JP3660611B2 - 撮像装置とそれに使用する撮像ヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被観察物の表面を観察するための撮像装置とそれに使用する撮像ヘッドに関し、特に、化粧品を販売する美容部員が、ユーザの肌や頭皮の状態に応じて最適の化粧品やシャンプー・リンスなどを決定する場合などに、そのユーザの皮膚や頭皮等を拡大して観察するのに用いる拡大撮像装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、デパートの化粧品売り場だけでなく、商店街の化粧品店などにおいても、化粧品の販売促進用に様々な測定機器や診断機器を導入している。
なかでも、ＣＣＤマイクロスコープのような拡大観察装置は、皮膚を普段見ることのできない高倍率に拡大し、縦横斜めに走る細かい綾によって形成される肌理（キメ）の細かさ、シミ、ソバカス、皮膚の荒具合などをモニタに映し出して、ユーザにその映像を見せながら説明することができることから、販売促進用の重要なツールとなっている。
【０００３】
ところで、皮膚を観察する場合に、その観察対象によって拡大倍率を変える必要がある。例えば、縦横斜めに走る細かい綾によって形成される肌理（キメ）の細かさを観察する場合は、直径１〜２ｃｍの範囲を比較的低倍率で撮像するのが好ましく、一方で、その肌理（キメ）の一つ一つを観察する場合は、直径１〜２ｍｍの極めて限定されたエリアを高倍率で撮像することが好ましい。
【０００４】
そして、２０倍程度の倍率のレンズを用いると直径１〜２ｃｍの範囲を撮像でき、２００倍程度のレンズを用いると直径１〜２ｍｍの範囲を撮像できるが、２０倍と２００倍では撮像に必要な単位面積あたりの光量が異なる。
【０００５】
このため、図３に示すように、従来の撮像装置４１は、被観察物を撮像する撮像素子４２を備えた装置本体４３に、任意の倍率の拡大レンズ４４を備えた交換レンズユニット４５を装着させ、装置本体４３に照明用電力供給接点４６が形成されると共に、各レンズユニット４５に前記接点４６から電力の供給を受けて発光する白色ＬＥＤ４７…が環状に配されている。
【０００６】
これによれば、レンズ４４の拡大倍率に応じて発光素子４７の数や種類、取付位置等を自由に設計できるので、拡大倍率に応じた適切な照明光を被観察物に照射することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、交換レンズユニット４５ごとに複数の白色ＬＥＤ４７…を環状に配すると、交換レンズユニット４５の製造コストが嵩むという問題がある。
また、ＬＥＤ４７…は、発光部の直径が１〜２ｍｍでも、そのケーシングの外径は３〜４ｍｍ程度になり、ケーシング同士を隙間無く接触させて環状に配列させても、発光部同士は隙間ができてしまう。
【０００８】
このＬＥＤ４７を、狭い交換レンズユニット４５内に環状に配列した場合を想定すると、ＬＥＤ４７の個数はせいぜい９〜１２個であるので、その中心角は３０〜４０°となり、拡大倍率の高いときには各ＬＥＤ４７…が輝点となって被観察物に写り込んでしまうという問題があった。
【０００９】
例えば、高倍率で肌の肌理（キメ）の一つ一つを観察する場合に、皮溝と皮丘の境界となるエッジ上にＬＥＤ４７…が輝点となって反射するので、そのエッジを鮮明に撮像することができない。
【００１０】
さらに、白色ＬＥＤ４７は、三原色の光が略均等に照射されるが、各色の光が完全に重なっていないことから、このＬＥＤ４７の光を被観察物に直接照射すると、照射スポットの周縁で照明光が三色に分光されてしまいその像が見難くなるという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、交換レンズユニットなどの撮像ヘッドにＬＥＤ等の照明光源を設けることなく、拡大倍率に応じた適切な照明光を、分光させずに、且つ、輝点が反射しないように被観察物に照射できるようにすることを技術的課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、先端に被観察物の像を取り込む観察孔を形成した撮像ヘッドが、撮像素子と照明光源とを備えた装置本体に交換可能に装着されて成る撮像装置において、
前記撮像ヘッドには、前記照明光源の光を導いて被観察物に照射する多数の光ファイバが配され、当該各光ファイバの光入射端が、照明光源の発光端に対向する位置に配されると共に、その光出射端が撮像光軸の周囲に環状に配されて成り、前記照明光源が、低倍用照明光源と高倍用照明光源とからなり、前記各光ファイバの光入射端が、高倍用照明光源の発光端に対向する位置に配されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、装置本体に設けられたＬＥＤなどの照明光源から照射された光は、撮像ヘッドに配された多数の光ファイバに入射されて、その出射端から被観察物に照射される。
