JP2017044495A - Substance detection device, substance detection system, and substance detection method - Google Patents

Substance detection device, substance detection system, and substance detection method Download PDF

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一寛 柳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a substance that can hardly be recognized by the captured image of visible light in a detection area easily with a fine resolution without requiring excessive user labor.SOLUTION: A laser diode LD1 for gas detection radiates a laser beam LS1 for gas detection that has a wavelength for gas detection to a detection area. A laser diode LD2 for distance measurement radiates a laser beam LS2 for distance measurement to the detection area. A distance calculation unit 272 measures the distance to an irradiated position on the basis of a reflected light RV2 that is the laser beam LS2 reflected at the irradiated position within the detection area. A signal gain adjustment unit 14 adjusts the output gain of the laser beam LS1 for gas detection in accordance with the measured distance. A substance detection processing unit 273 detects the presence of a gas on the basis of a reflected light RV1 at the irradiated position of the laser beam LS1 for gas detection that has had its output gain adjusted. In the scanning of the laser beam LS1 and the laser beam LS2, the irradiated position of the laser beam LS2 precedes the irradiated position of the laser beam LS1 in time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、検知領域において可視光の撮像では視認が困難な物質を検知する物質検知装置、物質検知システム及び物質検知方法に関する。   The present invention relates to a substance detection device, a substance detection system, and a substance detection method for detecting a substance that is difficult to visually recognize in a detection region by visible light imaging.

従来、検知領域において可視光の撮像では視認が困難な物質(例えばガス)を検知する先行技術として、例えば測定光を半導体レーザから測定雰囲気に向けて出射するガス濃度測定装置が知られている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, as a prior art for detecting a substance (for example, gas) that is difficult to visually recognize in a detection region, for example, a gas concentration measuring device that emits measurement light from a semiconductor laser toward a measurement atmosphere is known ( For example, see Patent Document 1).

特許文献1のガス濃度測定装置は、ガス吸収線に周波数安定化された測定光を半導体レーザユニットから測定雰囲気に出射し、測定光の出射に伴って測定雰囲気から反射されてくる反射測定光を受光器により受光する。ガス濃度測定装置は、受光器の出力信号から半導体レーザの変調周波数の基本波位相敏感検波信号及び2倍波位相敏感検波信号を検知し、両者の信号の比に基づいて、測定雰囲気のガス濃度を測定する。また、ガス濃度測定装置の半導体レーザユニットでは、受光器が有底筒状の本体内の中心軸線上の奥部に配置されている。半導体レーザを含む半導体レーザモジュールと、可視光をガイド光として出射するレーザポインタと、受光器の光軸上に配置され、半導体レーザから出射される測定光とレーザポインタから出射されるガイド光とを略同軸上で合成する合分波手段とが本体内に組み込まれている。これにより、ガス濃度測定装置は、測定光の出射位置を確認して測定光を測定位置に向けて正確に出射することができる。   The gas concentration measuring device of Patent Document 1 emits measurement light frequency-stabilized by a gas absorption line from a semiconductor laser unit to a measurement atmosphere, and reflects reflected measurement light reflected from the measurement atmosphere as the measurement light is emitted. Light is received by the receiver. The gas concentration measuring device detects a fundamental wave phase sensitive detection signal and a double wave phase sensitive detection signal of the modulation frequency of the semiconductor laser from the output signal of the light receiver, and based on the ratio of both signals, the gas concentration of the measurement atmosphere Measure. Further, in the semiconductor laser unit of the gas concentration measuring apparatus, the light receiver is disposed at the back of the central axis in the bottomed cylindrical main body. A semiconductor laser module including a semiconductor laser, a laser pointer that emits visible light as guide light, a measurement light that is arranged on the optical axis of the light receiver and is emitted from the semiconductor laser, and a guide light that is emitted from the laser pointer. A multiplexing / demultiplexing means for synthesizing on substantially the same axis is incorporated in the main body. Thereby, the gas concentration measuring apparatus can confirm the emission position of the measurement light and accurately emit the measurement light toward the measurement position.

特開2005−106521号公報JP-A-2005-106521

特許文献1の構成では、測定雰囲気中の任意の一点を対象としたガス検知が想定されているが、ガス濃度測定装置を起点とした測定雰囲気中の任意の2次元的なエリア(言い換えると、空間的なエリア)を対象としたガス検知は想定されていないと考えられる。   In the configuration of Patent Document 1, gas detection targeting an arbitrary point in the measurement atmosphere is assumed, but an arbitrary two-dimensional area (in other words, in the measurement atmosphere starting from the gas concentration measurement device) Gas detection for spatial areas) is not expected.

このため、特許文献1の構成を用いて、仮に任意の2次元的なエリアをガスの検知範囲とした場合、ユーザは、ガス濃度測定装置内の半導体レーザモジュールの向き(つまり、レーザ光の出射方向)を手動で変え、測定雰囲気中のレーザ光の照射位置を一点ずつ順番に検知する作業を行う必要がある。このため、エリア(検知領域)内に存在するガスを検知しようとすると、その作業に多くの労力を要するとともに、細かい分解能が得られる条件下でのガス検知が困難である。   For this reason, using the configuration of Patent Document 1, if an arbitrary two-dimensional area is set as a gas detection range, the user can specify the direction of the semiconductor laser module in the gas concentration measurement device (that is, the emission of laser light). It is necessary to manually change the direction and detect the irradiation position of the laser light in the measurement atmosphere one by one. For this reason, when trying to detect the gas existing in the area (detection region), it takes a lot of labor for the work, and it is difficult to detect the gas under the condition that a fine resolution can be obtained.

本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであって、ユーザの多大な労力を要することなく、検知領域内において、可視光の撮像では視認が困難な物質を細かい分解能でかつ容易に検知する物質検知装置、物質検知システム及び物質検知方法を提供する。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and easily detects a substance that is difficult to visually recognize with visible light imaging within a detection region without requiring a great deal of user effort. Provided are a substance detection device, a substance detection system, and a substance detection method.

本発明は、物質の検知用波長を有する第1の光を検知エリアに出射する第1の光源と、距離の測定用波長を有する第2の光を前記検知エリアに出射する第2の光源と、前記第2の光が前記検知エリア内の照射位置で反射した前記第2の光の反射光を基に、前記照射位置までの距離を測定する距離測定部と、前記距離測定部の測定結果に応じて、前記第1の光の出力ゲインを調整するゲイン調整部と、前記ゲイン調整部により前記出力ゲインが調整された前記第1の光が前記照射位置で反射された前記第1の光の反射光を基に、前記検知エリア内における前記物質の有無を検知する物質検知部と、を備え、前記検知エリア内における前記第1の光及び前記第2の光の走査において、前記第2の光が照射される照射位置は、前記第1の光が照射される照射位置より時間的に先行して照射される、物質検知装置を提供する。   The present invention provides a first light source that emits first light having a wavelength for detecting a substance to a detection area, and a second light source that emits second light having a wavelength for measuring a distance to the detection area; The distance measurement unit that measures the distance to the irradiation position based on the reflected light of the second light reflected by the irradiation position in the detection area, and the measurement result of the distance measurement unit And a gain adjusting unit that adjusts an output gain of the first light, and the first light whose output gain is adjusted by the gain adjusting unit is reflected at the irradiation position. A substance detection unit that detects the presence or absence of the substance in the detection area based on the reflected light of the first and second lights in the detection area. The first light is irradiated at the irradiation position where the first light is irradiated. That is irradiated irradiated with temporally preceding the position, to provide a substance detection apparatus.

また、本発明は、第1の光源及び第2の光源を少なくとも有する物質検知装置における物質検知方法であって、前記第2の光源から、距離の測定用波長を有する測定光を検知エリアに出射し、前記測定光が前記検知エリア内の照射位置で反射した前記測定光の反射光を基に、前記照射位置までの距離を測定し、前記測定により得られた前記照射位置までの距離に応じて、物質の検知用波長を有する検知光の出力ゲインを調整し、前記第1の光源から、前記出力ゲインが調整された前記検知光を前記検知エリアに出射し、前記出力ゲインが調整された前記検知光が前記照射位置で反射された前記検知光の反射光を基に、前記検知エリア内における前記物質の有無を検知し、前記検知エリア内における前記検知光及び前記測定光の走査において、前記検知光が照射される照射位置は、前記測定光が照射される照射位置より時間的に先行して照射される、物質検知方法を提供する。   Further, the present invention is a substance detection method in a substance detection apparatus having at least a first light source and a second light source, and emits measurement light having a distance measurement wavelength from the second light source to a detection area. And measuring the distance to the irradiation position based on the reflected light of the measurement light reflected at the irradiation position in the detection area, and depending on the distance to the irradiation position obtained by the measurement The output gain of the detection light having the wavelength for detecting the substance is adjusted, the detection light with the output gain adjusted is emitted from the first light source to the detection area, and the output gain is adjusted. Based on the reflected light of the detection light reflected at the irradiation position, the detection light detects the presence or absence of the substance in the detection area, and in the scanning of the detection light and the measurement light in the detection area, Irradiation position whose serial detection light is irradiated, the measuring light is irradiated with temporally precedes the irradiation position to be irradiated, providing a substance detection method.

本発明によれば、ユーザの多大な労力を要することなく、検知領域内において、可視光の撮像では視認が困難な物質を細かい分解能でかつ容易に検知することができる。   According to the present invention, a substance that is difficult to visually recognize with visible light imaging can be easily detected with a fine resolution in the detection region without requiring much labor of the user.

本実施形態の非可視光センサを含むガス検知カメラの概要の説明図Explanatory drawing of the outline | summary of the gas detection camera containing the invisible light sensor of this embodiment 比較例におけるセンサスキャンユニットによる検知領域の走査例を示す図The figure which shows the example of a scanning of the detection area by the sensor scan unit in a comparative example 本実施形態におけるセンサスキャンユニットによる検知領域の走査例を示す図The figure which shows the example of a scanning of the detection area by the sensor scan unit in this embodiment 図3の点線枠hで囲まれた範囲におけるガス検知用のレーザ光及び距離測定用のレーザ光の照射位置を時系列に説明する図The figure explaining the irradiation position of the laser beam for gas detection and the laser beam for distance measurement in the range enclosed with the dotted line frame h of FIG. 3 in time series 本実施形態のセンサスキャンユニットの内部構成の一例を示す図The figure which shows an example of an internal structure of the sensor scan unit of this embodiment 本実施形態のセンサスキャンユニット内に設けられるコリメートレンズの駆動例を示す図The figure which shows the drive example of the collimating lens provided in the sensor scan unit of this embodiment 図6の上方向から(−z方向に)視たコリメートレンズの駆動例を示す図The figure which shows the example of a drive of the collimating lens seen from the upper direction of FIG. 6 (-z direction) 本実施形態において、往路方向(−y方向)に1ライン走査する場合のセンサスキャンユニットの旋回動作、距離測定用のレーザ光及びガス検知用のレーザ光の各照射位置の一例を示す図In this embodiment, the figure which shows an example of each irradiation position of the turning operation | movement of a sensor scan unit, the laser beam for distance measurement, and the laser beam for gas detection in the case of scanning one line in a forward direction (-y direction) 本実施形態において、復路方向(+y方向)に1ライン走査する場合のセンサスキャンユニットの旋回動作、距離測定用のレーザ光及びガス検知用のレーザ光の各照射位置の一例を示す図The figure which shows an example of each irradiation position of the turning operation | movement of a sensor scan unit, the laser beam for distance measurement, and the laser beam for gas detection in the case of scanning 1 line in the backward direction (+ y direction) in this embodiment 本実施形態のガス検知カメラの内部構成の一例を詳細に示すブロック図The block diagram which shows an example of an internal structure of the gas detection camera of this embodiment in detail 図10に示す受光処理部の内部構成の一例を詳細に示すブロック図FIG. 10 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the light receiving processing unit shown in FIG. (A),(B)テーブルに登録された距離に対応する出力ゲインの一例を示すグラフ(A), (B) The graph which shows an example of the output gain corresponding to the distance registered into the table 本実施形態のガス検知カメラにおける距離検知方法の一例を説明するためのタイミングチャートTiming chart for explaining an example of a distance detection method in the gas detection camera of the present embodiment 特定物質の吸収スペクトルに対し、レーザダイオードの発振周波数が最適範囲である場合のレーザ光の入力信号及び出力信号の一例を説明する図The figure explaining an example of the input signal and output signal of a laser beam in case the oscillation frequency of a laser diode is the optimal range with respect to the absorption spectrum of a specific substance 特定物質の吸収スペクトルに対し、レーザダイオードの発振周波数が最適範囲の発振周波数から低波長側にシフトした場合のレーザ光の入力信号及び出力信号の一例を説明する図The figure explaining an example of the input signal and output signal of a laser beam when the oscillation frequency of a laser diode shifts from the oscillation frequency of the optimal range to the low wavelength side with respect to the absorption spectrum of a specific substance 特定物質の吸収スペクトルに対し、レーザダイオードの発振周波数が最適範囲の発振周波数から長波長側にシフトした場合のレーザ光の入力信号及び出力信号の一例を説明する図The figure explaining an example of the input signal and output signal of a laser beam when the oscillation frequency of a laser diode shifts from the oscillation frequency of the optimal range to the long wavelength side with respect to the absorption spectrum of a specific substance 比較例における非可視光センサの信号処理手順の一例を説明するフローチャートThe flowchart explaining an example of the signal processing procedure of the invisible light sensor in a comparative example 本実施形態における非可視光センサの信号処理手順の一例を説明するフローチャートThe flowchart explaining an example of the signal processing procedure of the invisible light sensor in this embodiment (A)従来の物質検知装置においてガス検知用の検知光の出力ゲインが低い場合における、検知対象のガスまでの距離とガスにより反射した反射光の信号レベルとの関係の一例を示すグラフ、(B)従来の物質検知装置においてガス検知用の検知光の出力ゲインが高い場合における、検知対象のガスまでの距離とガスにより反射した反射光の信号レベルとの関係の一例を示すグラフ、(C)本実施形態のガス検知カメラにおいてガス検知用のレーザ光の出力ゲインが可変である場合における、検知対象のガスまでの距離とガスにより反射した反射光の信号レベルとの関係の一例を示すグラフ(A) a graph showing an example of the relationship between the distance to the gas to be detected and the signal level of the reflected light reflected by the gas when the output gain of the detection light for gas detection is low in the conventional substance detection device; B) A graph showing an example of the relationship between the distance to the gas to be detected and the signal level of the reflected light reflected by the gas when the output gain of the detection light for gas detection is high in the conventional substance detection device, (C ) Graph showing an example of the relationship between the distance to the gas to be detected and the signal level of the reflected light reflected by the gas when the output gain of the laser beam for gas detection is variable in the gas detection camera of this embodiment モニタの表示画面例を示す図Figure showing an example of a monitor display screen

(本実施形態の内容に至る経緯)
先ず、本発明に係る物質検知装置、物質検知システム及び物質検知方法の実施形態を具体的に開示した実施形態(以下、「本実施形態」という)を詳細に説明する前に、本実施形態の物質検知装置の一例としての検知カメラの内容に至る経緯について、図19(A)及び図19(B)を参照して説明する。以下、本実施形態の検知カメラが検知する対象の物質として、ガスを例示して説明するが、検知対象の物質はガスに限定されない(後述参照)。
(Background to the contents of this embodiment)
First, before describing in detail an embodiment (hereinafter referred to as “this embodiment”) that specifically discloses an embodiment of a substance detection device, a substance detection system, and a substance detection method according to the present invention, The process leading to the contents of the detection camera as an example of the substance detection apparatus will be described with reference to FIGS. 19 (A) and 19 (B). Hereinafter, gas will be described as an example of an object to be detected by the detection camera of the present embodiment, but the substance to be detected is not limited to gas (see below).

