JP2007121211A - Electromagnetic wave imaging device and electromagnetic wave imaging method - Google Patents

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宗一 岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic wave imaging device of a low price capable of quick scanning using micro wave band or millimeter wave band. <P>SOLUTION: The electromagnetic wave is transmitted to a target 50 from the transmission device, and the electromagnetic wave transmitted through the target 50 is detected by the measurement device provided with a plurality of detectors 12. Thereby, the intensity of multiple electric waves can be measured at once, and the quick scanning becomes possible. The output signals of the plurality of detectors 12 are switched successively by a switch 13. Thereby, a lock-in amplifier 14 of single channel input can be used for measuring the intensity of the electromagnetic wave, and the low price electromagnetic wave imaging device can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を用いたイメージング技術に関する。   The present invention relates to an imaging technique using an electromagnetic wave in a microwave band or a millimeter wave band.

イメージングは、ターゲットの電磁波に対する応答性を2次元の画像によって可視化することが目的である。一般に市販されているデジタルカメラなどがその典型例である。   The purpose of imaging is to visualize the response of the target to electromagnetic waves with a two-dimensional image. A typical example is a commercially available digital camera.

2次元の画像は細かい画素の集合であり、縦横それぞれm,nの解像度を有する画像の画素の総数はm×n個となる。単一の受光素子を用いて撮像する場合、受光素子をm×n回ほど移動走査する必要がある。したがって、100×100画素程度の画像でも移動走査の回数が10000回となり、撮像に時間を要する。   A two-dimensional image is a set of fine pixels, and the total number of pixels of an image having resolutions of m and n in the vertical and horizontal directions is m × n. When imaging using a single light receiving element, it is necessary to move and scan the light receiving element about m × n times. Therefore, even with an image of about 100 × 100 pixels, the number of times of moving scanning is 10,000, and imaging takes time.

縦横それぞれm,nの解像度を有する画像を撮像するために、光学系の撮像装置の場合は、m×n個の受光素子をあらかじめ2次元に配列したアレイを用いて撮像時間の短縮を行っている。また、スキャナ装置のように、m個の受光素子を一列に配置して、n回の移動走査を行う方式もある。   In the case of an optical imaging device, in order to capture images having resolutions of m and n in the vertical and horizontal directions, the imaging time is shortened by using an array in which m × n light receiving elements are arranged in advance two-dimensionally. Yes. In addition, there is a method in which m light receiving elements are arranged in a row and n times of moving scanning is performed as in the scanner device.

マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を用いてイメージングを行う場合、ターゲットへ向けて電磁波を照射し、その反射波または透過波を検波するアクティブ方式か、ターゲットから自発的に放射される電磁波を検波するパッシブ方式が取られる。いずれの方式にしても、光学系の撮像装置と同様に、電磁波を検波する検波器をアレイ化することによって撮像時間を短縮できる。   When imaging using electromagnetic waves in the microwave band or millimeter wave band, the active method of irradiating the target with electromagnetic waves and detecting the reflected or transmitted waves, or detecting electromagnetic waves emitted spontaneously from the target The passive method is taken. In any system, the imaging time can be shortened by arraying the detectors for detecting electromagnetic waves, as in the case of the optical imaging device.

一般に、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波の検波器としては、ショットキーダイオードなどが用いられている。ショットキーダイオードの整流作用により検波された電磁波の強度は電圧値に変換される。ショットキーダイオードは、サブミリメートル以下のサイズであり、複数個並べることによってイメージング用の検波器アレイを実現することができる。   In general, a Schottky diode or the like is used as a microwave or millimeter wave electromagnetic wave detector. The intensity of the electromagnetic wave detected by the rectifying action of the Schottky diode is converted into a voltage value. The Schottky diode has a size of sub-millimeters or less, and a detector array for imaging can be realized by arranging a plurality of Schottky diodes.

ミリ波を用いたイメージング装置として、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。
特開2001−50908号公報
As an imaging apparatus using millimeter waves, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-50908

しかしながら、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を用いたイメージングの場合は、検波器をアレイ化する際に信号を並列計測する方法が問題となる。   However, in the case of imaging using an electromagnetic wave in the microwave band or the millimeter wave band, a method of measuring signals in parallel when arraying detectors becomes a problem.

