(57)【要約】【課題】定在波の発生を抑制するためのミリ波ノイズ信号を用いつつ、FMCW レーダ方式による測長を可能とする。【解決手段】ミリ波信号発生装置１と、ミリ波信号発生装置１から出力されるミリ波ノイズ信号を分岐するミリ波分波器２と、分岐された一方のミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するミリ波集光系３と、検査物からの反射波がミリ波集光系３により結合されたミリ波ノイズ信号と、分岐した他方のミリ波ノイズ信号とをミキシングするミリ波ミキサ４と、ミリ波ミキサ４から出力される信号の強度及び周波数を測定する計測部５とを備え、ミリ波信号発生装置１は、ミリ波ノイズ信号を発生するノイズ源１１と、ミリ波ノイズ信号を所定の帯域のみに帯域制限するバンドパスフィルタ１２と、チャープ信号を発生する変調信号発生器１５と、チャープ信号によりミリ波ノイズ信号を強度変調するミリ波強度変調器１４とを備える。【選択図】図１
2013181942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリ波信号発生装置と、
前記ミリ波信号発生装置から出力されるミリ波ノイズ信号を分岐するミリ波分波器と、
分岐されたミリ波ノイズ信号のうち一方のミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するミリ波集光系と、
検査物からの反射波が前記ミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と、前記ミリ波分波器により分岐した他方のミリ波ノイズ信号をミキシングするミリ波ミキサと、
前記ミリ波ミキサから出力される信号の強度及び周波数を測定する計測部とを備え、
前記ミリ波信号発生装置は、
ミリ波帯のミリ波ノイズ信号を発生するノイズ源と、
前記ミリ波ノイズ信号を所定の帯域のみに帯域制限するバンドパスフィルタと、
チャープ信号を発生する変調信号発生器と、
前記チャープ信号により前記ミリ波ノイズ信号を強度変調するミリ波強度変調器とを備えること
を特徴とするミリ波イメージング装置。
【請求項２】
ミリ波信号発生装置と、
前記ミリ波信号発生装置から出力されるミリ波ノイズ信号を分岐するミリ波分波器と、
分岐されたミリ波ノイズ信号のうち一方のミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するミリ波集光系と、
検査物からの反射波が前記ミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と、前記ミリ波分波器により分岐した他方のミリ波ノイズ信号をミキシングするミリ波ミキサと、
前記ミリ波ミキサから出力される信号の強度及び周波数を測定する計測部とを備え、
前記ミリ波信号発生装置は、
マイクロ波帯のマイクロ波ノイズ信号を発生するノイズ源と、
前記マイクロ波ノイズ信号を所定の帯域のみに帯域制限するバンドパスフィルタと、
前記帯域制限したマイクロ波ノイズ信号をミリ波帯まで周波数逓倍する送信周波数逓倍器と、
チャープ信号を発生する変調信号発生器と、  
前記チャープ信号により、周波数逓倍されたミリ波ノイズ信号を強度変調するミリ波強度変調器とを備えること
を特徴とするミリ波イメージング装置。
【請求項３】
ミリ波信号発生装置と、
前記ミリ波信号発生装置から出力されるミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するミリ波集光系と、
２つのミリ波ノイズ信号をミキシングするミリ波ミキサと、
前記ミリ波ミキサから出力される信号の強度及び周波数を測定する計測部とを備え、
前記ミリ波信号発生装置は、
マイクロ波帯のマイクロ波ノイズ信号を発生するノイズ源と、
前記マイクロ波ノイズ信号を所定の帯域のみに帯域制限するバンドパスフィルタと、
前記帯域制限されたマイクロ波ノイズ信号を２分岐するマイクロ波分波器と、
前記マイクロ波分波器により２分岐された一方のマイクロ波ノイズ信号を、ミリ波帯まで周波数逓倍する送信周波数逓倍器と、
チャープ信号を発生する変調信号発生器と、  
前記チャープ信号により、前記送信周波数逓倍器から出力されるミリ波ノイズ信号を強度変調する送信ミリ波強度変調器とを備え、
