プログラム可能な透過アレイを使用するマイクロ波撮像システム及び方法
【課題】可動部品を必要としない、人間および他の物品のセキュリティ検査に使用可能なマイクロ波撮像システムを提供する。
【解決手段】
マイクロ波撮像システム（１０）は、マイクロ波源（６０ａ）により提供されるマイクロ波放射を使用して、ターゲット（４２０）を撮像する。該システムは、マイクロ波源からターゲットの位置にマイクロ波放射を向かわせるよう、対応する透過係数でプログラム可能であるアンテナ要素（２００）のアレイを含む。アンテナ要素は、さらに、ターゲットの位置から反射した反射マイクロ波放射を受信し、該反射マイクロ波放射をマイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう、対応する追加の透過係数でプログラム可能である。プロセッサは、反射マイクロ波放射の強度を測定するよう動作可能であり、ターゲットの画像内のピクセル値を求める。複数のビームをターゲットに向けて、画像を構成する際のピクセル値を取得することができる。
【解決手段】
マイクロ波撮像システム（１０）は、マイクロ波源（６０ａ）により提供されるマイクロ波放射を使用して、ターゲット（４２０）を撮像する。該システムは、マイクロ波源からターゲットの位置にマイクロ波放射を向かわせるよう、対応する透過係数でプログラム可能であるアンテナ要素（２００）のアレイを含む。アンテナ要素は、さらに、ターゲットの位置から反射した反射マイクロ波放射を受信し、該反射マイクロ波放射をマイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう、対応する追加の透過係数でプログラム可能である。プロセッサは、反射マイクロ波放射の強度を測定するよう動作可能であり、ターゲットの画像内のピクセル値を求める。複数のビームをターゲットに向けて、画像を構成する際のピクセル値を取得することができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
テロの脅威が増大するに伴って、空港、コンサート、スポーツ行事、法廷、連邦政府の建物、学校、並びに、テロリストの攻撃のリスクに潜在的に晒されているその他の公的及び私的な施設などのセキュリティチェックポイントにおいて、武器やその他のタイプの禁制品に関する人間やその他の物品の検査が非常に重要になっている。現在、セキュリティチェックポイントに配備されている従来のセキュリティ検査システムには、セキュリティ要員、金属検知器、及びＸ線システムによって実行される視覚的及び／又は触覚的な検査などの物理的な検査が含まれる。しかしながら、セキュリティ要員による物理的な検査は、冗長であって、信頼性が低く、出過ぎた行為となりうる。又、金属検知器は、誤警報を発しやすく、プラスチックや液体性の爆発物、プラスチックやセラミック製のピストル又はナイフ、並びに薬物などの非金属物体を検出する能力を有していない。又、Ｘ線システムの場合にも、空港の要員など、特にＸ線の放射に繰り返し晒される人々に対して健康上のリスクをもたらすと共に、セラミックナイフなどの特定の材料／形状を検出することができない。
【０００２】
改善されたセキュリティ検査システムに対するニーズに応えるべく、既存のシステムに対する代替として、様々なマイクロ波撮像システムが既に提案されている。マイクロ波放射とは、一般に、高周波と赤外波の間の波長を有する電磁放射として定義される。Ｘ線放射と比べた場合のマイクロ波放射の利点は、マイクロ波放射の場合には、非電離放射であり、従って、パワーレベルが適度であれば、既知の健康上のリスクを人間にもたらさないという点にある。又、マイクロ波放射のスペクトル帯域においては、衣服、紙、プラスチック、及び皮革などの大部分の誘電材料が、ほぼ透過である。従って、マイクロ撮像システムは、衣服を透過し、衣服によって隠されている品を撮像する能力を具備している。
【０００３】
現在、利用可能なマイクロ波撮像法がいくつか存在する。例えば、１つの手法においては、マイクロ波検出器のアレイを使用することにより、ターゲット（目標物）に対する能動的なマイクロ波照射に応答して、該ターゲットから発せられる受動的なマイクロ波エネルギー又は該ターゲットから反射される反射マイクロ波のエネルギーのいずれかを捕捉する。そして、人間又はその他の物品の位置に対して該検出器のアレイをスキャンさせる（移動させる）と共に／又は、送信又は検出されているマイクロ波エネルギーの周波数（又は、波長）を調節することにより、該人間又はその他の物品の二次元又は三次元画像を構成する。例えば、下記の非特許文献１は、スキャニングバー(scanning bar)を使用して、検出器の線形アレイを機械的に移動させることにより、物品又は人間をスキャンする三次元のホログラフィックマイクロ波撮像手法について記述している。この場合には、結果的に得られた計測データを使用して、物品のホログラフィック画像を再構成する。しかしながら、このようなスキャニングシステムは、通常、機械的に動く部品及び／又は集約的な事後処理の画像の再構成を必要とし、これらはいずれも、マイクロ波撮像システムのコストおよび複雑さを増大させる。
【０００４】
別の手法においては、レンズを使用して、マイクロ波検出器のアレイ上にマイクロ波照射ビームを合焦する。このタイプの手法については、例えば、下記非特許文献２に記述されている。しかしながら、レンズを使用してマイクロ波エネルギーを合焦させるマイクロ波撮像システムの場合、通常、視野が限定されると共に、アパーチャサイズが小さい。又、このレンズシステムのコストは、多くのアプリケーションにおいて、かなり大きくなる。
【非特許文献１】Ｄａｖｉｄ Ｍ． Ｓｈｅｅｎ他著、「Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−Ｗａｖｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｅａｌｅｄ Ｗｅａｐｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、第４９巻、第９号、２００１年９月、１５８１〜１５９２頁）
【非特許文献２】Ｐ． Ｆ． Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ他著、「Ｆｏｃａｌ Ｐｌａｎｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、第４１巻、第１０号、１９９３年１０月、１６６４〜１６７５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、可動部品を必要としない、人間およびその他の物品のセキュリティ検査に使用可能な、費用対効果が優れた簡単なマイクロ波撮像システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例によれば、マイクロ波放射を使用してターゲットを撮像するマイクロ波撮像システムが提供される。このシステムは、ターゲットを照射するマイクロ波照射を提供するマイクロ波源と、ターゲットから反射した反射マイクロ波照射を受信するマイクロ波レシーバと、アンテナ要素のアレイと、を備える。アンテナ要素は、マイクロ波照射をマイクロ波源からターゲット上の位置に向かわせるよう、対応する透過係数によってプログラムされることができる。アンテナ要素は、さらに、ターゲット上の位置から反射した反射マイクロ波照射を受信し、この反射マイクロ波照射をマイクロ波レシーバに向かわせるよう、対応する追加の透過係数によってプログラムされることができる。プロセッサは、該反射マイクロ波照射の強度を測定して、ターゲットの画像内のピクセルの値を求めるよう、動作可能である。複数のビームをターゲットに向けることにより、画像を構成する際にプロセッサが使用する対応したピクセル値を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を説明する。これらの図面には、本発明の重要な実施例が示されており、この内容は、本明細書に包含される。
【０００８】
本明細書において使用する「マイクロ波放射（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）」及び「マイクロ波照射（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）」という用語は、それぞれ、約１ＧＨｚ〜約１，０００ＧＨｚの周波数に対応する０．３ｍｍ〜３０ｃｍの波長を有する電磁放射の帯域を示す。従って、この「マイクロ波放射」及び「マイクロ波照射」という用語には、それぞれ、従来のマイクロ波放射に加えて、ミリメートル波放射と一般に呼ばれているものも含まれる。
【０００９】
図１は、本発明の実施例による、単純化された典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０の概略図である。マイクロ波セキュリティ検査システム１０は、被検者３０が歩いて通過可能なゲート２０を備える。ゲート２０は、可動部品を含んでおらず、従って、被検者３０は、単一の方向４０に通常のペースで歩いてゲート２０を通過することができる。被検者３０が歩いてゲート２０を通過できるようにすることにより、システム１０のスループットが最大にされると共に、被検者３０が感じる不便さを最小にすることができる。尚、他の実施例においては、ゲート２０は、手荷物、財布、書類カバン、ラップトップコンピュータ、バッグ、又は他のタイプの物品などの物品が通過することのできる領域である。物品は、ゲート２０内に配置することもできるし、または、コンベアベルトに載せてゲート２０を通過させることもできる。
【００１０】
マイクロ波セキュリティ検査システム１０は、さらに、１つ又は複数のスキャニングパネル５０と、１つ又は複数のマイクロ波アンテナ６０を備える。マイクロ波アンテナ６０のそれぞれは、マイクロ波放射の送信及び／又はマイクロ波放射の受信の能力を有している。一実施例においては、スキャニングパネル５０の１つ又は複数のものは、反射アンテナ要素から構成されたプログラム可能な受動反射器アレイを含む。反射アンテナ要素のそれぞれは、被検者３０に向かって（及び／又は、マイクロ波アンテナ６０のちの１つに向かって）マイクロ波照射を向けるよう、対応するそれぞれの位相遅延でプログラム可能である。又、この位相遅延は、２値でもよいし、連続的なものであってもよい。
【００１１】
例えば、一実施例においては、マイクロ波アンテナ６０のうちの１つは、所定の空間的位置に配置された受信マイクロ波アンテナ６０である。個々の反射アンテナ要素のそれぞれを対応する位相遅延によってプログラムすることにより、スキャニングパネル５０のうちの１つによって被検者３０上のターゲット位置から受信されたマイクロ波照射は、受信マイクロ波アンテナ６０に向かって反射される。送信マイクロ波アンテナ６０を、別個のアンテナ又は受信マイクロ波アンテナの一部として、受信マイクロ波アンテナ６０と同一の空間位置に配置し、スキャニングパネル５０を通じてターゲット位置を照射することができ、或いは、これを、受信マイクロ波アンテナ６０とは異なる空間的位置に配置し、直接的に、又はスキャニングパネル５０のうちの１つを通じて（例：受信マイクロ波アンテナ６０と同一のスキャニングパネル５０又は異なるスキャニングパネル５０）、被検者３０上のターゲット位置を照射することもできる。
【００１２】
別の実施例においては、スキャニングパネル５０のうちの１つ又は複数は、マイクロ波照射を生成して送信し、反射したマイクロ波照射を受信して捕捉する能力を有する能動的アンテナ要素から構成された能動的トランスミッタ／レシーバアレイを含む。例えば、この能動的アレイは、透過アレイの形態であってよい。この実施例においては、スキャニングパネル５０がマイクロ波放射源として動作するため、マイクロ波アンテナ６０は使用されない。そして、被検者３０上のターゲット位置にマイクロ波照射のビームを向けるべく、該能動的トランスミッタ／レシーバアレイ内の能動的アンテナ要素のそれぞれを、対応する位相シフトによって個別にプログラムすることができる。
【００１３】
マイクロ波撮像システム１０は、さらに、プロセッサ１００、コンピュータ可読媒体１１０、及びディスプレイ１２０を含む。プロセッサ１００は、スキャニングパネル５０及びマイクロ波アンテナ６０を制御すると共に、被検者３０から反射した受信マイクロ波照射を処理して、被検者３０のマイクロ波画像を構成するハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせを含む。例えば、プロセッサ１００は、コンピュータプログラム命令を実行するよう構成された、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム可能ロジックデバイス、デジタル信号プロセッサ、又は他のタイプの処理デバイスを含むことができ、さらに、プロセッサ１００により使用される命令及びその他のデータを保存する１つ又は複数のメモリ（例：キャッシュメモリ）を含むことができる。但し、プロセッサ１００のその他の実施例も使用することができることを理解されたい。メモリ１１０は、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク、フロッピーディスク、ＺＩＰ（商標）ドライブ、テープドライブ、データベース、或いは、その他のタイプの記憶デバイス又は記憶媒体を含む（但し、これらに限定されない）任意のタイプのデータ記憶装置である。
【００１４】
プロセッサ１００は、スキャニングパネル５０内の個々のアンテナ要素のそれぞれの位相遅延又は位相シフトをプログラムすることにより、マイクロ波放射によって被検者３０上の複数のターゲット位置を照射すると共に／又は、被検者３０上の複数のターゲット位置から反射したマイクロ波照射を受信するよう動作する。このように、プロセッサ１００は、スキャニングパネル５０と協働して、被検者３０をスキャンするよう動作する。
【００１５】
