JP6221043B2 - 肌特性測定器および携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末のイヤホンジャックに接続する肌特性測定器と、携帯端末に関する。

特許文献１は、肌の水分や皮脂を測定するセンサが設けられた携帯型測定器と、この携帯型測定器が接続されるデータ通信用携帯端末を開示する。携帯型測定器はデータ通信用携帯端末と別個の機器であり、肌の特性はデータ通信用携帯端末とは遠隔で測定される。

特許文献２は、ユーザーの肌の湿度情報を受け付ける受付手段が設けられた携帯電話を開示する。

特開２００３−３１９９１０号公報 特開２００３−１８２５０号公報

本発明は、種々の携帯端末に容易に接続できる肌特性測定器と、この肌特性測定器を接続した携帯端末を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、肌特性を測定する測定部と、この測定部に接続された検出回路と、この検出回路の入出力端子となるプラグ端子と、を備え、このプラグ端子はイヤホンジャックに接続されるものとした。

これにより本発明は、携帯端末のイヤホンジャックに肌特性測定器を接続するものであり、種々の携帯端末に容易に接続できる。

本発明の実施の形態１における携帯端末の斜視図 本発明の実施の形態１における携帯端末の回路構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１におけるイヤホンジャックの動作を説明するための図 本発明の実施の形態１における肌特性測定器の平面図 イヤホンマイクのプラグ端子の平面図 本発明の実施の形態１における水分センサの回路構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における水分センサの回路の一部を示す回路図 本発明の実施の形態１における携帯端末の使用状態を示す図 本発明の実施の形態１における携帯端末の側面図 （Ａ）本発明の実施の形態２における携帯端末の側面図、（Ｂ）同側面図 本発明の実施の形態３における携帯端末の側面図

（実施の形態１）
以下、携帯端末としていわゆるスマートフォンと呼ばれる高機能型の携帯電話機を例に挙げ、説明する。

この携帯端末は、電話の通信やメールの送受信など、双方向のデータ通信以外にも、メディアを再生・記憶したり、ウェブを閲覧したりする用途にも利用できる。この携帯端末は、無線通信および有線通信のいずれにも対応させてよい。無線通信は、高周波、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の種々の通信プロトコルに基づいてもよい。

図１は、本実施の形態の携帯端末１の斜視図である。

図１に示すように、携帯端末１は、表面１Ａと、この表面１Ａの反対側の面となる背面１Ｂと、表面１Ａと背面１Ｂとの間の側面１Ｃと、を有する板状体である。この携帯端末１は、ケース２と、ケース２の内部に収容された表示部３を備えている。なお、携帯端末１の形状は、平板な板状体に限らず、折り畳み式でもよく、あるいは球形など種々の形状でもよい。

ケース２は携帯端末本体の背面１Ｂと側面１Ｃを覆う。ケース２の内部は空洞（図示せず）が形成されている。この空洞内に前述の表示部３が収容されている。携帯端末１本体の側面１Ｃには、イヤホンジャック４が設けられている。本実施の形態では、イヤホンジャック４は、表示部３の上方に配置したが、下方や横側でもよい。また携帯端末１本体の背面１Ｂに設けることもできる。

図２は、携帯端末１の回路構成を示すブロック図である。

図２に示すように、ケース２の空洞内には、表示部３の他に、インターフェース部５、メモリ部６、ＲＦ送受信部７、信号処理部８、操作部９、回路切替部１０、および中央処理演算装置（ＣＰＵ２４）等を備えている。またケース２の空洞内には、携帯端末１を駆動させるバッテリ（図示せず）も収容されている。

表示部３は、例えばタッチパネルと、液晶ディスプレイや有機液晶ディスプレイ等の表示面（図１の図番１１）とを有する。

ケース２の開口部はカバー１２で覆われている。表示面１１上に配置されているカバー１２は、ガラスやアクリルからなる透明な板状体である。表示面１１は、カバー１２を介して携帯端末１の表面１Ａに露呈する。すなわちユーザーは、透明なカバー１２を介して表示面１１を見る事ができる。

