JP5464644B2 - ミリ波撮像装置およびプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、被写体から放射されるミリ波を受信することにより、被写体を撮像するミリ波撮像装置に関する。
従来から、人物などの被写体から放射されるミリ波を受信することによって、被写体を撮像し、その撮像画像から被写体において隠された金属・非金属類の武器や、密輸品を検出することが提案されている（特許文献１，２参照）。
特開２００６−２５８４９６号公報 特許第２７８８５１９号公報
ところで、上記のように複数のミリ波センサからなるラインセンサを利用して被写体の撮像画像を生成するミリ波撮像装置では、ミリ波センサにおける特性のばらつきにより、鮮明な画像が得られず、撮像画像から検査対象物を検出する際の精度が低下することがあった。
つまり、ミリ波センサには、ミリ波アンテナや、ミリ波アンテナからの受信信号を処理する信号処理回路（増幅回路、フィルタ回路、検波回路等）が設けられることから、これらミリ波アンテナや信号処理回路固有の特性によって、各ミリ波センサからの出力がばらつき、そのばらつきにより、最終的に得られる画像が不鮮明になって、検査対象物の検出精度が低下するのである。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、その目的は、複数のミリ波センサを用いて被写体を撮像するミリ波撮像装置において、ミリ波センサ毎の特性のばらつきによって撮像画像が不鮮明になるのを防止するための技術を提供することである。
上記課題を解決するため第１の構成（請求項１）は、
被写体から放射されるミリ波を取り込んで被写体像を結像させるレンズアンテナと、
前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波が被写体像を結像する結像領域において、複数のミリ波センサが一列に配置されてなり、該ミリ波センサそれぞれにより受信されたミリ波により一列分の被写体像を撮像するラインセンサと、
前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波を反射させて前記ラインセンサへと導く反射面を有するリフレクタと、
前記リフレクタの反射面で反射したミリ波による被写体像の結像領域を、前記ミリ波センサの配置された方向と交差する方向に沿って変位させるべく、前記反射面による反射角を順次変更させることにより、前記ラインセンサに被写体像を一列ずつ順に撮像させる反射角変更手段と、
前記ラインセンサにより順に撮像された一列分の被写体像それぞれからなる画像を被写体像として生成する画像生成手段と、
前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波が前記リフレクタの反射面に到達する経路の外に配置され、該配置された位置から前記リフレクタに向けて基準となるミリ波を放射するミリ波放射部と、を備えており、
前記反射角変更手段は、前記ラインセンサに被写体像を撮像させるのに先立ち、前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波による被写体像の結像領域が、前記ミリ波センサの配置された領域に重複せず、かつ、前記ミリ波放射部から放射されるミリ波により結像する像の領域が前記ミリ波センサの配置された領域に重複するまで前記反射角を変更させる準備段階を経た後、前記結像領域を変位させるべく前記反射面による反射角を順次変更させる撮像段階へ移行することにより、前記ラインセンサに被写体像を一列ずつ順に撮像させて、
さらに、
前記準備段階において、前記ミリ波センサそれぞれに検出された検出値のいずれか，または，検出値全ての平均値を基準検出値とし、前記ミリ波センサそれぞれに検出された検出値と前記基準検出値との誤差を、そのミリ波センサの検出値に対する補正値として設定する補正値設定手段と、
前記撮像段階において、前記ラインセンサにより一列分の被写体像が撮像される毎に、該被写体像を構成する前記ミリ波センサそれぞれの検出値を、該ミリ波センサに対する補正値として前記補正値設定手段により設定された補正値により補正する検出値補正手段と、を備えている。