前記マイクロ波分波器により２分岐された他方のマイクロ波ノイズ信号を、ミリ波帯まで周波数逓倍する受信周波数逓倍器と、
前記受信周波数逓倍器から出力されるミリ波ノイズ信号を、前記チャープ信号により強度変調する受信ミリ波強度変調器とを備え、
前記変調信号発生器で発生したチャープ信号を２分岐して、前記送信ミリ波強度変調器への線路長と同じ線路長で受信ミリ波信号変調器に配線し、
前記ミリ波ミキサは、検査物からの反射波が前記ミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と受信ミリ波信号変調器から出力されたミリ波ノイズ信号をミキシングすること
を特徴とするミリ波イメージング装置。
【請求項４】
検査物からの反射波がミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と、前記ミリ波分波器により分岐した他方のミリ波ノイズ信号とを合波するミリ波合波器をさらに備え、
前記ミリ波ミキサは、シングルエンド型ミリ波ミキサであること
を特徴とする請求項１または２に記載のミリ波イメージング装置。
【請求項５】
検査物からの反射波がミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と、前記受信ミリ波信号変調器から出力されたミリ波ノイズ信号とを合波するミリ波合波器をさらに備え、
前記ミリ波ミキサは、シングルエンド型ミリ波ミキサであること
を特徴とする請求項３記載のミリ波イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分解能のミリ波を用いたミリ波イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波の透過性を活かしたミリ波イメージング装置の開発が活性化している。ミリ波は衣類等を透過するため、空港でのセキュリティチェックに既に実利用されている。また、ミリ波は短波長であるため、マイクロ波イメージング装置と比較して高分解能のイメージング映像をえることが可能になる。但し、ミリ波イメージングを行う場合、波長が短いため、定在波の影響で干渉縞がでてしまうという問題がある。
【０００３】
定在波の発生を抑制するために、光技術を利用してミリ波帯の広帯域ノイズ信号を発生し、そのミリ波ノイズ信号をイメージングに使用することにより、定在波の発生を抑制し、高分解能を得ることが可能となる（非特許文献１参照）。しかし、光技術を使用した光学系においては、高価な光増幅器や光変調器を使用する必要があるため、システムが高額かつ大きくなってしまうという欠点がある。
【０００４】
一方、電波を使ったイメージングにおいて、測長を行う手法として、FMCW レーダが広く使用されている。FMCW レーダは、周波数変調した連続波を送信し、送信波と反射波の周波数差（ビート周波数）から距離を求める方式である(非特許文献２参照)。非特許文献２の原理を図５に示す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Nagatsuma,et al., “Millimeter-wave imaging using photonics-based noise source,” 34th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2009, pp.1〜2.
【非特許文献２】“60GHz帯自動車用ミリ波レーダ”富士通テン技報  Vol.15 No.2, pp.9-18.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ミリ波イメージングにおいて、定在波の発生を抑制するため、非特許文献１に開示されるミリ波ノイズ信号を使用した場合、非特許文献２のFMCW レーダ方式における周波数変調を行う対象となるキャリア信号が存在しないため、FMCW レーダの手法が使用できないという課題がある。