(57)【要約】【課題】入射波と散乱波との重ね合わせによる干渉縞を低減することが可能な結像レンズ系を伴うイメージング装置を提供すること。【解決手段】ミリ波周波数ｆ１で発振する第一の発振器１の出力を、周波数ｆ２で発振する第二の発振器２の出力によって第一の電磁波変調スイッチ４において変調し、周波数ｆ３で発振する第三の発振器３の出力によって第二の電磁波変調スイッチ５において変調し、信号分離器６、アンテナ７および結像レンズ系８を経てターゲット９に入射せしめ、ターゲット９よりの散乱波を結像レンズ系８、アンテナ７および信号分離器６を経て電磁波検出器１０に与え、電磁波検出器１０の出力を振幅位相検出器１１において第二の発振器２の出力あるいは第三の発振器３の出力を参照信号として同期検波することを特徴とするイメージング装置を構成する。【選択図】    図１
2006053061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力を、周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって第一の電磁波変調スイッチにおいて変調し、ｆ２とは異なる周波数ｆ３で発振する第三の発振器の出力によって第二の電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第二の発振器の出力と該第三の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波することを特徴とするイメージング装置。
【請求項２】
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号をｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波することを特徴とするイメージング装置。
【請求項３】
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって第一の変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、ｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力で第二の変調器において変調し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号を信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波することを特徴とするイメージング装置。
【請求項４】
周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力を、周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって第一の電磁波変調スイッチにおいて変調し、ｆ２とは異なる周波数ｆ３で発振する第三の発振器の出力によって第二の電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第二の発振器の出力と該第三の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波し、他方を位相乱雑化信号とすることを特徴とするイメージング装置。
【請求項５】
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号をｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波し、他方を位相乱雑化信号とすることを特徴とするイメージング装置。
【請求項６】
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって第一の変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、ｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力で第二の変調器において変調し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号を信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波し、他方を位相乱雑化信号とすることを特徴とするイメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージング装置に関し、特に、電磁波を用いた物体のイメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光に対して不透明なある種の媒質は、周波数が３０ＧＨｚから３００ＧＨｚにあるミリ波帯電磁波に対しては半透明に振舞う。こうした媒質には、人間が身にまとう衣類、住宅建材として使用される木材などがある。この性質は隠匿された危険物の察知や、媒質内部の非破壊検査に応用しうるもので、その有用性は極めて大きい。
