(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送部材の上面に載置されて搬送される、多数の粒子を含む粒子群の中の異物の有無を検出する異物検出装置であって、
前記搬送部材の上方から前記粒子群に向けて前記粒子の平均粒径と同等又は当該平均粒径よりも長い波長の電磁波を照射する照射部と、
前記搬送部材の下方に配置され、前記粒子群及び前記搬送部材を通過した電磁波を検出する検出部と、
前記粒子群の搬送中に前記検出部の検出値に現れる変化に基づいて、前記粒子群の中の異物の有無を判定する判定部と、を備え、
前記検出部は、前記電磁波を検出可能な検出素子を備え、前記検出素子の検出面と、前記搬送部材の上面との間の距離が前記電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い値に設定されている異物検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記検出素子を前記搬送部材の搬送方向に交差する幅方向にそれぞれ複数個配列することで構成され、
複数の前記検出素子は、前記電磁波の波長よりも短いピッチで前記幅方向に配列されている請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記検出素子は、パッチアンテナであり、
前記検出素子は、共振周波数が前記電磁波の周波数となるように設定したときの当該検出素子の大きさよりも小さい大きさとなるように形成されている請求項１又は２に記載の異物検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記検出素子を前記搬送部材の搬送方向に複数個配列することで構成され、
前記判定部は、前記検出部の検出値に現れる変化が前記搬送方向に続けて現れることにより、前記異物があると判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の異物検出装置。
【請求項５】
前記電磁波の波長は、１０ｍｍから３００μｍに設定される請求項１〜４のいずれか一項に記載の異物検出装置。
【請求項６】
搬送部材の上面に多数の粒子を含む粒子群を載置して搬送するステップと、
前記搬送部材の上方から前記粒子群に向けて前記粒子の平均粒径と同等又は当該平均粒径よりも長い波長の電磁波を照射するステップと、
前記搬送部材の下方に配置された検出部によって、前記粒子群及び前記搬送部材を通過した電磁波を検出するステップと、
前記粒子群の搬送中に前記検出部の検出値に現れる変化に基づいて、前記粒子群の中の異物の有無を判定するステップと、を含み、
前記搬送部材の下方に配置された検出部によって、前記粒子群及び前記搬送部材を通過した電磁波を検出するステップは、前記検出部が備える前記電磁波を検出可能な検出素子の検出面と、前記搬送部材の上面との間の距離が前記電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い値に設定されている異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の粒子を含む粒子群の中に混入する異物を検出するための異物検出装置、及び異物検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品の検査ライン等においては、ＣＣＤカメラ等の撮像手段によって検査対象を撮像し、その外観画像に基づいて検査対象に生じる異常等を検出することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、検査対象が比較的小さい粒子が集合した粒子群である場合、異物がこの粒子群に含まれていたとしても、上記従来例のように撮像手段を用いた異常検出方法では、異物が外側に現れていなければ外観画像から異物を認識することはできず、適切に異物を検出することはできない。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、粒子を含む粒子群の中に混入した異物を適切に検出することができる異物検出装置、及び異物検出方法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】
【０００６】
（１）本発明は、
搬送部材の上面に載置されて搬送される、多数の粒子を含む粒子群の中の異物の有無を検出する異物検出装置であって、
前記搬送部材の上方から前記粒子群に向けて前記粒子の平均粒径と同等又は当該平均粒径よりも長い波長の電磁波を照射する照射部と、
前記搬送部材の下方に配置され、前記粒子群及び前記搬送部材を通過した電磁波を検出する検出部と、
前記粒子群の搬送中に前記検出部の検出値に現れる変化に基づいて、前記粒子群の中の異物の有無を判定する判定部と、を備え、
