JPH07198492A - 非不透明物質の内部の色を決定する色度測定ヘッドおよびその色度測定方法 - Google Patents

非不透明物質の内部の色を決定する色度測定ヘッドおよびその色度測定方法

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JPH07198492A
JPH07198492A JP6293566A JP29356694A JPH07198492A JP H07198492 A JPH07198492 A JP H07198492A JP 6293566 A JP6293566 A JP 6293566A JP 29356694 A JP29356694 A JP 29356694A JP H07198492 A JPH07198492 A JP H07198492A
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head
opaque
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wall
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JP6293566A
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Laurence Caisey
ケジー ロレンス
Daniel Bauer
ボエ ダニエル
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LOreal SA
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非不透明物質の内部の色彩を決定することで
視覚的外観の異なる二つの非不透明物質を区別し得、物
質表面の輝度要素ではなく内部色要素を考慮に入れた測
定を可能とする、設計が単純で低コストの色度測定ヘッ
ドを提供する。 【構成】 物質に入射し物質によって反射された光を受
光する光学系５から不透明な壁４によって分離された、
調べようとする物質の表面に対して光を放射する光学系
３を有する、非不透明物質２の内部色、特に人の皮膚の
内部色を決定するための色度測定ヘッド１。調べようと
する物質の方に向けられたヘッド１の外表面Ａは、連続
的であり、物質２の表面Ｂに直接あてられるかまたは光
学的ウェッティングによって物質２の表面Ｂに適合する
ように調節される。このアセンブリは、受光部５によっ
て受光された光Ｒは物質２の内部から入来するが、物質
の表面によって反射された可能性のある光、または、発
光部からの直接の光は、不透明な分離壁４があるために
受光部５に到達し得ないように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、不透明な物質の内部の
色、特に、人間の皮膚の内部の色を決定するための色度
測定ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、物質の外見は、本質的に物質
表面の反射特性を調べることを可能にする光学測定装置
によって評価されてきた。
【０００３】例えば、追加特許公開明細書第２，６５
０，８９０Ａ２号は、表面の輝度の測定を目的とする光
学装置に関する。この比較的複雑な装置は、偏光フィル
ターおよび検出フィルターを有しており、測定は、内部
の色要素を除去することにより行われる。
【０００４】この種の光学装置では、調べようとする物
質の表面からの光束が特別に処理される。したがって、
これらの光学装置は不透明な表面を調べるのに非常に都
合が良い。
【０００５】しかし、自然物や人工物には、光学的見地
から見て複雑な物質から成る物体がある。それは、それ
らの物体が程度の差こそあれ、透明、選択的光吸収性、
光散乱性および不均質などの性格を同時に有するからで
ある。
【０００６】そのような不透明ではない物質の場合、従
来の光学測定装置によって得られる情報では、適切に分
類され得ない。特に、これら従来の測定装置は、非常に
視覚的外観の異なる二つの非不透明物質から全く同じ情
