JPH07134174A - マイクロ波イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透視力を備え、且つ非破壊的に物体を映像化
できる反射マイクロ波による画像処理装置を提供する。 【構成】 複数のアンテナ素子を線状に配置したアレイ
アンテナ３を移動させながらマイクロ波ビーム３ｂの放
射と反射波の受信し、移動距離信号を移動手段４から制
御部２に出力し、制御部２は、前記移動信号に同期しな
がらタイミング制御５ａと、送信マイクロ波信号処６ａ
と、送信タイミングに同期して各アンテナ素子に給電す
る給電部７ｂと、画像処理14とを行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を使用して
隠蔽された物体を反射波によって画像化して検出する装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】隠蔽された物体を透視する手段として、
医療上の診断や金属探知などを目的としてＸ線を使用す
るもの、暗視用として赤外線を使用するもの、地中レー
ダーや金属探知器など電波を使用するもの、その他水中
透視用などを目的として超音波を使用するものなどが実
用されていることは周知である。

【０００３】ところで、前記Ｘ線は透視力が高いため、
例えば医療的目的のほか、鉄筋コンクリート内の鉄筋の
配置や、航空機に搭乗する際の荷物検査など多くの分野
で威力を発揮しているが、検査対象を挟んでＸ線放射部
と感光部とを配置する必要があるため、適用範囲に制約
があり、また装置が大掛かりになるなどの問題がある。
地中レーダーや金属探知器は、目標物の存在と位置とを
検出できるが、目標物の形状検出ができないという問題
がある。赤外線検出器は物体の表面温度は検出できるの
で暗視用として有効であるが、隠蔽された物体を検出す
ることはできない。また超音波は一般的透視手段として
は適用が困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マイクロ波
は、多くの物体に対して透過能力を有し、しかも誘電体
が異なる部分で反射波を発生する。したがって、原理的
にはマイクロ波の反射波を用いれば透視力を有する映像
装置を得ることが可能であるが、マイクロ波を用いた映
像装置は開発されていない。

【０００５】本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、反射波を用い、透視力を備え、且つ非破壊
的に物体を映像化できるマイクロ波イメージング装置を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明のマイクロ波イメージング装置の構成は、マ
イクロ波をビーム状に放射し、物体からの反射波を受信
するアレイアンテナと信号の制御部と画像処理部とから
なり、前記アレイアンテナは、マイクロ波ビームを同じ
方向に放射する複数のアンテナ素子を線状に配置し、前
記制御部は、各信号処理回路のタイミング制御と、これ
に同期したサンプリングパルスを発生させ、送信用、受
信用のアンテナ素子のアレイの中からそれぞれ一つの素
子を選択し、アンテナ素子の配列方向に対して交差する
方向にアレイアンテナを移動させたとき、その移動距離
信号に同期して全ての信号処理動作を行い、前記画像処
理部は、受信信号から物体の映像を表示させる処理を行
うものである。

【０００７】前記マイクロ波は、通常１ＧＨｚ〜３０Ｇ
Ｈｚの範囲のものであり、発振手段は従来から使用され
るものを使用することができる。前記アレイアンテナを
構築するアンテナ素子は、マイクロ波用という以外特に
限定はないが、好ましいアンテナの例としてはコンパク
ト化、製作が容易であり、ゲインが大きい点でスロット
アンテナなどを使用することができる。また、送受信ア
ンテナは、アンテナ素子を送信、受信の両方に用いても
よく、またそれぞれ別にしてもよい。

【０００８】前記アレイアンテナの移動手段は、回転角
信号を出力するロータリエンコーダを車輪に取り付けた
ものなどを適宜用いることができるが、これに限定され
ない。走査対象が、床や壁のように平らな場合は、前記
車輪をそのまま走査対象に押し付けて回転させればよい
が、凹凸のある場合などでは、低誘電率の平面板を当
て、その上を移動させるようにしてもよい。

