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JP7520191B2 - Terahertz wave detection device, terahertz wave detection method, and information processing device - Google Patents
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JP7520191B2 - Terahertz wave detection device, terahertz wave detection method, and information processing device - Google Patents

Terahertz wave detection device, terahertz wave detection method, and information processing device Download PDF

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Description

本発明は、テラヘルツ波検出装置、テラヘルツ波検出方法、及び情報処理装置に関する
The present invention relates to a terahertz wave detection device, a terahertz wave detection method, and an information processing device.

種々のVCOガス等がテラヘルツ波(0.1THz~10THz、以下「THz波」と
記載する)の領域で、特徴的な周波数の吸収スペクトルを示すことが知られている。また
、THz波は、赤外光よりも波長が長く、エアロゾルの影響を受けにくいことが知られて
いる。そこで、非特許文献1は、THz波の性質を用いて、THz波をVCOガスの分析
に応用するという研究について開示している。
It is known that various VCO gases and the like show absorption spectra with characteristic frequencies in the terahertz wave (0.1 THz to 10 THz, hereinafter referred to as "THz waves"). It is also known that THz waves have a longer wavelength than infrared light and are less susceptible to the effects of aerosols. Therefore, Non-Patent Document 1 discloses a study on the application of THz waves to the analysis of VCO gases, taking advantage of the properties of THz waves.

ギャップレスTHzコム分光法(レーザー研究第42巻第9号 1~6ページ、2014年9月)Gapless THz comb spectroscopy (Laser Research, Vol. 42, No. 9, pp. 1-6, September 2014)

非特許文献1は、スペクトル間ギャップの無いテラヘルツ波を発生させることに言及し
ているが、THz波で分析を行った結果の表示については提示していない。テラヘルツ波
は、光に比べて波長が長く、テラヘルツ波の受信波を画像化すると可視光画像ほどの解像
度は得られないので、THz波を用いた分析結果を画像として提示するためには更なる工
夫の余地がある。
Non-Patent Document 1 refers to the generation of terahertz waves without a spectral gap, but does not provide a display of the results of analysis performed with THz waves. Terahertz waves have a longer wavelength than light, and imaging of received terahertz waves does not provide the same resolution as a visible light image, so there is room for further ingenuity in order to present the results of analysis using THz waves as an image.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、テラヘルツ波を用いた分析結果を見や
すくする表示技術を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has an object to provide a display technique that makes it easier to view the results of analysis using terahertz waves.

上記課題を解決するために、本発明は、テラヘルツ波を発信する発信器、及び前記テラヘルツ波を照射する対象物の背後に存在する反射物で反射された反射テラヘルツ波を受信する受信器を含むテラヘルツ波送受信器と、カメラと、ディスプレイと、前記テラヘルツ波送受信器、前記カメラ、及び前記ディスプレイを備えた情報処理装置と、を備え、前記発信器は、特定の周波数を含む周波数をスイープさせた送信信号に基づくテラヘルツ波を照射し、前記情報処理装置は、受信したテラヘルツ波を解析する解析処理と、前記解析処理の解析結果に基づいて、前記カメラで撮像された画像に前記解析結果に基づく画像を重畳するための表示画像を生成し、前記ディスプレイに表示する表示画像生成処理と、を実行し、前記解析処理では、前記テラヘルツ波送受信器から前記反射物までの距離を算出する距離算出処理と、前記発信器から発した前記テラヘルツ波の強度、前記発信器から照射されたテラヘルツ波に対する受信したテラヘルツ波の減衰量、及び前記距離に基づいて、前記対象物の分布の移動を算出する分布算出処理と、を実行し、前記表示画像生成処理では、前記カメラで撮影された画像の背景に合わせて、前記分布の移動に応じた表示画像を生成し、背景の画像に前記表示画像を重畳して前記ディスプレイに表示する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a terahertz wave transmitter/receiver including an emitter that emits terahertz waves and a receiver that receives reflected terahertz waves reflected by a reflecting object present behind an object to which the terahertz waves are irradiated, a camera, a display, and an information processing device including the terahertz wave transmitter/receiver, the camera, and the display, wherein the emitter irradiates terahertz waves based on a transmission signal obtained by sweeping frequencies including a specific frequency, and the information processing device performs an analysis process for analyzing the received terahertz waves, and based on the analysis result of the analysis process, superimposes an image based on the analysis result on an image captured by the camera. and a display image generation process for generating a display image for displaying the display on the display, wherein the analysis process includes a distance calculation process for calculating the distance from the terahertz wave transmitter/receiver to the reflecting object , and a distribution calculation process for calculating a movement in distribution of the object based on the intensity of the terahertz wave emitted from the transmitter, the attenuation of the received terahertz wave relative to the terahertz wave irradiated from the transmitter, and the distance, and the display image generation process generates a display image corresponding to the movement in distribution in accordance with the background of the image captured by the camera, and displays the display image on the display by superimposing the display image on the background image.

本発明によれば、テラヘルツ波を用いた分析結果を見やすくする表示技術を提供するこ
とができる。なお上記した以外の目的、構成、効果については下記実施形態にて明らかに
する。
According to the present invention, it is possible to provide a display technique that makes it easier to view the results of an analysis using terahertz waves. Objects, configurations, and effects other than those described above will be made clear in the following embodiments.

第一実施形態に係るTHz波検出装置の正面図1 is a front view of a THz wave detection device according to a first embodiment; 第一実施形態に係るTHz波検出装置の側方断面図1 is a side cross-sectional view of a THz wave detection device according to a first embodiment; 第一実施形態に係るTHz波検出装置のハードウェア構成図Hardware configuration diagram of a THz wave detection device according to a first embodiment 第一実施形態に係るTHz波検出装置の機能ブロック図Functional block diagram of a THz wave detection device according to a first embodiment THz波の送信信号と受信信号を説明する図A diagram explaining the transmission and reception of THz waves. 受信信号の信号強度を示した図A diagram showing the signal strength of the received signal THz波検出装置の動作フローを示すフローチャートFlowchart showing the operation flow of the THz wave detection device ガスの可視化方法を説明する図Diagram explaining how to visualize gas 画像合成処理の一例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of image synthesis processing; 画像合成処理の一例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of image synthesis processing; 第二実施形態に係るTHz波検出装置の外観図FIG. 1 is an external view of a THz wave detection device according to a second embodiment. コントローラの機能構成図Controller functional configuration diagram 第二実施形態によるTHz波検出装置の応用例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an application example of the THz wave detection device according to the second embodiment. THz波検出装置と分析対象ガスとの距離の関係を示す図FIG. 1 shows the relationship between the distance between a THz wave detector and a gas to be analyzed. THz波検出装置と分析対象ガスとの距離の関係を示す図FIG. 1 shows the relationship between the distance between a THz wave detector and a gas to be analyzed. 第三実施形態に係るTHz波検出装置、特にガス可視化アプリ部の処理フローを示すフローチャート10 is a flowchart showing the process flow of the THz wave detection device according to the third embodiment, particularly the gas visualization application unit. 分析対象ガスの濃度の分布の時間変化を表す特徴量を説明する図A diagram explaining the feature quantity that represents the time change in the distribution of the concentration of the analyzed gas. 濃度分布図の一例を示す図FIG. 1 shows an example of a concentration distribution diagram. 合成画像を示す図A diagram showing a composite image 第四実施形態に係るガス可視化アプリ部の処理フローを示すフローチャートA flowchart showing a process flow of a gas visualization application unit according to a fourth embodiment. 第五実施形態によるTHz波検出装置の正面図13 is a front view of a THz wave detection device according to a fifth embodiment. 第五実施形態によるTHz波検出装置の側方断面図13 is a side cross-sectional view of a THz wave detection device according to a fifth embodiment. 第五実施形態におけるガス可視化アプリ部の処理フローを示すフローチャート13 is a flowchart showing a process flow of the gas visualization application unit in the fifth embodiment.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、
同一の構成、処理ステップには同一の符号を付し、重複説明を省略する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The same configurations and processing steps are denoted by the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.

[第一実施形態]
第一実施形態は、THz波検出装置100がガスの可視化装置に適用された例について
説明する。図1Aは、第一実施形態に係るTHz波検出装置の正面図である。図1Bは、
第一実施形態に係るTHz波検出装置の側方断面図である。図2は、第一実施形態に係る
THz波検出装置のハードウェア構成図である。
[First embodiment]
In the first embodiment, an example in which a THz wave detection device 100 is applied to a gas visualization device will be described. Fig. 1A is a front view of the THz wave detection device according to the first embodiment. Fig. 1B is a front view of the THz wave detection device according to the first embodiment.
Fig. 2 is a side cross-sectional view of the THz wave detection device according to the first embodiment Fig. 2 is a hardware configuration diagram of the THz wave detection device according to the first embodiment

図1Aに示すTHz波検出装置100は、情報処理装置としてのスマートフォン10に
THz波送受信器1を外付けして構成される。情報処理装置は、他の携帯情報端末、例え
ばタブレット端末でもよい。またTHz波検出装置100は、コンピュータにTHz波送
受信器1を接続して構成してもよい。
The THz wave detection device 100 shown in Fig. 1A is configured by externally attaching a THz wave transceiver 1 to a smartphone 10 as an information processing device. The information processing device may be another mobile information terminal, for example, a tablet terminal. The THz wave detection device 100 may also be configured by connecting the THz wave transceiver 1 to a computer.

図1Bに示すように、スマートフォン10は、拡張I/F125を備え、拡張インター
フェイス125にTHz波送受信器1を接続する。
As shown in FIG. 1B , the smartphone 10 includes an expansion I/F 125, and the THz wave transceiver 1 is connected to the expansion I/F 125.

スマートフォン10は、前面にディスプレイ141、及び前面カメラ143を備える。
更にスマートフォン10は、背面に背面カメラ144を備える。またスマートフォン10
は、筐体内部にプロセッサ107を収容する。
The smartphone 10 has a display 141 and a front camera 143 on the front side.
Furthermore, the smartphone 10 is equipped with a rear camera 144 on the rear surface.
The housing contains a processor 107 .

図2は、スマートフォン10の内部構成の一例を示すブロック図である。図2において
、スマートフォン10は、CPU(Central Processing Unit)101、システムバス10
2、ROM(Read Only Memory)103、RAM(Random Access Memory)104、ストレー
ジ110、通信処理器120、拡張インターフェイス125、操作器130、ビデオプロ
セッサ140、オーディオプロセッサ150、センサ160で構成される。
2 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the smartphone 10. In FIG. 2, the smartphone 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a system bus 10
2, a ROM (Read Only Memory) 103, a RAM (Random Access Memory) 104, a storage 110, a communication processor 120, an expansion interface 125, an operation unit 130, a video processor 140, an audio processor 150, and a sensor 160.

CPU101は、スマートフォン10全体を制御するマイクロプロセッサユニットであ
る。システムバス102はCPU101とスマートフォン10内の各動作ブロックとの間
でデータ送受信を行うためのデータ通信路である。
The CPU 101 is a microprocessor unit that controls the entire smartphone 10. The system bus 102 is a data communication path for transmitting and receiving data between the CPU 101 and each operation block in the smartphone 10.

ROM103は、オペレーティングシステムなどの基本動作プログラムやその他の動作
プログラムが格納されたメモリであり、例えばEEPROM(Electrically Erasable and
Programmable Read Only Memory)やフラッシュROMのような書き換え可能なROMが
用いられる。RAM104は基本動作プログラムやその他の動作プログラム実行時のワー
クエリアとなる。ROM103及びRAM104はCPU101と一体構成であっても良
い。また、ROM103は、図2に示したような独立構成とはせず、ストレージ110内
の一部記憶領域を使用するようにしても良い。上記プロセッサ107は、CPU101、
ROM103、RAM104、ストレージ110がシステムバス102で接続されて構成
される。
The ROM 103 is a memory in which basic operation programs such as an operating system and other operation programs are stored, and is, for example, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM).
A rewritable ROM such as a Programmable Read Only Memory (ROM) or a flash ROM is used. The RAM 104 serves as a work area when the basic operation program and other operation programs are executed. The ROM 103 and the RAM 104 may be integrated with the CPU 101. The ROM 103 may not be an independent configuration as shown in FIG. 2, but may use a part of the storage area in the storage 110. The processor 107 includes the CPU 101,
The ROM 103, the RAM 104, and the storage 110 are connected via a system bus 102.

