特開 2024-35603 演算装置、プログラム、異常検知方法および演算方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035603

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】演算装置、プログラム、異常検知方法および演算方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20240307BHJP

   G01V 8/10 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 C

G01J1/02 Q

G01J1/02 H

G01J1/02 W

G01V8/10 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140177

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】000202361

【氏名又は名称】綜合警備保障株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加沢 徹

【テーマコード（参考）】

2G065

2G105

【Ｆターム（参考）】

2G065AA04

2G065AB02

2G065BA13

2G065BA34

2G065BB28

2G065BC33

2G065BC35

2G065BE08

2G105AA01

2G105BB16

2G105CC04

2G105EE06

2G105HH01

2G105JJ03

2G105KK01

(57)【要約】

【課題】軽量、低コスト、設置作業の軽減が実現できるセンサ装置から赤外線画像を演算して異常を検知する演算装置、プログラム、異常検知方法および演算方法を提供する。
【解決手段】表面に回折格子を設置した赤外線イメージセンサの信号出力を用いて当該赤外線イメージセンサの正面側の赤外線画像を算出する演算装置であって、前記赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数から、前記赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数へと積分変換する複数の積分核数値表を変換マップとして備え、前記変換マップを用途に応じて切り替えて、必要な前記赤外線画像を算出し、得られた前記赤外線画像より安全上の脅威となる対象物体を検知するか、または視野内を監視できない環境温度にあることを検知する異常検知部を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に回折格子を設置した赤外線イメージセンサの信号出力を用いて当該赤外線イメージセンサの正面側の赤外線画像を算出する演算装置であって、
前記赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数から、前記赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数へと積分変換する複数の積分核数値表を変換マップとして備え、
前記変換マップを用途に応じて切り替えて、必要な前記赤外線画像を算出し、
得られた前記赤外線画像より安全上の脅威となる対象物体を検知するか、または視野内を監視できない環境温度にあることを検知する異常検知部を備える、
ことを特徴とする演算装置。

【請求項2】

前記異常検知部は、算出した前記赤外線画像の時間変化から、視野角内の移動物体の存在を検知し、検知した物体の存在する角度方向のみの画像を高精細画像で検出するための前記変換マップを用いて、対象物体の動きを検知する、
ことを特徴とする請求項１に記載の演算装置。

【請求項3】

前記異常検知部は、低精細度画像にて強度変化を監視した後、高精細度画像にて変化対象の確認を実行する、
ことを特徴とする請求項２に記載の演算装置。

【請求項4】

表面に回折格子を設置した赤外線イメージセンサの信号出力を用いて当該赤外線イメージセンサの正面側の赤外線画像を算出する演算装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数から、前記赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数へと積分変換する複数の積分核数値表を変換マップとして用途に応じて切り替えて、必要な前記赤外線画像を算出する機能と、
得られた前記赤外線画像より安全上の脅威となる対象物体を検知するか、または視野内を監視できない環境温度にあることを検知する機能と、
を前記コンピュータで実現することを特徴とするプログラム。

【請求項5】

演算装置が行う異常検知方法であって、
前記演算装置が、表面に回折格子を設置した赤外線イメージセンサの信号出力である、前記赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数を入力とし、前記赤外線イメージセンサに入射する電磁波は特定の波長帯の強度が支配的であることを前提として、前記赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数を算出する工程と、
前記演算装置が、当該赤外線イメージセンサの正面側の温度に関する異常の有無を出力する工程と、
を含むことを特徴とする異常検知方法。

【請求項6】

表面に回折格子を設置した赤外線イメージセンサの信号出力を用いて当該赤外線イメージセンサの正面側の赤外線画像を算出する演算装置が行う演算方法であって、
前記演算装置が、前記赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数から、前記赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数へと積分変換する複数の積分核数値表を変換マップとして備える工程と、
前記演算装置が、前記変換マップを用途に応じて切り替えて、必要な前記赤外線画像を算出する工程と、
前記演算装置が、得られた前記赤外線画像より安全上の脅威となる対象物体を検知するか、または視野内を監視できない環境温度にあることを検知する工程と、
を含むことを特徴とする演算方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、演算装置、プログラム、異常検知方法および演算方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、所定のエリアにおける人物等の物体の存在を検知するセンサ装置が開示されている。

【0003】

特許文献１には、焦電効果を利用して移動する熱源としての人体の存在を検知するセンサ装置が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－１１８１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のセンサ装置によれば、センサ装置自体が大きく、外観が好ましくない、という課題があった。また、従来のセンサ装置によれば、工事負担も大きく、センサ装置の設置位置の柔軟な変更が難しい、という課題があった。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軽量、低コスト、設置作業の軽減が実現できるセンサ装置から赤外線画像を演算して異常を検知する演算装置、プログラム、異常検知方法および演算方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、表面に回折格子を設置した赤外線イメージセンサの信号出力を用いて当該赤外線イメージセンサの正面側の赤外線画像を算出する演算装置であって、前記赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数から、前記赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数へと積分変換する複数の積分核数値表を変換マップとして備え、前記変換マップを用途に応じて切り替えて、必要な前記赤外線画像を算出し、得られた前記赤外線画像より安全上の脅威となる対象物体を検知するか、または視野内を監視できない環境温度にあることを検知する異常検知部を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、軽量、低コスト、設置作業の軽減が実現できるセンサ装置から赤外線画像を演算して異常を検知する演算装置、プログラム、異常検知方法および演算方法を提供することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施の形態にかかるセンサ装置を用いたセンサシステムの概略構成を例示的に示す図である。

【図2】図２は、センサ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、センサ装置の概要構成を示す図である。

