KR20210025266A

KR20210025266A - 얼굴 피부 진단기

Info

Publication number: KR20210025266A
Application number: KR1020190105055A
Authority: KR
Inventors: 문명일
Original assignee: 문명일
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2021-03-09
Also published as: KR102569515B1

Abstract

본 발명은 얼굴 촬영시 카메라 및 램프의 거리를 균일하게 하여 정밀한 3D 얼굴 모델과 주요부분에 대한 영상을 얻을 수 있도록 함으로써 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 피부 문제에 대해 정확한 분석이 이루어질 수 있는 얼굴 피부 진단기를 제공한다. 본 발명의 얼굴 피부 진단기는, 일측에 얼굴을 삽입하기 위한 개구부가 형성된 촬영박스와, 촬영박스 내에 구비되고 개구부로 삽입된 얼굴을 마주보는 대향판을 가지며 선회구동수단에 의해 얼굴을 중심으로 하는 수평방향으로 상기 대향판이 선회(旋回)하도록 설치된 촬영대와, 촬영대의 대향판에 배치된 복수개의 카메라와, 촬영대의 대향판에 배치된 복수개의 램프를 포함하며, 복수개의 카메라는 촬영대의 대향판 중앙부를 중심으로 하여 상하,좌우방향으로 일정한 간격으로 배치되고, 복수개의 램프는 촬영대의 대향판 중앙을 중심으로 하여 각각의 카메라 주변에 균일하게 배치한 복수개의 일반광 램프 및 기능성 램프로 이루어진 것이다.

Description

얼굴 피부 진단기{Facial skin diagnostic machine}

본 발명은 얼굴 피부 진단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 얼굴을 촬영하여 3D 이미지화하고 특수 램프의 파장과 조명을 얼굴 피부에 조사한 후 카메라로 촬영하여 사용자의 피부상태를 진단할 수 있는 얼굴 피부 진단기에 관한 것이다.

최근 경제적 여건과 생활환경이 개선되면서 얼굴 피부 미용에 대한 관심도 증가하고 있으며, 많은 사람들이 피부관리실이나 마사지샵, 피부과의원 등 다양한 경로를 통하여 얼굴 피부의 상태를 확인하고, 적절한 화장품이나 약품 등을 사용함으로써 얼굴 피부에 대한 관리 및 치료 효과를 높이고 있다.

얼굴의 피부 상태는 계절에 따라서도 변화되고 개인마다 차이가 있기 때문에 적절한 관리 및 치료를 위해서는 정확하게 진단하는 것이 매우 중요하다.

이러한 얼굴의 피부 상태를 진단하기 위한 장비로 사용되는 얼굴 영상 촬영장치는 얼굴 피부에 대한 영상을 획득하는 장치로서, 피부 질환 및 피부 상태에 따라 의사가 환자의 피부치료 및 진단에 도움을 주는 역할을 수행하며, 형광과 편광을 이용하여 관찰하고자 하는 피부 병변을 분석하는 피부 영상 분석 시스템이다.

그러나 상기의 얼굴 영상 촬영장치는 일반 광에서 촬영된 영상만으로는 다양한 피부 문제에 대한 분석이 어려워 최근에는 비디오 스코프와 같은 일반 피부 영상장비와 형광 및 편광 영상 장비와 같은 기능성 영상 장비들로 개선되었으나, 이들 진단 장치들은 단일 모드의 하드웨어가 구성되어 있어, 진단 가능한 피부병변의 수가 제한되며, 접촉식 측정으로 인하여 재현성 없는 결과를 제공하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 진단 장치로서, 대한민국 공개특허 10-0853655호(이하, '종래기술 1'이라 함.)에 개시된 바와 같이 형광과 편광이 따로 분리되어있는 단일 모드의 영상진단 시스템이 주류를 이루었으며, 최근 들어, 백색광과 자외선을 이용한 컬러 영상과 형광 영상을 진단하는 영상 시스템이 출시되었기는 하지만, 백색광을 사용하여 피부 영상을 획득하는 경우 피부 표면의 정반사를 고려하지 않았으며, 형광영상의 경우 광원의 안정성과 조사도가 일정한지 증명되지 않았다. 또한, 균일하고 양질의 영상을 얻기 위해서는 피사체에 조사되는 광원의 균일함이 필수적이다.