報を得る恐れがあり、二つの物質に対する区別をつけら
れない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、非不透明物
質内部の色を決定し得る色度測定ヘッドを提供するこ
と、特に、従来の色度測定装置では全く違いが認められ
ないような視覚的外観の異なる二つの非不透明物質を区
別することを目的とする。
【０００８】本発明はさらに、測定しようとする表面の
輝度要素ではなく内部色要素を本質的に考慮に入れた測
定を可能とする、単純な設計の低コストの色度測定ヘッ
ドを提供することを目的とする。
【０００９】本発明によれば、非不透明物質の内部の
色、特に人間の皮膚の内側の色を決定するための色度測
定ヘッドは、物質に入射し反射された光を受光する光学
系から不透明な壁によって分離された、調べようとする
物質の表面に対して光を放射する光学系を有し、調べよ
うとする物質の方に向けられたヘッド外表面は連続的で
あり、かつ、物質表面に直接あてるかまたは光学的ウェ
ティングにより物質表面に適合するよう調節されてお
り、またヘッドは、非不透明物質にあてられて物質内部
の色の測定が可能になるように、従来の表面色測定を可
能にする突出位置と、不透明外壁の端部がヘッド端部の
連続的表面上に位置するような引き込み位置と、の間で
スライドする不透明外壁を有する。
【００１０】この色度測定ヘッドでは、受光部によって
受光される光は物質内部から発生しており、他方、物質
の表面からの反射光または発光部からの直接の光は、不
透明な分離壁があるために、受光部に到達し得ない。
【００１１】この光学ヘッドが不透明な表面上に配置さ
れた場合、もし真っ白な表面であったとしても、発光部
からの光は検出部には全く伝達されない。これは、測定
ヘッドが完全に透明な物質上に配置された場合も同様で
ある。
【００１２】この測定ヘッドは、物質、特に皮膚に入射
し検出部まで戻る光の量を、調べようとする物質によっ
て形成される「光学的導体」に基づいて決定することを
可能にする。これにより、物質の「内部色」を評価する
こと、特に、「不透明で分厚い肌」を「透明な肌」から
区別することが可能になる。
【００１３】この光学ヘッドは、好ましくは、該ヘッド
を外部の迷い光から保護するための不透明な壁で包囲さ
れる。
【００１４】この光学ヘッドは円筒、好ましくは軸対称
の形状を有し得る。発光部と受光部は同軸上に設けら
れ、該不透明な同軸円筒壁で互いに隔てられる。不透明
な外壁がアセンブリを包囲する。
【００１５】発光部は、光源、特に環状フラッシュラン
プの前に置かれた拡散ガラスに補助されて平行光または
拡散光を発するように設計され得る。
【００１６】同様に、検出部は多方向性検出またはコリ
メート検出を行なってもよい。
【００１７】発光部および／もしくは検出部は、一端が
ヘッドの外側表面上に配置され、物質にあてるよう意図
された光ファイバーを有してもよい。
【００１８】コリメート検出は、集光レンズとレンズの
焦点に配置された絞りとを有するコリメート光学系、ま
たは、光ファイバーを有する選択的検出系によって行わ
れ得る。
【００１９】多方向性検出は、調べようとする物質のゾ
ーン上に配置されるよう意図された開口を有する積分球
体（integration sphere）、および、該積分球体の表面
上に設けられた検出セルによって行われ得る。
【００２０】検出系は、三色セル、分光光度計または単
なる光度計から構成され得る。
【００２１】本発明はまた、非不透明な物質の内部の色
を決定するための方法に関し、物質の表面に適合する表
面を有する色度測定光学ヘッドがこの物質にあてられ、
測定ヘッドは、不透明な壁によって受光部から隔てられ
た発光部を有することを特徴とする。
【００２２】上述の構成に加えて、本発明は、図面を参
照して後述される、発明の範囲を限定しない実施例に関
連し、さらに詳細に説明されるその他の構成をも有す
る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の色度測定ヘッド
は、非不透明物質の内部色、特に人の皮膚の内部色を決
定するためのものであって、調べようとする物質の表面
