CN102918427A - 毫米波成像设备 - Google Patents

Abstract

一种毫米波成像设备包括，透镜天线以及图像数据生成装置。该透镜天线透射物体放射的毫米波段的热噪声，并且在预定的成像位置对由所述热噪声形成的物体图像进行成像。该图像数据生成装置具有接收由所述透镜天线形成的物体图像的各部分的热噪声的接收天线，并且基于由所述接收天线接收的热噪声的接收电平生成所述物体的图像数据。在该毫米波成像设备中，在与所述透镜天线相对的隔着成像时所述物体所处的物体配置领域的一侧，并且至少在从所述透镜天线观察时可由所述天线元件对所述物体图像成像的成像可能范围之内，设置有阻止所述热噪声通过的屏蔽板。

Description

毫米波成像设备

相关申请的交叉引用

本国际申请基于2010年4月12日在日本专利局提交的申请号为2010-091486的日本专利申请并要求其优先权的权益，该日本专利申请的全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本发明涉及一种毫米波成像设备，该设备通过接收物体放射的毫米波段的热噪声对物体成像。

背景技术

一直以来，已提出，通过接收物体例如人体等放射的毫米波段的热噪声，从而对该物体成像，并从该成像图像探测物体上隐藏的武器或者走私物品等(例如，参见专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1未审查的日本专利公开第2003-177175号

专利文献2未审查的日本专利公开第2008-241352号

发明内容

本发明要解决的技术问题

本提案的设备为通过接收物体放射的毫米波段的热噪声对物体成像的所谓的无源型成像设备，因此与向物体照射毫米波并从其反射波对物体成像的有源型成像设备相比，可简化设备结构。

但是，该无源型成像设备接收物体放射的微弱的热噪声(毫米波)并从该微弱的接收信号生成物体的成像图像，因此，当热噪声从外部入射到成像对象物体被布置的物体配置领域内时，将会受到该热噪声的干扰，而不能正常地对物体成像。

本发明是鉴于上述问题做出的，其目的是，使通过接收物体例如人体等放射的毫米波段的热噪声而对该物体成像的毫米波成像设备不受从外部向物体配置领域内入射的热噪声的干扰，以能够得到鲜明的物体图像。

解决问题的技术方案

根据本发明的第一方面，为了达成上述目的而做出的毫米波成像设备，包括：

透镜天线，透射物体放射的毫米波段的热噪声，并在预定的成像位置形成由该热噪声形成的物体图像；以及

图像数据生成装置，具有接收由所述透镜天线形成的物体图像的各部分的热噪声的接收天线，基于由该接收天线接收的热噪声的接收电平生成所述物体的图像数据；

其中，在与所述透镜天线相对的隔着成像时所述物体所处的物体配置领域的一侧，并且至少在从所述透镜天线观察时可由所述天线元件对所述物体图像成像的成像可能范围之内，设置有阻止所述热噪声通过的屏蔽板。

