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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-16
(45)【発行日】2022-01-14
(54)【発明の名称】脱毛装置及び照射位置補正方法
(51)【国際特許分類】
   A45D 26/00 20060101AFI20220106BHJP
   A61N 5/067 20060101ALI20220106BHJP
【FI】
A45D26/00 G
A61N5/067
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2021032629
(22)【出願日】2021-03-02
【審査請求日】2021-03-22
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】518047609
【氏名又は名称】株式会社Eidea
(74)【代理人】
【識別番号】110001612
【氏名又は名称】きさらぎ国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】村上 知広
【審査官】粟倉 裕二
(56)【参考文献】
【文献】特表2002-541906(JP,A)
【文献】特開2006-095530(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A45D 26/00
A61N 5/067
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源から照射される光によって脱毛処理を行う脱毛装置であって、
前記光源を備える光源部と、
前記光源部から照射された光を照射予定位置に誘導する照射位置制御機構と、
前記照射予定位置に向けて照射された光を含む所定領域を撮像可能な撮像部と、
前記照射予定位置と前記光の実照射位置との照射位置ずれ量を検出する照射位置ずれ量検出部と
を備え、
前記照射位置ずれ量検出部により検出された前記照射位置ずれ量を用いて、前記照射位置制御機構による前記光の誘導位置を補正するよう構成されており、
前記照射位置ずれ量検出部は、処理対象領域を複数のブロックに分割し、該ブロック毎に前記照射位置ずれ量を割り当てることにより、修正テーブルを生成するよう構成されている
ことを特徴とする脱毛装置。
【請求項2】
前記照射位置ずれ量検出部は、前記撮像部により撮像された照射状況画像データを用いて前記光の中心を特定し、該光の中心を前記光の前記実照射位置として特定するよう構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の脱毛装置。
【請求項3】
前記照射位置ずれ量検出部により検出された前記照射位置ずれ量を用いて、前記照射位置制御機構による前記光の誘導位置の補正量を特定する補正条件作成部を更に備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の脱毛装置。
【請求項4】
前記補正条件作成部は、前記誘導位置の初期補正量が記憶された初期補正テーブルと、前記照射位置ずれ量検出部により生成された前記修正テーブルとに基づいて、修正後補正テーブルを生成するよう構成されている
ことを特徴とする請求項に記載の脱毛装置。
【請求項5】
前記補正条件作成部は、複数の前記修正テーブルを用いて統計的な修正テーブルを生成し、該統計的な修正テーブルを用いて前記修正後補正テーブルを生成するよう構成されている
ことを特徴とする請求項に記載の脱毛装置。
【請求項6】
前記照射位置制御機構を制御する制御機構駆動制御部を更に備え、
前記制御機構駆動制御部は、前記修正後補正テーブルに基づいて前記照射位置制御機構による前記光の誘導位置を補正するよう構成されている
ことを特徴とする請求項又はに記載の脱毛装置。
【請求項7】
光源から照射される光の照射位置を補正する照射位置補正方法であって、
前記光を照射予定位置に誘導して照射する照射工程と、
前記照射予定位置に向けて照射された光を含む所定領域を撮像する撮像工程と、
前記照射予定位置と前記光の実照射位置との照射位置ずれ量を検出する照射位置ずれ量検出工程と
を含み、
前記照射位置ずれ量検出工程により検出された前記照射位置ずれ量を用いて、前記光の誘導位置を補正し、
前記照射位置ずれ量検出工程は、処理対象領域を複数のブロックに分割し、該ブロック毎に前記照射位置ずれ量を割り当てることにより、修正テーブルを生成する
ことを特徴とする照射位置補正方法。
【請求項8】
前記照射工程、前記撮像工程及び前記照射位置ずれ量検出工程が、光源から照射される光によって脱毛処理を行う施術の期間中に実行される
ことを特徴とする請求項に記載の照射位置補正方法。
【請求項9】
前記照射工程、前記撮像工程及び前記照射位置ずれ量検出工程が、光源から照射される光によって脱毛処理を行う施術の期間外に実行される
ことを特徴とする請求項に記載の照射位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脱毛装置及び照射位置補正方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、人の皮膚に存在する体毛に対してレーザー光を照射することにより、該体毛を除去するレーザー脱毛装置が知られている。既存の商品化されているレーザー光やフラッシュランプの光を用いた全ての脱毛器は、皮膚上の面積比率でわずか1%前後しかない体毛に光を照射するために皮膚全体に強力な光を照射するものであり、非常に効率が悪く装置が大型化し、皮膚へのダメージやリスクも多い。また、毛根の厚みや毛の色、皮膚の色や濃さとは無関係に光を照射するもので、最適とは言えないものであった。
【0003】
近年、このような課題を解決するために、体毛の毛根に限定してレーザー光を照射する脱毛装置が提案されている(特許文献1等)。特許文献1のレーザー脱毛装置は、処理対象となる皮膚を撮像した画像に基づいて毛根の厚み(太さ)及び毛の色を特定し、この特定した毛根の厚み及び毛の色に基づいて、照射するレーザー光の線量を決定するよう構成されている。このような特許文献1のレーザー脱毛装置によれば、処理対象とする毛に適した線量のレーザー光を照射することが可能となるため、効率的に脱毛を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特表2005-500879号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載されたレーザー脱毛装置では、処理対象を撮像する検出器(CMOS画像センサ)や、処理対象とする毛に向けてレーザー光を誘導するレーザービーム操作装置等に生じる機械的な要因により、レーザー光の理論的な照射位置と、実際の照射位置との間に誤差が生じるおそれがあり、このような誤差が存在する場合には、処理対象とする毛に対してレーザー光を照射することができないという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、処理対象とする毛に対して確実にビーム光を照射することが可能な脱毛装置及び照射位置補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
このような目的を達成するために、本発明に係る脱毛装置は、光源から照射される光によって脱毛処理を行う脱毛装置であって、前記光源を備える光源部と、前記光源部から照射された光を照射予定位置に誘導する照射位置制御機構と、前記照射予定位置に向けて照射された光を含む所定領域を撮像可能な撮像部と、前記照射予定位置と前記光の実照射位置との照射位置ずれ量を検出する照射位置ずれ量検出部とを備え、前記照射位置ずれ量検出部により検出された前記照射位置ずれ量を用いて、前記照射位置制御機構による前記光の誘導位置を補正するよう構成されていることを特徴とする。
【0008】
本発明に係る脱毛装置において、前記照射位置ずれ量検出部は、前記撮像部により撮像された照射状況画像データを用いて前記光の中心を特定し、該光の中心を前記光の前記実照射位置として特定するよう構成されても良い。
【0009】
本発明に係る脱毛装置は、前記照射位置ずれ量検出部により検出された前記照射位置ずれ量を用いて、前記照射位置制御機構による前記光の誘導位置の補正量を特定する補正条件作成部を更に備えても良い。
【0010】
本発明に係る脱毛装置において、前記照射位置ずれ量検出部は、処理対象領域を複数のブロックに分割し、該ブロック毎に前記照射位置ずれ量を割り当てることにより、修正テーブルを生成するよう構成されても良い。
【0011】
本発明に係る脱毛装置において、前記補正条件作成部は、前記誘導位置の初期補正量が記憶された初期補正テーブルと、前記照射位置ずれ量検出部により生成された前記修正テーブルとに基づいて、修正後補正テーブルを生成するよう構成されても良い。
【0012】
本発明に係る脱毛装置において、前記補正条件作成部は、複数の前記修正テーブルを用いて統計的な修正テーブルを生成し、該統計的な修正テーブルを用いて前記修正後補正テーブルを生成するよう構成されても良い。
【0013】