ストレージ110は、スマートフォン10の動作プログラムや動作設定値、スマートフ
ォン10で撮影した画像、スマートフォン10のユーザの情報等を記憶する。
The storage 110 stores the operation program and operation setting values of the smartphone 10, images captured by the smartphone 10, information on the user of the smartphone 10, and the like.

ストレージ110の一部領域を以ってROM103の機能の全部又は一部を代替しても
良い。また、ストレージ110は、スマートフォン10に外部から電源が供給されていな
い状態であっても記憶している情報を保持する必要がある。従って、例えば、フラッシュ
ROMやSSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)等のデバイスが用いられ
る。
A part of the storage 110 may replace all or part of the functions of the ROM 103. The storage 110 needs to hold the stored information even when no power is being supplied from an external source to the smartphone 10. Therefore, for example, a device such as a flash ROM, a solid state drive (SSD), or a hard disk drive (HDD) is used.

なお、ROM103やストレージ110に記憶された前記各動作プログラムは、広域公
衆ネットワーク上の各サーバ装置(図示せず)からのダウンロード処理により更新及び機能
拡張することが可能であるものとする。
The operation programs stored in the ROM 103 and the storage 110 can be updated and their functions expanded by downloading from each server device (not shown) on the wide area public network.

通信処理器120は、LAN(Local Area Network)通信器121、電話網通信器122
、NFC(Near Field Communication)通信器123、Bluetooth(登録商標)通信
器124を含んで構成される。LAN通信器121はWi-Fi(登録商標)等による無線
接続によりアクセスポイント(AP)装置(図示せず)を介して広域公衆ネットワークに接
続され、広域公衆ネットワーク上の各サーバ装置とデータの送受信を行う。電話網通信器
122は移動体電話通信網の基地局(図示せず)との無線通信により、電話通信(通話)及
びデータの送受信を行う。NFC通信器123は対応するリーダ/ライタとの近接時に無
線通信を行う。Bluetooth通信器124は対応する端末と無線通信によりデータ
の送受信を行う。LAN通信器121、電話網通信器122、NFC通信器123、Bl
uetooth通信器124は、それぞれ符号回路や復号回路、アンテナ等を備えるもの
とする。また、通信処理器120が、赤外線通信や、その他の通信器を更に備えていても
良い。
The communication processor 120 includes a LAN (Local Area Network) communicator 121 and a telephone network communicator 122.
The LAN communication device 121 is connected to a wide area public network via an access point (AP) device (not shown) by wireless connection such as Wi-Fi (registered trademark), and transmits and receives data to and from each server device on the wide area public network. The telephone network communication device 122 performs telephone communication (calls) and transmits and receives data by wireless communication with a base station (not shown) of a mobile telephone communication network. The NFC communication device 123 performs wireless communication with a corresponding reader/writer when in close proximity. The Bluetooth communication device 124 transmits and receives data by wireless communication with a corresponding terminal. The LAN communication device 121, the telephone network communication device 122, the NFC communication device 123, the Bluetooth communication device 124, and the like.
The ueTooth communication device 124 includes an encoding circuit, a decoding circuit, an antenna, etc. The communication processor 120 may further include an infrared communication device or other communication device.

拡張インターフェイス125は、スマートフォン10の機能を拡張するためのインター
フェイス群であり、本実施形態では、映像/音声インターフェイス、USB(Universal S
erial Bus)インターフェイス、メモリインタフェース等で構成されるものとする。映像/
音声インターフェイスは、外部映像/音声出力機器からの映像信号/音声信号の入力、外
部映像/音声入力機器への映像信号/音声信号の出力、等を行う。USBインターフェイ
スは、PC(Personal Computer)等と接続してデータの送受信を行う。また、キーボード
やその他のUSB機器の接続を行っても良い。メモリインタフェースはメモリカードやそ
の他のメモリ媒体を接続してデータの送受信を行う。
The expansion interface 125 is a group of interfaces for expanding the functions of the smartphone 10. In this embodiment, the expansion interface 125 includes a video/audio interface, a USB (Universal S
It consists of a video/serial bus interface, memory interface, etc.
The audio interface inputs video/audio signals from external video/audio output devices, and outputs video/audio signals to external video/audio input devices. The USB interface connects to a PC (Personal Computer) or the like to send and receive data. It may also connect a keyboard or other USB devices. The memory interface connects to a memory card or other memory medium to send and receive data.

操作器130は、スマートフォン10に対する操作指示の入力を行う指示入力装置であ
り、本実施形態では、ディスプレイ141に重ねて配置したタッチパネル及びボタンスイ
ッチを並べた操作キーで構成されるものとする。なお、そのいずれか一方のみであっても
良いし、拡張インターフェイス125に接続したキーボード等を用いてスマートフォン1
0の操作を行っても良い。また、有線通信又は無線通信により接続された別体の携帯端末
機器を用いてスマートフォン10の操作を行っても良い。また、前記タッチパネル機能は
ディスプレイ141が備え持っているものであっても良い。
The operation device 130 is an instruction input device for inputting operation instructions to the smartphone 10, and in this embodiment, is configured with a touch panel and an operation key with an array of button switches arranged on top of the display 141. Note that only one of them may be provided, or a keyboard or the like connected to the expansion interface 125 may be used to input operation instructions to the smartphone 1.
0 may be used. Also, the smartphone 10 may be operated using a separate mobile terminal device connected by wired or wireless communication. Also, the display 141 may have the touch panel function.

ビデオプロセッサ140は、ディスプレイ141、画像信号プロセッサ142、前面カ
メラ143、背面カメラ144で構成される。前面カメラ143は、ディスプレイ141
と同じ面(前面)に配置されたカメラであり、例えば前面カメラ143で撮影した自分の顔
をディスプレイ141で確認して撮影する、所謂自撮りに使用される。背面カメラ144
は、ディスプレイ141の反対側(背面)に配置されたカメラである。
The video processor 140 is composed of a display 141, an image signal processor 142, a front camera 143, and a rear camera 144.
The rear camera 144 is a camera arranged on the same surface (front) as the front camera 143, and is used for taking so-called selfies, for example, by checking the image of one's face captured by the front camera 143 on the display 141.
is a camera disposed on the opposite side (rear side) of the display 141.

ディスプレイ141は、例えば液晶パネル等の表示デバイスであり、画像信号プロセッ
サ142で処理した画像データを表示しスマートフォン10のユーザに提供する。画像信
号プロセッサ142は図示を省略したビデオRAMを備え、ビデオRAMに入力された画
像データに基づいてディスプレイ141が駆動される。また、画像信号プロセッサ142
は、必要に応じてフォーマット変換、メニューやその他のOSD(On-Screen Display)
信号の重畳処理等を行う機能を有するものとする。前面カメラ143及び背面カメラ14
4は、CCD(Charge-Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semic
onductor)センサ等の電子デバイスを用いてレンズから入力した光を電気信号に変換する
ことにより、周囲や対象物の画像データを入力する撮像装置として機能するカメラユニッ
トである。
The display 141 is a display device such as a liquid crystal panel, and displays image data processed by the image signal processor 142 and provides it to the user of the smartphone 10. The image signal processor 142 includes a video RAM (not shown), and the display 141 is driven based on image data input to the video RAM.
If necessary, it will convert the format, display menus and other OSDs (On-Screen Display)
The front camera 143 and the rear camera 14
4 is a CCD (Charge-Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
A camera unit that functions as an imaging device that inputs image data of the surroundings and objects by converting light input from the lens into an electrical signal using electronic devices such as a photoconductor sensor.

オーディオプロセッサ150は、スピーカ151、音声信号プロセッサ152、マイク
153を含んで構成される。スピーカ151は、音声信号プロセッサ152で処理した音
声信号をスマートフォン10のユーザに提供する。マイク153は、ユーザの声などを音
声データに変換して入力する。
The audio processor 150 includes a speaker 151, an audio signal processor 152, and a microphone 153. The speaker 151 provides an audio signal processed by the audio signal processor 152 to the user of the smartphone 10. The microphone 153 converts the user's voice, etc., into audio data and inputs it.

センサ160は、スマートフォン10の状態を検出するためのセンサ群であり、本実施
形態では、GPS(Global Positioning System)受信器161、ジャイロセンサ162、
地磁気センサ163、加速度センサ164、照度センサ165、人感センサ166を含ん
で構成される。これらのセンサ群により、スマートフォン10の位置、傾き、方角、動き
、及び周囲の明るさ等を検出することが可能となる。また、スマートフォン10が、気圧
センサ等、圧力センサ他のセンサを更に備えていても良い。なお、位置情報の取得は、G
PS受信器161により取得するが、GPS電波が入りにくい場所等で取得できない場合
は、LAN通信器121によりWi-FiのAP装置での位置情報から取得してもよいし
、電話網通信器122により基地局情報から取得してもよい。
The sensor 160 is a group of sensors for detecting the state of the smartphone 10. In this embodiment, the sensor 160 includes a GPS (Global Positioning System) receiver 161, a gyro sensor 162,
The smartphone 10 includes a geomagnetic sensor 163, an acceleration sensor 164, an illuminance sensor 165, and a human presence sensor 166. These sensors make it possible to detect the position, inclination, direction, movement, and surrounding brightness of the smartphone 10. The smartphone 10 may further include a pressure sensor such as an air pressure sensor. The location information is acquired by the G
The information is obtained by the PS receiver 161, but if it cannot be obtained in a location where GPS signals are difficult to receive, the information may be obtained from location information of a Wi-Fi AP device by the LAN communication device 121, or from base station information by the telephone network communication device 122.

なお、図2に示したスマートフォン10の構成例は、通信処理器120等、本実施形態
に必須ではない構成も多数含んでいるが、これらが備えられていない構成であっても本実
施形態の効果を損なうことはない。また、デジタル放送受信器能や電子マネー決済機能等
、図示していない構成が更に加えられていても良い。
2 includes many components that are not essential to the present embodiment, such as the communication processor 120, but the effects of the present embodiment are not impaired even if these components are not included. In addition, components not shown, such as a digital broadcast receiving function and an electronic money payment function, may be further added.

図3は、第一実施形態に係るTHz波検出装置100の機能ブロック図である。THz
波検出装置100は、THz波送受信器1及び背面カメラ144がプロセッサ107の入
力段に接続され、プロセッサ107の出力段にディスプレイ141が接続されて構成され
る。
FIG. 3 is a functional block diagram of the THz wave detection device 100 according to the first embodiment.
The wave detection device 100 is configured such that the THz wave transceiver 1 and the rear camera 144 are connected to the input stage of the processor 107 , and a display 141 is connected to the output stage of the processor 107 .

プロセッサ107は、主に解析部2及び可視化部4を含む。解析部2及び可視化部4は
、プロセッサ107を構成するハードウェアがTHz波検出装置100の機能を実現する
ソフトウェアを実行することにより構成される。
The processor 107 mainly includes an analysis unit 2 and a visualization unit 4. The analysis unit 2 and the visualization unit 4 are configured by hardware constituting the processor 107 executing software that realizes the functions of the THz wave detection device 100.

THz波送受信器は、発信器11、受信器12、発信制御部13、及びアンテナ14を
備える。
The THz wave transmitter/receiver includes a transmitter 11, a receiver 12, a transmission control unit 13, and an antenna 14.

THz波送受信器1は、分析対象ガス6を含む3次元空間に向け、THz波送受信器1
に付属するアンテナ14から送信波15aを照射する。分析対象ガス6は、特定の周波数
スペクトルを吸収する。そして、分析対象ガス6を通過し背景反射物5で反射した反射テ
ラヘルツ波15bをアンテナ14で受信する。
The THz wave transmitter and receiver 1 is directed toward a three-dimensional space including a target gas 6.
A transmission wave 15a is emitted from an antenna 14 attached to the target gas 6. The target gas 6 absorbs a specific frequency spectrum. The reflected terahertz wave 15b passes through the target gas 6 and is reflected by the background reflecting object 5. The reflected terahertz wave 15b is received by the antenna 14.