前記検出部は、前記電磁波を検出可能な検出素子を備え、前記検出素子の検出面と、前記搬送部材の上面との間の距離が前記電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い値に設定されている。
【０００７】
上記のように構成された異物検出装置によれば、粒子群に向けて粒子の平均粒径と同等又は当該平均粒径よりも長い波長の電磁波を照射するので、電磁波が粒子群の中で散乱するのを抑制でき、粒子群及び搬送部材を通過する電磁波をできるだけ増やすことができる。
また、検出素子の検出面と、搬送部材の上面との間の距離を、電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い値に設定したので、散乱によって減衰した状態で粒子群及び搬送部材を通過してくる電磁波を適切に取得することができる。この結果、粒子群の中の異物の有無の判定を精度よく行うことができ、異物を適切に検出することができる。
【０００８】
（２）上記異物検出装置において、前記検出部は、前記検出素子を前記搬送部材の搬送方向に交差する幅方向にそれぞれ複数個配列することで構成され、
複数の前記検出素子は、前記電磁波の波長よりも短いピッチで前記幅方向に配列されていることが好ましい。
検出部は粒子群を通過した電磁波を検出できればよいので、電磁波の波長に依存することなく、検出素子のピッチを電磁波の波長よりも小さいピッチとすることができる。このため、検出部が粒子群を通過した電磁波を検出する際の分解能をより高めることができる。
【０００９】
（３）上述のように、検出部は粒子群を通過した電磁波を検出できればよいので、検出素子にパッチアンテナを用いる場合、パッチアンテナとして機能する検出素子の共振周波数が電磁波の周波数から外れた値であってもよい。
このため、前記検出素子は、共振周波数が前記電磁波の周波数となるように設定したときの当該検出素子の大きさよりも小さい大きさとなるように形成することができる。
この結果、より小さいピッチで検出素子を配列することができる。
【００１０】
（４）また、上記異物検出装置において、前記検出部は、前記検出素子を前記搬送部材の搬送方向に複数個配列することで構成され、
前記判定部は、前記検出部の検出値に現れる変化が前記搬送方向に続けて現れることにより、前記異物があると判定することが好ましい。
この場合、粒子群の搬送中に検出部の検出値に現れる変化を搬送方向の変化として取得することができる。これにより、粒子群の中の異物の有無の判定をより精度よく行うことができる。
【００１１】
（５）また、前記電磁波の波長は、１０ｍｍから３００μｍに設定されることが好ましい。
【００１２】
（６）また、本発明に係る異物検出方法は、
搬送部材の上面に多数の粒子を含む粒子群を載置して搬送するステップと、
前記搬送部材の上方から前記粒子群に向けて前記粒子の平均粒径と同等又は当該平均粒径よりも長い波長の電磁波を照射するステップと、
前記搬送部材の下方に配置された検出部によって、前記粒子群及び前記搬送部材を通過した電磁波を検出するステップと、
前記粒子群の搬送中に前記検出部の検出値に現れる変化に基づいて、前記粒子群の中の異物の有無を判定するステップと、を含み、
前記搬送部材の下方に配置された検出部によって、前記粒子群及び前記搬送部材を通過した電磁波を検出するステップは、前記検出部が備える前記電磁波を検出可能な検出素子の検出面と、前記搬送部材の上面との間の距離が前記電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い値に設定されている。
【００１３】
上記のように構成された異物検出方法によれば、異物を適切に検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、粒子を含む粒子群の中に混入した異物を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る異物検出装置を備えた検査装置の全体構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、検出部の上面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の一部拡大図である。
【図３】図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視断面図である。
【図４】粒子群に異物が含まれているときの検出部の出力の一例を示す図であり、（ａ）は、搬送部が粒子群を搬送するのに応じて変化する異物の位置を示す図、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）は、検出部の搬送方向における出力を示す図である。
【図５】他の実施形態に係る異物検出装置の検出部の上面図である。
