JP2020103811A - 肌状態計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】皮膚の所定部位で複数種の拡大画像を撮るにあたり、スイッチ操作による手ぶれを解消する。【解決手段】肌状態計測装置１が、皮膚温を計測する温度センサと、該温度センサで計測した温度をモニターするモニタリング手段と、皮膚の所定部位に対して複数種の画像の連写が可能な撮像部を備える。肌状態計測装置１は、皮膚温の計測開始後、モニタリング手段でモニターしている温度の変動が所定範囲に収束した場合に撮像部が前記連写を開始する。【選択図】図６

Description

本発明は、肌状態計測装置に関する。

化粧品の対面販売や美容カウンセリングなどで肌状態を計測するツールとして、皮膚温を計測する温度センサ、水分量を計測する水分センサ、皮脂量を計測する皮脂センサ、及び弾力性を計測する弾力性センサを組み込んだセンサ部と、皮膚の拡大画像を撮るカメラ部とを有する肌状態計測装置がある。このカメラ部では、皮膚の表面凹凸の観察に適した反射画像（表面反射光画像）と、毛細血管の分布や色素沈着などの観察に適した無反射画像（内部反射光による肌色画像）を撮ることができ、反射画像を撮るＯＮ・ＯＦＦスイッチと無反射画像を撮るＯＮ・ＯＦＦスイッチがそれぞれ設けられている（特許文献１）。

また、肌を透過した光で形成され、肌の透明感の評価に有用な透明感画像を撮像する撮像部と上述のセンサ部とを一体に組み込んだ肌状態計測装置が知られている（特許文献２、特許文献３）。これらの装置では、撮像部や各センサのＯＮ・ＯＦＦの操作を、該装置に設けられた操作部を操作者が手で操作することにより行う。

一方、肌の拡大画像を撮る場合の照明としては、表面凹凸を視覚的に捉えて観察するには側射光が適し、全体の色調や表面の粗滑状態を観察するには落射光が適していることが知られている。これに関し、側射照明と落射照明を切替可能にした照明装置が提案されている（特許文献４）。

特開２００２−３５５２２３号公報 特開２０１１−１３０８０６号公報 特開２０１３−１２１４０９号公報 特開平５−１９９４４２号公報

肌状態を画像から多面的に解析するには、皮膚温等を計測した部位において、表面反射光又は内部反射光画像、側射照明又は落射照明画像、透過光又は反射光画像など照明方法や受光方法を変えた複数種の拡大画像を同一の撮像位置で一気に撮ることが好ましい。

しかしながら、例えば皮膚の所定部位で複数種の拡大画像を撮るために肌状態計測装置の操作部で多方向スイッチを操作したり、ＯＮ・ＯＦＦスイッチを操作したりすると手ぶれにより撮像位置がずれたり、ピンぼけが生じたりする。即ち、一般に、肌状態を計測する装置では、倍率４０倍程度の拡大画像を撮るため、手ぶれによる撮像位置のずれやぼけの影響は大きく、手ぶれにより解析精度が大きく低減することが懸念される。

これに対し、本発明は、皮膚の所定部位で複数種の拡大画像を撮るにあたり、スイッチ操作による手ぶれを解消することを課題とする。

本発明者は、温度センサで皮膚温を計測する場合、該温度センサで計測される温度は当初の環境温度から本来の皮膚温に変動しながら収束していくが、この温度の変動が所定範囲に収束したことを検出し、この検出を契機として複数種の画像の連写を行うと、画像を撮るために操作者が行うスイッチ操作が不要となり、スイッチ操作による手ぶれが解消されることを想到し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、皮膚温を計測する温度センサと、該温度センサで計測した温度をモニターするモニタリング手段と、皮膚の所定部位に対して複数種の画像の連写が可能な撮像部を備えた肌状態計測装置であって、皮膚温の計測開始後、モニタリング手段でモニターしている温度の変動が所定範囲に収束した場合に撮像部が前記連写を開始する肌状態計測装置を提供する。

本発明の肌状態計測装置によれば、温度センサで皮膚温の計測を開始後、計測された温度の変動が所定範囲に収束した場合に、撮像部が皮膚の所定部位に対して複数種の画像の連写を開始するので、肌状態計測装置の操作者は画像を撮るためのスイッチ操作が不要となり、スイッチ操作に伴う手ぶれが生じない。したがって、複数種の画像を位置ずれなく同一位置で撮ることが可能となり、手ぶれによるピンぼけも解消することができる。