図19(A)は、従来の物質検知装置においてガス検知用の検知光の出力ゲインが低い場合における、検知対象のガスまでの距離とガスにより反射した反射光の信号レベルとの関係の一例を示すグラフである。図19(B)は、従来の物質検知装置においてガス検知用の検知光の出力ゲインが高い場合における、検知対象のガスまでの距離とガスにより反射した反射光の信号レベルとの関係の一例を示すグラフである。図19(A)及び図19(B)において、反射光の信号は、従来の物質検知装置において受光される受光信号である。   FIG. 19A shows an example of the relationship between the distance to the gas to be detected and the signal level of the reflected light reflected by the gas when the output gain of the detection light for gas detection is low in the conventional substance detection device. It is a graph to show. FIG. 19B shows an example of the relationship between the distance to the gas to be detected and the signal level of the reflected light reflected by the gas when the output gain of the detection light for gas detection is high in the conventional substance detection device. It is a graph to show. In FIG. 19A and FIG. 19B, the reflected light signal is a light reception signal received by a conventional substance detection device.

上記した特許文献1を含む従来の物質検知装置は、測定雰囲気中の任意の一箇所を対象としたガス検知を行っており、当該物質検知装置を起点とした測定雰囲気中の任意の2次元的なエリア(言い換えると、空間的なエリア)を対象としたガス検知を行っていなかった。   The conventional substance detection apparatus including the above-described Patent Document 1 performs gas detection for an arbitrary place in the measurement atmosphere, and any two-dimensional measurement in the measurement atmosphere starting from the substance detection apparatus. Gas detection was not performed for a large area (in other words, a spatial area).

また、図19(A)に示すように、物質検知用のレーザ光の出力ゲイン(言い換えると、物質検知装置から出射されるレーザ光の発光強度)が低いと、当該物質検知装置から近距離の位置に存在するガスにより反射した反射光は、当該物質検知装置に受光された場合に、受光信号のレベルは高いためガスの検知は可能である。しかし、当該物質検知装置から遠距離の位置に存在するガスにより反射した反射光は、当該物質検知装置に受光された場合に、受光信号のレベルが低くなるので、ガスの検知が困難であった。   In addition, as shown in FIG. 19A, when the output gain of the laser beam for substance detection (in other words, the emission intensity of the laser beam emitted from the substance detection device) is low, a short distance from the substance detection device. When the reflected light reflected by the gas present at the position is received by the substance detection device, the level of the light reception signal is high, so that the gas can be detected. However, since the reflected light reflected by the gas located at a long distance from the substance detection device is received by the substance detection device, the level of the light reception signal is low, so it is difficult to detect the gas. .

一方、図19(B)に示すように、物質検知用のレーザ光の出力ゲイン(言い換えると、物質検知装置から出射されるレーザ光の発光強度)が高いと、当該物質検知装置から遠距離の位置に存在するガスにより反射した反射光は、当該物質検知装置に受光された場合に、受光信号のレベルは高いためガスの検知は可能である。しかし、当該物質検知装置から近距離の位置に存在するガスにより反射した反射光は、当該物質検知装置に受光された場合に、受光信号のレベルが高くなり過ぎて飽和してしまい、ガスの検知が困難であった。このため、従来技術では、ガス等の物質の検知が可能となる距離範囲は、例えば物質検知装置から所定の距離範囲(例えば5m〜10m)に限られていた。   On the other hand, as shown in FIG. 19B, when the output gain of the laser beam for substance detection (in other words, the emission intensity of the laser beam emitted from the substance detection device) is high, the substance detection device is far away from the substance detection device. When the reflected light reflected by the gas present at the position is received by the substance detection device, the level of the light reception signal is high, so that the gas can be detected. However, when the reflected light reflected by the gas present at a short distance from the substance detection device is received by the substance detection device, the level of the received light signal becomes too high and becomes saturated, and the gas detection It was difficult. For this reason, in the prior art, the distance range in which a substance such as gas can be detected is limited to a predetermined distance range (for example, 5 m to 10 m) from the substance detection device, for example.

そこで、以下の本実施形態では、検知対象の物質の一例としてのガスまでの距離を測定し、得られた距離に応じて、ガス検知用のレーザ光の出力ゲインを可変とすることで、ガスの検知可能な距離範囲の制約を不要とする物質検知装置の一例としてのガス検知カメラ、検知カメラを含むガス検知システムの例を説明する。   Therefore, in the present embodiment below, the distance to the gas as an example of the substance to be detected is measured, and the output gain of the laser beam for gas detection is made variable according to the obtained distance, so that the gas An example of a gas detection system including a gas detection camera and a detection camera as an example of a substance detection apparatus that does not require restriction on the detectable distance range will be described.

以下、適宜図面を参照しながら、本実施形態のガス検知カメラ、ガス検知システム、ガス検知方法の実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。   Hereinafter, embodiments of a gas detection camera, a gas detection system, and a gas detection method of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

図1は、本実施形態の非可視光センサNVSSを含むガス検知カメラ1の概要の説明図である。図1に示すガス検知カメラ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。   FIG. 1 is an explanatory diagram of an outline of a gas detection camera 1 including the invisible light sensor NVSS of the present embodiment. A gas detection camera 1 shown in FIG. 1 includes a visible light camera VSC and a non-visible light sensor NVSS.

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)を有する可視光である反射光RMを用いて、所定の検知エリアの一例としての検知空間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の撮像により得られた画像データを、「可視光カメラ画像データ」という。このように、ガス検知カメラ1は、非可視光を検知する非可視光センサ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。   The visible light camera VSC uses, for example, reflected light RM, which is visible light having a predetermined wavelength (for example, 0.4 to 0.7 μm), as in the case of an existing monitoring camera, as a detection example as a predetermined detection area. A person HM and an object (not shown) existing in the space K are imaged. Hereinafter, image data obtained by imaging with the visible light camera VSC is referred to as “visible light camera image data”. As described above, the gas detection camera 1 includes both the configuration of the invisible light sensor NVSS that detects invisible light and the visible light camera VSC that obtains visible light camera image data by imaging.

非可視光センサNVSSは、可視光カメラVSCと同一の検知空間Kに対し、所定径の有限の面積を有する位置(以下、照射位置という)に照射可能なレーザ光の出射を光学的に走査することで、所定の波長を有する非可視光(例えば赤外光)であるレーザ光LS1を投射する。投射されたレーザ光LS1は、検知対象の物質(特定物質ともいう)において吸収され易い波長帯の波長を有する光であり、具体的には、本実施形態では検知対象のガスにおいて吸収され易い波長帯の波長を有する。   The non-visible light sensor NVSS optically scans the detection space K that is the same as the visible light camera VSC for the emission of laser light that can be irradiated to a position having a finite area with a predetermined diameter (hereinafter referred to as an irradiation position). Thus, the laser light LS1 that is invisible light (for example, infrared light) having a predetermined wavelength is projected. The projected laser beam LS1 is light having a wavelength in a wavelength band that is easily absorbed by a substance to be detected (also referred to as a specific substance). Specifically, in this embodiment, the wavelength that is easily absorbed by the gas to be detected. It has a band wavelength.

非可視光センサNVSSは、レーザ光LS1が被検知物(例えば特定物質としてメタンガス等の気体GS)により反射された光、若しくは被検知物を通過した後に検知空間中の反射物により反射された光(つまり、反射光RV1)を受光し、受光された反射光RV1の受光強度を基に、検知空間Kにおける特定物質(例えばガス)の検知の有無を判定する。   The non-visible light sensor NVSS is a light reflected by the object to be detected (for example, a gas GS such as methane gas as a specific substance) or a light reflected by the reflecting object in the detection space after passing through the object to be detected. (That is, the reflected light RV1) is received, and whether or not a specific substance (for example, gas) is detected in the detection space K is determined based on the received light intensity of the received reflected light RV1.

非可視光センサNVSSが検知の有無を判定する特定物質は、例えば可視光カメラVSCによる可視光カメラ画像データでは判別が困難な物質(言い換えると、既存の監視カメラによる撮像では人にとって視認が困難な物質)であり、ガス(気体)の他、水等の透明な液体や氷等の透明な固体であってもよく、特に限定されない。上記したように、以下では、検知対象の物質がガスGSである場合について例示する。   The specific substance for determining the presence or absence of detection by the non-visible light sensor NVSS is, for example, a substance that is difficult to discriminate with visible light camera image data from the visible light camera VSC (in other words, it is difficult for a person to visually recognize an image with an existing monitoring camera). In addition to gas (gas), it may be a transparent liquid such as water or a transparent solid such as ice, and is not particularly limited. As described above, the case where the detection target substance is the gas GS will be exemplified below.

また、ガス検知カメラ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が生成した特定物質の検知の有無の判定結果を含む出力画像データ(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(物質の名称等)を合成した表示データを生成して出力する。   In addition, the gas detection camera 1 includes output image data (hereinafter referred to as “substance position”) including, in the visible light camera image data captured by the visible light camera VSC, a determination result of whether or not a specific substance detected by the invisible light sensor NVSS is detected. Display data obtained by synthesizing information (substance name, etc.) on the substance position image data).

ガス検知カメラ1からの表示データの出力先は、ネットワーク(不図示)を介してガス検知カメラ1に接続された外部接続機器であり、例えば図10に示すカメラサーバCS又はモニタ150である。本実施形態のガス検知システムは、ガス検知カメラ1とモニタ150とを含んで構成されてもよいし、ガス検知カメラ1とカメラサーバCSとを含んで構成されてもよい。ここで、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。   The output destination of the display data from the gas detection camera 1 is an external connection device connected to the gas detection camera 1 via a network (not shown), for example, the camera server CS or the monitor 150 shown in FIG. The gas detection system of this embodiment may be configured to include the gas detection camera 1 and the monitor 150, or may be configured to include the gas detection camera 1 and the camera server CS. Here, the network may be a wired network (for example, an intranet or the Internet), or may be a wireless network (for example, a wireless local area network (LAN)).

図2は、比較例におけるセンサスキャンユニット5mによる検知領域SARmの走査例を示す図である。比較例のセンサスキャンユニット5mは、センサスキャンユニット5mを起点として検知領域SARmの全域をカバーするスキャン画角を満たすように雲台(不図示)をパン方向P、チルト方向Tに旋回駆動させることで、この雲台に搭載されたガス検知用レーザダイオード(不図示)から出射したレーザ光LSmをジグザグに走査しながら出射する。これにより、センサスキャンユニット5mは、検知領域SARmの全域に対し、レーザ光LSmを照射することができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a scanning example of the detection area SARm by the sensor scan unit 5m in the comparative example. The sensor scan unit 5m of the comparative example rotates the pan head (not shown) in the pan direction P and the tilt direction T so as to satisfy the scan angle of view covering the entire detection area SARm starting from the sensor scan unit 5m. Thus, the laser beam LSm emitted from the gas detection laser diode (not shown) mounted on the pan head is emitted while scanning zigzag. Thereby, the sensor scan unit 5m can irradiate the entire region of the detection region SARm with the laser light LSm.

図3は、本実施形態におけるセンサスキャンユニット5による検知領域SARの走査例を示す図である。本実施形態のセンサスキャンユニット5は、センサスキャンユニット5を起点として検知領域SARの全域をカバーするスキャン画角を満たすように雲台10(図5参照)をパン方向P、チルト方向Tに旋回駆動させることで、この雲台10に搭載されたガス検知用レーザダイオードLD1(図5参照)からのレーザ光LS1と距離測定用レーザダイオードLD2(図5参照)からのレーザ光LS2を、ジグザグに走査しながら出射する。また、本実施形態の走査では、ガス検知用のレーザ光LS1が照射される照射位置より先行して、同じ照射位置に距離測定用のレーザ光LS2が出射される(図4参照)。   FIG. 3 is a diagram illustrating a scanning example of the detection area SAR by the sensor scan unit 5 in the present embodiment. The sensor scan unit 5 of this embodiment turns the pan head 10 (see FIG. 5) in the pan direction P and the tilt direction T so as to satisfy the scan angle of view covering the entire detection area SAR starting from the sensor scan unit 5. By driving, the laser beam LS1 from the gas detection laser diode LD1 (see FIG. 5) and the laser beam LS2 from the distance measurement laser diode LD2 (see FIG. 5) mounted on the pan head 10 are zigzag-shaped. The light is emitted while scanning. In the scanning of the present embodiment, the laser beam LS2 for distance measurement is emitted to the same irradiation position before the irradiation position where the laser beam LS1 for gas detection is irradiated (see FIG. 4).

図4は、図3の点線枠hで囲まれた範囲におけるガス検知用のレーザ光LS1及び距離測定用のレーザ光LS2の照射位置を時系列に説明する図である。図4では、同図の紙面右方向(図1に示す「−y方向」参照)に向かってレーザ光LS1,LS2が照射されていく。レーザ光LS1,LS2は、最初の照射位置(つまり、図4の最も左側に示す照射位置)を除き、その照射位置が隣接するようにスポット的に同時に照射される。以下、ガス検知カメラ1により、レーザ光LS1,LS2がそれぞれ同一の所定径の有限の面積を有する照射位置にスポット的に照射される動作を「スポット照射」と略記する。このため、レーザ光LS1,LS2の各照射位置は水平方向に往復移動しかつ垂直方向にも移動するように、レーザ光LS1,LS2の出射がジグザク状に移動して検知領域SAR内を2次元的に走査される。   FIG. 4 is a diagram illustrating the irradiation positions of the laser beam LS1 for gas detection and the laser beam LS2 for distance measurement in a range surrounded by a dotted frame h in FIG. 3 in time series. In FIG. 4, the laser beams LS <b> 1 and LS <b> 2 are emitted toward the right side of the drawing (see “−y direction” shown in FIG. 1). The laser beams LS1 and LS2 are simultaneously irradiated spotwise so that the irradiation positions are adjacent except for the first irradiation position (that is, the irradiation position shown on the leftmost side in FIG. 4). Hereinafter, the operation in which the gas detection camera 1 spot-irradiates the laser beams LS1 and LS2 to the irradiation positions having the same predetermined diameter and a finite area is abbreviated as “spot irradiation”. Therefore, the emission positions of the laser beams LS1 and LS2 reciprocate in the horizontal direction and also move in the vertical direction so that the emission of the laser beams LS1 and LS2 moves in a zigzag manner in a two-dimensional manner in the detection region SAR. Scanned.

図4に示す最初(つまり、最も左側)のスポット照射では、距離測定用のレーザ光LS2が照射位置SP21に照射される。   In the first (ie, leftmost) spot irradiation shown in FIG. 4, the laser beam LS2 for distance measurement is irradiated to the irradiation position SP21.

続く(つまり、中央の)スポット照射では、距離測定用のレーザ光LS2は、最初のスポット照射における照射位置SP21より1照射位置分右に移動した照射位置SP22に照射される。またこの時、ガス検知用のレーザ光LS1は、距離測定用のレーザ光LS2の最初のスポット照射における照射位置SP21と同じ照射位置SP11に照射される。   In the subsequent spot irradiation (that is, in the center), the laser beam LS2 for distance measurement is irradiated to the irradiation position SP22 moved to the right by one irradiation position from the irradiation position SP21 in the first spot irradiation. At this time, the laser beam LS1 for gas detection is irradiated to the same irradiation position SP11 as the irradiation position SP21 in the first spot irradiation of the laser beam LS2 for distance measurement.

