(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質検知装置であって、
第１波長の光及び第２波長の光を、それぞれ、異なるタイミングで監視範囲に照らす照明部と、
前記第１波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより第１実画像を取得し、前記第２波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより第２実画像を、取得する撮像部と、
前記撮像部が取得した前記第１実画像と前記第２実画像とにおける各画素間の明るさの違いを求め、前記求めた各画素間の明るさの違いを基準値と比較し、前記比較した結果に基づいて、前記監視範囲に存在する特定の物質を検知する画像処理部と、
メモリとを備え、
前記撮像部は、
前記第１実画像と前記第２実画像を取得する前であって、前記特定の物質が存在しない間に前記第１波長の光で照らされた、前記監視範囲を撮像し、第１基準画像を取得し、
前記第１実画像と前記第２実画像を取得する前であって、前記特定の物質が存在しない間に前記第２波長の光で照らされた、前記監視範囲を撮像し、第２基準画像を取得し、
前記撮像部により取得された前記第１基準画像及び前記第２基準画像は、それぞれ、前記メモリに記憶され、
前記第１基準画像と前記第２基準画像とにおける各画素間の明るさの違いを前記基準値とする、
物質検知装置。
【請求項２】
前記第１波長の光は、前記第２波長の光よりも前記特定の物質による吸収率が大きいことを特徴とする、
請求項１に記載の物質検知装置。
【請求項３】
前記照明部は、前記監視範囲における、前記第１波長の光が照らす領域、及び前記第２波長の光が照らす領域を変える走査部を備える、
請求項１に記載の物質検知装置。
【請求項４】
前記走査部は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光をそれぞれ反射するミラー、及び前記ミラーの向きを変えるアクチュエータを備える、
請求項３に記載の物質検知装置。
【請求項５】
前記第１基準画像の中の監視範囲に対応する各画素の明るさを同じにするために、
前記照明部は、前記第１波長の光が照らす領域に応じて前記第１波長の光の強度を調節し、
前記第２基準画像の中の監視範囲に含まれる各画素の明るさを同じにするために、
前記照明部は、前記第２波長の光が照らす領域に応じて前記第２波長の光の強度を調節する、
請求項３に記載の物質検知装置。
【請求項６】
前記第１実画像を得るときに前記照射部が前記監視範囲の領域を照らす前記第１波長の光の強度と、前記第１基準画像を得るときに前記領域と同じ領域を照らす前記第１波長の光の強度の比、及び前記第２実画像を得るときに前記照射部が前記監視範囲の領域を照らす前記第２波長の光の強度と、前記第２基準画像を得るときに前記領域と同じ領域を照らす前記第２波長の光の強度の比は、同じである、
請求項４に記載の物質検知装置。
【請求項７】
前記第１波長及び前記第２波長の光を発生させる光源を備える、
請求項１に記載の物質検知装置。
【請求項８】
前記光源は、第１波長の光を発生させる第１の光源及び前記第２波長の光を発生させる第２の光源を備える、
請求項７に記載の物質検知装置。
【請求項９】
前記光源は、半導体レーザ、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、又は半導体励起固体レーザのうちのいずれかである、
請求項７に記載の物質検知装置。
【請求項１０】
前記照明部は、前記監視範囲のうち前記撮像部が撮像する領域だけに前記光を照らす、
請求項１に記載の物質検知装置。
【請求項１１】
前記画像処理部は、前記監視範囲のうち所定の領域が指定されると、前記指定される領域だけにおいて前記特定の物質を検知する、
請求項１に記載の物質検知装置。
【請求項１２】
前記照明部は、前記所定の領域だけに前記第１波長の光及び前記第２波長の光を異なるタイミングで照らす、
請求項１１に記載の物質検知装置。
【請求項１３】
前記物質検知装置は、さらに、前記監視範囲に存在する動体を検知する動体検知部を備え、
前記照明部は、前記監視範囲に存在する動体に前記光を照らさない、
請求項１に記載の物質検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、監視範囲に存在する特定の物質を検知する物質検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の物質検知装置としては、監視対象物を所定の時間間隔で撮像し、この撮像した複数枚の連続画像間での変化（差分値）に基づいて、監視対象物内における物質の存在を検出するものがあった（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２３６７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の物質検知装置では、連続する複数枚の撮像画像間で生じる変化を見ているため、静止している又は動きが小さい物質等は、検知が難しい（検出精度が低い）という課題を有していた。
また、上記従来の物質検知装置では、自然光や一般的な白色照明に照らされた監視対象物を監視カメラで撮像するため、監視カメラが変化として捉え難い、例えば無色透明な物質や背景と同系色を有する物質等は、検知が難しい（検出精度が低い）という課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、物質の動きや色彩に影響されることなく、検出精度の高い物質検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る物質検知装置は、
第１波長の光及び第２波長の光を、それぞれ、異なるタイミングで監視範囲に照らす照明部と、
前記第１波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより第１実画像を取得し、前記第２波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより第２実画像を取得する撮像部と、
前記撮像部が取得した前記第１実画像と前記第２実画像とにおける各画素間の明るさの違いを求め、前記求めた各画素間の明るさの違いと前記各画素間の基準値とを比較し、前記比較した結果に基づいて監視範囲に存在する特定の物質を検知する画像処理部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、物質の動きや色彩に影響されることがない検出精度の高い物質検知装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る物質検知装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、物質検知装置が部屋に設置された実施例を示す図である。
【図３】図３は、水の吸収波長を説明する図である。
【図４】図４は、物質検知装置が実行する初期設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、物質検知装置が実行する物質検知処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る物質検知装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、物質検知装置が実行する初期設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、物質検知装置が実行する物質検知処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、撮像部によって撮像された画像を表示部に表示した一例を示す図である。
【図１０】図１０は、物質検知装置が設置された部屋に動く物体がある一例を示す図である。
【図１１】図１１は、物質検知装置が自動車に設置された一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の基礎となった知見＞
上記特許文献１には、監視対象物を撮像した複数枚の連続画像間での変化（差分値）に基づいて、監視対象物内における物質の存在を検出する物質検知装置が記載されている。
従来の物質検知装置では、連続する複数枚の撮像画像間で生じる変化を見ているため、静止している又は動きが小さい物質等は、検知が難しい（検出精度が低い）という課題を有していた。
【００１０】
また、上記従来の物質検知装置では、自然光や一般的な白色照明に照らされた物質を監視カメラで撮像する。このため、例えば無色透明な物質や背景と同系色を有する物質等は、画像上で存在する箇所と存在しない箇所との違いが容易に区別できるほどはっきりと現れず、物質が検出されないことがあるという課題を有していた。従って、物質検知装置では、更なる改善が必要とされていた。
【００１１】
＜本発明者らが着目した手法＞  
そこで、本発明者らは、検知しようとする物質に吸収性のある特定の光を照射する照明を用いることで、検出精度の高い物質検知装置を新たに創案した。
この新たな創案に基づいた本開示の様々な態様は、次の通りである。
【００１２】
＜本開示の各態様の概要＞
本開示の一態様に係る物質検知装置は、
第１波長の光及び第２波長の光を、それぞれ、異なるタイミングで監視範囲を照らす照明部と、
前記第１波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより第１実画像を取得し、前記第２波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより第２実画像を取得する撮像部と、
前記撮像部が取得した前記第１実画像と前記第２実画像とにおける各画素間の明るさの違いを求め、前記求めた各画素間の明るさの違いを基準値と比較し、前記比較した結果に基づいて、監視範囲に存在する特定の物質を検知する画像処理部を備えている。
【００１３】
この一態様によれば、監視範囲での動きや色彩に影響されることがなく、高精度で特定の物質を検知可能な物質検知装置を実現することができる。
【００１４】
この一態様において、第１波長の光を、第２波長の光よりも特定の物質による吸収率が大きい光にすると、特定の物質をさらに高精度に検知することができる。
【００１５】
この一態様において、前記物質検知装置は、メモリを備え、
前記撮像部は、
前記第１実画像と前記第２実画像を取得する前であって、前記特定の物質が存在しない間に前記第１波長の光で照らされた、前記監視範囲を撮像し、第１基準画像を取得し、
