(57)【要約】表面上の物体の側視像、液体物体の接触角、物体の色、またはこれらの組み合わせを撮像するための装置及び方法が開示される。装置にはスマートフォンに取り付けられたアダプタが備えられ、スマートフォンのカメラ及び光源が使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上の物体の側視像を撮像するための装置であって、
（ａ）光学筐体と、（ｂ）サイドミラーと、（ｃ）光源と、（ｄ）カメラと、を含み、
前記筐体が、前記サイドミラー、前記光源、及び前記カメラを接続しかつ収容し、
前記筐体が、表面に存在する開口部を有し、
前記表面が、前記開口部よりも小さい物体を支持し、
前記筐体が、前記小さい物体の測定中に前記筐体の中に入る環境光を防止または低減し、
前記サイドミラーが、撮像及び前記測定のために前記物体を側視するために光軸からずれた角度にある、
前記装置。
【請求項２】
物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、以下：
イメージャと、
前記イメージャに取り付けられたハウジングであって、物体を配置しかつ撮像するための開口部を有する、前記ハウジングと、
前記ハウジング内の、撮像レンズ、リング形照明器、及びミラーと
を含み、
前記照明器が、前記開口部の領域を照射する光を生じ、
前記撮像レンズが、前記ミラーによって前記イメージャ内のカメラの方へ反射した光を収集する、
前記デバイス。
【請求項３】
前記物体が表面である、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項４】
前記物体が着色表面である、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項５】
前記物体が照射されかつ撮像される前記ハウジング内に、色参照カードをさらに含む、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項６】
前記イメージャがスマートフォン内のカメラである、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項７】
物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、以下：
撮像レンズと、
ミラーと、
リング形照明器と、
表面をサンプリングするための開口部と、
基準色パターンと
を含み、
前記基準色パターン及び前記サンプリング表面を、前記スマートフォンカメラの同じ視野で見ることができる、
前記デバイス。
【請求項８】
物体を照射しかつ撮像するための装置であって、以下：
カメラ及び光源を含むスマートフォンと、
物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、
撮像レンズ、
ミラー、
リング形照明器、
表面をサンプリングするための開口部
を含む、前記デバイスと
を含み、
スマートフォンの前記光源から放出された光が、前記リング形照明器に結合される、
前記装置。
【請求項９】
前記ミラーが前記撮像レンズの下にある、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１０】
前記撮像レンズの下の前記ミラーが、前記物体の前記側視像を像面カメラに向け直す、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１１】
前記ミラーが、前記光軸に対して傾斜しており、
前記傾斜角が、度単位で、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内である、
いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１２】
前記リング形照明器が、側面発光型ファイバーでできている、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１３】
前記撮像レンズが、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内にある直径を有する、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１４】
前記スマートフォンとサンプルとの間の距離が、最大で４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内である、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１５】
前記撮像レンズの下の前記色基準パターンが、前記物体の前記側視像を前記像面カメラに向け直す、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１６】
前記色基準パターンが前記光軸に対して傾斜しており、前記傾斜角が、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内である、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１７】
前記照明器がアクティブ光源でできている、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項１８】
物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、以下：
撮像レンズと、
第１のミラーと、
第２のミラーと、
光ガイドと、
解析デバイスを保持するための溝穴と
を含み、
前記光ガイドが、スマートフォンの光源から光を受け、かつ前記受けた光を前記第２のミラーの方へ向け直し、
前記第２のミラーが、前記光ガイドから受けた光を前記第１のミラーの方へ反射し、
