KR20090102808A

KR20090102808A - 광학적 모발 성장 조절 장치

Info

Publication number: KR20090102808A
Application number: KR1020097015051A
Authority: KR
Inventors: 죠세이 하마다; 마사토 기노시타; 야스히로 사토; 도시타쓰 노기타
Original assignee: 파나소닉 전공 주식회사
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-09-30
Also published as: EP2106822A4; KR101152705B1; EP2106822A1; TW200836788A; US20100004719A1; WO2008078750A1

Abstract

광학적 모발 성장 조절 장치는 조절용 광을 피부에 조사함으로써 모발의 성장을 조절한다. 모발 성장 조절 장치는, 모발의 성장을 조절하기 위한 조절용 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 조절용 광 조사부, 인체의 계측을 위한 계측용 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 계측용 광 조사부, 대상 부위에서 반사되는 계측용 광을 수광하는 수광부, 수광부에서 수광한 계측용 광의 정보를 처리하는 처리부; 및 처리부에 의한 처리 결과에 따라, 조절용 광 조사부로부터의 광 조사를 행할 것인지 아닌지의 여부를 판단하는 조사 판단부를 포함하며, 조사 판단부가, 상기 판단에 따라, 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 제어하도록 구성되어 있다. 모발 성장 조절 장치에 의하면, 대상 부위가, 계측용 광을 사용하여 조절용 광으로 조사할 부위로서 적당한지 여부를 판단할 수 있으며, 이에 의하여 안구와 같은 적절하지 않은 부위가 조절용 광에 의해 잘못 조사되는 것을 방지할 수 있다.

Description

광학적 모발 성장 조절 장치{OPTICAL HAIR GROWTH CONTROL DEVICE}

본 발명은, 광을 조사함으로써 모발의 성장을 촉진하거나 억제하기 위한 광학적 모발 성장 조절 장치에 관한 것이다.

모발(체모와 두발을 포함)은 성장기부터 퇴행기와 휴지기라고 하는 사이클에 따라 변화하는 모발 사이클을 갖는 것으로 알려져 있다. 기존의 의료용 레이저 등에 의해 발견되는 세포 형태에서의 변화가 생기지 않는 광량이나 광 에너지(luminous energy)를 갖는 광을 앞서 언급한 휴지기 중에 조사하면, 모발 사이클의 성장기에서의 모발의 성장이 빠르게 진행되는 것을 확인할 수 있다. 이 경우에, 세포의 파괴가 생기지 않으면서도, 화상 등의 부작용도 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, 모발 사이클의 성장기에서 광 조사를 행하면, 모발의 성장이 효과적으로 억제되는 것이 확인되고 있다. 또한, 휴지기나 성장기에 세포 형태상의 변화가 생기지 않는 레벨의 광 조사를 행하면, 모발의 성장이 촉진되거나 억제되는 이유는 명백하지 않지만, RNA 레벨에서의 분석 결과에서는 광 조사에 의해 염증성의 사이토카인의 활성화가 생기기 때문에, 이 염증성 사이토카인의 활성화에 의한 것도 고려되고 있다.

그러나, 이러한 모발 성장 조절용의 광을 인체의 피부에 조사함으로써 모발의 성장을 촉진하거나 억제하기 위해서는, 인체의 광 조사 대상 부위에만 광을 조사할 필요가 있다. 그러나, 광 조사의 대상 부위는 개인에 따라 달라서, 대상 부위 이외의 부위에 광을 조사하게 되는 경우도 생길 수 있다. 인체 표면에도 광을 과도하게 조사하는 것이 바람직하지 않은 부위가 존재하기 때문에, 광을 조사할 부위를 미리 확인할 필요가 있다. 특히, 광을 눈에 조사하는 것은 위험하기 때문에, 이것을 피하는 것도 중요한 과제이다.

일본특허출원 공개번호 2002-177405호 공보에는, 안구에 광을 조사하는 것을 방지하는 장치가 제안되어 있다. 이 장치는 피부와의 접촉을 검출하는 센서를 사용해서, 센서가 피부에 접촉하고 있는 동안에만, 광의 조사를 행하도록 구성되어 있다. 이러한 종류의 장치에서는, 센서를 항상 피부에 접촉시키고 있어야 하기 때문에, 사용이 불편하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광학적 모발 성장 조절 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치에 사용되는 마스크를 나타내는 설명도이다.

도 4는 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치에서의 화상 처리 동안의 안구를 판정하기 위한 기법을 나타내는 설명도이다.

도 5는 안구를 판정하는 기법을 나타내는 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치에서의 화상 처리 동안의 피부의 손상 부위를 판정하는 방식을 나타내는 설명도이다.

도 7은 피부의 손상 부위를 판정하는 방식을 나타내는 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치에서의 계측 헤드의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 9는 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치에서 검은 점을 판정하는 기법을 나타내는 설명도이다.

