JP6857830B2 - 物質検知装置及び物質検知方法 - Google Patents

Description

本開示は、検知対象のエリア内の物質を検知する物質検知装置及び物質検知方法に関する。

従来、検知対象のエリア内の物質（例えばガス）を検知する物質検知装置に関する先行技術として、所定のポイントに対してガス検知を行うガス検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このガス検知装置は、ＬＤ（Laser Diode）モジュールからレーザ光を出射する。出射されたレーザ光はガスを通過して反射物により反射され、その反射光は集光レンズを介してＰＤ（Photo Diode）に入力され、ＰＤにおいて電気信号に変換される。この電気信号がガス検知に用いられる。

特開２００８−２３２９２０号公報

しかしながら、特許文献１のガス検知装置では、測定雰囲気中の一点を対象としたガスの検知が想定されており、測定雰囲気中のエリア（言い換えると、空間）を対象としたガスの検知は想定されていない。このため、特許文献１に記載の技術を用いても、測定雰囲気中のエリアを対象としたガスを検知する際、ガスの検知精度が相対的に低下する可能性があるという課題があった。

また、測定雰囲気中のどこに物質（例えばガス）が存在するかすぐに分からない場合もあり得る。このような場合、ガスなどの物質の発生している箇所が早期に把握できなければ、不慮の事故などが発生することもあり、迅速にガスなどの物質の検知が行われることも重要な要望と考えられる。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、検知領域内に存在する物質の検知精度の劣化の抑制と、検知領域内に存在する物質の早期検知とを両立する物質検知装置及び物質検知方法を提供する。

本開示は、物質の検知領域の可視光画像を保持する物質検知装置であって、前記検知領域に第１の非可視光を波長変調して水平方向並びに垂直方向に出射する投射部と、前記検知領域内において、前記第１の非可視光が前記物質を透過して背景の反射物により反射された第２の非可視光を受光する受光部と、前記検知領域内において、前記投射部における前記第１の非可視光の出射方向と前記受光部における前記第２の非可視光の受光方向とを変更するアクチュエータと、前記第２の非可視光の信号強度周波数特性を基に、前記検知領域内の前記物質の有無の検知結果を示す物質位置画像を生成する検知処理部と、前記可視光画像及び前記物質位置画像の１フレームを構成するｍ（ｍ：２以上の整数）×ｎ（ｎ：２以上の整数）個の各画素において前記水平方向又は前記垂直方向を前記第１の非可視光の主走査方向とした時に、前記物質位置画像のフレームごとの前記第１の非可視光の主走査において、それぞれのフレーム内の副走査方向の照射位置が異なるように前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、前記検知処理部は、前記ｍ×ｎ個の各画素の前記検知結果を示す代表値をそれぞれ算出し、それらの算出結果を前記可視光画像の対応する画素に重畳してモニタに表示する、物質検知装置を提供する。

また、本開示は、物質の検知領域の可視光画像を保持する物質検知装置を用いた物質検知方法であって、前記検知領域に第１の非可視光を波長変調して水平方向並びに垂直方向に出射するステップと、前記検知領域内において、前記第１の非可視光が前記物質を透過して背景の反射物により反射された第２の非可視光を受光するステップと、前記第２の非可視光の信号強度周波数特性を基に、前記検知領域内の前記物質の有無の検知結果を示す物質位置画像を生成するステップと、前記検知領域内の前記可視光画像及び前記物質位置画像の１フレームを構成するｍ（ｍ：２以上の整数）×ｎ（ｎ：２以上の整数）個の各画素において、前記水平方向又は前記垂直方向を前記第１の非可視光の主走査方向とした時に、前記物質位置画像のフレームごとの前記第１の非可視光の主走査において、それぞれのフレーム内の副走査方向の照射位置が異なるように前記第１の非可視光の出射方向と前記第２の非可視光の受光方向とを変更するステップと、前記ｍ×ｎ個の各画素の前記検知結果を示す代表値をそれぞれ算出し、それらの算出結果を前記可視光画像の対応する画素に重畳してモニタに表示するステップと、を有する、物質検知方法を提供する。

本開示によれば、検知領域内に存在する物質の検知精度の劣化の抑制と、検知領域内に存在する物質の早期検知とを両立できる。

本実施の形態に係るガス検知カメラの概要を説明する模式図 ガス検知カメラの内部構成例を示す模式図 ガス検知カメラのハードウェア構成例を詳細に示すブロック図 受光処理部のハードウェア構成例を詳細に示すブロック図 出射光の波長と受光電圧との関係例を示す説明図 波長変調されたレーザ光の波長特性、メタンガスが無い時並びにメタンガスが存在する時のそれぞれの反射光の受光レベルの特性の時間変化例を示す説明図 ガス位置画像の１フレームを構成するｍ×ｎ個のそれぞれの画素に対応するレーザ光のビーム径を模式的に示す説明図 ｍ行目ｎ列目の１画素におけるガス検知レベルの説明図 レーザ光の水平スキャンイメージと、波長変調されたレーザ光の波長特性と、受光された反射光の信号強度特性と、ガス検知レベルとの対比説明図 ガス位置画像の１フレームを構成するｍ×ｎ個のそれぞれの画素におけるガスの検知対象領域と不感領域とを模式的に示す説明図 図１０に示すスキャンパターンに対応したガス検知動作の一例を示すフローチャート 図１１のステップＳ６のガス位置画像生成処理の詳細の一例を示すフローチャート 垂直方向に所定量のオフセットを付与したレーザ光のスキャンパターンの第１例を示すパターン説明図 図１３に示すスキャンパターンに対応したガス検知動作の一例を示すフローチャート 水平高速スキャンと垂直高速スキャンとを１フレームごとに交互に繰り返すレーザ光のスキャンパターンの第１例を示すパターン説明図 水平高速スキャンと垂直高速スキャンとを１フレームごとに交互に繰り返すレーザ光のスキャンパターンの第２例を示すパターン図 図１５又は図１６に示すスキャンパターンに対応したガス検知動作の一例を示すフローチャート ユーザ操作に基づく水平高速スキャンの判断例を示す説明図 ユーザ操作に基づく垂直高速スキャンの判断例を示す説明図 可視光画像にガス位置画像が重畳されたオーバーレイ画像を表示するＵＩ画面の第１例を示す図 可視光画像にガス位置画像が重畳されたオーバーレイ画像を表示するＵＩ画面の第２例を示す図 ＵＩ画面に表示される画像の表示モードの切り換え例を示す説明図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る物質検知装置及び物質検知方法を具体的に開示した実施の形態（以下、「本実施の形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

図１は、本実施の形態に係るガス検知カメラ１の概要を説明する模式図である。ガス検知カメラ１（物質検知装置の一例）は、筐体１ｚ内に配置された可視光カメラＶＳＣ及び非可視光センサＮＶＳＳを含む構成である。本実施の形態では、本開示に係る物質検知装置として、少なくとも非可視光センサＮＶＳＳを含むガス検知カメラ１を例示して説明する。

可視光カメラＶＳＣの撮像レンズ３１、非可視光センサＮＶＳＳの集光レンズＣＬＺが筐体１ｚに対して露出するように配置された方向にｘ軸が定義され、ｘ軸方向に垂直でかつ地面（図示略）に水平な方向にｙ軸が定義され、ｘ軸及びｙ軸に垂直でかつ鉛直方向（言い換えると、重力方向）に水平な方向にｚ軸が定義される。

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）を有する可視光の反射光ＲＭを用いて、所定の検知空間Ｋに存在する人物ＨＭや物体（図示略）を撮像する。可視光カメラＶＳＣにより撮像された画像を「可視光画像」という。

非可視光センサＮＶＳＳは、可視光カメラＶＳＣと同一の検知空間Ｋに対し、所定の波長を中心として波長変調した非可視光（例えば赤外光、第１の非可視光の一例）であるレーザ光ＬＳを投射する。レーザ光ＬＳは、検知対象の物質（例えばガスＧＳ）の吸収波長帯の波長を含む光である。

非可視光センサＮＶＳＳは、レーザ光ＬＳが被検知物質（例えばメタンガスなどの気体であるガスＧＳ）を透過して背景の反射物により反射されたレーザ反射光ＲＶ（第２の非可視光の一例、つまり、被検知物質により特定の波長の成分が一部吸収されたレーザ反射光）を受光し、レーザ反射光ＲＶの信号強度周波数特性に基づいて、検知空間ＫにおけるガスＧＳの検知の有無を判定する。

本実施の形態において、非可視光センサＮＶＳＳによる検知対象となる物質は、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像には視認が困難な物質であり、ガスＧＳなどの気体の他、液体や固体でもよい。ここでは、被検知対象となる物質がガスＧＳである場合について例示する。

また、ガス検知カメラ１は、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像上に、非可視光センサＮＶＳＳにより判定されたガスＧＳの有無の検知結果を視覚的に示す画像（以下、「ガス位置画像」という）又はガス位置画像に関する情報（例えば、検知されたガスＧＳの名称）を重畳したオーバーレイ画像を生成してモニタ１５０に表示するように送信する。

ガス検知カメラ１からのオーバーレイ画像の出力先は、ネットワーク（図示略）を介してガス検知カメラ１に接続された外部接続機器であり、例えば図３のカメラサーバＣＳ又はモニタ１５０である。ガス検知カメラ１とモニタ１５０とを含んで物質検知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））でよい。

図２は、ガス検知カメラ１の内部構成例を示す模式図である。図２では、図１の上方から（つまり、ｚ軸方向の下向きに）視た場合のガス検知カメラ１の内部構成が示されている。

ガス検知カメラ１は、例えば箱形の筐体１ｚを有する。筐体１ｚの前面（ｘ軸の正方向）には、非可視光センサＮＶＳＳ用の開口部１ｗが形成される。開口部１ｗの大きさにより、レーザダイオードＬＤから出射（投射）されるレーザ光ＬＳの２次元走査におけるスキャン画角が定められる。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。筐体１ｚの前面（ｘ軸の正方向）には、可視光カメラＶＳＣの撮像レンズ３１（図３参照）が露出する。

筐体１ｚの内部には、パンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）が設けられる。パンチルトユニット５は、雲台（図示略）上に載置され、図２の矢印Ｐで表されるパン方向（図２中のｘｙ平面に沿う方向）かつ図２中の矢印Ｔで表されるチルト方向（図２中のｚ軸方向）に旋回自在である。パンチルトユニット１５は、雲台を駆動するモータ機構（図示略）を備える。

雲台には、レーザダイオードＬＤと、投射光源光学部ＰＬＺ（例えばコリメートレンズ）と、フォトダイオードＰＤと、集光レンズＣＬＺとが搭載される。パンチルトユニット１５は、雲台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により、検知空間Ｋ内を２次元的に走査（水平走査及び垂直走査）可能である。

レーザダイオードＬＤから出射されたレーザ光ＬＳは、投射光源光学部ＰＬＺを透過して平行光となり、検知空間Ｋに向けて出射される。検知空間Ｋ内のガスＧＳによって特定の波長の成分が一部吸収されたレーザ反射光ＲＶは、ガス検知カメラ１の筐体１ｚに形成された開口部１ｗを通って入射し、集光レンズＣＬＺによって集光され、フォトダイオードＰＤで受光される。

フォトダイオードＰＤで受光されたレーザ反射光ＲＶの信号強度周波数特性（具体的には、レーザ反射光ＲＶの信号強度を示す波形において、変調周波数ｆの２倍の周波数２ｆを有するかどうかを示す特性）から検知空間Ｋ内に存在するガスＧＳの有無が判定される。検知空間Ｋ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、レーザ光ＬＳが検知空間Ｋにおいて走査可能な範囲（スキャン画角）に対応する。

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ＧＳの検知動作中、レーザ光ＬＳの波長（より具体的には、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）を行ってよい。

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内の開口部１ｗ近傍には、拡散板（図示略）が配置される。また、拡散板とレーザダイオードＬＤとの間には、参照セル（図示略）が配置される。参照セルには、ガスＧＳ（例えばメタンガス）と同じ成分のガスが封入されている。

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、参照セルを透過し、拡散板で拡散されると、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反射光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。なお、温調制御の実行を省略する場合には、拡散板や参照セルの配置も省略されてよい。

図３は、ガス検知カメラ１のハードウェア構成例を詳細に示すブロック図である。ガス検知カメラ１は、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。

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の検知対象となるガスＧＳを検知するための検知閾値Ｍを検知処理部２７に設定する。

