JP2007264410A - 肌観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】肌のシミの状態をコントラスト良く鮮明に撮像できるようにした肌観察装置を提供する。
【解決手段】肌観察装置において、浅い方のシミを観察するにあたって、深い方のシミも僅かながら観察されると、浅いシミか深いシミかの判別が難しくなる。そこで、第２の偏光フィルタ１９の偏光方向は、第１の偏光フィルタ１８の偏光方向に対して９０度＋略１５度又は９０度−略１５度をなすようにセッティングされている。すなわち、第２の偏光フィルタ１９の偏光方向は、第３の偏光フィルタ５０の偏光方向に対して＋略１５度又は−略１５度ずれている。このような構成により、第１の光源１７から出射して第２の偏光フィルタ１９を透過した光を肌にあてると、肌表面の正反射が増えるため、深いシミが見え難くなり、その結果として、浅い方のシミを良好に観察することができる。
【選択図】図３

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、特開平１０−３３３０５７号公報がある。この公報に記載されたＣＣＤ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素子で撮像される。さらに、このＣＣＤ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、シミやクスミなどを観察するために偏光フィルタを通る光と、肌表面の荒れなどを観察するために偏光フィルタを通らない光とを作り出している。
特開２００４−１８７２４８号公報 特開２００２−０１４２８９号公報 特開２００２−１５９４４８号公報 特開２００２−２４４０４７号公報

しかしながら、前述した従来の肌観察装置の照明部は、多数のＬＥＤを環状に配列した構成であり、照明の様々な切り替えを可能にしているが、肌の表面には毛穴や複雑なシワが存在するので、単に照明光を所定方向から肌に当てただけでは肌のシミ状態をコントラスト良く鮮明に撮像し難いという問題点があった。

本発明は、特に、肌のシミの状態をコントラスト良く鮮明に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、被写体に向けて光を照射する照明部と、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、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、
照明部は、結像光学部側に配置されて被写体からの反射光を透過させる第１の偏光フィルタと、被写体側に配置された第１の光源と、第１の光源と同一平面上に配置されると共に、第１の光源よりも外方に位置する第２の光源と、第１の光源からの光を透過させ、被写体からの反射光が通過する開口部をもった第２の偏光フィルタと、第２の光源からの光を透過させ、被写体からの反射光が通過する開口部をもった第３の偏光フィルタとを有し、第１及び第２の光源は、結像光学部を通って被写体と撮像素子とを結ぶ撮像軸線を中心とした円周上で等間隔に配置されたＬＥＤによって構成され、第３の偏光フィルタの偏光方向は、第１の偏光フィルタの偏光方向に対して略９０度をなし、第２の偏光フィルタの偏光方向は、第１の偏光フィルタの偏光方向に対して９０度＋略１５度又は９０度−略１５度をなしていることを特徴とする。

この肌観察装置において、第１の光源から出射された光は、第２の偏光フィルタを通った後、被写体に照射され、被写体で反射した光は第２の偏光フィルタの開口部及び第１の偏光フィルタを通って撮像素子に入射する。このような第１の光源は、シミ観察用の光源として利用される。このような肌観察装置において、照明部の第１及び後述の第２の光源は、結像光学部を通って被写体と撮像素子とを結ぶ撮像軸線を中心とした円周上で等間隔に配置されたＬＥＤによって構成されている。これによって、肌のシミ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及び後述の第２の光源はＬＥＤであるから、照明の消費電力を抑えることができ、その結果として、このような光源の採用は、肌観察装置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である。さらに、照明部は、第１の光源と同一平面上に配列されたＬＥＤからなる第２の光源を更に有し、この第２の光源は、第１の光源よりも外方に位置すると共に、撮像軸線を中心とした円周上で等間隔に配置されている。この第２の光源は、シミ観察用として利用されるが、第１の光源よりも外方に配置され、第１の光源と異なる角度で光を出射しているので、第１の光源は、肌の浅いシミの観察に効果的であり、第２の光源は、肌の深層部のシミの観察に効果的である。
さらに、浅い方のシミを観察するにあたって、深い方のシミも僅かながら観察されると、浅いシミか深いシミかの判別が難しくなる。そこで、第２の偏光フィルタの偏光方向は、第１の偏光フィルタの偏光方向に対して９０度＋略１５度又は９０度−略１５度をなすようにセッティングされている。すなわち、第２の偏光フィルタの偏光方向は、第３の偏光フィルタの偏光方向に対して＋略１５度又は−略１５度ずれている。このような構成により、第１の光源から出射して第２の偏光フィルタを透過した光を肌にあてると、肌表面の正反射が増えるため、深いシミが見え難くなり、その結果として、浅い方のシミを良好に観察することができる。このような偏光フィルタの設定は、肌のシミの状態をコントラスト良く鮮明に撮像する際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１の偏光フィルタを透過する光を出射する第３の光源を更に備え、第３の光源は、結像光学部を通って被写体と撮像素子とを結ぶ撮像軸線を中心とした円周上で等間隔に配置されたＬＥＤによって構成されていると好適である。このような構成を採用すると、第３の光源から出射された光は、第１の偏光フィルタを通った後、被写体に照射され、被写体で反射した光は第１の偏光フィルタを通って撮像素子に入射する。このような第３の光源は、肌表面観察用の光源として利用することができる。

