特開 2020-41827 テラヘルツ波のハーフミラー及び該ハーフミラーを用いた照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-41827(P2020-41827A)

(43)【公開日】2020年3月19日

(54)【発明の名称】テラヘルツ波のハーフミラー及び該ハーフミラーを用いた照射装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/892 20060101AFI20200225BHJP

   G01N 21/3581 20140101ALI20200225BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/892 A

   G01N21/3581

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2018-167385(P2018-167385)

(22)【出願日】2018年9月6日

(71)【出願人】

【識別番号】500265501

【氏名又は名称】ローレル精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082876

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100086807

【弁理士】

【氏名又は名称】柿本 恭成

(74)【代理人】

【識別番号】100178906

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充和

(72)【発明者】

【氏名】小山 裕

(72)【発明者】

【氏名】田邉 匡生

(72)【発明者】

【氏名】五井 広一

(72)【発明者】

【氏名】辻 敬二

【テーマコード（参考）】

2G051

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G051AA90

2G051AB01

2G051AB02

2G051BA04

2G051CA01

2G051CA07

2G051CB02

2G051DA06

2G059AA05

2G059BB10

2G059EE01

2G059HH01

2G059HH05

2G059KK01

(57)【要約】

【課題】テラヘルツ波のハーフミラー及び該ハーフミラーを用いた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、テラヘルツ波の発振器２１と、該テラヘルツ波を所定の光束とする集光用部品２２と、テラヘルツ波を透過及び反射又は反射する複数のハーフミラー２３と、を備え、複数のハーフミラー２３を行列状に所定の箇所に配設し、光束を複数のハーフミラー２３の列の一端又は他端の上側又は横側から入射し、複数のハーフミラー２３における透過及び反射により、列の下端側からテラヘルツ波をライン状に出射する。さらに、ライン状に出射するテラヘルツ波を所定の出力分布となるように、複数のハーフミラーの透過率又は反射率を設定することができる。ハーフミラー２３を、シリコンウェハーとすることが好ましく、キャリア密度が異なるシリコンウェハーの組合せとしたり、厚さが異なるシリコンウェハーの組合せとすることが好ましい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコンウェハーからなり、該シリコンウェハーへ入射するテラヘルツ波に対する透過率又は反射率を、該シリコンウェハーのキャリア密度により設定する、テラヘルツ波のハーフミラー。

【請求項2】

前記透過率を前記シリコンウェハーの厚さにより設定する、請求項１に記載のテラヘルツ波のハーフミラー。

【請求項3】

テラヘルツ波の発振器と、
該テラヘルツ波を所定の光束とする集光用部品と、
テラヘルツ波を透過及び反射又は反射する複数のハーフミラーと、
を備え、
前記複数のハーフミラーを行列状に所定の箇所に配設し、
前記光束を、前記複数のハーフミラーの列の一端又は他端の上側又は横側から入射し、
前記複数のハーフミラーにおける透過及び反射により、前記列の下端側から前記テラヘルツ波をライン状に出射する、テラヘルツ波の照射装置。

【請求項4】

前記ライン状に出射するテラヘルツ波を所定の出力分布となるように、前記複数のハーフミラーの透過率又は反射率を設定する、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。

【請求項5】

前記ハーフミラーを、シリコンウェハーとする、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。

【請求項6】

前記複数のハーフミラーを、キャリア密度が異なるシリコンウェハーの組合せとする、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。

【請求項7】

前記複数のハーフミラーを、厚さが異なるシリコンウェハーの組合せとする、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。

【請求項8】

前記複数のハーフミラーの各ハーフミラーを所定の角度で保持する保持部を備える、請求項３に記載のテラヘルツ波の照射装置。

【請求項9】

照射装置用ケースを備え、前記発振器が、該照射装置用ケースと接続されている、請求項３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ハーフミラー及び該ハーフミラーを用いた照射装置に関する。

【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、被検査類の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となる。

【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い。また振動や磨耗等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い。

【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、装置構成が複雑かつ高価になり易い課題もある。

【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、テラヘルツ波のハーフミラーを提供することを第１の目的とし、該ハーフミラーを用いたテラヘルツ波の照射装置を提供することを第２の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記第１の目的を達成する本発明のテラヘルツ波のハーフミラーは、シリコンウェハーからなり、該シリコンウェハーへ入射するテラヘルツ波に対する透過率又は反射率を、該シリコンウェハーのキャリア密度により設定するように構成する。

【0010】

本発明のテラヘルツ波のハーフミラーでは、透過率を前記シリコンウェハーの厚さにより設定してもよい。

【0011】

上記第２の目的を達成する本発明のテラヘルツ波の照射装置は、テラヘルツ波の発振器と、該テラヘルツ波を所定の光束とする集光用部品と、テラヘルツ波を透過及び反射又は反射する複数のハーフミラーと、を備え、複数のハーフミラーを行列状に所定の箇所に配設し、光束を、複数のハーフミラーの列の一端又は他端の上側又は横側から入射し、複数のハーフミラーにおける透過及び反射により、列の下端側からテラヘルツ波をライン状に出射するように構成した。

【0012】

本発明のテラヘルツ波の照射装置では、ライン状に出射するテラヘルツ波を所定の出力分布となるように、複数のハーフミラーの透過率又は反射率を設定してもよい。ハーフミラーは、シリコンウェハーにより構成されることができる。複数のハーフミラーを、キャリア密度が異なるシリコンウェハーの組合せとしてもよい。複数のハーフミラーを、厚さが異なるシリコンウェハーの組合せとしてもよい。

【0013】

複数のハーフミラーの各ハーフミラーを所定の角度で保持する保持部を備えてもよい。
保持部を収容する照射装置用ケースを備え、発振器が、該照射装置用ケースと接続されていてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、テラヘルツ波のハーフミラーをシリコンウェハーで構成し、該シリコンウェハーへ入射するテラヘルツ波に対する透過率又は反射率を、該シリコンウェハーのキャリア密度を調整することにより容易に設定することができる。そのため小型化し易く簡素な構成のテラヘルツ波に好適なハーフミラーを提供することができる。

【0015】

本発明によれば、テラヘルツ波の照射装置を、複数のハーフミラーを含んで構成し、この内の一つのハーフミラーにテラヘルツ波の所定の光束を入射することにより、多数の発振器を用いないで、ライン状でかつ所定の出力分布のテラヘルツ波が照射可能な照射装置を提供することができる。そのため照射装置の構成を簡素化でき、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。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るハーフミラーの動作を説明する図で、（ａ）は透過波と反射波を示す概略断面図、（ｂ）は透過波を説明する概略断面図、（ｃ）は透過波の強度を説明するグラフである。

【図2】ハーフミラーの透過率及び反射率をテラヘルツ波で測定する装置を示すブロック図である。

【図3】本発明の第２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もので、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。

