JP6858245B2 - 撮像装置、画像表示システム及び画像表示方法 - Google Patents
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Description
皮膚組織Sの模式図である図15に示すように、表皮82と真皮84との間には、表皮82の基底層86の表皮突起87と、真皮の乳頭層88の乳頭突起89とが互いに食い込むように存在する凸凹波打った乳頭構造が形成されている。
皮下組織には、皮膚への栄養供給、老廃物を運び出す代謝及び体温調節に重要な役割を果たす動脈、及び静脈が存在している。皮下組織にある動脈、及び静脈は、真皮84の網状層90内の血管(網状層血管)92につながっており、乳頭突起内の毛細血管94を介して、血管が存在しない表皮82に栄養、及び酸素を供給している。
そのため、乳頭構造、及び乳頭突起内の毛細血管を適切に観察することができれば、肌の状態の評価、及び加齢による皮膚の変化を把握することができる。また、その結果、化粧品、及びスキンケア製品、スキンケアの効果を調べることができるため、化粧品等の研究または商品開発に応用することができる。
従来使用されている侵襲的な観察方法の多くは、ヒトから採取された皮膚組織片に化学的処理を施し観察するものである。
非侵襲的な観察方法には、近年、共焦点顕微鏡を用いて皮膚内部画像を取得する方法、及び、例えば、次のようなものが提案されている。
特許文献2には、光源を生体に密着させて皮膚表面に光を照射し、検出部により生体から射出された光を検出し、検出部からの出力(測定データ)に基づいて、皮膚内部の画像(例えば、表皮または真皮に焦点を合わせた画像)を生成する装置が開示されている。また、光源が検出部の周囲に配置されることや、この装置が、光源から射出される光が検出部に入射することを防止する遮光壁をさらに備えることも開示されている。
また、乳頭突起内の毛細血管係蹄の頂点の径は7.5〜10μmで赤血球が1列で通れる程度の広さであり、また、乳頭突起内の毛細血管を流れる血流は体温調整に関連して調整されるため、乳頭突起内の毛細血管に常に血流があるわけではない。つまり、条件(例えば、気温、湿度、並びに、被験者の体調及び体質等)によって、観察できる乳頭突起内の毛細血管の数が大きく変わってしまう。そのため、毛細血管に流れる血流量を調整することなく皮膚を撮像する特許文献1及び2の装置では、乳頭層内の全ての毛細血管を観察することができず、多くの毛細血管が見逃されてしまう可能性がある。
特許文献3の装置は、減圧ポンプのような減圧手段により皮膚を吸引すると、非常に小さな内径を持つ毛細血管が破壊され内出血してしまい、正確に測定することができない。また、減圧手段に係るコストや、減圧を行う手間もかかるという問題もある。
さらに、特許文献1〜3の装置により撮像された画像では、乳頭突起内の毛細血管と、網状層内の血管とを区別して観察することが非常に難しいという問題もある。
遮光部は、円筒形状であることが好ましい。
照明部は、皮膚の表面がリング状に照明されるように照明光を照射するものであることが好ましい。
押圧部は、遮光部の先端に設けられ、遮光部と一体化した第1遮光部材として形成されていることが好ましい。
押圧部は、遮光部と同じ内径を持つ筒形状であり、且つ、撮像部のセンサ面の法線方向に開口するものである。
撮像部のセンサ面の水平方向において、照明部が照射する照明光の光軸と、撮像部が受光する透過光の光軸との間の距離が、0.5mm〜50mmであることが好ましい。
光源は、LED、白熱電球、蛍光灯、または放電電球であることが好ましい。
照明部は、更に、押圧部の外径よりも大きな内径を備える円筒形状の第2遮光部材を有し、第2遮光部材は、押圧部の外周側に配置され、押圧部の外周面と第2遮光部材の内周面との間に円環状の導光スリットを形成するものであり、照明光は、光源から導光スリットを通して皮膚の表面に照射されるものであってもよい。
照明部は、更に、光ファイバーケーブルを有し、照明光は、光源から光ファイバーケーブルを通して皮膚の表面に照射されるものであってもよい。
照明部は、皮膚の表面と接触する部分に透明のカバー部材を備えることが好ましい。
撮像部は、対物レンズを有することが好ましい。
更に、撮像装置の撮像部により獲得された画像に基づいて画像処理を行う画像処理装置を備え、表示装置は画像処理装置により処理された画像を表示することもできる。
RGB画像は、さらに、網状層血管に対応する画像を含むことが好ましい。
RGB画像は、ループ状の茶色部分およびループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分を含むことが好ましい。
