使用太赫兹波的检查装置和检查方法

专利名称：使用太赫兹波的检查装置和检查方法
技术领域：
本发明涉及检查装置和检查方法，更具体地，涉及通过使用太赫兹波进行待测对象的检查。
背景技术：
太赫兹波指的是具有0.03THz 30THz的范围内的任何频带的电磁波。在太赫兹波带中，存在从活体分子和其它各种物质的结构和状态得到的特征吸收。已开发了利用这种特性进行物质的无损分析和识别的检查技术。进一步地，可能期望对于代替X射线的安全成像技术以及高速通信技术的应用。
关于这种成像技术，已开发了获取待测对象的在深度方向上的信息的装置。该装置通过对于来自待测对象的太赫兹反射波形基于太赫兹波的全反射波形进行解巻积得到尖峰状时间波形。这里，展示出在软盘(FLOPPY,注册商标)的内部成像的例子，其中，想要通过利用尖峰状时间波形确定折射率界面来提高分辨率。在日本专利公开No.11-108845 (对应于US6078047，此后称为专利文献l)的图2中公开了通过替换为在损耗基本上为零的同时进行反射的反射镜或其它物质而被测量的太赫兹波被使用作为太赫兹波的全反射波形的形式。

发明内容
如果在专利文献1中公开的装置被应用于长时间检查待测对象的检查装置，那么通常预期出现以下问题。即，由于不考虑太赫兹波的全反射波形由于太赫兹波光源的波动和例如温度和湿度的检查环境的经时变化而变化，因此测量精度会由于波动等变差。
具体而言，关于上述的装置，如果没有适当地选择太赫兹波的全反射波形，那么尖峰状时间波形不会适当地反映待测对象的状态。结果，会发生检查本身的可靠性的劣化。
因此，为了抑制检查环境中的这种经时变化，构想可以应用被配置为使得检查环境恒定的单元(例如，被配置为对检查环境抽真空的单元和被配置为用预定的气体替换检查环境的单元)。
然而，对于这种形式，必需将检查环境与外部环境分开。因此，可以预想待测对象的形状和检查环境受到限制，由此装置的通用性受损。
在专利文献1中公开的假定中，对于太赫兹波的全反射波形，通过用在损耗基本上为零的同时进行反射的反射镜或其它物质替换而进行测量。为了避免应用上述的被配置为使得检查环境恒定的单元，构想依次切换该反射镜和待测对象以更新太赫兹波的全反射波形的形式。然而，需要用于这一系列操作的附加检查时间。因此，预期检查装置的应用位置受到限制并且装置的通用性受损。
如上所述，对于太赫兹波的检查装置，提供可响应检查环境等的变化并且高度通用的新型检查装置。
根据本发明的第一方面的用于通过使用太赫兹波进行待测对象的
检查的检查装置包括太赫兹波产生部分；太赫兹波检测部分，被配
置为检测从太赫兹波产生部分施加到待测对象上的太赫兹波，该太赫
兹波是通过待测对象被检测的；波形成形部分，被配置为通过使用在上述的太赫兹波检测部分中获取的信号，使关于太赫兹波的第一应答信号成形；被配置为获取第一测量条件的测量条件获取部分；被配置为存储与测量条件相关联的第二应答信号的应答信号存储部分；选择部分，被配置为通过使用上述的第一测量条件，从上述的应答信号存储部分选择上述的第二应答信号；以及信号处理部分，被配置为基于上述的第二应答信号，对于上述的第一应答信号进行解巻积。
根据本发明的第二方面的使用太赫兹波的检查方法包括以下步骤通过检测施加到待测对象上的太赫兹波使充当第 一应答信号的波形成形，该太赫兹波是通过待测对象被检测的；以及获取测量条件，
5其中，通过使用与上述的获取的测量条件对应的第二应答信号，进行对于上述第一应答信号的解巻积。
基于根据本发明的第一方面的检查装置，可提供可响应检查环境等的变化并高度通用的新型检查装置。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。


图l是用于说明根据第一实施例的检查装置的配置的示意图。
图2是用于说明根据例子1的检查装置的操作的流程图。
图3A 3C是示出根据例子1的检查装置的各单个部分的波形的图。
图4是用于说明根据例子2的检查装置的操作的流程图。
图5A 5C是示出根据例子2的检查装置的各单个部分的波形的图。
图6是用于说明根据第三实施例的比较装置的配置的图。图7是用于说明根据例子3的检查装置的操作的流程图。图8A 8C是示出根据例子3的检查装置的各单个部分的波形的图。
图9是用于说明根据第四实施例的比较检查装置的配置的示意图。
图10是用于说明根据例子4的检查装置的操作的流程图。
图11A 11C是示出根据例子4的检查装置的各单个部分的波形的图。
图12是示出根据例子4的输出部分的图像形成结果的图。图13是用于说明用于分配第二应答信号的方法的图。图14A 14C是用于说明根据第三实施例的用于检查与理想状态的差异的装置的图。
图15A和图15B是用于说明相关信息的图。
