KR20220040448A

KR20220040448A - 발광소자가 구비된 카메라와, 이를 이용한 피부 촬영 방법 및 피부 상태 측정 방법

Info

Publication number: KR20220040448A
Application number: KR1020220034206A
Authority: KR
Inventors: 박스텔라; 장성태; 박성일; 송지예
Original assignee: 서울바이오시스 주식회사
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2022-03-30
Also published as: DE102015113860A1; KR20160023441A; CN105391919B; US9961247B2; CN110290297A; US20160057325A1; CN105391919A; KR102506587B1

Abstract

발광소자가 구비된 카메라는, 피부에 광을 조사하도록 구성된 발광부; 및 상기 발광부에 의해 조사된 광이 피부에서 반사되어 생성된 반사광을 수신하도록 구성된 수광부를 포함할 수 있다. 상기 발광부는 발광소자들의 복수 개의 세트를 포함하며, 상기 복수 개의 세트 각각은 동일한 파장의 광을 조사하도록 구성된 하나 이상의 발광소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 각 세트는, 순차적으로 광을 조사하도록 구성되고, 다른 세트와 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성될 수 있다. 상기 카메라를 이용하면, 상이한 파장의 광을 순차적으로 조사함으로써 피부의 파장별 정보를 얻을 수 있으며, 편광 방향을 조절하여 왜곡된 정보를 줄이고 정확한 진단을 수행할 수 있고, 각 발광소자 세트가 최적의 전기적 특성을 갖도록 복수의 발광소자 세트를 독립적으로 구동시킬 수 있다.

Description

발광소자가 구비된 카메라와, 이를 이용한 피부 촬영 방법 및 피부 상태 측정 방법{CAMERA HAVING LIGHT EMITTING DEVICE, METHOD FOR IMAGING SKIN AND METHOD FOR DETECTING SKIN CONDITIONS USING THE SAME}

실시예들은 발광소자가 구비된 카메라와 이를 이용한 피부 촬영 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 상이한 파장의 광을 순차적으로 조사하도록 구성된 복수의 발광소자를 광원으로 이용한 측정 기술에 대한 것이다.

빛의 파장에 따른 피부의 반사율 측정을 통해, 피부 조직 내의 각종 성분의 분포나 피부의 노화 상태 등을 분석할 수 있다.

이에 관련된 종래 기술로, 공개특허공보 제10-2008-0069730호는 다기능 디지털 피부 영상 장치 및 영상 분석 방법을 개시한다. 공개특허공보 제10-2008-0069730호의 피부 영상 장치는, 광원부, 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD) 카메라, 및 하나 이상의 광학필터가 구비된 회전식 필터 휠 단을 구비하며, 회전식 필터 휠 단이 회전함으로써 파장선택 기능이 있는 광학필터 중 하나가 선택되어 CCD 카메라의 렌즈의 앞에 위치하도록 구성된다. 그러나, 상기 피부 영상 장치는 필터의 사용으로 인하여 실제 구현 시 가격이 높고, 영상이 필터로 인한 2차 특성의 영향을 받아 왜곡되며, 필터를 통과한 상태의 광을 측정하여야 하므로 강도가 약한 파장의 측정이 어려운 단점이 있다. 또한, 상기 피부 영상 장치는 부피가 커서 개인이 휴대하여 사용하는 것은 불가능하다.

또 다른 종래 기술로서, 공개특허공보 제10-2009-0041384호는 피부 검사용 카메라를 개시한다. 공개특허공보 제10-2009-0041384호의 피부 검사용 카메라는 소정 범위의 파장을 통과시키는 자외선 필터와, 피부의 피지와 반응하여 발생하는 빛을 분리하는 편광 필터를 구비하여, 피지의 상태를 특정 색상으로 나누어 판단할 수 있도록 한다. 그러나, 상기 피부 검사용 카메라는 사용 파장이 피지와 반응하는 특정 파장에 한정되며, 자외선 필터를 사용하므로 필터로 인한 가격 증가, 영상 왜곡 및 측정 가능한 파장의 제한 등 전술한 문제점들을 동일하게 가지고 있다.

공개특허공보 제10-2009-0041384호 공개특허공보 제10-2008-0069730호

정춘복 외 공저, "투명감 측정을 통한 제형의 미백 효능 평가와 투명감에 관여하는 요소들에 대한 분석", J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, Vol. 36, No. 4, 2010년 12월, 253-258

본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 요소만이 아니라 다수의 요소에 기반하여 피부 상태를 구체적이면서도 종합적으로 측정할 수 있으며, 부피가 크고 복잡한 종래의 기기를 소형화 및 단순화하여 단가가 낮고 휴대가 용이한, 발광소자가 구비된 카메라와, 이를 이용한 피부 촬영 방법 및 피부 상태 측정 방법을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라는, 피부에 광을 조사하도록 구성된 발광부; 및 상기 발광부에 의해 조사된 광이 피부에서 반사되어 생성된 반사광을 수신하도록 구성된 수광부;를 포함한다. 상기 발광부는 발광소자들의 복수 개의 세트를 포함하며, 상기 복수 개의 세트 각각은 동일한 파장의 광을 조사하도록 구성된 하나 이상의 발광소자를 포함한다. 또한, 상기 각 세트는, 순차적으로 광을 조사하도록 구성되고, 다른 세트와 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된다.