【図６】（ａ）は、さらに他の実施形態に係る異物検出装置の検出部の上面図であり、（ｂ）は、（ｂ）は、図６（ａ）に示す検出部の幅方向における出力を示す図であって、強度変化部分が現れている場合を示す図であり、（ｃ）は、図６（ａ）に示す検出部の幅方向における出力を示す図であって、強度変化部分が現れていない場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔１  全体構成について〕
図１は、本発明の一実施形態に係る異物検出装置を備えた検査装置の全体構成を示す図である。
図中、検査装置１は、例えば、小麦粉や米等の多数の粒子を含む粒子群を検査対象としており、粒子群Ｐの中に粒子以外の異物Ｆが含まれていないか否かを検査する機能を有している。検査対象としては、上記のような穀物類や合成樹脂の粒子からなる粒子群（粉末）等であって、粒子径が数１００μｍから数１０ｍｍの粒子からなる粒子群が挙げられる。
【００１７】
さらに、検査対象としては、上記穀物類や合成樹脂の粒子からなる粒子群（粉末）以外に、砂糖、鰹節、粉末スープなどの調味料の粉末や、骨粉、さなぎ粉等の肥料又は飼料の粉末、カーボンブラック、二酸化チタンなどの顔料粉末、染料の粉末、医薬品の粉末、金属の粉末、セメントなどの粉末、コロイド、磁性流体、磁気テープなどに塗布する磁性を有する微粉末、業務用複写機などで使用するトナー等が挙げられる。
【００１８】
検査装置１は、粒子群Ｐを搬送するための搬送装置２と、この搬送装置２で搬送される粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無を検出する異物検出装置３とを備えている。
搬送装置２は、上流側プーリ４と、下流側プーリ５と、これら両プーリ４、５の間に架け渡されたコンベアベルト６とを備えている。
【００１９】
コンベアベルト６は、ゴムや樹脂等からなる素材を無端帯状に形成された部材であり、図示しない駆動装置によって回転駆動される。コンベアベルト６は、上流側プーリ４から下流側プーリ５に向かって走行するように前記駆動装置によって駆動される。
コンベアベルト６における上流側プーリ４と、下流側プーリ５との間の部分である搬送部６ａは、ほぼ水平となるように保持されており、その上面６ａ１には粒子群Ｐが載置される。コンベアベルト６は、上面６ａ１に載置された粒子群Ｐを上流側プーリ４側の端部から下流側プーリ５側の端部まで搬送する。つまり、搬送部６ａは、上流側プーリ４から下流側プーリ５に向かう方向（搬送方向）に粒子群Ｐを搬送する搬送部材を構成している。
【００２０】
搬送装置２は、さらに、コンベアベルト６に粒子群Ｐを供給するためのホッパ７と、コンベアベルト６によって搬送され検査を受けた後の粒子群Ｐが回収される回収容器８とを備えている。
ホッパ７は、搬送部６ａの上流側プーリ４側の端部上方に配置されており、粒子群Ｐを一定速度で走行する搬送部６ａの上面６ａ１に向けて供給する。ホッパ７は、上面６ａ１に載置された粒子群Ｐがコンベアベルト６の搬送方向に交差する幅方向に均一となるようにかつ単位時間当たりの供給量が一定となるように粒子群Ｐを供給する。
これによって、粒子群Ｐは、搬送部６ａの上面６ａ１に対して一定の厚みとなるように均一に積層され載置される。
【００２１】
搬送部６ａに載置された粒子群Ｐは、搬送方向に向けて搬送され、下流側プーリ５側の端部に到達すると、搬送部６ａから落下し、下流側プーリ５の下方に配置された回収容器８によって回収される。
【００２２】
異物検出装置３は、粒子群Ｐに向けて電磁波を照射する電磁波照射部１０と、粒子群Ｐ及び搬送部６ａを通過した電磁波を検出する検出部１１と、検出部１１の出力が与えられる制御部１２と、出力部１３とを備えている。
【００２３】
電磁波照射部１０は、搬送部６ａの上方に配置されており、搬送部６ａの上方から当該搬送部６ａの上面６ａ１に載置された粒子群Ｐに向けて電磁波を照射する機能を有している。電磁波照射部１０は、少なくとも、搬送部６ａの下方に配置されている検出部１１が位置している範囲内に面状に電磁波を照射する。
電磁波照射部１０は、ミリ波や、サブミリ波、テラヘルツ波等の電磁波を発生し照射する機能を有している。
【００２４】
本実施形態において、電磁波照射部１０は、例えば、周波数が３０ＧＨｚから１ＴＨｚ程度（波長１０ｍｍから３００μｍ程度）の帯域の電磁波を発生し照射する機能を有している。なお、周波数が３０ＧＨｚから１ＴＨｚ程度（波長１０ｍｍから３００μｍ程度）の帯域の電磁波は、ミリ波や、サブミリ波、テラヘルツ波のいずれかに分類される電磁波である。
電磁波照射部１０は、発生する電磁波の周波数（波長）が調整可能であり、粒子群Ｐに含まれる粒子の平均粒径と同等又は平均粒径よりも長い波長の電磁波を発生し照射するように設定される。
【００２５】
なお、粒子群Ｐに含まれる粒子の平均粒径は、例えば、無作為に取り出した複数の粒子の拡大画像を撮像しその画像から測定される粒子個々の粒径を平均した値を採用することもできるし、レーザ回折法等によって得られる粒度分布から平均粒径を求めることもできる。
【００２６】
