JP2014519608A - 光ベースの毛検出器を持つヘアトリートメント装置 - Google Patents

Abstract

皮膚１２表面の近くの毛１１を検出するための光ベースの検出器１０を有するヘアトリートメント装置が提供される。該光ベースの検出器は、入射偏光を持つ少なくとも第１の波長の光放射を皮膚表面に向けて発するための光源１３を有する。皮膚表面において反射される光を検出するための、光センサ１４ａ、１４ｂが備えられる。光センサ１４ａ、１４ｂは、該入射偏光を持つ光と異なる偏光を持つ光とを別個に検出することが可能であり、該入射偏光を持つ検出光を表す平行偏光値と、異なる偏光を持つ検出光を表す交差偏光値とを供給する。プロセッサ１５は、該交差偏光値及び該平行偏光値をそれぞれのダイナミックレンジにスケーリングし、前記スケーリングされた交差偏光値と前記スケーリングされた平行偏光値のうち低いほうの値を選択することにより、最小強度投射値を決定し、該最小強度投射値に基づいて皮膚表面１２と毛１１とを識別するように動作可能である。

Description

本発明は、皮膚表面の近くの毛を検出するための光ベースの検出器を有するヘアトリートメント装置であって、前記光ベースの検出器は、入射偏光を持つ少なくとも第１の波長の光放射を皮膚表面に向けて発するための光源と、前記皮膚表面において反射される光を検出するための光センサであって、前記入射偏光を持つ光と異なる偏光を持つ光とを別個に検出することが可能であり、前記入射偏光を持つ検出光を表すＰＰ値と、異なる偏光を持つ検出光を表すＣＰ値とを供給する、光センサと、前記光センサに結合され、前記ＣＰ値及び前記ＰＰ値に基づいて、前記皮膚表面と毛とを識別するように動作可能なプロセッサと、を有するヘアトリートメント装置に関する。

本発明は更に、皮膚表面の近くの毛を検出するための方法、及び皮膚表面の近くの毛を検出するためのコンピュータプログラム製品に関する。

冒頭のパラグラフにおいて述べられたヘアトリートメント装置において使用される光ベースの検出器は、例えば国際特許出願公開WO2010/106480A1として公開された国際特許出願により知られている。当該特許出願は、光毛検出ユニットを備えたシェービング装置を記載している。該毛検出ユニットは、２つの異なる波長及び１つの入射偏光を持つ光を発する２つの光源を利用している。該光は、ユーザの皮膚における或る位置に合焦される。撮像ユニットが、ユーザの皮膚において散乱又は反射させられた光を検出する。光が皮膚の細胞によってではなく複屈折体を構成する毛により反射させられた場合には、偏光が変化させられる。毛によりもたらされる偏光変化の量は、波長に依存する。該撮像ユニットは、異なる偏光状態及び異なる波長を持つ反射光を、個別に検出する。異なる波長チャネルにおける偏光変化における差は、毛と皮膚表面とを識別するために利用される。

毛検出ユニットの主な性能パラメータは、感度及び特定性である。感度は、実際に毛が検出される機会についての尺度である。特定性は、毛とそれ以外の構造（特に皮膚）とを識別するために重要である。既知の毛検出ユニットを更に改善するためには、高い感度及び特定性を持つ光ベースの検出器が望ましい。加えて、複数の波長の使用のため、既知の毛検出ユニットは、適切に動作する検出ユニットを得るために完全に整合される必要がある多くの光学素子を備えた、かなり複雑な装置である。

本発明の目的は、該光ベースの検出器が改善された感度及び特定性を持つ、皮膚表面の近くの毛を検出するための光ベースの検出器を備えた、冒頭のパラグラフにおいて述べられた種類のヘアトリートメント装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、当該目的は、冒頭のパラグラフにおいて述べられた種類のヘアトリートメント装置であって、該光ベースの検出器が、前記光センサに結合され、校正手順に基づいて、前記ＣＰ値及び前記ＰＰ値をそれぞれのダイナミックレンジにスケーリングして、スケーリングされたＣＰ値及びスケーリングされたＰＰ値をそれぞれ得て、前記スケーリングされたＣＰ値と前記スケーリングされたＰＰ値のうち低いほうの値を選択することにより、最小強度投射（ＭＩＰ）値を決定し、前記ＭＩＰ値に基づいて皮膚表面と毛とを識別するように動作可能な、プロセッサを有する、ヘアトリートメント装置により達成される。

改善された検出アルゴリズムにより、複屈折構造を構成する毛が、高い感度及び特定性で検出されることができる。非複屈折材料は、光の元の入射偏光状態を保つ。該光は、高いＰＰ（平行偏光）値及び低いＣＰ（交差偏光）値を示す。光が複屈折体を構成する毛により反射されると、偏光が変化し、光ベースの検出器は、比較的低いＰＰ値（変化していない入射偏光状態の光）及び比較的高いＣＰ値（変化させられ従って異なる偏光状態の光）を示す。

ＣＰ値及びＰＰ値が適切にスケーリングされると、両方の値のうち低い方をとると、毛については高い値、皮膚表面の領域については低い値が得られる。殆どの場合、このことはＣＰ値のみについては既に当てはまるが、毛ではない構造が含まれる幾つかの状況においては、ＣＰ値が高くなりＰＰ値が低くなり得る。それ故、ＭＩＰ手法が、より堅固な皮膚と毛との識別をもたらす。

