JP2016105067A - 赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線検出素子の数を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができる赤外線検出装置を提供する。【解決手段】複数の赤外線検出素子が行列状に配列された赤外線センサと、赤外線センサを所定の方向に動かすことにより赤外線センサに検出対象範囲を走査させる走査部１１と、を備え、赤外線センサは、複数の赤外線検出素子の行列が、上記所定の方向に対して所定角度の傾きを有するように、配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線を検出可能な赤外線検出装置に関する。

赤外線センサの受光素子の数を増加させることなく、高分解能の２次元熱画像データを取得できる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許第５１１１４１７号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、温度検出対象範囲を走査するための時間（赤外線検出時間）が増加してしまうので、熱画像データの解像度の向上が図りにくいという問題がある。

本発明は、上記の問題点に着目したものであり、赤外線検出素子の数を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができる赤外線検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る赤外線検出装置は、複数の赤外線検出素子が行列状に配列された赤外線センサと、前記赤外線センサを所定の方向に動かすことにより前記赤外線センサに検出対象範囲を走査させる走査部と、を備え、前記赤外線センサは、前記複数の赤外線検出素子の行列が、前記所定の方向に対して所定角度の傾きを有するように、配置されている。

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなど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および記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明によれば、赤外線検出素子の数を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができる赤外線検出装置を提供することができる。

図１は、実施の形態１における赤外線検出装置の構成の一例を示す図である。 図２Ａは、実施の形態１における走査部と赤外線検出部の構成のイメージ図である。 図２Ｂは、実施の形態１における赤外線センサの構成のイメージ図である。 図３は、実施の形態１の実施例における赤外線センサの一例を示す図である。 図４は、図３に示す赤外線センサの傾きについて説明するための図である。 図５Ａは、比較例の赤外線センサを用いた場合の赤外線検出装置の効果を説明するための図である。 図５Ｂは、図３に示す赤外線センサを用いた場合の赤外線検出装置の効果を説明するための図である。 図６は、実施の形態１における赤外線検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図７は、実施の形態１の変形例における赤外線センサの構成のイメージ図である。 図８は、実施の形態１の変形例の別の例における赤外線センサの構成のイメージ図である。 図９は、実施の形態２における赤外線センサの一例の構成のイメージ図である。 図１０は、図９に示す赤外線センサの傾きについて説明するための図である。 図１１は、実施の形態２の実施例における赤外線センサの構成のイメージ図である。 図１２は、図１１に示す赤外線センサの傾きについて説明するための図である。 図１３は、図１０に示す赤外線センサを用いた場合の赤外線検出装置の効果を説明するための図である。 図１４は、実施の形態３における赤外線検出装置の構成の一例を示す図である。 図１５は、実施の形態３における赤外線検出部２０と走査部１１との構成のイメージ図である。 図１６は、実施の形態３における赤外線検出装置１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。

（本発明の基礎となった知見）
近年、エアコンなどの空気調和装置には、赤外線センサモジュールが搭載され、取得した部屋の温度分布の熱画像に基づいて、部屋の空気を調和させる制御を行うことができるものがある。

現状、空調調和装置に搭載されている赤外線センサモジュールでは、取得した熱画像を分析しても、人の位置、熱源の位置、温冷感を含む部屋の詳細な状態を分析するまでには至っておらず、高解像度化が求められている。

しかしながら、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数を増加させれば、高解像の熱画像を取得することができるものの、赤外線センサモジュールの開発コストが上昇してしまう問題がある。

そこで、例えば、横方向（走査方向）のスキャンを赤外線センサの視野角より細かくスキャンし、超解像を行うことが考えられる。これにより赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数を増加しなくても、走査方向の熱画像の解像度を向上することができる。しかし、縦方向（走査方光と垂直な方向）の解像度は赤外線検出素子の数のままであるという問題がある。

また、例えば特許文献１では、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数を増加させず、赤外線センサを、縦方向と横方向で所定量ずらして走査させる方法が開示されている。これにより、縦方向の解像度を向上させることができる。

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、横方向および横方向に所定量ずらして走査を行うため、温度検出対象範囲を走査するための時間（赤外線検出時間）が増加してしまうので、熱画像データの解像度の向上が図りにくいという問題がある。

さらに、特許文献１では、縦方向に赤外線センサを動かすためのモータが搭載されることで、縦方向に所定量ずらしていると考えられるので、赤外線センサを動かすためのモータを搭載する分モータのコストがかかるという問題もある。また、縦方向に赤外線センサを動かすためのモータが搭載される分、機械的なシステムのサイズが大きくなるので、空調調和機などのスペースが限られる装置には搭載しにくいという問題もある。

そこで、本発明の一態様に係る赤外線検出装置は、複数の赤外線検出素子が行列状に配列された赤外線センサと、前記赤外線センサを所定の方向に動かすことにより前記赤外線センサに検出対象範囲を走査させる走査部と、を備え、前記赤外線センサは、前記複数の赤外線検出素子の行列が、前記所定の方向に対して所定角度の傾きを有するように、配置されている。

この構成により、赤外線検出素子の数を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができる赤外線検出装置を実現できる。

また、例えば、前記所定角度は、前記赤外線センサを構成する前記複数の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、前記所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度であるとしてもよい。

ここで、前記複数の赤外線検出素子が８行８列に配列されており、前記所定角度は、７．１２５度である。

また、例えば、前記赤外線センサでは、前記複数の赤外線検出素子のうちの一部の赤外線検出素子が有効にされ、前記一部以外の他部の赤外線検出素子は無効にされているとしてもよい。

また、例えば、前記所定角度は、前記一部の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、前記所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度であるとしてもよい。

また、例えば、前記複数の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）に配列されており、前記一部の赤外線検出素子は、前記Ｎ行Ｎ列のうち前記所定の方向における両端部にある複数の赤外線検出素子以外の複数の赤外線検出素子であるとしてもよい。

また、例えば、前記一部の赤外線検出素子は、前記Ｎ行Ｎ列の２つの対角線のうち前記所定の方向となす角度が大きい第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第１素子列と、前記第１素子列に隣接し前記第１対角線に沿って並ぶ第２素子列と、前記第２素子列に隣接し前記第１対角線に沿って並ぶ第３素子列とで構成されるとしてもよい。

また、例えば、前記第１素子列に属する赤外線検出素子である第１素子の中心位置と、前記所定の方向と前記所定角度を有する行方向に並ぶ前記第１素子を含む複数の赤外線検出素子と隣接する複数の赤外線検出素子のうち前記第１素子に隣接する第２素子であって前記第３素子列それぞれに属する赤外線検出素子である第２素子の中心位置との間の距離であって前記所定の方向と垂直な方向における距離である第１距離は、等しいとしてもよい。

ここで、２つの前記第２素子のうち走査方向の末尾となる方の第３素子の中心位置と、前記行方向に並ぶ前記第１素子を含む複数の赤外線検出素子のうち前記第１素子と隣接し、前記第３素子と隣接しない前記第２素子列に属する赤外線検出素子である第４素子の中心位置との間の距離であって前記所定の方向と垂直な方向における距離である第２距離は、前記第１距離と等しいとしてもよい。

また、例えば、前記第４素子の中心位置と、前記行方向に並ぶ前記第３素子を含む複数の赤外線検出素子のうち前記第３素子と隣接、かつ前記第２素子列に属する赤外線検出素子である第５素子の中心位置との間の距離であり前記所定の方向と垂直な方向における距離である第３距離は、前記第１距離と等しいとしてもよい。

ここで、例えば、前記所定角度は、３３．６９度であるとしてもよい。

また、例えば、前記一部の赤外線検出素子は、さらに、前記第３素子列に隣接し前記第１対角線に沿って並ぶ第４素子列を含めて構成されるとしてもよい。

また、例えば、前記複数の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）に配列されており、前記一部の赤外線検出素子は、Ｎ列のうちの両端にある列を除く前記Ｎ行Ｌ列（Ｌ＜Ｎ、Ｌは２以上の自然数）に配列された複数の赤外線検出素子であるとしてもよい。