発信制御部13は、発信器11を制御し、スペクトルの周波数をスイープさせたTHz
波(送信信号)を発信器11に出力させるように制御する。発信器11は、送信信号を送
信波15a(THz波)に変換して、アンテナ14から分析対象ガス6を含む2次元領域
に向けて照射する。受信器12は、アンテナ14が受信した反射テラヘルツ波15bを取
得し、受信信号に変換して解析部2に送る。
The transmission control unit 13 controls the transmitter 11 to sweep the spectrum frequency to generate a THz
The receiver 12 controls the transmitter 11 to output a wave (transmission signal) to the transmitter 11. The transmitter 11 converts the transmission signal into a transmission wave 15a (THz wave), and irradiates the transmission wave 15a from the antenna 14 toward a two-dimensional area including the target gas 6. The receiver 12 acquires the reflected terahertz wave 15b received by the antenna 14, converts it into a received signal, and sends it to the analysis unit 2.

送信波15aの2次元領域への照射は、スペクトルの周波数をスイープする期間を一単
位として、一単位ごとに水平、あるいは垂直に照射方向を走査させることによって行う。
照射方向の走査手段は、ガルバノミラー等を用いた機械的手段であってもよいし、複数の
アンテナ素子をアレー状に配置させたフェーズド・アレイ・アンテナを用い、各アンテナ
素子に入力するTHz波信号の位相を異ならせる電気的手段でもよい。走査の同期信号は
、可視化部4と共有する。
The transmission wave 15a is irradiated onto the two-dimensional region by scanning the irradiation direction horizontally or vertically for each unit, with the period for sweeping the frequency of the spectrum being one unit.
The scanning means for the irradiation direction may be a mechanical means using a galvanometer mirror or the like, or may be an electrical means using a phased array antenna in which multiple antenna elements are arranged in an array and varying the phase of the THz wave signal input to each antenna element. The scanning synchronization signal is shared with the visualization unit 4.

解析部2は、周波数差検知器21、検波器22、周波数検知器23、反射距離算出部2
4、基準強度検知部25、減衰量検知部26、正規化濃度算出部27、減衰比算出部28
、ガス識別部29を含む。
The analysis unit 2 includes a frequency difference detector 21, a detector 22, a frequency detector 23, and a reflection distance calculation unit 2.
4, reference intensity detection unit 25, attenuation amount detection unit 26, normalized concentration calculation unit 27, attenuation ratio calculation unit 28
, and a gas discriminator 29 .

一方、可視化部4は、奥行画像生成部41、濃度画像生成部42、グラフィック画像生
成部43、及び画像合成部44を含む。
On the other hand, the visualization unit 4 includes a depth image generation unit 41 , a density image generation unit 42 , a graphic image generation unit 43 , and an image synthesis unit 44 .

周波数差検知器21は、送信信号と受信信号との干渉信号から送信信号と受信信号の周
波数差Δf0を得て、反射距離算出部24に出力する。
The frequency difference detector 21 obtains the frequency difference Δf 0 between the transmission signal and the reception signal from the interference signal between the transmission signal and the reception signal, and outputs the frequency difference Δf 0 to the reflection distance calculation unit 24 .

反射距離算出部24は、Δf0からアンテナ14と背景反射物5との反射距離dを算出
し、反射距離dを正規化濃度算出部27及び奥行画像生成部41の其々に出力する。
The reflection distance calculation unit 24 calculates the reflection distance d between the antenna 14 and the background reflecting object 5 from Δf0, and outputs the reflection distance d to both the normalized density calculation unit 27 and the depth image generation unit 41.

検波器22は、受信信号の包絡線を検波し、基準強度検知部25、減衰量検知部26の
其々に出力する。
The detector 22 detects the envelope of the received signal and outputs the result to a reference intensity detector 25 and an attenuation amount detector 26 .

基準強度検知部25は、受信信号の包絡線に基づき、分析対象ガス6がTHz波のスペ
クトル吸収を行っていない周波数域で基準強度Rを検知する。基準強度検知部25は、基
準強度Rを減衰比算出部28に出力する。
The reference intensity detection unit 25 detects the reference intensity R in a frequency range where the target gas 6 does not spectrally absorb THz waves, based on the envelope of the received signal. The reference intensity detection unit 25 outputs the reference intensity R to the attenuation ratio calculation unit 28.

減衰量検知部26は、受信信号の包絡線に基づき、分析対象ガス6がスペクトル吸収を
行っている特定の周波数での包絡線の窪みを検知し、窪み量から減衰量Sを検知する。減
衰量検知部26は、減衰量Sを減衰比算出部28に出力する。
The attenuation amount detection unit 26 detects a dip in the envelope of the received signal at a specific frequency where the target gas 6 is undergoing spectral absorption, and detects the amount of attenuation S from the amount of the dip. The attenuation amount detection unit 26 outputs the amount of attenuation S to the attenuation ratio calculation unit 28.

また減衰量検知部26は、窪みのタイミングを周波数検知器23に出力する。周波数検
知器23は、窪みが発生する受信信号の周波数f1を検知し、ガス識別部29に出力する
Furthermore, attenuation detector 26 outputs the timing of the dip to frequency detector 23. Frequency detector 23 detects frequency f1 of the received signal at which the dip occurs, and outputs it to gas discriminator 29.

ガス識別部29は、吸収スペクトルの周波数がf1であるガスの種類を識別し、グラフ
ィック画像生成部43に出力する。
Gas identifier 29 identifies the type of gas whose absorption spectrum has frequency f1 and outputs the identified type to graphic image generator 43 .

減衰比算出部28は、基準強度R及び減衰量Sから、減衰比R/Sを算出し、正規化濃
度算出部27に出力する。
The attenuation ratio calculation section 28 calculates the attenuation ratio R/S from the reference intensity R and the attenuation amount S, and outputs it to the normalized concentration calculation section 27 .

正規化濃度算出部27は、減衰比R/Sを反射距離dで除した正規化濃度R/S/dを
算出する。正規化濃度算出部27は、正規化濃度R/S/dを濃度画像生成部42に出力
する。
The normalized density calculation unit 27 calculates a normalized density R/S/d by dividing the attenuation ratio R/S by the reflection distance d. The normalized density calculation unit 27 outputs the normalized density R/S/d to the density image generation unit 42.

背面カメラ144は、撮像部1441及びカメラ制御部1442を含む。撮像部144
1は、例えばCMOSセンサ等の撮像デバイスや撮像レンズを含む。撮像部1441は、
THz波が照射される2次元領域の可視光、あるいは赤外光画像を撮影する。カメラ制御
部1442は、撮像部1441からの信号をRGB信号に変換する。なお、撮影領域の一
部がTHz波信号の照射領域に相当するようにしても良い。前面カメラ143は背面カメ
ラ144と同様、撮像部1431及びカメラ制御部1432を含む。前面カメラ143を
用いた実施形態は、第三実施形態にて説明する。
The rear camera 144 includes an imaging unit 1441 and a camera control unit 1442.
The imaging unit 1441 includes an imaging device such as a CMOS sensor and an imaging lens.
A visible light or infrared light image of the two-dimensional area irradiated with the THz wave is captured. The camera control unit 1442 converts the signal from the imaging unit 1441 into an RGB signal. Note that a part of the captured area may correspond to the area irradiated with the THz wave signal. The front camera 143 includes an imaging unit 1431 and a camera control unit 1432, similar to the rear camera 144. An embodiment using the front camera 143 will be described in the third embodiment.

奥行画像生成部41は、反射距離dを入力とし、THz波の照射走査同期に合わせて、
反射距離dを単色の明暗度に変換するなどして、2次元画像を生成する。
The depth image generating unit 41 receives the reflection distance d as an input, and synchronizes with the irradiation and scanning of the THz wave by:
A two-dimensional image is generated, for example by converting the reflection distance d into a monochromatic intensity.

濃度画像生成部42は、正規化濃度R/S/dを入力として、THz波の照射走査同期
に合わせて、正規化濃度R/S/dを単色の明暗度に変換する、あるいは所定の色にマッ
ピングさせる等して、2次元画像を生成する。
The density image generating unit 42 receives the normalized density R/S/d as input, and converts the normalized density R/S/d into a monochromatic intensity value or maps it to a predetermined color in synchronization with the irradiation and scanning of the THz waves, thereby generating a two-dimensional image.

グラフィック画像生成部43は、ガスの種別情報としてテキストデータを得、さらにテ
キストデータをグラフィック画像データに変換してグラフィック画像を得る。
The graphic image generating unit 43 obtains text data as gas type information, and further converts the text data into graphic image data to obtain a graphic image.

画像合成部44は、奥行画像、濃度画像、グラフィック画像、さらにはカメラ画像を入
力とし、これらの画像を合成し、ディスプレイ141に出力する。
The image synthesis unit 44 receives a depth image, a density image, a graphic image, and even a camera image as input, synthesizes these images, and outputs the result to the display 141 .

図4は、ガス及び匂いの分析方法を説明する図である。主に図1のTHz波送受信器1
と解析部2に関連する。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method for analyzing gas and odor.
and relates to analysis unit 2.

図4Aは、THz波の送信信号201と受信信号202を説明する図であり、前記送信
波15a、反射テラヘルツ波15bとは、それぞれアンテナ14の内と外にある関係であ
る。図4Aは、時間、信号強度、周波数の3つの軸に対して、送信信号201と受信信号
202とを示している。
Fig. 4A is a diagram for explaining a transmission signal 201 and a reception signal 202 of a THz wave, in which the transmission wave 15a and the reflected terahertz wave 15b are respectively inside and outside the antenna 14. Fig. 4A shows the transmission signal 201 and the reception signal 202 with respect to three axes of time, signal strength, and frequency.

破線で示した送信信号201は、単位時間Tmで、信号強度を一定に保ちながら、TH
z波領域で周波数を徐々に変えるスイープ動作を行っている。スイープの周波数範囲は、
Bである。一単位のスイープを終えると、送信信号201は、次のスイープ動作を行うが
、前述した照射の走査に従い、照射場所が異なる。
The transmission signal 201 shown by the dashed line changes in TH while keeping the signal strength constant in unit time Tm.
A sweep operation is performed to gradually change the frequency in the z-wave region. The frequency range of the sweep is as follows:
When one unit of sweep is completed, the transmission signal 201 performs the next sweep operation, but the irradiation location is different according to the above-mentioned irradiation scanning.

実線で示した受信信号202は、送信信号201に対して、僅かに遅れる。これは、反
射距離dを往復することによるものである。この遅れにより、同じ時間で観測した場合、
送信信号201と受信信号202には、周波数差Δf0が存在する。また、受信信号20
2の信号強度は、特定の周波数f1で窪む。これは分析対象ガス6が周波数f1にてスペ
クトル吸収を行うためである。
The received signal 202 shown by the solid line is slightly delayed from the transmitted signal 201. This is due to the reflection distance d that it travels back and forth. Due to this delay, when observed at the same time,
There is a frequency difference Δf0 between the transmission signal 201 and the reception signal 202.
The signal intensity of 2 dips at a particular frequency f1 because the gas 6 to be analyzed has a spectral absorption at frequency f1.

図4Bは、受信信号202の信号強度を示した図である。図4Bで説明したとおり、周
波数f1にて窪みがある。基準強度Rは、ガスによる吸収がない場合の信号強度であり、
窪み部を避けた平坦部を複数点サンプリングして、その平均として求めることができる。
窪み部の信号強度Sは、ガスによる吸収により減衰した信号強度であり、ガスによる吸収
度合いを表す。ガス濃度が高いほど、減衰が大きくSは小さくなる。ガス吸収による減衰
率はR/Sである。
4B is a diagram showing the signal strength of the received signal 202. As explained in FIG. 4B, there is a dip at frequency f1. The reference strength R is the signal strength when there is no absorption by gas,
It is possible to obtain the average value by sampling multiple points on the flat portion, avoiding the recessed portions.
The signal intensity S of the depression is the signal intensity attenuated by gas absorption, and represents the degree of absorption by the gas. The higher the gas concentration, the greater the attenuation and the smaller S. The attenuation rate due to gas absorption is R/S.

反射距離算出部24は、下式(1)により反射距離dを算出する。

Figure 0007520191000001
The reflection distance calculation unit 24 calculates the reflection distance d by the following formula (1).
Figure 0007520191000001

正規化濃度算出部27は、下式(2)により正規化ガス濃度(正規化濃度とも記す)を
算出する。

Figure 0007520191000002
The normalized concentration calculation unit 27 calculates the normalized gas concentration (also referred to as normalized concentration) by the following formula (2).
Figure 0007520191000002

図5は、THz波検出装置100の動作フローを示すフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart showing the operation flow of the THz wave detection device 100.

