(57)【要約】【課題】それほど大きな感度を有しないミリ波検出装置を用いても確実に禁制品を検出でき、安価に構成できるパッシブ型ミリ波検出装置を提供することが課題である。【解決手段】天空から放射されるミリ波を被検知体に向ける反射体を設け、被検知体が発するミリ波と被検知体の有する輻射率の異なる物体（禁制品）が反射する天空からのミリ波のエネルギーの違いを利用し、禁制品を検出できるようにしたことを特徴とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知体からのミリ波を検出し、被検知体が有するミリ波の輻射率の異なる物体を検出するミリ波検出装置において、
天空から放射されるミリ波を前記被検知体に向ける反射体を有し、被検知体が発するミリ波と前記被検知体の有する輻射率の異なる物体が反射する天空からのミリ波のエネルギーの違いを利用し、前記被検知体が有するミリ波の輻射率の異なる物体を検出することを特徴とするミリ波検出装置。
【請求項２】
前記反射体を、天空からのミリ波に対して同一の反射角を有する複数の反射体で構成し、被検知体が有するミリ波の輻射率の異なる物体を検出する領域を反射体数に応じて広げたことを特徴とする請求項１に記載したミリ波検出装置。
【請求項３】
前記反射体の反射角を被検知体の位置に対応させて変化できるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載したミリ波検出装置。
【請求項４】
前記反射体を複数の反射体で構成し、入射した天空からのミリ波が複数の反射体で反射した後被検知体方向に向かうよう構成したことを特徴とする請求項１に記載したミリ波検出装置。
【請求項５】
前記反射体を、同一の反射角を有して所定間隔を保持し、表裏でミリ波を反射可能とした複数の第１の反射体で構成すると共に該第１の反射体間に第２の反射体を設け、前記天空からのミリ波を、第１の反射体の表裏と第２の反射体で反射させた後被検知体方向に向かうよう構成したことを特徴とする請求項１に記載したミリ波検出装置。
【請求項６】
前記反射体を、同一の反射角を有して所定間隔を保持し、表裏でミリ波を反射可能として反射角を被検知体の位置に対応させて変化できるよう構成した複数の第１の反射体で構成すると共に該第１の反射体間に第２の反射体を設け、前記天空からのミリ波を、第１の反射体の表裏と第２の反射体で反射させた後被検知体方向に向かうよう構成したことを特徴とする請求項１に記載したミリ波検出装置。
【請求項７】
前記反射体を、少なくとも表面層を輻射率がほぼ０に近い金属で構成したことを特徴とする請求項１乃至６に記載したミリ波検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波を用いたパッシブ型のミリ波検出装置に関し、特に、天空から地上に到来する自然のミリ波を用いたパッシブ型のミリ波検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空港などにおいては、ハイジャック防止と禁制品の検出のため、磁気式検出装置、Ｘ線検出装置などを用い、衣服やスーツケースの中に隠された金属製の刃物、爆弾、麻薬などを検出することが行われている。
【０００３】
このうち磁気式検出装置は、磁界を発生させておき、この磁界内に刃物などの金属体（磁性体）が入ると磁界に変化が生じることを利用するもので、この磁界の変化に基づいて金属体の存在を検出している。またＸ線装置は、スーツケースやバッグ等にＸ線を照射し、そのＸ線透過画像を検査員が見ることにより、スーツケース等の内部に隠された禁制品を発見するものである。
【０００４】
しかしながら、磁気式検出装置では非金属のプラスチックやセラミックのような物体を検出することができず、また、所定の磁場空間内を被検査人が通過する必要がある。さらにＸ線検査装置では、人体に有害なＸ線を照射することができないため、被検査体としてはスーツケースやバッグ等に限られる。そのため、人間が非金属性の禁制品を所持していた場合、それを発見することができない。
【０００５】
そのため、例えば特開平１１−１３３１４１号公報には、ミリ波アンテナとＦＭ−ＣＷレーダを有し、ＦＭ−ＣＷレーダの周波数を変化させてアクティブ型とパッシブ型に使えるよう構成したミリ波による禁制品の検出装置が提案されている。すなわち、全ての物体は電磁波を広いスペクトルにわたって自然に輻射または反射することが知られており、これら輻射又は反射のレベルは、例えば物体の材質、表面の状態、そしてその温度などのいくつかのファクターによって決められる。また人間の体は、特に良好なミリ波の輻射体であることが知られており、一方金属は、これとは対称的にほとんど輻射が無く、ミリ波の良好な反射体である。また、プラスチック、セラミック、プラスチック爆弾、麻薬などの誘電体は、人体と金属体との中間の輻射特性を持っており、ミリ波はほとんどの衣類や建築建材を事実上透過する。