일 실시예에서, 상기 복수 개의 세트는 서로 동일한 패턴으로 배열된 발광소자들을 포함한다. 또한 일 실시예에서, 상기 패턴은 상기 수광부에 대하여 대칭적인 형상을 갖는다.

일 실시예에서, 발광소자가 구비된 카메라는, 상기 발광부와 전기적으로 연결되어, 상기 복수 개의 세트 각각에 독립적인 구동 신호를 전송하도록 구성된 구동부를 더 포함한다.

일 실시예에서, 상기 발광부는 상기 발광소자에 의해 조사되는 광을 제1 방향으로 편광시키도록 구성된 제1 편광기를 더 포함하며, 상기 수광부는, 촬상 소자 및 상기 반사광을 제2 방향으로 편광시켜 상기 촬상 소자에 입사시키도록 구성된 제2 편광기를 포함한다. 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 평행 또는 상이한 방향일 수 있다.

일 실시예에서, 발광소자가 구비된 카메라는, 상기 발광부와 결합되며 광을 통과시키도록 구성된 개구부를 갖는 몸체를 더 포함한다. 이때, 상기 발광부는, 상기 발광소자에 의해 조사된 광을 상기 개구부에 입사시키도록 구성된 광 전달 소자를 더 포함한다. 상기 광 전달 소자는 반사판 또는 광케이블을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 피부 촬영 방법은, 발광소자들의 복수 개의 세트를 순차적으로 점등시킴으로써 대상체의 피부에 광을 조사하는 단계; 및 상기 복수 개의 세트에 의해 조사된 광이 상기 대상체의 피부에서 반사되어 생성된 반사광을 수광부에서 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 각 세트는, 동일한 파장의 광을 조사하도록 구성된 하나 이상의 발광소자를 포함하며, 다른 세트와 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된다.

실시예에서, 상기 대상체의 피부에 광을 조사하는 단계는, 상기 복수 개의 세트 각각을 독립적인 구동 신호를 이용하여 점등시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 대상체의 피부에 광을 조사하는 단계는, 상기 발광소자의 광을 제1 편광기에 의해 제1 방향으로 편광시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 반사광을 수광부에서 수신하는 단계는, 상기 반사광을 제2 편광기에 의해 제2 방향으로 편광시키는 단계를 포함한다. 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 평행 또는 상이한 방향일 수 있다.

일 실시예에 따른 피부 촬영 방법에서, 상기 발광소자는 광을 통과시키도록 구성된 개구부를 갖는 몸체 내에 위치하며, 상기 대상체의 피부에 광을 조사하는 단계는 상기 발광소자에 의해 조사된 광을 광 전달 소자에 의해 상기 개구부에 입사시키는 단계를 포함한다. 상기 광 전달 소자는 반사판 또는 광케이블을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 발광소자가 구비된 카메라를 이용하면, 복수 개의 발광소자 세트에 의해 상이한 파장의 광을 순차적으로 조사함으로써 피부의 파장별 정보를 얻을 수 있다. 또한, 편광기를 사용하여 왜곡된 정보를 줄이고, 조사광과 반사광의 편광 방향을 평행 편광, 교차 편광 및 비편광 모드 등으로 조절하면서 정확한 진단을 수행할 수 있다. 나아가, 각각의 발광소자 세트를 별도의 구동 신호에 의해 동작시킴으로써 각 발광소자 세트의 각 파장별로 전기적 특성을 조절하여 동일한 광량을 낼 수 있다.

도 1a는 일 실시예에 따른 발광소자가 구비된 카메라의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'를 잇는 직선을 따른 단면도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라의 개략적인 블록도이다.
도 3은, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광소자들의 예시적인 배치 형태를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광소자들의 또 다른 예시적인 배치 형태를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광소자들의 또 다른 예시적인 배치 형태를 나타내는 평면도이다.
도 6a 및 6b는, 실시예들에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 몸체 내 발광소자와 광 전달 소자의 배치 형태를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 피부 상태 측정 방법에 의해 얻어진 대상체의 파장별 이미지들이다.
도 8은 일 실시예에 따른 피부 상태 측정 방법에 의해 얻어진 반사광의 파장별 세기를 나타내는 그래프이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.

도 1a는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라의 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 A-A'를 잇는 직선을 따른 단면도이다.

