JP6290036B2 - 検査装置及び検査システム - Google Patents

Description

実施形態は、検査装置及び検査システムに関する。

一般的な空港などのセキュリティシステムではＸ線を用いて体を透過させた映像により持物を確認することができるが、短時間であってもＸ線による被曝を避けることができない。また、金属探知機を用いて金属物の確認をすることができるが、比較的大きなものしか確認できないうえ、体内の物や金属以外の物質を特定することができない問題点を持っていた。また、比較的新しい手法としてミリ波を用いて金属以外の物質も確認する手法としてりようされつつあるが、洋服程度であれば透過させることができるが、体内の確認までは行うことができないうえ、体表面での反射から体のラインがそのまま見えてしまうことからプライバシーの問題があった。

特開２００６−１４５５４１号公報

被検体が被曝せずに被検体の内部まで監視する検査装置を提供する。

実施形態の検査装置はマイクロ波を送信する送信装置を持つ送信部に接続される送信アンテナ装置と、受信装置を持つ受信部に接続される受信アンテナ装置が被測定物に対してそれぞれ対向し、受信アンテナ装置は、送信アンテナ装置が送信して被測定物を透過したマイクロ波と、位相が遅れたマイクロ波と、被測定物中を回り込んだマイクロ波の内の少なくともいずれかを受信し、受信部は、指向性を有する超伝導アンテナを備えたものであることを特徴とする。

実施形態の検査システムは、実施形態の検査装置を用い、送信アンテナから送信され被測定物を透過したマイクロ波と、位相が遅れたマイクロ波と、被測定物中を回り込んだマイクロ波の内の少なくともいずれかを受信アンテナの受信部又は受信アンテナの受信部及び送信アンテナの受信部が受信し、いずれかの受信部が受信したマイクロ波から、被測定物に含まれる金属又は誘電体の少なくとも一方を検知することを特徴とする。

図１は、実施形態の検査装置の概念図である。 図２は、実施形態の平面アンテナの概念図である。 図３は、実施形態の平面アンテナの概念図である。 図４は、実施形態の積層型平面アンテナの概念図である。 図５は、実施形態の積層型平面アンテナの概念図である。 図６は、実施形態のアンテナ装置の概念図である。 図７は、実施形態のアンテナ装置の回路のブロック図のである。 図８は、実施形態の検査装置の概念図である。 図９は、実施形態の検査装置の概念図である。 図１０は、実施形態の検査装置の概念図である。 図１１は、実施形態の検査装置の概念図である。 図１２は、実施形態の検査装置の概念図である。 図１３は、実施形態の検査装置の概念図である。

（第１実施形態）
第１実施形態の検査装置は、マイクロ波を送信する送信部を有する送信アンテナ装置と、マイクロ波を受信する指向性アンテナを有する受信部を有する受信アンテナ装置とを有する。被測定物に送信アンテナ装置から送信されたマイクロ波が照射されると、被測定物中の金属領域では、マイクロ波が回り込み及び反射し、誘電体領域では、マイクロ波の位相が遅れる。これ以外の領域では、マイクロ波は一部が減衰して透過する。金属と誘電体のうちの少なくともいずれか一方によって生じるマイクロ波の変化を受信部で受信することで、被測定物中に金属又は誘電体が含まれるか否かを検知することができる。被測定物は、送信アンテナ装置と受信アンテナ装置の間に配置される。図１の概念図に第１実施形態の検査装置の概念図を示す。送信部は特に指向性が要求されないため一般のアンテナを用いることができる。受信部では、金属又は誘電体を検知するために指向性の高いアンテナが用いられる。受信部の指向性が高いほど、精度の高い情報を得ることができる。送信アンテナ装置と、受信アンテナ装置は、被測定物に対してそれぞれ対向するように被測定物を配置することが好ましい。マイクロ波は、周波数が高くなると信号強度が落ちるが、分解能が高くなる。周波数は低くなるとその逆である。マイクロ波には、実施形態の検査において好適な周波数帯を含むため、このような検査が可能である。

図１の構成の検査装置は、被測定物中の金属と誘電体の検出に好適な構成である。図１の検査装置で被測定物を測定することで、被測定物中に含まれる金属と誘電体を検知しその量を測定することができる。

