JP2002345760A - 分光反射率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置構成が簡易であって保守がしやすく、か
つ安価で小型化されたカメラと照射手段を備えた分光反
射率測定装置を提供する。 【解決手段】 分光反射率測定装置は、照射手段２２お
よび撮像手段２４からなる光学系と、画像信号に基づき
処理した画像情報を出力する出力手段とで略構成され
る。照射手段２２と撮像手段２４とは、反射鏡３４を介
して直角に屈折した配置状態で筐体３６に収容される。
照射手段２２は、青色、緑色および赤色の３種の発光ダ
イオード２８ａ〜２８ｃを光源とし、時分割で点灯す
る。各発光ダイオード２８ａ〜２８ｃの前面には、拡散
板３０ａ、拡散笠３０ｂが設けられる。照射手段２２の
先端部には、分光反射率校正板を備えたキャップが取り
付けられる。撮像手段２４は、結像レンズ４４およびモ
ノクロＣＣＤカメラ４６を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分光反射率測定装
置に関し、特に、生体皮膚表面ならびに皮膚内部の色素
沈着の分布状態と、生体皮膚表面の毛穴、透明感、くす
みならびに化粧肌色等を表示するための分光画像を得る
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メーキャップによって目的とした仕上が
りを得るためには、下地としての素肌の表面状態を知る
ことがまず第一に必要とされる。

【０００３】この場合、肌のきめや水分の状態のほか
に、特に、皮膚色に関する情報の入手が重要である。

【０００４】この皮膚色に関する情報を採取する手段と
して、例えば、分光光度計を用いて生体皮膚表面の分光
反射率を測定し、得られた分光反射率からＸＹＺ表色系
の３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを計算し、顕色系の例えばマンセ
ルのＨ、Ｖ、Ｃ等に変換して皮膚色を求める方法が知ら
れている。

【０００５】しかしながら、上記分光光度計を用いた測
定方法では、得られる分光反射率は所定対象領域内の平
均値としての分光反射率であるため、色素沈着や血管の
浮きなどによって生じた不均一な生体皮膚表面の局所的
な色の分析を行うことは困難である。

【０００６】これに対して、カラーＣＣＤカメラを用い
て生体皮膚表面をカラー画像として捉える方法も知られ
ている。

【０００７】しかしながら、上記カラーＣＣＤカメラを
用いた測定方法では、得られる画像情報は画素ごとの３
刺激値Ｒ、Ｇ、ＢあるいはＸ、Ｙ、Ｚであり、分光反射
率を得るものではないため、不均一な生体皮膚表面色の
スペクトルに着目した分析をするためのデータとしては
必ずしも充分ではない。

【０００８】本出願人は、これらの不具合を解消し、さ
らにまた、色素沈着を形成するメラニンが生体皮膚表面
からみて相対的に浅いところにあるのか、あるいは深い
ところにあるのかというような情報や、肌のくすみや透
明感に関する情報を得ることができる測定方法および装
置について鋭意検討した。

【０００９】その結果、例えば生体皮膚表面からの深さ
方向にメラニンの存在する場所が異なる場合、相対的に
浅いところで色素沈着を形成するメラニンは紫外線写真
で、相対的に深いところで色素沈着を形成するメラニン
は赤外線写真で、それぞれ別個に画像化されるという知
見をもとにして、波長別の分光画像の組み合わせからメ
ラニンが存在する場所の皮膚表面からみた相対的深さを
推定する方法および装置を開発した（J．Soc．Cosmet．
Chem．Japan． Vol．３２，No．４，３６１−３７１，
１９９８ 、特開平７−１９８９３９号公報）。

【００１０】上記装置は、図８に示す光学系および図９
に示す光学系を含むシステムで構成されている。

【００１１】光学系は、３波長の分光画像を同時に撮影
できるトリスペクトラルカメラ１を採用している。トリ
スペクトラルカメラ１は、シェーディングを防止し、か
つ紫外領域の照射光を確保することができる石英ガラス
製のリングストロボと（図示せず。）、図８に示す３板
式ＣＣＤカメラ２とを一体化したものである。

【００１２】３板式ＣＣＤカメラ２は、３つのＣＣＤ素
子３ａ〜３ｃの前面にそれぞれプリズム４ａ〜４ｃ、ダ
イクロイックミラー７ｂ、７ｃを配置し、各プリズム４
ａ〜４ｃとＣＣＤ素子３ａ〜３ｃとの間に４００ｎｍ、
５５０ｎｍ、７００ｎｍを主波長とするバンドパスフィ
ルタ５ａ〜５ｃを設けている。プリズム４ａの前面には
色補正フィルタ６を設け、色補正フィルタ６の前面に対
象波長領域においてフラットな光透過特性を持ち、接写
を可とする魚眼レンズ７を配置している。

