特許 7402107 金属検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-12

(45)【発行日】2023-12-20

(54)【発明の名称】金属検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01V 3/10 20060101AFI20231213BHJP

【ＦＩ】

G01V3/10 F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020067491

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021162554

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】307011510

【氏名又は名称】株式会社熊平製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神田 信之

【審査官】森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０１０３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８０９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｖ １／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査体が通過する検出エリアを挟むように配置される送信コイル及び検出コイルと、
前記検出エリアを金属物が通過したときに前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量に基づいて金属物の有無を判定する金属検出部とを備えた電磁誘導方式の金属検出装置において、
被検査体が前記検出エリアの通過を開始する通過開始及び前記検出エリアの通過を完了する通過完了の両タイミングを含む通過タイミングを取得する通過タイミング取得部を備え、
前記通過タイミング取得部は、前記通過開始から前記通過完了までの時間を、被検査体が前記検出エリアを通過する通過時間として更に取得し、
前記金属検出部は、前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を、前記通過タイミング取得部で取得した通過タイミング及び通過時間で時間積分して積分値を算出し、算出された積分値と金属有無判定用閾値とを比較し、前記積分値が前記金属有無判定用閾値以上である場合に金属物があると判定し、
前記金属検出部は、更に、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間が所定時間以下の場合には、所定時間よりも長い場合に比べて低周波のノイズを高い除去レベルで除去するフィルタ処理を、前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を示す信号に対して実行することを特徴とする金属検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の金属検出装置において、
前記通過タイミング取得部は、前記検出エリアにおける被検査体の通過方向上流部で当該被検査体を検出する上流側センサと、前記検出エリアにおける被検査体の通過方向下流部で当該被検査体を検出する下流側センサとを備えていることを特徴とする金属検出装置。

【請求項3】

請求項１に記載の金属検出装置において、
前記金属検出部は、前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を継続して取得し、前記電圧変化量の積分区間の長さを、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間に応じて変更することを特徴とする金属検出装置。

【請求項4】

請求項１に記載の金属検出装置において、
前記金属検出部は、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間が所定時間以下の場合にフィルタ処理を前記信号に対して実行する第１フィルタと、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間が所定時間よりも長い場合にフィルタ処理を前記信号に対して実行する第２フィルタとを備えるとともに、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタに前記信号を送出可能に構成され、
前記第１フィルタは、前記第２フィルタに比べて低周波のノイズを高い除去レベルで除去することを特徴とする金属検出装置。

【請求項5】

請求項４に記載の金属検出装置において、
前記金属検出部は、前記第１フィルタによってフィルタ処理が実行された場合の前記積分値を増大させる増大処理を実行することを特徴とする金属検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検査体の金属を検出する金属検出装置に関し、特に、電磁誘導方式を採用する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えば各種イベント会場、会議場、文化施設等のように金属物の持ち込みが制限されている場所への入口に金属検出装置が設置されることがある。金属検出装置は、特許文献１に開示されているような電磁誘導方式を採用したものがある。電磁誘導方式の場合は送信コイルと検出コイルを備えており、検出エリアを挟むように送信コイルと検出コイルを対向配置することによって検出エリアに磁界を発生させ、その磁場の乱れを信号処理部において検出可能に構成されている。検出エリアを通過する被検査体が金属を有している場合には磁場の乱れが大きくなり、このことによる検出コイルの電圧変化量を時間積分した積分値が所定の閾値以上になると被検査体が金属を有していると判定し、外部に報知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－６３２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、検出コイルの電圧変化量を時間積分する積分区間は固定値とされているのが一般的であるが、積分区間を固定値にしていると、以下のような問題が発生するおそれがあった。

【0005】

すなわち、金属検出装置においては、単位時間当たりの検査処理数をできるだけ多くしたいという要求があり、この要求を満たすためには上記積分区間を短くする必要がある。ところが、上記積分区間を短くすると、当該積分区間における検出コイルの電圧変化量の中でノイズ成分の占める割合が増加し、誤検出の原因になりやすい。加えて、被検査体が送信コイルと検出コイルとの間をゆっくりと進む場合があり、この場合に上記積分区間が短く設定されていると、被検査体の通行時間が上記積分区間よりも長くなってしまうことがある。その結果、被検査体が金属を有しているにも関わらず、検出コイルの電圧変化量の積分値が所定の閾値よりも低くなり、金属検出ができなくなる。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送信コイルと検出コイルとの間を通過する被検査体の速さが一定でなくても、その速さに適応できるようにして金属物の検出漏れを抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明では、被検査体の通行時間を取得し、通行時間を積分区間として検出コイルの電圧変化量を時間積分し、得られた積分値に基づいて金属物の有無を判定するようにした。

