CN113648545A

CN113648545A - 一种具有皮肤检测功能的led红蓝光美容仪

Info

Publication number: CN113648545A
Application number: CN202110972973.1A
Authority: CN
Inventors: 程立文; 罗雨中; 张家荣; 张曦晨; 姜昱如; 裴涵强; 张龙杰; 王子涵; 谢心怡
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2021-11-16

Abstract

本发明公开了一种具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，包括壳体、LED光照组件、检测组件以及控制电路组件。LED光照组件包括基板，基板中央设有通孔，基板上位于内侧的一组光源为环绕通孔阵列排列的RGB LED，位于外侧的一组光源为波长分别为不同波长的近红外LED灯依次交替循环排列形成环形。检测组件包括依次连接的反射光入射通道、反射光波长选择器、CMOS图像传感器，反射光入射通道与通孔连接。头部的LED光照组件的两组光源，在皮肤光谱检测时可实现不同波长的光照输出，在进行红蓝光嫩肤美容时，控制RGB LED即可实现单色红蓝光的输出，将皮肤光谱检测和红蓝光美容功能结合，实用新强。

Description

一种具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪

技术领域

本发明涉及一种个人皮肤护理用具，特别涉及一种具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪。

背景技术

目前，人们越来越注重皮肤的保养、护理，在对皮肤保养、护理前，通常是通过肉眼浅表面的观察皮肤状况，或者去美容院、皮肤科进行皮肤检测，然后再使用美容仪或者化妆品。

通常的皮肤检测和识别技术所采用的图像都是在自然光或其他单一光源下所拍摄的。随着多光谱成像和检测技术的不断发展，传统的成像技术获得的图像逐渐呈现出一些不足，如传统成像下的皮肤检测不能克服目标旋转和光照的影响，目标特征从三维色彩空间获取的准确度和鲁棒性不高等。将多光谱成像的技术应用到皮肤检测，根据人体皮肤在不同光谱波段下的反射特征不同，在不同光谱波段下会得到特征差异的图像。同时，多光谱成像获取的皮肤多光谱反射率特征可以表征人体皮肤的组织信息，是人体皮肤的本征特征，受光照和位置变化的影响小。相比传统皮肤检测成像，光谱成像（SI）的目标是通过一次拍摄获得一个场景图像中每个坐标的光谱，该特征能够更加准确和充分的体现人体皮肤的特点。

LED红蓝光治疗采用高纯度、高功率密度的红光、蓝光对皮肤进行照射，能改变细胞结构，杀死细菌，为新生细胞提供一个适合的环境，增强新胶原质弹性蛋白和胶原蛋白的生成，促进细胞生长；能修复炎性痤疮老化肌肤、缓解日晒灼伤皮肤，而不伤害到皮肤，能美白皮肤、促进皮肤弹性。

现有的皮肤检测仪通常是采用拍照的方式在摄像头下采集到全脸的图像，再根据照片数据分析，然而这类的检测软件和方法缺存在天生的缺陷：即检测环境无法标准化。在拍照的过程中无论是光线、位置、还是人物表情等都不免有所偏差，而且由于离摄像头较远也无法获得很好的数据。而现有的LED红蓝光美容仪功能单一，仅仅可进行光子嫩肤，不能够针对性的进行皮肤护理、保养。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，实现皮肤光谱检测和红蓝光美容的有效结合。

技术方案：一种具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，包括壳体、LED光照组件、检测组件以及控制电路组件，LED光照组件位于壳体头部，检测组件位于壳体中部，控制电路组件位于壳体底部；所述LED光照组件包括基板，基板中央设有通孔，基板上设有两组光源，位于内侧的一组光源为环绕所述通孔阵列排列的RGB LED，位于外侧的一组光源为波长分别为810nm、850nm、940nm的近红外LED灯依次交替循环排列形成环形；所述检测组件包括依次连接的反射光入射通道、反射光波长选择器、CMOS图像传感器，所述反射光入射通道的反射光入口为漏斗形，并与所述通孔连接；

在进行皮肤检测时，所述控制电路组件控制RGB LED和近红外LED灯同时开启，RGBLED发出白光；在进行红蓝光美容美容时，所述控制电路组件控制近红外LED灯关闭，控制RGB LED发出单色红/蓝光。