또한, 대한민국 공개특허 10-2014-0028415호(이하, '종래기술 2'이라 함.)의 피부분석을 위한 3차원 얼굴 모델 생성 장치 및 그 방법은, 복수개의 카메라를 이용하여 촬영 대상자의 얼굴을 다 각도로 촬영함으로써, 피부 분석을 위한 3차원의 사실감 있는 얼굴 모델을 생성할 수 있도록 하고, 촬영 대상자의 얼굴 촬영시 서로 다른 종류의 조명을 순차적으로 변경하여 제공함으로써, 조명별 특성을 이용한 피부 텍스쳐를 생성할 수 있는 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기 종래기술 2는, 촬영 대상자의 얼굴을 다각도로 촬영하여 3D 얼굴 모델을 생성하기 위한 복수개의 카메라와, 서로 다른 종류의 조명을 제공하기 위해, 백색광 또는 편광 또는 UV(ultraviolet)광을 조사하는 복수개의 광원을 촬영 박스의 일면에 배치한 구성으로, 얼굴과 카메라 및 광원의 거리가 배치위치에 따라 차이가 있어 정확한 3차원(3D) 얼굴 모델을 생성하기 어렵고, 얼굴의 정면과 측면에 조사되는 광원의 밝기가 균일하지 않아 양질의 영상을 얻기 어렵다. 따라서 모공, 색소침착, 주름, 유분, 수분, 탄력 피부톤 피부온도, 다크써클 등 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 피부 문제에 대하여 정확한 분석이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 얼굴 촬영시 카메라 및 램프의 거리를 균일하게 하여 정밀한 3D 얼굴 모델과 주요부분에 대한 영상을 얻을 수 있도록 함으로써 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 피부 문제에 대해 정확한 분석이 이루어질 수 있는 얼굴 피부 진단기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일측에 얼굴을 삽입하기 위한 개구부가 형성된 촬영박스; 상기 촬영박스 내에 구비되고 개구부로 삽입된 얼굴을 마주보는 대향판을 가지며 선회구동수단에 의해 얼굴을 중심으로 하는 수평방향으로 상기 대향판이 선회(旋回)하도록 설치된 촬영대; 상기 촬영대의 대향판에 배치된 복수개의 카메라; 및 상기 촬영대의 대향판에 배치된 복수개의 램프를 포함하며, 상기 복수개의 카메라는 촬영대의 대향판 중앙부를 중심으로 하여 상하,좌우방향으로 일정한 간격으로 배치되고, 상기 복수개의 램프는 촬영대의 대향판 중앙을 중심으로 하여 각각의 카메라 주변에 균일하게 배치한 복수개의 일반광 램프 및 기능성 램프로 이루어진 얼굴 피부 진단기에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 촬영박스에 구비되어 개구부를 통해 삽입된 얼굴의 위치가 일정하도록 이마부분을 지지하는 헤드레스트와, 상기 촬영박스의 저면에 구비되어 촬영 자세를 지지하기 위한 손잡이를 더 포함하는 얼굴 피부 진단기에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 촬영박스를 올려 놓기 위한 테이블; 및 상기 테이블과 촬영박스 사이에 고정되어 촬영박스의 위치를 조절하기 위한 다관절기구를 더 포함하는 얼굴 피부 진단기에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 촬영박스는 상부가 개방된 외측박스와, 상부가 상판에 의해 막힌 내측박스와, 상기 외측박스의 개방된 상부를 덮는 커버와, 상기 커버에 구비되어 촬영박스의 개구부를 개폐하기 위한 커튼으로 이루어진 얼굴 피부 진단기에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 촬영박스는 구조광(structured light) 또는 TOF(time of flight)를 이용하는 3D 카메라를 구비한다. 여기서, 상기 구조광을 이용하는 3D 카메라는, 카메라와 프로젝터를 포함하고, 상기 프로젝터는 수만개의 점으로 된 적외선 패턴을 사용자의 얼굴에 쏘도록 설치되며, 상기 3D 카메라는, 카메라 영상과 프로젝터 영상에서 수만개의 점으로 이루어진 패턴을 사용자의 얼굴에 조사한 후 얼굴의 눈, 코, 입의 위치와 크기 그리고 굴곡에 따라 반사되는 패턴 왜곡의 변화를 읽어 사용자의 얼굴을 인식할 수 있다. 또한, 상기 TOF를 이용하는 3D 카메라는, 사용자의 얼굴에 대응하는 공간을 수만개의 영역으로 나누고 그 공간의 영역에 적외선광을 나노초(ns) 단위로 연속 조사하고, 상기 적외선광이 얼굴에 맞고 적외선 카메라에 도달하는 시간을 측정하여 거리를 산출하고, 산출된 거리에 기초하여 사용자 얼굴에 대한 프로파일을 생성할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 촬영박스는 DLP(digital light processing) 방식 프로젝션 시스템을 구비할 수 있다. 상기 DLP 방식 프로젝션 시스템은 DLP 프로젝터와, 상기 DLP 프로젝터의 투사 영상이 출력되는 출력공과, DLP 프로젝터에 연결되는 서브PCB를 포함한다. 상기 DLP 프로젝터는 광원, 집광렌즈, 컬러필터, 성형렌즈, 하나 이상의 DMD(digital micromirror device), 메모리, 프로세서, 및 프로젝션 렌즈를 구비하고, 상기 출력공은 상기 대향판의 중앙부에 배치되고, 상기 서브PCB는 상기 촬영박스 내 램프PCB에 전기적으로 연결되어 램프의 점,소등이나 상기 DLP 프로젝터의 동작을 제어하며, 직접 혹은 상기 램프PCB를 통해 메인보드에 회로적으로 연결되어 상호 전기적인 신호를 주고 받을 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 촬영대의 선회구동수단은, 상기 촬영대의 선회운동 중심위치에서 내부케이스의 상판을 관통하여 수직방향으로 설치된 회전축을 가지는 전동모터와, 상기 촬영대로부터 연장형성되어 상기 전동모터의 회전축에 고정되어 전동모터의 구동에 의해 회전하는 아암으로 이루어진 얼굴 피부 진단기에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 촬영대의 선회구동수단은, 상기 촬영대의 선회운동 중심위치에서 내부케이스의 상판을 관통하여 수직방향으로 설치된 수직축과, 상기 촬영대로부터 연장형성되어 상기 수직축의 하단에 고정된 아암과, 상기 외측박스와 내측박스 사이의 상부에 설치된 전동모터와, 상기 전동모터의 회전력을 수직축에 전달하기 위한 동력전달기구로 이루어진 얼굴 피부 진단기에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 선회구동수단은 선회가이드기구를 더 구비하며, 상기 선회가이드기구는 촬영대의 선회운동 방향으로 형성되어 내측케이스에 설치된 가이드레일과, 상기 촬영대의 아암에 고정되어 상기 가이드레일에 안내되도록 설치된 가이드블럭으로 이루어진 얼굴 피부 진단기에 특징이 있다.

