(57)【要約】【課題】小型化し易いとともに簡素な構成でテラヘルツ波を長期間安定して照射できるテラヘルツ波の照射装置を提供する。【解決手段】テラヘルツ波の照射装置２０は、テラヘルツ波が透過可能な透過材料からなる導波体２２を備え、導波体２２には内部で一端側から他端側へ向けて導波されるテラヘルツ波を屈折又は反射して側面から出射させるプリズム部２４が設けられ、検査装置に組み込むことで、例えば紙葉類の表面又は裏面に透明なテープ等の異物が付着しているか否かを検査する装置に適用される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ波が透過可能な透過材料からなる導波体を備え、
前記導波体には内部で一端側から他端側へ向けて導波される前記テラヘルツ波を屈折又は反射して側面から出射させるプリズム部が設けられている、テラヘルツ波の照射装置。
【請求項２】
前記導波体の一側面に前記テラヘルツ波を出射する出射部が設けられ、前記出射部に対応する他側面に前記プリズム部が設けられ、該プリズム部に凹凸形状が形成されている、請求項１に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項３】
前記プリズム部は、前記他側面内に形成された複数の凹凸部を有し、前記導波体の前記一端側からの距離が遠い程、前記凹凸部の大きさが大きく設けられている、請求項２に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項４】
前記プリズム部は、前記他側面内に形成された複数の凹凸部を有し、前記導波体の前記一端側からの距離が遠い程、前記凹凸部の密度が高くなるように設けられている、請求項２に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項５】
前記プリズム部は、前記他側面内に形成された複数の凹凸部を有し、前記導波体の前記一端側からの距離が遠い程、前記各凹凸部における上流側の面部の傾斜角度が大きくなるように設けられている、請求項２乃至４の何れかに記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項６】
前記プリズム部は、前記透過材料に不純物を含有させて屈折率を変化させた屈折率変化部を有している、請求項１又は２に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項７】
前記プリズム部には、前記導波体の前記一端側からの距離が遠い程、前記不純物の濃度が高くなるように前記屈折率変化部が設けられている、請求項６に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項８】
前記導波体の両端部からそれぞれ前記テラヘルツ波が入射可能であり、前記各端部から入射した前記テラヘルツ波がそれぞれ他端側へ向けて導波されて前記側面から出射可能である、請求項１に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【請求項９】
発振器と、前記プリズム部と、該プリズム部を収容する照射装置用ケースとを備え、前記発振器が、照射装置用ケースと接続されている、請求項１に記載のテラヘルツ波の照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波を照射するためのテラヘルツ波の照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テラヘルツ波を利用した各種の検出装置が提案されている。例えば下記特許文献１では、紙幣等の被検査類に付着した異物の検出を非接触で高速及び高効率に検査するための検査装置が提案されている。
【０００３】
この検査装置では、発振器からのテラヘルツ波を、ガルバノミラー等のミラーを機械的に角度変化させることで、紙幣等の被検査類全体を照射したり、被照射部位を複数の領域に分割して各領域毎に発振器を配置して照射することで、紙幣等の被検査類全体を照射したりしていた。
【０００４】
このような検査装置によれば、テラヘルツ波を紙幣等の被検査類全体に照射して検査することができ、紙幣等の被検査類に貼付されたテープのような異物を非接触で高速に且つ高効率に検出することが可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−８０４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の検査装置に設けられたテラヘルツ波の照射装置では、ミラーを機械的に角度変化させることで紙幣等の被検査類全体を照射する装置の場合、ミラーの角度の変化で紙幣等の被検査類全長を照射するため、ミラーから紙幣等の被検査類までの距離を長く設けることが必要で装置が大きくなり易かった。また振動によりミラーの精密な高速の動作を安定に保つことが容易でなかった。
