JP2019028255A - Conversion lens unit and state measurement system - Google Patents

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助田 裕史
Yasushi Suketa
裕史 助田
和明 青山
Kazuaki Aoyama
和明 青山
朋子 中山
Tomoko Nakayama
朋子 中山
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Abstract

To provide a conversion lens unit and state measurement system, capable of imaging skin in a substantially same way as the other persons even in a person unfamiliar with imaging and preventing image color imaged in a situation of a camera model used for imaging and external light from being affected.SOLUTION: A conversion lens unit 10 attached to a smart phone 1 comprises: a conversion lens 11; a contact part 20b contacting a skin 24 and having an opening 20c; and a lens housing 20 surrounding the conversion lens 10 and blocking external light from except the opening 20c to a master lens; a substantially white LED 12 lighting a portion facing on the inside of the lens housing 20 from the opening 20c in the state of contacting the skin 24 to the contact portion 20b in the lens housing 20; and a color scale including three or more kinds of reference colors. A distance between the contact surface of the contact part 20b and the scale surface of the color scale 41 is equal to or less than a distance of the range of the depth of field of the conversion lens 11.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

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。   The present invention relates to a conversion lens unit and a state measurement system used for photographing a color image of a subject.

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。
Conventionally, a staff member of a cosmetic company store or the like has used a dedicated machine for skin quality measurement to measure the skin quality, that is, the skin condition. Such skin quality measurement includes photographing skin and measuring skin texture state, pore state, stain state, and skin color state from the photographed image. There seem to be many people who want to know their skin condition, but there are not necessarily many people who measure skin quality at stores. However, for example, when considering the skin color, if a skin color database of many people who are not engaged in a doctor is created, it will be possible to grasp the physical condition of each individual and have extremely useful knowledge to aim for a healthier life. It is thought that it is obtained.
For example, in the example of the relationship between skin color and health condition, there is a possibility of jaundice or glycation due to liver function if the skin of the eyelid is yellow. The possibility of diabetes is considered, and if the skin of the eyelid is blue, the blood circulation may be poor. Therefore, if we can collect a lot of data from people before going to the doctor, it will serve as a guideline for examining the process leading to the deterioration of the health condition, and thus contribute to the promotion of the health of many people. It is also expected from the person.
Therefore, a service has been proposed in which skin is photographed using a smartphone's built-in camera, and the image is transmitted to a predetermined site using the smartphone's wireless communication function to determine the skin quality. Here, when the skin is photographed in color, the same subject depends on the characteristics of the camera lighting, image sensor (imaging device), integrated circuit for image processing, the ambient environment such as outside light, and the surface reflection state of light. However, it is necessary to correct the color and output the same color as substantially the same color. In particular, since there are various models of smartphones and each model is updated to a new model in a relatively short period of time, for example, shooting was performed in comparison with the case of using a dedicated camera for skin quality measurement. The image quality including the color of the image varies depending on the user.

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。
For example, the reason why the color of the image varies due to shooting is based on the difference in the color filter of the image sensor of each camera, the difference in the spectrum of the illumination light, and the difference in the automatic white balance method of the camera image processing. And those based on the difference in the state of reflected light on the skin surface, and it is difficult to match colors at the photographing stage.
Therefore, even if a skin image taken with a smartphone is sent as it is to a site that diagnoses skin images from a smartphone, it is difficult to make a judgment based on the skin color.

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)。
Therefore, color samples with multiple types of reference colors for correcting the color of the captured image are displayed in the image on the enlargement imaging unit that is attached to a camera-equipped mobile phone and captures an enlarged photograph of the subject. It has been proposed to arrange so as to be embedded (see, for example, Patent Document 1).
Also, in order to measure the skin condition with the smartphone camera image, the same subject color will be almost the same color on any smartphone, and the subject color will be the same even if the lighting situation changes It has been proposed to shoot a color frame having various types of reference colors together with the skin and perform color correction based on the reference color on the captured image (see, for example, Non-Patent Document 1).