도 1a 및 1b를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자가 구비된 카메라는 수광부(10) 및 발광부(20)를 포함한다. 발광부(20)는 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 발광소자(201)를 포함한다. 예컨대, 발광소자(201)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수 개의 발광소자(201)는 순차적으로 광을 조사하도록 구성된다. 예컨대, 복수 개의 발광소자(201)는 시간 구간별로 서로 교대로 점등되면서 광을 조사할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 발광소자(201)에 의해 조사되는 광의 파장은 약 200nm 내지 약 1500nm의 파장 대역 내에서 선택될 수 있다. 도면에서 발광소자(201)들은 수광부(10)를 중심으로 하는 원을 따라 배열되었으나, 이는 예시적인 것으로서, 발광소자(201)의 개수 및 배치 형태와, 각각의 발광소자(201)의 크기 및 형상은 도면에 도시된 것으로 한정되지 않는다.

수광부(10)는, 발광부(20)의 복수 개의 발광소자(201)에 의해 조사된 광이 대상체로부터 반사된 반사광을 수신함으로써 대상체를 촬영하도록 구성된다. 이를 위하여, 수광부(10)는 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD) 기반 촬상 소자, 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor; CMOS) 기반 촬상 소자, 또는 다른 적당한 촬상 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 발광소자(201)에 의한 상이한 파장의 광들이 수광부(10)에 동일한 세기로 수신되도록, 수광부(10)는 발광소자(201)들의 중앙에 위치할 수 있다.

복수 개의 발광소자(201)에 의해 여러 파장의 광이 순차적으로 대상체에 조사되어 반사되는데, 수광부(10)는 각 파장의 반사광들을 순차적으로 각각 수신하여 대상체를 촬영하도록 구성된다. 일 실시예에서, 수광부(10)는 각각의 발광소자(201)와 동기화되어 각 발광소자(201)에 의해 광이 조사되는 시간 동안에 대상체를 촬영하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 복수 개의 발광소자(201)에 대응되는 복수 개의 파장별 이미지가 수광부(10)에 의해 얻어질 수 있다. 다른 실시예에서, 수광부(10)는 각각의 발광소자(201)가 차례로 점등되어 복수 개의 발광소자(201) 전부가 점등되는 동안 연속적으로 대상체를 촬영하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 수광부(10)에서 연속적으로 촬영된 이미지를 후처리함으로써 복수 개의 파장별 이미지가 얻어질 수 있다.

실시예들에 따른, 발광소자가 구비된 카메라는 대상체의 피부를 촬영하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 인간 또는 동물 대상체에 있어서 피부의 반사광은 대상체의 건강 상태에 연관된 여러 가지 정보를 포함할 수 있으며, 피부의 색상, 피부의 탄력도, 피부에 존재하는 잡티나 주름의 개수 및 크기 등은 미용상의 목적으로도 관찰의 대상이 될 수 있다. 실시예들에 따른 발광소자가 구비된 카메라를 이용하면 피부의 파장별 이미지를 얻을 수 있으므로, 피부 내 각종 성분들의 분포나 피부에 인접한 혈관 내의 산소 분포 등을 측정할 수 있다.

예컨대, 피부 내의 수분, 멜라닌(melanin), 지질(lipid), 콜라겐(collagen), 엘라스틴(elastin) 등과, 피부와 인접한 혈관 내에 존재하는 옥시헤모글로빈(oxyhemoglobin) 및 디옥시헤모글로빈(deoxyhemoglobin) 등은 피부에 조사된 특정 파장의 광에 대한 흡수율에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 피부 내의 콜라겐 및 멜라닌 분포, 혈관 내 옥시헤모글로빈 및 디옥시헤모글로빈 분포, 피부 표피층의 두께 및 피부 내 수분량 등은 하기 표 1에 기재된 것과 같이 피부 탄력, 피부 침착(darkness), 과산소증(oxygenation), 나이 및/또는 성별, 탈수 등과 연관되어 있고, 특정 파장 대역에서 피부 반사광의 스펙트럼에 영향을 미친다.

지표	관련 건강상태	대응 파장 대역(nm)
콜라겐	탄력	290 내지 1150
멜라닌	피부 침착	350 내지 750
옥시헤모글로빈	과산소증	550 내지 590
디옥시헤모글로빈	과산소증	410 내지 450
표피층 두께	나이 / 성별	450 내지 650
수분	탈수	250 내지 450750 내지 1150

따라서, 일 실시예에 따른 발광소자가 구비된 카메라에서, 복수 개의 발광소자(201)에 의해 조사되는 광의 파장은 측정하고자 하는 피부 또는 혈관 내 성분의 종류에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 콜라겐, 멜라닌, 옥시헤모글로빈, 디옥시헤모글로빈, 표피층 두께 및 수분 각각을 지표로 하여 이에 대응되는 파장을 갖는 광을 피부에 조사하고, 조사된 광이 피부에서 반사된 반사광의 반사율을 측정함으로써, 피부 또는 혈관 내 해당 성분의 분포를 알아낼 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 실시예들에 따른 발광소자가 구비된 카메라에서 관찰하고자 하는 지표 및 발광소자(201)에 의해 조사되는 광의 파장은 상기 표 1에 개시된 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 특정 지표에 대응되는 파장의 광 외에도 데이터 보정 또는 기타 목적으로 광을 조사하도록 구성된 발광소자(201)가 더 구비될 수도 있다.

