(57)【要約】【課題】対象者が危険物を所持している可能性を短時間に判定できるシステム、検査システム及び検査方法を提供すること。【解決手段】  実施形態によるシステムは、少なくとも１つの電波モジュールと、処理部を具備する。前記処理部は、前記少なくとも１つの電波モジュールを用いて対象者に関する領域内の少なくとも２点の電波反射強度の分布を求め、前記対象者が危険物を所持している可能性を示す危険度を判定する。【選択図】 図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ミリメートルから３０ミリメートルの間の波長の波を少なくとも有する電波を放出する電波モジュールと、
対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の第１位置に対して前記電波モジュールにより第１電波を放出したときの前記第１電波の第１反射強度と、前記対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の前記第１位置とは異なる第２位置に対して前記電波モジュールにより第２電波を放出したときの前記第２電波の第２反射強度との値の相違に基づいて、前記対象者が危険物を所持している可能性に関する危険度を判定する処理部と、
を具備するシステム。
【請求項２】
前記処理部は、前記危険度に基づき、前記対象者に関連付けて、さらなる検査が必要であること、またはさらなる検査は不要であることを示す情報を出力する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記危険度は、前記対象者が危険物を所持しているか所持していないことを示す情報、または前記対象者が危険物を所持している度合いを示す情報である、請求項１又は請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記対象者、または前記対象者が保有する物体の少なくとも一方を検出可能なセンサをさらに具備し、
前記処理部は、
前記センサにより検出された前記対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の少なくとも２点を決定し、前記電波モジュールに前記少なくとも２点に対して電波を放出させるための指示を出力する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５】
前記処理部は、
前記センサにより検出された前記対象者の胴体が存在する領域上に前記少なくとも２点を指定する請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記処理部は、
前記センサにより検出された前記対象者が保有する物体の存在する領域上に前記少なくとも２点を決定する請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記センサは前記対象者、または前記対象者が保有する物体の少なくとも一方を撮影するカメラを具備し、
前記処理部は、
前記カメラで撮影された画像に基づいて前記少なくとも２点を決定する請求項４乃至請求項６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項８】
前記処理部は、機械学習を用いて前記危険度を判定する請求項１乃至請求項７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項９】
前記電波モジュールを直線状に移動させる、または電波の放出方向が扇状に変化するように回転させる走査機構をさらに具備する請求項１乃至請求項８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項記載のシステムと、
第２電波モジュールと、
前記処理部が前記危険度を判定した時に前記対象者が位置していた第１場所とは異なる第２場所で前記第２電波モジュールを用いて前記対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の領域上の３以上の点の電波の反射強度を求める第２システムと、
を具備する検査システム。
【請求項１１】
１ミリメートルから３０ミリメートルの間の波長の波を少なくとも有する電波を放出する電波モジュールを用いる検査システムにおける検査方法であって、
対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の第１位置に対して前記電波モジュールにより第１電波を放出したときの前記第１電波の第１反射強度を求め
前記対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の前記第１位置とは異なる第２位置に対して前記電波モジュールにより第２電波を放出したときの前記第２電波の第２反射強度を求め、
前記第１反射強度と前記第２反射強度との値の相違に基づいて、前記対象者が危険物を所持している可能性に関する危険度を判定する、検査方法。
【請求項１２】
前記危険度に基づき、前記対象者に関連付けて、さらなる検査が必要であること、またはさらなる検査は不要であることを示す情報を出力することをさらに具備する請求項１１記載の検査方法。
【請求項１３】
前記検査システムは前記対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の少なくとも一方を検出可能なセンサをさらに具備し、
前記センサにより検出された前記対象者、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の少なくとも２点を決定することと、
前記電波モジュールに前記少なくとも２点に対して電波を放出させるための指示を出力すること
をさらに具備する請求項１１又は請求項１２記載の検査方法。
【請求項１４】
前記少なくとも２点は、前記センサにより検出された前記対象者の胴体が存在する領域上、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上に位置する請求項１３記載の検査方法。
【請求項１５】
前記センサは前記対象者、または前記対象者が保有する物体の少なくとも一方を撮影するカメラを具備し、
前記カメラで撮影された画像に基づいて前記少なくとも２点を決定する請求項１３又は請求項１４記載の検査方法。
【請求項１６】
機械学習を用いて前記危険度を判定する請求項１１乃至請求項１５のいずれか一項記載の検査方法。
【請求項１７】
前記電波モジュールを直線状に移動させる、または電波の放出方向が扇状に変化するように回転させることを具備する請求項１１乃至請求項１６のいずれか一項記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、システム及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査の対象者が危険物を隠し持っているか否かを判定する検査システムが数多く提案されている。この一例として、対象者に多数の電波を放出し、対象者からの反射波を受信し、受信信号の振幅に基づいて危険物の高精細なイメージングを行う検査装置がある。このような高精細なイメージングを行う装置では、対象者の非常に多くの点に電波を放出する必要があるため、検査に多くの時間がかかってしまう。
【０００３】
一方、危険物の所持を短時間で判定する手法として、対象者の少なくとも２点に電波を放出し、各放出において衣服からの反射波および人体からの反射波を検出し、検出信号の差に基づいて衣服と人体との間の光学距離を計算する手法も提案されている。この手法では、少なくとも２点の光学距離に差があり、その差が閾値以上であれば、衣服と人体の間に誘電体からなる爆薬を隠し持っていると判定される。
【０００４】
しかし、衣服と人体の距離は僅かであるので、光学距離の計算には高い分解能が要求される。また、一般的に、衣服の電波の反射率は低い。特に、セータのようなウール製の衣服は電波を殆ど反射しない。このため、干渉やノイズが多い実環境では、衣服からの反射波はノイズや干渉に埋もれ、検出することが困難である。そのため、この手法では、精度良く光学距離を算出することが困難である。
【０００５】
さらに、この手法では、誘電体の存在により光路が伸びることを前提としているので、検出できる危険物は爆薬に限られ、拳銃等の金属性の危険物は検出できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第９２８２２５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、対象者が危険物を所持している可能性を短時間に判定できるシステム及び検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によるシステムは、電波モジュールと、処理部を具備する。前記電波モジュールは、１ミリメートルから３０ミリメートルの間の波長の波を少なくとも有する電波を放出する。前記処理部は、対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の第１位置に対して前記電波モジュールにより第１電波を放出したときの前記第１電波の第１反射強度と、前記対象者の存在する領域、または前記対象者が保有する物体の存在する領域上の前記第１位置とは異なる第２位置に対して前記電波モジュールにより第２電波を放出したときの前記第２電波の第２反射強度との値の相違に基づいて、前記対象者が危険物を所持している可能性に関する危険度を判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態によるシステムを含む危険物スクリーニングシステムの一例の概要を示す図である。
【図２】一次スクリーニングシステムとして機能する、第１実施形態によるシステムの電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態によるシステムに含まれるレーダの電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図４】レーダによる走査の第１例を示す図である。