検出部１１は、後述するように、矩形板状に形成された基板部と、この基板部の上面に形成された複数の検出素子とを備えている。検出部１１は、搬送部６ａの下方であって、電磁波照射部１０が下方に向けて照射した電磁波が粒子群Ｐ及び搬送部６ａを通過しうる位置に配置されている。この検出部１１については、後に詳述する。
【００２７】
制御部１２は、検出部１１から与えられる当該検出部１１の出力を数値化する機能を有している。また、制御部１２は、検出部１１の出力を数値化した値である検出値に基づいて粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無を判定する機能を有している。
制御部１２は、前記検出値、及び異物Ｆの有無の判定結果を出力部１３に与える。
出力部１３は、制御部１２から与えられる前記検出値、及び判定結果を、例えば、モニタやプリンタ等に出力する機能を有している。
【００２８】
〔２  検出部について〕
図２（ａ）は、検出部１１の上面図である。なお、図中において、検出部１１の上方にコンベアベルト６の搬送部６ａが配置されたときの当該搬送部６ａの位置を２点鎖線で示している。
上述したように、検出部１１は、矩形板状の基材部１５と、基材部１５の上面に形成された複数の検出素子１６とを備えている。
【００２９】
複数の検出素子１６は、例えば、絶縁体基板上に銅箔等の導体を積層することで形成されたパッチアンテナによって構成されている。検出素子１６は、ミリ波や、サブミリ波、テラヘルツ波等の電磁波を検出可能であり、電磁波を受信するとその受信に応じた信号を出力する。
検出部１１は、複数の検出素子１６がそれぞれ電磁波を受信したときに出力する信号を出力として制御部１２に与える。よって、検出部１１が電磁波を検出可能な検出範囲は、複数の検出素子１６によって設定される。
【００３０】
複数の検出素子１６は、基材部１５の上面に幅方向及び搬送方向に沿って並べて配置されている。
【００３１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の一部拡大図である。
図中、検出素子１６は、搬送部６ａの幅方向が検出素子１６としての幅方向、搬送方向が検出素子１６としての長さ方向となるように配置されている。
検出素子１６の上面は、前記導体が積層されており、電磁波を受信するための検出面１６ａを構成している。
検出素子１６の幅寸法Ｗ１、及び長さ寸法Ｌ１は、パッチアンテナとして機能する当該検出素子１６の共振周波数が電磁波照射部１０により照射される電磁波の周波数となるように設定したときの値よりも小さい大きさとなるように設定されている。
【００３２】
一般的にパッチアンテナは、長さ寸法を受信信号の１／２波長とすることで、当該パッチアンテナの共振周波数が受信信号の周波数となるように設定することができる。
よって、本実施形態の検出素子１６の長さ寸法Ｌ１は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の１／２波長よりも小さい値とされている。また、幅寸法Ｗ１も、長さ寸法Ｌ１と同じ値とされており、電磁波照射部１０が照射する電磁波の１／２波長よりも小さい値とされている。
【００３３】
また、幅方向に配列されている各検出素子１６の幅方向のピッチ寸法Ｗ２は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも短い寸法に設定されている。
同様に、搬送方向に配列されている各検出素子１６の搬送方向のピッチ寸法Ｌ２も、幅方向のピッチ寸法Ｗ２とされており、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも短い寸法に設定されている。
【００３４】
上述のように、本実施形態の電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長は、１０ｍｍから３００μｍ程度であるので、検出素子１６の幅寸法Ｗ１、及び長さ寸法Ｌ１は、例えば、１５０μｍよりも小さい値に設定することができる。
また、各検出素子１６の幅方向のピッチ寸法Ｗ２、及び搬送方向のピッチ寸法Ｌ２は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも短い寸法とすればよいので、検出素子１６の幅寸法Ｗ１、及び長さ寸法Ｌ１に応じて、より小さい値に設定することができる。
【００３５】
以上のようにして複数の検出素子１６は、基材部１５の上面のほぼ全域に亘って配置されている。これにより、検出部１１が電磁波を検出可能な検出範囲は、基材部１５の上面のほぼ全域となるように設定される。
【００３６】
また、図２（ａ）に示すように、基材部１５は、その幅方向の寸法が搬送部６ａの幅方向の寸法よりも僅かに小さい値となるように形成されており、検出部１１としての検出範囲が、搬送部６ａの上面に粒子群Ｐが載置される幅方向の範囲Ａよりも大きくなるように形成されている。これにより、検出部１１は、搬送される粒子群Ｐ及び搬送部６ａを通過する電磁波が幅方向において検出範囲を外れて逃すことがないように構成されている。
