JP2006197244A - 肌観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 肌を自然に近い状態で撮像できるようにした肌観察装置を提供する。
【解決手段】 肌観察装置１においては、観察部３の先端面３ｂが肌Ｓの表面に押し当てられると、環状の平面部Ｆが肌Ｓの表面を押さえつつ被写体に密着するので、外乱光が遮断される。さらに、テーパ面Ｔに沿って肌Ｓが観察孔３ａ内で盛り上がるので、観察部３の先端面３ｂを肌Ｓの表面に押し付ける力の強弱に拘わらず、観察孔３ａ内での肌Ｓの盛り上がり量に変動が発生し難くなる。これによって、肌Ｓの弾力の違いに影響されることなく、肌Ｓの盛り上がり部分を被写界深度の範囲内に収めることができ、ピントボケを発生し難くすることができた。そして、観察孔３ａ内の肌表面が延ばされ難くなり、その結果として肌を自然に近い状態で撮像することができる。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、肌の表面を拡大して撮像するために利用される肌観察装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００２−０１４２８９号公報がある。この公報に記載された肌表面観察用マイクロスコープ（肌観察装置）は、肌荒れの状態を観察する装置であり、鏡筒の先端を肌表面に押し付け、肌で反射した光は結像光学系を通ってＣＣＤカメラで撮像される。さらに、このマイクロスコープの照明部は、環状に配列されたＬＥＤの点灯切り替えを可能にし、光量を均一にしつつシミ（染み）やキメ（肌理）などを観察するために利用される。
特開２００２−０１４２８９号公報

しかしながら、前述した従来の肌観察装置では、肌表面を観察するための鏡胴の先端が平坦に形成されているので、鏡胴の先端が肌に押し付けられると、平坦部分が肌に密着した状態になり、観察孔内の肌表面が延ばされたような状態になる。その結果として肌のキメが不自然に延ばされた状態になって、肌を自然に近い状態で撮像し難いといった問題点があった。

本発明は、肌を自然に近い状態で撮像できるようにした肌観察装置を提供することを目的とする。

本発明に係る肌観察装置は、筐体内に収容されると共に、筐体に設けられた観察孔内の被写体に向けて光を照射する照明部と、筐体内に収容されると共に、被写体からの反射光を受光して被写体を撮像する撮像素子と、筐体内に収容されると共に、照明部と撮像素子との間に配置され、被写体からの反射光を撮像素子に集光させる結像光学部とを備え、筐体には、筐体本体から突出する観察部が設けられ、観察孔を有する観察部の先端面は、被写体に押し当てられると共に、環状の平面部と、平面部と観察孔との間で内方に向けて傾斜したテーパ面とを有することを特徴とする。

この肌観察装置においては、観察部の先端面が被写体の表面に押し当てられると、環状の平面部が被写体（肌）の表面を押さえつつ被写体に密着するので、外乱光が遮断される。さらに、テーパ面に沿って被写体が観察孔内で盛り上がるので、観察部の先端面を肌の表面に押し付ける力の強弱に拘わらず、観察孔内での肌の盛り上がり量に変動が発生し難くなる。これによって、肌の弾力の違いに影響されることなく、肌の盛り上がり部分を被写界深度の範囲内に収めることができ、ピントボケを発生し難くすることができた。そして、観察孔内の肌表面が延ばされ難くなり、その結果として肌を自然に近い状態でより鮮明な画像として撮像することができる。

また、観察孔の直径は、３〜３０ｍｍであると共に、観察孔における撮像素子の視野範囲の直径より略１０％大きくなっていると好適である。観察孔の径が大き過ぎると、外乱光の影響を受ける虞があり、人の顔などで肌の凹凸に個人差が大きいような部分を撮像する場合、観察孔内での肌の盛り上がり量に大きな変動が発生し、このことによりピントボケを発生させてしまう。そこで、肌をより自然に近い状態で撮像することができ、しかもピントボケをも解消するための適度な大きさを実験により検証すると、観察孔の直径は、３〜３０ｍｍであると共に、観察孔における撮像素子の視野範囲の直径より略１０％大きいと好ましいことが判明した。

また、テーパ面の角度は略１５度であると好適である。このような角度に設定すると、肌をより自然に近い状態で且つ安定して盛り上げることができ、ピントボケを最適に防止することができた。

