検査装置
【課題】皮膚等の状態を簡易に低コストで検査することのできる検査装置を提供する。
【解決手段】第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、前記暗箱の前記開口に設けられた前記検査対象と接する透明板と、を有することを特徴とする検査装置を提供することにより上記課題を解決する。
【解決手段】第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、前記暗箱の前記開口に設けられた前記検査対象と接する透明板と、を有することを特徴とする検査装置を提供することにより上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、皮膚等の生体組織等の散乱体の表面や内部の構造、状態を計測する方法として、共焦点顕微鏡、光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）、ＳＨＧ（Second harmonic generation：第２高調波発生）光顕微鏡、超音波エコー、Ｘ線、ＭＲＩ（magnetic resonance imaging）等の様々な手法が存在している。このうち、生体計測においては、光を用いた光計測が、被爆等の問題がなく、また、照射光の波長を選択することにより計測対象を限定することができるため適している。また、光計測は、Ｘ線等と比較して、装置を小型化することができ、また低価格化することもできるといった利点も有している。
【０００３】
例えば、生体組織に近赤外光を照射し、生体組織内において拡散反射した光を光検出器により検出し、光検出器により得られた信号より、生体組織の定量的な分析を行なう近赤外分光法等の光計測方法がある。この近赤外分光法等の光計測方法では、生体組織内における様々な情報を非侵襲的に瞬時に得ることができるため、医療分野における多くの用途で注目されており、血液中の酸素濃度の測定等に用いられている。
【０００４】
生体光計測としては、これ以外にも、皮膚内部におけるコラーゲン構造の状態やコラーゲンの定量的評価を行なう方法がある。皮膚内部において真皮層の７割以上を占めるコラーゲン構造の配向性や分布状態は、皮膚のハリやシワ等と密接な関係があることが知られている。このため、スキンケア商品を使用した前後における皮膚内部のコラーゲン構造の変化や皮膚表面の形態変化を総合的に評価することは、化粧品の有用成分の開発や、使用する化粧品を選定する上でも非常に有効である。
【０００５】
ところで、従来はコラーゲン構造を傷つけることなく、非侵襲で皮膚内部の真皮の状態を評価することは困難であったが、近年においては光計測手法により、コラーゲン構造を傷つけることなく、非侵襲で皮膚内部の真皮の状態を評価することが可能となりつつある。
【０００６】
特許文献１には、皮膚の内部に向けて長短パルス光を照射し、発生した第２高調波発生光（ＳＨＧ光）を検出し、その検出結果により皮膚内部のコラーゲン配向を測定する方式が開示されている。また、ＯＣＴを応用して皮膚内部のコラーゲン構造を可視化する方法等も提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、皮膚のハリや弾力性等の性状評価に利用する画像を取得するための皮膚画像取得装置が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、皮膚表面にＰ偏光の光を入射しＳ偏光成分の反射光を受光するとともに、皮膚表面にＳ偏光の光を入射しＰ偏光成分の反射光を受光して得られるＳ偏光成分の反射光とＰ偏光成分の反射光の２つの反射光について反射率の合計値に基づいて皮膚の透明感を評価する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、用いられる計測装置が高額なものであり、また、大型なものとなるため、一般的なユーザは利用することができないという問題点を有している。
【００１０】
また、特許文献２に記載されている皮膚画像取得装置により得られる情報は、皮膚の表面に基づく情報のみであるため、皮膚の弾力性等の皮膚の内部構造に関連した情報をある程度間接的に知ることはできるものの、皮膚内部のコラーゲン構造の状態等をより直接的に評価することは不十分であった。
【００１１】
また、特許文献３に記載されている方法では、特定方向の偏光の光を照射し、照射された光に直交する偏光成分の光を検出するものであるため、皮膚の表面状態を十分に知ることができず、詳細に皮膚の状態を判別することは困難である。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、皮膚の表面及び内面の状態を容易に検出することができ、皮膚の状態を判別することが可能な小型の検査装置を低価格で提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、前記暗箱の前記開口に設けられた前記検査対象と接する透明板と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記透明板は、一方の面と他方の面とが平行ではないことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、前記暗箱の内部全体に形成された透明部材と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記光源より出射された光は、前記検査対象における照射領域に照射され、前記拡散反射光検出器は、前記照射領域において前記検査対象の表面に対し略垂直方向に設置されているものであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記光源、前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器を含む測定系を複数有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記光源は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードより出射された光のうち、第１の偏光方向の成分のみを透過する光学素子と、を有するものであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記光源は１または複数の面発光レーザを有するものであることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記光源は複数の前記面発光レーザが２次元的に配列されている面発光レーザアレイであることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器は解析部と接続されており、前記解析部には、前記正反射光検出器により得られた値及び前記拡散反射光検出器により得られた値に基づき前記検査対象の表面及び表面近傍の内部状態を前記解析部に接続された表示部に表示させることを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、皮膚の表面及び内面の状態を容易に検出することができ、皮膚の状態を判別することが可能な小型の検査装置を低価格で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態における検査装置の構造図
