(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、
前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、
前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部と、を備え、
前記照射制御部は、
前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、
物質検出センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の物質検出センサであって、
前記照射制御部は、
前記検出領域の縦方向毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、
物質検出センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の物質検出センサであって、
前記照射制御部は、
前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記第１光源からの前記比較光と前記第２光源からの前記第１測定光との照射順序を切り替える、
物質検出センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の物質検出センサであって、
前記照射制御部は、
前記検出領域の縦方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、
物質検出センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の物質検出センサであって、
前記照射制御部は、
前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記第１光源からの前記比較光と前記第２光源からの前記第１測定光との照射順序を切り替える、
物質検出センサ。
【請求項６】
請求項４に記載の物質検出センサであって、
前記照射制御部は、
前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記第１光源からの前記比較光と前記第２光源からの前記第１測定光との照射順序を切り替える、
物質検出センサ。
【請求項７】
複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、
前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、
前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部と、を備え、
前記照射制御部は、
前記検出領域の横方向には、前記比較光又は前記第１測定光を前記第１光源又は前記第２光源から照射させ、
前記検出領域の縦方向に隣接する前記対象領域毎には、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、
物質検出センサ。
【請求項８】
請求項１又は７に記載の物質検出センサであって、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、
前記照射制御部は、
前記比較光及び前記第１測定光を異なるタイミングで同一の前記対象領域に照射させる、
物質検出センサ。
【請求項９】
請求項１又は７に記載の物質検出センサであって、
前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長を有する第２測定光を照射する第３光源、を更に備え、
前記物質検出部は、
前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光と前記第３光源からの前記第２測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する、
物質検出センサ。
【請求項１０】
請求項９に記載の物質検出センサであって、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光、前記第３光源からの前記第２測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、
前記照射制御部は、
前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光と前記第２測定光とを切り替えて前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源から照射させる、
物質検出センサ。
【請求項１１】
請求項９に記載の物質検出センサであって、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光、前記第３光源からの前記第２測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、
前記照射制御部は、
奇数番目の横方向に隣接する前記対象領域毎には、前記比較光と前記第１測定光とを交互に前記第１光源、前記第２光源から照射させ、
偶数番目の横方向に隣接する前記対象領域毎には、前記第２測定光と前記比較光とを交互に前記第３光源、前記第１光源から照射させる、
物質検出センサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の物質検出センサであって、
前記照射制御部は、
前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記検出領域の横方向への前記比較光と前記第１測定光との照射順序と、前記検出領域の横方向への前記第２測定光と前記比較光との照射順序を切り替える、
物質検出センサ。
【請求項１３】
請求項１１に記載の物質検出センサであって、
前記照射制御部は、
前記検出領域全体への面照射を示すフレームの２倍を単位として、
２個の前記フレーム毎に、前記第１測定光と前記第２測定光との照射順序を切り替え、
２個の前記フレームのうち前半のフレームと後半のフレームでは、前記比較光と前記第１測定光との照射順序、前記第２測定光と前記比較光との照射順序を切り替える、
物質検出センサ。
【請求項１４】
請求項１に記載の物質検出センサであって、
前記物質検出部は、
前記検出領域において前記比較光又は前記第１測定光が照射されない特定対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度を、前記特定対象領域に隣接する複数の前記対象領域毎の前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の平均値を用いて補間処理する、
物質検出センサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の物質検出センサであって、
前記物質検出部は、
前記特定対象領域の周囲の４個の前記対象領域に前記比較光又は前記第１測定光が照射された場合に、前記特定対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度を、前記特定対象領域の縦方向に隣接する２個の前記対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の差分と、前記特定対象領域の横方向に隣接する２個の前記対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の差分とのうち、小さい差分に対応する２個の前記対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の平均値を用いて補間処理する、
物質検出センサ。
【請求項１６】
請求項１又は７に記載の物質検出センサであって、
前記検出領域を撮像する撮像部を、更に備え、
前記撮像部は、
前記撮像部により撮像された前記検出領域の画像データと、前記物質検出部により検出された前記特定物質に関する情報とを合成して表示部に表示させる、
物質検出センサ。
【請求項１７】
物質検出センサにおける物質検出方法であって、
第１光源から、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射するステップと、
第２光源から、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射するステップと、
前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出するステップと、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御するステップと、を有し、
前記制御するステップは、前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させるステップを含む、
物質検出方法。
【請求項１８】
物質検出センサにおける物質検出方法であって、
第１光源から、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射するステップと、
第２光源から、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射するステップと、
前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出するステップと、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御するステップと、を有し、
前記制御するステップは、
前記検出領域の横方向には、前記比較光又は前記第１測定光を前記第１光源又は前記第２光源から照射させるステップと、
前記検出領域の縦方向に隣接する前記対象領域毎には、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させるステップと、を含む、
物質検出方法。
【請求項１９】
物質検出センサと外部接続機器とが接続された物質検出システムであって、
前記物質検出センサは、
複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、
前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、
前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、
前記物質検出部により検出された前記特定物質に関する情報を前記外部接続機器に出力する出力部と、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部と、を備え、
前記照射制御部は、
前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、
物質検出システム。
【請求項２０】
物質検出センサと外部接続機器とが接続された物質検出システムであって、
前記物質検出センサは、
複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、
前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、
前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、
前記物質検出部により検出された前記特定物質に関する情報を前記外部接続機器に出力する出力部と、
前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部と、を備え、
前記照射制御部は、
前記検出領域の横方向には、前記比較光又は前記第１測定光を前記第１光源又は前記第２光源から照射させ、
前記検出領域の縦方向に隣接する前記対象領域毎には、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、
物質検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物質の検出結果に関する画像データを出力する物質検出センサ、物質検出方法及び物質検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体に測定対象物質（例えば水分）が含まれるか否かの検出方法として、水の吸収波長帯の測定光を用いた測定対象物の撮像により得られた画素毎の２次元の画像データと、水の非吸収波長帯の比較光を用いた測定対象物の撮像により得られた画素毎の２次元の画像データとを基に、測定対象物の水分を画素毎に求める水分測定方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、レーザ光の出射方向を上下左右に首振りする機構を有し、このレーザ光の首振り機構を用いて、例えば入射角度を上下方向にα°の範囲、左右方向にβ°の範囲でそれぞれ可変にしながら路面に対して面照射し、面照射によるレーザ光の反射光を受光することで路面状態を遠隔で監視する路面モニタリングシステムが知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３２８４４９号公報
【特許文献２】特開２００７−３１６０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２のように出射方向を首振り機構によって制御することで、測定光を面照射することが可能となり、ある一定の領域（検出エリア）で測定対象物質（例えば水分）の有無を監視することができる。例えば、カメラにより撮像された可視光画像に、測定対象物質である水分を検出した結果を反映させることが可能と考えられる。
【０００６】
しかし、機構的な首振り機構によって検出エリアに対してレーザ光を面照射する場合には、検出エリア全体を面照射するためには時間がかかってしまう。検出エリアに測定光を面照射した後に続けて比較光を面照射した場合には、測定光の面照射中の検出エリアの状況と比較光の面照射中の検出エリアの状況とが変化することがある。
【０００７】
例えば、測定光の面照射中には人が検出エリアにいなかったが、比較光の面照射中に人が検出エリアに現れることがあり、又はその反対の現象が起こる場合も十分にあり得る。この場合、測定光の反射光の受光により得られた情報と比較光の反射光の受光により得られた情報とを比較しても、これらの情報には時間的なずれがあるために、測定対象物質の正確な検出が困難となり、測定対象物質の誤検出が誘発されることになる。
【０００８】
本発明は、上述した従来の事情に鑑みて、所定の検出エリアに対する測定光と比較光のそれぞれの投射タイミングの時間差を低減し、検出エリアにおける測定対象物質の誤検出を抑制する物質検出センサ、物質検出方法及び物質検出システム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】
【０００９】
本発明は、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部と、を備え、前記照射制御部は、前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、物質検出センサである。
【００１０】
また、本発明は、物質検出センサにおける物質検出方法であって、第１光源から、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射するステップと、第２光源から、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射するステップと、前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出するステップと、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御するステップと、を有し、前記制御するステップは、前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させるステップを含む、物質検出方法である。
【００１１】
また、本発明は、物質検出センサと外部接続機器とが接続された物質検出システムであって、前記物質検出センサは、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、前記物質検出部により検出された前記特定物質に関する情報を前記外部接続機器に出力する出力部と、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部と、を備え、前記照射制御部は、前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、物質検出システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所定の検出エリアに対する測定光と比較光のそれぞれの投射タイミングの時間差を低減することができ、検出エリアにおける測定対象物質の誤検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】各実施形態の非可視光センサを含む検出カメラの概要説明図
【図２】各実施形態の非可視光センサの利用イメージの一例を示す模式図
【図３】第１の実施形態の非可視光センサを含む検出カメラの内部構成の一例を詳細に示すブロック図
【図４】第１の実施形態の非可視光センサの比較光及び測定光の投射、並びに反射波の受光に関する投射光源走査用光学部及び撮像光学部の第１構成例を示すブロック図
【図５】第１の実施形態の非可視光センサの画像判定部の内部構成の一例を詳細に示すブロック図
【図６】比較例における第１投射光源、第２投射光源の投射（照射）イメージの一例を示す説明図
【図７】第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源の投射（照射）イメージの一例を示す説明図
【図８】第１の実施形態の非可視光センサにおける補間処理の動作概要の一例を示す模式図
【図９】補間処理の対象領域Ｄ５に対する補間処理の種類を示す模式図
【図１０】第１の実施形態の非可視光センサにおける補間処理による効果の説明図
【図１１】（Ａ）比較例における第１投射光源、第２投射光源の投射と測定対象物質の検出処理のタイミングの一例を示す説明図、（Ｂ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源の投射と測定対象物質の検出処理のタイミングの一例を示す説明図
【図１２】（Ａ）比較例における第１投射光源、第２投射光源による第１投射パターンの一例を示す説明図、（Ｂ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第２投射パターンの一例を示す説明図、（Ｃ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第３投射パターンの一例を示す説明図