前記第１のミラーが、前記第２のミラーから受けた光を前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射し、
前記撮像レンズは、前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を収集し、かつ前記収集した光を前記スマートフォン内のカメラの方へ向ける、
前記デバイス。
【請求項１９】
物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、以下：
撮像レンズ、第１のミラー、及び第２のミラーを有する、ベースモジュールと、
光ガイドを有する挿入モジュールと、
解析デバイスを保持するための溝穴と
を含み、
前記光ガイドが、スマートフォンの光源からの光を受け、かつ前記挿入モジュールが前記ベースモジュールと係合する時に前記受けた光を前記第２のミラーの方へ向け直し、
前記第２のミラーが、前記光ガイドから受けた光を前記第１のミラーの方へ反射し、
前記第１のミラーが、前記第２のミラーから受けた光を前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射し、
前記撮像レンズが、前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を収集し、かつ前記収集した光を前記スマートフォン内のカメラの方へ向ける、
前記デバイス。
【請求項２０】
解析デバイスにおける２つの平行なプレートの間の液体サンプルを、照射しかつ撮像するための方法であって、以下：
（ａ）スマートフォンの光源に光ガイドの第１の端部の方へ光を放出させて、前記光ガイドの第２の端部の方へ光を透過させるステップと、
（ｂ）前記光ガイドの前記第２の端部によって放出された光を第２のミラーの方へ向けるステップと、
（ｃ）前記光ガイドの前記第２の端部から受けた光を前記第２のミラーによって第１のミラーの方へ反射するステップと、
（ｄ）前記第２のミラーから受けた光を前記第１のミラーによって前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射するステップと、
（ｅ）前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を撮像レンズによって収集して、前記収集した光を前記スマートフォン内のカメラの方へ向けるステップと
を含む、前記方法。
【請求項２１】
解析デバイスにおける２つの平行なプレートの間の液体サンプルを、照射しかつ撮像するための方法であって、以下：
（ａ）挿入モジュールをベースモジュールと接合するステップであって、前記挿入モジュールが光ガイドを含み、前記ベースモジュールが、撮像レンズ、第１のミラー、及び第２のミラーを含む、前記接合するステップと、
（ｂ）スマートフォンの光源に光ガイドの第１の端部の方へ光を放出させて、前記挿入モジュールが前記ベースモジュールと接合された後に前記光ガイドの第２の端部の方へ光を透過させるステップと、
（ｃ）前記挿入モジュール内の前記光ガイドの前記第２の端部によって放出された光を前記ベースモジュール内の前記第２のミラーの方へ向けるステップと、
（ｄ）前記挿入モジュール内の前記光ガイドの前記第２の端部から受けた光を前記ベースモジュールの前記第２のミラーによって前記ベースモジュール内の前記第１のミラーの方へ反射するステップと、
（ｅ）前記第２のミラーから受けた光を前記第１のミラーによって前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射するステップと、
（ｆ）前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を前記撮像レンズで収集して、前記収集した光を前記スマートフォン内のカメラの方へ向けるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２２】
前記光ガイドが光ファイバーによって形成されている、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項２３】
前記スマートフォンの前記光源の前に配置されて、前記光源と前記光ガイドの前記第１の端部との間の光結合を増大させるように構成される集光器
をさらに含む、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項２４】
前記挿入モジュールを前記ベースモジュールから分離させることと、
代替の挿入モジュールを前記ベースモジュールと接合することと
をさらに含み、
前記代替の挿入モジュールが、前記挿入モジュール内の前記光ガイドと異なる構成を有する光ガイドを含む、
いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項２５】
前記撮像レンズ、前記第１のミラー、前記第２のミラー、及び前記光ガイドが、ハウジング内に配置される、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項２６】
前記光ガイドが、前記挿入モジュール用のハウジング内に配置される、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項２７】
前記撮像レンズ、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーが、前記ベースモジュール用のハウジング内に配置される、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項２８】
前記撮像レンズ、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーが、前記ベースモジュール用のハウジング内に配置され、
