色判別装置および色判別方法
【課題】装置の小型化を実現でき、呈色反応の過程で反応面に色むらが生じても、反応面の色を高精度で識別することが可能になる色判別装置および色判別方法を提供する。
【解決手段】特定対象のガスと呈色反応した反応面の色を判別する色判別装置は、前記反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段と、前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変える駆動手段と、前記反応面に光を投射する投射手段と、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光手段と、複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別手段と、を含む。
【解決手段】特定対象のガスと呈色反応した反応面の色を判別する色判別装置は、前記反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段と、前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変える駆動手段と、前記反応面に光を投射する投射手段と、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光手段と、複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別手段と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色判別装置および色判別方法に関し、例えば、ガスとの呈色反応にて生じた反応面の色を判別してガスを特定する色判別装置および色判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
毒ガス等のガスと試薬とを化学反応させて試薬の色を変化させるガス検知装置が知られている。例えば、特許文献１（ＵＳＰ６２２８６５７Ｂ１号公報）には、Ｍ２５６キットが記載されている。
【０００３】
このガス検知装置は、互いに異なる種類の試薬を内蔵する複数のアンプルと、そのアンプルが破壊されたときにアンプル中の試薬が流れ込む紙等の複数の反応面と、を含む。
【０００４】
試薬は、反応面に流れ込むと、反応面に接触しているガスと化学反応する。試薬は、その化学反応により色が変わり、その試薬の色の変化に応じて、反応面の色も変わる。
【０００５】
ユーザは、複数の反応面のそれぞれに、異なる試薬を流し込み、各反応面の色の変化に基づいて、ガスの強さを認識する。
【０００６】
また、特許文献１には、各々がＲＧＢ（赤、緑、青）のいずれかの色に感度を有する３つのフォトダイオードまたは１つのカラーＣＣＤカメラを用いて、１つの反応面の色に応じた信号を出力する読取装置が記載されている。
【特許文献１】ＵＳＰ６２２８６５７Ｂ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
反応面では、呈色反応の過程で色むらが生じる場合がある。例えば、反応面上で、異なる色の領域が発生する場合がある。
【０００８】
ＣＣＤカメラを用いたガス検知装置は、複数の画素からなる撮像面で、反応面の像を受光して撮像する。このため、撮像面の各画素は、反応面の像のうち、自己が受光した反応面の一部の像に対応する画像信号を出力する。よって、反応面で色むらが生じても、ＣＣＤカメラを用いたガス検知装置は、各画素からの画像信号を解析することによって、その色むらを認識することができる。
【０００９】
しかしながら、ＣＣＤカメラを用いたガス検知装置では、反応面の像を撮像面に形成するために、反応面とＣＣＤカメラの間にレンズが設けられる。このため、ＣＣＤカメラは、レンズの焦点距離に対応した距離だけ反応面から離れた位置に設置されなければならない。よって、ＣＣＤカメラから反応面までの距離が長くなり、装置が大型化するという問題があった。
【００１０】
一方、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有したフォトダイオードを用いたガス検知装置では、反応面とフォトダイオードの間にレンズを設けなくてもよい。このため、フォトダイオードを用いたガス検知装置の大型化を防止することができる。
【００１１】
しかしながら、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有したフォトダイオードは、呈色反応の過程で生じた色むらを高い精度で検出することが困難である。例えば、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有したフォトダイオードを用いたガス検知装置は、例えば、色むらがある反応面からの光を受光した場合、反応面上の異なる色を平均化した際に得られる色、つまり、実際の反応面の色とは異なる色を、反応面の色として認識する可能性を有する。
【００１２】
本発明の目的は、上述した課題を解決することが可能な色判別装置および色判別方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の色判別装置は、特定対象のガスと呈色反応した反応面の色を判別する色判別装置であって、前記反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段と、前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動手段と、前記反応面に光を投射する投射手段と、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光手段と、複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別手段と、を含む。
【００１４】
本発明の色判別方法は、特定対象のガスと呈色反応した反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段を含み、前記反応面の色を判別する色判別装置が行う色判別方法であって、前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動ステップと、前記反応面に光を投射する投射ステップと、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光ステップと、複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、装置の小型化を実現でき、呈色反応の過程で反応面に色むらが生じても、反応面の色を高精度で識別することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の色判別装置を示したブロック図である。
【００１８】
図１において、色判別装置１００は、開口部１を有する光制御部２と、駆動部３〜３と、光源部４と、フォトダイオード５と、遮光板６〜６と、制御処理部７と、操作部８と、表示部９とを含む。
【００１９】
色判別装置１００には、反応面基板２００が搭載される。
【００２０】
反応面基板２００には、反応面２００ａと参照用白色面２００ｂが設けられている。
【００２１】
図２は、反応面基板２００の一例を示した平面図である。
【００２２】
図２において、反応面基板２００は、複数種類の試薬２０１と、試薬２０１を内蔵する複数のアンプル２０２と、紙等の媒体２００ａと、参照用白色面２００ｂと、を含む。なお、媒体２００ａが、反応面２００ａとして使用される。
【００２３】
アンプル２０２が破壊されると、そのアンプル中の試薬２０１は、媒体２００ａに流れ込む。
【００２４】
試薬２０１は、媒体２００ａに流れ込むと、媒体２００ａに接触しているガス（例えば、特定対象のガス）と呈色反応する。なお、反応面基板２００は、例えば、特許文献１に記載のＭ２５６キットである。
【００２５】
図１に戻って、色判別装置１００は、呈色反応した反応面２００ａの色を判別する。また、色判別装置１００は、呈色反応した反応面２００ａの色に基づいて、特定対象のガスを特定する。
【００２６】
開口部１は、反応面２００ａよりも面積が小さい。
【００２７】
光制御部２は、一般的に光制御手段と呼ぶことができる。
【００２８】
図３は、光制御部２と反応面基板２００を説明するための平面図である。なお、図３において、図１または図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００２９】
図３において、開口部１は、スリットであり、反応面２００ａと対向している。なお、開口部１の形状は、スリットに限らず、正方形または円形でもよく、適宜変更可能である。また、光制御部２は、黒色であることが望ましい。
【００３０】
図１に戻って、駆動部３〜３は、一般的に駆動手段と呼ぶことができる。
【００３１】
駆動部３〜３は、開口部１が反応面２００ａと対向する状況で、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係を変えていく。
【００３２】
例えば、駆動部３〜３が矢印Ａ方向に回転すると、反応面基板２００は矢印Ｂ方向に移動する。一方、駆動部３〜３が矢印Ｃ方向に回転すると、反応面基板２００は矢印Ｄ方向に移動する。
【００３３】
また、駆動部３〜３は、矢印Ｃ方向に回転することによって、反応面基板２００を矢印Ｄ方向に移動して、反応面基板２００を色判別装置１００から排出する。換言すると、駆動部３〜３は、矢印Ｃ方向に回転することによって、反応面基板２００を矢印Ｄ方向に移動して、反応面基板２００を色判別装置１００の外部に移動する。
【００３４】
本実施形態では、駆動部３〜３は歯車であり、反応面基板２００に設けられた歯とのかみ合わせによって、反応面基板２００を移動する。
【００３５】
なお、駆動部３〜３は、光制御部２と光源部４とフォトダイオード５と遮光板６〜６を移動することによって、開口部１が反応面２００ａと対向する状況で開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係を変えてもよい。この場合、光制御部２と光源部４とフォトダイオード５と遮光板６〜６は、一体になっていることが望ましい。
【００３６】
光源部４は、一般的に投射手段と呼ぶことができる。光源部４は、例えば、ハロゲンランプまたはＬＥＤである。なお、光源部４は、ハロゲンランプまたはＬＥＤに限らず適宜変更可能である。
【００３７】
光源部４は、反応面２００ａに光を投射する。例えば、光源部４は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変化するごとに、反応面２００ａに光を投射する。なお、本実施形態では、光源部４は、開口部１を通じて、反応面２００ａに光を投射する。
【００３８】
フォトダイオード５は、一般的に受光手段と呼ぶことができる。
【００３９】
フォトダイオード５は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有している。フォトダイオード５では、ＲとＧとＢの各画素によって、１つのカラー画素が形成される。なお、Ｒは赤を表し、Ｇは緑を表し、Ｂは青を表す。
【００４０】
フォトダイオード５は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるごとに、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光する。
【００４１】
フォトダイオード５は、通過光を受光するたびに、その通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する。フォトダイオード５は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有しているため、カラー部分領域信号は、Ｒ、ＧおよびＢの信号からなるＲＧＢ信号となる。
【００４２】
なお、フォトダイオード５が、光源部４から投射された光のうち参照用白色面２００ｂで反射された光を受光するように、駆動部３〜３が、反応面基板２００を移動する場合、フォトダイオード５は、参照用白色面２００ｂからの光に応じた参照信号を出力する。参照信号も、ＲＧＢ信号となる。
【００４３】
遮光板６〜６は、一般的に遮光手段と呼ぶことができる。遮光板６〜６は、フォトダイオード５が開口部１を通過した通過光と異なる光を受光することを抑制する。
【００４４】
制御処理部７は、一般的に判別手段と呼ぶことができる。
【００４５】
制御処理部７は、フォトダイオード５から出力された複数のカラー部分領域信号（具体的には、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号）に基づいて、反応面２００ａの色を判別する。例えば、制御処理部７は、複数のカラー部分領域信号と参照信号とに基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【００４６】
なお、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）にて構成される画像を「反応面のＲＧＢ画像」と称する。
【００４７】
図４は、反応面のＲＧＢ画像５Ａを説明するための説明図である。
【００４８】
図４に示すように、反応面のＲＧＢ画像５Ａは、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）５Ｂ〜５Ｂにて構成される。言い換えると、各カラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）５Ｂ〜５Ｂは、反応面のＲＧＢ画像５Ａの画素となる。
【００４９】
また、各カラー部分領域信号は、１つのＲ信号と１つのＧ信号と１つのＢ信号で構成されているため、反応面のＲＧＢ画像５Ａは、複数のカラー部分領域信号５Ｂと同数の、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号にて構成される。
【００５０】
図１に戻って、操作部８は、一般的に操作手段と呼ぶことができる。操作部８は、ユーザにて操作可能な操作開始ボタン（不図示）を有する。操作部８は、操作開始ボタンが操作された場合、発光指示を制御処理部７に提供する。
【００５１】
表示部９は、一般的に出力手段と呼ぶことができる。表示部９は、例えば、制御処理部７の判別結果を表示する。なお、出力手段は、表示部に限らず適宜変更可能であり、例えば、制御処理部７の判別結果を音声報知する音声出力部でもよい。
【００５２】
図５は、制御処理部７の一例を示したブロック図である。なお、図５において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。図５では、駆動部３〜３を、単に駆動部３として示してある。
【００５３】
制御処理部７は、制御部７１と、処理部７２とを含む。処理部７２は、Ａ／Ｄ変換部７２ａと、参照データ記憶部７２ｂと、メモリ７２ｃと、バスライン７２ｄと、演算部７２ｅとを含む。
【００５４】
制御部７１は、一般的に制御手段と呼ぶことができる。
【００５５】
制御部７１は、操作部８からの発光指示に応じて、駆動部３、光源部４および処理部７２の動作を制御する。
【００５６】
例えば、制御部７１は、発光指示を受け付けた場合、まず、開口部１が参照用白色面２００ｂと対向するように反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる。その後、制御部７１は、光源部４を発光させ、また、処理部７２を動作させる。
【００５７】
続いて、制御部７１は、開口部１が反応面２００ａと対向する状況で、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるように、反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる。