6图16是示出根据例子5的输出部分的图像形成结果的图。图17是用于说明根据例子5的检查装置的厚度分辨率的图。
具体实施例方式
以下将参照附图描述用于执行本发明的实施例。第一实施例检查装置
本实施例示出根据本发明的第一方面的使用太赫兹波的检查装置的一种形式。
该检查装置被配置为包括太赫兹波产生部分和被配置为检测从太赫兹波产生部分向待测对象施加的太赫兹波的太赫兹波检测部分，该太赫兹波通过待测对象被检测。进一步地，包括被配置为通过使用在上述太赫兹波检测部分中获取的信号使关于太赫兹波的第一应答信号成形的波形成形部分、被配置为获取第一测量条件的测量条件获取部分和被配置为存储与测量条件相关联的第二应答信号的应答信号存储部分。
此外，包括被配置为通过使用上述第一测量条件从上述应答信号存储部分选择上述第二应答信号的选择部分和被配置为基于上述第二应答信号对于上述第一应答信号进行解巻积的信号处理部分。这里，在第二应答信号的选择中，可选择与最接近上述第 一测量条件的第二测量条件对应的应答信号。
根据该配置，可提供可抑制或减少基于检查环境变化的信号变化的检查装置。顺便说一句，通过待测对象检测施加的太赫兹波指的是检测被待测对象影响过的例如透射波或反射波的太赫兹波。该待测对象包括固体、气体和液体。
以下参照附图提供详细的说明。
图l是根据本实施例的太赫兹波检查装置的示意性配置图。如图l所示，根据本实施例的太赫兹波检查装置具有以下的配置。
太赫兹波检查装置被大致分为形成来自待测对象111的太赫兹波的时间波形的部分和处理得到的太赫兹波的时间波形的部分。形成太赫兹波的时间波形的部分包括触发信号产生部分101、太赫兹波产生部分102、延迟部分103、太赫兹波检测部分104和波形成形部分105。处理太赫兹波的时间波形的部分包括信号处理部分106、输出部分107、测量条件获取部分108、应答信号存储部分109、应答信号选择部分110、相关信息存储部分112和应答信号调整部分113。
形成太赫兹波的时间波形的部分执行向待测对象111施加脉冲太赫兹波并检测来自待测对象111的太赫兹波的操作。关于这一系列的操作，可以应用所谓的太赫兹时域光傳法(THz-TDS)。将简要描述各单个部分的操作。
触发信号产生部分IOI产生用于操作在后面描述的太赫兹波产生部分102和太赫兹波检测部分104的触发信号。触发信号是用于操作构成太赫兹波产生部分102和太赫兹波检测部分104的各器件的信号。因此，根据各器件的操作原理适当地选择触发信号的类型和特性。触发信号的类型包含光信号和电信号。例如，关于光信号，可以应用操作例如光电二极管的光电转换器件的信号。关于电信号，可以应用操作例如晶体管的半导体器件的信号。进一步地，可以应用驱动系统的
晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号。在本发明中，该触发信号具有断续的或周期性的特性。
太赫兹波产生部分102是基于上述触发信号产生太赫兹波的部分。太赫兹波的时间波形为脉沖的形状。关于产生这种太赫兹波的技术，可以应用各种技术。这些技术的例子包含利用瞬时承载电流的技术和利用增益结构的技术。关于利用瞬时承载电流的技术，可以应用从镜面抛光的半导体或有机晶体的表面产生太赫兹波的技术以及其中在半导体薄膜上从金属电极形成天线图案的光电导元件。此外，可以
应用PIN二极管。关于利用增益结构的技术，可以应用使用半导体量子阱结构的技术。
延迟部分103是用于调整到达太赫兹波检测部分104的触发信号关于到达太赫兹波产生部分102的触发信号的延迟时间的部分。调整延迟时间包含直接调整光学长度的技术和调整有效光学长度的技术。直接调整技术的例子包含使用折叠光学系统和操作部分的方法。调整 有效光学长度的技术的例子包含改变触发信号的传播路径中的时间常 数的方法。
太赫兹波检测部分104是用于通过在延迟部分103中调整了延迟 时间的触发信号检测太赫兹波的部分。尚未见到实时响应太赫兹波的 半导体器件被商业化。因此，在THz-TDS中，获取输入触发信号的 时间点上的太赫兹波的瞬间强度信号，并且，通过该触发信号对太赫 兹波的时间波形进行采样。与这种太赫兹波检测部分104相关联的技 术的例子包括检测由于光电导导致的与场强度对应的电流的技术、通
术。关于检测由于光电导导致的电流的技术，可应用光电导元件。关 于通过使用电光效应检测电场的技术，可应用使用正交偏振器和电光 晶体的技术。关于通过使用磁光效应检测磁场的技术，可应用使用正 交偏振器和磁光晶体的技术。
波形成形部分105是用于从在太赫兹波检测部分104中检测的瞬 间信号形成太赫兹波的时间波形的部分。在本发明中，在波形成形部 分105中获取的太赫兹波的时间波形也可被称为第一应答信号。