前記第１実画像と前記第２実画像を取得する前であって、前記特定の物質が存在しない間に前記第２波長の光で照らされた、前記監視範囲を撮像し、第２基準画像を取得し、
前記撮像部により取得された前記第１基準画像及び前記第２基準画像は、それぞれ、前記メモリに記憶され、
前記第１基準画像と前記第２基準画像とにおける各画素間の明るさの違いを前記基準値としてもよい。
【００１６】
この一態様において、前記照明部は、前記監視範囲における、前記第１波長の光が照らす領域及び前記第２波長の光が照らす領域を変える走査部を備えてもよい。
【００１７】
この一態様において、前記走査部は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光をそれぞれ反射するミラー、及び前記ミラーの向きを変えるアクチュエータを備えてもよい。
【００１８】
この一態様において、前記第１基準画像の中の監視範囲に対応する各画素の明るさを同じにするために、
前記照明部は、前記第１波長の光が照らす領域に応じて前記第１波長の光の強度を調節し、
前記第２基準画像の中の監視範囲に含まれる各画素の明るさを同じにするために、
前記照明部は、前記第２波長の光が照らす領域に応じて前記第２波長の光の強度を調節してもよい。
【００１９】
この一態様において、前記第１実画像を得るときに前記照射部が前記監視範囲の領域を照らす前記第１波長の光の強度と、前記第１基準画像を得るときに前記領域と同じ領域を照らす前記第１波長の光の強度の比、及び前記第２実画像を得るときに前記照射部が前記監視範囲の領域を照らす前記第２波長の光の強度と、前記第２基準画像を得るときに前記領域と同じ領域を照らす前記第２波長の光の強度の比とは、同じであってもよい。
【００２０】
この一態様において、前記第１波長及び前記第２波長の光を発生させる光源を備えてもよい。
【００２１】
発生させる光の波長を第１波長及び第２波長に変える波長可変光源にすれば、１つの光源で複数の波長光を出射させることができるので、物質検知装置を一般照明機器として利用することも可能である。
【００２２】
この一態様において、前記光源は、第１波長の光を発生させる第１の光源、及び前記第２波長の光を発生させる第２の光源を備えてもよい。
【００２３】
この一態様において、前記光源は、半導体レーザ、発光ダイオード、又はスーパールミネッセントダイオード、半導体励起固体レーザのうちのいずれかとしてもよい。
【００２４】
また、本開示の他の一態様に係る物質検知装置は、
第１波長の光で監視範囲を照らす照明部と、
前記監視範囲に特定の物質が存在しない状態で前記照明部によって第１波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより初期画像を取得し、前記監視範囲に前記特定の物質が存在するかどうかを検知するとき、照明部によって前記第１波長の光で照らされた前記監視範囲を撮像することにより実画像を取得する撮像部と、
前記撮像部が取得した前記初期画像と前記実画像とにおける各画素間の明るさの違いを求め、前記求めた各画素間の明るさの違いを基準値と比較し、前記比較した結果に基づいて監視範囲に存在する特定の物質を検知する画像処理部とを備えている。
【００２５】
この他の一態様によっても、動きや色彩に影響されることがなく、高精度で特定の物質を検知可能な物質検知装置を実現することができる。
【００２６】
この他の一態様において、照明部が照明する第１波長の光を、特定の物質による吸収率が所定値より大きい波長を有する光にすると、特定の物質をより高精度に検知することができる。
【００２７】
この他の一態様において、前記物質検知装置は、メモリを備え、
前記撮像部は、
前記第１波長の光で照らされた、前記特定の物質が存在しない前記監視範囲を撮像し、初期画像を取得し、
前記撮像部により取得された前記初期画像は、前記メモリに記憶されてもよい。
【００２８】
この他の一態様において、前記照明部は、前記監視範囲における、前記第１波長の光が照らす領域を変える走査部を備えてもよい。
【００２９】
この他の一態様において、前記走査部は、前記第１波長の光を反射するミラー及び前記ミラーの向きを変えるアクチュエータを備えてもよい。
【００３０】
この他の一態様において、前記初期画像の中の監視範囲に対応する各画素の明るさを同じにするために、
前記照明部は、前記第１波長の光が照らす領域に応じて前記第１波長の光の強度を調節してもよい。
【００３１】
この他の一態様において、前記実画像を得るときに前記照射部が前記監視範囲の領域を照らす前記第１波長の光の強度は、前記初期画像を得るときに前記領域と同じ領域を照らす前記第１波長の光の強度の定数倍であってもよい。
【００３２】
この他の一態様において、前記第１波長の光を発生させる光源を備えてもよい。
【００３３】
上記各態様において、前記光源は、半導体レーザ、発光ダイオード、又はスーパールミネッセントダイオード、半導体励起固体レーザのうちのいずれかであってもよい。
【００３４】
また、上記各態様において、前記照明部は、前記監視範囲のうち前記撮像部が撮像する領域だけに前記光を照らしてもよい。
【００３５】
また、上記各態様において、前記画像処理部は、前記監視範囲のうち所定の領域が指定されると、前記指定される領域だけにおいて前記特定の物質を検知するのでもよい。
【００３６】
また、上記各態様において、前記照明部は、前記所定の領域だけに前記第１波長の光及び前記第２波長の光を異なるタイミングで照らしてもよい。
【００３７】
また、上記各態様において、前記物質検知装置は、さらに、前記監視範囲に存在する動体を検知する動体検知部を備え、前記照明部は、前記監視範囲に存在する動体に前記光を照らさなくてもよい。
【００３８】
これにより、不必要な照明による電力消費をなくすことができる。所定の領域とは、例えば画像処理部が監視範囲のうち特定の物質を検知する領域である。
【００３９】
なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００４０】
以下、本開示の一態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、構成要素、ステップ、ステップの順序等は一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。
【００４１】
＜各態様の詳細な説明＞
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る物質検知装置１の一例を示す概略構成図である。
物質検知装置１は、照明部１０及び検知部４０で構成される。物質検出装置１は、例えば、処理回路（図示せず）とメモリ（図示せず）を備える。メモリには、例えば、照明部１０及び検知部４０の機能を実現するためのプログラムが記録されている。処理回路は、このプログラムを実行することにより、照明部１０及び検知部４０がそれぞれ機能する。
処理回路は、照明部１０及び検知部４０のそれぞれが備えてもよい。また、メモリは、照明部１０及び検知部４０のそれぞれが備えてもよい。照明部１０及び検知部４０のそれぞれが備えるメモリを、物質検出装置１のメモリともいう。
照明部１０は、所定の波長光を監視範囲５０に向けて照射し、監視範囲５０を照明する。検知部４０は、照明部１０によって照明された監視範囲５０を撮像し、撮像画像の明暗（明度）に基づいて検出すべき物質５１が監視範囲５０に存在するか否かを判断する。
【００４２】
まず、照明部１０を説明する。
図１に例示する照明部１０は、固体光源１１ａ及び１１ｂと、レンズ１２ａ及び１２ｂと、波長選択性光分岐素子１３と、走査部１４と、照明制御部１５とを備えている。固体光源１１ａ及び１１ｂ、レンズ１２ａ及び１２ｂ、波長選択性光分岐素子１３は、光源部を構成する。
【００４３】
固体光源１１ａは、波長λ１の光を出射する光源である。固体光源１１ｂは、波長λ２の光を出射する光源である。この固体光源１１ａ及び１１ｂは、固体光源１１ａの出射光の偏光面と固体光源１１ｂの出射光の偏光面とが平行になるように、配置されている。また、波長λ１と波長λ２とは異なる値であり、例えば物質５１が吸収し易い（吸収率が大きい）波長を「λ１」に、波長λ１よりも物質５１が吸収し難い（吸収率が小さい）波長を「λ２」に、それぞれ設定される。固体光源１１ａ及び１１ｂとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ、スーパールミネッセントダイオード、半導体励起固体レーザ等を用いることが可能である。発光ダイオードやスーパールミネッセントダイオードを用いる場合には、発光波長幅が広いのでフィルタを用いて波長を狭帯域化しても構わない。
この固体光源１１ａ及び１１ｂは、別個独立して構成されてもよいし、１つの半導体チップ上に一緒に実装して構成されてもよい。また、固体光源１１ａ及び１１ｂは、例えば後述する照明制御部１５からの制御によって発生させる光の波長を変化できる波長可変半導体レーザであっても構わない。
【００４４】
レンズ１２ａは、固体光源１１ａから出射された波長λ１の光を入力し、略平行光にして波長選択性光分岐素子１３の一方面へ出力する。レンズ１２ｂは、固体光源１１ｂから出射された波長λ２の光を入力し、略平行光にして波長選択性光分岐素子１３の他方面へ出力する。
なお、固体光源１１ａ及び１１ｂから出射される光がすでに略平行光であれば、このレンズ１２ａ及び１２ｂを構成から省いても構わない。
【００４５】
波長選択性光分岐素子１３は、波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射する機能を有する。よって、波長選択性光分岐素子１３は、レンズ１２ａから一方面に入力される波長λ１の略平行光を、透過して他方面から出力する。また、波長選択性光分岐素子１３は、レンズ１２ｂから他方面に入力される波長λ２の略平行光を、反射して角度を変えて他方面から出力する。波長選択性光分岐素子１３には、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム等を用いることができる。
なお、固体光源１１ａ及び１１ｂから出射される光がすでに同一光路にあれば、波長選択性光分岐素子１３を構成から省いても構わない。
【００４６】
走査部１４は、固体光源１１ａから出射された光（波長λ１の光）及び固体光源１１ｂから出射された光（波長λ２の光）をそれぞれ入力とし、反射する光を二次元方向に走査させて監視範囲５０に照射するための光学部品である。この走査部１４は、波長λ１の光及び波長λ２の光の光路上に配置される。この走査部１４としては、周知のガルバノミラー、ポリゴンミラー、電磁力駆動や静電力駆動のＭＥＭＳミラー等の可動ミラー、又は音響光学偏向素子等を用いることができる。例えば走査部１４は、図示しないアクチュエータを備え、アクチュエータは、可動ミラーの向き（傾き）を変える。これにより、可動ミラーにより反射される光が進行する方向を変えることができる。