単純な電圧測定ならば、市販のマルチチャネル入力の電圧計で測定することができるが、ターゲットにおいて反射または透過した電磁波を検波したショットキーダイオードの電圧出力は、数ミリボルト程度のレンジでS/N比が悪く、電圧計で直接計測することが困難である。   If it is a simple voltage measurement, it can be measured with a commercially available multi-channel input voltmeter, but the voltage output of a Schottky diode that detects electromagnetic waves reflected or transmitted at the target is in the range of several millivolts in the S / N range. The ratio is poor and it is difficult to measure directly with a voltmeter.

このようなS/N比の悪い信号を測定する計測器として、位相感応検波方式のロックインアンプが知られている。ロックインアンプは所望の電磁波周波数が既知である場合に、ノイズに埋もれた信号を取り出すのに有効である。しかし、市販のロックインアンプは単一チャネル入力であり、検波器のアレイ化には対応できない。また、マルチチャネル入力のロックインアンプを実現したとしても、高価で規模の大きなものになる。   As a measuring instrument for measuring such a signal with a poor S / N ratio, a phase-sensitive detection type lock-in amplifier is known. The lock-in amplifier is effective for extracting a signal buried in noise when a desired electromagnetic wave frequency is known. However, a commercially available lock-in amplifier has a single channel input and cannot cope with an array of detectors. Even if a multi-channel input lock-in amplifier is realized, it is expensive and large-scale.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、複数の検波器からの出力信号について高速走査が可能で、安価な、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を用いたイメージング装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to use an inexpensive microwave band or millimeter wave band electromagnetic wave capable of high-speed scanning of output signals from a plurality of detectors. It is to provide an imaging apparatus.

本発明に係る電磁波イメージング装置は、送信装置からマイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波をターゲットに向けて放射し、その電磁波のターゲットに対する応答性を測定装置が測定する電磁波イメージング装置であって、送信装置は、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を発生する発生手段と、発生した電磁波をターゲットに向けて放射する放射手段とを有し、測定装置は、ターゲットを透過または反射した電磁波を検波する複数の検波器と、各々の検波器からの出力信号を順次切り換えて出力するスイッチと、スイッチからの出力信号が単一チャネルで入力されるロックインアンプとを有することを特徴とする。   An electromagnetic wave imaging apparatus according to the present invention is an electromagnetic wave imaging apparatus that radiates an electromagnetic wave in a microwave band or a millimeter wave band toward a target from a transmission apparatus, and the measurement apparatus measures the response of the electromagnetic wave to the target. The apparatus has generating means for generating electromagnetic waves in the microwave band or millimeter wave band, and radiating means for radiating the generated electromagnetic waves toward the target, and the measuring apparatus detects the electromagnetic waves transmitted or reflected by the target. It is characterized by having a plurality of detectors, a switch for sequentially switching and outputting the output signals from each detector, and a lock-in amplifier to which the output signals from the switches are input in a single channel.

本発明にあっては、送信装置からマイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波をターゲットに向けて放射し、ターゲットにおいて反射または透過した電磁波をアレイ化した複数の検波手段で検波することにより、一度に多くの電磁波の強度を順次測定することができるので、高速走査が可能となる。また、複数の検波手段の出力をスイッチで切り換えることにより、市販の単一チャネル入力のロックインアンプを電磁波の強度の測定に用いることができるので、安価な電磁波イメージング装置を提供することができる。   In the present invention, a microwave band or millimeter wave band electromagnetic wave is radiated from the transmitting device toward the target, and the electromagnetic wave reflected or transmitted by the target is detected by a plurality of detection means arrayed at a time. Since the intensity of many electromagnetic waves can be measured sequentially, high-speed scanning is possible. Further, by switching the outputs of the plurality of detection means with a switch, a commercially available single channel input lock-in amplifier can be used for measuring the intensity of the electromagnetic wave, so that an inexpensive electromagnetic wave imaging apparatus can be provided.

本発明によれば、複数の検波器からの出力信号について高速走査が可能で、安価な、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を用いたイメージング装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device using the electromagnetic wave of a microwave band or a millimeter wave band which can scan at high speed about the output signal from a several detector and is cheap can be provided.

