ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО МОДУЛЯЦИИ РОСТА ВОЛОС
OPTICAL DEVICE FOR HAIR GROWTH MODULATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к оптическому устройству модуляции роста волос для стимуляции или замедления роста волос с помощью облучения светом.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Волосы (включая волосы на теле и волосы на коже головы), как известно, имеют цикл развития волоса, во время которого волосы изменяются в циклах, состоящих из периода роста, регрессивного периода и периода покоя. Когда свет, имеющий количество света или световую энергию, которая не вызывает изменений в морфологии клетки, которые наблюдаются в существующих терапевтических лазерах, излучается во время вышеупомянутого периода покоя, подтвержден быстро происходящий рост волос во время периода роста в цикле развития волоса. В этом случае также подтверждено отсутствие возникновения повреждения клетки, а также отсутствие возникновения неблагоприятных побочных эффектов, например ожогов. К тому же, когда волосы облучаются светом во время периода роста в цикле развития волоса, подтверждено эффективное замедление роста волос. Кроме того, хотя и не ясна причина, почему рост волос стимулируется или замедляется, когда волосы облучаются светом на уровне, который не вызывает изменений в морфологии клетки во время периода покоя или периода роста, на основе результатов анализов на уровне РНК предполагается возникновение активации возбуждающих цитокинов в результате облучения светом, и результирующая стимуляция или замедление роста волос считается результатом этой активации возбуждающих цитокинов.
Однако в стимуляции или замедлении роста волос путем облучения светом для модулирования роста волос в человеческой коже, как описано выше, требуется лишь излучать свет в целевой участок на теле, который должен облучаться этим светом. Однако участки на теле, которые должны облучаться, отличаются среди индивидуумов, приводя к излучению света на участки, отличные от целевого участка, который должен облучаться. Поскольку на поверхности тела имеются участки, где чрезмерное излучение света не желательно, необходимо предварительно подтверждать облучение участка, который должен облучаться. Поскольку облучение глаз светом чрезвычайно опасно, важно избегать воздействия на глаза такого света.
Выложенная публикация заявки на патент Японии №2002-177405 предлагает устройство для предотвращения облучения светом глазных яблок. Это устройство использует датчик, который обнаруживает контакт с кожей, и скомпоновано так, что свет излучается, только когда датчик соприкасается с кожей. Однако в этом типе устройства необходимо, чтобы датчик находился в непрерывном контакте с кожей, в силу этого приводя к проблеме недостаточной свободы использования.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В свете вышеупомянутого цель настоящего изобретения - предоставить оптическое устройство модуляции роста волос, допускающее безопасное облучение светом.
Оптическое устройство модуляции роста волос, которое заявлено в настоящем изобретении, снабжается излучателем модулирующего света для излучения модулирующего света для модуляции роста волос в целевой участок тела человека, излучателем измерительного света для излучения измерительного света для измерения тела человека в целевой участок тела человека, приемником света для приема измерительного света, отраженного от целевого участка, процессором для обработки информации об измерительном свете, принятом приемником света, и устройством определения облучения для принятия решения, излучать ли модулирующий свет из излучателя модулирующего света, на основе результата обработки процессором; где устройство определения облучения выполняется с возможностью управления излучением модулирующего света из излучателя модулирующего света на основе того решения. Таким образом, устройство из настоящего изобретения способно решать, подходит ли целевой участок в качестве участка, который должен облучаться модулирующим светом, путем использования измерительного света, излученного в направлении целевого участка. Поэтому устройство может безопасно использоваться без случайного облучения модулирующим светом неподходящего участка, например глазного яблока.
Вышеупомянутый процессор может быть выполнен с возможностью вывода предполагаемой формы целевого участка. В этом случае, поскольку устройство определения облучения выполняется с возможностью принятия решения не излучать модулирующий свет из излучателя модулирующего света в случае, когда предполагаемая форма совпадает с формой глазного яблока человека, предотвращается облучение глазного яблока модулирующим светом.
К тому же устройство определения облучения также может выполняться с возможностью принятия решения не излучать модулирующий свет из излучателя модулирующего света в случае, когда предполагаемая форма имеет регулярно повторяющийся шаблон выпукло-вогнутой формы. В результате могут распознаваться повреждения кожи, посредством этого позволяя исключать этот участок из целевого участка, который должен облучаться модулирующим светом.
Кроме того, процессор может выполняться с возможностью получения кривизны поперечного сечения целевого участка посредством способа светового сечения и вывода кривизны. В этом случае устройство определения облучения выполняется с возможностью принятия решения не излучать модулирующий свет из излучателя модулирующего света в случае, когда кривизна совпадает с кривизной, присущей глазному яблоку человека, посредством этого позволяя предотвратить облучение глазного яблока модулирующим светом.