【０００７】
さらに被照射部位を複数の領域に分割して各領域に発振器を配置して照射する場合、振動に対しては強いものの、被照射部位を分割した領域の数だけ発振器及びレンズ等を設けて制御しなければならず、装置構成が複雑になり易かった。
【０００８】
そこで本発明では、小型化し易いとともに簡素な構成でテラヘルツ波を長期間安定して照射できるテラヘルツ波の照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明のテラヘルツ波の照射装置は、テラヘルツ波が透過可能な透過材料からなる導波体を備え、導波体には内部で一端側から他端側へ向けて導波されるテラヘルツ波を屈折又は反射して側面から出射させるプリズム部が設けられている。
【００１０】
本発明のテラヘルツ波の照射装置では、導波体の一側面にはテラヘルツ波を出射する出射部が設けられ、出射部に対応する他側面には、凹凸形状のプリズム部が設けられていてもよい。前記プリズム部は、他側面内に形成された複数の凹凸部を有し、導波体の一端側からの距離が遠い程、凹凸部の大きさが大きく設けられていてもよい。またプリズム部は、他側面内に形成された複数の凹凸部を有し、導波体の一端側からの距離が遠い程、凹凸部の密度が高くなるように設けられていてもよい。さらにプリズム部は、他側面内に形成された複数の凹凸部を有し、導波体の一端側からの距離が遠い程、各凹凸部における上流側の面部の傾斜角度が大きくなるように設けられていてもよい。
【００１１】
本発明のテラヘルツ波の照射装置は、プリズム部には、透過材料に不純物が含有されて屈折率が変化した屈折率変化部を有していてもよい。その場合、プリズム部では、導波体の一端側からの距離が遠い程、不純物の濃度が高くなるように屈折率変化部が設けられていてもよい。
【００１２】
本発明のテラヘルツ波の照射装置では、導波体の両端部からそれぞれテラヘルツ波が入射可能であり、各端部から入射したテラヘルツ波がそれぞれ他端側へ向けて導波されて側面から出射可能であってもよい。
本発明のテラヘルツ波の照射装置では、発振器と、プリズム部と、プリズム部を収容する照射装置用ケースとを備え、発振器が、照射装置用ケースと接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、導波部の内部で一端側から他端側へ直進及び内部反射しつつテラヘルツ波が導波され、プリズム部で屈折又は反射して側面から出射する。そのため導波体の側面を被照射部位に沿って近接配置し、一端側からテラヘルツ波を導波することで、容易に被照射部位にテラヘルツ波を照射できる。導波体に被照射部位の全長に応じたプリズム部を設けることで、全長の長い被照射部位であっても容易にテラヘルツ波を被照射部位の全長に照射できる。
【００１４】
被照射部位の全長が長くても、導波体の側面を被照射部位に近接配置すればよく、導波体を被照射部位から離間させる必要がなく、また導波体の端部側からテラヘルツ波を導波体に入射すればよく、多数の発振器を用いる必要もない。そのため照射装置を大幅に小型化し易い。
さらに被照射部位の全長に照射するためには導波体を駆動する必要がなく、駆動機構や防振機構なども不要であり、さらに導波体の内部で導波して屈折又は反射させるので導波経路を構成する部品も少なくでき、構成を簡素化できる。そのため振動や使用環境等の影響を受け難く、テラヘルツ波を長期間安定して照射できる。
【００１５】
従って、本発明によれば、小型化し易いとともに簡素な構成でテラヘルツ波を長期間安定して照射できるテラヘルツ波の照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置を用いた検査装置を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置における導波体を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置における導波体を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置における導波体の第１変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置における導波体の第２変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置における導波体の第３変形例を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置における導波体の断面図である。
