図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2016年7月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題・解決手段

対象物スキャンするためのミリ波スキャンイメージングシステムは、当該対象物を第1の方向に輸送するための輸送手段と、ミリ波測定システムと、走査システムとを有する。前記ミリ波測定システムと、は、第1のアンテナに結合された送信器と、第2のアンテナに結合された受信器とを有し、これらは相互間に距離を置いて配置され、対象物を通して輸送するためのギャップを形成する。前記走査システムは、第1のアンテナと第2のアンテナとを同期して円弧状に移動させる。送信器からの信号はH10モードからH11モードへ変換され、ロータリージョイントを介してH11モードで第1のアンテナへ結合され、これにより、前記輸送手段に対して前記信号の偏波方向回転不変に維持される。

概要

背景

独国特許出願公開第102009047300号明細書に、高周波電磁波を用いた食品スキャン装置が記載されている。この食品スキャン装置は、高周波を発生させて食品に向けて送るための波源を有する。反射したこの高周波は受信器によって受信され、当該食品の組成に関する情報を得るために解析される。

米国特許出願公開第2002/0044276号明細書に、ミリ波を用いたスキャンイメージングシステムが記載されている。このスキャンイメージングシステムでは、走査反射器を用いて、周期的な走査パターン全体にわたって掃引することにより、物標からのミリ波エネルギーを偏向して検出器へ送る。

発明の概要
本発明が解決すべき課題は、複数の対象物連続スキャンを行うためのミリ波スキャナを提供することである。また本発明は、高分解能かつ低ひずみのスキャンを実現することも課題とする。本発明はさらに、比較的簡素であり、費用対効果が高く、かつメンテナンスフリーであるスキャナを実現することも課題とする。本発明の他の課題としてさらに、偏波走査角に依存せずに一定である電磁波を送受信できる回転走査部を実現することも課題とする。

前記課題の解決手段は、独立請求項に記載されている。従属請求項は、本発明の更なる改善形態に関するものである。

第1の実施形態では、前記スキャンイメージングシステムは対象物をスキャンするために電磁波を使用し、有利には高周波エネルギー(または高周波信号)を使用する。有利には、前記電磁波の波長ミリ波領域内である。有利な周波数領域は、30GHzから300GHzまでの間である。本願にて開示する実施形態は、センチ波(3GHzから30GHz)またはサブミリ波(300GHzから3THz)に用いることも可能である。また、光をスキャンに用いることも可能である。

有利には、スキャン対象輸送手段によって第1の方向に移動または輸送する。この輸送手段は有利にはコンベヤベルトである。トロリーまたはスライダ等の他の輸送手段を用いることもできる。ここでコンベヤベルトが有利である理由は、予め定められた一定の速度で対象物を輸送できること、および、対象物のスループットが一定であることである。電磁波を放出および/または受信するための少なくとも1つのアンテナを、前記第1の方向に対してほぼ直角である第2の方向に移動させる。また、曲線移動路上で移動を行うことも可能である。送信用の第1のアンテナと、これとは別体である受信用の第2のアンテナとを備えるのが有利である。また、複数の送信アンテナおよび/または複数の受信アンテナを設けることも可能である。また、両アンテナ間ギャップを設け、対象物を当該ギャップ内に通して移動させることも有利である。このことにより、対象物の透過測定が可能になる。上記実施形態に代わる択一的な実施形態では、対象物の片側に双方のアンテナを配置することにより、反射測定を実現することも可能である。これに代えて択一的に、信号の送信と受信とを行うために1つの共用のアンテナを設けることも可能である。送信アンテナおよび受信アンテナの連続移動を実現するため、有利なのは、アンテナを回転体に配置することである。この回転体は、好適にはディスク状である。これは、両アンテナのうち少なくとも1つを保持するディスクとすることができる。前記回転体は他の構成要素を、たとえば位置センサまたはバランスウェイト等を保持および/または支持することができる。さらに好適なのは、2つの回転体を設け、両回転体が同時に回転し、かつ、送信アンテナと受信アンテナとを互いに対向させて保持するようにした構成である。上記回転体は、ベルトまたは歯車によって駆動することができる。さらに、前記回転体が流体軸受を有するか、または択一的に磁気軸受を有すると有利である。前記流体軸受は、有利には空気軸受または液体軸受である。このような無摩擦軸受により、比較的高い回転速度を実現することができ、この高い回転速度によって高いスキャン速度を実現することができる。