【図4】図４は、センサ装置の構成を示す断面図である。

【図5】図５は、回折格子の赤外線遮断パターンの一例を示す図である。

【図6】図６は、視野角内を分割した領域のうち赤外線が到来する領域と、赤外線イメージセンサの赤外線が受光する赤外線イメージセンサのセルとの対応を示す図である。

【図7】図７は、視野領域からの赤外線が、赤外線イメージセンサのセルに受光される様子を示す図である。

【図8】図８は、分割された視野領域の四隅の端部と、それらの端部から到来する赤外線が受光される赤外線イメージセンサのセルとの対応を示す図である。

【図9】図９は、回折格子の赤外線遮断パターンの別の一例を示す図である。

【図10】図１０は、回折格子の赤外線遮断パターンにかかる回析波形の一例を示す図である。

【図11】図１１は、回折格子の赤外線遮断パターンにかかる回析波形の別の一例を示す図である。

【図12】図１２は、回折により得られる回折波形例について波形分解能を高める例を示す図である。

【図13】図１３は、交流電源線の構成例を示す図である。

【図14】図１４は、受電側電力供給カップラおよび送電側電力供給カップラの一例の構造を示す斜視図である。

【図15】図１５は、受電側電力供給カップラの受電側電磁コイル線の配線構成を示す図である。

【図16】図１６は、受電側電力供給カップラと送電側電力供給カップラを介してセンサ装置と交流電源線を接続する構成例を示す断面図である。

【図17】図１７は、受電側電力供給カップラと送電側電力供給カップラを介してセンサ装置と交流電源線を接続する別の構成例を示す断面図である。

【図18】図１８は、受電側電力供給カップラと送電側電力供給カップラを介してセンサ装置と交流電源線を接続するさらに別の構成例を示す断面図である。

【図19】図１９は、通信線の構成例を示す図である。

【図20】図２０は、演算部の演算処理における事前計算処理の流れを示すフローチャートである。

【図21】図２１は、第１のセンサデータテーブルの一例を示す図である。

【図22】図２２は、第２のセンサデータテーブルの一例を示す図である。

【図23】図２３は、２次元応答波形テーブルの一例を示す図である。

【図24】図２４は、正規直交基底テーブルの一例を示す図である。

【図25】図２５は、基底変換テーブルの一例を示す図である。

【図26】図２６は、積分核テーブルの一例を示す図である。

【図27】図２７は、正規直交基底テーブルから積分核テーブルを生成する処理の流れを示すフローチャートである。

【図28】図２８は、成分テーブルの一例を示す図である。

【図29】図２９は、演算部の演算処理におけるリアルタイム計算処理の流れを示すフローチャートである。

【図30】図３０は、画像イメージテーブルの一例を示す図である。

【図31】図３１は、正規直交基底テーブルから画像イメージテーブルを生成する処理の流れを示すフローチャートである。

【図32】図３２は、異常検知および警報発出処理の流れを示すフローチャートである。

【図33】図３３は、第２の実施の形態にかかるセンサ装置の構成を示す断面図である。

【図34】図３４は、赤外線受光部の一例を示す図である。

【図35】図３５は、精細イメージ生成処理の流れを示すフローチャートである。

【図36】図３６は、赤外線受光部の別の一例を示す図である。

【図37】図３７は、赤外線受光部のさらに別の一例を示す図である。

【図38】図３８は、回折格子の赤外線遮蔽パターンを時間的に切り替えて主波長を絞り込んだ結果を示す図である。

【図39】図３９は、第３の実施の形態にかかるセンサ装置および交流電源線の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照して、演算装置、プログラム、異常検知方法および演算方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0011】

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるセンサ装置１０を用いたセンサシステム１の概略構成を例示的に示す図である。図１に示すように、センサシステム１は、警備対象３０に設置されたセンサ装置１０と、センサ制御装置２０と、を備えている。

【0012】

センサ装置１０は、警備対象３０における検知範囲内の人（熱源）が発する赤外線を検出し、イメージセンサデータとして信号を出力する。

【0013】

センサ制御装置２０は、センサ装置１０から出力されたイメージセンサデータを用いてセンサ正面側の赤外線画像を演算復元する演算装置である。また、センサ制御装置２０は、赤外線画像を用いて、各種の脅威を検知するプログラムを内蔵する。なお、センサ制御装置２０は、物理的な実装位置はどこでも良いが、演算に電力を消費するため、電源コンセント２１に対して電源線兼通信線２２で接続される。

【0014】

センサ制御装置２０は、警備システム１００に対して、例えばＬＡＮ（Local Area Network）によるネットワーク５０で接続され、互いに通信が可能とされている。なお、センサ制御装置２０と警備システム１００との間の通信方式は、無線通信方式であっても、有線通信方式であってもよい。センサ制御装置２０は、例えば各種の脅威の検知結果を、警備システム１００に送信する。

【0015】

図２は、センサ制御装置２０の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、センサ制御装置２０は、制御部２３と、記憶部２４と、外部通信部２５と、演算部２６と、通信部２７と、を備えている。

【0016】

通信部２７は、センサ装置１０との通信を制御し、センサ装置１０から出力されたイメージセンサデータを取得する。

【0017】

外部通信部２５は、警備システム１００との通信を制御する。

【0018】

制御部２３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えたコンピュータ構成のものである。制御部２３は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行するなどして、各種の機能を実現する。

【0019】

なお、本実施の形態の制御部２３で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

【0020】

本実施の形態の制御部２３で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

【0021】

さらに、本実施の形態の制御部２３で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態の制御部２３で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

【0022】

演算部２６は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成される。演算部２６は、センサ装置１０から出力されたイメージセンサデータを用いてセンサ正面側の赤外線画像を演算復元する。

【0023】

制御部２３は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行するなどして、演算部２６が復元した赤外線画像を用いて、各種の脅威を検知する異常検知部２３ａとして機能する。

【0024】

記憶部２４は、情報の書き換えが可能な記憶部、例えばＦｌａｓｈＲＯＭなどである。記憶部２４は、警備対象３０における検知範囲内の人（熱源）の検知処理に使用する各種情報を記憶するデータメモリとして機能する。

【0025】

演算部２６は、通信部２７を介して受信したイメージセンサデータをデータメモリに一旦格納し、その後、並列かつシーケンシャルに演算を行う演算途中のテーブル値は、随時データメモリに格納する。

【0026】

データメモリである記憶部２４は、第１のセンサデータテーブルＴ１、第２のセンサデータテーブルＴ２、２次元応答波形テーブルＴ３、正規直交基底テーブルＴ４、基底変換テーブルＴ５、積分核テーブルＴ６、成分テーブルＴ７、画像イメージテーブルＴ８として機能する。各テーブルについての詳細は、後述する。

【0027】

次に、センサ装置１０について、詳述する。

【0028】

図１に示すように、センサ装置１０は、電源コンセント４０に対して、交流電源線３１、通信線３２および電流駆動回路３４を介して接続される。なお、センサ装置１０と、交流電源線３１および通信線３２との間は有線接続されず、短距離非接触接続となる。上述のセンサ制御装置２０が接続される電源コンセント２１とセンサ装置１０が接続される電源コンセント４０との間は、屋内電力線４１を介して通信される。

【0029】

ここで、図３はセンサ装置１０の概要構成を示す図である。図３に示すように、センサ装置１０は、本体基板１４の表面上に、赤外線受光部１７と、集積回路１３と、を搭載したシート形状のセンサ装置である。赤外線受光部１７は、詳細は後述するが、赤外線イメージセンサ１１の表面上に、スペーサ１６と、回折格子１２とが層状に積み重なった構造となっている。すなわち、センサ装置１０は、粘着シート等を介して貼り付け可能な態様である。センサ装置１０の表面の大きさは、数ｍｍ四方～数ｃｍ四方程度のサイズである。また、センサ装置１０はレンズが不要であり、１～２ｍｍ程度の薄さが実現できる。

【0030】

ここで、図４はセンサ装置１０の構成を示す断面図である。なお、図４においては、配線は表示していない。

【0031】

図４に示すように、センサ装置１０は、本体基板１４の上部に、赤外線イメージセンサ１１、スペーサ１６および回折格子１２が層状に積み重なった構造の赤外線受光部１７と、集積回路１３と、コンデンサ１５と、を搭載する。

【0032】

集積回路１３は、センサ読出制御、センサ設定、信号伝送などを行う。また、集積回路１３は、電源回路を含む。

【0033】

赤外線イメージセンサ１１は、ドット精度が１～１０μｍ程度である。

【0034】

回折格子１２は、反射型液晶ドットマトリクスで構成した赤外線遮断パターン形成層である。回折格子１２は、外部信号により任意のドット群を赤外線反射面にして赤外線を遮断し、その他のドット群を赤外線が透過可能な任意の回折格子を形成でき、かつ数ミリ秒から数１０ミリ秒単位で変化できるものである。回折格子１２は厚さ５μｍ程度である。

【0035】

赤外線イメージセンサ１１と回折格子１２との間には、赤外線透過層であるスペーサ１６が設けられる。スペーサ１６は、厚さ１０～１００μｍ程度である。より詳細には、赤外線イメージセンサ１１と回折格子１２との間の距離は、検知する対象の人（熱源）が放射する赤外線の主波長（３６℃程度で、主となる１０μｍ程度）と同じまたは数倍程度の厚さである。センサ装置１０は、赤外線イメージセンサ１１と回折格子１２とスペーサ１６とにより、視野内の赤外線を受光する赤外線受光部１７を構成する。