상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 복수개의 카메라와 램프를 구비한 촬영대가 얼굴을 중심으로 하는 수평방향으로 선회(旋回)하여 촬영하는 것이므로, 얼굴의 정면과 좌우측면에 대하여 카메라의 촬영 및 램프의 조사 거리를 균일하게 할 수 있어 정밀한 3D 얼굴 모델을 얻을 수 있고, 또한 복수개의 일반광 램프와 기능성 램프를 선택적으로 조사하는 것에 의해 얼굴의 여러 곳에서 발생할 수 있는 다양한 얼굴 피부 문제에 대해 정확하게 진단함으로써 이에 적절한 화장품이나 약품을 사용하여 피부관리 및 치료 효과를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 얼굴 피부 진단기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에서 촬영박스 내부를 투영하여 나타낸 얼굴 피부 진단기의 사시도.
도 3은 본 발명의 얼굴 피부 진단기에서 촬영박스 내부 구성을 나타낸 촬영박스의 일부 절결 사시도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 얼굴 피부 진단기에서 촬영박스 및 내부 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 얼굴 피부 진단기에서 촬영박스를 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명의 얼굴 피부 진단기에서 촬영대의 선회구동수단을 나타낸 촬영박스의 횡단면도.
도 7은 본 발명의 얼굴 피부 진단기에서 촬영대 선회구동수단의 다른 변형예를 나타낸 촬영박스의 일부 절결 사시도.
도 8은 본 발명의 얼굴 피부 진단기에 채용가능한 또 다른 변형예의 촬영박스를 설명하기 위한 정면도.
도 9는 도 8의 촬영박스의 주요 부분에 대한 부분 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 얼굴 피부 진단기에채용가능한 또 다른 변형예의 촬영박스를 설명하기 위한 정면도.
도 11은 도 10의 촬영박스의 주요 부분에 대한 부분 분해 사시도.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 얼굴 피부 진단기의 사용상태도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 얼굴 피부 진단기를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 얼굴 피부 진단기를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 촬영박스(10)와 촬영박스(10)를 설치하기 위한 테이블(20)를 구비하고, 테이블(20)과 촬영박스(10) 사이에는 다관절기구(30)가 고정되어 촬영박스(10)의 상하,좌우 위치를 조절할 수 있도록 되어 있다.

촬영박스(10)는 내부 공간을 가지는 통형상으로 형성되어 일측에 내부 공간으로 얼굴을 삽입하기 위한 개구부(11)가 형성되고, 개구부(11)는 커튼(12)으로 개폐할 수 있도록 하여 촬영시 빛이 외부로 새어나가지 않도록 되어 있다.

