Устройство для воздействия на кожу светом - RU2733044C1
Код документа: RU2733044C1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к устройству для воздействия на кожу светом, в частности к устройству для воздействия на кожу светом, имеющему датчик изображения для формирования изображения кожи пользователя во время работы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Известны устройства для воздействия на кожу, которые используют свет для выполнения операции воздействия на кожу пользователя. В число таких устройств входят устройства на основе технологии интенсивного импульсного светового излучения (IPL), фотоэпиляционные устройства, устройства оценки состояния кожи, устройства омоложения кожи, фототерапевтические устройства или устройства для обезболивания.
[003] Существует растущая тенденция к созданию имеющих функцию связи или «умных» изделий, которые обладают способностью воспринимать или отслеживать аспекты операции воздействия и адаптировать операцию воздействия соответствующим образом и/или обеспечивать обратную связь по операции воздействия с пользователем. Таким образом, технические решения для воздействия могут становиться персонализированными и улучшать эффективность и ощущения от основного воздействия.
[004] При выполнении операций воздействия на кожу светом может оказаться полезным получение изображения или изображений области кожи, на которую оказывается воздействие во время работы, например, для наблюдения или анализа результата воздействия операции воздействия на область кожи. По этой причине устройство для воздействия может содержать камеру или, в более общем смысле, датчик изображения для получения изображений области кожи. Однако наличие датчика изображения в устройстве для воздействия создает проблемы, связанные с неприкосновенностью частной жизни пользователя и других людей вокруг этого пользователя, поскольку датчик изображения может быть использован для получения изображений окружающий среды в случае, когда устройство для воздействия не используют на коже.
[005] В US 2005/0154382 раскрыто ручное дерматологическое устройство для визуализации области воздействия на кожу до, во время и после терапевтического воздействия с использованием терапевтической энергии. В одном варианте реализации указанное устройство содержит оптический элемент наведения, соприкасающийся с кожей пациента во время использования, и источник света, способный освещать оптический элемент наведения со стороны его боковой поверхности. Часть света, входящего в оптический элемент наведения, за счет преломления направляется в кожу на границе сопряжения оптического элемента наведения с кожей и освещает подповерхностную область кожи. Этот направляемый за счет преломления свет освещения рассеивается кожей и фокусируется на устройстве захвата изображения для формирования изображения подповерхностной области кожи. Кроме того, в данном варианте реализации описан режим полного внутреннего отражения, в котором освещающий свет испытывает внутреннее отражение от поверхности соприкосновения оптического элемента наведения с кожей. Режим полного внутреннего отражения используют для визуализации поверхности кожи.
[006] Таким образом, существует потребность в создании усовершенствованного устройства для воздействия на кожу светом, которое решает или смягчает данную проблему.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[007] В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство для воздействия на кожу светом, содержащее:
источник света для воздействия;
окно выхода света для воздействия, через которое во время работы обеспечена возможность подачи света для воздействия, генерируемого источником света для воздействия, на кожу пациента, причем окно выхода света для воздействия содержит оптически прозрачный материал, расположенный с возможностью соприкосновения с кожей во время работы; и
блок формирования изображения, содержащий датчик изображения, выполненный с возможностью формирования изображения кожи во время работы;
при этом устройство для воздействия на кожу также содержит оптический волновод, содержащий поверхность приема света для воздействия, поверхность выхода света для формирования изображения и основную поверхность; при этом поверхность приема света для воздействия выполнена с возможностью приема света для воздействия так, что свет для воздействия входит в волновод на поверхности приема света для воздействия;
основная поверхность содержит окно выхода света для воздействия и выполнена с возможностью передачи света для воздействия так, что свет для воздействия выходит из волновода через окно выхода света для воздействия;
поверхность выхода света для формирования изображения расположена относительно основной поверхности с возможностью приема света, отраженного на основной поверхности за счет полного внутреннего отражения в местах, в которых во время работы кожа не соприкасается с основной поверхностью; а
датчик изображения выполнен с возможностью приема света от поверхности выхода света для формирования изображения, направленного за счет полного внутреннего отражения от основной поверхности к поверхности выхода света для формирования изображения.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает возможность получения изображения области кожи, на которую оказывается воздействие, предотвращая при этом получение изображения окружающей среды вне оптического волновода датчиком изображения, когда кожа не соприкасается с оптическим волноводом, что снижает остроту проблем, связанных с неприкосновенностью частной жизни пользователей указанного устройства для воздействия на кожу.
[008] В одном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением датчик изображения выполнен с возможностью формирования изображения на основе частей света, отраженных от основной поверхности за счет полного внутреннего отражения в местах, которые не соприкасаются с кожей во время работы, и ослабленного света, обусловленного нарушенным полным внутренним отражением света в местах на основной поверхности, которые соприкасаются с кожей во время работы.
[009] Еще в одном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением оптический волновод также содержит отличную от основной поверхности поверхность отражения света для формирования изображения, чтобы отражать по меньшей мере часть света для воздействия, принимаемого поверхностью приема света для воздействия, в направлении основной поверхности так, что отраженная часть света для воздействия отражается на основной поверхности к поверхности выхода света для формирования изображения за счет полного внутреннего отражения в местах, в которых во время работы кожа не соприкасается с основной поверхностью. Преимущество данного варианта реализации состоит в отсутствии необходимости в дополнительном источнике света для освещения кожи для получения изображения.
[0010] В данном варианте реализации источник света для воздействия и поверхность отражения света для воздействия могут быть расположены относительно оптического волновода таким образом, что часть света для воздействия, отраженного от поверхности приема света для формирования изображения, падает на основную поверхность под углом, который меньше критического угла, измеряемого относительно основной поверхности, для оптического волновода. В данном варианте реализации источник света для воздействия и поверхность отражения света для формирования изображения предпочтительно расположены относительно оптического волновода таким образом, что часть света для воздействия, отраженного от поверхности приема света для формирования изображения, падает на основную поверхность под углом в диапазоне от 4° до 50° относительно основной поверхности или в диапазоне от 10° до 35° относительно основной поверхности, или в диапазоне от 13° до 30° относительно основной поверхности.
[0011] В альтернативном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением блок формирования изображения дополнительно содержит источник света для формирования изображения, отличный от источника света для воздействия, оптический волновод дополнительно содержит поверхность приема света для формирования изображения, отличную от поверхности приема света для воздействия, для приема света для формирования изображения, генерируемого источником света для формирования изображения света, а поверхность приема света для формирования изображения расположена относительно основной поверхности таким образом, что свет для формирования изображения, принимаемый поверхностью приема света для формирования изображения, падает на основную поверхность и отражается к поверхности выхода света для формирования изображения за счет полного внутреннего отражения в местах, в которых во время работы кожа не соприкасается с основной поверхностью.
[0012] В данном варианте реализации источник света для формирования изображения может быть расположен относительно оптического волновода таким образом, что свет для формирования изображения падает на основную поверхность под углом, который меньше критического угла, измеряемого относительно основной поверхности, для оптического волновода. В данном варианте реализации источник света для формирования изображения предпочтительно расположен относительно оптического волновода таким образом, что свет для формирования изображения падает на основную поверхность под углом в диапазоне от 4° до 50° относительно основной поверхности или в диапазоне от 10° до 35° относительно основной поверхности, или в диапазоне от 13° до 30° относительно основной поверхности.
[0013] В некоторых вариантах реализации показатель преломления оптического волновода равен или аналогичен показателю преломления кожи.
[0014] В конкретном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением устройство для воздействия на кожу дополнительно содержит процессорный блок, который выполнен с возможностью приема изображения из датчика изображения и возможностью обработки принятого изображения.
