JP3350690B2

JP3350690B2 - 金属探知装置

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Publication number: JP3350690B2
Application number: JP2000048508A
Authority: JP
Inventors: 正則小杉
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP2001235554A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属探知装置および
方法に関し、特に、検査対象の輻射熱を検出することに
より、検査対象が所持する金属体を、簡単かつ確実に探
知することができるようにした金属探知装置および方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】人間が所持する金属体を、離れた位置か
ら、電波の照射によって探知しようとした場合、電波が
照射されている場所を確認しなければ、人間の近傍に
（外部に）存在する金属体が誤探知されてしまうおそれ
がある。そこで、電波が照射されている場所を確認しつ
つ、金属体の探知を行う技術が、例えば、特開平10ュ282
247号公報に開示されている。

【０００３】図１は、同公報に開示されている金属探知
装置のブロック図を示す。

【０００４】金属探知装置１は、検査対象である人間２
と離れた場所に位置する。人間２は、金属体３を保持し
ている。

【０００５】送受信部１１は、金属体を探知するため
に、検査対象に照射する送信ビームを発生し、アンテナ
１２を介して、人間２に向かって送信ビームを照射する
とともに、アンテナ１２を介して人間２から反射された
反射波を受信する。送信ビームが人間２の金属体３を含
まない部分に照射された場合の反射波は、送信ビームが
金属体３に照射された場合の反射波よりも弱い。

【０００６】送受信部１１は、アンテナ１２を介して受
信した反射波を、反射波の強度に応じたレベルの信号に
変換し、信号処理部１３に出力する。信号処理部１３
は、入力された信号のレベルの差に応じた信号を生成
し、コントラスト画像形成部１４に出力する。送信ビー
ムの照射範囲に金属体が存在しない場合より、照射範囲
内に金属体が存在する場合の方が、信号処理部１３に入
力される信号のレベルが大きくなる。すなわち、コント
ラスト画像形成部１４に出力される信号のレベルの大き
さは、送信ビームの照射範囲内に含まれる金属体の割合
を示す。

【０００７】コントラスト画像形成部１４は、入力され
た信号を基に、信号のレベルが大きい場合は濃度の高い
画像を、信号のレベルが小さい場合は濃度の低い画像を
形成し、画像合成部１６に出力する。画像撮像部１５
は、アンテナ１２によって照射される送信ビームの１．
２倍以上の視野角で、送信ビームの方向と光軸を合わせ
て、可視光、または赤外線光による画像を撮像し、撮像
した画像を画像合成部１６に出力する。

【０００８】画像合成部１６は、コントラスト画像形成
部１４および画像撮像部１５から入力された画像を合成
し、表示部１７に出力する。

【０００９】表示部１７に表示される画像の例が図２に
示されている。ここで、図２（Ａ）のコントラスト画像
２１、および図２（Ｂ）のコントラスト画像３１の面積
は、送信ビームの照射範囲を表している。図２（Ａ）で
は、送信ビームの照射範囲内に、人間２が保持している
金属体３が一部しか含まれていないため、コントラスト
画像２１は、薄い濃度で表示される。図２（Ｂ）では、
送信ビームの照射範囲すべてに、人間２が保持している
金属体３が含まれているため、コントラスト画像３１
は、濃い濃度で表示される。このようにして、表示部１
７の画像により、送信ビームの照射位置を確認しつつ、
金属探知を行うことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、金属体の探知結果と、電波が照射されている方
向の影像を合成した画像を用いて、電波の照射位置を確
認しつつ、金属探知を行う場合においては、移動してい
る人間の所持する金属体を探知する場合、金属探知装置
を三脚等で固定しなければ、表示部１７の画像に手ぶれ
が生じるため、電波の照射位置が確認し難い。

【００１１】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、検査対象が所持する金属体を、簡単に探知
することができるようにするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の金属探知装置は、
赤外線を検出する検出手段と、検出手段により検出され
た赤外線が、検査対象からの輻射熱であることを判定す
る第１の判定手段と、検査対象に電波を照射する照射手
段と、照射手段により照射された電波の反射波を受信す
る受信手段と、受信手段により受信された反射波が、金
属体から反射された反射波であることを判定する第２の
判定手段と、第１の判定手段による判定の結果、およ
び、第２の判定手段による判定の結果を出力する出力手
段とを備え、検出手段による赤外線の検出範囲は、照射
手段による電波の照射範囲を少なくとも含み、第１の判
定手段は、検出手段が出力する信号のレベルと、予め設
定された所定の閾値とを比較することにより、検出手段
により検出された赤外線が、検査対象からの輻射熱であ
るか否かを判定することを特徴とする。第２の金属探知
装置は、赤外線を検出する検出手段と、検出手段により
検出された赤外線が、検査対象からの輻射熱であること
を判定する第１の判定手段と、検査対象に電波を照射す
る照射手段と、照射手段により照射された電波の反射波
を受信する受信手段と、受信手段により受信された反射
波が、金属体から反射された反射波であることを判定す
る第２の判定手段と、第１の判定手段による判定の結
果、および、第２の判定手段による判定の結果を出力す
る出力手段とを備え、検出手段による赤外線の検出範囲
は、照射手段による電波の照射範囲を少なくとも含み、
照射手段は、第１の判定手段による判定の結果、検出手
段が、検査対象の輻射熱を検出したと判定された場合
に、検査対象に電波を照射することを特徴とする。