送信アンテナは送信系統に接続されており、受信アンテナは受信系統に接続されている。送信系統は高周波エネルギーを送出し、受信系統はこのエネルギーを受信して、画像を生成するための画像処理ユニットにおいて使用される信号を生成する。有利には画像処理ユニットは、受信アンテナによって受信された信号の振幅および/または位相を解析する。最も好適なのは、画像処理ユニットがこの信号と、送信アンテナによって受信された信号とを比較することである。さらに、偏波の変化を解析することもできる。有利には、送信系統および/または受信系統は定置されて回転しない。というのも、このことによって回転質量が減少し、回転速度およびスキャン速度が上昇するからである。送信系統から送信アンテナへ高周波エネルギー(または、以下「電磁波」もしくは上記の「信号」とも称する)を伝送するために、第1の導波路系が設けられている。この第1の導波路系は、固定部と回転部とを結合するための少なくとも1つの第1のロータリージョイントを有する。有利には、受信アンテナから受信器へ電磁波を結合するための第2の導波路系が設けられている。また、この導波路系が、回転部と固定部との間で電磁波を結合するための第2のロータリージョイントを有することも有利である。

送信アンテナおよび受信アンテナは、一方の側辺から他方の側辺に向かって円弧状に移動してコンベヤベルトを横断する。有利には、この移動はコンベヤベルトの中央において、当該コンベヤベルトの移動方向に対して垂直な接線を有する。一般的には、この円弧状の移動は大まかにいうと、コンベヤベルトの移動方向に対して垂直移動(または直角移動)となる。

1つの有利な実施形態では、導波路系は電界の方向または電磁波の偏波方向を、少なくともコンベヤベルトの走査移動の一円弧区間にわたって、回転に対して不変に維持する。このようにするためには、送信系統からの、H11モードを有する電磁波を使用する。送信系統は、円形導波路でこのH11モードの電磁波を直接生成する送信器を有することができる。これに代わる択一的な手段として、前記送信器からの電磁波をモード変換器によってH11モードの電磁波に変換することも可能である。前記送信器からの電磁波は、方形導波路によってH10モードで導波することができる。このモード変換器は、両導波路種類間の連続遷移を有する導波路とすることができる。これをOMT直交モードトランスデューサ)に組み込むことも可能である。他にも、送信器と受信器との間の信号路上の任意の場所にOMTを設けることも可能である。H11モードは、第1のロータリージョイントに接続された第1の固定円形導波路内にて導波される。この第1の固定円形導波路は非常に短い導波路片とすることができ、これは、モード変換器または第1のロータリージョイントのいずれかに組み込むことができる。この第1のロータリージョイントは、両側でH11モードを用いる円形導波路を接続するためのロータリージョイントである。最も好適なのは、第1のロータリージョイントを、回転部間のギャップを電気的に閉じるための少なくとも1つのλ/4変成器を有する円形導波路とすることである。これは、λ/4チョークとも称されることがある。第1のロータリージョイントの回転側は、電磁波を第1のアンテナへ伝送するための第1の回転円形導波路に結合されている。好適には、前記第1のアンテナは円形、円錐またはエクスポネンシャルホーンアンテナである。ホーンアンテナが好適ではあるが、一般的には、本発明にて用いられるアンテナは、ミリ波信号を送受信するのに適したものであれば、任意の種類のアンテナとすることができる。有利には、前記ホーンアンテナの断面は円形であり、このようなホーンアンテナは、円形断面アンテナまたは円形断面ホーンと称することもある。また、上述のホーンアンテナを円錐形状または指数関数的形状とすることも可能である。

上述のロータリージョイントと円形導波路とを用いることにより、電界の方向(および偏波)は固定部に対して回転不変となる。このことにより、スキャン品質とそのソリューションを改善することができる。ここで「円形導波路」および「円形アンテナ」との用語は、近似的に円形の断面を有する導波路およびアンテナを指す。さらに、このような断面のアンテナの形状を円錐形とすることもできる。

好適には、受信系統に接続された信号受信用の第2のアンテナを備えた2次側にも、同様の構成を設ける。ここでも、受信系統は、円形導波路からH11モード信号直接受信する受信器を含むことができ、または、このH11モード信号を、方形導波路内のH10モードに変換するためのモード変換器が設けられる。

上記実施形態に代わる択一的な実施形態では、受信アンテナとして機能する第2のアンテナからの信号を受信器へ伝送するために、ロータリージョイントの状態が用いられる。このようなロータリージョイントは一般的には、H10モードを使用する方形導波路として入力部と出力部とを備えることができる。(ロータリージョイントを含めて)受信アンテナシステムの偏波が回転すると、信号が幾ら減衰する場合がある。これは、計算によって相殺することができる。上述の実施形態は、H11モードを用いる円形導波路を対象としたものであるが、同様の特性を有する他のモードも存在し、択一的にこれを用いることも可能である。この他のモードとして、誘電体コーティングされた円形導波路または円形コルゲート導波路またはリッジ導波路内のHE11モードがある。他の1つの実施形態では、誘電体導波路によるHE11モードを用いることがある。この誘電体導波路は、光ファイバとすることもできる。