ループ状の茶色部分は、皮膚の内部に含まれるメラニン色素であり、ループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分は、乳頭突起内の毛細血管であることが好ましい。
第一のRGB画像及び第二のRGB画像は、ループ状の茶色部分およびループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分を含み、ループ状の茶色部分は、皮膚の内部に含まれるメラニン色素であり、ループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分は、乳頭突起内の毛細血管であり、第二の画像信号獲得ステップにおいて獲得されたループ状の赤色部分に係る第二の画像信号は、第一の画像信号獲得ステップにおいて獲得されたループ状の赤色部分に係る第一の画像信号よりも弱いものである。
第二の画像形成ステップは、第一の画像信号獲得ステップにおいて獲得されたループ状の赤色部分に係る第一の画像信号よりも弱い第二の画像信号に基づいて、第二のRGB画像を形成することができるものである。
皮膚の内部構造を非侵襲的に可視化することができるため、同じ観察位置(すなわち、採取対象位置)における乳頭構造や乳頭突起内を流れる毛細血管の経時変化を測定したり、それに伴う他の部位の変化や影響を詳細に調べたりすることができる。
また、観察条件によらず、乳頭層(乳頭突起内)の毛細血管を破壊することなく、適切に観察することができる。
また、乳頭突起内の毛細血管と、網状層内の血管とを明確に区別して観察することができる。
(実施の形態1)
図1Aは、本発明の実施の形態1に係る撮像装置を用いた画像表示システムを模式的に示す断面図であり、図1Bは、図1Aの撮像装置をI−I線で切断した断面図である。
図2Aは、実施の形態1に係る撮像装置1の光路を模式的に示す断面図であり、図2Bは、撮像装置1の押圧部2及び照明部4の先端における光路を示す立体図である。
押圧部2は、円筒形状の押圧部材からなり、径内に円形の観察部位(撮像部6により撮像される皮膚表面)が位置するように、先端部(受光側の開口部)を皮膚表面に密着させて押圧することにより、観察部位の皮膚表面を湾曲させることができる。また、押圧部2の先端部は、皮膚表面を押圧する機能を有するとともに、後述する照明部4から皮膚表面に照射される照射光や、皮膚表面から反射される鏡面反射光が撮像部6に直接入射しないように遮光する遮光部材(第1遮光部材)としての機能も有する。つまり、押圧部2は、押圧部材が遮光部材の先端に設けられ、遮光部材と押圧部材(第1遮光部材)が一体化した構造からなると言える。
なお、本実施の形態では、押圧部2は、押圧及び遮光の両機能を担っているが、皮膚の表面を押圧し、乳頭突起内の毛細血管に血液を送り込むことができればこれに限定されず、皮膚の表面を押圧する押圧部材と、皮膚に密着させて用いる遮光部材(第1遮光部材)とを別々に構成することもできる。
また、外径の大きさは、皮膚表面を押圧可能な強度を備える押圧部2の厚みを持ち、且つ、視野における光量を均一且つ十分に確保でき、皮膚表面と接触する幅(すなわち、押圧部2の外径と内径の差)が乳頭突起内の毛細血管を無理に押圧しない大きさであれば特に限定されない。押圧部2の厚みや素材に応じて、適宜設定することが好ましい。例えば、押圧部2の厚みが0.5mmであり、素材としてゴム素材を使用している場合、外径の大きさは、2mm〜11mmであることが好ましい。
また、皮膚に接触する押圧部2の先端部は、安全性の面から、少し丸みを帯びた形状であることが好ましい。
4つの光源12は、互いに点対象になるように同一円周上に配置された4つのLED(発光ダイオード:Light-emitting diode)からなる。しかし、光源は、導光スリット14を介して皮膚の表面をリング状に均等に照明できれば特に限定されない。したがって、光源は、LEDに限定されず、LD(レーザダイオード:Laser diode)、半導体レーザ、キセノンランプ等のランプ、及びSLD(スーパールミネッセントダイオード:Superluminescent diode)等を用いることもできる。光源の数も、皮膚の表面を撮像部6による撮影に必要な明るさで均等に照明できれば特に限定されない。光源の数は、同心円状に照明できれば1個でも良いが、2個以上であることが好ましく、4個以上であることがより好ましい。