【0008】

第１の発明は、被検査体が通過する検出エリアを挟むように配置される送信コイル及び検出コイルと、前記検出エリアを金属物が通過したときに前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量に基づいて金属物の有無を判定する金属検出部とを備えた電磁誘導方式の金属検出装置において、被検査体が前記検出エリアの通過を開始する通過開始及び前記検出エリアの通過を完了する通過完了の両タイミングを含む通過タイミングを取得する通過タイミング取得部を備え、前記通過タイミング取得部は、前記通過開始から前記通過完了までの時間を、被検査体が前記検出エリアを通過する通過時間として更に取得し、前記金属検出部は、前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を、前記通過タイミング取得部で取得した通過タイミング及び通過時間で時間積分して積分値を算出し、算出された積分値と金属有無判定用閾値とを比較し、前記積分値が前記金属有無判定用閾値以上である場合に金属物があると判定し、前記金属検出部は、更に、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間が所定時間以下の場合には、所定時間よりも長い場合に比べて低周波のノイズを高い除去レベルで除去するフィルタ処理を、前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を示す信号に対して実行することを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、金属物を有する被検査体が通過する検出エリアを通過すると、送信コイルと検出コイルとの間の磁場が金属物によって乱れ、検出コイルから出力される電圧が変化する。これと並行して、通過タイミング取得部は、被検査体が検出エリアを通過する際の通過開始及び通過完了の両タイミングを含む通過タイミングを取得する。

【0010】

通過タイミング取得部で取得した通過タイミングに基づいて被検査体が検出エリアを通過し始めた時（被検査体の通過開始時）を推定することができる。これにより、被検査体が検出エリアを通過している時の電圧変化量を算出することができる。

【0011】

つまり、本発明では、電圧変化量の算出区間を被検査体の速度に合わせて柔軟に変化させることができるので、被検査体が検出エリアをゆっくりと通過した場合には、電圧変化量の算出区間も被検査体の通過時間に対応して長くなり、また、被検査体が検出エリアを速く通過した場合には、電圧変化量の算出区間も被検査体の通過時間に対応して短くなる。これにより、算出された電圧変化量が実際の被検査体の通過速さ及びタイミングを反映したものになるので、金属物の検出漏れを抑制できる。

【0012】

また、通過タイミング取得部により、被検査体が検出エリアを通過する通過タイミングと、被検査体が検出エリアを通過するのに要した時間（通過時間）との両方を取得することができる。ここで取得される通過時間は、被検査体の速度に応じて変化することになり、被検査体の速度が速ければ短くなり、被検査体の速度が遅ければ長くなる。したがって、電圧変化量の算出区間を被検査体の検出エリアの通過時間に合わせて柔軟に変化させることができる。

【0013】

また、検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量の積分開始時を被検査体の通過開始時とし、積分区間を通過タイミング取得部で取得した通過時間とすることで、被検査体が検出エリアを通過している時の電圧変化量の積分値を取得することができる。

【0014】

つまり、本発明では、積分区間を固定値とすることなく、被検査体の速度、即ち検出エリアの通過時間に合わせて柔軟に変化させることができるので、被検査体が検出エリアをゆっくりと通過した場合には、積分区間も被検査体の通過時間に対応して長くなり、また、被検査体が検出エリアを速く通過した場合には、積分区間も被検査体の通過時間に対応して短くなる。これにより、算出された積分値が実際の被検査体の通過速さ及びタイミングを反映したものになるので、金属物の検出漏れを抑制できる。

【0015】

すなわち、検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を示す信号を抽出する場合、その抽出時間が短ければ短いほどノイズ成分の影響を受けやすくなり、検出性能の低下及び誤検出の可能性が高くなる。これに対して、本発明では、通過タイミング取得部で取得した通過時間が所定時間以下で短い場合には、長い場合に比べて低周波のノイズを高い除去レベルで除去することができるので、積分区間が短くてもノイズ成分の影響が低減され、よって、検出性能の低下が回避されるとともに、誤検出の可能性が低下する。

