画像処理装置
【課題】照射効率を改善するとともに、撮像範囲内の照度むらを抑制する。
【解決手段】LED１３−１は、第１の波長の光を検出対象物２１に照射し、LED１３−２は、第１の波長よりも長波長である第２の波長の光を検出対象物２１に照射し、LED１３−１及び１３−２それぞれに設けられているアナモルフィックレンズは、検出対象物２１に対する光の照度分布を変化させ、撮像部１５は、第１の波長の光が検出対象物２１に照射されているときに入射される検出対象物２１からの反射光に基づいて第１の画像を生成するとともに、第２の波長の光が検出対象物２１に照射されているときに入射される検出対象物２１からの反射光に基づいて第２の画像を生成し、画像処理部１７は、生成された第１及び第２の画像に基づいて、検出対象物２１の肌領域を検出する。本発明は、例えば、撮像した画像から人間の肌を表す肌領域を検出する検出装置に適用できる。
【解決手段】LED１３−１は、第１の波長の光を検出対象物２１に照射し、LED１３−２は、第１の波長よりも長波長である第２の波長の光を検出対象物２１に照射し、LED１３−１及び１３−２それぞれに設けられているアナモルフィックレンズは、検出対象物２１に対する光の照度分布を変化させ、撮像部１５は、第１の波長の光が検出対象物２１に照射されているときに入射される検出対象物２１からの反射光に基づいて第１の画像を生成するとともに、第２の波長の光が検出対象物２１に照射されているときに入射される検出対象物２１からの反射光に基づいて第２の画像を生成し、画像処理部１７は、生成された第１及び第２の画像に基づいて、検出対象物２１の肌領域を検出する。本発明は、例えば、撮像した画像から人間の肌を表す肌領域を検出する検出装置に適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置に関し、特に、撮影した画像に基づいて、例えば人の手等の肌が露出している部分を検出できるようにした画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人物を撮像して得られる撮像画像上から、顔や手などのように肌が露出している領域（以下、肌領域という）を検出する肌検出技術が存在する（例えば、特許文献１乃至４を参照）。
【０００３】
この肌検出技術では、波長λ１の光を出力するLED(light emitting diode)によって照射された状態の被写体（人物）を撮像した第１の画像と、波長λ１とは異なる波長λ２の光を出力するLEDによって照射された状態の被写体を撮像した第２の画像とを取得する。そして、第１の画像と第２の画像との輝度値の差分が所定の閾値よりも大きな領域を肌領域として検出する。
【０００４】
なお、波長λ１，λ２は、人間の肌の反射特性に依存して決定される。すなわち、波長λ１，λ２は、人の肌に照射したときの反射率が異なり、かつ、人の肌以外（例えば、髪の毛、衣服など）に照射したときの反射率がほぼ等しいものに決定されている。具体的には、例えば、波長λ１は850nm、波長λ２は970nmとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４７０６７号公報
【特許文献２】特開平０６−１２３７００号公報
【特許文献３】特開平０５−３２９１６３号公報
【特許文献４】特開２００８−２７２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、肌検出技術では、LEDから被写体の各部に照射される光の照度に応じて、被写体の各部において肌領域を検出できる検出可能距離が異なるものとなる。
【０００７】
具体的には、例えば、被写体の各部として、顔部分に照射される光の照度が小さく、手部分に照射される光の照度が大きい場合、顔部分や手部分が比較的遠距離に存在するときでも、手部分の肌領域は検出できるが、顔部分の肌領域は検出できないことが生じ得る。
【０００８】
したがって、いずれの検出可能距離においても肌領域を精度良く検出するためには、被写体の各部を可能な限り均一な照度で照射する必要がある。このため、肌検出技術では、第１及び第２の画像を取得するために撮像される撮像範囲を全体に亘って、ほぼ均一な照度で照射しなければならない。
【０００９】
例えば、FWHM(full width at half maximum,半値全幅)=60度の、指向特性の低いLEDを用いた場合、撮像範囲を全体に亘って、ほぼ均一な照度で照射できる。しかしながら、撮像範囲に到達する光束（単位面積を単位時間内に通過する光のエネルギー）は、光源から照射される光の光束の1/5程度となってしまい、非常に照射効率が悪いものとなる。
【００１０】
反対に、例えば、FWHM=20度の、指向特性の高いLEDを用いた場合、撮像範囲に到達する光束は、光源から照射される光の光束の1/2程度となり、照射効率が改善されるものとなる。しかしながら、撮像範囲を全体に亘って照射することができず、撮像範囲内に照度むらが生じてしまう。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、照射効率を改善するとともに、撮像範囲内の照度むらを抑制するようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面の画像処理装置は、画像上から人間の肌を表す肌領域を検出する画像処理装置であって、第１の波長の光を被写体に照射する第１の照射手段と、前記第１の波長よりも長波長である第２の波長の光を前記被写体に照射する第２の照射手段と、前記第１の照射手段から照射された前記第１の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第１の波長の光の照度分布を変化させる第１の照度分布変化手段と、前記第２の照射手段から照射された前記第２の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第２の波長の光の照度分布を変化させる第２の照度分布変化手段と、前記第１の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第１の画像を生成するとともに、前記第２の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第２の画像を生成する生成手段と、生成された前記第１及び第２の画像に基づいて、前記肌領域を検出する検出手段とを含む画像処理装置である。
【００１３】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、前記被写体に対する前記照度分布を水平方向と垂直方向とで異なる照度分布に変化させることができる。
【００１４】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、水平方向と垂直方向で異なる曲率となるように形成されたアナモルフィックレンズからなるようにすることができる。
【００１５】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離は、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさに基づき規定される範囲内の距離とされるようにすることができる。
【００１６】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離fは、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさCに基づき規定される以下の関係を満たす
4.0/C ≦ f ≦ 10.0/C
ようにすることができる。
【００１７】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、照射された光を構成する、それぞれ照度分布の異なる複数の光を屈折させ、前記被写体に照射させることにより、前記被写体に対する前記照度分布を変化させることができる。
【００１８】
前記生成手段には、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成させ、前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記撮像範囲と同一の縦横比とされた複数の単レンズにより構成され、少なくとも前記撮像範囲を含む矩形範囲に対して前記複数の光を照射させるフライアイレンズからなるようにすることができる。
【００１９】
前記第１の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第１の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第１の垂直照射手段と、前記第２の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第２の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第２の垂直照射手段とをさらに設けることができる。
【００２０】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、前記被写体に対する前記照度分布を同心円状に変化させることができる。
【００２１】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、同心円状に同一の曲率となるように形成されているレンズからなるようにすることができる。
【００２２】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、照射された光を屈折させることにより、前記被写体に照射される光も増加させるようにすることができる。
【００２３】
前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２は、以下の関係式を満たす
640nm≦λ１≦1000nm
900nm≦λ２≦1100nm
ようにすることができる。
【００２４】
前記生成手段には、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成させ、前記第１及び第２の照度分布変化手段には、前記被写体を含む前記撮像範囲に対する前記照度分布を変化させることができる。
【００２５】
本発明の一側面によれば、第１の波長の光が被写体に照射され、前記第１の波長よりも長波長である第２の波長の光が前記被写体に照射され、照射された前記第１の波長の光が屈折されることにより、前記被写体に対する、前記第１の波長の光の照度分布が変化され、照射された前記第２の波長の光が屈折されることにより、前記被写体に対する、前記第２の波長の光の照度分布が変化され、前記第１の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第１の画像が生成されるとともに、前記第２の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第２の画像が生成される。そして、生成された前記第１及び第２の画像に基づいて、前記肌領域が検出される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、照射効率を改善することが可能となる。また、撮像範囲内の照度むらを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態である検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】人間の肌に対して想定されている反射特性の一例を示す図である。
【図３】LEDの指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示す第１の図である。
【図４】LEDの指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示す第２の図である。
【図５】LEDの指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示す第３の図である。
【図６】LED１３がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられていない場合についての光量の分布の一例を示す図である。
【図７】LED１３がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられている場合についての光量の分布の一例を示す図である。
【図８】非球面レンズの形状の一例を示す図である。
【図９】撮像部の画角を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布の一例を示す第１の図である。
【図１０】撮像部の画角における撮像範囲の照度分布の一例を示す第１の図である。
【図１１】撮像範囲上の、対角線上の位置における照度分布の一例を示す第１の図である。
【図１２】アナモルフィックレンズの外観例を示す図である。
【図１３】撮像部の画角を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布の一例を示す第２の図である。
【図１４】撮像部の画角における撮像範囲の照度分布の一例を示す第２の図である。
【図１５】撮像範囲上の、対角線上の位置における照度分布の一例を示す第２の図である。
【図１６】LEDにフライアイレンズを設けた場合の一例を示す図である。
【図１７】撮像部の画角を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布の一例を示す第３の図である。
【図１８】撮像部の画角における撮像範囲の照度分布の一例を示す第３の図である。
【図１９】撮像範囲上の、対角線上の位置における照度分布の一例を示す第３の図である。
【図２０】撮像部の撮像範囲を示す図である。
【図２１】撮像部における対角方向の半画角の算出方法の一例を示す図である。
【図２２】フライアイレンズを構成する単レンズの一例を示す図である。
【図２３】アナモルフィックレンズの焦点距離について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（光源に対して非球面レンズを設けた場合の一例）
２．第２の実施の形態（光源に対してアナモルフィックレンズを設けた場合の一例）