ＭＩＰ値の使用は、複屈折体を構成する毛を検出するための非常に高感度で特定性の高い手段であることを、実験が示している。ＣＰ値とＰＰ値との差又は絶対差を決定すること、又は両方の値の和により該絶対差を除算することのような他の選択肢は、皮膚と毛との識別において、あまり有効ではないことが示されている。該改善された検出アルゴリズムは、１つの波長のみを持つ光の使用で十分であるほど有用であることさえ分かっている。第２の波長の光を発する付加的な光源を使用することは、該光ベース検出器の効果を更に改善し得るが、必須ではない。その結果、該改善されたアルゴリズムは、あまり複雑ではなく、より安価で、より堅固な光ベースの検出器を実現する。

ＣＰ信号及びＰＰ信号のダイナミックレンジは、種々の状況に依存する。例えば、該ダイナミックレンジは、皮膚及び毛のタイプ、及び光ベース検出器の検査される皮膚表面に対する近さ及び角度に、おおきく依存し得る。また、該ダイナミックレンジは、装置によっても異なる。それ故、ＣＰ値及びＰＰ値は好適には、比が算出される前に、それぞれ予め定義されたレンジにスケーリングされる。それぞれのダイナミックレンジは好適には、背景測定及び拡散基準を含む校正手順に基づいて決定される。背景測定は例えば、水の所定の深さにおいて又は複屈折材料を有さないことが分かっている皮膚の一部において光を合焦させることにより実行されても良い。拡散基準は例えば、制御された深度及び位置における毛又は既知の光学特性を持つ強い散乱性の拡散媒体であっても良い。

光ベースの検出器が毛検出に使用される場合には、ＣＰ値について予め定義されたダイナミックレンジの広さの約３倍である、ＰＰ値について予め定義されたダイナミックレンジを使用することが有利であることが分かっている。例えば、全てのＰＰ値は［０,３００］にスケーリングされ、全てのＣＰ値は［０,１００］にスケーリングされる。これらのダイナミックレンジを用いると、拡散基準に対するＣＰ値及びＰＰ値は同様のものとなる。他の光ベースの検出器については、最適なダイナミックレンジは異なり得る。

本発明によるヘアトリートメント装置の他の実施例においては、前記プロセッサは更に、前記スケーリングされたＣＰ値と前記スケーリングされたＰＰ値との比を算出し、前記算出された比に更に基づいて皮膚表面と毛とを識別するように動作可能である。光が非複屈折皮膚物質により反射される場合、該光の元の入射偏光状態は保たれる。光センサは、高いＰＰ（平行偏光）値及び低いＣＰ（交差偏光）値を示す。従って、その結果のＣＰ／ＰＰ比は、非常に小さくなる。光が複屈折体を構成する毛により反射された場合には、偏光が変化し、光ベースの検出器は、比較的低いＰＰ値（変化していない入射偏光状態の光）及び比較的高いＣＰ値（変化させられ従って異なる偏光状態の光）を示す。光が毛により反射された場合には、ＣＰ／ＰＰ比は著しく増大する。ＣＰ／ＰＰ値の使用は、複屈折体を構成する毛を検出するための、非常に高感度で特定性が高い手段であることを、実験が示している。

全てのＰＰ値が［０,３００］にスケーリングされ、全てのＣＰ値が［０,１００］にスケーリングされる例においては、ＣＰ／ＰＰ比は、皮膚についてはゼロに近く、毛については約１であった。その結果、ＣＰ／ＰＰ比は或る種の確率値として使用され得る。

ＣＰ／ＰＰ比（ＣＰ値及びＰＰ値をスケーリングした後に得られたものであってもそうでなくても）は好適には、識別関数を利用して処理される。該識別関数は好適には、急な傾きを持つＳ字形の関数である。該識別関数を適用した結果、複屈折から非複屈折への鋭い遷移が得られる。従って、非複屈折性の皮膚表面と複屈折性の毛との間のコントラストが強調されることとなる。例えば、ＣＰ／ＰＰ比の又はＣＰ／ＰＰ比の線形関数の双曲線正接が、当該識別関数として使用されても良い。

好適な実施例においては、前記光ベースの検出器は更に、前記皮膚表面の近くの複数の位置において光放射を発するように前記光源を制御し、それぞれの位置において前記光センサを用いて反射光を検出するための、制御ユニットを有し、前記プロセッサは更に、それぞれの位置において対応するＭＩＰ値を示すＭＩＰマップを提供するように動作可能である。該複数の位置は、一次元の走査線を形成しても良い。複数の一次元走査線が、あわせて２次元の走査面を形成しても良い。ＭＩＰマップは必ずしも、幾つかの位置における高いＭＩＰ値を持つ表面積の２Ｄグラフィカル表現ではないことに留意されたい。ＭＩＰマップは好適には、複数の位置についてのＭＩＰ値を持つリスト又は配列である。

本発明によるヘアトリートメント装置の好適な実施例においては、前記プロセッサは更に、ＰＰ値に対する対応するＣＰ値の比を各位置において決定することにより比マップを算出し、前記比マップに対して勾配フィルタを適用して、各位置について毛の端部の存在の確率を示す端部確率マップを取得し、前記端部確率マップ及びＭＩＰマップを組み合わせて、どこに毛が予期されるかを示すバイナリマップを生成するように動作可能である。前記勾配フィルタは、例えば一次ガウシアン微分フィルタであっても良い。該比マップに適切な勾配フィルタを適用することは、安定したＣＰ／ＰＰ比を持つ領域における低値に導く。ＣＰ／ＰＰ比は例えば、いずれの近くの毛もない皮膚部分においては比較的安定的である。複屈折性の毛と非複屈折性の皮膚表面との間の境界において及び該境界の近くにおいては、勾配フィルタは高い値をもたらす。斯くして、勾配フィルタを比マップに適用することの結果は、複屈折性の毛の端部を有する高い確率を持つ位置を示す新たなマップである。