他には、回転する円形アンテナに結合された定置の送信器を備えたスキャンイメージングシステムの動作方法に関する実施形態もある。送信器からの信号は、第1の固定方形導波路を介してH10モードで、H10モード信号をH11モード信号に変換するためのモード変換器を通って伝送される。当該信号はさらに、H11モード信号を搬送する第1の固定円形導波路を介して、H11モード信号を第1の回転円形導波路内に結合するための第1のロータリージョイントへ結合され、当該第1の回転円形導波路によってさらに、当該信号はアンテナに結合される。この方法は、本発明にて開示した他のどの実施形態とも併用することができる。

以下、図面を参照して実施例に基づき、本発明について例示により説明する。当該説明は、本発明の一般的思想を限定するものではない。

概要

対象物をスキャンするためのミリ波スキャンイメージングシステムは、当該対象物を第1の方向に輸送するための輸送手段と、ミリ波測定システムと、走査システムとを有する。前記ミリ波測定システムと、は、第1のアンテナに結合された送信器と、第2のアンテナに結合された受信器とを有し、これらは相互間に距離を置いて配置され、対象物を通して輸送するためのギャップを形成する。前記走査システムは、第1のアンテナと第2のアンテナとを同期して円弧状に移動させる。送信器からの信号はH10モードからH11モードへ変換され、ロータリージョイントを介してH11モードで第1のアンテナへ結合され、これにより、前記輸送手段に対して前記信号の偏波方向が回転不変に維持される。

目的

本発明が解決すべき課題は、複数の対象物の連続スキャンを行うためのミリ波スキャナを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

対象物(12,13)をスキャンするためのミリ波スキャンイメージングシステムであって、・前記対象物(12,13)を第1の方向(11)に輸送するための輸送手段(10)と、・少なくとも、第1のアンテナ(31)に結合された送信系統(50)と、第2のアンテナ(41)に結合された受信系統(51)と、を含むミリ波測定システムと、・前記第1の方向に対してほぼ直角である方向に前記第1のアンテナ(31)および前記第2のアンテナ(41)を円弧状に移動させるための走査システムとを有し、前記第1のアンテナ(31)と前記第2のアンテナ(41)とは相互間に距離を置いて配置され、前記対象物(12,13)を通して輸送するためのギャップを形成しており、前記第1のアンテナ(31)と前記第2のアンテナ(41)とは相互に同期して回転可能であり、前記送信系統(50)はH11モード信号を生成し、当該H11モード信号は、H11モード信号を搬送する第1の固定円形導波路(34)を介して第1のロータリージョイント(33)へ結合され、当該第1のロータリージョイント(33)によって当該H11モード信号は、第1の回転円形導波路(32)内へ結合され、当該第1の回転円形導波路(32)によって当該信号はさらに、円形および/または円錐アンテナである前記第1のアンテナ(31)へ結合されることを特徴とするミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項2

対象物(12,13)をスキャンするためのミリ波スキャンイメージングシステムであって、・前記対象物(12,13)を第1の方向(11)に輸送するための輸送手段(10)と、・少なくとも、アンテナ(31)に結合された送信系統(50)と、前記アンテナ(31)に結合された受信系統(51)と、を含むミリ波測定システムと、・前記第1の方向に対してほぼ直角である方向に前記アンテナ(31)を円弧状に移動させるための走査システムとを有し、前記アンテナ(31)は前記輸送手段から距離を置いて配置され、前記対象物(12,13)を通して輸送するためのギャップを形成しており、前記送信系統(50)はH11モード信号を生成し、当該H11モード信号は、H11モード信号を搬送する第1の固定円形導波路(34)を介してロータリージョイント(33)へ結合され、当該第1のロータリージョイント(33)によって当該H11モード信号は、第1の回転円形導波路(32)内へ結合され、当該第1の回転円形導波路(32)によって当該信号はさらに、円形アンテナである前記アンテナ(31)へ結合され、前記アンテナ(31)は信号(26)を送信し、当該信号(26)の少なくとも一部は、少なくとも1つの前記対象物(12,13)によって反射されて当該アンテナ(41)に戻って受信され、受信された前記信号は、前記第1の回転円形導波路(32)と、前記ロータリージョイント(33)と、前記第1の固定円形導波路(34)とを介して、H11モードで前記受信系統(51)へ送られることを特徴とするミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項3