図1は、本実施の形態における電磁波イメージング装置の構成を示す模式図である。同図の電磁波イメージング装置は、電磁波発振器23、低周波信号器24、変調器22および送信アンテナ21を含む送信装置と、複数の受信アンテナ11、受信アンテナ11の各々に接続された検波器12、スイッチ13およびロックインアンプ14を含む測定装置と、表示器31を有する。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electromagnetic wave imaging apparatus according to the present embodiment. The electromagnetic wave imaging apparatus of FIG. 1 includes a transmission device including an electromagnetic wave oscillator 23, a low frequency signal device 24, a modulator 22, and a transmission antenna 21, a plurality of reception antennas 11, and a detector 12 connected to each of the reception antennas 11, A measuring device including the switch 13 and the lock-in amplifier 14 and a display 31 are provided.

送信装置は、ターゲット50に向けてマイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を放射する。具体的には、電磁波発振器23により出力されたマイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を、変調器22において低周波信号器24からの出力信号で変調し、送信アンテナ21より自由空間に放射する。なお、低周波信号器24からの出力信号は、ロックインアンプ14が位相感応検波可能な周波数の低周波信号である。   The transmission device radiates electromagnetic waves in the microwave band or millimeter wave band toward the target 50. Specifically, the electromagnetic wave in the microwave band or the millimeter wave band output from the electromagnetic wave oscillator 23 is modulated by the modulator 22 with the output signal from the low frequency signal device 24 and radiated from the transmitting antenna 21 to free space. The output signal from the low-frequency signal device 24 is a low-frequency signal having a frequency at which the lock-in amplifier 14 can detect the phase.

電磁波発振器23には、例えば、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を発生するGUNN発振器を用いる。低周波信号器24には、ロックインアンプ14が位相感応検波可能な範囲の周波数信号を出力することができるシンセサイザを用いる。変調器22は、電磁波発振器23の出力を低周波信号器24からの出力信号で変調するものであり、PINスイッチ等を用いて実現する。送信アンテナ21には、例えば、ホーンアンテナや平面スロットアンテナを用いる。   As the electromagnetic wave oscillator 23, for example, a GUNN oscillator that generates an electromagnetic wave in a microwave band or a millimeter wave band is used. A synthesizer that can output a frequency signal in a range in which the lock-in amplifier 14 can detect a phase-sensitive signal is used as the low-frequency signal device 24. The modulator 22 modulates the output of the electromagnetic wave oscillator 23 with the output signal from the low frequency signal device 24, and is realized using a PIN switch or the like. As the transmission antenna 21, for example, a horn antenna or a planar slot antenna is used.

測定装置は、ターゲット50を透過したマイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を受信し、電磁波の強度を測定して、表示器31に出力するものである。具体的には、送信装置において放射された電磁波のうちターゲット50を透過した電磁波は、複数の受信アンテナ11により受信され、受信された電磁波の強度は、受信アンテナ11の各々に接続された検波器12の作用により電圧値に変換される。検波器12の各々の出力は、スイッチ13により順次切り換えられ、ロックインアンプ14により順次計測される。電磁波強度の計測に際して、送信装置の低周波信号器24からの出力信号がロックインアンプ14の参照信号として用いられるので、ロックインアンプ14に内蔵されたローパスフィルタにより高周波ノイズを除去した上で、低周波信号器24の出力信号で変調された電磁波の信号を取り出すことができる。また、低周波信号器24からの出力信号は、スイッチ13を切り換えるタイミングの決定に用いられる。そして、計測結果は、表示器31に出力される。   The measuring device receives microwave or millimeter wave electromagnetic waves transmitted through the target 50, measures the intensity of the electromagnetic waves, and outputs it to the display 31. Specifically, among the electromagnetic waves radiated by the transmission device, the electromagnetic waves that have passed through the target 50 are received by the plurality of receiving antennas 11, and the intensity of the received electromagnetic waves is a detector connected to each of the receiving antennas 11. 12 is converted into a voltage value. Each output of the detector 12 is sequentially switched by the switch 13 and sequentially measured by the lock-in amplifier 14. When measuring the electromagnetic wave intensity, the output signal from the low-frequency signal device 24 of the transmission device is used as a reference signal for the lock-in amplifier 14, so that after removing high-frequency noise by a low-pass filter built in the lock-in amplifier 14, The electromagnetic wave signal modulated by the output signal of the low frequency signal device 24 can be taken out. The output signal from the low frequency signal device 24 is used to determine the timing for switching the switch 13. The measurement result is output to the display 31.