ＭＩＰマップは、複屈折性の毛がどこにあってどこにないかを示す信頼性の高い確率マップを提供し、端部確率マップは、複屈折性の毛の端部がどこに見出されるかを示す。端部確率マップとの組み合わせは、複屈折性の毛と非複屈折性の皮膚表面との間の、より信頼性の高い識別に帰着する。更に、端部確率情報は、検出される複屈折性の毛の形状を決定するためにも使用され得る。このことは、異なる種類の複屈折性の物体間の信頼性高い識別を可能とする。本発明による光ベースの検出器を毛を検出するために使用する場合には、同様に複屈折性であり得る空気の泡と毛とを識別するために提案される検出アルゴリズムが使用されても良い。

本発明によるヘアトリートメント装置の更なる実施例においては、前記光源は更に、第２の波長の光放射を発するように構成され、前記光源は、前記第１の波長と前記第２の波長とで別個のＣＰ値及びＰＰ値を提供するように構成され、前記プロセッサは更に、前記第１の波長及び前記第２の波長について前記ＣＰ値及び前記ＰＰ値を組み合わせ、前記第１の波長及び前記第２の波長について前記組み合わせられたＣＰ値及びＰＰ値に基づいてＭＩＰ値を決定するように動作可能である。該組み合わせられたＣＰ値及びＰＰ値は例えば、異なる波長についてのそれぞれの値の差又は比をとることにより得られても良い。代替としては、該組み合わせられたＣＰ値及びＰＰ値は、異なる波長についてのそれぞれの値の差と合計との比であっても良い。

本発明によるヘアトリートメント装置の更なる実施例は、毛切断レーザ光源と、前記光ベースの検出器に結合された更なるプロセッサと、を更に有し、前記更なるプロセッサは、前記光ベースの検出器が毛の存在を検出した皮膚表面の位置において、前記毛切断レーザ光源を作動させるように構成される。本実施例においては、該ヘアトリートメント装置は、いわゆるレーザベースのシェービング装置である。例えば、永続的な又は一時的な脱毛を得るため永続的に又は一時的に毛根を損傷させるために光エネルギーが利用される光ベースの脱毛装置又は染毛装置のような、他のヘアトリートメント装置も本発明の範囲内である。一般的に、本発明は、皮膚表面の近くの毛の存在を検出するための光ベースの検出器が利用される又は利用され得るいずれのヘアトリートメントをもカバーする。

本発明は更に、皮膚表面の近くの毛を検出するための方法であって、前記方法は、入射偏光を持つ少なくとも第１の波長の光放射を皮膚表面に向けて発するステップと、前記皮膚表面において反射される前記入射偏光を持つ光を検出し、前記入射偏光を持つ検出光を表すＰＰ値を供給するステップと、前記皮膚表面において反射される異なる偏光を持つ光を検出し、前記異なる偏光を持つ検出光を表すＣＰ値を供給するステップと、校正手順に基づいて、前記ＣＰ値及び前記ＰＰ値をそれぞれのダイナミックレンジにスケーリングし、スケーリングされたＣＰ値及びスケーリングされたＰＰ値をそれぞれ得るステップと、前記スケーリングされたＣＰ値と前記スケーリングされたＰＰ値のうち低いほうの値を選択することにより、最小強度投射値（ＭＩＰ）を決定するステップと、前記最小強度投射値に基づいて皮膚表面と毛とを識別するステップと、を有する方法に関する。

本発明は更に、皮膚表面の近くの毛を検出するためのコンピュータプログラム製品であって、本発明による皮膚表面の近くの毛を検出するための方法をプロセッサに実行させるように動作可能なコンピュータプログラム製品に関する。

本発明によるヘアトリートメント装置における使用のための、複屈折体を構成する毛を検出するための光ベースの検出器を模式的に示す。 本発明による毛を複屈折体として検出する方法のフロー図を示す。 本発明によるヘアトリートメント装置における、２つの異なる波長を用いて複屈折体を構成する毛を検出するための光ベースの検出器を模式的に示す。 本発明による毛検出アルゴリズムにおける段階を示す画像を示す。 本発明による毛検出アルゴリズムにおける段階を示す画像を示す。 本発明による毛検出アルゴリズムにおける段階を示す画像を示す。 本発明によるヘアトリートメント装置の例を示す。

図１は、本発明によるヘアトリートメント装置における使用のための、複屈折体を構成する毛を検出するための光ベースの検出器１０を模式的に示す。光ベースの検出器１０は、人間又は動物の皮膚１２における毛１１を検出するように構成される。毛検出は、ＩＰＬ（超短パルス光）ベースの又はレーザベースの毛切断（シェービング）装置又は脱毛装置において有用となり得る。

図１の光ベースの検出器１０は、好適にはスペクトルの近赤外又は赤外領域における、レーザビームを発するためのレーザ光源１３を有する。例えば、７８５又は８５０ｎｍの波長を持つ光が利用され得る。明確に定義された偏光状態を持つ光ビームを提供するため、偏光子１９が利用される。入射偏光状態は、直線偏光又は楕円偏光状態であっても良い。光学素子１８は、偏光ビームを皮膚１２に合焦させる。光源１３及び／又は光学素子１８（の一部）に結合された制御ユニット１６が、レーザビームの正確な光路を制御し、複屈折性の毛の存在について検査される皮膚１２上の正確な位置を制御し、皮膚１２の走査直線又は２Ｄ領域を可能とする。

