JP7475145B2 - Electromagnetic wave detector and scanner - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波の検知を行う電磁波検知装置と、これを用いて電磁波の検知により例えば検査対象物について内部の様子等を検査するスキャナとに関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave detection device that detects electromagnetic waves, and a scanner that uses the same to detect electromagnetic waves and inspect, for example, the internal condition of an object to be inspected.
例えば物体の検知を行う技術として、例えば四角柱状のポリゴンミラーと複数の受光部を用いるものが知られている(特許文献1参照)。また、テラヘルツ波を利用してボディスキャンを行うもの(特許文献2参照)が知られている。 For example, one known technology for detecting objects is one that uses a rectangular polygon mirror and multiple light receiving units (see Patent Document 1). Another known technology is one that uses terahertz waves to perform body scans (see Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1に例示するようなポリゴンミラーを用いて物体検出を行う構成では、広い範囲(角度)について均一な受光を維持できない可能性があり、例えば上記特許文献1に記載の技術を利用して特許文献2に記載の技術のようなテラヘルツ波によるボディスキャンを行おうとしても、適切な検知ができるとは限らない。
However, in a configuration that uses a polygon mirror to detect objects as exemplified in
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、広角化しても、均一な電磁波検知を維持できる電磁波検知装置及びこれを用いたスキャナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide an electromagnetic wave detection device that can maintain uniform electromagnetic wave detection even when the angle is widened, and a scanner using the same.
上記目的を達成するための電磁波検知装置は、回転軸に対して所定の角度で傾斜して電磁波を反射する反射面を有する回転ミラーと、回転ミラーを経た電磁波のうち反射面に対する特定方向から入射した成分を集光する集光光学系と、集光光学系により集光された電磁波を受光する受光素子とを備える。 To achieve the above objective, the electromagnetic wave detection device includes a rotating mirror having a reflective surface that is inclined at a predetermined angle relative to the rotation axis and reflects electromagnetic waves, a focusing optical system that focuses the components of the electromagnetic waves that pass through the rotating mirror and are incident from a specific direction relative to the reflective surface, and a light receiving element that receives the electromagnetic waves focused by the focusing optical system.
上記電磁波検知装置では、回転ミラーの反射面が回転する間において検知されるべき電磁波を、当該反射面に対して特定方向から入射した成分とする状態を維持できる。これにより、回転ミラーの回転角を大きくする、すなわち広角化しても、均一な電磁波検知すなわち受光を維持できる。 The electromagnetic wave detection device described above can maintain the state in which the electromagnetic waves to be detected while the reflecting surface of the rotating mirror rotates are components that are incident on the reflecting surface from a specific direction. This makes it possible to maintain uniform electromagnetic wave detection, i.e., light reception, even if the rotation angle of the rotating mirror is increased, i.e., widened.
本発明の具体的な側面では、回転ミラーにおいて、反射面は、所定の角度として回転軸に対して45°傾斜した平面であり、電磁波のうち特定方向から入射した成分を回転軸に平行な方向に反射する。この場合、特定方向から入射した成分をより確実に抽出し、かつ集光させることができる。 In a specific aspect of the present invention, the reflecting surface of the rotating mirror is a plane inclined at a predetermined angle of 45° with respect to the axis of rotation, and reflects components of electromagnetic waves incident from a specific direction in a direction parallel to the axis of rotation. In this case, it is possible to more reliably extract and focus components incident from a specific direction.
本発明の別の側面では、集光光学系は、放物面ミラーであり、受光素子は、放物面ミラーの焦点位置に設けられている。この場合、放物面ミラーにより高効率な受光が可能になる。 In another aspect of the present invention, the focusing optical system is a parabolic mirror, and the light receiving element is provided at the focal position of the parabolic mirror. In this case, the parabolic mirror enables highly efficient light reception.
本発明のさらに別の側面では、集光光学系は、集光レンズであり、受光素子は、集光レンズの焦点位置に設けられている。この場合、集光レンズにより高効率な受光が可能になる。 In yet another aspect of the present invention, the focusing optical system is a focusing lens, and the light receiving element is provided at the focal position of the focusing lens. In this case, the focusing lens enables highly efficient light reception.
上記目的を達成するためのスキャナは、上記いずれかの電磁波検知装置と、受光素子での受光結果に基づき物体を検知する物体検知部とを備える。 A scanner for achieving the above objective includes any of the above electromagnetic wave detection devices and an object detection unit that detects an object based on the light reception results of the light receiving element.
