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1. (WO2019026472) CONVERSION LENS UNIT AND STATE MEASUREMENT SYSTEM
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明 細 書

発明の名称 コンバージョンレンズユニットおよび状態測定システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

非特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008   0009  

課題を解決するための手段

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018  

発明の効果

0019  

図面の簡単な説明

0020  

発明を実施するための形態

0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048  

符号の説明

0049  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3   4   5   6   7  

明 細 書

発明の名称 : コンバージョンレンズユニットおよび状態測定システム

技術分野

[0001]
 本発明は、被写体のカラー画像を撮影する際に用いるコンバージョンレンズユニットおよび状態測定システムに関する。

背景技術

[0002]
 従来、化粧品会社の店舗等のスタッフが肌質測定用の専用機を使って、肌質、すなわち、肌の状態を測定していた。このような肌質測定には、肌を撮影し、撮影された画像から、肌のキメの状態や、毛穴の状態や、シミの状態や、肌の色の状態を測定するものが含まれる。自分の肌の状態を知りたいと思っている人は多くいると思われるが、店舗で肌質測定を行う人は必ずしも多くない。しかし、例えば、肌の色を考えた場合に、医者に掛かっていない多くの人の肌色データベースができれば、各個人の体調を把握し、より健康的な生活を目指す上で、極めて有用な知見が得られると考えられる。
 例えば、肌色と健康状態の関係の例では、顏の肌が黄色いと肝機能による黄疸や糖化等の可能性が考えられ、顏の肌が赤いと肝機能障害などによる毛細血管拡張、更年期障害や糖尿病等の可能性が考えられ、顏の肌が青いと血液の循環が悪い可能性が考えられる。そのため、医者に掛かる前の方々から多くのデータを集めることができれば、健康状態の悪化に至る過程を具体的に検討するための指針となり、ひいては国民の健康増進にも寄与することが多くの医学者からも期待されている。
 そこで、スマートフォンの内蔵カメラを用いて肌を撮影し、その画像をスマートフォンの無線通信機能で所定のサイトに送信して肌質を判断してもらうサービスが提案されている。ここで、肌をカラーで撮影する場合に、カメラの照明、イメージセンサ(撮像素子)、画像処理用集積回路等の特性や外光等の周囲の環境や光の表面反射の状態により、同じ被写体を撮影しても異なる色合いの写真となってしまうので、色を補正し、同一の色が略同じ色として出力される必要がある。特に、スマートフォンでは、様々な機種があるとともに、比較的短期間で各機種が新機種に更新されることから、例えば、肌質測定用の専用カメラを用意して使う場合に比較して撮影した画像の色合いを含む画質がユーザーによってばらばらの状態となる。
[0003]
 例えば、撮影によって画像の色がばらつく要因は、各カメラの撮像素子のカラーフィルタの違いに基づくものと、照明光のスペクトルの違いに基づくものと、カメラの画像処理の自動ホワイトバランスの方式の違いに基づくものと、肌表面の反射光の状態の違いに基づくものなどがあり、撮影段階で色を合わせることは困難である。
 したがって、スマートフォンから肌画像の診断をしてくれるサイトにスマートフォンで撮影した肌の画像をそのまま送っても肌の色による判断は難しい。
[0004]
 そこで、カメラ内蔵の携帯電話に取り付けて被写体の拡大写真を撮影する拡大撮像用ユニットに、撮影された後の画像の色の補正を行うための複数種類の基準色を有する色見本を画像に写り込むように配置することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 また、スマートフォンのカメラの画像で肌状態の測定を行うために同じ被写体の色がいずれのスマートフォンでも略同じ色になるとともに、被写体の色が照明の状況が変わっても略同じになるように複数種類の基準色を備えたカラーフレームを肌と一緒に撮影し、撮影された画像上の基準色に基づいて色補正することが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特許第4175502号公報

非特許文献

[0006]
非特許文献1 : 手塚耕一、鈴木祥治、清水雅芳著「スマートフォンを用いた肌状態測定技術」雑誌FUJITSU、2013-1月号(VOL.64、NO.1)P.59-65

