(57)【要約】  迅速に組み立てるかまたは分解して運搬することのできる相互交換可能なセンサ・パネルおよびその他の構造部材を有する可搬ウォークスルー金属検出器。この装置は、アーチを固定する2つの構造ベース部材と、アーチの側壁を構成するための複数のセンサ・パネルと、アーチの壁に接合されアーチの壁を支持する頂部横材とを含む。さらに、頂部横材は、分解されたユニットを内蔵車輪、ハンドル、および他の部材を支持する積み重ね構造によって移動させるための車両プラットフォームを構成する。電源およびグランドとの接続部を含む金属検出回路も設けられる。少なくとも１つの送信器回路が電源に電気的に結合され、送信コイルが送信器回に電気的に結合される。少なくとも1つの受信器コイルが、受信器コイルに電気的に結合すべき増幅器と一緒に設けられる。積分器が増幅器に電気的に結合され、追跡／保持回路が積分器に電気的に結合される。フィルタが追跡／保持回路に電気的に結合される。この回路は、高レベルの励起信号の感度を実現すると共にずっと低エネルギーの励起信号による低電力消費量を実現する高振幅・低デューティ・サイクル励起パルスを供給する。受信器回路は、比較的短い持続時間の大振幅励起パルスから得られた信号を収集し条件付け、比較的長い充電期間およびアイドル期間の間保持モードに入る。
2006525512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属検出回路において、
電源と、
電源に電気的に結合された少なくとも1つの送信器回路と、
少なくとも1つの送信器回路に電気的に結合された送信コイルと、
少なくとも1つの受信器コイルと、
少なくとも1つの受信器コイルに電気的に結合された増幅器と、
増幅器に電気的に結合された積分器と、
積分器に電気的に結合された追跡／保持回路と、
追跡／保持回路および出力に電気的に結合されたフィルタとを含む、金属検出回路。
【請求項２】
フィルタが帯域フィルタである、請求項1記載の回路。
【請求項３】
送信器回路がコイル充電回路を含む、請求項1記載の回路。
【請求項４】
各々が増幅器に電気的に結合された2つの受信器コイルを含む、請求項1記載の回路。
【請求項５】
追跡／保持回路が、入力抵抗器、演算増幅器、積分器コンデンサ、およびC-Mos SPDTスイッチを含む第1段と、2つの受動RCフィルタおよび演算増幅器バッファを含む第2段とを含む、請求項1記載の回路。
【請求項６】
電源が、バッテリ、太陽電池のバッテリ、標準A/C電源、または発電機のうちの1つの形態をした電圧源を含む、請求項1記載の回路。
【請求項７】
互いに向かい合う複数対のセンサ・パネルを含む可搬ウォークスルー金属検出器用の金属検出回路配置において、各センサ・パネル対が、
電源に電気的に結合された少なくとも1つの送信器回路と、
少なくとも1つの送信器回路に電気的に結合された送信コイルと、
少なくとも1つの受信器コイルと、
少なくとも1つの受信器コイルに電気的に結合された増幅器と、
増幅器に電気的に結合された積分器と、
積分器に電気的に結合された追跡／保持回路と、
追跡／保持回路および出力に電気的に結合されたフィルタとを含む、回路部分を含む、金属検出回路。
【請求項８】
フィルタが帯域フィルタである、請求項7記載の回路配置。
【請求項９】
送信器回路が、コイル充電回路を含む、請求項7記載の回路配置。
【請求項１０】
各回路部が、各々が増幅器に電気的に結合された2つの受信器コイルを含む、請求項7記載の回路配置。
【請求項１１】
追跡／保持回路が、入力抵抗器、演算増幅器、積分器コンデンサ、およびC-Mos SPDTスイッチを含む第1段と、2つの受動RCフィルタおよび演算増幅器バッファを含む第2段とを含む、請求項7記載の回路配置。
【請求項１２】
バッテリ、太陽電池のバッテリ、標準A/C電源、または発電機のうちの1つの形態を有する少なくとも1つの電圧源を含む電源をさらに含む、請求項7記載の回路配置。
【請求項１３】
モジュール式ウォークスルー金属検出器において、
互いに電気的に結合されかつ2枚の側壁を形成するように2つの別々の側面に沿って上下に配置された互いに向かい合う対として配置された複数の別々のセンサ・パネルと、各側壁に係合する少なくとも1つの頂部横材とを含み、
互いに向かい合う各センサ・パネル対が、
電源に電気的に結合された少なくとも1つの送信器回路と、
少なくとも1つの送信器回路に電気的に結合された送信コイルと、
少なくとも1つの受信器コイルと、
少なくとも1つの受信器コイルに電気的に結合された増幅器と、
増幅器に電気的に結合された積分器と、
積分器に電気的に結合された追跡／保持回路と、
追跡／保持回路および出力に電気的に結合されたフィルタとを含む回路部分を含む、モジュール式ウォークスルー金属検出器。
【請求項１４】
フィルタが帯域フィルタである、請求項13記載の金属検出器。
【請求項１５】
送信器回路がコイル充電回路を含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項１６】
各回路部が、各々が増幅器に電気的に結合された2つの受信器コイルを含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項１７】
追跡／保持回路が、入力抵抗器、演算増幅器、積分器コンデンサ、およびC-Mos SPDTスイッチを含む第1段と、2つの受動RCフィルタおよび演算増幅器バッファを含む第2段とを含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項１８】