【図4】６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。

【図5】６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例２を示す図である。

【図6】９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。

【図7】９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例２を示す図である。

【図8】１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。

【図9】１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例２を示す図である。

【図10】１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例３を示す図である。

【図11】実施例２のテラヘルツ波の照射装置の模式的な平面図である。

【図12】実施例２のテラヘルツ波の照射装置のＸ方向のテラヘルツ波の出力分布を示す図である。

【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が、本発明の範囲は実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。特に、図面に記載した各部材の形状、寸法、位置関係などについては概念的な事項を示すに過ぎず、その適用場面に応じて任意に変更することができる。各図において、同一の又は対応する部材等には同一の符号を付している。

【0018】

［第１実施形態］
第１実施形態では、テラヘルツ波の照射装置に用いるハーフミラーについて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るハーフミラー１の動作を説明する図で、（ａ）は透過波３と反射波４を示す概略断面図、（ｂ）は透過波３を説明する概略断面図、（ｃ）は透過波３の強度を説明するグラフである。
図１（ａ）に示すように、ハーフミラー１に発振器２から照射されるテラヘルツ波２ａが入射すると、ハーフミラー１を透過するテラヘルツ波と、ハーフミラー１の表面で反射するテラヘルツ波が生じる。ハーフミラー１を透過したテラヘルツ波が透過波３であり、ハーフミラー１の表面で反射したテラヘルツ波が反射波４である。入射するテラヘルツ波の強度を１００とした場合に、入射波に対して透過波３の強度を％で表示した透過率及び反射波４の強度を％で表示した反射率は、ハーフミラー１に用いる材料で調整することができる。

【0019】

ハーフミラー１に用いる材料は、絶縁物と導体の性質を有するシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）のような半導体を好適に用いることができる。ハーフミラー１としては、結晶性が高くかつ安価なシリコンウェハーを好適に用いることができる。以下の記載においては、ハーフミラー１を、後述する実施例１においてテラヘルツ波で良好な特性を示すことが判明したシリコンウェハーとして説明する。

【0020】

シリコンウェハー１は、後述するテラヘルツ波における透過率や反射率の測定結果及びその取扱いの容易さから、０．１ｍｍから２ｍｍ位の厚さとすることができる。

【0021】

シリコンウェハーのキャリア密度が低く、例えば１×１０^１２ｃｍ^−３程度の値であれば、透過波３と反射波４が同時に得られるハーフミラー１となることが分かった。

【0022】

図１（ｂ）に示すように、ハーフミラー１にテラヘルツ波が入射すると、透過波３の強度は、下記式（１）で表される。
Ｉ＝Ｉ_０×ｅｘｐ（−αｘ） （１）
ここで、Ｉ_０はシリコンウェハーの厚さ方向に垂直なｘ方向において、表面、つまりｘ＝０のときのテラヘルツ波の入射光強度である。αはテラヘルツ波の吸収係数（ｃｍ^−１）であり、テラヘルツ波の強度がシリコンウェハー表面のテラヘルツ波の強度がＩ_０から１／ｅＩ_０、つまり約０．３７Ｉ_０に減衰する距離の逆数である。

【0023】

透過率が約３７％となるシリコンウェハーの厚さは大凡１／αである。このαに基づいてシリコンウェハーの厚さ方向（ｘ方向）の透過率を式（１）で計算することにより、シリコンウェハーの所定の厚さにおける透過率を計算することができる（図１（ｃ）参照）。

【0024】

図１（ｃ）は、ｅｘｐ（−αｘ）の計算例であり、この計算に基づいて所定の透過率を得るための厚さを算出することができる。透過率は必ずしも約３７％でなくとも、所定の値が得られた場合には、その透過率に対応するｘの値を図１（ｃ）より求め、その値から所定の透過率を得るための厚さを算出してもよい。これにより、同じキャリア密度のシリコンウェハーを用いる場合には、その厚さにより透過率を調整できる。

【0025】

他方、シリコンウェハーのキャリア密度が、例えば大凡１×１０^１６ｃｍ^−３以上であれば、シリコンウェハー表面の導電性が向上するので、反射波４だけが生じるハーフミラー１となる。シリコンウェハーの反射率は、そのキャリア密度で制御することができ、キャリア密度を高めることで反射率を増加させることができる。本発明のハーフミラー１は、例えば、シリコンウェハーからなり、金属とは異なり１００％の反射は得難く、後述するように、テラヘルツ波が透過しないで反射が同時に生起、つまり吸収と１００％以下の反射が生じる。本明細書においては、このようなテラヘルツ波の吸収と反射が同時に生起する場合は、反射が生じるハーフミラーと呼ぶことにする。

【0026】

（透過率及び反射率の測定）
シリコンウェハーの透過波３及び反射波４は、シリコンウェハーの厚さ、キャリア密度で変化し、さらに、シリコンウェハーに入射するテラヘルツ波の周波数でも変化する。このため、シリコンウェハーのテラヘルツ波に対する正確な透過率及び反射率は、用いるテラヘルツ波の周波数において実測して求めることが望ましい。

【0027】

図２は、ハーフミラー１の透過率及び反射率をテラヘルツ波で測定する装置９を示すブロック図である。図２に示すようにテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９は、ハーフミラー１にテラヘルツ波を照射する発振器２と、ハーフミラー１を透過したテラヘルツ波の透過波３を検出する検出器５と、ハーフミラー１で反射したテラヘルツ波の反射波４を検出する検出器６と、を含んで構成されている。

【0028】

テラヘルツ波の集光用部品７として、発振器２とハーフミラー１との間には、例えば放物面鏡を配設してもよい。又、ハーフミラー１と透過波３の検出器５との間及びハーフミラー１と反射波４の検出器６との間には集光用部品８として、例えばレンズを配設してもよい。レンズの材料としてはテフロン（登録商標）のようなフッ素樹脂を用いることができる。

【0029】

図２に示す透過率及び反射率の測定装置９によれば、発振器２から集光用部品７を介してハーフミラー１に入射する所定の周波数のテラヘルツ波の強度を１００として、集光用部品８を介して検出器５及び検出器６により測定した透過波３及び反射波４の強度により透過率及び反射率を測定することができる。テラヘルツ波の周波数は、例えば６０ＧＨｚ、９０ＧＨｚ、１４０ＧＨｚ等である。

【0030】

［第２実施形態］
第２実施形態として、テラヘルツ波の照射装置について説明する。
本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態のハーフミラー１を用いたテラヘルツ波の照射装置が検査装置に組み込まれた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。

【0031】

図３は、本発明の第２実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０を用いた検査装置１０を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。図３（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。

【0032】

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。

【0033】

照射装置２０は、発振器２１と、集光用部品２２と、複数のハーフミラー２３と、を備え、複数のハーフミラー２３により発振器２１からのテラヘルツ波をライン光源にして、搬送装置１２の照射位置１２ａで紙葉類１１に照射する。さらに、集光用部品２２を備え、発振器２１からのテラヘルツ波を所定の光束として、ハーフミラー２３に照射することが望ましい。

【0034】

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のような半導体、ＳｉＧｅ，ＧａＡｓ、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１０^９Ｈｚ）〜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状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。例えば、照射装置２０は、照射装置用ケースを備え、発振器２１をこの照射装置用ケースに接続してもよい。

