JP2018138900A - 撮像装置及び火災判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】火災が発生した場合に、その発生場所の高精度な特定を支援する。【解決手段】撮像装置１０は、複数の単位画素１２１が行列状に配置された受光面を有するイメージセンサ１２０と、イメージセンサ１２０の受光面側に配置されたフィルタアレイ１１０とを備え、フィルタアレイ１１０は、複数の単位画素１２１の各々に対応し、行列状に配置された複数の単位領域１１１を有し、複数の単位領域１１１の各々は、紫外領域の光を透過し、かつ、太陽光の透過を抑制する第１フィルタ領域１１２と、可視光領域の光を透過し、かつ、紫外領域の光の透過を抑制する第２フィルタ領域１１３とを含み、複数の単位画素１２１の各々は、第１フィルタ領域１１２を通過した光を受光する第１サブ画素１２２と、第２フィルタ領域１１３を通過した光を受光する第２サブ画素１２３とを含む。【選択図】図４

Description

本発明は、撮像装置及び火災判定装置に関する。

従来、監視カメラなどによって撮影された画像から火災の発生を検知する装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。例えば、特許文献１には、紫外光用のカメラと可視光用のカメラとを備える火災可視化装置が開示されている。特許文献１に記載の火災可視化装置は、紫外光用のカメラを利用することで、ガス火災などの肉眼で見えない火災を検知することができる。

特開２００６−２６７０９７号公報

しかしながら、上記従来の火災可視化装置では、２台のカメラを利用するので、紫外光用のカメラから得られた画像と、可視光用のカメラから得られた画像との間で視差が生じる。このため、２枚の画像を合わせて火災の発生場所を特定する場合に、特定精度が低下する。

そこで、本発明は、火災が発生した場合に、その発生場所の高精度な特定を支援することができる撮像装置及び火災判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る撮像装置は、複数の単位画素が行列状に配置された受光面を有するイメージセンサと、前記イメージセンサの受光面側に配置されたフィルタアレイとを備え、前記フィルタアレイは、前記複数の単位画素の各々に対応し、行列状に配置された複数の単位領域を有し、前記複数の単位領域の各々は、紫外領域の光を透過し、かつ、太陽光の透過を抑制する第１フィルタ領域と、可視光領域の光を透過し、かつ、前記紫外領域の光の透過を抑制する第２フィルタ領域とを含み、前記第１フィルタ領域と前記第２フィルタ領域とは、前記受光面に沿った方向に並んで配置され、前記複数の単位画素の各々は、前記第１フィルタ領域を通過した光を受光する第１サブ画素と、前記第２フィルタ領域を通過した光を受光する第２サブ画素とを含み、前記第１サブ画素と前記第２サブ画素とは、前記受光面内で並んで配置されている。

また、本発明の一態様に係る火災判定装置は、前記撮像装置の前記イメージセンサによって受光された光の強度に基づいて火災を判定する火災判定部を備え、前記火災判定部は、前記第１サブ画素が受光した光の強度が所定の閾値以上となる単位画素である判定対象画素が、前記複数の単位画素に２つ以上含まれ、かつ、少なくとも２つの前記判定対象画素が隣接している場合に、火災が発生したと判定する。

本発明によれば、火災が発生した場合に、その発生場所の高精度な特定を支援することができる。

実施の形態に係る火災判定システムの概略構成を示す概略図である。 実施の形態に係る火災判定システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示す模式図である。 実施の形態に係る撮像装置のフィルタアレイとイメージセンサとの位置関係を模式的に示す斜視図である。 火災及び太陽光の強度スペクトルを示す図である。 実施の形態の撮像装置のフィルタアレイの構成例を示す平面図である。 実施の形態の撮像装置のフィルタアレイの別の構成例を示す平面図である。 実施の形態に係る火災判定装置による出力画像の生成方法を示す図である。 実施の形態に係る火災判定装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態の変形例に係る撮像装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。 実施の形態の変形例に係るフィルタアレイの透過特性の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る撮像装置及び火災判定装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
［火災判定システム］
まず、本実施の形態に係る火災判定システムの概要について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る火災判定システム１の概略構成を示す概略図である。

図１に示すように、火災判定システム１は、撮像装置１０と、火災判定装置２０と、表示装置３０とを備える。図１には、一例として、火災判定システム１がスタジアムなどの屋外で発生する火災９０を判定する例を模式化して示している。