【００１３】第３の金属探知装置は、赤外線を検出する
検出手段と、検出手段により検出された赤外線が、検査
対象からの輻射熱であることを判定する第１の判定手段
と、検査対象に電波を照射する照射手段と、照射手段に
より照射された電波の反射波を受信する受信手段と、受
信手段により受信された反射波が、金属体から反射され
た反射波であることを判定する第２の判定手段と、第１
の判定手段による判定の結果、および、第２の判定手段
による判定の結果を出力する出力手段とを備え、検出手
段による赤外線の検出範囲は、照射手段による電波の照
射範囲を少なくとも含み、第２の判定手段は、第１の判
定手段による判定の結果、検出手段が、検査対象の輻射
熱を検出したと判定された場合に、判定を実行すること
を特徴とする。第４の金属探知装置は、赤外線を検出す
る検出手段と、検出手段により検出された赤外線が、検
査対象からの輻射熱であることを判定する第１の判定手
段と、検査対象に電波を照射する照射手段と、照射手段
により照射された電波の反射波を受信する受信手段と、
受信手段により受信された反射波が、金属体から反射さ
れた反射波であることを判定する第２の判定手段と、第
１の判定手段による判定の結果、および、第２の判定手
段による判定の結果を出力する出力手段とを備え、検出
手段による赤外線の検出範囲は、照射手段による電波の
照射範囲を少なくとも含み、出力手段は、第１の判定手
段による判定の結果、検出手段が、検査対象の輻射熱を
検出したと判定された場合に、第２の判定手段の判定結
果を出力することを特徴とする。

【００１４】第１の金属探知装置においては、赤外線が
検出され、検出された赤外線が、検査対象からの輻射熱
であることが判定され、検査対象に電波が照射され、照
射された電波の反射波が受信され、受信された反射波
が、金属体から反射された反射波であることが判定さ
れ、放射熱であるか否か、および、金属体から反射され
た反射波であるか否かの判定の結果が出力され、赤外線
の検出範囲は、電波の照射範囲を少なくとも含み、赤外
線の検出時に出力される信号のレベルと、予め設定され
た所定の閾値とが比較されて、検出された赤外線が、検
査対象からの輻射熱であるか否かが判定される。第２の
金属探知装置においては、赤外線が検出され、検出され
た赤外線が、検査対象からの輻射熱であることが判定さ
れ、検査対象に電波が照射され、照射された電波の反射
波が受信され、受信された反射波が、金属体から反射さ
れた反射波であることが判定され、放射熱であるか否
か、および、金属体から反射された反射波であるか否か
の判定の結果が出力され、赤外線の検出範囲は、電波の
照射範囲を少なくとも含み、検査対象の輻射熱が検出さ
れたと判定された場合に、検査対象に電波が照射され
る。第３の金属探知装置においては、赤外線が検出さ
れ、検出された赤外線が、検査対象からの輻射熱である
ことが判定され、検査対象に電波が照射され、照射され
た電波の反射波が受信され、受信された反射波が、金属
体から反射された反射波であることが判定され、放射熱
であるか否か、および、金属体から反射された反射波で
あるか否かの判定の結果が出力され、赤外線の検出範囲
は、電波の照射範囲を少なくとも含み、検査対象の輻射
熱が検出されたと判定された場合に、受信された反射波
が、金属体から反射された反射波であるか否かの判定が
実行される。第４の金属探知装置においては、赤外線が
検出され、検出された赤外線が、検査対象からの輻射熱
であることが判定され、検査対象に電波が照射され、照
射された電波の反射波が受信され、受信された反射波
が、金属体から反射された反射波であることが判定さ
れ、放射熱であるか否か、および、金属体から反射され
た反射波であるか否かの判定の結果が出力され、赤外線
の検出範囲は、電波の照射範囲を少なくとも含み、検査
対象の輻射熱が検出されたと判定された場合に、受信さ
れた反射波が、金属体から反射された反射波であるか否
かの判定結果が出力される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１６】図３は、本発明を適用した、金属探知装置
の使用状態を模式的に表している。金属探知装置４１は
人間２から所定の距離（例えば、金属探知装置４１の探
知範囲が６メートルであれば、それ以内の距離）だけ離
れて配置される。人間２は、金属体３を所持している。
ミリ波レーダ用アンテナ５２は、検査対象である人間２
にミリ波を照射し、かつ、その反射波を受信する。赤外
線受信センサ５１は、探知範囲と略同一か、それより広
い検出エリアを持ち、その範囲からの赤外線を検出す
る。金属探知装置４１は、受信したミリ波の反射波を処
理することにより、金属探知装置４１の探知範囲に金属
体３が存在するか否かを、また、検出した赤外線を処理
することにより、金属探知装置４１の探知範囲に人間２
（輻射熱を放射するもの）が存在するか否かを判断する
（判断手順の詳細については、図７、図８、図１０、お
よび図１２のフローチャートを参照して後述する）。

