JP4522884B2 - Evaluation method of sample light extraction performance and sample light extraction performance evaluation device - Google Patents
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Description
本発明の少なくとも一つの態様は、試料の光抽出性能の評価方法及び試料の光抽出性能の評価装置に関する。 At least one aspect of the present invention relates to the evaluation equipment of the light extraction performance evaluation method and a sample of the light extraction performance of the sample.
化粧品の分野においては、美しい皮膚又は化粧肌の質感を提供する化粧料が求められている。そして、美しい皮膚又は化粧肌の質感を与える化粧品を提供するために、皮膚又は化粧肌の質感などの化粧品の光学特性を評価する方法が、重要である。 In the field of cosmetics, there is a demand for cosmetics that provide beautiful skin or texture of makeup skin. And in order to provide cosmetics that give beautiful skin or cosmetic skin texture, a method for evaluating the optical properties of cosmetics such as skin or cosmetic skin texture is important.
一方、我々が皮膚を観察する際の皮膚又は化粧肌の質感は、皮膚又は化粧肌から反射される光の量に依存すると考えられるが、皮膚から反射される光は、光沢などのように皮膚又は化粧肌の表面で反射される光（表面反射光）及び皮膚の内部に浸透し、皮膚の内部における複雑な経路を通じて繰り返し散乱され、皮膚の表面から射出される光（内部反射光）に分類される。 On the other hand, the texture of the skin or makeup skin when we observe the skin is thought to depend on the amount of light reflected from the skin or makeup skin, but the light reflected from the skin is glossy, etc. Or, it is classified as light reflected from the surface of makeup skin (surface reflected light) and light that penetrates into the skin, is repeatedly scattered through complex paths inside the skin, and is emitted from the skin surface (internally reflected light). Is done.
図１は、皮膚又は化粧肌から反射される光を説明する図である。図１に示すように、皮膚は、主として、最も表面側に存在する厚さ１０〜１５μｍの角層、角層の内側に存在する厚さ１００〜３００μｍの表皮、及び表皮の内側に存在する厚さ２，０００〜３，０００μｍの真皮からなる。化粧品は、皮膚の最も外側に存在する角層の表面に塗布される。このように、皮膚又皮膚の表面に化粧品を塗布した化粧肌に対して入射する光（入射光）の一部は、皮膚の表面又は皮膚の表面に塗布された化粧品によって直接反射（正反射及び乱反射を含む）され、表面反射光として観察される。この表面反射光の光量は、概略、フレネルの式（鏡面による正反射）並びに空気及び皮膚の屈折率から算出され、入射光の光量の約５％である。また、入射光の残りの部分は、皮膚の角層及び表皮を通じて皮膚の真皮まで浸透し、皮膚の角層、表皮、真皮において繰り返し散乱される。そして、皮膚の内部に浸透した光の一部は、皮膚の真皮、表皮、角層を通じて、皮膚の表面から射出され、内部反射光として観察される。 FIG. 1 is a diagram illustrating light reflected from skin or makeup skin. As shown in FIG. 1, the skin mainly has a stratum corneum having a thickness of 10 to 15 μm present on the most surface side, a skin having a thickness of 100 to 300 μm present on the inner side of the stratum corneum, and a thickness existing on the inner side of the epidermis. It consists of dermis with a thickness of 2,000 to 3,000 μm. Cosmetics are applied to the surface of the stratum corneum present on the outermost side of the skin. In this way, a part of light (incident light) incident on the skin or the skin having the cosmetic applied thereon is directly reflected (regular reflection and reflection) by the skin surface or the cosmetic applied to the skin surface. It is observed as surface reflected light. The amount of the surface reflected light is roughly calculated from the Fresnel equation (specular reflection by the mirror surface) and the refractive index of air and skin, and is about 5% of the amount of incident light. Further, the remaining part of the incident light penetrates to the dermis of the skin through the horny layer and the epidermis of the skin, and is repeatedly scattered in the horny layer, the epidermis and the dermis of the skin. A part of the light penetrating into the skin is emitted from the surface of the skin through the dermis, epidermis and stratum corneum of the skin, and is observed as internally reflected light.
また、皮膚の内部に浸透した光のほとんどは、皮膚の内部におけるメラニンなどの多数の色素又は多数の細胞によって吸収されたり、皮膚の内部による内部反射の繰り返しによってそのエネルギーを減衰させたりする。さらに、皮膚の内側から、空気及び表面付近の皮膚の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい角度で、皮膚の表面に到達する光は、皮膚の表面で全反射され、再度皮膚の内部に戻される。反対に、皮膚の内側から、空気及び表面付近の皮膚の屈折率によって定まる臨界角未満の角度で、皮膚の表面に到達する光が、皮膚の表面から射出することができる。 In addition, most of the light penetrating into the skin is absorbed by a large number of pigments such as melanin or a large number of cells inside the skin, or attenuates its energy by repeated internal reflection by the inside of the skin. In addition, light that reaches the surface of the skin from the inside of the skin at an angle greater than the critical angle determined by the refractive index of the air and the skin near the surface is totally reflected at the surface of the skin and is returned to the inside of the skin again. . Conversely, from the inside of the skin, light reaching the skin surface can be emitted from the skin surface at an angle below the critical angle determined by the air and the refractive index of the skin near the surface.
図２は、皮膚の内部に浸透した光の進路を説明する図である。図２において、皮膚及び空気の界面に関する臨界角は、約１．０の空気の屈折率及び約１．５の皮膚の屈折率から臨界角＝ｓｉｎ−１（空気の屈折率／皮膚の屈折率）定められる角度であり、約４２°である。図２に示すように、皮膚の内部のある点から皮膚の表面に対して垂直に進行する光は、そのまま皮膚の表面から射出する。皮膚の内部のある点から皮膚の表面に対して０°より大きく臨界角より小さい角度で進行する光の一部は、空気及び皮膚の界面で屈折されて、皮膚の表面から射出し、その残りの光は、空気及び皮膚の界面で反射されて、皮膚の内部に戻る。さらに、皮膚の内部のある点から皮膚の表面に対して臨界角よりも大きい角度で進行する光は、空気及び皮膚の界面で全反射されて、皮膚の表面から射出することなく皮膚の内部に戻る。 FIG. 2 is a diagram illustrating the path of light that has penetrated into the skin. In FIG. 2, the critical angle for the skin-air interface is calculated from the air refractive index of about 1.0 and the skin refractive index of about 1.5: critical angle = sin −1 (air refractive index / skin refractive index. ) The determined angle, which is about 42 °. As shown in FIG. 2, light that travels perpendicularly to the surface of the skin from a certain point inside the skin is directly emitted from the surface of the skin. Some of the light traveling from an internal point of the skin at an angle greater than 0 ° and less than the critical angle with respect to the surface of the skin is refracted at the air / skin interface and exits from the surface of the skin, and the rest Light is reflected at the interface of air and skin and returns to the inside of the skin. In addition, light traveling from a certain point inside the skin at an angle greater than the critical angle with respect to the skin surface is totally reflected at the air-skin interface and enters the skin without exiting from the skin surface. Return.
このように、皮膚の内部に浸透した光の全てが、内部反射光として観察されるのではなく、皮膚の内部に浸透した光の一部のみが、内部反射光として観察される。すなわち、内部反射光の光量は、入射光の光量から表面反射光の光量を差し引いた約９５％のうちの一部である。 Thus, not all of the light that has penetrated into the skin is observed as internally reflected light, but only a part of the light that has penetrated into the skin is observed as internally reflected light. That is, the amount of internally reflected light is a part of about 95% obtained by subtracting the amount of surface reflected light from the amount of incident light.
しかしながら、皮膚又は化粧肌の透明感、血色感、色むら、皮膚の色などのような皮膚又は化粧肌の質感は、主として、内部反射光に依存している。よって、皮膚又は化粧肌の質感の評価については、表面反射光と別個に内部反射光を定量的に評価する方法が望まれている。 However, the texture of skin or makeup skin, such as skin or makeup skin transparency, bloody color, uneven color, skin color, etc., mainly depends on internally reflected light. Therefore, a method for quantitatively evaluating the internal reflection light separately from the surface reflection light is desired for evaluating the texture of the skin or the makeup skin.