制御部１１は、ＡＤ変換するためのタイミング信号を検知処理部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の波長を変調（例えば、中心周波数から±所定幅（例えば±０．０．５ｎｍ）以内となるように掃引、図５参照）するための光源発光信号を、レーザダイオードＬＤへ送る。

制御部１１は、検知処理部２７から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（図示略）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、制御部１１からの温調制御信号に応じて、温度の変化によってレーザ光ＬＳの波長の中心波長を可変する。

制御部１１は、メモリ１３（例えば半導体メモリ）に保持された設定情報（例えば、どのタイミングでレーザ光ＬＳの出射方向もしくはレーザ反射光ＲＶの受光方向を切り替えるか、等の情報）を参照し、パンチルトユニット１５の駆動を制御するためのＰＴＵ（Pan Tilt Unit）制御信号を生成してパンチルトユニット１５に送る。

投射部ＰＪは、パンチルトユニット１５の一部を構成し、レーザダイオードＬＤと、投射光源光学部ＰＬＺとを有する。

レーザダイオードＬＤは、レーザ光ＬＳの波長が被検知物質であるガス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、被検知物質であるガスＧＳとして、メタンガス（ＣＨ_４）を一例として挙げる。

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、駆動電流の交流分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（図示略）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。

投射光源光学部ＰＬＺは、例えばコリメートレンズを用いて構成され、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。

パンチルトユニット１５は、レーザダイオードＬＤ、投射光源光学部ＰＬＺ（例えばコリメートレンズ）、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によって、検知空間Ｋの走査範囲内で２次元的に走査する。

図４は、受光処理部のハードウェア構成例を詳細に示すブロック図である。受光処理部ＳＡは、集光レンズＣＬＺと、フォトダイオードＰＤと、信号加工部２６と、検知処理部２７と、表示処理部２８とを有する。信号加工部２６は、Ｉ／Ｖ変換回路２６１と、増幅回路２６２と、フィルタ処理回路２６３とを含む。検知処理部２７は、ＡＤ変換回路２７１と、温調制御処理部２７２と、物質検知処理部２７３とを含む。ガス検知カメラ１において、投射部ＰＪからは検知空間Ｋに対して波長変調されたレーザ光ＬＳが主走査方向（後述参照）に投射（照射）されながら、随時、レーザ光ＬＳがガスＧＳを透過して背景の反射物により反射された光（つまり、レーザ反射光ＲＶ）が受光処理部ＳＡに受光される。以下の説明において、反射物は、例えば、検知空間Ｋ内に配設された配管もしくはバルブ、又は、検知空間Ｋの壁面、床、あるいは天井である。

検知処理部２７の温調制御処理部２７２及び物質検知処理部２７３、並びに表示処理部２８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。また、信号加工部２６や検知処理部２７のＡＤ変換回路２７１も同様に、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てよい。

集光レンズＣＬＺは、レーザダイオードＬＤから出射され、検知空間Ｋ内のガスＧＳにより特定の波長の成分が一部吸収されたレーザ反射光ＲＶを受光してフォトダイオードＰＤに集光する。

フォトダイオードＰＤは、集光レンズＣＬＺにより受光されたレーザ反射光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。

Ｉ／Ｖ変換回路２６１は、フォトダイオードＰＤから出力された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から出力された電圧信号を増幅する。

フィルタ処理回路２６３は、増幅回路２６２で増幅された電圧信号に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理が施された後の電圧信号をガス検知に用いられる信号として、ＡＤ変換回路２７１に出力する。

ＡＤ変換回路２７１は、ガスＧＳの検知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。

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ｆ）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。

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の変調波長幅がガスＧＳの吸収波長帯域からずれていない場合、温調状態信号は、周波数ｆ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。

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の変調波長幅がガスＧＳの吸収波長帯域からずれている場合、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ＰＤからの信号を基に得られる、周波数ｆ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。

物質検知処理部２７３（検知処理部の一例）は、ガスＧＳの検知動作においてＡＤ変換回路２７１でデジタル値に変換された値を基に、ガスＧＳの有無を検知し（図５及び図６参照）、ガスＧＳの有無の検知結果を示す信号を表示処理部２８に出力する。物質検知処理部２７３は、ガス位置画像（後述参照）を構成する１つ１つの画素ごとに、ガスＧＳの有無を検知し、ガスＧＳの有無の検知結果を示す信号を表示処理部２８に出力する。これにより、表示処理部２８は、１つ１つの画素ごとに、ガスＧＳの有無の検知結果を示すガス位置画像を生成できる。従って、非可視光センサＮＶＳＳは、１つ１つの画素ごとのガスＧＳの有無の検知結果を、ガス位置画像（後述参照）を構成する水平方向あるいは垂直方向の１ラインもしくはガス位置画像（後述参照）の１フレームごとに纏めてガス位置画像を生成する場合に比べて、可視光カメラＶＳＣを介して早期にガス位置画像（後述参照）をモニタ１５０に出力できる。つまり、検知空間Ｋを監視するユーザは、検知空間Ｋ内にガスＧＳの発生箇所があるかないかを迅速に把握できる。

なお、物質検知処理部２７３は、１つ１つの画素ごとのガスＧＳの有無の検知結果を示す信号を、ガス位置画像（後述参照）を構成する水平方向あるいは垂直方向の１ラインごとに纏めて表示処理部２８に出力してもよい。また、物質検知処理部２７３は、１つ１つの画素ごとのガスＧＳの有無の検知結果を示す信号を、ガス位置画像（後述参照）全体の１フレームで纏めて表示処理部２８に出力してもよい。

ここでは、物質検知処理部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。物質検知処理部２７３は、この２倍の周波数（２ｆ）の信号の大きさ（信号レベル）を示す信号が得られているかどうかに基づいて、ガスＧＳの有無の検知結果を示す信号を生成する。

表示処理部２８（検知処理部の一例）は、非可視光センサＮＶＳＳから、検知空間Ｋ内におけるガスＧＳの有無の検知結果（例えば、２次元位置）を視覚的に示すガス位置画像を生成する。表示処理部２８は、物質検知処理部２７３から都度出力される信号（つまり、ガス位置画像を構成する１つ１つの画素ごとの、ガスＧＳの有無の検知結果を示す信号）を用いて、１画素ごとのガス位置画像を生成して可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に出力する。なお、上述したように、表示処理部２８は、物質検知処理部２７３から１ライン（つまり、レーザ光ＬＳが照射される水平又は主走査方向の１ライン）分ごとの信号が出力された場合には、その１ライン分の信号に対応するガス位置画像を生成して可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に出力してよい。また、表示処理部２８は、物質検知処理部２７３から１フレーム（つまり、ガス位置画像の１フレーム）分の信号が出力された場合には、その１フレーム分の信号に対応するガス位置画像を生成して可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に出力してよい。ガス位置画像は、パンチルトユニット１５のスキャン画角内におけるガスＧＳの有無の検知結果を示す画像データと、検知空間Ｋ内の２次元位置情報（例えば、雲台のパン角度及びチルト角度）のデータとを含む。表示処理部２８は、ガス位置画像を可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に出力する。

このように、本実施の形態のガス検知カメラ１によれば、検知空間Ｋ内の可視光画像に、検知処理部２７により得られたガスＧＳに関する情報が重畳（合成）されて表示出力される。従って、非可視光センサＮＶＳＳは、ガス検知カメラ１の画角（言い換えると、パンチルトユニット１５のスキャン画角）内が含まれる検知空間ＫのどこにガスＧＳ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。ここで、ユーザとは、例えばガス会社の調査員をガス検知カメラ１の設置場所（例えばビルの配管室、図１７参照）に派遣するガス会社の管理者であり、ガス検知カメラ１により生成された表示データ（後述参照）を監視モニタ（例えば後述するモニタ１５０）などでガスＧＳの発生位置を監視する人である。

なお、本実施の形態において、表示処理部２８は、ガス位置画像を可視光カメラＶＳＣ内の表示制御部３７に送信する代わりに、例えば後述するモニタ１５０やカメラサーバＣＳ、通信端末（図示略、例えばユーザが所持するスマートフォンもしくはタブレット端末）に送信してよい。

図３に戻り、可視光カメラＶＳＣは、撮像レンズ３１と、イメージセンサ３３と、信号処理部３５と、表示制御部３７と、出力部３８とを有する。信号処理部３５及び表示制御部３７は、メモリ３９に保持されたプログラムをプロセッサ４１が実行することにより実現される。

撮像レンズ３１は、非可視光センサＮＶＳＳのパンチルトユニット１５のスキャン画角を全般的に含む撮像画角を有し、外部からの入射光（つまり、反射光ＲＭ）を集光し、イメージセンサ３３の撮像面に結像する。

イメージセンサ３３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３３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３３の出力は、電気信号として信号処理部３５に入力される。

信号処理部３５は、イメージセンサ３３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が形成される。信号処理部３５は、可視光画像を表示制御部３７に出力する。

表示制御部３７は、例えばガスＧＳが可視光画像における所定の位置で検出された場合に、信号処理部３５から出力された可視光画像と、表示処理部２８から出力されたガス位置画像とを重畳して合成することで、表示データ（例えば、オーバーレイ画像）を生成する。表示制御部３７は、可視光画像をメモリ３９から読み出して取得してもよい。オーバーレイ画像によれば、ユーザは、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像の中でガスＧＳが発生している箇所を、可視光画像に映る物体（例えば配管）を結び付けて具体的に特定でき、ガスＧＳの発生箇所を早期発見できる。

出力部３８は、表示制御部３７により生成された表示データ（例えばオーバーレイ画像）を含むＵＩ画面ＷＤ１（図１７，図１８参照）を生成して外部装置（例えばカメラサーバＣＳ及びモニタ１５０）に出力する。なお、図１７〜図１９を参照して後述するが、表示制御部３７により生成される表示データは、オーバーレイ画像に限定されず、可視光画像の図示が省略されたヒートマップ画像（つまり、表示処理部２８から送られたガス位置画像そのもの（ヒートマップモード参照））でもよいし、可視光画像そのもの（カメラモード参照）でもよい。更に、オーバーレイ画像は、可視光画像を構成する全ての画素に対応するガスＧＳの有無の検知結果を示すガス位置画像が重畳された画像（例えば、図１９紙面の右上のオーバーレイモード参照）に限らない。例えば、オーバーレイ画像は、可視光画像を構成する全ての画素のうちガスＧＳが検知された画素だけに対応した局所的なガス位置画像が重畳された画像（例えば、図１９紙面の右下の検知オーバーレイモード参照）でもよい。

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（例えば、オーバーレイ画像）を通信端末（図示略）又は１つ以上の外部接続機器（図示略）に送信し、通信端末又は１つ以上の外部接続機器の表示画面における表示データの表示を促す。

モニタ１５０は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（Electroluminescence）を用いて構成され、表示制御部３７から出力された表示データを表示する。また、本実施の形態のモニタ１５０は、ユーザの入力操作（タッチ操作）を受け付け可能なタッチパネルを用いて構成されてよい。モニタ１５０に対してユーザの入力操作（単に、ユーザ操作と称する場合もある）が行われると、その入力操作に基づく操作信号が、例えばネットワーク（図示略）を介してガス検知カメラ１の制御部１１に入力される。制御部１１は、この操作信号に応じて、例えばレーザ光ＬＳの主走査方向及び副走査方向（後述参照）を決定してよい。

図５は、出射光の波長と受光電圧との関係例を示す説明図である。図５では、被検知物質であるガスＧＳとして、メタンガス（ＣＨ_４）を一例として挙げる。図５の縦軸はフォトダイオードＰＤの受光電圧（但し、単位は正規化された値）を表し、同図の横軸はフォトダイオードＰＤが受光するレーザ反射光ＲＶの波長（ｎｍ：ナノメートル）を表す。受光電圧が低い程、ガスＧＳ（例えばメタンガス）におけるレーザ光ＬＳの吸収率が高い。言い換えると、吸収率が高い位置はガスＧＳが存在していることになる。なお、ガスＧＳの吸収特性は、ガスＧＳごとに決まっている。

図５では、ガスＧＳの吸収スペクトルは、例えば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ＬＳ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。

前述したように、レーザダイオードＬＤからレーザ光ＬＳ（つまり、波長変調された入射光）が出射される。検知空間Ｋ内のガスＧＳにより特定の波長の成分が一部吸収されたレーザ反射光ＲＶ（つまり、受光された反射光）は、フォトダイオードＰＤにより、レーザ光ＬＳの信号の周波数（ｆ１：変調周波数）に対し、２倍の周波数（２ｆ１）を持つ。この場合、周波数が一定の正弦波信号が出力される。