バッテリ、太陽電池のバッテリ、標準A/C電源、または発電機のうちの1つの形態をした少なくとも1つの電圧源を含む電源をさらに含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項１９】
互いに向かい合う各センサ・パネル対が相互交換可能である、請求項13記載の金属検出器。
【請求項２０】
各側壁に連結された少なくとも1つのベースをさらに含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項２１】
ベースが少なくとも2つのベース部材を含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項２２】
金属検出器が、各側壁につき3枚のセンサ・パネルを含む6枚のセンサ・パネルを含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項２３】
各センサ・パネルが、窓付き領域を含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項２４】
各センサ・パネルが、気象耐性構成を含む、請求項23記載の金属検出器。
【請求項２５】
センサ・パネルが頂部横材に格納されても良く、かつ頂部横材は少なくとも1つのハンドルおよび少なくとも2つの車輪を含む、請求項13記載の金属検出器。
【請求項２６】
モジュール式ウォークスルー金属検出器において、
互いに電気的に結合され、かつ2枚の側壁を形成するように2つの別々の側面に沿って一方が他方の上に重なるように配置された複数の別々のセンサ・パネルと、
各側壁に係合する少なくとも1つの頂部横材とを含む金属検出器。
【請求項２７】
各センサ・パネル対が相互交換可能である、請求項26記載の金属検出器。
【請求項２８】
センサ・パネルが、金属検出器が分解されるときに頂部横材に格納することができる、請求項26記載の金属検出器。
【請求項２９】
金属検出器が、各側壁につき3枚のセンサ・パネルを含む、6枚のセンサ・パネルを含む、請求項26記載の金属検出器。
【請求項３０】
各センサ・パネルが、窓付き領域を含む、請求項26記載の金属検出器。
【請求項３１】
各センサ・パネルが、気象耐性構成を含む、請求項30記載の金属検出器。
【請求項３２】
金属検出器が、側壁に連結された少なくとも1つのベース部材を含む、請求項26記載の金属検出器。
【請求項３３】
モジュール式ウォークスルー金属検出器において、
少なくとも2つのベース部材を含むベースと、
互いに電気的に結合され、かつ2枚の側壁を形成するように少なくとも2つのベース部材の上に配置され、各側壁の底部センサ・パネルが、少なくとも2つのベース部材の対応する1つのベース部材に隣接する、少なくとも4つの別々の相互交換可能なセンサ・パネルと、
各側壁に係合する頂部横材とを含む金属検出器。
【請求項３４】
各センサ・パネルが窓付き領域を含む、請求項33記載の金属検出器。
【請求項３５】
各センサ・パネルが気象耐性構成を含む、請求項34記載の金属検出器。
【請求項３６】
センサ・パネルが、頂部横材に格納されることができる、請求項33記載の金属検出器。
【請求項３７】
金属を検出する方法において、
複数のセンサ・パネルを設ける段階と、
少なくとも1つのベース部材を含むベースを設ける段階と、
頂部横材を設ける段階と、
センサ・パネル同士が電気的に通信するように、各々が少なくとも2枚のセンサ・パネルを含む2枚の側壁を組み立てる段階と、
側壁をベースに連結する段階と、
側壁を頂部横材に連結し、組み立てられたモジュール式金属検出器を設ける段階と、
金属検出器に電力を供給する段階と、
金属検出器によって走査すべき物体を通過させる段階とを含む、方法。
【請求項３８】
電力が少なくとも1つのバッテリを介して供給される、請求項37記載の方法。
【請求項３９】
センサ・パネルが、頂部横材に格納される、請求項37記載の方法。
【請求項４０】
電力が太陽電力システムによって供給される、請求項37記載の方法。
【請求項４１】
モジュール式ウォークスルー金属検出器において、
少なくとも1つのベース部材を含むベースと、
互いに電気的に結合されかつ少なくとも1つのベース部材の上に配置される2枚の側壁を形成する複数の別々のセンサ・パネルと、少なくとも1つのベース部材に隣接する各側壁の底部センサ・パネルと、
各側壁に係合する頂部横材とを含む、金属検出器。
【請求項４２】
各センサ・パネル対が相互交換可能である、請求項41記載の金属検出器。
【請求項４３】
ベースが少なくとも2つのベース部材を含む、請求項41記載の金属検出器。
【請求項４４】
金属検出器が、各側壁につき3枚のセンサ・パネルを含む、6枚のセンサ・パネルを含む、請求項41記載の金属検出器。
【請求項４５】
各センサ・パネルが、窓付き領域を含む、請求項41記載の金属検出器。
【請求項４６】
各センサ・パネルが、気象耐性構成を含む、請求項45記載の金属検出器。
【請求項４７】
センサ・パネルが頂部横材に格納されても良く、かつ頂部横材は少なくとも1つのハンドルおよび少なくとも2つの車輪を含む、請求項41記載の金属検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
1.  発明の分野
本発明は概して、セキュリティ用途のウォークスルー金属検出器に関し、特に、迅速に組み立てるかまたは分解して運搬することができる相互交換可能なセンサ・パネルおよび他の構造部材を用いる可搬ウォークスルー金属検出器および方法に関する。なお、本出願は、"Portable Walk Through Metal Detector and Method"という名称を有し、開示がすべての目的の参照として本明細書に組み入れられる、2003年4月29日に出願された米国特許出願第60/466,839号、2004年3月29日に出願された米国特許出願第10/813,288号、および2004年3月29日に出願された米国特許出願第10/813,309号の優先権を主張する。