【0016】

第２の発明は、前記通過タイミング取得部は、前記検出エリアにおける被検査体の通過方向上流部で当該被検査体を検出する上流側センサと、前記検出エリアにおける被検査体の通過方向下流部で当該被検査体を検出する下流側センサとを備えていることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、被検査体が検出エリアを通過する際、通過方向上流部において上流側センサによって検出された後、通過方向下流部において下流側センサによって検出される。これにより、被検査体の正確な通過タイミングや通過時間を取得することが可能になる。上流側センサ及び下流側センサの種類は特に限定されるものではなく、例えば赤外線センサ、超音波センサ、三次元情報を計測可能なＴＯＦカメラ、被検査体の通過状況を一般的なカメラで撮影して画像解析した結果に基づいて判定する手段等を用いることができる。

【0018】

第３の発明は、前記金属検出部は、前記検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を継続して取得し、前記電圧変化量の積分区間の長さを、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間に応じて変更することを特徴とする。

【0019】

この構成によれば、金属検出装置の運用時には、検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量を金属検出部が継続して取得しておき、被検査体の検出エリアの通過時間を取得した段階で、金属検出部による電圧変化量の積分区間の長さを通過時間に応じた長さにすることができる。

【0020】

第４の発明は、前記金属検出部は、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間が所定時間以下の場合にフィルタ処理を前記信号に対して実行する第１フィルタと、前記通過タイミング取得部で取得した通過時間が所定時間よりも長い場合にフィルタ処理を前記信号に対して実行する第２フィルタとを備えるとともに、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタに前記信号を送出可能に構成され、前記第１フィルタは、前記第２フィルタに比べて低周波のノイズを高い除去レベルで除去することを特徴とする。

【0021】

この構成によれば、予め第１フィルタ及び第２フィルタを設けておくことで、通過タイミング取得部で取得した通過時間に応じたフィルタ処理を第１フィルタまたは第２フィルタで実行することができる。尚、通過時間の判定は２段階ではなく、３段階以上にすることもでき、この場合、低周波のノイズの除去レベルが異なる第３フィルタや第４フィルタを設ければよい。

【0022】

第５の発明は、前記金属検出部は、前記第１フィルタによってフィルタ処理が実行された場合の前記積分値を増大させる増大処理を実行することを特徴とする。

【0023】

すなわち、第１フィルタによってフィルタ処理が実行されて低周波ノイズが除去されると信号が減衰する。この場合に、例えば一定のゲインをかけて積分値を増大させることで、第１フィルタ処理の有無の差を補正することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、被検査体が検出エリアを通過する通過タイミングを取得する通過タイミング取得部を備えているので、検出コイルから出力される電圧より算出される電圧変化量の算出区間を実際の被検査体の通過時間に合わせることができ、金属物の検出漏れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る金属検出装置の斜視図である。

【図2】金属検出装置のブロック図である。

【図3】検出コイルから出力された信号から検波信号を生成する過程を説明する図である。

【図4】磁界周波数とレベルとの関係を示すグラフである。

【図5】低速用フィルタ、中速用フィルタ及び高速用フィルタの周波数特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0027】

図１は、本発明の実施形態に係る金属検出装置１の斜視図である。金属検出装置１は、例えばイベント会場、会議場、文化施設、仮設の入出国検査場の入口等に設置することができる装置であり、被検査体としての人が所持している金属物の有無を検出し、金属物を検出した場合には周囲に光や音で報知するように構成されている。金属物を検出した場合には外部機器（例えばゲート開閉器）等に制御信号を出力して制御することもできる。

【0028】

金属検出装置１は入口に設置されることが想定されているので、全体形状としては、一度に１人が通過することが可能な縦長のゲート型をなしている。すなわち、金属検出装置１は、検出エリアＳを挟むように配置される第１側板部２及び第２側板部３と、上側連結部４とを備えている。上側連結部４は必要に応じて設ければよく、必須な部材ではない。

【0029】

検出エリアＳは、人が通過する通路の一部であり、この検出エリアＳ内に金属物があるか否かを金属検出装置１によって検出することができるようになっている。人が通過する方向を矢印Ａで示す。また、Ｘ方向を人が通過する方向とし、Ｙ方向を人が通過する通路の幅方向とし、Ｚ方向を上下方向としているが、これは説明の便宜を図るために定義するだけである。

【0030】

第１側板部２及び第２側板部３は、上下方向に延びるとともに、人が通過する方向（矢印Ａで示す方向）に沿うように配置されている。第１側板部２及び第２側板部３の上端部は、一般的な成人の頭部位置よりも上に位置している。第１側板部２及び第２側板部３の端面部には、報知用発光部１７がそれぞれ設けられている。報知用発光部１７は、例えば発光ダイオード等の光源を有しており、金属物が検出された場合には赤色で点灯する一方、金属物が検出されない場合には赤色以外の色で点灯または消灯するように、後述する制御部８（図２に示す）によって制御される。報知用発光部１７の設置位置は特に限定されるものではない。