本発明の第一の目的は、化粧料又は化粧料用素材による皮膚から空気又は真空へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法を提供することである。 The first object of the present invention is to provide a method for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from the skin to air or vacuum using a cosmetic or a cosmetic material .
本発明の第二の目的は、化粧料又は化粧料用素材による皮膚から空気又は真空へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価装置を提供することである。 The second object of the present invention is to provide a light extraction performance evaluation apparatus for a sample for evaluating the performance of extracting light from the skin to air or vacuum using a cosmetic or a cosmetic material .
本発明の第一の態様は、第一の屈折率を備えた第一の媒質及び該第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質の間における界面の該第二の媒質側に試料を位置させること、レーザー光源から放出されるレーザービームの径を拡大すると共に、該第一の媒質側から該試料に向かって該第一の屈折率及び該第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で前記拡大がなされた前記レーザービームの光を照射すること、及び、該第一の媒質側から該界面を通じて該第二の媒質側に抽出される光を該第二の媒質側から検出することを含む、該試料による該第一の媒質から該第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法において、前記第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、前記第二の媒質は、空気又は真空であると共に、前記試料は、化粧料又は化粧料用素材であることを特徴とする、試料の光抽出性能の評価方法である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a first interface of the interface between a first medium having a first refractive index and a second medium having a second refractive index smaller than the first refractive index. Positioning the sample on the second medium side, enlarging the diameter of the laser beam emitted from the laser light source, and moving the first refractive index and the second refraction from the first medium side toward the sample Irradiating the expanded laser beam with an incident angle greater than a critical angle determined by a rate, and extracting light extracted from the first medium side through the interface to the second medium side. including detecting from the second medium side, in the evaluation method of the optical extraction efficiency of a sample to evaluate the performance of extracting light from said first medium according to the sample to said second medium, said first The refractive index of the second medium is 1.33 or more and 1.60 or less. , Together with air or a vacuum, the sample is characterized by a cosmetic or cosmetic material, the evaluation method of the optical extraction efficiency of the sample.
本発明の第二の態様は、第一の屈折率を備えた第一の媒質、該第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質、レーザー光源から放出されるレーザービームの径を拡大すると共に、該第一の媒質及び該第二の媒質の間における界面の該第二の媒質側に位置させられる試料に向かって、該第一の媒質側から、該第一の屈折率及び該第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で前記拡大がなされた前記レーザービームの光を照射する光照射手段、並びに、該第一の媒質側から該界面を通じて該第二の媒質側に抽出される光を該第二の媒質側から検出する光検出手段を含む、該試料による該第一の媒質から該第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価装置において、前記第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、前記第二の媒質は、空気又は真空であると共に、前記試料は、化粧料又は化粧料用素材であることを特徴とする、試料の光抽出性能の評価装置である。 The second aspect of the present invention is a first medium having a first refractive index, a second medium having a second refractive index smaller than the first refractive index, and a laser light source. While expanding the diameter of the laser beam, from the first medium side toward the sample located on the second medium side of the interface between the first medium and the second medium, light irradiating means for irradiating light of said laser beam which the expansion was made at an incident angle greater than the critical angle determined by a refractive index and said second refractive index, and, through the interface from the first medium side evaluate the performance of extracting including the light from said first medium according to the sample to said second medium a light detector for detecting light that is extracted to said second medium side from the second medium side in the evaluation device of the light extraction performance of sample, the first refractive index, 1.33 And the above 1.60 or less, the second medium, with an air or vacuum, the sample is characterized by a cosmetic or cosmetic material, the evaluation apparatus for an optical extraction efficiency of the sample There is .
本発明の第一の態様によれば、化粧料又は化粧料用素材による皮膚から空気又は真空へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法を提供することが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a method for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from the skin to air or vacuum using a cosmetic or a cosmetic material .
本発明の第二の態様によれば、化粧料又は化粧料用素材による皮膚から空気又は真空へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価装置を提供することが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a light extraction performance evaluation device for a sample for evaluating the performance of extracting light from the skin to air or vacuum using a cosmetic or a cosmetic material .
本発明の実施形態は、試料の光抽出性能の評価方法及び装置並びに光抽出材料及び方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a light extraction performance evaluation method and apparatus, and a light extraction material and method.
本発明の実施形態は、試料による第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法及び装置を提供することを目的とする。 An object of the embodiment of the present invention is to provide a light extraction performance evaluation method and apparatus for evaluating the light extraction performance of a sample from a first medium to a second medium.
また、本発明の実施形態は、第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出することができる光抽出材料及び第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する光抽出方法を提供することを目的とする。 Embodiments of the present invention also provide a light extraction material that can extract light from a first medium to a second medium, and a light extraction method that extracts light from the first medium to the second medium. For the purpose.
本発明の第一の実施形態は、第一の屈折率を備えた第一の媒質及び該第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質の間における界面の該第二の媒質側に試料を位置させること、該第一の媒質側から該試料に向かって該第一の屈折率及び該第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で光を照射すること、該第一の媒質側から該界面を通じて該第二の媒質側に抽出される光を該第二の媒質側から検出することを含むことを特徴とする、該試料による該第一の媒質から該第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法である。 The first embodiment of the present invention comprises the interface of a first medium with a first refractive index and a second medium with a second refractive index less than the first refractive index. Positioning the sample on the second medium side, irradiating light from the first medium side toward the sample at an incident angle larger than the critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index Detecting light extracted from the first medium side through the interface to the second medium side from the second medium side, wherein the first by the sample is characterized in that This is a method for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from a medium to the second medium.
本発明の第二の実施形態は、前記第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、前記第二の媒質は、空気又は真空であることを特徴とする本発明の第一の実施形態に係る試料の光抽出性能の評価方法である。 In the second embodiment of the present invention, the first refractive index is 1.33 or more and 1.60 or less, and the second medium is air or vacuum. It is an evaluation method of the light extraction performance of the sample concerning one embodiment.
本発明の第三の実施形態は、前記試料は、化粧料又は化粧料用素材であることを特徴とする本発明の第一の又は第二の実施形態に係る試料の光抽出性能の評価方法である。 In the third embodiment of the present invention, the sample is a cosmetic or a cosmetic material, and the method for evaluating the light extraction performance of the sample according to the first or second embodiment of the present invention It is.
本発明の第四の実施形態は、第一の屈折率を備えた第一の媒質、該第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質、該第一の媒質及び該第二の媒質の間における界面の該第二の媒質側に位置させられる試料に向かって、該第一の媒質側から、該第一の屈折率及び該第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で光を照射する光照射手段、並びに該第一の媒質側から該界面を通じて該第二の媒質側に抽出される光を該第二の媒質側から検出する光検出手段を含むことを特徴とする、該試料による該第一の媒質から該第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価装置である。 The fourth embodiment of the present invention includes a first medium having a first refractive index, a second medium having a second refractive index smaller than the first refractive index, and the first medium. And the criticality determined by the first refractive index and the second refractive index from the first medium side toward the sample located on the second medium side of the interface between the second medium and the second medium Light irradiating means for irradiating light at an incident angle larger than the angle, and light detecting means for detecting light extracted from the first medium side through the interface to the second medium side from the second medium side A sample light extraction performance evaluation apparatus for evaluating the performance of extracting light from the first medium to the second medium by the sample.
本発明の第五の実施形態は、前記第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、前記第二の媒質は、空気又は真空であることを特徴とする本発明の第四の実施形態に係る試料の光抽出性能の評価装置である。 According to a fifth embodiment of the present invention, the first refractive index is 1.33 or more and 1.60 or less, and the second medium is air or vacuum. It is an evaluation apparatus of the light extraction performance of the sample concerning a fourth embodiment.
本発明の第六の実施形態は、前記試料は、化粧料又は化粧料用素材であることを特徴とする本発明の第四の又は第五の実施形態に係る試料の光抽出性能の評価装置である。 In the sixth embodiment of the present invention, the sample is a cosmetic or a cosmetic material, and the light extraction performance evaluation apparatus for a sample according to the fourth or fifth embodiment of the present invention is characterized in that It is.