【０００２】
連邦が支援する研究および開発の下で行われた発明の権利に関する声明
該当なし
【０００３】
コンパクト・ディスク上の「シーケンス・リスト」、テーブル、またはコンピュータ・プログラム・リスト・アペンディックスの参照
該当なし
【背景技術】
【０００４】
2．従来技術の説明
ウォークスルー金属検出器は何年も前から使用されている。通常、ウォークスルー金属検出器は、特定の領域に接近しようとする人が携帯している金属製の物体を発見するために用いられる金属検出器で構成される。このような装置は、セキュリティに対する関心が高い今日の環境では極めて重要になっている。
【０００５】
従来のウォークスルー金属検出器に関する主要な問題は、このような検出器が重く、様々な位置に移動するのが困難であることである。従来のウォークスルー金属検出器に関する他の問題は、このような検出器を移動可能にするには追加的な機器が必要であることである。従来のウォークスルー金属検出器に関する他の問題は、電子システムの電力消費量のために、検出器がバッテリによって数時間以上にわたって動作する能力が制限され、動作を続けるかまたはバッテリを頻繁に充電するためにAC電力が身近に利用できなければならないことである。
【０００６】
このような装置は、それが対象とする特定の目的には適しているが、迅速に組み立てるかまたは分解して運搬することができる相互交換可能なセンサ・パネルおよび他の構造部材を有する可搬ウォークスルー金属検出器ほどには適していない。可搬用途における従来のウォークスルー金属検出器に関する主要な問題は、このような検出器が重く、様々な位置に移動するのが困難であることである。一般に、従来の金属検出器は、大きすぎて自動車には入らない。したがって、従来の金属検出器を移動可能にするには追加的な機器が必要である。さらに、電子システムの電力消費量のために、検出器がバッテリ電源から数時間以上にわたって動作する能力が制限され、動作を続けるかまたはバッテリを頻繁に充電するにはAC電力が身近に利用できる必要がある。
【発明の開示】
【０００７】
現在従来技術に存在する既知の種類のウォークスルー金属検出器に特有な前述の欠点を考慮して、本発明は、迅速に組み立てるかまたは分解して運搬することができる可搬構成を有する新しいウォークスルー金属検出器を提供する。さらに、本発明は、エネルギーを効率的に使用する検出システムを構成する可搬ウォークスルー金属検出器用の低デューティ・サイクル送信パルス回路を設けることによって、再充電や身近に利用できるAC電源の必要なしに比較的長い期間にわたって動作する検出システムを提供する。
【０００８】
以下に詳しく説明される本発明の一般的な目的は、前述のウォークスルー金属検出器の利点のうちの多くと、単独の技術であるか、任意の技術の組合せであるかどうかにかかわらず、従来技術のウォークスルー金属検出器では予想されることも、明らかにされることも、示唆されることも、また暗示されることもなかった可搬構成を持ち、新しい可搬ウォークスルー金属検出器をもたらす、多数の新規な特徴を有する可搬構成を持つ新しいウォークスルー金属検出器を提供することである。
【０００９】
これを実現するために、本発明は広義には、互いに電気的に結合され、2枚の側壁および各側壁に係合する頂部横材を形成するように2つの別々の側面に沿って上下に配置された複数の別々のセンサ・パネルを含むモジュール式ウォークスルー金属検出器を提供する。好ましくは、側壁に連結された少なくとも1つのベース部材が設けられる。
【００１０】
特に、本発明は、2枚の側壁で構成されたアーチを固定する2つの構造ベース部材と、アーチの側壁を構成するための複数のセンサ・パネルと、アーチの壁に接合されアーチの壁を支持する頂部横材とを含む。ベース部材は、地面に接触するハウジングと、センサ・パネルの取付けを容易にする機械的ハードウェアおよび取付け具と、システム電源を構成する再充電可能なバッテリと、信号をベース部から隣接するセンサ・パネルに転送する電子コネクタとから成る。センサ・パネルは、センサ・コイルおよび電子機器用の構造を構成するハウジングと、互いに隣接するパネルおよび／または他の構造部材の取付けを容易にする機械的ハードウェアおよび取付け具と、センサ・コイル巻き線と、コイルを励起させるか、もしくは受信信号を処理する電子回路と、マルチカラーLEDターゲット・インジケータと、検出器アーチを通過する人の存在および速度を検出する赤外線発光ダイオード・フォトダイオード対と、信号をセンサ・パネルから隣接する部分に転送する電子コネクタとから成る。頂部横材は、アーチの壁に接合されアーチの壁を支持するハウジングと、センサ・パネルの取付けを容易にする機械的ハードウェアおよび取付け具と、金属検出システムのマスタ処理を行う電子回路と、制御表示および情報表示用のインタフェースをユーザに与える入出力装置と、信号を頂部から隣接するセンサ・パネルに転送する電子コネクタとから成る。さらに、頂部横材は、内蔵車輪、ハンドル、および他の部材を支持する積み重ね構造によって、分解されたユニットを移動させる車両プラットフォームを提供する。
【００１１】
本発明の一局面によれば、可搬ウォークスルー金属検出器は、組立て位置によって制限されない相互交換可能なセンサ・パネルを含む。
【００１２】
本発明の他の局面によれば、相互交換可能な各センサ・パネルの位置は、メイン・システム・プロセッサによって自動的に識別される。
【００１３】
