JP2017083272A - Substance detection device and substance detection method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substance detection device with which it is possible to improve the accuracy of detecting a substance in a detection area.SOLUTION: The substance detection device comprises: a transmitter for wavelength-modulating a first invisible light and emitting it into a substance detection area; a receiver for receiving a second invisible light that is the first invisible light reflected by a substance in the detection area; a detector for detecting a substance on the basis of the wavelength characteristic of the second invisible light; an actuator for changing the emission direction of the first invisible light and the reception direction of the second invisible light; and a controller for changing a modulation frequency that is the frequency with which the first invisible light is wavelength-modulated, and a detection frequency that corresponds to the modulation frequency for detecting a substance by the detector.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本開示は、物質検出装置及び物質検出方法に関する。   The present disclosure relates to a substance detection device and a substance detection method.

従来、所定のポイントに対してガス検出を行うガス検出装置が知られている(特許文献1参照)。このガス検出装置は、LD(Laser Diode)モジュールから出射されたレーザ光をハーフミラーで測定光と参照光とに分岐する。測定光は通常のガス検知に用いられる。参照光はガスセルを通過させた後に波長処理用受光器で受光される。波長処理制御部は、受光した参照光に応じた検知信号に基づき、LDモジュールの波長確認処理や波長校正処理を行う。   Conventionally, a gas detection device that performs gas detection on a predetermined point is known (see Patent Document 1). In this gas detection apparatus, laser light emitted from an LD (Laser Diode) module is split into measurement light and reference light by a half mirror. The measurement light is used for normal gas detection. The reference light is received by the wavelength processing light receiver after passing through the gas cell. The wavelength processing control unit performs wavelength confirmation processing and wavelength calibration processing of the LD module based on the detection signal corresponding to the received reference light.

特開2008−232920号公報JP 2008-232920 A

特許文献1に記載のガス検出装置は、任意の一点におけるガス検出を想定しており、任意のエリア(空間)に存在する物質検出を想定していない。仮に任意のエリアをガスの検出範囲とした場合、物質の検出精度が低下する可能性がある。   The gas detection device described in Patent Literature 1 assumes gas detection at an arbitrary point, and does not assume detection of a substance present in an arbitrary area (space). If an arbitrary area is set as a gas detection range, the substance detection accuracy may be lowered.

本開示は、上記従来の事情に鑑みなされたものであって、検出領域内における物質の検出精度を向上できる物質検出装置及び物質検出方法を提供する。   This indication is made in view of the above-mentioned conventional situation, and provides a substance detection device and a substance detection method which can improve detection accuracy of a substance in a detection field.

本開示の物質検出装置は、物質の検出領域内へ第1の非可視光を波長変調して出射するトランスミッタと、検出領域内において、第1の非可視光が物質で反射された光である第2の非可視光を受光するレシーバと、第2の非可視光の波長特性に基づいて、物質を検出するディテクタと、検出領域内において、第1の非可視光の出射方向及び第2の非可視光の受光方向を変更するアクチュエータと、第1の非可視光の波長変調の周波数である変調周波数と、ディテクタにより物質を検出するための変調周波数に対応する検出周波数と、を変更するコントローラと、を備える。   The substance detection device according to the present disclosure is a transmitter that wavelength-modulates and emits first invisible light into a substance detection area, and light in which the first invisible light is reflected by the substance in the detection area. A receiver that receives the second invisible light, a detector that detects the substance based on the wavelength characteristics of the second invisible light, and the emission direction of the first invisible light and the second in the detection region A controller that changes an actuator that changes the light receiving direction of invisible light, a modulation frequency that is a frequency modulation frequency of the first invisible light, and a detection frequency that corresponds to the modulation frequency for detecting a substance by the detector. And comprising.

本開示によれば、検出領域内における物質の検出精度を向上できる。   According to the present disclosure, it is possible to improve the detection accuracy of a substance in the detection region.

第1の実施形態における非可視光センサを含む検出カメラの概要を説明する模式図The schematic diagram explaining the outline | summary of the detection camera containing the invisible light sensor in 1st Embodiment. 検出カメラの内部構成例を示す模式図Schematic diagram showing an example of the internal configuration of the detection camera センサスキャンユニットによる検出領域の走査例を示す模式図Schematic diagram showing an example of scanning the detection area by the sensor scan unit 検出カメラの構成例を示すブロック図Block diagram showing a configuration example of a detection camera 受光処理部の構成例を示すブロック図Block diagram showing a configuration example of the light receiving processing unit 特定物質の吸収スペクトルに対し、レーザダイオードから出射されるレーザ光の波長が最適である場合における、レーザ光の入力信号及び出力信号を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the input and output signals of laser light when the wavelength of the laser light emitted from the laser diode is optimal for the absorption spectrum of the specific substance レーザダイオードの出力信号及びフォトダイオードの出力信号の時間変化例を示すグラフGraph showing an example of time change of output signal of laser diode and output signal of photodiode 物質検出動作におけるスポット検出の一例を説明するための図The figure for demonstrating an example of the spot detection in a substance detection operation | movement 物質検出動作における背景変化無しの場合のエリア検出の一例を説明するための模式図Schematic diagram for explaining an example of area detection when there is no background change in the substance detection operation 物質検出動作における背景変化有りの場合のエリア検出の一例を説明するための模式図Schematic diagram for explaining an example of area detection when there is a background change in the substance detection operation 物質検出結果の判定例を説明するための模式図Schematic diagram for explaining a determination example of the substance detection result 物質検出結果の判定例を詳細に説明するための模式図Schematic diagram for explaining in detail examples of substance detection results 非可視光センサによる物質検出動作の一例を示すフローチャートFlow chart showing an example of a substance detection operation by an invisible light sensor 非可視光センサによる物質検出動作の一例を示すフローチャート(図13の続き)Flowchart showing an example of a substance detection operation by an invisible light sensor (continuation of FIG. 13) 変調パターンの一例を示す模式図Schematic diagram showing an example of modulation pattern 変調パターンの他例を示す模式図Schematic diagram showing another example of modulation pattern

以下、適宜図面を参照しながら、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ことを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、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ものであり、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 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 claimed subject matter.

(本開示の一形態を得るに至った経緯)
従来のガス検出装置では、LDモジュールが、任意の波長を中心として波長変調したレーザ光を出射し、フォトダイオードが、検出領域で反射されたレーザ光を受光する。この際、検出領域内の検出対象物を除く反射率が均一な状態では、検出対象の物質が検出された場合には、LDモジュールによる波長変調の周波数の2倍の周波数がフォトダイオードの出力信号に現れ、検出対象の物質が検出されない場合には、上記波長変調の周波数の2倍の周波数がフォトダイオードの出力信号に現れない。反射率が均一な状態とは、例えば検出領域内の背景が一色である状態である。
(Background to obtaining one form of the present disclosure)
In the conventional gas detection apparatus, the LD module emits laser light that is wavelength-modulated around an arbitrary wavelength, and the photodiode receives the laser light reflected by the detection region. At this time, in the state where the reflectance excluding the detection target in the detection region is uniform, when a substance to be detected is detected, a frequency twice the frequency of wavelength modulation by the LD module is output from the photodiode. When the substance to be detected is not detected, a frequency twice the frequency of the wavelength modulation does not appear in the output signal of the photodiode. The state where the reflectance is uniform is a state where the background in the detection region is one color, for example.

一方、検出領域内の検出対象物を除く反射率が不均一な状態では、検出対象物が存在しなくても、フォトダイオードの入力信号に対して出力信号に変動が生じる。例えば、背景色が2色のストライプ状態であり、背景の反射率の周波数が入力信号の周波数の2倍に近似する場合、検出対象物が存在しなくても、入力信号の2倍の周波数の出力信号が現れ、検出対象物が存在すると誤検知される可能性がある。この場合、物質の検出精度が低下する。   On the other hand, in the state where the reflectance excluding the detection target in the detection region is non-uniform, the output signal varies with respect to the input signal of the photodiode even if there is no detection target. For example, when the background color is a stripe state of two colors and the frequency of the background reflectance approximates to twice the frequency of the input signal, even if there is no detection target, the frequency of the input signal is twice that of the input signal. If an output signal appears and there is an object to be detected, it may be erroneously detected. In this case, the substance detection accuracy decreases.

以下、検出領域内における物質の検出精度を向上できる物質検出装置及び物質検出方法について説明する。   Hereinafter, a substance detection apparatus and a substance detection method capable of improving the substance detection accuracy in the detection region will be described.

(第1の実施形態)
[構成等]
図1は実施の形態における非可視光センサNVSSを含む検出カメラ1の概要を説明する模式図である。検出カメラ1は、可視光カメラVSCと、非可視光センサNVSSとを含む構成である。
(First embodiment)
[Configuration]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an outline of a detection camera 1 including an invisible light sensor NVSS in the embodiment. The detection camera 1 is configured to include 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)を有する可視光に対する反射光RMを用いて、所定の検出空間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により撮像された出力画像データを、「可視光カメラ画像データ」という。   The visible light camera VSC is a person HM existing in a predetermined detection space K using reflected light RM for visible light having a predetermined wavelength (for example, 0.4 to 0.7 μm), for example, in the same manner as an existing surveillance camera. Or an object (not shown). Hereinafter, output image data captured by the visible light camera VSC is referred to as “visible light camera image data”.

従って、検出カメラ1は、非可視光を検出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。少なくとも非可視光センサNVSSを含む検出カメラ1は、物質検出装置の一例である。   Therefore, the detection camera 1 includes both configurations of a non-visible light sensor NVSS that detects non-visible light and a visible light camera VSC that obtains visible light camera image data by imaging. The detection camera 1 including at least the invisible light sensor NVSS is an example of a substance detection device.

非可視光センサNVSSは、可視光カメラVSCと同一の検出空間Kに対し、光学走査を用いた面照射により、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LSを投射する。投射されたレーザ光LSは、検出対象の物質(特定物質ともいう)の吸収波長帯の波長を含む光である。   The invisible light sensor NVSS projects laser light LS, which is invisible light (for example, infrared light) having a predetermined wavelength, to the same detection space K as the visible light camera VSC by surface irradiation using optical scanning. To do. The projected laser beam LS is light including a wavelength in an absorption wavelength band of a substance to be detected (also referred to as a specific substance).

非可視光センサNVSSは、レーザ光LSが被検出物(例えば特定物質としてメタンガス等の気体GS)により反射されたレーザ光RVを用いて、検出空間Kにおける特定物質の検出の有無を判定する。   The invisible light sensor NVSS determines whether or not a specific substance is detected in the detection space K by using the laser light RV that is reflected by the object to be detected (for example, a gas GS such as methane gas as the specific substance).

非可視光センサNVSSが検出の有無を判定する特定物質は、例えば可視光カメラVSCによる可視光カメラ画像データでは判別が困難な物質であり、ガス(気体)の他、液体や固体でもよい。ここでは、検出対象の物質がガス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, and may be a liquid or a solid in addition to a gas (gas). Here, a case where the substance to be detected is a gas GS is illustrated.

また、検出カメラ1は、可視光カメラVSCが撮像した可視光カメラ画像データに、非可視光センサNVSSによる特定物質の検出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 detection camera 1 includes output image data (hereinafter, “substance position image data”) including a determination result of whether or not a specific substance is detected by the invisible light sensor NVSS in the visible light camera image data captured by the visible light camera VSC. Or display data obtained by synthesizing information (substance name, etc.) on the substance position image data.