К тому же измерительный свет может быть светом, поляризованным в конкретном направлении, и приемник света может быть выполнен с возможностью получения информации о поляризации этого измерительного света. Форма целевого участка может точно определяться из этой информации о поляризации, предоставляя возможность более подходящего управления.
Кроме того, процессор также может выполняться с возможностью вычисления количества измерительного света, принятого приемником света. В этом случае устройство определения облучения выполняется с возможностью принятия решения, нужно ли излучать модулирующий свет из излучателя модулирующего света, на основе количества измерительного света.
Измерительный свет предпочтительно обладает длиной волны в диапазоне от 200 до 400 нм.
Кроме того, приемник света может быть выполнен так, что множество светоприемных элементов размещаются в двумерной матрице, и устройство определения облучения может выполняться с возможностью принятия решения не излучать модулирующий свет из излучателя модулирующего света, когда количество света, принятого заранее установленным или большим числом светоприемных элементов, меньше либо равно заданному значению. В результате применения этого варианта осуществления опасные участки могут обнаруживаться в широком диапазоне, посредством этого позволяя повысить безопасность устройства.
Поляризованный измерительный свет также может использоваться в случае вычисления количества измерительного света на приемнике света.
Кроме того, в настоящем изобретении, чтобы определить участок, пригодный для облучения модулирующим светом, излучатель измерительного света может быть выполнен с возможностью излучения трех типов красного, зеленого и синего (RGB) измерительного света и приемник света может быть выполнен с возможностью измерения количества света каждой красной, зеленой и синей составляющей измерительного света.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схематическое изображение, показывающее конфигурацию оптического устройства модуляции роста волос, которое заявлено в первом варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - блок-схема алгоритма для объяснения работы вышеупомянутого устройства;
фиг.3 - поясняющий чертеж, показывающий маску, используемую в вышеупомянутом устройстве;
фиг.4 - поясняющий чертеж, иллюстрирующий методику для оценивания глазного яблока во время обработки изображений с помощью вышеупомянутого устройства;
фиг.5 - блок-схема алгоритма, указывающая вышеупомянутую методику для оценивания глазного яблока;
фиг.6 - поясняющий чертеж, иллюстрирующий методику для оценивания повреждений кожи во время обработки изображений с помощью вышеупомянутого устройства;
фиг.7 - блок-схема алгоритма, указывающая вышеупомянутую методику для оценивания повреждений кожи;
фиг.8 - схематическое изображение, показывающее пример измерительной головки в вышеупомянутом устройстве;
фиг.9 - поясняющий чертеж, иллюстрирующий методику для оценивания родимого пятна с помощью вышеупомянутого устройства;
фиг.10 - блок-схема алгоритма, указывающая вышеупомянутую методику для оценивания родимого пятна;
фиг.11 - схематическое изображение, показывающее конфигурацию оптического устройства модуляции роста волос, которое заявлено во втором варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.12 - блок-схема алгоритма для объяснения работы вышеупомянутого устройства;
фиг.13 - схематическое изображение, показывающее конфигурацию оптического устройства модуляции роста волос, которое заявлено в третьем варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.14 - блок-схема алгоритма для объяснения работы вышеупомянутого устройства;
фиг.15 - схематическое изображение, показывающее конфигурацию оптического устройства модуляции роста волос, которое заявлено в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.16 - схематическое изображение, показывающее конфигурацию оптического устройства модуляции роста волос, которое заявлено в пятом варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.17 - чертеж для объяснения настоящего изобретения, который показывает результаты измерения спектральной отражательной способности кожи с различными длинами волн света, используя образцы от трех людей;
фиг.18 - чертеж для объяснения настоящего изобретения, который иллюстрирует взаимосвязь между длиной волны света и поглощением только меланина.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первый вариант осуществления
Фиг.1 показывает оптическое устройство модуляции роста волос, которое заявлено в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Это устройство снабжается излучателем 10 модулирующего света, который излучает модулирующий свет для модуляции роста волос в целевой участок тела человека. Излучатель 10 модулирующего света оснащается источником света в виде ксеноновой импульсной лампы и выводит модулирующий свет в виде импульсного света, имеющего длину волны, например, от 400 до 600 нм, через подходящий фильтр. Таким образом, излучатель 10 модулирующего света оснащается схемой управления и фильтром для излучения модулирующего света на короткое время в 1 мс или меньше путем приведения в действие ксеноновой импульсной лампы с помощью однократного импульса.