【0036】

図４に示すように、センサ装置１０は、本体基板１４の下部に、信号を交流磁力線に変換して発し、または交流磁力線を受けて信号に変換することによって信号の送受信を行う複数の受電信号送受信回路である信号送受信カップラ１８ａと、外部からの交流磁力線を受けて電力に変換する複数の受電回路である受電側電力供給カップラ１８ｂを備える。

【0037】

また、センサ装置１０は、信号送受信カップラ１８ａおよび受電側電力供給カップラ１８ｂの外面に、非導電性の粘着シート１９を備える。詳細は後述するが、センサ装置１０は、それに備わる信号送受信カップラ１８ａおよび受電側電力供給カップラ１８ｂが、それぞれ粘着シート１９と接触または非導電性の壁を介して、通信線３２、および交流電源線３１に設けられた送電側電力供給カップラ３８ｂと対向するように設置され、交流磁力線を介して電磁的に結合する。なお、通信線３２は、信号を交流磁力線に変換して発し、または交流磁力線を受けて信号に変換することによって信号送受信カップラ１８ａとの間で信号の送受信を行う信号送受信回路である。また、送電側電力供給カップラ３８ｂは、電力を交流磁力線に変換して発する送電回路であって、受電側電力供給カップラ１８ｂと類似する構造を備える（図１６等参照）。

【0038】

ここで、回折格子１２について詳述する。

【0039】

図５は回折格子１２の赤外線遮断パターンの一例を示す図である。回折格子１２の斜線で示した部分が赤外線遮断面、白い部分は赤外線が透過する開口部である。図５に示す例においては、赤外線遮断パターン形成層は１層である。図５（ａ）は赤外線受光部１７を構成する回折格子１２の上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ－Ａにおける、赤外線受光部１７を構成する回折格子１２、スペーサ１６および赤外線イメージセンサ１１の断面図の一例である。

【0040】

図５（ｂ）に示す例では、回折格子１２の開口部（白）の大きさは、１００μｍ程度（波長１０μｍの赤外線でほとんど回折を起こさない大きさ）である。また、開口部（白）の間隔は、８０μｍ程度である。図５（ａ）では、開口部の配列の途中（図中の「・・・」で示した部分）を省略している。

【0041】

本実施形態においては、視野角内を９×９程度の領域に区切ってそれぞれの領域の赤外線強度をイメージ化し、一定以上の赤外線強度が検出される領域の移動の検知を以って、人の移動を検知する。したがって、赤外線イメージセンサ１１のセルの大きさが１０μｍの時、１０μｍ×８個＝８０μｍ程度の開口部間隔をとれば、９×９の分解能に対応する赤外線イメージセンサ１１のセルが配置できる。

【0042】

また、図５（ｂ）に示す例において、赤外線透過層であるスペーサ１６の厚さが１０μｍの場合、入射角６０°以内での斜め入射光束が受光される赤外線イメージセンサ１１のセルの範囲は、開口部端の直下より横側に１０μｍ×√３＝１８μｍ程度離れた範囲に収まるため、８０μｍ程度の開口部間隔があれば、入射角６０°と入射角－６０°の２つの斜め光束は、赤外線イメージセンサ１１のセル上で互いに干渉することがない。なお、入射角６０°の光束量はｃｏｓ６０°＝０．５に減少するため、それ以上の入射角の光束量は誤差として無視するとしている。

【0043】

赤外線イメージセンサ１１のサイズが２ｍｍで上記開口部サイズの場合は、縦に２ｍｍ／（１００μｍ＋８０μｍ）＝１１．１であるから、縦に１０個、横も同様で、１０個×１０個＝１００個程度の開口部をセンサ装置１０内に配置することができる。

【0044】

ここで、図６は視野角内を分割した領域（以下、「視野領域」という。）のうち赤外線が到来する領域と、赤外線が受光する赤外線イメージセンサ１１のセルとの対応を示す図である。図６（ａ）は、分割された視野領域のうち、赤外線受光部１７に対して入射角θが－５°～＋５°で入射する赤外線が到来する領域（網掛けを付した部分）を示す。同様に、図６（ｃ）と図６（ｅ）は、それぞれ入射角θが＋１５°～＋３０°の場合と入射角θが＋４５°～＋６０°の場合の当該領域を示す図である。図６（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａにおける赤外線受光部１７の断面図で、回折格子１２の複数ある開口部のうちのひとつ開口部の周辺における、入射角θが－５°～＋５°の赤外線が入射する様子を示す。同様に、図６（ｄ）と図６（ｆ）は、それぞれ入射角θが＋１５°～＋３０°の場合と入射角θが＋４５°～＋６０°の場合の赤外線が入射する様子を示す図である。また、図６（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）においては、空気中の屈折率と、赤外線遮断パターン形成層や赤外線透過層の屈折率の違いによる光の屈曲が発生するが、図示していない。

【0045】

ここで、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）、（ｃ）、（ｅ）に示した視野領域からの赤外線が、赤外線イメージセンサ１１のセルに受光される様子を示す図である。図７においては、回折格子１２の１００個程度ある開口部のうちの１つの周辺における赤外線イメージセンサ１１のセルのみを表示している。図７（ａ）は視野領域からの赤外線の入射角θが－５°～＋５°、図７（ｂ）は視野領域からの赤外線の入射角θが＋１５°～＋３０°、図７（ｃ）は視野領域からの赤外線の入射角θが＋４５°～＋６０°である。

【0046】

図７において網掛けを付した赤外線イメージセンサ１１のセルの出力値を加算したものが、視野領域の赤外線量に対応する。この点については、以下において詳述する。

【0047】

図８は、分割された視野領域の四隅の端部と、それらの端部から到来する赤外線が受光される赤外線イメージセンサ１１のセルとの対応を示す図である。図８（ａ）は分割された視野領域のうちの四隅の端部、すなわち、その領域からの赤外線が赤外線受光部１７に対して、入射角φが－６０°～－４５°、入射角θが－６０°～－４５°で入射する領域と、入射角φが－６０°～－４５°、入射角θが＋４５°～＋６０°で入射する領域と、入射角φが＋４５°～＋６０°、入射角θが＋４５°～＋６０°で入射する領域と、入射角φが＋４５°～＋６０°、入射角θが－６０°～－４５°で入射する領域とを示した図である。図８（ｂ）（ｃ）は４つの端部の視野領域ごとの、赤外線が受光される赤外線イメージセンサ１１のセルに対する対応を示す図である。図８（ｂ）（ｃ）においては、回折格子１２の１００個程度の開口部の１つの周辺のみを表示している。

【0048】

あらゆる入射角からの赤外線が混在して赤外線イメージセンサ１１のセルに到達するが、図８（ａ）に示す視野領域の４端点については、その入射角の赤外線のみが図８（ｂ）に図示した対応する赤外線イメージセンサ１１のセルに到達する（４種類の網掛けは対応を示す。）。したがって、図８（ｂ）に図示した赤外線イメージセンサ１１のセルの４端点の赤外線検出値を用いて、入射角が異なる赤外線が混在して検出される隣接のセルの赤外線検出値から順次減算することで、全ての特定の入射角からの赤外線検出値が計算できる。例えば、図８（ｂ）に示す赤外線イメージセンサ１１のセルの右上の端点に、入射角φが－６０°～－４５°、入射角θが－６０°～－４５°からの赤外線（ａ）のみが入射するとする。そして、図８（ｃ）に示す赤外線イメージセンサ１１のセルの右上の端点に隣接する点には、入射角φが－６０°～－４５°、入射角θが－６０°～－４５°からの赤外線（ａ）と、入射角φが－４５°～－３０°、入射角θが－６０°～－４５°からの赤外線（ｂ）が混在入射するが、当該セルの赤外線検出値から赤外線（ａ）のみが入射するセルでの赤外線検出値を減算すれば、赤外線（ｂ）のみによる赤外線検出値を計算することができる。