【図１３】（Ａ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第４投射パターンの一例を示す説明図、（Ｂ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第５投射パターンの一例を示す説明図、（Ｃ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第６投射パターンの一例を示す説明図
【図１４】（Ａ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第７投射パターンの一例を示す説明図、（Ｂ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第８投射パターンの一例を示す説明図、（Ｃ）第１の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第９投射パターンの一例を示す説明図
【図１５】第１の実施形態の非可視光センサの測定光及び比較光の投射、並びに反射波の受光に関する投射光源走査用光学部及び撮像光学部の第２構成例を示すブロック図
【図１６】第８投射パターン及び第９投射パターンにおける第１投射光源、第２投射光源の投射位置のイメージの一例を時系列に示す説明図
【図１７】（Ａ）第２投射パターンから第７投射パターンまでの投射光（測定光、比較光）の投射位置のイメージを示す説明図、（Ｂ）第８投射パターン及び第９投射パターンの投射光（測定光、比較光）の投射位置のイメージを示す説明図、（Ｃ）第２投射パターンから第５投射パターンと第８投射パターンと第９投射パターンにおける第１投射光源、第２投射光源の投射タイミングの一例を示す説明図、（Ｄ）第６投射パターン及び第７投射パターンにおける第１投射光源、第２投射光源の投射タイミングの一例を示す説明図
【図１８】第１の実施形態の非可視光センサの制御部における初期動作の一例を示すフローチャート
【図１９】（Ａ）第１の実施形態の非可視光センサの１種類の波長の比較光を用いた距離検出の原理説明図、（Ｂ）第１の実施形態の非可視光センサの１種類の波長の比較光を用いた物質検出の原理説明図
【図２０】（Ａ）第１の実施形態の非可視光センサの異なる２種類の波長のうち第１の波長の比較光を用いた距離検出の原理説明図、（Ｂ）第１の実施形態の非可視光センサの異なる２種類の波長をそれぞれ有する比較光，測定光を用いた物質検出の原理説明図
【図２１】第１の実施形態の非可視光センサにおける物質検出の概要説明図
【図２２】第１の実施形態の非可視光センサにおける物質検出の詳細な動作手順の一例を説明するフローチャート
【図２３】第２の実施形態の非可視光センサを含む検出カメラの内部構成の第１例を詳細に示すブロック図
【図２４】第２の実施形態の非可視光センサを含む検出カメラの内部構成の第２例を詳細に示すブロック図
【図２５】（Ａ）第２の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第１０投射パターンの一例を示す説明図、（Ｂ）第２の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第１１投射パターンの一例を示す説明図、（Ｃ）第２の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第１２投射パターンの一例を示す説明図
【図２６】第２の実施形態における第１投射光源、第２投射光源による第１３投射パターンの一例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る物質検出センサ、物質検出方法及び物質検出システムの各実施形態について、図面を参照して説明する。各実施形態の物質検出センサの一例として、非可視光センサを用いて説明する。なお、本発明は、物質検出センサの一例としての非可視光センサが行う各動作（ステップ）を有する物質検出方法、物質検出センサの一例としての非可視光センサを含む物質検出システムとして表現することも可能である。
【００１５】
（非可視光センサを含む検出カメラの概要）
図１は、各実施形態の非可視光センサＮＶＳＳを含む検出カメラ１の概要説明図である。図１に示す検出カメラ１は、可視光カメラＶＳＣと、非可視光センサＮＶＳＳとを含む構成である。可視光カメラＶＳＣは、例えば既存の監視カメラと同様に、所定の波長（例えば０．４〜０．７μｍ）を有する可視光に対する反射光ＲＶ０を用いて、所定の検出領域（検出エリアＫ）に存在する人物ＨＭや物体（不図示）を撮像する。以下、可視光カメラＶＳＣにより撮像された出力画像データを、「可視光カメラ画像データ」という。従って、検出カメラ１は、本発明に係る物質検出センサの一例としての非可視光センサＮＶＳＳと、撮像により可視光カメラ画像データを得る可視光カメラＶＳＣとの両方の構成を含む画像出力装置の一例として示される。
【００１６】
非可視光センサＮＶＳＳは、可視光カメラＶＳＣと同一の検出エリアＫに対し、光学走査を用いた面照射により、それぞれ異なる所定の波長（後述参照）を有する非可視光（例えば赤外光）である比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２を投射する。比較光ＬＳ１とは、非可視光センサＮＶＳＳから測定対象物質である特定物質（例えば水溜りＷＴのような水分）までの距離の測距用に用いられ、更に、特定物質の吸収波長帯ではない波長を有する光であって、特定物質の有無の検出処理において比較時の参考（Reference）データを与えるために用いられる。一方、測定光ＬＳ２とは、特定物質の吸収波長帯の波長を有する光であって、特定物質の有無の検出処理において比較時の特定物質（Target）の検出を示すデータを与えるために用いられる。
【００１７】
非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２が被検出物（例えば水溜りＷＴのような水分）により反射された反射光ＲＶ１，ＲＶ２を用いて、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定する。非可視光センサＮＶＳＳが検出の有無を判定する特定物質は、例えば可視光カメラＶＳＣの可視光カメラ画像データでは一見判別が困難な物質であり、以下では「水溜りＷＴ」を一例に説明するが、水溜りＷＴに限定されず、例えばガスでもよい。
【００１８】
また、検出カメラ１は、可視光カメラＶＳＣが撮像した可視光カメラ画像データに、非可視光センサＮＶＳＳの特定物質の検出の有無の判定結果に相当する出力画像データ（以下、「物質位置画像データ」という）又は物質位置画像データに関する情報を合成した表示データを生成して出力する。検出カメラ１からの表示データの出力先は、ネットワーク（不図示）を介して検出カメラ１に接続された外部接続機器であり、例えば図３に示すカメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴである。ネットワークは、有線ネットワーク（例えばイントラネット、インターネット）でもよいし、無線ネットワーク（例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network））でもよい。
【００１９】
図２は、各実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの利用イメージの一例を示す模式図である。非可視光センサＮＶＳＳは、例えば天井面に取り付けられ、検出エリアＫの非可視光センサＮＶＳＳの設置位置から５ｍ真下の床面（点Ｏ）から３ｍ離れた位置にある水溜りＷＴ１と４．９ｍ離れた位置にある水溜りＷＴ２とを検出する。また、非可視光センサＮＶＳＳは、非可視光センサＮＶＳＳの設置位置から水溜りＷＴ１、水溜りＷＴ２までの距離をそれぞれ５．８ｍ、７ｍであると検出する。
【００２０】
ところが、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫの非可視光センサＮＶＳＳの設置位置から５ｍ真下の床面（点Ｏ）から１４．１ｍ離れた位置にある水溜りＷＴ３を検出しようとしても、例えば身長１６５ｃｍの人物ＨＭが水溜りＷＴ３の画角内に映り込むと、水溜りＷＴ３が人物ＨＭの陰となって水溜りＷＴ３を検出することができない。なお、非可視光センサＮＶＳＳは、非可視光センサＮＶＳＳから人物ＨＭまでの距離を１０ｍと検出することができる。
【００２１】
言い換えると、非可視光センサＮＶＳＳは、人物ＨＭが検出エリアＫ内を移動することが考えられるので、測定対象物質（特定物質）である水溜りＷＴ３に比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２への面照射（投射）を開始した後に人物ＨＭが水溜りＷＴ３の検出画角内に映り込むようになると、水溜りＷＴ３を誤検出することになる。従って、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫへの比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２の面照射（投射）を高速に行わないと、測定対象物質（特定物質）である水溜りＷＴ３を誤検出することが考えられる。
【００２２】
（第１の実施形態）
図３は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳを含む検出カメラ１の内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。図３に示す検出カメラ１は、非可視光センサＮＶＳＳと、可視光カメラＶＳＣとを含む構成である。非可視光センサＮＶＳＳは、制御部１１と、投射部ＰＪと、画像判定部ＪＧとを含む構成である。投射部ＰＪは、第１投射光源１３と、第２投射光源１５と、投射光源走査用光学部１７とを有する。画像判定部ＪＧは、撮像光学部２１と、受光部２３と、信号加工部２５と、検出処理部２７と、表示処理部２９とを有する。可視光カメラＶＳＣは、撮像光学部３１と、受光部３３と、撮像信号処理部３５と、表示制御部３７とを有する。
【００２３】
制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成され、可視光カメラＶＳＣや非可視光センサＮＶＳＳの各部の動作制御を全体的に統括するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理及びデータの記憶処理を行う。また、制御部１１は、後述するタイミング制御部１１ａを含む（図５参照）。
【００２４】
また、制御部１１は、カメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴのユーザの入力操作により送信された検出対象距離の情報を取得すると、非可視光センサＮＶＳＳが検出対象とする特定物質の検出カメラ１からの検出対象距離範囲を算出し、取得された検出対象距離又は算出された検出対象距離範囲の情報を信号加工部２５又は検出処理部２７に設定する。また、制御部１１は、非可視光センサＮＶＳＳの検出対象となる特定物質の検出閾値Ｍを検出処理部２７に設定する。制御部１１の動作の詳細については、図１８を参照して後述する。
【００２５】
タイミング制御部１１ａは、検出エリアＫ全体への面照射を示す投射周期（フレーム）毎に、第１投射光源１３からの比較光ＬＳ１及び第２投射光源１５からの測定光ＬＳ２の検出エリアＫに含まれる各対象領域（後述参照）への投射タイミングを制御する。タイミング制御部１１ａにおける比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２への検出エリアＫの各対象領域への投射パターンの詳細については、図面を参照して詳述する。タイミング制御部１１ａは、第１投射光源１３から比較光ＬＳ１を投射させる場合には、図５に示す光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３に出力し、更に、第２投射光源１５から測定光ＬＳ２を投射させる場合には、光源走査用タイミング信号ＴＲを第２投射光源１５に出力する。
【００２６】
また、タイミング制御部１１ａは、第１投射光源１３から比較光ＬＳ１を投射させる際には、光源発光信号ＲＦを第１投射光源１３に出力する。光源発光信号ＲＦは、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離の測距時の開始タイミングを示す信号（Reference信号）として、検出処理部２７の距離検出／物質検出処理部２７ａにも入力される。
【００２７】
第１光源の一例としての第１投射光源１３は、タイミング制御部１１ａからの光源走査用タイミング信号ＴＲの入力に応じて、光学走査を用いた面照射により、所定の第１波長（例えば１．１μｍ）を有する非可視光である比較光ＬＳ１（例えば赤外光）を、投射光源走査用光学部１７を介して、検出エリアＫの対象領域に投射する。上述したように、本実施形態を含む各実施形態では、第１投射光源１３から投射された比較光ＬＳ１は、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの測距に用いられる。
【００２８】
なお、比較光ＬＳ１は、測定対象物質である特定物質の性質に応じて、第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２と同様に、特定物質の検出用に用いられてもよい。即ち、非可視光センサＮＶＳＳは、１種類の波長を有する比較光ＬＳ１を用いて、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離を測距し、更に、特定物質の検出の有無を判定してもよい。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離の測距と特定物質の検出とを、１種類の波長を有する比較光ＬＳ１を投射する第１投射光源１３を用いることで実現できる。従って、非可視光センサＮＶＳＳの製造コストアップの抑制が可能となる。
【００２９】
なお、特定物質の検出の有無は、所定の閾値と比較することで判断してもよい。この所定の閾値は、予め決められた値でもよく、任意に設定された値でもよく、更に、特定物質が無い状態で取得した比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２の各反射光の強度を基にした値（例えば、特定物質が無い状態で取得した比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２の各反射光の強度の値に所定のマージンを加えた値）でもよい。即ち、特定物質の検出の有無は、特定物質が無い状態で取得した物質位置画像データと、その後取得した物質位置画像データとを比較することで、判断されてもよい。このように、特定物質が無い状態における比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２の各反射光の強度を取得しておくことで、特定物質の有無を検出するための閾値として、非可視光センサＮＶＳＳの設置環境に適する閾値を設定することができる。
【００３０】
第２光源の一例としての第２投射光源１５は、タイミング制御部１１ａから光源走査用タイミング信号ＴＲの入力に応じて、光学走査を用いた面照射により、上述した第１波長とは異なる所定の第２波長（例えば１．４５μｍ）を有する非可視光である測定光ＬＳ２（例えば赤外光）を、投射光源走査用光学部１７を介して、検出エリアＫの対象領域に投射する。上述したように、本実施形態を含む各実施形態では、第２投射光源１５から投射された測定光ＬＳ２は、非可視光センサＮＶＳＳの検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無の判定に用いられる。なお、測定光ＬＳ２の第２波長１．４５μｍは、測定対象物質である特定物質が水溜りＷＴ（図１参照）のような水分（水蒸気も同様）である場合に好適な波長である。
【００３１】
これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、第１波長を有する比較光ＬＳ１及びその反射光ＲＶ１を用いて非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離を測距し、更に、特定物質を検出するための参照データとして、第１波長を有する比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１を用いる。更に、非可視光センサＮＶＳＳは、第２波長を有する測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２と、上述した参照データ（即ち、比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１）とを用いて、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定する。従って、非可視光センサＮＶＳＳは、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離の測距と特定物質の検出とに異なる２種類の波長の投射光及びその反射光を用いることで、検出エリアＫにおける特定物質を高精度に検出することができる。
【００３２】
投射光源走査用光学部１７は、非可視光センサＮＶＳＳにおける検出エリアＫの各対象領域ＰＴ（図７参照）に対し、光学走査により、第１投射光源１３から投射された比較光ＬＳ１又は第２投射光源１５から投射された測定光ＬＳ２を２次元的に走査して検出エリアＫを面照射する。これにより、画像判定部ＪＧは、比較光ＬＳ１が特定物質により反射された反射光ＲＶ１を用いて、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離を測距することができ、更に、測定光ＬＳ２が特定物質により反射された反射光ＲＶ２と上述した反射光ＲＶ１（即ち、比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１）とを用いて、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定することができる。
【００３３】
図４は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の投射、並びに反射波ＲＶ１，ＲＶ２の受光に関する投射光源走査用光学部１７及び撮像光学部２１の第１構成例を示すブロック図である。投射光源走査用光学部１７は、例えば図４に示す反射用ミラーＲＬＭ１，ＲＬＭ２とスキャン走査用ミラーＳＣＭとを少なくとも含む構成である。
【００３４】
図４では、第１投射光源１３から投射（出射）した比較光ＬＳ１は、反射用ミラーＲＬＭ１，ＲＬＭ２を通過（透過）し、検出エリアＫの該当する投射位置（照射位置）の対象領域ＰＴに照射可能となるようにステッピングモータ（不図示）により走査制御がなされたスキャン走査用ミラーＳＣＭに対し、所定の入射角度で入射する。また、比較光ＬＳ１は、スキャン走査用ミラーＳＣＭにおいて入射角度と同一角度の反射角度で反射し、所望の対象領域ＰＴに照射される。
【００３５】