撮像装置１０は、例えば、スタジアムなどの監視対象物を撮影する監視カメラなどである。撮像装置１０の撮影対象（監視対象物）は、スタジアムに限らず、空港、駅、道路、学校、病院などの各種公共施設、又は、マンション若しくは一戸建てなどの住宅などでもよい。また、本実施の形態では、撮像装置１０は、屋外を撮影するが、屋内を撮影してもよい。

火災判定装置２０は、撮像装置１０が撮影することにより取得した画像又は映像（動画像）に基づいて火災を判定する。火災判定装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えるコンピュータ機器であるが、これに限らない。火災判定装置２０は、撮像装置１０と有線又は無線で接続されており、撮像装置１０と通信を行う。火災判定装置２０は、有線通信又は無線通信により、撮像装置１０が取得した画像を取得する。

表示装置３０は、撮像装置１０が撮影した画像と、火災判定装置２０による火災の判定結果とを表示する。表示装置３０は、例えば、液晶表示装置であるが、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などでもよい。

以下では、火災判定システム１の撮像装置１０及び火災判定装置２０の詳細な構成について説明する。

［撮像装置］
まず、撮像装置１０について図２〜図４を用いて説明する。

図２は、本実施の形態に係る火災判定システム１の構成を示すブロック図である。図３は、本実施の形態に係る撮像装置１０の概略構成を示す模式図である。図４は、本実施の形態に係る撮像装置１０のフィルタアレイ１１０とイメージセンサ１２０との位置関係を模式的に示す斜視図である。

図２及び図３に示すように、撮像装置１０は、フィルタアレイ１１０と、イメージセンサ１２０と、レンズ群１３０とを備える。

図３に示すように、撮像装置１０では、レンズ群１３０が入射光をイメージセンサ１２０に集光する。入射光には、可視光及び紫外光が含まれている。なお、図３において、レンズ群１３０を通過するドットの網掛けが付された領域は、入射光が通過する領域を示している。レンズ群１３０によって集光された入射光がフィルタアレイ１１０を通過することで、イメージセンサ１２０にはフィルタアレイ１１０の領域毎の透過特性に応じた光が入射する。

なお、図３に示す例では、レンズ群１３０には、２つのレンズ１３１及び１３２が含まれており、２段階で集光している。レンズ１３１は、例えば、凸レンズなどの集光レンズである。レンズ１３２は、例えば、コリメートレンズなどの入射光を平行光にして出射するレンズである。なお、レンズ群１３０の構成は一例に過ぎず、これらに限定されない。撮像装置１０は、レンズ群１３０を備えていなくてもよい。

以下では、フィルタアレイ１１０及びイメージセンサ１２０の詳細について説明する。

［フィルタアレイ］
フィルタアレイ１１０は、イメージセンサ１２０の受光面側に配置されている。例えば、フィルタアレイ１１０は、イメージセンサ１２０の受光面上に接触して配置されている。あるいは、フィルタアレイ１１０は、イメージセンサ１２０との間に隙間を空けて配置されていてもよい。この場合に、フィルタアレイ１１０の各領域を通過した光を、イメージセンサ１２０の画素（受光領域）に導く光学部材が設けられていてもよい。

フィルタアレイ１１０は、例えば平板状の透光フィルタであり、領域毎に異なる波長成分の光を透過させる。具体的には、フィルタアレイ１１０は、図４に示すように、行列状に配置された複数の単位領域１１１を有する。複数の単位領域１１１の各々は、イメージセンサ１２０の複数の単位画素１２１の各々に対応している。具体的には、単位領域１１１と単位画素１２１とは、一対一に対応しており、平面視した場合に、単位領域１１１と単位画素１２１とが略同じ大きさ及び略同じ形状で重複している。

なお、平面視とは、イメージセンサ１２０の受光面を正面から見た場合を意味する。イメージセンサ１２０の受光面と、フィルタアレイ１１０の光入射面及び光出射面とは略平行に配置されている。

図４に示すように、複数の単位領域１１１の各々は、第１フィルタ領域１１２と、第２フィルタ領域１１３とを含んでいる。第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３とは、受光面に沿った方向に並んで配置されている。例えば、第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３とは、行列状に互いに隣接して配置されている。具体的には、図４に示すように、第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３とが市松模様で配置されている。なお、図４では、第１フィルタ領域１１２にドットの網掛けを付して示している。

第１フィルタ領域１１２は、紫外領域の光を透過し、かつ、太陽光の透過を抑制する。具体的には、第１フィルタ領域１１２は、紫外領域の光のみを透過し、当該紫外領域以外の光の透過を実質的に遮断するバンドパスフィルタである。なお、本明細書において、実質的に遮断とは、完全に遮断することだけでなく、実質的に無視できる程度（例えば１０％以下）の光を透過することも意味する。

