JP2017133907A

JP2017133907A - 検査装置

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Publication number: JP2017133907A
Application number: JP2016013130A
Authority: JP
Inventors: 直人志智; Naoto Shichi; 北村　茂; Shigeru Kitamura; 茂北村
Original assignee: Arkray Inc
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-08-03

Abstract

【課題】潜在物を良好に検知して当該潜在物を良好に分析することが可能な検査装置を提供する。【解決手段】検査装置は、測定対象に電波を照射する電波送信部と、前記測定対象からの前記電波を測定する電波測定部と、前記電波測定部によって測定された測定結果に基づく前記測定対象における分析対象物の検知結果を取得する検知部と、前記検知部によって取得された前記検知結果の示す前記分析対象物にテラヘルツ波を照射するテラヘルツ波送信部と、前記分析対象物からのテラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置に関し、特に、電波およびテラヘルツ波を用いる検査装置に関する。

直接目視できない隠匿物等の潜在物を、電磁波を用いて検知する装置が各種開発されている。このような隠匿物を検知する技術の一例として、たとえば、特許文献１（特表２００７−５１７２７５号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、２００ＭＨｚ〜１ＴＨｚ範囲の電磁放射による検査を通じて個人の画像に対応するデータを確立する工程を含む一つの形式では、反射された放射線の強度および反射する表面の深度差分に対応する画像データを受け取り処理して、疑わしい隠蔽された物体を検知する。

また、特許文献２（特表２０１４−５１０２６４号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、ミリ波エネルギー検知器具は、オペレータが手で握るように適合された筐体と、前記筐体内に含まれる少なくとも１つのピクセルであって、ミリまたはテラヘルツ波エネルギー放射を検出するように適合された、前記少なくとも１つのピクセルと、前記ミリまたはテラヘルツ波エネルギー放射の異常が検出された際に作動する警報とを備える。

また、特許文献３（特開２００７−３４８５号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、封入物検査方法は、被検査物の外部からＸ線を照射して当該被検査物を撮影し、得られたＸ線透過画像より当該被検査物内の封入物として擬似対象物が封入されているか否かを判定し、擬似対象物が封入された被検査物に対して該被検査物の外部から上記擬似対象物にテラヘルツ波もしくはミリ波を照射して、該テラヘルツ波もしくはミリ波の散乱波又は透過波又は反射波を検出することで当該擬似対象物が所定の対象物であるか否かを判定する。

特表２００７−５１７２７５号公報特表２０１４−５１０２６４号公報特開２００７−３４８５号公報

"ＩＩＣＲＥＶＩＥＷＮｏ．３３フェーズドアレイ法による欠陥検出技術"、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００５年４月、株式会社ＩＨＩ検査計測、［平成２７年１０月１９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｉｉｃ−ｈｑ．ｃｏ．ｊｐ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｐｄｆ／０３３＿０５．ｐｄｆ〉 "第１分科会「テラヘルツ電磁波の発生・検出とその応用」"、［ｏｎｌｉｎｅ］、福井大学テラヘルツサイエンスグループ、［平成２７年１０月１９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｆｉｒ．ｕ−ｆｕｋｕｉ．ａｃ．ｊｐ／ｔｈｚｌａｂ／ＴＨｚ＿ｎｏｔｅ．ｐｄｆ〉水野広、外３名、"前方障害物検出用ミリ波レーダ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２７年１０月１９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄｅｎｓｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｊａ／ａｂｏｕｔｄｅｎｓｏ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｄｔｒ／ｖ０９＿２／ｆｉｌｅｓ／ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ１２−ｉｄ．ｐｄｆ〉

このような特許文献１〜３に記載の技術を超えて、潜在物を良好に分析することが可能な技術が望まれる。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、潜在物を良好に検知して当該潜在物を良好に分析することが可能な検査装置を提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる検査装置は、測定対象に電波を照射する電波送信部と、前記測定対象からの前記電波を測定する電波測定部と、前記電波測定部によって測定された測定結果に基づく前記測定対象における分析対象物の検知結果を取得する検知部と、前記検知部によって取得された前記検知結果の示す前記分析対象物にテラヘルツ波を照射するテラヘルツ波送信部と、前記分析対象物からのテラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部とを備える。

このように、衣服等を透過可能な電波を測定対象に照射する構成により、たとえば衣服により隠匿された測定対象における分析対象物を良好に検知することができる。また、衣服等を透過可能なテラヘルツ波を当該分析対象物に照射し、当該分析対象物からのテラヘルツ波を受信する構成により、受信したテラヘルツ波に基づいて、当該分析対象物を良好に分析することができる。したがって、潜在物を良好に検知して当該潜在物を良好に分析することができる。

（２）好ましくは、前記検査装置は、さらに、前記テラヘルツ波受信部によって受信された前記テラヘルツ波の特性に基づいて、前記分析対象物の特性を判別する特性判別部を備える。

このような構成により、分析対象物に固有の特性の測定結果に基づいて当該分析対象物の危険性または違法性等の特性を正しく判別することができる。

（３）好ましくは、前記検査装置は、さらに、前記電波測定部によって測定された前記電波の各受信強度に基づいて、前記測定対象を含む２次元画像を作成する画像作成部を備える。

