JP5706048B2 - 複数の焦点を持つ毛検出器 - Google Patents

Description

【技術分野】
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、該検出器は光源、光学素子、及び偏光感度を持つ光センサを有する装置に関する。該光源は、入射偏光を持つ光ビームを生成するために備えられる。該光学素子は、該光ビームを皮膚の近くで合焦させるために備えられる。該偏光感度を持つ光センサは、毛又は皮膚と相互作用した、所定の直線偏光を持つ光を検出するために備えられる。
本発明は更に、上述した検出器を備えたシェービング装置、及び皮膚の近くの毛を検出する方法に関する。
【背景技術】
斯かるヘアトリートメント装置は例えば、国際特許出願公開WO2010/106480A1として公開された国際特許出願から知られている。該特許出願は、身体部分の皮膚表面の近くの毛を撮像するための装置を記載している。該装置は、入射偏光を持つ光ビームを生成するための光源と、毛から戻って来る放射を検出するための検出器と、を有する。該検出器は、入射偏光を持つ光と、入射偏光に垂直な偏光方向を持つ光と、を検出するための別個の光ダイオードを持つ。該別個の光ダイオードにより検出された光強度の比が、検査された皮膚位置における毛の存在についての確率尺度となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
当該既知の検出器の感度及び特定性は、入射光の偏光方向と検出されるべき毛の方向との間の角度、及び毛の中の焦点深度に、大きく依存することが分かっている。毛の方向、及び毛の中の焦点深度は、毛によって及び時間に応じて異なるため、既知の検出器により得られる毛−皮膚コントラストは、完全には満足できるものではない。更に、光の方向に垂直な面における毛の方向は、毛検出の感度及び特定性を決定する重要なパラメータである。該パラメータは次いで、合焦要素の開口数に依存する。ＮＡ＝０．９においては、軸方向における最大検出可能角度は３０°に限られ、ＮＡ＝０．３においては、最大検出可能角度は１０°に過ぎない。要するに、検出円錐内に毛が入れられたときに照明ビームが毛の中の望ましい深度で合焦させられた場合にしか、最適なコントラストをもって毛が検出されない。
本発明の目的は、検出すべき毛の方向及び正確な位置にあまり依存しない、改善された毛−皮膚コントラストを持つ、ヘアトリートメント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
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よるヘアトリートメント装置であって、前記光源及び／又は前記光学素子が、毛又は皮膚表面の近くにおいて光ビームが同時に複数の空間的に離隔した焦点を持つように配置され、前記光源及び／又は前記光学素子は、前記光ビームに、前記複数の焦点において異なるタイプの入射偏光を持たせるように構成された装置によって達成される。
該複数の焦点は、光ビームに対して横方向及び／又は軸方向において、空間的に離隔されても良い。横方向における異なる焦点は異なる相対角度で毛に当たり、毛と光ビームの入射偏光の方向との間の角度を、異なる焦点について異ならせる。その結果、いずれの時点においても、少なくとも１つの焦点が正確な毛検出のための適切な相対角度から到来する可能性が増大させられる。例えば、横方向に複数の焦点を生成するために、透過回折格子が用いられても良い。代替としては、この目的のため複数の光源が用いられても良い。
軸方向に異なる焦点は、異なる深度において毛と一致し得る。毛−皮膚コントラストは、入射ビームが約２０乃至４０μｍ（マイクロメートル）の深度で合焦させられた場合に最適となる。軸方向に複数の焦点があると、少なくとも１つの焦点が適切な深度となる可能性が増大させられる。軸方向に異なる焦点は例えば、異なる波長及び／又は発散の光を持つ複数の光ビームを用いて、又は円形格子を用いることにより、生成され得る。
毛検出装置が軸方向において皮膚表面上を移動させられると、異なる焦点が、異なる時点において同一の毛と一致する。毛を検出するための複数の測定の使用が既に、改善された精度をもたらす。加えて、皮膚表面に亘る毛検出装置の移動は、毛と皮膚表面との間の相対角度を変化させ、それとともに、毛と光ビームの入射偏光の方向との間の相対角度を変化させ得る。この効果もまた、毛検出の精度に貢献する。