また、実施形態の検査システムは、マイクロ波を被測定物へ送信する送信手段と、被測定物を透過したマイクロ波と、位相が遅れたマイクロ波と、被測定物中を回り込んだマイクロ波の内の少なくともいずれかを受信する受信手段と、受信した信号を解析して被測定物中の異物を検知手段と、を有し、受信手段は、指向性アンテナを有する。送信手段とは、例えば、マイクロ波を送信する送信部を有する送信アンテナ装置に含まれる。受信手段とは、例えば、マイクロ波を受信する指向性アンテナを有する受信部を有する受信アンテナ装置に含まれる。検知手段とは、受信した信号を画像化したり、受信した信号から異物（異常）を検知したりする。異物が被測定物に含まれるか否かは、人間による判定でもよいし、任意のアルゴリズムによってコンピュータによる自動判定でもよい。

マイクロ波は、テラヘルツ波やミリ波とは異なり人体の表面だけでなく内部も検査することができ、人体内部に誘電体や金属を有している場合にこれを検知することができる。また、Ｘ線で検査すると被測定物の内部まで検査することができるが、被曝によるリスクがあるため検査装置としては好適ではない。実施形態の検査装置は、例えば、空港や商業施設など安全性が求められる場所を出入りする際に検査するために用いられる装置である。従って、頻繁に検査を行っても被測定物への影響が少ない電磁波であるマイクロ波を用いて検査を行うことが好ましい。検査は、非接触で行うことができる。検査は、マイクロ波を被測定物に照射して通過した短時間で行うことができるため、動いている状態での検査も可能であるし、静止状態での検査も可能である。

水と被測定物との誘電率の違いから、検査を行うことができる。これはマイクロ波が誘電率中を進む時間が誘電率に依存して変化することに起因している。例えば、被測定物が人間などの動物を対象とする時、動物中には水分を含むが、動物の表面や内部に水を入れた容器を配置させるとき、水が配置された領域の誘電率は、被測定物自体の誘電率と異なる。標準的な被測定物自体の誘電率とこの誘電率の違いを比較することで、水が配置された領域を検知することで、異物検知が可能となる。実施形態の検査では、誘電率が異なる領域を面積ではなく、体積（［単位体積あたりの誘電率の違い］と［体積］の積）として誘電率の違いを検査することができる。

検査装置の受信アンテナ装置を駆動装置によって上下、左右又は上下左右に移動することによって、マイクロ波による被測定物の走査を行い、被測定物の二次元情報を得ることができる。上下及び左右の方向は、図中に記してある。受信部に可変指向性アンテナを用いる場合は、アンテナの指向性を制御すれば、受信アンテナ装置の移動を一部省略することができる。

受信部で受信したマイクロ波信号を透過信号と誘電体によって位相が遅れた信号とに分離し、それぞれの信号強度から被測定物と被測定物中の誘電体を画像化することができる。画像化すると、誘電体の分布（被測定物のどの部位にどのような形状の誘電体が含まれるか）と、誘電体の量を知ることができる。誘電体の画像化の際に、誘電体である水分量を画像化してもよい。

また、金属を回り込んだマイクロ波信号から、被測定物中の金属を画像化することができる。画像化すると、金属の分布（被測定物中のどの部位にどのような形状の金属が含まれるか）と、金属の量を知ることができる。誘電体及び金属の検出部位、形状とその量の情報を組み合わせて、異常（危険）かどうか判定することができる。異常を検知した場合は、視覚的または聴覚的手法などによって、異常が発生したことを報知することができる。

誘電体や金属の分布や量を画像化した場合、予め被測定物の種類毎に作製した異物を有しない基準データと測定データを比較して異物検知を行うことが好ましい。被測定物の種類によって、金属や誘電体の分布等は異なるため、測定結果のみで異物の検知を行うよりも、予め被測定物の種類毎に分類して作製した異物を有しない基準データと比較して異物検知を行うことが好ましい。被測定物の種類とは、生物学的種、性、大きさ、年齢など様々であり、検査目的に応じて被測定物の種類の分類を定めることが好ましい。被測定物の検査時の姿勢が基準データと異なる姿勢の場合は、測定データまたは基準データのどちらか一方を処理して、両データの姿勢を同一乃至略同一化させることが好ましい。誘電体や金属の分布や量が測定された画像比較によって異物検知を行う場合は、画像比較を人間が行っても良いし、コンピュータで自動化してもよい。なお、金属や誘電体の量又は分布を測定値が閾値を超えた際に報知することが好ましい。閾値は、被測定物の種類ごとに設定しても良いし、共通の数値でもよい。閾値や異物検知の基準は、検査の目的に応じて任意に変更が可能である。