また、例えば、さらに、前記赤外線センサの前記所定角度を変更可能な変更部と、前記赤外線検出センサの検出結果に基づいて、前記変更部および前記走査部を制御する制御処理部とを備え、前記制御処理部は、前記走査部を制御することで前記赤外線センサに前記検出対象範囲を走査させて得た検出結果に基づいて、前記変更部に前記所定角度を変更させ、前記走査部を制御することで前記所定角度が変更された前記赤外線センサを前記所定の方向に動かすことにより前記赤外線センサに前記検出対象範囲を走査させるとしてもよい。

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまた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または記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、本発明の一態様に係る赤外線検出装置等について、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の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の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。

（実施の形態１）
［赤外線検出装置の構成］
以下、実施の形態１における赤外線検出装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、実施の形態１における赤外線検出装置１の構成の一例を示す図である。図２Ａは、本実施の形態における赤外線検出部１０と走査部１１との構成のイメージ図である。図２Ｂは、本実施の形態における赤外線センサ１０２の構成のイメージ図である。

図１に示すように、赤外線検出装置１は、赤外線検出部１０と、走査部１１と、制御処理部１２とを備える。

走査部１１は、赤外線検出部１０を所定の方向に走査させる。より具体的には、走査部１１は、赤外線センサ１０２を所定の方向に動かすことにより赤外線センサ１０２に検出対象範囲を走査させる。本実施の形態では、走査部１１は、図２Ａに示すモータ１１１を備える。モータ１１１は、制御処理部１２に制御され、センサモジュール１０１の赤外線センサ１０２を所定の方向に回転または移動させる。ここで、モータ１１１は、例えばステッピングモータやサーボモータなどである。所定の方向とは、図２Ａにおける水平方向であり、図２Ｂにおける走査軸の方向（走査方向）に相当する。

制御処理部１２は、走査部１１を制御し、赤外線検出部１０が取得した熱画像（入力画像）を処理する。制御処理部１２は、図１に示すように機器制御部１２１と、画像処理部１２２とを備える。

機器制御部１２１は、赤外線検出部１０が検出した情報を基に、走査部１１を走査させる制御を行うための制御情報を算出し、算出した制御情報に従って走査部１１の制御を行う。画像処理部１２２は、赤外線検出部１０が取得した熱画像（入力画像）に超解像処理を施し、熱画像（入力画像）を再構成することで高精細な熱画像（出力画像）を生成する。画像処理部１２２は、生成した高精細な熱画像すなわち超解像処理後の熱画像を出力する。

ここで、熱画像は、温度検出対象範囲の温度の分布を表す複数の画素から構成される画像である。また、超解像処理は、入力画像に存在しない高い解像度の情報（出力画像）を生成できる高解像度化処理の一つである。超解像処理には、複数枚の画像から１枚の高解像度画像を得る処理方法や、学習データを用いた処理方法がある。本実施の形態では、赤外線検出部１０が走査部１１により走査されることにより、温度検出対象範囲の熱画像であってサブピクセル単位の位置ずれの熱画像すなわち異なるサンプル点の熱画像データを取得することができる。そのため、複数枚の熱画像から１枚の高解像度熱画像を得る処理方法を用いるとして以下説明する。

なお、画像処理部１２２は、さらに、超解像処理後の熱画像に基づいて温度検出対象範囲内にいる人の位置や、ユーザの手や顔の温度、壁の温度など熱源の位置や温度を示す熱画像データを取得し、その熱画像データを出力するとしてもよい。

赤外線検出部１０は、走査部１１により所定の方向に走査されることで、温度検出対象範囲の熱画像を取得することができる。より具体的には、赤外線検出部１０は、複数の赤外線検出素子が行列状に配列された赤外線センサ１０２を有し、赤外線センサ１０２により走査された温度検出対象範囲の赤外線を検出する。赤外線センサ１０２は、複数の赤外線検出素子の行列が、当該所定の方向に対して所定角度の傾きを有するように、配置されている。ここで、所定角度は、赤外線センサ１０２を構成する複数の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、当該所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。

本実施の形態では、赤外線検出部１０は、例えば図２Ａに示すセンサモジュール１０１で構成される。センサモジュール１０１は、赤外線センサ１０２と図示しないレンズとを備える。

レンズは、赤外線の透過率が高いシリコンやＺｎＳなどで構成されている。当該レンズでは、各方向から当該レンズに入射した赤外線（赤外光）が、赤外線センサ１０２を構成するそれぞれ異なる赤外線検出素子に入射するように設計されている。

赤外線センサ１０２は、例えば図２Ｂに示すように、Ｎ行Ｍ列（Ｎ、Ｍは２以上の自然数）で行列状に配列された複数の赤外線検出素子で構成される。また、赤外線センサ１０２は、水平方向すなわち図２Ｂの走査軸の方向に沿って回転（移動）されることにより、温度検出対象範囲を走査することができる。赤外線検出部１０は、所定の方向（水平方向）に走査が行われることにより、温度検出対象範囲の熱画像（赤外線）を取得し、画像処理部１２２に出力する。

より具体的には、赤外線センサ１０２は、モータ１１１によって、水平方向すなわち図２Ｂに示す走査軸の方向に、サブピクセル単位の位置ごとに回転（移動）される。これにより、赤外線センサ１０２は、温度検出対象範囲の熱画像であってサブピクセル単位の位置ずれの熱画像（赤外線）を取得し、画像処理部１２２に出力する。

また、赤外線センサ１０２は、水平方向すなわち図２Ｂに示す走査軸の方向に対して所定角度（図のＸ°）で傾いている。換言すると、赤外線センサ１０２は、Ｎ行Ｍ列の行列状に配列された複数の赤外線検出素子で構成されており、この複数の赤外線検出素子の行列は、走査軸と所定角度（Ｘ°）の傾きを有するセンサ軸に平行および垂直となるように配列されている。つまり、所定角度（Ｘ°）は、赤外線センサ１０２を構成する複数の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。さらに言い換えると、所定角度（Ｘ°）は、複数の赤外線検出素子が走査軸の方向に沿って回転（移動）されるときに、センサ軸に平行のＭ列の赤外線検出素子およびそれらに隣接する行の赤外線検出素子が、走査軸の方向において重ならないように調整された角度である。

また、赤外線センサ１０２は、走査軸の方向に対して所定角度（図のＸ°）で傾いていることから、赤外線センサ１０２を構成する複数の赤外線検出素子において、以下の関係が成立する。すなわち、同一の列（例えば第１の配列）において隣接する赤外線検出素子それぞれの中心位置の間の距離であって走査軸と垂直な方向（図で縦方向）における距離（例えば第１距離）は等しい。また、当該列（第１の配列）の走査方向の先頭となる方の一方端に位置する赤外線検出素子（例えば第１の素子）および当該列（第１の配列）と隣接する列（例えば第２の配列）の赤外線検出素子（例えば第２の素子）であって当該列（第１の配列）の他方端の赤外線検出素子と隣接する赤外線検出素子（第２の素子）それぞれの中心位置の間の距離であって走査軸と垂直な方向（縦方向）における距離（例えば第２距離）と上記第１距離とは等しい。

これにより、複数の赤外線検出素子が走査軸の方向に沿って回転（移動）されたときには、走査軸に垂直な方向の赤外線検出素子の数が、走査軸とセンサ軸とが平行である場合のＮ個よりも増加することになる。つまり、センサ軸が走査軸から所定角度（Ｘ°）の傾いた赤外線センサ１０２では、走査軸に垂直な方向（縦軸）の熱画像の画素数を、センサ軸が走査軸と平行である場合に比べて、実質的に増加させることができる。これにより、走査軸に垂直な方向（縦軸）の解像度を向上させることができる。