此外，本发明的第二方面在于，第一方面的毫米波成像设备中的所述屏蔽板由能够反射所述热噪声的金属制成。

此外，本发明的第三方面在于，第一方面的毫米波成像设备中的所述屏蔽板由能够吸收所述毫米波段的热噪声的电波吸收体制成。

此外，本发明的第四方面在于，在第三方面的毫米波成像设备中设置有使构成所述屏蔽板电波吸收体的温度保持恒定温度的温度调节装置。

此外，本发明的第五方面在于，在第一至第四方面的任一毫米波成像设备中的所述屏蔽板的上方的板面被形成为向所述透镜天线侧弯曲的弯曲部。

此外，本发明的第六方面在于，将第一至第五方面的任一毫米波成像设备中的所述屏蔽板与所述透镜天线之间的地面的至少一部分形成为波形形状。

此外，本发明的第七方面在于，第一至第六方面的任一毫米波成像设备中的所述图像数据生成装置包括：

反射板，其被布置于由所述透镜天线形成的物体图像的成像位置附近，并且向所述天线元件反射形成该物体图像的热噪声；

扫描装置，其通过摇动所述反射板使得所述物体图像的各位置的热噪声向所述天线元件入射；以及

控制装置，其在通过所述扫描装置摇动所述反射板的同时从所述天线元件取得接收信号，并且生成表示所述物体图像的图像数据。

本发明的技术效果

在第一方面的毫米波成像设备中，在与所述透镜天线相对的隔着成像时所述物体所处的物体配置领域的一侧，设置有阻止所述热噪声通过的屏蔽板。

并且，该屏蔽板具有至少能够在从透镜天线观察时可由天线元件对物体图像成像的成像可能范围之内阻止热噪声通过的尺寸，由此，能够抑制从外部向物体配置领域里入射的热噪声(毫米波)经由透镜天线向天线元件入射。

因此，根据本发明的毫米波成像设备，能够通过屏蔽板遮断从物体的后方向成像可能范围内入射的不需要的热噪声，从而能够在不受到该不需要的热噪声的干扰下对物体成像。

因此，如果使用本发明的毫米波成像设备来对物体成像，则可以得到鲜明的物体图像，并能够提高从该成像图像探测物体上隐藏的武器或者走私物品等时的探测精度。

在此，屏蔽板只要能够屏蔽不需要的热噪声(毫米波)即可，如第二方面的发明所述，其可由能够反射热噪声的金属构成，或者，如第三方面的发明所述，其可由能够吸收热噪声的电波吸收体构成。

并且，该电波吸收体的热噪声透射率以及反射率低，放射率高，而且，周围温度越高，热噪声(毫米波)的放射越强，因此，在用电波吸收体构成屏蔽板时，需要限制其使用条件，例如在周围温度低并且温度变化少的条件下利用。

因此，用电波吸收体构成屏蔽板时，如第四方面的发明所述，优选设置有使构成屏蔽板的电波吸收体的温度保持恒定的温度调节装置，更进一步地，该设定温度优选设定为与人体温度有较大温差的温度。

与此相对地，金属板的热噪声反射率高，放射率以及透射率低，而且，其不易受到温度的影响，因此，在用金属构成屏蔽板时，不必限制使用条件即可利用。

而且，在用金属构成屏蔽板时，只要能够屏蔽由天线元件接收的毫米波段的热噪声即可，因此，没有必要必须用金属板构成。金属制的网状物也可作为屏蔽板使用。或者，在合成树脂膜上粘贴金属箔或者金属性的网状物的导电性膜也可作为屏蔽板使用。

另外，如第五方面的发明所述，在屏蔽板的上方的板面也可以形成为向所述透镜天线侧弯曲的弯曲部。

在这种情况下，如果屏蔽板的热噪声(毫米波)屏蔽可能范围相同，则可以降低屏蔽板的高度。

因此，在有高度限制的场所设置屏蔽板时，第五方面的发明非常有效。

但是，当成像可能范围里包含地面时，地面反射的热噪声(毫米波)也可能扰乱成像图像。

在这种情况下，如第六方面的发明所述，通过将屏蔽板与透镜天线之间的地面的至少一部分形成波形形状来抑制地面表面的反射，提高热噪声(毫米波)的透射性，从而也可以抑制该反射波从透镜天线向接收天线入射。

而且，这样做可以不受来自于地面的反射波的干扰，从而能够获得更加鲜明的成像图像。

而且，图像数据生成装置可以通过在由透镜天线形成的物体图像的图像区域里二维布置多个天线元件，并依次取得来自于每个天线元件的输出，来生成图像数据。

但是，为此需要由可接收毫米波段的热噪声的具有多个二维布置天线元件的平面天线以及分别处理来自于每个天线元件的接收信号的多个信号处理电路，因此，将导致毫米波成像设备成本的增高。

因此，如第七方面的发明所述的图像数据生成装置，其包括反射板、扫描装置以及控制装置，控制装置可在通过扫描装置摇动反射板的同时从天线元件取得接收信号，并且生成图像数据。