図３は、携帯端末１のイヤホンジャック４の動作を説明するための図である。

図３に示すように、携帯端末１のイヤホンジャック４は複数の接点１３Ａ〜１３Ｅを有している。本実施の形態では、このうち３つの接点を、電圧部としての接点１３Ａ、グランド部としての接点１３Ｂ、データライン部としての接点１３Ｃとした。残りの２接点１３Ｄ、１３Ｅは、空き接点とした。

本実施の形態では、このイヤホンジャック４に、後述する肌特性測定器（図１の図番１４）のプラグ端子（図４の図番１６）を接続するが、その他、ステレオヘッドホンやイヤホンマイク等、種々のプラグ端子を接続できる。

一方、図１、図４に示す肌特性測定器１４は、肌の特性を測定する測定部１５と、測定部１５からの信号を処理する検出回路と、プラグ端子１６と、を備えている。

図４に示すように、プラグ端子１６は、３つの接点１７Ａ〜１７Ｃを有し、それぞれ電圧部の接点１７Ａ、グランド部の接点１７Ｂ、データライン部の接点１７Ｃとなる。

このプラグ端子１６を図３に示す携帯端末１のイヤホンジャック４に挿入すると、プラグ端子１６、イヤホンジャック４のそれぞれの電圧部の接点１３Ａ、１７Ａ、グランド部の接点１３Ｂ、１７Ｂ、データライン部の接点１３Ｃ、１７Ｃとが電気的に接続される。

すなわち肌特性測定器１４は、プラグ端子１６をイヤホンジャック４に挿入することで、携帯端末１と機械的かつ電気的に接続される。肌特性測定器１４と携帯端末１とが電気的に接続されれば、携帯端末１のバッテリーから肌特性測定器１４に電源が供給されることになる。また肌特性測定器１４と携帯端末１との間で肌特性データを送受信できる。

イヤホンジャック４には、通常はヘッドホンステレオやイヤホンマイクのプラグ端子が接続される。したがって、図２に示すように、イヤホンジャック４に接続されたインターフェース部５には、肌特性測定信号に対応した肌特性測定回路１８以外にも音声信号に対応した音声回路１９が備わっている。

肌特性測定器１４のプラグ端子１６を携帯端末１のイヤホンジャック４に挿入すると、図２の回路切替部１０は、挿入を検出し、自動的に肌特性測定回路１８を選択し、回路の接続切り替えを行う。

肌特性測定回路１８が選択されると、携帯端末１の操作部９である操作ボタンやタッチパネルは、肌特性測定器１４の操作部９として機能する。タッチパネルで操作する場合、たとえばあらかじめネットワークを介してダウンロードし、メモリ部６で記憶させておいた肌特性測定器１４の操作プログラム（アプリ）を起動させてもよい。肌特性測定器１４から携帯端末１に送られてきた肌特性測定信号は、表示部３に表示できる。

イヤホンジャック４に接続されたプラグ端子１６が、肌特性測定器１４のものであるか、あるいはヘッドホンステレオやイヤホンマイクのものであるかは、例えば各プラグ端子１６の接点１７Ａ〜１７Ｃ間の抵抗を測定することで検出できる。

例えば図５に示すイヤホンマイクのプラグ端子２０は、電圧部となる接点２１Ａとグランド部の接点２１Ｂ、イヤホン端子部の接点２１Ｃ、マイク端子部の接点２１Ｄの４つの接点を有している。

一方、図４に示すように、肌特性測定器１４のプラグ端子１６は、図５のイヤホン端子部の接点２１Ｃとマイク端子部の接点２１Ｄに相当する部分に、データライン部の接点１７Ｃが設けられている。また図４に示す肌特性測定器１４のグランド部と電圧部の接点１７Ｂ、１７Ａは、図５に示すイヤホンマイクのグランド部、電圧部の接点２１Ｂ、２１Ａと同じ位置に配置されている。