前記ハウジングが、入口孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部を含む、
いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項２９】
前記撮像レンズ、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーが、前記ベースモジュール用のハウジング内に配置され、
前記ベースモジュール用の前記ハウジングが、界面孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部を含む、
いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３０】
前記ベースモジュール用の前記ハウジング上の、界面孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部が、透明な窓で覆われている、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３１】
スマートフォンの光源に、前記ベースモジュールの入口孔部を通して光ガイドの第１の端部の方へ光を放出させることを含む、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３２】
前記挿入モジュールの前記光ガイドの前記第２の端部によって放出された光を、前記ベースモジュールの界面孔部を通して前記ベースモジュールの前記第２のミラーの方へ向けることを含む、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３３】
前記第２のミラーから受けた光を、前記第１のミラーによって前記ベースモジュールの第１の露光孔部を通して前記解析デバイスの前記第２のプレートの方へ反射させることを含む、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３４】
前記解析デバイスの前記第１のプレートから透過した光を、前記撮像レンズによって前記ベースモジュールの第２の露光孔部を通して収集することを含む、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３５】
前記解析デバイスの前記第１のプレートから透過した光を、前記撮像レンズによって前記ベースモジュールの第２の露光孔部を通して収集することと、
前記収集した光を、前記撮像レンズによって出口露光部を通して前記スマートフォン内のカメラの方へ向けることと
を含む、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３６】
前記スマートフォンの前記表面に平行な方向に沿って、前記光ガイドの前記第１の端部の第１の中心と、前記光ガイドの前記第２の端部の第２の中心との間のシフト距離が、挿入モジュールのグループの中から１つの挿入モジュールを選択することによって選択的に可変である、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３７】
前記スマートフォンの前記表面に平行な方向に沿って、前記光ガイドの前記第１の端部の第１の中心と、前記光ガイドの前記第２の端部の第２の中心との間のシフト距離が、選択的に可変範囲であり、前記可変範囲が２ｍｍ〜４０ｍｍである、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３８】
前記可変範囲が、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内である、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【請求項３９】
前記撮像レンズが、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内にある直径を有する、いずれかの先行請求項に記載のデバイス、装置、または方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、かつその全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年８月１６日に出願された米国特許仮出願第６２／７６４，８８８号の優先権の利益を主張するものである。本明細書に記載のいずれの刊行物または特許文書の開示全体も、参照により全体的に組み込まれる。
【０００２】
分野
とりわけ、本発明は、生物学的及び化学的解析、ならびにコンピュータ撮像を実行するデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
生物学的及び化学的解析（例えば、診断テスト）では、多くの場合、撮像を含む、簡易な高速かつ高感度の解析が必要である。本発明は、とりわけ、撮像を含む、簡易な高速かつ高感度の解析のためのデバイス及び方法を提供する。
【発明の概要】
【０００４】
概要
本開示の１つの態様は、接触角、表面上の小液滴の側視像、またはその両方を、スマートフォンに取り付けられたアダプタを使用して、及び、スマートフォン上のカメラ及び光源を使用して撮像するためのデバイス及び方法を提供する。
【０００５】
本開示の別の態様は、表面の色を撮像及び分析するための、とりわけ、色測定を照明に対して無感応にするための装置及び方法を提供する。
【０００６】
本開示の別の態様は、光アダプタ内にコンパクトな色補正カードを提供して、照明に無感応な色測定を行う。
【０００７】
本開示の別の態様は、光ファイバーを使用してスマートフォンの光源を光アダプタに容易かつ柔軟に接続することができるデバイス及び方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