本発明の第七の実施形態は、第一の屈折率を備えた第一の媒質及び該第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質の間における界面の該第二の媒質側に位置させることによって、該第一の媒質側から該第一の屈折率及び該第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で該界面に入射する光の少なくとも一部を、該第一の媒質から該第二の媒質へ抽出することができることを特徴とする光抽出材料である。 A seventh embodiment of the present invention provides an interface between a first medium having a first refractive index and a second medium having a second refractive index smaller than the first refractive index. By positioning on the second medium side, at least one of the light incident on the interface at an incident angle larger than the critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index from the first medium side. The light extraction material is characterized in that the portion can be extracted from the first medium to the second medium.
本発明の第八の実施形態は、前記第一の媒質は、皮膚であり、前記第二の媒質は、空気又は真空であることを特徴とする本発明の第七の実施形態に係る光抽出材料である。 In an eighth embodiment of the present invention, the light extraction according to the seventh embodiment of the present invention is characterized in that the first medium is skin, and the second medium is air or vacuum. Material.
本発明の第九の実施形態は、化粧料又は化粧料用素材であることを特徴とする本発明の第八の実施形態に係る光抽出材料である。 The ninth embodiment of the present invention is a light extraction material according to the eighth embodiment of the present invention, which is a cosmetic or a cosmetic material.
本発明の第十の実施形態は、本発明の第七の実施形態に係る光抽出材料を前記第一の媒質及び前記第二の媒質の間における前記界面の前記第二の媒質側に位置させて、前記第一の媒質側から前記臨界角よりも大きい入射角で前記界面に入射する光の少なくとも一部を、前記第一の媒質から前記第二の媒質へ抽出することを特徴とする光抽出方法である。 In a tenth embodiment of the present invention, the light extraction material according to the seventh embodiment of the present invention is positioned on the second medium side of the interface between the first medium and the second medium. And extracting from the first medium to the second medium at least part of the light incident on the interface at an incident angle larger than the critical angle from the first medium side. Extraction method.
本発明の第十一の実施形態は、前記第一の媒質は、皮膚であり、前記第二の媒質は、空気又は真空であることを特徴とする本発明の第十の実施形態に係る光抽出方法である。 In an eleventh embodiment of the present invention, the light according to the tenth embodiment of the present invention is characterized in that the first medium is skin, and the second medium is air or vacuum. Extraction method.
本発明の第十二の実施形態は、前記光抽出材料は、化粧料又は化粧料用素材であることを特徴とする本発明の第十一の実施形態に係る光抽出方法である。 A twelfth embodiment of the present invention is the light extraction method according to the eleventh embodiment of the present invention, wherein the light extraction material is a cosmetic or a cosmetic material.
本発明の実施形態によれば、試料による第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法及び装置を提供することができることがある。 According to the embodiment of the present invention, there may be provided a method and an apparatus for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from the first medium to the second medium.
また、本発明の実施形態によれば、第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出することができる光抽出材料及び第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する光抽出方法を提供することができることがある。 In addition, according to the embodiment of the present invention, a light extraction material capable of extracting light from a first medium to a second medium and a light extraction method for extracting light from the first medium to the second medium are provided. May be able to provide.
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の実施形態の第一の態様は、第一の屈折率を備えた第一の媒質及び第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質の間における界面の第二の媒質側に試料を位置させること、第一の媒質側から試料に向かって第一の屈折率及び第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で光を照射すること、第一の媒質側から界面を通じて第二の媒質側に抽出される光を第二の媒質側から検出することを含むことを特徴とする、試料による第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法である。 First, a first aspect of an embodiment of the present invention is between a first medium having a first refractive index and a second medium having a second refractive index smaller than the first refractive index. Locating the sample on the second medium side of the interface and irradiating light from the first medium side toward the sample at an incident angle larger than the critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index. Detecting light extracted from the first medium side through the interface to the second medium side from the second medium side, and detecting light from the first medium to the second medium by the sample This is a method for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting the light.
また、本発明の実施形態の第二の態様は、第一の屈折率を備えた第一の媒質、第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面の第二の媒質側に位置させられる試料に向かって、第一の媒質側から、第一の屈折率及び第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で光を照射する光照射手段、並びに第一の媒質側から界面を通じて第二の媒質側に抽出される光を第二の媒質側から検出する光検出手段を含むことを特徴とする、試料による第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価装置である。 The second aspect of the embodiment of the present invention includes a first medium having a first refractive index, a second medium having a second refractive index smaller than the first refractive index, From the first medium side toward the sample located on the second medium side of the interface between the medium and the second medium, the critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index It includes light irradiating means for irradiating light at a large incident angle, and light detecting means for detecting light extracted from the first medium side through the interface to the second medium side from the second medium side. An apparatus for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from a first medium to a second medium by the sample.
ここで、第一の媒質及び第二の媒質は、それぞれ、第一の屈折率及び第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を有し、いずれも光を伝播させることができる媒質である。第一の媒質及び第二の媒質の間には、界面が存在し、その界面には、試料を位置させることができる。よって、第一の媒質及び第二の媒質は、光を伝播させることができると共に試料を位置させることができる界面を有する任意の状態の媒体であり、第一の媒質及び第二の媒質の状態は、固体、液体、気体等であってもよい。好ましくは、第一の媒質及び第二の媒質は、少なくとも試料に向かって照射される光の経路及び検出される光の経路において均一な媒体である。通常、第一の媒質は、第二の屈折率よりも大きい第一の屈折率を備えた固体の媒体であり、第二の媒質は、第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた気体の媒体であり、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面は、上記気体の媒体に接する上記固体の媒体の表面である。例えば、第一の媒質は、ガラス又はアクリルのような樹脂のプリズム又は平行平面板などであってもよい。 Here, the first medium and the second medium are media that have a first refractive index and a second refractive index smaller than the first refractive index, respectively, and are capable of propagating light. is there. An interface exists between the first medium and the second medium, and a sample can be positioned on the interface. Therefore, the first medium and the second medium are media in any state having an interface capable of propagating light and allowing the sample to be positioned, and states of the first medium and the second medium. May be a solid, liquid, gas or the like. Preferably, the first medium and the second medium are media that are uniform in at least a path of light irradiated toward the sample and a path of detected light. Typically, the first medium is a solid medium with a first refractive index that is greater than the second refractive index, and the second medium has a second refractive index that is less than the first refractive index. An interface between the first medium and the second medium is a surface of the solid medium in contact with the gaseous medium. For example, the first medium may be a prism of a resin such as glass or acrylic or a plane parallel plate.
なお、第一の屈折率及び第二の屈折率は、上記の試料の光抽出性能の評価方法及び装置が用いられる温度及び試料に向かって照射する光の波長において測定される屈折率である。 Note that the first refractive index and the second refractive index are refractive indices measured at the temperature at which the above-described method and apparatus for evaluating the light extraction performance of the sample and the wavelength of the light irradiated toward the sample are used.
また、試料の組成及び状態なども特に限定されず、上記の試料の光抽出性能の評価方法及び装置は、任意の試料に適用することができる。よって、試料の状態は、固体又は液体のいずれであってもよい。 Further, the composition and state of the sample are not particularly limited, and the above-described method and apparatus for evaluating the light extraction performance of the sample can be applied to any sample. Therefore, the state of the sample may be either solid or liquid.
