない。個別の信号源を用いて高周波信号の入力を行なうことも可能である。また、信号源は、異なる複数の周波数信号を多重（混合）した混合信号を生成する多重信号源としてもよい。多重信号源は、複数の信号源の出力信号を例えばミキサにより混合する構成とすることができる。これにより、キャビティ１１内に、入力側変換器１２ａを通じて１又は複数の周波数の高周波信号を入力することができる。
【００３５】
その一方で、ネットワークアナライザ２０は、キャビティ１１を通過して出力される高周波信号を、例えば、他方（出力側）の同軸導波管変換器１２（出力側変換器１２ｂ）から他方の同軸ケーブル８０（出力ケーブル８０ｂ）を通じて受信することができる。なお、キャビティ１１を通過して出力される高周波信号の受信、測定も、必ずしもネットワークアナライザ２０を利用して行なう必要はない。他の測定機器、例えば、スペクトラムアナライザやパワーメータ等に受信、測定させるようにしてもよい。上述したごとく複数周波数の高周波信号を用いる場合には、キャビティ１１を通過した信号をフィルタ等の信号分離手段により各周波数成分の信号に分離して１又は複数の測定機器に受信、測定させることもできる。
【００３６】
換言すれば、本例の異物検出システムにおいて、ネットワークアナライザ２０は、必須の構成要件ではない。キャビティ１１への高周波信号の入力およびキャビティ１１を通過した高周波信号の受信（測定）のいずれか一方又は双方にネットワークアナライザ２０を利用してもよいし、代替的あるいは付加的に、スペクトラムアナライザやパワーメータ等の他の測定機器を利用してもよい。ただし、以下では、非限定的な一例として、便宜的に、ネットワークアナライザ２０を用いて高周波信号の入力および出力高周波信号の受信（測定）をそれぞれ行なう場合について説明する。
【００３７】
入力ケーブル８０ａを通じてキャビティ１１内に入力する高周波信号の周波数は、ネットワークアナライザ２０又は当該ネットワークアナライザ２０と通信可能に接続されたＰＣ３０の操作によって、前記信号源の発振周波数及び／又は混合波数を直接的あるいは間接（遠隔）的に制御することで、適宜に変更可能である。なお、ネットワークアナライザ２０とＰＣ３０との接続には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）接続やＬＡＮ（Local Area Network）等の通信（ネットワーク）インタフェースを用いることができる。
【００３８】
ネットワークアナライザ２０は、上述のように、高周波信号をキャビティ１１に入力し、キャビティ１１内を通過して出力される高周波信号を受信することで、キャビティ１１の入出力信号を時間領域及び／又は周波数領域にて解析することができ、その解析結果である時系列データ及び／又は周波数データ（以下、「解析データ」と総称することがある。）をＰＣ３０に提供することができる。
【００３９】
ＰＣ３０は、本例のシステムの動作（測定）を統括的に制御できるコンピュータであり、例示的に、ディスプレイ３１と、ＰＣ本体３２と、キーボード３３やマウス３４等の入力デバイスとを備える。本体３２には、例えば、図示しないＣＰＵ、記憶装置（メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等）、外部機器（例えば、ネットワークアナライザ２０や巻取モーターコントローラ６０、可動ステージ駆動機構５１）との接続（通信）インタフェース等が設けられ、それぞれは内部バスにより相互通信可能に接続される。
【００４０】
ＰＣ本体３２の記憶装置には、本例のシステムの動作（測定）を実施するのに用いられるソフトウェアや、前記解析データ等を記憶することができる。ＣＰＵは、当該記憶装置からソフトウェアやデータを必要に応じてワークエリアであるメモリ等に読み出して（展開して）動作することにより、異物検出処理や数値解析等の信号処理を統括的に制御することができる。
【００４１】