THz波検出装置100が起動すると初期設定を行う(S10)。THz波検出装置1
00は、背面カメラ144による撮像処理(S11)と、THz波送受信器1による計測
、即ち分析対象(本実施形態では分析対象ガスがある領域一体である)に向けてTHz波
照射制御(S12)、THz波照射(S13)、及び反射テラヘルツ波受信(S14)の
一連の処理とを並行して実行する。S12からS14は、THz波制御プロセスS1であ
り、S12で対象領域にTHz波を照射するための制御を行う。例えば、THz波の照射
レベル、スイープの時間単位、周波数幅などである。S13でTHz波の照射の実行し指
示し、S14で反射テラヘルツ波である受信信号の検波信号を得る。
When the THz wave detection device 100 is started, an initial setting is performed (S10).
00 executes in parallel an image capture process (S11) using the rear camera 144 and a series of processes including measurement by the THz wave transmitter/receiver 1, that is, THz wave irradiation control (S12) toward the analysis target (which in this embodiment is the area where the analysis target gas is located), THz wave irradiation (S13), and reflected terahertz wave reception (S14). S12 to S14 are the THz wave control process S1, and control is performed in S12 to irradiate the target area with THz waves. For example, the irradiation level of the THz waves, the time unit of the sweep, the frequency width, etc. In S13, irradiation of the THz waves is executed and instructed, and a detection signal of the received signal, which is a reflected terahertz wave, is obtained in S14.

反射テラヘルツ波受信(S14)後、周波数差検知器21による周波数差検出処理(S
15)、基準強度検知部25による基準強度検出処理(S16)、減衰量検知部26によ
る減衰強度検出処理(S17)、及び周波数検知器23による周波数検出処理(S18)
と並行して実行される。S15からS25は、解析プロセスS2を構成する。
After receiving the reflected terahertz wave (S14), the frequency difference detector 21 performs a frequency difference detection process (S
15), a reference intensity detection process by the reference intensity detection unit 25 (S16), an attenuation intensity detection process by the attenuation amount detection unit 26 (S17), and a frequency detection process by the frequency detector 23 (S18).
S15 to S25 constitute the analysis process S2.

周波数差検出処理(S15)後、反射距離算出部24による反射距離dの算出処理が実
行され(S19)、RAM104やストレージ110に記録する(S23)。そして反射
距離算出部24は奥行画像生成部41に反射距離dを出力し、奥行画像生成部41が奥行
画像51(図6参照)を生成する(S26)。
After the frequency difference detection process (S15), the reflection distance calculation unit 24 calculates the reflection distance d (S19), and records the result in the RAM 104 or the storage 110 (S23). The reflection distance calculation unit 24 then outputs the reflection distance d to the depth image generation unit 41, which then generates a depth image 51 (see FIG. 6) (S26).

基準強度検出処理(S16)後、減衰比算出部28によるガス減衰率R/Sの算出処理
が実行される(S20)。次いで、正規化濃度算出部27による正規化濃度算出処理(S
21)が実行され、RAM104やストレージ110に記録する(S24)。そして正規
化濃度算出部27は、濃度画像生成部42に正規化濃度R/S/dを出力し、濃度画像生
成部42が濃度画像52(図6参照)を生成する(S27)。
After the reference intensity detection process (S16), the damping ratio calculation unit 28 executes a calculation process of the gas damping rate R/S (S20). Next, the normalized concentration calculation unit 27 executes a normalized concentration calculation process (S
21) is executed and recorded in the RAM 104 or the storage 110 (S24). The normalized density calculation unit 27 then outputs the normalized density R/S/d to the density image generation unit 42, and the density image generation unit 42 generates a density image 52 (see FIG. 6) (S27).

減衰強度検出処理(S17)後、周波数検知器23が窪んだ(減衰した)周波数f1を
検出し(S18)、その周波数f1に基づいてガス識別部29はガスの種類を特定、即ち
ガスの成分を識別し(S22)、RAM104やストレージ110に記録する(S25)
。そしてガス識別部29は、グラフィック画像生成部43に成分の識別結果をテキストデ
ータで出力し、グラフィック画像生成部43がグラフィック画像53(図6参照)を生成
する(S28)。
After the attenuation intensity detection process (S17), frequency detector 23 detects the depressed (attenuated) frequency f1 (S18), and gas identifier 29 identifies the type of gas, i.e., identifies the components of the gas, based on frequency f1 (S22), and records this in RAM 104 or storage 110 (S25).
Gas identifying unit 29 then outputs the component identification results as text data to graphic image generating unit 43, which then generates graphic image 53 (see FIG. 6) (S28).

背面カメラ144は、背景画像を撮像し(S11)、カメラ画像を取得する(S29)
The rear camera 144 captures a background image (S11) and acquires a camera image (S29).
.

画像合成部44は、奥行画像51、濃度画像52、グラフィック画像53、及びカメラ
画像54を取得し、これらの4つの画像を合成し(S30)、ディスプレイ141に表示
する(S31)。
The image synthesis unit 44 acquires the depth image 51, the density image 52, the graphic image 53, and the camera image 54, synthesizes these four images (S30), and displays them on the display 141 (S31).

CPU101は、繰り返し要否の判断条件、例えば、走査が完了しているかとか、アプ
リを継続するかどうかの条件充足の判断を行い(S32)、繰返し要と判断すると(S3
2/Yes)S11、S12に戻る。繰返し不要と判断すると(S32/No)処理を終
了する。
The CPU 101 determines whether the conditions for determining whether or not the repetition is necessary, for example, whether the scanning is completed or whether or not the application is to be continued (S32), and if it determines that the repetition is necessary (S3
2/Yes) Return to S11 and S12. If it is determined that repetition is not necessary (S32/No), the process ends.

図6は、ガスの可視化方法を説明する図である。 Figure 6 is a diagram explaining how to visualize gas.

奥行画像51は、THz波の照射走査同期に合わせて、反射距離dを単色の明暗度に変
換する等して、2次元画像化したものである。奥行画像51は、THz波は可視光に対し
て長波長であり、可視光で撮影するカメラ画像に比べ精細度では劣る。奥行画像51は、
背景反射物までの反射距離dを可視化したものであり、エアロゾル等に覆われた背景を観
測することが可能である。このため、避難における障害物や非常口等を、カメラ画像54
と併用して認識するのに役立つ。なお、THz波を2次元的にスキャンする範囲と、カメ
ラ画像の画角の関係は、予め対応する範囲について検知し記憶しておく。
The depth image 51 is a two-dimensional image obtained by converting the reflection distance d into a monochromatic brightness in synchronization with the irradiation and scanning of the THz waves. The depth image 51 is inferior in definition to a camera image taken with visible light because the THz waves have a longer wavelength than visible light.
This visualizes the reflection distance d to the background reflecting object, and it is possible to observe the background covered with aerosols, etc. Therefore, obstacles and emergency exits during evacuation can be detected from the camera image 54.
The relationship between the range in which the THz waves are two-dimensionally scanned and the angle of view of the camera image is detected and stored in advance for the corresponding range.

ガスの濃度画像52は、同様にTHz波の照射走査同期に合わせて、正規化濃度R/S
/dを単色の明暗度に変換する、あるいは色マッピングさせる等して、2次元画像化した
ものである。ガス濃度R/Sを反射距離dで正規化することにより、ガスの危険性を、濃
度と距離の観点から視覚化できる。
The gas concentration image 52 is similarly obtained by synchronizing the irradiation and scanning of the THz wave with the normalized concentration R/S
The gas concentration R/S is normalized by the reflection distance d, and the risk of the gas can be visualized in terms of concentration and distance.

グラフィック画像53は、ガスの種別情報のテキストデータをグラフィック画像データ
に変換したものである。ガスの種別のほかに、危険性の度合いに応じた警告メッセージや
ガスの時間変化をわかりやすく見せるなどの視覚化の補助画像としても有用である。
The graphic image 53 is obtained by converting text data of gas type information into graphic image data. In addition to gas types, the graphic image 53 is also useful as an auxiliary visualization image for easily displaying warning messages according to the degree of danger and changes in gas over time.

カメラ画像54は、背面カメラ144で撮像したカメラ画像である。背景反射物5が反
射した可視光を画像化した画像であるので、背景画像と称する。
The camera image 54 is a camera image captured by the rear camera 144. Since the camera image 54 is an image of visible light reflected by the background reflecting object 5, it is called a background image.

合成・表示画像55は、奥行画像51、濃度画像52、グラフィック画像53、さらに
はカメラ画像54を合成して得る画像であり、表示画像となる。4つの画像は合成画像の
4つのレイヤー画像を構成し、合成方法としてはアルファブレンディングにより、視認し
やすい合成画像を得ることができる。また奥行画像51とカメラ画像54は相補的に用い
ることができる。エアロゾル等の環境下で、カメラ画像54が不安定な場合には、奥行画
像51を主に表示させたり、カメラ画像54の一部を奥行画像51に置き換えたりする合
成も可能である。また、カメラ画像54と奥行画像51から、カメラ画像54の出口ドア
などの特徴箇所や避難経路の障害物を認識して表示させてもよい。
The composite/display image 55 is an image obtained by compositing the depth image 51, the density image 52, the graphic image 53, and the camera image 54, and serves as a display image. The four images constitute four layer images of the composite image, and a composite image that is easy to view can be obtained by alpha blending as a compositing method. The depth image 51 and the camera image 54 can be used complementarily. In an environment such as an aerosol, when the camera image 54 is unstable, it is also possible to composite the image by mainly displaying the depth image 51 or replacing a part of the camera image 54 with the depth image 51. Also, from the camera image 54 and the depth image 51, characteristic points such as an exit door of the camera image 54 and obstacles on an evacuation route may be recognized and displayed.

画像合成部44は、奥行画像51、濃度画像52、グラフィック画像53、及びカメラ
画像54を取得する。そしてカメラ画像54と奥行画像51とを比較して、カメラ画像5
4の被写体距離を取得する。次いで画像合成部44は、濃度画像52と奥行画像51とを
比較し、濃度画像52で表示されたガス520がカメラ画像54の被写体の手前又は奥側
にあるかを判定する。図6の合成・表示画像55では、THz波検出装置100から奥行
画像51の椅子までの距離とTHz波検出装置100からガス520までの距離とを比較
すると、THz波検出装置100からガス520までの距離が短いので、奥行画像51に
撮像された椅子の上に重畳してガス520が手前に見えるように描画される。
The image synthesis unit 44 acquires a depth image 51, a density image 52, a graphic image 53, and a camera image 54. The image synthesis unit 44 then compares the camera image 54 with the depth image 51 to synthesize the camera image 54.
6 , when the distance from the THz wave detecting device 100 to the chair in the depth image 51 is compared with the distance from the THz wave detecting device 100 to the gas 520, the distance from the THz wave detecting device 100 to the gas 520 is shorter, and therefore the gas 520 is drawn superimposed on the chair captured in the depth image 51 so as to appear to be in front.

図7A、図7Bは画像合成処理の一例を示す図である。図7A、図7Bにおいて、濃度
画像521、カメラ画像541は同じ画像である。一方、奥行画像511、512は異な
っており、奥行画像511ではガスよりも遠い位置にテーブルがあり、奥行画像512で
はガスよりも近い位置にテーブルがある。この場合、画像合成部44は、図7Aではテー
ブルの手前にガスを描画した合成・表示画像551を生成する。また画像合成部44は、
図7Bではテーブルの背面にガスを描画した合成・表示画像552を生成する。
7A and 7B are diagrams showing an example of image synthesis processing. In Fig. 7A and Fig. 7B, a density image 521 and a camera image 541 are the same image. On the other hand, depth images 511 and 512 are different, with the table being located farther away from the gas in depth image 511 and the table being located closer to the gas in depth image 512. In this case, the image synthesis unit 44 generates a synthesis/display image 551 in which the gas is depicted in front of the table in Fig. 7A. The image synthesis unit 44 also generates
In FIG. 7B, a composite display image 552 is generated in which gas is depicted on the back surface of the table.