すなわち、高分解能が得られるミリ波イメージングにおいて、定在波の発生を抑制するため、ミリ波ノイズ信号を用いた場合、周波数変調方式であるFMCW レーダ方式による測長が同時に行えない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、定在波の発生を抑制するためのミリ波ノイズ信号を用いつつ、FMCW レーダ方式による測長を可能とするミリ波イメージング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、ミリ波信号発生装置と、前記ミリ波信号発生装置から出力されるミリ波ノイズ信号を分岐するミリ波分波器と、分岐されたミリ波ノイズ信号のうち一方のミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するミリ波集光系と、検査物からの反射波が前記ミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と、前記ミリ波分波器により分岐した他方のミリ波ノイズ信号をミキシングするミリ波ミキサと、前記ミリ波ミキサから出力される信号の強度及び周波数を測定する計測部とを備え、前記ミリ波信号発生装置は、ミリ波帯のミリ波ノイズ信号を発生するノイズ源と、前記ミリ波ノイズ信号を所定の帯域のみに帯域制限するバンドパスフィルタと、チャープ信号を発生する変調信号発生器と、前記チャープ信号により前記ミリ波ノイズ信号を強度変調するミリ波強度変調器とを備えることを特徴とするミリ波イメージング装置である。
【０００９】
本発明は、ミリ波信号発生装置と、前記ミリ波信号発生装置から出力されるミリ波ノイズ信号を分岐するミリ波分波器と、分岐されたミリ波ノイズ信号のうち一方のミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するミリ波集光系と、検査物からの反射波が前記ミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と、前記ミリ波分波器により分岐した他方のミリ波ノイズ信号をミキシングするミリ波ミキサと、前記ミリ波ミキサから出力される信号の強度及び周波数を測定する計測部とを備え、前記ミリ波信号発生装置は、マイクロ波帯のマイクロ波ノイズ信号を発生するノイズ源と、前記マイクロ波ノイズ信号を所定の帯域のみに帯域制限するバンドパスフィルタと、前記帯域制限したマイクロ波ノイズ信号をミリ波帯まで周波数逓倍する送信周波数逓倍器と、チャープ信号を発生する変調信号発生器と、前記チャープ信号により、周波数逓倍されたミリ波ノイズ信号を強度変調するミリ波強度変調器とを備えることを特徴とするミリ波イメージング装置である。
【００１０】
本発明は、ミリ波信号発生装置と、前記ミリ波信号発生装置から出力されるミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するミリ波集光系と、２つのミリ波ノイズ信号をミキシングするミリ波ミキサと、前記ミリ波ミキサから出力される信号の強度及び周波数を測定する計測部とを備え、前記ミリ波信号発生装置は、マイクロ波帯のマイクロ波ノイズ信号を発生するノイズ源と、前記マイクロ波ノイズ信号を所定の帯域のみに帯域制限するバンドパスフィルタと、前記帯域制限されたマイクロ波ノイズ信号を２分岐するマイクロ波分波器と、前記マイクロ波分波器により２分岐された一方のマイクロ波ノイズ信号を、ミリ波帯まで周波数逓倍する送信周波数逓倍器と、チャープ信号を発生する変調信号発生器と、  前記チャープ信号により、前記送信周波数逓倍器から出力されるミリ波ノイズ信号を強度変調する送信ミリ波強度変調器とを備え、前記マイクロ波分波器により２分岐された他方のマイクロ波ノイズ信号を、ミリ波帯まで周波数逓倍する受信周波数逓倍器と、前記受信周波数逓倍器から出力されるミリ波ノイズ信号を、前記チャープ信号により強度変調する受信ミリ波強度変調器とを備え、前記変調信号発生器で発生したチャープ信号を２分岐して、前記送信ミリ波強度変調器への線路長と同じ線路長で受信ミリ波信号変調器に配線し、前記ミリ波ミキサは、検査物からの反射波が前記ミリ波集光系により結合されたミリ波ノイズ信号と受信ミリ波信号変調器から出力されたミリ波ノイズ信号をミキシングすることを特徴とするミリ波イメージング装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定在波の発生を抑制するためのミリ波ノイズ信号を用いつつ、FMCW レーダ方式による測長を可能とするミリ波イメージング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るミリ波イメージング装置の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るミリ波イメージング装置の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るミリ波イメージング装置の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るミリ波イメージング装置の構成図である。
