JP5774930B2

JP5774930B2 - 肌観察装置

Info

Publication number: JP5774930B2
Application number: JP2011160105A
Authority: JP
Inventors: 和則廣瀬
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: JP2013022253A

Description

本発明は、肌の表面を拡大して撮像するために利用される肌観察装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００４−１８７２４８号公報がある。この公報に記載された肌観察装置において、光軸に近い側の発光素子列から発した光は第1の偏光板を透過して、水平振動方向をもった偏光として被写体に照射される。表面で反射された光は偏光を保っているが、同じ振動方向の第1の偏光板を通過した後、レンズを通って撮像素子で結像する。これに対して、光軸から離れた側の発光素子列から発した光は第２の偏光板を通過して垂直振動方向をもった偏光として、被写体に照射される。そして、表面で反射した光は垂直振動方向の偏光を保っているので、水平方向の第1の偏光板で阻止されて撮像素子には届かない。皮膚内部に入ってから反射される光は第1の偏光板を通過して撮像素子に達する。従って、光軸に近い側の発光素子列が発光したときは表面反射光を活用した照明モードであるキメモード、光軸から離れた側の発光素子列が点灯した場合は表面反射光を除去したシミモードとなる。

特開２００４−１８７２４８号公報

しかしながら、前述した従来の肌観察装置にあっては、発光素子からの光が、偏光板を通して被写体に直接照射されているので、被写体に照明を近づければ近いづける程、照明にムラが発生し易く、近接照明が難しいといった問題点がある。また、肌を観察する場合に、肌のキメとシミを観察するにあたって、照明角度を変える必要があるが、従来にあっては、発光素子からの光出射方向を変えるにあたって、発光素子列を外側に向かって多重にする必要がある。これらのことは、装置の小型化を難しくしている。

本発明は、近接照明を可能にし、発光素子毎に照射角度の変更を容易にして、小型化及び薄型化を容易にした肌観察装置を提供することを目的とする。

本発明は、照明によって肌の状態を観察するための肌観察装置において、
肌を照らす複数の発光素子と、
発光素子と肌との間の光軸上に配置されて、発光素子からの光を透過させる偏光フィルタと、
発光素子によって照らされた肌からの反射光を受光して肌を撮像する撮像素子と、
肌からの反射光を撮像素子に集光させる結像光学部と、
発光素子と偏光フィルタとの間の光軸上に配置され、発光素子と一対一の関係を有する複数のミラーと、を備えたことを特徴とする。

この肌観察装置において、発光素子から出射される光はミラーで反射した後、肌に照射されるので、照明にムラが発生し難く、肌に照明を近づけるような近接照明が可能になる。さらに、肌のキメとシミを観察するにあたって、照明角度を変える必要があるが、本発明にあっては、発光素子とミラーとが一対一の関係を有しているので、ミラーの光反射角度を変えるだけで、肌のキメとシミを観察する際の異なる照明角度を容易に作り出すことができる。この場合、照明角度を変えるにあたって、発光素子の配列を多重にする必要がなくなるので、装置の小型化及び薄型化に寄与する。

また、ミラーは、光軸が通る位置が山部又は谷部になる断面Ｖ字状の反射面を有すると好適である。
ミラーによって照明のムラを無くす場合であっても、照明の中心部分では高い輝度が出現することがあり、特に、照明を肌に近づければ近づける程、顕著になるが、このような構成のミラーを採用することで、照明の中央部分の輝度を低下させ、これによって、より均一な照明を達成させることができる。このことは、近接照明を達成させる上で極めて効果的である。

また、ミラー及び発光素子は結像光学部の光軸の周囲に配置され、発光素子は、径方向でミラーの外方に配置され、各発光素子は、その光軸が結像光学部の光軸に対して直交する面に平行に配列されていると好適である。
このような構成を採用すると、ミラー及び発光素子を同一平面上に配置させることができ、これによって、発光素子から肌までの照射距離を短くすることなく、ミラー及び発光素子の設置スペースの高さを必要最小限に抑えることができる。

