JP7181700B2 - 電磁波検出装置、媒体処理装置及び媒体検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、媒体の特性を検出するためにテラヘルツ電磁波を送受信する電磁波検出装置、該電磁波検出装置を備える媒体処理装置及び媒体検査装置に関する。

従来、様々な分野で、テラヘルツ電磁波を対象物に照射して、材質や構造等の特性を調べる技術が利用されている。例えば、特許文献１には、複数の光伝導素子をアレイ状に配置して、テラヘルツ電磁波の発生及び検出を行う検査装置が開示されている。この検査装置は、発生側の光伝導素子で発生させたテラヘルツ電磁波を放物面鏡で集光して検査対象物に照射する。そして、検査対象物で反射されたテラヘルツ電磁波を別の放物面鏡で集光して、検出側の光伝導素子で検出する。また、特許文献２には、テラヘルツ電磁波を対象物に照射して、対象物を透過したテラヘルツ電磁波を検出する装置が開示されている。

特許第５１４４１７５号公報 国際公開第２０１３／０４６２４９号

しかしながら、上記従来技術では、対象物の特性を調べるのに手間がかかる場合がある。例えば、照射するテラヘルツ電磁波の偏光方向によって透過率が異なるか否かを判定する場合、所定方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の透過率を計測した後、さらに偏光方向が異なるテラヘルツ電磁波の透過率を計測する必要がある。

本発明は、上記従来技術による問題点を解消するためになされたもので、偏光方向が異なるテラヘルツ電磁波に対する対象物の特性を容易に検出することができる電磁波検出装置、媒体処理装置及び媒体検査装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、テラヘルツ電磁波を媒体に照射して特性を検出する電磁波検出装置であって、搬送路に沿って媒体を搬送する搬送部と、第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部とを備え、前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体を含み、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記共振構造体に対する前記第１テラヘルツ電磁波の透過率と、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率との比が大きい周波数に設定され、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して、前記共振構造体に対する前記第１テラヘルツ電磁波の透過率に関する第１特性と、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率に関する第２特性とを検出することを特徴とする。
上記発明において、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記共振構造体に対する透過率がピークを示す周波数に設定されていてもよい。
上記発明において、前記媒体は、前記共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より大きい値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定されていてもよい。
上記発明において、前記媒体は、前記共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率と略同一の値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定されていてもよい。

また、本発明は、上記発明において、前記第１検出部と、前記第２検出部が、前記搬送路の幅方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第１検出部と、前記第２検出部が、前記媒体の搬送方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、テラヘルツ電磁波を媒体に照射して特性を検出する電磁波検出装置であって、搬送路に沿って媒体を搬送する搬送部と、第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部とを備え、前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より大きい値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定され、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して、前記共振構造体に対する前記第１テラヘルツ電磁波の透過率に関する第１特性と、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率に関する第２特性とを検出することを特徴とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、テラヘルツ電磁波を媒体に照射して特性を検出する電磁波検出装置であって、搬送路に沿って媒体を搬送する搬送部と、第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部とを備え、前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率と略同一の値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定され、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して、前記共振構造体に対する前記第１テラヘルツ電磁波の透過率に関する第１特性と、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率に関する第２特性とを検出することを特徴とする。
上記発明において、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記共振構造体に対する透過率がピークを示す周波数に設定されていてもよい。

また、本発明は、上記発明において、前記第１検出部と前記第２検出部が、前記搬送路の幅方向に交互に配列されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第１検出部は、前記第１テラヘルツ電磁波を送信する第１送信素子部と、前記第１送信素子部が送信した前記第１テラヘルツ電磁波を受信する第１受信素子部とを含み、前記第２検出部は、前記第２テラヘルツ電磁波を送信する第２送信素子部と、前記第２送信素子部が送信した前記第２テラヘルツ電磁波を受信する第２受信素子部とを含むことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第２偏光方向は前記第１偏光方向と直交する方向であることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を、前記媒体の媒体面に対して斜め方向に送受信することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第１送信素子部及び前記第２送信素子部が配列された送信側ケースと、前記第１受信素子部及び前記第２受信素子部が配列された受信側ケースとが対向配置され、前記送信側ケースには、前記受信側ケースと対向する面側に凹部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記媒体は、前記送信側ケースと前記受信側ケースとの間を搬送されることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第１送信素子部及び前記第２送信素子部と、前記第１受信素子部及び前記第２受信素子部が、ケース内に配置され、前記ケースには、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を送受信する面側に凹部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記媒体は、前記凹部と対向する位置を通過するように搬送されることを特徴とする。

また、本発明は、テラヘルツ電磁波を媒体に照射して該媒体を判別する媒体処理装置であって、搬送路に沿って媒体を搬送する搬送部と、第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部と、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を真の媒体に照射して得られる前記媒体の特徴が基準データとして保存された記憶部と、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を媒体に照射して得られた特徴と前記基準データとの比較結果に基づいて前記媒体の真贋を判別する判別部とを備え、前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率と略同一の値又は前記透過率より大きい値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定され、前記判別は、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して得られた２つの特徴を利用して行われることを特徴とする。

また、本発明は、テラヘルツ電磁波を媒体に照射して該媒体を検査する媒体検査装置であって、第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部と、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を正常な媒体に照射して得られる前記媒体の特徴が基準データとして保存された記憶部と、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を媒体に照射して得られた特徴と前記基準データとの比較結果に基づいて前記媒体の合否を判定する判定部とを備え、前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率と略同一の値又は前記透過率より大きい値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定され、前記判定は、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して得られた２つの特徴を利用して行われることを特徴とする。

本発明によれば、偏光方向が異なる２種類のテラヘルツ電磁波に対する対象物の特性を１回の測定で特性を調べることができる。

図１は、電磁波送信部及び電磁波受信部を含む電磁波検出装置の構成概略を示すブロック図である。 図２は、側方から見た電磁波送信部及び電磁波受信部の構成を説明するための断面模式図である。 図３は、窓部の例を示す外観図である。 図４は、楕円面鏡がアレイ状に形成された集光部の例を示す外観図である。 図５は、上方から見た電磁波送信部及び電磁波受信部を示す模式図である。 図６は、電磁波送信部と電磁波受信部の対応を説明するための図である。 図７は、ＳＲＲが配置された領域にテラヘルツ電磁波を照射して得られる透過率の周波数特性の例を示す図である。 図８は、テラヘルツ電磁波の透過特性を調べる例を説明するための図である。 図９は、テラヘルツ電磁波の透過特性を調べる別の例を説明するための図である。 図１０は、テラヘルツ電磁波の透過特性を調べるさらに別の例を説明するための図である。 図１１は、真贋判別装置の構成概略を示すブロック図である。 図１２は、媒体の判別に利用する透過率の比を説明するための図である。 図１３は、電磁波検出装置の異なる構成例を説明するための図である。 図１４は、テラヘルツ電磁波の反射特性を検出する電磁波検出装置の構成例を示す断面模式図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る電磁波検出装置、媒体処理装置及び媒体検査装置について詳細を説明する。例えばフェムト秒レーザによるレーザ光を利用して光伝導素子によって行うテラヘルツ電磁波の発生方法及び検出方法は、背景技術として挙げた特許文献にもあるように、従来技術として知られている。このため、テラヘルツ電磁波の発生及び検出についての詳細な説明は省略する。電磁波センサ及び電磁波検出装置については、送信側の素子から出射したテラヘルツ電磁波を媒体に照射して、受信側の素子で検出するまでの構成について主に説明する。

本実施形態では、電磁波センサ及び電磁波検出装置が、銀行券、小切手、商品券等のシート状の媒体を対象に、テラヘルツ電磁波を照射した際の特性を検出する場合を例に説明する。特性検出の対象とするシート状媒体は、テラヘルツ電磁波の共振器を多数並べた共振構造体を備えている。電磁波センサ及び電磁波検出装置は、テラヘルツ電磁波の偏光をシート状媒体に照射して、透過又は反射したテラヘルツ電磁波を検出する。シート状媒体にテラヘルツ電磁波を照射すると、共振構造体を備える領域で、共振構造体の構造に応じてテラヘルツ電磁波の透過率や反射率が変化する。この変化をシート状媒体の特性として検出し、シート状媒体の真贋を見分けるためのセキュリティ特徴として利用することができる。共振構造体は、シート状媒体に貼り付けたものであってもよいし、シート状媒体上に直接形成したものであってもよい。以下、テラヘルツ電磁波の透過率によって、シート状媒体（以下、単に「媒体」と記載する）の特性を検出する場合を例に詳細を説明する。

図１は、電磁波送信部１（電磁波センサ）及び電磁波受信部２（電磁波センサ）を含む電磁波検出装置の構成概略を示すブロック図である。図１に示すように、電磁波検出装置は、装置内で媒体を搬送する搬送部５０と、搬送される媒体に向けてテラヘルツ電磁波を送信する電磁波送信部１と、媒体を透過したテラヘルツ電磁波を送信する電磁波受信部２と、電磁波送信部１、電磁波受信部２及び搬送部５０を制御する制御部６０とを有する。