光が皮膚表面１２において反射される場合には、反射光は元の入射偏光を保持する。複屈折性の毛との光の相互作用が、光の偏光状態を変化させる。その結果、皮膚／毛のサンプルにおいて反射した光は、部分的に入射ビームと平行に偏光（ＰＰ）し、部分的に交差偏光（ＣＰ）する。反射光のＣＰ成分は、光が複屈折性の毛に当たった確率の尺度である。図１の光ベースの検出器１０において、光学素子１８が、皮膚表面１２で反射した光を、偏光スプリッタ１７に導く。偏光スプリッタ１７は、例えばファラデー回転子を利用しても良い。偏光スプリッタ１７は反射ビームを、次いで第１の光センサ１４ａに合焦させられるＰＰビームと、第２の光センサ１４ｂに合焦させられるＣＰビームと、に分割する。

プロセッサ１５は、光センサ１４ａ、１４ｂに結合され、ＣＰ及びＰＰ信号を受信し、これら信号を毛と皮膚とを識別するために利用する。プロセッサ１５は、入射レーザビームを制御し皮膚表面１２を走査するため、レーザ光源１３及び制御ユニット１６に結合されても良い。

任意に（図３参照）、異なる波長で光を発する付加的な第２のレーザ光源が使用される。国際特許出願公開WO2010/106480におけるように、異なる波長チャネルにおける偏光変化の違いが、毛と皮膚表面とを識別するために利用され得る。複数のレーザ光源及び異なる波長が利用される場合、異なる波長の反射光を別個に検出するために付加的なレーザが必要とされる。異なる光ビーム（異なる波長及び／又は異なる偏光状態）を組み合わせて、分割し、皮膚表面及び適切な光センサに向けて分割し合焦させるためには、付加的な光学素子が必要となる。該付加的な光学素子は、多色の光ビームを別個の単色の光ビームへと分割するためのダイクロイックビームスプリッタを含んでも良い。

図２は、本発明による、複屈折性の毛を検出するための方法のフロー図を示す。本方法は、発光ステップ２１で開始する。当該ステップにおいて、光源１３は少なくとも第１の波長の光を発し、偏光子１９が該光に明確に定義された入射偏光状態を持たせる。制御ユニット１６の制御の下、光学素子１８は、発せられた光ビームを皮膚表面１２における選択された位置に合焦させる。

発せられた光が皮膚１２に到達すると、該光は部分的に光ベースの検出器１０へと反射され戻される。光学素子１８は、該反射光を偏光スプリッタ１７に導き、該偏光スプリッタ１７において、該光がＰＰ信号とＣＰ信号とに分割される。ＰＰ検出ステップ２２において、第１の光センサ１４ａは、変化していない（ＰＰ）偏光を持つ光を検出し、入射偏光を持つ検出光を表すＰＰ値を供給する。ＣＰ検出ステップ２３において、第２の光センサ１４ｂは、変化した（ＣＰ）偏光を持つ光を検出し、異なる偏光を持つ検出光を表すＣＰ値を供給する。

光センサ１４ａ及び１４ｂはプロセッサ１５に結合され、該プロセッサ１５は得られたＰＰ値及びＣＰ値を処理して複屈折性の毛を検出する。ＰＰ値及びＣＰ値の処理は少なくとも、ＭＩＰステップ２４において、ＣＰ値とＰＰ値とのうち低いほうの値を最小強度投射（ＭＩＰ）値として選択することを有する。加えて、ＰＰ値に対するＣＰ値の比が算出されても良い。ＣＰ／ＰＰ比の使用は、複屈折性の毛１１を検出するための非常に高感度で特定性の高い手段であることを、実験が示している。ＣＰ値とＰＰ値との差又は絶対差を決定すること、又は両方の値の和により該絶対差を除算することのような他の選択肢は、皮膚１２と毛１１との識別において、あまり有効ではないことが示されている。

識別ステップ２５において、プロセッサ１５が、光ビームが複屈折性の毛で反射されたものか否かを決定する。該決定は、二値の正否決定であっても良いし、又は検査された位置において複屈折性の毛を見出す確率（典型的には０と１との間の値）に帰着しても良い。光ベースの検出器１０が１箇所の皮膚１２位置においてのみ測定をする場合には、該決定は、例えばＭＩＰ値を閾値と比較することによる、検査された位置におけるＭＩＰ値のみに基づくものであっても良い。実用的には、光ベースの検出器１０は、皮膚１２の或る領域を走査することとなる。プロセッサ１５は好適には、検査される位置において複屈折性の毛を見出す確率を決定する際、近くの位置のＭＩＰ値も考慮に入れる。

加えて、ＣＰ／ＰＰ比が、検査された位置において複屈折性の毛を見出す確率についての出力値として使用されても良い。皮膚１２と毛１１とを識別するための二値の正否決定を為すため、閾値が利用されても良い。より高度なバージョンの識別アルゴリズムにおいては、得られたＣＰ及びＰＰ信号に対して、他のデータ処理動作が実行される。斯かる更なるデータ処理動作の例は、図４乃至６における画像により示される。以下、毛／皮膚サンプルにおいて毛を検出するための毛検出アルゴリズム（の一部）の幾つかの例が説明される。詳細なアルゴリズム及び正確な数値パラメータが利用される場合、機能及びパラメータの両方は、異なる状況においては異なる態様で選択されても良いことは留意されるべきである。例えば、他のタイプの複屈折体を探す場合には、少なくともパラメータが変更されるべきである。しかしながら、以下に説明される検出方法の背後にある中核原理は、複屈折材料と非複屈折材料との識別が望ましい他の状況においても利用され得る。

