光脱毛装置

【課題】簡単な構成でありながら、脱毛処理を広範囲に短時間で行うことができる光脱毛装置を提供する。
【解決手段】照射検出部１には検出器と発光器が２次元状に並べられている。発光器からの照射光は、皮膚表面で反射して照射検出部１の検出器で受光して体毛等を検出する。この検出データに基づき、体毛を検出した検出器位置近傍の発光器から脱毛用の光を照射する。また、制御基板４からの制御信号により振動機構部８が振動を照射検出部１に与え、その振動に合わせて特定の発光器から脱毛用の光が照射される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いた脱毛装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体毛を除去する装置としては、レーザ源と、処理される皮膚上の目標位置にレーザビームを位置決めするための調整可能な可傾式ミラーで構成されたレーザマニュピレータと皮膚の画像を検出する画像センサとを有しており、画像センサによって検出された皮膚上の画像を所定の領域に分割し、レーザ光を各領域内の体毛の存在位置にレーザマニュピレータを用いてレーザ光の反射角度を変化させて位置合わせを行い、レーザビームを照射して体毛を除去するものが知られている。
【特許文献１】特表２００４−５２９７０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２４５７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来技術の技術では、１個の脱毛用光原を用いて、個々の体毛の位置に光ビームを移動させて、光照射を行っているので、作業効率が悪く、処理時間が長くなる。レーザビームを位置決めするために可傾式ミラー等の光学系の部品が多数搭載されるので、装置の構成が複雑かつ大型化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、簡単な構成でありながら、脱毛処理を広範囲に短時間で行うことができる光脱毛装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、皮膚面の体毛位置を検出する検出器と、前記検出器で検出された体毛位置に脱毛用の光を照射する発光器と、前記検出器と発光器とが対になって皮膚面に面して２次元状に配列された照射検出部とを備え、前記照射検出部の内の所定の検出器が体毛位置を検出したときに当該検出器周辺の前記発光器が脱毛用の光を照射することを特徴とする光脱毛装置である。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、前記照射検出部が、前記検出器と発光器とを交互にライン状になるように配置したことを特徴とする請求項１記載の光脱毛装置である。
【０００７】
記載の光脱毛装置である。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、前記照射検出部が、前記検出器と発光器とを交互に均等に敷き詰めたことを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の光脱毛装置である。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、前記検出器と発光器との配置間隔の距離は、毛穴の平均的間隔距離よりも短く形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光脱毛装置である。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、皮膚面の一定領域範囲の体毛位置を検出する検出器と、前記検出器で検出された体毛位置に脱毛用の光を照射する発光器が２次元状に敷き詰められた発光モジュールと、前記検出器と発光モジュールとが対になって配置された照射検出部とを備え、前記検出器で体毛位置を検出したときに当該検出位置近傍の前記発光モジュール内の発光器が脱毛用の光を照射することを特徴とする光脱毛装置である。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、前記照射検出部を前記検出器と発光器とが配列された平面に対して略平行に振動させる振動機構部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光脱毛装置である。
【００１２】