本発明に係る脱毛装置は、前記照射位置制御機構を制御する制御機構駆動制御部を更に備え、前記制御機構駆動制御部は、前記修正後補正テーブルに基づいて前記照射位置制御機構による前記光の誘導位置を補正するよう構成されても良い。
【0014】
また、本発明に係る照射位置補正方法は、光源から照射される光の照射位置を補正する照射位置補正方法であって、前記光を照射予定位置に誘導して照射する照射工程と、前記照射予定位置に向けて照射された光を含む所定領域を撮像する撮像工程と、前記照射予定位置と前記光の実照射位置との照射位置ずれ量を検出する照射位置ずれ量検出工程とを含み、前記照射位置ずれ量検出工程により検出された前記照射位置ずれ量を用いて、前記光の誘導位置を補正することを特徴とする。
【0015】
本発明に係る照射位置補正方法は、前記照射工程、前記撮像工程及び前記照射位置ずれ量検出工程が、光源から照射される光によって脱毛処理を行う施術の期間中に実行されても良い。
【0016】
本発明に係る照射位置補正方法は、前記照射工程、前記撮像工程及び前記照射位置ずれ量検出工程が、光源から照射される光によって脱毛処理を行う施術の期間外に実行されても良い。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、処理対象とする毛に対して確実にビーム光を照射することが可能な脱毛装置及び照射位置補正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の一実施形態に係る脱毛装置の構成を概略的に示す図である。
図2】照射位置制御機構の構成を概略的に示す図である。
図3】制御部の構成を概略的に示す図である。
図4図4(a)は、ビーム光を撮像した照射状況画像データを示す図であり、図4(b)は、照射位置ずれ量のイメージを示す図である。
図5図5(a)は、脱毛装置の開口に対して基準反射板を対向配置させた状態を示す図であり、図5(b)は、脱毛装置設置台に脱毛装置を設置した状態を示す図である。
図6図6(a)及び図6(b)は、撮像部の座標系と、照射位置制御機構の座標系とのずれを補正する座標系補正処理を示す図である。
図7】脱毛装置の開口に露出する基準反射板の領域を複数に分割した状態を示す図である。
図8】施術期間中に照射位置ずれ量の検出を実行する場合における照射予定位置の例を示す図である。
図9図9(a)は、初期補正テーブルのイメージを示す図であり、図9(b)は、修正テーブルのイメージを示す図であり、図9(c)は、修正後補正テーブルのイメージを示す図である。
図10図10(a)は、修正後補正テーブルのイメージを示す図であり、図10(b)は、ビーム光の照射予定位置を囲む4つのブロックを抽出した状態を示す図であり、図10(c)は、ビーム光の照射予定位置における補間補正量のイメージを示す図である。
図11】本発明の一実施形態に係る照射位置補正処理(初期設定時における照射位置補正方法)の流れを概略的に示すフローチャートである。
図12】本発明の一実施形態に係る照射位置補正処理(初期設定後の補正時(施術期間外)における照射位置補正方法)の流れを概略的に示すフローチャートである。
図13】本発明の一実施形態に係る照射位置補正処理(初期設定後の補正時(施術期間内)における照射位置補正方法)の流れを概略的に示すフローチャートである。
図14】本発明の一実施形態に係る脱毛方法の流れを概略的に示すフローチャートである。
図15】各毛穴に対する処理の流れを概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【0020】
本実施形態に係る脱毛装置1は、人の皮膚に存在する体毛に対して光源からの光を照射することによって、該体毛を永久的又は長期的に除去(脱毛処理)する脱毛装置である。
【0021】
具体的には、脱毛装置1は、図1に示すように、使用者が把持可能なハウジング10と、該ハウジング10内に収納された光源部20、照射位置制御機構(例えば旋回ミラーを備えたガルバノスキャナを2軸XY方向に配置し、XY方向に光ビームの照射位置を制御できる制御機構)30及び撮像部40と、撮像部40により撮像された画像データに基づき、光源部20及び照射位置制御機構30を制御する制御部100(図3参照)とを備えている。なお、制御部100は、ハウジング10内に設けられても良いし、ハウジング10と有線又は無線によりデータ通信可能に接続された別端末内に設けられても良い。
【0022】
[ハウジングの構成]
ハウジング10は、図1に示すように、使用者が把持可能な把持部11と、該把持部11の先端側に連続して配されたヘッド部12とを備えている。本実施形態に係る脱毛装置1では、把持部11内に光源部20及び照射位置制御機構30が配置されており、ヘッド部12内に撮像部40が配置されているが、これに限定されるものではない。また、ハウジング10の構成及び形状は、図示の例に限定されず、任意に変更可能である。
【0023】
把持部11は、使用者が把持可能な径及び長手方向の長さを有する筒状等の任意の形状に形成されており、ヘッド部12の肌対向面を処理対象となる皮膚と対向させることに適した外形形状に設計されている。これにより、ハウジング10は、把持部11を把持した状態において、処理対象となる皮膚上に脱毛装置1を位置決めさせることが容易になると共に、処理済み領域から未処理領域に向けて脱毛装置1を移動させることが容易となる。また、把持部11には、光源部20による照射のON/OFFを切り替えるための照射ボタン18(図3参照)が設けられている。
【0024】
ヘッド部12は、脱毛処理時において処理対象となる皮膚と対向する肌対向面(本実施形態では下面)に開口13を有すると共に、該開口13を覆うようにカバー部材14が設けられている。開口13は、一回のショット(ワンショット)で処理される皮膚の処理対象領域以上の大きさを有している。カバー部材14は、ハウジング10内への埃等の進入を防ぐことが可能な防塵性と、光源部20による照射処理及び撮像部40による撮像処理を阻害しない程度の透光性とを有している。カバー部材14としては、例えば透明なガラス板等を用いることが可能であるが、これに限定されるものではない。
【0025】
また、ヘッド部12の内部には、照射位置制御機構30によって偏向された光源部20からのビーム光を開口13の外に向けて更に反射させるダイクロイックミラー17が設けられている。ダイクロイックミラー17は、開口13に対して約45度の角度で傾斜して設けられると共に、波長の長い赤外線の光である照射光を効率よく反射する反射面となっており、該反射面によって、照射位置制御機構30によって偏向された光源部20からのビーム光を開口13の外(皮膚の処理対象領域)に向けて効率的に反射させるよう構成されている。一方、ダイクロイックミラー17は、照射光に対し、波長の短い可視光は高い透過率で透過できるようになっており、該透過面側に、撮像部40が配置されている。これにより、撮像部40は、ダイクロイックミラー17を介して、少ない損失で開口13の外(皮膚の処理対象領域)を撮像することが可能となっている。
【0026】
さらに、ヘッド部12の内部には、開口13に向けて照明光を照射可能な照明手段(図示せず)が設けられている。照明手段は、撮像部40による撮像時に点灯し、開口13を介して皮膚の処理対象領域を照らすよう構成されている。このような照明手段としては、汎用のLED等の種々の任意の光源を用いることが可能である。
【0027】
また、ヘッド部12は、肌対向面に、処理対象となる皮膚に対する脱毛装置1の移動量を検出するための移動検出センサ15が設けられている。移動検出センサ15は、使用者が把持部11を把持した状態において、使用者の手によって隠れない位置、例えば開口13の近傍に設けられている。このような移動検出センサ15が設けられることにより、例えば、処理時間中の振動(微小移動)をリアルタイムに監視することが可能となり、これにより、ずれが一定量以上の場合にはアラーム音と表示で再照射を促す等の警告処理を行うことが可能となる。移動検出センサ15としては、例えば、光学式のマウスセンサや加速度センサ、ジャイロセンサ等を用いることが可能であるが、これに限定されるものではない。
【0028】
さらに、ヘッド部12は、脱毛処理時において使用者側に向く面(本実施形態では上面)に、表示パネル16が設けられている。表示パネル16は、例えば、処理済み領域から未処理領域に向けて脱毛装置1を移動させる際に、撮像部40により撮像したリアルタイムな映像(ライブ画像)を表示させることが可能に構成されている。このように、表示パネル16にライブ画像を表示させることにより、未処理領域に対する脱毛装置1の移動を支援することが可能となる。表示パネル16としては、例えば液晶パネル等を用いることが可能であるが、これに限定されるものではない。
【0029】
[光源部の構成]
光源部20は、毛根に対し十分にダメージを与え、毛を永久的又は長期的に除去(脱毛処理)することが可能な照射強度(エネルギー密度)を持つビーム状の高輝度光源(図示せず)を備えている。このような光源としては、例えば、レーザー、半導体レーザー、半導体励起固体レーザー、固体レーザー及び超高輝度LED等の種々の公知の光源を任意に採用することが可能である。
【0030】