上記スキャナでは、電磁波検知装置において、広角化しても、均一な電磁波検知すなわち受光を維持できるので、これを利用して的確な物体検知を行える。 The above scanner is capable of maintaining uniform electromagnetic wave detection, i.e., light reception, even when the electromagnetic wave detection device has a wide angle, and this can be used to perform accurate object detection.
〔第1実施形態〕
以下、図1等を参照して、第1実施形態に係る電磁波検知装置等について一例を説明する。図1は、本実施形態に係る電磁波検知装置100の一構成例について示すブロック図であり、各構成要素を示している。一方、図2(A)及び図2(B)は、電磁波検知装置100の各構成要素のうち、特定の電磁波を装置内部で導き集光するための各光学部材について、形状や動作の一例を示すための斜視図である。
First Embodiment
An example of an electromagnetic wave detection device according to the first embodiment will be described below with reference to Fig. 1 etc. Fig. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an electromagnetic
図1に例示する電磁波検知装置100は、電磁波を集めて検知するための装置である。ここでは、一例として、電磁波検知装置100は、検知対象となる電磁波を物体から自然放射されるテラヘルツ波とする装置であるものとする。電磁波検知装置100は、回転光学系10と、集光光学系である放物面ミラー20と、受光部30と、レドーム(レーダードーム)40と、主制御部50とを備える。なお、電磁波検知装置100は、例えば後述するスキャナ(ボディスキャナ)に搭載可能な装置である。
The electromagnetic
以下、ここでは、図2(A)及び図2(B)に例示するように、XYZ直交座標系として、回転光学系10における回転軸AXの軸方向をZ方向とし、これに垂直な面内方向をX方向及びY方向とする。なお、図示の例では、電磁波検知装置100において固定的に設置される放物面ミラー20及び受光部30についてこれを並べた配列方向をY方向とし、Z方向及びY方向に垂直な方向を、X方向としている。なお、回転する回転光学系10に関しては、さらに、xyz直交座標系で規定するが、これについては、後述する。
Hereinafter, as shown in Fig. 2(A) and Fig. 2(B), in an XYZ Cartesian coordinate system, the axial direction of the rotation axis AX in the rotating
図1に戻って、まず、電磁波検知装置100のうち、回転光学系10は、回転しつつ、レドーム40を介して外部から入射するテラヘルツ波の光路を折り曲げる反射部材であり、光路を折り曲げるための反射面RS1を有する回転ミラー11と、回転ミラー11を回転軸AXの周りに回転させるモーター12と、モーター12の回転駆動を制御するドライバーである駆動制御部13とを備える。図2(A)及び図2(B)の斜視図に例示するように、回転ミラー11は、四角錐形状を有しており、底面Bを上方側(+Z側)に配置した正四角錐となっている。このうち、頭頂点Aから底面Bへ下した垂線が、回転軸AXに一致している。また、正四角錐の側面に反射面RS1が形成されており、ここでは特に、反射面RS1が回転軸AXに対して45°傾斜した平面となっている。すなわち、図1に示すように、反射面RS1と回転軸AXとがなす所定の角度αは、α=45°となっている。以上の場合、回転光学系10のうち、回転ミラー11では、回転軸AXを中心軸として、回転面としての反射面RS1が、上記所定の角度αを維持した状態で回転する。なお、回転駆動については、主制御部50からの指示に従って駆動制御部13が駆動信号等の各種電気信号をモーター12に出力することで、モーター12により回転ミラー11が回転する。
Returning to FIG. 1, the rotating
ここで、図2(A)及び図2(B)に例示するように、回転軸AXの周りに回転することで向きを変える回転ミラー11の方向について、xyz直交座標系として、回転軸AXの軸方向すなわちZ方向に一致する方向をz方向とし、これに垂直な面内方向をx方向及びy方向とする。図示の例では、正方形の底面Bの一辺に平行な方向がx方向でありこれに垂直な他の一辺に平行な方向がy方向である。例えば図2(A)に示す状態では、上記したXYZ方向とxyz方向とが一致した状態を示しているが、これが回転軸AXの周りに回転することで、例えば図2(B)に示す状態となった場合には、x方向及びy方向が変化していくことになる。
As shown in Fig. 2(A) and Fig. 2(B), the direction of the
次に、電磁波検知装置100のうち、放物面ミラー20は、図2(A)及び図2(B)の斜視図に例示するように、放物線をその軸のまわりに回転した時に生ずる曲面(回転放物面あるいは単に放物面とも言う。)の形状を有し、当該曲面形状の内側に反射面RS2を有する集光光学系である。なお、既述のように、回転ミラー11は、電磁波検知装置100の内部において回転移動可能であるのに対して、放物面ミラー20は、固定設置されている。放物面ミラー20は、回転ミラー11を経たテラヘルツ波のうち反射面RS1に対する特定方向から入射した成分RLを、反射面RS2での反射により当該曲面の焦点位置に集光させることで、集光光学系として機能する。なお、テラヘルツ波の光路についての詳細は、図3等を参照して後述する。