また、偏光フィルタは、結像光学部の光軸を中心として、内側に配置された第１の偏光フィルタ部と、第１の偏光フィルタ部の外側に配置され、第１の偏光フィルタ部に対して９０度の光位相差をもった第２の偏光フィルタ部と、を有し、複数の発光素子は、第１の光源部と第２の光源部を構成し、第１の光源部からの光は、第１の偏光フィルタ部を通った後に肌で反射して、第１の偏光フィルタ部に再度入射させられ、第２の光源部からの光は、第２の偏光フィルタ部を通った後に肌で反射して、第１の偏光フィルタ部に入射させられ、第１の光源部は、電球色の発光素子であり、第２の光源部は、昼光色の発光素子であると好適である。
このような構成によって、第１の光源部により肌のキメを観察することができ、第２の光源部によって肌のシミを観察することができる。そして、肌のキメ観察に電球色の発光素子を利用し、肌のシミ観察に昼光色の発光素子を利用することで、肌の状態をより効果的に観察することができる。

本発明によれば、近接照明を可能にし、発光素子毎に照射角度の変更を容易にして、小型化及び薄型化が容易になる。

本発明に係る肌観察装置に適用される撮像照明ユニットを示す分解斜視図である。図４のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。撮像照明ユニットの斜視図である。撮像照明ユニットの底面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る肌観察装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

肌観察装置には、ハンディタイプ又は据え置きタイプがあり、何れのタイプであっても、図１〜図４に示されるような撮像照明ユニットＵを備えている。この撮像照明ユニットＵは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子や照明を備えており、撮像された肌Ｓの状態は、画像としてモニター（図示せず）に映し出される。

図１及び図２に示されるように、ハウジング１０内に格納される撮像照明ユニットＵは、ユニット本体部１と、ユニット本体部１に固定されて照明の偏光を可能にする偏光フィルタ２と、余剰な光を規制するためのマスク３と、を備えている。そして、ハウジング１０は、撮像照明ユニットＵを内部に固定させるために円筒形状をなす胴部１０ａと、肌Ｓに先端を圧着させるために円錐台形状をなす遮光部１０ｂと、からなる。この遮光部１０ｂの先端には円形の肌観察口１０ｃが形成されている。

図１〜図４に示されるように、ユニット本体部１は、薄形すなわち扁平な略八角形の板状をなす樹脂製のベース部４と、ベース部４の外周に等間隔で配置されてベース部４の中心に向けて光を出射させる複数（８個）の発光素子としてのＬＥＤ５と、ＬＥＤ５からの光をハウジング１０の肌観察口１０ｃに向けて反射させるためのミラー１２と、ベース部４の中央で肌Ｓからの反射光が通過する開口部４ａ内に組み込まれた結像光学部としての結像レンズ７と、結像レンズ７の光軸Ｌ上でベース部４に固定された撮像素子としてのＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサ８と、を有している。

ベース部４の底面４ｂには、開口部４ａを中心として径方向に延在する８本の凹部１１が形成されている。各凹部１１内には、ミラー１２が配置され、各凹部１１の径方向における外端にはＬＥＤ５が配置されている。そして、各ＬＥＤ５から出射された光は、ミラー１２で反射して肌Ｓを照らす。

ＬＥＤ５と肌Ｓとの間、具体的にはＬＥＤ５と偏光フィルタ２との間の光軸上に配置されたミラー１２は、凹部１１内で一対一の関係を有し、各ＬＥＤ５は、基板５ａに取り付けられており、この基板５ａは、ベース部４の周面に形成された基板収容凹部４ｃ内にセットされ、ネジ１３によって固定されている。各ミラー１２は、反射面が肌Ｓ側に向くようにベース部４の凹部１１の底面に貼り付けられ、断面Ｖ字状の反射面１２ｂを有している。このミラー１２にあっては、凹部１１内でＬＥＤ５の光軸が通る位置に山部１２ａが配置され、偏光フィルタ２側に突出するようなＶ字形状になっている。山部１２ａは、ＬＥＤ５の光軸と結像レンズ７の光軸Ｌとからなる平面上に含まれている。なお、山部１２ａではなく谷部が配置されてもよい。

ミラー１２によって、ＬＥＤ５による照明のムラを無くす場合であっても、照明の中心部分では高い輝度が出現することがあり、特に、照明を肌Ｓに近づければ近づける程、顕著になるが、このような構成のミラー１２を採用することで、照明の中央部分の輝度を低下させ、これによって、より均一な照明を達成させることができる。このようなミラー１２の形状は、近接照明を達成させる上で極めて効果的である。