同様に、続く(つまり、最も右側の)スポット照射では、距離測定用のレーザ光LS2の照射位置及びガス検知用のレーザ光LS1の照射位置がともに1照射位置分右に移動する。つまり、距離測定用のレーザ光LS2は、直前のスポット照射における照射位置SP22より1照射位置分右に移動した照射位置SP23に照射される。またこの時、ガス検知用のレーザ光LS1は、距離測定用のレーザ光LS2の直前のスポット照射における照射位置SP22と同じ照射位置SP12に照射される。以後、同様に、レーザ光LS1,LS2のスポット照射が繰り返される。   Similarly, in the subsequent (ie, rightmost) spot irradiation, the irradiation position of the laser beam LS2 for distance measurement and the irradiation position of the laser light LS1 for gas detection both move to the right by one irradiation position. That is, the laser beam LS2 for distance measurement is irradiated to the irradiation position SP23 moved to the right by one irradiation position from the irradiation position SP22 in the last spot irradiation. At this time, the laser beam LS1 for gas detection is irradiated to the same irradiation position SP12 as the irradiation position SP22 in the spot irradiation immediately before the laser beam LS2 for distance measurement. Thereafter, similarly, spot irradiation of the laser beams LS1 and LS2 is repeated.

このように、本実施形態のガス検知カメラ1では、距離測定用のレーザ光LS2の照射位置が、ガス検知用のレーザ光LS1の照射位置より、1照射位置分先行する。これにより、ガス検知カメラ1は、レーザ光LS2が照射位置により反射された反射光RV2を基に、距離測定用のレーザ光LS2の照射位置と同じ照射位置に対して次にガス検知用のレーザ光LS1をスポット照射するまでの間に、その照射位置までの距離を測定できる。従って、ガス検知カメラ1は、測定により得られた距離に応じて、ガス検知用のレーザ光LS1の出力ゲインを設定し、ガスの有無の検知を高精度に判断するために適切な発光強度を有するレーザ光LS1を照射することができる。   As described above, in the gas detection camera 1 of the present embodiment, the irradiation position of the laser beam LS2 for distance measurement precedes the irradiation position of the laser beam LS1 for gas detection by one irradiation position. As a result, the gas detection camera 1 uses the reflected light RV2 reflected by the irradiation position of the laser beam LS2 to the next irradiation position that is the same as the irradiation position of the distance measurement laser beam LS2. The distance to the irradiation position can be measured before the light LS1 is spot-irradiated. Therefore, the gas detection camera 1 sets the output gain of the laser beam LS1 for gas detection according to the distance obtained by the measurement, and sets an appropriate emission intensity for determining the presence / absence of gas with high accuracy. The laser beam LS1 can be irradiated.

図5は、本実施形態のセンサスキャンユニット5の内部構成の一例を示す図である。図5では、図1の上方から(つまり、−z軸方向に)視た場合のガス検知カメラ1のうちセンサスキャンユニット5に関する内部構成が示されている。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of the sensor scan unit 5 of the present embodiment. FIG. 5 shows an internal configuration related to the sensor scan unit 5 in the gas detection camera 1 when viewed from the upper side of FIG. 1 (that is, in the −z-axis direction).

ガス検知カメラ1は、例えば箱形の筐体1zを有する。筐体1zの前面(つまり、x軸方向)には、非可視光センサNVSS用の開口部1wが形成されている。なお、開口部1wには、防水及び防塵のために、透明なガラス若しくは樹脂が嵌め込まれてもよい。また、筐体1zの前面には、可視光カメラVSCの集光レンズV31(図10参照)が露出する。   The gas detection camera 1 has a box-shaped housing 1z, for example. An opening 1w for the invisible light sensor NVSS is formed on the front surface (that is, in the x-axis direction) of the housing 1z. Note that transparent glass or resin may be fitted in the opening 1w for waterproofing and dustproofing. Further, the condensing lens V31 (see FIG. 10) of the visible light camera VSC is exposed on the front surface of the housing 1z.

筐体1zの内部には、センサスキャンユニット5が支持されるように設けられる。センサスキャンユニット5は、パン方向P(図中xy平面に沿う方向)かつチルト方向T(図中z軸方向)に旋回自在な雲台10、及びこの雲台10を駆動するモータ機構(不図示)を備えたパンチルトユニット15(図10参照)を有する。   The sensor scan unit 5 is provided inside the housing 1z so as to be supported. The sensor scan unit 5 includes a pan head 10 that can pivot in a pan direction P (direction along the xy plane in the drawing) and a tilt direction T (z-axis direction in the drawing), and a motor mechanism (not shown) that drives the pan head 10. ) Provided with a pan / tilt unit 15 (see FIG. 10).

ベースの一例としての雲台10には、2個のレーザダイオード(つまり、ガス検知用レーザダイオードLD1,距離測定用レーザダイオードLD2)、2個のコリメートレンズPLZ1,PLZ2、フォトダイオードPD及び集光レンズCLZが搭載される。雲台10上では、距離測定用レーザダイオードLD2がガス検知用レーザダイオードLD1より図中上側(y軸のマイナス方向)に配置される。パンチルトユニット15は、雲台10をパン方向P及びチルト方向Tに旋回させることで、ガス検知用レーザダイオードLD1,距離測定用レーザダイオードLD2からそれぞれ出射されるレーザ光LS1,LS2の出射を、検知領域SAR内において2次元的に走査(水平走査及び垂直走査)可能である。   The camera platform 10 as an example of the base includes two laser diodes (that is, a laser diode LD1 for gas detection, a laser diode LD2 for distance measurement), two collimating lenses PLZ1, PLZ2, a photodiode PD, and a condenser lens. CLZ is mounted. On the camera platform 10, the distance measuring laser diode LD2 is disposed above the gas detecting laser diode LD1 in the figure (in the negative direction of the y-axis). The pan / tilt unit 15 detects the emission of the laser beams LS1 and LS2 emitted from the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2 by turning the pan head 10 in the pan direction P and the tilt direction T, respectively. Scanning in two dimensions (horizontal scanning and vertical scanning) is possible within the area SAR.

ガス検知用レーザダイオードLD1から出射したレーザ光LS1は、コリメートレンズPLZ1を透過して平行光となり、検知空間Kに向けて出射される。検知空間K内のガスGSで反射したレーザ光LS1の反射光RV1は、ガス検知カメラ1の筐体1zに形成された開口部1wを通って入射し、集光レンズCLZによって集光され、フォトダイオードPD0で受光される。   The laser light LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1 passes through the collimator lens PLZ1 and becomes parallel light, and is emitted toward the detection space K. The reflected light RV1 of the laser light LS1 reflected by the gas GS in the detection space K enters through the opening 1w formed in the housing 1z of the gas detection camera 1, is collected by the condenser lens CLZ, and is photo Light is received by the diode PD0.

フォトダイオードPD0で受光された反射光RV1の吸収特性の一例としての吸収スペクトルから、検知空間K内に存在するガスGSの検知の有無が判定される。ガス検知用レーザダイオードLD1から出射したレーザ光LS1が検知空間Kにおいて走査可能な範囲である検知領域SARは、例えば筐体1zに形成された開口部1wの形状によって設定される。   Whether or not the gas GS existing in the detection space K is detected is determined from the absorption spectrum as an example of the absorption characteristic of the reflected light RV1 received by the photodiode PD0. The detection region SAR, which is a range in which the laser light LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1 can be scanned in the detection space K, is set by the shape of the opening 1w formed in the housing 1z, for example.

距離測定用レーザダイオードLD2から出射したレーザ光LS2は、コリメートレンズPLZ2を透過して平行光となり、検知空間Kに向けて出射される。検知空間K内のガスGSで反射したレーザ光LS2の反射光RV2は、レーザ光LS1の反射光RV1の場合と同様、ガス検知カメラ1の筐体1zに形成された開口部1wを通って入射し、集光レンズCLZによって集光され、フォトダイオードPD0で受光される。   The laser light LS2 emitted from the distance measuring laser diode LD2 passes through the collimator lens PLZ2 and becomes parallel light, and is emitted toward the detection space K. The reflected light RV2 of the laser light LS2 reflected by the gas GS in the detection space K is incident through the opening 1w formed in the housing 1z of the gas detection camera 1 as in the case of the reflected light RV1 of the laser light LS1. Then, the light is condensed by the condenser lens CLZ and received by the photodiode PD0.

図6は、本実施形態のセンサスキャンユニット5内に設けられるコリメートレンズPLZ1,PLZ2の駆動例を示す図である。図7は、図6の上方向から(−z方向に)視たコリメートレンズPLZ1,PLZ2の駆動例を示す図である。コリメートレンズPLZ1,PLZ2は、レンズ回転軸AX1(z軸方向と平行)を中心に回動自在に雲台10に設置される。コリメートレンズPLZ1,PLZ2の駆動部の機構は、ほぼ同様である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of driving the collimating lenses PLZ1 and PLZ2 provided in the sensor scan unit 5 of the present embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of driving the collimator lenses PLZ1 and PLZ2 as viewed from above in FIG. 6 (in the −z direction). The collimating lenses PLZ1 and PLZ2 are installed on the camera platform 10 so as to be rotatable about a lens rotation axis AX1 (parallel to the z-axis direction). The mechanisms of the drive units of the collimating lenses PLZ1 and PLZ2 are almost the same.

コリメートレンズPLZ1のy軸方向の両側には、一対のコイルKL1a,KL1bが取り付けられている。また、コイルKL1aをz軸方向に挟むように、一対の磁石Mg1a,Mg1bが対向して雲台10に設置される。同様に、コイルKL1bをz軸方向に挟むように、一対の磁石Mg1c,Mg1dが対向して雲台10に設置される。また、一対の磁石Mg1a,Mg1bは、図7に示すように、コイルKL1aの図中下側のy方向の電流路を覆うように(つまり、図中上側のy方向の電流を覆わないように)設置される。同様に、一対の磁石Mg1c,Mg1dは、図7に示すように、コイルKL1bの図中上側のy方向の電流路を覆うように(つまり、図中下側のy方向の電流を覆わないように)設置される。   A pair of coils KL1a and KL1b are attached to both sides of the collimator lens PLZ1 in the y-axis direction. In addition, a pair of magnets Mg1a and Mg1b are placed on the pan head 10 so as to sandwich the coil KL1a in the z-axis direction. Similarly, a pair of magnets Mg1c and Mg1d are placed on the pan head 10 so as to sandwich the coil KL1b in the z-axis direction. Further, as shown in FIG. 7, the pair of magnets Mg1a and Mg1b covers the current path in the y direction on the lower side of the coil KL1a (that is, does not cover the current in the y direction on the upper side in the figure). ) Installed. Similarly, as shown in FIG. 7, the pair of magnets Mg1c and Mg1d covers the current path in the y direction on the upper side of the coil KL1b (that is, does not cover the current in the y direction on the lower side in the figure). Installed).

磁石Mg1aの磁石Mg1bと対向する側をN極とし、磁石Mg1bの磁石Mg1aと対向する側をS極とするように、一対の磁石Mg1a,Mg1bを配置すると、一対の磁石Mg1a,Mg1b間には、−z軸方向に働く磁力線M1aが発生する。同様に、磁石Mg1cの磁石Mg1dと対向する側をN極とし、磁石Mg1dの磁石Mg1cと対向する側をS極とするように、一対の磁石Mg1c,Mg1dを配置すると、一対の磁石Mg1c,Mg1d間には、−z軸方向に働く磁力線M1bが発生する。   When a pair of magnets Mg1a and Mg1b is arranged so that the side of the magnet Mg1a facing the magnet Mg1b is the N pole and the side of the magnet Mg1b facing the magnet Mg1a is the S pole, Magnetic field lines M1a acting in the −z-axis direction are generated. Similarly, when the pair of magnets Mg1c and Mg1d is arranged such that the side of the magnet Mg1c facing the magnet Mg1d is an N pole and the side of the magnet Mg1d facing the magnet Mg1c is an S pole, the pair of magnets Mg1c and Mg1d A magnetic force line M1b acting in the −z-axis direction is generated between them.

コイルKL1aに対し、矢印D1aで示す方向(−z軸に右回りとなる方向)に電流を流すと、コイルKL1aの、一対の磁石Mg1a,Mg1bで挟まれている部分には、フレミングの法則に従って、電磁誘導による力F1aが作用する。この力F1aは、コリメートレンズPLZ1を、レンズ回転軸AX1(z軸)を中心に図7の反時計回りに回転させようとする力(回転力)である。同様に、コイルKL1bに対し、矢印D1bで示す方向(−z軸に右回りとなる方向)に電流を流すと、コイルKL1bの、一対の磁石Mg1c,Mg1dで挟まれている部分には、フレミングの法則に従って、電磁誘導による力F1bが作用する。この力F1bは、力F1aと同様、コリメートレンズPLZ1を、レンズ回転軸AX1(z軸)を中心に図7の反時計回りに回転させようとする力(回転力)である。この力F1a,F1bは、それぞれ後述する2次元化ユニット制御部12からコイルKL1a,KL1bに供給される電流量に比例する。   When a current is passed through the coil KL1a in the direction indicated by the arrow D1a (the direction clockwise to the −z axis), the portion of the coil KL1a sandwiched between the pair of magnets Mg1a and Mg1b is subjected to Fleming's law. A force F1a due to electromagnetic induction acts. This force F1a is a force (rotational force) for rotating the collimating lens PLZ1 counterclockwise in FIG. 7 about the lens rotation axis AX1 (z axis). Similarly, when a current is passed through the coil KL1b in the direction indicated by the arrow D1b (the direction clockwise to the −z axis), the portion of the coil KL1b sandwiched between the pair of magnets Mg1c and Mg1d The force F1b due to electromagnetic induction acts in accordance with the above law. Similar to the force F1a, the force F1b is a force (rotational force) that causes the collimator lens PLZ1 to rotate counterclockwise in FIG. 7 about the lens rotation axis AX1 (z axis). The forces F1a and F1b are proportional to the amounts of current supplied to the coils KL1a and KL1b from the two-dimensional unit control unit 12, which will be described later.

また、コリメートレンズPLZ1には、レンズ回転軸AX1を中心に回動自在なコリメートレンズPLZ1を初期位置に戻すように付勢するばね部材(図示せず)が取り付けられている。従って、2次元化ユニット制御部12は、コリメートレンズPLZ1の回転力がばね部材の付勢力を打ち消すように、コイルKL1a,KL1bに電流を供給することで、コリメートレンズPLZ1を任意の回転角で停止させることができる。つまり、コリメートレンズPLZ1を光軸に対し所定の角度だけ傾けることができる。なお、コリメートレンズPLZ1の最大傾斜角は、コイルKL1aが一対の磁石Mg1a,Mg1b間に(コイルKL1bが一対の磁石Mg1c,Mg1d間に)挟まれなくなるぎりぎりの角度である。なお、コリメートレンズPLZ2についても、コリメートレンズPLZ1に対応する符号を用いて、同様に説明する。   Further, a spring member (not shown) is attached to the collimator lens PLZ1 so as to urge the collimator lens PLZ1 that is rotatable about the lens rotation axis AX1 to return to the initial position. Therefore, the two-dimensional unit controller 12 stops the collimator lens PLZ1 at an arbitrary rotation angle by supplying current to the coils KL1a and KL1b so that the rotational force of the collimator lens PLZ1 cancels the biasing force of the spring member. Can be made. That is, the collimating lens PLZ1 can be inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis. The maximum inclination angle of the collimating lens PLZ1 is a marginal angle at which the coil KL1a is not sandwiched between the pair of magnets Mg1a and Mg1b (the coil KL1b is sandwiched between the pair of magnets Mg1c and Mg1d). The collimating lens PLZ2 will be described in the same manner using the reference numerals corresponding to the collimating lens PLZ1.