図３は、２つの異なる波長を用いて複屈折体を構成する毛を検出するための光ベースの検出器を模式的に示す。この目的のため、異なる波長で光を発する第２の光源３３が備えられる。該光ベースの検出器は、例えば７８５ｎｍ及び８５０ｎｍの波長を使用しても良い。互いにあまり近くない波長を用いると、より高いコントラストが得られる。例えば、７８５ｎｍ及び１４００ｎｍの光が利用されても良い。第１の波長と第２の波長とについて別個にＣＰ及びＰＰ値を測定するため、付加的な光センサ３４ａ及び３４ｂが備えられる。プロセッサは、第１及び第２の波長についてＣＰ値及びＰＰ値を組み合わせ、該第１及び第２の波長について組み合わせられたＣＰ値及びＰＰ値に基づいてＭＩＰ値を決定するように動作可能である。該組み合わせられたＣＰ値及びＰＰ値は例えば、異なる波長についてのそれぞれの値の差（ＣＰ［λ_１］−ＣＰ［λ_２］、ＰＰ［λ_１］−ＰＰ［λ_２］）又は比（ＣＰ［λ_１］／ＣＰ［λ_２］、ＰＰ［λ_１］／ＰＰ［λ_２］）をとることにより得られても良い。代替としては、該組み合わせられたＣＰ値及びＰＰ値は、異なる波長についてのそれぞれの値の差と合計との比（（ＣＰ［λ_１］−ＣＰ［λ_２］）／（ＣＰ［λ_１］＋ＣＰ［λ_２］）、（ＰＰ［λ_１］−ＰＰ［λ_２］）／（ＰＰ［λ_１］＋ＰＰ［λ_２］））であっても良い。図３の実施例においては、異なる偏光の光を分割し、該光をそれぞれＣＰチャネル及びＰＰチャネルに導くため、ファラデー回転子１７が利用されている。異なる波長の光を分割するためダイクロイックフィルタ３５が利用され、それにより、別個の光センサ１４ａ／ｂ、３４ａ／ｂが、異なる波長についてＣＰ値及びＰＰ値を検出することができる。

図４乃至６は、本発明による毛検出アルゴリズムにおける種々の段階を示す画像を示す。図示されている画像は、単に説明するものであることに留意されたい。光ベースの検出器１０については、画像により表される値のみが重要である。光ベースの検出器１０は画像の幾つかを表示するためのディスプレイを持っても良いが、このことは必須ではない。例えば毛切断（シェービング）装置においては、いつ脱毛すべきかを決定するために確率値が利用されても良く、斯かる確率値は可視化される必要はない。

図４においては、左側の画像５１、５２が、３本の毛を有する皮膚領域の走査により得られたＣＰ値（上側の画像５１）及びＰＰ値（下側の画像５２）を示す。ＣＰ値５１は、通常の非複屈折性の皮膚部分については低く、複屈折性の毛の部分については高い。ＰＰ値５２は、通常の非複屈折性の皮膚部分については高く、複屈折性の毛の部分については低い。

光センサ１４ａ、１４ｂからの信号のダイナミックレンジは、皮膚及び毛のタイプ、並びに皮膚及び毛に対する刃の近さ及び角度に、大きく依存し得る。更に、センサ信号はセンサノイズにより汚染され得る。大きなダイナミックレンジに対処することを可能とするため、信号はディジタル化され、予め定義されたダイナミックレンジに対して前処理される。このことは、光センサ１４ａ、１４ｂとプロセッサ１５との間にある増幅器を制御することにより、又はプロセッサ１５自体により、実行されても良い。スケーリングは、検出された値の例えば移動平均、最近の最小値及び／又は最近の最大値に基づいても良い。以下の例においては、ＣＰ値が範囲［０，１００］にスケーリングされる。皮膚は低い強度信号（例えば４２）を示し、毛は高い強度信号（例えば９９）を示す。ＰＰ値は、［０，３００］の範囲にスケーリングされる。皮膚は高い強度（例えば１７５）により特徴付けられ、毛は低い強度（例えば９５）より特徴付けられる。例えば他のタイプの複屈折体を探す場合のような他の状況については、他の予め定義された範囲が、より有用となり得る。

ＣＰ画像５１において、幾つかの複屈折領域が丸く含まれている。これら領域のうち３つ（実線で囲まれたもの）は、毛を有する。２つの領域（点線で囲まれたもの）は、空気の泡を有する。他の２つの領域（同様に点線で囲まれたもの）は、他の毛ではない構造を有する。ＰＰ画像５２においては、一本の毛のみが明らかに見えており、他の２本は見えていない。空気の泡も明らかに見えている。本発明によれば、ＣＰ値５１及びＰＰ値５２が、走査された領域における全ての検査点についてＣＰ／ＰＰ比を算出するために利用される。ＣＰ及びＰＰ値をスケーリングするための以上に説明された範囲の例を用いることの利点は、ＣＰ値とＰＰ値とは毛については大きくは違わなく、ＣＰ／ＰＰ比は毛については１に近いことである。皮膚領域については、ＣＰ値が低くＰＰ値が高いため、非常に低いＣＰ／ＰＰ比に帰着する。このように得られる皮膚と毛との間の高いコントラストは、光ベースの検出器の感度を改善する。

図４におけるＣＰ／ＰＰ画像５３においては、３本の毛が明らかに見えており、２つの毛ではない構造も見えている。しかしながら、ＣＰ画像５１及びＰＰ画像５２に示されていた泡は消えている。斯くして、ＣＰ／ＰＰ画像は、元のＣＰ画像５１又はＰＰ画像５２よりも改善された特定性を示す。