電磁波送信部１は、所定方向に偏光した所定周波数のテラヘルツ電磁波を一定の強度で媒体に向けて送信する。電磁波送信部１は、所定周波数のテラヘルツ電磁波を発振する送信素子部１１と、送信素子部１１が発振したテラヘルツ電磁波を媒体に向けて集光する送信側集光部２１と、所定方向に偏波したテラヘルツ電磁波を通過させる送信側偏光部３１とを含む。電磁波送信部１から送信されたテラヘルツ電磁波が、媒体及び媒体が備える共振構造体に照射される。

電磁波受信部２は、媒体及び媒体が備える共振構造体を透過したテラヘルツ電磁波を受信して、その強度を検出する。電磁波受信部２は、所定方向に偏波したテラヘルツ電磁波を通過させる受信側偏光部３２と、テラヘルツ電磁波の強度を検出する受信素子部１２と、受信側偏光部３２を透過したテラヘルツ電磁波を受信素子部１２に向けて集光する受信側集光部２２とを含む。電磁波受信部２は、媒体を透過したテラヘルツ電磁波の強度と、媒体がない状態で検出されるテラヘルツ電磁波の強度との比率から、テラヘルツ電磁波の透過率を算出することもできる。透過率は、電磁波受信部２で算出する態様であってもよいし、制御部６０が算出する態様であってもよい。制御部６０が算出する場合は、電磁波受信部２が、受信したテラヘルツ電磁波の強度を出力して、制御部６０が透過率を算出する。

搬送部５０は、複数のローラやベルトを回転駆動して、搬送路に沿って媒体を搬送する。制御部６０は、搬送部５０を制御して、電磁波送信部１と電磁波受信部２との間を通過するように媒体を搬送する。制御部６０は、電磁波送信部１を制御して、所定周波数のテラヘルツ電磁波を媒体に向けて送信する。制御部６０は、電磁波受信部２を制御して、電磁波送信部１から照射されて媒体を透過したテラヘルツ電磁波を受信する。制御部６０は、電磁波送信部１から送信したテラヘルツ電磁波と、電磁波受信部２で受信したテラヘルツ電磁波とに基づいて算出された透過率の値、透過率の変化等を検出することができる。制御部６０は、例えば、媒体を判別する判別装置等の外部装置に、検出結果を出力する。また、例えば、図１に示す電磁波検出装置を含むよう装置を構成して、該装置によって媒体の判別や媒体の検査を行うこともできるが詳細については後述する。

図２は、側方から見た電磁波送信部１及び電磁波受信部２の構成を説明するための断面模式図である。搬送部５０は、上側ガイド板５０ａと下側ガイド板５０ｂとの間に形成された搬送路に沿って、矢印２００で示す搬送方向（Ｘ軸正方向）に媒体１００を搬送する。搬送路の高さ方向の幅（Ｚ軸方向の寸法）ｗ２は数ｍｍ程度となっている。

図２に示すように、電磁波送信部１のケース１ａ下面には、ポリエチレンやポリプロピレン等の透明樹脂材から成る送信側窓部４１（４１ａ、４１ｂ）が設けられている。送信側窓部４１は、搬送方向上流側及び下流側に設けた２つの直方体形状の厚板部４１ａの間に、薄板形状の薄板部４１ｂを設けた凹型の断面形状を有する。電磁波受信部２に対向する外面がコの字型に窪んで、凹部が形成されている。テラヘルツ電磁波は、この凹部が形成された領域で送受信される。

厚板部４１ａ下面の搬送方向両外側、すなわち搬送部５０が搬送する媒体１００の進入側及び排出側は、搬送路を形成する上側ガイド板５０ａと同一平面を形成している。一方、凹部を形成する両内側部分は、面取りされた形状を有している。例えば、厚板部４１ａの厚みｔ１は５ｍｍで、薄板部４１ｂの厚みｔ２は０．３ｍｍである。薄板部４１ｂの厚みは、媒体１００に照射するテラヘルツ電磁波が遮られないように、すなわち薄板部４１ｂがテラヘルツ電磁波に対して透明部として機能するように、テラヘルツ電磁波の波長及び薄板部４１ｂの材質に応じて設定されている。

電磁波受信部２のケース２ａ上面には、送信側窓部４１と同一の透明樹脂材から成る、受信側窓部４２（４２ａ、４２ｂ）が設けられている。受信側窓部４２は、搬送方向上流側及び下流側に設けた２つの直方体形状の厚板部４２ａの間に、薄板形状の薄板部４２ｂを設けた凹型の断面形状を有する。電磁波送信部１に対向する外面がコの字型に窪んで、凹部が形成されている。受信側窓部４２の厚板部４２ａは、送信側窓部４１の厚板部４１ａと同一の厚み（ｔ１）及び形状を有する。受信側窓部４２の薄板部４２ｂは、送信側窓部４１の薄板部４１ｂと同一の厚み（ｔ１）及び形状を有する。受信側窓部４２の厚板部４２ａ上面は、搬送部５０が搬送する媒体１００の進入側及び排出側で、搬送路を形成する下側ガイド板５０ｂと同一平面を形成している。一方、凹部を形成する両内側部分は、面取りされた形状を有している。

搬送路上側に配置された送信側窓部４１の搬送方向略中央部に、上方に窪んだ凹部が形成されている。この凹部に対向して、搬送路下側に配置した受信側窓部４２の搬送方向略中央部に、下方に窪んだ凹部が形成されている。これにより、対向配置された電磁波送信部１と電磁波受信部２の間には、搬送方向略中央の位置に、搬送方向上流側及び下流側に比べて広い空間が形成される。この空間が、電磁波送信部１と電磁波受信部２との間でテラヘルツ電磁波を送受信して、媒体を透過するテラヘルツ電磁波の透過率を計測するための計測空間として利用される。

例えば、上側ガイド板５０ａと下側ガイド板５０ｂとの間に形成された搬送路の幅ｗ２を２．５ｍｍとする。例えば、上述したように厚板部４１ａ、４２ａの厚みｔ１を５ｍｍ、薄板部４１ｂ、４２ｂの厚みｔ２を０．３ｍｍとすると、計測空間の高さ方向の幅（Ｚ軸方向の寸法）ｗ１は、１１．９ｍｍになる。

透明樹脂材から成る薄板部４１ｂ、４２ｂで撓み等の変形が生じないように、送信側窓部４１及び受信側窓部４２には、薄板部４１ｂ、４２ｂを支持する支持部が設けられている。送信側窓部４１と受信側窓部４２は同一構造を有するため、送信側窓部４１を例に具体的に説明する。図３は、窓部の構造を説明するための断面斜視図である。図３に示すように、厚板部４１ａの間に形成された薄板部４１ｂが、支持部４１ｃによって支持される構造となっている。例えば、透明樹脂材から成る板状部材の片面側を、薄板部４１ｂを残すように直方体形状に削って計測空間を形成することができる。各計測空間は、送信素子部１１を形成する各送信素子に対応して、チャンネル別に形成されているが、詳細は後述する。

図２に示す点Ｐに集光されるテラヘルツ電磁波はビーム状になっている。点Ｐにおけるビーム径は半値幅で１ｍｍ～５ｍｍ程度である。このビーム径は検出対象に応じて任意に設定することができる。

図２に示すように、電磁波送信部１と電磁波受信部２は、側方から見て斜め方向に点Ｐを通過するように、テラヘルツ電磁波を送受信する。すなわち、テラヘルツ電磁波は、シート状の媒体１００の媒体面に対して斜め方向に送受信される。具体的には、ＸＺ平面に平行、かつ、ＹＺ平面に対して角度を成す方向にテラヘルツ電磁波が送受信される。例えば、鉛直面であるＹＺ平面との間に２８度の角度を成す斜め方向に、テラヘルツ電磁波が送受信される。

斜め方向から媒体１００に照射されたテラヘルツ電磁波の一部は、媒体１００の上面で反射される。このとき、媒体１００で反射されたテラヘルツ電磁波が電磁波受信部２で検出されないようになっている。具体的には、図２に矢印２０１で示すように、媒体１００で反射されたテラヘルツ電磁波が、送信側窓部４１で再び反射されて、受信側窓部４２を透過した場合も、このテラヘルツ電磁波は、受信側集光部２２の外側を通過し、受信素子部１２に到達しない。

電磁波送信部１を構成する各構成部の寸法及び配置位置と、電磁波受信部２を構成する各構成部の寸法及び配置位置と、電磁波送信部１と電磁波受信部２の配置関係は、送信素子部１１から送信されたテラヘルツ電磁波が媒体１００で反射されても、受信素子部１２に到達しないように設定されている。具体的には、送信側窓部４１の凹部及び受信側窓部４２の凹部が、媒体１００による反射波が受信素子部１２に到達しないように、位置、寸法及び形状を調整して形成されている。これにより、電磁波受信部２は、電磁波送信部１から送信されて媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のみを受信することができる。

電磁波送信部１のケース１ａ内には、送信素子部１１、送信側集光部２１及び送信側偏光部３１が設けられている。送信素子部１１は、Ｙ軸方向にアレイ状に１列に配置された複数の送信素子を含む。具体的には、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子とが、Ｙ軸方向に交互に配列されている。