【0049】

ここで、図９は回折格子１２の赤外線遮断パターンの別の一例を示す図である。図９に示す例においては、赤外線遮断パターン形成層は１層である。図９は図５（ａ）のＡ－Ａにおける、赤外線受光部１７を構成する回折格子１２、スペーサ１６および赤外線イメージセンサ１１の断面図である。図９に示す回折格子１２は厚さ１０μｍ程度、スペーサ１６は厚さ５０μｍ程度、赤外線イメージセンサ１１のドット精度は３μｍ程度である。

【0050】

図９に示すように、回折格子１２の開口部（白）の大きさは、１０μｍ程度（波長１０μｍの赤外線が回折により広がりを持って赤外線イメージセンサ１１のセルに入射する大きさ）である。また、開口部（白）の間隔は、９０μｍ程度である。図９に示す例によれば、隣接する開口部からの波長１０μｍの赤外線が干渉し、赤外線イメージセンサ１１のセンサ面に周期パターンを発生させる。

【0051】

赤外線イメージセンサ１１のサイズが２ｍｍで上記開口部サイズの場合は、縦に２ｍｍ／（１０μｍ＋９０μｍ）＝２０であるから、縦に２０個、横も同様で、２０個×２０個＝４００個程度の開口部をセンサ装置１０内に配置することができる。

【0052】

上述のように、開口部（白）の大きさが１０μｍ程度で、赤外線遮断パターン形成層の厚さが１０μｍ程度であるため、入射角４５°以上の入射光束（の０次回折成分）は赤外線イメージセンサ１１のセンサ面に到達しない。赤外線イメージセンサ１１のサイズが２ｍｍでドット精度１μｍであれば、レンズを用いれば２０００×２０００の解像度のポテンシャルがあるが、以降に説明する方法により、図９では１０×１０以下程度の解像度を想定している。

【0053】

ここで、図１０は回折格子１２の赤外線遮断パターンにかかる回析波形の一例を示す図である。図１０（ａ）は図５（ａ）のＡ－Ａにおける赤外線受光部１７を構成する回折格子１２、スペーサ１６および赤外線イメージセンサ１１の断面図、図１０（ｂ）は特定視野角（θ＝０°）からの回折波形の一例、図１０（ｃ）は特定視野角（θ＝２０°）からの回折波形の一例である。図１０（ａ）に示す回折格子１２は、開口部（白）の大きさが１０μｍ程度、開口部（白）の間隔が９０μｍ程度、厚さが１０μｍ程度、スペーサ１６は厚さ５０μｍ程度、赤外線イメージセンサ１１のドット精度は３μｍ程度である。

【0054】

図１１は回折格子１２の赤外線遮断パターンにかかる回析波形の別の一例を示す図である。図１１（ａ）は図５（ａ）のＡ－Ａにおける赤外線受光部１７の断面図、図１１（ｂ）は特定視野角（θ＝０°）からの回折波形の一例、図１１（ｃ）は特定視野角（θ＝１°）からの回折波形の一例である。図１１（ａ）に示す回折格子１２は、開口部（白）の大きさが１０μｍ程度、開口部（白）の間隔が９０μｍ程度、厚さが１０μｍ程度、スペーサ１６は厚さ５０μｍ程度、赤外線イメージセンサ１１のドット精度は３μｍ程度である。なお、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）の回折波形の横座標ｘの原点は開口部直下である。

【0055】

図１０および図１１に示すように、回折により得られる回折波形に比して、赤外線イメージセンサ１１のセルの個数が少ないため、波形の検出分解能が低くなる。ただし、回折格子１２の周期（開口部の大きさ＋間隔）の直下の赤外線イメージセンサ１１のセルの個数は、回折波形の周期とサンプリング間隔を非整数倍とする場合、波形分解能を高められる場合がある。

【0056】

ここで、図１２は回折により得られる回折波形例について波形分解能を高める例を示す図である。図１２は、特定視野角（θ＝０°）からの回折波形の一例である。

【0057】

回折格子１２の赤外線遮断パターンが周期的である場合、回折格子１２から対象視野までの距離は回折格子１２から赤外線イメージセンサ１１のセンサ面までの距離に比して極めて大きいため、対象視野の１点からの光束は全開口部にほぼ同一入射角で入射する。ゆえに得られる回折波形も周期的となる。

【0058】

図１２に示す矢印は、有限の赤外線イメージセンサ１１のセルの間隔に対応し、回折波形の光強度をサンプリング検出する間隔を示している。図１２に示すように、繰り返し波形に対する位相の異なるサンプリング値を全部使うものとなっている。

【0059】

図１２に示すように、回折により得られる回折波形に比して、赤外線イメージセンサ１１のセルの個数が少ないため、回折波形の周期とサンプリング間隔がちょうど整数倍となると、波形の検出分解能が低くなる。

【0060】

一方、例えば、回折格子１２の１周期に対して赤外線イメージセンサ１１の１０セルが対応するとした場合、全周期の対応するサンプリング値を加算することで信号対雑音比を高くとれることになる。すなわち、回折格子１２の周期（開口部の大きさ＋間隔）の直下の赤外線イメージセンサ１１のセルの個数は、回折波形の周期とサンプリング間隔を非整数倍とする場合、サンプリング周期が劇的に狭まらなくとも、繰り返し波形の、違う位相をサンプリングして合成することで、波形検出分解能を高められる。

【0061】

例えば、回折格子１２の５周期に対して赤外線イメージセンサ１１の３８セルが対応する場合、すなわち回折格子１２の１周期当り平均７．６セルの場合、５と３８が互いに素のため、全周期のサンプリングを加算する際に、５周期単位で対応するサンプリング点が得られる。結果、繰り返し波形１周期当り３８サンプリングに相当するが、信号対雑音比がやや劣ることになる。

【0062】

続いて、センサ装置１０を貼り付ける交流電源線３１について説明する。

【0063】

図１３は、交流電源線３１の構成例を示す図である。図１３に示すように、交流電源線３１は、電流駆動回路３４を介して屋内電力線４１に接続される。交流電源線３１は、シールテープ状の接着テープ３５を介して、建築物の壁または仕切パネル（衝立）を構成する非導電性の建材の表側に設置される。なお、交流電源線３１は、絶縁体の薄い壁材の裏または壁材内部でも設置可能である。すなわち、建材は、送電回路を該建材の内部または露出しない面に備える。図１３に示すように、交流電源線３１には、送電側電力供給カップラ３８ｂを構成する送電側電磁コイル線７１（７１ａ～７１ｃ）を備える。なお、図１３の送電側電磁コイル線７１の形状は、簡易的に示したものである。より詳細には、送電側電磁コイル線７１ａ～７１ｃは、一対の交流電源線３１の途中点から並列に引き出された交流電流線対およびその端点に接続された給電回路である。センサ装置１０は、複数の送電側電磁コイル線７１ａ～７１ｃの内の必要な位置に貼り付けられる。図１３に示す例では、センサ装置１０は、受電側電力供給カップラ１８ｂを、非導電性の粘着シート１９（図示せず）を介して、最上方の送電側電磁コイル線７１ａを備える送電側電力供給カップラ３８ｂに対向するように貼り付けることで、交流磁力線を介して交流電源線３１から電力の供給を受ける。また、図１３に示すように、センサ装置１０の受電側電力供給カップラ１８ｂを貼り付けない、空きの送電側電磁コイル線７１ｂ、７１ｃには、高インダクタンスシール３６（高インダクタンス素子の一例）を貼り付ける。高インダクタンスシール３６は、受電側電力供給カップラ１８ｂに比して巻数が多い（高インダクタンス）結果、送電側電磁コイル線７１ｂ、７１ｃのインピーダンスが高まるよう作用して高いインピーダンス値を示すので、送電側電磁コイル線７１ｂ、７１ｃには電流が流れにくく、交流磁力線の漏出を抑制することができる。なお、高インダクタンスシール３６に代えて、送電側電磁コイル線７１と交流電流線対の間にスイッチ素子を介在させ、センサ装置１０への送電に使用する送電側電磁コイル線７１ａに接続されたスイッチ素子はオン、空きの送電側電磁コイル線７１ｂ、７１ｃに接続されたスイッチ素子はオフにして、交流磁力線の漏出を抑制することとしてもよい。