光源の色は、R(赤:red)及びB(青:blue)の単色でなく、G(緑:green)を有していれば特に限定されない。RGB(red-green-blue)光(すなわち、白色光)及びGB(green-blue)光を用いることが好ましい。また、光源の色は、各色に切り替え可能であることが好ましい。
光源の電源は、内部電源(電池)でも外部電源でも良い。
例えば、ヒトの皮膚の薄い部分(例えば、手の甲等)における押圧時の変形量は1mm程度であるため、突出量(L1)は、それ以下である0.1mm〜1.0mmに設定することが好ましい。これは、顔の目元や手の甲を押圧した際に表皮の湾曲を可能にするためには0.1mm以上の長さが必要であることや、1.0mm以下であれば、撮像装置1を皮膚表面に載置して押圧部2で皮膚表面を所要の圧力で押圧した際に、皮膚表面を無理に押圧することなく、遮光部材16の先端部も皮膚表面に密着させ易いからである。
遮光部材16の材質も、照明光が拡散しないように先端部を皮膚表面に密着させることができる材質であれば特に限定されないが、皮膚表面によりぴったりと適合し、少し丸みを帯びた形状とすることができる。例えば、シリコンゴム等の弾性材料を使用することが好ましい。その理由は、導光スリット14からの照明光の漏れを防止することができるからである。
導光スリット14の幅L2(遮光部材16の内径と押圧部2の外径との差)は、毛細血管等の観察対象を確認できる程度の視野の明るさが確保できるものであれば、特に限定されない。本発明においては、乳頭構造や乳頭突起内の毛細血管を観察することを目的とするため、それら血管の探索がしやすい1.0〜5.0mmの幅を有していることが好ましい。
また、後述する図8Dに示されるような加工が難しい光ファイバを使用する場合と比べて、照明部4の遮光部材(第2遮光部材)16、及び押圧部(第1遮光部材)2の加工が容易であるため、一般的な光源12を用いて皮膚表面に照射するリング状の照明光を生成することができるという効果を有する。また、光源が装置外部に設けられ、光源と光ファイバの束をつなぐ太いケーブル(光ファイバケーブル)を必要とするものと違い、本実施の形態に係る光源は装置内部に設けられているので、ケーブルを必要とせず、撮像装置全体を小型化することができる。
なお、導光スリット14の形状は、円筒形状(リング形状)に限定されず、筒形状であればよい。すなわち、本実施の形態において、押圧部2及び遮光部材16の形状は円筒形状であるが、筒形状であれば特に限定されない。つまり、押圧部2の外周の表面や遮光部材の内周の表面の形状も、特に限定されない。
対物レンズ18は、単焦点レンズを使用し、駆動部20は、対物レンズ18のフォーカス機能の調整を自動又は手動で行うことできる。なお、駆動部20を使用せず、対物レンズ18にズームレンズを使用することもできる。
カメラ22は、センサ面が観察部位に対向するように配置され、皮膚の内部から戻ってきた透過光を押圧部2の開口や対物レンズ18を通して撮像して皮膚の画像信号を獲得する。また、獲得した画像信号に基づいて画像を生成する。
図2Aに示すように、光源12から照射された光は、導光スリット14を通って皮膚の表面をリング状に照明し、皮膚の内部へ透過する。皮膚の内部に入った透過光は、真皮及び表皮で拡散されたり、反射されたりして皮膚の内部から戻ってくる。皮膚の内部から戻ってきた光は、皮膚の表面を透過して、押圧部2の内腔に入射して通過し、対物レンズ18を通ってカメラ22により撮像される。
一般的に、観察点Pから光入射位置が遠いほど、皮膚内部で光が拡散し、内部拡散光、又は内部反射光として、皮膚内部から戻ってくる光の光量は指数関数的に減少する。例えば、図3に示すように、光入射位置(1)(照明半径R1)よりも観察点から遠い光入射位置(2)(照明半径R2)の方が、内部拡散光、又は内部反射光(図中、点線)として皮膚内部から戻ってくる光の光量は指数関数的に減少している。
また、一般的に、照明半径の長さと、皮膚内部に入射した光が到達する最大深度とは、同程度と言われている。つまり、照明半径が大きいほど、皮膚内部のより深い場所から光が戻ってくるため、深い位置における情報を得ることができる。具体的には、照明半径R1よりも照明半径R2の方が長いので、最大深度D1の照明半径R1の光よりも、最大深度D1より深い位置である最大深度D2の照明半径R2の光の方が、皮膚内部の深い位置における情報を得ることができる。
そのため、照明半径Rは、使用する光源の強度、観察対象の大きさ、及び皮膚内部において観察対象が存在する位置等に応じて設定することが好ましいと言える。
なお、好ましい照明半径は、被験者の皮膚の色にも、観察部位の表皮及び真皮の厚さにも依存するため、それらの条件も含めて調整することが好ましい。