前記送信系統(50)は、信号を生成するための送信器(39)を含み、前記信号は、H10モードで第1の固定方形導波路(36)を通って、H10モードの信号をH11モードの信号に変換するモード変換器(35)を介して伝播する、請求項1または2記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項4

前記送信系統(50)は、H11モードの信号を生成する送信器(39)を含む、請求項1または2記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項5

前記受信系統(51)は、信号を受信するための受信器(49)を含み、前記信号は、H11モードの信号をH10モードの信号に変換するモード変換器を介して、H10モードで第1の固定方形導波路を通って伝播する、請求項1から4までのいずれか1項記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項6

前記受信系統(51)は、H11モードの信号を受信する受信器(49)を含む、請求項1または2記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項7

前記第2のアンテナ(41)は、ロータリージョイント(43)を介して受信器(49)に結合されている、請求項1記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項8

前記第2のアンテナ(41)は、円形の断面のアンテナであり、第2の回転円形導波路(42)と、第2のロータリージョイント(43)と、さらに、第2の固定円形導波路(44)とを介して、H11モードの信号を前記受信器(49)に結合する、請求項7記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項9

前記第2のアンテナは、方形の断面のアンテナ(71)であり、方形導波路(72)と、方形導波路用のロータリージョイント(79)と、別の方形導波路(78)とを介して、前記受信器(49)に接続されている、請求項7記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項10

前記第1の輸送手段(10)はベルトコンベヤである、請求項1から9までのいずれか1項記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項11

前記受信器(49)および/または前記送信器(39)に結合された画像処理ユニット(29)が設けられている、請求項1から10までのいずれか1項記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項12

モード変換器(35)が、円偏波したH11モードの信号を生成および/または受信する、請求項1から11までのいずれか1項記載のミリ波スキャンイメージングシステム。

請求項13

回転する円形および/または円錐アンテナ(31)に結合された定置の送信器(39)を含む固定部と、回転部とを備えたスキャンイメージングシステムの動作方法において、前記送信器からの信号を、第1の固定方形導波路(36)を介してH10モードで、H10モードの信号をH11モードの信号に変換するモード変換器(35)を介して伝送し、さらに、H11モードの信号を第1の回転円形導波路(32)内へ結合する第1のロータリージョイント(33)へH11信号を搬送する第1の固定円形導波路(34)を介して、前記信号をさらに結合し、前記第1の回転円形導波路(32)は、前記固定部に対して回転について前記信号の偏波不変に維持して、当該信号をさらに前記アンテナ(31)へ結合することを特徴とする動作方法。

技術分野

0001

本発明は、ミリ波領域内の波長電磁波を使用して対象物の像を生成するためのミリ波スキャンイメージングシステムに関する。

背景技術

0002

独国特許出願公開第102009047300号明細書に、高周波電磁波を用いた食品スキャン装置が記載されている。この食品スキャン装置は、高周波を発生させて食品に向けて送るための波源を有する。反射したこの高周波は受信器によって受信され、当該食品の組成に関する情報を得るために解析される。

0003

米国特許出願公開第2002/0044276号明細書に、ミリ波を用いたスキャンイメージングシステムが記載されている。このスキャンイメージングシステムでは、走査反射器を用いて、周期的な走査パターン全体にわたって掃引することにより、物標からのミリ波エネルギーを偏向して検出器へ送る。

0004

発明の概要
本発明が解決すべき課題は、複数の対象物の連続スキャンを行うためのミリ波スキャナを提供することである。また本発明は、高分解能かつ低ひずみのスキャンを実現することも課題とする。本発明はさらに、比較的簡素であり、費用対効果が高く、かつメンテナンスフリーであるスキャナを実現することも課題とする。本発明の他の課題としてさらに、偏波走査角に依存せずに一定である電磁波を送受信できる回転走査部を実現することも課題とする。

0005

前記課題の解決手段は、独立請求項に記載されている。従属請求項は、本発明の更なる改善形態に関するものである。

0006

第1の実施形態では、前記スキャンイメージングシステムは対象物をスキャンするために電磁波を使用し、有利には高周波エネルギー(または高周波信号)を使用する。有利には、前記電磁波の波長はミリ波領域内である。有利な周波数領域は、30GHzから300GHzまでの間である。本願にて開示する実施形態は、センチ波(3GHzから30GHz)またはサブミリ波(300GHzから3THz)に用いることも可能である。また、光をスキャンに用いることも可能である。