Модулирующий свет, излученный из излучателя 10 модулирующего света, требуется ввести в кожу, и при выборе его длины волны спектральная отражательная способность кожи измерялась при каждой длине волны света, используя образцы от трех японцев, как показано на фиг.17. Поскольку спектральная отражательная способность в окрестности от 400 до 600 нм уменьшалась для всех образцов, свет в этом диапазоне длин волн был определен как обладающий свойством поглощаться свободно. Это обусловлено значительным влиянием меланина, присутствующего в коже. Фиг.18 указывает спектральные свойства поглощения только меланина. Сам меланин поглощает 39% излученного света в случае, когда излученный свет имеет длину волны 567 нм. На основе этого использование света, имеющего длину волны в диапазоне от 400 до 600 нм, который легко поглощается кожей, для модулирующего света позволяет стимулировать волосы с помощью света низкой выходной мощности. Кроме того, ультрафиолетовое излучение, имеющее длину волны 400 нм или меньше, которое губительно для кожи, исключается с помощью отсекающего УФ-фильтра. Кроме того, модулирующий свет, используемый в настоящем изобретении, не обязательно ограничивается описанным выше диапазоном длин волн, но предпочтительнее может использоваться модулирующий свет, имеющий диапазон длин волн, например, от 400 до 1000 нм.
2
2
Модулирующий свет, излученный из ксеноновой импульсной лампы, излучается с освещенностью от 1500000 до 7000000 люкс и длительностью вспышки (ширина импульса на половине значения пиковой мощности) от 100 до 700 мкс. Поскольку количество излученного света может определяться как произведение освещенности и длительности вспышки, оно равно 150-4900 люкс·с. К тому же энергия облучения (Дж/см) является произведением мощности облучения (W) и времени облучения (секунды), и с помощью управления мощностью облучения (W) и временем облучения (секунды) так, чтобы энергия K облучения равнялась, например, 0,1 Дж/см, возникновение неблагоприятных побочных эффектов, свойственных облучению, может быть надежно подавлено. В дополнение, при сравнении случая облучения светом один раз/день с интервалами в несколько дней и случая повторного облучения светом один раз/день в течение примерно 5-10 последовательных дней последнее позволяет использовать источник света с меньшей мощностью.
Волосы (включая волосы на теле и волосяную часть головы), как известно, имеют цикл развития волоса, во время которого волосы изменяются в циклах, состоящих из периода роста, регрессивного периода и периода покоя. Авторы настоящего изобретения подтвердили в экспериментах с использованием мышей, что если свет излучается на кожу при вышеупомянутых условиях облучения, рост волос эффективно замедляется, не вызывая изменений в морфологии клетки, как это наблюдается с существующими терапевтическими лазерами и т.п., и не вызывая разрушения клеток, если свет излучается во время периода роста в цикле развития волоса. Кроме того, подтвержден быстро происходящий рост волос во время периода роста в цикле развития волоса, если свет излучается во время периода покоя в цикле развития волоса. К тому же также подтверждено отсутствие неблагоприятных побочных эффектов, например ожогов.
Хотя и не ясна причина, почему рост волос замедляется, когда волосы облучаются светом на уровне, который не вызывает изменений в морфологии клетки во время периода роста, на основе результатов анализов на уровне РНК предполагается возникновение активации возбуждающих цитокинов в результате облучения светом и результирующее замедление роста волос считается результатом этой активации возбуждающих цитокинов.
Кроме того, мощность облучения была изменена в соответствии со степенью изменения спектральной отражательной способности кожи в целевом участке на основе спектральной отражательной способности на 500-600 нм, при которой возникали эффекты, которые вызывали изменения в цикле развития волоса. Если отражательная способность определенной длины волны, служащей в качестве справочной, задается как R0, отражательная способность облученной кожи задается как R1, и мощность источника света, для которой достигалась активация возбуждающих цитокинов для кожи с R0, задается как P0, то мощность P облучения может определяться с помощью формулы P=R1/R0×P0. Поскольку энергия, воздействующая на цикл развития волоса, является постоянной величиной, в случае высокой спектральной отражательной способности кожи мощность следует увеличить, а время облучения следует сократить.
Кроме того, поскольку длительность периода роста, регрессивного периода и периода покоя в цикле развития волоса меняется в соответствии с расположением, например, волосяной части головы, свет излучается после того, как сначала определяют, находится ли цикл развития волоса в периоде роста для расположения, где желательно замедлить рост волос.
Как показано на фиг.1, устройство из настоящего изобретения снабжается излучателем 20 измерительного света, который излучает измерительный свет для проверки целевого участка, где должен излучаться модулирующий свет, и приемником 30 света, который принимает измерительный свет, отраженный от целевого участка. Несмотря на то что устройство из настоящего изобретения в основном выполняется с возможностью использования без контакта с кожей, оно также может использоваться в контакте с кожей.
Излучатель 20 измерительного света содержит только линейный источник света и его схему управления и выполняется так, чтобы в качестве измерительного света использовался, например, линейно распределенный свет, имеющий длину волны от 200 до 400 нм, и чтобы свет выводился в направлении поверхности 9 кожи тела человека под углом 45°.