【0035】

図３（ａ）に示す照射装置２０では、複数のハーフミラー２３の配置についてその断面を摸式的に示している。複数のハーフミラー２３は、５列３行の行列状の配置において、その７箇所に配設される第１〜第７のハーフミラー２３_ａ〜２３_ｇから構成されている。図３（ａ）に示すように、列はＸ方向に配設され最左側が１列であり、行はＺ方向に配設され上側が１行である。図示の場合、各複数のハーフミラー２３には、その表面にテラヘルツ波が４５°の角度で入射される配置としている。但し、後述する各ハーフミラーからの出射光の強度の分布、即ち出力分布を均一にするため角度を微調整してもよい。

【0036】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は放物面鏡のような集光用部品２２により集光されて、１列１行の第１のハーフミラー２３ａに入射される。図示のように、発振器２１にはアンテナ２１ａが接続されてもよい。アンテナ２１ａは例えばホーンアンテナである。集光用部品２２により所定の光束にされたテラヘルツ波は、第１のハーフミラー２３ａと第２のハーフミラー２３_ｂを、紙面の下方（Ｚ方向）に透過して、紙面最左側の第１の出射光２６_ａとなる。複数のハーフミラー２３において、最初に発振器２１から所定の光束にされたテラヘルツ波が入射されるハーフミラーは、行列の１行目の一端又は他端が好ましく、図示のように、１列１行のハーフミラーの上側から入射させることができる。又、上側ではなく、横側から入射させてもよい。

【0037】

第１のハーフミラー２３_ａで紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３のハーフミラー２３_ｃで反射してＺ方向に反射され、第４のハーフミラー２３_ｄをＺ方向に透過して、紙面左側から２番目の第２の出射光２６_ｂとなる。

【0038】

第２のハーフミラー２３_ｂで紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第５のハーフミラー２３_ｅでＺ方向に反射して、紙面左側から３番目の第３の出射光２６_ｃとなる。

【0039】

第４のハーフミラー２３_ｄで紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第６のハーフミラー２３_ｆでＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第４の出射光２６_ｄとなる。

【0040】

第３のハーフミラー２３_ｃで紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第７のハーフミラー２３_ｇでＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第５の出射光２６ｅとなる。

【0041】

これにより、複数のハーフミラー２３が配設される行列の１行目の一端又は他端に入射した所定の光束のテラヘルツ波が、各列の下端側、即ち図３（ａ）に示す出射部２５から第１〜第５の出射光２６_ａ〜２６_ｅが出射される。

【0042】

照射装置２０の組み立て方の一例について説明する。
最初に、複数のハーフミラー２３の作製方法を説明する。
後述する所定のテラヘルツ波の周波数における複数のハーフミラー２３の構成に応じ、複数のシリコンウェハーを用意する。複数のシリコンウェハーの形状は例えば、円形、四角形や矩形の形状とすることが好適である。複数のシリコンウェハーを所定の位置に配置できシリコンウェハーの保持部となる溝等を有し、例えば樹脂製のホルダーを作製する。樹脂製のホルダーは、複数のハーフミラー２３の各ハーフミラーを所定の角度で保持する保持部を備えて構成されてもよい。
次に、上記ホルダーの保持部に矩形形状のシリコンウェハーを挿入し、接着剤等で固定する。これにより、複数のハーフミラー２３を構成する各ハーフミラーは、所定の角度で保持する保持部に固定される。
次に、ホルダーに保持された複数のハーフミラー２３を発振器２１と集光用部品２２と共に所定の光学配置となるように調整した後、照射装置用ケースに接着剤や螺子等で固定することにより、照射装置２０を製造することができる。

【0043】

本発明の第２実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０によれば、複数のハーフミラー２３を行列状の所定の箇所に配設し、光束を複数のハーフミラー２３の列の一端又は他端の上側から入射し、複数のハーフミラー２３における透過及び反射により、列の下端側からテラヘルツ波をライン状に出射する。さらに、複数のハーフミラー２３の透過率又は反射率を設定することにより、所定の出力分布を得ることができる。所定の出力分布とは、例えばライン状に均一な出力分布や、凹状や凸状の出力分布であり、照射装置２０の目的に応じて適宜に選定すればよい。

【0044】

つまり、発振器２１から入射したテラヘルツ波が、複数のハーフミラー２３_ａ〜２３_ｇにより透過波３や反射波４となり、さらに透過又は反射したテラヘルツ波が他のハーフミラー２３により反射又は透過することにより上記のような光路を経てライン状の第１〜第５の出射光２６_ａ〜２６_ｅとなる。例えば、紙葉類１１の搬送方向に直角な方向のライン光源となる。これにより、図３（ｂ）に示すように、照射装置２０からのライン状のテラヘルツ波は、紙葉類１１には垂直ではなく所定の角度となるように照射されて、紙葉類１１を透過したテラヘルツ波が検出装置３０に入射される。

【0045】

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を介して照射装置２０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。

【0046】

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。

【0047】

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かが検出される。

【0048】

本発明の第２の実施形態に係るテラヘルツ波の照射装置２０によれば、照射装置２０の内部に配設される複数のハーフミラー２３の透過及び反射により、出射部２５から出射光２６、つまり、第１〜第５の出射光２６_ａ〜２６_ｅが出射する。そのため出射部２５を紙葉類１１に沿って近接配置することで、容易に紙葉類１１にテラヘルツ波をライン状に照射できる。

【0049】

テラヘルツ波の照射装置２０によれば、一つの発振器２１によりライン状のテラヘルツ波を紙葉類１１に照射できるので、多数の発振器や一つの発振器２１と走査素子の組み合わせを用いる必要もない。これにより照射装置２０を大幅に小型化し得る。

【0050】

さらに紙葉類１１の全長を照射するために走査素子の必要もなく、駆動機構や防振機構なども不要である。しかも照射装置２０は、複数のハーフミラー２３によりライン光源を構成できるので、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。

【0051】

（ハーフミラーの構成例）
次に、６０ＧＨｚ、９０ＧＨｚ及び１４０ＧＨｚにおけるテラヘルツ波の照射装置２０の複数のハーフミラー２３の構成例について説明する。
なお、以下のハーフミラー２３の構成で使用するシリコンウェハーの厚さ、キャリア密度、透過率及び反射率等の具体的な物性値は、後述する実施例１における測定により取得したデータに基づいている。また、出力分布としては、ライン状に均一な出力分布や略凹状の出力分布が得られる構成例を示している。

【0052】

（６０ＧＨｚの構成例１）
図４は、６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラーの構成例１を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第１のハーフミラー２３_１と、１列２行に配設される第２のハーフミラー２３_２と、２列２行に配設される第３のハーフミラー２３_３と、３列１行に配設される第４のハーフミラー２３_４と、３列２行に配設される第５のハーフミラー２３_５と、４列２行に配設される第６のハーフミラー２３_６と、５列１行に配設される第７のハーフミラー２３_７と、からなる５列２行の行列（マトリクスとも呼ぶ）に配設される７枚のハーフミラー２３_１〜２３_７から構成されている。