また、請求項７記載の発明は、前記振動機構部が、配列された前記検出器と発光器、または隣接する発光器同士との略間隔距離分の振れを前記照射検出部に与えることを特徴とする請求項６記載の光脱毛装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、装置構成を簡単にすることができるとともに、脱毛処理を広範囲に短時間で行うことができる。また、複雑な機構を有することなく、検出範囲内に存在する体毛の脱毛漏れを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明による光脱毛装置の内部構成概観図を、図２は図１の光脱毛装置の外観図を示す。
【００１５】
装置本体は、ケース９で覆われており、皮膚面に光を照射したり、皮膚面からの反射光を装置内部に取り込むために透明ガラス等で形成された照射窓１０が皮膚面側に設けられている。ケース１７の内部には、照射検出部１、照射検出部駆動基板２、接続ケーブル３、制御基板４、スイッチ５、処理ランプ６、接続ケーブル７、振動機構部８等が取り付けられている。スイッチ５の押し釦部分は、ケース９の外側に出ており、操作者が押せるようになっている。起動時にオン、脱毛処理時にオンにする。
【００１６】
また、処理ランプ６はＬＥＤ等から構成されており、点灯部分が外部から認識できるように、処理ランプ６の設置位置に該当するケースの一部分を透明にしたり、くり貫いたりしている。この処理ランプ６は脱毛処理完了時に点灯する。
【００１７】
照射検出部駆動基板２には、照射検出部１に設置されている発光器の駆動を行うための図１０に示すような発光素子駆動回路２５などが搭載されている。これらの回路と制御基板４とは接続ケーブル３で接続されている。制御基板４は、主として各部の制御や演算、信号処理等を行うもので、図１０に示すような制御部２１、電源部２２、記憶部２３、振動機構駆動回路２４等が設けられている。制御部２１にはＣＰＵ、ＰＬＤ、クロック回路等が、電源部２２にはバッテリー、レギュレータ、スイッチング電源等が、記憶部２３にはＲＯＭやＲＡＭ等のメモリが配置されている。振動機構部８は、照射検出部１と照射検出部駆動基板２をともに振動させるもので、上記振動機構駆動回路２４により駆動する。
【００１８】
また、図１に示されるように、制御基板４上にはスイッチ５、処理ランプ６が設置され、処理ランプ６は接続ケーブル７で制御基板４と接続されている。図１、２の光脱毛装置で脱毛処理を行う場合は、ケース９の中央当たりを手に持って、例えば、髭剃り機のように皮膚面に対して照射窓１０を向けて皮膚面に固定する。照射窓１０の部分は照射窓１０の両側に形成されているケース部分よりは少し窪んでいるので、この両側のケース部分が皮膚面に当接して光脱毛装置を固定させる。図１、２では、光脱毛装置を皮膚面の下側から押し当てるようにしているが、もちろん皮膚面の上側から照射窓１０を下向きにして光脱毛装置を固定するようにすることもできる。
【００１９】
図３に、照射検出部１の検出器と発光器の配置構造を示す。図３は、図１の照射検出部１を上方向から見た図である。発光器として発光素子１１が、検出器として検出素子１２が配置されている。発光素子１１はＬＥＤ素子やＬＤ（レーザダイオード）素子等からなり、検出素子１２は、ＰＤ（フォトダイオード）等からなる。図３で「光」と記載しているのは発光素子１１の位置を、「検」と記載しているのは検出素子１２の位置を示している（他の図においても同様の意味内容を示す）。
【００２０】
図のように発光素子１１と検出素子１２とは２次元状にマトリックス的に並べられている。発光素子１１が横方向にライン状に配列されており、その下段に検出素子１２がライン状に並べられている。縦方向には、ライン状に並べられた発光素子アレイと検出素子アレイが交互に配列される。上下で隣接する発光素子と検出素子とを１対として考えると、対の状態で発光素子と検出素子とが２次元状に配列されていることにもなる。
【００２１】
図４は、発光器と検出器の配置寸法の一例を示す。例えば、各素子サイズは素子単体で縦横が各々５０μm〜１００μm、照射検出部１の素子の並びは縦横ともに１０mm、素子ピッチは縦横ともに１００μm〜２００μmと構成することができる。
【００２２】
図５は、照射検出部１の検出器と発光器の他の配置構造を示す。発光素子１１と検出素子１２とが縦方向にも、横方向にも交互になるように並べられており、この交互に並べられた素子アレイが最下段まで配置されている。
【００２３】