ソフトウェアには、例えば、“Matrix Laboratory”の略称であるＭＡＴＬＡＢ（登録商標）等の数値解析ソフトウェアが含まれ、ＰＣ３０（ＣＰＵ）は、ネットワークアナライザ２０で得られた解析データについて、例えばＭＡＴＬＡＢ等の数値解析ソフトウェアを用いた演算処理を施すことができる。なお、ネットワークアナライザ２０で得られた解析データは、ＰＣ３０とネットワークアナライザ２０との間の通信データとしてＰＣ３０に提供されてもよいし、ＵＳＢメモリ等の記録媒体に記録したデータとしてＰＣ３０に提供されてもよい。
【００４２】
また、ＰＣ３０（ＣＰＵ）は、解析データや演算処理結果を、内蔵及び／又は外付けＨＤＤ等の記録媒体に適宜に記録し、必要に応じ、データの読み出し、加工、編集等を施して、外部機器の一例である、ディスプレイ３１や図示しないプリンタ（印刷装置）に適宜に出力する（ユーザーに提示する）ことができる。
【００４３】
（異物検出処理）
以下、上述したシステムによる異物検出処理について詳述する。
【００４４】
図３に例示するように、キャビティ１１に高周波信号が入力されて、キャビティ１１内に発生した共振波の節を含むＸＹ平面（以下、「検出基準面」という。）１１２上に、異物、例えば金属粒子等の導電性物質が存在していると、検出基準面１１２上の当該位置での電界強度が低下して一定になる（例えば、電位が零になる）。そのため、導電性物質７１が存在しない場合（１）と存在する場合（２）とで、検出基準面１１２における電界強度分布が変化して、キャビティ１１内の共振状態（共振周波数やＱ値）が変化する。
【００４５】
当該変化（率）は、図４に例示するように、異物のサイズ（立方体の体積に換算した場合の一辺ｄ）に比例して大きくなる傾向にある。なお、図４の縦軸は、前記変化（率）［％］を、｜ω−ω0｜／ω0（ωは任意の周波数、ω0は共振周波数をそれぞれ表わす）で表わしている。
【００４６】
したがって、キャビティ１１内の検出基準面１１２に測定対象物７０が位置し、順次、測定対象物７０の異なる領域がキャビティ１１内を連続的に通過するように測定対象物７０の搬送路を設定しておけば、前記共振状態の変化によって、キャビティ１１内を通過する測定対象物７０に、金属粒子等の導電性物質７１が異物として混入していることを検出できる。
【００４７】
ここで、共振状態の変化は、例えば図５に例示するように、共振周波数の変化として検出することができる。ただし、曲線３００が、異物の存在しない場合にキャビティ１１を通過して出力される高周波信号の周波数対通過（透過）率特性の一例を表わし、曲線２００が、異物の存在する場合の周波数対通過（透過）率特性の一例を表わしている。これらの特性３００及び２００を比較すれば理解されるように、異物が存在する場合、共振周波数（ｆ0）、すなわち透過率がピークとなる周波数は、例えば矢印５００で示すようにｆ0′（＜ｆ0）となり低周波数側へシフトする。
【００４８】
当該共振周波数の変化を、基準となる特性３００（キャビティ１１が有する共振特性とみることができる）における特定の周波数、例えば、共振周波数ｆ0から少し離れた周波数（図５では一例として低周波数側に離れた周波数）ｆ1に着目してみれば、共振周波数ｆ0の変化は、周波数ｆ1の信号の透過率（振幅強度）の変化、例えば図５中の矢印４００で示す変化（図５では減少）として現れる。
【００４９】
したがって、ネットワークアナライザ２０からキャビティ１１に入力する高周波信号の周波数をキャビティ１１の共振周波数ｆ0とは異なる周波数ｆ1に固定して、キャビティ１１から出力される当該周波数ｆ1成分の透過率（振幅）をネットワークアナライザ２０にて周期的に（つまり時間領域で）監視（例えばサンプリング）すれば、等価的に共振周波数の変化を検出することができる。この場合、測定対象物７０がキャビティ１１を連続的に通過する際の透過率の時間変化を、既述の時系列データとして得ることができる。
【００５０】
つまり、本例のネットワークアナライザ２０は、キャビティ１１の共振周波数ｆ0とは異なる周波数ｆ1をもつ信号をキャビティ１１に入力する入力装置の一例として機能するとともに、ＰＣ３０と協働して、キャビティ１１内を通過して出力される信号の変化に基づいて、キャビティ１１内に位置する測定対象物７０に含まれる異物を検出する検出装置の一例として機能する。なお、これらの機能は、それぞれ別の機器に実現してもよい。