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 ところで、専門家ではない一般の人がスマートフォンの内蔵カメラで肌質測定用に肌を撮影する上では、誰が撮影しても略同じ撮影条件となるようにすることが好ましい。さらに、略定期的に撮影した場合に、いつでも略同じ撮影条件となるようにすることが好ましい。この場合には、スマートフォンのカメラに肌撮影用のレンズユニット(コンバージョンレンズユニット)を取り付け、前記レンズユニットに先端面が肌に接触し、撮影用のレンズ系の光軸が通る開口部を有する当接部と、当接部からカメラまで外光を遮る遮蔽部と、開口部から遮蔽部内に露出する肌を照明する光源とを設けることが好ましい。これにより、肌撮影時に誰が撮影しても肌から同じ距離で同じ照度で撮影することが可能となる。この場合に、例えば、複数の基準色を備えたカラースケールを遮蔽部内に肌の画像に写り込むように配置することで、色の補正が可能となる。
[0008]
 しかし、スマートフォンのカメラは、基本的にオートフォーカスとなっており、スマートフォン等のミラーレスデジタルカメラの自動焦点制御系は強い反射光によってコントラストが高くなっている箇所にピントを合わせようと働くことになる。遮蔽部内の撮影範囲にカラースケールを設けた場合に、肌色の濃さによっては、「顔の肌」よりも「カラースケール」からの反射光の方が、コントラストが高くなる場合がある。したがって、ピント位置が肌ではなく、カラースケールの光源に最も明るく照明された部分に合ってしまう虞がある。この場合に、被写体である肌に対して少しピントがずれてしまい、肌の画像の画質が低下し、肌状態の測定に支障がでる虞がある。
[0009]
 本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、撮影に慣れていない人でも他の人と略同様に肌を撮影することができるとともに撮影に使うカメラの機種や外光の状況に撮影される画像の色が影響を受けにくいコンバージョンレンズユニットおよび状態測定システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010]
 前記課題を解決するために、本発明のコンバージョンレンズユニットは、カメラを備えるとともに無線通信機能を有する携帯端末の前記カメラのマスターレンズの前に、被写体からの反射光を前記マスターレンズに導光するコンバージョンレンズのレンズ系を取り付けるためのコンバージョンレンズユニットであって、
 前記レンズ系と、
 前記被写体に当接するとともに、前記レンズ系の光軸が通る開口部を有する当接部と、
 前記レンズ系を囲み、前記開口部以外からの外光を前記マスターレンズに対して遮る遮蔽部と、
 前記遮蔽部内で、前記レンズ系の視野範囲の外側に配置され、前記被写体が前記当接部に当接した状態で前記被写体の前記開口部から前記遮蔽部の内側に臨む部分を照明する略白色の光源と、
 前記遮蔽部内の前記視野範囲内に設けられ、三種類以上の基準色を備えたカラースケールとを備え、
 前記当接部の前記被写体に当接する当接面と、前記カラースケールの前記基準色が表示されるスケール面との前記レンズ系の光軸方向に沿った距離が前記レンズ系の被写界深度の範囲となる距離以下となっていることを特徴とする。
[0011]
 このような構成によれば、当接部に被写体を当接させた状態で被写体の当接部の開口部から臨む部分を撮影することになるので、被写体をいつ誰が撮影しても被写体とカメラとの距離を同じにすることができ、かつ、遮蔽部で外光を遮断した状態で略白色の光源で被写体を照明するのでいつ誰が撮影しても被写体の照度等の照明の状況を同じにすることができる。このような状態でレンズ系の視野範囲にあるカラースケールのスケール面の基準色が被写体を撮影した画像に被写体とともに写り込むことになる。したがって、画像中には、被写体と基準色が写っており、写り込んだ基準色に基づいて被写体の色補正を行うことができる。これにより色補正後の画像において、いつ誰が撮影した被写体であっても同じ色は略同様の色となる。これにより、被写体の状態を色により判定することができる。例えば、被写体を肌とした場合に肌の色から肌の状態や健康状態を判定することができる。判定においては、例えば、肌の状態や、健康状態や、日焼けの状態等によって異なる肌の色を登録しておき、撮影された肌の色が登録されたどの色に近似するかで肌の状態や健康状態を判定することができる。
[0012]
 なお、コンバージョンレンズのレンズ系とは、フロント型のコンバージョンレンズとしてマスターレンズの前に配置される一つまたは複数のレンズである。また、レンズ系の視野範囲とは、レンズ系を通ってマスターレンズに至る光の空間における範囲であり、ここでは、コンバージョンレンズを取り付けたカメラの撮影画像に写る範囲であり、レンズ系の視野範囲内ならコンバージョンレンズを取り付けたカメラで撮影された画像に写り、視野範囲外なら写らない状態となる。したがって、光源は直接撮影画像に写り込むことはない。レンズ系の視野範囲内のカラースケールは、撮影画像に写り込むことになる。なお、カラースケールは、撮影画像に写り込む位置で開口部より外側に配置されて被写体の邪魔にならない位置に配置されることが好ましい。また、当接面とスケール面とは、レンズ系の光軸の方向に直交する面であることが好ましい。
[0013]
 前記被写界深度とは、写真の焦点が合っているように見える被写体側の距離の範囲のことである。 写真用レンズにおいては、ある一つの設定で厳密な意味でピントが合っている場所は、一つの平面上にしかないが、一定の許容量を認めることでその前後にも十分にはっきりと像を結んでいるといえる範囲があり、この範囲を被写界深度という。
[0014]
 本発明の前記構成において、前記被写体表面の反射光から前記被写体表面の凹凸による影響を抑える反射光制御部を備えることが好ましい。
 このような構成によれば、撮影対象である被写体表面形状の凹凸などの影響を受けず、いわゆる無反射条件で観察することが可能となる。その場合、撮影対象並びにカラースケールの表面からの白っぽく見える反射光の影響をうけることなく、精度高く色較正を実施することができ、特に、鮮明な色情報を得ることができるので、肌に適用する場合は、非常に正確な色較正を実施することができる。なお、反射光制御部は、例えば、後述する偏光を用いるものであるが、屈折率マッチング用の撮影ゼリーを用いてもよいし、ダーモスコープで用いられる無影照明を用いてもよい。
[0015]
 本発明の前記構成において、前記反射光制御部は、前記光源から前記被写体に向かう前記光源の光が透過する第1の偏光板と、前記被写体からマスターレンズに向かう前記被写体からの反射光が透過する第2偏光板とを備え、前記第1の偏光板の偏光方向と前記第2の偏光板の偏光方向が直交していることが好ましい。
[0016]
 このような構成によれば、第1の偏光板で偏光された光が被写体表面で反射した反射光が第2の偏光板に向かうがこの反射光では偏光が維持され、第1の偏光板と偏光方向が直交する第2の偏光板を通れず、表面の凹凸による反射光を抑制できる。なお、光の一部は、例えば、被写体としての皮膚の表面よりわずかに内側に入り込んで反射し、肌の色を反映した反射光を生じることになり、反射光を抑制しても肌の色を写すことができる。
[0017]
 本発明の状態測定システムは、前記構成のコンバージョンレンズユニットと、前記コンバージョンレンズユニットの前記コンバージョンレンズが前に取り付けられる前記マスターレンズを有する前記カメラを備えるとともに無線通信機能を備える前記携帯端末と、
 前記携帯端末または前記携帯端末と通信可能な外部機器に設けられ、前記カメラで撮影された前記被写体の画像の色補正を、前記画像に写った前記カラースケールの前記基準色に基づいて行う色補正部および色補正された前記画像上の前記被写体の色から前記被写体の状態を判定する状態判定手段とを備えることを特徴とする。
[0018]
 このような構成によれば、いつ誰が撮影しても被写体までの距離が同じで、被写体の照明の条件が同じでカラースケールが写り込むとともに被写体とカラースケールの両方にピントが合った画像を得ることができ、この画像をカラースケールで色較正して、被写体の状態を判定することができる。被写体の状態の判定には、例えば、被写体の状態毎の色のデータや画像を登録しておき、登録されたデータとの比較から判定することができる。

