JPH07323014A - 皮膚表面観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 皮膚にＳ偏光とＰ偏光を別個に入射させ、各
入射光に対する皮膚からの反射光もＳ偏光成分とＰ偏光
成分の双方を別個に受光し、皮膚表面を観察する場合の
観察操作を簡便化する皮膚表面観察装置を得る。 【構成】 皮膚表面観察装置が、皮膚表面にＳ偏光又は
Ｐ偏光を入射させることのできる照射手段、該照射手段
から皮膚に入射させた光の反射光を受光し、電圧の印加
により透過光の偏光方向が変わる液晶セル１０、該液晶
セル１０を透過した光を受光し、Ｓ偏光又はＰ偏光を透
過させる偏光フィルター１３、及び該偏光フィルター１
３を透過した偏光成分を受光する撮像装置１４を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の偏光特性を利用し
て、皮膚の小じわや毛穴等の表面反射光画像としみやそ
ばかす等の皮膚内部の反射光画像とを別個に得、それに
基づいて皮膚表面を解析評価するに際して好適な皮膚表
面観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】肌にファンデーション等の化粧を施して
所望の肌を得るためには、肌の質感（肌が観察者にどの
ように見えるかということ）と肌の物理的特性との対応
関係や、化粧の種類や量と化粧を施した肌の物理的特性
との対応関係を解析しておき、当該肌に施すべき化粧を
定めることが有効である。そのため、従来より、皮膚表
面の小じわや毛穴等の状態、あるいは皮膚内部のしみや
そばかす等の色むらといった皮膚表面状態を解析し評価
することが種々の方法でなされている。

【０００３】この場合の方法としては、単に皮膚を拡大
撮影し、その画像を基礎に皮膚表面状態を解析する方法
もあるが、この方法では小じわや毛穴等の皮膚表面状態
と、しみやそばかす等の皮膚内部状態とを分離して解析
し評価することができない。そのため、小じわや毛穴等
の状態をしみやそばかす等の色むらと別個に解析し評価
できるようにするために、偏光を利用する方法が提案さ
れている（特開平２−２０６４２６号公報等）。

【０００４】即ち、図７に示すように、皮膚Ｓに自然光
ＬI が入射すると、その一部は皮膚表面で反射し（表面
反射光ＬS ）、他は皮膚内部へ屈折し、散乱、吸収を繰
り返し、再度皮膚表面から出射する（内部反射光ＬD
）。この場合、表面反射光ＬSは皮膚表面の情報（凹凸
情報、屈折率）をもち、内部反射光ＬD は皮膚内部の情
報（肌の色、色むら）を有する。また、表面反射光ＬS
は、入射した自然光ＬIが所定の偏光面を有する場合
に、入射光ＬI と同じ偏光面の直線偏光として反射され
るが、内部反射光ＬD は偏光性が失われたものとなる。

【０００５】そこで、上述の特開平２−２０６４２６号
公報においては、図６に示したように、装置内部の照射
系と受光系にそれぞれ偏光フィルターを設けた皮膚表面
観察装置を使用し、次のように皮膚表面を観察する。図
６の装置においては、円筒状の本体１の内周壁に、光源
から光ファイバー２により導光した光を射出するリング
状照明装置３を有し、リング状照明装置３の先端前面に
は、同心円の中空部を有する円板形状の投光用偏光フィ
ルター４が設けられている。また、本体１の先端部には
観察孔部５が開けられており、本体１の先端近傍の中央
には受光用偏光フィルター６が設けられており、この受
光用偏光フィルター６の背後に拡大対物レンズ系７が設
けられている。さらに拡大対物レンズ系７の後段に撮像
装置（図示せず）が設けられ、撮像装置に受光された表
面観察像が信号ケーブル８を通してモニターに出力され
るようになっている。そしてこの場合、受光用偏光フィ
ルター６は投光用偏光フィルター４に対して偏光方向が
異なるようにする。この装置の使用時には、まず、観察
孔部５に皮膚を当接させ、リング状照明装置３から投光
用偏光フィルター４を通して皮膚に偏光を照射し、その
反射光を受光用偏光フィルター６を通して撮像装置で受
光し、皮膚の画像を形成する。このように皮膚表面を観
察すると、投光用偏光フィルター４と受光用偏光フィル
ター６の偏光方向が異なっているので、撮像装置で受光
される光は皮膚表面での直接反射光がカットされたもの
となり、皮膚の画像が主に内部反射光に基づいて形成さ
れるようになる。したがって、しみやそばかす等の状態
が、投光用偏光フィルター４と受光用偏光フィルター６
の偏光方向を同一にした場合よりも明瞭に得られるよう
になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
偏光を利用した皮膚表面の観察方法においては、上述の
特開平２−２０６４２６号公報に記載の方法のように、
一つの偏光方向の光のみに基づいて内部反射光に基づく
画像を形成するので、得られる画像が実際の質感と異な
り、得られた画像に基づいて皮膚を適確に解析し評価す
ることができない場合があるという問題があった。