도 3 및 도 4a 내지 4b에 도시된 바와 같이, 촬영박스(10)는 외측박스(13)와 내측박스(14)로 이루어지는 2중 구조로 되어 있다. 외측박스(13)는 다른 구성요소의 조립을 위해 상부가 개방되어 커버(15)로 덮도록 되어 있으며, 내측박스(14)는 상부가 상판(14a)에 의해 덮혀 있다.

또한 도 2 및 도 3을 참조하면 촬영박스(10) 내의 상부에는 개구부(11)를 통해 삽입된 얼굴의 위치가 항상 일정하도록 이마부분을 지지하는 헤드레스트(16)가 구비되고, 촬영박스(10)의 외측박스(13) 저면에는 촬영 자세를 안정되게 지지하기 위한 손잡이(17)가 구비되어 있다.

상기와 같은 촬영박스(10) 내부 공간에는 얼굴 촬영을 위한 촬영대(40)가 설치된다. 촬영대(40)는 개구부(11)로 삽입된 얼굴과 마주하는 대향판(41)을 가지고 있다. 또한 촬영대(40)는 후술하는 선회구동수단에 의해 대향판(41)이 얼굴을 중심으로 하는 수평방향으로 선회(旋回)하도록 되어 있으며, 선회각도는 정면을 중앙으로 하여 좌우로 60~70도인 것이 바람직하다.

선회운동의 중심은 촬영박스(10)의 개구부(11)에 얼굴을 넣은 상태에서 머리의 정수리부분과 일치되도록 하는 것이 좋다. 따라서 촬영박스(10) 내에 설치되는 헤드레스트(16)는 얼굴을 개구부(11)로 삽입할 때 정수리부분이 자동적으로 선회운동의 중심에 위치하도록 그 위치를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 촬영대(40)의 대향판(41) 정중앙에는 '＋'모양의 정렬표시부(45)를 형성하고, 헤드레스트(16)에는 상기 정렬표시부(45)와 일치하는 모양의 빔을 조사하는 레이저발사기(46)를 설치할 수 있다. 이는 사용자가 이마를 헤드레스트(16)에 지지시킨 상태에서 레이저발사기(46)에서 조사된 빔이 촬영대(40)의 정렬표시부(45)와 정확하게 일치하지 않을 경우, 사용자가 임의로 얼굴을 움직임으로써 이마에 지지된 헤드레스트(16)를 미세하게 조정할 수 있고, 이로써 레이저발사기(46)로부터 조사되는 빔이 정렬표시부(45)와 일치되도록 함으로써 얼굴을 촬영위치에 정확하게 정렬시킴으로써 더욱 정밀한 촬영이 이루어질 수 있다.

이때, 헤드레스트(16)의 고정단은 약간의 유동이 가능한 탄성재질로 제작하고, 레이저발사기(46)는 정렬후 오프시켜 레이저빔이 촬영에 방해되지 않게 하는 것이 바람직하다.

도 4a 내지 4b에 도시된 바와 같이, 촬영대(40)의 대향판(41)에는 복수개의 카메라(50)와 복수개의 램프(60)와 복수개의 램프커버(61~65)가 배치되고, 복수개의 카메라(50)는 대향판(41) 안쪽에 설치된 메인보드(42)와 전기적으로 연결되어 촬영이 제어될 수 있고, 복수개의 램프(60)와 램프커버(61~65)는 대향판(41) 안쪽에 구비된 별도의 램프PCB(lamp printed circuit board, 43)에 전기적으로 연결되어 램프(60)의 점,소등이 제어될 수 있으며, 램프PCB(43)는 메인보드(42)에 회로적으로 연결되어 상호 전기적인 신호를 주고 받을 수 있도록 되어 있다.

구체적으로, 램프(60)는 일반 LED 조명을 위한 제1 램프(60, 61)와, UV 조명 혹은 편광 조명을 위한 제2 램프(60, 62, 63, 64)를 포함할 수 있다. 램프커버(61~64)는 램프의 조명을 필터링하는 필터로서 기능할 수 있고, 램프커버(65)는 대향판(41)의 데코레이션을 위한 간접조명 필터로서 기능할 수 있다.

이하에서는 램프와 램프커버가 조합된 제1 램프와 제2 램프 각각을 간단히 램프(61~64)로 지칭하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 카메라(50)는 촬영대(40)의 대향판(41) 중앙부를 중심으로 하여 원주방향으로 일정간격 유지하여 얼굴에 대하여 상하, 좌우에 균일한 배치가 되게 한 것으로, 본 실시예에서는 4개의 카메라(50)를 원주방향에 대하여 90도 간격으로 배치하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 얼굴을 촬영하여 3D 데이터화 할 수 있는 카메라수와 얼굴에 대하여 상하,좌우로 균일한 배치이면 무방하다.