【００４７】
アクチュエータは、例えば、異なる２つの方向に可動ミラーを傾けることができる。アクチュエータは、可動ミラーを傾ける角度を調節することにより、監視範囲５０の中の所定の領域に反射された光を導くことができる。
また、可動ミラーにより反射された光が、監視範囲５０中の一部の領域しか照らすことができなくても、可動ミラーを傾ける角度を調節することにより、反射された光が照らす領域を動かす（又は走査する）ことにより、監視範囲５０の全てを照らすことができる。
【００４８】
照明制御部１５は、監視範囲５０に関する情報に基づいて、波長λ１の光、波長λ２の光をそれぞれ監視範囲５０に導くために、可動ミラーを傾ける角度を走査部１４に指示する。
監視範囲５０に関する情報は、予め監視対象となる部屋全体を監視範囲５０として設定されていてもよいし、監視対象となる部屋の一部（例えば床、壁、天井、窓、扉など）が監視範囲５０として設定されていてもよい。監視範囲５０に関する情報は、物質検出装置１のメモリに記憶してもよい。
【００４９】
照明制御部１５は、監視範囲５０に波長λ１の光を照射する場面では、固体光源１１ａを駆動し、制御する。また、照明制御部１５は、監視範囲５０に波長λ２の光を照射する場面では、固体光源１１ｂを駆動し、制御する。
この駆動、制御の状態は、検知部４０に伝えられる。照明制御部１５は、照射される光が監視範囲５０を二次元方向に走査されて監視範囲５０の全部（又は予め定めた一部）が照らされるように、走査部１４による走査、つまり可動ミラーを傾ける角度（走査角度）を制御する。
【００５０】
照明制御部１５は、監視範囲５０に照らす光に関する情報を検出部４０に出力する。監視範囲５０に照らす光に関する情報とは、例えば、照らす光の波長に関する情報、光が照らす監視範囲５０の中の領域に関する情報、及びこの領域を照らす光の光量に関する情報などである。光が照らす監視範囲５０の中の領域に関する情報は、光が照らす領域に対応する座標を示す情報であってもよいし、走査部１４により傾ける可動ミラーの角度に関する情報であってもよい。
【００５１】
これらの情報は、例えば、照らす光の波長が変わる毎、又は光が照らす監視範囲５０の中の領域が変わる毎に出力してもよい。又は、走査部１４の走査により、監視範囲５０の全部に波長λ１の光、又は波長λ２の光が照らされた後、照明制御部１５が、監視範囲５０に照らす光に関する情報を検知部４０に出力してもよい。
【００５２】
例えば、照明部１０が、監視範囲５０に波長λ１の光を照らす場面では、照明制御部１５は、監視範囲５０に照らす波長λ１の光に関する情報を検出部４０に出力する。
例えば、照明部１０が、監視範囲５０に波長λ２の光を照らす場面では、照明制御部１５は、監視範囲５０に照らす波長λ２の光に関する情報を検出部４０に出力する。
また、照明制御部１５は、検知部４０から監視範囲５０の画像の明暗情報を取得する。
【００５３】
監視範囲５０の画像とは、例えば、照明部１０が、波長λ１の光及び波長λ２の光をそれぞれ監視範囲５０に照らしたときの画像（静止画像又は動画像）である。監視範囲５０の画像の明暗情報とは、例えば、監視範囲５０の画像に含まれる明るさの違いに関する情報である。
【００５４】
照明制御部１５は、監視範囲５０の画像の明暗情報に従って、固体光源１１ａ及び１１ｂのそれぞれから出力する光の強度をそれぞれの光が照らす領域に応じて調整する。
【００５５】
次に、検知部４０を説明する。
図１に例示する検知部４０は、撮像部４１と、画像処理部４２と、表示部４３とを備えている。図１では、検知部４０が表示部４３を含む構成を示しているが、これに限定されることはない。例えば、表示部４３は、検知部４０と物理的に別体であってもよい。
【００５６】
撮像部４１は、撮像素子を有するカメラであり、監視範囲５０の全体（又は予め定めた一部）を撮影して画像を取得する。
この撮像部４１に用いられる撮像素子としては、例えば、３５０ｎｍ〜１１００ｎｍ程度の波長感度帯域を有するシリコンを用いたＣＣＤやＣＭＯＳの撮像素子や、５００ｎｍ〜２６００ｎｍ程度の波長感度帯域を有するＩｎＧａＡｓを用いた撮像素子等が考えられる。
【００５７】
なお、特定の波長光だけの画像を撮影したい場合や特定の偏光光だけの画像を撮影したい場合等には、その用途に応じて、所定の波長だけを通過させる波長フィルタや所定の偏光光だけを通過させる偏光フィルタ等を、撮像部４１の前に設けても構わない。例えば、波長λ１の光を通過させるときと波長λ２の光を通過させるときとで、２種類の波長フィルタを切り替えて使用することが考えられる。あるいは、固体光源の出力を一定の周波数で変調すると共に、撮像部４１のカメラでは当該一定の周波数で電子的にシャッターを開閉させ、それにより取得した信号を積分することによって、固体光源が出力する光だけを選択的に取り込むことも可能である。このように、固体光源が出力する光を変調して出射し、カメラ側で同期して受光することで、フィルタを設けることなく固体光源が出力する特定波長や特定偏光の光を受光することができる。また、上記構成では、固体光源の出力光と同じ波長や偏光を有するノイズ光があっても、ノイズ光の変調周波数と固体光源の出力光の変調周波数とを異ならせておくことによって、ノイズ光の中から固体光源の出力光だけを選択的に取り出すことができる。具体的には、太陽光の変調周波数は数Ｈｚ以下であり、蛍光灯光の変調周波数は５０〜６０Ｈｚであるので、例えば太陽光や蛍光灯光をノイズ光とする場合には、固体光源の変調周波数を５００Ｈｚ以上に設定すれば固体光源の出力光だけを選択的に取得することができる。
【００５８】
撮像部４１は、撮像画像から、照明部１０が波長λ１の光、波長λ２の光を、それぞれ監視範囲５０に照らしたときの静止画像又は動画像（以下、単に画像と称する）を取得する。
例えば、波長λ１の光を監視範囲５０に照らした画像を取得する処理について説明をする。例えば、監視範囲５０の一部の領域にのみ波長λ１の光を、照らす場合は、走査部１４により、照らす領域を変える毎に撮像部４１が撮像を行えばよい。
【００５９】
そして、走査部１４の走査により、波長λ１の光を監視範囲５０の全てに照らすことができた後、撮像部４１は、波長λ１の光が照らされた部分の画像を、各撮像画像から抽出し、合成処理を行うことで波長λ１の光を監視範囲５０に照らしたときの画像（第１画像）を取得できる。
又は、画像処理部４２が、波長λ１の光が照らされた部分の画像を、各撮像画像から抽出し、合成処理を行うことで波長λ１の光を監視範囲５０に照らしたときの画像（第１画像）を取得してもよい。
【００６０】
なお、照明部１０が波長λ２の光を監視範囲５０に照らしたときの画像（第２画像）についても同様の処理により取得できる。
【００６１】
画像処理部４２は、撮像部４１が取得した、第１画像及び第２画像をそれぞれ入力する。
この画像処理部４２は、後述する初期設定処理時には、第１画像及び第２画像のそれぞれについて、監視範囲５０の明るさが均一であるかどうかを判断する。
第１画像について監視範囲５０に対応する各画素の明るさの値と、予め定めた値との差を求め、求めた値が予め定めた数値範囲にあれば明るさに違いが無いと判断し、そうでなければ明るさに違いがあると判断する。明るさに違いがあると判断した場合、画像処理部４２は、明るさに違いがあることを示す情報（明暗情報）を生成する。
【００６２】
予め定めた値及び予め定めた数値範囲は、物質検知装置１を製造する者、又は物質検知装置１を利用する監視者が任意に設定してもよい。予め定めた値は、例えば第１画像について監視範囲５０に対応する各画素の明るさの値のうちの最大値を用いてもよい。また、数値範囲は、例えば、監視範囲５０内の明るさに違いがないと判断できる範囲とするのが望ましい。
【００６３】
また、画像処理部４２は、初期設定処理時には、第２画像について監視範囲５０に対応する各画素の明るさの値と、予め定めた値との差を求め、求めた値が予め定めた数値範囲にあれば明るさに違いが無いと判断し、そうでなければ明るさに違いがあると判断する。明るさに違いがあると判断した場合、画像処理部４２は、明るさに違いがあることを示す情報（明暗情報）を生成する。
【００６４】
予め定めた値及び予め定めた数値範囲は、物質検知装置１を製造する者、又は物質検知装置１を利用する監視者が任意に設定してもよい。予め定めた値は、例えば第２画像について監視範囲５０に対応する各画素の明るさの値のうちの最大値を用いてもよい。また、数値範囲は、例えば、監視範囲５０内の明るさに違いがないと判断できる範囲とするのが望ましい。
【００６５】
画像処理部４２は、第１画像について監視範囲５０における明暗情報を照明部１０に出力する。照明部１０は、第１画像に対応する明暗情報に従って、波長λ１の光が照らす領域に応じてその光量を調節する。この調節を行うことにより得られる第１画像における監視範囲５０の明るさは、均一となる。
【００６６】
また、画像処理部４２は、第１画像について、監視範囲５０の明るさが均一であると判断した場合、第１画像を第１基準画像として物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第１基準画像をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【００６７】
また、照明部１０は、第１基準画像が得られたときに用いた第１制御情報を物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、照明部１０又は照明制御部１５がメモリを備える場合、第１制御情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
第１制御情報とは、例えば、波長λ１の光を照らす領域に関する情報、及びこの領域を照らすときの波長λ１の光の強さに関する情報を含む。
【００６８】
照明部１０（照明制御部１５）は、第１制御情報を用いて固体光源１１ａ及び走査部１４を制御することで、第１基準画像が得られたときと同じ条件で、波長λ１の光を監視領域に５０照らすことができる。
【００６９】
また、照明部１０は、第２画像に対応する明暗情報に従って、波長λ２の光が照らす領域に応じてその光量を調節する。この調節を行うことにより得られる第２画像における監視範囲５０の明るさは、均一となる。この監視範囲５０の明るさが均一となった第２画像を第２基準画像として物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第２基準画像をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【００７０】