일 실시예에서, 수광부(10) 및 발광부(20) 각각은 광의 편광 방향을 조절하도록 구성된 편광기(polarizer)(미도시)를 더 포함한다. 편광기는 편광판, 편광 필터 또는 편광 필름 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 발광부(20)에 의해 조사되는 광 및 수광부(10)에 수신되는 반사광을 특정 방향으로 편광시키도록 구성된다. 각각의 편광기는 수광부(10) 또는 발광부(20)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 수광부(10) 및/또는 발광부(20)에 결합된 편광기는 사용자가 이를 회전시킴으로써 편광 방향을 조절할 수 있도록 구성될 수도 있다. 편광기에 대해서는 도 2를 참조하여 상세히 후술한다.

일 실시예에서, 발광소자가 구비된 카메라는 수광부(10) 및 발광부(20)가 결합된 몸체(30)를 더 포함한다. 몸체(30)에는 외부로부터 수광부(10)에 광이 수신될 수 있도록 하기 위한 제1 개구부(301)가 형성될 수 있다. 또한, 몸체(30)에는 발광부(20)로부터 외부에 광이 조사될 수 있도록 하기 위한 제2 개구부(302)가 더 형성될 수도 있다. 제2 개구부(302)는 발광소자(201)의 개수에 따라 복수 개가 구비될 수도 있으며, 하나의 제2 개구부(302)를 통해 복수 개의 발광소자(201)가 광을 조사하도록 구성될 수도 있다.

또한, 각각의 개구부(301, 302)에는 유리 등 광학적으로 투명한 물질이 결합될 수도 있다.

일 실시예에서, 몸체(30)는 수광부(10) 및 인접 영역을 덮도록 위치한 커버(cover)(303)를 더 포함한다. 이때, 제1 개구부(301)는 수광부(10)와 정렬되도록 커버(303)에 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 발광부(20)는 복수 개의 발광소자(201)를 지지하는 기판(200)을 포함하여, 기판(200)상에 발광소자(201)들이 위치된다. 예를 들어, 기판(200)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(200)은 기판(200)상의 발광소자(201)가 제2 개구부(302)와 정렬되도록 몸체(30) 내에 위치하여 몸체(30)에 결합될 수 있다. 수광부(10) 및 발광부(20)와 몸체(30)의 결합은 공지된 다양한 결합용 부재를 이용하여 수행될 수 있으며, 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 이에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.

도면에 도시되지는 않으나, 실시예들에 따른, 발광소자가 구비된 카메라는 제어 회로 및 전원부 등을 더 포함할 수도 있다. 제어 회로 및 전원부는 수광부(10) 및 발광부(20)와 전기적으로 연결된 상태로 몸체(30) 내에 위치할 수 있다. 전원부는 건전지 형태로 구성될 수도 있으며, 또는 외부의 전력원으로부터 유선 연결을 통해 전력을 수신하도록 구성될 수도 있다.

실시예들에 따른, 발광소자가 구비된 카메라는, 사용자가 쉽게 휴대할 수 있을 정도의 작은 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 몸체(30)의 폭(W)은 약 110mm이며, 몸체(30)의 높이(H)는 약 120mm일 수 있다. 또한, 몸체(30)의 두께(T)는 약 58mm일 수 있다. 또한 일 실시예에서, 수광부(10)를 덮는 커버(303)의 두께(t)는 약 10mm이며, 수광부(10)의 직경(r)은 약 54.5mm일 수 있다. 그러나 전술한 수치들은 단지 예시적인 것으로서, 발광소자가 구비된 카메라의 각 부분의 구체적인 형상 및 치수는 카메라를 구성하는 각 컴포넌트의 크기 및 형상 등에 따라 본 명세서에 기재된 실시예들과 상이하게 결정될 수도 있다.

도 2는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라의 개략적인 블록도이다.

도 2를 참조하면, 발광소자가 구비된 카메라는 수광부(10) 및 발광부(20)에 더하여, 구동부(30) 및 제어부(40)를 포함한다. 도 1을 참조하여 전술한 실시예와 마찬가지로, 발광부(20)는 순차적으로 점등되며 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 발광소자(201)를 포함한다. 또한, 수광부(10)는 복수 개의 발광소자(201)의 광이 대상체에서 반사되어 생성된 반사광을 수신하기 위한 촬상 소자(101)를 포함한다.

