JP7532083B2 - テラヘルツ波システム、テラヘルツ波システムの制御方法、およびテラヘルツ波システムの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、テラヘルツ波システムに関する。

特許文献１には、テラヘルツ波を適用したカメラシステムについての記載がある。特許文献１では、アクティブ型のテラヘルツ波カメラシステムにおいて、複数のテラヘルツ波の光源からテラヘルツ波を発生させ、被写体にテラヘルツ波を照射し、被写体で反射したテラヘルツ波を検出することが記載されている。

特開２０１８－０８７７２５号公報

テラヘルツ波は人間の目には見えない不可視の波長帯域の電磁波であるため、光源から所望の周波数のテラヘルツが発生しているかどうかを人間の目で確認することができない。

よって、仮に光源やシステムに何らかの不具合が生じ、光源から所望のテラヘルツが発生していない場合、正常に被写体の撮影を行うことができない。また、光源の回路の寄生容量による発振によって意図しない周波数のテラヘルツ波が生じることもありうる。この場合は、光源の回路には正常動作時と同程度の電流が流れるため、光源の電流をモニタしていてもこの異常を検知することができない。このように、テラヘルツ波の光源の動作を確認する何らかの手段が必要となる。

本発明はかかる問題を鑑みてなされたもので、テラヘルツ波などの電磁波を用いた発信部の動作を確認する方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのテラヘルツ波システムは、電磁波を発生する発信部と、前記電磁波を検出可能な受信部と、前記電磁波を照射している状態の前記発信部を撮影した第１画像情報に基づき、前記発信部の前記電磁波の出力が閾値以上か否かを判定する処理部と、を有することを特徴とする。

本発明の一側面としてのテラヘルツ波システムの制御方法は、電磁波を照射している状態の発信部を撮影した第１画像情報を取得するステップと、前記第１画像情報に基づき、前記発信部の前記電磁波の出力が閾値以上か否かを判定するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によって、テラヘルツ波などの電磁波を用いた発信部の動作を確認する方法を提供することができる。

第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの構成を説明する模式図。 第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステムで撮影された画像とその処理方法を説明する模式図。 第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの動作を説明するフローチャート。 （ａ）第２実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの構成を説明する模式図、（ｂ）第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステムで撮影された画像を説明する模式図。 （ａ）第３実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの構成を説明する模式図、（ｂ）第３実施形態のテラヘルツ波カメラシステムで撮影された画像を説明する模式図、（ｃ）第３実施形態のテラヘルツ波カメラシステムで撮影された画像を説明する模式図。 第４実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの構成を説明する模式図。 第５実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの構成を説明する模式図。 （ａ）～（ｄ）第５実施形態のテラヘルツ波カメラシステムで撮影された画像を説明する模式図。

最初に、テラヘルツ波について説明する。テラヘルツ波は、典型的には０．１ＴＨｚから３０ＴＨｚの範囲のうち、任意の周波数帯域を有する電波である。テラヘルツ波は、可視光や赤外光と比較して波長が長いため、被写体からの散乱の影響を受け難く、多くの物質に対し強い透過性を有している。また、テラヘルツ波は、ミリ波と比較して波長が短いため、高い空間分解能を得ることができる。これらの特徴を活かし、テラヘルツ波はＸ線に替わる安全なイメージング技術への応用が期待されている。応用が期待されるイメージング技術とは、具体的には、公共の場所でのボディチェックや監視カメラ等である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。各実施形態のテラヘルツ波カメラシステムは、応用が期待されるボディチェックや監視カメラに適用可能である。尚、以下の実施形態は本発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

（第１実施形態）
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００１について、図１～図３を参照して説明する。

図１は、テラヘルツ波カメラシステム１００１の構成を説明する模式図である。テラヘルツ波カメラシステム１００１は、受信部１００、発信部１０３、発信部１０４、発信部１０５、表示部１１１、及び処理部１１０を有する。本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００１では、受信部１００の受信可能な、画角内に発信部１０３～１０５が含まれるように配置されている。