ベース部４上で一対一の関係をもって環状に配置されたミラー１２及びＬＥＤ５は、周方向で等間隔に配置され、ＬＥＤ５は、径方向でミラー１２の外方に配置され、各ＬＥＤ５は、出射する光軸が結像レンズ７の光軸Ｌに対して直交する面と平行となるように、結像レンズ７の光軸Ｌに対して直交する同一の平面上に配列されている。このような構成を採用すると、ミラー１２とＬＥＤ５とを同一平面上に配置させることができ、これによって、ミラー１２及びＬＥＤ５の設置スペースの高さすなわち凹部１１の深さを必要最小限に抑えることができ、ベース部４の肉厚を薄くすることができる。

撮像照明ユニットＵは、肌Ｓのキメとシミの観察を可能にしている。肌Ｓのキメをより効果的に観察するために、電球色（色温度約３０００Ｋ）のＬＥＤ５Ａが４個利用される。肌表面に近い色を照射することで、反射光を強く感じることができる。肌Ｓのシミをより効果的に観察するために、昼光色（色温度約６５００Ｋ）のＬＥＤ５Ｂが４個利用される。特に、昼光色はシミの色（褐色）の補色関係となるので効果が高い。そして、ＬＥＤ５は、第１の光源部としてのキメ観察用のＬＥＤ５Ａと、第２の光源部としてのシミ観察用のＬＥＤ５Ｂと、からなり、キメ観察用のＬＥＤ５Ａとシミ観察用のＬＥＤ５Ｂは、周方向で交互に配置されている。同様に、キメ観察用のミラー１２Ａとシミ観察用のミラー１２Ｂも、周方向で交互に配置されている。

さらに、光が肌Ｓに照射される場合、光軸Ｌに対する光の入射角度がキメ観察用とシミ観察用とで異なる。キメ観察用のミラー１２Ａは、光軸Ｌに対する入射角αが１６．５±５°になるようにベース部４の底面４ｂに接着され、シミ観察用のミラー１２Ｂも、光軸Ｌに対する入射角βが２７±３°になるようにベース部４の底面４ｂに接着されている。入射角α，βは、ミラー１２の山部１２ａで光が反射したことを想定して決定される。

このような構成のユニット本体部１には、凹部１１を塞ぐようにして偏光フィルタ２がベース部４の底面４ｂに接着されている。この偏光フィルタ２は、ベース部４の底面４ｂに沿って延在する。

偏光フィルタ２は、結像レンズ７の光軸Ｌを中心とした内側に配置されてＰ波を偏光するための第１の偏光フィルタ部２Ａと、第１の偏光フィルタ部２Ａの外側に配置されてＳ波を偏光するために、第１の偏光フィルタ部２Ａに対して９０度の光位相差をもった第２の偏光フィルタ部２Ｂと、からなる。そして、第１の偏光フィルタ部２Ａと第２の偏光フィルタ部２Ｂとは、結像レンズ７の光軸Ｌに対して直交する同一の平面上に配置されている。

キメ観察用のミラー１２Ａからの光は、電球色であり、第１の偏光フィルタ部２Ａを通った後に肌Ｓで反射して、第１の偏光フィルタ部２Ａに再度入射させられ、開口部４ａ内の結像レンズ７を介してＣＭＯＳイメージセンサ８で撮像される。また、シミ観察用のミラー１２Ｂからの光は、昼光色であり、第２の偏光フィルタ部２Ｂを通った後に肌Ｓで反射して、第１の偏光フィルタ部２Ａに入射させられ、開口部４ａ内の結像レンズ７を介してＣＭＯＳイメージセンサ８で撮像される。

具体的に、偏光フィルタ２は、フィルタ機能をもった一枚の基材から第１及び第２の偏光フィルタ部２Ａ，２Ｂを打ち抜くことで成形される。第２の偏光フィルタ部２Ｂの中央で十文字状に打ち抜かれた部分が第１の偏光フィルタ部２Ａをなし、この十文字部２Ａを、９０度回動させて、第２の偏光フィルタ部２Ｂの打ち抜き穴２ａ内に戻すことで、十文字部２Ａの周囲に第２の偏光フィルタ部２Ｂが配置されることになる。