【図８】第１実施形態又は第２実施形態において、テラヘルツ波の照射装置における導波体へのテラヘルツ波の入射効率を高めた例を示す断面図である。
【図９】第３実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置の構成を示す断面図である。
【図１０】第４実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置の構成を示す断面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）はファイバープレートの構成を示す斜視図、（ｄ）はファイバープレートの一部を構成する光フィバーの形状を示す略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。
［第１実施形態］
本実施形態では、検査装置に組み込まれたテラヘルツ波の照射装置の例を用いて説明する。この検査装置の利用の一例として、以下に示すように紙葉類の表面又は裏面に透明なテープ等の異物が付着しているか否かを検査する装置に適用される。
図１は、本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置を用いた検査装置を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この検査装置１０は、検査対象の紙葉類１１を搬送する搬送装置１２と、搬送装置１２により搬送される紙葉類１１の一方の面側からテラヘルツ波を照射する照射装置２０と、紙葉類１１の他方の面側で透過波を検出する検出装置３０と、を備えている。
【００１８】
テラヘルツ波が照射される対象である紙葉類１１は長方形の紙幣等であり、一方の面全面が被照射部位となっている。
搬送装置１２は、紙葉類１１を面に沿う方向に搬送し、テラヘルツ波の照射位置１２ａを短手方向又は長手方向に通過させるように、紙葉類１１の上部及び下部に搬送ガイド１３、１３が配設される構成を有している。搬送ガイド１３、１３の部材としては、樹脂やガラスを用いることができる。
照射装置２０は、発振器２１と、発振器２１からのテラヘルツ波を内部で導波して、搬送装置１２の照射位置１２ａで紙葉類１１に照射する導波体２２と、を備えている。
【００１９】
発振器２１は、例えばガンダイオード、ＩＭＰＡＴＴ（インパット）ダイオード、タンネットダイオード等の各種ダイオード、Ｓｉ、ＧａＡｓやＩｎＰのような化合物半導体から形成されるトランジスタなどの発振素子を有し、３０ＧＨｚ（ＧＨｚは１０９Ｈｚ）〜１２ＴＨｚの周波数帯のテラヘルツ波を出射可能なものである。発振器２１は、例えば銅板やアルミニウム板等の熱伝導性の優れた金属板上に設置するのがよい。金属板をさらに筐体等の金属製部材に熱的に接続することで、放熱面積を広げて放熱効果を向上させることができる。
【００２０】
図２は、本発明の第１実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０における導波体２２を示す斜視図であり、図３は、図２に示す導波体２２を示す断面図である。導波体２２は、図３に示すように、テラヘルツ波が透過可能な透過材料から略棒状に形成されている。本実施形態では、角柱形状又は蒲鉾形状を有し、一軸方向に直線状に延びている。特に限定されるものではないが、蒲鉾形状は一軸方向に延びる平面と平面の両縁間を外向きに突出した凸形状の曲面とを有している。透過材料は、可視光を透過しない材料であってもよいが、テラヘルツ波の透過率が出来るだけ高い材料が好ましく、例えば高抵抗シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）等が例示できる。
【００２１】
本実施形態の導波体２２は、一方の端部に設けられた入射部２３と、入射部２３から内部に入射して導光されるテラヘルツ波を屈折又は反射するプリズム部２４と、プリズム部２４からのテラヘルツ波を出射させる側面の出射部２５と、を有している。入射部２３は、導波体２２の一方の端部に設けられ、対向配置された発振器２１からのテラヘルツ波を導波体２２の内部に軸方向に入射する。導波体２２の内部がテラヘルツ波の導波経路２６となっており、テラヘルツ波が入射部２３を有する一端側から他端側に向けて直進及び内部反射しつつ導波される。
【００２２】