0007

有利には、スキャン対象輸送手段によって第1の方向に移動または輸送する。この輸送手段は有利にはコンベヤベルトである。トロリーまたはスライダ等の他の輸送手段を用いることもできる。ここでコンベヤベルトが有利である理由は、予め定められた一定の速度で対象物を輸送できること、および、対象物のスループットが一定であることである。電磁波を放出および/または受信するための少なくとも1つのアンテナを、前記第1の方向に対してほぼ直角である第2の方向に移動させる。また、曲線移動路上で移動を行うことも可能である。送信用の第1のアンテナと、これとは別体である受信用の第2のアンテナとを備えるのが有利である。また、複数の送信アンテナおよび/または複数の受信アンテナを設けることも可能である。また、両アンテナ間ギャップを設け、対象物を当該ギャップ内に通して移動させることも有利である。このことにより、対象物の透過測定が可能になる。上記実施形態に代わる択一的な実施形態では、対象物の片側に双方のアンテナを配置することにより、反射測定を実現することも可能である。これに代えて択一的に、信号の送信と受信とを行うために1つの共用のアンテナを設けることも可能である。送信アンテナおよび受信アンテナの連続移動を実現するため、有利なのは、アンテナを回転体に配置することである。この回転体は、好適にはディスク状である。これは、両アンテナのうち少なくとも1つを保持するディスクとすることができる。前記回転体は他の構成要素を、たとえば位置センサまたはバランスウェイト等を保持および/または支持することができる。さらに好適なのは、2つの回転体を設け、両回転体が同時に回転し、かつ、送信アンテナと受信アンテナとを互いに対向させて保持するようにした構成である。上記回転体は、ベルトまたは歯車によって駆動することができる。さらに、前記回転体が流体軸受を有するか、または択一的に磁気軸受を有すると有利である。前記流体軸受は、有利には空気軸受または液体軸受である。このような無摩擦軸受により、比較的高い回転速度を実現することができ、この高い回転速度によって高いスキャン速度を実現することができる。

0008

送信アンテナは送信系統に接続されており、受信アンテナは受信系統に接続されている。送信系統は高周波エネルギーを送出し、受信系統はこのエネルギーを受信して、画像を生成するための画像処理ユニットにおいて使用される信号を生成する。有利には画像処理ユニットは、受信アンテナによって受信された信号の振幅および/または位相を解析する。最も好適なのは、画像処理ユニットがこの信号と、送信アンテナによって受信された信号とを比較することである。さらに、偏波の変化を解析することもできる。有利には、送信系統および/または受信系統は定置されて回転しない。というのも、このことによって回転質量が減少し、回転速度およびスキャン速度が上昇するからである。送信系統から送信アンテナへ高周波エネルギー(または、以下「電磁波」もしくは上記の「信号」とも称する)を伝送するために、第1の導波路系が設けられている。この第1の導波路系は、固定部と回転部とを結合するための少なくとも1つの第1のロータリージョイントを有する。有利には、受信アンテナから受信器へ電磁波を結合するための第2の導波路系が設けられている。また、この導波路系が、回転部と固定部との間で電磁波を結合するための第2のロータリージョイントを有することも有利である。

0009

送信アンテナおよび受信アンテナは、一方の側辺から他方の側辺に向かって円弧状に移動してコンベヤベルトを横断する。有利には、この移動はコンベヤベルトの中央において、当該コンベヤベルトの移動方向に対して垂直な接線を有する。一般的には、この円弧状の移動は大まかにいうと、コンベヤベルトの移動方向に対して垂直移動(または直角移動)となる。

0010

1つの有利な実施形態では、導波路系は電界の方向または電磁波の偏波方向を、少なくともコンベヤベルトの走査移動の一円弧区間にわたって、回転に対して不変に維持する。このようにするためには、送信系統からの、H11モードを有する電磁波を使用する。送信系統は、円形導波路でこのH11モードの電磁波を直接生成する送信器を有することができる。これに代わる択一的な手段として、前記送信器からの電磁波をモード変換器によってH11モードの電磁波に変換することも可能である。前記送信器からの電磁波は、方形導波路によってH10モードで導波することができる。このモード変換器は、両導波路種類間の連続遷移を有する導波路とすることができる。これをOMT直交モードトランスデューサ)に組み込むことも可能である。他にも、送信器と受信器との間の信号路上の任意の場所にOMTを設けることも可能である。H11モードは、第1のロータリージョイントに接続された第1の固定円形導波路内にて導波される。この第1の固定円形導波路は非常に短い導波路片とすることができ、これは、モード変換器または第1のロータリージョイントのいずれかに組み込むことができる。この第1のロータリージョイントは、両側でH11モードを用いる円形導波路を接続するためのロータリージョイントである。最も好適なのは、第1のロータリージョイントを、回転部間のギャップを電気的に閉じるための少なくとも1つのλ/4変成器を有する円形導波路とすることである。これは、λ/4チョークとも称されることがある。第1のロータリージョイントの回転側は、電磁波を第1のアンテナへ伝送するための第1の回転円形導波路に結合されている。好適には、前記第1のアンテナは円形、円錐またはエクスポネンシャルホーンアンテナである。ホーンアンテナが好適ではあるが、一般的には、本発明にて用いられるアンテナは、ミリ波信号を送受信するのに適したものであれば、任意の種類のアンテナとすることができる。有利には、前記ホーンアンテナの断面は円形であり、このようなホーンアンテナは、円形断面アンテナまたは円形断面ホーンと称することもある。また、上述のホーンアンテナを円錐形状または指数関数的形状とすることも可能である。