【００１３】上記光学系を含む装置全体のシステム構成
は、図９に示すように、トリスペクトラルカメラ１とス
トロボコントローラ８ａ、ならびに波長別輝度コントロ
ーラ８ｂからなる分光画像撮影部８、撮影した分光画像
や画像処理後の画像を一時的に保持する画像メモリ部９
ａ、撮影した分光画像を解析する画像解析部９ｂ、撮影
した分光画像や画像解析結果を出力するビデオプリンタ
１０ａおよびモニタ１０ｂからなる画像出力部１０、撮
影した分光画像や処理結果を保存する光磁気ディスク１
１ａを有する外部記憶装置１１と、システム全体をコン
トロールするパソコン１２ａを用いたシステムコントロ
ール部１２とから構成されている。

【００１４】カメラ１の撮影スイッチを押し、分光画像
の撮影を実行すると、８ビットにデジタル化した主波長
４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍの分光画像データ
が画像メモリ部９ａに転送され、以後、事前に採取して
おいた分光反射率校正板（エバーカラー、Ｎｏ．１００
０、Ｎｏ．３０００、Ｎｏ．６０００、米田硝子工芸
（株）製）の輝度および分光反射率のデータを用いて画
素ごとの分光反射率の校正を行うとともに、内蔵されて
いる解析ソフトを用いて画像解析を行い、結果をモニタ
１０ｂに画像表示する。

【００１５】これにより、３つの主波長の分光画像デー
タに基づいて得られる３つの表示画像から、メラニンが
存在する場所の生体皮膚表面からみた相対的深さを推定
することができる。

【００１６】具体的には、そばかすの場合は主波長４０
０ｎｍの分光画像で主に画像化されること、蒙古斑の場
合は主波長７００ｎｍの分光画像で主に画像化されるこ
と、ほくろの場合は主波長４００ｎｍ、７００ｎｍの分
光画像のいずれにおいても画像化されることが確認され
た。このことから、そばかすを形成するメラニンは相対
的に浅いところに、蒙古斑を形成するメラニンは相対的
に深いところに、それぞれ存在すると推定される。ま
た、ほくろを形成するメラニンは浅いところにも深いと
ころにも存在するといえる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が開発した上
記の測定方法および装置によれば生体皮膚表面ならびに
皮膚内部でのメラニンの立体的な分布等の有用な情報を
得ることができる。

【００１８】しかしながら、上記の装置は、詳述したよ
うに種々の光学要素や装置から構成されていて、高価で
あるばかりでなく小型化が難しい。このことは、化粧品
を販売する全国の店頭にこの装置を配置して、消費者サ
ービスを行おうとするとき、費用面と設置面積という面
で障害となるとともに、測定の際のカメラの取り扱いと
保守が煩雑となる不具合を来す。

【００１９】また、上記の装置は、生体皮膚表面ならび
に皮膚内部の色素沈着分布状態に関する情報提示はでき
るが、メーキャップによって目的とした仕上がりを得る
ために必要とされる情報、すなわち生体皮膚表面の毛
穴、透明感、くすみ、化粧肌色などの情報提供は考慮さ
れていない。

【００２０】本発明は、上記の本出願人が開発した装置
をさらに改良するべくなされたものであり、装置構成が
簡易であって保守がし易く、かつ安価で小型化されたカ
メラと照射手段を備えた分光反射率測定装置を提供する
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る分光反射率
測定装置は、所定の複数波長を主波長とし、該複数の主
波長の光を時分割で生体皮膚表面に照射する照射手段
と、該生体皮膚表面からの該複数の主波長の反射光を受
光して撮像する撮像手段と、該複数の主波長の画像信号
に基づき処理した画像情報を出力する出力手段とを備え
た分光反射率測定装置であって、該照射手段は、該複数
波長に対応した光源を有し、該撮像手段は、モノクロカ
メラであり、該光源および該モノクロカメラが１つの筐
体の内部に設けられ、該複数の主波長の画像信号に基づ
いて該複数波長を越える数の波長について画素ごとの画
像情報を得る分光反射率演算手段をさらに有し、該分光
反射率演算手段は該筐体の外部に設けられてなることを
特徴とする。