以上説明したように、第一実施形態によれば、奥行画像51又はカメラ画像54による
背景画像に重畳して、ガスの濃度画像52を表示することで、背景画像に対してガスがど
の位置にあるかを可視化することができる。カメラ画像54では、解像度の高い背景画像
を得ることができ、またエアロゾル等の環境化においては、奥行画像51で背景の確認が
可能であり、多様な環境化において背景画像が得られる。さらに本実施形態は、ガスの分
析だけでなく、キッチン等の悪臭を発生する場所での分析にも活用可能である。
As described above, according to the first embodiment, the gas concentration image 52 is displayed by superimposing it on the background image based on the depth image 51 or the camera image 54, thereby making it possible to visualize the position of the gas relative to the background image. The camera image 54 can provide a high-resolution background image, and in an aerosol or other environment, the depth image 51 allows the background to be confirmed, and background images can be obtained in a variety of environments. Furthermore, this embodiment can be used not only for gas analysis, but also for analysis in places where bad odors are generated, such as kitchens.

[第二実施形態]
図8から図10を参照して、第二実施形態について説明する。第二実施形態は、ウェア
ラブル端末300にTHz波送受信器1を装着して、THz波検出装置100aを構成す
る例である。ウェアラブル端末300にTHz波送受信器1を一体化して構成しても良い
。THz波検出装置100aの利用者は、身体にTHz波検出装置100aを取り付けた
状態でTHz波検出装置100aを利用可能でき、両手を自由にさせることできる。
[Second embodiment]
The second embodiment will be described with reference to Fig. 8 to Fig. 10. The second embodiment is an example in which a THz wave detection device 100a is configured by attaching a THz wave transceiver 1 to a wearable terminal 300. The THz wave transceiver 1 may be integrated into the wearable terminal 300. A user of the THz wave detection device 100a can use the THz wave detection device 100a while the THz wave detection device 100a is attached to the body, and can keep both hands free.

図8は、第二実施形態に係るTHz波検出装置100aの外観図である。図8に示すよ
うに、THz波検出装置100aはウェアラブル端末300にTHz波送受信器1a、及
びカメラ3を装着して構成される。
8 is an external view of a THz wave detection device 100a according to the second embodiment. As shown in Fig. 8, the THz wave detection device 100a is configured by mounting a THz wave transceiver 1a and a camera 3 on a wearable terminal 300.

ウェアラブル端末300は、頭頂部ホルダー303及び側頭部ホルダー304と、側頭
部ホルダー304の前面に設けられためがね型光学部302と、めがね型光学部302の
更に前面に備えられたスクリーン305と、頭頂部ホルダー303に備えられた画像プロ
ジェクタ301とを含む。
The wearable terminal 300 includes a top of the head holder 303 and a side of the head holder 304, a glasses-type optical unit 302 provided in front of the side of the head holder 304, a screen 305 provided in front of the glasses-type optical unit 302, and an image projector 301 provided on the top of the head holder 303.

THz波送受信器1a及びカメラ3は、例えば頭頂部ホルダー303の頂上部に取り付
けられる。
The THz wave transmitter/receiver 1 a and the camera 3 are attached, for example, to the top of the head holder 303 .

更にTHz波検出装置100aは、THz波送受信器1a、カメラ3、画像プロジェク
タ301、めがね型光学部302、及びスクリーン305に電気的又は通信接続されたコ
ントローラ7bを備える。
The THz wave detection device 100 a further includes a controller 7 b electrically or communicatively connected to the THz wave transmitter/receiver 1 a, the camera 3, the image projector 301, the eyeglass-type optical unit 302, and the screen 305.

コントローラ7は、スマートフォン10からカメラ3、ディスプレイの機能を省いたも
のである。スクリーン305、画像プロジェクタ301、めがね型光学部302はディス
プレイ141に相当する。また、頭頂部ホルダー303、側頭部ホルダー304は、TH
z波検出装置100aの利用者の頭部にカメラ3、THz波送受信器1a、及びディスプ
レイを装着するために用いられる。
The controller 7 is a smartphone 10 with the camera 3 and display functions removed. The screen 305, the image projector 301, and the eyeglass-type optical unit 302 correspond to the display 141. The top of the head holder 303 and the side of the head holder 304 are TH
It is used to attach the camera 3, the THz wave transmitter/receiver 1a, and the display to the head of a user of the z-wave detection device 100a.

画像プロジェクタ301は、スクリーン305に合成・表示画像55を投射する。この
時、奥行画像51を、反射距離dに応じて、遠近を与える3D表示とすることができる。
このため合成・表示画像55を、左目の視認画像と右目の視認画像とで構成する。そして
、めがね型光学部302に電子シャッター102a(図9参照)を内蔵し、左目の視認画
像を投射する時には、めがね型光学部302で、左目側を透過状態に、右目側を電子シャ
ッターで遮断状態に制御する。右目の視認画像を投射する時には、めがね型光学部302
で、右目側を透過状態に、左目側を電子シャッターで遮断状態に制御する。
The image projector 301 projects the composite/display image 55 onto the screen 305. At this time, the depth image 51 can be displayed in 3D to give perspective according to the reflection distance d.
For this reason, the composite/display image 55 is composed of an image to be viewed by the left eye and an image to be viewed by the right eye. An electronic shutter 102a (see FIG. 9) is built into the eyeglass-type optical unit 302, and when an image to be viewed by the left eye is projected, the eyeglass-type optical unit 302 controls the left eye side to be in a transparent state and the right eye side to be in a blocked state by the electronic shutter. When an image to be viewed by the right eye is projected, the eyeglass-type optical unit 302
The right eye side is then controlled to a transparent state, and the left eye side is controlled to a blocked state by an electronic shutter.

スクリーン305を半透過型のスクリーンとしても良い。この場合、カメラ画像54は
、合成・表示画像55には含めない。半透過型のスクリーン305越しにみえる背景画像
と、画像プロジェクタ301で半透過型のスクリーン305に投射する奥行画像51、濃
度画像52、グラフィック画像53の少なくとも1つから成る合成・表示画像55とを一
緒に視認させる。カメラ画像54は、合成・表示画像55を得るのに際し、位置合わせ等
に用いる。使用者は、半透過型のスクリーン305越し背景の実像を見ながら、安全にT
Hz波検出装置100aを利用できる。
The screen 305 may be a semi-transparent screen. In this case, the camera image 54 is not included in the composite and display image 55. The background image seen through the semi-transparent screen 305 and the composite and display image 55 consisting of at least one of the depth image 51, density image 52, and graphic image 53 projected by the image projector 301 onto the semi-transparent screen 305 are viewed together. The camera image 54 is used for positioning and the like when obtaining the composite and display image 55. The user can safely view the T while viewing the real image of the background through the semi-transparent screen 305.
A Hz wave detection device 100a can be used.

図9は、コントローラ7の機能構成図である。コントローラ7は、CPU71、RAM
72、FROM73、SDI/F74a、SDメモリ74b、通信I/F75、グラフィ
ックプロセッサ76、タッチパネル付ディスプレイ45a、USB(R)I/F77、光
学系制御部78を備える。USB(R)I/F77には、THz波送受信器1a及びカメ
ラ3が接続される。また光学系制御部78は電子シャッター102aに接続され、電子シ
ャッター102aの開閉を制御する。
9 is a functional configuration diagram of the controller 7. The controller 7 includes a CPU 71, a RAM
The camera includes an SD memory 74b, a communication I/F 75, a graphics processor 76, a touch panel display 45a, a USB(R) I/F 77, and an optical system control unit 78. The USB(R) I/F 77 is connected to the THz wave transceiver 1a and the camera 3. The optical system control unit 78 is connected to the electronic shutter 102a and controls the opening and closing of the electronic shutter 102a.

THz波送受信器1aは、14はUSBI/F14を備える。 The THz wave transmitter/receiver 1a is equipped with a USB I/F 14.

コントローラは、FROM73に格納しているプログラムをRAM72に展開し、CP
U71で実行する。FROM73には、ガス及び匂いの分析、及び可視化に係るプログラ
ムとして、THz波制御プロセス部731、カメラ制御プロセス部732、解析プロセス
部733、可視化プロセス部734、ガス可視化アプリ部(アプリケーションの略)73
5を含む。ここで、THz波制御プロセス部731は、図3におけるTHz波送受信器1
の特に発信制御部13の動作に関わる。また、カメラ制御プロセス部732は図3の前面
カメラ143もしくは背面カメラ144におけるカメラ制御部1432もしくは1442
の動作に関わる。解析プロセス部733は図3の解析部2の動作に関わる。可視化プロセ
ス部734及びガス可視化アプリ部735は図3の可視化部4に相当する。
The controller loads the program stored in the FROM 73 into the RAM 72 and executes the program.
The FROM 73 stores, as programs related to the analysis and visualization of gases and odors, a THz wave control processor 731, a camera control processor 732, an analysis processor 733, a visualization processor 734, and a gas visualization application (abbreviation of application) 735.
5. Here, the THz wave control process unit 731 includes the THz wave transceiver 1 in FIG.
In particular, the camera control process unit 732 is related to the operation of the transmission control unit 13. The camera control process unit 732 is related to the operation of the camera control unit 1432 or 1442 in the front camera 143 or the rear camera 144 in FIG.
3. The analysis process unit 733 is related to the operation of the analysis unit 2 in Fig. 3. The visualization process unit 734 and the gas visualization application unit 735 correspond to the visualization unit 4 in Fig. 3.

ガス可視化アプリ部735は起動後、ユーザインターフェースを司るほか、THz波制
御プロセス部731、カメラ制御プロセス部732、解析プロセス部733、可視化プロ
セス部734を呼び出し、ガス及び匂いの分析及び可視化を実行する。
After being launched, the gas visualization application unit 735 not only controls the user interface, but also calls the THz wave control process unit 731, the camera control process unit 732, the analysis process unit 733, and the visualization process unit 734, and performs analysis and visualization of gases and odors.

SDメモリ74bは、アプリケーションデータなどを格納するもので、SDI/F74
aを介し、CPU71とデータの送受を行う。通信I/F75は、3Gや4Gのモバイル
通信、あるいは無線LAN等の通信インターフェースであり、インターネットを介し、図
示はしていないサーバ等に接続する。コントローラ7は、実行するプログラムの一部をサ
ーバに実行させ、自身の処理負荷を低減させることもある。
The SD memory 74b stores application data and the like.
The controller 7 transmits and receives data to and from the CPU 71 via the communication I/F 75. The communication I/F 75 is a communication interface for 3G or 4G mobile communication, wireless LAN, or the like, and connects to a server (not shown) via the Internet. The controller 7 may cause the server to execute part of the program it is executing, thereby reducing its own processing load.

グラフィックプロセッサ76は、プログラムが生成するアプリケーションデータからタ
ッチパネル付ディスプレイ45aの表示画面に表示する画像を生成する。また、カメラ3
で得るカメラ画像データも取り込み、表示させる。また、タッチパネル付ディスプレイ4
5aは、表示画面に加え、ユーザ入力操作部としてタッチパネルを有する。
The graphic processor 76 generates an image to be displayed on the display screen of the touch panel display 45a from application data generated by the program.
The camera image data obtained by the touch panel display 4 is also captured and displayed.
In addition to the display screen, 5a has a touch panel as a user input operation section.

USBI/F77は、シリアルバスインタフェースであり、コントローラ7とTHz波
送受信器1a、カメラ3の其々とを接続する。
The USB I/F 77 is a serial bus interface, and connects the controller 7 to the THz wave transceiver 1 a and the camera 3 .

THz波送受信器1aは、第一実施形態に係るTHz波送受信器1にUSBI/F14
を備えさせたものである。USBI/F14とコントローラ7のUSBIF77との間で
データの送受信を行う。なおこの時、THz波の受信信号を送受信せず、例えば検波した
包絡線をデジタルデータ化して送受信してもよい。
The THz wave transceiver 1a is a THz wave transceiver 1 according to the first embodiment, which is equipped with a USB I/F 14
Data is transmitted and received between the USB I/F 14 and the USB IF 77 of the controller 7. At this time, instead of transmitting and receiving the received THz wave signal, for example, the detected envelope may be converted into digital data and transmitted and received.