도 10은 검은 점을 판정하는 기법을 나타내는 흐름도이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광학적 모발 성장 조절 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 12는 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 의한 광학적 모발 성장 조절 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 14는 본 발명의 광학적 모발 성장 조절 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 15는 본 발명의 제4 실시예에 의한 광학적 모발 성장 조절 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 16은 본 발명의 제5 실시예에 의한 광학적 모발 성장 조절 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 17은 본 발명을 설명하기 위한 광의 각 파장에서의 피부의 분광 반사율을, 3명을 샘플로 하여, 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 18은 본 발명을 설명하기 위한 광의 파장과 멜라닌 단일체의 광 흡수도의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광 조사를 안전하게 행할 수 있는 광학적 모발 성장 조절 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 광학적 모발 성장 조절 장치는, 모발의 성장을 조절하기 위한 조절용 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 조절용 광 조사부, 인체의 계측을 위한 계측용 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 계측용 광 조사부, 대상 부위에서 반사되는 계측용 광을 수광하는 수광부, 수광부에서 수광한 계측용 광의 정보를 처리하는 처리부, 및 처리부에 의한 처리 결과에 따라, 조절용 광 조사부로부터의 광 조사를 행할 것인지 아닌지의 여부를 판단하는 조사 판단부를 포함하며, 조사 판단부는 판단에 따라, 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 제어하도록 구성된다. 이와 같이, 본 발명의 장치는 대상 부위를 향해 조사되는 계측용 광을 사용해서, 대상 부위가 조절용 광의 조사 대상의 부위로서 적절한지 아닌지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 안구 등의 적절하지 않은 부위에 조절용 광이 잘못 조사되는 것을 방지해서 안전하게 사용할 수 있다.

처리부는 광 조사 대상 부위의 추정 형상을 출력하도록 구성되어 있다. 이 경우, 조사 판단부는 상기 추정 형상이 인체의 안구 형상과 동일한 경우에, 상기 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성되어 있어서, 안구에 조절용 광이 조사되는 것이 방지된다.

또한, 조사 판단부는 상기 추정 형상이 일정하게 반복되는 요철 형상(convexo-concave shape)인 경우에는, 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. 이에 의하면, 피부의 손상 부위를 인식해서, 그 부위를 조절용 광의 조사 대상에서 제외시킬 수 있다.

또한, 처리부는 광 절단법(light-section method)에 따라, 광 조사 대상 부위의 단면의 곡률(curvature)을 구하여, 이것을 출력하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 조사 판단부는 구해진 곡률이 인체의 안구의 곡률과 일치하는 경우에, 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성됨으로써, 안구에 조절용 광이 조사되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 계측용 광을 특정 방향으로 편광된 광으로 하고, 수광부가 이 계측용 광의 편광 정보를 구하도록 구성될 수 있다. 이 편광 정보에 의해, 대상 부위의 형상을 정확하게 구할 수 있어서, 더 적절한 조절이 가능하게 된다.

또한, 처리부는 수광부에서 수광한 계측용 광의 광량을 산출하도록 구성될 수있다. 이 경우, 조사 판단부는 계측용 광의 광량에 따라, 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 행할 것인지 여부를 판단하도록 구성된다.

바람직하게는, 계측용 광의 파장을 200nm~400nm로 한다.

또한, 수광부는 2차원 배열로 배치된 복수의 수광 소자를 포함하며, 조사 판단부는, 일정한 개수 이상의 수광 소자에서의 수광량이 소정값 이하인 경우에, 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. 이 구성에 의하면, 넓은 범위에서 위험한 부위의 검출이 가능하게 되어, 장치의 안전성을 높일 수 있다.

수광부에서 계측용 광의 광량을 산출하는 경우에도, 편향된 계측용 광을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 조절용 광이 조사 가능한 부위를 판정하기 위해, 계측용 광 조사부가 RGB의 3가지의 계측용 광을 조사하도록 구성되며, 수광부는 계측용 광의 RGB의 각 성분 광량을 계측하도록 구성될 수 있다.

<제1 실시예>

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광학적 모발 성장 조절 장치를 나타낸다. 이 장치는 모발의 성장을 조절하는 조절용 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 조절용 광 조사부(modulating light irradiator)(10)를 구비한다. 이 조절용 광 조사부(10)에는, 크세논 섬광(xenon flash lamp)의 형태를 갖는 광원이 설치되며, 광을 적절한 필터를 통해, 예컨대 400nm~600nm의 파장을 갖는 섬광의 형태로 출력한다. 이에 따라, 조절용 광 조사부(10)에는, 원샷 펄스(one-shot pulse)로 크세논 섬광을 구동시킴으로써 1ms 이하의 단시간에 조절용 광을 발광시키는 구동 회로 및 필터가 구비된다.

조절용 광 조사기(10)로부터 조사되는 조절용 광은 피부 내에 흡수될 필요가 있으며, 그 파장을 선택할 때에는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 3명의 일본인을 샘플로 해서 광의 각 파장에서의 피부의 분광 반사율(spectral reflectance)을 측정했다. 어떤 샘플에 대해서도, 400nm~600nm 부근에서의 분광 반사율이 저하하기 때문에, 이 파장 범위에서의 광이 흡수되기 쉬운 특성을 갖는 것을 알게 되었다. 이것은 피부에 존재하는 멜라닌(melanin)의 영향이 크기 때문이다. 도 18은 멜라닌 단일체의 흡수율의 분광 특성을 나타낸다. 멜라인 단일체는, 예를 들어 조사 광의 파장이 567nm인 경우에는, 조사 광의 39%를 흡수한다. 따라서, 조절용 광으로서는, 피부가 흡수하기 쉬운 400nm~600nm의 파장 영역의 광을 사용함으로써, 저출력의 광으로도 모발에 자극을 줄 수 있다. 또한, 피부에 유해한 400nm 이하의 자외선은, UV 컷오프 필터로 차단한다. 또한, 본 발명에서 사용하는 조절용 광은 반드시 앞서 설명한 파장 영역에 한정되지 않으며, 예를 들어 400nm~1000nm의 파장 영역을 갖는 조절용 광을 사용해도 된다.