例えば、第１フィルタ領域１１２には、多層薄膜干渉式のバンドパスフィルタが形成されている。多層薄膜干渉式のバンドパスフィルタは、３層以上の薄膜が積層された多層構造を有する薄膜干渉フィルタである。多層構造を構成する３層以上の薄膜の膜厚、屈折率及び積層数を適切に設計することで、所望の波長帯域に光の透過帯域を有するバンドパスフィルタが実現される。薄膜は、例えば、誘電体材料を用いた無機膜であり、具体的には、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）膜、及び、酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ_ｘ）膜などである。

第１フィルタ領域１１２の透過帯域である紫外領域は、具体的には、２５０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下の波長帯域である。図５に示すように、２５０ｎｍ以上２７０以下の波長帯域は、火災によって発生する紫外光に含まれる波長帯域であり、太陽光には含まれない波長帯域である。なお、図５は、火災及び太陽光の強度スペクトルを示す図である。

図５に示すように、太陽光は、２８０ｎｍ以上の波長成分を含んでいる。本実施の形態では、第１フィルタ領域１１２は、太陽光に含まれる３００ｎｍ以上の波長成分の透過を抑制する。すなわち、第１フィルタ領域１１２は、太陽光に含まれる波長成分の一部を透過してもよい。あるいは、第１フィルタ領域１１２は、太陽光の波長成分の全ての透過を抑制してもよい。

第１フィルタ領域１１２の透過帯域は、２５０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下の範囲に限らない。第１フィルタ領域１１２の透過帯域は、火災によって発生する紫外光に含まれ、かつ、太陽光に含まれない波長帯域の一部を含んでいればよい。第１フィルタ領域１１２の透過帯域は、例えば、１９０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下でもよい。

第２フィルタ領域１１３は、可視光領域の光を透過し、かつ、紫外領域の光の透過を抑制する。具体的には、第２フィルタ領域１１３は、可視光領域の光のみを透過し、当該可視光領域以外の光の透過を実質的に遮断するバンドパスフィルタである。例えば、第２フィルタ領域１１３には、第１フィルタ領域１１２と同様に、多層薄膜干渉式のバンドパスフィルタが形成されてもよい。

あるいは、第２フィルタ領域１１３は、青色光などの可視光領域の短波長成分より長波長の光を透過し、紫外領域の光を実質的に遮断するハイパスフィルタでもよい。例えば、第２フィルタ領域１１３は、紫外線カットフィルタでもよい。

第２フィルタ領域１１３の透過帯域である可視光領域は、具体的には、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域である。第２フィルタ領域１１３の透過帯域には、紫外領域が含まれていない。

なお、第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３との配置は、図４に示す例に限らない。図６Ａ及び図６Ｂはそれぞれ、本実施の形態に係る撮像装置１０のフィルタアレイ１１０の別の構成例を示す図である。

例えば、図６Ａに示すフィルタアレイ１１０ａのように、第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３とがストライプ状に配置されていてもよい。

また、単位領域に含まれる第１フィルタ領域１１２及び第２フィルタ領域１１３の個数は、１つずつでなくてもよい。例えば、図６Ｂに示すフィルタアレイ１１０ｂのように、単位領域１１１は、１つの第１フィルタ領域１１２と３つの第２フィルタ領域１１３とが２行２列で配置された領域であってもよい。

［イメージセンサ］
イメージセンサ１２０は、図４に示すように、複数の単位画素１２１が行列状に配置された受光面を有する。イメージセンサ１２０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤイメージセンサなどである。

複数の単位画素１２１の各々は、第１サブ画素１２２と、第２サブ画素１２３とを含んでいる。第１サブ画素１２２と、第２サブ画素１２３とは、受光面内で並んで配置されている。例えば、第１サブ画素１２２と第２サブ画素１２３とは、行列状に互いに隣接して配置されている。具体的には、フィルタアレイ１１０の第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３とに対応して、第１サブ画素１２２と第２サブ画素１２３とが市松模様で配置されている。