図１Ａは、実施例の肌状態計測装置の斜視図である。 図１Ｂは、スタンドに置かれた実施例の肌状態計測装置の斜視図である。 図２は、実施例の肌状態計測装置の（ａ）上面図（ディスプレイ側）及び（ｂ）底面図（撮像部側）である。 図３は、実施例の肌状態計測装置のモニタリング手段でモニターした温度の経時的変化を示す図である。 図４は、実施例の肌状態計測装置のモニタリング手段において温度の変化速度を算出する方法の説明図である。 図５Ａは、落射照明画像の撮像方法の説明図である。 図５Ｂは、側射照明画像の撮像方法の説明図である。 図５Ｃは、肌色画像の撮像方法の説明図である。 図５Ｄは、透明感画像の撮像方法の説明図である。 図６は、実施例の肌状態計測装置の撮像部で皮膚の所定部位の同一位置において複数種の画像を撮る場合の操作フローである。

以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図において、同一符号は同一または同等の構成要素を表している。

（全体構成）
図１Ａは、本発明の一実施例の肌状態計測装置１をディスプレイ２側から見た斜視図であり、図２はその（ａ）上面図（ディスプレイ側）及び（ｂ）底面図（撮像部側）である。

肌状態計測装置１は、皮膚温を計測する温度センサと、温度センサで計測した温度をモニターするモニタリング手段と、皮膚の所定部位に対して複数種の画像の連写が可能な撮像部を備えている。図２（ｂ）において符号３は温度センサの感熱部であり、符号１１は撮像部の開口部である。この肌状態計測装置１は、温度センサで皮膚温を計測開始した後、モニタリング手段でモニターしている温度の変動が所定範囲に収束したことを検出し、その検出を契機として撮像部が連写を開始することを特徴としている。

なお、撮像部の開口部１１側の肌状態計測装置１の表面には、水分センサ２２、弾力性センサ２３、発汗センサ２４及び皮脂センサ２５が可動面２１に搭載されたマルチセンサ２０が設けられている。マルチセンサ２０を構成する各センサは特開２０１３−１２１４０９号公報（特許文献３）及び同公報で引用されている特開２００９−１５３７２７号公報、特開２０１１−１３０８０５号公報、特開２０１１―１３０８０６号公報に記載されている対応するセンサと同様に構成することができる。本発明の肌状態計測装置には、図２に示した水分センサ２２、弾力性センサ２３、発汗センサ２４及び皮脂センサ２５に限らず、必要に応じて接触式温度計、その他各種センサを搭載することができる。

撮像された画像や各センサによる計測データは肌状態計測装置１内に設けられているマイクロコンピュータの記憶装置に記録される。

また、肌状態計測装置１は、主電源のＯＮ・ＯＦＦを行うメインスイッチ５、各種操作を行うセンターボタン６を有する。ディスプレイ２はタッチパネルとなっており、肌状態計測装置１で計測する計測メニューの選択画面が表示され、タッチすることで選択できるようになっている。また、ディスプレイ２には計測結果を表示させることもできる。

肌状態計測装置１は、図１Ｂに示すようにスタンド４に着脱自在に載置される。スタンド４には、電源コネクタ、ＬＡＮコネクタ、ＵＳＢコネクタが設けられており、肌状態計測装置１がスタンド４に載置されると肌状態計測装置１の内部バッテリーに充電が行われる。また、肌状態計測装置１はスタンド４に載置された状態で該スタンド４に接続されている外部のコンピュータに接続することが可能となり、肌状態計測装置１で計測された各種のデータを外部のコンピュータ等で解析することが可能となっている。

（温度センサ）
温度センサとしては、非接触式温度計である放射温度計を使用することが好ましい。皮膚温を非接触で計測すると、温度センサで計測される温度変動が皮膚本来の温度に収束するまでにタイムラグが生じる。このため、モニタリング手段でこの収束状況をモニターし、温度変動が所定範囲に収束した場合に、撮像部に連写を開始させるトリガ信号を発生させることができる。放射温度計の中でも、測定距離が短く測定範囲（標的サイズ）が広い物が好ましい。なお、本発明において温度センサとしては、放射温度計の他にサーモグラフィー等を用いることもできる。

（モニタリング手段）
モニタリング手段は、温度センサで計測した温度をモニターし、モニターしている温度の経時的な変動が所定範囲に収束した時点を検出する。この検出は、例えば、モニターしている温度の変化速度が所定範囲内になったとき、又は温度の変動幅が所定範囲内になったときを検出することにより行うことができる。