具体的な危険物の検知の例としては、体内に埋め込んだプラスチックバックに収容した爆発物などの危険物や樹脂製の凶器などを検知することができる。これらは、ミリ波による検査では発見が困難である。また、実施形態の検査装置は、ミリ波や金属探知機による検査でも非接触で検知可能な、被測定物が隠し持つ金属製の凶器を検知することもできる。

検査装置による検査（走査）、誘電体又は金属の検知、画像化、異常判定、異常検知は、コンピュータを用いて、上述の検査をシステム化してさらに自動化することができる。実施形態の検査方法は、送信アンテナから送信され被測定物を透過したマイクロ波、位相が遅れたマイクロ波、被測定物中を回り込んだマイクロ波と被測定物で反射されたマイクロ波の内の少なくともいずれかを受信アンテナの受信部又は受信アンテナの受信部及び送信アンテナの受信部が受信し、いずれかの受信部が受信したマイクロ波から、被測定物に含まれる金属又は誘電体の少なくとも一方を検知することが好ましい。検査装置による検査を自動化することで、迅速に検査する装置を提供することができる。このような装置は、公共施設や興行会場の出入口などに設置するのに好適である。

実施形態の検査装置の検査精度は、受信部のアンテナの指向性、感度、アンテナの大きさに依存する。アンテナの指向性及び感度が高くてもアンテナが大きいと高解像度の情報を得ることができない。アンテナを小さくすると、アンテナの導体損失により損失が大きくなり、信号をほとんど受信できなくなってしまう。そこで、被測定物を高精度に検査するためには、小型で指向性の高いアンテナ、例えば超伝導アンテナを用いることが好ましい。

常伝導のアンテナでは、複数のアンテナを近接させて小型化するとアンテナパターンの配線抵抗が増大し、信号の損失が大きくなってしまう。アンテナを小型化しなければ、マイクロ波の電磁波に対応するアンテナは比較的大きいため、指向性を得るために多くのアンテナを配置することは難しい。また、アンテナ数が少ないと、１つのアンテナでカバーする領域が広くなるため、位置分解能が無くなってしまうとともに信号処理にも時間を要する。実施形態では、迅速に検査することが求められる環境で使用されることを想定しているため、従来のアンテナを用いた検査装置では、迅速な検査は難しい。また、大きなアンテナでは、異物等の位置や形状を把握することも難しいため、分解能が要求されるような検査用の受信アンテナとして使用することは難しい。小型で指向性の高い超伝導アンテナでは、アンテナパターンでの配線抵抗は無いため、小型化が可能である。また、指向性の高いアンテナを実現するため多数配置することで、アンテナ信号を迅速に処理できるため、実施形態の検査装置において好適である。

実施形態で好適な超伝導アンテナは、長波帯からミリ波帯において低損失な誘電基板上に、超伝導材料からなる１以上のアンテナとグランドパターンを有する平面アンテナである。複数のアンテナパターンのうち、隣り合うアンテナパターン間の距離は、アンテナの共振器周波数をλとする時にλ／１０以下である。

図２に実施形態の平面アンテナ１００の概念図を示す。図２の概念図に示す平面アンテナは、低損失誘電体基板４上に、超伝導アンテナ１と、給電経路２と、グランドパターン３とを有する。超伝導アンテナ１は基板の片面又は両面に形成されている。

超伝導アンテナ１は、低損失誘電体基板４上に１以上存在する。超伝導アンテナ１は、Ｙ，Ｂａ，Ｃｕ、Ｌａ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐｂなどの元素を１種以上含む酸化物超伝導体膜を所望のアンテナパターン形状に加工したものである。形状加工は、例えば、公知のリソグラフィー技術を採用することができる。超伝導アンテナ１のパターン形状は、モノポール型、ダイポール形、クランク型や矩形、円形、楕円形などのスパイラル型、Ｌ型、逆Ｆ型などが挙げられる。更に、グランドと信号線を同じ面にもつＣＰＷ型で構成され、１／４波長の整数倍の長さで構成されるアンテナや、グランドの一部にスロットを設けたスロット型アンテナがあげられる。図２では、４つのアンテナを有するが、アンテナ数や位置方向は、目的に応じて好適な配置を適宜選択することができる。