以下、実施例を用いて所定角度の一例について説明する。

（実施例）
次に、図３および図４を用いて、実施例における赤外線センサ１０２の構成の一例について説明する。

図３は、実施の形態１の実施例における赤外線センサを示す図である。

図３に示す赤外線センサ１０２ａは、赤外線センサ１０２の一例であり、８行８列に配列された複数の赤外線検出素子で構成される。なお、図３に示す各赤外線検出素子の中心に検出点が示されている。各赤外線検出素子は、検出点での赤外線検出感度が高く当該検出点で赤外線を検出するとしてもよい。また、各赤外線検出素子は、当該素子の領域全体で赤外線を検出するものの検出点で赤外線を支配的に検出するとしてもよい。また、この検出点が各赤外線検出素子の領域を代表するとしてもよい。この場合、この検出点が各赤外線検出素子の検出する赤外線の平均を示しているとしてもよい。

赤外線センサ１０２ａを構成する８行８列の複数の赤外線検出素子のセンサ軸は、水平方向すなわち図３に示す走査軸の方向に対して所定角度ａで傾いている。なお、所定角度ａは、上記の所定角度ｘの一例であり、８行８列の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。言い換えると、所定角度ａは、赤外線センサ１０２ａを構成する８×８の行列状に配列された複数の赤外線検出素子が走査軸の方向に沿って回転（移動）されるときに、センサ軸に平行の８列の赤外線検出素子およびそれらに隣接する行の８列の赤外線検出素子が、走査軸の方向において重ならないように調整された角度である。

図４は、図３に示す赤外線センサ１０２ａの傾きについて説明するための図である。図４には、説明の便宜のため、図３に示す８行８列に配列された複数の赤外線検出素子のうち、２行分の複数の赤外線検出素子が示されている。ここで、点線ｃ１、点線ｃ２は、走査軸と平行な点線を示している。

図４において、所定角度ａは、赤外線検出素子ａ_１１〜赤外線検出素子ａ_１８、および赤外線検出素子ａ₂₁〜赤外線検出素子ａ_２８が、走査軸の方向に沿って回転（移動）されるときに走査軸の方向において重ならないように調整された角度となっている。

ここで、例えば赤外線検出素子ａ_１１および赤外線検出素子ａ_１２それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈ、赤外線検出素子ａ_１２および赤外線検出素子ａ_１３それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈ、赤外線検出素子ａ_１３および赤外線検出素子ａ_１４それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈ、赤外線検出素子ａ_１４および赤外線検出素子ａ_１５それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈ、赤外線検出素子ａ_１５および赤外線検出素子ａ_１６それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈ、赤外線検出素子ａ_１６および赤外線検出素子ａ_１７それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈ、赤外線検出素子ａ_１７および赤外線検出素子ａ_１８それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈ、ならびに、赤外線検出素子ａ_１６および赤外線検出素子ａ_１７それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈはすべて等しい第１距離となっている。なお、赤外線検出素子ａ_２１〜赤外線検出素子ａ_２８の場合も同様である。

また、第２距離、すなわち赤外線検出素子ａ_１８（第１の素子）および赤外線検出素子ａ_２１（第２の素子）それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離ｈは、第１距離と等しい。また、赤外線検出素子ａ_１１および赤外線検出素子ａ_１8それぞれの中心位置の間の当該縦方向の距離は８ｈである。

そして、上記の関係を満たす所定角度ａは、ｔａｎ^−１（１／８）を満たす角度であり、７．１２５°と算出できる。

したがって、赤外線センサ１０２ａは、センサ軸に平行および垂直となる８×８の赤外線検出素子で構成され、そのセンサ軸は走査軸に対して７．１２５°の傾き（所定角度ａ）を有する。これにより、赤外線センサ１０２ａを構成する８行８列の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置になる。このように、赤外線センサ１０２ａを構成する８列の赤外線検出素子すべてが走査軸の方向において重ならないようにすることができるので、走査軸に垂直な方向（縦軸）の熱画像の画素数を実質的に増加させることができる。

なお、本実施例では、赤外線センサ１０２を構成するＮ行Ｍ列に配列された複数の赤外線検出素子の一例として８行８列の赤外線検出素子について説明したが、これに限らない。

４行４列の赤外線検出素子でもよいし、１６行１６列の赤外線検出素子でもよいし、３２行３２列の赤外線検出素子であってもよい。Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）の赤外線検出素子であれば、汎用品として取得する事ができるので赤外線センサの採用コストを下げることができるからである。

図５Ａは、比較例の赤外線センサ５０２ａを用いた場合の赤外線検出装置の効果を説明するための図である。図５Ｂは、図３に示す赤外線センサ１０２ａを用いた場合の赤外線検出装置の効果を説明するための図である。

図５Ａに示す比較例の赤外線センサ５０２ａは、走査軸の方向（水平方向）に対して傾いていない。すなわち、赤外線センサ５０２ａのセンサ軸は、走査軸と一致している。この場合、赤外線センサ５０２ａを構成する８×８の赤外線検出素子が走査軸の方向に沿って回転（移動）されるとき、走査軸に平行な方向（列方向）の赤外線検出素子が重なる。そのため、走査軸に垂直な方向の赤外線検出素子の数は、８個のままである。

一方、図５Ｂに示す赤外線センサ１０２ａは、走査軸の方向（水平方向）に対して７．１２５度で傾いている。すなわち、赤外線センサ１０２ａのセンサ軸は、走査軸に対して７．１２５度で傾いている。この場合、赤外線センサ１０２ａを構成する８×８の赤外線検出素子が走査軸の方向に沿って回転（移動）されるとき、走査軸に平行な方向（列方向）の赤外線検出素子が重ならない。これにより、走査軸に垂直な方向の赤外線検出素子の数は、赤外線センサ１０２ａの行方向の赤外線検出素子の数である８個（8 vertical levels）よりも増加し、６４個（64 vertical levels）となっている。

このように、赤外線検出装置１は、走査軸に対して７．１２５°の傾いたセンサ軸を有する赤外線検出素子で構成された赤外線センサ１０２ａを有することにより、赤外線センサ１０２ａを構成する赤外線検出素子の数を増加させることなく、比較例に比較して８倍となる高解像度の熱画像を取得することができる。さらに、赤外線検出装置１は、当該熱画像に対して制御処理部１２で超解像処理を施すことにより、解像度をより向上させた熱画像を取得することができる。

［赤外線検出装置の動作］
次に、上記のように構成された赤外線検出装置１の動作について説明する。

図６は、実施の形態１における赤外線検出装置１の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、赤外線検出装置１は、赤外線検出部１０を走査させて（Ｓ１０）、温度検出対象範囲の熱画像を取得する（Ｓ１１）。具体的には、赤外線検出装置１は、赤外線検出部１０の赤外線センサ１０２ａを走査軸に沿って動かす（回転させる）ことにより、赤外線センサ１０２ａに温度検出対象範囲を走査させて温度検出対象範囲の熱画像を取得する。なお、赤外線センサ１０２ａは、走査部１１により、サブピクセル単位に動かされる（回転される）走査が行われ、サブピクセル単位に移動された複数の熱画像を取得する。

次に、赤外線検出装置１は、取得した熱画像に超解像処理を施す（Ｓ１２）。具体的には、赤外線検出装置１は、取得した複数枚の熱画像に処理を施し、複数枚の熱画像を再構成することで１枚の高精細な熱画像を生成する。

次に、赤外線検出装置１は、生成した高精細な熱画像すなわち超解像処理後の熱画像を出力する（Ｓ１３）。

このようにして、赤外線検出装置１は、温度検出対象範囲における熱画像を高解像度で取得することができる。

［実施の形態１の効果等］
以上のように、本実施の形態の赤外線検出装置は、走査軸に対して所定角度傾いたセンサ軸を有する赤外線検出素子で構成された赤外線センサを備える。これにより、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができる。ここで、所定角度は、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査方向となる所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。例えば、赤外線センサが８行８列の赤外線検出素子で構成されていた場合には、この所定角度は７．１２５度である。

また、本実施の形態の赤外線検出装置は、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数を増加させずに高解像度の熱画像を取得することができるので、赤外線センサを走査軸と垂直方向にも動かす（走査させる）ためにモータを増設する必要がない。また、本実施の形態の赤外線検出装置は、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数を増加させずに高解像度の熱画像を取得することができるので、赤外線検出素子の数がより多くコストの高い赤外線センサを採用する必要もない。つまり、本実施の形態の赤外線検出装置によれば、高解像度の熱画像を取得するためのモータのコストを削減できるだけでなく、赤外線検出素子の数のより多い赤外線センサを採用するためのコストも削減できるという効果を奏する。