【００１７】図４は、本発明を適用した金属探知装置４
１の外観の構成を示す。

【００１８】図４（Ａ）に示されるように、金属探知装
置４１には、検査対象に向けられる正面に、赤外線受信
センサ５１およびミリ波レーダ用アンテナ５２が搭載さ
れている。主電源スイッチ５３は、金属探知動作を開始
するときオンされる。また、この金属探知装置４１は、
携帯型とされ、取手５４で簡単に持つことができる。

【００１９】図４（Ｂ）に示されるように、取手５４の
右側の赤外線検出結果出力部６１は、例えば、ＬＥＤ、
スピーカ等で構成され、金属探知装置４１の探知範囲内
に人間２が位置していることを、ＬＥＤの点灯やアラー
ム音等によりユーザに知らせる。金属探知結果表示部６
２は、金属探知装置４１の探知範囲内に金属体３が存在
することを、ユーザに知らせるための表示機能を有す
る。その表示方法としては、例えば、ＬＥＤの点灯また
は消灯により金属体の有無を表示させるようにしてもよ
いし、複数のＬＥＤや、デジタル表示などにより、金属
体３の探知レベル（金属体が存在する確率、または金属
体の大きさ）を表示できる構成としてもよい。

【００２０】音声出力部６３は、金属の探知結果を音の
発生によりユーザに知らせる。音声出力部６３として、
スピーカを用いて、あえて、外部に音が聞こえる構造に
してもよいし、または、イヤホンが接続できるようにし
て、外部に探知結果が分からないようにしてもよい。さ
らに、スピーカを用いるか、イヤホンを用いるかを、必
要に応じてを選択できる構造にしてもよい。また、金属
探知結果表示部６２と音声出力部６３は、必要に応じ
て、どちらか一方のみを備えても、両方を備えてもよ
い。

【００２１】図５は、金属探知装置４１の内部の構成を
示すブロック図である。

【００２２】赤外線検出部７１は、図３の赤外線受信セ
ンサ５１を含み、このセンサを用いて検出した赤外線
を、例えば、焦電素子を用いて電気信号に変換し、信号
処理部７２に出力する。信号処理部７２には、受信した
赤外線が人間２の輻射熱であるか否かを判断するための
閾値が予め用意されている。信号処理部７２は、赤外線
検出部７１から入力された信号と、閾値とを比較するこ
とによって、赤外線受信センサ５１の検出エリア内に、
人間２（輻射熱を放出するもの）が位置するか否かを判
断する。そして、判断の結果に従って、輻射熱検出信号
もしくは、輻射熱未検出信号を生成し、出力部７６およ
び送受信制御部７３に出力する。

【００２３】出力部７６は、図４（Ｂ）における赤外線
検出結果出力部６１を含み、信号処理部７２から輻射熱
未検出信号が入力された場合は、警告音を発生し、ユー
ザに輻射熱が検出されていないこと（人間が検知されて
いないこと）を知らせる。

【００２４】送受信制御部７３は、信号処理部７２から
輻射熱検出信号が入力された時、ミリ波レーダ７４にミ
リ波の送受信開始信号を出力する。

【００２５】ミリ波レーダ７４は、図４（Ａ）のミリ波
レーダ用アンテナ５２を含み、送受信制御部７３から入
力される送受信開始信号にしたがって、ミリ波レーダ用
アンテナ５２より、ミリ波を照射し、かつ、その反射波
を受信する。

【００２６】図６は、ミリ波レーダ７４の詳細な構成例
を示すブロック図である。電圧制御発振部８２は、三角
波発振部８１が出力する三角波に対応する周波数（６０
ＧＨｚ帯域のミリ波）の信号を発生し、サーキュレータ
８３と乗算部８４に出力する。サーキュレータ８３は、
入力された信号を、図中時計回転方向に隣接する端子に
出力するように動作する。すなわち、電圧制御発振部８
２から入力された信号をその回転方向側の端子に接続さ
れているミリ波レーダ用アンテナ５２に供給する。ミリ
波レーダ用アンテナ５２は、供給されたミリ波を出射す
る。

【００２７】また、ミリ波レーダ用アンテナ５２は、同
時に、反射波の受信を行う。受信された反射波は、サー
キュレータ８３により、時計方向に隣接する乗算部８４
に供給される。すなわち、サーキュレータ８３はミリ波
レーダ用アンテナ５２を送信と受信とで兼用するために
必要とされるものであり、送信用ミリ波レーダ用アンテ
ナと、受信用ミリ波レーダ用アンテナが、それぞれ用意
される場合には必要がなくなる。

【００２８】乗算部８４は、電圧制御発振部８２より入
力された信号（照射されるミリ波と同じ信号）と、ミリ
波レーダ用アンテナ５２からサーキュレータ８３を介し
て入力された反射波とを乗算し、そのビート成分（照射
したミリ波と受信した反射波との周波数の差の成分）を
出力する。乗算部８４から出力された信号は、増幅部８
５で増幅され、Ａ／Ｄ変換部８６でデジタル信号に変換
され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算部８７に出力さ
れる。