【００５１】
上述の検出方法によれば、共振周波数ｆ0の変化を、周波数領域で監視する場合よりも簡易に検出することができる。後述する変形例で示すように、異なる複数の共振周波数を利用する場合には、周波数領域ではいずれの共振周波数の変化であるかを特定しにくくなるので、周波数領域での監視よりも時間領域での監視の方が有利といえる。換言すれば、前記透過率の時間変化を表わすデータが得られるのであれば、検出装置としての機能は既述のように必ずしもネットワークアナライザ２０を利用して実現しなくてもよい。例えば、スペクトルアナライザやパワーメータ等のより安価な測定機器を利用してもよい。
【００５２】
周波数ｆ1は、異物の存在しない場合の周波数対透過率特性３００と、異物の存在する場合の周波数対透過率特性２００との間で、他の周波数に比べて透過率の変化４００が大きくなる周波数、例えば特性３００の変曲点あるいはその近傍に相当する周波数に設定するのが好ましい。非限定的な一例として、８．２７９１１ＧＨｚの共振周波数に対して８．２７８ＧＨｚとする。このような周波数に設定すれば、他の周波数に設定するよりも、異物の検出感度を向上することができる。ただし、異物が大きいほど共振周波数が低周波数側へずれる量も大きくなる傾向にあるため、出力が逆に低下することがある。これに対応できるように、周波数ｆ1は、共振周波数よりもさらに離れた周波数に設定することもできる。
【００５３】
なお、測定対象物７０の幅方向（Ｘ軸方向）の断面形状が長さ方向（Ｙ軸方向）に一定でないと検出結果に誤差が生じ得るので、検出対象物７０の当該断面形状は長さ方向にできる限り一定であるのが好ましい。ただし、許容可能な検出誤差範囲であれば一定でなくても構わない。
【００５４】
図６は、キャビティ１１に入力する高周波信号の周波数ｆ1を７．３９８４３ＧＨｚ一定とした場合に得られた時系列データの一例を示す。ただし、測定対象物７０の搬送速度は、毎秒９ｍｍとしている。異物の一例としては、次表１中に示す導電性（金属）微粒子サンプルａ〜ｈを用いることができ、代表例としてサンプルｅを用いた。
【表１】
2010276416.tif 000003
測定対象物７０のサンプルとしては、例示的に、幅８ｍｍ×長さ２８０ｍｍ×厚さ１６μｍ又は１８μｍのフィルムサンプルを用いることができ、当該フィルムサンプルに導電性微粒子サンプルを接着剤等で固定した。
【００５５】
また、本例では、図６中に矢印６００で示す範囲にある振幅（信号レベル）の標準偏差をノイズレベルに設定し、図６中に矢印７００で示す範囲にある振幅（信号レベル）を異物検出時の振幅に設定している。図６には、異なるタイミングでそれぞれノイズレベルを超える振幅（信号変化）が現れており、これらの２箇所で異物の存在を検出できたことが例示されている。なお、図６において、ノイズレベルを超える振幅の検出時間は、異物がキャビティ１１を通過するのに要する時間に相当し、例えば毎秒９ｍｍでキャビティ１１（幅１０ｃｍ）を通過する時間約１．１秒に相当する。
【００５６】
他の検出結果例を図７及び図８にそれぞれ示す。図７及び図８は、いずれも測定対象物７０に幅５０ｍｍのポリエチレン製のシートを用いた場合の検出結果例を示し、図７は異物として直径１５０μｍ×長さ２ｍｍの導電性微粒子サンプルを用い、図８は異物として直径１５０μｍ×長さ０．３ｍｍ（＝３００μｍ）の導電性微粒子サンプルを用いた場合をそれぞれ例示している。なお、入力高周波数信号の周波数ｆ1は、いずれの場合も８．２７６３４ＧＨｚ一定に設定されている。
【００５７】
図７及び図８のいずれの場合も、ノイズレベルを超える信号レベル（振幅）の得られるタイミングを識別できる。したがって、当該タイミングでキャビティ１１内に位置する測定対象物７０（測定対象領域）に、異物である導電性微粒子サンプルがそれぞれ含まれていることを検出できる。
【００５８】