本発明の他の局面によれば、可搬ウォークスルー金属検出器は、ターゲットの存在および相対的なサイズを示すマルチカラーLEDを各検出ゾーンごとに含む。
【００１４】
本発明の他の局面によれば、センサ・パネルは、重量を減らし、風圧抵抗を小さくし、ウォークスルー・アーチの視界を良くするために窓付き領域を有する。
【００１５】
本発明の他の局面によれば、金属検出器は、戸外での使用を容易にする気象耐性パッケージに入っている。
【００１６】
本発明の他の局面によれば、可搬ウォークスルー金属検出器は、任意の太陽電力システムによって動作し、戸外での連続的な使用が可能である。
【００１７】
本発明は、電源を含む金属検出器回路も提供する。少なくとも1つの送信器回路が電源に結合され、一方、送信コイルが送信器回路に電気的に結合される。少なくとも1つの受信器コイルが、受信器コイルに電気的に結合されるべき増幅器と一緒に設けられる。積分器が増幅器に電気的に結合され、追跡／保持回路が積分器に電気的に結合される。フィルタが追跡／保持回路および出力に電気的に結合される。
【００１８】
本発明の一局面によれば、フィルタは帯域フィルタである。
【００１９】
本発明の一局面によれば、送信器回路は荷電コイル回路を含む。
【００２０】
本発明の他の局面によれば、回路は、各々が増幅器に電気的に結合された2つの受信器コイルを含む。
【００２１】
本発明の他の局面によれば、追跡／保持回路は、入力抵抗器、演算増幅器、積分器コンデンサ、およびC-Mos SPDTスイッチを含む第1段と、2つの受動RCフィルタおよび演算増幅器バッファを含む第2段とを含む。
【００２２】
したがって、本発明は、互いに電気的に結合され、2枚の側壁および各側壁に係合する頂部横材を形成するように、2つの別々の側面に沿って上下に積み重ねられた複数の別々のセンサ・パネルを含むモジュール式ウォークスルー金属検出器を提供する。好ましくは、側壁に連結された少なくとも1つの部材が設けられる。各センサ・パネルは、上述のように金属検出器回路の一部を含み、すなわち、いくつかのパネルは回路の送信器部分を含み、一方、他のパネルは回路の受信器部分を含む。したがって、1枚の側壁は送信器パネルで構成され、一方、他方の側壁は受信器または検出器パネルで構成される。
【００２３】
本発明の少なくとも1つの態様について説明する前に、本発明がその出願において構成の詳細、および以下の説明に記載されるかまたは図面に示されている各構成部材の構成に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の態様が可能であり、かつ様々な方法で実施することができる。さらに、本明細書で使用される語が説明のためのものであり、制限とみなすべきではないことを理解されたい。
【００２４】
本発明の上記の局面および関連する局面を実現するために、本発明を添付の図面に示されている形態で実現することができるが、図面が例示的なものにすぎず、かつ図示の特定の構成を変更できることに留意されたい。
【００２５】
好ましい例示的な態様の説明
次に、図面について説明する。図面では、同様な参照符号はいくつかの図全体にわたって同様の部材を示している。添付の図は、迅速に組み立てるかまたは分解して運搬するように利用することのできる可搬構成を用いたウォークスルー金属検出器および方法を示しており、アーチを固定する2つの構造ベース部材と、アーチの側面を構成するための複数のセンサ・パネルと、アーチの壁に接合されアーチの壁を支持する頂部横材とで構成されている。ベース部材は、地面に接触するハウジングと、センサ・パネルの取付けを容易にする機械的ハードウェアおよび取付け具と、システム電源を構成する再充電可能なバッテリと、信号をベース部から隣接するセンサ・パネルに転送する電子コネクタとから成る。センサ・パネルは、センサ・コイルおよび電子機器用の構造を構成するハウジングと、互いに隣接するパネルおよび／または他の構造部材の取付けを容易にする機械的ハードウェアおよび取付け具と、センサ・コイル巻き線と、コイルを励起させるか、もしくは受信信号を処理する電子回路と、マルチカラーLEDターゲット・インジケータと、検出器アーチを通過する人の存在および速度を検出する赤外線発光ダイオード・フォトダイオード対と、信号をセンサ・パネルから隣接する部分に転送する電子コネクタとから成る。頂部横材は、アーチの壁に接合されアーチの壁を支持するハウジングと、センサ・パネルの取付けを容易にする機械的ハードウェアおよび取付け具と、金属検出システムのマスタ処理を行う電子回路と、制御表示および情報表示用のインタフェースをユーザに与える入出力装置と、信号を頂部から隣接するセンサ・パネルに転送する電子コネクタとから成る。さらに、頂部横材は、内蔵車輪、ハンドル、および他の部材を支持する積み重ね構造によって、分解されたユニット内を移動させる車両プラットフォームを構成する。
【００２６】
完全に組み立てられた可搬ウォークスルー金属検出器（10）は好ましくは、図1に示されているように、2つのベース部材（11および12）と、頂部横材（13）と、この態様では6枚のセンサ・パネル（14〜19）とを含んでいる。下部センサ・パネル（14および17）は、それぞれのベース部材（11および12）に機械的に取り付けられ固定されている。さらに、センサ・パネルがベース部材に適切に取り付けられると、電気的接続も確立され、それぞれの部材間で信号を転送することができる。下部センサ・パネルは、中央センサ・パネル（15および18）にも機械的に取り付けられ固定されており、この場合も電気的接続が確立され、部材同士の間で信号を転送することができる。中央センサ・パネルは、上部センサ・パネル（16および19）にも機械的に取り付けられ固定されており、この場合も電気的接続が確立され、それぞれの部材間で信号を転送することができる。最後に、頂部横材（13）は、各上部センサ・パネルに機械的に取り付けられ固定されており、頂部とそれぞれの上部パネルとの電気的接続を確立している。