Next, in the electromagnetic
次に、再び図1に戻って、電磁波検知装置100のうち、受光部30は、受光素子31と、受光信号処理部32とを備え、固定設置された状態で電磁波すなわちテラヘルツ波を検知する。受光部30のうち、受光素子31は、例えばフォトダイオード等で構成され、集光光学系としての放物面ミラー20により集光されたテラヘルツ波の成分を受光する。受光信号処理部32は、例えば各種回路等で構成され、受光素子31での受光に関する各種処理を行い、受光結果を信号として主制御部50に出力する。ここでは、受光素子31における受光位置RPを、放物面ミラー20の焦点位置に設けることで、放物面ミラー20により集光された成分を捉える構成としている。また、ここでは、受光位置RPが、回転軸AX上にあるように合わせられている。言い換えると、回転放物面である放物面ミラー20の中心軸を回転軸AXに一致させて、放物面ミラー20の焦点位置が、回転ミラー11の回転軸AXの位置に合わせて配置され、さらに、受光素子31の受光位置RPが、放物面ミラー20の焦点位置に合わせて配置されている。
Returning to FIG. 1, the
レドーム40は、回転ミラー11の光路前段側に設けられており、外部からのテラヘルツ波を電磁波検知装置100の内部に入射させる入射窓となっている。レドーム40は、例えばポリエチレンやテフロン(登録商標)等のテラヘルツ波の吸収及び発生が少ない樹脂材料で構成される平板状部材である。
The
主制御部50は、例えば各種電子回路等で構成され、駆動制御部13や受光信号処理部32等の電磁波検知装置100の各部と接続され、各部の動作について統括的な制御をするとともに、各種信号処理を可能にしている。ここでは、特に、駆動制御部13による回転ミラー11の回転動作の制御すなわち反射面RS1の姿勢の制御をするとともに、受光信号処理部32から受光結果に関する信号を受けることで、反射面RS1に対する特定方向からのテラヘルツ波の受光強度を検知可能にしている。なお、主制御部50は、検知した受光強度に関する結果を、外部装置(例えばスキャナの制御装置)へ出力可能となっている。
The
以下、図3の断面図及び図4の平面図を参照して、電磁波検知装置100における受光の様子について説明する。図3は、回転ミラー11について回転軸AXを通る位置でzy面に平行に切った断面図を概念的に示しており、図4は、図3においてC-Cで示す方向から各部を見た様子を概念的に示している。
The light reception in the electromagnetic
まず、図3を参照して、上記構成の電磁波検知装置100において、テラヘルツ波の光路を逆に辿って考えると、受光位置RPに集光されるすなわち受光される成分RLは、放物面ミラー20での反射の直前において放物面ミラー20の中心軸すなわち回転軸AXに対して平行な成分である。さらに、反射面RS1が回転軸AXに対して45°傾斜した平面であるところ、回転軸AXに対して平行な成分RLは、反射面RS1において90°折り曲げられる成分である。以上から、レドーム40を介して電磁波検知装置100に入射するテラヘルツ波のうち受光位置RPに集光される成分RLは、図示において矢印DD1に示す特定方向からのものである。なお、矢印DD1に示す特定方向は、回転ミラー11にとっての-y方向である。
First, referring to FIG. 3, if we consider tracing the optical path of the terahertz wave backwards in the electromagnetic
なお、以上の光路に関して、回転ミラー11の反射面RS1について見ると、反射面RS1は、所定の角度αとして回転軸AXに対して45°傾斜した平面であり、電磁波であるテラヘルツ波のうち矢印DD1に示す特定方向(-y方向)から入射した成分RLを回転軸AXに平行な方向に反射している。
Regarding the above optical path, when we look at the reflecting surface RS1 of the
一方、テラヘルツ波のうち、矢印DD1に示す特定方向以外の方向からの成分は、受光位置RPに集光されない。例えば、図示において破線で示すテラヘルツ波の成分RLxは、矢印DD1の方向とは異なる方向から入射する成分であり、このようなテラヘルツ波の成分RLxは、たとえ反射面RS1及び反射面RS2において反射されるようなものであったとしても、受光位置RPには向かわない。つまり、電磁波検知装置100は、反射面RS1に対する特定方向(矢印DD1に示す方向)から入射した成分RLのみを集光するものとなっている。
On the other hand, terahertz wave components coming from directions other than the specific direction indicated by arrow DD1 are not focused at the light receiving position RP. For example, the terahertz wave component RLx indicated by the dashed line in the figure is a component that is incident from a direction different from the direction of arrow DD1, and such terahertz wave component RLx does not head toward the light receiving position RP even if it is reflected by reflecting surfaces RS1 and RS2. In other words, the electromagnetic