【０００６】
従って、物体や人体から自然に輻射されるミリ波を検出するカメラを用いると、人の衣服に隠された金属やプラスチックの武器は明るい人体を背景として暗いシルエットとして見え（パッシブ型）、一方、ミリ波発振器を用い、対象物にミリ波を発射して反射波をカメラで受けると（アクティブ型）、人の衣服に隠された金属やプラスチックの武器は暗い人体を背景として明るいシルエットとして見える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このうちアクティブ型の検出装置は、ミリ波発振器を用意せねばならぬため非常に高価になる。一方パッシブ型の検出装置は、発振器を必要としない分安価に構成できる。しかしながらパッシブ型の検出装置は、前記したように人間の体が良好なミリ波の輻射体であって輻射率εが１に近く、金属はこれとは対称的にほとんど輻射が無くて輻射率εが０に近いことを利用して金属を検出するのであるが、物体の放射するミリ波エネルギーＥは、
Ｅ∝（１−ε）Ｔａ＋εＴｂ（Ｔａ：周囲の温度、Ｔｂ：物体の温度）…（１）
と、周囲から物体に到達するミリ波の反射成分と、物体温度に比例する輻射成分とからなるためその差が小さく、非常に高感度なミリ波検出装置を用意する必要があって高価になり、前記した特開平１１−１３３１４１号公報に示された装置も、ＦＭ−ＣＷレーダなどを有して高価とならざるを得ない。
【０００８】
そのため本発明においては、それほど大きな感度を有しないミリ波検出装置を用いても確実に禁制品を検出でき、安価に構成できるパッシブ型のミリ波検出装置を提供することが課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明においては、請求項１に記載したように、
被検知体からのミリ波を検出し、被検知体が有するミリ波の輻射率の異なる物体を検出するミリ波検出装置において、
天空から放射されるミリ波を前記被検知体に向ける反射体を有し、被検知体が発するミリ波と前記被検知体の有する輻射率の異なる物体が反射する天空からのミリ波のエネルギーの違いを利用し、前記被検知体が有するミリ波の輻射率の異なる物体を検出することを特徴とする。
【００１０】
天空からのミリ波は、例えば１９８５年に啓学出版から出版された「空中線および電気伝搬」の１３９頁に記されているように、大気中の酸素分子や水分子から放射される電磁波（雑音）であるから、雑音温度が１０〜１００Ｋ（ｋをボルツマン定数（１．３８×１０−２３［Ｊ／Ｋ］）、Ｂを周波数帯域［Ｈｚ］としたとき、電磁波のパワーをｋＢＴ［Ｗ］と表現したときのＴ［Ｋ］の値）であるのに対し、道路や誘電体である人体からのミリ波は２００〜３５０Ｋである。そのため、このように天空からのミリ波を被検知体に向くように反射体を設けることにより、金属などの人体とは輻射率の異なる物体からは天空からのミリ波が反射されて雑音温度が前記１０〜１００Ｋとなるのに対し、人体からのミリ波は２００〜３５０Ｋとそのエネルギーが大きく異なり、それほど大きな感度を有しないミリ波検出装置を用いても確実に禁制品を検出でき、パッシブ型のミリ波検出装置を安価に構成できる。
【００１１】
そして請求項２に記載した発明は、
前記反射体を、天空からのミリ波に対して同一の反射角を有する複数の反射体で構成し、被検知体が有するミリ波の輻射率の異なる物体を検出する領域を反射体数に応じて広げたことを特徴とする。
【００１２】
このように反射板を複数の反射体で構成することにより、大きな被検知体に対しても全体をカバーできるよう天空からのミリ波を反射することができ、検出精度を高くすることができる。
【００１３】
また請求項３に記載した発明は、
前記反射体の反射角を被検知体の位置に対応させて変化できるよう構成したことを特徴とする。
【００１４】
このように反射体を構成することにより、大きな被検知体に対しても複数の反射体を用いずに全体をカバーできるよう天空からのミリ波を反射することができ、検出精度を高くすることが可能となる。
【００１５】
そして請求項４に記載した発明は、
前記反射体を複数の反射体で構成し、入射した天空からのミリ波が複数の反射体で反射した後被検知体方向に向かうよう構成したことを特徴とする。
【００１６】
このように反射体を構成することにより、ミリ波がどのような方向から来ても被検知体の方向に反射させることができ、例えば、天空からのミリ波がミリ波受信機などで遮られるようなことがあっても、任意の方向から来るミリ波を被検知体の方向へ向けることができるようになって、それだけ検出精度を高くすることが可能となる。
【００１７】
そして請求項５に記載した発明は、