本発明によれば、肌をより自然に近い状態で撮像できる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る肌観察装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、肌観察装置１は、ハンディタイプであり、取り扱い性に配慮して約２０度の角度で折り曲げられた樹脂製の筐体２を有し、この筐体２の内部には、撮像照明ユニットＵが設けられ、筐体２の前側下部には、肌など弾性のある被写体Ｓに密着させるため円錐台形状のキャップ部３が設けられている。このキャップ部３は、ネジ４によって筐体本体５に固定され、キャップ部（観察部）３の先端には、円形の観察孔３ａが形成されている。

さらに、筐体２の前側上部には、ハンディタイプを考慮してモニター６が設けられており、このモニター６は、動画表示が可能であるが、ボタンＢ１によって一時静止画をも可能にし、撮像結果が表示される。そして、キャップ部３の先端部分を被写体Ｓに押し当てることで、この観察孔３ａを介して肌Ｓの状態が撮像照明ユニットＵにより撮像され、肌の状態はモニター６に写し出される。

なお、筐体２の内部には、撮像照明ユニットＵ及びモニター６を駆動させるための回路基板７と、回路基板７を介して撮像照明ユニットＵ及びモニター６に電力を供給するためのバッテリー８とが収容されている。このバッテリー８は外部充電が可能であり、これによって、充電式の肌観察装置１を可能にし、ハンディタイプを実現している。

図４及び図５に示すように、撮像照明ユニットＵは、被写体Ｓに向けて光を照射する照明部１０と、被写体Ｓからの反射光を受光して被写体Ｓを撮像するＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）１１と、照明部１０とＣＭＯＳイメージセンサ１１との間に配置されて、被写体Ｓからの反射光をＣＭＯＳイメージセンサ１１に集光させるためのレンズ群をもった結像光学部１２と、撮像軸線Ｌを９０度曲げて装置１の薄型化を可能にし且つ携帯性やコンパクト化の促進を図ることができるミラー１３と、をハウジングＨ（図２の二点鎖線参照）内に一体的に備えている。

照明部１０は、結像光学部１２側に配置された第１の光源１６と、被写体Ｓ側に配置された第２の光源１７と、第１の光源１６と第２の光源１７との間に配置されて、第１の光源１６からの光を透過させ、被写体Ｓからの反射光を透過させる第１の偏向フィルタ１８と、第１の光源１６の前方に配置されて、第２の光源１７からの光を透過させ、被写体Ｓからの反射光が通過する開口部１９ａをもった第２の偏向フィルタ１９とを有している。

図４、図５及び図８に示すように、第１の光源１６は４個の白色ＬＥＤ２０からなり、各ＬＥＤ２０は、ハウジングＨに固定された照明点灯用回路基板２１上で配列され、この回路基板２１の中央には開口部２１ａが形成されている。さらに、ＬＥＤ２０は、結像光学部１２を通って被写体ＳとＣＭＯＳイメージセンサ１１とを結ぶ撮像軸線Ｌを中心とした円周上で等間隔に配置されている。すなわち、第１の光源１６には、ＬＥＤによる十文字対向配列といった特殊な配列が採用されている。そして、各ＬＥＤ２０からの光は、被写体Ｓに向けて出射させられている。

図４、図５及び図９に示すように、第２の光源１７は４個の白色ＬＥＤ２２からなり、各ＬＥＤ２２は、ハウジングＨに固定された照明点灯用回路基板２３上で配列され、この回路基板２３の中央には開口部２３ａが形成されている。さらに、ＬＥＤ２２は、撮像軸線Ｌを中心とした円周上で等間隔に配置されている。すなわち、第２の光源１７には、第１の光源１６と同様に、ＬＥＤによる十文字対向配列といった特殊な配列が採用されている。そして、各ＬＥＤ２２からの光は、被写体Ｓに向けて出射させられている。

同様に、第３の光源３１は４個の白色ＬＥＤ３２からなり、各ＬＥＤ３２は、ハウジングＨに固定された照明点灯用回路基板２３上で配列され、第２の光源１７よりも外方に配置されている。さらに、第２の光源１７のＬＥＤ２２と第３の光源３１のＬＥＤ３２とは交互に配置され、ＬＥＤ３２は、第２の光源１７と同一平面上において撮像軸線Ｌを中心とした円周上で等間隔に配置されている。すなわち、第３の光源３１には、第１及び第２の光源１６，１７と同様に、ＬＥＤによる十文字対向配列といった特殊な配列が採用されている。そして、各ＬＥＤ３２からの光は、被写体Ｓに向けて照射させられている。