発信部１０３、１０４、１０５はそれぞれテラヘルツ波を被写体１０９に照射する。ここで、照射は放射ともいえる。なお、テラヘルツ波カメラシステム１００１は、複数個の発信部を有しているが、発信部の数はこれに限らず、１個でも、２個でも、１６個以上であってもよい。発信部１０３、１０４、１０５から照射されるテラヘルツ波の周波数は０．１ＴＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の範囲のうち、任意の周波数の成分を有するか、単一の周波数であることが好ましい。被写体１０９として人体を含む場合、多くの衣服類は１ＴＨｚまで高い透過性を有するため、秘匿物の検査等に用いる場合には、０．３ＴＨｚ以上１ＴＨｚ以下が望ましい。本実施形態では、０．４５ＴＨｚを含む周波数帯を用いているものとする。被写体１０９は、進行方向１１２に沿って移動しているものとする。

発信部１０３には、それぞれがテラヘルツ波を発する複数の発信器１０６が配されている。例えば、発信部１０３では、２ｘ２の配列で発信器１０６が配されている。発信部１０４には、それぞれがテラヘルツ波を発する複数の発信器１０７が配されている。例えば、発信部１０４では、２ｘ２の配列で発信器１０７が配されている。発信部１０５には、それぞれがテラヘルツ波を発する複数の発信器１０８が配されている。例えば、発信部１０５では、２ｘ２の配列で発信器１０８が配されている。これら発信器１０６、１０７、１０８の配置方法や数については、テラヘルツ波の強度及び指向性により適宜選択される。

発信器１０６、１０７、１０８は、単一または複数の発信素子によって構成されており、１つのチップとして筐体に実装されている。ここで、筐体はパッケージや実装部材とも称する。発信素子は、共鳴トンネルダイオードのような半導体素子型のテラヘルツ波発信素子や、光励起型のテラヘルツ波発信素子等が適用できる。また、大気とのインピーダンス整合やテラヘルツ波発生効率改善のため、それぞれの発信素子は、アンテナ構造を有することが望ましい。アンテナの大きさは使用する波長と同程度に設計される。

受信部１００は、テラヘルツ波を検出可能な素子である。受信部１００はテラヘルツ波用のカメラともいえる。受信部１００は、受信器１０２と、光学系１０１とを有する。受信器１０２は、複数の画素に区切られたセンサである。光学系１０１は、受信器１０２の受信面にテラヘルツ波を集光する。また、光学系１０１は、受信器１０２の受信面にテラヘルツ波を結像できる。受信部１００は、受信器１０２と光学系１０１が一体となって実装されたカメラのような形態をしている。しかし、受信部１００は、受信器１０２と光学系１０１とが別々の筐体に格納され、組み合わせて設置されていても構わない。

受信器１０２は、単一または複数の受信素子によって構成されており、１つのチップとして筐体に実装されている。ここで、筐体はパッケージや実装部材とも称する。受信素子は、ボロメータのような熱型の検出素子や、ショットキーバリアダイオードのような半導体型の検出素子等が適用できる。ここで、受信部１００はカメラとして画像を検出するため、受信素子の数を画素数と、受信素子のサイズを画素サイズとも称することができる。必要な画素数としては、例えば秘匿物検査の用途であれば、１００００画素以上が望ましい。すなわち、受信器１０２は、１００画素×１００画素のエリアセンサともいえる。テラヘルツ波の波長は数１００μｍであるため、１つの受信素子のサイズはこの値に準じる。これらより、受信器１０２の大きさは、典型的には１０ｍｍ以上×１０ｍｍ以上となる。解像度とサイズを鑑みて、画素数は２万画素以上が望ましく、受信器１０２の大きさは一辺が数１０ｍｍ以上である。１０万画素以上、一辺５００ｍｍ以上であってもよい。また、大気とのインピーダンス整合やテラヘルツ波の検出効率の向上のため、それぞれの受信素子は、アンテナ構造を有することが望ましい。アンテナの大きさは、使用する波長と同程度に設計される。