受信アンテナ11には、例えば、ホーンアンテナや平面スロットアンテナを用い、受信アンテナ11のそれぞれに検波器12を接続する。受信アンテナ11を一次元アレイ型に配置し、ターゲット面に対して平行に一軸走査することにより、市販のオフィススキャナのようにイメージングをすることが可能である。   For example, a horn antenna or a planar slot antenna is used as the reception antenna 11, and the detector 12 is connected to each of the reception antennas 11. By arranging the receiving antennas 11 in a one-dimensional array type and performing uniaxial scanning in parallel to the target surface, it is possible to image like a commercially available office scanner.

検波器12には、ショットキーダイオードを用いる。ショットキーダイオードの整流作用により、受信アンテナ11で受信された電磁波の強度は電圧値に変換される。スイッチ13には、複数の検波器12からの出力信号を任意に選択できるような電子回路式の切り換えスイッチを用いる。電子回路式の信号切り換えスイッチを用いることにより、400マイクロ秒以下の切り換え速度を実現できるので、例えば、100個の検波器12を並べて検波器アレイを構成しても、40ミリ秒程度の時間ですべての検波器12の出力を順次切り換えることができる。   The detector 12 uses a Schottky diode. Due to the rectifying action of the Schottky diode, the intensity of the electromagnetic wave received by the receiving antenna 11 is converted into a voltage value. As the switch 13, an electronic circuit type changeover switch that can arbitrarily select output signals from the plurality of detectors 12 is used. By using an electronic circuit type signal changeover switch, a switching speed of 400 microseconds or less can be realized. For example, even if 100 detectors 12 are arranged to form a detector array, it takes about 40 milliseconds. The outputs of all the detectors 12 can be switched sequentially.

ロックインアンプ14には、市販の単一チャネル入力の位相感応検波式ロックインアンプを用いる。   As the lock-in amplifier 14, a commercially available single-channel input phase-sensitive detection lock-in amplifier is used.

表示器31には、例えば、パーソナルコンピュータを用いて、測定装置から送られてくる測定結果を、例えば、2次元の画像に可視化する。また、プロッタ等を用いて紙などに直接画像をプリントしてもよい。   For example, a personal computer is used as the display 31 to visualize the measurement result sent from the measurement device as, for example, a two-dimensional image. Alternatively, an image may be printed directly on paper using a plotter or the like.

次に、図2に示す本実施の形態のタイミング図、図3に示す比較例のタイミング図を参照して、図1に示す電磁波イメージング装置のスイッチ13の状態とロックインアンプ14によって計測される信号強度について説明する。   Next, referring to the timing chart of the present embodiment shown in FIG. 2 and the timing chart of the comparative example shown in FIG. 3, the state of the switch 13 of the electromagnetic wave imaging apparatus shown in FIG. The signal strength will be described.

各図は、図1に示す電磁波イメージング装置において、スイッチ13が検波器12からの出力信号を順次切り換えて出力する際に、第i番目の検波器12からの出力信号Sb1を選択している状態から、第i+1番目の検波器12からの出力信号Sb2を選択する状態に切り換えるときのタイミング図であり、スイッチ13の状態Saと、第i番目の検波器12からの出力信号Sb1と第i+1番目の検波器12からの出力信号Sb2と、スイッチ13からの出力信号Scと、ロックインアンプ14によって計測された信号強度Sdを示している。   Each figure shows a state in which the output signal Sb1 from the i-th detector 12 is selected when the switch 13 sequentially switches and outputs the output signal from the detector 12 in the electromagnetic wave imaging apparatus shown in FIG. FIG. 6 is a timing chart when switching to a state in which the output signal Sb2 from the (i + 1) th detector 12 is selected, the state Sa of the switch 13, the output signal Sb1 from the i-th detector 12, and the i + 1-th detector. The output signal Sb2 from the detector 12, the output signal Sc from the switch 13, and the signal strength Sd measured by the lock-in amplifier 14 are shown.

ここで、スイッチ13の立下りに要する時間をΔt1、スイッチ13の立ち上がりに要する時間をΔt2、スイッチ13の立下り時間Δt1と立ち上がり時間Δt2を含む切り換えに要する総時間をΔT、ロックインアンプ14の参照信号として入力する低周波信号器24からの出力信号の周波数をfとする。   Here, the time required for the switch 13 to fall is Δt1, the time required for the switch 13 to rise is Δt2, the total time required for switching including the fall time Δt1 and the rise time Δt2 of the switch 13 is ΔT, and the lock-in amplifier 14 Let f be the frequency of the output signal from the low-frequency signal device 24 input as the reference signal.