プロセッサ１００は、さらに、受信マイクロ波アンテナ６０によって被検者３０上のそれぞれのターゲット位置から受信された反射マイクロ波照射の強度を使用し、被検者３０のマイクロ波画像を構成することができる。それぞれの受信マイクロ波アンテナ６０は、スキャニングパネル５０のうちの１つのそれぞれのアンテナ要素から反射した反射マイクロ波照射を組み合わせることにより、被検者３０上のターゲット位置における反射マイクロ波照射の有効な強度値を生成することができる。この強度値は、プロセッサ１１０に伝達され、該プロセッサが、この強度値を、被検者３０上のターゲット位置に対応するピクセルの値として使用する。
【００１６】
プロセッサ１００は、受信マイクロ波アンテナ６０のそれぞれから複数の強度値を受信し、これらの強度値を組み合わせて被検者３０のマイクロ波画像を生成する。例えば、プロセッサ１００は、受信した強度値を、被検者上のターゲット位置と関連付けると共に、この受信した強度値を、マイクロ波画像内のピクセルの値に入れる。このマイクロ波画像内の入力されるピクセルの場所は、被検者３０上のターゲット位置に対応している。動作の際には、マイクロ波セキュリティ検査システム１０は、被検者３０上の数百万個のターゲット位置を毎秒スキャンすることができる周波数で動作することができる。
【００１７】
結果として得られた被検者３０のマイクロ波画像を、プロセッサ１００からディスプレイ１２０に伝達し、被検者３０のマイクロ波画像を表示することができる。一実施例においては、ディスプレイ１２０は、被検者３０の三次元マイクロ波画像又は被検者３０の１つ又は複数の二次元マイクロ波画像を表示する二次元ディスプレイである。別の実施例においては、ディスプレイ１２０は、被検者３０の三次元マイクロ波画像を表示することができる三次元ディスプレイである。
【００１８】
図２は、本発明の実施例による、図１の検査システムにおいて使用する、単純化された典型的なスキャニングパネル５０の概略図である。図２のスキャニングパネル５０は、米国特許出願第１０／９９７，４２２号（代理人ドケット番号第１００４０１５１号）明細書に記述されているように、そのインピーダンスの状態に応じて異なる位相を有する電磁放射を反射する別個の反射アンテナ要素２００を含む反射器アンテナアレイである。これらの反射アンテナ要素２００は、理想的には、そのインピーダンスが低い場合に比べて、そのインピーダンスが高い場合に、１８０度の位相シフトを有する（２値位相シフトされた）電磁放射を反射する。これらの反射アンテナ要素２００は、個別に制御可能であり、反射器アンテナアレイは、通常、ドライバ電子回路（図２には図示されてはいない）によって支持される。反射器アンテナアレイは、プリント回路基板などの基板上（及び／又は、基板内）に形成されている。一実施例においては、反射器アンテナアレイは、ほぼ１平方メートルの表面面積を有し、行２１０及び列２２０に配列された１０，０００個〜１００，０００個の個別に制御可能な反射アンテナ要素２００によって覆われている。
【００１９】
それぞれの反射アンテナ要素２００は、アンテナと、非理想的なスイッチングデバイスとを含む。このアンテナは、反射アンテナ要素２００のインピーダンスレベルに従って程度の差はあるが、電磁放射ビームを吸収又は反射するよう機能する。このような反射器アンテナアレイに内蔵可能なアンテナタイプの例には、パッチ、ダイポール、モノポール、ループ、及び誘電体共振器タイプのアンテナが含まれる。反射器アンテナアレイのアプリケーションにおいては、これらのアンテナは、多くの場合、反射器アンテナアレイ基板の表面上の単一平面内に形成されている。これらのアンテナは、アンテナ設計パラメータの関数であるインピーダンス特性を有している。このようなアンテナの設計パラメータには、その構造の誘電材料、誘電材料の厚さ、アンテナの形状、アンテナの長さ及び幅、供給(feed)場所、及びアンテナ金属レイヤの厚さなどの物理的な属性が含まれる（但し、これらに限定されない）。
【００２０】
非理想的なスイッチング装置は、その抵抗の状態を変化させることにより、反射アンテナ要素２００のインピーダンスの状態を変更する。低抵抗状態（例：閉じた状態すなわち「短絡」）は、低インピーダンス状態となる。逆に、高抵抗状態（例：開いた状態）は、高インピーダンスとなる。理想的な性能特性を有するスイッチング装置（本明細書においては、これを「理想的」スイッチング装置と呼ぶ）は、その抵抗がその最低状態にある際には、事実上ゼロのインピーダンス（Ｚ＝０）を、そして、その抵抗がその最大状態にある際には、事実上無限大のインピーダンス（Ｚ＝∞）を生成する。本明細書に記述されているように、スイッチング装置は、そのインピーダンスがその最低状態（例：Ｚｏｎ＝０）にある場合には「オン」であり、そのインピーダンスがその最大状態（例：Ｚｏｆｆ＝∞）にある場合には「オフ」である。理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態は、事実上、Ｚｏｎ＝０及びＺｏｆｆ＝∞であるため、理想的なスイッチング装置は、オンとオフ状態間において電磁放射の吸収を伴うことなしに、最大位相シフトを提供することができる。即ち、理想的スイッチング装置は、０及び１８０度の位相状態間におけるスイッチングを提供することができる。理想的スイッチング装置の場合には、有限な非ゼロのインピーダンスを示すアンテナにより、最大の位相−振幅性能を実現することができる。
【００２１】
一方、理想的スイッチング装置とは対照的に、「非理想的」スイッチング装置は、Ｚｏｎ＝０とＺｏｆｆ＝∞のオン及びオフのインピーダンス状態を示さないスイッチング装置である。即ち、非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態は、例えば、Ｚｏｎ＝０とＺｏｆｆ＝４の間のどこかに位置することになる。非理想的スイッチング装置は、或る周波数レンジ（例：＜１０ＧＨｚ）内においては、理想的なインピーダンス特性を、そして、他の周波数レンジ（例：＞２０ＧＨｚ）においては、非常に非理想的なインピーダンス特性を示すことになる。
【００２２】
非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態は、Ｚｏｎ＝０とＺｏｆｆ＝４の間のどこかに位置しているため、非理想的スイッチング装置によれば、必ずしも、対応するアンテナのインピーダンスとは無関係に、最大位相状態性能を得ることはできない。ここで、最大位相状態性能は、０及び１８０度の位相状態間におけるスイッチングを必要とするものである。本発明によれば、非理想的スイッチング装置を利用した反射器アンテナアレイのアンテナは、最適な位相性能を提供するよう特別に設計されており、この反射アンテナ要素の最適な位相状態性能とは、反射要素が０及び１８０度の位相−振幅状態間におけるスイッチングに最も近接している地点のことである。一実施例においては、このような最適な位相状態性能を実現するべく、非理想的スイッチング装置のインピーダンスの関数としてアンテナが構成される。例えば、アンテナのインピーダンスが、非理想的スイッチング装置のインピーダンス特性の関数となるように、これらのアンテナが設計される。
【００２３】
さらに、これらのアンテナは、オン状態における非理想的スイッチング装置のインピーダンスＺｏｎと、オフ状態における非理想的スイッチング装置のインピーダンスＺｏｆｆの関数として構成される。特定の実施例においては、オン及びオフのインピーダンス状態Ｚｏｎ及びＺｏｆｆにある際に、それぞれのアンテナのインピーダンスが非理想的スイッチング装置のインピーダンスの平方根と共役の関係を有するようにアンテナを構成した場合に、反射要素の位相状態性能が最適化される。具体的には、それぞれのアンテナのインピーダンスは、対応する非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態Ｚｏｎ及びＺｏｆｆの相乗平均(geometric mean)の複素共役である。この関係は、次のように表される。
【数１】
【００２４】
この関係は、電源インピーダンス(source impedance)と負荷インピーダンスの間における複素反射係数に関する周知の式を使用することによって導出される。即ち、ソース（電源）をアンテナとして選択すると共に、負荷を非理想的スイッチング装置として選択し、オン状態の反射係数を、オフ状態の反射係数の反対に等しくなるよう設定することにより、式（１）が得られる。
【００２５】
最適な位相−振幅性能を示すアンテナを設計するには、反射アンテナ要素２００内において使用される特定の非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンスＺｏｎ及びＺｏｆｆを求めることが必要である。次いで、そのアンテナの設計パラメータを操作することにより、前述の式（１）で表される関係と整合したインピーダンスを有するアンテナを生成する。尚、この式（１）を満足するアンテナは、Ｚｏｎ及びＺｏｆｆが別個の値として求められる限り、設計可能である。
【００２６】
この対象とする周波数帯域にわたって非理想的なインピーダンス特性を示すスイッチング装置のタイプには、表面実装ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および表面実装ダイオードなどの低コストの表面実装デバイスが含まれる。表面実装ＦＥＴは、この対象とする周波数帯域にわたって非理想的なインピーダンス特性を示すが、これらは、相対的に廉価であり、反射器アンテナアレイのアプリケーションに使用するよう別個にパッケージ化されることができる。
【００２７】
一実施例においては、反射器アンテナアレイ内のアンテナは、平面パッチアンテナ(planar patch antenna)である。図３は、本発明の実施例による、非理想的スイッチング装置として表面実装ＦＥＴ３２２を有する平面パッチアンテナ３２０ａを利用したアンテナ要素２００の断面図である。反射アンテナ要素２００は、プリント回路ボード基板３１４の上および内に形成されており、表面実装ＦＥＴ３２２、パッチアンテナ３２０ａ、ドレイン・バイア３３２、接地面３３６、及びソース・バイア３３８を含む。表面実装ＦＥＴ３２２は、平面パッチアンテナ３２０ａとは反対側のプリント回路ボード基板３１４の面上に取付けられており、接地面３３６は、該平面パッチアンテナ３２０ａと表面実装ＦＥＴ３２２の間に配置されている。ドレイン・バイア３３２は、表面実装ＦＥＴ３２２のドレイン３２８を、平面パッチアンテナ３２０ａに接続し、ソース・バイア３３８は、表面実装ＦＥＴ３２２のソース３２６を、接地面３３６に接続している。一実施例においては、表面実装ＦＥＴ３２２は、ロボットによる「ピックアンドプレース（ｐｉｃｋ ａｎｄ ｐｌａｃｅ）」プロセスを使用して、プリント回路ボード基板３１４上に配置された後に、プリント回路ボード３１４に流動はんだ付け(wave solder)される。
【００２８】
最終製品においては、この反射器アンテナアレイは、ドライバ電子回路を含むコントローラボード３４０に接続されることができる。図３には、コントローラボードの例３４０も示されており、これには、接地面３４４、駆動信号バイア３４６、及びドライバ電子回路３４２が含まれている。又、コントローラボード３４０は、反射器アンテナアレイのコネクタ３５０に対応したコネクタ３４８をも含む。この２つのボードのコネクタ３４８は、例えば、流動はんだ付けを使用して相互に接続可能である。他の実施例においては、平面パッチアンテナ３２０ａと同一側のプリント回路ボード基板３１４の面上に、ＦＥＴ３２２を表面実装することができることを理解されたい。又、反射アンテナ要素２００が構築されている同一のプリント回路ボードに、ドライバ電子回路３４２を直接はんだ付けすることもできる。
【００２９】
非理想的スイッチング装置としてＦＥＴを利用した反射器アンテナアレイにおいては、実現可能なビームスキャニング速度は、信号対雑音比、クロストーク、及びスイッチング時間を含むいくつかの要因によって左右される。ＦＥＴの場合には、スイッチング時間は、ゲート容量、ドレイン／ソース容量、及びチャネル抵抗（即ち、ドレイン／ソース抵抗）によって左右される。チャネル抵抗は、実際には、空間及び時間の両方に依存している。インピーダンス状態間のスイッチング時間を最小にするには、ＦＥＴのドレインを常にＤＣ短絡状態にしておく。ドレインをフローティング状態にしておくと、パッチアンテナの非常に大きな平行プレート面積により、オフ状態のチャネル抵抗値とドレイン／ソース容量が大きくなるため、常にドレインをＤＣ短絡状態としておくのである。これは、アンテナはＤＣ短絡状態にあるが、ソースにおいて、アンテナから「高周波短絡」のみが見えるようにすることを意味している。従って、この付加的なアンテナ／ドレイン短絡は、アンテナの混乱を最小限にするよう、最適に配置されなければならない。
【００３０】
他の実施例においては、反射器アンテナアレイは、ＦＥＴを可変コンデンサ（例：ＢＳＴ（Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）コンデンサ）によって置換することにより、連続的に位相シフトされたアンテナ要素２００を含むことができる。この可変コンデンサを有するパッチによれば、ＦＥＴで負荷されたパッチによって生成される２値位相シフトの代わりに、連続的な位相シフトをそれぞれのアンテナ要素２００について実現することができる。このような連続位相シフトアレイを調節して所望の位相シフトを提供することにより、ビームスキャニングパターンにおいてマイクロ波ビームを任意の方向に向けることができる。
【００３１】