図６は、振動機構部８にリニアモータを用いた例を示し、図７にリニアモータで振動を与えた場合の照射検出部１の振動状態を示す。リニアモータ８１の上側は照射検出部駆動基板２に、下側の部分は制御基板４に固定されており、リニアモータが直進運動することで直線運動（直線振動）が発生する。そのために照射検出部１全体が照射検出部１の素子が配列された平面と平行に振動する。図７（ａ）は照射検出部１の初期位置である。ライン状に並べられた発光素子アレイが下段検出素子位置へ移動する（図７（ｂ））。毛穴と認識された検出素子位置については発光素子から光を照射する。この移動幅（振動幅）は、発光素子アレイとこれに隣接する検出素子アレイとのおよそ間隔距離分である。下方向へ移動が終了すると、逆方向（上方向）へ移動して元の位置に戻る（図７（ｃ））。そして、図７（ａ）から図７（ｃ）までの動きを繰り返す。
【００２４】
なお、発光素子アレイとこれに隣接する検出素子アレイとのおよそ間隔距離分、下方向に振動させるようにしているが、これを元の位置から上方向にも振動させるようにし、初期位置から上下に発光素子アレイとこれに隣接する検出素子アレイとのおよそ間隔距離分を振動させるようにしても良い。また、振動幅は発光素子アレイとこれに隣接する検出素子アレイとの間隔距離からこの距離以下の幅になるまで変化させるようにしても良い。
【００２５】
図８は、振動機構部８にモータと分銅を用いた例を示し、図９に図８の振動機構により振動を与えた場合の照射検出部１の振動状態を示す。分銅８３の上部は照射検出部駆動基板２に、コアレスモータ８２は制御基板４に固定されており、振動はモータ軸を中心とした回転振動となる。コアレスモータ８２が回転すると、モータの回転軸に取り付けられた分銅８３による重量不釣合いのために振動が発生する。それにより照射検出部１全体が振動する。
【００２６】
図９（ａ）は照射検出部１の初期位置である。ライン状に並べられた発光素子アレイが回転移動をして下段検出素子位置へ到達する（図９（ｂ））。毛穴と認識された検出素子位置については発光素子から光を照射する。この移動幅（振動幅）は、発光素子アレイとこれに隣接する検出素子アレイとのおよそ間隔距離分である。下方向へ移動が終了すると、逆方向（上方向）へ回転移動して元の位置に戻る（図９（ｃ））。そして、図９（ａ）から図９（ｃ）までの動きを繰り返す。振動については、図７で説明したように、初期位置から上下方向に回転振動させても良く、また振動幅については発光素子アレイとこれに隣接する検出素子アレイとの間隔距離からこの距離以下の幅になるまで変化させるようにしても良い。このように変化させれば、毛穴位置に精度良く発光素子を振動により移動させることもできる。
【００２７】
ところで、図６のリニアモータを用いた直線振動であれば、振動方向が発光素子アレイと検出素子アレイとの間を移動するようにリニアモータの取り付け方向を考慮する必要があるが、図８のコアレスモータ、分銅を用いた回転振動であれば、振動が回転移動となるので、コアレスモータの取り付け方向を考慮せずとも、図３と図４の発光素子、検出素子の配列パターンのどちらでも対応できる。
【００２８】
図１０は、本発明の光脱毛装置のブロック構成図を示し、図１１に発光素子の照射制御の状態を示す。これらの図を用いて、以下、脱毛処理動作を説明する。最初にスイッチ５が押されると、入力信号が制御部２１に入力され、制御信号１となって電源部２２を起動し、各部に電源を供給する。再度スイッチ５を押すと、制御部２１に送信された入力信号は、脱毛処理開始時の信号となって脱毛処理動作を行う。
【００２９】
脱毛処理動作は、まず制御信号２により発光素子駆動回路２５の駆動制御が行われ、発光素子駆動回路２５からの駆動信号により照射検出部１の発光素子１１がすべて発光する。
【００３０】
第一回目の照射は、体毛（毛穴）や皮膚色等を検出するためのものであるから、肌細胞に影響を与えないように光を短時間照射する。例えば、脱毛可能なエネルギー12〜14J/cm^２得られる33msの1/10の時間で3.3msとすることができる。
【００３１】
発光素子１１からの照射光は、皮膚表面で反射して照射検出部１の検出素子１２で受光する。図１１（ａ）に示すような体毛が存在する丸で囲んだ部分の検出素子の場合、検出光量レベルが他の領域と比較して低くなる。例えば、白人と同レベルの肌色の検出時を最大検出光量とし、そのときの最大電圧値を3.3Vとすると、検出素子領域内に体毛が存在する場合の検出電圧は0.5V以下となる。0.5V以上の検出電圧の場合は毛が存在しない領域と認識する。照射検出部１には、検出素子１２が２次元状に配列されているので、これらの検出データを並べて画像データとすることができる。
【００３２】