【００５８】
また、制御部７１は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変化するごとに反応面２００ａに光を投射する処理を、光源部４に実行させる。
【００５９】
フォトダイオード５は、光源部４から投射された光のうち、参照用白色面２００ｂで反射され開口部１を通過した光を受光した場合、参照用白色面２００ｂからの光に応じた参照信号（ＲＧＢ信号）を、処理部７２（具体的には、Ａ／Ｄ変換部７２ａ）に出力する。なお、参照信号は、アナログ信号である。
【００６０】
また、フォトダイオード５は、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光した場合、その通過光に応じたカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）を、処理部７２（具体的には、Ａ／Ｄ変換部７２ａ）に出力する。なお、カラー部分領域信号は、アナログ信号である。
【００６１】
処理部７２は、フォトダイオード５からの複数のカラー部分領域信号および参照信号に基づいて、反応面２００ａの色を識別し、その識別結果に応じた情報を出力する。
【００６２】
例えば、処理部７２は、反応面のＲＧＢ画像５Ａを構成する複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂのバランス（Ｒ信号とＢ信号とＧ信号とのバランス）を調整するために、それら複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂを、参照信号を用いて補正し、補正後の複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂに基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換部７２ａは、一般的にＡ／Ｄ変換手段と呼ぶことができる。
【００６４】
Ａ／Ｄ変換部７２ａは、参照信号およびカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂをデジタル信号に変換する。
【００６５】
デジタル信号の参照信号およびデジタル信号のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂでは、Ｒ、ＧおよびＢの各信号は、信号強度が０〜２５５のいずれかの値をとる。
【００６６】
つまり、デジタル信号の各カラー部分領域信号５Ｂは、信号強度が０〜２５５のいずれかの値をとるＲ、ＧおよびＢの信号にて構成される。
【００６７】
反応面のＲＧＢ画像５Ａは、複数のカラー部分領域信号５Ｂと同数のＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号にて構成されるため、反応面のＲＧＢ画像５Ａは、信号強度が０〜２５５のいずれかの値をとり、複数のカラー部分領域信号５Ｂと同数の、Ｒ、ＧおよびＢの信号にて構成されることになる。
【００６８】
なお、Ｒ、ＧおよびＢの各信号強度のレンジは、０〜２５５に限らず適宜変更可能である。
【００６９】
参照データ記憶部７２ｂは、一般的に参照データ記憶手段と呼ぶことができる。
【００７０】
参照データ記憶部７２ｂは、ガスと呈色反応した反応面の色に関する色情報と、その反応面を識別するための識別情報と、を互いに関連づけて保持する。
【００７１】
例えば、参照データ記憶部７２ｂは、ガスと呈色反応した反応面のＲＧＢ画像を構成するＲ、Ｇ、Ｂ信号のそれぞれの信号強度とその信号強度の頻度に関する参照用ヒストグラムと、その反応面を識別するための識別情報と、を関連づけて複数保持する。なお、参照用ヒストグラムは、色情報の一例である。
【００７２】
メモリ７２ｃは、演算部７２ｅの作業メモリとして使用される。
【００７３】
演算部７２ｅは、一般的に演算手段と呼ぶことができる。
【００７４】
演算部７２ｅは、例えば、プログラムを実行することによって動作する。また、演算部７２ｅは、バスライン７２ｄを介して参照データ記憶部７２ｂおよびメモリ７２ｃと接続する。
【００７５】
演算部７２ｅは、参照データ記憶部７２ｂ内の色情報から、デジタル化された反応面のＲＧＢ画像に最も類似する色情報を特定し、その特定された色情報と関連づけられている 識別情報を参照データ記憶部７２ｂから読み出す。
【００７６】
例えば、演算部７２ｅは、デジタル化された反応面のＲＧＢ画像から、ＲＧＢそれぞれの信号強度とその信号強度の頻度に関するヒストグラムを生成する。なお、本実施形態では、ある信号強度の頻度は、その信号強度を示す信号（Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号）の数を示す。
【００７７】
演算部７２ｅは、その生成されたヒストグラムと、参照データ記憶部７２ｂ内の複数の参照用ヒストグラムとを照合して、その生成されたヒストグラムに該当する参照用ヒストグラムを特定する。
【００７８】
例えば、演算部７２ｅは、参照データ記憶部７２ｂ内の複数の参照用ヒストグラムの中から、頻度のピーク値が現れる信号強度が、その生成されたヒストグラムと最も似ているヒストグラムを特定する。
【００７９】
具体的には、演算部７２ｅは、参照用ヒストグラムごとに、生成されたヒストグラムと参照用ヒストグラムでの同一信号強度の頻度同士の積を取りその積を加算し、その加算値が最大となる参照用ヒストグラムを特定する。
【００８０】
演算部７２ｅは、その特定された参照用ヒストグラムと関連づけられている識別情報を特定し、その識別情報を表示部９に出力する。
【００８１】
なお、参照データ記憶部７２ｂに保持される参照用ヒストグラムは、予め、ガスと呈色反応した反応面からフォトダイオード５および処理部７２にて生成されたＲＧＢ画像内のＲＧＢそれぞれの信号強度とその信号強度の頻度に関するヒストグラムであることが望ましい。
【００８２】
しかしながら、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムは、フォトダイオード５および処理部７２が生成したヒストグラムに限るものでない。
【００８３】
次に、反応面２００ａと、演算部７２ｅが生成するヒストグラムとの関係について説明する。
【００８４】
図６は、あるガス（例えば、ガスＡ）と呈色反応した反応面２００ａの一例を示した説明図である。
【００８５】
図６では、試薬とガスＡとの呈色反応により、白色の反応面２００ａに、色１Ａと色２Ａと色３Ａとが存在する円形の反応領域（色むら）２００ａＡが生じている。以下、反応領域（色むら）２００ａＡを、色サンプルＡと称する。
【００８６】
フォトダイオード５は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるごとに、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光し、その通過光に応じたカラー部分領域信号５Ｂを、Ａ／Ｄ変換部７２ａに出力する。
【００８７】
Ａ／Ｄ変換部７２ａは、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂのそれぞれを、デジタル信号に変換する。
【００８８】
演算部７２ｅは、複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂにて構成される反応面のＲＧＢ画像５Ａ内のＲ、Ｇ、Ｂの信号強度とその信号強度の頻度のデータであるヒストグラムに生成する。
【００８９】
なお、演算部７２ｅは、まず、反応面のＲＧＢ画像５Ａ内のＲ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを生成し、その後、信号強度を共通軸にして、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを重ねた１つのヒストグラムを生成する。
【００９０】
図７は、色サンプルＡの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【００９１】
図８は、試薬とガスＡとの呈色反応により、図６に示した色１Ａ、色２Ａ、色３Ａの面積比が異なる円形の反応領域（色むら）２００ａＢが生じた例を示した説明図である。以下、反応領域（色むら）２００ａＢを、色サンプルＢと称する。
【００９２】
図９は、色サンプルＢの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【００９３】
色サンプルＡと色サンプルＢでは、双方とも反応面２００ａがガスＡと呈色反応したため、反応領域内の色の種類は同じである。このため、図７に示したヒストグラムと図９に示したヒストグラムでは、頻度がピークとなる信号強度は一致する。しかしながら、色サンプルＡと色サンプルＢでは、反応領域内の各色の面積比が異なるため、頻度の値は異なる。
【００９４】
このため、同じガスと呈色反応した複数の反応面の中で、呈色反応の過程で各色の面積比が他の反応面と異なるものがあっても、それらのヒストグラムにおいて、頻度がピークとなる信号強度が一致していれば、各色の面積比が他の反応面と異なるものを、同一の呈色反応をした反応面として特定することが可能になる。
【００９５】
一方、図１０は、試薬とガスＢとの呈色反応により、白色の反応面２００ａに、色４Ａと色５Ａと色６Ａとが存在する円形の反応領域（色むら）２００ａＣが生じた例を示した説明図である。以下、反応領域（色むら）２００ａＣを、色サンプルＣと称する。
【００９６】
図１１は、色サンプルＣの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【００９７】
色サンプルＣと色サンプルＡでは、化学反応したガスが異なるため、呈色反応により生じる色は異なる。よって、図７に示したヒストグラムと、図１１に示したヒストグラムでは、頻度がピークとなる信号強度は異なる。
【００９８】
図１２は、例えば呈色反応の過程により、図１０に示した色サンプルＣがぼけた状態の反応領域２００ａＤを示した説明図である。以下、反応領域（色むら）２００ａＤを、色サンプルＤと称する。
【００９９】
図１３は、色サンプルＤの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【０１００】
色サンプルＣと色サンプルＤとは、主要な色が同じであるため、頻度のピークとなる信号強度は一致する。しかしながら、色サンプルＤには、色サンプルＣがぼけて色サンプルＣにはない色成分が生じたために、色サンプルＤの方が信号強度の値に分散が生じ、ピーク値も小さくなっている。
【０１０１】
このため、同じガスと呈色反応した複数の反応面の中で、呈色反応の過程で各色がぼけてしまったものがあっても、それらのヒストグラムにおいて、頻度がピークとなる信号強度が一致していれば、各色がぼけてしまったものを、同一の呈色反応をした反応面として特定することが可能になる。
【０１０２】
図１４は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＡ（ｉ＝１）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。この参照用ヒストグラムは、演算部７２ｅにて生成され、色サンプルＡ（ｉ＝１）を識別するための識別情報であるカテゴリ「色サンプルＡ（ｉ＝１）」と関連づけて保持されている。
【０１０３】
なお、図１４に示した参照用ヒストグラムは、色サンプルＡに応じたＲＧＢ画像５Ａの各信号強度（０〜２５５）に対する頻度を表している。
【０１０４】
図１４において、信号強度が５０の場合は頻度が１０となっており、この位置（信号強度５０）が頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（ｉ＝１）の信号強度５０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（１）の信号強度４９の値を１／１０×３＝０．３に設定し、参照データＤ（１）の信号強度が５１の値を１／１０×２０＝０．２に設定する。
【０１０５】
また、図１４において、信号強度が１８０の場合は頻度が４０となっており、この位置（信号強度１８０）も頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（１）の信号強度１８０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（１）の信号強度１７９の値を１／４０×１８＝０．４５に設定し、参照データＤ（１）の信号強度が１８１の値を１／４０×８＝０．２に設定する。
【０１０６】
なお、図１４において、参照データＤ（１）も信号強度の頻度を表す。
【０１０７】
図１５は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＢ（ｉ＝２）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。この参照用ヒストグラムも、演算部７２ｅにて生成され、色サンプルＢ（ｉ＝２）を識別するための識別情報であるカテゴリ「色サンプルＢ（ｉ＝２）」と関連づけて保持されている。
【０１０８】
なお、図１５に示した参照用ヒストグラムは、色サンプルＢに応じたＲＧＢ画像５Ａの各信号強度（０〜２５５）に対する頻度を表している。
【０１０９】
図１５において、信号強度が５０の場合は頻度が４５となっており、この位置（信号強度５０）が頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（ｉ＝２）の信号強度５０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（２）の信号強度４９の値を１／４５×２０＝０．４４に設定し、参照データＤ（２）の信号強度が５１の値を１／４５×１５＝０．３３に設定する。
【０１１０】
また、図１５において、信号強度が１８０の場合は頻度が１２となっており、この位置（信号強度１８０）も頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（２）の信号強度１８０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（２）の信号強度１７９の値を１／１２×２＝０．１７に設定し、参照データＤ（２）の信号強度が１８１の値を１／１２×３＝０．２５に設定する。
【０１１１】
なお、図１５において、参照データＤ（２）も信号強度の頻度を表す。
【０１１２】
図１４に示した参照用ヒストグラムと図１５に示した参照用ヒストグラムでは、ピークが現れる信号強度の位置は同じであるが、頻度は異なっている。
【０１１３】
図１６は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＣ（ｉ＝３）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図であり、図１７は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＤ（ｉ＝４）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【０１１４】
色サンプルＤはぼやけているため、図１７に示したヒストグラムは、図１６に示したヒストグラムよりも分散が大きくなって（拡がって）いる。
【０１１５】
図１８は、ガスＢの濃度が色サンプルＣ発生時の濃度と異なる場合の反応面２００ａの参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。ガスの濃度は、呈色反応領域の明るさと関係するため、同じガスであっても濃度が異なれば、頻度のピーク値が現れる信号強度は異なる。