进一步的，所述反射光波长选择器包括一个平凸透镜以及一个光学衍射元件，所述光学衍射元件为在双凸透镜的一面刻蚀多条衍射缝，从而形成衍射面的单透镜；所述平凸透镜用于将反射光入射通道入射的光线汇聚到光学衍射元件上，所述光学衍射元件用于通过衍射筛选特定波长光线投射到CMOS图像传感器。

进一步的，还包括一个匀光罩，所述匀光罩通过卡扣与壳体头部连接。

进一步的，所述光学衍射元件作为所述CMOS图像传感器的玻璃盖板。

进一步的，所述壳体底部设有电池模块，壳体上还设有充电接口。

进一步的，所述壳体上还设有与所述控制电路组件电连接的显示屏和功能模式选择开关。

有益效果：（1）本发明装置将皮肤光谱检测和红蓝光美容功能结合，头部的LED光照组件中包括两组光源，在皮肤光谱检测时可实现不同波长的光照输出，在进行红蓝光嫩肤美容时，控制RGB LED即可实现单色红蓝光的输出，相较于传统单一功能的皮肤检测仪器或红蓝光美容仪器，本发明装置功能复合，实用新强。

（2）本发明皮肤检测部分采用光学衍射元件与CMOS图像传感器结合，利用衍射来进行选择波长，通过拍摄获得皮肤场景图像中每个坐标的高光谱立方体的三维数据集，所有波长区域的高光谱图像可快速拍摄完成。

（3）本发明皮肤检测部分的内设体位和标准照明确保每次图像的条件一致和可重复性，检测环境相对标准化，每次皮肤检测时所测的光谱是皮肤表面反射回来的光谱，不含外界的干扰，更加真实反应皮肤状况。具体的，本发明中各类LED的选取及排布经过光学仿真软件进行模拟测试后确认，每次皮肤检测时所发出的光不会随外界条件因素而影响，检测时仪器前端时紧贴皮肤，外界光照不会混入到仪器内部被分析，总体光源是稳定的。而现有技术中采用智能手机图像拍摄人脸照片再对图像进行光谱分析时，拍照的环境因素如光照、角度等会影响照射到皮肤表面的光以及反射后的光谱进行分析。

（4）匀光罩采用光学软件进行匀光模拟设计，进行LED红蓝光治疗时，使光照治疗能量、面积更加均匀。

（5）本发明整体便于携带，在进行皮肤光谱检测时，每次检测只在皮肤的某个区域进行，这样便能够准确和细致地了解不同皮肤的性状，使用效果较好。

附图说明

图1为本发明装置的剖视图；

图2为本发明装置的立体结构示意图；

图3为LED光照组件的结构示意图；

图4为反射光波长选择器的结构示意图；

图5为CMOS图像传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，包括壳体1、LED光照组件3、检测组件以及控制电路组件，LED光照组件3位于壳体头部，检测组件位于壳体中部，控制电路组件位于壳体底部。

如图3所示，LED光照组件3包括基板，基板中央设有通孔33，基板上设有两组光源，位于内侧的一组光源为环绕通孔33阵列排列的共计20个RGB LED31；位于外侧的一组光源为波长分别为810nm、850nm、940nm的近红外LED灯32依次交替循环排列形成椭圆形，每种波长6个，依次交替排列。当进行皮肤检测时，RGB LED31可提供皮肤检测光源的可见光波段；当进行光子嫩肤时，通过控制RGB LED31的占空比来选取高亮度、红/蓝单色光进行光子嫩肤。

如图1所示，检测组件包括依次连接的反射光入射通道4、反射光波长选择器5、CMOS图像传感器6，反射光入射通道4的反射光入口为漏斗形，并与通孔33连接。其中，反射光入射通道4的内部表层镀有高反射膜，防止反射光在传播过程中被吸收衰减，使反射光顺利到达反射光波长选择器5。如图4所示，反射光波长选择器5包括一个平凸透镜52以及一个光学衍射元件53，光学衍射元件53为在双凸透镜的一面刻蚀多条衍射缝，从而形成衍射面的单透镜。平凸透镜52用于将反射光入射通道4入射的光线进行一定范围的聚焦缩放后汇聚到光学衍射元件53上，光学衍射元件53用于通过衍射筛选特定波长光线投射到CMOS图像传感器6。如图5所示，光学衍射元件53作为CMOS图像传感器6的玻璃盖板。CMOS图像传感器6的光谱灵敏度，以及校准和照明光源的照明强度，所有这些都允许对进可见光范围430纳米到700纳米的波长进行可靠的重建，以10纳米为一个分割段。