後述される図面が例示を目的としたものに過ぎないことを当業者は理解するであろう。図面は、本教示の範囲をいかなる方法によっても限定することを意図するものではない。図面は完全に縮尺どおりではない。
【０００９】
【図１】哺乳類の皮膚などの表面上の液滴の接触角を観察及び測定するためのスマートフォンを有する光学系の概略図である。
【図２】皮膚上の小滴（ａ）及び（ｂ）、ならびにプラスチック上の小滴（ｃ）及び（ｄ）の例示的なスマートフォン画像を示す。スマートフォンカメラで使用されるレンズの焦点距離は８ｍｍであり、皮膚及びプラスチックの濡れ性が、スマートフォン上のソフトウェアによってさらに分析可能であることを示す図である。
【図３】スマートフォンで表面の色を撮像しかつ分析する光学系の概略図である。
【図４】解析デバイスを撮像するためのシステムを示す図である。
【図５】解析デバイスを撮像するためのアダプタを示す図である。
【図６】解析デバイスを撮像するためのアダプタの概略図である。
【図７】解析デバイスを撮像するためのアダプタの概略図である。
【図８】解析デバイスを撮像するためのアダプタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例示的な実施形態の詳細な説明
以下の詳細な説明は、本発明のいくつかの実施形態を、限定ではなく例として示している。本明細において使用される節の見出し及び任意の副題は編成を目的としたものに過ぎず、記載される主題をいかなる方法によっても限定するものとして解釈されるべきではない。節の見出し及び／または副題下の内容は、節の見出し及び／または副題に限定されず、本発明の説明全体に適用される。
【００１１】
いくつかの例示的な実施形態として、以下：
スマートフォンに取り付けられた明視野及び蛍光顕微鏡撮像用の光アダプタ、
傾斜したファイバー端面を光源として使用するスマートフォンに取り付けられた比色測定用の光アダプタ、
リング状ファイバーの側方照射を光源として使用するスマートフォンに取り付けられた比色測定用の光アダプタ、
トモグラフィのデバイス及び方法、
機械学習支援解析及び撮像、
組織染色及び細胞撮像のためのデバイス及び方法、ならびに
デュアルレンズ撮像システム
が示される。
【００１２】
Ａ−１．液体接触角及び表面上の物体の側視像の撮像
図１は、哺乳類の皮膚などの表面上の小液滴の接触角を観察及び測定するためのスマートフォンを有する光学系の概略図を示す。図１は、接触角、表面上の小液滴（及び／または他の小物体）の側視像、またはその両方を、スマートフォンに取り付けられたアダプタを使用して、及び、スマートフォン上のカメラ及び光源を使用して撮像するための開示のデバイス及び方法を示す。
【００１３】
１つの実施形態によると、本開示は、（ａ）（「アダプタ」とも呼ばれる）光学筐体、（ｂ）サイドミラー、（ｃ）光源、及び（ｄ）カメラを含む、表面上の小物体の側視像を撮像するための装置であって、筐体は、サイドミラー、光源、及びカメラを接続しかつ収容し、筐体は、小物体（小液滴など）を有する表面に適合する開口部を有し、筐体は、小物体の測定中に筐体の中に入る環境光を防止または低減し、サイドミラーは、測定の光軸から傾斜した角度にあり、測定の光軸は、カメラの中心を通り、かつ小物体が位置している表面に垂直な軸によって判断され、光源は表面上方にあり、かつ、例えば、カメラの中心に対して中心対称であり得るリング形状を有することができ、カメラは、撮像センサ及び撮像レンズを有する、装置を提供する。
【００１４】
例として、図１は、いくつかの実施形態による、解析デバイスを撮像するためのアダプタを示す。アダプタは、スマートフォンに取り付けられ得るハウジングを備える。アダプタは、側面発光型ファイバーリング、撮像レンズ、ミラー、及び開口部を有する。図１では、側面発光型ファイバーは、撮像レンズの周りに及びカメラの下に配置される。側面発光型ファイバーは、撮像レンズに対して中心対称である円形状を有する。ファイバーの２つの端面はスマートフォンのＬＥＤに向けて配置される。ＬＥＤから放射される光は、端面を通してファイバーに結合され、かつ側壁に沿ってファイバーから均一に放射される。アダプタの下部には、サンプリング用の開口部がある。表面上の小滴の接触角を撮像する時、アダプタを表面に押し付け可能であり、関心のある小滴を開口領域に位置付けることができる。ミラーは撮像レンズの真下に装着され、ミラーは、撮像レンズ及びカメラの光軸に対してある角度、例えば４５度の角度で傾斜する。ミラーの機能によって、カメラは液体の接触角を側視像で見ることができる。
【００１５】
図２は、図１に示される装置によって撮られる異なる表面（すなわち、人間の皮膚（ａ）及び（ｂ）、ならびにプラスチック（ｃ）及び（ｄ））上の実際の小滴（すなわち、物体）の画像を示す。アダプタの側壁及び小滴の接触角を装置によって見ることができる。
【００１６】
装置全体を非常にコンパクトにすることができる。スマートフォンカメラとサンプル表面との間の距離は、例えば、最大で４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、または前記値のいずれかの間の範囲で短くすることができる。
【００１７】
上記の実施形態で使用されるミラーは、例えば、その斜面が、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、高屈折率誘電体材料、またはこれらの組み合わせを含む反射材料でコーティングされた、直角プリズムであり得る。
【００１８】
上記の実施形態で使用されるミラーは、例えば、傾斜した平面上にある平面ミラーであり得る。
【００１９】
上記の実施形態で使用されるミラーの位置は、物体が置かれている表面（すなわち、小滴または表面自体などの小物標）より上にあり得、ミラーの反射面は、表面及び測定の光軸と交差する。
【００２０】
上記の実施形態で使用される位置ミラーは、例えば、表面が透明であり、ミラーの反射面が表面及び測定の光軸と交差する場合、小物体が位置している表面より下にあり得る。