３．第３の実施の形態（光源に対してフライアイレンズを設けた場合の一例）
４．変形例
【００２９】
＜１．第１の実施の形態＞
［検出装置の構成例］
図１は、第１の実施の形態である検出装置の構成例を示している。この検出装置１は、撮像した画像から検出対象物２１となる人の肌領域（例えば、顔、手など）を検出するものである。また、LEDの前面に、例えば非球面レンズを設けるようにして、LEDの照射光による照射効率を改善するものである。
【００３０】
検出装置１は、制御部１１、LED制御部１２、LED１３−１及び１３−２、光学フィルタ１４、撮像部１５、撮像制御部１６、並びに画像処理部１７から構成される。
【００３１】
制御部１１は、検出装置１の各部の動作を統括して制御する。LED制御部１２は、制御部１１からの制御に従い、LED１３−１及び１３−２の点灯タイミング、消灯タイミング、出力レベルを制御する。LED１３−１は、LED制御部１２の制御に従い、発光スペクトルのピーク波長がλ１である光（以下、波長λ１の光という）を発光する。LED１３−２は、LED制御部１２の制御に従い、発光スペクトルのピーク波長がλ２である光（以下、波長λ２の光という）を発光する。なお、詳細は後述するが、波長λ１の値は640nmから1000nm、波長λ１よりも長波長側の波長λ２の値は900nmから1100nmとされる。
【００３２】
光学フィルタ１４は、撮像部１５に入射する光を制限するよう撮像部１５の前面に設けられており、その分光特性として第１の波長から第２の波長までの光を透過し、それ以外の光を吸収（遮断）するようになされている。
【００３３】
なお、第１の波長及び第２の波長は、光学フィルタ１４が、波長λ１の光及びλ２の光を透過できるように、波長λ１及びλ２の値に応じて決定される。
【００３４】
撮像部１５は、集光レンズと、CCD、CMOSなどの撮像素子とを内蔵しており、撮像制御部１６からの制御に従い、光学フィルタ１４を透過してきた光（被写体からの反射光）を受光して画像を生成する。なお、LED１３−１が波長λ１の光を発光しているときに生成される画像を第１の画像とし、LED１３−２が波長λ２の光を発光しているときに生成される画像を第２の画像とする。
【００３５】
撮像制御部１６は、制御部１１からの制御に従い、撮像部１５の撮像タイミング、輝度増幅のゲインなどを制御する。また、撮像制御部１６は、撮像部１５により生成された第１及び第２の画像を画像処理部１７に出力する。
【００３６】
画像処理部１７は、第１の画像及び第２の画像に基づいて、被写体の肌領域を検出する。
【００３７】
［検出装置の動作］
初めに、LED１３−１により波長λ１の光を被写体に照射する。この照射光は外光とともに被写体により反射され、光学フィルタ１４を介して撮像部１５に入射される。撮像部１５は、入射された光を光電変換することにより第１の画像を生成し、撮像制御部１６に供給する。
【００３８】
次に、LED１３−２により波長λ２の光を被写体に照射する。この照射光は外光とともに被写体により反射され、光学フィルタ１４を介して撮像部１５に入射される。撮像部１５は、入射された光を光電変換することにより第２の画像を生成し、撮像制御部１６に供給する。
【００３９】
撮像制御部１６は、撮像部１５から供給される第１の画像及び第２の画像を、画像処理部１７に供給する。
【００４０】
画像処理部１７は、第１の画像と第２の画像との対応する画素の輝度値Ｙ１，Ｙ２の差分Ｓ＝Ｙ１−Ｙ２を算出し、その差分Ｓを所定の閾値と比較することにより２値化し、２値の一方の領域（所定の閾値以上となる差分Ｓに対応する領域）を肌領域として検出する。
【００４１】
図２は、検出対象物２１となる人の肌領域に対して想定されている反射特性を示している。図２に示すように、人の肌領域は波長960nm付近に極小値が存在することが知られている。
【００４２】
波長λ１及びλ２の組合せは、肌領域に対応する差分Ｓが所定の閾値以上となるとともに、肌領域とは異なる領域に対応する差分Ｓが所定の閾値未満となるような組合せとされる。
【００４３】
すなわち、波長λ１及びλ２の組み合わせは、波長λ１の光に対する反射率と波長λ２の光に対する反射率との差が、十分大きくなるような組合せとして、例えば、波長λ１の値は640nmから1000nm、波長λ１よりも長波長側の波長λ２の値は900nmから1100nmとされる。
【００４４】
なお、波長λ１及びλ２それぞれに対する反射率が同一の被写体に光を照射した場合、差分Ｓが０となるように、LED１３−１及びLED１３−２の照射光量が調整されているものとする。
【００４５】
[照度分布について]
次に、図３乃至図５は、LED１３−１が波長λ１の光を照射したときの照度分布として、LED１３−１の指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示している。
【００４６】
なお、LED１３−２が波長λ２の光を照射したときの照度分布は、LED１３−１が波長λ１の光を照射したときの照度分布と同様となるので、図３以降の図面において、LED１３−１が波長λ１の光を照射したときの照度分布についてのみ説明することとする。また、LED１３−２は、LED１３−１と同様に構成されるため、以下において、LED１３−１の前面に非球面レンズ等を設ける場合についてのみ説明し、LED１３−２の説明は省略する。
【００４７】
さらに、図３乃至図５では、図３A乃至図５Aにおいて、FWHM(full width at half maximum,半値全幅)=60度である場合の照度分布を説明する。また、図３B乃至図５Bにおいて、FWHM=20度である場合の照度分布について説明する。
【００４８】
図３は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【００４９】
なお、撮像部１５の画角θ1は、対角方向の画角、すなわち、撮像部１５から、図３において点線で示される対角線の両端に、それぞれ延ばした２本の線分が成す角度を表している。いまの場合、画角θ1は65度である。また、撮像部１５の水平方向の画角θHは54度であり、撮像部１５の垂直方向の画角θVは42度である。さらに、撮像部１５における撮像範囲のアスペクト比は横:縦が4:3である。
【００５０】
また、図３に示される照度分布は、撮像部１５から0.65mだけ離れた位置における照度の分布を示しており、照度が高い程に濃い色（黒色）で表される。このことは、後述する図４についても同様である。
【００５１】
図３Aは、LED１３−１がFWHM=60度である場合の照度分布の一例を示している。また、図３Bは、LED１３−１がFWHM=20度である場合の照度分布の一例を示している。
【００５２】
図３A及び図３Bに示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲を示している。図４は、図３A及び図３Bに示される矩形内の範囲、すなわち、撮像部１５の撮像範囲の照度分布のみを示している。
【００５３】
図５は、図４に示される撮像範囲上の、対角線上（図４のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【００５４】
なお、図５A及び図５Bにおいて、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度（[W/m2]）を示している。また、縦軸が示す照度は、LED１３−１から照射される出射総和光量を１[W]とした場合に得られる照度を示している。このことは、後述する図１１、図１５及び図１９についても同様である。
【００５５】
LED１３−１がFWHM=60度である場合（いまの場合、LED１３−１からの出射総和光量は１[W]）、図５Aに示されるように、撮像範囲内の最大照度は0.83[W/m2]となり、最小照度は0.39[W/m2]となる。また、LED１３−１がFWHM=60度である場合、照射効率は約20%となる。なお、照射効率とは、LED１３−１から照射される照射光の光束（単位面積を単位時間内に通過する光のエネルギー）を100%とした場合に、撮像範囲内に到達する照射光の光束を表す。
【００５６】
LED１３−１がFWHM=20度である場合（いまの場合、LED１３−１からの出射総和光量は１[W]）、図５Bに示されるように、撮像範囲内の最大照度は5.23[W/m2]となり、最小照度は0.18[W/m2]となる。また、LED１３−１がFWHM=20度である場合、照射効率は約56%となる。
【００５７】
なお、LED１３−１は、ランバート光源であって、cosθの配向分布を有しているものとする。したがって、照射効率は、LED１３−１が有するcosθの配向分布を考慮し、LED１３−１から照射された光の光量のうち、撮像範囲内に照射された光量を換算することにより算出される。
【００５８】
図３A乃至図５Aに示されるように、LED１３−１がFWHM=60度である場合、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ均一の照度で照らすような照度分布となっている。しかしながら、照射効率は約20%となっており、非常に照射効率が悪いものとなっている。
【００５９】
図３B乃至図５Bに示されるように、LED１３−１がFWHM=20度である場合、照射効率は約56%となっており、照射効率が高いものとなっている。しかしながら、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ均一の照度で照らすようにはなっておらず、特に、撮像範囲における中央部分と、端部分との照度差が大きく異なるものとなっている。
【００６０】
このため、LED１３−１がFWHM=20度である場合、撮像範囲の中央部分においては比較的大きな照度となるものの、端部分においては照度が小さくなってしまい、端部分において、肌領域を精度良く検出することができない。なお、このことは、LED１３−２についても同様である。
【００６１】
検出装置１では、照射効率が高い程に、肌領域の検出可能距離を延ばすことができる。また、検出装置１では、撮像部１５の撮像範囲全体をほぼ均一の照度とすることにより、照度の違いに起因して撮像範囲内の検出可能距離が異なることとなる事態を防止できる。
【００６２】
そこで、検出装置１のLED１３−１及び１３−２は、照射効率が高く、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ同一の照度で照らすことが可能なものであることが望ましい。
【００６３】
ここで、FWHM=60度であるLEDは、上述のように、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ同一の照度で照らすことができるものの、照射効率は悪いものとなっている。
【００６４】
[球面レンズ]
次に、図６及び図７を参照して、FWHM=60度であるLEDの照射効率の悪さを、球面レンズを設けるようにして改善する場合について説明する。
【００６５】
図６は、LED１３−１がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられていない場合についての光量の分布を示している。
【００６６】
なお、図６において、横軸は、水平方向の画角を表しており、-27度から27度までの間が撮像範囲に対応している。また、縦軸は、0度から90度までの光量を積算して得られる光量積算値を100%とした場合の、光量積算値の割合[%]を表している。さらに、図６において、黒色の矩形は光量の分布を表しており、白色の矩形は光量積算値の割合[%]を表している。これらのことは、後述する図７についても同様である。
【００６７】
図６に示されるように、水平方向の画角が27度である場合に、光量積算値の割合は全体の21%となっており、照射効率が悪いものとなっている。
【００６８】
次に、図７は、LED１３−１がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられている場合についての光量の分布を示している。
【００６９】
LED１３−１の前面に球面レンズを設けた場合には、球面レンズの屈折作用により、図７に示されるように、光量の分布が、-27度から27度までの撮像範囲内に集中し、光量積算値の割合が増加する。これにより、照射効率を改善することが可能となる。
【００７０】
ここで、撮像範囲内における照度と、検出可能距離の平方根（√検出可能距離）とは比例する関係にあるため、検出可能距離は、撮像範囲内の照度に応じて決まる。
【００７１】
したがって、撮像範囲内すべてにおいて均一の照度で照射されている場合には、撮像範囲内のいずれにおいても、同一距離までの検出が可能となる。
【００７２】
LED１３−１の前面に球面レンズを設けたとしても、撮像範囲内における中央部分と４隅の部分とでは、照度が均一ではないため、検出可能距離が異なるものとなっている。
【００７３】
[非球面レンズ]
次に、図８乃至図１１を参照して、球面レンズの代わりに非球面レンズを用いるようにして、照射効率を改善する他、撮像範囲内において照度を均一化する場合について説明する。
【００７４】
図８は、LED１３−１の前面に設けられる非球面レンズの形状を示している。
【００７５】
なお、図８には、非球面レンズの形状（実線で示す）の他、比較のために球面レンズの形状（点線で示す）も示されている。
【００７６】
非球面レンズの形状は、レンズ面の頂点から任意のレンズ面までの深さを表すサグ量により表すことができる。具体的には、例えば、非球面レンズのサグ量Ｚ１は、次式（１）により表される。
【００７７】
【数１】
【００７８】
ここで、式（１）のサグ量Ｚ１は、非球面レンズの中心軸（レンズ半径=0mm）からの距離（レンズ半径）rにおけるサグ量を表す。式（１）の右辺において、定数Nを例えば６とされ、定数c,α2,α4,α6は、それぞれ、c<0,0≦α2,α4≦0,α6≦0という条件を満たす。また、非球面レンズの光束出射面の曲率半径をRとするとc=1/Rとなる。
【００７９】
さらに、kはコーニック定数を表し、α2は２次のべき乗項r2の非球面係数、α4は４次のべき乗項r4の非球面係数、α6は６次のべき乗項r6の非球面係数を表す。
【００８０】
具体的には、例えば、非球面レンズとしては、その屈折率を1.484998とし、中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、式（１）において、Rを-2.91とし、α2を0.05とし、α4を0とし、α6を-0.001とした場合に得られるレンズが採用される。