送信側集光部２１は、送信素子部１１を形成する各送信素子に対応してＹ軸方向に１列に配置された複数の集光鏡を含む。各集光鏡は、対応する送信素子から水平方向（Ｘ軸方向）に出射したテラヘルツ電磁波を、ＸＺ面内で鉛直方向に対して斜めの方向に進むように反射して、計測空間中央の点Ｐに集光する。テラヘルツ電磁波を反射するため、集光鏡は、アルミ材等の導電性材料で形成されている。例えば、導電性の金属材料から成る部材を削って集光鏡を形成する。また例えば、樹脂等の非導電性材料から成る部材を削った後に導電性金属材料によるメッキを施すなどして集光鏡を形成することもできる。集光鏡として、例えば楕円面鏡を利用する。図４は、楕円面鏡がアレイ状に形成された送信側集光部２１の例を示す外観図である。図４に示す送信側集光部２１の隔壁２１ｂは、図３に示す送信側窓部４１の支持部４１ｃに対応して、Ｙ軸方向の同じ位置に形成されている。２つの隔壁２１ｂの間に形成された各集光鏡で反射したテラヘルツ電磁波が、２つの支持部４１ｃの間に形成された各凹部の薄板部４１ｂを透過して、図２に示すように点Ｐに集光される。

図２に示す送信側偏光部３１は、送信側集光部２１を形成する各集光鏡に対応して、すなわち送信素子部１１を形成する各送信素子に対応して、Ｙ軸方向にアレイ状に１列に配置された複数の偏光子を含む。送信側偏光部３１は、送信側窓部４１の上面に、薄板部４１ｂを覆うように配置されている。各偏光子は、送信素子が出射するテラヘルツ電磁波の偏光方向に対応して設けられている。偏光子として、例えばワイヤーグリッドを利用する。

具体的には、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向に揃える偏光子と、ＸＹ平面における偏光方向をＹ軸方向に揃える偏光子とが、Ｙ軸方向に交互に配列されている。Ｚ軸方向を偏光方向とする送信素子に対応して設けられた偏光子は、送信素子から出射され、対応する集光鏡で集光されるテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向を、Ｘ軸方向に揃える。Ｙ軸方向を偏光方向とする送信素子に対応して設けられた偏光子は、送信素子から出射され、対応する集光鏡で集光されるテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向を、Ｙ軸方向に揃える。この結果、各計測空間の点Ｐには、ＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波、又はＹ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波が集光される。具体的には、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波とが、Ｙ軸方向に交互に集光されることになる。

送信素子部１１は、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子とを含む。これら２種類の送信素子のうち、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子が、ＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を計測空間へ送信するための送信素子である。図２に示すように、送信素子部１１から水平方向に、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する。このテラヘルツ電磁波が、送信側集光部２１によって、斜め方向に反射される。反射されたテラヘルツ電磁波は、ＸＺ平面における偏光方向がＺ軸からずれて、ＸＹ平面においてはＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波となる。このとき、送信素子及び集光鏡の配置位置のずれ等に起因して、反射されたテラヘルツ電磁波の偏光方向が、Ｘ軸方向と異なる方向、すなわちＸＺ平面から外れた方向となる可能性があるが、対応する偏光子を通すことで、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向に揃えることができる。これにより、媒体１００を透過する計測空間では、ＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を点Ｐに集光することができる。このように、送信素子部１１は、Ｚ軸方向を偏光方向とする送信素子と、これに対応して設けた集光鏡及び偏光子とを利用して、媒体１００に、ＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を照射することができる。

一方、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子から送信されたテラヘルツ電磁波の偏光方向は、送信側集光部２１によって反射集光された後も、Ｙ軸方向のままである。送信素子及び集光鏡の配置位置のずれ等に起因して、反射されたテラヘルツ電磁波の偏光方向がＹ軸からずれる可能性があるが、対応する偏光子を通すことで、ＸＹ平面における偏光方向をＹ軸方向に揃えることができる。これにより、ＸＹ平面においてＹ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を点Ｐに集光することができる。このように、送信素子部１１は、Ｙ軸方向を偏光方向とする送信素子と、これに対応して設けた集光鏡及び偏光子とを利用して、媒体１００に、ＸＹ平面においてＹ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を照射することができる。

電磁波受信部２のケース２ａ内には、受信側偏光部３２、受信側集光部２２及び受信素子部１２が設けられている。受信側偏光部３２は、送信側偏光部３１を形成する各偏光子に対応して、すなわち送信素子部１１を形成する各送信素子に対応して、Ｙ軸方向にアレイ状に１列に配置された複数の偏光子を含む。受信側偏光部３２は、受信側窓部４２の下面に、薄板部４２ｂを覆うように配置されている。各偏光子は、送信素子が出射するテラヘルツ電磁波の偏光方向に対応して設けられている。偏光子として、例えばワイヤーグリッドを利用する。

具体的には、ＸＹ平面において偏光方向をＸ軸方向に揃える偏光子と、ＸＹ平面において偏光方向をＹ軸方向に揃える偏光子とがＹ軸方向に交互に配列されている。Ｚ軸方向を偏光方向とする送信素子に対応して設けられた偏光子は、電磁波送信部１から出射されて媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向に揃える。Ｙ軸方向を偏光方向とする送信素子に対応して設けられた偏光子は、電磁波送信部１から出射されて媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向をＹ軸方向に揃える。この結果、媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のうち、ＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波及びＹ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波が、受信側集光部２２に到達する。

受信側集光部２２は、受信側偏光部３２の各偏光子に対応して、すなわち送信素子部１１の各送信素子に対応して、Ｙ軸方向に１列に配置された複数の集光鏡を含む。各集光鏡は、鉛直方向に対して斜め方向に進むテラヘルツ電磁波を、水平方向に進むように反射して、受信素子部１２の受信素子に集光する。テラヘルツ電磁波を反射するため、集光鏡は、アルミ材等の導電性材料で形成されている。例えば、導電性の金属材料から成る部材を削って集光鏡を形成する。また、例えば、樹脂等の非導電性材料から成る部材を削った後に導電性金属材料によるメッキを施すなどして集光鏡を形成することもできる。集光鏡として、例えば楕円面鏡を利用する。複数の楕円面鏡をアレイ状に配置した受信側集光部２２は、図４に示す送信側集光部２１と同一構造を有する。

受信側窓部４２は、図３に示す送信側窓部４１と同一構造を有し、薄板部４２ｂは支持部によって支持されている。受信側窓部４２の支持部と、送信側窓部４１の支持部４１ｃとが、Ｙ軸方向の同じ位置に形成されている。また、受信側集光部２２は図４に示す送信側集光部２１と同一構造を有し、受信側窓部４２の支持部と、受信側集光部２２の隔壁とが、Ｙ軸方向の同じ位置に形成されている。各計測空間の点Ｐを経て電磁波受信部２に到達したテラヘルツ電磁波は、受信側窓部４２の２つの支持部の間に形成された各凹部の薄板部４２ｂを透過する。そして、対応する各偏光子を経て受信側集光部２２に到達したテラヘルツ電磁波は、２つの隔壁の間に形成された各集光鏡で反射され、図２に示すように受信素子部１２に集光される。送信素子部１１及び受信素子部１２は、テラヘルツ電磁波を水平方向に送受信するが、送信側集光部２１及び受信側集光部２２を利用することにより、水平方向に搬送される媒体１００の媒体面に対して、斜め方向にテラヘルツ電磁波を透過させることができる。

図２に示す受信素子部１２は、受信側集光部２２の各集光鏡に対応して、すなわち送信素子部１１の各送信素子に対応して、Ｙ軸方向にアレイ状に１列に配置された複数の受信素子を含む。受信素子は、送信素子が出射するテラヘルツ電磁波の偏光方向に対応して設けられている。

具体的には、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子とが、Ｙ軸方向に交互に配列されている。Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子は、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子に対応して設けられている。この受信素子は、電磁波送信部１から出射されて媒体１００を透過した後、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向に揃える偏光子を経て、集光鏡によって集光されたテラヘルツ電磁波を受信する。Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子は、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子に対応して設けられている。この受信素子は、電磁波送信部１から出射されて媒体１００を透過した後、ＸＹ平面における偏光方向をＹ軸方向に揃える偏光子を経て、集光鏡によって集光されたテラヘルツ電磁波を受信する。

受信素子部１２は、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子とを含む。これら２種類の受信素子のうち、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子が、計測空間でＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信するための受信素子である。図２に示すように、受信側集光部２２は、媒体１００を透過し、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向に揃える偏光子を経て到達したテラヘルツ電磁波を受けて水平方向に反射する。このとき、テラヘルツ電磁波の偏光方向は、送信側集光部２１で反射された際にずれた方向とは逆方向に変化する。すなわち、送信側集光部２１による反射時にＸＺ平面においてＺ軸からずれた偏光方向が、受信側集光部２２による反射時に再びＺ軸方向へ戻る。こうして、偏光方向がＺ軸方向となったテラヘルツ電磁波を、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子で受信する。受信素子が受信するテラヘルツ電磁波は、Ｚ軸方向を偏光方向とするものであるが、媒体１００を透過する計測空間では、ＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向としていたテラヘルツ電磁波である。このように、受信素子部１２は、Ｚ軸方向を偏光方向とする受信素子と、これに対応して設けた集光鏡及び偏光子とを利用して、媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向がＸ軸方向である成分を、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波として受信することができる。