また、第２投射光源１５から投射（出射）した測定光ＬＳ２は、反射用ミラーＲＬＭ１において反射した後、反射用ミラーＲＬＭ２を通過（透過）し、検出エリアＫの該当する投射位置（照射位置）の対象領域ＰＴに照射可能となるようにステッピングモータ（不図示）により走査制御がなされたスキャン走査用ミラーＳＣＭに対し、所定の入射角度で入射する。また、測定光ＬＳ２は、スキャン走査用ミラーＳＣＭにおいて入射角度と同一角度の反射角度で反射し、所望の対象領域ＰＴに照射される。
【００３６】
なお、反射用ミラーＲＬＭ１は、第１投射光源１３からの比較光ＬＳ１が通過し、第２投射光源１５からの測定光ＬＳ２が反射して反射用ミラーＲＬＭ２に投射するように予め設置されている。また、反射用ミラーＲＬＭ２は、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の両方が通過し、更に、反射光ＲＶ１，ＲＶ２の両方が反射して集光レンズＦＣＬＳに投射するように予め設置されている。また、スキャン走査用ミラーＳＣＭは、検出エリアＫの対象領域ＰＴに対して順次、比較光ＬＳ１若しくは測定光ＬＳ２又はその両方が投射できるようにステッピングモータ（不図示）により走査制御がなされ、更に、反射光ＲＶ１，ＲＶ２を反射して反射用ミラーＲＬＭ２に投射するように予め設置されている。
【００３７】
次に、画像判定部ＪＧの内部構成について、図３から図５を参照して詳細に説明する。図５は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの画像判定部ＪＧの内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。
【００３８】
撮像光学部２１は、例えば図４に示す集光レンズＦＣＬＳを用いて構成され、非可視光センサＮＶＳＳに入射した光（例えば反射光ＲＶ１，ＲＶ２）がスキャン走査用ミラーＳＣＭ及び反射用ミラーＲＬＭ２において反射した反射光ＲＶ１，ＲＶ２を集光し、反射光ＲＶ１，ＲＶ２を、基板ＳＢＴ上に配置された受光部２３の所定の撮像面に結像させる。
【００３９】
受光部２３は、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の両方の波長に対する分光感度のピークを有するイメージセンサである。受光部２３は、撮像面に結像した反射光ＲＶ１又は反射光ＲＶ２の光学像を電気信号に変換する。受光部２３の出力は、電気信号（具体的には、電流信号）として信号加工部２５に入力される。なお、撮像光学部２１及び受光部２３は、非可視光センサＮＶＳＳにおける撮像部としての機能を有する。
【００４０】
信号加工部２５は、Ｉ／Ｖ変換回路２５ａと、増幅回路２５ｂと、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃとを有する。Ｉ／Ｖ変換回路２５ａは、受光部２３の出力信号（アナログ信号）である電流信号を電圧信号に変換する。増幅回路２５ｂは、Ｉ／Ｖ変換回路２５ａの出力信号（アナログ信号）である電圧信号のレベルを、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃにおいて処理可能なレベルまで増幅する。
【００４１】
コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号（アナログ信号）と所定の閾値との比較結果に応じて、増幅回路２５ｂの出力信号を２値化して距離検出／物質検出処理部２７ａに出力する。また、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）を含み、増幅回路２５ｂの出力信号（アナログ信号）のＡＤ（Analog Digital）変換結果のピークを検出して保持し、更に、ピークの情報を距離検出／物質検出処理部２７ａに出力する。
【００４２】
物質検出部の一例としての検出処理部２７は、距離検出／物質検出処理部２７ａと、メモリ２７ｂと、検出結果フィルタ処理部２７ｃとを有する。距離検出／物質検出処理部２７ａは、第１波長（例えば１．１μｍ）を有する比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力（２値化信号）を基に、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離を測距する。
【００４３】
具体的には、距離検出／物質検出処理部２７ａは、比較光ＬＳ１の投射時から反射光ＲＶ１の受光時までの時間差Δｔ（図１９（Ａ）又は図２０（Ａ）参照）を基に、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離を測距する。図１９（Ａ）は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの１種類の波長の比較光ＬＳ１を用いた距離検出の原理説明図である。図２０（Ａ）は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの異なる２種類の波長のうち第１波長の比較光ＬＳ１を用いた距離検出の原理説明図である。
【００４４】
距離検出／物質検出処理部２７ａは、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦの入力時を比較光ＬＳ１の投射時と判定し、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力の入力時を反射光ＲＶ１の受光時と判定する。距離検出／物質検出処理部２７ａは、例えば距離を「距離＝光速度×（時間差Δｔ／２）」として算出することで、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離を簡易に得られる。距離検出／物質検出処理部２７ａにおける距離の測距には、少なくとも１種類の波長の比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力が必要となる。距離検出／物質検出処理部２７ａは、算出結果としての距離の情報を検出結果フィルタ処理部２７ｃに出力する。
【００４５】
また、距離検出／物質検出処理部２７ａは、検出エリアＫの対象領域ＰＴへの第１波長を有する比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、検出エリアＫの対象領域ＰＴへの第２波長を有する測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）とを基に、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定する。
【００４６】
具体的には、距離検出／物質検出処理部２７ａは、検出エリアＫの同一の対象領域ＰＴに対して比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射された場合には、例えば比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）をメモリ２７ｂに一時的に保存し、次に、測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）が得られるまで待機する。距離検出／物質検出処理部２７ａは、測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）が得られた後、メモリ２７ｂを参照して、検出エリアＫの同一の対象領域ＰＴにおける比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）とを比較する。
【００４７】
また、距離検出／物質検出処理部２７ａは、検出エリアＫの同一の対象領域ＰＴに対して比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射されない場合には、測定光ＬＳ２が照射された対象領域ＰＴの周囲の対象領域ＰＴに照射された比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１の強度（コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報））を用いて、比較光ＬＳ１が照射されない対象位置ＰＴに比較光ＬＳ１が照射された場合の比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１の強度を所定の補間処理（後述参照）によって推定する。距離検出／物質検出処理部２７ａは、補間処理結果（即ち、比較光ＬＳ１が照射されない対象位置ＰＴに比較光ＬＳ１が照射された場合の比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１の強度）と測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２の強度とを比較する。
【００４８】
例えば対象領域ＰＴに水溜りＷＴが存在する場合には、その対象領域ＰＴに照射された第２波長（例えば１．４５μｍ）を有する測定光ＬＳ２が吸収されるため、測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２の強度（振幅）が減衰する（図１９（Ｂ）又は図２０（Ｂ）参照）。図１９（Ｂ）は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの１種類の波長の比較光ＬＳ１を用いた物質検出の原理説明図である。図２０（Ｂ）は、第１の実施形態の非可視光センサの異なる２種類の波長をそれぞれ有する比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２を用いた物質検出の原理説明図である。従って、距離検出／物質検出処理部２７ａは、検出エリアＫの同一の対象領域ＰＴ毎の比較結果（即ち、反射光ＲＶ１と反射光ＲＶ２の各強度又は各振幅の差分ΔＶ）を基に、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定することができる。なお、距離検出／物質検出処理部２７ａは、検出エリアＫの同一の対象領域ＰＴ毎の比較結果に限らず、隣接する対象領域ＰＴ毎の比較結果を基に、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定してもよい。
【００４９】
なお、距離検出／物質検出処理部２７ａは、第１波長を有する比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１の振幅ＶＡと、第２波長を有する測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２の振幅ＶＢとの振幅差分（ＶＡ−ＶＢ）と振幅ＶＡとの比Ｒと所定の閾値Ｍとの大小の比較に応じて、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定してもよい（図２１参照）。図２１は、第１の実施形態の非可視光センサにおける物質検出の概要説明図である。距離検出／物質検出処理部２７ａは、例えばＲ＞Ｍであれば水溜りＷＴを検出したと判定し、Ｒ≦Ｍであれば水溜りＷＴを検出しないと判定する。このように、距離検出／物質検出処理部２７ａは、振幅差分（ＶＡ−ＶＢ）と振幅ＶＡとの比Ｒと閾値Ｍとの比較結果に応じて、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定することで、ノイズ（例えば外乱光）の影響を排除でき、特定物質の検出の有無を高精度に判定することができる。
【００５０】
メモリ２７ｂは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）を用いて構成され、比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）や、上述した補間処理結果のデータを一時的に保存する。
【００５１】
検出結果フィルタ処理部２７ｃは、距離検出／物質検出処理部２７ａの出力と、制御部１１から指定された所定の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報とを基に、検出エリアＫ内の非可視光センサＮＶＳＳからの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である特定物質に関する情報をフィルタリングして抽出する。検出結果フィルタ処理部２７ｃは、検出エリアＫ内における抽出結果に関する情報を表示処理部２９に出力する。例えば、検出結果フィルタ処理部２７ｃは、検出エリアの床（距離＝５ｍ、図２参照）における特定物質の検出結果に関する情報を表示処理部２９に出力する。
【００５２】
表示処理部２９は、検出結果フィルタ処理部２７ｃの出力を用いて、検出エリアＫ内の非可視光センサＮＶＳＳからの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である特定物質に関する情報の一例として、非可視光センサＮＶＳＳからの距離毎の検出エリアＫにおける特定物質の位置を示す物質位置画像データを生成する。表示処理部２９は、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離の情報を含む物質位置画像データを可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に出力する。なお、本実施形態を含む各実施形態において、表示処理部２９は、物質位置画像データを可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に送信してもよいし、例えば後述するモニターＭＮＴやカメラサーバＣＳ、通信端末ＭＴに送信してもよい。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫの可視光画像データに、検出処理部２７により得られた特定物質に関する情報を合成して表示させるので、検出エリアＫのどこに特定物質が存在するかをユーザに対して明らかに示すことができる。
【００５３】
撮像光学部３１は、例えば集光レンズを用いて構成され、可視光カメラＶＳＣの検出エリアＫ内を画角とする外部からの入射光（例えば可視光である反射光ＲＶ０）を集光し、反射光ＲＶ０を受光部３３の所定の撮像面に結像させる。
【００５４】
受光部３３は、可視光の波長（例えば０．４μｍ〜０．７μｍ）に対する分光感度のピークを有するイメージセンサである。受光部３３は、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。受光部３３の出力は、電気信号として撮像信号処理部３５に入力される。なお、撮像光学部３１及び受光部３３は、可視光カメラＶＳＣにおける撮像部としての機能を有する。
【００５５】
撮像信号処理部３５は、受光部３３の出力である電気信号を用いて、人が認識可能なＲＧＢ（Red Green Blue）又はＹＵＶ（輝度・色差）等により規定される可視光画像データを生成する。これにより、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像データが形成される。撮像信号処理部３５は、可視光画像データを表示制御部３７に出力する。
【００５６】
表示制御部３７は、撮像信号処理部３５から出力された可視光画像データと、表示処理部２９から出力された物質位置画像データとを用いて、特定物質が可視光画像データの所定の位置で検出された場合に、特定物質に関する情報の一例として、可視光画像データと物質位置画像データとを合成処理した表示データを生成する。
【００５７】
また、表示制御部３７は、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である場合に、特定物質に関する情報の一例として、可視光画像データと物質位置画像データとを合成処理した表示データを生成する。表示制御部３７は、表示データを、例えばネットワークを介して接続されたカメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴに送信して表示を促す。
【００５８】
また、制御部１１は、検出処理部２７において設定された設定距離情報の一例としての検出対象距離、又は検出対象距離範囲を変更してもよい。この検出対象距離範囲の変更は、制御部１１が自動的に行ってもよいし、ユーザが通信端末ＭＴなどを利用して、任意のタイミングで行ってもよい。これにより、制御部１１は、非可視光センサＮＶＳＳの設置環境に応じて、適切な検出対象距離又は検出対象距離範囲を設定することができる。なお、設定距離情報とは、例えば検出処理部２７の検出結果フィルタ処理部２７ｃにおいて予め設定された検出対象距離である。
【００５９】
また、制御部１１は、カメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴにより入力された検出対象距離の情報を基に検出対象距離範囲を算出する場合、検出対象距離の値に応じて算出する検出対象距離範囲の値を変更してもよい。検出対象までの距離が大きい場合には、検出対象までの距離が小さい場合に比べて、反射光の強度（又は振幅）の減衰が大きいので、距離検出／物質検出処理部２７ａにおける距離検出時の誤差が大きくなる。制御部１１は、入力された検出対象距離の値が大きいほど、算出する検出対象距離範囲を大きくする方が好ましい。例えば制御部１１から出力された検出対象距離が３ｍである場合には、検出処理部２７は、検出対象距離範囲を２〜４ｍに変更する。また、制御部１１から出力された検出対象距離が１００ｍである場合には、検出処理部２７は、検出対象距離範囲を９５〜１０５ｍに変更する。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、特定物質までの距離に応じて、適切な検出対象距離範囲を設定することができる。従って、表示制御部３７は、検出対象距離の長さに応じた検出処理部２７における距離検出時の誤差も考慮して、特定物質に関する情報の一例としての表示データを生成できる。また、検出カメラ１は、検出対象距離範囲を設定することで、検出カメラ１から特定物質までの距離が制御部１１から出力された検出対象距離と完全に一致しない場合でも、特定物質を検出することができる。
【００６０】
カメラサーバＣＳは、表示制御部３７から出力された表示データを通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器（不図示）に送信し、通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器の表示画面における表示データの表示を促す。また、カメラサーバＣＳは、通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器のユーザの入力操作により送信された特定物質の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を検出カメラ１に送信する。特定物質の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報は、制御部１１に入力される。これにより、カメラサーバＣＳは、ユーザの入力操作により指定された特定物質の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を非可視光センサＮＶＳＳに入力させることができる。なお、カメラサーバＣＳから非可視光センサＮＶＳＳに入力される特定物質の検出対象距離範囲は複数の範囲でもよく、更に、複数の検出対象距離範囲の設定数も任意に入力されてもよい。これにより、カメラサーバＣＳは、ユーザにとって所望の検出対象距離範囲、又は検出対象距離範囲の設定数を任意に非可視光センサＮＶＳＳに設定させることができる。