一側面に設けられた出射部２５は、角柱形状の導波体２２の場合平滑な平面であり、蒲鉾形状の導波体２２の場合外向きの凸曲面である。出射部２５の形状及び向き等に応じてテラヘルツ波が出射される。この出射部２５は導波経路２６の導光方向に連続して設けられており、テラヘルツ波は出射部２５からライン状に出射される。本実施形態では、導波体２２の出射部２５が、搬送装置１２の照射位置１２ａに対して対向するように固定して配置されている。
【００２３】
プリズム部２４は、出射部２５が設けられた一側面とは異なる対向する他側面に、出射部２５に対応する位置及び長さで凹凸形状に形成されている。本実施形態では、出射部２５とは反対側の側面から筋状に凹ませることで、断面略三角形等の多角形形状を有する複数の筋状凹部２７が鋸刃状に形成されることでプリズム部２４が構成されている。なお、断面略三角形等の多角形形状に凹ませる代わりに、同形状の屈折又は反射用部材を嵌め込んだりするようにしてもよく、筋状凹部２７を以後、筋状凹凸部２７と呼び、導波体２２内に複数の筋状凹凸部２７が形成されるようにする。
【００２４】
本実施形態では、各筋状凹凸部２７は導波方向に対して交差する方向に互いに平行に、他側面の全幅を横断するように形成されている。特に限定されるものではないが、各筋状凹凸部２７が導波体２２の内部の導波経路２６の中心軸に対して直交して形成されていてもよい。
【００２５】
このプリズム部２４では、導波体２２の入射部２３が設けられた一端側からの距離が遠い程、筋状凹凸部２７の大きさが大きく（凹部の場合は深さが深く）設けられている。即ち、入射部２３を有する一端側程、筋状凹凸部２７の大きさｄ１が小さく（凹部の場合は深さｄ１が浅く）、他端側程、筋状凹凸部２７の大きさｄ２が大きく（凹部の場合は深さｄ２が深く）なっている。
【００２６】
これらにより、入射部２３から導波されたテラヘルツ波が、プリズム部２４の複数の筋状凹凸部２７における凹凸面で屈折又は反射されて、出射部２５からライン状に出射される。そして、これら複数の筋状凹凸部２７の数と大きさ、配置間隔、さらには、導波されるテラヘルツ波を屈折又は反射させる面の形状を種々工夫することで、このライン状に出射されたテラヘルツ波を全長で出来るだけ均一にでき、搬送装置１２の照射位置１２ａを移動する紙葉類１１の長手方向の全長を照射することができる。
【００２７】
紙葉類１１の他方の面側で透過波を検出する検出装置３０は、例えば、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ等からなる集光用光学部品３１と、集光用光学部品３１を介して導波体２２の出射部２５と対向するように直線状に多数配置される、ショットキーバリヤダイオード３２ａ〜３２ｎ等からなる検出素子群３３と、検出素子群３３の検出結果を搬送装置１２の搬送情報などともに処理することで異物の有無及び位置を判定する情報処理部３４と、を有している。ショットキーバリヤダイオード３２ａ〜３２ｎは、例えばプリント基板３５上に搭載されている。
情報処理部３４は、紙葉類１１に異物の付着のない紙葉類１１を検出したときの透過波の二次元強度分布と、検査時に異物が付着した紙葉類１１を検出したときの透過波の二次元強度分布とを比較することで、異物が付着しているか否かを検出するように構成されている。
【００２８】
この検査装置１０では、搬送装置１２により紙葉類１１が搬送されると、表面又は裏面を照射装置２０側に対向させた状態で短手方向又は長手方向に移動して照射位置１２ａを通過する。照射位置１２ａには照射装置２０から紙葉類１１を長手方向又は短手方向に横断するようにライン状のテラヘルツ波が照射されている。紙葉類１１が照射位置１２ａを通過することで、長手方向又は短手方向に横断したライン状のテラヘルツ波が短手方向又は長手方向に順に相対移動して紙葉類１１の全面を照射する。照射位置１２ａでは紙葉類１１を透過したテラヘルツ波が検出装置３０で検出され、情報処理部３４において紙葉類１１に異物が付着しているか否が検出される。
【００２９】
以上のような本実施形態のテラヘルツ波の照射装置２０によれば、導波体２２の内部で一端側から他端側へ直進及び内部反射しつつテラヘルツ波が導波され、プリズム部２４で屈折又は反射して側面から出射する。そのため導波体２２の側面を紙葉類１１に沿って近接配置し、一端側からテラヘルツ波を導波することで、容易に紙葉類１１にテラヘルツ波を照射できる。導波体２２に紙葉類１１の長手方向又は短手方向の全長に応じたプリズム部２４を設けることで、全長が長くても容易にテラヘルツ波を全長に照射できる。
【００３０】