図5Aは、皮膚内部から戻ってきた透過光を撮像した透過画像(RGB画像)であり、図5Bは、図5Aの白枠内の透過画像を立体的に表現した図である。
図5Aの明るい領域及び図5Bの明るい凸部分は皮下深度が浅い部分に対応し、図5Aの暗い領域及び図5Bの暗い凹部分は皮下深度が深い部分に対応する。図4に示すように、表皮82にだけ含まれるメラニン色素96は、皮膚内部から透過光が真皮84及び表皮82を介して戻ってくるときに、光を遮る作用を有する。図14に示す皮膚組織の写真からもわかるように、メラニン色素96は、黒色であり、表皮82と真皮84との境界付近に多く存在するからである。そのため、表皮82が薄い乳頭層88の凸部(乳頭突起89)を通過する光(図4の実線矢印)は明るく、表皮82が厚い乳頭層88の凹部(及び表皮突起87)を通過する光(図4の点線矢印)は暗くなると考えられる。
また、矢印で示される、乳頭構造(点線で囲まれた部分)の外側に確認される赤色部分は、網状層内の血管であるから、乳頭突起内の毛細血管94と網状層内の血管(網状層血管)92とを明確に区別して観察することができる。
なお、白黒画像では判別し難いが、実際には(つまり、RGB画像では)、上述した茶色部分と赤色部分との違いを明確に識別することができ、また、図6A〜図6Dにおいて、点線で囲まれた部分の内側にループ状の茶色部分として乳頭層の凹部分97を確認することできる。また、縮尺が図6A及び図6Bよりも大きい図6C及び図6Dにおいては、ループ状の茶色部分の内側にループ状の赤色部分として、乳頭突起内の毛細血管94を確認することができる。また、点線で囲まれた部分の外側には、矢印で示される赤色部分として、網状層血管92を確認することができる。
このように、本実施の形態によれば、乳頭構造や乳頭突起内の毛細血管を適切に観察することができる。
皮膚の毛細血管は、収縮、及び/又は拡張して血流を調整することによって、体温を調節する機能を担っている。従って、図7Aに示すように、押圧部2で皮膚Sの表面を押圧する前の状態においては、常に、観察領域における全ての毛細血管中に血流があるわけではない。その結果、観察画像において、視認することができない毛細血管が生じてしまう。そのため、従来の観察方法においては、観察領域における全ての毛細血管に血液が巡るまで観察し続けなければならず、観察には数分程度の時間が必要であった。また、時間をかけても、全ての毛細血管を観察できないこともある。
このように、本実施の形態によれば、観察部位の周辺の皮膚を押圧して周辺の血管を圧迫することにより、観察条件によらず、観察部位において、乳頭突起内を流れる毛細血管の係蹄94の頂点を検出することができる。
なお、画像処理装置8は、図示しないメモリを有し、生成された処理画像を格納することもできる。
表示装置10は、例えば、LCD(液晶表示装置)等のディスプレイ装置を含んでおり、撮像部6が獲得した画像や、画像処理装置8で生成された画像をモニタに表示する。モニタに表示される画像は、画像処理装置8により切り替えることができる。例えば、G成分画像で毛細血管を観察した後、毛細血管とともにメラニン色素の分布も観察したい場合、G成分画像をRGB画像に切り替えることができる。RGB画像では、毛細血管は赤色で表示され、メラニン色素は茶色で表示されるため、容易に両者を判別することができる。
また、撮像装置1及び画像処理装置8は、図示しないプリンタ等の出力装置を有することもできる。
まず、撮像装置1を被験者の皮膚に載置した後、図2Aに示すように、押圧部2により皮膚の表面が押圧され、押圧部2とともに遮光部材16の先端部が皮膚の表面に密着するように配置される。次いで、光源12から皮膚の表面に光が導光スリット14を通して照射される。照射された光は、皮膚内部へ透過し、表皮に分布するメラニンや血液中のヘモグロビン等で吸収される光以外は、表皮や真皮で散乱され、拡散反射光として皮膚内部から戻ってくる。皮膚内部から戻ってきた光は、対物レンズ18を介してカメラ22で撮像され、このように撮像装置1で獲得された画像は、表示装置10のモニタに表示される。
撮像装置1で獲得された画像は、画像処理装置8で画像処理が施された後、表示装置10に表示することもできる。
また、非侵襲的に皮膚内部の画像を取得することができるため、同一の被験者及び同一の観察位置における乳頭突起内の毛細血管の経時変化を数日〜数年単位で観察することができる。
また、画像から血管の太さも把握することができるため、血流の多さも正確に評価することができる。さらに、画像から、乳頭突起内の毛細血管と、網状層内の血管とを明確に区別して把握することができるため、それらの血流の違いも評価することができる。