【００２１】
Ａ２．表面色測定
本開示の別の態様は、表面の色を撮像及び分析するための、より詳細には、色測定を照明に対して無感応にするための装置及び方法を提供する。本開示の別の態様は、光アダプタ内にコンパクトな色補正カード（すなわち、基準色パターン）を提供して、照明に無感応な色測定を行う。
【００２２】
図３に示されるように、アダプタ内に基準色パターンがある。サンプル表面を撮像する時、アダプタは、基準色パターンまたは参照カードを作成するように構成され、サンプル表面は、イメージャ、例えば、スマートフォンカメラの同じ視野で同時に撮像される。サンプル表面の色は、基準色パターンを用いて分析可能である。基準色パターンは、スマートフォンの照明及びカメラ設定の変化によって引き起こされるエラーを最小限に抑えることができる。基準色パターンは、あらかじめ定められかつ既知の色パターンを有する。基準色パターンは、種々の照明条件下で事前に特徴付けられているため、実際に撮像された表面を基準色パターンと比較することによって、未知の照明条件下で撮られた表面の画像から物体の本来の色を取り戻すことができる。
【００２３】
この装置はまた、表面上の毛の色及び詳細な特徴を観察するために使用可能である。毛は、例えば、頭髪、及び他の体毛、ならびに毛及び毛状ファイバーの他の源を含むことができる。
【００２４】
この装置はまた、解剖学的構造上のアダプタの開口部を押すことによって、耳または鼻などの人間または動物の解剖学的構造の色及び詳細な特徴を観察するために使用可能である。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ミラー及び基準色パターンは、単一のアダプタに配置可能である。
【００２６】
いくつかの実施形態では、複数のミラー、複数の基準色パターン、またはその両方を単一のアダプタに配置可能である。
【００２７】
本開示の１つの実施形態によると、表面の色を測定するための装置であって、（ａ）光学筐体（「アダプタ」とも呼ばれる）、（ｂ）色基準、（ｃ）光源、及び（ｄ）カメラを含む、装置である。
【００２８】
筐体は、サイドミラー、光源、及びカメラを接続しかつ収容する。筐体は、物体（小液滴など）を有する表面に適合するまたは存在する孔部または開口部を有し、筐体は、物体の測定中に筐体の中に入る環境光を防止または低減する。色基準は、物体の色と比較するための所定の色または色スペクトルを提供する。光源は、物体または表面に近接している可能性があり、カメラの中心に対して中心対称であるリング形状を有することができる。カメラは、例えば、撮像センサ及び撮像レンズを有することができる。
【００２９】
その他の例：
１．物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、撮像レンズと、ミラーと、リング形照明器と、表面をサンプリングするための開口部と、を含み、光はリング照明器によって開口部の領域を照射し、撮像レンズは、スマートフォン内のカメラの方へミラーによって反射した光を収集する、デバイス。
【００３０】
２．物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、撮像レンズと、ミラーと、リング形照明器と、表面をサンプリングするための開口部と、基準色パターンと、を含み、基準色パターン及びサンプリング表面はスマートフォンカメラの同じ視野で見ることができる、デバイス。
【００３１】
３．物体を照射しかつ撮像するための装置であって、カメラ及び光源を含むスマートフォンと、物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、撮像レンズ、ミラー、リング形照明器、及び表面をサンプリングするための開口部を含む、デバイスと、を備え、スマートフォンの光源から放出された光はリング形照明器に結合される、装置。
【００３２】
４．ミラーは、撮像レンズの下にあり、オプションとして角度を付けることができる、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００３３】
５．撮像レンズの下のミラーは、物体の側視像をカメラの像面に向け直すことができる、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００３４】
６．ミラーは光軸に対して傾斜しており、傾斜角は、度単位で、中間値または範囲を含む、例えば、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０であり得る、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００３５】
７．リング形照明器は側面発光型ファイバーでできている、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００３６】
８．撮像レンズは、中間値または範囲を含む、少なくとも２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、または５０ｍｍであるミリメートル単位の直径を有する、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００３７】
９．スマートフォンとサンプルとの間のミリメートル単位の距離は、中間値または範囲を含む、最大で４０、３０、２０、１０ｍｍである、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００３８】
１０．いくつかの実施形態では、撮像レンズの下の色基準パターンは、物体の側視像を像面カメラに向け直す、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００３９】