全長が長くても導波体２２の側面を紙葉類１１に近接配置すれば照射でき、導波体２２を紙葉類１１から離間するように配置する必要がない。導波体２２の端部側からテラヘルツ波を導波体２２に入射すればよく、多数の発振器を用いる必要もない。そのため照射装置２０を大幅に小型化し得る。
【００３１】
さらに紙葉類１１の全長を照射するために導波体２２を駆動するような必要もなく、駆動機構や防振機構なども不要である。しかも導波体２２の内部で導波して屈折又は反射させるので導波経路２６を構成する部品も少なくでき、構成を簡素化できる。そのため振動や使用環境等の影響を受け難く、テラヘルツ波を長期間安定して照射できる。
【００３２】
このテラヘルツ波の照射装置２０によれば、導波体２２の一側面には、テラヘルツ波を出射する出射部２５が設けられ、出射部２５に対応する他側面には、凹凸形状のプリズム部２４が設けられている。そのため導波体２２の内部の側面で内部反射して導波されるテラヘルツ波の一部を、プリズム部２４で屈折又は反射することで出射部２５から出射させることができ、残部を下流側へ透過することができる。これにより凹凸形状のプリズム部２４を導波方向の広い範囲に設けることで、テラヘルツ波を導波方向の広い範囲から出射させることができる。
【００３３】
このテラヘルツ波の照射装置２０によれば、プリズム部２４が他側面から凹んで形成されるか、又は凹ませた形状に合致した屈折又は反射用部材を嵌め込んだ複数の筋状凹凸部２７を有し、導波体２２における一端側の入射部２３からの距離が遠い程、筋状凹凸部２７の大きさが大きく又は深さが深く設けられている。そのため導波体２２の内部の導波経路２６において、テラヘルツ波があまり減衰されないで到達する上流側では屈折又は反射する割合を小さくでき、減衰されて到達する下流側では屈折又は反射する割合を大きくできる。これにより出射部２５の上流側と下流側とで出射されるテラヘルツ波の強度の差を小さくでき、可及的には同等にできる。
【００３４】
なお上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば上記では、テラヘルツ波の照射装置２０を紙葉類１１の検査装置に用いた例について説明したが、何ら限定されるものではなく、他の用途に用いることもでき、例えば立体形状の被照射部位にテラヘルツ波を照射する装置であってもよく、人体等の生物にテラヘルツ波を照射する装置であってもよい。
【００３５】
上記実施形態では、照射装置２０を用いた検査装置１０として、紙葉類１１を透過したテラヘルツ波を検出装置３０により検出したが、限定されるものではない。紙葉類１１に対して照射装置２０と同じ側に検出部を設けることで、紙葉類１１の表面又は裏面で反射されたテラヘルツ波を検出するように構成することも可能である。その場合、紙葉類１１に対する導波体２２の出射部２５の傾斜角度を上記より大きくしてもよく、出射部２５が設けられている導波体２２の一方の側面を斜めに形成してもよい。これにより反射波を検出し易くすることができる。
【００３６】
さらに導波体２２は種々の変形が可能であり、例えば上記では多角形形状の筋状凹凸部２７を複数設けたが、筋状でなくてもよく、微細な凹凸をランダムに設けてもよい。
【００３７】
［第１変形例］
図４は、第１変形例のテラヘルツ波の照射装置２０における導波体２２を示す断面図である。第１変形例の導波体２２は、プリズム部２４の構造が上記実施形態と異なる構成を有している。この変形例のプリズム部２４では、出射部２５とは異なる他側面側に、断面略三角形形状の筋状凹凸部２７が複数形成されている。そして上記実施形態のように筋状凹凸部２７の大きさ又は深さが、入射部２３を有する一端側からの距離が遠い程大きく又は深くなるとともに、筋状凹凸部２７の密度が高くなるように設けている。即ち、入射部２３を有する一端側程、互いに隣り合う筋状凹凸部２７間のピッチｐ１が大きく、他端側程、筋状凹凸部２７間のピッチｐ２が小さくなっている。その他は、上記実施形態と同様である。
【００３８】
このような第１変形例でも、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。特に、第１変形例では、導波体２２の一端側からの距離が遠い程、筋状凹凸部２７の密度が高くなるように設けられている。そのため導波体２２の内部の導波経路２６において、テラヘルツ波があまり減衰されないで到達する上流側では屈折又は反射する割合を小さくでき、減衰されて到達する下流側では屈折又は反射する割合を大きくできる。これにより出射部２５の上流側と下流側とで出射されるテラヘルツ波の強度の差を小さくでき、顕著な場合には同等にできる。
【００３９】