さらに、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に試料を位置させる方法及び手段についても、試料を界面に位置させる任意の方法及び手段を用いることができる。好ましくは、試料は、界面の特定の位置に固定される。例えば、第一の媒質が、固体であり、第二の媒質が、空気又は真空であり、試料が、液状の試料である場合には、液状の試料の液滴を、界面に滴下すればよい。試料が、クリーム状又はペースト状の試料である場合には、直接界面に塗布してもよい（必要に応じて乾燥させてもよい）。試料が、粉末状の試料である場合には、粉末状の試料を適当な分散媒に懸濁させることによって得られる懸濁液を乾燥させて、粉末状の試料を界面に固定してもよい。分散媒は、乾燥することを容易にするために、いわゆる有機溶剤などの揮発性の分散媒であることが好ましい。また、懸濁液の濃度は、粉末を容易に秤量することができる濃度以上であればよいが、粉末の粒子の凝集を抑制するためには、２重量％以下であることが好ましい。粉末状の試料の懸濁液を乾燥させることによって、試料を位置させる界面に、粉末状の試料を均一に位置させることができ、界面の単位面積あたりの粉末状の試料の量も容易に調整することができる。 Furthermore, as a method and means for positioning the sample at the interface between the first medium and the second medium, any method and means for positioning the sample at the interface can be used. Preferably, the sample is fixed at a specific position on the interface. For example, when the first medium is a solid, the second medium is air or vacuum, and the sample is a liquid sample, a liquid sample droplet may be dropped on the interface. . When the sample is a cream-like or paste-like sample, it may be applied directly to the interface (may be dried if necessary). When the sample is a powder sample, the suspension obtained by suspending the powder sample in an appropriate dispersion medium may be dried to fix the powder sample to the interface. . The dispersion medium is preferably a volatile dispersion medium such as a so-called organic solvent in order to facilitate drying. Further, the concentration of the suspension may be equal to or higher than the concentration at which the powder can be easily weighed, but is preferably 2% by weight or less in order to suppress aggregation of the powder particles. By drying the suspension of the powdery sample, the powdery sample can be uniformly positioned at the interface where the sample is located, and the amount of the powdery sample per unit area of the interface can be easily adjusted can do.
また、第一の媒質側から試料に向かって光を照射する方法及び手段については、第一の媒質側から試料に光を照射することができる任意の光源を含む光学系を用いることができる。例えば、光源としてレーザー光源を使用すると共に、レーザー光源から放出されるレーザービームの径を拡大するビームエキスパンダー及び拡大されたレーザービームを試料に照射することができるようにレーザービームの光路を変更するためのミラーなどを含む光学系を用いてもよい。光源としてレーザー光源を用いる場合には、レーザー光の波長は、任意の波長を用いることが可能であるが、好ましくは、レーザー光の波長は、可視光の波長である。レーザー光の波長が、可視光の波長であると、光を目視でもまた観察することがき、試料による第一の媒質側から界面を通じて第二の媒質側に抽出される可視光の抽出性能を評価することができる。可視光のレーザー光源としては、例えば、波長６３２．８ｎｍ（赤色）のＨｅ−Ｎｅレーザー、並びに波長４５７．９ｎｍ（青）及び５１４．５ｎｍ（緑）のＡｒ−イオンレーザーなどが挙げられる。 As a method and means for irradiating light from the first medium side toward the sample, an optical system including an arbitrary light source that can irradiate the sample from the first medium side can be used. For example, a laser light source is used as a light source, and a beam expander that expands the diameter of a laser beam emitted from the laser light source and an optical path of the laser beam so that the sample can be irradiated with the expanded laser beam. An optical system including a mirror or the like may be used. When a laser light source is used as the light source, the wavelength of the laser light can be any wavelength, but preferably the wavelength of the laser light is the wavelength of visible light. When the wavelength of the laser light is the wavelength of visible light, the light can be observed visually, and the extraction performance of visible light extracted from the first medium side to the second medium side through the interface by the sample is evaluated. can do. Examples of visible laser light sources include He-Ne lasers having a wavelength of 632.8 nm (red) and Ar-ion lasers having wavelengths of 457.9 nm (blue) and 514.5 nm (green).
さらに、光は、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に位置させられた試料に向かって、第二の媒質の屈折率よりも大きい屈折率を備えた第一の媒質側から、第一の屈折率及び第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で照射される。なお、臨界角は、臨界角＝ｓｉｎ−１（第二の屈折率／第一の屈折率）で算出される角度であり、第一の媒質側における界面の法線を基準とする。このように、第二の媒質の屈折率よりも大きい屈折率を備えた第一の媒質から第二の媒質へ、臨界角よりも大きい入射角で光を照射するので、第一の媒質側から試料に向かって照射された光は、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面で全反射される。 Furthermore, the light is directed from the first medium side with a refractive index greater than the refractive index of the second medium towards the sample located at the interface between the first medium and the second medium, Irradiation is performed at an incident angle larger than the critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index. The critical angle is an angle calculated by critical angle = sin −1 (second refractive index / first refractive index), and is based on the normal of the interface on the first medium side. In this way, light is irradiated from the first medium having a refractive index larger than the refractive index of the second medium to the second medium at an incident angle larger than the critical angle. The light irradiated toward the sample is totally reflected at the interface between the first medium and the second medium.
その際、第一の媒質側から試料に向かって照射された光の一部は、いわゆるエバネッセント光として、わずかに第二の媒質側に染み出す。なお、エバネッセント光は、高屈折率媒質から低屈折率媒質に向かって光が進み、全反射の臨界角よりも大きな入射角で境界面に入射し全反射するときに、低屈折率媒質側にわずかに染み出す光である。また、このエバネッセント光は、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面から、第一の媒質側から試料に向かって照射された光の波長程度の距離に存在する。 At that time, a part of the light irradiated toward the sample from the first medium side slightly leaks out to the second medium side as so-called evanescent light. The evanescent light travels from the high refractive index medium toward the low refractive index medium, enters the boundary surface at an incident angle larger than the critical angle of total reflection, and is totally reflected. Light that exudes slightly. The evanescent light is present at a distance of about the wavelength of the light emitted from the first medium side toward the sample from the interface between the first medium and the second medium.
ここで、本発明の発明者は、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に試料を位置させることによって、すなわち、エバネッセント光が存在する場に試料を位置させることによって、試料が、光の散乱中心となり、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面において全反射されると共に第一の媒質に戻る光の一部を、第二の媒質側に抽出することができることを発見した。第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に試料を位置させないときには、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面において全反射されると共に第一の媒質に戻る光の一部を、抽出することができず、第二の媒質側から目視することもできない。一方、本発明の発明者の発見は、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に試料を位置させると、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面において全反射されると共に第一の媒質に戻る光の一部を、抽出することができ、第二の媒質側から目視することができる場合もあるというものである。 Here, the inventor of the present invention places the sample at the interface between the first medium and the second medium, that is, by positioning the sample in a field where evanescent light exists, Discovered that a part of the light that becomes the light scattering center and is totally reflected at the interface between the first medium and the second medium and returns to the first medium can be extracted to the second medium side. did. When the sample is not positioned at the interface between the first medium and the second medium, a part of the light that is totally reflected at the interface between the first medium and the second medium and returns to the first medium Cannot be extracted and cannot be visually observed from the second medium side. On the other hand, the inventor of the present invention has found that when a sample is positioned at the interface between the first medium and the second medium, the sample is totally reflected at the interface between the first medium and the second medium. A part of the light returning to the first medium can be extracted and can be visually observed from the second medium side.
また、発明者は、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に試料を位置させる試料に依存して、第一の媒質から第二の媒質へ染み出す光を抽出する効率が顕著に変化することも発見した。このように、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に位置させる試料によって、第一の媒質から第二の媒質へ染み出す光を抽出する効率が顕著に変化するため、試料による第一の媒質から第二の媒質へ染み出す光を抽出する効率（性能）を評価する方法及び装置が、要求される。そして、発明者は、上記の試料の光抽出性能の評価方法及び装置を用いることで、試料による第一の媒質から第二の媒質へ染み出す光を抽出する効率（性能）を評価することができ、上記の試料の光抽出性能の評価方法及び装置を、化粧料を構成する素材を選定する指針などとして活用できることを見出した。 In addition, the inventor is remarkably efficient in extracting light that oozes from the first medium to the second medium, depending on the sample located at the interface between the first medium and the second medium. I also found that it changed. In this way, the efficiency of extracting light that oozes from the first medium to the second medium varies significantly depending on the sample positioned at the interface between the first medium and the second medium. What is needed is a method and apparatus for evaluating the efficiency (performance) of extracting light that oozes from one medium to a second medium. Then, the inventor can evaluate the efficiency (performance) of extracting light that oozes from the first medium to the second medium by the sample by using the above-described method and apparatus for evaluating the light extraction performance of the sample. It was found that the method and apparatus for evaluating the light extraction performance of the sample can be used as a guideline for selecting a material constituting the cosmetic.