일 실시예에서, 수광부(10)는 제1 편광기(102)를 포함하며, 발광부(20)는 제2 편광기(202)를 포함한다. 제1 및 제2 편광기(102, 202)는 이를 통과하는 광을 미리 결정된 특정 방향으로 편광시키도록 구성된다. 본 명세서에서는, 제1 편광기(102)에 의한 편광 방향을 제1 방향으로, 제2 편광기(202)에 의한 편광 방향을 제2 방향으로 지칭한다. 피부에서 반사된 반사광의 편광은 광이 반사되는 위치에 의하여 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 광이 피부 표면에서 반사될 때에는 편광 방향에 변화가 없거나 상대적으로 적고, 광이 피부 내부를 일정 깊이만큼 투과하였다가 반사될 경우에는 입사될 때와 비교하여 편광 방향에 변화가 생긴다. 따라서, 제1 및 제2 편광기(102, 202)에 의한 편광 방향을 적절히 조절함으로써 원하는 피부의 정보를 반사광을 통해 측정할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 방향과 제2 방향은 서로 평행하도록 결정된다. 이때, 발광소자(201)에 의해 조사된 광은 제2 편광기(202)를 통과함으로써 특정 방향으로 편광되어 대상체에 조사된다. 또한, 대상체에서 반사되어 온 반사광이 제1 편광기(102)를 통과함으로써 반사광 중 상기 특정 방향의 성분만이 촬상 소자(101)에 수신된다. 이 경우에는, 피부에서 반사되는 동안 편광 방향에 변화가 없거나 상대적으로 적은 피부의 표면 반사광을 용이하게 검출할 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 방향과 제2 방향은 서로 상이하게 결정된다. 예컨대, 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교하도록 설정될 수도 있다. 이때, 발광소자(201)에 의해 조사된 광은 제2 편광기(202)를 통과함으로써 특정 방향으로 편광되어 대상체에 조사되나, 반사광을 검출할 때는 제1 편광기(102)에 통과시킴으로써 상기 특정 방향과 상이한 편광 방향의 성분만이 촬상 소자(101)에 수신된다. 이 경우에는, 피부 내로 일정 깊이 침투하여 반사됨으로써 편광 방향이 90° 회전되었거나 다른 방식으로 편광 방향에 변화가 생긴 피부의 내부 반사광을 검출할 수 있다.

또 다른 실시예에서는, 제1 및 제2 편광기(102, 202)를 사용하지 않고 모든 방향의 편광 성분을 포함하도록 광을 대상체에 조사하고, 모든 방향의 편광 성분을 포함하는 반사광을 측정하도록 구성될 수도 있다.

구동부(30)는 발광부(20) 및 제어부(40)에 전기적으로 연결되며, 제어부(40)의 제어에 의해 동작되어 복수 개의 발광소자(201)에 점등을 위한 구동 신호를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 구동부(30)는 복수 개의 발광소자(201) 각각에 독립적인 구동 신호를 제공한다. 복수 개의 발광소자(201)는 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성되는데, 피부 촬영 및 상태 측정에 적합한 광량, 파장 변화, 전류 등은 각각의 파장별로 상이할 수 있다. 구동부(30)에서는 각각의 발광소자(201)에 촬영 목적을 위해 최적화된 전기적 특성을 가지는 구동 신호를 개별적으로 전송함으로써, 다수의 파장을 이용한 촬영에서 최적의 측정 결과를 얻도록 할 수 있다.

제어부(40)는 구동부(30) 및 수광부(10)에 전기적으로 연결되며, 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 다른 적당한 처리 수단을 포함하여 구성된다. 예컨대, 제어부(40)는 싱글 보드(single-board) 컴퓨터일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(40)는, 복수 개의 발광소자(201)를 순차적으로 점등시키도록 타이밍이 제어된 구동 신호를 전달하도록 구성부(30)를 제어하며, 또한 복수 개의 발광소자(201)에 의해 조사된 광이 피부에서 반사된 반사광을 수신하도록 수광부(10)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 수광부(10)에 의한 촬상 시간을 각각의 구동 신호와 동기화시킬 수도 있다. 일 실시예에서, 제어부(40)는 수광부(10)에 촬상된 이미지를 처리 수단에 의해 분석함으로써 대상체의 파장별 정보를 획득할 수 있다.