光学系１０１は、受信器１０２の受信面にテラヘルツ波を結像する。光学系１０１は、レンズやミラー等の光学素子でありうる。レンズを用いる場合には、レンズ材料として、使用するテラヘルツ波に対する損失が小さい材料を用いることが好ましい。レンズ材料として、例えば、テフロン（登録商標）や高密度ポリエチレンが挙げられる。光学系１０１は、結像光学系であり、設計は可視光の手法を適用することができる。図１の１点鎖線は、光学系１０１の光軸を示している。光軸は、受信器１０２の受信面の重心と一致することが望ましい。また、光学系１０１の内部に開口絞りを設けてもよい。開口絞りを絞ることで、すなわちＦ値を大きくすることで、被写体深度を深くすることができる。つまり、広範囲の被写体の像を得ることができる。しかし、Ｆ値を大きくすると光学系１０１を透過するテラヘルツ波の強度が低下してしまう場合がある。絞りは、発信部１０３、１０４、１０５からのテラヘルツ波の強度を鑑みて調整することが望ましい。

処理部１１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、記憶デバイス等を備えたコンピュータ等の処理装置である。受信部１００で取得した画像情報は処理部１１０に送られ、処理部１１０にて信号処理が行われる。処理部１１０の機能は受信部１００に設けられていてもよい。処理部１１０は、後に説明する判定や、信号処理や、テラヘルツ波カメラシステム全体の制御を行うことができる。すなわち、処理部１１０は、判定部や、信号を処理する信号処理部や、制御部を含みうる。また、処理部１１０は１つのコンピュータ等の処理装置である必要はなく、少なくとも一部の処理がクラウドで行われていてもよい。また、一部の処理がＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）によって行われてもよい。本実施形態では、処理部１１０が判定部や、信号処理部や、制御部を含む形態を示しているが、判定部や、信号処理部や、制御部が別に設けられていてもよい。

表示部１１１は、処理部１１０のコンピュータのモニタであってもよいし、画像を表示するために用意されたものでもよい。表示部１１１は、処理部１１０で形成された画像情報に基づく画像を表示する。

図１において、本実施形態の説明のため、次のような発信器があるものとする。発信部１０４の１つの発信器１０７ａは、テラヘルツ波が発生していない、あるいは寄生発振等によって所望の周波数とは異なる電磁波が発生しているものとする。また、発信部１０５の発信器１０８ａは所望の周波数のテラヘルツ波を発生しているものの強度が低下しているものとする。発信器１０７ａ、１０８ａは、万が一に生じる不具合を想定した例であり、便宜的に設定したものでありうる。

図２は、図１のテラヘルツ波カメラシステム１００１が取得した画像を説明する模式図である。図２（ａ）は、被写体１０９を撮影した画像を示している。この撮影は、本撮影で行われ、この画像から例えば秘匿物の検出を行う。本撮影は、被写体を撮影する場合を意味する。本実施形態では、被写体１０９の進行方向１１２に対して垂直な方向、すなわち被写体１０９の側面を撮影した画像を示している。撮影方向は、用途に応じて変更してもよい。撮影方向とは、光学系１０１の光軸の向きで特定可能である。また、本実施形態では、受信部１００は、被写体１０９にて反射したテラヘルツ波を検出する場合を想定しているが、被写体１０９を透過したテラヘルツ波を検出することもできる。従って、受信部１００と発信部１０３～１０５の位置関係以外の、その他の受信部１００と被写体１０９との位置関係や、被写体１０９と発信部１０３～１０５との位置関係は、適宜変更できる。

図２（ｂ）は、発信部１０３～１０５を撮影した画像を示している。この画像は、被写体１０９がいない状態、あるいは被写体１０９が受信部１００の画角範囲の外にある状態で行う。図２（ｂ）の画像は、発信部１０３～１０５から発生するテラヘルツ波の強度に応じた明暗像の２次元分布となっている。強度が高いほど明るい像となる。図２（ｂ）の画像には、図１の各発信部１０３～１０５と、発信器１０６～１０８に対応した部分に同一の符号を付している。ここで、発信器１０６～１０８に対応する像に対して、発信器１０７ａと発信器１０８ａに対応する像は明暗が異なる。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の破線２１２におけるテラヘルツ波の出力を示した模式図である。縦軸が出力である。出力は、強度ともいえる。