[0015] В данном варианте реализации процессорный блок может быть выполнен с возможностью обработки принятого изображения для определения местоположения указанного устройства для воздействия на кожу светом на коже пользователя, возможностью определения результата воздействия света для воздействия на обрабатываемую кожу и/или возможностью определения рабочего параметра или изменения рабочего параметра источника света для воздействия.
[0016] В данном варианте реализации процессорный блок может быть выполнен с возможностью обработки принимаемого изображения для выявления признаков кожи, соприкасающейся с окном выхода света для воздействия, и возможностью определения местоположения указанного устройства для воздействия на кожу светом на коже пользователя на основании выявленных признаков кожи.
[0017] В данном варианте реализации процессорный блок может быть выполнен с возможностью обработки принимаемого изображения для выявления признаков кожи, соприкасающейся с окном выхода света для воздействия, и возможностью определения местоположения указанного устройства для воздействия на кожу светом на коже пользователя путем сравнения выявленных признаков кожи с одним или более контрольными изображениями, связанными с другими местоположениями на коже.
[0018] В данном варианте реализации процессорный блок может быть выполнен с возможностью обработки принимаемого изображения для выявления признаков кожи, соприкасающейся с окном выхода света для воздействия, и возможностью определения местоположения указанного устройства для воздействия на кожу светом на коже пользователя путем сравнения выявленных признаков кожи с информацией о признаках кожи для различных частей кожи, сохраненной в базе данных.
[0019] В этих вариантах реализации в число выявляемых признаков кожи могут входить любые одно или более из контуров или признаков текстуры поверхности кожи, таких как тонкие линии и поры, расстояния между контурами или признаками текстуры поверхности кожи, цвета кожи, состава кожи, наличия волос, плотности волос, толщины волос и цвета волос.
[0020] В предпочтительном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением устройство для воздействия на кожу дополнительно содержит датчик давления для измерения давления, с которым окно выхода света для воздействия прижимают к коже пользователя, причем процессорный блок выполнен с возможностью обработки измеряемого давления для определения величины обусловленного давлением искажения, присутствующего в принимаемом изображении.
[0021] В другом варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением процессорный блок также выполнен с возможностью обработки принимаемого изображения для оценки величины искажения в изображении вследствие давления, с которым окно выхода света для воздействия прижимают к коже пользователя, и возможностью оценки давления, с которым окно выхода света для воздействия прижимают к коже пользователя, на основе оцененного искажения.
[0022] Еще в одном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением процессорный блок также выполнен с возможностью обработки принимаемого изображения для компенсации в изображении шума, обусловленного загрязнителями на окне выхода света для воздействия. В данном варианте реализации процессорный блок может быть выполнен с возможностью компенсации шума в принимаемом изображении с использованием опорного изображения, полученного при отсутствии соприкосновения окна выхода света для воздействия с телом пользователя.
[0023] Еще в одном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением процессорный блок также выполнен с возможностью обработки принимаемого изображения для определения количества загрязнителей на окне выхода света для воздействия и возможностью выдачи предупреждения пользователю в случае, если количество загрязнений выше порогового количества.
[0024] В предпочтительном варианте реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением устройство для воздействия на кожу представляет собой устройство интенсивного импульсного светового излучения (IPL), фотоэпиляционное устройство, устройство оценки состояния здоровья кожи на основе света, устройство омоложения кожи на основе света, фототерапевтическое устройство или обезболивающее устройство на основе света.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0025] Для лучшего понимания изобретения и для более четкого показа того, как оно может быть осуществлено на практике, ниже, только в качестве примера, приведена ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:
[0026] на ФИГ. 1 приведена иллюстрация принципа полного внутреннего отражения света;
[0027] на ФИГ. 2 показан вид в разрезе примера устройства для воздействия на кожу в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения;
[0028] на ФИГ. 3 показана структурная схема, иллюстрирующая различные компоненты устройства для воздействия на кожу в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
[0029] на ФИГ. 4 показан пример расположения датчика изображения относительно оптического волновода в устройстве для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением;
[0030] на ФИГ. 5 показаны изображения, полученные датчиком изображения при отсутствии какого-либо контакта с окном выхода света для воздействия и при контакте кожи с окном выхода света для воздействия;
[0031] на ФИГ. 6 показан вид в разрезе примера устройства для воздействия на кожу в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения;
[0032] на ФИГ. 7 показан поворот плоскости датчика изображения для снижения искажения получаемого изображения;
[0033] на ФИГ. 8 показаны четыре изображения, полученные датчиком изображения при контакте различных частей кожи пользователя с окном выхода света для воздействия;
[0034] на ФИГ. 9 показаны три изображения, полученные для пальца путем приложения окна выхода света для воздействия к пальцу при трех разных давлениях; и
[0035] на ФИГ. 10 показано влияние чистоты поверхности выхода света для воздействия на качество получаемых изображений.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0036] Как отмечено выше, при выполнении операций воздействия на кожу светом может оказаться полезным получение изображения или изображений области кожи, на которую оказывается воздействие во время операции воздействия. Эти изображения могут быть использованы в ряде целей, некоторые из которых описаны более подробно ниже. Поэтому устройство для воздействия на кожу может содержать датчик изображения для получения изображений кожи и, в частности, области кожи, на которую оказывается воздействие.
[0037] Однако наличие датчика изображения в устройстве для воздействия на кожу создает проблемы с неприкосновенностью частной жизни для пользователя и других людей вокруг пользователя, так как датчик изображения может быть использован для получения изображений окружающий среды (и тем самым людей в этой окружающей среде), когда устройство для воздействия на кожу не используют на коже. Настоящее изобретение решает эту проблему путем обеспечения расположения датчика изображения (и, точнее говоря, блока формирования изображения, который содержит датчик изображения) и оптического волновода, которое позволяет получать изображения области кожи, на которую оказывается воздействие, но препятствует получению изображений окружающей среды вокруг устройства для воздействия на кожу, когда на область кожи не оказывают воздействия.
[0038] В изобретении использован хорошо известный принцип полного внутреннего отражения света, который кратко описан ниже со ссылкой на ФИГ. 1. Полное внутреннее отражение (ПВО) — это явление, которое возникает, когда световая волна, распространяющаяся в первой среде 1 (например, в стекле), сталкивается с границей 2 между первой средой 1 и второй средой 3 (например, воздухом), имеющей более низкий показатель преломления, чем первая среда 1, под углом больше критического угла θc (измеряемого относительно оси, проходящей перпендикулярно из границы 2). В этом случае все световые волны отражаются на границе 2. Критический угол θc определяется выражением:
где
n1 - показатель преломления первой среды 1, а
n2 - показатель преломления менее плотной (второй) среды 3.
[0039] Когда возникает ПВО, рядом с границей 2 в менее плотной (второй) среде 3 присутствует затухающая волна (так же известная как затухающее поле), как показано на ФИГ. 1. Интенсивность I затухающей волны снижается экспоненциально при распространении от границы 2 в обладающую меньшим показателем преломления среду 3 в соответствии с выражением:
где
I(0) - интенсивность на границе 2,
z - расстояние в направлении перпендикулярно границе 2 и
d - глубина проникновения затухающей волны во вторую среду 3, определяемая как расстояние, на протяжении которого интенсивность затухающего поля ослабевает до 1/e от ее значения на границе 2.
[0040] В обычных условиях (т. е., когда граница 2 образована двумя средами 1, 3) затухающая волна передает нулевую чистую энергию через границу 2. Однако, если на расстоянии менее нескольких длин волн от границы 2 между первой средой 1 и второй средой 3 помещают третью среду с показателем преломления выше более низкого показателя преломления второй среды 3, затухающая волна будет отличаться, и энергия будет проходить через вторую среду 3 в третью среду. Этот процесс называют «нарушенным» полным внутренним отражением (НПВО).