なお、この第１変形例では、複数の筋状凹凸部２７の大きさ又は深さを、入射部２３を有する一端側からの距離が遠い程大きく又は深くせずに同じ大きさ又は深さで形成し、導波体２２の一端側からの距離が遠い程、筋状凹凸部２７の密度が高くなるように設けてもよい。
【００４０】
［第２変形例］
図５は、第２変形例のテラヘルツ波の照射装置２０における導波体２２を示す断面図である。第２変形例の導波体２２は、プリズム部２４の構造が上記実施形態と異なる構成を有している。
この変形例のプリズム部２４では、出射部２５とは異なる他側面側に、断面略三角形形状の筋状凹凸部２７が複数形成されている。そして上記実施形態のように筋状凹凸部２７の大きさ又は深さが、入射部２３を有する一端側からの距離が遠い程大きく又は深くなるとともに、入射部２３側に配置される筋状凹凸部２７の一面の傾斜角度、言い換えればテラヘルツ波が導波される上流側に配置される一面の傾斜角度が大きくなるように設けられている、即ち、入射部２３を有する一端側程、筋状凹凸部２７の上流側に配置される一面の傾斜角度θ１が小さく、他端側程、上流側に配置される一面の傾斜角度θ２が大きくなっている。その他は、上記実施形態と同様である。
【００４１】
このような第２変形例でも、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。特に、第２変形例では、導波体２２の入射部２３を有する一端側からの距離が遠い程、各筋状凹凸部２７における上流側の一面の傾斜角度が大きくなるように設けられているので、導波体２２の内部の導波経路２６において、テラヘルツ波があまり減衰されないで到達する上流側では屈折又は反射する割合を小さくでき、減衰されて到達する下流側では屈折又は反射する割合を大きくできる。これにより出射部２５の上流側と下流側とで出射されるテラヘルツ波の強度の差を小さくでき、可及的に同等にできる。
【００４２】
なおこの第２変形例では、複数の筋状凹凸部２７の深さを、入射部２３を有する一端側からの距離が遠い程深くせずに同じ深さで形成し、導波体２２の一端側からの距離が遠い程、各筋状凹凸部２７における上流側の内面の傾斜角度が大きくなるように設けてもよい。また第１変形例と同様に、導波体２２の入射部２３を有する一端側からの距離が遠い程、筋状凹凸部２７の密度が高くなるように設けるとともに、導波体２２の一端側からの距離が遠い程、各筋状凹凸部２７における上流側の内面の傾斜角度が大きくなるように設けてもよい。
【００４３】
［第３変形例］
図６は、第３変形例のテラヘルツ波の照射装置２０における導波体２２を示す断面図である。第３変形例の導波体２２は、両端部にテラヘルツ波の入射部２３が設けられ、それぞれに発振器２１が配置されている。この導波体２２では各端部から入射したテラヘルツ波がそれぞれ他端側へ向けて導波され、側面に設けられたプリズム部２４において屈折又は反射され、出射部２５から出射可能となっている。この場合、中間位置にテラヘルツ波を遮蔽する遮蔽部２８を設け、一方の入射部２３からのテラヘルツ波と他方の入射部２３からのテラヘルツ波とを、それぞれ別の領域に照射するようにしてもよい。その他は、上記実施形態及び第１乃至第２変形例と同様である。
【００４４】
第３変形例でも、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に第３実施形態では、導波体２２の両端部からそれぞれテラヘルツ波が入射されて出射するように構成されているので、側面からより強いテラヘルツ波を出射して紙葉類１１の長手方向の全長に照射することができる。
【００４５】
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０における導波体２２の断面図である。第２実施形態の導波体２２のプリズム部２４は、上述のような透過材料に不純物を含有させることで、屈折率が他の部位と異なるように変化させた屈折率変化部２９を有している。屈折率変化部２９に含有させる不純物は、上述の透過材料にドーピング等により拡散することで、テラヘルツ波の屈折率を変化可能なものである。例えば透過材料が高抵抗シリコン等の場合にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等が例示でき、透過材料がガリウム砒素やインジウムリン等の場合にはシリコン（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等が例示できる。
【００４６】
また本実施形態のプリズム部２４では、互いに不純物の濃度が異なることで屈折率の互いに異なる複数の屈折率変化部２９が設けられている。このプリズム部２４では、導波体２２の入射部２３が設けられた一端側からの距離が遠い程、不純物の濃度が高くなるように複数の屈折率変化部２９が隣接して設けられている。さらに各屈折率変化部２９の深さが互いに異なるように設けられており、不純物濃度が低い領域では屈折率変化部２９の深さが浅くなるように設けられている。