発明の効果

[0019]
 本発明によれば、いつ誰がどのカメラで撮影しても被写体を略同じ条件で撮影できるとともに撮影画像の色を同じ基準色に基づいて較正できるので、略同条件で被写体の状態を判定できる。

図面の簡単な説明

[0020]
[図1] 本発明の実施の形態の状態測定システム(肌質測定システム)を示すブロック図である。
[図2] 同、コンバージョンレンズユニットの概略構造を示す図である。
[図3] 同、カラースケールを示す正面図である。
[図4] 同、コンバージョンレンズユニットの撮影範囲と撮像素子の関係を示す図である。
[図5] 同、被写界深度の求め方を説明する図である。
[図6] 同、コンバージョンレンズユニットのカラースケール部分を示す図である。
[図7] 同、異なる例のカラースケールを示す正面図である。

発明を実施するための形態

[0021]
 本発明の実施の形態のコンバージョンレンズユニットおよび状態測定システムを説明する。
 本実施の形態の状態測定システムである肌質測定システムは、図1に示すようにカメラ(マスターレンズ)2と無線通信装置(図示略)と演算処理装置としての制御手段3とを備える携帯端末としてのスマートフォン1と、当該スマートフォン1に取り付けられるコンバージョンレンズユニット10とを備える。なお、コンバージョンレンズユニット10を用いてスマートフォン1のカメラ2で撮影された画像の後述の色補正(色較正)や、肌質の判定等の処理をスマートフォン1の制御手段3で行うものとしてもよいし、スマートフォン1とデータ通信可能な外部機器として、例えば、インターネットに繋がれたサーバ(コンピュータシステム)に、上述の画像等のデータをスマートフォン1から送信し、サーバで色補正や肌質の判定を行うものとし、肌質の判定結果等をサーバからスマートフォン1に送信するものとしてもよい。この場合に各スマートフォン1から送信されるデータや、当該データに基づいてサーバ側で生成したデータをサーバで管理し、周知の認証処理の下にスマートフォン1からの要求に応じてスマートフォン1にデータを送信したり、肌質に関するデータを研究機関等に提供したりしてもよい。以下の説明では、色補正や肌質判定の処理をスマートフォン1で行うものとするが、画像撮影後の処理の一部または全部をサーバで行うものとしてもよい。
[0022]
 図1および図2に示すように、コンバージョンレンズユニット10は、スマートフォン1のカメラ2のマスターレンズ(図示略)の前となる部分に装着されて被写体としての肌24を接写するための2枚のレンズ11a、11b(図2に図示)を有するレンズ系であるコンバージョンレンズ11および撮影の照明用のLED12、13を備えている。
[0023]
 なお、図1、図2において、コンバージョンレンズユニット10は、コンバージョンレンズ11を支持するバレル20a(図2に図示)を備える後述のレンズ筐体20の部分を除いた筐体10aの前面部分を図示せずに内部の電池17、電源スイッチ19等が実装される回路基板16bが見える状態で図示している。
[0024]
 コンバージョンレンズユニット10は、筐体10aを備え、筐体10aは、レンズ筐体20を除いて、扁平な箱状に形成され、スマートフォン1のディスプレイ(図示略)が設けられた正面の反対側である背面のカメラ2のレンズ部分にコンバージョンレンズ11を重ね合わせるように配置される。
[0025]
 この筐体10aのスマートフォン1への固定は、例えば、クリップ式やバンド式で行われる。クリップ式は、例えば、コンバージョンレンズユニット10に、コンバージョンレンズユニット10との間にスマートフォン1を挟み込むクリップ部材(図示略)を設けたものである。すなわち、コンバージョンレンズユニット10と、このコンバージョンレンズユニット10に固定されたクリップ部材との間に弾性力によりスマートフォン1を挟むものである。
[0026]
 この場合に、コンバージョンレンズユニット10をスマートフォン1の背面に対して、許容範囲内で縦横に移動可能になっており、スマートフォン1の各機種のカメラ2の配置に対応可能になっている。
 バンド式は、例えば、腕時計のバンドのように、コンバージョンレンズユニット10にゴムバンド等の伸び縮みするバンド(図示略)を取り付け、スマートフォン1をバンド内に挿入することで、コンバージョンレンズユニット10をスマートフォン1に奏略するものであり、この場合もコンバージョンレンズ11をスマートフォン1の背面に対して縦横に移動可能になっている。
[0027]