また、照明部１０は、第２基準画像が得られたときに用いた第２制御情報をメモリに記憶する。例えば、照明部１０又は照明制御部１５がメモリを備える場合、第２制御情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
第２制御情報とは、例えば、波長λ２の光を照らす領域に関する情報、及びこの領域を照らすときの波長λ２の光の強さに関する情報を含む。
【００７１】
照明部１０（照明制御部１５）は、第２制御情報を用いて固体光源１１ｂａ及び走査部１４を制御することで、第２基準画像が得られたときと同じ条件で、波長λ２の光を監視範囲５０に照らすことができる。
【００７２】
また、第１基準画像及び第２基準画像において、同じ位置の画素間の明るさの差分、又は画素間の明るさの比は、画素の位置によらず同じ、又は同じとみなせる値となる。この値は、図５を用いて説明するフローチャートの処理でしきい値として用いられる。
【００７３】
そして、撮像部４１は、後述する物質検知処理時には、照明部１０が第１制御情報を用いて波長λ１の光を監視範囲５０に照らしたときの第１実画像、第２制御情報を用いて波長λ２の光を監視領範囲５０に照らしたときの第２実画像を得る。
第１実画像は、物質検知処理時に照明部１０が第１制御情報を用いて波長λ１の光を監視範囲５０に照らしたときに撮像部４１により得られる第１画像である。
第２実画像は、物質検知処理時に照明部１０が第２制御情報を用いて波長λ２の光を監視範囲５０に照らしたときに撮像部４１により得られる第２画像である。
【００７４】
このとき、第１基準画像及び第１実画像を得る場合のそれぞれにおいて、波長λ１の光が照らす領域が同じ領域である場合、これらの領域をそれぞれ照らすときの波長λ１の光の強さの比（第１の比）は、いずれの領域においても同じである。
つまり、第１基準画像を得る場合において、得られる明るさを均一にするために監視範囲５０に含まれる複数の領域を照らすときの波長λ１の光の強さを領域に応じて変えた場合、第１実画像を得る場合においても同じように変えることを意味する。
【００７５】
また、第２基準画像及び第２実画像を得る場合のそれぞれにおいて、波長λ２の光が照らす領域が同じ領域である場合、これらの領域をそれぞれ照らすときの波長λ２の光の強さの比（第２の比）は、いずれの領域においても同じである。
つまり、第２基準画像を得る場合において、得られる明るさを均一にするために監視範囲５０に含まれる複数の領域を照らすときの波長λ２の光の強さを領域に応じて変えた場合、第２実画像を得る場合においても同じように変えることを意味する。
この場合、第１の比と第２の比は、同じにするのが望ましい。
【００７６】
本実施の形態では、第１基準画像及び第１実画像を得る場合のそれぞれにおいて、波長λ１の光が照らす領域が同じ領域である場合、これらの領域を照らすときの光の強さが同じとした（つまり、第１の比が１：１）例を用いて説明をする。
本実施の形態では、第２基準画像及び第２実画像を得る場合のそれぞれにおいて、波長λ２の光が照らす領域が同じ領域である場合、これらの領域を照らすときの光の強さが同じとした（つまり、第２の比が１：１）例を用いて説明をする。
【００７７】
その後、画像処理部４２は、第１実画像と第２実画像との比較によって得られる２つの画像間における明るさの違いを求め、この違いに基づいて監視範囲５０に存在する特定の物質５１を検知する。画素間における明るさの違いとは、例えば画素間の明るさの差又は明るさの比である。
【００７８】
表示部４３は、画像処理部４２から出力される画像（例えば、明るさの違いに応じて表示態様を変えた二次元画像）を表示することが可能なインタフェースである。この表示部４３は、例えば、画像処理部４２に設けられたディスプレイであってもよいし、画像処理部４２とは別構成のパソコンやスマートフォンの表示画面であってもよい。また、画像処理部４２と表示部４３との接続は、有線でも無線でもよい。
【００７９】
次に、図面をさらに参照して、物質検知装置１を適用した実施例を説明する。
図２は、物質検知装置１が部屋に設置された実施例を示す図である。この実施例では、部屋全体（床、壁、天井、窓、扉）を監視範囲５０としており、例えば無色透明なものや背景と同系色を有するものである水分を、検出する物質５１としている。もちろん、本物質検知装置１は、部屋のように屋内の空間だけでなく、屋外の空間に設置しても構わない。
【００８０】
図３は、水の吸収波長を説明する図である。図３のように、水の光吸収ピークは１９４０ｎｍ、１４５０ｎｍ、９８０ｎｍ、及び７４０ｎｍにある。よって、撮像部４１が波長１０００ｎｍ以下の帯域で感度を有する撮像素子を用いている場合、例えば、固体光源１１ａに波長λ１＝９８０ｎｍ近傍の光を用い、固体光源１１ｂに吸収係数が小さな波長λ２＝５００ｎｍの光を用いる。なお、部屋にいる人が物質検知用の照明を感知できないように、波長λ２として７８０〜９００ｎｍの赤外光を用いてもよい。
本実施例では、このような波長の光を用いて、部屋（監視範囲５０）に水分が存在しているか否か、また水分が存在している箇所を、次のようにして検知する。
【００８１】
１．初期設定処理
図４は、物質検知装置１が実行する初期設定処理の一例を示すフローチャートである。
物質検知装置１は、初期化設定処理を、後述する物質検知処理の前に実行する。つまり、初期化処理は、物質検知装置１の撮像部４１が第１実画像及び第２実画像を取得する前に行われる。
初期設定処理（図４）とは、照明部１０、検知部４０、及び部屋（監視範囲５０）がそれぞれ持つ特性、個体差、状況などの要因によって、照明による評価結果に誤差が含まれないように照明の基準を設定する処理である。
【００８２】
誤差が生じる要因として、例えば次のような理由が考えられる。窓は壁よりも外光で明るくなり、窓から射し込む光があたる床部分も他の床部分よりも明るくなる。また、室内照明の蛍光灯の部分も発光により明るくなる。床の敷物やフローリング材、壁紙の濃淡などによっても、照明光の反射率・吸収率が変わる。照明光が入射する角度が異なれば反射光の光量も異なる（物質検知装置１が天井に設置されている場合、床面からの反射光は大きいが壁面からの反射光は小さい）。カメラレンズは、視野中心よりも視野周辺で捉える光が少なくなるという特性がある（口径蝕、コサイン４乗則が原因）。
【００８３】
この初期設定処理は、監視範囲（部屋）に物質５１が存在しない間に行われる。まず照明制御部１５によって固体光源１１ａから波長λ１の光が出射され、部屋に波長λ１の光が照らされる（ステップＳ４０１）。照らされた部屋は検知部４０の撮像部４１で撮影されることで、第１画像が取得される。取得された第１画像は、物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第１画像をこのメモリに記憶するのが望ましい（ステップＳ４０２）。
この第１画像は、画像処理部４２によって解析されて、第１画像内における明暗が認識される。
【００８４】
次に、第１の画像全体が均一の明るさになったかどうかを判断する（ステップＳ４０３）。具体的には、上述の解析により第１画像全体の明るさが均一であるかどうかを判断する。
【００８５】
より具体的には、第１画像を複数の領域に分割し、複数の領域のそれぞれについて、分割した領域に含まれる各画素に対応する明るさの値と、予め定めた値との差が予め定めた数値範囲内にあるかどうかを判断する。いずれの領域においても、各画素に対応する明るさの値と、予め定めた値との差が予め定めた数値範囲内にある場合、第１画像全体の明るさが均一であると判断する。
【００８６】
いずれかの領域において、この領域に含まれる画素に対応する明るさ値と、予め定めた値との差が予め定めた数値範囲内にない場合、第１画像の画像全体の明るさが均一でない、つまり監視範囲５０に明るい箇所又は暗い箇所があると判断する。
【００８７】
第１画像を複数の領域に分割したときの各領域の大きさは、波長λ１の光が一度に照らすことができる領域の大きさとするのが望ましい。ある領域が暗い箇所であると判断された場合には、この領域を波長λ１の光を照らすとき、光の強度の調節を容易にできるからである。
【００８８】
第１画像全体が均一の明るさでないと判断した場合（ステップＳ４０３でＮｏ）、撮像される第１画像の明るさを監視範囲５０どの位置でも均一の明るさにするために、画像処理部４２から照明制御部１５へ明暗情報（明るい箇所又は暗い箇所の座標、及びその座標を含む領域を照らすときの光の強さなど）が出力される。照明制御部１５は、受け取った明暗情報に基づいて、走査部１４による走査に同期して、明るい又は暗いと判断した箇所を含む領域を波長λ１の光が照らすときにおける、固体光源１１ａの出力強度を調整する（ステップＳ４０４）。この調整に用いた第１制御情報を設定内容として、物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、照明部１０又は照明制御部１５がメモリを備える場合、第１制御情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。ステップＳ４０４の後、照明制御部１５は、第１制御情報を用いてステップＳ４０１を行う。
【００８９】
第１画像が均一の明るさであると判断された場合（ステップＳ４０３でＹｅｓ）、画像処理部４２はステップＳ４０２で得られた第１画像を第１基準画像として、例えば、物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第１基準画像をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【００９０】
次に照明制御部１５によって固体光源１１ｂから波長λ２の光が出射され、部屋内が照明される（ステップＳ４０５）。照明された部屋は検知部４０の撮像部４１で撮影されることで、第２画像が取得される。取得された第２画像は、例えば、物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第２画像をこのメモリに記憶するのが望ましい。（ステップＳ４０６）。
この第２画像は、画像処理部４２によって解析されて、第２画像内における明暗が認識される。
【００９１】
次に、第２の画像全体が均一の明るさになったかどうかを判断する（ステップＳ４０７）。具体的には、上述の解析により第２画像内の明るさが均一であるかどうかを判断する。この判断は、第１画像の判断と同様であるため、詳細な説明は省略する。
