JP4635201B2 - 端末装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、携帯電話端末のような携帯可能に小型に構成された端末装置に関し、特に静止画又は動画を撮影する撮影手段と、その撮影手段で撮影された画像を表示させる表示手段を内蔵した端末装置に関する。
近年、携帯電話端末にCCDイメージャなどの撮影手段を内蔵させて、この撮影手段で静止画像又は動画像の撮影を行うようにしたものが、各種普及している。撮影された静止画像又は動画像は、端末に内蔵された表示パネルで表示させることができ、また端末が備える無線電話機能を利用して、他の端末などに画像を伝送することもできる。
携帯電話端末以外でも、例えばPDAなどの小型の情報処理端末に撮影手段を内蔵させて、画像の取り込みができるようにしたものが実用化されている。
特許文献1には、携帯電話端末に撮影手段を内蔵させた例についての開示がある。
特開2004−80442号公報
ところで、携帯電話端末に内蔵される撮影手段は、比較的低コストに製作させる要求があり、単体のカメラ装置(いわゆる電子スチルカメラ、ビデオカメラ)に比べて、機能や性能が劣る傾向にあり、機能や性能が十分であるとは言えない問題があった。携帯電話端末などの携帯用の端末装置は、利用者が常時携帯して使用するケースが多く、撮影機能が多機能化すれば、それだけ撮影手段が有効に活用されるが、従来は十分に活用されているとは言えなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、携帯電話端末のような端末に内蔵された撮影手段を有効に活用できるようにすることを目的とする。
本発明は、所定の画素配列により可視光の像光の撮像を行って撮像信号を出力すると共に、画素配列の中の特定位置の画素で近赤外線成分を検出するイメージャと、イメージャで得られた撮像信号から表示用の画像信号を生成させる画像信号生成手段と、イメージャの特定位置の画素から得られた近赤外線成分と、前記特定位置に隣接した画素から得られた可視光領域内の特定の色の成分との差分を検出する検出手段と、検出手段で検出された差分の値を、予め設定された所定の演算で変換する変換手段と、画像信号生成手段で生成された画像に特定位置を示す印を重畳表示させると共に、変換手段で変換された値、又は変換された値に対応した表示を行う表示手段とを備えたものである。
本発明によると、携帯電話端末などの端末装置に内蔵された撮影手段を利用して撮影された信号を利用して、特定の色の成分と近赤外線成分との差分を検出して、植物の鮮度に対応した測定値を得て、その測定値などを表示させることができ、本発明の端末装置を所持していれば、どこにいても、植物の鮮度が簡単に判断できるようになる。
この場合、表示手段は、撮影手段で撮影された可視光領域の画像を表示させ、その表示画像中に、測定したポイントに対応した印を重畳表示させることで、どの位置の鮮度を測定しているのか、撮影画像の表示から直接判断でき、測定時の利便性が向上する。
また、撮影手段は、可視光領域の特定の色の信号を検出するマトリクス状に配置された画素と、近赤外線領域の帯域の信号を検出する特定位置の画素とを備えて、特定位置の画素とその画素に隣接した画素の出力を、検出手段で検出することで、一度の撮影で2つの信号成分が得られて、測定できるようになる。
以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
本例においては、撮影手段としてのカメラが内蔵された携帯電話端末装置に適用した例としてある。
図1は、本例の携帯電話端末装置の構成例を示した図である。まず、本例の携帯電話端末装置10の受信系の構成について説明すると、無線通信用のアンテナ11が受信処理部12に接続してあり、受信処理部12で所定の周波数の無線信号の受信を行い、受信信号を復調処理部13に送り、伝送用に変調された信号の復調処理を行い、復調して得たデータを、データ処理部14に供給する。データ処理部14では、受信データに含まれる各データを抽出する。例えば、音声データについては、デジタル/アナログ変換部15に供給してアナログ音声信号とし、そのアナログ音声信号をスピーカ16に供給して出力させる。受信した制御データやメールデータなどの音声データ以外のデータについては、制御部21又はメモリ22に供給する。