（検出感度）
上述の検出方法での検出感度については、例えば図９に示すグラフで表わすことができる。当該グラフの横軸は異物等価サイズ（異物の体積を立方体の体積に換算した場合の一辺の長さ）を表わし、縦軸は既述のノイズレベル（標準偏差）を１とした場合のＳ／Ｎ比を表わしている。また、記号◇は入力高周波信号の周波数が７．３９８４３ＧＨｚ、記号□は同周波数が８．２７８４７ＧＨｚ、記号△は同周波数が９．３７３２１ＧＨｚである場合のサンプル値をそれぞれ表わしている。
【００５９】
図９から、Ｓ／Ｎ比＝３程度までは得られた時系列データに特別な処理を施さなくても５０μｍ程度の異物等価サイズの異物の検出可能であることが読み取れる。したがって、検出感度を異物等価サイズで数十μｍオーダーに向上でき、例えば、測定対象物７０の製造ラインにおいて、測定対象物７０の搬送路上で連続的に微小な異物の有無を確実に、また、簡易に検出することが可能である。
【００６０】
なお、得られた時系列データにフィルタリングやウェーブレット変換等の信号処理を施せば、Ｓ／Ｎ比の改善を図ることができ、さらに小さなサイズの異物の検出も可能である。本例においては、異物が特定の共振周波数をもつキャビティ１１を通過するから、検出すべき信号波形を一意に定めることができ、結果として信号処理の容易化を図ることもできる。フィルタリングの一例としては、例えば異物が検出されたときの信号波形を時系列データとして予め測定、記録しておき、当該信号波形を基準データとする相関演算処理を施すことが挙げられる。このような信号処理は、例えばＰＣ３０（ＣＰＵ）にて実施することができる。
【００６１】
図１０及び図１１に、それぞれフィルタリング又はウェーブレット変換を用いた場合のＳ／Ｎ比の改善例を示す。なお、ウェーブレット変換には、ＭＡＴＬＡＢで定義されている“coif 1”のウェーブレットフィルタを用いている。図１０は異物等価サイズが７３μｍの場合、図１１は異物等価サイズが１５６μｍの場合の時系列データの一例をそれぞれ示しており、（ａ）はフィルタリング及びウェーブレット変換のいずれも施さない時系列データ（生データ）、（ｂ）はフィルタリングを施した時系列データ、（ｃ）はウェーブレット変換を施した時系列データをそれぞれ示している。これらの図１０及び図１１から、フィルタリング又はウェーブレット変換を用いることで、Ｓ／Ｎ比を約３倍以上に改善可能であることが分かる。
【００６２】
（変形例１）
上述した例においては、キャビティ１１に入力する高周波信号の周波数を１種類としている。そのため、検出感度が他に比べて低いあるいは無い領域（以下、「不感帯」と総称することがある。）が、既述の検出基準面１１２（図３参照）の幅方向（Ｘ軸方向）に生じる（つまり、Ｘ軸方向の感度分布にムラが生じる）場合がある。
【００６３】
例えば、検出基準面１１２におけるＸ軸方向の検出感度は、図１２に模式的に示すように、共振波の節に相当する位置に近い位置ほど低くなる傾向にあり、共振波の腹に相当する位置に近い位置ほど高くなる傾向にある。そのため、キャビティ１１に入力する信号の周波数が１種類だと、共振波の節に相当する位置及びその近傍が不感帯になりやすい。
【００６４】
そこで、本変形例１においては、キャビティ１１内に発生させる共振波の周波数として、図１２に例示するように、ｆ11及びｆ12（ｆ11≠ｆ12）の２種類（又はそれ以上）の周波数を用いる。これにより、いずれかの周波数ｆ11又はｆ12で生じる不感帯を他の異なる周波数ｆ12又はｆ11で補うことができる。理論的には、周波数の種類を増やすほど、検出基準面１１２のＸ軸方向についての不感帯を少なくして感度分布のムラを低減することができる。換言すれば、感度分布にムラが生じるとしても、複数の共振波（比較的形状の単純な波）の重ね合わせで容易に対処可能である。
【００６５】
このように複数の周波数を用いる場合、すべての周波数を同一のキャビティ１１に入力してもよいし、同一測定対象物７０が連続的に通過するように配置された複数のキャビティ１１に個別に入力してもよい。
【００６６】