换而言之，在这种情况下，与用平面天线时相比，可以减少天线元件以及信号处理电路(下述的检波电路以及放大电路等)的数量，以达到降低毫米波成像设备成本的目的。

附图简要说明

图1是示出实施方式的毫米波成像设备整体结构的概略图。

图2是示出图1中所示的成像设备结构的说明图。

图3是示出毫米波成像设备中地面的变形例的截面图。

图4是示出由电波吸收体制成的屏蔽板的实例说明图。

附图标记的说明

2…物体，4…屏蔽板，6…板材(电波吸收体)，8…地板材料，10…成像装置主体，12…透镜天线，14…反射板，16…驱动器，20…接收部，20a…天线元件，22…驱动装置，24…输入装置，26…输出装置，30…图像处理装置，32…表板，34…背板，35、36…内部空间，38…屏蔽部，39…地板部，40…屏蔽板主体，42…空调装置，44…循环管

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的实施方式。

图1是示出应用本发明的毫米波成像设备整体结构的概略图。

本实施方式的毫米波成像设备用于检查机场等场合的乘客是否隐藏携带危险品。位于作为物体布置对象区域的检查对象区域内的乘客为物体2。本实施方式的毫米波成像设备包括成像装置主体10以及屏蔽板4。

成像装置主体10通过接收物体2放射的毫米波段的热噪声对物体2的图像进行成像。

屏蔽板4被设置在与成像装置主体10相对的且隔着检查对象区域的一侧。

如图2所示，成像装置主体10包括透镜天线12、反射板14、接收部20以及驱动器16。

透镜天线12将位于检查对象区域内的物体2放射的毫米波段的热噪声摄取至设备内部，对由热噪声形成的物体图像进行成像。

反射板14被布置于由透镜天线12形成的物体图像的成像位置附近。

接收部20接收反射板14反射的毫米波段的热噪声，并且检测其信号电平。

驱动器16使反射板14围绕中心轴向两方向摇动，从而使物体图像各位置的热噪声向接收部20入射。

接收部20具有线传感器。线传感器包含可接收毫米波段的热噪声的在水平方向上布置的多个天线元件20a。

反射板14通过围绕在水平方向上布置的中心轴摇动，对由透镜天线12成像的图像向垂直方向进行扫描，并且将水平方向的每一条带状的热噪声(毫米波)向线传感器依次入射。

此外，接收部20内藏有多个放大电路(图中省略)以及多个检波电路(检波用的二极管，图中省略)。多个放大电路分别放大来自于多个天线元件20a的接收信号。多个检波电路分别检测来自于多个天线元件20a的接收信号。接收部20输出由各检波电路检测的各条带状的检波信号。

接下来，该检波信号经由输入装置24被输入至图像处理装置30。

图像处理装置30由微机等构成。图像处理装置30通过由驱动装置22驱动驱动器16来摇动反射板14，并且在对由透镜天线12形成的成像图像向垂直方向进行扫描的同时，向接收部20周期地输出同步信号。更进一步地，图像处理装置30通过使成像图像的水平方向的每一条带状的检波信号依次从接收部20输出，并且依次取得该水平方向的每一条带状的检波信号，从而生成与成像体图像相对应的图像数据。

接下来，图像处理装置30将其生成的图像数据经由输出装置26输出到外部的显示器或者存储设备。由此，对检查对象区域成像的成像图像被显示在显示器上，或者，该图像数据被存储于存储设备。

因此，本实施方式的毫米波成像设备的使用者通过观察显示在显示器上的成像图像，既可探测检查对象区域里作为物体2的人的存在，又可从该显示图像来探测作为物体2的人隐藏携带的凶器。

而且，通过根据存储设备里存储的图像数据在显示器上显示成像图像，使用者能够确认检查对象区域里存在的人物，也可以确认该人物所持的物体。

屏蔽板4是为了抑制成像装置主体10的接收部20可能接收的毫米波段的热噪声从检查对象区域的外部向检查对象区域内侵入，并抑制该侵入的热噪声向成像装置主体10的内部入射，本实施方式的屏蔽板4由能够反射热噪声的金属板构成。