以上より、イヤホンマイクのプラグ端子２０が挿入された場合、イヤホン端子部とグランド部の接点２１Ｃ、２１Ｂ間の抵抗と、マイク端子部とグランド部の接点２１Ｄ、２１Ｂ間との抵抗は異なる。一方で、肌特性測定器１４では、イヤホン端子部に相当する接点１７Ｃとグランド部の接点１７Ｂ間の抵抗と、マイク端子部に相当する接点１７Ｃとグランド部の接点１７Ｂ間との抵抗を測定しても、同じデータライン部とグランド部間の抵抗を測定したことになり、同じ抵抗値が検出される。このように同じ抵抗値が検出された場合、肌特性測定器１４が接続されたと回路切替部１０に判断させることで、肌特性測定器１４の接続を認識できる。回路切替のアルゴリズムはその他種々あり、例えばデータライン部とグランド部の接点１７Ｃ、１７Ｂ間の抵抗を特徴的な値に設定することで肌特性測定器１４が接続されたと判別できるようにしてもよい。

本実施の形態では、肌特性測定器１４として、ユーザーの肌の水分量を測定する水分センサを例に挙げ説明する。水分センサ以外にも、肌の温度、皮脂量、色、明るさなどの種々の特性を測定するセンサでもよい。

本実施の形態の水分センサは、肌の水分量を静電容量で算出する。

例えば水分センサは、測定部１５となる一対の電極２２、２３を備えている。この一対の電極２２、２３を肌表面に接触あるいは近接させると、電極２２、２３間の誘電率が変化する。電極２２、２３間の誘電率変化を、周波数変化で検出し、電極２２、２３間の静電容量変化を測定する。

肌の水分特性は、肌の角質層の水分量に大きく影響を受ける。したがって、肌の表面から約２０μｍの深度の領域の静電容量変化を測ることが好ましい。水分センサにおける測定深度は、例えば電極２２、２３間のピッチをコントロールすることで調整できる。

電極２２、２３として櫛歯電極を用いることで、検出できる静電容量値が大きくなり、測定精度が向上する。肌の水分量は、静電容量以外にも、対となる電極２２、２３間の抵抗やインピーダンス等で算出してもよい。

なお、肌の明るさ、色、温度などは、肌特性測定器１４として、例えば赤外線センサを用いて測定できる。肌の皮脂量は、肌特性測定器１４として、例えば油分採取面に光を照射し、反射光の強度を測定する光センサを用いて測定できる。

図６は静電容量型の水分センサの一例を示すブロック図である。

この水分センサは、肌の水分量を検出する静電容量測定部と、静電容量測定部の出力側に接続され、周波数を用いて静電容量を検出する発振回路Ａと、を備えている。この静電容量測定部は、図１の測定部１５に相当する。

図７は、図２のブロック図で示した静電容量測定部と発振回路Ａの具体的な回路図である。発振回路Ａは、上述の一対の電極２２、２３で構成されるコンデンサと、並列もしくは直列に接続された抵抗Ｒとを組み合わせたＲＣ発振回路（発振回路Ａ）であり、検出回路となる。

そして図６に示すように、静電容量測定部と並列に、外部環境の温度や湿度などを検出する基準静電容量測定部と、この基準静電容量測定部の出力側に接続され、周波数を用いて静電容量を検出する発振回路Ｂと、を備えている。

発振回路Ａと発振回路Ｂの出力側には位相比較器が接続されている。位相比較器では、発振回路Ａと発振回路Ｂの周波数差を検出する。位相比較器の出力側には出力端子が接続され、出力端子はＦ−Ｖ（周波数−電圧）変換回路に接続される。

Ｆ−Ｖ変換回路では周波数信号がアナログ電圧に変換される。Ｆ−Ｖ変換回路から出力された電圧信号は、プラグ端子１６のデータライン部に出力される。出力された電圧は、肌の水分量に対応しているため、所定のアルゴリズムを用いて水分量に変換できる。肌の水分量の算出結果を表示部３で表示することで、ユーザーは自分の肌の水分量を知ることができる。