일 실시예에서, 발광소자가 구비된 카메라는 표시부(50)를 더 포함할 수 있다. 표시부(50)는 수광부(10)의 촬상 수단(101)에 의하여 얻어진 대상체의 이미지를 표시할 수 있다. 또한, 표시부(50)는 사용자가 발광소자가 구비된 카메라의 동작을 제어할 수 있도록 하는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface)를 표시할 수도 있다. 표시부(50)는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같은 디스플레이 수단으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광소자들의 예시적인 배치 형태를 나타내는 평면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에서 기판(200)상에 위치하는 복수 개의 발광소자(2011, 2012, 2013, 2014)는 그 종류에 따라 여러 세트로 구분된다. 즉, 발광소자 들은 제1 발광소자(2011)들로 이루어진 제1 세트, 제2 발광소자(2012)들로 이루어진 제2 세트, 제3 발광소자(2013)들로 이루어진 제3 세트 및 제4 발광소자(2014)들로 이루어진 제4 세트로 구분될 수 있다. 각각의 세트는 동일한 종류의 발광소자를 4개씩 포함하여 구성되며, 하나의 세트에 포함되어 동일한 도면부호에 의해 지시되는 발광소자들은 동일한 파장의 광을 조사하도록 구성된다.

각 세트의 발광소자들은 다른 세트의 발광소자와는 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성되며, 4개의 세트들은 각 세트별로 순차적으로 점등된다. 예를 들어, 첫 번째 시간 구간에서 4 개의 제1 발광소자(2011)만이 점등되어 제1 파장의 광을 조사할 수 있다. 다음 시간 구간에서는, 1 발광소자(2011)들이 소등되고, 4개의 제2 발광소자(2012)만이 점등되어 제1 파장과 상이한 제2 파장의 광을 조사할 수 있다. 다음 시간 구간에서는, 제2 발광소자(2012)들이 소등되고, 4개의 제3 발광소자(2013)만이 점등되어 제1 및 제2 파장과 상이한 제3 파장의 광을 조사할 수 있다. 마지막으로, 다음 시간 구간에서는, 제3 발광소자(2013)들이 소등되고, 4개의 제4 발광소자(2014)만이 점등되어 제1 내지 제3 파장과 상이한 제4 파장의 광을 조사할 수 있다.

일 실시예에서, 각 세트에 포함된 발광소자들은 서로 동일한 패턴으로 배열된다. 또한, 이러한 패턴은 수광부(10)에 대하여 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 즉, 발광소자들은 수광부(10)로부터의 각 방향에 대하여 균등하게 발광소자들이 위치하도록 배열된다. 예컨대, 도 4에서 4개의 제1 발광소자(2011)는 수광부(10)를 중심으로 하는 가상의 원을 따라 일정한 간격으로 배치된다. 마찬가지로, 제2 내지 제4 발광소자(2012, 2013, 2014)들도 제1 발광소자(2011)들과 동일한 패턴을 갖도록 배열되며, 다만 제1 발광소자(2011)들의 패턴에 비해 일정 각도만큼 회전된 형상으로 배열된다. 발광소자의 각 세트는 서로 상이한 파장의 광을 조사하므로, 각 세트마다 이에 포함된 발광소자들의 배열 패턴이 상이할 경우 대상체에서는 광의 파장별로 조사되는 광량이나 광의 집속 형태가 달라질 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 각 세트에 포함된 발광소자들의 패턴을 모두 동일하게 함으로써 파장 또는 위치별 측정 오차가 발생하지 않도록 한 것이다.

도 3에 도시된 실시예에서는, 서로 상이한 파장의 광을 조사하는 4 종류의 발광소자들을 이용하여 4개의 발광소자 세트를 구성하였으며, 각각의 세트는 동일한 종류의 발광소자를 4개씩 포함하였다. 그러나, 이는 단지 설명의 편의를 위한 예시적인 것으로서, 발광소자 세트의 개수 및 각 세트에 포함되는 발광소자의 개수는 실시예들에 따라 적절히 결정될 수 있으며 특정 수치에 의해 한정되지 않는다.

도 4는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광소자들의 또 다른 예시적인 배치 형태를 나타내는 평면도이다.

도 4를 참조하면, 도 3과 마찬가지로 기판(200)상에 위치하는 복수 개의 발광소자(2011, 2012, 2013, 2014)는 그 종류에 따라 4개의 세트로 구분된다.

다만, 도 4에 도시된 실시예에서는 각 세트의 발광소자 들을 하나씩 포함하여 이루어진 광원의 단위 셀(2010)이 기판(200) 상에 배열되는 점에서 차이점이 있다. 즉, 각각의 셀(2010)은 하나의 제1 발광소자(2011), 하나의 제2 발광소자(2012), 하나의 제3 발광소자(2013) 및 하나의 제4 발광소자(2014)를 포함하고, 이와 같이 이루어진 단위 셀(2010) 복수 개가 기판(200) 상에 배열된다. 복수 개의 셀(2010)은 수광부(10)에 대하여 대칭적인 형태로 배열될 수 있다.

도 4에 도시된 실시예에서 복수 개의 셀(2010)은 수광부(10)를 중심으로 하는 가상의 원을 따라 일정 간격으로 배열되었다. 그러나, 다른 실시예에서 복수 개의 셀(2010)은 이와 상이한 패턴으로 배열될 수도 있다. 예컨대, 복수 개의 셀(2010)은 기판상에서 서로 직교하는 가로축 및 세로축을 따라 배열된 2차원 어레이 형태로 배치될 수도 있다.