【０１１６】
このため、本実施形態では、ユーザが、予め特定のガスと化学反応した反応面２００ａを有する複数の反応面基板２００を用意し、それら反応面基板２００を順番に駆動部３で移動させ、演算部７２ｅが、各反応面基板２００の反応面２００ａのヒストグラムを生成していき、それらのヒストグラムを、参照用ヒストグラムとして、参照データ記憶部７２ｂに保持していく。
【０１１７】
次に、動作を説明する。
【０１１８】
本実施形態の色判別装置１００は、まず、参照データ記憶部７２ｂに、参照用ヒストグラムと識別情報とを格納し、その後、フォトダイオード５から出力された複数のカラー部分領域信号からなる反応面のＲＧＢ画像５Ａと、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムと、に基づいて、反応面２００ａの色を識別し、その識別結果に応じた情報を出力する。
【０１１９】
まず、参照データ記憶部７２ｂにデータを保持する動作を説明する。この動作は、例えば、操作部８にある参照データ作成ボタン（不図示）が操作されて参照データ作成モードとなった後に実行される。
【０１２０】
図１９は、参照データ記憶部７２ｂにデータを保持する動作を説明するためのフローチャートである。
【０１２１】
予め特定されているガスと呈色反応した反応面２００ａを有する反応面基板２００が、色判別装置１００内に挿入される。なお、このガスの濃度も予め特定されている。
【０１２２】
参照データ作成モード下で、操作部８にある操作開始ボタンが、ユーザによって操作されると、操作部８は、発光指示を制御部７１に提供する。
【０１２３】
制御部７１が、参照データ作成モード下で発光指示を受け付けると、処理１が実行される（ステップ１９０１）。
【０１２４】
図２０は、処理１（ステップ１９０１）を説明するためのフローチャートである。
【０１２５】
処理１では、まず、制御部７１は、開口部１が参照用白色面２００ｂと対向するように反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる（ステップ２００１）。
【０１２６】
続いて、制御部７１は、光源部４を発光させる（ステップ２００２）。
【０１２７】
光源部４から投射された光は、開口部１を通って参照用白色面２００ｂに到達し、参照用白色面２００ｂで反射される。フォトダイオード５は、参照用白色面２００ｂで反射された光のうち、開口部１を通過した光を受光して、参照信号を処理部７２に出力する（ステップ２００３）。このため、参照信号は、参照用白色面２００ｂの色（白色）に応じた出力となる。
【０１２８】
図２１は、参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。なお、図２１において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１２９】
処理部７２では、Ａ／Ｄ変換部７２ａは、参照信号をデジタル信号に変換する。演算部７２ｅは、デジタル信号の参照信号を受け付けると、その参照信号を構成する、Ｒ信号（Ｄ_red_ref）、Ｇ信号（Ｄ_green_ref）およびＢ信号（Ｄ_blue_ref）を、メモリ７２ｃに保存する（ステップ２００４）。
【０１３０】
続いて、演算部７２ｅは、Ｒ信号（Ｄ_red_ref）、Ｇ信号（Ｄ_green_ref）およびＢ信号（Ｄ_blue_ref）の中の最大値を、Ｄ_ref_maxとする（ステップ２００５）。
【０１３１】
続いて、演算部７２ｅは、Ａ_red＝Ｄ_ref_max／Ｄ_red_refと、Ａ_green＝Ｄ_ref_max／Ｄ_green_refと、Ａ_blue＝Ｄ_ref_max／Ｄ_blue_refを計算し、その計算結果をメモリ７２ｃに保存する（ステップ２００６）。
【０１３２】
なお、参照用白色面２００ｂは白色のため、本来、Ｒ信号（Ｄ_red_ref）とＧ信号（Ｄ_green_ref）とＢ信号（Ｄ_blue_ref）の信号強度は等しくなる。しかしながら、ＲＧＢの各画素の出力特性のばらつき等によって、これらの信号強度は、互いに異なる可能性がある。
【０１３３】
ステップ２００６で計算されたＡ_red、Ａ_greenおよびＡ_blueは、これらの信号強度のばらつきを補償するために、以下のステップで使用される。
【０１３４】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉを０にする。なお、処理１では、変数ｉは、同一反応面の各部分領域を表すカラー部分領域信号の数を表す。また、演算部７２ｅは、変数Ｘを、予め設定された初期測定位置に設定し、変数Ｘを制御部７１に提供する。なお、変数Ｘは、反応面２００ａ内の基準位置（測定位置）を表す（ステップ２００７）。
【０１３５】
続いて、制御部７１は、開口部１が変数Ｘで示された反応面２００ａ内の基準位置と対向するように反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる（ステップ２００８）。
【０１３６】
図２２は、参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。なお、図２２において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１３７】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉの値が、Imaxより小さいか否かを判定する（ステップ２００９）。なお、Imaxは、必要とするカラー部分領域信号の数を表し、演算部７２ｅに予め設定されている。
【０１３８】
変数ｉの値が、Imaxより小さい場合、演算部７２ｅは、制御部７１に発光指示を提供する。制御部７１は、演算部７２ｅから発光指示を受けると、光源部４を発光させる（ステップ２０１０）。
【０１３９】
光源部４から投射された光は、開口部１を通って反応面２００ａに到達し、反応面２００ａで反射される。フォトダイオード５は、反応面２００ａで反射された光のうち、開口部１を通過した光を受光して、位置Ｘ（ｉ）に対応するカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）を処理部７２に出力する（ステップ２０１１）。
【０１４０】
処理部７２では、Ａ／Ｄ変換部７２ａは、位置Ｘ（ｉ）に対応するカラー部分領域信号をデジタル信号に変換する。演算部７２ｅは、位置Ｘ（ｉ）に対応するデジタル信号のカラー部分領域信号を受け付けると、そのカラー部分領域信号を構成する、Ｒ信号（Ｄ_red_samp(i)）、Ｇ信号（Ｄ_green_samp(i)）およびＢ信号（Ｄ_blue_samp(i)）を、メモリ７２ｃに保存する（ステップ２０１２）。
【０１４１】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄ_red_data(i)＝Ａ_red×Ｄ_red_samp(i)を計算し、その計算結果を参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２０１３）。
【０１４２】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄ_green_data(i)＝Ａ_green×Ｄ_green_samp(i)を計算し、その計算結果を参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２０１４）。
【０１４３】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄ_blue_data(i)＝Ａ_blue×Ｄ_blue_samp(i)を計算し、その計算結果を参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２０１５）。
【０１４４】
続いて、演算部７２ｅは、Ｘ＝Ｘ＋ΔＸとし、変数Ｘを制御部７１に提供し、ｉ＝ｉ＋１とする（ステップ２０１６）。
【０１４５】
以下、処理は、ステップ２００８に戻る。
【０１４６】
本実施形態では、ステップ２００８からステップ２０１６を繰り返すことによって、駆動部３は、反応面基板２００がΔＸずつ移動するように、矢印Ｃ方向に断続的に回転し（図２２参照）、フォトダイオード５は、反応面基板２００がΔＸずつ移動するたびに、反応面基板２００と開口部１との相対位置（Ｘ（ｉ））に応じたカラー部分領域信号（Ｄ_red_data(i)、Ｄ_green_data(i)、Ｄ_blue_data(i)）を出力する。
【０１４７】
なお、ステップ２００９で、変数ｉの値が、Imaxと同じになると、演算部７２ｅは、位置Ｘ（ｉ＝０）に対応するカラー部分領域信号（Ｄ_red_data(0)、Ｄ_green_data(0)、Ｄ_blue_data(0)）から、位置Ｘ（ｉ＝Imax）に対応するカラー部分領域信号（Ｄ_red_data(Imax)、Ｄ_green_data(Imax)、Ｄ_blue_data(Imax)）までを、互いに関連づけて、同一の反応面に対応する反応面のＲＧＢ画像５Ａとする（ステップ２０１７）。
【０１４８】
以上で、図１９に示した処理１が終了する。
【０１４９】
続いて、図１９に示した処理２が実行される（ステップ１９０２）。
【０１５０】
図２３は、処理２（ステップ１９０２）を説明するためのフローチャートである。
【０１５１】
処理２では、まず、演算部７２ｅは、ＲＧＢ画像５Ａを取得する（ステップ２３０１）。
【０１５２】
続いて、演算部７２ｅは、そのＲＧＢ画像５Ａを、Ｒの信号強度データと、Ｇの信号強度データと、Ｂの信号強度データと、に分割し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号強度データを、バスライン７２ｄを経由してメモリ７２ｃに保持する（ステップ２３０２）。
【０１５３】
続いて、演算部７２ｅは、Ｒの各信号強度に対する頻度データ（Ｒに関するヒストグラム）を得るために、Ｒの信号強度のヒストグラムを演算する。例えば、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、信号強度０〜２５５の各信号強度について、その信号強度を示すＲの信号強度データの数を計数して、Ｒの信号強度のヒストグラムを演算する（ステップ２３０３）。
【０１５４】
続いて、演算部７２ｅは、Ｇの各信号強度に対する頻度データ（Ｇに関するヒストグラム）を得るために、Ｇの信号強度のヒストグラムを演算する。例えば、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、信号強度０〜２５５の各信号強度について、その信号強度を示すＧの信号強度データの数を計数して、Ｇの信号強度のヒストグラムを演算する（ステップ２３０４）。
【０１５５】
続いて、演算部７２ｅは、Ｂの各信号強度に対する頻度データ（Ｂに関するヒストグラム）を得るために、Ｂの信号強度のヒストグラムを演算する。例えば、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、信号強度０〜２５５の各信号強度について、その信号強度を示すＢの信号強度データの数を計数して、Ｂの信号強度のヒストグラムを演算する（ステップ２３０５）。
【０１５６】
続いて、演算部７２ｅは、信号強度を共通軸にして、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを合成して１つのヒストグラムを生成し、その合成されたヒストグラムをメモリ７２ｃに保持する（ステップ２３０６）。
【０１５７】
続いて、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、その合成されたヒストグラムでの頻度のピーク値を検出する（ステップ２３０７）。
【０１５８】
続いて、演算部７２ｅは、参照データＤ（ｉ）のうち、ピーク値が現れる信号強度に対応する個所に「１」を設定し、その前後の個所については、その個所に対応する信号強度の頻度をピーク値に応じて規格化した値を設定する（ステップ２３０８）。
【０１５９】
続いて、演算部７２ｅは、データの名称などのカテゴリを入力する旨のメッセージを表示部９に表示する。ユーザが、そのメッセージに応じて操作部８を操作してカテゴリを入力すると、そのカテゴリは、操作部８から制御部７１に提供され、制御部７１から演算部７２ｅに提供される（ステップ２３０９）。
【０１６０】
なお、このカテゴリは、最終的に識別したデータを表示部９に表示する際に名称として使用される。
【０１６１】
演算部７２ｅは、カテゴリを受け付けると、そのカテゴリを、ここまでのデータ（ステップ２３０６で生成したヒストグラムと、ステップ２３０８で生成した参照データ）と関連づけて一塊にして、バスライン７２ｄを経由して参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２３１０）。なお、ステップ２３０６で生成したヒストグラムと、ステップ２３０８で生成した参照データとで、参照用ヒストグラムが構成される。
【０１６２】
以上で、図１９に示した処理２が終了する。
【０１６３】
以降、ユーザが、反応面基板２００を、反応面２００ａで化学反応したガスおよびそれらの濃度が異なるものに変えながら、図１９に示した動作が繰り返えされる。
【０１６４】
次に、演算部７２ｅが、測定された反応面２００ａのＲＧＢ画像と、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムと、に基づいて、反応面２００ａの色を識別し、その識別結果に応じた情報を出力する動作を説明する。この動作は、例えば、操作部８にある参照データ作成ボタンの操作により参照データ作成モードが解除された後に実行される。
【０１６５】
図２４は、この動作を説明するためのフローチャートである。なお、図２４において、図１９に示した処理と同一の処理には同一符号を付してある。
【０１６６】
特定対象のガスと呈色反応した反応面２００ａを有する反応面基板２００が、色判別装置１００内に挿入される。
【０１６７】
参照データ作成モードが解除された状況で、操作部８にある操作開始ボタンが、ユーザによって操作されると、操作部８は、発光指示を制御部７１に提供する。
【０１６８】
制御部７１が、参照データ作成モード下で発光指示を受け付けると、処理３が実行される。なお、処理３は、図１９のステップ１９０１で示した処理１と同じ処理である。
【０１６９】
その後、処理４が実行される（ステップ２４０１）。
【０１７０】
図２５は、処理４（ステップ２４０１）を説明するためのフローチャートである。なお、図２５において、図２３に示した処理と同一の処理には同一符号を付してある。
【０１７１】
演算部７２ｅは、まず、ＲＧＢ画像を取得する（ステップ２３０１）。以降、演算部７２ｅは、ステップ２３０２からステップ２３０５を実行する。
【０１７２】
続いて、演算部７２ｅは、信号強度を共通軸にして、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを合成して１つのヒストグラムＤｘを生成し、ヒストグラムＤｘをメモリ７２ｃに保持する（ステップ２５０１）。
【０１７３】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉを１に設定し、演算の際の初期値を０（Ｄmulti（０）＝０、Ｄmulti_max＝０）に設定する（ステップ２５０２）。
【０１７４】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉに対応する参照データ記憶部７２ｂ内のデータを読み出し、そのデータを、バスライン７２ｄを経由してメモリ７２ｃに保持する（ステップ２５０３）。
【０１７５】