図６は、波長変調されたレーザ光ＬＳの波長特性、メタンガスが無い時並びにメタンガスが存在する時のそれぞれの反射光の受光レベルの特性の時間変化例を示す説明図である。図６において、最上段の波長変調（ｆ１）は、レーザダイオードＬＤの出力（つまりレーザ光ＬＳ）の波長特性を示し、縦軸は波長、横軸は時間をそれぞれ示す。図６において、中段及び最下段の受光レベルは、それぞれメタンガスが存在しない場合と存在する場合とにおける、フォトダイオードＰＤから出力された信号（具体的には電圧）を示す。

フォトダイオードＰＤで受光された信号は、レーザダイオードＬＤから出射されたレーザ光ＬＳの変調周波数（ｆ１）に対して、ガスＧＳが存在する場合に２倍の周波数（２ｆ１）となる。従って、物質検知処理部２７３は、ガスＧＳの有無の検知処理として、ＡＤ変換回路２７１の出力信号に基づいて、その出力信号の波形において変調周波数（ｆ１）の２倍の周波数（２ｆ１）の信号特性が見られるかどうかを判断する。

また、レーザダイオードＬＤから出射されたレーザ光ＬＳは、検知空間Ｋ内にガスＧＳ（例えばメタンガス）が存在しない場合には、フォトダイオードＰＤで受光された信号は、レーザダイオードＬＤから出射されたレーザ光ＬＳの変調周波数（ｆ１）に対して、２倍の周波数（２ｆ１）が０（ゼロ）となる。

図６では詳細な図示が困難であるが、レーザ光ＬＳは、非常に大きな値の変調周波数ｆ１によって波長変調された上で出射される。言い換えると、変調周波数ｆ１に対応する波長変調速度（つまり、中心波長から±０．０５ｎｍの範囲で波長を掃引する速度）は非常に大きな値であり、後述するパンチルトユニット１５のスキャン速度に比べて相当に大きな値である。従って、ガス検知カメラ１は、レーザ光ＬＳを出射する際、非常に短い時間の間に、変調周波数ｆ１でレーザ光ＬＳを波長変調した上で出射する必要がある。

これは、本実施の形態に係るガス検知カメラ１が、検知空間Ｋ内にガスＧＳが存在するかどうかを早期に判断するために、水平方向又は垂直方向のいずれかに高速にスキャンしながら、受光されたレーザ反射光ＲＶの波長特性に基づいてガスＧＳの有無の検知を行うためである。

ガス検知カメラ１がレーザ反射光ＲＶの波長特性を解析する上で、変調周波数（ｆ１）の２倍（２ｆ１）の信号が検知されたかどうかは、解析結果の信頼性確保の観点から、例えばレーザ反射光ＲＶの１周期分の受光された波長特性があれば足りるものではなく、通常、数多くの複数周期分の受光された波長特性が必要となる。また、ガス検知カメラ１の被検知物質であるガスＧＳの極小に存在する場合においても検出する目的で、レーザ光ＬＳのビーム径は、ガス位置画像の１画素分の長さに比べて相当に小さい（図７参照）。このように、極小に存在するガスＧＳの有無の検知を行うため、ガス検知カメラ１は、後述するガス位置画像の１画素分の検知を行う際、その１画素内の１点でのガスＧＳの検知を行うためにその１点に対して、数多くの複数周期分の波長変調されたレーザ光ＬＳを照射する。

図７は、ガス位置画像の１フレームＦＲＭを構成するｍ×ｎ個のそれぞれの画素に対応するレーザ光ＬＳのビーム径ＢＲＤを模式的に示す説明図である。図８は、ｍ行目ｎ列目の１画素ＩＭＥにおけるガス検知レベルの説明図である。ｍ，ｎはともに２以上の整数であり、ｍは１フレームＦＲＭを構成する列の数に対応し、ｎは１フレームＦＲＭを構成する行の数に対応する。表示処理部２８により生成されるガス位置画像の１フレームＦＲＭは、例えばｍ×ｎ個の画素（つまり、１画素ＩＭＥ）により構成される。図７及び図８又はその説明において、ｍ列目でｎ行目の画素を、便宜的に「ｍ−ｎ」又は「ｍ−ｎ」の画素と記載する。

図７では、「４−３」の１画素ＩＭＥ（つまり、４列目で３行目の１画素ＩＭＥ）を例示している。本実施の形態に係るガス検知カメラ１は、この１画素ＩＭＥのガス位置画像の生成にあたり、パンチルトユニット１５の駆動により、波長変調されたレーザ光ＬＳを水平方向かつ垂直方向（つまり、図７の紙面左側から右側に向かう方向）に、ビーム径ＢＲＤで高速に照射する（図７の紙面下段左側参照）。

具体的には、ガス検知カメラ１は、レーザ光ＬＳを、第１行目の画素（つまり、「１−１」の画素から「ｍ−１」の画素）に対し、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ１となるように水平方向かつ垂直方向に走査（スキャン）しながら照射する。

また、矩形状（例えば正方形）を有する１画素ＩＭＥの横方向の長さに比べて、波長変調されたレーザ光ＬＳのビーム径は非常に小さいことを特徴としている。これは、詳細には上述したように、ガス検知カメラ１の被検知物質であるガスＧＳが極小に存在する場合においても検出する目的のためである。

また、図７の紙面右下に示すように、レーザ光ＬＳが方向ＳＣ１にスキャンされて照射された場合には、「４−３」の１画素ＩＭＥの全領域にレーザ光ＬＳが照射されるのではなく、ビーム径ＢＲＤの長さを高さとする略長方形の形状を有する一部分領域（検知対象領域ＤＴＡＲ）にのみレーザ光ＬＳが照射されることになる。言い換えると、１画素ＩＭＥの中には、レーザ光ＬＳが照射されない（つまり、ガスＧＳの検知の有無が判断されない不感領域が存在する）ことになる。これは、本実施の形態に係るガス検知カメラ１がガスＧＳの有無の検知を早期に行うためであり、ガス検知カメラ１が１画素ＩＭＥ内の全領域にレーザ光ＬＳを照射するようにパンチルトユニット１５の駆動を制御するとその制御に時間を要してしまうからである。

しかし、本実施の形態では、ガス検知カメラ１は、１画素ＩＭＥ内の全領域にレーザ光ＬＳを照射しなくても、ガスＧＳの検知精度を劣化させずに１画素ＩＭＥにおけるガスＧＳの有無の検知を一定の精度をもって行うために、次のような技術的対策を施している。具体的には、ガス検知カメラ１は、方向ＳＣ１にレーザ光ＬＳを照射した時のレーザ反射光ＲＶの波長特性に基づく１画素ＩＭＥのガス検知レベル（図９参照）の最大値を、その１画素ＩＭＥにおけるガスＧＳの検知結果の代表値として算出する（図８の紙面右下参照）。ガス検知レベル（物質検知レベルの一例）は、例えばｐｐｍ−ｍ（メートル）の単位が使用され、物質検知処理部２７３により、所定の変換式に基づいて、受光電圧から得られる。ｐｐｍ−ｍは、ガスＧＳが１ｍ存在する時の濃度を示す単位である。

１画素ＩＭＥの中には、ガスＧＳの検知の有無が判断されない不感領域が存在するので、図８の例では垂直方向にはガスＧＳの検知の有無の判断結果が離散的になる。しかし、ガス位置画像が重畳される可視光画像を視認する人間の目の分解能は通常のカメラの有する分解能に比べると良くないので、例えば垂直方向に対して離散的にしかガスＧＳの検知の有無が判断されないにしても、ガスＧＳの検知の有無の判断において、特段の問題はないと推察される。

図８の紙面左下において、横軸は１画素ＩＭＥの位置（言い換えると、レーザ光ＬＳの照射時間）であり、縦軸は１画素ＩＭＥにおけるガス検知レベルである。同図において、ａはガス検知レベルの最大値であり、ｂはガス検知レベルの最小値である。従って、ガス検知カメラ１は、ガスＧＳの有無の検知対象となる「ｍ−ｎ」の１画素ＩＭＥにおけるガス検知レベルの代表値を最大値ａと算出する。

図９は、レーザ光ＬＳの水平スキャンイメージと、波長変調されたレーザ光ＬＳの波長特性と、受光されたレーザ反射光ＲＶの信号強度特性と、ガス検知レベルとの対比説明図である。図９の最上段（第１段）には、検知空間Ｋ内において、ガスＧＳの存在しないガス無しエリアＮＧＳＡＲとガスＧＳの存在するガス有りエリアＧＳＡＲとが示され、同図の紙面左側から右側に向かってレーザ光ＬＳのスキャン（走査）方向が示されている。

図９の第２段〜第４段（最下段）のグラフの横軸は、同図の最上段に示されるガス無しエリアＮＧＳＡＲとガス有りエリアＧＳＡＲとの位置に対応している。図９の第２段のグラフの縦軸はレーザ光ＬＳの波長を示し、同図第３段のグラフの縦軸はレーザ反射光ＲＶの電圧（受光電圧、図５参照）を示し、同図第４段のグラフの縦軸はガス検知レベルを示す。ガス検知レベルは、図８を参照して説明したように、ガス位置画像を構成する１画素ＩＭＥごとに算出される。図９の例では、最上段の中央部分にガス有りエリアＧＳＡＲ（メタン有り期間）が存在しているので、同図第３段の電圧並びに第４段のガス検知レベルは、ガス有りエリアＧＳＡＲにおいて反応が見られている。具体的には、同図第３段の電圧では変調周波数ｆ１の２倍の周波数（２ｆ１）の信号が検知され、同図第４段のガス検知レベルでは、物質検知処理部２７３に設定された検知閾値Ｍ（図示略）を超えるガス検知レベルが検知される。

一方で、最上段の中央部分以外のガス無しエリアＮＧＳＡＲ（メタン無し期間）ではガスＧＳが存在しないため、同図第３段の電圧並びに第４段のガス検知レベルは、ガス有りエリアＧＳＡＲにおいて反応が無い。具体的には、図９の第３段の電圧では変調周波数ｆ１の２倍の周波数（２ｆ１）の信号が検知されず、同図第４段のガス検知レベルでは、物質検知処理部２７３に設定された検知閾値Ｍ（図示略）を超えないガス検知レベルが検知される。

図１０は、ガス位置画像の１フレームＦＲＭを構成するｍ×ｎ個のそれぞれの画素におけるガスＧＳの検知対象領域ＤＴＡＲと不感領域とを模式的に示す説明図である。図１１は、図１０に示すスキャンパターンに対応したガス検知動作の一例を示すフローチャートである。

図１０に示すガス位置画像の１フレームＦＲＭは、ｍ×ｎ個の１画素ＩＭＥ（図７参照）により構成される。本実施の形態に係るガス検知カメラ１は、例えば可視光カメラＶＳＣにより可視光画像が撮像される時の画角内と同一の画角で、検知空間Ｋ内においてその画角内にガスＧＳが検知されたかどうかを示すガス位置画像を生成する。ガス位置画像の１フレームＦＲＭを構成するｍ×ｎ個の１画素ＩＭＥのそれぞれにおいて、波長変調されたレーザ光ＬＳが照射される検知対象領域ＤＴＡＲ（図７参照）とそのレーザ光ＬＳが照射されない不感領域とが存在する。図１０の例では、ガス検知カメラ１は、パンチルトユニット１５の駆動により、波長変調されたレーザ光ＬＳを水平方向に高速にスキャン（走査）して照射し、垂直方向には低速にスキャン（走査）する。その結果、ガス位置画像の１フレームＦＲＭにおいて、波長変調されたレーザ光ＬＳが、ｍ個分の検知対象領域ＤＴＡＲが合計ｎ本のラインとなってガスＧＳの検知の有無が判断されたことになる。従って、垂直方向には離散的なガスＧＳの検知しか行われていないが、上述したように、人間の目の分解能は通常のカメラの分解能に比べて低いため、水平方向には連続的にレーザ光ＬＳが照射されているので、ガスＧＳの検知精度の劣化は抑制されていると考えることが可能である。

なお、図１０では、水平方向に連続的で高速にレーザ光ＬＳがスキャン（走査）しながら照射され、垂直方向には離散的にレーザ光ＬＳが照射された例が示されているが、これは、水平方向と垂直方向とが入れ替わっても同様である。つまり、図１０には図示されていないが、ガス位置画像の１フレームＦＲＭにおいて、波長変調されたレーザ光ＬＳが、ｎ個分の検知対象領域ＤＴＡＲが合計ｍ本のラインとなってガスＧＳの検知の有無が判断されてもよい。この場合には、水平方向に離散的なガスＧＳの検知しか行われないことになるが、上述したように、人間の目の分解能は通常のカメラの分解能に比べて低いため、垂直方向には連続的にレーザ光ＬＳが照射されているので、ガスＧＳの検知精度の劣化は抑制されていると考えることが可能である。

