JP4212867B2 - レーザトリートメント装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用者それぞれの皮膚表面におけるレーザ光の吸収割合に基づいて、皮膚表面に照射されるレーザ光の出力などを制御し、脱毛、美顔、育毛などのトリートメントを行うレーザトリートメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザトリートメント装置を用いた皮膚のトリートメントでは、設定モードなどの切替えによって、利用者の肌色に関わらず、一律のレーザ出力やレーザ照射時間などでトリートメントを行っていた。皮膚における光のエネルギの吸収量は、肌色などによって異なる。しかしながら、従来のレーザトリートメント装置を用いた皮膚のトリートメントでは、利用者の肌色に関わらず、一律のレーザ出力またはレーザ照射時間でしかトリートメントが行えないという問題があった。そこで、この問題を解決すべく、利用者の肌色に基づいて、レーザ照射時間を自動設定することができるレーザトリートメント装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１４６５１７号公報 （[０００６]、[００１０]、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
利用者の肌色に基づいて、レーザ照射時間を自動設定することができる従来のレーザトリートメント装置では、皮膚に連続的にレーザ光を照射し、そのレーザ光の照射時間を制御して、皮膚に照射する熱量を制御している。しかしながら、このように連続的にレーザ光を照射して、一気に皮膚の温度を上げると、毛根だけが燃えてしまい、毛乳頭と皮脂腺に最適なたんぱく変性を起こすことができず、効果的なレーザ脱毛を行うことができないなどの問題があった。また、連続的に照射されるレーザ光の照射時間を制御しているので、利用者がトリートメントのモード選択など行うことはできず、利用者の用途に応じた幅広いトリートメントを行うことができないなどの問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、利用者の皮膚表面から反射されるレーザ光の光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができ、利用者それぞれの肌により最適なトリートメントを行うことができるレーザトリートメント装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザトリートメント装置は、レーザ光を皮膚表面に出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の前記皮膚表面からの反射光量を検出する受光部と、予め設定された、所定の肌色の皮膚表面に対してレーザ光を照射したときの反射光量に対する前記受光部で検出された反射光量の割合である反射光量比を算出し、該反射光量比を用いて皮膚表面に出射すべきレーザ光の全光量を算出し、該全光量に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比およびピーク値を制御するレーザ制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、トリートメントを行う前に、予め、レーザ光を皮膚表面に照射し、そのレーザ光の皮膚表面からの反射光量に基づいて、トリートメントを行う際に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比を自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したトリートメントを行うことができる。また、レーザ光のパルス出力のデューティ比を制御することができるので、最適なレーザ脱毛をおこなうことができる。ここで、デューティ比は、パルス出力１周期に対するレーザ照射時間の割合である。
【０００８】
また、本発明のレーザトリートメント装置は、レーザ光を皮膚表面に出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長と同じ波長の光を前記レーザ光が照射される前記皮膚表面に出射する発光体と、前記発光体から出射された光の前記皮膚表面からの反射光量を検出する受光部と、予め設定された、所定の肌色の皮膚表面に対してレーザ光を照射したときの反射光量に対する前記受光部で検出された反射光量の割合である反射光量比を算出し、該反射光量比を用いて皮膚表面に出射すべきレーザ光の全光量を算出し、該全光量に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比およびピーク値を制御するレーザ制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、予め、レーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を皮膚面上に照射し、その反射光量に基づいてレーザ光の出力や照射時間などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したトリートメントを行うことができる。また、レーザ光源とは別個に、皮膚表面からの反射光量を検出するための発光体が設けられているので、例えば、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのレーザトリートメント装置にも適用することができ、用途範囲を広げることができる。
【００１１】
また、本発明のレーザトリートメント装置に、受光部での反射光量の検出結果およびレーザ光の光量を表示する検出結果表示部をさらに備えることができ、利用者は、照射されているレーザ光の光量などを把握することができる。
【００１２】
さらに、本発明のレーザトリートメント装置に、レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比またはピーク値を制御する手動式のレーザ出力調節部を備えることもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に、第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１の一部を断面図とした図を示す。
【００１９】
第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１は、レーザ光照射機構部２、反射光検出部３およびレーザ制御部４とから主に構成され、これらの部分は外装ケース５で覆われている。
【００２０】
レーザ光照射機構部２は、皮膚表面のトリートメントを行うレーザ光を照射するもので、半導体レーザ１０、ヒートシンク１１、集光部１２から構成されている。
【００２１】
反射光検出部３は、トリートメントを行う皮膚表面からのレーザ光の反射光量を検出するもので受光部１３から構成されている。
【００２２】
外装ケース５は、ハンディタイプ構造の筐体で構成され、一端側にレーザ光などをレーザトリートメント装置１の外部に照射するための開口２０を有し、その開口２０の外部側の縁部に接触センサ部２１が取り付けられている。開口２０は、孔のままでもよいが、ガラスや光透過性の樹脂などで塞がれてもよい。外装ケース５は、光透過性または光非透過性の合成樹脂、金属などで構成することができる。また、外装ケース５の所定の位置に、電源スイッチ２２、運転モード切替ボタン２３、運転表示ランプ２４、および電源２５が取り付けられている。
【００２３】
レーザ制御部４は、半導体レーザ１０、受光部１３、電源スイッチ２２、運転モード切替ボタン２３、運転表示ランプ２４、電源２５のそれぞれと配線によって電気的に接続されている。また、レーザ制御部４は、入力部４ａ、演算部４ｂ、記憶部４ｃ、出力部４ｄを有している。ここで、入力部４ａには、受光部１３からの測定結果などが入力される。演算部４ｂでは、後述する各演算を行なう。また、記憶部４ｃには、例えば、後述する標準反射光量（β）、光量係数（λ）、所定の時間（Ｔ３）、パルス出力のピーク値（Ｅ１）などが記憶されている。また、出力部４ｄでは、演算部４ｂや記憶部４ｃの情報に基づいて、半導体レーザ１０などに制御信号を出力する。
【００２４】
入力部４ａに受光部１３から、利用者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（対象反射光量）（α）が入力され、その対象反射光量と、記憶部４ｃに記憶された所定の肌色の者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（標準反射光量）（β）とを用いて、演算部４ｂで次に示すような演算が行われる。
φ＝α／β …（１）
ここで、φは、反射光量比であり、標準反射光量に対する対象反射光量の割合を示している。例えば、標準反射光量よりも対象反射光量が大きい場合には、反射光量比の値は１より大きくなり、一方、標準反射光量よりも対象反射光量が小さい場合には、反射光量比の値は１より小さくなる。
【００２５】