図２（ｂ）の発信器１０７ａに対応した部分は暗くなっており、所望のテラヘルツ波の帯域での信号が無い。図２（ｃ）の発信器１０７ａに対応した出力は０である。従って、発信器１０７ａは、所望の周波数のテラヘルツ波を発生していないことがわかる。また、図２（ｂ）の発信器１０８ａに対応した部分は、発信器１０７ａに対応した部分よりも明るいが、他の部分よりも暗い。図２（ｃ）の発信器１０８ａに対応した出力は他の出力に比べて低い。従って、発信器１０８からは所望の周波数のテラヘルツ波が発生しているものの、強度が低下していることがわかる。

強度低下を検出する方法として、例えば、図２（ｃ）のように予め許容できる下限の閾値２１３を決めておき、この閾値を下回るかどうかで判定する方法がある。また、出力の求め方は、図２（ｂ）に示す１次元の方向である破線２１２における出力強度を基準としてもよいし、あるいは図２（ｂ）の画像から領域を特定し、各領域の出力に基づいて設定してもよい。各領域の出力は、各領域の画素の出力の合算値や、各領域の画素の出力の平均値など任意の設定が可能である。また、各領域の出力は、各領域の１つの画素の出力のみを基準にしてもよい。この判定の処理は、図１の処理部１１０で行っているが、受信器１０２の読み出し回路内に判定回路を設けてもよい。このようにして、発信部検査を行うことができる。

図３（ａ）は、発信部検査の動作を説明するフローチャートである。まず、発信部の動作状態を確認する（ステップＳ３００）。これによって、発信部がテラヘルツ波を照射しているのか、否かを確認する。動作状態によっては、発信部の動作を切り替えるサブフローを行ってもよい。また、動作状態によって次のステップＳ３０１をスキップするフローを入れてもよい。次に、テラヘルツ波の照射を開始する（ステップＳ３０１）。発信部１０３～１０５が動作しテラヘルツ波が照射される。なお、既に照射状態にある場合には、照射状態を維持する。照射状態を明時とも称する。次に、発信部１０３～１０５の撮影を行う（ステップＳ３０２）。受信部１００が発信部１０３～１０５から照射されるテラヘルツ波を検出する。照射状態で取得された画像を明画像とも称する。検出された信号あるいは信号に基づく画像から、発信部１０３～１０５の出力が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３０３）。閾値以上の場合（Ｙ）、検査は完了となる。閾値以下の場合（Ｎ）、例えば、処理部１１０は指示を出し、表示部１１１に警告を表示する（ステップＳ３０４）。また、閾値以下の場合（Ｎ）、例えば、処理部１１０は、アラート音を発する等の動作を行うことができる。このような動作によって、視認できない発信部１０３～１０５の動作を確認することができる。

なお、図２（ｂ）に示す画像には、受信器１０２の回路起因による空間的なノイズやシェーディングが重畳する場合がありうる。この場合には、次のような動作を行うことが望ましい。図３（ｂ）は、発信部検査の別の動作を説明するフローチャートである。図３（ｂ）において図３（ａ）と同じ動作については、説明を省略する。まず、テラヘルツ波の照射を停止する（ステップＳ３１１）。例えば、発信部１０３～１０５が動作を停止しテラヘルツ波の照射が停止される。または、発信部１０３～１０５がテラヘルツ波の照射を停止するように動作する。あるいは、発信部１０３～１０５の前に、テラヘルツ波を遮断する部材が配される。なお、既に非照射状態にある場合には、非照射状態を維持する。非照射状態を暗時とも称する。次に、非照射状態で、発信部１０３～１０５を撮影する（ステップＳ３１２）。非照射状態で撮影した画像を暗画像（ダーク画像）とも称する。次に、ステップＳ３０１とステップＳ３０２の動作を行う。そして、信号処理（ステップＳ３１３）を行う。信号処理では、明画像の情報から暗画像の情報を除去する処理を行う。暗画像は基準となる信号である。つまり、信号処理では、明画像から基準となる信号を除去する処理である。次に、信号処理を行った状態で判定を行い（ステップＳ３０３）、完了あるいはステップＳ３０４が実行される。このような処理を行うことで、ノイズを低減することができ、ステップＳ３０３の判定の精度を向上することができる。判定の精度の向上によって、発信部１０３～１０５の動作不良の検出精度を向上させることができる。