【0031】

上側連結部４は、第１側板部２の上部から第２側板部３の上部まで延び、第１側板部２の上部と第２側板部３の上部とを連結する部分であり、第１側板部２及び第２側板部３と一体化している。上側連結部４は、金属検出装置１の天井部を構成する部分でもあり、略水平に延びるように形成されている。上側連結部４は筐体状をなしており、この上側連結部４の内部に、金属検出装置１の一部を構成する制御基板等（図示せず）を設けることができる。

【0032】

（金属検出装置１の詳細構成）
図２に示すように、金属検出装置１は、送信コイルＡ及び検出コイルＢと、入口側通行センサ（上流側センサ）７ａ及び出口側通行センサ（下流側センサ）７ｂと、制御部（金属検出部）８と、報知用スピーカー１６と、前記報知用発光部１７とを有している。送信コイルＡ及び検出コイルＢは従来から使用されているものであるため詳細な説明は省略する。

【0033】

送信コイルＡは、第１側板部２に設けられており、外部からは見えないように第１側板部２に内蔵されている。送信コイルＡは、第１側板部２の上部から下部に亘っており、金属物が検出エリアＳの上部、中間部、下部のいずれにあっても検出可能にしてある。

【0034】

金属検出装置１は、検出エリアＳに磁界を発生させる部分として従来から周知の回路構成を有している。すなわち、検出エリアＳに磁界を発生させる部分は、前記送信コイルＡと、送信コイルＡに接続されて該送信コイルＡと共振する共振回路Ｃと、共振回路Ｃに接続されて任意の周波数を生成する信号発生器Ｄとを備えている。信号発生器Ｄは、制御部８に設けておくことができる。

【0035】

検出コイルＢは１つであってもよいし、Ｚ方向に並ぶ複数のコイルで構成されていてもよい。検出コイルＢも外部からは見えないように第２側板部３に内蔵されている。検出コイルＢを複数設ける場合、第２側板部３の上部、中間部、下部のそれぞれに設けておくことができる。

【0036】

検出コイルＢには、当該検出コイルＢから出力された信号を任意の増幅率で増幅する増幅器５が接続されている。検出コイルＢから出力された信号は増幅器５によって増幅されて出力される。検出コイルＢが複数設けられている場合、増幅器５を検出コイル毎に設けることができる。増幅器５の増幅率の変更は、例えば管理者等によって行うことができる。

【0037】

各増幅器５の出力段には、Ａ／Ｄコンバータ６が接続されている。増幅器５から出力された信号（アナログ信号）はＡ／Ｄコンバータ６によってデジタル信号とされて出力される。

【0038】

入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂは、被検査体が検出エリアＳを通過する通過タイミング及び通過時間を取得するための通過タイミング取得部を構成するものである。通過タイミング取得部は、通過タイミングのみを取得するものであってもよい。通過タイミングには、被検査体が検出エリアＳの通過を開始する通過開始及び検出エリアＳの通過を完了する通過完了の両タイミングを含むことができる。両タイミングを取得すれば、被検査体の検出エリアＳの通過時間を取得することができる。

【0039】

入口側通行センサ７ａは、検出エリアＳにおける被検査体の通過方向上流部において被検査体の有無を検出するセンサである。出口側通行センサ７ｂは、検出エリアＳにおける被検査体の通過方向下流部において被検査体の有無を検出するセンサである。

【0040】

具体的には、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂは、赤外線センサや超音波センサ等のように物体、特に人が接近したことを検出可能なセンサで構成されている。図１に示すように、入口側通行センサ７ａは、第１側板部２の検出エリアＳ側の面における通過方向上流部に配設されている。入口側通行センサ７ａの位置は、金属物が検出エリアＳを通過する際、検出エリアＳの磁場が乱れ始める当該金属物の位置に対応している。よって、入口側通行センサ７ａよりも上流側に金属物が位置しても検出エリアＳの磁場は殆ど乱れない。また、出口側通行センサ７ｂは、第１側板部２の検出エリアＳ側の面における通過方向下流部に配設されている。出口側通行センサ７ｂの位置は、金属物が検出エリアＳを通過する際、検出エリアＳの磁場の乱れが終わる当該金属物の位置に対応している。よって、出口側通行センサ７ｂよりも下流側に金属物が位置しても検出エリアＳの磁場は殆ど乱れない。