屏蔽板4的尺寸为，从透镜天线12观察时，能够覆盖由接收部20形成的可对物体图像成像的成像可能范围(图1中用一点划线表示的区域)的尺寸。

而且，本实施方式的毫米波成像设备中，成像装置主体10与屏蔽板4之间的间隔(即检查对象区域的宽度)L1被设定为数米(例如，约2.4m)。

接下来，成像装置主体10对物体2成像时，使用者通过使作为物体2的人站在屏蔽板4附近，或者使其行走于屏蔽板4附近，以抑制物体2向屏蔽板4侧放射的毫米波段的热噪声被屏蔽板4反射而向成像装置主体10入射。

如上所述，根据本实施方式的毫米波成像设备，在与成像装置主体10相对的且隔着检查对象区域的一侧，设置由能够反射毫米波段的热噪声的金属板制成的屏蔽板4。

接下来，该屏蔽板4的尺寸为，从透镜天线12(换而言之，成像装置主体10)观察时，能够覆盖可由接收部20接收的毫米波段的热噪声的成像可能范围(图1中用一点划线表示的区域)的尺寸，因此，能够抑制从检查对象区域的外部向检查对象区域里入射的不需要的热噪声经由透镜天线12向接收部20入射。

因此，根据本实施方式，成像装置主体10能够在不受到从检查对象区域的外部入射的热噪声的干扰下对检查对象区域内存在的人(物体2)成像，从而能够得到鲜明的成像图像。

接下来，该成像图像被显示在显示器上，或者被存储于存储设备中，由此，使用者能够基于被显示或者被存储的成像图像高精度地探测隐藏在物体2上的武器或者走私物品等。

在此，将说明用语的对应关系。但是，以下的描述，并不限定每个装置的具体结构。在本实施方式中，驱动器16以及驱动装置22对应于本发明的扫描装置的一个示例，图像处理装置30对应于本发明的控制装置的一个示例。

上面已经说明了本发明的一个实施方式，然而，本发明并不限于上述实施方式，可以以不超出本发明要点的范围内的各种方式执行。

例如，如图1中的点线以及附图标记4a所示，屏蔽板4可以形成有弯曲部4a。弯曲部4a是使屏蔽板4上方的该屏蔽板4板面向物体2一侧弯曲而形成的。

在这种情况下，如果热噪声(毫米波)的屏蔽可能范围相同，则可以降低屏蔽板4的高度(图1中的高度可降低H1)。

因此，在有高度限制的场所设置屏蔽板4时，该结构非常有效。

此外，在上述实施方式中，已经说明了用金属板作为屏蔽板4，然而，只要屏蔽板能够屏蔽从检查对象区域外部入射的热噪声(毫米波)即可，因此，也可以用能够吸收热噪声的电波吸收体构成。例如，屏蔽板4可用由金属制成的网状物构成。或者，屏蔽板4也可由导电性膜构成。

此外，成像装置主体10的成像可能的范围里包含地面时，地面反射的热噪声(毫米波)也可能扰乱成像图像。

因此，如图3所示，在成像时物体2所站立的地面上，可以铺设混合有作为电波吸收体的铁素体等的板材6，也可在其上设置用于增强的地板材料8。

地板材料8可由能够透射热噪声(毫米波)的合成树脂构成。但是，该地板材料8的表面优选形成通过所谓的波纹加工形成的波形形状的凹凸面。

由此，抑制地板材料8表面的热噪声(毫米波)的反射，因此，能够抑制该反射波向成像装置主体10入射。而且，能防止受检者滑倒。

电波吸收体的特性随温度和湿度而变化，因此，当地面或屏蔽板使用电波吸收体时，优选保持温度和湿度恒定。

因此，如图4所示，用电波吸收体形成地面或屏蔽板时，优选由表板32以及背板34构成具有内部空间36的屏蔽板主体40，其中，表板32的背面上层叠由电波吸收体制成的板材6，并且，可使得从空调装置42向该内部空间36里送入具有恒定温度以及恒定湿度的空调空气。