続いて、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、同一信号強度ごとに、ＤｘとＤ（ｉ）の積をとり、その積を加算していく（ステップ２５０４）。なお、演算部７２ｅは、その加算値をＤmulti（ｉ）とする。
【０１７６】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄmulti（ｉ）がＤmulti（ｉ−１）より大きいか判断する（ステップ２５０５）。
【０１７７】
Ｄmulti（ｉ）がＤmulti（ｉ−１）より大きい場合、演算部７２ｅは、Ｄmulti_max＝Ｄmulti（ｉ）とし、Ｄmatch＝ｉとする（ステップ２５０６）。
【０１７８】
続いて、演算部７２ｅは、ｉ＝ｎであるか判断する。なお、ｎは、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムの数を示す。
【０１７９】
ｉ＝ｎでないと、演算部７２ｅは、変数ｉに１を加算し（ステップ２５０８）、ステップ２５０３の処理を実行する。
【０１８０】
なお、ステップ２５０５で、Ｄmulti（ｉ）がＤmulti（ｉ−１）より大きくない場合、演算部７２ｅは、ステップ２５０８を実行する。
【０１８１】
また、ステップ２５０７で、ｉ＝ｎである場合、演算部７２ｅは、反応面２００ａに該当するデータとして、Ｄmatchに示されたｉに対応するカテゴリを表示部９に表示する（ステップ２５０９）。
【０１８２】
図２６は、Ｄ（１）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（１）の算出値を示した説明図であり、図２７は、Ｄ（５）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（５）の算出値を示した説明図である。
【０１８３】
図２６ではＤmulti（１）＝２．３４１であり、図２７ではＤmulti（５）＝０．１７２であるため、Ｄ（１）のほうが、色判別装置１００内の反応面２００ａとの一致度が高くなる。
【０１８４】
本実施形態によれば、フォトダイオード５は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるごとに、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光し、その通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する。このため、カラー部分領域信号は、反応面２００ａの各部分領域に対応する画素情報として機能する。制御処理部７は、複数のカラー部分領域信号に基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【０１８５】
したがって、反応面２００ａとフォトダイオード５の間にレンズが設けられなくても、反応面２００ａの各部分領域に対応する画素情報を生成することが可能になる。このため、反応面２００ａで色むらが生じても、制御処理部７は、各画素情報を解析することによって、その色むらを認識することが可能になる。
【０１８６】
なお、上記作用効果は、開口部１を有する光制御部２と、駆動部３と、光源部４と、フォトダイオード５と、制御処理部７とからなる色判別装置でも生じる。
【０１８７】
本実施形態では、光源部４は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変化するごとに、反応面２００ａに光を投射する。
【０１８８】
この場合、必要なときのみ、光源部４は、反応面に光を投射することが可能になる。よって、無駄な光の投射を抑制することが可能になる。
【０１８９】
本実施形態では、駆動部３は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるように反応面２００ａを移動し、また、反応面２００ａが色判別装置１００から排出されるように反応面を移動する。
【０１９０】
この場合、反応面２００ａを色判別装置１００から排出する駆動部３を用いることによって、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係を変えることが可能になる。よって、構成の簡略化が図れる。
【０１９１】
本実施形態では、駆動部３は、反応面２００ａと共に参照用白色面２００ｂが設けられた反応面基板２００を移動することによって反応面２００ａを移動し、また、フォトダイオード５が、光源部４から投射された光のうち参照用白色面２００ｂで反射された光を受光するように、反応面基板２００を移動する。
【０１９２】
フォトダイオード５は、光源部４から投射された光のうち参照用白色面２００ｂで反射された光を受光した場合に参照信号を出力する。
【０１９３】
制御処理部７は、参照信号を用いて、複数のカラー部分領域信号を補正し、補正後の複数のカラー部分領域信号に基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【０１９４】
この場合、駆動部３が反応面基板２００を動かすことによって、参照信号と複数のカラー部分領域信号を得ることが可能になる。また、複数のカラー部分領域信号のレベルを、参照信号を用いて調整することが可能になる。
【０１９５】
本実施形態では、フォトダイオード５は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有する。このため、例えば、複数のＲとＧとＢの画素を有したカラーＣＣＤ素子またはカラーＣＭＯＳ素子が、受光手段として用いられた場合に比べて、受光手段の構成を簡略化することが可能になる。
【０１９６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態である色判別装置１００Ａを説明する。
【０１９７】
図２８は、色判別装置１００Ａを示したブロック図である。なお、図２８において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１９８】
色判別装置１００Ａは、色判別装置１００と比べて、光制御部２の代わりに光制御部２Ａが用いられ、駆動部３の代わりに駆動部３Ａが用いられる点が異なる。
【０１９９】
図２９は、光制御部２Ａと駆動部３Ａを説明するための平面図である。なお、図２９において、図２８に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０２００】
図２９において、開口部１Ａは、スポットであり、反応面２００ａと対向している。なお、開口部１Ａの形状は、正方形に限らず円形でもよく、適宜変更可能である。また、光制御部２Ａは、黒色であることが望ましい。
【０２０１】
図３０は、図２９を矢印Ｅ方向から見た場合の要部平面図である。なお、図３０において、図２９に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０２０２】
図３０において、光制御部２Ａと接触している駆動部３Ａは、制御部７１からの指示によって、矢印Ｆ方向に回転すると、光制御部２Ａを矢印Ｇ方向に移動し、矢印Ｈ方向に回転すると、光制御部２Ａを矢印Ｉ方向に移動する。
【０２０３】
本実施形態では、制御処理部７は、駆動部３Ａ〜３Ａを制御して、反応面２００ａを開口部１Ａで走査する。このため、反応面２００ａのＲＧＢ画像は、反応面２００ａをマトリクス状に分解した各部分領域に対応する複数のカラー部分領域信号にて構成される。
【０２０４】
なお、本実施形態でも、第１の実施形態で説明したように、複数のカラー部分領域信号が解析され、反応面２００ａの色が判別される。
【０２０５】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【０２０６】
例えば、上記各実施形態では、色情報として、ヒストグラムを用いたが、色情報は、ヒストグラムに限らず、適宜変更可能である。
【０２０７】
また、複数のＲとＧとＢの画素を有したカラーＣＣＤ素子またはカラーＣＭＯＳ素子が、受光手段として用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の第１の実施形態の色判別装置を示したブロック図である。
【図２】反応面基板２００の一例を示した平面図である。
【図３】光制御部２と反応面基板２００を説明するための平面図である。
【図４】反応面のＲＧＢ画像５Ａを説明するための説明図である。
【図５】制御処理部７の一例を示したブロック図である。
【図６】あるガスと呈色反応した反応面２００ａの一例を示した説明図である。
【図７】色サンプルＡの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図８】反応領域（色むら）２００ａＢが生じた例を示した説明図である。
【図９】色サンプルＢの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図１０】反応領域（色むら）２００ａＣが生じた例を示した説明図である。
【図１１】色サンプルＣの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図１２】反応領域２００ａＤを示した説明図である。
【図１３】色サンプルＤの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図１４】色サンプルＡ（ｉ＝１）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１５】色サンプルＢ（ｉ＝２）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１６】色サンプルＣ（ｉ＝３）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１７】色サンプルＤ（ｉ＝４）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１８】参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１９】参照データ記憶部７２ｂにデータを保持する動作を説明するためのフローチャートである。
【図２０】処理１を説明するためのフローチャートである。
【図２１】参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。
【図２２】参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。
【図２３】処理２を説明するためのフローチャートである。
【図２４】測定された反応面２００ａのＲＧＢ画像と、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムと、に基づいて、反応面２００ａの色を識別する動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】処理４を説明するためのフローチャートである。
【図２６】Ｄ（１）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（１）の算出値を示した説明図である。
【図２７】Ｄ（５）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（５）の算出値を示した説明図である。
【図２８】色判別装置１００Ａを示したブロック図である。
【図２９】光制御部２Ａと駆動部３Ａを説明するための平面図である。
【図３０】図２９を矢印Ｅ方向から見た場合の要部平面図である。
【符号の説明】
【０２０９】
１、１Ａ 開口部
２、２Ａ 光制御部
３〜３、３Ａ〜３Ａ 駆動部
４ 光源部
５ フォトダイオード
６〜６ 遮光板
７ 制御処理部
７１ 制御部
７２ 処理部
７２ａ Ａ／Ｄ変換部
７２ｂ 参照データ記憶部
７２ｃ メモリ
７２ｄ バスライン
７２ｅ 演算部
８ 操作部
９ 表示部
１００、１００Ａ 色判別装置
２００ 反応面基板
２００ａ 反応面
２００ｂ 参照用白色面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色判別装置および色判別方法に関し、例えば、ガスとの呈色反応にて生じた反応面の色を判別してガスを特定する色判別装置および色判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
毒ガス等のガスと試薬とを化学反応させて試薬の色を変化させるガス検知装置が知られている。例えば、特許文献１（ＵＳＰ６２２８６５７Ｂ１号公報）には、Ｍ２５６キットが記載されている。
【０００３】
このガス検知装置は、互いに異なる種類の試薬を内蔵する複数のアンプルと、そのアンプルが破壊されたときにアンプル中の試薬が流れ込む紙等の複数の反応面と、を含む。
【０００４】
試薬は、反応面に流れ込むと、反応面に接触しているガスと化学反応する。試薬は、その化学反応により色が変わり、その試薬の色の変化に応じて、反応面の色も変わる。
【０００５】
ユーザは、複数の反応面のそれぞれに、異なる試薬を流し込み、各反応面の色の変化に基づいて、ガスの強さを認識する。
【０００６】
また、特許文献１には、各々がＲＧＢ（赤、緑、青）のいずれかの色に感度を有する３つのフォトダイオードまたは１つのカラーＣＣＤカメラを用いて、１つの反応面の色に応じた信号を出力する読取装置が記載されている。
【特許文献１】ＵＳＰ６２２８６５７Ｂ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
反応面では、呈色反応の過程で色むらが生じる場合がある。例えば、反応面上で、異なる色の領域が発生する場合がある。
【０００８】
ＣＣＤカメラを用いたガス検知装置は、複数の画素からなる撮像面で、反応面の像を受光して撮像する。このため、撮像面の各画素は、反応面の像のうち、自己が受光した反応面の一部の像に対応する画像信号を出力する。よって、反応面で色むらが生じても、ＣＣＤカメラを用いたガス検知装置は、各画素からの画像信号を解析することによって、その色むらを認識することができる。
【０００９】
しかしながら、ＣＣＤカメラを用いたガス検知装置では、反応面の像を撮像面に形成するために、反応面とＣＣＤカメラの間にレンズが設けられる。このため、ＣＣＤカメラは、レンズの焦点距離に対応した距離だけ反応面から離れた位置に設置されなければならない。よって、ＣＣＤカメラから反応面までの距離が長くなり、装置が大型化するという問題があった。
【００１０】
一方、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有したフォトダイオードを用いたガス検知装置では、反応面とフォトダイオードの間にレンズを設けなくてもよい。このため、フォトダイオードを用いたガス検知装置の大型化を防止することができる。
【００１１】
しかしながら、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有したフォトダイオードは、呈色反応の過程で生じた色むらを高い精度で検出することが困難である。例えば、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有したフォトダイオードを用いたガス検知装置は、例えば、色むらがある反応面からの光を受光した場合、反応面上の異なる色を平均化した際に得られる色、つまり、実際の反応面の色とは異なる色を、反応面の色として認識する可能性を有する。
【００１２】