【０００７】即ち、通常、光源として用いられる光は自
然光である。自然光は非偏光であり、Ｓ偏光（入射面に
垂直な振動面を有する偏光）とＰ偏光（入射面に平行な
振動面を有する偏光）とを同じ強度で含み、観察者はこ
れら双方の反射光を受光し、皮膚の質感を感じ取ること
となる。一方、Ｓ偏光とＰ偏光との反射強度は入射角に
応じて大きく異なり、例えば、特定の入射角ではＳ偏光
は相当の反射率を示すがＰ偏光は全く反射されない。よ
って、Ｓ偏光あるいはＰ偏光の一方のみに基づいて形成
した画像は実際に観察される画像と質感が異なることと
なる。

【０００８】これに対して、本発明者は、偏光を使用し
て皮膚表面を観察する方法として、皮膚へ入射させる光
としてＳ偏光とＰ偏光の双方を使用し、それぞれの入射
光に対する反射光をＳ偏光成分とＰ偏光成分の双方につ
いて別個に受光する方法を提案した（特願平５−２４７
５２３号明細書、特許請求の範囲）。この方法によれ
ば、自然光を入射光とした場合の皮膚の表面反射光成分
と内部反射光成分とを算出でき、これにより実際の質感
と等しい皮膚の表面反射光画像と内部反射光画像とを得
られ、皮膚表面の特徴をより適格に解析評価することが
可能となる。

【０００９】しかしながら、この方法においては、皮膚
への入射光として２種の偏光を使用し、皮膚からの反射
光として、各入射光のそれぞれについて２種の偏光成分
を受光するので、合計４通りの入射光と反射光の組み合
わせについて受光データを得ることが必要となる。その
ために、図６に示した従来の装置でこの方法を実施する
場合には、各受光データを得るたびに投光用偏光フィル
ター又は受光用偏光フィルターを付け替えるか向きを変
えるといった機械的操作をしなくてはならない。よっ
て、観察操作が非常に繁雑となるという問題があった。

【００１０】本発明はこのような従来技術の課題を解決
しようとするものであり、皮膚表面の小じわや毛穴等の
表面反射光画像としみやそばかす等の皮膚内部の反射光
画像とを別個に得られるように皮膚表面を観察する方法
として、皮膚にＳ偏光とＰ偏光を別個に入射させ、各入
射光に対する皮膚からの反射光としてもＳ偏光成分とＰ
偏光成分を別個に受光する場合に、一つの偏光方向を有
する入射光に対する反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分と
を、偏光フィルターの機械的操作をすることなく、それ
ぞれ受光できるようにし、このような皮膚表面の観察方
法を簡便に実施できるようにする皮膚表面観察装置を提
供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、皮膚表面
にＳ偏光又はＰ偏光を入射させた場合の反射光を受光す
るにあたり、電圧の印加によりの透過光の偏光方向が変
わる液晶セルとＳ偏光成分又はＰ偏光成分の一方を透過
させる液晶素子を使用すると上述の目的を達成できるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至った。

【００１２】即ち、本発明は、皮膚表面にＳ偏光又はＰ
偏光を入射させることのできる照射手段、該照射手段か
ら皮膚に入射させた光の反射光を受光し、電圧の印加に
より透過光の偏光方向が変わる液晶セル、該液晶セルを
透過した光を受光し、Ｓ偏光又はＰ偏光を透過させる偏
光フィルター及び該偏光フィルターを透過した偏光成分
を受光する撮像装置を有することを特徴とする皮膚表面
観察装置を提供する。