第１サブ画素１２２及び第２サブ画素１２３はそれぞれ、受光した光を光電変換するフォトダイオードなどを有し、受光した光の強度に応じた画素信号を生成して出力する。

第１サブ画素１２２は、第１フィルタ領域１１２を通過した光を受光する。第１サブ画素１２２は、受光した光を光電変換することで、受光強度に応じた画素信号を生成して出力する。第１フィルタ領域１１２が紫外領域の光を透過するので、第１サブ画素１２２は、入射光の紫外成分の強度に応じた画素信号（以下、紫外光信号と記載する）を出力するＵＶ画素である。紫外光信号は、第１サブ画素１２２（すなわち、ＵＶ画素）の輝度値を示す信号であり、火災判定装置２０に出力される。

第２サブ画素１２３は、第２フィルタ領域１１３を通過した光を受光する。第２サブ画素１２３は、受光した光を光電変換することで、受光強度に応じた画素信号を生成して出力する。第２フィルタ領域１１３が可視光領域の光を透過するので、第２サブ画素１２３は、入射光の可視光成分の強度に応じた画素信号（以下、可視光信号と記載する）を出力する可視光画素である。可視光信号は、第２サブ画素１２３（すなわち、可視光画素）の輝度値を示す信号であり、火災判定装置２０に出力される。

第１サブ画素１２２及び第２サブ画素１２３の各々は、受光感度が異なっていてもよい。例えば、第１サブ画素１２２は、第１フィルタ領域１１２を通過する光の波長帯域、すなわち、紫外領域に対する受光感度が高く、可視光領域に対する受光感度が低くてもよい。同様に、第２サブ画素１２３は、第２フィルタ領域１１３を通過する光の波長帯域、すなわち、可視光領域に対する受光感度が高く、紫外領域に対する受光感度が低くてもよい。

なお、撮像装置１０は、フィルタアレイ１１０の第１フィルタ領域１１２及び第２フィルタ領域１１３の各々に光を集光するためのマイクロレンズアレイなどの光学部材を備えてもよい。例えば、光学部材は、フィルタアレイ１１０の光入射側に配置される。

［火災判定装置］
次に、火災判定装置２０について図２を用いて説明する。図２に示すように、火災判定装置２０は、火災判定部２１０と、画像生成部２２０とを備える。

火災判定部２１０は、撮像装置１０のイメージセンサ１２０によって受光された光の強度に基づいて火災を判定する。具体的には、火災判定部２１０は、複数の第１サブ画素１２２の各々から出力される紫外光信号、すなわち、ＵＶ画素（第１サブ画素１２２）の輝度値に基づいて火災を判定する。判定の具体的な処理は、図８を用いて後で説明する。

画像生成部２２０は、複数の単位画素１２１の各々に対応する表示画素から構成される画像を生成する。具体的には、画像生成部２２０は、図７に示す紫外光画像４０及び可視光画像５０を生成する。なお、図７は、本実施の形態に係る火災判定装置２０による出力画像６０の生成方法を示す図である。紫外光画像４０及び可視光画像５０の各々を構成する表示画素は、例えば、単位画素１２１に一対一に対応している。

紫外光画像４０は、紫外光信号に基づいて生成される画像である。紫外光画像４０を構成する複数の表示画素は、対応する単位画素１２１の第１サブ画素１２２に対応している。具体的には、紫外光画像４０を構成する複数の表示画素は、対応する第１サブ画素１２２が受光した光の強度、すなわち、紫外光信号に基づいた画素値を有する。

図１に示すように、撮影範囲に火災９０が含まれる場合、火災９０から放射される紫外光を受けた単位画素１２１の第１サブ画素１２２の輝度値が大きくなる。このため、図７に示すように、紫外光画像４０には、火災領域４１が含まれる。火災領域４１は、例えば、紫外光信号に基づいた画素値（輝度値）が所定の閾値以上になる判定対象画素に対応する表示画素の集合である。

なお、画像生成部２２０は、紫外光画像４０を２値化してもよい。例えば、画像生成部２２０は、火災領域４１以外の領域の画素値を０にしてもよい。

可視光画像５０は、可視光信号に基づいて生成される画像である。可視光画像５０を構成する複数の表示画素は、対応する単位画素１２１の第２サブ画素１２３に対応している。具体的には、可視光画像５０を構成する複数の表示画素は、対応する第２サブ画素１２３が受光した光の強度、すなわち、可視光信号に基づいた画素値を有する。可視光画像５０には、図７に示すように、人間の肉眼で確認できるスタジアムなどが含まれる。