所定の時間の中でランダムに生じるノイズがある場合には、次のような動作を行うことができる。図３（ａ）に示すフローにおいて、ステップＳ３０２を複数回行い、複数の明画像を平均化してもよい。平均化した画像を基に、ステップＳ３０２を行うことができる。また、図３（ｂ）に示すフローにおいて、所定の時間の中でランダムに生じるノイズがある場合には、ステップＳ３１２を複数回行い、複数の暗画像を平均化してもよい。ステップＳ３１３において、明画像から平均化した暗画像の情報を除去することができる。また、図３（ｂ）に示すフローにおいて、所定の時間の中でランダムに生じるノイズがある場合には、ステップＳ３０２とステップＳ３１２をそれぞれ複数回行い、複数の明画像と複数の暗画像をそれぞれ平均化してもよい。ステップＳ３１３において、平均化した明画像から平均化した暗画像の情報を除去することができる。このような処理によって、時間的にランダムに生じるノイズを低減することができる。よって、発信部１０３～１０５の動作不良の検出精度を向上させることができる。

また、ステップＳ３０１とステップＳ３０２では、次のような動作を行ってもよい。例えば、ステップＳ３０１にて、発信部１０３～１０６の全てを照査状態にし、ステップＳ３０２を行うことができる。また、発信部１０３～１０５を輪番で非照射状態から照射状態にし、都度、撮影を行うことができる。すなわち、ステップＳ３０１とステップＳ３０２を発信部１０３～１０５の動作状態を変えて、複数回行う。まず、ステップＳ３０１では、発信部１０３を照射状態にし、発信部１０４と発信部１０５を非照射状態にする。そして、ステップＳ３０２を行う。再び、ステップＳ３０１を行い、発信部１０３と発信部１０５を非照射状態にし、発信部１０４を照査状態にする。そして、ステップＳ３０２を行う。再度、ステップＳ３０１を行い、発信部１０３と発信部１０４を非照射状態にし、発信部１０５を照査状態にする。そして、ステップＳ３０２を行う。発信部１０３～１０５だけでなく、発信器１０６～１０８の１つ１つを順次点灯し、都度、撮影する方法であってもよい。あるいは特定の発信部や発信器だけを検査対象として点灯させて撮影してもよい。

ステップＳ３０２やステップＳ３１２の撮影は、１フレーム（静止画）でも、不連続な複数フレームでも、時間的に連続したフレーム（動画）でもよい。動画の場合には、画像の中から１フレーム分のデータを抽出して処理を行うことができる。

また、予め発信部や発信器の数量、配列関係の情報を処理部１１０に保持しておくこともできる。例えば、２×２配列の４つの発信器をそれぞれが持つ３つの発信部１０３～１０５が一列に並んでいる等の情報である。この情報によって、発信部や発信器を撮影した画像から、個々の発信部や発信器を抽出することができる。また、ＡＩを用いて、画像から個々の発信部や発信器を抽出することもできる。ＡＩは処理部１１０あるいはクラウドなどに設けることができる。このような処理によって、表示部１１１で発信部１０３～１０５の状態を表示することができる。よって、発信部検査の効率化および利便性の向上の少なくとも１つが可能となる。

また、テラヘルツ波カメラシステム１００１は、予備の発信部（不図示）を有することができる。ステップＳ３０４の後に、予備の発信部を替わり動作させることができる。また、ステップＳ３０４の後に、各発信部１０３～１０５の出力を上げることも可能である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した発信部検査の動作フローは、テラヘルツ波カメラシステムを運用場所に設置した時、定期的なメンテナンスを行う時、テラヘルツ波カメラシステムを動作開始する時に実施することができる。また、発信部検査フローは、本撮影の間に都度実施してもよい。すなわち、ステップＳ３０４の後に、本撮影の動作に移行することができる。

また、工程Ｓ３１２で取得するダーク画像は、発信部を発信状態にして取得することも出来る。その場合には、受信部を発信部の方に向けない方法や、受信部あるいは発信部にテラヘルツ波を遮断する遮断部を設け、ダーク画像を取得する際には、遮断部を受信部と発信部との間に移動する。このような動作によって受信部にテラヘルツ波が入射しない状態に、ダーク画像を取得することができる。発信部の状態の切り替え動作によって、発信部や他の部分の動作が不安定になる場合にはこのような方法を行ってもよい。