【0053】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第１のハーフミラー２３_１と第２のハーフミラー２３_２をＺ方向に透過して、紙面最左側の第１の出射光２６_１となる。第２のハーフミラー２３_２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３のハーフミラー２３_３で反射してＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第２の出射光２６_２となる。第１のハーフミラー２３_１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４のハーフミラー２３_４で反射して第５のハーフミラー２３_５をＺ方向に透過して、紙面左側から３番目の第３の出射光２６_３となる。第５のハーフミラー２３_５で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第６のハーフミラー２３_６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第４の出射光２６_４となる。第４のハーフミラー２３_１で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第７のハーフミラー２３_７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第５の出射光２６_５となる。

【0054】

第１のハーフミラー２３_１と、第２のハーフミラー２３_２と、第４のハーフミラー２３_４と、第５のハーフミラー２３_５と、第７のハーフミラー２３_７は、例えば、キャリア密度が１×１０^１２ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％である。

【0055】

第３のハーフミラー２３_３と、第６のハーフミラー２３_６は、例えば、キャリア密度が５．１×１０^１５ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５７％である。

【0056】

第１〜第５の出射光２６_１〜２６_５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第１〜第７のハーフミラー２３_１〜２３_７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図４に示す数字は、第１〜第７のハーフミラー２３_１〜２３_７における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第１の出射光の強度：１３
第２の出射光の強度：１３
第３の出射光の強度：１４．７
第４の出射光の強度：１４．９
第５の出射光の強度：１４．７
合計：７０．３

【0057】

図４に示すように、第１〜第５の出射光２６_１〜２６_５の強度は、それぞれ１３、１３、１４．７、１４．９、１４．７となり、合計７０．３となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第１〜第７のハーフミラー２３_１〜２３_７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３_１〜２３_７に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、６０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。

【0058】

（６０ＧＨｚの構成例２）
図５は、６０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例２を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第１０のハーフミラー２３_１０と、１列３行に配設される第１１のハーフミラー２３_１１と、２列３行に配設される第１２のハーフミラー２３_１２と、３列１行に配設される第１３のハーフミラー２３_１３と、３列２行に配設される第１４のハーフミラー２３_１４と、３列３行に配設される第１５のハーフミラー２３_１５と、４列３行に配設される第１６のハーフミラー２３_１６と、５列２行に配設される第１７のハーフミラー２３_１７と、５列３行に配設される第１８のハーフミラー２３_１８と、６列１行に配設される第１９のハーフミラー２３_１９と、からなる６列３行の行列に配設される８枚のハーフミラー２３_１０〜２３_１９から構成されている。

【0059】

第１０のハーフミラー２３_１０と、第１１のハーフミラー２３_１１と、第１３のハーフミラー２３_１３は、例えば、キャリア密度が２．２×１０^１３ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は２９％、反射率は６４％である。

【0060】

第１２のハーフミラー２３_１２と、第１９のハーフミラー２３_１９は、例えば、キャリア密度が２．８×１０^１４ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。厚さが５５９μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は２６％、反射率は５０％である。

【0061】

第１４のハーフミラー２３_１４と、第１５のハーフミラー２３_１５と、第１８のハーフミラー２３_１８は、例えば、キャリア密度が１×１０^１２ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％である。

【0062】

第１６のハーフミラー２３_１６と、第１７のハーフミラー２３_１７は、例えば、キャリア密度が８．８×１０^１８ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。厚さが５２０μｍのシリコンウェハーの６０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は８５％である。

【0063】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第１０のハーフミラー２３_１０と第１１のハーフミラー２３_１１をＺ方向に透過して、紙面最左側の第１１の出射光２６_１１となる。第１１のハーフミラー２３_１１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第１２のハーフミラー２３_１２で反射してＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第１２の出射光２６_１２となる。

【0064】

第１０のハーフミラー２３_１０で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第１３のハーフミラー２３_１３で反射して、第１４及び第１５のハーフミラー２３_１４，２３_１５をＺ方向に透過して、紙面左側から３番目の第１３の出射光２６_１３となる。この際、第１２のハーフミラー２３_１２を透過したテラヘルツ波が、第１５のハーフミラー２３_１５で反射して、第１３の出射光２６_１３に重畳される。
ここで、第１２のハーフミラー２３_１２を透過したテラヘルツ波を、第１３の出射光２６_１３として重畳しない場合には、第１２のハーフミラー２３_１２を透過したテラヘルツ波を吸収する吸収体を、第１２のハーフミラー２３_１２と第１５のハーフミラー２３_１４との間に設けてもよい。又、吸収体は、第１２のハーフミラー２３_１２の透過する側の面、つまり第１２のハーフミラー２３_１２の裏面に張り付けてもよい。

【0065】

第１５のハーフミラー２３_１５で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第１６のハーフミラー２３_１６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第１４の出射光２６_１４となる。第１４のハーフミラー２３_１４で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第１７のハーフミラー２３_１７でＺ方向に反射されて、第１８のハーフミラー２３_１８を透過して、紙面左側から５番目の第１５の出射光２６_１５となる。第１０のハーフミラー２３_１０で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第１３のハーフミラー２３_１３で紙面右方向に透過し、第１９のハーフミラー２３_１９でＺ方向に反射されて、紙面左側から６番目の第１６の出射光２６_１６となる。

【0066】

第１１〜第１６の出射光２６_１１〜２６_１６の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第１０〜第１９のハーフミラー２３_１０〜２３_１９の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図５に示す数字は、各ハーフミラー２３_１０〜２３_１９における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第１１の出射光の強度：８．４
第１２の出射光の強度：９．３
第１３の出射光の強度：８．４
第１４の出射光の強度：９．５
第１５の出射光の強度：８．０
第１６の出射光の強度：９．３
合計：５２．９

【0067】

図５に示すように、第１１〜第１６の出射光２６_１１〜２６_１６の強度は、それぞれ８．４、９．３、８．４、９．５、８．０、９．３となり、合計５２．９となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第１０〜第１９のハーフミラー２３_１０〜２３_１９の間隔、つまり列の間隔を２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３_１０〜２３_１９に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、６０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。

【0068】

（９０ＧＨｚの構成例１）
図６は、９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例１を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第２１のハーフミラー２３_２１と、１列３行に配設される第２２のハーフミラー２３_２２と、２列１行に配設される第２３のハーフミラー２３_２３と、２列２行に配設される第２４のハーフミラー２３_２４と、３列３行に配設される第２５のハーフミラー２３_２５と、４列２行に配設される第２６のハーフミラー２３_２６と、５列１行に配設される第２７のハーフミラー２３_２７と、からなる５列３行の行列に配設される第２１〜第２７の７枚のハーフミラー２３_２１〜２３_２７から構成されている。

【0069】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第２１のハーフミラー２３_２１と第２２のハーフミラー２３_２２をＺ方向に透過して、紙面最左側の第２１の出射光２６_２１となる。第２１のハーフミラー２３_２１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第２３のハーフミラー２３_２３でＺ方向に反射されて、第２４のハーフミラー２３_２４を透過し、紙面左側から２番目の第２の出射光２６_２２となる。第２２のハーフミラー２３_２２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第２５のハーフミラー２３_２５で反射して、紙面左側から３番目の第２３の出射光２６_２３となる。第２４のハーフミラー２３_２４で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第２６のハーフミラー２３_２６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第２４の出射光２６_２４となる。第２１のハーフミラー２３_２１で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第２３のハーフミラー２３_２３を透過し、第２７のハーフミラー２３_２７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第２５の出射光２６_２５となる。