【図５】レーダにより送信されるチャープ信号の一例を示す図である。
【図６】レーダで行われる高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）の一例を示す図である。
【図７】第１実施形態による危険物スクリーニングの原理を示す図である。
【図８】第１実施形態による危険物スクリーニングの判定結果の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態によるシステムにおける一次スクリーニングの一例を示すフローチャート図である。
【図１０】レーダによる走査の第２例を示す図である。
【図１１】レーダによる走査の第３例を示す図である。
【図１２】レーダによる走査の第４例を示す図である。
【図１３】レーダによる走査の第５例を示す図である。
【図１４】レーダによる走査の第６例を示す図である。
【図１５】レーダによる走査の第７例を示す図である。
【図１６】レーダによる走査の他の例を示す図である。
【図１７】二次スクリーニングシステムとして機能する、第１実施形態によるシステムの電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示すアレイアンテナの一例を示す図である。
【図１９】図１８に示すアレイアンテナを構成する第１サブアレイアンテナと第２サブアレイアンテナそれぞれによる第１画像、第２画像の一例を示す図である。
【図２０】図１９に示した第１画像、第２画像のプロフィールの一例を示す図である。
【図２１】図１７に示すシステムにより得られた対象者の画像の一例を示す図である。
【図２２】図１７に示すシステムにおける処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。以下の説明は、実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施形態の技術的思想は、以下に説明する構成要素の構造、形状、配置、材質等に限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各要素のサイズ、厚み、平面寸法又は形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、互いの寸法の関係や比率が異なる要素が含まれることもある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して重複する説明を省略する場合もある。いくつかの要素に複数の呼称を付す場合があるが、これら呼称の例はあくまで例示であり、これらの要素に他の呼称を付すことを否定するものではない。複数の呼称が付されていない要素についても、他の呼称を付すことを否定するものではない。以下の説明において、「接続」は直接的な接続のみならず、他の要素を介して間接的に接続されることも意味する。
【００１１】
［第１実施形態］
（スクリーニングシステム）
第１実施形態によるシステムを説明する。第１実施形態によるシステムは、種々の検査装置に応用可能であるが、一例として、空港、駅、ショッピングモール、コンサートホール、展示会場等の不特定多数の人が集まる施設で拳銃、爆薬等の危険物を所持する人を検出する危険物スクリーニングシステムに応用される例を説明する。人は移動するので、検査エリアに長時間滞在しないこともあり、短時間で正確に危険物を検出することが望まれている。そのため、実施形態によるスクリーニングシステムは、一次スクリーニングと二次スクリーニングの２段階で段階的に絞り込んで危険物を検出する。
【００１２】
図１を参照して２段階スクリーニングシステムの概略を説明する。図１（ａ）は一次スクリーニングシステムの概要、図１（ｂ）は二次スクリーニングシステムの概要を示す。スクリーニングには電波を用いるものやエックス線を用いるものがあるが、ここでは電波を用いる例を説明する。実施形態で用いられる電波は、波長が１ミリメートルから３０ミリメートルの波を含む。なお、波長が１ミリメートルから１０ミリメートルの電波はミリ波、波長が１０ミリメートルから１００ミリメートルの電波はマイクロ波とも称される。検査の対象者に電波を放出すると、電波の伝搬路上に存在する物体で電波は反射される。ある距離で反射された電波の反射強度を測定することにより、その距離に存在する物体が人体であるか、又は拳銃、爆薬等の危険物であるかを判定できる。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、一次スクリーニングでは、空港、駅、ショッピングモール、コンサートホール、展示会場等のコンコース、出入口等の多数の人が集まる、広いエリアが検査エリアとされる。検査エリアの天井、壁又は床にレーダ１２とカメラ１４が設置される。カメラ１４は検査エリアに位置する人物を撮影する。レーダ１２は、カメラ１４で撮影された検査エリアの画像から認識された人物に電波を放出する。レーダ１２は、放出方向を変化しつつ電波の放出を繰り返し、対象者の複数（少なくとも２つ）の点に対して電波を放出することにより、対象者を電波で走査する。対象者上の電波の放出点は電子的に変更してもよいし、機械的に変更してもよい。後者の場合、レーダ１２は走査機構を介して天井、壁又は床に設置される。走査機構は、レーダ１２の位置を直線状に変える（リニアスキャンとも称する）、又はレーダ１２の向きを変える（セクタスキャンとも称する）ものでもよい。複数の人物が認識された場合、レーダ１２は、複数の人物に対して順次電波を放出する。
【００１４】
カメラ１４の撮影エリアは、検査エリア内の人物全員を撮影できるように検査エリアと対応している。ただし、検査エリア内の人物全員を一度に撮影することは必ずしも要求されない。カメラ１４を可動機構を介して天井に設置し、撮影エリアを変化しながら検査エリア内の人物全員を数回に分けて撮影してもよい。カメラ１４の画像に基づいて、検査エリアに人物が居るか否かが分かるので、検査エリアに人物が入ったことを検出すると、一次スクリーニングを開始してもよい。
【００１５】
一次スクリーニングは、広いエリアにおける多数の人物を対象者とし、対象者が危険物を所持している可能性に関する危険度を判定することを目的とする。そのため、一次スクリーニングでは、対象者が危険物を所持しているか否かについて時間をかけて正確に判定する必要はなく、危険物のようなものを所持している可能性がある疑わしい人を検出できればよい。一次スクリーニングには、高精度な検出は要求されない。高精度な検出は二次スクリーニングに要求される。例えば、一次スクリーニングでは、対象者の反射強度が装置により自動的に判定され、危険物のようなものを所持している可能性のある疑わしい人が検出される。このため、レーダ１２として、安価な車載用のミリ波レーダを用いることができる。
【００１６】
検査の精度は対象者一人当たりの電波の放出点数に比例する。一次スクリーニングでは、対象者一人当たりの電波の放出点は数点から数十点等とされ、いわゆる粗い走査が行われる。従って、多数の対象者についての一次スクリーニングに要する時間は、短時間で済む。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、二次スクリーニングの検査場所は一次スクリーニングの検査場所と異なることが多い。また、二次スクリーニングでは、駅の改札口、空港のチェックインカウンタ、空港の手荷物検査エリア、空港、駅、ショッピングモール、コンサートホール、展示会場等のエスカレータ、階段等の一次スクリーニングの検査エリアより狭いエリアが検査エリアとされることが多い。
【００１８】
二次スクリーニングの動作（レーダ１６からの電波の放出）は、疑わしい人に関する情報が一次スクリーニングシステムから二次スクリーニングシステムに伝えられ、疑わしい人がカメラ１８の撮影エリアに入ったことが検出された場合、開始してもよい。そのため、一次スクリーニングの検査エリアと二次スクリーニングの検査エリアは人の移動の流れに沿って、一次スクリーニングエリアから出た人が、その後、二次スクリーニングエリアに入るように配置されてもよい。しかし、これに限らず、警備員が一次スクリーニングシステムの検出結果を見て、疑わしい人を呼び止めて、二次スクリーニング室に連れて行くようにすることもあり、この場合、二次スクリーニングの検査エリアは任意に設定できる。さらに、エレベータ内やコンサートホールの座席等、人が移動しない環境では、一次スクリーニングの検査場所と二次スクリーニングの検査場所が同じでもよい。その場合、二次スクリーニングの検査エリアは一次スクリーニングの検査エリアと同じでもよいし、狭くてもよい。
【００１９】
二次スクリーニングの検査エリアの天井、壁又は床にレーダ１６とカメラ１８が設置される。カメラ１８は一次スクリーニングシステムのカメラ１４と等価なカメラであり、検査エリア内の人物を撮影する。レーダ１６は１つに限らず、検査エリア内のさらに細かいエリア毎に複数のレーダ１６を設けてもよい。
【００２０】
レーダ１６は一次スクリーニングシステムのレーダ１２よりも高精度な検出が可能である。すなわち、レーダ１６は、対象者が危険物を所持している可能性に関する危険度を判定するのではなく、対象者が具体的に何を所持しているかを判定することが可能である。例えば、レーダ１６の放出点の間隔はレーダ１２の放出点の間隔より短い。あるいは、レーダ１６の放出点の数はレーダ１２の放出点の数より多い。また、レーダ１６のスキャン方向は一次元ではなく、二次元であることが多い。さらに、レーダ１６は、電波反射強度の分布に基づいて高精細なイメージングを行ってもよい。二次スクリーニングでイメージングが行われ、対象者の所持しているものが画像として表示されると、オペレータが画像を見ること又は画像解析により、所持しているものが危険物であるか否かを判定できる。一次スクリーニングでは、大きさが同じであれば、スマートフォン、ファブレット、タブレット端末等は拳銃と間違って検出されることがあるが、二次スクリーニングでは、スマートフォンは拳銃と識別して検出される。二次スクリーニングは図１（ｂ）のような装置により行うことに限らず、警備員等によるボディタッチ、又はハンディスキャナを持った警備員等により行ってもよい。