図１１において、ガス検知カメラ１は、波長変調されたレーザ光ＬＳを投射部ＰＪから出射するとともに（Ｓ１）、制御部１１からのＰＴＵ制御信号に基づいてパンチルトユニット１５の駆動を制御することで、レーザ光ＬＳの垂直スキャン位置制御を開始し（Ｓ２）、更に、水平スキャン制御を開始する（Ｓ３）。つまり、図１０に示すように、ガス検知カメラ１は、波長変調されたレーザ光ＬＳを、垂直方向に低速にスキャンして水平方向に高速にスキャンしながら、可視光画像の撮像時の画角と同一画角内で照射する。

ガス検知カメラ１は、レーザ光ＬＳの反射光であるレーザ反射光ＲＶを、集光レンズＣＬＺを介してフォトダイオードＰＤで受光する。ガス検知カメラ１は、フォトダイオードＰＤから出力された信号を信号加工部２６において増幅処理する（Ｓ４）。ガス検知カメラ１は、ステップＳ４で増幅処理された信号（言い換えると、レーザ反射光ＲＶの波長特性）に基づいて、ガスＧＳの検知の有無の判断処理（言い換えると、ガス検知処理）を検知処理部２７において実行する（Ｓ５）。ガス検知カメラ１は、ステップＳ５で実行されたガスＧＳの検知の有無の判断処理結果（例えば図８及び図９を参照して説明した１画素ごとのガスＧＳの検知の有無の判断処理結果）に基づいて、ガス位置画像を生成する処理（つまり、ガス位置画像生成処理）を表示処理部２８において実行する（Ｓ６）。ステップＳ６のガス位置画像生成処理の詳細については、図１２を参照して後述する。

ガス検知カメラ１は、ステップＳ６の後、パンチルトユニット１５の駆動を制御する制御部１１において、レーザ光ＬＳの照射位置が水平スキャン位置の終了位置に到達したかどうか（言い換えると、水平方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したかどうか）を判断する（Ｓ７）。

ここで、ステップＳ７並びにステップＳ９の判断方法について簡単に説明する。

制御部１１は、メモリ１３に予め記憶されたパンチルトユニット１５の駆動制御量テーブル（図示略）を取得し、この駆動制御量テーブルに基づいてパンチルトユニット１５の駆動を制御している。駆動制御量テーブルには、例えば、ガス位置画像の生成用に定められたスキャン画角（図２参照）に対応して、レーザ光ＬＳの水平スキャン位置の開始位置から終了位置に対応する駆動制御量、並びにレーザ光ＬＳの垂直スキャン位置の開始位置から終了位置までに対応する駆動制御量をそれぞれ格納している。従って、制御部１１は、駆動制御量テーブルと現在のパンチルトユニット１５の駆動制御量とに基づいて、レーザ光ＬＳの照射位置が水平スキャン位置の終了位置に到達したかどうかを判断可能である。同様にして、制御部１１は、駆動制御量テーブルと現在のパンチルトユニット１５の駆動制御量とに基づいて、レーザ光ＬＳの照射位置が垂直スキャン位置の終了位置に到達したかどうかを判断可能である。但し、制御部１１がレーザ光ＬＳの照射位置が水平スキャン位置もしくは垂直スキャン位置の終了位置に到達したかどうかを判断する方法は、上述した駆動制御量テーブルを用いる方法に限定されないことは言うまでもない。また、この判断方法は、図１７に示すステップＳ７Ａ並びにステップＳ９Ａの判断方法に適用できる。

水平方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了していない場合には（Ｓ７、ＮＯ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ４に戻り、水平方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了するまで、ステップＳ４〜Ｓ６の処理が繰り返される。言い換えると、ステップＳ４〜Ｓ６の処理は、例えばレーザ光ＬＳが水平方向に高速スキャンされる場合に、レーザ光ＬＳが水平方向に高速スキャンされている間に実行される。

一方、ガス検知カメラ１は、水平方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したと判断した場合には（Ｓ７、ＹＥＳ）、水平方向のレーザ光ＬＳのスキャンを停止する（Ｓ８）。ガス検知カメラ１は、ステップＳ８の後、パンチルトユニット１５の駆動を制御する制御部１１において、レーザ光ＬＳの照射位置が垂直スキャン位置の終了位置に到達したかどうか（言い換えると、垂直方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したかどうか）を判断する（Ｓ９）。

垂直方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了していない場合には（Ｓ９、ＮＯ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ３に戻り、垂直方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了するまで、ステップＳ３〜Ｓ６の処理が繰り返される。言い換えると、ステップＳ３〜Ｓ６の処理は、例えばレーザ光ＬＳが垂直方向に低速スキャンされる場合に、レーザ光ＬＳが垂直方向に低速スキャンされている間に実行される。

一方、ガス検知カメラ１は、垂直方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したと判断した場合には（Ｓ９、ＹＥＳ）、垂直方向のレーザ光ＬＳのスキャンを停止する（Ｓ１０）。これにより、ガス位置画像の１フレームＦＲＭ分のレーザ光ＬＳの照射が完了したことになる。ステップＳ１０の後、ガス検知カメラ１において撮像（例えば、可視光画像の撮像）が継続される場合には（Ｓ１１、ＹＥＳ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ２に戻る。

一方、ガス検知カメラ１において撮像（例えば、可視光画像の撮像）が継続されない場合には（Ｓ１１、ＮＯ）、例えばガスＧＳの検知の有無の判断処理が実行される必要が無くなったとして、ガス検知カメラ１の処理は終了する。

図１２は、図１１のステップＳ６のガス位置画像生成処理の詳細の一例を示すフローチャートである。図１２に示すガス位置画像生成処理は、例えばガス位置画像を構成する１画素を処理対象画素として実行される。

図１２において、表示処理部２８は、ガス位置画像生成処理の処理対象画素（例えば、ガス位置画像を構成する１つの画素）を設定する（Ｓ６−１）。表示処理部２８は、検知処理部２７からの出力に基づいて、ステップＳ６−１で設定された処理対象画素のガス検知レベルを取得（入力）する（Ｓ６−２）。

表示処理部２８は、ステップＳ６−１で設定された現在のフレーム（現フレーム）における処理対象画素のガス検知レベルと、現フレームの直前のフレーム（前フレーム）における同一の対応する処理対象画素のガス検知レベルとを比較する（Ｓ６−３）。表示処理部２８は、現フレームにおける処理対象画素のガス検知レベルが前フレームにおける同一の対応する処理対象画素のガス検知レベルより高いと判断した場合（Ｓ６−３、ＹＥＳ）、現フレームでのガス検知レベルに基づいて、処理対象画素におけるガス位置画像を生成する処理を実行する（Ｓ６−４）。

一方、表示処理部２８は、現フレームにおける処理対象画素のガス検知レベルが前フレームにおける同一の対応する処理対象画素のガス検知レベルより低い又は同一と判断した場合（Ｓ６−３、ＮＯ）、前フレームでの同一の処理対象画素におけるガス位置画像を維持して使用すると判断する（Ｓ６−５）。

表示処理部２８は、ステップＳ６−４又はステップＳ６−５の後、現在の（つまり、ステップＳ６−１で設定した）処理対象画素が、ガス位置画像の水平方向あるいは主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャン（走査）における終了画素（最終画素）であるかどうかを判別する（Ｓ６−６）。表示処理部２８は、現在の処理対象画素が、ガス位置画像の水平方向あるいは主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャン（走査）における終了画素（最終画素）であると判断した場合には（Ｓ６−６、ＹＥＳ）、図１２に示すガス位置画像生成処理を終了する。この後、図１２には図示されていないが、表示処理部２８は、ステップＳ６−４又はステップＳ６−５で生成した又は使用すると判断した１画素のガス位置画像を表示制御部３７に出力する。表示制御部３７は、表示処理部２８から送られた１画素のガス位置画像を取得する度に、モニタ１５０に表示されている可視光画像の対応する画素の位置に重畳（オーバーレイ）して表示する。

一方、表示処理部２８は、現在の処理対象画素が、ガス位置画像の水平方向あるいは主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャン（走査）における終了画素（最終画素）ではないと判断した場合には（Ｓ６−６、ＮＯ）、現在の処理対象画素の次の処理対象画素（例えば、現在の処理対象画素に隣接する画素）を設定する（Ｓ６−１）。従って、現在の処理対象画素が、ガス位置画像の水平方向あるいは主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャン（走査）における終了画素（最終画素）であると判断されるまで、ステップＳ６−１〜ステップＳ６−６までの処理が繰り返される。

従って、ガス検知カメラ１は、図１２に示すガス位置画像生成処理を実行することで、１つ１つの画素ごとにガスＧＳの有無の検知結果に対応するガス位置画像をすぐに生成するので、検知空間Ｋを監視するユーザに対し、検知空間Ｋ内にガスＧＳの発生箇所があるかないかを迅速に把握させることができる。

図１３は、垂直方向に所定量のオフセットＯＦ１，ＯＦ２，ＯＦ３を付与したレーザ光ＬＳのスキャンパターンの第１例を示すパターン説明図である。図１４は、図１３に示すスキャンパターンに対応したガス検知動作の一例を示すフローチャートである。図１４の説明において、図１１と同一の処理については同一のステップ番号を付与して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。また、図１４中のガス位置画像生成処理（ステップＳ６）については、図１２と同一の処理であるため、説明を省略する。

図１３では、ガス位置画像の４個の１フレームＦＲＭ（つまり、ガス位置画像の４フレーム）を単位とし、それぞれの１フレームＦＲＭにおいて垂直方向（図１３紙面の上下方向）におけるレーザ光ＬＳの照射位置が微妙にずれるようにレーザ光ＬＳが照射される。

具体的には、１フレーム目では、図１３の１フレームＦＲＭの左上の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から垂直方向のオフセットが付与されずに、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ１１→方向ＳＣ１２の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。

次に、２フレーム目では、図１３の１フレームＦＲＭの左上の端部から垂直方向（具体的には、紙面下側）に所定のオフセットＯＦ１が付与された位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ１１→方向ＳＣ１２の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。

次に、３フレーム目では、図１３の１フレームＦＲＭの左上の端部から垂直方向（具体的には、紙面下側）に所定のオフセットＯＦ２が付与された位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ１１→方向ＳＣ１２の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。

次に、４フレーム目では、図１３の１フレームＦＲＭの左上の端部から垂直方向（具体的には、紙面下側）に所定のオフセットＯＦ３が付与された位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ１１→方向ＳＣ１２の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。なお、オフセットＯＦ３の大きさは、オフセットＯＦ１の大きさとオフセットＯＦ２の大きさとの和でよい。これにより、ガス検知カメラ１は、４フレームを単位として、方向ＳＣ１１→方向ＳＣ１２の順に繰り返してレーザ光ＬＳを照射することで、ガスＧＳの検知の有無の判断処理をくまなく行うことができる。

図１４において、ガス検知カメラ１は、ステップＳ１０の後、次の１フレーム（例えば２フレーム目）について、レーザ光ＬＳの垂直方向の照射位置（垂直位置）の補正を行うかどうかを制御部１１において判断する（Ｓ１２）。次の１フレームについてレーザ光ＬＳの垂直方向の照射位置（垂直位置）の補正が行われない場合には（Ｓ１２、ＮＯ）、次の１フレームに対応するようにレーザ光ＬＳの垂直位置を初期化するために、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ２に戻る。

一方、ガス検知カメラ１は、次の１フレーム（例えば２フレーム目）について、レーザ光ＬＳの垂直方向の照射位置（垂直位置）の補正を行うと判断した場合には（Ｓ１２、ＹＥＳ）、レーザ光ＬＳの垂直方向のスキャンの開始位置に所定量のオフセットを付与するためのオフセット処理を制御部１１において実行する（Ｓ１３）。ステップＳ１３では、制御部１１は、例えば２フレーム目ではオフセットＯＦ１を付与し、例えば３フレーム目ではオフセットＯＦ２を付与し、例えば４フレーム目ではオフセットＯＦ３を付与する（図１３参照）。