关于上述的形成太赫兹波的时间波形的部分，只要可获取来自待 测对象111的太赫兹波的时间波形，可任选地设置太赫兹波产生部分 102和太赫兹波检测部分104的元件配置以及包含它们的光学系统的 布置。
以下将描述处理得到的太赫兹波的时间波形的部分。还将描述各 单个部分的操作。
信号处理部分106是用于基于后面描述的第二应答信号对于第一 应答信号进行解巻积的部分。当假定第一应答信号为y (t)并假定第 二应答信号为h (t)时，信号处理部分106基于下面描述的式(1) 通过减少第二应答信号h (t)的影响从第一应答信号y (t)计算信号 x(t)。从另一观点，在波形成形部分105中获取的来自待测对象lll 的第一应答信号y (t)被定义为通过用第二应答信号h (t)改变信号
9X (t)产生的信号。
<formula>formula see original document page 10</formula> 式(1 )
在式(1)中，第二应答信号h (t)是一个信号。但是，在一些
情况下，可以包含多个信号。在这种情况下，如式(2)所表示的那样， 第一应答信号y (t)被定义为通过用多个因素改变信号x (t)而产生 的信号。
(这里，n表示整数)式(2)
输出部分107是与用户界面对应的部分，并且适当地处理信号处 理部分106的计算结果x (t)以提供给用户。在一些情况下，输出部 分107通过使用计算结果控制其它单元的操作。
测量条件获取部分108是用于获取本检查装置的测量条件(第一 测量条件)的部分。测量条件是能够改变来自待测对象111的第一应 答信号的信息。测量条件的例子包括太赫兹波检查装置的测量环境、 与待测对象111的性质有关的信息和与待测对象111的结构有关的信 息。太赫兹波检查装置的测量环境的例子包括温度、湿度和太赫兹波 产生部分102的功率波动。与性质有关的信息的例子包含待测对象111 的折射率和折射率分布、混合比、例如导电性的分布性质和混合物的 分散状态。与结构有关的信息的例子包括待测对象lll的内部结构， 该结构是基于制造过程和制造条件被估计的。
应答信号存储部分109是存储有预定测量条件(第二测量条件) 下的第二应答信号的部分。
应答信号选择部分110是用于在参照在测量条件获取部分108中 获取的第一测量条件的同时获取存储在应答信号存储部分109中的第 二应答信号的部分。具体地，应答信号选择部分110选择最接近所参照的第 一测量条件的第二测量条件，并获取与该第二测量条件对应的 第二应答信号。在第一测量条件为一种类型的情况下，选择最接近所 关注的第一测量条件的第二测量条件，并获取第二应答信号。在存在 多种类型的第一测量条件的情况下，通过使用关于多项目的矩阵表进 行选择。在通过使用关于多项目的矩阵表获取第二应答信号的情况下，
应答信号选择部分110关于多个第一测量条件对项目分配权重，并且
对于各单个项目选择最接近第一测量条件的第二测量条件。然后，应
答信号选择部分110从矩阵表获取第二应答信号。进一步地，如上所
述，在存在多种类型的第一测量条件的情况下，假定第一应答信号由 多种因素构成，并且，依次获取最接近第一测量条件的第二测量条件， 使得获取与第二测量条件对应的第二应答信号。在这种情况下，信号
处理部分106依次基于多个第二应答信号对于第一应答信号进行解巻 积。
如果需要的话，设置图1中描述的相关信息存储部分112和应答 信号调整部分113,并且，它们在本发明中不是必不可少的。
在使用相关信息存储部分112和应答信号调整部分113的情况下， 包括以下的应用形式。
特别地，通过这些相关信息存储部分112和应答信号调整部分113 对从上述应答信号存储部分109提取的上述第二应答信号进行细微调 整，并且将细微调整后的信号作为第二应答信号提供给信号处理部分 106。存储在应答信号存储部分109中的第二应答信号与第二测量条件 相关联。这些第二应答信号可基本上与可被用作第一测量条件的所有 测量条件相关联。但是，在一些实际情况下，离散的第二测量条件与 测量条件相关联。这里使用的术语"所有测量条件"被定义为与相邻 的第二测量条件相关联的第二应答信号变为同一信号的状态。即，指 的是第二应答信号可一切包括在内地被分配给所有第一测量条件的状 态。此外，离散的测量条件被定义为其中与相邻的第二测量条件相关 联的第二应答信号不同的状态。图15A示出第二应答信号与离散的第 二测量条件相关联的例子。图15A对于第二应答信号示出基于测量条
ii件的吸收度和相位状态。多个第二测量条件(测量条件1~3)的频率特性相互不同。
相关信息存储部分112是其中定义和存储存储在应答信号存储部分109中的第二应答信号的相关信息的部分。相关信息存储部分112具有基于多个第二应答信号预测第一测量条件下的第二应答信号的功能。