このとき、照明光源として低倍用照明光源と高倍用照明光源を備えているので、レンズ倍率を高くしたときに、高倍用照明光源の光を撮像エリアに効率よくスポット照射することができるので、高倍撮像に必要十分な明るい照明が得られる。
したがって、撮像ヘッドに照明光源を設けなくても、高倍撮像に耐えることのできる照明光を照射することができ、その製造コストが抑えられる。
この光ファイバを、請求項３の発明のように光入射端で束ねたバンドルファイバを用い、その光出射を各光ファイバごとに分岐させて撮像光軸の周囲に環状に配すれば、照明光源の数がすくなくても、その光を確実にバンドルファイバ内に入射させてリング状に照射することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明のように、撮像ヘッドが、その撮像光軸上に、被観察物の像を拡大し、縮小し、又は、等倍のまま取り込むレンズを配した交換レンズユニットであれば、光ファイバの光出射端がレンズの拡縮倍率に応じた最適の位置に設定される。
【００１５】
そして、その光出射端を隙間無く環状に配すれば、各光ファイバは極めて細いため光出射端からリング状の光が照射されることとなり、その光が被観察物の像に輝点となって写り込むことがない。
また、照明光源として白色ＬＥＤを使用するような場合でも、光ファイバ内を通るときに波長の異なる各色の光がモード分散されて、その光出射端面でミキシングされるので、色ムラのない白色光となって被観察物に照射され、各色の光が分光されることもない。
さらに、撮像ヘッドにＬＥＤなどの照明光源を設ける必要がないので、製造コストが抑えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る撮像装置及び撮像ヘッドを示す概略構成図、図２は照明光源を示す説明図である。
【００１７】
本例の撮像装置１は、先端に被観察物の像を取り込む観察孔２を形成した撮像ヘッド３が、ＣＣＤ素子又はＣ-ＭＯＳ素子などの撮像素子４と照明光源５とを備えた装置本体６に交換可能に装着されて成る。
【００１８】
前記照明光源５は、内側６つ、外側９つの高輝度白色ＬＥＤを撮像素子４の周囲に環状に配列してなり、内側６つと外側５つの白色ＬＥＤが低倍用照明光源５Ｌで、その外側の残り４つの白色ＬＥＤが高倍用照明光源５Ｈとなっており、各白色ＬＥＤはその正面が発光端５outとなっている。
なお、低倍用照明光源５Ｌのうち、内側６つの白色ＬＥＤが皮下観察用光源５Ａで、外側５つの光源が表皮観察用光源５Ｂである。
【００１９】
撮像ヘッド３は、装置本体６に装着された状態で、その先端に形成された観察孔２から撮像素子４に至る撮像光軸Ｘ上に、被観察物の像を所定の倍率(例えば数百倍)に拡大して取り込むレンズ７が配されて交換レンズユニットとして使用される。
なお、レンズ７は、被観察物の像を拡大する場合に限らず、縮小して撮像する場合であったり、等倍で撮像する場合であったり、さらに任意の特殊フィルタをかけた画像を撮像する場合であってもよい。
【００２０】
レンズ７を保持する略円筒状のレンズホルダ８の前後両端には、高倍用照明光源５Ｈの光を導いて被観察物に照射する多数の光ファイバ９…を保持するフランジ８in、８outが形成されている。
【００２１】
光ファイバ９…は、その光入射端９inが束ねられてバンドルファイバ１０に形成され、４本のバンドルファイバ１０の各光入射端９inが、高倍用照明光源５Ｈの夫々の白色ＬＥＤの発光端５outに対向する位置に配されてフランジ８inに固定されている。
【００２２】
また、光出射端９outは各光ファイバ９ごとに分岐されて、フランジ８outに隙間無く環状に配列され、リング状の照明光を観察孔２の中心に向かって所定の照射角でコニカルに照射できるようになっている。
【００２３】
なお、低倍用の撮像ヘッドとしては、照明用の光ファイバ９…が無く、装置本体６に配された低倍照明用光源５Ｌの光を直接被観察物に照射するものを用いてもよい。
【００２４】
以上が本発明の構成例であって、次にその作用について高倍撮像する場合を説明する。
まず、装置本体６に高倍用の撮像ヘッド３を装着して、観察孔２を皮膚表面などの被観察物に当て、高倍用照明光源５Ｈを点灯させると、その照明光は、各ＬＥＤの発光端５outに対向配設されているバンドルファイバ１０の光入射端９inに入射され、フランジ８outに隙間無く環状に配列された光出射端９outから、観察孔２の中心に向かって所定の照射角でコニカルに照射される。
