(57)【要約】【課題】  小型、軽量で携帯に便利であり、屋外等商用電源の使用ができない場所においても分光器として使用することができ、さらに、測定結果を容易に他者に伝達できるようになされた携帯通信端末を提供する。【解決手段】  カメラ部１７により撮影されたカラー画像をデジタル信号化し、このカラー画像における対象物のＲＧＢ数値とカメラ部１７が備えるカラーフィルタの分光特性及びカメラ部１７の感度の分光スペクトル特性とに基づく演算によりスペクトルを求め、このスペクトルをカメラ部１７により白色部を撮影したときに得られるスペクトルを基準として補正することにより、対象物の分光スペクトルを再構成する。そして、得られた対象物の分光スペクトルのデータを通信部１２を介して外部に送信する。【選択図】  図３
2005148018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物のカラー撮影を行うカメラ部と、
上記カメラ部により撮影されたカラー画像をデジタル信号化し、このカラー画像における上記対象物のＲＧＢ数値とカメラ部が備えるカラーフィルタの分光特性及びカメラ部の感度の分光スペクトル特性とに基づく演算によりスペクトルを求め、このスペクトルを、上記カメラ部により白色部を撮影したときに得られるスペクトルを基準として補正することにより、上記対象物の分光スペクトルを再構成する演算部と、
上記演算部により得られた上記対象物の分光スペクトルのデータを外部に送信する通信部と
を備えたことを特徴とする携帯通信端末。
【請求項２】
上記演算部により得られた上記対象物の分光スペクトルに基づいて、該対象物の性状を判別する判別部を備え、
上記通信部は、上記判別部における判別結果を示すデータを外部に送信する
ことを特徴とする請求項１記載の携帯通信端末。
【請求項３】
請求項１記載の携帯通信端末より送信された上記対象物の分光スペクトルのデータを受信し、受信されたデータを、分光スペクトルと物質の性状とを関係付けるデータベースに照合して、上記対象物の性状を判別する
ことを特徴とする分光解析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光機能を有するいわゆる携帯電話の如き携帯通信端末に関し、また、このような携帯通信端末を用いて構築される分光解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物質の材質の特定や、尿や皮膚の色に基づく健康状態の判定、あるいは、試薬を加えることによる水質の判定においては、これら対象物の分光スペクトルを測定し、または、測定された分光スペクトルに基づいてさらに色度を求めることが行われている。
【０００３】
これら対象物の分光スペクトルの測定は、これら対象物に対し、分光スペクトルが較正された白色光を照射し、この白色光の対象物からの反射光を分光測定することにより行われる。そして、このような分光スペクトルの測定は、分光器を用いて行われる。
【０００４】
分光器は、白色光を発する光源と、この光源より発せられる白色光を対象物に導く往路光ファイバと、この白色光の対象物による反射光を分光部に導く復路光ファイバと、この復路光ファイバにより導かれた対象物による反射光を分光する分光部とを有して構成されている。
【０００５】
この分光器においては、対象物による反射光を分光して得られる分光スペクトルに基づいて、対象物の分光反射率を算出し、さらに、対象物の色度を求める。
【０００６】
これら分光反射率や色度を、予め測定されて特定されている分光反射率または色度と物質の材質、健康状態、あるいは、水質との関係に照合することにより、これら物質の材質等を特定することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９２２５９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のような分光器を使用する場合においては、予め分光スペクトルが較正された白色光を発する光源を用いなければならない。したがって、この分光器を携帯する場合においては、このような光源もともに携帯する必要がある。このような光源まで含めた分光器は、装置としてかなり大型のものになってしまい、携帯には不便である。
【０００９】
また、このような光源は、消費電力が大きいので、これを乾電池等によって点灯させることはできず、商用電源等の外部電源を使用する必要がある。したがって、屋外等、商用電源の使用が困難な場所においては、分光器の使用ができない場合がある。
【００１０】