更なる実施例においては、スキャニングパネルは、能動的アンテナ要素を含む能動的トランスミッタ／レシーバアレイである。図１２には、トランスミッタ／レシーバアレイ内において使用する能動的アンテナ要素１２００の例が示されており、これについては、同時係属中の本出願人に譲渡された米国特許出願第１０／９９７，５８３号（代理人ドケット番号第１００４０５８０号）明細書に記述されている。この能動的アンテナ要素１２００は、対応するスイッチ１２１５に接続されたアンテナ１２１０を含む広帯域２値位相アンテナ要素である。スイッチ１２１５は、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｈｒｏｗ）スイッチ又はＤＰＤＴ（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｈｒｏｗ）スイッチであってよい。このスイッチ１２１５の動作状態により、対応するアンテナ要素１２００の位相を制御する。例えば、スイッチ１２１５の第１の動作状態においては、アンテナ要素１２００は、第１の２値状態（例：０度）となり、スイッチ１２１５の第２の動作状態においては、アンテナ要素１２００は、第２の２値状態（例：１８０度）となる。スイッチ１２１５の動作状態は、スイッチ１２１５の端子の接続を規定している。例えば、第１の動作状態においては、端子１２１８は、アンテナ１２１０とスイッチ１２１５間のフィード線１２１６を接続するよう閉じた（短絡）位置にあり、端子１２１９は、開いた位置にある。それぞれのスイッチ１２１５の動作状態は、それぞれのアンテナ要素１２００の位相を個別に設定するよう、制御回路（図示されてはない）によって独立に制御される。
【００３２】
本明細書において使用する「対称アンテナ(symmetric antenna)」１２１０という用語は、２つの反対の対称的な電界分布（又は、電流）のいずれかを生成するよう、２つのフィード点１２１１又は１２１３のいずれかにおいて供給される、または引き出されることのできるアンテナを示す。図１２に示されるように、ミラー軸１２５０を中心として対称的な形状の対称アンテナ１２１０を使用することにより、２つの反対の対称的な電界分布が生成される。ミラー軸１２５０がアンテナ１２１０を通過することにより、２つの対称的なサイド１２５２及び１２５４が生成される。フィード点１２１１及び１２１３は、アンテナ１２１０のミラー軸１２５０のいずれかのサイド１２５２及び１２５４上に配置される。一実施例においては、フィード点１２１１及び１２１３は、ミラー軸１２５０を中心とした実質的に対称的なアンテナ１２１０上に配置される。例えば、ミラー軸１２５０は、アンテナ１２１０の１つ次元（寸法）１２６０（例：長さ、幅、高さなど）に平行に延長可能であり、フィード点１２１１及び１２１３は、寸法１２６０の中点１２７０の近くに配置されることができる。図１２においては、フィード点１２１１及び１２１３は、ミラー軸１２５０のそれぞれのサイド１２５２及び１２５４上のアンテナ１２１０の中点１２７０の近くに配置された状態で示されている。
【００３３】
対称アンテナ１２１０は、Ａ及びＢというラベルが付けられた２つの反対の対称的な電界分布を生成する能力を有している。電界分布Ａの大きさ（例：パワー）は、電界分布Ｂの大きさと実質的に同一であるが、電界分布Ａの位相と電界分布Ｂの位相は、１８０度異なっている。このように、電界分布Ａは、電気サイクルにおいて±１８０°に位置する電界分布Ｂに似ている。
【００３４】
対称アンテナ１２１０は、フィード線１２１６及び１２１７を介して、対称スイッチ１２１５に接続されている。フィード点１２１１は、フィード線１２１６を介して対称スイッチ１２１５の端子１２１８に接続されており、フィード点１２１３は、フィード線１２１７を介して対称スイッチ１２１５の端子１２１９に接続されている。尚、本明細書において使用するこの「対称スイッチ」という用語は、スイッチの２つの動作状態が端子１２１８及び１２１９を中心として対称であるＳＰＤＴ又はＤＰＤＴスイッチを示している。
【００３５】
例えば、ＳＰＤＴスイッチの第１の動作状態にある場合には、チャネルαのインピーダンスは１０Ωであって、チャネルβのインピーダンスは１ｋΩであり、ＳＰＤＴスイッチの第２の動作状態においては、チャネルαのインピーダンスは１ｋΩであり、チャネルβのインピーダンスは１０Ωである。これらのチャネルインピーダンスは、完全に開いた状態（オープン）でも、短絡でも、ましてや実数でもある必要はないことを理解されたい。さらに、クロストークが状態に関して対称である限り、チャネル間にクロストークが存在してもよい。通常、スイッチは、該スイッチのＳパラメータマトリクスがスイッチの２つの動作状態間において（例：２つの端子１２１８及び１２１９間において）同一である場合に、対称である。
【００３６】
他のタイプのアンテナ要素及びスキャニングパネルを使用することにより、スキャン対象の被検者又は他の物品との間において、マイクロ波照射を送信、受信、及び／又は反射させることも可能であることを理解されたい。さらに、複数のスキャニングパネルを使用して、被検者又は他の物品の様々な部分をスキャンすることも可能である。例えば、被検者の半分をスキャンするアンテナ要素の１ｍ×１ｍアレイをそれぞれが含む２つのスキャニングパネルにより、マイクロ波セキュリティ検査システムを実現することができる。別の例においては、被検者の四半分（象限）をスキャンする能力を有するアンテナ要素の０．５ｍ×０．５ｍアレイをそれぞれが含む４つのスキャニングパネルによって、マイクロ波セキュリティ検査システムを実現することができる。
【００３７】
図４は、本発明の実施例による、マイクロ波照射を反射する典型的なスキャニングパネル５０の平面図の概略図である。図４において、マイクロ波アンテナ６０から送信されたマイクロ波照射４００は、スキャニングパネル５０内の様々なアンテナ要素２００によって受信される。アンテナ要素２００は、反射されたマイクロ波照射４１０をターゲット４２０に向けるよう、対応する位相遅延によってそれぞれがプログラムされる。これらの位相遅延は、アンテナ要素２００のそれぞれからの反射されたマイクロ波照射４１０の正の干渉をターゲット４２０において生成するよう、選択される。理想的には、アンテナ要素２００のそれぞれの位相シフトは、ソース（アンテナ要素２００）からターゲット４２０への反射されたマイクロ波照射４１０のそれぞれの経路について、同じ位相遅延を提供するよう調節される。
【００３８】
図１３は、本発明の一実施例による、マイクロ波照射を向けるため、透過的な(transmissive)スキャニングパネル５０ａ及び５０ｂを使用した典型的な検査システムの概略図である。図１３において、スキャニングパネル５０ａ及び５０ｂは、透過アレイを含んでおり、マイクロ波アンテナ（例：ホーン(horn)）６０ａ及び６０ｂが、スキャニングパネル５０ａ及び５０ｂの背後に位置しており、背後から、送信及び受信アレイを照射する（即ち、ターゲットとホーン６０ａ及び６０ｂの間に、これらのアレイが位置している）。
【００３９】
動作の際には、マイクロ波アンテナ６０ａから送信されたマイクロ波照射１３１０は、スキャニングパネル５０ａ内の様々なアンテナ要素２００によって受信される。スキャニングパネル５０ａ内のアンテナ要素２００は、ターゲット１３００上の位置４２０にマイクロ波照射１３２０を向けるよう、対応する透過係数(transmission coefficient)によってそれぞれプログラムされる。これらの透過係数は、アンテナ要素２００のそれぞれからの反射されたマイクロ波照射１３２０の正の干渉(positive interference)を位置４２０において生成するよう選択される。ターゲット１３００上の位置４２０から反射された反射マイクロ波照射１３３０は、スキャニングパネル５０ｂ内の様々アンテナ要素２００によって受信される。スキャニングパネル５０ｂ内のアンテナ要素２００は、ホーン６０ｂに反射マイクロ波照射１３４０を向けるよう、対応する透過係数によってそれぞれプログラムされる。
【００４０】
図１３には、２つの別個のスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂが示されているが、他の実施例においては、単一のスキャニングパネルを使用して、マイクロ波照射１３２０をターゲット１３００に向け、ターゲット１３００から反射マイクロ波照射１３３０を受信する。さらに、図１３には、２つのホーン６０ａ及び６０ｂが示されているが、他の実施例においては、単一のホーンを使用して、マイクロ波照射１３１０の送信と反射マイクロ波照射１３４０の受信の両方を実行する。更なる実施例においては、ハイブリッド設計が可能であり、この場合には、スキャニングパネル５０ａ又は５０ｂのいずれか１つが、前面において照射される反射器アレイであり、もう１つのスキャニングパネル５０ａ又は５０ｂが、背後から照射される透過アレイになっている。更に別の実施例においては、単一のスキャニングパネル５０ａ又は５０ｂを使用する非共焦(non-confocal)設計が可能であり、この場合には、ホーン６０ａのブランケット(blanket)が、ターゲット１３００をマイクロ波照射１３１０によって照射するか、又は、ホーン６０ｂのブランケットが、ターゲット１３００から反射マイクロ波照射１３３０を受信する。
【００４１】
図５は、本発明の実施例による、被検者３０上の１つのターゲット４２０を照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０の概略図である。この図示のマイクロ波検査システム１０は、４つのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄと、４つのマイクロ波アンテナ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、及び６０ｄを含む。被検者３０上の特定の地点（ターゲット４２０）をアドレスするため、マイクロ波照射５００が、特定のマイクロ波アンテナ（例：マイクロ波アンテナ６０ｄ）から特定のスキャニングパネル（例：スキャニングパネル５０ｄ）に向かって放射される。スキャニングパネル５０ｄ内のアンテナ要素は、マイクロ波照射５００を反射し、反射マイクロ波照射５１０をターゲット４２０に向かわせるよう、対応する位相遅延によってそれぞれプログラムされる。この位相遅延により、ターゲット４２０から受信アンテナ６０ｄに向かう反射波の合焦も確保されることになる。
【００４２】
図６は、本発明の実施例による、被検者３０上の複数のターゲット４２０ａ及び４２０ｂを照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０の概略図である。図６において、マイクロ波照射６２０は、特定のマイクロ波アンテナ（例：マイクロ波アンテナ６０ｃ）から特定のスキャニングパネル（例：スキャニングパネル５０ｃ）に向かって放射される。スキャニングパネル５０ｃ内のアンテナ要素は、マイクロ波照射６２０を反射し、反射マイクロ波照射６３０を特定のターゲット４２０ａに向かわせるよう、対応する位相遅延によってそれぞれプログラムされる。さらに、マイクロ波照射６００も、特定のマイクロ波アンテナ（例：マイクロ波アンテナ６０ｄ）から、特定のスキャニングパネル（例：スキャニングパネル５０ｄ）に向かって放射される。スキャニングパネル５０ｄ内のアンテナ要素は、マイクロ波照射６００を反射し、反射マイクロ波照射６１０を特定のターゲット４２０ｂに向かわせるよう、対応する位相遅延によってそれぞれプログラムされる。さらに、具体的には図示されてはいないが、ターゲット４２０ａ及び４２０ｂから反射したマイクロ波照射を対応するマイクロ波アンテナ６０ｃ及び６０ｄに向かわせるよう、それぞれのスキャニングパネル５０ｃ及び５０ｄ内のアンテナ要素を交互に配置することも可能である。一度に複数のスキャニングパネル５０ａ〜５０ｄを動作させることにより、時間多重化を実現することができる。
【００４３】
図７は、本発明の実施例による、典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０におけるそれぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄの典型的なカバレージ領域７００、７１０、７２０、及び７３０を示す概略図である。それぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄのカバレージ領域７００、７１０、７２０、及び７３０は、それぞれ、被検者３０の異なる部分を含む。例えば、図７に示されるように、被検者３０は、象限に分割されており、それぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄのカバレージ領域７００、７１０、７２０、及び７３０が、これらの象限のうちの１つを含む。従って、それぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄを同時に動作させて被検者３０のすべての象限をスキャンすることにより、マイクロ波画像の時間多重化が達成される。時間多重化に加えて（又は、この代わりに）、異なる周波数を使用して、被検者３０のうちの１つの象限内において複数のターゲットを同時にスキャニングするため、周波数多重化に対応するように、それぞれのスキャニングパネル５０ａ〜５０ｄとそれぞれのマイクロ波アンテナ６０ａ〜６０ｄをプログラムすることも可能である。
【００４４】
図８は、本発明の実施例による、マイクロ波セキュリティ検査システムによって生成されるマイクロ波照射の様々な可能なビームの図式的な表現である。それぞれのスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂが、ターゲット４２０におけるマイクロ波照射の放射パターン８００及び８１０をそれぞれ生成している。それぞれの放射パターン８００及び８１０は、画像の分解能を決定する特定のビーム幅を有するマイクロ波照射のビームを表しており、ビーム幅が大きいほど、生成される分解能は乏しくなる。ビーム幅は、マイクロ波照射の波長と、それぞれのスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂのサイズ及びプログラミングによって左右される。
【００４５】