に対して光を放射するための、物質に入射し反射された
該光を受光する光学系（５０５）から不透明な壁（５０
４）によって分離された光学系（５０３）を有し、調べ
ようとする該物質（２）の方に向けられたヘッド外表面
（Ａ）は、連続的であり、該物質の表面に直接あてるか
または光学的ウェッティングによって物質の表面に適合
するよう調節されていることを特徴とし、また該ヘッド
は、該非不透明物質にあてられることでこの物質の内部
色の測定を可能にするために、従来の表面色測定を可能
にする突出位置と、不透明壁（５０６）の端部が該ヘッ
ド端部の該連続的表面（Ａ）上に位置する引き込み位置
との間をスライドする不透明外壁（５０６）を有するこ
とを特徴とする。
【００２４】好ましくは、ヘッドは、外部迷い光から前
記ヘッドを保護する前記不透明壁（５０６）に包囲され
る。
【００２５】好ましくは、前記発光部（３ａ）が平行光
を発光できる。
【００２６】好ましくは、前記発光部（３ｂ、１０３）
が拡散光を発光する。
【００２７】好ましくは、前記検出部（４０５）が多方
向性検出を行う。
【００２８】好ましくは、前記受光部が積分球体（４０
５）を有する。
【００２９】好ましくは、前記検出部（２０５、３０
５）がコリメート検出を行う。
【００３０】好ましくは、前記ヘッドは、前記検出部
（３０５）の水準面に設けられた、前記ヘッド（３０
１）の前記物質にあてられる面（Ａ）にその前面が位置
する集束レンズ（８）と、中心部に開口（１０）を設け
た、該レンズ（８）の焦点位置に配置されたスクリーン
（９）と、該開口（１０）の背後に設けられた検出セル
（１１）とを有するコリメート系（Ｃ）を備える。
【００３１】本発明の非不透明物質の内部色を決定する
方法は、色度測定ヘッド（１、１０１、２０１、３０
１、４０１、５０１）の該物質の表面に適合する表面
（Ａ）が該物質にあてられ、該測定ヘッドは、不透明壁
（４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４）によ
って受光部（５、１０５、２０５、３０５、４０５、５
０５）から隔てられた発光部（３、１０３、２０３、３
０３、４０３および５０３）を有する。
【００３２】
【作用】本発明の色度測定ヘッド１は、非不透明物質２
の内部色、特に人の皮膚の内部色を決定するためのもの
であって、物質に入射し物質によって反射された光を受
光する光学系５から不透明な壁４によって分離された、
調べようとする物質の表面に対して光を放射する光学系
３を有する。調べようとする物質の方に向けられたヘッ
ド１の外表面Ａは、連続的であり、物質２の表面Ｂに直
接あてられるかまたは光学的ウェッティングによって物
質２の表面Ｂに適合するように調節される。従って、受
光部５によって受光された光Ｒは物質２の内部から入来
するが、物質の表面によって反射された可能性のある
光、または、発光部からの直接の光は、不透明な分離壁
４があるために受光部５に到達し得ない。
【００３３】
【実施例】図１は、非不透明物質２、特に人間の肌の内
部の色を決定するための色度測定ヘッド１の一部分を示
す。このヘッド１は、調べようとする物質２に向かって
光を放射する光学系３を有する。この光学系３は、不透
明壁４によって受光光学系５から隔てられている。
【００３４】本実施例では、ヘッド１は、垂直軸Ｘの周
りに一回転して得られる円筒形を有する。発光系３は環
状形で、受光部５がヘッド１の軸に沿って設けられてい
る。不透明な外壁６もまた円筒形であり、環状受光部３
およびヘッドアセンブリを包囲している。
【００３５】発光部３は環状の光源であり、図１には示
されていないが、図５に示される後述の光源Ｓに類似す
る。光源と、物質２に接するヘッド１端部との間の空間
は、光を導き、平行光または拡散光を放射し得る。
【００３６】とりわけ、発光部３の環状空間は、リング
状の光ファイバーを有し得る。図３は、光ファイバー平
行光発光部３ａを示す。
【００３７】拡散光を発する発光部３ｂ（図４）を、例
えば、拡散ガラス７の補助で使用することも可能であ
る。拡散ガラス７は、調べようとする物質の方に向けら
れた発光部３ｂの端部に配置される。
【００３８】検出部５は、図６および７に関連して後述