크세논 섬광(xenon flash lamp)으로부터 조사되는 조절용 광은, 조도를 1,5000,000 룩스 내지 7,000,000 룩스(lux)로 하고 섬광 시간(피크 파워의 절반값)을 100~700 마이크로초(㎲)로 해서 조사를 행한다. 조사 광의 광량은 조도(illuminance)와 섬광 시간(flash duration)의 곱으로 구할 수 있기 때문에, 150~4900 lux·s가 된다. 또한, 조사 에너지(J/cm²)는 조사 파워(W)와 조사 시간(초)의 곱이 되고, 이 조사 에너지 K가, 예를 들어 0.1 J/cm²이 되도록 조사 파워(W)와 조사 시간(초)을 제어함으로써, 광 조사에 의한 부작용을 확실하게 억제할 수 있다. 이에 따라, 하루 1회의 조사를 며칠 간격을 두고 행하는 경우와, 하루 1회의 조사를 5일~10일 정도 연속해서 반복하는 경우에는, 후자의 경우가 보다 낮은 파워의 광원을 사용할 수 있다.

모발(체모와 두발을 포함)은 성장기부터 퇴행기와 휴지기를 거치는 사이클에서 변화하는 모발 사이클을 갖는 것으로 알려져 있다. 앞서 설명한 조사 조건에서의 광 조사를 피부에 대하여 행하면, 기존의 의료용 레이저 등에 의해 관찰되는 세포 형태상의 변화가 발생하지 않고, 세포의 파괴도 발생하지 않기 때문에, 모발 사이클에서의 성장 주기에 광 조사를 행하면, 모발의 성장이 효과적으로 억제되는 것을 마우스 실험으로 확인되고 있다. 또한, 모발 사이클에서의 휴지기에 광을 조사하면, 모발 사이클에서의 성장기의 모발의 성장이 빠르게 진행하는 것도 확인되고 있다. 또한, 화상 등의 부작용도 발생하지 않는 것으로 확인되고 있다.

성장기에 세포 형태상의 변화가 생기지 않는 레벨의 광 조사를 행하면, 모발의 성장이 억제되는 이유는 명백하지 않지만, RNA 레벨에서의 분석 결과를 보면, 광 조사에 의해 염증성의 사이토카인의 활성화가 생기는 것에 의해, 이러한 염증성 사이토카인의 활성화가 모발의 성장을 억제하는 것으로 생각된다.

또한, 모발 사이클의 변화에 의해 효과가 생기는 500~600nm에서의 분광 반사율을 기준으로 하여, 광 조사 대상의 피부의 분광 반사율의 변화율에 따라, 조사 파워를 변화시킨다. 기준이 되는 특정 파장의 반사율을 R0로 하고, 조사할 피부의 반사율을 R1으로 한 경우에, R0의 피부에 대하여 염증성 사이토카인의 활성을 달성한 광원의 파워를 P0로 하면, 조사 파워 P는, P=R1/R0×P0로 구할 수 있다. 모발 사이클에 영향을 미치는 에너지는 일정한 값을 갖기 때문에, 피부의 분광 반사율이 높은 경우에는, 조사 파워를 높이고 조사 시간을 단축시키는 것이 좋다.

또한, 모발 사이클에서의 성장기, 퇴행기 및 휴지기의 각 기간은, 두발 등과 같은 부위에 따라 달라지기 때문에, 모발의 성장 억제를 행하고자 하는 부위에 따라 성장기인지 아닌지 여부를 판정한 후에, 광 조사를 행한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 장치는, 조절용 광이 조사되는 대상 부위를 검증하기 위한 계측용 광을 조사하는 계측용 광 조사부(20)와, 대상 부위로부터 반사되는 계측용 광을 수광하는 수광부(30)를 구비한다. 본 발명의 장치는, 기본적으로, 피부에 대하여 비접촉 상태로 사용하도록 구성되지만, 접촉 상태로 사용해도 된다.

계측용 광 조사부(20)는 라인 광원(line light source)과 그 구동 회로를 포함하며, 예를 들어 200nm~400nm의 파장을 갖는 라인 광을 계측용 광으로서 사용하며, 인체의 피부 표면(9)에 대하여 45°의 경사 각도로 출력하도록 구성되어 있다.

수광부(30)는 CCD 카메라로 구성되며, 그 광축을 계측용 광 조사부(20)의 광축과 45°의 각도를 이루도록 하고, 피부 표면(9)에 대하여 수직이 되도록 배치되고, 피부 표면에서 반사한 계측용 광을 전기 신호로 변환한다. 계측용 광 조사부(20)는 라인 광을 피부 표면(9)에 대하여 경사지게 출력하기 때문에, 수광부(30)가 받는 반사 광에 의해 피부 표면의 요철을 인식할 수 있다. 또한, 계측용 광 조사부(20)와 수광부(30)가 피부 표면에 따라 이동하는 것에 의해, 피부 표면의 3차원 형상 데이터를 얻을 수 있다.