【００２７】
当業者には、使用するパネルの数は、必要に応じ、特にパネルの寸法に応じて上記より多くても少なくてもよいことが理解されよう。同様に、2枚の側壁間を延びるベース部材が1つだけあってよく、また、下部センサ・パネルが組み立てられたウォークスルー金属検出器を支持するように構成される場合にはベース部材がまったくなくてもよい。さらに、頂部横材の数は1つであっても複数であってもよい。
【００２８】
図2aには、分解された可搬ウォークスルー金属検出器が示されており、頂部横材（13）が、分解されたユニットを移動させる車両プラットフォームとして示されている。頂部横材は、検出器を移動可能にするために、図2bに示されている車輪（41および42）とハンドル（43）とを含む内蔵フィーチャを含んでいる。再び図2aを参照すると、運搬時に他の部材が上に配置されたときにこれらの部材を支持する積み重ね構造が設けられている（図5に詳しく示されている）。この態様では、ベース部材（11および12）は頂部横材上に積み重ねられ、センサ・パネル（14〜19）が、ベース部材（11および12）の上に特定の順序なしに積み重ねられている。次いで、分解されたユニットは次に、ストラップ（49）によって運搬できるように固定される。
【００２９】
図3aおよび3bにセンサ・パネル（14）が示されている。各センサ・パネルは、頂部（51）および底部（52）に、隣接する部材への適切な機械的取付けを可能にする固定機構を含んでいる。各パネルは、部材間で電子信号を転送するために適切な接触を確立する、図3aに示されている頂部の所の電気コネクタ（53）と、図3bに示されている底部の所の電気コネクタ（54）とを有している。各受信器パネルは、完全に組み立てられたユニットを通過する各ターゲットごとに、パネルの各縁部に表示される検出情報を与える2つのマルチカラーLED（55a、55b）を含んでいる。各パネルは、検出器アーチを通過する人の存在および速度を検出する一対の赤外線LED（59a）または一対のフォト・ダイオード（59b）も含んでいる。各センサ・パネルは、ユニットが運搬できるように完全に分解され積み重ねられるときに各パネルを適切に嵌め合わせるのを可能にする積み重ね構造を（57および58）ハウジングの外側に有している（図2を参照されたい）。この態様の各センサ・パネル（14〜19）は機械的には同一である。各センサ・パネルの内側に、図6aおよび6bによってその一態様について説明する電子検出システムが内蔵されている。
【００３０】
図4にはベース部材（12）が示されている。各ベース部材は、その上に位置するセンサ・パネルへの適切な機械的取付けを可能にする固定機構（21および22）を含んでいる。各ベース部材は、ベース部材とセンサ・パネルとの間の電子信号を転送できるように適切な接触を確立する電気コネクタ（23）も有している。各ベースは、内蔵された再充電可能なバッテリ（24）と、再充電コネクタ（25）と、凸凹の表面上に位置したときに完全に組み立てられたユニットを物理的に安定させるレベリング機構（26）も含んでいる。
【００３１】
図5aおよび5bには頂部横材（13）が示されている。頂部横材は、下に位置する上部センサ・パネルへの適切な機械的取付けを可能にする固定機構（31〜34）を含んでいる。頂部部材は、電子信号を各上部センサ・パネルに転送すると共に各上部センサ・パネルから転送することができるように適切な接触を確立する2つの電気コネクタ（35および36）も有している。頂部部材は、可搬ウォークスルー金属検出器に入ろうとしている人に、図5aに示されている、進むべきとき（緑色ライト）と待つべきとき（赤色ライト）とを知らせるマルチカラー入口LED（37）を含んでいる。ターゲットの存在およびサイズは、図5bに示されているLED棒グラフ（38）によって示される。検出されたターゲットの存在をスピーカまたは圧電装置（46）によって伝えるオーディオ・アラートも設けられている。検出器の制御は、図5aに示されているキーパッド（39）およびLCDディスプレイ（40）によって行われる。頂部部材は、検出器を移動可能にするように、図5aに示されている車輪（41および42）と図5bに示されているハンドル（43）とを含む内蔵部材を含んでいる。さらに、運搬時に他の部材が上に配置されたときにこれらの部材を支持する積み重ね構造（44および45）が設けられている。
【００３２】
図6aおよび6bに電子金属検出システムの一態様が示されている。この種の電子システムは、センサ・パネルに内蔵されている。図6aを参照すると、送信器回路（61a）は誘導ワイヤ・コイル（62a）に接続されている。コイルは送信器回路によって導通され、磁界を生成し、この磁界がコイルの近くの金属ターゲットに影響を与えることができる。さらに、一対の赤外線LED（59a）が赤外線を供給し、送信パネルと受信パネルとの間を通過する物体の速度の検出を可能にする。図6bを参照すると、受信器回路（61b）が一対の誘導ワイヤ・コイル（62b）に接続されている。コイル対は、金属ターゲットから放出された磁界がコイルの近くに存在すると内部で電子信号が誘導される。一対のフォト・ダイオード（59b）は、送信器システムからの赤外線を監視することによって、検出器アーチを通過する人の存在および速度を検出する。ターゲットの存在はマルチカラーLED（55a、55b）によって示される。送信器センサ・システムでも、受信器センサ・システムでも、コネクタ（53および54）によって、あるセンサ・パネルの回路から別の隣接する部材に転送されると共に、この隣接する部材からこの回路に転送される。