また、撮像装置1によれば、静止画だけでなく動画でも取得することができるため、例えば、被験者が薬剤等を服用した際に生じる乳頭突起内の毛細血管、及び網状層内の血管の変異を経時的に観察することができる。
また、皮膚表面に押圧部2を押し込んだ状態で取得した画像(すなわち、メラニン色素と乳頭突起内の毛細血管を含む画像)と、押し込まない状態で取得した画像(すなわち、メラニン色素のみ含む画像、又はメラニン色素と視認できないほど弱い画像信号に基づく乳頭突起内の毛細血管を含む画像)とを比較することにより、血流の違いを評価することができる。
具体的には、部位間の乳頭突起の数密度や平坦度(表皮突起87と乳頭突起89により形成される乳頭層の凸凹具合)の違いを評価することができる。
また、上述した乳頭突起内の毛細血管と同様に、同一の被験者及び同一の観察位置における乳頭構造の経時変化を数日〜数年単位で観察することができる。
また、メラニン色素も画像から明確に認識することができるため、シミ、及び色素沈着についても、同一の被験者及び同一の観察位置における乳頭構造の経時変化を数日〜数年単位で観察することができる。
図8A〜8Eに、実施の形態1に係る撮像装置1の照明部4の変形例を示す。
図8Aは、実施の形態1の変形例1の照明部を示す断面図である。
図8Aに示す照明部4Aは、図1A及び図1Bに示す実施の形態1に係る撮像装置1の照明部4の導光スリット14の代わりに、押圧部2の外周面と遮光部材16内周面との間の円環状の空間(導光スリット14に相当)内に光を屈折させる光透過性の樹脂を充填した円環状の導光部材26を備えるものである。
導光スリット内に充填される樹脂は、光ファイバ等の材料として一般的に使用されている透明且つ加工し易い樹脂であれば、特に限定されない。
このような導光部材26によれば、光源12のサイズを小さくしても光の損失を減らすことができ、視野における光量を十分に確保することができる。
図8Bは、実施の形態1の変形例2の照明部を示す断面図であり、図8Cは、図8Bの照明部をII−II線で切断した断面図である。
図8B、及び図8Cに示す照明部4Bは、図1A及び図1Bに示す実施の形態1に係る撮像装置1の照明部4の4つの光源12の代わりに、8つの光源12Aを備えるものである。また、8つの光源12Aは、その端部が皮膚の表面と密着するように、押圧部2の外周面と遮光部材16内周面との間の円環状の空間(導光スリット14に相当)の先端に、互いが対称になるように同心円状に配置されている。
このように、光源の数を増やし、光源12Aの端部を皮膚の表面に密接させた照明部4Aによれば、視野における光量を十分に確保することができ、また、視野の明るさをより均一にすることができる。
なお、照明部4Aは、光源12Aと皮膚の表面との間に透明なカバー部材を有することができる。透明なカバー部材の素材は、プラスチック、及びガラス等が挙げられる。
図8Dは、実施の形態1の変形例3の照明部を示す断面図であり、図8Eは、図8Dの照明部をIII−III線で切断した断面図である。
図8D、及び図8Eに示す照明部4Cは、図1A及び図1Bに示す実施の形態1に係る撮像装置1の筐体の外部に設けられた光源12Bに接続され、押圧部2の外周面と遮光部材16内周面との間の円環状の空間(導光スリット14に相当)内に敷き詰められた多数の光ファイバ24をさらに備えるものである。
光ファイバ24は、先端の径を小さくすることができ、また、LED照明等と比較して径が細いため、押圧部2の外周面と遮光部材16内周面との間の円環状の空間(導光スリット14に相当)内に均一且つ多数並べることができる。また、撮像装置1の外部にある光源12Bを用いるため、光の強度や色を容易に調整することができる。
実施の形態1では、取り外しできない一体化した押圧部2や照明部4を使用したが、これに限定されず、照射光を皮膚の表面に射出し、皮膚の内部から戻ってきた光を受光する先端部分だけを取り換え可能なアダプタにすることもできる。
また、実施の形態1では、押圧部2の視野環の直径や、照明部4の導光スリットの幅が所定の大きさであるものを使用したが、これに限定されず、先端部だけ視野環の直径が異なる押圧部や、先端部だけ導光スリットの幅が異なる照明部で構成されたアダプタにすることもできる。
また、実施の形態1では、遮光部材16の外径が所定の大きさであるものを使用したが、これに限定されず、外径の異なる遮光部材を持つ遮光部材で構成されたアダプタにすることもできる。
図10は、図9に示す撮像装置の本体28とこれに接合されたアダプタ30とを模式的に示す断面図である。