更に、該光源及び／又は光学素子は、複数の焦点において異なる方向の入射偏光を該光ビームに持たせるように構成されても良い。例えば、回転する光源又は波長板のような位相シフト素子が、異なる入射偏光を引き起こしても良い。斯かる手段は、少なくとも１つの焦点が正確な毛検出のための適切な相対角度から到来する可能性を更に増大させる。同じ時点において複数の空間的に離隔された焦点を用いることは、直線偏光した光の場合に可能であるのみならず、円偏光又はラジアル偏光（radially polarized）した光の場合にも可能である。特別な実施例においては、異なる焦点が異なるタイプの偏光の光を持っても良い。
本発明の他の態様によれば、皮膚表面の近くの毛を検出するための方法であって、光ビームを生成するステップと、該光ビームを皮膚表面の近くの毛において合焦させるステップと、該毛又は皮膚表面と相互作用した、所定の直線偏光を持つ光を検出するステップと、を有し、前記生成するステップ及び／又は合焦させるステップは、該毛若しくは皮膚表面において又は該毛若しくは皮膚表面の近くにおいて複数の焦点を前記光ビームに持たせ、前記複数の焦点において異なる方向の入射偏光を持たせる方法が提供される。
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】皮膚表面上を動く、本発明によるヘアトリートメント装置の光学ブレードを示す。
【図２】本発明による光ベースの検出器のブロック図を示す。
【図３】本発明によるシェービング装置を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
図１は、本発明によるヘアトリートメント装置の光学ブレード５０を示す。本図においては、光学ブレード５０は、毛２２を持つ皮膚表面２１上を移動させられる。本例においては、光学ブレード５０は、矢印５５の方向に表面２１の上を移動させられる。該ヘアトリートメント装置は、毛２２を検出するための光ビーム３１を生成する。光学ブレード５０は、皮膚表面２１と略平行な方向に光ビーム３１を向け、第１の焦点５１において光ビーム３１を合焦させる。本図に示された光学ブレード５０の代わりに、顕微鏡対物レンズのような他のタイプの合焦素子が、光ビーム３１を方向付け合焦させるために用いられても良い。光ビーム３１の光が例えば毛２２又は皮膚表面２１と相互作用すると、該ヘアトリートメント装置における光学検出要素が、戻って来る光を解析し、焦点５１が毛２２と一致しているか否かが決定される。
本発明者の実験は、焦点５１が毛表面のなかの約２０乃至４０μｍにある場合に、毛２２と皮膚２１との間の最適なコントラストが実現されることを示している。光学ブレード５０が皮膚表面２１に沿って移動させられると、焦点５１は最終的に、毛２２を検出するための当該最適位置に到達し得る。しかしながら、該ヘアトリートメント装置が毛２２の存在を周期的に検査する場合には、毛２２が見逃され得る。本発明によれば、該ヘアトリートメント装置は、軸方向、即ち入射光ビーム３１の方向に更なる焦点５３を同時に提供しても良い。該軸方向における更なる焦点５３は、少なくとも２つの重要な利点をもたらす。第１に、更なる焦点５３は、いずれの時点においても、焦点５３の１つが毛２２を検出するための最適な深度において合焦させられる可能性を増大させる。このことは、毛２２を検出する確率を増大させる。加えて、異なる焦点５３が異なる時点において、ことによると異なる相対角度で、毛２２に当たり得る。このことは、毛検出の精度を増大させる。
毛２２と入射光ビーム３１の偏光方向との間の相対角度もまた、高い毛−皮膚コントラストを得るために重要である。入射ビーム３１の偏光方向は、該ヘアトリートメント装置内の光源及び光学素子を設定することにより制御されることができる。毛２２の方向は、毛毎にまた時間ごとに変化する。皮膚表面２１に対する光学ブレード５０の方向もまた、時間とともに変化し得る。本発明によれば、横方向において、即ち光ビーム３１に垂直な面において、複数の焦点５２を同時に生成するため、異なる入射の角度が利用されても良い。異なる焦点５２が毛２２に対する異なる相対角度をもたらす場合、焦点５２の少なくとも１つが正確な毛検出のための適切な角度をもたらす可能性が増大させられる。更に、該ヘアトリートメント装置のレーザ光源及び光学素子は、異なる横方向及び／又は軸方向の焦点５２、５３について、異なる向きの入射偏光をもたらしても良い。このことは例えば、光源を回転させることにより、又は波長板のような位相シフト素子を用いることにより、実現されても良い。同一の時点において複数の空間的に離隔された焦点５１、５２、５３を用いることは、直線偏光した光の場合に可能となるのみならず、円偏光又はラジアル偏光した光の場合にも可能である。特別な実施例においては、異なる焦点５１、５２、５３が異なるタイプの偏光の光を持っても良い。