次に、送信系の構成について説明すると、マイクロフォン17が出力する音声信号を、アナログ/デジタル変換部18でデジタル音声データに変換し、変換された音声データをデータ処理部14に供給して、送信用のパケット構造とする。データ処理部14で得られた送信パケットは、変調処理部19に供給して送信用に変調し、その変調された信号を送信処理部20に供給して所定の送信周波数とし、アンテナ11から無線送信させる。メールデータ、制御データなどの音声データ以外のデータを送信させる場合には、データ処理部14で、これらのデータを送信パケットに含ませる。
携帯電話端末装置10が備える制御部21は、メモリ22に記憶されたプログラムに基づいて、端末装置10内の各種処理の制御を行うようにしてある。後述するカメラブロック30での撮影や、そのカメラブロック30で撮影された画像を使用した鮮度測定処理についても、制御部21の制御で実行される。端末装置10が備える表示部23での表示についても、制御部21が制御する。また、操作キーなどで構成される操作部24の操作データが制御部21に供給されて、ユーザ操作に基づいた制御処理が実行される。
そして本例の携帯電話端末装置10は、撮影手段としてのカメラブロック30を備える。カメラブロック30は、像光の撮像を行うレンズ31(図2)を備え、そのレンズ31を介して結像した像光を、CCDイメージャ32で電気信号(撮像信号)に変換する。CCDイメージャ32で得た撮像信号は、撮像信号読出部33で読み出されて、撮像信号処理部34に供給される。撮像信号処理部34では、CCDイメージャ32から読み出した撮像信号を、所定のフォーマットの画像信号に変換し、その変換された画像信号を、出力部35から出力させ、メモリ22(図1)に供給させて記憶させる。メモリ22に記憶された画像信号は、表示部23に表示させるとともに、ユーザ操作に基づいて、無線電話機能を利用して、任意の相手に送信することができる。撮影してメモリ22に記憶又は表示部23に表示させる画像としては、静止画像と動画像のいずれでもよい。なお、本例のCCDイメージャ32としては、可視光領域だけでなく、近赤外線領域の信号成分についてもある程度のレベルで検出感度を有するイメージャを使用してある。このような構成のCCDイメージャは、携帯電話端末装置に内蔵されるイメージャとしては、一般的なものである。
図3は、本例のCCDイメージャ32の撮像画素構成の例を示した図である。本例のCCDイメージャ32は、縦横所定数マトリクス状に、受光素子で構成される画素が結像面に配置してある。各画素としては、図3に示すように、赤色成分の撮像を行う赤色画素32Rと緑色画素32Gと青色画素32Bとが順に配置してあり、それぞれの色成分の撮像信号から、それぞれの原色信号を得る構成としてある。本例においては、このように画素が配置された内の、中央部などの特定の位置の画素だけについては、赤色成分よりも赤外線領域の近赤外線信号を受光して検出する近赤外線画素32IRとしてある。但し、赤色画素32Rが撮像する信号についても、近赤外線信号成分が含まれている。各画素32R、32G、32B、32IRが撮像する色成分は、それぞれの画素を構成する受光素子の上に配置された光学フィルタの特性で決まる。
近赤外線画素32IRが撮像して出力する近赤外線信号については、通常モードの撮影では使用せず、後述する鮮度測定モードで使用される。また、通常モードでの撮影時には、近赤外線画素32IRが配置された画素位置では、赤色画素32R、緑色画素32G、青色画素32Bのすくなくともいずれか1つが欠落することになるので、その欠落した画素の撮像信号については、隣接した同じ色の画素の信号成分を利用して補間する処理が必要になる。この補間処理については、例えば欠陥画素の信号の補間処理で通常行われている技術が採用できる。
また、図3の例では、近赤外線画素32IRを1画素だけ配置した例としたが、複数の画素を近赤外線画素32IRとしてもよい。
このように構成されたカメラブロック30で得られた撮像信号は、図2に示した撮像信号読出部33で読み出される。この場合、近赤外線画素32IRから読み出した信号は、他の画素から読出した信号とは別の系統の撮像信号(検出信号)として以後の回路で処理され、後述する鮮度検出処理に使用される。