図11Aは、本体28の先端部35にアダプタ30を装着させる前の状態を示し、図11Bは、本体28の先端部35にアダプタ30を装着した状態を示す。
アダプタ30は、押圧部本体31に装着され、皮膚の表面を直接押圧する押圧部材33と、照明部本体32に装着され、押圧部材33の外周側に配置される遮光部材34(第2遮光部材)とからなるものであり、それぞれが本体28の先端部35に対して取り付け、かつ取り外し可能なものである。押圧部材33は、その上部に、アダプタ30が本体28に装着される際、本体28の押圧部本体31の内腔表面(内周面)に嵌合する円環状の凸部38を有し、遮光部材34は、その上部に、照明部本体32の嵌合溝37に嵌合する円環状の凸部39を有する。
一体化した押圧部本体31と押圧部材33は、皮膚の内部で透過した反射光が通過する円形の中心貫通穴40を有する。また、一体化した押圧部本体31と押圧部材33との外周面と、一体化した照明部本体32と遮光部材34の内周面との間に、照明部本体32から射出される照明光を皮膚の表面に導光する円環状の導光スリット41を形成する。
アダプタ30の遮光部材34の外径は、本体28の照明部本体32の外径と異なる大きさにすることができる。すなわち、アダプタ30遮光部材34の直径L6は、本体28の照明部本体32の直径L4と異なる大きさにすることができる。
アダプタ30の遮光部材34の先端部(光射出側の開口部)は、アダプタ30の押圧部材33の先端部(受光側の開口部)より突出しており、その突出量(すなわち、遮光部材34が皮膚の表面と密着する面から、押圧部材33が皮膚の表面と密着する面との間の距離)は、押圧時における皮膚の変形量(皮膚を押圧した際に皮膚に生じる凹みの深さ)に応じて設定することができる。
そのため、観察対象、及び身体の各部位の表皮の厚さに応じたアダプタを予め作製しておけば、観察対象や観察部位に応じてアダプタを付け替えるだけで、適切な画像を取得することができる。
また、アダプタの遮光部材34の先端部の直径が小さく形成されていれば、例えば、目元や口元等の顔の各部位に撮像装置1を載置する際、皮膚の表面の凹凸や、目や鼻等の部位によって干渉されることなく、適切に押圧部や遮光部材を皮膚表面に密着させることができる。
また、身体の各部位の表皮の厚さに応じた視野径や外径を持つアダプタを予め作製しておけば、観察部位に応じたアダプタを使用することができる。
また、上記アダプタは、押圧部材33の高さを変更することもできる。例えば、皮膚表面に窪みやシワがある場合、押圧部材33の高さを0.5mm高くすることで、導光スリット36から漏れる照射光や、皮膚表面から反射した直接反射光を確実に遮蔽することができる。
実施の形態1の撮像装置1(突出量1.0mmの押圧部2を使用)を用いて被験者の頬の中央部分を撮像し、G画像を取得した。
[比較例1]
実施の形態1の撮像装置1の押圧部2が照明部4の遮光部材16より突出していない撮像装置を用いて被験者の頬の中央部分を撮像し、G画像を取得した。
図12Aが示すように、押圧部2により観察領域周辺が押圧された実施例1のG画像は、図中矢印で示す乳頭突起内の毛細血管を確認することができる。
一方、図12Bに示すように、観察部位周辺が押圧されていない比較例1のG画像では、乳頭突起内の毛細血管を確認することができない。
このように、押圧部2により皮膚の表面を押圧すれば、適切に乳頭突起内の毛細血管を観察することができる。
実施例1と同様に、実施の形態1の撮像装置1を用いて被験者の前腕の内側部分を撮像しRGB画像を取得した。
[比較例2]
比較例1と同じ撮像装置を用いて被験者の前腕の内側部分を撮像しRGB画像を取得した。
実施例1と同様に、押圧部2により観察領域周辺が押圧された実施例2のRGB画像は、図中矢印で示す乳頭突起内の毛細血管を確認することができる。
一方、観察領域周辺が押圧されていない比較例2のRGB画像では、乳頭突起内の毛細血管を確認することができない。
これらの結果により、押圧部2により観察領域周辺を押圧すれば、適切に乳頭突起内の毛細血管を観察することができることが確認された。
また、RGB画像であるため、色の違いからメラニン色素(茶色部分)と、乳頭突起中の毛細血管(ループ状の赤色部分)とを明確に区別して観察することができた。
実施の形態1の撮像装置1により取得した画像を用いた皮膚の評価方法を示す。
図6Aは、撮像装置1を用いて、ある被験者の頬を撮像して取得したRGB画像を示し、図6Bは、目元を撮像して取得したRGB画像を示す。
図6A及び図6Bの点線で囲まれた部分が乳頭構造に対応する。図6A及び図6Bを比較することにより、目元よりも頬の方が乳頭突起内の毛細血管の数密度(毛細血管数密度)が高いことが確認できた。