光源から照射されるビーム光は、照射面において、1本の毛根に対して必要かつ十分に大きい直径を有することが好ましい。すなわち、光源から出射されるビーム光のビーム径は、画像認識精度やスキャナーの位置決め精度(位置ずれ)等を加味し、毛根又は毛穴の直径よりも大きく設定されることが好ましい。
【0031】
光源部20は、光源の照射強度(パワー、線量)を所定の範囲内(例えば1~100J/cm)で調整することが可能に構成されることが好ましい。特に、光源部20は、処理対象となる個々の毛の毛穴の大きさ、毛の色及び該毛穴周辺の皮膚の色に応じた最適な照射強度を選択して、個々の毛に対してビーム光を照射することが可能に構成されることが好ましい。なお、光源の照射強度の制御手法としては、パワー出力自体の制御やパルス幅の制御等の種々の公知の方法を採用することが可能である。また、本明細書において「毛穴の大きさ」という場合には、毛穴自体の大きさ(厚さ)を指す場合と、毛の太さを指す場合と、これら毛穴及び毛を総合した大きさを指す場合とのいずれも含まれることとする。
【0032】
また、光源部20は、互いに異なる波長を有する光源を複数(例えば3種類)備えると共に、これら複数の光源から照射された光を適宜合流させるための合波手段(図示せず)を備えることが好ましい。この場合において、複数の光源は、毛に多く含まれるメラニン色素に対して吸収されやすい比較的短い波長(例えば約755nm)のビーム光を照射可能な第1光源(図示せず)と、メラニン色素に対する吸収が比較的少なく、皮膚に優しい比較的長い波長(例えば約1064nm)のビーム光を照射可能な第3光源(図示せず)と、これら第1光源と第3光源との間の波長(例えば約810nm)のビーム光を照射可能な第2光源とを含んで構成されても良い。また、合波手段としては、例えば波長選択ミラー(ダイクロイックミラー)、波長選択プリズム(ダイクロイックプリズム)、偏光ビームスプリッタ(PBS)及び偏光板等の種々の公知の手段を採用することが可能である。
【0033】
このような構成によれば、複数の波長の光源を任意の強度で合波した状態で照射することが可能となるため、処理対象となる個々の毛の毛穴の大きさ、毛の色及び該毛穴周辺の皮膚の色の情報に応じて、照射強度だけでなく、最適な波長の組み合わせをも選択して、個々の毛に対してビーム光を照射することが可能となる。
【0034】
なお、光源部20は、図1に示す例においてはハウジング10の把持部11内に配置されているが、これに限定されず、照射位置制御機構30等を介してハウジング10の開口13から光を照射可能であれば、ハウジング10内の任意の位置に配置することが可能である。
【0035】
[照射位置制御機構の構成]
照射位置制御機構30は、制御部100の後述する制御機構駆動制御部122からの制御信号に基づき、光源部20から照射されたビーム光を皮膚の処理対象領域(施術範囲となるX-Y平面)上の照射予定位置(該照射予定位置が補正された場合には補正後の誘導位置C´)に誘導するためのビーム光偏向手段(走査手段)である。具体的には、照射位置制御機構30は、図1及び図2に示すように、光源部20から照射されたビーム光を皮膚の処理対象領域上においてX方向(第一の方向)に移動させるためのX方向偏向部34と、該ビーム光を皮膚の処理対象領域上においてY方向(第一の方向と直交する第二の方向)に移動させるためのY方向偏向部32とを備えている。
【0036】
Y方向偏向部32及びX方向偏向部34は、図1及び図2に示すように、ビーム光を反射可能な反射鏡32a,34aと、該反射鏡32a,34aの傾斜角度を変更させる駆動部32b,34bとを備えている。Y方向偏向部32は、光源部20から照射されたビーム光をX方向偏向部34に向けて反射させるよう配置されており、X方向偏向部34は、Y方向偏向部32により反射されたビーム光をダイクロイックミラー17に向けて更に反射させるよう配置されている。また、これらY方向偏向部32及びX方向偏向部34は、Y方向偏向部32の反射鏡32aの回転軸と、X方向偏向部34の反射鏡34aの回転軸とが互いに直交する関係となるよう配置されている。このような構成により、照射位置制御機構30は、これらX方向偏向部34及びY方向偏向部32の反射鏡32a,34aの傾斜角度をそれぞれ制御することによって、光源部20から照射されたビーム光を皮膚の処理対象領域(施術範囲となるX-Y平面)上の照射予定位置に位置決め可能に構成されている。
【0037】
X方向偏向部34及びY方向偏向部32としては、例えば、ガルバノスキャナ(電磁的な方法)、サーボモータ(電磁的な方法)、MEMSミラー(電磁力又は静電力)、その他電磁力又は静電力でミラーを傾斜させる偏向器等を任意に用いることが可能であり、また、AO(Acousto-Optics)偏向器(音響光学的手段)等の種々の公知の構成を採用することも可能である。
【0038】
[撮像部の構成]
撮像部40は、図1に示すように、ダイクロイックミラー17の透過面側に配置されており、ダイクロイックミラー17及び開口13を介して、皮膚の処理対象領域を撮像可能に構成されている。撮像部40は、4K解像度を有する4Kカメラであることが好ましいが、これに限定されず、視野内の毛穴を十分な解像度で撮像できる画素数を有するものであれば良い。撮像部40としては、例えば、CMOSセンサ、CCDセンサ、アレイセンサ及び撮像管等の種々の公知の撮像手段を任意に採用することが可能である。
【0039】
[制御部の構成]
制御部100は、図3に示すように、撮像部40、移動検出センサ15及び照射ボタン18等の機器と接続するための外部インタフェース102,104,106と、脱毛装置1を動作させるための演算処理等を行う主制御部110と、照射位置制御機構30を制御する制御機構駆動制御部122と、光源部20を制御する光源制御部124と、表示パネル16を制御する表示制御部126と、脱毛処理に必要な各種データ及び情報を記憶する記憶部130とを備えている。また、制御部100は、外部ネットワークと通信できる通信処理部(図示せず)を更に備えている。
【0040】
外部インタフェース102は、撮像部40と接続するためのインタフェースであり、外部インタフェース104は、移動検出センサ15と接続するためのインタフェースであり、外部インタフェース106は、照射ボタン18と接続するためのインタフェースである。なお、脱毛装置1に設けられる外部インタフェースは、これらのインタフェースに限定されず、接続する機器に応じて任意に設けることが可能である。また、これら外部インタフェース102,104,106は、接続される機器に応じた公知のインタフェースを用いることが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【0041】
記憶部130は、例えば、RAM、ROM等で構成されるメモリであり、主制御部110を動作させるための命令を含むプログラムや、学習済みの学習器(後述する毛穴特定部112、照射条件特定部114)の設定を行うための学習結果データ等を記憶している。なお、記憶部130は、主制御部110に含まれる後述するRAM及びROMにより構成されても良い。
【0042】
主制御部110は、ハードウェアプロセッサであるCPU、RAM、ROM等を含み、記憶部130に記憶されたプログラムをRAMに展開し、これをCPUにより解釈及び実行することにより、後述する毛穴特定部112、照射条件特定部114、照射位置ずれ量検出部116及び補正条件作成部118の各機能を実現するよう構成されている。なお、CPUは、DL(Deep Learning)を実行できる高性能のプロセッサ(高速CPU)であることが好ましい。また、主制御部110は、複数のハードウェアプロセッサを含んでいても良く、ハードウェアプロセッサは、GPU(CPU内蔵GPUを含む)、FPGA等で構成されても良い。
【0043】
毛穴特定部112は、撮像部40により撮像された処理対象領域の画像データに基づき、該処理対象領域内に存在する毛穴を特定するよう構成されている。具体的には、毛穴特定部112は、撮像部40により撮像された処理対象領域TA(図8参照)の画像データI(図8参照)を外部インタフェース102を介して取得し、該画像データIに対して必要に応じて前処理を施した上で、処理対象領域TAの中に存在する毛穴の候補(毛穴候補P(図8参照))を画像解析によって該画像データIから抽出するよう構成されている。前処理としては、例えば、4K画像に対し最小値フィルタをかけて毛穴を強調する処理や、以後の処理の負担を軽減するために不要な情報を間引いて2K画像とする処理等が含まれるが、これに限定されるものではない。なお、以下、「画像データI」という場合(「画像データ」に符号「I」を付す場合)には、撮像部40により撮像されたオリジナルの画像データだけでなく、毛穴特定部112において前処理された処理済みの画像データも含むものとする。
【0044】