【００２９】ＦＦＴ演算部８７は、入力されたデジタル
信号を高速フーリエ変換し、ビート成分の周波数スペク
トラムを検出し、相対速度検出部８８に出力する。相対
速度検出部８８は、入力された周波数スペクトラムか
ら、金属探知装置４１と検査対象である人間２との相対
速度を演算し、演算結果、および、入力された周波数ス
ペクトラムを、スペクトラム補正部８９に出力する。

【００３０】スペクトラム補正部８９は、相対速度検出
部８８から入力された相対速度が０ではない場合に、周
波数スペクトラムを補正し、ピーク周波数検出部９０に
出力する。すなわち、相対速度が０ではない場合には、
ＦＦＴ演算部８７において、照射するミリ波の周波数が
上昇している場合と、下降している場合のそれぞれに対
応する、２つの周波数スペクトラムが得られる。スペク
トラム補正部８９は、相対速度検出部８８から入力され
た相対速度に基づいて、周波数シフトを行うことによ
り、この２つの周波数スペクトラムを１つの周波数スペ
クトラムに補正する。相対速度が０である場合は、周波
数スペクトラムは１つなので、補正は行われず、入力さ
れた周波数スペクトラムはそのままピーク周波数検出部
９０に出力される。

【００３１】ピーク周波数検出部９０は、受信信号のノ
イズ成分や、回路の特性などの原因により生じる、本来
のビート成分ではない周波数スペクトラムを誤検出する
ことを避けるため、入力された周波数スペクトラムか
ら、最も大きいレベルを有する周波数成分を検出し、出
力する。

【００３２】再び、図５に戻り、第１の実施の形態を示
すブロック図について説明する。判定部７５は、ミリ波
レーダ７４より、送受信制御部７３を介して周波数スペ
クトラムが入力されると、その信号を一時記憶する。判
定部７５には、金属体を所持している人間と、金属体を
所持していない人間にミリ波を照射し、その反射波を受
信した場合の、それぞれの周波数スペクトラムの変化パ
ターンが、予め記憶されている。判定部７５は、送受信
制御部７３を介してミリ波レーダ７４から入力され、一
時記憶された周波数スペクトラムと、予め記憶されてい
る周波数の変化パターンとを比較し、ミリ波の照射範囲
内に金属体３が存在しているか否かを判断する。その判
断方法として、例えば、ニューラルネットワーク、ファ
ジー推論などが用いられる。

【００３３】判定部７５は、ミリ波の照射範囲内に金属
体３が存在していると判断した場合、金属探知結果を示
す信号を、出力部７７に出力する。

【００３４】出力部７７は、図４（Ｂ）の金属探知結果
表示部６２を含み、複数のLEDを備え、LEDの点灯個数に
よって、金属探知レベルをユーザに知らせる。

【００３５】次に図７のフローチャートを参照して、第
１の実施の形態における、金属体３の探知手順について
説明する。

【００３６】ステップＳ１において、赤外線検出部７１
は、赤外線受信センサ５１により赤外線を検出する。受
信された赤外線は、焦電素子により電気信号に変換さ
れ、信号処理部７２に出力される。

【００３７】ステップＳ２において、信号処理部７２
は、赤外線検出部７１から入力された信号と、予め用意
されている閾値とを比較することにより、赤外線を所定
量以上検出したか否かを判断する。

【００３８】ステップＳ２において、赤外線が所定量以
上検出されていないと判断された場合、ステップＳ３に
おいて、信号処理部７２は、出力部７６に、輻射熱未検
出信号を出力する。輻射熱未検出信号を入力された出力
部７６は、赤外線検出結果出力部６１から警告音（アラ
ーム音）を発生し、金属探知装置４１の前面、すなわ
ち、赤外線受信センサ５１およびミリ波レーダ用アンテ
ナ５２の向きが、検査対象である人間２に正しく向いて
いないことをユーザに知らせる。そして、ステップＳ４
において、主電源スイッチ５３がオンされていると判断
された場合、処理は再びステップＳ１に戻る。したがっ
て、ユーザは、警告音が聞こえなくなるまで、取手５４
で所持している金属探知装置４１の向きを調節すること
により、検査対象である人間２をミリ波の照射範囲内に
捕らえることができる。

【００３９】ここでは、警告音を用いて赤外線の検出結
果をユーザに知らせているが、もちろん、ＬＥＤの点灯
などの、警告音以外の手段を用いてもよい。なお、輻射
熱（所定量以上の赤外線）が検出された場合に、光、も
しくは音を発生してもよいし、その逆に、輻射熱が検出
されなかった場合に光、もしくは音を発生してもよい。
また、検出結果を知らせるためには、単独の手段を用意
しても、複数の手段を用意してもよい。また、複数の手
段を用意した場合、ユーザが複数の手段の中から適した
手段を選択できるようにしてもよい。

【００４０】ステップＳ２において、赤外線が所定量以
上検出されたと判断された場合、ステップＳ５におい
て、信号処理部７２は、輻射熱検出信号を送受信制御部
７３に出力する。送受信制御部７３は、ミリ波レーダ７
４に、ミリ波の送受信開始信号を出力し、これに対応し
て、ミリ波レーダ７４は、ミリ波の送受信を開始する。

