JP5538983B2

JP5538983B2 - 肌観察装置

Info

Publication number: JP5538983B2
Application number: JP2010085743A
Authority: JP
Inventors: 迫秀隆大; 田誠豊
Original assignee: ショットモリテックス株式会社
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: WO2011125936A1; JP2011215511A; CN102695976A

Description

本発明は、被観察物となる肌に当接させた観察孔を通して、肌を拡大して撮像する肌観察装置に関する。

肌観察装置は、コスメティックサロン（化粧品店）などで顧客の肌に応じた最適なスキンケア製品を販売する販促ツールとして用いられている。
従来の肌観察装置は、一般に、先端に観察孔が形成されたドーム状の観察ヘッドを備えており、この観察ヘッドを頬、こめかみ、眼の下など肌を観察しようとする任意の部位に当てることにより、顧客の肌の様子を拡大観察するものである。

この場合に、皮膚表面で反射された表面反射光には肌あれや肌理（キメ）などの皮膚の表面状態の情報が含まれ、皮膚の内部で散乱された内面反射光にはシミ・クスミなどの肌の内部状態の情報が含まれている。

このため、従来の肌観察装置は、観察ヘッドに形成された観察孔に対して照明光を照射する光源を備えた照明系と、被観察物からの反射光画像を取り込む撮像素子を備えた撮像光学系を備えている（特許文献１参照）。
そして、照明系は、光源から照射された光を非偏光状態のまま照射する皮膚表面照明系と、光源から照射された光を偏光子により直線偏光状態にして照射する皮下観察照明系の二つの照明系を備え、撮像光学系には皮下観察照明系の偏光子に対して直交ニコルに配された検光子が配されている。

これによれば、いずれの光源から照射された光も皮膚表面及び皮下で反射され、皮膚表面で反射される場合は偏光状態が維持され、皮下で反射される光は散乱して偏光状態が変化する。
そして、皮膚表面照明系の光源から照射された光は皮膚表面及び皮下で反射され、非偏光状態のまま検光子を透過して撮像そしに達するが、皮下反射光に比して皮膚表面反射光の強度が圧倒的に大きいので、撮像素子では、皮膚表面からの反射光による画像が撮像され、主として肌あれや肌理（キメ）などの皮膚表面状態が映し出される。
一方、皮下照明系の光源から照射された光は、直線偏光化されて皮膚に照射されるので、偏光状態が維持されている皮膚表面からの反射光は直交ニコルの関係にある検光子で遮断され、偏光状態が変化した皮下からの反射光のみが検光子を通過して撮像されるので、その画像には主としてシミ・クスミなどの肌の内部状態が映し出される。

ところで、このようにして皮膚表面の静止画像と、皮下の静止画像を撮像する場合に、従来はまず、皮膚表面照明系の点灯スイッチをＯＮした状態でモニタ画像を見ながら構図が決まったところでシャッターボタンを押すことにより皮膚表面静止画像を取り込み、次いで、皮膚表面照明系を消灯させ、皮下照明系の点灯スイッチをＯＮした状態でモニタ画像を見ながら構図が決まったところで再度シャッターボタンを押すことにより皮下静止画像を取り込まなければならず、操作が煩雑になる。

すなわち、従来は、一枚の画像を取り込むたびに、光源の点灯スイッチをＯＮさせて撮像素子から出力される画像を見ながら構図を決めた後、シャッターボタンを押すという少なくとも２アクションの操作を要するのが一般的であった。
このため、ボタン操作を繰り返す間に肌に当てている肌観察装置が動いてしまうおそれがあり、例えば皮膚表面静止画像と皮下静止画像を対比して説明する必要を生じても、撮像位置が異なるため画像同士を対比できないという問題があった。