また、以上のような受光位置RPと受光される成分RLの特定方向との関係は、図4に示すように、回転ミラー11が回転する間、常に維持される。具体的には、例えば回転ミラー11が、Y方向よりもやや-X側の方向を向いて回転ミラー11Aとして示す位置にある場合、矢印DD1aに示す特定方向からの成分RLaが、受光位置RPでの受光対象となる。同様に、回転ミラー11が回転ミラー11Bとして示す位置にある場合、矢印DD1bに示す特定方向からの成分RLbが、受光位置RPでの受光対象となり、回転ミラー11が回転ミラー11Cとして示す位置にある場合、矢印DD1cに示す特定方向からの成分RLcが、受光位置RPでの受光対象となる。つまり、これらのいずれにおいても、図3に示した位置関係が保持されている。すなわち、電磁波検知装置100は、回転ミラー11の姿勢に応じて、特定方向からの成分のみを受光する態様となっている。
The relationship between the light receiving position RP and the specific direction of the received component RL is always maintained while the
以上のように、回転ミラー11が回転する平面すなわちxy面に平行な成分RLを回転軸方向に反射させることで、本実施形態では、回転ミラー11の回転角によらず、常に一定の受光量を得ることができる。
As described above, in this embodiment, by reflecting the component RL parallel to the plane on which the
ここで、例えば、電磁波検知装置100を、検査対象たる人が刃物等の危険物を所持しているか否かの検知を行うスキャナ(ボディスキャナ)に利用する場合、光の取り込みに際してミラーの角度等に依存せず、どの状態においても一定の受光状態が維持されていることが重要となる。電磁波検知に基づくボディスキャンでは、受光量の差(変化)に基づいて検査対象が人であるか刃物であるかといったことを識別するからである。また、検知を行う際の実用上、受光範囲すなわち角度範囲(回転範囲)もできるだけ広いことが望ましい。
For example, when the electromagnetic
これに対して、本実施形態では、既述のように、特定方向から入射した成分のみを集光する態様となっていることで、検知範囲(検知方向)によって変化しないように、受光状態を一定に保つことができる。さらに、本実施形態では、回転ミラー11の回転範囲やこれに応じた放物面ミラー20の形状の調整により、受光範囲の広角化を図ることができる。すなわち、電磁波検知装置100は、広角化しても、均一な電磁波検知を維持できる。
In contrast, as described above, this embodiment is configured to collect only the components incident from a specific direction, so that the light receiving state can be kept constant so that it does not change depending on the detection range (detection direction). Furthermore, in this embodiment, the light receiving range can be made wider by adjusting the rotation range of the
以下、図5を参照して、本実施形態に係るスキャナについて一例を説明する。図5(A)及び図5(B)に例示する電磁波検知装置100を搭載したスキャナ500は、複数の電磁波検知装置100を組み合わせ、これらを制御装置MPにおいて連動させることで、検査対象たる人物HUをスキャンするボディスキャナとして機能する。制御装置MPは、例えばCPUやストレージデバイス等を搭載したPC等で構成され、各種動作を統括制御する。制御装置MPは、各電磁波検知装置100に内蔵される受光素子31(図1等参照)での受光結果に基づき物体を検知する物体検知部ODとして機能する。なお、図5(A)は、スキャナ500の一例について示す概念的な平面図であり、人物HUを俯瞰して見た状態を示している。一方、図5(B)は、概念的な正面図であり、人物HUを正面から見た状態を示している。
An example of the scanner according to this embodiment will be described below with reference to FIG. 5. The