【００６１】
通信端末ＭＴは、例えばユーザ個人が用いる携帯用の通信用端末であり、ネットワーク（不図示）を介して、表示制御部３７から送信された表示データを受信し、通信端末ＭＴの表示画面（不図示）に表示データを表示させる。また、通信端末ＭＴは、ユーザの入力操作により特定物質の検出対象距離の情報が入力された場合には、特定物質の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を、カメラサーバＣＳを介して又は直接に、非可視光センサＮＶＳＳに送信する。同様に、特定物質の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報は、制御部１１に入力される。これにより、通信端末ＭＴは、ユーザの入力操作により指定された特定物質の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を、カメラサーバＣＳを介して又は直接に、非可視光センサＮＶＳＳに入力させることができる。なお、通信端末ＭＴから非可視光センサＮＶＳＳに入力される特定物質の検出対象距離範囲は複数の範囲でも良く、更に、複数の検出対象距離範囲の設定数も任意に入力されてもよい。これにより、通信端末ＭＴは、ユーザにとって所望の検出対象距離範囲、又は検出対象距離範囲の設定数を任意に非可視光センサＮＶＳＳに設定させることができる。
【００６２】
また、ユーザの入力操作により検出対象距離範囲が入力される場合、制御部１１は、入力された検出対象距離範囲を変更せずに検出処理部２７に設定してもよい。制御部１１は、入力された検出対象距離範囲を基に、検出処理部２７に設定する検出対象距離範囲を算出し、検出処理部２７に設定してもよい。例えば、ユーザの入力範囲により４〜７ｍが検出対象範囲として入力された場合、制御部１１は、検出対象距離範囲を５〜６ｍや３〜８ｍ等に変更して検出処理部２７に設定してもよい。
【００６３】
（非可視光センサにおける初期動作の一例の説明）
次に、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの制御部１１における初期動作の一例について、図１８を参照して説明する。図１８は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの制御部１１における初期動作の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
図１８において、非可視光センサＮＶＳＳがカメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴから送信された特定物質の検出対象距離の情報を受信した場合に（Ｓ１、Ｙ）、制御部１１は、特定物質の検出対象距離の情報を取得する。制御部１１は、特定物質の検出対象距離の情報を基に、非可視光センサＮＶＳＳが検出対象とする特定物質の検出対象距離範囲を算出し、取得された検出対象距離又は算出された検出対象距離範囲の情報を信号加工部２５又は検出処理部２７に設定する（Ｓ２）。
【００６５】
なお、検出対象距離の情報には、例えば検出エリアＫ内に存在する特定物質であって検出対象となる非可視光センサＮＶＳＳからの距離又は方向の情報や、非可視光センサＮＶＳＳの設置条件情報などが含まれる。非可視光センサＮＶＳＳからの距離の情報は、予め決められた値でもよく、通信端末ＭＴなどを利用したユーザによって任意に設定されてもよい。非可視光センサＮＶＳＳの設置条件情報は、予め非可視光センサＮＶＳＳに設定されてもよく、通信端末ＭＴなどを利用したユーザによって任意に設定されてもよい。設置条件情報とは、例えば、所定面（例えば床面）からの非可視光センサＮＶＳＳの高さ（図２に示す５ｍ）の情報や、非可視光センサＮＶＳＳの投射角度（例えば、床面と投射光源走査用光学部１７から出射される比較光ＬＳ１，測定光ＬＳ２の投射方向とがなす角度など）や、設置された居室の広さ、などである。設置条件情報が入力された非可視光センサＮＶＳＳにおいて、例えば制御部１１は、設置条件情報を基に、特定物質の検出対象距離又は対象距離範囲を算出してもよい。また、非可視光センサＮＶＳＳは、このように設置条件情報が設定されることで、設置環境に応じて特定物質を検出することができ、誤検知を抑制することができる。
【００６６】
なお、制御部１１は、所定面（例えば床面）からの非可視光センサＮＶＳＳの高さの情報に応じて、ステップＳ２において算出した検出対象距離範囲を変更してもよい。この検出対象距離範囲の変更は、制御部１１が自動的に行ってもよいし、ユーザが通信端末ＭＴなどを利用して、任意のタイミングで行ってもよい。また、検出対象距離範囲は、検出対象距離を基に算出されたものでなく、カメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴなどによって直接入力されたものでもよい。あるいは、非可視光センサＮＶＳＳは検出対象距離又は検出対象距離範囲を入力可能な入力部を設けてもよい。
【００６７】
検出対象までの距離が大きい場合には、検出対象までの距離が小さい場合に比べて、反射光の強度（又は振幅）の減衰が大きいので、距離検出／物質検出処理部２７ａにおける距離検出時の誤差が大きくなる。このため、制御部１１は、入力された高さの情報が大きいほど、算出する検出対象距離範囲を大きくする方が好ましい。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、例えば非可視光センサＮＶＳＳの所定面からの高さの情報が小さい場合（例えば３ｍ）又は大きい場合（例えば１００ｍ）に応じて検出対象距離範囲を変更することで、非可視光センサＮＶＳＳにおける距離検出時の誤差も考慮して、非可視光センサＮＶＳＳにおける特定物質の検知精度を一層向上できる。また、表示制御部３７は、非可視光センサＮＶＳＳが設置される高さに応じた検出処理部２７における距離検出時の誤差も考慮して、特定物質に関する情報の一例としての表示データを生成できる。
【００６８】
また、制御部１１は、非可視光センサＮＶＳＳの検出処理部２７における特定物質の検出閾値Ｍを検出処理部２７の距離検出／物質検出処理部２７ａに設定する（Ｓ３）。検出閾値Ｍは、検出対象となる特定物質に応じて適宜設けられることが好ましい。
【００６９】
ステップＳ３の後、制御部１１は、撮像処理を開始させるための制御信号を可視光カメラＶＳＣの各部に出力し（Ｓ４−１）、更に、第１投射光源１３又は第２投射光源１５に比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の投射を開始させるための光源走査用タイミング信号ＴＲを非可視光センサＮＶＳＳの第１投射光源１３及び第２投射光源１５に出力する（Ｓ４−２）。なお、ステップＳ４−１の動作とステップＳ４−２の動作との実行タイミングはどちらが先でもよい。
【００７０】
（本実施形態の非可視光センサの動作概要）
次に、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの動作概要について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、比較例における第１投射光源１３、第２投射光源１５の投射（照射）イメージの一例を示す説明図である。図７は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５の投射（照射）イメージの一例を示す説明図である。
【００７１】
先ず、図６に示す比較例では、奇数番目のフレームでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第１投射光源１３から比較光ＬＳ１を、検出エリアＫの横方向の各対象領域ＰＴに対して離散的に照射する。ここで、検出エリアＫは、横方向にｎ個の対象領域及び縦方向にｍ個の対象領域を含むので、合計ｎ×ｍ個の対象領域を含む。個々の対象領域ＰＴは、可視光カメラＶＳＣの撮像により得られた可視光画像データの単一の画素に対応した大きさを有する。ｎ、ｍはともに２以上の整数である。また、偶数番目のフレームでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第２投射光源１５から測定光ＬＳ２を、検出エリアＫの横方向の各対象領域ＰＴに対して離散的に照射する。なお、図６中の矢印は矢印の進む方向に比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２が順に照射されることを示す。
【００７２】
また、非可視光センサＮＶＳＳは、奇数番目のフレームと偶数番目のフレームとにおいて得られた検出エリアＫの同一の対象領域ＰＴ毎に、比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１と測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２とを揃え（同時化処理）、同一の対象領域ＰＴにおける比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１と測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２とを用いて、特定物質の有無の検出を対象領域ＰＴ毎に判定する（検出処理）。図６では、１フレーム（即ち、検出エリアＫへの比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の面照射に要する時間）には約１０秒程度かかり、面照射に５秒程度、反射光の受光に５秒程度要する。
【００７３】
従って、図６に示す比較例では、比較光ＬＳ１が検出エリアＫ全体の対象領域ＰＴに全て照射されてから測定光ＬＳ２の照射が開始されるので、比較光ＬＳ１の照射タイミングと測定光ＬＳ２の照射タイミングとの時間差が１回分のフレームに相当する１０秒程度かかるので、この１０秒程度の間に検出エリアＫの状況が変化することがあり、特定物質の誤検知が誘発される可能性が高くなる。
【００７４】
一方、図７に示す本実施形態では、非可視光センサＮＶＳＳは、例えば検出エリアＫの横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを切り替えて時分割に照射する。更に、非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１を照射した対象領域ＰＴ毎の反射光ＲＶ１の強度を示す比較光取得データと、測定光ＬＳ２を照射した対象領域ＰＴ毎の反射光ＲＶ２の強度を示す測定光取得データとに分離し、それぞれについて上述した補間処理を行う。補間処理の詳細については、図８から図１０を参照して詳述する。非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１に対応する補間処理結果と測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２に対応する補間処理結果とを用いて、特定物質の有無の検出を対象領域ＰＴ毎に判定する（検出処理）。
【００７５】
従って、図７に示す本実施形態では、比較例とは異なり、比較光ＬＳ１の照射タイミングと測定光ＬＳ２の照射タイミングとの時間差が１個の対象領域ＰＴを照射する分に相当する時間（例えば２０μ秒）程度であるため、比較光ＬＳ１の照射タイミングと測定光ＬＳ２の照射タイミングとの間に検出エリアＫの状況が変化することは考えづらいので、非可視光センサＮＶＳＳは、図６に示す比較例に比べて、特定物質の誤検知を抑制することができる。
【００７６】
（非可視光センサにおける補間処理）
次に、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける補間処理の詳細について、図８から図１０を参照して説明する。図８は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける補間処理の動作概要の一例を示す模式図である。図９は、補間処理の対象領域Ｄ５に対する補間処理の種類を示す模式図である。図１０は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける補間処理による効果の説明図である。
【００７７】
図８では、図７を参照して説明したように、非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１を照射した対象領域ＰＴ毎の反射光ＲＶ１の強度を示す比較光取得データと、測定光ＬＳ２を照射した対象領域ＰＴ毎の反射光ＲＶ２の強度を示す測定光取得データとに分離し、それぞれについて上述した補間処理を行う。図８の中央上段には比較光取得データが示され、図８の中央下段には測定光取得データが示されている。
【００７８】
非可視光センサＮＶＳＳは、例えば比較光取得データを用いて補間処理を行うことで、比較光ＬＳ１が照射されていない各対象領域ＰＴ（言い換えると、測定光ＬＳ２が照射された各対象領域ＰＴ）における比較光補間生成データを生成する。比較光補間生成データとは、比較光ＬＳ１が照射されていない各対象領域ＰＴ（言い換えると、測定光ＬＳ２が照射された各対象領域ＰＴ）に対し、その周囲の対象領域ＰＴにおける比較光取得データを用いた補間処理によって算出された比較光ＬＳ１が照射されたと仮定した場合の比較光取得データの推定値である。
【００７９】
また、非可視光センサＮＶＳＳは、例えば測定光取得データを用いて補間処理を行うことで、測定光ＬＳ２が照射されていない各対象領域ＰＴ（言い換えると、比較光ＬＳ１が照射された各対象領域ＰＴ）における測定光補間生成データを生成する。測定光補間生成データとは、測定光ＬＳ２が照射されていない各対象領域ＰＴ（言い換えると、比較光ＬＳ１が照射された各対象領域ＰＴ）に対し、その周囲の対象領域ＰＴにおける測定光取得データを用いた補間処理によって算出された測定光ＬＳ２が照射されたと仮定した場合の測定光取得データの推定値である。
【００８０】
図９には、補間処理の対象となる対象領域Ｄ５の周囲に存在する対象領域Ｄ１〜Ｄ４の数に応じた補間処理の種類について具体的に示されている。なお、図９及び図１０の説明では、比較光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の種類は問わない。
【００８１】
具体的には、対象領域Ｄ５が左上に配置される場合には対象領域Ｄ３，Ｄ４が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が中上に配置される場合には対象領域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が右上に配置される場合には対象領域Ｄ２，Ｄ４が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が左中に配置される場合には対象領域Ｄ１，Ｄ３，Ｄ４が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が中中に配置される場合には対象領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が右中上に配置される場合には対象領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が左下に配置される場合には対象領域Ｄ１，Ｄ３が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が中下に配置される場合には対象領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が周囲に存在し、対象領域Ｄ５が右下に配置される場合には、対象領域Ｄ１，Ｄ２が周囲に存在する。
【００８２】
非可視光センサＮＶＳＳの検出処理部２７の距離検出／物質検出処理部２７ａは、対象領域Ｄ５が「中中」を除く「左上，中上，右上，左中，右中，左下，中下，右下」に配置される場合には、対象領域Ｄ５に隣接する周囲の全ての対象領域における比較光取得データ又は測定光取得データの平均値を、対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして算出する。つまり、距離検出／物質検出処理部２７ａは、補間処理結果として、対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データを算出する。ＤＤ１，ＤＤ２，ＤＤ３，ＤＤ４は対象領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における比較光取得データ又は測定光取得データであり、ＤＤ５は対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データである。
【００８３】
（１）対象領域Ｄ５が左上に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ３＋ＤＤ４）／２
（２）対象領域Ｄ５が中上に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ２＋ＤＤ３＋ＤＤ４）／３
（３）対象領域Ｄ５が右上に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ２＋ＤＤ４）／２
（４）対象領域Ｄ５が左中に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ３＋ＤＤ１＋ＤＤ４）／３
（５）対象領域Ｄ５が右中に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ２＋ＤＤ１＋ＤＤ４）／３
（６）対象領域Ｄ５が左下に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ３＋ＤＤ１）／２
（７）対象領域Ｄ５が中下に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ２＋ＤＤ３＋ＤＤ１）／３
（８）対象領域Ｄ５が右下に配置→ＤＤ５＝（ＤＤ２＋ＤＤ１）／２
【００８４】
これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２が照射されない対象領域ＰＴ（特定対象領域）における比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度値を、特定対象領域に隣接する複数の対象領域ＰＴ毎の比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度値の平均値を用いて補間処理するので、補間処理結果を用いて特定物質を検出することで特定物質の誤検知を抑制することができる。
【００８５】
