JP2019020212A - スキャナ - Google Patents

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Takahiro Yoshida
貴裕 吉田
章紘 木村
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Abstract

【課題】画像生成のために送信する電磁波の送信範囲を広げること。【解決手段】移動ユニット12は、筐体11が有するレールに沿って通過方向A1に移動する。移動ユニット12は、送信アンテナ100及び200の組を複数備えており、これらを搬送しながら送信アンテナ100及び200から電磁波を送信する。各送信アンテナ100は、送信方向A13に向けて電磁波を送信し、各送信アンテナ200は、送信方向A14に向けて電磁波を送信する。送信方向A14は、送信方向A13よりも搬送方向A4の後方に角度を成している。また、送信方向A13は、搬送方向A4の成分を有し、送信方向A14は、搬送方向A4とは反対方向の成分を有している。【選択図】図1

Description

本発明は、物体の画像を生成する技術に関する。
物体の画像を生成する技術として、特許文献1には、通路の出入り口から入ってきて立ち台に立った被検者にX線を照射して被検者の画像を生成し、危険物の有無を検査する技術が開示されている。
特開2004−251624号公報
例えば空港等で乗客による危険物の持ち込みの有無を検査するため、乗客に向けて電磁波を送信してその反射波に基づき画像を生成する装置(ボディスキャナとも呼ばれる)がある。空港のように人の流れのあるところでは、検査場所を通路の途中に設ける必要がある。そうすると、検査場所の出入り口となる方向からは電磁波を送信することができず、その方向を向いた箇所の画像が他の箇所に比べて不鮮明になる。そのような箇所で電磁波を反射させるためには、電磁波の送信範囲は広いほど望ましいが、例えばミリ波のように波長の短い電磁波を用いた場合、送信範囲の広いアンテナを作ることは難しい。
本発明は、上記の背景に鑑み、画像生成のために送信する電磁波の送信範囲を広げることを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は、電磁波の送信方向の水平方向成分が異なるように配置された複数のアンテナを搬送しながら当該複数のアンテナから電磁波を送信して当該電磁波の反射波を受信し、当該反射波を反射させた物体の画像を生成するスキャナを第1の態様として提供する。
第1の態様のスキャナによれば、電磁波の送信方向の水平方向成分が一律である場合に比べて、画像生成のために送信する電磁波の送信範囲を広げることができる。
上記の第1の態様のスキャナにおいて、前記アンテナが電磁波を送信する期間を当該アンテナの搬送距離に応じて変化させる、という構成が第2の態様として採用されてもよい。
第2の態様のスキャナによれば、電磁波を送信しても画像生成の対象物体に到達しない期間はその電磁波を送信しないようにすることができる。
上記の第2の態様のスキャナにおいて、搬送方向に搬送される前記複数のアンテナには、第1方向に電磁波を送信する第1アンテナと、前記第1方向よりも前記搬送方向の後方に当該第1方向との角度をなす第2方向に電磁波を送信する第2アンテナとが含まれ、前記第1アンテナは電磁波を送信し且つ前記第2アンテナは電磁波を送信しない状態で搬送を開始し、前記搬送距離に応じて、前記第1アンテナの電磁波の送信を途中で停止し、前記第2アンテナの電磁波の送信を途中から開始する、という構成が第3の態様として採用されてもよい。
第3の態様のスキャナによれば、第1アンテナ及び第2アンテナの両方について、電磁波を送信しても画像生成の対象物体に到達しない期間はその電磁波を送信しないようにすることができる。
上記の第3の態様のスキャナにおいて、前記第1方向は前記搬送方向の成分を有し、前記第2方向は前記搬送方向とは反対方向の成分を有する、という構成が第4の態様として採用されてもよい。
第4の態様のスキャナによれば、搬送方向の成分を有しない方向に電磁波を送信する場合に比べて、物体の搬送方向の前後のどちら側もより鮮明に表した画像を生成することができる。
上記の第1から第4のいずれか1の態様のスキャナにおいて、前記複数のアンテナのそれぞれに対応する反射波を反射させた物体の画像のうち反射箇所が重複する部分について画像を合成する、という構成が第5の態様として採用されてもよい。
第5の態様のスキャナによれば、画像を合成しない場合に比べて、表面がより滑らかな物体を示す画像を生成することができる。
上記の第1から第5のいずれか1の態様のスキャナにおいて、前記複数のアンテナは、前記物体を通過させる通路の両側にそれぞれ配置され、当該通路の片側に配置されたアンテナ及び当該通路の反対側に配置されたアンテナのそれぞれに対応する反射波を反射させた物体の画像のうち反射箇所が重複する部分について画像を合成する、という構成が第6の態様として採用されてもよい。