本実施の形態の水分センサでは、プラグ端子１６の電圧部から供給された直流電圧Ｖｃｃが、Ｆ−Ｖ変換回路を介して検出回路である発振回路Ａ、発振回路Ｂに入力される。また検出回路からの検出信号は、Ｆ−Ｖ変換回路を介してデータライン部に出力される。さらに検出回路はＦ−Ｖ変換回路を介してグランド部に接続される。

本実施の形態では、外部環境の湿度や温度等の影響を除くために、これらを肌の水分量を測定する測定部１５と別個の基準静電容量測定部によって測定したが、静電容量測定部のみで測定することもできる。この場合は、初期値として外部環境の基準静電容量を検出し、肌を介した静電容量との差分をとればよい。また外部環境の影響が少ない場合は基準静電容量測定部や発振回路Ｂ、位相比較器は必須ではない。

静電容量型の水分センサは、図６に示すブロック図に限らず、種々の構成が考えられる。例えば図６では発振回路Ａを用いて静電容量を検出したが、その他振幅差で静電容量を検出してもよい。この場合は発振回路Ａの代わりに例えばロックインアンプを用いることができる。また本実施の形態では、Ｆ−Ｖ変換回路を用いて周波数信号をアナログ電圧に変換したが、例えば周波数カウンタを用いてＢＵＳ信号に変換してもよい。

また携帯端末１が双方向の通信機能を備えている場合、ネットワークを介して肌の水分量や油分量等、肌特性に関する情報をサーバーに送信し、サーバーからユーザーの肌特性に合わせて適切な美容情報を受信することもできる。

図８は、ユーザーが本実施の形態の携帯端末１を用いて、肌特性測定器１４で肌の特性を測定している状態を示す。ユーザーは自分の顔の顎や頬、二の腕の裏側などを中心に、肌特性測定器１４の測定部１５を押圧、もしくは近接させ、肌の特性を測定する。

本実施の形態では、図１に示すように、肌特性測定器１４はイヤホンジャック４を介して携帯端末１に外付けされる。

ユーザーは携帯端末１を衝撃から保護するためやデザイン上の趣向から、ケース２の外周をさらに保護ケースや意匠ケースに入れて使用することがある。保護ケースや意匠ケースは、多くの場合、表示面１１以外のほぼ全体を被覆するが、一般的にイヤホンジャック４部分が露呈するように開口されている。したがって本実施の形態では、保護ケースや意匠ケースを外すことなく肌特性測定器１４を装着でき、素早く測定をすることができる。

また既存のイヤホンジャック４を利用できるため、携帯端末１に新たに接続端子を設ける必要がなく、さらに保護ケースや意匠ケースに新たに肌特性測定器１４を接続するための開口部を設けなくてもよく、汎用性が高い。

さらに携帯端末１の電源を利用できるため、肌特性測定器１４自体に電源は不要であり、小型軽量化が図れる。

またユーザーは自由に肌特性測定器１４を取り外しできる。さらに近年、ユーザーの趣向で、イヤホンジャック４に意匠性の高い装飾物を挿入し、携帯端末１が装飾されることがある。したがって肌特性測定器１４自体に意匠性を持たせることで、装飾物としての役割も持たせることができる。

実施の形態では、図１に示すように、肌特性測定器１４は、携帯端末１に外付けされているため、測定部１５と表示面１１とを離すことができる。すなわち図８に示すように、測定部１５に肌を押し当てたり近接させたりする際、表示面１１を肌から離すことができる。したがって、皮脂や化粧品等で表示面１１が汚れるのを抑制できる。

以上のように、本実施の形態では、携帯端末１に肌特性測定器１４を、イヤホンジャック４を介して装着したため、ユーザーは容易に装着できる。また携帯端末１の機構をほとんど変えずに利用できる。さらに表示面１１と測定部１５とを離すことができ、表示面１１が汚れにくいという効果も有する。