一方、媒体１００を透過した、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の偏光方向は、受信側偏光部３２の偏光子を経て、受信側集光部２２によって反射集光された後も、Ｙ軸方向のままである。受信素子部１２は、Ｙ軸方向を偏光方向とする受信素子と、これに対応して設けた集光鏡及び偏光子とを利用して、媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向がＹ軸方向である成分を検出することができる。

このように、電磁波送信部１の送信素子部１１は、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子とを有する。また、電磁波受信部２の受信素子部１２は、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子とを有する。計測空間でＸＹ平面においてＹ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波については、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子とによって送受信する。一方、計測空間でＸＹ平面においてＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波については、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信する送信素子と、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子とによって送受信する。送信素子から送信した、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を、送信側集光部２１で反射して、ＸＺ平面内における偏光方向を斜め方向とする。これにより、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向とするテラヘルツ電磁波を、媒体１００に照射することができる。そして、媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波を、再び受信側集光部２２で反射して、偏光方向をＺ軸方向へ戻す。これにより、媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向がＸ軸方向である成分を、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する受信素子で受信することができる。

電磁波送信部１と電磁波受信部２は、同一構造を有する。このため、同一構造を有する２つの電磁波センサを、電磁波送信部１及び電磁波受信部２として使用することができる。２つの電磁波センサを、電磁波送信部１及び電磁波受信部２として搬送路を挟んで対向配置すると、電磁波送信部１のケース１ａと、電磁波受信部２のケース２ａとが、搬送方向（Ｘ軸方向）及び搬送方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）で同一の位置となる。また、このとき、送信側窓部４１の下面に形成された凹部と、受信側窓部４２の上面に形成された凹部とが、搬送方向（Ｘ軸方向）及び搬送方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）で同一の位置となる。

送信素子及び受信素子は、所定方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するように構成されている。複数の微小な送信素子をアレイ状に配置して送信素子部１１を製造する際、各素子の設置方向にずれが生じ、送信素子が発生するテラヘルツ電磁波の偏光方向にバラツキを生ずる可能性がある。このような場合でも、送信側偏光部３１を用いることにより、電磁波送信部１は、計測空間内において、ＸＹ平面における偏光方向がＸ軸方向又はＹ軸方向のテラヘルツ電磁波を送信することができる。また、計測空間内において媒体１００を透過する際に、テラヘルツ電磁波の偏光方向が変化して、ＸＹ平面においてＸ軸方向の成分とＹ軸方向の成分の両方を含む状態となる場合がある。このような場合でも、受信側偏光部３２を用いることにより、電磁波受信部２は、計測空間において媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向がＸ軸方向である成分又はＹ軸方向である成分を受信することができる。

このように、送信素子、集光鏡、偏光子及び受信素子によって、所定の偏光方向を有するテラヘルツ電磁波を送受信する１組の検出部を構成することができる。ただし、検出部の構成がこれに限定されるものではない。例えば、送信素子部及び受信素子部だけを利用して、所定の偏光方向を有するテラヘルツ電磁波を送受信できる場合は、集光鏡と偏光子の少なくともいずれか一方を省略した構成としてもよい。

次に、上方から見た電磁波送信部１と電磁波受信部２の構成について説明する。図５は、上方から見た電磁波送信部１及び電磁波受信部２を示す模式図である。電磁波送信部１及び電磁波受信部２は、搬送部５０が媒体１００を搬送する搬送路を挟んで、対向配置されている。搬送部５０は、矢印２００で示す搬送方向（Ｘ軸方向）に媒体１００を搬送する。

電磁波送信部１及び電磁波受信部２は、搬送方向に垂直なＹ軸方向に延設された構造を有する。電磁波送信部１と電磁波受信部２の間を通過するように媒体１００を搬送することにより、媒体１００の全面で、テラヘルツ電磁波の照射及び検出を行うことができる。図５に示すように、テラヘルツ電磁波を照射した際に所定の透過率を示す共振構造体１１０が媒体１００の隅部に設けられる場合がある。このような媒体１００が、搬送路上でＹ軸正方向側又は負方向側に片寄せされた状態で搬送されたり、図５に示す状態から１８０度回転した状態で搬送されたりする場合も、電磁波送信部１から照射して共振構造体１１０を透過したテラヘルツ電磁波を電磁波受信部２で受信することができる。

送信素子部１１は、複数の送信素子をＹ軸方向に１列に配列した構造を有する。受信素子部１２は、複数の受信素子をＹ軸方向に１列に配列した構造を有する。送信側集光部２１及び受信側集光部２２は、複数の集光鏡をＹ軸方向に１列に配列した構造を有する。送信側偏光部３１及び受信側偏光部３２は、複数の偏光子をＹ軸方向に１列に配列した構造を有する。送信素子部１１の送信素子、送信側集光部２１の集光鏡、送信側偏光部３１の偏光子、受信側偏光部３２の偏光子、受信側集光部２２の集光鏡、受信素子部１２の受信素子が１組の検出部を構成し、それぞれが対応して設けられている。すなわち、送信素子から送信したテラヘルツ電磁波を、対応する受信素子で受信できるように、送信素子、集光鏡、偏光子及び受信素子が、配置位置及び向きを調整して設けられている。

図６は、電磁波送信部１と電磁波受信部２の対応を説明するための図である。電磁波送信部１は、各送信素子を１つのチャンネルとして、複数チャンネルで構成される。電磁波受信部２も同様に、各受信素子を１つのチャンネルとして、複数チャンネルで構成される。各チャンネルに、送信側集光部２１を構成する集光鏡、送信側偏光部３１を構成する偏光子、受信側偏光部３２を構成する偏光子、受信側集光部２２を構成する集光鏡が設けられている。各チャンネルが、所定方向のテラヘルツ電磁波を送受信する１組の検出部となっている。

第１チャンネル（図６「１ｃｈ」）の送信素子１１ａは、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を出射する素子である。なお、送信素子１１ａは、計測空間内ではＸＹ平面における偏光方向がＸ軸方向のテラヘルツ電磁波を得るための素子であるため、図６には「Ｘ」と記載している。第１チャンネルの集光鏡２１ａは、送信素子１１ａが送信したテラヘルツ電磁波を反射して、送信側窓部４１の第１チャンネルの凹部と受信側窓部４２の第１チャンネルの凹部との間に形成された計測空間内にある点Ｐに集光する。このとき、集光鏡２１ａによる反射により、ＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波が得られる。第１チャンネルの偏光子３１ａは、集光鏡２１ａが集光するテラヘルツ電磁波のうち、ＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波だけを通すことによって、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向に揃える。こうして集光された、ＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波が、媒体１２０に照射される。

媒体１２０を透過したテラヘルツ電磁波は、受信側窓部４２の第１チャンネルの凹部から電磁波受信部２内に進入する。このとき、第１チャンネルの偏光子３２ａは、ＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波だけを通すことによって、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向に揃える。第１チャンネルの集光鏡２２ａは、偏光子３２ａを透過した、ＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を反射して、第１チャンネルの受信素子１２ａに集光する。集光鏡２２ａによる反射により、計測空間ではＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向としていたテラヘルツ電磁波が、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波となる。第１チャンネルの受信素子１２ａは、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する素子である。受信素子１２ａは、集光鏡２２ａによって反射集光された、Ｚ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を受信する。なお、受信素子１２ａは、計測空間内ではＸＹ平面における偏光方向がＸ軸方向のテラヘルツ電磁波を受信するための素子であるため、図６には「Ｘ」と記載している。こうして、第１チャンネルの受信素子１２ａは、計測空間において媒体１２０を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向がＸ軸方向である成分を受信することができる。奇数チャンネルでは、第１チャンネルと同様に、テラヘルツ電磁波の送受信が行われる。

第２チャンネルの電磁波送信部１の送信素子、集光鏡及び偏光子と、電磁波受信部２の偏光子、集光鏡及び受信素子は、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信する。具体的には、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送信素子から送信し、集光鏡で反射集光する際に偏光子で偏光方向を揃えて、送信側窓部４１の第２チャンネルの凹部から、媒体１２０に照射する。媒体１２０を透過したテラヘルツ電磁波は、受信側窓部４２の第２チャンネルの凹部から電磁波受信部２内へ進入する。このテラヘルツ電磁波の偏光方向を偏光子によってＹ軸方向に揃えた後、集光鏡で反射集光して、受信素子で受信する。こうして、第２チャンネルの受信素子は、計測空間において媒体１２０を透過したテラヘルツ電磁波のＸＹ平面における偏光方向がＹ軸方向である成分を受信することができる。偶数チャンネルでは、第２チャンネルと同様に、テラヘルツ電磁波の送受信が行われる。