また、式（１）で示される反射光量比は、言い換えれば、所定の肌色の者の場合に比べて、皮膚に照射されたレーザ光がどれくらいの割合で反射されるかを表す指標である。また、トリートメントを行う際、肌色によらず、すべての利用者の皮膚に同量の光量を吸収させるために、演算部４ｂでは、反射光量比を演算し、その演算結果に基づいて、実際に皮膚に照射するレーザ光の光量係数（λ）を決めている。ここでは、例えば、反射光量比が１．２であれば光量係数（λ）も１．２、また、反射光量比が０．８であれば光量係数（λ）も０．８と設定している。つまり、反射光量比が１より大きいときには、所定の肌色の者より皮膚に吸収される光量が少ないので、反射光量比に応じて光量係数を設定し、レーザ光の照射光量を増加させている。一方、反射光量比が１より小さいときには、所定の肌色の者より皮膚に吸収される光量が多いので、反射光量比に応じて光量係数を設定し、レーザ光の照射光量を減少させている。そのため、ここでは、光量係数（λ）は、反射光量比（φ）と同一の値で設定している。この演算部４ｂで決められた光量係数は、記憶部４ｃに記憶される。
【００２６】
また、所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）（δ）、利用者に対して実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）（γ）との間には次の関係が成立する。
γ＝λ×δ …（２）
つまり、光量係数を標準全光量に乗じ、その結果が実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）となる。このように、受光部１３からの反射光の光量に基づいて、反射光量比と光量係数との関係から実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）を演算し、その値を記憶部４ｃに記憶する。
【００２７】
次に、このようにして得られた照射全光量に基づいて、レーザ光のパルス出力のデューティ比やパルス出力のピーク値が制御される。この制御の一例を図２を参照して説明する。
【００２８】
図２の（ａ）は、利用者がトリートメントの運転モードを選択したときのレーザ光のパルス出力のデューティ比およびパルス出力のピーク値の一例である。この場合は、比較的レーザ光のパルス出力のピーク値を低く設定し、デューティ比が大きく設定されている。ここで、この制御では、照射光量を一定として、所定の時間（Ｔ３）内において、レーザ光の出力時間（Ｔ１）とレーザ光のオフ時間（Ｔ２）とを制御している。ここで、次の関係式を満たすように、レーザ光の出力時間（Ｔ１）とレーザ光のオフ時間（Ｔ２）が決められ、言い換えれば、デューティ比（Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２））が決められる。
ここで、ｎは、所定の時間（Ｔ３）内における出力時間（Ｔ１）でレーザ光が照射された回数であり、Ｅ１は、レーザ光の出力時間（Ｔ１）におけるパルス出力のピーク値である。式（２）乃至式（４）から次のデューティ比を示す式が導かれる。
Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＝λ×δ／（Ｔ３×Ｅ１） …（５）
ここで、λは、反射光量比（φ）と等しいと設定しているので、受光部１３から、利用者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（対象反射光量）（α）に基づいて定まる。また、δは、所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）であり、定数である。このため、デューティ比は、Ｔ３およびＥ１を設定することで決まる。ここで、Ｔ３およびＥ１は、利用者が選択する各運転モードの設定値として予め記憶部４ｃに記憶しておくことや、利用者が設定することもできる。
【００２９】
このように設定されたデューティ比などに基づく制御信号を出力部４ｄから半導体レーザ１０などに出力し、レーザ光のパルス出力のデューティ比の制御を行う。
【００３０】
また、図２の（ｂ）は、利用者がレーザ脱毛の運転モードを選択したときのレーザ光のパルス出力のデューティ比およびパルス出力のピーク値の一例である。レーザ脱毛を行う場合には、ムダ毛を取り除いた後の皮膚にレーザ光を照射し、毛乳頭と皮脂腺にたんぱく変性を起こして毛の発育を抑制するものである。このレーザ脱毛では、たんぱく変性を生じさせる程度のレーザ光の光量を必要とするため、皮膚のトリートメントを行うときよりもレーザ光の照射光量が高く設定されている。この場合も、式（５）に基づいて、レーザ光のパルス出力のデューティ比が制御されている。
【００３１】
半導体レーザ１０は、半導体の再結合発光を利用したレーザであり、ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）などの化合物半導体を用いたＰＮ接合ダイオードに直接電流を流してレーザ発振を行うものであり、例えば、波長が６００〜９００ｎｍ、光出力が５〜１６００ｍＷのレーザ光を出力する。このレーザ光を皮膚表面に照射することで十分な光熱反応を生じる。また、レーザ光を皮膚表面に照射することで、光熱反応の他に、光電気反応、光磁気反応、光力学反応、光化学反応、光免疫反応、光酵素反応などを起こし、光生物学的活性化により生体組織の新陳代謝を促して皮膚の血行を高めることができる。なお、適正なエネルギ密度のレーザ光の照射においては、生体組織を損傷する作用はなく、皮膚に障害を起こす危険性はない。また、レーザ光の大きなエネルギを要する場合には、複数の半導体レーザ１０を束ねて使用することもできる。また、半導体レーザ１０は、皮膚表面からの反射光量を検出する際の光源としても用いられる。
【００３２】
ヒートシンク１１は、半導体レーザ１０の動作時に発生する熱を外部に放出し、半導体レーザ１０の性能の低下を抑えるものである。ヒートシンク１１は、熱伝導率の高い材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金または銅などで構成され、その表面には、ヒートシンク１１からその周囲への熱伝達を促進させるため、放熱フィン１１ａが設けられている。また、ヒートシンク１１のレーザ光の出射孔の周囲にレーザ光の照射部を照らすための、例えば、可視光を出射する発光ダイオードなどを配設してもよい。
【００３３】
集光部１２には、焦点距離が短いレンズを使用することが好ましく、例えば、球レンズなどを用いている。球面レンズは、焦点距離が通常のレンズより短いので、焦点深度もわずかで狭い範囲に光のエネルギを絞り込むことができる。また、焦点を過ぎた位置からは、焦点を基点に集光する光束の角度と同じ角度で広がり、広い範囲に光のエネルギが分散する。このため、焦点を過ぎた位置ではエネルギ密度が小さくなるので、誤って照射しても皮膚を損傷する危険性は少ない。
【００３４】
受光部１３は、半導体レーザ１０から皮膚表面に向けて出射されたレーザ光の皮膚表面からの反射光量を検出するためのものである。受光部１３は、例えば、光によって電気抵抗を変化する光起電力素子を用いたフォトダイオード、フォトトランジスタ、半導体の光効果によって起電力を生じる光起電力素子を用いたＣｄｓセルまたは光によって固体表面から電子を放出する光電子放出を利用した光電子倍増管などで構成されている。受光部１３の受光面は、半導体レーザ１０から出射される光が皮膚表面に当たる位置に向けられている。
【００３５】
接触センサ部２１は、接触センサ部２１に皮膚表面が接触したことを検知するものであり、例えば、その検知は、ハム検知方式、圧電素子検知方式または歪抵抗素子検知方式などでされる。この接触センサ部２１は、例えば、接触センサ部２１が皮膚に接触していることが検知できないときには、レーザ光を出射しないよう半導体レーザ１０を制御するなどの安全管理上設けられたものである。
【００３６】
外装ケース５は、金属や樹脂などで構成され、外装ケース５に設けられた運転表示ランプ２４は、例えば、発光ダイオードなどで構成される。例えば、電源スイッチ２２をオンすると運転表示ランプ２４を緑色に点灯させ、運転モード切替ボタン２３を順次押していくと、運転表示ランプ２４がその設定する運転モードによって、黄色点灯、橙色点灯、赤色点灯などに変化するように構成することもできる。また、運転モードの切替えによって、例えば、レーザ光のパルス出力のデューティ比やレーザのパルス出力のピーク値などを変えることができるが、これらに限るものではなく、それ以外の設定をすることもできる。
【００３７】
次に、図１および図３を参照して、レーザトリートメント装置１の動作の一例を説明する。ここで、図３は、レーザトリートメント装置１の制御の流れ図を示す。
【００３８】
電源スイッチ２２がオンされ、トリートメントの運転モードが運転モード切替ボタン２３で設定される（ステップＳ５０）と、接触センサ部２１に物が接触しているか否かを判定する（ステップＳ５１）。
【００３９】
ステップＳ５１の判定がＮｏの場合には、ステップＳ５１の接触センサ部２１に物が接触しているか否かの判定を繰り返し行う。ステップＳ５１の判定がＹｅｓの場合には、半導体レーザ１０から皮膚表面に向けて光を短時間出射する（ステップＳ５２）。半導体レーザ１０から出射されたレーザ光の一部は、皮膚表面で吸収され、残りのレーザ光は、皮膚表面で反射される。皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３によって検出し、その検出値（対象反射光量）をレーザ制御部４の入力部４ａに出力する（ステップＳ５２）。さらに、その検出値を入力部４ａからレーザ制御部４の演算部４ｂに出力し、演算部４ｂにおいて、検出値と記憶部４ｃに記憶された所定の肌色の者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（標準反射光量）から式（１）に基づいて、演算部４ｂで反射光量比を演算し、光量係数を設定し、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ５２）。