第２の画像全体が均一の明るさでないと判断した場合（ステップＳ４０７でＮｏ）、撮像される第２画像の明るさが監視範囲５０どの位置でも均一の明るさにするために、画像処理部４２から照明制御部１５へ明暗情報（明るい又は暗い箇所の座標、及びその座標を含む領域を照らすときの光の強さなど）が出力される。
【００９２】
照明制御部１５は、受け取った明暗情報に基づいて、走査部１４による走査に同期して、明るい又は暗いと判断した箇所を含む領域を波長λ２の光が照らすときの、固体光源１１ｂの出力強度を調整する（ステップＳ４０８）。この調整に用いた第２制御情報を設定内容として、例えば、物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、照明部１０又は照明制御部１５がメモリを備える場合、第２制御情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。ステップＳ４０８の後、照明制御部１５は、第２制御情報を用いてステップＳ４０５を行う。
【００９３】
第２画像が均一の明るさであると判断された場合（ステップＳ４０７でＹｅｓ）、画像処理部４２はステップＳ４０６で得られた第２画像を第２基準画像として、物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第２基準画像をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【００９４】
以上の処理により、物質５１が存在しない状況においては、波長λ１の光で照明した部屋を撮像部４１で撮影することにより得られる第１基準画像の各画素に対応する明るさの値は、同じ値になる。
【００９５】
また、同様に、波長λ２の光で照明した部屋を撮像部４１で撮影することにより得られる第２基準画像は、どの画像位置の明るさも同じ値になる。例えば、窓から射し込む光があたる床部分や室内照明の蛍光灯部分の照明光量を少なくしたり、カメラ視野中心よりも視野周辺の照明光量を多くしたりする。
【００９６】
なお、均一にする明るさは、第１画像及び第２画像のそれぞれにおいて、最も明るい部分の画素に対応する明るさの値であることが望ましい。これは、物質５１の存在を画像の暗さで判定するためであり、判定の精度（解像度）を向上させるためにも画像内で最も明るい値（又はそれ以上の値）で均一化するのがよい。また、明るさは各波長の光において均一であればよいので、波長λ１の光を照射したときに均一にする明るさと、波長λ２の光を照射したときに均一にする明るさとは、必ずしも同じでなくても構わない。
【００９７】
また、図４のフローチャートによる処理が完了した後、メモリに記憶された第１基準画像における各画素に対応する明るさの値は同じ又は同じとみなせる値である。
この点は、第２基準画像においても、同じである。第１基準画像及び第２基準画像において、同じ位置の画素に対応する明るさの値の差の絶対値、又は明るさの値の比を基準値すると、基準値の値は、監視範囲５０内のどの位置の画素についても同じ又は同じとみなせる値となる。
この基準値は、画像処理部４２のメモリに記憶される。
また、この基準値は、後述する図５に示す物質検知処理（ステップＳ５０６）において、所定のしきい値を算出するときの値として用いられる。
【００９８】
２．物質検知処理
図４に示す初期設定処理が完了した後に、部屋（監視範囲５０）における物質検知処理（図５）が実行される。
図５は、物質検知装置１が実行する物質検知処理の一例を示すフローチャートである。
【００９９】
まず、照明制御部１５によって固体光源１１ａから波長λ１の光が出射され、部屋内に波長λ１の光が照らされる（ステップＳ５０１）。このとき、初期設定処理において第１基準画像を得たときと同じ条件で、波長λ１の光を部屋に照らす。例えば照明制御部１５は、メモリに記憶した第１制御情報を用いて固体光源及び走査部１４を制御すればばよい。波長λ１の光が照らされた部屋の画像は検知部４０の撮像部４１で撮影されることで、第１実画像が取得される。取得された第１実画像は、物質検出装置１のメモリに記憶される。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第１実画像は、このメモリに記憶されるのが望ましい（ステップＳ５０２）。
【０１００】
次に、照明制御部１５によって固体光源１１ｂから波長λ２の光が出射され、部屋内に波長λ２の光が照らされる（ステップＳ５０３）。このとき、初期設定処理において第２基準画像を得たときと同じ条件で、波長λ２の光を部屋内に照らす。例えばメモリに記憶した第２制御情報を用いればよい。波長λ２の光が照らされた部屋の画像は検知部４０の撮像部４１で撮影されることで、第２実画像が取得される。取得された第２実画像は、物質検出装置１のメモリに記憶される。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、第２実画像は、このメモリに記憶されるのが望ましい（ステップＳ５０４）。
【０１０１】
メモリに記憶された第１実画像と第２実画像とは、画像処理部４２においてそれぞれ予め定めた領域に分割され、分割された領域のうちの１つが特定される。第１実画像において特定された領域と、第２実画像において特定された領域とは、それぞれ監視領域５０内の同じ領域に対応する部分画像である。特定した第１実画像の１の領域と、この領域に対応する第２実画像の１の領域は、画像処理部４２において比較され、画像間での明るさの違い（明るさの差分、又は明るさの比）が算出される（ステップＳ５０５）。ここで、部屋（監視範囲５０）内に水が存在している場合、波長λ１の光は水に吸収され易いので第１実画像では水が存在している箇所に波長λ１の光を照らしたときの明るさは、水が存在しない箇所に波長λ１の光を照らしたときの明るさよりも低くなる（つまり暗くなる）。
つまり実画像において、監視範囲５０に水分が存在している箇所があれば、その箇所は、他の箇所よりも暗く表現される。
【０１０２】
一方、波長λ２の光は水に吸収され難いので第２実画像では水が存在している箇所であっても明るさは他の箇所とさほど変わりなく表現される。よって、２つの画像間の明るさの違いを判定すれば、部屋（監視範囲５０）内に水が存在しているか否かを判断でき、この判断を予め定めた領域毎に行えば水が存在している箇所を詳細に検知することができる。
【０１０３】
よって、ある領域において、この領域に対応する第２実画像の各画素に対応する明るさの値から、この領域に対応する第１実画像の各画素に対応する明るさの値を減じる又は除することで、この領域における２つの画像間の明るさ違い（明るさの差分又は明るさの比）が算出される。
そして、この領域に含まれる各画素の明るさの違いがいずれも、所定のしきい値以下であるかどうかを判断する（ステップＳ５０６）。
【０１０４】
この領域に含まれる各画素の明るさの違いがいずれも、所定のしきい値以下であれば（ステップＳ５０６でＹｅｓ）、その領域では波長λ１の光が吸収せず反射しているので水がないと判断され（ステップＳ５０７）、この領域に含まれるいずれかの画素の明るさの違いが所定のしきい値を超えれば（ステップＳ５０６でＮｏ）、その領域では波長λ１の光を吸収しているので水があると判断される（ステップＳ５０８）。ここで所定のしきい値とは、例えば、基準値である。
【０１０５】
画像処理部４２は、ステップＳ５０６が分割した複数の領域の全てについて行われたかどうかを判断する（ステップＳ５０９）。
【０１０６】
画像処理部４２は、ステップＳ５０６が第１実画像の分割した複数の領域の全てについて行われていないと判定した場合（ステップＳ５０９でＮｏ）、第１実画像の複数の領域からステップＳ５０６が行われていない１の領域を特定し、この領域に対応する第２実画像の領域を１つ特定する。画像処理部４２は、特定した領域について水があるのかないのかの判断をするためにステップＳ５０５に戻る。
【０１０７】
画像処理部４２は、ステップＳ５０６が第１実画像の分割した複数の領域の全てについて行われたと判定した場合（ステップＳ５０９でＹｅｓ）、図５に示す物質検知処理を終了する。
【０１０８】
図５に示す物質検知処理は、部屋（監視範囲５０）において水が存在する箇所を高精度に特定することができる。
【０１０９】
また、画像処理部４２は、水があると判断された領域、水がないと判断された領域を、それぞれ、異なる表示態様で表示する監視範囲５０の画像を必要に応じて生成し、表示部４３に表示する。
【０１１０】
なお、ステップＳ５０５〜Ｓ５０８の処理を分割した複数の領域毎に行い、領域毎に水があるのかないのかを判断したがこれに限定をされる必要はない。
例えば、各領域の中に含まれる画素毎に水があるのかないのかを判断すれば、画素に対応する位置毎に水があるのかないのかを判断できるようになり、水が存在する箇所をより高精度に特定することができる。
【０１１１】
なお、第１基準画像及び第１実画像を得る場合のそれぞれにおいて、同じ領域を照らすときの波長λ１の光の強さがそれぞれ異なり（つまり、上述の第１の比が１：１でない）、かつ、第２基準画像及び第２実画像を得る場合のそれぞれにおいて、同じ領域を照らすときの波長λ２の光の強さがそれぞれ異なる（つまり、上述の第２の比が１：１でない）場合、上述の明るさの差分に対応する基準値は上述した第１の比（又は、第２の比）に応じて変える必要がある。
【０１１２】
以上のように、第１の実施形態に係る物質検知装置１によれば、波長λ１の光で照明したときの監視範囲５０の第１画像と波長λ２の光で照明したときの監視範囲５０の第２画像とを比較し、明るさの違いを求めて評価を行う。
よって、検出したい物質５１が吸収し易い（吸収量が多い）波長を波長λ１に、吸収し難い（吸収量が少ない）波長をλ２に設定すれば、明るさの違いから物質５１の有無及び存在箇所を容易に判断することができる。
【０１１３】
なお、物質検知装置１では、存在するか、しないかの判断する対象の物質５１が吸収し易い波長の光に加え、吸収波長以外の吸収し難い波長の光を用いているので、物質５１の表面の形状、面粗さ、汚れによる光量変化分（ばらつき）を、吸収し難い波長による検出結果で補正することができる。よって、複数の波長を用いる本手法によれば、物質５１が吸収し易い波長のみを用いる場合に比べ、より高精度で物質５１の有無及び存在箇所の判断が可能となる。
【０１１４】
例えば、この物質５１が存在すると判断された位置（例えば水がこぼれた床面の場所）は、表示部４３を介して監視者に知らせることができる。これにより、監視者は、水がこぼれた場所で人がスリップしないための対策を図ること等ができるようになる。例えば、水がこぼれた場所を立ち入り禁止にしたり、水がこぼれた場所を掃除用ロボットで自動的に掃除させたり、等の対策を図ることができるようになる。