図５及び図８に示すように、第１の偏光フィルタ１８は、撮像軸線Ｌに直交して開口部２３ａを塞ぐように配置されると共に、Ｐ波（縦波）を偏光するためのフィルタである。従って、第１の光源１６から出射した光は、第１の偏光フィルタ１８及び開口部２３ａを通って被写体Ｓを照らすことになる。この第１の偏光フィルタ１８は、肌表面の乱反射をカットするためのフィルタであり、被写体Ｓで反射した光は、第１の偏光フィルタ１８を通ってＣＭＯＳイメージセンサ１１で撮像される。このように第１の偏光フィルタ１８のみが撮像に利用されると、第１の光源１６による肌表面の状態（例えば、キメ、毛穴、肌荒れ）の観察を可能にする。

また、図５及び図９に示すように、第２の偏光フィルタ１９は、撮像軸線Ｌに直交して第２及び第３の光源１７，３１の前方で近接配置されると共に、Ｓ波（横波）を偏光するためのフィルタである。従って、第２及び第３の光源１７，３１から出射した光は、第２の偏光フィルタ１９を通って被写体Ｓを照らすことになる。この第２の偏光フィルタ１９は、肌表面の乱反射をカットするためのフィルタであり、被写体Ｓで反射した光は、第２の偏光フィルタ１９の開口部１９ａ及び第１の偏光フィルタ１８を通ってＣＭＯＳイメージセンサ１１で撮像される。このように第１及び第２の偏光フィルタ１８，１９が撮像に利用されると、第２及び第３の光源１７，３１によるシミの観察を可能にする。

さらに、第１〜第３の光源１６，１７，３１は、ＬＥＤによる十文字対向配列といった特殊な配列が採用されている。これによって、肌の表面状態をコントラスト良く鮮明に撮像することが実験によって確かめられている。さらに、第１〜第３の光源１６，１７，３１は、少ない数のＬＥＤで最大限の効果を発揮しているので、照明の消費電力を抑えることができ、肌観察装置１をバッテリー駆動可能な携帯用にする場合に極めて有効な方策である。

図５〜図７に示すように、第１の光源１６の白色ＬＥＤ２０は、その光軸線Ｐ１が撮像軸線Ｌに対して角度α（１６．５±３°）になるように第１の回路基板２１上に配置されている。このような角度は、第１の光源１６によって肌表面の毛穴、複雑なシワ、肌荒れなどの観察に最適であることが実験により確かめられている。

また、第２の光源１７の白色ＬＥＤ２２は、その光軸線Ｐ２が撮像軸線Ｌに対して角度β（２７±３°）になるように第２の回路基板２３上に配置されている。このような角度は、第２の光源１７によって肌の浅いシミＡ（図２参照）の観察に最適であることが実験により確かめられている。

また、第３の光源３１の白色ＬＥＤ３２は、その光軸線Ｐ３が撮像軸線Ｌに対して角度γ（３２±３°）になるように第２の回路基板２３上に配置されている。このような角度は、第３の光源３１によって肌の深層部のシミＢ（図２参照）の観察に最適であることが実験により確かめられた。深いシミＢは、肉眼では確認し難いのが現状である。

なお、光軸線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、キャップ部３の先端を含む観察基準平面Ｒと撮像軸線Ｌとの交点Ｏを通るように延在する。

図１０に示すように、筐体本体５から突出するように設けられた円錐台形状のキャップ部（観察部）３は、ネジ４によって筐体本体５に固定され、キャップ部（観察部）３の先端には、円形の観察孔３ａが形成されている。このキャップ部３は、ＰＯＭ（ポリアセタール）のような摺動性の高い材質である。このような材質を利用することで、肌Ｓ上をスムーズに滑らせながら肌の状態を観察することができる。

さらに、図１１及び図１２に示すように、被写体（肌）Ｓに押し当てられるキャップ部３の先端面３ｂには、環状の平面部Ｆと、平面部Ｆと観察孔３ａとの間で内方に向けて略１５度の角度Ｃで傾斜したテーパ面Ｔとが設けられている。このような角度Ｃに設定すると、肌をより自然に近い状態で且つ安定して盛り上げることができ、ピントボケを最適に防止することができる。具体的に、平面部Ｆの幅Ｘ１は３ｍｍ、テーパ面Ｔの幅Ｘ２は２ｍｍ、観察孔３ａの直径Ｄは１１ｍｍである。なお、テーパ面Ｔの角度Ｃは、キャップ部３の平面部Ｆを含む観察基準平面Ｒに対する角度である。