前記反射体を、同一の反射角を有して所定間隔を保持し、表裏でミリ波を反射可能とした複数の第１の反射体で構成すると共に該第１の反射体間に第２の反射体を設け、前記天空からのミリ波を、第１の反射体の表裏と第２の反射体で反射させた後被検知体方向に向かうよう構成したことを特徴とする。
【００１８】
このように反射体を構成することにより、ミリ波がどのような方向から来ても第１の反射体と第２の反射体でミリ波を被検知体の方向に反射させることができ、例えば、天空からのミリ波がミリ波受信機などで遮られるようなことがあっても、任意の方向から来るミリ波を被検知体の方向へ向けることができるようになって、それだけ検出精度を高くすることが可能となる。
【００１９】
また請求項６に記載した発明は、
前記反射体を、同一の反射角を有して所定間隔を保持し、表裏でミリ波を反射可能として反射角を被検知体の位置に対応させて変化できるよう構成した複数の第１の反射体で構成すると共に該第１の反射体間に第２の反射体を設け、前記天空からのミリ波を、第１の反射体の表裏と第２の反射体で反射させた後被検知体方向に向かうよう構成したことを特徴とする。
【００２０】
このように反射体を構成することにより、ミリ波がどのような方向から来ても第１の反射体と第２の反射体でミリ波を被検知体の方向に反射させることができ、さらに大きな被検知体に対しても反射角を変化させて対応できるから、例えば、天空からのミリ波がミリ波受信機などで遮られるようなことがあっても、任意の方向から来るミリ波を被検知体の方向へ向けることができるようになり、それだけ検出精度を高くすることが可能となる。
【００２１】
そして反射体は、請求項７に記載したように少なくとも表面層を輻射率がほぼ０に近い金属で構成することが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２３】
図１は本発明における第１の実施形態を示した装置の概略構成図、図２は本発明における第２の実施形態に用いる反射板の概略構成図、図３は本発明における第３の実施形態に用いる反射板の概略構成図、図４は本発明における第４の実施形態に用いる反射板の概略構成図、図５は本発明における第４の実施形態に用いる反射板の効果を説明するための補足図、図６は本発明における第５の実施形態に用いる反射板の概略構成図、図７は大気などの熱雑音によるミリ波の伝送損失を表したグラフ、図８は本発明の効果を説明するための説明図である。
【００２４】
図中同一構成要素には全て同一番号を付した。図中１は被検知体としての人体、２は人体１と輻射率の異なる例えば金属、プラスチックなどでできた禁制品などの物体、３はミリ波の受信機、４は天空からのミリ波、５は少なくとも表面層を輻射率がほぼ０である金属で構成した反射板、１０は周辺からのミリ波である。なお反射板５は、板状のものだけでなく、ある程度の厚さを持った反射体を用いても良い。
【００２５】
最初に本発明の概略を説明すると本発明においては、禁制品の金属製の刃物、爆弾、麻薬などを有した被検知体としての人体に反射板（反射体）を用いて天空からのミリ波を向けるようにし、人体から輻射されるミリ波と天空からのミリ波のエネルギーの違いで禁制品を検出できるようにしたものである。すなわち天空からのミリ波は、例えば１９８５年に啓学出版から出版された「空中線および電気伝搬」の１３９頁に記され、図７に示したように、大気中の水分子や酸素分子から放射される電磁波（雑音）で生じる。すなわちこの図７は、大気吸収によるミリ波の伝搬損失を表したグラフで、（ａ）は空気中の水蒸気による、（ｂ）は酸素分子による熱雑音のミリ波の吸収を示したものである。そしてこの熱雑音は、天空の温度が低いために雑音温度が１０〜１００Ｋ（ｋをボルツマン定数（１．３８×１０−２３［Ｊ／Ｋ］）、Ｂを周波数帯域［Ｈｚ］としたとき、電磁波のパワーをｋＢＴ［Ｗ］と表現したときのＴ［Ｋ］の値）であるのに対し、道路や誘電体である人体からのミリ波は２００〜３５０Ｋである。そのため、金属などの輻射率が小さい物体は天空からのミリ波を反射して雑音温度が前記１０〜１００Ｋとなるのに対し、人体に向かった天空からのミリ波は人体に吸収され、逆に人体から２００〜３５０Ｋのミリ波が放射される。そのため、人体と禁制品からのミリ波はそのエネルギーが大きく異なり、それほど大きな感度を有しないミリ波検出装置を用いても確実に禁制品を検出でき、パッシブ型のミリ波検出装置を安価に構成できる。
【００２６】
しかしながらこの天空からのミリ波４は、図８に示したように、垂直または垂直に近い人体１や禁制品などの金属製物体２に放射された場合、ミリ波受信機３方向には反射されず、そのままでは検出できない。そしてこの場合は、周辺からのミリ波１０が禁制品などの金属製物体２で反射されてミリ波受信機３方向に向かうが、この周辺のミリ波は前記したように２００〜３５０Ｋで、人体から放射されるミリ波の温度とあまり大きな差を有しない。そのためこの図８に示した構成では、天空からのミリ波は殆ど利用できず、人体１と金属等の禁制品２による僅かのエネルギー差を検出するため、高感度のミリ波受信機３が必要になる。