このような構成により、測定対象における分析対象物の位置を２次元画像から容易に認識することができる。

（４）好ましくは、前記検査装置は、さらに、前記電波測定部によって測定された前記電波の各受信強度に基づいて、前記分析対象物の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部によって検出された前記位置に可視光を照射するガイド光送信部とを備える。

このような構成により、検査者は、ガイド光の照射先に分析対象物が位置することを容易に認識することができるので、たとえば、テラヘルツ波送信部が持ち運び可能である場合、テラヘルツ波を分析対象物に確実に照射することができる。

（５）好ましくは、前記テラヘルツ波は、３００ギガヘルツ以上かつ１２テラヘルツ以下の周波数を有し、前記電波は、３００メガヘルツ以上かつ３００ギガヘルツ以下の周波数を有する。

このような構成により、たとえばマイクロ波またはミリ波を用いて、衣服等により隠匿された測定対象における分析対象物をより良好に検知し、かつテラヘルツ波を用いて、上記分光特性に基づいて分析対象物の成分をより正しく特定することができる。

本発明によれば、潜在物を良好に検知して当該潜在物を良好に分析することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る検査装置の構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係る検査装置の外観の一例を示す図である。図３は、本発明の実施の形態に係る検査装置の一部であるプローブ部の外観の一例を示す図である。図４は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系の一例を示す図である。図５は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系における電波送受信部の内部の一例を示す図である。図６は、本発明の実施の形態に係る測定対象の画像の一例を示す図である。図７は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系により測定された受信強度に基づく測定対象の２次元画像の一例を示す図である。図８は、本発明の実施の形態に係る測定対象の画像の一例を示す図である。図９は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系により測定された測定対象の２次元画像の一例を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系における試料の測定実験の一例を示す図である。図１１は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系において測定された反射スペクトルの一例を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系において測定された反射スペクトルの他の例を示す図である。図１３は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系において測定された反射スペクトルの他の例を示す図である。図１４は、本発明の実施の形態に係る隠匿物の検査方法の手順を定めたフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

図１は、本発明の実施の形態に係る検査装置の構成を示す図である。

図１を参照して、検査装置１０１は、マイクロ波・ミリ波処理部１と、テラヘルツ波処理部２と、制御部３と、表示部４と、受付部５とを備える。マイクロ波・ミリ波処理部１は、電波送信部１１と、走査部１２と、電波受信部１３と、電波測定部１４と、画像作成部１５と、ガイド光送信部１６と検知部（位置検出部）１７とを含む。テラヘルツ波処理部２は、テラヘルツ波送信部３１と、テラヘルツ波受信部３２と、分光測定部３３と、危険性判別部（特性判別部）３４とを含む。

図２は、本発明の実施の形態に係る検査装置の外観の一例を示す図である。

図２を参照して、検査装置１０１は、プローブ部７１と、本体部７２と、タッチパネル付ディスプレイ７３とを備える。

プローブ部７１は、たとえば、マイクロ波・ミリ波処理部１および制御部３、ならびにテラヘルツ波処理部２の一部を含む。本体部７２は、たとえばテラヘルツ波処理部２の残りの一部を含む。タッチパネル付ディスプレイ７３は、たとえば表示部４および受付部５を含む。

より詳細には、本体部７２は、たとえば、テラヘルツ波の送受信に用いるレーザが格納される。プローブ部７１および本体部７２は、たとえば、ケーブルＣａｂで接続されている。ケーブルＣａｂは、たとえば、レーザ光を伝送するための光ファイバ、および各種信号を伝送するための信号線等を含む。

測定対象Ｔｇｔは、たとえば人間である。なお、測定対象Ｔｇｔは、人間に限らず、動物または物体等であってもよい。

図３は、本発明の実施の形態に係る検査装置の一部であるプローブ部の外観の一例を示す図である。

図３を参照して、プローブ部７１の外部側表面には、マイクロ波・ミリ波処理部１における電波送信部１１、電波受信部１３およびガイド光送信部１６、ならびにテラヘルツ波処理部２におけるテラヘルツ波送信部３１およびテラヘルツ波受信部３２が設けられる。

図１〜図３を参照して、電波送信部１１は、測定対象Ｔｇｔに電波を照射する。具体的には、たとえば、電波送信部１１は、測定対象Ｔｇｔに２４ギガヘルツ帯の電波等のミリ波を照射する。なお、電波送信部１１は、２４ギガヘルツ帯の電波等のミリ波を照射する構成に限らず、３００メガヘルツ以上かつ３００ギガヘルツ以下の周波数を有する電波すなわちマイクロ波またはミリ波を照射する構成であってもよい。

より詳細には、電波送信部１１は、たとえば、ミリ波のビームを生成し、走査部１２の制御に従って、生成したビームの集光位置を走査する。

電波送信部１１は、たとえば、２次元アレイ状に設けられた図示しない複数のアンテナ素子を有している。たとえば、走査部１２によって位相の制御されたミリ波が、これらのアンテナ素子から送信される。