図10は、第二実施形態によるTHz波検出装置100aの応用例を示す図である。図
10のTHz波検出装置100bは、THz波送受信器1及びカメラ3をTHz波検出装
置100aに内蔵又は密着して取り付ける等、一体的に構成する点で異なる。THz波検
出装置100bは、カメラ3の開口部31a、THz波送受信器1のアンテナ14aであ
る。THz波検出装置100bは、コントローラ7aも内蔵する。
Fig. 10 is a diagram showing an application example of the THz wave detection device 100a according to the second embodiment. The THz wave detection device 100b in Fig. 10 differs from the THz wave detection device 100a in that the THz wave transmitter/receiver 1 and the camera 3 are integrally configured, for example, built into the THz wave detection device 100a or attached in close contact therewith. The THz wave detection device 100b has an opening 31a for the camera 3 and an antenna 14a for the THz wave transmitter/receiver 1. The THz wave detection device 100b also has a built-in controller 7a.

THz波検出装置100bは、通信信号75aを送受信し、通信基地局90を介してイ
ンターネット91を経由しサーバ装置92に通信接続される。
The THz wave detection device 100 b transmits and receives a communication signal 75 a , and is communicatively connected to a server device 92 via a communication base station 90 and the Internet 91 .

サーバ装置92は、コントローラ7で実行させるべきプログラムの一部をサーバ装置9
2で実行し、コントローラ7aの処理負荷を低減させることができる。例えば、吸収スペ
クトルの周波数f1をサーバ装置92に通知し、サーバ装置92内のデータベースを用い
て、周波数f1に対応するガス種別を識別し、その結果をコントローラ7aに返信しても
よい。
The server device 92 transmits a part of the program to be executed by the controller 7 to the server device 9
2, thereby reducing the processing load of the controller 7a. For example, the frequency f1 of the absorption spectrum may be notified to the server device 92, and the gas type corresponding to the frequency f1 may be identified using a database in the server device 92, and the result may be returned to the controller 7a.

また奥行画像51やカメラ画像54をサーバ装置92に送信し、サーバ装置92で背景
画像の特徴的な部分を認識させてもよい。
Also, the depth image 51 and the camera image 54 may be transmitted to a server device 92, and the server device 92 may recognize characteristic parts of the background image.

この他、コントローラ7aが発報するアラートに対し、サーバ装置92で危険度を識別
して、警察・消防への通知を行い、コントローラ7aに対しては、避難指示の具体的な案
を提示させてもよい。
In addition, in response to an alert issued by the controller 7a, the server device 92 may identify the degree of danger, notify the police or fire department, and have the controller 7a present specific evacuation instructions.

以上説明したように、第二実施形態によれば、汎用の情報機器を活用して、ガス及び匂
いの可視化装置を実現できる。
As described above, according to the second embodiment, a gas and odor visualization device can be realized by utilizing a general-purpose information device.

[第三実施形態]
図11A、図11B、及び図12を参照して、第三実施形態について説明する。第三実
施形態は、特にガスまでの距離を計測する機能について特徴がある。
[Third embodiment]
A third embodiment will be described with reference to Figures 11A, 11B, and 12. The third embodiment is characterized in particular by the function of measuring the distance to the gas.

図11Aは、THz波検出装置100bと分析対象ガス6との距離の関係を示す図であ
る。
FIG. 11A is a diagram showing the relationship of the distance between the THz wave detection device 100b and the gas 6 to be analyzed.

図11Aの伸縮装置80は、取手83と、その一端側に取り付けらえた長さが伸縮する
伸縮棒82と、伸縮棒82の先端側(取手83とは反対側)に取り付けられた支持台81
とを備える。支持台81にTHz波検出装置100bを固定する。ユーザは取手83を握
り、伸縮棒82の長さを調整して、支持台81に取り付けたTHz波検出装置100bで
分析対象ガス6を測定し、可視化する。伸縮棒82の長さによって、THz波検出装置1
00bと分析対象ガス6との距離を異ならせることができる。ここで、伸縮棒82が伸び
た状態か縮んだ状態かも、測定データと併せて取り込む。
The telescopic device 80 in FIG. 11A includes a handle 83, a telescopic rod 82 attached to one end of the handle 83 and capable of expanding and contracting in length, and a support base 81 attached to the tip side of the telescopic rod 82 (the side opposite to the handle 83).
The THz wave detection device 100b is fixed to the support base 81. The user grasps the handle 83 and adjusts the length of the extendable rod 82 to measure and visualize the gas 6 to be analyzed with the THz wave detection device 100b attached to the support base 81.
It is possible to vary the distance between the electrode 80b and the target gas 6. Here, whether the expandable rod 82 is in an expanded or contracted state is also captured together with the measurement data.

図11Bは、THz波検出装置100bと分析対象ガス6との距離の関係を示す図を示
す。
FIG. 11B shows a diagram illustrating the relationship of the distance between the THz wave detection device 100b and the gas 6 to be analyzed.

THz波検出装置100bの位置P1では、伸縮棒82は縮んだ状態であり、分析対象
ガス6を臨む角度はθ1である。一方、THz波検出装置100bの位置P2では、伸縮
棒82は伸びた状態であり、分析対象ガス6までの距離は分析距離差l(エル)だけ短く
なり、分析対象ガス6を臨む角度はθ2である。この時、分析対象ガス6までの距離Lg
は式(3)で与えられる。

Figure 0007520191000003
At position P1 of the THz wave detection device 100b, the stretchable rod 82 is in a contracted state, and the angle at which it faces the target gas 6 is θ1. On the other hand, at position P2 of the THz wave detection device 100b, the stretchable rod 82 is in an extended state, and the distance to the target gas 6 is shortened by the analysis distance difference l, and the angle at which it faces the target gas 6 is θ2. At this time, the distance Lg to the target gas 6
is given by equation (3).
Figure 0007520191000003

図12は、第三実施形態に係るTHz波検出装置100b、特にガス可視化アプリ部7
35の処理フローを示すフローチャートである。
FIG. 12 shows a THz wave detection device 100b according to the third embodiment, particularly a gas visualization application unit 7
35 is a flowchart showing the process flow of the method of the present invention.

ガス可視化アプリ部735が起動し、初期設定を行うと(S10)、引き続きTHz波
制御プロセス(S1)、解析プロセスS2を実行する。この時、伸縮棒82は縮んだ状態
であり、分析対象ガス6の第一の濃度画像を生成する(S34)。
The gas visualization application unit 735 starts up and performs initial settings (S10), then executes a THz wave control process (S1) and an analysis process S2. At this time, the expandable rod 82 is in a contracted state, and a first concentration image of the target gas 6 is generated (S34).

次にユーザが伸縮棒82を伸ばして、計測距離を変更し(S35)、再びTHz波制御
プロセス(S1)、解析プロセスS2を実行する。
Next, the user extends the extendable rod 82 to change the measurement distance (S35), and again executes the THz wave control process (S1) and the analysis process S2.

そして、可視化プロセス部734が分析対象ガス6の第二の濃度画像を生成する(S3
6)。
Then, the visualization process unit 734 generates a second concentration image of the target gas 6 (S3
6).

解析プロセス部733が、前記式(3)を計算し、ガスまでの距離Lgを求める(S3
7)。
The analysis process unit 733 calculates the above formula (3) to obtain the distance Lg to the gas (S3
7).

次いで解析プロセス部733が、正規化濃度R/S/Lgの再計算を行う(S38)。 Then, the analysis process unit 733 recalculates the normalized concentrations R/S/Lg (S38).

解析プロセス部733は、正規化濃度R/S/Lgの濃度記録を行い(S24)、第三
の濃度画像を得る(S39)。S34~S38は、解析プロセスS2の第一の拡張された
プロセスS4を構成する。
The analysis process unit 733 records the normalized densities R/S/Lg (S24) and obtains a third density image (S39). S34 to S38 constitute a first extended process S4 of the analysis process S2.

可視化プロセス部734が、第三の濃度画像(S39)に加え、奥行画像51を生成し
(S26)、グラフィック画像53を生成し(S28)、カメラ画像54を生成する(S
29)。そして、第三の濃度画像と、奥行画像51、グラフィック画像53、カメラ画像
54の少なくとも1つとを用いて画像合成処理(S30)を行い、合成・表示画像55を
表示する(S31)。繰り返し条件を充足していれば(S32/Yes)、一連の処理を
繰り返し、繰り返し条件を非充足していれば(S32/No)終了する。
The visualization process unit 734 generates the depth image 51 (S26), the graphic image 53 (S28), and the camera image 54 (S39), in addition to the third density image (S39).
29). Then, an image synthesis process (S30) is performed using the third density image and at least one of the depth image 51, the graphic image 53, and the camera image 54, and a synthesis/display image 55 is displayed (S31). If the repetition condition is satisfied (S32/Yes), the series of processes is repeated, and if the repetition condition is not satisfied (S32/No), the process ends.

以上説明したように、第三実施形態によれば、ガスの濃度を正規化するときに、背景反
射物までの反射距離dに代えて、分析対象ガスまでの距離Lgを用いる。これにより、正
規化ガス濃度が表す危険度の度合い等が、より正確なものとなる。
As described above, according to the third embodiment, when normalizing the gas concentration, the distance Lg to the target gas is used instead of the reflection distance d to the background reflector, which makes it possible to more accurately indicate the degree of risk, etc., represented by the normalized gas concentration.

[第四実施形態]
図13A~図15を用いて、第四実施形態について説明する。図13Aは、分析対象ガ
ス6の濃度の分布の時間変化を表す特徴量を説明する図である。図13Aは、分析対象ガ
ス6の2次元領域の分布を表しており、濃度のピーク値を有する点を基準とし、X+とX
-軸、Y+とY-軸、V+とV-軸、U+とU-軸の4つの方向で、濃度分布を評価する
[Fourth embodiment]
The fourth embodiment will be described with reference to Figs. 13A to 15. Fig. 13A is a diagram for explaining a feature quantity representing a change in the concentration distribution of the target gas 6 over time. Fig. 13A shows the distribution of the target gas 6 in a two-dimensional region, and the point having the peak value of the concentration is used as a reference, and X+ and X
The density distribution is evaluated in four directions: the - axis, the Y+ and Y- axes, the V+ and V- axes, and the U+ and U- axes.

図13Bは、濃度分布図の一例を示す。図13Bの濃度分布図はX+とX-軸の例であ
り、濃度のピーク値D0の点を0地点として、X+方向に濃度分析値がD1、D2、…、
X-方向にD-1,D-2、…と続く分布図である。
13B shows an example of a concentration distribution diagram. The concentration distribution diagram in FIG. 13B is an example of X+ and X- axes, and the point of the peak concentration value D0 is set as 0 point, and the concentration analysis values are D1, D2, ..., in the X+ direction.
This is a distribution diagram continuing in the X-direction with D-1, D-2, ....

図13BにおけるS**(**は、X+やX-などの軸方向を表す)は、図13Aの濃
度分布図の広がりの程度を評価する値であり、式(4)で求められる。広がりの評価はX
+、X-のそれぞれに対して行われる。

Figure 0007520191000004
S ** in FIG. 13B (** indicates an axial direction such as X+ or X-) is a value for evaluating the degree of spread of the concentration distribution diagram in FIG. 13A, and is calculated by the formula (4). The evaluation of spread is X
This is performed for each of X+ and X-.
Figure 0007520191000004

図13Bは、濃度ピーク値を有する座標値、ピーク濃度値、広がり評価値SX-、S
、SY-、SY+、SU-、SU+、SV-、SV+の現在時刻t1の値と、1つ前の
時刻t0での値を記録した表であり、ガス濃度分布の広がりの時刻変化評価値を右列に計
算する。
FIG. 13B shows the coordinate values having the density peak value, the peak density value, the spread evaluation values S x− , S x
+ , S Y- , S Y+ , S U- , S U+ , S V- , and S V+ at the current time t1 and the values at the previous time t0. The right column shows the calculated evaluation value of the change in gas concentration distribution spread over time.