【００３７】
図３は、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視断面図である。
図に示すように、検出部１１は、搬送部６ａに対して僅かなすき間をおいて対向配置されている。
基材部１５の上面には、上述のように検出素子１６が配置されている。検出素子１６は、検出面１６ａを上方の搬送部６ａに向けて配置されている。
【００３８】
ここで、本実施形態では、検出素子１６の検出面１６ａと、搬送部６ａの上面６ａ１との間の距離Ｈが、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い寸法に設定されている。
つまり、検出部１１は、距離Ｈが、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い寸法となる位置に配置されている。
【００３９】
電磁波照射部１０が粒子群Ｐに電磁波を照射すると、電磁波は、粒子群Ｐ内で散乱し、照射した電磁波の内の一部が、粒子群Ｐ内を通過して検出部１１に到達する。また、粒子群Ｐ及び搬送部６ａを通過する電磁波も、粒子群Ｐ内での散乱によって減衰した状態で検出部１１に到達する。
【００４０】
また、各検出素子１６は、互いに独立して電磁波を受信しその受信波に応じた信号を出力する。
検出部１１は、各検出素子１６それぞれが出力する信号を出力として制御部１２に与える。よって、制御部１２には、複数の検出素子１６それぞれが出力した信号が与えられる。
【００４１】
よって検出部１１は、当該検出部１１の幅方向及び搬送方向に並ぶ各検出素子１６単位で粒子群Ｐ内を通過する電磁波の強度の変位を出力することができ、粒子群Ｐ内を通過する電磁波における幅方向及び搬送方向の両方向の信号強度の変位を二次元的に信号強度分布として出力することができる。
【００４２】
図４は、粒子群Ｐに異物Ｆが含まれているときの検出部１１の出力の一例を示す図であり、（ａ）は、搬送部６ａが粒子群Ｐを搬送するのに応じて変化する異物Ｆの位置を示す図、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）は、検出部１１の搬送方向における出力を示す図である。なお、図４（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）は、検出部１１の出力を数値化したものを示しており、横軸は検出部１１の検出範囲における搬送方向の位置を示しており、縦軸は各検出素子１６が電磁波を受信したときの信号強度を示している。
【００４３】
図４（ｂ）は、検出部１１の搬送方向上流端側に異物Ｆが位置している、図４（ａ）に示す状態のときの検出部１１の出力を示している。
図４（ｂ）に示すように、検出部１１は、各検出素子１６が電磁波を受信することで得られる、搬送方向における信号強度分布を出力する。
図４（ｂ）に示すように、異物Ｆが存在している部分以外の部分は、信号強度は一定で安定している。異物Ｆが存在している部分以外の部分は、粒子群Ｐを構成する粒子が一様に存在しており、電磁波の散乱も一様に生じるため、信号強度が一定となって現れている。
【００４４】
一方、図４（ａ）に示すように、粒子群Ｐの中に異物Ｆが存在すると、その部分における電磁波は、粒子が一様に存在する場合とは異なるように散乱する。このため、図４（ｂ）に示すように、異物Ｆに対応する位置に、周囲の強度に対して大きく変化が見られる強度変化部分Ｉが現れる。
【００４５】
粒子群Ｐは、搬送部６ａによって搬送方向に搬送されるので、ある一定期間が経過すると、異物Ｆは搬送方向に沿って移動する。
例えば、異物Ｆが、図４（ａ）中、位置ｆ１に移動したとすると、検出部１１の出力は、図４（ｃ）に示すように、位置ｆ１に対応する位置に、強度変化部分Ｉが現れる。
同様に、異物Ｆが、図４（ａ）中、位置ｆ２に移動したとすると、検出部１１の出力は、図（ｄ）に示すように、位置ｆ２に対応する位置に、強度変化部分Ｉが現れる。
このように、検出部１１の出力に粒子群Ｐ内の異物Ｆに起因する強度変化部分Ｉが現れると、その強度変化部分Ｉは、搬送部６ａの搬送に応じて搬送方向に移動する。
【００４６】
なお、図４では、検出部１１が出力する、搬送方向における信号強度分布を示したが、複数の検出素子１６は、幅方向にも配置されているため、検出部１１は、搬送方向と同様、幅方向における信号強度分布も出力する。
幅方向における信号強度分布においても、粒子群Ｐ内に異物Ｆが存在していれば、上述の強度変化部分Ｉが現れる。
検出部１１は、上述のような出力を制御部１２（図１）に与える。
【００４７】
〔３  異物有無の判定について〕