検出カメラ1からの表示データの出力先は、ネットワーク(不図示)を介して検出カメラ1に接続された外部接続機器であり、例えば図4に示すカメラサーバCS又はモニタ150である。検出カメラ1とモニタ150とを含んで物質検出システムが構成される。ネットワークは、有線ネットワーク(例えばイントラネット、インターネット)でもよいし、無線ネットワーク(例えば無線LAN(Local Area Network))でもよい。   The output destination of the display data from the detection camera 1 is an external connection device connected to the detection camera 1 via a network (not shown), for example, the camera server CS or the monitor 150 shown in FIG. A substance detection system is configured including the detection camera 1 and the monitor 150. The network may be a wired network (for example, an intranet or the Internet), or a wireless network (for example, a wireless LAN (Local Area Network)).

図2は検出カメラ1の内部構成を示す模式図である。図2では、図1の上方から(z軸方向の下向きに)視た場合の検出カメラ1の内部構成が示される。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal configuration of the detection camera 1. FIG. 2 shows the internal configuration of the detection camera 1 when viewed from the top of FIG. 1 (downward in the z-axis direction).

検出カメラ1は、例えば箱形の筐体1zを有する。筐体1zの前面には、非可視光センサNVSS用の開口部1wが形成される。なお、開口部1wには、防水・防塵のために、透明なガラスも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の撮像レンズV31(図4参照)が露出する。   The detection camera 1 has, for example, a box-shaped housing 1z. An opening 1w for the invisible light sensor NVSS is formed on the front surface of the housing 1z. Note that transparent glass or resin may be fitted in the opening 1w for waterproofing and dustproofing. Further, the imaging lens V31 (see FIG. 4) 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が設けられる。センサスキャンユニット5は、雲台10及びパンチルトユニット15(図4参照)を有する。雲台10は、図2において矢印Pで表されるパン方向(図中xy平面に沿う方向)かつ図中矢印Tで表されるチルト方向(図中z軸方向)に旋回自在である。パンチルトユニット15は、雲台10を駆動するモータ機構(図示せず)を備える。   A sensor scan unit 5 is provided inside the housing 1z. The sensor scan unit 5 includes a pan head 10 and a pan / tilt unit 15 (see FIG. 4). The pan / tilt head 10 is turnable in a pan direction (a direction along the xy plane in the drawing) represented by an arrow P in FIG. 2 and a tilt direction (a z-axis direction in the drawing) represented by an arrow T in the drawing. The pan / tilt unit 15 includes a motor mechanism (not shown) that drives the camera platform 10.

雲台10には、レーザダイオードLD、コリメートレンズPLZ、フォトダイオードPD及び集光レンズCLZが搭載される。パンチルトユニット15は、雲台10をパン方向及びチルト方向に旋回させることで、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSを用いて、検出領域SAR内を2次元的に走査(水平走査及び垂直走査)可能である。   On the camera platform 10, a laser diode LD, a collimating lens PLZ, a photodiode PD, and a condenser lens CLZ are mounted. The pan / tilt unit 15 scans the detection area SAR two-dimensionally (horizontal scanning and vertical scanning) using the laser light LS emitted from the laser diode LD by turning the pan head 10 in the pan direction and the tilt direction. It is possible.

レーザダイオードLDから出射されたレーザ光LSは、コリメートレンズPLZを透過して平行光となり、検出空間Kに向けて出射される。検出空間K内のガスGSによって反射したレーザ光RVは、検出カメラ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PDで受光される。   The laser light LS emitted from the laser diode LD passes through the collimating lens PLZ and becomes parallel light, and is emitted toward the detection space K. The laser light RV reflected by the gas GS in the detection space K enters through the opening 1w formed in the housing 1z of the detection camera 1, is collected by the condenser lens CLZ, and is received by the photodiode PD. The

フォトダイオードPDで受光されたレーザ光RVの吸収スペクトル(吸収特性)から検出空間K内に存在する検出対象の物質であるガスGSの有無が判定される。検出領域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。検出領域SARは、レーザダイオードLDから出射されたレーザ光LSが検出空間Kにおいて走査可能な範囲(スキャン画角)に対応する。   From the absorption spectrum (absorption characteristic) of the laser beam RV received by the photodiode PD, the presence / absence of the gas GS, which is a substance to be detected, present in the detection space K is determined. The detection area SAR is set by the shape of the opening 1w formed in the housing 1z, for example. The detection region SAR corresponds to a range (scan angle of view) in which the laser light LS emitted from the laser diode LD can be scanned in the detection space K.

ここで、レーザダイオードLDは、温度の影響を受け易く、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSの波長は僅かな温度変化によってずれてくる。このため、非可視光センサNVSSは、ガス検出の動作中、レーザ光LSの波長(波長変調における中心波長)が変化しないように、レーザダイオードLDが出射するレーザ光LSの温度を一定に保つように、温調制御(温度調節のための制御)を行う。   Here, the laser diode LD is easily affected by temperature, and the wavelength of the laser light LS emitted from the laser diode LD is shifted by a slight temperature change. For this reason, the invisible light sensor NVSS keeps the temperature of the laser light LS emitted from the laser diode LD constant so that the wavelength of the laser light LS (center wavelength in wavelength modulation) does not change during the gas detection operation. In addition, temperature control (control for temperature adjustment) is performed.

レーザダイオードLDが出射するレーザ光LSの温調制御を行うために、筐体1zの開口部1wに近接した検出領域SAR外には、拡散板DEFが配置される。また、拡散板DEFとレーザダイオードLDとの間には、参照セルCELが配置される。参照セルCELには、特定物質(ここでは、メタンガス)と同じ成分のガスが封入されている。   In order to control the temperature of the laser light LS emitted from the laser diode LD, a diffusion plate DEF is disposed outside the detection region SAR close to the opening 1w of the housing 1z. A reference cell CEL is disposed between the diffusion plate DEF and the laser diode LD. In the reference cell CEL, a gas having the same component as that of the specific substance (here, methane gas) is sealed.

温調制御では、レーザダイオードLDから出射したレーザ光LSは、参照セルCELを透過し、拡散板DEFで拡散されると、拡散された光の一部が集光レンズCLZを通って、物質検出用のフォトダイオードPDで受光される。また、拡散板DEFによってレーザ光LSは拡散しているので、フォトダイオードPDで受光されるレーザ光RVの光量は減っており、フォトダイオードPDの許容受光量の範囲内に収まる。   In the temperature control, when the laser light LS emitted from the laser diode LD passes through the reference cell CEL and is diffused by the diffusion plate DEF, a part of the diffused light passes through the condensing lens CLZ to detect the substance. Light is received by the photodiode PD. Further, since the laser light LS is diffused by the diffusion plate DEF, the light amount of the laser light RV received by the photodiode PD is reduced and falls within the allowable light receiving amount range of the photodiode PD.

図3は、センサスキャンユニット5による検出領域SARの走査例を示す模式図である。センサスキャンユニット5の雲台10が旋回することによって、雲台10に搭載されたレーザダイオードLDから出射されたレーザ光LSは、スキャン画角(検出領域SAR)内をパン方向(水平方向)及びチルト方向(垂直方向)に走査する。また、図3では、拡散板DEFは、レーザ光LSによる1走査が終了し、レーザ光LSが初期位置HPに戻る前の、走査終了位置EPを越えた水平方向の位置に、配置される。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a scanning example of the detection area SAR by the sensor scan unit 5. When the camera platform 10 of the sensor scan unit 5 rotates, the laser light LS emitted from the laser diode LD mounted on the camera platform 10 is moved in the pan direction (horizontal direction) in the scan field angle (detection area SAR). Scan in the tilt direction (vertical direction). In FIG. 3, the diffusion plate DEF is disposed at a horizontal position beyond the scanning end position EP before one scanning with the laser light LS ends and the laser light LS returns to the initial position HP.

温調制御では、レーザダイオードLDから出射されたレーザ光LSは、拡散板DEFによって拡散され、検出対象の物質であるガスが封入された参照セルCELを透過し、物質検出用の集光レンズCLZで集光され、物質検出用のフォトダイオードPDで受光される。   In the temperature control, the laser light LS emitted from the laser diode LD is diffused by the diffusion plate DEF, passes through the reference cell CEL in which the gas that is the substance to be detected is sealed, and the condenser lens CLZ for substance detection And collected by a photodiode PD for substance detection.

図4は検出カメラ1の構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the detection camera 1.

検出カメラ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。   As described above, the detection camera 1 includes the invisible 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.

制御部11は、例えばCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)又はDSP(Digital Signal Processor)を用いて構成される。制御部11は、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。また、制御部11は、非可視光センサNVSSの検出対象となる特定物質を検出するための検出閾値Mを検出処理部27に設定する。   The controller 11 is configured using, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor). The control unit 11 includes, for example, signal processing for overall control of operation of each unit of the invisible light sensor NVSS, data input / output processing with other units, data calculation processing, and data storage processing. I do. Further, the control unit 11 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.

また、制御部11は、AD変換するためのタイミング信号を、検出処理部27へ送る。制御部11は、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSを変調するための光源発光信号を、レーザダイオードLDへ送る。   Further, the control unit 11 sends a timing signal for AD conversion to the detection processing unit 27. The control unit 11 sends a light source emission signal for modulating the laser light LS emitted from the laser diode LD to the laser diode LD.

制御部11は、波長検出温調制御部12を有し、検出処理部27から後述する温調状態信号を入力し、この温調状態信号を基に温調制御信号を生成し、温調制御信号をレーザダイオードLDへ送る。温調制御信号は、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSを温調するための信号であり、レーザダイオードLDが有するペルチェ素子(図示せず)に対し、吸熱又は発熱を指示する信号である。レーザダイオードLDは、温度の変化に応じて、出射するレーザ光LSの波長の中心波長を可変させる。   The control unit 11 includes a wavelength detection temperature adjustment control unit 12, inputs a temperature adjustment state signal described later from the detection processing unit 27, generates a temperature adjustment control signal based on the temperature adjustment state signal, and performs temperature control. A signal is sent to the laser diode LD. The temperature control signal is a signal for controlling the temperature of the laser light LS emitted from the laser diode LD, and is a signal for instructing heat absorption or heat generation to a Peltier element (not shown) included in the laser diode LD. . The laser diode LD varies the center wavelength of the emitted laser light LS according to a change in temperature.

また、制御部11は、レーザ光LSの波長変調の周波数(変調周波数)を切り替える。制御部11は、変調周波数の切り替えに応じて、レーザ光LSが特定物質で反射されたレーザ光RVを検出するための周波数(検出周波数)を切り替える。検出周波数は、変調周波数の2倍である。また、制御部11は、メモリ13に保持された設定情報(例えば、どのタイミングで変調周波数や検出周波数を切り替えるか、等の情報)を参照し、変調周波数や変調周波数を切り替える。変調周波数の情報は、光源発光信号に含められ、レーザダイオードLDへ送られる。検出周波数の情報は、検出処理部27へ送られる。   Further, the control unit 11 switches the frequency modulation frequency (modulation frequency) of the laser light LS. The control unit 11 switches the frequency (detection frequency) for detecting the laser beam RV in which the laser beam LS is reflected by the specific substance in accordance with the switching of the modulation frequency. The detection frequency is twice the modulation frequency. In addition, the control unit 11 refers to setting information held in the memory 13 (for example, information such as at which timing the modulation frequency or the detection frequency is switched), and switches the modulation frequency or the modulation frequency. The modulation frequency information is included in the light source emission signal and sent to the laser diode LD. Information on the detection frequency is sent to the detection processing unit 27.

投射部PJは、レーザダイオードLDと、コリメートレンズPLZと、パンチルトユニット15とを有する。   The projection unit PJ includes a laser diode LD, a collimator lens PLZ, and a pan / tilt unit 15.