コリメートレンズPLZ2のy軸方向の両側には、一対のコイルKL2a,KL2bが取り付けられている。また、コイルKL2aをz軸方向に挟むように、一対の磁石Mg2a,Mg2bが対向して雲台10に設置される。同様に、コイルKL2bをz軸方向に挟むように、一対の磁石Mg2c,Mg2dが対向して雲台10に設置される。また、一対の磁石Mg2a,Mg2bは、図7に示すように、コイルKL2aの図中上側のy方向の電流路を覆うように(つまり、図中下側のy方向の電流を覆わないように)設置される。同様に、一対の磁石Mg2c,Mg2dは、図7に示すように、コイルKL2bの図中下側のy方向の電流路を覆うように(つまり、図中上側のy方向の電流を覆わないように)設置される。   A pair of coils KL2a and KL2b are attached to both sides of the collimator lens PLZ2 in the y-axis direction. Further, a pair of magnets Mg2a and Mg2b are placed on the pan head 10 so as to sandwich the coil KL2a in the z-axis direction. Similarly, a pair of magnets Mg2c and Mg2d are placed on the pan head 10 so as to sandwich the coil KL2b in the z-axis direction. Further, as shown in FIG. 7, the pair of magnets Mg2a and Mg2b covers the current path in the y direction on the upper side in the drawing of the coil KL2a (that is, does not cover the current in the y direction on the lower side in the drawing). ) Installed. Similarly, as shown in FIG. 7, the pair of magnets Mg2c, Mg2d covers the current path in the y direction on the lower side of the coil KL2b in the drawing (that is, does not cover the current in the y direction on the upper side in the drawing). Installed).

磁石Mg2aの磁石Mg2bと対向する側をN極とし、磁石Mg2bの磁石Mg2aと対向する側をS極とするように、一対の磁石Mg2a,Mg2bを配置すると、一対の磁石Mg2a,Mg2b間には、−z軸方向に働く磁力線M2aが発生する。同様に、磁石Mg2cの磁石Mg2dと対向する側をN極とし、磁石Mg2dの磁石Mg2cと対向する側をS極とするように、一対の磁石Mg2c,Mg2dを配置すると、一対の磁石Mg2c,Mg2d間には、−z軸方向に働く磁力線M2bが発生する。   When the pair of magnets Mg2a and Mg2b is arranged so that the side of the magnet Mg2a facing the magnet Mg2b is the N pole and the side of the magnet Mg2b facing the magnet Mg2a is the S pole, , Magnetic field lines M2a acting in the −z-axis direction are generated. Similarly, when the pair of magnets Mg2c and Mg2d is arranged so that the side of the magnet Mg2c facing the magnet Mg2d is an N pole and the side of the magnet Mg2d facing the magnet Mg2c is an S pole, the pair of magnets Mg2c and Mg2d A magnetic force line M2b acting in the −z-axis direction is generated between them.

コイルKL2aに対し、矢印D2aで示す方向(−z軸に右回りとなる方向)に電流を流すと、コイルKL2aの、一対の磁石Mg2a,Mg2bで挟まれている部分には、フレミングの法則に従って、電磁誘導による力F2aが作用する。この力F2aは、コリメートレンズPLZ2を、レンズ回転軸AX2(z軸)を中心に図7の時計回りに回転させようとする力(回転力)である。同様に、コイルKL2bに対し、矢印D2bで示す方向(−z軸に右回りとなる方向)に電流を流すと、コイルKL2bの、一対の磁石Mg2c,Mg2dで挟まれている部分には、フレミングの法則に従って、電磁誘導による力F2bが作用する。この力F2bは、力F2aと同様、コリメートレンズPLZ2を、レンズ回転軸AX2(z軸)を中心に図7の時計回りに回転させようとする力(回転力)である。この力F2a,F2bは、それぞれ後述する2次元化ユニット制御部12からコイルKL2a,KL2bに供給される電流量に比例する。   When a current is passed through the coil KL2a in the direction indicated by the arrow D2a (the direction clockwise to the −z axis), the portion of the coil KL2a sandwiched between the pair of magnets Mg2a and Mg2b is subjected to Fleming's law. A force F2a due to electromagnetic induction acts. This force F2a is a force (rotational force) that attempts to rotate the collimating lens PLZ2 clockwise about the lens rotation axis AX2 (z axis) in FIG. Similarly, when a current is applied to the coil KL2b in the direction indicated by the arrow D2b (the direction clockwise to the −z axis), the portion of the coil KL2b sandwiched between the pair of magnets Mg2c and Mg2d The force F2b due to electromagnetic induction acts in accordance with the above law. Similar to the force F2a, the force F2b is a force (rotational force) for rotating the collimator lens PLZ2 clockwise about the lens rotation axis AX2 (z axis). These forces F2a and F2b are proportional to the amounts of current supplied to the coils KL2a and KL2b from the two-dimensional unit controller 12 described later.

また、コリメートレンズPLZ2には、レンズ回転軸AX2を中心に回動自在なコリメートレンズPLZ2を初期位置に戻すように付勢するばね部材(図示せず)が取り付けられている。従って、2次元化ユニット制御部12は、コリメートレンズPLZ2の回転力がばね部材の付勢力を打ち消すように、コイルKL2a,KL2bに電流を供給することで、コリメートレンズPLZ2を任意の回転角で停止させることができる。つまり、コリメートレンズPLZ2を光軸に対し所定の角度だけ傾けることができる。なお、コリメートレンズPLZ2の最大傾斜角は、コイルKL2aが一対の磁石Mg2a,Mg2b間に(コイルKL2bが一対の磁石Mg2c,Mg2d間に)挟まれなくなるぎりぎりの角度である。   In addition, a spring member (not shown) is attached to the collimating lens PLZ2 so as to urge the collimating lens PLZ2 that is rotatable about the lens rotation axis AX2 to return to the initial position. Accordingly, the two-dimensional unit control unit 12 stops the collimator lens PLZ2 at an arbitrary rotation angle by supplying current to the coils KL2a and KL2b so that the rotational force of the collimator lens PLZ2 cancels the biasing force of the spring member. Can be made. That is, the collimating lens PLZ2 can be tilted by a predetermined angle with respect to the optical axis. The maximum inclination angle of the collimating lens PLZ2 is a marginal angle at which the coil KL2a is not sandwiched between the pair of magnets Mg2a and Mg2b (the coil KL2b is sandwiched between the pair of magnets Mg2c and Mg2d).

このように、2次元化ユニット制御部12は、コリメートレンズPLZ1,PLZ2を所定の回転角度に回動させ、光軸に対し傾けることで、レーザダイオードLD1,LD2からそれぞれ出射されるレーザ光LS1,LS2のパン方向の角度を調整する。これにより、2次元化ユニット制御部12は、コリメートレンズPLZ1を透過してスポット照射されるレーザ光LS1の照射位置と、コリメートレンズPLZ2を透過してスポット照射されるレーザ光LS2の照射位置とを1照射位置分ずらすことができる。なお、本実施形態では、コリメートレンズPLZ1,PLZ2の両方が回動自在な駆動部を有していたが、いずれか一方を固定し、他方だけが駆動部を有していてもよい。   As described above, the two-dimensional unit control unit 12 rotates the collimator lenses PLZ1 and PLZ2 to a predetermined rotation angle and tilts the collimator lenses PLZ1 and PLZ2 with respect to the optical axis, whereby the laser beams LS1 and LS1 emitted from the laser diodes LD1 and LD2, respectively. Adjust the pan direction angle of LS2. As a result, the two-dimensional unit control unit 12 determines the irradiation position of the laser light LS1 that is spot-irradiated through the collimating lens PLZ1 and the irradiation position of the laser light LS2 that is spot-irradiated through the collimating lens PLZ2. It can be shifted by one irradiation position. In the present embodiment, both of the collimating lenses PLZ1 and PLZ2 have a rotatable drive unit, but either one may be fixed and only the other may have a drive unit.

図8は、本実施形態において、往路方向(−y方向)に1ライン走査する場合のセンサスキャンユニット5の旋回動作、距離測定用のレーザ光LS2及びガス検知用のレーザ光LS1の各照射位置の一例を示す図である。ここで、図8の紙面を見渡すように上から−z軸方向に向かって視て、雲台10を時計回りに回転させる方向をプラス(+)方向とし、反時計回りに回転させる方向をマイナス(−)方向とする。   FIG. 8 shows the turning positions of the sensor scan unit 5 when scanning one line in the forward direction (−y direction), the irradiation positions of the laser light LS2 for distance measurement, and the laser light LS1 for gas detection in this embodiment. It is a figure which shows an example. Here, when looking from the top toward the −z-axis direction so as to overlook the paper surface of FIG. 8, the direction in which the camera platform 10 is rotated in the clockwise direction is the plus (+) direction, and the direction in which the head 10 is rotated in the counterclockwise direction is minus. (−) Direction.

雲台10上では、距離測定用レーザダイオードLD2がガス検知用レーザダイオードLD1より図中上側(−y軸方向)に配置されているので、往路方向にガス検知用レーザ光LS1及び距離測定用レーザ光LS2を走査する場合、レーザ光同士を交差(クロス)させなくても、距離測定用レーザ光LS2の照射位置SP2がガス検知用レーザ光LS1の照射位置SP1よりも1照射位置分だけ先行する。   On the camera platform 10, the distance measuring laser diode LD2 is arranged on the upper side (−y-axis direction) in the figure from the gas detecting laser diode LD1, and therefore, the gas detecting laser light LS1 and the distance measuring laser in the forward direction. When scanning the light LS2, the irradiation position SP2 of the distance measurement laser light LS2 precedes the irradiation position SP1 of the gas detection laser light LS1 by one irradiation position without crossing the laser beams. .

この場合、先に照射される距離測定用レーザ光LS2の照射位置SP2に、後から照射されるガス検知用レーザ光LS1の照射位置SP1を正確に合わせるために、ガス検知用のコリメートレンズPLZ1及び距離測定用のコリメートレンズPLZ2の少なくとも一方を傾けて調整するようにしてもよい。   In this case, in order to accurately match the irradiation position SP1 of the gas detection laser beam LS1 irradiated later with the irradiation position SP2 of the distance measurement laser beam LS2 irradiated earlier, the gas detection collimating lens PLZ1 and You may make it adjust by inclining at least one of the collimating lens PLZ2 for distance measurement.

図9は、本実施形態において、復路方向(+y方向)に1ライン走査する場合のセンサスキャンユニット5の旋回動作、距離測定用のレーザ光LS2及びガス検知用のレーザ光LS1の各照射位置の一例を示す図である。雲台10上では、距離測定用レーザダイオードLD2がガス検知用レーザダイオードLD1より図中上側(−y軸方向)に配置されているので、復路方向にガス検知用のレーザ光LS1及び距離測定用のレーザ光LS2を走査する場合、レーザ光同士を交差(クロス)させる必要があり、コリメートレンズPLZ2及びコリメートレンズPLZ2の少なくとも一方を大きく傾け、距離測定用のレーザ光LS2の照射位置SP2がガス検知用のレーザ光LS1の照射位置SP1よりも1照射位置分だけ先行するようにする。この時、先に照射される距離測定用のレーザ光LS2の照射位置SP2に、後から照射されるガス検知用のレーザ光LS1の照射位置SP1を正確に合わせるために、同時に調整してもよい。   FIG. 9 shows the turning positions of the sensor scan unit 5 when scanning one line in the return direction (+ y direction), distance measurement laser light LS2 and gas detection laser light LS1 in this embodiment. It is a figure which shows an example. On the camera platform 10, the distance measuring laser diode LD2 is disposed above the gas detecting laser diode LD1 in the figure (in the -y-axis direction), so that the gas detecting laser light LS1 and the distance measuring laser are used in the backward direction. When the laser beam LS2 is scanned, it is necessary to cross the laser beams. At least one of the collimator lens PLZ2 and the collimator lens PLZ2 is greatly inclined, and the irradiation position SP2 of the laser beam LS2 for distance measurement is detected by the gas. The irradiation position SP1 of the laser beam LS1 is preceded by one irradiation position. At this time, in order to accurately match the irradiation position SP1 of the laser beam LS1 for gas detection to be irradiated later with the irradiation position SP2 of the laser beam LS2 for distance measurement irradiated earlier, it may be adjusted simultaneously. .

なお、本実施形態では、距離測定用のレーザ光LS2及びガス検知用のレーザ光LS1を往復方向にライン走査する場合を示したが、走査方向として一方向(行き方向のみ)にライン走査する場合、レーザ光LS1,LS2同士を交差(クロス)あるいは平行(パラレル)のままでよい。この場合、センサスキャンユニット5は、一方向の終点に距離測定用及びガス検知用の両レーザ光LS1,LS2が達した段階で、それぞれのレーザ光LS1,LS2の出射を停止して素早く次のラインの始点に移り、再び、レーザ光の出射を開始して次のライン走査を行うようにしてもよい。なお、レーザ光の停止・再開を行うことなく、レーザ光を出射させたまま次のラインの始点に移るようにしてもよい。   In this embodiment, the case where line scanning is performed in the reciprocating direction with the laser beam LS2 for distance measurement and the laser beam LS1 for gas detection has been described. The laser beams LS1 and LS2 may remain crossed or parallel. In this case, the sensor scan unit 5 stops the emission of the respective laser beams LS1 and LS2 at the stage where both the distance measurement and gas detection laser beams LS1 and LS2 have reached the end point in one direction, and immediately It is also possible to move to the start point of the line, start the emission of laser light again, and perform the next line scan. It is also possible to move to the start point of the next line while emitting the laser beam without stopping / resuming the laser beam.

図10は、本実施形態のガス検知カメラ1の内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。ガス検知カメラ1は、前述したように、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、受光処理部SAとを含む構成である。なお、図面を簡単にするために、図10ではガス検知用レーザダイオードLD1、距離測定用レーザダイオードLD2を、それぞれ「ガス検知用LD」、「距離測定用LD」と略記しており、それぞれを示す符号の「LD1」、「LD2」の「LD」とは異なる。   FIG. 10 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the gas detection camera 1 of the present embodiment. As described above, the gas detection camera 1 includes the non-visible light sensor NVSS and the visible light camera VSC. The invisible light sensor NVSS includes a control unit 11, a projection unit PJ, and a light reception processing unit SA. In order to simplify the drawing, in FIG. 10, the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2 are abbreviated as “gas detection LD” and “distance measurement LD”, respectively. The reference numerals “LD1” and “LD2” are different from “LD”.

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、例えば、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。   The control unit 11 is configured using, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor), and for example, totally controls the operation control of each unit of the invisible light sensor NVSS. Signal processing, data input / output processing between other units, data calculation processing, and data storage processing are performed.