図６に示すように、計測空間でＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するための奇数チャンネルの検出部と、計測空間でＸＹ平面における偏光方向をＹ軸方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するための偶数チャンネルの検出部とが、Ｙ軸方向に１列に配列されている。奇数チャンネルでは、ＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向とするテラヘルツ電磁波の透過特性を検出して、偶数チャンネルでは、ＸＹ平面における偏光方向をＹ軸方向とするテラヘルツ電磁波の透過特性を検出することができる。チャンネル数及び各チャンネル間の間隔（ピッチ）は、対象とする媒体１００の大きさ等によって設定されるが、例えば、１５～３０チャンネルが１０ｍｍピッチで配列される。

次に、電磁波検出装置を用いて、メタマテリアルで形成されている共振構造体の透過特性を調べる例を説明する。具体的には、共振構造体として機能するメタマテリアルが、開放部を有する分割リング共振器（ＳＲＲ：Ｓｐｌｉｔ Ｒｉｎｇ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ。以下「ＳＲＲ」と記載する）が導電性材料から成る薄膜に等間隔で多数形成された導電性層を含む場合について説明する。ＳＲＲは、リングの一部を切り欠いて開放部とした略Ｃ字形状を有する。ＳＲＲは、照射するテラヘルツ電磁波の周波数及び偏光方向によって、異なる透過率を示す。

電磁波検出装置は、ＳＲＲで構成された共振構造体に対して、ＳＲＲにより共振が発生する周波数（共振周波数）を有する、特定方向に偏光したテラヘルツ電磁波を、照射する。そして、電磁波検出装置は、媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波から透過率を検出する。

ここで、共振周波数の次数について説明する。図７は、ＳＲＲが配置された領域にテラヘルツ電磁波を照射して得られる透過率の周波数特性の例を示す図である。テラヘルツ電磁波を照射する照射範囲よりも十分広い範囲に、開放部を有する多数のＳＲＲが等間隔で配置されている場合に、図７に示す周波数特性が得られる。

照射するテラヘルツ電磁波の偏光方向と、照射領域に形成されたＳＲＲの開放部の方向とが同一である場合、すなわち平行である場合に、図７に実線で示す周波数特性が得られる。一方、照射するテラヘルツ電磁波の偏光方向と、照射領域に形成されたＳＲＲの開放部の方向とが垂直である場合に、図７に破線で示す周波数特性が得られる。具体的には、例えばＳＲＲの開放部の方向がＸ軸方向である場合に、テラヘルツ電磁波の偏光方向が、Ｘ軸方向であれば実線で示す周波数特性が得られ、Ｙ軸方向であれば破線で示す周波数特性が得られる。なお、ＳＲＲ開放部の方向とはＳＲＲの中心から見て開放部のある方向を言う。

ＳＲＲの開放部の方向と、テラヘルツ電磁波の偏光方向とが同一方向である場合、図７に実線で示すように、明確な２つのピークＰ１、Ｐ２が観察される。一方、ＳＲＲの開放部の方向と、テラヘルツ電磁波の偏光方向とが垂直である場合、図７に破線で示すように、明確な１つのピークＶ１が観察される。各ピークが得られる周波数は、小さい方から順にＰ１、Ｖ１、Ｐ２となっている。

照射するテラヘルツ電磁波の周波数（所定周波数）は、照射するテラヘルツ電磁波の偏光方向（所定方向）に対してＳＲＲの開放部の方向を変化させたときに、透過率が大きく変化する周波数であることが望ましい。各ピークＰ１、Ｖ１、Ｐ２におけるＸ偏光に対する透過率（実線）とＹ偏光に対する透過率（破線）との比に着目すると、比が大きいピークはＰ１、Ｖ１である。所定の偏光方向のテラヘルツ電磁波をＳＲＲに照射した際の透過率の違いを比較するにはピークＰ１とピークＶ１を採用することが好ましい。よって、本実施形態では、ピークＰ１の周波数を１次の共振周波数とし、ピークＶ１の周波数を後述する２次の共振周波数として説明する。なお、１次の共振周波数はピークＰ１の周波数と周辺を含む周波数帯とし、２次の共振周波数はピークＶ１の周波数と周辺を含む周波数帯としてもよい。

図８は、テラヘルツ電磁波の透過特性を調べる例を説明するための図である。電磁波送信部１及び電磁波受信部２を利用して、図８に示す共振構造体１３０のテラヘルツ電磁波の透過特性を調べる。共振構造体１３０は、縦横約２０ｍｍの正方形のシート形状を有し、Ｘ軸方向に等間隔で４分割した領域から形成されている。

図８に示す黒色領域及び白色領域は、それぞれがメタマテリアルで形成されている共振構造体である。図８の部分拡大図７１ａ、７１ｂに示したように、各領域にはＳＲＲ８１、８２が並んでいる。黒色領域のＳＲＲ８１と、白色領域のＳＲＲ８２は、開放部の方向が異なっている。このため、黒色領域と白色領域は、テラヘルツ電磁波の偏光方向によって異なる透過率を示す。

図８は、１次の共振周波数のテラヘルツ電磁波を照射する場合を示している。白色領域のＳＲＲ８２は、Ｙ軸方向と平行な方向に開放部を有する。偏光方向をＹ軸方向とするテラヘルツ電磁波を照射した際には、白色領域の透過率は高い値を示す。一方、偏光方向をＸ軸方向とするテラヘルツ電磁波を照射した際には、白色領域の透過率は略０（ゼロ）になる。黒色領域のＳＲＲ８１は、Ｘ軸方向と平行な方向に開放部を有する。このため、偏光方向をＸ軸方向とするテラヘルツ電磁波を照射した際には、黒色領域の透過率は高い値を示す。一方、偏光方向をＹ軸方向とするテラヘルツ電磁波を照射した際には、黒色領域の透過率は略０（ゼロ）になる。

共振構造体１３０を設けた媒体が、図５に示すように、搬送部５０によって矢印２００で示す搬送方向に搬送される。このとき、図８に示すように、共振構造体１３０は、ｎチャンネルの位置Ｐｎ、及び（ｎ＋１）チャンネルの位置Ｐ_n+1の位置を通過する（ｎは偶数）。ｎチャンネルは、計測空間でＸＹ平面における偏光方向をＹ軸方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルである。ｎチャンネルでは、図８に矢印３０１で示すように共振構造体１３０を走査して、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の透過率が得られる。一方、（ｎ＋１）チャンネルは、計測空間でＸＹ平面における偏光方向をＸ軸方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルである。（ｎ＋１）チャンネルでは、矢印３０２で示すように共振構造体１３０を走査して、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の透過率が得られる。

この結果、ｎチャンネルでは、図８上側に示すように、黒色領域で透過率が略０（ゼロ）を示し、白色領域では透過率が所定の数値Ｔ１１を示す透過率波形６１ａが得られる。一方、（ｎ＋１）チャンネルでは、図８下側に示すように、黒色領域で透過率が所定の数値Ｔ１２を示し、白色領域では透過率が略０（ゼロ）を示す透過率波形６１ｂが得られる。このように、黒色領域を走査した際に、ＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルと、ＸＹ平面でＹ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルとで異なる透過率が得られる。同様に、白色領域を走査した際に、ＸＹ平面でＸ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルと、ＸＹ平面でＹ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルとで異なる透過率が得られる。

例えば、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波のみを送受信する従来装置で、同様に共振構造体１３０の測定を行った場合は、ｎチャンネルと（ｎ＋１）チャンネルの両方で同一の透過率波形６１ｂが得られる。このため、透過率の異なる２種類の領域があることは検出できるが、各領域が、偏光方向によって異なる透過率を示すことは検出できない。本実施形態に係る電磁波検出装置では、１回の測定で、図８に示す２種類の透過率波形６１ａ、６１ｂを得て、所定の偏光方向を有するテラヘルツ電磁波を照射した際に透過率が異なる黒色領域と白色領域の２種類の領域が存在することに加えて、テラヘルツ電磁波の偏光方向を９０度変更することにより各領域の透過率の大小が逆転する特徴的な透過特性を有することを検出できる。

図９は、テラヘルツ電磁波の透過特性を調べる別の例を説明するための図である。図９は、２次の共振周波数のテラヘルツ電磁波を照射する点のみが図８と異なっている。白色領域に２次共振周波数のテラヘルツ電磁波を照射する場合、テラヘルツ電磁波の偏光方向がＹ軸方向であれば透過率が略０（ゼロ）になり、偏光方向がＸ軸方向であれば透過率は高い値を示す。一方、黒色領域に２次共振周波数のテラヘルツ電磁波を照射する場合、テラヘルツ電磁波の偏光方向がＹ軸方向であれば透過率は高い値を示し、偏光方向がＸ軸方向であれば透過率は略０（ゼロ）になる。

この結果、ｎチャンネルでは、図９上側に示すように、白色領域で透過率が略０（ゼロ）を示し、黒色領域では透過率が所定の数値Ｔ２１を示す透過率波形６２ａが得られる。一方、（ｎ＋１）チャンネルでは、図９下側に示すように、黒色領域で透過率が所定の数値Ｔ２２を示し、白色領域では透過率が略０（ゼロ）を示す透過率波形６２ｂが得られる。