【００２２】この場合、好適には、前記所定の複数波長
は、可視域の所定の３波長であり、前記光源は、該３波
長に対応した３種の発光ダイオードであり、前記モノク
ロカメラは、ＣＣＤ型固体撮像素子であり、前記複数波
長を越える数の波長は、４つ以上の波長である。

【００２３】ここで、可視域の所定の３波長および所定
の４つ以上の波長は、可視域の各波長のうちから適宜任
意に設定することができる。

【００２４】これにより、得られる多くの波長の分光画
像に基づいて、例えば、生体皮膚内部でのメラニンの立
体的な分布等を正確に把握する等の有用な情報を得るこ
とができる。

【００２５】また、照射手段がストロボでなく発光ダイ
オードであること、撮像手段が接写を可とする魚眼レン
ズ、色補正フィルタ、３つのプリズム、２枚のダイクロ
イックミラーならびに３つの主波長に対応する３枚のバ
ンドパスフィルタを備えた３板式カラーＣＣＤカメラで
はなくモノクロＣＣＤカメラであることにより、装置構
成が簡易であって保守がし易くかつ安価で小型化された
操作性のよい分光反射率測定装置を得ることができる。

【００２６】また、本発明に係る分光反射率測定装置に
おいて、前記出力手段は、前記受光した画像信号に基づ
く前記生体皮膚表面の測定箇所を含むマクロ画像と前記
生体皮膚表面画像情報を合成したカラー画像とを切換え
表示する表示部を前記筐体の外部に配置したものである
と、例えばモノクロ表示によるマクロ画像を見ることで
ミクロな測定箇所の位置を確認しながら測定することが
でき、また、カラー表示画面により皮膚の色や透明感、
くすみ、色素沈着度合い等や、さらには、メーキャップ
材を塗布した後の化粧肌色等を視覚的に捉えることがで
きて好ましい。このとき、さらに、指定した画素の分光
反射率曲線をグラフ表示するグラフ表示部を備えると、
より有用な情報を視覚的に得ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に係る分光反射率測定装置
の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）
について、図を参照して、以下に説明する。

【００２８】本実施の形態例に係る分光反射率測定装置
について、図１、図２、図３に示す光学系および図４に
示すシステム構成を参照して説明する。

【００２９】分光反射率測定装置２０は、照射手段２２
および撮像手段２４からなる光学系と、画像信号に基づ
き処理した画像情報を出力する出力手段２６とで略構成
されている。

【００３０】照射手段２２と撮像手段２４とは、直角に
屈折した配置状態で１つの筐体３６の内部に収容されて
いる。筐体３６の撮像手段２４を収容した部位には押し
ボタンスイッチ３８が設けられている。

【００３１】照射手段２２は、主波長４７０ｎｍ（半値
幅：２０ｎｍ）の青色ＬＥＤ（型番ＮＳＰＢ３２０ＢＳ
日亜化学工業製）２８ａ、主波長５２５ｎｍ（半値
幅：３３ｎｍ）の緑色ＬＥＤ（型番ＮＳＰＧ３２０ＢＳ
日亜化学工業製）２８ｂおよび主波長６６０ｎｍ（半
値幅：２０ｎｍ）の赤色ＬＥＤ（型番ＳＬＡ−３６０Ｊ
Ｔ ローム製）２８ｃの３種の発光ダイオード（以下、
この言葉に参照符号２８ａ〜２８ｃを付す。）を光源と
している。但し、光源は、発光ダイオードに限定するも
のではなく、また、使用する波長は、可視域の波長に限
定するものではなく、また、波長を３波長に限定するも
のでもない。さらにまた、発光ダイオードの主波長およ
び半値幅は、上記のものに限定するものではない。

【００３２】３種の発光ダイオード２８ａ〜２８ｃは、
図２に示すように、３個の発光ダイオード２８ａ〜２８
ｃを１つの群とし、合計８群、２４個を保持筒４２にリ
ング状に配置し、限りなく面光源を構成する。保持筒４
２の材料はポリアセタール樹脂（ＰＯＳ 一般名：デル
リン）とし、隣り合う発光ダイオードを電気的に絶縁し
ている。但し、配置する発光ダイオードの個数や配列順
序等は、これに限定するものではない。