前者の場合、各周波数の信号をキャビティ１１に入力するタイミングは、同一タイミングでもよいし異なるタイミングでもよい。同一タイミングとするには、例えば、入力装置の一例として機能するネットワークアナライザ２０において複数種類の周波数の信号を混合して得られる混合信号を入力高周波信号とすることが一例として挙げられる。この場合、キャビティ１１の出力信号に含まれる各周波数成分を例えば検出装置の一例として機能するネットワークアナライザ２０において分離して、分離した周波数成分毎に信号変化（振幅の時間変化）を観測（検出）することが可能である。これに対し、異なるタイミングとするには、測定対象物７０の特定領域が同一キャビティ１１内を通過するのに要する時間を時分割して、各時分割スロットで入力高周波信号の周波数を変更することが一例として挙げられる。
【００６７】
一方、後者の場合、すなわち複数のキャビティ１１を用いる場合、一部又は全部のキャビティ１１の共振周波数は同一でもよいし異なっていてもよい。なお、便宜的に、キャビティ１１の形状が同一であれば共振周波数も同一であり、キャビティ１１の形状が異なっていれば共振周波数も異なると考えてよい。一例として、２つのキャビティ１１を用いる場合について、図１３及び図１４に示す。
【００６８】
図１３には、同一形状で共振周波数（ｆ0）も同じ２つのキャビティ１１を用いる場合、図１４には、異なる形状で共振周波数が互いに異なる（ｆ01、ｆ02）２つのキャビティ１１を用いる場合についてそれぞれ例示している。
【００６９】
いずれの場合も、第１及び第２のキャビティ１１は、それぞれ測定対象物７０の搬送路上に設置されて、測定対象物７０が、各キャビティ１１を、それぞれのスリット１１０を通じて順次連続的に通過するように設定されている。
【００７０】
したがって、図１３の場合、測定対象物７０は、第１のキャビティ１１内を通過した後、当該第１のキャビティ１１のもつ共振周波数ｆ0と同じ共振周波数ｆ0をもつ第２のキャビティ１１内を通過することになる。一方、図１４の場合、測定対象物７０は、第１のキャビティ１１内を通過した後、当該第１のキャビティ１１のもつ共振周波数ｆ01とは異なる第２の共振周波数ｆ02をもつ第２のキャビティ１１内を通過することになる。
【００７１】
そして、図１３の場合には、ネットワークアナライザ２０は、各キャビティ１１の共振周波数ｆ0とは異なる周波数であって互いに異なる周波数（ｆ11及びｆ12：ｆ0≠ｆ11≠ｆ12）をもつ高周波数信号（第１及び第２の信号）を個々のキャビティ１１に個別に入力する。一方、図１４の場合には、ネットワークアナライザ２０は、例えば、各キャビティ１１の共振周波数ｆ01及びｆ02とはそれぞれ異なる周波数（ｆ）の高周波信号をキャビティ１１のそれぞれに共通に入力する。
【００７２】
いずれの場合も、測定対象物７０は、複数のキャビティ１１を順次通過することで、異なるタイミングでそれぞれ異なる周波数の共振波による電界を受けることになる。したがって、検出基準面１１２において異なるタイミングで互いの周波数の不感帯を補うことができ、キャビティ１１（スリット１１０）の幅方向（Ｘ軸方向）、つまりは測定対象物７０の幅方向の感度ムラを低減することができる。
【００７３】
（変形例２）
複数のキャビティ１１を用いる場合、測定対象物７０の搬送方向に対する各キャビティ１１の平面視配置は、図１３や図１４に例示したようにＸ軸に並行な（測定対象物７０の搬送方向と直交する）配置としてもよいし、例えば図１５に示すように、Ｘ軸に非並行な配置、換言すれば、隣接するキャビティ１１のスリット１１０どうしが測定対象物７０の搬送路上で互いに非並行である配置としてもよい。
【００７４】
図１５に例示する非並行な配置によれば、測定対象物７０が前段の第１のキャビティ１１内を通過してから後段の第２のキャビティ１１内に到達するまでの所要時間（搬送距離）を、測定対象物７０の幅方向（Ｘ軸方向）の位置又は領域によって異ならせることができる。
【００７５】
