(57)【要約】      （修正有）【課題】シンプルで生産性がよく、皮膚表面撮像、皮膚内部撮像、高機能カラー撮像を可能とする照明機構を持った肌撮影用テレビカメラ装置を提供する。【解決方法】閉じたケース内に複数の水平発光素子列からなる照明用発光素子群を光軸の上下２面に分離配置し、ケース先端に開口した撮影窓に当接した被写体像を内部から照明する。被写体からの反射光は近接撮影用レンズ３により撮像素子４に結像させる。照明用発光素子群の前面と反射光光路上に振動方向が直交する２種類の方形偏光板を配し、皮膚表面撮像、皮膚内部撮像の２種類に対応した照明モード切替を行う。また静止画シャッタースイッチによりフレーム単位で照明モードを切替える制御回路を備える。更に、発光素子を赤、緑、青あるいは赤、緑、青、紫外、赤外の各色を持つ発光素子の組によって置換し、高機能カラーカメラの照明系を構成することも可能としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース本体の前方に開設された撮影窓に対向してケース内部に配置されたレンズ、及びこのレンズを介して入射した光学像を撮像する撮像素子と、前記ケース内部に設けられており、前記撮影窓に接した被写体を内部から照明する複数の発光素子が配置されている撮像機構において、複数の発光素子は光軸の上下に分離された二つの面上にそれぞれ水平列状に配設されており、前記上下２面上の発光素子のうち光軸側にある発光素子列と光軸から離れた側の発光素子列は二つのブロックをなし、かつ二つのブロックは独立に発光可能になされたものであって、光軸側にある発光素子列ブロックの発光面側および被写体から撮像素子に向かう反射光の光路上に一定振動方向の光を透過する第一の偏光板を設け、光軸から離れた側の発光素子列ブロックの発光面側には前記偏光板とは直交する振動方向の光を透過する第二の偏光板を備えたことを特徴とする肌撮影用テレビカメラ装置。
【請求項２】
静止画撮影用シャッタースイッチを備え、静止画撮影用シャッタースイッチに連動して、光軸側にある発光素子列ブロックと光軸から離れた側の発光素子列ブロックをフレーム期間に同期して順次点灯する点灯制御回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の肌撮影用テレビカメラ装置。
【請求項３】
各々の発光素子を赤、緑、青の発光色を有する発光素子の組、または赤、緑、青、赤外光、紫外光の発光色を有する発光素子の組によって置換した構造を有する請求項１または請求項２記載の肌撮影用テレビカメラ装置。
【請求項４】
赤、緑、青の発光色を有する発光素子を、白色発光素子と赤、緑、青の各帯域通過フィルタの組み合わせによって、代替したことを特徴とする請求項３記載の肌撮影用テレビカメラ装置。
【請求項５】
静止画撮影用シャッタースイッチを備え、静止画撮影用シャッタースイッチに連動して、赤、緑、青の発光色を有する発光素子の組または赤、緑、青、赤外光、紫外光の発光素子の組をそれぞれフレーム期間毎に順次点灯する点灯制御回路を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の肌撮影用テレビカメラ装置。
【請求項６】
複数の発光素子と当該発光素子の前面に配置された偏光板の組が、光軸の上側１面だけに用いられ、下側は省略された機構を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５記載の肌撮影用テレビカメラ装置。
【請求項７】
発光素子１個毎に、あるいは複数個まとめた単位毎に、配光特性を調整するための駆動電流調整回路を設けたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６記載の肌撮影用テレビカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、肌の手入れや化粧のカウンセリングに使用される肌撮影用テレビカメラ装置に関し、特に２面型照明機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、化粧品は広範な製品がいろいろな販売チャンネルで売られていて、市場にあふれているが、自分にはどのような化粧品が適しているのか一般の人が見極めるのは非常に難しい。またアドバイスを受ける機会は少ない。