制御部11は、2次元化ユニット制御部12、変調信号生成部13及び信号ゲイン調整部14を有する。2次元化ユニット制御部12は、パンチルトユニット15に対し、センサスキャンユニット5をパン方向P、チルト方向Tに駆動させるためのパンチルト駆動信号を出力する。パンチルトユニット15は、パンチルト駆動信号に従い、雲台10をパン方向及びチルト方向に旋回させる。   The control unit 11 includes a two-dimensional unit control unit 12, a modulation signal generation unit 13, and a signal gain adjustment unit 14. The two-dimensional unit control unit 12 outputs a pan / tilt drive signal for driving the sensor scan unit 5 in the pan direction P and the tilt direction T to the pan / tilt unit 15. The pan / tilt unit 15 rotates the pan / tilt head 10 in the pan direction and the tilt direction according to the pan / tilt drive signal.

また、2次元化ユニット制御部12は、図6及び図7を参照して説明したように、コリメートレンズPLZ1を透過してスポット照射されるレーザ光LS1の照射位置と、コリメートレンズPLZ2を透過してスポット照射されるレーザ光LS2の照射位置とを1照射位置分ずらすように、センサスキャンユニット5内のコイルKL1a,KL1b,KL2a,KL2bへの供給電流量を制御した上で各コイルに電流を供給する。   Further, as described with reference to FIGS. 6 and 7, the two-dimensional unit control unit 12 transmits the collimating lens PLZ1 and the irradiation position of the laser light LS1 that is spot-irradiated and the collimating lens PLZ2. After controlling the amount of current supplied to the coils KL1a, KL1b, KL2a, KL2b in the sensor scan unit 5 so as to shift the irradiation position of the laser beam LS2 irradiated with the spot by one irradiation position, a current is supplied to each coil. Supply.

変調信号生成部13は、ガス検知用レーザダイオードLD1から出射するレーザ光LS1を波長変調するための変調信号を生成し、光源発光信号としてガス検知用レーザダイオードLD1及び距離測定用レーザダイオードLD2にそれぞれ出力する。ガス検知用レーザダイオードLD1及び距離測定用レーザダイオードLD2は、光源発光信号に従い、波長変調されたレーザ光LS1,LS2をそれぞれ出射する。なお、変調信号生成部13は、距離測定用レーザダイオードLD2に入力される光源発光信号として、波長変調がされない振幅一定のレーザ光LS2を出射させるための信号を出力してもよい。この場合には、距離測定用レーザダイオードLD2は、変調信号生成部13からの光源発光信号に応じて、振幅が一定のレーザ光LS2を出射する。   The modulation signal generator 13 generates a modulation signal for wavelength-modulating the laser beam LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1, and supplies the modulation signal generation unit 13 to the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2 as light source emission signals. Output. The laser diode LD1 for gas detection and the laser diode LD2 for distance measurement emit laser light LS1 and LS2 that have been wavelength-modulated according to the light source emission signal. The modulation signal generation unit 13 may output a signal for emitting laser light LS2 having a constant amplitude and not wavelength-modulated as a light source emission signal input to the distance measuring laser diode LD2. In this case, the distance measuring laser diode LD2 emits a laser beam LS2 having a constant amplitude in accordance with the light source emission signal from the modulation signal generation unit 13.

波長変調には、種々の方法が用いることが可能である。本実施形態では、ガス検知用レーザダイオードLD1,距離測定用レーザダイオードLD2の駆動電流を変えることで、波長変調が行われる。駆動電流は各レーザダイオードへの入力信号であり、駆動電流の周波数は波長変調の周波数となる。なお、各レーザダイオードを安定化させる目標温度に対し、所定の振り幅で温度を掃引する(変化させる)ことで、波長変調を行うことも可能となる。この場合、レーザダイオードに備わるペルチェ素子が、制御部11からの信号に従って吸熱又は発熱を行うことで、レーザダイオードの温度が可変し、レーザ光の波長を変化させることが可能となる。   Various methods can be used for wavelength modulation. In the present embodiment, wavelength modulation is performed by changing the drive currents of the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2. The drive current is an input signal to each laser diode, and the frequency of the drive current is the frequency modulation frequency. It is also possible to perform wavelength modulation by sweeping (changing) the temperature with a predetermined amplitude with respect to the target temperature for stabilizing each laser diode. In this case, the Peltier element provided in the laser diode absorbs heat or generates heat in accordance with a signal from the control unit 11, so that the temperature of the laser diode can be varied and the wavelength of the laser light can be changed.

また、距離測定用レーザダイオードLD2の出力ゲインは、検知領域SAR内の遠い照射位置までレーザ光LS2が届くように、高く設定されることが望ましい。また、変調信号生成部13は、非可視光センサNVSSの検知対象となる特定物質を検知するための検知閾値Mを検知処理部27に設定する。   Further, it is desirable that the output gain of the distance measuring laser diode LD2 is set high so that the laser light LS2 reaches a far irradiation position in the detection region SAR. Further, the modulation signal generation unit 13 sets a detection threshold M for detecting a specific substance that is a detection target of the invisible light sensor NVSS in the detection processing unit 27.

ゲイン調整部の一例としての信号ゲイン調整部14は、ガス検知カメラ1からの距離とガス検知用レーザダイオードLD1から出射するレーザ光LS1の出力ゲインとの対応関係が登録されたテーブル14zを有する。信号ゲイン調整部14は、テーブル14zを基に、距離算出部272(図11参照)により算出された検知領域SAR内の照射位置までの距離に対応する出力ゲインを算出する。   The signal gain adjusting unit 14 as an example of the gain adjusting unit includes a table 14z in which a correspondence relationship between the distance from the gas detection camera 1 and the output gain of the laser light LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1 is registered. The signal gain adjustment unit 14 calculates an output gain corresponding to the distance to the irradiation position in the detection region SAR calculated by the distance calculation unit 272 (see FIG. 11) based on the table 14z.

また、信号ゲイン調整部14は、算出した出力ゲインを一時的に記憶するメモリ14yを有する。信号ゲイン調整部14は、メモリ14yに記憶された出力ゲインをガス検知用レーザダイオードLD1に設定し、ガス検知用レーザダイオードLD1から出射するレーザ光LS1の出力ゲインを最適値に調整する。   In addition, the signal gain adjustment unit 14 includes a memory 14y that temporarily stores the calculated output gain. The signal gain adjustment unit 14 sets the output gain stored in the memory 14y to the gas detection laser diode LD1, and adjusts the output gain of the laser light LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1 to an optimum value.

図12(A)及び図12(B)は、テーブル14zに登録された距離に対応する出力ゲインの一例を示すグラフである。図12(A)は、距離と出力ゲインとの関係が1次関数で表されたグラフを示す。図12(B)は、距離と出力ゲインとの関係が2次関数で表されたグラフを示す。図12(A)及び図12(B)のいずれのグラフにおいても、距離が長くなる程、出力ゲインは大きな値に設定される。これらのグラフは、予め関数で設定されてもよいし、実験的に求められてもよい。   FIGS. 12A and 12B are graphs showing an example of the output gain corresponding to the distance registered in the table 14z. FIG. 12A shows a graph in which the relationship between the distance and the output gain is expressed by a linear function. FIG. 12B shows a graph in which the relationship between the distance and the output gain is expressed by a quadratic function. In both graphs of FIGS. 12A and 12B, the output gain is set to a larger value as the distance becomes longer. These graphs may be set in advance as a function or may be obtained experimentally.

また、制御部11は、後述する検知処理部27のAD変換回路271におけるAD変換の実行を指示するためのタイミング信号を、後述する検知処理部27内のAD変換回路271に出力する。   In addition, the control unit 11 outputs a timing signal for instructing execution of AD conversion in the AD conversion circuit 271 of the detection processing unit 27 described later to the AD conversion circuit 271 in the detection processing unit 27 described later.

投射部PJは、第1の光源の一例としてのガス検知用レーザダイオードLD1と、第2の光源の一例としての距離測定用レーザダイオードLD2と、ガス検知用投射光源光学部OP1と、距離測定用投射光源光学部OP2と、パンチルトユニット15とを有する。ガス検知用投射光源光学部OP1は、コリメートレンズPLZ1及び一対のコイルKL1a,KL1bを含む。距離測定用投射光源光学部OP2は、コリメートレンズPLZ2及び一対のコイルKL2a,KL2bを含む。   The projection unit PJ includes a gas detection laser diode LD1 as an example of a first light source, a distance measurement laser diode LD2 as an example of a second light source, a gas detection projection light source optical unit OP1, and a distance measurement A projection light source optical unit OP2 and a pan / tilt unit 15 are provided. The gas detection projection light source optical unit OP1 includes a collimator lens PLZ1 and a pair of coils KL1a and KL1b. The distance measurement projection light source optical unit OP2 includes a collimator lens PLZ2 and a pair of coils KL2a and KL2b.

ガス検知用レーザダイオードLD1は、レーザ光の波長が検知対象の物質であるガスGSの吸収波長帯に含まれるように波長変調された検知光の一例としてのレーザ光LS1を出射する。ここでは、検知対象の物質であるガスとして、メタンガス(CH)を一例として挙げる。距離測定用レーザダイオードLD2は、ガス検知用レーザダイオードLD1と同様、波長変調された測定光の一例としてのレーザ光LS2を出射する。 The gas detection laser diode LD1 emits laser light LS1 as an example of detection light that is wavelength-modulated so that the wavelength of the laser light is included in the absorption wavelength band of the gas GS that is the substance to be detected. Here, as a gas is a substance of the detection object, given as an example methane gas (CH 4). The distance measuring laser diode LD2 emits laser light LS2 as an example of wavelength-modulated measuring light, like the gas detecting laser diode LD1.

コリメートレンズPLZ1,PLZ2は、それぞれレーザダイオードLD1,LD2から出射されるレーザ光LS1,LS2を平行光にする。一対のコイルKL1a,KL1b及び一対のコイルKL2a,KL2bは、前述したように、それぞれコリメートレンズPLZ1及びコリメートレンズPLZ2を光軸に対し所定の角度だけ傾けるように駆動する。   The collimating lenses PLZ1 and PLZ2 convert the laser beams LS1 and LS2 emitted from the laser diodes LD1 and LD2 into parallel beams, respectively. As described above, the pair of coils KL1a and KL1b and the pair of coils KL2a and KL2b drive the collimator lens PLZ1 and the collimator lens PLZ2 so as to be inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis, respectively.

パンチルトユニット15は、レーザダイオードLD1,LD2、ガス検知用投射光源光学部OP1、距離測定用投射光源光学部OP2、集光レンズCLZ及びフォトダイオードPDが搭載された雲台10をパン方向P及びチルト方向Tに旋回駆動する。つまり、パンチルトユニット15は、ガス検知用レーザダイオードLD1,距離測定用レーザダイオードLD2からそれぞれ出射されるレーザ光LS1,LS2を、検知領域SARを含む走査範囲内で2次元に走査するように雲台10を旋回させる。   The pan / tilt unit 15 pans and tilts the camera platform 10 on which the laser diodes LD1 and LD2, the gas detection projection light source optical unit OP1, the distance measurement projection light source optical unit OP2, the condenser lens CLZ, and the photodiode PD are mounted. Rotate in direction T. That is, the pan / tilt unit 15 is configured to scan the laser beams LS1 and LS2 emitted from the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2 two-dimensionally within a scanning range including the detection region SAR. 10 is turned.

また、受光処理部SAは、検知領域SAR内で反射された反射光RV1,RV2を受光する受光部RP、及び受光したレーザ光LS1,LS2の信号を処理する信号処理部DSから構成される。図11は、図10に示す受光処理部SAの内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。受光部RPは、集光レンズCLZ及びフォトダイオードPD0を有する。信号処理部DSは、信号加工部26、検知処理部27及び表示処理部28を有する。   The light receiving processing unit SA includes a light receiving unit RP that receives the reflected lights RV1 and RV2 reflected in the detection area SAR, and a signal processing unit DS that processes signals of the received laser beams LS1 and LS2. FIG. 11 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the light reception processing unit SA shown in FIG. The light receiving unit RP includes a condenser lens CLZ and a photodiode PD0. The signal processing unit DS includes a signal processing unit 26, a detection processing unit 27, and a display processing unit 28.

信号加工部26は、I/V変換回路261、増幅回路262及びフィルタ処理回路263を含む。検知処理部27は、AD変換回路271、距離算出部272及び物質検知処理部273を含む。距離算出部272、物質検知処理部273及び表示処理部28の各機能は、メモリ(不図示)に保持されたプログラムをプロセッサが実行することにより、実現される。   The signal processing unit 26 includes an I / V conversion circuit 261, an amplification circuit 262, and a filter processing circuit 263. The detection processing unit 27 includes an AD conversion circuit 271, a distance calculation unit 272, and a substance detection processing unit 273. The functions of the distance calculation unit 272, the substance detection processing unit 273, and the display processing unit 28 are realized by the processor executing a program held in a memory (not shown).

集光レンズCLZは、ガス検知用レーザダイオードLD1,距離測定用レーザダイオードLD2からそれぞれ出射され、検知領域SAR内の特定物質で反射されたレーザ光を集光し、フォトダイオードPD0に受光させる。フォトダイオードPD0は、受光したレーザ光の光量に応じた電荷を生成し、電流信号として出力する。   The condensing lens CLZ condenses the laser light emitted from the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2 and reflected by the specific substance in the detection region SAR, and causes the photodiode PD0 to receive the laser light. The photodiode PD0 generates a charge corresponding to the amount of received laser light and outputs it as a current signal.

I/V変換回路261は、フォトダイオードPD0から出力される電流信号を電圧信号に変換する。増幅回路262は、I/V変換回路261で出力される電圧信号を増幅する。フィルタ処理回路263は、増幅回路262で増幅された信号に対し、フィルタ処理を行い、フィルタ処理後の信号を物質検知に用いられる信号として、検知処理部27内のAD変換回路271に出力する。   The I / V conversion circuit 261 converts the current signal output from the photodiode PD0 into a voltage signal. The amplifier circuit 262 amplifies the voltage signal output from the I / V conversion circuit 261. The filter processing circuit 263 performs a filter process on the signal amplified by the amplifier circuit 262 and outputs the signal after the filter process to the AD conversion circuit 271 in the detection processing unit 27 as a signal used for substance detection.

検知処理部27内のAD変換回路271は、制御部11から出力されたタイミング信号に従って、信号加工部26から入力される信号をデジタル信号に変換する。   The AD conversion circuit 271 in the detection processing unit 27 converts the signal input from the signal processing unit 26 into a digital signal according to the timing signal output from the control unit 11.

AD変換回路271から出力される信号は、ガス検知用レーザダイオードLD1から出射される、波長変調されたレーザ光の信号(周波数1f)に対し、2倍の周波数(2f)を持つ信号である。この2倍の周波数(周波数2f)を持つ信号は、AD変換回路271によってデジタル値に変換された後に抽出される。言い換えると、ガス検知用レーザダイオードLD1から周波数1fのレーザ光LS1が出射された場合、ガスGSにより反射された、若しくはガスGSを透過後に背景に反射された反射光RV1は、AD変換回路271の出力として、周波数2fの反射光が得られる。   The signal output from the AD conversion circuit 271 is a signal having a frequency (2f) twice that of the wavelength-modulated laser light signal (frequency 1f) emitted from the gas detection laser diode LD1. A signal having the doubled frequency (frequency 2f) is extracted after being converted into a digital value by the AD conversion circuit 271. In other words, when the laser beam LS1 having the frequency 1f is emitted from the gas detection laser diode LD1, the reflected light RV1 reflected by the gas GS or reflected by the background after passing through the gas GS is reflected by the AD conversion circuit 271. As an output, reflected light having a frequency of 2f is obtained.