【００８１】
なお、式（１）の右辺では、レンズの形状として、第１項が球面を表し、第２項以上が非球面を表している。
【００８２】
図８に示されるように、非球面レンズでは、レンズの中心軸近くにおいて、光を屈折させるためのパワー（屈折力）を小さくし、レンズ端に近づくにつれてパワーが大きくなるような形状とされる。すなわち、非球面レンズでは、レンズの中心軸近くを通過する光の光束の密度を低くし、レンズ端に近づくにつれて、通過する光の光束の密度を高くするような形状とされる。
【００８３】
これに対して、球面レンズでは、レンズのいずれの位置においても、パワーが同一となる形状となっている。
【００８４】
次に、図９乃至図１１を参照して、非球面レンズを設けた場合における照度分布について、球面レンズを設けた場合における照度分布と比較しながら説明する。
【００８５】
図９は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【００８６】
なお、図９Aは、LED１３−１に球面レンズを設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。また、図９Bは、LED１３−１に非球面レンズを設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。
【００８７】
ここで、図９A及び図９Bに示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【００８８】
図１０は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲の照度分布を示している。
【００８９】
図１０Aは、LED１３−１に球面レンズを設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示しており、図１０Bは、LED１３−１に非球面レンズを設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示している。
【００９０】
図１１は、図１０に示される撮像範囲上の、対角線上（図１０のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【００９１】
なお、図１１A及び図１１Bにおいて、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度を示している。
【００９２】
LED１３−１の前面に球面レンズを設けた場合、図１１Aに示されるように、撮像範囲内の最大照度は1.93[W/m2]となり、最小照度は1.07[W/m2]となる。また、照射効率は約50%となる。
【００９３】
さらに、LED１３−１の前面に非球面レンズを設けた場合、図１１Bに示されるように、撮像範囲内の最大照度は1.55[W/m2]となり、最小照度は1.08[W/m2]となる。また、照射効率は約44%となる。
【００９４】
このように、LED１３−１の前面に非球面レンズを設けた場合、レンズが設けられていない場合の照射効率20%（図５A）と比較して、約２倍程度の照射効率が得られる。また、撮像範囲において、中央部分に対する、端部分の照度の低下量が70%程度に留められ、撮像範囲内で検出可能な距離が均一になりつつある。
【００９５】
図９乃至図１１に示されるように、LED１３−１に非球面レンズを設けた場合（図９B乃至図１１B）における照度分布は、LED１３−１に球面レンズを設けた場合（図９A乃至図１１A）における照度分布と比較して、撮像範囲内においてほぼ均一となっており、撮像部１５の撮像範囲内における照度むらが抑制されていることがわかる。
【００９６】
ところで、上述した球面レンズ、及び非球面レンズは、レンズの中心を通る中心軸に対して対称な形状となっており、中心軸を中心とする同心円状に同一の曲率となるように形成されている。
【００９７】
したがって、上述の球面レンズ、及び非球面レンズは、中心軸を中心とする同心円状に、照度分布を変化させるものとなる。
【００９８】
しかしながら、撮像部１５における撮像範囲のアスペクト比は、横:縦が4:3又は16:9のいずれかであるものが殆どであるため、一般的に、撮像部１５の撮像範囲は、水平方向に長い長方形の形状となる。
【００９９】
このため、LED１３−１に設けられるレンズは、水平方向に長い撮像範囲に合わせて、照度分布を変化させるものであることが望ましい。
【０１００】
＜２．第２の実施の形態＞
[アナモルフィックレンズ]
次に、図１２乃至図１５を参照して、水平方向と垂直方向とで異なる照度分布に変化させることが可能なアナモルフィックレンズ３１について説明する。
【０１０１】
図１２は、アナモルフィックレンズ３１の外観例を示している。
【０１０２】
アナモルフィックレンズ３１の形状は、以下の次式（２）により示されるサグ量Ｚ２で表される。
【０１０３】
【数２】
【０１０４】
ここで、式（２）の左辺におけるサグ量Ｚ２は、アナモルフィックレンズ３１上の位置（ｘ，ｙ）におけるサグ量を表している。なお、位置（ｘ，ｙ）は、アナモルフィックレンズ３１を上面から見た場合に、アナモルフィックレンズ３１の中心を原点（0,0）として、原点において互いに直交するＸ軸及びＹ軸により定義される。
【０１０５】
式（２）の右辺において、変数Nは例えば６であり、定数cx,cy,α2,β2,α4,β4,α6,β6は、それぞれ、cx<0,cy<0,0≦α2,0≦β2,α4≦0,β4≦0,α6≦0,β6≦0という条件を満たす。また、非球面レンズの光束出射面におけるＸ軸方向の曲率半径をRxとするとcx=1/Rxとなり、非球面レンズの光束出射面におけるＹ軸方向の曲率半径をRyとするとcy=1/Ryとなる。
【０１０６】
さらに、式（２）の右辺において、kxはＸ方向のコーニック定数を表し、kyはＹ方向のコーニック定数を表している。また、α2は２次のべき条項ｘ2の非球面係数、α4は４次のべき条項ｘ4の非球面係数、α6は６次のべき条項ｘ6の非球面係数を表す。
【０１０７】
さらに、式（２）の右辺において、β2は２次のべき乗項ｙ2の非球面係数、β4は４次のべき乗項ｙ4の非球面係数、β6は６次のべき乗項ｙ6の非球面係数を表す。
【０１０８】
アナモルフィックレンズ３１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる曲率となるように形成されるので、被写体を含む撮像範囲における照度分布を、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる照度分布に変化させることができる。
【０１０９】
具体的には、例えば、アナモルフィックレンズ３１は、Ｘ軸又はＹ軸に対して線対称となるようにレンズの曲率（形状）を変化させるように設計できるので、横長の撮像範囲に合わせて、照度分布を変化させることができる。
【０１１０】
より詳細には、例えば、アナモルフィックレンズ３１としては、その屈折率を1.484998とし、レンズの中心を通る中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、Rxを-3とし、Ryを-4とする。そして、α2を0.06とし、β2を0とし、α4を-0.01とし、β4を-0.02とし、α6を0とし、β6を0とした場合に得られるレンズとされる。
【０１１１】
次に、図１３乃至図１５を参照して、アナモルフィックレンズ３１を設けた場合における照度分布について説明する。
【０１１２】
図１３は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【０１１３】
なお、図１３は、LED１３−１にアナモルフィックレンズ３１を設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。ここで、図１３に示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【０１１４】
図１４は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲の照度分布を示している。
【０１１５】
図１４は、LED１３−１にアナモルフィックレンズ３１を設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示している。
【０１１６】
図１５は、図１４に示される撮像範囲上の、対角線上（図１４のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【０１１７】
なお、図１５において、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度を示している。
【０１１８】
アナモルフィックレンズ３１では、図１５に示されるように、撮像範囲内の最大照度は1.74[W/m2]となり、最小照度は1.26[W/m2]となる。また、照射効率は約51%となる。
【０１１９】
このように、アナモルフィックレンズ３１を採用した場合には、比較的、照射効率が高くすることができる。また、撮像範囲内における中央部分と四隅の部分とで、照度がある程度均一となるので、照度むらが抑制されたものとすることができる。
【０１２０】
なお、アナモルフィックレンズ３１のサグ量Ｚ２は、上述した式（２）の他、次式（３）によっても表すことができる。
【０１２１】
【数３】
【０１２２】
ここで、式（３）において、係数群Aは対称係数を表し、係数群Bは非対称係数を表す。それ以外については、式（２）と同様である。
【０１２３】
具体的には、例えば、アナモルフィックレンズ３１としては、その屈折率を1.533301とし、レンズの中心を通る中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、Rxを-3.3とし、Ryを-4とする。そして、kx及びkyを0とし、α2を0.07とし、β2を0とし、α4を-0.005とし、β4を-0.015とし、α6を0とし、β6を0とされる。なお、計数群A及びBは、適宜、適切な値とされる。
【０１２４】
その他、例えば、アナモルフィックレンズ３１としては、その屈折率を1.484998とし、レンズの中心を通る中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、Rxを-4.329971とし、Ryを-3.934582とする。そして、kxを1.168205とし、kyを-0.237213とし、A4を-0.002274とし、B4を1.780398とし、A6を-0.002139とし、B6を-0.197166とする。さらに、A8を0.000271とし、B8を-0.150654とし、A10を1.16E-08(=1.16×10-8)とし、B10を0.458473とし、A12を-2.42E-06(=-2.42×10-6)とし、B12を-0.119662とし、A14を1.16E-07(=1.16×10-7)とし、B14を-0.124731とされる。なお、α2，β2，α4，β4，α6及びβ6は、適宜、適切な値とされる。
【０１２５】
＜３．第３の実施の形態＞
[フライアイレンズを用いる場合の一例]
次に、図１６乃至図１９を参照して、アナモルフィックレンズ３１に代えて、フライアイレンズ４１を用いる場合について説明する。
【０１２６】
図１６は、LED１３−１にフライアイレンズ４１を設けた場合を示している。
【０１２７】
フライアイレンズ４１は、複数の単レンズ４１a乃至４１gにより構成されている。複数の単レンズ４１a乃至４１gは、それぞれ、入射された光を屈折させることにより、撮像範囲内に照射する。
【０１２８】
これにより、複数の単レンズ４１a乃至４１gから、照度分布の異なる光が、それぞれ、撮像範囲に照射されることにより、撮像範囲の照度が均一化されることとなる。
【０１２９】
すなわち、例えば、LED１３−１が発光する第１の波長の光は、それぞれ異なる照度分布からなる複数の光（例えば、LED１３−１の中心軸近辺の光の照度は大きく、中心軸から離れる程に光の照度は小さくなる）により構成されており、複数の光が、それぞれ、単レンズ４１a乃至４１gに入射される。
【０１３０】
そして、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれにおいて、照度の大きな光が入射された場合には、全体的に照度が大きい照度分布で、撮像範囲が照射され、照度の小さな光が入射された場合には、全体的に照度が小さい照度分布で、撮像範囲が照射されることとなる。
【０１３１】
これにより、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれに入射された、異なる照度分布の光が、撮像範囲の全体に亘って照射されることとなるので、撮像範囲内のいずれの照度もほぼ均一となる。
【０１３２】
ところで、入射された光を、単レンズ４１a乃至４１gにより撮像範囲に照射するためには、LED１３−１からの照射光を、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれのレンズ面に対して垂直に入射する必要がある。
【０１３３】
このため、LED１３−１は、LED１３−１から照射される光を、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれのレンズ面に対して垂直に入射させるために屈折させるための補正用レンズ１３aを設けることが望ましい。
【０１３４】
次に、図１７乃至図１９を参照して、フライアイレンズ４１を設けた場合における照度分布について説明する。
【０１３５】
図１７は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【０１３６】
なお、図１７は、LED１３−１にフライアイレンズ４１を設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。ここで、図１７に示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【０１３７】
図１８は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲の照度分布を示している。
【０１３８】
