JP3410836B2 - 肌観察装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、肌を拡大撮像して診
断／カウンセリングする場合に有効な肌観察装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】皮膚表面には、皮溝と呼ばれる多数の細
い溝、体毛が出る毛孔と呼ばれる窪みがある。一般に毛
孔は、均一に分布し、皮溝は毛孔を中心として放射状に
溝を刻み、皮溝で囲まれたなだらかな丘の部分は皮丘と
呼ばれる。皮溝の紋様や分布状態、毛孔の大きさや分布
状態は人それぞれであり、個人であっても環境、生理状
態、老化等によって変化する。これまでの皮膚の生理学
研究によると、皮膚表面形態と肌質（肌の特質）との明
確な関連性が実証されている。皮膚の表面形態を鮮明に
拡大観察できるようになれば、皮膚病の診断、美容カウ
ンセリング等において有用であり、適確な診断／カウン
セリングが期待できる。

【０００３】肌観察のために用いられる従来のビデオ技
術を利用した撮像装置は、ハロゲンランプの光をファイ
バースコープで導き照明を得るものであり、主に工業用
の非破壊検査装置として用いられるものが応用されてい
る。

【０００４】ところがこの装置で用いられる照明用のハ
ロゲンランプは、その波長特性等が皮膚撮影の光学条件
を満たしておらず、皮膚の表面形態を鮮明に撮影するこ
とが困難である。このような環境のもとで撮影された画
像は、ピントが合っていてもコントラストが悪く、表面
形態がぼんやりして見える。即ちハロゲンランプの場
合、波長帯域が広く皮膚に照射された光が皮膚表面全体
で乱反射及び干渉を生じ、皮溝の輪郭がぼけた状態とな
る。

【０００５】この種の装置として、照明光源に近紫外線
を利用した皮膚表面形態観察装置（特許第１７４４６０
４号）が開発されている。この装置は、以前の装置に比
べ格段と良好な皮膚表面形態の撮影結果をもたらすこと
ができた。

【０００６】しかしながら次に述べるような点が問題と
して残っている。即ち、近紫外線と言えども安全性には
注意を払う必要がある。つまり皮膚の観察のためには、
局所的な照明光の照射を行いその部分を撮像装置で撮影
するのであるが、照射時間が長くなると皮膚に日焼け等
の悪影響を及ぼすことになる。波長の長い照明光の場合
は、皮膚の角質部まで透過してしまい皮溝の輪郭を鮮明
な映像として捕らえることができない。

【０００７】また、通常のレンズでは近紫外線の透過率
が悪いために、十分な明るさの映像を得るためには石英
レンズを使用することとなり高コスト化を招くことにな
る。さらに、紫外線を発生させる蛍光灯型ブラックライ
ト、ストロボライト等は、単一波長並びに単一指向性を
もった照明はでないため、そのままでは皮膚の微細な表
面形態を観察する光学条件を満足するものでなく、さま
ざまな改良が必要となる。つまり皮膚の微細な表面形態
を観察するには、皮膚の凹凸部の輪郭を明瞭に撮影する
必要があるが、単一波長、単一指向性では無い照明光で
あると、撮像対象の形状からできる明暗がはっきりしな
い輪郭がぼけたような画像になり、このような画像では
撮像信号を２値化した場合に適切な画像情報を得られ
ず、診断やカウンセリングのための判断を行いにくいと
いうことになる。この問題は、単純に照明光量を増大し
ただけでは全体が明るくなるだけで解決することができ
ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の一般的な低価格の肌観察装置では、皮溝の紋様や分布
状態を観察するのに鮮明な画像が得られず一層の改善が
望まれている。そこでこの発明は、鮮明に皮膚表面形態
を撮像することができ、かつ安全性も高く、また低コス
トで小型化に有効な肌観察装置を提供することを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明では、皮膚を鮮
明に撮影する方法として、なだらかな部分の皮丘と、溝
部である皮溝に着目している。そして、落射照明下では
なだらかな皮丘は光を反射し明るく見え、溝部である皮
溝は光が散乱し暗く見える。照明の落射角度を最適化
し、皮丘からの反射効率を高めれば、皮溝はより暗くな
り皮膚表面をより鮮明に観察することができる。つまり
明るい部分と暗い部分とのダイナミックレンジを拡大で
きる。このために単一指向性、単一波長を持った光源が
有利である。また、皮膚の微細な表面形態の観察及び生
体への安全性を同時に確保する必要があるがこのために
は特定波長の光源、つまり青色発光の光源が有効であ
る。