【０１１５】
なお、上記実施形態では、水分の検知例を説明しているが、無色透明なものや背景と同系色を有するもの、例えば油分や菌類も検知することが可能である。一例として、ある鉱物油は、光吸収波長３４５０ｎｍ及び非光吸収波長２５００ｎｍを持ち、ある菌類では、光吸収波長４０５ｎｍ及び非光吸収波長５００ｎｍ以上を持つ。よって、固体光源１１ａ及び１１ｂが出射する光の波長λ１及びλ２を適切に設定すれば、油分や菌類も水分と同様に検知することができる。
【０１１６】
また、上記実施形態では、初期設定処理を行って監視範囲５０の第１基準画像及び第２基準画像をそれぞれ均一の明るさにすることで、物質検知処理において物質の有無を判断するためのしきい値が１つで済むという利点がある。一方、監視範囲５０の画像に対して複数のしきい値を持つことができるのであれば（例えば、監視範囲５０の画像を構成するｍ×ｎ画素のそれぞれに対応したｍ×ｎ個のしきい値を持つことができるのであれば）、明るさが不均一の画像からでも物質の有無を判断することが可能なため、図４に示す初期設定処理を省略することもできる。
【０１１７】
さらに、上記物質検知装置１の照明部１０として、走査部１４を用いて、固体光源１１ａ及び１１ｂから出射された光を二次元方向に走査させて監視範囲５０に照射させる構成を説明した。
しかし、走査部１４を用いることなく、固体光源１１ａ及び１１ｂ、レンズ１２ａ及び１２ｂ、並びに波長選択性光分岐素子１３を含む光源部そのものを、二次元方向に動かすことによって監視範囲５０に光を照らしても構わない。
【０１１８】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、異なる波長の光を照射する２つの固体光源１１ａ及び１１ｂを用いた物質検知装置１を説明した。
この第２の実施形態では、１つの固体光源を用いるだけで物質を検知することができる装置を説明する。
【０１１９】
図６は、第２の実施形態に係る物質検知装置２の一例を示す概略構成図である。
本物質検知装置２は、照明部２０及び検知部４０で構成される。図６に例示する照明部２０は、固体光源１１ａと、レンズ１２ａと、走査部１４と、照明制御部２５とを備えている。簡単に言えば、照明部２０は、第１の実施の形態において説明した照明部１０から固体光源１１ｂ、レンズ１２ｂ、波長選択性光分岐素子１３を省いた構成である。図６に例示する検知部４０は、撮像部４１と、画像処理部４２と、表示部４３とを備えている。
【０１２０】
固体光源１１ａは、波長λ１の光を出射する光源である。この波長λ１は、例えば物質５１が所定値よりも吸収し易い（吸収率が大きい）波長に設定される。固体光源１１ａには、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ、スーパールミネッセントダイオード、半導体励起固体レーザ等を用いることができる。発光ダイオードやスーパールミネッセントダイオードを用いる場合には、発光波長幅が広いのでフィルタを用いて波長を狭帯域化しても構わない。
レンズ１２ａは、固体光源１１ａから出射された波長λ１の光を入力し、略平行光にして走査部１４に出力する。なお、固体光源１１ａから出射される光がすでに略平行光であれば、このレンズ１２ａを構成から省いても構わない。
【０１２１】
走査部１４は、固体光源１１ａから出射された光を入力し、反射する光を二次元方向に走査させて監視範囲５０に照射するための光学部品である。この走査部１４としては、周知のガルバノミラー、ポリゴンミラー、電磁力駆動や静電力駆動のＭＥＭＳミラー、又は音響光学偏向素子等を用いることができる。
照明制御部２５は、監視範囲５０に波長λ１の光を照射する場面で固体光源１１ａを駆動制御する。この照明制御部２５は、照射される光が監視範囲５０を二次元方向に走査されて監視範囲５０の全部（又は予め定めた一部）が照明されるように、走査部１４の走査角度を制御する。
また、照明制御部２５は、検知部４０から監視範囲５０の画像の明暗情報を取得し、固体光源１１ａから出力する光の強度を必要に応じて調整する。
【０１２２】
撮像部４１は、撮像素子を有するカメラであり、監視範囲５０の全体（又は予め定めた一部）を撮影して画像を取得する。この撮像部４１に用いられる撮像素子としては、例えば、３５０ｎｍ〜１１００ｎｍ程度の波長感度帯域を有するシリコンを用いたＣＣＤやＣＭＯＳの撮像素子や、５００ｎｍ〜２６００ｎｍ程度の波長感度帯域を有するＩｎＧａＡｓを用いた撮像素子等が考えられる。
なお、特定の波長光だけの画像を撮影したい場合や特定の偏光光だけの画像を撮影したい場合等には、その用途に応じて、所定の波長だけを通過させる波長フィルタや所定の偏光光だけを通過させる偏光フィルタ等を、撮像部４１の前に設けても構わない。
【０１２３】
撮像部４１は、撮像画像から、照明部２０が波長λ１の光を監視範囲５０に照らしたときの画像（第１画像）を取得する。第１画像を取得する処理に関しては第１の実施の形態で説明をしたので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１２４】
画像処理部４２は、撮像部４１が取得した第１画像を入力する。
この画像処理部４２は、後述する初期設定処理時には、第１画像について、監視範囲５０の明るさが均一であるかどうかを判断する。具体的な判断に関しては、第１の実施の形態で説明をしたので、ここでは詳細な説明を省略する。
また、画像処理部４２は、第１画像について、監視範囲５０の明るさが均一であると判断した場合、第１画像を初期画像として物質検出装置１のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、初期画像をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【０１２５】
表示部４３は、画像処理部４２から出力される画像（例えば、明るさの違いに応じて表示態様を変えた二次元画像）を表示することが可能なインタフェースである。この表示部４３は、例えば、画像処理部４２に設けられたディスプレイであってもよいし、画像処理部４２とは別構成のパソコンやスマートフォンの表示画面であってもよい。また、画像処理部４２と表示部４３との接続は、有線でも無線でもよい。
【０１２６】
次に、図面をさらに参照して、物質検知装置２を適用した実施例を説明する。
上記第１の実施形態と同様に、物質検知装置２が部屋に設置された実施例を考える。本第２の実施形態では、部屋（監視範囲５０）に水分が存在しているか否か、また水分が存在している箇所を、次のようにして検知する。もちろん、本物質検知装置２も、部屋のように屋内の空間だけでなく、屋外の空間に設置しても構わない。
【０１２７】
１．初期設定処理
図７は、物質検知装置２が実行する初期設定処理の一例を示すフローチャートである。
この初期設定処理（図７）とは、照明部２０、検知部４０、及び部屋（監視範囲５０）がそれぞれ持つ特性、個体差、状況などの要因によって、照明による評価結果に誤差が含まれないように照明の基準を設定する処理である。
【０１２８】
図７において、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４は、第１の実施の形態、特に、図４を用いて説明した内容おいて、物質検知装置１を物質検知装置２に、照明部１０を照明部２０に、照明制御部１５を照明制御部２５に、それぞれ置き換えればよいので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１２９】
ステップＳ４０３において、取得した画像全体が均一の明るさであると判断された場合（ステップＳ４０３でＹｅｓ）、画像処理部４２はステップＳ４０２で得られた第１画像を初期画像として、例えば、物質検出装置２のメモリに記憶する（ステップＳ７０５）。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、初期画像をこのメモリに記憶するのが望ましい。  以上の処理により、波長λ１の光で照らした部屋を撮像部４１で撮影することで、取得される初期画像は、どの画像位置の明るさも同じ値になる。
【０１３０】
なお、均一にする明るさは、監視範囲５０を撮像した画像に含まれる各画素に対応する明るさを示す値の内で最も明るい値であることが望ましい。これは、物質５１の存在を画像の暗さで判定するためであり、判定の精度（解像度）を向上させるためにも画像内で最も明るい値（又はそれ以上の値）で均一化するのがよい。
【０１３１】
また、画像処理部４２は、初期画像に含まれるいずれかの画素に対応する明るさの値を基準値としてメモリに記憶する。この基準値は、後述する図８に示す物質検知処理で用いられる。
【０１３２】
そして、画像処理部４２は、後述する物質検知処理時には、照明部２０が第１制御情報を用いて波長λ１の光を監視領域に５０照らしたときの実画像を得る。
このとき、初期画像及び実画像を得る場合のそれぞれにおいて、波長λ１の光が照らす領域が同じ領域である場合、これらの領域をそれぞれ照らすときの波長λ１の光の強さ比は、いずれの領域においても同じである。
【０１３３】
つまり、初期画像を得る場合において、得られる明るさを均一にするために監視範囲５０に含まれる複数の領域を照らすときの波長λ１の光の強さを領域に応じて変えた場合、実画像を得る場合においても同じように変えることを意味する。
本実施の形態では、初期画像及び実画像を得る場合のそれぞれにおいて、波長λ１の光が照らす領域が同じ領域である場合、これらの領域を照らすときの光の強さが同じとした（つまり、上述の比が１：１）例を用いて説明をする。
【０１３４】
２．物質検知処理
図７に示す初期設定処理が完了した後に、部屋（監視範囲５０）における物質検知処理（図８）が実行される。
図８は、物質検知装置２が実行する物質検知処理の一例を示すフローチャートである。
【０１３５】
照明制御部２５によって固体光源１１ａから波長λ１の光が出射され、部屋内に波長λ１の光が照らされる（ステップＳ５０１）。このとき、初期設定処理において初期画像を得たときと同じ条件で、波長λ１の光を部屋に照らす。例えば照明制御部１５は、メモリに記憶した第１制御情報を用いて固体光源１１ａ及び走査部１４を制御すればばよい。波長λ１の光が照らされたときの部屋の画像は、検知部４０の撮像部４１で撮影されることで、実画像が取得される。実画像は、物質検知処理中に撮像部４１により得られる第１画像である。取得された実画像は、物質検出装置２のメモリに記憶される。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、実画像は、このメモリに記憶されるのが望ましい（ステップＳ８０２）。