（第２実施形態）
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００２について、図４を参照して説明する。

図４（ａ）は、テラヘルツ波カメラシステム１００２の構成を説明する模式図である。テラヘルツ波カメラシステム１００２は、第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００１とは、光学系の構成が異なる。光学系４０１は、図１の光学系１０１に、フォーカスを調整する調整機構４０２を加えたものである。なお、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の付番を付し、詳細な説明は省略する。

調整機構４０２によって、被写体１０９を撮影する場合は被写体１０９にフォーカスを合わせ、発信部検査を行う場合は発信部１０３～１０５にフォーカスを合わせることができる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）で撮影した画像を示す図である。図４（ｂ）の符号は、図２（ｂ）の符号と同様である。調整機構４０２によって、電磁波のフォーカスを発信部１０３～１０５に合わせて撮影することができる。よって、第１実施形態の像よりも鮮明な像、すなわち精度の高い出力を得ることができる。

このような構成により、受信部１００から発信部１０３～１０５までの距離が、受信部１００から被写体１０９までの距離と異なるような配置であっても、精度の高い発信部検査を行うことができる。また、発信部の設置の自由度を向上させることができる。

（第３実施形態）
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００３について、図５を参照して説明する。

図５（ａ）は、テラヘルツ波カメラシステム１００３の構成を説明する模式図である。テラヘルツ波カメラシステム１００３は、第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００１に、受信部１００の方向を変える可動部５００を加えたものである。また、テラヘルツ波カメラシステム１００３は、テラヘルツ波カメラシステム１００１とは発信部の数や配置が異なる。なお、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の付番を付し、詳細な説明は省略する。

テラヘルツ波カメラシステム１００３は、発信部５０１～５０６を有する。発信部５０１～５０３が１つの組として設けられ、発信部５０４～５０６が１つの組として設けられている。発信部５０１～５０３と発信部５０４～５０６との間に、被写体１０９が位置する。また、発信部５０１～５０３と発信部５０４～５０６との間に、受信部１００が位置する。可動部５００は、受信部１００の撮影方向を変更する部材であり、受信部１００を支持する部材でもある。発信部５０１～５０３の発信部検査を行う場合は可動部５００をＡ方向へ回転させる。発信部５０４～５０６の発信部検査を行う場合は可動部５００をＢ方向へ回転させる。可動部５００は、処理部１１０からの信号を受けて動作する。可動部５００は、処理部１１０と通信が可能である。図５（ａ）では、可動部５００は、受信部１００を介して処理部１１０と通信しているが、処理部１１０と直接、通信してもよい。

図５（ｂ）と図５（ｃ）は、図５（ａ）の構成で撮影した画像を示す図である。図５（ｂ）は、可動部５００をＡ方向に回転したときに取得した画像であり、図５（ｃ）は、可動部５００をＢ方向に回転したときに取得した画像である。図５（ｂ）には、発信部５０１～５０３に対応する像が示されている。図５（ｃ）には、発信部５０４～５０６に対応する像が示されている。各白い領域は、それぞれの発信部の発信器に対応している。このような可動部５００を有することで、１つの受信部１００で、多方向にある複数の発信部の検査を実施することができる。なお、図５（ａ）の配置にあるように、発信部の照射面と、受信部の受信面とが向い合わせにならない場合には、発信部の指向性やコサイン則によって受信部１００で検出される発信部の出力は低くなりうる。このような場合には、出力の判定を行う前に、信号処理を行い、出力を補正することが好ましい。または、閾値の値を変更することが望ましい。なお、撮影する際には、可動部５００をＡ方向またはＢ方向に動かしながら、連続的に撮影してもよい。なお、第２実施形態のように、光学系１０１に調整機構を設けることや、広角のレンズを用いることもできる。その場合には、１枚の画像で複数の発信部を撮影することができるが、各発信部の解像度が低下してしまう。そのため、画素数を考慮したうえで実施することが好ましい。