【図５】FMCW レーダ方式の原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るミリ波イメージング装置を説明するための説明図である。本実施形態のミリ波イメージング装置は、ミリ波信号発生装置１と、ミリ波分波器２と、ミリ波集光系３と、ミリ波ミキサ４と、スペクトラムアナライザ５（測定部）とを備える。
【００１５】
ミリ波信号発生装置１は、ミリ波ノイズ信号を発生する装置であって、ミリ波帯のミリ波ノイズ信号を発生するミリ波帯ノイズ源１１と、ミリ波ノイズ信号を所定の帯域に帯域制限するバンドパスフィルタ１２と、ミリ波ノイズ信号を増幅するミリ波増幅器１３と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生器１５（変調信号発生器）と、チャープ信号によりミリ波ノイズ信号を強度変調する送信ミリ波強度変調器１４とを備える。
【００１６】
ミリ波分波器２は、ミリ波信号発生装置１から出力されるミリ波ノイズ信号を分岐する。ミリ波集光系３は、ミリ波分波器２により分岐されたミリ波ノイズ信号のうち一方のミリ波ノイズ信号を集光して検査物（試料）に照射するとともに、検査物からの反射波を結合する。ミリ波ミキサ４は、ミリ波集光系３により検査物からの反射波が結合されたミリ波ノイズ信号と、ミリ波分波器２により分岐した他方のミリ波ノイズ信号をミキシングする。スペクトラムアナライザ５は、ミリ波ミキサ４から出力される信号の強度及び周波数を測定する。
【００１７】
図１に示すミリ波イメージング装置では、ミリ波信号発生装置１において、ミリ波帯ノイズ源１１により発生させた最大 130 GHz までの成分をふくむミリ波ノイズ信号は、バンドパスフィルタ１２により周波数 120-128 GHz の成分を含むミリ波ノイズ信号に帯域制限される。ミリ波帯ノイズ源１１としては、例えば、チェナーダイオード等が利用可能である。
【００１８】
帯域制限されたミリ波ノイズ信号は、ミリ波増幅器１３で増幅された後、送信ミリ波強度変調器１４に入力され、送信ミリ波強度変調器１４によりチャープ信号を用いて強度変調される。
【００１９】
送信ミリ波強度変調器１４としては、例えば下記文献に記載されているように、120 GHz 帯で 10 GHz の変調が可能なミリ波帯強度変調器が開発されている。
【００２０】
文献：Kosugi et al., “120-GHz Tx/Rx Waveguide Modules for 10-Gbit/s Wireless Link System,” IEEE Compound Semiconductor IC Symp. Dig., pp. 25-28, Nov. 2006.”
チャープ信号発生器１５が発生するチャープ信号としては、図示する例では、1 GHz から 10 GHz の周波数を直線的に変化させている。このようにミリ波信号発生装置１では、強度変調されたミリ波ノイズ信号を出力する。
【００２１】
ミリ波信号発生装置１から出力されたミリ波ノイズ信号は、ミリ波分波器２に入力され、ミリ波分波器２により２つに分岐される。ミリ波分波器２としては、例えば、導波管型ミリ波カプラが使用可能である。ミリ波分波器２で分岐された一方のミリ波ノイズ信号は、ミリ波集光系３により集光して測定対象の検査物に照射される。検査物からの反射波は、ミリ波集光系３により結合され、受信側のミリ波ノイズ信号（RF 信号）としてミリ波ミキサ４のRFポートに入力される。一方、ミリ波分波器２で分岐された他方のミリ波ノイズ信号（LO信号）は、ミリ波ミキサ４のLOポートに入力される。
【００２２】
以上説明したミリ波イメージング装置において、チャープ信号 を、w(t) という時間関数で表した場合、送信側の信号（ミリ波分波器２で分岐された一方のミリ波ノイズ信号）は、以下の式で記載される。以下の式で、a0,a1,a2, an は各正弦波信号の強度、wbn は各正弦波信号の端数、φbn は各正弦波信号の位相、t は時間を表す。