レーザダイオードLDは、レーザ光LSの波長が検出対象の物質であるガスGSの吸収波長帯のピークと一致するように波長調整されたレーザ光LSを出射する。ここでは、検出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。 The laser diode LD emits a laser beam LS having a wavelength adjusted so that the wavelength of the laser beam LS matches the peak of the absorption wavelength band of the gas GS that is the detection target substance. Here, methane gas (CH 4 ) is given as an example of the gas that is the substance to be detected.

波長調整には、種々の方法が用いられる。例えば、制御部11は、半導体ダイオードとしてのレーザダイオードLDの駆動電流を変調させることで、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSを波長変調させる。駆動電流は半導体ダイオードの入力信号であり、駆動電流の周波数が変調周波数となる。また、レーザダイオードLDに備わるペルチェ素子Ptが、制御部11からの温調制御信号に従って吸熱又は発熱し、レーザダイオードLDの温度を変動させることで、レーザ光LSの波長の中心波長を調整する。   Various methods are used for wavelength adjustment. For example, the control unit 11 modulates the wavelength of the laser light LS emitted from the laser diode LD by modulating the drive current of the laser diode LD as a semiconductor diode. The drive current is an input signal of the semiconductor diode, and the frequency of the drive current becomes the modulation frequency. Further, the Peltier element Pt provided in the laser diode LD absorbs heat or generates heat in accordance with the temperature control signal from the control unit 11 and varies the temperature of the laser diode LD, thereby adjusting the center wavelength of the laser light LS.

コリメートレンズPLZは、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSを平行光にする。   The collimating lens PLZ converts the laser light LS emitted from the laser diode LD into parallel light.

パンチルトユニット15は、レーザダイオードLD、コリメートレンズPLZ、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、パン方向及びチルト方向に旋回させる。パンチルトユニット15は、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSを用いて、検出領域SARを含む走査範囲内で2次元に走査する。   The pan / tilt unit 15 rotates the pan / tilt head 10 on which the laser diode LD, the collimating lens PLZ, the condenser lens CLZ, and the photodiode PD are mounted in the pan direction and the tilt direction. The pan / tilt unit 15 uses the laser light LS emitted from the laser diode LD to scan two-dimensionally within the scanning range including the detection area SAR.

図5は、受光処理部SAの構成を示すブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the light reception processing unit SA.

受光処理部SAは、集光レンズCLZ、フォトダイオードPD、信号加工部26、検出処理部27、及び表示処理部28を有する。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。検出処理部27は、AD変換回路271、温調制御処理部272、及び物質検出処理部273を含む。   The light reception processing unit SA includes a condenser lens CLZ, a photodiode PD, a signal processing unit 26, a detection processing unit 27, and a display processing unit 28. 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 temperature control processing unit 272, and a substance detection processing unit 273.

検出処理部27の温調制御処理部272及び物質検出処理部273並びに表示処理部28の各機能は、メモリ13に保持されたプログラムをプロセッサ20が実行することにより、実現される。   Each function of the temperature control processing unit 272, the substance detection processing unit 273, and the display processing unit 28 of the detection processing unit 27 is realized by the processor 20 executing a program held in the memory 13.

集光レンズCLZは、レーザダイオードLDから出射され、検出領域SAR内の特定物質で反射されたレーザ光RVを集光し、フォトダイオードPDに受光させる。フォトダイオードPDは、受光したレーザ光RV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 RV emitted from the laser diode LD and reflected by the specific substance in the detection region SAR, and causes the photodiode PD to receive the light. The photodiode PD generates a charge corresponding to the light amount of the received laser beam RV and outputs it as a current signal.

I/V変換回路261は、フォトダイオードPD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、物質検出に用いられる信号として検出処理部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 PD 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 filter processing on the signal amplified by the amplification circuit 262 and outputs the signal to the AD conversion circuit 271 in the detection processing unit 27 as a signal used for substance detection.

検出処理部27内のAD変換回路271は、特定物質の検出又はレーザダイオードLDの温調の際に、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 when detecting a specific substance or controlling the temperature of the laser diode LD.

温調制御処理部272は、温調動作においてAD変換回路271でデジタル値に変換された値を基に、温調状態を表す信号(温調状態信号)を生成し、制御部11に出力する。この温調状態信号は、レーザダイオードLDから出射される、波長変調されたレーザ光LSの信号(周波数1f)に対し、2倍の周波数(2f)の信号の大きさ(信号レベル)を示す信号である。   The temperature control processing unit 272 generates a signal indicating the temperature control state (temperature control state signal) based on the value converted into a digital value by the AD conversion circuit 271 in the temperature control operation, and outputs the signal to the control unit 11. . This temperature control state signal is a signal indicating the magnitude (signal level) of a signal having a frequency (2f) twice that of the signal (frequency 1f) of the wavelength-modulated laser beam LS emitted from the laser diode LD. It is.

レーザダイオードLDの温度が変化しておらず、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LS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とする。この場合、温調状態信号は、周波数1fに対する2倍の周波数(2f)の信号の大きさ(信号レベル)が大きくなる。   It is assumed that the temperature of the laser diode LD is not changed and the modulation wavelength width of the laser light LS emitted from the laser diode LD is not shifted from the absorption wavelength band of the specific substance. In this case, the temperature control state signal has a signal magnitude (signal level) having a frequency (2f) that is twice the frequency 1f.

一方、レーザダイオードLDの温度が変化し、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSの変調波長幅が特定物質の吸収波長帯域からずれているとする。この場合、温調状態信号は、周波数が変動する信号となり、フォトダイオードPD2からの信号を基に得られる、周波数1fに対する2倍の周波数(2f)の信号の大きさ(信号レベル)が小さくなる。   On the other hand, it is assumed that the temperature of the laser diode LD changes and the modulation wavelength width of the laser light LS emitted from the laser diode LD is shifted from the absorption wavelength band of the specific substance. In this case, the temperature control state signal becomes a signal whose frequency fluctuates, and the magnitude (signal level) of the frequency (2f) which is twice the frequency 1f and which is obtained based on the signal from the photodiode PD2 becomes small. .

物質検出処理部273は、物質検出動作において受光処理部SA内の信号加工部26から出力され、AD変換回路271でデジタル値に変換された値を基に、特定物質を検出し、特定物質の検出結果を表す信号を表示処理部28に出力する。   The substance detection processing unit 273 detects the specific substance based on the value output from the signal processing unit 26 in the light reception processing unit SA in the substance detection operation and converted into a digital value by the AD conversion circuit 271, and detects the specific substance. A signal representing the detection result is output to the display processing unit 28.

ここでは、物質検出処理部273は、温調状態信号と同様、AD変換回路271でデジタル値に変換された値を基に、レーザダイオードLDから出射される、波長変調されたレーザ光LSの信号(周波数1f)に対し、2倍の周波数(2f)の信号の大きさ(信号レベル)を示す信号を得る。物質検出処理部273は、この2倍の周波数(2f)の信号の大きさ(信号レベル)を示す信号を基に、特定物質の検出結果を表す信号を生成する。   Here, the substance detection processing unit 273 is a signal of the wavelength-modulated laser light LS emitted from the laser diode LD based on the value converted into the digital value by the AD conversion circuit 271 similarly to the temperature control state signal. A signal indicating the magnitude (signal level) of a signal having a frequency (2f) twice that of (frequency 1f) is obtained. The substance detection processing unit 273 generates a signal representing the detection result of the specific substance based on the signal indicating the magnitude (signal level) of the signal having the double frequency (2f).

表示処理部28は、非可視光センサNVSSから、検出領域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、検出領域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 generates substance position image data indicating the two-dimensional position of the specific substance in the detection region SAR from the invisible light sensor NVSS. 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.

このように、検出領域SAR内の可視光画像データに、検出処理部27により得られた特定物質に関する情報が合成されて表示出力される。従って、非可視光センサNVSSは、検出領域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 manner, the information on the specific substance obtained by the detection processing unit 27 is combined with the visible light image data in the detection area SAR and displayed and 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.

尚、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、通信端末に送信してもよい。   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 transmits the substance position image data to, for example, a monitor 150, a camera server CS, and a communication terminal described later. Also good.

図4に示すように、可視光カメラVSCは、撮像レンズ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39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 shown in FIG. 4, the visible light camera VSC includes an imaging 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 the memory 39.

撮像レンズV31は、非可視光センサNVSSによる検出領域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 imaging lens V31 uses the range including the detection area SAR by the invisible light sensor NVSS as the field angle range, collects incident light (reflected light RM) from the outside, 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)に対する分光感度のピークを有する。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 has 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出された場合に、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.

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 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。   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.

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 monitor 150 displays the display data output from the display control unit 37.

[特定物質の吸収特性]
図6は、特定物質の吸収スペクトルに対し、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSの波長が最適である場合における、フォトダイオードPDの入力信号及び出力信号を説明するための模式図である。
[Absorption characteristics of specific substances]
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an input signal and an output signal of the photodiode PD when the wavelength of the laser light LS emitted from the laser diode LD is optimal with respect to the absorption spectrum of the specific substance.

図6では、検出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6では、縦軸はフォトダイオードPDの受光電圧(単位は正規化された値)を表し、横軸はフォトダイオードPDが受光するレーザ光RVの波長(nm)を表す。受光電圧が低い程、特定物質によるレーザ光LSの吸収率が高い。尚、物質の吸収特性は、物質に応じて決まっている。 In FIG. 6, methane gas (CH 4 ) is taken as an example as a gas that is a substance to be detected. In FIG. 6, the vertical axis represents the light reception voltage (unit is a normalized value) of the photodiode PD, and the horizontal axis represents the wavelength (nm) of the laser light RV received by the photodiode PD. The lower the light reception voltage, the higher the absorption rate of the laser light LS by the specific substance. In addition, the absorption characteristic of a substance is decided according to the substance.

図6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LD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. 6, 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 LD 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LDからレーザ光LSが出射され、検出領域SAR内の特定物質で反射されたレーザ光RV(入力信号)は、フォトダイオードPDにより、レーザ光RVの信号に対し、2倍の周波数を持つ信号(出力信号)として検出される。この場合、周波数が一定の正弦波信号が出力される。   As described above, the laser light LS is emitted from the laser diode LD, and the laser light RV (input signal) reflected by the specific substance in the detection region SAR is 2 with respect to the signal of the laser light RV by the photodiode PD. It is detected as a signal (output signal) having a double frequency. In this case, a sine wave signal having a constant frequency is output.

また、制御部11は、変調周波数を、第1の変調周波数(f1)と第2の変調周波数(f2)の2つのいずれかに切り替えて、レーザ光を出射する。尚、変調周波数の数が3つ以上あり、その中のいずれかに切り替えられてもよい。   The control unit 11 switches the modulation frequency to one of the first modulation frequency (f1) and the second modulation frequency (f2), and emits laser light. Note that there are three or more modulation frequencies, and the frequency may be switched to any one of them.

また、制御部11は、変調周波数の切り替えに応じて、検出周波数を、第1の検出周波数(2×f1)と第2の検出周波数(2×f2)の2つのいずれかに切り替える。尚、検出周波数の数が3つ以上あり、その中のいずれかに切り替えられてもよい。   Further, the control unit 11 switches the detection frequency to one of the first detection frequency (2 × f1) and the second detection frequency (2 × f2) in accordance with the switching of the modulation frequency. Note that the number of detection frequencies is three or more, and may be switched to any one of them.

つまり、フォトダイオードPDでは、波長変調された第1の入力信号(1×f1)に対し、2倍の周波数を持つ第1の出力信号(2×f1)が得られる。また、波長変調された第2の入力信号(1×f2)に対し、2倍の周波数を持つ第2の出力信号(2×f2)が得られる。   That is, in the photodiode PD, a first output signal (2 × f1) having a frequency twice that of the wavelength-modulated first input signal (1 × f1) is obtained. Further, a second output signal (2 × f2) having a frequency twice that of the wavelength-modulated second input signal (1 × f2) is obtained.