より具体的には、図３は頬又は額の温度を放射温度計で測定した場合の典型的な温度の経時的な変化を表したものである。このように、計測される温度は変動しながら皮膚温に収束していく。そこで、皮膚温の測定開始（即ちモニター開始）以降０．０５〜０．２秒間隔（例えば図４では０．２秒間隔）で温度をサンプリングし、１秒間の温度変化の傾きを最小二乗法で算出し、これを温度の変化速度とする。温度の変化速度は、サンプリングの進行に伴いサンプリング時間をずらしたものを逐次計算していく。また、温度の変化速度の算出と同時に移動平均も算出する。

モニタリング手段は温度の変化速度が所定の範囲、例えば、好ましくは−１．６×１０^-3〜１．６×１０^-3℃／秒の範囲になったときを検出し、その直後にトリガ信号を発生する。また、このときの移動平均の温度を皮膚温として記憶することが好ましい。皮膚温の計測開始後、変化速度がこの範囲になるまでに通常約２秒を要する。

一方、温度の変化速度に代えて温度の変動幅により、温度の経時的な変動が所定範囲に収束した時点を検出する場合には、例えば、モニターしている温度を上述のようにサンプリングし、サンプリングした温度の１秒間の標準偏差を逐次計算していき、標準偏差が所定範囲内になった時点を検出すればよい。

温度の変化速度又は標準偏差が上述の範囲内に入った以降の温度は安定しており、例えば、放射温度計で２０代〜６０代の女性、各年代４０名、合計２００名の頬と額の温度を０．１秒間隔で測定したところ、温度の変化速度が−１．６×１０^-3〜１．６×１０^-3℃／秒の範囲になった以降の１秒間（区間１）で温度の平均と標準偏差と変化速度はそれぞれ次のようになり、次の１秒間（区間２）でも同様であった。
頬：平均３１．４３℃、標準偏差０．７０、温度の変化速度３．７×１０^-4℃／秒
額：平均３２．７２℃、標準偏差０．６２、温度の変化速度２．１×１０^-4℃／秒

なお、温度センサで計測した温度をモニターする機能や、モニターした温度から所定間隔で温度をサンプリングし、上述のように温度の変化速度を算出し、算出した変化速度が所定範囲になった時点を検出する機能や、その検出時点でトリガ信号を発生させる機能は、マイクロコンピュータを用いて形成することができる。

（撮像部）
本発明において撮像部は、イメージセンサ、撮像用レンズ、照明装置、シャッター及びシャッターを駆動させるコントローラを有し、必要に応じて偏光板、照明系レンズ等を有する。また、撮像部は、皮膚の所定部位に対して複数種の画像を順次連写する機能を備えている。

撮像部が撮る画像の種類としては、照明角度の点からは落射照明画像又は側射照明画像をあげることができ、照明光と撮像光の偏光の有無の点からは表面反射光画像又は内部反射光画像（肌色画像）をあげることができ、画像を反射光で形成するか透過光で形成するかの点からは反射光画像又は透過光画像をあげることができ、さらに、透過光画像では皮膚表面で照明光を入射させる位置と撮像光を受光する位置とを異ならせることにより皮膚の透明感を評価できる透明感画像を形成することができる。画像の種類としては、必要に応じてこれらの観点を適宜組み合わせ、２種以上、好ましくは３種以上の画像とする。

例えば、図５Ａに示した撮像部１０Ａは、鏡筒１２内にイメージセンサとしてＣＭＯＳ１３と、照明装置としてＬＥＤ１４ａを有する。ＣＭＯＳ１３は、開口部１１の真上に形成され、ＬＥＤ１４ａはＣＭＯＳ１３の横に配置され、開口部１１のほぼ真上にある。そこで、開口部１１を肌Ｓの所定の撮像部位に当て、ＬＥＤ１４ａから照明光を照射すると、その反射光が結像レンズ１５を通り、ＣＭＯＳ１３に落射照明画像が形成される。落射照明画像によれば、肌のキメなどの情報を定量的に観察することができる。

図５Ｂに示した撮像部１０Ｂは、図５Ａに示した撮像部１０Ａに対し、ＬＥＤ１４ｂを結像レンズ１５の側方に配置すると共に、鏡筒１２内の開口部１１の周りにリングレンズ１６を配置したものである。この撮像部１０Ｂによれば、照明光が結像レンズ１５の側方のＬＥＤ１４ｂから出射され、リングレンズ１６で屈曲し、開口部１１にある肌Ｓに低い角度で入射し、ＣＭＯＳ１３に側射照明画像が形成される。側射照明画像では、肌の表面の凹凸やキメをはっきり捉えることができる。