【0070】

第２１のハーフミラー２３_２１と、第２２のハーフミラー２３_２２と、第２３のハーフミラー２３_２３は、例えば、キャリア密度が２．２×１０^１３ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は２５％、反射率は５８％である。

【0071】

第２４のハーフミラー２３_２４は、例えば、キャリア密度が２．８×１０^１４ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５５９μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は３３％、反射率は３３％である。

【0072】

第２５〜第２７のハーフミラー２３_２５〜２３_２７は、例えば、キャリア密度が８．８×１０^１８ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５２０μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は８０％である。

【0073】

第２１〜第２５の出射光２６_２１〜２６_２５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第２１〜第２７のハーフミラー２３_２１〜２３_２７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図６に示す数字は、発振器２１からの出力を１００とした場合の各ハーフミラー２３_２１〜２３_２７における透過波３及び反射波４の強度を示している。
第２１の出射光の強度：６．３
第２２の出射光の強度：１１．１
第２３の出射光の強度：１１．６
第２４の出射光の強度：８．９
第２５の出射光の強度：１１．６
合計：４９．５

【0074】

図６に示すように、第２１〜第２５の出射光２６_２１〜２６_２５の強度は、それぞれ６．３、１１．１、１１．６、８．９、１１．６となり、合計４９．５の出力となることが分かる。例えば、第２１〜第２７のハーフミラー２３_２１〜２３_２７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラーに入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、９０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。ここで、第２１の出射光２６_２１の強度は６．３であり、他の第２２〜第２５の出射光２６_２２〜２６_２５の強度よりも低い値である。従って、ライン光源の出射光の強度分布を重視する場合には、第２２〜第２５の出射光２６_２２〜２６_２５だけを用いてもよい。このときの合計の出力は４３．２となり、各列からの出力がほぼ均一となる。この場合には、第２２のハーフミラー２３_２２を透過したテラヘルツ波を吸収する吸収体を、透過する側の面、つまり第２２のハーフミラー２３_２２の裏面に張り付けてもよい。

【0075】

（９０ＧＨｚの構成例２）
図７は、９０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例２を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第３１のハーフミラー２３_３１と、１列２行に配設される第３２のハーフミラー２３_３１と、２列２行に配設される第３３のハーフミラー２３_３３と、３列１行に配設される第３４のハーフミラー２３_３４と、３列２行に配設される第３５のハーフミラー２３_３５と、４列２行に配設される第３６のハーフミラー２３_３６と、５列１行に配設される第３７のハーフミラー２３_３７とからなる５列２行の行列に配設される第３１〜第３７の７枚のハーフミラー２３_３１〜２３_３７から構成されている。

【0076】

第３１のハーフミラー２３_３１と、第３２のハーフミラー２３_３２と、第３４のハーフミラー２３_３４と、第３５のハーフミラー２３_３５は、例えば、キャリア密度が２．２×１０^１３ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は２５％、反射率は５８％である。

【0077】

第３３のハーフミラー２３_３３と、第３７のハーフミラー２３_３７は、例えば、キャリア密度が５．１×１０^１５ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は６７％である。

【0078】

第３６のハーフミラー２３_３６は、例えば、キャリア密度が１×１０^１２ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの９０ＧＨｚの透過率は５８％、反射率は４２％である。

【0079】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第３１のハーフミラー２３_３１と第３２のハーフミラー２３_３２をＺ方向に透過して、紙面最左側の第３１の出射光２６_３１となる。第３２のハーフミラー２３_３２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３３のハーフミラー２３_３３でＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第３２の出射光２６_３２となる。第３１のハーフミラー２３_３１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第３４のハーフミラー２３_３４でＺ方向に反射されて、第３５のハーフミラー２３_３５を透過して、紙面左側から３番目の第３３の出射光２６_３３となる。第３５のハーフミラー２３_３５により紙面右方向に反射されたテラヘルツ波は、第３６のハーフミラー２３_３６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第３４の出射光２６_３４となる。第３４のハーフミラー２３_３４を紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第３７のハーフミラー２３_３７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第３５の出射光２６_３５となる。

【0080】

第３１〜第３５の出射光２６_３１〜２６_３５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第３１〜第３７のハーフミラー２３_３１〜２３_３７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図７に示す数字は、各ハーフミラー２３_３１〜２３_３７における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第３１の出射光の強度：６．３
第３２の出射光の強度：８．４
第３３の出射光の強度：８．４
第３４の出射光の強度：８．４
第３５の出射光の強度：８．２
合計：３９．７

【0081】

図７に示すように、第３１〜第３５の出射光２６_３１〜２６_３５の強度は、それぞれ６．３、８．４、８．４、８．４、８．２となり、合計３９．７となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第３１〜第３７のハーフミラー２３_３１〜２３_３７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３_３１〜２３_３７に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、９０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。

【0082】

（１４０ＧＨｚの構成例１）
図８は、１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例１を示す図である。図８に示すように、複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第４１のハーフミラー２３_４１と、１列２行に配設される第４２のハーフミラー２３_４２と、２列２行に配設される第４３のハーフミラー２３_４３と、３列１行に配設される第４４のハーフミラー２３_４４と、３列２行に配設される第４５のハーフミラー２３_４５と、４列２行に配設される第４６のハーフミラー２３_４６と、５列１行に配設される第４７のハーフミラー２３_４７と、からなる５列２行の行列に配設される第４１〜第４７の７枚のハーフミラー２３_４１〜２３_４７から構成されている。この構成は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様である。

【0083】

第４１のハーフミラー２３_４１と、第４２のハーフミラー２３_４２と、第４４のハーフミラー２３_４４と、第４５のハーフミラー２３_４５と、第７のハーフミラー２３_４７は、キャリア密度が１×１０^１２ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％であり、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同じ値である。

【0084】

第４３のハーフミラー２３_４３と、第４６のハーフミラー２３_４６は、キャリア密度が５．１×１０^１５ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５７％よりも若干低い５５％である。

【0085】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第４１のハーフミラー２３_４１と第４２のハーフミラー２３_４２によりＺ方向に透過し、紙面最左側の第４１の出射光２６_４１となる。第４２のハーフミラー２３_４２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４３のハーフミラー２３_４３で反射してＺ方向に反射され、紙面左側から２番目の第４２の出射光２６_４２となる。第４１のハーフミラー２３_４１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４４のハーフミラー２３_４４で反射して、第４５のハーフミラー２３_４５をＺ方向に透過し、紙面左側から３番目の第４３の出射光２６_４３となる。第４５のハーフミラー２３_４５で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第４６のハーフミラー２３_４６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第４４の出射光２６_４４となる。第４４のハーフミラー２３_４４により紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第４７のハーフミラー２３_４７でＺ方向に反射されて、紙面左側から５番目の第４５の出射光２６_４５となる。