図7は、フォトダイオードPDの入力信号及び出力信号の時間変化例を示すグラフである。図7において、「LD出力」は、レーザダイオードLDの出力(つまりレーザ光LS)の信号を示し、縦軸は波長を示す。また、「PD出力」は、フォトダイオードPDから出力される信号を示す(以降の図8〜図10でも同様)。   FIG. 7 is a graph showing an example of temporal changes in the input signal and output signal of the photodiode PD. In FIG. 7, “LD output” indicates a signal of the output of the laser diode LD (that is, the laser light LS), and the vertical axis indicates the wavelength. “PD output” indicates a signal output from the photodiode PD (the same applies to FIGS. 8 to 10 below).

フォトダイオードPDで受光される(フォトダイオードPDに入力される)信号は、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSの変調周波数に対して、検出対象物が存在する場合に2倍の周波数となる。   The signal received by the photodiode PD (input to the photodiode PD) has a frequency twice that of the modulation frequency of the laser light LS emitted from the laser diode LD when an object to be detected exists. .

また、フォトダイオードPDから出力される信号の周波数、つまり検出周波数は、変調周波数の2倍となる。従って、レーザ光LSの変調周波数が第1の変調周波数f1である場合、第1の変調周波数f1で波長変調されたレーザ光RVを検出するための第1の検出周波数は、第1の変調周波数f1に対し、2倍の周波数(2×f1)となる。また、レーザ光LSの変調周波数が第2の変調周波数f2である場合、第2の変調周波数f2で波長変調されたレーザ光RVを検出するための第2の検出周波数は、第2の変調周波数f2に対し、2倍の周波数(2×f2)となる。   In addition, the frequency of the signal output from the photodiode PD, that is, the detection frequency is twice the modulation frequency. Therefore, when the modulation frequency of the laser light LS is the first modulation frequency f1, the first detection frequency for detecting the laser light RV wavelength-modulated at the first modulation frequency f1 is the first modulation frequency. The frequency is twice that of f1 (2 × f1). In addition, when the modulation frequency of the laser light LS is the second modulation frequency f2, the second detection frequency for detecting the laser light RV wavelength-modulated at the second modulation frequency f2 is the second modulation frequency. The frequency is twice that of f2 (2 × f2).

第2の変調周波数f2は、例えば、第1の変調周波数f1に対し、5/3倍に設定される。この5/3倍は一例であり、他の倍数でもよい。例えば、第1の変調周波数f1が1.5Hzに設定され、第2の変調周波数f2が2.5Hzに設定される。尚、第2の変調周波数f2が、第1の変調周波数f1の逓倍に設定されてもよい。   For example, the second modulation frequency f2 is set to 5/3 times the first modulation frequency f1. This 5/3 times is an example, and other multiples may be used. For example, the first modulation frequency f1 is set to 1.5 Hz, and the second modulation frequency f2 is set to 2.5 Hz. Note that the second modulation frequency f2 may be set to be a multiple of the first modulation frequency f1.

また、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光LSは、検出領域SAR内で物質により反射され、フォトダイオードPDで受光される。この場合、フォトダイオードPDへの入力信号は、検出領域SAR内に特定物質であるガス(一例としてメタンガス:CH)が無い(存在しない)場合、信号レベルが値0となる。そのため、レーザダイオードLDの出力信号も信号レベルが値0となる。 The laser light LS emitted from the laser diode LD is reflected by the substance in the detection region SAR and received by the photodiode PD. In this case, the signal level of the input signal to the photodiode PD is 0 when there is no gas (as an example, methane gas: CH 4 ) in the detection region SAR. For this reason, the signal level of the output signal of the laser diode LD is also zero.

検出領域SAR内にガスが有る(存在する)場合、第1の変調周波数f1に対し、第1の検出周波数は周波数(f1×2)となり、この周波数の信号を含む信号が得られる。同様に、第2の変調周波数f2に対し、第2の検出周波数は、周波数(f2×2)となり、この周波数の信号を含む信号が得られる。尚、2つの変調周波数が用いられることを例示したが、3つ以上の変調周波数が用いられてもよい。   When gas is present (exists) in the detection region SAR, the first detection frequency is the frequency (f1 × 2) with respect to the first modulation frequency f1, and a signal including a signal of this frequency is obtained. Similarly, with respect to the second modulation frequency f2, the second detection frequency is a frequency (f2 × 2), and a signal including a signal of this frequency is obtained. Note that although two modulation frequencies are used as an example, three or more modulation frequencies may be used.

[動作等]
次に、検出カメラ1の動作について説明する。
まず、3通りの物質検出動作について説明する。
[Operation etc.]
Next, the operation of the detection camera 1 will be described.
First, three kinds of substance detection operations will be described.

図8は、物質検出動作におけるスポット検出を説明するための模式図である。スポット検出では、非可視光センサNVSSは、検出領域SAR内の1点に対しレーザ光LSを照射して、特定物質を検出する。   FIG. 8 is a schematic diagram for explaining spot detection in the substance detection operation. In the spot detection, the invisible light sensor NVSS detects a specific substance by irradiating one point in the detection area SAR with the laser light LS.

非可視光センサNVSSは、スポット検出する場合、特定物質(例えばメタンガス)が存在しないと、フォトダイオードPDの出力信号として、変調周波数の2倍の周波数(2f)を持たない信号sg1を得る。一方、特定物質が存在すると、非可視光センサNVSSは、フォトダイオードPDの出力信号として、変調周波数の2倍の周波数(2f)を持つ信号sg2を得る。   When spot detection is performed, the non-visible light sensor NVSS obtains a signal sg1 having no frequency (2f) twice the modulation frequency as an output signal of the photodiode PD if there is no specific substance (for example, methane gas). On the other hand, when the specific substance is present, the invisible light sensor NVSS obtains a signal sg2 having a frequency (2f) twice the modulation frequency as an output signal of the photodiode PD.

図9は、物質検出動作における背景変化無しの場合のエリア検出を説明するための図である。エリア検出では、非可視光センサNVSSが、検出領域SAR内を水平方向及び垂直方向にライン走査し、レーザ光LSを照射して、特定物質を検出する。   FIG. 9 is a diagram for explaining area detection when there is no background change in the substance detection operation. In area detection, the invisible light sensor NVSS scans the detection region SAR in the horizontal direction and the vertical direction, and irradiates the laser light LS to detect a specific substance.

非可視光センサNVSSは、エリア検出する場合、特定物質が存在しないと、フォトダイオードPDの出力信号として、変調周波数の2倍の周波数(2f)を持たない信号sg3を得る。一方、特定物質が存在すると、非可視光センサNVSSは、フォトダイオードPDの出力信号として、変調周波数の2倍の周波数(2f)を持つ信号sg4を得る。   When the area detection is performed, the non-visible light sensor NVSS obtains a signal sg3 having no frequency (2f) twice the modulation frequency as an output signal of the photodiode PD if there is no specific substance. On the other hand, when a specific substance is present, the invisible light sensor NVSS obtains a signal sg4 having a frequency (2f) twice the modulation frequency as an output signal of the photodiode PD.

図10は、物質検出動作における背景変化有りの場合のエリア検出を説明するための模式図である。背景変化の一例として、壁面に塗られた白と黒のストライプ模様が挙げられる。尚、白は光の反射率が高く、黒は光の反射率が低い。   FIG. 10 is a schematic diagram for explaining area detection when there is a background change in the substance detection operation. An example of a background change is a white and black stripe pattern painted on a wall surface. White has high light reflectance, and black has low light reflectance.

非可視光センサNVSSは、図10のストライプ模様に対して直交する方向にレーザ光を走査する場合、特定物質が無くても、フォトダイオードPDの出力信号として、背景変化に伴って変化する信号sg10を得る。そのため、非可視光センサNVSSは、背景変化率が第1の検出周波数(2×f1)に近似していると、特定物質が存在するものと誤検知される可能性のある信号を得ることになる。ここでは、背景変化率は、レーザ光の反射率と同じであり、背景反射率とも言える。   When the non-visible light sensor NVSS scans the laser beam in the direction orthogonal to the stripe pattern of FIG. 10, even if there is no specific substance, the signal sg10 that changes as the output signal of the photodiode PD changes with the background change. Get. Therefore, the non-visible light sensor NVSS obtains a signal that may be erroneously detected as the presence of a specific substance when the background change rate is close to the first detection frequency (2 × f1). Become. Here, the background change rate is the same as the reflectance of the laser beam, and can be said to be the background reflectance.

また、第2の検出周波数(2×f2)を用いて物質検出すると、背景変化率が第1の検出周波数(2×f1)に近似する場合、背景変化率が第2の検出周波数(2×f2)に近似しない。そのため、非可視光センサNVSSは、フォトダイオードPDの出力信号として、第2の検出周波数(2×f2)を持たない信号sg11を得る。   In addition, when a substance is detected using the second detection frequency (2 × f2), when the background change rate approximates the first detection frequency (2 × f1), the background change rate is the second detection frequency (2 × f2). It does not approximate f2). Therefore, the invisible light sensor NVSS obtains a signal sg11 having no second detection frequency (2 × f2) as an output signal of the photodiode PD.

このように、特定物質が存在しない場合、少なくとも一方の検出周波数2×f1,2×f2は背景変化率に近似しない。そのため、非可視光センサNVSSは、異なる物質検出の結果を得る。従って、非可視光センサNCSSは、2つの変調周波数f1,f2を用いて検出された結果が異なる場合、一方の結果は誤検知であり、特定物質が存在しないと判定できる。   Thus, when the specific substance does not exist, at least one of the detection frequencies 2 × f1, 2 × f2 does not approximate the background change rate. Therefore, the non-visible light sensor NVSS obtains different substance detection results. Therefore, when the results detected using the two modulation frequencies f1 and f2 are different, the non-visible light sensor NCSS can determine that one result is a false detection and that the specific substance does not exist.

一方、特定物質が存在する場合、背景変化率が第1の検出周波数(2×f1)に近似する場合、第1の検出周波数(2×f1)の信号と背景変化率を表す信号とが加算される。そのため、非可視光センサNVSSは、フォトダイオードPDの出力信号として、第1の検出周波数(2×f1)且つ信号レベルの大きい信号sg12を得る。   On the other hand, when the specific substance is present, when the background change rate approximates the first detection frequency (2 × f1), the signal of the first detection frequency (2 × f1) and the signal indicating the background change rate are added. Is done. Therefore, the invisible light sensor NVSS obtains a signal sg12 having a first detection frequency (2 × f1) and a large signal level as an output signal of the photodiode PD.

また、第2の検出周波数(2×f2)を用いて物質検出すると、背景変化率が第1の検出周波数(2×f1)に近似する場合、背景変化率が第2の検出周波数(2×f2)に近似しない。そのため、第2の検出周波数(2×f2)の信号と背景変化率を表す信号とが区別され、非可視光センサNVSSは、フォトダイオードPDの出力信号として、第2の検出周波数(2×f2)且つ通常の信号レベルの信号sg13を得る。   In addition, when a substance is detected using the second detection frequency (2 × f2), when the background change rate approximates the first detection frequency (2 × f1), the background change rate is the second detection frequency (2 × f2). It does not approximate f2). Therefore, the signal of the second detection frequency (2 × f2) is distinguished from the signal indicating the background change rate, and the invisible light sensor NVSS outputs the second detection frequency (2 × f2) as an output signal of the photodiode PD. ) And a signal sg13 having a normal signal level is obtained.