また、この構成における「ミリ波放射部」は、第２の構成（請求項２）のように、基準となる熱雑音を発生する熱雑音源，または，電波吸収体により構成するとよい。
また、上記課題を解決するためには、第１または第２に記載の全ての手段として機能させるための各種処理手順をコンピュータシステムに実行させるためのプログラム（請求項３）としてもよい。
なお、上述したプログラムは、コンピュータシステムによる処理に適した命令の順番付けられた列からなるものであって、各種記録媒体や通信回線を介してミリ波撮像装置や、これを利用するユーザ等に提供されるものである。
上記構成に係るミリ波撮像装置であれば、ラインセンサに被写体像を撮像させるのに先立ち、基準となるミリ波を放射するミリ波放射部からのミリ波を受信する準備段階を経て、実際に被写体像を撮像する撮像段階へと移行する。
準備段階では、ミリ波放射部からのミリ波に基づいてミリ波センサそれぞれの検出値に対する補正値を設定しておき、撮像段階で被写体像の撮像を開始した以降は、撮像に際してミリ波センサそれぞれに検出される検出値が設定済み補正値で補正される。
そのため、ミリ波センサそれぞれの特性にばらつきがあったとしても、そのばらつきを補正しつつ撮像を行えるため、特性のばらつきを原因として撮像画像が不鮮明になることを防止することができる。
ミリ波撮像装置の全体構成を示すブロック図 ラインセンサを構成するミリ波センサの構成を示すブロック図 撮像処理を示すフローチャート ミリ波放射部から放射されるミリ波がリフレクタに反射される様子を示す図
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
ミリ波撮像装置１は、図１に示すように、被写体から放射されるミリ波を取り込んで被写体像を結像させるレンズアンテナ１０と、複数のミリ波センサ２２が一列に配置されてなるラインセンサ２０と、レンズアンテナ１０に取り込まれたミリ波を反射させてラインセンサ２０へと導く反射面３２を有するリフレクタ３０と、レンズアンテナ１０に取り込まれたミリ波がリフレクタ３０の反射面３２に到達する経路の外に配置されたミリ波放射部４０と、ミリ波撮像装置１全体の動作を制御する制御部５０と、を備えている。
ラインセンサ２０は、レンズアンテナ１０に取り込まれたミリ波が被写体像を結像する結像領域において、複数のミリ波センサ２２が一列に配置されてなり、このミリ波センサ２２それぞれにより受信されたミリ波により一列分の被写体像を撮像する。
このミリ波センサ２２は、図２に示すように、ミリ波を受信するための受信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０２からの受信信号を増幅するローノイズアンプ（ＬＮＡ）１０４と、ＬＮＡ１０４にて増幅された受信信号を検波し、その信号レベルを検出する検波器１０８と、から構成されている。このため、各ミリ波センサ２２からは、各々の受信点で受信したミリ波の信号レベルに応じた検出値が取得され、制御部５０は、これら各ミリ波センサ２２からの検出値を順次取り込むことで画像データを生成する。
リフレクタ３０には、反射面３２によるミリ波の反射角を、ミリ波センサ２２の配置された方向と交差する方向に沿って変位させるための変位機構３４が備えられている。
ミリ波放射部４０は、レンズアンテナ１０に取り込まれたミリ波がリフレクタ３０の反射面３２に到達する経路の外に配置され、こうして配置された位置からリフレクタ３０に向けて基準となるミリ波を放射している。本実施形態において、ミリ波放射部４０は、基準となる熱雑音を発生する熱雑音源，または，電波吸収体により構成されている。
（２）制御部５０による撮像処理
以下に、制御部５０が、内蔵するメモリに格納されたプログラムに従って実行する撮像処理の処理手順を図３に基づいて説明する。
この撮像処理では、まず、ミリ波放射部４０から放射されるミリ波により結像する像の領域がミリ波センサ２２の配置された領域に重複するまで、リフレクタ３０の反射面３２による反射角が変更される（ｓ１１０）。ここでは、リフレクタ３０の変位機構３４に対し、反射面３２によるミリ波の反射角を所定の退避角度θ’まで変位させるべく指令がなされ、この指令を受けた変位機構３４は、ミリ波放射部４０から放射されるミリ波により結像する像の領域が、ミリ波センサ２２の配置された領域に重複するまで、反射面３２によるミリ波の反射角を退避角度θ’まで変更させる（図４参照）。