マイクロ波画像の分解能を改善するため、送信及び受信用に異なるスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂと異なるマイクロ波アンテナ６０ａ及び６０ｂを使用することができる。例えば、図８に示されるように、マイクロ波アンテナ６０ａは、送信マイクロ波アンテナであり、マイクロ波アンテナ６０ｂは、受信マイクロ波アンテナである。送信マイクロ波アンテナ６０ａは、マイクロ波照射をスキャニングパネル５０ａに向かって送信する。このマイクロ波照射を、スキャニングパネル５０ａが、マイクロ波照射ビーム８００として、ターゲット４２０に向かって反射する。ターゲット４２０から反射したマイクロ波照射は、マイクロ波照射ビーム８２０として、スキャニングパネル５０ｂによって受信され、受信マイクロ波アンテナ６０ｂに向かって反射される。それぞれのマイクロ波ビーム８００及び８１０のビーム幅に関する知識を使用することにより、マイクロ波画像の分解能を、２つの放射パターン８００及び８１０の交差部分（即ち、乗算）８２０にまとめることができる。
【００４６】
図９は、本発明の実施例による、送信及び受信用の異なるマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用を示す概略図である。図９において、マイクロ波アンテナ６０ａが、送信マイクロ波アンテナとして使用され、マイクロ波アンテナ６０ｃが、受信マイクロ波アンテナとして使用され、被検者３０の前面におけるターゲット４２０を撮像する。送信マイクロ波アンテナ６０ａは、マイクロ波照射９００をスキャニングパネル５０ａに送信する。このマイクロ波照射を、スキャニングパネル５０ａが、ターゲット４２０に向かって、マイクロ波照射ビーム９１０として反射する。ターゲット４２０から反射したマイクロ波照射は、スキャニングパネル５０ｃによって、マイクロ波照射ビーム９２０として受信され、受信マイクロ波アンテナ６０ｃに向かって反射される。
【００４７】
図１０は、本発明の実施例による、送信及び受信用の他のマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用を示す概略図である。図１０において、マイクロ波アンテナ６０ｃが、送信マイクロ波アンテナとして使用され、マイクロ波アンテナ６０ｄが、受信マイクロ波アンテナとして使用され、被検者３０の側部上におけるターゲット４２０を撮像する。送信マイクロ波アンテナ６０ｃが、マイクロ波照射１０００をスキャニングパネル５０ｃに向かって送信している。スキャニングパネル５０ｃが、このマイクロ波照射を、マイクロ波照射ビーム１０１０として、ターゲット４２０に向かって反射する。ターゲット４２０から反射したマイクロ波照射が、スキャニングパネル５０ｄによって、マイクロ波照射ビーム１０２０として受信され、受信マイクロ波アンテナ６０ｄに向かって反射される。
【００４８】
図１１は、本発明の実施例による、被検者又は他の物品のマイクロ波セキュリティ検査を実行する典型的なプロセス１１００を示すフローチャートである。最初に、ブロック１１１０において、複数のアンテナ要素を含む反射器アンテナアレイを提供する。ブロック１１２０において、アンテナ要素のそれぞれを、対応する位相遅延によってプログラムする。その後、ブロック１１３０において、マイクロ波源により、反射器アンテナアレイをマイクロ波放射によって照射し、ブロック１１４０において、反射器アンテナアレイにより、アンテナ要素のそれぞれのプログラムされた位相遅延に基づいて、このマイクロ波照射を被検者又は他の物品上のターゲットに向かって反射する。ブロック１１５０において、被検者又は他の物品上のターゲットから反射したマイクロ波照射を、反射器アンテナアレイが受信する。
【００４９】
ブロック１１６０において、反射器アンテナアレイが被検者又は物品上のターゲットから受信した反射マイクロ波照射の強度を測定し、被検者又は物品の画像内のピクセルの値を求める。ブロック１１７０において、スキャン対象の被検者又は物品上のターゲットが更に存在する場合には、ブロック１１２０において、被検者又は物品上の新しいターゲットに向かってマイクロ波照射を反射するよう、アンテナ要素を新しい対応する位相遅延によって再プログラムする。被検者又は物品上のターゲットのすべてのスキャンが完了したら、ブロック１１８０において、被検者又は物品上のそれぞれのターゲット（地点）において測定されたピクセル値から、被検者又は物品のマイクロ波画像を構成する。
【００５０】
当業者であれば、様々なアプリケーションにおいて、本出願に記述されている革新的な概念を変更及び変形可能であることを認識するであろう。従って、本発明の範囲は、記述されている特定の典型的な開示内容のいずれにも限定されるものではなく、特許請求の範囲により規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例による、簡略化された典型的なマイクロ波セキュリティ検査システムの概略図。
【図２】本発明の実施例による、図１の検査システムにおいて使用する簡略化された典型的なスキャニングパネルの概略図。
【図３】本発明の実施例による、図２のスキャニングパネルのアンテナ要素の断面図。
【図４】本発明の実施例による、マイクロ波照射を反射する典型的なスキャニングパネルの平面図の概略図。
【図５】本発明の実施例による、被検者上の１つのターゲットを照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システムの概略図。
【図６】本発明の実施例による、被検者上の複数のターゲットを照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システムの概略図。
【図７】本発明の実施例による、典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム内におけるそれぞれのスキャニングパネルのカバレージ領域を示す概略図。
【図８】本発明の実施例による、マイクロ波セキュリティ検査システムによって生成されるマイクロ波照射の様々な可能なビームの図式的表現。
【図９】本発明の実施例による、送信及び受信用の異なるマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用法を示す概略図。
【図１０】本発明の実施例による、送信及び受信用の他のマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用法を示す概略図。
【図１１】本発明の実施例による、被検者又は他の物品のマイクロ波セキュリティ検査を実行する典型的なプロセスを示すフローチャート。
【図１２】送受信アレイにおいて使用する典型的な能動的アンテナ要素を示す図。
【図１３】本発明の実施例による、マイクロ波照射を誘導する典型的な透過的スキャニングパネルを示す概略図。
【符号の説明】
【００５２】
５０ａ 第１アンテナアレイ
５０ｂ 第２アンテナアレイ
６０ａ マイクロ波源
６０ｂ マイクロ波レシーバ
１００ プロセッサ
２００ アンテナ要素
４２０ ターゲット
【背景技術】
【０００１】
テロの脅威が増大するに伴って、空港、コンサート、スポーツ行事、法廷、連邦政府の建物、学校、並びに、テロリストの攻撃のリスクに潜在的に晒されているその他の公的及び私的な施設などのセキュリティチェックポイントにおいて、武器やその他のタイプの禁制品に関する人間やその他の物品の検査が非常に重要になっている。現在、セキュリティチェックポイントに配備されている従来のセキュリティ検査システムには、セキュリティ要員、金属検知器、及びＸ線システムによって実行される視覚的及び／又は触覚的な検査などの物理的な検査が含まれる。しかしながら、セキュリティ要員による物理的な検査は、冗長であって、信頼性が低く、出過ぎた行為となりうる。又、金属検知器は、誤警報を発しやすく、プラスチックや液体性の爆発物、プラスチックやセラミック製のピストル又はナイフ、並びに薬物などの非金属物体を検出する能力を有していない。又、Ｘ線システムの場合にも、空港の要員など、特にＸ線の放射に繰り返し晒される人々に対して健康上のリスクをもたらすと共に、セラミックナイフなどの特定の材料／形状を検出することができない。
【０００２】
改善されたセキュリティ検査システムに対するニーズに応えるべく、既存のシステムに対する代替として、様々なマイクロ波撮像システムが既に提案されている。マイクロ波放射とは、一般に、高周波と赤外波の間の波長を有する電磁放射として定義される。Ｘ線放射と比べた場合のマイクロ波放射の利点は、マイクロ波放射の場合には、非電離放射であり、従って、パワーレベルが適度であれば、既知の健康上のリスクを人間にもたらさないという点にある。又、マイクロ波放射のスペクトル帯域においては、衣服、紙、プラスチック、及び皮革などの大部分の誘電材料が、ほぼ透過である。従って、マイクロ撮像システムは、衣服を透過し、衣服によって隠されている品を撮像する能力を具備している。
【０００３】
現在、利用可能なマイクロ波撮像法がいくつか存在する。例えば、１つの手法においては、マイクロ波検出器のアレイを使用することにより、ターゲット（目標物）に対する能動的なマイクロ波照射に応答して、該ターゲットから発せられる受動的なマイクロ波エネルギー又は該ターゲットから反射される反射マイクロ波のエネルギーのいずれかを捕捉する。そして、人間又はその他の物品の位置に対して該検出器のアレイをスキャンさせる（移動させる）と共に／又は、送信又は検出されているマイクロ波エネルギーの周波数（又は、波長）を調節することにより、該人間又はその他の物品の二次元又は三次元画像を構成する。例えば、下記の非特許文献１は、スキャニングバー(scanning bar)を使用して、検出器の線形アレイを機械的に移動させることにより、物品又は人間をスキャンする三次元のホログラフィックマイクロ波撮像手法について記述している。この場合には、結果的に得られた計測データを使用して、物品のホログラフィック画像を再構成する。しかしながら、このようなスキャニングシステムは、通常、機械的に動く部品及び／又は集約的な事後処理の画像の再構成を必要とし、これらはいずれも、マイクロ波撮像システムのコストおよび複雑さを増大させる。
【０００４】
別の手法においては、レンズを使用して、マイクロ波検出器のアレイ上にマイクロ波照射ビームを合焦する。このタイプの手法については、例えば、下記非特許文献２に記述されている。しかしながら、レンズを使用してマイクロ波エネルギーを合焦させるマイクロ波撮像システムの場合、通常、視野が限定されると共に、アパーチャサイズが小さい。又、このレンズシステムのコストは、多くのアプリケーションにおいて、かなり大きくなる。
【非特許文献１】Ｄａｖｉｄ Ｍ． Ｓｈｅｅｎ他著、「Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−Ｗａｖｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｅａｌｅｄ Ｗｅａｐｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、第４９巻、第９号、２００１年９月、１５８１〜１５９２頁）
【非特許文献２】Ｐ． Ｆ． Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ他著、「Ｆｏｃａｌ Ｐｌａｎｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、第４１巻、第１０号、１９９３年１０月、１６６４〜１６７５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、可動部品を必要としない、人間およびその他の物品のセキュリティ検査に使用可能な、費用対効果が優れた簡単なマイクロ波撮像システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例によれば、マイクロ波放射を使用してターゲットを撮像するマイクロ波撮像システムが提供される。このシステムは、ターゲットを照射するマイクロ波照射を提供するマイクロ波源と、ターゲットから反射した反射マイクロ波照射を受信するマイクロ波レシーバと、アンテナ要素のアレイと、を備える。アンテナ要素は、マイクロ波照射をマイクロ波源からターゲット上の位置に向かわせるよう、対応する透過係数によってプログラムされることができる。アンテナ要素は、さらに、ターゲット上の位置から反射した反射マイクロ波照射を受信し、この反射マイクロ波照射をマイクロ波レシーバに向かわせるよう、対応する追加の透過係数によってプログラムされることができる。プロセッサは、該反射マイクロ波照射の強度を測定して、ターゲットの画像内のピクセルの値を求めるよう、動作可能である。複数のビームをターゲットに向けることにより、画像を構成する際にプロセッサが使用する対応したピクセル値を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を説明する。これらの図面には、本発明の重要な実施例が示されており、この内容は、本明細書に包含される。
【０００８】
本明細書において使用する「マイクロ波放射（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）」及び「マイクロ波照射（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）」という用語は、それぞれ、約１ＧＨｚ〜約１，０００ＧＨｚの周波数に対応する０．３ｍｍ〜３０ｃｍの波長を有する電磁放射の帯域を示す。従って、この「マイクロ波放射」及び「マイクロ波照射」という用語には、それぞれ、従来のマイクロ波放射に加えて、ミリメートル波放射と一般に呼ばれているものも含まれる。
【０００９】