【０００３】そのようなニーズに対応する一つの方法として、肌撮影用テレビカメラを用いて、顔の肌を撮影し、肌の状態を診断して、その人に合った肌の手入れ方法と化粧品選定をカウンセリングすることが、化粧品販売店や美容院でかなり行われている。ほとんどは動画カメラでリアルタイムにモニタ画面を見ながらカウンセラーが肌の状態を判定し、カウンセリングを行っている。
【０００４】この目的に使われるテレビカメラの多くは一つのケース内に近接撮影用レンズと撮像素子および照明が内蔵され、そして多くは照明角度差あるいは偏光板を利用して、表面反射光を主に用いて皮膚表面の形状を捉えるための照明モード（以下キメモードと呼ぶ）と表面反射光を除去して皮膚内部の状態を捉えるための照明モード（以下シミモードと呼ぶ）の２種類の撮影が出来るようになっている。
【０００５】しかしながら、従来の肌撮影カメラは、下記に例示するように環状に配設された発光素子に角度を持たせたり、あるいは環状に配設された発光素子前面に細分化された偏光板を配置する等複雑な構造を有し、製造コストが高くなっている。また遠隔肌診断に適した静止画撮像のために必要な照明モードのフレーム切替の機構はほとんど持っていない。
特開平１０−３３３０５７    ＣＣＤマイクロスコープ
この発明は、光軸Ｘの周囲に、内側の発光素子８と外側の発光素子９が異なる照射角度で二列に配列されている。観察孔２を皮膚に当てて、内側の発光素子８から観察孔２に対して直角に近い角度で照明光を照射させれば、皮膚表面の色や汚れを観察することができ、外側の発光素子９により観察孔２に対して斜め側方から照明光を照射させれば、皮膚表面の凹凸や細かい皺を観察できる。また、白色光，赤色光など色の異なる二種以上の発光素子を環状に配すれば、白色光で皮膚表面の色や汚れを、赤色光で皮膚内部のシミ，クスミ，黒ずみなどを観察できる。さらに、環状に配した複数の発光素子を所要数ずつ部分的に点灯させれば、任意の方向から照明光を照射することができるので、肌の表面に形成された細かな皺や凹凸のうち、照射方向に対して直角に近い角度で形成されたものを際立たせることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの従来のカメラは、光軸の周囲に環状に発光素子を配列するものがほとんどで、環状に加工されたプリント基板上に発光素子が取り付けられていた。そして発光素子をいくつかのブロックに分け、ブロックごとに細分化された偏光板を配置していたので、生産性が悪く、コストがかさみ高価であった。
【０００７】また従来のカメラは動画カメラとして使用し、リアルタイムにモニタ画像を見ながら診断するという使い方には適しているとしても、遠隔肌診断に必要な静止画をキメモード、シミモード両方について撮影する場合には、操作が面倒であった。
【０００８】また面順次カラーカメラとして赤、緑、青の発光色を有する発光素子の組または赤、緑、青、赤外光、紫外光の発光素子の組を有する方式はほとんど提案されていない。
【０００９】また従来のカメラは発光素子が光軸に対して対称な環状に配置されていたので、配光特性は発光素子の指向性、環状配置の直径、被写体と発光素子間の距離といった要素で決まり、調整は困難であった。
【００１０】そこで本発明では、発光素子の配列を光軸上下に分離された２面構造、水平列配置とし、また照明モード切替のための偏光板を加工しやすい方形の形状２種類で済ませ、製造コストを大幅に減少させるとともに、遠隔肌診断のための静止画撮影を容易にするため、１回のシャッター操作でキメモード、シミモード両方の画像を得られるようなフレーム切替え照明制御回路を備え、また発光素子の電流を個別に調整して照明系の配光特性調整機能を持たせることを技術課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の肌撮影用テレビカメラ装置は、ケース本体の前方に開設された撮影窓に対向してケース内部に配置されたレンズ、及びこのレンズを介して入射した光学像を撮像する撮像素子と、撮影窓の外部に接した被写体をケース内部から照明する照明機構から構成されている。
照明機構は、複数の発光素子が光軸の上下に分離された二つの面上にそれぞれ水平列状に発光素子列として配設されており、上下２面の光軸側にある発光素子列と光軸から離れた側の発光素子列はそれぞれ機能別の二つのブロックを形成し、かつこれら二つのブロックは独立に発光可能になされている。