一方、距離検出／物質検出処理部２７ａは、対象領域Ｄ５が「中中」に配置され、縦方向又は横方向における比較光取得データ又は測定光取得データに大きな変化が存在しない場合（具体的には、（ＤＤ１−ＤＤ４）の絶対値≦ｋ、かつ、（ＤＤ２−ＤＤ３）の絶対値≦ｌの場合）には、周囲の４個の対象領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における比較光取得データ又は測定光取得データの平均値を、対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして算出する。従って、ＤＤ５＝（ＤＤ１＋ＤＤ２＋ＤＤ３＋ＤＤ４）／４となる。ｋ，ｌは定数である。
【００８６】
また、距離検出／物質検出処理部２７ａは、対象領域Ｄ５が「中中」に配置され、縦方向又は横方向における比較光取得データ又は測定光取得データに大きな変化として例えば横方向に大きな変化が存在する場合（具体的には、（ＤＤ１−ＤＤ４）の絶対値＜（ＤＤ２−ＤＤ３）の絶対値）には、差分の小さい横方向に隣接する２個の対象領域Ｄ１，Ｄ４における比較光取得データ又は測定光取得データの平均値を、対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして算出する。従って、ＤＤ５＝（ＤＤ１＋ＤＤ４）／２となる。
【００８７】
また、距離検出／物質検出処理部２７ａは、対象領域Ｄ５が「中中」に配置され、縦方向又は横方向における比較光取得データ又は測定光取得データに大きな変化として例えば縦方向に大きな変化が存在する場合（具体的には、（ＤＤ１−ＤＤ４）の絶対値≧（ＤＤ２−ＤＤ３）の絶対値）には、差分の小さい縦方向に隣接する２個の対象領域Ｄ２，Ｄ３における比較光取得データ又は測定光取得データの平均値を、対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして算出する。従って、ＤＤ５＝（ＤＤ２＋ＤＤ３）／２となる。
【００８８】
図１０の最左側の上段及び下段には、対象領域Ｄ５が「中中」に配置された場合の対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データの算出方法を上述した図９を参照して説明した方法とすることの効果の説明を簡単にするために、例えば検出エリアＫの縦方向（例１参照）又は横方向（例２参照）に、反射光ＲＶ１又は反射光ＲＶ２の強弱が明瞭に出現した場合の比較光取得データ又は測定光取得データ（図１０の説明では、単に「取得データ」という）が示されている。
【００８９】
図１０の中央の上段及び下段には、対象領域Ｄ５が「中中」に配置され、縦方向又は横方向における比較光取得データ又は測定光取得データに大きな変化が生じているにも拘わらず、距離検出／物質検出処理部２７ａによって、周囲の４個の対象領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における比較光取得データ又は測定光取得データの平均値が、対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして算出された場合の例が示されている（ケースＡ参照）。
【００９０】
図１０の最右側の上段及び下段には、対象領域Ｄ５が「中中」に配置され、縦方向又は横方向における比較光取得データ又は測定光取得データに大きな変化が生じているので、距離検出／物質検出処理部２７ａによって、差分の小さい縦方向に隣接する２個の対象領域（Ｄ２，Ｄ３）又は（Ｄ１，Ｄ４）における比較光取得データ又は測定光取得データの平均値が、対象領域Ｄ５における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして算出された場合の例が示されている（ケースＢ参照）。
【００９１】
例えば図１０における説明を分かり易くするために、黒色の領域における取得データが「０」であり、白色の領域における取得データが「１００」とする。
【００９２】
図１０に示すケースＡでは、同図の例１でも例２でも、距離検出／物質検出処理部２７ａは、黒色の領域における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして、補間処理の対象となる黒色の領域の対象領域Ｄ５の周囲の４個の対象領域（具体的には、黒色の領域の対象領域が３個、白色の領域の対象領域が１個）の取得データの平均値を算出した結果、「２５」が得られる。同様に、距離検出／物質検出処理部２７ａは、白色の領域における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして、補間処理の対象となる白色の領域の対象領域Ｄ５の周囲の４個の対象領域（具体的には、黒色の領域の対象領域が１個、白色の領域の対象領域が３個）の取得データの平均値を算出した結果、「７５」が得られる。
【００９３】
従って、ケースＡでは、比較光補間生成データ又は測定光補間生成データが「２５」又は「７５」となり、黒色の領域における取得データの値は「０」や白色の領域における取得データの値は「１００」とは大きな誤差が生じてしまい、補間処理の精度が劣化している。
【００９４】
一方、図１０に示すケースＢでは、同図の例１でも例２でも、距離検出／物質検出処理部２７ａは、黒色の領域における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして、補間処理の対象となる黒色の領域の対象領域Ｄ５の周囲の４個の対象領域（具体的には、黒色の領域の対象領域が３個、白色の領域の対象領域が１個）のうち、差分が小さい横方向又は縦方向に隣接する２個の対象領域における取得データの平均値を算出した結果、「０」が得られる。同様に、距離検出／物質検出処理部２７ａは、白色の領域における比較光補間生成データ又は測定光補間生成データとして、補間処理の対象となる白色の領域の対象領域Ｄ５の周囲の４個の対象領域（具体的には、黒色の領域の対象領域が１個、白色の領域の対象領域が３個）のうち、差分が小さい横方向又は縦方向に隣接する２個の対象領域における取得データの平均値を算出した結果、「１００」が得られる。
【００９５】
従って、ケースＢでは、比較光補間生成データ又は測定光補間生成データが「０」又は「１００」となり、黒色の領域における取得データの値「０」や白色の領域における取得データの値「１００」と一致するので、距離検出／物質検出処理部２７ａは、図９に示す対象領域Ｄ５が「中中」に配置された場合の補間処理として、差分が小さい横方向又は縦方向に隣接する２個の対象領域における取得データの平均値を用いることで、補間処理の精度の劣化を抑制することができる。言い換えれば、非可視光センサＮＶＳＳは、単純に対象領域Ｄ５（特定対象領域）の周囲の対象領域ＰＴにおける比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度値の平均値を用いる場合に比べて、特定対象領域の横方向又は縦方向の比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度値に順応した補間処理結果が得られるので補間精度を向上することができ、補間処理結果を用いて特定物質を検出することで特定物質の誤検知を抑制することができる。
【００９６】
（非可視光センサにおける特定物質の検出処理）
次に、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける特定物質の検出処理について、図１１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図１１（Ａ）は、比較例における第１投射光源１３、第２投射光源１５の投射と測定対象物質の検出処理のタイミングの一例を示す説明図である。図１１（Ｂ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５の投射と測定対象物質の検出処理のタイミングの一例を示す説明図である。
【００９７】
図１１（Ａ）に示す比較例では、奇数番目のフレームにおいて比較光取得データが入力データとして得られ、偶数番目のフレームにおいて測定光取得データが入力データとして得られており、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫにおいて特定物質の有無の検出を行うための中間データとして、奇数番目のフレームでは当該フレームにおいて得られた比較光取得データとその直前の偶数番目のフレームにおいて得られた測定光取得データとを用い、偶数番目のフレームでは当該フレームにおいて得られた測定光取得データとその直前の奇数番目のフレームにおいて得られた比較光取得データとを用いる。従って、図１１（Ａ）では、特定物質を検出するためには、少なくとも２フレーム分の入力データが必要となる。
【００９８】
一方、図１１（Ｂ）に示す本実施形態では、奇数番目や偶数番目のフレームに拘わらず、１フレームにおいて比較光取得データ又は測定光取得データを用いた補間処理が行われるので、１フレームにおいて比較光取得データ及び比較光補間生成データの組と測定光取得データ及び測定光補間生成データの組とが入力データ及び中間データとして得られるので、非可視光センサＮＶＳＳは、１フレームで特定物質を検出することができる。
【００９９】
（非可視光センサにおける比較光及び測定光の投射パターン）
次に、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の投射パターンについて、図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照して説明する。
【０１００】
図１２（Ａ）は、比較例における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第１投射パターンの一例を示す説明図である。図１２（Ｂ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第２投射パターンの一例を示す説明図である。図１２（Ｃ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第３投射パターンの一例を示す説明図である。
【０１０１】
図１３（Ａ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第４投射パターンの一例を示す説明図である。図１３（Ｂ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第５投射パターンの一例を示す説明図である。図１３（Ｃ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第６投射パターンの一例を示す説明図である。
【０１０２】
図１４（Ａ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第７投射パターンの一例を示す説明図である。図１４（Ｂ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第８投射パターンの一例を示す説明図である。図１４（Ｃ）は、第１の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第９投射パターンの一例を示す説明図である。
【０１０３】
図１２（Ａ）に示す比較例の第１投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、奇数番目のフレームでは第１投射光源１３から比較光ＬＳ１を、検出エリアＫの横方向の各対象領域ＰＴに対して離散的に照射し、偶数番目のフレームでは第２投射光源１５から測定光ＬＳ２を、検出エリアＫの横方向の各対象領域ＰＴに対して離散的に照射する。
【０１０４】
図１２（Ｂ）に示す本実施形態の第２投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、フレームの度に、検出エリアＫの最初のライン（Ｌｉｎｅ１）の横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを交互に切り替えて照射し、次のライン（Ｌｉｎｅ２）でも同様に横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを交互に切り替えて照射する。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫの可視光画像データを構成する単一の画素に対応する、横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とが隣接するように交互に切り替えて照射するので、比較光ＬＳ１の投射タイミングと測定光ＬＳ２の投射タイミングとの時間差を狭めることができ、更に、横方向に隣接する画素毎の比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２を基に、検出エリアＫの横方向の対象領域ＰＴにおける特定物質の有無を高精度に検出することができる。また、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫの縦方向毎に、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを交互に切り替えて第１投射光源１３、第２投射光源１５から照射させるので、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２の各投射タイミングを簡易に制御することができる。
【０１０５】
図１２（Ｃ）に示す本実施形態の第３投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第２投射パターンに対し、検出エリアＫ全体への面照射を示すフレーム毎に、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２の照射順序を切り替えるので、検出エリアＫの各対象領域ＰＴへの比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２をフレーム間（例えば１番目のフレームと２番目のフレーム。以下同様。）で比較することで、同一の対象領域ＰＴにおける比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２の取得データが得られ、第２投射パターンによる効果に加え、同一の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２を投射しない場合に比べて、検出エリアＫの横方向において特定物質を高精度に検出することができる。例えば、第３投射パターンでは、検出エリアＫの縦方向のライン上（例えば図１２（Ｃ）の奇数番目のフレームの最も左側のライン上）に柱が存在している場合には、非可視光センサＮＶＳＳは、第２投射パターンでは補間処理結果において柱が存在することを十分に検出することができない場合もあるが、第３投射パターンであれば測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２の強度を用いることができるので、定常的に柱が存在することを明確に検出することができる。
【０１０６】
図１３（Ａ）に示す本実施形態の第４投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第２投射パターンに対し、更に、検出エリアＫの縦方向に隣接する対象領域ＰＴ毎にも、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを交互に切り替えて第１投射光源１３、第２投射光源１５から照射させるので、第２投射パターンによる効果に加え、検出エリアＫの横方向及び縦方向の両方に対する特定物質の検出精度を向上することができる。
【０１０７】
図１３（Ｂ）に示す本実施形態の第５投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第４投射パターンに対し、更に、検出エリアＫ全体への面照射を示すフレーム毎に、検出エリアＫの縦方向にも横方向にも隣接する対象領域ＰＴ毎に比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２の照射順序を切り替えるので、検出エリアＫの各対象領域ＰＴへの比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２をフレーム間で比較することで、同一の対象領域ＰＴにおける比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２の取得データが得られ、第４投射パターンによる効果に加え、同一の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２を投射しない場合に比べて、検出エリアＫの縦方向及び横方向の両方において特定物質を高精度に検出することができる。
【０１０８】
図１３（Ｃ）に示す本実施形態の第６投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の検出エリアＫへの照射タイミングを、単一の画素に対応する対象領域ＰＴ毎に時分割で制御し、検出エリアＫの横方向には比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２を均一に照射させ、検出エリアＫの縦方向に隣接する対象領域ＰＴ毎には比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを交互に切り替えて照射させる。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、例えば検出エリアＫの横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２を照射することが困難な場合でも、検出エリアＫの横方向毎に比較光ＬＳ１だけを照射させたり測定光ＬＳ２だけを照射させたりすることで、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の投射タイミングを簡易に制御することができる。
【０１０９】
図１４（Ａ）に示す本実施形態の第７投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第６投射パターンに対し、更に、検出エリアＫ全体への面照射を示すフレーム毎に、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２の照射順序を切り替えるので、検出エリアＫの横方向には隣接せずかつ縦方向に隣接する各対象領域ＰＴへの比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２をフレーム間で比較することで、同一の対象領域ＰＴにおける比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２の取得データが得られ、同一の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２を投射しない場合に比べて、検出エリアＫの横方向において特定物質を高精度に検出することができる。
【０１１０】