また、この信号は、ガス検知用レーザダイオードLD1の温度が変化しておらず、ガス検知用レーザダイオードLD1から出射されるレーザ光LS1の変調波長幅が特定物質の吸収波長帯域からずれていない場合(図14参照)、フォトダイオードPD0からの信号を基に得られた周波数一定の正弦波信号である。   Further, this signal indicates that the temperature of the gas detection laser diode LD1 is not changed, and the modulation wavelength width of the laser light LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1 is not shifted from the absorption wavelength band of the specific substance. This is a sine wave signal with a constant frequency obtained based on the signal from the photodiode PD0 (see FIG. 14).

距離測定部の一例としての距離算出部272は、距離測定用レーザダイオードLD2から出射されるレーザ光LS2の反射光RV2に対応するAD変換回路271の出力を基に、ガス検知カメラ1から照射位置までの距離を算出し、算出した距離を表す信号(距離信号)を制御部11に出力する。   The distance calculation unit 272 as an example of the distance measurement unit is an irradiation position from the gas detection camera 1 based on the output of the AD conversion circuit 271 corresponding to the reflected light RV2 of the laser light LS2 emitted from the distance measurement laser diode LD2. And a signal representing the calculated distance (distance signal) is output to the control unit 11.

図13は、本実施形態のガス検知カメラ1における距離検知方法の一例を説明するためのタイミングチャートである。距離測定用のレーザ光LS2とその反射光RV2の受光強度の時間変化を表す。具体的に、距離算出部272は、制御部11からの光源発光信号の入力時を、距離測定用レーザダイオードLD2からのレーザ光LS2の投射時(図中、タイミングt1)と判定する。また、距離算出部272は、受光処理部SA内のフォトダイオードPD0でレーザ光LS2の反射光RV2が受光され、増幅回路262内のコンパレータ/ピークホールド処理部(不図示)からの出力の入力時を反射光RMの受光時(図中、タイミングt2)と判定する。距離算出部272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単に導出することができる。   FIG. 13 is a timing chart for explaining an example of a distance detection method in the gas detection camera 1 of the present embodiment. This represents a change over time in the received light intensity of the laser beam LS2 for distance measurement and the reflected light RV2. Specifically, the distance calculation unit 272 determines that the input of the light source emission signal from the control unit 11 is the time of projection of the laser light LS2 from the distance measurement laser diode LD2 (timing t1 in the drawing). The distance calculation unit 272 receives the reflected light RV2 of the laser light LS2 by the photodiode PD0 in the light reception processing unit SA, and inputs an output from a comparator / peak hold processing unit (not shown) in the amplification circuit 262. Is determined when the reflected light RM is received (timing t2 in the figure). The distance calculation unit 272 can easily derive the distance from the invisible light sensor NVSS to the specific substance, for example, by calculating the distance as “distance = light velocity × (time difference Δt / 2)”.

物質検知部の一例としての物質検知処理部273は、ガス検知用レーザダイオードLD1から出射されるレーザ光LS1の反射光RV1に対応するAD変換回路271の出力を基に、特定物質の検知の有無を判定し、検知した特定物質を表す信号を表示処理部28に出力する。   The substance detection processing unit 273 as an example of the substance detection unit detects whether or not a specific substance is detected based on the output of the AD conversion circuit 271 corresponding to the reflected light RV1 of the laser beam LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1. And a signal representing the detected specific substance is output to the display processing unit 28.

画像生成部の一例としての表示処理部28は、検知された特定物質を表す信号を基に、非可視光センサNVSSから視た、検知領域SAR内における特定物質の2次元位置を示す物質位置画像データを生成する。物質位置画像データは、特定物質を表す画像データと、検知領域SAR内の2次元位置情報(例えば、雲台10のパン角度及びチルト角度)とを含む。表示処理部28は、この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。   The display processing unit 28 as an example of the image generation unit is a substance position image indicating a two-dimensional position of the specific substance in the detection region SAR viewed from the invisible light sensor NVSS based on a signal representing the detected specific substance. Generate data. The substance position image data includes image data representing a specific substance and two-dimensional position information (for example, pan angle and tilt angle of the camera platform 10) in the detection area SAR. The display processing unit 28 outputs the substance position image data to the display control unit 37 of the visible light camera VSC.

なお、本実施形態において、表示処理部28は、物質位置画像データを可視光カメラVSC内の表示制御部37に送信する代わりに、例えば後述するモニタ150やカメラサーバCS、通信端末(図示せず)に直接送信してもよい。   In this embodiment, instead of transmitting the substance position image data to the display control unit 37 in the visible light camera VSC, the display processing unit 28, for example, a monitor 150, a camera server CS, or a communication terminal (not shown) described later. ) May be sent directly.

このように、検知領域SAR内の可視光画像データに、検知処理部27により得られた特定物質に関する情報が合成された表示データが出力される。従って、非可視光センサNVSSは、検知領域SARのどこに特定物質が存在するかをユーザに対して視覚的に明らかに示すことができる。   In this way, display data in which information on the specific substance obtained by the detection processing unit 27 is combined with the visible light image data in the detection region SAR is output. Therefore, the non-visible light sensor NVSS can clearly show to the user where the specific substance is present in the detection region SAR.

図10に示すように、可視光カメラVSCは、集光レンズV31と、イメージセンサV33と、信号処理部V35と、表示制御部37と、出力部38と、を有する。信号処理部V35及び表示制御部37の各機能は、メモリ(不図示)に保持されたプログラムをプロセッサV20が実行することにより、実現される。   As illustrated in FIG. 10, the visible light camera VSC includes a condenser lens V31, an image sensor V33, a signal processing unit V35, a display control unit 37, and an output unit 38. Each function of the signal processing unit V35 and the display control unit 37 is realized by the processor V20 executing a program held in a memory (not shown).

集光レンズV31は、非可視光センサNVSSによる検知領域SARを含む範囲を画角範囲とし、外部からの入射光(反射光RM)を集光し、イメージセンサV33の撮像面に結像させる。   The condensing lens V31 collects incident light (reflected light RM) from the outside including the detection area SAR by the invisible light sensor NVSS and forms an image on the imaging surface of the image sensor V33.

イメージセンサV33は、可視光の波長(例えば0.4μm〜0.7μm)に対し分光感度のピークを有する撮像素子である。イメージセンサV33は、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。イメージセンサV33の出力は、電気信号として信号処理部V35に入力される。   The image sensor V33 is an image sensor having a spectral sensitivity peak with respect to the wavelength of visible light (for example, 0.4 μm to 0.7 μm). The image sensor V33 converts an optical image formed on the imaging surface into an electric signal. The output of the image sensor V33 is input to the signal processing unit V35 as an electrical signal.

信号処理部V35は、イメージセンサV33の出力である電気信号を用いて、例えば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。信号処理部V35は、可視光画像データを表示制御部37に出力する。   The signal processing unit V35 generates visible light image data defined by, for example, RGB (Red Green Blue) or YUV (luminance / color difference) using an electrical signal that is an output of the image sensor V33. Thereby, visible light image data imaged by the visible light camera VSC is formed. The signal processing unit V35 outputs visible light image data to the display control unit 37.

表示制御部37は、例えば、特定物質が可視光画像データにおける所定の位置で検知された場合に、信号処理部V35から出力された可視光画像データと、表示処理部28から出力された物質位置画像データとを合成し、表示データを生成する。この表示データは、特定物質に関する情報の一例である。   For example, when a specific substance is detected at a predetermined position in the visible light image data, the display control unit 37 displays the visible light image data output from the signal processing unit V35 and the substance position output from the display processing unit 28. The display data is generated by combining the image data. This display data is an example of information regarding a specific substance.

画像出力部の一例としての出力部38は、この表示データを外部装置(例えばカメラサーバCS及びモニタ150)に出力する。   The output unit 38 as an example of the image output unit outputs the display data to an external device (for example, the camera server CS and the monitor 150).

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又は1つ以上の外部接続機器(不図示)に送信し、通信端末又は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。モニタ150は、表示制御部37から出力された表示データを表示する。   The camera server CS transmits display data output from the display control unit 37 to a communication terminal or one or more externally connected devices (not shown), and display data on a display screen of the communication terminal or one or more externally connected devices. Prompt display. The monitor 150 displays the display data output from the display control unit 37.

図14は、特定物質の吸収スペクトルに対し、レーザダイオードの発振周波数が最適範囲である場合のレーザ光の入力信号及び出力信号の一例を説明する図である。図14には、レーザダイオードから出射され、波長変調されたレーザ光の入力信号に対し、特定物質で反射され、フォトダイオードで受光したレーザ光の出力信号が示される。   FIG. 14 is a diagram for explaining an example of an input signal and an output signal of laser light when the oscillation frequency of the laser diode is in the optimum range with respect to the absorption spectrum of the specific substance. FIG. 14 shows an output signal of the laser beam reflected from the specific substance and received by the photodiode with respect to the input signal of the laser beam emitted from the laser diode and subjected to wavelength modulation.

また、ここでは、検知対象の物質であるガスとして、メタンガス(CH)を一例として挙げる。図14では、縦軸はフォトダイオードPDにおいて受光された反射光に対応するI/V変換回路261の出力に相当する受光電圧(単位は正規化された値)を表し、横軸はフォトダイオードが受光するレーザ光の波長(nm)を表す。受光電圧が著しく低下している部分は、特定物質固有のエネルギー吸収領域、つまりレーザ光の吸収率が高い波長帯域である。 Here, methane gas (CH 4 ) is taken as an example as a gas that is a substance to be detected. In FIG. 14, the vertical axis represents the received light voltage (unit is a normalized value) corresponding to the output of the I / V conversion circuit 261 corresponding to the reflected light received by the photodiode PD, and the horizontal axis represents the photodiode. It represents the wavelength (nm) of the received laser beam. The portion where the received light voltage is remarkably lowered is an energy absorption region unique to the specific substance, that is, a wavelength band where the absorption rate of the laser beam is high.

図14では、特定物質の吸収スペクトルは、1653.67nmを中心とする波長帯域を有する。これに対し、レーザダイオードLD1から出射されるレーザ光は、波長変調範囲WAR0に示すように、1653.67nmを中心波長とし、0.05nmの変調幅で変調される。   In FIG. 14, the absorption spectrum of the specific substance has a wavelength band centered on 1653.67 nm. On the other hand, the laser light emitted from the laser diode LD1 is modulated with a modulation width of 0.05 nm with a center wavelength of 1653.67 nm as shown in the wavelength modulation range WAR0.

前述したように、レーザダイオードLD1からレーザ光が出射され、検知領域SAR内の特定物質で反射された、若しくは特定物質透過後の背景により反射された反射光は、一定の周波数(1f)を持つ正弦波として波長変調されたレーザ光の入力信号に対し、2倍の周波数(2f)を有しかつ振幅が一定となる出力信号として検知される。   As described above, the reflected light emitted from the laser diode LD1 and reflected by the specific substance in the detection region SAR or reflected by the background after passing through the specific substance has a certain frequency (1f). It is detected as an output signal having a frequency (2f) twice as large as the input signal of the laser light wavelength-modulated as a sine wave and having a constant amplitude.

図15は、特定物質の吸収スペクトルに対し、ガス検知用レーザダイオードLD1の発振周波数が最適範囲の発振周波数から低波長側にシフトした場合のレーザ光の入力信号及び出力信号の一例を説明する図である。図15では、レーザ光LS1は、波長変調範囲WAR1に示すように、例えば1653.66nmを中心波長とし、0.05nmの変調幅で波長変調される。この場合の反射光は、2倍の周波数(2f)を有しかつ振幅が一定ではない出力信号として検知される。   FIG. 15 is a diagram for explaining an example of an input signal and an output signal of laser light when the oscillation frequency of the gas detection laser diode LD1 is shifted from the oscillation frequency in the optimum range to the lower wavelength side with respect to the absorption spectrum of the specific substance. It is. In FIG. 15, as shown in the wavelength modulation range WAR1, the laser light LS1 is wavelength-modulated with, for example, 1653.66 nm as a center wavelength and a modulation width of 0.05 nm. The reflected light in this case is detected as an output signal having a double frequency (2f) and an amplitude that is not constant.

図16は、特定物質の吸収スペクトルに対し、ガス検知用レーザダイオードLD1の発振周波数が最適範囲の発振周波数から長波長側にシフトした場合のレーザ光の入力信号及び出力信号の一例を説明する図である。図16では、レーザ光LS1は、波長変調範囲WAR2に示すように、例えば1653.68nmを中心波長とし、0.05nmの変調幅で波長変調される。この場合の反射光は、2倍の周波数(2f)を有しかつ振幅が一定ではない出力信号として検知される。   FIG. 16 is a diagram illustrating an example of an input signal and an output signal of laser light when the oscillation frequency of the gas detection laser diode LD1 is shifted from the oscillation frequency in the optimum range to the long wavelength side with respect to the absorption spectrum of the specific substance. It is. In FIG. 16, as shown in the wavelength modulation range WAR2, the laser beam LS1 is wavelength-modulated with, for example, 1653.68 nm as a center wavelength and a modulation width of 0.05 nm. The reflected light in this case is detected as an output signal having a double frequency (2f) and an amplitude that is not constant.

図15、図16に示すように、レーザダイオードLD1から出射されるレーザ光の波長が低波長側又は長波長側にずれる場合、振幅が変動する信号が出力される。この振幅の変動は、レーザ光LS1の波長と特定物質のエネルギー吸収領域の中心波長とがずれている状態として現れる。レーザ光LS1の波長は、レーザダイオードLD1の温度に依存し、温度変化により大きくずれると、レーザ光の入力信号に対し2倍の周波数(2f)を持つ出力信号が出力されなくなる。つまり、特定物質の検知が困難となってしまう。このため、レーザ光LS1の入力信号に対し2倍の周波数(2f)を持つ出力信号の振幅が一定となるように、レーザダイオードLD1の温度を一定に保つための温調制御が行われることが好ましい。これにより、ガス検知カメラ1は、レーザ光LS1の入力信号に対し振幅の安定した2倍の周波数(2f)を持つ出力信号を検知することができ、物質検知の精度が向上する。   As shown in FIGS. 15 and 16, when the wavelength of the laser light emitted from the laser diode LD1 is shifted to the low wavelength side or the long wavelength side, a signal whose amplitude varies is output. This fluctuation in amplitude appears as a state where the wavelength of the laser beam LS1 is shifted from the center wavelength of the energy absorption region of the specific substance. The wavelength of the laser light LS1 depends on the temperature of the laser diode LD1, and if the laser light LS1 deviates greatly due to a temperature change, an output signal having a frequency (2f) twice that of the laser light input signal is not output. That is, it becomes difficult to detect a specific substance. For this reason, temperature control is performed to keep the temperature of the laser diode LD1 constant so that the amplitude of the output signal having a frequency (2f) twice as high as the input signal of the laser light LS1 is constant. preferable. As a result, the gas detection camera 1 can detect an output signal having a frequency (2f) whose amplitude is twice as stable as the input signal of the laser beam LS1, and the accuracy of substance detection is improved.

上記構成を有するガス検知カメラ1の動作を示す。   Operation | movement of the gas detection camera 1 which has the said structure is shown.