従って、特定物質が存在する場合、2つの変調周波数f1,f2を用いて検出される物質検出の結果は同じとなる。   Therefore, when a specific substance is present, the substance detection results detected using the two modulation frequencies f1 and f2 are the same.

このように、非可視光センサNVSSは、特定物質が存在する場合、2つの変調周波数f1,f2を用いることで、一方の検出周波数1×2f,2×2fが背景変化率に近似していても、いずれも変調周波数の2倍の周波数(1×2f,2×2f)の信号を出力する。従って、非可視光センサNVSSは、特定物質が存在しないと誤検知されるような信号を出力せず、特定物質が存在すると判定できる。   As described above, the non-visible light sensor NVSS uses the two modulation frequencies f1 and f2 when a specific substance is present, so that one of the detection frequencies 1 × 2f and 2 × 2f approximates the background change rate. Both output signals having a frequency (1 × 2f, 2 × 2f) that is twice the modulation frequency. Therefore, the non-visible light sensor NVSS can determine that the specific substance is present without outputting a signal that is erroneously detected that the specific substance does not exist.

図11は、物質検出結果の判定を説明するための模式図である。   FIG. 11 is a schematic diagram for explaining determination of a substance detection result.

非可視光センサNVSSの制御部11は、後述するように、所定の条件(例えば、フレーム毎、ライン毎、単位領域毎)に従って、変調周波数及び検出周波数を切り替える。図11では、フレーム毎に変調周波数及び検出周波数が切り替えられることを例示する。   As will be described later, the control unit 11 of the invisible light sensor NVSS switches the modulation frequency and the detection frequency according to a predetermined condition (for example, for each frame, for each line, or for each unit region). FIG. 11 illustrates that the modulation frequency and the detection frequency are switched for each frame.

尚、フレームとは、走査される検出領域SAR全体に相当する。ラインとは、走査される同一の行(ライン)である。単位領域とは、検出領域SARにおける走査対象の最小の領域である。検出領域SARにおいて1つのフレームについての走査が完了すると、同じ検出領域SARにおいて次のフレームの走査に移行する。   A frame corresponds to the entire detection area SAR to be scanned. A line is the same line (line) to be scanned. The unit area is a minimum area to be scanned in the detection area SAR. When scanning for one frame is completed in the detection area SAR, the process proceeds to scanning of the next frame in the same detection area SAR.

例えば、レーザダイオードLDは、前フレーム(第1のフレーム)では、第1の変調周波数f1でレーザ光LSを照射する。レーザダイオードLDは、現フレーム(第2のフレーム)では、第2の変調周波数f2でレーザ光LSを照射する。   For example, the laser diode LD emits the laser light LS at the first modulation frequency f1 in the previous frame (first frame). The laser diode LD emits the laser light LS at the second modulation frequency f2 in the current frame (second frame).

図11では、検出領域SAR内の各ライン(L1,L2,・・・,Lm)に付される番号1,2,・・・,nは、レーザ光LSの照射位置を表す。検出処理部27は、各照射位置において、前フレームにおける変調周波数f1のレーザ光による特定物質の検出結果と、現フレームにおける変調周波数f2のレーザ光による特定物質の検出結果と、を比較する。   In FIG. 11, numbers 1, 2,..., N assigned to the lines (L1, L2,..., Lm) in the detection region SAR represent the irradiation positions of the laser light LS. The detection processing unit 27 compares the detection result of the specific substance with the laser light with the modulation frequency f1 in the previous frame and the detection result of the specific substance with the laser light with the modulation frequency f2 in the current frame at each irradiation position.

検出処理部27は、この両者の検出結果が不一致である場合、誤検知が発生し、特定物質が存在しないと判定する。一方、検出処理部27は、この両者の検出結果が一致している場合、誤検知は無く、特定物質が存在すると判定する。   The detection processing unit 27 determines that a specific substance does not exist when a false detection occurs when the detection results of the two do not match. On the other hand, the detection processing unit 27 determines that there is no specific detection and the specific substance exists when the detection results of the two match.

図12は、物質検出結果の判定を詳細に説明するための模式図である。図12では、図11と同様に、フレーム毎に変調周波数及び検出周波数が切り替えられることを例示する。   FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the determination of the substance detection result in detail. FIG. 12 illustrates that the modulation frequency and the detection frequency are switched for each frame, as in FIG. 11.

図12に示す「入力データ」は、1つのフレームに対する特定物質の検出結果のデータである。この入力データは、他のフレームに対する特定物質の検出結果と比較されるため、メモリ13に格納される。この入力データは、例えば、特定物質の有無の情報と、信号加工部26を介して取得されるフォトダイオードPDの出力信号の信号レベルの情報と、を含む。尚、入力データに含まれる上記出力信号の信号レベルの情報を、単に入力データの信号レベルとも称する。   “Input data” shown in FIG. 12 is data of a detection result of a specific substance for one frame. This input data is stored in the memory 13 for comparison with the detection result of the specific substance for other frames. This input data includes, for example, information on the presence / absence of the specific substance and information on the signal level of the output signal of the photodiode PD acquired via the signal processing unit 26. The signal level information of the output signal included in the input data is also simply referred to as the input data signal level.

図12に示す「出力データ」は、一のフレームに対する特定物質の検出結果と他のフレームに対する特定物質の検出結果との比較の結果、検出処理部27が出力する検出結果である。出力データは、例えば、特定物質の有無の情報を含む。   The “output data” illustrated in FIG. 12 is a detection result output by the detection processing unit 27 as a result of comparison between the detection result of the specific substance for one frame and the detection result of the specific substance for another frame. The output data includes, for example, information on the presence / absence of a specific substance.

検出処理部27は、複数の入力データを比較し、いずれかの入力データに基づく出力データを出力する。   The detection processing unit 27 compares a plurality of input data and outputs output data based on any of the input data.

図12では、番号1,2,・・・,10は、レーザ光LSの照射位置を表す。前述の通り、同じ照射位置で、前フレームの入力データDaに含まれる特定物質の有無と現フレームの入力データDbに含まれる特定物質の有無とが等しい場合、検出処理部27は、誤検知がなく、特定物質が存在する又は存在しないと判定する。検出処理部27は、出力データとして、現フレームの入力データDbに基づく特定物質の有無の情報を出力する。   In FIG. 12, numbers 1, 2,..., 10 represent irradiation positions of the laser light LS. As described above, when the presence / absence of the specific substance included in the input data Da of the previous frame is equal to the presence / absence of the specific substance included in the input data Db of the current frame at the same irradiation position, the detection processing unit 27 performs false detection. It is determined that the specific substance is present or absent. The detection processing unit 27 outputs information on the presence / absence of a specific substance based on the input data Db of the current frame as output data.

一方、前フレームの入力データDaに含まれる特定物質の有無と現フレームの入力データDbに含まれる特定物質の有無とが異なり、且つ、入力データDaの信号レベルが入力データDbの信号レベルより小さいとする。この場合、検出処理部27は、出力データとして、信号レベルの小さい入力データDaに基づく特定物質の有無の情報を出力する。   On the other hand, the presence / absence of the specific substance included in the input data Da of the previous frame is different from the presence / absence of the specific substance included in the input data Db of the current frame, and the signal level of the input data Da is lower than the signal level of the input data Db. And In this case, the detection processing unit 27 outputs, as output data, information on the presence / absence of the specific substance based on the input data Da having a low signal level.

また、前フレームの入力データDaに含まれる特定物質の有無と現フレームの入力データDbに含まれる特定物質の有無とが異なり、且つ、入力データDaの信号レベルが入力データDbの信号レベルより大きいとする。この場合、検出処理部27は、出力データとして、信号レベルの小さい入力データDbに基づく特定物質の有無の情報を出力する。   Further, the presence / absence of the specific substance included in the input data Da of the previous frame is different from the presence / absence of the specific substance included in the input data Db of the current frame, and the signal level of the input data Da is higher than the signal level of the input data Db. And In this case, the detection processing unit 27 outputs, as output data, information on the presence / absence of a specific substance based on the input data Db having a low signal level.

つまり、検出処理部27は、同じ照射位置で、前フレームの入力データDaに含まれる特定物質の有無と現フレームの入力データDbに含まれる特定物質の有無とが異なる場合、誤検知があり、特定物質が存在しないと判定する。そして、検出処理部27は、出力データとして、信号レベルの小さい入力データDa又はDbに基づいて、特定物質が存在しない旨の情報を出力する。   That is, the detection processing unit 27 has a false detection when the presence / absence of the specific substance included in the input data Da of the previous frame is different from the presence / absence of the specific substance included in the input data Db of the current frame at the same irradiation position. It is determined that the specific substance does not exist. And the detection process part 27 outputs the information that a specific substance does not exist as output data based on the input data Da or Db with a small signal level.

図13及び図14は、非可視光センサNVSSによる物質検出動作の一例を示すフローチャートである。   13 and 14 are flowcharts showing an example of the substance detection operation by the invisible light sensor NVSS.

制御部11は、レーザ光LSの変調周波数を決定し、光源発光信号の初期設定を行う(S1)。初期設定では、変調周波数は、例えば第1の変調周波数f1(<f2)に設定される。設定された情報(設定情報)は、メモリ13に格納される。   The controller 11 determines the modulation frequency of the laser light LS and performs initial setting of the light source emission signal (S1). In the initial setting, the modulation frequency is set to, for example, the first modulation frequency f1 (<f2). The set information (setting information) is stored in the memory 13.

投射部PJは、制御部11の制御により、設定された変調周波数に従って、レーザ光LSを出射する(S2)。出射されたレーザ光LSは、検出領域SAR内の物質で反射され、レーザ光RVがフォトダイオードPDに入射する。フォトダイオードPDは、入射されたレーザ光RVに基づく信号を出力する。   The projection unit PJ emits the laser light LS according to the set modulation frequency under the control of the control unit 11 (S2). The emitted laser beam LS is reflected by the substance in the detection region SAR, and the laser beam RV is incident on the photodiode PD. The photodiode PD outputs a signal based on the incident laser beam RV.

信号加工部26は、フォトダイオードPDからの信号(フォトダイオードPDの出力信号)を入力し、増幅する(S3)。   The signal processing unit 26 receives and amplifies the signal from the photodiode PD (output signal of the photodiode PD) (S3).

検出処理部27は、メモリ13に保持された設定情報を参照し、変調周波数が第1の変調周波数f1であるか否かを判別する(S4)。   The detection processing unit 27 refers to the setting information held in the memory 13 and determines whether or not the modulation frequency is the first modulation frequency f1 (S4).

変調周波数が第1の変調周波数f1である場合、検出処理部27は、第1の検出周波数(2×f1)を用いて、特定物質の検出処理を行い(S5)、特定物質であるガス検出の有無を判定する(S7)。ここでは、検出処理部27は、信号加工部26によって増幅された信号のうち、第1の検出周波数(2×f1)の信号を抽出し、特定物質の有無を判定する。ガスGSの有無は、例えば、第1の検出周波数(2×f1)の信号が検出閾値M以上であるか否かで判定される。尚、特定物質の検出処理は、単位領域毎に行われる。   When the modulation frequency is the first modulation frequency f1, the detection processing unit 27 performs the detection process of the specific substance using the first detection frequency (2 × f1) (S5), and detects the gas that is the specific substance. Whether or not there is is determined (S7). Here, the detection processing unit 27 extracts a signal having the first detection frequency (2 × f1) from the signals amplified by the signal processing unit 26, and determines the presence or absence of the specific substance. The presence or absence of the gas GS is determined, for example, based on whether or not the signal of the first detection frequency (2 × f1) is equal to or higher than the detection threshold M. The specific substance detection process is performed for each unit region.