このように、２次共振周波数のテラヘルツ電磁波を利用する場合も、１回の測定で、図９に示す２種類の透過率波形６２ａ、６２ｂを得て、所定の偏光方向を有するテラヘルツ電磁波を照射した際に透過率が異なる黒色領域と白色領域の２種類の領域が存在することに加えて、テラヘルツ電磁波の偏光方向を９０度変更することにより各領域の透過率の大小が逆転する特徴的な透過特性を有することを検出できる。

図１０は、テラヘルツ電磁波の透過特性を調べるさらに別の例を説明するための図である。図１０は、白色領域の構造のみが図９と異なっている。図１０の部分拡大図７１ｂに示したように、白色領域は、導電性材料から成る薄膜に、開放部を有さない閉リング共振器（ＣＲＲ：Ｃｌｏｓｅｄ Ｒｉｎｇ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ。以下「ＣＲＲ」と記載する）を等間隔で多数形成した構造を有する。ＣＲＲ９１は、ＳＲＲから開放部を除いた、開放部の無いリング形状を有する。ＣＲＲ９１は、ＳＲＲと同様に、照射するテラヘルツ電磁波の周波数によって異なる透過率を示す。具体的には、ＣＲＲ９１は、リング部分が同形状を有するＳＲＲ８２の２次共振周波数で、共振して高い透過率を示す。ただし、ＣＲＲ９１の場合、テラヘルツ電磁波の偏光方向がＸ軸方向であってもＹ軸方向であっても、２次共振周波数で透過率が高い値を示す。

黒色領域に２次共振周波数のテラヘルツ電磁波を照射する場合、図９と同様に、テラヘルツ電磁波の偏光方向がＹ軸方向であれば透過率は高い値を示し、偏光方向がＸ軸方向であれば透過率は略０（ゼロ）になる。一方、ＣＲＲ９１を含む白色領域に２次共振周波数のテラヘルツ電磁波を照射する場合、テラヘルツ電磁波の偏光方向がＸ軸方向であっても、Ｙ軸方向であっても高い値を示す。

黒色領域のＳＲＲ８１と、白色領域のＣＲＲ９１は、開放部の有無のみが異なり、リング部分は同一形状を有する。このため、白色領域と黒色領域で透過率の値が略同じ値を示す。この結果、ｎチャンネルでは、図１０上側に示すように、白色領域及び黒色領域の両方で略一定の数値Ｔ３１を示す透過率波形６３ａが得られる。一方、（ｎ＋１）チャンネルでは、図１０下側に示すように、白色領域では、図１０上側と同様に透過率の数値がＴ３１となり、黒色領域では透過率が略０（ゼロ）を示す透過率波形６３ｂが得られる。

このように、ＣＲＲ９１を含む領域を利用する場合も、１回の測定で、図１０に示す２種類の透過率波形６３ａ、６３ｂを得て、所定の偏光方向を有するテラヘルツ電磁波を照射した際に透過率が異なる黒色領域と白色領域の２種類の領域が存在することに加えて、テラヘルツ電磁波の偏光方向を９０度変更することにより各領域の透過率波形が変化する特徴的な透過特性を有することを検出できる。

メタマテリアルによって形成した共振構造体は、例えば、銀行券、小切手、商品券等の媒体の偽造を防止する偽造防止構造体として利用される。媒体の表面又は内部に、偽造防止構造体として共振構造体を設けることにより、媒体の偽造を防止することができる。媒体に設けられた偽造防止構造体を検出することにより媒体の種類判別及び真贋判別を行うことができる。

電磁波検出装置は、図１に示したように、電磁波送信部（電磁波センサ）１及び電磁波受信部（電磁波センサ）２を含む。この電磁波検出装置を含むように真贋判別装置（媒体処理装置）を構成する。真贋判別装置は、電磁波検出装置を利用してテラヘルツ電磁波を媒体に照射し、得られた特性に基づいて媒体を判別することができる。

図１１は、真贋判別装置１０１の機能構成概略を示すブロック図である。真贋判別装置１０１は、図１に示した電磁波検出装置の構成に加えて、記憶部７０を有する。記憶部７０は、半導体メモリ等から成る不揮発性の記憶装置である。記憶部７０には、偽造防止構造体に所定のテラヘルツ電磁波を照射して得られる透過率の値、透過率の波形、該波形の特徴等のデータが、予め基準データとして準備されている。

制御部６０は、搬送部５０による媒体の搬送、電磁波送信部１及び電磁波受信部２によるテラヘルツ電磁波の送受信等を制御する。また、制御部６０は、偽造防止構造体を透過したテラヘルツ電磁波の透過率の値、透過率の波形等を取得する。制御部６０は、透過率の値、透過率の波形、該波形の特徴等のうち少なくともいずれか１つを、記憶部７０に予め準備されている基準データと比較して媒体の真贋を判別する。制御部６０は、真贋の判別結果を図示しない外部装置に出力する。例えば、表示装置に出力して真贋の判別結果を表示して報知する。

真贋判別装置１０１は、偽造防止構造体を有する媒体の真贋判別に利用する他、例えば、媒体上に製作した偽造防止構造体の検査に利用することもできる。真贋判別装置１０１は、真贋の判別結果を出力する他、偽造防止構造体を透過したテラヘルツ電磁波の強度又は透過率を出力することもできる。これを利用して、真贋判別装置１０１で偽造防止構造体を検査する。具体的には、予め、正しく製作された偽造防止構造体を用いて、検査時に検出されるテラヘルツ電磁波の強度又は透過率を、基準データとして記憶部７０に記憶しておく。そして、偽造防止構造体の製作工程で、電磁波送信部１から電磁波を送信して、検査対象の偽造防止構造体に照射し、偽造防止構造体を透過したテラヘルツ電磁波を電磁波受信部２で受信する。こうして検査対象の偽造防止構造体から検出したテラヘルツ電磁波の強度又は透過率を、基準データと比較して、基準データに適合するか否かの判定、すなわち製作された偽造防止構造体の合否判定を行う。このように、真贋判別装置１０１が偽造防止構造体から検出したデータと基準データとの比較が、真贋判別として行われる態様の他、合否判定として行われる態様であってもよい。

図１１に示す真贋判別装置（媒体処理装置）１０１が行う処理について、さらに詳細に説明する。記憶部７０には、制御部６０が媒体を判別するために必要なソフトウェアプログラムやデータが予め保存されている。所定のテラヘルツ電磁波を真の媒体に照射した際に得られる透過率波形を示すデータや、透過率波形の特徴を示すデータが、基準データとして予め記憶部７０に保存されている。具体的には、例えば、透過率波形、透過率波形を形成する透過率の値、透過率波形に表れる特徴のうち少なくともいずれか１つが、媒体の判別に利用される。判別に利用される特徴が基準データとして予め記憶部７０に保存される。制御部６０は、基準データを利用して媒体を判別する判別部として機能する。

制御部６０は、搬送部５０を制御して、図５に示したように、判別する媒体１００を搬送する。制御部６０は、電磁波送信部１を制御して、搬送部５０が搬送する媒体１００にテラヘルツ電磁波を照射する。制御部６０は、電磁波受信部２を制御して、媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波を受信する。媒体１００が真の媒体であれば、共振構造体（偽造防止構造体）１１０を透過したテラヘルツ電磁波の透過率波形が、図８～１０を参照しながら説明したように、共振構造体１１０の構造に応じた波形となる。制御部６０は、得られた透過率波形と記憶部７０に保存されている基準データとを比較する。

基準データは、真の媒体に設けられた共振構造体にテラヘルツ電磁波を照射して得られる透過率波形の特徴を示すデータである。制御部６０は、判別する媒体から得られた透過率波形の特徴が、基準データとして準備されている特徴と一致した場合に、共振構造体は真の媒体に設けられたものである、すなわち判別対象の媒体は真の媒体であると判定する。

例えば、図１０を参照しながら説明したように、搬送部５０が搬送する媒体に電磁波送信部１からテラヘルツ電磁波を照射する。この結果、図１０に示したように、電磁波受信部２のｎチャンネルで透過率波形６３ａが得られ、（ｎ＋１）チャンネルで透過率波形６３ｂが得られる。

記憶部７０には、真の媒体の共振構造体を対象として得られるｎチャンネルの基準データと、（ｎ＋１）チャンネルの基準データとが保存されている。制御部６０は、ｎチャンネルの透過率波形６３ａの特徴を、ｎチャンネルの基準データと比較する。制御部６０は、（ｎ＋１）チャンネルの透過率波形６３ｂの特徴を（ｎ＋１）チャンネルの基準データと比較する。

ｎチャンネル及び（ｎ＋１）チャンネルの両方で、共振構造体１３０から得られた透過率波形６３ａ、６３ｂの特徴が基準データと一致した場合に、制御部６０は、共振構造体１３０は真の共振構造体である、すなわち判別対象の媒体は真の媒体であると判定する。