本発明の目的は、上述した課題を解決することが可能な色判別装置および色判別方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の色判別装置は、特定対象のガスと呈色反応した反応面の色を判別する色判別装置であって、前記反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段と、前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動手段と、前記反応面に光を投射する投射手段と、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光手段と、複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別手段と、を含む。
【００１４】
本発明の色判別方法は、特定対象のガスと呈色反応した反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段を含み、前記反応面の色を判別する色判別装置が行う色判別方法であって、前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動ステップと、前記反応面に光を投射する投射ステップと、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光ステップと、複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、装置の小型化を実現でき、呈色反応の過程で反応面に色むらが生じても、反応面の色を高精度で識別することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の色判別装置を示したブロック図である。
【００１８】
図１において、色判別装置１００は、開口部１を有する光制御部２と、駆動部３〜３と、光源部４と、フォトダイオード５と、遮光板６〜６と、制御処理部７と、操作部８と、表示部９とを含む。
【００１９】
色判別装置１００には、反応面基板２００が搭載される。
【００２０】
反応面基板２００には、反応面２００ａと参照用白色面２００ｂが設けられている。
【００２１】
図２は、反応面基板２００の一例を示した平面図である。
【００２２】
図２において、反応面基板２００は、複数種類の試薬２０１と、試薬２０１を内蔵する複数のアンプル２０２と、紙等の媒体２００ａと、参照用白色面２００ｂと、を含む。なお、媒体２００ａが、反応面２００ａとして使用される。
【００２３】
アンプル２０２が破壊されると、そのアンプル中の試薬２０１は、媒体２００ａに流れ込む。
【００２４】
試薬２０１は、媒体２００ａに流れ込むと、媒体２００ａに接触しているガス（例えば、特定対象のガス）と呈色反応する。なお、反応面基板２００は、例えば、特許文献１に記載のＭ２５６キットである。
【００２５】
図１に戻って、色判別装置１００は、呈色反応した反応面２００ａの色を判別する。また、色判別装置１００は、呈色反応した反応面２００ａの色に基づいて、特定対象のガスを特定する。
【００２６】
開口部１は、反応面２００ａよりも面積が小さい。
【００２７】
光制御部２は、一般的に光制御手段と呼ぶことができる。
【００２８】
図３は、光制御部２と反応面基板２００を説明するための平面図である。なお、図３において、図１または図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００２９】
図３において、開口部１は、スリットであり、反応面２００ａと対向している。なお、開口部１の形状は、スリットに限らず、正方形または円形でもよく、適宜変更可能である。また、光制御部２は、黒色であることが望ましい。
【００３０】
図１に戻って、駆動部３〜３は、一般的に駆動手段と呼ぶことができる。
【００３１】
駆動部３〜３は、開口部１が反応面２００ａと対向する状況で、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係を変えていく。
【００３２】
例えば、駆動部３〜３が矢印Ａ方向に回転すると、反応面基板２００は矢印Ｂ方向に移動する。一方、駆動部３〜３が矢印Ｃ方向に回転すると、反応面基板２００は矢印Ｄ方向に移動する。
【００３３】
また、駆動部３〜３は、矢印Ｃ方向に回転することによって、反応面基板２００を矢印Ｄ方向に移動して、反応面基板２００を色判別装置１００から排出する。換言すると、駆動部３〜３は、矢印Ｃ方向に回転することによって、反応面基板２００を矢印Ｄ方向に移動して、反応面基板２００を色判別装置１００の外部に移動する。
【００３４】
本実施形態では、駆動部３〜３は歯車であり、反応面基板２００に設けられた歯とのかみ合わせによって、反応面基板２００を移動する。
【００３５】
なお、駆動部３〜３は、光制御部２と光源部４とフォトダイオード５と遮光板６〜６を移動することによって、開口部１が反応面２００ａと対向する状況で開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係を変えてもよい。この場合、光制御部２と光源部４とフォトダイオード５と遮光板６〜６は、一体になっていることが望ましい。
【００３６】
光源部４は、一般的に投射手段と呼ぶことができる。光源部４は、例えば、ハロゲンランプまたはＬＥＤである。なお、光源部４は、ハロゲンランプまたはＬＥＤに限らず適宜変更可能である。
【００３７】
光源部４は、反応面２００ａに光を投射する。例えば、光源部４は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変化するごとに、反応面２００ａに光を投射する。なお、本実施形態では、光源部４は、開口部１を通じて、反応面２００ａに光を投射する。
【００３８】
フォトダイオード５は、一般的に受光手段と呼ぶことができる。
【００３９】
フォトダイオード５は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有している。フォトダイオード５では、ＲとＧとＢの各画素によって、１つのカラー画素が形成される。なお、Ｒは赤を表し、Ｇは緑を表し、Ｂは青を表す。
【００４０】
フォトダイオード５は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるごとに、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光する。
【００４１】
フォトダイオード５は、通過光を受光するたびに、その通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する。フォトダイオード５は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有しているため、カラー部分領域信号は、Ｒ、ＧおよびＢの信号からなるＲＧＢ信号となる。
【００４２】
なお、フォトダイオード５が、光源部４から投射された光のうち参照用白色面２００ｂで反射された光を受光するように、駆動部３〜３が、反応面基板２００を移動する場合、フォトダイオード５は、参照用白色面２００ｂからの光に応じた参照信号を出力する。参照信号も、ＲＧＢ信号となる。
【００４３】
遮光板６〜６は、一般的に遮光手段と呼ぶことができる。遮光板６〜６は、フォトダイオード５が開口部１を通過した通過光と異なる光を受光することを抑制する。
【００４４】
制御処理部７は、一般的に判別手段と呼ぶことができる。
【００４５】
制御処理部７は、フォトダイオード５から出力された複数のカラー部分領域信号（具体的には、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号）に基づいて、反応面２００ａの色を判別する。例えば、制御処理部７は、複数のカラー部分領域信号と参照信号とに基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【００４６】
なお、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）にて構成される画像を「反応面のＲＧＢ画像」と称する。
【００４７】
図４は、反応面のＲＧＢ画像５Ａを説明するための説明図である。
【００４８】
図４に示すように、反応面のＲＧＢ画像５Ａは、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）５Ｂ〜５Ｂにて構成される。言い換えると、各カラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）５Ｂ〜５Ｂは、反応面のＲＧＢ画像５Ａの画素となる。
【００４９】
また、各カラー部分領域信号は、１つのＲ信号と１つのＧ信号と１つのＢ信号で構成されているため、反応面のＲＧＢ画像５Ａは、複数のカラー部分領域信号５Ｂと同数の、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号にて構成される。
【００５０】
図１に戻って、操作部８は、一般的に操作手段と呼ぶことができる。操作部８は、ユーザにて操作可能な操作開始ボタン（不図示）を有する。操作部８は、操作開始ボタンが操作された場合、発光指示を制御処理部７に提供する。
【００５１】
表示部９は、一般的に出力手段と呼ぶことができる。表示部９は、例えば、制御処理部７の判別結果を表示する。なお、出力手段は、表示部に限らず適宜変更可能であり、例えば、制御処理部７の判別結果を音声報知する音声出力部でもよい。
【００５２】
図５は、制御処理部７の一例を示したブロック図である。なお、図５において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。図５では、駆動部３〜３を、単に駆動部３として示してある。
【００５３】
制御処理部７は、制御部７１と、処理部７２とを含む。処理部７２は、Ａ／Ｄ変換部７２ａと、参照データ記憶部７２ｂと、メモリ７２ｃと、バスライン７２ｄと、演算部７２ｅとを含む。
【００５４】
制御部７１は、一般的に制御手段と呼ぶことができる。
【００５５】
制御部７１は、操作部８からの発光指示に応じて、駆動部３、光源部４および処理部７２の動作を制御する。
【００５６】
例えば、制御部７１は、発光指示を受け付けた場合、まず、開口部１が参照用白色面２００ｂと対向するように反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる。その後、制御部７１は、光源部４を発光させ、また、処理部７２を動作させる。
【００５７】
続いて、制御部７１は、開口部１が反応面２００ａと対向する状況で、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるように、反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる。
【００５８】
また、制御部７１は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変化するごとに反応面２００ａに光を投射する処理を、光源部４に実行させる。
【００５９】
フォトダイオード５は、光源部４から投射された光のうち、参照用白色面２００ｂで反射され開口部１を通過した光を受光した場合、参照用白色面２００ｂからの光に応じた参照信号（ＲＧＢ信号）を、処理部７２（具体的には、Ａ／Ｄ変換部７２ａ）に出力する。なお、参照信号は、アナログ信号である。
【００６０】
また、フォトダイオード５は、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光した場合、その通過光に応じたカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）を、処理部７２（具体的には、Ａ／Ｄ変換部７２ａ）に出力する。なお、カラー部分領域信号は、アナログ信号である。
【００６１】
処理部７２は、フォトダイオード５からの複数のカラー部分領域信号および参照信号に基づいて、反応面２００ａの色を識別し、その識別結果に応じた情報を出力する。
【００６２】
例えば、処理部７２は、反応面のＲＧＢ画像５Ａを構成する複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂのバランス（Ｒ信号とＢ信号とＧ信号とのバランス）を調整するために、それら複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂを、参照信号を用いて補正し、補正後の複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂに基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換部７２ａは、一般的にＡ／Ｄ変換手段と呼ぶことができる。
【００６４】
Ａ／Ｄ変換部７２ａは、参照信号およびカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂをデジタル信号に変換する。
【００６５】
デジタル信号の参照信号およびデジタル信号のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂでは、Ｒ、ＧおよびＢの各信号は、信号強度が０〜２５５のいずれかの値をとる。
【００６６】
つまり、デジタル信号の各カラー部分領域信号５Ｂは、信号強度が０〜２５５のいずれかの値をとるＲ、ＧおよびＢの信号にて構成される。
【００６７】
反応面のＲＧＢ画像５Ａは、複数のカラー部分領域信号５Ｂと同数のＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号にて構成されるため、反応面のＲＧＢ画像５Ａは、信号強度が０〜２５５のいずれかの値をとり、複数のカラー部分領域信号５Ｂと同数の、Ｒ、ＧおよびＢの信号にて構成されることになる。
【００６８】
なお、Ｒ、ＧおよびＢの各信号強度のレンジは、０〜２５５に限らず適宜変更可能である。
【００６９】
参照データ記憶部７２ｂは、一般的に参照データ記憶手段と呼ぶことができる。
【００７０】
参照データ記憶部７２ｂは、ガスと呈色反応した反応面の色に関する色情報と、その反応面を識別するための識別情報と、を互いに関連づけて保持する。
【００７１】
例えば、参照データ記憶部７２ｂは、ガスと呈色反応した反応面のＲＧＢ画像を構成するＲ、Ｇ、Ｂ信号のそれぞれの信号強度とその信号強度の頻度に関する参照用ヒストグラムと、その反応面を識別するための識別情報と、を関連づけて複数保持する。なお、参照用ヒストグラムは、色情報の一例である。
【００７２】
メモリ７２ｃは、演算部７２ｅの作業メモリとして使用される。
【００７３】
演算部７２ｅは、一般的に演算手段と呼ぶことができる。
【００７４】
演算部７２ｅは、例えば、プログラムを実行することによって動作する。また、演算部７２ｅは、バスライン７２ｄを介して参照データ記憶部７２ｂおよびメモリ７２ｃと接続する。
【００７５】
演算部７２ｅは、参照データ記憶部７２ｂ内の色情報から、デジタル化された反応面のＲＧＢ画像に最も類似する色情報を特定し、その特定された色情報と関連づけられている 識別情報を参照データ記憶部７２ｂから読み出す。
【００７６】
例えば、演算部７２ｅは、デジタル化された反応面のＲＧＢ画像から、ＲＧＢそれぞれの信号強度とその信号強度の頻度に関するヒストグラムを生成する。なお、本実施形態では、ある信号強度の頻度は、その信号強度を示す信号（Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号）の数を示す。
【００７７】
演算部７２ｅは、その生成されたヒストグラムと、参照データ記憶部７２ｂ内の複数の参照用ヒストグラムとを照合して、その生成されたヒストグラムに該当する参照用ヒストグラムを特定する。
【００７８】
例えば、演算部７２ｅは、参照データ記憶部７２ｂ内の複数の参照用ヒストグラムの中から、頻度のピーク値が現れる信号強度が、その生成されたヒストグラムと最も似ているヒストグラムを特定する。
【００７９】