超伝導アンテナ１は、酸化物超伝導体膜からなるマイクロストリップラインである。線幅は、設計によりいろいろな値を取ることができるが、数百μｍ以下でも超伝導材料を用いるため、アンテナ１による損失は少ない。複数の超伝導アンテナ１は、共通の共振周波数を有する。

超伝導アンテナ１は、アンテナの動作時には、超伝導状態に冷却されている。冷却温度は、用いる超伝導膜によって所要の温度以下にすればよい。超伝導アンテナ１は、給電経路２とグランドパターン３の両方と接続される。

超伝導アンテナ１は、給電経路２により給電される。給電経路２を介してアンテナ信号が入出力される。給電経路２は、超伝導アンテナ１と同じ材料で構成されることが、製造プロセスの観点から好ましい。

超伝導アンテナ１を用いる場合、隣り合う超伝導アンテナ１の間隔は、超伝導アンテナ１の共振周波数をλとした時に、λ／１０以下に小型化することができる。従来用いられていた銅などの常伝導帯の金属パターンを加工したアンテナの場合、アンテナサイズを小型化するとその損失により利得が低下してしまう問題がある。そのため、アンテナ部における利得低下が許容できないようなシステムの場合、常伝導部材と用いたアンテナのサイズをλ／５以下とするのは望ましくない。一方、超伝導アンテナ１を用いる場合、その損失はほぼ無視できるほど小さいため、アンテナの小型化による利得低下は十分小さい。そのため、アンテナサイズをλ／１０以下に小型化することができる。これにより、超伝導アンテナ１間の間隔を、λ／１０以下に十分狭めて複数のアンテナを配置することで、従来アンテナの単素子のサイズ程度の中に、複数のアンテナを配置することでアレー化が可能となり、高指向性を実現することができる。ここで、超伝導アンテナ１の間隔とは、隣り合う超伝導アンテナ１同士の最短距離である。なお、基板の一方の面の超伝導アンテナ１と他方の面の超伝導アンテナの間隔も同様の理由によりλ／１０を満たすことが好ましい。

超伝導アンテナ１がスパイラルパターンである場合、パターン形状の最長辺は超伝導アンテナ１の配線長の１／１０以下であることが好ましい。この条件を満たすと、小型化の観点から好ましい。

給電経路２には、遅延線路や抵抗膜が設けられる場合がある。遅延線路や抵抗膜を設けると、アンテナ間の信号に位相差を設けることができる。アンテナ間の信号に位相差を設けると、アンテナ間の信号の分離が可能になる。遅延線路としては、例えば、信号経路を変えるもの、信号のインダクタンスを変えるものや超伝導線路の温度を変えるものなどが挙げられる。

グランドパターン３は、各超伝導アンテナ１と接続する。グランドパターン３は導電性膜であれば良いが、超伝導アンテナ１と同じ材料で構成されることが、製造プロセスの観点から好ましい。

超伝導アンテナ１の基板には、短波帯域からミリ波帯域において損失の小さい低損失誘電体基板４が好ましい。損失の小さい材料としては、サファイヤやＭｇＯなどを例示することができる。

平面アンテナ１００は、例えば、次の方法で製造することができる。サファイヤなどの低損失誘電体基板４上に、超伝導酸化膜をレーザー蒸着法、スパッタ法、蒸着法、化学気相成長法などで蒸着する。蒸着した酸化膜をアンテナ、給電経路とグランドパターンのパターンが形成されたマスクを用いて、リソグラフィー技術によって、加工することができる。なお、超伝導アンテナ１は線幅が狭くかつ配線長が長いため、超伝導酸化膜を用いる。リソグラフィーによってアンテナ１とグランド３のパターンを形成するため、アンテナ１の間隔を狭くλ／１０以下にすることができる。