ここで、毛穴特定部112による毛穴候補Pの抽出は、DL(Deep Learning)等のAIを駆使した画像処理(AI画像認識)により実行されることが好ましい。具体的には、元の画像データは4K×2K画素など巨大な画像であり、そのままではDL処理に適さないため、画像を256×256画素などの小領域(セル)に分割して推論を行う。毛穴特定部112は、少領域内の毛穴のXY座標の推論値と毛穴である確信度の推論値などからなる目的関数を最小化するように学習を行った学習済みの学習器(ニュートラルネットワーク)を備え、該学習器に、撮像部40により撮像された処理対象領域TAの画像データIを分割した少領域(セル)の画像を逐次入力し、少領域の画像に含まれる毛穴との確信度の高い毛穴候補の確信度や座標を該学習器から取得することにより、毛穴候補Pを抽出するよう構成されても良い。この方法は、従来技術である二値化による画像処理が一切含まれていないため撮像した画像の輝度や毛穴の向きなどにより検出精度の影響を受けにくく、様々な異なる形状や大きさの毛穴も精度良く検出が可能になる。このようにAI画像認識によって毛穴候補Pを抽出することにより、一般の画像処理では計測どころか検出さえ困難なコントラストが低く小さい毛穴(産毛等)も認識することが可能となる。
【0045】
本実施形態において、学習済みの学習器としては、ImageNet等で学習させた畳込みニューラルネットワーク(例えばResNet-50等)をファインチューニング(Fine-tuning)したものが例示されるが、これに限定されるものではない。
【0046】
なお、毛穴特定部112は、十分なコントラストがある太く黒い毛穴などに対しては、AI画像認識により毛穴候補Pを抽出する構成に代えて、撮像部40により撮像された処理対象領域TAの画像データIに対する二値化処理や閾値判定等により毛穴候補Pを抽出する方法等も任意に採用することが可能である。
【0047】
照射条件特定部114は、毛穴特定部112により特定された毛穴(毛穴候補P)ごとに、該毛穴に対する光源部20からのビーム光の照射条件(照射強度及び波長等)を特定するよう構成されている。具体的には、照射条件特定部114は、まず、毛穴特定部112により特定された毛穴(毛穴候補P)ごとに、該毛穴及び該毛穴周辺の皮膚を含む画像(切り出し毛穴画像CI)を画像データIから切り出し、該切り出し毛穴画像CIを、毛穴の大きさ、毛の色及び該毛穴周辺の皮膚の色が異なる複数の標準モデル画像のうちの最も確信度の高いいずれかに分類するよう構成されている。
【0048】
ここで、各切り出し毛穴画像CIは、毛穴候補Pが略中心に位置し、該毛穴候補Pの周囲に皮膚が存在するよう形成されている。また、標準モデル画像は、切り出し毛穴画像CIと同様に、1本または複数の毛穴及び該毛穴周辺の皮膚を含む画像である。標準モデル画像は、毛穴の大きさ、毛の色及び該毛穴周辺の皮膚の色が異なる複数のものが予め用意され、記憶部130等に記憶されている。各標準モデル画像には、それぞれ、該標準モデル画像の毛穴の大きさ、毛の色及び該毛穴周辺の皮膚の色を有する施術対象にとって、脱毛効率及び安全性(火傷リスク)等の観点から最も適したビーム光の照射条件(照射強度及び波長等)が紐づけて登録されている。なお、照射強度は、毛穴が太く、毛の色が薄く、皮膚の色が薄いほど大きい値が設定される傾向にあり、波長は、毛穴が太く、毛の色が薄く、皮膚の色が薄いほど短い波長が設定される傾向にある。
【0049】
そして、照射条件特定部114は、分類された標準モデル画像に対して予め設定されたビーム光の照射条件(照射強度及び波長等)を、該切り出し毛穴画像CIの毛穴(毛穴候補P)に対するビーム光の照射条件(照射強度及び波長等)として特定するよう構成されている。
【0050】
なお、照射条件特定部114による分類は、DL(Deep Learning)等のAIを駆使した画像処理(AI画像認識)により実行されることが好ましい。具体的には、照射条件特定部114は、毛の太さ(毛穴の大きさ)を示す推論値、毛の色を示す推論値、肌の色を示す推論値などからなる目的関数を最小化するように学習を行った学習済みの学習器(ニュートラルネットワーク)を備え、該学習器に切り出し毛穴画像CIを入力し、該切り出し毛穴画像CIに含まれる毛穴候補Pと最も確信度の高い(スコアの高い)標準モデル画像の情報を該学習器から取得することにより、該切り出し毛穴画像CIを複数の標準モデル画像のうち総合的に最も類似したいずれかに分類するよう構成されても良い。この場合において、学習器は、全ての標準モデル画像が所定の確信度を大きく下回る場合には、予め用意した標準モデル画像の中には切り出し毛穴画像CIと近似するものがない(分類不能)と判定し、該切り出し毛穴画像CIの毛穴候補Pは毛穴ではないと判定(エラー判定)する処理を実行しても良い。
【0051】
照射位置ずれ量検出部116は、ビーム光の照射予定位置と、照射予定位置に向けて実際に照射されたビーム光の実照射位置との照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を検出するよう構成されている。すなわち、照射位置ずれ量検出部116は、照射位置制御機構30における機械的な要因(例えば、回転角を計測するセンサの精度、リニアリティ、ガルバノモータ、サーボモータ等の精度、回転角を直線座標に変換するためのコサインエラー、及び反射鏡等の取り付け角度の誤差等)や、撮像部40における機械的な要因(例えば、レンズ等の収差、及び照射位置制御機構30と撮像部40の取り付け位置のずれ等)に起因して生じる、ビーム光の理論的な照射位置と実際の照射位置との間の誤差を検出可能に構成されている。
【0052】
具体的には、まず、照射位置ずれ量検出部116は、図4(a)に示すように、照射予定位置に向けて照射されているビーム光を含む所定領域(ビーム光の照射状況)を撮像部40により撮像し、該照射状況画像データI´を用いてビーム光の中心Cを特定する処理を実行可能に構成されている。
【0053】
この際、撮像部40は、照射状況画像データI´上におけるビーム光の照射予定位置(理論的な照射位置)Cの座標値を特定できるよう照射対象部位を撮像することが好ましく、例えば、図4(b)に示すように、ビーム光の照射予定位置Cを照射状況画像データI´の原点(0,0)として照射対象部位を撮像することが好ましが、これに限定されるものではない。
【0054】
なお、照射状況画像データI´(第2画像データ)は、例えば、ビーム光の照射予定位置Cを中心とした所定領域の画像データであり、ビーム光が収まるサイズであれば特に制限されるものではないが、高速処理の観点から、毛穴特定部112により毛穴を特定するために撮像した画像データI(第1画像データ)よりも小さいサイズ(画素数)であることが好ましく、また、照射予定位置Cを含む狭い範囲であることがより好ましい。
【0055】
また、ビーム光の中心Cは、グレーサーチによる中心探索や、ガウス関数などへのフィティング、輝度の高い場所の重心を計算する方法等の種々の任意の方法で特定することが可能であり、例えば、照射されたビーム光のピーク輝度を検出し、該ピーク輝度の2分の1を閾値として抽出した範囲R(図4(a)参照)の重心位置を求め、これをビーム光の中心Cとする画像処理等が例示される。
【0056】
そして、照射位置ずれ量検出部116は、ビーム光の中心Cを特定した後に、図4(b)に示すように、照射状況画像データI´上におけるビーム光の照射予定位置(理論的な照射位置)Cの座標値と、ビーム光の中心Cの座標値との差分を算出し、これを機械的な要因等によって生じるビーム光の理論的な照射位置と実際の照射位置(実照射位置)との間の誤差、すなわち、照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)として特定する処理を実行可能に構成されている。この照射位置ずれ量は、画素換算で特定しても良い。
【0057】
なお、照射位置ずれ量検出部116による照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)の検出は、工場出荷時、スタンバイ時及び施術期間中(毛穴に対する実際の脱毛処理中)のいずれか又いくつかにおいて実行することが可能であり、そのタイミングは特に制限されるものではない。また、照射位置ずれ量検出部116による照射位置ずれ量の検出頻度は、任意に設定することが可能である。
【0058】
ここで、施術期間外(例えば、工場出荷時やスタンバイ時)に照射位置ずれ量の検出を実行する場合には、図5(a)に示すように、ヘッド部12の開口13に対して基準反射板60等を相対移動不能に対向配置し、開口13に露出する該基準反射板60の領域(露出領域)を処理対象領域とし、該基準反射板60の露出領域内の所定部位を照射対象部位(照射予定位置C)として実行することができる。基準反射板60をヘッド部12の開口13に相対移動不能に配置する方法としては、例えば図5(b)に示すように、脱毛装置1のヘッド部12が嵌合可能な嵌合凹部52を脱毛装置設置台50に形成すると共に、該嵌合凹部52内に基準反射板60を配置する方法や、基準反射板60を装備した蓋(図示せず)をヘッド部12の開口13に被せる方法等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【0059】