図2は、本実施の形態における、スイッチ13を第i番目の検波器12の出力信号Sb1から第i+1番目の検波器12の出力信号Sb2に切り換えるときのタイミング図である。具体的には、図2(a)は、スイッチ13の状態Saを示している。図2(b)は、隣り合う第i番目の検波器12からの出力信号Sb1と第i+1番目の検波器12からの出力信号Sb2を示している。図2(c)は、スイッチ13からの出力信号Scを示している。図2(d)は、ロックインアンプ14によって計測された信号強度Sdを示している。   FIG. 2 is a timing chart when the switch 13 is switched from the output signal Sb1 of the i-th detector 12 to the output signal Sb2 of the i + 1-th detector 12 in the present embodiment. Specifically, FIG. 2A shows the state Sa of the switch 13. FIG. 2B shows the output signal Sb1 from the i-th detector 12 and the output signal Sb2 from the i + 1-th detector 12 adjacent to each other. FIG. 2C shows the output signal Sc from the switch 13. FIG. 2D shows the signal intensity Sd measured by the lock-in amplifier 14.

本実施の形態においては、図2(a)で示すように、スイッチ13を第i番目の検波器12から第i+1番目の検波器12に切り換える際に、スイッチ13の切り換えに要する総時間(ΔT)を低周波信号器24からの出力信号の周期(1/f)より長くする。このとき、Δt1≠0、Δt2≠0となるように、スイッチ13の立下り、立ち上がりを緩やかに行うとよい。ΔTを1/fよりも長くすることによって、ロックインアンプ14によって計測される信号強度Sdは図2(d)で示すようになり、ショットノイズが低減される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, when the switch 13 is switched from the i-th detector 12 to the i + 1-th detector 12, the total time (ΔT ) Longer than the period (1 / f) of the output signal from the low-frequency signal device 24. At this time, the switch 13 may be gradually lowered and raised so that Δt1 ≠ 0 and Δt2 ≠ 0. By making ΔT longer than 1 / f, the signal intensity Sd measured by the lock-in amplifier 14 becomes as shown in FIG. 2D, and shot noise is reduced.

なお、ΔTを長くしすぎると、アレイ化した検波器12のすべての出力を測定する時間が増大し、高速走査を行うことが困難になる。例えば、検波器12を100個並べて、ΔTを1秒とした場合は、すべての検波器12の出力を測定するためには100秒以上の時間を必要とする。   If ΔT is too long, the time for measuring all the outputs of the arrayed detectors 12 increases, making it difficult to perform high-speed scanning. For example, when 100 detectors 12 are arranged and ΔT is 1 second, it takes 100 seconds or more to measure the outputs of all the detectors 12.

続いて、比較例のスイッチ13の切り換えタイミングとロックインアンプ14によって計測される信号強度について図3を用いて説明する。図3は、スイッチ13を第i番目の検波器12から第i+1番目の検波器12に切り換える際に、単純にΔT<<1/fとスイッチ切換時間(ΔT)が低周波信号器24からの出力信号の周期(1/f)よりも短い条件で切り換えるときのタイミング図である。   Next, the switching timing of the switch 13 of the comparative example and the signal intensity measured by the lock-in amplifier 14 will be described with reference to FIG. 3 shows that when the switch 13 is switched from the i-th detector 12 to the (i + 1) -th detector 12, ΔT << 1 / f and the switch switching time (ΔT) are simply obtained from the low-frequency signal device 24. FIG. 5 is a timing diagram when switching is performed under a condition shorter than a cycle (1 / f) of an output signal.

図3(a)は、スイッチ13の状態を示している。図3(b)は、隣り合う第i番目の検波器12からの出力信号Sb1と第i+1番目の検波器12からの出力信号Sb2を示している。図3(c)は、スイッチ13からの出力信号Scを示している。図3(d)は、ロックインアンプ14によって計測された信号強度Sdを示している。   FIG. 3A shows the state of the switch 13. FIG. 3B shows the output signal Sb1 from the i-th detector 12 and the output signal Sb2 from the i + 1-th detector 12 adjacent to each other. FIG. 3C shows the output signal Sc from the switch 13. FIG. 3D shows the signal intensity Sd measured by the lock-in amplifier 14.

