JP2008128986A

JP2008128986A - 不要輻射部位特定装置

Info

Publication number: JP2008128986A
Application number: JP2006317708A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Kamimura; 幸弘上村; Yasuhiro Ando; 康浩安藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】比較的大型の測定対象から放射される不要輻射の強度分布を画像化するとともに、測定結果をリアルタイムに出力する不要輻射部位特定装置を提供する。
【解決手段】測定対象の測定部位の画像データを生成するカメラ部４０と、測定対象の測定部位に対向して２次元上に配列された複数のプローブを有するプローブアレー１０と、複数のプローブの各々により検知された測定対象の測定部位からの不要輻射を所定の中間周波数帯のＩＦ信号に変換する、複数のプローブと同数の周波数変換部２２と、ＩＦ信号をデジタル信号に変換する、複数のプローブと同数のＡＤ変換部２４と、デジタル信号に基づき複数のプローブの各々の位置における不要輻射の強度分布データを生成する電磁波強度分布処理部２６と、画像データと強度分布データとを合成して画像化した合成画像を生成する画像合成部３２と、画像合成部３２により生成された合成画像を表示する表示部３４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路等を実装した装置から放射される不要輻射の部位を特定する不要輻射部位特定装置に係り、特にプローブアレーを用いて測定部位の電磁波強度分布をリアルタイムに画像化する不要輻射部位特定装置に関する。

最近の電子機器を実装した装置は、動作周波数が高まることにより電磁波ノイズ（不要輻射）を放射しやすい。そのためＥＭＩ（電磁波障害）対策が困難となっており、不要輻射の部位を特定する装置が求められている。しかしながら車や船舶、飛行機といった大型の装置において不要輻射の部位を特定するのは困難である。例えばハイブリッドカーのように、内燃機関と電気モーターの二種の動力源を持つことで燃費を改善した内燃機関車の場合、電気系統の放射する不要輻射を抑えたデザイン開発を要し、迅速かつ容易に不要輻射の部位を特定できる装置が必要とされている。

従来、装置から放射される不要輻射の発射源を特定するためには、電界プローブ等と受信機とを用いて、受信レベルが最大となる部位を手探りで特定していた。また、プリント基板等の小さなものから放射される不要輻射を２次元的に可視化する装置は存在する。

特許文献１は、微小アンテナプローブを被測定プリント基板の面上に沿って走査し各走査位置におけるノイズ強度を検出してノイズ強度分布図を作成し、このノイズ強度分布図に重ねて被測定プリント基板の画像を同時に表示させるプリント基板のノイズ源探査装置を示す。この装置では、被測定プリント基板のノイズ強度分布図と画像とが合成されて表示されるため、ノイズ発生源の特定が容易にできる。さらに、このノイズ源探査装置は、１回の測定で被測定プリント基板から発生する測定周波数全域のスペクトラムデータの蓄積が可能である。したがって、周波数帯ごとのノイズ強度分布図も周波数帯を指定するだけで被測定プリント基板のノイズ強度分布図とカメラ画像とを重ねて表示できる。これにより、測定回数を減らし周波数の変化によるノイズ分布解析が短時間に容易にできるようになる。
特開２０００−１９２０４号公報

しかしながら、特許文献１に示すノイズ源探査装置は、プリント基板のような持ち運びのできる小さな平面状のものを精密に測定するためのものであり、スキャニング部の台上に載せられないような大型の装置を測定するには向いていない。微小アンテナプローブを被測定プリント基板の面上に沿って走査するための装置がスキャニング部に設けられており精密な動作を必要とするため、測定対象の大小に合わせてスキャニング部を移動し設置することは困難であるからである。

また、微小アンテナプローブを被測定プリント基板の面上に沿って走査させた場合、測定終了までに時間を要するという問題点もある。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、比較的大型の測定対象から放射される不要輻射の強度分布を画像化するとともに、測定結果をリアルタイムに出力する不要輻射部位特定装置を提供することを課題とする。