ここでは、一例として、図5(A)に示すように、スキャナ500は、例えば駅の改札口等の特定の通路を通る歩行者を検査対象たる人物HUとし、人物HUは、矢印AR1の方向に向かって移動(進行)し、複数の電磁波検知装置100は、矢印AR1の方向に沿って配置されている。ここでの一例では、複数の電磁波検知装置100は、例えば図5(B)に示すように、人物HUにとっての上下方向について並べた2つを1セットとしており、図5(A)に示すように、進行方向に対して奥側の左右に1セットずつ計2セット配置した第1スキャナ500Fと、手前側の左右に1セットずつ計2セット配置した第2スキャナ500Bとを設置している。つまり、この場合、スキャナ500は、全部で8個の電磁波検知装置100により構成されている。例えば、第1スキャナ500Fでは、図5(B)に示すように、人物HUにとって右側の1セットが、上方側の電磁波検知装置100Aと下方側の電磁波検知装置100Cとで構成され、左側の1セットが、上方側の電磁波検知装置100Bと下方側の電磁波検知装置100Dとで構成されている。さらに、図5(A)に示すように、各電磁波検知装置100の回転軸方向であるZ方向は、人物HUにとって水平な面内方向となっている。これにより、各電磁波検知装置100は、人物HUを上下方向にスキャンする態様となっている。各電磁波検知装置100が人物HUを上下方向にスキャンを継続する間に人物HUが矢印AR1の方向に進んでいくことで、人物HUの各部について順次スキャンがなされていく。なお、上下方向のスキャンに関して、上方側に配置される電磁波検知装置100A,100Bは、人物HUの上半身を主にスキャンし、下方側に配置される電磁波検知装置100C,100Dは、人物HUの下半身を主にスキャンする。
Here, as an example, as shown in FIG. 5(A), the
また、図示のように、各電磁波検知装置100のZ方向は、水平な面内方向について、互いに異なる方向(例えば向きが90°ずつ異なる方向)となっている。これにより、人物HUの異なる位置をスキャンする。具体的には、第1スキャナ500Fが、人物HUの前面側をスキャンし、第2スキャナ500Bは、人物HUの後面側をスキャンする。
As shown in the figure, the Z directions of the electromagnetic
なお、図5(A)の場合、第1スキャナ500Fと第2スキャナ500Bとが、矢印AR1の方向に関してある程度離間した状態で設置されていることで、人物HUが第1スキャナ500Fと第2スキャナ500Bとの間に挟まれた状態において、前方の左右からと後方の左右からのスキャンが同時期に行われる。
In the case of FIG. 5(A), the
これに対して、例えば図5(A)に対応する図である図6に示す一変形例のように、第1スキャナ500Fと第2スキャナ500Bとをあまり離間させず、かつ、第1スキャナ500Fを進行方向に対して手前側に配置する一方、第2スキャナ500Bを奥側に配置してもよい。この場合、まず、第1スキャナ500Fで人物HUの前面側をスキャンし、人物HUが第1スキャナ500Fを通過した後、第2スキャナ500Bで人物HUの後面側をスキャンする態様となる。
In contrast to this, as shown in a modified example in FIG. 6, which corresponds to FIG. 5A, the
以上のように、本実施形態に係る電磁波検知装置100は、回転軸AXに対して所定の角度αで傾斜して電磁波としてのテラヘルツ波を反射する反射面RS1を有する回転ミラー11と、回転ミラー11を経たテラヘルツ波のうち反射面RS1に対する特定方向(矢印DD1)から入射した成分RLを集光する集光光学系である放物面ミラー20と、放物面ミラー20により集光されたテラヘルツ波を受光する受光素子31とを備える。この場合、電磁波検知装置100は、回転ミラー11の反射面RS1が回転する間において検知されるべきテラヘルツ波を、反射面RS1に対して特定方向DD1から入射した成分とする状態を維持できる。これにより、回転ミラー11の回転角を大きくする、すなわち広角化しても、均一な電磁波検知すなわち受光を維持できる。なお、本実施形態では、テラヘルツ波の光路を変更する光学系として屈折系を使用せず、反射系(ミラー系)のみで構成することで、色収差が発生せず、検知対象とするテラヘルツ波の波長帯域が広いものであっても対応可能となる。
As described above, the electromagnetic
また、本実施形態に係るスキャナ500では、搭載する電磁波検知装置100において、広角化しても、均一な電磁波検知すなわち受光を維持できるので、これを利用して的確な物体検知を行える。
In addition, the
以下、図7及び図8を参照して、電磁波検知装置100における受光範囲と、検知対象からのテラヘルツ波の放射特性との関係について考察する。
Below, we will consider the relationship between the light receiving range of the electromagnetic
まず、図7に示すように、ここでは、入射窓としてのレドーム40は、XZ面に対して平行な平板部材であるものとする。また、回転ミラー11において受光対象となるテラヘルツ波の成分RLの入射幅H1の長さを1とする。
First, as shown in FIG. 7, the
この場合において、回転ミラー11のxyz方向がXYZ方向と一致している状態であれば、レドーム40におけるX方向についての成分RLの入射幅H2も1となる。なお、この状態での回転ミラー11の回転軸AX周りの回転角度を0°とする。
In this case, if the xyz directions of the
これに対して、回転ミラー11が回転し、回転角度がθとなっている場合、回転ミラー11における入射幅H1の長さは1のままであるが、これに対応するレドーム40における入射幅H2は、1/cosθとなる。すなわち、入射幅H2は、入射幅H1の1/cosθ倍となる。
In contrast, when the