【００３３】各発光ダイオード２８ａ〜２８ｃの前面に
は、円環状の拡散板３０ａと拡散笠３０ｂが設けられ、
さらに拡散板３０ａと拡散笠３０ｂとが配置されている
筐体３６の内壁３０ｃには、光を拡散する白色塗料（酸
化チタン）が塗布されている。光路内に塵が侵入、付着
するのを防止するため、カバーガラス（型番ＳＫ−３２
３ 杉藤製）３２をプローブ先端近くに配している。

【００３４】筐体３６の照射手段２２を収容した部位の
図１中左側先端部には、３０ｍｍ径の円状の開口部４０
が形成されている。分光反射率校正板６０を開口部４０
側に貼りつけた、蓋の機能を併せ持つキャップ７０が接
触リング８０を介して開口部４０と密に接触する。この
開口部４０の寸法は、生体皮膚表面としての皮膚の表面
寸法２０ｍｍ×２０ｍｍ角を被写体の照射範囲としてい
る。

【００３５】キャップ７０を開口部４０に幾何学的に再
現性よく、かつ密に接触させるために、キャップ７０の
ピン７０ａを接触リング８０のピン穴８０ａに差し込
み、かつ締めつけリング７２のメネジ７２ａを接触リン
グ８０のオネジ８２ａに嵌合させながら締めつける。

【００３６】キャップ７０には、ピン７０ａの位置が外
部からわかるように、凹の天地マーク７４が刻まれ、位
置出しを容易にしている。

【００３７】分光反射率校正板６０は、可視域の分光反
射率がおよそ１０％、３０％、６０％の黒、灰、白の３
枚の焼き付けアクリル塗装板（個々の被着体は、厚さ
０．５ｍｍ、縦横１８ｍｍ×９ｍｍのアルミ板）を、キ
ャップ７０の開口部４０側に隣接配置するかたちに貼り
つけて構成する（図示せず。）。但し、個々の校正板を
構成する分光反射率、塗料、塗装方法、大きさ、形なら
びに被着体等は、これに限定するものではない。

【００３８】筐体３６は、操作性を考慮して、光学系の
中間に反射鏡（型番ＴＳ−０８３２Ｒ 杉藤製）３４を
介在させ、光路を９０°屈折させている。

【００３９】撮像手段２４は、結像レンズ（メデス・グ
リオ製）４４と、受光素子としてのモノクロＣＣＤカメ
ラ（東芝製）４６を有する。但し、受光素子は、このＣ
ＣＤ型固体撮像素子に限定するものではない。

【００４０】上記した照射手段２２および撮像手段２４
を収容した筐体３６は、外形寸法が、図１中、例えば、
寸法Ｌ１が６２ｍｍ、寸法Ｌ２が１７０ｍｍ、寸法Ｌ３
が５０ｍｍ程度であり、小型化されている。また、これ
らの総質量は、例えば、３５０ｇ程度と軽量である。し
たがって、装置の取り扱い性に優れる。

【００４１】上記の外形寸法に対して、前記した図８お
よび図９に示した装置の場合、３つのＣＣＤ素子に対し
て、３枚のバンドパスフィルタ、３つのプリズム、２枚
のダイクロイックミラー、１枚の色補正フィルタを有
し、また、ストロボならびに魚眼レンズを有する構成で
あるため、外形寸法が、光学系の部分のみで例えば１２
０ｍｍ×１００ｍｍ×２４０ｍｍ程度と大型であり、こ
れらの総質量も２０００ｇ程度と重い。また、従来のこ
れらの装置の費用は、上記本実施の形態例のものの例え
ば数十〜百倍程度と高価である。

【００４２】したがって、装置構成が簡易であって保守
がし易く、かつ安価で小型化された操作性の良い本発明
の分光反射率測定装置を、例えば、化粧品を販売する全
国の店頭に配置することで、有用な情報を得、また、消
費者サービスを効果的に実施することができる。

【００４３】なお、筐体３６は、図示しないケーブルに
より、以下に説明する出力手段２６に接続され、また、
図示しない電源に接続される。

【００４４】出力手段２６は、ＬＥＤコントローラ５
０、パソコン（パーソナルコンピュータ）５２、ビデオ
プリンタ５４およびモニタ（表示部）５６を有する。な
お、必要に応じて従来例のような外部記憶装置をパソコ
ン５２に接続してもよい。

【００４５】以上のように構成される本実施の形態例に
係る分光反射率測定装置２０の作用について説明する。

【００４６】生体皮膚表面としての例えば頬の所定の部
位の皮膚色等を測定するとき、ＬＥＤコントローラ５０
を通電状態として、押しボタンスイッチ３８を押して発
光ダイオード２８ｂを点灯させ、筐体３６の開口部４０
の部位を皮膚に当接させる。そして、モニタ５６で確認
しながら測定部位を決定し、押しボタンスイッチ３８を
再度押すことで、発光ダイオード２８ａ〜２８ｃを時分
割で点灯させる。