【００４０】
設定された光量係数と所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）から式（２）に基づいて、演算部４ｂで利用者に対して実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）が演算され、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ５３）。
【００４１】
次に、ステップＳ５３で演算された照射全光量、所定の時間（Ｔ３）、レーザ光の出力時間（Ｔ１）におけるパルス出力のピーク値（Ｅ１）から式（５）に基づいて、演算部４ｂでデューティ比が演算され、そのデューティ比に基づく信号が出力部４ｄに出力される（ステップＳ５４）。
【００４２】
半導体レーザ１０から出射されるレーザ光は、出力部４ｄから出力された信号に基づいて制御される（ステップＳ５５）。
【００４３】
レーザ制御部４からの制御に基づいて半導体レーザ１０から出射されたレーザ光は、レーザ光の光束と同軸に配設された集光部１２に入射する（ステップＳ５６）。集光部１２で収束されたレーザ光は、集光部の焦点距離でビームウェストとなり、再び広がり、外装ケース５に設けられた開口２０を通過して皮膚表面に照射される。
【００４４】
ここで、受光部１３で検出される光量が大きい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は少ないので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を増加させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を増加させてもよい。
【００４５】
一方、受光部１３で検出される光量が小さい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は多いので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を減少させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を減少させてもよい。
【００４６】
また、皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３で検出する際、その検出前に、半導体レーザ１０から照射されるレーザ光以外の光の受光量を予め検出し、その受光量をバックグラウンドとして、受光部１３によって検出された反射光量の検出値に基づいて、半導体レーザ１０から出射されるレーザ光を制御することによって、さらに最適なレーザ光の照射を行うことができる。
【００４７】
第1の実施の形態のレーザトリートメント装置１では、反射光検出部３を設け、予め、半導体レーザ１０からレーザ光を皮膚面上に短時間照射し、その反射光の光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したトリートメントを行うことができる。また、レーザ光のパルス出力のデューティ比を制御できるので、利用者それぞれの肌に適したレーザ光の制御をすることができる。
【００４８】
また、図４に、第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１に、検出結果表示部２６、レーザ出力調節部２７を付加した実施の形態を示す。
【００４９】
検出結果表示部２６は、受光部１３での反射光量の検出結果や皮膚に照射されているレーザ光の光量などを表示するもので、例えば、液晶モニタなどが用いられる。
【００５０】
レーザ出力調節部２７は、検出結果表示部２６に表示されたレーザ光の光量などに基づいて、レーザ光のパルス出力のデューティ比または出力のピーク値を利用者が手動で調節する部分である。例えば、利用者によって、レーザ光のパルス出力のピーク値が増加されると、受光部１３での反射光量の検出結果に基づいて、レーザ制御部４では、レーザ光のパルス出力のデューティ比を制御し、所定のレーザ光の光量を超えないように制御する。また、レーザ光のパルス出力のデューティ比を大きく設定した場合には、レーザ制御部４によって、式（２）によって演算された照射全光量を超えないように、レーザ光のパルス出力のピーク値を減少するように制御される。
【００５１】
第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１に、検出結果表示部２６、レーザ出力調節部２７を付加することによって、トリートメント中でも、利用者が検出結果表示部２６を見ながら、トリートメントの運転モードの変更を行うことができる。また、その利用者による運転モードの変更に伴って、レーザ制御部４において、受光部１３での反射光量の検出結果に基づいた制御が行われるため、安全にトリートメントを行うことができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図５に、第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０の一部を断面図とした図を示す。なお、第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１の構成と同一部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００５３】
第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０は、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのものである。このレーザトリートメント装置３０では、レーザ光照射機構部３１の光路変換部３４が常に一定の位置にないため、半導体レーザ１０から皮膚表面に向けて出射されたレーザ光の皮膚表面からの反射光量を検出する受光部１３の設定位置が定まらない。そこで、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのレーザトリートメント装置３０では、半導体レーザ１０とは別個に、皮膚表面からの反射光量を検出するための発光体３３が設けられている。
【００５４】
次に、第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０の構成について説明する。
【００５５】
第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０は、レーザ光照射機構部３１、反射光検出部３２およびレーザ制御部４とから主に構成され、これらの部分は外装ケース５で覆われている。
【００５６】
レーザ光照射機構部３１は、皮膚表面のトリートメントを行うレーザ光を照射および走査するもので、半導体レーザ１０、ヒートシンク１１、集光部１２、照射領域表示発光体３６、光路変換部３４および光路駆動部３５から構成されている。
【００５７】
反射光検出部３２は、トリートメントを行う皮膚表面からの光の反射光量を検出するもので、発光体３３および受光部１３から構成されている。
【００５８】
照射領域表示発光体３６は、皮膚面上のレーザ光の照射領域を表示するための可視光源であり、例えば、可視光を出射する発光ダイオードなどを用いることが好ましい。
【００５９】
光路変換部３４は、第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂから構成されている。第１の反射体３４ａは、集光部１２からのレーザ光を第２の反射体３４ｂに反射するものでる。一方、第２の反射体３４ｂは、第１の反射体３４ａで反射されたレーザ光を皮膚表面に向けて反射するものである。第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂは、それらの表面が光を反射する構成であればよく、例えば、銀蒸着樹脂フィルム、ガラスの鏡または金属鏡面材などで構成される。
【００６０】
光路駆動部３５は、駆動装置３５ａ、回転棒３５ｂおよび回転体３５ｃから構成される。回転体３５ｃは、その外壁が大歯車になっており、その内部には、支持部材を介して第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂが取り付けられている。駆動装置３５ａに一端が取り付けられた回転棒３５ｂの他端には、小歯車が設けられている。回転体３５ｃの大歯車と回転棒３５ｂの小歯車は、かみ合わせて配置され、駆動装置３５ａからの回転を回転棒３５ｂを介して回転体３５ｃに伝達している。ここで、駆動装置３５ａは、回転棒３５ｂに回転を与えるものであればよく、例えば、ＤＣモータなどで構成される。また、ここでは、駆動装置３５ａの動力をかみ合う一対の小歯車と大歯車によって伝達するようにしているが、他には、摩擦による伝動、チェーン伝動などを用いてもよい。
【００６１】
発光体３３には、皮膚表面に照射するレーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を発光するものであればよく、例えば、発光ダイオードなどが用いられる。