또한, 이 장치에서는, 수광부(30)로부터 얻어진 전기 신호를 처리하는 처리부(40)가 구비된다. 이 처리부(40)는 수광부(30)의 출력으로부터 피부 표면의 화상을 작성해서 기억하는 화상 메모리(41), 이 화상으로부터 피부 표면의 각 부위의 높이를 산출하는 높이 산출부(42), 피부 표면의 3차원 형상 데이터를 작성하는 3차원 형상 데이터 작성부(43), 이 3차원 데이터를 기억하는 데이터 메모리(44), 및 계측용 광의 조사 위치를 계측하는 인코더(encoder)(46)로부터의 출력에 따라 계측 타이밍을 정하는 계측 타이밍 발생부(45)를 포함하여 구성되어 있다. 처리부(40)는 도 2의 흐름도에 나타내는 동작을 행하며, 대상이 되는 피부 표면의 3차원 형상 데이터를 구하도록 구성되어 있다.

피부 표면(9)에 계측용 광을 투광하여 그 반사 광을 계측하는 경우에, 피부 표면(9)의 반사와 피부 내부를 통과한 반사 광이 혼재하게 된다. 그러나, 피부 표면(9)에서의 반사 광은 계측용 광과 동일한 형태의 편광이지만, 피부 내부를 통과한 광은 내부 조직에 의해 편광 각도의 변화의 영향을 받는다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 계측용 광을 편광 필터(22)에 이해 어느 한 방향으로 편광한 광으로 하고, 수광부(30)의 앞에 계측용 광과 동일한 편광 방향의 편광 필터(32)를 설치함으로써, 피부 표면(9)에서 반사된 계측용 광만이 수광부(30)에 입사되도록 해서, 이에 의해 피부 표면(9)의 3차원 형상 계측을 정확하게 행할 수 있다.

상기와 같이 하여 구한 3차원 형상 데이터는, 조사 판단부(50)에서 미리 정해진 형상과 일치하는지 여부에 의해, 대상 부위에 조절용 광 조사부(1)로부터의 조절용 광을 조사하는지 여부를 판단해서, 조사가 허용되는 결과가 나온 경우에만, 조절용 광 조사부(10)를 동작시켜 조절용 광을 대상 부위에 조사한다.

조사 판단부(5)에 의한 처리의 일례에 대하여 설명한다. 안구가 가지고 있는 곡면 형상을 상기 미리 정해진 형상으로 한 경우에, 도 3에 나타낸 바와 같은 K×1의 라인 형태의 마스크(mask)를 설정한다. 안구는 구의 형태이기 때문에, K개의 마스크의 각 지점에, 각각의 지점에서 인접하는 높이 데이터로부터 도 4에 나타낸 바와 같이 접선을 구해서, 그 방향과 직교하는 방향 P를 구한다. 원형의 경우에, 주목할 지점과 인접하는 3개의 지점으로부터 구한 직교 방향은 원형의 중심에서 교차하고, 또한 그 반경 R이 안구와 동등하게 되기 때문에, 각 지점의 방향 P와 반경 R로부터 중심 위치 후보 좌표를 구한다. 이 처리는, 도 5의 흐름도에 나타낸 동작에 기초하여 행해지며, 중심 위치로 되는 위치에, 어느 정도의 중심 후보 위치가 산출되었으면, 안구와 동일한 곡면 형상이 존재하고 있다고 판단한다. 이 경우에, 조사 판단부(3)는 조절용 광 조사부(10)의 동작을 금지시키고, 조절용 광의 발광이 행해지지 않도록 한다.

또한, 본 발명의 장치에서는, 발진에 기인한 돌기가 피부에 있는 경우에도, 광 조사를 피하는 것을 고려하여, 조절용 광의 조사를 금지하도록 구성되어 있다. 이를 위해, 조사 판단부(50)에서는, 데이터 메모리(44)로부터 얻어지는 3차원 형상 데이터에 M×M의 평균 필터를 적용한 데이터를 생성한다. 이 평균 필터는 피부가 가지고 있는 곡면 형상을 제거하기 위한 것으로서, M의 값은 부위에 따라 다르며, 볼 부위의 경우에는 M의 값을 크게 하고, 팔이나 다리의 경우에는 볼 부위보다 M의 값을 작게 설정한다. 조사 판단부(50)는 원래의 3차원 형상 데이터로부터 상기 평균 필터를 적용한 3차원 데이터를 감산한 화상을 만든다. 발진에 기인한 돌기가 피부에 존재하는 경우에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 대응하는 미세한 돌기가 데이터에 포함된다. 조사 판단부(50)에서는, 미세한 돌기가 남아 있는 3차원 데이터를 높이 방향에서의 소정의 값을 사용해서 이진화하고, 소정의 높이 이상이 되는 부위가 소정 값 이상 존재하고 있을 때에는, 피부 표면(9)에 미세한 요철 형상이 있다고 판단하여, 조절용 광 조사부(10)로부터의 광 조사를 금지한다. 도 7에 이러한 처리 흐름을 나타낸다. 또한, 도면 중의 값 K는 요철 형상의 주파수에 상당하기 때문에, 요철 형상의 사이즈와 계측 분해능으로부터 결정된다.

상기와 동일한 방법으로 안구의 주위에 있는 모발의 유무도 확인될 수 있기 때문에, 안구 주위의 모발이라고 판정된 경우에도 조사를 행하지 않는다. 모발 유무의 확인도 행하는 경우에는, 상기와 같은 3차원 형상 계측이 아니라, 피부 표면 형상과 평행한 방향에 라인 형상의 광을 조사하여 라인 센서로 반사 광을 수광하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 모발 유무의 판단이 용이하게 된다. 다만, 이 경우에는, 피부의 곡면 형상이 계측 오류의 원인이 되기 때문에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 계측용 광 조사부(20)와 수광부(30)를 프레임 본체(8) 내에 배치한 계측 헤드를 사용해서, 프레임 본체(8)를 피부 표면에 대고 누름으로써, 피부의 곡면 형상의 영향을 감소시킬 수 있다.