【００４７】このとき、発光ダイオード２８ａ〜２８ｃ
から発した各波長の光は、拡散板３０ａおよび拡散笠３
０ｂを通過する過程で拡散されるとともに内壁３０ｃに
おいても拡散反射されることから、均一な光として、い
わば面光源の状態で撮像対象に照射され、これにより、
生体皮膚表面が無影照明される。

【００４８】時分割された特定波長の照射光、例えば、
発光ダイオード２８ａの青色光は、生体皮膚表面で反射
し、反射光は反射鏡３４に至る。反射光は反射鏡３４で
光路を９０°変更され、結像レンズ４４を通過してモノ
クロＣＣＤカメラ４６に至る。

【００４９】反射光は、モノクロＣＣＤカメラ４６の多
数のホトダイオードによって受光される。ホトダイオー
ドに対応する各画素ごとの特定波長についての反射光に
係る輝度信号は、ＰＣＩ（Peripheral Component Int
erconnect）バスを介してパソコン５２のメモリに８ビ
ットで転送し、記録する。

【００５０】撮像手段２４に組み込まれている反射鏡３
４で左右逆転した画像を、画像処理によって鏡像に変換
し、ついで、別途求めた輝度校正用ルックアップテーブ
ルを用いて各画素ごとの輝度を校正する。さらに、事前
に採取しておいた分光反射率校正板の輝度と分光反射率
のデータ（波長４７０ｎｍと波長５２５ｎｍに対しては
黒と灰の分光反射率校正板のデータ、波長６６０ｎｍに
対しては黒と白の分光反射率校正板のデータ）を用い
て、得られた輝度を分光反射率に変換する。なお、上記
本発明の分光反射率測定装置において、反射鏡３４に代
えてペンタプリズムを用いると、左右逆転した画像を画
像処理によって鏡像に変換する必要がなくて好ましい。

【００５１】撮像した画像の画素ごとの分光反射率を得
るには、下記する方法も好ましい。４７０ｎｍの分光画
像を例にして説明する。

【００５２】黒、灰の分光反射率校正板を発光ダイオー
ド２８ａで照射した時得られるＣＣＤの出力電圧をそれ
ぞれ測定し、出力電圧の値から分光反射率を求める回帰
式を作る。この回帰式を用いて、画素ごとの出力電圧の
値から、該画素の分光反射率を算出する。

【００５３】撮像した画像の画素ごとの輝度を得るに
は、下記する方法も好ましい。４７０ｎｍの分光画像を
例にして説明する。

【００５４】黒、灰の分光反射率校正板を発光ダイオー
ド２８ａで照射した時得られるＣＣＤの出力電圧をそれ
ぞれ測定し、ついで、黒、灰のそれぞれの出力電圧に任
意の輝度を割り振り、出力電圧の値から輝度を求める回
帰式を作る。この回帰式を用いて、画素ごとの出力電圧
の値から、該画素の輝度を算出する。

【００５５】変換した分光反射率を用いて、所定の各波
長点、例えば、４００〜７００ｎｍの可視域の任意の波
長点に対応した各画素ごとの分光反射率データを得るた
めの演算を行い（分光反射率演算手段）、得られた分光
反射率を輝度に逆変換し、分光画像を作成する。この分
光画像から皮膚表面下の深さ方向のメラニン分布状態を
演算し、表示することが可能である。演算結果は、ビデ
オプリンタ５４、モニタ５６に送られ、出力・表示され
る。

【００５６】なお、モニタ５６によって、上記演算処理
により得られる画素を指定して分光反射率（後述す
る。）をグラフ表示するように構成すると、分光スペク
トル特性の理解に好適である。

【００５７】ここで、上記した分光反射率データを得る
方法およびその結果に基づく画像表示方法、得られたデ
ータの評価方法について、以下、詳細に説明する。

【００５８】任意の各波長点の分光反射率は、上記３つ
の波長点の分光反射率のデータに基づいて、統計的多変
量解析法のひとつの主成分分析法を適用することによっ
て得ることができる。

【００５９】その詳細については、本出願人が日本化粧
品技術者会研究討論会（ＳＣＣＪ研究討論会 第４６回
講演要旨集、６３−６６ ２０００）で述べたとおりで
あるため、ここでは簡単に説明する。