図4は、本例の携帯電話端末装置の外形形状の構成例を示した図である。図4(a)は、携帯電話端末装置10を表側から見た図であり、図4(b)は、携帯電話端末装置10を裏側から見た図である。図4(a)に示すように、携帯電話端末装置10の表面には、カメラブロック30が備えるレンズ31が配置してあり、そのレンズ31の近傍に、ライト36が配置してある。ライト36は、例えば発光ダイオードを光源として使用して、カメラブロック30で撮影する際の照度が不足するときに使用されるものであり、例えば制御部21の制御で発光が行われる。本例の場合には、ライト36として使用される光源として、白色光を発光する光源としてあるが、その白色光には、近赤外線成分(イメージャ32の近赤外線画素32IRが検出する近赤外線成分と同じ成分)が含まれるようにしてある。ライト36については、例えば後述する鮮度測定モードでの撮影を行う際には、制御部21などの制御で常時発光するようにしてもよい。
図4(b)に示すように、携帯電話端末装置10の裏面には、表示部23を構成する表示パネル、操作部24を構成する操作キー、スピーカ16、マイクロフォン17などが配置してある。操作キーについては、一部のキー24a,24bが端末10の側面にも配置してある。さらに、端末10の上端にアンテナ11が配置してある。側面に配置されたキー24a,24bとしては、ここではキー24aをカメラ撮影用のシャッタボタンとしてあり、キー24bを鮮度測定用のボタンとしてある。これらのキー24a,24bの配置および機能割当は一例であり、例えば端末装置10の裏面側に配置されたキーを撮影や鮮度測定用のキーとしてもよい。
表示部23での表示としては、携帯電話としての一般的な表示である、発信時や着信時の電話番号表示、電池残量表示、受信レベル表示、メール表示、所定のサイトにアクセスした画面の表示などが行われる。そして、カメラブロック30で撮影を行った際には、その撮影した画像が、表示部23に表示される。鮮度測定時においても、カメラブロック30で撮影された全体画像を表示部23に表示させた上で、測定ポイントの測定値などが画面上に表示されるようになる。表示例の詳細については後述する。
次に、本例の携帯電話端末装置に内蔵されたカメラブロック30で撮影された信号から、被写体の鮮度を検出する処理について説明する。本例の鮮度測定処理は、制御部21内での処理で実行される。図5は、制御部21での鮮度測定に関する処理構成を示した機能ブロック図である。撮像信号を使用した鮮度測定処理そのものは、制御部21内での鮮度測定処理プログラムの実行で行われるが、まずその処理を機能ブロックとして説明すると、図5に示すように、メモリ22に記憶された1フレームの撮像データの中から、赤成分検出部21aで、測定ポイントの赤色成分のレベルを検出し、近赤外線成分検出部21bで測定ポイントの近赤外線成分のレベルを検出する。具体的には、近赤外線成分検出部21bで、近赤外線画素32IR(図3)が出力した信号のレベルを検出し、赤成分検出部21aで、その近赤外線画素32IRに隣接した位置の赤色画素32Rが出力した信号のレベルを検出する。
そして、それぞれの検出部21a,21bが検出したレベルのデータを、差分検出部21cに供給し、予め設定された演算式による差分検出処理を行う。差分検出処理を行う演算式としては、NDVI値と称される植物の鮮度を赤色成分と近赤外線成分との比から得る演算式である。NDVI値を算出する演算式については後述する。検出された差分のデータは、測定値算出部21dに供給して、表示をするための測定値を算出する。算出された測定値は、表示データ生成部21eに供給して、表示部23で測定値などを表示させるための表示用のデータが作成される。
図6は、制御部21での鮮度測定処理をフローチャートで示したものである。まず、カメラブロック30での撮影(測定)のモードを判断し(ステップS11)、撮影モードが通常のモードである場合には、通常撮影用の図示しない別の処理に移る。そして、撮影モードが鮮度測定モードである場合には、測定ポイントの赤色成分の抽出を行い(ステップS12)、測定ポイントの近赤外線成分の抽出を行い(ステップS13)、それぞれ抽出された信号成分を使用して、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)値の演算処理を行う(ステップS14)。NDVI値が算出されると、表示部23で表示させる測定値を算出した値に更新させる処理を行い(ステップS15)、連続して測定が行われる場合には、ステップS12に戻って、NDVI値の測定及び表示処理が繰り返される。