検出処理部27は、検出領域SARにおける、前フレームでの特定物質の検出結果(図12に示した入力データDaに相当)をメモリ13から読み込む(S8)。また、検出処理部27は、現フレームでの特定物質の検出結果(図12に示した入力データDbに相当)をメモリ13へ書き込む(S8)。尚、メモリ13に保持された現フレームでの特定物質の検出結果は、次フレームでの特定物質の検出結果とともに、次回の特定物質の検出処理に用いられる。   The detection processing unit 27 reads the detection result (corresponding to the input data Da shown in FIG. 12) of the specific substance in the previous frame in the detection area SAR from the memory 13 (S8). Further, the detection processing unit 27 writes the detection result of the specific substance in the current frame (corresponding to the input data Db shown in FIG. 12) in the memory 13 (S8). The specific substance detection result in the current frame held in the memory 13 is used for the next specific substance detection process together with the specific substance detection result in the next frame.

検出処理部27は、前フレームに係る検出結果(ここでは特定物質の有無)と現フレームに係る検出結果(ここでは特定物質の有無)とが一致するか否かを判別する(S9)。   The detection processing unit 27 determines whether or not the detection result (here, the presence or absence of a specific substance) related to the previous frame matches the detection result (here, the presence or absence of a specific substance) related to the current frame (S9).

前フレームに係る検出結果と現フレームに係る検出結果とが一致する場合、検出処理部27は、現フレームに係る検出結果を採用し、現フレームに係る検出結果(ここでは特定物質の有無の情報)を表示処理部28へ送る(S10)。   If the detection result related to the previous frame and the detection result related to the current frame match, the detection processing unit 27 adopts the detection result related to the current frame, ) Is sent to the display processing unit 28 (S10).

一方、前フレームに係る検出結果と現フレームに係る検出結果とが不一致である場合、検出処理部27は、フォトダイオードPDの出力信号の信号レベルの低い方のフレームに係る検出結果を採用し、該当するフレームに係る検出結果(ここでは特定物質の有無の情報)を表示処理部28へ送る(S11)。   On the other hand, when the detection result related to the previous frame and the detection result related to the current frame do not match, the detection processing unit 27 adopts the detection result related to the frame with the lower signal level of the output signal of the photodiode PD, The detection result (here, information on the presence or absence of a specific substance) related to the corresponding frame is sent to the display processing unit 28 (S11).

つまり、受光レベルの低いフレームに係る検出結果のデータが出力される場合、検出処理部27は、誤検知であるとして、特定物質が検出されなかった方のデータを正しい検出結果のデータとして使用する。   That is, when detection result data relating to a frame with a low light reception level is output, the detection processing unit 27 uses data on which the specific substance has not been detected as correct detection result data, assuming that a false detection has occurred. .

S4で変調周波数が第2の変調周波数f2である場合、検出処理部27は、第2の検出周波数(2×f2)を用いて、特定物質の検出処理を行い(S6)、特定物質であるガス検出の有無を判定する(S7)。非可視光センサNVSSは、第2の検出周波数(2×f2)を用いる場合も、第1の検出周波数(1×f1)を用いる場合と同様に、S8〜S11の処理を行う。   When the modulation frequency is the second modulation frequency f2 in S4, the detection processing unit 27 performs a specific substance detection process using the second detection frequency (2 × f2) (S6), and is a specific substance. The presence or absence of gas detection is determined (S7). Even when the second detection frequency (2 × f2) is used, the non-visible light sensor NVSS performs the processes of S8 to S11 as in the case of using the first detection frequency (1 × f1).

表示処理部28は、検出処理部27からの特定物質の検出結果を基に、物質位置画像データを生成し、表示制御部37に出力する(S12)。物質位置画像データには、例えば、特定物質であるガスGSが存在する場合、特定物質の位置(方向)を表す画像が含まれる。表示制御部37は、物質位置画像データを可視光カメラVSCで撮像された撮像データに重畳して表示データを生成し、出力部38を介してカメラサーバCS及びモニタ150に出力する。   The display processing unit 28 generates substance position image data based on the detection result of the specific substance from the detection processing unit 27, and outputs it to the display control unit 37 (S12). The substance position image data includes, for example, an image representing the position (direction) of the specific substance when the gas GS that is the specific substance exists. The display control unit 37 generates display data by superimposing the substance position image data on the imaging data captured by the visible light camera VSC, and outputs the display data to the camera server CS and the monitor 150 via the output unit 38.

続いて、制御部11は、変調周波数の切替タイミングであるか否かを判定する(S13)。制御部11は、例えば、フレーム、ライン、照射位置(単位領域)の切替タイミングにおいて、変調周波数の切替タイミングであると判定する。   Subsequently, the control unit 11 determines whether or not it is the modulation frequency switching timing (S13). For example, the control unit 11 determines that it is the modulation frequency switching timing in the switching timing of the frame, the line, and the irradiation position (unit region).

切替タイミングでない場合、パンチルトユニット15は、走査位置を変更する(S17)。つまり、パンチルトユニット15は、雲台10を駆動し、雲台10に搭載された各機器を、次のレーザ光LSの走査位置に向ける。この各機器は、レーザダイオードLD、コリメートレンズPLZ、フォトダイオードPD及び集光レンズCLZを含む。   If it is not the switching timing, the pan / tilt unit 15 changes the scanning position (S17). In other words, the pan / tilt unit 15 drives the camera platform 10 and directs each device mounted on the camera platform 10 to the scanning position of the next laser beam LS. Each device includes a laser diode LD, a collimating lens PLZ, a photodiode PD, and a condenser lens CLZ.

そして、制御部11は、物質検出動作を継続するか否かを判別する(S18)。物質検出動作を継続するか否かは、例えば、メモリ13に保持された設定情報、時刻、検出カメラ1や非可視光センサNVSSの電源オンオフの操作に基づく。   Then, the control unit 11 determines whether or not to continue the substance detection operation (S18). Whether or not to continue the substance detection operation is based on, for example, the setting information stored in the memory 13, the time, and the operation of turning on and off the detection camera 1 and the invisible light sensor NVSS.

物質検出動作を継続する場合、非可視光センサNVSSは、S3の処理に進む。物質検出動作を継続しない場合、非可視光センサNVSSは、図13及び図14の処理を終了する。   When continuing the substance detection operation, the non-visible light sensor NVSS proceeds to the process of S3. When the substance detection operation is not continued, the non-visible light sensor NVSS ends the processes of FIGS. 13 and 14.

また、S13において変調周波数の切替タイミングである場合、制御部11は、メモリ13を参照し、変調周波数が第1の変調周波数f1に設定されていたか否かを判別する(S14)。   When it is the modulation frequency switching timing in S13, the control unit 11 refers to the memory 13 and determines whether or not the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1 (S14).

変調周波数が第1の変調周波数f1に設定されていた場合、制御部11は、変調周波数を第2の変調周波数f2に設定し、この設定情報をメモリ13に格納する(S15)。一方、変調周波数が第2の変調周波数f2に設定されていた場合、制御部11は、変調周波数を第1の変調周波数f1に設定し、この設定情報をメモリ13に格納する(S16)。S15,S16の処理後、非可視光センサNVSSは、S17の処理に進む。   When the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1, the control unit 11 sets the modulation frequency to the second modulation frequency f2, and stores this setting information in the memory 13 (S15). On the other hand, when the modulation frequency is set to the second modulation frequency f2, the control unit 11 sets the modulation frequency to the first modulation frequency f1, and stores this setting information in the memory 13 (S16). After the processes of S15 and S16, the invisible light sensor NVSS proceeds to the process of S17.

尚、図13及び図14では、変調周波数は、2つの周波数のいずれかに設定可能であることを例示したが、前述したように、3つ以上の中から任意の周波数に設定されてもよい。この場合、切替後の変調周波数は、予め決められた順番に従って設定されてもよいし、任意の順番で設定されてもよい。   13 and 14 exemplify that the modulation frequency can be set to one of the two frequencies. However, as described above, the modulation frequency may be set to any frequency from among three or more. . In this case, the modulation frequency after switching may be set according to a predetermined order or may be set in an arbitrary order.

[変調パターンの詳細]
変調周波数の切替方法として、複数のバリエーション(変調パターン)が想定される。図15及び図16は、変調パターンPT0〜PT5を示す模式図である。尚、図15及び図16では、L1,L2,L3,・・・,Lmは、水平方向のライン番号を示す。また、番号1,2,3,・・・,nは、検出領域SARにおけるレーザ光LSの照射位置を表す。制御部11がどの変調パターンを設定して変調周波数の切り替えを行うかを示す情報は、予めメモリ13に保持される。
[Details of modulation pattern]
As a modulation frequency switching method, a plurality of variations (modulation patterns) are assumed. 15 and 16 are schematic diagrams showing the modulation patterns PT0 to PT5. 15 and 16, L1, L2, L3,..., Lm indicate line numbers in the horizontal direction. The numbers 1, 2, 3,..., N represent the irradiation positions of the laser light LS in the detection area SAR. Information indicating which modulation pattern the control unit 11 sets to switch the modulation frequency is stored in the memory 13 in advance.

尚、検出周波数の切替方法についても、複数のバリエーション(検出パターン)が想定される。検出パターンは、変調パターンに対応して同様に設定されるので、詳細な説明を省略する。   Note that a plurality of variations (detection patterns) are also assumed for the detection frequency switching method. Since the detection pattern is set in the same manner corresponding to the modulation pattern, detailed description is omitted.

変調パターンPT0では、制御部11が、変調周波数を切り替えず、変調周波数を固定する場合を示す。変調パターンPT0では、いずれのフレームにおいても、変調周波数が第1の変調周波数f1に固定である。   The modulation pattern PT0 shows a case where the control unit 11 fixes the modulation frequency without switching the modulation frequency. In the modulation pattern PT0, the modulation frequency is fixed to the first modulation frequency f1 in any frame.

変調パターンPT1では、制御部11が、フレーム単位(検出領域SAR全体で1回の検出動作)で、変調周波数を交互に切り替える場合を示す(フレーム順次)。   In the modulation pattern PT1, a case where the control unit 11 alternately switches the modulation frequency in units of frames (one detection operation for the entire detection region SAR) is shown (sequential frame).

1フレーム目では、変調周波数は第1の変調周波数f1である。2フレーム目では、変調周波数は第2の変調周波数f2である。3フレーム目では、変調周波数は再び第1の変調周波数f1である。   In the first frame, the modulation frequency is the first modulation frequency f1. In the second frame, the modulation frequency is the second modulation frequency f2. In the third frame, the modulation frequency is again the first modulation frequency f1.

変調パターンPT2では、制御部11が、水平方向のライン毎に変調周波数を交互に切り替え、フレーム毎に開始する変調周波数を変更する場合を示す(ライン順次)。   The modulation pattern PT2 indicates a case where the control unit 11 alternately switches the modulation frequency for each line in the horizontal direction and changes the modulation frequency to be started for each frame (line sequential).

1フレーム目では、1行目のラインで変調周波数が第1の変調周波数f1に設定され、2行目のラインで変調周波数が第2の変調周波数f2に設定される。以後、ライン単位で交互に変調周波数が第1の変調周波数f1又は第2の変調周波数f2に設定される。   In the first frame, the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1 in the first line, and the modulation frequency is set to the second modulation frequency f2 in the second line. Thereafter, the modulation frequency is alternately set to the first modulation frequency f1 or the second modulation frequency f2 in line units.