【００２１】
二次スクリーニングで詳細に検査する対象者は一次スクリーニングにより検出された疑わしい人に限られるので、２段階スクリーニング全体に要する時間は、一次スクリーニングの検査対象エリアに居る全ての人を詳細に検査するのに要する時間よりも短くて済む。
【００２２】
（一次スクリーニングの装置構成）
図２は一次スクリーニングシステムの電気的構成の一例を示すブロック図である。一次スクリーニングシステムは、図１（ａ）に模式的に示すレーダ１２とカメラ１４を含む。一次スクリーニングシステムは、さらに、スクリーニングのためのプログラムを実行することによりスクリーニング全体を制御するコントローラとなるＣＰＵ２２を含む。ＣＰＵ２２のシステムバス２４にカメラ１４、スキャン装置３２、ストレージ３４、メインメモリ３６、表示部３８、キーボード４０及び通信装置４２が接続される。図１（ａ）には示していないが、スキャン装置３２が検査エリアの天井、壁又は床に設置される。レーダ１２はスキャン装置３２により電波の放出方向又は放出点の位置が変化される。これにより、対象者又は対象者が保有している物体が電波で走査される。
【００２３】
レーダ１２は送受信アンテナ２６と信号処理部２８からなる。信号処理部２８はＣＰＵ２２のシステムバス２４に接続される。送受信アンテナ２６は１又は複数の送信アンテナと１又は複数の受信アンテナを含む。複数の送信アンテナと複数の受信アンテナが設けられる場合、電波の放出方向又は放出点の位置は、信号処理部２８に設けられた電子的なスキャン回路（図示しない）により電子的に変更することもできる。この場合、機械的なスキャン装置３２は省略可能である。さらに、機械的なスキャン装置３２と電子的なスキャン回路の両方を備えてもよい。カメラ１４が可動機構を介して設置される場合、可動機構もＣＰＵ２２のシステムバス２４に接続される。
【００２４】
ストレージ３４は、ＣＰＵ２２が実行するプログラムや種々のデータを記憶する不揮発性の記憶装置であり、ＨＤＤやＳＳＤ等からなる。メインメモリ３６は、ストレージ３４から読み出したプログラムやデータ又はスクリーニング途中で生成された種々のデータを記憶する不揮発性のメモリである。ＣＰＵ２２は、ストレージ３４から読み出され、メインメモリ３６に展開されたプログラムを実行する。
【００２５】
キーボード４０と表示部３８は、必要に応じて備えられる。キーボード４０は検出精度の設定情報や調整指示等を入力してもよい。表示部３８は検出された疑わしい人の画像等の情報を表示してもよい。通信装置４２は、一次スクリーニングの結果を二次スクリーニングシステムへ送信する。一次スクリーニングの結果は、疑わしい人を特定する情報、例えば人の画像、特徴パラメータ、検出時刻等である。一次スクリーニングが危険度を二値（危険又は安全）ではなく、多値（かなり危険、やや危険、やや安全、かなり安全等）で出力する場合、通信装置４２は危険度も二次スクリーニングシステムに送信することがある。二次スクリーニングシステムは、疑わしい程度に応じて検出精度やスクリーニング方法を変更してもよい。
【００２６】
レーダ１２、カメラ１４、スキャン装置３２以外の図２の要素は１つの検査エリア毎に単独の装置として実現されてもよいし、ネットワーク上に配置され、複数の検査エリアのレーダ１２、カメラ１４、スキャン装置３２にネットワークを介して共通に接続されてもよい。レーダ１２、カメラ１４、スキャン装置３２以外の図２の要素は、監視室内のデスクの上にＰＣとして実装されてもよい。信号処理部２８は送受信アンテナ２６と別体として構成され、送受信アンテナ２６のみが検査エリアの天井、壁又は床に設置され、信号処理部２８は上記ＰＣ内に含めてもよい。
【００２７】
図３は、レーダ１２の電気的な構成の一例を示すブロック図である。送受信アンテナ２６は、１つ以上の送信アンテナ２６Ａと１つ以上の受信アンテナ２６Ｂからなる。なお、送信アンテナ２６Ａと受信アンテナ２６Ｂを別々に設けずに、１つのアンテナで送受信するようにしてもよい。シンセサイザ５２で生成された信号がパワーアンプ（Power Amplifier：ＰＡ）５４で増幅された後、送信アンテナ２６Ａに供給され、送信アンテナ２６Ａから電波が検査エリアに放出される。放出された電波は検査エリアに存在する全ての物体で反射され、反射波が受信アンテナ２６Ｂで受信される。受信アンテナ２６Ｂから出力される受信信号が低雑音増幅器（Low Noise Amplifier：ＬＮＡ）５６を介してミキサ５８の第１入力端子に入力される。ミキサ５８の第２入力端子にはシンセサイザ５２の出力信号が入力される。
【００２８】
ミキサ５８は送信信号と受信信号を組み合わせ、中間周波数（Intermediate Frequency：ＩＦ）信号を生成する。中間周波数信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）６０を介してＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）６２に入力される。Ａ／Ｄ変換器６２から出力されたディジタル信号は高速フーリエ変換（Fast Fourier Transformation：ＦＦＴ）回路６４で解析され、後述するように物体の電波の反射強度が求められる。
【００２９】
（一次スクリーニングの検出原理）
上述したように、一次スクリーニングでは少ない放出点で粗い走査が行われる。少ない放出点でも、電波を反射した物体を判定できるように、一次スクリーニングの走査範囲は、対象者全体ではなく、その中の一部分に絞られている。この絞り込みのために、図１（ａ）に示すように、カメラ１４が検査エリア全体の人物を撮影している。カメラ１４の撮影画像の中から人物の存在する領域が抽出され、図４（ａ）に示すように、複数の人物が一人ずつ対象者とされる。さらに、対象者の画像の中から危険物が隠されていそうな検査部位が抽出される。検査部位の例は胴体部がある。また、対象者自体ではなく、対象者が保有する物体に危険物が隠されている場合もあるので、対象者が保有する物体を検査部位としてもよい。対象物が保有する物体の例は大きな鞄スーツケース、バッグ、リュックサック、紙袋等がある。画像内の人物の抽出は、画像情報から、当該画像に含まれる人物が抽出できればどのような方法であってもよく、例えば、画像内の動きに基づく方法（パターン認識等を含む）や、ＡＩ・機械学習等を利用する手法により行われる。対象者内の検査部位の抽出は、機械学習を利用する手法により行われる。説明の便宜上、腹部の皮膚と衣服の間に拳銃等の危険物７２を隠していることを想定し、胴体部が検査部位とする。
【００３０】
さらに、危険物はある程度のサイズを有するので、検査部位を二次元的に走査しなくても、一次元的に走査するだけでも危険物を検出できる。このため、検査部位を一次元的に走査するライン（走査線）が特定される。例えば、胴体部の幅方向の中心を通る垂直方向の走査線が特定される。この走査線に沿って電波が所定間隔で放出されるように、スキャン装置３２が駆動され、レーダ１２の放出方向がセクタ状に変化される。
【００３１】
スキャン装置３２によるレーダ１２の放出方向の変化中、放出方向が所定の放出方向に一致する毎に電波が１回又は複数回放出される。所定の放出方向は、この方向で電波が放出されると、検査部位の走査線上で放出点が一定間隔に配置されるような方向である。これにより、図４（ｂ）に示すように、対象者の胴体部の走査線に沿った一定間隔の数点に対して電波が放出される。電波の放出経路上に存在する全ての物体で電波が反射される。受信アンテナ２６Ｂから出力される受信信号は、放出経路上に存在する全ての物体の反射強度を示す。そのため、多数の反射波による受信信号の中から対象者で反射された反射波による受信信号成分を抽出する必要がある。反射波は、放出時刻から物体までの距離に応じた時間だけ遅延した時刻で受信される。そのため、対象者までの距離が分かれば、受信信号の中から対象者で反射された反射波による受信信号成分を受信タイミングに基づいて抽出できる。対象者までの距離は、カメラが１つの場合は、時刻やフォーカスが異なる画像などから計算できる。またカメラを複数台用意することでも計算できる。対象者からの反射波の受信信号が抽出されると、その振幅から電波の反射強度が分かり、危険物７２を所持している疑いのある人を検出できる。
【００３２】
レーダ１２の検出原理を説明する。レーダ１２の送受信アンテナの組み合わせは種々ある。例えば、１つの送信アンテナから放出された電波の反射波を複数の受信アンテナで受信するものや、複数の送信アンテナから放出された電波の反射波を１つの受信アンテナで受信するものや、複数の送信アンテナから放出された電波の反射波を複数の受信アンテナで受信するものがあるが、ここでは、１つの送信アンテナから放出された電波の反射波を１つの受信アンテナで受信するものについての反射強度の求め方を説明する。
【００３３】
シンセサイザ５２は時間の経過に応じて周波数が直線的に増加するＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）信号を生成する。ＦＭＣＷ信号はチャープ信号とも称される。チャープ信号は、振幅Ａを時間ｔの関数として表すと、図５（ａ）に示すようになり、周波数ｆを時間ｔの関数として表すと、図５（ｂ）に示すようになる。チャープ信号は、図５（ｂ）に示すように、中心周波数ｆｃ、変調帯域幅ｆｂ、信号時間幅Ｔｂにより表される。チャープ信号の傾きは周波数の変化レート（チャープレート）γと称される。
【００３４】
送信アンテナ２６Ａから放射されるＦＭＣＷ信号の送信波Ｓｔ（ｔ）は、式１で表される。
【００３５】
Ｓｔ（ｔ）＝ｃｏｓ［２π（ｆｃｔ＋γｔ２／２）］      式１
チャープレートγは式２で表される。
【００３６】