 コンバージョンレンズユニット10は、上述のコンバージョンレンズ11およびLED12、13と、LED12を駆動するLED駆動回路14(図1に図示)と、LED13を駆動するLED駆動回路15(図1に図示)とを備える。
 また、コンバージョンレンズユニット10は、コンバージョンレンズ11が収納されるレンズ筐体20を備える。レンズ筐体20は、コンバージョンレンズ11を支持するバレル20aを基端側(カメラ2に装着される側)に備え、先端面が肌24の撮影時に肌24に当接する当接部20bとされ、当接部20bが肌24に当接した状態で外光を遮るようになっている。また、当接部20bには、円形の開口部20cが形成され、肌24の開口部20cに臨む部分が撮影されるようになっている。したがって、レンズ筐体20は、レンズ系としてのコンバージョンレンズ11を囲み、開口部20c以外からの外光をカメラ2のマスターレンズに対して遮る遮蔽部である。
[0028]
 図3~図5に示すように、バレル20aは、レンズ11aおよびレンズ11bからなるレンズ系であるコンバージョンレンズ11を支持した状態で、レンズ筐体20の基端部(カメラ2に装着される側の端部)内に固定されている。また、バレル20aの基端部には、後述の第2偏光板22が設けられている。また、レンズ筐体20内には、当接部20bの開口部20cに向けて撮影用の照明光を照射するLED12、13を備えたLED基板12a(図1に図示)が支持されている。
[0029]
 LED12,13は、LED基板12aに設けられている。また、後述のように肌24のキメを撮影するためのLED13が一つで、肌24のシミを撮影するためのLED12が2つとされている。また、LED基板12aの2つのLED12の光は、後述の第1偏光板21を通過して開口部20cから肌24を照らすようになっている。また、LED駆動回路14、15もLED基板12aに設けられている。なお、LED駆動回路14、15が回路基板16bに設けられていてもよい。
[0030]
 また、図1に示すように、コンバージョンレンズユニット10は、筐体10aに固定された回路基板16b(図2に図示)に、LED駆動回路14、15、CPU16等に電力を供給する電池17を備えた電源回路18と、電源スイッチ19を備える。
[0031]
 また、上述の二つのLED12、13は、例えば、白色LEDであるが、完全な白である必要はない。また、二種類のLED12、13は、肌のキメを撮影するためのLED13と、肌のシミと色を撮影するためのLED12であり、目的によって少しだけ白色からずらしてもよい。
[0032]
 また、シミ撮影用のLED12に第1偏光板21が設けられ、コンバージョンレンズ11と、カメラ2との間に第2偏光板22が設けられている。これは、肌24の表面より少し下にあるシミを撮影するためのもので、これら偏光板21、22により、LED12で肌24のシミを撮影する際の肌24内部の反射光より、肌24表面の反射光を大きく低減させ、シミが撮影され易くするものである。また、本実施の形態では、画像にカラースケール41の基準色が撮影されるようになっており、後述のように基準色で撮影された画像の色を補正するが、この際に、肌およびカラースケールの表面反射が抑制された画像で補正を行うことで補正の精度を高めることができる。なお、第1偏光板21と、第2偏光板22では、偏光方向が直交している。LED12の光は第1偏光板21を通過して偏光され、この偏光は、肌24で反射されても維持され、第2偏光板22を通過困難な状態となる。それに対して肌24内部で反射した光は、偏光がなくなり、第2偏光板22を通過する。これにより、第1偏光板21および第2偏光板22は、肌24表面の反射光からこの肌24表面の細かな凹凸による影響を抑える反射光制御部となる。この反射光制御部により、例えば、肌24の表面にLED12の光が白っぽく反射して見える状態となるのを防止できる。なお、偏光板21、22を設けなくてもよい。
[0033]
 図1および図2と、レンズ筐体20の被写体側となる前部の拡大図である図6に示すように、レンズ筐体20の当接部20bの開口部20cには、その周縁部に円環状のカラースケール41が設けられている。当接部20bの実質的な開口部20cは、円環状のカラースケール41の開口であり、コンバージョンレンズユニット10を用いてカメラ2で撮影した場合に開口部20cから臨む肌24の周囲に円環状のカラースケール41が写り込むようになっている。カラースケール41は、コンバージョンレンズ11の光軸に直交する平面に沿うように配置されており、光軸に直交している。このカラースケール41のコンバージョンレンズ11側の面が少なくとも3種類の基準色が配置されたスケール面となっている。