検査者は、たとえば、測定対象Ｔｇｔとしての人間が爆発物等の危険物を衣服内に保持しているか否かを検査するために、検査装置１０１を動作させる。具体的には、検査者は、たとえば、プローブ部７１を操作して、電波送信部１１における各アンテナ素子を測定対象Ｔｇｔと対向させた後、当該測定対象Ｔｇｔの検査を開始するための操作を受付部５に対して行う。

受付部５は、検査者による操作を受けると、受けた操作内容を制御部３へ通知する。

制御部３は、受付部５から操作内容の通知を受けると、受けた操作内容に従って、ミリ波測定命令をマイクロ波・ミリ波処理部１における走査部１２へ出力する。

走査部１２は、電波送信部１１から送信される電波の位相を制御する。より詳細には、走査部１２は、たとえば、非特許文献１（”ＩＩＣＲＥＶＩＥＷＮｏ．３３フェーズドアレイ法による欠陥検出技術”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００５年４月、株式会社ＩＨＩ検査計測、［平成２７年１０月１９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｉｉｃ−ｈｑ．ｃｏ．ｊｐ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｐｄｆ／０３３＿０５．ｐｄｆ〉）に記載の技術に従って、電波送信部１１から送信されるミリ波が、測定対象位置においてスポット状に集光するビームを形成するように、当該電波送信部１１における各アンテナ素子から送信されるミリ波の位相を制御する。

具体的には、走査部１２は、たとえば、制御部３からミリ波測定命令を受けると、２次元アレイ状の複数の測定対象位置を設定する。ここで、設定された各測定対象位置が含まれる平面は、たとえば測定対象Ｔｇｔの表面の少なくとも一部を含む。

走査部１２は、たとえば、各測定対象位置を１つずつ順次選択し、選択している測定対象位置にミリ波のビームがスポット状に集光されるように電波送信部１１を制御するとともに、当該測定対象位置の座標を電波測定部１４へ出力する。

また、走査部１２は、ビームの走査が終了すると、走査終了情報を電波測定部１４へ出力する。

電波受信部１３は、測定対象Ｔｇｔからの電波を受信する。より詳細には、電波受信部１３は、たとえば、測定対象Ｔｇｔが、電波送信部１１からのビームを受けて反射した反射波等を受信し、受信した反射波の受信強度を電波測定部１４へ出力する。

電波測定部１４は、測定対象における複数位置からの電波の受信強度を測定する。より詳細には、電波測定部１４は、たとえば、走査部１２から受ける測定対象位置の座標、および電波受信部１３から受ける受信強度を対応付けて保存する。

電波測定部１４は、走査部１２から走査終了情報を受けると、保存した、各測定対象位置の座標、および対応の受信強度を画像作成部１５および検知部１７へ出力する。

画像作成部１５は、たとえば、電波測定部１４によって測定された各受信強度に基づいて、測定対象Ｔｇｔを含む２次元画像を作成する。

より詳細には、画像作成部１５は、電波測定部１４から各測定対象位置の座標および対応の受信強度を受けると、受けた各測定対象位置の座標および対応の受信強度に基づいて、測定対象Ｔｇｔを含む２次元画像を作成する。

具体的には、画像作成部１５は、たとえば各測定対象位置の受信強度の大小が濃淡によって示された２次元画像を作成する。そして、画像作成部１５は、作成した２次元画像を表示部４へ出力する。

表示部４は、画像作成部１５から２次元画像を受けると、受けた２次元画像を表示する。

検知部１７は、たとえば、電波測定部１４によって測定された各受信強度に基づいて、測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物を検知する。また、検知部１７は、たとえば、位置検出部として、電波測定部１４によって測定された各受信強度に基づいて、分析対象物の位置を検出する。

より詳細には、検知部１７は、たとえば、電波測定部１４から各測定対象位置の座標および対応の受信強度を受けると、受けた各測定対象位置の座標および対応の受信強度に基づいて、測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物を検知し、検知結果を表示部４へ出力する。

具体的には、検知部１７は、たとえば、所定のしきい値より大きい受信強度に対応する測定対象位置に存在する物体を分析対象物として検知する。なお、検知部１７は、所定のしきい値より小さい受信強度に対応する測定対象位置に存在する物体を分析対象物として検知してもよい。

表示部４は、検知部１７から検知結果を受けると、受けた検知結果を表示する。

また、検知部１７は、たとえば、分析対象物を検知すると、検知した分析対象物の位置を示す座標Ｃｔｇｔをガイド光送信部１６へ出力する。

ガイド光送信部１６は、検知部１７によって検出された位置に可視光を照射する。ガイド光送信部１６は、照射先を変更することが可能なレーザ光源を有する。

ガイド光送信部１６は、検知部１７から座標Ｃｔｇｔを受けると、受けた座標Ｃｔｇｔの示す位置が照射先となるようレーザ光を出力する。

検査者は、たとえば、表示部４に表示された２次元画像および検知結果、ならびにガイド光送信部１６からのレーザ光の照射先から、測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の位置を認識する。