特許第4175502号公報Japanese Patent No. 4175502

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.59−65Koichi Tezuka, Shoji Suzuki, Masayoshi Shimizu “Skin condition measurement technology using smartphones” magazine FUJITSU, 2013-January issue (VOL.64, NO.1) 59-65

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。   By the way, when a general person who is not an expert photographs skin for skin quality measurement with a built-in camera of a smartphone, it is preferable that the photographing conditions are substantially the same regardless of who is photographing. Furthermore, it is preferable that the photographing conditions are always the same when photographing is performed almost regularly. In this case, a lens unit for skin shooting (conversion lens unit) is attached to the camera of the smartphone, the tip surface of the lens unit is in contact with the skin, and there is an opening through which the optical axis of the lens system for shooting passes. It is preferable to provide a contact portion, a shielding portion that blocks external light from the contact portion to the camera, and a light source that illuminates the skin exposed in the shielding portion from the opening. This makes it possible to shoot with the same illuminance at the same distance from the skin no matter who shoots during skin shooting. In this case, for example, by arranging a color scale having a plurality of reference colors so as to be reflected in the skin image in the shielding portion, the color can be corrected.

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。   However, smartphone cameras are basically autofocused, and the autofocus control system of mirrorless digital cameras such as smartphones works to focus on areas where the contrast is high due to strong reflected light. Become. When a color scale is provided in the photographing range in the shielding part, the reflected light from the “color scale” may have a higher contrast than the “facial skin” depending on the darkness of the skin color. Therefore, there is a possibility that the focus position is not on the skin but on the brightest illuminated portion of the color scale light source. In this case, the subject is slightly out of focus with respect to the skin, and the image quality of the skin image is degraded, which may hinder measurement of the skin condition.

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。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even a person who is not accustomed to shooting can shoot skin in the same manner as other people, and also shoots in the camera model used for shooting and the situation of external light. It is an object of the present invention to provide a conversion lens unit and a state measurement system in which the color of a displayed image is not easily affected.

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。
In order to solve the above-described problems, a conversion lens unit according to the present invention guides reflected light from a subject to the master lens before a master lens of the camera of a mobile terminal that includes a camera and has a wireless communication function. A conversion lens unit for attaching a lens system of a conversion lens,
The lens system;
An abutting portion that abuts the subject and has an opening through which the optical axis of the lens system passes;
A shielding portion that surrounds the lens system and shields outside light from other than the opening with respect to the master lens;
A substantially white light that is disposed outside the field of view of the lens system in the shielding portion and illuminates a portion of the subject facing the inside of the shielding portion from the opening in a state where the subject is in contact with the contact portion. The light source of
A color scale provided in the field of view within the shielding portion and having three or more reference colors;
The distance along the optical axis direction of the lens system between the contact surface of the contact portion that contacts the subject and the scale surface on which the reference color of the color scale is displayed is the depth of field of the lens system. The distance is equal to or less than the distance within the range.

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。   According to such a configuration, since the portion facing the opening of the contact portion of the subject is photographed in a state where the subject is in contact with the contact portion, the subject and the camera no matter who the subject is photographed at any time. And the subject is illuminated with a substantially white light source with outside light blocked by the shield, so the lighting conditions such as the illuminance of the subject will be the same regardless of who shoots can do. In such a state, the reference color of the scale surface of the color scale in the field of view of the lens system is reflected in the image obtained by photographing the subject together with the subject. Therefore, the subject and the reference color are shown in the image, and the color correction of the subject can be performed based on the reflected reference color. As a result, in the image after color correction, the same color is substantially the same regardless of who the subject was photographed at any time. Thereby, the state of the subject can be determined by the color. For example, when the subject is skin, the skin state and health state can be determined from the skin color. In the determination, for example, different skin colors are registered depending on the skin condition, health condition, tanning condition, etc., and the skin condition is determined by which color the photographed skin color approximates. And health status.

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。   The lens system of the conversion lens is one or a plurality of lenses arranged in front of the master lens as a front type conversion lens. The field of view of the lens system is the range in the light space that passes through the lens system and reaches the master lens. Here, it is the range that appears in the captured image of the camera with the conversion lens attached, and the field of view of the lens system. If it is within, it will appear in the image taken by the camera with the conversion lens attached, and if it is outside the field of view, it will not appear. Therefore, the light source does not appear directly in the captured image. The color scale within the field of view of the lens system is reflected in the captured image. The color scale is preferably disposed outside the opening at a position where it appears in the photographed image so as not to interfere with the subject. The contact surface and the scale surface are preferably surfaces orthogonal to the direction of the optical axis of the lens system.