而且，这时的空调空气的设定温度优选设定为与人体温度有较大温差的温度。

因此，屏蔽板主体40不仅包括在物体的后方布置的屏蔽部38，还包括用于物体站立的地板部39，由此，如图4所示，形成为L字形截面。空调装置42被配置于设置屏蔽板主体40的地面上，从屏蔽板主体40的下端后方向该屏蔽板主体40的内部送入空调空气。由此，空调空气被同时送入屏蔽板主体40的地板部39的内部空间35和屏蔽部38的内部空间36里。

接下来，向屏蔽板主体40的屏蔽部38侧送入的空调空气，经由始于屏蔽部38的上端侧的循环管44，被返送到空调装置42。被返送的空调空气经空调装置42重新调节温度、湿度之后，再次被送入屏蔽板主体40。

在这种情况下，如果屏蔽板包括具有内部空间36的屏蔽板主体40和向该内部空间36送入空调空气的空调装置42，则能够保持在屏蔽板主体40中设置的由电波吸收体制成的板材6的温度和湿度的恒定。因此，能够稳定地获得由成像装置主体10形成的成像图像。

此外，屏蔽部38和地板部39的表板32优选使用毫米波透射率高的材料。

此外，如图3所示，地板部39的表板32的表面优选形成为通过所谓的波纹加工形成的波形形状的凹凸面。

此外，在上述实施方式中，已经说明了接收热噪声的接收部20包括将天线元件布置成一列而形成的线传感器，通过驱动器16在垂直方向上摇动(扫描)反射板14，对物体2的图像进行成像，然而，例如，如果驱动器16被构成为使反射板14既可在水平方向又可在垂直方向上摇动(扫描)，则接收部20可包括一个天线元件。

此外，例如，如果接收部20包括将多个天线元件进行平面布置的二维传感器(换而言之，平面天线)，则不必使用扫描用的反射板14和驱动器16，即可对物体2的图像进行成像。

另外，如上面的实施方式所述，通过设置屏蔽板4来抑制不需要的热噪声向热噪声探测用的天线元件入射的技术，也可适用于探测人的探测设备。

Claims (7)

1.一种毫米波成像设备，包括：

透镜天线，其透射物体放射的毫米波段的热噪声，并且在预定的成像位置对由所述热噪声形成的物体图像进行成像；以及

图像数据生成装置，其具有接收由所述透镜天线形成的物体图像的各部分的热噪声的接收天线，并且基于由所述接收天线接收的热噪声的接收电平生成所述物体的图像数据；

其中，在与所述透镜天线相对的且隔着成像时所述物体所处的物体配置领域的一侧，并且至少在从所述透镜天线观察时可由所述天线元件对所述物体图像成像的成像可能范围之内，设置有阻止所述热噪声通过的屏蔽板。

2.根据权利要求1所述的毫米波成像设备，其中，所述屏蔽板由能够反射所述热噪声的金属制成。

3.根据权利要求1所述的毫米波成像设备，其中，所述屏蔽板由能够吸收所述毫米波段的热噪声的电波吸收体制成。

4.根据权利要求3所述的毫米波成像设备，其中，设置有使构成所述屏蔽板的电波吸收体的温度保持恒定温度的温度调节装置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的毫米波成像设备，其中，所述屏蔽板的上方的板面被形成为向所述透镜天线侧弯曲的弯曲部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的毫米波成像设备，其中，所述屏蔽板与所述透镜天线之间的地面的至少一部分形成为波形形状。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的毫米波成像设备，其中，所述图像数据生成装置包括：

反射板，其被布置于由所述透镜天线形成的物体图像的成像位置附近，并且向所述天线元件反射形成所述物体图像的热噪声；

扫描装置，其通过摇动所述反射板使得所述物体图像的各位置的热噪声向所述天线元件入射；以及

控制装置，其在通过所述扫描装置摇动所述反射板的同时从所述天线元件取得接收信号，并且生成表示所述物体图像的图像数据。

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