还包括一个匀光罩2，匀光罩2通过卡扣22与壳体1头部连接。匀光罩中心部分刻蚀匀光阵列，匀光罩通过卡扣固定在壳体的头部，当进行皮肤检测时，匀光罩不需要固定扣上，当进行红蓝光光子嫩肤时，将匀光罩通过卡扣固定在壳体头部进行匀光处理。壳体1底部设有电池模块8，壳体1上还设有充电接口13。壳体1上还设有与控制电路组件电连接的显示屏11和功能模式选择开关12，如图2所示。

本发明的一个典型的使用场景和过程如下：首先，将具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪的头部紧贴在待检测的皮肤表面上，因LED光照组件3距离皮肤有一定的距离，光照时能够反射回来。通过功能模式选择开关12选择皮肤检测，此时，RGB LED31和近红外LED灯32都工作，发出对应的光照射在待测皮肤上，不同波长的光源，其穿透皮肤的能力以及在皮肤上不同层面的作用都是不一样的，经过皮肤的吸收、反射、漫反射，光再反射回来进入反射光入射通道4，再通过反射光波长选择器5选择波长后，CMOS图像传感器6的CMOS芯片61接收衍射光谱并通过控制电路组件7对衍射光谱进行检测、分析，所得数据经过处理量化呈现在显示屏11上。下一步，将匀光罩2固定在美容仪壳体1的头部，再通过功能模式选择开关12选择光子嫩肤，此时，近红外LED灯32关闭，控制电路组件7根据所检测的皮肤状况来控制RGB LED31发出高亮度的单色红光或者蓝光，高亮度的单色红光或者蓝光通过匀光罩2匀光后到达皮肤进行红蓝光光子嫩肤，并可根据自身需求通过功能模式选择开关12选择光照的强度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，其特征在于，包括壳体（1）、LED光照组件（3）、检测组件以及控制电路组件（7），LED光照组件（3）位于壳体头部，检测组件位于壳体中部，控制电路组件（7）位于壳体底部；所述LED光照组件（3）包括基板，基板中央设有通孔（33），基板上设有两组光源，位于内侧的一组光源为环绕所述通孔（33）阵列排列的RGB LED（31），位于外侧的一组光源为波长分别为810nm、850nm、940nm的近红外LED灯（32）依次交替循环排列形成环形；所述检测组件包括依次连接的反射光入射通道（4）、反射光波长选择器（5）、CMOS图像传感器（6），所述反射光入射通道（4）的反射光入口为漏斗形，并与所述通孔（33）连接；

在进行皮肤检测时，所述控制电路组件（7）控制RGB LED（31）和近红外LED灯（32）同时开启，RGB LED（31）发出白光；在进行红蓝光美容美容时，所述控制电路组件（7）控制近红外LED灯（32）关闭，控制RGB LED（31）发出单色红/蓝光。

2.根据权利要求1所述的具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，其特征在于，所述反射光波长选择器（5）包括一个平凸透镜（52）以及一个光学衍射元件（53），所述光学衍射元件（53）为在双凸透镜的一面刻蚀多条衍射缝，从而形成衍射面的单透镜；所述平凸透镜（52）用于将反射光入射通道（4）入射的光线汇聚到光学衍射元件（53）上，所述光学衍射元件（53）用于通过衍射筛选特定波长光线投射到CMOS图像传感器（6）。

3.根据权利要求1所述的具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，其特征在于，还包括一个匀光罩（2），所述匀光罩（2）通过卡扣（22）与壳体（1）头部连接。

4.根据权利要求2所述的具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，其特征在于，所述光学衍射元件（53）作为所述CMOS图像传感器（6）的玻璃盖板。

5.根据权利要求1-4任一所述的具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，其特征在于，所述壳体（1）底部设有电池模块（8），壳体（1）上还设有充电接口（13）。

6.根据权利要求1-4任一所述的具有皮肤检测功能的LED红蓝光美容仪，其特征在于，所述壳体（1）上还设有与所述控制电路组件（7）电连接的显示屏（11）和功能模式选择开关（12）。