γ＝ｆｂ／Ｔｂ        式２
このとき、送受信アンテナ２６から距離Ｒだけ離れたターゲットからの反射波は、送信タイミングからΔｔ＝２Ｒ／ｃだけ遅れて観測される。ｃは光速である。受信信号Ｓｒ（ｔ）はターゲットの反射強度をａとすると式３で表される。
【００３７】
Ｓｒ（ｔ）＝ａ・ｃｏｓ［２πｆｃ（ｔ−Δｔ）＋πγ（ｔ−Δｔ）２］      式３
図６は複数、例えば３つの物体が存在する場合の検出原理を示す。図６（ａ）は送信信号／受信信号と時間との関係を示す。図６（ａ）に示すように、送信信号は時間とともに周波数が線形的に変化する。受信信号は、送信信号に対してΔｔだけ遅延している。物体が複数ある場合、破線で示すように、最も近い物体からの反射波が最も早く受信され、一点鎖線で示すように、最も遠い物体からの反射波が最も遅く受信される。
【００３８】
図３に示すように、ミキサ５８で受信信号は送信信号と乗算され、ＬＰＦ６０に入力される。ＬＰＦ６０の出力信号はＩＦ信号ｚ（ｔ）と称され、式４で表される。
【００３９】
ｚ（ｔ）＝ａ・ｃｏｓ（２πΔｔγｔ）        式４
図６（ｂ）はＩＦ信号の周波数と時間との関係を示す。ノイズ等がない理想的な環境下では、反射波毎に周波数が一定となる。ここでは、破線で示すように、最も近い物体からの反射波の周波数が最も低く、一点鎖線で示すように、最も遠い物体からの反射波の周波数が最も高い。
【００４０】
式４に示す時間領域のＩＦ信号ｚ（ｔ）をＦＦＴ回路６４においてＦＦＴすることにより周波数領域の反射強度が計算できる。したがって、ＩＦ信号のＦＦＴの結果である周波数領域の各点での振幅がレーダからの距離毎の反射強度に対応する。周波数とレーダからの距離は式５の関係がある。
【００４１】
ｆｉｆ＝Δｔγ＝２Ｒγ／ｃ          式５
時間領域のＩＦ信号をＦＦＴすることで得られる反射強度と周波数の関係を図６（ｃ）に示す。このように、ＩＦ信号の周波数領域信号の振幅を求めることにより、レーダからの距離毎の反射強度を求めることができる。
【００４２】
例えば、カメラ１４が撮影した画像情報により、レーダ１２から対象者までの距離が２メートルであることが認識された場合、式５から距離Ｒ＝２メートルの地点に対応するＩＦ信号の周波数ｆｉｆが求められる。そのため、図６（ｃ）に示すような多数の受信信号の反射強度の中から周波数ｆｉｆの反射強度を対象者の反射強度として抽出できる。
【００４３】
上述の処理は、走査方向に沿った放出点毎に行われる。
【００４４】
ここで、図４に示すように、対象者の胴体部中央における垂直方向の走査線に沿って電波を数点放出した場合を考える。図４（ｂ）に示すように、数点の放出点で対象者の電波の反射強度が求められる。電波の半値幅は１０度程度であり、レーダのビーム幅が十分狭いので、走査線上の電波の反射強度の分布は、図７に示すように、電波を反射した物質によって異なる。図７（ａ）は対象者が何も所持していない場合の電波の反射強度分布を示す。この場合、電波は対象者の皮膚で反射されるので、放出点の位置に関わらず、電波の反射強度は変わらず、反射強度の分布はフラットな分布である。図７（ｂ）は対象者が、胴体部のほぼ中央に拳銃（金属）を所持している場合の電波の反射強度分布を示す。この場合、金属は皮膚に比べて反射強度が高いので、拳銃の位置に対応する放出点の電波の反射強度は他の点の電波の反射強度に比べて高くなる。横軸は反射強度（右が反射強度が高い）であるので、電波の反射強度は右に凸な分布になる。図７（ｃ）は対象者が、胴体部のほぼ中央に爆薬を所持している場合の電波の反射強度分布を示す。爆薬は皮膚に比べて電波を良く吸収するので、爆薬の位置に対応する放出点の反射強度は他の点の反射強度に比べて低くなり、電波の反射強度は左に凸な分布になる。分布は少なくとも２点の反射強度の値の相違により特定できる。
【００４５】
本実施形態によれば、物体を所持しているか否かを判定できればよいので、距離方向の分解能としては衣服と人体との差（例えば１ｃｍ）の高い分解能は要求されず、数ｃｍ程度の分解能で十分である。そのため、現在大量に流通している車載用の安価なミリ波レーダを実施形態のレーダ１２として使用できる。
【００４６】
このように走査線上の数点（少なくとも２点）で対象者の反射強度が取得されると、ＣＰＵ２２は、電波の反射強度の分布形状の違いに基づいて対象者が危険物を所持している可能性に関する危険度を判定できる。ＣＰＵ２２は、危険度を二値（危険か安全）で求めてもよいし、危険度の程度を示す多値の危険度（例えばかなり危険、やや危険、やや安全、かなり安全等）を求めてもよい。どのような危険度を求めるかは、一次スクリーニングと二次スクリーニングをどのように組み合わせるかに関する運用次第である。ＣＰＵ２２は、人工知能を用いて危険度を判定できる。人工知能の一例として、ＣＰＵ２２は、機械学習を用いて危険度を判定できる。ＣＰＵ２２は、テーブルを用いて危険度を判定してもよい。さらに、ＣＰＵ２２による判定に限らず、オペレータの目視による危険度判定を採用してもよい。例えば、図７に示すような電波の反射強度分布を表示部３８で表示させて、オペレータがその形状を目視し、危険度を判定してもよい。危険度の判定方法はその他のどのようなアルゴリズムを利用してもよく、上述した手法に限定されない。
【００４７】
機械学習を利用する場合、各点の電波の反射強度から危険度を求めるモデル（ニューラルネットワーク等）を表す演算回路が定義される。モデルは複数の段からなるノードからなる。各ノード間で情報を伝達する結合強度を示すパラメータが定義される。入力段には各点の電波の反射強度が入力され、出力段のノードから危険度が出力される。教師付き学習の場合、各点の電波の反射強度が演算回路に入力され、演算回路から出力された危険度が、スクリーニングシステムの製造者又は学習専門者により与えられる教師データとしての危険度に近づくように上記パラメータが学習される。
【００４８】
空港、駅、ショッピングモール、コンサートホール、展示会場等のコンコース、出入口等の一次スクリーニングの検査エリアとなる可能性がある検査エリア、あるいは検査エリアと電波的に等価な種々の場所で、拳銃、爆薬等の種々の種類の危険物を種々の人々に所持させて、それらの人々に関して電波の反射強度分布を求め、上記パラメータの学習が行われる。
【００４９】
学習は出荷前に行われ、学習されたパラメータの値がストレージ３４に書き込まれた状態で一次スクリーニングシステムが出荷される。出荷後のスクリーニングの際、ＣＰＵ２２は、ストレージ３４からパラメータの値を読み出し、読み出した値を演算回路のパラメータの値に設定する。これにより、測定した電波の反射強度が演算回路に入力されると、演算回路から危険度が出力される。
【００５０】
一次スクリーニングシステムがオペレータにより操作される場合、出荷後のスクリーニングの際にも学習を行ってもよい。すなわち、図７に示すような電波の反射強度を表示部３８で表示させ、オペレータがそれを目視して判定した危険度をキーボード４０から入力し、さらに学習を行ってもよい。あるいは、二次スクリーニングシステムから第１スクリーニングシステムに二次スクリーニング結果がフィードバックされる場合も、演算回路が出力した危険度と二次スクリーニング結果とに基づいてさらに学習を行ってもよい。
【００５１】
機械学習の際、複数の反射点で得られた複数の電波の反射強度に対して合成開口技術などを適用し、分解能を向上させた反射強度を用いて学習を行ってもよい。また、特願２０１８--−２１４７６９号に記載のように、疎なアンテナ素子からなるアレイアンテナを用いて、受信信号を合成することにより、実際のアンテナ素子より多数のアンテナ素子の受信信号を計算により求め、分解能を向上させる技術を用いて、分解能を向上させた反射強度を用いて学習を行ってもよい。
【００５２】
上述の説明は、送信アンテナと受信アンテナの本数が１本の場合である。送信アンテナと受信アンテナの本数が複数の場合を次に説明する。Ｎ（＞１）本の送信アンテナとＭ（＞１）本の受信アンテナがある場合、Ｎ本の送信アンテナは時分割で電波を送信し、Ｍ本の受信アンテナは常時受信を行う。Ｎ本の送信アンテナから時分割で１回ずつ合計Ｎ回の電波の放出を行うと、Ｎ×Ｍチャネルの受信データが得られる。複数チャネルの受信データからの電波の反射強度を利用することで、危険度判定の精度を向上させることができる。
【００５３】
図８は、実施形態による機械学習を人体ファントムを用いて行った結果を示す。学習は、人体ファントムのみの場合、人体ファントムと銃の場合、人体ファントムと小麦粉（電波の吸収度が爆薬と等価と見なせる）の場合について、人体ファントムまでの距離を様々な距離に設定し、種々の間隔（走査間隔）で電波を放出して行った。人体ファントム上の放出点は、図４に示すように一次元方向に配列される。図８は、放出点の間隔を８ｍｍ（放出点数は４３点）、１６ｍｍ（放出点数は２２点）、３２ｍｍ（放出点数は１１点）、６４ｍｍ（放出点数は６点）として場合の正解率を比較して示す。電波の波長は４ｍｍとする。レーダでは放出点の間隔はできるだけ短い方が精度が良く、電波の半波長間隔にするのが一般的である。８ｍｍ間隔は半波長の４倍の間隔であり、粗い間隔と言える。半波長の１６倍の放出点の間隔（３２ｍｍ間隔）でも９０％以上の正解率であり、３２倍（６４ｍｍ間隔）でも７０％の正解率であることが分かる。このため、少ない放出点の反射強度の分布に基づく一次スクリーニングでもある程度の精度で危険度を判定できる。
【００５４】
（一次スクリーニングの一例）
図９は、スクリーニングプログラムを実行するＣＰＵ２２における処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００５５】
ＣＰＵ２２は、一定周期毎にステップＳ１０２を実行し、カメラ１４からの画像信号を取り込む。
【００５６】
ＣＰＵ２２は、ステップＳ１０４で、画像に写っている全ての人物を検出する。
【００５７】
ＣＰＵ２２は、ステップＳ１０６で、一人の人物を対象者として指定する。
【００５８】