図３（ａ）及び（ｂ）は、試料による第一の媒質から界面を通じて第二の媒質へ染み出す光の抽出を説明する図であり、図３（ａ）は、第一の媒質から界面を通じて第二の媒質へ染み出す光を説明する図であり、図３（ｂ）は、第一の媒質から界面を通じて第二の媒質へ染み出す光が、試料によって抽出されることを説明する図である。 FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining extraction of light that oozes from the first medium to the second medium through the interface by the sample, and FIG. 3A illustrates the interface from the first medium to the interface. FIG. 3B is a diagram for explaining that light that oozes out from the first medium to the second medium through the interface is extracted by the sample. It is.
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、臨界角は、第一の媒質の第一の屈折率及び第二の媒質の第二の屈折率によって、臨界角＝ｓｉｎ−１（空気の屈折率／皮膚の屈折率）に従って定められる角度である。第一の媒質の内部におけるある点から、第一の媒質及び第二の媒質の界面に対して垂直に進行する光は、そのまま界面から射出する。第一の媒質の内部におけるある点から界面に対して０°より大きく臨界角より小さい角度で進行する光の一部は、界面で屈折されると共に界面から射出し、その残りの光は、界面で反射されて、第一の媒質の内部に戻る。さらに、第一の媒質の内部におけるある点から界面に対して臨界角よりも大きい角度で進行する光は、界面で全反射されて、界面から射出することなく第一の媒質の内部に戻る。しかしながら、第一の媒質の内部におけるある点から界面に対して臨界角よりも大きい角度で進行する光の一部は、エバネッセント光として界面を通じて第二の媒質へわずかに染み出す。ここで、図３（ｂ）に示すように、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に試料を位置させると、第一の媒質の内部におけるある点から界面に対して臨界角よりも大きい角度で進行する光について、第一の媒質から界面を通じて第二の媒質へ染み出す光を、試料によって抽出することができる。これにより、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面に試料を位置させることによって、界面で全反射されて第一の媒質の内部へ戻る光を、第二の媒質側で検出することができる程度まで、抽出することができる。図３（ａ）及び（ｂ）において、例えば、第一の媒質は、皮膚であり、第二の媒質は、空気であり、界面は、皮膚の表面である。 As shown in FIG. 3 (a) and (b), the critical angle, the second refractive index of the first refractive index and a second medium in the first medium, the critical angle = sin -1 (air (Refractive index / skin refractive index). From a certain point inside the first medium, light traveling perpendicularly to the interface between the first medium and the second medium is emitted from the interface as it is. A part of the light traveling at an angle larger than 0 ° and smaller than the critical angle with respect to the interface from a certain point in the first medium is refracted and emitted from the interface, and the remaining light is transmitted from the interface. And return to the inside of the first medium. Furthermore, light traveling at an angle greater than the critical angle with respect to the interface from a certain point inside the first medium is totally reflected at the interface and returns to the inside of the first medium without exiting from the interface. However, a part of the light traveling at a larger angle than the critical angle with respect to the interface from a certain point inside the first medium is slightly exuded to the second medium through the interface as evanescent light. Here, as shown in FIG. 3B, when the sample is positioned at the interface between the first medium and the second medium, from a certain point inside the first medium, the critical angle with respect to the interface is For light traveling at a larger angle, light that oozes from the first medium to the second medium through the interface can be extracted by the sample. Thus, by positioning the sample at the interface between the first medium and the second medium, light that is totally reflected at the interface and returns to the inside of the first medium is detected on the second medium side. Can be extracted to the extent possible. 3A and 3B, for example, the first medium is skin, the second medium is air, and the interface is the surface of the skin.
第一の媒質側から界面を通じて第二の媒質側に抽出される光を第二の媒質側から検出する方法及び手段については、第一の媒質側から界面を通じて第二の媒質側に抽出される光を第二の媒質側から検出することができる任意の方法及び手段を用いることができる。例えば、第一の媒質側から界面を通じて第二の媒質側に抽出される光を検出することができるように設けられた光学カメラ及びデジタルカメラなどの撮像手段を用いてもよい。なお、界面を通じて抽出される光を検出する手段は、界面を通じて抽出される光を検出することができる、第二の媒質側における任意の位置に位置させることができる。すなわち、試料付近の界面の位置（例えば、試料の中心）における界面の法線を基準とする任意の角度で、界面を通じて抽出される光を検出することができる。なお、本発明の発明者は、界面を通じて抽出される光の強度の角度分布が試料の種類によって異なることを発見した。よって、界面を通じて抽出される光を検出する手段の位置（検出角度など）は、可変であることが好ましい。 About the method and means for detecting light extracted from the first medium side through the interface to the second medium side from the second medium side, it is extracted from the first medium side through the interface to the second medium side Any method and means capable of detecting light from the second medium side can be used. For example, an imaging unit such as an optical camera or a digital camera provided so as to be able to detect light extracted from the first medium side to the second medium side through the interface may be used. The means for detecting the light extracted through the interface can be positioned at any position on the second medium side that can detect the light extracted through the interface. That is, the light extracted through the interface can be detected at an arbitrary angle with respect to the normal of the interface at the position of the interface near the sample (for example, the center of the sample). The inventors of the present invention have found that the angular distribution of the intensity of light extracted through the interface differs depending on the type of sample. Therefore, it is preferable that the position (detection angle, etc.) of the means for detecting the light extracted through the interface is variable.
図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の実施形態による試料の光抽出性能の評価方法及び装置の具体例を説明する図であり、図４（ａ）は、本発明の実施形態による試料の光抽出性能の評価装置の具体例を説明する図であり、図４（ｂ）は、本発明の実施形態による試料の光抽出性能の評価方法の具体例を説明する図であり、図４（ｃ）は、試料によって抽出される光（抽出光）の具体例を説明する図である。 4 (a), 4 (b) and 4 (c) are diagrams for explaining a specific example of a method and apparatus for evaluating the light extraction performance of a sample according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) is a diagram illustrating the present invention. FIG. 4B is a diagram for explaining a specific example of the sample light extraction performance evaluation apparatus according to the embodiment, and FIG. 4B is a diagram for explaining a specific example of the sample light extraction performance evaluation method according to the embodiment of the present invention. FIG. 4C is a diagram illustrating a specific example of light (extracted light) extracted by a sample.