预测技术的例子包括用于从与第 一测量条件周边的测量条件(与存储在应答信号存储部分109中的第二测量条件对应)相关联的第二应答信号预测倾向的技术和通过计算确定第 一 测量条件下的第二应答信号的技术。
预测倾向的技术的例子包括如图15B所示通过画出关于第二应答信号的特征点的校准曲线进行预测的技术。关于通过计算确定的技术，设想通过组合使用关于测量条件的关系式和仿真来确定存储的第二应答信号的变化的技术。
应答信号调整部分113是用于以使得满足第 一测量条件的方式基于存储在相关信息存储部分112中的相关信息对在应答信号选择部分110中获取的第二应答信号进行细微调整的部分。例如，在由如图15B所示的校准曲线提供相关信息的情况下，沿这些校准曲线细微调整吸收度值、频率和出现相位反转的频率。应答信号调整部分113向信号处理部分106提供该细微调整的第二应答信号。如上所述，在本发明中，根据需要设置相关信息存储部分112和应答信号调整部分113。
以下将描述太赫兹波检查装置的操作。
在进行检查的位置上布置待测对象111。该布置方法包括移动待测对象111的情况和移动检查装置的情况。移动待测对象111的情况包括控制位置和取向的情况和通过例如带传输器的传输机构依次将多个待测对象111移动到预定位置的情况。并且，移动检查装置的情况包括通过驱动机构改变太赫兹波的发射方向的情况和将检查装置的一部分或整个检查装置移动到预定位置的情况。
太赫兹波检查装置开始太赫兹波的波形的观察，并且，波形成形部分105形成来自待测对象111的太赫兹波的时间波形(第一应答信 号)。测量条件获取部分108监视太赫兹波的波形观察中的测量条件 (第一测量条件)。应答信号选择部分110从存储在应答信号存储部 分109中的多个测量条件选择最接近第一测量条件的测量条件(第二 测量条件)。随后，应答信号选择部分110获取与第二测量条件对应 的应答信号(第二应答信号)。可通过直接使用这里获取的应答信号 进行计算。
作为替代方案，在应答信号调整部分113中，通过使用存储在相 关信息存储部分112中的相关信息，确定使第二测量条件满足第一测 量条件的第二应答信号的调整量。应答信号调整部分113通过使用得
到的调整量细微调整第二应答信号。然后，还能够通过使用得到的细 微调整后的应答信号在上述的信号处理部分106中进行计算。
这里，计算在信号处理部分106中进行，并且指的是基于第二应 答信号对于第一应答信号进行解巻积。输出部分107向用户提供计算 结果，并且，太赫兹波检查装置完成待测对象111的检查。
如上所述，在本实施例中，即使测量条件随时间改变，也根据变 化细微调整第二应答信号。结果，关于计算结果，经时变化对于测量 条件的影响被抑制。因此，根据本发明的实施例的太赫兹波检查装置， 即使当长时间操作太赫兹波检查装置时，也能够补偿测量条件的变化 并增强太赫兹波检查装置的通用性。
第二实施例检查方法
根据本发明的第二方面的使用太赫兹波的检查方法包括以下步骤。
具体而言，包括步骤1，在该步骤l中，通过检测施加到待测对 象上的太赫兹波而使充当第 一应答信号的波形成形，该太赫兹波是通 过待测对象被检测的。进一步地，包括步骤2，在该步骤2中，获取 测量条件，并且，通过使用与上述获取的测量条件对应的第二应答信 号进行对于上述第一应答信号的解巻积。通过使用例如在上述第一实 施例中说明的太赫兹波检测部分104和波形成形部分105执行上述的步骤1。通过例如上述测量条件获取部分108、应答信号存储部分109、应答信号选择部分110和信号处理部分106执行上述步骤2。
当然，还能够根据上述测量条件调整上述第二应答信号，然后进行上述解巻积。
在后面描述的例子1中详细说明根据本实施例的检查方法。第三实施例比较检查装置
本实施例示出根据本发明的太赫兹波检查装置的一种形式。特别地，本实施例涉及上述的太赫兹波检查装置的一个修改例。将不提供与上述的部分相同的部分的说明。
图6是根据本实施例的太赫兹波检查装置的示意性配置图。如图6所示，根据本实施例的太赫兹波检查装置包括形成来自上述的待测对象111的太赫兹波的时间波形的部分和处理得到的太赫兹波的时间波形的部分。除了这些配置以外，太赫兹波检查装置包括比较部分614和比较信息存储部分615。
将简要描述各单个部分的操作。
比较部分614是用于比较信号处理部分106的计算结果和后面描述的比较信息存储部分615的信息的部分。比较部分614中的比较方法的例子包括比较相对于一些基准值的程度的方法和比较形状的方法。例如，在比较相对于一些基准值的程度的情况下，包括基于强度的总量和平均值是否超过基准值来进行比较的方法。此外，包括关于信号处理部分106中的计算结果的波形、基于是否存在超过基准的部分(例如，强度和倾度)来进行比较的方法。在比较形状的情况下，包括基于信号处理部分106中的计算结果的波形是否相等来进行比较的方法。此时，即使当不完全一致时，也包括基于不一致性是否在预定的范围内来进行比较的方法。此外，包括基于是否存在波形的特征形状来进行比较的方法。这些比较是在时域和频率域之一中进行的。