【００１３】

【作用】本発明の皮膚表面観察装置においては、皮膚表
面での反射光を、まず、電圧の印加により透過光の偏光
方向が変わる液晶セルで受光し、この液晶セルを透過し
た光を偏光フィルターを通して撮像装置で受光する。し
たがって、この液晶セルとして、例えばＴＮセルを使用
し、液晶セルへ電圧を印加した場合には、一つの偏光方
向の入射光（例えば、Ｓ偏光の入射光）の皮膚での反射
光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とが本来の偏光方向を維持
したまま液晶セルを透過し、偏光フィルターに入射し、
偏光フィルターが所定の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成
分）を透過させ、その透過光が撮像装置で受光される。
また、液晶セルへ電圧を印加しない場合には、液晶セル
を透過した光は偏光方向が変わるので、例えば、皮膚で
の反射光のＳ偏光成分はＰ偏光成分となって液晶セルを
透過し、反射光のＰ偏光成分はＳ偏光成分となって液晶
セルを透過する。その後は、偏光フィルターを所定の偏
光成分（例えば、Ｓ偏光成分）のみが透過し、その透過
光が撮像装置で受光される。したがって、撮像装置で受
光される光は、本来的には偏光フィルターを透過した偏
光成分と異なる偏光方向を有する反射光成分（例えば、
Ｐ偏光成分）となる。

【００１４】このように、本発明の皮膚表面観察装置に
よれば、撮像装置は、常に偏光フィルターで規定される
所定の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）の光を受光すること
となるが、液晶セルへの電圧の印加の有無に応じて、本
来的には反射光のＳ偏光成分又はＰ偏光成分のいずれも
受光することができる。よって、反射光のＳ偏光成分と
Ｐ偏光成分とを、偏光フィルターの機械的操作をするこ
となく、液晶セルへの電圧の印加の有無によるだけで、
簡便に受光できるようになる。

【００１５】特に、Ｓ偏光又はＰ偏光を入射させること
のできる照射手段として、光源から導光された光を射出
する円筒状照明装置と、投光用偏光フィルターと、その
投光用偏光フィルターの後段に電圧の印加により透過光
の偏光方向が変わる液晶セルとを設けると、電圧の印加
の有無により皮膚に入射させる偏光方向を変えることが
できる。したがって、入射光としてＳ偏光とＰ偏光の双
方を使用し、それぞれの入射光に対する反射光をＳ偏光
成分とＰ偏光成分の双方について別個に受光するという
皮膚表面の観察方法を行うにあたり、装置内で偏光フィ
ルターを付け替えあるいは向きの変更といった機械的操
作を行うことが全く不要となり、観察操作が著しく簡便
になる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等
の構成要素を表している。

【００１７】図１は、本発明の一実施例の装置I の部分
切欠断面図であり、図２は、図１の装置を使用して皮膚
表面観察を行うシステムの全体図である。

【００１８】図１の装置I には、照射手段として、図６
に示した装置と同様に、円筒状の本体１の内周壁に、光
源９から光ファイバー２により導光した光を射出するリ
ング状照明装置３が設けられている。また、リング状照
明装置３の先端前面には、同心円の中空部を有する円板
形状の投光用偏光フィルター４が設けられており、本体
１の先端部には観察孔部５が開けられている。

【００１９】本体１の先端近傍の中央には液晶セル１０
が設けられており、この液晶セル１０の動作は、液晶セ
ル制御部１１により制御用ケーブル１２を通して制御さ
れる。液晶セル１０としては、電圧の印加によりＳ偏光
成分又はＰ偏光成分の一方を透過させるものを設ける。
このような液晶セルとしては、例えば、ＴＮセル等を設
けることができる。