Приемник 30 света состоит из ПЗС-камеры, и его оптическая ось располагается так, чтобы быть перпендикулярной поверхности 9 кожи под углом 45° к оптической оси излучателя 20 измерительного света, и преобразует измерительный свет, отраженный от поверхности кожи, в электрический сигнал. Поскольку излучатель 20 измерительного света выводит линейно распределенный свет под углом относительно поверхности 9 кожи, неровности поверхности на поверхности кожи могут распознаваться с помощью отраженного света, принятого приемником 30 света. Кроме того, поскольку излучатель 20 измерительного света и приемник 30 света движутся вдоль поверхности кожи, могут быть получены трехмерные топографические данные поверхности кожи.
Это устройство также снабжается процессором 40, который обрабатывает электрические сигналы, полученные от приемника 30 света. Этот процессор 40 состоит из памяти 41 изображений для формирования изображений поверхности кожи из выходных данных приемника 30 света и хранения этих изображений, вычислительного устройства 42 высоты для вычисления высоты каждой части поверхности кожи из изображений, генератора 43 трехмерных топографических данных для формирования трехмерных топографических данных поверхности кожи, памяти 44 данных для хранения трехмерных топографических данных и тактового генератора 45 измерения для определения такта измерения, соответствующего выходным данным от кодера 46 для измерения мест, облучаемых измерительным светом. Процессор 40 выполняется с возможностью получения трехмерных топографических данных целевой поверхности кожи путем выполнения операции, указанной в блок-схеме алгоритма из фиг.2.
Однако если измерительный свет излучается на поверхность 9 кожи и измеряется отраженный свет, то присутствуют как отраженный свет, который отразился от поверхности 9 кожи, так и отраженный свет, который прошел через кожу. Однако хотя отраженный свет, который отразился на поверхности 9 кожи, является светом, поляризованным таким же образом, как и измерительный свет, свет, который прошел через кожу, подвергается влиянию изменений в угле поляризации, вызванных внутренней тканью. Таким образом, в данном варианте осуществления с помощью использования света, поляризованного в определенном направлении поляризационным фильтром 22 для измерительного света, и установки поляризационного фильтра 32, имеющего такое же направление поляризации, что и измерительный свет, перед приемником 30 света в приемник 30 света разрешается входить только измерительному свету, отраженному на поверхности 9 кожи, и в результате этого может быть точно измерена трехмерная форма поверхности 9 кожи.
Решение, нужно ли излучать модулирующий свет в целевой участок из излучателя 10 модулирующего света, принимается на основе того, совпадают ли трехмерные топографические данные, полученные описанным выше способом, с заранее установленной формой в устройстве 50 определения облучения, и если получается такой результат, что разрешается облучение, излучатель 10 модулирующего света приводится в действие и модулирующий свет излучается в целевой участок.
Далее показан пример обработки, выполняемой устройством 50 определения облучения. В случае когда искривленная форма, которой обладает глазное яблоко, принимается в качестве вышеупомянутой заранее установленной формы, устанавливается линейная маска размером K×1, как показано на фиг.3. Поскольку глазное яблоко имеет сферическую форму, определяется касательная, как показано на фиг.4, из соседних данных высоты в каждой точке для каждой из K точек в маске и затем определяется направление P, которое перпендикулярно направлению касательной. В случае окружности, поскольку перпендикулярное направление, определенное из трех точек рядом с интересующей точкой, пересекает центр окружности и ее радиус R равен радиусу глазного яблока, вычисляются координаты претендента на положение центра из направления P и радиуса R каждой точки. Эта обработка выполняется на основе операции, показанной в блок-схеме алгоритма фиг.5, и как только вычислено некоторое минимальное число претендентов на положение центра для положения, рассматриваемого как положение центра, искривленная форма, аналогичная глазному яблоку, считается существующей. В то же время устройство 50 определения облучения предотвращает излучение модулирующего света путем недопущения работы излучателя 10 модулирующего света.
Кроме того, учитывая необходимость избегать излучения света в случаях наличия выступов на коже, вызванных сыпью, устройство из настоящего изобретения выполняется с возможностью запрета излучения модулирующего света в таких случаях. Чтобы достичь этой цели, устройство 50 определения облучения формирует данные, в которых усредняющий фильтр M×M применяется к трехмерным топографическим данным, полученным из памяти 44 данных. Этот усредняющий фильтр предназначен для устранения искривленной формы кожи, значение M варьируется в соответствии с участком, и значение M задается увеличенным в случае щеки и более уменьшенным в случае руки или ноги, чем в случае щеки. Устройство 50 определения облучения формирует изображения, в которых трехмерные данные, к которым применен вышеупомянутый усредняющий фильтр, вычитаются из исходных трехмерных топографических данных. В случае наличия на коже выступов, вызванных сыпью, соответствующие мелкие выступы включаются в данные, как показано на фиг.6. Устройство 50 определения облучения дополнительно преобразует в двоичную форму трехмерные данные, в которых остаются мелкие выступы, используя некоторое значение в направлении высоты, и когда участки, имеющие высоту больше либо равную некоторой высоте, присутствуют в заданном количестве или превышают его, устройство 50 определения облучения решает, что на поверхности 9 кожи присутствуют мелкие выпукло-вогнутые формы, и запрещает излучение модулирующего света из излучателя 10 модулирующего света. Фиг.7 показывает блок-схему алгоритма этой обработки. Кроме того, поскольку значение K на чертежах эквивалентно частоте выпукло-вогнутых форм, оно может определяться из размера выпукло-вогнутых форм и разрешения измерения.