さらに、このような分光器による測定を屋外や遠隔地において行った場合において、この分光器による測定結果を他者に伝達することが不便であった。すなわち、このような分光器による測定結果のデータは、データ量として膨大なものになるため、これを保存して持ち帰るには、例えば、パーソナルコンピュータ装置に内蔵されているハードディスクの如き記憶装置などを使用する必要がある。したがって、このような場合には、光源を含む分光器のみならず、パーソナルコンピュータ装置まで携行しなければならず、極めて不便であった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、小型、軽量に構成されて携帯に便利であり、また、屋外等の商用電源の使用ができない場所においても分光器として使用することができ、さらに、測定結果を容易に他者に伝達できるようになされた携帯通信端末を提供し、また、このような携帯通信端末を用いた分光解析システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するため、本発明に係る携帯通信端末は、対象物のカラー撮影を行うカメラ部と、このカメラ部により撮影されたカラー画像をデジタル信号化しこのカラー画像における対象物のＲＧＢ数値とカメラ部が備えるカラーフィルタの分光特性及びカメラ部の感度の分光スペクトル特性とに基づく演算によりスペクトルを求めこのスペクトルをカメラ部により白色部を撮影したときに得られるスペクトルを基準として補正することにより対象物の分光スペクトルを再構成する演算部と、この演算部により得られた対象物の分光スペクトルのデータを外部に送信する通信部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明は、上述の携帯通信端末において、演算部により得られた対象物の分光スペクトルに基づいて対象物の性状を判別する判別部を設け、通信部は、この判別部における判別結果を示すデータを外部に送信することを特徴とするものである。
【００１４】
そして、本発明に係る分光解析システムは、上述の携帯通信端末より送信された対象物の分光スペクトルのデータを受信し、受信されたデータを分光スペクトルと物質の性状とを関係付けるデータベースに照合して、対象物の性状を判別することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る携帯通信端末においては、演算部が、カメラ部により撮影されたカラー画像をデジタル信号化しこのカラー画像における対象物のＲＧＢ数値とカメラ部が備えるカラーフィルタの分光特性及びカメラ部の感度の分光スペクトル特性とに基づく演算によりスペクトルを求めこのスペクトルをカメラ部により白色部を撮影したときに得られるスペクトルを基準として補正することにより対象物の分光スペクトルを再構成するので、小型、軽量に構成することができ、屋外等、商用電源の使用ができない場所においても分光器として使用することができる。
【００１６】
また、この携帯通信端末においては、通信部が、演算部により得られた対象物の分光スペクトルのデータを外部に送信するので、測定結果を容易に他者に伝達することができる。
【００１７】
また、本発明に係る携帯通信端末において、演算部により得られた対象物の分光スペクトルに基づいて対象物の性状を判別する判別部を設け、通信部は、この判別部における判別結果を示すデータを外部に送信することとした場合には、通信部が送信するデータ量を少なくすることができる。
【００１８】
そして、本発明に係る分光解析システムにおいては、上述の携帯通信端末より送信された対象物の分光スペクトルのデータを受信し、受信されたデータを分光スペクトルと物質の性状とを関係付けるデータベースに照合して、対象物の性状を判別するので、分光測定が屋外や遠隔地において行われた場合であっても、この分光測定の結果に基づく判定を即座に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２０】
〔携帯通信端末の構成〕
本発明に係る携帯通信端末は、図１に示すように、第１の筐体部１と、第２の筐体部２とを有して構成されている。これら第１及び第２の筐体部１，２は、それぞれ主面部が互いに略々同一の長方形状となされた薄い筐体として構成されており、初期状態においては互いに重ねられた状態となっている。
【００２１】
第２の筐体部２は、第１の筐体部１の一端側において、この第１の筐体部１に対して、一端側を回転操作可能に支持されている。これら第１及び第２の筐体部１，２は、使用状態においては、図１に示すように、第２の筐体部２が第１の筐体部１に対して回動され、互いの支持部を介して略々直線状に開かれた状態となされる。
【００２２】
第１の筐体部１は、この携帯通信端末の動作を制御する制御部を内蔵しており、一主面部上に操作部３を備えている。この操作部３は、制御部に接続された複数の操作キーを有して構成されている。この操作部３をなす操作キーが押圧操作されると、操作された操作キーに応じた信号が制御部に入力される。この操作部３の複数の操作キーのうちの１０個の操作キーは、０乃至９の数字に対応されたテンキーとなされている。
【００２３】
第２の筐体部２の初期状態において第１の筐体部１に対向する側の主面部上には、表示画面部４が設けられている。この表示画面部４は、例えば、液晶表示装置により構成されており、第１の筐体部１内の制御部に接続されており、この制御部の制御にしたがって所定の表示を行う。
【００２４】
そして、第１の筐体部１には、他端側部分にマイクロホン部（送話部）５が設けられている。また、第２の筐体部２の他端側部分には、スピーカ部（受話部）６が設けられている。これらマイクロホン部５及びスピーカ部６は、それぞれ制御部に接続されており、電話機としての送話部及び受話部となる。