【００１０】よってこの発明では単一指向で単一短波長
の青色発光素子を用いることが、生体への安全性も高く
かつ皮膚の微細な表面形態撮影に最良であると判断する
ものである。またこの発明では、上記の青色発光素子に
よる照明光を適切な角度で皮膚表面に照射することによ
り、明暗のダイナミックレンジが大きく、画像処理に適
した形の撮像信号を得られるようにしたものである。

【００１１】

【作用】上記の手段によると、青色発光素子を照明用の
光源とする場合、この光源の光は例えば波長４７０ｎｍ
付近の光となり単一指向でかつ単一短波長となる。この
ため皮膚表面に対する反射特性が良好で、通常の光源で
は得られない高コントラストの画像を得ることができ
る。つまり、皮膚の皮丘に対して反射率が高く、皮溝に
対しては散乱し、撮像素子に対して入射する光学像は、
明暗が良好であり輪郭が鮮明な像として入射することに
なる。よってコントラストの良好な画像で画像処理に有
効な撮像信号を取り込むことができる。また、照明光の
波長についても、長時間使用しても肌に影響を及ぼすも
のでなく、日焼けなども生じない。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例である。１１は合成
樹脂等により整形された外形が例えば円筒形のケースで
ある。このケース１１の前方端部には、透明アクリル等
によるキャップ１２がねじ構造により同軸的に取り付け
られている。キャップ１２は、その先端面が肌に直接接
触、あるいは極めて近接された状態で使用されるもので
ある。したがって先端表面は、肌に接触したときに密着
せず、肌上での滑りを良くするように、スリガラス状に
表面加工されている。

【００１３】キャップ１２には、同軸的に開口２０が設
けられ、この開口２０を介して被写体からの光学像が内
部に入射することができる。開口２０から入射した光
は、ホルダ１３の開口２１、さらには印刷基板１４の開
口を通して、光学系１５に入り、この光学系１５を通し
て、固定基板１７に取り付けられている固体撮像素子１
６の撮像面に結像される。

【００１４】ここで、印刷基板１４には、青色発光素子
３０の端子が開口を中心にして複数個（例えば８個）が
円周上に等間隔で取り付けられている。さらにこの青色
発光素子３０は、前記印刷基板１４に平行に設けられた
ホルダ１３により、素子本体が保持され、その向きを規
定されている。このホルダ１３の役割は重要であり、複
数の青色発光素子３０の照射軸がカメラの光軸Ｘのほぼ
一カ所Ｐ点に向かうように素子の姿勢を規定している。
このようなホルダ１３を用いれば、カメラの組み立て時
には、複数の青色発光素子３０の向きや、姿勢が自動的
に位置決めされて作業性を著しく向上でき、また大量の
装置を画一的に組み立てすることができる。

【００１５】ここで、この実施例では、青色発光素子と
して定格輝度３．５mcd のものを８個用い、発光素子の
基部からキャップ１２の先端面までの距離が３２ｍｍの
とき、図示の角度θは、約１８度±１度で規定されてい
る。これは、照明光を皮膚に照射するときに皮丘からの
反射光は効率良く開口２０を通って固体撮像素子１６の
撮像面に結像させ、皮溝での反射光は散乱して取り込ま
れる量を少なくするという要求を効果的に実現するため
である。この要求を満足することにより、明暗の鮮明
な、つまりダイナミックレンジが大きく、２値化しやす
く、かつ皮丘と皮溝との輪郭が鮮明な画像を取得するこ
とができる。また上記のような単一波長、単一指向性の
青色発光の照射により皮溝での影が十分に生じることも
輪郭の鮮明な画像を得るのに寄与している。さらにま
た、青色発光の波長であることから、熱発生量も少なく
長時間の照射使用が可能であり、皮膚観察上での安全性
も高いことは当然である。

【００１６】また印刷基板１４は、光学系保持板１８に
対して複数のスペーサ１９を介して一体化、つまり光学
系１５と一体化するように構成されており、組み立てる
ことにより、光軸Ｘと開口２１の中心軸が自動的に一致
するように図られている。