始めに、比較例における非可視光センサの信号処理を示す。比較例では、検知領域SARmにおいて、単にレーザ光を2次元走査する場合を示す。図17は、比較例における非可視光センサの信号処理手順の一例を説明するフローチャートである。図17において、ガス検知用レーザダイオードから検知領域SARm内の照射位置に対しレーザ光が出射されると(S101)、検知領域SARm内の照射位置で、特定物質がある場合には、特定物質であるガスGSによって反射された反射光は、フォトダイオードPD0によって受光される。フォトダイオードPD0からの出力信号が受光処理部SAで増幅処理を含む各種信号処理されると(S102)、特定物質であるガスGSの有無が検知される(S103)。   First, signal processing of the invisible light sensor in the comparative example is shown. In the comparative example, a case where laser light is simply two-dimensionally scanned in the detection region SARm is shown. FIG. 17 is a flowchart for explaining an example of a signal processing procedure of the invisible light sensor in the comparative example. In FIG. 17, when a laser beam is emitted from the gas detection laser diode to the irradiation position in the detection area SARm (S101), if there is a specific substance at the irradiation position in the detection area SARm, The reflected light reflected by a certain gas GS is received by the photodiode PD0. When the output signal from the photodiode PD0 is subjected to various signal processing including amplification processing by the light receiving processing unit SA (S102), the presence or absence of the gas GS as the specific substance is detected (S103).

この後、物質検知を継続するか否かが判別され(S104)、物質検知を継続する場合、センサスキャンユニット5mが次の照射位置に移動する(S105)。そして、ステップS101からの処理が繰り返される。一方、物質検知を継続しない場合、非可視光センサの信号処理は、そのまま終了する。   Thereafter, it is determined whether or not the substance detection is continued (S104). When the substance detection is continued, the sensor scan unit 5m moves to the next irradiation position (S105). Then, the processing from step S101 is repeated. On the other hand, when the substance detection is not continued, the signal processing of the invisible light sensor is ended as it is.

図18は、本実施形態における非可視光センサNVSSの信号処理手順の一例を説明するフローチャートである。図18において、制御部11内の変調信号生成部13は、距離測定用レーザダイオードLD2に対し、光源発光信号を出力し、検知領域SAR内の照射位置に向けてレーザ光LS2を出射させる(S1)。フォトダイオードPD0が、レーザ光LS2が検知領域SAR内の照射位置で反射した反射光RV2を受光すると、受光処理部SA内の距離算出部272は、センサスキャンユニット5から検知領域SAR内の照射位置までの距離を算出して距離情報を取得する(S2)。   FIG. 18 is a flowchart for explaining an example of a signal processing procedure of the invisible light sensor NVSS in the present embodiment. In FIG. 18, the modulation signal generation unit 13 in the control unit 11 outputs a light source emission signal to the distance measuring laser diode LD2, and emits the laser light LS2 toward the irradiation position in the detection region SAR (S1). ). When the photodiode PD0 receives the reflected light RV2 reflected by the laser light LS2 at the irradiation position in the detection region SAR, the distance calculation unit 272 in the light reception processing unit SA receives the irradiation position in the detection region SAR from the sensor scan unit 5. The distance information is acquired by calculating the distance to (S2).

制御部11内の信号ゲイン調整部14は、距離算出部272から距離情報を受けると、テーブル14zに基づき、ステップS3で算出した距離に対応する出力ゲインを取得し(S3)、この出力ゲインを、ガス検知用レーザ光LS1の出力ゲインとして用いるために、メモリ14yに一時的に記憶する(S4)。   When the signal gain adjustment unit 14 in the control unit 11 receives the distance information from the distance calculation unit 272, the signal gain adjustment unit 14 acquires an output gain corresponding to the distance calculated in step S3 based on the table 14z (S3). In order to use it as the output gain of the laser beam LS1 for gas detection, it is temporarily stored in the memory 14y (S4).

制御部11は、距離測定用レーザダイオードLD2から出射されるレーザ光LS2の照射位置が最初の照射位置であるか否かを判別する(S5)。最初の照射位置である場合(S5、YES)、制御部11内の2次元化ユニット制御部12は、レーザ光LS1,LS2が次の照射位置に照射可能となるようにセンサスキャンユニット5を移動させる(S6)。この後、制御部11は、ステップS1の処理を行い、同様の処理を繰り返す。   The controller 11 determines whether or not the irradiation position of the laser light LS2 emitted from the distance measuring laser diode LD2 is the first irradiation position (S5). When it is the first irradiation position (S5, YES), the two-dimensional unit control unit 12 in the control unit 11 moves the sensor scan unit 5 so that the laser beams LS1 and LS2 can be irradiated to the next irradiation position. (S6). Thereafter, the control unit 11 performs the process of step S1 and repeats the same process.

一方、距離測定用レーザダイオードLD2から出射したレーザ光LS2の照射位置が最初の照射位置でない場合(S5、NO)、信号ゲイン調整部14は、テーブル14zを基に、メモリ14yに記憶された距離情報に対応する出力ゲインを取得し、この出力ゲインをガス検知用レーザダイオードLD1に設定する(S7)。   On the other hand, when the irradiation position of the laser beam LS2 emitted from the distance measuring laser diode LD2 is not the first irradiation position (S5, NO), the signal gain adjustment unit 14 stores the distance stored in the memory 14y based on the table 14z. An output gain corresponding to the information is acquired, and this output gain is set in the gas detection laser diode LD1 (S7).

ここで、出力ゲインと受光信号レベルの関係について考察する。図19(A)〜図19(C)は、距離に応じた受光信号レベルの変化を示すグラフである。図19(A)では、出力ゲインを低く設定した場合の受光信号レベルの推移が示されている。この場合、照射位置までの距離が近距離であると、フォトダイオードは高い受光レベルの信号を得るが、遠距離では、レーザダイオードからのレーザ光の光量が少なくなり、ガス検知可能な受光レベルの信号を得られない。   Here, the relationship between the output gain and the received light signal level will be considered. FIG. 19A to FIG. 19C are graphs showing changes in the received light signal level according to distance. FIG. 19A shows the transition of the received light signal level when the output gain is set low. In this case, if the distance to the irradiation position is a short distance, the photodiode obtains a signal with a high light reception level, but at a long distance, the amount of laser light from the laser diode decreases, and the light reception level at which gas detection is possible. I can't get a signal.

図19(B)では、出力ゲインを高く設定した場合の受光信号レベルの推移が示されている。この場合、照射位置までの距離が遠距離でも、フォトダイオードはガス検知可能な受光レベルの信号を得られるが、近距離では、受光レベルの信号が飽和してしまい、高い受光レベルの信号を得られない。   FIG. 19B shows the transition of the received light signal level when the output gain is set high. In this case, even if the distance to the irradiation position is long, the photodiode can obtain a light reception level signal capable of detecting gas, but at a short distance, the light reception level signal is saturated and a high light reception level signal is obtained. I can't.

これに対し、本実施形態では、図19(C)に示すように、照射位置までの距離に対応する適切な出力ゲインが設定される。図19(C)は、本実施形態のガス検知カメラ1においてガス検知用のレーザ光LS1の出力ゲインが可変である場合における、検知対象のガスGSまでの距離とガスGSにより反射した反射光RV1の信号レベルとの関係の一例を示すグラフである。つまり、照射位置までの距離が近距離から遠距離に至る範囲内で、フォトダイオードPD0が受光する信号レベルがあるレベルの範囲に収まるように、出力ゲインが設定される。ガス検知用レーザダイオードLD1から出射されるレーザ光LS1の出力ゲインが、テーブル14zで設定される、照射位置までの距離に応じた適切な値に設定されることで、フォトダイオードPD0は、検知領域SAR内の照射位置が近距離から遠距離までの範囲内であっても、ほぼ一定の受光レベルの信号を得ることができる。なお、距離測定用レーザダイオードLD2の出力ゲインは、前述したように比較的大きな値であって、一定値でもよい。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 19C, an appropriate output gain corresponding to the distance to the irradiation position is set. FIG. 19C shows the distance to the gas GS to be detected and the reflected light RV1 reflected by the gas GS when the output gain of the laser light LS1 for gas detection is variable in the gas detection camera 1 of the present embodiment. It is a graph which shows an example of the relationship with the signal level. That is, the output gain is set so that the signal level received by the photodiode PD0 falls within a certain level within the range from the short distance to the long distance. The output gain of the laser beam LS1 emitted from the gas detection laser diode LD1 is set to an appropriate value corresponding to the distance to the irradiation position set in the table 14z, so that the photodiode PD0 Even if the irradiation position in the SAR is within a range from a short distance to a long distance, a signal having a substantially constant light reception level can be obtained. The output gain of the distance measuring laser diode LD2 is a relatively large value as described above, and may be a constant value.

変調信号生成部13は、前回のスポット照射において、距離測定用レーザダイオードLD2からのレーザ光LS2が照射された照射位置に、ガス検知用レーザダイオードLD1からガス検知用のレーザ光LS1をスポット照射させる(S8)。つまり、ガス検知用のレーザ光LS1は、距離測定用のレーザ光LS2より1照射位置分遅れてスポット照射される。また、この時、ガス検知用のレーザ光LS1のスポット照射と同時に、変調信号生成部13は、距離測定用レーザダイオードLD2から距離測定用のレーザ光LS2をスポット照射させる。つまり、距離測定用のレーザ光LS2は、ガス検知用のレーザ光LS1より1照射位置分だけ先行してスポット照射される。   The modulation signal generation unit 13 spot-irradiates the laser beam LS1 for gas detection from the gas detection laser diode LD1 to the irradiation position irradiated with the laser beam LS2 from the distance measurement laser diode LD2 in the previous spot irradiation. (S8). That is, the laser beam LS1 for gas detection is spot-irradiated with a delay of one irradiation position from the laser beam LS2 for distance measurement. At this time, simultaneously with spot irradiation of the laser beam LS1 for gas detection, the modulation signal generation unit 13 spot-irradiates the laser beam LS2 for distance measurement from the laser diode LD2 for distance measurement. That is, the laser beam LS2 for distance measurement is spot-irradiated by one irradiation position ahead of the laser beam LS1 for gas detection.

受光処理部SAは、フォトダイオードPD0からの出力信号に対し、増幅処理を含む各種信号処理を行う(S9)。物質検知処理部273は、各種信号処理が行われた結果、前述した2倍の周波数(2f)を持つ出力信号の有無によって、特定物質であるガスGSの有無を検知する(S10)。   The light reception processing unit SA performs various signal processing including amplification processing on the output signal from the photodiode PD0 (S9). The substance detection processing unit 273 detects the presence / absence of the gas GS as the specific substance based on the presence / absence of the output signal having the double frequency (2f) described above as a result of the various signal processing (S10).

この後、制御部11は、物質検知を継続するか否かを判別する(S11)。物質検知を継続する場合、ステップS6において、制御部11内の2次元化ユニット制御部12は、レーザ光LS1,LS2が次の照射位置に照射可能となるようにセンサスキャンユニット5を移動させる。この後、制御部11は、ステップS1の処理に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、物質検知を継続しない場合、制御部11は、非可視光センサNVSSの信号処理を終了する。   Thereafter, the control unit 11 determines whether or not to continue substance detection (S11). When the substance detection is continued, in step S6, the two-dimensional unit control unit 12 in the control unit 11 moves the sensor scan unit 5 so that the laser beams LS1 and LS2 can be irradiated to the next irradiation position. Thereafter, the control unit 11 returns to the process of step S1 and repeats the same process. On the other hand, when the substance detection is not continued, the control unit 11 ends the signal processing of the invisible light sensor NVSS.

ステップS10で特定物質であるガスGSが検知された場合、前述したように、表示処理部28は、特定物質であるガスGSを含む画像(物質位置画像データ)を生成する。生成された特定物質であるガスGSを含む画像は、表示制御部37によって可視光カメラVSCで撮像された可視光画像と重畳される。可視光画像に特定物質であるガスGSを含む画像が重畳された合成画像は、モニタ150に表示される。   When the gas GS that is the specific substance is detected in step S10, as described above, the display processing unit 28 generates an image (substance position image data) including the gas GS that is the specific substance. The generated image containing the gas GS as the specific substance is superimposed on the visible light image captured by the visible light camera VSC by the display control unit 37. A composite image obtained by superimposing an image containing the gas GS as the specific substance on the visible light image is displayed on the monitor 150.

図20は、モニタ150の表示画面例を示す図である。モニタ150は、可視光カメラVSCによって撮像された可視光画像(人物HMを含む画像)に、非可視光センサNVSSによって検知された特定物質であるガスGSを含む画像を重畳し、表示する。これにより、ユーザは、モニタ150に表示されたガスGSを視覚的に確認できる。   FIG. 20 is a diagram illustrating a display screen example of the monitor 150. The monitor 150 superimposes and displays an image including the gas GS that is a specific substance detected by the invisible light sensor NVSS on a visible light image (an image including the person HM) captured by the visible light camera VSC. Thereby, the user can visually confirm the gas GS displayed on the monitor 150.

以上により、本実施形態のガス検知カメラ1では、ガス検知用レーザダイオードLD1は、ガス検知用の波長を有するレーザ光LS1を検知エリア(検知領域SAR)に出射する。距離測定用レーザダイオードLD2は、距離測定用のレーザ光LS2を検知領域SARに出射する。距離算出部272は、検知領域SAR内の照射位置で反射されたレーザ光RV2を基に、照射位置までの距離を測定する。信号ゲイン調整部14は、距離算出部272で測定された距離に応じて、ガス検知用のレーザ光LS1の出力ゲインを調整する。物質検知処理部273は、出力ゲインが調整された、ガス検知用のレーザ光LS1による照射位置からの反射光RV1を基に、ガスの有無を検知する。ガス検知カメラ1は、検知領域SAR内でレーザ光LS1及びレーザ光LS2を走査する際、レーザ光LS2をレーザ光LS1より先行させる。   Thus, the gas detection camera 1 of this embodiment, the gas detection laser diode LD1 emits a laser beam LS1 having a wavelength for gas detection in the detection area (sensing area SAR). The distance measuring laser diode LD2 emits a distance measuring laser beam LS2 to the detection region SAR. The distance calculation unit 272 measures the distance to the irradiation position based on the laser beam RV2 reflected at the irradiation position in the detection region SAR. Signal gain adjustment unit 14, in accordance with the distance measured by the distance calculating unit 272 adjusts the output gain of the laser beam LS1 for gas detection. Substance detection processing unit 273, the output gain is adjusted, based on the reflected light RV1 from the irradiation position of the laser beam LS1 for gas detection, it detects the presence of gas. When the gas detection camera 1 scans the laser light LS1 and the laser light LS2 within the detection region SAR, the gas detection camera 1 precedes the laser light LS1.

これにより、ガス検知カメラ1は、2次元的な検知エリア(検知領域SAR)内において容易にガス(物質)を検知できる。また、ガス検知カメラ1は、照射位置までの距離に応じて、ガス検知用のレーザ光LS1の出力ゲインが調整されるので、近い距離から遠い距離までガス検知可能となり、検知領域SAR内においてガス検知可能な領域を広げることができる。   Thereby, the gas detection camera 1 can detect a gas (substance) easily in a two-dimensional detection area (detection area SAR). Further, since the output gain of the laser beam LS1 for gas detection is adjusted according to the distance to the irradiation position, the gas detection camera 1 can detect a gas from a short distance to a far distance, and the gas is detected in the detection area SAR. The detectable area can be expanded.