【数１】
2013181942.tif 000003
【００２３】
一方、ミリ波分波器２で分岐された他方のミリ波ノイズ信号であって、伝送路により T1 の遅延時間が生じたLO信号SLO(t)は、以下の式で記載される。
【数２】
2013181942.tif 000004
【００２４】
また、検査物から反射した受信側のミリ波ノイズ信号であって、T2 の遅延時間が生じた RF信号SRF(t)は、以下の式で記載される。
【数３】
2013181942.tif 000005
【００２５】
また、ミリ波ミキサ４の中でLO信号とRF信号のミキシングにより発生するIF信号SIF(t)は、以下の式で表される。
【数４】
2013181942.tif 000006
【００２６】
上記IF信号SIF(t)の式の後半の２項はノイズ成分となるので、SIF(t)は、以下のように表される。
【数５】
2013181942.tif 000007
【００２７】
ここで、チャープ信号w(t) を直線的に変化させた場合、IF信号のビート周波数 fB=w(t−T1)−w(t−T2) を測定すれば、物体までの距離R は、以下のように表される。
【数６】
2013181942.tif 000008
【００２８】
ただし、c：光の速度 [m]、T：チャープ信号（周波数変調波）の繰返し周期［s］、f B：ビート周波数［Hz］、f w：チャープ信号の周波数掃引幅［Hz］である。
【００２９】
スペクトラムアナライザ５は、以上のとおり、IF信号の強度およびビート周波数を測定し、式Rにより検査物までの距離を算出する。式Rにより、チャープ信号で強度変調されたミリ波ノイズ信号を使用することにより、FMCW 方式による検査物までの測長が可能になることが分かる。ミリ波ノイズ信号をチャープ信号で強度変化する手法により、単なるチャープ信号を使用した FMCW レーダと比較して、高分解能が得られる。これは、電波を集光する際に、可能となるスポットサイズの最小値は、使用する電波の波長に比例するからである。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係るミリ波イメージング装置を説明するための説明図である。本実施形態のミリ波イメージング装置は、ミリ波ノイズ信号の発生にマイクロ波帯ノイズ源を使用する構成である。本実施形態のミリ波イメージング装置は、ミリ波信号発生装置１Ａが第１の実施形態のミリ波信号発生装置１と異なる。ミリ波分波器２、ミリ波集光系３、ミリ波ミキサ４およびスペクトラムアナライザ５（測定部）については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３１】
本実施形態のミリ波信号発生装置１Ａは、マイクロ波帯のマイクロ波ノイズ信号を発生するノイズ源１１Ａと、マイクロ波ノイズ信号を増幅するマイクロ波増幅器１３Ａと、マイクロ波ノイズ信号を所定の帯域に帯域制限するバンドパスフィルタ１２Ａと、帯域制限したマイクロ波ノイズ信号をミリ波帯まで周波数逓倍する送信周波数逓倍器１６と、周波数逓倍したミリ波帯のミリ波ノイズ信号を増幅するミリ波増幅器１３と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生器１５（変調信号発生器）と、チャープ信号によりミリ波ノイズ信号を強度変調するミリ波強度変調器１４とを備える。
【００３２】
図２に示すミリ波信号発生装置１Ａでは、ノイズ源１１Ａにより発生させた20 GHz 帯まで周波数成分を有するノイズ源の出力を、マイクロ波増幅器１３Ａで増幅した後、バンドパスフィルタ１２Ａで 15〜16 GHz の成分のみを取り出す。取り出したマイクロ波帯ノイズ信号を、送信周波数逓倍器１６で８逓倍することにより、120-128 GHz の成分を有するミリ波ノイズ信号を発生させる。
【００３３】
このようにして発生させたミリ波ノイズ信号は、第１の実施形態と同様に、ミリ波増幅器１３で増幅された後、送信ミリ波強度変調器１４に入力され、チャープ信号を用いて強度変調され、ミリ波分波器２に入力される。
【００３４】
なお、ミリ波信号発生装置１Ａにおいて、周波数逓倍後に強度変調を行うのは、マイクロ波帯では 10 GHz もの変調帯域を有する強度変調器の実現が困難であるのに対し、100 GHz を超える領域では変調帯域 10 GHz 以上の実現は可能であるからである。
