JP7508208B2 - 撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラムに関する。
テラヘルツ波は、典型的には０．３ＴＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の範囲のうち、任意の周波数帯域の成分を有する電磁波である。ミリ波は、典型的には３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の範囲のうち、任意の周波数帯域の成分を有する電磁波である。これらの周波数帯には、生体分子や樹脂をはじめとする様々な物質の構造や状態に由来する特徴的な吸収が多く存在する。また、これらの電磁波は、可視光や赤外光と比較して波長が長いため、散乱の影響を受け難く、多くの物質に対し強い透過性を有している。また、このような特徴によって、Ｘ線に代替する安全な透過イメージング技術などへの応用が期待され、公共の場所でのボディチェックや監視カメラなどの秘匿物の検査技術への応用が検討されている。また、昨今、移動体にナイフなどの危険物が持ち込まれることが防犯上の大きな問題であり、人などの被写体における危険物である秘匿物を検出する技術が強く求められている。
テラヘルツ波を利用した検査技術としては、特許文献１には、壁などからテラヘルツ波を照射する方法が記載されている。また、特許文献２には、異なる波長の照明光を組み合わせて、検査領域の検出を有利に実行することができる処理システムの記載がある。
ここで、秘匿物を検出するための透過イメージングを行うカメラ装置の検出精度を上げるためには、カメラ装置から秘匿物までの距離情報に基づき合焦させるフォーカシングが必要である。しかし、被写体の衣服などに遮られた秘匿物に対する透過光であるテラヘルツ波やミリ波を用いてフォーカシングを行う場合には、検出される信号のコントラストや信号強度が低いため、合焦の高精度化が難しく、合焦させるまでに時間を要する。
そこで本発明は、透過イメージングにおいて、被写体の焦点位置調整を高速かつ高精度に実現する技術を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、
撮像装置であって、
第１の電磁波よりも波長の短い第２の電磁波を受信することによって、被写体の表面位置を検出する検出手段と、
前記被写体に照射された前記第１の電磁波を集光する合焦手段と、
前記表面位置に基づいた位置に合焦するように前記合焦手段を制御する制御手段と、
前記合焦手段によって集光された前記第１の電磁波によって前記被写体の内部を撮像する撮像手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記表面位置よりも前記撮像装置から所定の距離離れた前記被写体の内部に合焦するように前記合焦手段を制御し、
前記所定の距離は、０よりも大きな値であることを特徴とする撮像装置である。
撮像装置であって、
第１の電磁波よりも波長の短い第２の電磁波を受信することによって、被写体の表面位置を検出する検出手段と、
前記被写体に照射された前記第１の電磁波を集光する合焦手段と、
前記表面位置に基づいた位置に合焦するように前記合焦手段を制御する制御手段と、
前記合焦手段によって集光された前記第１の電磁波によって前記被写体の内部を撮像する撮像手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記表面位置よりも前記撮像装置から所定の距離離れた前記被写体の内部に合焦するように前記合焦手段を制御し、
前記所定の距離は、０よりも大きな値であることを特徴とする撮像装置である。
本発明の第２の態様は、
被写体において反射した第１の電磁波を集光する合焦手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記第１の電磁波よりも波長の短い第２の電磁波を受信することによって、前記被写体の表面位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した前記表面位置よりも前記撮像装置から所定の距離離れた前記被写体の内部に合焦するように前記合焦手段を制御する制御ステップと、
前記合焦手段によって集光された前記第１の電磁波によって前記被写体の内部を撮像する撮像ステップと、
を有し、
前記所定の距離は、０よりも大きな値であることを特徴とする撮像装置の制御方法である。
被写体において反射した第１の電磁波を集光する合焦手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記第１の電磁波よりも波長の短い第２の電磁波を受信することによって、前記被写体の表面位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した前記表面位置よりも前記撮像装置から所定の距離離れた前記被写体の内部に合焦するように前記合焦手段を制御する制御ステップと、
前記合焦手段によって集光された前記第１の電磁波によって前記被写体の内部を撮像する撮像ステップと、
を有し、
前記所定の距離は、０よりも大きな値であることを特徴とする撮像装置の制御方法である。