Поскольку наличие или отсутствие некоторых волос вокруг периметра глазного яблока также может подтверждаться с помощью такого же способа, как описан выше, свет не излучается, если волосы считаются волосами вокруг периметра глазного яблока. Также в случае распознавания наличия или отсутствия волос это также может осуществляться путем приема отраженного света с помощью датчика с распределенным чувствительным элементом путем излучения линейно распределенного света в направлении, параллельном искривленной форме кожи, вместо измерения трехмерной формы, как описывалось ранее, и в этом случае может легко определяться наличие или отсутствие волос. Однако поскольку искривленная форма кожи может вызвать ошибку измерения, с помощью использования измерительной головки, в которой излучатель 20 измерительного света и приемник 30 света размещаются в корпусе 8, как показано на фиг.8, и прижатия корпуса 8 к поверхности кожи можно уменьшить эффекты искривленной формы кожи.
Кроме того, что касается родимых пятен, предпочтительно не облучать родимые пятна модулирующим светом из излучателя 10 модулирующего света. В этом случае устройство 50 определения облучения обнаруживает родимое пятно, используя указанную в блок-схеме алгоритма из фиг.10 процедуру, и затем запрещает излучение модулирующего света. Поскольку родимые пятна присутствуют на поверхности кожи в виде округлых выпячиваний, в случае излучения измерительного света из излучателя 20 измерительного света на угол, который описан ранее, образуется черная тень. А именно, тень выделяется с помощью выполнения преобразования в двоичную форму над изображением, полученным с помощью приемника 30 света, путем присвоения значения 1 частям, для которых яркость меньше либо равна некоторому значению, затем определяется очерченный прямоугольник 92 у тени 91, как указано на фиг.9, и принимается решение, есть ли круглая форма в том диапазоне. Распознается направление, в котором присутствует область 93, которая не считается имеющей значение 1 в результате преобразования в двоичную форму диапазона очерченного прямоугольника 92, и если направление является длинной стороной очерченного прямоугольника 92, короткая сторона полагается круглой формой, имеющей диаметр L окружности, тогда как в противном случае длинная сторона полагается круглой формой, имеющей диаметр L окружности.
Затем направление касательной окружности определяется тем же способом, который описывался ранее, из двух пикселей рядом с интересующим пикселем путем построения контура приведенного в двоичную форму изображения с последующим определением направления, перпендикулярного этому направлению касательной. Поскольку центр окружности присутствует в этом перпендикулярном направлении, выполняется голосование на этих точках с расстоянием, равным радиусу предполагаемой окружности в этом перпендикулярном направлении, и после повторения аналогичной обработки над всеми точками на контуре приведенного в двоичную форму изображения координата, имеющая определенное количество голосов или больше, считается положением центра окружности, приведенное в двоичную форму изображение распознается как тень круглого объекта и устройство 50 определения облучения затем запрещает излучение модулирующего света.
Хотя вышеупомянутый вариант осуществления объяснил случай определения трехмерных топографических данных поверхности кожи в процессоре 40, настоящее изобретение не обязательно им ограничивается, а точнее процессор 40 может быть выполнен с возможностью определения радиуса кривизны поперечного сечения целевой поверхности кожи, используя способ светового сечения. В этом случае устройство 50 определения облучения выполняется с возможностью принятия решения не излучать модулирующий свет из излучателя 10 модулирующего света, если определенная кривизна является такой же, как кривизна предварительно заданного радиуса, например кривизна глазного яблока человека.