【００６０】皮膚に光を照射したときに得られる分光反
射率は、３つの構成因子Ｖ_１〜Ｖ_３を有する。したがっ
て、任意の波長点の分光反射率Ｒ_λは式（１）の形で表
すことができる。

【００６１】 Ｒ_λ＝Ｍ_１Ｖ_１，λ＋Ｍ_２Ｖ_２，λ＋Ｍ_３Ｖ_３，λ （１） ここで、Ｍ_ｉは構成因子Ｖ_ｉにかかわる重み係数であ
り、Ｍ_ｉＶ_ｉ，λは波長λにおける構成因子Ｖ_ｉの大き
さである。

【００６２】上記式（１）を用いると、波長４７０ｎ
ｍ、波長５２５ｎｍおよび波長６６０ｎｍの光を照射し
て得られた画素ごとの分光反射率をそれぞれＲ_４７０、
Ｒ_{５２ ５}、Ｒ_６６０とすると、以下の式（２）のように
書くことができる。

【００６３】 Ｒ_４７０＝Ｍ_１Ｖ_{１，４７０}＋Ｍ_２Ｖ_{２，４７０}＋Ｍ_３Ｖ_{３，４７０} Ｒ_５２５＝Ｍ_１Ｖ_{１，５２５}＋Ｍ_２Ｖ_{２，５２５}＋Ｍ_３Ｖ_{３，５２５} （ ２） Ｒ_６６０＝Ｍ_１Ｖ_{１，６６０}＋Ｍ_２Ｖ_{２，６６０}＋Ｍ_３Ｖ_{３，６６０} 上記式（２）の連立方程式を解き、個々の画素に関する
Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３を算出し、これを式（１）に代入する
ことで、可視域の任意の波長における画素ごとの分光反
射率を求めることができ、さらに輝度に逆変換すること
で、分光画像を得ることができる。図５に上記演算過程
を図示した。

【００６４】また、上記各波長の分光画像の２値画像を
積層することにより、図６に示すように、例えば、皮膚
中のメラニンの分布状態を立体的に可視化することがで
きる。なお、分光画像を立体的に可視化する方法として
は、ボリューム・レンダリングによる可視化も好まし
い。

【００６５】そして、さらに、図７に示すように、例え
ば日焼けを形成するメラニンの経時変化を知ることもで
きる。図７中左側の図は生体皮膚表面のカラー画像であ
り、真中の図は色素沈着を形成するメラニンの立体画像
であり、右側の図は可視域をカバーする１０ｎｍ間隔、
３１波長点の分光画像を２値化することで抽出したメラ
ニンに対応する黒画素数をヒストグラム表示したもので
ある。

【００６６】ところで、本出願人は、上記した皮膚表層
で色素沈着を形成するメラニンの可視化方法や、生体皮
膚表面の毛穴、透明感、くすみならびに化粧肌色等に関
し、既に多数の提案を行っている。

【００６７】例えば、特開平７−１２５４４号公報で
は、皮膚の表面を撮像して得られる画像を画像解析する
ことによって、しみ、そばかす、毛穴の状態を評価する
のに適した画像信号を出力する撮像装置に関し、シェ−
ディングのない（無影）画像を得ることができる装置を
提案している。

【００６８】また、従来技術で既に説明した特開平７−
１９８９３９号公報では、トリスペクトラルカメラを用
いて３波長の画像を同時に撮像することにより、しみ、
そばかすを形成するメラニン顆粒の存在する深さとその
分布、またそれらの色の濃さの分布を測定することがで
きる表面状態解析システムを提案している。

【００６９】また、特開平７−５５４４７号公報では、
肌の表面を撮影した画像を平滑化し、平滑化前の画像を
減算し、ログ変換を施したのち、輝度を反転して、自動
２値化を行い、暗領域の総画素数を算出して毛穴の状態
を表す指標とした肌の表面状態の解析システムを提案し
ている。

【００７０】本出願人は、日本化粧品技術者会誌（J．S
oc．Cosmet．Chem．Japan． Vol．３１，No．１、４４
−５１ １９９７）に、肌のくすみの計測法について報
告し、くすみ度Ｙ（１〜５、くすみなし乃至くすみあ
り、５段階視感評価値に対応）を求める式として、下記
式（３）を提案している。

【００７１】 Ｙ＝−０．０１６Ｍ_１−０．１２７Ｍ_３＋６．６１ （３） あるいは、くすみ度Ｙ´（+２〜−２、くすみなし乃至
くすみあり、５段階視感評価値に対応）を求める式とし
て、下記式（４）を用いてもよい。