또한, 피부의 검은 점에 대해서도, 조절용 광 조사부(10)로부터의 조절용 광이 조사되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 조사 판단부(50)에서, 도 10의 흐름도로 나타내는 방식으로 검은 점을 검출해서, 조절용 광의 조사를 금지시킨다. 검은 점은 피부 표면에 둥근 돌출부로서 존재하기 때문에, 전술한 바와 같이 경사 방향으로부터 계측용 광 조사부(20)로부터의 계측 광을 조사한 경우, 검은 음영이 생긴다. 즉, 수광부(30)에서 얻은 화상을 추출한 다음, 도 9에 나타낸 바와 같이 음영 부분(91)의 외접 사각형(92)을 구하고, 그 범위 내에서 원형 형상인지 아닌지 여부의 판단을 행한다. 외접 사각형(92)의 범위 내에서의 이진화에 의해 "1"이라고 판단되지 않는 영역(93)이 존재하는 방향을 인식하고, 그 방향이 외접 사각형(92)의 긴 변 측이 되는 경우에는 짧은 변을, 그 반대의 경우에는 긴 변을 원형의 직경 L로 하는 원형을 상정한다.

다음으로, 이진화한 화상의 윤곽을 추적하여, 주목 화소에 인접하는 2개의 화소로부터 전술한 경우와 동일하게 원형의 접선 방향을 구하고, 다음에 그 접선 방향과 직교하는 방향을 구한다. 그 직교 방향에 원형의 중심이 존재하기 때문에, 그 직교 방향으로 상정한 원형의 반경의 거리만큼 이격된 지점에 투표를 행하여, 이진화된 화상의 윤곽 전체의 지점에서 동일한 처리를 반복해서 한다. 이후, 투표된 횟수가 일정한 값 이상의 좌표가 원형의 중심 위치에 있다고 판단하여, 이진화한 화상이 원형 대상의 음영이 된다고 인식하고, 상기 조사 판단부(50)가 조절용 광의 조사를 금지한다.

전술한 실시예에서, 처리부(40)에서는 피부 표면의 3차원 형상 데이터를 구하는 것을 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이것에만 한정되는 것은 아니며, 광 절단법(light-section method)을 사용해서 대상이 되는 피부 표면의 단면의 곡률을 구함으로써, 처리부(40)를 구성할 수 있다. 이 경우, 조사 판단부(50)는 구한 곡률이 미리 주어진 곡률, 예를 들어 인체의 안구의 곡률과 동일한 경우에 조절용 광 조사부(10)로부터의 조절용 광의 조사를 행하지 않는다고 판단하도록 구성된다.

또한, 계측용 조사부(20)로부터 조사하는 계측용 광을 편광하고, 수광부(30)에서 편광 필터(32)를 통해 피부로부터 반사되는 계측용 광을 수광하는 경우에, 조사 판단부(50)는 대상 부위가 안구인지 아닌지 여부의 판단을 행할 때에, 수광량의 값을 참조하는 것을 병행해도 된다. 즉, 피부 조직 내부에는 근육과 같이 일정 방향으로 정렬된 조직이 존재하기 때문에, 입사한 광의 편광 방향이 회전하는 특성이 있지만, 안구는 각막과 수정체 등으로 구성되어 있어서, 안저 내부에서 반사하여 눈 밖으로 빠져나가는 광은 편광 방향이 변화하지 않는다. 따라서, 수광부(30)의 앞에 배치된 편광 필터(32)의 각도를 입사하는 광의 편광 각도와 직교하는 90°방향으로 하면, 대상 부위가 피부인 경우에, 피부 내부에서 편광이 생겨 편광 각도가 90°회전한 방향에서 수광해도 어느 정도의 광량을 얻을 수 있는 것에 대하여, 대상 부위가 눈인 경우에는, 편광이 생기지 않기 때문에 수광부(30)에서의 수광량이 매우 작게 된다. 즉, 편광 필터(32)를 통해 수광하는 계측용 광의 광량이 소정 값 이하이면, 대상 부위가 안구라고 판단하여, 조사 판단부(50)가 조절용 광의 조사를 금지하도록 구성된다.

또한, 계측용 조사부(20)가 조사하는 광의 파장을, 물의 흡수 파장인 1430nm 및 1940nm을 포함하는 광으로 하고, 반사 광에서의 광 흡수를 계측함으로써 피부의 구별이 가능하게 되기 때문에, 조사 판단부(50)는 이러한 현상을 판단 기준으로 하여 병행하는 것도 가능하다.

이와 관련해서, 조사 판단부(50)가 편광만을 이용하거나 광 흡수의 현상을 이용한 판단을 행하는 경우에는, 계측용 조사부(20)를 광원으로 이용하고, 수광부(30)를 포토다이오드와 같은 단일의 수광 소자로 구성하는 것도 가능하다.