一方、図7(B)に例示するように、検知対象の表面SFが完全に放散性である場合、表面SF上の任意の1点SPから放出される光(テラヘルツ波)の強度LIは、表面SFの法線と観測方向とのなす角度の余弦に比例する。すなわち、図示のように、正面に向かう成分LIcの強度(正面に対する角度が0°の強度)を1とした場合、相対的に、角度θの方向に放射される成分LIpの強度は、cosθ倍となることが知られている(ランベルトの余弦則)。 On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the surface SF of the object to be detected is completely dissipative, the intensity LI of the light (terahertz wave) emitted from any one point SP on the surface SF is proportional to the cosine of the angle between the normal to the surface SF and the observation direction. In other words, as shown in the figure, if the intensity of the component LIc directed toward the front (intensity at an angle of 0° relative to the front) is set to 1, it is known that the intensity of the component LIp emitted in the direction of angle θ is relatively multiplied by cos θ (Lambert's cosine law).
したがって、まず、図8(A)に示すように、検知対象のうち、正面に向かう成分LIcが電磁波検知装置100に入射する場合(すなわちθ=0°の場合)、その相対的な強度は1である。一方、これを受け付ける入射窓としてのレドーム40におけるX方向についての成分RLの入射幅H2の幅は、相対的に1となる。すなわち、全体としての光量は、1×1=1ということになる。
Therefore, first, as shown in FIG. 8(A), when the component LIc of the detection target that is directed toward the front is incident on the electromagnetic wave detection device 100 (i.e., when θ = 0°), its relative intensity is 1. On the other hand, the width of the incidence width H2 of the component RL in the X direction in the
次に、図8(B)に示すように、検知対象のうち、角度θ(≠0°)の方向に放射される成分LIpが電磁波検知装置100に入射する場合、その相対的な強度はcosθである。一方、これを受け付ける入射窓としてのレドーム40におけるX方向についての成分RLの入射幅H2の幅は、相対的に1/cosθとなる。すなわち、全体としての光量は、cosθ×1/cosθ=1ということになる。
Next, as shown in FIG. 8(B), when component LIp emitted in a direction of angle θ (≠0°) from the detection target enters the electromagnetic
以上から、回転ミラー11の回転角が変化しても、均一な電磁波検知すなわち受光を維持されると考えられる。
From the above, it is believed that uniform electromagnetic wave detection, i.e., light reception, is maintained even if the rotation angle of the
〔第2実施形態〕
以下、図9を参照しつつ、第2実施形態に係る電磁波検知装置について一例を説明する。本実施形態の電磁波検知装置は、集光光学系の構成を除いて、第1実施形態において一例を示した電磁波検知装置100と同様であるので、全体の構成について、共通する構成要素については同じ符号を付し、集光光学系以外の他の部分については、詳しい説明については省略する。
Second Embodiment
An example of an electromagnetic wave detection device according to the second embodiment will be described below with reference to Fig. 9. The electromagnetic wave detection device of this embodiment is similar to the electromagnetic
図9は、本実施形態に係る電磁波検知装置200に関する一構成例についての概念的な断面図であり、図3に対応する図である。
Figure 9 is a conceptual cross-sectional view of an example configuration of the electromagnetic
図示のように、本実施形態の電磁波検知装置200は、集光光学系として放物面ミラー20(図3等参照)に代えて、集光レンズ220を有している点において、図1や図3等に例示した電磁波検知装置100と異なっている。
As shown in the figure, the electromagnetic