図１８は、LED１３−１にフライアイレンズ４１を設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示している。
【０１３９】
図１９は、図１８に示される撮像範囲上の、対角線上（図１８のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【０１４０】
なお、図１９において、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度を示している。
【０１４１】
図１６に示されるように構成した場合、図１９に示されるように、撮像範囲内の最大照度は2.43[W/m2]となり、最小照度は0.89[W/m2]となる。また、照射効率は約55%となる。このように、フライアイレンズ４１を採用した場合には、比較的、照射効率を高く保つことが可能となる。
【０１４２】
なお、フライアイレンズ４１は、以下の条件（a）及び（b）を満たすものとする。
（a）各単レンズ４１a乃至４１gからの光が、撮像範囲に照射されるように、各単レンズ４１a乃至４１gについての横と縦との比率は、撮像部１５の撮像範囲におけるアスペクト比と一致する。
（b）各単レンズ４１a乃至４１gからの光が、少なくとも撮像範囲を照らすように、各単レンズ４１a乃至４１gは、次式（４）を満たす。
【０１４３】
【数４】
【０１４４】
なお、式（４）の右辺において、arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2（1/2乗は√を表す）は、撮像部１５の対角方向の画角θ1の半画角θ1/2であり、sin[arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2]については、図２０及び図２１を参照して後述する。
【０１４５】
また、式（４）の左辺におけるNAFlyは、フライアイレンズ４１を構成する各単レンズ４１a乃至４１gにおける開口数を表している。なお、開口数NAFlyについては、図２２を参照して後述する。
【０１４６】
すなわち、式（４）は、各単レンズ４１a乃至４１gが、そこに入射された光を、撮像部１５の半画角θ1/2以上の角度で照射することを表している。
【０１４７】
次に、図２０及び図２１を参照して、式（４）の右辺について説明する。
【０１４８】
図２０は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【０１４９】
図２０に示される矩形は、撮像部１５の撮像範囲を示している。また、図２０において、撮像範囲の中心（重心）を原点OpとするXYZ座標が定義されている。
【０１５０】
図２０において、点Zpは、撮像部１５の位置を表している。
【０１５１】
半画角θv/2は、撮像部１５における垂直方向の画角θvの1/2を表している。すなわち、半画角θv/2は、点Zpと点Opとを結ぶ線分と、点Zpと点ypとを結ぶ線分とが成す角度を表す。
【０１５２】
半画角θH/2は、撮像部１５における水平方向の画角θHの1/2を表している。すなわち、半画角θH/2は、点Zpと点Opとを結ぶ線分と、点Zpと点xpとを結ぶ線分とが成す角度を表す。
【０１５３】
距離Lは、撮像部１５から被写体までの距離、すなわち、点Zpから点Opまでの距離を表す。また、距離aは点Opから点apまでの距離を、距離xは点ypから点apまでの距離を、距離yは点xpから点apまでの距離をそれぞれ表す。
【０１５４】
ここで、距離ｘ=L×tan(θH/2)であり、距離ｙ=L×tan(θV/2)である。また、三平方の定理より、距離a2=x2+y2である。
【０１５５】
したがって、距離a2={L×tan(θH/2)}2+{L×tan(θV/2)}2となり、距離a>0であることを考慮すると、距離a=[{L×tan(θH/2)}2+{L×tan(θV/2)}2]1/2が導出される。
【０１５６】
次に、図２１は、対角方向の半画角θ1/2の算出方法の一例を示している。
【０１５７】
図２１に示されるような、点zp,点Op,点apの各点を頂点とする直角三角形から、tan(θ1/2)=a/L=[{L×tan(θH/2)}2+{L×tan(θV/2)}2]1/2/L=[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2が導出される。
【０１５８】
そして、tan(θ1/2)=[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2を、θ1/2について解くと、θ1/2=arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2となる。なお、arctanは、tanの逆写像を表す。
【０１５９】
したがって、式（４）の右辺は、撮像部１５の半画角θ1/2についてsinをとった値sin(θ1/2)である。
【０１６０】
次に、図２２を参照して、式（４）の左辺について説明する。図２２は、単レンズ４１aを示している。
【０１６１】
なお、単レンズ４１b乃至４１gは、単レンズ４１aと同様に構成されているため、図２２においては、単レンズ４１aのみを説明し、単レンズ４１b乃至４１gの説明は省略している。
【０１６２】
単レンズ４１aは、単レンズ４１aに対して垂直に入射される光を屈折させて、矩形範囲に光を照射させる。
【０１６３】
なお、単レンズ４１aにおいて、角度θ2は、対角方向の角度を表す。すなわち、角度θ2は、単レンズ４１aから、単レンズ４１aからの光が照射される矩形範囲の対角線上の両端それぞれに延ばした２本の線分α及びβが成す角度を表す。
【０１６４】
したがって、単レンズ４１aに入射される光が、撮像範囲全体に照射されるためには、単レンズ４１aにおける角度θ2の半角度θ2/2が、撮像部１５における半画角θ1/2以上である必要がある。
【０１６５】
具体的には、θ2/2≧θ1/2= arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2を満たす必要がある。これを、両辺についてsinをとれば、sin(θ2/2)≧sin[arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2]となり、上述した式（４）となる。なお、sin(θ2/2)は開口数NAflyを表す。
【０１６６】
[アナモルフィックレンズの焦点距離]
次に、図２３を参照して、第２の実施の形態におけるアナモルフィックレンズ３１の焦点距離fについて説明する。
【０１６７】
図２３において、横軸は、アナモルフィックレンズ３１の焦点距離fと、アナモルフィックレンズ３１が設けられたLED１３−１の発光チップサイズCとの積f×Cを表しており、縦軸は、照射効率（集光効率）を表している。
【０１６８】
なお、発光チップサイズCとは、LED１３−１が円形の形状である場合には、その直径を表し、LED１３−１が正方形の形状である場合には、その一辺の長さを表す。
【０１６９】
LED１３−１から照射される、LED１３−１の光軸近傍の照射光に対しては、焦点距離fが長くなるに従って、アナモルフィックレンズ３１により光を屈折させるためのパワーD=n/fが小さくなる（弱くなる）ため、LED１３−１の光軸近傍の照射光を集光する集光効率が低下するものとなる。なお、nはアナモルフィックレンズ３１の屈折率を表す。
【０１７０】
これに対して、LED１３−１から照射される、LED１３−１の光軸近傍以外の照射光に対しては、焦点距離fが長くなるに従って、LED１３−１の光軸近傍以外の照射光を集光する集光効率が向上するものとなる。
【０１７１】
したがって、図２３に示されるように、焦点距離fとLED１３−１のチップサイズCに応じて、集光効率が変化するものとなる。このことは、LED１３−２についても同様である。
【０１７２】
図２３に示されるように、f×Cが、4.0 ≦ f×C ≦ 10.0である場合に、集光効率が概ね50%となる。
【０１７３】
したがって、アナモルフィックレンズ３１の焦点距離fは、より集光効率を向上させるために、例えば、集光効率が50%以上となる4.0/C ≦ f ≦ 10.0/Cを満たすようにすることが望ましい。
【０１７４】
＜４．変形例＞
第３の実施の形態において、フライアイレンズ４１は、７個の単レンズ４１a乃至４１gにより構成されるものとしたが、単レンズの個数は７個に限定されず、複数個であれば、何個により構成されていてもよい。また、LED１３−１及びLED１３−２は、それぞれ１個ではなく、必要に応じて複数個設けるようにしてもよい。
【０１７５】
また、上述した検出装置１は、例えば、テレビジョン受像機等に内蔵するように構成することができる。この場合、テレビジョン受像機において、内蔵された検出装置１により肌領域が検出され、検出された肌領域の形状等に対応する処理が行われる。
【０１７６】
具体的には、例えば、テレビジョン受像機において、ユーザが、チャンネルや音量の変更を指示するポスチャやジェスチャの動作を行なった場合に、内蔵された検出装置が、検出した肌領域に基づいて、ユーザのポスチャやジェスチャを検出し、その検出結果に対応して、チャンネルや音量の変更が制御される。
【０１７７】
なお、上述した照度分布における照度は、例えば、近赤外の波長域に感度を有するパワーメータを用いて、照射光を受光し、照射光を受光する受光部の面積と、受光部により受光された照射光の光とに基づいて算出することができる。
【０１７８】
また、受光した照射光を電気信号に変換する光電変換（O/E変換）を行なうディテクタ等とオシロスコープとを組み合わせることにより、電気的なレベルから、受光した照射光に対応する照度を算出することが可能である。
【０１７９】
ディレクタ等とオシロスコープとを組み合わせて照度を算出する場合には、ディテクタの受光感度から照射光の光量（照度）の絶対値を換算することにより、比較的正確な照度を算出できる。
【０１８０】
このような照度の算出方法を用いることにより、撮像部１５の撮像範囲内の照度分布を算出することができる。
【０１８１】
なお、本実施の形態は、上述した第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 検出装置， １１ 制御部， １２ LED制御部， １３−１，１３−２ 光源部， １３a 補正用レンズ, １４ 光学フィルタ， １５ 撮像部， １６ 撮像制御部， １７ 画像処理部， ３１ アナモルフィックレンズ， ４１ フライアイレンズ， ４１a乃至４１g 単レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置に関し、特に、撮影した画像に基づいて、例えば人の手等の肌が露出している部分を検出できるようにした画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人物を撮像して得られる撮像画像上から、顔や手などのように肌が露出している領域（以下、肌領域という）を検出する肌検出技術が存在する（例えば、特許文献１乃至４を参照）。
【０００３】
この肌検出技術では、波長λ１の光を出力するLED(light emitting diode)によって照射された状態の被写体（人物）を撮像した第１の画像と、波長λ１とは異なる波長λ２の光を出力するLEDによって照射された状態の被写体を撮像した第２の画像とを取得する。そして、第１の画像と第２の画像との輝度値の差分が所定の閾値よりも大きな領域を肌領域として検出する。
【０００４】
なお、波長λ１，λ２は、人間の肌の反射特性に依存して決定される。すなわち、波長λ１，λ２は、人の肌に照射したときの反射率が異なり、かつ、人の肌以外（例えば、髪の毛、衣服など）に照射したときの反射率がほぼ等しいものに決定されている。具体的には、例えば、波長λ１は850nm、波長λ２は970nmとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４７０６７号公報
【特許文献２】特開平０６−１２３７００号公報
【特許文献３】特開平０５−３２９１６３号公報
【特許文献４】特開２００８−２７２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、肌検出技術では、LEDから被写体の各部に照射される光の照度に応じて、被写体の各部において肌領域を検出できる検出可能距離が異なるものとなる。
【０００７】
具体的には、例えば、被写体の各部として、顔部分に照射される光の照度が小さく、手部分に照射される光の照度が大きい場合、顔部分や手部分が比較的遠距離に存在するときでも、手部分の肌領域は検出できるが、顔部分の肌領域は検出できないことが生じ得る。
【０００８】
したがって、いずれの検出可能距離においても肌領域を精度良く検出するためには、被写体の各部を可能な限り均一な照度で照射する必要がある。このため、肌検出技術では、第１及び第２の画像を取得するために撮像される撮像範囲を全体に亘って、ほぼ均一な照度で照射しなければならない。
【０００９】
例えば、FWHM(full width at half maximum,半値全幅)=60度の、指向特性の低いLEDを用いた場合、撮像範囲を全体に亘って、ほぼ均一な照度で照射できる。しかしながら、撮像範囲に到達する光束（単位面積を単位時間内に通過する光のエネルギー）は、光源から照射される光の光束の1/5程度となってしまい、非常に照射効率が悪いものとなる。
【００１０】
反対に、例えば、FWHM=20度の、指向特性の高いLEDを用いた場合、撮像範囲に到達する光束は、光源から照射される光の光束の1/2程度となり、照射効率が改善されるものとなる。しかしながら、撮像範囲を全体に亘って照射することができず、撮像範囲内に照度むらが生じてしまう。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、照射効率を改善するとともに、撮像範囲内の照度むらを抑制するようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面の画像処理装置は、画像上から人間の肌を表す肌領域を検出する画像処理装置であって、第１の波長の光を被写体に照射する第１の照射手段と、前記第１の波長よりも長波長である第２の波長の光を前記被写体に照射する第２の照射手段と、前記第１の照射手段から照射された前記第１の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第１の波長の光の照度分布を変化させる第１の照度分布変化手段と、前記第２の照射手段から照射された前記第２の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第２の波長の光の照度分布を変化させる第２の照度分布変化手段と、前記第１の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第１の画像を生成するとともに、前記第２の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第２の画像を生成する生成手段と、生成された前記第１及び第２の画像に基づいて、前記肌領域を検出する検出手段とを含む画像処理装置である。