（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同様に、肌特性測定器１１４は携帯端末１の側面１Ｃに取り付けられている。本実施の形態と実施の形態１との主な違いは、肌特性測定器１４の測定部１５が、携帯端末１の表示面１１から離れるように、表示面１１に対して斜め方向に面している点である。

図９に、上記実施の形態１における携帯端末１の側面図を示し、図１０（Ａ）（Ｂ）に本実施の形態２の携帯端末１の側面図を示す。

ここで、仮に肌特性測定器１４、１１４の測定部１５が表示面１１側に下方を向いている場合、測定部１５に肌を押し当てると、表示面１１にも肌が触れてしまうことがある。

これに対し図９に示す実施の形態１では、肌特性測定器１４の測定部１５は、表示面１１から離れるように、垂直方向に外方へ面している。したがって測定者の肌は、表示面１１に付着しにくく、表示面１１が皮脂や化粧で汚れるのを抑制できる。そして図１０（Ａ）に示す本実施の形態２も、測定部１５が表示面１１から離れるように斜め上方向を向いているため、実施の形態１と同様に表示面１１が肌に触れるのを抑制できる。

さらに実施の形態１、２で示すように、肌特性測定器１４、１１４の測定部１５が、表示面１１から離れるように、表示面１１に対して斜め方向もしくは垂直方向に向いていると、肌に対して携帯端末１の長さ方向に押し当てればよいため、テコの原理により楽に肌に押し当てることができる。

なお、肌特性測定器１１４は、プラグ端子１６を軸にＲ方向に回転できてもよい。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、携帯端末１の背面１Ｂ側に肌特性測定器１１４の測定部１５が向くように使用することで、表示面１１に肌が触れるのを防ぐことが出来る。

その他肌特性測定器１１４を種々の軸を中心に回転させ、あるいは移動させ、携帯端末１の表示面１１から離れるように、表示面１１に対し斜め方向あるいは垂直方向に面するように可動させてもよい。

（実施の形態３）
本実施の形態において、実施の形態１と同様に、肌特性測定器２１４は携帯端末１の側面１Ｃに取り付けられている。本実施の形態と実施の形態１との主な違いは、肌特性測定器１４の測定部１５が、携帯端末１の表示面１１とほぼ平行に配置され、表示面１１と同方向に面している点である。また図１１に示すように、本実施の形態では、測定部１５は、表示面１１よりも背面１Ｂから表面１Ａに向かう方向へ前方に突出している。すなわち測定部１５は、表示面１１より矢印Ｐ方向に突出している。

なお、肌特性測定器２１４を可動式とし、プラグ端子１６を軸にＲ方向に回転させて、表示面１１と同方向に面し、かつ表示面１１より矢印Ｐ方向に突出させてもよい。

本実施の形態３では、測定部１５と表示面１１とが同方向に面しているが、測定部１５が表示面１１より前方へ突出している。したがって測定部１５に肌を密着あるいは近接させても、表示面１１に肌が触れるのを抑制できる。

さらに例えば携帯端末１が通話機能を有している場合、通話中に同時に測定部１５を肌に当てて、肌特性を測定することができる。通話中は、定位置にあるマイクやスピーカーに口や耳を当てるため、肌特性測定器２１４も、無意識の内に、ほぼ決まった位置に当てることができる。したがって、ユーザーが特段の意識をすることなく、測定再現性を高めることができる。

なお、肌特性測定器２１４は、種々の軸を中心に回転させ、あるいは移動させ、携帯端末１の表示面１１と同方向に面し、かつ表示面１１よりＰ方向へ突出する構成に可動させてもよい。

上記実施の形態１〜３では、肌特性測定器１４、１１４、２１４をプラグ端子１６と一体化したが、プラグ端子１６の根元にケーブルを接続し、測定部１５とプラグ端子１６との距離を離してもよい。

また上記実施の形態１〜３では、携帯端末１として高機能型の携帯電話機を例に説明したが、携帯電話機以外に、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、パソコン、モバイルツール、電子辞書、電卓、ゲーム機等の携帯端末でもよい。