そして、照射位置ずれ量検出部116は、開口13に対して基準反射板60が対向配置された状態において、まず、撮像部40(カメラ)の座標系と、照射位置制御機構30(レーザースキャン)の座標系との全体のずれを補正する座標系補正処理(数値補正)を実行する。このような座標系補正処理としては、例えば図6(a)に示すように、ずれに考慮してスキャン範囲を視野内に抑えた状態で4隅に順次ビーム光を照射し、各ビーム光の中心C(スポット)の位置の座標を計算し、図6(b)に示すように補正データを計算する方法が例示される。図6(a)及び図6(b)において、「xn,xn」(n=1,2,3,4)は、照射位置制御機構30(レーザースキャン)の座標(変換前の座標)を意味しており、「un,vn」(n=1,2,3,4)は、撮像部40(カメラ)の座標(変換後の座標)を意味している。
【0060】
このような補正としては、例えば四角形補正を採用可能であるが、これに限定されず、より単純なスケーリング補正や、平行四辺形補正(アフィン変換)等の種々の方法を採用することが可能である。なお、これら四角形補正、スケーリング補正及び平行四辺形補正等の具体的な計算式は、公知であるためそれらの説明を省略する。また、撮像部40(カメラ)の座標系と、照射位置制御機構30(レーザースキャン)の座標系との全体のずれの経時変化が十分少ない場合、該四角形補正は、工場出荷やオーバーホール、修理などの時に限定して行っても良い。また各部材の組付け精度が高く、四角形補正が必要でない場合は省略し、後述する以下の処理のみを行っても良い。
【0061】
また、照射位置ずれ量検出部116は、上述の座標系補正処理を実行した後に、図7に示すように、基準反射板60の露出領域を複数に分割し、該分割領域の各中心を照射予定位置Coとして、全ての分割領域に対して照射位置ずれ量の検出を行う。ただし、これに限定されず、限定した分割領域(例えば、4隅に位置する分割領域と中心に位置する分割領域等)に対して照射位置ずれ量の検出を行う構成としても良い。なお、この場合における露出領域の分割数は、後述する初期補正テーブルTや修正テーブルTの分割数と同数(M×N)であることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、当該再撮影時において、ビーム光は、ハレーション防止のために、脱毛処理を実行する際よりも照射強度(パワー)を弱めて照射されることが好ましい。
【0062】
スタンバイ時に照射位置ずれ量の検出を実行する場合において、照射位置ずれ量の検出処理は、例えば、工場出荷時、オーバーホール時、修理時、数日おき、電源立ち上げ時、規定された回数の施術終了後、施術終了ごと等の任意のタイミングで実行することができる。また、照射予定位置Coは、補正頻度や、ずれ量により任意に選択可能である。なお、これらのタイミングにおいて実行する照射位置補正の詳細については、後述する。
さらに、
【0063】
一方、施術期間中に照射位置ずれ量の検出を実行する場合には、開口13に露出する肌面(露出領域)を処理対象領域とし、該肌面の露出領域内の所定部位を照射対象部位(照射予定位置C)として実行することができる。なお、施術期間中の照射位置補正は、基準反射板60を用いた上述の補正方法に比べて一度では高い精度が期待できない場合があるため、修正後補正テーブルTを参照した照射予定位置Cに対する僅かな照射位置ずれ量の検出を行うことが好ましい。また、肌面の曲率や、撮像とビーム光照射のタイムラグ(タイミングのズレ)による位置ずれを加味する必要があるため、1回の撮像での照射位置ずれ量をそのまま適用せず、同じ場所に対して複数回の撮像を行い、統計的な処理によって照射位置ずれ量を算出し、修正テーブルT及び修正後補正テーブルTを修正することが好ましい。この照射位置ずれ量の検出処理は、例えば、全ショット、数ショットに1回、施術開始毎、電源立ち上げ時、数日置き等の任意のタイミングで実行することができる。
【0064】
なお、照射予定位置Cとしては、肌面の曲率やレーザー照射とのタイミングのずれ等による誤差を少なくするために、計測スポットの位置をあまり多くすることは望ましくないため、互いに離間した複数の位置であることが好ましく、例えば図8に示すように、肌面の露出領域の中心、4隅及び各辺の中間位置等が好ましいが、これらに限定されるものではない。また、照射予定位置Cの数は、計測時間を短縮する観点から、後述する初期補正テーブルTや修正テーブルTの分割数(M×N)よりも少ないことが好ましいが、これに限定されるものではない。さらに、当該再撮影時において、ビーム光の輝度が高い場合には、ハレーション防止のために、ビーム光の照射時間を短くするか、撮像部40のシャタ時間を短くし露光時間を短縮するか、撮像部40のゲインを下げることが好ましい。
【0065】
そして、照射位置ずれ量検出部116は、以上の検出処理により検出された照射位置ずれ量を記憶部130に記憶するよう構成されている。具体的には、照射位置ずれ量検出部116は、図9(a)及び図9(b)に示すように、処理対象領域(肌面又は反射板の露出領域)をM×Nのブロック(スキャン範囲)に分割し、これらのブロック毎に照射位置ずれ量を割り当てることで初期補正テーブルT又は修正テーブルTを生成して、該初期補正テーブルT又は該修正テーブルTを記憶部130に記憶するよう構成されている。ここで、M及びNは、いずれも1以上の任意の整数であり、MとNは異なる数であっても良いし、同じ数であっても良い。また、初期補正テーブルTのブロック数と修正テーブルTのブロック数とは、同数であることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、初期補正テーブルTの記憶領域の数(ブロック数)は、修正テーブルTよりも細かく分割されていても良い。
【0066】
ここで、初期補正テーブルTは、脱毛装置1の工場出荷時、オーバーホール、修理時等に作成される補正テーブルであり、図9(a)に示すように、複数(M×N)の記憶領域を有しており、各記憶領域に、処理対象領域の対応するブロックにおける初期補正量を記録可能に構成されている。初期補正テーブルTの各記憶領域に記憶される照射位置ずれ量は、例えば図9(a)においてベクトルとして示されているように、ずれ方向及びずれ量の情報を有している。
【0067】
修正テーブルTは、初期補正テーブルTが存在する状態において、該初期補正テーブルTの残存ずれを補正するために新たに作成される補正テーブルである。修正テーブルTは、図9(b)に示すように、処理対象領域の分割数と同数(M×N)の記憶領域を有しており、各記憶領域に、処理対象領域の対応するブロックにおける照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を記録可能に構成されている。修正テーブルTの各記憶領域に記憶される照射位置ずれ量は、初期補正テーブルTと同様に、ずれ方向及びずれ量の情報を有している。この修正テーブルTにおける補正量(照射位置ずれ量)は、既述のとおり、初期補正テーブルTの残存ずれを補正するための補正値であることから、一般的に、初期補正テーブルTにおける補正量(照射位置ずれ量)と比べて小さい。
【0068】
なお、これら初期補正テーブルT及び修正テーブルTの生成にあたり、照射位置ずれ量の検出を全ての分割領域(ブロック)に対して行わない場合には、照射位置ずれ量の検出が行われていないブロックについては、照射位置ずれ量の検出が行われたブロックの照射位置ずれ量を用いて補間された値(補間照射位置ずれ量)が記録される構成としても良い。
【0069】
補正条件作成部118は、照射位置ずれ量検出部116により検出された照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を用いて、照射位置制御機構30によるビーム光の誘導位置の補正量を特定するよう構成されている。具体的には、補正条件作成部118は、初期補正テーブルTと修正テーブルTとを合成すること(すなわち、修正テーブルTで初期補正テーブルTを修正すること)により修正後補正テーブルTを生成し、これを記憶部130に記憶するよう構成されている。なお、修正後補正テーブルTは、メモリとして格納せず、都度初期補正テーブルTと修正テーブルTとを用いて生成(算出)しても良い。
【0070】
なお、既に記憶部130に修正後補正テーブルTが記憶されている場合には、初期補正テーブルTまたは修正テーブルTが更新されるたびに変更を行う(書き換える)処理を実行する。
【0071】
修正後補正テーブルTは、初期補正テーブルT及び修正テーブルTと同数(M×N)の記憶領域を有しており、各記憶領域(例えば図9(c)に示すブロックB)に、初期補正テーブルTの対応ブロック(例えば図9(a)に示すブロックB)に記憶された初期補正量と、修正テーブルTの対応ブロック(例えば図9(b)に示すブロックB)に記憶された照射位置ずれ量とを合成することで生成された修正後補正量を記録可能に構成されている。なお、修正後補正テーブルTの記憶領域の数(ブロック数)は、初期補正テーブルT及び修正テーブルTと同数でなくても良く、例えば初期補正テーブルT及び/又は修正テーブルTよりも細かく分割されていても良い。各テーブルの記憶領域の数(ブロック数)が異なる場合には、隣接するブロックの値を用いて補間した値を用いても良い。
【0072】
なお、補正条件作成部118は、記憶部130に蓄積された複数の修正テーブルTを用いて例えば平均化処理等の任意の処理を施すことで、統計的な修正テーブルTを生成し、これを用いて修正後補正テーブルTを生成する構成としても良い。
【0073】