本発明に係る不要輻射部位特定装置は、上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、測定対象の測定部位の画像データを生成する画像生成手段と、前記測定対象の測定部位に対向して２次元上に配列された複数のプローブを有するプローブアレーと、前記複数のプローブの各々により検知された前記測定対象の測定部位からの不要輻射を所定の中間周波数帯のＩＦ信号に変換する、前記複数のプローブと同数の周波数変換手段と、前記ＩＦ信号をデジタル信号に変換する、前記複数のプローブと同数のＡＤ変換手段と、前記デジタル信号に基づき前記複数のプローブの各々の位置における前記不要輻射の強度分布データを生成する電磁波強度分布処理手段と、前記画像データと前記強度分布データとを合成して画像化した合成画像を生成する画像合成手段と、前記画像合成手段により生成された前記合成画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１において、前記表示手段は、前記画像合成手段により生成された前記合成画像をリアルタイムに表示することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記電磁波強度分布処理手段は、さらに前記不要輻射の強度が所定の値を超えた場合に前記合成画像を静止表示させるための静止信号を前記画像合成手段に出力し、前記画像合成手段は、前記静止信号が入力された場合に前記不要輻射の強度が所定の値を越えた際の前記画像データと前記強度分布データとから生成された前記合成画像を前記表示手段に静止表示させ、所定の条件が満たされた場合に前記表示手段による静止表示を解除することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記電磁波強度分布処理手段は、前記複数のプローブの各々の位置における前記不要輻射の強度分布に基づき、前記複数のプローブ間における不要輻射の強度を補間して前記不要輻射の強度分布データを生成することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記画像生成手段は、前記プローブアレーを挟んで前記測定対象の測定部位に対向して設けられたカメラであることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明によれば、比較的大型の測定対象から放射される不要輻射の強度分布を２次元的に画像化してカメラ画像と重ねて表示することができ、不要輻射の部位を容易に特定できる。また複数のプローブを有するプローブアレーを用いることにより、簡単な構成で各々のプローブの位置での電磁波強度を短時間に測定できる。

本発明の請求項２記載の発明によれば、表示手段が測定結果である合成画像をリアルタイムに表示するので、不要輻射の部位を即座に特定することができる。

本発明の請求項３記載の発明によれば、不要輻射の強度が所定の値を超えた場合に測定結果である合成画像を静止表示するので、不要輻射が放射される瞬間を逃すことなく部位を特定できる。

本発明の請求項４記載の発明によれば、実際にプローブの存在しない位置における不要輻射の強度も補間して強度分布データを作成するので、より見易く精密な測定結果の合成画像を表示することができる。

本発明の請求項５記載の発明によれば、プローブアレーを挟んで測定部位に対向した位置に画像生成手段としてカメラを設けているので、プローブアレーにより測定される測定部位の画像を生成することができる。

以下、本発明の不要輻射部位特定装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１の不要輻射部位特定装置の構成を示すブロック図である。また図２は、本発明の実施例１の不要輻射部位特定装置のイメージ図である。

まず、本実施の形態の構成を説明する。本実施の形態に係る不要輻射部位特定装置は、図２に示すように、プローブアレー１０、プローブアレー支持部１２、複数のケーブル１３、ケーブル１４、受信処理装置２０、コンピュータ３０、カメラ部４０、及びカメラ部４０を支える支柱４１で構成されており、測定対象８の測定部位からの不要輻射の電磁波強度を測定する。さらに、図１に示すように、受信処理装置２０は、周波数変換部２２、ＡＤ変換部２４、電波強度分布処理部２６で構成されている。またコンピュータ３０は、画像合成部３２及び表示部３４で構成されている。

プローブアレー１０は、測定対象８の測定部位に対向して２次元上に配列された複数のプローブ１１を有する。この複数のプローブ１１の各々は、同一周波数帯を測定することができる。プローブの形状や種類、プローブの総数、プローブを配置するための間隔等は、測定対象、測定目的等に応じて任意に決定される。例えば、５ｃｍ間隔で５個ずつ縦横にプローブ１１を並べた３０ｃｍ四方のプローブアレー１０は、２５個のプローブ１１を有する。

また、プローブアレー１０は、全体として透明に作られており、カメラ部４０が測定対象８の測定部位の画像を撮ることができるような構造となっている。

さらにプローブアレー１０は、プローブアレー１０の側壁に設けられたプローブアレー支持部１２をスタンド７が支えることにより、固定されている。このスタンド７は必須の構成要件ではなく、操作人が測定対象８の測定部位に向けてプローブアレー１０又はプローブアレー支持部１２を支えることも可能である。

カメラ部４０は、本発明の画像生成手段に対応し、測定対象８の測定部位の画像データを生成する。またカメラ部４０は、プローブアレー１０に設けられた支柱４１により支えられ、プローブアレー１０を間に挟んで測定対象８の測定部位に対向して設けられている。