特許第３９８０７２２号公報

そこで本発明は、面倒なボタン操作を行うことなく１アクションで皮膚表面照明系及び皮下照明系を個別に点灯して各画像を連続的に撮像できるようにすることを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、観察対象となる肌に当接させる観察ヘッドに観察孔が形成され、前記観察ヘッドの内側に、観察孔に対して照明光を照射する光源を備えた照明系と、被観察物からの反射光画像を取り込む撮像素子を備えた撮像光学系が配され、前記照明系の光源の点灯タイミングと撮像素子による画像取込タイミングをコントロールする制御装置を備えた肌観察装置において、前記照明系には、光源から照射された光を非偏光状態のまま照射する皮膚表面照明系と、光源から照射された光を偏光子により直線偏光状態にして照射する皮下観察照明系とを備え、前記撮像光学系には皮下観察照明系の偏光子に対して直交ニコルに配された検光子が配され、前記制御装置は、少なくとも、皮膚表面照明系の光源のみを点灯させる皮膚表面照明モード及び皮下照明系の光源のみを点灯させる皮下照明モードの二つの照明モードを予め設定した順序で切り換える照明モード切換手段と、スタートスイッチが押されることによりトリガー信号が発せられたときに、静止画像を取り込んだ後、前記照明モード切換手段により照明モードを切り換えながら、偏光状態の異なる光を順次照射させて、各照明モードの静止画像を連続的に取り込む静止画像連続取込手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、観察ヘッドを皮膚に当接させた状態で、スタートスイッチを押すことによりトリガー信号を出力させると、照明順序設定手段に設定された点灯順序で、例えば、皮膚表面照明系及び皮下照明系の光源を同時に点灯させるプレビュー照明モードと、皮膚表面照明系の光源のみを点灯させる皮膚表面照明モードと、皮下照明系の光源のみを点灯させる皮下照明モードで順に照明される。
このとき、静止画像連続取込手段により、各照明モードで静止画像の取り込みが終了すると、次の照明モードに切り替えられて再び静止画像が取り込まれる。
すなわち、トリガー信号を出力させるスタートスイッチを押す１アクションで夫々の照明モードにおける静止画像が連続して取り込まれるので、撮像中にボタン操作を行うことにより照明ヘッドが動くおそれもない。

本発明に係る肌観察装置の一例を示す説明図。光源の配列状態を示す説明図。各照明モードを示す説明図。画像処理手順を示すフローチャート。他の実施形態を示すフローチャート。さらに他の実施形態を示すフローチャート。

本例の肌観察装置は、面倒なボタン操作を行うことなく１アクションで皮膚表面照明系及び皮下照明系を個別に順次点灯して各画像を連続的に撮像できるようにするという目的を達成するために、観察対象となる肌に当接させる観察ヘッドに観察孔が形成され、前記観察ヘッドの内側に、観察孔に対して照明光を照射する光源を備えた照明系と、被観察物からの反射光画像を取り込む撮像素子を備えた撮像光学系が配され、前記照明系の光源の点灯タイミングと撮像素子による画像取込タイミングをコントロールする制御装置を備えた肌観察装置において、前記照明系には、光源から照射された光を非偏光状態のまま照射する皮膚表面照明系と、光源から照射された光を偏光子により直線偏光状態にして照射する皮下観察照明系とを備え、前記撮像光学系には皮下観察照明系の偏光子に対して直交ニコルに配された検光子が配され、前記制御装置は、少なくとも、皮膚表面照明系の光源のみを点灯させる皮膚表面照明モード及び皮下照明系の光源のみを点灯させる皮下照明モードの二つの照明モードを予め設定した順序で切り換える照明モード切換手段と、スタートスイッチが押されることによりトリガー信号が発せられたときに、静止画像を取り込んだ後、前記照明モード切換手段により照明モードを切り換えながら、偏光状態の異なる光を順次照射させて、各照明モードの静止画像を連続的に取り込む静止画像連続取込手段と、を備えた。