なお、ミリ波放射部４０は、レンズアンテナ１０に取り込まれたミリ波がリフレクタ３０の反射面３２に到達する経路の外に配置されているため、このｓ１１０により反射角が変更された際には、レンズアンテナ２０に取り込まれたミリ波による被写体像の結像領域が、ミリ波センサ２２の配置された領域に重複しなくなる。
次に、上記ｓ１１０にて反射角が退避角度まで変更された時点において、ラインセンサ２０のミリ波センサ２２による検出値それぞれが取得される（ｓ１２０）。
ここでは、ミリ波放射部４０から放射されるミリ波を受信した検出値が取得されることとなる。このとき、ミリ波放射部４０を電波吸収体で構成した場合には、ここからのミリ波の放射量が著しく少ないことから、検出値としても「０」に近い検出値が取得されることとなる。
次に、上記ｓ１２０にて取得された検出値それぞれに基づき、以降の処理で検出値の誤差を算出するための基準となる基準検出値が決定される（ｓ１３０）。ここでは、上記ｓ１２０にて取得された検出値のいずれか（最大値または最小値）、または、取得された全ての検出値の平均値が、基準検出値として決定される。
次に、上記ｓ１３０にて決定された基準検出値に基づいて、検出値を補正するための補正値が決定される（ｓ１４０）。ここでは、各ミリ波センサ２２それぞれに検出された検出値と、上記ｓ１３０にて決定された基準検出値との誤差が算出され、その検出値の検出に係るミリ波センサ２２の補正値として決定される。
次に、上記ｓ１４０にて決定された補正値それぞれが、対応するミリ波センサ２２の検出値に対する補正値として設定される（ｓ１５０）。
こうして、本撮像処理により補正値が設定されるまでの段階が本発明でいう準備段階に相当する。
次に、リフレクタ３０の反射面３２による反射角を、退避角度θ’未満の角度範囲θ”で繰り返し連続的に変更する走査制御が開始される（ｓ１６０）。ここでは、リフレクタ３０の変位機構３４に対し、反射面３２によるミリ波の反射角を連続的に変更すべき旨の指令がなされ、この指令を受けた変位機構３４は、所定の角度範囲θ”で反射面３２によるミリ波の反射角を連続的に繰り返し変更するようになる。これにより、ラインセンサ２０による撮像領域の走査が行われる。
なお、ここで反射角が変更される角度範囲θ”は、レンズアンテナ１０に取り込まれたミリ波による被写体像の結像領域が、ミリ波センサ２２の配置された領域に重複するようにあらかじめ設定されたものである。
次に、被写体像の撮像を継続すべきか否かがチェックされる（ｓ１７０）。ここでは、ミリ波撮像装置１に対し、撮像を終了するための操作が行われたことをもって撮像を終了すべき，つまり継続すべきでないと判定される。
このｓ１７０で撮像を継続すべきと判定された場合（ｓ１７０：ＹＥＳ）、ラインセンサ２０のミリ波センサ２２による検出値それぞれが取得される（ｓ１８０）。
次に、上記ｓ１８０にて取得された検出値それぞれが、その検出値を検出したミリ波センサ２２に対して設定された補正値に基づいて補正される（ｓ１９０）。
次に、上記ｓ１９０にて補正された補正後の検出値それぞれに基づいて、一列分の被写体像が生成され（ｓ２００）、こうして生成された一列分の被写体像が、所定列の被写体像としてメモリに格納される（ｓ２１０）。ここでは、ｓ２００にて生成された一列分の被写体像が、被写体像における全列のうち、この時点におけるリフレクタ３０による反射角との関係で決められる所定列の被写体像とされ、これが、被写体像を格納するメモリのうち、その列に対応する記憶領域に格納される。
このｓ２１０が行われた後、プロセスがｓ１７０へと移行し、以降、撮像を継続すべきと判定されている間、ｓ１７０〜ｓ２１０が繰り返される。こうして、ｓ１７０〜ｓ２１０が繰り返される段階が本発明でいう撮像段階である。
そして、上記ｓ１７０にて撮像を終了すべきと判定された場合（ｓ１７０：ＮＯ）、本撮像処理が終了する。
（３）作用，効果
このように構成されたミリ波撮像装置１であれば、ラインセンサ２０に被写体像を撮像させるのに先立ち、基準となるミリ波を放射するミリ波放射部４０からのミリ波を受信する準備段階を経て（図３のｓ１１０〜ｓ１５０）、実際に被写体像を撮像する撮像段階へと移行する（同図ｓ１７０〜）。