ガス検知カメラ１は、ステップＳ１３の後、ステップＳ１３において垂直方向のスキャンの開始位置に付与したオフセットの付与位置が既定の最終位置（例えばオフセットＯＦ３の付与位置）であるかどうかを判断する（Ｓ１４）。オフセットの付与位置が既定の最終位置（例えばオフセットＯＦ３の付与位置）ではない場合には（Ｓ１４、ＮＯ）、次の１フレームに対応するようにレーザ光ＬＳの垂直位置を初期化するために、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ２に戻る。

一方、ガス検知カメラ１は、ステップＳ１３において垂直方向のスキャンの開始位置に付与したオフセットの付与位置が既定の最終位置（例えばオフセットＯＦ３の付与位置）であると判断した場合には（Ｓ１４、ＹＥＳ）、垂直方向のスキャンの開始位置に対するオフセットの付与量を既定の初期値（例えばゼロ）に設定する（Ｓ１５）。ステップＳ１５の次の処理はステップＳ１１であり、図１１と同一であるため、説明を省略する。

図１５は、水平高速スキャンと垂直高速スキャンとを１フレームＦＲＭごとに交互に繰り返すレーザ光ＬＳのスキャンパターンの第１例を示すパターン説明図である。図１６は、水平高速スキャンと垂直高速スキャンとを１フレームＦＲＭごとに交互に繰り返すレーザ光ＬＳのスキャンパターンの第２例を示すパターン図である。

図１５では、ガス位置画像の４個の１フレームＦＲＭ（つまり、ガス位置画像の４フレーム）を単位とし、１フレームＦＲＭごとに、レーザ光ＬＳの主走査方向（つまり、連続的にレーザ光ＬＳがスキャンされながら照射される方向。以下同様。）が水平方向と垂直方向とで入れ替わる。

具体的には、１フレーム目では、図１５の１フレームＦＲＭの左上の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ１１→方向ＳＣ１２の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。１フレーム目では、方向ＳＣ１１にｍ（図１５及び図１６の説明では、ｍ：２以上の偶数）／２回走査され、方向ＳＣ１２にｍ／２回走査された結果、合計ｍ回、レーザ光ＬＳが略水平方向に走査されている。１フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置（つまり、１フレームＦＲＭの左下の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、２フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像の１フレームＦＲＭごとにパンチルトユニット１５の駆動制御量を最小化できるので、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、２フレーム目では、図１５の１フレームＦＲＭの左下の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、鉛直方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ２１→方向ＳＣ２２の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。２フレーム目では、方向ＳＣ２１にｎ（図１５及び図１６の説明では、ｎ：２以上の偶数）／２回走査され、方向ＳＣ２２にｎ／２回走査された結果、合計ｎ回、レーザ光ＬＳが略垂直方向に走査されている。２フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置（つまり、１フレームＦＲＭの右下の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、３フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像の１フレームＦＲＭごとにパンチルトユニット１５の駆動制御量を最小化できるので、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、３フレーム目では、図１５の１フレームＦＲＭの右下の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、鉛直方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ１３→方向ＳＣ１４の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。３フレーム目では、方向ＳＣ１３に、ｍ／２回走査され、方向ＳＣ１４にｍ／２回走査された結果、合計ｍ回、レーザ光ＬＳが略水平方向に走査されている。３フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置（つまり、１フレームＦＲＭの右上の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、４フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像の１フレームＦＲＭごとにパンチルトユニット１５の駆動制御量を最小化できるので、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、４フレーム目では、図１５の１フレームＦＲＭの右上の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、鉛直方向（正確には、若干斜めに傾斜した方向ＳＣ２３→方向ＳＣ２４の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。４フレーム目では、方向ＳＣ２３に、ｎ／２回走査され、方向ＳＣ２４にｎ／２回走査された結果、合計ｎ回、レーザ光ＬＳが略垂直方向に走査されている。４フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置（つまり、１フレームＦＲＭの左上の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、５フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像の１フレームＦＲＭごとにパンチルトユニット１５の駆動制御量を最小化できるので、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

図１６では、ガス位置画像の８個の１フレームＦＲＭ（つまり、ガス位置画像の８フレーム）を単位とし、１フレームＦＲＭごとに、レーザ光ＬＳの主走査方向（つまり、連続的にレーザ光ＬＳがスキャンされながら照射される方向。以下同様。）が水平方向と垂直方向とで入れ替わる。

具体的には、１フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの左上の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め右下方向→斜め左下方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。１フレーム目では、斜め右下方向にｍ／２回走査され、斜め左下方向にｍ／２回走査された結果、合計ｍ回、レーザ光ＬＳが略水平方向に走査されている。１フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置から垂直下方向に所定量のオフセットＯＦ１１が付与された位置（つまり、１フレームＦＲＭの左下の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、２フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、１フレーム目のスキャン位置の最終位置から所定量のオフセットＯＦ１１を付与するだけで、２フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置に対してパンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、２フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの左下の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、鉛直方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め右上方向→斜め右下方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。２フレーム目では、斜め右上方向にｎ／２回走査され、斜め右下方向にｎ／２回走査された結果、合計ｎ回、レーザ光ＬＳが略垂直方向に走査されている。２フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置から水平右方向に所定量のオフセットＯＦ１２が付与された位置（つまり、１フレームＦＲＭの右下の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、３フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、２フレーム目のスキャン位置の最終位置から所定量のオフセットＯＦ１２を付与するだけで、３フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置に対してパンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、３フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの右下の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め左上方向→斜め右上方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。３フレーム目では、斜め左上方向にｍ／２回走査され、斜め右上方向にｍ／２回走査された結果、合計ｍ回、レーザ光ＬＳが略水平方向に走査されている。３フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置から垂直上方向に所定量のオフセットＯＦ１３が付与された位置（つまり、１フレームＦＲＭの右上の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、４フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、３フレーム目のスキャン位置の最終位置から所定量のオフセットＯＦ１３を付与するだけで、４フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置に対してパンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、４フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの右上の端部の位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、鉛直方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め左下方向→斜め左上方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。４フレーム目では、斜め左下方向にｎ／２回走査され、斜め左上方向にｎ／２回走査された結果、合計ｎ回、レーザ光ＬＳが略垂直方向に走査されている。４フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置から水平左方向に所定量のオフセットＯＦ１４が付与された位置（つまり、１フレームＦＲＭの左上の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、５フレーム目）における更なるオフセットＯＦ１１の付与前のレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、４フレーム目のスキャン位置の最終位置から所定量のオフセットＯＦ１４を付与するだけで、５フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置に対してパンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、５フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの左上の端部の位置から更なるオフセットＯＦ１１が付与された位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め右下方向→斜め左下方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。５フレーム目では、斜め右下方向にｍ／２回走査され、斜め左下方向にｍ／２回走査された結果、合計ｍ回、レーザ光ＬＳが略水平方向に走査されている。５フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置から水平右方向に更なるオフセットＯＦ１２が付与された位置が次の１フレームＦＲＭ（つまり、２フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、５フレーム目のスキャン位置の最終位置から所定量のオフセットＯＦ１１を付与するだけで、６フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置に対してパンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、６フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの左下の端部の位置から水平右方向に更なるオフセットＯＦ１２が付与された位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、鉛直方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め右上方向→斜め右下方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。６フレーム目では、斜め右上方向にｎ／２回走査され、斜め右下方向にｎ／２回走査された結果、合計ｎ回、レーザ光ＬＳが略垂直方向に走査されている。６フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置から垂直上方向に更なるオフセットＯＦ１３が付与された位置が次の１フレームＦＲＭ（つまり、７フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、６フレーム目のスキャン位置の最終位置から所定量のオフセットＯＦ１３を付与するだけで、７フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置に対してパンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、７フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの右下の端部の位置から垂直上方向に更なるオフセットＯＦ１３が付与された位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、水平方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め左上方向→斜め右上方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。７フレーム目では、斜め左上方向にｍ／２回走査され、斜め右上方向にｍ／２回走査された結果、合計ｍ回、レーザ光ＬＳが略水平方向に走査されている。７フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置から水平左方向に更なるオフセットＯＦ１４が付与された位置が次の１フレームＦＲＭ（つまり、８フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、７フレーム目のスキャン位置の最終位置から所定量のオフセットＯＦ１４を付与するだけで、８フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置に対してパンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

次に、８フレーム目では、図１６の１フレームＦＲＭの右上の端部の位置から水平左方向に更なるオフセットＯＦ１４が付与された位置がレーザ光ＬＳの水平方向並びに垂直方向のスキャンの開始位置となる。その開始位置から、鉛直方向（正確には、若干斜めに傾斜した斜め左下方向→斜め左上方向の順）に繰り返してレーザ光ＬＳが照射される。８フレーム目では、斜め左下方向にｎ／２回走査され、斜め左上方向にｎ／２回走査された結果、合計ｎ回、レーザ光ＬＳが略垂直方向に走査されている。８フレーム目のレーザ光ＬＳのスキャン位置の最終位置（つまり、１フレームＦＲＭの左上の端部の位置）が次の１フレームＦＲＭ（つまり、９フレーム目）におけるレーザ光ＬＳのスキャン位置の開始位置となっている。これにより、ガス検知カメラ１は、８フレーム目のスキャン位置の最終位置を９フレーム目のレーザ光ＬＳの照射の開始位置として使用できるので、パンチルトユニット１５の移動量を低減でき、連続的にガスＧＳの検知処理を実行できる。

図１６Ａは、ユーザ操作に基づく水平高速スキャンの判断例を示す説明図である。図１６Ｂは、ユーザ操作に基づく垂直高速スキャンの判断例を示す説明図である。

図１６Ａに示すように、例えばガス位置画像の１フレームＦＲＭがモニタ１５０に表示されている場合に、モニタ１５０（例えばタッチパネル）に対するユーザ操作により、矩形（例えば長方形）の形状の枠ＳＬＡＲ１が指定されると、制御部１１は、矩形の長手方向となる横方向に高速スキャンを行うと決定（判断）する。なお、このユーザ操作に基づく指定は、モニタ１５０に対するユーザのタッチ操作でもよいし、ユーザがマウス（図示略）を用いたカーソルＣＳＲに基づく指定でもよい。これにより、ガス検知カメラ１は、長手方向が簡単に判別可能な矩形形状を指定するという単純なユーザ操作により、波長変調されたレーザ光ＬＳの主走査方向を簡易に決定できる。

図１６Ｂに示すように、例えばガス位置画像の１フレームＦＲＭがモニタ１５０に表示されている場合に、モニタ１５０（例えばタッチパネル）に対するユーザ操作により、矩形（例えば長方形）の形状の枠ＳＬＡＲ２が指定されると、制御部１１は、矩形の長手方向となる縦方向に高速スキャンを行うと決定（判断）する。これにより、ガス検知カメラ１は、長手方向が簡単に判別可能な矩形形状を指定するという単純なユーザ操作により、波長変調されたレーザ光ＬＳの主走査方向を簡易に決定できる。

図１７は、図１５又は図１６に示すスキャンパターンに対応したガス検知動作の一例を示すフローチャートである。図１７の説明において、図１１と同一の処理については同一のステップ番号を付与して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。また、図１７中のガス位置画像生成処理（ステップＳ６）については、図１２と同一の処理であるため、説明を省略する。

図１７において、ガス検知カメラ１は、ステップＳ１の後、現在の処理対象となっているフレームにおいて、そのフレーム内におけるレーザ光ＬＳのスキャン（走査）方向を制御部１１において設定する（Ｓ１Ａ）。なお、ステップＳ１Ａの処理はステップＳ１の前に行われてもよい。例えば、制御部１１は、現在の処理対象となっているフレームにおいて、水平方向を主走査方向に設定し、垂直方向を副走査方向に設定する。最初のフレームについては、メモリに予め記憶された初期設定の走査方向及び走査開始点を設定してもよい。２フレーム目のスキャンに関して、それぞれの走査方向の開始点をフレームの左辺から右辺、又は上辺から下辺、あるいはそれらの逆などに変更する場合は、その設定の変更も行ってもよい。

ガス検知カメラ１は、ステップＳ１Ａの後、制御部１１からのＰＴＵ制御信号に基づいてパンチルトユニット１５の駆動を制御することで、レーザ光ＬＳの副走査方向（例えば垂直方向）のスキャン位置制御を開始し（Ｓ２Ａ）、更に、主走査方向（例えば水平方向）のスキャン制御を開始する（Ｓ３Ａ）。つまり、図１５又は図１６に示すように、ガス検知カメラ１は、波長変調されたレーザ光ＬＳを、垂直方向に低速にスキャンして水平方向に高速にスキャンしながら、可視光画像の撮像時の画角と同一画角内で照射する。