【0064】

次に、受電側電力供給カップラ１８ｂおよび送電側電力供給カップラ３８ｂの構造について説明する。

【0065】

図１４は受電側電力供給カップラ１８ｂおよび送電側電力供給カップラ３８ｂの一例の構造を示す斜視図である。図１４に示すように、センサ装置１０の受電側電力供給カップラ１８ｂは、閉曲線型給電配線としての受電側電磁コイル線６１を内部に配置した複数の高透磁率ブロック６２に対して、上下両方向から高透磁率シート（強磁性体シート）６３を接着した構成である。高透磁率ブロック６２は、例えばコイルの中心に位置する鉄心である。高透磁率シート６３は、例えば鉄の金属箔である。高透磁率シート６３は、受電側電磁コイル線６１間に交差的に設置される（図１６等も参照）。

【0066】

なお、図１４に示すように、送電側電力供給カップラ３８ｂと、受電側電力供給カップラ１８ｂとは、類似構造とされる（図１６等も参照）。例えば、送電側電力供給カップラ３８ｂは、閉曲線型給電配線としての送電側電磁コイル線７１を内部に配置した複数の高透磁率ブロック７２に対して、上下両方向から高透磁率シート（強磁性体シート）７３を接着した構成である。高透磁率シート７３は、例えば鉄の金属箔である。高透磁率シート７３は、送電側電磁コイル線７１間に交差的に設置される（図１６等も参照）。

【0067】

図１５は、受電側電力供給カップラ１８ｂの受電側電磁コイル線６１の配線構成を示す図である。図１５（ａ）は受電側電磁コイル線６１とスイッチ６４との関係を示し、図１５（ｂ）はスイッチ６４からコンデンサ１５または集積回路１３に至る構成を示す図である。図１５（ｂ）に示すように、複数の閉曲線型給電配線としての受電側電磁コイル線６１からの交流電流をそれぞれ正負制御しながら加算する電流加算回路（トランジスタ）６５，６６を用いて、交流電流を変動の少ないリップル電流に変換する。

【0068】

ここで、図１６は受電側電力供給カップラ１８ｂと送電側電力供給カップラ３８ｂを介して、センサ装置１０と交流電源線３１を接続する構成例を示す断面図である。図１６に示す例は、壁の表面にテープ状の交流電源線３１を貼り付けて設置した場合を示す例である。図１６に示すように、受電側電力供給カップラ１８ｂと、送電側電力供給カップラ３８ｂとは、互いに構造が類似し、互いの間には、電磁誘導相互作用によって交流磁力線（周波数５０～１００ｋＨｚ程度）が発生し、無線電力供給が可能となる。なお、図１６においては、交流電源線３１を絶縁保護部材３７で覆っている。

【0069】

図１７は、受電側電力供給カップラ１８ｂと送電側電力供給カップラ３８ｂを介して、センサ装置１０と交流電源線３１を接続する別の構成例を示す断面図である。図１７に示す例は、壁の裏側に交流電源線３１を貼り付けて設置した場合を示す例である。図１７に示すように、受電側電力供給カップラ１８ｂと送電側電力供給カップラ３８ｂとの間には、電磁誘導相互作用によって交流磁力線（周波数５０～１００ｋＨｚ程度）が発生し、無線電力供給が可能となる。なお、受電側電力供給カップラ１８ｂを構成する高透磁率シート６３は、受電側電力供給カップラ１８ｂの位置が僅かにずれても交流磁力線の漏出を抑制する形にする。なお、図１７においては、交流電源線３１を絶縁保護部材３７で覆っている。

【0070】

図１８は、受電側電力供給カップラ１８ｂと送電側電力供給カップラ３８ｂを介して、センサ装置１０と交流電源線３１を接続するさらに別の構成例を示す断面図である。図１８に示す例は、壁の裏側に交流電源線３１を貼り付けて設置した場合を示す例である。図１８に示すように、受電側電力供給カップラ１８ｂと送電側電力供給カップラ３８ｂとの間には、電磁誘導相互作用によって交流磁力線（周波数５０～１００ｋＨｚ程度）が発生し、無線電力供給が可能となる。なお、受電側電力供給カップラ１８ｂを構成する高透磁率シート６３は、受電側電力供給カップラ１８ｂの位置が僅かにずれても交流磁力線の漏出を抑制する形にする。なお、図１８においては、交流電源線３１を絶縁保護部材３７で覆っている。

【0071】

次に、センサ装置１０と通信線３２との接続について説明する。

【0072】

ここで、図１９は通信線３２の構成例を示す図である。図１９に示すように、通信線３２は、エバネッセント通信線シールを適用する。エバネッセント通信線シールは、誘電体３２ａと信号導体メッシュ３２ｂとを含む信号線である。誘電体３２ａと信号導体メッシュ３２ｂとは、表面絶縁体３２ｃと接地導体線３２ｄとに挟まれ、接着剤３２ｅにより貼り付けられる。エバネッセント通信線シールは、例えば特開２００７－１５０６５２号公報に記載の方法で、エバネッセント波を使ってセンサ装置１０から出力されたイメージセンサデータを伝送する。センサ装置１０の信号送受信カップラ１８ａは、通信線３２の表面絶縁体３２ｃ側に貼り付けられる。

【0073】

続いて、センサ制御装置２０の演算部２６におけるセンサ装置１０の信号出力を用いたセンサ正面側の赤外線画像を演算する演算処理について説明する。本実施形態においては、レンズレスの赤外線イメージセンサ１１から対象視界画像を生成する方法について説明する。

【0074】

概略的には、センサ装置１０の信号出力（赤外線イメージセンサ１１のｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数）から、赤外線画像（赤外線イメージセンサ１１への入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数）へと積分変換する複数の積分核数値表を変換マップとして備え、その変換マップを用途に応じて切り替えて、必要な赤外線画像を演算するものである。

【0075】

ここで、図２０は演算部２６の演算処理における事前計算処理の流れを示すフローチャートである。図２０に示すように、演算部２６は、事前計算を開始する。

【0076】

まず、演算部２６は、特定入射角のみからの赤外線イメージセンサ１１の２次元座標（ｘ，ｙ）上の出力信号（センサデータ）を受信して（ステップＳ１）、第１のセンサデータテーブルＴ１に格納する。

【0077】

ここで、図２１は第１のセンサデータテーブルＴ１の一例を示す図である。図２１に示すように、第１のセンサデータテーブルＴ１は、２次元配列状の赤外線イメージセンサ１１の出力値を、サンプリング直後に格納するテーブルである。例えば、１０００×８００セル（画素）の赤外線イメージセンサ１１の場合は、Ｍ＝１０００、Ｎ＝８００である。