本実施の形態では、画像生成部２２０は、紫外光画像４０と可視光画像５０とを合成することで、図７に示す出力画像６０を生成する。具体的には、画像生成部２２０は、可視光画像５０を構成する複数の表示画素のうち、判定対象画素に対応する表示画素の画素値を予め定められた色の画素値に設定する。つまり、画像生成部２２０は、紫外光画像４０に含まれる火災領域４１を、可視光画像５０の同じ場所に重畳して表示する。このとき、画像生成部２２０は、火災領域４１に相当する着色領域６１を所定の色の画素値に設定する。つまり、出力画像６０は、背景画像として可視光画像５０を含み、火災領域４１に相当する着色領域６１が、例えば赤色又は黄色などの単色で塗り潰された画像になる。なお、着色領域６１は、単色に限らず、二色のストライプ又はドット模様に塗られていてもよく、虹色などの三色以上の色を含んでもよい。

火災判定部２１０及び画像生成部２２０は、例えば、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。なお、火災判定部２１０及び画像生成部２２０はそれぞれ、専用のハードウェア資源で実現されてもよく、ハードウェア資源を共用してもよい。

［動作］
ここで、本実施の形態に係る火災判定装置２０の動作について、図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係る火災判定装置２０の動作を示すフローチャートである。

図８に示すように、まず、火災判定部２１０は、撮像装置１０のイメージセンサ１２０から画像信号を取得する（Ｓ１０）。具体的には、火災判定部２１０は、複数の第１サブ画素１２２から紫外光信号を取得し、複数の第２サブ画素１２３から可視光信号を取得する。

次に、火災判定部２１０は、第１サブ画素１２２が受光した光の強度、すなわち、ＵＶ画素の輝度値が所定の閾値以上となる単位画素１２１である判定対象画素が、イメージセンサ１２０を構成する複数の単位画素１２１に２つ以上含まれるか否かを判定する（Ｓ２０）。判定対象画素は、具体的には、火災領域４１に相当する単位画素である。

判定対象画素が２つ以上含まれる場合（Ｓ２０でＹｅｓ）、火災判定部２１０は、少なくとも２つの判定対象画素が隣接しているか否かを判定する（Ｓ３０）。少なくとも２つの判定対象画素が隣接している場合（Ｓ３０でＹｅｓ）、火災判定部２１０は、撮影範囲内に火災が発生したと判定する（Ｓ４０）。次に、画像生成部２２０は、図７で示したように、着色領域６１を含む出力画像６０を生成する（Ｓ５０）。

判定対象画素が２つ以上含まれない場合（Ｓ２０でＮｏ）、又は、少なくとも２つの判定対象画素が隣接していない場合（Ｓ３０でＮｏ）、火災判定部２１０は火災が発生していないと判定し、画像生成部２２０は、可視光画像５０を出力する（Ｓ５０）。

このように、火災判定部２１０は、判定対象画素が、ある程度の大きさの塊として存在し、火災として十分な大きさを形成しているか否かを判定している。これにより、検出誤差などの影響を抑制することができる。このときの判定対象画素の隣接数の閾値は、２つに限らず、３以上の所定の値でもよい。このとき、一方向への隣接数として判定してもよく、行列状の領域（例えば２行２列又は３行３列など）として判定してもよい。

また、火災判定装置２０は、管理者などに報知する報知部を備えてもよい。例えば、報知部は、警報などを発する。あるいは、報知部は、警察、消防などに知らせてもよい。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る撮像装置１０は、複数の単位画素１２１が行列状に配置された受光面を有するイメージセンサ１２０と、イメージセンサ１２０の受光面側に配置されたフィルタアレイ１１０とを備える。フィルタアレイ１１０は、複数の単位画素１２１の各々に対応し、行列状に配置された複数の単位領域１１１を有する。複数の単位領域１１１の各々は、紫外領域の光を透過し、かつ、太陽光の透過を抑制する第１フィルタ領域１１２と、可視光領域の光を透過し、かつ、紫外領域の光の透過を抑制する第２フィルタ領域１１３とを含む。第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３とは、受光面に沿った方向に並んで配置されている。複数の単位画素１２１の各々は、第１フィルタ領域１１２を通過した光を受光する第１サブ画素１２２と、第２フィルタ領域１１３を通過した光を受光する第２サブ画素１２３とを含む。第１サブ画素１２２と第２サブ画素１２３とは、受光面内で並んで配置されている。

これにより、撮像装置１０がフィルタアレイ１１０を備えることで、第１サブ画素１２２から紫外光信号が得られ、第２サブ画素１２３から可視光信号が得られる。このため、紫外光信号を利用することで、火災の判定を行うことができる。紫外光信号を利用しているため、ガス火災などの肉眼によっては見えない火災も検知することができる。