ＣＰＵ２２は、ステップＳ１０８で、対象者の画像の中から危険物を所持していそうな一部分、例えば胴体部を検査部位として抽出し、検査部位までの距離を求める。一部分を検査対象とするのは、電波の放出範囲を絞り、検査時間を短縮するためである。そのため、状況によっては、バッグ等の所持品を検査部位として抽出してもよい。すなわち、検査エリアの状況、対象者等によって検査部位を変えてもよい。検査部位までの距離は、 カメラが１つの場合は、時刻やフォーカスが異なる画像などから計算する。カメラを複数台用意する場合は、複数の画像の視差に基づいて距離を求めることができる。
【００５９】
ＣＰＵ２２は、ステップＳ１１２で、図４（ｂ）に示すように、電波の放出方向が検査部位の幅方向のほぼ中央を通る垂直の線に沿って一次元的に変わるようにスキャン装置３２を駆動してレーダ１２の向きを変え、検査部位を電波で粗く走査する。「粗く」の程度は放出点の間隔が電波の半波長以上である。電波の波長が４ｍｍであるとすると、半波長が２ｍｍであり、粗い走査は、放出点の間隔が４ｍｍ（半波長の２倍）以上である。
【００６０】
ＣＰＵ２２は、ステップＳ１１４で、レーダ１２で受信した受信信号の中から検査部位の距離で反射された反射波による受信信号の成分を抽出し、検査部位の電波の反射強度の分布を求める。検査部位の距離の情報はステップＳ１０８で求められている。
【００６１】
ＣＰＵ２２は、ステップＳ１１６で、ストレージ３４から学習済みのパラメータの値を読み出し、読み出した値を電波の反射強度から危険度を求めるモデルを表す演算回路のパラメータの値に設定し、測定した反射強度を演算回路に入力する。ＣＰＵ２２は、演算回路から出力される危険度に応じてその対象者についての二次スクリーニングが必要であるか否かを判定する。ＣＰＵ２２は、その対象者が危険物を所持している可能性が高いことを示す危険度が得られた場合、二次スクリーニングが必要であると判定する。
【００６２】
ＣＰＵ２２は、二次スクリーニングが必要であると判定した場合、ステップＳ１１８で、通信装置４２に二次スクリーニングシステム又は二次スクリーニングの担当者にその旨を通知させる。通知の内容は、二次スクリーニングが必要と判定された対象者を特定するための情報、例えば人物の画像、特徴パラメータ、検出時刻等である。一次スクリーニングシステムが危険度の程度を検出する場合、その危険度の程度も二次スクリーニングシステムに通知してもよい。
【００６３】
ステップＳ１１６でＣＰＵ２２が二次スクリーニングを必要ないと判定した場合、又はステップＳ１１８の実行後に、ＣＰＵ２２はステップＳ１２２で、全ての人物の検査が終了したか否かを判定する。
【００６４】
ＣＰＵ２２が、全ての人物の検査が終了したと判定すると、図９の処理は終了する。ＣＰＵ２２は、未検査の人物が残っていると判定すると、ステップＳ１２４で未検査の人物の中で次に検査する対象者を指定し、ステップＳ１０８の処理を再度実行する。
【００６５】
これにより、対象者の検査部位の数点の電波の反射強度の値の相違に基づいて、対象者が危険物を所持している可能性が高いことを示す危険度を判定することができる一次スクリーニングシステムが実現される。危険度に基づいて二次スクリーニングの必要性が判定でき、必要と判定された場合、二次スクリーニングシステムへ危険度のある対象者の情報を通知することができるので、疑わしい人のみを詳細に検査することができる。これにより、一次スクリーニングと二次スクリーニングの２段階で段階的に絞り込んで危険物を検出するスクリーニングシステムが実現される。
【００６６】
（一次スクリーニングシステムの変形例）
ＣＰＵ２２はスクリーニングの開始ステップであるステップＳ１０２を一定周期毎に実行すると説明したが、ＣＰＵ２２はカメラ１４が撮影した画像に人物が写っているか否かを常時判定してもよい。ＣＰＵ２２は、人物を検出すると、当該人物を対象者として指定し、その後ステップＳ１０８で対象者から検査部位を抽出する処理から処理を開始するようにしてもよい。
【００６７】
ＣＰＵ２２は、ステップＳ１０８で、レーダ１２で検出する反射波のレンジ（レーダから検査部位までの距離）をカメラ１４が撮影した画像に基づいて求めたが、これに限らず、レーダ１２によるスキャンに基づいて求めてもよい。レーダ１２が対象者をスキャンして得られた受信信号をＦＦＴした結果（図６（ｃ））から電波の反射強度が最大となる距離Ｒをレーダから検査部位tまでの距離としてもよい。さらには、他の手法を用いて反射波のレンジを求めてもよい。
【００６８】
上述の説明では、レーダ１２は天井に設置され、セクタスキャンが行われた。以下、レーダ１２の設置、スキャン装置３２による走査に関する変形例を説明する。
【００６９】
図１０（ａ）は、レーダ１２が対象者の側方から電波を対象者に対して水平方向に放出する例を示す。検査エリアの床に垂直方向に延びるガイドレール３２ａが設置される。ガイドレール３２ａは、検査エリアの壁に沿って設置されてもよい。ガイドレール３２ａに対してスライド可能にスライダ３２ｂが設けられる。レーダ１２は電波を水平方向に放出するようにスライダ３２ｂに取り付けられる。スキャン装置３２はスライダ３２ｂをガイドレール３２ａに沿って垂直方向にスライドさせる。
【００７０】
これにより、水平方向に電波を放出するレーダ１２が垂直方向に上下移動し、対象者の検査部位のリニアスキャンが行われる。この結果、図４の例と同様に、対象者の胴体部の、幅方向の中心を通る垂直方向の走査線に沿った数点に対して電波を放出できる。
【００７１】
図４、図１０（ａ）では、説明の便宜上、対象者の正面前方から対象者に対して電波が放出されている。しかし、対象者は移動することが多いので、必ずしも対象者の正面前方から対象者に対して電波が放出されるとは限らない。正面から多少ずれた方角から電波が放出されても、危険物７２に対して電波が放出され、危険物７２からの反射波が受信アンテナで受信されれば、対象者の危険度を判定できる。しかし、対象者はいろいろな方向を向くので、あるタイミングでは、電波が危険物７２で反射されない可能性もある。
【００７２】
図１０（ｂ）は、このような場合でも電波が危険物７２で反射され、危険度を判定できるようにするために、レーダ１２が水平面内でセクタスキャン可能な構成の一例を示す。図１０（ｂ）は、レーダ１２とスライダ３２ｂを上から見た図である。レーダ１２はガイドレール３２ａに平行な軸ａ１を中心として水平面内で回転自在にスライダ３２ｂに取り付けられる。スキャン装置３２はスライダ３２ｂを垂直方向にスライドさせるとともに、レーダ１２を水平面内で回転させる。対象者がガイドレール３２ａに向いていない場合でも、スキャン装置３２によりレーダ１２を水平面内で回転させることにより、対象者に対して正面から電波を放出することができる。
【００７３】
図１１は、レーダ１２が対象者の側方に設置される例を示す。検査エリアの壁にレーダ１２の送受信アンテナ２６と等価な送受信アンテナ素子７６が二次元配列されてなる２次元アレイアンテナ７４が設置される。２次元アレイアンテナ７４は床に対して垂直となるように検査エリアの床に設置されてもよいし、検査エリアの壁に設置されてもよい。２次元アレイアンテナ７４がレーダ１２の信号処理部２８と等価な信号処理部（図示を省略する）に接続される。
【００７４】
二次元アレイアンテナ７４を用いると、いずれか１つのアンテナ素子７６のみから電波を送信し、当該アンテナ素子７６で反射波を受信し、電波を送信するアンテナ素子７６を順次変更することができる。これにより、図４の例と同様に、対象者の胴体部の、幅方向の中心を通る垂直方向の走査線に沿った数点に対して電波を放出できる。
【００７５】
複数のアンテナ素子７６を用い、ビームフォーミングを行うと、電波の放出方向を任意の方向に電気的に変えることができる。
【００７６】
図４、図１０に示すレーダ１２又は図１１に示す二次元アレイアンテナ７４を対象者の複数の方向に設置してもよい。図１２は、それらの一例として、図１０に示すレーダ１２を対象者の前後にそれぞれ配置する例を示す。図４、図１０、図１１では、対象者が腹部に危険物を隠している場合を想定し、正面前方から対象者に電波を放出していた。図１２では、これ以外の場所に危険物を隠している場合を想定する。対象者はリュックサック７８を背負っており、リュックサック７８の中に危険物７２を隠していることを想定する。この場合、前方から放出された電波は対象者の胸部で反射され、リュックサック７８の中の危険物７２に対して放出されにくい。しかし、後方から放出された電波はリュックサック７８の中の危険物７２に放出され、危険物７２からの反射波がレーダ１２で受信される。
【００７７】
そのため、検査エリアの前方の床にガイドレール３２ａ−１が設置され、後方の床にガイドレール３２ａ−２が設置される。ガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２は、検査エリアの前後の壁に沿って設置されてもよい。ガイドレール３２ａ−１に対してスライド可能にスライダ３２ｂ−１が設けられ、ガイドレール３２ａ−２に対してスライド可能にスライダ３２ｂ−２が設けられる。スライダ３２ｂ−１にレーダ１２−１が取り付けられ、スライダ３２ｂ−２にレーダ１２−２が取り付けられる。レーダ１２−１、１２−２は電波を水平方向に検査エリアに放出するようにスライダ３２ｂ−１、３２ｂ−２に取り付けられる。スキャン装置３２はスライダ３２ｂ−１、３２ｂ−２をガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２に沿って垂直方向にスライドさせる。
【００７８】
これにより、水平方向に電波を放出するレーダ１２−１、１２−２が垂直方向に上下移動し、対象者の検査部位のリニアスキャンが行われる。この結果、図４の例と同様に、レーダ１２−１、１２−２の少なくとも一方から対象者の胴体部の、幅方向の中心を通る垂直方向の走査線に沿った数点に電波を放出できる。対象者がリュックサック７８を背負っている等の状態は、カメラ１４で撮影した画像から判別可能であるので、対象者の状態に応じて、電波を放出するレーダを選択してもよい。
【００７９】