そして、検査者は、たとえば、認識した位置に、プローブ部７１におけるテラヘルツ波送信部３１およびテラヘルツ波受信部３２を近づけて、テラヘルツ波による検査を開始するための操作を受付部５に対して行う。

制御部３は、受付部５から操作内容の通知を受けると、受けた操作内容に従って、テラヘルツ波測定命令をテラヘルツ波処理部２へ出力する。

テラヘルツ波送信部３１は、たとえば検知部１７によって検知された分析対象物にテラヘルツ波を照射する。

具体的には、テラヘルツ波送信部３１は、テラヘルツ波処理部２が制御部３からテラヘルツ波測定命令を受けると、テラヘルツ波を分析対象物へ送信する。ここで、テラヘルツ波の周波数は、たとえば３００ギガヘルツ〜１２テラヘルツである。

テラヘルツ波受信部３２は、分析対象物からのテラヘルツ波を受信する。

分光測定部３３は、分析対象物からのテラヘルツ波を用いて分析対象物の分光特性を測定する。

より詳細には、分光測定部３３は、たとえば、テラヘルツ波受信部３２によって受信されたテラヘルツ波を用いて分析対象物の分光特性を測定し、測定した分光特性を示すスペクトル情報を危険性判別部３４へ出力する。

危険性判別部３４は、特性判別部として、テラヘルツ波受信部３２によって受信されたテラヘルツ波の特性に基づいて、分析対象物の特性を判別する。より詳細には、危険性判別部３４は、たとえば、分光測定部３３からスペクトル情報を受けると、受けたスペクトル情報の示す分光特性に基づいて、分析対象物が危険性を有するか否かを判別し、判別結果を表示部４へ出力する。

なお、危険性判別部３４は、スペクトル情報の示す分光特性に基づいて、分析対象物の特性を判別する構成に限らず、テラヘルツ波受信部３２によって受信されたテラヘルツ波の受信レベル、またはテラヘルツ波の周波数シフト等の特性に基づいて、分析対象物の特性を判別する構成であってもよい。

また、危険性判別部３４は、分析対象物が危険性を有するか否かを判別する構成に限らず、分析対象物が麻薬等である場合において、スペクトル情報の示す分光特性に基づいて、分析対象物が違法性を有するか否かを判別する構成であってもよい。

表示部４は、危険性判別部３４から判別結果を受けると、受けた判別結果を表示する。

検査者は、表示部４に表示された判別結果から、分析対象物が危険性を有するか否かを認識する。

ここで、本願発明者は、検査装置１０１の性能の検証を行った。以下、本願発明者による上記性能の検証内容を詳細に説明する。

図４は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系の一例を示す図である。

図４を参照して、ミリ波実験系２０１は、電波送受信部６１と、２軸駆動ステージ６２とを備える。

電波送受信部６１は、全体として直方体であり、２軸駆動ステージ６２に取り付けられ、２軸駆動ステージ６２により上下方向および左右方向に独立に移動することが可能である。また、電波送受信部６１では、２軸駆動ステージ６２の反対側において、２５ミリメートルの直径を有する円筒形状の開口部Ｈ１が設けられる。

図５は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系における電波送受信部の内部の一例を示す図である。

図５を参照して、電波送受信部６１における内部空間ＩＳには、開口部Ｈ１の反対側において、２４ギガヘルツ帯のレーダ６３が設けられる。また、電波送受信部６１の６つの内面のうち、レーダ６３が設けられた内面以外の内面には、電波吸収体ＲＡＭが設けられる。開口部Ｈ１に対する内部空間ＩＳの反対側には、測定対象Ｔｇｔが設けられる。

レーダ６３から送信された電波は、開口部Ｈ１を経由して測定対象Ｔｇｔにスポット状に照射される。レーダ６３は、測定対象Ｔｇｔにより反射された電波を開口部Ｈ１経由で受信する。

図６は、本発明の実施の形態に係る測定対象の画像の一例を示す図である。図６を参照して、この例では、測定対象Ｔｇｔは、セラミック製の刃Ｅｄを有する包丁Ｋｎである。

図７は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系により測定された受信強度に基づく測定対象の２次元画像の一例を示す図である。

図７には、包丁Ｋｎに布を被せた場合において、２軸駆動ステージ６２により電波の照射スポットを走査しながら、レーダ６３が測定した受信電波の強度が、濃淡で示される。

図７を参照して、Ｒ１を付した点線で示す領域において、金属でない刃Ｅｄの形状を測定することができた。すなわち、ミリ波を用いて、布が被せられた危険物の形状を画像化することができた。したがって、検査者は、受信強度に基づく測定対象の２次元画像から、衣服によって隠匿された包丁等の危険物を発見することができる。

なお、金属製の刃を有する包丁の場合、当該刃のミリ波の反射率は、セラミック製の刃Ｅｄの反射率より大きいので、金属製の刃を有する包丁を発見することは、セラミック製の刃Ｅｄを有する包丁Ｋｎを発見するより容易である。