また、補正条件作成部118は、照射位置ずれ量検出部116により検出された照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)が予め定めた補正可能範囲を超えているか否かを判定し、超えていると判定した場合には、アラーム音や表示等でエラーを報知する警告処理を実行するよう構成されても良い。
【0074】
制御機構駆動制御部122は、主制御部110の毛穴特定部112により特定された毛穴1つ1つに光源部20からのビーム光が順次照射されるよう、照射位置制御機構30を制御するよう構成されている。
【0075】
具体的には、制御機構駆動制御部122は、毛穴特定部112により特定された各毛穴に向けて照射されるビーム光の各誘導位置(ビーム光の照射予定位置C)を修正後補正テーブルTに記憶された各修正後補正量に基づいて順次補正し、該補正後の誘導位置C´に順次ビーム光が照射されるように、Y方向偏向部32の反射鏡32aとX方向偏向部34の反射鏡34aの傾斜角度を順次制御するよう構成されている。
【0076】
より具体的には、制御機構駆動制御部122は、図10(a)に示すように、まず、照射対象となる各毛穴の位置(ビーム光の照射予定位置C)の座標値(Xt,Yt)を毛穴特定部112より取得すると共に、図10(b)に示すように、該座標値(Xt,Yt)の周囲に位置する2以上のブロック(例えば該座標値を囲む4つのブロックBa~Bd)の各修正後補正量(ΔXa,ΔYa、ΔXb,ΔYb、ΔXc,ΔYc、ΔXd,ΔYd)を記憶部130に格納された最新の修正後補正テーブルTより取得するよう構成されている。
【0077】
また、制御機構駆動制御部122は、図10(c)に示すように、例えばバイリニア補間法等の種々の公知の方法により、該座標値(Xt,Yt)における補間補正量(ΔXtcmp,ΔYtcmp)を、これら4つの修正後補正量(ΔXa,ΔYa、ΔXb,ΔYb、ΔXc,ΔYc、ΔXd,ΔYd)から補間して算出するよう構成されている。なお、図10(c)において、「P」は、隣接するブロック同士の中心間距離を意味している。また、「dXt」は、ブロックBa及びブロックBcの中心と、照射予定位置CのX軸の座標値(Xt)とのX軸方向に沿った距離(差)を意味しており、「P-dXt」は、ブロックBb及びブロックBdの中心と、照射予定位置CのX軸の座標値(Xt)とのX軸方向に沿った距離(差)を意味している。さらに、「dYt」は、ブロックBa及びブロックBbの中心と、照射予定位置CのY軸の座標値(Yt)とのY軸方向に沿った距離(差)を意味しており、「P-dYt」は、ブロックBc及びブロックBdの中心と、照射予定位置CのY軸の座標値(Yt)とのY軸方向に沿った距離(差)を意味している。
【0078】
さらに、制御機構駆動制御部122は、このようにして算出した補間補正量(ΔXtcmp,ΔYtcmp)と、毛穴特定部112より取得した各毛穴の位置の座標値(Xt,Yt)とに基づいて、補正後の誘導位置C´の座標値(Xtcmp,Ytcmp)を特定するよう構成されている。ここで、Xtcmpは、X軸方向の座標値(Xt)にX方向の補正量(ΔXtcmp)を加算すること(Xtcmp=Xt+ΔXtcmp)により算出可能であり、また、Ytcmpは、Y軸方向の座標値(Yt)にY方向の補正量(ΔYtcmp)を加算すること(Ytcmp=Yt+ΔYtcmp)により算出可能である。
【0079】
そして、制御機構駆動制御部122は、このようにして特定した座標値(Xtcmp,Ytcmp)がビーム光の誘導位置C´となるように、照射位置制御機構30に対して制御信号を出力するよう構成されている。
【0080】
このような制御機構駆動制御部122の制御は、例えば専用の安価な組み込みマイクロコンピュータでデジタルPID制御を実行することにより実現することが可能であるが、これに限定されるものではない。
【0081】
なお、制御機構駆動制御部122は、照射予定位置Cの周囲に位置する2以上のブロックの各修正後補正量を補間することにより求めた補間補正量を用いて照射予定位置Cを補正する構成に限定されず、例えば、照射予定位置Cを含む1つのブロックの修正後補正量のみを用いて照射予定位置Cを補正する構成であっても良い。
【0082】
本実施形態に係る脱毛装置1は、このように、毛穴特定部112におけるAI画像認識により高精度に個々の毛穴の位置(X,Y)を特定しつつ、予め記憶部130に記憶された照射予定位置Cと実照射位置(ビーム光の中心C)との照射位置ずれ量を用いて、照射位置制御機構30によるビーム光の誘導位置C´を補正するよう構成されている。このため、本実施形態に係る脱毛装置1によれば、照射位置制御機構30や撮像部40における機械的な要因に起因した照射位置のずれを是正し、個々の毛穴に向けてピンポイントにビーム光が照射されるよう照射位置制御機構30を制御することが可能となるため、毛穴のみにビーム光を照射し、効率性及び安全性を向上させることができる。また、本実施形態に係る脱毛装置1は、実際に照射されたビーム光を撮像部40により直接的に撮像して、照射位置ずれ量を特定するため、精度の高い補正処理を実現することが可能となるという利点がある。
【0083】
光源制御部124は、主制御部110の照射条件特定部114により特定された照射条件を有するビーム光が光源部20から照射されるよう、毛穴毎に、光源部20を制御するよう構成されている。具体的には、光源制御部124は、当該特定された照射条件(照射強度及び波長等)を有するビーム光となるよう、毛穴毎に、発光させる光源(第1光源~第3光源)の選択制御及び該発光させる光源の出力制御を実行するよう構成されている。なお、光源制御部124は、開口13に向けて照明光を照射可能な照明手段(図示せず)の制御も実行可能としても良い。
【0084】
表示制御部126は、撮像部40により撮像したリアルタイムな映像(ライブ画像)を表示パネル16上に転送して表示させる処理を実行可能に構成されている。このような表示制御部126としては、種々の公知の制御手法を採用することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【0085】
[照射位置補正方法]
次に、本実施形態に係る脱毛装置1を用いた照射位置補正方法について、図11図13を用いて説明する。本実施形態に係る照射位置補正方法は、概略的には、光源から照射される光の照射位置を補正する照射位置補正方法であって、施術期間外(例えば、工場出荷時やオーバーホール時、修理時、スタンバイ時等)及び施術期間中(毛穴に対する実際の脱毛処理中)のいずれか又いくつかにおいて実行される。施術期間外においては、既述のとおり、ヘッド部12の開口13に対して基準反射板60等を相対移動不能に対向配置した状態において照射位置補正処理が実行される。一方、施術期間中においては、既述のとおり、ヘッド部12の開口13に対して処理対象となる肌面を対向配置した状態において照射位置補正処理が実行される。
【0086】
[初期設定時における照射位置補正方法]
まず、初期設定時における照射位置補正方法について、図11を用いて説明する。初期設定時(工場出荷時、オーバーホール時、修理時等)は、機械的なずれが大きいことが想定されるため、初期補正テーブルT、修正テーブルT及び修正後補正テーブルTが記憶部130に記憶されている場合であってもこれらをクリアする(S1:初期化工程)。また、上述した座標系補正処理(数値補正)が未実施の場合又は再度行う必要がある場合には、必要に応じて、上述した座標系補正処理(数値補正)により、座標系補正データを生成し(S2)、補正処理を実行する(S3)。そして、既述のとおり基準反射板60の領域を複数に分割(好ましくは等分割)し、該分割領域の各中心を照射予定位置Cの座標として特定(生成)する(S4:照射予定位置特定工程)。
【0087】
そして、照射予定位置Cが特定されると、制御機構駆動制御部122によって照射位置制御機構30が駆動され、照射予定位置Cに対して光源部20からのビーム光が照射される(S5:照射工程)。
【0088】
また、該照射工程が実行されている間に、上述した撮像部40の機能により、照射予定位置Cに向けて照射されているビーム光を含む所定領域(ビーム光の照射状況)が撮像され(S6:撮像工程)、上述した照射位置ずれ量検出部116の機能により、ビーム光の照射予定位置Cと、実際に照射されたビーム光の実照射位置(ビーム光の中心C)との照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)の検出処理が実行される(S7:照射位置ずれ量検出工程)。そして、該照射位置ずれ量検出工程により検出された照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)が、初期補正テーブルTの対応ブロック(対応する記憶領域)に記憶される(S8:照射位置ずれ量記憶工程)。
【0089】
その後、次に処理すべき照射予定位置Cが存在する場合(S9にてNOの場合)には、次に処理すべき照射予定位置Cに対して、以上のS5~S8の各工程が実行される。一方、次に処理すべき照射予定位置Cが存在しない場合(S9にてYESの場合)には、上述した照射位置ずれ量検出部116の機能により初期補正テーブルTを生成(新規作成又は更新)し、記憶部130に格納する。また、修正テーブルTは既にクリアされており存在しないため、修正後補正テーブルTを初期補正テーブルTと同じ内容に書き換える(S10:初期補正テーブル生成工程、修正後補正テーブル生成工程)。そして、該修正後補正テーブル生成工程(S10)にて生成された修正後補正テーブルTが、次回以降(例えば次のサイクル)の脱毛処理に利用される。