【００２７】
それに対して本発明では、図１に示した第１実施形態のように、アルミなどの輻射率がほぼ０である金属で構成するか表面を覆って構成した反射板５をミリ波受信機３の下に設け、この反射板５によって天空からのミリ波４を人体１の方向に向けて放射させ、金属などの禁制品２でこのミリ波を反射させてミリ波受信機３に向かわせるようにしたものである。
【００２８】
このようにすることにより、天空から地表に向かった前記したように１０〜１００Ｋのミリ波４は、反射板５で反射されて人体１に向かって輻射率εが１に近い人体で吸収され、同時に輻射率εが０に近い金属などでできた禁制品２では反射されてミリ波受信機３に向かう。一方人体１からは、２００〜３５０Ｋのミリ波がミリ波受信機３に放射されているから、ミリ波受信機３は両者のエネルギーの違いを検知し、それによって被検知体である人体１が禁制品である金属などの輻射率の違う物体２を保有しているかどうかを検知する。従って、ミリ波受信機３は、エネルギーが大きく違うミリ波から禁制品２を検出すればよいから、それほど大きな感度は必要なく、ミリ波受信機３を安価に構成できる。
【００２９】
図２は、本発明における第２の実施形態に用いる反射板の概略構成図であり、この第２の実施形態においては、図１に示した第１の実施形態における反射板５を、５１〜５４のように天空からのミリ波に対して同一の反射角を持たせた複数枚の反射板で構成したものである。このようにすることにより、天空からのミリ波４１〜４４はそれぞれの反射板５１〜５４で反射されて被検知体としての人体１に向かうが、被検知体１が有するミリ波の輻射率の異なる物体２を検出できる領域は反射板５１〜５４の枚数に応じて広がり、それだけ広範囲な検出が可能となる。
【００３０】
図３は本発明における第３の実施形態に用いる反射板の概略構成図であり、この第３の実施形態においては、図１に示した第１の実施形態における反射板５を５５のように角度を変化できるよう構成し、天空からのミリ波４５が常に被検知体１の方に放射されるよう調節可能に構成したものである。なおこの角度の調節は、被検知体１の位置を例えば赤外線や超音波などを用いて検出し、それによって角度を調節するなどの方法を取ることができる。このように反射板５５を構成して被検知体１の位置を追尾できるようにすることにより、広範囲な被検知体１に対してミリ波を放射することができる。
【００３１】
図４は本発明における第４の実施形態に用いる反射板の概略構成図であり、この第４の実施形態においては、図１に示した第１の実施形態における反射板５を図４（Ｂ）のように、同一の反射角を有して表裏でミリ波を反射可能とした複数の第１の反射板（反射体）５６、５７と、この第１の反射板間に設けた第２の反射板５８の３枚の反射板で構成するか、図４（Ｃ）のように２枚の反射板５９〜５１０で構成し、低い角度から入射するミリ波４６や、または一枚の反射板４のみでは被検知体１の方向へミリ波４を向かわせることができない場合に対処できるようにしたものである。
【００３２】
すなわち図５（Ａ）に示したように、被検知体１がミリ波受信機３から遠くにある場合、反射板５一枚では天空からのミリ波４がミリ波受信機３で遮られて被検知体１に送れない場合がある。また図５（Ｂ）のように前記図２で説明した第２の実施形態においても、せっかく複数枚の反射板５１〜５２を設けたにもかかわらず、第１の反射板５１によって５２への経路が遮られ、５２の反射板は設置したにもかかわらず利用できないという事態が生じることがある。
【００３３】
そのため図４に示した第４の実施形態においては、低い角度で入射したミリ波４６を、図４（Ｂ）においては反射板５７、５６、５８、５７の順で反射して被検知体１の方向へ向かわせ、図４（Ｃ）においては、５９、５１０の順で反射して被検知体１の方向へ向かわせるようにしたものである。このようにすることにより、ミリ波がどのような方向から来ても被検知体の方向に反射させることができ、前記したように、天空からのミリ波４がミリ波受信機３などで遮られるようなことがあっても、任意の方向から来るミリ波４を被検知体１の方向へ向けることができるようになって、それだけ検出精度を高くすることが可能となる。
【００３４】