本発明は、ユーザーにとってより使い勝手のよい肌特性測定器および携帯端末を実現するのに有用である。

１ 携帯端末
１Ａ 表面
１Ｂ 背面
１Ｃ 側面
２ ケース
３ 表示部
４ イヤホンジャック
５ インターフェース部
６ メモリ部
７ ＲＦ送受信部
８ 信号処理部
９ 操作部
１０ 回路切替部
１１ 表示面
１２ カバー
１３Ａ〜１３Ｅ 接点
１４ 肌特性測定器
１５ 測定部
１６ プラグ端子
１７Ａ〜１７Ｃ 接点
１８ 肌特性測定回路
１９ 音声回路
２０ プラグ端子
２１Ａ〜２１Ｄ 接点
２２ 電極
２３ 電極
２４ ＣＰＵ
１１４ 肌特性測定器
２１４ 肌特性測定器

Claims (4)

1. 肌の角質層の静電容量変化を測定する肌特性測定器のプラグ端子が接続されるイヤホンジャックと、
   音声回路と、
   肌の角質層の水分量を求める肌特性測定回路と、
   前記イヤホンジャックに入出力される電気信号から、前記音声回路と前記肌特性測定回路のいずれかを選択して切り替える回路切替部と、を備えた携帯端末であって、
   前記携帯端末は、表面と背面と、前記表面と前記背面との間の側面と、を有する板状体であり、
   前記表面に表示面を備え、
   前記側面に前記肌特性測定器が取り付けられ、
   前記肌特性測定器の前記測定部は、前記表示面から離れるように、前記表示面に対して斜め方向もしくは垂直方向に面した構成である、携帯端末。
2. 肌の角質層の静電容量変化を測定する肌特性測定器のプラグ端子が接続されるイヤホンジャックと、
   音声回路と、
   肌の角質層の水分量を求める肌特性測定回路と、
   前記イヤホンジャックに入出力される電気信号から、前記音声回路と前記肌特性測定回路のいずれかを選択して切り替える回路切替部と、を備えた携帯端末であって、
   前記携帯端末は、表面と背面と、前記表面と前記背面の間の側面と、を有する板状体であり、
   前記表面に表示面を備え、
   前記側面に前記肌特性測定器が取り付けられ、
   前記肌特性測定器の前記測定部は、前記表示面から離れるように、前記表示面に対して斜め方向もしくは垂直方向に面する構成に可動する、携帯端末。
3. 肌の角質層の静電容量変化を測定する肌特性測定器のプラグ端子が接続されるイヤホンジャックと、
   音声回路と、
   肌の角質層の水分量を求める肌特性測定回路と、
   前記イヤホンジャックに入出力される電気信号から、前記音声回路と前記肌特性測定回路のいずれかを選択して切り替える回路切替部と、を備えた携帯端末であって、
   前記携帯端末は、表面と背面と、前記表面と前記背面の間の側面と、を有する板状体であり、
   前記表面に前記表示面を備え、
   前記側面に前記肌特性測定器が取り付けられ、
   前記肌特性測定器の前記測定部は、前記表示面と同方向に面し、かつ表示面より前記表面から前記背面へ向かう方向に突出している、携帯端末。
4. 肌の角質層の静電容量変化を測定する肌特性測定器のプラグ端子が接続されるイヤホンジャックと、
   音声回路と、
   肌の角質層の水分量を求める肌特性測定回路と、
   前記イヤホンジャックに入出力される電気信号から、前記音声回路と前記肌特性測定回路のいずれかを選択して切り替える回路切替部と、を備えた携帯端末であって、
   前記携帯端末は、表面と背面と、前記表面と前記背面の間の側面と、を有する板状体であり、
   前記表面に前記表示面を備え、
   前記側面に前記肌特性測定器が取り付けられ、
   前記肌特性測定器の前記測定部は、前記表示面と同方向に面し、かつ表示面より前記背面から前記表面に向かう方向へ突出する構成に可動する、携帯端末。
   

Images