Кроме того, в случае использования поляризованного света для измерительного света, излученного из излучателя 20 измерительного света, и приема измерительного света, который отразился от кожи, с помощью приемника 30 света после прохождения через поляризационный фильтр 32 устройство 50 определения облучения также может обратиться к величине количества принятого света при принятии решения, является ли целевой участок глазным яблоком. А именно, хотя направление поляризации падающего света обладает свойством вращения, поскольку в кожной ткани присутствует ткань, ориентированная в постоянном направлении наподобие мышцы, поскольку глазное яблоко состоит из роговицы, хрусталика и т.п., направление поляризации света, появляющегося снаружи глаза, после отражения от глазного дна не изменяется. Таким образом, если угол поляризационного фильтра 32, расположенного впереди приемника 30 света, принимается равным направлению 90°, перпендикулярному направлению поляризации падающего света, если целевой участок является кожей, количество света может быть отчасти получено, даже если свет принимается в направлении, в котором угол поляризации повернут на 90° из-за возникновения поляризации в коже, тогда как в отличие от этого, если целевой участок является глазным яблоком, количество света, принятого приемником 30 света, является крайне малым, поскольку поляризация не возникает. Посредством использования этого явления устройство 50 определения облучения решает, является ли целевой участок глазным яблоком. А именно, если количество измерительного света, принятого после прохождения через поляризационный фильтр 32, меньше либо равно заданному значению, то целевой участок считается глазным яблоком и устройство 50 определения облучения выполняется с возможностью запрета излучения модулирующего света.
К тому же поскольку свет, излученный излучателем 20 измерительного света, включает в себя свет, имеющий длины волн 1430 нм и 1940 нм, который поглощается водой и глазное яблоко может быть отличено от кожи путем измерения поглощательной способности отраженного света, устройство 50 определения облучения также может использовать это явление в качестве критерия принятия решения.
В связи с этим, если устройство 50 определения облучения осуществляет принятие решения, используя только явление поляризованного света или оптической поглощательной способности, оно может быть выполнено в виде одноэлементного светоприемного средства наподобие использующего излучатель 20 измерительного света в качестве источника света и использующего приемник 30 света в качестве фотодиода.
Второй вариант осуществления
Фиг.11 показывает устройство модуляции роста волос, которое заявлено во втором варианте осуществления настоящего изобретения. Это устройство выполняется с возможностью излучения модулирующего света для стимуляции эффектов удаления волос путем замедления роста волос и также выполняется с возможностью запрета излучения модулирующего света в участках, где на поверхности кожи присутствуют старческие пятна. В дополнение к обеспечению устройства излучателем 10 модулирующего света таким же образом, как и в первом варианте осуществления, это устройство использует два излучателя 20A и 20B измерительного света. Оба этих излучателя измерительного света выполняются с возможностью излучения измерительного света, имеющего длину волны от 200 до 400 нм, причем первый излучатель 20A измерительного света использует ультрафиолетовый светодиод, тогда как второй излучатель 20B измерительного света использует синий светодиод. Приемник 30 света размещается так, чтобы принимать измерительный свет, отраженный от поверхности кожи, выводить соответствующие ему электрические сигналы и составлять соосную отражательную оптическую систему с излучателем 20A и 20B измерительного света и полузеркалами 6, посредством этого предотвращая влияние текстуры поверхности 9 кожи на принятый измерительный свет. К тому же поляризационные фильтры 22A, 22B и 32 размещаются впереди каждого из излучателей 20A и 20B измерительного света и приемника 30 света.
Процессор 40 в этом устройстве состоит из памяти 41 изображений для хранения изображений, полученных от приемника 30 света, переключателя 48 освещения для переключения и освещения излучателей 20A и 20B измерительного света и двоичного процессора 47 для преобразования изображений в двоичную форму. Устройство 50 определения облучения для принятия решения об излучении модулирующего света из излучателя 10 модулирующего света состоит из устройства 52 определения претендента на старческое пятно и устройства 54 определения старческих пятен.
Далее представлено объяснение работы этого устройства на основе блок-схемы алгоритма, показанной на фиг.12. Перед излучением света из излучателя 10 модулирующего света в целевой участок, который должен облучаться, процессор 40 заставляет включиться излучатель 20A измерительного света, чтобы излучатель 20A измерительного света излучал ультрафиолетовый измерительный свет в целевой участок. Приемник 30 света принимает свет, отраженный поверхностью 9 кожи. Выходное изображение приемника 30 света затем преобразуется в двоичную форму путем присвоения значения "1" частям, для которых яркость меньше либо равна некоторому значению. Устройство 52 определения претендента на старческое пятно определяет общую область элементов с присвоенным значением "1" в соответствии с этой двоичной обработкой, и те части, для которых эта область больше либо равна некоторому значению, считаются претендентами на старческое пятно, тогда как те части, для которых эта область ниже значения, считаются инородными веществами, прилипшими к коже.