2 押圧部(第1遮光部材)
4、4A、4B、4C 照明部
6 撮像部
8 画像処理装置(PC)
10 表示装置
12、12A、12B 光源
14、41 導光スリット
16 遮光部材(第2遮光部材)
18 対物レンズ
20 駆動部
22 カメラ
24 光ファイバーケーブル
26 樹脂
28 本体
30 アダプタ
31 押圧部本体
32 照明部本体
33 押圧部材
34 遮光部材
35 本体の先端部
36 アダプタの導光スリット
37 嵌合溝
38、39 凸部
40 中心貫通孔
80 角層
82 表皮
84 真皮
86 基底層
87 表皮突起
88 乳頭層
89 乳頭突起
90 網状層
92 網状層内の血管(網状層血管)
94 乳頭突起内の毛細血管(係蹄)
96 メラニン色素
97 乳頭層の凹部
R、R1、R2 照明半径
D1、D2 最大深度
S 皮膚組織(皮膚)
L1 突出量
L2 導光スリットの幅
L3 本体の押圧部材の内孔(視野環)の直径
L4 本体の遮光部材の直径
L5 アダプタの押圧部材の内孔(視野環)の直径
L6 アダプタの遮光部材の直径
Claims (26)
- 皮膚の表面に照明光を照射する照明部と、
前記皮膚の内部で反射された透過光を撮像する撮像部と、
前記皮膚の表面に密着させて用いられ、前記皮膚の表面で反射された反射光が前記撮像部へ到達することを妨げるように配置される遮光部と、
撮像する透過光が通過する前記皮膚の表皮を湾曲させるために、前記皮膚の表面を先端で押圧する押圧部と、
を備える撮像装置。 - 前記遮光部は、筒形状であり、前記撮像部のセンサ面の法線方向に開口するものである請求項1記載の撮像装置。
- 前記遮光部は、円筒形状である請求項2に記載の撮像装置。
- 前記照明部は、前記皮膚の表面がリング状に照明されるように前記照明光を照射するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記押圧部は、前記遮光部の先端に設けられ、前記遮光部と一体化した第1遮光部材として形成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記押圧部は、前記遮光部と同じ内径を持つ筒形状であり、且つ、前記撮像部のセンサ面の法線方向に開口するものである請求項5に記載の撮像装置。
- 前記押圧部は、押圧部本体と、前記押圧部本体に装着され、前記皮膚の表面を直接押圧する押圧部材とを有し、
前記照明部は、前記照明光を射出する照明部本体と、前記照明部本体に装着され、前記押圧部材の外周側に配置される第2遮光部材とを有し、
前記押圧部本体、及び前記照明部本体は、一体として前記撮像装置の本体を構成し、
前記押圧部材、及び前記第2遮光部材は、前記本体の先端部に装着されるアダプタを構成し、
前記押圧部材は、内部に円形の貫通孔を備える円錐形のノズル形状であり
前記第2遮光部材は、前記押圧部材の最大外径よりも大きな内径を備える円筒形状であり、
前記押圧部材と前記第2遮光部材とは、前記押圧部材の外周面と前記遮光部材の内周面との間に、前記照明部本体から射出される前記照明光を前記皮膚の表面に導光する円環状の導光スリットを形成するものである請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記押圧部の先端は、前記照明部の先端より突出しており、
前記撮像部のセンサ面の法線方向において、前記照明部と前記皮膚の表面とが密着した面と、前記押圧部と前記皮膚の表面とが密着した面との間の距離が、0.1mm〜1.0mmである請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像部のセンサ面の水平方向において、前記照明部が照射する前記照明光の光軸と、前記撮像部が受光する前記透過光の光軸との間の距離が、0.5mm〜50mmである請求項1〜8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記照明部は複数の光源を有し、前記複数の光源は、互いに対称に配置されている請求項1〜9のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記光源は、LED、白熱電球、蛍光灯、または放電電球である請求項10に記載の撮像装置。
- 前記照明部は、更に、前記押圧部の外径よりも大きな内径を備える円筒形状の第2遮光部材を有し、
前記第2遮光部材は、前記押圧部の外周側に配置され、前記押圧部の外周面と前記第2遮光部材の内周面との間に円環状の導光スリットを形成するものであり、