【００１７】また、この装置には、異物混入防止材４０
が光学系１５の周囲とケース１１の内壁間に設けられて
いる。これは、開口２０から異物（例えばボタンなどの
金属）が混入した場合に、さらに奥の電気的な配線部や
固体撮像素子１６部分に侵入するのを防止するためであ
る。

【００１８】なおケース１１は、本体が円筒形であるが
上下方向へ２分割できるように構成されており、ケース
内側には、光学系１５本体を上下から挟み付けて位置出
しを行うリブ（図示せず）が設けられており、組み立て
と同時に光軸Ｘに開口２０の中心が一致するように図ら
れている。

【００１９】さらに、ケース１１本体の屈曲部の内側に
はトリガスイッチ４１が設けられている。このカメラは
通常は、固体撮像素子１６で撮像された撮像信号は、ケ
ース１１の後端部にコネクタを介して接続されているカ
メラケーブルを通して、Ａ／Ｄ変換部、メモリ部、Ｄ／
Ａ変換部に導かれ動画像として表示される。しかし上記
トリガスイッチ４１を操作することにより、そのスイッ
チ出力がメモリ部に送られ、これに応答してメモリ部は
１フレーム、あるいは１フィールド分の画像をメモリに
取り込み、ディスプレイ上ではフリーズ状態とすること
ができる。これにより、特に注目して観察したい箇所が
あった場合、その位置をモニタ上に静画として表示でき
る。また、このような操作機能に対応して、状況表示発
光素子４２が取り付けられており、現在画像フリーズ状
態であるか否かをユーザに分かりやすくしている。例え
ば画像フリーズ状態のときはオレンジで発光し、画像取
り込みが可能な状態のときはグリーンで発光するように
なっている。この切り換えは、メモリ部からの操作に応
じた制御信号により可能である。

【００２０】上記のカメラにおいて、照明の均一性を得
るために青色発光素子３０を取り付けている印刷基板１
４には、以下のような工夫もなされている。即ち、８個
の青色発光素子３０は、それぞれ電圧が印加されること
により発光するのであるが、それぞれに微妙な特性の相
違があるために、同じ電圧でいずれもが同一光量で発光
するとは限らない。そこでこの装置では、それぞれの発
光素子の電圧供給ラインに予めトリミング用の調整抵抗
を組み込んでおき、組み立て調整時にそれぞれの発光素
子を個別に点灯させて調整抵抗を可変調整し、それぞれ
の素子で同じ光量（明るさ）が得られるように調整して
いる。これにより、上述した鮮明な画像の撮像機能が一
層助長されることになる。

【００２１】この調整の意義を図２を参照して説明する
ことにする。発光素子の調整はそれぞれの発光素子の明
るさが異なるため、有効撮像エリア内において明るさの
ばらつきが発生するのを防ぐ目的である。有効撮像エリ
アにおいて明るさのばらつきがある画像を２値化処理し
た場合、正常な画像データの抽出ができない場合があ
る。このために有効撮像エリア全域にわたり均一な明る
さを得ることが課題であった。そこで調整時に白紙を撮
像し、有効撮像エリア全域が均一な明るさとなるように
ボリウムを調整するようにするものである。図２には全
体撮像エリア（横６．５ｍｍ、縦４．８４ｍｍ）の中央
に確保された有効撮像エリア（横３．３４ｍｍ、縦３．
６ｍｍ）と照明光の分布（点線で示す）を示している。
点線で示された部分は、８個のそれぞれの発光素子の照
明光部分に対応している。

【００２２】図３（ａ）は、上記したカメラから取り込
んだ撮像信号を処理する画像処理装置の概要を示してい
る。固体撮像素子１６は、ＣＣＤ駆動部５０からの駆動
信号により駆動される。撮像信号は、カメラ部からケー
ブルを介してＣＣＤ信号処理部５１に入力されフィルタ
等が施され、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換部５２で
デジタル信号に変換される。このデジタルビデオ信号
は、メモリ部５３に入力され、このメモリ部５３の出力
は、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換部５４でアナログ
ビデオ信号に変換されモニタ５５で表示される。また、
メモリ部５３のデータは、２値化処理部６１を介して画
像データ処理部６２に導入することもでき、また画像デ
ータ処理部６２で処理されたデータをメモリ部５３に書
き込むこともできる。