図５において、ＣＰ／ＰＰ比値５３を更に処理するための２つのステップが示されている。第１に、複屈折性材料と非複屈折性材料との間のコントラストを更に向上させるため、識別関数が利用される。ＣＰ／ＰＰ比に適用される識別関数は、複屈折性材料と非複屈折性材料との間の遷移を表すＣＰ／ＰＰ比値間の急な傾き（本例においては、約０．５と約０．８との間）を持つＳ字形の関数である。例えば、以下の関数が利用されても良い：
０＜ｒ＜０．８について、５０（１＋ｔａｎｈ（３ｒ−２））
０．８＜ｒ＜３について、５０（１＋ｔａｎｈ（３ｒ−０．４））
ｒ＞３について、０
ここで、ｒはＣＰ／ＰＰの比値である。急な傾きを持つ斯かる識別関数を用いることの効果は、複屈折性材料から非複屈折性材料への、より鋭い遷移が得られることである。従って、非複屈折性の皮膚表面と複屈折性の毛との間のコントラストが強調されることとなる。第２の画像６２は、識別関数をＣＰ／ＰＰ比値５３に適用した結果を示す。

識別関数を適用した後、処理されたＣＰ／ＰＰデータ６２に対して勾配フィルタが適用されても良い。勾配フィルタは、位置に対するＣＰ／ＰＰ比の変化を決定する。各検査位置について、勾配フィルタは、近くの位置のＣＰ／ＰＰ比と比較したＣＰ／ＰＰ比の変化の割合に依存する出力を供給する。複屈折性の毛の端部において、変化の割合は高くなる。該端部から更に離れると、変化の割合は低くなる。

該勾配フィルタの例の出力値は、図５の第３の画像６３に示されるデータを取得するために利用される。この例は、第２の画像６２の処理されたＣＰ／ＰＰ比データに対して一次ガウシアン微分フィルタを適用することにより得られる。その結果は、各位置について複屈折性の毛の端部を有する確率を示す、端部確率マップ６３である。勾配処理により、毛の２つの毛端部が反対の符号を持つ。

例えば有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを用いるもののような、更なるフィルタリングステップが、端部における高い強度の連続性を確実にし、非常に狭く細長い構造（例えば産毛）のような毛ではない異常値を取り除くために実行されても良い。図５の端部確率マップ６３を得るため、４０μｍの広がりをカバーするため１０タップフィルタが利用される。このことは、薄く細長い毛ではない構造及び産毛の両方とも誤って検出されないことを確実にする。更なる任意のデータ処理ステップにおいては、選択されたｇ_ｃよりも大きな絶対値全てが１００に設定され、残りの値が範囲［−１００，１００］にスケーリングされる。その結果の端部確率マップ６３が、図５に示される。当該端部確率マップ６３において、３本の毛（丸で囲まれたもの）が明確に見えている。

本例における勾配フィルタは図５における第２の画像の処理されたＣＰ／ＰＰデータ６２に適用されるが、該勾配フィルタをＣＰ／ＰＰ比データ５３に直接適用することも可能であることに留意されたい。

図６は、光ベースの検出器がどのように異なる有用な形態に処理され得るかの更なる例を示す。事前処理されたＣＰデータ５１（強度が［０，１００］にスケーリングされているものとする）において、皮膚は低強度信号（例えば４２）を示し、毛は高強度信号（例えば９９）を示す。事前処理されたＰＰデータ５２（［０，３００］の強度範囲を持つ）において、皮膚は高い強度（例えば１７５）により特徴付けられ、毛は低い強度（例えば９５）により特徴付けられる。画素毎に各データセットの最小値（最小強度投射（ＭＩＰ）とも呼ばれる）をとることは、毛については高い強度値を返し、皮膚領域については低い強度値を返す。殆どの場合、このことはＣＰデータ５１のみについても当てはまるが、毛ではない構造が含まれる幾つかの例においては、ＣＰデータ５１は高くなり、ＰＰデータ５２が低くなり得る（例えば７２と２９）。それ故、ＭＩＰ手法は、皮膚と毛との堅固な識別を実現する。ＣＰ及びＰＰデータの最小値をとることの結果は、図６における上側の画像７１に示される。前述のものと同様に、ＭＩＰデータ７１を後処理し、高い強度の連続性を確実にし、センサノイズを低減させるために、ＦＩＲフィルタが利用されても良い。図５のＣＰ／ＰＰ比手法に比較して、当該「ＭＩＰマップ」７１が毛ではない構造を除去するのに有用であるが、毛と空気の泡との識別においてはあまり好適ではないことが明らかである。