【0078】

続いて、演算部２６は、回析格子繰り返し周期毎のセンサデータを第１のセンサデータテーブルＴ１から読み込み、回折格子繰り返し単位でセンサ出力の応答波形を補完生成して（ステップＳ２）、第２のセンサデータテーブルＴ２に書き込む。

【0079】

ここで、図２２は第２のセンサデータテーブルＴ２の一例を示す図である。図２２に示すように、第２のセンサデータテーブルＴ２は、２次元配列状のイメージセンサの出力値（第１のセンサデータテーブルＴ１）のデータを基に、回折格子周期毎のデータになるように補完したデータを格納するテーブルである。例えば、回折格子１周期にイメージセンサセルが１０個ある場合（図１１（ｃ）のサンプリング例）にはｍ＝１０、ｎ＝１０であり、回折格子５周期にイメージセンサセルが３８個ある場合（図１１（ｄ）のサンプリング例）にはｍ＝３８、ｎ＝３８である。

【0080】

続いて、演算部２６は、第２のセンサデータテーブルＴ２に格納したデータを、入射角毎の２次元応答波形テーブルＴ３に出力する（ステップＳ３）。

【0081】

ここで、図２３は２次元応答波形テーブルＴ３の一例を示す図である。図２３に示すように、２次元応答波形テーブルＴ３は、第２のセンサデータテーブルＴ２と同サイズで、視野角の横軸特定θ方向、縦軸特定φ方向毎に、その方向のみの赤外線入射に対するセンサ面波形（第２のセンサデータテーブルＴ２）を格納する。２次元応答波形テーブルＴ３は、視野角の横軸θ方向にｓ個分割、縦軸φ方向にｔ個分割であれば、ｓ×ｔ個のテーブルが存在する。２次元応答波形テーブルＴ３は、回折格子１周期にイメージセンサセルが１０個ある場合（図１１（ｃ）のサンプリング例）にはｍ＝１０、ｎ＝１０、回折格子５周期にイメージセンサセルが３８個ある場合（図１１（ｄ）のサンプリング例）にはｍ＝３８、ｎ＝３８である。

【0082】

演算部２６は、所要の画像精細度の領域分解数だけ入射角を変えながら、ステップＳ１～Ｓ３の処理を繰り返す（ステップＳ４のＮｏ）。

【0083】

演算部２６は、全ての画像精細度の領域分解数について、ステップＳ１～Ｓ３の処理を繰り返した場合（ステップＳ４のＹｅｓ）、２次元応答波形テーブルＴ３の各応答からGran-schmittの直交化法に基づき正規直交基底を計算する（ステップＳ５）。

【0084】

次いで、演算部２６は、計算結果を、正規直交基底テーブルＴ４および基底変換テーブルＴ５に出力する（ステップＳ６）。

【0085】

ここで、図２４は正規直交基底テーブルＴ４の一例を示す図である。図２４に示すように、正規直交基底テーブルＴ４は、第２のセンサデータテーブルＴ２と同サイズで、２次元応答波形テーブルからGram-Schmittの直交化法を経て、正規直交基底の波形を示すテーブルであり、正規直交基底の個数だけ存在する。正規直交基底テーブルＴ４は、視野角の横軸θ方向にｓ個分割、縦軸φ方向にｔ個分割であれば、ｓ×ｔ個のテーブルが存在する。正規直交基底テーブルＴ４は、回折格子１周期にイメージセンサセルが１０個ある場合（図１１（ｃ）のサンプリング例）にはｍ＝１０、ｎ＝１０、回折格子５周期にイメージセンサセルが３８個ある場合（図１１（ｄ）のサンプリング例）にはｍ＝３８、ｎ＝３８である。図２４に示す正規直交基底テーブルＴ４は、Gram-Schmitt法で正規化された正規直交基底Ｂを表示したものであり、下記の関係が成り立つ（βの表示は図２５参照）。
Ｂ_ｓｔ ^ｍｎ＝β_ｓｔ ^s’t’・Ｒ_s’t’ ^ｍｎ

【0086】

ここで、図２５は基底変換テーブルＴ５の一例を示す図である。図２５に示すように、基底変換テーブルＴ５は、２次元応答テーブル（図２３参照）の各波形を、正規直交基底テーブルＴ４（図２４参照）の波形で展開した展開係数を格納するテーブルであり、上記２種類の基底の相互変換に用いるものである。βは、両者の変換係数である。
Ｂ_ｓｔ ^ｍｎ＝β_ｓｔ ^s’t’・Ｒ_s’t’ ^ｍｎ

【0087】

次いで、演算部２６は、正規直交基底テーブルＴ４から積分核テーブルＴ６を生成して（ステップＳ７）、事前計算を終了する。積分核テーブルＴ６は、格子単位領域（ｘ，ｙ）内のセンサ面波形から（θ，φ）座標上の視野強度を算出するために使用する。

【0088】

ここで、図２６は積分核テーブルＴ６の一例を示す図である。図２６に示すように、積分核テーブルＴ６は、図２３、図２５の２つのテーブルから求められる変換係数である。積分核テーブルＴ６は、第２のセンサデータテーブルＴ２と同サイズで、正規直交基底の関数形状を示すテーブルが正規直交基底の個数だけ存在する。積分核テーブルＴ６は、θ方向にｓ個分割、φ方向にｔ個分割であれば、ｓ×ｔ個のテーブルが存在する。σ^－１ _ｍｎ・β^－１ _ｓｔ ^s’t’は積分核テーブルＴ６に対応する。

【0089】

ここで、正規直交基底テーブルＴ４から積分核テーブルＴ６を生成する方法について説明する。

【0090】

図２７は、正規直交基底テーブルＴ４から積分核テーブルＴ６を生成する処理の流れを示すフローチャートである。図２７に示すように、演算部２６は、特定画角方向（θ，φからの単独信号についてセンサ出力の応答波形（ｘ，ｙ座標上）を正規直交基底テーブルＴ４の基底毎の成分に分解して成分テーブルＴ７に出力する（ステップＳ１１）。

【0091】

ここで、図２８は成分テーブルＴ７の一例を示す図である。図２８に示すように、成分テーブルＴ７は、第２のセンサデータテーブルＴ２のデータを、正規直交基底毎の成分に分解し、それぞれの大きさを示すテーブルである。テーブルの横軸は視野角の横軸θ、テーブルの縦軸は視野角の縦軸φに対応する。正規直交基底の数がｓ×ｔであれば、ｓ×ｔの大きさの１つのテーブルとなり、横ｓ番目、縦ｔ番目の基底による成分が、成分テーブルＴ７の右下の横ｓ－１、縦ｔ－１の欄に格納される。センサ面上の波形Ｄ’は正規直交基底Ｂにて展開でき、その展開係数がαである。
Ｄ’^ｍｎ＝α^s’t’・Ｂ_s’t’ ^ｍｎ

【0092】

次に、演算部２６は、正規直交基底それぞれについて、ｘ，ｙ座標成分を入力とし、θ，φ座標成分を出力とする逆基底を計算する（図２３のテーブルと図２５のテーブルとの行列演算）（ステップＳ１２）。

【0093】

次に、演算部２６は、計算結果を、逆基底テーブル（積分核テーブルＴ６）に逆基底として出力する（ステップＳ１３）。

【0094】

次に、演算部２６は、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理を、特定画角方向（θ，φ）を変えながら、繰り返す（ステップＳ１４のＮｏ）。

【0095】

そして、演算部２６は、全ての計算が終了すると（ステップＳ１４のＹｅｓ）、処理を終了する。

【0096】

次に、図２９は演算部２６の演算処理におけるリアルタイム計算処理の流れを示すフローチャートである。図２９に示すように、演算部２６は、動画像サンプリングタイミングでの赤外線イメージセンサ１１の２次元座標（ｘ，ｙ）上の出力信号（センサデータ）を受信して（ステップＳ２１）、第１のセンサデータテーブルＴ１に格納する。