【０００３】
媒質を透視する技術には、Ｘ線ＣＴ、超音波イメージング、核磁気共鳴イメージングなどが挙げられる。Ｘ線ＣＴによる場合、Ｘ線の透過能が大きいゆえに、媒質よりの反射信号を検知することがむずかしく、Ｘ線発生装置とＸ線検知装置を対向して配置する必要が生ずる。媒質透視を行うにあたって、反射信号を検知が可能となれば、単一の送受信器による簡素な装置構成が可能であり、適用領域の拡大という観点からも強く望まれるところであるが、Ｘ線ＣＴはこの要件を満たしていない。また、得られた像は実像の空間スペクトルに該当し、適当な画像処理を介して初めて人が理解できる像となる。このように、像処理を必ず必要とすることも、装置規模の簡素化が難しいものとなる要因をなしている。
【０００４】
装置規模の大なることは超音波イメージング、核磁気共鳴イメージングにおいても同様であって、万人が容易に使用することのできるような簡素な透視技術を提供することが求められる。Ｘ線はまた健康被害の恐れのあることも、Ｘ線イメージングの欠点といえる。
【０００５】
ミリ波帯電磁波は、周波数がＸ線、可視光に比し、格段に低く、媒質を傷つける恐れはまずもってない。また、反射信号を受けて透視像を得ることが可能であり、ミリ波帯電磁波によるイメージングすなわちミリ波イメージングは大変魅力的なイメージング手法といえる。ミリ波帯電磁波を媒質に照射する際には、なるべく開口の大きなアンテナ（合成開ロアンテナを含む）を単独で用いる形態と、アンテナから放射された電磁波を結像レンズ系を用いて媒質中に結像させる形態の二つが考えられる。前者では実像のフーリエ像が得られるために逆フーリエ変換を施す画像処理が不可避となる。内部の散乱過程がＸ線の場合のように先験的にわからないため、人間による恣意が介在してしまう。後者の場合には結像点の実像がそのまま得られるため、透視像の解釈に恣意が介在しない。結像する方式によれば電磁波パワーを一点に集中させることができる。このように、物体内部のセンシングを行う場合には、パワー集中が可能な後者の結像方式には一層魅力がある。
【０００６】
さて、ところで、レンズ系を用いる反射型ミリ波イメージングを例とする、レンズ系を用いる反射型電磁波イメージングを行う際に、入射波と散乱波の干渉性が問題となる場合がある。発振器のコヒーレンス時間が、実用上許される撮像時間を越えてしまうと、像には顕著な干渉縞が生じてしまうのである。散乱波の強度のみに注目する計測を行う場合には、この干渉縞を低減する必要がある。同様の技術がレーザ光源の設計においてなどでは知られるものの（下記特許文献１参照）、ミリ波帯を含む周波数帯域での実効性のある提案はこれまでなされていない。
【０００７】
得られる画像の解釈が容易な結像レンズ系を伴う反射型電磁波イメージング装置において、入射波と散乱波との重ね合わせによる干渉縞を低減する技術が与えられれば、非常に多くの場で利益を与えることが可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１２１０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、レンズ系を用いて反射型電磁波イメージングを行う際に、入射波と散乱波の干渉性が問題となり、発振器のコヒーレンス時間が、実用上許される撮像時間を越えてしまうと、像には顕著な干渉縞が生じてしまい、散乱波の強度のみに注目する計測を行う場合には、この干渉縞を低減する必要がある。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、入射波と散乱波との重ね合わせによる干渉縞を低減することが可能な結像レンズ系を伴うイメージング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本願発明では、請求項１に記載のように、
周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力を、周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって第一の電磁波変調スイッチにおいて変調し、ｆ２とは異なる周波数ｆ３で発振する第三の発振器の出力によって第二の電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第二の発振器の出力と該第三の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波することを特徴とするイメージング装置を構成する。
【００１２】