【0041】

制御部８は、例えばマイクロプロセッサ、集積回路等で構成することができる。制御部８は、処理ブロック１４と、金属検出判定部１５とを備えている。さらに、処理ブロック１４は、通過タイミング処理部９、フィルタ１０Ａ～１０Ｃ、検波処理部１１Ａ～１１Ｃ、位相処理部１１ｂ、積分処理部１２Ａ～１２Ｃ及び信号選択部１３を備えている。これら各部はハードウェアで構成されていてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで構成されていてもよい。位相処理部１１ｂは、信号発生器Ｄに接続されている。

【0042】

通過タイミング処理部９は、被検査体が検出エリアＳを通過した通過タイミングを取り込むとともに、被検査体が検出エリアＳを通過するのに要する通過時間を取り込む部分である。通過タイミング処理部９には、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂが接続されており、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂから出力される被検査体の検出信号が入力されるようになっている。金属検出装置１の運用開始後、入口側通行センサ７ａから検出信号が入力されると、通過タイミング処理部９はそのタイミングを被検査体が検出エリアＳに入った通過開始タイミングとして記憶または保持する。通過開始タイミングの記憶または保持後、出口側通行センサ７ｂから検出信号が入力されると、通過タイミング処理部９はそのタイミングを被検査体が検出エリアＳから出た通過完了タイミングとして記憶または保持する。

【0043】

通過開始タイミング及び通過完了タイミングは、制御部８の内部クロック等から取得した時刻であってもよいし、金属検出装置１の運用開始から計時されるタイマー（図示せず）等から得られた各種経過時間等であってもよい。通過開始タイミングから通過完了タイミングまでの時間が被検査体の検出エリアＳの通過時間である。通過時間は、必要に応じて通過タイミング処理部９で算出することができる。

【0044】

通過タイミング処理部９には、検出コイルＢから出力された信号も入力される。検出コイルＢから出力された信号は、検出コイルＢから出力された電圧より算出される電圧変化量を示す信号であり、図３の最上部に入力信号ＳＧとしてその一例を表すことができる。検出コイルＢから出力された信号は、金属検出装置１の運用開始後から運用終了時まで継続して通過タイミング処理部９に入力されている。

【0045】

図３に示すように、通過タイミング処理部９は、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂから出力される検出信号に基づいて、被検査体が検出エリアＳを通過している間の通過時信号ＳＧ１を取得することができる。すなわち、入口側通行センサ７ａは被検査体を検出しているときにのみ検出信号ＳＧ２を通過タイミング処理部９に出力し、また、出口側通行センサ７ｂは被検査体を検出しているときにのみ検出信号ＳＧ３を通過タイミング処理部９に出力する。通過タイミング処理部９は、入力信号ＳＧのうち、入口側通行センサ７ａの検出信号ＳＧ２の立ち下がり時から出口側通行センサ７ｂの検出信号ＳＧ３の立ち下がり時までの間の信号を切り出して通過時信号ＳＧ１とする。

【0046】

尚、通過タイミング処理部９は、入力信号ＳＧのうち、入口側通行センサ７ａの検出信号ＳＧ２の立ち上がり時から出口側通行センサ７ｂの検出信号ＳＧ３の立ち上がり時までの間の信号を切り出して通過時信号ＳＧ１としてもよい。

【0047】

通過タイミング処理部９は、入口側通行センサ７ａの検出信号ＳＧ２と出口側通行センサ７ｂの検出信号ＳＧ３との間隔に基づいて、被検査体の検出エリアＳの通過時間を読み取ることができる。また、通過タイミング処理部９は、通過時間と、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂの距離とに基づいて、被検査体の速度を算出することもできる。算出した被検査体の速度を、高速、中速、低速の３つに区分することができる。例えば、被検査体の速度が５ｍ／秒以上を高速とし、被検査体の速度が３ｍ／秒以下を低速とし、被検査体の速度が３ｍ／秒を超え、５ｍ／秒未満を中速と定義することができるが、これは一例であり、被検査体の種類や金属検出装置１の設置場所等に応じて任意に設定することができる。また、被検査体の速度範囲を２つに分けてもよいし、４つ以上に分けてもよい。

【0048】

ここで、通過タイミング処理部９が抽出した通過時信号ＳＧ１は、抽出時間Ｔ１が長ければ長いほど、図４に符号２０で示すようにメインロープの帯域が狭く磁界周波数成分Ｆが捉えやすくなる。反対に、抽出時間Ｔ１が短いと、符号２１で示すようにメインロープの帯域が広くなり、磁界周波数成分Ｆが捉えづらく、他のノイズとなる成分が多くなる。したがって、抽出時間Ｔ１が短くなればなるほどノイズの影響が顕在化するので、金属物の検出性能が低下し、誤検出が多くなるおそれがある。