したがって、各キャビティ１１で共通の周波数を用いた異物検出処理を複数回行なえば、例えばＰＣ３０において、前記所要時間の相違を基に、信号変化の検出された測定対象物７０における幅方向の位置又は領域を特定することが容易になる。前記所要時間の相違と測定対象物７０の幅方向の位置との関係は、例えば、予めマップデータ等としてＰＣ３０に記憶しておくことができる。
【００７６】
なお、本変形例２においても、既述の変形例１で述べたように、検出感度の不感帯を低減する目的で、各キャビティ１１でそれぞれ異なる複数の周波数を用いることとしてもよい。
【００７７】
（変形例３）
キャビティ１１の共振周波数は、周囲温度変化等の測定環境の変化を要因として変化する場合がある。キャビティ１１の共振周波数が変化すると、上述した異物検出の精度が低下するおそれがある。周囲温度変化等の測定環境の変化は、異物がキャビティ１１を通過するのに要する時間に比べて長い時間をかけて生じるものと考えられる。なお、異物がキャビティ１１を通過するのに要する時間は、キャビティ１１の幅方向（Ｙ軸方向）の長さと測定対象物７０の搬送速度とを基に定まる。
【００７８】
そこで、例えばネットワークアナライザ２０又はＰＣ３０は、異物がキャビティ１１を通過するのに要する時間に比べて長い時間をかけて変化する周波数成分を、キャビティ１１の出力信号から分離、検出し、当該周波数成分の信号の変動が最小となるように、キャビティ１１に入力する高周波信号の周波数を制御する。これにより、温度変化等の測定環境に変化が生じてキャビティ１１の共振周波数が変化しても、当該変化に追従して入力高周波信号の周波数を補正することができる。したがって、検出精度の低下を抑止することが可能となる。
【００７９】
（その他）
なお、上述した実施形態においては、測定対象物７０を、搬送装置４０によって搬送して、キャビティ１１内を通過（移動）させながら、異物検出を行なっているが、測定対象物７０を移動させなくても異物検出が可能な場合もある。例えば、測定対象物７０に異物が含まれていないときの出力信号波形を予め既知なデータとして記録しておき、当該データと入力高周波信号をキャビティ１１に入力したときの実際の出力信号波形との比較で、移動していない測定対象物７０に含まれる異物を検出することも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  センシングユニット
１１  キャビティ（空洞共振器）
１２  同軸導波管変換器
１２ａ  入力側変換器
１２ｂ  出力側変換器
２０  ネットワークアナライザ
３０  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
３１  ディスプレイ
３２  本体
３３  キーボード
３４  マウス
４０  搬送装置
５０  可動ステージ
５１  可動ステージ駆動機構
６０  巻取モーターコントローラ
７０  測定対象物
７１  導電性物質
８０  同軸ケーブル
８０ａ  入力ケーブル
８０ｂ  出力ケーブル
１１０  貫通部（スリット）
１１１  フランジ部
１１２  検出基準面
１２１  コネクタ
１２２  フランジ部
１２３  板
【図１】
2010276416.tif 000004
【図２】
2010276416.tif 000005
【図４】
2010276416.tif 000006
【図５】
2010276416.tif 000007
【図６】
2010276416.tif 000008
【図７】
2010276416.tif 000009
【図８】
2010276416.tif 000010
【図９】
2010276416.tif 000011
【図１０】
2010276416.tif 000012
【図１１】
2010276416.tif 000013
【図１２】
2010276416.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2010276416.tif 000016
【図１５】
2010276416.tif 000017
【図３】
2010276416.tif 000018