するような平行光におけるコリメート検出、または多方
向性検出を行い得る。検出部５は後述の図７の素子１１
に類似した、図１に示されていない光検出部材を有す
る。
【００３９】調べようとする物質２の方に向けられたヘ
ッド１の外部表面Ａは、連続的な面であり、前記表面Ｂ
に直接あてるか、油滴または同等の手段を介在させるこ
とにより、物質の表面に適合するよう調整されている。
【００４０】本実施例では、ヘッド１の端面Ａは平面で
軸Ｘに直交する。明らかにこの端面Ａは、調べようとす
る物質の表面に応じて、湾曲、凹状、凸状であり得る。
発光部３、不透明壁４、受光部５および外壁６の端面は
全て同一平面内にあるので、図１に示すようにヘッド１
を表面Ｂにあてるとき、発光部３からの入射光Ｉは、壁
４に阻止されて受光部５に直接到達し得ない。受光部５
は、物質内に入射しこの物質により散乱および伝搬さ
れ、それによって「光学的導体」のタイプを規定する光
Ｒのみを集光する。
【００４１】その結果、検出部５によって集光された発
光光が物質２内に入射できる深さｈは、発光部と検出部
とを隔てる壁４の厚さｅを含むいくつかの要素によって
決定される。厚さｅが増加すると、一定の範囲内で、色
の評価対象に含まれる物質内の層の深さｈが増加する。
【００４２】実際には、物質の性質および調べようとす
る深さに応じて、不透明分離壁４の厚さは0.3mmから10m
m(0.3mm≦ｅ≦10mm)になる。
【００４３】言うまでもなく、物質２の比較的深い層を
調べるためには、発光系の水準面で光を十分に照射する
ことが必要である。
【００４４】図２に示されるような不透明なリングを形
成する外壁６は、外部迷い光からの保護を行う一方、物
質の照射面を限定する。
【００４５】また、これまでの説明から、発光部と検出
部の位置を入れ換えてもよいことは明らかであろう。そ
の場合、検出部は環状に形成され、発光部はヘッドの軸
Ｘに沿って設けられる。
【００４６】図５は、拡散発光を行う光学ヘッドを用い
た別の実施例１０１を示す。ヘッドと同軸上に設けられ
た環状フラッシュランプＳは、不透明な壁１０４と１０
６の間の空間に配置されている。拡散ガラス１０７は環
状リング形状を有し、ヘッド１の、調べる物質にあてよ
うとされる面に設けられる。
【００４７】図６は、検出部２０５が光ファイバーｆを
有する、ヘッド２０１を示す。光ファイバーｆの端部
は、調べる物質に直接あてられるように、ヘッド２０１
の表面Ａを含む平面内に配置される。その開口は、光フ
ァイバーｆに応じて可変になし得る。この光ファイバー
ｆを設けることにより、物質２の深部からの光をより重
要視するコリメート検出が可能になる。
【００４８】このコリメート検出は、図７に示されるよ
うに、光ファイバーではなくコリメート系Ｃの補助によ
っても実現し得る。この光学系Ｃは、検出部３０５の水
準面で、ヘッド３０１の調べる物質にあてようとする面
Ａに前面のある集束レンズ８を有する。カバー３０４
は、レンズ８の焦点距離とおなじ長さの円筒形を形成す
る。中央にアパーチャ１０を有し、レンズ８の焦点位置
に配置されたスクリーン９が、シリンダ３０４のレンズ
８から遠い方の端部に設けられる。光検出部材を有する
検出セル１１は、アパーチャ１０の背後に設けられ、平
行光を受光する。アパーチャ１０は、コリメートの特性
に釣り合った直径を有する。
【００４９】レンズ８を除くシリンダ３０４は、特定の
方向を志向しない集光を可能にする積分チャンバを構成
する。
【００５０】図８は、光学ヘッドの他の実施例４０１を
示す。この光学ヘッドは、検出部の水準面に設けられた
積分球体４０５による多方向性検出を行う。
【００５１】分離壁４０４は、内部に球形の空洞が作ら
れた一種の不透明なブロックから構成される。積分球形
４０５を構成する内表面は光を反射し得る。この表面
は、例えば白色である。調べようとする物質によって反
射された光が球形４０５に入射できるように、円形開口
Ｏがブロック４０４の底面に設けられる。この開口Ｏを
含む平面は、ヘッド４０１の端部の面Ａに一致する。
【００５２】球形４０５の表面で光を放出し、球形４０
５によって積分された光を集光するために、検出素子４