【００６２】
受光部１３は、発光体３３から皮膚表面に向けて出射された光の皮膚表面からの反射光量を検出するためのものである。受光部１３は、例えば、光によって電気抵抗を変化する光起電力素子を用いたフォトダイオード、フォトトランジスタ、半導体の光効果によって起電力を生じる光起電力素子を用いたＣｄｓセルまたは光によって固体表面から電子を放出する光電子放出を利用した光電子倍増管などで構成されている。また、受光部１３は、発光体３３から出射される光の反射角を形成する光路上に設置されることが好ましく、受光部１３の受光面は、発光体３３から出射される光が皮膚表面に当たる位置に向けられている。
【００６３】
次に、図５および図６を参照して、レーザトリートメント装置３０の動作の一例を説明する。ここで、図６は、レーザトリートメント装置３０の制御の流れ図を示す。
【００６４】
電源スイッチ２２がオンされ、トリートメントの運転モードが運転モード切替ボタン２３で設定される（ステップＳ６０）と、接触センサ部２１に物が接触しているか否かを判定する（ステップＳ６１）。
【００６５】
ステップＳ６１の判定がＮｏの場合には、ステップＳ６１の接触センサ部２１に物が接触しているか否かの判定を繰り返し行う。ステップＳ６１の判定がＹｅｓの場合には、発光体３３から皮膚表面に向けて光を短時間出射する（ステップＳ６２）。発光体３３から出射されたレーザ光の一部は、皮膚表面で吸収され、残りのレーザ光は、皮膚表面で反射される。皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３によって検出し、その検出値（対象反射光量）をレーザ制御部４の入力部４ａに出力する（ステップＳ６２）。さらに、その検出値を入力部４ａからレーザ制御部４の演算部４ｂに出力し、演算部４ｂにおいて、検出値と記憶部４ｃに記憶された所定の肌色の者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（標準反射光量）から式（１）に基づいて、演算部４ｂで反射光量比を演算し、光量係数を設定し、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ６２）。
【００６６】
設定された光量係数と所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）から式（２）に基づいて、演算部４ｂで利用者に対して実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）が演算され、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ６３）。
【００６７】
次に、ステップＳ６３で演算された照射全光量、所定の時間（Ｔ３）、レーザ光の出力時間（Ｔ１）におけるパルス出力のピーク値（Ｅ１）から式（５）に基づいて、演算部４ｂでデューティ比が演算され、そのデューティ比に基づく信号が出力部４ｄに出力される（ステップＳ６４）。
【００６８】
半導体レーザ１０から出射されるレーザ光は、出力部４ｄから出力された信号に基づいて制御される（ステップＳ６５）。
【００６９】
続いて、半導体レーザ１０を制御する準備ができると、照射領域表示発光体３６から可視光が出射され、出射された可視光は、半導体レーザ１０から出射された後述するレーザ光の光路と同じ光路を通って皮膚面上に照射され、レーザ光の照射領域を表示する（ステップＳ６６）。また、照射領域表示発光体３６から可視光が出射されると同時に、駆動装置３５ａが作動され、第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂが取り付けられた回転体３５ｃが回転する（ステップＳ６６）。
【００７０】
半導体レーザ１０からは、レーザ制御部４からの制御値に基づいてレーザ光が出射され、出射されたレーザ光は、レーザ光の光束と同軸に配設された集光部１２に入射する（ステップＳ６６）。集光部１２で収束されたレーザ光は、集光部１２の光軸上に配設された第１の反射体３４ａによって、光軸から離す方向に反射され、第２の反射体３４ｂに導かれる。第２の反射体３４ｂに導かれたレーザ光は、そこで反射され、外装ケース５に設けられた開口２０を通過して皮膚表面に照射される。ここで、第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂは、回転体３５ｃに支持部材を介して取り付けられているので、光軸を回転軸とする回転体３５ｃと共に回転する。この回転によってレーザ光は、皮膚表面の照射領域に走査される。
【００７１】
ここで、受光部１３で検出される光量が大きい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は少ないので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を増加させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を増加させてもよい。
【００７２】
一方、受光部１３で検出される光量が小さい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は多いので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を減少させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を減少させてもよい。
【００７３】
また、皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３で検出する際、その検出前に、発光体３３から照射されるレーザ光以外の光の受光量を予め検出し、その受光量をバックグラウンドとして、受光部１３によって検出された反射光量の検出値に基づいて、半導体レーザ１０から出射されるレーザ光を制御することによって、さらに最適なレーザ光の照射を行うことができる。
【００７４】
第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０では、反射光検出部３２を設け、予め、レーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を皮膚面上に照射し、その反射光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したレーザ光の制御をすることができる。また、反射光検出部３２に半導体レーザ１０とは別個に、皮膚表面からの反射光量を検出するための発光体３３が設けられているので、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのレーザトリートメント装置３０にも適用することができ、用途範囲を広げることができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明のレーザトリートメント装置によれば、反射光検出部を設け、予め、レーザ光またはレーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を皮膚面上に照射し、その反射光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれが最適なトリートメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のレーザトリートメント装置の一部を断面図とした平面図。
【図２】レーザ光のパルス出力の一例を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のレーザトリートメント装置の制御の流れ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態のレーザトリートメント装置の他の一例における一部を断面図とした平面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態のレーザトリートメント装置の一部を断面図とした平面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態のレーザトリートメント装置の制御の流れ図。
【符号の説明】
１…レーザトリートメント装置
２…レーザ光照射機構部
３…反射光検出部
４…レーザ制御部
４ａ…入力部
４ｂ…演算部
４ｃ…記憶部
４ｄ…出力部
５…外装ケース
１０…半導体レーザ
１１…ヒートシンク
１１ａ…放熱フィン
１２…集光部
１３…受光部
２０…開口
２１…接触センサ部
２２…電源スイッチ
２３…運転モード切替ボタン
２４…運転表示ランプ