図３に、電波反射用の金属板６を設けた形態の超伝導アンテナ装置１０１の概念図を示す。超伝導アンテナ１を実装する際には、金属板６上に、誘電体５を挟んで実装すると、金属板６からの反射波を利用して、指向性を向上させることができる。ここで、誘電体の厚さは、アンテナの共振周波数をλとした場合、その実効波長がλ／８以上λ／４以下となる厚さにすることが望ましい。また、用いる誘電体は、できるだけ損失の小さいものが望ましい。

より好ましい具体的な受信部は、平面アンテナが積層したアレイアンテナである。実施形態のアレイアンテナは図示しない冷凍機によって冷却され、アンテナは超伝導状態になる。指向性及び利得向上の観点から、平面アンテナ１００は積層されて用いられることが好ましい。

平面アンテナの積層形態を図４と図５の概念図に例示する。図４と図５の平面アンテナは、基板上に２つの超伝導アンテナを有する形態のアンテナである。給電経路の部位が張り出した形態のアンテナを例示している。給電経路の端部が張り出した形態のアンテナは、アンテナ後段の回路との接続する観点から好ましい。

図４の断面概念図に示すアレイアンテナ２００は、超伝導アンテナパターンをずらさずに平面アンテナが積層された形態である。図４に示すように４層のアンテナ層が積層される。４層のアンテナ層は、各誘電体の１表面に超伝導アンテナを配置した形態でも良いし、両面に超伝導アンテナ１とグランドパターン３を配置した誘電体４Ａと超伝導アンテナを配置しない誘電体４Ｂを順に積層した形態でもよい。後者の形態では、誘電体４Ａの両面にアンテナを形成しているため、製造時の基板の反りがあったとしても、誘電体４Ａの両面に配置された超伝導アンテナ１は、共有する誘電体基板の厚さを等しくすることができ、複数の超伝導アンテナ１の個体差を小さくすることができる。図４の形態のアレイアンテナは、複数のアンテナを用いアンテナの指向性を向上させる観点から好ましい形態である。

図５の上面概念図に示すアレイアンテナ３００は、超伝導アンテナパターンが９０°ずれて積層された形態である。図５のアレイアンテナでは、Ａの符号で表したアンテナ層Ａと、Ｂの符号で表したアンテナ層Ｂと、Ｃの符号で表したアンテナ層Ｃと、Ｄの符号で表したアンテナ層Ｄは、積層順に９０°ずつずれている。図５の形態のアレイアンテナ３００は、積層されたすべてのパッチアンテナの給電経路の端部２Ａ，２Ｂ，２Ｃと２Ｄが又は直上及び直下の積層されたパッチアンテナの給電経路の端部が別方向に配向している。図４の形態のアレイアンテナは、アンテナ間の相互結合抑制の観点から好ましい形状である。アレイアンテナとしては、エンドファイアアレイアンテナやブロードサイドアレイアンテナが好ましい。

アレイアンテナを真空断熱槽に配置させた形態のさらに具体的なアンテナ装置について説明する。実施形態の超伝導アンテナ装置は、短波帯域からミリ波帯域において低損失な誘電基板上に、超伝導材料からなるアンテナとグランドパターンを有する平面アンテナを積層したアレイアンテナと、アレイアンテナを収容する真空断熱槽と、アレイアンテナを冷却する冷凍機と、真空断熱槽のアレイアンテナの指向性方向に短波帯域からミリ波帯域の電磁波を透過する真空断熱窓と、を有することが好ましい。

図６の概念図に実施形態のアンテナ装置４００を示す。アンテナ装置４００は、誘電体基板４Ａ、４Ｂ上にアンテナパターン１とグランドパターン３が形成されたアレイアンテナと、赤外反射膜４０８と、真空断熱槽４０９と、コールドヘッド４１０と、冷凍機４１１と、真空断熱窓４１２とを有する。

赤外反射膜４０８は、アンテナを加熱する赤外線がアンテナに入射することを防ぐ膜である。赤外線反射膜４０８は、赤外線が入射する真空断熱窓４１２と対向するアンテナの表面（超伝導アンテナ１側）に設けられ、超伝導アンテナ層を温める赤外線の入射を防ぐ。赤外反射膜４０８は、例えば、金属酸化物の多層膜である。赤外線源がない場合などは、赤外反射膜４０８を省略することができる。