第6の態様のスキャナによれば、画像を合成しない場合に比べて、通路の前後方向を向いた表面がより滑らかな物体を示す画像を生成することができる。
上記の第1から第6のいずれか1の態様のスキャナにおいて、前記送信方向の水平方向成分が異なる複数のアンテナは、電磁波を送信する期間が重ならないように制御される、という構成が第7の態様として採用されてもよい。
第7の態様のスキャナによれば、複数のアンテナが送信する電磁波同士が干渉しないようにすることができる。
実施例に係るボディスキャナの外観を表す図 ボディスキャナの構成を表す図 制御部が実現する機能構成を表す図 電磁波の送信制御の一例を表す図 電磁波の送信方向の別の一例を表す図 制御部の動作手順の一例を表す図 変形例に係るボディスキャナの外観を表す図 変形例の電磁波の伝達範囲の一例を表す図
[1]実施例
図1は実施例に係るボディスキャナ1の外観を表す。ボディスキャナ1は、被検者に対して電磁波を送信してその反射波から被検者の画像を生成する、すなわち被検者をスキャンする装置であり、本発明の「スキャナ」の一例である。ボディスキャナ1は、本実施例では、ミリ波と呼ばれる電磁波(周波数が30GHzから300GHzまでの電磁波)を用いてスキャンを行う。
ミリ波は、衣服は透過するが人体、ナイフ等の金属類、プラスチック、誘導体、布地、紙、石、植物、粉末、樹脂及びセラミック等は透過せずに反射するため、衣服の下に隠し持たれているナイフ、薬物及び爆発物等の危険物を画像化することができる。ボディスキャナ1は、例えば空港の機内持ち込みの手荷物検査場に設置され、乗客(この場合の被検者)の画像を生成する。生成された画像に危険物が写っているか否かによって、危険物の持ち込みの有無が検査される。ボディスキャナ1は、例えばこの検査を行う検査担当者によって利用される。
図1(a)では鉛直上方から見たボディスキャナ1が表され、図1(b)では水平方向に見たボディスキャナ1が表されている。ボディスキャナ1は、第1スキャン部10と、第2スキャン部20とを備える。第1スキャン部10及び第2スキャン部20は、通路R1に設定された被検者の立ち位置P1を挟み込む位置に設置されている。第1スキャン部10及び第2スキャン部20に挟まれた空間B1を鉛直上方から見た場合に、立ち位置P1は空間B1の中央に位置している。
空間B1は、通路R1の一部を成している。本実施例では、被検者は、通路R1における空間B1への入口E1を通って立ち位置P1に至ると、立ち位置P1において立った状態でスキャンされる。被検者は、スキャンが終わると、通路R1における空間B1からの出口E2を通って出ていく。入口E1から出口E2に向かう方向、すなわち被検者が空間B1内を通過する方向を通過方向A1といい、その反対向きの方向を後向き方向A2という。
以下では、被検者は立ち位置P1において第1スキャン部10の方を向いて立ってスキャンされるものとして説明する。第1スキャン部10は、被検者の前方から電磁波を送信して被検者の身体の主に正面側で反射された反射波を受信する。第2スキャン部20は、被検者の背後から電磁波を送信して、被検者の身体の主に背面側で反射された反射波を受信する。
第1スキャン部10は、筐体11と、移動ユニット12とを備える。筐体11は、水平方向に沿って敷かれたレール等を有し、移動ユニット12を移動可能に支持している。移動ユニット12は、モータ及び車輪等を有し、筐体11が有するレールに沿って通過方向A1及び後ろ向き方向A2に移動する。
移動ユニット12は、スキャンの開始前は移動可能範囲における後ろ向き方向A2の端に停止しており、スキャンが開始されると通過方向A1に移動する。移動ユニット12が移動可能範囲における通過方向A1の端まで移動すると、スキャンが終了する。以下では、スキャン開始前の停止位置を「初期位置」といい、スキャン終了時の停止位置を「終了位置」という。終了位置に到達した移動ユニット12は、後向き方向A2に移動して初期位置に戻って停止する。
移動ユニット12は、第1送信アンテナ群13と、第2送信アンテナ群14とを備える。第1送信アンテナ群13は、鉛直方向に沿って並べられた送信アンテナ101、102、・・・、112、113(それぞれを区別しない場合は「送信アンテナ100」という)を有し、第2送信アンテナ群14は、鉛直方向に沿って並べられた送信アンテナ201、202、・・・、212、213(それぞれを区別しない場合は「送信アンテナ200」という)を有する。
送信アンテナ100及び200は、いずれも、電磁波の送信用のアンテナである。送信アンテナ101及び201は、水平方向に並べて配置され、送信アンテナ102及び202は、水平方向に並べて配置されている。このように、13組の送信アンテナ100及び200は、それぞれ水平方向に並べて配置されている。各組においては、送信アンテナ100の方が、送信アンテナ200よりも通過方向A1側に配置されている。つまり、第1送信アンテナ群13は、第2送信アンテナ群14よりも通過方向A1側に配置されている。