복수개의 램프(61~64)는 촬영대(40)의 대향판(41) 중앙을 중심으로 하여 각각의 카메라(50) 주변에 균일하게 배치된다. 램프(61~64)는 복수개의 일반광 램프(61) 및 기능성 램프(62,63,64)로 구성할 수 있다. 일반광 램프(61)는 LED램프인 것이 바람직하며, 기능성 램프(62)는 UV램프로 구성하고, 기능성 램프(63)는 편광램프로 구성하고, 기능성 램프(64)는 광택광 램프로 구성할 수 있다.

복수개의 일반광 램프(61)는 대향판(41) 중앙을 중심으로 하여 카메라(50) 바깥쪽에 위치되는 외측램프와 카메라(50) 안쪽에 위치하는 내측램프로 배치하고, 복수개의 기능성 램프(62,63,64)는 상기 외측과 내측의 일반광 램프(61) 사이에 균일하게 배치하여 카메라(50)에 대하여 각 램프(61~64)의 광이 얼굴에 균일하게 조사되도록 한다.

다시 도 3 및 도 4a 내지 4b를 참조하면, 촬영대(40)를 선회운동시키는 선회구동수단은, 촬영대(40)의 선회운동 중심위치에서 내부케이스의 상판(14a)을 관통하여 수직방향으로 설치된 회전축(71)을 가지는 전동모터(70)와, 촬영대(40)로부터 연장형성되어 전동모터(70)의 회전축(71) 하단에 고정된 아암(44)으로 이루어진다.

따라서 전동모터(70)의 구동에 의해 회전축(71)에 고정된 아암(44)을 회전시킴으로써 촬영대(40)의 대향판(41)이 얼굴을 중심으로 하는 수평방향으로 선회운동하여 얼굴의 정면 및 좌우측면을 선택적으로 촬영할 수 있도록 되어 있다.

또한 촬영대 선회구동수단은 선회가이드기구를 더 구비한다. 선회가이드기구는 촬영대(40)의 선회운동방향을 따라 형성된 가이드레일(72)을 구비하고, 가이드레일(72)은 가이드브라켓(73)을 통해 내측박스(14)에 고정설치되며, 가이드레일(72)에는 가이드블럭(74)이 안내되도록 설치된다. 따라서 가이드블럭(74)을 촬영대(40)의 아암(44)에 고정함으로써 촬영대(40)의 선회운동시 경로를 정확하게 하고 유동을 최소화하여 더욱 정밀한 촬영이 이루어지도록 되어 있다.

도 7은 선회운동수단의 다른 변형예를 나타낸 것으로, 도 3에서는 전동모터(70)의 회전축(71)과 촬영대(40)의 아암(44)을 고정하여 전동모터(70)의 회전력을 촬영대(40)의 아암(44)에 직접 전달하는 구성이지만, 도 7에서와 같이 전동모터(80)의 회전축(81)과 촬영대(40)의 아암(44)에 고정된 수직축(82) 사이에 동력전달기구를 설치하여 전동모터(80)의 회전력을 동력전달기구(83,84,85)를 통해 촬영대(40)의 아암(44)에 전달할 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 동력전달기구(83,84,85)는 전동모터(80)의 회전축(81)에 고정한 원동기어휘일(83)과 아암(44)의 수직축(82)에 고정한 종동기어휘일(84)과, 상기 원동기어휘일(83)과 종동기어휘일(84)을 연결하는 기어구동벨트(85)로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 얼굴 피부 진단기에는 DLP 방식 프로젝션 시스템이 채용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 얼굴 피부 진단기에 채용가능한 또 다른 변형예의 촬영박스를 설명하기 위한 정면도이고, 도 9는 도 8의 촬영박스의 주요 부분에 대한 부분 분해 사시도이다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 촬영박스에 구비되는 DLP 방식 프로젝션 시스템은 DLP 프로젝터(55)와, 프로젝터의 투사 영상이 출력되는 출력공(55a)과, DLP 프로젝터(55)에 연결되는 서브PCB(38)를 포함할 수 있다.

DLP 프로젝터(55)는 광원(light source), 집광렌즈(condensing lens), 컬러필터(color filter), 성형렌즈(shaping lens), 하나 이상의 DMD(digital micromirror device), 메모리(memory), 프로세서(processor), 프로젝션 렌즈(projection lens) 등을 구비할 수 있다. DMD, 메모리 및 프로세서는 DLP 보드(board)의 단일 모듈로 형성될 수 있다. 여기서, DLP는 텍사스 인스트루먼트(texas instruments)의 프로젝션 제품의 로고에 대응될 수 있다.