スイッチ13が、図3の符号301で示す状態のときには、第i番目の検波器12からの出力信号Sb1が選択されており、図3の符号302で示す状態のときには、第i+1番目の検波器12からの出力信号Sb2が選択されている。図3(c)で示すように、スイッチ13からの出力信号Scは、選択されている検波器12からの出力信号に対応したものとなる。   When the switch 13 is in the state indicated by reference numeral 301 in FIG. 3, the output signal Sb1 from the i-th detector 12 is selected, and in the state indicated by reference numeral 302 in FIG. 3, the i + 1-th detector. The output signal Sb2 from 12 is selected. As shown in FIG. 3C, the output signal Sc from the switch 13 corresponds to the output signal from the selected detector 12.

ここで、スイッチ13を単純に高速切換すると、図3(c)の符号303で示す部分のように、スイッチ13からの出力信号Scは第i番目から第i+1番目の検波器12からの出力信号に対応したものに瞬時に切り換わるので、第i番目の検波器12からの出力信号Sb1と第i+1番目の検波器12からの出力信号Sb2が重畳し、ロックインアンプ14のにより計測される信号強度Sdは図3(d)で示すようになり、ショットノイズが入る。   Here, when the switch 13 is simply switched at high speed, the output signal Sc from the switch 13 is the output signal from the i-th to (i + 1) -th detector 12 as indicated by reference numeral 303 in FIG. Since the output signal Sb1 from the i-th detector 12 and the output signal Sb2 from the i + 1-th detector 12 are superimposed, the signal measured by the lock-in amplifier 14 is instantaneously switched. The intensity Sd is as shown in FIG. 3D, and shot noise occurs.

これに対し、本実施の形態では、ΔTを1/fよりも長くすることによって、ロックインアンプ14により計測される信号強度Sdは図2(d)で示すようになり、ショットノイズが低減される。   On the other hand, in the present embodiment, by making ΔT longer than 1 / f, the signal intensity Sd measured by the lock-in amplifier 14 becomes as shown in FIG. 2D, and shot noise is reduced. The

したがって、本実施の形態によれば、送信装置から電磁波をターゲット50に向けて放射し、ターゲット50を透過した電磁波を複数の検波器12を備えた測定装置で検波することにより、一度に多くの電磁波の強度を測定することができるので、高速走査が可能となる。また、複数の検波器12からの出力信号をスイッチ13で順次切り換えることにより、単一チャネル入力のロックインアンプ14を電磁波強度の測定に用いることができるので、安価な電磁波イメージング装置を提供することができる。   Therefore, according to the present embodiment, an electromagnetic wave is radiated from the transmitting device toward the target 50, and the electromagnetic wave transmitted through the target 50 is detected by a measuring device including a plurality of detectors 12, thereby many Since the intensity of the electromagnetic wave can be measured, high-speed scanning is possible. Further, by sequentially switching the output signals from the plurality of detectors 12 with the switch 13, the lock-in amplifier 14 having a single channel input can be used for measuring the electromagnetic wave intensity, so that an inexpensive electromagnetic wave imaging apparatus is provided. Can do.

本実施の形態によれば、電磁波を変調した低周波信号器24からの出力信号をロックインアンプ14の参照信号として用いて、スイッチ13の切り換えに要する総時間を低周波信号器24からの出力信号の周期よりも長くしたことにより、ロックインアンプ14で計測される信号強度Sdに現れるショットノイズを低減することが可能となる。   According to the present embodiment, an output signal from the low-frequency signal device 24 modulated with electromagnetic waves is used as a reference signal for the lock-in amplifier 14, and the total time required for switching the switch 13 is output from the low-frequency signal device 24. By making it longer than the signal cycle, it is possible to reduce shot noise appearing in the signal intensity Sd measured by the lock-in amplifier 14.

なお、本実施の形態においては、ターゲット50に対して送信アンテナ21と受信アンテナ11を対向させ、ターゲット50に向けて放射した電磁波のうち透過した電磁波を測定する透過型イメージング装置であるが、ターゲットに対して送信アンテナ21と受信アンテナ11を同じ側に設置すれば、放射した電磁波の反射波を測定する反射型イメージング装置も実現可能である。   In the present embodiment, the transmission antenna 21 and the reception antenna 11 are opposed to the target 50, and the transmission imaging apparatus that measures the transmitted electromagnetic wave among the electromagnetic waves radiated toward the target 50 is used. On the other hand, if the transmitting antenna 21 and the receiving antenna 11 are installed on the same side, a reflection type imaging apparatus that measures the reflected wave of the radiated electromagnetic wave can be realized.