図7は、植物の鮮度と撮影される各色成分との関係の例を示した図である。図7の横軸は、光の波長(nm)を示し、縦軸はレベルを比率(最大レベルを100%)で示してある。特性a、b、cは、植物の葉に光を照射した場合に検出されるレベル分布を示したものであり、特性aは鮮度の高い(元気な)葉の特性であり、特性bは若干鮮度が落ちている(元気がない)葉の特性であり、特性cはさらに鮮度が悪くなった葉の特性である。
特性a,bは、可視光領域においては、緑色成分が高く、赤色成分が少なく、ほぼ同じ変化特性であり、人間の目にはほぼ同じ状態に見えて、見分けがつかない。ところが、ほぼ700nm以上の近赤外線領域においては、元気な葉の特性aは、非常にレベルが高くなるのに対して、鮮度がある程度悪くなった葉の特性bは、レベルがそれなりにしか高くならない。鮮度が非常に悪い葉の特性cの場合には、緑色のレベルが落ちており、見かけ上からも鮮度が悪いことが判る。
本例の場合には、この特性aと特性bとの違いを、赤色成分と近赤外線成分との差の検出から判るようにして、鮮度を測定できるようにしたものである。この図7に示したような関係があることに着目して、葉の鮮度を数値で表すようにしたのが、NDVI値である。NDVI値は、次の式により算出される。
NDVI値=(近赤外線成分値−赤色成分)/(近赤外線成分値+赤色成分)
ここで計算例を示すと、例えば図7の特性の場合、鮮度の高い特性aの場合のNDVI値としては、
NDVI値=(100−10)/(100+10)=90/110=0.82
となる。また、見かけ上は同じであっても鮮度が落ちた特性bの場合のNDVI値としては、
NDVI値=(50−10)/(50+10)=40/60=0.67
となる。さらに鮮度が落ちた特性cの場合のNDVI値としては、
NDVI値=(30−28)/(30+28)=40/60=0.03
となる。従って、NDVI値を検出することで、植物の鮮度が良いほど高い数値を示すようになり、特に見かけ上は変化がない状態でも、鮮度が高いか否かが判るようになる。
このような変化特性を示す植物としては、緑色の葉を持つ植物の場合に特に有効であり、例えば野菜の場合には、ほうれん草のような、いわゆる葉物野菜に特に有効である。路地などに植えられた樹木などの植物の場合にも、葉を測定(撮影)することで、鮮度(葉の元気度)が判り、木の状態が判断できる。
このようにして測定されたNDVI値の表示処理例を示したのが図8である。この例では、カメラブロック30で撮影された画像を表示部23のパネルに表示させた上で、その画像中の鮮度測定ポイントを、十字の印などで示すようにしてあり(十字の中心が測定ポイント)、表示パネルの上側には、NDVI値を数値で表示させてある。また、この例では、赤色成分の値と、近赤外線成分の値についても数値で表示させてある。なお、現在の測定を開始させてからのNDVI値の最大値を、同時に表示させるようにしてもよい。さらに、電池残量や受信レベルなどの携帯電話端末としての表示も同時に行うようにしてある。
図8の例では、NDVI値は、算出された数値を直接表示させるようにしたが、ユーザが判り易い値に換算した値を表示させるようにしてもよい。例えば、10段階の数値に換算して、その10段階の数値を表示させるようにしてもよい。また、算出された数値に対応した印を表示させるようにしてもよい。例えば、鮮度が非常によい状態、鮮度が通常の状態、鮮度が悪い状態の3段階などの複数段階の印を用意して、測定値に応じた印を表示させてもよい。
なお、このようにして測定されたNDVI値などは、その測定時に得られた撮影画像(静止画又は動画)とともにメモリ22に記憶させるようにして、後で表示させたり、あるいはメールに添付して任意の相手に送信するようにしてもよい。
このように本例の携帯電話端末装置10によると、内蔵されたカメラブロックを使用した撮影で、植物の鮮度が測定でき、その測定された鮮度を表示部23での表示で直接確認できるので、非常に便利である。例えば、商店に陳列された野菜や、購入して保存された野菜を、本例の携帯電話端末装置10で撮影して、鮮度の測定を行って表示させることで、鮮度が良いか悪いかが判り、商品を選ぶ判断材料や、保管された野菜が使えるか否かの判断材料とすることが可能になる。路地などに植えられた樹木を撮影した場合には、その樹木が元気か弱っているかの判断ができる。