本発明によるアルゴリズムの好適な実装においては、ＭＩＰデータ７１と端部確率マップ６３とが組み合わせられ、走査された皮膚／毛サンプルにおいてどこに毛が見出されるかについての最終的な決定を為す。以上に議論されたように、端部確率マップに帰着するＣＰ／ＰＰ手法は、毛と空気の泡とを識別することにおいて非常に有効であり、一方でＭＩＰ手法は、毛と他の毛ではない構造とを効果的に識別する。両方の手法を組み合わせることは、優れた感度及び特定性を持つ毛検出アルゴリズムに帰着し得る。両方の手法を組み合わせるためのアルゴリズムは、毛を有する高い確率（ＭＩＰデータ７１における高い値）を持ち、近くの位置に毛の端部を見出す高い確率（近くの点について端部確率マップ６３における高い値）を持つ点を探すべきである。斯かる組み合わせを為すためのアルゴリズムの一例は、
０．７ｍａｘ（ｐ_ｇ［ｎ−２０，…，ｎ］）＋０．３ｐ_ｍ［ｎ］＞ｄ_ｎの場合、ｈ（ｎ）＝１であり、そうでなければｈ（ｎ）＝０
である。ここでｐ_ｇ［ｎ］は端部確率値を示し、ｐ_ｍ［ｎ］はＭＩＰ値を示し、ｈ（ｎ）＝１は位置ｎにおける検出される毛を示す。ｄ_ｒは、実験的に決定される閾値である。当該アルゴリズムは、前の２０点（各走査ステップが４μｍである場合、８０μｍ）におけるどこかで第１の毛端部を持つ毛位置を探す。該アルゴリズムは、第２の毛端部を考慮に入れるため、以下のように適合されても良い。
０．３ｍａｘ（ｐ_ｇ［ｎ−２０，…，ｎ］）＋０．５ｐ_ｍ［ｎ］−０．２ｍｉｎ（ｐ_ｇ［ｎ，…，ｎ＋２０］）＞ｄ_ｎの場合、ｈ（ｎ）＝１であり、そうでなければｈ（ｎ）＝０
ここでｐ_ｇ［ｎ］は端部確率値を示し、ｐ_ｍ［ｎ］はＭＩＰ値を示し、ｈ（ｎ）＝１は位置ｎにおける検出される毛を示す。ｄ_ｒは、実験的に決定される閾値である。図６の右側における二値画像７３は、ＭＩＰマップ７１と図４の端部確率マップ６３との組み合わせの結果を示す。ここでは、明らかに３本の毛が見え、空気の泡又はその他の毛ではない構造は見えない。斯くして、この組み合わせられた手法は、非常に高感度で特定性の高い毛検出アルゴリズムに帰着する。

図７は、本発明によるヘアトリートメント装置の例を示す。図示されるヘアトリートメント装置は、毛を切断する又は短くするためのレーザベースの毛切断（シェービング）装置８０である。毛切断装置８０は、図１を参照しながら以上に説明されたものと同様の、複屈折体を構成する毛を検出するための光ベースの検出器を有する。同一の参照番号は、同様の特徴に対応する。以上において既に議論した特徴に加え、毛切断装置８０は、光又は接触窓８３を有しても良く、浸漬流体８４を塗布しても良い。例えば、流体８４は、光窓８３の屈折率と皮膚１２の屈折率との中間である屈折率を持つ、屈折率整合流体であっても良い。好適には、全ての屈折率が略等しい。このことは、皮膚１２からの反射を低下させる。流体８４はまた、皮膚１２を冷却又は処置する目的のために選択されても良い。更に、接触窓８３は任意であるが、毛１１の位置を決定するための基準として機能することを支援する。

毛切断装置８０は、毛１１を検出するためのみならず毛を切断するためにもレーザ光源１３を使用しても良い。レーザ光源１３が切断のために利用される場合には、レーザ光源１３は、毛を検出するときとは異なるパワーレベルで動作しても良い。代替としては、毛１１の切断のために別個のレーザ光源（図示されていない）が使用されても良い。

毛検出及び切断処理の制御は、プロセッサ１５により実行されても良いし、又は光ベースの検出器及び毛切断レーザ光源に結合された更なるプロセッサ（図示されていない）により実行されても良い。プロセッサ１５又は更なるプロセッサは、該光ベースの検出器が毛の存在を検出している又は検出した皮膚表面の近くの位置において、毛切断レーザを作動させるように構成される。この目的のため、検出レーザビーム及び毛切断レーザビームは、皮膚表面上を走査させられる。当業者は、この目的のための適切な走査手段を構成することが可能であり、その例は例えば国際特許出願公開WO00/062700、WO2005/099607又はWO2010/143108より知られている。

本発明は、コンピュータプログラム、特に本発明を実行するように構成された、担体上又は担体中のコンピュータプログラムにも拡張されることは、理解されるであろう。該プログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、部分的にコンパイルされた形態のようなコード中間ソース及びオブジェクトコード、又は本発明による方法の実装における使用に適した他のいずれかの形態であっても良い。斯かるプログラムは、多くの異なる構造的な設計を持ち得ることも理解されるであろう。例えば、本発明による方法又はシステムの機能を実装するプログラムコードは、１つ以上のサブルーチンに分割されても良い。これらサブルーチンに機能を分散させる多くの方法が、当業者には明らかであろう。これらサブルーチンは、１つの実行可能ファイルに合わせて保存され、内蔵型プログラムを形成しても良い。斯かる実行可能ファイルは、例えばプロセッサ命令及び／又はインタプリタ命令（例えばＪａｖａ（登録商標）インタプリタ命令）のような、コンピュータ実行可能な命令を有しても良い。代替として、これらサブルーチンの１つ以上又は全てが、少なくとも１つの外部のライブラリファイルに保存され、例えば実行時に、静的又は動的にメインプログラムとリンクされても良い。メインプログラムは、これらサブルーチンの少なくとも１つに対する少なくとも１つの呼び出しを含む。また、これらサブルーチンは、互いに対する関数呼び出しを有しても良い。コンピュータプログラムに関連する実施例は、開示された方法の少なくとも１つの処理ステップの各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これら命令はサブルーチンに分割されても良く、及び／又は静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに保存されても良い。コンピュータプログラムに関連する他の実施例は、開示されたシステム及び／又は製品の少なくとも１つの手段の各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これら命令はサブルーチンに分割されても良く、及び／又は静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに保存されても良い。