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。   The depth of field refers to a range of distance on the subject side where the photograph appears to be in focus. In a photographic lens, the exact focus in a single setting is only on one plane, but by allowing a certain amount of tolerance, the image is clearly and clearly formed before and after that. There is a range that can be said to be, and this range is called depth of field.

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。
In the configuration of the present invention, it is preferable that a reflected light control unit that suppresses the influence of the unevenness of the subject surface from the reflected light of the subject surface is provided.
According to such a configuration, it is possible to observe under a so-called non-reflective condition without being affected by the unevenness of the surface shape of the subject to be photographed. In that case, color calibration can be performed with high accuracy without being affected by the reflected light that appears whitish from the surface of the subject and the color scale, and in particular, clear color information can be obtained. If so, a very accurate color calibration can be performed. The reflected light control unit uses, for example, polarized light, which will be described later. However, an imaging jelly for refractive index matching may be used, or shadowless illumination used in a dermoscope may be used.

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。   In the configuration of the invention, the reflected light control unit transmits a first polarizing plate that transmits light from the light source toward the subject from the light source, and reflected light from the subject that travels from the subject toward the master lens. It is preferable that the polarization direction of the first polarizing plate is orthogonal to the polarization direction of the second polarizing plate.

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。   According to such a configuration, the light polarized by the first polarizing plate is reflected by the surface of the subject and is reflected toward the second polarizing plate. However, the polarized light is maintained by the reflected light, and the first polarizing plate Reflected light due to surface irregularities can be suppressed without passing through the second polarizing plate whose polarization direction is orthogonal. Note that part of the light, for example, slightly enters the surface of the skin as the subject and is reflected to produce reflected light that reflects the skin color. Even if the reflected light is suppressed, the color of the skin Can be copied.

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。
The state measurement system of the present invention includes the conversion lens unit having the above configuration, the mobile terminal having the wireless lens function and the camera having the master lens to which the conversion lens of the conversion lens unit is mounted in front.
Color correction that is provided in the portable terminal or an external device that can communicate with the portable terminal, and that performs color correction of the image of the subject photographed by the camera based on the reference color of the color scale captured in the image And a state determining means for determining the state of the subject from the color of the subject on the color-corrected image.

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。   According to such a configuration, the distance to the subject is the same regardless of who takes the image, the color condition is reflected under the same lighting conditions of the subject, and an image in which both the subject and the color scale are in focus is obtained. This image can be color calibrated on a color scale to determine the state of the subject. For the determination of the state of the subject, for example, color data or an image for each state of the subject is registered, and the determination can be made by comparing with the registered data.

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。   According to the present invention, the subject can be photographed under substantially the same conditions regardless of when and by which camera, and the color of the photographed image can be calibrated based on the same reference color, so that the state of the subject can be determined under substantially the same conditions.

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。It is a block diagram which shows the state measurement system (skin quality measurement system) of embodiment of this invention. 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。It is a figure which shows schematic structure of a conversion lens unit. 同、カラースケールを示す正面図である。It is a front view showing a color scale. 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。It is a figure which shows the relationship between the imaging | photography range of a conversion lens unit, and an image pick-up element similarly. 同、被写界深度の求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain the depth of field. 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。It is a figure which shows the color scale part of a conversion lens unit similarly. 同、異なる例のカラースケールを示す正面図である。It is a front view which shows the color scale of a different example similarly.

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。
A conversion lens unit and a state measurement system according to an embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, a skin quality measurement system that is a state measurement system according to the present embodiment includes a camera (master lens) 2, a wireless communication device (not shown), and a control means 3 as an arithmetic processing unit. As a smartphone 1 and a conversion lens unit 10 attached to the smartphone 1. In addition, it is good also as what performs the below-mentioned color correction (color calibration) of the image image | photographed with the camera 2 of the smart phone 1 using the conversion lens unit 10, the process of determination of skin quality, etc. by the control means 3 of the smart phone 1. As an external device capable of data communication with the smartphone 1, for example, data such as the above-mentioned image is transmitted from the smartphone 1 to a server (computer system) connected to the Internet, and color correction and skin quality determination are performed by the server. The determination result of the skin quality or the like may be transmitted from the server to the smartphone 1. In this case, data transmitted from each smartphone 1 or data generated on the server side based on the data is managed by the server, and data is transmitted to the smartphone 1 in response to a request from the smartphone 1 under a well-known authentication process. It may be transmitted, or data on skin quality may be provided to research institutions. In the following description, color correction and skin quality determination processing are performed by the smartphone 1, but part or all of the processing after image capturing may be performed by the server.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, the conversion lens unit 10 is attached to a portion in front of the master lens (not shown) of the camera 2 of the smartphone 1 and is used for close-up photography of the skin 24 as a subject. A conversion lens 11 that is a lens system having lenses 11a and 11b (shown in FIG. 2) and LEDs 12 and 13 for photographing illumination are provided.