図２は、本発明による光ベースの検出器１０のブロック図を示す。例えば、本発明による検出器１０は、人間又は動物の皮膚２１上の毛２２を検出するように構成されても良い。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）装置において有用となり得る。代替としては、検出器１０は、皮膚の弾性を決定するため、人間又は動物の皮膚２１におけるコラーゲンを検出するように構成されても良い。図２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部分における、レーザビームを発するための光源を有する。例えば、７８５又は８５０ｎｍの波長を持つ光が用いられても良い。レンズ１６及び／又はミラー１７のような光学素子は、光ビーム３１を皮膚２１に合焦させる。光源１１及び／又は光学素子１６、１７（の一部）に結合された制御ユニット（図示されていない）が、レーザビームの正確な光路を制御して、検出器２２の存在について検査される皮膚２１の正確な領域を制御し、皮膚２１の線又は２次元（２Ｄ）領域を走査することを可能とする。
異なる焦点５２、５３は、例えば回折格子１４を用いることにより生成されても良い。更なる横方向の焦点５２は透過格子によって生成されても良く、更なる軸方向の焦点５３は円形格子によって生成されても良い。代替として、又はこれに加えて、異なる発散を持つ又は僅かに異なる方向に送出された複数の波長又は複数のビームが、更なる焦点５２、５３を生成するために用いられても良い。異なる焦点５２、５３は、例えばホログラフィックレンズにより提供されても良い。
光ビーム３１が皮膚表面２１又は毛２２と相互作用すると、戻って来るビームが検出器１０に再び入る。光学素子１６、１７、１８は、該戻って来るビームを、光センサ又は光ダイオード１２、１３に導く。出て行く光ビームと戻って来る光ビームとで異なる光路をもたらすために、例えば半透明ミラー及び／又は偏光ビームスプリッタが利用されても良い。典型的な実施例においては、戻って来る光ビームにおける異なる偏光成分を検出するため、別個の検出ブロックＡ、Ｂが用いられる。入射偏光についての信号と直交偏光についての信号との比が、いつ毛２２が検出されたかを決定するために用いられ得る。
ビームスプリッタ１５は、戻って来るビームを分割し、異なる焦点５２、５３からの情報を別個に集めるための異なる光ダイオード１２、１３に該分割されたビームを導く。更なる焦点を生成するために異なる波長の光が利用される場合には、ビームスプリッタ１５は例えば、照明波長について特定の透過帯域幅を持つフィルタを備えた標準的なビームスプリッタ又はダイクロイックビームスプリッタであっても良い。
図３は、本発明によるシェービング装置４０を模式的に示す。シェービング装置４０は、図２を参照しながら以上に説明されたものと同様の毛検出器を有する。同じ参照番号は類似する特徴に対応する。以上に既に議論した特徴に加えて、シェービング装置４０はまた、皮膚２１への放射の進入特性を改善するための光学又は接触ウィンドウ４３及び浸漬流体４４を有しても良い。例えば、流体８４は、光学ウィンドウの屈折率と皮膚２１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、皮膚からの反射も低減させる。流体４４はまた、皮膚２１を冷却する目的のため又はその他の処置の目的のために選択されても良い。更に、接触ウィンドウ４３は任意であるが、該接触ウィンドウは毛２２のような皮膚のオブジェクト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。