集光光学系としての集光レンズ220は、例えば1つの球面凸レンズあるいはその一部であり、レンズ光軸が回転軸AXに一致している。また、受光素子31の受光位置RPは、集光レンズ220の焦点位置に合わせられている。すなわち、受光素子31は、集光レンズ220の焦点位置に設けられている。
The focusing
なお、第1実施形態の場合と同様、電磁波検知装置200においても、回転ミラー11は、電磁波検知装置100の内部において回転移動可能であるのに対して、集光レンズ220及び受光素子31を含む受光部30は、固定設置されている。以上の構成においても、回転ミラー11の反射面RS1は、所定の角度αとして回転軸AXに対して45°傾斜した平面であることで、電磁波であるテラヘルツ波のうち矢印DD1に示す特定方向から入射した成分RLを回転軸AXに平行な方向に反射する。これに対して、集光レンズ220は、光軸に対して平行光線束となっている回転軸AXに平行な成分RLを、焦点位置すなわち受光位置RPに集光する。
As in the first embodiment, in the electromagnetic
また、集光レンズ220については、1つの球面凸レンズに限らず、焦点位置が受光位置RPとして採用できる種々のレンズあるいは複数のレンズで構成することも可能である。例えば色消しレンズを採用することで、テラヘルツ波の波長帯域が広い場合にも対応可能としてもよい。
The focusing
以上のような構成とすることによって、本実施形態においても、回転ミラー11の回転角を大きくする、すなわち広角化しても、均一な電磁波検知すなわち受光を維持できる。特に、本実施形態の場合、集光レンズ220により高効率な受光が可能になる。
By adopting the above-mentioned configuration, even in this embodiment, uniform electromagnetic wave detection, i.e., light reception, can be maintained even if the rotation angle of the
〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
〔others〕
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in various forms without departing from the spirit and scope of the present invention.
まず、上記では、回転光学系10を構成する回転ミラー11の形状を、正四角錐としているが、これに限らず、回転軸AXに対する所定の角度αを維持して回転可能な反射面RS1を有する種々の形状が採用可能である。例えば図10(A)~図10(C)においてそれぞれ三面図で示すような態様が考えられる。まず、図10(A)に示すように、円柱状の端部を斜めに切って1面の反射面RS1を有するような形状としてもよい。あるいは、図10(B)に示すように、円柱状の端部を2方向から切った形状としてもよい。また、図10(C)に示すように、回転ミラー11を三角錐(四面体)としてもよい。
First, in the above, the shape of the
また、回転ミラー11の反射面RS1や、放物面ミラー20反射面RS2の態様についても、上記目的を達成できる所望の導光が維持可能であれば、種々の変形が可能であり、例えば、図11に示す他の一構成例のように、回転光学系310を構成する回転ミラー311において、斜面(側面)の一部のみを反射面(ミラー)RS1として、集光スポットを制限することも可能である。例えば、反射面RS1を楕円とすることで、集光スポットを円形にしてもよい。さらに、反射面RS1の形状に合わせて、図示のように、放物面ミラー320の形状を変更してもよい。
Furthermore, various modifications are possible with respect to the configuration of the reflecting surface RS1 of the
また、上記において、所定の角度αを45°としているが、所望の集光が可能であれば、これ以外の角度とすることも考えられる。また、集光位置すなわち集光光学系の焦点位置についても、上記以外の箇所としてもよい。 In the above, the predetermined angle α is set to 45°, but it is also possible to set it to another angle if the desired focusing is possible. In addition, the focusing position, i.e., the focal position of the focusing optical system, may also be set to a position other than the above.
また、上記では、電磁波としてテラヘルツ波を例示しているが、テラヘルツ波以外の波長帯域の電磁波(赤外光、可視光、紫外光等)を検知対象としてもよい。 In addition, although terahertz waves are given as an example of electromagnetic waves in the above, electromagnetic waves in wavelength bands other than terahertz waves (infrared light, visible light, ultraviolet light, etc.) may also be detected.