<제2 실시예>

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의한 모발 성장 조절 장치를 나타낸다. 이 모발 성장 조절 장치는 모발의 성장을 저해함으로써, 탈모 효과를 촉진하기 위한 조절용 광을 조사하도록 구성되고, 피부 표면의 검버섯(age spot)이 있는 부위에는 조절용 광의 조사를 금지하도록 구성되어 있다. 이 모발 성장 조절 장치는 제1 실시예와 동일한 조절용 광 조사부(10)에 추가로, 2개의 계측용 광 조사부(20A, 20B)를 사용한다. 이들 계측용 광 조사부는 파장이 200nm~400nm인 계측용 광을 조사하도록 구성되며, 제1 계측용 광 조사부(20A)는 자외선 LED를 사용하고, 제2 계측용 광 조사부(20B)는 청색 LED를 사용한다. 수광부(30)는 피부 표면에서 반사되는 계측용 광을 수광하도록 배치되며, 대응하는 전기 신호를 출력하며, 계측용 광 조사부(20A, 20B) 및 하프 미러(half mirror)(6)와 함께 동축 반사 광학계를 구성하여, 수광하는 계측용 광이 피부 표면(9)의 조직(texture)의 영향을 받지 않도록 하고 있다. 또한, 계측용 광 조사부(20A, 20B) 및 수광부(30)에는 편광 필터(22A, 22B, 32)가 설치되어 있다.

모발 성장 조절 장치에서의 처리부(40)는 수광부(3)로부터 얻은 화상을 기억하는 화상 메모리(41)와, 계측용 광 조사부(20A, 20B)를 전환하여 점등시키는 조명 전환부(48)와, 화상의 이진화 처리를 행하는 이진화 처리부(47)를 포함하여 구성되어 있다. 조절용 광 조사부(10)로부터의 조절용 광의 조사를 판단하는 조사 판단부(50)는 검버섯 후보 판단부(52) 및 검버섯 판단부(54)를 포함하여 구성되어 있다.

도 12에 나타내는 흐름도에 기초하여, 본 발명의 모발 성장 조절 장치의 동작을 설명한다. 조절용 광 조사부(10)로부터의 광을 광 조사 대상 부위에 조사할 때에, 처리부(40)는 계측용 광 조사부(20A)를 점등시켜 자외선의 계측용 광을 대상 부위에 조사하고, 피부 표면(9)에서의 반사 광을 수광부(30)에서 수광한다. 수광부(30)의 출력 화상은 휘도가 소정의 값 이하인 부분을 "1"로 하는 이진화 처리가 이루어진다. 검버섯 후보 판단부(52)는 이진화 처리에 의해, "1"로 된 화소의 총 면적을 구하고, 이 면적이 소정의 값 이상인 부분은 검버섯 후보라고 판단하고, 이것보다 작은 면적의 부분은 피부에 부착된 잔재물이라고 판단한다.

다음에, 처리부(40)는 계측용 광 조사부(20B)를 점등시켜 청색 광의 계측용 광을 대상 부위에 조사하고, 피부 표면(9)에서의 반사 광을 수광부(30)에서 수광한다. 이 경우에, 계측용 광 조사부(20A)에 설치된 편광 필터(22A)와, 수광부(30)에 설치된 편광 필터(32)는 편광 각도가 동일하게 되도록 함으로써, 피부 표면으로부터 반사되는 광을 수광하도록 하고 있다. 한편, 계측용 광 조사부(20B)에 설치된 편광 필터(22B)와, 수광부(30)에 설치된 편광 필터(32)는 편광 각도를 약간 상이하게 하고 있다. 피부 내부를 통과한 광은 내부 조직에 의해 편광 각도의 변화의 영향을 받기 때문에, 수광부(30)에서는 피부 내부의 상층부에 오목하게 된 부분의 반사 광을 구할 수 있다. 이것은 검버섯이 피부 표면에는 없고 피부 내부의 상층부에 존재하기 때문이며, 검버섯의 정확한 판단을 위해서는 피부 내부에 약간 오목한 부분의 화상이 필요하기 때문이다. 이러한 방식에 의해, 수광부(30)에서 수광된 광은 피부 표면의 영향을 받기 어렵게 되기 때문에, 피부 표면에 부착되어 있는 잔재물 등을 잘못 인식할 확률이 감소하게 된다.

이와 같이 하여 얻은 화상에 대해서는, 이진화 처리부(47)에서 상기와 마찬가지의 이진화 처리가 행해진다. 검버섯 판단부(54)는 이러한 이진화 처리에 의해 "1"로 된 화상의 총 면적이 어느 값 이상이 되는 부분을 추출해서, 그 부분이 전술한 검버섯 후보로 되는 부분과 일치하면, 이 부분을 검버섯이라고 판단해서, 조절용 광 조사부(10)로부터의 조절용 광의 조사를 금지시키며, 일치하지 않으면, 조절용 광 조사부(10)로부터의 조절용 광의 조사를 허용한다.

검버섯 판단이라고 하는 점에서는 파장이 200nm~400nm인 자외선이나 청색의 광을 계측용 광으로서 사용하는 것이 유효한데, 이는 파장이 더 긴 광에 비해, 피부 내부에 진입하기 어려워 표면에서의 반사가 크기 때문이다.

계측용 광을 편광으로서 이용하고 수광부(30)에 의한 수광도 편광 필터(32)를 통해 행하는 경우에는, 전술한 실시예와 마찬가지로, 대상 부위가 안구인지 아닌지의 판단도 행할 수 있다.

또한, 계측용 조사부(20)로부터의 계측용 광의 파장을, 물의 흡수 파장인 1430nm 및 1940nm을 포함하는 광으로 하면, 반사 광에서의 광 흡수를 계측하는 것에 의해 눈과 피부의 구별이 가능하게 된다.