また、本願発明では、請求項２に記載のように、
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号をｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波することを特徴とするイメージング装置を構成する。
【００１３】
また、本願発明では、請求項３に記載のように、
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって第一の変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、ｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力で第二の変調器において変調し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号を信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波することを特徴とするイメージング装置を構成する。
【００１４】
また、本願発明では、請求項４に記載のように、
周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力を、周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって第一の電磁波変調スイッチにおいて変調し、ｆ２とは異なる周波数ｆ３で発振する第三の発振器の出力によって第二の電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第二の発振器の出力と該第三の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波し、他方を位相乱雑化信号とすることを特徴とするイメージング装置を構成する。
【００１５】
また、本願発明では、請求項５に記載のように、
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号をｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力によって電磁波変調スイッチにおいて変調し、信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波し、他方を位相乱雑化信号とすることを特徴とするイメージング装置を構成する。
【００１６】
また、本願発明では、請求項６に記載のように、
周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザの出力を周波数ｆ１で発振する第一の発振器の出力によって第一の変調器において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザの出力と信号結合器において合波し、ｆ１とは異なる周波数ｆ２で発振する第二の発振器の出力で第二の変調器において変調し、光電気変換器によって電気信号に変換し、該電気信号を信号分離器、アンテナおよび結像レンズ系を経てターゲットに入射せしめ、該ターゲットよりの散乱波を該結像レンズ系、アンテナおよび信号分離器を経て電磁波検出器に与え、該電磁波検出器の出力を振幅位相検出器において該第一の発振器の出力と該第二の発振器の出力のうちの一方を参照信号として同期検波し、他方を位相乱雑化信号とすることを特徴とするイメージング装置を構成する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施により、相異なる周波数の２つの低周波信号で変調した送信信号をターゲットに照射し、その散乱波を受信し、前記低周波信号のうちの１つを参照信号として振幅位相検出器によって評価し、他の１つを位相乱雑化信号とすることによって、入射波と散乱波との重ね合わせによる干渉縞を低減することが可能な結像レンズ系を伴うイメージング装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、送信信号をターゲットに照射し、その散乱波を受信して、その振幅強度を検知する形態で、ターゲットの電磁波像を得るイメージング装置に関している。この際、受信波の内の散乱波成分を選択的に取り出すために、送信信号を低周波信号で変調し、受信した散乱波のこの低周波数成分のみを振幅位相検出器によって評価する。本発明は、この低周波変調の他に別途信号変調を行う。この変調信号には、散乱波成分抽出のための変調信号と位相的な依存関係を与えない。計測は雑音の低減のために、装置の走査に伴い許される限りの時間に及んで受信信号強度を積分する。位相関係の依存関係を失わせる信号変調は送受信波の位相関係を乱雑にし、干渉縞を低減する。すなわち本発明は、この位相的に乱雑な信号変調を機能付与することによって、入射波と散乱波の可干渉性を低減することに成功し、実効性のある電磁波イメージング装置を供する効果を有する。