ここで、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の第８投射パターン及び第９投射パターンの方法について、図１５、図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）及び図１７を参照して説明する。
【０１１１】
図１５は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳの測定光ＬＳ２及び比較光ＬＳ１の投射、並びに反射波ＲＶ１，ＲＶ２の受光に関する投射光源走査用光学部１７及び撮像光学部２１の第２構成例を示すブロック図である。図１５に示す投射光源走査用光学部１７及び撮像光学部２１の第２構成例は、後述する第８投射パターン及び第９投射パターンにおいて用いられる。図１５の説明では、図４の説明と同一の内容の説明は省略し、異なる内容について説明する。
【０１１２】
図１６（Ａ）は、第２投射パターンから第７投射パターンまでの投射光（測定光ＬＳ２、比較光ＬＳ１）の投射位置のイメージを示す説明図である。図１６（Ｂ）は、第８投射パターン及び第９投射パターンの投射光（測定光ＬＳ２、比較光ＬＳ１）の投射位置のイメージを示す説明図である。図１６（Ｃ）は、第２投射パターンから第５投射パターンと第８投射パターンと第９投射パターンにおける第１投射光源１３、第２投射光源１５の投射タイミングの一例を示す説明図である。図１６（Ｄ）は、第６投射パターン及び第７投射パターンにおける第１投射光源１３、第２投射光源１５の投射タイミングの一例を示す説明図である。図１７は、第８投射パターン及び第９投射パターンにおける第１投射光源１３、第２投射光源１５の投射位置のイメージの一例を時系列に示す説明図である。
【０１１３】
図１５では、図４とは異なり、スキャン走査用ミラーＳＣＭに入射する比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とはそれぞれ入射角が異なる。このため、スキャン走査用ミラーＳＣＭは、検出エリアＫの隣接する２個の対象領域ＰＴに対して、あるタイミングｔ（ｎ）では比較光ＬＳ１だけを照射し、次のタイミングｔ（ｎ＋１）では測定光ＬＳ２だけを投射できるように、差分｛ｔ（ｎ＋１）−ｔ（ｎ）｝に相当する時間的なオフセットがステッピングモータ（不図示）による走査制御によって行われる。
【０１１４】
より具体的に説明すると、図１６に示すタイミングｔ（ｎ）では、検出エリアＫの第２番目のライン（Ｌｉｎｅ２）の左から第３番目の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１が照射されているだけである。また、タイミングｔ（ｎ）では、同ライン（Ｌｉｎｅ２）の左から第２番目の対象領域ＰＴには測定光ＬＳ２が照射されるようにスキャン走査用ミラーＳＣＭの走査制御がなされているが、第２投射光源１５から測定光ＬＳ２が出射しないので、結果的に、測定光ＬＳ２の照射はされない。
【０１１５】
次のタイミングｔ（ｎ＋１）では、ステッピングモータの走査制御によって、スキャン走査用ミラーＳＣＭはタイミングｔ（ｎ）の位置から移動する。このため、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される対象領域ＰＴが横方向に１個ずれるので、検出エリアＫの第２番目のライン（Ｌｉｎｅ２）の左から第３番目の対象領域ＰＴに測定光ＬＳ２が照射されているだけである。また、タイミングｔ（ｎ＋１）では、同ライン（Ｌｉｎｅ２）の左から第４番目の対象領域ＰＴには比較光ＬＳ１が照射されるようにスキャン走査用ミラーＳＣＭの走査制御がなされているが、第１投射光源１３から比較光ＬＳ１が出射しないので、結果的に、比較光ＬＳ１の照射はされない。
【０１１６】
次のタイミングｔ（ｎ＋２）では、スキャン走査用ミラーＳＣＭの位置はタイミングｔ（ｎ＋１）の位置から変更していないが、第１投射光源１３から比較光ＬＳ１が出射され、第２投射光源１５から測定光ＬＳ２が出射されないので、検出エリアＫの第２番目のライン（Ｌｉｎｅ２）の左から第４番目の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１が照射されているだけである。
【０１１７】
次のタイミングｔ（ｎ＋３）では、ステッピングモータの走査制御によって、スキャン走査用ミラーＳＣＭはタイミングｔ（ｎ＋２）の位置から移動する。このため、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される対象領域ＰＴが横方向に１個ずれるので、検出エリアＫの第２番目のライン（Ｌｉｎｅ２）の左から第４番目の対象領域ＰＴに測定光ＬＳ２が照射されているだけである。また、タイミングｔ（ｎ＋３）では、同ライン（Ｌｉｎｅ２）の左から第５番目の対象領域ＰＴには比較光ＬＳ１が照射されるようにスキャン走査用ミラーＳＣＭの走査制御がなされているが、第１投射光源１３から比較光ＬＳ１が出射しないので、結果的に、比較光ＬＳ１の照射はされない。
【０１１８】
このように、第８投射パターン及び第９投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、半画素分に相当するタイミングの差分｛ｔ（ｎ＋ｉ）−ｔ（ｎ＋（ｉ−１））｝（ｉ：２以上の整数）の遅延を与えた状態で、検出エリアＫの同一の対象領域ＰＴに対し、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の両方を照射することができる。なお、第８投射パターンでは、比較光ＬＳ１が先に照射され、測定光ＬＳ２が半画素分遅延して後に照射されており（図１４（Ｂ）参照）、第９投射パターンでは、走査の方向がライン毎に反転する走査制御であり、奇数番目（例えば１番目，３番目，５番目，・・・以下同様。）のラインでは比較光ＬＳ１が先に照射され、測定光ＬＳ２が半画素分遅延して後に照射され、偶数番目（例えば２番目，４番目，６番目，・・・以下同様。）のラインでは反対に測定光ＬＳ２が先に照射され、比較光ＬＳ１が半画素分遅延して後に照射されている（図１４（Ｃ）参照）。なお、第８投射パターン及び第９投射パターンにおいて、オフセットの量（即ち、比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２が遅れて照射される時間差）は半画素に対応する時間差に限定されず、例えば１画素又は２画素に対応する時間差でもよい。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、同一の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを微小な時間差（上述したタイミングの差分｛ｔ（ｎ＋ｉ）−ｔ（ｎ＋（ｉ−１））｝参照）で照射することができるので、比較光ＬＳ１だけを検出エリアＫ全体に照射した後に測定光ＬＳ２だけを検出エリアＫ全体に照射した場合に比べて、同一の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを照射するための時間差を短縮することができ、検出エリアＫにおける特定物質を高精度に検出することができる。
【０１１９】
図１７（Ａ）に示す第２投射パターンから第７投射パターンでは、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２のスキャン走査用ミラーＳＣＭに対する入射角は同一なので、非可視光センサＮＶＳＳは、同一のタイミング（例えばタイミングｔ（ｎ））で比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２を第１投射光源１３及び第２投射光源１５から出射すれば、同一の対象領域ＰＴを照射することができる。
【０１２０】
一方、図１７（Ｂ）に示す第８投射パターン及び第９投射パターンでは、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２のスキャン走査用ミラーＳＣＭに対する入射角は異なるので、非可視光センサＮＶＳＳは、同一のタイミング（例えばタイミングｔ（ｎ））で比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２を第１投射光源１３及び第２投射光源１５から出射せず、いずれか一方を先に出射させて次のタイミング（例えばタイミングｔ（ｎ＋１））で他方を出射させるので、同一のタイミングではなく連続する２回分の出射タイミングにおいて比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２を同一の対象領域ＰＴに対して照射することができる。
【０１２１】
図１７（Ｃ）に示す第２投射パターンから第５投射パターン、第８投射パターン及び第９投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、投射タイミング毎に（即ち、光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３又は第２投射光源１５に出力するタイミング毎に）、比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２を交互に第１投射光源１３又は第２投射光源１５から投射（出射）させる。
【０１２２】
一方、図１７（Ｄ）に示す第６投射パターン及び第７投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫの横方向のラインの対象領域ＰＴ毎に、投射タイミング（即ち、光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３又は第２投射光源１５に出力するタイミング）限らず、比較光ＬＳ１だけ又は測定光ＬＳ２だけを一律に第１投射光源１３又は第２投射光源１５から投射（出射）させる。
【０１２３】
（非可視光センサの物質検出の詳細な動作の説明）
次に、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける物質検出の詳細な動作手順について、図２２を参照して説明する。図２２は、第１の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける物質検出の詳細な動作手順の一例を説明するフローチャートである。
【０１２４】
図２２において、タイミング制御部１１ａは、検出エリアＫの該当する対象領域ＰＴに、比較光ＬＳ１、測定光ＬＳ２又はその両方を照射させる際、光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３、第２投射光源１５又はその両方に出力する。
【０１２５】
このため、検出エリアＫの横方向のいずれかのラインにおける奇数番目の対象領域ＰＴ（奇数番目の画素に対応）に対して照射される場合には（Ｓ１１、Ｙ）、タイミング制御部１１ａは、第１投射光源１３に光源走査用タイミング信号ＴＲを出力する。第１投射光源１３は、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦの入力に応じて、第１波長（例えば１．１μｍ）を有する比較光ＬＳ１を出射する（Ｓ１２）。
【０１２６】
一方、検出エリアＫの横方向のいずれかのラインにおける偶数番目の対象領域ＰＴ（偶数番目の画素に対応）に対して照射される場合には（Ｓ１１、Ｎ）、タイミング制御部１１ａは、第２投射光源１５に光源走査用タイミング信号ＴＲを出力する。第２投射光源１５は、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦの入力に応じて、第２波長（例えば１．４５μｍ）を有する測定光ＬＳ２を出射する（Ｓ１３）。
【０１２７】
投射光源走査用光学部１７は、検出エリアＫの該当する奇数番目又は偶数番目の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２をそれぞれ照射できるように走査する（Ｓ１４）。検出エリアＫの該当する奇数番目又は偶数番目の対象領域ＰＴに特定物質が存在する場合には、比較光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２が特定物質により反射された反射光ＲＶ１又は反射光ＲＶ２が撮像光学部２１を介して受光部２３により受光される（Ｓ１５）。
【０１２８】
信号加工部２５では、反射光ＲＶ１の受光部２３における出力（電気信号）が電圧信号に変換され、この電圧信号のレベルがコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃにおいて処理可能なレベルまで増幅される（Ｓ１６）。コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号と所定の閾値との比較結果に応じて、増幅回路２５ｂの出力信号を２値化して距離検出／物質検出処理部２７ａに出力する。コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号のピークの情報を距離検出／物質検出処理部２７ａに出力する。
【０１２９】
距離検出／物質検出処理部２７ａは、検出エリアＫの横方向のいずれかのラインにおける奇数番目の画素（奇数番目の対象領域ＰＴ）に対する情報がステップＳ１６において得られた場合には（Ｓ１７、Ｙ）、第１波長（例えば１．１μｍ）を有する比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力（２値化信号）を基に、非可視光センサＮＶＳＳから特定物質までの距離を測距する（Ｓ１８）。
【０１３０】
また、距離検出／物質検出処理部２７ａは、第１波長を有する比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１に対するコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（反射光ＲＶ１の強度値のピークの情報）をメモリ２７ｂに一時的に保存する（Ｓ１９）。
【０１３１】
一方、距離検出／物質検出処理部２７ａは、検出エリアＫの横方向のいずれかのラインにおける偶数番目の画素（偶数番目の対象領域ＰＴ）に対する情報がステップＳ１６において得られた場合には（Ｓ１７、Ｎ）、第２波長（例えば１．４５μｍ）を有する測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力（反射光ＲＶ２の強度値のピークの情報）をメモリ２７ｂに一時的に保存する（Ｓ２０）。
【０１３２】
また、距離検出／物質検出処理部２７ａは、メモリ２７ｂに保存された奇数番目の対象領域における反射光ＲＶ１の強度値のピークの情報と偶数番目の対象領域における反射光ＲＶ２の強度値のピークの情報とを基に、図８及び図９を参照して説明した補間処理を行う（Ｓ２１）。
【０１３３】
距離検出／物質検出処理部２７ａは、ステップＳ２１の補間処理結果と、ステップＳ１９及びＳ２０においてメモリ２７ｂに一時的に保存した反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度値のピークの情報と、所定の検出閾値（例えば検出閾値Ｍ）とを基に、検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無を判定する（Ｓ２２）。検出結果フィルタ処理部２７ｃは、距離検出／物質検出処理部２７ａの出力と、制御部１１から指定された所定の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報とを基に、検出エリア内の非可視光センサＮＶＳＳからの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である特定の物質に関する情報をフィルタリングして抽出する。
【０１３４】
表示処理部２９は、検出結果フィルタ処理部２７ｃの出力を用いて、検出エリア内の非可視光センサＮＶＳＳからの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である特定物質に関する情報の一例として、非可視光センサＮＶＳＳからの距離毎の検出エリアＫにおける特定物質の位置を示す物質位置画像データ（表示データ）を生成する（Ｓ２３）。ステップＳ１１からステップＳ２３の各動作は、１回のフレーム（投射周期）の検出エリア内のライン毎に実行される。
【０１３５】
ステップＳ２３の後、検出エリア内の全ての対象領域ＰＴに対してステップＳ１１からステップＳ２３の各動作の実行が終了していない場合には（Ｓ２４、Ｎ）、検出エリアＫ内の全ての対象領域ＰＴに対してステップＳ１１からステップＳ２３の各動作の実行が終了するまで、ステップＳ１１からステップＳ２３の各動作が繰り返される。
【０１３６】
一方、検出エリアＫ内の全ての対象領域ＰＴに対してステップＳ１１からステップＳ２３の各動作の実行が終了した場合には（Ｓ２４、Ｙ）、比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射が更に継続する場合には（Ｓ２５、Ｙ）、非可視光センサＮＶＳＳの動作はステップＳ１１に戻る。比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射が継続しない場合には（Ｓ２５、Ｎ）、非可視光センサＮＶＳＳの動作は終了する。
【０１３７】
以上により、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳは、複数の対象領域ＰＴを有する検出エリアＫに、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光ＬＳ１を第１投射光源１３から照射させ、第１波長とは異なる第２波長を有する測定光ＬＳ２を第２投射光源１５から照射させ、第１投射光源１３からの比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１と第２投射光源１５からの測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２とを基に、検出エリアＫにおける特定物質を検出する。
【０１３８】
これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、光学走査を用いた１度の所定の検出エリアＫに対する面照射において、波長の異なる比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とをそれぞれ異なる光源（第１投射光源１３，第２投射光源１５）から照射させるので、比較光ＬＳ１だけを検出エリアＫ全体に照射した後に測定光ＬＳ２だけを検出エリアＫ全体に照射した場合に比べて、それぞれの光源（第１投射光源１３，第２投射光源１５）からの比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２との各投射タイミングの時間差を低減することができる。更に、非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１の投射タイミングと測定光ＬＳ２の投射タイミングとの時間差を狭めることができるため、比較光ＬＳ１の投射タイミングにおける検出エリアＫの状況と測定光ＬＳ２の投射タイミングにおける検出エリアＫの状況との変化を少なくすることができ、検出エリアＫにおける測定対象物質（特定物質）の誤検出を抑制することができる。