具体的には、演算部７２ｅは、参照用ヒストグラムごとに、生成されたヒストグラムと参照用ヒストグラムでの同一信号強度の頻度同士の積を取りその積を加算し、その加算値が最大となる参照用ヒストグラムを特定する。
【００８０】
演算部７２ｅは、その特定された参照用ヒストグラムと関連づけられている識別情報を特定し、その識別情報を表示部９に出力する。
【００８１】
なお、参照データ記憶部７２ｂに保持される参照用ヒストグラムは、予め、ガスと呈色反応した反応面からフォトダイオード５および処理部７２にて生成されたＲＧＢ画像内のＲＧＢそれぞれの信号強度とその信号強度の頻度に関するヒストグラムであることが望ましい。
【００８２】
しかしながら、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムは、フォトダイオード５および処理部７２が生成したヒストグラムに限るものでない。
【００８３】
次に、反応面２００ａと、演算部７２ｅが生成するヒストグラムとの関係について説明する。
【００８４】
図６は、あるガス（例えば、ガスＡ）と呈色反応した反応面２００ａの一例を示した説明図である。
【００８５】
図６では、試薬とガスＡとの呈色反応により、白色の反応面２００ａに、色１Ａと色２Ａと色３Ａとが存在する円形の反応領域（色むら）２００ａＡが生じている。以下、反応領域（色むら）２００ａＡを、色サンプルＡと称する。
【００８６】
フォトダイオード５は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるごとに、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光し、その通過光に応じたカラー部分領域信号５Ｂを、Ａ／Ｄ変換部７２ａに出力する。
【００８７】
Ａ／Ｄ変換部７２ａは、同一の反応面２００ａの各部分領域を表す複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂのそれぞれを、デジタル信号に変換する。
【００８８】
演算部７２ｅは、複数のカラー部分領域信号５Ｂ〜５Ｂにて構成される反応面のＲＧＢ画像５Ａ内のＲ、Ｇ、Ｂの信号強度とその信号強度の頻度のデータであるヒストグラムに生成する。
【００８９】
なお、演算部７２ｅは、まず、反応面のＲＧＢ画像５Ａ内のＲ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを生成し、その後、信号強度を共通軸にして、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを重ねた１つのヒストグラムを生成する。
【００９０】
図７は、色サンプルＡの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【００９１】
図８は、試薬とガスＡとの呈色反応により、図６に示した色１Ａ、色２Ａ、色３Ａの面積比が異なる円形の反応領域（色むら）２００ａＢが生じた例を示した説明図である。以下、反応領域（色むら）２００ａＢを、色サンプルＢと称する。
【００９２】
図９は、色サンプルＢの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【００９３】
色サンプルＡと色サンプルＢでは、双方とも反応面２００ａがガスＡと呈色反応したため、反応領域内の色の種類は同じである。このため、図７に示したヒストグラムと図９に示したヒストグラムでは、頻度がピークとなる信号強度は一致する。しかしながら、色サンプルＡと色サンプルＢでは、反応領域内の各色の面積比が異なるため、頻度の値は異なる。
【００９４】
このため、同じガスと呈色反応した複数の反応面の中で、呈色反応の過程で各色の面積比が他の反応面と異なるものがあっても、それらのヒストグラムにおいて、頻度がピークとなる信号強度が一致していれば、各色の面積比が他の反応面と異なるものを、同一の呈色反応をした反応面として特定することが可能になる。
【００９５】
一方、図１０は、試薬とガスＢとの呈色反応により、白色の反応面２００ａに、色４Ａと色５Ａと色６Ａとが存在する円形の反応領域（色むら）２００ａＣが生じた例を示した説明図である。以下、反応領域（色むら）２００ａＣを、色サンプルＣと称する。
【００９６】
図１１は、色サンプルＣの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【００９７】
色サンプルＣと色サンプルＡでは、化学反応したガスが異なるため、呈色反応により生じる色は異なる。よって、図７に示したヒストグラムと、図１１に示したヒストグラムでは、頻度がピークとなる信号強度は異なる。
【００９８】
図１２は、例えば呈色反応の過程により、図１０に示した色サンプルＣがぼけた状態の反応領域２００ａＤを示した説明図である。以下、反応領域（色むら）２００ａＤを、色サンプルＤと称する。
【００９９】
図１３は、色サンプルＤの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【０１００】
色サンプルＣと色サンプルＤとは、主要な色が同じであるため、頻度のピークとなる信号強度は一致する。しかしながら、色サンプルＤには、色サンプルＣがぼけて色サンプルＣにはない色成分が生じたために、色サンプルＤの方が信号強度の値に分散が生じ、ピーク値も小さくなっている。
【０１０１】
このため、同じガスと呈色反応した複数の反応面の中で、呈色反応の過程で各色がぼけてしまったものがあっても、それらのヒストグラムにおいて、頻度がピークとなる信号強度が一致していれば、各色がぼけてしまったものを、同一の呈色反応をした反応面として特定することが可能になる。
【０１０２】
図１４は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＡ（ｉ＝１）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。この参照用ヒストグラムは、演算部７２ｅにて生成され、色サンプルＡ（ｉ＝１）を識別するための識別情報であるカテゴリ「色サンプルＡ（ｉ＝１）」と関連づけて保持されている。
【０１０３】
なお、図１４に示した参照用ヒストグラムは、色サンプルＡに応じたＲＧＢ画像５Ａの各信号強度（０〜２５５）に対する頻度を表している。
【０１０４】
図１４において、信号強度が５０の場合は頻度が１０となっており、この位置（信号強度５０）が頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（ｉ＝１）の信号強度５０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（１）の信号強度４９の値を１／１０×３＝０．３に設定し、参照データＤ（１）の信号強度が５１の値を１／１０×２０＝０．２に設定する。
【０１０５】
また、図１４において、信号強度が１８０の場合は頻度が４０となっており、この位置（信号強度１８０）も頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（１）の信号強度１８０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（１）の信号強度１７９の値を１／４０×１８＝０．４５に設定し、参照データＤ（１）の信号強度が１８１の値を１／４０×８＝０．２に設定する。
【０１０６】
なお、図１４において、参照データＤ（１）も信号強度の頻度を表す。
【０１０７】
図１５は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＢ（ｉ＝２）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。この参照用ヒストグラムも、演算部７２ｅにて生成され、色サンプルＢ（ｉ＝２）を識別するための識別情報であるカテゴリ「色サンプルＢ（ｉ＝２）」と関連づけて保持されている。
【０１０８】
なお、図１５に示した参照用ヒストグラムは、色サンプルＢに応じたＲＧＢ画像５Ａの各信号強度（０〜２５５）に対する頻度を表している。
【０１０９】
図１５において、信号強度が５０の場合は頻度が４５となっており、この位置（信号強度５０）が頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（ｉ＝２）の信号強度５０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（２）の信号強度４９の値を１／４５×２０＝０．４４に設定し、参照データＤ（２）の信号強度が５１の値を１／４５×１５＝０．３３に設定する。
【０１１０】
また、図１５において、信号強度が１８０の場合は頻度が１２となっており、この位置（信号強度１８０）も頻度のピークとなっている。このため、演算部７２ｅは、参照データＤ（２）の信号強度１８０の値を１に設定し、その前後のデータを規格化して、参照データＤ（２）の信号強度１７９の値を１／１２×２＝０．１７に設定し、参照データＤ（２）の信号強度が１８１の値を１／１２×３＝０．２５に設定する。
【０１１１】
なお、図１５において、参照データＤ（２）も信号強度の頻度を表す。
【０１１２】
図１４に示した参照用ヒストグラムと図１５に示した参照用ヒストグラムでは、ピークが現れる信号強度の位置は同じであるが、頻度は異なっている。
【０１１３】
図１６は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＣ（ｉ＝３）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図であり、図１７は、参照データ記憶部７２ｂに保持された色サンプルＤ（ｉ＝４）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【０１１４】
色サンプルＤはぼやけているため、図１７に示したヒストグラムは、図１６に示したヒストグラムよりも分散が大きくなって（拡がって）いる。
【０１１５】
図１８は、ガスＢの濃度が色サンプルＣ発生時の濃度と異なる場合の反応面２００ａの参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。ガスの濃度は、呈色反応領域の明るさと関係するため、同じガスであっても濃度が異なれば、頻度のピーク値が現れる信号強度は異なる。
【０１１６】
このため、本実施形態では、ユーザが、予め特定のガスと化学反応した反応面２００ａを有する複数の反応面基板２００を用意し、それら反応面基板２００を順番に駆動部３で移動させ、演算部７２ｅが、各反応面基板２００の反応面２００ａのヒストグラムを生成していき、それらのヒストグラムを、参照用ヒストグラムとして、参照データ記憶部７２ｂに保持していく。
【０１１７】
次に、動作を説明する。
【０１１８】
本実施形態の色判別装置１００は、まず、参照データ記憶部７２ｂに、参照用ヒストグラムと識別情報とを格納し、その後、フォトダイオード５から出力された複数のカラー部分領域信号からなる反応面のＲＧＢ画像５Ａと、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムと、に基づいて、反応面２００ａの色を識別し、その識別結果に応じた情報を出力する。
【０１１９】
まず、参照データ記憶部７２ｂにデータを保持する動作を説明する。この動作は、例えば、操作部８にある参照データ作成ボタン（不図示）が操作されて参照データ作成モードとなった後に実行される。
【０１２０】
図１９は、参照データ記憶部７２ｂにデータを保持する動作を説明するためのフローチャートである。
【０１２１】
予め特定されているガスと呈色反応した反応面２００ａを有する反応面基板２００が、色判別装置１００内に挿入される。なお、このガスの濃度も予め特定されている。
【０１２２】
参照データ作成モード下で、操作部８にある操作開始ボタンが、ユーザによって操作されると、操作部８は、発光指示を制御部７１に提供する。
【０１２３】
制御部７１が、参照データ作成モード下で発光指示を受け付けると、処理１が実行される（ステップ１９０１）。
【０１２４】
図２０は、処理１（ステップ１９０１）を説明するためのフローチャートである。
【０１２５】
処理１では、まず、制御部７１は、開口部１が参照用白色面２００ｂと対向するように反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる（ステップ２００１）。
【０１２６】
続いて、制御部７１は、光源部４を発光させる（ステップ２００２）。
【０１２７】
光源部４から投射された光は、開口部１を通って参照用白色面２００ｂに到達し、参照用白色面２００ｂで反射される。フォトダイオード５は、参照用白色面２００ｂで反射された光のうち、開口部１を通過した光を受光して、参照信号を処理部７２に出力する（ステップ２００３）。このため、参照信号は、参照用白色面２００ｂの色（白色）に応じた出力となる。
【０１２８】
図２１は、参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。なお、図２１において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１２９】
処理部７２では、Ａ／Ｄ変換部７２ａは、参照信号をデジタル信号に変換する。演算部７２ｅは、デジタル信号の参照信号を受け付けると、その参照信号を構成する、Ｒ信号（Ｄ_red_ref）、Ｇ信号（Ｄ_green_ref）およびＢ信号（Ｄ_blue_ref）を、メモリ７２ｃに保存する（ステップ２００４）。
【０１３０】
続いて、演算部７２ｅは、Ｒ信号（Ｄ_red_ref）、Ｇ信号（Ｄ_green_ref）およびＢ信号（Ｄ_blue_ref）の中の最大値を、Ｄ_ref_maxとする（ステップ２００５）。
【０１３１】
続いて、演算部７２ｅは、Ａ_red＝Ｄ_ref_max／Ｄ_red_refと、Ａ_green＝Ｄ_ref_max／Ｄ_green_refと、Ａ_blue＝Ｄ_ref_max／Ｄ_blue_refを計算し、その計算結果をメモリ７２ｃに保存する（ステップ２００６）。
【０１３２】
なお、参照用白色面２００ｂは白色のため、本来、Ｒ信号（Ｄ_red_ref）とＧ信号（Ｄ_green_ref）とＢ信号（Ｄ_blue_ref）の信号強度は等しくなる。しかしながら、ＲＧＢの各画素の出力特性のばらつき等によって、これらの信号強度は、互いに異なる可能性がある。
【０１３３】
ステップ２００６で計算されたＡ_red、Ａ_greenおよびＡ_blueは、これらの信号強度のばらつきを補償するために、以下のステップで使用される。
【０１３４】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉを０にする。なお、処理１では、変数ｉは、同一反応面の各部分領域を表すカラー部分領域信号の数を表す。また、演算部７２ｅは、変数Ｘを、予め設定された初期測定位置に設定し、変数Ｘを制御部７１に提供する。なお、変数Ｘは、反応面２００ａ内の基準位置（測定位置）を表す（ステップ２００７）。
【０１３５】
続いて、制御部７１は、開口部１が変数Ｘで示された反応面２００ａ内の基準位置と対向するように反応面基板２００を移動する処理を、駆動部３に実行させる（ステップ２００８）。
【０１３６】
図２２は、参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。なお、図２２において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１３７】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉの値が、Imaxより小さいか否かを判定する（ステップ２００９）。なお、Imaxは、必要とするカラー部分領域信号の数を表し、演算部７２ｅに予め設定されている。