図14は、本実施形態で表示される合成・表示画像553を示す。第一実施形態の合成
・表示画像55(図6参照)に対して、分布の広がりを見やすく工夫するグラフィック画
像が重畳される。合成・表示画像553は、G10、G11、G12、G13が重畳され
たグラフィック画像であり、G10は濃度ピーク座標の変化(R、φ)、G11とG12
は、前記SX-~SV+の時間変化の評価値のうち変化が大きいものを選択したものを、
評価値に応じた大きさの矢印で示している。これらガスの広がりの時間変化を危険な領域
の予測に用いて、G13によって、避難方向をアドバイスする。
14 shows a composite display image 553 displayed in this embodiment. A graphic image for making the distribution spread easier to see is superimposed on the composite display image 55 (see FIG. 6) in the first embodiment. The composite display image 553 is a graphic image in which G10, G11, G12, and G13 are superimposed. G10 is a change in the concentration peak coordinates (R, φ), G11 and G12 are
is a value obtained by selecting the evaluation values of the time changes of S X− to S V+ that have the largest changes,
The arrows are of a size that corresponds to the evaluation value. The time-dependent change in the spread of these gases is used to predict dangerous areas, and G13 advises the evacuation direction.

図15は、第四実施形態に係るガス可視化アプリ部735の処理フローを示すフローチ
ャートである。ガス可視化アプリ部735は、起動し、初期設定を行い(S10)、引き
続きTHz波制御プロセスS1、解析プロセスS2を実行する。
15 is a flowchart showing a process flow of the gas visualization application unit 735 according to the fourth embodiment. The gas visualization application unit 735 starts up and performs initial settings (S10), and then executes a THz wave control process S1 and an analysis process S2.

ガス可視化アプリ部735は、記録した濃度データを読み出し(S40)、濃度がピー
ク値となる箇所を検出する(S41)。ガス可視化アプリ部735は、分析対象とするガ
スが複数個存在する場合には、それぞれに行う。
The gas visualization application unit 735 reads out the recorded concentration data (S40) and detects the point where the concentration reaches a peak value (S41). When there are multiple gases to be analyzed, the gas visualization application unit 735 performs the process for each of them.

次にガス可視化アプリ部735は、分布の広がり等の評価パラメータを計算し(S42
)、記録する(S43)。
Next, the gas visualization application unit 735 calculates evaluation parameters such as the spread of the distribution (S42
), and record (S43).

ガス可視化アプリ部735は、前時刻の分布の広がり等の評価パラメータを読み出し(
S44)、パラメータの時間変化を計算する(S45)。ガス可視化アプリ部735は、
評価パラメータの時間変化の有意なものを選択する(S46)。
The gas visualization application unit 735 reads out evaluation parameters such as the spread of distribution at the previous time (
The gas visualization application unit 735 calculates the time variation of the parameter (S44), and calculates the time variation of the parameter (S45).
Evaluation parameters with significant time changes are selected (S46).

ガス可視化アプリ部735は、背景画像から避難経路の出口や障害物を検知し(S47
)、推奨避難方向を決定する(S48)。S40からS49は、解析プロセスS2の第二
の拡張された解析プロセスS5を構成する。
The gas visualization application unit 735 detects the exits and obstacles of the evacuation route from the background image (S47
), and determine a recommended evacuation direction (S48). S40 to S49 constitute a second extended analysis process S5 of analysis process S2.

ガス可視化アプリ部735は、有意な評価パラメータや避難方向を、表示プロセスS3
に送出する(S49)。
The gas visualization application unit 735 displays the significant evaluation parameters and the evacuation direction in the display process S3.
(S49).

ガス可視化アプリ部735は、図14に示した合成・表示画像553を生成し、ディス
プレイ141に表示する(S3)。さらに、S32で継続を判断し終了する。
The gas visualization application unit 735 generates the composite/display image 553 shown in Fig. 14 and displays it on the display 141 (S3). Then, in S32, it is determined whether to continue and the process ends.

以上説明したように、第四実施形態によれば、ガス濃度分布の時間変化に対応する評価
値を算出し、危険領域の時間的変化を予測し、有効な避難経路等の指示を、合成画像内に
提示可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to calculate an evaluation value corresponding to the change over time in gas concentration distribution, predict the change over time in a dangerous area, and present instructions such as effective evacuation routes in a composite image.

[第五実施形態]
図16、図17を用いて、第五実施形態について説明する。図16Aは、第五実施形態
によるTHz波検出装置100cの正面図である。図16Bは、第五実施形態によるTH
z波検出装置100cでの側断面図である。
[Fifth embodiment]
The fifth embodiment will be described with reference to Fig. 16 and Fig. 17. Fig. 16A is a front view of a THz wave detection device 100c according to the fifth embodiment. Fig. 16B is a front view of a THz wave detection device 100c according to the fifth embodiment.
FIG. 1 is a side cross-sectional view of the z-wave detection device 100c.

図16AにTHz波検出装置100cは、コントローラ7を覆うように筐体カバー41
0に収容し、THz波送受信器1aを装着している。THz波検出装置100cは、前面
カメラ143で利用者自身を撮影しながら、利用者の匂い等を分析する。例えば洗濯用の
柔軟剤に含まれる芳香剤の成分を検出し、周りに迷惑をかけないよう気配りするのを補助
する。
In FIG. 16A, the THz wave detection device 100c includes a housing cover 41 so as to cover the controller 7.
0 and equipped with a THz wave transmitter/receiver 1a. The THz wave detection device 100c analyzes the user's odor and other characteristics while photographing the user with the front camera 143. For example, it detects the components of fragrances contained in laundry softeners, helping the user to be considerate so as not to bother those around them.

THz波検出装置100cは、タッチパネル付ディスプレイ45aを備える。タッチパ
ネル付ディスプレイ45a上には、人物が写し出され、人物上にマークG14が重畳され
る。マークG14の形状は、事前に登録された匂いの原因に対応していて、画面上部には
、その強さが水平バーG15の数で示される。
The THz wave detection device 100c includes a touch panel display 45a. A person is displayed on the touch panel display 45a, and a mark G14 is superimposed on the person. The shape of the mark G14 corresponds to the cause of the odor registered in advance, and the strength of the odor is indicated by the number of horizontal bars G15 at the top of the screen.

図17は、第五実施形態におけるガス可視化アプリ部735の処理フローを示すフロー
チャートである。ガス可視化アプリ部735は、起動後、初期設定を行い(S10)、引
き続きTHz波制御プロセスS1、解析プロセスS2を実行する。
17 is a flowchart showing a process flow of the gas visualization application unit 735 in the fifth embodiment. After being started, the gas visualization application unit 735 performs initial setting (S10), and then executes a THz wave control process S1 and an analysis process S2.

ガス可視化アプリ部735は、S29から受け取るカメラ画像から人物領域を認識し(
S50)、人物領域の濃度画像を生成する(S27)。ガス可視化アプリ部735は、濃
度画像を用いてグラフィック画像を作成し(S28)、図16Aで記したマークG14等
を作成する(S29)。
The gas visualization application unit 735 recognizes a person area from the camera image received from S29 (
The gas visualization application unit 735 uses the density image to create a graphic image (S28), and creates the mark G14 shown in Fig. 16A and the like (S29).

ガス可視化アプリ部735は、画像合成処理を行い、合成・表示画像554を作成し(
S30)、合成・表示画像554をタッチパネル付ディスプレイ45aに表示する(S3
1)。さらに、S32で継続を判断し、終了する。
The gas visualization application unit 735 performs image synthesis processing to generate a synthesis/display image 554 (
S30), and the composite/display image 554 is displayed on the touch panel display 45a (S3
1). Then, in S32, it is determined whether to continue and the process ends.

以上説明したように、第五実施形態によれば、スマートフォンなどの自己撮影用のカメ
ラ部を活用して、撮影者自身の匂い等を分析することが容易にできる。
As described above, according to the fifth embodiment, the camera unit of a smartphone or the like for taking self-portraits can be utilized to easily analyze the odor, etc., of the photographer himself/herself.

本発明は、図1から図17を参照して説明した各実施形態に限定されず、ある実施形態
の構成の一部を他の実施形態に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成
に、他の実施形態の構成を加えることも可能である。これらは全て本発明の範疇に属する
ものであり、さらに文中や図中に現れる数値やメッセージ等もあくまで一例であり、異な
るものを用いても本発明の効果を損なうものでない。
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to Fig. 1 to Fig. 17, and it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. All of these belong to the scope of the present invention, and furthermore, the numerical values, messages, etc. appearing in the text and figures are merely examples, and the use of different ones does not impair the effects of the present invention.

また、本発明の機能等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等に
よりハードウェアで実装しても良い。また、マイクロプロセッサユニット、CPU等が動
作プログラムを解釈して実行することによりソフトウェアで実装しても良い。また、ソフ
トウェアの実装範囲を限定するものでなく、ハードウェアとソフトウェアを併用しても良
い。
The functions of the present invention may be implemented in hardware, partly or in whole, by designing them as an integrated circuit, for example. They may also be implemented in software by a microprocessor unit, CPU, etc. interpreting and executing an operating program. Furthermore, the scope of software implementation is not limited, and hardware and software may be used together.

また、上記実施形態では、被検出体は分析対象ガス6とし、背景反射物を分析対象ガス
6が浮遊する実空間内の風景、例えば乗り物内、居室等の構造物としたが、THz波検出
装置100を製品出荷時の検査装置として用いてもよい。その場合、製品が背景反射物、
被検出体は製品内にある異物とし、例えば食品に混入した異物を検出してもよい。また、
タイヤ等非食品への異物の混入検査として用いてもよい。更に、製薬出荷検査装置として
用い、多層コーティングされた薬品のコーティング検査に用いてもよい。また、空港等の
手荷物検査場において、ペットボトルの内容物の特定に用いたり、スーツケースを開錠す
ることなく内容物を特定する検査に用いてもよい。
In the above embodiment, the detection object is the gas 6 to be analyzed, and the background reflectors are the scenery in the real space in which the gas 6 to be analyzed floats, for example, structures inside a vehicle, a room, etc. However, the THz wave detection device 100 may be used as an inspection device at the time of product shipment. In that case, the product may be the background reflector,
The object to be detected may be a foreign object in the product, for example, a foreign object mixed in food.
It may be used to check for foreign objects in non-food items such as tires. It may also be used as a pharmaceutical shipping inspection device to inspect the coating of multi-layered medicines. It may also be used to identify the contents of plastic bottles at baggage inspection points at airports, or to identify the contents of suitcases without opening them.

1 :THz波送受信器
2 :解析部
3 :カメラ
4 :可視化部
5 :背景反射物
6 :分析対象ガス
7 :コントローラ
10 :スマートフォン
11 :発信器
12 :受信器
13 :発信制御部
14 :アンテナ
15a :送信波
15b :反射テラヘルツ波
45a :タッチパネル付ディスプレイ
1: THz wave transmitter/receiver 2: Analysis section 3: Camera 4: Visualization section 5: Background reflector 6: Gas to be analyzed 7: Controller 10: Smartphone 11: Transmitter 12: Receiver 13: Transmission control section 14: Antenna 15a: Transmission wave 15b: Reflected terahertz wave 45a: Display with touch panel

Claims (11)