図示は省略するが、図１０（ｂ）と同様に、レーダ１２−１はガイドレール３２ａ−１に平行な軸を中心として水平面内で回転自在にスライダ３２ｂ−１に取り付けられ、レーダ１２−２はガイドレール３２ａ−２に平行な軸を中心として水平面内で回転自在にスライダ３２ｂ−２に取り付けられている。これにより、レーダ１２−１、１２−２が水平面内で回転され、水平面内でセクタスキャンが行われる。
【００８０】
図１３は、図１０に示すレーダ１２を対象者の左右にそれぞれ配置する例を示す。対象者はバッグ８０を手に持っており、バッグ８０の中に危険物７２を隠しているとすると、前後から放出された電波の危険物７２による反射波よりも側方から放出された電波の危険物７２による反射波の方が強度は高い。
【００８１】
検査エリアの左右の床にガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２が設置される。ガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２は、検査エリアの左右の壁に沿って設置されてもよい。ガイドレール３２ａ−１，３２ａ−２に対してスライド可能なスライダ３２ｃ−１、３２ｃ−２がそれぞれ設けられる。スライダ３２ｃ−１、３２ｃ−２はガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２に直交する軸ａ２を中心にも回転自在である。スライダ３２ｃ−１，３２ｃ−２にレーダ１２−１、１２−２がそれぞれ取り付けられる。レーダ１２−１、１２−２は電波を水平方向に検査エリアに放出するようにスライダ３２ｂ−１、３２ｂ−２に取り付けられる。スキャン装置３２はスライダ３２ｂ−１、３２ｂ−２をガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２に沿って垂直方向にスライドさせる。
【００８２】
これにより、水平方向に電波を放出するレーダ１２−１、１２−２が垂直方向に上下移動し、リニアスキャンが行われる。このため、図１２の例と同様に、レーダ１２−１、１２−２の少なくとも一方から対象者が保有しているバッグ８０の前後方向の中心を通る垂直方向の走査線に沿った数点に電波を放出できる。対象者がバッグ８０をどちらの手で保有している等の状態は、カメラ１４で撮影した画像から判別可能であるので、対象者の状態に応じて、電波を放出するレーダを選択してもよい。
【００８３】
スライダ３２ｃ−１、３２ｃ−２はガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２に直交する軸ａ２を中心にも回転自在であるので、スキャン装置３２はスライダ３２ｃ−１、３２ｃ−２を垂直方向にスライドさせる代わりに、軸ａ２を中心に回転させてもよい。スライダ３２ｃ−１、３２ｃ−２が回転されると、対象者が垂直面内でセクタスキャンされる。
【００８４】
図示は省略するが、図１０（ｂ）と同様に、レーダ１２−１、１２−２はガイドレール３２ａ−１、３２ａ−２に平行な軸を中心として水平面内で回転自在にスライダ３２ｃ−１、３２ｃ−２に取り付けられいる。これにより、レーダ１２−１、１２−２が水平面内で回転され、水平面内でもセクタスキャンが行われる。
【００８５】
図１３に示すように、垂直方向のリニアスキャンと、垂直面内のセクタスキャンと水平面内のセクタスキャンを組み合わせると、対象者がどちらを向いていても危険物で電波が反射される可能性が大きくなる。
【００８６】
図１３に示す垂直面内のセクタスキャン機構を図１０と図１２に示すスライダに設けてもよい。
【００８７】
図１０、図１２、図１３の例は、１つのスライダには１つのレーダが取り付けられる例であるが、複数のレーダが１つのスライダに纏めて取り付けられる変形例を図１４を参照して説明する。図１４（ａ）は図１０、図１２の変形例を示し、図１４（ｂ）は図１３の変形例を示す。
【００８８】
図１４（ａ）の例では、複数の、例えば４つのレーダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄがスライダ３２ｄに取り付けられる。スライダ３２ｄは図１０（ａ）又は図１２に示すスライダ３２ｂ又は３２ｂ−１，３２ｂ−２と同じ構成であり、装着されるレーダ１２の数が異なる。スライダ３２ｄはガイドレール３２に沿って垂直方向にスライド可能である。しかし、検査部位の長さが小さく、４つの放出点で十分な場合は、スライダ３２ｄの垂直方向のスライドは不要である。スライダ３２ｄをスライドさせる場合、ピッチは４つのレーダの高さに相当する長さである。このように、複数のレーダ１２をスライダ３２ｄに取り付けると、一度に複数の点に対して電波を放出できるので、検査部位を短時間にスキャンすることができる。さらに、図１０（ｂ）に示すように、レーダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはガイドレール３２に平行な軸を中心として水平面内で回転自在にスライダ３２ｄに取り付けられてもよい。
【００８９】
図１４（ｂ）の例では、複数の、例えば４つのレーダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄがスライダ３２ｅに取り付けられる。スライダ３２ｅは図１３に示すスライダ３２ｃと同じ構成であり、装着されるレーダ１２の数が異なる。スライダ３２ｅはガイドレール３２に沿って垂直方向にスライド可能である。しかし、検査部位の長さが小さく、４つの放出点で十分な場合は、スライダ３２ｅのスライドは不要である。スライダ３２ｅをスライドさせる場合、ピッチは４つのレーダの高さに相当する長さである。スライダ３２ｅは垂直方向にスライドされる代わりに、軸ａ２を中心に回転されてもよい。スライダ３２ｅの回転により、対象者が垂直面内でセクタスキャンされる。このように、複数のレーダ１２をスライダ３２ｅに取り付けると、一度に複数の点に対して電波を放出できるので、検査部位を短時間にスキャンすることができる。さらに、図１０（ｂ）に示すように、レーダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはガイドレール３２に平行な軸を中心として水平面内で回転自在にスライダ３２ｅに取り付けられてもよい。
【００９０】
図１２、図１３では、検査エリアの前後又は左右にそれぞれ１本のガイドレール３２ａを設けたが、検査エリアの前後又は左右に配置するガイドレール３２ａの本数は２本以上でもよい。図１５は検査エリアの前後又は左右にそれぞれ２本のガイドレール３２ａを配置する例を示す。図１５（ａ）は、検査エリアの前後又は左右にそれぞれ２本のガイドレール３２ａを設ける例を示す。検査エリアの前、後、左又は右に配置される２本のガイドレール３２ａはリニアスキャンする範囲が異なってもよい。例えば、第１のガイドレール３２ａに取り付けられるスライダ３２ｂは床から床上１ｍまでの範囲をリニアスキャンし、第２のガイドレール３２ａに取り付けられるスライダ３２ｂは床上９０ｃｍから床上２ｍまでの範囲をリニアスキャンするように構成してもよい。図１５（ａ）のスライダ３２ｂは、図１０、図１２、図１３、図１４のいずれのスライダを利用してもよい。
【００９１】
図１５（ｂ）は、検査エリアの周囲に多数のスライダ３２ｂ（ガイドレール３２ａ）を均等に設ける場合の一例を示す平面図である。この例では、検査エリアの前後左右の４方向と、これら４方向の中の隣接する２方向の中間の斜め方向の計８方向にスライダ３２ｂ（ガイドレール３２ａ）が配置される。これにより、対象者がどの方向を向いていても、いずれかのレーダ１２は危険物からの反射波を受信することができる。図１５（ｂ）のスライダ３２ｂも、図１０、図１２、図１３、図１４のいずれのスライダを利用してもよい。
【００９２】
図１５に示すように、複数のレーダ１２が検査エリアに配置される場合、複数のレーダ１２、スキャン装置３２は１つのＣＰＵ２２に接続され、同期して制御される。このとき、複数のレーダ１２は時分割で電波を放出し、常時受信を行う。これにより、複数のチャネルのデータを一度に受信できる。複数のレーダは対象者に対する位置が異なるので、危険物に対して異なる入射角での反射強度が求められ、危険度の判定精度が向上する。
【００９３】
図１５に示すように、一次スクリーニングの検査エリアに複数の検査装置があれば、複数の対象者を同時に検査することができ、一次スクリーニングの検査時間をさらに短縮することができる。
【００９４】
図１０、図１２〜図１５において、ガイドレール３２は垂直方向に延びるように配置されたが、ガイドレール３２ａの延びる方向は垂直方向に限らず、水平方向や斜め方向でもよい。
【００９５】
図１６は、第１実施形態による走査線の他の変形例を示す。図１６は対象者を前方正面から見た図である。
【００９６】
図１６（ａ）は１本の斜めの走査線に沿って胴体部をリニアスキャンする例を示す。斜めの方向は胴体部の右下と左上を結ぶ方向でもよいし、胴体部の左下と右上を結ぶ方向でもよい。スキャンの向きは、下から上でも、上から下でもよい。
【００９７】
図１６（ｂ）は交差する２本の斜めの走査線に沿って胴体部をリニアスキャンする例を示す。斜めの方向は胴体部の右下と左上を結ぶ方向と胴体部の左下と右上を結ぶ方向である。スキャンの向きは、下から上でも、上から下でもよい。
【００９８】
図１６（ｃ）は２本の垂直方向の走査線に沿って胴体部をリニアスキャンする例を示す。スキャンの向きは、下から上でも、上から下でもよい。
【００９９】
図１６（ｄ）は１本の水平方向の走査線に沿って胴体部をリニアスキャンする例を示す。スキャンの向きは、右から左でも、左から右でもよい。
【０１００】
図１６（ｅ）は２本の水平方向の走査線に沿って胴体部をリニアスキャンする例を示す。スキャンの向きは、右から左でも、左から右でもよい。
【０１０１】
図１６（ａ）〜図１６（ｅ）のスキャンを実現するためには、図１０、図１２〜図１５に示したガイドレール３２ａを走査線の方向と同じ方向に設置し、レーダ１２をガイドレールに沿ってスライドさせる、又はレーダ１２の向きを回転させればよい。あるいは、図１１に示す二次元アレイアンテナ７４を用いる場合は、送受信に使われるアンテナ素子７６を走査線に沿って選べばよい。