본 실시예에서는, 모발의 성장을 저해하는 파장의 조절용 광을 조사하는 것을 나타내고 있지만, 모발의 성장을 촉진시키는 파장을 갖는 조절용 광을 조사시키도록 하는 구성도 가능하다.

<제3 실시예>

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 의한 모발 성장 조절 장치를 나타낸다. 이 모발 성장 조절 장치는, 대상 부위가 안구인지 아닌지의 여부를 판단할 때에, 조절용 광의 조사를 정지시키도록 구성되어 있으며, 제1 실시예와 마찬가지로, 조절 광의 조사를 차단하는 조절용 광 조사부(10), 계측용 광을 조사하는 계측용 광 조사부(20), 및 피부 표면으로부터 반사되는 계측용 광을 수광하는 수광부(30)를 포함하며, 이에 추가로, 수광부(30)로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 처리부(40), 처리부(40)에서 처리된 데이터를 원래의 조절용 광의 조사의 허가를 판단하는 조사 판단부(50)가 구비되어 있다.

계측용 광 조사부(20)는 RGB의 3원색의 광을 조사하는 LED를 구비하며, 반사 미러(7)에서 피부 표면(9)까지의 경사 각도 45°로부터 계측용 광을 조사하도록 설치되고, 광 스위치(light switch)(142)가 RGB의 광 출력을 소정의 간격으로 전환한다. 수광부(30)는 포토다이오드로 구성되며, 여기에서 수광된 광이, RGB의 각 색에 대하여, 각각 AD 변환부(144)를 통해 휘도 데이터 메모리(146)에 축적된다.

피부 표면은 모세 혈관과 멜라인의 영향을 받아 피부의 색을 띠게 되지만, 안구 자체는 혈관이 수가 적고 멜라닌의 비율이 높기 때문에 검게 되어 있다. 이 때문에, RGB의 3원색의 광을 조사하면, 대상이 검은 경우에, 반사율이 저하되는 현상만이 생기고, RGB 각 광의 반사 광량이 거의 동일한 비율로 감소한다. 한편, 피부의 경우에는 반사율의 감소 비율이 일정하지 않다. 본 실시예의 장치에서는, 도 14의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 조사 판단부(50)가 RGB의 각 색의 휘도(L1, L2, L3)에 대하여, 기준값 L0와의 비율(K1=L1/L0, K2=L2/L0, K3=L3/L0)이 설정값 이하인 경우에는, 대상 부위가 피부 외의 다른 부위(안구)라고 판단한다. 전체 비율이 설정값보다 큰 경우에는, 피부색 지표(M=K1·α+K3·β)를 산출하고, 이 피부색 지표 M이 소정값 이상이 되는 경우에는, 대상 부위가 피부라고 판단해서, 조절용 광의 조사를 허가한다. 피부색 지표 M이 소정 값 미만인 경우에는, 대상 부위가 피부가 아닌 것으로 판단해서 조절용 광을 금지한다. α 및 β로서는, 사용자 피부의 타입에 따라 적절하게 정한 값을 사용한다.

<제4 실시예>

도 15는 본 발명의 제4 실시예에 의한 모발 성장 조절 장치를 나타낸다. 이 모발 성장 조절 장치는 기본적으로 제1 실시예와 동일하지만, 조절용 광을 조사하기 전에, 사용자의 눈에 대하여 약한 자극을 주는 약한 자극 발생부(60)를 포함하고 있다. 이 모발 성장 조절 장치에서는, 이러한 약한 자극을 부여하여, 사용자가 눈을 감도록 하고, 그 사이에 조절용 광을 피부에 조사함으로써, 불쾌감 없이 사용할 수 있다. 특히, 눈 부근의 피부에 조절용 광을 조사하는 경우에 유효하다.

이하, 본 실시예에 의한 장치에서의 약한 자극 발생부(60)에 대하여 설명한다. 약한 자극 발생부(60)는 조절용 광 조사부(10)로부터 조절용 광을 조사하기 전에, 대상 부위(9)에 대하여 약한 자극을 부여한다. 이 약한 자극에 의해, 눈이 감긴 상태로 되고, 이 사이에 조절용 광 조사부(10)로부터 조절용 광을 조사한다. 약한 자극 발생부(60)는 약한 자극을 주어 눈이 감기도록 해도 되지만, 눈이 감기기에 충분한 시간만 부여하는 것이, 여분의 에너지의 낭비를 방지할 수 있다. 약한 자극 발생부(60)가 대상 부위에 약한 자극을 부여하고서 조절용 광을 조사할 때까지의 시간은, 눈에 약한 자극을 부여하고 나서 눈이 감길 때까지의 시간 및 그 약한 자극에 의해 눈이 감기는 시간을 고려하여 설정된다.

약한 자극으로서는, 냉각 효과도 있는 가스의 분사가 좋지만, 가스의 분사에 한정되지 않으며, 광이나 전류로 해도 된다.

가스는, 예를 들어 약한 자극 발생부(60)에 공지의 분사 기구를 설치함으로써 분사되도록 할 수 있다. 또한, 약한 자극 발생부(60)에, 예를 들어 팬(fan)을 설치함으로써 풍압을 발생시킬 수 있다. 가스의 분사는 눈을 감기게 하지만 눈에 안전해야 한다. 조절용 광 조사부(10)로부터의 조절용 광이 피부에 과도하게 부여되면, 피부에 화상이 생길 위험이 있지만, 냉각 효과가 있는 가스를 사용하면, 이러한 위험을 감소시킬 수 있다.