0011

上述のロータリージョイントと円形導波路とを用いることにより、電界の方向(および偏波)は固定部に対して回転不変となる。このことにより、スキャン品質とそのソリューションを改善することができる。ここで「円形導波路」および「円形アンテナ」との用語は、近似的に円形の断面を有する導波路およびアンテナを指す。さらに、このような断面のアンテナの形状を円錐形とすることもできる。

0012

好適には、受信系統に接続された信号受信用の第2のアンテナを備えた2次側にも、同様の構成を設ける。ここでも、受信系統は、円形導波路からH11モード信号直接受信する受信器を含むことができ、または、このH11モード信号を、方形導波路内のH10モードに変換するためのモード変換器が設けられる。

0013

上記実施形態に代わる択一的な実施形態では、受信アンテナとして機能する第2のアンテナからの信号を受信器へ伝送するために、ロータリージョイントの状態が用いられる。このようなロータリージョイントは一般的には、H10モードを使用する方形導波路として入力部と出力部とを備えることができる。(ロータリージョイントを含めて)受信アンテナシステムの偏波が回転すると、信号が幾ら減衰する場合がある。これは、計算によって相殺することができる。上述の実施形態は、H11モードを用いる円形導波路を対象としたものであるが、同様の特性を有する他のモードも存在し、択一的にこれを用いることも可能である。この他のモードとして、誘電体コーティングされた円形導波路または円形コルゲート導波路またはリッジ導波路内のHE11モードがある。他の1つの実施形態では、誘電体導波路によるHE11モードを用いることがある。この誘電体導波路は、光ファイバとすることもできる。

0014

他には、回転する円形アンテナに結合された定置の送信器を備えたスキャンイメージングシステムの動作方法に関する実施形態もある。送信器からの信号は、第1の固定方形導波路を介してH10モードで、H10モード信号をH11モード信号に変換するためのモード変換器を通って伝送される。当該信号はさらに、H11モード信号を搬送する第1の固定円形導波路を介して、H11モード信号を第1の回転円形導波路内に結合するための第1のロータリージョイントへ結合され、当該第1の回転円形導波路によってさらに、当該信号はアンテナに結合される。この方法は、本発明にて開示した他のどの実施形態とも併用することができる。

0015

以下、図面を参照して実施例に基づき、本発明について例示により説明する。当該説明は、本発明の一般的思想を限定するものではない。

図面の簡単な説明

0016

第1の実施形態の透過型スキャンイメージングシステムの側面図である。
前記第1の実施形態のスキャンイメージングシステムの上面図である。
第2の実施形態の反射型スキャンイメージングシステムの側面図である。
スキャンプロセスの詳細を示す図である。
送信器と受信器との間の信号路を示す図である。
標準的なロータリージョイントを用いた、他の択一的な実施形態を示す図である。
第1の円形アンテナにより送信されたときの電磁波の方向を示す上面図である。
第1の方形アンテナにより送信されたときの電磁波の方向を示す上面図である。
回転電界がスキャンに及ぼす作用を示す図である。
回転電界がスキャンに及ぼす作用を示す図である。