また、ガス検知カメラ1では、先に距離測定用のレーザ光LS2がスポット照射された照射位置に、ガス検知用のレーザ光LS1がスポット照射されるので、ガス検知カメラ1は、ガス検知用のレーザ光LS1の出力ゲインを距離に応じて適切な値に設定することができる。従って、ガス検知カメラ1は、ガス検知の精度を高めることができる。また、距離の測定とガス検知とを連続して行うことができ、効率的なガス検知が可能となる。   Further, in the gas detection camera 1, since the laser beam LS1 for gas detection is spot-irradiated at the irradiation position where the laser beam LS2 for distance measurement is previously spot-irradiated, the gas detection camera 1 is used for gas detection. The output gain of the laser beam LS1 can be set to an appropriate value according to the distance. Therefore, the gas detection camera 1 can improve the accuracy of gas detection. Further, distance measurement and gas detection can be performed continuously, and efficient gas detection becomes possible.

また、ガス検知カメラ1は、ガス検知用レーザダイオードLD1と距離測定用レーザダイオードLD2とが固定された雲台10を旋回させることで、ガス検知用のレーザ光LS1及び距離測定用のレーザ光LS2をパン方向P及びチルト方向Tに走査するので、レーザ光を走査する制御が簡単化かつ効率化される。   In addition, the gas detection camera 1 rotates the camera platform 10 to which the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2 are fixed, so that the gas detection laser beam LS1 and the distance measurement laser beam LS2 are rotated. Is scanned in the pan direction P and the tilt direction T, the control of scanning the laser beam is simplified and made efficient.

また、ガス検知用レーザダイオードLD1と距離測定用レーザダイオードLD2とが、1照射位置分ずれてスポット照射されるように、雲台10に固定されるので、ガス検知用のレーザ光LS1と距離測定用のレーザ光LS2とを1照射位置分ずらしてスポット照射する制御が簡単になる。   Further, since the gas detection laser diode LD1 and the distance measurement laser diode LD2 are fixed to the camera platform 10 so that spot irradiation is performed with a shift by one irradiation position, the gas detection laser light LS1 and distance measurement are performed. The control of spot irradiation with the laser beam LS2 shifted by one irradiation position is simplified.

また、ガス検知用のレーザ光LS1及び距離測定用のレーザ光LS2をパン方向Pに往復して走査する際、往路方向と復路方向のいずれの走査方向においても、先に距離測定用のレーザ光LS2がスポット照射された照射位置にガス検知用のレーザ光LS1をスポット照射するので、いずれの方向においても、ガス検知用のレーザ光LS1の出力ゲインを距離に応じて適切な値に設定することができる。また、往復してガス検知を行うことで、ガス検知の時間を短縮できる。   When the laser beam LS1 for gas detection and the laser beam LS2 for distance measurement are scanned back and forth in the pan direction P, the laser beam for distance measurement is first used in both the forward direction and the backward direction. Since the laser beam LS1 for gas detection is spot-irradiated at the irradiation position where the LS2 is spot-irradiated, the output gain of the laser beam LS1 for gas detection is set to an appropriate value according to the distance in any direction. Can do. Further, the gas detection time can be shortened by reciprocating the gas detection.

また、ガス検知カメラ1は検知されたガスの画像を生成して出力するので、検知されたガスを可視化することができる。   Further, since the gas detection camera 1 generates and outputs an image of the detected gas, the detected gas can be visualized.

また、撮像された可視光画像にガスの画像が重畳してモニタ150に表示されるので、ユーザはモニタ150の画面を見て可視光画像上のどの位置にガスがあるのかを視覚的に認識できる。   In addition, since the gas image is superimposed on the captured visible light image and displayed on the monitor 150, the user visually recognizes where the gas is on the visible light image by looking at the screen of the monitor 150. it can.

以上、図面を参照しながら実施の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、各種の変更例又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。   While the embodiments have been described with reference to the drawings, it is needless to say that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

例えば、上記実施形態では、ガス検知用のレーザ光LS1と距離測定用のレーザ光LS2とは、1照射位置分ずらしてスポット照射されたが、ガス検知用のレーザ光LS1が距離測定用のレーザ光LS2がスポット照射された照射位置に後からスポット照射される限り、2照射位置分以上ずらしてスポット照射されてもよい。また、ガス検知用のレーザ光LS1及び距離測定用のレーザ光LS2をスポット照射して走査する場合に限らず、連続照射しながら走査してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the laser beam LS1 for gas detection and the laser beam LS2 for distance measurement are spot-irradiated with a shift by one irradiation position, but the laser beam LS1 for gas detection is a laser for distance measurement. As long as the light LS2 is spot-irradiated later, the spot irradiating position may be shifted by two or more irradiation positions. Further, not limited to the case of scanning the laser beam LS2 for the laser light LS1 and distance measurement for gas detection and spot irradiation may be scanned with continuous irradiation.

また、上記実施形態では、特定物質の一例として、メタンガス(CH4)を挙げたが、気体、液体、固体を問わず、他の物質でもよい。表1には、非可視光センサNVSSが検知可能な特定物質と、特定物質を検知するために使用される波長とが示されている。これにより、非可視光センサNVSSは、個々の特定物質に対応する波長を用いて、多種類の特定物質を検知でき、各特定物質が検知されたことを示す物質位置画像データを生成することができる。   In the above embodiment, as an example of a specific substance, has been given the methane (CH4), a gas, liquid, solid regardless of, and may be other materials. Table 1, and the specific substance invisible light sensor NVSS can detect, and the wavelength used to detect specific substances are shown. Thereby, the non-visible light sensor NVSS can detect many kinds of specific substances using wavelengths corresponding to individual specific substances, and can generate substance position image data indicating that each specific substance has been detected. it can.

Figure 2017044495
Figure 2017044495

本発明は、ユーザの多大な労力を要することなく、検知領域内において、可視光の撮像では視認が困難な物質を細かい分解能でかつ容易に検知する物質検知装置、物質検知システム及び物質検知方法として有用である。   The present invention provides a substance detection apparatus, a substance detection system, and a substance detection method for easily detecting a substance that is difficult to visually recognize with visible light imaging within a detection area with a fine resolution without requiring much labor of a user. Useful.

1 ガス検知カメラ
1w 開口部
1z 筐体
5,5m センサスキャンユニット
10 雲台
11 制御部
12 2次元化ユニット制御部
13 変調信号生成部
14 信号ゲイン調整部
14y メモリ
14z テーブル
15 パンチルトユニット
26 信号加工部
27 検知処理部
28 表示処理部
37 表示制御部
38 出力部
150 モニタ
261 I/V変換回路
262 増幅回路
263 フィルタ処理回路
271 AD変換回路
272 距離算出部
273 物質検知処理部
AX1,AX2 レンズ回転軸
CLZ,V31 集光レンズ
CS カメラサーバ
D1a,D1b,D2a,D2b 矢印
DS 信号処理部
F1a,F1b,F2a,F2b 力
GS ガス
HM 人物
K 検知空間
KL1a,KL1b,KL2a,KL2b コイル
LD1,LD2 レーザダイオード
LS1,LS2,RV1,RV2 レーザ光
SP1,SP2,SP11,SP12,SP21,SP22,SP23 照射位置
Mg1a,Mg1b,Mg1c,Mg1d,Mg2a,Mg2b,Mg2c,Mg2d 磁石
NVSS 非可視光センサ
OP1 ガス検知用投射光源光学部
OP2 距離測定用投射光源光学部
PD0 フォトダイオード
PJ 投射部
PLZ1,PLZ2 コリメートレンズ
RM 反射光
RP 受光部
SA 受光処理部
SAR,SARm 検知領域
V20 プロセッサ
V33 イメージセンサ
V35 信号処理部
VSC 可視光カメラ
WAR0,WAR1,WAR2 波長変調範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas detection camera 1w Opening part 1z Case 5,5m Sensor scan unit 10 Pan head 11 Control part 12 Two-dimensional unit control part 13 Modulation signal generation part 14 Signal gain adjustment part 14y Memory 14z Table 15 Pan tilt unit 26 Signal processing part 27 Detection processing unit 28 Display processing unit 37 Display control unit 38 Output unit 150 Monitor 261 I / V conversion circuit 262 Amplification circuit 263 Filter processing circuit 271 AD conversion circuit 272 Distance calculation unit 273 Substance detection processing unit AX1, AX2 Lens rotation axis CLZ , V31 condenser lens CS camera server D1a, D1b, D2a, D2b arrow DS signal processing unit F1a, F1b, F2a, F2b force GS gas HM person K detection space KL1a, KL1b, KL2a, KL2b coil LD1, LD2 laser Aode LS1, LS2, RV1, RV2 Laser light SP1, SP2, SP11, SP12, SP21, SP22, SP23 Irradiation position Mg1a, Mg1b, Mg1c, Mg1d, Mg2a, Mg2b, Mg2c, Mg2d Magnet NVSS Invisible light sensor OP1 For gas detection Projection light source optical unit OP2 Projection light source optical unit for distance measurement PD0 Photodiode PJ Projection unit PLZ1, PLZ2 Collimate lens RM Reflected light RP Light reception unit SA Light reception processing unit SAR, SARm Detection region V20 Processor V33 Image sensor V35 Signal processing unit VSC Visible light Camera WAR0, WAR1, WAR2 Wavelength modulation range

Claims (8)

物質の検知用波長を有する第1の光を検知エリアに出射する第1の光源と、
距離の測定用波長を有する第2の光を前記検知エリアに出射する第2の光源と、
前記第2の光が前記検知エリア内の照射位置で反射した前記第2の光の反射光を基に、前記照射位置までの距離を測定する距離測定部と、
前記距離測定部の測定結果に応じて、前記第1の光の出力ゲインを調整するゲイン調整部と、
前記ゲイン調整部により前記出力ゲインが調整された前記第1の光が前記照射位置で反射された前記第1の光の反射光を基に、前記検知エリア内における前記物質の有無を検知する物質検知部と、を備え、
前記検知エリア内における前記第1の光及び前記第2の光の走査において、前記第2の光が照射される照射位置は、前記第1の光が照射される照射位置より時間的に先行して照射される、
物質検知装置。
A first light source that emits first light having a wavelength for detecting a substance to a detection area;
A second light source that emits second light having a wavelength for measuring distance to the detection area;
A distance measuring unit that measures the distance to the irradiation position based on the reflected light of the second light reflected by the irradiation position in the detection area;
A gain adjusting unit that adjusts an output gain of the first light according to a measurement result of the distance measuring unit;
A substance that detects the presence or absence of the substance in the detection area based on the reflected light of the first light that is reflected at the irradiation position by the first light whose output gain has been adjusted by the gain adjusting unit. A detector,
In the scanning of the first light and the second light in the detection area, the irradiation position where the second light is irradiated precedes the irradiation position where the first light is irradiated. Irradiated
Substance detection device.
請求項1に記載の物質検知装置であって、
前記検知エリアに対する前記第1の光の出射と前記第2の光の出射とが所定の方向に沿って走査される際、前記第1の光源は、直前の前記第2の光の照射位置に前記第1の光を照射するように前記第1の光を出射する、
物質検知装置。
The substance detection device according to claim 1,
When the emission of the first light and the emission of the second light with respect to the detection area are scanned along a predetermined direction, the first light source is positioned at the irradiation position of the immediately preceding second light. Emitting the first light to irradiate the first light;
Substance detection device.
請求項2に記載の物質検知装置であって、
前記第1の光源と前記第2の光源とがベースに固定され、
前記第1の光源及び前記第2の光源は、前記ベースの旋回に応じて、前記第1の光の出射及び前記第2の光の出射を前記所定の方向に沿って走査する、
物質検知装置。
The substance detection device according to claim 2,
The first light source and the second light source are fixed to a base;
The first light source and the second light source scan the emission of the first light and the emission of the second light along the predetermined direction according to the turning of the base.
Substance detection device.
請求項3に記載の物質検知装置であって、
前記第1の光源及び前記第2の光源は、前記第1の光の照射位置と前記第2の光の照射位置とが前記検知エリア内で1照射位置分ずれて照射されるように、前記ベースに固定される、
物質検知装置。
The substance detection device according to claim 3,
The first light source and the second light source are irradiated so that the irradiation position of the first light and the irradiation position of the second light are shifted by one irradiation position in the detection area. Fixed to the base,
Substance detection device.
請求項2に記載の物質検知装置であって、
前記検知エリアに対する前記第1の光の出射と前記第2の光の出射とが前記所定の方向に沿って往復して走査される際、往路方向と復路方向とのいずれの走査方向においても、前記第2の光の照射位置が1照射位置の分、前記第1の光の照射位置より先行するように、前記走査方向の切り替え時に、前記第1の光の照射方向と前記第2の光の照射方向とを交差させる照射制御部、を更に備える、
物質検知装置。
The substance detection device according to claim 2,
When the emission of the first light and the emission of the second light with respect to the detection area are reciprocated and scanned along the predetermined direction, in either the forward direction or the backward direction, At the time of switching the scanning direction, the irradiation direction of the first light and the second light are such that the irradiation position of the second light precedes the irradiation position of the first light by one irradiation position. An irradiation control unit that crosses the irradiation direction of
Substance detection device.
請求項1に記載の物質検知装置であって、
前記物質検知部により検知された前記物質の画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された前記物質の画像データを出力する画像出力部と、を更に備える、
物質検知装置。
The substance detection device according to claim 1,
An image generation unit for generating image data of the substance detected by the substance detection unit;
An image output unit that outputs image data of the substance generated by the image generation unit,
Substance detection device.
請求項6に記載の物質検知装置と、
前記検知エリアの可視光画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された前記可視光画像のデータに、前記画像出力部により出力された前記物質の画像データを重畳して表示するモニタ装置と、を備える、
物質検知システム。
A substance detection device according to claim 6;
An imaging device that captures a visible light image of the detection area;
A monitor device that superimposes and displays the image data of the substance output by the image output unit on the data of the visible light image captured by the imaging device,
Substance detection system.
第1の光源及び第2の光源を少なくとも有する物質検知装置における物質検知方法であって、
前記第2の光源から、距離の測定用波長を有する測定光を検知エリアに出射し、
前記測定光が前記検知エリア内の照射位置で反射した前記測定光の反射光を基に、前記照射位置までの距離を測定し、
前記測定により得られた前記照射位置までの距離に応じて、物質の検知用波長を有する検知光の出力ゲインを調整し、
前記第1の光源から、前記出力ゲインが調整された前記検知光を前記検知エリアに出射し、
前記出力ゲインが調整された前記検知光が前記照射位置で反射された前記検知光の反射光を基に、前記検知エリア内における前記物質の有無を検知し、
前記検知エリア内における前記検知光及び前記測定光の走査において、前記検知光が照射される照射位置は、前記測定光が照射される照射位置より時間的に先行して照射される、
物質検知方法。
A substance detection method in a substance detection apparatus having at least a first light source and a second light source,
From the second light source, the measurement light having the distance measurement wavelength is emitted to the detection area,
Measure the distance to the irradiation position based on the reflected light of the measurement light reflected by the irradiation position in the detection area,
According to the distance to the irradiation position obtained by the measurement, adjust the output gain of the detection light having a wavelength for detecting the substance,
From the first light source, the detection light whose output gain is adjusted is emitted to the detection area,
Detecting the presence or absence of the substance in the detection area based on the reflected light of the detection light reflected at the irradiation position, the detection light having the output gain adjusted;
In the scanning of the detection light and the measurement light in the detection area, the irradiation position irradiated with the detection light is irradiated in time earlier than the irradiation position irradiated with the measurement light.
Substance detection method.
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