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。   1 and 2, the conversion lens unit 10 is a front portion of the housing 10 a except for a later-described lens housing 20 that includes a barrel 20 a (shown in FIG. 2) that supports the conversion lens 11. Although not shown, the circuit board 16b on which the internal battery 17, the power switch 19 and the like are mounted is shown.

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。   The conversion lens unit 10 includes a housing 10a. The housing 10a is formed in a flat box shape except for the lens housing 20, and is opposite to the front side where the display (not shown) of the smartphone 1 is provided. The conversion lens 11 is arranged so as to overlap the lens portion of the camera 2 on the back side.

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。   The case 10a is fixed to the smartphone 1 by, for example, a clip type or a band type. In the clip type, for example, the conversion lens unit 10 is provided with a clip member (not shown) that sandwiches the smartphone 1 with the conversion lens unit 10. That is, the smartphone 1 is sandwiched by an elastic force between the conversion lens unit 10 and the clip member fixed to the conversion lens unit 10.

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。
In this case, the conversion lens unit 10 can be moved vertically and horizontally within an allowable range with respect to the back surface of the smartphone 1, and can correspond to the arrangement of the cameras 2 of each model of the smartphone 1.
In the band type, for example, a band (not shown) such as a rubber band is attached to the conversion lens unit 10 like a wristwatch band, and the smartphone 1 is inserted into the band. In this case, the conversion lens 11 can be moved vertically and horizontally with respect to the back surface of the smartphone 1.

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。
The conversion lens unit 10 includes the conversion lens 11 and the LEDs 12 and 13 described above, an LED drive circuit 14 (shown in FIG. 1) for driving the LED 12, and an LED drive circuit 15 (shown in FIG. 1) for driving the LED 13. .
The conversion lens unit 10 includes a lens housing 20 in which the conversion lens 11 is accommodated. The lens housing 20 includes a barrel 20 a that supports the conversion lens 11 on the base end side (the side that is attached to the camera 2), and the front end surface is a contact portion 20 b that contacts the skin 24 when the skin 24 is photographed. The outside light is blocked while the contact portion 20 b is in contact with the skin 24. In addition, a circular opening 20c is formed in the contact portion 20b, and a portion of the skin 24 facing the opening 20c is photographed. Therefore, the lens housing 20 is a shielding portion that surrounds the conversion lens 11 as a lens system and blocks external light from other than the opening 20 c against the master lens of the camera 2.

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。   As shown in FIGS. 3 to 5, the barrel 20 a supports the conversion lens 11, which is a lens system including the lens 11 a and the lens 11 b, and a base end portion (the side attached to the camera 2) of the lens housing 20. Is fixed in the end). Moreover, the below-mentioned 2nd polarizing plate 22 is provided in the base end part of the barrel 20a. In addition, an LED substrate 12a (shown in FIG. 1) including LEDs 12 and 13 that emit illumination light for photographing toward the opening 20c of the contact portion 20b is supported in the lens housing 20.

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。   The LEDs 12 and 13 are provided on the LED substrate 12a. Further, as will be described later, there is one LED 13 for photographing the texture of the skin 24 and two LEDs 12 for photographing the stain on the skin 24. The light from the two LEDs 12 on the LED substrate 12a passes through a first polarizing plate 21 described later and illuminates the skin 24 from the opening 20c. Further, the LED drive circuits 14 and 15 are also provided on the LED substrate 12a. The LED drive circuits 14 and 15 may be provided on the circuit board 16b.

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。   As shown in FIG. 1, the conversion lens unit 10 includes a battery 17 that supplies power to the LED drive circuits 14 and 15 and the CPU 16 on a circuit board 16b (shown in FIG. 2) fixed to the housing 10a. A power supply circuit 18 and a power switch 19 are provided.