本発明によれば、透過イメージングにおいて、被写体の焦点位置調整を高速かつ高精度に実現する技術を提供することができる。
以下、添付の図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わされてもよい。さらに、添付の図面においては、同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
なお、以下では、テラヘルツ波（０．３ＴＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の範囲の電磁波）またはミリ波（３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の範囲の電磁波）を用いた秘匿物の判定（検査）について説明する。ここで、テラヘルツ波とミリ波は、どちらも透過イメージング技術が検討されているが、テラヘルツ波はミリ波と比較して波長が短いため測定分解能が高い。したがって、ミリ波よりも詳細な透過画像が求められる場合には、テラヘルツ波の利用が有効である。また、電波法では、０．２７５ＧＨｚ以下の周波数帯は、利用目的に応じて細かく割り当てが行われている。さらに、ミリ波帯は、天体観測にも使用される帯域であるため、出力できる電界強度に強い制限を設けられている。結果として、現在では、高出力のミリ波源を用いた装置は組み難い。一方、テラヘルツ波は、ミリ波よりも高い出力の光源を用いることができること、利用可能な周波数の選択性が高いこと、波長が短いため装置全体も小さくできることが期待できる。
テラヘルツ波源およびテラヘルツ波検出素子として、比較的扱いが容易であり、かつ小規模な半導体素子を用いるものがある。例えば、テラヘルツ波源には、量子カスケードレーザー（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｃａｓｃａｄｅ Ｌａｓｅｒ：ＱＣＬ）、共鳴トンネルダイオード（Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎ ｇ Ｄｉｏｄｅ：ＲＴＤ）などが用いられる。また、検出器には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｓｙｓｔｅｍｓ）型の熱検出器（ボロメータ）、ショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＳＢＤ）などが用いられる。
Ｓｙｓｔｅｍｓ）型の熱検出器（ボロメータ）、ショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＳＢＤ）などが用いられる。
＜実施形態１＞
以下では、実施形態１に係る撮像装置１００１について図面を参照して説明する。本実施形態では、撮像装置１００１は、被写体１００２において反射した第２の光２０（第２の電磁波）によって撮像における合焦の処理を行う。その後、撮像装置１００１は、被写体１００２に対して第１の光１０（第１の電磁波）を照射することによって画像を取得して、被写体１００２における秘匿物の有無を判定（検査）する。ここで、第１の光１０は、テラヘルツ波またはミリ波である。また、秘匿物とは、検査の対象の物体（検査対象物）であり、例えば、人の目では被写体１００２が有しているか否かを判定できない物体である。
以下では、実施形態１に係る撮像装置１００１について図面を参照して説明する。本実施形態では、撮像装置１００１は、被写体１００２において反射した第２の光２０（第２の電磁波）によって撮像における合焦の処理を行う。その後、撮像装置１００１は、被写体１００２に対して第１の光１０（第１の電磁波）を照射することによって画像を取得して、被写体１００２における秘匿物の有無を判定（検査）する。ここで、第１の光１０は、テラヘルツ波またはミリ波である。また、秘匿物とは、検査の対象の物体（検査対象物）であり、例えば、人の目では被写体１００２が有しているか否かを判定できない物体である。
［撮像装置の概略］
図１は、本実施形態の撮像装置１００１の概略図である。撮像装置１００１は、検出部１０１、照射部１０２、フォーカスレンズ１０３、制御部１０４、撮像部１０５を有する。なお、図１の例では、被写体１００２は、衣服２０２の内部に秘匿物２００を有している。また、被写体１００２の表面の位置を、表面位置２０１とする。本実施形態では、表面位置２０１は、衣服２０２の表面の位置である。
図１は、本実施形態の撮像装置１００１の概略図である。撮像装置１００１は、検出部１０１、照射部１０２、フォーカスレンズ１０３、制御部１０４、撮像部１０５を有する。なお、図１の例では、被写体１００２は、衣服２０２の内部に秘匿物２００を有している。また、被写体１００２の表面の位置を、表面位置２０１とする。本実施形態では、表面位置２０１は、衣服２０２の表面の位置である。