【００１９】
以下、図１から図５までを用いて、ミリ波イメージング装置を実例とし、本発明に係るイメージング装置の動作を説明する。
【００２０】
（第一実施形態）
図１に、本発明の第一実施形態の構成をブロック図で表した。図中、第一の発振器１の発振周波数ｆ１はミリ波帯にあり、第二の発振器２の発振周波数ｆ２、第三の発振器３のｆ３は例えばｋＨｚ程度の低周波帯にあり、ｆ２とｆ３とは異なるものとする。
【００２１】
第一の電磁波変調スイッチ４は第一の発振器１の出力である周波数ｆ１のミリ波帯信号を第二の発振器２の出力である周波数ｆ２の低周波信号で変調する作用を果たし、第二の電磁波変調スイッチ５は第一の電磁波変調スイッチ４の出力である周波数ｆ１のミリ波帯信号を第三の発振器３の出力である周波数ｆ３の低周波信号で変調する作用を果たす。周波数ｆ１の信号の周波数あるいは信号位相などを変調して位相乱雑化を行う位相乱雑化信号は、第一の電磁波変調スイッチ４に与える第二の発振器２の出力信号であって、第二の電磁波変調スイッチ５の作用はミリ波信号に対する強度変調などである。強度変調による場合には、第二の電磁波変調スイッチ５はダイオードの整流作用を利用するなどして容易に実現できる。その出力が信号分離器６に与えられる。
【００２２】
信号分離器６は三つのポートを持ち、ポート１（図中、Ｐ１で示す）から入力された信号をポート２（図中、Ｐ２で示す）に出力し、ポート２に入力された信号をポート３（図中、Ｐ３で示す）より出力する作用をもつ。たとえば、サーキュレータや方向性結合器として知られる素子がこの機能を実現する。この還流性を用いれば、ポート１より入力された信号をポート２にわたし、ターゲット９からの散乱信号を再びポート２より受けたのちに、これをポート３にわたすことができる。
【００２３】
信号分離器６のポート２からの出力は接続されるアンテナ７より空間に放射される。放射された電磁波は結像レンズ系８に至り、その結像作用によってターゲット９内部で結像するように配置する。ここに結像レンズ系８とは、誘電体レンズ、フレネルレンズといったミリ波帯レンズを一つ以上構成要素として含み、出力する電磁波が結像する形態に設計されている準光学系のことを意味している。
【００２４】
ターゲット９よりの散乱波は、結像レンズ系８およびアンテナ７を経て、信号分離器６の作用で入射波と分離され電磁波検出器１０に送られる。電磁波検出器１０はミリ波信号強度に応じた振幅が周波数ｆ３の第三の発振器３の出力信号に与えられる形の応答を行う。そこで、その出力を同一の発振器の出力信号によって同期検波することによって微弱な信号検波を可能とし、ミリ波強度を可視化することができる。図１中の振幅位相検出器１１はこの作用を具現化する要素であり、通常ロックイン増幅器などとして装置化されているもので実現される。第二の発振器２がこの場合、送信波位相の乱雑化を行う。
【００２５】
振幅位相検出器１１の出力はモニタ１２に入力され、モニタ１２はその入力によって、アンテナ送受信系が空間的に走査された場合に、ターゲット９のミリ波像（ミリ波イメージ）を表示する。
【００２６】
図１で明らかなように、第一の発振器１と第二の発振器２は配置される順番には任意性がある。すなわち、振幅位相検出器１１の参照信号として第二の発振器２の出力である周波数ｆ２の信号を、位相乱雑化信号として第三の発振器３の出力である周波数ｆ３の信号をそれぞれ用いることも可能である。
【００２７】
（第二実施形態）
図２に、本発明の第二実施形態の構成をブロック図で表した。図２（ａ）は、図２（ｂ）中に示す周波数ｆ１で発振する第四の発振器１３内部のブロック図を与える。Ａと示したポートが図２（ａ）および（ｂ）で合致するものと約束する。そして、図２（ｂ）中のＡと示したポート以下は、図１に示した第一実施形態の構成と同一であり、その動作機構も第一実施形態と同じである。
【００２８】
発振周波数ｆ１はミリ波帯にあり、発振周波数ｆ３は例えばｋＨｚ程度の低周波帯にある。電磁波変調スイッチ５は第四の発振器１３の出力である周波数ｆ１のミリ波帯信号を第三の発振器３の出力である周波数ｆ３の低周波信号で変調する作用を果たす。その出力が信号分離器６に与えられる。信号分離器６のポート２（Ｐ２）からの出力は接続されるアンテナ７より空間に放射される。放射された電磁波は結像レンズ系８に至り、その結像作用によってターゲット９内部で結像するように配置する。ターゲット９よりの散乱波は、結像レンズ系８およびアンテナ７を経て、信号分離器６の作用で入射波と分離され電磁波検出器１０に送られる。電磁波検出器１０はミリ波信号強度に応じた振幅が周波数ｆ３の発振器３の出力信号に与えられる形の応答を行う。そこで、その出力を同一の発振器の出力信号によって同期検波することによってミリ波強度を可視化することが可能である。図２（ｂ）は以上の信号の流れを表現している。