また、第１及び第２の光源の光路上において、第２及び第３の偏光フィルタを透過した光を通過させる光通過孔が設けられたマスク部を更に備えると好適である。マスク部の採用は、各ＬＥＤの指向性が低い場合に特に有効である。

また、第３の光源は、その光軸線が撮像軸線に対して１６．５±３°になるように第１の回路基板上に配置されていると好適である。このような角度は、第３の光源によって肌表面の状態（毛穴や複雑なシワ、肌荒れ）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１の光源は、その光軸線が撮像軸線に対して２７±３°になるように第２の回路基板上に配置されていると好適である。このような角度は、第１の光源によって肌の浅いシミ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の光源は、その光軸線が撮像軸線に対して３２±３°になるように第２の回路基板上に配置されていると好適である。このような角度は、第２の光源によって肌の深いシミ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。深いシミは、肉眼では確認し難いのが現状である。

また、第１及び第２の光源から出射して被写体に照射される光は、シアン系の白色光であると好適である。褐色系のシミと補色関係にあるのがシアン系であるので、第１及び第２の光源によるシミ観察にあたって、シアン系白色光が肌に照射されると、シミをより黒く浮き立たせることができ、シミをコントラスト良く観察することができる。

本発明によれば、肌のシミの状態をコントラスト良く鮮明に撮像できる。

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及び図２に示すように、ハンディタイプの肌観察装置１は樹脂製の筐体２を有し、この筐体２には、取り扱い性を考慮してモニターが設けられていない。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（図示せず）によって筐体本体５に固定され、キャップ部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の後端から延在するコード６は、外部モニター（図示せず）に接続され、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、肌の状態は外部モニター（図示せず）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を作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３〜図６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１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３の光源１６と、被写体Ｓ側に配置された第１の光源１７と、第３の光源１６と第１の光源１７との間に配置されて、第３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の偏光フィルタ１８と、第１の光源１７の前方に配置されて、第１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の偏光フィルタ１９とを有している。

さらに、第３の光源１６は６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。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。

さらに、第１の光源１７は６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。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。

さらに、第２の光源３１は６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１の光源１７よりも外方に配置されている。さらに、第１の光源１７のＬＥＤ２２と第２の光源３１のＬＥＤ３２とは交互に配置され、ＬＥＤ３２は、第１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。そして、各ＬＥＤ３２からの光は、被写体Ｓに向けて出射させられている。

図３及び図７に示すように、第１の偏光フィルタ１８は、撮像軸線Ｌに直交し且つ開口部２３ａを塞ぐように配置されると共に、偏光方向が矢印ＰＬ１方向のフィルタである。従って、第３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で被写体Ｓが撮像される。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３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。

さらに、図３及び図８に示すように、第２の偏光フィルタ１９は、撮像軸線Ｌに直交し且つ第１の光源１７の前方で近接配置されると共に、偏光方向が矢印ＰＬ２方向のフィルタである。従って、第１の光源１７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、肌のシミ観察に利用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を通り、肌表面の乱反射をカットした後にＣＭＯＳイメージセンサ１１で被写体Ｓが撮像される。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１の光源１７によるシミの観察を可能にする。

なお、この第２の偏光フィルタ１９には、開口部１９ａから放射状に伸びた４本の切欠き部１９ｂと、第２の偏光フィルタ１９の縁部に設けられた２個の切欠き部１９ｃとが形成され、各切欠き部１９ｂ，１９ｃは、第２の光源３１の各ＬＥＤ３２に対応している。第２の偏光フィルタ１９に切欠き部１９ｂ，１９ｃを設けることにより、第２の光源３１から出射した光が第２の偏光フィルタ１９を透過しないようにしている。