図１は、本発明の実施例による、単純化された典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０の概略図である。マイクロ波セキュリティ検査システム１０は、被検者３０が歩いて通過可能なゲート２０を備える。ゲート２０は、可動部品を含んでおらず、従って、被検者３０は、単一の方向４０に通常のペースで歩いてゲート２０を通過することができる。被検者３０が歩いてゲート２０を通過できるようにすることにより、システム１０のスループットが最大にされると共に、被検者３０が感じる不便さを最小にすることができる。尚、他の実施例においては、ゲート２０は、手荷物、財布、書類カバン、ラップトップコンピュータ、バッグ、又は他のタイプの物品などの物品が通過することのできる領域である。物品は、ゲート２０内に配置することもできるし、または、コンベアベルトに載せてゲート２０を通過させることもできる。
【００１０】
マイクロ波セキュリティ検査システム１０は、さらに、１つ又は複数のスキャニングパネル５０と、１つ又は複数のマイクロ波アンテナ６０を備える。マイクロ波アンテナ６０のそれぞれは、マイクロ波放射の送信及び／又はマイクロ波放射の受信の能力を有している。一実施例においては、スキャニングパネル５０の１つ又は複数のものは、反射アンテナ要素から構成されたプログラム可能な受動反射器アレイを含む。反射アンテナ要素のそれぞれは、被検者３０に向かって（及び／又は、マイクロ波アンテナ６０のちの１つに向かって）マイクロ波照射を向けるよう、対応するそれぞれの位相遅延でプログラム可能である。又、この位相遅延は、２値でもよいし、連続的なものであってもよい。
【００１１】
例えば、一実施例においては、マイクロ波アンテナ６０のうちの１つは、所定の空間的位置に配置された受信マイクロ波アンテナ６０である。個々の反射アンテナ要素のそれぞれを対応する位相遅延によってプログラムすることにより、スキャニングパネル５０のうちの１つによって被検者３０上のターゲット位置から受信されたマイクロ波照射は、受信マイクロ波アンテナ６０に向かって反射される。送信マイクロ波アンテナ６０を、別個のアンテナ又は受信マイクロ波アンテナの一部として、受信マイクロ波アンテナ６０と同一の空間位置に配置し、スキャニングパネル５０を通じてターゲット位置を照射することができ、或いは、これを、受信マイクロ波アンテナ６０とは異なる空間的位置に配置し、直接的に、又はスキャニングパネル５０のうちの１つを通じて（例：受信マイクロ波アンテナ６０と同一のスキャニングパネル５０又は異なるスキャニングパネル５０）、被検者３０上のターゲット位置を照射することもできる。
【００１２】
別の実施例においては、スキャニングパネル５０のうちの１つ又は複数は、マイクロ波照射を生成して送信し、反射したマイクロ波照射を受信して捕捉する能力を有する能動的アンテナ要素から構成された能動的トランスミッタ／レシーバアレイを含む。例えば、この能動的アレイは、透過アレイの形態であってよい。この実施例においては、スキャニングパネル５０がマイクロ波放射源として動作するため、マイクロ波アンテナ６０は使用されない。そして、被検者３０上のターゲット位置にマイクロ波照射のビームを向けるべく、該能動的トランスミッタ／レシーバアレイ内の能動的アンテナ要素のそれぞれを、対応する位相シフトによって個別にプログラムすることができる。
【００１３】
マイクロ波撮像システム１０は、さらに、プロセッサ１００、コンピュータ可読媒体１１０、及びディスプレイ１２０を含む。プロセッサ１００は、スキャニングパネル５０及びマイクロ波アンテナ６０を制御すると共に、被検者３０から反射した受信マイクロ波照射を処理して、被検者３０のマイクロ波画像を構成するハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせを含む。例えば、プロセッサ１００は、コンピュータプログラム命令を実行するよう構成された、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム可能ロジックデバイス、デジタル信号プロセッサ、又は他のタイプの処理デバイスを含むことができ、さらに、プロセッサ１００により使用される命令及びその他のデータを保存する１つ又は複数のメモリ（例：キャッシュメモリ）を含むことができる。但し、プロセッサ１００のその他の実施例も使用することができることを理解されたい。メモリ１１０は、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク、フロッピーディスク、ＺＩＰ（商標）ドライブ、テープドライブ、データベース、或いは、その他のタイプの記憶デバイス又は記憶媒体を含む（但し、これらに限定されない）任意のタイプのデータ記憶装置である。
【００１４】
プロセッサ１００は、スキャニングパネル５０内の個々のアンテナ要素のそれぞれの位相遅延又は位相シフトをプログラムすることにより、マイクロ波放射によって被検者３０上の複数のターゲット位置を照射すると共に／又は、被検者３０上の複数のターゲット位置から反射したマイクロ波照射を受信するよう動作する。このように、プロセッサ１００は、スキャニングパネル５０と協働して、被検者３０をスキャンするよう動作する。
【００１５】
プロセッサ１００は、さらに、受信マイクロ波アンテナ６０によって被検者３０上のそれぞれのターゲット位置から受信された反射マイクロ波照射の強度を使用し、被検者３０のマイクロ波画像を構成することができる。それぞれの受信マイクロ波アンテナ６０は、スキャニングパネル５０のうちの１つのそれぞれのアンテナ要素から反射した反射マイクロ波照射を組み合わせることにより、被検者３０上のターゲット位置における反射マイクロ波照射の有効な強度値を生成することができる。この強度値は、プロセッサ１１０に伝達され、該プロセッサが、この強度値を、被検者３０上のターゲット位置に対応するピクセルの値として使用する。
【００１６】
プロセッサ１００は、受信マイクロ波アンテナ６０のそれぞれから複数の強度値を受信し、これらの強度値を組み合わせて被検者３０のマイクロ波画像を生成する。例えば、プロセッサ１００は、受信した強度値を、被検者上のターゲット位置と関連付けると共に、この受信した強度値を、マイクロ波画像内のピクセルの値に入れる。このマイクロ波画像内の入力されるピクセルの場所は、被検者３０上のターゲット位置に対応している。動作の際には、マイクロ波セキュリティ検査システム１０は、被検者３０上の数百万個のターゲット位置を毎秒スキャンすることができる周波数で動作することができる。
【００１７】
結果として得られた被検者３０のマイクロ波画像を、プロセッサ１００からディスプレイ１２０に伝達し、被検者３０のマイクロ波画像を表示することができる。一実施例においては、ディスプレイ１２０は、被検者３０の三次元マイクロ波画像又は被検者３０の１つ又は複数の二次元マイクロ波画像を表示する二次元ディスプレイである。別の実施例においては、ディスプレイ１２０は、被検者３０の三次元マイクロ波画像を表示することができる三次元ディスプレイである。
【００１８】
図２は、本発明の実施例による、図１の検査システムにおいて使用する、単純化された典型的なスキャニングパネル５０の概略図である。図２のスキャニングパネル５０は、米国特許出願第１０／９９７，４２２号（代理人ドケット番号第１００４０１５１号）明細書に記述されているように、そのインピーダンスの状態に応じて異なる位相を有する電磁放射を反射する別個の反射アンテナ要素２００を含む反射器アンテナアレイである。これらの反射アンテナ要素２００は、理想的には、そのインピーダンスが低い場合に比べて、そのインピーダンスが高い場合に、１８０度の位相シフトを有する（２値位相シフトされた）電磁放射を反射する。これらの反射アンテナ要素２００は、個別に制御可能であり、反射器アンテナアレイは、通常、ドライバ電子回路（図２には図示されてはいない）によって支持される。反射器アンテナアレイは、プリント回路基板などの基板上（及び／又は、基板内）に形成されている。一実施例においては、反射器アンテナアレイは、ほぼ１平方メートルの表面面積を有し、行２１０及び列２２０に配列された１０，０００個〜１００，０００個の個別に制御可能な反射アンテナ要素２００によって覆われている。
【００１９】
それぞれの反射アンテナ要素２００は、アンテナと、非理想的なスイッチングデバイスとを含む。このアンテナは、反射アンテナ要素２００のインピーダンスレベルに従って程度の差はあるが、電磁放射ビームを吸収又は反射するよう機能する。このような反射器アンテナアレイに内蔵可能なアンテナタイプの例には、パッチ、ダイポール、モノポール、ループ、及び誘電体共振器タイプのアンテナが含まれる。反射器アンテナアレイのアプリケーションにおいては、これらのアンテナは、多くの場合、反射器アンテナアレイ基板の表面上の単一平面内に形成されている。これらのアンテナは、アンテナ設計パラメータの関数であるインピーダンス特性を有している。このようなアンテナの設計パラメータには、その構造の誘電材料、誘電材料の厚さ、アンテナの形状、アンテナの長さ及び幅、供給(feed)場所、及びアンテナ金属レイヤの厚さなどの物理的な属性が含まれる（但し、これらに限定されない）。
【００２０】
非理想的なスイッチング装置は、その抵抗の状態を変化させることにより、反射アンテナ要素２００のインピーダンスの状態を変更する。低抵抗状態（例：閉じた状態すなわち「短絡」）は、低インピーダンス状態となる。逆に、高抵抗状態（例：開いた状態）は、高インピーダンスとなる。理想的な性能特性を有するスイッチング装置（本明細書においては、これを「理想的」スイッチング装置と呼ぶ）は、その抵抗がその最低状態にある際には、事実上ゼロのインピーダンス（Ｚ＝０）を、そして、その抵抗がその最大状態にある際には、事実上無限大のインピーダンス（Ｚ＝∞）を生成する。本明細書に記述されているように、スイッチング装置は、そのインピーダンスがその最低状態（例：Ｚｏｎ＝０）にある場合には「オン」であり、そのインピーダンスがその最大状態（例：Ｚｏｆｆ＝∞）にある場合には「オフ」である。理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態は、事実上、Ｚｏｎ＝０及びＺｏｆｆ＝∞であるため、理想的なスイッチング装置は、オンとオフ状態間において電磁放射の吸収を伴うことなしに、最大位相シフトを提供することができる。即ち、理想的スイッチング装置は、０及び１８０度の位相状態間におけるスイッチングを提供することができる。理想的スイッチング装置の場合には、有限な非ゼロのインピーダンスを示すアンテナにより、最大の位相−振幅性能を実現することができる。
【００２１】
一方、理想的スイッチング装置とは対照的に、「非理想的」スイッチング装置は、Ｚｏｎ＝０とＺｏｆｆ＝∞のオン及びオフのインピーダンス状態を示さないスイッチング装置である。即ち、非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態は、例えば、Ｚｏｎ＝０とＺｏｆｆ＝４の間のどこかに位置することになる。非理想的スイッチング装置は、或る周波数レンジ（例：＜１０ＧＨｚ）内においては、理想的なインピーダンス特性を、そして、他の周波数レンジ（例：＞２０ＧＨｚ）においては、非常に非理想的なインピーダンス特性を示すことになる。
【００２２】
非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態は、Ｚｏｎ＝０とＺｏｆｆ＝４の間のどこかに位置しているため、非理想的スイッチング装置によれば、必ずしも、対応するアンテナのインピーダンスとは無関係に、最大位相状態性能を得ることはできない。ここで、最大位相状態性能は、０及び１８０度の位相状態間におけるスイッチングを必要とするものである。本発明によれば、非理想的スイッチング装置を利用した反射器アンテナアレイのアンテナは、最適な位相性能を提供するよう特別に設計されており、この反射アンテナ要素の最適な位相状態性能とは、反射要素が０及び１８０度の位相−振幅状態間におけるスイッチングに最も近接している地点のことである。一実施例においては、このような最適な位相状態性能を実現するべく、非理想的スイッチング装置のインピーダンスの関数としてアンテナが構成される。例えば、アンテナのインピーダンスが、非理想的スイッチング装置のインピーダンス特性の関数となるように、これらのアンテナが設計される。
【００２３】
さらに、これらのアンテナは、オン状態における非理想的スイッチング装置のインピーダンスＺｏｎと、オフ状態における非理想的スイッチング装置のインピーダンスＺｏｆｆの関数として構成される。特定の実施例においては、オン及びオフのインピーダンス状態Ｚｏｎ及びＺｏｆｆにある際に、それぞれのアンテナのインピーダンスが非理想的スイッチング装置のインピーダンスの平方根と共役の関係を有するようにアンテナを構成した場合に、反射要素の位相状態性能が最適化される。具体的には、それぞれのアンテナのインピーダンスは、対応する非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンス状態Ｚｏｎ及びＺｏｆｆの相乗平均(geometric mean)の複素共役である。この関係は、次のように表される。
【数１】
【００２４】
この関係は、電源インピーダンス(source impedance)と負荷インピーダンスの間における複素反射係数に関する周知の式を使用することによって導出される。即ち、ソース（電源）をアンテナとして選択すると共に、負荷を非理想的スイッチング装置として選択し、オン状態の反射係数を、オフ状態の反射係数の反対に等しくなるよう設定することにより、式（１）が得られる。
【００２５】
最適な位相−振幅性能を示すアンテナを設計するには、反射アンテナ要素２００内において使用される特定の非理想的スイッチング装置のオン及びオフのインピーダンスＺｏｎ及びＺｏｆｆを求めることが必要である。次いで、そのアンテナの設計パラメータを操作することにより、前述の式（１）で表される関係と整合したインピーダンスを有するアンテナを生成する。尚、この式（１）を満足するアンテナは、Ｚｏｎ及びＺｏｆｆが別個の値として求められる限り、設計可能である。
【００２６】