【００７２】 Ｙ´＝０．０１６Ｍ_１＋０．１２７Ｍ_３−３．６１ （４） 前記の式（２）で得られるＭ_１、Ｍ_３を式（３）または
式（４）に代入することで、くすみ度Ｙまたはくすみ度
Ｙ´を求めることができる。

【００７３】また、本出願人は、日本化粧品技術者会研
究討論会（ＳＣＣＪ研究討論会 第１０回講演要旨集
１５−１７ １９８１）において、肌の透明感を求める
式として下記式（５）を提案している。

【００７４】Ｔ＝０．０８９Ｍ_２ （５） この場合も、式（２）で得られる画素ごとのＭ_２を式
（５）に代入することで、画素ごとの透明感Ｔ（＋２〜
−２、透明感あり乃至透明感なし、５段階視感評価値に
対応）を求めることができる。

【００７５】上記の式（４）、式（５）で得られた画素
ごとのＹ´およびＴを下記の式（６）、式（７）に代入
し、輝度Ｉ_Ｙ´、輝度Ｉ_Ｔ（０〜２５５）を求めて画像
表示する。結果として、くすみ、透明感の度合いを視覚
化することができる。画像表示にあたって、擬似カラー
表示することは好ましい。

【００７６】 Ｉ_Ｙ´＝２５５（Ｙ´＋２）／４ （６） Ｉ_Ｔ＝２５５（Ｔ＋２）／４ （７） すなわち、これらは、皮膚の色素沈着度合いとともに、
毛穴の状態、さらに、いわば肌の透明感の画像表示化お
よび定量化や肌のくすみの画像表示および定量化の実現
を志向するものである。

【００７７】また、本出願人は、特開昭５５−１４８０
４５号公報で、クベルカ−ムンクの理論をもとにして、
メーキャップ材を実際に肌に塗布することなく、薄塗り
乃至厚塗りしたときの化粧肌色の分光反射率を計算によ
って推定する方法を提案している。ここでは、骨子のみ
を説明する。

【００７８】化粧肌色の分光反射率Ｒは、下記式（８）
を用いることで算出できる。

【００７９】 Ｒ＝{１−Ｒ_ｇ（ａ−ｂｃｔｇｈｂＳＸ）}／{ａ−Ｒ_ｇ＋ｂｃｔｇｈｂＳＸ）} （８） ここで、Ｒ_ｇは素肌の分光反射率であり、Ｘはメーキャ
ップ材を塗布した厚さであり、Ｓ、ａ、ｂはメーキャッ
プ材の塗膜の光学特性である。

【００８０】本発明に係る分光反射率測定装置で得られ
た皮膚表面画像の画素ごとの素肌の分光反射率Ｒ_ｇと、
事前に採取しておいた当該メーキャップ材の光学特性
Ｓ、ａ、ｂならびに塗布するメーキャップ材の厚さＸを
式（８）に代入すれば、化粧肌色の画素ごとの分光反射
率が推定できる。

【００８１】得られた化粧肌色の画素ごとの分光反射率
から３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを求める。得られたＸ、Ｙ、Ｚ
を、例えばＮＴＳＣ方式のＲ、Ｇ、Ｂに変換し、さらに
輝度に変換することで、化粧肌色を画像表示することが
できる。

【００８２】上記した手続きをとることで、実際に化粧
しなくても、薄塗り乃至厚塗りしたときの化粧肌色を画
像で視覚的に確認できる。

【００８３】

【発明の効果】本発明に係る分光反射率測定装置によれ
ば、所定の複数波長を主波長とし、複数の主波長の光を
時分割で生体皮膚表面に照射する照射手段と、生体皮膚
表面からの複数の主波長の反射光を受光して撮像する撮
像手段と、複数の主波長の画像信号に基づき処理した画
像情報を出力する出力手段とを備えた分光反射率測定装
置であって、照射手段は、複数波長に対応した光源を有
し、撮像手段は、モノクロカメラであり、光源およびモ
ノクロカメラが１つの筐体の内部に設けられ、複数の主
波長の画像信号に基づいて複数波長を越える数の波長に
ついて画素ごとの画像情報を得る分光反射率演算手段を
さらに有し、分光反射率演算手段は筐体の外部に設けら
れてなるため、得られる多くの波長の分光画像に基づい
て、例えば、皮膚内部でのメラニンの立体的な分布等を
正確に把握する等の有用な情報を得ることができる。ま
た、装置構成が簡易であって保守がし易く、かつ安価で
小型化されたカメラと照射手段を備えた分光反射率測定
装置を得ることができる。