このような構成を採用することで、偏光フィルタ２を一枚の基材から容易に作り出すことができる。そして、第１の偏光フィルタ部２Ａが十文字状に形成されているので、確実に９０度回動させることができ、９０度の光位相差をもった２種類の偏光フィルタ部２Ａ，２Ｂを略同一平面上に配置させることができる。

さらに、偏光フィルタ２から余剰な光が漏れ出ることを防止するためのマスク３が偏光フィルタ２に貼り付けられている。このマスク３には、凹部１１の一部を開放するように形成された開口部３ａが形成されている。従って、マスク３を採用することで、ミラー１２で反射されずに肌Ｓに入射される光をできるだけカットすることができるので、照明を肌Ｓに近づけても、余剰な光が結像レンズ７内に入射することが適切に回避され、近接照明であっても明るくぼやけた画像になることがなくなる。

このような肌観察装置において、ＬＥＤ５から出射される光はミラー１２で反射した後、肌Ｓに照射されるので、照明にムラが発生し難く、肌Ｓに照明を近づけるような近接照明が可能になる。さらに、肌Ｓのキメとシミを観察するにあたって、照明角度を例えば、入射角α（１６．５±５°）と入射角β（２７±３°）に設定する必要があるが、ＬＥＤ５とミラー１２とが一対一の関係を有しているので、ミラー１２の光反射角度を変えるだけで、肌Ｓのキメとシミを観察する際の異なる照明角度を容易に作り出すことができる。この場合、照明角度を変えるにあたって、ＬＥＤ５の配列を多重にする必要がなくなるので、装置の小型化及び薄型化に寄与する。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、山部を湾曲させてもよい。また、ミラーの反射面を湾曲させてもよい。入射角の異なる第３の光源部を備えてもよい。

Ｕ…撮像照明ユニット、Ｓ…肌、２…偏光フィルタ、２Ａ…第１の偏光フィルタ部（十文字部）、２Ｂ…第２の偏光フィルタ部、４…ベース部、４ａ…ベース部の開口部、５…ＬＥＤ（発光素子）、５Ａ…第１の光源部、５Ｂ…第２の光源部、７…結像光学部（結像レンズ）、８…撮像素子、１１…凹部、１２…ミラー。

Claims

照明によって肌の状態を観察するための肌観察装置において、
前記肌を照らす複数の発光素子と、
前記発光素子と前記肌との間の光軸上に配置されて、前記発光素子からの光を透過させる偏光フィルタと、
前記発光素子によって照らされた前記肌からの反射光を受光して前記肌を撮像する撮像素子と、
前記肌からの反射光を前記撮像素子に集光させる結像光学部と、
前記発光素子と前記偏光フィルタとの間の光軸上に配置され、前記発光素子と一対一の関係を有する複数のミラーと、を備えたことを特徴とする肌観察装置。
前記ミラーは、前記光軸が通る位置が山部又は谷部になる断面Ｖ字状の反射面を有することを特徴とする請求項１記載の肌観察装置。
前記ミラー及び前記発光素子は前記結像光学部の光軸の周囲に配置され、前記発光素子は、径方向で前記ミラーの外方に配置され、前記各発光素子は、その光軸が前記結像光学部の光軸に対して直交する面に平行に配列されていることを特徴とする請求項１又は２記載の肌観察装置。
前記偏光フィルタは、前記結像光学部の前記光軸を中心として、内側に配置された第１の偏光フィルタ部と、前記第１の偏光フィルタ部の外側に配置され、前記第１の偏光フィルタ部に対して９０度の光位相差をもった第２の偏光フィルタ部と、を有し、
前記複数の発光素子は、第１の光源部と第２の光源部を構成し、
前記第１の光源部からの光は、前記第１の偏光フィルタ部を通った後に前記肌で反射して、前記第１の偏光フィルタ部に再度入射させられ、
前記第２の光源部からの光は、前記第２の偏光フィルタ部を通った後に前記肌で反射して、前記第１の偏光フィルタ部に入射させられ、
前記第１の光源部は、電球色の発光素子であり、前記第２の光源部は、昼光色の発光素子であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の肌観察装置。