複数のプローブ１１の各々に接続された複数のケーブル１３は、プローブアレー支持部１２の内部を通り、ひとまとめに括られて受信処理装置２０の有する複数の周波数変換部２２の各々に接続されている。またカメラ部４０に接続されたケーブル１４は、複数のケーブル１３と同様にプローブアレー支持部１２の内部を通り、コンピュータ３０に接続されている。カメラ部４０は、このケーブル１４を介して画像データを画像合成部３２に出力する。

周波数変換部２２は、本発明の周波数変換手段に対応し、複数のプローブ１１の各々により検知された測定対象８の測定部位からの不要輻射を増幅するとともに、所定の中間周波数帯のＩＦ信号に変換する。ＩＦ信号は、後段のＡＤ変換部２４においてＡＤ変換可能な周波数である。また周波数変換部２２は、複数のプローブ１１と同数だけ存在し、複数のプローブ１１の各々からの信号を並列的に処理する。したがって、プローブアレー１０がｎ個のプローブ１１を有する場合、周波数変換部２２−１から周波数変換部２２−ｎまでｎ個の周波数変換部が存在する。

１例として、周波数変換部２２−１は、局部発信器とミキサとローパスフィルターとから構成される。この場合、局部発信器の数は、周波数変換部２２全体の中で１つであっても対処が可能であるが、ミキサ及びローパスフィルターは複数のプローブ１１と同数だけ必要となる。プローブアレー１０から入力された不要輻射であるノイズ信号は、ミキサによりノイズ信号と局部発信器の出力との差の周波数に変換される。なお、和の周波数を持つ信号も生成されるが、ローパスフィルターにより減衰される。

ＡＤ変換部２４は、本発明のＡＤ変換手段に対応し、ＩＦ信号をデジタル信号に変換する。またＡＤ変換部２４は、周波数変換部２２と同様に、複数のプローブ１１と同数だけ存在し、複数のプローブ１１の各々からの信号を同時サンプリングにより並列的にＡＤ変換する。したがって、プローブアレー１０がｎ個のプローブ１１を有する場合、ＡＤ変換部２４−１からＡＤ変換部２４−ｎまでｎ個のＡＤ変換部が存在する。ＡＤ変換されたデジタル信号は、電波強度分布処理部２６に入力される。

電波強度分布処理部２６は、本発明の電磁波強度分布処理手段に対応し、デジタル信号に基づき複数のプローブ１１の各々の位置における不要輻射の強度分布データを生成する。また電波強度分布処理部２６は、不要輻射の強度が所定の値を超えた場合に不要輻射の部位を特定したと判断して、測定結果に基づく合成画像を静止表示させるための静止信号を画像合成部３２に出力する。操作人は、基準となる値（本発明における所定の値）を自由に設定することができる。

さらに電波強度分布処理部２６は、複数のプローブ１１の各々の位置における不要輻射の強度分布に基づき、複数のプローブ１１間における不要輻射の強度を補間して不要輻射の強度分布データを生成する。したがって、プローブ１１の存在しない場所における不要輻射の強度も、周辺のプローブ１１の位置における不要輻射の強度により予測される。生成された強度分布データは、強度に応じて色分けされ、２次元画像化される。例えば、不要輻射の強度が強い場所は赤色で表示される。

画像合成部３２は、本発明の画像合成手段に対応し、カメラ部４０により生成された画像データと電波強度分布処理部２６により生成された強度分布データとを合成して画像化した合成画像を生成する。すなわち画像合成部３２は、色分けされた強度分布の２次元画像とカメラ部４０により撮影された測定部位の画像とを重ね合わせて合成画像を作成する。画像合成部３２は、予めカメラ画像上におけるプローブアレー１０の位置に対応するピクセルの座標を調べておき、プローブアレー１０により測定された不要輻射の強度分布画像の位置が重なるように画像合成を行う。

また画像合成部３２は、電波強度分布処理部２６により静止信号を入力された場合に、不要輻射の強度が所定の値を超えた際の画像データと強度分布データとから生成された合成画像を表示部３４に静止表示させ、所定の条件が満たされた場合に表示部３４による静止表示を解除する。所定の条件に関しては、後述する。