１１．いくつかの実施形態では、色基準パターンは光軸に対して傾斜しており、傾斜角は、度単位で、中間値または範囲を含む、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０である、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００４０】
１２．いくつかの実施形態では、照明器はアクティブ光源でできている、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００４１】
１３．いくつかの実施形態では、測定において関心のある表面は、人間の皮膚の領域である。正確な皮膚吸収スペクトルは、色基準を使用して測定可能である。それ故に、異なる照射スペクトル下での皮膚領域の表示色は予測可能である。
【００４２】
Ａ−３．光源の位置変化を支持するための方法及び装置
本開示の別の態様は、光ファイバーを使用してスマートフォンの光源を光アダプタに容易かつ柔軟に接続することができるデバイス及び方法を提供する。
【００４３】
図４は、いくつかの実施形態による、解析デバイスを撮像するためのシステムを示す。図４において、光ガイドは、スマートフォンの光源から光を受けた後、光源から受けた光を第２のミラーの方へ向け直す。第２のミラーは光源から受けた光を第１のミラーの方へ反射する。第１のミラーは、第２のミラーから受けた光を、解析デバイスの第２のプレートの方へ反射する。第２のミラーによって第２のプレートの方へ反射した光に応答して、いくつかの光は、解析デバイスにおける液体サンプルの光散乱により解析デバイスの第１のプレートから透過する。解析デバイスの第１のプレートから透過した光は撮像レンズによって収集され、収集された光はスマートフォン内のカメラの方へ向けられる。
【００４４】
図５は、いくつかの実施形態による、解析デバイスを撮像するためのアダプタを示す。アダプタは、スマートフォンに取り付け可能なハウジングを有する。アダプタは、そのハウジングに、光ガイド、第１のミラー、第２のミラー、及び撮像レンズを有する。実施態様または設計に応じて、撮像レンズは、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または、前記２つの値のいずれかの間の範囲内とすることができる直径を有する。アダプタのハウジングは、入口孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部を有する。動作中、スマートフォンの光源は、ハウジングの入口孔部を通って光ガイドの第１の端部の方へ光を放出して、光を光ガイドの第２の端部の方へさらに透過させる。光ガイドの第２の端部によって放出された光は、光ガイドから放出されたこのような光が第２のミラー及び第１のミラーによってそれぞれ反射した後、解析デバイスを照射するために使用される。解析デバイスが第１の露光孔部を通して照射される時、解析デバイスにおける液体サンプルの光散乱により解析デバイスの第１のプレートから透過する。解析デバイスの第１のプレートから透過した光は、第２の露光孔部を通って撮像レンズによって収集され、収集された光はスマートフォン内のカメラの方へ向けられる。
【００４５】
図６〜図８は、いくつかの実施形態による、撮像及び解析デバイス用のアダプタの概略図である。図６〜図８において、アダプタは、ベースモジュール及び挿入モジュールを含む。ベースモジュールには、撮像レンズ、第１のミラー、及び第２のミラーを含む。挿入モジュールは光ガイドを含む。実施態様または設計に応じて、撮像レンズは、例えば、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内とすることができる直径を有することができる。図６では、挿入モジュールの第１のタイプは、ベースモジュールと組み合わせられて、スマートフォンで使用するためのアダプタ（すなわち、タイプＡ）を形成する。図７では、挿入モジュールは、ベースモジュールから取り外されかつ分離されている。図８では、挿入モジュールの第２のタイプは、ベースモジュールと組み合わせられて、スマートフォンで使用するためのアダプタ（すなわち、タイプＢ）を形成する。図６に示されるようなタイプＡスマートフォンでは、カメラ及び光源は距離ＳＡによって分離される。図８に示されるようなタイプＢスマートフォンでは、カメラ及び光源は距離ＳＢによって分離される。図６における距離ＳＡ及び図８における距離ＳＢにかかわらず、同じベースモジュールが対応する挿入モジュールと組み合わせられる時、同じベースモジュールは、アダプタを形成するためにタイプＡスマートフォン及びタイプＢスマートフォン両方に使用され得る。
【００４６】
図６及び図８における挿入モジュールはそれぞれ、スマートフォンの表面に平行な方向に沿って、光ガイドの第１の端部の第１の中心と、光ガイドの第２の端部の第２の中心との間で異なるシフト距離を有する。このシフト距離は、それぞれ、図６及び図８における挿入モジュールのＬＡ及びＬＢである。ＳＡ＋ＬＡ＝ＳＢ＋ＬＢの条件が満たされる時、タイプＡスマートフォン用のアダプタ及びタイプＢスマートフォン用のアダプタにおいて同じベースモジュールが使用可能である。
【００４７】
いくつかの実施形態では、スマートフォンの表面に平行な方向に沿って、光ガイドの第１の端部の第１の中心と、光ガイドの第２の端部の第２の中心との間のシフト距離は、図６及び図８に示されるような挿入モジュールなどの挿入モジュールのグループの中から１つの挿入モジュールを選択することによって選択的に可変であり得る。いくつかの実施形態では、このシフト距離は、２ｍｍ〜４０ｍｍの範囲で選択的に変更可能である。実施態様または設計に応じて、このシフト距離は、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内とすることができる。
【００４８】