１１は、光検出セル、光検出セルに通じる光ファイバ
ー、または何らかの同等の手段によって構成される。
【００５３】図９は、「可変外形」を有する本発明によ
る光学測定ヘッドの変形例５０１を示す。不透明壁５０
４によって包囲された中心検出系５０５を再び図示す
る。発光部５０３は、軸方向長さが検出部５０３よりも
長いスライドする不透明壁５０６によって包囲される。
【００５４】図９に示される引込位置においては、外壁
５０６の下部端面は光ヘッド５０１の端面を含む平面Ａ
に配置される。図９に示される実施例では、その端面Ａ
が調べようとする物質にあてられたヘッド５０１によっ
て、非不透明物質の内部の色を決定することが可能にな
る。
【００５５】外壁５０６を下向きにスライドさせること
により、図１０に示されるように、発光系５０３および
検出系５０５の端面Ａは、物質にあてられる外壁５０６
の端面から引っ込められる。そのような構成では、本質
的に物質の表面色に関する従来のタイプの色度測定が行
われる。
【００５６】光源Ｓは可視光線、またはその他の領域、
例えば紫外線を扱い得る。
【００５７】本発明の光学ヘッドは、皮膚以外にも、石
鹸や固形石鹸、または林檎などの果物など、多種多様な
物質の内部色を決定するのに使用でき、特に、林檎の内
部に傷がないかどうか決定したり、プラスチックや歯な
どの不透明ではないが完全に透明でもない物質の決定を
行う目的で使用できる。
【００５８】受光系によって集光される光は従来の方
法、例えば下記の（Ｌ）、（ａ）、（ｂ）などの色度測
定システムによって分析される。
【００５９】（Ｌ）は、一般に明度と呼ばれ、白から黒
への定量化（輝度）を可能にする測定結果を示す。
【００６０】（ａ）は、非常に高い値で濃い赤の要素を
特徴づける測定値である。また、非常に低い値では濃い
緑の要素を特徴づける。
【００６１】（ｂ）は、非常に高い値で濃い黄色の要素
を特徴づける測定値である。また、非常に低い値では濃
い青の要素を特徴づける。
【００６２】検出系５によって集光された光を分析する
ために、本発明による測定ヘッドと共に従来の色度分析
手段を用いた。しかし、この色度分析手段によって得ら
れる三つの要素は、光ヘッドが変形されているので、従
来のシステムである上記（Ｌ）、（ａ）、（ｂ）に正確
に対応しない。そこで、本発明のヘッドで得られる三つ
の要素を表すために、Ｔ、α、βという記号を用いる。
【００６３】そして、非常に色白の肌と普通に色白の肌
の中間にある、視覚的外観の異なる二タイプの肌につい
て、測定を行った。
【００６４】これら二つの皮膚についての一度目の一連
の測定は、ＣＲ２００として言及される「ミノルタ」製
造の従来の色度計で行った。その結果を以下に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】この装置で得られる数値における絶対的不
確実性は、±０.３のオーダーであった。従って、これ
ら二つの外観の異なる皮膚を、従来の色度計で与えられ
た値によって区別することは不可能であると判明した。
【００６７】本発明による色度計では、下記の結果が得
られた。
【００６８】
【表２】
【００６９】これらの値から見れば、本発明による色度
計で二つの肌を区別することが可能であると思われる。
【００７０】
【発明の効果】このように、本発明によれば、非不透明
な物質を、物質表面に適合する表面を有し、不透明な壁
で受光部から隔てられた発光部を備えた色度測定ヘッド
にあてることにより、その内部色を決定することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】調べようとする非不透明な物質に対して用いら
れる本発明の色度測定光学ヘッドを示す垂直軸方向断面
図。
【図２】図１の線I〜IIに沿った断面図。
【図３】方向性のある光を発生させる発光部の概要を示
した断面図。
【図４】拡散光を発生させる発光部を示す断面図。
【図５】本発明の別の実施例による色度測定光学ヘッド
を示す垂直軸方向断面図。
【図６】光ファイバーを有する受光部の変形例を示す断
面図。
【図７】集光レンズによる補助でコリメート検出を行う
他の変形例を示す断面図。