検出部１０１は、被写体１００２において反射した第２の光２０を受信し、被写体１００２における表面位置２０１を検出する。ここで、第２の光２０は、第１の光１０よりも波長の短い（周波数の高い）電磁波であり、可視光または赤外光である。可視光とは、典型的には、波長が３８０ｎｍ～８００ｎｍ程度の電磁波である。赤外光（赤外線）とは、典型的には、波長が８００ｎｍ～１ｍｍ程度の電磁波である。なお、第２の光２０は、自然界において日常に発生するものであるため、本実施形態では、撮像装置１００１によって被写体１００２に第２の光２０を照射する処理は行わない。なお、撮像装置１００１は、被写体１００２に対して第２の光２０を照射する機能部を有していてもよい。撮像装置１００１は、１つの検出部１０１を有していてもよいし、２以上の検出部１０１を有していてもよい。
照射部１０２は、第１の光１０を被写体１００２に照射する。照射部１０２の光源には、各点光源として、共鳴トンネルダイオードのような半導体素子型発生素子や光スイッチングや差周波光を利用する光励起型発生素子が適用できる。大気とのインピーダンス整合やテラヘルツ波の発生効率改善のため、光源はそれぞれアンテナ構造を有していることが望ましい。アンテナの大きさは、照射する波長と同程度の大きさに設計されるとよい。
なお、撮像装置１００１が、１つの照射部１０２を有する構成であってもよいし、２つ以上の照射部１０２を有する構成であってもよい。人体の皮膚構造は、数十μｍから数百μｍの凹凸を有している。これに対し、テラヘルツ波の波長は、数十μｍから数百μｍであり、皮膚構造と同じか、大きな値を示す。このため、被写体に人体が含まれる場合、テラヘルツ波を用いたイメージングは、可視光に代表される散乱光イメージングではなく、正反射光イメージングである。より詳細には、人体の皮膚構造はテラヘルツ波に対して滑らかな反射物であるとみなすことができるため、人体が有する曲面に対するテラヘルツ波の入射位置によって、テラヘルツ波の正反射光の方向が決定できる。そのため、照射部１０２による入射角度によっては、撮像部１０５まで十分な反射光が届かない場合があるので、秘匿物２００の形状を推定する情報を増やすために照射部１０２を増やすことは有効である。
フォーカスレンズ１０３は、被写体１００２において反射した第１の光１０を集光する合焦部である。図１においてフォーカスレンズ１０３は、１つの光学素子しか記載していないが、複数の光学素子から構成されていてもよい。
制御部１０４は、検出部１０１が検出した被写体１００２の表面位置２０１に第１の光１０が合焦（フォーカス）するように、フォーカスレンズ１０３を位置制御する。
撮像部１０５は、フォーカスレンズ１０３が集光した第１の光１０によって被写体１００２を撮像する。また、撮像部１０５は、さらに、被写体１００２において秘匿物２００が存在するか否かの判定を実施する。なお、当該判定は、撮像部１０５とは異なる機能部である判定部（ＣＰＵ）などが実行してもよい。
ここで、被写体１００２において衣服２０２の内側に秘匿物２００が存在する場合、第１の光１０は、衣服２０２の繊維を透過し、例えば金属などの秘匿物２００により反射される。また、秘匿物２００が特定の物質（例えば、爆発物であるＲＤＸ（トリメチレントリ ニトロアミン））である場合は、特定の波長（例えば０．８ＴＨｚ付近のテラヘルツ波）を吸収するために反射波が変化する。これらの反射光は、フォーカスレンズ１０３によって集光されて、撮像部１０５が撮像して画像処理を行うことによって、秘匿物２００が存在するか否かの判定ができる。また、画像処理が行われたテラヘルツ波像、もしくはミリ波像は、モニタ部などにおいて表示されてもよい。
図１では、制御部１０４、照射部１０２、検出部１０１はそれぞれ固定され一体化しているが、撮像装置１００１は、これらの構成の相対位置や姿勢を検出するセンサを有していてもよい（不図示）。センサを有する場合には、被写体１００２の動きにあわせて、照射部１０２、検出部１０１の位置や姿勢が変化すると、変化した後の位置や姿勢を考慮して、制御部１０４はフォーカスレンズ１０３の位置を制御してもよい。
［撮像装置の撮像動作］
本実施形態に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図２に示す。なお、本フローチャートの処理の開始時点において、照射部１０２は、第１の光１０を被写体１００２に照射している。
本実施形態に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図２に示す。なお、本フローチャートの処理の開始時点において、照射部１０２は、第１の光１０を被写体１００２に照射している。
Ｓ３０１において、検出部１０１は、被写体１００２において反射した第２の光２０を受信する。第２の光２０は、第１の光１０よりも波長の短い可視光や赤外光である。第２の光２０は波長が短いため、第１の光１０を用いる場合よりも、取得する画像の解像度や光軸方向の分解能を高くすることができる。このため、第１の光１０を用いる場合よりも、第２の光２０を用いる場合の方が、精度が高くかつ素早く合焦が可能である。例えば、可視光には、太陽光が利用できる。
Ｓ３０２において、検出部１０１は、受信した第２の光２０を用いて、合焦動作をすることにより表面位置２０１を検出する。なお、合焦動作には、例えば、一般的なカメラのオートフォーカスシステムを採用することができる。なお、赤外センサによって表面位置２０１を検出してもよい。