図４（ａ）に示すように、本発明の実施形態による試料の光抽出性能の評価装置は、例えば、第二の媒質としての１．０の屈折率を備えた空気（図示せず）中に、レーザー光源１０、ピンホールの絞り２０、ビームエキスパンダー３０及びミラー４０を含む光照射手段としての光照射光学系、第一の媒質としての約１．５の屈折率を備えた均一なガラスからなるプリズム５０、並びに光検出手段としてのデジタルカメラ６０を有する。なお、屈折率は、室温（２５℃）及びｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）における値である。レーザー光源１０は、例えば、６３３ｎｍの波長を備えた赤色のレーザービームのような可視光のレーザー光を放出する。放出された可視光のレーザー光を、ピンホールの絞り２０を通過させることによって、放出された可視光のレーザー光のうち平行光成分を、絞り２０を通じてビームエキスパンダー３０に入射させる。可視光のレーザー光の平行光成分におけるビーム径は、ビームエキスパンダー３０によって拡大されて、拡大したビーム径を備えたレーザービームを、ミラー４０へ照射する。ミラー４０は、ミラー４０へ照射される光を、デジタルカメラ６０と対向するプリズム５０の表面に向かって反射させる。ここで、ミラー４０は、デジタルカメラ６０と対向するプリズム５０の表面の法線に対して、空気及びプリズムの屈折率から定められる臨界角ｓｉｎ−１（１／１．５）＝約４２°よりも大きい入射角で、光を反射させる。デジタルカメラ６０は、プリズム５０側からプリズム５０の表面を通じて空気側に抽出される光を空気側で検出し、例えば、デジタルカメラ６０と対向するプリズム５０の表面の法線に沿った方向（天頂角方向）に配置される。
As shown in FIG. 4A, the sample light extraction performance evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention is, for example, in air (not shown) having a refractive index of 1.0 as the second medium. Further, a light irradiation optical system as a light irradiation means including a
ここで、図４（ｂ）に示すように、デジタルカメラ６０と対向するプリズム５０の表面上に、例えば、試料としての粉末試料７０を固定して配置する。そして、レーザー光源１０から可視光のレーザー光を放出させ、拡大したビーム径を備えたレーザービームを、デジタルカメラ６０と対向すると共に粉末試料７０を配置したプリズム５０の表面に、プリズム５０の内側から照射する。デジタルカメラ６０と対向すると共に粉末試料７０を配置したプリズム５０の表面に照射するレーザービームの入射角は、デジタルカメラ６０と対向するプリズム５０の表面の法線に対して臨界角（約４２）度よりも大きい（例えば、６０°）。このとき、図４（ｂ）に示すように、デジタルカメラ６０と対向すると共に粉末試料７０を配置したプリズム５０の表面に照射するレーザービームの大部分は、全反射によって反射されるが、図４（ｃ）に示すように、照射されたレーザービームの一部は、粉末試料７０の存在によって、プリズム５０側からプリズム５０の表面を通じて空気側へ、抽出光８０として抽出される。すなわち、デジタルカメラ６０と対向すると共に粉末試料７０を配置したプリズム５０の表面において、粉末試料７０が配置された領域から、照射されたレーザービームの一部が、プリズム５０側からプリズム５０の表面を通じて空気側へ、抽出光８０として抽出される。そして、プリズム５０側からプリズム５０の表面を通じて空気側へ抽出された抽出光８０を、デジタルカメラ６０を用いて検出し、プリズムから空気へ光を抽出する粉末試料の性能を評価することができる。
Here, as shown in FIG. 4B, for example, a
本発明の実施形態の第一の態様及び第二の態様によれば、試料による第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法及び装置を提供することができる。また、上記の試料の光抽出性能の評価方法及び装置は、簡便性、再現性、及び定量性に優れており、高い汎用性を有する。例えば、皮膚に浸透した光に関して皮膚から空気へ光を抽出する皮膚用外剤の性能、及び塗料が塗布される基材に浸透した光に関して基材から空気へ光を抽出する塗料の性能などを評価することができる。 According to the first aspect and the second aspect of the embodiment of the present invention, there is provided a sample light extraction performance evaluation method and apparatus for evaluating the performance of extracting light from a first medium to a second medium. Can be provided. Moreover, the light extraction performance evaluation method and apparatus described above are excellent in simplicity, reproducibility, and quantification, and have high versatility. For example, the performance of a skin external agent that extracts light from the skin to the air with respect to light that has penetrated the skin, and the performance of a paint that extracts light from the base material to the air with respect to the light that has penetrated the base material to which the paint is applied Can be evaluated.
本発明の実施形態の第一の態様である試料の光抽出性能の評価方法又は本発明の実施形態の第二の態様である試料の光抽出性能の評価装置において、好ましくは、第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、第二の媒質は、空気又は真空である。すなわち、ヒトの皮膚が、水和する場合には、皮膚の屈折率は、比較的小さく、ヒトの皮膚が、乾燥している場合には、皮膚の屈折率は、比較的大きい。よって、ヒトの皮膚の屈折率は、周囲の湿度にも依存して変動し、おおよそ、１．３３以上１．６０以下である。一方、空気又は真空の屈折率は、１．００である。ヒトの皮膚の屈折率は、おおよそ、１．３３以上１．６０以下であるため、第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、第二の媒質は、空気又は真空であるときには、ヒトの皮膚から空気又は真空へ光を抽出する試料の性能を評価することができる。すなわち、試料をヒトの皮膚の表面に位置させるとき、ヒトの皮膚の内部に浸透した光に関して、ヒトの皮膚から空気又は真空へ光を抽出する試料の性能を評価することができ、ヒトの皮膚から空気又は真空へ光を有効に抽出することができる材料（素材、製剤）を効率的に選択することができる。ここで、１．３３以上１．６０以下である皮膚の屈折率の値及び１．００である空気又は真空の屈折率は、室温である２５℃及びｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）における値である。 In the evaluation method of the light extraction performance of the sample which is the first aspect of the embodiment of the present invention or the evaluation apparatus of the light extraction performance of the sample which is the second aspect of the embodiment of the present invention, preferably the first refraction The rate is not less than 1.33 and not more than 1.60, and the second medium is air or vacuum. That is, when the human skin is hydrated, the refractive index of the skin is relatively small, and when the human skin is dry, the refractive index of the skin is relatively large. Therefore, the refractive index of human skin varies depending on the ambient humidity, and is approximately 1.33 to 1.60. On the other hand, the refractive index of air or vacuum is 1.00. Since the refractive index of human skin is approximately 1.33 to 1.60, the first refractive index is 1.33 to 1.60, and the second medium is air or vacuum. In some cases, the ability of a sample to extract light from human skin into air or vacuum can be evaluated. That is, when the sample is positioned on the surface of human skin, the ability of the sample to extract light from human skin to air or vacuum can be evaluated with respect to the light penetrating into the human skin. It is possible to efficiently select materials (raw materials, preparations) from which light can be extracted effectively from air to air or vacuum. Here, the refractive index value of the skin that is 1.33 or more and 1.60 or less and the refractive index of air or vacuum that is 1.00 are values at room temperature of 25 ° C. and the wavelength of the d-line (587.56 nm). It is.
なお、界面を通じて抽出される光を検出する手段の位置は、皮膚が、通常、皮膚の表面に沿った方向から観察されることは少ないので、第一の媒質及び第二の媒質の間における界面の法線方向又はその界面の法線方向から±７５°以内の角度に、界面を通じて抽出される光を検出する手段を位置させることが好ましい。 The position of the means for detecting the light extracted through the interface is that the skin is usually not observed from the direction along the surface of the skin, so the interface between the first medium and the second medium. Preferably, the means for detecting the light extracted through the interface is positioned at an angle within ± 75 ° from the normal direction of the interface or the normal direction of the interface.
本発明の実施形態の第一の態様である試料の光抽出性能の評価方法又は本発明の実施形態の第二の態様である試料の光抽出性能の評価装置において、好ましくは、試料は、化粧料又は化粧料用素材である。 In the evaluation method of the light extraction performance of the sample which is the first aspect of the embodiment of the present invention or the evaluation apparatus of the light extraction performance of the sample which is the second aspect of the embodiment of the present invention, preferably, the sample is a makeup It is a material for cosmetics or cosmetics.
試料が、化粧料又は化粧料用素材である場合には、第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する化粧料又は化粧料用素材の性能を評価することができる。特に、第一の媒質が皮膚であり、第二の媒質が空気である場合には、皮膚に浸透した光に関して、皮膚から皮膚の表面を通じて皮膚の外側へ光を抽出する化粧料又は化粧料用素材の性能を評価することができる。すなわち、皮膚へ浸透した光を皮膚の外側へ効率的に抽出することによって、美しい皮膚又は化粧肌の質感を提供する化粧料又は化粧料用素材の性能を評価し、美しい皮膚又は化粧肌の質感を提供する化粧料又は化粧料用素材を選択することができる。例えば、化粧料又は化粧料用素材が、皮膚へ浸透した光を皮膚の外側へ効率的に抽出することができる場合には、その化粧料又は化粧料用素材は、皮膚に透明感及び明るさ与えることができる。反対に、化粧料又は化粧料用素材が、皮膚へ浸透した光を皮膚の外側へ効率的に抽出することができない場合には、その化粧料又は化粧料用素材は、皮膚にマット感を与えることができる。化粧料及び化粧料用素材の状態は、特に限定されず、液体状、クリーム状、ペースト状、粉末状、固形のいずれであってもよい。化粧料及び化粧料用素材の種類も特に限定されず、化粧料としては、例えば、乳液、クリーム、及びローションなどの基礎化粧品、並びにファンデーションなどのメーキャップ化粧品などが挙げられ、化粧料用素材としては、例えば、顔料、色剤などが挙げられる。 When the sample is a cosmetic or a cosmetic material, the performance of the cosmetic or the cosmetic material that extracts light from the first medium to the second medium can be evaluated. In particular, when the first medium is skin and the second medium is air, for light that has penetrated the skin, cosmetics or cosmetics that extract light from the skin to the outside of the skin through the surface of the skin The performance of the material can be evaluated. That is, by efficiently extracting the light penetrating into the skin to the outside of the skin, the performance of the cosmetic or cosmetic material that provides a beautiful skin or makeup skin texture is evaluated, and the beautiful skin or makeup skin texture Can be selected. For example, when the cosmetic or the cosmetic material can efficiently extract the light penetrating the skin to the outside of the skin, the cosmetic or the cosmetic material is transparent and bright on the skin. Can be given. On the contrary, when the cosmetic or the cosmetic material cannot efficiently extract the light penetrating the skin to the outside of the skin, the cosmetic or the cosmetic material gives the skin a matte feeling. be able to. The state of the cosmetic and the cosmetic material is not particularly limited, and may be any of liquid, cream, paste, powder, and solid. The types of cosmetics and cosmetic materials are not particularly limited, and examples of cosmetics include basic cosmetics such as emulsions, creams, and lotions, and makeup cosmetics such as foundations. Examples thereof include pigments and colorants.