カメラ部４０により生成された画像データと電波強度分布処理部２６により生成された強度分布データとを合成する方法は、様々存在するが、以下に１例を示す。合成画像を作成する際には、カメラ部４０による画像データに強度分布データの色分けされた２次元画像の色合いを一定の割合で足し合わせる。カメラ部４０による画像データの色合いを赤、緑、青の３原色で数値化し、それぞれＲ_ｃ、Ｇ_ｃ、Ｂ_ｃとし、強度分布データの２次元画像の色合いをＲ_ｅ、Ｇ_ｅ、Ｂ_ｅとする。合成の割合を７：３とした場合、合成後の色Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ以下のようになる。

Ｒ＝（７Ｒ_ｃ＋３Ｒ_ｅ）／１０
Ｇ＝（７Ｇ_ｃ＋３Ｇ_ｅ）／１０
Ｂ＝（７Ｂ_ｃ＋３Ｂ_ｅ）／１０
表示部３４は、本発明の表示手段に対応し、画像合成部３２により生成された合成画像をリアルタイムに表示する。このリアルタイム表示は、プローブアレー１０の有する複数（例えばｎ個）のプローブ１１の各々に対応した同数の周波数変換部２２−１〜２２−ｎとＡＤ変換部２４−１〜２４−ｎとが存在し、並列的に処理を行うため可能となる。

表示部３４が表示する画像は、画像合成部３２により制御される。それ故、画像合成部３２に静止信号が入力された際、画像合成部３２は、表示部３４による測定結果に基づく合成画像の表示を静止することができる。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図３は、本実施例の不要輻射部位特定装置の動作を示すフローチャート図である。まず、各部の電源をオンにし、起動させる（ステップＳ１）。

次に測定条件の設定を行う（ステップＳ２）。例えば、カメラ部４０の向きの調整を行い、画像位置の設定を行う。このとき、表示部３４はカメラ部４０からの画像を表示している。したがって操作人は、表示部３４を参照してプローブアレー１０による測定位置とカメラ部４０からの画像とが重なるように微調整を行うことができる。また、基準値（本発明の所定の値に対応）の設定を行う。１例として操作人は、図示されない外部入力装置（キーボード等）により受信処理装置２０に基準値を入力することができる。電波強度分布処理部２６は、不要輻射の強度がこの基準値を超えた場合に不要輻射の部位を特定したと判断して、測定結果を静止表示させるための静止信号を画像合成部３２に出力する。操作人は、基準値を任意に設定することができ、例えば表示部３４に表示されている不要輻射の強度分布画像を見ながら基準値を設定することもできる。

次に測定を実行し、測定結果に基づく合成画像を表示部３４により出力する（ステップＳ３）。厳密に言うと、カメラ部４０からの画像及び色分けされた強度分布の２次元画像は、起動時（ステップＳ１）から前述した合成方法等により合成されて表示部３４に表示されている。ここでは、ステップＳ２で行った測定条件に基づき、測定が行われ合成画像が表示部３４に表示されていることを意味する。表示部３４は、測定結果に基づく合成画像をリアルタイムに表示するので、操作人は測定結果を即座に知ることができる。

測定が実行されている際、電波強度分布処理部２６は、不要輻射の強度がステップＳ２で設定された基準値（本発明における所定の値）を超えたか否かの判断を行う（ステップＳ４）。基準値を超えていなければステップＳ３に戻り、表示部３４は、測定結果に基づく合成画像のリアルタイム表示を継続する。

基準値を超えている場合、測定の実行は停止され、基準値を超えた際の測定結果に基づく合成画像が表示部３４に静止表示される（ステップＳ５）。このときの各部の動作は以下の通りである。電波強度分布処理部２６は、不要輻射の強度が基準値を超えた際に不要輻射の部位を特定したと判断して測定結果に基づく合成画像を静止表示させるための静止信号を画像合成部３２に出力する。画像合成部３２は、静止信号を入力された場合に不要輻射の強度が基準値を超えた際の測定結果に基づく合成画像を表示部３４に出力した後、所定の条件が満たされるまで表示部３４による合成画像の静止表示を継続する。

この後、画像合成部３２は、所定の条件が満たされたか否かの判断を行う（ステップＳ６）。所定の条件が満たされていない場合、ステップＳ５に戻って不要輻射の強度が基準値を超えた際の測定結果に基づく合成画像が表示部３４に静止表示され続ける。

所定の条件が満たされると、測定結果に基づく合成画像の静止表示が解除される（ステップＳ７）。所定の条件はどのようなものであっても良いが、１例として、操作人が外部入力装置（キーボード等）により静止表示を解除することができる。また、電波強度分布処理部２６により基準値を超える不要輻射を再び検出された場合に、画像合成部３２が解除することもできる。静止表示が解除されると、ステップＳ３に戻り、再び測定の実行が開始される。