図８は、本発明の実施の形態に係る測定対象の画像の一例を示す図である。図８を参照して、この例では、測定対象Ｔｇｔは、ゴム板ＲＰに取り付けられた袋入り硝酸ナトリウムＳ１，Ｓ２，Ｓ３である。ここで、ゴム板ＲＰのミリ波の反射率は、人間の皮膚のミリ波の反射率と同程度である。また、硝酸ナトリウムは、爆発物の原料として利用することが可能である。

図９は、本発明の実施の形態に係るミリ波実験系により測定された測定対象の２次元画像の一例を示す図である。なお、図９において、横軸は、図８においてＲ２を付した点線で示す範囲（以下、測定範囲とも称する。）におけるミリメートル単位の横方向位置を示し、縦軸は、測定範囲におけるミリメートル単位の縦方向位置を示す。

図９には、袋入り硝酸ナトリウムＳ１，Ｓ２，Ｓ３に布を被せた場合において、測定範囲を２軸駆動ステージ６２により電波の照射スポットを走査しながら、レーダ６３が測定した受信電波の強度が、濃淡で示される。図９では、受信電波の強度が大きいほど白く、また受信電波の強度が小さいほど黒く示される。

図９を参照して、Ｒ３を付した点線で示す領域において、受信電波の強度が大きい硝酸ナトリウムＳ１を認識することができる。また、Ｒ４を付した点線で示す領域において、受信電波の強度が大きい硝酸ナトリウムＳ２を認識することができる。また、Ｒ５を付した点線で示す領域において、受信電波の強度が大きい硝酸ナトリウムＳ３を認識することができる。

すなわち、検査者は、被検査者が皮膚と衣服との間において硝酸ナトリウム等の爆発物の原料を保持する場合において、衣服によって物体が隠匿されていることがわかる。しかしながら、この時点では、検査者は、隠匿された物体の成分は分からない。

このように、測定対象Ｔｇｔにおいてスポット状の電波を走査し、受信強度の２次元画像を作成することにより、測定対象Ｔｇｔの形状、および測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の位置を当該２次元画像から容易に認識することができる。

なお、ミリ波実験系２０１の構成の一部または全部を図１に示すマイクロ波・ミリ波処理部１に適用することが可能である。

図１０は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系における試料の測定実験の一例を示す図である。

図１０を参照して、テラヘルツ波実験系２０２は、パルスレーザＰＬと、ビームスプリッターＢＳと、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７と、テラヘルツ光源Ｔｒと、テラヘルツ検出器Ｄｅｔと、ＤＣ電源ＰＳと、処理部５１と、遅延部５２とを備える。遅延部５２は、ミラーＭ８を含む。

テラヘルツ波実験系２０２では、反射型のテラヘルツＴＤＳ（Ｔｉｍｅ−ＤｏｍａｉｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に従って、試料Ｓｍｐｌのテラヘルツ分光が行われる。

より詳細には、テラヘルツ波実験系２０２におけるパルスレーザＰＬは、波長が７８０〜８００ｎｍ、パルス幅が略１００フェムト秒、かつパワーが略８０ミリワットのレーザ光を出力する。

ビームスプリッターＢＳは、パルスレーザＰＬから受けるレーザ光を、テラヘルツ光源Ｔｒへ照射するレーザ光Ｌｔ、およびテラヘルツ検出器Ｄｅｔへ照射するレーザ光Ｌｄに分割する。

ミラーＭ１は、ビームスプリッターＢＳからのレーザ光Ｌｔを遅延部５２へ反射する。

遅延部５２は、処理部５１の制御に従って、パルスレーザＰＬからテラヘルツ光源Ｔｒまでの光路長（以下、対象光路長とも称する。）を増減させる。

より詳細には、遅延部５２におけるミラーＭ８は、ミラーＭ１と対向するミラー面Ｓａ、およびミラーＭ２と対向するミラー面Ｓｂを有するＬ字型のミラーである。ミラー面Ｓａは、ミラーＭ１から受けるレーザ光Ｌｔをミラー面Ｓｂへ反射する。ミラー面Ｓｂは、ミラー面Ｓａからのレーザ光ＬｔをミラーＭ２へ反射する。

また、ミラーＭ８は、処理部５１の制御に従って、ミラーＭ１，Ｍ２へ近づく方向、またはミラーＭ１，Ｍ２から離れる方向へ移動することにより、対象光路長を増減させる。

ミラーＭ２は、遅延部５２からのレーザ光Ｌｔをテラヘルツ光源Ｔｒへ反射する。

テラヘルツ光源Ｔｒは、光伝導アンテナであり、ＤＣ電源ＰＳからバイアス電圧を受け、かつレーザ光Ｌｔの照射を受けると、１〜３ピコ秒の間テラヘルツ波を生成する。

テラヘルツ光源Ｔｒにおいて生成されたテラヘルツ波は、ミラーＭ４，Ｍ５により試料Ｓｍｐｌへ導かれる。試料Ｓｍｐｌは、ペレット化された粉末の硝酸ナトリウム、ペレット化された粉末の過塩素酸カリウム、およびペレット化された粉末のＤ−グルコースである。