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。   The two LEDs 12 and 13 described above are, for example, white LEDs, but need not be completely white. The two types of LEDs 12 and 13 are an LED 13 for photographing a skin texture and an LED 12 for photographing a skin stain and color, and may be slightly shifted from white depending on the purpose.

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。   Further, the first polarizing plate 21 is provided in the spot photographing LED 12, and the second polarizing plate 22 is provided between the conversion lens 11 and the camera 2. This is for photographing a stain slightly below the surface of the skin 24, and the polarizing plate 21, 22 causes the skin 24 to reflect the reflected light inside the skin 24 when photographing the stain on the skin 24 with the LED 12. The reflected light on the surface is greatly reduced to make it easier to photograph spots. In the present embodiment, the reference color of the color scale 41 is captured in the image, and the color of the image captured with the reference color is corrected as will be described later. Correction accuracy can be increased by performing correction with an image in which surface reflection of the color scale is suppressed. In the first polarizing plate 21 and the second polarizing plate 22, the polarization directions are orthogonal. The light of the LED 12 passes through the first polarizing plate 21 and is polarized, and this polarized light is maintained even if it is reflected by the skin 24, and is difficult to pass through the second polarizing plate 22. On the other hand, the light reflected inside the skin 24 is not polarized and passes through the second polarizing plate 22. Thereby, the 1st polarizing plate 21 and the 2nd polarizing plate 22 become a reflected light control part which suppresses the influence by the fine unevenness | corrugation of this skin 24 surface from the reflected light of the skin 24 surface. For example, the reflected light control unit can prevent the light from the LED 12 from appearing whitishly reflected on the surface of the skin 24. Note that the polarizing plates 21 and 22 may not be provided.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2 and FIG. 6 which is an enlarged view of the front side of the lens housing 20 on the subject side, the opening 20c of the abutting portion 20b of the lens housing 20 has a peripheral portion thereof. An annular color scale 41 is provided. The substantial opening 20c of the contact portion 20b is an opening of the annular color scale 41, and is annular around the skin 24 facing from the opening 20c when the conversion lens unit 10 is used to photograph with the camera 2. The color scale 41 is reflected. The color scale 41 is disposed along a plane orthogonal to the optical axis of the conversion lens 11 and is orthogonal to the optical axis. The surface on the conversion lens 11 side of the color scale 41 is a scale surface on which at least three kinds of reference colors are arranged.

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。
The distance L along the optical axis direction of the conversion lens 11 between the contact surface that contacts the skin of the contact portion 20 b and the scale surface of the color scale 41 is equal to or less than the distance that is within the range of the depth of field of the conversion lens 11. It has become. Note that the distance L that is the range of the depth of field is within a range in which the skin 24 and the color scale 41 are in focus when the camera 2 of the smartphone 1 to which the conversion lens unit 10 is attached is photographed. It is sufficient if it is a distance. The skin 24 is highly likely to be curved so as to be a convex surface, and the skin 24 may be closer to the color scale 41 than the contact surface of the contact portion 20b. The distance from the tangent surface to the scale surface may be corrected, and finally the distance between the skin surface and the scale surface along the optical axis of the conversion lens 11 may be within the range of the depth of field.
In the color scale 41, the scale surface is divided into three regions as shown in FIG. 3, and each region is colored with a different reference color. In this example, for example, red, Green and blue are used. The reference color is not limited to these, and for example, a color close to skin color may be used. In the present embodiment, the color scale 41 is provided with a red reference color region 41R, a green reference color region 41G, and a blue reference color region 41B.

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。   In such a conversion lens unit 10, under the control of the CPU 16 of the circuit board 16b, the LED 13 is caused to emit light (turn on) and the LED 12 remains off during photographing, so that when photographing spots and skin color. The LED 12 is caused to emit light and the LED 13 is kept off.

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。   As is well known, the smartphone 1 has a function as a mobile phone and can make a call using a mobile phone line. The smartphone 1 has a display (not shown) and can be connected to the Internet via a mobile phone line or WiFi, and data communication is possible via the Internet.