2フレーム目では、1行目のラインで変調周波数が第2の変調周波数f2に設定され、2行目のラインで変調周波数が第1の変調周波数f1に設定される。以後、ライン単位で交互に変調周波数が第1の変調周波数f1又は第2の変調周波数f2に設定される。3フレーム目以降は、1フレーム目と2フレーム目の繰り返しである。   In the second frame, the modulation frequency is set to the second modulation frequency f2 in the first line, and the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1 in the second line. Thereafter, the modulation frequency is alternately set to the first modulation frequency f1 or the second modulation frequency f2 in line units. The third and subsequent frames are a repetition of the first frame and the second frame.

変調パターンPT3では、制御部11が、変調周波数を照射位置(単位領域)毎に交互に切り替える(単位領域順次)。   In the modulation pattern PT3, the control unit 11 switches the modulation frequency alternately for each irradiation position (unit region) (unit region sequential).

1フレーム目の1行目のラインでは、第1の照射位置で、変調周波数が第1の変調周波数f1に設定され、第1の照射位置に隣接する第2の照射位置で、変調周波数が第2の変調周波数f2に設定される。第3以降の照射位置では、第1の照射位置及び第2の照射位置と同様に、変調周波数が交互に切り替えられる。   In the first line of the first frame, the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1 at the first irradiation position, and the modulation frequency is set to the first irradiation frequency adjacent to the first irradiation position. 2 modulation frequency f2. In the third and subsequent irradiation positions, the modulation frequency is alternately switched in the same manner as in the first irradiation position and the second irradiation position.

1フレーム目の2行目のラインでは、第1の照射位置で、変調周波数が第2の変調周波数f2に設定され、第2の照射位置で、変調周波数が第1の変調周波数f1に設定される。第3以降の照射位置では、第1の照射位置及び第2の照射位置と同様に、変調周波数が交互に切り替えられる。3行目以降のラインは、1行目と2行目のラインの繰り返しである。   In the second line of the first frame, the modulation frequency is set to the second modulation frequency f2 at the first irradiation position, and the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1 at the second irradiation position. The In the third and subsequent irradiation positions, the modulation frequency is alternately switched in the same manner as in the first irradiation position and the second irradiation position. The third and subsequent lines are repetitions of the first and second lines.

2フレーム目の1行目のラインでは、第1の照射位置で、変調周波数が第2の変調周波数f2に設定され、第2の照射位置で、変調周波数が第1の変調周波数f1に設定される。第3以降の照射位置では、第1の照射位置及び第2の照射位置と同様に、変調周波数が交互に切り替えられる。   In the first line of the second frame, the modulation frequency is set to the second modulation frequency f2 at the first irradiation position, and the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1 at the second irradiation position. The In the third and subsequent irradiation positions, the modulation frequency is alternately switched in the same manner as in the first irradiation position and the second irradiation position.

2フレーム目の2行目のラインでは、第1の照射位置で、変調周波数が第1の変調周波数f1に設定され、第2の照射位置で、変調周波数が第2の変調周波数f2に設定される。第3以降の照射位置では、第1の照射位置及び第2の照射位置と同様に、変調周波数が交互に切り替えられる。3行目以降のラインは、1行目と2行目のラインの繰り返しである。   In the second line of the second frame, the modulation frequency is set to the first modulation frequency f1 at the first irradiation position, and the modulation frequency is set to the second modulation frequency f2 at the second irradiation position. The In the third and subsequent irradiation positions, the modulation frequency is alternately switched in the same manner as in the first irradiation position and the second irradiation position. The third and subsequent lines are repetitions of the first and second lines.

3フレーム目以降は、1フレーム目と2フレーム目の繰り返しである。   The third and subsequent frames are a repetition of the first frame and the second frame.

変調パターンPT0〜PT3では、制御部11が、1つの照射位置に対し、1つの変調周波数でレーザ光LSを照射することを想定した。変調パターンPT4,PT5では、制御部11は、1つの照射位置を分割し、分割された各位置に対し、異なる2つの変調周波数でレーザ光LSを照射する。   In the modulation patterns PT0 to PT3, it is assumed that the control unit 11 irradiates the laser light LS with one modulation frequency to one irradiation position. In the modulation patterns PT4 and PT5, the control unit 11 divides one irradiation position, and irradiates each of the divided positions with the laser light LS at two different modulation frequencies.

変調パターンPT4では、制御部11が、全フレームの全ラインにおける各照射位置で、第1の変調周波数f1、第2の変調周波数f2の順でレーザ光を照射する。つまり、制御部11は、同一の単位領域において、フレーム毎に変調周波数を切り替えず、同一の位相としている。   In the modulation pattern PT4, the control unit 11 irradiates laser light in the order of the first modulation frequency f1 and the second modulation frequency f2 at each irradiation position in all lines of all frames. That is, the control unit 11 sets the same phase without switching the modulation frequency for each frame in the same unit region.

変調パターンPT5では、制御部11が、各照射位置における変調周波数f1,f2の順を、フレーム毎に交互に切り替える。即ち、1フレーム目の各照射位置では、第1の変調周波数f1,第2の変調周波数f2の順でレーザ光が照射され、2フレーム目の各照射位置では、第2の変調周波数f2,第1の変調周波数f1の順でレーザ光が照射される。つまり、制御部11は、同一の単位領域において、フレーム毎に変調周波数を切り替え、位相を交互に切り替える。   In the modulation pattern PT5, the control unit 11 switches the order of the modulation frequencies f1 and f2 at each irradiation position alternately for each frame. That is, at each irradiation position of the first frame, the laser light is irradiated in the order of the first modulation frequency f1 and the second modulation frequency f2, and at each irradiation position of the second frame, the second modulation frequency f2, Laser light is irradiated in the order of 1 modulation frequency f1. That is, the control unit 11 switches the modulation frequency for each frame and switches the phase alternately in the same unit region.

このように、非可視光センサNVSSは、ライン単位や照射位置単位で変調周波数を切り替えることで、検出領域SARにおける背景の変化が大きい場所でも、背景変化率の影響を抑制して、特定物質を検出できる。同様に、同一の単位領域に複数の検出周波数を用いて物質検出することで、検出領域SARにおける背景の変化が大きい場所でも、背景変化率の影響を抑制して、特定物質を検出できる。   In this way, the non-visible light sensor NVSS suppresses the influence of the background change rate even in a place where the background change in the detection region SAR is large by switching the modulation frequency in units of lines or irradiation positions, so that the specific substance It can be detected. Similarly, by detecting a substance in the same unit area using a plurality of detection frequencies, it is possible to detect a specific substance while suppressing the influence of the background change rate even in a place where the background change in the detection area SAR is large.

[効果等]
以上のように、検出カメラ1は、レーザダイオードLDと、フォトダイオードPDと、検出処理部27と、パンチルトユニット15と、制御部11と、を備える。レーザダイオードLDは、物質の検出領域SAR内へレーザ光LSを波長変調して出射する。フォトダイオードPDは、検出領域SAR内において、レーザ光LSが物質で反射された光であるレーザ光RVを受光する。検出処理部27は、レーザ光RVの波長特性に基づいて、物質(例えばガスGS)を検出する。パンチルトユニット15は、検出領域SAR内において、レーザ光LSの出射方向及びレーザ光RVの受光方向を変更する。制御部11は、レーザ光LSの波長変調の周波数である変調周波数と、検出処理部27により物質を検出するための変調周波数に対応する検出周波数と、を変更する。
[Effects]
As described above, the detection camera 1 includes the laser diode LD, the photodiode PD, the detection processing unit 27, the pan / tilt unit 15, and the control unit 11. The laser diode LD wavelength-modulates and emits the laser beam LS into the substance detection region SAR. The photodiode PD receives the laser beam RV, which is the light reflected from the substance in the detection region SAR. The detection processing unit 27 detects a substance (for example, gas GS) based on the wavelength characteristic of the laser beam RV. The pan / tilt unit 15 changes the emission direction of the laser beam LS and the light reception direction of the laser beam RV in the detection region SAR. The control unit 11 changes the modulation frequency, which is the frequency modulation frequency of the laser light LS, and the detection frequency corresponding to the modulation frequency for detecting the substance by the detection processing unit 27.

レーザダイオードLDは、トランスミッタの一例である。フォトダイオードPDは、レシーバの一例である。検出処理部27は、ディテクタの一例である。パンチルトユニット15は、アクチュエータの一例である。制御部11は、コントローラの一例である。   The laser diode LD is an example of a transmitter. The photodiode PD is an example of a receiver. The detection processing unit 27 is an example of a detector. The pan / tilt unit 15 is an example of an actuator. The control unit 11 is an example of a controller.

これにより、制御部11は、変調周波数を変更して、レーザダイオードLDにレーザ光を照射させる。検出処理部27は、この変更された変調周波数に対応する検出周波数を用いて、レーザ光RVの波長特性に基づいて特定物質を検出する。従って、検出カメラ1は、背景反射率が均一でない場合でも、物質の検出精度を向上できる。また、検出カメラ1は、時分割で変調周波数及び検出周波数を切り替える場合、時分割で検出対象物としての特定物質(ターゲット)を変更できる。   As a result, the control unit 11 changes the modulation frequency and irradiates the laser diode LD with laser light. The detection processing unit 27 detects the specific substance based on the wavelength characteristic of the laser light RV using the detection frequency corresponding to the changed modulation frequency. Therefore, the detection camera 1 can improve the substance detection accuracy even when the background reflectance is not uniform. Moreover, when switching the modulation frequency and the detection frequency in time division, the detection camera 1 can change a specific substance (target) as a detection target in time division.

また、レーザダイオードLDは、検出領域SARにおいて複数回、レーザ光LSを出射してもよい。フォトダイオードPDは、検出領域SARにおいて複数回、レーザ光RVを受光してもよい。検出処理部27は、検出領域SARにおいて複数回、特定物質であるガスGSを検出するための検出動作を反復してもよい。制御部11は、検出領域SAR全体(フレーム)での検出動作毎、検出領域SARにおける所定方向に沿うラインでの検出動作毎、又は検出領域SARにおける単位領域毎に、変調周波数及び検出周波数を変更してもよい。   Further, the laser diode LD may emit the laser light LS a plurality of times in the detection region SAR. The photodiode PD may receive the laser beam RV a plurality of times in the detection region SAR. The detection processing unit 27 may repeat the detection operation for detecting the gas GS as the specific substance a plurality of times in the detection region SAR. The control unit 11 changes the modulation frequency and the detection frequency for each detection operation in the entire detection region SAR (frame), for each detection operation in a line along a predetermined direction in the detection region SAR, or for each unit region in the detection region SAR. May be.

これにより、検出カメラ1は、様々な方法で変調周波数及び検出周波数を切り替えでき、物質の検出精度を向上できる。検出カメラ1は、例えば、一の変調周波数及び検出周波数での波長変調における吸収特性と背景変化の特性とが似た特性となる場合でも、他の変調周波数及び検出周波数での波長変調における吸収特性と背景変化の特性とを区別可能に設定できる。   Thereby, the detection camera 1 can switch a modulation frequency and a detection frequency by various methods, and can improve the detection accuracy of a substance. For example, even when the absorption characteristics in the wavelength modulation at one modulation frequency and the detection frequency are similar to the characteristics of the background change, the detection camera 1 has the absorption characteristics in the wavelength modulation at other modulation frequencies and detection frequencies. And background change characteristics can be set to be distinguishable.

また、検出処理部27は、検出領域SARにおける任意の領域において、第1の検出周波数(2×f1)を用いた物質の検出と、第2の検出周波数(2×f2)を用いた物質の検出と、を反復して行ってもよい。   In addition, the detection processing unit 27 detects the substance using the first detection frequency (2 × f1) and the substance using the second detection frequency (2 × f2) in an arbitrary area in the detection area SAR. Detection may be repeated.