【００２５】
このとき、光出射端９outを被観察物に近付けて配列することができるので、レンズ７の拡大倍率が高くても、高倍用照明光源５Ｈの光を撮像エリアにのみ効率よくスポット照射することができるので、高倍撮像に必要十分な明るい照明が得られる。
したがって、撮像ヘッド３に照明光源を設けなくても、高倍撮像に耐えることのできる照明光を照射することができ、その製造コストが抑えられる。
【００２６】
また、リング状の光が観察孔２の中心に向かってコニカルに照射されるので、被観察物の撮像エリアを中心として、その全方向から照明光が均一に照射されることとなり、その光が被観察物の像に輝点となって写り込むことがない。
【００２７】
さらに、照明光源５Ｈとして白色ＬＥＤを使用していても、光ファイバ９内を通るときに波長の異なる各色の光がモード分散されて、その光出射端９outで十分ミキシングされているので、色ムラのない白色光となって被観察物に照射される。
【００２８】
上述の説明では、装置本体６に設ける照明光源５として、撮像素子４の回りにＬＥＤを配した場合について説明したが、ＬＥＤを装置本体６の内部に配して、その光を撮像素子４の周囲まで光ファイバにより導き、当該光ファイバの光出射端を発光端５outとする場合でも良く、要するに、撮像ヘッド３に配された光ファイバ９の光入射端９inと対向する発光端５outが形成されていれば、その具体的構成は任意である。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、装置本体に設けられた照明光源から照射された光を、観察ヘッドに配された光ファイバを介してその観察孔近傍まで導き、その光出射端から被観察物に照射するようにしているので、拡大倍率に応じた適切な照明光を、色ムラを起こすことなく、且つ、輝点が反射しないように被観察物に照射することができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置及び撮像ヘッドを示す概略構成図。
【図２】照明光源を示す説明図。
【図３】従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
１………撮像装置
２………観察孔
３………撮像ヘッド
４………撮像素子
５………照明光源
５Ｌ………低倍用照明光源
５Ｈ………高倍用照明光源
５out………発光端
６………装置本体
Ｘ………撮像光軸
７………レンズ
９………光ファイバ
９in………光入射端
９out………光出射端
１０………バンドルファイバ

Claims (4)

1. 先端に被観察物の像を取り込む観察孔（２）を形成した撮像ヘッド（３）が、撮像素子（４）と照明光源（５）とを備えた装置本体（６）に交換可能に装着されて成る撮像装置において、
   前記撮像ヘッド（３）には、前記照明光源（５）の光を導いて被観察物に照射する多数の光ファイバ（９）が配され、当該各光ファイバ（９）の光入射端（９in）が、照明光源（５）の発光端（５out）に対向する位置に配されると共に、その光出射端（９out）が撮像光軸（Ｘ）の周囲に環状に配されて成り、
   前記照明光源（５）が、低倍用照明光源（５Ｌ）と高倍用照明光源（５Ｈ）とからなり、前記各光ファイバ（９）の光入射端（９ in ）が、高倍用照明光源（５Ｈ）の発光端（５ out ）に対向する位置に配されたことを特徴とする撮像装置。
2. 先端に被観察物の像を取り込む観察孔（２）が形成され、撮像素子（４）と照明光源（５）とを備えた装置本体（６）に交換可能に装着される撮像ヘッドにおいて、
   前記照明光源（５）の光を導いて被観察物に照射する多数の光ファイバ（９）が配され、当該各光ファイバ（９）の光入射端（９in）が、照明光源（５）の発光端（５out）に対向する位置に配されると共に、その光出射端（９out）が撮像光軸（Ｘ）の周囲に環状に配され、
   前記照明光源（５）が、低倍用照明光源（５Ｌ）と高倍用照明光源（５Ｈ）とからなり、前記各光ファイバ（９）の光入射端（９ in ）が、高倍用照明光源（５Ｈ）の発光端（５ out ）に対向する位置に配されたことを特徴とする撮像ヘッド。
3. 前記多数の光ファイバ（９）として、光入射端（９in）が束ねられると共に光出射端（９out）が各光ファイバ（９）ごとに分岐された１又は２以上のバンドルファイバ（１０）が用いられてなる請求項２記載の撮像ヘッド。
4. 撮像光軸（Ｘ）上に、被観察物の像を拡大し、縮小し、又は、等倍のまま取り込むレンズ（７）が配されて交換レンズユニットに形成されてなる請求項２又は３記載の撮像ヘッド。

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