【００４１】ステップＳ６において、ミリ波レーダ７４
は、図８を用いて後述する手順で、金属検出処理を実行
し、検出処理結果である周波数スペクトラムを、送受信
制御部７３を介して判定部７５に出力する。

【００４２】ステップＳ７において、判定部７５は、送
受信制御部７３を介して入力された周波数スペクトラム
と、判定部７５に予め記憶されている、金属体を所持し
ている人間と、金属体を所持していない人間との、それ
ぞれの周波数スペクトラムの変化パターンを、例えば、
ニューラルネットワークやファジー推論を用いて比較
し、ミリ波の照射範囲内に金属体３が存在するか否かを
判断する。

【００４３】ステップＳ７において、ミリ波の照射範囲
内に金属体が存在しないと判断された場合、処理はステ
ップＳ４に戻る。

【００４４】ステップＳ７において、ミリ波の照射範囲
内に金属体が存在していると判断された場合、ステップ
Ｓ８に進み、判定部７５は、金属探知結果を示す信号を
出力部７７に出力する。出力部７７は、入力された信号
に基づいて、ＬＥＤの点灯個数を決定し、点灯させる。

【００４５】ここでは、複数のＬＥＤを用いて、反射波
のレベルが大きい程、多くのＬＥＤを点灯させること
で、金属探知結果（レベル）をユーザに知らせたが、も
ちろん、デジタル表示などの方法を用いてもよい。ま
た、金属探知レベルが分からなくても、検査対象である
人間２が、金属体３を所持しているか否かが探知できれ
ばよい場合には、単独のＬＥＤの点灯や、アラーム音の
発生などの手段を用いてもよい。他にも、出力部７７
に、バイブレーション機能を設けることにより、ユーザ
以外に金属探知結果を知らせないようにすることもでき
る。また、出力部７７は、出力部７６と同様に、ユーザ
に探知結果を知らせるための手段を複数設け、ユーザ
に、必要に応じて、これらの手段のうちの所定のものを
組み合わせさせたり、選択できるような構成にしてもよ
い。

【００４６】ステップＳ４において、主電源スイッチ５
３がオンされていると判断された場合は、ステップＳ１
に戻り、それ以降の処理が繰り返される。主電源スイッ
チ５３がオンされていない（オフされている）と判断さ
れた場合は、処理は終了される。

【００４７】次に、図８のフローチャートを用いて、図
７のステップＳ６における、金属検出処理の詳細につい
て説明する。

【００４８】ステップＳ１１において、ミリ波レーダ７
４の電圧制御発振部８２は、三角波発振部８１が出力す
る三角波に対応する周波数（６０ＧＨｚ帯域のミリ波）
のミリ波を発生し、乗算部８４に出力する。

【００４９】ステップＳ１２において、電圧制御発振部
８２は、送受信制御部７３より、ミリ波照射開始信号が
入力されると、サーキュレータ８３およびミリ波レーダ
用アンテナ５２を介して、ミリ波を出射する。

【００５０】ステップＳ１３において、ミリ波レーダ用
アンテナ５２は、出射したミリ波が検査対象にあたって
反射した反射波を受信する。受信された反射波に対応す
る信号は、サーキュレータ８３を介して乗算部８４に入
力される。

【００５１】ステップS１４において、乗算部８４は、
入力された反射波に対応する信号と電圧制御発振部８２
より入力されたミリ波に対応する信号とを乗算し、反射
波と照射されたミリ波とのビート成分を算出する。算出
されたビート成分は、増幅部８５で増幅され、Ａ／Ｄ変
換部８６でデジタル信号に変換され、ＦＦＴ演算部８７
に出力される。

【００５２】ステップＳ１５において、FFT演算部８７
は、入力された信号を高速フーリエ変換し、ビート成分
の周波数ペクトラムを検出し、相対速度検出部８８に出
力する。このとき出力される周波数スペクトラムは、金
属探知装置４１と検査対象である人間２との相対速度が
０である場合は１つである。しかしながら、相対速度が
０ではない場合は、検査対象の移動によるドップラー効
果により、照射するミリ波の周波数が上昇している場合
と、下降している場合の２つの周波数スペクトラムが検
出され、出力される。

【００５３】ステップＳ１６において、相対速度検出部
８８は、入力された信号から、金属探知装置４１と、検
査対象である人間２との相対速度を演算する。いま、相
対速度をＶとすると、この相対速度Ｖは、次式で表され
る。

【００５４】Ｖ＝（Ｃ／２ｆ０）ｆｖ・・・（１）ここで、Ｃは、光速を表し、ｆ０は、電圧制御発振部８
２が出力する波形の中心周波数を表す。ｆｖは、いわゆ
るドプラー効果による金属探知装置４１と人間２の相対
的な速度に対応する周波数（速度周波数）を表し、次式
が成立する。

【００５５】ｆｖ＝（ｆｄｎ−ｆup）／２・・・（２）ここで、ｆｄｎは、照射されているミリ波の周波数が低
下している時のビート成分の周波数を表し、ｆupは、照
射されているミリ波の周波数が上昇している時のビート
成分の周波数を表す。