図１に示す肌観察装置１は、観察対象となる肌に当接させる観察ヘッド２に観察孔３が形成され、前記観察ヘッド２の内側に、観察孔３に対して照明光を照射する光源４Ｐ、４Ｓを備えた照明系５と、被観察物からの反射光画像を取り込む撮像素子７を備えた撮像光学系８が配されている。
照明系５は、光源４Ｐから照射された光を非偏光状態のまま照射する皮膚表面照明系５Ｐと、光源４Ｓから照射された光を偏光子６Ｓにより直線偏光状態にして照射する皮下観察照明系５Ｓの２系統を備え、偏光子６Ｓは光源４Ｓから観察孔３に至る照明光路Ｌ上に配されている。

撮像光学系８は、観察孔３から撮像素子７に至る撮像光軸Ｘ上に、皮下観察照明系５Ｓの偏光子６Ｓに対して直交ニコルに配された検光子６Ａ及び結像レンズ９が配されると共に、前記撮像素子７としてＣＣＤ又はＣ−ＭＯＳなどの固体撮像素子が配されている。
そして、図２に示すように、撮像光軸Ｘを中心に、前記各光源４Ｐ、４ＳとなるＬＥＤなどの発光素子が環状に配された構成となっている

また、肌観察装置１のケーシング１Ｃ内に配された制御装置１０に、照明系５の各光源４Ｐ、４Ｓと、撮像光学系８の撮像素子７が接続され、当該制御装置１０により各光源４Ｐ、４Ｓの点灯タイミングと撮像素子７による画像取込タイミングがコントロールされると共に、制御装置の出力がディスプレイ１１に接続されて、撮像素子７により撮像されている画像がリアルタイムでディスイプレイ１１に映し出されるようになっている。

制御装置１０は、プレビュー照明モードＭ_１、皮膚表面照明モードＭ_２及び皮下照明モードＭ_３の三つの照明モードを予め設定した順序で切り換える照明モード切換手段１２と、スタートスイッチが押されてトリガー信号が発せられたときに前記照明モード切換手段１２により照明モードを切り換えながら、各照明モードの静止画像を連続的に取り込む静止画像連続取込手段１３を備えている。

プレビュー照明モードＭ_１では、図３（ａ）に示すように、各照明系５Ｐ及び５Ｓの光源４Ｐ及び４Ｓが同時に点灯されるので、主として皮膚表面の起伏や細かな皺が強調される皮膚表面画像と、主として皮膚色のベースとなる皮下静止画像を重畳した画像が観察される。
この場合、双方の光源４Ｐ及び４Ｓから光が照射されるので、最も明るい画像が得られ、太陽光（自然光）で観察した状態に近い画像が得られる。また、最終的に検光子６Ａを透過して撮像素子８に達するので、皮膚表面で生ずるギラつきやハレーションが観察されることもない。

皮膚表面照明モードＭ_２では、図３（ｂ）に示すように皮膚表面照明系５Ｐの光源４Ｐのみが点灯され、その光は、偏光子を透過せず非偏光状態のまま肌に照射されるので、皮膚表面からの反射光は非偏光状態のまま検光子６Ａを透過して撮像素子に達する。
その結果、主として皮膚表面の起伏や細かな皺が強調され、皮下の色素情報が消失された皮膚表面画像が観察されることとなる。

さらに、皮下照明モードＭ_３では、図３（ｃ）に示すように皮下照明系５Ｓの光源４Ｓのみが点灯され、検光子６Ａに対して直交ニコルの偏光子６Ｓを透過して肌に照射されるので、偏光状態が維持されている皮膚表面からの反射光は検光子６Ａで遮断され、偏光状態が変化した皮下からの反射光のみが検光子６Ａを透過する。
その結果、主として皮下の色素情報のみが強調され、皮膚表面の起伏や細かな皺などの表面情報が消失された皮下画像が観察され、皮膚表面に現れるシミやクスミはもちろんのこと、皮膚表面に現れない色素沈着まで映し出される。