【００１３】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、前記被写体に対する前記照度分布を水平方向と垂直方向とで異なる照度分布に変化させることができる。
【００１４】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、水平方向と垂直方向で異なる曲率となるように形成されたアナモルフィックレンズからなるようにすることができる。
【００１５】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離は、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさに基づき規定される範囲内の距離とされるようにすることができる。
【００１６】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離fは、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさCに基づき規定される以下の関係を満たす
4.0/C ≦ f ≦ 10.0/C
ようにすることができる。
【００１７】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、照射された光を構成する、それぞれ照度分布の異なる複数の光を屈折させ、前記被写体に照射させることにより、前記被写体に対する前記照度分布を変化させることができる。
【００１８】
前記生成手段には、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成させ、前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記撮像範囲と同一の縦横比とされた複数の単レンズにより構成され、少なくとも前記撮像範囲を含む矩形範囲に対して前記複数の光を照射させるフライアイレンズからなるようにすることができる。
【００１９】
前記第１の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第１の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第１の垂直照射手段と、前記第２の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第２の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第２の垂直照射手段とをさらに設けることができる。
【００２０】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、前記被写体に対する前記照度分布を同心円状に変化させることができる。
【００２１】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、同心円状に同一の曲率となるように形成されているレンズからなるようにすることができる。
【００２２】
前記第１及び第２の照度分布変化手段には、照射された光を屈折させることにより、前記被写体に照射される光も増加させるようにすることができる。
【００２３】
前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２は、以下の関係式を満たす
640nm≦λ１≦1000nm
900nm≦λ２≦1100nm
ようにすることができる。
【００２４】
前記生成手段には、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成させ、前記第１及び第２の照度分布変化手段には、前記被写体を含む前記撮像範囲に対する前記照度分布を変化させることができる。
【００２５】
本発明の一側面によれば、第１の波長の光が被写体に照射され、前記第１の波長よりも長波長である第２の波長の光が前記被写体に照射され、照射された前記第１の波長の光が屈折されることにより、前記被写体に対する、前記第１の波長の光の照度分布が変化され、照射された前記第２の波長の光が屈折されることにより、前記被写体に対する、前記第２の波長の光の照度分布が変化され、前記第１の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第１の画像が生成されるとともに、前記第２の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第２の画像が生成される。そして、生成された前記第１及び第２の画像に基づいて、前記肌領域が検出される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、照射効率を改善することが可能となる。また、撮像範囲内の照度むらを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態である検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】人間の肌に対して想定されている反射特性の一例を示す図である。
【図３】LEDの指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示す第１の図である。
【図４】LEDの指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示す第２の図である。
【図５】LEDの指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示す第３の図である。
【図６】LED１３がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられていない場合についての光量の分布の一例を示す図である。
【図７】LED１３がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられている場合についての光量の分布の一例を示す図である。
【図８】非球面レンズの形状の一例を示す図である。
【図９】撮像部の画角を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布の一例を示す第１の図である。
【図１０】撮像部の画角における撮像範囲の照度分布の一例を示す第１の図である。
【図１１】撮像範囲上の、対角線上の位置における照度分布の一例を示す第１の図である。
【図１２】アナモルフィックレンズの外観例を示す図である。
【図１３】撮像部の画角を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布の一例を示す第２の図である。
【図１４】撮像部の画角における撮像範囲の照度分布の一例を示す第２の図である。
【図１５】撮像範囲上の、対角線上の位置における照度分布の一例を示す第２の図である。
【図１６】LEDにフライアイレンズを設けた場合の一例を示す図である。
【図１７】撮像部の画角を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布の一例を示す第３の図である。
【図１８】撮像部の画角における撮像範囲の照度分布の一例を示す第３の図である。
【図１９】撮像範囲上の、対角線上の位置における照度分布の一例を示す第３の図である。
【図２０】撮像部の撮像範囲を示す図である。
【図２１】撮像部における対角方向の半画角の算出方法の一例を示す図である。
【図２２】フライアイレンズを構成する単レンズの一例を示す図である。
【図２３】アナモルフィックレンズの焦点距離について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（光源に対して非球面レンズを設けた場合の一例）
２．第２の実施の形態（光源に対してアナモルフィックレンズを設けた場合の一例）
３．第３の実施の形態（光源に対してフライアイレンズを設けた場合の一例）
４．変形例
【００２９】
＜１．第１の実施の形態＞
［検出装置の構成例］
図１は、第１の実施の形態である検出装置の構成例を示している。この検出装置１は、撮像した画像から検出対象物２１となる人の肌領域（例えば、顔、手など）を検出するものである。また、LEDの前面に、例えば非球面レンズを設けるようにして、LEDの照射光による照射効率を改善するものである。
【００３０】
検出装置１は、制御部１１、LED制御部１２、LED１３−１及び１３−２、光学フィルタ１４、撮像部１５、撮像制御部１６、並びに画像処理部１７から構成される。
【００３１】
制御部１１は、検出装置１の各部の動作を統括して制御する。LED制御部１２は、制御部１１からの制御に従い、LED１３−１及び１３−２の点灯タイミング、消灯タイミング、出力レベルを制御する。LED１３−１は、LED制御部１２の制御に従い、発光スペクトルのピーク波長がλ１である光（以下、波長λ１の光という）を発光する。LED１３−２は、LED制御部１２の制御に従い、発光スペクトルのピーク波長がλ２である光（以下、波長λ２の光という）を発光する。なお、詳細は後述するが、波長λ１の値は640nmから1000nm、波長λ１よりも長波長側の波長λ２の値は900nmから1100nmとされる。
【００３２】
光学フィルタ１４は、撮像部１５に入射する光を制限するよう撮像部１５の前面に設けられており、その分光特性として第１の波長から第２の波長までの光を透過し、それ以外の光を吸収（遮断）するようになされている。
【００３３】
なお、第１の波長及び第２の波長は、光学フィルタ１４が、波長λ１の光及びλ２の光を透過できるように、波長λ１及びλ２の値に応じて決定される。
【００３４】
撮像部１５は、集光レンズと、CCD、CMOSなどの撮像素子とを内蔵しており、撮像制御部１６からの制御に従い、光学フィルタ１４を透過してきた光（被写体からの反射光）を受光して画像を生成する。なお、LED１３−１が波長λ１の光を発光しているときに生成される画像を第１の画像とし、LED１３−２が波長λ２の光を発光しているときに生成される画像を第２の画像とする。
【００３５】
撮像制御部１６は、制御部１１からの制御に従い、撮像部１５の撮像タイミング、輝度増幅のゲインなどを制御する。また、撮像制御部１６は、撮像部１５により生成された第１及び第２の画像を画像処理部１７に出力する。
【００３６】
画像処理部１７は、第１の画像及び第２の画像に基づいて、被写体の肌領域を検出する。
【００３７】
［検出装置の動作］
初めに、LED１３−１により波長λ１の光を被写体に照射する。この照射光は外光とともに被写体により反射され、光学フィルタ１４を介して撮像部１５に入射される。撮像部１５は、入射された光を光電変換することにより第１の画像を生成し、撮像制御部１６に供給する。
【００３８】
次に、LED１３−２により波長λ２の光を被写体に照射する。この照射光は外光とともに被写体により反射され、光学フィルタ１４を介して撮像部１５に入射される。撮像部１５は、入射された光を光電変換することにより第２の画像を生成し、撮像制御部１６に供給する。
【００３９】
撮像制御部１６は、撮像部１５から供給される第１の画像及び第２の画像を、画像処理部１７に供給する。
【００４０】
画像処理部１７は、第１の画像と第２の画像との対応する画素の輝度値Ｙ１，Ｙ２の差分Ｓ＝Ｙ１−Ｙ２を算出し、その差分Ｓを所定の閾値と比較することにより２値化し、２値の一方の領域（所定の閾値以上となる差分Ｓに対応する領域）を肌領域として検出する。
【００４１】
図２は、検出対象物２１となる人の肌領域に対して想定されている反射特性を示している。図２に示すように、人の肌領域は波長960nm付近に極小値が存在することが知られている。
【００４２】
波長λ１及びλ２の組合せは、肌領域に対応する差分Ｓが所定の閾値以上となるとともに、肌領域とは異なる領域に対応する差分Ｓが所定の閾値未満となるような組合せとされる。
【００４３】
すなわち、波長λ１及びλ２の組み合わせは、波長λ１の光に対する反射率と波長λ２の光に対する反射率との差が、十分大きくなるような組合せとして、例えば、波長λ１の値は640nmから1000nm、波長λ１よりも長波長側の波長λ２の値は900nmから1100nmとされる。
【００４４】
なお、波長λ１及びλ２それぞれに対する反射率が同一の被写体に光を照射した場合、差分Ｓが０となるように、LED１３−１及びLED１３−２の照射光量が調整されているものとする。
【００４５】
[照度分布について]
次に、図３乃至図５は、LED１３−１が波長λ１の光を照射したときの照度分布として、LED１３−１の指向特性に応じて変化する照度分布の一例を示している。
【００４６】
なお、LED１３−２が波長λ２の光を照射したときの照度分布は、LED１３−１が波長λ１の光を照射したときの照度分布と同様となるので、図３以降の図面において、LED１３−１が波長λ１の光を照射したときの照度分布についてのみ説明することとする。また、LED１３−２は、LED１３−１と同様に構成されるため、以下において、LED１３−１の前面に非球面レンズ等を設ける場合についてのみ説明し、LED１３−２の説明は省略する。
【００４７】
さらに、図３乃至図５では、図３A乃至図５Aにおいて、FWHM(full width at half maximum,半値全幅)=60度である場合の照度分布を説明する。また、図３B乃至図５Bにおいて、FWHM=20度である場合の照度分布について説明する。
【００４８】
図３は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【００４９】