Ｓ３０３において、制御部１０４は、第１の光１０を用いる撮像において、表面位置２０１に合焦するようにフォーカスレンズ１０３の位置を制御する。
Ｓ３０４において、撮像部１０５は、第１の光１０によって被写体１００２を撮像する。なお、撮像部１０５は、撮像した画像を、不図示の記憶部に記憶する。撮像部１０５は、衣服２０２の内側に金属やセラミックなどの秘匿物２００が存在すれば、第１の光１０の反射波から、秘匿物２００の画像を得ることができる。したがって、撮像部１０５は、第１の光１０を撮像処理することにより、秘匿物２００の形状を検出することができる。
Ｓ３０５において、撮像部１０５は、撮影した画像に基づき、秘匿物２００が存在する
か否かを判定する。秘匿物２００の有無に関して、信号強度や事前に取得したデータを基準に判定されるだけでなく、機械学習モデルにより輪郭から危険物として推定できる形状を基準に判定がされてもよい。秘匿物２００の有無の判定には、ＡＩ（人工知能）が利用されえる。より具体的には、ＡＩ（人工知能）技術の一例であるディープラーニングが行われた識別器が撮像部１０５に組み込まれ、識別器によって特徴情報が抽出され、秘匿物２００の有無の判定が行われる。なお、Ｓ３０５における判定は、撮像部１０５が実施する必要はなく、例えば、Ｓ３０４において撮像（取得）された画像をユーザが見て、秘匿物２００の有無の判定を行ってもよい。
か否かを判定する。秘匿物２００の有無に関して、信号強度や事前に取得したデータを基準に判定されるだけでなく、機械学習モデルにより輪郭から危険物として推定できる形状を基準に判定がされてもよい。秘匿物２００の有無の判定には、ＡＩ（人工知能）が利用されえる。より具体的には、ＡＩ（人工知能）技術の一例であるディープラーニングが行われた識別器が撮像部１０５に組み込まれ、識別器によって特徴情報が抽出され、秘匿物２００の有無の判定が行われる。なお、Ｓ３０５における判定は、撮像部１０５が実施する必要はなく、例えば、Ｓ３０４において撮像（取得）された画像をユーザが見て、秘匿物２００の有無の判定を行ってもよい。
なお、第１の光１０は、テラヘルツ波、もしくはミリ波と呼ばれる３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数範囲のうち、任意の周波数帯域を有するか、或いは単一の周波数でありえる。被写体１００２が人体を含む場合には、１ＴＨｚまで高い周波数の電磁波が透過性を衣服２０２が有する。このため、秘匿物２００の検査などに用いる場合には、日本における現在の電波法において割り当てのない０．２７５ＴＨｚ以上１ＴＨｚ以下の周波数範囲が第１の光１０に好適である。
さらに、第２の光２０が可視光である場合には、第１の光１０によって撮像したテラヘルツ波やミリ波の透過画像と、可視光によって撮像した画像とをモニタ部（表示部）に重ねて表示（もしくは並べて表示）することもできる。この表示により、ユーザは、検査結果として透過画像と可視画像の両方を見て検査をすることもできる。第２の光２０が赤外光の場合も、可視光の場合と同様に、２つの画像を表示することで精度の高い検査が可能である。なお、一定の透過性を有する赤外線によるサーモビュアーの画像と組み合わせて、秘匿物２００の検査をしてもよい。
また、本実施形態において、第１の光１０をテラヘルツ波またはミリ波とし、第２の光２０を可視光または赤外光としたが、これには限らない。つまり、第２の光２０の波長が第１の光１０の波長よりも短ければ本実施形態は適用可能である。例えば、第１の光１０が赤外光であり、第２の光が可視光であってもよい。
以上により、合焦精度の高い第２の光から検出した表面位置に基づいて、被写体に対して透過性を有する第１の光の合焦位置を決めることによって、精度の高い焦点位置合わせが高速で実現できる。このため、撮像した画像から秘匿物の形状を推定し易くなり、ボディチェックや監視カメラなどの秘匿物の検査の精度を高めることができる。
＜実施形態２＞
実施形態２に係る撮像装置１００１について図３を参照して説明する。本実施形態では、実施形態１よりも、秘匿物の検査をより高精度にする撮像装置１００１を説明する。なお、撮像装置１００１の構成は、実施形態１の場合と同様である。
実施形態２に係る撮像装置１００１について図３を参照して説明する。本実施形態では、実施形態１よりも、秘匿物の検査をより高精度にする撮像装置１００１を説明する。なお、撮像装置１００１の構成は、実施形態１の場合と同様である。
本実施形態に係る撮像装置１００１において、図３（Ａ）が示すように、検出部１０１は、第２の光２０を受信して、被写体１００２の表面位置２０１を検出する。制御部１０４は、図３（Ｂ）が示すように、表面位置２０１よりも撮像装置１００１から所定距離Ｌだけ離れた位置に合焦するように、フォーカスレンズ１０３の位置を制御する。所定距離Ｌとは、本実施形態では０よりも大きな値であり、被写体１００２の衣服２０２の厚みを考慮した、表面位置２０１から被写体１００２の内側にある秘匿物２００までの距離である。例えば、制御部１０４は、表面位置２０１から５～３０ｍｍ離れた位置に合焦させる。
［撮像装置の撮像動作］
本実施形態に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図４（Ａ）に示す。