【0049】

このことに対し、本例では、図２に示すように、通過タイミング処理部９が抽出した通過時信号ＳＧ１の出力経路を複数に分岐させて、通過時信号ＳＧ１を複数のフィルタ１０Ａ～１０Ｃにそれぞれ入力し、被検査体の速度に応じて、それぞれ特性の異なるフィルタ１０Ａ～１０Ｃによるフィルタ処理を実行可能にしている。

【0050】

フィルタ１０Ａ～１０Ｃは、磁界周波数成分Ｆ（図４に示す）を取り出すフィルタ（例えば、くし型フィルタと低周波ノイズを除去するハイパスフィルタ）であり、上記速度範囲の数と同じ数だけ設けられている。この例では、上記速度範囲が３つあるので、フィルタ１０Ａ～１０Ｃは、３つのフィルタ、即ち低速用フィルタ（第１フィルタ）１０Ａ、中速用フィルタ（第２フィルタ）１０Ｂ及び高速用フィルタ１０Ｃで構成されている。低速用フィルタ１０Ａは、被検査体の速度が上記低速範囲であるときのためのフィルタであり、従って、図３に示す時間Ｔ１が長いときの通過時信号ＳＧ１に対して適用される。また、中速用フィルタ１０Ｂは、被検査体の速度が上記中速範囲であるときのためのフィルタであり、従って、図３に示す時間Ｔ１が中程度であるときの通過時信号ＳＧ１に対して適用される。また、高速用フィルタ１０Ｃは、被検査体の速度が上記高速範囲であるときのためのフィルタであり、従って、図３に示す時間Ｔ１が短いときの通過時信号ＳＧ１に対して適用される。フィルタ１０Ａ～１０Ｃの処理は並行して実行される。尚、上記速度範囲が２つ（低速と高速）であれば２つのフィルタ（低速用フィルタと高速用フィルタ）、４つ以上であれば４つ以上のフィルタを含むことができる。

【0051】

低速用フィルタ１０Ａ、中速用フィルタ１０Ｂ及び高速用フィルタ１０Ｃのノイズ除去特性（周波数特性）は図５に示すとおりである。高速用フィルタ１０Ｃは、中速用フィルタ１０Ｂ及び低速用フィルタ１０Ａに比べて誤検知の原因となり得る、例えば１００Ｈｚ未満の低周波のノイズを高い除去レベルで除去可能に構成されている。また、中速用フィルタ１０Ｂは、低速用フィルタ１０Ａに比べて低周波のノイズ除去効果が高い。低速用フィルタ１０Ａは低周波のノイズ除去効果が最も低くなっている。つまり、制御部８は、被検査体の通過時間が所定時間以下の場合には、所定時間よりも長い場合に比べて低周波のノイズ除去効果の高いフィルタ処理を、検出コイルＢから出力される電圧より算出される電圧変化量を示す信号に対して実行することができる。

【0052】

検波処理部１１Ａ～１１Ｃは、低速用フィルタ１０Ａに接続される低速用検波処理部１１Ａと、中速用フィルタ１０Ｂに接続される中速用検波処理部１１Ｂと、高速用フィルタ１０Ｃに接続される高速用検波処理部１１Ｃとで構成されている。低速用検波処理部１１Ａは、低速用フィルタ１０Ａから出力された信号を振幅または位相検波処理する部分である。中速用検波処理部１１Ｂは、中速用フィルタ１０Ｂから出力された信号を振幅または位相検波処理する部分である。高速用検波処理部１１Ｃは、高速用フィルタ１０Ｃから出力された信号を振幅または位相検波処理する部分である。各検波処理部１１Ａ～１１Ｃには、位相処理部１１ｂが接続されている。検波処理部１１Ａ～１１Ｃによる処理後の信号波形の一例を図３に検波信号ＳＧ５として示す。検波信号ＳＧ５は、通過時信号ＳＧ１の振幅または位相の変化分を示している。検波処理部１１Ａ～１１Ｃの処理も並行して実行される。