光軸側にある発光素子列ブロックの発光面側及び被写体から撮像素子に向かう反射光の光路上に一定振動方向の光を透過する１枚の偏光板を設け、光軸から離れた側の発光素子列ブロックの発光面側には前記偏光板とは直交する振動方向の光を透過する第二の偏光板を上下２枚備えた構造をなすことにより、シンプルで生産性がよく、安い製造コストを可能としている。
また、静止画撮影用シャッタースイッチを備え、フレーム期間に同期して１フレームあるいは数フレーム毎に発光素子列ブロックの駆動電流切替を行い、キメモード、シミモードの切替を行う点灯制御回路により、１回の操作で二つの照明モードの静止画同時撮像を実現している。
高解像度カラー撮像または、高解像度カラー撮像と紫外光、赤外光撮像を一つの撮像素子で可能とする面順次撮像用照明機構もあわせて実現している。
また、発光素子毎に駆動電流調整回路を設け、被写体の撮像範囲にて配光特性をフラットに調整することができるようになっている。
【００１２】請求項１に記載した肌撮影用テレビカメラ装置は、光軸の上下に分離された２面の照明と振動方向が直交する２種類の偏光板によりキメモード、シミモードの切替を可能とした構造を特徴とする。
【００１３】請求項２に記載した肌撮影用テレビカメラ装置は、静止画撮影用シャッタースイッチから送られる電気信号によって、フレーム期間に同期して１フレームあるいは数フレームで発光素子列ブロックの駆動電流切替を行う構造を特徴とする。
【００１４】請求項３に記載した肌撮影用テレビカメラ装置は赤、緑、青の発光色を有する発光素子の組によって面順次カラーカメラを、あるいは赤、緑、青の３原色に紫外光および赤外光を追加して高機能面順次カラーカメラを実現するための照明機構を有することを特徴とする。
【００１５】請求項４に記載した肌撮影用テレビカメラ装置は請求項３の赤、緑、青の発光色を有する発光素子の代わりに白色発光素子と赤、緑、青の帯域通過フィルタを用いる構造を特徴とする。
【００１６】請求項５に記載した肌撮影用テレビカメラ装置は、請求項３あるいは請求項４の赤、緑、青または赤、緑、青、赤外光、紫外光の照明をフレーム期間毎に順次点灯する点灯制御回路を用いることを特徴とする。
【００１７】請求項６に記載した肌撮影用テレビカメラ装置は、光軸の上下２面の発光素子群とそれに対応する偏光板の組を上側１面だけにした構造を特徴とする。配光特性の精度を求められない用途では実用に供しうる。
【００１８】請求項７に記載した肌撮影用テレビカメラ装置は、発光素子毎に電流調整回路を備え、被写体の撮像範囲内でフラットな配光特性になるよう調整できる配光特性制御回路を備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】図１は、本発明の肌撮影用テレビカメラ装置の光学系部分の構造を示す説明図である。ケース１には開口した撮影窓２が設けられ、肌などの被写体８は撮影窓２に接した状態である。被写体８の映像はレンズ３を介して撮像素子４に結像してテレビ信号に変換される。被写体への照明は、複数の発光素子６が照明基板５に搭載されて光軸の上下に分離された二つのエリアに配置され、内部から照明される。複合偏光板７は発光素子６の直前に配置される。
【００２１】図２は照明基板５の構造を示す平面図である。基板９の中心は光軸中心と一致しており、被写体からの反射光を通過させるように開口部９が設けられている。図中に小さい円形で示す複数の発光素子６は上下に分離されたエリアに配置され、水平列をなしている。この発光素子列は、光軸に近い発光素子列１１及び１２は一つのブロックをなし、光軸から離れた側の発光素子列１０及び１３はもう一つのブロックを形成していて、二つのブロックは独立してブロック単位で点灯あるいは消灯できるように接続されている。
【００２２】図３は複合偏光板７の構造を示す平面図である。偏光板１５は水平振動方向を持った光を透過し、偏光板１４及び１６は垂直振動方向の光を透過する。偏光板１５は図２の光軸側の発光素子列１１、１２及び開口部９の前面を覆うように配置されている。偏光板１４は図２の発光素子列１０を、偏光板１６は発光素子列１３のそれぞれ前面を覆うように配置されている。尚、偏光板１５と偏光板１４及び１６は互いに振動方向が直交していればよく、偏光板１５が垂直で偏光板１４及び１６が水平でも差し支えない。