この肌観察装置１においては、キャップ部３の先端面３ｂが被写体（肌）Ｓの表面に押し当てられると、環状の平面部Ｆが肌Ｓの表面を押さえつつ肌Ｓに密着することで、観察孔３ａ内に侵入する外乱光が遮断される。さらに、テーパ面Ｔに沿って肌Ｓが観察孔３ａ内で盛り上がるので、キャップ部３の先端面３ｂを肌Ｓの表面に押し付ける力の強弱に拘わらず、観察孔３ａ内での肌Ｓの盛り上がり量に変動が発生し難くなる。これによって、肌Ｓの弾力の違いに影響されることなく、観察部分Ｑを被写界深度の範囲内に収め、ピントボケを発生し難くすることができる。そして、観察孔３ａ内の肌Ｓの表面が延ばされ難くなり、その結果として肌Ｓをより自然に近い状態で撮像することができる。

また、観察孔３ａの径が大き過ぎると、外乱光の影響を受ける虞があり、人の顔などで肌Ｓの凹凸に個人差が大きいような部分を観察する場合、観察孔３ａ内での肌Ｓの盛り上がり量に大きな変動が発生し、このことによりピントボケを発生させてしまう。

そこで、ピントボケを解消するための適度な大きさを実験により検証すると、図１３に示すように、観察孔３ａの直径Ｄは、人間の肌Ｓを考慮して３〜３０ｍｍが最適である。さらに、肌Ｓをより自然に近い状態で撮像できるようにするために、観察孔３ａの直径Ｄは、観察孔３ａにおけるＣＭＯＳイメージセンサ１１の視野範囲５０の直径Ｅより略１０％大きいと好ましいことが判明した。具体的に、視野範囲５０の直径Ｅが１０ｍｍである場合、観察孔３ａの直径Ｄは１１ｍｍ程度である。

本発明に係る肌観察装置の一実施形態を示す外観の斜視図である。 肌観察装置の縦断面図である。 肌観察装置の部分切欠き断面図である。 肌観察装置に適用する撮像照明ユニットを示す分解斜視図である。 撮像照明ユニットの内部構造を示す断面図である。 撮像照明ユニットの内部構造を示す斜視図である。 撮像照明ユニットの内部構造を示す斜視図である。 第１の光源と第１の偏光フィルタとを示す平面図である。 第２及び第３の光源と第２の偏光フィルタとを示す平面図である。 本発明に係る肌観察装置に適用するキャップ部の拡大斜視図である。 キャップ部の断面図である。 キャップ部を肌に押し付けた状態を示す断面図である。 観察孔と視野範囲との関係を示す図である。

符号の説明

１…肌観察装置、２…筐体、３…キャップ部（観察部）、３ａ…観察孔、３ｂ…観察部の先端面、５…筐体本体、１０…照明部、１１…ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）、１２…結像光学部、５０…視野範囲、Ｄ…観察孔の直径、Ｅ…視野範囲の直径、Ｆ…平面部、Ｔ…テーパ面、Ｌ…撮像軸線、Ｕ…撮像照明ユニット、Ｓ…被写体（肌）、Ｑ…観察部分。

Claims (3)

1. 筐体内に収容されると共に、前記筐体に設けられた観察孔内の被写体に向けて光を照射する照明部と、
   前記筐体内に収容されると共に、前記被写体からの反射光を受光して前記被写体を撮像する撮像素子と、
   前記筐体内に収容されると共に、前記照明部と前記撮像素子との間に配置され、前記被写体からの反射光を前記撮像素子に集光させる結像光学部とを備え、
   前記筐体には、筐体本体から突出する観察部が設けられ、前記観察孔を有する前記観察部の先端面は、前記被写体に押し当てられると共に、環状の平面部と、前記平面部と前記観察孔との間で内方に向けて傾斜したテーパ面とを有することを特徴とする肌観察装置。
2. 前記観察孔の直径は、３〜３０ｍｍであると共に、前記観察孔における前記撮像素子の視野範囲の直径より略１０％大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の肌観察装置。
3. 前記テーパ面の角度は略１５度であることを特徴とする請求項１又は２記載の肌観察装置。

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