【0086】

第４１〜第４５の出射光２６_４１〜２６_４５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第４１〜第４７のハーフミラー２３_４１〜２３_４７の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図８に示す数字は、各ハーフミラー２３_４１〜２３_４７における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第１の出射光の強度：１３
第２の出射光の強度：１２．７
第３の出射光の強度：１４．７
第４の出射光の強度：１４．４
第５の出射光の強度：１４．７
合計：６９．５

【0087】

図８に示すように、第４１〜第４５の出射光２６_４１〜２６_４５の強度は、それぞれ１３、１２．７、１４．７、１４．４、１４．７、合計６９．５となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第４１〜第４７のハーフミラー２３_４１〜２３_４７の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３_４１〜２３_４７に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、１４０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。

【0088】

図８に示す第４１〜第４７のハーフミラー２３_４１〜２３_４７の配列と使用するハーフミラー２３_４１〜２３_４７のキャリア密度は、図４に示した６０ＧＨｚの構成例１と同様の構成を有しているので、第４１〜第４７の出射光２６_４１〜２６_４５の１４０ＧＨｚにおける強度もほぼ同様となる。

【0089】

（１４０ＧＨｚの構成例２）
図９は、１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例２を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第５１のハーフミラー２３_５１と、１列２行に配設される第５２のハーフミラー２３_５２と、２列２行に配設される第５３のハーフミラー２３_５３と、３列１行に配設される第５４のハーフミラー２３_５４と、３列２行に配設される第５５のハーフミラー２３_５５と、４列１行に配設される第５６のハーフミラー２３_５６と、５列１行に配設される第５７のハーフミラー２３_５７と、５列２行に配設される第５８のハーフミラー２３_５８と、からなる５列２行に配設される第５１〜第５８の８枚のハーフミラー２３_５１〜２３_５８から構成されている。

【0090】

第５１のハーフミラー２３_５１は、キャリア密度が１×１０^１２ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は３６％、反射率は６４％であり、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同じ値である。

【0091】

第５２のハーフミラー２３_５２は、例えば、キャリア密度が２．８×１０^１４ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５５９μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は２３％、反射率は５５％である。この透過率２３％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の透過率２６％よりも小さく、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５０％よりも若干高い５５％である。

【0092】

第５３のハーフミラー２３_５３と、第５７のハーフミラー２３_５７は、キャリア密度が５．１×１０^１５ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５７％よりも若干低い５５％である。

【0093】

第５４のハーフミラー２３_５４と、第５５のハーフミラー２３_５５と、第５６のハーフミラー２３_５６と、第５８のハーフミラー２３_５８は、例えば、キャリア密度が２．２×１０^１３ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は６８％、反射率は２７％である。この透過率６８％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の透過率２９％よりも大きく、反射率２７％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の６４％よりも低い値である。

【0094】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第５１のハーフミラー２３_５１と第５２のハーフミラー２３_５２によりＺ方向に透過し、紙面最左側の第５１の出射光２６_５１となる。第５２のハーフミラー２３_５２で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第５３のハーフミラー２３_５３で反射してＺ方向に反射されて、紙面左側から２番目の第５２の出射光２６_５２となる。第５１のハーフミラー２３_５１で紙面右方向に反射したテラヘルツ波は、第５４のハーフミラー２３_５４で反射して、第５５のハーフミラー２３_５５をＺ方向に透過して、紙面左側から３番目の第５３の出射光２６_５３となる。第５４のハーフミラー２３_５４で紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第５６のハーフミラー２３_５６でＺ方向に反射されて、紙面左側から４番目の第５４の出射光２６_５４となる。第５６のハーフミラー２３_５６により紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第５７のハーフミラー２３_５７でＺ方向に反射されて、第５８のハーフミラー２３_５８をＺ方向に透過して紙面左側から５番目の第５５の出射光２６_５５となる。

【0095】

第５１〜第５５の出射光２６_５１〜２６_５５の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第５１〜第５８のハーフミラー２３_５１〜２６_５８の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図９に示す数字は、各ハーフミラー２３_５１〜２６_５８における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第５１の出射光の強度：８．３
第５２の出射光の強度：１０．９
第５３の出射光の強度：１１．８
第５４の出射光の強度：１１．８
第５５の出射光の強度：１１．１
合計：５３．９

【0096】

図９に示すように、第５１〜第５５の出射光２６_５１〜２６_５５の強度は、それぞれ８．３、１０．９、１１．８、１１．８、１１．１となり、合計５３．９となり、各列からの出力がほぼ均一となることが分かる。例えば、第５１〜第５８のハーフミラー２３_５１〜２６_５８の間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３_５１〜２６_５８に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、１４０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。

【0097】

（１４０ＧＨｚの構成例３）
図１０は、１４０ＧＨｚにおける複数のハーフミラー２３の構成例３を示す図である。複数のハーフミラー２３は、１列１行に配設される第６１のハーフミラー２３_６１と、１列２行に配設される第６２のハーフミラー２３_６２と、２列１行に配設される第６３のハーフミラー２３_６３と、３列２行に配設される第６４のハーフミラー２３_６４と、４列１行に配設される第６５のハーフミラー２３_６５と、５列１行に配設される第６６のハーフミラー２３_６６とからなる５列２行に配設される第６１〜第６６の６枚のハーフミラー２３_６１〜２３_６６から構成されている。

【0098】

第６１のハーフミラー２３_６１と、第６３のハーフミラー２３_６３と、第６５のハーフミラー２３_６５は、キャリア密度が２．２×１０^１３ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが３０１μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は６８％、反射率は２７％である。この透過率６８％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の透過率２９％よりも大きく、反射率２７％は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の６４％よりも低い値である。

【0099】

第６２のハーフミラー２３_６２と第６４のハーフミラー２３_６４は、キャリア密度が８．８×１０^１８ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが５２０μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は７５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の８５％よりも若干低い７５％である。

【0100】

第６６のハーフミラー２３_６６は、キャリア密度が５．１×１０^１５ｃｍ^−３のシリコンウェハーを用いることができる。例えば厚さが６２８μｍのシリコンウェハーの１４０ＧＨｚの透過率は０％、反射率は５５％である。この透過率は図４に示す６０ＧＨｚの構成例１と同様に０％であるが、反射率は、図４に示す６０ＧＨｚの構成例１の５７％よりも若干低い５５％である。

【0101】

１４０ＧＨｚの構成例１及び２においては、発振器２１から出射したテラヘルツ波は、何れも１列１行に配設される第４１及び第５１のハーフミラー２３_４１、２３_５１の上側から入射される構成例である。これに対して、１４０ＧＨｚの構成例３の複数のハーフミラー２３においては、１４０ＧＨｚの構成例１及び２とは異なり、発振器２１から出射したテラヘルツ波は、１列１行に配設される第６１のハーフミラー２３_６１の横側から入射する構成とした。