また、モータを増設して赤外線センサの走査方向を増やすことで高解像度の熱画像を取得可能とする比較例の赤外線検出装置では、モータを増設する分だけ機械的にサイズが大きくなってしまう。そのため、比較例の赤外線検出装置をモジュールとして、例えば空調機器などの他の機器に搭載することが難しくなる。一方、本実施の形態の赤外線検出装置では、走査方向（当該垂直方向の走査）を増やすためのモータを増設する必要がないので、サイズも大きくならない。そのため、本実施の形態の赤外線検出装置は、モジュールとして例えば空調機器などの他の機器に搭載しやすいという効果も奏する。

さらに、走査軸と垂直方向にも動かす（走査させる）ためにモータを増設する場合と比較すると、本実施の形態の赤外線検出装置は、走査軸の方向を走査した後に当該垂直方向をさらに走査する時間も必要がない。つまり、本実施の形態の赤外線検出装置では、赤外線検出時間を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができるという効果も奏する。

これについて具体的に説明する。比較例の赤外線検出装置では、モータを増設して赤外線センサの走査方向を増やすことにより高解像度の熱画像が取得可能になるため、熱画像を取得するための走査時間（赤外線検出時間）が走査方向を増やした分だけ増加してしまう。つまり、比較例の赤外線検出装置では、温度検出対象範囲の熱画像の取得に時間を要するので、走査開始から熱画像取得までの時差が大きく、取得した熱画像の解像度が期待解像度よりも低くなってしまう問題がある。一方、本実施の形態の赤外線検出装置では、走査方向（当該垂直方向の走査）を増やすためのモータを増設する必要がないので、赤外線検出時間を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができる。

（変形例）
実施の形態１では、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子がすべて有効であった（赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子をすべて用いた）場合について説明したが、それに限らない。赤外線センサに赤外線を集光するために用いられるレンズのコマ収差や球面収差の影響を考慮して、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子のうちの一部の赤外線検出素子を有効にし、当該一部以外の他部の赤外線検出素子を無効にするとしてもよい。

以下、この場合の例を変形例として以下説明する。

なお、球面収差は、レンズの表面が球面であることが原因で起こる収差、すなわちレンズの表面が球面であるためにレンズの中心部分と周辺部分で光の進み方が違うことに起因する収差である。コマ収差は、光軸から離れたところで、点像が尾をひく現象すなわち光軸から離れた１点から出た光が、像面で１点に集まらずに、尾が引いた彗星のような像になり、点像が伸びる現象のことをいう。

［赤外線センサの構成］
図７は、実施の形態１の変形例における赤外線センサ１０２ｂの構成のイメージ図である。

赤外線センサ１０２ｂは、赤外線センサ１０２の一例である。赤外線センサ１０２ｂを構成する複数の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）に配列されており、Ｎ列のうちの両端にある列の赤外線検出素子が無効にされている。つまり、赤外線センサ１０２ｂは、Ｎ列のうちの両端にある列を除くＮ行Ｌ列（Ｌ＜Ｎ、Ｌは２以上の自然数）の赤外線検出素子である一部の赤外線検出素子を用いる。Ｎ列のうちの両端にある列を除くのは、赤外線センサ１０２ｂに用いられるレンズでは、中心から遠い位置にある赤外線センサ１０２ｂの赤外線検出素子ほどコマ収差や球面収差の影響が大きくなるからである。

また、赤外線センサ１０２ｂは、実施の形態１と同様に、走査軸の方向に対して所定角度（図のＸ_１°）で傾いている。ここで、所定角度Ｘ_１は、赤外線センサ１０２ｂを構成するＮ行Ｎ列の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。例えば、赤外線センサ１０２ｂが８行８列の複数の赤外線検出素子で構成されており、一部の赤外線検出素子が８行６列の赤外線検出素子であった場合、所定角度Ｘ_１は、９．４６２°である。

なお、所定角度は、赤外線センサ１０２ｂを構成するＮ行Ｎ列の赤外線検出素子のすべてではなく、一部（Ｎ行Ｌ列）の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置となるように調整された角度であってもよい。

さらに、所定角度は、以下の式を満たす値であることが好ましい。すなわち、Ｘ_１＝ａｒｃｔａｎ（１／Ｃ_ｅｆｆ）。ここで、Ｘ_１は所定角度である。Ｃ_ｅｆｆは画素が利用されている列の数である。なお、当該式において図７の場合はＣ_ｅｆｆは６となる。また、以下で説明する図８の場合もＣ_ｅｆｆは６となる。

［変形例の効果等］
以上のように、本変形例の赤外線検出装置によれば、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数をさせずに熱画像の解像度を向上させることができる。さらに、本変形例では、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子のすべてを用いず、一部を用いている。これにより、赤外線センサに赤外線を集光するために用いられるレンズのコマ収差や球面収差の影響を軽減することができる効果を奏する。

なお、本変形例では、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子の一部を用いる例として、走査軸方向の両端にある列の赤外線検出素子を無効にして用いない場合について説明したが、それに限らない。例えば、図８に示すように、走査軸方向の両端にある列の赤外線検出素子のうちの一部を有効にしてもよい。

図８は、実施の形態１の変形例の別の例における赤外線センサの構成のイメージ図である。なお、図７と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

図８に示す赤外線センサ１０２ｃは、赤外線センサ１０２の一例であり、Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）に配列された赤外線検出素子で構成されている。

赤外線センサ１０２ｃでは、Ｎ列のうちの両端にある列の赤外線検出素子の一部を除いて無効にされている。より具体的には、赤外線センサ１０２ｂは、図８に示すように、Ｎ列のうちの両端にある列を除くＮ行Ｌ列（Ｌ＜Ｎ、Ｌは２以上の自然数）の赤外線検出素子と、図８で右側の端（両端のうち走査時に先頭側となる端）の下端の赤外線検出素子と、図８で左側の端（両端のうち走査時に末尾側となる端）の上端の赤外線検出素子とを用いる。Ｎ列のうちの両端にある列を除くのは、上述したようにコマ収差や球面収差の影響が大きくなるからである。Ｎ列のうちの両端にある列の一部を有効にするのは、走査軸に垂直な方向（縦軸）の熱画像の画素数を向上させるために、走査軸に垂直な方向（縦軸）の赤外線検出素子の数を増やして縦軸の視野を広げるためであり、当該一部はレンズ歪の影響も軽減できる位置にあるからである。

（実施の形態２）
赤外線センサを構成するすべての赤外線検出素子のうちの一部の赤外線検出素子を有効する場合の例は、上述した例に限らない。本実施の形態では、一部の赤外線検出素子の別の構成例について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

［赤外線センサの構成］
図９は、実施の形態２における赤外線センサの一例の構成のイメージ図である。図１０は、図９に示す赤外線センサの傾きについて説明するための図である。

赤外線センサ１０２ｄは、赤外線センサ１０２の一例である。赤外線センサ１０２ｄを構成する複数の赤外線検出素子は、複数の赤外線検出素子のうちの一部の赤外線検出素子が有効にされ、当該一部以外の他部の赤外線検出素子は無効にされている。

本実施の形態では、赤外線センサ１０２ｄを構成する複数の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）に配列されており、一部の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列のうち走査軸の方向における両端部にある複数の赤外線検出素子以外の複数の赤外線検出素子である。

より具体的には、図９に示す一部の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列の２つの対角線のうち走査軸の方向となす角度が大きい第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第１素子列と、第１素子列に隣接し第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第２素子列と、第２素子列に隣接し第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第３素子列と、第３素子列に隣接し第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第４素子列を含めて構成されている。つまり、一部の赤外線検出素子として、赤外線センサ１０２ｄを構成する複数の赤外線検出素子のうち、第１素子列から第４素子列の赤外線検出素子が有効にされており、その他の赤外線検出素子は無効にされている。