【００５６】相対速度検出部８８は、上記した式（１）
の演算結果、および、入力された周波数スペクトラム
を、スペクトラム補正部８９に出力する。

【００５７】ステップＳ１７において、スペクトラム補
正部８９は、相対速度検出部８８から入力された相対速
度を基に、金属探知装置４１と、検査対象である人間２
との相対速度が０か否かを判断する。

【００５８】ステップＳ１７において、金属探知装置４
１と、検査対象である人間２との相対速度が０ではない
と判断された場合、ステップＳ１８において、スペクト
ラム補正部８９は、相対速度検出部８８から入力される
相対速度の演算結果に基づいて、ＦＦＴ演算部８７より
相対速度検出部８８を介して入力される２つの周波数ス
ペクトラムを、周波数シフトして１つのスペクトラムに
補正し、ピーク周波数検出部９０に出力する。

【００５９】ステップＳ１７において、金属探知装置４
１と検査対象である人間２との相対速度が０であると判
断された場合、ＦＦＴ演算部８７より相対速度検出部８
８を介して、スペクトラム補正部８９が入力される周波
数スペクトラムは、はじめから１つなので、スペクトラ
ム補正部８９は、周波数スペクトラムを補正せずに、ピ
ーク周波数検出部９０に出力する。

【００６０】最後にステップＳ１９において、ピーク周
波数検出部９０は、受信信号のノイズ成分や、回路の特
性などの原因により生じる、本来のビート成分ではない
周波数スペクトラムを誤検出することを避けるため、入
力された周波数スペクトラムの中から最も大きいレベル
（ピ−ク）を有する周波数成分を検出し、出力する。

【００６１】図９は、本発明を適用した金属探知装置
の、第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
なお、第１の実施の形態と対応する部分には同一の符号
を付してあり、その説明は適宜省略する（以下、同
様）。すなわち、この金属探知装置４１は、図５の送受
信制御部７３に代えて、信号切替部１０１が設けられて
いる他は、基本的に図５における場合と同様に構成され
ている。

【００６２】この例において、ミリ波レーダ７４はミリ
波を常時送受信し、金属検出処理を実行し、処理結果で
ある周波数スペクトラムを信号切替部１０１に出力す
る。信号切替部１０１は、信号処理部７２から輻射熱検
出信号が入力された場合のみ、ミリ波レーダ７４から入
力される信号を、判定部７５に出力する。

【００６３】次に図１０のフローチャートを参照して、
第２の実施の形態における、金属体３の探知手順につい
て説明する。

【００６４】まずステップＳ３１において、ミリ波レー
ダ７４は、図８を用いて説明した手順で、金属検出処理
を実行し、周波数スペクトラムを信号切替部１０１に出
力する。

【００６５】ステップＳ３２乃至ステップＳ３５では、
図７におけるステップＳ１乃至ステップＳ４と同様の処
理が実行される。

【００６６】すなわち、赤外線検出部７１で検出された
赤外線は、焦電素子によって電気信号に変換され、信号
処理部７２で予め用意されている閾値と比較される。信
号処理部７２は、比較結果を基に、赤外線受信センサ５
１の検出エリア内に人間が位置するか否かを判断し、人
間が位置しないと判断された場合、警告音を発生させ
る。そして、主電源スイッチ５３がオンされていると判
断されている間は、赤外線検出部７１の検出エリア内
に、人間が位置すると判断されるまで、この一連の処理
が実行される。

【００６７】ステップＳ３３において赤外線が所定量以
上検出されたと判断された場合、ステップＳ３６におい
て、信号処理部７２は、信号切替部１０１に、輻射熱検
出信号を出力する。輻射熱検出信号が入力された信号切
替部１０１は、ミリ波レーダ７４より入力された周波数
スペクトラムを、判定部７５に出力する。

【００６８】ステップＳ３７、ステップＳ３８およびス
テップＳ３５では、図７におけるステップＳ７、ステッ
プＳ８およびステップＳ４と同様の処理が実行される。

【００６９】すなわち、判定部７５は、入力された周波
数スペクトラムを基に、ミリ波の照射範囲内に金属体が
存在するか否かを判断し、金属体が存在すると判断され
た場合、金属探知結果を示す信号を出力部７７に出力す
る。出力部７７は、判定部７５から入力される信号に従
って、金属探知結果を出力する。そして、金属体が存在
しないと判断された場合、主電源スイッチ５３がオンさ
れているか否かが判断され、主電源スイッチ５３がオン
されていると判断された場合は、ステップＳ３１に戻
り、それ以降の処理を繰が返され、主電源スイッチ５３
がオンされていないと判断された場合、処理は終了され
る。

【００７０】図１１は、本発明を適用した金属探知装置
の、第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。
すなわち、この例は、出力部７６および出力部７７に代
えて、出力部１１２が設けられ、信号切替部１０１に代
えて、出力制御部１１１が設けられている他は、基本的
に図５における場合と同様に構成されている。