図５Ｃに示した撮像部１０Ｃは、図５Ａに示した撮像部１０Ａに対し、ＬＥＤ１４ａの前面に偏光板１７ａを配置すると共に、結像レンズ１５の前面にも偏光板１７ｂを配置し、双方の偏光板１７ａ、１７ｂの偏光方向を直交させたものである。これにより、肌Ｓの表面反射光が偏光板１７ｂでカットされ、ＣＭＯＳ１３には肌の内部反射光画像（肌色画像）が形成される。内部反射光画像では、肌の表面凹凸によらず、肌の色を観察することが可能となる。

図５Ｄに示した撮像部１０Ｄは、図５Ａに示した撮像部１０Ａに対し、ＣＭＯＳ１３の横のＬＥＤ１４ａを消灯し、開口部１１近傍の鏡筒１２の外側にＬＥＤ１４ｃを設け、ＬＥＤ１４ｃから肌Ｓに入射した光のうち肌Ｓを透過した光を開口部１１から受光し、ＣＭＯＳ１３に透過光画像が形成されるようにしたものである。この透過光画像は肌の透明感が反映されたものとなり、透明感画像といわれる。なお、透明感画像を撮るにあたり、照明光の表面反射光がイメージセンサで受光されることを確実に防止するために偏光板を使用してもよく、受光光量を上げて画像を見やすくするために偏光板を省略してもよい。

個々の肌状態計測装置において、連写させる画像の種類や数は、当該肌状態計測装置の用途に応じて適宜定めることができる。例えば、店頭における一般的な美容カウンセリングでは、落射照明画像、内部反射光画像、透明感画像を順次切り替えればよく、実施例の肌状態計測装置１ではこの３種の画像が連写される。一方、肌のキメの観察を主眼に置く場合には、落射照明画像、側射照明画像、内部反射光画像を順次切り替えればよい。

なお、上述のいずれの種類の画像でも、結像レンズ１５は定焦点とし、開口部１１に当てられた肌Ｓの表面にピントが合うようにすることが好ましい。これにより、合焦操作を省略し、複数種の画像を連写させても各画像を鮮明に撮ることができる。また、画像の倍率を３０〜５０倍にできるように、結像レンズ１５等で構成されるレンズ系を選択することが好ましい。

本発明において、皮膚の所定部位で複数種の画像を同一撮像位置で順次連写する方法自体には特に制限はなく、特開２０１０−８８５９９号公報、２０１２−２３４０８１号公報等に記載の照明装置と同様に行うことができる。また、一つの鏡筒１２に落射照明画像用のＬＥＤ１４ａと側射照明画像用のＬＥＤ１４ｂと透明感画像用のＬＥＤ１４ｃを設けておき、それらを連写に同期させて点灯または消灯してもよい。偏光板１７ａ、１７ｂの使用の有無を連写に同期させて変更できるように、例えば、偏光板として、部分的に偏光フィルタが貼着されている回転板を使用し、その回転板を回転させることにより偏光フィルタの使用の有無が迅速に切り替わるようにしてもよい。

連写の速度としては、照明の光量が安定する点から、１画像あたり０．８〜１．２秒とすることが好ましい。

本発明の肌状態計測装置の撮像部は、複数種の画像を順次切り替える連写が、モニタリング手段でモニターしている温度の変動が所定範囲に収束した場合に、自動的に開始することを特徴としている。そのため、本発明では、前述のようにモニタリング手段でトリガ信号を発生させ、撮像部で、そのトリガ信号が検知されると速やかに連写が開始されるようにすること、特にトリガ信号を検知した直後に連写が開始されるようにすることが好ましい。これにより、手で連写を開始させるスイッチ操作をすることが不要となり、スイッチ操作に伴う手ぶれが解消し、同一撮像位置で撮った複数種の画像を得られ、これらを精確に対比することが可能となる。また、トリガ信号を受けた直後に連写が開始することにより、皮膚温の計測から複数種の画像の取得までの一連の計測に要する時間を最短にすることがきる。

なお、一般に、画像のコントラストの測定によりオートフォーカスし、合焦した時にシャッターが切られるようにする技術が知られている。そこで、連写開始のスイッチ操作に伴う手ぶれを解消するために、コントラストを測定する技術を使用することも考えられる。しかしながら、コントラストの測定によりオートフォーカスさせる技術は、被写体が色白の皮膚やキメのない皮膚の場合には有効ではない。

また、連写開始のスイッチ操作に伴う手ぶれを解消するために、皮膚温の計測開始後、所定時間が経過した時点で自動的に連写が開始するように設定することも可能である。しかしながら、この場合には皮膚温の計測開始から撮像開始までの時間を一律に定めるために、個々の撮像場面において皮膚温の計測開始から撮像開始までの時間を最短にすることができない。