[0041] На ФИГ. 2 показан пример первого варианта реализации устройства для воздействия на кожу в соответствии настоящим изобретением. В частности, на ФИГ. 2(a) показано поперечное сечение части примера устройства для воздействия на кожу, а на ФИГ. 2(b) для простоты понимания отдельно показан компонент устройства для воздействия на кожу.
[0042] Устройство 10 для воздействия на кожу на ФИГ. 2(a) содержит источник 12 света для воздействия, чтобы формировать свет для выполнения операции воздействия на кожу пользователя. В этом отношении термин «операция воздействия» нужно интерпретировать как любое существенное воздействие на кожу, отличное от просто освещения кожи в целях формирования изображения, такое как воздействие для сокращение роста волос или удаления волос, воздействие для обновления кожи, воздействие для уменьшения морщин или любое другое воздействие светом, известное специалисту в данной области и обеспечивающее существенное воздействие на кожу. Источник 12 света для воздействия может формировать свет любого подходящего типа для выполнения операции воздействия, например, свет с любыми подходящими или требуемыми длинами волн и/или интенсивностями. Например, источник 12 света для воздействия может формировать видимый свет, инфракрасный (ИК) свет и/или ультрафиолетовый (УФ) свет. Источник 12 света для воздействия может быть выполнен в виде источника света любого подходящего типа, такого как один или более светоизлучающих диодов (СИД), газоразрядная или импульсная лампа, лазер или лазеры и т. п. Свет, формируемый источником 12 света для воздействия, указанный в целом стрелками 14 и называемый «светом для воздействия», излучается источником 12 света для воздействия и направлен к окну 16 выхода света для воздействия. Когда устройство 10 для воздействия на кожу используют для применения или выполнения воздействия светом на кожу пользователя, устройство 10 для воздействия на кожу располагают таким образом, что окно 16 выхода света для воздействия находится возле подлежащей обработке области кожи или на ней, чтобы свет для воздействия из источника 12 света для воздействия освещал эту область кожи.
[0043] Источник 12 света для воздействия расположен относительно окна 16 выхода света для воздействия таким образом, что по меньшей мере некоторая часть формируемого света 14 для воздействия проходит через окно 16 выхода света для воздействия и в подлежащую обработке область, на которую необходимо осуществить воздействие, или на нее. На ФИГ. 2(a) свет для воздействия, который проходит через окно 16 выхода света для воздействия, отмечен как 17.
[0044] Иными словами, источник 12 света для воздействия расположен относительно окна 16 выхода света для воздействия таким образом, что в окне 16 выхода света для воздействия не происходит полного внутреннего отражения. Окно 16 выхода света для воздействия содержит частично или полностью оптически прозрачный материал (например, стекло, пластмассу, плавленый кварц, боросиликат (BK7), сапфир, керамику, полимеры). Иными словами, окно 16 выхода света для воздействия может содержать материал или быть выполнено из материала, который прозрачен для по меньшей мере одной длины волны видимого, инфракрасного или ультрафиолетового света.
[0045] В дополнение к источнику 12 света для воздействия устройство 10 для воздействия на кожу содержит оптический волновод 18, который расположен возле источника 12 света для воздействия. Источник 12 света для воздействия излучает свет для воздействия в оптический волновод 18.
[0046] Оптический волновод 18 показан отдельно на ФИГ. 2(b). В данном варианте реализации оптический волновод 18 содержит поверхность 20 приема света для воздействия, основную поверхность 22, которая находится на стороне оптического волновода 18, противоположной поверхности 20 приема света для воздействия, поверхность 24 приема света для формирования изображения и поверхность 26 выхода света для формирования изображения. Основная поверхность 22 обеспечивает границу между оптическим волноводом 18 и воздухом и/или кожей пользователя. Поверхность 24 приема света для формирования изображения и поверхность 26 выхода света для формирования изображения ориентированы и расположены на оптическом волноводе 18 так, что свет, входящий в поверхность 24 приема света для формирования изображения по меньшей мере под одним углом, может испытывать полное внутреннее отражение основной поверхностью 22 в направлении поверхности 26 выхода света для формирования изображения. Специалистам в данной области известны различные геометрические формы и конфигурации оптического волновода 18, которые могут обеспечить такую функциональную возможность.
[0047] Оптический волновод 18 предусмотрен для отделения источника 12 света для осуществления воздействия от кожи пользователя и обеспечения возможности получения изображения области кожи, на которую оказывается воздействие. Оптический волновод 18 может также улучшать направленность света для воздействия из источника 12 света для воздействия на кожу.
[0048] Поверхность 20 приема света для воздействия принимает свет для воздействия из источника 12 света для воздействия так, что свет для воздействия входит в оптический волновод 18 на поверхности 20 приема света для воздействия и распространяется к основной поверхности 22 оптического волновода 18. Основная поверхность 22 обеспечивает поверхность выхода света для воздействия и, следовательно, основная поверхность 22 содержит (включает в себя, представляет собой или образует) окно 16 выхода света для воздействия. Поверхность 20 приема света для воздействия и основная поверхность 22 расположены (т. е. ориентированы) относительно друг друга так, что по меньшей мере некоторая часть света для воздействия может проходить через оптический волновод 18 и выходить из основной поверхности 22 в подлежащую обработке область кожи или на нее. Например, поверхность 20 приема света для воздействия и основная поверхность 22 могут быть параллельны или по существу параллельны друг другу. Оптический волновод 18 может содержать или быть сформирован из материала, который прозрачен по меньшей мере для одной длины волны видимого, инфракрасного или ультрафиолетового света (например, из стекла или пластмассы). Показатель преломления оптического волновода 18 может быть подобран так, чтобы он совпадал с показателем преломления кожи. Показатель преломления кожи (в частности, эпидермиса) обычно составляет от 1,42 до 1,48 в зависимости от длины волны падающего света. В предпочтительных вариантах реализации показатель преломления оптического волновода 18 равен или выше показателя преломления кожи. Однако в других вариантах реализации показатель преломления оптического волновода 18 может быть ниже показателя преломления кожи.
[0049] Для получения изображения или серии изображений области кожи, на которую оказывается воздействие, во время операции воздействия устройство 10 для воздействия на кожу содержит блок 27 формирования изображения для формирования изображения или изображений. Поскольку во время операции воздействия устройство 10 для воздействия на кожу может быть прижато для приведения в контакт с кожей пользователя (что, например, дает преимущество, заключающееся в том, что свет для воздействия освещает только требуемую область и не проникает, например, в глаз (глаза) пользователя), для обеспечения возможности формирования изображения блоком 27 формирования изображения требуется дополнительный свет. В данном примере варианта реализации этот дополнительный свет обеспечивают источником света, отдельным от источника 12 света для воздействия.
[0050] Таким образом, блок 27 формирования изображения содержит источник 28 света для формирования изображения и датчик 30 изображения, причем источник 28 света для формирования изображения генерирует свет, чтобы датчик 30 изображения мог формировать изображение кожи. Источник 28 света для формирования изображения может генерировать свет любого подходящего типа для формирования изображения, например, источник 28 света для формирования изображения может генерировать видимый, инфракрасный и/или ультрафиолетовый свет. В некоторых вариантах реализации свет, генерируемый источником 28 света для формирования изображения, является белым светом. В некоторых вариантах реализации источник 28 света для формирования изображения представляет собой светоизлучающий диод (СИД) или источник света на основе лазера. В настоящем документе свет, генерируемый источником 28 света для формирования изображения, упоминается как «свет для формирования изображения» и тем самым отличается от света для воздействия, генерируемого источником 12 света для воздействия. Понятно, что свет для формирования изображения может отличаться длиной волны от света для воздействия. Использование света для формирования изображения, который имеет другую длину волны по сравнению со светом для воздействия, позволяет датчику 30 изображения формировать изображение только из света для формирования изображения (например, путем использования подходящего фильтра, чтобы свет для воздействия не достигал датчика 30 изображения). В альтернативном варианте реализации источник 28 света для формирования изображения и источник 12 света для воздействия могут быть активированы в разное время, чтобы датчик 30 изображения получал или формировал изображение, когда кожа не освещается светом для воздействия. Это может улучшить качество получаемого изображения.