試料Ｓｍｐｌにおいて反射されたテラヘルツ波は、ミラーＭ６，Ｍ７によりテラヘルツ検出器Ｄｅｔへ導かれる。

ミラーＭ３は、ビームスプリッターＢＳからのレーザ光Ｌｄをテラヘルツ検出器Ｄｅｔへ反射する。

テラヘルツ検出器Ｄｅｔは、光伝導アンテナであり、試料Ｓｍｐｌからのテラヘルツ波を受け、かつレーザ光Ｌｄの照射を受けている間、当該テラヘルツ波の電場強度に応じた電流を生成し、生成した電流を処理部５１へ出力する。

処理部５１は、対象光路長を変化させながら、テラヘルツ検出器Ｄｅｔから受ける電流値を記録する。

ここで、対象光路長が変化すると、テラヘルツ光源Ｔｒがレーザ光Ｌｔを受けるタイミングからテラヘルツ検出器Ｄｅｔがレーザ光Ｌｄを受けるタイミングまでの時間が変化するので、対象光路長および電流値の関係は、試料Ｓｍｐｌからのテラヘルツ波の電場強度の時間変化を示す。

すなわち、処理部５１は、テラヘルツ検出器Ｄｅｔが受けるテラヘルツ波の電場強度の時間変化を記録する。処理部５１は、記録したテラヘルツ波の電場強度の時間変化をフーリエ変換することにより、テラヘルツ検出器Ｄｅｔが受けるテラヘルツ波のパワースペクトルを生成する。

図１１は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系において測定された反射スペクトルの一例を示す図である。図１１では、ペレット化された粉末の硝酸ナトリウムを試料Ｓｍｐｌとして用いた場合における反射スペクトルが示される。なお、図１１において、横軸は、周波数を示し、縦軸は、反射率を示す。

図１１を参照して、処理部５１は、試料Ｓｍｐｌの代わりに金属板を設けた場合における参照パワースペクトルを保持しており、参照パワースペクトルおよび試料Ｓｍｐｌのパワースペクトルに基づいて反射スペクトルを生成する。この例では、処理部５１は、図１１に示す硝酸ナトリウムの反射スペクトルを生成する。

図１２は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系において測定された反射スペクトルの他の例を示す図である。図１２では、ペレット化された粉末の過塩素酸カリウムを試料Ｓｍｐｌとして用いた場合における反射スペクトルが示される。なお、図１２において、横軸は、周波数を示し、縦軸は、反射率を示す。

図１２を参照して、処理部５１は、図１２に示す過塩素酸カリウムの反射スペクトルを生成する。

このような物質固有の反射スペクトルに基づいて、試料Ｓｍｐｌを同定することができる。たとえば、図１１および図１２に示すように、危険物である硝酸ナトリウムおよび過塩素酸カリウムの固有の反射スペクトルに基づいて、試料Ｓｍｐｌを硝酸ナトリウムまたは過塩素酸カリウムと同定することができる。したがって、検査者は、衣服によって隠匿された物体の成分を認識することができるので、当該物体が危険物である否かを判別することができる。

図１３は、本発明の実施の形態に係るテラヘルツ実験系において測定された反射スペクトルの他の例を示す図である。図１３では、ペレット化された粉末のＤ−グルコースを試料Ｓｍｐｌとして用いた場合における反射スペクトルが示される。なお、図１３において、横軸は、周波数を示し、縦軸は、反射率を示す。

図１３を参照して、処理部５１は、図１３に示すＤ−グルコースの反射スペクトルを生成する。このように、危険物に限らず、Ｄ−グルコースのような安全な物質についても固有の反射スペクトルに基づいて試料Ｓｍｐｌの成分を同定することができる。

また、図１１〜図１３に示すように、硝酸ナトリウム、過塩素酸カリウムおよびＤ−グルコースの反射スペクトルは明確に異なるので、反射スペクトルに基づいて、試料Ｓｍｐｌの成分を硝酸ナトリウム、過塩素酸カリウムまたはＤ−グルコースと同定することができる。

なお、テラヘルツ波実験系２０２の構成の一部または全部を図１に示すテラヘルツ波処理部２に適用することが可能である。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置では、パルスレーザおよび光伝導アンテナを用いる反射型のテラヘルツＴＤＳに従うテラヘルツ分光を用いて分析対象物の分光特性を測定する構成に限らず、非特許文献２（”第１分科会「テラヘルツ電磁波の発生・検出とその応用」”、［ｏｎｌｉｎｅ］、福井大学テラヘルツサイエンスグループ、［平成２７年１０月１９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｆｉｒ．ｕ−ｆｕｋｕｉ．ａｃ．ｊｐ／ｔｈｚｌａｂ／ＴＨｚ＿ｎｏｔｅ．ｐｄｆ〉）のＰ２２における「２．２非線形光学結晶による発生と検出」の記載に従って、光整流効果によりテラヘルツ波を生成するテラヘルツ分光、または電気光学効果によりテラヘルツ波を検出するテラヘルツ分光を用いて分析対象物の分光特性を測定する構成であってもよい。また、非特許文献２のＰ３１における「２．３光パラメトリック発生・発振」の記載に従って、差周波発生、または光パラメトリック発生もしくは発振によりテラヘルツ波を生成するテラヘルツ分光を用いて分析対象物の分光特性を測定する構成であってもよい。また、非特許文献２のＰ４０における「２．５光混合法による連続波発生」の記載に従って、光混合により光伝導アンテナから連続波のテラヘルツ波を生成するテラヘルツ分光を用いて分析対象物の分光特性を測定する構成であってもよい。