比较信息存储部分615是用于提供在上述的比较方法中使用的信息的部分。该信息由用户定义。
以下将描述根据本实施例的太赫兹波检查装置的操作。将不提供
14与上述的操作相同的操作的说明。
根据本实施例的太赫兹波检查装置对于待测对象111检查与理想
状态的差异。因此，应答信号存储部分109存储待测对象111的理想 状态的应答信号(第二应答信号)。这里，基于由用户假定的上述的 检查装置的测量环境以及待测对象111的与性质有关的信息和与结构 有关的信息来确定待测对象111的理想状态。即，根据本实施例的太 赫兹波检查装置检查不为用户所假定的例如异物包含入待测对象111 内部的情况。在上述的比较信息存储部分中提供与待测对象的理想状 态有关的上述信息的情况下，通过在上述的信号处理部分106中的计 算结果和比较部分中的信息进行比较，使得与上述待测对象的理想状 态的差异变得十分清楚。
应答信号调整部分113以使得满足测量条件获取部分108的第一 测量条件的方式细微调整第二应答信号。信号处理部分106基于第二 应答信号对于第一应答信号进行解巻积。比较部分614比较计算结果， 并基于存储在比较信息存储部分615中的判断准则进行判断。输出部 分107向用户提供比较结杲，并且，太赫兹波检查装置完成待测对象 111的检查。
在波形成形部分105和应答信号调整部分113向信号处理部分 106输入相同信号的情况下，信号处理部分106的输出与德耳塔 (Delta)函数近似。该状态表明实际测量结果和从测量条件估计的结 果相等。因此，待测对象111可被视为处于由用户假定的理想状态。 德耳塔函数的基于时间的平均强度基本上变为噪声水平。例如，如果 如上面描述的那样异物包含入待测对象111内部，那么信号处理部分 106的输出结果不变为德耳塔函数。即，德耳塔函数的基于时间的平 均强度变为噪声水平以上的特征值。变得能够通过将得到的信号与解 巻积的结果相比较而增大信号比，并且可改善检查的可靠性。这样， 根据本发明的本实施例，理想状态的输出可近似于德耳塔函数。因此， 基于频率的信号强度基本上变为噪声水平。变得能够通过将得到的信 号与解巻积的结果相比较而增大信号比，因此可改善检查的可靠性。
15在根据本发明的本实施例中，如在上述的第一实施例中那样，根
据需要使用图6所示的相关信息存储部分112和应答信号调整部分113。
第四实施例成像检查装置
本实施例示出根据本发明的太赫兹波检查装置的一种形式。特别地，本实施例涉及上述的太赫兹波检查装置的一个修改例。将不提供与上述的部分相同的部分的说明。
图9是根据本实施例的太赫兹波检查装置的示意性配置图。如图9所示，根据本实施例的太赫兹波检查装置包括形成来自上述的待测对象111的太赫兹波的时间波形的部分和处理得到的太赫兹波的时间波形的部分。除了这些配置以外，根据本实施例的太赫兹波检查装置包括台架916。
将简要描述各单个部分的操作。
台架916是相对地移动太赫兹波向待测对象111的施加位置的台架。台架916沿线性方向、平面方向和组合这些方向与深度方向的方向移动太赫兹波向待测对象111的施加位置。在图9中，线性方向指的是沿与附图垂直的平面线性移动施加位置的方向。平面方向指的是沿与附图垂直的平面移动施加位置的方向。深度方向指的是沿与附图平行的平面移动施加位置的方向。
以下将描述根据本实施例的太赫兹波检查装置的操作。将不提供与上述的操作相同的操作的说明。
将待测对象111放在台架916上。当开始测量时，台架916将待测对象111移动到预定的位置。波形成形部分105形成来自待测对象111的太赫兹波的时间波形(第一应答信号)。测量条件获取部分108监视太赫兹波的波形观察期间的测量条件(第一测量条件)。应答信号调整部分113以使得满足第一测量条件的状态的方式细微调整选择的第二应答信号。信号处理部分106基于第二应答信号对于第一应答信号进行解巻积。
台架916将待测对象111移动到下一检查位置，并再次进行检查。当完成预定区域中的检查时，输出部分107产生检查结果的图像并将 其提供给用户。
这里，在存储在应答信号存储部分109中的信息(第二应答信号) 是例如待测对象111的与性质有关的信息和待测对象111的与结构有 关的信息的待测对象111本身的信息的情况下，可以采用以下的形式。 如图13所示，将待测对象111分为多个检查区域Aab (这里，a和b 为整数)，并且向各区域分配第二应答信号。根据这种配置，可更详 细地检查待测对象111。例如，图13所示的药片(其中，用涂层膜1318 覆盖粉末1317)具有曲面形状。关于这种形状，与向整个形状综合分 配第二应答信号的情况相比，可通过细微定义检查区域来抑制形状变 化对太赫兹波的波形施加的影响。根据这种配置，可根据例如性质分 布和形状变化的待测对象特有的测量条件变化给予细粒度响应。因此， 可改善检查的可靠性。如上所述，可通过设置相对地移动上述的太赫 兹波向上述的待测对象的施加位置的台架916,抑制图像获取过程中 的测量条件的经时变化的影响。因此进一步发挥可改善检查装置的通 用性的效果。