[0051] Источник 28 света для формирования изображения расположен относительно оптического волновода 18 таким образом, что источник 28 света для формирования изображения излучает свет для формирования изображения в направлении поверхности 24 приема света для формирования изображения на оптическом волноводе 18, и при входе в оптический волновод 18 свет для формирования изображения распространяется к основной поверхности 22 оптического волновода 18. В частности, свет для формирования изображения, указанный в целом стрелкой 32 на ФИГ. 2(a), распространяется к окну 16 выхода света для воздействия.
[0052] Хотя на ФИГ. 2(a) источник 28 света для формирования изображения показан в контакте с поверхностью 24 приема света для формирования изображения, понятно, что возможны другие компоновки, например, источник 28 света для формирования изображения может быть расположен на расстоянии от поверхности 24 приема света для формирования изображения, например, свет от источника 28 для формирования изображения направляется непосредственно к поверхности 24 приема света для формирования изображения с помощью одного или более зеркал или других оптических элементов.
[0053] Источник 28 света для формирования изображения ориентирован относительно основной поверхности 22 таким образом, что свет 32 для формирования изображения падает на основную поверхность 22 под углом больше критического угла θc для оптического волновода 18 и воздуха (где критический угол измеряют от оси, проходящей перпендикулярно из основной плоскости 22), а это означает, что когда кожа (или другой объект, имеющий более высокий показатель преломления, чем воздух) не соприкасается с основной поверхностью 22, на основной поверхности 22 имеет место полное внутреннее отражение света 32 для формирования изображения. Свет для формирования изображения, который подвергается полному внутреннему отражению на основной поверхности 22, указан стрелкой 34.
[0054] Датчик 30 изображения расположен относительно оптического волновода 18 таким образом, что датчик 30 изображения принимает свет 34 для формирования изображения, который подвергся полному внутреннему отражению основной поверхностью 22 в направлении поверхности 26 выхода света для формирования изображения. Таким образом, поверхность 26 выхода света для формирования изображения и датчик 30 изображения ориентированы относительно основной поверхности 22 под тем же самым или аналогичным углом, под которым расположены поверхность 24 приема света для формирования изображения и источник 28 света для формирования изображения относительно основной поверхности 22. Другими словами, датчик 30 изображения расположен под углом больше критического угла θc для оптического волновода 18 и воздуха. Датчик 30 изображения может быть расположен в контакте с поверхностью 26 выхода света для формирования изображения или возле нее так, что свет, выходящий из оптического волновода 18 на поверхности 26 выхода света для формирования изображения, принимается датчиком 30 изображения.
[0055] Датчик 30 изображения может быть датчиком любого подходящего типа для формирования изображения из принимаемого света. Изображение может быть цифровым изображением, которое содержит множество пикселей, например, несколько тысяч или несколько миллионов пикселей, в зависимости от разрешения, требуемого для получения изображений. Датчик 30 изображения может быть, например, датчиком на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС) или датчиком изображения на основе комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник (КМОП). Типы датчиков, которые могут быть использованы, известны специалистам в данной области.
[0056] Такая компоновка блока 27 формирования изображения позволяет получать изображение области кожи, соприкасающейся с окном 16 выхода света для воздействия или находящейся возле него, и тем самым позволяет получать изображение фактически области кожи, на которую оказывается воздействие.
[0057] Кроме того, за счет угла датчика 30 изображения относительно основной поверхности 22 и полного внутреннего отражения света 32 для формирования изображения основной поверхностью 22, когда кожа не соприкасается с окном 16 выхода света для воздействия, датчик 30 изображения не может получать изображение окружающей среды вне оптического волновода 18, когда кожа не соприкасается с оптическим волноводом 18, что смягчает проблемы неприкосновенности частной жизни для пользователей устройства 10 для воздействия на кожу.
[0058] Хотя на ФИГ. 2(a) не показано, для дальнейшего улучшения формирования изображения и/или контроля неприкосновенности частной жизни, обеспечиваемого компоновкой, приведенной на ФИГ. 2(a), блок 27 формирования изображения и, в частности, датчик 30 изображения могут содержать один или более компонентов для фокусирования датчика 30 изображения на окне 16 выхода света для воздействия, чтобы еще больше снизить возможность того, что свет из окружающей среды достигнет датчика 30 изображения. Например, датчик 30 изображения может быть снабжен линзой или линзовой конструкцией для фокусирования датчика 30 изображения на окне 16 выхода света для воздействия. В качестве альтернативы или дополнительно числовая апертура (ЧА) датчика 30 изображения может быть выбрана так, чтобы датчик 30 изображения не мог принимать свет из окружающей среды, который входит в оптический волновод 18 через окно 16 выхода света для воздействия и основную поверхность 22. Это описано более подробно ниже со ссылкой на ФИГ. 4.
[0059] На ФИГ. 3 приведена структурная схема, иллюстрирующая различные компоненты устройства 10 для воздействия на кожу в соответствии с вариантом реализации. В частности, на ФИГ. 3 показаны источник 12 света для воздействия и блок 27 формирования изображения, соединенные с процессорным блоком 36. Процессорный блок 36 в целом управляет работой устройства 10 для воздействия на кожу. Например, процессорный блок 36 может управлять активацией, деактивацией и/или работой источника 12 света для воздействия, с тем чтобы запускать, останавливать или корректировать воздействие света на кожу. Кроме того, процессорный блок 36 может управлять активацией блока 27 формирования изображения и захватом изображения с помощью датчика 30 изображения. В дальнейших вариантах реализации, которые описаны более подробно ниже, процессорный блок 36 может обрабатывать или анализировать изображения, получаемые датчиком 30 изображения, чтобы определять местоположение устройства 10 для воздействия на кожу на коже пользователя, влияние воздействия на кожу на обрабатываемую область кожу, и/или определять рабочий параметр или изменять рабочий параметр для операции воздействия светом.
[0060] Для выполнения различных функций, описанных ниже, процессорный блок 36 может быть реализован множеством способов с помощью программного и/или аппаратного обеспечения. Процессорный блок 36 может содержать один или более микропроцессоров или цифровых сигнальных процессоров (ЦСП), которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения или компьютерного программного кода для выполнения требуемых функций и/или управления компонентами процессорного блока 36 для осуществления требуемых функций. Процессорный блок 36 может быть реализован как комбинация специализированного оборудования для выполнения некоторых функций (например, усилителей, предусилителей, аналогово-цифровых преобразователей (АЦП) и/или цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП)) и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров, контроллеров, ЦСП и связанной схемы) для выполнения других функций. В число примеров компонентов, которые могут быть использованы в различных вариантах реализации настоящего изобретения, входят без ограничений обычные микропроцессоры, ЦСП, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).
[0061] Процессорный блок 36 может содержать запоминающее устройство или быть связан с запоминающим устройством, таким как энергозависимая или энергонезависимая память компьютера, например, ОЗУ, ППЗУ, СППЗУ и ЭСППЗУ. Запоминающее устройство может быть использовано для хранения программного кода, который может быть исполнен процессором в процессорном блоке 36 для вызова выполнения устройством 10 для воздействия на кожу различных функций, описанных в настоящем документе.