ガス検知カメラ１は、ステップＳ４〜ステップＳ６の後、パンチルトユニット１５の駆動を制御する制御部１１において、レーザ光ＬＳの照射位置が主走査スキャン位置の終了位置に到達したかどうか（言い換えると、主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したかどうか）を判断する（Ｓ７Ａ）。

主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了していない場合には（Ｓ７Ａ、ＮＯ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ４に戻り、主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了するまで、ステップＳ４〜Ｓ６の処理が繰り返される。言い換えると、ステップＳ４〜Ｓ６の処理は、例えばレーザ光ＬＳが主走査方向に高速スキャンされる場合に、レーザ光ＬＳが主走査方向に高速スキャンされている間に実行される。

一方、ガス検知カメラ１は、主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したと判断した場合には（Ｓ７、ＹＥＳ）、主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンを停止する（Ｓ８Ａ）。ガス検知カメラ１は、ステップＳ８の後、パンチルトユニット１５の駆動を制御する制御部１１において、レーザ光ＬＳの照射位置が副走査スキャン位置の終了位置に到達したかどうか（言い換えると、副走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したかどうか）を判断する（Ｓ９Ａ）。

副走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了していない場合には（Ｓ９Ａ、ＮＯ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ３Ａに戻り、副走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了するまで、ステップＳ３Ａ〜Ｓ６の処理が繰り返される。言い換えると、ステップＳ３Ａ〜Ｓ６の処理は、例えばレーザ光ＬＳが副走査方向に低速スキャンされる場合に、レーザ光ＬＳが副走査方向に低速スキャンされている間に実行される。

一方、ガス検知カメラ１は、副走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンが終了したと判断した場合には（Ｓ９Ａ、ＹＥＳ）、副走査方向のレーザ光ＬＳのスキャンを停止する（Ｓ１０Ａ）。これにより、ガス位置画像の１フレームＦＲＭ分のレーザ光ＬＳの照射が完了したことになる。ステップＳ１０Ａの後、ガス検知カメラ１は、現在の処理対象となっているフレームの次のフレームにおいて、その次フレーム内におけるレーザ光ＬＳのスキャン（走査）方向を制御部１１において設定する（Ｓ１１Ａ）。例えば、制御部１１は、現在の処理対象となっているフレームにおいて、垂直方向を主走査方向に設定し、水平方向を副走査方向に設定する。このとき、それぞれの走査方向の開始点をフレームの左辺から右辺、又は上辺から下辺、あるいはそれらの逆などに変更する場合は、その設定の変更も行ってもよい。

ガス検知カメラ１は、ステップＳ１１Ａの後、その次フレーム（例えば２フレーム目）について、レーザ光ＬＳの副走査方向の照射位置の補正を行うかどうかを制御部１１において判断する（Ｓ１２Ａ）。次の１フレームについてレーザ光ＬＳの副走査方向の照射位置の補正が行われない場合には（Ｓ１２Ａ、ＮＯ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ２Ａに戻り、次の１フレームのレーザ光ＬＳの走査を再開する。

一方、ガス検知カメラ１は、その次フレーム（例えば２フレーム目）について、レーザ光ＬＳの副走査方向の照射位置の補正を行うと判断した場合には（Ｓ１２Ａ、ＹＥＳ）、レーザ光ＬＳの副走査方向のスキャンの開始位置に所定量のオフセットを付与するためのオフセット処理を制御部１１において実行する（Ｓ１３Ａ）。ステップＳ１３Ａでは、制御部１１は、例えば１，５フレーム目ではオフセットＯＦ１１を付与し、２，６フレーム目ではオフセットＯＦ１２を付与し、例えば３，７フレーム目ではオフセットＯＦ１３を付与し、例えば４，８フレーム目ではオフセットＯＦ１４を付与する（図１６参照）。

ガス検知カメラ１は、ステップＳ１３Ａの後、ステップＳ１３Ａにおいて副走査方向のスキャンの開始位置に付与したオフセットの付与位置が既定の最終位置（例えばオフセットＯＦ１４の付与位置）であるかどうかを判断する（Ｓ１４）。オフセットの付与位置が既定の最終位置（例えば８フレーム目のオフセットＯＦ１４の付与位置）ではない場合には（Ｓ１４、ＮＯ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ２Ａに戻り、ステップＳ１１Ａで設定されたレーザ光ＬＳの主走査方向とその開始位置及び副走査方向とその開始位置からレーザ光ＬＳの走査を再開する。

一方、ガス検知カメラ１は、ステップＳ１３Ａにおいて垂直方向のスキャンの開始位置に付与したオフセットの付与位置が既定の最終位置（例えば８フレーム目のオフセットＯＦ１４の付与位置）であると判断した場合には（Ｓ１４、ＹＥＳ）、副走査方向のスキャンの開始位置に対するオフセットの付与量を既定の初期値（例えばゼロ）に設定する（Ｓ１５Ａ）。このとき、それぞれの走査方向の開始点をフレームの左辺から右辺、又は上辺から下辺、あるいはそれらの逆などに変更する場合は、その設定の変更も行ってもよい。

ステップＳ１５Ａの後、ガス検知カメラ１において撮像（例えば、可視光画像の撮像）が継続される場合には（Ｓ１１、ＹＥＳ）、ガス検知カメラ１の処理はステップＳ１Ａに戻り、処理対象のフレーム内におけるレーザ光ＬＳのスキャン（走査）方向を設定する。このとき、メモリに予め記憶された初期設定の走査方向及び走査開始点を設定してもよい。一方、ガス検知カメラ１において撮像（例えば、可視光画像の撮像）が継続されない場合には（Ｓ１１、ＮＯ）、例えばガスＧＳの検知の有無の判断処理が実行される必要が無くなったとして、ガス検知カメラ１の処理は終了する。

図１７は、可視光画像ＩＭＧ１１にガス位置画像ＧＳＭＧ１が重畳されたオーバーレイ画像ＩＭＰＯ１を表示するＵＩ画面ＷＤ１の第１例を示す図である。図１８は、可視光画像ＩＭＧ１１にガス位置画像ＧＳＭＧ１が重畳されたオーバーレイ画像ＩＭＰＯ２を表示するＵＩ画面ＷＤ１の第２例を示す図である。図１９は、ＵＩ画面ＷＤ１に表示される画像の表示モードの切り換え例を示す説明図である。

図１７及び図１８に示すＵＩ画面ＷＤ１は、例えばガス検知カメラ１の出力部３８により生成されてモニタ１５０に表示される。

図１７のＵＩ画面ＷＤ１において、オーバーレイ画像ＩＭＰＯ１は、ガス検知カメラ１の表示制御部３７により生成される表示データの一例であり、具体的には、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像ＩＭＧ１１にガス位置画像ＧＳＭＧ１が重畳されて生成された画像である。ユーザは、例えばモニタ１５０に表示されたオーバーレイ画像ＩＭＰＯ１を視認することで、ガス検知カメラ１により撮像された可視光画像（例えばビルの配管室）において、可視光画像では直接的に映し出され難いガスＧＳの発生箇所を視覚的かつ直感的に認識できる。図１７の例では、ガスの発生箇所は３箇所であり、それぞれのガスＧＳ１，ＧＳ２，ＧＳ３の位置がガス検知レベルに応じたヒートマップとして表示されている。例えば高濃度が赤色で低濃度が青色としたヒートマップを用いることで、ガスＧＳ１〜ＧＳ３のガス検知レベル（図８参照、つまり、ガスＧＳの濃度）が視覚的かつ直感的に判別可能となる。ヒートマップの尺度は、例えばＵＩ画面ＷＤ１に表示されたヒートマップバーＳＭＰ１により示される。

図１７では、ガス検知カメラ１は、可視光画像ＩＭＧ１１の１フレーム全体に対応するガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行途中である。従って、図１７に示すオーバーレイ画像ＩＭＰＯ１には、ガス位置画像ＧＳＭＧ１の１フレーム全体のうち、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行済みの画素領域ＤＴ１と、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の未実行の画素領域ＮＤＴ１とが示されている。

また、ＵＩ画面ＷＤ１には、スタートストップボタンＢＴ１と、スナップショットボタンＢＴ２と、ディスプレイ切替ボタンＢＴ３と、ガス濃度表示エリアＮＭ１と、画素領域ＤＴ１の中でガスＧＳの濃度が高い上位１０個の画素位置に関する情報欄ＭＸ１とが表示される。

スタートストップボタンＢＴ１は、ユーザ操作により押下されると、ガス検知カメラ１に対し、ガスＧＳの検知の有無の判断処理と可視光画像の撮像処理とを同時に開始（スタート）したり同時に停止（ストップ）したりする指示を行う。

スナップショットボタンＢＴ２は、ユーザ操作により押下されると、ガス検知カメラ１に対し、押下された時のオーバーレイ画像ＩＭＰＯ１，ＩＭＰＯ２のスナップショットをメモリ（例えばメモリ３９）に保存する指示を行う。

ディスプレイ切替ボタンＢＴ３は、ユーザ操作により押下されると、ガス検知カメラ１に対し、出力部３８により生成されるＵＩ画面ＷＤ１に表示される画像の表示モードを、可視光画像ＩＭＧ１１に対応したカメラモード、オーバーレイ画像ＩＭＰＯ２に対応したオーバーレイモード、ヒートマップ画像（つまり、ガス位置画像ＧＳＭＧ１）に対応したヒートマップモード、オーバーレイ画像ＩＭＰＯ３に対応した検知オーバーレイモードのうちいずれかのモードを選択するように指示を行う。

ガス濃度表示エリアＮＭ１は、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行済みの画素領域ＤＴ１の中又はユーザ操作により指定された領域ＵＳＡＲ１（図１８参照）の中で最もガスＧＳの濃度が高い最大値を表示する。ガスＧＳの単位は、上述したように、ｐｐｗ−ｍ（メートル）としているが、これに限定されない。

情報欄ＭＸ１は、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行済みの画素領域ＤＴ１又はユーザ操作により指定された領域ＵＳＡＲ１（図１８参照）の中で、ガスＧＳの濃度が高い上位最大１０個の画素位置に関する情報を表示する。画素位置に関する情報は、例えば、ガス検知レベルの値と、ガス位置画像中のガスＧＳの位置を示すＸ座標，Ｙ座標である。

図１８では、ガス検知カメラ１は、可視光画像ＩＭＧ１１の１フレーム全体に対応するガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行済みである。従って、図１８に示すオーバーレイ画像ＩＭＰＯ２には、ガス位置画像ＧＳＭＧ１の１フレーム全体のうち、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行済みの画素領域ＤＴ２が示されている。

また、図１８では、ユーザ操作により、オーバーレイ画像ＩＭＰＯ２の一部の領域ＵＳＡＲ１が指定されている。このようなＵＩ画面ＷＤ１に表示されたオーバーレイ画像ＩＭＰＯ２中の領域ＵＳＡＲ１の指定により、ガス検知カメラ１の出力部３８は、指定された領域ＵＳＡＲ１の中で、ガスＧＳの濃度が最も高い最大値をガス濃度表示エリアＮＭ１に表示し、更に、ガスＧＳの濃度の高い上位最大１０個の画素位置に関する情報を情報欄ＭＸ２に表示する。

図１９では、ユーザ操作に基づくディスプレイ切替ボタンＢＴ３の押下により、カメラモード、オーバーレイモード、ヒートマップモード、検知オーバーレイモードのうちいずれかが指定される。この指定操作があると、その指定操作に基づく操作信号がガス検知カメラ１の制御部１１に入力される。制御部１１は、入力された操作信号に基づいて、いずれかの表示モードに対応した画像を含むＵＩ画面を生成するように出力部３８に指示する。これにより、出力部３８は、可視光画像ＩＭＧ１１、オーバーレイ画像ＩＭＰＯ２、ヒートマップ画像（つまり、ガス位置画像ＧＳＭＧ１）、オーバーレイ画像ＩＭＰＯ３のいずれかが一つを選択したＵＩ画面ＷＤ１を生成できる。

カメラモードに対応した可視光画像ＩＭＧ１１によれば、ユーザは、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の開始前の状態を確認できるとともに、例えばスナップショットボタンＢＴ２の押下操作により、その開始前の状態の可視光画像ＩＭＧ１１をガス検知カメラ１に保存できる。