【０１３６】
メモリに記憶された実画像と初期画像とは、画像処理部４２によりそれぞれ予め定めた領域に分割される。画像処理部４２は、分割した実画像の領域の１つを特定するとともに、この領域に対応する初期画像の１の領域を特定する。特定した実画像の１の領域と、この領域に対応する初期画像の１の領域は、監視範囲５０に含まれる領域のうちの同じ領域に対応する部分画像である。特定した実画像の１の領域と、この領域に対応する初期画像の１の領域は、画像処理部４２において比較され、画像間での明るさの違い（明るさの差又は明るさの比）が算出される（ステップＳ８０５）。ここで、部屋（監視範囲５０）内に水が存在している場合、波長λ１の光は水に吸収され易いので実画像では水が存在している箇所に波長λ１の光を照らしたときの明るさは、水が存在しない箇所に波長λ１の光を照らしたときの明るさよりも低くなる（つまり暗くなる）。
つまり実画像において、監視範囲５０に水分が存在している箇所があれば、その箇所は、他の箇所よりも暗く表現される。
【０１３７】
よって、実画像と初期画像間の明るさの違い（明るさの差分又は明るさの比）を判定すれば、部屋（監視範囲５０）内に水が存在しているか否かを判断でき、この判断を予め定めた領域毎に行えば水が存在している箇所を詳細に検知することができる。
【０１３８】
よって、ある領域において、この領域に含まれる実画像の各画素に対応する明るさの値から、この領域に含まれる初期画像の各画素に対応する明るさの値を減じる又は除することで、２つの画像間の明るさの違い（明るさの差又は明るさの比）が算出される。そして算出された値が所定のしきい値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ８０６）。
【０１３９】
この領域に含まれる各画素の明るさの違いがいずれも、所定のしきい値以上であれば（ステップＳ８０６でＹｅｓ）、その領域では波長λ１の光が吸収せず反射しているので水がないと判断され（ステップＳ５０７）、所定のしきい値より小さければ（ステップＳ８０６でＮｏ）、その領域では波長λ１の光を吸収しているので水があると判断される（ステップＳ５０８）。ここで、所定のしきい値とは、例えば、明るさの差を算出する場合には０であり、明るさの比を算出する場合には１である。
【０１４０】
画像処理部４２は、ステップＳ８０６が分割した複数の領域の全てについて行われたかどうかを判断する（ステップＳ５０９）。
【０１４１】
画像処理部４２は、ステップＳ８０６が実画像の分割した複数の領域の全てについて行われていないと判定した場合（ステップＳ５０９でＮｏ）、実画像の複数の領域からステップＳ８０６が行われていない１の領域を特定し、この領域に対応する初期画像の領域を１つ特定する。画像処理部４２は、特定した領域について水があるのかないのかの判断をするためにステップＳ８０５に戻る。
【０１４２】
画像処理部４２は、ステップＳ８０６が実画像の分割した複数の領域の全てについて行われたと判定した場合（ステップＳ５０９でＹｅｓ）、物質検知処理を終了する。
図８に示す物質検知処理は、部屋（監視範囲５０）において水が存在する箇所を高精度に特定することができる。
【０１４３】
なお、初期画像の画素の明るさの値は、画素の位置によらず同じであるので、画像処理部４２は、初期画像を複数の領域に分割する処理を行わなくてもよい。この場合、初期画像のいずれかの画素に対応する明るさの値を初期画像の各画素に対応する明るさの値とする。
【０１４４】
なお、ステップＳ８０５、Ｓ８０６、Ｓ５０７、Ｓ５０８の処理を分割した複数の領域毎に行い、領域毎に水があるのかないのかを判断したがこれに限定をされる必要はない。
例えば、各領域の中に含まれる画素毎に水があるのかないのかを判断すれば、画素に対応する位置毎に水があるのかないのかを判断できるようになり、水が存在する箇所をより高精度に特定することができる。
【０１４５】
なお、初期画像及び実画像を得る場合のそれぞれにおいて、同じ領域を照らすときの波長λ１の光の強さが異なる場合（上述の比が１：１でない場合）、上述の明るさの差分に対応する基準値は上述した比に応じて変える必要がある。
【０１４６】
また、画像処理部４２は、水があると判断された領域、水がないと判断された領域を、それぞれ、異なる表示態様で表示する監視範囲５０の画像を必要に応じて生成し、表示部４３に表示する。
【０１４７】
以上のように、第２の実施形態に係る物質検知装置２によれば、波長λ１の光で照明したときの監視範囲５０の実画像を、特定の物質５１が存在しない状態の初期画像と比較し、これら２つの画像間の明るさの違い（明るさの差又は明るさの比）を求めて評価を行う。
よって、検出したい物質５１が吸収し易い（吸収量が多い）波長を波長λ１に設定すれば、明るさの違い（明るさの差又は明るさの比）から物質５１の有無及び存在箇所を容易に判断することができる。
【０１４８】
なお、上記実施形態では、水分の検知例を説明しているが、無色透明なものや背景と同系色を有するもの、例えば油分や菌類も検知することが可能である。一例として、ある鉱物油は、光吸収波長３４５０ｎｍ及び非光吸収波長２５００ｎｍを持ち、ある菌類では、光吸収波長４０５ｎｍ及び非光吸収波長５００ｎｍ以上を持つ。よって、固体光源１１ａが出射する光の波長λ１を適切に設定すれば、油分や菌類も水分と同様に検知することができる。
【０１４９】
また、上記実施形態では、初期設定処理を行って監視範囲５０の初期画像を均一の明るさにすることで、物質検知処理において物質の有無を判断するためのしきい値が１つで済むという利点がある。一方、監視範囲５０の画像に対して複数のしきい値を持つことができるのであれば（例えば、画像を構成するｍ×ｎ画素のそれぞれに対応したｍ×ｎ個のしきい値を持つことができるのであれば）、明るさが不均一の画像からでも物質の有無を判断することが可能なため、図７の初期設定処理におけるステップＳ４０３及びＳ４０４の手順を省略することもできる。
【０１５０】
さらに、物質検知装置２の照明部２０として、走査部１４を用いて、固体光源１１ａから出射された光を二次元方向に走査させて監視範囲５０に照射させる構成を説明した。
しかし、走査部１４を用いることなく、固体光源１１ａやレンズ１２ａを含む光源部そのものを、二次元方向に動かすことによって監視範囲５０を照明しても構わない。
【０１５１】
以下、上述した物質検知装置１又は２の応用例をいくつか説明する。
［応用例１］
撮像部４１によって撮像される監視範囲５０は、表示部４３に表示される画像によって監視者が確認できる。図９は、撮像部４１によって撮像された画像を表示部４３に表示した一例を示す図である。監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、監視範囲５０内で「物質を検知する領域（検知領域）」だけを所定の領域として指定することができる。又は、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、検知領域だけを監視範囲５０とするために、監視範囲５０の変更を指定することもできる。
【０１５２】
例えば、検知部４０と有線又は無線により接続されたパーソナルコンピュータ又はスマートフォン等の端末装置のディスプレイが表示部４３である場合、入力手段（図示せず）を用いて上述の指定を行う。入力手段とは、例えばキーボード又はマウスである。また、ディスプレイがタッチパネル式のディスプレイである場合、ディスプレイに表示される画像を指定することで、上述の指定を行ってもよい。
【０１５３】
例えば、監視範囲５０が部屋である場合には、床の領域だけとか、壁の領域だけとか、を所定の領域として指定することが考えられる。この指定された所定の領域又は監視範囲５０の変更に関する情報は、端末装置から物質検知装置１、２に送られ、物質検知装置１、２のメモリに記憶される。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、指定された所定の領域又は監視範囲５０の変更に関する情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【０１５４】
画像処理部４２はメモリに記憶されたこれらの情報を用いることで、所定の領域又は変更された監視範囲５０のみについて、物質検知処理を行う。これにより、不必要な領域の物質検知処理をなくすことができる。なお、この指定された所定の領域又は監視範囲５０の変更に関する情報を照明部１０又は２０にも出力してもよい。このようにすれば、照明部１０又は２０は、検知領域又は変更された監視範囲５０だけに光を照らすことも可能である。これにより、不必要な照明による電力消費をなくすことができる。
【０１５５】
［応用例２］
監視範囲５０内に機械又は人等の動く物体（動体と称す）がある場合には、この動体がいる領域を「物質を検知しない領域（非検知領域）」として指定してもよい。図１０は、物質検知装置１が設置された部屋に動体がある一例を示す図である。図１０に示す例では、動体として、物質検知装置１が設置された部屋にいる人を例に示している。
【０１５６】
例えば、動き検出が可能な構成を検知部４０に備えさせて、所定の時間間隔を有する２つの画像差分から動体の抽出及び追跡を行う。これにより、監視範囲５０内の動体を検出するとともに、検出した動体が位置する領域を非検知領域（所定の領域）として特定できる。非検知領域と特定された領域については、画像処理部４２は、物質５１の有無の検出は行わない。この検出された動く物体に関する情報は、物質検出装置１、２のメモリに記憶する。例えば、検知部４０又は画像処理部４２がメモリを備える場合、動体に関する情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【０１５７】
画像処理部４２は、動体に関する情報を用いることで、特定した非検知領域において物質検知処理を行わないようにすることもできる。これにより、動体に起因する誤差を排除することができる。なお、この検出された動体に関する情報を照明部１０又は２０に出力してもよい。このようにすれば、照明部１０又は２０は、物質検知処理において、非検知領域に光を照らさないことも可能である。これにより、不必要な照明による電力消費をなくすことができる。
【０１５８】
［応用例３］
監視範囲５０内に照明部１０又は２０からの照明で劣化してしまう光劣化物質が存在する場合、この光劣化物質には照明を当てない方がよい。
【０１５９】