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。
In addition, the smartphone 1 includes a control unit 3 having a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and can execute an application as a program. The control unit 3 is connected to a flash memory 4 as a storage device, and can transmit data stored in the flash memory 4 and store received data.
In addition, the control unit 3 can control the camera 2 to shoot (capture) and store the captured image data in the flash memory 4. Image data can be analyzed and processed by an application for image processing and image analysis. Here, it is possible to determine the skin condition based on the color correction using the color scale 41 of the image and the corrected skin color.
The camera 2 is controlled by the control unit 3 and has an image sensor, and can capture still images and moving images. For example, the camera 2 captures images at a set frame rate such as 30 fps.

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。   Further, the control means 3 is a lighting / extinguishing detection means 3a for detecting the lighting and extinguishing of the LEDs 12 and 13, and when the lighting and extinguishing of the respective LEDs 12 and 13 are detected by the lighting / extinguishing detection means 3a, And a display control means 3c for displaying a photographed image photographed by the camera 2 under the control of the photography control means 3b in association with the LEDs 12 and 13 on the screen of the smartphone 1.

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。   Further, the control means 3 performs color correction of the image of the skin 24 photographed by the camera 2 based on the reference color of the color scale 41 captured in the image and the skin color on the corrected image. It functions as a state determining means for determining the skin state. In addition, the color correction unit and the state determination unit may be arranged not on the smartphone 1 but on, for example, a server as an external device capable of data communication with the smartphone 1. Communication is possible. The server transmits the image photographed by the camera 2 from the smartphone 1 to the server in a state where the smartphone 1 accessed via the Internet is authenticated, performs color correction and skin condition determination at the server, and displays the determination result on the smartphone 1. Send to.

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。
Next, how to obtain the depth of field of the conversion lens 11 in the present embodiment will be described. FIG. 4 illustrates a state in which an imaging range 43 that is an area having a diameter of about 10 mm to be photographed facing the opening 20c of the contact portion 20b is imaged on the effective pixel area 42 of the imaging device of the camera 2. For example, when a skin texture (size of about 100 μm or more) is to be observed, a pixel size corresponding to about 20 μm is desirable on the object to be photographed, but with this pixel size, a diameter of 10 mm corresponds to about 500 pixels. Therefore, the VGA (640 × 480) level is sufficient for the resolution required for the smartphone image pickup device, and a commercially available camera 2 of a normal smartphone 1 (having a high-resolution image pickup device of 1 million pixels or more) is used. Can do. In addition, with the electronic zoom function or the like, it is possible to set one pixel size on the digital photograph to about 20 μm regardless of the pixel size of the actual image sensor of the smartphone 1.
When one pixel size of the imaging range 43 is set to about 20 μm, the range that can be said to be in focus is a fine pattern with a period of 20 μm [a line with 10 μm width (black) and a space with 10 μm width (white) is one period]. It can be defined that the degree of modulation is 50% or more when captured.
When the pixel size of the imaging range 43 is A μm, the period of the fine pattern may be A μm. The distance L between the scale surface and the contact surface is set based on such a range of depth of field.

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。   As shown in FIG. 5, the specific depth of field is measured by, for example, a smartphone 1 having a camera 2 that can be fixed focus, a conversion lens unit 10 having a conversion lens 11, and the above-described fine pattern. The fine movement stage capable of moving the panel 44 in the direction of the optical axis of the conversion lens 11 and measuring the position of the panel 44 relative to the conversion lens 11 with respect to the smartphone 44 to which the conversion lens unit 10 is attached. 45 is used. The panel 44 can be moved into the opening 20 c of the lens housing 20. The camera 2 may be a digital camera other than the smartphone 1. By repeatedly moving the position of the panel 44 with the fine movement stage 45 and photographing, the range of the position of the panel 44 having a modulation degree of 50% or more is obtained.

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。
Next, a color calibration method using the color scale 41 of the image will be described.
If the spectrum of illumination is substantially constant, practical skin color detection is possible with simple calibration. In this embodiment, since the skin 24 is illuminated with the light of the LED 12 as a light source while blocking external light, the LED 12 Even if there is some variation in the characteristics, the calibration is possible as described above. Some white LEDs have different white light emission methods, but the mainstream is to emit yellow phosphor with a blue LED and output white light in combination with blue light and yellow light. The emission spectrum of the yellow phosphor has a broad peak that spans the green wavelength band and the red wavelength band. In the present embodiment, the above-described white LED is used for each conversion lens unit 10, and in a captured image using each conversion lens unit 10, the illumination spectrum is substantially constant.

