JP2013158634A - 皮膚の表面状態を測定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細な凹凸を含む皮膚表面の状態を精密に且つ簡便に測定し、迅速に結果を得る方法を提供する。
【解決手段】白色光を軸上色収差付き対物レンズＬを通して被験者の皮膚表面に直接あるいは被験者の顔面の測定対象部位から作成されるレプリカＰに照射し、反射光を同じレンズＬを通して、半透鏡Ｈで反射させた後再結像させ、最も鮮明に結像する反射光の波長成分を選択的に検出することによって反射位置の相対高さを測定する手順を、照射する光源Ｓもしくは検体の位置を前後左右任意の方向に移動させながら、連続して行なうことにより得られる反射位置の相対高さの点群データを解析することにより、人の皮膚表面の凹凸状態を測定する。
【選択図】図２

Description

発明の詳細な説明

本発明は、皮膚の表面状態の測定、皮膚表面の凹凸の測定、皮膚断面図の描画プログラム、描かれた皮膚断面図からシワ、キメなど肌の凹凸の大きさ、深さの解析プログラムを備えた皮膚の表面状態を測定する方法に関する。

シワなどの皮膚表面の凹凸状態を間接的に測定する方法としては、被験者の全顔または局部顔の映像撮影をし、肉眼で判定を行なう目視評価方法がある。

機器による測定法としては、被験者の顔面の測定対象部位のレプリカを作成し、触針や光切断法で表面形状を解析する方法や、レプリカの画像の三次元解析を行なうことにより表面の凹凸状態を評価する方法が知られている。

また、ｉｎ ｖｉｖｏで直接測定する方法としては、写真撮影により得た画像を処理する方法、皮膚表面にスリットや網目状のパターンを投影してそのパターンのゆがみから皮膚表面の凹凸を解析する方法がある。（画像解析法）
さらに、白色光による二光速干渉を使用して被測定物の表面形状を測定する方法（例えば、特許文献１）、肌のシワを用いた肌状態の多角的な解析と解析結果による評価を高精度に行うための肌状態解析方法、肌状態解析装置、肌状態解析プログラム、及び該プログラムが記録された記録媒体（例えば、特許文献２）がある。

特開２００９−２４４０８１号公報 特開２０１０−１１９４２８号公報

目視評価方法は細かなシワなどの精密な測定が困難であり、客観的な定量データとして評価されない。

機器を用いる方法としては、被験者の顔面の測定対象部位のレプリカを画像解析する方法が標準的な方法として一般に広く利用されているが、この方法では微細な凹凸など精密測定ができない。

Ｉｎ ｖｉｖｏでの直接測定する方法としては、被験者の顔面や対象部位の写真撮影で得られた二次元画像の陰影を解析する方法やスリットや網目状パターンの皮膚表面の凹凸による変形を解析する方法が知られているが、これらの方法では肌表面の細かい凹凸などの微細形状を高精度に測定することは困難である。

また、三次元測定装置（ＰＲＩＭＯＳなど）は複雑な解析技術を必要とするため高価である。

本発明は従来法の課題を解決し、微細な凹凸を含む皮膚表面の状態を精密に且つ簡便に測定し、迅速に結果を得る方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、
白色光を軸上色収差付き対物レンズを通して被験者の皮膚表面に直接、あるいは被験者の顔面の測定対象部位から作成されるレプリカに照射し、反射光を同じレンズを通して、半透鏡で反射させた後再結像させ、最も鮮明に結像する反射光の波長成分を選択的に検出することによって反射位置の相対高さを測定する手順と、
照射する光源もしくは検体の位置を前後左右任意の方向に移動させ連続して測定を行なうことにより得られる反射位置の相対高さの点群データを解析することにより人の肌表面の凹凸の大きさ、深さを定量的に測定して、シワ、キメを識別することを特徴とする人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法を提供する。

白色光の代わりに異なる波長の光を同時に含む光を光源として用いることを特徴とする人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法を提供する。

照射する白色光の点光源をアレー状に並べて配置し複数の反射位置測定を同時に行なうことを特徴とする人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法を提供する。

アレー状に配置した複数の点光源と半透鏡の間に回転走査ミラーを配置することにより三次元的な反射位置測定を行うことを特徴とする人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法を提供する。