출력공(55a)은 대향판(41)의 중앙부에 배치될 수 있다. 서브PCB(38)는 램프PCB(43)에 전기적으로 연결되어 램프(60)의 점,소등이나 DLP 프로젝터(55)의 동작을 제어할 수 있으며, 직접 혹은 램프PCB(43)를 통해 메인보드(42)에 회로적으로 연결되어 상호 전기적인 신호를 주고 받을 수 있다.

본 실시예에 의하면, 사용자의 얼굴을 3차원으로 스캔할 때 실물과 매우 유사하게 입체적으로 스캔하는 것이 가능하다.

도 10은 본 발명의 얼굴 피부 진단기에채용가능한 또 다른 변형예의 촬영박스를 설명하기 위한 정면도이고, 도 11은 도 10의 촬영박스의 주요 부분에 대한 부분 분해 사시도이다.

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 피부미용기기는 촬영박스에 구조광(structured light, SL) 방식의 3D 카메라를 구비할 수 있다. 이러한 3D 카메라는 3D 안면인식 카메라 시스템으로서, 카메라(50)와 프로젝터(56)를 포함하고, 프로젝터는 도트프로젝터로 불릴 수 있으며 수만개의 점으로 된 적외선 패턴을 얼굴에 쏘아 주도록 이루어질 수 있다.

전술한 3D 카메라는, 카메라 영상과 프로젝터 영상에서 수만개의 점으로 이루어진 패턴을 얼굴에 조사한 후 얼굴의 눈, 코, 입의 위치와 크기 그리고 굴곡에 따라 반사되는 패턴 왜곡의 변화를 읽어 사용자의 얼굴을 인식한다. 즉, 3D 카메라는 구조광 코드(code)의 일치점을 탐색하고 그 점의 3차원 좌표를 획득하도록 이루어지고, 일치점의 3차원 좌표를 계산하기 위해 카메라와 프로젝터에 영상들에 대한 보정을 수행할 수 있다.

보정은 면 단위의 패턴을 투사하거나 다중 방향의 패턴을 투사하거나 다중 방향의 패턴을 면 단위로 투사한 영상에 대한 영상처리 기술로 구현될 수 있으며, 이러한 보정 방법들을 이용하면, 3차원 형상을 복원할 때 얼굴 표면의 기하학적 특성에 강인하고 얼굴 표면의 색상이나 명암 특성에 강인하여 고정밀 및 고정확의 영상을 얻을 수 있고 효율이 높은 장점이 있다.

또한, 본 발명의 구현에서는 전술한 구조광 방식의 3D 카메라 대신에 TOF(time of flight) 방식의 3D 카메라를 사용할 수 있다. TOF 카메라는 빛의 비행 시간을 측정하여 얼굴 표면 지점까지의 거리를 검출하여 3D 영상을 생성한다. 이러한 방식의 3D 카메라는 나노초(ns) 단위로 적외선 빛이 연속 조사되고, 그 빛이 피사체에 맞고 적외선 카메라에 도달하는 시간을 측정하여 거리를 산출하도록 이루어질 수 있다. 이때, 사용자의 얼굴에 대응하는 공간을 수만개의 영역으로 나누고 그 공간의 영역에 적외선광을 조사한 후 반사되는 적외선광에 기초하여 거리를 산출하면 사용자 얼굴에 대한 프로파일을 생성할 수 있다.

전술한 TOF 카메라를 사용하면, 연속적으로 조사되는 빛의 비행 시간만 측정하기 때문에 알고리즘 설계가 상대적으로 간단한 장점이 있다. 또한, 구조광 기반의 3D 카메라에 비해, TOF 카메라는 사람의 얼굴과의 거리를 정확하게 인식하여 사용사 얼굴의 3D 영상에 대한 정확도와 정밀도를 향상시킬 수 있다.

전술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 얼굴 피부 진단기의 사용상태도이다. 도 12a 내지 도 12c에서는 도 1 내지 도 7의 실시 구성을 중심으로 설명하나, 도 8 내지 도 11의 구성에 대체될 수 있음은 물론이다.

도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 본 발명의 얼굴 피부 진단기는 촬영박스(10)가 다관절기구(30)에 의해 테이블(20) 상에 설치됨에 따라, 사용자는 의자에 앉은 상태에서 편하게 진단 받을 수 있고, 다관절기구(30)를 이용하여 촬영박스(10)의 위치를 사용자의 얼굴 위치에 맞추어 조절 가능하므로 사용이 매우 편리하다.