【００７１】出力部１１２は、色の異なる２つのＬＥＤ
（例えば、赤と緑）を搭載し、例えば、緑のＬＥＤの点
灯は、赤外線受信センサ５１の検出範囲内に人間２が位
置していることを、また、赤のＬＥＤの点灯は、ミリ波
の照射範囲内に、金属体３が存在することを、それぞれ
ユーザに知らせる。出力制御部１１１は、信号処理部７
２および判定部７５から入力される信号を基に、出力部
１１２に搭載されている２つのＬＥＤの点灯および消灯
を制御する。

【００７２】次に、図１２のフローチャートを参照し
て、第３の実施の形態における、金属体３の探知手順に
ついて説明する。

【００７３】ステップＳ５１において、赤外線検出部７
１は、赤外線受信センサ５１により赤外線を検出する。
受信された赤外線は、焦電素子により電気信号に変換さ
れ、信号処理部７２に出力される。なお、この時点にお
いては、出力部１１２に搭載されている２つのＬＥＤ
は、それぞれ点灯している場合も、消灯している場合も
ありうる。

【００７４】ステップＳ５２において、ミリ波レーダ７
４は、図８を用いて説明した手順で、金属検出処理を行
い、周波数スペクトラムを、判定部７５に出力する。

【００７５】ステップＳ５３において、信号処理部７２
は、赤外線検出部７１から入力された信号と、予め用意
されている閾値とを比較することにより、赤外線が所定
量以上検出されたか否かを判断する。

【００７６】ステップＳ５３において、赤外線が所定量
以上検出されていないと判断された場合、ステップＳ５
４に進み、信号処理部７２は、出力制御部１１１に、輻
射熱未検出信号を出力する。輻射熱未検出信号が入力さ
れた出力制御部１１１は、出力部１１２の、赤と緑のＬ
ＥＤを消灯させ、処理はステップＳ５５に進む。ＬＥＤ
が２つとも消灯している場合、ユーザは、赤外線受信セ
ンサ５１が人間２の輻射熱を検出していないと判断する
ことができる。

【００７７】そして、ステップＳ５５において、主電源
スイッチ５３がオンされていると判断された場合、ステ
ップＳ５１の処理に戻り、それ以降の処理が繰り返され
る。従って、ユーザは、緑のＬＥＤが点灯するまで、金
属探知装置４１の向きを調節することにより、検査対象
である人間２をミリ波の照射範囲内に捕らえることがで
きる。

【００７８】ステップＳ５３において、赤外線が所定量
以上検出されていると判断された場合、ステップＳ５６
に進み、信号処理部７２は、出力制御部１１１に、輻射
熱検出信号を出力する。輻射熱検出信号が入力された出
力制御部１１１は、出力部１１２に緑のＬＥＤを点灯さ
せる。ユーザは、緑のＬＥＤの点灯によって、赤外線受
信センサ５１の検出範囲が、検査対象である人間２を捕
らえていることを確認することができる。

【００７９】ステップＳ５７において、判定部７５は、
ミリ波レーダ７４から入力された周波数スペクトラム
と、予め記憶されている周波数の変化パターンとを比較
し、ミリ波の照射範囲内に金属体３が存在しているか否
かを判断する。その判断方法としては、例えば、ニュー
ラルネットワーク、ファジー推論などが用いられる。

【００８０】ステップＳ５７において、ミリ波の照射範
囲内に金属体３が存在していると判断された場合、ステ
ップＳ５８に進み、判定部７５は、金属探知信号を出力
制御部１１１に出力する。このとき出力制御部１１１
は、出力部１１２に赤のＬＥＤを点灯させる。ユーザ
は、赤と緑のＬＥＤが点灯していることから、金属探知
装置４１が、金属体３を保持した人間２を探知している
ことを確認することができる。

【００８１】ステップＳ５７において、ミリ波の照射範
囲内に金属体３が存在していないと判断された場合、ス
テップＳ５９に進み、判定部７５は、金属未探知信号を
出力制御部１１１に出力する。このとき出力制御部１１
１は、出力部１１２に赤のＬＥＤを消灯させる。ユーザ
は、緑のＬＥＤのみが点灯していることから、金属探知
装置４１が、金属体３を保持していない人間２を探知し
ていることを確認することができる。

【００８２】ステップＳ５５において、主電源スイッチ
５３がオンされていると判断された場合、再び、ステッ
プＳ５１に戻り、それ以降の処理が実行される。主電源
スイッチ５３がオンされていないと判断された場合、処
理は終了される。

【００８３】以上においては、人間を検査対象とした
が、人間以外が検査対象である場合にも、本発明は適用
が可能である。また、検査対象に照射する電波にミリ波
を用いたが、その他の電波を用いる場合にも、本発明は
適応が可能である。

【００８４】

【発明の効果】以上の如く、請求項１乃至請求項４に記
載の金属探知装置によれば、電波の照射範囲を少なくと
も含む検出範囲を有する赤外線により、照射する電波と
同一方向に位置する検査対象の輻射熱を検出するように
したので、検査対象の近傍の、外部の金属体を探知する
おそれが少なくなり、かつ小型化が可能となり、検査対
象が所持する金属体を、簡単かつ確実に、移動しながら
でも探知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の金属探知装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】図１の表示部における表示画面の例を示す図で
ある。