【0102】

発振器２１から出射したテラヘルツ波は、第６１のハーフミラー２３_６１の横側から入射し、第６１のハーフミラー２３_６１を紙面右方向に透過し、第６３のハーフミラー２３_６３によりＺ方向に反射されて、紙面左側から１番目の第６１の出射光２６_６１となる。第６１のハーフミラー２３_６１によりＺ方向に反射したテラヘルツ波は、第６２のハーフミラー２３_５３で紙面右方向に反射し、さらに、第６４のハーフミラー２３_６４によりＺ方向に反射して、紙面左側から２番目の第６２の出射光２６_６２となる。第６３のハーフミラー２３_６３を紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、さらに、第６５のハーフミラー２３_６５によりＺ方向に反射して、紙面左側から３番目の第６３の出射光２６_６３となる。第６５のハーフミラー２３_６５を紙面右方向に透過したテラヘルツ波は、第６６のハーフミラー２３_６６によりＺ方向に反射して、紙面左側から４目の第６４の出射光２６_６４となる。

【0103】

第６１〜第６４の出射光２６_６１〜２６_６４の強度は、発振器２１からの出力を１００として、第６１〜第６６のハーフミラー２３_６１〜２６_６６の透過率及び反射率から計算することができ、以下に示す出力となる。図１０に示す数字は、各ハーフミラー２３_６１〜２６_６６における透過波３、反射波４及び出射光の強度を示している。
第６１の出射光の強度：１８．４
第６２の出射光の強度：１５．２
第６３の出射光の強度：１２．５
第６４の出射光の強度：１７．３
合計：６３．４

【0104】

図１０に示すように、第６１〜第６４の出射光２６_６１〜２６_６４の強度は、それぞれ１８．４、１５．２、１２．５、１７．３、合計６３．４となり、各列からの出力としては両端の強度が大きい略凹状の出力分布となることが分かる。例えば、第６１〜第６４のハーフミラー２３_６１〜２６_６６の各間隔、つまり列の間隔を２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とし、各ハーフミラー２３_６１〜２６_６６に入射されるテラヘルツ波の光束が適当な広がりを有している場合には、本発明のテラヘルツ波の照射装置２０は、１４０ＧＨｚにおいて大凡１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のライン光源となる。
このように、構成を変更することで、複数のハーフミラー２３の透過率又は反射率を種々に設定することにより、ライン状に均一な出力分布や凸状の出力分布を得ることができ、或いは、照射対象及び照射目的に応じた所望の出力分布を得るように設定することができる。以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【実施例1】

【0105】

実施例１として、ハーフミラー１を、シリコンウェハーを用いて作製した。シリコンウェハーは直径が６インチのＣＺ法（チョクラルスキー法）又はＦＺ法（浮遊帯法）で製造されたＮ型で方位が（１００）面の結晶を、所定の厚さと所定のキャリア密度としたものを用いた。用いたシリコンウェハーを表１に示す。キャリア密度は、ＣＶ法（容量電圧法）により測定した。

【0106】

【表1】

【0107】

番号１のシリコンウェハーは、厚さの仕様が６００±１０μｍ、キャリア密度が１×１０^１２ｃｍ^−３である。番号２のシリコンウェハーは、厚さの仕様が３００±１０μｍ、キャリア密度が２．２×１０^１３ｃｍ^−３であった。番号３のシリコンウェハーは、厚さの仕様が５５０±１５μｍで、キャリア密度が２．８×１０^１４ｃｍ^−３であった。番号４のシリコンウェハーは、厚さの仕様が６２０±１５μｍ、キャリア密度が５．１×１０^１５ｃｍ^−３であった。番号５のシリコンウェハーは、厚さの仕様が５２５±１５μｍで、キャリア密度が８．８×１０^１８ｃｍ^−３であった。なお、表１には、使用したシリコンウェハーの厚さを実際に測定し、５回の測定の平均値を５回平均の厚さ（μｍ）として示している。以下に示すシリコンウェハーの厚さは、５回平均の厚さである。

【0108】

（透過率及び反射率の測定：６０ＧＨｚ）
シリコンウェハーの６０ＧＨｚにおける透過率及び反射率は、図２に示すテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９により測定した。テラヘルツ波の発振器２として、６０ＧＨｚの連続発振（ＣＷ発振）のガンダイオード発振器（ＳＰＡＣＥＫ ＬＡＢＳ社製、モデルＧＤＯ−１５−６０１３Ｒ）を使用した。ガンダイオード発振器２の出力は、約１０ｍＷである。図２に示すように、シリコンウェハーには、テラヘルツ波２ａを４５°の入射角度で照射し、透過波３及び反射波４を、６０ＧＨｚ用のショットキーバリヤダイオード（ＳＰＡＣＥＫ ＬＡＢＳ社製、モデルＤＶ−２Ｎ）により測定した。

【0109】

テラヘルツ波２ａの出力を１００として正規化した透過率及び反射率を測定した。表２は表１に示す５水準のシリコンウェハーにおける６０ＧＨｚの透過率及び反射率を示す。

【0110】

【表2】

【0111】

番号１のシリコンウェハー（キャリア密度：１×１０^１２ｃｍ^−３）における透過率は３６％、反射率は６４％であった。番号２のシリコンウェハー（キャリア密度：２．２×１０^１３ｃｍ^−３）における透過率は２９％、反射率は６４％であった。番号３のシリコンウェハー（キャリア密度：２．８×１０^１４ｃｍ^−３）における透過率は２６％、反射率は５０％であった。番号４のシリコンウェハー（キャリア密度：５．１×１０^１５ｃｍ^−３）における透過率は０％、反射率は５７％であった。番号５のシリコンウェハー（キャリア密度：８．８×１０^１８ｃｍ^−３）における透過率は０％、反射率は８５％であった。

【0112】

番号１〜３のシリコンウェハーのキャリア密度は、１×１０^１２ｃｍ^−３〜２．８×１０^１４ｃｍ^−３であり、透過波３と反射波４が生じることが判明した。データからは、シリコンウェハーのキャリア密度の上昇と共に透過率が減少することが分かる。また、番号１のシリコンウェハー（厚さ：約６００μｍ）においては、透過率が約３７％となるシリコンウェハーの厚さが大凡１／αであることから、αは約１６．７ｃｍ^−１と求まる。これにより、シリコンウェハーの厚さを変えることで、透過率を調整できることが分かる。

【0113】

番号４及び５のシリコンウェハーのキャリア密度は、５．１×１０^１５ｃｍ^−３〜８．８×１０^１８ｃｍ^−３であり、反射波４のみが生じることが判明した。上記のデータからは、シリコンウェハーのキャリア密度の上昇により透過率が減少し、キャリア密度がある程度高くなると反射波４のみが生じることが推定できる。これにより、シリコンウェハーのキャリア密度を変えることで、反射率を調整できることが分かる。

【0114】

（透過率及び反射率の測定：９０ＧＨｚ）
９０ＧＨｚにおける透過率及び反射率の測定は、６０ＧＨｚと同様に、図２に示すテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９により測定した。テラヘルツ波の発振器２として、９０ＧＨｚの連続発振のガンダイオード発振器（ＳＰＡＣＥＫ ＬＡＢＳ社製、モデルＧＷ−９００Ｐ）を使用した。ガンダイオード発振器の出力は、約１０ｍＷである。６０ＧＨｚと同様に透過波３及び反射波４を、テフロン（登録商標）製のレンズ８で集光し、ショットキーバリヤダイオード（ｍｉｌｌｉｔｅｃｈ社製、モデルＤＸＰ−１０−ＲＰＦ０）により検出した。