このように画像検出した場合は、画像データより所定の種類の皮膚色に分類することができる。例えば、日本人の肌レベルは3種類に分類可能なため3種類に分類する。検出素子の検出電圧を0V〜3.3Vとし、Ａ／Ｄ変換して0V〜3.3Vを0〜255とすると、一般的な肌色の検出しきい値が120であるので、120を中心として0〜100を黒色肌、100〜140を中間色の肌、140を超えるものを白色肌の3種類に分類する。
【００３３】
検出素子位置に対応した記憶部２３のアドレスにこれら検出データを記憶させる。記憶部２３からの読出データにもとづいて、毛穴を検出した検出素子位置が特定され、発光素子駆動回路２５からの駆動信号により特定位置の発光素子が照射される。
【００３４】
このとき、制御部２１からの制御信号３により振動機構駆動回路２４が制御され、振動機構駆動回路２４の駆動信号により振動機構部８が振動を与えるが、図７（ａ）や図９（ａ）のように照射検出部１が初期位置にあるときは、例えば、図１１（ｂ）に示すように毛穴を検出した検出素子を中心として黒枠で囲んだ４角に位置する発光素子を照射して、毛根付近に脱毛のためのエネルギーを与える。次に、振動により照射検出部１が移動したときは、例えば、図１１（ｃ）に示すように毛穴を検出した検出素子の真下（黒枠で囲んだ部分）、または真上の発光素子のみを発光させる。振動を与えることにより、図７（ｂ）または図９（ｂ）、（ｃ）のように照射した発光素子が毛穴検出位置まで移動して、毛穴に確実に光を照射できるからである。
【００３５】
この第２回目の照射は、脱毛用の光であるので、第１回目の照射エネルギーよりもずっと大きいものになり、例えば、駆動信号パルス幅20〜40ms、周期100〜200msで、発光素子のパルス出力230ｍWとすることができる。脱毛用の照射を行う場合は、上述したような皮膚色のデータも用いて皮膚へのダメージを少なくするように、発光素子の照射エネルギーを制御することもできる。
【００３６】
この照射エネルギーを制御する例を示すのが図１４であり、複数回照射パターンの具体例を示している。肌状態（肌色、シミ、ホクロ等）により照射状態を変更する必要があるが、皮膚色が濃い（例えば黒色）と、皮膚面でエネルギーが吸収され温度上昇しやすいので、複数回照射するようにすると、発毛細胞を段階的に加熱し、局所的に加熱させるには有効である。
【００３７】
図１４（ａ）は、皮膚色の薄い部分（白っぽい肌部分）に対する発光パルス波形とその照射による発毛細胞温度変化との関係を示し、図１４（ｂ）は、皮膚色の濃い部分（黒っぽい肌部分）に対する発光パルス波形とその照射による発毛細胞温度変化との関係を示す。白っぽい肌はメラニンが少ないので、メラニンによる熱吸収が少ない。そこで、黒っぽい肌よりも高い出力で１回当たり長時間光を照射し、かつゆっくりとした周期で行う。
【００３８】
逆に、黒っぽい肌は弱い出力で頻繁に光を照射することで、メラニンの吸収よりも多くのエネルギーを毛根に与える。平均的に毛穴から深さ４〜５ｍｍに毛根が存在するが、毛根付近の発毛細胞めがけて一定エネルギーの光を照射すると発毛細胞を刺激することができる。
【００３９】
検出素子からのデータや後述するエリアセンサを用いて体毛（毛穴）を画像処理により認識する処理例を図１３に示す。検出素子１２で取得した皮膚面からの反射光データをまとめて並べて皮膚表面の画像を構成する。なお、検出素子の代わりにカメラモジュールを用いても良い。図１３（ａ）のように検出された画像を２値化処理する。２値化レベルはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）ともに１２０とし、肌色レベル（皮膚色）は１２０以上の検出レベルとなる。２値化処理した画像を図１３（ｂ）に示す。肌部は黒色で表し、体毛は白色で表されている。検出した肌に明らかに１２０以上のレベルが存在しない場合エッジ処理を行う。エッジ処理画像を図１３（ｃ）に示す。このエッジ処理画像でエッジの交点において毛が無いかを確認する（しわの交点において毛穴が存在するため）。
【００４０】
まず、交点においてしきい値レベルを可変させながら２値化処理を行い体毛を検出する。同一しきい値レベル以上の画素数が一定以下ならば毛が存在しないとする。また、検出したレベルが100以上あり、かつ、検出画素数が150画素以下のものは毛として検出する。1画素が0.75μmに対応するので、150以上100μm以上のサイズとなり平均的な毛穴サイズとなるためである。また、領域が150画素以上あるものについてはしみとして検出する。しみとして検出した場合の２値化画像を図１３（ｄ）に示す。
【００４１】
このように画像処理によって毛穴を検出した場合には、図１２のように体毛の方向（この場合は斜め方向）に対応した発光素子のみ（黒枠で囲んだ部分）を照射するようにしても良い。