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。   First, as a standard environment, the conversion lens unit 10 having the color scale 41 is attached to a color calibrated camera, and the skin 24 (photographing object) is photographed while being shielded from light as described above. Average intensity calibration values Pr0, Pg0, Pb0 in each of the red reference color region 41R, the green reference color region 41G, and the blue reference color region 41B are calculated from the photographed photograph, and the calibration values are stored in advance in the server (cloud). ) Or stored in the flash memory 4 by the application of the smartphone 1. At this time, an image obtained by decomposing the captured image of the skin 24 and the color scale 41 into RGB components of red, green, and blue is created, and each reference color region 41R, 41G, 41B is extracted. Next, average intensities Pr, Pg, and Pb in the reference color regions 41R, 41G, and 41B are calculated and set as average intensity calibration values Pr0, Pg0, and Pb0.

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。
Next, in each smartphone 1 to be color calibrated, an image obtained by decomposing the photographed skin 24 and color scale 41 images into red, green, and blue RGB components is created, and the image is decomposed into RGB components. The reference color regions 41R, 41G, 41B are extracted from the above. Next, average intensities Pr, Pg, and Pb in the reference color regions 41R, 41G, and 41B are calculated.
Next, in order to normalize the captured image for each component, the red component intensity of each pixel of the red component image is multiplied by (Pr0 / Pr). Similarly, the green component intensity of each pixel of the green component image is multiplied by (Pg0 / Pg), and the blue component intensity of each pixel of the blue component image is multiplied by (Pr0 / Pr).
Next, each color component normalized by the above-described method can be synthesized to obtain an accurate color-corrected image. Note that the color calibration method is not limited to this, and a known calibration method using a reference color reflected in an image can be used.

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。   As described above, in the present embodiment, the light from the LED 12 is irradiated to the skin 24 through the first polarizing plate 21, and the reflected light based on the light of the LED 12 from the skin 24 passes through the conversion lens 11 and is second. It reaches the camera 2 through the polarizing plate 22. Further, the first polarizing plate 21 and the second polarizing plate 22 are orthogonal in polarization direction, and can suppress variations in reflected light as described above. Therefore, when determining the skin state from the color of the skin 24, the color calibration is performed from the reference color of the color scale 41 reflected in the image using the image of the skin 24 that is captured by turning on the LED 12 instead of the LED 13. Do. Thereby, for example, an image in which the light of the LED 12 is reflected by an object having a glossy surface and the reflected light of the LED 12 appears as a bright spot on the object, or a part of the object is close to the image. It is possible to prevent the image from appearing whitish, correct the skin color with high accuracy, and acquire the skin color with high accuracy.

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。   For example, digital data indicating a color such as an RGB value indicating the color is obtained from the skin color-corrected image acquired as described above. In this case, as the representative value of the digital data such as the RGB value of the image, for example, the average value, the mode value, or the median value of the RGB values of each pixel of the entire image or the main part is used, or by other statistical processing. The obtained representative value may be used. Further, for example, as a skin color database, for example, for each RGB value as the skin color, a level or comment indicating the degree of whiteness or blackness of the skin or the degree of yellow, red, etc. other than white is provided. It is also possible to register and display the level and comment of each color corresponding to the representative value of the RGB value of the image as the skin state determination process. Note that the database is stored in the flash memory 4 of the smartphone 1 or the storage of the server. Moreover, the determination process of the skin state may be performed by the smartphone 1 or by a server.