【００２９】
周波数ｆ１で発振する第四の発振器１３の内部の信号の流れを図２（ａ）を用いて説明する。周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザである可変波長光源１４の出力を、周波数ｆ２で発振する第二の発振器２の出力で変調器１６において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザである可変波長光源１５の出力と、光カプラなどで構成される信号結合器１７において合波する。合波された光波を光電気変換器１８に入力する。これによって光波信号の包絡検波が果たされる。Ｑ１やＱ２は百テラヘルツを越えるような値を持つものの、その差分をミリ波帯に設定することが可能である。この差分としてミリ波帯発振周波数ｆ１を与えることができる。この周波数ｆ１の光電気変換器１８の出力は第二の発振器２の出力で変調されているから、このようにして、第二の発振器２の出力で変調されたミリ波帯信号を光電気変換器１８からポートＡに出力することができる。ポートＡ以下の信号の流れは第一実施形態と同じである。
【００３０】
振幅位相検出器１１の出力はモニタ１２に入力され、モニタ１２はその入力によって、アンテナ送受信系が空間的に走査された場合に、ターゲット９のミリ波像（ミリ波イメージ）を表示する。
【００３１】
なお、振幅位相検出器１１の参照信号として第二の発振器２の出力である周波数ｆ２の信号を、位相乱雑化信号として第三の発振器３の出力である周波数ｆ３の信号をそれぞれ用いることも可能である。
【００３２】
なお、請求項２、５に記載の周波数ｆ１、第一の発振器、周波数ｆ２、第二の発振器、電磁波変調スイッチは、それぞれ、本実施形態における周波数ｆ２、第二の発振器２、周波数ｆ３、第三の発振器３、第二の電磁波変調スイッチ５に相当する。
【００３３】
（第三実施形態）
図３に、本発明の第三実施形態の構成をブロック図で表した。図３（ａ）は、図３（ｂ）中に示す周波数ｆ１で発振する第五の発振器１９内部のブロック図を与える。Ａ、Ｂと示したポートが図３（ａ）および（ｂ）で合致するものと約束する。そして、図３（ｂ）中のＡと示したポート以下は、図１に示した第一実施形態の構成と同一であり、その動作機構も第一実施形態と同じである。
【００３４】
周波数ｆ１で発振する第五の発振器１９の内部の信号の流れを、図３（ａ）を用いて説明する。周波数Ｑ１をもって発振する第一のレーザである可変波長光源１４の出力を、周波数ｆ２で発振する第２の発振器２の出力によって第一の変調器２０において変調し、周波数Ｑ２をもって発振する第二のレーザである可変波長光源１５の出力と、光カプラなどで構成される信号結合器１７を通じて合波する。合波された光波を周波数ｆ３で発振する第三の発振器３の出力によって第二の変調器２１において変調し、光電気変換器１８に入力する。第三の発振器３の出力はポートＢとして外部に取り出せる形態とする。
【００３５】
光電気変換器１８においては、上記したように、光波信号の包絡検波が果たされる。Ｑ１やＱ２は百テラヘルツを越えるような値を持つものの、その差分をミリ波帯に設定することが可能である。この差分としてミリ波帯発振周波数ｆ１を与えることができる。発振周波数ｆ１はミリ波帯に設定する。
【００３６】
本実施形態における信号の流れを図３（ｂ）を用いて説明する。周波数ｆ１で発振する第五の発振器１９の出力が信号分離器６に与えられる。信号分離器６のポート２（Ｐ２）からの出力は接続されるアンテナ７より空間に放射される。放射された電磁波は結像レンズ系８に至り、その結像作用によってターゲット９内部で結像するように配置する。ターゲット９よりの散乱波は信号分離器６の作用で入射波と分離され電磁波検出器１０に送られる。電磁波検出器１０はミリ波信号強度に応じた振幅が周波数ｆ３の第三の発振器３の出力信号に与えられる形の応答を行う。そこで、その出力を同一の発振器の出力信号によって同期検波することによってミリ波強度を可視化することが可能である。振幅位相検出器１１の参照信号はしたがってポートＢから供給される。
【００３７】
なお、請求項３、６に記載の周波数ｆ１、第一の発振器、周波数ｆ２、第二の発振器は、それぞれ、本実施形態における周波数ｆ２、第二の発振器２、周波数ｆ３、第三の発振器３に相当する。
【００３８】
なお、振幅位相検出器１１の参照信号として第二の発振器２の出力である周波数ｆ２の信号を、位相乱雑化信号として第三の発振器３の出力である周波数ｆ３の信号をそれぞれ用いることも可能である。
【００３９】