なお、肉眼で見える炎が出る火災であれば、可視光信号からも火災の判定を行うことはできる。しかしながら、この場合、火災が小さい場合、昼間などの明るい時間帯では肉眼で判定することが難しくなる。これに対しても、撮像装置１０によれば、太陽光の成分を除いた紫外光信号を利用することで、火災からの紫外光を受けた領域を検出することができるので、小さい火災を精度良く検出することができる。

また、第１サブ画素１２２と第２サブ画素１２３とは、１つのイメージセンサ１２０の受光面に行列状に並べられているので、各々に入射する光の視差の影響が十分に小さくなる。このため、紫外光信号に基づいて生成される紫外光画像４０と、可視光信号に基づいて生成される可視光画像５０とは、実質的に同じ撮影範囲を撮影した画像になる。したがって、火災領域４１を可視光画像５０内に精度良く重畳させることができるので、火災の発生場所の特定精度を高めることができる。

このように、本実施の形態に係る撮像装置１０によれば、火災が発生した場合に、その発生場所の高精度な特定を支援することができる。なお、撮像装置１０は、１つのイメージセンサ１２０を備えればよく、複数台のカメラを必要としないので、構成を簡略化することができ、低コスト化も実現することができる。

また、例えば、紫外領域は、２５０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下の波長帯域であり、可視光領域は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域であり、第１フィルタ領域１１２は、太陽光に含まれる３００ｎｍ以上の波長成分の透過を抑制する。

これにより、第１フィルタ領域１１２を通過する光には、太陽光に含まれる紫外光成分が除かれて、火災９０に起因する紫外光が多く含まれる。したがって、太陽光による検出誤差を抑制することができ、火災の判定精度を高めることができる。

また、例えば、第１フィルタ領域１１２には、多層薄膜干渉式のバンドパスフィルタが形成されている。

これにより、所望の波長帯域のみを通過させるフィルタを簡単に作成することができる。

また、本実施の形態に係る火災判定装置２０は、撮像装置１０のイメージセンサ１２０によって受光された光の強度に基づいて火災を判定する火災判定部２１０を備える。火災判定部２１０は、第１サブ画素１２２が受光した光の強度が所定の閾値以上となる単位画素１２１である判定対象画素が、複数の単位画素１２１に２つ以上含まれ、かつ、少なくとも２つの判定対象画素が隣接している場合に、火災が発生したと判定する。

これにより、イメージセンサ１２０からの紫外光信号及び可視光信号を利用することで、火災の発生場所を高精度に特定することができる。また、判定対象画素が１つのみである場合、及び、２つ以上の判定対象が隣接していない場合などの検出誤差による場合には、火災と判定しないので、火災の判定精度を高めることができる。

また、例えば、火災判定装置２０は、さらに、複数の単位画素１２１の各々に対応する表示画素から構成される画像であって、各々の表示画素が、対応する単位画素の第２サブ画素１２３が受光した光の強度に基づいた画素値を有する画像を生成する画像生成部２２０を備える。画像生成部２２０は、画像を構成する複数の表示画素のうち、判定対象画素に対応する表示画素の画素値を予め定められた色の画素値に設定する。

これにより、可視光画像５０に火災領域４１を重畳し、かつ、所定色で塗り潰すことができるので、目視によって簡単に火災の発生場所を特定することができる。

（変形例）
以下では、上述した実施の形態に係る撮像装置１０の変形例について、図９を用いて説明する。図９は、本変形例に係る撮像装置３００の構成を模式的に示す分解斜視図である。

実施の形態では、撮像装置１０のイメージセンサ１２０が出力する可視光信号に基づいて生成される可視光画像５０は、モノクロ（グレースケール）の画像である。これに対して、本変形例に係る撮像装置３００を利用することで、可視光画像５０をカラー画像にすることができる。

図９に示すように、撮像装置３００は、フィルタアレイ３１０と、イメージセンサ３２０とを備える。なお、以下では、実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

図９に示すように、フィルタアレイ３１０は、実施の形態に係るフィルタアレイ１１０と同様に、行列状に配置された複数の単位領域３１１を有する。複数の単位領域３１１の各々は、イメージセンサ３２０の複数の単位画素３２１の各々と対応している。

複数の単位領域３１１の各々は、２行２列のフィルタ領域から構成される。具体的には、単位領域３１１は、第１フィルタ領域１１２と、第２フィルタ領域３１３とを含んでいる。さらに、第２フィルタ領域３１３は、赤色光を透過する赤色領域３１３ｒと、緑色光を透過する緑色領域３１３ｇと、青色光を透過する青色領域３１３ｂとを含んでいる。赤色領域３１３ｒ、緑色領域３１３ｇ及び青色領域３１３ｂは、受光面に沿った方向に並んで配置されている。