[0034]
 当接部20bの肌に当接する当接面と、カラースケール41のスケール面とのコンバージョンレンズ11の光軸方向に沿った距離Lは、コンバージョンレンズ11の被写界深度の範囲となる距離以下となっている。なお、この被写界深度の範囲となる距離Lは、コンバージョンレンズユニット10を取り付けたスマートフォン1のカメラ2で肌24とカラースケール41とを撮影した際に、これらの両方にピントが合う範囲内の距離であればよい。なお、肌24は、凸面となるように湾曲している可能性が高く、肌24が当接部20bの当接面よりカラースケール41に近づく可能性があるので、それを考慮して、当接面からスケール面までの距離を補正してもよく、最終的に肌表面とスケール面とのコンバージョンレンズ11の光軸に沿った距離が被写界深度の範囲内となっていればよい。
 カラースケール41は、図3に示すようにスケール面が三つの領域に分けられ、各領域がそれぞれ異なる基準色で着色された状態となっており、この例では三種類の基準色として例えば赤、緑、青が用いられている。なお、基準色はこれらに限られるものではなく、例えば、肌色に近い色等を用いてもよい。本実施の形態では、カラースケール41に、赤の基準色領域41Rと、緑の基準色領域41Gと、青の基準色領域41Bが設けられている。
[0035]
 このようなコンバージョンレンズユニット10では、回路基板16bのCPU16の制御により、キメの撮影時にLED13を発光(点灯)させるとともにLED12を消灯したままの状態とし、シミの撮影時および肌の色の撮影時にLED12を発光させるとともにLED13を消灯したままとする。
[0036]
 スマートフォン1は、周知の通り携帯電話としての機能を有し、携帯電話回線を用いた通話が可能となっている。また、スマートフォン1は、図示しないディスプレイを有するとともに、携帯電話回線やWiFiによりインターネットに接続可能であり、インターネットを介してデータ通信が可能になっている。
[0037]
 また、スマートフォン1には、CPU、ROM、RAM等を有する制御手段3を備え、プログラムとしてのアプリを実行可能になっている。また、制御手段3には、記憶装置としてのフラッシュメモリ4が接続されており、フラッシュメモリ4に記憶したデータを送信したり、受信したデータを記憶したりできる。
 また、制御手段3は、カメラ2を制御して撮影(撮像)が可能であるとともに、撮像した画像データをフラッシュメモリ4に保存することができる。また、画像処理や画像解析用のアプリにより画像データの解析や処理が可能である。ここでは、画像のカラースケール41を用いた色補正と補正された肌の色に基づく肌状態の判定が可能となっている。
 カメラ2は、制御手段3に制御され、撮像素子を有し、静止画、動画の撮影が可能であり、例えば、30fps等の設定されたフレームレートで画像を撮影する。
[0038]
 さらに、制御手段3は、LED12,13の点灯および消灯を検出する点消灯検出手段3aと、点消灯検出手段3aによってそれぞれのLED12,13の点灯および消灯が検出された際に、カメラ2による撮影を制御する撮影制御手段3bと、この撮影制御手段3bによる制御によってカメラ2で撮影された撮影画像をLED12,13に関連付けてスマートフォン1の画面に表示させる表示制御手段3cとを備えている。
[0039]
 また、制御手段3は、カメラ2で撮影された肌24の画像の色補正を、画像に写ったカラースケール41の基準色に基づいて行う色補正部および補正された画像上の肌の色から肌の状態を判定する状態判定手段として機能する。なお、色補正部および状態判定手段は、スマートフォン1ではなく、例えば、スマートフォン1とデータ通信可能な外部機器としてのサーバに配置してもよく、サーバは、例えば、インターネットを介してスマートフォン1とデータ通信が可能となっている。サーバは、インターネットを介してアクセスするスマートフォン1を認証した状態で、スマートフォン1からサーバにカメラ2で撮影された画像を送信し、サーバで色補正および肌の状態判定を行い、判定結果をスマートフォン1に送信する。
[0040]
 次に、本実施の形態におけるコンバージョンレンズ11の被写界深度の求め方について説明する。当接部20bの開口部20cから臨む撮影対象の直径10mm程度のエリアである撮像範囲43をカメラ2の撮像素子の有効画素エリア42上に結像させた場合の状態を図4に図示した。例えば、肌のキメ(100μm程度以上のサイズ)を観察しようとする場合、撮影対象上で20μm程度に相当した画素サイズが望ましいが、この画素サイズで直径10mmは約500画素分に相当する。従って、スマホ撮像素子に求められる解像度はVGA(640×480)レベルで十分であり、市販されている通常のスマートフォン1のカメラ2(百万画素以上の高解像度撮像素子を有する)を利用することができる。また、電子ズーム機能等により、実際のスマートフォン1の撮像素子の画素サイズに関わらず、デジタル写真上の一画素サイズを20μm程度に設定することが可能である。