さらに、図３及び図９に示すように、リング状の第３の偏光フィルタ５０は、撮像軸線Ｌに直交し且つ第２の偏光フィルタ１９の前方で近接配置されると共に、偏光方向が矢印ＰＬ３方向のフィルタである。従って、第２の光源３１の各ＬＥＤ３２から出射した光は、第３の偏光フィルタ５０を通って被写体Ｓを照らすことになる。この第３の偏光フィルタ５０は、肌のシミ観察に利用するためのフィルタであり、被写体Ｓで反射した光は、第３の偏光フィルタ５０の開口部５０ａ及び第１の偏光フィルタ１８を通り、肌表面の乱反射をカットした後にＣＭＯＳイメージセンサ１１で被写体Ｓが撮像される。このように第１及び第３の偏光フィルタ１８，５０が撮像に利用されると、第２の光源３１によるシミの観察を可能にする。

さらに、図３及び図１０に示すように、黒色フィルムからなるマスク部５２は、撮像軸線Ｌに直交し且つ第３の偏光フィルタ５０の前方で近接配置されると共に、第１及び第２の光源１７，３１の光路上すなわち光軸線Ｐ２，Ｐ３（図４参照）上において、第２及び第３の偏光フィルタ１９，５０を透過した光を通過させるための光通過孔５２ａを有している。そして、各光通過孔５２ａは、中央の開口部５２ｂを取り囲むように配置されている。このようなマスク部５２は、第１及び第２の光源１７，３１の各ＬＥＤ２２，３２の指向性が低い場合に特に有効である。

図４及び図６に示すように、第３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３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１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１の光源１７によって肌の浅いシミＡ（図１参照）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２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２の光源３１によって肌の深層部のシミＢ（図１参照）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。

光軸線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が撮像軸線Ｌに対して、角度α（１６．５±３°）、角度β（２７±３°）、角度γ（３２±３°）であり、第３の偏光フィルタ５０の偏光方向（図９の矢印ＰＬ３参照）は、第１の偏光フィルタ１８の偏光方向（図７の矢印ＰＬ１参照）に対して略９０度をなしている。

ここで、第１の光源１７の点灯によって、浅い方のシミを観察するにあたって、深い方のシミも僅かながら観察されると、浅いシミか深いシミかの判別が難しくなる。そこで、第２の偏光フィルタ１９の偏光方向（図８の実線矢印ＰＬ２参照）は、第１の偏光フィルタ１８の偏光方向（図７の矢印ＰＬ１参照）に対して９０度＋略１５度をなすようにセッティングされている。すなわち、第２の偏光フィルタ１９の偏光方向（図８の実線矢印ＰＬ２参照）は、第３の偏光フィルタ５０の偏光方向（図９の矢印ＰＬ３参照）に対して＋略１５度ずれている。

このような構成により、第１の光源１７から出射して第２の偏光フィルタ１９を透過した光を肌にあてると、肌表面の正反射が増えるため、深いシミが見え難くなり、その結果として、浅い方のシミを良好に観察することができる。このような偏光フィルタの設定は、肌のシミの状態をコントラスト良く鮮明に撮像する際に最適であることが実験により確かめられている。

なお、第２の偏光フィルタ１９の偏光方向（図８の破線矢印ＰＬ４参照）は、第１の偏光フィルタ１８の偏光方向（図７の矢印ＰＬ１参照）に対して９０度−略１５度をなすようにセッティングしてもよい。すなわち、第２の偏光フィルタ１９の偏光方向（図８の破線矢印ＰＬ４参照）は、第３の偏光フィルタ５０の偏光方向（図９の矢印ＰＬ３参照）に対して−略１５度ずれていても、同様の効果を奏する。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ＬＥＤ２０，２２，３２は、面実装タイプのＬＥＤであるが、リードタイプのＬＥＤであってもよい。また、第１の偏光フィルタ１８にＳ波（横波）用のフィルタを利用し、第３の偏光フィルタ５０にＰ波（縦波）用のフィルタを利用してもよい。また、外部モニターは、カラーであっても白黒であってもよい。

また、第１の光源１７から出射して肌Ｓに照射される光は、シアン系の白色光であると好適である。このシアン系の白色光を作り出す具体例として、第１の光源１７の６個のＬＥＤうち３個をシアン系のＬＥＤにし、残りの３個を白色ＬＥＤにする。そして、６個全てのＬＥＤを同時点灯させることで、シアン系の白色光が作り出される。例えば、シアン系ＬＥＤとしては、ピーク波長が約４６５ｎｍのものが利用され、白色ＬＥＤとしては、青色光と黄色光とを混色させて白色光を作り出すＬＥＤが利用され、例えば、特開２００４−２５３３０９号公報に記載されているように、青色ＬＥＤの光をＹＡＧ（イットリウム アルミニウム ガーネット）蛍光体で黄色に波長変換し、４６０ｎｍ及び５６０ｎｍ付近にそれぞれピーク波長をもっているものが利用される。また、第２の光源３１も同様のＬＥＤが利用されると好適である。