如图13所示，还能够对于上述的待测对象设置多个检查区域 1319，并在检查区域的基础上定义上述的第二应答信号。在这种情况 下，由于可根据例如性质分布和形状变化的待测对象特有的测量条件 变化给予细粒度响应，因此发挥可改善检查的可靠性的效果。
进一步地，在检查关于待测对象111的与理想状态的差异的形式 中，如在第三实施例中示出的那样，也可采用以下的检查方法。在图 14A中，在待测对象111 (这里为药片)的内部不存在异物的状态被 假定为理想状态。此时，在通常的成像检查中，如图14B所示，从输 出部分107提供包含异物1420的待测对象111的内部结构。此时，在 许多情况下，观看图像的用户必需判断是否存在异物1420。但是，如 上所述，在检查与理想状态的差异的形式中，从输出部分107提供的 图像变得能够指示与理想状态的差异，即，如图14C所示，仅指示异 物1420。根据这种配置，可以减少用户的判断负荷。
17这样，本实施例的配置使得能够进行成像检查。根据该配置，可抑制图像获取过程中的测量条件的经时变化的影响，因此可进一步改善检查装置的通用性。
在根据本发明的本实施例中，如在上述的第一实施例冲那样，根
据需要使用图6所示的相关信息存储部分112和应答信号调整部分113。
例子例子1
本例子涉及抑制第一实施例所示的测量条件的经时变化的太赫兹波检查装置。
待测对象111是全反射太赫兹波的反射镜。测量条件获取部分108监视检查过程中的温度和湿度。应答信号存储部分109存储预定环境(温度和湿度)下的水蒸汽的频谱的信息。
图2是本太赫兹波检查装置的操作流程图。如图2所示，当开始检查时，波形成形部分105形成太赫兹波的时间波形(S201，第一应答信号)。在图3A中示出此时的时间波形。如图3A所示，在太赫兹波的时间波形上迭加水蒸汽的振动成分。随后，测量条件获取部分108监视时间波形获取过程中的温度和湿度(S202，第一测量条件)。应答信号选择部分110获取最接近第一测量条件的测量条件(第二测量条件)下的应答信号(第二应答信号)(S203)。在图3B中示出此时的第二应答信号。应答信号调整部分113以使得满足第一测量条件的方式细微调整强度和峰值的位置(S204)。信号处理部分106基于第二应答信号对于第一应答信号进行解巻积(S205)。在图3C中示出此时的计算结果。如图3C所示，计算结果是抑制水蒸汽的影响的时间波形。输出部分107输出上述的解巻积的结果(S206)。在此，上述的结果是指这样一种时间波形，该时间波形是在波形成形部分105中获得、并且通过抑制测量环境的经时变化而校正后的时间波形。
根据本例子，在待测对象111的检查中，可以在抑制空气中的水蒸汽的影响的同时进行检查。因此，以前必需的用于调整环境的单元变得不必要，并且可在自由空间中进行检查。由于用于调整环境的单 元不必要，因此促进了装置的小型化和价格降低。进一步地，由于可 在自由空间中进行检查，因此可改善本例子的装置的通用性。
例子2
本例子涉及抑制第一实施例所示的待测对象111内部的物质的组 分比率变化的太赫兹波检查装置。
待测对象111是聚乙烯和脱氧胞苷盐酸盐(deoxycytidine hydrochloride) ( DCHCL)的混合物的丸粒。测量条件获取部分108 监视聚乙烯的量。从混合前的使用量获取聚乙烯的量。应答信号存储 部分109存储预定质量下的聚乙烯的频i普的信息。
图4是本太赫兹波检查装置的操作流程图。如图4所示，当开始 检查时，波形成形部分105形成太赫兹波的时间波形(S401，第一应 答信号)。在图5A中示出此时的时间波形。在图5A中，聚乙烯的信 息和DCHCL的信息被迭加。随后，测量条件获取部分108监视用于 制造丸粒的聚乙烯的使用量(S402，第一测量条件)。当该使用量变 化时，材料的组分比率变化。应答信号选择部分110获取最接近第一 测量条件的测量条件(第二测量条件)下的应答信号(第二应答信号)
(5403) 。在图5B中示出此时的第二应答信号。应答信号调整部分 113以使得满足第一测量条件的方式细微调整图5B所示的强度和相位