本フローチャートの処理では、Ｓ４０３のみ、図２が示すフローチャートの処理と異なるため、Ｓ４０３の処理のみ詳細に説明する。
本実施形態に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図４（Ａ）に示す。
本フローチャートの処理では、Ｓ４０３のみ、図２が示すフローチャートの処理と異なるため、Ｓ４０３の処理のみ詳細に説明する。
Ｓ４０３において、制御部１０４は、Ｓ３０２にて検出部１０１が検出した表面位置２０１よりも撮像装置１００１から所定距離Ｌ離れた位置（所定の距離離れた位置）に合焦するように、フォーカスレンズ１０３の位置を制御する。なお、合焦する位置は、フォーカスレンズ１０３と表面位置２０１とを結んだ直線上に位置する。ここで、所定距離Ｌは、例えば、ユーザによって予め設定された値である。
以上により、第１の光を被写体の表面位置で合焦させた場合よりも、秘匿位置に近い位置で合焦させることにより、反射した第１の光を効果的に集光できるため精度の高い撮像が可能になり、秘匿物の検査の精度を高めることができる。
［変形例１］
なお、実施形態２に係る撮像装置１００１では、合焦位置を決定するための所定距離Ｌは、予め設定されているものとした。しかし、表面位置２０１から秘匿物２００までの距離が想定できない場合には、撮像装置１００１は、上述の所定距離Ｌを変更することによって合焦位置を変更しながら、複数回、第１の光１０による撮像をしてもよい。そして、撮像部１０５は、撮像した複数の画像の中から、コントラストなど信号強度が最も大きい画像が撮像されたときの合焦位置を、秘匿物２００が存在しえる位置と判定してもよい。
なお、実施形態２に係る撮像装置１００１では、合焦位置を決定するための所定距離Ｌは、予め設定されているものとした。しかし、表面位置２０１から秘匿物２００までの距離が想定できない場合には、撮像装置１００１は、上述の所定距離Ｌを変更することによって合焦位置を変更しながら、複数回、第１の光１０による撮像をしてもよい。そして、撮像部１０５は、撮像した複数の画像の中から、コントラストなど信号強度が最も大きい画像が撮像されたときの合焦位置を、秘匿物２００が存在しえる位置と判定してもよい。
（撮像装置の撮像動作）
本変形例に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図４（Ｂ）に示す。本フローチャートの処理では、Ｓ５０６～Ｓ５０８のみが、図４（Ａ）が示すフローチャートの処理と異なるため、Ｓ５０６～Ｓ５０８の処理のみを詳細に説明する。なお、本フローチャートの開始時点において、所定距離Ｌは０に設定されているものとする。つまり、最初のＳ４０３の処理が行われる場合には、制御部１０４は、表面位置２０１に合焦するようにフォーカスレンズ１０３の位置を制御する。
本変形例に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図４（Ｂ）に示す。本フローチャートの処理では、Ｓ５０６～Ｓ５０８のみが、図４（Ａ）が示すフローチャートの処理と異なるため、Ｓ５０６～Ｓ５０８の処理のみを詳細に説明する。なお、本フローチャートの開始時点において、所定距離Ｌは０に設定されているものとする。つまり、最初のＳ４０３の処理が行われる場合には、制御部１０４は、表面位置２０１に合焦するようにフォーカスレンズ１０３の位置を制御する。
Ｓ５０６において、撮像部１０５は、第１の光１０による被写体２００１の撮像を再度行うか否かを判定する。撮像部１０５は、例えば、ユーザが予め設定した回数、撮像が実行されたか否かによって、再度撮像するか否かを判定する。または、例えば、撮像部１０５は、Ｓ３０５における秘匿物２００の判定に相当する処理を行い、秘匿物２００が存在しないと判定された場合には、再度撮像すると判定する。Ｓ５０６において、再度の撮像を行うと判定された場合には、Ｓ５０７に遷移して、それ以外の場合にはＳ５０８に遷移する。
Ｓ５０７において、制御部１０４は、所定距離Ｌの値を変更する。ここでは、例えば、制御部１０４は、現在の所定距離Ｌに所定の数値を加えたり、または、現在の所定距離Ｌを所定倍にする。例えば、最初にＳ５０７に遷移した場合のＳ５０７の処理前の所定距離Ｌは０であるが、Ｓ５０７において制御部１０４は、所定距離Ｌを０より大きな値にして、Ｓ５０７に遷移するごとに所定距離Ｌの値を大きくする。
Ｓ５０８において、撮像部１０５は、撮像した複数の画像に基づき、秘匿物２００の判定（検査）に用いる画像を取得する。例えば、撮像部１０５は、得られた複数の画像を比較して、当該複数の画像の中から秘匿物２００の判定（検査）に用いる画像を選択する。選択の基準として、コントラストや輝度を用いてもよいし、事前に秘匿物２００を撮像したデータを取得しておき、そのデータを基準に選択（マッチング）してもよい。また、Ｓ５０８において、撮像部１０５は、撮像した複数の画像を加算処理（合成）して、秘匿物２００の有無を判定するための画像を生成してもよい。
本変形例によれば、表面位置から秘匿物の位置までの距離が想定できない場合においても、実施形態２と同様により精度の高い合焦が実現できる。このため、より精度の高い秘匿物の検査が可能になる。
＜実施形態３＞