【００２３】図４は請求項３及び請求項４に対応する照明基板５の構造を示す平面図である。図２に示した発光素子を赤、緑、青の３原色の発光色を持った発光素子の組で置換した形である。光軸側の発光素子列１８及び１９は一つのブロックをなし、光軸から離れた側の発光素子列１７及び２０はもう一つのブロックを形成していて、二つのブロックは独立してブロック単位で点灯あるいは消灯できるように接続されている。それと同時に赤、緑、青の３原色の発光素子は同じ発光色毎に順次点灯するように駆動される接続となっている。
【００２４】図５は赤、緑、青の３原色の発光色を持った発光素子の組の構造を示す配置図である。赤色の発光素子２２、緑色の発光素子２３、青色の発光素子２４がひとまとまりで組を形成している。
【００２５】図６は発光素子の組が赤、緑、青、紫外、赤外の５種類の発光色で構成した場合の配置の例を示す。
【００２６】図７、図８、図９はいずれも請求項６に記載した内容を説明するための図で、発光素子群と対応する偏光板が共に上側１面にのみ配置された構造を示す。
【００２７】図１０は請求項２の点灯制御の動作を示すタイミングチャートである。
【００２８】図１１は請求項３または請求項４に示す赤、緑、青あるいは赤、緑、青、紫外、赤外の発光色を持った発光素子を駆動する場合のタイミングチャートである。
【００２９】図１２は肌撮影用テレビカメラ装置のブロック図である。
【００３０】図１３は請求項３または請求項４に示す赤、緑、青あるいは赤、緑、青、紫外、赤外の発光色を持った発光素子を用いた面順次方式高機能カラーカメラの波長スペクトラム図である。
【００３１】以上が本発明の一例構成であって、次にその作用を説明する。
図１、図２、図３に示す光学系において、光軸側の発光素子列１１及び１２から発した光は偏光板１５を透過し水平振動方向を持った偏光となって被写体８に照射される。表面反射された光は偏光を保っているが、同じ振動方向の偏光板１５を通過してレンズ３を通り、撮像素子４に結像する。一方、光軸から離れた側の発光素子列１０及び１３から発した光は偏光板１４及び１６を通過して垂直振動方向を持った偏光となり、被写体８に照射されるが、表面反射光は垂直振動方向の偏光を保っているので、水平方向の偏光板１５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偏光板１５を通過して撮像素子４に達する。
従って、光軸側の発光素子列１１及び１２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１０及び１３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。
【００３２】図７、図８、図９は、２面構造の図１、図２、図３を上側１面のみ使用し、下側を省略した構造になる。従って基本的な作用は２面構造と同様である。
【００３３】図１０は請求項２に示す点灯制御回路の動作を示すタイミングチャートで、静止画撮影用シャッターパルス３０が入力されると、フレーム期間に同期して光軸側の発光素子列が点灯し、照明光３１が発生する。それによって撮像素子に電荷３３が蓄積され、読み出されて映像信号３５を形成する。
引き続いて光軸から離れた側の発光素子列が点灯し、同様の動作を行う。
【００３４】図１１は請求項３及び４に記載した赤、緑、青の発光色の発光素子組として動作させる場合のタイミングチャートである。静止画撮影用シャッターパルス３０が入力されると、フレーム期間に同期して図５の青照明用発光素子２４が点灯し、青照明出力３７が１フレーム期間発生する。次いで緑照明用発光素子２３が点灯し、緑照明出力３８を発生させる。最後に赤照明用発光素子２２が点灯し、赤照明出力３９を発生させる。このように青色照明、緑色照明、赤色照明が順次点灯して被写体を照明し、被写体の像はレンズ３を通して撮像素子４に結像する。撮像素子からは青色照明、緑色照明、赤色照明に対応する青映像信号４３、緑映像信号４４、赤映像信号４５が順次出力される。これら映像信号は図１２に示す画像メモリ５５に書き込まれ、次いで、青、緑、赤の各映像信号が同時に読み出されて、３原色カラー映像信号となって、画像表示回路５６に送られ、テレビジョン信号に形成されて出力される。