【0053】

積分処理部１２Ａ～１２Ｃは、低速用検波処理部１１Ａに接続される低速用積分処理部１２Ａと、中速用検波処理部１１Ｂに接続される中速用積分処理部１２Ｂと、高速用検波処理部１１Ｃに接続される高速用積分処理部１２Ｃとで構成されている。低速用積分処理部１２Ａは、低速用検波処理部１１Ａから出力される検波信号ＳＧ５で得られる変化量を、被検査体の検出エリアＳの通過時間で時間積分する部分する部分である。中速用積分処理部１２Ｂは、中速用検波処理部１１Ｂから出力される検波信号ＳＧ５で得られる変化量を、被検査体の検出エリアＳの通過時間で時間積分する部分する部分である。高速用積分処理部１２Ｃは、高速用検波処理部１１Ｃから出力される検波信号ＳＧ５で得られる変化量を、被検査体の検出エリアＳの通過時間で時間積分する部分する部分である。

【0054】

すなわち、検波信号ＳＧ５は検出コイルＢから出力される電圧より算出される電圧変化量を示しているので、積分処理部１２Ａ～１２Ｃは、各々、検出コイルＢから出力される電圧より算出される電圧変化量を、被検査体の通過タイミング及び通過時間で時間積分して積分値を算出する。このときの積分区間は、被検査体の通過時間が長ければ長くなり、短ければ短くなるので、通過時間に応じて変更されることになる。また、積分処理部１２Ａ～１２Ｃによる積分の開始時は、入口側通行センサ７ａの検出信号ＳＧ２の立ち上がり時または立ち下がり時であるので、被検査体の通過タイミングと一致させることができる。積分処理部１２Ａ～１２Ｃの処理も並行して実行される。

【0055】

仮に、出口側通行センサ７ｂの検出信号ＳＧ３が出力されるまでフィルタ処理、検波処理、積分処理が実行されないと、金属物の有無の判定結果が出るまでに時間がかかることになるが、本例のように、フィルタ１０Ａ～１０Ｃ、検波処理部１１Ａ～１１Ｃ及び積分処理部１２Ａ～１２Ｃをそれぞれ低速用、中速用、高速用の３つ設けておき、低速用、中速用、高速用の各々の処理を並行して実行することで、金属物の有無の判定結果を高速に出力できる。

【0056】

積分処理部１２Ａ～１２Ｃで算出された積分値は信号選択部１３に出力される。低速用積分処理部１２Ａ、中速用積分処理部１２Ｂ及び高速用積分処理部１２Ｃから出力される積分値を、それぞれ低速時積分値、中速時積分値及び高速時積分値とする。信号選択部１３は、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂから出力される検出信号に基づいて算出された被検査体の通過時間に応じた積分値を、低速時積分値、中速時積分値及び高速時積分値の中から選択する。具体的には、被検査体の速度が低速範囲にあるときには低速時積分値を選択し、被検査体の速度が中速範囲にあるときには中速時積分値を選択し、被検査体の速度が高速範囲にあるときには高速時積分値を選択する。このとき、速度を用いずに通過時間を用いて積分値を選択してもよい。尚、被検査体の通過時間が例えば１００ｍｓを下回る場合のように、短時間である場合には、電源などの低周波ノイズの影響を受けやすいので、高速とみなして積分値を選択することができる。

【0057】

中速用フィルタ１０Ｂ及び高速用フィルタ１０Ｃを適用した積分値（中速時積分値及び高速時積分値）を使用する場合、図５に示すように磁界周波数成分Ｆが低速用フィルタ１０Ａに比べて減衰する。これを補うため、信号選択部１３では、中速時積分値及び高速時積分値を増大させる増大処理を実行する。具体的には、中速時積分値及び高速時積分値に一定のゲインをかけることにより、通過時間によるフィルタ特性の差を補正することができる。例えば、金属物を持った被検査体（人間）が検出エリアＳを５０ｍｓで通過した高速時と、２００ｍｓで通過した中速時との２つのデータを取得すると、高速時の磁界周波数成分のピーク値と、中速時の磁界周波数成分のピーク値との差はある程度一定の差（例えば６～７ｄＢ程度の差）が生じていたので、上記補正処理を実行することで、判定結果のばらつきを抑制することができる。

【0058】

また、図４に示すように、通過時間の相違によって磁界周波数スペクトルピークの差が生じるが、その差はほぼ一定のため、フィルタ１０Ａ～１０Ｃにより、磁界周波数成分Ｆ以外の周波数成分を除去したのち、信号選択部１３で同様に一定のゲインをかけることにより、通過時間の相違によるスペクトルピークの差を補正することができる。