この対象とする周波数帯域にわたって非理想的なインピーダンス特性を示すスイッチング装置のタイプには、表面実装ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および表面実装ダイオードなどの低コストの表面実装デバイスが含まれる。表面実装ＦＥＴは、この対象とする周波数帯域にわたって非理想的なインピーダンス特性を示すが、これらは、相対的に廉価であり、反射器アンテナアレイのアプリケーションに使用するよう別個にパッケージ化されることができる。
【００２７】
一実施例においては、反射器アンテナアレイ内のアンテナは、平面パッチアンテナ(planar patch antenna)である。図３は、本発明の実施例による、非理想的スイッチング装置として表面実装ＦＥＴ３２２を有する平面パッチアンテナ３２０ａを利用したアンテナ要素２００の断面図である。反射アンテナ要素２００は、プリント回路ボード基板３１４の上および内に形成されており、表面実装ＦＥＴ３２２、パッチアンテナ３２０ａ、ドレイン・バイア３３２、接地面３３６、及びソース・バイア３３８を含む。表面実装ＦＥＴ３２２は、平面パッチアンテナ３２０ａとは反対側のプリント回路ボード基板３１４の面上に取付けられており、接地面３３６は、該平面パッチアンテナ３２０ａと表面実装ＦＥＴ３２２の間に配置されている。ドレイン・バイア３３２は、表面実装ＦＥＴ３２２のドレイン３２８を、平面パッチアンテナ３２０ａに接続し、ソース・バイア３３８は、表面実装ＦＥＴ３２２のソース３２６を、接地面３３６に接続している。一実施例においては、表面実装ＦＥＴ３２２は、ロボットによる「ピックアンドプレース（ｐｉｃｋ ａｎｄ ｐｌａｃｅ）」プロセスを使用して、プリント回路ボード基板３１４上に配置された後に、プリント回路ボード３１４に流動はんだ付け(wave solder)される。
【００２８】
最終製品においては、この反射器アンテナアレイは、ドライバ電子回路を含むコントローラボード３４０に接続されることができる。図３には、コントローラボードの例３４０も示されており、これには、接地面３４４、駆動信号バイア３４６、及びドライバ電子回路３４２が含まれている。又、コントローラボード３４０は、反射器アンテナアレイのコネクタ３５０に対応したコネクタ３４８をも含む。この２つのボードのコネクタ３４８は、例えば、流動はんだ付けを使用して相互に接続可能である。他の実施例においては、平面パッチアンテナ３２０ａと同一側のプリント回路ボード基板３１４の面上に、ＦＥＴ３２２を表面実装することができることを理解されたい。又、反射アンテナ要素２００が構築されている同一のプリント回路ボードに、ドライバ電子回路３４２を直接はんだ付けすることもできる。
【００２９】
非理想的スイッチング装置としてＦＥＴを利用した反射器アンテナアレイにおいては、実現可能なビームスキャニング速度は、信号対雑音比、クロストーク、及びスイッチング時間を含むいくつかの要因によって左右される。ＦＥＴの場合には、スイッチング時間は、ゲート容量、ドレイン／ソース容量、及びチャネル抵抗（即ち、ドレイン／ソース抵抗）によって左右される。チャネル抵抗は、実際には、空間及び時間の両方に依存している。インピーダンス状態間のスイッチング時間を最小にするには、ＦＥＴのドレインを常にＤＣ短絡状態にしておく。ドレインをフローティング状態にしておくと、パッチアンテナの非常に大きな平行プレート面積により、オフ状態のチャネル抵抗値とドレイン／ソース容量が大きくなるため、常にドレインをＤＣ短絡状態としておくのである。これは、アンテナはＤＣ短絡状態にあるが、ソースにおいて、アンテナから「高周波短絡」のみが見えるようにすることを意味している。従って、この付加的なアンテナ／ドレイン短絡は、アンテナの混乱を最小限にするよう、最適に配置されなければならない。
【００３０】
他の実施例においては、反射器アンテナアレイは、ＦＥＴを可変コンデンサ（例：ＢＳＴ（Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）コンデンサ）によって置換することにより、連続的に位相シフトされたアンテナ要素２００を含むことができる。この可変コンデンサを有するパッチによれば、ＦＥＴで負荷されたパッチによって生成される２値位相シフトの代わりに、連続的な位相シフトをそれぞれのアンテナ要素２００について実現することができる。このような連続位相シフトアレイを調節して所望の位相シフトを提供することにより、ビームスキャニングパターンにおいてマイクロ波ビームを任意の方向に向けることができる。
【００３１】
更なる実施例においては、スキャニングパネルは、能動的アンテナ要素を含む能動的トランスミッタ／レシーバアレイである。図１２には、トランスミッタ／レシーバアレイ内において使用する能動的アンテナ要素１２００の例が示されており、これについては、同時係属中の本出願人に譲渡された米国特許出願第１０／９９７，５８３号（代理人ドケット番号第１００４０５８０号）明細書に記述されている。この能動的アンテナ要素１２００は、対応するスイッチ１２１５に接続されたアンテナ１２１０を含む広帯域２値位相アンテナ要素である。スイッチ１２１５は、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｈｒｏｗ）スイッチ又はＤＰＤＴ（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｈｒｏｗ）スイッチであってよい。このスイッチ１２１５の動作状態により、対応するアンテナ要素１２００の位相を制御する。例えば、スイッチ１２１５の第１の動作状態においては、アンテナ要素１２００は、第１の２値状態（例：０度）となり、スイッチ１２１５の第２の動作状態においては、アンテナ要素１２００は、第２の２値状態（例：１８０度）となる。スイッチ１２１５の動作状態は、スイッチ１２１５の端子の接続を規定している。例えば、第１の動作状態においては、端子１２１８は、アンテナ１２１０とスイッチ１２１５間のフィード線１２１６を接続するよう閉じた（短絡）位置にあり、端子１２１９は、開いた位置にある。それぞれのスイッチ１２１５の動作状態は、それぞれのアンテナ要素１２００の位相を個別に設定するよう、制御回路（図示されてはない）によって独立に制御される。
【００３２】
本明細書において使用する「対称アンテナ(symmetric antenna)」１２１０という用語は、２つの反対の対称的な電界分布（又は、電流）のいずれかを生成するよう、２つのフィード点１２１１又は１２１３のいずれかにおいて供給される、または引き出されることのできるアンテナを示す。図１２に示されるように、ミラー軸１２５０を中心として対称的な形状の対称アンテナ１２１０を使用することにより、２つの反対の対称的な電界分布が生成される。ミラー軸１２５０がアンテナ１２１０を通過することにより、２つの対称的なサイド１２５２及び１２５４が生成される。フィード点１２１１及び１２１３は、アンテナ１２１０のミラー軸１２５０のいずれかのサイド１２５２及び１２５４上に配置される。一実施例においては、フィード点１２１１及び１２１３は、ミラー軸１２５０を中心とした実質的に対称的なアンテナ１２１０上に配置される。例えば、ミラー軸１２５０は、アンテナ１２１０の１つ次元（寸法）１２６０（例：長さ、幅、高さなど）に平行に延長可能であり、フィード点１２１１及び１２１３は、寸法１２６０の中点１２７０の近くに配置されることができる。図１２においては、フィード点１２１１及び１２１３は、ミラー軸１２５０のそれぞれのサイド１２５２及び１２５４上のアンテナ１２１０の中点１２７０の近くに配置された状態で示されている。
【００３３】
対称アンテナ１２１０は、Ａ及びＢというラベルが付けられた２つの反対の対称的な電界分布を生成する能力を有している。電界分布Ａの大きさ（例：パワー）は、電界分布Ｂの大きさと実質的に同一であるが、電界分布Ａの位相と電界分布Ｂの位相は、１８０度異なっている。このように、電界分布Ａは、電気サイクルにおいて±１８０°に位置する電界分布Ｂに似ている。
【００３４】
対称アンテナ１２１０は、フィード線１２１６及び１２１７を介して、対称スイッチ１２１５に接続されている。フィード点１２１１は、フィード線１２１６を介して対称スイッチ１２１５の端子１２１８に接続されており、フィード点１２１３は、フィード線１２１７を介して対称スイッチ１２１５の端子１２１９に接続されている。尚、本明細書において使用するこの「対称スイッチ」という用語は、スイッチの２つの動作状態が端子１２１８及び１２１９を中心として対称であるＳＰＤＴ又はＤＰＤＴスイッチを示している。
【００３５】
例えば、ＳＰＤＴスイッチの第１の動作状態にある場合には、チャネルαのインピーダンスは１０Ωであって、チャネルβのインピーダンスは１ｋΩであり、ＳＰＤＴスイッチの第２の動作状態においては、チャネルαのインピーダンスは１ｋΩであり、チャネルβのインピーダンスは１０Ωである。これらのチャネルインピーダンスは、完全に開いた状態（オープン）でも、短絡でも、ましてや実数でもある必要はないことを理解されたい。さらに、クロストークが状態に関して対称である限り、チャネル間にクロストークが存在してもよい。通常、スイッチは、該スイッチのＳパラメータマトリクスがスイッチの２つの動作状態間において（例：２つの端子１２１８及び１２１９間において）同一である場合に、対称である。
【００３６】
他のタイプのアンテナ要素及びスキャニングパネルを使用することにより、スキャン対象の被検者又は他の物品との間において、マイクロ波照射を送信、受信、及び／又は反射させることも可能であることを理解されたい。さらに、複数のスキャニングパネルを使用して、被検者又は他の物品の様々な部分をスキャンすることも可能である。例えば、被検者の半分をスキャンするアンテナ要素の１ｍ×１ｍアレイをそれぞれが含む２つのスキャニングパネルにより、マイクロ波セキュリティ検査システムを実現することができる。別の例においては、被検者の四半分（象限）をスキャンする能力を有するアンテナ要素の０．５ｍ×０．５ｍアレイをそれぞれが含む４つのスキャニングパネルによって、マイクロ波セキュリティ検査システムを実現することができる。
【００３７】
図４は、本発明の実施例による、マイクロ波照射を反射する典型的なスキャニングパネル５０の平面図の概略図である。図４において、マイクロ波アンテナ６０から送信されたマイクロ波照射４００は、スキャニングパネル５０内の様々なアンテナ要素２００によって受信される。アンテナ要素２００は、反射されたマイクロ波照射４１０をターゲット４２０に向けるよう、対応する位相遅延によってそれぞれがプログラムされる。これらの位相遅延は、アンテナ要素２００のそれぞれからの反射されたマイクロ波照射４１０の正の干渉をターゲット４２０において生成するよう、選択される。理想的には、アンテナ要素２００のそれぞれの位相シフトは、ソース（アンテナ要素２００）からターゲット４２０への反射されたマイクロ波照射４１０のそれぞれの経路について、同じ位相遅延を提供するよう調節される。
【００３８】
図１３は、本発明の一実施例による、マイクロ波照射を向けるため、透過的な(transmissive)スキャニングパネル５０ａ及び５０ｂを使用した典型的な検査システムの概略図である。図１３において、スキャニングパネル５０ａ及び５０ｂは、透過アレイを含んでおり、マイクロ波アンテナ（例：ホーン(horn)）６０ａ及び６０ｂが、スキャニングパネル５０ａ及び５０ｂの背後に位置しており、背後から、送信及び受信アレイを照射する（即ち、ターゲットとホーン６０ａ及び６０ｂの間に、これらのアレイが位置している）。
【００３９】
動作の際には、マイクロ波アンテナ６０ａから送信されたマイクロ波照射１３１０は、スキャニングパネル５０ａ内の様々なアンテナ要素２００によって受信される。スキャニングパネル５０ａ内のアンテナ要素２００は、ターゲット１３００上の位置４２０にマイクロ波照射１３２０を向けるよう、対応する透過係数(transmission coefficient)によってそれぞれプログラムされる。これらの透過係数は、アンテナ要素２００のそれぞれからの反射されたマイクロ波照射１３２０の正の干渉(positive interference)を位置４２０において生成するよう選択される。ターゲット１３００上の位置４２０から反射された反射マイクロ波照射１３３０は、スキャニングパネル５０ｂ内の様々アンテナ要素２００によって受信される。スキャニングパネル５０ｂ内のアンテナ要素２００は、ホーン６０ｂに反射マイクロ波照射１３４０を向けるよう、対応する透過係数によってそれぞれプログラムされる。
【００４０】
図１３には、２つの別個のスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂが示されているが、他の実施例においては、単一のスキャニングパネルを使用して、マイクロ波照射１３２０をターゲット１３００に向け、ターゲット１３００から反射マイクロ波照射１３３０を受信する。さらに、図１３には、２つのホーン６０ａ及び６０ｂが示されているが、他の実施例においては、単一のホーンを使用して、マイクロ波照射１３１０の送信と反射マイクロ波照射１３４０の受信の両方を実行する。更なる実施例においては、ハイブリッド設計が可能であり、この場合には、スキャニングパネル５０ａ又は５０ｂのいずれか１つが、前面において照射される反射器アレイであり、もう１つのスキャニングパネル５０ａ又は５０ｂが、背後から照射される透過アレイになっている。更に別の実施例においては、単一のスキャニングパネル５０ａ又は５０ｂを使用する非共焦(non-confocal)設計が可能であり、この場合には、ホーン６０ａのブランケット(blanket)が、ターゲット１３００をマイクロ波照射１３１０によって照射するか、又は、ホーン６０ｂのブランケットが、ターゲット１３００から反射マイクロ波照射１３３０を受信する。
【００４１】