【００８４】また、本発明に係る分光反射率測定装置に
よれば、出力手段としてのマクロ画像とカラー画像を切
換え表示可能な表示部が筐体の外部に配置されているた
め、マクロ画像を見ることでミクロな測定箇所の位置を
確認しながら測定することができ、また、カラー表示画
面により皮膚の色や透明感、くすみ、色素沈着度合い等
や、さらには、メーキャップ材を塗布した後の化粧肌色
等を視覚的に捉えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態例に係る分光反射率測定装置の光
学系の概略構成図である。

【図２】図１中ＩＩ−ＩＩ線上断面図である。

【図３】本実施の形態例に係る分光反射率測定装置の光
学系のキャップ、分光反射率校正板、開口部を説明する
ための図である。

【図４】本実施の形態例に係る分光反射率測定装置のシ
ステム構成図である。

【図５】本実施の形態例に係る分光反射率測定装置によ
り得られる画素ごとの分光反射率曲線および可視域の任
意の波長における分光画像を説明するための図である。

【図６】皮膚中のメラニンの分布状態を立体的に可視化
した状態を説明するための図である。

【図７】日焼けを形成するメラニンの経時変化を説明す
るための図である。

【図８】本出願人が先に開発した分光反射率測定装置の
光学系の概略構成図である。

【図９】本出願人が先に開発した分光反射率測定装置の
システム構成図である。

【符号の説明】

２０ 分光反射率測定装置 ２２ 照射手段 ２４ 撮像手段 ２６ 出力手段 ２８ａ 青色ＬＥＤ ２８ｂ 緑色ＬＥＤ ２８ｃ 赤色ＬＥＤ ３０ａ 拡散板 ３０ｂ 拡散笠 ３０ｃ 内壁 ３２ カバーガラス ３４ 反射鏡 ３６ 筐体 ３８ 押しボタンスイッチ ４０ 開口部 ４２ 保持筒 ４４ 結像レンズ ４６ モノクロＣＣＤカメラ ５０ ＬＥＤコントローラ ５２ パソコン ５４ ビデオプリンタ ５６ モニタ ６０ 分光反射率校正板 ７０ キャップ ７０ａ ピン ７２ 締めつけリング ７２ａ メネジ ７４ 天地マーク ８０ 接触リング ８０ａ ピン穴 ８２ａ オネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 氷室 由起子 東京都品川区西五反田３丁目９番１号 株 式会社資生堂ビューティーサイエンス研究 所内 (72)発明者 山本 正男 東京都渋谷区代々木３丁目28番６号 スカ ラ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA08 CC13 CC28 CC63 CD12 CD24 DA05 DA12 DA66 2G059 AA05 BB20 EE02 EE11 FF01 GG02 GG03 GG09 HH02 KK04 MM01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の複数波長を主波長とし、該複数の
   主波長の光を時分割で生体皮膚表面に照射する照射手段
   と、該生体皮膚表面からの該複数の主波長の反射光を受
   光して撮像する撮像手段と、該複数の主波長の画像信号
   に基づき処理した画像情報を出力する出力手段とを備え
   た分光反射率測定装置であって、 該照射手段は、該複数波長に対応した光源を有し、 該撮像手段は、モノクロカメラであり、 該光源および該モノクロカメラが１つの筐体の内部に設
   けられ、 該複数の主波長の画像信号に基づいて該複数波長を越え
   る数の波長について画素ごとの画像情報を得る分光反射
   率演算手段をさらに有し、該分光反射率演算手段は該筐
   体の外部に設けられてなることを特徴とする分光反射率
   測定装置。
2. 【請求項２】 前記所定の複数波長は、可視域の所定の
   ３波長であり、 前記光源は、該３波長に対応した３種の発光ダイオード
   であり、 前記モノクロカメラは、ＣＣＤ型固体撮像素子であり、 前記複数波長を越える数の波長は、４つ以上の波長であ
   ることを特徴とする請求項１記載の分光反射率測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記出力手段は、前記受光した画像信号
   に基づく前記生体皮膚表面の測定箇所を含むマクロ画像
   と前記生体皮膚表面画像情報を合成したカラー画像とを
   切換え表示する表示部を前記筐体の外部に配置したこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の分光反射率測定
   装置。