検出部１１が各検出素子１６それぞれが出力する信号を出力として制御部１２（図１）に与えると、制御部１２は、与えられた出力を数値化する。制御部１２は、図４に示した信号強度を検出値として数値化し、この検出値に基づいて粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無の判定を行う。
【００４８】
制御部１２は、検出値を参照して、上記図４にて示した強度変化部分Ｉの有無を判定する。制御部１２は、強度変化部分Ｉの有無を判定するために、例えば、強度変化部分Ｉであると判定可能な閾値を設定し、この閾値に基づいて強度変化部分Ｉの有無を判定する。
強度変化部分Ｉは、搬送方向及び幅方向の強度（検出値）と比較してその強度に変化が生じているため、異物Ｆが存在している等、何らかの異常が存在する可能性があることを示していると考えられるからである。
【００４９】
例えば、異物Ｆの存在以外の何らかの原因で強度変化部分Ｉが現れる場合も考えられるが、この強度変化部分Ｉが、搬送方向に沿って移動しない場合や、強度変化部分Ｉが消滅する場合、強度変化部分Ｉが現れた原因が異物Ｆの存在ではないと判定することができる。
粒子群Ｐ内の異物Ｆに起因する強度変化部分Ｉであれば、その強度変化部分Ｉは、上述のように、搬送部６ａによる粒子群Ｐの搬送に応じて異物Ｆも搬送方向に移動するからである。
【００５０】
よって、制御部１２は、検出部１１の出力に現れる強度変化部分Ｉの有無を判定し、強度変化部分Ｉが有ると判定した場合、さらに、この強度変化部分Ｉが搬送部６ａによる粒子群Ｐの搬送に応じて搬送方向に移動するか否かを判定する。
強度変化部分Ｉが搬送方向に移動していると判定した場合、制御部１２は、この強度変化部分Ｉに異物Ｆが存在すると判定する。
このように、制御部１２は、粒子群Ｐの搬送中に検出部１１の出力（検出値）に現れる変化に基づいて、粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無を判定する判定部を構成している。
【００５１】
また、制御部１２は、検出部１１による搬送方向における出力とともに、幅方向における出力も考慮する。
幅方向の信号強度分布における強度変化部分Ｉは、粒子群Ｐ内の異物Ｆに起因するものであれば、幅方向における異物Ｆの位置を示している。
よって、制御部１２は、検出部１１による搬送方向における出力とともに、幅方向における出力も考慮することで、粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無を判定することができるとともに、その異物Ｆの位置を特定することができる。
【００５２】
制御部１２は、上記のように、強度変化部分Ｉの有無の判定に加え、強度変化部分Ｉが搬送方向に移動するか否かを判定し、検出部１１の出力（検出値）に現れる変化が搬送方向に続けて現れることにより、異物Ｆの有無を判定する。
この場合、粒子群Ｐの搬送中に検出部１１の出力に現れる変化を搬送方向の変化として取得することができるので、より精度よく異物Ｆの有無の判定を行うことができる。
制御部１２は、異物Ｆの有無の判定結果を出力部１３（図１）に与える。
【００５３】
〔４  効果について〕
本発明者らは、粒子群に混入した異物を検出するための研究を進める中で、電磁波、例えば、ミリ波や、サブミリ波、テラヘルツ波等を検査対象である粒子群に照射し、照射したときに得られる透過波や散乱波を検知することによって、粒子群の中に混入した異物を検出できないかを検討してきた。
【００５４】
その中で、本発明者らは、比較的小さい粒子が集合した粒子群等に対して上記電磁波を照射したときに当該電磁波は散乱しつつも粒子群を通過する点に着目した。
この粒子群を通過した電磁波は粒子群の中で散乱するため、その強度は照射時の電磁波の強度よりも大きく減衰している。しかし、この粒子群を通過してきた電磁波を適切に取得することができれば、粒子群の内部の状態を把握でき、粒子群の中に存在する異物を検出できるのではとの着想を得た。
本発明者らは、上記着想に基づき、本発明を完成させた。
【００５５】
すなわち上記の構成の異物検出装置３は、搬送部６ａの上面６ａ１に載置されて搬送される、多数の粒子を含む粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無を検出するものであって、搬送部６ａの上方から粒子群Ｐに向けて粒子の平均粒径と同等又は当該平均粒径よりも長い波長の電磁波を照射する電磁波照射部１０と、搬送部６ａの下方に配置され、粒子群Ｐ及び搬送部６ａを通過した電磁波を検出する検出部１１と、粒子群Ｐの搬送中に検出部１１の出力（検出値）に現れる変化に基づいて、粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無を判定する判定部としての制御部１２とを備えている。
検出部１１は、電磁波を検出可能な検出素子１６としてパッチアンテナを備え、検出素子１６の検出面１６ａと、搬送部６ａの上面６ａ１との間の距離Ｈ（図３）が電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い値に設定されている。