얼굴 피부 진단은, 사용자가 얼굴을 촬영박스(10)의 개구부(11)를 통해 삽입한 후, 복수개의 카메라(50)와 복수개의 램프(61~64)를 이용하여 얼굴을 촬영함으로써 이루어진다.

먼저, 도 12a에서와 같이 사용자가 촬영박스(10) 하부에 구비된 손잡이(17)를 잡고 얼굴을 촬영박스(10)의 개구부(11)로 삽입하면서 이마를 촬영박스(10) 내의 헤드레스트(16)에 접촉하여 지지하게 되면, 안정된 자세로 얼굴을 촬영대(40)의 카메라(50)와 일정한 간격을 유지함과 동시에 촬영대(40)를 정면으로 마주하게 된다.

이때 헤드레스트(16)의 레이저발사기(46)에서 조사된 빔이 촬영대(40)의 정렬표시부(45)와 일치하지 않을 경우는, 사용자가 얼굴을 움직여 헤드레스트(16)의 레이저발사기(46)의 빔과 정렬표시부(45)가 일치되도록 조정함으로써 얼굴을 정확한 촬영위치에 정렬시킬 수 있다.

이와 같이 얼굴이 촬영위치에 정렬된 상태에서 촬영을 개시하게 되면, 촬영대(40)에 구비된 복수개의 카메라(50)와 램프(61~64)를 이용하여 사용자의 얼굴 정면을 1차로 촬영하고, 이어서 촬영대(40)를 선회운동시켜 도 12b에서와 같이 얼굴의 좌측면을 2차로 촬영하고, 도 12c에서와 같이 얼굴의 3차로 촬영함으로써 이들을 합성하여 3D 얼굴 이미지를 얻을 수 있다.

이때 도 3, 도 4a 내지 4b, 및 도 6에 도시된 바와 같이 촬영대(40)의 선회운동은 전동모터(70)의 회전력이 촬영대(40)의 아암(44)에 전달되어 촬영대(40)의 대향판(41)이 얼굴을 중심으로 하여 일정한 간격을 유지하면서 얼굴의 정면과 좌우측면을 촬영하게 되므로, 정확한 3D 이미지를 얻을 수 있고, 또한 촬영대(40)의 선회운동시 가이드레일(72)과 가이드블럭(74)에 의해 촬영대(40)의 선회운동이 안내되므로 촬영대(40)의 선회운동시 경로를 정확하게 하고 유동을 최소화하여 더욱 정밀한 촬영이 가능하다.

또한 본 발명의 촬영대(40)에 설치된 4개의 카메라(50)는 얼굴을 기중으로 상하,좌우로 위치가 다르게 배치된 것이므로, 합성시 더욱 정밀한 3D 이미지를 얻을 수 있다.

한편, 촬영대(40)에 설치된 복수개의 램프(61~64)는, 복수개의 일반광 램프(61)(LED 램프)와 기능성 램프(62,63,64)로 이루어지고, 이러한 복수개의 램프(61~64)가 4개의 카메라(50) 주변에 균일하게 배치됨에 따라, 얼굴 3D 이미지 형성시 선명한 이미지를 얻을 수 있다.

특히 기능성 램프(62,63,64)는 UV램프(62)와 편광램프(63) 및 광택광 램프(64)로 이루어지는 것으로, UV램프(62)는 일반 피지 및 포피린(염증유발성 피지) 등을 관찰하고 피부트러블 예상하며 비부타입 확인하는데 사용하고, 편광램프(63)은 홍조, 민감성 피부, 브라운 색소를 구분하는데 사용하며, 광택광 램프(64)는 얼굴 번들거림, 푸석하고 건조한 얼굴 상태를 파악하는데 사용할 수 있다.

이러한 피부상태는 카메라(50) 촬영시 균일한 조사로 양질의 영상을 얻을 수 있음에 따라, 여러가지 피부 병변을 정확하게 진단할 수 있고, 정밀한 얼굴 3D 이미지와 함께 정확한 피부 진단이 가능함에 따라, 의사가 환자의 피부치료 및 관리에 보다 적절한 화장품이나 약품을 사용하여 치료 및 관리 효과를 증대시킬 수 있다.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 촬영박스 11 : 개구부
12 : 커튼 16 : 헤드레스트
17 : 손잡이 20 : 테이블
30 : 다관절기구 40 : 촬영대
41 : 대향판 44 : 아암
50 : 카메라 61,62,63,64 : 램프
70 : 전동모터 71 : 회전축
72 : 가이드레일 74 : 가이드블럭