0017

図1は、第1の実施形態の透過型スキャンイメージングシステムの側面図である。スキャン対象の対象物12,13がベルトコンベヤ10によって方向11に輸送される。これらの対象物の像を生成するために、送信器39によって電磁波が生成され、第1のアンテナ31によって当該対象物へ伝播方向25に放射され、第2のアンテナ41によって受信され、受信器49へ伝送される。画像処理ユニット29が受信器49の信号を、送信器39の同期信号等の他の信号と共に受信し、対象物の像を算出する。画像処理ユニット29は、送信器39および/または受信器49および/またはスキャナの他の構成要素へ、同期信号および/または制御信号を送信することができる。対象物の表面全体を走査するためには、コンベヤベルトによって対象物を第1の方向に移動させながら、第1のアンテナ31および/または第2のアンテナ41を、前記コンベヤベルトの移動方向に対してほぼ直角の方向に移動させる。具体的には、両アンテナが回転移動の規定の扇形部分においてコンベヤベルトを横切りながら回転移動する。これについては、以下詳細に説明する。こうするために、少なくとも1つの第1の回転台30が設けられている。この第1の回転台30は、少なくとも1つの第1のアンテナ31を保持するように構成されている。補助的構成要素38等の他の部品を第1の回転台に取り付けることも可能であり、これはたとえば、当該回転台を静的および/または動的にバランシングするための少なくとも1つのバランスウェイトを含むことができる。回転台30は回転軸20を中心として回転可能である。好適には、第1の回転台30は少なくとも1つの軸受によって支持される。この軸受は図中には示されていない。第1のアンテナ31を送信器39に結合するために、第1の回転導波路32が当該アンテナ31に接続されている。これはさらに第1のロータリージョイント33にも接続されており、当該第1のロータリージョイント33の固定側は、第1の固定円形導波路34を介してモード変換器35に接続されている。一実施例の送信系統では、送信器39は第1の固定方形導波路36を介して前記モード変換器に接続されている。受信部では、前記第1の回転台30に対応した第2の回転台40が設けられている。回転時には、第1の回転台30にある第1のアンテナ31と第2の回転台40にある第2のアンテナ41とが互いに相対的に固定位置となるように、両回転台を同期して回転させる。第2の回転台には、たとえば電子部品やバランスウェイト等の補助的構成要素48をさらに設けることができる。第2のアンテナ41は第2の回転円形導波路42と第2のロータリージョイント43と第2の固定円形導波路44とを介して受信系統に接続されており、この受信系統は、円形導波路からH11モード信号を直接受信できる受信器49を含む。

0018

図2は、前記第1の実施形態のスキャンイメージングシステムの上面図である。同図には、第1の回転台30の回転方向21を示している。この第1の回転台は、反対方向に回転させることも可能である。

0019

図3は、反射モードを用いる第2の実施形態の側面図である。本実施形態では、第1のアンテナ31のみが第1の回転台に設けられている。このアンテナは、電磁波を送信および受信するために用いられる。第1の固定方形導波路36および第2の固定方形導波路46を介して、送信器39と受信器49とにこの1つの同じアンテナを結合するため、方向選択結合部品37が設けられている。これはたとえば、方向性結合器またはマジックTとすることができる。方向選択結合部品37はさらに、方形導波路45を介してモード変換器35にも結合されている。さらに、反射波でない放射を吸収するため、コンベヤベルトの下方に吸収材15を設けることもできる。スキャン時には、送信器39から信号が送信され、第1の固定方形導波路36、方向選択結合部品37、導波路45、モード変換器35、第1の固定円形導波路34、ロータリージョイント33および第1の回転円形導波路32を介して第1のアンテナ31に到達する。このアンテナは当該信号を方向26に放出し、信号は反射して戻り、同一の第1のアンテナ31によって受信される。信号はここから、上記にて列挙した構成要素によって導波されて方向選択結合部品37へ戻り、この方向選択結合部品37により、反射された信号は第2の固定方形導波路46によって受信器49へ導波される。

0020

図4に、領域80の走査の詳細を示す。この走査領域80は、コンベヤベルト11の、複数の対象物12,13が配置される表面とすることができる。第1のアンテナ31および第2のアンテナ41が円運動を行うので、円弧状の移動路81,82,83,84,85および86になる。これらの円弧状の移動路を互いに隣接して配置することにより、表面全体を走査することができる。

0021

図5に、送信器39と受信器49との間の信号路の詳細を示す。電磁波は、送信器39と、第1の固定方形導波路36と、モード変換器35とを含む送信系統によって生成される。具体的には、電磁波は送信器39によって生成され、第1の固定方形導波路36によってモード変換器35に結合される。同図中には、各導波路の断面を、有利な伝送モードと共に示している。これによると、第1の固定方形導波路36は方形の断面を有し、当該第1の固定方形導波路36の有利な伝播モードはH10である。モード変換器35は、方形導波路によって受信されたH10モードを、第1の固定円形導波路34におけるH11モードに変換する。円形導波路からのH11モードのこの信号は第1のロータリージョイント33によって、第1の回転円形導波路32内における他のH11モードに結合される。ここを通って伝播した信号は、第1のアンテナ31によって伝送方向25に放出される。第2のアンテナ41によって受信された信号は、第2の回転円形導波路42によってH11モードで導波され、第2のロータリージョイント43によってH11モードで受信系統51内へ送られる。受信系統は、第2の固定円形導波路44と受信器49とを含む。