なお、携帯電話端末装置が内蔵するカメラブロックが備えるイメージャとしては、もともとある程度のレベルで近赤外線成分に対する検出感度を持っており、赤外線撮影専用のカメラ用のイメージャよりは検出特性が悪いが、本例の如きNDVI値の検出に使用するためには十分な特性をもっており、図3に示した近赤外線成分を検出する画素を用意することが、比較的簡単に実現可能である。
ここまで説明した実施の形態では、図3に示した構造の専用のイメージャを使用する構成としたが、その他の構成で、同様な検出処理が行える構成としてもよい。例えば、図9に示したように、携帯電話端末装置10′として、レンズ31の脇に補助レンズ41を配置して、その補助レンズ41を介して入力した光で、近赤外線信号成分の撮影(検出)を行い、レンズ31を介して入力した光で撮像した赤色成分との差分から、NDVI値を得る構成とする。
図10は、図9に示す構成とした場合の、カメラブロックの構成例を示した図である。レンズ31を介して入力した被写体の像光は、CCDイメージャ32で撮像されて、撮像信号読出部33で読み出され、その読み出された撮像信号が、撮像信号処理部34で処理される。補助レンズ41を介して入力した光については、赤外線用CCDイメージャ42で撮像されて、撮像信号読出部43で読み出され、その読み出された撮像信号が、撮像信号処理部34に供給される。赤外線用CCDイメージャ42については、鮮度測定を行う測定ポイントの画素を備えた構成であればよく、1画面分の全ての画素は必要ない。また、レンズ41と赤外線用CCDイメージャ42との間には、近赤外線信号成分を抽出する光学フィルタを配置するようにしてもよい。
撮像信号処理部34では、それぞれのイメージャ32,42から読み出された信号を処理して出力部35から出力させ、制御部21又はメモリ22に供給して、NDVI値の算出処理及び表示処理を行う。NDVI値の算出処理及び表示処理については、上述した実施の形態で説明した処理と同様の処理でよく、携帯電話端末装置10′のその他の部分については、上述した実施の形態で説明した携帯電話端末装置10の構成と同様とする。
この図9及び図10に示した構成としたことで、赤色成分と近赤外線成分とをそれぞれ別のイメージャで撮像して検出でき、赤色成分を検出するイメージャとしては通常の可視光撮像用のイメージャをそのまま使用でき、近赤外線成分を撮像(検出)するイメージャとしては、測定ポイントだけを検出できる画素(受光素子)を設けるだけでよく、比較的簡単な構成のイメージャでよく、2つのイメージャを備えた構成で、NDVI値の検出が簡単に行える。
また別の例として、図11に示すように、カメラブロックとして、近赤外線成分を抽出するフィルタが選択的に配置される構成として、イメージャについては1つだけでよい構成としてもよい。即ち、図11に示すように、携帯電話端末装置10″として、レンズ31を配置するとともに、レンズ31とCCDイメージャ32との間に、近赤外線信号成分だけを通過させる光学フィルタ51を選択的に配置できる構成とする。
図12は、図11に示した携帯電話端末装置10″のカメラブロックの構成を示した図である。図12に示すように、レンズ31とCCDイメージャ32との間に、光学フィルタ51を選択的に配置できる構成とする。光学フィルタ51は、フィルタ駆動部52による駆動で、光路に配置した状態と配置しない状態とが選択できる構成としてある。フィルタ駆動部52による駆動は、例えば制御部21による制御で行われ、鮮度測定モードの際に、光学フィルタ51を配置した状態での撮影と、光学フィルタ51を配置しない状態での撮影とが連続して行われるようにしてある。
CCDイメージャ32で撮像した信号は、撮像信号読出部33で読出されて、撮像信号処理部34に供給され、出力部35で出力され、制御部21又はメモリ22に供給される。そして、鮮度測定モードでは、制御部21で、光学フィルタ51を配置した状態で撮影して得た近赤外線信号成分と、光学フィルタ51を配置しないで撮影した信号中の赤色成分を利用して、NDVI値を得る構成とする。