真空断熱槽４０９は、アンテナが配置された空間内の温度と減圧状態を保つための容器である。真空断熱槽４０９のアンテナの指向性の最も高い方向に開口部を有する。開口部には真空断熱窓４１２を有する。真空断熱槽４０９は、例えば、ステンレス鋼などの金属で構成される。なお、図示はしていないが、真空断熱槽４０９には、真空断熱槽４０９内を減圧するポンプが設けられている。

コールドヘッド４１０は、アレイアンテナを保持し冷却する部材である。コールドヘッドは４１０、冷凍機４１１と熱的に接続し、冷凍機４１１によって冷却される。冷却温度は、アレイアンテナの超伝導酸化物膜によって、異なり、例えば７７Ｋ以下である。

冷凍機４１１は、アレイアンテナを冷却するコールドヘッド４１０を冷却する部材である。アレイアンテナ用の冷凍機でも良いし、アンテナ装置を組み込む機器に冷凍機が用いられている場合は、その冷凍機を併用することができる。

真空断熱窓４１２は、真空断熱槽４０９のアレイアンテナの指向性の最も高い方向に設けられた窓である。真空断熱窓４１２は、アンテナが送受信する電磁波を透過させる部材が用いられ、例えば、セラミックスやガラス、アクリルなどが用いられる。真空断熱窓４１２の面積は、アレイアンテナの面積と同程度以上であると、信号の送受信を阻害しにくいという観点から好ましい。

ここで、図７に実施形態のアンテナ装置の回路のブロック図を示す。図７のブロック図では、アンテナ（ＡＮＴ）、送信系電力分配器（ＣＩＲ）、振幅制限器（ＬＩＭ）、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）、低雑音増幅器（ＬＮＡ）と位相器（Φ）を有する。ＡＮＴ１からＡＮＴｎは積層したアレイアンテナを示している。アンテナは、振幅制限器、バンドパスフィルター、低雑音増幅器と位相器と接続する。

アンテナから送信する電波は、送信系電力分配器を介して、アンテナ側へ電力を供給して、電波を出力する。アンテナで受信した電波は、送信系電力分配器を通った信号は、振幅制限器で閾値を超える振幅を有する信号が制限される。振幅の大きな信号は、回路を破損させる可能性があるため、信号を増幅する前に、振幅制限を行うことが好ましい。振幅制限器は、送信系電力分配器と低雑音増幅器の間の任意の順番に配置される。振幅制限器を通過した信号は、バンドパスフィルターを通り、アンテナの共振周波数以外の波長帯の信号が除去される。バンドパスフィルターを通過した信号は、低雑音増幅器で信号が増幅される。低雑音増幅器を通過した信号は、位相器で、各アンテナからの信号の位相を同期させる。アンテナに、遅延線路が設けられている場合は、移相器を省略することができる。位相器を通過した信号は、合成される。また、移送器にて通過位相を可変することでアレイアンテナのビームを走査することもできる。