Далее процессор 40 заставляет включиться излучатель 20B измерительного света, чтобы излучатель 20B измерительного света излучал синий измерительный свет в целевой участок. Приемник 30 света принимает свет, отраженный от поверхности 9 кожи. В то же время принимается свет, отраженный от поверхности кожи, посредством того, что поляризационный фильтр 22А, размещенный на излучателе 20A измерительного света, и поляризационный фильтр 32, размещенный на приемнике 30 света, имеют одинаковый угол поляризации. С другой стороны, поляризационный фильтр 22В, размещенный на излучателе 20B измерительного света, и поляризационный фильтр 32, размещенный на приемнике 30 света, сделаны имеющими углы поляризации, отличающиеся на несколько градусов. Поскольку свет, который прошел через кожу, подвергается изменению угла поляризации, вызванному внутренней тканью, часть отраженного света, которая незначительно вошла в верхний слой кожи, может быть получена приемником 30 света. Так как старческие пятна присутствуют не только на поверхности кожи, но также и в верхнем слое внутренней кожной ткани, изображение части старческого пятна, которое незначительно вошло в кожу, требуется для выполнения его точной оценки. В результате применения этой процедуры свет, принятый приемником 30 света, является устойчивым к влияниям поверхности кожи, посредством этого уменьшая вероятность неверного распознавания грязи или инородных веществ, прилипших к поверхности кожи.
Изображения, полученные таким способом, подвергаются двоичной обработке тем же способом, который описан выше в двоичной обработке 47. Устройство 54 определения старческих пятен затем извлекает часть, для которой общая область пикселей с присвоенным значением "1" в результате двоичной обработки больше либо равна некоторому значению, и если эта часть совпадает с частью, определенной как претендент на старческое пятно, как описано ранее, эта часть считается старческим пятном и запрещается излучение модулирующего света из излучателя 10 модулирующего света, тогда как если она не совпадает, то разрешается излучение модулирующего света из излучателя 10 модулирующего света.
Использование ультрафиолетового света и синего света, имеющих длину волны от 200 до 400 нм, в качестве измерительного света является эффективным для оценивания старческих пятен. Причина в том, что по сравнению со светом, имеющим большую длину волны, проникновение этого света в кожу затруднено, что приводит к большей отражательной способности на поверхности.
В случае использования поляризованного света в качестве измерительного света и приема света с помощью приемника 30 света после прохождения через поляризационный фильтр 32 решение, является ли целевой участок глазным яблоком, также может быть принято аналогично ранее описанному варианту осуществления.
К тому же, если длина волны измерительного света из излучателя 20 измерительного света включает в себя свет, имеющий длину волны 1430 и 1940 нм, которая поглощается водой, глазное яблоко может отличаться от кожи путем измерения поглощения отраженного света.
Хотя настоящий вариант осуществления показал излучение модулирующего света с длиной волны, которая замедляет рост волос, он также может выполняться с возможностью излучения модулирующего света с длиной волны, которая стимулирует рост волос.
Третий вариант осуществления
Фиг.13 показывает устройство модуляции роста волос, которое заявлено в третьем варианте осуществления настоящего изобретения. Это устройство выполняется с возможностью приостановления излучения модулирующего света, когда целевой участок оценен как глазное яблоко, и аналогично первому варианту осуществления снабжается излучателем 10 модулирующего света для излучения модулирующего света, излучателем 20 измерительного света для излучения измерительного света и приемником 30 света для приема измерительного света, отраженного от поверхности кожи, при этом также дополнительно снабжается процессором 40 для обработки электрических сигналов, выведенных из приемника 30 света, и устройством 50 определения облучения для принятия решения на основе данных, обработанных процессором 40, разрешать ли излучение модулирующего света.
Излучатель 20 измерительного света имеет светодиод, который излучает измерительный свет трех типов: красного, зеленого и синего (RGB), и размещается так, чтобы излучать измерительный свет под углом 45° к поверхности 9 кожи с помощью отражающего зеркала 7, в то время как коммутационное устройство 142 света переключает оптический выход RGB в заданные интервалы. Приемник 30 света состоит из фотодиода, и свет, который принят, посредством этого накапливается в памяти 146 данных о яркости для каждого RGB после соответственного прохождения через аналого-цифровой преобразователь 144.
Хотя поверхность кожи имеет цвет кожи вследствие влияния капилляров и меланина, само глазное яблоко имеет не много кровеносных сосудов и выглядит черным из-за высокой доли меланина. Следовательно, при облучении тремя цветами RGB, если целевой участок является черным, возникает только явление, при котором отражательная способность уменьшается, и количество отраженного света для каждого из цветов RGB уменьшается примерно в одинаковой степени. С другой стороны, в случае кожи степень уменьшения в отражательной способности не является постоянной. В устройстве, которое заявлено в данном варианте осуществления, если все соотношения со справочным значением L0 (K1=L1/L0, K2=L2/L0, K3=L3/L0) меньше либо равны заданному значению для яркости каждого из цветов красного, зеленого и синего (L1, L2, L3), как показано на блок-схеме алгоритма на фиг.14, целевой участок считается участком, отличным от кожи (глазное яблоко). Когда все соотношения не равны или меньше заданного значения, вычисляется индекс цвета кожи (M=K1·α+K3·β), и если этот индекс M цвета кожи больше либо равен заданному значению, целевой участок считается кожей и разрешается излучение модулирующего света. Если индекс M цвета кожи меньше заданного значения, целевой участок не считается кожей и запрещается излучение модулирующего света. В качестве значений α и β используются значения, определенные соответствующим образом в соответствии с типом кожи пользователя.