【0097】

続いて、演算部２６は、回析格子繰り返し周期毎のセンサデータを第１のセンサデータテーブルＴ１から読み込み、回折格子繰り返し単位でセンサ出力の応答波形を補完生成して（ステップＳ２２）、第２のセンサデータテーブルＴ２に書き込む。

【0098】

続いて、演算部２６は、積分核テーブルＴ６を用いて特定画角方向（θ，φ）座標上の視野強度を算出する（ステップＳ２３）。

【0099】

続いて、演算部２６は、算出結果を画像イメージテーブルＴ８に出力する（ステップＳ２４）。

【0100】

ここで、図３０は画像イメージテーブルＴ８の一例を示す図である。図３０に示すように、画像イメージテーブルＴ８は、ｓ×ｔ個の積分核テーブルＴ６それぞれの中のθ、φ毎の値にそれぞれに対応する成分テーブルＴ７中の値を乗算して求めた画像成分波形を、全て加算することで得られる画像イメージデータを格納する。

【0101】

演算部２６は、ステップＳ２３～Ｓ２４の処理を、特定画角方向（θ，φ）を変えながら繰り返す（ステップＳ２５のＮｏ）。

【0102】

演算部２６は、全ての計算が終了すると（ステップＳ２５のＹｅｓ）、ステップＳ２１～Ｓ２５の処理について、次の動画像サンプリングタイミングで同様の計算を繰り返す（ステップＳ２６のＮｏ）。

【0103】

そして、演算部２６は、全ての計算が終了すると（ステップＳ２６のＹｅｓ）、処理を終了する。

【0104】

ここで、正規直交基底テーブルＴ４から画像イメージテーブルＴ８を生成する方法について説明する。

【0105】

図３１は、正規直交基底テーブルＴ４から画像イメージテーブルＴ８を生成する処理の流れを示すフローチャートである。図３１に示すように、演算部２６は、赤外線イメージセンサ１１のセンサ出力の応答波形（ｘ，ｙ座標上）を正規直交基底テーブルＴ４の基底毎の成分に分解し、成分テーブルＴ７に出力する（ステップＳ３１）。

【0106】

次いで、演算部２６は、成分テーブルＴ７および積分核テーブルＴ６の行列演算により画像イメージを計算する（ステップＳ３２）。下記式は、演算式の一例を示すものである。
Ｉ_ｓｔ＝σ^－１ _ｍｎ・β^－１ _ｓｔ ^s’t’・α^-1 _s’t’・Ｄ’^ｍｎ
Ｄ’:センサ面上の強度波形（図２２）
Ｉ_ｓｔ:画像イメージ（図３０）
σ：２次元応答（図２３）
α：正規直交基底による展開係数（図２８）
β：２種類の基底の変換係数（図２５）
σ^－１ _ｍｎ・β^－１ _ｓｔ ^s’t’は積分核テーブルＴ６（図２６）に対応する
添字ｓ，ｔは視野角におけるθ方向、φ方向に対応する
添字ｍ，ｎはセンサ面上のｘ方向、ｙ方向に対応する

【0107】

次いで、演算部２６は、計算結果を、画像イメージテーブルＴ８に出力する（ステップＳ３３）。

【0108】

次に、異常検知部２３ａによる異常検知および警報発出について説明する。異常検知部２３ａは、上記で得られた画像イメージにより、安全上の脅威となる対象を検知するか、または視野内を監視できない環境温度にあることを検知して、警告を出力する。

【0109】

ここで、図３２は異常検知および警報発出処理の流れを示すフローチャートである。図３２に示すように、異常検知部２３ａは、まず、低精細度画像にて強度変化を監視する（ステップＳ１０１）。

【0110】

次いで、異常検知部２３ａは、過半数の画素で強度増大を検知する（ステップＳ１０２）。

【0111】

過半数の画素で強度増大を検知した場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、異常検知部２３ａは、検知不可能状態を示す警報を発出して（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１に戻る。

【0112】

過半数の画素で強度増大を検知しなかった場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、異常検知部２３ａは、特定画素の強度増大または隣接画素への強度移動を検知する（ステップＳ１０４）。

【0113】

特定画素の強度増大または隣接画素への強度移動を検知した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、異常検知部２３ａは、１次警報を発出する（ステップＳ１０５）。

【0114】

一方、特定画素の強度増大または隣接画素への強度移動を検知しなかった場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、異常検知部２３ａは、ステップＳ１０１に戻る。

【0115】

次いで、異常検知部２３ａは、変化点中心の高精細度画像にて変化対象の確認を実行し（ステップＳ１０６）、変化対象を侵入者と判定する（ステップＳ１０７）。

【0116】

侵入者と判定しない場合（ステップＳ１０７のＮｏ）、異常検知部２３ａは、ステップＳ１０１に戻る。

【0117】

一方、変化対象を侵入者と判定した場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）、異常検知部２３ａは、２次警報（警報要因）を発出し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０１に戻って、動画像サンプリングタイミングで同様の計算を繰り返す（ステップＳ１０９のＮｏ）。

【0118】

そして、異常検知部２３ａは、全ての計算が終了すると（ステップＳ１０９のＹｅｓ）、処理を終了する。

【0119】

上述したように、異常検知部２３ａは、演算した赤外線画像の時間変化から、視野角内の移動物体の存在を検知し、その物体の存在する角度方向のみの画像を高精細画像で検出して、対象物体の動きを検知する。

【0120】

このように本実施形態によれば、レンズが不要なため、フェルトシール並みの１～２ｍｍ程度の薄さ、軽量、低コストでの赤外線人感センサが実現でき、設置作業の軽減が実現でき、火災検知や対象視野内の人物みまもり検知にも利用できる。また、本実施形態によれば、対象物体の大きさ、形、距離、方向に基づく効率的な異常検知が可能である。

【0121】

また、本実施形態によれば、反射型液晶ドットマトリクスであって、外部信号により任意のドット群を赤外線反射面にして任意の回折模様を形成でき、かつ数ミリ秒から数１０ミリ秒単位で変化できる回折格子にて実現される任意の回折模様から、開口サイズａの第１の回折模様と、開口サイズｂの第２の回折模様と、・・・開口サイズｚの第Ｎの回折模様を順次切り替え、かつ、対応する変換マップ（信号出力（赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数）から、赤外線画像（赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数）へと積分変換する複数の積分核数値表）を連動して切り替えることにより、特定波長の赤外線を弁別して赤外線画像を演算することができる。

【0122】

さらに、反射型液晶ドットマトリクスであって、外部信号により任意のドット群を赤外線反射面にして任意の回折模様を形成でき、かつ数ミリ秒から数１０ミリ秒単位で変化できる回折格子にて実現される任意の回折模様から、画像の時間変動の検出を目的に調整された疑似直交系列である疑似ランダムパターンを用いた一連の時系列回折模様と、対応する変換マップ（信号出力（赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数）から、赤外線画像（赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数）へと積分変換する複数の積分核数値表）を用いて、対象物体の動きの存在を検知することができる。

【0123】

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

【0124】

第２の実施の形態は、回折格子が２層構造（多層構造）である点が、第１の実施の形態と異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。

【0125】

図３３は、第２の実施の形態にかかるセンサ装置１０の構成を示す断面図である。なお、図３３においては、配線は表示していない。図３３に示すように、センサ装置１０は、図４に示したセンサ装置１０に比べて、回折格子が２層構造（多層構造）である点が異なる。なお、本実施形態では、回折格子を２層構造として説明するが、３層以上も可能である。