【００３５】
第２の実施形態では、ミリ波ノイズ信号の発生にマイクロ波帯のノイズ源を使用するため、マイクロ波帯のノイズ源１１Ａ、マイクロ波増幅器１３Ａおよびバンドパスフィルタ１２Ａの使用が可能となる。このため、本実施形態のミリ波信号発生装置１Ａは、第１の実施形態のミリ波信号発生装置１と比較して、同じ出力のミリ波ノイズ信号を発生させる場合のコストが安くなる。
【００３６】
また、本実施形態では、マイクロ波帯では精度の高いバンドパスフィルタ１２Ａが製造可能であるため、使用する周波数帯からの漏れ電力が少ないミリ波ノイズ信号の発生が可能になる。
【００３７】
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係るミリ波イメージング装置を説明するための説明図である。本実施形態のミリ波イメージング装置は、受信側のミリ波ミキサとして、RFポートとLOポートが同じポートから入力されるシングルエンド型ミリ波ミキサ４Ｂを使用する実施形態である。
【００３８】
本実施形態では、ミリ波ミキサとしてシングルエンド型ミリ波ミキサ４Ｂを使用するとともに、ミリ波合波器６を備える点において、第１の実施形態および第２の実施形態のミリ波イメージング装置と異なる。ミリ波合波器６には、検査物からの反射波がミリ波集光系３により結合されたミリ波ノイズ信号と、ミリ波分波器２により分岐した他方のミリ波ノイズ信号とが入力される。ミリ波合波器６は、入力されたこれらのミリ波ノイズ信号を合波し、シングルエンド型ミリ波ミキサ４Ｂに出力する。シングルエンド型ミリ波ミキサ４Ｂは、合波されたミリ波ノイズ信号をミキシングする。
【００３９】
なお、図３に示すミリ波イメージング装置のミリ波信号発生装置１Ｂには、第２の実施形態のミリ波信号発生装置１Ａと同様のマイクロ波帯のノイズ源１１を使用するものを用いているが、本実施形態のミリ波信号発生装置１Ｂに、第１の実施形態のミリ波信号発生装置１を使用してもよい。
【００４０】
本実施形態により、LOポートとRFポートが異なる通常のミリ波ミキサと比較して安価なシングルエンド型のミキサを使用することができるため、ミリ波イメージング装置のコストを安くすることができる。
【００４１】
＜第４の実施形態＞
図４は、本発明の第４の実施形態に係るミリ波イメージング装置を説明するための説明図である。本実施形態のミリ波イメージング装置は、ミリ波ミキサ４に入力するLO信号として、周波数逓倍を行う前のマイクロ波帯ノイズ信号を分波したのち、周波数逓倍し、送信側と同一のチャープ信号での強度変調したミリ波ノイズ信号を用いる構成である。
【００４２】
本実施形態のミリ波イメージング装置は、ミリ波信号発生装置１Ｃと、ミリ波集光系３と、ミリ波ミキサ４と、スペクトラムアナライザ５（測定部）と、さらに、受信周波数逓倍器７と、ミリ波増幅器８と、受信ミリ波強度変調器９とを備える。
【００４３】
ミリ波信号発生装置１Ｃは、マイクロ波帯のマイクロ波ノイズ信号を発生するノイズ源１１Ａと、マイクロ波ノイズ信号を増幅するマイクロ波増幅器１３Ａと、マイクロ波ノイズ信号を所定の帯域に帯域制限するバンドパスフィルタ１２Ａと、帯域制限されたマイクロ波ノイズ信号を２分岐するマイクロ波分波器１７と、マイクロ波分波器により２分岐された一方のマイクロ波ノイズ信号をミリ波帯まで周波数逓倍する送信周波数逓倍器１６と、周波数逓倍したミリ波帯のミリ波ノイズ信号を増幅するミリ波増幅器１３と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生器１５（変調信号発生器）と、周波数逓倍および増幅されたミリ波ノイズ信号をチャープ信号により強度変調するミリ波強度変調器１４とを備える。
【００４４】
受信周波数逓倍器７は、マイクロ波分波器１７により２分岐された他方のマイクロ波ノイズ信号を、ミリ波帯まで周波数逓倍する。ミリ波増幅器８は、周波数逓倍されたマイクロ波ノイズ信号を増幅する。受信ミリ波強度変調器９は、周波数逓倍および増幅されたミリ波ノイズ信号を、チャープ信号発生器１５が発生したチャープ信号により強度変調し、ミリ波ミキサ４に出力する。
【００４５】
本実施形態のチャープ信号発生器１５は、発生したチャープ信号を２分岐し、一方は送信ミリ波強度変調器１４に出力し、他方は受信ミリ波強度変調器９に出力する。また、チャープ信号発生器１５から送信ミリ波強度変調器１４への線路長と、チャープ信号発生器１５から受信ミリ波強度変調器９への線路長は、同じ長さで配線される。