【０１３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、３種類の光（比較光ＬＳ１、測定光ＬＳ２，ＬＳ３）を用いて、検出エリアＫの特定物質の検出の有無を判定する非可視光センサＮＶＳＳの例について説明する（図２３及び図２４参照）。図２３は、第２の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳを含む検出カメラ１の内部構成の第１例を詳細に示すブロック図である。図２４は、第２の実施形態の非可視光センサＮＶＳＳを含む検出カメラ１の内部構成の第２例を詳細に示すブロック図である。図２３又は図２４の説明では、図３に示す非可視光センサＮＶＳＳを含む検出カメラ１の具体的な内部構成と異なる内容について説明し、同一の内容については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１４０】
図２３又は図２４に示す非可視光センサＮＶＳＳでは、投射部ＰＪに第１投射光源１３と第２投射光源１５と第３投射光源１６とが設けられている。
【０１４１】
第３光源の一例としての第３投射光源１６は、タイミング制御部１１ａから光源走査用タイミング信号ＴＲの入力に応じて、光学走査を用いた面照射により、上述した第１波長及び第２波長とは異なる所定の第３波長（例えば２．８μｍ）を有する非可視光である測定光ＬＳ３（例えば赤外光）を、投射光源走査用光学部１７を介して、検出エリアＫの対象領域に投射する。本実施形態では、第３投射光源１６から投射された測定光ＬＳ３は、非可視光センサＮＶＳＳの検出エリアＫにおける特定物質の検出の有無の判定に用いられる。なお、測定光ＬＳ３の第３波長２．８μｍは、測定対象物質である特定物質が二酸化炭素のような気体である場合に好適な波長である。
【０１４２】
図２３では、表示制御部３７は、合成処理によって生成した表示データをモニターＭＮＴに表示させても良いし、外部のネットワーク（Ｎ／Ｗ）を介して、他の外部接続機器（不図示）に送信しても良い。
【０１４３】
（非可視光センサにおける比較光及び測定光の投射パターン）
次に、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳにおける比較光ＬＳ１、測定光ＬＳ２，ＬＳ３の投射パターンについて、図２５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び図２６を参照して説明する。
【０１４４】
図２５（Ａ）は、第２の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第１０投射パターンの一例を示す説明図である。図２５（Ｂ）は、第２の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第１１投射パターンの一例を示す説明図である。図２５（Ｃ）は、第２の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第１２投射パターンの一例を示す説明図である。図２６は、第２の実施形態における第１投射光源１３、第２投射光源１５による第１３投射パターンの一例を示す説明図である。
【０１４５】
図２５（Ａ）に示す本実施形態の第１０投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、フレームの度に、検出エリアＫの最初のライン（Ｌｉｎｅ１）の横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２と測定光ＬＳ３とを交互に切り替えて照射し、次のライン（Ｌｉｎｅ２）でも同様に横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２と測定光ＬＳ３とを交互に切り替えて照射する。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、検出エリアＫの可視光画像データを構成する画素に対応する、横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎に、比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２と測定光ＬＳ３とが隣接するように切り替えて照射するので、比較光ＬＳ１の投射タイミングと測定光ＬＳ２の投射タイミングと測定光ＬＳ３の投射タイミングとの時間差を狭めることができ、更に、横方向に隣接する画素毎の比較光ＬＳ１、測定光ＬＳ２及び測定光ＬＳ３の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２，ＲＶ３を基に、検出エリアＫの横方向の対象領域における特定物質の有無を高精度に検出することができる。
【０１４６】
図２５（Ｂ）に示す本実施形態の第１１投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第１０投射パターンに対し、更に、検出エリアＫの奇数番目のラインの横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎には比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とを交互に照射させ、検出エリアＫの偶数番目のラインの横方向に隣接する対象領域ＰＴ毎には測定光ＬＳ３と比較光ＬＳ１とを交互に照射させる。これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、測定光ＬＳ２又は測定光ＬＳ３が照射された対象領域ＰＴに隣接する周囲の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１を照射することができるので、測定光ＬＳ２又は測定光ＬＳ３が照射された（言い換えると、比較光ＬＳ１が照射されない）対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１が照射されたと仮定した場合の反射光ＲＶ０の強度値を高精度に補間処理することができ、補間処理後の出力を用いて特定物質の検出処理を行うことで特定物質の誤検知を抑制することができる。
【０１４７】
図２５（Ｃ）に示す本実施形態の第１２投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、第１１投射パターンに対し、更に、検出エリアＫ全体への面照射を示すフレーム毎に、検出エリアＫの横方向のラインへの比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２の照射順序、更に、検出エリアＫの横方向のラインへの測定光ＬＳ３と比較光ＬＳ１の照射順序を切り替えるので、検出エリアＫの各対象領域ＰＴへの比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１、ＲＶ２と、測定光ＬＳ３及び比較光ＬＳ１の各反射光ＲＶ３，ＲＶ１とをそれぞれフレーム間で比較することで、同一の対象領域ＰＴにおける比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の各反射光ＲＶ１，ＲＶ２と測定光ＬＳ３及び比較光ＬＳ１の各反射光ＲＶ３，ＲＶ１が得られ、同一の対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２と測定光ＬＳ３及び比較光ＬＳ１とを投射しない場合に比べて、検出エリアＫの横方向のラインにおいて特定物質を高精度に検出することができ、特定物質の検出結果の表示解像度を向上することができる。
【０１４８】
図２６に示す本実施形態の第１３投射パターンでは、非可視光センサＮＶＳＳは、２フレームを単位として、２フレーム毎に、測定光ＬＳ２と測定光ＬＳ３の照射順序を切り替え、更に、２フレームのうち前半のフレームと後半のフレームでは比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２の照射順序、測定光ＬＳ３と比較光ＬＳ１の照射順序をそれぞれ切り替えるので、検出エリアＫの各対象領域ＰＴに比較光ＬＳ１、測定光ＬＳ２及び測定光ＬＳ３を照射することができ、更に、検出エリアＫの横方向及び縦方向の各対象領域ＰＴにおいて特定物質を高精度に検出することができ、特定物質の検出結果の表示解像度を向上することができる。
【０１４９】
以上により、本実施形態の非可視光センサＮＶＳＳは、光学走査を用いた面照射により第１波長及び第２波長とは異なる第３波長を有する測定光ＬＳ３を第３投射光源１６から照射させ、第１投射光源１３からの比較光ＬＳ１の反射光ＲＶ１と第２投射光源１５からの測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２と第３投射光源１６からの測定光ＬＳ３の反射光ＲＶ３とを基に、検出エリアＫにおける特定物質を検出する。
【０１５０】
これにより、非可視光センサＮＶＳＳは、光学走査を用いた１度の所定の検出エリアＫに対する面照射において、波長の異なる比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２と測定光ＬＳ３とをそれぞれ異なる光源（第１投射光源１３，第２投射光源１５，第３投射光源１６）から照射させるので、比較光ＬＳ１だけを検出エリアＫ全体に照射した後に測定光ＬＳ２だけを検出エリアＫ全体に照射した後に測定光ＬＳ３だけを検出エリアＫ全体に照射した場合に比べて、それぞれの光源（第１投射光源１３，第２投射光源１５，第３投射光源１６）からの比較光ＬＳ１と測定光ＬＳ２と測定光ＬＳ３との各投射タイミングの時間差を低減することができる。更に、非可視光センサＮＶＳＳは、比較光ＬＳ１の投射タイミングと測定光ＬＳ２又は測定光ＬＳ３の投射タイミングとの時間差を狭めることができるため、比較光ＬＳ１の投射タイミングにおける検出エリアＫの状況と測定光ＬＳ２又は測定光ＬＳ３の投射タイミングにおける検出エリアＫの状況との変化を少なくすることができ、検出エリアＫにおける測定対象物質（特定物質）の誤検出を抑制することができる。更に、非可視光センサＮＶＳＳは、測定光ＬＳ２だけでなく測定光ＬＳ３を用いて検出エリアＫに照射させるので、非可視光センサＮＶＳＳにおいて検出可能な特定物質の種類を拡大することができる。
【０１５１】
なお、上述の検出対象距離範囲は、１つの範囲でなく、複数の範囲が設定されてよい。例えば、検出対象距離範囲は、第１範囲としての２〜３ｍと、第２範囲としての６〜８ｍとを含む。同様に、上述の検出対象距離は１つの値でなく、複数の値が設定されてもよい。制御部１１は、複数の検出対象距離が入力される場合、各検出対象距離に応じた検出対象距離範囲を算出し、設定してもよい。このように複数の検出対象距離又は検出対象距離範囲を設定可能とすることで、非可視光センサＮＶＳＳの設置環境に応じて、非可視光センサＮＶＳＳの検出条件を設定することができる。
【０１５２】
また、設定される検出対象距離又は検出対象距離範囲の数は、任意に増加又は減少されてもよい。これにより、非可視光センサＮＶＳＳの設置環境の複雑さに応じて、非可視光センサＮＶＳＳの検出条件を設定することができる。例えば、環境が複雑である場合（例えば、検出エリアＫに棚が多数存在する場合）、検出対象距離又は検出対象距離範囲の数を多く設定し、環境が単純である場合（例えば、検出エリアＫに棚が存在しない場合）、検出対象距離又は検出対象距離範囲の数を少なく設定する。
【０１５３】
なお、このような複数の検出対象距離又は検出対象距離範囲は、予め設定されていてもよいし、ユーザがカメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴなどによって任意に設定されてもよい。あるいは、非可視光センサＮＶＳＳにこれらを設定可能な入力部を設けてもよい。なお、検出対象距離範囲は、上述した具体例のように、上限及び下限の両方を設定する必要はなく、少なくともどちらか一方が設定されればよい。例えば、１００ｍ以上、又は、５ｍ以下といった検出対象距離範囲が設定されてもよい。
【０１５４】
なお、上述した各実施形態において、投射部ＰＪ、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣがそれぞれ別体に設けられてもよい。例えば、投射部ＰＪ及び画像判定部ＪＧは異なる筐体で保持されてもよい。同様に、投射部ＰＪ及び可視光カメラＶＳＣは異なる筐体で保持されてもよい。また、第１投射光源１３、第２投射光源１５及び第３投射光源１６もそれぞれ別体に設けられてもよい。
【０１５５】
但し、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣは、同一の筐体に設けられる方が好ましい。更に詳細に説明すると、物質位置画像データの形成に利用される撮像光学部２１と、可視光画像データの形成に利用される撮像光学部３１とは同一の筐体に設けられる方がよい。撮像光学部２１，３１を同一の筐体に設けることで、この２つの受光部の受光位置を近接させることができる。即ち、物質位置画像データ及び可視光画像データの検出位置を近接させることができる。これにより、物質位置画像データ及び可視光画像データのずれを小さくすることができ、表示制御部３７による可視光画像データ及び物質位置画像データの合成処理の負荷を軽減することができる。
【０１５６】
また、受光した信号の処理は、検出カメラ１の外部（例えば、カメラサーバＣＳ又は通信端末ＭＴ）で行ってもよい。この信号処理とは、例えば、上述した信号加工部２５、検出処理部２７、表示処理部２９、撮像信号処理部３５、表示制御部３７及び制御部１１などの処理に相当する。信号処理に関する機能を検出カメラ１の外部に設けることで、検出カメラ１を小型化することができる。
【０１５７】
以下、上述した本発明に係る物質検出センサ、物質検出方法及び物質検出システムの構成、作用、効果を説明する。
【０１５８】
本発明の一実施形態は、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、を備える、物質検出センサである。
【０１５９】
この構成では、物質検出センサは、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を第１光源から照射させ、第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を第２光源から照射させ、第１光源からの比較光の反射光と第２光源からの第１測定光の反射光とを基に、検出領域における特定物質を検出する。
【０１６０】
これにより、物質検出センサは、光学走査を用いた１度の所定の検出領域（検出エリア）に対する面照射において、波長の異なる比較光と第１測定光とをそれぞれ異なる光源から照射させるので、比較光だけを検出領域全体に照射した後に第１測定光だけを検出領域全体に照射した場合に比べて、それぞれの光源からの比較光と第１測定光との各投射タイミングの時間差を低減することができる。更に、物質検出センサは、比較光の投射タイミングと第１測定光の投射タイミングとの時間差を狭めることができるため、比較光の投射タイミングにおける検出領域の状況と第１測定光の投射タイミングにおける検出領域の状況との変化を少なくすることができ、検出領域における測定対象物質（特定物質）の誤検出を抑制することができる。
【０１６１】
また、本発明の一実施形態は、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、前記照射制御部は、前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、物質検出センサである。
【０１６２】
この構成では、物質検出センサは、比較光及び第１測定光の検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する対象領域毎に時分割で制御する照射制御部を更に備え、検出領域の横方向に隣接する対象領域毎に、比較光と第１測定光とを交互に切り替えて第１光源、第２光源から照射させる。
【０１６３】
これにより、物質検出センサは、検出領域の画像データを構成する画素に対応する、横方向に隣接する対象領域毎に、比較光と第１測定光とが隣接するように交互に切り替えて照射するので、比較光の投射タイミングと第１測定光の投射タイミングとの時間差を狭めることができ、更に、横方向に隣接する画素毎の比較光及び第１測定光の各反射光を基に、検出領域の横方向の対象領域における特定物質の有無を高精度に検出することができる。
【０１６４】
また、本発明の一実施形態は、前記照射制御部は、前記検出領域の縦方向毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、第２光源から照射させる、物質検出センサである。
【０１６５】
この構成によれば、物質検出センサは、検出領域の縦方向毎に、比較光と第１測定光とを交互に切り替えて第１光源、第２光源から照射させるので、比較光と第１測定光の各投射タイミングを簡易に制御することができる。
【０１６６】
また、本発明の一実施形態は、前記照射制御部は、前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記第１光源からの前記比較光と前記第２光源からの前記第１測定光との照射順序を切り替える、物質検出センサである。
【０１６７】
この構成によれば、物質検出センサは、検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、比較光と第１測定光の照射順序を切り替えるので、検出領域の各対象領域への比較光及び第１測定光の各反射光をフレーム間で比較することで、同一の対象領域における比較光及び第１測定光の各反射光が得られ、同一の対象領域に比較光及び第１測定光を投射しない場合に比べて、検出領域の横方向において特定物質を高精度に検出することができる。
【０１６８】
また、本発明の一実施形態は、前記照射制御部は、前記検出領域の縦方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、物質検出センサである。
【０１６９】
この構成によれば、物質検出センサは、検出領域の縦方向に隣接する対象領域毎にも、比較光と第１測定光とを交互に切り替えて第１光源、第２光源から照射させるので、検出領域の横方向及び縦方向の両方に対する特定物質の検出精度を向上することができる。
【０１７０】
また、本発明の一実施形態は、前記照射制御部は、前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記第１光源からの前記比較光と前記第２光源からの前記第１測定光との照射順序を切り替える、物質検出センサである。
【０１７１】
この構成によれば、物質検出センサは、検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、検出領域の縦方向にも横方向にも隣接する対象領域毎に比較光と第１測定光の照射順序を切り替えるので、検出領域の各対象領域への比較光及び第１測定光の各反射光をフレーム間で比較することで、同一の対象領域における比較光及び第１測定光の各反射光が得られ、同一の対象領域に比較光及び第１測定光を投射しない場合に比べて、検出領域の縦方向及び横方向の両方において特定物質を高精度に検出することができる。