照射する光源もしくは検体の位置を直線状に移動させる、あるいは点光源をアレー状に並べて配置することにより、得られる直線状の反射位置の相対高さの点群データから、同直線による皮膚表面の切断面を断面図として描かせ、得られた断面図から人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法を提供する。

照射する光源もしくは検体の位置を前後左右任意の方向に移動させ連続して測定を行なう、あるいはアレー状に配置した複数の点光源と半透鏡の間に回転走査ミラーを配置することにより三次元的な反射位置測定を行う、ことによって得られる平面上に分布する反射位置の相対高さの点群データから、人の皮膚表面の任意のエリアを三次元鳥瞰図として描かせ、得られた三次元鳥瞰図から人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法を提供する。

光学系の軸上色収差付対物レンズの絞りを可変にして、一定幅の反射角度からの反射光を集光することにより、人の肌表面からの反射状態を測定し、肌表面の状態を評価する方法を提供する。

本発明によれば、微細な凹凸を含む皮膚表面の状態を定量的にｉｎ ｖｉｖｏで直接、あるいはレプリカを作成して間接に測定することが可能である。

また、皮膚表面の凹凸の高さや深さを断面図あるいは三次元鳥瞰図として見ることができる。このため、シワなど皮膚表面の凹凸状態の改善を明確に判定することができる。

本発明による測定方法は簡便であり、迅速に結果を得ることができる。

本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法のブロックダイヤグラム 本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成。 本発明の光源をアレー状に並べ測定する場合の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成。 本発明の回転走査ミラーにより測定する場合の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成。 本発明の可変絞りを用いて皮膚の反射状態をはかる場合の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成。 本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置による測定結果例：レプリカを直線状にスキャンする方法により皮膚表面の断面図を描かせた実施例を示す。図６Ａおよび図６Ｂは、実際に被験者の皮膚表面のレプリカを使って測定し、表面の凹凸状態を断面図に描かせた例を示している。図６Ａは、美容処理前の表面状態であり、図６Ｂは美容処理８週間後の表面状態を示している。 本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置による別の測定結果例：実際に被験者の皮膚表面のレプリカを使って測定し、表面の凹凸状態を三次元鳥瞰図として描画した例を示している。

発明の実施するための形態

次に、本発明を実施する最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法のブロックダイヤグラムである。
第一手順はクロマティック・コンフォーマル・マイクロスコピーを使って被験者の皮膚表面上の被測定点の光源からの距離の測定である。
第二手順は、各被測定点の光源に対する相対位置を座標点として決定する手順である。
第三手順は、皮膚表面の断面図あるいは三次元鳥瞰図を描かせる手順である。
描かられた図面から皮膚の凹凸状態を容易に診断することができる。

白色光あるいは異なる波長の光を同時に含む光を被験者の皮膚表面あるいは被験者の顔面の測定対象部位のレプリカに照射し、反射光を同じレンズを通して鏡面で反射させた後再結像させ、最も鮮明に結像する反射光の波長成分を選択的に検出することによって反射位置の相対高さを測定することができる。

この原理を用いて表面を観察する機器およびそのデータ解析方法は、クロマティック・コンフォーマル・マイクロスコピー（有色共焦点顕微鏡）と呼ばれている。
本光学測定方法の特徴は、
（１）高さ方向の信号がベストピントの波長を測定することによって得られる。
（２）液体中とかで反射面が複数ある場合は各々の反射のピークの波長を測定すること によってそれぞれの高さ方向の信号が得られる。
（３）光源をアレイ状に配列することによって一次元情報がリアルタイムに得られる。
（４）上記を光学スキャンあるいは機械的スキャンによって二次元の高さ分布が高速に 得られる。
（５）光学ペンの取り込み角度を可変にすることにより表面の反射角度特性が得られる 。
などである。

図２は、本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成である。本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置は、白色点光源（Ｓ）、軸上色収差付き対物レンズ（Ｌ）、半透鏡（Ｈ）、空間フィルター（Ｆ）、分光器（Ｍ）、を備える。測定対象物は、被験者の皮膚表面（Ｐ）あるいは被験者の皮膚表面（Ｐ）の測定対象部位から作成されたレプリカ（Ｒ）が用いられる。測定対象物は測定開始に先立ち、定められた位置に固定される。