【００２３】２値化処理部６１では、画像処理に便利な
ように２値化される。２値化された画像信号は画像デー
タ処理部６２に入力され、メモリへの蓄積や演算処理を
施され、診断要素が取得される。このように処理された
結果の画像信号は、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換部
５４を介してモニタ５５に入力されて表示される。先に
説明したようにトリガスイッチ４１が操作されると、メ
モリ部５３にその制御信号が取り込まれ、これに応じて
メモリ部５３は、現在取得した画像信号をフレームメモ
リに取り込みフリーズとするように指令を送る。これに
より、モニタ５４では静画表示状態となる。

【００２４】また肌診断を行う例としては、次のような
方法が用いられる。例えば操作部６３から肌のきめ細か
さの診断を行う旨の操作が行われる。すると、画像デー
タ処理部６２では、例えば、現在取り込んだ画像信号の
パターンデータが例えば図３（ｂ）〜図３（ｅ）のうち
いずれの分布にあるかを判定する。図３（ｂ）の例は、
きめが整っている例である。図３（ｃ）の例は、きめは
整っているがやや荒い肌の状態である。皮溝の放射性は
良いが密度が低い。図３（ｄ）の例は、きめが荒れてい
る状態である。皮溝の放射性が乱れており、よって紋様
も一様ではない。図３（ｅ）の例は、きめが大きく乱れ
ている。皮溝の放射性が見られず不均一となっている。

【００２５】皮膚は、毛穴（黒レベル）を中心にして皮
溝（黒レベル）が放射しており、その他の部分が皮丘
（白レベル）である。そこで画像データ処理部６２で
は、黒レベルの割合と白レベルの割合、及び放射形状の
密度等を演算し、上述した図３（ｂ）〜図３（ｅ）の４
種類の肌のうちいずれの状態にあるかを判定するように
している。判定結果は例えばキャラクタ発生器からプロ
グラムに応じて読み出され画像データ処理部６２で画像
信号に合成され、モニタ５５の例えば下部に表示され
る。

【００２６】なお上記の判定例は一例であり、その他に
各種のパラメータを利用して肌診断を行うことが可能で
あり、これは画像データ処理部６２のソフトウエアに応
じて決まる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
鮮明に皮膚表面形態を撮像することができ、かつ安全性
も高く、また低コストで小型化に有効な装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図。

【図２】この発明装置による撮像エリアの照明光の分布
例を示す図。

【図３】肌診断のための画像処理システムの例とその動
作を説明するために示した図。

【符号の説明】

１１…ケース、１２…キャップ、１３…ホルダ、１４…
印刷基板、１５…光学系、１６…固体撮像素子、１７…
固定基板、１８…光学系保持板、１９…スペーサ、２
０、２１…開口、３０…青色発光素子。

フロントページの続き (72)発明者 笹岡 伸介 東京都新宿区河田町３番１号 株式会社 フジミック内 (72)発明者 渡邊 友則 東京都港区海岸１丁目15番１号 株式会 社東芝竹芝分室内 (72)発明者 阿部 貢基 東京都日野市旭が丘４丁目７番地１ 東 京電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−358111（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/225

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前方が開口したケースと、 前記ケース内部に設けられ、前記開口の中心を光軸とす
   る光学系と、 前記光学系からの光学像が撮像面に結像する固体撮像素
   子と、 前記開口の外側の被写体を前記ケース内部から前記開口
   を通して照明するために設けられ、光照射方向が前記開
   口側を向いて、かつ前記光軸を中心としてリング状に複
   数配置された発光色が青色の発光素子群とを具備したこ
   とを特徴とする肌観察装置。
2. 【請求項２】前記発光素子群は、前記開口と同軸的な開
   口を有した印刷基板のパターンに端子が接続されてお
   り、素子本体が前記印刷基板の前に併設され、かつ前記
   開口と同軸的な開口を有したホルダにより保持され、そ
   の姿勢の角度が規定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. 【請求項３】前記ケースの前方の前記開口側には、前記
   開口と同軸的な開口を有するキャップが着脱自在であ
   り、このキャップの前面はほぼスリガラス状の表面加工
   が成されていることを特徴とする請求項２記載の肌観察
   装置。
4. 【請求項４】前記印刷基板には、各発光素子の明るさ調
   整のために、各発光素子に対応した調整抵抗が構築され
   ていることを特徴とする請求項２記載の肌観察装置。