一実施の形態における電磁波イメージング装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electromagnetic wave imaging device in one embodiment. 一実施の形態におけるスイッチの切り換えと計測される信号強度を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows switching of the switch in one embodiment, and the measured signal strength. 比較例のスイッチの切り換えと計測される信号強度を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows switching of the switch of a comparative example, and the measured signal strength.

符号の説明Explanation of symbols

11…受信アンテナ
12…検波器
13…スイッチ
14…ロックインアンプ
21…送信アンテナ
22…変調器
23…電磁波発振器
24…低周波信号器
31…表示器
50…ターゲット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Reception antenna 12 ... Detector 13 ... Switch 14 ... Lock-in amplifier 21 ... Transmission antenna 22 ... Modulator 23 ... Electromagnetic wave oscillator 24 ... Low frequency signal device 31 ... Display device 50 ... Target

Claims (4)

送信装置からマイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波をターゲットに向けて放射し、該電磁波のターゲットに対する応答性を測定装置が測定する電磁波イメージング装置であって、
前記送信装置は、
マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を発生する発生手段と、
発生した電磁波をターゲットに向けて放射する放射手段と、を有し、
前記測定装置は、
ターゲットを透過または反射した電磁波を検波する複数の検波器と、
各々の検波器からの出力信号を順次切り換えて出力するスイッチと、
前記スイッチからの出力信号が単一チャネルで入力されるロックインアンプと
を有することを特徴とする電磁波イメージング装置。
An electromagnetic wave imaging device that emits an electromagnetic wave in a microwave band or a millimeter wave band from a transmission device toward a target, and the measurement device measures the response of the electromagnetic wave to the target,
The transmitter is
Generating means for generating electromagnetic waves in the microwave band or millimeter wave band;
Radiation means for radiating the generated electromagnetic wave toward the target,
The measuring device is
A plurality of detectors for detecting electromagnetic waves transmitted or reflected by the target;
A switch that sequentially switches and outputs the output signal from each detector;
An electromagnetic wave imaging apparatus comprising: a lock-in amplifier to which an output signal from the switch is input through a single channel.
前記放射手段は、前記ロックインアンプが位相感応検波可能な周波数の信号で電磁波を変調するものであって、前記スイッチの立ち上がり時間と立下り時間を含む切り換えに要する総時間を前記信号の周期よりも長くしたこと
を特徴とする請求項1記載の電磁波イメージング装置。
The radiating means modulates an electromagnetic wave with a signal having a frequency capable of phase-sensitive detection by the lock-in amplifier, and a total time required for switching including a rise time and a fall time of the switch is calculated from a cycle of the signal. The electromagnetic wave imaging apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic wave imaging apparatus is longer.
マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波を発生するステップと、
発生した電磁波をターゲットに向けて放射するステップと、
ターゲットを透過または反射した電磁波を複数の検波器で検波するステップと、
検波した各々の電磁波の強度を順次切り換えて出力するステップと、
順次切り換えて出力される電磁波の強度を単一チャネル入力のロックインアンプで計測するステップと
を有することを特徴とする電磁波イメージング方法。
Generating microwave or millimeter wave electromagnetic waves;
Radiating the generated electromagnetic wave toward the target;
Detecting electromagnetic waves transmitted or reflected by the target with a plurality of detectors;
A step of sequentially switching and outputting the intensity of each detected electromagnetic wave;
And measuring the intensity of the electromagnetic waves that are sequentially switched and output by a single channel input lock-in amplifier.
前記電磁波を放射するステップは、前記ロックインアンプが位相感応検波可能な周波数の信号で電磁波を変調するものであって、前記電圧値を順次切り換えるステップにおいて、切り換え開始から切り換え完了までに要する総時間を前記信号の周期よりも長くしたことを特徴とする請求項3記載の電磁波イメージング方法。
The step of radiating the electromagnetic wave comprises modulating the electromagnetic wave with a signal having a frequency capable of phase-sensitive detection by the lock-in amplifier, and in the step of sequentially switching the voltage value, the total time required from the start of switching to the completion of switching. The electromagnetic wave imaging method according to claim 3, wherein a period of the signal is longer than a period of the signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008286693A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Mitsubishi Denki Tokki System Kk Microwave detecting system, microwave detecting technique, and road surveillance system

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