準備段階では、ミリ波放射部４０からのミリ波に基づいてミリ波センサ２２それぞれの検出値に対する補正値を設定しておき（同図ｓ１５０）、撮像段階で被写体像の撮像を開始した以降は、撮像に際してミリ波センサ２２それぞれに検出される検出値が設定済み補正値で補正される（同図ｓ１９０）。
そのため、ミリ波センサそれぞれの特性にばらつきがあったとしても、そのばらつきを補正しつつ撮像を行えるため、特性のばらつきを原因として撮像画像が不鮮明になることを防止することができる。
（４）本発明との対応関係
以上説明した実施形態において、図３のｓ１１０，ｓ１６０が本発明における反射角変更手段であり、同図ｓ２００が本発明における画像生成手段であり、同図ｓ１３０〜ｓ１５０が本発明における補正値設定手段であり、同図ｓ１９０が本発明における検出値補正手段である。
１…ミリ波撮像装置、１０…レンズアンテナ、２０…ラインセンサ、２２…ミリ波センサ、３０…リフレクタ、３２…反射面、３４…変位機構、４０…ミリ波放射部、５０…制御部、１０２…受信アンテナ、１０４…ローノイズアンプ、１０８…検波回路。

Claims (3)

  1. 被写体から放射されるミリ波を取り込んで被写体像を結像させるレンズアンテナと、
    前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波が被写体像を結像する結像領域において、複数のミリ波センサが一列に配置されてなり、該ミリ波センサそれぞれにより受信されたミリ波により一列分の被写体像を撮像するラインセンサと、
    前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波を反射させて前記ラインセンサへと導く反射面を有するリフレクタと、
    前記リフレクタの反射面で反射したミリ波による被写体像の結像領域を、前記ミリ波センサの配置された方向と交差する方向に沿って変位させるべく、前記反射面による反射角を順次変更させることにより、前記ラインセンサに被写体像を一列ずつ順に撮像させる反射角変更手段と、
    前記ラインセンサにより順に撮像された一列分の被写体像それぞれからなる画像を被写体像として生成する画像生成手段と、
    前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波が前記リフレクタの反射面に到達する経路の外に配置され、該配置された位置から前記リフレクタに向けて基準となるミリ波を放射するミリ波放射部と、を備えており、
    前記反射角変更手段は、前記ラインセンサに被写体像を撮像させるのに先立ち、前記レンズアンテナに取り込まれたミリ波による被写体像の結像領域が、前記ミリ波センサの配置された領域に重複せず、かつ、前記ミリ波放射部から放射されるミリ波により結像する像の領域が前記ミリ波センサの配置された領域に重複するまで前記反射角を変更させる準備段階を経た後、前記結像領域を変位させるべく前記反射面による反射角を順次変更させる撮像段階へ移行することにより、前記ラインセンサに被写体像を一列ずつ順に撮像させて、
    さらに、
    前記準備段階において、前記ミリ波センサそれぞれに検出された検出値のいずれか，または，検出値全ての平均値を基準検出値とし、前記ミリ波センサそれぞれに検出された検出値と前記基準検出値との誤差を、そのミリ波センサの検出値に対する補正値として設定する補正値設定手段と、
    前記撮像段階において、前記ラインセンサにより一列分の被写体像が撮像される毎に、該被写体像を構成する前記ミリ波センサそれぞれの検出値を、該ミリ波センサに対する補正値として前記補正値設定手段により設定された補正値により補正する検出値補正手段と、を備えている
    ことを特徴とするミリ波撮像装置。
  2. 前記ミリ波放射部は、基準となる熱雑音を発生する熱雑音源，または，電波吸収体により構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のミリ波撮像装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の全ての手段として機能させるための各種処理手順をコンピュータシステムに実行させるためのプログラム。
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