また、赤外線センサ１０２ｄは、実施の形態１と同様に、走査軸の方向に対して所定角度（図のｘ_２°）で傾いている。所定角度ｘ_２は、上述した一部の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。

ここで、所定角度ｘ_２の算出する方法について、例えば図９に示す一部の領域Ｆ１を抜き出した図１０を用いて説明する。図１０において点線Ｓ１１、Ｓ１２およびＳ１３は、走査軸と平行な点線を示している。点線Ｌ１１は、赤外線検出素子ｃ１１、ｃ１３およびｃ１５を結び、センサ軸と平行な点線を示している。同様に点線Ｌ１２は、赤外線検出素子ｃ１２およびｃ１４を結び、センサ軸と平行な点線を示している。

ここで、例えば赤外線検出素子ｃ_１１および赤外線検出素子ｃ_１３それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離ｈ_２、赤外線検出素子ｃ_１３および赤外線検出素子ｃ_１５それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離ｈ_２、赤外線検出素子ｃ_１２および赤外線検出素子ｃ_１４それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離ｈ_２はすべて等しい。また、例えば赤外線検出素子ｃ_１１および赤外線検出素子ｃ_１２それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離は、（素子列の数−１）であるＰのｈ_２倍（Ｐ×ｈ_２）となっている。

このような関係を満たす角度ｘ_２を算出することにより所定角度ｘ_２を算出することができる。具体的には、このような関係は、ｓｉｎ（ｘ_２）＝Ｐｈ_２／Ｄ_１、ｓｉｎ（４５−ｘ_２）＝ｈ_３／（√２・Ｄ_１）として関係式に表せる。ここで、Ｄ_１は、赤外線検出素子の間の距離であり、例えば赤外線検出素子ｃ_１１および赤外線検出素子ｃ_１２それぞれの中心位置の間の距離（センサ軸上の距離）である。そして、これら関係式を解くことで、所定角度ｘ_２を算出できる。すなわち、上記関係式を、ｓｉｎ（ｘ_２）＝Ｐ√２・ｓｉｎ（４５−ｘ_２）すなわちｓｉｎ（ｘ_２）＝Ｐｃｏｓ（ｘ_２）−Ｐｓｉｎ（ｘ_２）と解き、ｔａｎ（ｘ_２）＝Ｐ／（Ｐ+１）と表現を変えることにより、所定角度ｘ_２＝ｔａｎ^−１（Ｐ／Ｐ+１）を算出できる。

以下、実施例を用いて所定角度の一例について説明する。

（実施例）
以下、図１１および図１２を用いて、本実施例における赤外線センサ１０２ｅの構成の一例について説明する。

図１１は、実施の形態２の実施例における赤外線センサの構成のイメージ図である。図１２は、図１１に示す赤外線センサの傾きについて説明するための図である。

図１０に示す赤外線センサ１０２ｅは、赤外線センサ１０２の一例であり、８行８列に配列された複数の赤外線検出素子で構成されている。赤外線センサ１０２ｅでは、複数の赤外線検出素子のうちの一部の赤外線検出素子が有効にされ、当該一部以外の他部の赤外線検出素子は無効にされている。

本実施例では、赤外線センサ１０２ｅを構成する複数の赤外線検出素子は、８行８列に配列されており、一部の赤外線検出素子は、８行８列のうち走査軸の方向における両端部にある複数の赤外線検出素子以外の複数の赤外線検出素子である。

より具体的には、図１１に示す一部の赤外線検出素子は、８行８列の２つの対角線のうち走査軸の方向となす角度が大きい第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第１素子列と、第１素子列に隣接し第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第２素子列と、第２素子列に隣接し第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第３素子列とを含めて構成されている。つまり、一部の赤外線検出素子として、赤外線センサ１０２ｅを構成する複数の赤外線検出素子のうち、第１素子列から第３素子列の赤外線検出素子が有効にされており、その他の赤外線検出素子は無効にされている。

また、赤外線センサ１０２ｅは、走査軸の方向に対して所定角度（図のａ_２°）で傾いている。所定角度ａ_２は、上述した一部の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。

ここで、所定角度ａ_２の算出する方法について、例えば図１１に示す一部の領域Ｆ２を抜き出した図１２を用いて説明する。図１２において点線Ｓ２１、Ｓ２２およびＳ２３は、走査軸と平行な点線を示している。点線Ｌ２１は、赤外線検出素子ｃ２１、ｃ２３およびｃ２５を結び、センサ軸と平行な点線を示している。同様に点線Ｌ２２は、赤外線検出素子ｃ２２およびｃ２４を結び、センサ軸と平行な点線を示している。

ここで、第１素子列に属する赤外線検出素子である第１素子（赤外線検出素子ｃ２３）の中心位置と、前記走査軸の方向と所定角度を有する行方向に並ぶ第１素子（赤外線検出素子ｃ２３）を含む複数の赤外線検出素子と隣接する複数の赤外線検出素子のうち第１素子（赤外線検出素子ｃ２３）に隣接する第２素子（赤外線検出素子ｃ２１、ｃ２５）であって第３素子列それぞれに属する赤外線検出素子である第２素子（赤外線検出素子ｃ２１、ｃ２５）の中心位置との間の距離であって走査軸の方向と垂直な方向における距離である第１距離ｈ_２は等しい。また、２つの第２素子（赤外線検出素子ｃ２１、ｃ２５）のうち走査方向の末尾となる方の第３素子（赤外線検出素子ｃ２１）の中心位置と、行方向に並ぶ第１素子（赤外線検出素子ｃ２３）を含む複数の赤外線検出素子のうち第１素子（赤外線検出素子ｃ２３）と隣接し、第３素子（赤外線検出素子ｃ２５）と隣接しない第２素子列に属する赤外線検出素子である第４素子（赤外線検出素子ｃ２４）の中心位置との間の距離であって走査軸の方向と垂直な方向における距離である第２距離は、第１距離と等しい。また、第４素子（赤外線検出素子ｃ２４）の中心位置と、行方向に並ぶ第３素子（赤外線検出素子ｃ２１）を含む複数の赤外線検出素子のうち第３素子（赤外線検出素子ｃ２１）と隣接、かつ第２素子列に属する赤外線検出素子である第５素子（赤外線検出素子ｃ２２）の中心位置との間の距離であり走査軸の方向と垂直な方向における距離である第３距離は、第１距離と等しい。

より具体的には、図１２に示すように、例えば赤外線検出素子ｃ_２１および赤外線検出素子ｃ_２３それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離ｈ_３、赤外線検出素子ｃ_２３および赤外線検出素子ｃ_２５それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離ｈ_２、赤外線検出素子ｃ_２２および赤外線検出素子ｃ_２４それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離ｈ_３はすべて等しい。また、例えば赤外線検出素子ｃ_２１および赤外線検出素子ｃ_２２それぞれの中心位置の間の走査軸と垂直な方向（図で縦方向）の距離は２ｈ_３倍（（素子列の数−１）×ｈ_３）となっている。

このような関係を満たす角度ｘ_３を算出することにより所定角度ａ_２を算出することができる。具体的には、このような関係を、ｓｉｎ（ｘ_３）＝２ｈ_３／Ｄ_２、ｓｉｎ（ｚ）＝ｈ_３／（√２・Ｄ_２）、ｚ＝４５−ｘ_３、として関係式に表し、これら関係式を解くことで、所定角度ａ_２を算出できる。ここで、Ｄ_２は、赤外線検出素子の間の距離であり、例えば赤外線検出素子ｃ_２１および赤外線検出素子ｃ_２２それぞれの中心位置の間の距離（センサ軸上の距離）である。すなわち、上記関係式を、ｓｉｎ（ｘ_３）＝２√２・ｓｉｎ（ｚ）すなわちｓｉｎ（ｘ_３）＝２ｃｏｓ（ｘ_３）−２ｓｉｎ（ｘ_３）と解き、ｔａｎ（ｘ_３）＝２／３と表現を変えることにより、ｘ_３＝３３．６９度と解くことできる。これにより、所定角度ａ_２は３３．６９度と算出できる。