各送信アンテナ100は、いずれも、送信方向A13に向けて電磁波を送信し、各送信アンテナ200は、いずれも、送信方向A14に向けて電磁波を送信する。この電磁波は、角度θ1の範囲に広がりながら伝達する。送信方向A13は、水平方向に沿った方向であり、且つ、第1スキャン部10から第2スキャン部20に向かう方向、すなわち、通過方向A1及び後ろ向き方向A2に直交し且つ水平方向に沿った横向き方向A3を、通過方向A1側にθ1/2度だけ傾けた方向である。
また、送信方向A14は、水平方向に沿った方向であり、且つ、横向き方向A3を、後ろ向き方向A2側にθ1/2度だけ傾けた方向である。角度θ1の範囲に広がる電磁波の送信方向A13及びA14が横向き方向A3からこのように傾けられていることで、送信アンテナ100及び送信アンテナ200の組が同時に電磁波を送信したとしても、それらの電磁波の伝達する範囲が重ならないようになっている。
送信方向A13及びA14は、前述したように水平方向に沿っているので、図1(a)に表す方向は、送信方向A13及びA14の水平方向成分を表している。つまり、移動ユニット12は、電磁波の送信方向の水平方向成分が異なるように配置された複数のアンテナである送信アンテナ100及び200の組を複数(本実施例では13組)備えており、これらを搬送しながら送信アンテナ100及び200から電磁波を送信する。
移動ユニット12は、本実施例では、通過方向A1に沿った搬送方向A4に送信アンテナ100及び200を搬送する。送信方向A14は、送信方向A13よりも搬送方向A4の後方に角度を成している。また、送信方向A13は、搬送方向A4の成分を有し、送信方向A14は、搬送方向A4とは反対方向(本実施例では通過方向A1の反対向きの後ろ向き方向A2)の成分を有している。
第2スキャン部20は、第1スキャン部10と通路R1を挟んで反対側において、空間B1に向けて電磁波を送信するように設置されている。第2スキャン部20は、筐体21と、移動ユニット22とを備え、移動ユニット22は、第1送信アンテナ群23と、第2送信アンテナ群24とを備える。筐体21、移動ユニット22、第1送信アンテナ群23及び第2送信アンテナ群24は、第1スキャン部10が備える筐体11、移動ユニット12、第1送信アンテナ群13及び第2送信アンテナ群14と共通する構成である。
ただし、通過方向A1に見た場合に、第1スキャン部10は左側に電磁波を送信するが、第2スキャン部20は右側に電磁波を送信するので、第2スキャン部20は第1スキャン部10とは左右が反対となるように構成されている。第1送信アンテナ群13は送信方向A23に電磁波を送信し、第2送信アンテナ群14は送信方向A24に電磁波を送信する。第1スキャン部10と同様に、送信方向A24は、送信方向A23よりも搬送方向A4の後方に角度を成しており、送信方向A23は、搬送方向A4の成分を有し、送信方向A24は、搬送方向A4とは反対方向の成分を有している。
移動ユニット12及び22は、受信アンテナをそれぞれ有しており、それらの受信アンテナは、送信された電磁波の反射波を受信する。受信アンテナについては図2を参照して説明する。
図2はボディスキャナ1の構成を表す。移動ユニット12は、送信アンテナ101、102、・・・、113のそれぞれに対応する受信アンテナ121、122、・・・、133(それぞれを区別しない場合は「受信アンテナ120」という)を有し、送信アンテナ201、202、・・・、213のそれぞれに対応する受信アンテナ221、222、・・・、233(それぞれを区別しない場合は「受信アンテナ220」という)を有する。
また、移動ユニット22は、送信アンテナ301、302、・・・、313(それぞれを区別しない場合は「送信アンテナ300」という)を有し、それらに対応する受信アンテナ321、322、・・・、333(それぞれを区別しない場合は「受信アンテナ320」という)を有する。また、移動ユニット22は、送信アンテナ401、402、・・・、413(それぞれを区別しない場合は「送信アンテナ400」という)を有し、それらに対応する受信アンテナ421、422、・・・、433(それぞれを区別しない場合は「受信アンテナ420」という)を有する。
送信アンテナ300は、図1に表す第1送信アンテナ群23が有する送信アンテナであり、送信方向A23に電磁波を送信する。送信アンテナ100及び300は、搬送方向A4の成分を有する送信方向A13及びA23に電磁波を送信するアンテナであり、以下では「前方アンテナ」ともいう。送信方向A13及びA23は本発明の「第1方向」の一例であり、前方アンテナは本発明の「第1アンテナ」の一例である。