実施形態３に係る撮像装置１００１について図５を用いて説明する。実施形態３に係る撮像装置１００１は、被写体２００１を追尾（追跡）することによって、動いている被写体２００１に対する秘匿物２００の有無の判定を可能にする。なお、図５において、被写体２００１に対して上方に撮像装置１００１を配置しているが、撮像装置１００１は、被写体２００１と同じ高さや下方に配置されてもよく、被写体２００１から目視できない構造物中に設置してもよい。
実施形態３に係る撮像装置１００１について図５を用いて説明する。実施形態３に係る撮像装置１００１は、被写体２００１を追尾（追跡）することによって、動いている被写体２００１に対する秘匿物２００の有無の判定を可能にする。なお、図５において、被写体２００１に対して上方に撮像装置１００１を配置しているが、撮像装置１００１は、被写体２００１と同じ高さや下方に配置されてもよく、被写体２００１から目視できない構造物中に設置してもよい。
検出部１０１は、第２の光２０として可視光もしくは赤外光を用い、既存のカメラのオートフォーカスシステムや、監視システムなどで利用されている技術を適用し、被写体１００２の自動追尾や画角の制御を行う。これによって、検出部１０１は、被写体１００２が移動している場合も、第２の光２０を再度受信して、表面位置２０１を更新（検出）し続けることが可能である。検出部１０１は、オートフォーカスシステムにおいて、検出した可視光の信号におけるコントラストと位相差の少なくともいずれかを用いた方式によって表面位置を検出することができる。また、第２の光２０として赤外光を用いる場合には、撮像装置１００１は、赤外光を照射する第２の照射部（不図示）を有してもよい。検出部１０１は、位相差検出方式、ＴОＦ方式（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ方式）、三角測距方式などの測距方式のいずれかの方式を選択して表面位置２０１を検出してもよい。
制御部１０４は、検出部１０１が表面位置２０１を検出（更新）するごとに、表面位置２０１に基づいてフォーカスレンズ１０３の位置を制御する。また、表面位置２０１に、第１の光１０が照射されるように、表面位置２０１が検出されるごとに、照射部１０２は照射位置を変更（更新）してもよい。
第１の光１０による撮像がされることによって、秘匿物２００、もしくは秘匿物２００として疑わしい物が存在すると判定された場合、被写体１００２が移動してしまうと再度の撮像が難しいため当該判定の正誤が確認できない。そこで、秘匿物２００の存在が疑わしいと判定された場合には、検出部１０１が表面位置２０１を追尾し、第１の光１０による撮像を続けることによって、精度の高い検査が可能となる。
例えば、被写体１００２として人を想定した場合には、駅の改札口や空港の搭乗口、イベントの入場ゲートなどに撮像装置１００１が設置されることが好適である。これらの施設では、一方向に移動するなど、人が決められた動きをする場所があるためである。決められた動きをする場所があれば人の移動範囲が限られるため、撮像装置１００１が第１の光１０を照射する範囲や第２の光２０を受信する範囲や画像処理すべき領域が限定できるため、処理を高速化できる。また、実施形態３によると、被写体１００２は立ち止まる必要がないため、検査を受ける場合の被写体１００２の負担を軽減できる。
＜実施形態４＞
実施形態４に係る撮像装置１００１について図６を参照して説明する。撮像装置１００１は、照射部１０２から照射される第１の光１０を収束させて、第１の光１０を被写体１００２に照射する照明光学系を有する。
実施形態４に係る撮像装置１００１について図６を参照して説明する。撮像装置１００１は、照射部１０２から照射される第１の光１０を収束させて、第１の光１０を被写体１００２に照射する照明光学系を有する。
照明光学系は、結像機能を有した光学素子である。照明光学系は、図６（Ａ）にあるレンズのような、第１の光１０を透過する透過型の照明光学系１０７であっても、図６（Ｂ
）にあるミラーのような第１の光１０を反射する反射型の照明光学系１０８であってもよい。図６（Ａ）および図６（Ｂ）では、１枚の光学素子によって照明光学系を構成しているが、複数のレンズ、もしくはミラーを組み合わせて構成してもよい。また、照明光学系がレンズを含む場合には、使用するテラヘルツ波に対する損失が小さい材料を使用するとよい。例えば、レンズには、ポリテトラフルオロエチレンや高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）が使用できる。
）にあるミラーのような第１の光１０を反射する反射型の照明光学系１０８であってもよい。図６（Ａ）および図６（Ｂ）では、１枚の光学素子によって照明光学系を構成しているが、複数のレンズ、もしくはミラーを組み合わせて構成してもよい。また、照明光学系がレンズを含む場合には、使用するテラヘルツ波に対する損失が小さい材料を使用するとよい。例えば、レンズには、ポリテトラフルオロエチレンや高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）が使用できる。