また、上記では、物体から自然放射される電磁波(テラヘルツ波)を検知対象とするいわゆるパッシブタイプの構成としているが、自ら射出した電磁波(テラヘルツ波)についての反射成分を検知するいわゆるアクティブタイプの態様において、上記各実施形態を採用してもよい。この場合、例えば、受光位置の近傍や光学的に受光位置と同等となる位置に発光源を設置することで、上記態様による対象物検知等が可能になる。 In addition, the above embodiment is a so-called passive type configuration in which the electromagnetic waves (terahertz waves) naturally emitted from an object are detected, but each of the above embodiments may be adopted in a so-called active type configuration in which the reflected components of the electromagnetic waves (terahertz waves) emitted by the object are detected. In this case, for example, by installing a light emitting source near the light receiving position or at a position optically equivalent to the light receiving position, it becomes possible to detect an object using the above embodiment.
10…回転光学系、11,11A,11B,11C…回転ミラー、12…モーター、13…駆動制御部、20…放物面ミラー(集光光学系)、30…受光部、31…受光素子、32…受光信号処理部、40…レドーム(レーダードーム)、50…主制御部、100,100A,100B,100C,100D,200…電磁波検知装置、220…集光レンズ(集光光学系)、310…回転光学系、311…回転ミラー、320…放物面ミラー、500,500F,500B…スキャナ、A…頭頂点、AR1…矢印、AX…回転軸、B…底面、DD1,DD1a,DD1b,DD1c…矢印、H1,H2…入射幅、HU…人物、LI…強度、LIc,LIp…成分、MP…制御装置、OD…物体検知部、RL,RLa,RLb,RLc,RLx…成分、RP…受光位置、RS1,RS2…反射面、SF…表面、SP…点、α…角度、θ…角度 10...rotating optical system, 11, 11A, 11B, 11C...rotating mirror, 12...motor, 13...drive control unit, 20...parabolic mirror (light-collecting optical system), 30...light-receiving unit, 31...light-receiving element, 32...light-receiving signal processing unit, 40...radome (radar dome), 50...main control unit, 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 200...electromagnetic wave detection device, 220...light-collecting lens (light-collecting optical system), 310...rotating optical system, 311...rotating mirror, 3 20...parabolic mirror, 500, 500F, 500B...scanner, A...vertex, AR1...arrow, AX...rotation axis, B...bottom, DD1, DD1a, DD1b, DD1c...arrow, H1, H2...incident width, HU...person, LI...intensity, LIc, LIp...components, MP...control device, OD...object detection unit, RL, RLa, RLb, RLc, RLx...components, RP...light receiving position, RS1, RS2...reflecting surface, SF...surface, SP...point, α...angle, θ...angle
Claims (4)
前記回転軸を中心軸とし、前記回転ミラーを経た電磁波のうち前記反射面で前記回転軸に平行な方向に反射された成分を反射して集光する放物面ミラーと、
前記放物面ミラーにより集光された電磁波を受光する受光素子と
を備え、一方向についてスキャンする電磁波検知装置であって、
前記回転ミラーの回転軸方向は、前記一方向についてスキャンする他の電磁波検知装置の回転ミラーの回転軸方向と異なっている、電磁波検知装置。 a rotating mirror having a reflective surface that is inclined at a predetermined angle with respect to a rotation axis and that reflects, in a direction parallel to the rotation axis, a component of electromagnetic waves that are terahertz waves naturally emitted from an object and that are incident from a specific direction;
a parabolic mirror having the rotation axis as a central axis and configured to reflect and collect a component of the electromagnetic wave that has passed through the rotating mirror and is reflected by the reflecting surface in a direction parallel to the rotation axis;
a light receiving element that receives the electromagnetic waves collected by the parabolic mirror , and scans in one direction,
An electromagnetic wave detection device , wherein the rotation axis direction of the rotating mirror is different from the rotation axis direction of a rotating mirror of another electromagnetic wave detection device that scans in the one direction .
前記受光素子での受光結果に基づき物体を検知する物体検知部と
を備えるスキャナ。 An electromagnetic wave detection device according to any one of claims 1 to 3,
and an object detection unit that detects an object based on the light reception result at the light receiving element.
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