赤色領域３１３ｒ、緑色領域３１３ｇ及び青色領域３１３ｂにはそれぞれ、樹脂材料を用いた所定の波長帯域を透過させるカラーフィルタが形成される。赤色領域３１３ｒ、緑色領域３１３ｇ及び青色領域３１３ｂの各々の透過帯域は、例えば、図１０に示す通りである。図１０は、本変形例に係るフィルタアレイ３１０の透過特性の一例を示す図である。

図１０に示すように、赤色領域３１３ｒは、例えば、約６２０ｎｍに透光ピークを有する。緑色領域３１３ｇは、例えば、約５３０ｎｍに透光ピークを有する。青色領域３１３ｂは、例えば、約４６０ｎｍに透光ピークを有する。なお、フィルタアレイ３１０の透過特性は、図１０に示す例に限らない。

例えば、赤色領域３１３ｒ、緑色領域３１３ｇ及び青色領域３１３ｂはそれぞれ、多層薄膜干渉式のバンドパスフィルタが形成されていてもよい。多層薄膜干渉式のバンドパスフィルタによって、透過帯域と遮断帯域とを境界を明確にすることができるので、各領域のＳＮ比を向上させることができる。

赤色領域３１３ｒ、緑色領域３１３ｇ及び青色領域３１３ｂの各々の形状及び大きさは、第１フィルタ領域１１２の形状及び大きさと同じである。赤色領域３１３ｒ、緑色領域３１３ｇ、青色領域３１３ｂ及び第１フィルタ領域１１２の配置は、図９に示す例に限らない。なお、図９では、第１フィルタ領域１１２と、赤色領域３１３ｒと、緑色領域３１３ｇとに、密度が異なるドットの網掛けを付して示している。

図９に示すように、イメージセンサ３２０は、実施の形態に係るフィルタアレイ１１０と同様に、複数の単位画素３２１が行列状に配置された受光面を有する。

複数の単位画素３２１の各々は、２行２列のサブ画素から構成される。具体的には、単位画素３２１は、第１サブ画素１２２と、第２サブ画素３２３とを含んでいる。さらに、第２サブ画素３２３は、赤色領域３１３ｒを通過した光を受光する赤色画素３２３ｒと、緑色領域３１３ｇを通過した光を受光する緑色画素３２３ｇと、青色領域３１３ｂを通過した光を受光する青色画素３２３ｂとを含んでいる。赤色画素３２３ｒ、緑色画素３２３ｇ及び青色画素３２３ｂは、受光面内で並んで配置されている。

赤色画素３２３ｒは、赤色領域３１３ｒを通過した赤色光を受光して、光電変換することにより、赤色信号を生成して出力する。緑色画素３２３ｇは、緑色領域３１３ｇを通過した緑色光を受光して、光電変換することにより、緑色信号を生成して出力する。青色画素３２３ｂは、青色領域３１３ｂを通過した青色光を受光して、光電変換することにより、青色信号を生成して出力する。これにより、ＲＧＢの各々の画素値（輝度値）が得られるので、カラー画像を生成することができる。

赤色画素３２３ｒ、緑色画素３２３ｇ及び青色画素３２３ｂの各々は、受光感度が異なっていてもよい。例えば、赤色画素３２３ｒ、緑色画素３２３ｇ及び青色画素３２３ｂはそれぞれ、赤色光、緑色光及び青色光に対する受光感度が高く、他の波長帯域に対する受光感度が低くてもよい。

以上のように、本変形例に係る撮像装置３００では、例えば、第２フィルタ領域３１３は、赤色光を透過する赤色領域３１３ｒと、緑色光を透過する緑色領域３１３ｇと、青色光を透過する青色領域３１３ｂとを含む。赤色領域３１３ｒ、緑色領域３１３ｇ及び青色領域３１３ｂは、受光面に沿った方向に並んで配置されている。第２サブ画素３２３は、赤色領域３１３ｒを通過した光を受光する赤色画素３２３ｒと、緑色領域３１３ｇを通過した光を受光する緑色画素３２３ｇと、青色領域３１３ｂを通過した光を受光する青色画素３２３ｂとを含む。赤色画素３２３ｒ、緑色画素３２３ｇ及び青色画素３２３ｂは、受光面内で並んで配置されている。