したがって、赤外線センサ１０２ｅは、センサ軸に平行および垂直となる８×８の赤外線検出素子で構成され、そのセンサ軸は走査軸に対して３３．６９°の傾き（所定角度ａ_２）を有する。これにより、赤外線センサ１０２ｅを構成する８行８列の赤外線検出素子のうち、一部の赤外線検出素子として有効にされている第１素子列〜第３素子列の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査軸の方向からみて異なる位置になり、走査軸の方向において重ならない。これにより、赤外線センサ１０２ｅにおいて走査軸に垂直な方向の赤外線検出素子の数を増加させることができるので、走査軸に垂直な方向（縦軸）の熱画像の画素数を実質的に増加させることができる。

なお、本実施例では、赤外線センサ１０２ｅを８行８列の赤外線検出素子で構成されているとしたが、これに限らない。４行４列の赤外線検出素子でもよいし、１６行１６列の赤外線検出素子でもよいし、３２行３２列の赤外線検出素子であってもよい。Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）の赤外線検出素子であれば、汎用品として取得する事ができるので赤外線センサの採用コストを下げることができるからである。

図１３は、図１０に示す赤外線センサ１０２ｅを用いた場合の赤外線検出装置の効果を説明するための図である。

図１３に示す赤外線センサ１０２ｅは、走査軸の方向（水平方向）に対して３３．６９度で傾いている。すなわち、赤外線センサ１０２ｅのセンサ軸は、走査軸に対して３３．６９度で傾いている。この場合、赤外線センサ１０２ｅが走査軸の方向に沿って回転（移動）されるとき、走査軸に平行な方向（列方向）の当該一部の赤外線検出素子が重ならない。これにより、走査軸に垂直な方向の一部の赤外線検出素子の数は、赤外線センサ１０２ｅの行方向の赤外線検出素子の数である８個（8 vertical levels）よりも増加し、３４個（34 vertical levels）となっている。

このように、赤外線検出装置１は、走査軸に対して３３．６９度傾いたセンサ軸を有する赤外線検出素子で構成された赤外線センサ１０２ｅを有することにより、赤外線センサ１０２ｅを構成する赤外線検出素子の数を増加させることなく、比較例に比較して４．２５倍となる高解像度の熱画像を取得することができる。さらに、赤外線検出装置１は、当該熱画像に対して制御処理部１２で超解像処理を施すことにより、解像度をより向上させた熱画像を取得することができる。

［実施の形態２の効果等］
以上のように、本変実施の形態の赤外線検出装置によれば、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数をさせずに熱画像の解像度を向上させることができる。さらに、本実施の形態では、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子のすべてを用いず、一部を用いていることにより、赤外線センサに赤外線を集光するために用いられるレンズのコマ収差や球面収差の影響を軽減することができる効果を奏する。

ここで、所定角度は、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子のうちの一部の赤外線検出素子がそれぞれの中心位置のすべてが、走査方向となる所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。例えば、赤外線センサが８行８列の赤外線検出素子で構成されており、一部の赤外線検出素子として上記の第１素子列〜第３素子列の赤外線検出素子を有効にして用いた場合には、この所定角度は３３．６９度である。

この場合、８行８列の赤外線検出素子を用いる場合に比べると、３つの素子列の赤外線検出素子は、走査軸に略平行に並ぶ数が少ないので、走査時間すなわち温度検出対象範囲を走査するための時間（赤外線検出時間）を短くできるという効果を奏する。これにより、解像度をより向上できるという効果も奏する。

また、本実施の形態の赤外線検出装置は、実施の形態１と同様に、高解像度の熱画像を取得するためのモータのコストを削減できるだけでなく、赤外線検出素子の数のより多い赤外線センサを採用するためのコストも削減できる。また、本実施の形態の赤外線検出装置は、実施の形態１と同様に、モジュールとして例えば空調機器などの他の機器に搭載しやすいという効果も奏する。

（実施の形態３）
実施の形態１および２では、赤外線検出部が備える赤外線センサの所定角度が予め定められている場合について説明したが、これに限らない。例えば、赤外線センサと、温度検出対象範囲内の温度検出対象とがあまり離れていない場合には、解像度が必要でなく、赤外線センサと、当該温度検出対象とが離れている場合には、解像度を必要とするなど、使用場面に応じて赤外線センサの所定角度を変更したい場合がある。そこで、本実施の形態では、赤外線センサの所定角度が変更される場合の例について説明する。以下では、実施の形態１および２と異なる部分を中心に説明する。

［赤外線検出装置の構成］
図１４は、実施の形態３における赤外線検出装置１Ａの構成の一例を示す図である。図１５は、実施の形態３における赤外線検出部２０と走査部１１との構成のイメージ図である。なお、図１および図２Ａ同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

図１４に示す赤外線検出装置１Ａは、実施の形態１に係る赤外線検出装置１に対して、制御処理部２２と赤外線検出部２０の構成が異なる。

赤外線検出部２０は、走査部１１により所定の方向に走査されることで、温度検出対象範囲の熱画像を取得することができる。より具体的には、赤外線検出部２０は、複数の赤外線検出素子が行列状に配列された赤外線センサ１０２を有し、赤外線センサ１０２により走査された温度検出対象範囲の赤外線を検出する。赤外線センサ１０２は、複数の赤外線検出素子の配列が、当該所定の方向に対して所定角度の傾きを有するように、配置されている。ここで、所定角度は、赤外線センサ１０２を構成する複数の赤外線検出素子のうち有効にされた赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、当該所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。

本実施の形態では、赤外線検出部２０は、例えば図１５に示すセンサモジュール２０１と、変更部２０２とを備える。

センサモジュール２０１は、赤外線センサ１０２と図示しないレンズとを備える。当該レンズについては、実施の形態１で説明した通りであり、赤外線センサ１０２は、実施の形態１および２で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。

変更部２０２は、センサモジュール２０１を制御して、または、簡易なモータを利用して赤外線センサ１０２の所定角度を変更する。また、変更部２０２は、変更した所定角度に応じて、センサモジュール２０１に構成される赤外線センサ１０２の有効エリアを変更する。すなわち、変更部２０２は、変更した所定角度に応じて、赤外線センサ１０２を構成する複数の赤外線検出素子のすべてを有効にしたり、一部を有効にしたりする。このように、赤外線センサ１０２の所定角度を変更することで、赤外線検出部２０が取得する熱画像（入力画像）の分解能を異ならせることができる。

ここで、例えば、赤外線センサ１０２が８行８列の赤外線検出素子で構成されているとすると、変更部２０２は、所定角度を例えば７．１２５度に変更する場合には、図７に示したように赤外線センサ１０２を構成する８行８列の赤外線検出素子のすべてを有効にしたり、図８または図９に示したよう一部を無効にしてその他を有効にしたりする。また、例えば、変更部２０２は、所定角度を例えば３３．６９度に変更する場合には、図１１に示したように、赤外線センサ１０２を構成する８行８列の赤外線検出素子のうち、赤線センサ１０２の走査軸に平行な方向における両端部を無効にして、３つの素子列を有効にする。

制御処理部２２は、走査部１１を制御し、赤外線検出部２０が取得した熱画像（入力画像）を処理する。また、制御処理部２２は、図１５に示すように機器制御部２２１と、画像処理部１２２とを備え、赤外線検出部２０の検出結果に基づいて、赤外線検出部２０の変更部２０３および走査部１１を制御する。制御処理部２２は、走査部１１を制御することで赤外線センサ１０２に検出対象範囲を走査させて得た赤外線検出部２０の検出結果に基づいて、変更部２０２に所定角度を変更させる。また、制御処理部２２は、走査部１１を制御することで所定角度が変更された赤外線センサ１０２を所定の方向に動かすことにより赤外線センサ１０２に当該検出対象範囲を走査させる。