 撮像範囲43の一画素サイズを20μm程度に設定した場合、ピントが合っているといえる範囲は20μm周期の微細パターン[10μm幅のライン(黒)と10μm幅のスペース(白)が1周期]を撮影した場合の変調度が50%以上取れる範囲であると定義することができる。
 撮像範囲43の一画素サイズをAμmとする場合は、微細パターンの周期もAμmとすれば良い。このような被写界深度の範囲に基づいて上述のスケール面と当接面との距離Lが設定される。
[0041]
 図5に示すように、具体的な被写界深度の測定は、例えば、固定焦点にできるカメラ2を備えたスマートフォン1と、コンバージョンレンズ11を有するコンバージョンレンズユニット10と、上述の微細バターンが描かれたパネル44と、コンバージョンレンズユニット10が取り付けられたスマートフォン1に対してパネル44をコンバージョンレンズ11の光軸方向に移動させるとともに、コンバージョンレンズ11に対してパネル44の位置を計測可能な微動ステージ45とを使用する。なお、パネル44は、レンズ筐体20の開口部20c内に移動可能となっている。また、カメラ2は、スマートフォン1以外のデジタルカメラであってもよい。パネル44の位置を微動ステージ45で移動させて撮影することを繰り返し、変調度が50%以上のパネル44の位置の範囲を求める。
[0042]
 次に画像のカラースケール41を用いた色の較正方法を説明する。
 なお、照明のスペクトルが略一定であれば、単純な較正で実用的な肌色検出が可能となり、本実施の形態では、外光を遮り光源としてのLED12の光で肌24を照明するので、LED12の特性に多少のばらつきがあっても、上述のように較正が可能である。なお、白色LEDには、白色光の発光方式が異なるものがあるが、主流は、青色LEDにより、黄色蛍光体を光らせて、青色光と黄色光との組み合わせで白色光を出力するものであり、黄色蛍光体の発光スペクトルは、緑の波長帯域と赤の波長帯域とにまたがる幅の広いピークを有するものとなっている。本実施の形態では、各コンバージョンレンズユニット10に、上述の白色LEDを用いており、各コンバージョンレンズユニット10を用いた撮影画像においては、照明のスペクトルが略一定となる。
[0043]
 まず、標準環境として、色較正済みカメラに、カラースケール41を有するコンバージョンレンズユニット10を取り付け、上述のように遮光された状態で肌24(撮影対象物)を撮影する。撮影した写真から赤の基準色領域41R、緑の基準色領域41G、青の基準色領域41Bの各領域内の平均強度較正値Pr0, Pg0, Pb0を算出し、予め当該較正値をサーバ(クラウド)またはスマートフォン1のアプリによりフラッシュメモリ4に格納しておく。この際には、撮影した肌24とカラースケール41の画像を赤、緑、青のRGB成分にそれぞれ分解した画像を作成し、RGBの各成分に分解した画像から各基準色領域41R、41G、41Bを抽出する。次に、各基準色領域41R、41G、41B内の平均強度Pr, Pg, Pbを算出し、これを平均強度較正値Pr0, Pg0, Pb0とする。
[0044]
 次に、色較正の対象となる各スマートフォン1において、撮影した肌24とカラースケール41の画像を赤、緑、青のRGB成分にそれぞれ分解した画像を作成し、RGBの各成分に分解した画像から各基準色領域41R、41G、41Bを抽出する。次に、各基準色領域41R、41G、41B内の平均強度Pr, Pg, Pbを算出する。
 次に、撮影した画像を成分毎に正規化するため、赤色成分画像の各画素の赤色成分強度を(Pr0/Pr)倍する。同様に、緑色成分画像の各画素の緑色成分強度を(Pg0/Pg)倍するとともに、青色成分画像の各画素の青色成分強度を(Pr0/Pr)倍する。
 次に、上述の方法により正規化した各色成分を合成し、正確な色補正済みの画像を得ることができる。なお、色の較正方法は、これに限られるものではなく、画像に写り込んだ基準色を利用する周知の較正方法を用いることができる。
[0045]
