JP3930334B2 - 分光反射率測定装置 - Google Patents
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Description
【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7−19839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4a〜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9a、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11a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.1000、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400nm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−360JT 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〜28c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42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−323 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CCD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120mm×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50、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30b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 Interconnect)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34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V1〜V3を有する。したがって、任意の波長点の分光反射率Rλは式(1)の形で表すことができる。
【0061】
Rλ=M1V1,λ+M2V2,λ+M3V3,λ (1)
ここで、Miは構成因子Viにかかわる重み係数であり、MiVi,λは波長λにおける構成因子Viの大きさである。
【0062】
上記式(1)を用いると、波長470nm、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R470、R525、R660とすると、以下の式(2)のように書くことができる。
【0063】
R470=M1V1,470+M2V2,470+M3V3,470
R525=M1V1,525+M2V2,525+M3V3,525 (2)
R660=M1V1,660+M2V2,660+M3V3,660
上記式(2)の連立方程式を解き、個々の画素に関するM1、M2、M3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.Soc.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=−0.016M1−0.127M3+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´=0.016M1+0.127M3−3.61 (4)
前記の式(2)で得られるM1、M3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=0.089M2 (5)
この場合も、式(2)で得られる画素ごとのM2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IY´、輝度IT(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】
IY´=255(Y´+2)/4 (6)
IT=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55−148045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−Rg(a−bctghbSX)}/{a−Rg+bctghbSX)}(8)
ここで、Rg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Rg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
Claims (3)
- 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。 - 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。 - 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。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4745472B2 (ja) * | 1998-07-16 | 2011-08-10 | 株式会社オハラ | リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスおよびこれを用いた電池、ガスセンサー |
US7657292B2 (en) * | 2001-03-16 | 2010-02-02 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Method for evaluating extracellular water concentration in tissue |
US7233693B2 (en) * | 2003-04-29 | 2007-06-19 | Inforward, Inc. | Methods and systems for computer analysis of skin image |
JP3954533B2 (ja) * | 2003-06-17 | 2007-08-08 | 株式会社モリテックス | 肌観察装置 |
EP1673007B1 (en) * | 2003-10-03 | 2016-06-01 | Academisch Medisch Centrum bij de Universiteit van Amsterdam | System and method for imaging the reflectance of a substrate |
JP4091079B2 (ja) | 2003-11-14 | 2008-05-28 | オリンパス株式会社 | マルチスペクトル撮像装置、マルチスペクトル照明装置 |
JP2008089599A (ja) * | 2003-11-14 | 2008-04-17 | Olympus Corp | マルチスペクトル撮像装置、マルチスペクトル照明装置 |
WO2005124299A1 (ja) * | 2004-06-15 | 2005-12-29 | Olympus Corporation | 照明ユニット及び撮像装置 |
US9131861B2 (en) * | 2004-11-30 | 2015-09-15 | Academisch Medisch Centrum | Pulsed lighting imaging systems and methods |
JP4616681B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-01-19 | 斎藤 建夫 | 血管観察用プローブおよび血管観察装置 |
CN101983329A (zh) | 2008-04-01 | 2011-03-02 | 国立大学法人丰桥技术科学大学 | 辨别过滤装置、对象辨别方法、以及辨别过滤装置的过滤器的设计方法 |
JP5180736B2 (ja) * | 2008-08-22 | 2013-04-10 | 株式会社 資生堂 | 肌のくすみの評価方法及び評価装置 |
US20100145886A1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-10 | Conopco, Inc., D/B/A Unilever | Evaluation and Selection Process for Consumer Products |
JP5199059B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2013-05-15 | 株式会社モリテックス | 肌観察装置 |
US8536529B2 (en) * | 2010-10-13 | 2013-09-17 | The Boeing Company | Non-contact surface chemistry measurement apparatus and method |
US8845162B2 (en) | 2011-05-04 | 2014-09-30 | Honeywell International Inc. | Collimated illumination using light pipes |
DE102011108599A1 (de) * | 2011-07-27 | 2013-01-31 | Byk-Gardner Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung von Beschichtungen mit Effektpigmenten |
JP5791046B2 (ja) * | 2011-12-09 | 2015-10-07 | 花王株式会社 | 肌状態測定装置及びその保護キャップ並びにその照度較正方法 |
JP6273640B2 (ja) * | 2013-10-23 | 2018-02-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮影画像表示装置 |
US10215698B2 (en) | 2014-09-02 | 2019-02-26 | Apple Inc. | Multiple light paths architecture and obscuration methods for signal and perfusion index optimization |
JP6511263B2 (ja) * | 2014-12-22 | 2019-05-15 | 株式会社トプコンテクノハウス | 平面分光干渉計 |
EP3064915A1 (en) | 2015-03-03 | 2016-09-07 | Seiko Epson Corporation | Spectrometry device, image forming apparatus, and spectrometry method |
JP6146491B2 (ja) * | 2015-03-03 | 2017-06-14 | セイコーエプソン株式会社 | 分光測定装置、画像形成装置、及び分光測定方法 |
JP2018054450A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 花王株式会社 | 反射スペクトルの測定方法 |
JP6927708B2 (ja) * | 2017-02-02 | 2021-09-01 | パイオニア株式会社 | 撮像装置、撮像方法、プログラム及び記録媒体 |
US10918322B2 (en) | 2017-02-13 | 2021-02-16 | Apple Inc. | Light restriction designs in optical sensing applications having shared windows |
JP6969164B2 (ja) * | 2017-05-31 | 2021-11-24 | 株式会社リコー | 評価装置、評価プログラム及び評価方法 |
EP3658014A1 (en) | 2017-09-26 | 2020-06-03 | Apple Inc. | Concentric architecture for optical sensing |
CN117030740B (zh) * | 2023-10-08 | 2023-12-15 | 四川蜀旺新能源股份有限公司 | 一种用于光伏板表面缺陷监测系统及方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3219551B2 (ja) * | 1993-06-30 | 2001-10-15 | 株式会社資生堂 | 表面状態解析システム |
JPH07174631A (ja) * | 1993-12-16 | 1995-07-14 | Kao Corp | 皮膚の測色方法及び分光反射スペクトルの推定方法 |
DE4434168B4 (de) * | 1994-09-24 | 2004-12-30 | Byk-Gardner Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Messung und Auswertung von spektralen Strahlungen und insbesondere zur Messung und Auswertung von Farbeigenschaften |
JP3522852B2 (ja) * | 1994-10-19 | 2004-04-26 | 富士写真フイルム株式会社 | 濃度測定装置 |
JPH08201044A (ja) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Nippei Toyama Corp | 半田付け検査用画像入力装置 |
SE9801424D0 (sv) * | 1998-04-22 | 1998-04-22 | Astra Ab | Expression methods |
JP2002013981A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-01-18 | Minolta Co Ltd | 測光装置 |
-
2002
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108139329A (zh) * | 2015-10-15 | 2018-06-08 | 普拉尼特知识产权企业股份有限公司 | 用于读出ivd测定的装置 |
US11513066B2 (en) | 2019-12-04 | 2022-11-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for estimating bio-information |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002345760A (ja) | 2002-12-03 |
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R350 | Written notification of registration of transfer |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
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R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
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