送信アンテナ400は、図1に表す第2送信アンテナ群24が有する送信アンテナであり、送信方向A24に電磁波を送信する。送信アンテナ200及び400は、搬送方向A4とは反対方向の成分を有する送信方向A14及びA24に電磁波を送信するアンテナであり、以下では「後方アンテナ」ともいう。送信方向A14及びA24は本発明の「第2方向」の一例であり、後方アンテナは本発明の「第2アンテナ」の一例である。
受信アンテナ120、220、320、420は、それぞれ対応する送信アンテナの近傍に配置されており、その対応する送信アンテナが送信した電磁波の反射波を主に受信する。なお、受信アンテナは、必ずしも各送信アンテナに対応していなくてもよい。例えば、2つの送信アンテナの電磁波の反射波を1つの受信アンテナが受信してもよいし、3つの受信アンテナが受信してもよい。要するに、全ての送信アンテナが送信した電磁波の反射波をいずれかの受信アンテナが受信するようになっていればよい。
ボディスキャナ1は、制御部30と、操作部40とを備える。制御部30は、移動ユニット12及び22と配線等で電気的に接続されており、移動ユニット12及び22が備える各部を制御する。操作部40は、ボタン等の操作子を有し、検査担当者によるボディスキャナ1の操作を受け付け、受け付けた操作内容を制御部30に通知する。
移動ユニット12は、駆動部15を有し、移動ユニット22は、駆動部25を有する。駆動部15及び25は、モータ及び車輪等をそれぞれ有し、車輪を回転させることで移動ユニット12及び22をそれぞれ移動させる。被検者が図1に表す立ち位置P1に立ったことを確認して検査担当者がスキャンを開始させる操作を行うと、制御部30が各部を制御して被検者のスキャンが開始される。
制御部30は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、ストレージ、A/D(Analog/Digital)変換部及びD/A(Digital/Analog)変換部等を備えるコンピュータである。制御部30は、D/A変換部を介して送信アンテナにアナログ信号を供給し、A/D変換部を介して受信アンテナが受信したアナログ信号をデジタル化した信号を取得する。制御部30は、ストレージに記憶されているプログラムを読み出し、メモリをワークエリアとして用いてそのプログラムを実行する。制御部30がプログラムを実行することで、以下に述べる機能が実現される。
図3は制御部30が実現する機能構成を表す。制御部30は、移動制御部31と、搬送距離算出部32と、送信制御部33と、受信情報取得部34と、画像生成部35と、表示制御部36とを備える。移動制御部31は、スキャン開始の操作が行われると、初期位置に停止している移動ユニット12及び22の搬送方向A4への移動を開始させる。移動制御部31は、車輪を回転させて移動ユニット12及び22を移動させると共に、車輪の回転角度を所定の時間間隔で繰り返し(例えば0.1秒毎に)搬送距離算出部32に供給する。
搬送距離算出部32は、移動ユニット12及び22が各送信アンテナを搬送方向A4に搬送した距離(搬送距離)を算出する。搬送距離算出部32は、車輪の外周の長さを記憶しておき、その長さを360度で除してから供給された車輪の回転角度を乗じることで搬送距離を算出する。搬送距離算出部32は、回転角度が供給される度に搬送距離を算出し、算出した搬送距離を送信制御部33及び画像生成部35に供給する。なお、搬送距離の算出方法はこれに限らず、その他の周知の方法が用いられてもよい。
送信制御部33は、送信アンテナ100、200、300、400から電磁波を送信させる。例えば送信アンテナ100及び300から同時に電磁波を送信させると、それらの電磁波及び反射波が干渉し、反射波から生成される画像の精度が悪化する原因となる。そこで、送信制御部33は、例えば送信アンテナ100及び300から電磁波を送信させるように定めた期間においては、その期間を連続する期間T1、T2、T3、T4、T5、T6、・・・と分割し、期間T1、T3、T5、・・・には送信アンテナ100に電磁波を送信させ、期間T2、T4、T6、・・・には送信アンテナ300に電磁波を送信させる。
このように各部が動作する期間を分割して、動作期間が重ならないように制御することを時分割制御という。なお、ボディスキャナ1においては、第1送信アンテナ群13が送信する電磁波の伝達範囲と、第2送信アンテナ群14が送信する電磁波の伝達範囲とは上述したように重ならないので、それらの送信される電磁波も干渉しない又は干渉による画像精度への影響が無視できるほど小さい。
また、同じ送信アンテナ群(第1送信アンテナ群13、23、第2送信アンテナ群14及び24)が有する送信アンテナが送信する電磁波も互いに干渉しない又は干渉による画像精度への影響が無視できるほど小さいものとする。ただし、反射波は散乱波して放射状に広がるため干渉することがあるので、送信制御部33は、送信された電磁波が干渉しない又は干渉による画像精度への影響が無視できるほど小さい送信アンテナでも、時分割制御の対象とする。なお、送信制御部33は、反射波における干渉も画像精度への影響が無視できるほど小さければ、これらの送信アンテナについて時分割制御を行わなくてもよい。