【００２５】
また、第１及び第２の筐体部１，２のいずれかには、カメラ部１７が内蔵されている。このカメラ部１７は、撮像レンズと、この撮像レンズが形成する像を撮像する固体撮像素子（ＣＣＤ）とを有して構成され、対象物のカラー撮影を行うものである。
【００２６】
この携帯通信端末において、図２に示すように、制御部１０は、制御ライン１１に接続されている。そして、この制御ライン１１には、通信部となる通信回路１２、表示画面部４、操作部３、撮像制御部１３、メモリ１４及び演算部１５が接続されている。この制御ライン１１に接続されている各ブロックは、制御部１０によって制御されて動作する。
【００２７】
通信回路１２は、アンテナ１６を介して、電話回線に接続された他の通信端末との間で無線データ通信を行う。また、撮像制御部１３は、カメラ部１７に接続されており、このカメラ部１７を制御するとともに、このカメラ部１７から出力される撮像データを受信する。
【００２８】
そして、通信回路１２、表示画面部４、撮像制御部１３及びメモリ１４は、データライン１８に接続されている。さらに、このデータライン１８には、マイクロホン部５及びスピーカ部６が接続されている。このデータライン１８に接続されている各ブロックは、互いにデータの授受を行うことができる。
【００２９】
〔電話機能〕
この携帯通信端末において、制御部１０は、操作部３に対する入力操作に応じて通信回路１２を制御し、電話の発呼、または、着信した電話に対する応答を行う。また、制御部１０は、マイクロホン部５から入力された音声データを通信回路１２に送って送信させるとともに、通信回路１２により受信された音声データをスピーカ部６から出力させる。
【００３０】
〔メール機能〕
そして、この携帯通信端末において、制御部１０は、操作部３に対する入力操作に応じて通信回路１２を制御し、メール（文字データ）の発信、または、メールの受信を行う。すなわち、このメールモードにおいては、操作部３から入力された文字データがメモリ１４に格納されるとともに通信回路１２に送られて送信され、通信回路１２により受信された文字データがメモリ１４に格納されるとともに表示画面部４により表示される。
【００３１】
なお、このメール機能の実行においては、文字データとともに、メモリ１４に格納された画像データその他のデータを添付して通信回路１２により送信することができ、また、通信回路１２により文字データに添付された画像データその他のデータが受信された場合には、これらのデータがメモリ１４に格納されるとともに表示画面部４により表示される。
【００３２】
〔カメラ機能〕
そして、この携帯通信端末においては、操作部３に対する入力操作に応じて、制御部１０が画像制御部１９を介してカメラ部１７を制御し、カメラ部１７により撮像された画像データのメモリ１４への格納、格納された画像データの読出し及び表示画面部４への表示が行われる。
【００３３】
〔分光機能〕
この携帯端末装置は、分光機能を有している。すなわち、この分光機能を実行する場合においては、制御部１０が演算部１５を制御して、カメラ部１７より出力される画像データに対して所定の信号処理を行うことにより、分光スペクトル及び／又は色度の算出を行う。
【００３４】
すなわち、演算部１５は、図３のフローチャートに示すように、ステップｓｔ１において、カメラ部１７により撮影されたカラー画像データをデジタル信号化し、ステップｓｔ２に進む。ステップｓｔ２では、演算部１５は、デジタル信号化されたカラー画像データにおける対象物上の測定点のＲＧＢ（赤、緑、青）数値と、図４に示すようなカメラ部１７が備えるカラーフィルタの分光特性及びカメラ部１７の感度の分光スペクトル特性とに基づく演算により、分光スペクトルを求め、メモリ１４に記憶させる。なお、カメラ部１７のカラーフィルタの分光特性及びカメラ部１７の感度の分光スペクトル特性は、予め既定のデータとして、メモリ１４に記憶されている。
【００３５】
また、ここで、対象物上の測定点は、図５に示すように、撮像された画像Ｉ内の十分に小さな（画角の狭い）領域Ｓとなされている。測定点の範囲が広いと、測定点内に種々の色が混在してしまう虞れがあり、対象物に関する判定にとって意味のあるデータが得られない虞れがあるからである。
【００３６】
次のステップｓｔ３では、演算部１５は、ステップｓｔ２で求められた分光スペクトルを、カメラ部１７により基準となる白色部を撮影したときに得られるスペクトルを基準として補正し、対象物の分光スペクトルとして再構成する。
【００３７】
この補正は、ホワイトバランス補正といわれる操作であり、上述のように基準となる白色部を撮影したときに得られるスペクトルを基準に行ってもよく、また、その場所における光源（照明）を直接撮影して得られるスペクトルを基準として行ってもよい。
【００３８】