【００４７】
このような屈折率変化部２９は、例えば次のようにして形成することができる。導波体２２の左側端部２２ａ〜２２ｅの所定の箇所にマスクをして、不純物拡散を行う。透過材料が高抵抗シリコンの場合、マスクとしてＳｉＯ２等を使用することができる。導波体２２の右側端部２２ｆには、拡散を深く行うためにマスクをしないでもよい。
最初に、不純物拡散は、導波体２２の左側端部２２ａ〜右側端部２２ｆの表面にだけ拡散（デポジッション又は単にデポと呼ぶ）又はイオン注入を行う。
次に、導波体２２を、拡散炉を使用して、所定時間の拡散（ドライブインとも呼ぶ）をして、所望の不純物密度分布を得ることができる。
ここで、拡散炉は、導波体２２の長手方向に不均一な、例えば傾斜のある温度分布を有するようにしてもよい。この場合、導波体２２の左側端部２２ａ〜右側端部２２ｆまでに傾斜のついた温度分布が形成されるので、導波体２２の右側端部２２ｆを最高温部とすれば、この箇所の拡散深さが最も高くなる。導波体２２の右側端部２２ｆから導波体２２の左側端部２２ａに向かって拡散炉の温度が低下するので、導波体２２の左側端部２２ａの拡散深さが最も浅くなる。これにより、導波体２２に屈折率変化部２９を形成することができる。
【００４８】
その他は第１実施形態と同様に構成することができ、この導波体２２を用いて第１実施形態と同様にテラヘルツ波の照射装置２０を構成することができる。さらに第３変形例と同様に入射部２３を構成することも可能である。
【００４９】
このような第２実施形態のテラヘルツ波の照射装置２０であっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に第２実施形態では、プリズム部２４には透過材料に不純物が含有されて屈折率が変化した屈折率変化部２９を有しているので、導波体２２の内部で直進又は内部反射しつつ導波されるテラヘルツ波を屈折率変化部２９において屈折又は反射して出射部２５から出射できる。そのため不純物を含有させて屈折変化部２９を適切に設けることで、容易にテラヘルツ波を紙葉類１１の長手方向の全長に容易に照射することができる。
【００５０】
またプリズム部２４では導波体２２の一端側からの距離が遠い程、不純物濃度が高くなるように屈折率変化部２９が設けられているので、導波体２２の内部の導波経路２６において、テラヘルツ波があまり減衰されないで到達する上流側では屈折又は反射する割合を小さくでき、減衰されて到達する下流側では屈折又は反射する割合を大きくできる。これにより出射部２５の上流側と下流側とで出射されるテラヘルツ波の強度の差を小さくでき、顕著な場合には同等にすることも可能である。
【００５１】
なお第２実施形態においても、本発明の範囲内において、第１実施形態と同様に適宜変更可能である。例えば、図２〜図６の第１実施形態の各導波体２２に第２実施形態と同様に屈折率変化部２９を設けて、プリズム部２４としてもよい。
【００５２】
［その他の変形例］
図８は、第１実施形態又は第２実施形態のテラヘルツ波の照射装置２０に係る導波体２２へのテラヘルツ波の入射効率を高めた例を示す平面図である。この変形例では、テラヘルツ波が発振される発振器２１に、導波体２２側となる出射側に突出した凸面を有するレンズ部２１ａが設けられている。そして導波体２２には、発振器２１と対向した導波体２２の入射部２３が、発振器２１側に凸面を有するレンズ形状に形成されている。ここでは球面形状の集光レンズが形成されている。
【００５３】
こ場合、発振器２１と導波体２２の入射部２３の集光レンズとの間の空間が共振器になるので、波長に応じて共振点を合わせれば顕著に入射効率を向上できる。そのためこの変形例の照射装置２０では発振器２１と入射部２３との間の距離を波長に応じて最適化しており、より入射効率が向上されている。
【００５４】
このような変形例では、上記凹凸部を有している第１実施形態又は屈折率変化部を有している第２実施形態の導波体２２と組み合わせることで、同様の作用効果を得ることができる。特に、この変形例では、発振器２１からのテラヘルツ波がより多く導波体２２の入射部２３から入射することができ、入射効率を向上できる。即ち、入射部２３をレンズ形状に形成することで、入射部２３の界面反射の影響を少なくでき、これにより発振器２１からのテラヘルツ波をできるだけ多く導波体２２に入射させることができる。その結果、被照射部位には、より強くテラヘルツ波を照射することができる。発振器２１を導波体２２に近接配置でき、テラヘルツ波が導波体２２から所望の強さで照射できれば、発振器２１にレンズ部２１ａを設けないことも可能である。