【０１３８】
変数ｉの値が、Imaxより小さい場合、演算部７２ｅは、制御部７１に発光指示を提供する。制御部７１は、演算部７２ｅから発光指示を受けると、光源部４を発光させる（ステップ２０１０）。
【０１３９】
光源部４から投射された光は、開口部１を通って反応面２００ａに到達し、反応面２００ａで反射される。フォトダイオード５は、反応面２００ａで反射された光のうち、開口部１を通過した光を受光して、位置Ｘ（ｉ）に対応するカラー部分領域信号（ＲＧＢ信号）を処理部７２に出力する（ステップ２０１１）。
【０１４０】
処理部７２では、Ａ／Ｄ変換部７２ａは、位置Ｘ（ｉ）に対応するカラー部分領域信号をデジタル信号に変換する。演算部７２ｅは、位置Ｘ（ｉ）に対応するデジタル信号のカラー部分領域信号を受け付けると、そのカラー部分領域信号を構成する、Ｒ信号（Ｄ_red_samp(i)）、Ｇ信号（Ｄ_green_samp(i)）およびＢ信号（Ｄ_blue_samp(i)）を、メモリ７２ｃに保存する（ステップ２０１２）。
【０１４１】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄ_red_data(i)＝Ａ_red×Ｄ_red_samp(i)を計算し、その計算結果を参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２０１３）。
【０１４２】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄ_green_data(i)＝Ａ_green×Ｄ_green_samp(i)を計算し、その計算結果を参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２０１４）。
【０１４３】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄ_blue_data(i)＝Ａ_blue×Ｄ_blue_samp(i)を計算し、その計算結果を参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２０１５）。
【０１４４】
続いて、演算部７２ｅは、Ｘ＝Ｘ＋ΔＸとし、変数Ｘを制御部７１に提供し、ｉ＝ｉ＋１とする（ステップ２０１６）。
【０１４５】
以下、処理は、ステップ２００８に戻る。
【０１４６】
本実施形態では、ステップ２００８からステップ２０１６を繰り返すことによって、駆動部３は、反応面基板２００がΔＸずつ移動するように、矢印Ｃ方向に断続的に回転し（図２２参照）、フォトダイオード５は、反応面基板２００がΔＸずつ移動するたびに、反応面基板２００と開口部１との相対位置（Ｘ（ｉ））に応じたカラー部分領域信号（Ｄ_red_data(i)、Ｄ_green_data(i)、Ｄ_blue_data(i)）を出力する。
【０１４７】
なお、ステップ２００９で、変数ｉの値が、Imaxと同じになると、演算部７２ｅは、位置Ｘ（ｉ＝０）に対応するカラー部分領域信号（Ｄ_red_data(0)、Ｄ_green_data(0)、Ｄ_blue_data(0)）から、位置Ｘ（ｉ＝Imax）に対応するカラー部分領域信号（Ｄ_red_data(Imax)、Ｄ_green_data(Imax)、Ｄ_blue_data(Imax)）までを、互いに関連づけて、同一の反応面に対応する反応面のＲＧＢ画像５Ａとする（ステップ２０１７）。
【０１４８】
以上で、図１９に示した処理１が終了する。
【０１４９】
続いて、図１９に示した処理２が実行される（ステップ１９０２）。
【０１５０】
図２３は、処理２（ステップ１９０２）を説明するためのフローチャートである。
【０１５１】
処理２では、まず、演算部７２ｅは、ＲＧＢ画像５Ａを取得する（ステップ２３０１）。
【０１５２】
続いて、演算部７２ｅは、そのＲＧＢ画像５Ａを、Ｒの信号強度データと、Ｇの信号強度データと、Ｂの信号強度データと、に分割し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号強度データを、バスライン７２ｄを経由してメモリ７２ｃに保持する（ステップ２３０２）。
【０１５３】
続いて、演算部７２ｅは、Ｒの各信号強度に対する頻度データ（Ｒに関するヒストグラム）を得るために、Ｒの信号強度のヒストグラムを演算する。例えば、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、信号強度０〜２５５の各信号強度について、その信号強度を示すＲの信号強度データの数を計数して、Ｒの信号強度のヒストグラムを演算する（ステップ２３０３）。
【０１５４】
続いて、演算部７２ｅは、Ｇの各信号強度に対する頻度データ（Ｇに関するヒストグラム）を得るために、Ｇの信号強度のヒストグラムを演算する。例えば、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、信号強度０〜２５５の各信号強度について、その信号強度を示すＧの信号強度データの数を計数して、Ｇの信号強度のヒストグラムを演算する（ステップ２３０４）。
【０１５５】
続いて、演算部７２ｅは、Ｂの各信号強度に対する頻度データ（Ｂに関するヒストグラム）を得るために、Ｂの信号強度のヒストグラムを演算する。例えば、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、信号強度０〜２５５の各信号強度について、その信号強度を示すＢの信号強度データの数を計数して、Ｂの信号強度のヒストグラムを演算する（ステップ２３０５）。
【０１５６】
続いて、演算部７２ｅは、信号強度を共通軸にして、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを合成して１つのヒストグラムを生成し、その合成されたヒストグラムをメモリ７２ｃに保持する（ステップ２３０６）。
【０１５７】
続いて、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、その合成されたヒストグラムでの頻度のピーク値を検出する（ステップ２３０７）。
【０１５８】
続いて、演算部７２ｅは、参照データＤ（ｉ）のうち、ピーク値が現れる信号強度に対応する個所に「１」を設定し、その前後の個所については、その個所に対応する信号強度の頻度をピーク値に応じて規格化した値を設定する（ステップ２３０８）。
【０１５９】
続いて、演算部７２ｅは、データの名称などのカテゴリを入力する旨のメッセージを表示部９に表示する。ユーザが、そのメッセージに応じて操作部８を操作してカテゴリを入力すると、そのカテゴリは、操作部８から制御部７１に提供され、制御部７１から演算部７２ｅに提供される（ステップ２３０９）。
【０１６０】
なお、このカテゴリは、最終的に識別したデータを表示部９に表示する際に名称として使用される。
【０１６１】
演算部７２ｅは、カテゴリを受け付けると、そのカテゴリを、ここまでのデータ（ステップ２３０６で生成したヒストグラムと、ステップ２３０８で生成した参照データ）と関連づけて一塊にして、バスライン７２ｄを経由して参照データ記憶部７２ｂに保存する（ステップ２３１０）。なお、ステップ２３０６で生成したヒストグラムと、ステップ２３０８で生成した参照データとで、参照用ヒストグラムが構成される。
【０１６２】
以上で、図１９に示した処理２が終了する。
【０１６３】
以降、ユーザが、反応面基板２００を、反応面２００ａで化学反応したガスおよびそれらの濃度が異なるものに変えながら、図１９に示した動作が繰り返えされる。
【０１６４】
次に、演算部７２ｅが、測定された反応面２００ａのＲＧＢ画像と、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムと、に基づいて、反応面２００ａの色を識別し、その識別結果に応じた情報を出力する動作を説明する。この動作は、例えば、操作部８にある参照データ作成ボタンの操作により参照データ作成モードが解除された後に実行される。
【０１６５】
図２４は、この動作を説明するためのフローチャートである。なお、図２４において、図１９に示した処理と同一の処理には同一符号を付してある。
【０１６６】
特定対象のガスと呈色反応した反応面２００ａを有する反応面基板２００が、色判別装置１００内に挿入される。
【０１６７】
参照データ作成モードが解除された状況で、操作部８にある操作開始ボタンが、ユーザによって操作されると、操作部８は、発光指示を制御部７１に提供する。
【０１６８】
制御部７１が、参照データ作成モード下で発光指示を受け付けると、処理３が実行される。なお、処理３は、図１９のステップ１９０１で示した処理１と同じ処理である。
【０１６９】
その後、処理４が実行される（ステップ２４０１）。
【０１７０】
図２５は、処理４（ステップ２４０１）を説明するためのフローチャートである。なお、図２５において、図２３に示した処理と同一の処理には同一符号を付してある。
【０１７１】
演算部７２ｅは、まず、ＲＧＢ画像を取得する（ステップ２３０１）。以降、演算部７２ｅは、ステップ２３０２からステップ２３０５を実行する。
【０１７２】
続いて、演算部７２ｅは、信号強度を共通軸にして、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ヒストグラムを合成して１つのヒストグラムＤｘを生成し、ヒストグラムＤｘをメモリ７２ｃに保持する（ステップ２５０１）。
【０１７３】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉを１に設定し、演算の際の初期値を０（Ｄmulti（０）＝０、Ｄmulti_max＝０）に設定する（ステップ２５０２）。
【０１７４】
続いて、演算部７２ｅは、変数ｉに対応する参照データ記憶部７２ｂ内のデータを読み出し、そのデータを、バスライン７２ｄを経由してメモリ７２ｃに保持する（ステップ２５０３）。
【０１７５】
続いて、演算部７２ｅは、メモリ７２ｃを参照して、同一信号強度ごとに、ＤｘとＤ（ｉ）の積をとり、その積を加算していく（ステップ２５０４）。なお、演算部７２ｅは、その加算値をＤmulti（ｉ）とする。
【０１７６】
続いて、演算部７２ｅは、Ｄmulti（ｉ）がＤmulti（ｉ−１）より大きいか判断する（ステップ２５０５）。
【０１７７】
Ｄmulti（ｉ）がＤmulti（ｉ−１）より大きい場合、演算部７２ｅは、Ｄmulti_max＝Ｄmulti（ｉ）とし、Ｄmatch＝ｉとする（ステップ２５０６）。
【０１７８】
続いて、演算部７２ｅは、ｉ＝ｎであるか判断する。なお、ｎは、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムの数を示す。
【０１７９】
ｉ＝ｎでないと、演算部７２ｅは、変数ｉに１を加算し（ステップ２５０８）、ステップ２５０３の処理を実行する。
【０１８０】
なお、ステップ２５０５で、Ｄmulti（ｉ）がＤmulti（ｉ−１）より大きくない場合、演算部７２ｅは、ステップ２５０８を実行する。
【０１８１】
また、ステップ２５０７で、ｉ＝ｎである場合、演算部７２ｅは、反応面２００ａに該当するデータとして、Ｄmatchに示されたｉに対応するカテゴリを表示部９に表示する（ステップ２５０９）。
【０１８２】
図２６は、Ｄ（１）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（１）の算出値を示した説明図であり、図２７は、Ｄ（５）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（５）の算出値を示した説明図である。
【０１８３】
図２６ではＤmulti（１）＝２．３４１であり、図２７ではＤmulti（５）＝０．１７２であるため、Ｄ（１）のほうが、色判別装置１００内の反応面２００ａとの一致度が高くなる。
【０１８４】
本実施形態によれば、フォトダイオード５は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるごとに、光源部４から投射された光のうち、反応面２００ａで反射され開口部１を通過した通過光を受光し、その通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する。このため、カラー部分領域信号は、反応面２００ａの各部分領域に対応する画素情報として機能する。制御処理部７は、複数のカラー部分領域信号に基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【０１８５】
したがって、反応面２００ａとフォトダイオード５の間にレンズが設けられなくても、反応面２００ａの各部分領域に対応する画素情報を生成することが可能になる。このため、反応面２００ａで色むらが生じても、制御処理部７は、各画素情報を解析することによって、その色むらを認識することが可能になる。
【０１８６】
なお、上記作用効果は、開口部１を有する光制御部２と、駆動部３と、光源部４と、フォトダイオード５と、制御処理部７とからなる色判別装置でも生じる。
【０１８７】
本実施形態では、光源部４は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変化するごとに、反応面２００ａに光を投射する。
【０１８８】
この場合、必要なときのみ、光源部４は、反応面に光を投射することが可能になる。よって、無駄な光の投射を抑制することが可能になる。
【０１８９】
本実施形態では、駆動部３は、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係が変わるように反応面２００ａを移動し、また、反応面２００ａが色判別装置１００から排出されるように反応面を移動する。
【０１９０】
この場合、反応面２００ａを色判別装置１００から排出する駆動部３を用いることによって、開口部１と反応面２００ａとの相対的な位置関係を変えることが可能になる。よって、構成の簡略化が図れる。
【０１９１】
本実施形態では、駆動部３は、反応面２００ａと共に参照用白色面２００ｂが設けられた反応面基板２００を移動することによって反応面２００ａを移動し、また、フォトダイオード５が、光源部４から投射された光のうち参照用白色面２００ｂで反射された光を受光するように、反応面基板２００を移動する。
【０１９２】
フォトダイオード５は、光源部４から投射された光のうち参照用白色面２００ｂで反射された光を受光した場合に参照信号を出力する。
【０１９３】
制御処理部７は、参照信号を用いて、複数のカラー部分領域信号を補正し、補正後の複数のカラー部分領域信号に基づいて、反応面２００ａの色を判別する。
【０１９４】
この場合、駆動部３が反応面基板２００を動かすことによって、参照信号と複数のカラー部分領域信号を得ることが可能になる。また、複数のカラー部分領域信号のレベルを、参照信号を用いて調整することが可能になる。
【０１９５】
本実施形態では、フォトダイオード５は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有する。このため、例えば、複数のＲとＧとＢの画素を有したカラーＣＣＤ素子またはカラーＣＭＯＳ素子が、受光手段として用いられた場合に比べて、受光手段の構成を簡略化することが可能になる。
【０１９６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態である色判別装置１００Ａを説明する。
【０１９７】
図２８は、色判別装置１００Ａを示したブロック図である。なお、図２８において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１９８】
色判別装置１００Ａは、色判別装置１００と比べて、光制御部２の代わりに光制御部２Ａが用いられ、駆動部３の代わりに駆動部３Ａが用いられる点が異なる。