Четвертый вариант осуществления
Фиг.15 показывает устройство модуляции роста волос, которое заявлено в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения. Хотя это устройство в основном аналогично устройству по первому варианту осуществления, оно снабжается генератором 60 слабых раздражителей, который передает слабый раздражитель на глаз пользователя перед облучением модулирующим светом. В этом устройстве посредством передачи этого слабого раздражителя с тем, чтобы заставить глаз пользователя закрыться, и облучения кожи модулирующим светом в течение этого времени предусмотрено, что устройство может использоваться без какого-либо дискомфорта, и это особенно эффективно в случае излучения модулирующего света в непосредственной близости к глазу.
Далее приводится толкование генератора 60 слабых раздражителей в устройствах, которые заявлены в настоящем варианте осуществления. Генератор 60 слабых раздражителей передает слабый раздражитель в целевой участок 9 перед излучением модулирующего света из излучателя 10 модулирующего света. В результате этого слабого раздражителя глаз закрывается, и в течение времени, пока закрыт глаз, модулирующий свет излучается из излучателя 10 модулирующего света. Хотя генератор 60 слабых раздражителей может продолжать передавать слабый раздражитель, чтобы заставить глаз закрыться, передача слабого раздражителя только на время, достаточное, чтобы заставить глаз закрыться, позволяет предотвратить потери энергии. Время до того, как модулирующий свет излучается после того, как генератор 60 слабых раздражителей передает слабый раздражитель целевому участку, задается с учетом времени от передачи слабого раздражителя глазу, пока глаз не закроется, и времени, когда глаз заставляют закрыться с помощью слабого раздражителя.
Хотя распыление газа, имеющего охлаждающий эффект, является предпочтительным для слабого раздражителя, слабый раздражитель не ограничивается распылением газа, а также может быть в виде света или электрического тока.
Распыление газа может выполняться, например, путем обеспечения известного распыляющего механизма в генераторе 60 слабых раздражителей. К тому же давление ветра также может формироваться с помощью вентилятора, например, в генераторе 60 слабых раздражителей. От распыления газа требуется заставить глаз закрыться, будучи при этом безопасным для глаза. Кроме того, хотя имеется риск ожогов, если кожа чрезмерно облучается модулирующим светом из излучателя 10 модулирующего света, использование газа, имеющего охлаждающий эффект, позволяет уменьшить этот риск.
В случае передачи слабого раздражителя с помощью света в генераторе 60 слабых раздражителей предоставляется излучатель света. От излучения света требуется заставить глаз закрыться, будучи при этом безопасным для глаза. Кроме того, поскольку люди легче реагируют на изменение света, чем на постоянный свет, предпочтительным является свет, который заставляет глаз закрыться, например импульсный свет или мигающий свет. К тому же поскольку длина волны света, имеющего высокую визуальную чувствительность, которая заставляет моргать глаз человека вследствие физиологической реакции, при наименьшей возможной мощности (например, на уровне светодиода) равна 555 нм, предпочтительно передавать слабый раздражитель с помощью света с этой длиной волны.
В случае использования электрического тока в генераторе 60 слабых раздражителей предоставляется генератор тока. Используемый ток является слабым и создается протекающим вокруг периметра глаза. От тока требуется заставить глаз закрыться, будучи при этом безопасным для глаза.
Кроме того, хотя вышеупомянутое описание показывает три функции слабого раздражителя 2, они могут быть произвольно скомбинированы, чтобы позволить сосуществовать множеству функций.
Таким образом, поскольку слабый раздражитель 2 передает слабый раздражитель глазу, который заставляет глаз закрыться, и свет, который модулирует рост волос на теле, излучается излучателем 1А света в течение времени, когда глаз закрыт благодаря слабому раздражителю, глаз может быть защищен от света, который модулирует рост волос на теле.
Пятый вариант осуществления
Фиг.15 показывает устройство модуляции роста волос, которое заявлено в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения. Хотя это устройство аналогично устройству из четвертого варианта осуществления, оно отличается от вышеупомянутого варианта осуществления в том, что излучатель 10 модулирующего света также используется в качестве генератора 60 слабых раздражителей. Излучатель 10 модулирующего света в этом варианте осуществления выполняется с возможностью излучения слабого света, который не наносит повреждение глазному яблоку, перед излучением модулирующего света. Также дополнительно может предоставляться генератор слабых раздражителей, который передает слабый раздражитель, отличный от света.