【００３３】
図1および上記の簡単な説明を参照すると、本発明の主要な構成部材および副構成部材は明白である。センサ・パネル（参照番号3）はベース部材（参照番号4）上に積み重ねられている。他のセンサ・パネルは、特定の順序無しに互いに積み重ねられている。頂部横材（参照番号5）は、上部センサ・パネルに取り付けられ、アーチに接合されアーチを支持している。個々の各部材は、隣接する部材に固定具によって機械的に連結されると共に、電子コネクタによって電気的に接続されている。この機械的な連結によって機械的な安定が得られ、電子コネクタは各部材への電子信号経路を確立する。
【００３４】
図7を参照すると、本発明の主要な構成部材および副構成部材は明白である。ベース部材に内蔵されている再充電可能なバッテリ（24）は金属検出システム用の電力を供給する。電力信号、接地信号、アナログ信号、およびデジタル信号を各部材間で転送するには、各コネクタにいくつかの接点が必要である。図7に示されている態様では、送信チェーン（図面の左側に示されている）は、各送信器回路（61a）に必要な信号を転送するのに各コネクタで「m個の」接点を必要とする。図6で説明したように、送信コイル（62a）は、送信器回路によって適切な時間に導通される。送信パルスのタイミングは、マイクロコントローラ（70）によって制御され、マイクロコントローラ（70）はまた、「m本の」回線の一部を用いて各送信器回路と通信する。これらの回線の一部を用いて、各送信モジュールをアドレス指定して識別し、マイクロコントローラ（70）が各送信器センサ・パネル（頂部、中央、または底部）の位置を自動的に識別するのを可能にすることもできる。赤外線LED（59a）は、アーチを直接横切るように配置された受信器モジュールによって検知される赤外線を放出する。
【００３５】
図7の右側で、受信チェーンは、「n本の」回線（および各部材間の接点）を用いて必要な信号（電力、接地、アナログ、およびデジタル）を各受信器回路（61b）に転送する。これらの回線の一部を用いて、各送信モジュールをアドレス指定して識別し、マイクロコントローラ（70）が各送信器センサ・パネル（頂部、中央、または底部）の位置を自動的に識別するのを可能にすることもできる。図6で説明したように、受信器コイル（62b）は、金属ターゲットから放出された磁界がコイルの近くに存在すると内部で電子信号が誘導される。
【００３６】
この信号は、受信器回路（61b）によって処理され、マイクロコントローラ（70）に伝えられる。さらに、フォト・ダイオード（59b）は、直接横切るように配置された送信器パネルからの赤外線が、アーチを通過するものによって遮断されたときにそれを検出し、これもマイクロコントローラに伝える。ターゲット信号の存在は、影響を受けた各部材においてマルチカラーLED（55a、55b）によって表示される。さらに、マイクロコントローラ（70）は、スピーカ（46）にオーディオ・アラートを生じさせると共に、信号強度棒グラフ・ディスプレイ（38）を生じさせる。マイクロコントローラ（70）は、検出器の活動ステータスを示す入口LED（37）の色も制御する（たとえば、LEDは、検出器が次の人が入るのを受け入れる準備が完了した場合には緑色になり、検出器が最新の信号の処理でビジー状態の場合には黄色になり、金属ターゲットが検出された場合には赤色になる）。最後に、キーパッド（39）およびLCD（40）は、ユーザが検出器のオン・オフを切り換えるのを可能にし、検出器の設定（たとえば、感度およびボリューム・レベル）を調整する。システムは、パスワードを用いることによって、許可された人による検出器設定へのアクセスを制限することができる。
【００３７】
上述のように、本発明の要旨は、物理的な特徴と電気的な特徴の組合せによって実現されるウォークスルー金属検出器の可搬性である。図1を参照すると、可搬性を実現するこの検出器の物理的な特徴は、個々の各部材の積み重ね構成である。この態様では、各部材をベースから上方に積み重ね、各部材を固定機構によって固定することにより、9つの部材が直立位置に配置されている。これによってユニットを迅速に組み立てることができる。
【００３８】
さらに、各センサ・パネル・ハウジングは物理的に同一であり（図3を参照されたい）、したがって、任意の所与の側面上のセンサ・パネルの特定の順序が必要である。個々の各送信センサ・パネルは、他の任意の送信パネルと相互交換可能である。同様に、個々の各受信パネルは、他の任意の受信パネルと相互交換可能である。これによって、組立て位置に制限がないため、直立ユニットを迅速に組み立てることができる。この場合、必要に応じてパネルを交換することによって迅速に修理することもできる。これは、パネルが完全にモジュール式であるからである。
【００３９】
図1および3は、センサ・パネル構成が窓状の切欠き（この態様ではパネル当たり6つ）を含み、各パネルの重量を減らすことによって本発明の可搬性を向上させていることを示している。さらに、この窓付き構成は、風圧抵抗を小さくし、セキュリティ要員が可搬ウォークスルー金属検出器によってスクリーニングされている人をよりうまく調べられるように直立ユニットにおける視界を良くする。
【００４０】