上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る不要輻射部位特定装置によれば、比較的大型の測定対象８から放射される不要輻射の強度分布を２次元的に画像化してカメラ部４０の撮影画像と重ねて表示することができるので、不要輻射の部位を容易に特定できる。

また複数のプローブ１１を有するプローブアレー１０を用いることにより、従来のようにプローブを走査するための構造を必要とせず、簡単な構成でプローブ１１の各々の位置での電磁波強度を短時間に測定できる。さらにプローブアレー１０は、簡単な構成であるので、スタンド７又は操作人がプローブアレー１０を支持して容易に測定対象８の測定部位に向けることができる。

また、各プローブ１１からのノイズ信号をプローブ１１と同数の周波数変換部２２及びＡＤ変換部２４が並列的に処理するので、表示部３４が測定結果に基づく合成画像をリアルタイムに表示し、不要輻射の部位を即座に特定することができる。

さらに、不要輻射の強度が所定の値を超えた場合に、表示部３４は、所定の値を超えた際の測定結果に基づく合成画像を静止表示するので、不要輻射が放射される瞬間を逃すことなく部位を特定できる。

また電波強度分布処理部２６は、実際にプローブ１１の存在しない位置における不要輻射の強度も補間して強度分布データを作成するので、より見易く精密な測定結果の画像を表示することができる。これにより、プローブ１１の配列密度を小さくすることができ、コストの削減にもつながる。

一方カメラ部４０は、透明に作られたプローブアレー１０を間に挟んで測定対象８の測定部位に対向した位置に設けられているので、プローブアレー１０により測定される測定対象８の測定部位の画像を生成することができる。

本発明に係る不要輻射部位特定装置は、車、船舶、飛行機等の大型装置から放射される電磁波ノイズの発生源を特定できる不要輻射部位特定装置に利用可能である。

本発明の実施例１の形態の不要輻射部位特定装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施例１の形態の不要輻射部位特定装置のイメージ図である。本発明の実施例１の形態の不要輻射部位特定装置の動作を示すフローチャート図である。

符号の説明

７スタンド
８測定対象
１０プローブアレー
１１プローブ
１２プローブアレー支持部
１３、１４ケーブル
２０受信処理装置
２２周波数変換部
２４ＡＤ変換部
２６電波強度分布処理部
３０コンピュータ
３２画像合成部
３４表示部
４０カメラ部
４１支柱

Claims

測定対象の測定部位の画像データを生成する画像生成手段と、
前記測定対象の測定部位に対向して２次元上に配列された複数のプローブを有するプローブアレーと、
前記複数のプローブの各々により検知された前記測定対象の測定部位からの不要輻射を所定の中間周波数帯のＩＦ信号に変換する、前記複数のプローブと同数の周波数変換手段と、
前記ＩＦ信号をデジタル信号に変換する、前記複数のプローブと同数のＡＤ変換手段と、
前記デジタル信号に基づき前記複数のプローブの各々の位置における前記不要輻射の強度分布データを生成する電磁波強度分布処理手段と、
前記画像データと前記強度分布データとを合成して画像化した合成画像を生成する画像合成手段と、
前記画像合成手段により生成された前記合成画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする不要輻射部位特定装置。
前記表示手段は、前記画像合成手段により生成された前記合成画像をリアルタイムに表示することを特徴とする請求項１記載の不要輻射部位特定装置。
前記電磁波強度分布処理手段は、さらに前記不要輻射の強度が所定の値を超えた場合に前記合成画像を静止表示させるための静止信号を前記画像合成手段に出力し、
前記画像合成手段は、前記静止信号が入力された場合に前記不要輻射の強度が所定の値を越えた際の前記画像データと前記強度分布データとから生成された前記合成画像を前記表示手段に静止表示させ、所定の条件が満たされた場合に前記表示手段による静止表示を解除することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の不要輻射部位特定装置。
前記電磁波強度分布処理手段は、前記複数のプローブの各々の位置における前記不要輻射の強度分布に基づき、前記複数のプローブ間における不要輻射の強度を補間して前記不要輻射の強度分布データを生成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の不要輻射部位特定装置。
前記画像生成手段は、前記プローブアレーを挟んで前記測定対象の測定部位に対向して設けられたカメラであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の不要輻射部位特定装置。