このように、真贋判別装置１０１は、偏光方向が異なる２種類のテラヘルツ電磁波を媒体に照射して、媒体に設けられた共振構造体によって得られた２種類の透過率波形に基づいて媒体の真贋を判別することができる。

媒体の真贋を判別することができれば、判別に利用する透過率波形の特徴は特に限定されない。例えば、共振構造体１３０を走査して得られる透過率波形の波形全体を利用して判別を行う態様であってもよい。また、透過率波形を形成する一部の透過率の値を利用して判別を行う態様であってもよいし、透過率波形に表れる傾きや傾きの変化等の値を利用して判別を行う態様であってもよい。

透過率波形６３ａ及び透過率波形６３ｂを別々に判別に利用する態様に限定されず、透過率波形６３ａ及び透過率波形６３ｂから透過率の比の値を求め、この比の値に基づいて判別を行う態様であってもよい。

図１０に示した共振構造体１３０を例に具体的に説明する。以下、図１０に示した透過率波形６３ａを形成する各透過率の値を、対応する透過率波形６３ｂの値で割った比の値に基づいて判別を行うものとする。

図１２は、媒体の判別に利用する透過率の比を説明するための図である。図１２上側に示す真の共振構造体１３１を対象に、図１０に示したようにｎチャンネル及び（ｎ＋１）チャンネルの透過率を得る。得られた透過率から透過率の比の値を求めると、図１２下側に示すように、白色領域を走査した位置では比の値が１を示し、黒色領域を走査した位置では比の値が１より大きい値を示す。記憶部７０の基準データは、図１２に示す白色領域に対応するデータ、すなわち透過率の比の値が１を示す走査位置を特定するデータを含んでいる。同様に、基準データは、黒色領域に対応するデータ、すなわち透過率の比の値が１を超える走査位置を特定するデータを含んでいる。さらに、基準データは、透過率の比の値を１とみなす数値範囲を特定するデータを含んでいる。

制御部６０は、判別する媒体の共振構造体１３０から図１０に示したようにｎチャンネル及び（ｎ＋１）チャンネルの透過率波形を得る。制御部６０は、得られた２種類の透過率波形６３ａ、６３ｂから透過率の比の値を求める。制御部６０は、基準データを参照し、求めた透過率の比の値が、１とみなす数値範囲に含まれるか否かを判定する。制御部６０は、判定結果に基づいて、共振構造体１３０を走査して得られた透過率の比の値が１を示す走査位置と、１を超える走査位置とを特定する。

続いて制御部６０は、透過率の比の値が１を示した走査位置及び１を超えた走査位置を、基準データに含まれる走査位置と比較する。透過率の比の値が１を示した走査位置及び１を超えた走査位置の両方が、基準データと一致した場合に、制御部６０は、透過率波形６３ａ、６３ｂが得られた共振構造体１３０は真の共振構造体である、すなわち判別対象の媒体は真の媒体であると判定する。

このように、真贋判別装置１０１は、偏光方向が異なる２種類のテラヘルツ電磁波を媒体に照射して、媒体に設けられた共振構造体によって得られた２種類の透過率波形から透過率の比の値を求める。そして、得られた比の値と基準データとの比較結果に基づいて媒体の真贋を判別することができる。

媒体の真贋を判別することができれば、判別に利用する透過率の比の値の数は特に限定されない。例えば、所定のサンプリング間隔で測定を行い、共振構造体１３０を走査する間に得られた全ての透過率から比の値を求めて、基準データと比較する態様であってもよい。また、例えば、共振構造体１３０を形成する白色領域及び黒色領域の４つの各領域からそれぞれ１点又は数点を選択し、選択した点における透過率から比の値を求めて基準データと比較する態様であってもよい。

媒体の真贋判別に利用する特徴は、透過率の比の値に限定されない。例えば、真贋判別に利用する特徴が透過率の差の値であってもよい。具体的には、真贋判別装置１０１が、透過率波形６３ａ及び透過率波形６３ｂから透過率の差の値を求め、得られた値を、透過率の差の値について予め準備された基準データと比較する態様であってもよい。透過率の差の値を利用する場合も、比の値を利用する場合と同様に、上述した各処理を実現することができる。

種類の異なる媒体に、構造の異なる共振構造体が設けられている場合、真贋判別装置（媒体処理装置）１０１は、媒体の種類を判別することもできる。具体的には、例えば、種類Ａ、Ｂの２種類の媒体があって、種類Ａの媒体に図９に示す共振構造体１３０が設けられ、種類Ｂの媒体に図１０に示す共振構造体１３０が設けられているとする。この場合、真贋判別装置１０１は、判別する媒体から図９に示す透過率波形６２ａ、６２ｂが得られたことに基づいて、この媒体が真の媒体であり、かつ、種類Ａの媒体であると判別することができる。同様に、真贋判別装置１０１は、判別する媒体から図１０に示す透過率波形６３ａ、６３ｂが得られたことに基づいて、この媒体が真の媒体であり、かつ、種類Ｂの媒体であると判別することができる。

例えば、真贋判別装置１０１は、上述したように表示装置と接続して利用される。表示装置は、真贋判別装置１０１を利用して得られた判別結果を画面上に表示する。真贋判別装置１０１の利用者は、表示装置の画面に表示された判別結果を確認して、判別結果に基づいて媒体を処理することができる。

また、例えば、真贋判別装置１０１は、上述したように媒体上に設けた共振構造体を検査する媒体検査装置として利用される。この場合、正常な媒体の特徴を示すデータが基準データとして記憶部７０に保存される。制御部６０は、検査対象の媒体から得られた特徴と基準データとを比較することにより、媒体の検査結果（合否）を判定する判定部として機能する。媒体に共振構造体を設けた後、制御部６０が、上述したように２種類のテラヘルツ電磁波を媒体に照射する。制御部６０は、得られた透過率波形等の特徴を基準データと比較することにより、媒体上に設けた共振構造体が所定の特徴を示すか否かを検査する。

また、例えば、真贋判別装置１０１は、媒体処理装置に内蔵して利用される。媒体処理装置は、真贋判別装置１０１を利用して得られた判別結果に基づいて、媒体の計数、収納、分類等の処理を実行する。このとき、真贋判別装置１０１の判別結果に基づいて媒体の真贋判別のみが行われる態様であってもよいし、媒体の種類判別及び真贋判別の両方が行われる態様であってもよい。

具体的には、例えば、真贋判別装置１０１は、紙幣処理装置に内蔵して利用される。紙幣処理装置は、例えば、複数枚の紙幣を１枚ずつ連続して装置内に取り込み、各紙幣の種類判別及び真贋判別を行って、複数の収納部に紙幣を種類別に分けて収納する。紙幣処理装置は、真贋判別装置１０１を利用して、上述したように紙幣の種類（金種）及び真贋を判別する。紙幣処理装置は、判別結果に基づいて、紙幣の枚数や金額を計数し、紙幣を種類別に分類して収納部に収納する。

従来の紙幣処理装置は、ラインセンサ、厚みセンサ、磁気センサ等の各種センサによって紙幣の光学特徴、厚み、磁気特徴等を調べて、紙幣の種類及び真偽を判別している。真贋判別装置１０１を内蔵する紙幣処理装置は、従来のセンサによる判別結果と、真贋判別装置１０１による判別結果との両方に基づいて紙幣を判別する態様であってもよい。例えば、紙幣処理装置が、従来のセンサを利用して紙幣の種類を判別した後、真贋判別装置１０１を利用して、この紙幣の真贋を判別する態様であってもよい。また、例えば、紙幣処理装置が、従来センサによる種類判別及び真贋判別の結果と、真贋判別装置１０１による種類判別及び真贋判別の結果とを得た後、得られた判別結果を総合的に判断して紙幣の種類及び真贋を判別する態様であってもよい。このとき、真贋判別装置１０１では真贋判別のみを行い、従来センサによる種類判別結果及び真贋判別結果と、真贋判別装置１０１による真贋判別結果とに基づいて総合判断する態様であってもよい。

本実施形態では、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信する検出部と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信する検出部とを、交互に１列に配置する例を示した。電磁波検出装置の構成がこれに限定されるものではない。図１３は、電磁波検出装置の異なる構成例を説明するための図である。図１３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の検出部１１１をＹ軸方向に１列に配置すると共に、この列から矢印２００で示す媒体１００の搬送方向に離れた位置に、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の検出部２１１をＹ軸方向に１列に配置してもよい。このとき、検出部１１１、２１１を別体とする構成に限定されず、図１３（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の検出部と、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波の検出部とを一体化した検出部３１１としてもよい。また、図１３（ｃ）に示すように、検出部４１１が、１列目の検出部と２列目の検出部とを、搬送方向と垂直なＹ軸方向（Ｙ軸方向）にずらして配置した構成であってもよい。これらの構成であっても、上述したように、１列目の検出部により、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を共振構造体１３０に照射した透過率波形を得ることができる。そして、２列目の検出部により、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を共振構造体１３０に照射した透過率波形を得ることができる。