【0115】

テラヘルツ波２ａの出力を１００として正規化した透過率及び反射率を測定した。表３は、表１に示す５水準のシリコンウェハーにおける９０ＧＨｚの透過率及び反射率を示す。

【0116】

【表3】

【0117】

番号１のシリコンウェハー（キャリア密度：１×１０^１２ｃｍ^−３）における透過率は５８％、反射率は４２％であった。番号２のシリコンウェハー（キャリア密度：２．２×１０^１３ｃｍ^−３）における透過率は２５％、反射率は５８％であった。番号３のシリコンウェハー（キャリア密度：２．８×１０^１４ｃｍ^−３）における透過率は３３％、反射率は３３％であった。番号４のシリコンウェハー（キャリア密度：５．１×１０^１５ｃｍ^−３）における透過率は０％、反射率は６７％であった。番号５のシリコンウェハー（キャリア密度：８．８×１０^１８ｃｍ^−３）における透過率は０％、反射率は８０％であった。

【0118】

９０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様に、番号１〜３のシリコンウェハーにより透過波３及び反射波４が得られ、かつ、番号４及び５のシリコンウェハーにより反射波４のみが得られた。これにより、９０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様にシリコンウェハーはハーフミラー１として動作し、透過率及び反射率はキャリア密度や厚さにより調整できることが分かった。

【0119】

（透過率及び反射率の測定：１４０ＧＨｚ）
１４０ＧＨｚにおける透過率及び反射率の測定は、６０ＧＨｚと同様に、図２に示すテラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置９により測定した。テラヘルツ波の発振器２として、１４０ＧＨｚの連続発振のＩＭＰＡＴＴダイオードを用いた発振器（ＥＬＶＡ−１社製、モデルＣＩＤＯ−０６／１４０／２０）を使用した。ＩＭＰＡＴＴダイオード発振器２の出力は大凡１０ｍＷである。６０ＧＨｚと同様に透過波３及び反射波４を、テフロン（登録商標）製のレンズ８で集光し、ショットキーバリヤダイオード（ＥＬＶＡ−１社製、モデルＺＢＤ−０６）により検出した。

【0120】

テラヘルツ波２ａの出力を１００として正規化した透過率及び反射率を測定した。表４は、表１に示す５水準のシリコンウェハーにおける１４０ＧＨｚの透過率及び反射率を示す。

【0121】

【表4】

【0122】

１４０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様に、番号１〜３のシリコンウェハーにより透過波３及び反射波４が得られ、かつ、番号４及び５のシリコンウェハーにより反射波４のみが得られた。これにより、１４０ＧＨｚにおいても６０ＧＨｚと同様にシリコンウェハーはハーフミラー１として動作し、透過率又は反射率はキャリア密度や厚さにより調整できることが分かった。

【実施例2】

【0123】

実施例２として、第１の実施形態のハーフミラー２３を用いたテラヘルツ波の照射装置２０について説明する。
９０ＧＨｚの構成例１（図６参照）に示す複数のハーフミラー２３として、７枚のシリコンウェハーを用いたテラヘルツ波の照射装置２０を作製した。ハーフミラー２３に用いたシリコンウェハーは表１に示したものであり、番号２のシリコンウェハー（キャリア密度：２．２×１０^１３ｃｍ^−３）を３枚、番号３のシリコンウェハー（キャリア密度：２．８×１０^１４ｃｍ^−３）を１枚、番号５のシリコンウェハー（キャリア密度：８．８×１０^１４ｃｍ^−３）を３枚使用している。

【0124】

図１１は、実施例２のテラヘルツ波の照射装置２０の模式的な平面図である。実施例２の照射装置２０は、具体的には螺子穴付きの光学定盤に、９０ＧＨｚの発振器２１と、放物面鏡２２と、７枚のシリコンウェハーからなるハーフミラー２３_２１〜２３_２７とを配置して構成した。用いる複数のハーフミラー２３の構成は、図６に示す９０ＧＨｚの構成例１と同じであるので、各ハーフミラー２３及び各列の出射光２６には、図６と同様の符号を付した。ここで、図６に示す９０ＧＨｚの構成例１で説明したように、出射光の強度分布を重視して第２２〜第２５の出射光２６_２２〜２６_２５をライン光源として取り出した。

【0125】

各シリコンウェハーの大きさは３４ｍｍ×６０ｍｍであり、該シリコンウェハーを、７台のミラースタンドに張り付けた。各シリコンウェハーは、図１１に示すように、入射するテラヘルツ波に対して、大凡４５°の角度とした。

【0126】

９０ＧＨｚの発振器２１として、実施例１と同様に、ガンダイオード発振器（ＳＰＡＣＥＫ ＬＡＢＳ社製、モデルＧＷ−９００Ｐ）を使用し、ホーンアンテナ２１ａで出力した。ガンダイオード発振器の出力は、約１０ｍＷであり、放物面鏡２２により所定の光束として、第２１のハーフミラー２３_２１に入射した。

【0127】

照射装置２０の出射部２５に、９０ＧＨｚのショットキーバリヤダイオード（ｍｉｌｌｉｔｅｃｈ社製、モデルＤＸＰ−１０−ＲＰＦ０）を配設して、図１１に示すようにＸ方向のテラヘルツ波、つまり第２〜第５列の出射光２６_２２〜２６_２５を測定した。

【0128】

図１２は、実施例２のテラヘルツ波の照射装置２０のＸ方向のテラヘルツ波の出力分布を示す図であり、横軸はＸ方向の距離（ｍｍ）、縦軸はショットキーバリヤダイオードの出力（任意目盛）である。図１２に示すように、左から右に向って５つのピークが生じ、９０ＧＨｚの発振器２１からのテラヘルツ波が、シリコンウェハーからなるハーフミラー２３_２１〜２３_２７により約１０ｃｍのライン光源に変換されていることが分かった。図１２に示す各ピークの大きさが異なるのは、特に１列及び２列のシリコンウェハーの角度が４５°からずれていることに起因すると推定される。

【0129】

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施例２においては、５列３行のマトリクス状に配設した複数のハーフミラー２３を示したが、これに限らず、他のハーフミラー２３の構成も使用できることは明らかである。

【0130】

上述した実施例２においては、７枚のハーフミラー２３を５列３行のマトリクス状に配設したが、これに限らず、行は３行の配置ではなく２行でもよく、又、使用するシリコンウェハーの厚さやキャリア密度は、適宜に変更できることは明らかである。

【0131】

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。例えばテラヘルツ波の照射装置２０を紙葉類１１の検査装置１０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。

【0132】

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、これに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。

【符号の説明】

【0133】

１ ハーフミラー
２ 発振器
３ 透過波
４ 反射波
５ 透過波の検出器
６ 反射波の検出器
７，８ 集光用部品
９ テラヘルツ波の透過率及び反射率の測定装置
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 照射装置
２１ 発振器
２１ａ アンテナ（ホーンアンテナ）
２２ 集光用部品（放物面鏡）
２３ 複数のハーフミラー
２５ 出射部
２６ 出射光
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】