前記照明光は、前記光源から前記導光スリットを通して前記皮膚の表面に照射される請求項10または11に記載の撮像装置。 - 前記照明部は、更に、光ファイバーケーブルを有し、
前記照明光は、前記光源から前記光ファイバーケーブルを通して前記皮膚の表面に照射される請求項10または11に記載の撮像装置。 - 前記照明部は、前記皮膚の表面と接触する部分に透明のカバー部材を備える請求項1〜13のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像部は、対物レンズを有する請求項1〜14のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像部により獲得された画像を表示する表示装置と、
を備える画像表示システム。 - 更に、前記撮像装置の前記撮像部により獲得された画像に基づいて画像処理を行う画像処理装置を備え、
前記表示装置は前記画像処理装置により処理された画像を表示する請求項16に記載の画像表示システム。 - 前記表示装置は、RGB画像を表示し、
前記RGB画像は、乳頭構造、及び乳頭突起内の毛細血管に対応する画像を含む請求項16または17に記載の画像表示システム。 - 前記RGB画像は、さらに、網状層血管に対応する画像を含む請求項18に記載の画像表示システム。
- 前記RGB画像は、ループ状の茶色部分および前記ループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分を含む請求項18に記載の画像表示システム。
- 前記ループ状の茶色部分は、前記皮膚の内部に含まれるメラニン色素であり、
前記ループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分は、前記乳頭突起内の毛細血管である請求項20に記載の画像表示システム。 - 請求項16〜21のいずれか1項に記載の画像表示システムを使用する画像表示方法であって、
撮像する透過光が通過する皮膚の表皮を湾曲させるために、前記皮膚の表面を押圧し、
前記皮膚の表面に照明光を照射する第一の照射ステップと、
前記皮膚の内部で反射された透過光のみを撮像して、前記表皮が湾曲した皮膚の第一の画像信号を獲得する第一の画像信号獲得ステップと、
前記第一の画像信号に基づいて前記表皮が湾曲した皮膚の画像を形成する第一の画像形成ステップと、
前記表皮が湾曲した皮膚の画像をモニタに表示する画像表示ステップと、
からなる画像表示方法。 - さらに、前記皮膚の表面に照射光を照射する第二の照射ステップと、
前記皮膚内部で反射された透過光のみを撮像して、前記表皮が湾曲した皮膚の画像の撮像位置と同じ領域における前記表皮が湾曲していない皮膚の第二の画像信号を獲得する第二の画像信号獲得ステップと、
前記画像信号に基づいて前記表皮が湾曲していない皮膚の画像を形成する第二の画像形成ステップと、
前記表皮が湾曲した皮膚の画像と、前記表皮が湾曲していない皮膚の画像とをモニタに表示する画像表示ステップと、
からなる請求項22に記載の画像表示方法。 - 前記第一の画像形成ステップは、前記第一の画像信号に基づいて、前記表皮が湾曲した皮膚の第一のRGB画像を形成し、
前記第二の画像形成ステップは、前記第二の画像信号に基づいて、前記表皮が湾曲していない皮膚の第二のRGB画像を形成し、
前記画像表示ステップは、前記第一のRGB画像と前記第二のRGB画像を同時に前記モニタに表示し、
前記第一及び第二のRGB画像は、乳頭構造及び乳頭突起内の毛細血管に対応する画像を含む請求項23に記載の画像表示方法。 - 前記第一のRGB画像及び前記第二のRGB画像は、ループ状の茶色部分および前記ループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分を含み、
前記ループ状の茶色部分は、前記皮膚の内部に含まれるメラニン色素であり、
前記ループ状の茶色部分に囲まれたループ状の赤色部分は、前記乳頭突起内の毛細血管であり、
前記第二の画像信号獲得ステップにおいて獲得された前記ループ状の赤色部分に係る前記第二の画像信号は、前記第一の画像信号獲得ステップにおいて獲得された前記ループ状の赤色部分に係る前記第一の画像信号よりも弱い請求項24に記載の画像表示方法。 - 前記第二の画像形成ステップは、前記第一の画像信号獲得ステップにおいて獲得された前記ループ状の赤色部分に係る前記第一の画像信号よりも弱い前記第二の画像信号に基づいて、前記第二のRGB画像を形成する請求項25に記載の画像表示方法。
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