［動作］
検査装置１０１は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下に示すフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。この装置のプログラムは、外部からインストールすることができる。この装置のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。

図１４は、本発明の実施の形態に係る隠匿物の検査方法の手順を定めたフローチャートである。

図１４を参照して、検査装置１０１は、測定対象Ｔｇｔにおいてスポット状の電波を走査し、測定対象Ｔｇｔにおける各位置の電波の受信強度を測定する（ステップＳ１０２）。

次に、検査装置１０１は、測定した各位置における電波の受信強度に基づいて、測定対象Ｔｇｔを含む２次元画像を作成する（ステップＳ１０４）。

次に、検査装置１０１は、所定のしきい値よりたとえば大きい受信強度の位置がない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、測定対象Ｔｇｔにおいて危険物が存在しないと判断する（ステップＳ１１６）。

一方、検査装置１０１は、所定のしきい値より大きい受信強度の位置がある場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、当該位置にガイド光を照射する（ステップＳ１０８）。

次に、検査者は、隠匿物の形状から危険性ありと判断すると（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、測定対象Ｔｇｔにおいて危険物が存在すると判断する（ステップＳ１１８）。

一方、検査者は、隠匿物の形状から危険性ありと判断することが困難である場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、プローブ部７１を操作して、ガイド光が照射された位置にテラヘルツ波を照射する（ステップＳ１１２）。

次に、検査装置１０１は、隠匿物の分光特性に基づいて、当該隠匿物が危険物であると判断すると（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、測定対象Ｔｇｔにおいて危険物が存在すると判断する（ステップＳ１１８）。

一方、検査装置１０１は、隠匿物の分光特性に基づいて、当該隠匿物が危険物でないと判断すると（ステップＳ１１４でＮＯ）、測定対象Ｔｇｔにおいて危険物が存在しないと判断する（ステップＳ１１６）。

なお、本発明の実施の形態に係る検査装置は、送信側において、複数のアンテナ素子から送信される電波の位相を制御して、測定対象位置において集光するビームを送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検査装置１０１は、非特許文献３（水野広、外３名、”前方障害物検出用ミリ波レーダ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２７年１０月１９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄｅｎｓｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｊａ／ａｂｏｕｔｄｅｎｓｏ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｄｔｒ／ｖ０９＿２／ｆｉｌｅｓ／ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ１２−ｉｄ．ｐｄｆ〉）に記載の技術に従って、測定対象位置において集光せずに拡散するビームを送信し、受信側において、複数のアンテナ素子を設け、当該複数のアンテナ素子が受信する電波の位相を制御して測定対象位置からの電波を効率的に受信する構成であってもよい。

なお、本発明の実施の形態に係る検査装置では、電波測定部１４は、測定対象Ｔｇｔにおける複数位置からの電波の受信強度を測定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電波測定部１４は、測定対象Ｔｇｔからの電波を測定する構成であればよい。具体的には、電波測定部１４は、たとえば、測定対象Ｔｇｔにおける１または複数の位置からの電波の受信強度の、参照電波の受信強度に対する相対レベル等を測定する構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置では、検知部１７は、電波測定部１４によって測定された各受信強度に基づいて、測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の有無および位置を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知部１７は、電波測定部１４によって測定された測定結果に基づく測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の検知結果を取得する構成であればよい。具体的には、たとえば、検査者が、電波測定部１４の測定結果を用いて測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の位置を認識し、認識した位置を検査装置１０１に入力する。検知部１７は、検査者により入力された分析対象物の位置を、測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の検知結果として取得する。

この場合、テラヘルツ波送信部３１は、検知部１７によって取得された検知結果の示す分析対象物にテラヘルツ波を照射する。具体的には、テラヘルツ波送信部３１は、たとえば、検査者により入力された分析対象物の位置にテラヘルツ波を照射する。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置では、危険性判別部３４は、テラヘルツ波受信部３２によって受信されたテラヘルツ波の特性に基づいて、分析対象物の特性を自動で判別する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検査装置１０１は、危険性判別部３４を備えない構成であってもよい。この場合、たとえば、検査者が、分光測定部３３において測定された分析対象物の分光特性と参照のスペクトルとを比較し、比較結果から分析対象物の特性を判別する。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置は、画像作成部１５、ガイド光送信部１６および危険性判別部３４の少なくともいずれか１つを備えない構成であってもよい。すなわち、電波送信部１１、電波測定部１４、検知部１７、テラヘルツ波送信部３１およびテラヘルツ波受信部３２からなる最小構成要素により、潜在物を良好に検知して当該潜在物を良好に分析するという本発明の目的を達成することが可能である。