図４は制御装置１０による制御手順を示すフローチャートである。
メインスイッチ（図示せず）がオンされると処理が実行開始され、まずステップＳＴＰ１でプレビュー照明モードＭ_１に設定されると、各照明系５Ｐ及び５Ｓの光源４Ｐ及び４Ｓが同時に点灯され、ステップＳＴＰ２で撮像光学系８がオンされて撮像素子７から出力された動画像がディスプレイ１１に映し出される。
この状態で、肌観察装置１の観察ヘッド２を顧客の肌に当てれば、双方の光源４Ｐ及び４Ｓから光が照射されるので、最も明るい画像が映し出され、太陽光（自然光）で観察した場合に近い画像が得られる。

そして、ステップＳＴＰ３で静止画の取込を開始するスタートスイッチ（図示せず）が押されるまでの間、観察ヘッド２を動かしながら構図を決定する。
スタートスイッチが押されてトリガー信号が出力されるとステップＳＴＰ４ヘ移行し、まず、プレビュー照明モードＭ_１によるプレビュー静止画像が撮像され、メモリ１４のプレビュー画像記録領域Ｒ_１に記録される。

次いで、ステップＳＴＰ５で皮膚表面照明モードＭ_２に切り換えられ、皮膚表面照明系５Ｐの光源４Ｐが点灯されたまま皮下照明系５Ｓの光源４Ｓが消灯され、ステップＳＴＰ６で皮膚表面静止画像が撮像され、メモリ１４の皮膚表面静止画像記録領域Ｒ_２に記録される。

さらに、ステップＳＴＰ７で皮下照明モードＭ_３に切り換えられて、皮膚表面照明系５Ｐの光源４Ｐが消灯されて皮下照明系５Ｓの光源４Ｓが再点灯され、ステップＳＴＰ８で皮下静止画像が撮像され、メモリ１４の皮下静止画像記録領域Ｒ_３に記録される。
そして、ステップＳＴＰ９でメインスイッチがオフされれば処理を終了し、オフされなければステップＳＴＰ１に戻る。

ここで、ステップＳＴＰ１、ステップＳＴＰ５、ステップＳＴＰ７の処理が照明モード切換手段１２であり、ステップＳＴＰ４、テップＳＴＰ６、ステップＳＴＰ８の処理が静止連続撮像手段１３、ステップＳＴＰ２の処理が動画出力手段である。

以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
肌観察装置１のメインスイッチを押して、観察ヘッド２の観察孔３を顧客の肌などに当て、肌の拡大画像をディスプレイに映し出し、これを見ながら撮像する部分を探し出して構図を決め、スタートスイッチを押せば、プレビュー照明モードＭ_１によるプレビュー静止画像と、皮膚表面照明モードＭ_２による皮膚表面静止画像と、皮下照明モードＭ_３による皮下静止画像が連続的に撮像される。

この間、何らの操作を必要とせず、また、自動的に照明を切り換えることにより短時間で連続画像取込が可能となるので、同一撮像箇所に肌観察装置を当てた状態で照明モードの異なる複数の静止画像を取り込むことができ、各画像を対比する場合などに極めて好都合である。

上述の説明では、プレビュー照明モードＭ_１、皮膚表面照明モードＭ_２及び皮下照明モードＭ_３の三種類の照明モードをこの順で点灯させる一つの照明コースで静止画像を撮像する場合について説明したが、この照明コースの他に、任意の２種類の照明モードの点灯順序を設定した照明コースを登録し、照明コースを随時選択できるようにしても良い。

この場合、照明モード切換手段１２に、例えば、プレビュー照明モードＭ_１、皮膚表面照明モードＭ_２及び皮下照明モードＭ_３の三種類の照明モードをこの順で点灯させる照明コースＣ_１と、プレビュー照明モードＭ_１及び皮膚表面照明モードＭ_２をこの順で点灯させる照明コースＣ_２と、プレビュー照明モードＭ_１及び皮下照明モードＭ_３をこの順で点灯させる照明コースＣ_３が登録されている。
そして、予め、どの照明コースＣ_１〜Ｃ_３で画像を取り込むかを所定のスイッチ（図示せず）により選定して置く。