また、送信制御部33は、各送信アンテナが電磁波を送信する期間を、それらの送信アンテナの搬送距離に応じて定める。具体的には、送信制御部33は、前方アンテナ(送信アンテナ100及び300)は電磁波を送信し且つ後方アンテナ(送信アンテナ200及び400)は電磁波を送信しない状態で搬送を開始し、搬送距離に応じて、前方アンテナの電磁波の送信を途中で停止し、後方アンテナの電磁波の送信を途中から開始する。
図4は電磁波の送信制御の一例を表す。図4では、移動ユニット12が備える前方アンテナである第1送信アンテナ群13が有する送信アンテナ100が送信した電磁波の伝達範囲を模式的に示した範囲C1と、後方アンテナである第2送信アンテナ群14が有する送信アンテナ200が送信した電磁波の伝達範囲を模式的に示した範囲C2とが示されている。
図4では、範囲C1及びC2がハッチングされている場合、その範囲に向けて電磁波が送信されていることを表し、範囲C1及びC2がハッチングされていない場合、その範囲に向けて電磁波が送信されていないことを表している。図4(a)では、初期位置にある移動ユニット12が搬送方向A4への移動を開始した時点での電磁波の送信状態を表している。この時点では、送信制御部33は、範囲C1には電磁波を送信させ、範囲C2には電磁波を送信させていない。
送信制御部33は、図4の例では、搬送距離が閾値L11に達したときに、図4(b)に表すように後方アンテナの電磁波の送信を開始する。閾値L11としては、初期位置から立ち位置P1に立った被検者の身体の中心が来ると想定される位置までの搬送方向A4に沿った距離L1よりも短い距離(つまりL11<L1)が定められている。そのため、後方アンテナは、搬送方向A4に沿った位置が被検者の身体の中心を通り過ぎる前に電磁波の送信を開始している。
そして、送信制御部33は、図4の例では、搬送距離が閾値L12に達したときに、図4(c)に表すように前方アンテナの電磁波の送信を停止する。閾値L12としては、前述した距離L1よりも長い距離(つまりL12>L1)が定められている。そのため、前方アンテナは、搬送方向A4に沿った位置が被検者の身体の中心を通り過ぎた後に電磁波の送信を停止している。
送信制御部33は、搬送距離がL1に達するまでは、前方アンテナである送信アンテナ100及び300について時分割制御を行い、搬送距離がL1に達してからL2に達するまでは全送信アンテナについて時分割制御を行い、搬送距離がL2に達した後は、後方アンテナである送信アンテナ200及び400について時分割制御を行う。送信制御部33は、各送信アンテナの電磁波の送信及び停止を制御すると、電磁波を送信中の送信アンテナを識別する識別情報(例えば各送信アンテナに割り当てられたID)を受信情報取得部34に供給する。
受信情報取得部34は、電磁波を送信した送信アンテナの識別情報が供給されると、その送信アンテナに対応する受信アンテナが受信した信号を、その送信アンテナが送信した電磁波の反射波を示す情報として取得する。受信情報取得部34は、取得した反射波を示す情報を、その反射波の元になる電磁波を送信した送信アンテナのアンテナIDに対応付けて画像生成部35に供給する。
画像生成部35は、受信情報取得部34により取得された情報が示す反射波を反射させた物体の画像を生成する。画像生成部35は、例えば、アンテナIDと地表からの高さを対応付けて記憶しておき、搬送距離算出部32から供給された搬送距離と、受信情報取得部34から供給されたアンテナIDに基づいて、反射波の元になる電磁波が送信された送信アンテナの空間上の座標を特定する。
また、画像生成部35は、電磁波が送信されてから受信されるまでの時間と電磁波の速度から、電磁波を反射した物体までの距離を算出する。画像生成部35は、特定した座標と、電磁波の送信方向と、物体までの距離から、物体のうち電磁波を反射した個所の空間上の座標を算出する。画像生成部35は、こうして算出した座標に配置した点の集合が表す立体物(例えば被検者)を示す画像を生成する。
また、画像生成部35は、反射波の強弱に基づいてその反射波を反射させた箇所の色を決定する。例えば電磁波の進行方向に対して成す角度が90度になる(つまり直交する)面で反射した反射波は、その角度が90度よりも小さい面で反射した反射波よりも強くなる。なお、ここでいう進行方向と面の成す角度は、進行方向と面とが成す最小の角度をいうものとする(つまり最大で90度になる)。
また、人体など熱を持つものからはミリ波帯の電磁波(熱雑音)が放射されているため、人体で反射した反射波は、熱を持たない物体からの反射波に比べて強くなる。そこで、画像生成部35は、反射波の強さに応じて画像の色を変えることで、反射波を反射した物体の表面の向きを表し、且つ、人体と人体以外の物体とを異なる色で表わした画像を生成する。なお、物体の表面の向きは前述した座標の集合からも表されるが、反射波の強弱の方がより詳細な向きの変化を表しやすいので、画像生成部35は、反射波の強弱を用いることで、より表面が滑らかな立体物の画像を生成する。