また、発信部検査の際に、反射部材を被写体１０９の位置に設けてもよい。発信部５０１～５０６から照射されたテラヘルツ波を反射部材にて反射し、反射波を受信部１００で検出してもよい。反射部材の位置や角度を調整することで、各発信部を正面から撮影した状態として光源検査することもできる。

本実施形態の可動部５００は、Ａ方向およびＢ方向への回転動作、つまり水平方向の動きのみであったが、上下方向を含む任意の方向に動いてもよい。また、可動部５００の構造は、一般的な構造を適用することができる。

本実施形態で説明したように、撮影方向を変える可動部５００を持つことで、多方向にある複数の発信部の検査を効率的に行うことができる。

（第４実施形態）
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００４について、図６を参照して説明する。

図６は、テラヘルツ波カメラシステム１００４の構成を説明する模式図である。テラヘルツ波カメラシステム１００４は、第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００１に、別の受信部６００を加えたものである。なお、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の付番を付し、詳細な説明は省略する。また、図６において、処理部１１０と表示部１１１は不図示である。

受信部６００は、受信部１００と同様に、光学系６０１と、受信器６０２とを有する。発信部１０３～１０５から発生したテラヘルツ波のうち被写体１０９にて反射した成分６５０が受信器６０２に結像され、受信器６０２が信号を検出する。本実施形態では、被写体１０９からの反射波を検出するため、発信部１０３～１０５と、被写体１０９と、受信部６００との位置は、図６に示すようなＶ字型となっている。換言すると、発信部１０３～１０５と被写体１０９とを結ぶ方向は、被写体１０９と受信部６００とを結ぶ方向と交差する。ここで、受信部１００は、発信部１０３～１０５の検査を行うために設けられている。被写体１０９が存在しないタイミングで、発信部検査を行うことができる。

このような構成によって、被写体１０９の撮影を行う受信部６００と、発信部検査を行う受信部１００とが別に設けられているため、フォーカスや撮影方向を固定するなどして各構成を簡略化することができ、効率的に発信部検査と撮影を行うことができる。

（第５実施形態）
本実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００５について、図７、図８を参照して説明する。

図７は、テラヘルツ波カメラシステム１００５の構成を説明する模式図である。テラヘルツ波カメラシステム１００５は、第１実施形態のテラヘルツ波カメラシステム１００１に、受信部７００と、発信部７０３～７０５とを加えたものである。受信部１００は被写体１０９の背面を撮影し、受信部７００は被写体１０９の正面を撮影する。なお、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の付番を付し、詳細な説明は省略する。また、図７において、処理部１１０と表示部１１１は不図示である。図８は、図７の構成で撮影した画像である。図８は、図２（ｂ）と同様に対応する構成と等しい付番を付している。

テラヘルツ波カメラシステム１００５において、各部の配置は次のようになっている。受信部１００は発信部１０３～１０５に対向して配され、受信部７００は発信部７０３～７０５に対向して配されている。受信部１００と発信部１０３～１０５とを結ぶ方向は、受信部７００は発信部７０３～７０５とを結ぶ方向と交差する。

受信部７００は、受信部１００と同様に、光学系７０１と、受信器７０２とを有する。発信部１０３～１０５から発生したテラヘルツ波のうち被写体１０９にて反射した成分７５０が受信器７０２に結像され、受信器７０２が信号を検出する。

テラヘルツ波カメラシステム１００５の動作を、図３（ａ）を参照して説明すると次のようになる。ステップＳ３０１とステップＳ３０２において、受信部１００は発信部１０３～１０５を撮影し、受信部７００は発信部７０３～７０５を撮影する。ここで、取得した画像に基づき、発信部１０３～１０５と発信部７０３～７０５の検査が行われる。ここで、ステップＳ３０１とステップＳ３０２は、発信部１０３～１０５のみに実施する場合と、発信部７０３～７０５のみに実施する場合と、両方に実施する場合があるが、それぞれ対応した受信部１００あるいは受信部７００を用いる。図８（ａ）は受信部１００が発信部１０３～１０５を撮影した際の像であり、図８（ｂ）は受信部７００が発信部７０３～７０５を撮影した際の像である。