【0090】
[初期設定後の補正時(施術期間外)における照射位置補正方法]
次に、初期設定後の任意のタイミング(例えば、数日おき、電源立ち上げ時、規定された回数の施術終了後、施術終了ごと等)において実行する場合の照射位置補正方法について、図12を用いて説明する。このタイミングにおいては、初期設定時と比較すると大きなずれが生じていない可能性が高いため、初期補正テーブルTを参照して補正された座標系を用いて、照射予定位置Coを特定(生成)し、その位置での残存ずれ量を計測して修正テーブルTを生成すると共に、初期補正テーブルTと該修正テーブルTを用いて修正後補正テーブルTを修正する。
【0091】
具体的には、まず、記憶部130に記憶されている修正後補正テーブルTを初期補正テーブルTと同一にする(S11)。なお、記憶部130に修正テーブルTが記憶されている場合には、これもクリアする。また、必要がある場合には、座標系補正処理(図示せず)を実行する。そして、記憶部130に記憶されている初期補正テーブルTを参照して、照射予定位置Coを特定(生成)する(S12:照射予定位置特定工程)。
【0092】
その後、初期設定時と同様に、上述した照射工程(S5)、撮像工程(S6)及び照射位置ずれ量検出工程(S7)を実行し、ビーム光の照射予定位置Cと、実際に照射されたビーム光の実照射位置(ビーム光の中心C)との照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を検出する(S13~S15)。そして、該照射位置ずれ量検出工程により検出された照射位置ずれ量が、修正テーブルTの対応ブロック(対応する記憶領域)に記憶される(S16:照射位置ずれ量記憶工程)。
【0093】
その後、次に処理すべき照射予定位置Cが存在する場合(S17にてNOの場合)には、次に処理すべき照射予定位置Cに対して、以上のS13~S16の各工程が実行される。一方、次に処理すべき照射予定位置Cが存在しない場合(S17にてYESの場合)には、上述した照射位置ずれ量検出部116の機能により修正テーブルTを生成(新規作成又は更新)し、記憶部130に格納する(S18:修正テーブル生成工程)。また、上述した補正条件作成部118の機能により、記憶部130に記憶されている初期補正テーブルTと、修正テーブル生成工程(S18)において生成された修正テーブルTとを用いて、修正後補正テーブルTを生成(修正)する(S19:修正後補正テーブル生成工程)。そして、該修正後補正テーブル生成工程(S19)にて生成された修正後補正テーブルTが、次回以降(例えば次のサイクル)の脱毛処理に利用される。
【0094】
[初期設定後の補正時(施術期間内)における照射位置補正方法]
次に、初期設定後の施術期間内において実行する場合の照射位置補正方法について、図13を用いて説明する。
【0095】
まず、記憶部130に記憶されている修正後補正テーブルTを参照して、照射予定位置Coを特定(生成)する(S20:照射予定位置特定工程)。また、必要がある場合には、座標系補正処理(図示せず)を実行する。その後、初期設定時と同様に、上述した照射工程(S5)、撮像工程(S6)及び照射位置ずれ量検出工程(S7)を実行し、ビーム光の照射予定位置Cと、実際に照射されたビーム光の実照射位置(ビーム光の中心C)との照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を検出する(S21~S23)。また、検出された照射位置ずれ量と修正後補正テーブルTに格納された照射位置ずれ量との差分を求めることにより、残留ずれ量を算出し、これを記憶部130に保存する(S24:残留ずれ量算出工程)。
【0096】
施術期間内における照射位置補正では、上述した初期設定時や施術期間外における照射位置補正と異なり、同じ照射予定位置Coに対して、これら照射工程(S21)、撮像工程(S22)、照射位置ずれ量検出工程(S23)及び残留ずれ量算出工程(S24)を規定回数に達するまで複数回実行し(S25)、該照射予定位置Coにおける残留ずれ量の平均値を算出し、これを記憶部130に保存する(S26:平均残留ずれ量算出工程)。このように、1回の撮像での残留ずれ量をそのまま適用せず、残留ずれ量の平均値を用いることにより、肌面の曲率や、撮像とビーム光照射のタイムラグ(タイミングのズレ)による位置ずれ等の測定誤差の影響を抑えることが可能となる。
【0097】
その後、次に処理すべき照射予定位置Cが存在する場合(S27にてNOの場合)には、次に処理すべき照射予定位置Cに対して、以上のS21~S26の各工程が実行される。一方、次に処理すべき照射予定位置Cが存在しない場合(S27にてYESの場合)には、平均残留ずれ量算出工程(S26)により算出した残留ずれ量の平均値を修正テーブルT及び修正後補正テーブルTに反映させることで、これら修正テーブルT及び修正後補正テーブルTを生成(修正)する(S28:修正テーブル生成工程、修正後補正テーブル生成工程)。そして、該修正後補正テーブル生成工程(S28)にて生成された修正後補正テーブルTが、次回以降(例えば次のサイクル)の脱毛処理に利用される。
【0098】
[脱毛方法]
次に、本実施形態に係る脱毛装置1を用いた脱毛方法について、図14及び図15を用いて説明する。図14は、本実施形態に係る脱毛方法の全体の流れを概略的に示すフローチャートであり、図15は、毛穴特定部112により特定した1つの毛穴に対する処理の流れを概略的に示すフローチャートである。なお、以下で説明する脱毛方法は、脱毛装置1の記憶部130に格納されたプログラム及び学習結果データ等によって実行処理される。
【0099】
本実施形態に係る脱毛方法を開始するにあたり、まず、脱毛装置1の主電源をONし、脱毛装置1を起動させる。脱毛装置1を起動させると、撮像部40により撮像したリアルタイムな映像(ライブ画像)が表示パネル16に表示される。これにより、開口13を皮膚に押し付けた状態(人によるショット移動中)においても、表示パネル16のライブ画像により処理対象領域を視認することができる。なお、脱毛装置1は、被施術者が自ら操作しても良いし、被施術者とは異なる者(医療従事者等)が操作しても良い。以下、脱毛装置1を操作する者を「使用者」という。
【0100】
脱毛装置1を起動させた状態において、使用者は、図14に示すように、ハウジング10の開口13が処理対象領域に位置するよう脱毛装置1を位置決めし(S100)、位置決め完了後に、照射ボタン18のON操作を行う(S110)。照射ボタン18のON操作が行われると、表示パネル16がOFFされると共に(S120)、撮像部40によって皮膚の処理対象領域が撮像される(S130)。そして、撮像部40によって撮像された画像データが制御部100の主制御部110に送信され、該主制御部110における上述した毛穴特定部112の機能によって、該画像データに対して必要に応じて前処理を施した上で、該処理対象領域内に存在する毛穴(毛穴候補P)を順次特定する(S140-1~S140-n:毛穴特定工程)。
【0101】
また、毛穴の特定と並行して、特定された毛穴に対して順次、照射条件(照射強度及び波長等)の特定及び照射処理が行われる。すなわち、主制御部110は、上述した毛穴特定部112の機能によって1つ目の毛穴候補Pを特定すると、図15に示すように、2つ目の毛穴候補Pの特定処理とは独立して(並行して)、該1つ目の毛穴候補Pに対して照射条件の特定処理等を実行する。また、主制御部110は、2つ目の毛穴候補Pを特定すると、1つ目の毛穴候補Pに対する照射条件の特定処理等、並びに、3つ目の毛穴候補Pの特定処理とは独立して(並行して)、該2つ目の毛穴候補Pに対して照射条件の特定処理等を実行する。主制御部110は、このような並行処理を最後(n個目)の毛穴候補Pに至るまで実行する。このように、毛穴の認識とビーム光の照射とを並行して行うシーケンスにより、1サイクルの時間を長期化させることなく、認識処理の時間を確保することが可能となる。
【0102】
各毛穴候補Pに対する照射条件(照射強度及び波長等)の特定(S150:照射条件特定工程)は、主制御部110における上述した照射条件特定部114の機能によって実行される。なお、当該照射条件特定工程において、該当する標準モデル画像が存在しないと判定した場合には、該毛穴候補Pは毛穴ではないと判定し、次の工程に移行することなく(該毛穴候補Pに対するビーム光の照射を実行することなく)、該毛穴候補Pに対する処理を終了しても良い。
【0103】
各毛穴候補Pに対する照射条件が特定されると、該毛穴候補Pに光源部20からのビーム光が照射されるように、制御機構駆動制御部122によって照射位置制御機構30が駆動される。この際、上述した制御機構駆動制御部122の機能により、記憶部130に予め格納された最新の修正後補正テーブルTを用いて、照射位置制御機構30によるビーム光の誘導位置が補正される(S160:照射位置補正工程)。
【0104】