図1に示されている態様は好ましくは、雨や極端な温度を含む、戸外環境での可搬性を実現する頑丈な気象耐性構成である。たとえば、好ましくは、頂部横材（13）は、UV安定化特性およびUL認識難燃特性を有する射出成形されたABS／ポリマーカーボネートから作られ、シリコーン・ガスケット／密封グープで密閉される。パネル（14〜19）およびベース部材（11、12）は好ましくは、同じABS／ポリカーボネート材料で作られるが、密封しなくてもよい。パネル間コネクタは、表面取付けされるため、ユニットが分解された状態で雨中に放置された場合に各パネルから大部分の水を弾く水に対する障壁を構成する。コネクタ領域自体（51、52）が、パネルの端部に成形された連動バッフル（80）で囲まれることが好ましい。これらのバッフルは、噴霧された水や激しい雨が接点に達し、場合によっては、ユニットが組み立てられ動作する際の性能を損なうのを防止するのを助ける。
【００４１】
上記に指摘したように、パネルの各半分は、吹き付けられた水や激しい雨の浸入を完全に遮断するわけではないが抑制する舌部・溝型構成をその周囲に含んでいる。水分を検知することのできるパネル内の回路は、シーラントで密封され、パネルに進入する水分から保護されている。ベース部材は好ましくは、検知機能を有する電子機器を含まず、したがって、ベース部材内には、水分に対する保護を必要とするものはない。パネルおよびベースは好ましくは、復水または内部に進入する他のあらゆる水を排水することのできるドレン口を含む。これは、これらの構成部材が内部に水を蓄積させないようにするのを助ける。バッテリは好ましくは、製造業者によってプラスチックで密封され、したがって、水分による損傷を受けない。バッテリ端子自体は一般に、実際上吹き付けられた水によって短絡することがないほど距離を置いて配置されている。これは、バッテリが好ましくは低電圧バッテリであるからである。好ましいバッテリは、オートバイのバッテリのような代表的な小艇バッテリに類似している。
【００４２】
バッテリ充電器（図示せず）からのケーブルを受け入れる再充電コネクタ・ソケット（25）は好ましくは、一体的な密封されたカバーを含む。充電器の内部接点の間隔は非常に大きく、内部接点が濡れた場合でも12Vシステムには問題が起こらない。好ましくは、これらのソケットは、個人用船艇で使用できるように製造されるタバコのライター形のソケットである。
【００４３】
バッテリ充電器は好ましくは、独立型装置であり、好ましくは、密封された'nema4x'定格ダイ・キャスト・アルミニウム・ボックスに内蔵される。バッテリ充電器に出入りするケーブルは、一体的なひずみ解放機能を有する適切な標準防水グロメットで密封されている。内部回路は、独立した冗長受動・能動出力短絡保護機能を有している。内部変圧器は、すべての国際安全機関から証明されたものであり、設計によって電力制限され、したがって、危険なほど高い電力レベルを発生することはできない。
【００４４】
最後に、可搬ウォークスルー金属検出器を戸外で直接日光を浴びながら使用し、温度が180°Fよりもかなり高くなる場合は、確実に動作できるように検出器を日陰に配置する必要がある。そうしないと、標準的な市販の電子構成要素のいくつかの定格動作温度を超える恐れがある。しかし、そのような条件では、担当オペレータも日陰に入る必要がある。構成要素自体は、このような高温での格納に容易に耐えることができる。したがって、ユニットは安全に日向に放置することができる。
【００４５】
図2aを参照すると、各部材のモジュール式構成によって本発明を迅速に分解し運搬することができることも明白である。各部材は容易に積み重ねられ、頂部部材が各ベース用のプラットフォームを形成し、次いでパネルが積み重ねられる。さらに、頂部部材上に車輪およびハンドルを含める（図5b参照）ことによって自給式運搬機構が構成される。各部材を積み重ねた後でストラップ止めすることができ、運搬用の追加的な機器を必要とせずに、分解されたユニットを別の位置まで転がすことができる。
【００４６】
図1に示されているように可搬ウォークスルー金属検出器が物理的に組み立てられた後、検出システムは、以下に説明するように動作することができる。制御キーパッド（図5aに示されている項目39）を用いて検出器がオンに切り換えられる。マイクロコントローラは、自己試験／自己診断ルーチンを開始し、すべての部材が適切に機能していることを確認する。この自己試験の結果は、LCD（図5aの項目40）上に表示される。ユーザは、パスワードを入力し、検出器の性能の様々な属性（ターゲットに対する感度、オーディオ・ターゲット・アラートのボリュームなど）を修正できるようにするか、またはいつでも統計情報（通過カウンタなど）にアクセスできるようにするオンスクリーン・メニューにアクセスすることができる。ユーザが設定を完了したとき、または電力の投入時に、ユニットは、送信器コイルに励起信号を供給し、受信器コイルの応答とアーチの内側の光受信器ダイオードのステータスとの両方を監視することによって検出を開始する。受信器モジュールによって信号が検知されると共に、アーチを通過する物体によって赤外線が遮断されると、妥当なターゲットの信号が得られる。この妥当なターゲットは、様々な方法で表示することができる。LED棒グラフは、受信された信号の信号強度をマルチカラーLEDによって示すことができる。スピーカまたは圧電素子（図5bの項目46）はオーディオ・アラートを発生することができる。受信器センサ・パネルの各側面上のマルチカラーLED対（図3aの項目55a、55b）は、モジュールの受信器電子機器によってターゲットが検出されたモジュール・ゾーンに赤色または黄色を示すことにより、アーチのどこでターゲットが検出されたかを明らかにすることもでき、LCD（40）は警報状態の種類を表示することができる。これらのマルチカラーLED対は好ましくは、様々な信号強度に対応するそれぞれの異なる色を使用する（たとえば、緑＝ターゲット未検出、黄色＝小形ターゲット検出、赤色＝大形ターゲット検出）ことによって、検出された信号の大きさも明らかにする。好ましくは、物体が検出された場合には、物体のサイズとは無関係に赤色LEDに電力が供給されるかまたは赤色LEDが点灯される。黄色LEDは、複数のパネルが物体を検出した場合にのみ点灯することが好ましい。  