図６は本発明における第５の実施形態に用いる反射板の概略構成図であり、この第５の実施形態においては、図４に示した第４の実施形態における図４（Ｂ）のような反射板５を、同一の反射角を有して表裏でミリ波を反射可能とすると共に前記図３に示した第３の実施形態のように角度を変化できるようにした複数の第１の反射板（反射体）５１１、５１２、５１３と、この第１の反射板間に設けた第２の反射板５１４、５１５で構成し、図４に示した低い角度から入射するミリ波や、被検知体が広範囲にわたっている場合にも対応できるようにしたものである。なおこの第１の反射板５１１、５１２、５１３における角度の調節は、前記図３の説明でも述べたように、被検知体１の位置を例えば赤外線や超音波などを用いて検出し、それによって角度を調節するなどの方法を取ることができる。また、この図６に示した例では、第１の反射板を３枚、第２の反射板を２枚の場合を示したが、これら反射板の数はこれらの数値にとらわれずに何枚としても良いことは自明である。
【００３５】
なお以上の説明では、第４の実施形態における図４（Ｂ）の反射板５８を平面板としたが、これを曲面とし、ミリ波４の収束効果を持たせるようにしても良い。またこの反射板５８の角度を変化できるようにし、ミリ波４６の放射方向を任意に可変できるようにしても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項１に記載した本発明によれば、天空からのミリ波を被検知体に向くように反射体を設けることにより、金属などの人体とは輻射率の異なる物体からは天空からのミリ波が反射されて雑音温度が前記１０〜１００Ｋとなるのに対し、人体からのミリ波は２００〜３５０Ｋとそのエネルギーが大きく異なり、それほど大きな感度を有しないミリ波検出装置を用いても確実に禁制品を検出でき、パッシブ型のミリ波検出装置を安価に構成できる。
【００３７】
そして請求項２に記載した本発明によれば、反射板を複数の反射体で構成することにより、大きな被検知体に対しても全体をカバーできるよう天空からのミリ波を反射することができ、検出精度を高くすることができる。
【００３８】
また請求項３に記載した本発明によれば、反射体の反射角を被検知体の位置に対応させて変化できるよう構成することにより、大きな被検知体に対しても複数の反射体を用いずに全体をカバーできるよう天空からのミリ波を反射することができ、検出精度を高くすることが可能となる。
【００３９】
そして請求項４に記載した本発明によれば、反射体を複数の反射体で構成し、入射した天空からのミリ波が複数の反射体で反射した後被検知体方向に向かうよう構成したことにより、ミリ波がどのような方向から来ても被検知体の方向に反射させることができ、例えば、天空からのミリ波がミリ波受信機などで遮られるようなことがあっても、任意の方向から来るミリ波を被検知体の方向へ向けることができるようになって、それだけ検出精度を高くすることが可能となる。
【００４０】
そして請求項５に記載した本発明によれば、ミリ波がどのような方向から来ても第１の反射体と第２の反射体でミリ波を被検知体の方向に反射させることができ、例えば、天空からのミリ波がミリ波受信機などで遮られるようなことがあっても、任意の方向から来るミリ波を被検知体の方向へ向けることができるようになって、それだけ検出精度を高くすることが可能となる。
【００４１】
そして請求項６に記載した本発明によれば、ミリ波がどのような方向から来ても第１の反射体と第２の反射体でミリ波を被検知体の方向に反射させることができ、さらに大きな被検知体に対しても反射角を変化させて対応できるから、例えば、天空からのミリ波がミリ波受信機などで遮られるようなことがあっても、任意の方向から来るミリ波を被検知体の方向へ向けることができるようになり、それだけ検出精度を高くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態を示した装置の概略構成図である。
【図２】本発明における第２の実施形態に用いる反射板の概略構成図である。
【図３】本発明における第３の実施形態に用いる反射板の概略構成図である。
【図４】本発明における第４の実施形態に用いる反射板の概略構成図である。
【図５】本発明における第４の実施形態に用いる反射板の効果を説明するための補足図である。
【図６】本発明における第５の実施形態に用いる反射板の概略構成図である。
【図７】大気などの熱雑音によるミリ波の伝送損失を表したグラフである。
【図８】本発明の効果を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１　被検知体としての人体
２　金属などでできた禁制品などの物体
３　ミリ波受信機
４　天空からのミリ波
５　反射板
【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】
2004085480.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004085480.tif 000009
【図８】
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