[0062] Понятно, что на ФИГ. 2 и 3 показана только часть устройства 10 для воздействия на кожу в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, и, следовательно, устройство 10 для воздействия на кожу будет, как правило, помимо показанных компонентов содержать дополнительные компоненты. Например, устройство 10 для воздействия на кожу может содержать корпусную часть для размещения в нем источника 12 света для воздействия, оптического волновода 18 и блока 27 формирования изображения. Корпусная часть может быть выполнена в виде рукоятки или другой конфигурации, которая позволяет пользователю удерживать и использовать устройство 10 для воздействия на кожу для выполнения операции воздействия на кожу. Устройство 10 для воздействия на кожу может также содержать источник питания, например, батарею, или компоненты для подключения устройства 10 для воздействия на кожу к питанию от электросети. Устройство 10 для воздействия на кожу может дополнительно или в качестве альтернативы содержать один или более компонентов пользовательского интерфейса, таких как кнопки, переключатели, экраны, лампы, динамики и т. д. для приема входных данных от пользователя устройства 10 для воздействия на кожу (например, для активации и прекращения воздействия светом) и/или для предоставления пользователю информации, такой как полученные изображение или информация, извлеченная с использованием полученных изображений.
[0063] Таким образом, как отмечено выше, благодаря расположению датчика 30 изображения под углом к основной поверхности 22 и окну 16 выхода света для воздействия, формирование изображений вне оптического волновода 18 с помощью датчика 30 изображений невозможно, что избавляет от любых проблем с неприкосновенностью частной жизни. На ФИГ. 4 показан пример расположения датчика 30 изображения относительно оптического волновода 18. Как показано, оптический волновод 18 имеет показатель преломления n1, а воздух имеет показатель преломления n2, где n1> n2. Поступающий из окружающей среды свет, помеченный стрелкой 38, который обычно падает в направлении датчика 30 изображения, будет преломлен на основной поверхности 22 и окне 16 выхода света для воздействия в оптический волновод 18, так что его обнаружение датчиком 30 изображения будет невозможным, как показано с помощью преломленного света 40.
[0064] Этот эффект обусловлен положением датчика 30 изображения относительно основной поверхности 22 (показанным в виде угла γ, измеряемого относительно основной поверхности 22, который также можно понимать как угол линзы, связанной с датчиком 30 изображения), где γ < (90 – θc). Угол α представляет максимальный угол света, отраженного от основной поверхности 22, который может быть захвачен датчиком 30 изображения (и соответствующей линзой). Кроме того, числовая апертура (ЧА) датчика 30 изображения, указанная с помощью области 42 на ФИГ. 4, означает, что датчик 30 изображения не чувствителен к свету за пределами этой области 42. Для числовой апертуры, определяемой выражением:
NA = n1.(sin β)
(3)
где
β - половинный угол конуса области 42,
β должна быть меньше α/2.
Кроме того, угол γ должен быть не больше, чем α – β.
[0065] Специалисты в данной области смогут определить подходящее значение для угла γ, но в качестве примера рассмотрим оптический волновод 18, формируемый из материала, имеющего показатель преломления n1 = 1,4, и вакуум, имеющий показатель преломления n2 = 1. В данном случае датчик 30 может быть помещен с возможностью обнаружения испытавшего полное внутреннее отражение света 34 с углом γ менее 45° относительно основной поверхности 22. Линза/датчик 30 изображения могут быть помещены, например, под углом 22° относительно основной поверхности 22 и с числовой апертурой 0,52, соответствующей половинному углу (β) конуса 42, равному 22,2°. В данной конфигурации внешний свет 38 (т. е. свет снаружи оптического волновода 18, падающий на основную поверхность 22) не может распространяться под углом ниже 45° в оптическом волноводе 18.
[0066] Таким образом, оптимальный угол источника 28 света для формирования изображения и датчика 30 изображения зависит от показателя преломления материала, используемого для оптического волновода 18. В случае оптического волновода 18, выполненного из стекла с показателем преломления 1,4, угол γ для датчика 30 изображения относительно основной поверхности 22 может быть в диапазон от 10° до 35° или в диапазоне от 13° до 30°. В случае оптического волновода 18, выполненного из сапфира с показателем преломления 1,77, угол γ для датчика 30 изображения относительно основной поверхности 22 может быть в диапазон от 14° до 40°, предпочтительно около 27°. Понятно, что источник 28 света для формирования изображения может быть расположен под аналогичным углом γ относительно основной поверхности 22 так, что свет 32 для формирования изображения падает на основную поверхность 22 под углом в диапазоне от 4° до 50° относительно основной поверхности 22 или под углом в диапазоне от 10° до 35° относительно основной поверхности 22, или под углом в диапазоне от 13° до 30° относительно основной поверхности 22.
[0067] Как отмечено выше со ссылкой на ФИГ. 1, полное внутреннее отражение света 32 для формирования изображения на основной поверхности 22 создает затухающее поле на другой стороне основной поверхности 22. Когда кожа (или другой объект, такой как волос, имеющий более высокий показатель преломления, чем воздух) не соприкасается с оптическим волноводом 18, затухающее поле не передает никакой энергии через основную поверхность 22 в воздух. На ФИГ. 5(a) показано изображение, полученное датчиком 30 изображения, когда оптический волновод 18 не соприкасается ни с чем, кроме воздуха. В частности, на ФИГ. 5(a) показаны два отдельных луча света a и b, излучаемые источником 28 света для формирования изображения, которые падают на основную поверхность 22. Оптический волновод 18 находится в контакте с воздухом (и ничем кроме), и, следовательно, на основной поверхности 22 происходит полное внутреннее отражение лучей света a и b в направлении датчика 30 изображения. Поэтому датчик 30 изображения принимает весь свет из источника 28 света для формирования изображения, и полученное изображение представляет собой однородную яркую поверхность, как показано на ФИГ. 5(a).
[0068] Понятно, что изображение, показанное на ФИГ. 5(a), демонстрирует преимущества приведенной на ФИГ. 2 компоновки с точки зрения неприкосновенности частной жизни. В частности, если блок 27 формирования изображения активен, когда оптический волновод 18 не соприкасается с кожей, например, когда он опущен пользователем между операциями обработки и/или во время работы расположен под углом так, что датчик 30 изображения и/или окно 16 выхода света для обработки обращены к окружающей среде, а не к телу, датчик 30 изображения будет в состоянии получать только однородное яркое изображение из-за отражения света для формирования изображения из источника 28 света для формирования изображения, предотвращающего получение какого-либо изображения окружающей среды.
[0069] Однако, когда часть кожи пользователя соприкасается с основной поверхностью 22 и окном 16 выхода света для воздействия, например, при выполнении операции воздействия, часть кожи, которая вступает в контакт с окном 16 выхода света для воздействия, будет рассеивать свет в затухающем поле. Понятно, что кожа не имеет однородной плоской поверхности вследствие неровностей, складок, тонких линий, пор, морщин, бороздок, волос и т. д., а это означает, что когда часть кожи соприкасается с окном 16 выхода света для воздействия, некоторые части кожи будут в близком или фактическом контакте с окном 16 выхода света для воздействия (например, в пределах нанометров, нм), а за счет неровностей, складок, тонких линий, пор, морщин, бороздок и т. д. будут другие части кожи, которые не соприкасаются с окном 16 выхода света для воздействия. В местах расположения этих других частей кожи, не соприкасающихся с окном 16 выхода света для воздействия, будет воздушный зазор между кожей и окном 16 выхода света для воздействия. В местах, где имеет место близкий или фактический контакт между кожей и окном 16 выхода света для воздействия, энергия в затухающем поле в этих местах будет рассеиваться. Однако в местах, где присутствует воздушный зазор, будет происходить полное внутреннее отражение падающего света для формирования изображения.