【００２０】液晶セル１０の後段には偏光フィルター１
３が設けられており、さらにその後段には、拡大対物レ
ンズ系７、及び撮像装置としてＣＣＤカメラ１４が設け
られている。このＣＣＤカメラ１４からの画像信号は、
信号ケーブル８を通してＣＣＤカメラ制御部１５へ送ら
れ、さらにその後段の画像処理部１６に入力される。こ
の装置I の使用に際しては、例えば、上述の特願平５−
２４７５２３号明細書の特許請求の範囲に記載されてい
る皮膚表面観察方法にしたがって、皮膚へＳ偏光とＰ偏
光をそれぞれ入射させ、それぞれの入射光に対する反射
光をＳ偏光成分とＰ偏光成分の双方について別個に受光
することにより皮膚の表面観察を行う場合、まず、観察
する皮膚にＳ偏光又はＰ偏光のいずれを照射するかに応
じて投光用偏光フィルター４を適宜選択し所定の向きに
セットする。そして、観察孔部５に皮膚を当接させ、リ
ング状照明装置３から投光用偏光フィルター４を通して
皮膚に所定の偏光（例えば、Ｐ偏光）を照射する。ま
た、ＣＣＤカメラ１４で受光すべき偏光成分に応じ、液
晶セル１０への所定の電圧の印加の有無を液晶セル制御
部１１によって制御する。

【００２１】例えば、図３に示したように、投光用偏光
フィルター４としてＰ偏光板を使用して皮膚ＳにＰ偏光
を入射させ、液晶セルの後段の偏光フィルター１３とし
てもＰ偏光フィルターを使用した場合に、ＣＣＤカメラ
１４で皮膚Ｓからの反射光のＰ偏光成分を受光しようと
する場合には、液晶セル（ＴＮセル）１０へ所定の電圧
を印加し、液晶セル１０を透過した光が液晶セルへ入射
した光と同一偏光面を有するようにする。これにより、
皮膚Ｓでの反射光は、Ｓ偏光成分もＰ偏光成分もその偏
光方向を維持したまま液晶セル１０を透過して、偏光フ
ィルター１３に入射し、Ｐ偏光成分のみが偏光フィルタ
ー１３を透過し、ＣＣＤカメラ１４で受光されるように
なる。一方、同様の装置構成においてＣＣＤカメラ１４
で皮膚Ｓからの反射光のＳ偏光成分を受光しようとする
場合には、図４に示したように、液晶セル（ＴＮセル）
１０への電圧の印加を停止し、液晶セル１０を透過した
光が液晶セルへ入射した光と異なる偏光面（例えば９０
°回転した方向の偏光面）を有するようにする。これに
より、皮膚Ｓでの反射光のうちＳ偏光成分は、液晶セル
１０の透過後にはＰ偏光となり、Ｐ偏光成分は、液晶セ
ル１０の透過後にはＳ偏光となって偏光フィルター１３
に入射する。そして、Ｐ偏光（反射光の本来のＳ偏光成
分）のみが偏光フィルター１３を透過し、ＣＣＤカメラ
１４で受光されるようになる。このようにして、皮膚Ｓ
にＰ偏光を照射し、その場合の反射光のＳ偏光成分I(p
s) とＰ偏光成分I(pp) の受光データを得る。

【００２２】また、以上のような操作を、投光用偏光フ
ィルター４がＳ偏光板となるようにして繰り返すことに
より、皮膚にＳ偏光を照射した場合の反射光のＳ偏光成
分I(ss) とＰ偏光成分I(sp) の受光データも得る。

【００２３】ＣＣＤカメラ１４は偏光フィルター１３を
透過した光を受光すると、その画像信号を画像処理部１
６に入力する。画像処理部１６では、こうして得られた
４種受光データI(ss) 、I(sp) 、I(ps) 、I(pp) に基づ
き、皮膚Ｓに自然光を入射させた場合の表面反射光成分
の強度I(S)を、次式（Ａ）（特願平５−２４７５２３号
明細書の式（９））により求め、表面反射光画像を形成
する。

【００２４】

【数１】 I(S)＝（I(pp) −I(ps) ）＋（I(ss) −I(sp) ） （Ａ） また、皮膚に自然光を入射させた場合の内部反射光成分
の強度I(D)を、次式（Ｂ）（特願平５−２４７５２３号
明細書の式（１０））により求め、内部反射光画像を形
成する。