図４を用いて本発明の効果を説明する。図４（ａ）に示すように、ターゲットにミリ波が入射されると一部が散乱され、一部が透過する。信号送受信を単一のアンテナを用いて行なう場合には、入射波と散乱波とが重ね合わされて、図４（ｂ）に示すような定在波が誘起されてしまう。図４（ｂ）には、散乱係数をΓとしたときの定在波の振幅（縦軸）と空間座標ｘ（横軸）との関係を示す。ミリ波の波数をｋとすると、振幅二乗強度は空間座標ｘに対して、
１＋Γ２−２Γｃｏｓ(２ｋｘ）
なる依存性を呈することになる。ミリ波イメージングに際して、空間的にアンテナ送受信系を走査するが、そのような走査の結果、散乱点のｘ方向の分布を拾って定在波に起因する干渉縞が生じてしまう。
【００４０】
本発明では、受信信号振幅位相検出を行なう際に用いられる参照信号と位相的連関を持たない信号による変調を送信信号に対して課すことによって図４（ｃ）に示すような仕組みによってこれを低減する。ここで議論している振幅位相検出器においては、信号検知を複数回の試行によって得られる強度の平均をとることによって行なっている。本発明によらない場合には、図４（ｃ）の左側に示すように第一の試行から第Ｎの試行にいたるまでに要する時間が光源のコヒーレンス時間よりも短いために、信号位相がすべての試行について合致している。そのために試行についての平均処理によって得られる検知信号は定在波信号そのものとなっている。これに対して、本発明に係るミリ波イメージング装置によれば、図４（ｃ）の右側に示すように、位相的連関を持たない信号による変調の結果、乱雑な位相が第一の試行から第Ｎの試行に及ぶ各試行に付与されることになる。その平均処理として得られる検知信号には、干渉縞は低減される。位相的連関のない信号による変調が平均処理のための積分時間に比べて高速であればあるほど、その低減の度合いは大きくなる。
【００４１】
図５に、本発明の有効性を実証する実験結果を示す。横に３列、縦に６列の直径１０ｍｍの空隙のある金属プレートを右から左に１０ｍｍ程度だけミリ波伝搬方向について傾けて配置したものをターゲットとして撮像したものである。図５（ａ）は位相的連関を持たない信号による変調を行なわなかった場合（従来例に対応）、図５（ｂ）は振幅位相検出器の積分時間内に１５０回に及ぶ位相的連関を持たない信号による変調を行なった場合、図５（ｃ）は同積分時間内に２５０回に及ぶ位相的連関を持たない信号による変調を行なった場合をそれぞれ示している。金属表面ではほぼすべてのミリ波が散乱されて検知されるものの、伝搬方向についての傾きのために、縦に６つ干渉縞が現れている。ミリ波像にＡと示した線分に沿った信号強度を併せて記載している。全体強度に対する干渉縞の振れ幅（図中でＳ１に対するＳ２）は、変調を行なわない図５（ａ）の場合には顕著である一方、図５（ｂ）そして図５（ｃ）にいたるにつれて低減されていく様子が確認できる。積分時間内になされる変調回数の増加とともに干渉縞の一層の低減がなされることも併せて確認される。
【００４２】
以上、本発明の構成を、ミリ波イメージング装置を例として説明したが、本発明は、広く、ミリ波帯を含む周波数帯域においても上記と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第二実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は発振周波数ｆ１の発振器の構成、（ｂ）は全体の構成をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明の第三実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は発振周波数ｆ１の発振器の構成、（ｂ）は全体の構成をそれぞれ示す図である。
【図４】本発明の効果を説明する図であり、（ａ）はターゲットにおける電磁波のふるまい、（ｂ）は定在波の様子、（ｃ）は本発明の効果たる干渉縞低減の機構をそれぞれ示す図である。
【図５】本発明の効果たる干渉縞の低減の実測結果を示す図であり、（ａ）は非変調の場合、（ｂ）は周波数ｆ２＝３００ｋＨｚの場合、（ｃ）は周波数ｆ２＝５００ｋＨｚの場合を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１：第一の発振器、２：第二の発振器、３：第三の発振器、４：第一の電磁変調スイッチ、５：第二の電磁変調スイッチ、６：信号分離器、７：アンテナ、８：結像レンズ系、９：ターゲット、１０：電磁波検出器、１１：振幅位相検出器、１２：モニタ、１３：第四の発振器、１４、１５：可変波長光源、１６：変調器、１７：信号結合器、１８：光電気変換器、１９：第五の発振器、２０：第一の変調器、２１：第二の変調器。
【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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