【００４７】
本発明の重大な局面は、検出システムが、バッテリ再充電や身近なAC電源の必要なしに比較的長期間にわたって動作できることでもある。以下に説明する高振幅・低デューティ・サイクル送信パルス回路によって、この可搬ウォークスルー金属検出器はエネルギー効率の高い検出システムになっている。図8の回路図および図9の対応する波形図を参照し、U1およびL1がそれぞれ送信器回路および送信コイルであることに留意されたい。具体的には、U1は、図9aに示されている期間の間、コイルを高電流レベルに充電するコイル充電回路である。帰線期間（図9b参照）およびその後の期間にわたって、結果として得られた信号は積分される（図9c）。図8を参照すると、受信信号は、受信器コイルL2およびL3に誘導され、U2によって増幅され、次いでU3によって積分される。積分器出力は、追跡／保持回路（U4）によって取り込まれ、帯域フィルタ（BPF）によってフィルタリングされ、受信器出力が得られる。出力時には、積分器は次のサンプリング・サイクルのためにリセットされる。しかし、追跡／保持回路は、出力をリフレッシュするために、別の充電・積分−追跡サイクルを実行することが必要になる前に長いアイドル時間を設ける。このシステムの利点は、等価的な連続波励起システムによる電力消費量の数分の1で高電圧励起レベルの信号強度が得られることである。充電時間とアイドル時間（デューティ・サイクル）の比を非常に小さくすることができる（50%よりもずっと小さい比）。
【００４８】
一例として、追跡／保持回路は好ましくは、入力抵抗器、演算増幅器、積分器コンデンサ、およびC-Mos SPDTスイッチを含む第1段と、2つの受動RCフィルタ、別のC-Mosスイッチ、および演算増幅器バッファを含む第2段とを含む。さらに一例として、コイル充電回路は好ましくは、送信コイルの両端間に電圧源を接続する電力モスフェット・スイッチを含む。このスイッチがオンの間、コイルが充電される。充電されたコイルによって、スイッチがオフに切り換えられた直後短時間（たとえば、約10マイクロ秒）の間、高エネルギー・パルスが生成される。こうなるのは、充電されたコイルに格納されている電界が高速に崩壊することができるからである。高電圧ツェナー・ダイオードは、この高エネルギー・パルスの電圧振幅をクランプし、コイル内の電流変化率をコイルの両端間の電圧に関係付ける標準的な公式E=L(di/dt)によって、格納されている電界のエネルギーを制御しながら放出する。
【００４９】
したがって、本発明は、高レベルの励起信号の感度を実現すると共にずっと低エネルギーの励起信号による低電力消費量を実現する高振幅・低デューティ・サイクル励起パルスを供給する金属検出器回路を提供する。受信器回路部分は、比較的短い持続時間の大振幅励起パルスから得られた信号を収集し条件付け、比較的長い充電期間およびアイドル期間の間保持モードに入る。
【００５０】
上記の説明に関して、サイズ、材料、形状、形態、機能、および動作方法、組立て、および使用法の変更を含む、本発明の各部品の寸法関係が適切であることが、当業者には容易に明らかになるとみなされ、かつ図面に示され本明細書に記載された関係と等価のすべての関係が本発明に包含されるものであることを認識されたい。
【００５１】
したがって、上記の説明は、本発明の原則のみを例示するものとみなされる。さらに、当業者には多数の修正および変更が容易に構想されるため、本発明を図示し説明した厳密な構成および動作に限定するのは望ましくなく、したがって、すべての適切な修正態様および均等物を本発明の範囲内とみなすことができる。
【００５２】
本発明の他の様々な目的、特徴、および付随する利点は、添付の図面に関して検討されよりよく理解されたときに完全に明らかになろう。図面において、同じ参照符号はいくつかの図全体にわたって同じまたは同様の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】完全に組み立てられた可搬ウォークスルー金属検出器の図である。
【図２】図2ａ〜ｂは、分解され運搬する準備の整った可搬ウォークスルー金属検出器の図である。
【図３】図3ａ〜ｂは、個々のセンサ・パネルの一態様の図である。
【図４】ベース部材の一態様の図である。
【図５】図5ａ〜ｂは、頂部部材の一態様の図である。
【図６】図6ａ〜ｂは、それぞれ、送信器および受信器センサ・パネル回路、コイル、ならびにコネクタ・システムの一態様のブロック図である。
【図７】金属検出器システムの一態様のブロック図である。
【図８】デューティ・サイクル検出回路の詳細ブロック図である。
【図９】低デューティ・サイクル検出回路の波形図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2006525512.tif 000009
【図６ａ】
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【図６ｂ】
2006525512.tif 000011
【図７】
2006525512.tif 000012
【図８】
2006525512.tif 000013
【図９】
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【国際調査報告】
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