本撮影の際には、次のような動作を行う。発信部１０３～１０５から照射されたテラヘルツ波は、被写体１０９の正面側にて反射し、反射した成分７５０を受信部７００が受信する。これによって、被写体１０９の正面側の像を取得することができる。発信部７０３～７０５から照射されたテラヘルツ波は、被写体１０９の背面側にて反射し、反射した成分７５１を受信部１００が受信する。これによって、被写体１０９の背面側の像を取得することができる。図８（ｃ）は受信部７００が被写体１０９を撮影した際の像であり、図８（ｄ）は受信部１００が被写体１０９を撮影した際の像である。

被写体１０９の正面と背面とが撮影可能なテラヘルツ波カメラシステム１００５において、このように被写体１０９の撮影と発信部の検査を行うことができる。これによって、テラヘルツ波カメラシステム１００５の全体のシステムの簡略化に繋がり、効率的に光源検査を行うことができる。

以上、本発明についていくつか実施形態を説明したが、これらの実施形態に限らず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能であり、上述の各実施形態のテラヘルツ波カメラシステムの各構成はお互いに組み合わせて使用できる。

また、各実施形態において受信部、発信部、可動部による動作を全てシステム化して自動制御してもよい。具体的には、発信部の点灯・消灯動作、可動部の回転による撮影方向の変更、受信部のフォーカスの調整、撮影、および定期的な発信部の検査といった動作が挙げられる。これらの動作を自由に組み合わせて自動化することで、人による作業負荷を軽減することができる。

１００ 受信部
１０１ 光学系
１０２ 受信器
１０３～１０５ 発信部
１０６～１０８ 発信器
１０９ 被写体
１１０ 処理部
１１１ 表示部
１００１ テラヘルツ波カメラシステム

Claims (7)

1. 電磁波を発生する複数の発信部と、
   前記電磁波の検出が可能な複数の受信部と、
   前記電磁波を照射している状態の前記発信部を撮影した第１画像情報に基づき、前記発信部の前記電磁波の出力が閾値以上か否かを判定する処理部と、を有し、
   前記複数の発信部は第１の発信部と第２の発信部とを含み、
   前記複数の受信部は第１の受信部と第２の受信部とを含み、
   前記第１の発信部と前記第１の受信部とは対向して配され、
   前記第２の発信部と前記第２の受信部とは対向して配され、
   前記第１の発信部と前記第１の受信部とを結ぶ方向は、前記第２の発信部と前記第２の受信部とを結ぶ方向と交差し、
   前記処理部は、前記電磁波を照射している状態の前記複数の発信部を撮影する第１動作と、前記電磁波を照射していない状態の前記複数の発信部を撮影する第２動作と、前記電磁波を照射している状態の前記複数の発信部を撮影する第３動作の制御が可能であり、
   前記第１動作及び前記第２動作を被写体がいない状態で行い、
   前記被写体が前記第２の受信部の画角内にいる状態で前記第３動作を行い、
   前記第１動作及び前記第２動作において、前記第１の発信部から照射される電磁波を前記第１の受信部が撮影し、
   前記第３動作において、前記第１の発信部から照射され前記被写体で反射される電磁波を前記第２の受信部が撮影することを特徴とするテラヘルツ波システム。
2. 前記電磁波はテラヘルツ波であることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波システム。
3. 前記電磁波の周波数帯は、０．１ＴＨｚ以上３０ＴＨｚ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のテラヘルツ波システム。
4. 前記第１の受信部に前記電磁波を集光するための光学系を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のテラヘルツ波システム。
5. 前記光学系は、フォーカスの調整機構を有することを特徴とする請求項４に記載のテラヘルツ波システム。
6. 前記第１動作は、少なくとも前記複数の発信部の状態を確認するステップと、前記電磁波を照射している前記複数の発信部を撮影するステップと、を含み、
   前記第２動作は、少なくとも前記複数の発信部の状態を確認するステップと、前記電磁波を照射していない状態の前記複数の発信部を撮影するステップとによって取得されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のテラヘルツ波システム。
7. 前記処理部は、前記第１動作によって前記第１画像情報を取得し、前記第２動作によって第２画像情報を取得し、前記第１画像情報から前記第２画像情報を除去する処理を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のテラヘルツ波システム。

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