なお、撮像部１５の画角θ1は、対角方向の画角、すなわち、撮像部１５から、図３において点線で示される対角線の両端に、それぞれ延ばした２本の線分が成す角度を表している。いまの場合、画角θ1は65度である。また、撮像部１５の水平方向の画角θHは54度であり、撮像部１５の垂直方向の画角θVは42度である。さらに、撮像部１５における撮像範囲のアスペクト比は横:縦が4:3である。
【００５０】
また、図３に示される照度分布は、撮像部１５から0.65mだけ離れた位置における照度の分布を示しており、照度が高い程に濃い色（黒色）で表される。このことは、後述する図４についても同様である。
【００５１】
図３Aは、LED１３−１がFWHM=60度である場合の照度分布の一例を示している。また、図３Bは、LED１３−１がFWHM=20度である場合の照度分布の一例を示している。
【００５２】
図３A及び図３Bに示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲を示している。図４は、図３A及び図３Bに示される矩形内の範囲、すなわち、撮像部１５の撮像範囲の照度分布のみを示している。
【００５３】
図５は、図４に示される撮像範囲上の、対角線上（図４のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【００５４】
なお、図５A及び図５Bにおいて、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度（[W/m2]）を示している。また、縦軸が示す照度は、LED１３−１から照射される出射総和光量を１[W]とした場合に得られる照度を示している。このことは、後述する図１１、図１５及び図１９についても同様である。
【００５５】
LED１３−１がFWHM=60度である場合（いまの場合、LED１３−１からの出射総和光量は１[W]）、図５Aに示されるように、撮像範囲内の最大照度は0.83[W/m2]となり、最小照度は0.39[W/m2]となる。また、LED１３−１がFWHM=60度である場合、照射効率は約20%となる。なお、照射効率とは、LED１３−１から照射される照射光の光束（単位面積を単位時間内に通過する光のエネルギー）を100%とした場合に、撮像範囲内に到達する照射光の光束を表す。
【００５６】
LED１３−１がFWHM=20度である場合（いまの場合、LED１３−１からの出射総和光量は１[W]）、図５Bに示されるように、撮像範囲内の最大照度は5.23[W/m2]となり、最小照度は0.18[W/m2]となる。また、LED１３−１がFWHM=20度である場合、照射効率は約56%となる。
【００５７】
なお、LED１３−１は、ランバート光源であって、cosθの配向分布を有しているものとする。したがって、照射効率は、LED１３−１が有するcosθの配向分布を考慮し、LED１３−１から照射された光の光量のうち、撮像範囲内に照射された光量を換算することにより算出される。
【００５８】
図３A乃至図５Aに示されるように、LED１３−１がFWHM=60度である場合、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ均一の照度で照らすような照度分布となっている。しかしながら、照射効率は約20%となっており、非常に照射効率が悪いものとなっている。
【００５９】
図３B乃至図５Bに示されるように、LED１３−１がFWHM=20度である場合、照射効率は約56%となっており、照射効率が高いものとなっている。しかしながら、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ均一の照度で照らすようにはなっておらず、特に、撮像範囲における中央部分と、端部分との照度差が大きく異なるものとなっている。
【００６０】
このため、LED１３−１がFWHM=20度である場合、撮像範囲の中央部分においては比較的大きな照度となるものの、端部分においては照度が小さくなってしまい、端部分において、肌領域を精度良く検出することができない。なお、このことは、LED１３−２についても同様である。
【００６１】
検出装置１では、照射効率が高い程に、肌領域の検出可能距離を延ばすことができる。また、検出装置１では、撮像部１５の撮像範囲全体をほぼ均一の照度とすることにより、照度の違いに起因して撮像範囲内の検出可能距離が異なることとなる事態を防止できる。
【００６２】
そこで、検出装置１のLED１３−１及び１３−２は、照射効率が高く、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ同一の照度で照らすことが可能なものであることが望ましい。
【００６３】
ここで、FWHM=60度であるLEDは、上述のように、撮像部１５の撮像範囲全体を、ほぼ同一の照度で照らすことができるものの、照射効率は悪いものとなっている。
【００６４】
[球面レンズ]
次に、図６及び図７を参照して、FWHM=60度であるLEDの照射効率の悪さを、球面レンズを設けるようにして改善する場合について説明する。
【００６５】
図６は、LED１３−１がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられていない場合についての光量の分布を示している。
【００６６】
なお、図６において、横軸は、水平方向の画角を表しており、-27度から27度までの間が撮像範囲に対応している。また、縦軸は、0度から90度までの光量を積算して得られる光量積算値を100%とした場合の、光量積算値の割合[%]を表している。さらに、図６において、黒色の矩形は光量の分布を表しており、白色の矩形は光量積算値の割合[%]を表している。これらのことは、後述する図７についても同様である。
【００６７】
図６に示されるように、水平方向の画角が27度である場合に、光量積算値の割合は全体の21%となっており、照射効率が悪いものとなっている。
【００６８】
次に、図７は、LED１３−１がFWHM=60度であって、球面レンズが設けられている場合についての光量の分布を示している。
【００６９】
LED１３−１の前面に球面レンズを設けた場合には、球面レンズの屈折作用により、図７に示されるように、光量の分布が、-27度から27度までの撮像範囲内に集中し、光量積算値の割合が増加する。これにより、照射効率を改善することが可能となる。
【００７０】
ここで、撮像範囲内における照度と、検出可能距離の平方根（√検出可能距離）とは比例する関係にあるため、検出可能距離は、撮像範囲内の照度に応じて決まる。
【００７１】
したがって、撮像範囲内すべてにおいて均一の照度で照射されている場合には、撮像範囲内のいずれにおいても、同一距離までの検出が可能となる。
【００７２】
LED１３−１の前面に球面レンズを設けたとしても、撮像範囲内における中央部分と４隅の部分とでは、照度が均一ではないため、検出可能距離が異なるものとなっている。
【００７３】
[非球面レンズ]
次に、図８乃至図１１を参照して、球面レンズの代わりに非球面レンズを用いるようにして、照射効率を改善する他、撮像範囲内において照度を均一化する場合について説明する。
【００７４】
図８は、LED１３−１の前面に設けられる非球面レンズの形状を示している。
【００７５】
なお、図８には、非球面レンズの形状（実線で示す）の他、比較のために球面レンズの形状（点線で示す）も示されている。
【００７６】
非球面レンズの形状は、レンズ面の頂点から任意のレンズ面までの深さを表すサグ量により表すことができる。具体的には、例えば、非球面レンズのサグ量Ｚ１は、次式（１）により表される。
【００７７】
【数１】
【００７８】
ここで、式（１）のサグ量Ｚ１は、非球面レンズの中心軸（レンズ半径=0mm）からの距離（レンズ半径）rにおけるサグ量を表す。式（１）の右辺において、定数Nを例えば６とされ、定数c,α2,α4,α6は、それぞれ、c<0,0≦α2,α4≦0,α6≦0という条件を満たす。また、非球面レンズの光束出射面の曲率半径をRとするとc=1/Rとなる。
【００７９】
さらに、kはコーニック定数を表し、α2は２次のべき乗項r2の非球面係数、α4は４次のべき乗項r4の非球面係数、α6は６次のべき乗項r6の非球面係数を表す。
【００８０】
具体的には、例えば、非球面レンズとしては、その屈折率を1.484998とし、中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、式（１）において、Rを-2.91とし、α2を0.05とし、α4を0とし、α6を-0.001とした場合に得られるレンズが採用される。
【００８１】
なお、式（１）の右辺では、レンズの形状として、第１項が球面を表し、第２項以上が非球面を表している。
【００８２】
図８に示されるように、非球面レンズでは、レンズの中心軸近くにおいて、光を屈折させるためのパワー（屈折力）を小さくし、レンズ端に近づくにつれてパワーが大きくなるような形状とされる。すなわち、非球面レンズでは、レンズの中心軸近くを通過する光の光束の密度を低くし、レンズ端に近づくにつれて、通過する光の光束の密度を高くするような形状とされる。
【００８３】
これに対して、球面レンズでは、レンズのいずれの位置においても、パワーが同一となる形状となっている。
【００８４】
次に、図９乃至図１１を参照して、非球面レンズを設けた場合における照度分布について、球面レンズを設けた場合における照度分布と比較しながら説明する。
【００８５】
図９は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【００８６】
なお、図９Aは、LED１３−１に球面レンズを設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。また、図９Bは、LED１３−１に非球面レンズを設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。
【００８７】
ここで、図９A及び図９Bに示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【００８８】
図１０は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲の照度分布を示している。
【００８９】
図１０Aは、LED１３−１に球面レンズを設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示しており、図１０Bは、LED１３−１に非球面レンズを設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示している。
【００９０】
図１１は、図１０に示される撮像範囲上の、対角線上（図１０のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【００９１】
なお、図１１A及び図１１Bにおいて、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度を示している。
【００９２】
LED１３−１の前面に球面レンズを設けた場合、図１１Aに示されるように、撮像範囲内の最大照度は1.93[W/m2]となり、最小照度は1.07[W/m2]となる。また、照射効率は約50%となる。
【００９３】
さらに、LED１３−１の前面に非球面レンズを設けた場合、図１１Bに示されるように、撮像範囲内の最大照度は1.55[W/m2]となり、最小照度は1.08[W/m2]となる。また、照射効率は約44%となる。
【００９４】
このように、LED１３−１の前面に非球面レンズを設けた場合、レンズが設けられていない場合の照射効率20%（図５A）と比較して、約２倍程度の照射効率が得られる。また、撮像範囲において、中央部分に対する、端部分の照度の低下量が70%程度に留められ、撮像範囲内で検出可能な距離が均一になりつつある。
【００９５】
図９乃至図１１に示されるように、LED１３−１に非球面レンズを設けた場合（図９B乃至図１１B）における照度分布は、LED１３−１に球面レンズを設けた場合（図９A乃至図１１A）における照度分布と比較して、撮像範囲内においてほぼ均一となっており、撮像部１５の撮像範囲内における照度むらが抑制されていることがわかる。
【００９６】
ところで、上述した球面レンズ、及び非球面レンズは、レンズの中心を通る中心軸に対して対称な形状となっており、中心軸を中心とする同心円状に同一の曲率となるように形成されている。
【００９７】
したがって、上述の球面レンズ、及び非球面レンズは、中心軸を中心とする同心円状に、照度分布を変化させるものとなる。
【００９８】
しかしながら、撮像部１５における撮像範囲のアスペクト比は、横:縦が4:3又は16:9のいずれかであるものが殆どであるため、一般的に、撮像部１５の撮像範囲は、水平方向に長い長方形の形状となる。
【００９９】
このため、LED１３−１に設けられるレンズは、水平方向に長い撮像範囲に合わせて、照度分布を変化させるものであることが望ましい。
【０１００】
＜２．第２の実施の形態＞
[アナモルフィックレンズ]
次に、図１２乃至図１５を参照して、水平方向と垂直方向とで異なる照度分布に変化させることが可能なアナモルフィックレンズ３１について説明する。
【０１０１】
図１２は、アナモルフィックレンズ３１の外観例を示している。
【０１０２】
アナモルフィックレンズ３１の形状は、以下の次式（２）により示されるサグ量Ｚ２で表される。
【０１０３】
【数２】
【０１０４】
ここで、式（２）の左辺におけるサグ量Ｚ２は、アナモルフィックレンズ３１上の位置（ｘ，ｙ）におけるサグ量を表している。なお、位置（ｘ，ｙ）は、アナモルフィックレンズ３１を上面から見た場合に、アナモルフィックレンズ３１の中心を原点（0,0）として、原点において互いに直交するＸ軸及びＹ軸により定義される。
【０１０５】
式（２）の右辺において、変数Nは例えば６であり、定数cx,cy,α2,β2,α4,β4,α6,β6は、それぞれ、cx<0,cy<0,0≦α2,0≦β2,α4≦0,β4≦0,α6≦0,β6≦0という条件を満たす。また、非球面レンズの光束出射面におけるＸ軸方向の曲率半径をRxとするとcx=1/Rxとなり、非球面レンズの光束出射面におけるＹ軸方向の曲率半径をRyとするとcy=1/Ryとなる。
【０１０６】