【０１９９】
図２９は、光制御部２Ａと駆動部３Ａを説明するための平面図である。なお、図２９において、図２８に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０２００】
図２９において、開口部１Ａは、スポットであり、反応面２００ａと対向している。なお、開口部１Ａの形状は、正方形に限らず円形でもよく、適宜変更可能である。また、光制御部２Ａは、黒色であることが望ましい。
【０２０１】
図３０は、図２９を矢印Ｅ方向から見た場合の要部平面図である。なお、図３０において、図２９に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０２０２】
図３０において、光制御部２Ａと接触している駆動部３Ａは、制御部７１からの指示によって、矢印Ｆ方向に回転すると、光制御部２Ａを矢印Ｇ方向に移動し、矢印Ｈ方向に回転すると、光制御部２Ａを矢印Ｉ方向に移動する。
【０２０３】
本実施形態では、制御処理部７は、駆動部３Ａ〜３Ａを制御して、反応面２００ａを開口部１Ａで走査する。このため、反応面２００ａのＲＧＢ画像は、反応面２００ａをマトリクス状に分解した各部分領域に対応する複数のカラー部分領域信号にて構成される。
【０２０４】
なお、本実施形態でも、第１の実施形態で説明したように、複数のカラー部分領域信号が解析され、反応面２００ａの色が判別される。
【０２０５】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【０２０６】
例えば、上記各実施形態では、色情報として、ヒストグラムを用いたが、色情報は、ヒストグラムに限らず、適宜変更可能である。
【０２０７】
また、複数のＲとＧとＢの画素を有したカラーＣＣＤ素子またはカラーＣＭＯＳ素子が、受光手段として用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の第１の実施形態の色判別装置を示したブロック図である。
【図２】反応面基板２００の一例を示した平面図である。
【図３】光制御部２と反応面基板２００を説明するための平面図である。
【図４】反応面のＲＧＢ画像５Ａを説明するための説明図である。
【図５】制御処理部７の一例を示したブロック図である。
【図６】あるガスと呈色反応した反応面２００ａの一例を示した説明図である。
【図７】色サンプルＡの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図８】反応領域（色むら）２００ａＢが生じた例を示した説明図である。
【図９】色サンプルＢの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図１０】反応領域（色むら）２００ａＣが生じた例を示した説明図である。
【図１１】色サンプルＣの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図１２】反応領域２００ａＤを示した説明図である。
【図１３】色サンプルＤの信号強度に関するヒストグラムを示した説明図である。
【図１４】色サンプルＡ（ｉ＝１）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１５】色サンプルＢ（ｉ＝２）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１６】色サンプルＣ（ｉ＝３）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１７】色サンプルＤ（ｉ＝４）の参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１８】参照用ヒストグラムの一例を示した説明図である。
【図１９】参照データ記憶部７２ｂにデータを保持する動作を説明するためのフローチャートである。
【図２０】処理１を説明するためのフローチャートである。
【図２１】参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。
【図２２】参照用白色面２００ｂを測定する際の、開口部１と参照用白色面２００ｂとの位置関係を示した説明図である。
【図２３】処理２を説明するためのフローチャートである。
【図２４】測定された反応面２００ａのＲＧＢ画像と、参照データ記憶部７２ｂ内の参照用ヒストグラムと、に基づいて、反応面２００ａの色を識別する動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】処理４を説明するためのフローチャートである。
【図２６】Ｄ（１）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（１）の算出値を示した説明図である。
【図２７】Ｄ（５）とＤｘとの信号強度ごとの積算値およびＤmulti（５）の算出値を示した説明図である。
【図２８】色判別装置１００Ａを示したブロック図である。
【図２９】光制御部２Ａと駆動部３Ａを説明するための平面図である。
【図３０】図２９を矢印Ｅ方向から見た場合の要部平面図である。
【符号の説明】
【０２０９】
１、１Ａ 開口部
２、２Ａ 光制御部
３〜３、３Ａ〜３Ａ 駆動部
４ 光源部
５ フォトダイオード
６〜６ 遮光板
７ 制御処理部
７１ 制御部
７２ 処理部
７２ａ Ａ／Ｄ変換部
７２ｂ 参照データ記憶部
７２ｃ メモリ
７２ｄ バスライン
７２ｅ 演算部
８ 操作部
９ 表示部
１００、１００Ａ 色判別装置
２００ 反応面基板
２００ａ 反応面
２００ｂ 参照用白色面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定対象のガスと呈色反応した反応面の色を判別する色判別装置であって、
前記反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段と、
前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動手段と、
前記反応面に光を投射する投射手段と、
前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光手段と、
複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別手段と、を含む色判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の色判別装置において、
前記投射手段は、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記反応面に光を投射する、色判別装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の色判別装置において、
前記駆動手段は、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるように前記反応面を移動していき、また、前記反応面が前記色判別装置から排出されるように前記反応面を移動する、色判別装置。
【請求項４】
請求項３に記載の色判別装置において、
前記駆動手段は、前記反応面と共に参照用白色面が設けられた反応面基板を移動することによって前記反応面を移動し、また、前記受光手段が、前記投射された光のうち前記参照用白色面で反射された光を受光するように、前記反応面基板を移動し、
前記受光手段は、前記投射された光のうち前記参照用白色面で反射された光を受光した場合に、前記参照用白色面で反射された光に応じた参照信号を出力し、
前記判別手段は、前記参照信号を用いて、前記複数のカラー部分領域信号を補正し、補正後の前記複数のカラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する、色判別装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の色判別装置において、
前記受光手段は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有する、色判別装置。
【請求項６】
特定対象のガスと呈色反応した反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段を含み、前記反応面の色を判別する、色判別装置が行う色判別方法であって、
前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動ステップと、
前記反応面に光を投射する投射ステップと、
前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光ステップと、
複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別ステップと、を含む色判別方法。
【請求項７】
請求項６に記載の色判別方法において、
前記投射ステップでは、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記反応面に光を投射する、色判別方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の色判別方法において、
前記駆動ステップでは、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるように前記反応面を移動していき、また、前記反応面が前記色判別装置から排出されるように前記反応面を移動する、色判別方法。
【請求項９】
請求項８に記載の色判別方法において、
前記駆動ステップでは、前記反応面と共に参照用白色面が設けられた反応面基板を移動することによって前記反応面を移動し、
前記受光ステップでは、前記投射された光のうち前記参照用白色面で反射された光を受光した場合に、前記参照用白色面で反射された光に応じた参照信号を出力し、
前記判別ステップでは、前記参照信号を用いて、前記複数のカラー部分領域信号を補正し、補正後の前記複数のカラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する、色判別方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載の色判別方法において、
前記受光ステップでは、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有する受光手段で前記通過光を受光する、色判別方法。
【請求項１】
特定対象のガスと呈色反応した反応面の色を判別する色判別装置であって、
前記反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段と、
前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動手段と、
前記反応面に光を投射する投射手段と、
前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光手段と、
複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別手段と、を含む色判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の色判別装置において、
前記投射手段は、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記反応面に光を投射する、色判別装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の色判別装置において、
前記駆動手段は、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるように前記反応面を移動していき、また、前記反応面が前記色判別装置から排出されるように前記反応面を移動する、色判別装置。
【請求項４】
請求項３に記載の色判別装置において、
前記駆動手段は、前記反応面と共に参照用白色面が設けられた反応面基板を移動することによって前記反応面を移動し、また、前記受光手段が、前記投射された光のうち前記参照用白色面で反射された光を受光するように、前記反応面基板を移動し、
前記受光手段は、前記投射された光のうち前記参照用白色面で反射された光を受光した場合に、前記参照用白色面で反射された光に応じた参照信号を出力し、
前記判別手段は、前記参照信号を用いて、前記複数のカラー部分領域信号を補正し、補正後の前記複数のカラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する、色判別装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の色判別装置において、
前記受光手段は、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有する、色判別装置。
【請求項６】
特定対象のガスと呈色反応した反応面よりも小さい開口部を有する光制御手段を含み、前記反応面の色を判別する、色判別装置が行う色判別方法であって、
前記開口部が前記反応面と対向する状況で、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係を変えていく駆動ステップと、
前記反応面に光を投射する投射ステップと、
前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記投射された光のうち、前記反応面で反射され前記開口部を通過した通過光を受光し、当該通過光に応じたカラー部分領域信号を出力する受光ステップと、
複数の前記カラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する判別ステップと、を含む色判別方法。
【請求項７】
請求項６に記載の色判別方法において、
前記投射ステップでは、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるごとに、前記反応面に光を投射する、色判別方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の色判別方法において、
前記駆動ステップでは、前記開口部と前記反応面との相対的な位置関係が変わるように前記反応面を移動していき、また、前記反応面が前記色判別装置から排出されるように前記反応面を移動する、色判別方法。
【請求項９】
請求項８に記載の色判別方法において、
前記駆動ステップでは、前記反応面と共に参照用白色面が設けられた反応面基板を移動することによって前記反応面を移動し、
前記受光ステップでは、前記投射された光のうち前記参照用白色面で反射された光を受光した場合に、前記参照用白色面で反射された光に応じた参照信号を出力し、
前記判別ステップでは、前記参照信号を用いて、前記複数のカラー部分領域信号を補正し、補正後の前記複数のカラー部分領域信号に基づいて、前記反応面の色を判別する、色判別方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載の色判別方法において、
前記受光ステップでは、ＲとＧとＢの各画素を１つずつ有する受光手段で前記通過光を受光する、色判別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００９−２１０４６４（Ｐ２００９−２１０４６４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４９０３（Ｐ２００８−５４９０３）
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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