次に、本発明の実施形態の第三の態様は、第一の屈折率を備えた第一の媒質及び第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質の間における界面の第二の媒質側に位置させることによって、第一の媒質側から第一の屈折率及び第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で界面に入射する光の少なくとも一部を、第一の媒質から第二の媒質へ抽出することができることを特徴とする光抽出材料である。 Next, a third aspect of the embodiment of the present invention provides a gap between the first medium having the first refractive index and the second medium having the second refractive index smaller than the first refractive index. By positioning on the second medium side of the interface, at least part of the light incident on the interface at an incident angle greater than the critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index from the first medium side Can be extracted from the first medium to the second medium.
また、本発明の実施形態の第四の態様は、本発明の実施形態の第三の態様である光抽出材料を第一の媒質及び第二の媒質の間における界面の第二の媒質側に位置させて、第一の媒質側から臨界角よりも大きい入射角で界面に入射する光の少なくとも一部を、第一の媒質から第二の媒質へ抽出することを特徴とする光抽出方法である。 The fourth aspect of the embodiment of the present invention is the light extraction material according to the third aspect of the embodiment of the present invention on the second medium side of the interface between the first medium and the second medium. A light extraction method characterized in that at least a part of the light incident on the interface at an incident angle larger than the critical angle from the first medium side is extracted from the first medium to the second medium. is there.
本発明の発明者が、第一の媒質側から第一の屈折率及び第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で界面に入射する光の少なくとも一部を、第一の媒質から第二の媒質へ抽出することができる光抽出材料について検討した結果、発明者は、光の少なくとも一部を、第一の媒質から第二の媒質へ抽出することができる性能は、光抽出材料の種類によって大きく異なることを見出した。光抽出材料は、好ましくは、第一の媒質の第一の屈折率及び第二の媒質の第二の屈折率の両方よりも高い屈折率を有する材料であり、光抽出材料の屈折率は、高いことが好ましい傾向がある。よって、光抽出材料が結晶である場合には、比較的高い屈折率を備えた比較的高い密度を備えた結晶系の材料であることが好ましい傾向がある。 The inventor of the present invention transmits at least part of light incident on the interface from the first medium side at an incident angle larger than a critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index from the first medium side. As a result of studying the light extraction material that can be extracted to the second medium, the inventor has the ability to extract at least a part of the light from the first medium to the second medium. It was found that it varies greatly depending on the type. The light extraction material is preferably a material having a higher refractive index than both the first refractive index of the first medium and the second refractive index of the second medium, and the refractive index of the light extraction material is: High tends to be preferred. Therefore, when the light extraction material is a crystal, it tends to be preferable to be a crystalline material having a relatively high density and a relatively high refractive index.
また、本発明の実施形態の第三の態様である光抽出材料又は本発明の実施形態の第四の態様である光抽出方法において、好ましくは、第一の媒質は、皮膚であり、第二の媒質は、空気又は真空である。さらに、本発明の実施形態の第三の態様である光抽出材料又は本発明の実施形態の第四の態様である光抽出方法において、好ましくは、光抽出材料は、化粧料又は化粧料用素材である。例えば、皮膚に浸透した光に関して、皮膚の内側から皮膚の表面を通じて皮膚の外側へ光を抽出することができる光抽出材料については、光抽出材料の屈折率は、好ましくは、１．９以上であり、より好ましくは、２．５以上であり、さらに好ましくは２．７以上である。より具体的には、光抽出材料としては、酸化チタン及び酸化亜鉛などが挙げられ、好ましくは、酸化チタンの粉末などが挙げられる。 In the light extraction material according to the third aspect of the embodiment of the present invention or the light extraction method according to the fourth aspect of the embodiment of the present invention, preferably, the first medium is skin, and the second The medium is air or vacuum. Furthermore, in the light extraction material that is the third aspect of the embodiment of the present invention or the light extraction method that is the fourth aspect of the embodiment of the present invention, the light extraction material is preferably a cosmetic or a cosmetic material. It is. For example, with respect to light that has penetrated the skin, for a light extraction material that can extract light from the inside of the skin through the surface of the skin to the outside of the skin, the refractive index of the light extraction material is preferably 1.9 or more Yes, more preferably 2.5 or more, and even more preferably 2.7 or more. More specifically, examples of the light extraction material include titanium oxide and zinc oxide, and preferred examples include titanium oxide powder.
図４に示すような試料の光抽出性能の評価装置を用いて、試料の光抽出性能を評価した。すなわち、本実施例で使用した試料の光抽出性能の評価装置は、空気中に、６３２．８ｎｍの波長を備えた赤色のＨｅ−Ｎｅレーザー、ピンホール、ビームエキスパンダー、ミラー、１．４６の屈折率を備えた均一なガラス（ＢＫ７）からなるプリズム、及びデジタルカメラを有する。なお、屈折率は、室温（２５℃）及びｄ線の波長における値である。Ｈｅ−Ｎｅレーザーから放出された６３２．８ｎｍの波長を備えたレーザービームから、ピンホール及びビームエキスパンダーを通じて、３０ｍｍのビーム径を備えた平行光束を得て、ミラーを使用して、試料を位置させるプリズムの表面の法線に対して臨界角よりも大きい６０°の入射角で、試料を位置させるプリズムの表面に平行光束を入射させた。デジタルカメラは、試料を位置させるプリズムの表面に対向するように（天頂角方向に）設けられ、試料によってプリズムの表面から抽出される光を、試料を位置させるプリズムの表面の法線方向から撮影した。デジタルカメラで撮影した試料によって抽出された光の画像は、白黒変換され、その白黒変換された画像の明度を２５６段階の数値によって評価した。なお、プリズムの表面は、予め洗浄された面である。 The light extraction performance of the sample was evaluated using an apparatus for evaluating the light extraction performance of the sample as shown in FIG. That is, the evaluation device for the light extraction performance of the sample used in this example is a red He—Ne laser having a wavelength of 632.8 nm, a pinhole, a beam expander, a mirror, and a refractive index of 1.46. It has a prism made of uniform glass (BK7) with a ratio and a digital camera. The refractive index is a value at room temperature (25 ° C.) and at the wavelength of the d-line. A parallel light beam with a beam diameter of 30 mm is obtained from a laser beam with a wavelength of 632.8 nm emitted from a He-Ne laser through a pinhole and a beam expander, and a sample is positioned using a mirror. A parallel light beam was incident on the surface of the prism on which the sample was positioned at an incident angle of 60 °, which is larger than the critical angle with respect to the normal of the surface of the prism. The digital camera is provided to face the surface of the prism where the sample is located (in the direction of the zenith angle), and the light extracted from the surface of the prism by the sample is photographed from the normal direction of the surface of the prism where the sample is located did. The light image extracted by the sample photographed with the digital camera was subjected to black and white conversion, and the brightness of the black and white converted image was evaluated based on 256 numerical values. Note that the surface of the prism is a previously cleaned surface.
試料としては、表１に示す化粧料用素材である粉末試料を用いた。 As a sample, a powder sample which is a cosmetic material shown in Table 1 was used.