オーバーレイモードに対応したオーバーレイ画像ＩＭＰＯ２によれば、ユーザは、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行完了に基づいて得られたガス位置画像ＧＳＭＧ１の内容を、背景画像としての可視光画像ＩＭＧ１１の内容と照らし合わせて詳細に確認できる。

ヒートマップモードに対応したヒートマップ画像（つまり、ガス位置画像ＧＳＭＧ１）によれば、ユーザは、背景画像となる可視光画像ＩＭＧ１１の内容を省略した状態で、純粋にガスＧＳの発生した位置をガス位置画像の中で早期に判別することができる。

検知オーバーレイモードに対応したオーバーレイ画像ＩＭＰＯ３によれば、ユーザは、ガスＧＳの検知の有無の判断処理の実行完了に基づいて得られたガス位置画像ＧＳＭＧ１のうち所定量のガス濃度が検知された部分に限って、背景画像としての可視光画像ＩＭＧ１１の内容と照らし合わせて詳細に確認できる。このため、ユーザは、オーバーレイモードに対応したオーバーレイ画像ＩＭＰＯ２に比べて、可視光画像ＩＭＧ１１の視認性を劣化させずに、所定量を超えるガスＧＳの検知された箇所だけを的確に可視光画像ＩＭＧ１１の内容と照らし合わせて確認できる。

以上により、本実施の形態のガス検知カメラ１は、物質の検知空間Ｋ（検知領域の一例）の可視光画像をメモリ３９に保持し、検知空間ＫにレーザダイオードＬＤからのレーザ光（第１の非可視光の一例）を波長変調して水平方向並びに垂直方向に投射部ＰＪから出射する。ガス検知カメラ１は、検知空間Ｋ内において、波長変調されたレーザ光ＬＳがガスＧＳを透過して背景の反射物により反射されたレーザ反射光ＲＶ（言い換えると、ガスＧＳにより特定の波長の成分が一部吸収されたレーザ反射光）を集光レンズＣＬＺ（受光部の一例）において受光する。ガス検知カメラ１は、検知空間Ｋ内において、投射部ＰＪにおけるレーザ光ＬＳの出射方向と集光レンズＣＬＺにおけるレーザ反射光ＲＶの受光方向とをパンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）において変更する。ガス検知カメラ１は、レーザ反射光ＲＶの信号強度周波数特性を基に、検知空間Ｋ内のガスＧＳの有無の検知結果を示すガス位置画像（物質位置画像の一例）を表示処理部２８（検知処理部の一例）において生成する。ガス検知カメラ１は、可視光画像及びガス位置画像の１フレームを構成するｍ（ｍ：２以上の整数）×ｎ（ｎ：２以上の整数）個の１画素の検知結果を示す代表値をそれぞれ算出し、それらの算出結果を可視光画像の対応する画素に重畳してモニタ１５０に表示する。

これにより、ガス検知カメラ１は、物質（例えばガスＧＳ）の吸収特性を考慮した波長を中心として波長変調したレーザ光ＬＳに対するレーザ反射光ＲＶの信号に現れる周波数特性に鑑みて、ガス位置画像を構成するそれぞれの１画素のガスＧＳの有無の検知結果を取得できる。また、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像を構成するそれぞれの１画素全体におけるガスＧＳの有無の検知結果ではなく、その１画素におけるガスＧＳの有無の検知結果を示す代表値を概略的に算出するので、検知空間Ｋ内に存在するガスＧＳの検知精度の劣化を抑制することと、検知空間Ｋ内に存在するガスＧＳを早期に検知することとを両立することができる。

また、ガス検知カメラ１から照射されるレーザ光ＬＳのビーム径は、ガス位置画像を構成するｍ×ｎ個のそれぞれの１画素の大きさより小さい。これにより、ガス検知カメラ１は、１画素内で照射されるレーザ光ＬＳが照射される一部分領域（検知対象領域ＤＴＡＲ）にのみ、１画素の大きさより小さいビーム径のレーザ光ＬＳが照射されることになり、ガス位置画像のＳＮ比に対応するガスＧＳの有無の検出感度を向上できる。

また、ガス検知カメラ１は、ｍ×ｎ個の１画素のそれぞれにおいて水平方向又は垂直方向をレーザ光ＬＳの主走査方向とした時に、１画素内の複数の連続したポイント（照射位置）におけるレーザ反射光ＲＶの波長特性を基に、１画素の代表値を物質検知処理部２７３において算出する。これにより、ガス検知カメラ１は、１画素内で１点だけをレーザ光ＬＳを照射した場合に比べて、複数の連続した照射位置からなる一部分領域（検知対象領域ＤＴＡＲ）にレーザ光ＬＳを照射することで、１画素の代表値の信頼性を向上できる。

また、ガス検知カメラ１は、ｍ×ｎ個の１画素のそれぞれにおいて水平方向又は垂直方向をレーザ光ＬＳの主走査方向とした時に、１画素内の複数の連続したポイント（照射位置）におけるレーザ反射光ＲＶの波長特性に応じたガス検知レベルの最大値を、１画素の代表値として物質検知処理部２７３において算出する。これにより、ガス検知カメラ１は、１画素ＩＭＥ内の全領域にレーザ光ＬＳを照射しなくても、ガスＧＳの検知精度を劣化させずに１画素ＩＭＥにおけるガスＧＳの有無の検知を一定の精度をもって行うことができる。

また、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像のフレームごとのレーザ光ＬＳの水平走査において、それぞれのフレーム内の垂直方向の照射位置が異なるようにパンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）を制御部１１において制御する。これにより、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像のフレームごとにフレーム内の垂直方向のレーザ光ＬＳの照射位置が異なるようにパンチルトユニット１５を制御できるので、ガスＧＳの検知の有無の判断処理をくまなく行うことができる。

また、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像の４フレームを単位として、垂直方向の照射位置がそれぞれ異なるようにアクチュエータを制御部１１において制御する。これにより、ガス検知カメラ１は、例えば４フレームごとにレーザ光ＬＳの垂直方向の照射位置を微妙にずらしながら照射できるので、ガスＧＳの検知の有無の判断処理を４フレーム分の時間で早期にガスＧＳの有無の検知処理を実行できる。

また、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像の奇数番目のフレームでは、水平方向を主走査方向となるようにパンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）を制御し、ガス位置画像の偶数番目のフレームでは、垂直方向を主走査方向となるようにパンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）を制御部１１において制御する。これにより、ガス検知カメラ１は、フレームごとに水平方向又は垂直方向のいずれかの単一方向に限ってレーザ光ＬＳをスキャンしながら照射する場合に比べて、フレームごとに水平方向又は垂直方向のいずれかに入れ替えてレーザ光ＬＳを照射するので、ガスＧＳの検知の有無の判断処理をくまなく行うことができる。

また、ガス検知カメラ１は、奇数番目のフレームでは、垂直方向の照射位置が異なるようにパンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）を制御し、偶数番目のフレームでは、水平方向の照射位置が異なるようにパンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）を制御する。これにより、ガス検知カメラ１は、フレームごとに水平方向、垂直方向のいずれかに入れ替えるだけでなく、垂直方向や水平方向にも所定量のオフセットを付与してレーザ光ＬＳのスキャンの開始位置や終了位置を微妙にずらしながらスキャンするので、ガスＧＳの検知の有無の判断処理をくまなく高精度に行うことができる。

また、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像の８フレームを単位として、垂直方向の照射位置又は水平方向の照射位置がそれぞれ異なるようにパンチルトユニット１５（アクチュエータの一例）を制御する。これにより、ガス検知カメラ１は、例えば８フレームごとにレーザ光ＬＳの垂直方向や水平方向の照射位置を微妙にずらしながら照射できるので、ガスＧＳの検知の有無の判断処理を８フレーム分の時間で早期かつくまなくガスＧＳの有無の検知処理を実行できる。

また、ガス検知カメラ１は、ユーザ操作に応じた操作信号に基づいて、レーザ光ＬＳの主走査方向を水平方向又は垂直方向のいずれかに制御部１１において設定し、制御部１１により設定された主走査方向に従って、レーザ光ＬＳの出射方向をパンチルトユニット１５において制御する。これにより、ガス検知カメラ１は、ユーザの簡易な操作により、波長変調されたレーザ光ＬＳの主走査方向を簡易に決定できる。

また、ガス検知カメラ１は、モニタ１５０に表示されたガス位置画像に対する領域指定操作に応じた操作信号に基づいて、指定された領域内でレーザ光ＬＳの主走査方向を設定する。これにより、ガス検知カメラ１は、ガス位置画像に対する領域を指定するという簡単な操作により、波長変調されたレーザ光ＬＳの主走査方向を簡易に決定できる。

また、ガス検知カメラ１は、指定された領域の長手方向をレーザ光ＬＳの主走査方向と設定し、その領域の短手方向をレーザ光ＬＳの副走査方向と設定する。これにより、ガス検知カメラ１は、例えば長手方向が簡単に判別可能な矩形形状を指定するという単純なユーザ操作により、波長変調されたレーザ光ＬＳの主走査方向を簡易に決定できる。

また、ガス検知カメラ１は、ユーザ操作により指定された領域に対してレーザ光ＬＳが照射された場合に、その領域を構成するそれぞれの１画素の検知結果を示す代表値をそれぞれ算出し、それらの算出結果を可視光画像の対応する画素に重畳して物質検知処理部２７３においてモニタ１５０に表示する。これにより、ガス検知カメラ１は、ユーザが注目するガス位置画像中の領域に限って、ガスＧＳの有無の検知結果を取得でき、検知空間Ｋ内に存在するガスＧＳの検知精度の劣化抑制と、検知空間Ｋ内に存在するガスＧＳを早期検知とを両立できる。

また、ガス検知カメラ１は、ユーザ操作により指定された領域に対するユーザ操作に応じて、レーザ光ＬＳの主走査方向及び副走査方向を制御部１１において設定する。これにより、ガス検知カメラ１は、ガスＧＳの有無の検知処理を行う対象とする領域だけでなく、その領域におけるレーザ光ＬＳの主走査方向及び副走査方向を選択できるので、ユーザの意向を反映した適切なガスＧＳの有無の検知処理を実行できる。

（本開示に係る物質検知装置及び物質検知方法の概要）
最後に、本開示に係る物質検知装置及び物質検知方法の概要の一例として、上述した本実施の形態に係るガス検知カメラ１の概要を以下のように記載する。

上述した本実施の形態に係るガス検知カメラ１は、ある程度の広さを持った空間（例えば、ビルの配管室などの検知空間Ｋ）から、その位置が不明で微小なガスＧＳの漏れ箇所を早期に特定することを目的としている。つまり、ガス検知カメラ１は、検知空間Ｋにおいて漏れているガスＧＳの正確な濃度を測定することよりも、漏れ箇所の特定を優先して行うものである。

ここで、ある程度の広さを持った空間（例えば、上述したビルの配管室などの検知空間Ｋ）において、その位置が不明なガスＧＳの漏れ箇所を見つけるためには、ガス検知カメラ１の設置位置から離れた位置に対して広域にレーザ光ＬＳを投射しながらスキャン（走査）する必要がある。

レーザ光ＬＳをスキャンする場合、ある程度の濃度を有するガスＧＳが広い範囲にわたって存在していれば、公知技術のレーザ走査方法を用いることで、容易に見つけることができる可能性は高い。

しかしながら、ガスＧＳの漏れ箇所から漏れ出たガスＧＳは周辺に行くと拡散してしまうので、例えばガスＧＳの漏れ箇所が微小な場合は、ガスＧＳの漏れ箇所から離れるとガスＧＳは検知されないが、ガスＧＳの漏れ箇所とその近傍には常にガス粒子が供給されており、ある程度の濃度のガスが存在する。

そのため、ガスＧＳの検知対象として設定された検知空間Ｋにおいて、レーザ光ＬＳのスポット単位でガスＧＳの有無を検知して表示しようとすると、ガス位置画像の１フレーム全体のスキャニングを終えるまでには、非常に時間がかかる。特に、微小なガスＧＳの漏れ箇所がスキャニングの最後の方の領域にあると、そのガスＧＳを検知してガス位置画像を表示するまでにも時間を要する。

また、ガス検知レベルをレーザ光ＬＳのスポット位置よりも大きなサイズの１画素にまとめて表示するとしても、その１画素に対応する領域に照射されるレーザ光ＬＳのスポット位置全体におけるガスＧＳの有無の検知結果を全て揃えてからガスＧＳの有無を表示すると、やはり時間を要する。

そこで、本実施の形態に係るガス検知カメラ１は、次のようにして、波長変調されたレーザ光ＬＳの照射と、レーザ反射光ＲＶの受光に基づくガス位置画像のモニタ１５０への表示を行う。