実施形態では、アンテナに超伝導部材を採用し、超伝導状態とするために、冷却を行なっている。この冷却は、アンテナだけでなく、送信系電力分配器、振幅制限器、バンドパスフィルターと低雑音増幅器に対しても行うことが、信号のＳＮ比向上の観点から好ましい。例えば、コールドヘッド上にこれらの回路部材を配置することで、回路部材の冷却と超伝導材料の冷却を共通の冷凍機で行うことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の検査装置は、マイクロ波を異なる方向から送信する複数の送信部を有する送信アンテナ装置と、複数方向からのマイクロ波を受信する可変指向性アンテナを有する受信部を有する受信アンテナ装置とを有する。被測定物に複数の方向から送信されたマイクロ波が照射されると、被測定物中の金属領域では、マイクロ波が回り込み及び反射し、誘電体領域では、マイクロ波の位相が遅れる。これ以外の領域では、マイクロ波は一部が減衰して透過する。複数方向からの金属又は誘電体によって生じるマイクロ波の変化を受信部で受信することで、被測定物中のどの領域に金属や誘電体が含まれるか否かを検知することができる。第２実施形態の検査装置では、２次元の情報を得ることができる。図８の概念図に第２実施形態の検査装置の概念図を示す。送信部は受信部を中心に、円弧上に配置され、複数の送信部と受信部との距離は等しい。受信部では、金属又は誘電体を検知するために指向性の高いアンテナが用いられ、複数の方向からのマイクロ波を１つの受信部で測定するために可変指向性アンテナが用いられることが好ましい。受信部の指向性が高いほど、送信部ごとのマイクロ波をより分離することができるため精度の高い情報を得ることができる。実施形態の受信アンテナ装置を上下に移動させるだけで、二次元の検査情報を得ることができる。また、第２実施形態を含めた送信部又は受信部が複数ある構成の検査装置では、異なる方向からのマイクロ波を受信可能な構成となっているため、検知した異物の位置と形状の３次元情報を知ることができる。異物の位置や形状の３次元情報を合わせて、異物が危険物であるか否かをより高精度に判定する事もできる。２次元情報からは、尿量の少ない膀胱と同程度の体表面に可燃性や爆発性の液体類を配置した場合、異物の検知が困難である。しかし、異物の３次元情報を得ることで、液体が被測定物の表面にあるのか、内部にあるのかということが判定可能となり、危険物の検査精度を向上させることができる。なお、本実施形態に限らず、送信部と受信部がそれぞれ１つの構成の場合でも、送信部、受信部もしくは被測定物を移動させることで３次元情報を得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の検査装置は、マイクロ波を送信する送信部とマイクロ波を受信する受信部を有する送信アンテナ装置と、マイクロ波を受信する指向性アンテナを有する受信部を有する受信アンテナ装置とを有する。被測定物にマイクロ波が照射されると、被測定物に送信アンテナ装置から送信されたマイクロ波が照射されると、被測定物中の金属領域では、マイクロ波が回り込み及び反射し、誘電体領域では、マイクロ波の位相が遅れる。これ以外の領域では、マイクロ波は一部が減衰して透過する。送信アンテナ装置に送信部と受信部を備えた構成の検査装置であるため、被測定物に金属が含まれる場合、金属面のマイクロ波が反射し、反射したマイクロ波を送信アンテナ装置の受信部で受信される構成である。図９の概念図に第３実施形態の検査装置の概念図を示す。送信アンテナ装置に送信部と受信部の両方を有する送受信部を有すること以外の第３実施形態の検査装置は、第１実施形態と同様である。ミリ波などでは、体表面で電磁波が反射されるため、測定対象者のプライバシーが問題となるが、第３実施形態では、被測定物の金属のみが反射するため、測定対象者の体表面の情報は、反射のマイクロ波に含まれないため、測定対象者のプライバシーが問題とならない点で好ましい。

（第４実施形態）
第４実施形態の検査装置は、マイクロ波を送信する送信部とマイクロ波を受信する受信部をそれぞれ複数有する送信アンテナ装置と、マイクロ波を受信する指向性アンテナを有する受信部を有する受信アンテナ装置とを有する。送信アンテナ装置に送信部と受信部を備えた構成の検査装置であるため、被測定物に金属が含まれる場合、金属面のマイクロ波が反射されて、送信アンテナ装置の受信部で受信される構成である。図１０の概念図に第４実施形態の検査装置の概念図を示す。送受信部を上下方向に複数個有すること以外の第４実施形態の検査装置は、第３実施形態と同様である。第４実施形態では、送受信部を複数有しているために、反射波からの金属の検査を迅速かつ高精度に行うことができる。誘電体の検査についても、受信アンテナ装置の受信部を上下又は左右に移動させるだけで、第３実施形態の検査装置よりも高精度な検査を行うことができる。

（第５実施形態）
第５実施形態の検査装置は、マイクロ波を送信する送信部とマイクロ波を受信する受信部をそれぞれ複数有する送信アンテナ装置と、マイクロ波を受信する指向性アンテナを有する受信部を複数有する受信アンテナ装置とを有する。図１１の概念図に第５実施形態の検査装置の概念図を示す。受信部を上下方向に複数個有すること以外の第５実施形態の検査装置は、第４実施形態と同様である。第５実施形態では、送信アンテナ装置の送受信部と受信アンテナ装置の受信部はそれぞれ複数であるため、送信アンテナ装置及び受信アンテナ装置を移動させなくても被測定物の誘電体と金属の検査を行うことができる。