（複数種の画像の連写の操作フロー）
図６は、実施例の肌状態計測装置１を用いて、肌の所定部位の同一位置で複数種の画像を連写する場合の操作フローである。

まず、メインスイッチ５を入れ、タッチパネル式ディスプレイ２に表示されたメニューの中から「撮影開始」を選択する。

また、肌状態測定装置１の温度センサの感熱部３を肌の所定部位に当てる。上述の「撮影開始」の選択によりモニタリング手段は、温度センサで検出された温度のモニターを開始し、温度の変化速度と移動平均を所定時間間隔で逐次求める。

モニタリング手段でモニターしている温度の変化速度が所定範囲に入ったら、その直後に撮像部が自動的に落射照明画像、内部反射光画像及び透明感画像の連写を開始する。連写された画像は、肌の所定部位の同一撮像位置で撮られた画像となる。

連写をしている間に、モニタリング手段における皮膚温のモニタリングや皮膚温（移動平均）の計測が終了する。

なお、必要に応じて、温度の変化速度に基づく上述の連写開始とは別個に、手動で連写を開始できるようにしてもよく、落射照明画像、内部反射光画像及び透明感画像の各画像を別個に撮れるようにしてもよい。

以上の操作で得られた種々の画像や皮膚温等のデータは、肌状態計測装置１が備える記憶部に保存される。

（マルチセンサによる計測の操作フロー）
実施例の肌状態計測装置１において、マルチセンサ２０での計測は、上述の画像の連写とは独立的に行うことができる。画像の連写と同様に、モニタリング手段でモニターしている温度の変化速度が所定範囲に入ったら、マルチセンサ２０における各センサでの計測を開始してもよく、別個のタイミングで開始してもよい。
マルチセンサ２０で得られた計測データも肌状態計測装置１が備える記憶部に保存される

以上、実施例の肌状態計測装置１に基づいて本発明の肌状態計測装置を説明したが、本発明の肌状態計測装置は、皮膚の所定部位に対し、撮像部で複数種の画像を連写するにあたり、まず、皮膚温を計測し、計測した温度の変動が所定範囲に収束したことを検出し、それを契機として連写を開始することを特徴としており、連写する画像の種類や個々の画像の撮像方法等については種々の態様をとることができる。

また、肌状態計測装置１では、必要に応じてマルチセンサ２０の搭載を省略してもよく、マルチセンサ２０に代えて種々の肌のセンサを搭載することもできる。

１ 肌状態計測装置
２ ディスプレイ
３ 温度センサの感熱部
４ スタンド
５ メインスイッチ
６ センターボタン
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 撮像部
１１ 撮像部の開口部
１２ 鏡筒
１３ ＣＭＯＳ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ ＬＥＤ
１５ 結像レンズ
１６ リングレンズ
１７ａ、１７ｂ 偏光板
２０ マルチセンサ
２１ 可動面
２２ 水分センサ
２３ 弾力性センサ
２４ 発汗センサ
２５ 皮脂センサ
Ｓ 肌

Claims (6)

1. 皮膚温を計測する温度センサと、該温度センサで計測した温度をモニターするモニタリング手段と、皮膚の所定部位に対して複数種の画像の連写が可能な撮像部を備えた肌状態計測装置であって、
   皮膚温の計測開始後、モニタリング手段でモニターしている温度の変動が所定範囲に収束した場合に撮像部が前記連写を開始する肌状態計測装置。
2. モニタリング手段が、モニターしている温度の変化速度を経時的に算出し、温度の変化速度が所定範囲内になった場合に、撮像部が連写を開始する請求項１記載の肌状態計測装置。
3. 温度の変化速度が所定範囲内になった直後に撮像部が連写を開始する請求項２記載の肌状態計測装置。
4. 温度センサが、放射温度計である請求項１〜３のいずれかに記載の肌状態計測装置。
5. 複数種の画像が、落射照明画像、側射照明画像、内部反射光による肌色画像、及び肌の透過光で形成される透明感画像から選ばれる請求項１〜４のいずれかに記載の肌状態計測装置。
6. 肌状態計測装置が、水分センサ、弾力性センサ、発汗センサ、皮脂センサ、接触式温度計から選ばれる２種以上を有するマルチセンサを備え、モニタリング手段でモニターしている温度の変動が所定範囲内に収束した場合に、マルチセンサが計測を開始する請求項１〜５のいずれかに記載の肌状態計測装置。

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