【０１０２】
図１６（ｆ）は胴体部内でランダムに選ばれた複数の点に対して電波を放出する例を示す。これを実現するためには、図１１に示す二次元アレイアンテナ７４を用いて、送受信に使われるアンテナ素子７６を放出点の位置に従って選べばよい。
【０１０３】
図１６（ｇ）は胴体部内で一定間隔の複数の点に対して電波を放出する例を示す。これを実現するためには、図１１に示す二次元アレイアンテナ７４を用いて、送受信に使われるアンテナ素子７６を放出点の位置に従って選べばよい。あるいは、図１０、図１２〜図１５に示したガイドレール３２ａを使う場合は、複数のガイドレール３２ａを垂直方向又は水平方向に設置すればよい。
【０１０４】
（二次スクリーニングシステム）
図１７は二次スクリーニングシステムの一例の構成を示す。二次スクリーニングシステムは、対象者１２６に対向して配置されるアレイアンテナ１１４Ａと、アレイアンテナ１１４Ａに接続される検知装置１１２と、検知装置１１２に接続される表示装置１１８からなる。アレイアンテナ１１４Ａが図１（ｂ）に示すレーダ１６に含まれる。しかし、図１７では、アレイアンテナ１１４Ａは検査エリアの天井ではなく、側面に設置される例を示す。アレイアンテナ１１４Ａは、四角形（ここでは、一例として正方形）の基板上に二次元配列される複数のアンテナ素子１１６を備える二次元アレイアンテナである。基板はＸＹ平面に位置する。基板のサイズは対象者をカバーするサイズである。アンテナ素子１１６から電波が基板に直交するＺ方向に放射される。
【０１０５】
検知装置１１２は、アレイアンテナ１１４Ａから送信される電波の送信方向に位置する３次元空間１２２内の平面であってアレイアンテナ１１４Ａと平行な平面１２４内の対象者１２６の画像を得ることができる。画像が得られる平面１２４の位置は電波の送信から受信までの時間に応じている。電波の送信から受信までの時間を３次元空間１２２内の多数の平面１２４の位置に応じて設定し、多数の異なる位置の平面１２４の画像を得ることにより、対象者１２６の３次元画像を得ることができる。アレイアンテナとして、複数のアンテナ素子が一次元のライン（例えばＸ方向のライン）上に配列される一次元アレイアンテナが用いられる場合、３次元画像を得ることはできず、一次元アレイアンテナを含み電波の放射方向に延びるＸＺ平面内の対象物の二次元画像を得ることができる。
【０１０６】
詳細は図１８を参照して後述するが、アレイアンテナ１１４Ａは、基板上に混在する異なるアンテナ素子間隔の第１サブアレイアンテナと第２サブアレイアンテナからなる。複数のアンテナ素子１１６の大半は第１サブアレイアンテナ又は第２サブアレイアンテナの構成要素であるが、いくつかのアンテナ素子１１６は第１サブアレイアンテナ及び第２サブアレイアンテナに共通の構成要素である。
【０１０７】
通常のアレイアンテナのアンテナ素子間隔は略半波長である（以下、説明の便宜上、このアレイアンテナを半波長アレイアンテナと称することがある）が、第１サブアレイアンテナのアンテナ素子間隔は略半波長の２以上の正整数倍であり、第２サブアレイアンテナのアンテナ素子間隔は略半波長の２以上の正整数倍である。このように、アレイアンテナ１１４Ａはアンテナ素子間隔が略半波長より広くアンテナ素子がまばらに配置される疎な第１サブアレイアンテナと第２サブアレイアンテナからなる。以下、説明の便宜上、第１サブアレイアンテナと第２サブアレイアンテナはアンテナ素子間隔（正しくは、素子間隔を略半波長で除した数）が互いに素であるアレイアンテナと称することがある。
【０１０８】
検知装置１１２は各アンテナ素子１１６に接続される送信機１３２と受信機１３４を含む。送信機１３２又は受信機１３４をアンテナ素子１１６の数だけ用意し、送信機１３２又は受信機１３４をアンテナ素子１１６にそれぞれ接続してもよいし、送信機１３２又は受信機１３４をアンテナ素子１１６の数より少ない数だけ用意し、送信機１３２又は受信機１３４をセレクタを介して複数のアンテナ素子１１６に共通に接続してもよい。
【０１０９】
アレイアンテナの送受信方法は、送信と受信を同一のアンテナ素子で行うモノスタティック（mono-static）法と、送信と受信を別々のアンテナ素子で行うバイスタティック（bi-static）法あるいはマルチスタティック（multi-static）法がある。１つのアンテナ素子から送信し、他の１つのアンテナ素子で受信するのがバイスタティック法であり、１つのアンテナ素子から送信し、他の複数のアンテナ素子で受信するのがマルチスタティック法である。ここではモノスタティック法を採用するとし、各アンテナ素子１１６は送受信アンテナ素子である。
【０１１０】
送信機１３２と受信機１３４はＣＰＵ等からなるコントローラ１４０により制御される。送信機１３２と受信機１３４は有線あるいは無線によりコントローラ１４０に接続される。コントローラ１４０は、送信機１３２の送信周波数、帯域、サブアレイアンテナ毎とアンテナ素子１１６毎の送信タイミング等を制御し、サブアレイアンテナ毎とアンテナ素子１１６毎の受信機１３４の受信タイミング（送信から受信までの時間）等を制御する。１つのアンテナ素子１１６の受信信号は対象者１２６の１つの画素の画像信号に対応する。コントローラ１４０は、サブアレイアンテナ毎にアンテナ素子１１６を順次変更（スキャンとも称する）するとともに、受信タイミングを変更する。各アンテナ素子１１６から送信された電波の対象者１２６による反射波が電波を送信したアンテナ素子１１６で受信される。
【０１１１】
受信機１３４で受信した受信信号は画像生成回路１３６に供給され、第１サブアレイアンテナの受信信号による対象者１２６の３次元画像を示す第１画像信号と、第２サブアレイアンテナの送受信による対象者１２６の３次元画像を示す第２画像信号が生成される。画像生成回路１３６の画像再構成アルゴリズムは時間領域法や周波数領域法やその他の任意のアルゴリズムを用いることができる。
【０１１２】
第１画像信号と第２画像信号が画像生成回路１３６に供給され、第１画像信号と第２画像信号が結合され、合成画像信号が生成される。画像生成回路１３６と画像処理回路１３８もコントローラ１４０により制御される。画像生成回路１３６と画像処理回路１３８は有線あるいは無線により接続される。受信機１３４と画像生成回路１３６も有線あるいは無線により接続される。合成画像信号は表示装置１１８に供給され、合成画像が表示装置１１８で表示される。オペレータがこの画像を観察することにより、対象者１２６が危険物（例えば、銃）１２８を所持していることを検知することができる。画像処理回路１３８と表示装置１１８も有線あるいは無線により接続される。
【０１１３】
検知装置１１２は、コントローラ１４０に接続される通信装置１４１を含む。通信装置１４１は一次スクリーニングシステムの通信装置４２と通信し、通信装置４２から送信された二次スクリーニングが必要と判定された対象者を特定するための情報や危険度の程度を受信する。図１（ｂ）に示すカメラ１８がコントローラ１４０に接続される。
【０１１４】
図１８はアレイアンテナ１１４Ａの一例を示す。アレイアンテナ１１４Ａには一定間隔ｄ（ここでは略半波長λ／２）の仮想的な格子が定義され、仮想的な格子の交点にアンテナ素子１１６（図１８ではアンテナ素子は１４２、１４４、１４６として表記する）が配置される。このように電波の放出点の間隔が短く、放出点数が多いので、二次スクリーニングシステムは一次スクリーニングシステムより検出精度が高い。ただし、アレイアンテナ１１４Ａでは、半波長アレイアンテナのように全ての格子交点にアンテナ素子が配置されるのではなく、大半の格子交点（図１８の破線で示す円）には実際のアンテナ素子が配置されない。アレイアンテナ１１４Ａのアンテナ素子１１６は複数の第１アンテナ素子１４２と、複数の第２アンテナ素子１４４と、複数の第３アンテナ素子１４６からなる。複数のアンテナ素子１４２、１４４、１４６は、一部の例外を除いては、格子間隔の数倍の間隔でＸ、Ｙ方向に二次元的に配列される。すなわち、アレイアンテナ１１４Ａでは、半波長アレイアンテナにおける配置よりまばらにアンテナ素子が配置され、半波長アレイアンテナよりも疎なアレイアンテナであり、隣り合うアンテナ素子間の干渉が生じることがない。
【０１１５】
第１アンテナ素子１４２はＸ方向に略半波長ｄのｍ倍の間隔Ｄ１＝ｍｄで配置され、第２アンテナ素子１４４はＸ方向に略半波長ｄのｎ倍の間隔Ｄ２＝ｎｄで配置される。ｍとｎは互いに素である２以上の正の整数であり、例えばｍ＝３、ｎ＝４である。ｍとｎの具体的な数値はこれに限定されず、何でもよい。
【０１１６】
第１アンテナ素子１４２はＹ方向に略半波長ｄのｐ倍の間隔Ｄ３＝ｐｄで配置され、第２アンテナ素子１４４はＹ方向に略半波長ｄのｑ倍の間隔Ｄ４＝ｑｄで配置される。ｐとｑは互いに素である２以上の正の整数であり、例えばｐ＝３、ｑ＝４である。ｐとｑの具体的な数値はこれに限定されず、何でもよい。例えば、ｍとｐが異なり、ｎとｑが異なり、アンテナ素子の間隔はＸ方向とＹ方向とで異なっていてもよい。
【０１１７】
第３アンテナ素子１４６はアレイアンテナ１１４Ａの４隅に配置される。第１アンテナ素子１４２と第３アンテナ素子１４６により素子間隔Ｄ１＝３ｄの第１サブアレイアンテナが構成され、第２アンテナ素子１４４と第３アンテナ素子１４６により素子間隔Ｄ２＝４ｄの第２サブアレイアンテナが構成される。このように、第１サブアレイアンテナと第２サブアレイアンテナはアンテナ素子間隔が互いに素であるアレイアンテナである。第３アンテナ素子１４６は第１サブアレイアンテナに含まれるとともに、第２サブアレイアンテナにも含まれる。
【０１１８】