撮像部４１によって撮像される監視範囲５０は、表示部４３に表示される画像によって監視者が確認できる（図９を参照）。よって、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、光劣化物質の範囲を「照明しない領域（非照明領域）」と指定してもよい。又は、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、非照明領域を監視範囲５０に含まないように監視範囲５０の変更を指定することができる。
【０１６０】
この光劣化物質の範囲（所定の領域）、又は変更された監視範囲５０に関する情報は、物質検知装置１、２のメモリに記憶される。例えば、照明部１０（照明制御部１５）又は照明部２０（照明制御部２５）がメモリを備える場合、光劣化物質の範囲（所定の領域）、又は変更された監視範囲５０に関する情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【０１６１】
照明部１０又は２０は、光劣化物質の範囲、又は変更された監視範囲５０に関する情報に基づいて、非照明領域に光を照らさないように制御を行うこともできる。これにより、光劣化物質の劣化を防ぐことができる。なお、この光劣化物質の範囲、又は変更された監視範囲５０に関する情報を検知部４０又は画像処理部４２のメモリにも記憶し、非照明領域を非検知領域として処理しても構わない。これにより、光劣化物質に起因する誤差を排除することができる。
【０１６２】
［応用例４］
監視範囲５０内に照明部１０又は２０からの照明が正反射するような領域がある場合、又は検出対象とは異なる物質であって、かつ正反射するような物質が存在する場合、この正反射領域又は物質には照明を当てない方がよい。
【０１６３】
撮像部４１によって撮像される監視範囲５０は、表示部４３に表示される画像によって監視者が確認できる（図９を参照）。よって、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、正反射領域又は物質の範囲を「照明しない領域（非照明領域）」としてもよい。又は、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、非照明領域を監視範囲５０に含まないように監視範囲５０の変更を指定することができる。
【０１６４】
この正反射領域又は物質に関する情報は、物質検知装置１、２のメモリに記憶される。例えば、照明部１０（照明制御部１５）又は照明部２０（照明制御部２５）がメモリを備える場合、光劣化物質の範囲（所定の領域）、又は変更された監視範囲５０に関する情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【０１６５】
照明部１０又は２０は、正反射領域又は物質に関する情報に基づいて、非照明領域に光を照らさないように制御を行う。これにより、正反射領域又は物質に起因する誤差を排除することができる。また、この正反射領域又は物質に関する情報を画像処理部４２のメモリに記憶し、非照明領域を非検知領域として処理しても構わない。これにより、正反射領域又は物質に起因する誤差をさらに排除することができる。
【０１６６】
［応用例５］
監視範囲５０が部屋の場合、照明漏れなどを避けるために窓には照明を当てないことも考えられる。
【０１６７】
撮像部４１によって撮像される監視範囲５０は、表示部４３に表示される画像によって監視者が確認できる（図９を参照）。よって、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、窓の範囲を「照明しない領域（非照明領域）」としてもよい。又は、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、非照明領域を監視範囲５０に含まないように監視範囲５０の変更を指定することができる。
【０１６８】
この窓に関する情報は、物質検知装置１、２のメモリに記憶される。例えば、照明部１０（照明制御部１５）又は照明部２０（照明制御部２５）がメモリを備える場合、窓に関する情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【０１６９】
照明部１０又は２０は窓に関する情報に基づいて窓に光を照らさないように制御を行う。これにより、照明部１０又は２０からの光が窓から漏れることを回避できる。また、この窓に関する情報を画像処理部４２のメモリにも記憶し、非照明領域を非検知領域として処理しても構わない。これにより、窓に起因する誤差をさらに排除することができる。
【０１７０】
［応用例６］
監視範囲５０内において光吸収性能が異なる複数の物質を検知したい場合には、各々の物質に高い吸収率を示す波長光を出射する複数の光源が、少なくとも用いられる。
【０１７１】
例えば、監視範囲５０が部屋である場合には、床にこぼれる水を検知するための光源Ａと、壁に付着する菌を検知するための光源Ｂとの組み合わせ等が考えられる。特に、撮像部４１によって撮像される監視範囲５０は、表示部４３に表示される画像によって監視者が確認できる（図９を参照）。従って、対象となる物質が検知される範囲が事前に分かっていれば、監視者は、表示部４３に表示される画像を確認しながら、それぞれの物質を検知する領域を指定してもよいし、監視範囲５０を２つ指定してもよい。
【０１７２】
指定された領域、又は監視範囲５０の情報は、物質検知装置１、２のメモリに記憶される。例えば、照明部１０（照明制御部１５）又は照明部２０（照明制御部２５）がメモリを備える場合、指定された２つの領域、又は２つの監視範囲５０の情報をこのメモリに記憶するのが望ましい。
【０１７３】
照明部１０（照明制御部１５）又は照明部２０（照明制御部２５）は、光源Ａからの光を床の領域にだけ照らし、光源Ｂからの光は壁の領域にだけ照らす、等といった使い分けができる。
【０１７４】
［応用例７］
物質検知装置１又は２を、移動する物体（自動車等）に取り付けることも考えられる。
【０１７５】
例えば、物質検知装置１又は２を自動車７１の前方部に取り付けて、走行路面７２の水濡れ状態や油のこぼれ等の物質５１を検知することが考えられる（図１１を参照）。図１１は、物質検知装置１が自動車７１に設置された一例を示す図である。例えば、予め一般的な道路を想定し、この道路において、水がない状態における第１基準画像、第２基準画像、又は初期画像を予め生成しておく。
【０１７６】
そして物質検知装置１又は２自体が動くため、監視範囲５０である路面に対して物質検知処理を実行する。これにより、走行中の路面状態を監視者がほぼリアルタイムで知ることができる。
【０１７７】
［応用例８］
照明部１０から出射される光が監視範囲５０の面に入射する角度（入射角）に応じて、照明光の偏光面と反射率との関係が変わる。よって、監視範囲５０への照明光の入射角に基づいて、照明光の偏光面を変えることも考えられる。
【０１７８】
監視者は、監視範囲５０（例えば部屋）のどの位置にどの向きで物質検知装置１又は２が取り付けられているかを把握している（図２を参照）。すなわち、監視者は、床面に光を照らすときの光の入射角、右壁面に光を照らすときの光の入射角、左壁面に光を照らすときの光の入射角といった具合に、監視範囲５０に光を照らすときの光の入射角を領域単位で予め知っている。よって、例えば、偏光デバイスを照明部１０に備えていれば、監視者は、偏光デバイスを制御して、予め分かる入射角に応じた偏光面を照明光に与えることができる。光源には、直線偏光を出射する半導体レーザや、偏光フィルタを付加することで出射光を直線偏光化した発光ダイオードやスーパールミネッセントダイオードを、用いることが望ましい。
【０１７９】
［応用例９］
撮像部４１であるカメラの機能（ズーム、パン、チルト等）によって、監視範囲５０における撮像部４１で撮像可能な領域が変更された場合には、この変更された領域に応じて照明部１０が光を照射する領域も変更することが考えられる。
【０１８０】
例えば、カメラをズームさせて撮像部４１によって監視範囲５０の中心部分だけを撮像する場合、照明部１０はこの中心部分だけに光を照明するように走査部１４や照明制御部１５又は２５を制御する。これにより、不必要な照明による電力消費をなくすことができる。
【０１８１】
以上、本開示の１つ又は複数の態様に係る物質検知装置について、実施形態に基づいて説明したが、本開示はこの実施形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施形態に施したものや、異なる実施形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の１つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１８２】
なお、上記実施形態で説明した照明部１０又は２０は、監視範囲５０を普通に照明する一般照明機器と別体であるとして説明した。しかし、一般照明機器が出射光の波長を任意に可変できる機能を有しているのであれば、この一般照明機器を照明部１０又は２０とし利用することができる。この場合、通常は一般照明を行い、物質検出処理時のみ検出波長光に変化させて照明を行えばよい。
【０１８３】
例えば、上記各実施形態において、各構成要素は、専用の処理回路などのハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを汎用の処理回路が実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、例えばＣＰＵ又はプロセッサ等の処理回路を有するプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本開示に係る物質検知装置は、水や油等の特定の物質の存在を検知する場合等に有用である。
【符号の説明】
【０１８５】
１、２  物質検知装置
１０、２０  照明部
１１ａ、１１ｂ  固体光源
１２ａ、１２ｂ  レンズ
１３  波長選択性光分岐素子
１４  走査部
１５、２５  照明制御部
４０  検知部
４１  撮像部（カメラ）
４２  画像処理部
４３  表示部
５０  監視範囲
５１  物質
７１  自動車
７２  走行路面
【図１】
0006583725.tif 000002
【図２】
0006583725.tif 000003
【図３】
0006583725.tif 000004
【図４】
0006583725.tif 000005
【図５】
0006583725.tif 000006
【図６】
0006583725.tif 000007
【図７】
0006583725.tif 000008
【図８】
0006583725.tif 000009
【図９】
0006583725.tif 000010
【図１０】
0006583725.tif 000011
【図１１】
0006583725.tif 000012