白色点光源Ｓから出た光は、軸上色収差付き対物レンズＬによりそれぞれの波長に応じて異なった結像点（Ｋ）を被測定点Ｏ上に形成する。その後被測定点Ｏから反射した光は、再び同じ結像系を戻り、半透鏡Ｈによって反射され、空間フィルターＦに再結像する。その際に、被測定点Ｏ上にベストピントの波長成分が空間フィルターＦを通過し、分光器Ｍによって波長が同定される。それ以外の波長成分は空間フィルターＦによって急激に消滅する。同定されたベストピントの波長と光源Ｓと結像点の間の距離は、１：１に対応するので、この波長成分の同定により、被測定点Ｏの高さ情報が得られ、光源Ｓと被測定点Ｏの位置関係を決定することができる。

照射する光源Ｓもしくは被測定点Ｏの位置を前後左右にスキャンすることにより、対象物の表面の複数の点の高さ情報を連続的に取得することができる。一直線状にスキャンする場合は、光源を基準として線上の各被測定点の相対位置を決定することができ、また、前後左右にスキャンした場合は、対応する測定対象表面の面上の各被測定点の位置を特定することができる。

図３は、本発明の光源をアレー状に並べ測定する場合の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成である。複数の白色点光源を一直線状に配置する（以下アレー状という）ことによって、被測定点Ｏの高さ方向の情報を同時に得る場合の測定原理と装置の構成である。
アレー状に配置された複数の白色点光源Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・Ｓｎから出た光は、軸上色収差付き対物レンズＬによりそれぞれの波長に応じて異なった結像点（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・Ｋｎ）に結像する。それぞれの白色点光源に対応して空間フィルター（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・Ｆｎ）を配置することにより、それぞれの点光源に対応するベストピントの波長成分を二次元センサーによって同定し、高さ方向の情報を同時に得る。

図４は、本発明回転走査ミラーにより測定する場合の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成である。図３の装置構成に回転走査ミラーＳＭをレンズＬと半透鏡Ｈの間に配置し、皮膚表面の三次元座標位置を同時に測定する場合の測定原理と装置の構成である。回転走査ミラーをアレー方向に垂直の軸で回転することにより被側定点上にアレー状に結像されたスポットは、それぞれが線状の二次元情報を形成する。アレー状に配置された各光源から得られる各々の線状データをつなぎ合わせることにより、被測定対象物表面の三次元構造データとして同時に得ることができる。

本光学測定方法では絞りなどを用いて受光する反射光の反射角度の範囲を調節することができる。Ｉｎ ｖｉｖｏでの測定において、皮膚表面の微細な凹凸が多数存在する場合は表面が滑らかな場合に比し、照射光が肌表面において散乱する度合が大きくなり、絞りなどで受光する反射角度を制限すると、反射光の検出強度照射強度に対する割合の低下が大きい。このことから、皮膚表面の反射状態の違いを判定することができ、皮膚表面の滑らかさを評価できる。

図５は、本発明の可変絞りを用いて皮膚の反射状態をはかる場合の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置の構成である。光学系の軸上色収差付き対物レンズＬの絞りを可変にすることにより、被測定点Ｏの表面の凹凸による散乱状態の違いを見ることによって、皮膚表面の微細な凹凸の密度を分別し、且つ、一定幅の反射角度からの反射光を集光することにより、人の肌表面からの反射状態を測定し、肌表面の状態を評価することができる。

被測定点の各点の光源に対する相対位置情報は点群データとして専用のプログラムを備えたコンピューターにより解析することができる。線上の各被測定点の相対位置を繋ぎ合せると、皮膚表面の断面図として描画することができる。

このようにして描かれた断面図の凹凸はそのまま皮膚表面の凹凸を表している。この測定装置の分解能は１ミクロン程度であり、皮膚表面の微細な凹凸も定量データとして取り出すことが出来る。