【０００９】前記画像処理部で得られた画像データは、
ＣＲＴ、プリンターなどの表示手段に出力して目に見え
る映像としてもよく、各種記憶装置に入力することがで
きる。マイクロ波は、金属表面、誘電率が異なる界面で
反射する性質がある。したがって、前記イメージング装
置は、鞄、衣服、壁などで遮られた金属、人体、その他
多くの物体の映像を、通常は輪郭として捕らえることが
できる。しかも、通常の場合、電波法による規制を受け
ない程度の超微弱電波により物体を検出することができ
る。

【００１０】

【作用】アレイアンテナを移動させながら、各アンテナ
素子から、同じ方向にマイクロ波を放射し、物体からの
反射波を受信し、この受信信号を画像処理する前記手段
は、対象物体に対して一方の側にのみ装置を配置して物
体を検出することができるので、装置構成及びその設置
が簡単で済み、人が持ち運びできる可搬式とすることが
でき、しかも電波を通す遮蔽物であれば、その向こうに
ある物体を透視して映像として検出することができる。

【００１１】

【実施例】以下添付の図面を参照して一実施例により本
発明を具体的に説明する。図１に示す本実施例のイメー
ジング装置１は、制御部２と、アレイアンテナ３と移動
手段４とから成っている。そして制御部２は、信号処理
部５、マイクロ波信号を処理するＭＷ信号処理部６、給
電コントローラ７ａ及び給電回路７ｂとで構成し、そし
て給電回路７ｂは、複数の伝送線８によってアレイアン
テナ３を構成するアンテナ素子（図示せず）との間にマ
イクロ波信号を送受するようにしている。そしてＭＷ信
号処理部６及び給電回路７ｂは、アレイアンテナ３に組
み付け、アレイアンテナ３と一緒に車からなる移動手段
４によって走査方向に移動できるようにした。

【００１２】前記アレイアンテナ３は、図２に示すよう
に、マイクロ波信号を処理するＭＷ処理部４及び給電回
路７ｂ（いずれも図２には図示せず）を収納したアンテ
ナ部３ａと一体的に組付けた。そして、移動手段４を壁
９に押し当てて移動させ、壁９に向かってマイクロ波を
放射し、壁９の裏側にあるターゲットである物体10を検
出するようにした。

【００１３】前記信号処理部５、ＭＷ信号処理部６、給
電コントローラ５ｂなどは、バス拡張ユニット11（図
２）に収納し、制御部２を操作する３２ビットノートパ
ソコン12に組み付けた。そして映像10ａを、ノートパソ
コン12のディスプレーからなる表示部12ａに映し出させ
た。なお、図２に示す符号13は信号ケーブルである。次
に図３によってアンテナ部３ａ及び画像処理部14につい
て説明する。タイミング制御回路５ａは、移動手段４か
らのパルス信号を受けてアレイアンテナの各素子を切り
換える信号を給電回路に送ると共に、これに同期したＭ
Ｗ受信回路６ｂからのアナログ信号をデジタル化するた
めのサンプリング用パルス信号を出力する。ＭＷ送信回
路６ａは、アレイアンテナ３から放射するマイクロ波の
発振・増幅を行い、タイミング制御回路５ａからのタイ
ミング信号に同期して送信用マイクロ波を出力する。給
電回路７ｂは、タイミング制御回路５ａから与えられる
タイミング信号により各アンテナ素子のスイッチ（図示
せず）を制御し、マイクロ波を放射するアンテナ素子、
受信するアンテナ素子を選択する。ＭＷ受信回路６ｂ
は、アレイアンテナ３で受信したマイクロ波を検波・増
幅し、画像処理部14に出力する。

【００１４】画像処理部14のＡ／Ｄ返還器14ａは、ＭＷ
受信回路６ｂからのアナログのＩＦ（中間周波数）信号
をデジタル信号に変換し画像処理器14ｂに転送する。画
像処理器14ｂは、一列のアンテナ素子群とその移動に伴
い得られる二次元データを画像処理し、像のフォーカシ
ング、カラー表示データなど必要とする演算処理を行
う。