 上述のように本実施の形態では、LED12からの光は第1偏光板21を通って肌24に照射され、この肌24からのLED12の光に基づく反射光はコンバージョンレンズ11を通るとともに第2偏光板22を通ってカメラ2に至る。また、第1偏光板21と第2偏光板22とは、偏光方向が直交し、上述のように反射光のばらつきを抑制できる。したがって、肌24の色から肌の状態を判定する場合には、LED13ではなく、LED12を点灯させて撮影した肌24の画像を用い、画像に写り込んだカラースケール41の基準色から色較正を行う。これにより、例えば、LED12の光が光沢のある面を有する対象物で反射して、LED12の反射光が対象物上に輝点として現れるような画像や、それに近い状態で対象物の一部が白っぽく写る画像となるのを防止し、肌の色を高精度で補正することが可能となるとともに、肌の色を高精度で取得可能となる。
[0046]
 以上のようにして取得された肌の色補正された画像から、例えば、色を示すRGB値等の色を示すデジタルデータを得る。この場合に、画像のRGB値等のデジタルデータの代表値として、例えば、画像の全体または主要部の各画素のRGB値の平均値や最頻値や中央値を用いたり、他の統計処理によって求められた代表値を用いたりしてもよい。また、例えば、肌の色のデータベースとして、例えば、肌の色としての各RGB値に対して、肌の白さや黒さの度合いや、白以外の黄色、赤色等の度合いを示すレベルやコメントを登録しておき、肌の状態の判定処理として画像のRGB値の代表値に対応する各色のレベルやコメントを表示可能としてもよい。なお、データベースは、スマートフォン1のフラッシュメモリ4またはサーバのストレージに記憶されているものとする。また、肌の状態の判定処理をスマートフォン1で行ってもよいし、サーバで行ってもよい。
[0047]
 このような本実施の形態のコンバージョンレンズユニット10および肌状態測定システムによれば、コンバージョンレンズユニット10を用いてスマートフォン1のカメラ2で肌を撮影して得られた画像の肌の色から肌状態を判定する場合に、撮影された画像に三つ以上の基準色を有するカラースケール41を写り込ませることで、基準色を用いて画像の色の較正を行うことができる。この場合に、スマートフォン1のカメラ2のオートフォーカス機能により、肌ではなくカラースケールにピントが合い、被写体としての肌24からピントがはずれる虞があるが、本実施の形態では、肌24に当接する当接部20bの当接面と、カラースケール41のスケール面とのコンバージョンレンズ11の光軸方向に沿った距離が被写界深度の範囲内となっているので、オートフォーカスにより、カラースケール41のスケール面にピントが合わされても被写体である肌24にもピントが合った状態とすることができる。これにより、カラースケール41を被写体とともに画像に写り込ませるものとした場合にオートフォーカスによりピントが被写体からずれるのを防止できる。
 以上のことから撮影時に、本実施の形態のコンバージョンレンズユニット10を用いることにより、いつ誰がどのスマートフォン1のカメラ2で撮影しても、被写体とカメラ2の距離が一定で、照明の状態が一定となり、かつ、カラースケール41と肌24の両方にピントがあった状態での撮影が可能となり、撮影された色の補正を簡単な方法で高精度に行うことができる。また、同じ色の被写体を撮影した場合に、いつ誰がどのスマートフォン1のカメラ2で撮影しても略同じ色の被写体の画像を得ることが可能となる。これにより、上述の画像から肌24の色を求め、この肌24の色から肌の状態を判定する際に、より精度の高い判定を行うことができる。
[0048]
 なお、本実施の形態では、被写体表面の反射光から前記被写体表面の凹凸による影響を抑える反射光制御部として、2つの偏光方向の異なる偏光板21、22が機能することになる。
 また、被写体における直接的な反射を抑制する反射光制御部としては、偏光板を用いるもの以外に、上述の屈折率マッチング用の撮影ゼリーを用いてもよいし、ダーモスコープで用いられる無影照明を用いてもよい。また、カラースケール41の形状は、図3に限られるものではなく、三種類以上の基準色が表示されたもので、被写体の必要部分の撮影を遮らず、被写体の近傍で、被写体に対して上述の被写界深度の範囲内に基準色があればよい。例えば、レンズ筐体20の断面が正方形の場合に、図7に示す形状のカラースケール51を用いてもよい。このカラースケール51には、赤の基準色領域51Rと、緑の基準色領域51Gと、青の基準色領域51Bが設けられており、カラースケール41と同じ位置に配置されて、同様に使用される。また、被写体は肌24に限られるものではなく、例えば、植物の葉や果実などの各種の生体であってもよく、色から成長度合いや熟し度合い等を判定可能である。