本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置による測定結果例：レプリカを直線状にスキャンする方法により皮膚表面の断面図を描かせた実施例を示す。図６Ａおよび図６Ｂは、実際に被験者の皮膚表面のレプリカを使って実際に測定し、表面の凹凸状態を断面図に描かせた例を示している。図６Ａは、美容処理前の表面状態であり、図６Ｂは美容処理８週間後の表面状態を示している。図６Ａでは皮膚表面に１００−１５０μｍの高さの凹凸が認められ、これはシワと考えられる。一方、コエンザイムＱ１０による美容処理後の測定結果である図６Ｂではこのような大きな凹凸はなくなっており、５０μｍ以下の細かい凹凸が狭い幅に多数認められる。これは、肌のキメと考えられる。図６Ａと図６Ｂを見比べることから、美容処理効果を一目で明瞭に把握することができる。

平面上の各被測定点の相対位置を集めることにより、皮膚表面の凹凸を三次元鳥瞰図として描画させることができる。あるいは、鏡面を回転させることにより複数の反射位置の連続測定した結果から得られる平面上の点群データの位置解析により、表面の凹凸状態を即座に三次元鳥瞰図として描かせることも可能である。
図７は本発明の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置による別の測定結果例である。実際に被験者の皮膚表面のレプリカを使って測定し、表面の凹凸状態を三次元鳥瞰図として描画した例を示している。

本発明の方法による測定では、肌表面の比較的大きな凹凸状態とその大きな凹凸上にある細かな凹凸の両方を一度に測定することができ、測定結果からは一本一本のシワのそれぞれの深さ、幅の広さを定量的に判定できる。また、従来法では困難とされている肌表面の微細な凹凸をもれなく網羅できるので、肌のキメについても詳細に調べることができる。

皮膚表面医療
化粧
美容室やエステティックサロンなどでの美容カウンセリングのための人の皮膚表面の凹凸状態を測定する装置に活用できる。

Ｓ：白色点光源
Ｓｎ：：アレー状に点光源を配列した場合のｎ番目の点光源
Ｏ：被測定点
Ｐ：被験者の皮膚表面
Ｒ：被験者皮膚表面から作成したレプリカ
Ｌ：レンズ
Ｋ：結像点
Ｍ：分光器
Ａ：絞り
Ｈ：半透鏡
Ｆ：空間フィルター
ＳＭ：回転走査ミラー
λｎ：点光源Ｓｎから白色光が結像するベストピントの波長

Claims (7)

1. 白色光を軸上色収差付き対物レンズを通して被験者の皮膚表面に直接、あるいは被験者の顔面の測定対象部位から作成されるレプリカに照射し、反射光を同じレンズを通して、半透鏡で反射させた後再結像させ、最も鮮明に結像する反射光の波長成分を選択的に検出することによって反射位置の相対高さを測定する手順と、
   照射する光源もしくは検体の位置を前後左右任意の方向に移動させ連続して測定を行なうことにより得られる反射位置の相対高さの点群データを解析することにより人の肌表面の凹凸の大きさ、深さを定量的に測定して、シワ、キメを識別することを特徴とする人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法。
2. 白色光の代わりに異なる波長の光を同時に含む光を光源として用いることを特徴とする請求項１に記載の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法。
3. 白色光を点光源をアレー状に並べて配置して照射し、複数の反射位置測定を同時に行なうことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法。
4. アレー状に配置した複数の点光源と半透鏡の間に回転走査ミラーを配置することにより三次元的な反射位置測定を行うことを特徴とする請求項３に記載の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法。
5. 照射する光源もしくは検体の位置を直線状に移動させる、あるいは点光源をアレー状に並べて配置することにより、得られる直線状の反射位置の相対高さの点群データから、同直線による皮膚表面の切断面を断面図として描かせることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法。
6. 照射する光源もしくは検体の位置を前後左右任意の方向に移動させ連続して測定を行なう、あるいはアレー状に配置した複数の点光源と半透鏡の間に回転走査ミラーを配置することにより三次元的な反射位置測定を行うことによって得られる平面上に分布する反射位置の相対高さの点群データから、人の皮膚表面の任意のエリアを三次元鳥瞰図として描かせることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法。
7. 光学系の軸上色収差付対物レンズの絞りを可変にして一定幅の反射角度からの反射光を集光することにより、人の肌表面からの反射状態を測定し、肌表面の状態を評価することを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の人の皮膚表面の凹凸状態を測定する方法。