【0059】

以上の処理により、検出エリアＳの通過時間の相違による金属物の有無判定のばらつきを抑えることができる。尚、上記２つの補正処理は必要に応じて実行すればよい。

【0060】

信号選択部１３で選択された積分値は金属検出判定部１５に出力される。金属検出判定部１５では、信号選択部１３から出力された積分値と、予め設定された金属有無判定用閾値とを比較し、積分値が金属有無判定用閾値以上である場合に金属物があると判定する一方、積分値が金属有無判定用閾値未満である場合には金属物が無いと判定する。金属有無判定用閾値は記憶部（図示せず）に予め記憶されている。金属有無判定用閾値は任意の値に設定することができる。この判定手法は従来から周知の手法を用いることができる。

【0061】

金属検出判定部１５の判定結果に応じて報知用スピーカー１６及び報知用発光部１７が制御部８によって制御される。金属検出判定部１５が、金属物があると判定した場合には、報知用スピーカー１６に報知音を発生させるとともに、報知用発光部１７を警告色で発光させる。金属検出判定部１５が、金属物が無いと判定した場合には、報知用スピーカー１６に報知音を発生させることなく、報知用発光部１７も警告色を発光させない。

【0062】

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態に係る金属検出装置１によれば、金属物を有する被検査体が通過する検出エリアＳを通過すると、送信コイルＡと検出コイルＢとの間の磁場が金属物によって乱れ、検出コイルＢから出力される電圧が変化する。これと並行して、被検査体が検出エリアＳを通過する通過タイミング及び通過時間を取得することができる。検出コイルＢから出力される電圧より算出される電圧変化量の積分開始時を被検査体の通過開始時とし、積分区間を被検査体の通過時間とすることで、被検査体が検出エリアＳを通過している時の電圧変化量の積分値を取得することができる。

【0063】

つまり、積分区間を固定値とすることなく、被検査体の通過時間に合わせて柔軟に変化させることができるので、被検査体が検出エリアＳをゆっくりと通過した場合には、低速時の処理によって積分区間も被検査体の通過時間に対応して長くなり、また、被検査体が検出エリアを速く通過した場合には、高速時の処理によって積分区間も被検査体の通過時間に対応して短くなる。これにより、算出された積分値が実際の被検査体の通過速さ及びタイミングを反映したものになるので、金属物の検出漏れを抑制できる。

【0064】

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。上記実施形態では、電圧変化量を時間積分した積分値と金属有無判定用閾値とを比較して金属物の有無を判定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、通過タイミング取得部で取得した通過開始及び通過完了時の電圧の瞬時値の変化量を算出し、算出された電圧変化量と金属有無判定用閾値とを比較して金属物の有無を判定してもよい。また、通過タイミング部で取得した被検査体の検査エリアＳの通過時間内に変化した電圧の総和を算出し、算出された電圧変化量と金属有無判定用閾値とを比較して金属物の有無を判定してもよい。通過タイミング取得部で通過タイミング及び通過時間を取得することで、例えば被検査体が検出エリアＳを通過し始めた時から通過し終わるまでの電圧変化量を算出することができる。被検査体の速度が速ければ電圧変化量の算出区間が短くなり、被検査体の速度が遅ければ電圧変化量の算出区間が長くなる。よって、電圧変化量の算出区間を、被検査体の速度に合わせて柔軟に変えることができる。また、電圧変化量の算出開始のタイミングを、被検査体の通過タイミングに合わせることができる。したがって、算出された電圧変化量が実際の被検査体の通過速さ及びタイミングを反映したものになるので、金属物の検出漏れを抑制できる。

【0065】

また、上記実施形態では、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂを別々に備え、被検査体の通過タイミング及び通過時間を取得しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、検出エリアＳを含む所定領域を撮影可能なカメラと、カメラで取得された画像を解析する画像解析装置とを用意し、カメラで撮影して取得された画像を画像解析装置で画像解析した結果に基づいて、検出エリアＳにおける被検査体の通過状況を判定可能にし、入口側通行センサ７ａ及び出口側通行センサ７ｂを別々に備えることなく、被検査体の通過タイミング及び通過時間を取得してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0066】

以上説明したように、本発明に係る金属検出装置は、例えば、各種イベント会場、会議場、文化施設等のように金属物の持ち込みが制限されている場所への入口に設置することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 金属検出装置
７ａ 入口側通行センサ（上流側センサ、通過タイミング取得部）
７ｂ 出口側通行センサ（下流側センサ、通過タイミング取得部）
８ 制御部
１０Ａ 低速用フィルタ（第１フィルタ）
１０Ｂ 中速用フィルタ（第２フィルタ）
Ａ 送信コイル
Ｂ 出力コイル
Ｓ 検出エリア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】