【００２５】

【数２】 I(D)＝２・I(ps) ＋２・I(sp) （Ｂ） 図５の装置IIは、上述の図１の実施例において、照射手
段を、光源から導光された光を射出する円筒状照明装置
３と、投光用偏光フィルター４と、電圧の印加により透
過光の偏光方向が変わる液晶セル１７から構成した場合
の変形例である。このような液晶セルとしては、ＴＮセ
ル等を使用することができる。この照射手段において、
例えば、液晶セル１７としてＴＮセルを使用し、投光用
偏光フィルター４としてＳ偏光又はＰ偏光を透過させる
ものを使用すると、液晶セル１７に電圧を印加しない場
合には、皮膚に照射される光の偏光方向は投光用偏光フ
ィルター４と９０°回転した方向となるが、電圧を印加
すると投光用偏光フィルター４と同一方向となる。した
がって、皮膚にＳ偏光を照射するか又はＰ偏光を照射す
るかに応じて投光用偏光フィルター４を付け替えるかあ
るいは向きを変える等の機械的操作をしなくても、液晶
セル１６への印加電圧のｏｎ、ｏｆｆにより皮膚へＳ偏
光、Ｐ偏光のいずれも照射することが可能となる。よっ
て、皮膚へＳ偏光とＰ偏光をそれぞれ入射させ、それぞ
れの入射光に対する反射光をＳ偏光成分とＰ偏光成分の
双方について受光することにより皮膚の表面観察を行う
場合の観察操作を、より一層簡便に、精度よく行うこと
が可能となる。

【００２６】なお、以上の実施例においては、皮膚表面
の小じわや毛穴等の表面反射光画像としみやそばかす等
の皮膚内部の反射光画像とを別個に得るための皮膚表面
観察に本発明の装置を適用する場合を説明したが、本発
明の装置はこれに限られず種々の皮膚の表面観察に使用
することができる。特に、被観察物が動きやすいため
に、４種の受光データI(ss) 、I(sp) 、I(ps) 、I(pp)
を個別に測定することが困難な場合の観察装置として好
適に使用することができ、例えば胃カメラなどの医療用
カメラとして使用することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、皮膚表面反射光画像と
皮膚内部の反射光画像とを別個に得られるように、皮膚
にＳ偏光とＰ偏光を別個に入射させ、各入射光に対する
皮膚からの反射光としてもＳ偏光成分とＰ偏光成分の双
方を受光し、皮膚表面を観察する場合の観察操作を簡便
化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の装置の部分切欠断面図であ
る。

【図２】実施例の装置を使用して皮膚表面観察を行うシ
ステムの全体図である。

【図３】実施例の装置の作用の説明図である。

【図４】実施例の装置の作用の説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の装置の部分切欠断面図で
ある。

【図６】従来の皮膚表面観察装置の部分切欠断面図であ
る。

【図７】皮膚に自然光が入射した場合の表面反射と内部
反射の説明図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 光ファイバー ３ リング状照明装置 ４ 投光用偏光フィルター ５ 観察孔部 ６ 受光用偏光フィルター ７ 対物レンズ系 ８ 信号ケーブル ９ 光源 １０ 液晶セル １１ 液晶セル制御部 １２ 制御用ケーブル １３ 偏光フィルター １４ ＣＣＤカメラ １５ ＣＣＤカメラ制御部 １６ 画像処理部 １７ 液晶セル I 実施例の装置 II 実施例の装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 皮膚表面にＳ偏光又はＰ偏光を入射させ
   ることのできる照射手段、該照射手段から皮膚に入射さ
   せた光の反射光を受光し、電圧の印加により透過光の偏
   光方向が変わる液晶セル、該液晶セルを透過した光を受
   光し、Ｓ偏光又はＰ偏光を透過させる偏光フィルター及
   び該偏光フィルターを透過した偏光成分を受光する撮像
   装置を有することを特徴とする皮膚表面観察装置。
2. 【請求項２】 照射手段が、光源から導光された光を射
   出する円筒状照明装置とＳ偏光又はＰ偏光を透過させる
   投光用偏光フィルターからなる請求項１記載の皮膚表面
   観察装置。
3. 【請求項３】 照射手段が、光源から導光された光を射
   出する円筒状照明装置と、投光用偏光フィルターと、そ
   の投光用偏光フィルターの後段に設けられた、電圧の印
   加により透過光の偏光方向が変わる液晶セルからなる請
   求項１又は２に記載の皮膚表面観察装置。