[0070] На ФИГ. 5(b) показано изображение, полученное датчиком 30 изображения, когда часть кожи соприкасается с окном 16 выхода света для воздействия, например, во время операции воздействия светом. В частности, на ФИГ. 5(b) показаны два отдельных луча a и b света, излучаемые источником 28 света для формирования изображения, которые падают на основную поверхность 22. Луч a света падает на часть основной поверхности 22, которая не соприкасается с кожей (например, вследствие воздушного зазора, образуемого бороздкой или складкой в коже), и поэтому луч a света испытывает полное внутреннее отражение на основной поверхности 22 в направлении датчика 30 изображения. Этот луч a света будет создавать яркий пиксель на датчике 30 изображения (при соответствующей фокусировке падающего света). Однако луч b света падает на часть основной поверхности 22, которая соприкасается с кожей (с показателем преломления n3), и поэтому в данной точке кожа рассеивает свет из затухающего поля (из-за нарушенного полного внутреннего затухания), снижая или ослабляя интенсивность отражения луча b света на основной поверхности 22 в направлении датчика 30 изображения. В результате на датчике 30 изображения получается пиксель, который имеет меньшую яркость (т. е. он темнее), чем пиксель, который создается за счет претепевшего полное внутреннее отражение луча a света, причем яркость пикселя зависит от степени рассеяния света затухающим полем. Величина рассеяния (и, следовательно, яркость пикселя на датчике 30 изображения) может зависеть от оптических свойств кожи в данном месте, например, рогового слоя, кожного сала, волос и т. д. Комбинация ярких пикселей, получающихся из испытавшего полное внутреннее отражение света, и менее ярких пикселей, получающихся из света, который был частично рассеян из-за кожи, соприкасающейся с окном 16 выхода света для воздействия, создает изображение области кожи на датчике 30 изображения. На ФИГ. 5(b) показан пример изображения кожи на предплечье пользователя, полученного с использованием компоновки, приведенной на ФИГ. 2. Более яркие части изображения соответствуют воздушным зазорам, образуемым бороздками кожи, складками кожи и т. д. (которые находятся там, где окно 16 выхода света для воздействия находится в контакте с воздухом, имеющим показатель преломления n2), а более темные части изображения соответствуют частям, соприкасающимся с кожей (которая имеет показатель преломления n3).
[0071] Компоновка, показанная на ФИГ. 2, позволяет получать изображения области кожи, на которую оказывается воздействие, во время выполнения операции воздействия светом, причем без увеличения рисков для неприкосновенности частной жизни пользователя.
[0072] На ФИГ. 6 показан второй вариант реализации устройства 10 для воздействия на кожу в соответствии с настоящим изобретением. Второй вариант реализации аналогичен первому варианту реализации, показанному на ФИГ. 2, за исключением того, что в данном варианте реализации источник 12 света для воздействия обеспечивает свет для формирования изображения области кожи, и поэтому отдельный источник света для формирования изображения не требуется.
[0073] Понятно, что если ниже не указано иное, признаки второго варианта реализации соответствуют признакам первого варианта реализации, приведенного выше. Таким образом, в этом втором варианте реализации устройство 10 для воздействия на кожу прежде всего содержит источник 12 света для воздействия, оптический волновод 18 и датчик 30 изображения.
[0074] В данном примере реализации источник 12 света для воздействия содержит множество источников света 12-1, …, 12-n, таких как СИДы, которые излучаю свет для воздействия с широкой диаграммой направленности (т. е. свет не фокусированный). Поэтому свет излучается из отдельных источников 12-n света в нескольких разных направлениях, как указано пунктирными линиями 14, 32, 34.
[0075] В данном варианте реализации ввиду отсутствия отдельного источника света для формирования изображения оптический волновод 18 имеет такую структуру или конфигурацию, что часть света для воздействия из источника 12 света для воздействия направляется к основной поверхности 22 под углом, который приводит к полному внутреннему отражению света для воздействия на основной поверхности 22 в направлении поверхности 26 выхода света для формирования изображения и датчика 30 изображения. Таким образом, в данном варианте реализации оптический волновод 18 содержит поверхность 20 приема света для воздействия, основную поверхность 22, которая находится на стороне оптического волновода 18, противоположной поверхности 20 приема света для воздействия, поверхность 43 отражения света для формирования изображения и поверхность 26 выхода света для формирования изображения. Поверхность 43 отражения света для формирования изображения расположена относительно основной поверхности 22 так, что она отражает свет 32 для воздействия из по меньшей мере одного источника 12-n света в направлении основной поверхности 22 по углом ниже критического угла θc для оптического волновода 18 и воздуха (измеряемого относительно оси, проходящей перпендикулярно из основной поверхности 22). Этот свет для воздействия будет испытывать полное внутреннее отражение на частях основной поверхности 22, где кожа не соприкасается с окном 16 выхода света для воздействия, а на частях основной поверхности 22, где кожа соприкасается с окном 16 выхода света для воздействия, будет иметь место нарушенное полное внутреннее отражение.
[0076] В некоторых вариантах реализации поверхность 43 отражения света для формирования изображения может быть зеркально отражающей (или иным образом отражающей) поверхностью, чтобы свет, падающий на поверхность 43 отражения света для формирования изображения изнутри оптического волновода 18, отражался поверхностью 43 отражения света для формирования изображения.
[0077] В некоторых вариантах реализации оптический волновод 18 может быть выполнен таким образом, что свет из окружающей среды не в состоянии войти в оптический волновод 18 через поверхность 43 отражения света для формирования изображения. Например, поверхность 43 отражения света для формирования изображения может быть непрозрачной, чтобы предотвращать проникновение света из окружающей среды в оптический волновод 18. В альтернативном варианте реализации по меньшей мере поверхность 43 отражения света для формирования изображения оптического волновода 18 может содержаться внутри корпуса устройства 10 для воздействия на кожу, чтобы поверхность 43 отражения света для формирования изображения не подвергалась воздействию окружающей среды.
[0078] Понятно, что в любом из вариантов реализации, описанных выше (т. е. показанных на ФИГ. 2 или ФИГ. 6), если датчик 30 изображения расположен таким образом, что плоскость формирования изображения (т. е. плоскость датчика 30 изображения) перпендикулярна отражаемому свету 34, изображение области кожи, формируемое датчиком 30 изображения, будет искажено ввиду того, что плоскость области кожи не параллельна плоскости датчика 30 изображения (это называют трапецеидальным искажением). Таким образом, в некоторых вариантах реализации датчик 30 изображения или, более конкретно, плоскость изображения датчика 30 изображения могут быть ориентированы таким образом, что они уменьшают или исключают искажение. Такая ориентация показана на ФИГ. 7. На ФИГ. 7 плоскость объекта соответствует плоскости основной поверхности 22/окна 16 выхода света для воздействия, а линия 30 представляет плоскость изображения датчика 30 изображения. Показана линза 44 для формирования изображения, которая является частью блока 27 формирования изображения (и в некоторых вариантах реализации может быть частью или неотъемлемой частью датчика 30 изображения), действие которой направлено на фокусирование отраженного света 34 на датчике 30 изображения. В данном варианте реализации линза 44 для формирования изображения имеет фокусное расстояние f, центр плоскости объекта находится на расстоянии o от линзы 44 (называемом расстоянием объекта), а центр плоскости 30 изображения находится на расстоянии l от линзы 44 (называемом расстоянием изображения). Отраженный свет 34 (который параллелен оптической оси) находится под углом γ относительно плоскости объекта/основной поверхности 22 и проходит через линзу 44 на датчик 30 изображения. Линза 44 для формирования изображения обеспечивает вертикальное увеличение, обозначенное Mv.
[0079] Чтобы уменьшить или исключить искажение формируемого изображения области кожи, обусловленное трапецеидальным искажением, плоскость 30 изображения ориентирована/повернута относительно падающего отраженного света 34 таким образом, что отраженный свет 34 падает на плоскость 30 изображения под углом δ. Углы δ и γ взаимосвязаны следующим образом:
tan(δ) = 1/Mv * tan(γ)
(4)
[0080] В альтернативном варианте реализации, приведенном на ФИГ. 7, датчик 30 изображения может быть расположен таким образом, что плоскость 30 изображения перпендикулярна падающему отраженному свету 34, а линза 44 для формирования изображения может быть повернута относительно света 34 таким образом, что свет 34 падает на линзу 44 для формирования изображения под углом δ. В данном варианте реализации поворот линзы 44 для формирования изображения приводит к коррекции искажения на получаемом изображении.