まず、粉末試料を、５．０重量％の濃度でアセトンに分散させ、懸濁液を調製した。その懸濁液に、超音波発生装置を用いて、超音波を発生させ、粉末粒子を、アセトン中で十分に分散させた。そして、アセトン中の粉末粒子が沈殿する前に、直ちに、得られた懸濁液の一定量（２０μｌ）を、デジタルカメラと対向するプリズムの表面に滴下した。滴下した懸濁液を、３０秒で完全に乾燥させた。これにより、デジタルカメラで観察することができる程度の（略円形の）広がりを備えた粉末粒子を、プリズムの表面に付着させることができた。 First, a powder sample was dispersed in acetone at a concentration of 5.0% by weight to prepare a suspension. Ultrasonic waves were generated in the suspension using an ultrasonic generator, and the powder particles were sufficiently dispersed in acetone. Then, before the powder particles in acetone were precipitated, a fixed amount (20 μl) of the obtained suspension was immediately dropped onto the surface of the prism facing the digital camera. The dropped suspension was completely dried in 30 seconds. As a result, powder particles having an extent (substantially circular) that can be observed with a digital camera could be adhered to the surface of the prism.
表１に示す所定の濃度の懸濁液から得られた粉末試料について、プリズムの表面で全反射される光に関する、プリズムの表面を通じて粉末試料によって抽出された光の明度を評価し、表１に示す結果を得た。また、プリズムの表面を通じて粉末試料によって抽出された光は、目視することが可能な明度を有していた。なお、表１に示す屈折率は、ｄ線に対する屈折率である。 For the powder sample obtained from the suspension of the predetermined concentration shown in Table 1, the brightness of the light extracted by the powder sample through the prism surface with respect to the light totally reflected on the prism surface was evaluated. The results shown are obtained. Moreover, the light extracted by the powder sample through the surface of the prism had lightness that can be visually observed. In addition, the refractive index shown in Table 1 is a refractive index with respect to d line | wire.
表１に示す結果より、粉末試料を位置させたプリズムの表面の法線方向において、その表面に臨界角より大きい角度で入射する光を、表面から効率的に抽出することができる材料は、高い屈折率を有する粉末の材料であり、具体的には、酸化チタン及び微細亜鉛華が挙げられる。 From the results shown in Table 1, a material that can efficiently extract light incident on the surface at an angle larger than the critical angle in the normal direction of the surface of the prism on which the powder sample is located is high. It is a powder material having a refractive index, and specifically includes titanium oxide and fine zinc white.
粉末試料として、表２に示す組成を有する、顔料級酸化チタンを含む化粧品製剤のおしろいを、アセトン中のおしろいの濃度を５重量％とした以外には、実施例１と同じ条件で測定したところ、２８の明度（２５６段階表示）の値を得た。 As a powder sample, a cosmetic preparation having pigment grade titanium oxide having the composition shown in Table 2 was measured under the same conditions as in Example 1 except that the concentration of the cosmetic preparation in acetone was 5% by weight. , 28 brightness values (256-level display) were obtained.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、これら本発明の実施の形態及び実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更又は変形することができる。 Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and these embodiments and examples of the present invention are not limited thereto. Can be changed or modified without departing from the spirit and scope of the present invention.
本発明の実施形態を試料の光抽出性能の評価方法及び装置並びに光抽出材料及び方法に適用することができることがある。 The embodiment of the present invention may be applied to a light extraction performance evaluation method and apparatus and a light extraction material and method for a sample.
特に、本発明の実施形態は、試料による第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法及び装置に適用することができるものであることがある。 In particular, the embodiment of the present invention can be applied to a method and an apparatus for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from the first medium to the second medium. is there.
また、本発明の実施形態は、第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出することができる光抽出材料及び第一の媒質から第二の媒質へ光を抽出する光抽出方法に適用することができるものであることがある。 The embodiment of the present invention is applied to a light extraction material capable of extracting light from a first medium to a second medium and a light extraction method for extracting light from the first medium to the second medium. There are things that can be done.
１０ レーザー光源
２０ 絞り
３０ ビームエキスパンダー
４０ ミラー
５０ プリズム
６０ デジタルカメラ
７０ 粉末試料
８０ 抽出光
DESCRIPTION OF
Claims (6)
レーザー光源から放出されるレーザービームの径を拡大すると共に、該第一の媒質側から該試料に向かって該第一の屈折率及び該第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で前記拡大がなされた前記レーザービームの光を照射すること、及び、
該第一の媒質側から該界面を通じて該第二の媒質側に抽出される光を該第二の媒質側から検出すること
を含む、
該試料による該第一の媒質から該第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価方法において、
前記第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、
前記第二の媒質は、空気又は真空であると共に、
前記試料は、化粧料又は化粧料用素材である
ことを特徴とする、試料の光抽出性能の評価方法。 The sample is positioned on the second medium side of the interface between the first medium having the first refractive index and the second medium having the second refractive index smaller than the first refractive index. thing,
While expanding the diameter of the laser beam emitted from the laser light source, the incident angle is larger than the critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index from the first medium side toward the sample. Irradiating the expanded laser beam with light, and
Detecting light extracted from the first medium side to the second medium side through the interface from the second medium side.
including,
In the method for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from the first medium to the second medium by the sample,
The first refractive index is 1.33 or more and 1.60 or less,
The second medium is air or vacuum;
The said sample is cosmetics or the raw material for cosmetics, The evaluation method of the light extraction performance of a sample characterized by the above-mentioned.
前記レーザー光源は、Ｈｅ−Ｎｅレーザーであることを特徴とする、試料の光抽出性能の評価方法。 In the evaluation method of the light extraction performance of the sample according to claim 1,
The method for evaluating light extraction performance of a sample, wherein the laser light source is a He-Ne laser.
前記化粧料又は化粧用素材は、酸化チタン又は酸化亜鉛を含むことを特徴とする、試料の光抽出性能の評価方法。The method for evaluating light extraction performance of a sample, wherein the cosmetic material or cosmetic material contains titanium oxide or zinc oxide.
該第一の屈折率よりも小さい第二の屈折率を備えた第二の媒質、
レーザー光源から放出されるレーザービームの径を拡大すると共に、該第一の媒質及び該第二の媒質の間における界面の該第二の媒質側に位置させられる試料に向かって、該第一の媒質側から、該第一の屈折率及び該第二の屈折率によって定まる臨界角よりも大きい入射角で前記拡大がなされた前記レーザービームの光を照射する光照射手段、並びに、
該第一の媒質側から該界面を通じて該第二の媒質側に抽出される光を該第二の媒質側から検出する光検出手段
を含む、
該試料による該第一の媒質から該第二の媒質へ光を抽出する性能を評価する試料の光抽出性能の評価装置において、
前記第一の屈折率は、１．３３以上１．６０以下であり、
前記第二の媒質は、空気又は真空であると共に、
前記試料は、化粧料又は化粧料用素材である
ことを特徴とする、試料の光抽出性能の評価装置。 A first medium with a first refractive index,
A second medium having a second refractive index less than the first refractive index;
The diameter of the laser beam emitted from the laser light source is enlarged, and the first medium is directed toward the sample positioned on the second medium side of the interface between the first medium and the second medium. A light irradiation means for irradiating from the medium side the light of the laser beam expanded at an incident angle larger than a critical angle determined by the first refractive index and the second refractive index; and
Light detection means for detecting light extracted from the first medium side through the interface to the second medium side from the second medium side
including,
In the apparatus for evaluating the light extraction performance of a sample for evaluating the performance of extracting light from the first medium to the second medium by the sample,
The first refractive index is 1.33 or more and 1.60 or less,
The second medium is air or vacuum;
The said sample is cosmetics or the raw material for cosmetics, The evaluation apparatus of the light extraction performance of a sample characterized by the above-mentioned.
前記レーザー光源は、Ｈｅ−Ｎｅレーザーであることを特徴とする、試料の光抽出性能の評価装置。 In the evaluation apparatus of the light extraction performance of the sample according to claim 4,
The apparatus for evaluating the light extraction performance of a sample, wherein the laser light source is a He-Ne laser.
前記化粧料又は化粧用素材は、酸化チタン又は酸化亜鉛を含むことを特徴とする、試料の光抽出性能の評価装置。The apparatus for evaluating light extraction performance of a sample, wherein the cosmetic material or cosmetic material contains titanium oxide or zinc oxide.
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