２５…電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用者それぞれの皮膚表面におけるレーザ光の吸収割合に基づいて、皮膚表面に照射されるレーザ光の出力などを制御し、脱毛、美顔、育毛などのトリートメントを行うレーザトリートメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザトリートメント装置を用いた皮膚のトリートメントでは、設定モードなどの切替えによって、利用者の肌色に関わらず、一律のレーザ出力やレーザ照射時間などでトリートメントを行っていた。皮膚における光のエネルギの吸収量は、肌色などによって異なる。しかしながら、従来のレーザトリートメント装置を用いた皮膚のトリートメントでは、利用者の肌色に関わらず、一律のレーザ出力またはレーザ照射時間でしかトリートメントが行えないという問題があった。そこで、この問題を解決すべく、利用者の肌色に基づいて、レーザ照射時間を自動設定することができるレーザトリートメント装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１４６５１７号公報 （[０００６]、[００１０]、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
利用者の肌色に基づいて、レーザ照射時間を自動設定することができる従来のレーザトリートメント装置では、皮膚に連続的にレーザ光を照射し、そのレーザ光の照射時間を制御して、皮膚に照射する熱量を制御している。しかしながら、このように連続的にレーザ光を照射して、一気に皮膚の温度を上げると、毛根だけが燃えてしまい、毛乳頭と皮脂腺に最適なたんぱく変性を起こすことができず、効果的なレーザ脱毛を行うことができないなどの問題があった。また、連続的に照射されるレーザ光の照射時間を制御しているので、利用者がトリートメントのモード選択など行うことはできず、利用者の用途に応じた幅広いトリートメントを行うことができないなどの問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、利用者の皮膚表面から反射されるレーザ光の光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができ、利用者それぞれの肌により最適なトリートメントを行うことができるレーザトリートメント装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザトリートメント装置は、レーザ光を皮膚表面に出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の前記皮膚表面からの反射光量を検出する受光部と、予め設定された、所定の肌色の皮膚表面に対してレーザ光を照射したときの反射光量に対する前記受光部で検出された反射光量の割合である反射光量比を算出し、該反射光量比を用いて皮膚表面に出射すべきレーザ光の全光量を算出し、該全光量に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比およびピーク値を制御するレーザ制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、トリートメントを行う前に、予め、レーザ光を皮膚表面に照射し、そのレーザ光の皮膚表面からの反射光量に基づいて、トリートメントを行う際に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比を自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したトリートメントを行うことができる。また、レーザ光のパルス出力のデューティ比を制御することができるので、最適なレーザ脱毛をおこなうことができる。ここで、デューティ比は、パルス出力１周期に対するレーザ照射時間の割合である。
【０００８】
また、本発明のレーザトリートメント装置は、レーザ光を皮膚表面に出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長と同じ波長の光を前記レーザ光が照射される前記皮膚表面に出射する発光体と、前記発光体から出射された光の前記皮膚表面からの反射光量を検出する受光部と、予め設定された、所定の肌色の皮膚表面に対してレーザ光を照射したときの反射光量に対する前記受光部で検出された反射光量の割合である反射光量比を算出し、該反射光量比を用いて皮膚表面に出射すべきレーザ光の全光量を算出し、該全光量に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比およびピーク値を制御するレーザ制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、予め、レーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を皮膚面上に照射し、その反射光量に基づいてレーザ光の出力や照射時間などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したトリートメントを行うことができる。また、レーザ光源とは別個に、皮膚表面からの反射光量を検出するための発光体が設けられているので、例えば、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのレーザトリートメント装置にも適用することができ、用途範囲を広げることができる。
【００１１】
また、本発明のレーザトリートメント装置に、受光部での反射光量の検出結果およびレーザ光の光量を表示する検出結果表示部をさらに備えることができ、利用者は、照射されているレーザ光の光量などを把握することができる。
【００１２】
さらに、本発明のレーザトリートメント装置に、レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比またはピーク値を制御する手動式のレーザ出力調節部を備えることもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に、第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１の一部を断面図とした図を示す。
【００１９】
第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１は、レーザ光照射機構部２、反射光検出部３およびレーザ制御部４とから主に構成され、これらの部分は外装ケース５で覆われている。
【００２０】
レーザ光照射機構部２は、皮膚表面のトリートメントを行うレーザ光を照射するもので、半導体レーザ１０、ヒートシンク１１、集光部１２から構成されている。
【００２１】
反射光検出部３は、トリートメントを行う皮膚表面からのレーザ光の反射光量を検出するもので受光部１３から構成されている。
【００２２】
外装ケース５は、ハンディタイプ構造の筐体で構成され、一端側にレーザ光などをレーザトリートメント装置１の外部に照射するための開口２０を有し、その開口２０の外部側の縁部に接触センサ部２１が取り付けられている。開口２０は、孔のままでもよいが、ガラスや光透過性の樹脂などで塞がれてもよい。外装ケース５は、光透過性または光非透過性の合成樹脂、金属などで構成することができる。また、外装ケース５の所定の位置に、電源スイッチ２２、運転モード切替ボタン２３、運転表示ランプ２４、および電源２５が取り付けられている。
【００２３】
レーザ制御部４は、半導体レーザ１０、受光部１３、電源スイッチ２２、運転モード切替ボタン２３、運転表示ランプ２４、電源２５のそれぞれと配線によって電気的に接続されている。また、レーザ制御部４は、入力部４ａ、演算部４ｂ、記憶部４ｃ、出力部４ｄを有している。ここで、入力部４ａには、受光部１３からの測定結果などが入力される。演算部４ｂでは、後述する各演算を行なう。また、記憶部４ｃには、例えば、後述する標準反射光量（β）、光量係数（λ）、所定の時間（Ｔ３）、パルス出力のピーク値（Ｅ１）などが記憶されている。また、出力部４ｄでは、演算部４ｂや記憶部４ｃの情報に基づいて、半導体レーザ１０などに制御信号を出力する。
【００２４】
入力部４ａに受光部１３から、利用者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（対象反射光量）（α）が入力され、その対象反射光量と、記憶部４ｃに記憶された所定の肌色の者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（標準反射光量）（β）とを用いて、演算部４ｂで次に示すような演算が行われる。
φ＝α／β …（１）
ここで、φは、反射光量比であり、標準反射光量に対する対象反射光量の割合を示している。例えば、標準反射光量よりも対象反射光量が大きい場合には、反射光量比の値は１より大きくなり、一方、標準反射光量よりも対象反射光量が小さい場合には、反射光量比の値は１より小さくなる。
【００２５】
また、式（１）で示される反射光量比は、言い換えれば、所定の肌色の者の場合に比べて、皮膚に照射されたレーザ光がどれくらいの割合で反射されるかを表す指標である。また、トリートメントを行う際、肌色によらず、すべての利用者の皮膚に同量の光量を吸収させるために、演算部４ｂでは、反射光量比を演算し、その演算結果に基づいて、実際に皮膚に照射するレーザ光の光量係数（λ）を決めている。ここでは、例えば、反射光量比が１．２であれば光量係数（λ）も１．２、また、反射光量比が０．８であれば光量係数（λ）も０．８と設定している。つまり、反射光量比が１より大きいときには、所定の肌色の者より皮膚に吸収される光量が少ないので、反射光量比に応じて光量係数を設定し、レーザ光の照射光量を増加させている。一方、反射光量比が１より小さいときには、所定の肌色の者より皮膚に吸収される光量が多いので、反射光量比に応じて光量係数を設定し、レーザ光の照射光量を減少させている。そのため、ここでは、光量係数（λ）は、反射光量比（φ）と同一の値で設定している。この演算部４ｂで決められた光量係数は、記憶部４ｃに記憶される。