褐色系のシミと補色関係にあるのがシアン系であるので、このようなＬＥＤ構成の第１の光源１７又は第２の光源３１によりシミ観察すると、シアン系白色光が肌Ｓに照射され、シミをより黒く浮き立たせることができ、シミをコントラスト良く観察することができる。

前述したシアン系の白色光を作り出す他の例として、第１の光源１７の６個全てのＬＥＤをシアン系の強い白色ＬＥＤにしてもよい。このＬＥＤは青っぽい白色の光を放っている。具体的に、この種のＬＥＤとしては、例えば、４３５．８ｎｍ（青）〜５４６．１ｎｍ（緑）間の発光強度が優れた白色ＬＥＤである。また、第２の光源３１も同様のＬＥＤが利用されると好適である。

本発明に係る肌観察装置の一実施形態を示す断面図である。 肌観察装置の部分切欠き斜視図である。 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。 撮像照明ユニットにおける第１の光源及び第２の光源の配列を示す平面図である。 撮像照明ユニットにおける第１の光源及び第２の光源を示す斜視図である。 第３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の偏光フィルタとを示す平面図である。 第３の偏光フィルタを示す平面図である。 マスク部を示す平面図である。

符号の説明

１…肌観察装置、１０…照明部、１１…ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）、１２…結像光学部、１６…第３の光源、１７…第１の光源、１８…第１の偏光フィルタ、１９…第２の偏光フィルタ、１９ａ…第２の偏光フィルタの開口部、２０，２２，３２…ＬＥＤ、２１，２３…回路基板、３１…第２の光源、５０…第３の偏光フィルタ、５０ａ…第３の偏光フィルタの開口部、Ｌ…撮像軸線、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…光軸線、Ｕ…撮像照明ユニット、Ｓ…被写体（肌）、α，β，γ…角度。

Claims (7)

1. 被写体に向けて光を照射する照明部と、
   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、
   前記照明部は、
   前記結像光学部側に配置されて前記被写体からの反射光を透過させる第１の偏光フィルタと、
   前記被写体側に配置された第１の光源と、
   前記第１の光源と同一平面上に配置されると共に、前記第１の光源よりも外方に位置する第２の光源と、
   前記第１の光源からの光を透過させ、前記被写体からの反射光が通過する開口部をもった第２の偏光フィルタと、
   前記第２の光源からの光を透過させ、前記被写体からの反射光が通過する開口部をもった第３の偏光フィルタとを有し、
   前記第１及び第２の光源は、前記結像光学部を通って前記被写体と前記撮像素子とを結ぶ撮像軸線を中心とした円周上で等間隔に配置されたＬＥＤによって構成され、
   前記第３の偏光フィルタの偏光方向は、前記第１の偏光フィルタの偏光方向に対して略９０度をなし、前記第２の偏光フィルタの偏光方向は、前記第１の偏光フィルタの偏光方向に対して９０度＋略１５度又は９０度−略１５度をなしていることを特徴とする肌観察装置。
2. 前記第１の偏光フィルタを透過する光を出射する第３の光源を更に備え、前記第３の光源は、前記結像光学部を通って前記被写体と前記撮像素子とを結ぶ前記撮像軸線を中心とした円周上で等間隔に配置されたＬＥＤによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の肌観察装置。
3. 前記第１及び第２の光源の光路上において、前記第２及び第３の偏光フィルタを透過した光を通過させる光通過孔が設けられたマスク部を更に備えたことを特徴とする請求項２記載の肌観察装置。
4. 前記第３の光源は、その光軸線が前記撮像軸線に対して１６．５±３°になるように第１の回路基板上に配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の肌観察装置。
5. 前記第１の光源は、その光軸線が前記撮像軸線に対して２７±３°になるように第２の回路基板上に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の肌観察装置。
6. 前記第２の光源は、その光軸線が前記撮像軸線に対して３２±３°になるように第２の回路基板上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の肌観察装置。
7. 前記第１及び第２の光源から出射して前記被写体に照射される光は、シアン系の白色光であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の肌観察装置。
   

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