また、送信アンテナが送信する電磁波は、図4(b)に表すように、一度の送信では被検者の身体全体に到達させることができないが、送信アンテナが搬送されて位置を変えながら電磁波を送信するため、被検者の身体全体に電磁波が到達している。そこで、画像生成部35は、搬送中に繰り返し受信された反射波が示す画像を繋ぎ合わせて、1つの被検者の画像を生成する。
また、電磁波の進行方向に対して成す角度が小さい平面ほど反射波が弱くなるが、反射波が弱くなるほど、例えば物体表面の起伏をわずかな反射波の強弱で表すため、その反射波の示す画像が不鮮明になる。例えば被検者の側面は、被検者の正面に比べて、電磁波の進行方向に対して成す角度が小さくなりやすい。ここで、もし仮に電磁波の送信方向が横向き方向A3に沿っていたら、この角度がさらに小さくなる。
図5は電磁波の送信方向の別の一例を表す。図5では、第1スキャン部10xが表されている。第1スキャン部10xは、移動ユニット12xを備え、移動ユニット12xは、送信アンテナ群13xを備える。送信アンテナ群13xが有する送信アンテナは、横向き方向A3に沿った送信方向A13xに電磁波を送信している。この電磁波の中心部分(送信方向A13xに進む部分)は、例えば被検者の右側の側面D1(後ろ向き方向A2に向いた面)では全く反射しない。
一方、本実施例の第1送信アンテナ群13が備える送信アンテナ100は、横向き方向A3を通過方向A1側にθ1/2度だけ傾けた方向である送信方向A13に電磁波を送信する。そのため、この電磁波の中心部分(送信方向A13に進む部分)は、側面D1であってもθ1/2度だけ角度を成すので反射する。
また、第2送信アンテナ群14が備える送信アンテナ200は、横向き方向A3を後ろ向き方向A2側にθ1/2度だけ傾けた方向である送信方向A14に電磁波を送信する。被検者の左側の側面D2(通過方向A1に向いた面)については、送信アンテナ群13xが有する送信アンテナが送信する電磁波の中心部分は側面D1と同様に反射しないが、送信アンテナ200が送信した電磁波はθ1/2度だけ角度を成すので反射する。
このように、ボディスキャナ1においては、送信方向A13が搬送方向A4の成分を有し、送信方向A14が搬送方向A4とは反対方向の成分を有していることで、図5の例のようにこれらの成分を有しない方向に電磁波を送信する場合に比べて、被検者の搬送方向A4の前後のどちら側も(通過方向A1側も後ろ向き方向A2側も)より鮮明に表した画像を生成することができる。
また、被検者の正面側は、送信アンテナ100が送信した電磁波だけでなく、送信アンテナ200が送信した電磁波も反射する。画像生成部35は、このように複数のアンテナ(この場合は送信アンテナ100及び200)のそれぞれに対応する反射波を反射させた物体の画像のうち反射箇所が重複する部分について画像を合成する。
画像生成部35は、例えば、送信アンテナ100及び200のそれぞれの反射波に基づいて上記のとおり物体表面の座標を算出し、算出したそれらの全座標が示す立体物の画像を生成する。これにより、反射箇所が重複する部分である被検者の正面側の表面(背面側の表面も同様)については、画像を合成せずに一方の反射波から算出された座標だけを用いる場合に比べて、およそ2倍の数の座標により表面を表すことができるので、画像生成部35は、より滑らかな表面の立体物を示す画像を生成することができる。
また、ボディスキャナ1においては、スキャン対象の物体(被検者)を通過させる通路R1の両側に送信アンテナがそれぞれ配置されている。例えば、送信アンテナ100及び200は、通路R1の片側に配置されたアンテナであり、送信アンテナ300及び400は通路R1の反対側に配置されたアンテナである。被検者の側面、すなわち被検者の通路R1の前後方向を向いた表面は、この片側に配置された送信アンテナ100及び200が送信した電磁波だけでなく、反対側に配置された送信アンテナ300及び400が送信した電磁波も反射している。
画像生成部35は、このように送信アンテナ100、200、300及び400のそれぞれに対応する反射波を反射させた物体の画像のうち反射箇所が重複する部分について画像を合成する。画像生成部35は、例えば、これらの送信アンテナの反射波に基づいて上記のとおり物体表面の座標を算出し、算出したそれらの全座標が示す立体物の画像を生成する。これにより、反射箇所が重複する部分である被検者の側面側の表面についても、画像を合成せずに一方の反射波から算出された座標だけを用いる場合に比べて、およそ2倍の数の座標により表面を表すことができるので、画像生成部35は、より滑らかな表面の立体物を示す画像を生成することができる。