さらに、式（２）の右辺において、kxはＸ方向のコーニック定数を表し、kyはＹ方向のコーニック定数を表している。また、α2は２次のべき条項ｘ2の非球面係数、α4は４次のべき条項ｘ4の非球面係数、α6は６次のべき条項ｘ6の非球面係数を表す。
【０１０７】
さらに、式（２）の右辺において、β2は２次のべき乗項ｙ2の非球面係数、β4は４次のべき乗項ｙ4の非球面係数、β6は６次のべき乗項ｙ6の非球面係数を表す。
【０１０８】
アナモルフィックレンズ３１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる曲率となるように形成されるので、被写体を含む撮像範囲における照度分布を、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる照度分布に変化させることができる。
【０１０９】
具体的には、例えば、アナモルフィックレンズ３１は、Ｘ軸又はＹ軸に対して線対称となるようにレンズの曲率（形状）を変化させるように設計できるので、横長の撮像範囲に合わせて、照度分布を変化させることができる。
【０１１０】
より詳細には、例えば、アナモルフィックレンズ３１としては、その屈折率を1.484998とし、レンズの中心を通る中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、Rxを-3とし、Ryを-4とする。そして、α2を0.06とし、β2を0とし、α4を-0.01とし、β4を-0.02とし、α6を0とし、β6を0とした場合に得られるレンズとされる。
【０１１１】
次に、図１３乃至図１５を参照して、アナモルフィックレンズ３１を設けた場合における照度分布について説明する。
【０１１２】
図１３は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【０１１３】
なお、図１３は、LED１３−１にアナモルフィックレンズ３１を設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。ここで、図１３に示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【０１１４】
図１４は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲の照度分布を示している。
【０１１５】
図１４は、LED１３−１にアナモルフィックレンズ３１を設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示している。
【０１１６】
図１５は、図１４に示される撮像範囲上の、対角線上（図１４のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【０１１７】
なお、図１５において、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度を示している。
【０１１８】
アナモルフィックレンズ３１では、図１５に示されるように、撮像範囲内の最大照度は1.74[W/m2]となり、最小照度は1.26[W/m2]となる。また、照射効率は約51%となる。
【０１１９】
このように、アナモルフィックレンズ３１を採用した場合には、比較的、照射効率が高くすることができる。また、撮像範囲内における中央部分と四隅の部分とで、照度がある程度均一となるので、照度むらが抑制されたものとすることができる。
【０１２０】
なお、アナモルフィックレンズ３１のサグ量Ｚ２は、上述した式（２）の他、次式（３）によっても表すことができる。
【０１２１】
【数３】
【０１２２】
ここで、式（３）において、係数群Aは対称係数を表し、係数群Bは非対称係数を表す。それ以外については、式（２）と同様である。
【０１２３】
具体的には、例えば、アナモルフィックレンズ３１としては、その屈折率を1.533301とし、レンズの中心を通る中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、Rxを-3.3とし、Ryを-4とする。そして、kx及びkyを0とし、α2を0.07とし、β2を0とし、α4を-0.005とし、β4を-0.015とし、α6を0とし、β6を0とされる。なお、計数群A及びBは、適宜、適切な値とされる。
【０１２４】
その他、例えば、アナモルフィックレンズ３１としては、その屈折率を1.484998とし、レンズの中心を通る中心軸におけるレンズの厚さを2.9mmとし、Rxを-4.329971とし、Ryを-3.934582とする。そして、kxを1.168205とし、kyを-0.237213とし、A4を-0.002274とし、B4を1.780398とし、A6を-0.002139とし、B6を-0.197166とする。さらに、A8を0.000271とし、B8を-0.150654とし、A10を1.16E-08(=1.16×10-8)とし、B10を0.458473とし、A12を-2.42E-06(=-2.42×10-6)とし、B12を-0.119662とし、A14を1.16E-07(=1.16×10-7)とし、B14を-0.124731とされる。なお、α2，β2，α4，β4，α6及びβ6は、適宜、適切な値とされる。
【０１２５】
＜３．第３の実施の形態＞
[フライアイレンズを用いる場合の一例]
次に、図１６乃至図１９を参照して、アナモルフィックレンズ３１に代えて、フライアイレンズ４１を用いる場合について説明する。
【０１２６】
図１６は、LED１３−１にフライアイレンズ４１を設けた場合を示している。
【０１２７】
フライアイレンズ４１は、複数の単レンズ４１a乃至４１gにより構成されている。複数の単レンズ４１a乃至４１gは、それぞれ、入射された光を屈折させることにより、撮像範囲内に照射する。
【０１２８】
これにより、複数の単レンズ４１a乃至４１gから、照度分布の異なる光が、それぞれ、撮像範囲に照射されることにより、撮像範囲の照度が均一化されることとなる。
【０１２９】
すなわち、例えば、LED１３−１が発光する第１の波長の光は、それぞれ異なる照度分布からなる複数の光（例えば、LED１３−１の中心軸近辺の光の照度は大きく、中心軸から離れる程に光の照度は小さくなる）により構成されており、複数の光が、それぞれ、単レンズ４１a乃至４１gに入射される。
【０１３０】
そして、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれにおいて、照度の大きな光が入射された場合には、全体的に照度が大きい照度分布で、撮像範囲が照射され、照度の小さな光が入射された場合には、全体的に照度が小さい照度分布で、撮像範囲が照射されることとなる。
【０１３１】
これにより、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれに入射された、異なる照度分布の光が、撮像範囲の全体に亘って照射されることとなるので、撮像範囲内のいずれの照度もほぼ均一となる。
【０１３２】
ところで、入射された光を、単レンズ４１a乃至４１gにより撮像範囲に照射するためには、LED１３−１からの照射光を、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれのレンズ面に対して垂直に入射する必要がある。
【０１３３】
このため、LED１３−１は、LED１３−１から照射される光を、単レンズ４１a乃至４１gそれぞれのレンズ面に対して垂直に入射させるために屈折させるための補正用レンズ１３aを設けることが望ましい。
【０１３４】
次に、図１７乃至図１９を参照して、フライアイレンズ４１を設けた場合における照度分布について説明する。
【０１３５】
図１７は、撮像部１５の画角θ1を1.5倍にした場合に得られる拡大撮像範囲の照度分布を示している。
【０１３６】
なお、図１７は、LED１３−１にフライアイレンズ４１を設けた場合に得られた照度分布の一例を示している。ここで、図１７に示される矩形（黒色の線で示す）は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【０１３７】
図１８は、撮像部１５の画角θ1における撮像範囲の照度分布を示している。
【０１３８】
図１８は、LED１３−１にフライアイレンズ４１を設けた場合の、撮像部１５の撮像範囲における照度分布を示している。
【０１３９】
図１９は、図１８に示される撮像範囲上の、対角線上（図１８のにおいて点線で示す）の位置における照度分布を示している。
【０１４０】
なお、図１９において、横軸は、対角線上の位置を示しており、縦軸は照度を示している。
【０１４１】
図１６に示されるように構成した場合、図１９に示されるように、撮像範囲内の最大照度は2.43[W/m2]となり、最小照度は0.89[W/m2]となる。また、照射効率は約55%となる。このように、フライアイレンズ４１を採用した場合には、比較的、照射効率を高く保つことが可能となる。
【０１４２】
なお、フライアイレンズ４１は、以下の条件（a）及び（b）を満たすものとする。
（a）各単レンズ４１a乃至４１gからの光が、撮像範囲に照射されるように、各単レンズ４１a乃至４１gについての横と縦との比率は、撮像部１５の撮像範囲におけるアスペクト比と一致する。
（b）各単レンズ４１a乃至４１gからの光が、少なくとも撮像範囲を照らすように、各単レンズ４１a乃至４１gは、次式（４）を満たす。
【０１４３】
【数４】
【０１４４】
なお、式（４）の右辺において、arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2（1/2乗は√を表す）は、撮像部１５の対角方向の画角θ1の半画角θ1/2であり、sin[arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2]については、図２０及び図２１を参照して後述する。
【０１４５】
また、式（４）の左辺におけるNAFlyは、フライアイレンズ４１を構成する各単レンズ４１a乃至４１gにおける開口数を表している。なお、開口数NAFlyについては、図２２を参照して後述する。
【０１４６】
すなわち、式（４）は、各単レンズ４１a乃至４１gが、そこに入射された光を、撮像部１５の半画角θ1/2以上の角度で照射することを表している。
【０１４７】
次に、図２０及び図２１を参照して、式（４）の右辺について説明する。
【０１４８】
図２０は、撮像部１５の撮像範囲を示している。
【０１４９】
図２０に示される矩形は、撮像部１５の撮像範囲を示している。また、図２０において、撮像範囲の中心（重心）を原点OpとするXYZ座標が定義されている。
【０１５０】
図２０において、点Zpは、撮像部１５の位置を表している。
【０１５１】
半画角θv/2は、撮像部１５における垂直方向の画角θvの1/2を表している。すなわち、半画角θv/2は、点Zpと点Opとを結ぶ線分と、点Zpと点ypとを結ぶ線分とが成す角度を表す。
【０１５２】
半画角θH/2は、撮像部１５における水平方向の画角θHの1/2を表している。すなわち、半画角θH/2は、点Zpと点Opとを結ぶ線分と、点Zpと点xpとを結ぶ線分とが成す角度を表す。
【０１５３】
距離Lは、撮像部１５から被写体までの距離、すなわち、点Zpから点Opまでの距離を表す。また、距離aは点Opから点apまでの距離を、距離xは点ypから点apまでの距離を、距離yは点xpから点apまでの距離をそれぞれ表す。
【０１５４】
ここで、距離ｘ=L×tan(θH/2)であり、距離ｙ=L×tan(θV/2)である。また、三平方の定理より、距離a2=x2+y2である。
【０１５５】
したがって、距離a2={L×tan(θH/2)}2+{L×tan(θV/2)}2となり、距離a>0であることを考慮すると、距離a=[{L×tan(θH/2)}2+{L×tan(θV/2)}2]1/2が導出される。
【０１５６】
次に、図２１は、対角方向の半画角θ1/2の算出方法の一例を示している。
【０１５７】
図２１に示されるような、点zp,点Op,点apの各点を頂点とする直角三角形から、tan(θ1/2)=a/L=[{L×tan(θH/2)}2+{L×tan(θV/2)}2]1/2/L=[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2が導出される。
【０１５８】
そして、tan(θ1/2)=[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2を、θ1/2について解くと、θ1/2=arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2となる。なお、arctanは、tanの逆写像を表す。
【０１５９】
したがって、式（４）の右辺は、撮像部１５の半画角θ1/2についてsinをとった値sin(θ1/2)である。
【０１６０】
次に、図２２を参照して、式（４）の左辺について説明する。図２２は、単レンズ４１aを示している。
【０１６１】
なお、単レンズ４１b乃至４１gは、単レンズ４１aと同様に構成されているため、図２２においては、単レンズ４１aのみを説明し、単レンズ４１b乃至４１gの説明は省略している。
【０１６２】
単レンズ４１aは、単レンズ４１aに対して垂直に入射される光を屈折させて、矩形範囲に光を照射させる。
【０１６３】
なお、単レンズ４１aにおいて、角度θ2は、対角方向の角度を表す。すなわち、角度θ2は、単レンズ４１aから、単レンズ４１aからの光が照射される矩形範囲の対角線上の両端それぞれに延ばした２本の線分α及びβが成す角度を表す。
【０１６４】
したがって、単レンズ４１aに入射される光が、撮像範囲全体に照射されるためには、単レンズ４１aにおける角度θ2の半角度θ2/2が、撮像部１５における半画角θ1/2以上である必要がある。
【０１６５】
具体的には、θ2/2≧θ1/2= arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2を満たす必要がある。これを、両辺についてsinをとれば、sin(θ2/2)≧sin[arctan[tan2(θH/2)+tan2(θV/2)]1/2]となり、上述した式（４）となる。なお、sin(θ2/2)は開口数NAflyを表す。
【０１６６】
[アナモルフィックレンズの焦点距離]
次に、図２３を参照して、第２の実施の形態におけるアナモルフィックレンズ３１の焦点距離fについて説明する。
【０１６７】