赤、緑、青、紫外、赤外の場合も、上記に説明した赤、緑、青の発光素子組の場合と同様の動作を行い、赤、緑、青に紫外、赤外が追加された形である。この場合は赤、緑、青、紫外、赤外の各映像信号が生成させる。
尚、以上に述べた赤、緑、青の順次撮像サイクルあるいは赤、緑、青、紫外、赤外の順次撮像サイクルはキメモード、シミモードそれぞれについて１回ずつ行われる。
図１３（Ａ）は発光素子として赤、緑、青の発光ダイオードを用いた場合のスペクトラム図である。図１３（Ｂ）は発光素子として白色発光ダイオードを用い、帯域通過フィルタと組み合わせた場合のスペクトラム図である。図１３（Ｃ）は更に紫外、赤外の発光ダイオードを組み合わせた場合のスペクトラム図である。このように通常のカメラが撮像側で色分離するのに対し、請求項３または請求項４に示す発明は照明側で色分離する光学系を提供するものである。
【００３５】図１２は回路ブロック図で、静止画撮影用シャッターパルスが端子５９から入力されるとＭＰＵ５８を介して照明駆動回路５１へ送られ、上述した照明駆動動作を行わせる。
【発明の効果】以上述べたように本発明は、従来よく見られる環状照明構造に対し生産性の優れたシンプルな構造を有し、製造コストを低く抑えることを可能としている。また遠隔診断に必要な静止画撮影のためのフレーム期間切替の照明制御回路を備え、シャッタースイッチ１回の操作でキメモード、シミモードの撮像を高速で行うことが出来る。
更に赤、緑、青あるいは赤、緑、青、紫外、赤外の発光素子の組を用いる構成では高画質を実現する面順次カラーカメラあるいは同カメラに紫外光、赤外光を追加した高機能面順次カラーカメラの光学系を実現し、肌撮影カメラとして高い性能が得られる。紫外光は皮膚表面形状の正確な観察に適し、赤外光はシミなどの皮膚内部の観察に適し、カラー映像と併せて可視光だけでは得られない高度な診断効果を期待できる。
一般に被写体の撮影エリアが比較的広い条件では配光特性の調整が難しくなるが、本発明では発光素子毎に駆動電流を調整する回路を備え、撮影エリアが広い場合でもフラットな配光特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学系構造を示す説明図である。
【図２】発光素子を搭載した照明基板の平面図である。
【図３】複合偏光板の構造を示す平面図である。
【図４】請求項３及び４に対応する照明基板の構造を示す平面図である。
【図５】赤、緑、青の３原色の発光色を持った発光素子の組の構造を示す配置図である。
【図６】発光素子の組が赤、緑、青、紫外、赤外の５種類の発光色で構成した場合の配置図である。
【図７】上側１面の場合の光学系構造を示す説明図である。
【図８】上側１面の場合の照明基板の平面図である。
【図９】上側１面の場合の複合偏光板の構造を示す平面図である。
【図１０】請求項２の点灯制御の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】請求項３または４に示す赤、緑、青あるいは赤、緑、青、紫外、赤外の発光色を持った発光素子を駆動する場合のタイミングチャートである。
【図１２】肌撮影用テレビカメラ装置のブロック図である。
【図１３】請求項３または請求項４の作用を示す波長スペクトラム図である。
【符号の説明】
１    肌撮影用テレビカメラ装置の光学系のケース
２    撮影窓
３    レンズ
４    撮像素子
５    照明基板
６    発光素子
７    複合偏光板
８    被写体（肌）
９    開口部
１０  発光素子列
１１  発光素子列
１２  発光素子列
１３  発光素子列
１４  垂直方向偏光板
１５  水平方向偏光板
１６  垂直方向偏光板
１７  発光素子組の列
１８  発光素子組の列
１９  発光素子組の列
２０  発光素子組の列
２１  発光素子組
２２  赤色発光素子
２３  緑色発光素子
２４  青色発光素子
２５  赤色発光素子
２６  緑色発光素子
２７  青色発光素子
２８  紫外発光素子
２９  赤外発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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