또한, 도 4에 도시된 실시예에서는 서로 상이한 파장의 광을 조사하는 4 종류의 발광소자들을 이용하여 각 셀(2010)을 구성하였고, 이러한 셀(2010) 5개가 배열되었다. 그러나, 이는 단지 설명의 편의를 위한 예시적인 것으로서, 하나의 셀(2010)을 구성하는 발광소자의 종류 및 개수와 셀(2010)의 총 개수는 실시예들에 따라 적절히 결정될 수 있고 특정 수치에 의해 한정되지 않는다.

도 5는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광소자들의 또 다른 예시적인 배치 형태를 나타내는 평면도이다.

도 5를 참조하면, 기판(200)상에는 하나의 멀티칩 패키지(multi chip package)(2020)가 위치하되, 멀티칩 패키지(2020)는 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 발광소자를 포함한다. 예컨대, 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된 4 종류의 칩(chip)(3011, 3012, 3013, 3014)이 리드 프레임(lead frame)(2025)에 실장됨으로써 멀티칩 패키지(2020)를 구성할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예와 비교하면, 도 5에 도시된 실시예는 서로 상이한 파장의 광을 조사하는 발광소자들로 구성된 셀이 단 하나인 것에 해당된다.

도 5에 도시된 발광소자의 개수는 단지 설명의 편의를 위한 예시적인 것으로서, 멀티칩 패키지(2020)를 구성하는 발광소자의 종류의 수는 이와 상이할 수도 있다. 또한, 멀티칩 패키지(2020)는 상이한 파장의 광을 조사하는 복수 개의 발광소자를 포함하되, 멀티칩 패키지(2020) 내에서 각 파장의 광을 조사하는 발광소자의 개수는 단 하나일 수도 있고, 또는 멀티칩 패키지(2020)는 동일한 파장의 광을 조사하는 발광소자를 2 개 이상씩 포함할 수도 있다.

도 6a는, 일 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 몸체 내 발광소자와 광 전달 소자의 배치 형태를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 6a를 참조하면, 본 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광부(20)는 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 발광소자(201) 및 복수 개의 발광소자(201)에 의해 조사된 광의 방향을 제어하기 위한 광 전달 수단을 포함한다. 도 6a에 도시된 실시예에서 광 전달 수단은 반사판(203)으로서, 몸체(30) 내에는 복수 개의 발광소자(201) 및 각 발광소자(201)에 대응되는 복수 개의 반사판(203)이 위치된다. 각 반사판(203)은 발광소자(201)에 의해 조사된 광을 반사하여 몸체(30)의 개구부(302)에 입사시키도록 구성된다. 이를 위하여, 각 반사판(203)은 이의 각도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 각 반사판(203)과 대응되는 발광소자(201)의 위치에 따라서 반사판(203)의 각도는 상이할 수 있다. 그 결과, 복수 개의 발광소자(201)에 의해 조사된 광은 반사판(203)에 의해 반사된 후 개구부(302)의 동일한 위치에 집속되며, 개구부(302)를 통해 몸체(30) 외부의 대상체에 조사될 수 있다.

도 6b는, 또 다른 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 몸체 내 발광소자와 광 전달 소자의 배치 형태를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 6b를 참조하면, 본 실시예에 따른, 발광소자가 구비된 카메라에서 발광부(20)는 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 발광소자(201) 및 복수 개의 발광소자(201)에 의해 조사된 광의 방향을 제어하기 위한 광 전달 수단을 포함한다. 도 6b에 도시된 실시예에서 광 전달 수단은 광 케이블(204)로서, 몸체(30) 내에는 복수 개의 발광소자(201) 및 각 발광소자(201)에 대응되는 복수 개의 광 케이블(204)이 위치된다. 각 발광소자(201)에 의해 조사된 광이 해당 발광소자(201)에 대응되는 광 케이블(204) 내에서 전파되어 몸체(30)의 개구부(302)에 입사됨으로써, 복수 개의 발광소자(201)의 광이 개구부(302)를 통해 몸체(30) 외부의 대상체에 조사될 수 있다.