図５は、本発明の実施例による、被検者３０上の１つのターゲット４２０を照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０の概略図である。この図示のマイクロ波検査システム１０は、４つのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄと、４つのマイクロ波アンテナ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、及び６０ｄを含む。被検者３０上の特定の地点（ターゲット４２０）をアドレスするため、マイクロ波照射５００が、特定のマイクロ波アンテナ（例：マイクロ波アンテナ６０ｄ）から特定のスキャニングパネル（例：スキャニングパネル５０ｄ）に向かって放射される。スキャニングパネル５０ｄ内のアンテナ要素は、マイクロ波照射５００を反射し、反射マイクロ波照射５１０をターゲット４２０に向かわせるよう、対応する位相遅延によってそれぞれプログラムされる。この位相遅延により、ターゲット４２０から受信アンテナ６０ｄに向かう反射波の合焦も確保されることになる。
【００４２】
図６は、本発明の実施例による、被検者３０上の複数のターゲット４２０ａ及び４２０ｂを照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０の概略図である。図６において、マイクロ波照射６２０は、特定のマイクロ波アンテナ（例：マイクロ波アンテナ６０ｃ）から特定のスキャニングパネル（例：スキャニングパネル５０ｃ）に向かって放射される。スキャニングパネル５０ｃ内のアンテナ要素は、マイクロ波照射６２０を反射し、反射マイクロ波照射６３０を特定のターゲット４２０ａに向かわせるよう、対応する位相遅延によってそれぞれプログラムされる。さらに、マイクロ波照射６００も、特定のマイクロ波アンテナ（例：マイクロ波アンテナ６０ｄ）から、特定のスキャニングパネル（例：スキャニングパネル５０ｄ）に向かって放射される。スキャニングパネル５０ｄ内のアンテナ要素は、マイクロ波照射６００を反射し、反射マイクロ波照射６１０を特定のターゲット４２０ｂに向かわせるよう、対応する位相遅延によってそれぞれプログラムされる。さらに、具体的には図示されてはいないが、ターゲット４２０ａ及び４２０ｂから反射したマイクロ波照射を対応するマイクロ波アンテナ６０ｃ及び６０ｄに向かわせるよう、それぞれのスキャニングパネル５０ｃ及び５０ｄ内のアンテナ要素を交互に配置することも可能である。一度に複数のスキャニングパネル５０ａ〜５０ｄを動作させることにより、時間多重化を実現することができる。
【００４３】
図７は、本発明の実施例による、典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム１０におけるそれぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄの典型的なカバレージ領域７００、７１０、７２０、及び７３０を示す概略図である。それぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄのカバレージ領域７００、７１０、７２０、及び７３０は、それぞれ、被検者３０の異なる部分を含む。例えば、図７に示されるように、被検者３０は、象限に分割されており、それぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄのカバレージ領域７００、７１０、７２０、及び７３０が、これらの象限のうちの１つを含む。従って、それぞれのスキャニングパネル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄを同時に動作させて被検者３０のすべての象限をスキャンすることにより、マイクロ波画像の時間多重化が達成される。時間多重化に加えて（又は、この代わりに）、異なる周波数を使用して、被検者３０のうちの１つの象限内において複数のターゲットを同時にスキャニングするため、周波数多重化に対応するように、それぞれのスキャニングパネル５０ａ〜５０ｄとそれぞれのマイクロ波アンテナ６０ａ〜６０ｄをプログラムすることも可能である。
【００４４】
図８は、本発明の実施例による、マイクロ波セキュリティ検査システムによって生成されるマイクロ波照射の様々な可能なビームの図式的な表現である。それぞれのスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂが、ターゲット４２０におけるマイクロ波照射の放射パターン８００及び８１０をそれぞれ生成している。それぞれの放射パターン８００及び８１０は、画像の分解能を決定する特定のビーム幅を有するマイクロ波照射のビームを表しており、ビーム幅が大きいほど、生成される分解能は乏しくなる。ビーム幅は、マイクロ波照射の波長と、それぞれのスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂのサイズ及びプログラミングによって左右される。
【００４５】
マイクロ波画像の分解能を改善するため、送信及び受信用に異なるスキャニングパネル５０ａ及び５０ｂと異なるマイクロ波アンテナ６０ａ及び６０ｂを使用することができる。例えば、図８に示されるように、マイクロ波アンテナ６０ａは、送信マイクロ波アンテナであり、マイクロ波アンテナ６０ｂは、受信マイクロ波アンテナである。送信マイクロ波アンテナ６０ａは、マイクロ波照射をスキャニングパネル５０ａに向かって送信する。このマイクロ波照射を、スキャニングパネル５０ａが、マイクロ波照射ビーム８００として、ターゲット４２０に向かって反射する。ターゲット４２０から反射したマイクロ波照射は、マイクロ波照射ビーム８２０として、スキャニングパネル５０ｂによって受信され、受信マイクロ波アンテナ６０ｂに向かって反射される。それぞれのマイクロ波ビーム８００及び８１０のビーム幅に関する知識を使用することにより、マイクロ波画像の分解能を、２つの放射パターン８００及び８１０の交差部分（即ち、乗算）８２０にまとめることができる。
【００４６】
図９は、本発明の実施例による、送信及び受信用の異なるマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用を示す概略図である。図９において、マイクロ波アンテナ６０ａが、送信マイクロ波アンテナとして使用され、マイクロ波アンテナ６０ｃが、受信マイクロ波アンテナとして使用され、被検者３０の前面におけるターゲット４２０を撮像する。送信マイクロ波アンテナ６０ａは、マイクロ波照射９００をスキャニングパネル５０ａに送信する。このマイクロ波照射を、スキャニングパネル５０ａが、ターゲット４２０に向かって、マイクロ波照射ビーム９１０として反射する。ターゲット４２０から反射したマイクロ波照射は、スキャニングパネル５０ｃによって、マイクロ波照射ビーム９２０として受信され、受信マイクロ波アンテナ６０ｃに向かって反射される。
【００４７】
図１０は、本発明の実施例による、送信及び受信用の他のマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用を示す概略図である。図１０において、マイクロ波アンテナ６０ｃが、送信マイクロ波アンテナとして使用され、マイクロ波アンテナ６０ｄが、受信マイクロ波アンテナとして使用され、被検者３０の側部上におけるターゲット４２０を撮像する。送信マイクロ波アンテナ６０ｃが、マイクロ波照射１０００をスキャニングパネル５０ｃに向かって送信している。スキャニングパネル５０ｃが、このマイクロ波照射を、マイクロ波照射ビーム１０１０として、ターゲット４２０に向かって反射する。ターゲット４２０から反射したマイクロ波照射が、スキャニングパネル５０ｄによって、マイクロ波照射ビーム１０２０として受信され、受信マイクロ波アンテナ６０ｄに向かって反射される。
【００４８】
図１１は、本発明の実施例による、被検者又は他の物品のマイクロ波セキュリティ検査を実行する典型的なプロセス１１００を示すフローチャートである。最初に、ブロック１１１０において、複数のアンテナ要素を含む反射器アンテナアレイを提供する。ブロック１１２０において、アンテナ要素のそれぞれを、対応する位相遅延によってプログラムする。その後、ブロック１１３０において、マイクロ波源により、反射器アンテナアレイをマイクロ波放射によって照射し、ブロック１１４０において、反射器アンテナアレイにより、アンテナ要素のそれぞれのプログラムされた位相遅延に基づいて、このマイクロ波照射を被検者又は他の物品上のターゲットに向かって反射する。ブロック１１５０において、被検者又は他の物品上のターゲットから反射したマイクロ波照射を、反射器アンテナアレイが受信する。
【００４９】
ブロック１１６０において、反射器アンテナアレイが被検者又は物品上のターゲットから受信した反射マイクロ波照射の強度を測定し、被検者又は物品の画像内のピクセルの値を求める。ブロック１１７０において、スキャン対象の被検者又は物品上のターゲットが更に存在する場合には、ブロック１１２０において、被検者又は物品上の新しいターゲットに向かってマイクロ波照射を反射するよう、アンテナ要素を新しい対応する位相遅延によって再プログラムする。被検者又は物品上のターゲットのすべてのスキャンが完了したら、ブロック１１８０において、被検者又は物品上のそれぞれのターゲット（地点）において測定されたピクセル値から、被検者又は物品のマイクロ波画像を構成する。
【００５０】
当業者であれば、様々なアプリケーションにおいて、本出願に記述されている革新的な概念を変更及び変形可能であることを認識するであろう。従って、本発明の範囲は、記述されている特定の典型的な開示内容のいずれにも限定されるものではなく、特許請求の範囲により規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例による、簡略化された典型的なマイクロ波セキュリティ検査システムの概略図。
【図２】本発明の実施例による、図１の検査システムにおいて使用する簡略化された典型的なスキャニングパネルの概略図。
【図３】本発明の実施例による、図２のスキャニングパネルのアンテナ要素の断面図。
【図４】本発明の実施例による、マイクロ波照射を反射する典型的なスキャニングパネルの平面図の概略図。
【図５】本発明の実施例による、被検者上の１つのターゲットを照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システムの概略図。
【図６】本発明の実施例による、被検者上の複数のターゲットを照射する典型的なマイクロ波セキュリティ検査システムの概略図。
【図７】本発明の実施例による、典型的なマイクロ波セキュリティ検査システム内におけるそれぞれのスキャニングパネルのカバレージ領域を示す概略図。
【図８】本発明の実施例による、マイクロ波セキュリティ検査システムによって生成されるマイクロ波照射の様々な可能なビームの図式的表現。
【図９】本発明の実施例による、送信及び受信用の異なるマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用法を示す概略図。
【図１０】本発明の実施例による、送信及び受信用の他のマイクロ波アンテナ及びスキャニングパネルの使用法を示す概略図。
【図１１】本発明の実施例による、被検者又は他の物品のマイクロ波セキュリティ検査を実行する典型的なプロセスを示すフローチャート。
【図１２】送受信アレイにおいて使用する典型的な能動的アンテナ要素を示す図。
【図１３】本発明の実施例による、マイクロ波照射を誘導する典型的な透過的スキャニングパネルを示す概略図。
【符号の説明】
【００５２】
５０ａ 第１アンテナアレイ
５０ｂ 第２アンテナアレイ
６０ａ マイクロ波源
６０ｂ マイクロ波レシーバ
１００ プロセッサ
２００ アンテナ要素
４２０ ターゲット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波撮像システムであって、
マイクロ波照射を提供して、ターゲット（４２０）を照射するマイクロ波源（６０ａ）と、
前記ターゲット（４２０）から反射した反射マイクロ波照射を受信するマイクロ波レシーバ（６０ｂ）と、
複数のアンテナ要素（２００）含むアンテナアレイ（５０）であって、該アンテナ要素（２００）のそれぞれは、前記マイクロ波照射を前記ターゲット（４２０）上の位置に向かわせるよう対応する透過係数によってプログラム可能であり、該アンテナ要素（２００）は、さらに、前記ターゲット（４２０）上の位置から反射した反射マイクロ波照射を受信し、該反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう対応する追加の透過係数によってプログラム可能である、アンテナアレイ（５０）と、
前記反射マイクロ波照射の強度を測定するよう動作可能なプロセッサであって、該プロセッサ（１００）によって構成される前記ターゲット（４２０）の画像内のピクセルの値を求める、プロセッサ（１００）と、
を備える、マイクロ波撮像システム。
【請求項２】
前記アンテナアレイ（５０）は、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射を受信し、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれと関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、該反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう構成されている、
請求項１に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項３】
前記アンテナアレイ（５０）は、前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信し、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれと関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、該マイクロ波照射を前記ターゲット（４２０）の前記位置に向かわせるよう構成されている、
請求項１に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項４】