基準となる白色の物は、予め用意して持参していなければならないので、若干不便であるが、光源（照明）を直接撮影することにすれば、このような不便はない。一方、光源（照明）を直接撮影するようにした場合には、光源が直射日光など強力な光源であるときには、良好にホワイトバランス補正が行えない虞れがある。このような場合には、ＮＤフィルタ（Neutral Density Filter）のような、分光透過率が一様なフィルタを用いて、カメラ部１７に入射する光量を減少させるとよい。
【００３９】
このようにして、この携帯端末装置においては、図６ａ乃至図８ｃに示すように、対象物の分光スペクトルを５０ｎｍ程度の測定誤差で再現できる。
【００４０】
図６ａにおいては、この携帯通信端末により得られた略々赤色の対象物の分光スペクトル及び従来の分光器により同一対象物について得られた分光スペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、上述と同様の方法により得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４１】
図６ｂにおいては、この携帯通信端末により得られた略々白色の対象物の分光スペクトル及び従来の分光器により同一対象物について得られた分光スペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、上述と同様の方法により得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４２】
図６ｃにおいては、この携帯通信端末により得られた略々赤色の対象物の分光スペクトルを略々白色の対象物の分光スペクトルに基づいて補正したスペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、同様に補正して得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４３】
図７ａにおいては、この携帯通信端末により得られた略々緑色の対象物の分光スペクトル及び従来の分光器により同一対象物について得られた分光スペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、上述と同様の方法により得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４４】
図７ｂにおいては、この携帯通信端末により得られた略々白色の対象物の分光スペクトル及び従来の分光器により同一対象物について得られた分光スペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、上述と同様の方法により得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４５】
図７ｃにおいては、この携帯通信端末により得られた略々緑色の対象物の分光スペクトルを略々白色の対象物の分光スペクトルに基づいて補正したスペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、同様に補正して得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４６】
図８ａにおいては、この携帯通信端末により得られた略々黄色の対象物の分光スペクトル及び従来の分光器により同一対象物について得られた分光スペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、上述と同様の方法により得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４７】
図８ｂにおいては、この携帯通信端末により得られた略々白色の対象物の分光スペクトル及び従来の分光器により同一対象物について得られた分光スペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、上述と同様の方法により得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４８】
図８ｃにおいては、この携帯通信端末により得られた略々黄色の対象物の分光スペクトルを略々白色の対象物の分光スペクトルに基づいて補正したスペクトルを実線で示している。また、いわゆるデジタルスチルカメラを用いて、同様に補正して得られた同一対象物についての分光スペクトルを点線で示している。
【００４９】
なお、この携帯端末装置において、ホワイトバランス補正は、例えば、「太陽光（晴れ）」、「太陽光（曇り）」、「白熱電球光」、「蛍光灯光」などのような、光源の種類に応じた段階的な設定を予め定めておき、これらの設定からユーザが光源の種類を判断して選択することにより行うようにしてもよい。
【００５０】
そして、次のステップｓｔ４では、演算部１５は、ステップｓｔ３で補正された分光スペクトルに基づいて、対象物の色度を算出する。
【００５１】
そして、この携帯端末装置においては、上述のようにして得られた対象物の分光スペクトルのデータ及び／又は色度を示すデータは、通信回路１２により、メールとして、または、いわゆるメールに対する添付ファイルとして、外部に送信される。このときには、上述したメール機能が使用される。