画像生成部35は、こうして生成した画像を表示制御部36に供給する。表示制御部36は、ディスプレイ等の表示手段を制御して、供給された画像を表示させる。検査担当者は、表示された画像を見て、被検者の身体だけが写っていれば危険物が持ち込まれていないと判断し、被検者の身体だけでなくナイフ、銃及び不審な液体等が写っていれば、危険物を持ち込もうとしていると判断する。
図6は制御部30の動作手順の一例を表す。この動作手順は、被検者が立ち位置P1に立った状態で、検査担当者によりスキャンを開始する操作が行われることを契機に開始される。まず、制御部30(移動制御部31)は、初期位置に停止している移動ユニット12及び22の搬送方向A4への移動を開始させる(ステップS11)。次に、制御部30(送信制御部33)は、前方アンテナ(送信アンテナ100及び300)の時分割制御を行う(ステップS21)。
続いて、制御部30(送信制御部33)は、搬送距離が閾値L11に到達したか否かを判断し(ステップS22)、到達していない(NO)と判断した場合はステップS21に戻って動作を行う。制御部30(送信制御部33)は、搬送距離が閾値L11に到達した(YES)と判断した場合は、全ての送信アンテナの時分割制御を行う(ステップS31)。次に、制御部30(送信制御部33)は、搬送距離が閾値L12に到達したか否かを判断し(ステップS32)、到達していない(NO)と判断した場合はステップS31に戻って動作を行う。
制御部30(送信制御部33)は、搬送距離が閾値L12に到達した(YES)と判断した場合は、後方アンテナ(送信アンテナ200及び400)の時分割制御を行う(ステップS41)。次に、制御部30(送信制御部33)は、移動ユニット12及び22が終了位置に到達したか否かを判断し(ステップS42)、到達していない(NO)と判断した場合はステップS41に戻って動作を行う。制御部30(送信制御部33)は、移動ユニット12及び22が終了位置に到達した(YES)と判断した場合は、動作手順を終了する。
本実施例では、以上のとおり、送信アンテナの搬送距離に応じて電磁波を送信する期間が定められている。例えば後方アンテナの電磁波を送信する期間は、搬送距離が閾値L11に到達した後の期間と定められており、前方アンテナの電磁波を送信する期間は、搬送距離が閾値L12に到達する前の期間と定められている。
それ以外の期間に各電磁波を送信しても、例えば図4(a)に表す範囲C2と図4(C)に表す範囲C1のように、送信した電磁波が画像生成の対象となる物体(被検者)に到達しない。本実施例では、上記のとおり電磁波を送信する期間を定めることで、前方アンテナ及び後方アンテナの両方について、電磁波を送信しても画像生成の対象物体に到達しない期間はその電磁波を送信しないようにすることができる。
また、本実施例では、前方アンテナの送信方向(A13及びA23)と後方アンテナの送信方向(A14及びA24)の水平方向成分が異なっている。これにより、例えば図5に表す例のようにどの送信アンテナの電磁波の送信方向も水平方向成分が一律である場合に比べて、画像生成のために送信する電磁波の送信範囲を広げることができて、その結果、側面D1及びD2のように通路R1の入口E1及び出口E2の方に面していて電磁波を反射させにくい箇所での反射波を増やすことができ、それらの箇所の画像をより鮮明にすることができる。
[2]変形例
上述した実施例は本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、実施例及び各変形例は必要に応じてそれぞれ組み合わせてもよい。
[2−1]搬送方向
実施例では、移動ユニットの搬送方向が直線状であったが、これに限らない。
図7は本変形例に係るボディスキャナ1aの外観を表す。ボディスキャナ1aは、第1スキャン部10aと、第2スキャン部20aとを備える。第1スキャン部10aは、筐体11aと、移動ユニット12aとを備え、第2スキャン部20aは、筐体21aと、移動ユニット22aとを備える。
筐体11a及び21aは、鉛直上方から見て、立ち位置P1側を中心とする弧を描いた搬送方向A4aに移動ユニット12a及び22aをそれぞれ移動可能に支持している。このように搬送方向A4aが弧を描いているため、移動ユニット12a及び22aが初期位置にある場合でも、後方アンテナが送信する電磁波の送信方向A14a及びA24aが被検者の側面D1に対して角度を成し、後方アンテナが送信する電磁波が側面D1において反射するようになっている。
また、移動ユニット12a及び22aが終了位置にある場合でも、前方アンテナが送信する電磁波の送信方向A13a及びA23aが被検者の側面D2に対して角度を成し、前方アンテナが送信する電磁波が側面D2において反射するようになっている。従って、本変形例では、送信制御部33は、各送信アンテナが電磁波を送信する期間を搬送距離に応じて変化させずに、常に電磁波を送信するように制御してもよい。
[2−2]電磁波の送信方向