照射部１０２には、第１の光１０の出力を高めるため、複数の光源を設置する。光源は、同一平面に複数並べてもよいし、曲面をもたせて複数並べてもよい。照明光学系は、それぞれの光源から照射された第１の光１０を収束させる。
図６（Ａ）が示すように、照明光学系に対して透過型光学素子を用いた場合には、照射部１０２と照明光学系１０７と被写体１００２とが同軸上に配置される。このため配置が容易であり、設置スペースを小さく小型化できる。
一方、図６（Ｂ）が示すように、照明光学系に対してミラーである反射型の光学素子を用いることもできる。反射型の光学素子は、透過型の光学素子に比べ大型化が容易であるため、照射部１０２の光源から受光する面積を大きくすることが容易であり、収束させる光量を増やし易い。
［撮像装置の撮像動作］
本実施形態に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図７に示す。本フローチャートの処理では、Ｓ６０９のみが、図４（Ｂ）が示すフローチャートの処理と異なるため、Ｓ６０９の処理のみを詳細に説明する。なお、本フローチャートの開始時点において、所定距離Ｌは０に設定されているものとする。つまり、最初のＳ４０３の処理が行われる場合には、制御部１０４は、表面位置２０１に合焦するようにフォーカスレンズ１０３の位置を制御する。また、最初のＳ６０９の処理が行われる場合には、照明光学系は、表面位置２０１に第１の光１０を収束させる。
本実施形態に係る撮像装置１００１の撮像動作のフローチャートを図７に示す。本フローチャートの処理では、Ｓ６０９のみが、図４（Ｂ）が示すフローチャートの処理と異なるため、Ｓ６０９の処理のみを詳細に説明する。なお、本フローチャートの開始時点において、所定距離Ｌは０に設定されているものとする。つまり、最初のＳ４０３の処理が行われる場合には、制御部１０４は、表面位置２０１に合焦するようにフォーカスレンズ１０３の位置を制御する。また、最初のＳ６０９の処理が行われる場合には、照明光学系は、表面位置２０１に第１の光１０を収束させる。
Ｓ６０９において、照明光学系の姿勢、もしくは位置が制御されて、照明光学系は、表面位置２０１より撮像装置１００１から所定距離Ｌ離れた位置に第１の光１０を収束させる。なお、当該制御は、例えば、撮像装置１００１における不図示の位置制御部によって行われる。
このように第１の光が収束されることによって、撮像部に届く第１の光の信号強度を高めることができるため、撮像した画像から秘匿物の判定をより高精度に行うことができる。
なお、各実施形態におけるフローチャートの各処理は、撮像装置１００１におけるＣＰＵ（不図示）などが、記憶部（不図示）に記憶されたプログラムに基づいて、検出部１０１や撮像部１０５などの各機能部を制御することによって実現できる。
なお、上記の各実施形態の各機能部は、個別のハードウェアであってもよいし、そうでなくてもよい。２つ以上の機能部の機能が、共通のハードウェアによって実現されてもよい。１つの機能部の複数の機能のそれぞれが、個別のハードウェアによって実現されてもよい。１つの機能部の２つ以上の機能が、共通のハードウェアによって実現されてもよい。また、各機能部は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰなどのハードウェアによって実現されてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、装置が、プロセッサと、制御プログラムが格納されたメモリ（記憶媒体）とを有していてもよい。そして、装置が有する少なくとも一部の機能部の機能が、プロセッサがメモリから制御プログラムを読み出して実行すること
により実現されてもよい。
により実現されてもよい。
（その他の実施形態）
本発明は、上記の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
本発明は、上記の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
１００１：撮像装置、１００２：被写体、１０１：検出部、１０３：フォーカスレンズ、１０４：制御部、１０５：撮像部、２００：秘匿物
Claims (19)
- 撮像装置であって、
第１の電磁波よりも波長の短い第２の電磁波を受信することによって、被写体の表面位置を検出する検出手段と、
前記被写体に照射された前記第１の電磁波を集光する合焦手段と、
前記表面位置に基づいた位置に合焦するように前記合焦手段を制御する制御手段と、
前記合焦手段によって集光された前記第１の電磁波によって前記被写体の内部を撮像する撮像手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記表面位置よりも前記撮像装置から所定の距離離れた前記被写体の内部に合焦するように前記合焦手段を制御し、
前記所定の距離は、０よりも大きな値であることを特徴とする撮像装置。 - 前記第１の電磁波は、テラヘルツ波またはミリ波であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記第２の電磁波は、可視光または赤外光であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