【図８】検出部の水準面に積分球体を有する、色度測定
ヘッドの変形例を示す垂直軸方向断面図。
【図９】本発明の他の実施例による、スライド式不透明
外壁を有する光学ヘッドの引き込み位置にある状態を示
す断面図。
【図１０】図９と同様の他の実施例による、スライド式
不透明外壁を有する光学ヘッドの突出位置にある状態を
示す断面図。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 色度測
定ヘッド ２ 非不透明物質 ３、１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ 発光部 ３ａ 平行光発光部 ３ｂ 拡散光発光部 ４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４ 不透明
壁 ５、１０５、２０５、３０５、４０５、５０５ 受光部 ６、５０６ 不透明外壁 ７ 拡散ガラス

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非不透明物質の内部色、特に人の皮膚の
    内部色を決定するための色度測定ヘッドであって、調べ
    ようとする物質の表面に対して光を放射するための、物
    質に入射し反射された該光を受光する光学系（５０５）
    から不透明な壁（５０４）によって分離された光学系
    （５０３）を有し、調べようとする該物質（２）の方に
    向けられたヘッド外表面（Ａ）は、連続的であり、該物
    質の表面に直接あてるかまたは光学的ウェッティングに
    よって物質の表面に適合するよう調節されていることを
    特徴とし、また該ヘッドは、該非不透明物質にあてられ
    ることでこの物質の内部色の測定を可能にするために、
    従来の表面色測定を可能にする突出位置と、不透明壁
    （５０６）の端部が該ヘッド端部の該連続的表面（Ａ）
    上に位置する引き込み位置との間をスライドする不透明
    外壁（５０６）を有することを特徴とする、色度測定ヘ
    ッド。
  2. 【請求項２】 外部迷い光から前記ヘッドを保護する前
    記不透明壁（５０６）に包囲されている、請求項１に記
    載のヘッド。
  3. 【請求項３】 前記発光部（３ａ）が平行光を発光し得
    る、請求項１または２に記載のヘッド。
  4. 【請求項４】 前記発光部（３ｂ、１０３）が拡散光を
    発光する、請求項１または２に記載のヘッド。
  5. 【請求項５】 前記検出部（４０５）が多方向性検出を
    行う、請求項１〜４のいずれかの項に記載のヘッド。
  6. 【請求項６】 前記受光部が積分球体（４０５）を有す
    る、請求項５に記載のヘッド。
  7. 【請求項７】 前記検出部（２０５、３０５）がコリメ
    ート検出を行う、請求項１〜４のいずれかの項に記載の
    ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記検出部（３０５）の水準面に設けら
    れた、前記ヘッド（３０１）の前記物質にあてられる面
    （Ａ）にその前面が位置する集束レンズ（８）と、中心
    部に開口（１０）を設けた、該レンズ（８）の焦点位置
    に配置されたスクリーン（９）と、該開口（１０）の背
    後に設けられた検出セル（１１）とを有するコリメート
    系（Ｃ）を備えた、請求項７に記載のヘッド。
  9. 【請求項９】非不透明物質の内部色を決定する方法であ
    って、色度測定ヘッド（１、１０１、２０１、３０１、
    ４０１、５０１）の該物質の表面に適合する表面（Ａ）
    が該物質にあてがわれ、該測定ヘッドは、不透明壁
    （４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４）によ
    って受光部（５、１０５、２０５、３０５、４０５、５
    ０５）から隔てられた発光部（３、１０３、２０３、３
    ０３、４０３および５０３）を有する、方法。
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