ところで、特許文献１〜３に記載の技術を超えて、潜在物を良好に分析することが可能な技術が望まれる。

具体的には、特許文献１および２に記載の技術では、衣服内の隠匿物の成分を特定することができないので、隠匿物の形状または異常なエネルギー放射から当該隠匿物の危険性を判断しなければならない。

また、特許文献３に記載の技術では、測定対象が封筒等の定型物に限定されるため、人間が着用している衣服内の隠匿物を検出することが困難である。また、人間へのダメージが大きいＸ線を用いて隠匿物の有無を判定するため、測定対象を人間とするのに適していない。

これに対して、本発明の実施の形態に係る検査装置では、電波送信部１１は、測定対象Ｔｇｔに電波を照射する。電波測定部１４は、測定対象Ｔｇｔからの電波を測定する。検知部１７は、電波測定部１４によって測定された測定結果に基づく測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の検知結果を取得する。テラヘルツ波送信部３１は、検知部１７によって取得された検知結果の示す分析対象物にテラヘルツ波を照射する。そして、テラヘルツ波受信部３２は、分析対象物からのテラヘルツ波を受信する。

このように、衣服等を透過可能な電波を測定対象Ｔｇｔに照射する構成により、たとえば衣服により隠匿された測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物を良好に検知することができる。また、衣服等を透過可能なテラヘルツ波を当該分析対象物に照射し、当該分析対象物からのテラヘルツ波を受信する構成により、受信したテラヘルツ波に基づいて、当該分析対象物を良好に分析することができる。したがって、潜在物を良好に検知して当該潜在物を良好に分析することができる。また、人間へのダメージの小さい電波およびテラヘルツ波を用いるので、人間を測定対象Ｔｇｔとすることができる。また、たとえば、コンパクトなプローブ部７１を用いる場合、狭いスペースにおいても検査装置１０１を設けて使用することができる。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置では、危険性判別部３４は、テラヘルツ波受信部３２によって受信されたテラヘルツ波の特性に基づいて、分析対象物の特性を判別する。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置では、画像作成部１５は、電波測定部１４によって測定された電波の各受信強度に基づいて、測定対象Ｔｇｔを含む２次元画像を作成する。

このような構成により、測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物の位置を２次元画像から容易に認識することができる。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置では、検知部１７は、電波測定部１４によって測定された電波の各受信強度に基づいて、分析対象物の位置を検出する。そして、ガイド光送信部１６は、検知部１７によって検出された位置に可視光を照射する。

このような構成により、検査者は、ガイド光の照射先に分析対象物が位置することを容易に認識することができるので、たとえば、テラヘルツ波送信部３１が持ち運び可能である場合、テラヘルツ波を分析対象物に確実に照射することができる。

また、本発明の実施の形態に係る検査装置では、テラヘルツ波は、３００ギガヘルツ以上かつ１２テラヘルツ以下の周波数を有し、電波は、３００メガヘルツ以上かつ３００ギガヘルツ以下の周波数を有する。

このような構成により、たとえばマイクロ波またはミリ波を用いて、衣服等により隠匿された測定対象Ｔｇｔにおける分析対象物をより良好に検知し、かつテラヘルツ波を用いて、上記分光特性に基づいて分析対象物の成分をより正しく特定することができる。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１マイクロ波・ミリ波処理部
２テラヘルツ波処理部
３制御部
４表示部
５受付部
１１電波送信部
１２走査部
１３電波受信部
１４電波測定部
１５画像作成部
１６ガイド光送信部
１７検知部（位置検出部）
３１テラヘルツ波送信部
３２テラヘルツ波受信部
３３分光測定部
３４危険性判別部（特性判別部）
７１プローブ部
７２本体部
７３タッチパネル付ディスプレイ
１０１検査装置

Claims

測定対象に電波を照射する電波送信部と、
前記測定対象からの前記電波を測定する電波測定部と、
前記電波測定部によって測定された測定結果に基づく前記測定対象における分析対象物の検知結果を取得する検知部と、
前記検知部によって取得された前記検知結果の示す前記分析対象物にテラヘルツ波を照射するテラヘルツ波送信部と、
前記分析対象物からのテラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部とを備える、検査装置。
前記検査装置は、さらに、
前記テラヘルツ波受信部によって受信された前記テラヘルツ波の特性に基づいて、前記分析対象物の特性を判別する特性判別部を備える、請求項１に記載の検査装置。
前記検査装置は、さらに、
前記電波測定部によって測定された前記電波の各受信強度に基づいて、前記測定対象を含む２次元画像を作成する画像作成部を備える、請求項１または請求項２に記載の検査装置。
前記検査装置は、さらに、
前記電波測定部によって測定された前記電波の各受信強度に基づいて、前記分析対象物の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部によって検出された前記位置に可視光を照射するガイド光送信部とを備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置。
前記テラヘルツ波は、３００ギガヘルツ以上かつ１２テラヘルツ以下の周波数を有し、
前記電波は、３００メガヘルツ以上かつ３００ギガヘルツ以下の周波数を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検査装置。