- 前記被写体の内部に検査対象物を有するか否かの判定をする判定手段をさらに有し、
前記撮像手段は、前記判定に用いる画像を取得する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記表面位置に基づいて、それぞれ異なる位置に合焦するように複数回、前記合焦手段を制御し、
前記撮像手段は、前記第１の電磁波によって、当該合焦する位置が異なる複数回の撮像をして、撮像した複数の画像から前記判定に用いる画像を選択する、
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記表面位置に基づいて、それぞれ異なる位置に合焦するように複数回、前記合焦手段を制御し、
前記撮像手段は、前記第１の電磁波によって、当該合焦する位置が異なる複数回の撮像をして、撮像した複数の画像を合成することによって前記判定に用いる画像を生成する、
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記第１の電磁波により前記被写体の内部が撮像された画像に前記検査対象物が含まれていないと判定された場合には、前記表面位置に基づいた位置から前記合焦する位置を変更し、
前記撮像手段は、前記合焦する位置が変更された場合には、再度、前記合焦手段によって集光された前記第１の電磁波によって前記被写体の内部を撮像する、
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。 - 前記検出手段は、前記被写体を追尾することによって前記表面位置を更新し、
前記制御手段は、更新された前記表面位置に基づいた位置に合焦するように前記合焦手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第２の電磁波は、可視光であり、
前記検出手段は、検出した前記可視光のコントラストと位相差との少なくともいずれかを用いた方式によって前記表面位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第２の電磁波は、赤外光であり、
前記検出手段は、前記赤外光を用いた位相差検出方式とＴОＦ方式と三角測距方式のうちいずれかの方式によって前記表面位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第１の電磁波を前記被写体に照射する照射手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記照射手段から照射される前記第１の電磁波を収束させて、前記第１の電磁波を前記被写体に照射させる照明光学系をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。 - 前記照明光学系は、前記第１の電磁波を透過する透過型の光学系である、
ことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。 - 前記照明光学系は、前記第１の電磁波を反射する反射型の光学系である、
ことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。 - 前記照明光学系は、前記表面位置または、前記表面位置よりも前記撮像装置から所定の距離離れた位置に前記第１の電磁波を収束させ、
前記所定の距離は、０よりも大きな値である、
ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第１の電磁波は、３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数範囲に含まれる電磁波である、
ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 前記第１の電磁波は、０．２７５ＴＨｚ以上１ＴＨｚ以下の周波数範囲に含まれる電磁波である、
ことを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。 - 被写体において反射した第１の電磁波を集光する合焦手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記第１の電磁波よりも波長の短い第２の電磁波を受信することによって、前記被写体の表面位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した前記表面位置よりも前記撮像装置から所定の距離離れた前記被写体の内部に合焦するように前記合焦手段を制御する制御ステップと、
前記合焦手段によって集光された前記第１の電磁波によって前記被写体の内部を撮像する撮像ステップと、
を有し、
前記所定の距離は、０よりも大きな値であることを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 請求項１８に記載の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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