送信アンテナが送信する電磁波の送信方向は、上記の各例で述べたものに限らない。例えば、実施例では、送信方向A14が搬送方向A4とは反対方向の成分を有していたが、送信方向A14も、送信方向A13と同様に搬送方向A4の成分を有していてもよい。
また、実施例では、送信方向A13は搬送方向A4の成分を有していたが、送信方向A13も、送信方向A14と同様に搬送方向A4とは反対方向の成分を有していてもよい。いずれの場合も、送信方向A13及びA14の水平方向成分が異なっていれば、どの送信アンテナの電磁波の送信方向も水平方向成分が一律である場合に比べて、電磁波の送信範囲を広げることができ、電磁波を反射させにくい箇所についても実施例のように画像をより鮮明にすることができる。
[2−3]電磁波の伝達範囲
実施例では、前方アンテナ(例えば第1送信アンテナ群13)が送信する電磁波の伝達範囲と、後方アンテナ(例えば第2送信アンテナ群14)が送信する電磁波の伝達範囲とが重なっていなかったが、これらが重なっていてもよい。
図8は本変形例の電磁波の伝達範囲の一例を表す。図8に表す移動ユニット12bは、第1送信アンテナ群13b及び第2送信アンテナ群14bを備える。第1送信アンテナ群13bは範囲C1bに伝達する電磁波を送信し、第2送信アンテナ群14bは範囲C2bに伝達する電磁波を送信する。範囲C1b及び範囲C2bは、図に示すように重なっている。この場合でも、送信制御部33が、第1送信アンテナ群13b及び第2送信アンテナ群14bについて時分割制御を行うので、両アンテナ群が送信する電磁波も、その反射波も、互いに干渉しない。
[2−4]スキャン部
ボディスキャナは、実施例では、通路R1の両側にスキャン部(第1スキャン部10及び第2スキャン部20)を備えていたが、片側だけにスキャン部が備えられていてもよい。その場合でも、備えられたスキャン部に対して被検者が正面を向けてスキャンを行い、その後に背面を向けてスキャンを行うことで、被検者の持ち込みを検査することができる。
[2−5]電磁波
送信アンテナが送信する電磁波としては、ミリ波に限らず、例えば、赤外線、近赤外線又はサブミリ波のようにミリ波よりも波長が短い電磁波が用いられてもよいし、マイクロ波のようにミリ波よりも波長が長い電磁波が用いられてもよい。要するに、物体に反射した反射波に基づいてその物体の画像を生成可能なものであれば、どのような電磁波が用いられてもよい。
[2−6]スキャン対象
本発明においてスキャンする(反射波から画像を生成する)対象は人間に限らない。例えば荷物であってもよいし、ペット等の動物であってもよい。要するに、前述した電磁波を反射する物体であれば、何をスキャン対象としてもよい。
1…ボディスキャナ、10…第1スキャン部、20…第2スキャン部、11、21…筐体、12、22…移動ユニット、13、23…第1送信アンテナ群、14、24…第2送信アンテナ群、100、200、300、400…送信アンテナ、30…制御部、31…移動制御部、32…搬送距離算出部、33…送信制御部、34…受信情報取得部、35…画像生成部、36…表示制御部、40…操作部。

Claims (7)

  1. 電磁波の送信方向の水平方向成分が異なるように配置された複数のアンテナを搬送しながら当該複数のアンテナから電磁波を送信して当該電磁波の反射波を受信し、当該反射波を反射させた物体の画像を生成するスキャナ。
  2. 前記アンテナが電磁波を送信する期間を当該アンテナの搬送距離に応じて定める
    請求項1に記載のスキャナ。
  3. 搬送方向に搬送される前記複数のアンテナには、第1方向に電磁波を送信する第1アンテナと、前記第1方向よりも前記搬送方向の後方に当該第1方向との角度をなす第2方向に電磁波を送信する第2アンテナとが含まれ、前記第1アンテナは電磁波を送信し且つ前記第2アンテナは電磁波を送信しない状態で搬送を開始し、前記搬送距離に応じて、前記第1アンテナの電磁波の送信を途中で停止し、前記第2アンテナの電磁波の送信を途中から開始する
    請求項2に記載のスキャナ。
  4. 前記第1方向は前記搬送方向の成分を有し、前記第2方向は前記搬送方向とは反対方向の成分を有する
    請求項3に記載のスキャナ。
  5. 前記複数のアンテナのそれぞれに対応する反射波を反射させた物体の画像のうち反射箇所が重複する部分について画像を合成する
    請求項1から4のいずれか1項に記載のスキャナ。
  6. 前記複数のアンテナは、前記物体を通過させる通路の両側にそれぞれ配置され、当該通路の片側に配置されたアンテナ及び当該通路の反対側に配置されたアンテナのそれぞれに対応する反射波を反射させた物体の画像のうち反射箇所が重複する部分について画像を合成する
    請求項1から5のいずれか1項に記載のスキャナ。
  7. 前記送信方向の水平方向成分が異なる複数のアンテナは、電磁波を送信する期間が重ならないように制御される
    請求項1から6のいずれか1項に記載のスキャナ。
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