このように構成したことで、フィルタの配置を選択的に行う構成として、1つのイメージャだけを使用した構成で、植物の鮮度を測定することが可能となる。一般に、携帯電話端末装置10が内蔵するカメラブロックが備えるCCDイメージャとしては、近赤外線成分まで感度を有するものが使用され、このようなフィルタの切換で、十分にNDVI値を得ることができる。なお、光学フィルタ51として、例えば近赤外線成分だけを抽出するフィルタと、可視光成分だけを抽出するフィルタとの2つを用意して、その2つのフィルタを切替える構成としてもよい。そうすることによって、既存のCCDイメージャで撮影した鮮明な画像が取得でき、なおかつ植物の鮮度が分かるイメージャとして蘇る。
また、ここまで説明した各実施の形態の構成では、カメラブロックが備えるイメージャとして、CCDイメージャを使用した例としたが、MOS型イメージャなどのその他の構成のイメージャを使用してもよいことは勿論である。
また、ここまで説明したそれぞれの例では、携帯電話端末装置に内蔵されたカメラ機能を利用するようにしたが、その他のこの種の小型の携帯用の端末装置にカメラ機能と、撮影された画像を表示する表示機能が内蔵された場合にも、適用可能である。
本発明の一実施の形態による端末装置の構成例を示したブロック図である。 本発明の一実施の形態によるカメラブロックの構成例を示したブロック図である。 本発明の一実施の形態によるイメージャの構成例を示した説明図である。 本発明の一実施の形態による端末の形状例を示した斜視図である。 本発明の一実施の形態による鮮度判定処理の機能ブロックを示したブロック図である。 本発明の一実施の形態による鮮度判定処理例を示したフローチャートである。 本発明の一実施の形態による特性例を示した特性図である。 本発明の一実施の形態による表示例を示したである。 本発明の他の実施の形態による端末構成例を示した斜視図である。 図9の例によるカメラブロックの例を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施の形態による端末構成例を示した斜視図である。 図11の例によるカメラブロックの例を示すブロック図である。
符号の説明
10,10′,10″…携帯電話端末装置、11…アンテナ、12…受信処理部、13…復調処理部、14…データ処理部、15…デジタル/アナログ変換部、16…スピーカ、17…マイクロフォン、18…アナログ/デジタル変換部、19…変調処理部、20…送信処理部、21…制御部、22…メモリ、23…表示部、24…操作部、30…カメラブロック、31…レンズ、32…CCDイメージャ、33…撮像信号読出部、34…撮像信号処理部、35…出力部、36…ライト、41…補助レンズ、42…赤外線用CCDイメージャ、43…撮像信号読出部、51…光学フィルタ、52…フィルタ駆動部

Claims (3)

  1. 所定の画素配列により可視光の像光の撮像を行って撮像信号を出力すると共に、前記画素配列の中の特定位置の画素で近赤外線成分を検出するイメージャと、
    前記イメージャで得られた撮像信号から表示用の画像信号を生成させる画像信号生成手段と、
    前記イメージャの特定位置の画素から得られた近赤外線成分と、前記特定位置に隣接した画素から得られた可視光領域内の特定の色の成分との差分を検出する検出手段と、
    前記検出手段で検出された差分の値を、予め設定された所定の演算で変換する変換手段と、
    前記画像信号生成手段で生成された画像に前記特定位置を示す印を重畳表示させると共に、前記変換手段で変換された値、又は変換された値に対応した表示を行う表示手段とを備えたことを特徴とする端末装置。
  2. 請求項1記載の端末装置において、
    前記変換手段での変換は、前記イメージャで撮像した被写体が植物である場合の鮮度に対応した値を得るための変換であり、鮮度が良い状態と、鮮度が通常の状態と、鮮度が悪い状態の少なくとも3段階で前記表示手段に表示させることを特徴とする端末装置。
  3. 請求項1又は2記載の端末装置において、
    当該端末装置は無線通信手段を備えた携帯電話端末であり、
    前記変換手段が変換した鮮度に対応した値を前記無線通信手段で送信するようにしたことを特徴とする端末装置。
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