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。
According to the conversion lens unit 10 and the skin condition measurement system of this embodiment, the skin condition is determined from the skin color of the image obtained by photographing the skin with the camera 2 of the smartphone 1 using the conversion lens unit 10. When the color scale 41 having three or more reference colors is reflected in the photographed image, the color of the image can be calibrated using the reference colors. In this case, the auto-focus function of the camera 2 of the smartphone 1 may focus on the color scale, not the skin, and the subject may be out of focus from the skin 24 as a subject. Since the distance along the optical axis direction of the conversion lens 11 between the contact surface of the contact portion 20b and the scale surface of the color scale 41 is within the depth of field, the color scale 41 is obtained by autofocus. Even if the scale surface is focused, the skin 24 as the subject can also be focused. Thereby, when the color scale 41 is reflected in the image together with the subject, it is possible to prevent the focus from being shifted from the subject by autofocus.
From the above, by using the conversion lens unit 10 of the present embodiment at the time of shooting, the distance between the subject and the camera 2 is constant and the lighting state is constant regardless of who is shooting with which camera 2 of the smartphone 1. In addition, it is possible to shoot in a state where both the color scale 41 and the skin 24 are in focus, and the captured color can be corrected with a simple method with high accuracy. Further, when a subject of the same color is photographed, it is possible to obtain an image of the subject of substantially the same color no matter who or who is photographing with which camera 2 of the smartphone 1. Thereby, when the color of the skin 24 is calculated | required from the above-mentioned image and the state of skin is determined from the color of this skin 24, determination with higher precision can be performed.

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。
In the present embodiment, two polarizing plates 21 and 22 having different polarization directions function as a reflected light control unit that suppresses the influence of unevenness on the subject surface from the reflected light on the subject surface.
Further, as the reflected light control unit for suppressing direct reflection on the subject, the above-described photographing jelly for refractive index matching may be used in addition to the polarizing plate, or the shadowless illumination used in the dermoscope may be used. It may be used. Further, the shape of the color scale 41 is not limited to that shown in FIG. 3, and three or more kinds of reference colors are displayed. The color scale 41 does not block shooting of a necessary part of the subject and is close to the subject. It suffices if the reference color is within the range of the above-mentioned depth of field. For example, when the lens housing 20 has a square cross section, the color scale 51 having the shape shown in FIG. 7 may be used. The color scale 51 is provided with a red reference color region 51R, a green reference color region 51G, and a blue reference color region 51B, which are arranged at the same position as the color scale 41 and used in the same manner. The Further, the subject is not limited to the skin 24, and may be various living bodies such as plant leaves and fruits, and the degree of growth and the degree of ripeness can be determined from the color.

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
1 Smartphone (mobile terminal with wireless communication function)
2 Camera 3 Control means (color correction unit, state determination means)
10 Conversion lens unit 11 Conversion lens 11a Lens (lens system)
11b Lens (lens system)
12 LED (light source)
20 Lens housing (shielding part)
20b Contact part 20c Opening part 21 1st polarizing plate (reflected light control part)
22 Second polarizing plate (reflected light control unit)
41 color scale

Claims (4)

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。
A conversion lens unit for attaching a lens system of a conversion lens that guides reflected light from a subject to the master lens before the master lens of the camera of a mobile terminal that includes a camera and has a wireless communication function,
The lens system;
An abutting portion that abuts the subject and has an opening through which the optical axis of the lens system passes;
A shielding portion that surrounds the lens system and shields outside light from other than the opening with respect to the master lens;
A substantially white light that is disposed outside the field of view of the lens system in the shielding portion and illuminates a portion of the subject facing the inside of the shielding portion from the opening in a state where the subject is in contact with the contact portion. The light source of
A color scale provided in the field of view within the shielding portion and having three or more reference colors;
The distance along the optical axis direction of the lens system between the contact surface of the contact portion that contacts the subject and the scale surface on which the reference color of the color scale is displayed is the depth of field of the lens system. A conversion lens unit characterized in that the distance is equal to or less than the distance within the range.
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。   The conversion lens unit according to claim 1, further comprising a reflected light control unit that suppresses the influence of the unevenness of the subject surface from the reflected light of the subject surface. 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。   The reflected light control unit includes: a first polarizing plate that transmits light from the light source toward the subject from the light source; and a second polarizing plate that transmits reflected light from the subject toward the master lens from the subject. The conversion lens unit according to claim 2, wherein the polarization direction of the first polarizing plate and the polarization direction of the second polarizing plate are orthogonal to each other. 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判定システム。
The mobile phone comprising the conversion lens unit according to any one of claims 1 to 3 and the camera having the master lens to which the conversion lens of the conversion lens unit is attached in front and having a wireless communication function. A terminal,
Color correction that is provided in the portable terminal or an external device that can communicate with the portable terminal, and that performs color correction of the image of the subject photographed by the camera based on the reference color of the color scale captured in the image And a state determination unit that determines the state of the subject from the color of the subject on the image subjected to color correction.
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