テラヘルツ波を発信する発信器、及び前記テラヘルツ波を照射する対象物の背後に存在する反射物で反射された反射テラヘルツ波を受信する受信器を含むテラヘルツ波送受信器と、
カメラと、
ディスプレイと、
前記テラヘルツ波送受信器、前記カメラ、及び前記ディスプレイを備えた情報処理装置と、を備え、
前記発信器は、特定の周波数を含む周波数をスイープさせた送信信号に基づくテラヘルツ波を照射し、
前記情報処理装置は、
受信したテラヘルツ波を解析する解析処理と、
前記解析処理の解析結果に基づいて、前記カメラで撮像された画像に前記解析結果に基づく画像を重畳するための表示画像を生成し、前記ディスプレイに表示する表示画像生成処理と、を実行し、
前記解析処理では
記テラヘルツ波送受信器から前記反射物までの距離を算出する距離算出処理と
記発信器から発した前記テラヘルツ波の強度、前記発信器から照射されたテラヘルツ波に対する受信したテラヘルツ波の減衰量、及び前記距離に基づいて、前記対象物の分布の移動を算出する分布算出処理と、
を実行し、
前記表示画像生成処理では、
前記カメラで撮影された画像の背景に合わせて、前記分布の移動に応じた表示画像を生成し、背景の画像に前記表示画像を重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
a terahertz wave transmitter/receiver including a transmitter that transmits a terahertz wave and a receiver that receives a reflected terahertz wave reflected by a reflecting object present behind an object onto which the terahertz wave is irradiated;
A camera and
A display and
an information processing device including the terahertz wave transceiver, the camera, and the display;
The transmitter irradiates a terahertz wave based on a transmission signal swept over a frequency range including a specific frequency,
The information processing device includes:
An analysis process for analyzing the received terahertz waves;
a display image generating process for generating a display image for superimposing an image based on the analysis result on an image captured by the camera based on the analysis result of the analysis process, and displaying the display image on the display;
In the analysis process ,
a distance calculation process for calculating a distance from the terahertz wave transceiver to the reflecting object ;
a distribution calculation process for calculating a movement of the distribution of the object based on the intensity of the terahertz wave emitted from the transmitter , the attenuation of the received terahertz wave relative to the terahertz wave irradiated from the transmitter, and the distance;
Run
In the display image generation process,
generating a display image according to the movement of the distribution in accordance with the background of the image captured by the camera, and displaying the display image on the display by superimposing the display image on the background image;
A terahertz wave detection device.
請求項1に記載のテラヘルツ波検出装置において、
前記表示画像生成処理では、
前記距離に応じて表示態様を異ならせた奥行画像を生成する奥行画像生成処理を更に実行し、
前記背景の画像として前記奥行画像を用い、前記奥行画像に前記分布の移動に応じた表示画像を重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
2. The terahertz wave detection device according to claim 1,
In the display image generation process,
A depth image generating process is further performed to generate a depth image in which a display mode is changed according to the distance;
using the depth image as the background image, and superimposing a display image corresponding to the movement of the distribution on the depth image and displaying the superimposed image on the display;
A terahertz wave detection device.
請求項1に記載のテラヘルツ波検出装置において、
前記表示画像生成処理では、前記背景の画像として前記カメラで撮像された画像を用い、前記カメラで撮像された画像に前記分布の移動に応じた表示画像を重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
2. The terahertz wave detection device according to claim 1,
In the display image generation process, an image captured by the camera is used as the background image, and a display image corresponding to the movement of the distribution is superimposed on the image captured by the camera and displayed on the display.
A terahertz wave detection device.
請求項1に記載のテラヘルツ波検出装置において、
前記分布算出処理では、前記対象物による吸収がない平坦部の信号強度をR、前記対象物が前記テラヘルツ波を吸収することにより減衰した周波数の信号強度をS、及び前記距離をdとした際に、下式(1)により前記対象物の前記分布を算出し、算出した前記分布に関する情報に基づいて、前記分布の移動を算出する、
対象物の分布=R/S/d・・・(1)
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
2. The terahertz wave detection device according to claim 1,
In the distribution calculation process, when a signal intensity of a flat portion where there is no absorption by the object is R, a signal intensity of a frequency attenuated due to the object absorbing the terahertz wave is S, and the distance is d, the distribution of the object is calculated by the following formula (1), and a movement of the distribution is calculated based on information about the calculated distribution:
Distribution of objects = R / S / d (1)
A terahertz wave detection device.
請求項1に記載のテラヘルツ波検出装置において、
前記対象物は不可視のガスであり、
前記分布の移動に応じた表示画像は、前記ガスの分布の移動を図示した画像であり、
前記背景の画像に前記ガスの分布の移動を図示した画像を重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
2. The terahertz wave detection device according to claim 1,
the object is an invisible gas,
the display image according to the shift in distribution is an image illustrating the shift in distribution of the gas;
an image illustrating the movement of the gas distribution is superimposed on the background image and displayed on the display;
A terahertz wave detection device.
請求項1に記載のテラヘルツ波検出装置において、
前記テラヘルツ波検出装置は、当該テラヘルツ波検出装置を支持する支持台、及び当該支持台に連結された伸縮棒を含む伸縮装置に取り付けられ、
前記テラヘルツ波検出装置により前記伸縮棒の伸縮量を異ならせて前記対象物を複数回測定させ、
前記分布算出処理では、各回の測定において前記テラヘルツ波検出装置から前記対象物の幅方向端部を計測した際の最大角度をθ1、θ2を算出し、前記複数回の測定間における前記伸縮量の差からなる分析距離差をlとした際に、下式(2)により前記テラヘルツ波検出装置から前記対象物までの距離Lgを算出し、
前記対象物による吸収がない平坦部の信号強度をR、前記対象物が前記テラヘルツ波を吸収することにより減衰した周波数の信号強度をS、及び前記距離Lgとした際に、下式(3)により前記対象物の前記分布を算出し、算出した前記分布に関する情報に基づいて、前記分布の移動を算出す
Lg=ltanθ1/(tanθ2-tanθ1)・・・(2)
対象物の分布=R/S/Lg・・・(3)
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
2. The terahertz wave detection device according to claim 1,
the terahertz wave detection device is attached to a support base that supports the terahertz wave detection device, and an extension device including an extension rod connected to the support base;
The object is measured a plurality of times by the terahertz wave detection device while varying the amount of expansion and contraction of the expansion rod;
In the distribution calculation process, maximum angles θ1 and θ2 when the width direction end of the object is measured from the terahertz wave detection device in each measurement are calculated, and an analysis distance difference resulting from the difference in the amount of expansion and contraction between the multiple measurements is set to 1. A distance Lg from the terahertz wave detection device to the object is calculated by the following formula (2):
When the signal intensity of a flat portion where there is no absorption by the object is R, the signal intensity of a frequency attenuated due to the object absorbing the terahertz wave is S, and the distance Lg is Lg, the distribution of the object is calculated by the following formula (3), and a shift of the distribution is calculated based on information about the calculated distribution.
Lg=ltanθ1/(tanθ2-tanθ1)...(2)
Distribution of objects = R / S / Lg (3)
A terahertz wave detection device.
請求項1に記載のテラヘルツ波検出装置において、
前記表示画像生成処理では、
複数の軸で前記対象物の分布の移動に関する情報を取得し、当該分布の移動に対応した評価パラメータを求め、前記評価パラメータの時系列変化量を示すグラフィック画像データを前記分布の移動に応じた表示画像として生成し、
前記背景の画像に前記グラフィック画像データを重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
2. The terahertz wave detection device according to claim 1,
In the display image generation process,
acquiring information about a shift in distribution of the object along a plurality of axes, determining an evaluation parameter corresponding to the shift in distribution, and generating graphic image data showing a time series change in the evaluation parameter as a display image corresponding to the shift in distribution;
the graphic image data is displayed on the display in a superimposed manner on the background image;
A terahertz wave detection device.
請求項7に記載のテラヘルツ波検出装置であって、
前記表示画像生成処理では、
前記評価パラメータの時系列変化に基づいて、前記分布の移動の変化方向とは異なる方向に向かう経路を示すグラフィック画像を更に生成し、
前記背景の画像に前記経路を示すグラフィック画像を更に重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
8. The terahertz wave detection device according to claim 7,
In the display image generation process,
Further generating a graphic image showing a path moving in a direction different from the direction of change of the distribution movement based on the time series change of the evaluation parameter;
a graphic image showing the route is further superimposed on the background image and displayed on the display;
A terahertz wave detection device.
請求項3に記載のテラヘルツ波検出装置であって、
前記対象物は、匂い成分であって、
前記解析処理では、前記反射テラヘルツ波に基づいて匂い成分を特定し、
前記表示画像生成処理では、前記特定された匂い成分の種類を示すグラフィック画像を生成し、
前記カメラで撮像された画像において前記匂い成分が検知された実空間が撮像された領域を特定し、前記背景の画像の前記特定した領域上に前記特定された匂い成分の種類を示すグラフィック画像を重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出装置。
4. The terahertz wave detection device according to claim 3,
The target substance is an odor component,
In the analysis process, an odor component is identified based on the reflected terahertz wave,
The display image generating process generates a graphic image showing the type of the identified odor component,
A region in the image captured by the camera that represents the real space in which the odor component is detected is identified, and a graphic image showing the type of the identified odor component is superimposed on the identified region of the background image and displayed on the display.
A terahertz wave detection device.
対象物を含む2次元領域に、特定の周波数を含む送信信号に基づくテラヘルツ波を照射するステップと、
カメラで撮像された背景の画像を取得するステップと、
前記対象物の背後に存在する反射物で反射された反射テラヘルツ波を受信するステップと、
受信した前記反射テラヘルツ波を解析するステップと、
前記反射テラヘルツ波を解析するステップでの解析結果に基づいて、前記解析結果に基づく表示画像を生成するステップと、
前記カメラで撮影された背景の画像に前記表示画像を重畳してディスプレイに表示するステップと、を含み、
前記テラヘルツ波は、周波数をスイープさせた送信信号に基づくテラヘルツ波であり、
前記受信した前記反射テラヘルツ波を解析するステップにおいて
記テラヘルツ波の送受信器から前記反射物までの距離を算出し、
前記テラヘルツ波の強度、前記テラヘルツ波に対する前記反射テラヘルツ波の減衰量、及び前記距離に基づいて、前記対象物の分布の移動を算出し、
記解析結果に基づく表示画像を生成するステップにおいて、
前記カメラで撮影された画像の背景に合わせて、前記分布の移動に応じた表示画像を生成する、
ことを特徴とするテラヘルツ波検出方法。
A step of irradiating a two-dimensional area including an object with terahertz waves based on a transmission signal including a specific frequency;
acquiring an image of a background captured by a camera;
receiving a reflected terahertz wave reflected by a reflecting object present behind the object ;
analyzing the received reflected terahertz wave;
generating a display image based on an analysis result based on the analysis result in the step of analyzing the reflected terahertz wave;
and displaying the display image on a display by superimposing the display image on an image of the background captured by the camera,
the terahertz wave is a terahertz wave based on a transmission signal whose frequency is swept,
In the step of analyzing the received reflected terahertz wave ,
Calculating a distance from a transmitter /receiver of the terahertz wave to the reflecting object;
Calculating a movement of the distribution of the objects based on the intensity of the terahertz waves, the attenuation of the reflected terahertz waves relative to the terahertz waves, and the distance;
In the step of generating a display image based on the analysis result,
generating a display image according to the movement of the distribution in accordance with the background of the image captured by the camera;
A terahertz wave detection method comprising:
テラヘルツ波を発信する発信器、及び前記テラヘルツ波を照射する対象物の背後に存在する反射物で反射された反射テラヘルツ波を受信する受信器を含むテラヘルツ波送受信器に接続し、
カメラとディスプレイを有する情報処理装置であって、
前記テラヘルツ波送受信器は、特定の周波数を含む周波数をスイープさせた送信信号に基づくテラヘルツ波を照射し、
前記情報処理装置は、
受信した反射テラヘルツ波を解析する解析処理と、
前記解析処理の解析結果に基づいて、前記カメラで撮影された画像に解析結果に基づく画像を重畳する表示画像を生成し、前記ディスプレイに出力する表示画像生成処理と、を実行し、
前記解析処理では
記テラヘルツ波送受信器から前記反射物までの距離を算出する距離算出処理と、
前記発信器から発した前記テラヘルツ波の強度、前記発信器から照射されたテラヘルツ波に対する受信したテラヘルツ波の減衰量、及び前記距離に基づいて、前記対象物の分布の移動を算出する分布算出処理と、
を実行し、
前記表示画像生成処理では、
前記カメラで撮像された画像の背景に合わせて、前記分布の移動に応じた表示画像を生成し背景の画像に前記表示画像を重畳して前記ディスプレイに表示する、
ことを特徴とする情報処理装置。
a transmitter that transmits terahertz waves and a receiver that receives terahertz waves reflected by a reflecting object present behind an object onto which the terahertz waves are irradiated;
An information processing device having a camera and a display,
The terahertz wave transmitter/receiver emits terahertz waves based on a transmission signal swept over a frequency range including a specific frequency;
The information processing device includes:
an analysis process for analyzing the received reflected terahertz wave;
a display image generating process for generating a display image by superimposing an image based on the analysis result on the image captured by the camera based on the analysis result of the analysis process, and outputting the display to the display;
In the analysis process ,
a distance calculation process for calculating a distance from the terahertz wave transceiver to the reflecting object;
a distribution calculation process for calculating a movement of the distribution of the object based on the intensity of the terahertz wave emitted from the transmitter, the attenuation of the received terahertz wave relative to the terahertz wave irradiated from the transmitter, and the distance;
Run
In the display image generation process,
a display image corresponding to the movement of the distribution is generated in accordance with the background of the image captured by the camera, and the display image is superimposed on the background image and displayed on the display;
23. An information processing apparatus comprising:
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