シェービング装置４０は、毛２２を検出するためのみならず、毛を切断するためにレーザ光源１１を利用しても良い。レーザ光源１１が切断のために利用される場合には、該レーザ光源１１は毛２２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、別個のレーザ光源（図示されていない）が毛２２の切断のために利用される。切断工程に対する制御は、制御ユニットにより実行されても良いし、又は付加的な切断プロセッサ（図示されていない）により実行されても良い。該切断プロセッサは光ベースの検出器１０に結合され、該光ベースの検出器が毛２２の存在を検出した皮膚表面２１の近くの毛切断レーザビームの焦点位置において、毛切断レーザ光源を起動する。
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 (11)

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、前記検出器は、
   入射偏光を持つ光ビームを生成するための光源と、
   前記皮膚表面の近くの毛において前記光ビームを合焦させるための光学素子と、
   前記毛又は前記皮膚表面と相互作用した、所定の直線偏光を持つ光を検出するための偏光感度を持つ光センサと、
   を有し、前記光源及び／又は前記光学素子は、前記光ビームに、前記毛若しくは前記皮膚表面において又は前記毛若しくは前記皮膚表面の近くにおいて、空間的に離隔した複数の焦点を同時に持たせるように構成され、前記光源及び／又は前記光学素子は、前記光ビームに、前記複数の焦点において異なる方向の入射偏光を持たせるように構成された、ヘアトリートメント装置。
2. 前記光源及び／又は前記光学素子は、前記光ビームに、前記光ビームに対して横方向に空間的に離隔した複数の焦点を持たせるように構成された、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
3. 前記光学素子は透過回折格子を有する、請求項２に記載のヘアトリートメント装置。
4. 前記光源及び／又は前記光学素子は、前記光ビームに、前記光ビームに対して軸方向に空間的に離隔した複数の焦点を持たせるように構成された、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
5. 前記光源は、異なる波長の光を持つ複数の光ビームを生成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. 前記光源は、異なる発散を持つ複数の光ビームを生成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。
7. 前記光学素子は円形格子を有する、請求項４に記載のヘアトリートメント装置。
8. 前記光源及び／又は前記光学素子は、前記光ビームに、前記複数の焦点において異なるタイプの入射偏光を持たせるように構成された、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
9. 前記偏光感度を持つ光センサは、それぞれの前記焦点からの光からの情報を集めるための別個の光ダイオードを有する、請求項１に記載のヘアトリートメント装置。
10. 前記装置は更に、毛切断レーザビームを生成するための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プロセッサと、を有し、前記プロセッサは、前記光ベースの検出器が毛の存在を検出した前記皮膚表面の近くにおける前記毛切断レーザビームの焦点位置において前記毛切断レーザ光源を起動するように構成された、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のヘアトリートメント装置。
11. 皮膚表面の近くの毛を検出するための方法であって、
    入射偏光を持つ光ビームを生成するステップと、
    前記皮膚表面の近くの毛において前記光ビームを合焦させるステップと、
    前記毛又は前記皮膚表面と相互作用した、所定の直線偏光を持つ光を検出するステップと、
    を有し、前記生成するステップ及び／又は前記合焦させるステップは、前記光ビームに、前記毛若しくは前記皮膚表面において又は前記毛若しくは前記皮膚表面の近くにおいて、空間的に離隔した複数の焦点を同時に持たせ、前記複数の焦点において異なる方向の入射偏光を持たせるように構成された、方法。

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