（第６実施形態）
第６実施形態の検査装置は、マイクロ波を送信する送信部とマイクロ波を受信する受信部をそれぞれ複数有する送信アンテナ装置と、マイクロ波を受信する指向性アンテナを有する受信部を複数有する受信アンテナ装置とを有する。第６実施形態の検査装置は、送信アンテナ装置の送信部が異なる周波数（例えば、ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３）のマイクロ波を送信する構成となっている。図１２の概念図に第６実施形態の検査装置の概念図を示す。図１２の検査装置の構成では、送受信部の送信周波数がｆ_１、ｆ_２、ｆ_３とそれぞれが異なっていること以外は、第５実施形態と同様である。第６実施形態では、送信する位置によってその周波数を変えているため、周波数毎の送信部の位置情報を受信部に伝えることができ、被測定物中のどの深さに誘電体や金属が存在しているかを知ることもできる。

（第７実施形態）
第７実施形態の検査装置は、マイクロ波を送信する送信部とマイクロ波を受信する受信部をそれぞれ複数有する送信アンテナ装置と、マイクロ波を受信する指向性アンテナを有する受信部を複数有する受信アンテナ装置とを有する。図１３の概念図に第７実施形態の検査装置の概念図を示す。第７実施形態の検査装置は、送信アンテナ装置と受信アンテナ装置とが反射しうる電磁波を吸収する電波吸収体を備える。電波吸収体は、電波を送受信する面のうち送信部、送受信部および受信部が無い面に設けることが好ましい。電波吸収体を設けることで、受信ノイズを減らすことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限られず、特許請求の範囲に記載の発明の要旨の範疇において様々に変更可能である。また、本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。

１…超伝導アンテナ
２…給電経路
３…グランド
４…基板
５…誘電体
６…金属板
１００…平面アンテナ
１０１…平面アンテナ
２００…アレイアンテナ
３００…アレイアンテナ
４００…アンテナ装置
４０８…赤外線反射膜
４０９…真空断熱層
４１０…コールドヘッド
４１１…冷凍機
４１２…真空断熱層

Claims (11)

1. マイクロ波を送信する送信装置を持つ送信部に接続される送信アンテナ装置と、受信装置を持つ受信部に接続される受信アンテナ装置が被測定物に対してそれぞれ対向し、
   前記受信アンテナ装置は、前記送信アンテナ装置が送信して前記被測定物を透過したマイクロ波と、位相が遅れたマイクロ波と、前記被測定物中を回り込んだマイクロ波の内の少なくともいずれかを受信し、
   前記受信部は、指向性を有する超伝導アンテナを備えたものであることを特徴とする検査装置。
2. 前記受信部は、可変指向性アンテナであることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記送信アンテナ装置は、受信アンテナ装置から等距離に配置された１又は複数の送信部を有し、
   前記１又は複数の送信部から送信されたマイクロ波を１つの受信部を有する前記受信アンテナ装置で受信することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記送信アンテナ装置は、受信部を有し、
   前記送信アンテナ装置が送信して被測定物で反射されたマイクロ波を前記送信アンテナ装置の受信部で受信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 前記受信アンテナ装置は、前記被測定物に対し上下、左右又は上下及び左右の内のいずれかの方向に移動可能な駆動装置を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 前記送信アンテナ装置は、異なる周波数のマイクロ波を送信する複数の送信部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記送信アンテナ装置の送信部の外縁部、前記送信アンテナ装置の受信部と前記受信アンテナ装置の受信部の外縁部の内の少なくともいずれかに電磁波吸収体を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. マイクロ波を被測定物へ送信する送信手段と、
   前記被測定物を透過したマイクロ波と、位相が遅れたマイクロ波と、前記被測定物中を回り込んだマイクロ波の内の少なくともいずれかを受信する受信手段と、 受信した信号を解析して被測定物中の異物を検知する手段と、を有し、
   前記受信手段は、指向性を有する超伝導アンテナを備えたものであることを特徴とする検査システム。
9. 前記検知手段は、受信した信号から被測定物中の金属と誘電体のうちの少なくともいずれかを含む分布画像を作製することを特徴とする請求項８に記載の検査システム。
10. 前記検知手段は、予め被測定物の種類毎に作製した異物を有しない基準データと測定データを比較して異物検知を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の検査システム。
11. 前記検知手段は、金属と誘電体のうちいずれかの量又は分布を測定し、前記量又は分布が閾値を超えた際に報知することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の検査システム。