【０１７２】
また、本発明の一実施形態は、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、前記照射制御部は、前記検出領域の横方向には、前記比較光又は前記第１測定光を前記第１光源又は前記第２光源から照射させ、前記検出領域の縦方向に隣接する前記対象領域毎には、前記比較光と前記第１測定光とを交互に切り替えて前記第１光源、前記第２光源から照射させる、物質検出センサである。
【０１７３】
この構成では、物質検出センサは、比較光及び第１測定光の検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する対象領域毎に時分割で制御する照射制御部を更に備え、検出領域の横方向には比較光又は第１測定光を照射させ、検出領域の縦方向に隣接する対象領域毎には比較光と第１測定光とを交互に切り替えて照射させる。
【０１７４】
これにより、物質検出センサは、例えば検出対象の横方向に隣接する対象領域毎に比較光又は第１測定光を照射することが困難な場合でも、検出領域の横方向毎に比較光だけを照射させたり第１測定光だけを照射させたりすることで、比較光及び第１測定光の投射タイミングを簡易に制御することができる。
【０１７５】
また、本発明の一実施形態は、前記照射制御部は、前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記第１光源からの前記比較光と前記第２光源からの前記第１測定光との照射順序を切り替える、物質検出センサである。
【０１７６】
この構成によれば、物質検出センサは、検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、比較光と第１測定光の照射順序を切り替えるので、検出領域の横方向には隣接せずかつ縦方向に隣接する各対象領域への比較光及び第１測定光の各反射光をフレーム間で比較することで、同一の対象領域における比較光及び第１測定光の各反射光が得られ、同一の対象領域に比較光及び第１測定光を投射しない場合に比べて、検出領域の横方向において特定物質を高精度に検出することができる。
【０１７７】
また、本発明の一実施形態は、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、前記照射制御部は、前記比較光及び前記第１測定光を異なるタイミングで同一の前記対象領域に照射させる、物質検出センサである。
【０１７８】
この構成では、物質検出センサは、比較光及び第１測定光の検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する対象領域毎に時分割で制御する照射制御部を更に備え、比較光及び第１測定光を異なるタイミングで同一の対象領域に照射させる。
【０１７９】
これにより、物質検出センサは、同一の対象領域に比較光と第１測定光とをタイミングをずらした上で微小な時間差で照射することができるので、比較光だけを検出領域全体に照射した後に第１測定光だけを検出領域全体に照射した場合に比べて、同一の対象領域に比較光と第１測定光とを照射するための時間差を短縮することができ、検出領域における特定物質を高精度に検出することができる。
【０１８０】
また、本発明の一実施形態は、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長を有する第２測定光を照射する第３光源、を更に備え、前記物質検出部は、前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光と前記第３光源からの前記第２測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する、物質検出センサである。
【０１８１】
この構成では、物質検出センサは、光学走査を用いた面照射により第１波長及び第２波長とは異なる第３波長を有する第２測定光を第３光源から照射させ、第１光源からの比較光の反射光と第２光源からの第１測定光の反射光と第３光源からの第２測定光の反射光とを基に、検出領域における特定物質を検出する。
【０１８２】
これにより、物質検出センサは、光学走査を用いた１度の所定の検出領域（検出エリア）に対する面照射において、波長の異なる比較光と第１測定光と第２測定光とをそれぞれ異なる光源から照射させるので、比較光だけを検出領域全体に照射した後に第１測定光だけを検出領域全体に照射した後に第２測定光だけを検出領域全体に照射した場合に比べて、それぞれの光源からの比較光と第１測定光と第２測定光との各投射タイミングの時間差を低減することができる。更に、物質検出センサは、比較光の投射タイミングと第１測定光又は第２測定光の投射タイミングとの時間差を狭めることができるため、比較光の投射タイミングにおける検出領域の状況と第１測定光又は第２測定光の投射タイミングにおける検出領域の状況との変化を少なくすることができ、検出領域における測定対象物質（特定物質）の誤検出を抑制することができる。更に、物質検出センサは、第１測定光だけでなく第２測定光を用いて検出領域に照射させるので、物質検出センサにおいて検出可能な特定物質の種類を拡大することができる。
【０１８３】
また、本発明の一実施形態は、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光、前記第３光源からの前記第２測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、前記照射制御部は、前記検出領域の横方向に隣接する前記対象領域毎に、前記比較光と前記第１測定光と前記第２測定光とを切り替えて前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源から照射させる、物質検出センサである。
【０１８４】
この構成では、物質検出センサは、比較光、第１測定光及び第２測定光の検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する対象領域毎に時分割で制御する照射制御部を更に備え、検出領域の横方向に隣接する対象領域毎に、比較光と第１測定光と第２測定光とを切り替えて第１光源、第２光源、第３光源から照射させる。
【０１８５】
これにより、物質検出センサは、検出領域の画像データを構成する画素に対応する、横方向に隣接する対象領域毎に、比較光と第１測定光と第２測定光とが隣接するように切り替えて照射するので、比較光の投射タイミングと第１測定光の投射タイミングと第２測定光の投射タイミングとの時間差を狭めることができ、更に、横方向に隣接する画素毎の比較光、第１測定光及び第２測定光の各反射光を基に、検出領域の横方向の対象領域における特定物質の有無を高精度に検出することができる。
【０１８６】
また、本発明の一実施形態は、前記第１光源からの前記比較光、前記第２光源からの前記第１測定光、前記第３光源からの前記第２測定光の前記検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する前記対象領域毎に時分割で制御する照射制御部、を更に備え、前記照射制御部は、奇数番目の横方向に隣接する前記対象領域毎には、前記比較光と前記第１測定光とを交互に前記第１光源、前記第２光源から照射させ、偶数番目の横方向に隣接する前記対象領域毎には、前記第２測定光と前記比較光とを交互に前記第３光源、前記第１光源から照射させる、物質検出センサである。
【０１８７】
この構成では、物質検出センサは、比較光、第１測定光及び第２測定光の検出領域への照射タイミングを、単一の画素に対応する対象領域毎に時分割で制御する照射制御部を更に備え、奇数番目の横方向に隣接する対象領域毎には比較光と第１測定光とを交互に照射させ、偶数番目の横方向に隣接する対象領域毎には第２測定光と比較光とを交互に照射させる。
【０１８８】
これにより、物質検出センサは、第１測定光又は第２測定光が照射された対象領域に隣接する周囲の対象領域に比較光を照射することができるので、第１測定光又は第２測定光が照射された（言い換えると、比較光が照射されない）対象領域に比較光が照射された場合の反射光の強度を高精度に補間処理することができ、補間処理後の出力を用いて特定物質の検出処理を行うことで特定物質の誤検知を抑制することができる。
【０１８９】
また、本発明の一実施形態は、前記照射制御部は、前記検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、前記検出領域の横方向への前記比較光と前記第１測定光との照射順序と、前記検出領域の横方向への前記第２測定光と前記比較光との照射順序を切り替える、物質検出センサである。
【０１９０】
この構成によれば、物質検出センサは、検出領域全体への面照射を示すフレーム毎に、検出領域の横方向への比較光と第１測定光の照射順序、更に、検出領域の横方向への第２測定光と比較光の照射順序を切り替えるので、検出領域の各対象領域への比較光及び第１測定光の各反射光と、第２測定光及び比較光の各反射光とをそれぞれフレーム間で比較することで、同一の対象領域における比較光及び第１測定光の各反射光と第２測定光及び比較光の各反射光が得られ、同一の対象領域に比較光及び第１測定光と第２測定光及び比較光とを投射しない場合に比べて、検出領域の横方向において特定物質を高精度に検出することができ、特定物質の検出結果の表示解像度を向上することができる。
【０１９１】
また、本発明の一実施形態は、前記照射制御部は、前記検出領域全体への面照射を示すフレームの２倍を単位として、２個の前記フレーム毎に、前記第１測定光と前記第２測定光との照射順序を切り替え、２個の前記フレームのうち前半のフレームと後半のフレームでは、前記比較光と前記第１測定光との照射順序、前記第２測定光と前記比較光との照射順序を切り替える、物質検出センサである。
【０１９２】
この構成によれば、物質検出センサは、２個のフレームを単位として、２個のフレーム毎に、第１測定光と第２測定光の照射順序を切り替え、更に、２個のフレームのうち前半のフレームと後半のフレームでは比較光と第１測定光の照射順序、第２測定光と比較光の照射順序をそれぞれ切り替えるので、検出領域の各対象領域に比較光、第１測定光及び第２測定光を照射することができ、更に、検出領域の横方向及び縦方向において特定物質を高精度に検出することができ、特定物質の検出結果の表示解像度を向上することができる。
【０１９３】
また、本発明の一実施形態は、前記物質検出部は、前記検出領域において前記比較光又は前記第１測定光が照射されない特定対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度を、前記特定対象領域に隣接する複数の前記対象領域毎の前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の平均値を用いて補間処理する、物質検出センサである。
【０１９４】
この構成によれば、物質検出センサは、比較光又は第１測定光が照射されない特定対象領域における比較光又は第１測定光の反射光の強度を、特定対象領域に隣接する複数の対象領域毎の比較光又は第１測定光の反射光の強度の平均値を用いて補間処理するので、補間処理結果を用いて特定物質を検出することで特定物質の誤検知を抑制することができる。
【０１９５】
また、本発明の一実施形態は、前記物質検出部は、前記特定対象領域の周囲の４個の前記対象領域に前記比較光又は前記第１測定光が照射された場合に、前記特定対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度を、前記特定対象領域の縦方向に隣接する２個の前記対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の差分と、前記特定対象領域の横方向に隣接する２個の前記対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の差分とのうち、小さい差分に対応する２個の前記対象領域における前記比較光又は前記第１測定光の反射光の強度の平均値を用いて補間処理する、物質検出センサである。
【０１９６】
この構成によれば、物質検出センサは、特定対象領域の周囲の４個の対象領域に比較光又は第１測定光が照射された場合には、特定対象領域における比較光又は第１測定光の反射光の強度を、特定対象領域の縦方向に隣接する２個の対象領域における比較光又は第１測定光の反射光の強度の差分と、特定対象領域の横方向に隣接する２個の対象領域における比較光又は第１測定光の反射光の強度の差分とのうち、小さい差分に対応する２個の対象領域における比較光又は第１測定光の反射光の強度の平均値を用いて補間処理するので、単純に周囲の対象領域における比較光又は第１測定光の反射光の強度の平均値を用いる場合に比べて、特定対象領域の横方向又は縦方向の比較光又は第１測定光の反射光の強度に順応した補間処理結果が得られるので補間精度を向上することができ、補間処理結果を用いて特定物質を検出することで特定物質の誤検知を抑制することができる。
【０１９７】
また、本発明の一実施形態は、前記検出領域を撮像する撮像部を、更に備え、前記撮像部は、前記撮像部により撮像された前記検出領域の画像データと、前記物質検出部により検出された前記特定物質に関する情報とを合成して表示部に表示させる、物質検出センサである。
【０１９８】
この構成によれば、物質検出センサは、検出領域の画像データに、物質検出部により得られた特定物質に関する情報を合成して表示させるので、検出領域のどこに特定物質が存在するかをユーザに対して明らかに示すことができる。
【０１９９】
また、本発明の一実施形態は、物質検出センサにおける物質検出方法であって、第１光源から、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射するステップと、第２光源から、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射するステップと、前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出するステップと、を有する、物質検出方法である。
【０２００】
この方法では、物質検出センサは、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を第１光源から照射させ、第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を第２光源から照射させ、第１光源からの比較光の反射光と第２光源からの第１測定光の反射光とを基に、検出領域における特定物質を検出する。
【０２０１】
これにより、物質検出センサは、光学走査を用いた１度の所定の検出領域（検出エリア）に対する面照射において、波長の異なる比較光と第１測定光とをそれぞれ異なる光源から照射させるので、比較光だけを検出領域全体に照射した後に第１測定光だけを検出領域全体に照射した場合に比べて、それぞれの光源からの比較光と第１測定光との各投射タイミングの時間差を低減することができる。更に、物質検出センサは、比較光の投射タイミングと第１測定光の投射タイミングとの時間差を狭めることができるため、比較光の投射タイミングにおける検出領域の状況と第１測定光の投射タイミングにおける検出領域の状況との変化を少なくすることができ、検出領域における測定対象物質（特定物質）の誤検出を抑制することができる。
【０２０２】
また、本発明の一実施形態は、物質検出センサと外部接続機器とが接続された物質検出システムであって、前記物質検出センサは、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を照射する第１光源と、前記検出領域に、光学走査を用いた面照射により前記第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を照射する第２光源と、前記第１光源からの前記比較光の反射光と前記第２光源からの前記第１測定光の反射光とを基に、前記検出領域における特定物質を検出する物質検出部と、前記物質検出部により検出された前記特定物質に関する情報を前記外部接続機器に出力する出力部と、を備える、物質検出システムである。
【０２０３】
この構成では、物質検出センサは、複数の対象領域を有する検出領域に、光学走査を用いた面照射により第１波長を有する比較光を第１光源から照射させ、第１波長とは異なる第２波長を有する第１測定光を第２光源から照射させ、第１光源からの比較光の反射光と第２光源からの第１測定光の反射光とを基に、検出領域における特定物質を検出し、検出結果としての特定物質に関する情報を外部接続機器に出力する。
【０２０４】
これにより、物質検出システムでは、物質検出センサは、光学走査を用いた１度の所定の検出領域（検出エリア）に対する面照射において、波長の異なる比較光と第１測定光とをそれぞれ異なる光源から照射させるので、比較光だけを検出領域全体に照射した後に第１測定光だけを検出領域全体に照射した場合に比べて、それぞれの光源からの比較光と第１測定光との各投射タイミングの時間差を低減することができる。更に、物質検出センサは、比較光の投射タイミングと第１測定光の投射タイミングとの時間差を狭めることができるため、比較光の投射タイミングにおける検出領域の状況と第１測定光の投射タイミングにおける検出領域の状況との変化を少なくすることができ、検出領域における測定対象物質（特定物質）の誤検出を抑制することができる。また、物質検出センサは、検出結果としての特定物質に関する情報を外部接続機器に出力することができる。
【０２０５】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明は、所定の検出エリアに対する測定光と比較光のそれぞれの投射タイミングの時間差を低減し、検出エリアにおける測定対象物質の誤検出を抑制する物質検出センサ、物質検出方法及び物質検出システムとして有用である。
【符号の説明】
【０２０７】
１  検出カメラ
１１  制御部
１１ａ  タイミング制御部
１３  第１投射光源
１５  第２投射光源
１６  第３投射光源
１７  投射光源走査用光学部
２１、３１  撮像光学部
２３、３３  受光部
２５  信号加工部
２５ａ  Ｉ／Ｖ変換回路
２５ｂ  増幅回路
２５ｃ  コンパレータ／ピークホールド処理部
２７  検出処理部
２７ａ  距離検出／物質検出処理部
２７ｂ  メモリ
２７ｃ  検出結果フィルタ処理部
２９  表示処理部
３５  撮像信号処理部
３７  表示制御部
ＣＳ  カメラサーバ
ＨＭ  人物
ＪＧ  画像判定部
ＬＳ１  比較光
ＬＳ２  測定光
ＭＴ  通信端末
ＮＶＳＳ  非可視光センサ
ＰＪ  投射部
ＴＲ  光源走査用タイミング信号
ＲＦ  光源発光信号
ＲＶ０  反射光
ＲＶ１  比較反射光
ＲＶ２  測定反射光
ＶＳＣ  可視光カメラ
ＷＴ  水溜り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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