Claims

일측에 얼굴을 삽입하기 위한 개구부가 형성된 촬영박스;
상기 촬영박스 내에 구비되고 개구부로 삽입된 얼굴을 마주보는 대향판을 가지며 선회구동수단에 의해 얼굴을 중심으로 하는 수평방향으로 상기 대향판이 선회하도록 설치된 촬영대;
상기 촬영대의 대향판에 배치된 복수개의 카메라; 및
상기 촬영대의 대향판에 배치된 복수개의 램프를 포함하며,
상기 복수개의 카메라는 촬영대의 대향판 중앙부를 중심으로 하여 상하,좌우방향으로 일정한 간격으로 배치되고, 상기 복수개의 램프는 촬영대의 대향판 중앙을 중심으로 하여 각각의 카메라 주변에 균일하게 배치한 복수개의 일반광 램프 및 기능성 램프로 이루어진 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.
제 1 항에 있어서, 상기 촬영박스에 구비되어 개구부를 통해 삽입된 얼굴의 위치가 일정하도록 이마부분을 지지하는 헤드레스트와, 상기 촬영박스의 저면에 구비되어 촬영 자세를 지지하기 위한 손잡이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촬영박스를 올려 놓기 위한 테이블; 및 상기 테이블과 촬영박스 사이에 고정되어 촬영박스의 위치를 조절하기 위한 다관절기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.
제 1 항에 있어서, 상기 촬영박스는 구조광 또는 TOF를 이용하는 3D 카메라를 구비하고,
상기 구조광을 이용하는 3D 카메라는, 카메라와 프로젝터를 포함하고, 상기 프로젝터는 수만개의 점으로 된 적외선 패턴을 사용자의 얼굴에 쏘도록 설치되며, 상기 3D 카메라는, 카메라 영상과 프로젝터 영상에서 수만개의 점으로 이루어진 패턴을 사용자의 얼굴에 조사한 후 얼굴의 눈, 코, 입의 위치와 크기 그리고 굴곡에 따라 반사되는 패턴 왜곡의 변화를 읽어 사용자의 얼굴을 인식하며,
상기 TOF를 이용하는 3D 카메라는, 사용자의 얼굴에 대응하는 공간을 수만개의 영역으로 나누고 그 공간의 영역에 적외선광을 나노초(ns) 단위로 연속 조사하고, 상기 적외선광이 얼굴에 맞고 적외선 카메라에 도달하는 시간을 측정하여 거리를 산출하고, 산출된 거리에 기초하여 사용자 얼굴에 대한 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.
제 1 항에 있어서, 상기 촬영박스는 DLP(digital light processing) 방식 프로젝션 시스템을 구비하고,
상기 DLP 방식 프로젝션 시스템은 DLP 프로젝터와, 상기 DLP 프로젝터의 투사 영상이 출력되는 출력공과, DLP 프로젝터에 연결되는 서브PCB를 포함하며,
상기 DLP 프로젝터는 광원, 집광렌즈, 컬러필터, 성형렌즈, 하나 이상의 DMD(digital micromirror device), 메모리, 프로세서, 및 프로젝션 렌즈를 구비하고, 상기 출력공은 상기 대향판의 중앙부에 배치되고, 상기 서브PCB는 상기 촬영박스 내 램프PCB에 전기적으로 연결되어 램프의 점,소등이나 상기 DLP 프로젝터의 동작을 제어하며, 직접 혹은 상기 램프PCB를 통해 메인보드에 회로적으로 연결되어 상호 전기적인 신호를 주고 받는 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.
제 1 항에 있어서, 상기 촬영대의 선회구동수단은,
상기 촬영대의 선회운동 중심위치에서 내부케이스의 상판을 관통하여 수직방향으로 설치된 회전축을 가지는 전동모터와, 상기 촬영대로부터 연장형성되어 상기 전동모터의 회전축에 고정되어 전동모터의 구동에 의해 회전하는 아암으로 이루어진 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.
제 1 항에 있어서, 상기 촬영대의 선회구동수단은,
상기 촬영대의 선회운동 중심위치에서 내부케이스의 상판을 관통하여 수직방향으로 설치된 수직축과, 상기 촬영대로부터 연장형성되어 상기 수직축의 하단에 고정된 아암과, 상기 외측박스와 내측박스 사이의 상부에 설치된 전동모터와, 상기 전동모터의 회전력을 수직축에 전달하기 위한 동력전달기구로 이루어진 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 선회구동수단은 선회가이드기구를 더 구비하며,
상기 선회가이드기구는 촬영대의 선회운동 방향으로 형성되어 내측케이스에 설치된 가이드레일과, 상기 촬영대의 아암에 고정되어 상기 가이드레일에 안내되도록 설치된 가이드블럭으로 이루어진 것을 특징으로 하는 얼굴 피부 진단기.