[0081] Как отмечено выше, в некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 может обрабатывать или анализировать изображения, получаемые датчиком 30 изображения. Эту обработку можно использовать для определения местоположения устройства 10 для воздействия на кожу на коже пользователя, результата воздействия воздействия на кожу на обрабатываемую область кожи, и/или для определения рабочего параметра или изменения рабочего параметра для операции воздействия светом.
[0082] Таким образом, в некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 может обрабатывать изображение или изображения, полученные датчиком 30 изображения, для определения результата воздействия (или его отсутствия) воздействия светом на область кожи. Результат воздействия может зависеть от типа выполняемого воздействия, например, удаления волос, фототерапии, обезболивания, и на основе определенного результата процессорный блок 36 может определять, нужно ли корректировать рабочий параметр операции воздействия. Например, процессорный блок 36 может определять, что интенсивность света для воздействия следует увеличить или уменьшить, рабочий цикл (т. е. испускание мигающего света для воздействия источником 12 света для воздействия) следует изменить или свет для воздействия следует отключить и т. д. В случае источника 12 света для воздействия, который содержит матрицу СИДов, один или более СИДов могут быть выборочно активированы или деактивированы на основе информации, получаемой из изображения или изображений. Например, процессорный блок 36 может определять, что в области кожи, на которую оказывается воздействие, имеется родимое пятно, и деактивировать СИДы, связанные с этой частью области кожи.
[0083] На ФИГ. 8 показаны четыре изображения, полученные датчиком 30 изображения при контакте различных частей тела пользователя с окном 16 выхода света для воздействия. На ФИГ. 8(a) приведено изображение кожи на предплечье, на ФИГ. 8(b) приведено изображение кожи на щеке, на ФИГ. 8(c) приведено изображение кожи на губе и на ФИГ. 8(d) приведено изображение кожи на носу. Как можно увидеть, на каждом изображении можно выделить различные признаки кожи, и участки кожи на каждом изображении отличаются друг от друга по структуре и составу этих признаков. В частности, на изображении предплечья (ФИГ. 8(a)) видны несколько складок кожи и волос, на изображении щеки (ФИГ. 8(b)) видны несколько волос и пор (белые участки, где имеет место полное внутреннее отражение), на изображении верхней губы (ФИГ. 8(c)) видны несколько волос и на изображении носа (ФИГ. 8(d)) видны несколько пор. Эти различия в структуре и составе признаков кожи могут быть использованы для опознавания типа кожи на полученном изображении.
[0084] Следовательно, в некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 может быть выполнен с возможностью обработки полученных изображений для выявления характеристик кожи и/или волос, соприкасающихся с окном 16 выход света для воздействия. В таком случае процессорный блок 36 может определять местоположение окна 16 выхода света для воздействия (и тем самым устройства 10 для воздействия на кожу) на коже или теле пользователя на основе выявленных характеристик. В число признаков могут входить любые одно или более из контуров или признаков текстуры поверхности кожи, расстояния между контурами или признаками текстуры поверхности кожи, цвета кожи, состава кожи, наличия волос, плотности волос, толщины волос и цвета волос. Специалистам в данной области известны различные методы анализа изображения, которые могут быть использованы для обработки полученного изображения с целью выделения информации об этих признаках, и поэтому дальнейшие подробности не приводятся в настоящем документе.
[0085] В некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 определяет местоположение окна 16 выхода света для воздействия и устройства 10 для воздействия на кожу на теле или коже путем сравнения выявленных признаков кожи и/или волос с одним или более контрольных изображений, связанных с разными местами на теле. Контрольные изображения могут храниться в базе данных (например, в запоминающем устройстве, связанном с процессорным блоком 36). Например, приведенные на ФИГ. 8 изображения могут быть контрольными изображениями для предплечий, щеки, верхней губы и носа, и вновь полученные изображения или выведенные из них признаки кожи и/или волос могут быть сравнены с контрольными изображениями (или выведенными из них признаками кожи и/или волос) для определения части тела, с которой было получено новое изображение. Понятно, что для улучшения надежности классификации может быть использовано множество контрольных изображений для каждого типа кожи или каждой части тела. Контрольные изображения могут быть получены с самих пользователей, например, на фазе калибровки устройства 10 для воздействия на кожу, и/или они могут быть основаны на изображениях, полученных от популяции возможных пользователей.
[0086] В альтернативных вариантах реализации процессорный блок 36 может определять местоположение окна 16 выхода света для воздействия и устройства 10 для воздействия на кожу на теле или коже путем сравнения выявленных признаков кожи и/или волос с информацией о признаках кожи и/или волос для разных частей тела, сохраненной в базе данных (например, в запоминающем устройстве, связанном с процессорным блоком 36). Информация, хранящаяся в базе данных, может быть получена от самих пользователей, например, на фазе калибровки устройства 10 для воздействия на кожу, и/или она может быть получена из изображений разных участков кожи для популяции возможных пользователей.
[0087] В некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 может в таком случае на основе найденного местоположения устройства 10 для воздействия на кожу на теле или коже определять, нужно ли корректировать рабочий параметр операции воздействия на основе найденного местоположения, или рекомендовать пользователю выбрать конкретный рабочий параметр на устройстве 10 для воздействия на кожу. Например, для различных типов кожи на различных частях тела могут потребоваться разные параметры воздействия, и процессорный блок 36 может определять и использовать надлежащие параметры для данной части тела. Таким образом, например, для найденного типа кожи может быть увеличена или уменьшена интенсивность света для воздействия (например, во избежание побочных эффектов для кожи на лице может потребоваться другая длина волны по сравнению с кожей на руках, а для толстых волос подмышки может потребоваться более высокая интенсивность, чем для волос на ногах), может быть изменен рабочий цикл (т. е. испускание мигающего света для воздействия источником 12 света), или может быть выключен свет для воздействия, если данный тип кожи не следует подвергать операции воздействия, и т. д.
[0088] В некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 может контролировать местоположение или местоположения, на которых использовали устройство 10 для воздействия на кожу, и предоставлять информацию об использовании пользователю, например, указывая, все ли необходимые участки подвергнуты воздействию, было ли воздействие на какие-либо участки недостаточны или чрезмерным и т. д.
[0089] Было установлено, что давление, с которым устройство 10 для воздействия на кожу и окно 16 выхода света для воздействия прижимают к коже, незначительно препятствует процессорному блоку 36 в определении местоположения устройства 10 для воздействия на кожу на теле или коже. Хотя это давление влияет на яркость получаемого изображения (чем больше давление, тем большая часть кожи находится в непосредственном контакте с окном 16 выхода света для воздействия и, следовательно, тем больше величина нарушенного полного внутреннего отражения на окне 16 выхода света для воздействия), наличие признаков, таких как бороздки, складки кожи и волосы, и расстояния между ними остаются теми же самыми, и общая морфология кожи остается той же самой. На ФИГ. 9 показаны три изображения кожи пальца при использовании устройства 10 для воздействия на кожу с приложением трех разных давлений (100 грамм (г) на ФИГ. 9(a), 500 г на ФИГ. 9(b) и 1000 г на ФИГ. 9(c)), и можно увидеть, что яркость изображений снижается с увеличением давления, но складки кожи все равно ясно видны, и расстояние между ними не меняется. Таким образом, даже при вариациях давления, прикладываемого к коже устройством 10 для воздействия на кожу, сохраняется возможность обработки изображений для определения местоположения устройства 10 для воздействия на кожу на теле.