これにより、検出カメラ1は、同じ領域において、背景反射率と異なる検出周波数を用いた物質の検出結果を、任意のタイミングで少なくとも1つ取得でき、物質の検出精度を向上できる。   Thereby, the detection camera 1 can acquire at least one substance detection result using a detection frequency different from the background reflectance in the same region at an arbitrary timing, and can improve the substance detection accuracy.

また、検出処理部27は、同一の単位領域において、第1の検出周波数(2×f1)を用いた前記物質の検出と、第2の検出周波数(2×f2)を用いた前記物質の検出と、を1回の検出動作で行ってもよい。   Further, the detection processing unit 27 detects the substance using the first detection frequency (2 × f1) and the detection of the substance using the second detection frequency (2 × f2) in the same unit region. And may be performed by one detection operation.

これにより、検出カメラ1は、同一の単位領域内で複数の検出周波数を用いて物質検出でき、物質の検出精度を向上できる。   Thereby, the detection camera 1 can detect a substance using a plurality of detection frequencies within the same unit region, and can improve the substance detection accuracy.

また、検出処理部27は、検出領域SARにおける任意の領域において、第1の検出周波数(2×f1)を用いた物質の検出結果と第2の検出周波数(2×f2)を用いた物質の検出結果とが異なる場合、任意の領域に特定物質が存在しないと判定してもよい。   In addition, the detection processing unit 27 detects the detection result of the substance using the first detection frequency (2 × f1) and the detection result of the substance using the second detection frequency (2 × f2) in an arbitrary area in the detection area SAR. If the detection result is different, it may be determined that the specific substance does not exist in any region.

これにより、検出カメラ1は、特定物質の誤検知を抑制でき、物質の検出精度を向上できる。   Thereby, the detection camera 1 can suppress erroneous detection of a specific substance, and can improve the detection accuracy of the substance.

(他の実施形態)
以上のように、本開示における技術の例示として、第1の実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。
(Other embodiments)
As described above, the first embodiment has been described as an example of the technique in the present disclosure. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are performed.

第1の実施形態では、参照セルCELを透過したレーザ光が、物質検出用のフォトダイオードPDで受光され、受光処理部SAで処理されたが、物質検出用のフォトダイオードPDとは別に、温調ユニットを筐体内に設けてもよい。温調ユニットは、例えば、集光レンズ、フォトダイオード、I/V変換回路、増幅回路及びフィルタ処理回路を有する。温調ユニットは、温調用のフォトダイオードで受光した反射光の波長特性を基に、レーザダイオードLDから出射されるレーザ光の温調制御を行う。これにより、非可視光センサNVSSは、受光処理部SAの処理負荷を軽減できる。また、更に他の方法により、温調制御が行われてもよい。   In the first embodiment, the laser light transmitted through the reference cell CEL is received by the substance detection photodiode PD and processed by the light reception processing unit SA. The adjustment unit may be provided in the housing. The temperature adjustment unit includes, for example, a condenser lens, a photodiode, an I / V conversion circuit, an amplification circuit, and a filter processing circuit. The temperature control unit controls the temperature of the laser light emitted from the laser diode LD based on the wavelength characteristic of the reflected light received by the temperature control photodiode. Thereby, the invisible light sensor NVSS can reduce the processing load of the light receiving processing unit SA. Further, the temperature control may be performed by another method.

第1の実施形態では、非可視光として赤外光を用いたが、検出対象の物質の吸収スペクトルによっては、紫外光を用いてもよい。これにより、検出カメラ1は、検出可能な物質の範囲を拡大できる。   In the first embodiment, infrared light is used as invisible light, but ultraviolet light may be used depending on the absorption spectrum of the substance to be detected. Thereby, the detection camera 1 can expand the range of the detectable substance.

第1の実施形態では、プロセッサやコントローラは、物理的にどのように構成してもよい。また、プログラム可能なプロセッサやコントローラを用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサやコントローラの設計の自由度を高めることができる。プロセッサやコントローラは、1つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、第1の実施形態の各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで1つのプロセッサやコントローラを構成すると考えることができる。また、プロセッサやコントローラは、半導体チップと別の機能を有する部材(コンデンサ等)で構成してもよい。また、プロセッサやコントローラが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、1つの半導体チップを構成してもよい。   In the first embodiment, the processor and the controller may be physically configured in any manner. Further, if a programmable processor or controller is used, the processing contents can be changed by changing the program, so that the degree of freedom in designing the processor and controller can be increased. The processor and the controller may be constituted by one semiconductor chip, or may be physically constituted by a plurality of semiconductor chips. When configured by a plurality of semiconductor chips, each control of the first embodiment may be realized by separate semiconductor chips. In this case, it can be considered that a plurality of semiconductor chips constitute one processor or controller. Further, the processor and the controller may be configured by a member (capacitor or the like) having a function different from that of the semiconductor chip. Further, one semiconductor chip may be configured so as to realize the functions of the processor and the controller and other functions.

本開示は、検出領域内における物質の検出精度を向上できる物質検出装置及び物質検出方法等に有用である。   The present disclosure is useful for a substance detection apparatus and a substance detection method that can improve the detection accuracy of a substance in a detection region.

1 検出カメラ
1w 開口部
1z 筐体
5 センサスキャンユニット
10 雲台
11 制御部
12 波長検出温調制御部
13,39 メモリ
15 パンチルトユニット
20,V20 プロセッサ
26 信号加工部
27 検出処理部
28 表示処理部
261 I/V変換回路
262 増幅回路
263 フィルタ処理回路
37 表示制御部
150 モニタ
271 AD変換回路
272 温調制御処理部
273 物質検出処理部
CEL 参照セル
CLZ 集光レンズ
CS カメラサーバ
EP 走査終了位置
GS ガス
HM 人物
HP 初期位置
K 検出空間
LS,RV レーザ光
LD レーザダイオード
MR1 反射板
NVSS 非可視光センサ
PD フォトダイオード
PJ 投射部
PLZ コリメートレンズ
SA 受光処理部
SAR 検出領域
V31 撮像レンズ
V33 イメージセンサ
V35 信号処理部
VSC 可視光カメラ
WAR0 波長変調範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection camera 1w Opening part 1z Case 5 Sensor scan unit 10 Pan head 11 Control part 12 Wavelength detection temperature control part 13,39 Memory 15 Pan tilt unit 20, V20 Processor 26 Signal processing part 27 Detection processing part 28 Display processing part 261 I / V conversion circuit 262 Amplification circuit 263 Filter processing circuit 37 Display control unit 150 Monitor 271 AD conversion circuit 272 Temperature control processing unit 273 Substance detection processing unit CEL Reference cell CLZ Condensing lens CS Camera server EP Scan end position GS Gas HM Person HP Initial position K Detection space LS, RV Laser light LD Laser diode MR1 Reflector NVSS Invisible light sensor PD Photodiode PJ Projection part PLZ Collimating lens SA Light reception processing part SAR Detection area V31 Imaging lens V33 Image Sensor V35 Signal processing unit VSC Visible light camera WAR0 Wavelength modulation range

Claims (6)

物質の検出領域内へ第1の非可視光を波長変調して出射するトランスミッタと、
前記検出領域内において、前記第1の非可視光が物質で反射された光である第2の非可視光を受光するレシーバと、
前記第2の非可視光の波長特性に基づいて、前記物質を検出するディテクタと、
前記検出領域内において、前記第1の非可視光の出射方向及び前記第2の非可視光の受光方向を変更するアクチュエータと、
前記第1の非可視光の波長変調の周波数である変調周波数と、前記ディテクタにより前記物質を検出するための前記変調周波数に対応する検出周波数と、を変更するコントローラと、
を備える物質検出装置。
A transmitter for wavelength-modulating and emitting the first invisible light into a substance detection region;
In the detection region, a receiver that receives the second invisible light that is the light reflected by the substance in the first invisible light;
A detector for detecting the substance based on a wavelength characteristic of the second invisible light;
An actuator that changes an emission direction of the first invisible light and a light receiving direction of the second invisible light in the detection region;
A controller that changes a modulation frequency, which is a frequency modulation frequency of the first invisible light, and a detection frequency corresponding to the modulation frequency for detecting the substance by the detector;
A substance detection apparatus comprising:
請求項1に記載の物質検出装置であって、
前記トランスミッタは、前記検出領域において複数回、前記第1の非可視光を出射し、
前記レシーバは、前記検出領域において複数回、前記第2の非可視光を受光し、
前記ディテクタは、前記検出領域において複数回、前記物質を検出するための検出動作を反復し、
前記コントローラは、前記検出領域全体での1回の検出動作毎、前記検出領域における所定方向に沿うラインでの検出動作毎、又は前記検出領域における単位領域毎に、前記変調周波数及び前記検出周波数を変更する、物質検出装置。
The substance detection device according to claim 1,
The transmitter emits the first invisible light a plurality of times in the detection region;
The receiver receives the second invisible light a plurality of times in the detection region;
The detector repeats a detection operation for detecting the substance a plurality of times in the detection region,
The controller sets the modulation frequency and the detection frequency for each detection operation in the entire detection region, for each detection operation in a line along a predetermined direction in the detection region, or for each unit region in the detection region. Change the substance detection device.
請求項2に記載の物質検出装置であって、
前記ディテクタは、前記検出領域における任意の領域において、第1の検出周波数を用いた前記物質の検出と、第2の検出周波数を用いた前記物質の検出と、を反復して行う、物質検出装置。
The substance detection device according to claim 2,
The detector repeatedly detects the substance using the first detection frequency and the substance detection using the second detection frequency in an arbitrary area of the detection area. .
請求項3に記載の物質検出装置であって、
前記ディテクタは、同一の単位領域において、前記第1の検出周波数を用いた前記物質の検出と、前記第2の検出周波数を用いた前記物質の検出と、を前記1回の検出動作で行う、物質検出装置。
The substance detection device according to claim 3,
The detector performs detection of the substance using the first detection frequency and detection of the substance using the second detection frequency in the same unit region in the one detection operation. Substance detection device.
請求項3に記載の物質検出装置であって、
前記ディテクタは、前記検出領域における任意の領域において、前記第1の検出周波数を用いた前記物質の検出結果と前記第2の検出周波数を用いた前記物質の検出結果とが異なる場合、前記任意の領域に前記物質が存在しないと判定する、物質検出装置。
The substance detection device according to claim 3,
The detector is configured to detect the arbitrary detection region when the detection result of the substance using the first detection frequency is different from the detection result of the substance using the second detection frequency in an arbitrary region in the detection region. A substance detection apparatus for determining that the substance does not exist in a region.
物質の検出領域内において、第1の非可視光の出射方向及び前記第1の非可視光が前記物質で反射された光である第2の非可視光の受光方向を変更し、
前記第1の非可視光の波長変調の周波数である変調周波数と、前記物質を検出するための前記変調周波数に対応する検出周波数と、を変更し、
前記検出領域内へ前記第1の非可視光を波長変調して出射し、
前記検出領域内において、前記第1の非可視光が物質で反射された光である第2の非可視光を受光し、
前記第2の非可視光の波長特性に基づいて、前記物質を検出する、物質検出方法。
In the detection region of the substance, change the emission direction of the first invisible light and the light reception direction of the second invisible light, which is the light reflected by the substance,
Changing a modulation frequency that is a frequency modulation frequency of the first invisible light and a detection frequency corresponding to the modulation frequency for detecting the substance;
Wavelength-modulating and emitting the first invisible light into the detection region;
In the detection region, the first invisible light is received as a second invisible light that is reflected by a substance,
A substance detection method for detecting the substance based on a wavelength characteristic of the second invisible light.
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