本実施形態では、テラヘルツ電磁波の透過率を測定する電磁波検出装置の例を示したが電磁波検出装置が、テラヘルツ電磁波の反射率を測定する態様であってもよい。図１４は、テラヘルツ電磁波の反射特性を検出する電磁波検出装置の構成例を示す断面模式図である。テラヘルツ電磁波の透過率と反射率は、一方が増加すると他方が減少する関係にある。図２において、搬送路を挟んで対向配置した電磁波送信部１の構成部と、電磁波受信部２の構成部の両方を、図１４に示すように搬送路の一方側に配置する。具体的には、搬送路上方に配置した電磁波送受信部５１１のケース１ａ内に、送信素子部１１及び送信側集光部２１と、受信側集光部２２及び受信素子部１２と、偏光部５３１とを配置する。偏光部５３１は、上述した送信側偏光部３１と受信側偏光部３２の機能を兼ねる構成部である。図１４に示す構成とすることで、上述したように、送信素子部１１から所定のテラヘルツ電磁波を送信して、媒体１００で反射されたテラヘルツ電磁波を、対応する受信素子部１２で受信することができる。そして、テラヘルツ電磁波の反射率を測定することにより、テラヘルツ電磁波の透過率に基づく共振構造体（偽造防止構造体）の特徴を得て真贋判別を行うことができる。このとき、図１４に示すように、搬送路を挟んで電磁波送受信部５１１と対向する位置に、電磁波反射部５１２を配置してもよい。電磁波反射部５１２は、図２に示す電磁波受信部２から、受信側偏光部３２、受信側集光部２２及び受信素子部１２を取り除いた構造を有する。図１４に矢印２０２で示すように、電磁波送受信部５１１から送信されて媒体１００を透過したテラヘルツ電磁波、及び媒体１００がない状態で送信されたテラヘルツ電磁波は、電磁波反射部５１２の窓部４２で反射された場合でも、受信側集光部２２の外側を通過し、受信素子部１２に到達しないようになっている。

具体的には、例えば図８～図１０に示した共振構造体１３０の例では、図１４に示す電磁波検出装置を内蔵する真贋判別装置が、偏光方向が異なる２種類のテラヘルツ電磁波を、媒体に設けられた共振構造体１３０に照射する。真贋判別装置は、共振構造体１３０を構成する白色領域及び黒色領域から、２種類のテラヘルツ電磁波の反射率を測定する。真贋判別装置は、測定した反射率から透過率を求めて、上述したように、真贋判別、種類判別、媒体処理、共振構造体の検査を行う。この他、例えば、真の共振構造体１３０から得られる反射率に対応する基準データを予め準備しておいて、真贋判別装置が、得られた反射率と基準データとに基づいて各処理を進める態様であってもよい。反射率の値についても、透過率の場合と同様に、反射率の比の値を利用する態様であってもよいし、反射率の差を利用する態様であってもよい。

本実施形態では、偏光方向がＸ軸方向とＹ軸方向の２種類のテラヘルツ電磁波を利用する例を説明したが、偏光方向が異なる３種類以上のテラヘルツ電磁波を利用する態様であってもよい。

上述してきたように、電磁波送信部及び電磁波受信部は、計測空間内において、Ｘ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルと、Ｙ軸方向を偏光方向とするテラヘルツ電磁波を送受信するチャンネルとを交互にアレイ状に配列した構造を有する。これにより、１回の測定で、偏光方向の異なる２種類のテラヘルツ電磁波を照射した際の透過特性を検出することができる。

また、電磁波送信部から出射したテラヘルツ電磁波を斜め方向から媒体に照射して、媒体を透過したテラヘルツ電磁波を電磁波受信部によって検出する際に、媒体で反射されたテラヘルツ電磁波が進行しても、電磁波受信部で受信されない構造となっている。これにより、テラヘルツ電磁波の透過特性を高精度に測定することができる。

以上のように、本発明に係る電磁波検出装置、媒体処理装置及び媒体検査装置は、偏光方向が異なるテラヘルツ電磁波に対する対象物の特性を容易に検出するために有用である。

１ 電磁波送信部
２ 電磁波受信部
１１ 送信素子部
１２ 受信素子部
２１ 送信側集光部
２２ 受信側集光部
３１ 送信側偏光部
３２ 受信側偏光部
４１ 送信側窓部
４２ 受信側窓部
５０ 搬送部
６０ 制御部
７０ 記憶部
１０１ 真贋判別装置
５１１ 電磁波送受信部
５１２ 電磁波反射部
５３１ 偏光部

Claims (16)

1. テラヘルツ電磁波を媒体に照射して特性を検出する電磁波検出装置であって、
   搬送路に沿って媒体を搬送する搬送部と、
   第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、
   前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部と
   を備え、
   前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、
   前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より大きい値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定され、
   前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して、前記共振構造体に対する前記第１テラヘルツ電磁波の透過率に関する第１特性と、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率に関する第２特性とを検出する
   ことを特徴とする電磁波検出装置。
2. テラヘルツ電磁波を媒体に照射して特性を検出する電磁波検出装置であって、
   搬送路に沿って媒体を搬送する搬送部と、
   第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、
   前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部と
   を備え、
   前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、
   前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率と略同一の値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定され、
   前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して、前記共振構造体に対する前記第１テラヘルツ電磁波の透過率に関する第１特性と、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率に関する第２特性とを検出する
   ことを特徴とする電磁波検出装置。
3. 前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記共振構造体に対する透過率がピークを示す周波数に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁波検出装置。
4. 前記第１検出部と、前記第２検出部が、前記搬送路の幅方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電磁波検出装置。
5. 前記第１検出部と、前記第２検出部が、前記媒体の搬送方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電磁波検出装置。
6. 前記第１検出部と前記第２検出部とをそれぞれ複数備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁波検出装置。
7. 前記第１検出部と前記第２検出部が、前記搬送路の幅方向に交互に配列されていることを特徴とする請求項６に記載の電磁波検出装置。
8. 前記第１検出部は、前記第１テラヘルツ電磁波を送信する第１送信素子部と、前記第１送信素子部が送信した前記第１テラヘルツ電磁波を受信する第１受信素子部とを含み、
   前記第２検出部は、前記第２テラヘルツ電磁波を送信する第２送信素子部と、前記第２送信素子部が送信した前記第２テラヘルツ電磁波を受信する第２受信素子部とを含む
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の電磁波検出装置。
9. 前記第２偏光方向は前記第１偏光方向と直交する方向であることを特徴とする請求項８に記載の電磁波検出装置。
10. 前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を、前記媒体の媒体面に対して斜め方向に送受信することを特徴とする請求項８又は９に記載の電磁波検出装置。
11. 前記第１送信素子部及び前記第２送信素子部が配列された送信側ケースと、前記第１受信素子部及び前記第２受信素子部が配列された受信側ケースとが対向配置され、
    前記送信側ケースには、前記受信側ケースと対向する面側に凹部が形成されている
    ことを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載の電磁波検出装置。
12. 前記媒体は、前記送信側ケースと前記受信側ケースとの間を搬送されることを特徴とする請求項１１に記載の電磁波検出装置。
13. 前記第１送信素子部及び前記第２送信素子部と、前記第１受信素子部及び前記第２受信素子部とが、ケース内に配置され、
    前記ケースには、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を送受信する面側に凹部が形成されている
    ことを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載の電磁波検出装置。
14. 前記媒体は、前記凹部と対向する位置を通過するように搬送されることを特徴とする請求項１３に記載の電磁波検出装置。
15. テラヘルツ電磁波を媒体に照射して該媒体を判別する媒体処理装置であって、
    搬送路に沿って媒体を搬送する搬送部と、
    第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、
    前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部と、
    前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を真の媒体に照射して得られる前記媒体の特徴が基準データとして保存された記憶部と、
    前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を媒体に照射して得られた特徴と前記基準データとの比較結果に基づいて前記媒体の真贋を判別する判別部と
    を備え、
    前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、
    前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率と略同一の値又は前記透過率より大きい値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定され、
    前記判別は、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して得られた２つの特徴を利用して行われる
    ことを特徴とする媒体処理装置。
16. テラヘルツ電磁波を媒体に照射して該媒体を検査する媒体検査装置であって、
    第１偏光方向の第１テラヘルツ電磁波を送受信する第１検出部と、
    前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向の第２テラヘルツ電磁波を送受信する第２検出部と、
    前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を正常な媒体に照射して得られる前記媒体の特徴が基準データとして保存された記憶部と、
    前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を媒体に照射して得られた特徴と前記基準データとの比較結果に基づいて前記媒体の合否を判定する判定部と
    を備え、
    前記媒体は、メタマテリアルで形成された共振構造体の種類が異なる第１領域及び第２領域を含み、
    前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波の周波数は、前記第１領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率と略同一の値又は前記透過率より大きい値を示し、前記第２領域に照射した際には、前記第１テラヘルツ電磁波の透過率が、前記第２テラヘルツ電磁波の透過率より小さい値を示す周波数に設定されて、
    前記判定は、前記第１テラヘルツ電磁波及び前記第２テラヘルツ電磁波を前記媒体に照射して得られた２つの特徴を利用して行われる
    ことを特徴とする媒体検査装置。

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