【００２６】
また、所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）（δ）、利用者に対して実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）（γ）との間には次の関係が成立する。
γ＝λ×δ …（２）
つまり、光量係数を標準全光量に乗じ、その結果が実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）となる。このように、受光部１３からの反射光の光量に基づいて、反射光量比と光量係数との関係から実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）を演算し、その値を記憶部４ｃに記憶する。
【００２７】
次に、このようにして得られた照射全光量に基づいて、レーザ光のパルス出力のデューティ比やパルス出力のピーク値が制御される。この制御の一例を図２を参照して説明する。
【００２８】
図２の（ａ）は、利用者がトリートメントの運転モードを選択したときのレーザ光のパルス出力のデューティ比およびパルス出力のピーク値の一例である。この場合は、比較的レーザ光のパルス出力のピーク値を低く設定し、デューティ比が大きく設定されている。ここで、この制御では、照射光量を一定として、所定の時間（Ｔ３）内において、レーザ光の出力時間（Ｔ１）とレーザ光のオフ時間（Ｔ２）とを制御している。ここで、次の関係式を満たすように、レーザ光の出力時間（Ｔ１）とレーザ光のオフ時間（Ｔ２）が決められ、言い換えれば、デューティ比（Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２））が決められる。
Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＝λ×δ／（Ｔ３×Ｅ１） …（５）
ここで、λは、反射光量比（φ）と等しいと設定しているので、受光部１３から、利用者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（対象反射光量）（α）に基づいて定まる。また、δは、所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）であり、定数である。このため、デューティ比は、Ｔ３およびＥ１を設定することで決まる。ここで、Ｔ３およびＥ１は、利用者が選択する各運転モードの設定値として予め記憶部４ｃに記憶しておくことや、利用者が設定することもできる。
【００２９】
このように設定されたデューティ比などに基づく制御信号を出力部４ｄから半導体レーザ１０などに出力し、レーザ光のパルス出力のデューティ比の制御を行う。
【００３０】
また、図２の（ｂ）は、利用者がレーザ脱毛の運転モードを選択したときのレーザ光のパルス出力のデューティ比およびパルス出力のピーク値の一例である。レーザ脱毛を行う場合には、ムダ毛を取り除いた後の皮膚にレーザ光を照射し、毛乳頭と皮脂腺にたんぱく変性を起こして毛の発育を抑制するものである。このレーザ脱毛では、たんぱく変性を生じさせる程度のレーザ光の光量を必要とするため、皮膚のトリートメントを行うときよりもレーザ光の照射光量が高く設定されている。この場合も、式（５）に基づいて、レーザ光のパルス出力のデューティ比が制御されている。
【００３１】
半導体レーザ１０は、半導体の再結合発光を利用したレーザであり、ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）などの化合物半導体を用いたＰＮ接合ダイオードに直接電流を流してレーザ発振を行うものであり、例えば、波長が６００〜９００ｎｍ、光出力が５〜１６００ｍＷのレーザ光を出力する。このレーザ光を皮膚表面に照射することで十分な光熱反応を生じる。また、レーザ光を皮膚表面に照射することで、光熱反応の他に、光電気反応、光磁気反応、光力学反応、光化学反応、光免疫反応、光酵素反応などを起こし、光生物学的活性化により生体組織の新陳代謝を促して皮膚の血行を高めることができる。なお、適正なエネルギ密度のレーザ光の照射においては、生体組織を損傷する作用はなく、皮膚に障害を起こす危険性はない。また、レーザ光の大きなエネルギを要する場合には、複数の半導体レーザ１０を束ねて使用することもできる。また、半導体レーザ１０は、皮膚表面からの反射光量を検出する際の光源としても用いられる。
【００３２】
ヒートシンク１１は、半導体レーザ１０の動作時に発生する熱を外部に放出し、半導体レーザ１０の性能の低下を抑えるものである。ヒートシンク１１は、熱伝導率の高い材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金または銅などで構成され、その表面には、ヒートシンク１１からその周囲への熱伝達を促進させるため、放熱フィン１１ａが設けられている。また、ヒートシンク１１のレーザ光の出射孔の周囲にレーザ光の照射部を照らすための、例えば、可視光を出射する発光ダイオードなどを配設してもよい。
【００３３】
集光部１２には、焦点距離が短いレンズを使用することが好ましく、例えば、球レンズなどを用いている。球面レンズは、焦点距離が通常のレンズより短いので、焦点深度もわずかで狭い範囲に光のエネルギを絞り込むことができる。また、焦点を過ぎた位置からは、焦点を基点に集光する光束の角度と同じ角度で広がり、広い範囲に光のエネルギが分散する。このため、焦点を過ぎた位置ではエネルギ密度が小さくなるので、誤って照射しても皮膚を損傷する危険性は少ない。
【００３４】
受光部１３は、半導体レーザ１０から皮膚表面に向けて出射されたレーザ光の皮膚表面からの反射光量を検出するためのものである。受光部１３は、例えば、光によって電気抵抗を変化する光起電力素子を用いたフォトダイオード、フォトトランジスタ、半導体の光効果によって起電力を生じる光起電力素子を用いたＣｄｓセルまたは光によって固体表面から電子を放出する光電子放出を利用した光電子倍増管などで構成されている。受光部１３の受光面は、半導体レーザ１０から出射される光が皮膚表面に当たる位置に向けられている。
【００３５】
接触センサ部２１は、接触センサ部２１に皮膚表面が接触したことを検知するものであり、例えば、その検知は、ハム検知方式、圧電素子検知方式または歪抵抗素子検知方式などでされる。この接触センサ部２１は、例えば、接触センサ部２１が皮膚に接触していることが検知できないときには、レーザ光を出射しないよう半導体レーザ１０を制御するなどの安全管理上設けられたものである。
【００３６】
外装ケース５は、金属や樹脂などで構成され、外装ケース５に設けられた運転表示ランプ２４は、例えば、発光ダイオードなどで構成される。例えば、電源スイッチ２２をオンすると運転表示ランプ２４を緑色に点灯させ、運転モード切替ボタン２３を順次押していくと、運転表示ランプ２４がその設定する運転モードによって、黄色点灯、橙色点灯、赤色点灯などに変化するように構成することもできる。また、運転モードの切替えによって、例えば、レーザ光のパルス出力のデューティ比やレーザのパルス出力のピーク値などを変えることができるが、これらに限るものではなく、それ以外の設定をすることもできる。
【００３７】
次に、図１および図３を参照して、レーザトリートメント装置１の動作の一例を説明する。ここで、図３は、レーザトリートメント装置１の制御の流れ図を示す。
【００３８】
電源スイッチ２２がオンされ、トリートメントの運転モードが運転モード切替ボタン２３で設定される（ステップＳ５０）と、接触センサ部２１に物が接触しているか否かを判定する（ステップＳ５１）。
【００３９】
ステップＳ５１の判定がＮｏの場合には、ステップＳ５１の接触センサ部２１に物が接触しているか否かの判定を繰り返し行う。ステップＳ５１の判定がＹｅｓの場合には、半導体レーザ１０から皮膚表面に向けて光を短時間出射する（ステップＳ５２）。半導体レーザ１０から出射されたレーザ光の一部は、皮膚表面で吸収され、残りのレーザ光は、皮膚表面で反射される。皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３によって検出し、その検出値（対象反射光量）をレーザ制御部４の入力部４ａに出力する（ステップＳ５２）。さらに、その検出値を入力部４ａからレーザ制御部４の演算部４ｂに出力し、演算部４ｂにおいて、検出値と記憶部４ｃに記憶された所定の肌色の者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（標準反射光量）から式（１）に基づいて、演算部４ｂで反射光量比を演算し、光量係数を設定し、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ５２）。
【００４０】
設定された光量係数と所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）から式（２）に基づいて、演算部４ｂで利用者に対して実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）が演算され、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ５３）。