【0126】

図３３に示すように、センサ装置１０は、赤外線遮断パターン第１形成層である回折格子１２ａと、赤外線第１透過層１６ａと、赤外線遮断パターン第２形成層である回折格子１２ｂと、赤外線第２透過層１６ｂと、を備える。回折格子１２ａは、厚さ５μｍ程度、ドット精度１～１０μｍ程度である。赤外線第１透過層１６ａは、厚さ１０～１００μｍ程度である。回折格子１２ｂは、厚さ５μｍ程度、ドット精度１～１０μｍ程度である。赤外線第２透過層１６ｂは、厚さ１０～１００μｍ程度である。センサ装置１０は、赤外線イメージセンサ１１と回折格子１２ａ，１２ｂとスペーサ１６ａ，１６ｂとにより、視野内の赤外線を受光する赤外線受光部１７を構成する。

【0127】

図３４は、赤外線受光部１７の一例を示す図である。図３４に示すように、赤外線受光部１７は、赤外線遮断パターン第１形成層である回折格子１２ａで対象画角を制限し、赤外線遮断パターン第２形成層である回折格子１２ｂで回折させる。赤外線遮断パターン第１形成層である回折格子１２ａで回折を発生させないため、波長の数倍程度の開口を確保すると、赤外線遮断パターン第２形成層である回折格子１２ｂから見た画角ξは、赤外線遮断パターン第１形成層である回折格子１２ａの開口幅ｗと赤外線遮断パターン第１形成層である回折格子１２ａの厚さｄから算出される。
画角ξ＝２×ａｒｃｔａｎ（ｗ／２ｄ）

【0128】

次に、演算部２６の精細イメージ生成処理の流れについて説明する。

【0129】

ここで、図３５は精細イメージ生成処理の流れを示すフローチャートである。図３５に示すように、まず、演算部２６は、図５で示したパターン例または図９で示したより広角でのパターン例により、低精細画像イメージを生成して監視する（ステップＳ４１）。

【0130】

次に、演算部２６は、低精細画像イメージにて輝度の変動（隣接画素への移動等）を検出する（ステップＳ４２）。

【0131】

次に、演算部２６は、変動を検出した画素中心に、回折格子１２ａおよび回折格子１２ｂを用いて、画角の絞り込みを行う（ステップＳ４３）。

【0132】

ここで、図３６は赤外線受光部１７の別の一例を示す図である。図３６に示すように、赤外線受光部１７は、赤外線遮断パターン第１形成層である回折格子１２ａの位相をずらすことにより、画角の中心方向を変えることが可能である。

【0133】

次に、演算部２６は、２層目に狭画角、高分解能向け格子パターンを設定行う（ステップＳ４４）。

【0134】

図３７は、赤外線受光部１７のさらに別の一例を示す図である。図３７に示す例においては、赤外線遮断パターン形成層は２層である。図３７（ａ）は赤外線受光部１７の上面図、図３７（ｂ）は赤外線受光部１７の断面図である。

【0135】

図３７に示すように、赤外線遮断パターン第２形成層である回折格子１２ｂに狭画角な高分解能向け格子パターン（非周期ランダムパターン）を設定することも可能である。図３７に示す例では、回折格子１２ａ，１２ｂの開口部の大きさと間隔はランダムであり、混在している。このようにすることで、解像度の高い特定の方向と、解像度の低い広い範囲の監視を混在させることができる。大きい開口部と間隔は、粗い分解能で広い領域を検知し易くする。小さい開口部と間隔は、細かい分解能で狭い領域を検知し易くする。

【0136】

図３５に戻り、演算部２６は、対象画角の高精細イメージを生成する（ステップＳ４５）。

【0137】

なお、赤外線受光部１７の回析格子をさらに多層にして、画角と精細度の絞り込みを続けることも可能である。

【0138】

ここで、図３８は回折格子の赤外線遮断パターンを時間的に切り替えて主波長を絞り込んだ結果を示す図である。図３８は、特定視野角（θ＝０°）からの回折波形の一例を示している。図３８においては、赤外線遮断パターン第２形成層である回折格子１２ｂの厚さ５０μｍ、繰り返し周期１００μｍとしている。図３８に示す例は、２層の回折格子１２ａ，１２ｂの赤外線遮断パターンを時間的に切り替えて主波長を絞り込むようにしたものである。

【0139】

例えば、常温物体（３１０Ｋ）からの赤外線放射最大強度波長は、１０μｍ程度である。一方、炎などの高い温度（数１００℃から１０００℃前後）の赤外線放射最大強度波長は、５μｍから２μｍ程度である。赤外線波長が短い程、回折像の最小振動間隔は狭くなりやすく、また振動の広がりは集中しやすいことが分かっている。また、同一波長では、波長より回折格子１２ａ，１２ｂの開口幅が大きいと、回折範囲は小さくなることが分かっている。

【0140】

そこで、２層の回折格子１２ａ，１２ｂの赤外線遮断パターンを時間的に切り替えて、赤外線強度の高い精密な方向を絞り込んだ上で、１０μｍ以下、１μｍ程度まで回折格子１２ａ，１２ｂの開口幅を絞りこみ波形を分別する。こうすることで、炎などの高い温度対象を、検知することができる。

【0141】

このように本実施形態によれば、回折格子が２層構造（多層構造）の任意の回折模様から、方向０°からの入射光束が赤外線イメージセンサ１１に入射しないように調整された第１層および第２層の回折模様と、対応する変換マップ（信号出力（赤外線イメージセンサのｘ－ｙ座標上の第１の受光強度関数）から、赤外線画像（赤外線イメージセンサへの入射光束の方向θ－φ座標上の第２の受光強度関数）へと積分変換する複数の積分核数値表）を用いて、斜め特定方向の高精細画像を検出することができる。

【0142】

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。

【0143】

第３の実施の形態は、蛍光灯を覆う天井照明カバーに対してセンサ装置を貼り付ける点が、第１の実施の形態と異なる。以下、第３の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。

【0144】

図３９は、第３の実施の形態にかかるセンサ装置１０および交流電源線３１の一例を示す図である。図３９（ａ）はセンサ装置１０および交流電源線３１の断面図、図３９（ｂ）はセンサ装置１０の受電側電力供給カップラ１８ｂを裏面から見た図である。

【0145】

図３９に示した例は、蛍光灯８０を覆う天井照明カバー８１に対してセンサ装置１０を貼り付ける例を示したものである。この場合、天井照明カバー８１の内部に、通信線３２および送電側電力供給カップラ３８ｂが備えられる。例えば、送電側電力供給カップラ３８ｂは、閉曲線型給電配線としての送電側電磁コイル線７１を配置した高透磁率ブロック７２に対して、天井照明カバー８１の頂点からの高透磁率シート７３ａと、天井照明カバー８１の側面からの高透磁率シート７３ｂと、を上下両方向から接着した構成である。なお、送電側電磁コイル線７１は、電源分配器８２を介して電源線８３から電力供給を受けるものとする。

【符号の説明】

【0146】

１ センサシステム
１０ センサ装置
１１ 赤外線イメージセンサ
１２、１２ａ、１２ｂ 回折格子
１６、１６ａ、１６ｂ スペーサ
１８ｂ 受電側電力供給カップラ
１９ 粘着シート
２０ 演算装置
２３ａ 異常検知部
３８ｂ 送電側電力供給カップラ
６１ 受電側電磁コイル線
６３ 強磁性体シート
７１ 送電側電磁コイル線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】