광에 의해 약한 자극을 부여하는 경우에는, 약한 자극 발생부(60)에 광 조사부를 설치한다. 광의 조사는 눈을 감기게도 하지만 눈에 안전해야 한다. 또한, 사람은 일정한 광보다는 변화하는 광에 쉽게 반응하기 때문에, 눈을 감기게 하는 광은 펄스 또는 점멸 광인 것이 바람직하다. 또한, 시감도가 높고 가장 낮은 펄스(예컨대, LED 레벨)로 사람의 눈에 대하여 생리적 반응에 의한 눈을 깜박이게 하는 것이 바람직한 광의 파장은 555nm이기 때문에, 이 파장의 광으로 자극을 주는 것이 바람직하다.

전류를 사용하는 경우에는, 약한 자극 발생부(60)에 전류 발생 장치를 설치한다. 전류는 미세하게, 눈의 주변에 흐르도록 한다. 이 전류는 눈이 감기게 하면서도 안전한 것이 바람직하다.

이상, 약한 자극부(2)의 3가지 기능을 열거했지만, 이들을 임의로 조합해서 복수의 기능을 갖도록 하는 것도 가능하다.

따라서, 약한 자극부(2)가 눈에 약한 자극을 부여하여 눈이 감기도록 하고, 약한 자극에 의해 눈이 감긴 상태에서, 광 조사부(1A)가 체모의 성장을 조절하는 광을 조사함으로써, 체모의 성장을 조절하는 광으로부터 눈을 보호할 수 있다.

<제5 실시예>

도 15는 본 발명의 제5 실시예에 의한 모발 성장 조절 장치를 나타낸다. 이 모발 성장 조절 장치는, 제4 실시예와 동일하지만, 조절용 광 조사부(10)가 약한 자극 발생부(60)를 병용하는 점에서 상이하다. 본 실시예에서의 조절용 광 조사부(10)는, 조절용 광을 조사하기 전에, 안구에 손상을 주지 않는 약한 광을 조사하도록 구성되어 있다. 또한, 광 이외의 약한 자극을 주는 약한 자극 발생부를 부가적으로 구비하는 것도 가능하다.

Claims

모발의 성장을 조절하기 위한 조절용 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 조절용 광 조사부;

인체의 계측을 위한 계측용 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 계측용 광 조사부;

상기 대상 부위에서 반사되는 상기 계측용 광을 수광하는 수광부;

상기 수광부에서 수광한 상기 계측용 광의 정보를 처리하는 처리부; 및

상기 처리부에 의한 처리 결과에 따라, 상기 조절용 광 조사부로부터의 광 조사를 행할 것인지 아닌지의 여부를 판단하는 조사 판단부(irradiation determinator)

를 포함하며,

상기 조사 판단부가, 상기 판단에 따라, 상기 조절용 광 조사부로부터의 조절용 광의 조사를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학적 모발 성장 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 처리부는 광 조사 대상 부위의 추정 형상(estimated shape)을 출력하도록 구성되며,

상기 조사 판단부는 상기 추정 형상이 인체의 안구 형상과 일치하는 경우에는, 상기 조절용 광 조사부로부터의 상기 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 처리부는 상기 광 조사 대상 부위의 추정 형상을 출력하도록 구성되며,

상기 조사 판단부는 상기 추정 형상이 일정하게 반복되는 요철 형상(convexo-concave shape)인 경우에는, 상기 조절용 광 조사부로부터의 상기 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 처리부는 광 절단법(light-section method)에 따라, 광 조사 대상 부위의 단면의 곡률(curvature)을 구하여, 이것을 출력하도록 구성되며,

상기 조사 판단부는 구해진 곡률이 인체의 안구의 곡률과 일치하는 경우에, 상기 조절용 광 조사부로부터의 상기 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 계측용 광 조사부는 특정 방향으로 편광된 상기 계측용 광을 조사하도록 하여 구성되며,

상기 수광부는 수광한 상기 계측용 광의 편광 정보(polarization information)를 구하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 처리부는 상기 수광부에서 수광한 상기 계측용 광의 광량을 산출하도록 구성되고,

상기 조사 판단부는, 상기 계측용 광의 광량에 따라, 상기 조절용 광 조사부로부터의 상기 조절용 광의 조사를 행할 것인지 아닌지의 여부를 판단하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제6항에 있어서,

상기 계측용 광 조사부는 200nm~400nm의 범위의 파장을 갖는 광을 조사하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제6항에 있어서,

상기 수광부는 2차원 배열로 배치된 복수의 수광 소자를 포함하며,

상기 조사 판단부는, 일정한 개수 이상의 수광 소자에서의 수광량이 소정값 이하인 경우에, 상기 조절용 광 조사부로부터의 상기 조절용 광의 조사를 행하지 않는 것으로 판단하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제6항에 있어서,

상기 계측용 광 조사부는 특정 방향으로 편광된 상기 계측용 광을 조사하도록 하여 구성되며,

상기 수광부는 수광한 상기 계측용 광의 편광 정보를 구하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계측용 광 조사부는 RGB의 3가지의 상기 계측용 광을 조사하도록 구성되며,

상기 수광부는 상기 계측용 광의 RGB의 각 성분 광량을 계측하도록 구성된, 광학적 모발 성장 조절 장치.