図２３において、横軸は、アナモルフィックレンズ３１の焦点距離fと、アナモルフィックレンズ３１が設けられたLED１３−１の発光チップサイズCとの積f×Cを表しており、縦軸は、照射効率（集光効率）を表している。
【０１６８】
なお、発光チップサイズCとは、LED１３−１が円形の形状である場合には、その直径を表し、LED１３−１が正方形の形状である場合には、その一辺の長さを表す。
【０１６９】
LED１３−１から照射される、LED１３−１の光軸近傍の照射光に対しては、焦点距離fが長くなるに従って、アナモルフィックレンズ３１により光を屈折させるためのパワーD=n/fが小さくなる（弱くなる）ため、LED１３−１の光軸近傍の照射光を集光する集光効率が低下するものとなる。なお、nはアナモルフィックレンズ３１の屈折率を表す。
【０１７０】
これに対して、LED１３−１から照射される、LED１３−１の光軸近傍以外の照射光に対しては、焦点距離fが長くなるに従って、LED１３−１の光軸近傍以外の照射光を集光する集光効率が向上するものとなる。
【０１７１】
したがって、図２３に示されるように、焦点距離fとLED１３−１のチップサイズCに応じて、集光効率が変化するものとなる。このことは、LED１３−２についても同様である。
【０１７２】
図２３に示されるように、f×Cが、4.0 ≦ f×C ≦ 10.0である場合に、集光効率が概ね50%となる。
【０１７３】
したがって、アナモルフィックレンズ３１の焦点距離fは、より集光効率を向上させるために、例えば、集光効率が50%以上となる4.0/C ≦ f ≦ 10.0/Cを満たすようにすることが望ましい。
【０１７４】
＜４．変形例＞
第３の実施の形態において、フライアイレンズ４１は、７個の単レンズ４１a乃至４１gにより構成されるものとしたが、単レンズの個数は７個に限定されず、複数個であれば、何個により構成されていてもよい。また、LED１３−１及びLED１３−２は、それぞれ１個ではなく、必要に応じて複数個設けるようにしてもよい。
【０１７５】
また、上述した検出装置１は、例えば、テレビジョン受像機等に内蔵するように構成することができる。この場合、テレビジョン受像機において、内蔵された検出装置１により肌領域が検出され、検出された肌領域の形状等に対応する処理が行われる。
【０１７６】
具体的には、例えば、テレビジョン受像機において、ユーザが、チャンネルや音量の変更を指示するポスチャやジェスチャの動作を行なった場合に、内蔵された検出装置が、検出した肌領域に基づいて、ユーザのポスチャやジェスチャを検出し、その検出結果に対応して、チャンネルや音量の変更が制御される。
【０１７７】
なお、上述した照度分布における照度は、例えば、近赤外の波長域に感度を有するパワーメータを用いて、照射光を受光し、照射光を受光する受光部の面積と、受光部により受光された照射光の光とに基づいて算出することができる。
【０１７８】
また、受光した照射光を電気信号に変換する光電変換（O/E変換）を行なうディテクタ等とオシロスコープとを組み合わせることにより、電気的なレベルから、受光した照射光に対応する照度を算出することが可能である。
【０１７９】
ディレクタ等とオシロスコープとを組み合わせて照度を算出する場合には、ディテクタの受光感度から照射光の光量（照度）の絶対値を換算することにより、比較的正確な照度を算出できる。
【０１８０】
このような照度の算出方法を用いることにより、撮像部１５の撮像範囲内の照度分布を算出することができる。
【０１８１】
なお、本実施の形態は、上述した第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 検出装置， １１ 制御部， １２ LED制御部， １３−１，１３−２ 光源部， １３a 補正用レンズ, １４ 光学フィルタ， １５ 撮像部， １６ 撮像制御部， １７ 画像処理部， ３１ アナモルフィックレンズ， ４１ フライアイレンズ， ４１a乃至４１g 単レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像上から人間の肌を表す肌領域を検出する画像処理装置において、
第１の波長の光を被写体に照射する第１の照射手段と、
前記第１の波長よりも長波長である第２の波長の光を前記被写体に照射する第２の照射手段と、
前記第１の照射手段から照射された前記第１の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第１の波長の光の照度分布を変化させる第１の照度分布変化手段と、
前記第２の照射手段から照射された前記第２の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第２の波長の光の照度分布を変化させる第２の照度分布変化手段と、
前記第１の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第１の画像を生成するとともに、前記第２の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第２の画像を生成する生成手段と、
生成された前記第１及び第２の画像に基づいて、前記肌領域を検出する検出手段と
を含む画像処理装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記被写体に対する前記照度分布を水平方向と垂直方向とで異なる照度分布に変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、水平方向と垂直方向で異なる曲率となるように形成されたアナモルフィックレンズからなる
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離は、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさに基づき規定される範囲内の距離とされる
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離fは、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさCに基づき規定される以下の関係を満たす
4.0/C ≦ f ≦ 10.0/C
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、照射された光を構成する、それぞれ照度分布の異なる複数の光を屈折させ、前記被写体に照射させることにより、前記被写体に対する前記照度分布を変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記生成手段は、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成し、
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記撮像範囲と同一の縦横比とされた複数の単レンズにより構成され、少なくとも前記撮像範囲を含む矩形範囲に対して前記複数の光を照射させるフライアイレンズからなる
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記第１の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第１の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第１の垂直照射手段と、
前記第２の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第２の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第２の垂直照射手段と
をさらに含む請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記被写体に対する前記照度分布を同心円状に変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、同心円状に同一の曲率となるように形成されているレンズからなる
請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、照射された光を屈折させることにより、前記被写体に照射される光も増加させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２は、以下の関係式を満たす
640nm≦λ１≦1000nm
900nm≦λ２≦1100nm
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記生成手段は、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成し、
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記被写体を含む前記撮像範囲に対する前記照度分布を変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１】
画像上から人間の肌を表す肌領域を検出する画像処理装置において、
第１の波長の光を被写体に照射する第１の照射手段と、
前記第１の波長よりも長波長である第２の波長の光を前記被写体に照射する第２の照射手段と、
前記第１の照射手段から照射された前記第１の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第１の波長の光の照度分布を変化させる第１の照度分布変化手段と、
前記第２の照射手段から照射された前記第２の波長の光を屈折させることにより、前記被写体に対する、前記第２の波長の光の照度分布を変化させる第２の照度分布変化手段と、
前記第１の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第１の画像を生成するとともに、前記第２の波長の光が前記被写体に照射されているときに入射される前記被写体からの反射光に基づいて第２の画像を生成する生成手段と、
生成された前記第１及び第２の画像に基づいて、前記肌領域を検出する検出手段と
を含む画像処理装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記被写体に対する前記照度分布を水平方向と垂直方向とで異なる照度分布に変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、水平方向と垂直方向で異なる曲率となるように形成されたアナモルフィックレンズからなる
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離は、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさに基づき規定される範囲内の距離とされる
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記アナモルフィックレンズの焦点距離fは、前記アナモルフィックレンズにより屈折される光を照射する前記照射手段の大きさCに基づき規定される以下の関係を満たす
4.0/C ≦ f ≦ 10.0/C
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、照射された光を構成する、それぞれ照度分布の異なる複数の光を屈折させ、前記被写体に照射させることにより、前記被写体に対する前記照度分布を変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記生成手段は、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成し、
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記撮像範囲と同一の縦横比とされた複数の単レンズにより構成され、少なくとも前記撮像範囲を含む矩形範囲に対して前記複数の光を照射させるフライアイレンズからなる
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記第１の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第１の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第１の垂直照射手段と、
前記第２の照度分布変化手段に照射される光を屈折させることにより、前記第２の照度分布変化手段に対して垂直に照射させる第２の垂直照射手段と
をさらに含む請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記被写体に対する前記照度分布を同心円状に変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、同心円状に同一の曲率となるように形成されているレンズからなる
請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、照射された光を屈折させることにより、前記被写体に照射される光も増加させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２は、以下の関係式を満たす
640nm≦λ１≦1000nm
900nm≦λ２≦1100nm
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記生成手段は、前記被写体を含む撮像範囲で撮像を行なうことにより、前記撮像範囲に対応する前記第１及び第２の画像を生成し、
前記第１及び第２の照度分布変化手段は、前記被写体を含む前記撮像範囲に対する前記照度分布を変化させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−５３６４９（Ｐ２０１２−５３６４９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５３７６（Ｐ２０１０−１９５３７６）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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