【００５６】
上記構成の異物検出装置３によれば、粒子群Ｐに向けて粒子の平均粒径と同等又は当該平均粒径よりも長い波長の電磁波を照射するので、電磁波が粒子群Ｐの中で散乱するのを抑制でき、粒子群Ｐ及び搬送部６ａを通過する電磁波をできるだけ増やすことができる。
また、検出素子１６の検出面１６ａと、搬送部６ａの上面６ａ１との間の距離Ｈを、電磁波の波長と同等又は当該波長よりも短い値に設定したので、散乱によって減衰した状態で粒子群Ｐ及び搬送部６ａを通過してくる電磁波を適切に取得することができる。この結果、粒子群Ｐの中の異物Ｆの有無の判定を精度よく行うことができ、異物Ｆを適切に検出することができる。
【００５７】
また、上記異物検出装置３において、検出部１１は粒子群Ｐを通過した電磁波を検出できればよいので、当該電磁波の波長に依存することなく、検出素子１６のピッチを電磁波の波長よりも小さいピッチとすることができる。
この点、本実施形態では、幅方向に配列されている各検出素子１６の幅方向のピッチ寸法Ｗ２を、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも短い寸法に設定したので、検出部１１が粒子群Ｐを通過した電磁波を検出する際の分解能をより高めることができる。
【００５８】
また、上述のように、検出部１１は粒子群Ｐを通過した電磁波を検出できればよいので、検出素子１６としてパッチアンテナを用いる場合、パッチアンテナとして機能する検出素子１６の共振周波数が電磁波照射部１０が照射する電磁波の周波数から外れた値であってもよい。
パッチアンテナによる電磁波の検出強度が比較的弱い場合であっても、検出結果全体として検出強度を相対的に評価できれば、異物Ｆの有無を判定できるからである。
【００５９】
このため、本実施形態の検出素子１６の長さ寸法Ｌ１は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の１／２波長よりも小さい値とされている。また、幅寸法Ｗ１も、長さ寸法Ｌ１と同じ値とされており、電磁波照射部１０が照射する電磁波の１／２波長よりも小さい値とされており、本実施形態の検出素子１６は、パッチアンテナとして機能する当該検出素子１６の共振周波数が電磁波照射部１０により照射される電磁波の周波数となるように当該検出素子１６の大きさを設定したときよりも小さい大きさとなるように形成されている。
これによって、本実施形態の検出素子１６は、共振周波数が電磁波照射部１０により照射される電磁波の周波数となるように当該検出素子１６の大きさを設定した場合よりも、より小さいピッチで検出素子１６を配列することができる。
【００６０】
すなわち、上述したように、本実施形態では、検出素子１６の幅寸法Ｗ１、及び長さ寸法Ｌ１は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の１／２波長よりも小さい値とされている。電磁波の波長は、１０ｍｍから３００μｍ程度であるので、検出素子１６の幅寸法Ｗ１、及び長さ寸法Ｌ１は、例えば、１５０μｍよりも小さい値に設定することができる。
また、各検出素子１６の幅方向のピッチ寸法Ｗ２、及び搬送方向のピッチ寸法Ｌ２は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも短い寸法とすればよいので、検出素子１６の幅寸法Ｗ１、及び長さ寸法Ｌ１に応じて、より小さい値に設定することができる。
【００６１】
このため、例えば、検出素子１６の幅寸法Ｗ１、及び長さ寸法Ｌ１を数１０μｍといったように、より小さく設定すれば、各検出素子１６の幅方向のピッチ寸法Ｗ２、及び搬送方向のピッチ寸法Ｌ２もさらに小さい値に設定することができ、粒子群Ｐを通過した電磁波を検出する際の検出部１１の分解能をさらに高めることができる。
【００６２】
〔５  他の実施形態について〕
図５は、他の実施形態に係る異物検出装置３の検出部１１の上面図である。
上述の実施形態では、検出部１１は、検出素子１６を矩形板状の基材部１５の上面に幅方向及び搬送方向の両方向に並べて配置した場合を示したが、図５に示すように、検出素子１６を幅方向にのみ複数並べて配置した基材部１５を複数個搬送方向に沿って配置してもよい。
【００６３】
つまり、この場合、各検出素子１６の幅方向のピッチ寸法Ｗ２（図２（ｂ））は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも短い寸法に設定され、各検出素子１６の搬送方向のピッチ寸法Ｌ２（図２（ｂ））は、電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも長い任意の寸法に設定される。
【００６４】