【図３】本発明を適用した金属探知装置の使用状態を模
式的に表す図である。

【図４】図３の金属探知装置の外観の構成を示す図であ
る。

【図５】図３の金属探知装置の、第１の実施の形態の、
内部の構成例を示すブロック図である。

【図６】図５のミリ波レーダの構成例を示すブロック図
である。

【図７】図５の金属探知装置が実行する金属体探知の手
順を説明するためのフローチャートである。

【図８】図７のステップＳ６の金属検出処理の手順の詳
細を説明するためのフローチャートである。

【図９】本発明を適用した金属探知装置の、第２の実施
の形態の構成例を示すブロック図である。

【図１０】図９の金属探知装置が実行する金属体探知の
手順を説明するためのフローチャートである。

【図１１】本発明を適用した金属探知装置の、第３の実
施の形態の構成例を示すブロック図である。

【図１２】図１１の金属探知装置が実行する金属体探知
の手順を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

５１赤外線受信センサ５２ミリ波レーダ用アンテナ６１赤外線検出結果出力部６１金属探知結果出力部６３音声出力部７１赤外線検出部７２信号処理部７３送受信制御部７４ミリ波レーダ７５判定部７６，７７出力部１０１信号切替部１１１出力制御部１１２出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 11/00 G01S 13/34 G01S 13/88 G01V 3/12 G01V 8/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象から離れた位置において、前記
検査対象が保持する金属体の探知を行う金属探知装置に
おいて、赤外線を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記赤外線が、前記検査
対象からの輻射熱であることを判定する第１の判定手段
と、前記検査対象に電波を照射する照射手段と、前記照射手段により照射された前記電波の反射波を受信
する受信手段と、前記受信手段により受信された前記反射波が、前記金属
体から反射された反射波であることを判定する第２の判
定手段と、前記第１の判定手段による判定の結果、および、前記第
２の判定手段による判定の結果を出力する出力手段とを備え、前記検出手段による前記赤外線の検出範囲は、前記照射
手段による前記電波の照射範囲を少なくとも含み、前記第１の判定手段は、前記検出手段が出力する信号の
レベルと、予め設定された所定の閾値とを比較すること
により、前記検出手段により検出された前記赤外線が、
前記検査対象からの輻射熱であるか否かを判定すること
を特徴とする金属探知装置。
【請求項２】検査対象から離れた位置において、前記
検査対象が保持する金属体の探知を行う金属探知装置に
おいて、赤外線を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記赤外線が、前記検査
対象からの輻射熱であることを判定する第１の判定手段
と、前記検査対象に電波を照射する照射手段と、前記照射手段により照射された前記電波の反射波を受信
する受信手段と、前記受信手段により受信された前記反射波が、前記金属
体から反射された反射波であることを判定する第２の判
定手段と、前記第１の判定手段による判定の結果、および、前記第
２の判定手段による判定の結果を出力する出力手段とを
備え、前記検出手段による前記赤外線の検出範囲は、前記照射
手段による前記電波の照射範囲を少なくとも含み、前記照射手段は、前記第１の判定手段による判定の結
果、前記検出手段が、前記検査対象の輻射熱を検出した
と判定された場合に、前記検査対象に電波を照射するこ
とを特徴とする金属探知装置。
【請求項３】検査対象から離れた位置において、前記
検査対象が保持する金属体の探知を行う金属探知装置に
おいて、赤外線を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記赤外線が、前記検査
対象からの輻射熱であることを判定する第１の判定手段
と、前記検査対象に電波を照射する照射手段と、前記照射手段により照射された前記電波の反射波を受信
する受信手段と、前記受信手段により受信された前記反射波が、前記金属
体から反射された反射波であることを判定する第２の判
定手段と、前記第１の判定手段による判定の結果、および、前記第
２の判定手段による判定の結果を出力する出力手段とを
備え、前記検出手段による前記赤外線の検出範囲は、前記照射
手段による前記電波の照射範囲を少なくとも含み、前記第２の判定手段は、前記第１の判定手段による判定
の結果、前記検出手段が、前記検査対象の輻射熱を検出
したと判定された場合に、判定を実行することを特徴と
する金属探知装置。
【請求項４】検査対象から離れた位置において、前記
検査対象が保持する金属体の探知を行う金属探知装置に
おいて、赤外線を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記赤外線が、前記検査
対象からの輻射熱であることを判定する第１の判定手段
と、前記検査対象に電波を照射する照射手段と、前記照射手段により照射された前記電波の反射波を受信
する受信手段と、前記受信手段により受信された前記反射波が、前記金属
体から反射された反射波であることを判定する第２の判
定手段と、前記第１の判定手段による判定の結果、および、前記第
２の判定手段による判定の結果を出力する出力手段とを
備え、前記検出手段による前記赤外線の検出範囲は、前記照射
手段による前記電波の照射範囲を少なくとも含み、前記
出力手段は、前記第１の判定手段による判定の結果、前
記検出手段が、前記検査対象の輻射熱を検出したと判定された場合に、前
記第２の判定手段の判定結果を出力することを特徴とす
る金属探知装置。