（１）ガス検知カメラ１は、波長変調されたレーザ光ＬＳを、検知対象として設定された検知空間Ｋの可視光画像における主走査方向に連続的にスキャニングする。波長変調レーザ光のスキャニング速度は、レーザ光ＬＳを波長変調するための１周期に対応する速度よりも遅くする。

（２）ガス検知カメラ１は、検知対象として設定された検知空間Ｋの可視光画像における主走査方向及び副走査方向のそれぞれを複数の画素で分割する。ガス検知カメラ１は、各画素内において、複数の波長変調周期のガス検知レベルから求めた複数の算出値から最大値を代表値として求める（図１０参照）。

（３）ガス検知カメラ１は、その１画素に対応する空間に対して、波長変調されたレーザ光ＬＳの主走査方向の連続スキャン１ラインが終わった時点で、当該１ラインの代表値（例えば最大値）に対応するガス位置画像を生成してモニタ１５０に表示する。１画素に対応する空間に対して、１ライン連続スキャンは、可視光画像の主走査方向に並ぶ各画素に対応する空間を貫くように行われ、主走査方向に並ぶ各画素毎に当該１ラインの代表値の算出に基づいてガス位置画像の生成と表示が繰り返される。

（４）ガス検知カメラ１は、主走査方向に並ぶ各画素に対応する空間を貫くように１ライン連続スキャンが終わったら、１ライン連続スキャンの開始位置を副走査方向にシフトして次の主走査方向の各画素に対応する空間を貫くように連続スキャンを行い、主走査方向に並ぶ各画素毎に、（３）と同様に当該１ラインの代表値の算出並びにガス位置画像の生成と表示を繰り返す。

（５）ガス検知カメラ１は、次のフレームの主走査方向の連続スキャンにおいて算出される各画素の代表値を、それに対応する前のフレームの画素の代表値と比較し、次のフレームの代表値が高ければその新しい代表値に基づいて当該画素のガス位置画像を生成し表示を更新する。そうでなければ、ガス検知カメラ１は、当該画素のガス位置画像は前のフレームでの表示を維持する。

すなわち、フレーム単位でみると、ガス検知カメラ１は、検知対象として設定された検知空間Ｋの可視光画像における主走査方向にはレーザ光ＬＳ連続的にスキャンするが、副走査方向はその１画素に対応するすべての領域を、その１フレームにおいて行われる１回のレーザ走査でスキャンするわけではない。本実施の形態では、ガス検知カメラ１は、１フレームの１画素内に主走査方向にレーザ光ＬＳを１ラインのみスキャンしており、副走査方向には複数フレームにまたがって離散的にスキャンしている。従って、ガス検知カメラ１は、１フレームにおいて主走査方向に並ぶ各画素を貫くスキャンを複数ライン行った上で、その複数ラインの代表値を算出し、ガス位置画像生成を行っているが、いずれにしても１画素に対応するすべての領域を１フレームでスキャンするわけではない。

これにより、ガス検知カメラ１は、微小なガスＧＳの漏れ箇所とその近傍にある画素に対応する空間に対して、主走査方向のレーザ光ＬＳのスキャニングが１ラインでも行われれば、当該画素においてガス漏れを検知することができる。その結果、検知対象に設定された検知空間Ｋの１フレーム当たりのスキャニング時間を短縮しながら、当該微小なガス漏れ箇所が存在する空間に対応する画素を素早く特定することができ、微小なガス漏れ空間の絞り込みを素早く行うことができる。

なお、本実施の形態において、波長変調されたレーザ光ＬＳのスキャニング速度が波長変調周期に対応する速度よりも遅くしたり、ガス検知カメラ１が各画素内において複数変調周期の検知値（ガス検知レベル）から求めた複数の算出値から代表値を求めたりする（図１０参照）のは、主に次の理由に基づく。具体的には、検知空間Ｋにおいて、ガス検知カメラ１からレーザ光ＬＳが照射される背景の反射物は位置によって反射率が異なって安定しないため、特に主走査方向の連続スキャニングを行っている場合には、レーザ光ＬＳの波長変調を実施しても、受光された信号の変化が背景の影響によるものか、波長変調によるものか分別ができないためである。

例えばレーザ光の波長変調はしているが、その波長変調周期が１である場合には、ガス検知カメラ１から照射されるレーザ光ＬＳの照射位置によって反射物が異なるので、受光された信号強度周波数特性において２倍の周波数の信号が見られたとしても、ガスＧＳによる波長成分の一部の吸収があったからであるのか、又は、反射物による影響であるのかを高精度に区別することが困難である。しかしながら、本実施の形態のように波長変調周期が非常に大きい値である場合には、ガスＧＳによる波長成分の一部の吸収があった場合に、受光された信号強度周波数特性において２倍の周波数の信号は高精度に検知されるが、背景の反射物による影響によって２倍の周波数の信号が見られる可能性は低く、高精度に区別することが可能となる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、検知領域内に存在する物質の検知精度の劣化の抑制と、検知領域内に存在する物質の早期検知とを両立する物質検知装置及び物質検知方法として有用である。

１ ガス検知カメラ
１１ 制御部
１３、３９ メモリ
１５ パンチルトユニット
２０、４１ プロセッサ
２６ 信号加工部
２７ 検知処理部
２８ 表示処理部
３１ 撮像レンズ
３３ イメージセンサ
３５ 信号処理部
３７ 表示制御部
１５０ モニタ
２６１ Ｉ／Ｖ変換回路
２６２ 増幅回路
２６３ フィルタ処理回路
２７１ ＡＤ変換回路
２７２ 温調制御処理部
２７３ 物質検知処理部
ＣＬＺ 集光レンズ
ＣＳ カメラサーバ
ＧＳ ガス
ＬＤ レーザダイオード
ＮＶＳＳ 非可視光センサ
ＰＤ フォトダイオード
ＰＪ 投射部
ＰＬＺ 投射光源光学部
ＳＡ 受光処理部
ＶＳＣ 可視光カメラ

Claims (16)

1. 物質の検知領域の可視光画像を保持する物質検知装置であって、
   前記検知領域に第１の非可視光を波長変調して水平方向並びに垂直方向に出射する投射部と、
   前記検知領域内において、前記第１の非可視光が前記物質を透過して背景の反射物により反射された第２の非可視光を受光する受光部と、
   前記検知領域内において、前記投射部における前記第１の非可視光の出射方向と前記受光部における前記第２の非可視光の受光方向とを変更するアクチュエータと、
   前記第２の非可視光の信号強度周波数特性を基に、前記検知領域内の前記物質の有無の検知結果を示す物質位置画像を生成する検知処理部と、
   前記可視光画像及び前記物質位置画像の１フレームを構成するｍ（ｍ：２以上の整数）×ｎ（ｎ：２以上の整数）個の各画素において前記水平方向又は前記垂直方向を前記第１の非可視光の主走査方向とした時に、前記物質位置画像のフレームごとの前記第１の非可視光の主走査において、それぞれのフレーム内の副走査方向の照射位置が異なるように前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
   前記検知処理部は、
   前記ｍ×ｎ個の各画素の前記検知結果を示す代表値をそれぞれ算出し、それらの算出結果を前記可視光画像の対応する画素に重畳してモニタに表示する、
   物質検知装置。
2. 前記制御部は、前記１フレームにおいて前記主走査方向に並ぶ各画素に対応する空間を貫く前記第１の非可視光の１ラインの走査を前記主走査方向に行い、前記副走査方向には複数フレームにまたがって前記第１の非可視光を離散的に走査する、
   請求項１に記載の物質検知装置。
3. 前記制御部は、次のフレームの主走査方向の連続スキャンにおいて算出される各画素の前記代表値を、対応する前のフレームの画素の前記代表値と比較し、前記次のフレームの代表値が高い場合、その新しい代表値に基づいて当該画素のガス位置画像を生成して表示を更新し、前記次のフレームの代表値が高くない場合、前記前のフレームでの当該画素のガス位置画像の表示を維持する、
   請求項１又は２に記載の物質検知装置。
4. 前記第１の非可視光はレーザ光であり、そのビーム径は前記ｍ×ｎ個の１画素の大きさより小さい、
   請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の物質検知装置。
5. 前記検知処理部は、
   前記ｍ×ｎ個の１画素のそれぞれにおいて前記水平方向又は前記垂直方向を前記第１の非可視光の主走査方向とした時に、前記１画素内の複数の連続したポイントにおける前記第２の非可視光の信号強度周波数特性を基に、前記１画素の代表値を算出する、
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の物質検知装置。
6. 前記検知処理部は、
   前記ｍ×ｎ個の１画素のそれぞれにおいて前記水平方向又は前記垂直方向を前記第１の非可視光の主走査方向とした時に、前記１画素内の複数の連続したポイントにおける前記第２の非可視光の信号強度周波数特性に応じた物質検知レベルの最大値を、前記１画素の代表値として算出する、
   請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の物質検知装置。
7. 前記物質位置画像の奇数番目のフレームでは、水平方向を主走査方向となるように前記アクチュエータを制御するとともに、
   前記物質位置画像の偶数番目のフレームでは、垂直方向を主走査方向となるように前記アクチュエータを制御する制御部、を更に備える、
   請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の物質検知装置。
8. 前記制御部は、
   前記奇数番目のフレームでは、前記垂直方向の照射位置が異なるように前記アクチュエータを制御し、
   前記偶数番目のフレームでは、前記水平方向の照射位置が異なるように前記アクチュエータを制御する、
   請求項７に記載の物質検知装置。
9. 前記制御部は、
   前記物質位置画像の４フレームを単位として、前記副走査方向の照射位置がそれぞれ異なるように前記アクチュエータを制御する、
   請求項８に記載の物質検知装置。
10. 前記制御部は、
    前記物質位置画像の８フレームを単位として、前記垂直方向の照射位置又は前記水平方向の照射位置がそれぞれ異なるように前記アクチュエータを制御する、
    請求項８に記載の物質検知装置。
11. ユーザ操作に応じた操作信号に基づいて、前記第１の非可視光の主走査方向を水平方向又は垂直方向のいずれかに設定する制御部、を更に備え、
    前記アクチュエータは、
    前記制御部により設定された前記主走査方向に従って、前記第１の非可視光の出射方向を制御する、
    請求項１に記載の物質検知装置。
12. 前記制御部は、
    前記モニタに表示された前記物質位置画像に対する領域指定操作に応じた操作信号に基づいて、指定された領域内で前記第１の非可視光の主走査方向を設定する、
    請求項１１に記載の物質検知装置。
13. 前記制御部は、
    前記領域の長手方向を前記第１の非可視光の主走査方向と設定し、
    前記領域の短手方向を前記第１の非可視光の副走査方向と設定する、
    請求項１２に記載の物質検知装置。
14. 前記検知処理部は、
    前記第１の非可視光が照射された前記領域を構成するそれぞれの１画素の前記検知結果を示す代表値をそれぞれ算出し、それらの算出結果を前記可視光画像の対応する画素に重畳して前記モニタに表示する、
    請求項１３に記載の物質検知装置。
15. 前記制御部は、
    前記領域に対するユーザ操作に応じて、前記第１の非可視光の主走査方向及び副走査方向を設定する、
    請求項１２に記載の物質検知装置。
16. 物質の検知領域の可視光画像を保持する物質検知装置を用いた物質検知方法であって、
    前記検知領域に第１の非可視光を波長変調して水平方向並びに垂直方向に出射するステップと、
    前記検知領域内において、前記第１の非可視光が前記物質を透過して背景の反射物により反射された第２の非可視光を受光するステップと、
    前記第２の非可視光の信号強度周波数特性を基に、前記検知領域内の前記物質の有無の検知結果を示す物質位置画像を生成するステップと、
    前記検知領域内の前記可視光画像及び前記物質位置画像の１フレームを構成するｍ（ｍ：２以上の整数）×ｎ（ｎ：２以上の整数）個の各画素において前記水平方向又は前記垂直方向を前記第１の非可視光の主走査方向とした時に、前記物質位置画像のフレームごとの前記第１の非可視光の主走査において、それぞれのフレーム内の副走査方向の照射位置が異なるように前記第１の非可視光の出射方向と前記第２の非可視光の受光方向とを変更するステップと、
    前記ｍ×ｎ個の各画素の前記検知結果を示す代表値をそれぞれ算出し、それらの算出結果を前記可視光画像の対応する画素に重畳してモニタに表示するステップと、を有する、
    物質検知方法。

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