図５はその処理手順を示すフローチャートである。なお、図４のフローチャートと重複するステップは同一符号を付して詳細説明を省略する。
ステップＳＴＰ３でスタートボタンが押されると、ステップＳＴＰ３Ａで照明コースが読み出される。
このとき、照明コースＣ_１が選定されていれば、実施例１と同様、ステップＳＴＰ４〜ステップＳＴＰ９の処理が行われ、プレビュー照明モードＭ_１、皮膚表面照明モードＭ_２及び皮下照明モードＭ_３の三種類の照明モードにおける静止画が取り込まれる。

照明コースＣ_２が選定されていれば、ステップＳＴＰ１０〜ステップＳＴＰ１２で、プレビュー照明モードＭ_１及び皮膚表面照明モードＭ_２の二種類の照明モードにおける静止画が取り込まれる。

具体的には、ステップＳＴＰ１０ヘ移行し、まず、プレビュー照明モードＭ_１によるプレビュー静止画像が撮像され、メモリ１４のプレビュー画像記録領域Ｒ_１に記録される。
次いで、ステップＳＴＰ１１で皮膚表面照明モードＭ_２に切り換えられ、皮膚表面照明系５Ｐの光源４Ｐが点灯されたまま、皮下照明系５Ｓの光源４Ｓが消灯され、ステップＳＴＰ１２で皮膚表面静止画像が撮像され、メモリ１４の皮膚表面静止画像記録領域Ｒ_２に記録される。

照明コースＣ_３が選定されていれば、ステップＳＴＰ１３〜ステップＳＴＰ１５で、プレビュー照明モードＭ_１及び皮下照明モードＭ_３の二種類の照明モードにおける静止画が取り込まれる。
具体的には、ステップＳＴＰ１３ヘ移行し、まず、プレビュー照明モードＭ_１によるプレビュー静止画像が撮像され、メモリ１４のプレビュー画像記録領域Ｒ_１に記録される。
次いで、ステップＳＴＰ１４で皮下照明系５Ｓの光源４Ｓが点灯されたまま、皮膚表面照明系５Ｐの光源４Ｐが消灯され、皮下照明モードＭ_３に切り換えられて、ステップＳＴＰ１５で皮下静止画像が撮像され、メモリ１４の皮下静止画像記録領域Ｒ_３に記録される。

本例においては、ステップＳＴＰ１、５、７、１１、１４の処理が照明モード切換手段１２であり、ステップＳＴＰ４、６、８、１０、１２、１３、１５の処理が静止連続撮像手段１３、ステップＳＴＰ２の処理が動画出力手段である。
また、本例においては、いずれの照明コースＣ_１〜Ｃ_３が選択されても、スタートスイッチを押すだけで、夫々の照明モード下における静止画像を連続的に撮像できる。

実施例１及び２はいずれも、プレビュー照明モードＭ_１、皮膚表面照明モードＭ_２及び皮下照明モードＭ_３の三種類の照明モードを用いる場合であるが、本例では、皮膚表面照明系５Ｐ及び皮下照明系５Ｓを同時点灯することなく、皮膚表面照明系５Ｐを点灯させることにより皮膚表面照明モードＭ_２とプレビュー照明モードＭ_１を兼用させている。

図６はその処理手順を示すフローチャートである。
本例では、メインスイッチ（図示せず）がオンされると処理が実行開始され、まずステップＳＴＰ２１で皮膚表面照明モードＭ_２に設定されると、皮膚表面照明系５Ｐの光源４Ｐのみが点灯され、ステップＳＴＰ２２で撮像光学系８がオンされて撮像素子７から出力された動画像がディスプレイ１１に映し出される。

そして、ステップＳＴＰ２３で静止画の取込を開始するスタートスイッチ（図示せず）が押されるまでの間、観察ヘッド２を動かしながら構図を決定する。
スタートスイッチが押されるとステップＳＴＰ２４ヘ移行し、まず、皮膚表面照明モードＭ_２による皮膚表面静止画像が撮像され、メモリ１４の画像記録領域Ｒ_２に記録される。