図５または図６〜図８のいずれかに示されるようなアダプタは、多くの他の実施形態、変形、または改善点を有することができる。いくつかの実施形態では、光ガイドは光ファイバーによって形成可能である。いくつかの実施形態では、アダプタは、スマートフォンの光源の前に配置されて、光源と光ガイドの第１の端部との間の光結合を増大させるように構成される集光器を含むことができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、ハウジングは、光を受けるまたは透過させるためのいくつかの孔部に依存しながら、撮像レンズ、第１のミラー、第２のミラー、及び光ガイドを囲むことができる。例えば、ハウジングは、図５に示されるように、入口孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部を有することができる。いくつかの実施形態では、ベースモジュール用のハウジングは、光を受けるまたは透過させるためのいくつかの孔部に依存しながら、撮像レンズ、第１のミラー、及び第２のミラーを囲むことができる。例えば、ベースモジュール用のハウジングは、図６〜図８に示されるように、界面孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部を有することができる。図６〜図８において、アダプタにおける孔部のいずれかは、関心のある光波長に対して実質的に透明である窓で覆われ得る。いくつかの実施形態では、これら孔部は全て、ごみ及び破片がハウジングに落ちるのを回避するために窓で覆われ得る。
【００５０】
異なる光源位置に対する光ガイドの実施例
１．物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、
撮像レンズと、
第１のミラーと、
第２のミラーと、
光ガイドと、
解析デバイスを保持するための溝穴と、を含み、
前記光ガイドは、スマートフォンの光源から光を受け、かつ前記受けた光を前記第２のミラーの方へ向け直し、
前記第２のミラーは前記光ガイドから受けた光を前記第１のミラーの方へ反射し、
前記第１のミラーは、前記第２のミラーから受けた光を前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射し、
前記撮像レンズは、前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を収集し、かつ前記収集した光をスマートフォン内のカメラの方へ向ける、前記デバイス。
【００５１】
２．物体を照射しかつ撮像するためのデバイスであって、
撮像レンズ、第１のミラー、及び第２のミラーを有するベースモジュールと、
光ガイドを有する挿入モジュールと、
解析デバイスを保持するための溝穴と、を含み、
前記光ガイドは、スマートフォンの光源からの光を受け、かつ前記挿入モジュールが前記ベースモジュールと係合する時、前記受けた光を前記第２のミラーの方へ向け直し、
前記第２のミラーは前記光ガイドから受けた光を前記第１のミラーの方へ反射し、
前記第１のミラーは前記第２のミラーから受けた光を前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射し、
前記撮像レンズは、前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を収集し、かつ前記収集した光をスマートフォンのカメラの方へ向ける、前記デバイス。
【００５２】
３．解析デバイスにおける２つの平行なプレートの間の液体サンプルを照射しかつ撮像するための方法であって、
（ａ）スマートフォンの光源に光ガイドの第１の端部の方へ光を放出させて、前記光ガイドの第２の端部の方へ光を透過させるステップと、
（ｂ）前記光ガイドの前記第２の端部によって放出された光を第２のミラーの方へ向けるステップと、
（ｃ）前記光ガイドの前記第２の端部から受けた光を前記第２のミラーによって第１のミラーの方へ反射するステップと、
（ｄ）前記第２のミラーから受けた光を前記第１のミラーによって前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射するステップと、
（ｅ）前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を撮像レンズによって収集して、前記収集した光をスマートフォン内のカメラの方へ向けるステップと、を含む、前記方法。
【００５３】
４．解析デバイスにおける２つの平行なプレートの間の液体サンプルを照射しかつ撮像するための方法であって、
（ａ）挿入モジュールをベースモジュールと接合するステップであって、前記挿入モジュールは光ガイドを含み、前記ベースモジュールは、撮像レンズ、第１のミラー、及び第２のミラーを含む、前記接合するステップと、
（ｂ）スマートフォンの光源に光ガイドの第１の端部の方へ光を放出させて、前記挿入モジュールが前記ベースモジュールと接合された後に前記光ガイドの第２の端部の方へ光を透過させるステップと、
（ｃ）前記挿入モジュールの前記光ガイドの前記第２の端部によって放出された光を前記ベースモジュールの前記第２のミラーの方へ向けるステップと、
（ｄ）前記挿入モジュールの前記光ガイドの前記第２の端部から受けた光を前記ベースモジュールの前記第２のミラーによって前記ベースモジュールの前記第１のミラーの方へ反射するステップと、
（ｅ）前記第２のミラーから受けた光を前記第１のミラーによって前記解析デバイスの第２のプレートの方へ反射するステップと、
（ｆ）前記解析デバイスの第１のプレートから透過した光を前記撮像レンズで収集して、前記収集した光をスマートフォン内のカメラの方へ向けるステップと、を含む、前記方法。
【００５４】
５．前記光ガイドは光ファイバーによって形成されている、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００５５】