この場合においても、検出素子１６が搬送方向に複数配列（図例では４列）されているので、制御部１２は、検出部１１の出力における搬送方向に沿う変化を判定することができる。よって、制御部１２は、上記実施形態と同様、強度変化部分Ｉの有無を判定しつつ、強度変化部分Ｉが搬送方向に移動するか否かを判定し、検出部１１の出力（検出値）に現れる変化が搬送方向に続けて現れることにより、異物Ｆの有無を判定することができる。
なお、図５では、検出素子１６を搬送方向に４列配列した場合を例示したが、より多数列を配置してもよいし、２列だけ配列してもよい。
【００６５】
さらに、図６（ａ）に示すように、検出素子１６を幅方向にのみ複数並べて配置した基材部１５を１つ配置することで検出部１１を構成してもよい。
この場合、制御部１２は、検出部１１の出力における搬送方向に沿う変化を判定することはできないが、制御部１２は、検出部１１の幅方向における出力から強度変化部分Ｉの有無を判定することができる。
【００６６】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す検出部１１の幅方向における出力を示す図であって、強度変化部分Ｉが現れている場合を示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す検出部１１の幅方向における出力を示す図であって、強度変化部分Ｉが現れていない場合を示す図である。
この場合、検出部１１は、図６（ｂ）、及び（ｃ）に示すように、幅方向における信号強度分布を出力する。
【００６７】
図６（ａ）に示す構成の場合、異物Ｆが粒子群Ｐに存在しなければ、検出部１１の出力には、図６（ｃ）に示すように、信号強度が一定となって現れる。
一方、異物Ｆが搬送方向に沿って移動し、検出部１１の上方に位置するとき、検出部１１の出力には、図６（ｂ）に示すように、幅方向における他の部分と比較して強度が大きく変化している強度変化部分Ｉが、異物Ｆが存在する部分に現れる。
異物Ｆが検出部１１の上方を通過してしまうと、検出部１１の出力には、図６（ｃ）に示すように、信号強度が一定となって現れ、強度変化部分Ｉは見られなくなる。
【００６８】
図６（ｂ）に示すように、強度変化部分Ｉは、幅方向における他の部分と比較して、強度に大きく変化が現れる。
よって、制御部１２は、異物Ｆが検出部１１の上方に位置するときに当該検出部１１の出力（検出値）に現れる強度変化部分Ｉを特定することができる。よって、制御部１２は、検出部１１の出力に基づいて強度変化部分Ｉが有ると判定すれば、粒子群Ｐの中に異物Ｆが存在する可能性があると判定することができる。
【００６９】
〔６  その他〕
本発明は、上記各実施形態に限定されない。上記各実施形態では、検出部１１の検出素子として検出素子１６を用いた場合を例示したが、ミリ波や、サブミリ波、テラヘルツ波等の電磁波を検出することができる素子、例えば、導波管によって構成されるスロットアンテナや、その他、電磁波を検出可能な各種アンテナや、カーボンナノチューブを半導体として用いた検出素子、その他電磁波を検出可能な半導体素子等を用いることができる。
上記のような電磁波を検出可能な半導体素子を検出部１１の検出素子として用いれば、検出素子の集積化が容易となり、検出部１１の分解能を高めることができる。
【００７０】
また、上記各実施形態では、各検出素子１６の幅方向のピッチ寸法Ｗ２（図２（ｂ））を電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長よりも短い寸法に設定した場合を示したが、要求される分解能等に応じて、このピッチ寸法Ｗ２を電磁波照射部１０が照射する電磁波の波長以上の寸法にすることもできる。
【００７１】
また、上記各実施形態では、検出素子１６の長さ寸法Ｌ１を電磁波照射部１０が照射する電磁波の１／２波長よりも小さい値とし、幅寸法Ｗ１も電磁波照射部１０が照射する電磁波の１／２波長よりも小さい値とされており、検出素子１６の大きさが、パッチアンテナとして機能する検出素子１６の共振周波数が電磁波照射部１０により照射される電磁波の周波数となるように設定したときの当該検出素子１６の大きさよりも小さい大きさとなるように形成されている場合を例示した。
この点においても、検出素子１６の大きさは、要求される分解能等に応じて、検出素子１６の共振周波数が電磁波照射部１０が照射する電磁波の周波数となるように設定したときのパッチアンテナの大きさ以上としてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  検査装置
２  搬送装置
３  異物検出装置
６ａ  搬送部（搬送部材）
６ａ１  上面
１０  電磁波照射部
１１  検出部
１２  制御部
１６  検出素子
１６ａ  検出面
Ｈ  距離
【図１】
0006370662.tif 000002
【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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