【００５２】
また、この携帯端末装置は、演算部１５により得られた対象物の分光スペクトルに基づいて、対象物の性状を判別する判別部を備えることとしてもよい。この判別部は、演算部１５により得られた対象物の分光スペクトルのデータを、メモリ１４内に予め記憶された物質の性状（材質、状態）に関する情報データベースに照合し、対象物の材質、状態などの性状を判別する。このような対象物の性状の判別としては、対象物を尿や皮膚とした場合において、健康状態の判定や、対象物を試薬を加えた（または、加えない）水とした場合において、水質の判定などとして応用することができる。
【００５３】
この場合には、通信部１２は、判別部における判別結果を示すデータをも外部に送信するようにすることができる。
【００５４】
〔分光解析システム〕
上述のような本発明に係る携帯端末装置を用いることにより、分光解析システムを構築することができる。すなわち、この分光解析システムは、図９に示すように、上述の携帯通信端末２０と、この携帯端末装置より送信された対象物の分光スペクトルのデータを受信する受信装置２１と、この受信装置２１により受信されたデータを分光スペクトルと物質の性状とを関係付けるデータベース２２に照合して対象物の性状を判別する判別装置２３とにより構成される。
【００５５】
この分光解析システムにおいては、判別装置２３は、受信装置２１により携帯端末装置から受信されたデータに基づいて、対象物の材質、状態などの性状を判別することができ、健康状態の判定や、水質の判定などを行うことができる。
【００５６】
そして、この分光解析システムにおいては、携帯端末装置のメモリには収納できないようなデータ量の多いデータベースを使用することができる。さらに、分光解析システムにおけるデータベース２２は、現在では測定対象になっていない各種の新規材料、環境や健康管理分野などについての新たなデータを追加してゆくことができ、携帯端末装置の機能を変更しなくとも、新規材料等の新たなデータに対応してゆくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る携帯通信端末の構成を示す斜視図である。
【図２】上記携帯通信端末の回路構成を示すブロック図である。
【図３】上記携帯通信端末の動作を示すフローチャートである。
【図４】上記携帯端末装置のカメラ部が備えるカラーフィルタの分光透過特性を示すグラフである。
【図５】上記携帯通信端末において撮像される画像と測定点との関係を示す正面図である。
【図６ａ】上記携帯通信端末により得られた略々赤色の対象物の分光スペクトルを示すグラフである。
【図６ｂ】上記携帯通信端末により得られた略々白色の対象物の分光スペクトルを示すグラフである。
【図６ｃ】上記携帯通信端末により得られた略々赤色の対象物の分光スペクトルを略々白色の対象物の分光スペクトルに基づいて補正したスペクトルを示すグラフである。
【図７ａ】上記携帯通信端末により得られた略々緑色の対象物の分光スペクトルを示すグラフである。
【図７ｂ】上記携帯通信端末により得られた略々白色の対象物の分光スペクトルを示すグラフである。
【図７ｃ】上記携帯通信端末により得られた略々緑色の対象物の分光スペクトルを略々白色の対象物の分光スペクトルに基づいて補正したスペクトルを示すグラフである。
【図８ａ】上記携帯通信端末により得られた略々黄色の対象物の分光スペクトルを示すグラフである。
【図８ｂ】上記携帯通信端末により得られた略々白色の対象物の分光スペクトルを示すグラフである。
【図８ｃ】上記携帯通信端末により得られた略々黄色の対象物の分光スペクトルを略々白色の対象物の分光スペクトルに基づいて補正したスペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明に係る分光解析システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  第１の筐体部
２  第２の筐体部
３  操作部
４  表示画面部
１０  制御部
１２  通信回路部
１４  メモリ
１５  演算部
１７  カメラ部
２０  携帯端末装置
２１  受信装置
２２  データベース
２３  判別装置
【図１】
2005148018.tif 000003
【図２】
2005148018.tif 000004
【図３】
2005148018.tif 000005
【図４】
2005148018.tif 000006
【図５】
2005148018.tif 000007
【図６ａ】
2005148018.tif 000008
【図６ｂ】
2005148018.tif 000009
【図６ｃ】
2005148018.tif 000010
【図７ａ】
2005148018.tif 000011
【図７ｂ】
2005148018.tif 000012
【図７ｃ】
2005148018.tif 000013
【図８ａ】
2005148018.tif 000014
【図８ｂ】
2005148018.tif 000015
【図８ｃ】
2005148018.tif 000016
【図９】
2005148018.tif 000017