コンピュータプログラムの担体は、該プログラムを担持することが可能ないずれのエンティティ又は装置であっても良い。例えば、該担体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ若しくは半導体ＲＯＭといったＲＯＭのような記憶媒体、又は例えばフロッピー（登録商標）若しくはハードディスクのような磁気記録媒体を含んでも良い。更に、該担体は、電気若しくは光ケーブル、無線、又はその他の手段を介して搬送され得る、電気又は光信号のような、送信可能な媒体であっても良い。該プログラムが斯かる信号において実施化される場合には、該担体は斯かるケーブル又はその他の装置若しくは手段により構成されても良い。代替として、該担体は、関連する方法を実行するように又は関連する方法の実行における使用のために構成された、該プログラムが組み込まれた集積回路であっても良い。
上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims (14)

1. 皮膚表面の近くの毛を検出するための光ベースの検出器を有するヘアトリートメント装置であって、前記光ベースの検出器は、
   入射偏光を持つ少なくとも第１の波長の光放射を皮膚表面に向けて発するための光源と、
   前記皮膚表面において反射される光を検出するための光センサであって、前記入射偏光を持つ光と異なる偏光を持つ光とを別個に検出することが可能であり、前記入射偏光を持つ検出光を表す平行偏光値と、異なる偏光を持つ検出光を表す交差偏光値とを供給する、光センサと、
   前記光センサに結合されたプロセッサであって、
   校正手順に基づいて、前記交差偏光値及び前記平行偏光値をそれぞれのダイナミックレンジにスケーリングし、スケーリングされた交差偏光値及びスケーリングされた平行偏光値をそれぞれ得て、
   前記スケーリングされた交差偏光値と前記スケーリングされた平行偏光値のうち低いほうの値を選択することにより、最小強度投射値を決定し、
   前記最小強度投射値に基づいて皮膚表面と毛とを識別するように動作可能な、プロセッサと、
   を有するヘアトリートメント装置。
2. 前記それぞれのダイナミックレンジは、背景測定及び拡散基準を含む校正手順に基づいて決定される、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
3. 前記平行偏光値についてのダイナミックレンジの広さは、前記交差偏光値についてのダイナミックレンジの広さの約３倍である、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
4. 前記プロセッサは更に、前記スケーリングされた交差偏光値と前記スケーリングされた平行偏光値との比を算出し、前記算出された比に更に基づいて皮膚表面と毛とを識別するように動作可能である、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
5. 前記プロセッサは更に、前記算出された比を更に処理するため、急な傾きを持つＳ字形の関数である識別関数を利用するように動作可能である、請求項４に記載のヘアトリートメント装置。
6. 前記識別関数は、前記算出された比の又は前記算出された比の線形関数の双曲線正接を有する、請求項５に記載のヘアトリートメント装置。
7. 前記光ベースの検出器は更に、前記皮膚表面の近くの複数の位置において光放射を発するように前記光源を制御し、それぞれの位置において前記光センサを用いて反射光を検出するための、制御ユニットを有し、前記プロセッサは更に、それぞれの位置において対応する最小強度投射値を示す最小強度投射マップを提供するように動作可能である、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
8. 前記複数の位置は１次元の走査線を形成する、請求項７に記載のヘアトリートメント装置。
9. 複数の前記１次元の走査線があわせて２次元の走査面を形成する、請求項８に記載のヘアトリートメント装置。
10. 前記プロセッサは更に、平行偏光値に対する対応する交差偏光値の比を各位置において決定することにより比マップを算出し、前記比マップに対して勾配フィルタを適用して、各位置について毛の端部の存在の確率を示す端部確率マップを取得し、前記端部確率マップ及び最小強度投射マップを組み合わせて、どこに毛が予期されるかを示すバイナリマップを生成するように動作可能である、請求項７に記載のヘアトリートメント装置。
11. 前記光源は更に、第２の波長の光放射を発するように構成され、前記光源は、前記第１の波長と前記第２の波長とで別個の交差偏光値及び平行偏光値を提供するように構成され、前記プロセッサは更に、前記第１の波長及び前記第２の波長について前記交差偏光値及び前記平行偏光値を組み合わせ、前記第１の波長及び前記第２の波長について前記組み合わせられた交差偏光値及び平行偏光値に基づいて前記最小強度投射値を決定するように動作可能である、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
12. 毛切断レーザ光源と、前記光ベースの検出器に結合された更なるプロセッサと、を更に有し、前記更なるプロセッサは、前記光ベースの検出器が毛の存在を検出した皮膚表面の位置において、前記毛切断レーザ光源を作動させるように構成される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のヘアトリートメント装置。
13. 皮膚表面の近くの毛を検出するための方法であって、前記方法は、
    入射偏光を持つ少なくとも第１の波長の光放射を皮膚表面に向けて発するステップと、
    前記皮膚表面において反射される前記入射偏光を持つ光を検出し、前記入射偏光を持つ検出光を表す平行偏光値を供給するステップと、
    前記皮膚表面において反射される異なる偏光を持つ光を検出し、前記異なる偏光を持つ検出光を表す交差偏光値を供給するステップと、
    校正手順に基づいて、前記交差偏光値及び前記平行偏光値をそれぞれのダイナミックレンジにスケーリングし、スケーリングされた交差偏光値及びスケーリングされた平行偏光値をそれぞれ得るステップと、
    前記スケーリングされた交差偏光値と前記スケーリングされた平行偏光値のうち低いほうの値を選択することにより、最小強度投射値を決定するステップと、
    前記最小強度投射値に基づいて皮膚表面と毛とを識別するステップと、
    を有する方法。
14. 皮膚表面の近くの毛を検出するためのコンピュータプログラム製品であって、請求項１３に記載の方法をプロセッサに実行させるように動作可能なコンピュータプログラム製品。

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