[0090] В некоторых вариантах реализации в случаях, в которых важно прикладывать устройство 10 для воздействия на кожу к коже с надлежащей величиной давления, процессорный блок 36 может обрабатывать принимаемые изображения для оценки давления, с которым оптический волновод 18 прижимают к коже. Это давление может быть оценено на основе яркости части или всего полученного изображения. В альтернативном варианте реализации процессорный блок 36 может обрабатывать принимаемое изображение для оценки величины искажения в изображении вследствие давления, с которым окно 16 выхода света для воздействия прижимают к коже (что приводит к деформации оптического волновода 18), и оценки давления, с которыми окно 16 выхода света для воздействия прижимают к телу, на основе оцененного искажения. Это искажение может быть измерено путем корреляции расстояния между признаками (например, складками кожи, волосами и т. д.) и участком, находящимся в контакте с окном 16 выхода света для воздействия (который обеспечивает темные области изображения). В любом из этих вариантов реализации процессорный блок 36 может использовать оцененное давление для определения обратной связи для пользователя устройства 10 для воздействия на кожу, например, для указания того, прижимает ли пользователь устройство 10 для воздействия на кожу к коже с правильным давлением, слишком сильно или недостаточно сильно. Эта обратная связь может быть предоставлена пользователю с помощью компонента пользовательского интерфейса на устройстве 10 для воздействия на кожу.
[0091] В альтернативных вариантах реализации вместо того, чтобы оценивать давления на основе полученного изображения, устройство 10 воздействия на кожу может содержать датчик давления для измерения давления, с которым окно 16 выхода света для воздействия прижимают к коже пользователя. Процессорный блок 36 может быть выполнен с возможностью обеспечения обратной связи с пользователем устройства 10 для воздействия на кожу на основе измерения датчиком давления, например, для указания того, прижимает ли пользователь устройство 10 для воздействия на кожу к коже с правильным давлением, слишком сильно или недостаточно сильно. В качестве альтернативы или дополнительно процессорный блок 36 может использовать измеренное давление для определения величины искажения, присутствующего в полученном изображении вследствие давления, с которым окно 16 выхода света для воздействия прикладывают к коже. Это искажение может быть использовано для улучшения распознавания образов для отслеживания и картирования кожи и определения местоположения кожи.
[0092] Было установлено, что сало и жиры, присутствующие на окне 16 выхода света для воздействия оптического волновода 18, например, естественным образом присутствующие в коже или на коже, не оказывают значительного влияния на качество изображений, получаемых с использованием компоновки, приведенной на ФИГ. 2. На ФИГ. 10 показано влияние чистоты окна 16 выхода света для воздействия на качество получаемых изображений. Так, например, первое изображение получено, когда окно 16 выхода света для воздействия относительно чистое. Второе изображение получено, когда окна 16 выхода света для воздействия касаются сальным пальцем. На третьем изображении, когда палец убрали, видны несколько более темных пятен, обусловленных наличием жира/кожного сала на окне 16 выхода света для воздействия (и нарушенным полным внутренним отражением, имеющим место в этих точках). Четвертое изображение получено после помещения пальца обратно на окно 16 выхода света для воздействия, и можно увидеть, что, несмотря на жир/кожное сало на окне 16 выхода света для воздействия, морфологические признаки кожи по-прежнему ясно видны и, судя по всему, наличие сала не оказало значительного влияния. На пятом изображении видно жир/кожное сало после того, как палец снова убрали, а на шестом изображении показано влияние протирания окна 16 выхода света для воздействия с тем, чтобы удалить большую части сала/жира.
[0093] В некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 может обрабатывать полученное изображение для удаления с изображения шума, обусловленного грязью, салом и загрязнителями других типов на окне 16 выхода света для воздействия. Эта обработка может включать этапы использования контрольного изображения, которое были получены, когда окно 16 выхода света для воздействия не соприкасалось с кожей пользователя. Например, эта обработка может включать этап удаления шума с четвертого изображения, приведенного на ФИГ. 10, с использованием информации с третьего изображения. Например, третье изображение можно рассматривать как исходное изображение, показывающее загрязнители (или изъяны) на окне 16 выхода света для воздействия, и его можно вычесть из изображения, полученного, когда палец прижат к окну 16 выхода света для воздействия.
[0094] В некоторых вариантах реализации процессорный блок 36 может обрабатывать полученное изображение для определения количества загрязнителей на окне 16 выхода света для воздействия оптического волновода 18 и для выдачи предупреждения пользователю, если количество загрязнителей выше порогового количества (например, предложить пользователю очистить окно 16 выхода света для воздействия). Полученное изображение может быть изображением, полученным, когда кожа не соприкасается с окном 16 выхода света для воздействия (например, третье изображение на ФИГ. 10), а количество загрязнителей может быть определено путем сравнения полученного изображения с равномерно ярким (гомогенным) изображением.
[0095] Таким образом, предложено устройство для воздействия на кожу, которое позволяет получать изображения области кожи, на которую оказывается воздействие, во время выполнения операции воздействия на кожу светом, и которое исключает возможность того, что датчик изображения будет в состоянии получать изображения окружающей среды вокруг пользователя, тем самым решая проблемы с неприкосновенностью частной жизни. Устройство для воздействия на кожу также позволяет получать изображения в том же самом положении на коже, где выполняется или будет выполняться фактическая обработка. В определенных вариантах реализации полученные изображения могут быть использованы для обеспечения навыков персонифицированной воздействия для пользователя, например, путем коррекции операции воздействия на основе информации в полученных изображениях. В некоторых вариантах реализации полученные изображения могут быть использованы для определения местоположения устройства для воздействия на кожу на теле (т. е. местоположения на теле, на которое оказывается воздействие).
[0096] Во время работы на практике данного заявленного изобретения, изучении чертежей, описания и приложенной формулы изобретения специалистами в данной области могут быть придуманы и осуществлены изменения к описанным вариантам реализации. В формуле изобретения слово «содержащий/включающий» не исключает другие элементы или этапы, а грамматические средства выражения единственного числа не исключают множества. Один процессор или иной блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные меры изложены во взаимно отличающихся различных пунктах формулы, не означает того, комбинация этих мер не может быть использована эффективно. Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим оборудованием или как его часть, но может также распространяться в других видах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы дальней связи. Никакие номера позиций в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.
Реферат
Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для воздействия на кожу светом содержит источник света для воздействия и окно выхода света для воздействия, через которое во время работы обеспечена возможность подачи света для воздействия, генерируемого источником света для воздействия, на кожу пользователя, причем окно выхода света для воздействия содержит оптически прозрачный материал, расположенный с возможностью соприкосновения с кожей во время работы. Блок формирования изображения содержит датчик изображения, выполненный с возможностью формирования изображения кожи во время работы. Оптический волновод содержит поверхность приема света для воздействия, поверхность выхода света для формирования изображения и основную поверхность. Поверхность приема света для воздействия выполнена с возможностью приема света для воздействия так, что свет для воздействия входит в волновод на поверхности приема света для воздействия. Основная поверхность содержит окно выхода света для воздействия и выполнена с возможностью передачи света для воздействия так, что свет для воздействия выходит из волновода в окно выхода света для воздействия. Поверхность выхода света для формирования изображения расположена относительно основной поверхности с возможностью приема света, отраженного от основной поверхности за счет полного внутреннего отражения в местах, в которых во время работы кожа не соприкасается с основной поверхностью. Датчик изображения выполнен с возможностью приема, с поверхности выхода света для формирования изображения, света, направленного за счет полного внутреннего отражения от основной поверхности к поверхности выхода света для формирования изображения. Технический результат сводится к получению изображения кожи внутри оптического волновода без захвата окружающей среды вокруг пользователя. 14 з.п. ф-лы, 10 ил.