【００４６】
ミリ波集光系３は、ミリ波信号発生装置１Ｃから出力されるミリ波ノイズ信号を集光して検査物に照射するとともに、検査物からの反射波を結合する。ミリ波ミキサ４は、検査物からの反射波がミリ波集光系３により結合されたミリ波ノイズ信号と、受信ミリ波強度変調器９から出力されたミリ波ノイズ信号をミキシングする。スペクトラムアナライザ５は、ミリ波ミキサ４から出力される信号の強度及び周波数を測定する。
【００４７】
一般的に、マイクロ波帯の信号は同軸ケーブルでの伝送が可能であるが、ミリ波帯の信号は固い導波管が伝送路として使用されている。図１〜図４では、マイクロ波帯信号の伝送路は実線で、ミリ波帯信号の伝送路は２重線で示している。このため、図１〜図３に示す第１から第３の実施形態のミリ波イメージング装置（システム）では、ミリ波信号発生装置とミリ波ミキサの配置に制限が生じる。これに対し、図４に示す本実施形態のミリ波イメージング装置（システム）では、ミリ波信号発生装置１Ｃ（送信周波数逓倍器１６及び送信ミリ波強度変調器１４）と、ミリ波ミキサ４に接続される受信周波数逓倍器７及び受信ミリ波強度変調器９との間を、フレキシブルな同軸ケーブルで接続することが可能になるため、ミリ波信号発生装置１Ｃとミリ波ミキサ４の配置の自由度が高まり、イメージングを行うために最適な場所に配置することが可能になる。
【００４８】
なお、図４に示すミリ波イメージング装置において、図３で説明した第３の実施形態のように、検査物からの反射波がミリ波集光系３により結合されたミリ波ノイズ信号（RF信号）と、受信ミリ波強度変調器９から出力されたミリ波ノイズ信号（LO信号）とを合波するミリ波合波器（不図示）をさらに備え、ミリ波ミキサ４を、シングルエンド型ミリ波ミキサとしてもよい。
【００４９】
以上説明した各実施形態では、バンドパスフィルタにより帯域制限されたミリ波ノイズ信号をチャープ信号で強度変調したミリ波ノイズ信号をイメージング用光源として使用し、分岐した一方のミリ波ノイズ信号をミリ波ミキサのLOポートに入力し、他方を被測定物（検査物）に照射し、反射した信号をミリ波ミキサのRFポートに入力し、ミリ波ミキサから出力されたIF信号の周波数を測定することにより、被測定物の距離を特定する。
【００５０】
これにより、上記実施形態では、定在波の発生を抑制するためのミリ波ノイズ信号を用いつつ、FMCW レーダ方式による測長を可能とする。すなわち、ミリ波ノイズ信号をイメージングの光源として使用するため、干渉縞の発生を抑制できるので、ミリ波の短波長性と合わせて高い分解能を得ることができる。また、ミリ波ノイズ信号をチャープ信号で強度変調してFMCWレーダ方式と同様に使用することにより、高い分解能を維持したまま、被測定物からの距離を同定することが可能になる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ミリ波信号の分波または合波を行うために導波管型ミリ波カプラなどのミリ波分波器２またはミリ波合波器６を用いることとしたが、ミリ波集光系３において、ミリ波信号の偏波の分離を可能にするワイヤグリッドを挿入し、分配量に応じてワイヤグリッドのワイヤの方向をミリ波信号の偏波方向から傾けることにより、ミリ波信号の分波及び合波を行うこととしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：ミリ波信号発生装置
１１  ：ミリ波帯ノイズ源
１１Ａ：マイクロ波帯ノイズ源
１２、１２Ａ：バンドパスフィルタ
１３：ミリ波増幅器
１３Ａ：マイクロ波増幅器
１４  ：送信ミリ波強度変調器
１５  ：チャープ信号発生器
１６  ：送信周波数逓倍器
１７  ：マイクロ波分波器
２    ：ミリ波分波器
３    ：ミリ波集光系
４    ：ミリ波ミキサ
５    :スペクトラムアナライザ
６    ：ミリ波合波器
７    ：受信周波数逓倍器
８    ：ミリ波増幅器
９    ：受信ミリ波強度変調器
【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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