(5404) 。信号处理部分106基于第二应答信号对于第一应答信号进 行解巻积(S405)。在图5C中示出此时的计算结果。如图5C所示， 计算结果是抑制聚乙烯的影响的时间波形，并且，脉冲的出现位置和 强度变化。输出部分107输出上述的解巻积的结果(S406)。在此， 上述的结果是指这样一种时间波形，该时间波形是在波形成形部分 105中获得、并且通过抑制聚乙烯的影响而校正后的时间波形。
根据本例子，在待测对象111的检查中，抑制特定物质的影响。 因此，可只进行希望的材料的检查，因此可改善装置的通用性。 例子3
本例子涉及抑制第三实施例所示的待测对象111的经时的结构变
19化并检查待测对象lll内部的异物的太赫兹波检查装置。
待测对象111是折射率周期性变化的光子晶体。测量条件获取部
分108监视制造过程的处理条件。应答信号存储部分109存储预定处理条件下的光子晶体的频谱的信息。
图7是本太赫兹波检查装置的操作流程图。如图7所示，当开始检查时，波形成形部分105形成太赫兹波的时间波形(S701,第一应答信号)。
在图8A中示出此时的时间波形。在图8A中，上方情况(a-l)的时间波形是来自不存在缺陷的光子晶体的信号，并且，下方情况
(a-2 )的时间波形是来自存在缺陷的光子晶体(周期性结构的一部分变形)的信号。如图8A所示，在这些波形中，存在从光子带隙得到的振动分量。随后，测量条件获取部分108监视光子晶体制造过程中的处理条件(S702，第一测量条件)。应答信号选择部分110获取最接近第一测量条件的测量条件(第二测量条件)下的应答信号(第二应答信号)(S703)。在此时获取的第二应答信号是与从处理条件预测的结构有关的信息。在图8B中示出此时的笫二应答信号。应答信号调整部分113以使得满足第一测量条件的方式细微调整带端的位置和强度(S704)。信号处理部分106基于第二应答信号对于第一应答信号进行解巻积(S705)。在图8C中示出此时的计算结果。如图8C所示，在光子晶体的结构中不存在缺陷的情况下，输出德耳塔函数形状的信号(图8C (c-l))，并且，在结构中存在缺陷的情况下，输出连续的信号(图8C (c-2))。
然后，关于这些信号，计算平均强度信号。在不存在缺陷的情况下，波形的平均强度为0.0005，并且，在存在缺陷的情况下，平均强度为0.6。比较信息存储部分615设置用作预定基准的强度信号。在本例子中，该基准被设为0.1。比较部分614在用作基准的强度值和图8C所示的波形的平均强度之间进行比较(S706 )。当与用作基准的强度值相比基于计算结果的平均强度较小时，判断不存在异物(S707
(a))。另一方面，当与用作基准的强度值相比基于计算结果的平均强度较大时，判断存在异物(S707 (b))。
根据本例子，不存在异物的情况下的信号与存在异物的情况下的信号的比是三个数量级或更大。因此，可很容易地改善异物检测灵敏度。
例子4
本例子涉及抑制第四实施例所示的测量环境的经时变化的太赫兹波检查装置。特别地，本例子涉及成像检查装置。
待测对象111是具有9(Him的厚度的纸。测量条件获取部分108监视检查过程中的温度和湿度。应答信号存储部分109存储在预定环境(温度和湿度)下的来自全反射太赫兹波的反射镜的应答信号。
图IO是本太赫兹波检查装置的操作流程图。如图10所示，当开始检查时，台架916将待测对象111移动到检查开始点(S1001)。波形成形部分105形成移动之后的位置上的太赫兹波的时间波形(S1002,第一应答信号)。在图11A中示出此时的时间波形。如图11A所示，在太赫兹波的时间波形上迭加纸的界面上的反射和水蒸汽的振动成分。随后，测量条件获取部分108监视时间波形获取过程中的温度和湿度(S1003,第一测量条件)。应答信号选择部分110获取最接近第一测量条件的测量条件(第二测量条件)下的应答信号(第二应答信号)(S1004)。在图11B中示出此时的第二应答信号。应答信号调整部分113以使得满足第一测量条件的方式将图IIB所示的时间波形进行傅立叶变换并细微调整频率轴上的强度和峰值(S1005 )。信号处理部分106基于第二应答信号对于第一应答信号进行解巻积(S1006)。在图11C中示出此时的计算结果。如图IIC所示，计算结果是抑制水蒸汽的影响并且仅反映来自纸的反射界面的响应的时间波形。然后，台架916将待测对象111移动到下一检查位置。
在形成图像的区域上进行这一系列的操作。当完成所有的检查时，输出部分107基于检查结果产生图像并将其提供给用户(S1007)。图12示出由输出部分107提供给用户的图像的产生的例子。图12是沿纸厚度方向的断层图像，并且，纸界面可被识别。并且，通过将图11C
21所示的脉沖宽度转换成距离，确认厚度分辨率超过约3(Him。