符号の説明

[0049]
1   スマートフォン(無線通信機能を有する携帯端末)
2   カメラ
3   制御手段(色補正部、状態判定手段)
10  コンバージョンレンズユニット
11  コンバージョンレンズ
11a レンズ(レンズ系)
11b レンズ(レンズ系)
12  LED(光源)
20  レンズ筐体(遮蔽部)
20b 当接部
20c 開口部
21  第1偏光板(反射光制御部)
22  第2偏光板(反射光制御部)
41  カラースケール

請求の範囲

[請求項1]
 カメラを備えるとともに無線通信機能を有する携帯端末の前記カメラのマスターレンズの前に、被写体からの反射光を前記マスターレンズに導光するコンバージョンレンズのレンズ系を取り付けるためのコンバージョンレンズユニットであって、
 前記レンズ系と、
 前記被写体に当接するとともに、前記レンズ系の光軸が通る開口部を有する当接部と、
 前記レンズ系を囲み、前記開口部以外からの外光を前記マスターレンズに対して遮る遮蔽部と、
 前記遮蔽部内で、前記レンズ系の視野範囲の外側に配置され、前記被写体が前記当接部に当接した状態で前記被写体の前記開口部から前記遮蔽部の内側に臨む部分を照明する略白色の光源と、
 前記遮蔽部内の前記視野範囲内に設けられ、三種類以上の基準色を備えたカラースケールとを備え、
 前記当接部の前記被写体に当接する当接面と、前記カラースケールの前記基準色が表示されるスケール面との前記レンズ系の光軸方向に沿った距離が前記レンズ系の被写界深度の範囲となる距離以下となっていることを特徴とするコンバージョンレンズユニット。
[請求項2]
 前記被写体表面の反射光から前記被写体表面の凹凸による影響を抑える反射光制御部を備えることを特徴とする請求項1に記載のコンバージョンレンズユニット。
[請求項3]
 前記反射光制御部は、前記光源から前記被写体に向かう前記光源の光が透過する第1の偏光板と、前記被写体からマスターレンズに向かう前記被写体からの反射光が透過する第2偏光板とを備え、前記第1の偏光板の偏光方向と前記第2の偏光板の偏光方向が直交していることを特徴とする請求項2に記載のコンバージョンレンズユニット。
[請求項4]
 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコンバージョンレンズユニットと、前記コンバージョンレンズユニットの前記コンバージョンレンズが前に取り付けられる前記マスターレンズを有する前記カメラを備えるとともに無線通信機能を備える前記携帯端末と、
 前記携帯端末または前記携帯端末と通信可能な外部機器に設けられ、前記カメラで撮影された前記被写体の画像の色補正を、前記画像に写った前記カラースケールの前記基準色に基づいて行う色補正部および色補正された前記画像上の前記被写体の色から前記被写体の状態を判定する状態判定手段とを備えることを特徴とする状態測定システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]