도 6a 및 6b에 각각 도시된 반사판(203) 및 광 케이블(204)은 광 전달 소자의 예시에 해당되는 것으로서, 다른 실시예에서, 발광소자가 구비된 카메라는 발광소자에 의해 조사된 광의 방향을 제어하기 위한 다른 상이한 광 전달 수단을 포함할 수도 있다. 또한, 도 6a 및 6b에 도시된 실시예에서 수광부(10)의 기능은 도 1을 참조하여 전술한 것과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 자세한 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 실시예들에 따른 발광소자가 구비된 카메라는 대상체의 피부 촬영에 사용될 수 있다. 즉, 서로 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 발광소자를 순차적으로 점등시킴으로써 대상체의 피부에 광을 조사하고, 상기 복수 개의 발광소자에 의해 조사된 광이 대상체의 피부에서 반사되어 생성된 반사광을 수광부에서 수신함으로써 피부를 촬영할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 실시예들에 따른 발광소자가 구비된 카메라를 이용하여 피부 상태를 측정할 수도 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 피부 상태 측정 방법에 의해 얻어진 대상체의 파장별 이미지들이다.

도 7을 참조하면, 도 7의 (a) 내지 (j) 는 각각 407nm, 417nm, 445nm, 470nm, 506nm, 520nm, 561nm, 573nm, 605nm, 및 700nm 파장의 광을 조사하면서 촬영된 파장별 이미지를 나타낸다. 대상체의 피부로부터 각각 도 7의 (a) 내지 (j)와 같은 이미지가 얻어지면, 이미지에서 분석 영역을 선택하고, 선택된 분석 영역에 위치한 픽셀들의 밝기값을 분석할 수 있다. 그 결과, 대상체의 피부의 반사광의 세기를 얻을 수 있으며, 이러한 반사광의 세기는 파장별로 얻어질 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 피부 상태 측정 방법에 의해 얻어진 반사광의 파장별 세기를 나타내는 그래프이다.

도 8에서 가로축은 파장을 나타내며, 세로축은 반사광의 정규화된 세기를 나타낸다. 또한, 도 8에 적색, 녹색 및 청색으로 도시된 그래프들은 각각 피부의 상이한 영역으로부터 얻어진 반사광의 세기를 나타낸다. 도시되는 것과 같이, 대상체의 피부 각 부분의 반사광의 세기가 파장별로 얻어질 수 있다. 표 1과 관련하여 전술한 것과 같이, 콜라겐, 멜라닌, 옥시/디옥시헤모글로빈, 수분 및 표피층 두께 등의 지표는 피부 반사광에서 특정 파장 대역의 스펙트럼에 영향을 미친다. 따라서, 도 8의 그래프를 이용하여 피부 내의 이러한 지표들의 분포나 정도를 측정할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

발광소자들로 이루어진 복수 개의 세트를 포함하고, 피부에 광을 조사하도록 구성된 발광부;
상기 발광부에 의해 조사된 광이 피부에서 반사되어 생성된 반사광을 수신하도록 구성된 수광부;
상기 발광부와 전기적으로 연결되어, 상기 복수 개의 세트 각각에 독립적인 구동 신호를 전송하도록 구성된 구동부; 및
상기 발광부와 결합되며, 복수 개의 발광소자에서 방출된 광을 통과시키도록 구성된 개구부를 갖는 몸체;
를 포함하되,
상기 복수 개의 세트 각각은, 동일한 파장의 광을 조사하도록 구성된 하나 이상의 발광소자를 포함하며,
상기 각 세트는, 순차적으로 광을 조사하도록 구성되고, 다른 세트와 상이한 파장의 광을 조사하도록 구성되고,
상기 각 세트에서 방출되는 광은 다른 세트에서 방출되는 광과 피부 또는 혈관의 서로 다른 특정 성분에 흡수 또는 반사되며,
상기 발광부는 상기 발광소자에 의해 조사된 광을 상기 개구부에 입사시키도록 구성된 광 전달 수단을 포함하고,
상기 광 전달 수단은 상기 복수 개의 발광소자 각각에 대응하는 복수 개의 반사판을 포함하며,
상기 반사판은 대응하는 상기 발광소자에서 방출된 광이 상기 개구부를 향하도록 반사하는 발광소자가 구비된 카메라.
제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 세트는 서로 동일한 패턴으로 배열된 발광소자들을 포함하는, 발광소자가 구비된 카메라.
제 2항에 있어서,
상기 패턴은 상기 수광부에 대하여 대칭적인 형상인, 발광소자가 구비된 카메라.
제 1항에 있어서,
상기 발광부는, 상기 발광소자에 의해 조사되는 광을 제1 방향으로 편광시키도록 구성된 제1 편광기를 더 포함하며,
상기 수광부는, 촬상 소자 및 상기 반사광을 제2 방향으로 편광시켜 상기 촬상 소자에 입사시키도록 구성된 제2 편광기를 포함하는, 발광소자가 구비된 카메라.
제 4항에 있어서,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 평행한, 발광소자가 구비된 카메라.
제 4항에 있어서,
상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 상이한, 발광소자가 구비된 카메라.
제 1항에 있어서,
상기 광 전달 소자는 상기 복수 개의 발광소자에서 방출되는 광이 모두 상기 개구부의 동일한 위치를 거쳐 상기 몸체의 외부로 방출되도록 하는, 발광소자가 구비된 카메라.