次いで、ステップＳＴＰ２５で皮下照明モードＭ_３に切り換えられて、皮膚表面照明系５Ｐの光源４Ｐが消灯されて皮下照明系５Ｓの光源４Ｓが点灯され、ステップＳＴＰ２６で皮下静止画像が撮像され、メモリ１４の皮下静止画像記録領域Ｒ_３に記録される。
そして、ステップＳＴＰ２７でメインスイッチがオフされれば処理を終了し、オフされなければステップＳＴＰ２１に戻る。

これによれば、肌観察装置１のメインスイッチを押して、観察ヘッド２の観察孔３を顧客の肌などに当て、肌の拡大画像をディスプレイに映し出し、これを見ながら撮像する部分を探し出して構図を決め、スタートスイッチを押せば、皮膚表面照明モードＭ_２による皮膚表面静止画像と、皮下照明モードＭ_３による皮下静止画像が連続的に撮像される。

以上述べたように、本発明は、肌を拡大して観察する際に、複数の照明モードの夫々の静止画像を連続的に撮像する用途に適用することができる。

１肌観察装置
２観察ヘッド
３観察孔
４Ｐ光源
４Ｓ光源
５Ｐ皮膚表面照明系
５Ｓ皮下照明系
５照明系
６Ａ検光子
６Ｐ偏光子
６Ｓ偏光子
７撮像素子
８撮像光学系
Ｌ照明光路
Ｘ撮像光軸
１０制御装置
Ｍ_１プレビュー照明モード
Ｍ_２皮膚表面照明モード
Ｍ_３皮下照明モード
１２照明モード切換手段
１３静止画像連続取込手段

Claims

観察対象となる肌に当接させる観察ヘッドに観察孔が形成され、前記観察ヘッドの内側に、観察孔に対して照明光を照射する光源を備えた照明系と、被観察物からの反射光画像を取り込む撮像素子を備えた撮像光学系が配され、前記照明系の光源の点灯タイミングと撮像素子による画像取込タイミングをコントロールする制御装置を備えた肌観察装置において、
前記照明系には、光源から照射された光を非偏光状態のまま照射する皮膚表面照明系と、光源から照射された光を偏光子により直線偏光状態にして照射する皮下観察照明系とを備え、前記撮像光学系には皮下観察照明系の偏光子に対して直交ニコルに配された検光子が配され、
前記制御装置は、
少なくとも、皮膚表面照明系の光源のみを点灯させる皮膚表面照明モード及び皮下照明系の光源のみを点灯させる皮下照明モードの二つの照明モードを予め設定した順序で切り換える照明モード切換手段と、
スタートスイッチが押されることによりトリガー信号が発せられたときに、静止画像を取り込んだ後、前記照明モード切換手段により照明モードを切り換えながら、偏光状態の異なる光を順次照射させて、各照明モードの静止画像を連続的に取り込む静止画像連続取込手段と、
を備えたことを特徴とする肌観察装置。
前記制御装置は、前記各照明モードと、皮膚表面照明系及び皮下照明系の光源を同時に点灯させるプレビュー照明モードの三つの照明モードを予め設定した順序で切り換える照明モード切換手段を備えた請求項１記載の肌観察装置。
前記制御装置は、前記静止画像連続取込手段を起動させるトリガー信号が発せられる前に、プレビュー照明モードの照明下で前記撮像素子により撮像された動画像を出力させる動画出力手段を備えた請求項２記載の肌観察装置。
前記照明モード切換手段に、プレビュー照明モード、皮膚表面照明モード及び皮下照明モードの三種類の照明モードの点灯順序を設定した照明コースの他に、任意の２種類の照明モードの点灯順序を設定した照明コースが登録され、
前記制御装置は、当該照明順序設定手段に登録された複数種類の照明コースから所望の照明コースを選択する照明コース選択手段を備えた請求項２又は３記載の肌観察装置。