これにより、カラー画像を生成することができるので、目視による確認がより行いやすくなる。

（その他）
以上、本発明に係る撮像装置及び火災判定装置について、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、フィルタアレイ１１０が平板状のフィルタであり、第１フィルタ領域１１２及び第２フィルタ領域１１３が同層に形成されている例について示したが、これに限らない。第１フィルタ領域１１２と第２フィルタ領域１１３とは、異なる層に形成されてもよい。例えば、フィルタアレイ１１０は、第１フィルタ領域１１２のみが形成された第１フィルタアレイと第２フィルタ領域１１３のみが形成された第２フィルタアレイとの積層構造を有してもよい。

なお、上記の実施の形態に係る撮像装置１０は、火災の判定以外の用途に用いることができる。例えば、撮像装置１０は、紫外光を発する光源の探索に利用することができる。

また、上記の各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

なお、本発明は、火災判定装置として実現できるだけでなく、火災判定装置の各構成要素が行う処理をステップとして含むプログラム、及び、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの記録媒体として実現することもできる。

つまり、上述した包括的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０、３００ 撮像装置
２０ 火災判定装置
９０ 火災
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、３１０ フィルタアレイ
１１１、３１１ 単位領域
１１２ 第１フィルタ領域
１１３、３１３ 第２フィルタ領域
１２０、３２０ イメージセンサ
１２１、３２１ 単位画素
１２２ 第１サブ画素
１２３、３２３ 第２サブ画素
２１０ 火災判定部
２２０ 画像生成部
３１３ｂ 青色領域
３１３ｇ 緑色領域
３１３ｒ 赤色領域
３２３ｂ 青色画素
３２３ｇ 緑色画素
３２３ｒ 赤色画素

Claims (6)

1. 複数の単位画素が行列状に配置された受光面を有するイメージセンサと、
   前記イメージセンサの受光面側に配置されたフィルタアレイとを備え、
   前記フィルタアレイは、前記複数の単位画素の各々に対応し、行列状に配置された複数の単位領域を有し、
   前記複数の単位領域の各々は、
   紫外領域の光を透過し、かつ、太陽光の透過を抑制する第１フィルタ領域と、
   可視光領域の光を透過し、かつ、前記紫外領域の光の透過を抑制する第２フィルタ領域とを含み、
   前記第１フィルタ領域と前記第２フィルタ領域とは、前記受光面に沿った方向に並んで配置され、
   前記複数の単位画素の各々は、
   前記第１フィルタ領域を通過した光を受光する第１サブ画素と、
   前記第２フィルタ領域を通過した光を受光する第２サブ画素とを含み、
   前記第１サブ画素と前記第２サブ画素とは、前記受光面内で並んで配置されている
   撮像装置。
2. 前記紫外領域は、２５０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下の波長帯域であり、
   前記可視光領域は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域であり、
   前記第１フィルタ領域は、前記太陽光に含まれる３００ｎｍ以上の波長成分の透過を抑制する
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１フィルタ領域には、多層薄膜干渉式のバンドパスフィルタが形成されている
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第２フィルタ領域は、
   赤色光を透過する赤色領域と、
   緑色光を透過する緑色領域と、
   青色光を透過する青色領域とを含み、
   前記赤色領域、前記緑色領域及び前記青色領域は、前記受光面に沿った方向に並んで配置され、
   前記第２サブ画素は、
   前記赤色領域を通過した光を受光する赤色画素と、
   前記緑色領域を通過した光を受光する緑色画素と、
   前記青色領域を通過した光を受光する青色画素とを含み
   前記赤色画素、前記緑色画素及び前記青色画素は、前記受光面内で並んで配置されている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置の前記イメージセンサによって受光された光の強度に基づいて火災を判定する火災判定部を備え、
   前記火災判定部は、
   前記第１サブ画素が受光した光の強度が所定の閾値以上となる単位画素である判定対象画素が、前記複数の単位画素に２つ以上含まれ、かつ、少なくとも２つの前記判定対象画素が隣接している場合に、火災が発生したと判定する
   火災判定装置。
6. さらに、
   前記複数の単位画素の各々に対応する表示画素から構成される画像であって、各々の表示画素が、対応する単位画素の前記第２サブ画素が受光した光の強度に基づいた画素値を有する画像を生成する画像生成部を備え、
   前記画像生成部は、前記画像を構成する複数の表示画素のうち、前記判定対象画素に対応する表示画素の画素値を予め定められた色の画素値に設定する
   請求項５に記載の火災判定装置。

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