前記アンテナアレイ（５０）は、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射を受信し、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれと関連付けられた前記対応する追加の透過係数に基づいて、該反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう構成されている、
請求項３に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項５】
前記アンテナアレイ（５０）は、第１のアンテナアレイ（５０ａ）および第２のアンテナアレイ（５０ｂ）を含んでおり、
前記第１のアンテナアレイ（５０ａ）は、前記マイクロ波照射を前記ターゲット（４２０）上の前記位置に向かわせ、前記第２のアンテナアレイ（５０ｂ）は、前記反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせる、
請求項４に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項６】
ターゲットのマイクロ波画像を撮像するための方法であって、
複数のアンテナ要素（２００）を含むアンテナアレイ（５０）を提供するステップであって、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれは、対応する透過係数によってプログラム可能である、ステップと、
前記アンテナアレイ（５０）において、マイクロ波源（６０ａ）からマイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の位置に前記マイクロ波照射を向かわせるステップと、
前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した反射マイクロ波照射を受信するステップと、
前記反射マイクロ波照射の強度を測定して、ピクセルを求めるステップと、
前記ターゲット（４２０）上の複数の位置に関連付けられた複数のピクセル値を含む画像を構成するステップと、
を含む、方法。
【請求項７】
前記反射マイクロ波照射を受信するステップは、
前記アンテナアレイ（５０）において、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した反射マイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた対応する追加の透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射をマイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記アンテナアレイ（５０）は、第１のアンテナアレイ（５０ａ）および第２のアンテナアレイ（５０ｂ）を含んでおり、
前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信する前記ステップは、前記第１のアンテナアレイ（５０ａ）において、前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信するステップをさらに含み、
前記反射マイクロ波照射を受信する前記ステップは、前記第２のアンテナアレイ（５０ｂ）において、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ照射を受信するステップをさらに含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ターゲットのマイクロ波画像を撮像するための方法であって、
複数のアンテナ要素（２００）を含むアンテナアレイ（５０）を提供するステップであって、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれは、対応する透過係数によってプログラム可能である、ステップと、
マイクロ波源（６０ａ）からのマイクロ波照射によって前記ターゲット（４２０）上の位置を照射するステップと、
前記アンテナアレイ（５０）において、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した反射マイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射を、マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるステップと、
前記反射マイクロ波照射の強度を測定して、ピクセルを求めるステップと、
前記ターゲット（４２０）上の複数の位置に関連付けられた複数のピクセル値を含む画像を構成するステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記照射するステップは、
前記アンテナアレイ（５０）において、前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた対応する追加の透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の前記位置に前記マイクロ波照射を向かわせるステップと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
マイクロ波撮像システムであって、
マイクロ波照射を提供して、ターゲット（４２０）を照射するマイクロ波源（６０ａ）と、
前記ターゲット（４２０）から反射した反射マイクロ波照射を受信するマイクロ波レシーバ（６０ｂ）と、
複数のアンテナ要素（２００）含むアンテナアレイ（５０）であって、該アンテナ要素（２００）のそれぞれは、前記マイクロ波照射を前記ターゲット（４２０）上の位置に向かわせるよう対応する透過係数によってプログラム可能であり、該アンテナ要素（２００）は、さらに、前記ターゲット（４２０）上の位置から反射した反射マイクロ波照射を受信し、該反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう対応する追加の透過係数によってプログラム可能である、アンテナアレイ（５０）と、
前記反射マイクロ波照射の強度を測定するよう動作可能なプロセッサであって、該プロセッサ（１００）によって構成される前記ターゲット（４２０）の画像内のピクセルの値を求める、プロセッサ（１００）と、
を備える、マイクロ波撮像システム。
【請求項２】
前記アンテナアレイ（５０）は、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射を受信し、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれと関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、該反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう構成されている、
請求項１に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項３】
前記アンテナアレイ（５０）は、前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信し、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれと関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、該マイクロ波照射を前記ターゲット（４２０）の前記位置に向かわせるよう構成されている、
請求項１に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項４】
前記アンテナアレイ（５０）は、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射を受信し、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれと関連付けられた前記対応する追加の透過係数に基づいて、該反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるよう構成されている、
請求項３に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項５】
前記アンテナアレイ（５０）は、第１のアンテナアレイ（５０ａ）および第２のアンテナアレイ（５０ｂ）を含んでおり、
前記第１のアンテナアレイ（５０ａ）は、前記マイクロ波照射を前記ターゲット（４２０）上の前記位置に向かわせ、前記第２のアンテナアレイ（５０ｂ）は、前記反射マイクロ波照射を前記マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせる、
請求項４に記載のマイクロ波撮像システム。
【請求項６】
ターゲットのマイクロ波画像を撮像するための方法であって、
複数のアンテナ要素（２００）を含むアンテナアレイ（５０）を提供するステップであって、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれは、対応する透過係数によってプログラム可能である、ステップと、
前記アンテナアレイ（５０）において、マイクロ波源（６０ａ）からマイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の位置に前記マイクロ波照射を向かわせるステップと、
前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した反射マイクロ波照射を受信するステップと、
前記反射マイクロ波照射の強度を測定して、ピクセルを求めるステップと、
前記ターゲット（４２０）上の複数の位置に関連付けられた複数のピクセル値を含む画像を構成するステップと、
を含む、方法。
【請求項７】
前記反射マイクロ波照射を受信するステップは、
前記アンテナアレイ（５０）において、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した反射マイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた対応する追加の透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射をマイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記アンテナアレイ（５０）は、第１のアンテナアレイ（５０ａ）および第２のアンテナアレイ（５０ｂ）を含んでおり、
前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信する前記ステップは、前記第１のアンテナアレイ（５０ａ）において、前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信するステップをさらに含み、
前記反射マイクロ波照射を受信する前記ステップは、前記第２のアンテナアレイ（５０ｂ）において、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ照射を受信するステップをさらに含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ターゲットのマイクロ波画像を撮像するための方法であって、
複数のアンテナ要素（２００）を含むアンテナアレイ（５０）を提供するステップであって、前記アンテナ要素（２００）のそれぞれは、対応する透過係数によってプログラム可能である、ステップと、
マイクロ波源（６０ａ）からのマイクロ波照射によって前記ターゲット（４２０）上の位置を照射するステップと、
前記アンテナアレイ（５０）において、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した反射マイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた前記対応する透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の前記位置から反射した前記反射マイクロ波照射を、マイクロ波レシーバ（６０ｂ）に向かわせるステップと、
前記反射マイクロ波照射の強度を測定して、ピクセルを求めるステップと、
前記ターゲット（４２０）上の複数の位置に関連付けられた複数のピクセル値を含む画像を構成するステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記照射するステップは、
前記アンテナアレイ（５０）において、前記マイクロ波源（６０ａ）から前記マイクロ波照射を受信するステップと、
前記アンテナ要素（２００）のそれぞれに関連付けられた対応する追加の透過係数に基づいて、前記ターゲット（４２０）上の前記位置に前記マイクロ波照射を向かわせるステップと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１８４２７７（Ｐ２００６−１８４２７７Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３７６４７（Ｐ２００５−３３７６４７）
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】３９５ Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】３９５ Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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