根据本例子，在待测对象111的检查中，可在抑制空气中的水蒸汽的影响的同时进行成像检查。因此，以前必需的用于调整环境的单元变得不必要，并且可在自由空间中进行检查。由于用于调整环境的单元不必要，因此装置的小型化和价格降低变得容易。进一步地，由于可在自由空间中进行检查，因此可改善本例子的装置的通用性。并且，如图11C所示，通过使用太赫兹波的全反射波形作为第二应答信号，与图IIA所示的状态相比，可以改善太赫兹波的时间分辨率。例子5
本例子涉及抑制第四实施例所示的测量环境的经时变化的太赫兹波检查装置。特別地，本例子涉及成像检查装置。更具体地，例子4是测量作为待测对象111的纸的例子，而这里示出测量Teflon片材的例子。因此，将不提供与例子4中的部分相同的部分的说明。
待测对象111是具有25pm的厚度的Teflon片材。测量条件获取部分108监视检查过程中的温度和湿度。应答信号存储部分109存储在预定环境(温度和湿度)下的来自全反射太赫兹波的反射镜的应答信号。从开始测量到向用户提供测量结果的步骤与例子4所示的步骤相同，因此将不提供它们的说明。
图16是沿Teflon片材厚度方向的断层图像，并且Teflon界面可被识别。当考虑Teflon的折射率而将图16所示的时间信息转换成距离时，界面之间的距离为约25nm。在图17中，对于具有不同厚度的Tefkm片材画出基于测量结果的界面之间的距离。在图17中，横轴表示Teflon片材的实际测量的膜厚，纵轴表示从上述的测量获取的膜厚。图17所描述的直线是理想线。例如，在实际测量的膜厚和从上述的测量确定的膜厚相等的情况下，在该理想线上画出测量结果。根据图17，在测量具有5jum 30nm的厚度的Teflon片材的情况下，基本上在理想线上画出测量结果，因此确认膜厚被精确地测量。因此，确认根据本发明的检查装置具有达至少约5pm的厚度分辨率。
根据本例子，在待测对象111的检查中，可以在抑制空气中的水蒸汽的影响的同时进行成像检查。因此，以前必需的用于调整环境的单元变得不必要，并且可在自由空间中进行检查。由于用于调整环境的单元不必要，因此装置的小型化和价格降低变得容易。进一步地，由于可在自由空间中进行检查，因此可改善本例子的装置的通用性。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的这些变更方式以及等同的结构和功能。
权利要求
1. 一种用于通过使用太赫兹波进行待测对象的检查的检查装置，该检查装置包括太赫兹波产生部分；太赫兹波检测部分，被配置为检测从太赫兹波产生部分施加到待测对象上的太赫兹波，该太赫兹波是通过待测对象被检测的；波形成形部分，被配置为通过使用在太赫兹波检测部分中获取的信号，使关于太赫兹波的第一应答信号成形；测量条件获取部分，被配置为获取第一测量条件；应答信号存储部分，被配置为存储与测量条件相关联的第二应答信号；选择部分，被配置为通过使用第一测量条件，从应答信号存储部分选择第二应答信号；以及信号处理部分，被配置为基于第二应答信号，对于第一应答信号进行解卷积。
2. 根据权利要求1的检查装置，其中，选择部分被配置为通过选 择与最接近第 一测量条件的第二测量条件对应的应答信号，选择第二 应答信号。
3. 根据权利要求1的检查装置，还包括相关信息存储部分，被配置为存储由选择部分选择的第二应答信 号的相关信息；以及应答信号调整部分，被配置为基于所述相关信息调整第二应答信 号以满足第一测量条件。
4. 根据权利要求1的检查装置，还包括比较信息存储部分， 其中，从信号处理部分的计算结果获取的信息和比较信息存储部分中的信息在比较部分中被比较。
5. 根据权利要求1的检查装置，还包括台架，被配置为相对于待 测对象移动太赫兹波的施加位置。2
6. —种使用太赫兹波的检查方法，该方法包括以下步骤通过检测施加到待测对象上的太赫兹波使充当第 一应答信号的波 形成形，该太赫兹波是通过待测对象被检测的；和 获取测量条件，其中，通过使用与获取的测量条件对应的第二应答信号进行对于 第一应答信号的解巻积。
7. 根据权利要求6的检查方法，其中，在基于测量条件调整第二 应答信号之后进行解巻积。
全文摘要
本发明涉及使用太赫兹波的检查装置和检查方法。提供一种检查装置，该检查装置包括太赫兹波检测部分；波形成形部分，被配置为通过使用在上述的太赫兹波检测部分中获取的信号，使关于太赫兹波的第一应答信号成形；测量条件获取部分，被配置为获取第一测量条件；应答信号存储部分，被配置为存储与测量条件相对应的第二应答信号；选择部分，被配置为从上述的应答信号存储部分选择上述的第二应答信号；以及信号处理部分，被配置为基于上述的第二应答信号，对于上述的第一应答信号进行解卷积。
文档编号G01B11/06GK101498654SQ20091000970
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月29日
发明者井辻健明 申请人:佳能株式会社