【００４１】
次に、ステップＳ５３で演算された照射全光量、所定の時間（Ｔ３）、レーザ光の出力時間（Ｔ１）におけるパルス出力のピーク値（Ｅ１）から式（５）に基づいて、演算部４ｂでデューティ比が演算され、そのデューティ比に基づく信号が出力部４ｄに出力される（ステップＳ５４）。
【００４２】
半導体レーザ１０から出射されるレーザ光は、出力部４ｄから出力された信号に基づいて制御される（ステップＳ５５）。
【００４３】
レーザ制御部４からの制御に基づいて半導体レーザ１０から出射されたレーザ光は、レーザ光の光束と同軸に配設された集光部１２に入射する（ステップＳ５６）。集光部１２で収束されたレーザ光は、集光部の焦点距離でビームウェストとなり、再び広がり、外装ケース５に設けられた開口２０を通過して皮膚表面に照射される。
【００４４】
ここで、受光部１３で検出される光量が大きい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は少ないので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を増加させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を増加させてもよい。
【００４５】
一方、受光部１３で検出される光量が小さい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は多いので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を減少させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を減少させてもよい。
【００４６】
また、皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３で検出する際、その検出前に、半導体レーザ１０から照射されるレーザ光以外の光の受光量を予め検出し、その受光量をバックグラウンドとして、受光部１３によって検出された反射光量の検出値に基づいて、半導体レーザ１０から出射されるレーザ光を制御することによって、さらに最適なレーザ光の照射を行うことができる。
【００４７】
第1の実施の形態のレーザトリートメント装置１では、反射光検出部３を設け、予め、半導体レーザ１０からレーザ光を皮膚面上に短時間照射し、その反射光の光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したトリートメントを行うことができる。また、レーザ光のパルス出力のデューティ比を制御できるので、利用者それぞれの肌に適したレーザ光の制御をすることができる。
【００４８】
また、図４に、第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１に、検出結果表示部２６、レーザ出力調節部２７を付加した実施の形態を示す。
【００４９】
検出結果表示部２６は、受光部１３での反射光量の検出結果や皮膚に照射されているレーザ光の光量などを表示するもので、例えば、液晶モニタなどが用いられる。
【００５０】
レーザ出力調節部２７は、検出結果表示部２６に表示されたレーザ光の光量などに基づいて、レーザ光のパルス出力のデューティ比または出力のピーク値を利用者が手動で調節する部分である。例えば、利用者によって、レーザ光のパルス出力のピーク値が増加されると、受光部１３での反射光量の検出結果に基づいて、レーザ制御部４では、レーザ光のパルス出力のデューティ比を制御し、所定のレーザ光の光量を超えないように制御する。また、レーザ光のパルス出力のデューティ比を大きく設定した場合には、レーザ制御部４によって、式（２）によって演算された照射全光量を超えないように、レーザ光のパルス出力のピーク値を減少するように制御される。
【００５１】
第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１に、検出結果表示部２６、レーザ出力調節部２７を付加することによって、トリートメント中でも、利用者が検出結果表示部２６を見ながら、トリートメントの運転モードの変更を行うことができる。また、その利用者による運転モードの変更に伴って、レーザ制御部４において、受光部１３での反射光量の検出結果に基づいた制御が行われるため、安全にトリートメントを行うことができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図５に、第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０の一部を断面図とした図を示す。なお、第１の実施の形態のレーザトリートメント装置１の構成と同一部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００５３】
第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０は、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのものである。このレーザトリートメント装置３０では、レーザ光照射機構部３１の光路変換部３４が常に一定の位置にないため、半導体レーザ１０から皮膚表面に向けて出射されたレーザ光の皮膚表面からの反射光量を検出する受光部１３の設定位置が定まらない。そこで、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのレーザトリートメント装置３０では、半導体レーザ１０とは別個に、皮膚表面からの反射光量を検出するための発光体３３が設けられている。
【００５４】
次に、第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０の構成について説明する。
【００５５】
第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０は、レーザ光照射機構部３１、反射光検出部３２およびレーザ制御部４とから主に構成され、これらの部分は外装ケース５で覆われている。
【００５６】
レーザ光照射機構部３１は、皮膚表面のトリートメントを行うレーザ光を照射および走査するもので、半導体レーザ１０、ヒートシンク１１、集光部１２、照射領域表示発光体３６、光路変換部３４および光路駆動部３５から構成されている。
【００５７】
反射光検出部３２は、トリートメントを行う皮膚表面からの光の反射光量を検出するもので、発光体３３および受光部１３から構成されている。
【００５８】
照射領域表示発光体３６は、皮膚面上のレーザ光の照射領域を表示するための可視光源であり、例えば、可視光を出射する発光ダイオードなどを用いることが好ましい。
【００５９】
光路変換部３４は、第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂから構成されている。第１の反射体３４ａは、集光部１２からのレーザ光を第２の反射体３４ｂに反射するものでる。一方、第２の反射体３４ｂは、第１の反射体３４ａで反射されたレーザ光を皮膚表面に向けて反射するものである。第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂは、それらの表面が光を反射する構成であればよく、例えば、銀蒸着樹脂フィルム、ガラスの鏡または金属鏡面材などで構成される。
【００６０】
光路駆動部３５は、駆動装置３５ａ、回転棒３５ｂおよび回転体３５ｃから構成される。回転体３５ｃは、その外壁が大歯車になっており、その内部には、支持部材を介して第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂが取り付けられている。駆動装置３５ａに一端が取り付けられた回転棒３５ｂの他端には、小歯車が設けられている。回転体３５ｃの大歯車と回転棒３５ｂの小歯車は、かみ合わせて配置され、駆動装置３５ａからの回転を回転棒３５ｂを介して回転体３５ｃに伝達している。ここで、駆動装置３５ａは、回転棒３５ｂに回転を与えるものであればよく、例えば、ＤＣモータなどで構成される。また、ここでは、駆動装置３５ａの動力をかみ合う一対の小歯車と大歯車によって伝達するようにしているが、他には、摩擦による伝動、チェーン伝動などを用いてもよい。
【００６１】
発光体３３には、皮膚表面に照射するレーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を発光するものであればよく、例えば、発光ダイオードなどが用いられる。
【００６２】
受光部１３は、発光体３３から皮膚表面に向けて出射された光の皮膚表面からの反射光量を検出するためのものである。受光部１３は、例えば、光によって電気抵抗を変化する光起電力素子を用いたフォトダイオード、フォトトランジスタ、半導体の光効果によって起電力を生じる光起電力素子を用いたＣｄｓセルまたは光によって固体表面から電子を放出する光電子放出を利用した光電子倍増管などで構成されている。また、受光部１３は、発光体３３から出射される光の反射角を形成する光路上に設置されることが好ましく、受光部１３の受光面は、発光体３３から出射される光が皮膚表面に当たる位置に向けられている。
【００６３】
次に、図５および図６を参照して、レーザトリートメント装置３０の動作の一例を説明する。ここで、図６は、レーザトリートメント装置３０の制御の流れ図を示す。
【００６４】