アンテナ素子間隔が互いに素である２つのアレイアンテナを用いて生成される画像の分解能は、アンテナ素子の間隔には無関係であり、アレイの開口（サイズ）とアンテナ素子のビームパターンにより決まる。アレイサイズの大きさは自由に設定でき、対象物の断面積と同じとし、アレイアンテナが対象物を完全にカバーすることができる。任意の位置の送信アンテナ素子が対象物に電波を送信し、任意の位置の受信アンテナ素子が対象物から反射された電波を受信することができるように、ビームパターンは設定される。そのため、アレイアンテナ１１４Ａによる画像の分解能は半波長アレイアンテナによる画像の分解能と一致させることができる。アレイアンテナ１１４Ａのアンテナ素子数は３７個である。半波長アレイアンテナでは、全ての格子交点にアンテナ素子が配置されるので、アンテナ素子数は１６９個であり、アンテナ素子数を削減できる。アンテナ素子数が少ないと、送信／受信時間が短いとともに、受信信号のデータ量も少なく、演算時間も短い。
【０１１９】
アンテナ素子が略半波長よりも広い間隔で配置されてなるアレイアンテナの特性を説明する。アンテナ素子数をＮとし、アンテナ素子間隔をＤとし、アンテナ素子間の励振位相差をβとし、対象物内の測定点の方角はアレイアンテナ面に対してθの角度であるとすると、２つのアンテナ素子から送信された電波の伝搬位相差はｋＤｃｏｓθである。ｋは波数である。
【０１２０】
トータルの位相シフトψは以下で表される。
【０１２１】
ψ＝ｋＤｃｏｓθ＋β                          式６
送信と受信の往復を考慮すると、波数ｋは４π／λで表される。したがって、正規化された放射パターンは以下で表される。
【０１２２】
ＡＦ＝（１／Ｎ）（ｓｉｎ（Ｎψ／２）／ｓｉｎ（ψ／２））      式７
式７は、アレイアンテナの放射パターンの一般的な表現である。式７の最大値は以下の場合に得られる。
【０１２３】
ψ＝ｋＤｃｏｓθ＋β＝±２ｍπ                  式８
ここで、ｍ＝［０，１，２，…］である。多くの場合、放射はアレイの軸に垂直な方向で最大になることが望ましい。第１の最大値がθ＝π／２の方向で得られるためには、以下が必要である。
【０１２４】
ψ＝ｋＤｃｏｓθ＋β｜θ＝π／２＝β＝０          式９
このため、アレイファクタの最大値がアレイアンテナの軸に垂直な方向で最大になるためには、全てのアンテナ素子が同じ励振位相である必要がある。しかしながら、Ｄ＝λ／２であり、β＝０であるので、トータルの位相シフトψは以下で表される。
【０１２５】
ψ＝ｋＤｃｏｓθ＋β＝２πｃｏｓθ｜θ＝０，π＝±２π    式１０
式１０のψを式７に代入すると、アレイファクタの最大値はθ＝０，πの場合に得られる。これは、アレイファクタは、３つの点（θ＝０，π／２，π）で最大値となることを意味する。２つの追加の最大値はグレーティングローブと称される。さらに、Ｄ＝２．５λ、β＝０であるならば、θ＝０の最大値は０＜θ＜π／２の角度範囲にシフトし、θ＝πの最大値はπ／２＜θ＜πの角度範囲にシフトし、２つの追加的なグレーティングローブが生じることが分かる。もしも、アンテナ素子間隔Ｄ＝５λに広げられると、メインローブの両側にそれぞれ１０本のグレーティングローブが生じる。
【０１２６】
したがって、アンテナ素子間隔Ｄ＝ｎλ／２，ｎ＝１，２，３，…の場合、トータルの位相シフトψは以下で表される。
【０１２７】
ψ＝ｋＤｃｏｓθ＋β＝２πｎｃｏｓθ                式１１
２πｎｃｏｓθｍ＝２ｍπ                式１２
もし、式１２式を満たすθｍ（ｍ＝［０，１，２，…］）があれば、θｍはアレイファクタが最大値となる角度の集合である。すなわち、θｍ（ｍ＝［０，１，２，…］）は以下で表される。
【０１２８】
θｍ＝ｃｏｓ−１（ｍ／ｎ）            式１３
図１８の第１サブアレイアンテナのアンテナ素子間隔Ｄ１＝ｍｄ（ｍ＝３）と第２サブアレイアンテナのアンテナ素子間隔Ｄ２＝ｎｄ（ｎ＝４）のｍとｎは互いに素であるので、同じ角度、すなわちアレイの垂直方向（Ｚ方向）で２つのサブアレイアンテナのアレイファクタが同時に最大値となることを式１３式は示す。
【０１２９】
したがって、２つのサブアレイアンテナのグレーティングローブの位置は異なる。アンテナ素子が略半波長よりも広い間隔で配置されてなるアレイアンテナによる送受信によれば、グレーティングローブの位置に偽像（phantom）が生じる。したがって、アンテナ素子間隔が互いに素である２つのサブアレイアンテナによる送受信によって生じる偽像の位置は異なるので、２つのサブアレイアンテナによる送受信によって生じる２つの画像を画像処理することにより、偽像の影響を取り除くことができる。
【０１３０】
このようにアンテナ素子間隔が互いに素である第１、第２サブアレイアンテナからなるアレイアンテナ１１４Ａでは、ごく一部のアンテナ素子１４２，１４４の間隔はｄ（＝λ／２）であるが、大半のアンテナ素子の間隔は３ｄ、４ｄであるので、隣り合うアンテナ素子間の干渉が生じないとともに、アンテナ素子が疎であるのでアンテナ素子数が少なく、送信／受信時間が短いとともに、受信信号のデータ量が少なく、演算時間も短い。
【０１３１】
なお、アレイアンテナ１１４Ａを構成するサブアレイアンテナの数は２つに限らず、３つ以上のサブアレイアンテナによりアレイアンテナ１１４Ａが構成されてもよい。その場合も、いずれか２つのサブアレイアンテナのアンテナ素子間隔Ｄ１＝ｍｄと第２サブアレイアンテナのアンテナ素子間隔Ｄ２＝ｎｄにおいて、ｍとｎは互いに素である２以上の正の整数である。
【０１３２】
図１９と、図２０と、図２１を参照して対象者の画像の一例を説明する。図１９（ａ）は第１サブアレイアンテナを用いて電波を送受信することにより生成される第１画像の一例を示し、図１９（ｂ）は第２サブアレイアンテナを用いて電波を送受信することにより生成される第２画像の一例を示す。図２０は図１９（ａ）に示す第１画像を示す画像信号ＳのＸ軸方向のプロフィール（実線）と図１９（ｂ）に示す第２画像を示す画像信号ＳのＸ軸方向のプロフィール（破線）の一例を示す。図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、アンテナ素子間隔が略半波長より広い第１、第２サブアレイアンテナによる第１、第２画像は中央部に対象物の画像を含み、周辺部に対象物の偽像を含む。第１画像と第２画像において偽像の位置は異なる。そのため、各画素において第１画像信号と第２画像信号の絶対値の小さい方を選ぶことにより第１画像と第２画像を結合（合成）すると、図２１に示すように偽像の影響のない合成画像を得ることができる。
【０１３３】
図２２は、図１８に示すレーダにおけるスクリーニングの一例を示すフローチャートである。二次スクリーニングは、通信装置１４１が一次スクリーニングシステムの通信装置４２から二次スクリーニングが必要と判定された対象者を特定するための情報や危険度の程度を受信すると開始される。例えば、コントローラ１４０は、カメラ１８が撮影した画像に二次クリーニングを要する対象者が写っているか否かを常時判定する。そして、コントローラ１４０は、対象者が画像内に入ってきた、すなわち二次スクリーニングの検査エリアに入ってきたことを検知すると、図２２に示すフローチャートの処理を開始する。
【０１３４】
コントローラ１４０は、ステップＳ２５２で、複数の第１アンテナ素子１４２と第３アンテナ素子１４６からなる第１サブアレイアンテナを用いて電波を送受信する。コントローラ１４０は、各アンテナ素子１４２、１４６から電波を順次送信し、各アンテナ素子１４２、１４６で電波を順次受信するように送信機１３２と受信機１３４を制御する。画像生成回路１３６は、ステップＳ２５４で、アンテナ素子１４２、１４６で受信した信号に基づいて第１画像を生成する。
【０１３５】
コントローラ１４０は、ステップＳ２５６で、複数の第２アンテナ素子１４４と第３アンテナ素子１４６からなる第２サブアレイアンテナを用いて電波を送受信する。コントローラ１４０は、各アンテナ素子１４４、１４６から電波を順次送信し、各アンテナ素子１４４、１４６で電波を順次受信してもよいし、第２サブアレイアンテナの全アンテナ素子１４４、１４６から電波を同時に送信し、各アンテナ素子１４４、１４６で電波を順次受信してもよい。画像生成回路１３６は、ステップＳ２５８で、アンテナ素子１４４、１４６で受信した信号に基づいて第２画像を生成する。
【０１３６】
画像処理回路１３８は、ステップＳ２６０で、各画素において第１画像信号と第２画像信号の絶対値の小さい方を選ぶことにより第１画像と第２画像を結合し、偽像の影響のない合成画像を生成する。表示装置１１８は、ステップＳ２６２で、合成画像を表示する。
【０１３７】
レーダのオペレータは対象者の合成画像を目視して、対象者が拳銃等の危険物を所持しているか否かを正確に判定することができる。
【０１３８】
図１７に示す二次スクリーニングシステムによれば、アンテナ素子間隔が互いに素である第１、第２サブアレイアンテナを用いてそれぞれ第１、第２画像を生成し、それらの最小値を選択するように第１、第２画像を結合することにより、虚像が生じない対象物の画像を得ることができる。アンテナ素子間隔が互いに素である第１、第２サブアレイアンテナによりそれぞれ電波を送受信しているので、隣り合うアンテナ素子間の干渉が生じないとともに、アンテナ素子数が少ないので、送信／受信時間が短いとともに、受信信号のデータ量が少なく、演算時間も短い利点がある。さらに、二次元アレイアンテナ１１４Ａを用いているので、対象物の３次元画像を得ることもできる。
【０１３９】
上述の説明は、人物が危険物を所持しているか否かを判定するスクリーニングに関するが、上述のスクリーニングシステムは、人物に限らず、郵便業者や運送業者が集荷した郵便物、小荷物や、工場に搬入された段ボール箱等のシールドされた中身の確認等に応用することもできる。
【０１４０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１２，１６…レーダ、１４，１８…カメラ、２２…ＣＰＵ、３２…スキャン装置、３４…ストレージ、３６…メインメモリ、３８…表示部、４０…キーボード、４２…通信装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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