機器制御部２２１は、赤外線検出部２０が検出した情報を基に、変更部２０３を制御するための制御情報と走査部１１を走査させる制御するための制御情報を算出する。本実施の形態では、機器制御部２２１は、算出した制御情報に従って変更部２０３にセンサモジュール２０１が有する赤外線センサ２０２の所定角度を変更させる制御を行い、その後、機器制御部２２１は、算出した制御情報に従って走査部１１の制御を行う。なお、機器制御部２２１は、赤外線検出部２０が取得した熱画像により分析される温度検出対象範囲の温度分布や熱源等の検出結果に応じて、赤外線センサ２０２の所定角度を変更させる制御を行う。例えば、赤外線センサ２０２と、温度検出対象範囲内の温度検出対象とがあまり離れていない場合には、解像度が必要でないので、所定角度を０度にするとしてもよいし、赤外線センサ２０２と当該温度検出対象とが離れている場合には解像度を必要とするので、所定角度を７．１２５度や３３．６９度などの上述した角度にしてもよい。さらに、当該温度検出対象に動きのある場合と動きのない場合に、所定角度を変更するとしてもよい。

画像処理部２２２は、赤外線検出部２０が取得した熱画像（入力画像）に超解像処理を施し、熱画像（入力画像）を再構成することで高精細な熱画像（出力画像）を生成する。画像処理部２２２は、生成した高精細な熱画像すなわち超解像処理後の熱画像を出力する。また、画像処理部２２２は、超解像度処理を、赤外線検出部２０が取得した熱画像（入力画像）の分解能に応じて、変更するとしてもよい。本実施の形態では、後述するように赤外線検出部２０を構成する赤外線センサ１０２の所定角度を変更することができるので、赤外線検出部２０が取得した熱画像（入力画像）の分解能が異なるからである。また、赤外線検出装置１Ａまたは赤外線検出装置１Ａが組み込まれるシステム、装置等の反応時間に影響があるため、外線検出部２０が取得した熱画像（入力画像）の分解能に応じて、画像処理部２２２が行う超解像度処理の計算量を変更するとよい。なお、画像処理部２２２が行う超解像度処理の計算量の変更は、アプリによる指示や赤外線センサ１０２の所定角度に応じて変更されるとしてもよい。その他の説明については、実施の形態１の画像処理部１２２で説明したのと同様であるためここでの説明は省略する。

［赤外線検出装置の動作］
次に、上記のように構成された赤外線検出装置１Ａの動作について説明する。

図１６は、実施の形態３における赤外線検出装置１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。

まず、赤外線検出装置１Ａは、赤外線検出部１０を用いて温度検出対象範囲をプレ走査（簡易走査）する（Ｓ１０１）。具体的には、赤外線検出装置１Ａは、赤外線検出部１０の赤外線センサ１０２を走査軸に沿って動かす（回転させる）ことにより、赤外線センサ１０２に温度検出対象範囲を簡易走査（プレ走査）させて温度検出対象範囲の熱画像を取得する。ここで、赤外線センサ１０２のセンサ軸は、走査軸に対して予め定められた所定角度または前回の走査したときに用いた所定角度を有している。また、赤外線センサ１０２は、走査部１１により、ピクセル単位または複数のピクセル単位に動かされる（回転される）簡易走査（プレ走査）が行われ、複数の熱画像を取得する。

次に、赤外線検出装置１Ａは、赤外線センサ１０２の所定角度を変更するかを判断する（Ｓ１０２）。変更すると判断した場合には（Ｓ１０２でＹｅｓ）、簡易走査（プレ走査）の検出結果に基づいて、所定角度を変更する（Ｓ１０３）。なお、変更しないと判断した場合には（Ｓ１０２でＮｏ）、Ｓ１０４に進む。

具体的には、赤外線検出装置１Ａは、Ｓ１０１のプレ走査において赤外線センサ１０２に検出対象範囲を走査させて得た赤外線検出部２０の検出結果に基づいて、所定角度を変更するか否かを判断する。ここで、例えば、赤外線センサ１０２が８行８列の赤外線検出素子で構成されているとする。

この場合において、赤外線検出装置１Ａは、検出結果により、検出対象範囲に存在する熱源等が静止していることを判定できたときは、所定角度を例えば７．１２５度に変更すればよい。このとき、赤外線検出装置Ａ１は、図７に示したように赤外線センサ１０２を構成する８行８列の赤外線検出素子のすべてを有効にして用いる。なお、図８に示したように、赤外線センサ１０２の走査軸に平行な方向における両端のみを無効にして用いてもよいし、図９に示したように、当該両端のうち走査軸に垂直な方向の両端のみ有効にして他を無効にして用いてもよい。

また、例えば、赤外線検出装置１Ａは、検出結果により、検出対象範囲に存在する熱源等が動いていることを判定できたときには、所定角度を例えば３３．６９度に変更すればよい。このとき、図１１に示したように、赤外線検出装置Ａ１は、赤外線センサ１０２を構成する８行８列の赤外線検出素子のうち、赤線センサ１０２の走査軸に平行な方向における両端部を無効にして、３つの素子列を用いる。３つの素子列で走査することで、査時間すなわち温度検出対象範囲を走査するための時間（赤外線検出時間）を短くできるので、熱源が動いていても精度よく熱画像を取得できるからである。

次に、赤外線検出装置１Ａは、赤外線検出部１０を用いて温度検出対象範囲を走査（本操作）する（Ｓ１０１）。具体的には、赤外線検出装置１Ａは、赤外線検出部１０の赤外線センサ１０２を走査軸に沿って動かす（回転させる）ことにより、赤外線センサ１０２に温度検出対象範囲を走査させて温度検出対象範囲の熱画像を取得する。

なお、本走査では、赤外線センサ１０２は、走査部１１により、サブピクセル単位に動かされる（回転される）走査が行われ、サブピクセル単位に移動された複数の熱画像を取得する。また、赤外線センサ１０２のセンサ軸は、走査軸に対して予め定められた所定角度またはＳ１０３で変更された所定角度を有している。

そして、赤外線検出装置１Ａは、取得した熱画像に超解像処理を施し、生成した高精細な熱画像すなわち超解像処理後の熱画像を出力する。

［実施の形態３の効果等］
以上のように、本実施の形態の赤外線検出装置は、走査軸に対して所定角度傾いたセンサ軸を有する赤外線検出素子で構成された赤外線センサを備える。これにより、赤外線センサを構成する赤外線検出素子の数を増加させずに熱画像の解像度を向上させることができる。ここで、所定角度は、変更され得るが、赤外線センサを構成する複数の赤外線検出素子のうち有効な赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、走査方向となる所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である。所定角度は、検出対象範囲にある熱源の特性（例えば静止している、動いている等）に従って変更されることで、赤外線検出部２０が取得する熱画像（入力画像）の分解能を検出対象範囲にある熱源の特性に適するように変更することができる。

（実施の形態４）
実施の形態１〜３で説明した赤外線検出装置１または１Ａをモジュールとして空調機器に搭載してもよい。それにより、当該空調機器は、赤外線検出装置１を、当該空調機器が取り付けられている部屋の温度分布の熱画像を取得するため用いることができる。また、当該空調機器は、赤外線検出装置１および１Ａが取得した熱画像により、人の位置、熱源の位置、温冷感など部屋の状態を分析し、分析した部屋の状態に基づいて、風向、風量、温度、湿度のいずれかを制御することができる。

なお、赤外線検出装置１Ａがモジュールとして空調機器に搭載された場合には、人等の熱源の動きに応じて変更した分解能の熱画像により、精度よく部屋の状態を分析することができる。

このように、当該空調機器は、赤外線検出装置１が出力する高解像の熱画像を利用して、部屋の状態をより詳細に把握することで、ユーザが快適に感じる温度制御などより部屋の状態に合った制御を行うことができる。

（その他の変形例）
なお、上記実施の形態では、赤外線センサ１０２の一例として、８行８列（８×８）で行列状に配列された複数の赤外線検出素子について説明したがそれに限らない。１６行１６列や３２行３２列で列状に配列された複数の赤外線検出素子でもよく、Ｎ行Ｍ列（Ｎ、Ｍは２以上の自然数）で行列状に配列された複数の赤外線検出素子で構成されていればよい。