【００５５】
［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。
図９は、第３実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置５０の構成を示す断面図である。図９に示すように、第３実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置５０は、発振器２１と、導波体２２と、導波体２２を保持する照射装置用ケース５２等を含んで構成されている。照射装置用ケース５２に発振器２１が固定されている。照射装置用ケース５２が金属で形成されている場合には、発振器２１の放熱を、照射装置用ケース５２を介して行うことができる。照射装置５０は、さらに、発振器２１にレンズ部２１ａと、導波体２２に入射部２３とを備えていてもよい。
【００５６】
テラヘルツ波の照射装置５０によれば、照射装置用ケース５２の面積が発振器２１の面積よりも大きいので、発振器２１の放熱が容易になる。さらに、照射装置用ケース５２を銅板やアルミ板等の熱伝導率の優れた金属板上に設置してさらに放熱を行ってもよい。
【００５７】
なお、この第３実施形態にあっては、発振器２１にレンズ部２１ａが設けられた図８に示す変形例において説明しているが、これに限るものではなく、図１ないし図７に示す第１実施形態ないし第２実施形態にも適用可能な構成である。
【００５８】
［第４実施形態］
次に第４実施形態について説明する。
図１０は、第４実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置７０の構成を示す図であり、とくに図１０（ｃ）はファイバープレート７１の構成を示し、（ｄ）に（ｃ）のファイバープレート７１の一部を構成する光フィバーの形状を示す。第４実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置７０は、導波体２２と搬送装置１２の照射位置１２ａとの間に、ファイバープレート７１を介在させている。ここで、ファイバープレート７１は、図１０（ｃ）及び（ｄ）に示すように、多数の微小な径を有する光ファイバー７１ａをマトリックス状に配列したものである。ファイバープレート７１は、略棒状の導波体２２の側面の出射部２５から出射されたテラヘルツ波を、導波体２２と対向配置される検出装置３０に向けて指向性のある状態で紙葉類１１に照射させるようにするものである。すなわち、略棒状の導波体２２の側面の出射部２５から出射されたテラヘルツ波は、指向性が無い状態で、検出装置３０に向けて照射されるが、ファイバープレート７１を介在させることで、検出装置３０においては、指向性を持って紙葉類１１を透過したテラヘルツ波を検出できることになり、より精度の高い紙葉類１１の透過波の二次元強度分布を検出できることになる。その意味においては、搬送装置１２と検出装置３０との間に、ファイバープレート７１を介在させるようにしても良いし、両側に設けるようにしても良い。その他は、上記いずれの実施形態と同様である。
【００５９】
このテラヘルツ波の照射装置７０においては、テラヘルツ波を紙葉類１１に照射する導波体２２と搬送装置１２の間及び／又は搬送装置１２と検出装置３０の間にファイバープレート７１を介在させるようにしたので、照射装置７０の小型化を維持したまま、さらに、紙葉類１１に照射するテラヘルツ波及び／又は紙葉類１１を透過したテラヘルツ波に、指向性を持たせることができるので、より精度の高い紙葉類１１の透過波の二次元強度分布を検出できることになる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  検査装置
１１  紙葉類
１２  搬送装置
１２ａ  照射位置
１３  搬送ガイド
２０，５０，７０  照射装置
２１  発振器
２１ａ  レンズ部
２２  導波体
２３  入射部
２４  プリズム部
２５  出射部
２６  導波経路
２７  筋状凹部
２８  遮蔽部
２９  屈折率変化部
３０  検出装置
３１  集光用光学部品
３２：  検出素子
３３  検出素子群
３４  情報処理部
３５  プリント基板
５２  照射装置用ケース
７１  ファイバープレート
７１ａ  光ファイバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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