0022

図6に、標準的なロータリージョイントを用いる他の択一的な実施形態を示す。この実施形態は標準的な技術に基づいており、信号をH10モードで搬送するために、上述の有利な方形導波路を用いる。市販の方形導波路を有するH10モード信号用のロータリージョイントが複数設けられている。この標準的なロータリージョイント69,79には、方形導波路の入力されたH10モードを円形導波路66,76の出力されるE01モードに変換するために、第1のモード変換器67および第2のモード変換器77が含まれる。当該信号はさらに、円形のロータリージョイント65,75によって、同じE01モードを搬送する他の円形導波路64,74内にも結合される。最後に、当該信号は第2のモード変換器63,73によって変換され、方形導波路内におけるH10モードに戻される。ここで述べた標準的なロータリージョイント69,79は、図示の方向に動作することができ、または、図示の方向とは逆方向に動作することもできる。よって本システムは、信号を生成してH10モードで第1の固定方形導波路36内に送る送信器39を含み、当該第1の固定方形導波路36は当該信号をH10モードで、標準的なロータリージョイント69を介して第1の回転方形導波路62を通って方形の送信アンテナ61へ結合する。この信号は方向25に、第2の方形アンテナ71へ放射される。ここから、信号は第2の回転方形導波路72を介して、H10モードを用いて標準的なロータリージョイント79を介して第2の固定方形導波路78によって、H10モードを用いて受信器49へ結合される。

0023

図7は、第1の円形アンテナ31により送信されたときの電磁波の方向を示す上面図である。同図は、図5に示された第1の実施形態に関するものである。矢印は、円形アンテナ31,41の断面91,92,93,94における複数の異なる位置の電界の方向を示しており、各位置の電界の各方向の相互間の角度は約90°になっている。電界の方向はアンテナの回転と共に変化することはない。というのも、これは円形導波路32,34と、円形ロータリージョイント33と円形アンテナ31とによって回転不変に結合されているからである。

0024

図8は、方形の断面の第1のアンテナにより送信されたときの電磁波の方向を示す上面図である。同図は、図6に記載した実施形態に関するものである。標準的なロータリージョイント69,79は電界の方向を維持しているので、当該電界は常時、回転台に対して不変であり、回転台が移動すると、当該電界は走査領域80に対して移動する。このことは、方形の断面のアンテナ61,71の異なる位置における断面96,97,98,99内の矢印によって示されている電界から分かり、これらの各電界の相互間の角度は約90°になっている。ここでは、電界はその方向を、回転台の外側から回転中心に向かう方向に維持している。一般的に「方形の断面のアンテナ」との用語は、たとえば角錐ホーン扇形ホーン等の方形の断面を有するすべてのアンテナを指す。

0025

図9に、回転しない電界がスキャンに及ぼす作用を示す。走査領域80を走査するとき、走査領域80は回転台30に対して変化するにもかかわらず、電界の方向は、当該電界の矢印によって示されているように、当該走査領域に対して不変に留まる。電界の方向が不変であり、それによって偏波が不変であることにより、対象物の、偏波を変化させる特性(偏波特性)を検出することができる。このことは、スキャンの精度および分解能の改善にも寄与する。

0026

図10に、回転する電界がスキャンに及ぼす作用を示す。走査領域80を走査するとき、電界の矢印によって示されているように、電界の方向は回転台30に対して不変となり、走査領域80に対して回転する。

0027

10コンベヤベルト
11 移動方向
12,13スキャン対象
20回転軸
21 回転方向
25電磁波の伝播
26反射した信号の方向
29画像処理ユニット
30 第1の回転台
31 第1のアンテナ
32 第1の円形導波路
33 第1のロータリージョイント
34 第1の固定円形導波路
35モード変換器
36 第1の固定方形導波路
37 方向選択結合部品
38 第1の補助的構成要素
39送信器
40 第2の回転台
41 第2のアンテナ
42 第2の円形導波路
43 第2のロータリージョイント
44 第2の固定円形導波路
45 方形導波路
46 第2の固定方形導波路
48 第2の補助的構成要素
49受信器
50送信系統
51受信系統
61 第1の方形アンテナ
62 第1の回転方形導波路
63 第1の回転モード変換器
64 第1の回転円形導波路
65 第1のロータリージョイント
66 第1の固定円形導波路
67 第1の固定モード変換器
69標準的なロータリージョイント
71 第2の方形アンテナ
72 第2の回転方形導波路
73 第2の回転モード変換器
74 第2の回転円形導波路
75 第2のロータリージョイント
76 第2の固定円形導波路
77 第2の固定モード変換器
78 第2の固定方形導波路
79 標準的なロータリージョイント
80走査領域
81〜86走査区間
91〜94円形アンテナ31,41の電界
96〜99 方形アンテナ61,71の電界

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