【００４２】
図１５は、エリアセンサと発光モジュールを用いた光脱毛装置の例を示す。照射検出部５０は、発光モジュール５１とエリアセンサ５２とで構成されており、その他の構成は、図１、６と同じである。発光モジュール５１には、図１６に示すように発光器としての発光素子５３のみが２次元状に敷き詰められて配置されている。発光素子はＬＤ、ＬＥＤ等で構成され、検出器としてのエリアセンサ５２にはカメラモジュール等が用いられる。
【００４３】
図１７に示すように、撮像領域が発光モジュール５１の照射領域の全体を撮像可能になるように配置されている。エリアセンサ５２により撮像された領域中の体毛の位置（体毛のアドレス）を認識し、微動することによりその位置に到達する発光素子のみ発光して脱毛処理を行う。微動しない場合にはその位置近傍の複数個の発光素子を照射して脱毛処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の本発明による光脱毛装置の内部構成概観を示す図である。
【図２】図１の光脱毛装置の外観図である。
【図３】照射検出部の検出器と発光器の配置構造の一例を示す図である。
【図４】照射検出部の発光器と検出器の配置寸法の一例を示す図である。
【図５】照射検出部の検出器と発光器の配置構造の一例を示す図である。
【図６】直線振動する振動機構部を用いた構成例を示す図である。
【図７】図６の振動機構部を用いた場合の照射検出部の振動状態を示す図である。
【図８】回転振動する振動機構部を用いた構成例を示す図である。
【図９】図８の振動機構部を用いた場合の照射検出部の振動状態を示す図である。
【図１０】本発明の光脱毛装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】発光素子の照射制御の状態を示す図である。
【図１２】発光素子の照射制御の状態を示す図である。
【図１３】体毛（毛穴）を画像処理により認識する処理例を示す図である。
【図１４】光の照射エネルギーを制御する例を示す図である。
【図１５】発光モジュールとエリアセンサを用いた光脱毛装置の構成例を示す図である。
【図１６】図１５の発光モジュールの構成を示す図である。
【図１７】図１５の照射領域と撮像領域との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１照射検出部
２照射検出部駆動基板
３接続ケーブル
４制御基板
５スイッチ
６処理ランプ
７接続ケーブル
８振動機構部
９ケース
１０照射窓

【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚面の体毛位置を検出する検出器と、
前記検出器で検出された体毛位置に脱毛用の光を照射する発光器と、
前記検出器と発光器とが対になって皮膚面に面して２次元状に配列された照射検出部とを備え、前記照射検出部の内の所定の検出器が体毛位置を検出したときに当該検出器周辺の前記発光器が脱毛用の光を照射することを特徴とする光脱毛装置。
【請求項２】
前記照射検出部は、前記検出器と発光器とを交互にライン状になるように配置したことを特徴とする請求項１記載の光脱毛装置。
【請求項３】
前記照射検出部は、前記検出器と発光器とを交互に均等に敷き詰めたことを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の光脱毛装置。
【請求項４】
前記検出器と発光器との配置間隔の距離は、毛穴の平均的間隔距離よりも短く形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光脱毛装置。
【請求項５】
皮膚面の一定領域範囲の体毛位置を検出する検出器と、
前記検出器で検出された体毛位置に脱毛用の光を照射する発光器が２次元状に敷き詰められた発光モジュールと、
前記検出器と発光モジュールとが対になって配置された照射検出部とを備え、
前記検出器で体毛位置を検出したときに当該検出位置近傍の前記発光モジュール内の発光器が脱毛用の光を照射することを特徴とする光脱毛装置。
【請求項６】
前記照射検出部を前記検出器と発光器とが配列された平面に対して略平行に振動させる振動機構部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光脱毛装置。
【請求項７】
前記振動機構部は、配列された前記検出器と発光器、または隣接する発光器同士との略間隔距離分の振れを前記照射検出部に与えることを特徴とする請求項６記載の光脱毛装置。

【図１】