その後、照射条件特定工程により特定された照射条件(照射強度及び波長等)を有するビーム光を光源部20から該毛穴候補Pに対して照射する(S170:照射工程)。これにより、該毛穴候補Pの毛根が加熱され、永久的又は長期的に除去される。なお、この照射位置の制御に要する時間は、移動距離等の諸条件によって異なるが、概ね数ms程度である。また、ビーム光の照射時間は、照射強度等の諸条件により異なるが、概ね数ms~数10ms程度である。この際におけるビーム光の照射条件(照射強度及び波長等)は、最も近似する標準モデル画像に割り当てられた最適な照射条件(照射強度及び波長等)であるため、該毛穴候補Pに対しても効果的であり、かつ、その周辺の皮膚に対しても害が少なく、安全である。
【0105】
そして、以上のS150~S170までの一連の処理を最後(n個目)の毛穴候補Pに対して実行し、全ての毛穴候補Pに対する処理が終了すると、図14に示すように、照射ボタン18がOFF状態となり(S180)、再度、表示パネル16に撮像部40により撮像したリアルタイムな映像(ライブ画像)が表示される(S190)。
【0106】
また、上述した照射位置補正方法を当該施術期間中に実行した場合には、任意のタイミング(例えば、全ての毛穴候補Pに対する処理が終了した後のタイミング等)において、上述した照射位置補正方法により生成(修正)された修正テーブルT及び修正後補正テーブルTを記憶部130に格納する。そして、この記憶部130に記憶された修正後補正テーブルTが、次回以降(例えば次のサイクル)の照射位置補正工程(S160)に利用される。
【0107】
以上説明した、脱毛装置1の位置決め(移動)から処理対象領域内の全ての毛穴に対する照射完了までを1サイクルとし、これを所望の処理対象領域の全てに亘って順次位置をずらして実行することにより、脱毛処理が行われる。なお、1サイクル内における、照射ボタン18のON操作から処理対象領域内の毛穴に対する照射完了までの目安時間(脱毛装置1の処理時間)は、毛穴が30カ所以内、照射・移動時間が20msと仮定した場合には1秒以内であり、毛穴が100カ所以内、照射・移動時間が20msと仮定した場合には3秒以内である。このように、本実施形態に係る脱毛装置1は、極めて短時間で脱毛処理を行うことが可能である。
【0108】
[本実施形態に係る脱毛装置の利点]
以上説明したとおり、本実施形態に係る脱毛装置1は、光源を備える光源部20と、光源部20から照射された光を照射予定位置Cに誘導する照射位置制御機構30と、照射予定位置に向けて照射された光を含む所定領域を撮像可能な撮像部40と、照射予定位置Cと光の実照射位置(ビーム光の中心C)との照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を検出する照射位置ずれ量検出部116とを備え、照射位置ずれ量検出部116により検出された照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を用いて、照射位置制御機構30による光の誘導位置を補正するよう構成されている。
【0109】
このように構成された本実施形態に係る脱毛装置1によれば、照射位置制御機構30や撮像部40における機械的な要因に起因した照射位置のずれを是正し、個々の毛穴に向けてピンポイントにビーム光が照射されるよう照射位置制御機構30を制御することが可能となる。また、これにより、毛穴のみにビーム光を照射することが可能となるため、効率性及び安全性を向上させることができる。さらに、実際に照射されたビーム光を撮像部40により直接的に撮像して、照射位置ずれ量(ΔX,ΔY)を特定するため、精度の高い補正処理を実現することが可能となる。
【0110】
[変形例]
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【0111】
例えば、上述した実施形態では、補正値や照射位置ずれ量等をテーブル(初期補正テーブルT、修正テーブルT、修正後補正テーブルT)を用いて記憶するものとして説明したが、これに限定されず、数式に展開する等の任意の方法により記憶しても良い。
【0112】
上述した実施形態では、照射条件特定部114において、切り出し毛穴画像CIを標準モデル画像に分類することで毛穴の大きさや毛の色、周辺の皮膚の色などに応じた照射条件を特定するものとして説明したが、これに限定されず、毛穴毎に照射条件を変更しない構成であっても良い。
【0113】
上述した実施形態では、毛穴特定部112にて一旦毛穴だけの認識を行い、その後、照射条件特定部114にて切り出し毛穴画像CIを画像データIから切り出すものとして説明したが、これに限定されず、毛穴特定部112にて目的関数に毛穴の大きさや毛の色、周辺の皮膚の色などの推論値を加えることで、画像データIを分割した少領域(セル)の画像から標準モデル画像に類似した画像の分類や位置を推論し、直接毛穴の位置、毛穴の大きさ、毛の色、周辺の皮膚の色を取得しても良い。
【0114】
上述した実施形態では、AI画像認識により切り出し毛穴画像CIを分類するものとして説明したが、これに限定されず、切り出し毛穴画像CIに含まれる毛穴候補Pの毛穴の大きさ、毛の色及び該毛穴周辺の皮膚の色の各特徴量を数値化し、これを予めデータベースに登録した標準モデルの各特徴量と突合させることで、最も近似する標準モデルに分類する方法等も任意に採用することが可能である。
【0115】
上述した実施形態では、脱毛装置1が、毛穴の特定及び毛穴画像の分類に関するAI画像認識を行うための学習済みの学習器(ニュートラルネットワーク)を備えるものとして説明したが、これに限定されず、脱毛装置1と高速通信ネットワークを介してデータ通信可能に接続された別装置に学習済みの学習器が設けられ、各脱毛装置1と該別装置との間でリアルタイムに通信する構成(クラウドコンピューティング)としても良い。また、脱毛装置1又は該別装置において、所定の学習プログラムに基づき、処理対象領域TAの画像データIを入力データ、毛穴である確信度や座標を参照用データとして利用して、機械学習(AI学習プロセス)を行う構成としても良いし、複数の脱毛装置1で撮像した画像をクラウド経由でアップロードし、加速度的に取得画像を増加させることで、さらに認識精度を高めた学習データをリアルタイムに共有する構成としても良い。
【0116】
上述した実施形態では、ヘッド部12の内部にダイクロイックミラー17を設け、このダイクロイックミラー17の反射面側に光源部20を配置し、透過面側に撮像部40を配置するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ダイクロイックミラー17の反射面側に撮像部40を配置し、透過面側に光源部20を配置する構成としても良い。また、ダイクロイックミラー17を設けない構成としても良い。なお、ダイクロイックミラー17を設けない構成としては、例えば、開口13(皮膚の処理対象領域)に対して撮像部40を垂直に配置し、照射位置制御機構30によって偏向された光源部20からのビーム光を開口13(皮膚の処理対象領域)に対して斜め方向から照射させる構成や、撮像部40によって開口13(皮膚の処理対象領域)を斜め方向から撮影すると共に、照射位置制御機構30によって偏向された光源部20からのビーム光を開口13(皮膚の処理対象領域)に対して斜め方向から照射させる構成等が例示されるが、これに限定されるものではない。
【0117】
上記のような変形例が本発明の範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0118】
1 :脱毛装置
10 :ハウジング
11 :把持部
12 :ヘッド部
13 :開口
14 :カバー部材
15 :移動検出センサ
16 :表示パネル
17 :ダイクロイックミラー
18 :照射ボタン
20 :光源部
30 :照射位置制御機構
32 :Y方向偏向部
32a :反射鏡
32b :駆動部
34 :X方向偏向部
34a :反射鏡
34b :駆動部
40 :撮像部
50 :脱毛装置設置台
52 :嵌合凹部
100 :制御部
102 :外部インタフェース
104 :外部インタフェース
106 :外部インタフェース
110 :主制御部
112 :毛穴特定部
114 :照射条件特定部
116 :照射位置ずれ量検出部
118 :補正条件作成部
122 :制御機構駆動制御部
124 :光源制御部
126 :表示制御部
130 :記憶部
C :ビーム光の中心
:ビーム光の照射予定位置
:初期補正テーブル
:修正テーブル
:修正後補正テーブル
【要約】
【課題】 処理対象とする毛に対して確実にビーム光を照射することが可能な脱毛装置及び照射位置補正方法を提供する。
【解決手段】 光源から照射される光によって脱毛処理を行う脱毛装置であって、光源を備える光源部と、光源部から照射された光を照射予定位置に誘導する照射位置制御機構と、照射予定位置に向けて照射された光を含む所定領域を撮像可能な撮像部と、照射予定位置と光の実照射位置との照射位置ずれ量を検出する照射位置ずれ量検出部とを備え、照射位置ずれ量検出部により検出された照射位置ずれ量を用いて、照射位置制御機構による光の誘導位置を補正するよう構成されている。
【選択図】図1
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15