電源スイッチ２２がオンされ、トリートメントの運転モードが運転モード切替ボタン２３で設定される（ステップＳ６０）と、接触センサ部２１に物が接触しているか否かを判定する（ステップＳ６１）。
【００６５】
ステップＳ６１の判定がＮｏの場合には、ステップＳ６１の接触センサ部２１に物が接触しているか否かの判定を繰り返し行う。ステップＳ６１の判定がＹｅｓの場合には、発光体３３から皮膚表面に向けて光を短時間出射する（ステップＳ６２）。発光体３３から出射されたレーザ光の一部は、皮膚表面で吸収され、残りのレーザ光は、皮膚表面で反射される。皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３によって検出し、その検出値（対象反射光量）をレーザ制御部４の入力部４ａに出力する（ステップＳ６２）。さらに、その検出値を入力部４ａからレーザ制御部４の演算部４ｂに出力し、演算部４ｂにおいて、検出値と記憶部４ｃに記憶された所定の肌色の者に対してレーザ光を照射したときの反射光量（標準反射光量）から式（１）に基づいて、演算部４ｂで反射光量比を演算し、光量係数を設定し、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ６２）。
【００６６】
設定された光量係数と所定の肌色の者に対する各運転モードにおける予め記憶部４ｃに記憶さたレーザ光の全光量（標準全光量）から式（２）に基づいて、演算部４ｂで利用者に対して実際に照射されるレーザ光の全光量（照射全光量）が演算され、その値を記憶部４ｃが記憶する（ステップＳ６３）。
【００６７】
次に、ステップＳ６３で演算された照射全光量、所定の時間（Ｔ３）、レーザ光の出力時間（Ｔ１）におけるパルス出力のピーク値（Ｅ１）から式（５）に基づいて、演算部４ｂでデューティ比が演算され、そのデューティ比に基づく信号が出力部４ｄに出力される（ステップＳ６４）。
【００６８】
半導体レーザ１０から出射されるレーザ光は、出力部４ｄから出力された信号に基づいて制御される（ステップＳ６５）。
【００６９】
続いて、半導体レーザ１０を制御する準備ができると、照射領域表示発光体３６から可視光が出射され、出射された可視光は、半導体レーザ１０から出射された後述するレーザ光の光路と同じ光路を通って皮膚面上に照射され、レーザ光の照射領域を表示する（ステップＳ６６）。また、照射領域表示発光体３６から可視光が出射されると同時に、駆動装置３５ａが作動され、第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂが取り付けられた回転体３５ｃが回転する（ステップＳ６６）。
【００７０】
半導体レーザ１０からは、レーザ制御部４からの制御値に基づいてレーザ光が出射され、出射されたレーザ光は、レーザ光の光束と同軸に配設された集光部１２に入射する（ステップＳ６６）。集光部１２で収束されたレーザ光は、集光部１２の光軸上に配設された第１の反射体３４ａによって、光軸から離す方向に反射され、第２の反射体３４ｂに導かれる。第２の反射体３４ｂに導かれたレーザ光は、そこで反射され、外装ケース５に設けられた開口２０を通過して皮膚表面に照射される。ここで、第１の反射体３４ａおよび第２の反射体３４ｂは、回転体３５ｃに支持部材を介して取り付けられているので、光軸を回転軸とする回転体３５ｃと共に回転する。この回転によってレーザ光は、皮膚表面の照射領域に走査される。
【００７１】
ここで、受光部１３で検出される光量が大きい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は少ないので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を増加させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を増加させてもよい。
【００７２】
一方、受光部１３で検出される光量が小さい場合には、皮膚表面において、吸収される光量は多いので、例えば、デューティ比を変えて、照射されるレーザ光の光量を減少させ、適した光量を皮膚表面に吸収させるようにする。また、デューティ比を変えるとともに、レーザ光のパルス出力のピーク値を減少させてもよい。
【００７３】
また、皮膚表面で反射されたレーザ光の光量の一部を受光部１３で検出する際、その検出前に、発光体３３から照射されるレーザ光以外の光の受光量を予め検出し、その受光量をバックグラウンドとして、受光部１３によって検出された反射光量の検出値に基づいて、半導体レーザ１０から出射されるレーザ光を制御することによって、さらに最適なレーザ光の照射を行うことができる。
【００７４】
第２の実施の形態のレーザトリートメント装置３０では、反射光検出部３２を設け、予め、レーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を皮膚面上に照射し、その反射光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれの肌に適したレーザ光の制御をすることができる。また、反射光検出部３２に半導体レーザ１０とは別個に、皮膚表面からの反射光量を検出するための発光体３３が設けられているので、レーザ光を皮膚表面に走査してトリートメントを行うタイプのレーザトリートメント装置３０にも適用することができ、用途範囲を広げることができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明のレーザトリートメント装置によれば、反射光検出部を設け、予め、レーザ光またはレーザ光の波長にほぼ等しい波長の光を皮膚面上に照射し、その反射光量に基づいて、皮膚表面に照射するレーザ光のパルス出力のデューティ比などを自動的に調整することができるので、利用者それぞれが最適なトリートメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のレーザトリートメント装置の一部を断面図とした平面図。
【図２】レーザ光のパルス出力の一例を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のレーザトリートメント装置の制御の流れ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態のレーザトリートメント装置の他の一例における一部を断面図とした平面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態のレーザトリートメント装置の一部を断面図とした平面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態のレーザトリートメント装置の制御の流れ図。
【符号の説明】
１…レーザトリートメント装置
２…レーザ光照射機構部
３…反射光検出部
４…レーザ制御部
４ａ…入力部
４ｂ…演算部
４ｃ…記憶部
４ｄ…出力部
５…外装ケース
１０…半導体レーザ
１１…ヒートシンク
１１ａ…放熱フィン
１２…集光部
１３…受光部
２０…開口
２１…接触センサ部
２２…電源スイッチ
２３…運転モード切替ボタン
２４…運転表示ランプ
２５…電源
Claims (4)
- レーザ光を皮膚表面に出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の前記皮膚表面からの反射光量を検出する受光部と、
予め設定された、所定の肌色の皮膚表面に対してレーザ光を照射したときの反射光量に対する前記受光部で検出された反射光量の割合である反射光量比を算出し、該反射光量比を用いて皮膚表面に出射すべきレーザ光の全光量を算出し、該全光量に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比およびピーク値を制御するレーザ制御部と
を備えたことを特徴とするレーザトリートメント装置。 - レーザ光を皮膚表面に出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長と同じ波長の光を前記レーザ光が照射される前記皮膚表面に出射する発光体と、
前記発光体から出射された光の前記皮膚表面からの反射光量を検出する受光部と、
予め設定された、所定の肌色の皮膚表面に対してレーザ光を照射したときの反射光量に対する前記受光部で検出された反射光量の割合である反射光量比を算出し、該反射光量比を用いて皮膚表面に出射すべきレーザ光の全光量を算出し、該全光量に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比およびピーク値を制御するレーザ制御部と
を備えたことを特徴とするレーザトリートメント装置。 - 前記受光部での前記反射光量の検出結果および前記レーザ光の光量を表示する検出結果表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載のレーザトリートメント装置。
- 前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパルス出力のデューティ比またはピーク値を制御する手動式のレーザ出力調節部をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載のレーザトリートメント装置。
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