６．前記スマートフォンの前記光源の前に配置されて、前記光源と前記光ガイドの前記第１の端部との間の光結合を増大させるように構成される集光器をさらに含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００５６】
７．前記挿入モジュールと前記ベースモジュールとを分離させることと、代替の挿入モジュールを前記ベースモジュールと接合することであって、前記代替の挿入モジュールは前記挿入モジュール内の前記光ガイドと異なる構成を有する光ガイドを含む、前記接合することと、をさらに含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００５７】
８．前記撮像レンズ、前記第１のミラー、前記第２のミラー、及び前記光ガイドは、ハウジング内に配置される、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００５８】
９．前記光ガイドは前記挿入モジュール用のハウジング内に配置される、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００５９】
１０．前記撮像レンズ、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーは、前記ベースモジュール用のハウジング内に配置される、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６０】
１１．前記撮像レンズ、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーは、前記ベースモジュール用のハウジング内に配置され、前記ハウジングは、入口孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部を含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６１】
１２．前記撮像レンズ、前記第１のミラー、及び前記第２のミラーは、前記ベースモジュール用のハウジング内に配置され、前記ベースモジュール用の前記ハウジングは、界面孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部を含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６２】
１３．前記ベースモジュール用の前記ハウジング上の、界面孔部、出口孔部、第１の露光孔部、及び第２の露光孔部は、透明な窓で覆われている、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６３】
１４．スマートフォンの光源に、前記ベースモジュールの入口孔部を通して光ガイドの第１の端部の方へ光を放出させることを含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６４】
１５．前記挿入モジュールの前記光ガイドの前記第２の端部によって放出された光を、前記ベースモジュールの界面孔部を通して前記ベースモジュールの前記第２のミラーの方へ向けることを含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６５】
１６．前記第２のミラーから受けた光を前記第１のミラーによって前記ベースモジュールの第１の露光孔部を通して前記解析デバイスの前記第２のプレートの方へ反射させることを含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６６】
１７．前記解析デバイスの前記第１のプレートから透過した光を前記撮像レンズによって前記ベースモジュールの第２の露光孔部を通して収集することを含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６７】
１８．前記解析デバイスの前記第１のプレートから透過した光を前記撮像レンズによって前記ベースモジュールの第２の露光孔部を通して収集することと、前記収集した光を前記撮像レンズによって出口露光部を通してスマートフォン内の前記カメラの方へ向けることと、を含む、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６８】
１９．前記スマートフォンの前記表面に平行な方向に沿って、前記光ガイドの前記第１の端部の第１の中心と、前記光ガイドの前記第２の端部の第２の中心との間のシフト距離は、挿入モジュールのグループの中から１つの挿入モジュールを選択することによって選択的に可変である、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００６９】
２０．前記スマートフォンの前記表面に平行な方向に沿って、前記光ガイドの前記第１の端部の第１の中心と、前記光ガイドの前記第２の端部の第２の中心との間のシフト距離は、選択的に可変範囲であり、前記可変範囲は２ｍｍ〜４０ｍｍの間である、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００７０】
２１．前記可変範囲は、少なくとも、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内である、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【００７１】
２２．前記撮像レンズは、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、または前記２つの値のいずれかの間の範囲内にある直径を有する、いずれかの先行実施形態に記載のデバイス、装置、または方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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