また、実施の形態１〜３で説明した赤外線検出装置１または１Ａをモジュールとして搭載する機器は、空調機器に限らない。セキュリティカメラに搭載してもよいし、電子レンジに搭載するとしてもよい。

また、無人で飛行することが可能な航空機に搭載されるとしてもよい。当該航空機は、赤外線検出装置１または１Ａが出力する高解像の熱画像を利用することで、夜間でも飛行が可能になる。当該航空機は、例えば、高解像の熱画像を利用して、夜間に人や家屋に荷物を届けるとしてもよいし、夜間に農場などに農薬を散布するとしてもよい。

また、実施の形態１および２で説明した赤外線検出装置１において、赤外線センサ１０２に検出対象範囲を走査させる方法として走査部１１を備えていたが、赤外線センサ１０２を相対的に所定の方向に動かすことになる場合には、走査部を備えないとしてもよい。

例えば、空港の検疫所（Quarantine）などで、人が移動する経路が定められており、当該経路では人が一定の速度で移動する場合には、走査部を備えない赤外線検出装置１を当該経路の所定場所に固定して取り付けることができる。当該経路での人の移動が走査部１１の代わりとなり赤外線センサ１０２を相対的に所定の方向に動かすことができるからである。赤外線検出装置１が出力する高解像の熱画像を利用することで、人の体温を判定することができ、人の検疫に利用できる。

また、例えば、工場のラインなどで、物が一列かつ一定の速度で移動してくる場合も同様に、走査部を備えない赤外線検出装置１を当該ラインの所定場所に固定して取り付けることができる。当該ラインでの物の移動が走査部１１の代わりとなり赤外線センサ１０２を相対的に所定の方向に動かすことができるからである。赤外線検出装置１が出力する高解像の熱画像を利用することで、物の温度を判定することができ物の検品に利用できる。

以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る赤外線検出装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明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の形態に施したものや、異なる実施の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、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。例えば、以下のような場合も本発明に含まれる。

（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。

（４）本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。

また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を、前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。

（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明は、高解像度の熱画像を取得するための赤外線検出装置に利用でき、特に、モジュールとして空調機器等の他の機器に搭載され、当該他の機器を制御するために用いられる赤外線検出装置に利用可能である。

１、１Ａ 赤外線検出装置
１０、２０ 赤外線検出部
１１ 走査部
１２、２２ 制御処理部
１０１、２０１ センサモジュール
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、５０２ａ 赤外線センサ
１１１ モータ
１２１、２２１ 機器制御部
１２２ 画像処理部
２０２ 変更部

Claims (16)

1. 複数の赤外線検出素子が行列状に配列された赤外線センサと、
   前記赤外線センサを所定の方向に動かすことにより前記赤外線センサに検出対象範囲を走査させる走査部と、を備え、
   前記赤外線センサは、
   前記複数の赤外線検出素子の行列が、前記所定の方向に対して所定角度の傾きを有するように、配置されている、
   赤外線検出装置。
2. 前記所定角度は、
   前記赤外線センサを構成する前記複数の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、前記所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である、
   請求項１に記載の赤外線検出装置。
3. 前記複数の赤外線検出素子が８行８列に配列されており、
   前記所定角度は、７．１２５度である、
   請求項１または２に記載の赤外線検出装置。
4. 前記赤外線センサでは、
   前記複数の赤外線検出素子のうちの一部の赤外線検出素子が有効にされ、前記一部以外の他部の赤外線検出素子は無効にされている、
   請求項１に記載の赤外線検出装置。
5. 前記所定角度は、
   前記一部の赤外線検出素子それぞれの中心位置のすべてが、前記所定の方向からみて異なる位置となるように調整された角度である、
   請求項４に記載の赤外線検出装置。
6. 前記複数の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）に配列されており、
   前記一部の赤外線検出素子は、前記Ｎ行Ｎ列のうち前記所定の方向における両端部にある複数の赤外線検出素子以外の複数の赤外線検出素子である、
   請求項４または５に記載の赤外線検出装置。
7. 前記一部の赤外線検出素子は、
   前記Ｎ行Ｎ列の２つの対角線のうち前記所定の方向となす角度が大きい第１対角線に沿って並ぶ複数の赤外線検出素子である第１素子列と、前記第１素子列に隣接し前記第１対角線に沿って並ぶ第２素子列と、前記第２素子列に隣接し前記第１対角線に沿って並ぶ第３素子列とで構成される、
   請求項６に記載の赤外線検出装置。
8. 前記第１素子列に属する赤外線検出素子である第１素子の中心位置と、前記所定の方向と前記所定角度を有する行方向に並ぶ前記第１素子を含む複数の赤外線検出素子と隣接する複数の赤外線検出素子のうち前記第１素子に隣接する第２素子であって前記第３素子列それぞれに属する赤外線検出素子である第２素子の中心位置との間の距離であって前記所定の方向と垂直な方向における距離である第１距離は、等しい、
   請求項７に記載の赤外線検出装置。
9. ２つの前記第２素子のうち走査方向の末尾となる方の第３素子の中心位置と、前記行方向に並ぶ前記第１素子を含む複数の赤外線検出素子のうち前記第１素子と隣接し、前記第３素子と隣接しない前記第２素子列に属する赤外線検出素子である第４素子の中心位置との間の距離であって前記所定の方向と垂直な方向における距離である第２距離は、前記第１距離と等しい、
   請求項８に記載の赤外線検出装置。
10. 前記第４素子の中心位置と、前記行方向に並ぶ前記第３素子を含む複数の赤外線検出素子のうち前記第３素子と隣接、かつ前記第２素子列に属する赤外線検出素子である第５素子の中心位置との間の距離であり前記所定の方向と垂直な方向における距離である第３距離は、前記第１距離と等しい、
    請求項８または９に記載の赤外線検出装置。
11. 前記所定角度は、３３．６９度である、
    請求項７〜１０のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
12. 前記一部の赤外線検出素子は、
    さらに、前記第３素子列に隣接し前記第１対角線に沿って並ぶ第４素子列を含めて構成される、
    請求項７に記載の赤外線検出装置。
13. 前記複数の赤外線検出素子は、Ｎ行Ｎ列（Ｎは２以上の自然数）に配列されており、
    前記一部の赤外線検出素子は、Ｎ列のうちの両端にある列を除く前記Ｎ行Ｌ列（Ｌ＜Ｎ、Ｌは２以上の自然数）に配列された複数の赤外線検出素子である、
    請求項４または５に記載の赤外線検出装置。
14. さらに、前記赤外線センサの前記所定角度を変更可能な変更部と、
    前記赤外線検出センサの検出結果に基づいて、前記変更部および前記走査部を制御する制御処理部とを備え、
    前記制御処理部は、
    前記走査部を制御することで前記赤外線センサに前記検出対象範囲を走査させて得た検出結果に基づいて、前記変更部に前記所定角度を変更させ、
    前記走査部を制御することで前記所定角度が変更された前記赤外線センサを前記所定の方向に動かすことにより前記赤外線センサに前記検出対象範囲を走査させる、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
15. 複数の赤外線検出素子が行列状に配列された赤外線センサを所定の方向に動かすことにより前記赤外線センサに前記検出対象範囲を走査させる走査ステップと、
    前記赤外線センサの前記所定角度を変更可能な変更ステップと、を含み、
    前記赤外線センサは、
    前記複数の赤外線検出素子の行列が、前記所定の方向に対して所定角度の傾きを有するように、配置されており、
    前記変更ステップでは、前記走査ステップにおいて前記赤外線センサに前記検出対象範囲を走査させて得た前記赤外線検出センサの検出結果に基づいて、前記所定角度を変更し、
    前記走査ステップでは、前記変更ステップにおいて前記所定角度が変更された場合、前記所定角度が変更された前記赤外線センサを前記所定の方向に動かすことにより前記赤外線センサに前記検出対象範囲を走査させる、
    赤外線検出方法。
16. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の赤外線検出装置を備えた空気調和装置。

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