【００１５】画像処理された信号は、図３に示すよう
に、ＣＲＴディスプレー、カラープリンターなどの表示
部12ａに出力したり、磁気ディスクその他のデータ記録
装置12ｂに出力したりすることができる。前記カラー表
示は、マイクロ波の反射強度を色別に表す場合などに使
用する。次にアンテナ部３ａの動作を説明する。アレイ
アンテナ３を構成するアンテナ素子は、通常２ⁿ 個（例
えば３２個）によって構成し、各アンテナ素子から順次
マイクロ波のパルス信号を放射する。なお図３に示す符
号３ｂはマイクロ波ビームであり、移動手段４の特定の
位置について、点線で示す位置から実線で示す位置まで
順次パルス信号を送信する。そして移動手段４によっ
て、例えば図３の紙面に対して垂直の方向にアンテナ部
３ａを移動させることにより、物体10を２次元的に画像
データとなる反射波信号を得ることができる。

【００１６】以上説明したマイクロ波の反射波により得
られる画像は、身の回りにある通常の物体に対しては物
体の輪郭映像が得られる。例えば１５ＧHzの場合、ベニ
ヤ板の向こうにあるペンチや鋏の映像は極めてハッキリ
した輪郭が得られた。また、透視可能な遮蔽物の例とし
ては、壁、木箱、段ボール箱、布など非金属の物体であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のマイクロ波
イメージング装置は、一定方向にマイクロ波を放射する
アレイアンテナに移動手段を設け、対象領域を走査し、
反射波を受信して画像処理するようにしたので次の効果
をうることができる。１．電磁波を透過する遮蔽物の向
こう側にある物体を透視することが可能である。

【００１８】２．マイクロ波の反射強度などをカラーモ
ニターにより映像を強調して表示可能である。 ３．アレイアンテナは、手に持って走査できるので。床
や壁などに沿わせて走査することができるので、操作が
簡単である。 ４．電池などの電源ユニット、制御部などは、キャスタ
付ラックに収納することにより、可搬式検査装置として
効果的に使用することができる。

【００１９】５．得られた画像データは、録画・再生が
できるので、産業上に広く利用することができる。 ６．遮蔽物の凹凸や汚れの影響を受けないで、遮蔽物に
隠された物体を検出することができる。 ７．超微弱電波で十分な画像をうることができるので、
電波法の規制を受けることなく実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるイメージング装置のブロ
ック回路図である。

【図２】図１に示すイメージング装置の使用状態を示す
斜視図である。

【図３】図１に示すイメージング装置における信号の流
れを説明するブロック回路図である。

【符号の説明】

１ イメージング装置 ２ 制御部 ３ アレイアンテナ ３ｂ マイクロ波
ビーム３ｂ ５ａ タイミング制御部 ６ａ マイクロ波
（ＭＷ）信号処理部 ６ｂ マイクロ波（ＭＷ）受信回路 ７ 給電部 10 物体 12ａ 表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波をビーム状に放射し、物体か
   らの反射波を受信するアレイアンテナと信号の制御部と
   画像処理部とからなり、前記アレイアンテナは、マイク
   ロ波ビームを同じ方向に放射する複数のアンテナ素子を
   線状に配置し、前記制御部は、各信号処理回路のタイミ
   ング制御と、これに同期したサンプリングパルスを発生
   させ、送信用、受信用のアンテナ素子のアレイの中から
   それぞれ一つの素子を選択し、アンテナ素子の配列方向
   に対して交差する方向にアレイアンテナを移動させたと
   き、その移動距離信号に同期して全ての信号処理動作を
   行い、前記画像処理部は、受信信号から物体の映像を表
   示させる処理を行うようにしたマイクロ波イメージング
   装置。