【図２】第１の実施の形態における検査装置の要部拡大図
【図３】光の反射の説明図
【図４】第１の実施の形態における検査装置の説明図
【図５】第２の実施の形態における検査装置の構造図
【図６】面発光レーザ素子の構造図
【図７】第３の実施の形態における検査装置の上面図
【図８】第３の実施の形態における検査装置の構造図
【図９】第４の実施の形態における検査装置の構造図
【図１０】第５の実施の形態における検査装置の構造図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態において散乱体とは、散乱媒質で構成される任意のものを意味し、例えば、生体組織が挙げられる。本実施の形態における検査装置は、散乱体内部の散乱媒質中に存在する検査対象について計測するものであり、検査対象として皮膚が挙げられる。本願明細書においては、皮膚等について説明するが、本実施の形態における検査装置の検査対象は皮膚等に限定されるものではない。
【００２５】
〔第１の実施の形態〕
本実施の形態における検査措置は、皮膚表面の平滑度と、皮膚内部の真皮層におけるコラーゲンの配向や密度といった皮膚内部の状態を検査することにより非侵襲的に皮膚の状態を定量化するものである。加齢に伴う皮膚の老化現象の１つとしてはシワ等の増加が挙げられるが、美容の観点からシワ等の防止や改善のため、シワ等を定量的に検査する方法及び検査装置が求められている。
【００２６】
シワ等の形成には皮膚内部の真皮層の状態が大きく関与すると考えられるため、皮膚表面の状態だけではなく皮膚内部の状態も同時に定量的に検査することが必要となる。シワの検査方法としては、しわグレード標準が定められているが、目視や、写真による二次元画像解析法等により行なわれる。しかしながら、いずれも皮膚表面の情報のみに基づいた検査であり、シワの状態を正確に検査するには不十分である。また、シワのレプリカを取って共焦点顕微鏡等を用いて３次元的に解析する方法もあるが、この場合も皮膚の表面状態のみの解析であり、更には、装置も高価なものとなる。
【００２７】
次に、図１に基づき本実施の形態における検査装置について説明する。本実施の形態における検査装置は、光学センサを有する光学式検査装置である。具体的には、光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１を有している。光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１は、暗箱５０内に収納されており、検査対象となる皮膚等と接する面には透明板６０が設けられている。また、正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０は、解析部７０に接続されており、正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０により得られた情報に基づき、皮膚等の解析を行ない、表示部８０において、検査された皮膚等の状態の表示を行なう。
【００２８】
暗箱５０は、アルミニウム製であり、外乱光及び迷光の影響を低減するため、表面に黒アルマイト処理が施されており、検査対象となる皮膚等と接する面には開口を有している。この開口には、光源１０から出射された波長の光が透過する透明板６０が設置されている。
【００２９】
図２は、本実施の形態における検査装置の光学センサ部分を示すものである。光源１０には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。偏光フィルタ１１により、光源１０から出射された光は、Ｓ偏光の光となり、コリメータレンズ２０を介し、皮膚等に照射される。この際、光源１０からの出射された光の皮膚等の入射角θは、６０°である。即ち、皮膚表面の法線方向に対し６０°の角度で、透明板６０を介して入射するように設置されている。尚、本実施の形態においては、透明板６０に入射する光は、屈折するが、図面等においては、光が屈折している様子は図示されていないものとする。
【００３０】
コリメートレンズ２０は、光源１０から出射された光の光路上に設置されており、光源１０から出射された光を略平行光とするものである。本実施の形態では、コリメートレンズ２０から出射された光の光束の幅が４ｍｍとなるように形成されている。コリメートレンズ２０から出射された光は、透明板６０を介して、皮膚等に照射される。尚、光源１０からの光が皮膚等の表面に照射される領域を照明領域と記載し、この照明領域の中心を「照明中心」と記載する場合がある。また、コリメートレンズ２０より出射された光を「照射光」とも記載する場合がある。尚、本実施に形態における検査装置は、透明板６０の外側の面で皮膚等が接触した状態で検査を行なうものであるが、皮膚等を透明板６０の外側の面と接触させることにより皮膚等における照明中心の位置を正確に確定させることができる。
【００３１】
一般的に、光が媒質の境界面に入射するとき、入射光線と入射点において境界面の法線とを含む面は「入射面」と呼ばれている。そこで、入射光が複数の光線から場合には、各々の光線ごとに入射面が存在することとなるが、本願明細書においては、便宜上、照明に入射する光線の入射面を皮膚等における入射面と記載する。また、本実施の形態では、３次元直交座標系において、皮膚等の表面に直交する方向をＺ軸方向、皮膚等の表面に平行な面をＸＹ面として記載する。即ち、照明中心を含みＸＺ面に平行な面が皮膚等における光の入射面である。
【００３２】
正反射光検出器３０は、ＸＺ面において照明中心の＋Ｘ側に配置されている。照明中心と正反射光検出器３０の中心とを結ぶ線Ｌ１と、皮膚等の表面とのなす角度ψは、約１５０°である。
【００３３】
偏光フィルタ４１は、照明中心の＋Ｚ側に配置されている。この偏光フィルタ４１は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を遮光する偏光フィルタである。尚、偏光フィルタ４１に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【００３４】
拡散反射光検出器４０は、偏光フィルタ４１の＋Ｚ側に配置されている。尚、本実施の形態では、照明中心と偏光フィルタ４１及び拡散反射光検出器４０の中心とを結ぶ線Ｌ２と皮膚等の表面とのなす角度φは、約９０°である。
【００３５】
以上のように、光源１０、偏光フィルタ１１、偏光フィルタ４１、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０の各々の中心は、入射面上に存在している。
【００３６】
ところで、散乱体である皮膚等に光を照射した場合、皮膚等からの反射光は、皮膚等の表面で反射された光と、皮膚等の内部で反射された光とに分けられる。また、皮膚等の表面で反射された反射光は、正反射された反射光と、拡散反射された反射光とに分けられる。以下、本実施の形態では、便宜上、図３（ａ）に示されるように、皮膚等の表面で正反射された反射光を「表面正反射光」、図３（ｂ）に示されるように、拡散反射された反射光を「表面拡散反射光」ともいう。
【００３７】
皮膚等の表面は、平面な部分（平面部）と傾斜し斜面となった部分（斜面部）とにより構成されており、その割合により皮膚等の表面の平滑性が決定される。平面部において反射された光は表面正反射光となり、斜面部において反射された光は、表面拡散反射光となる。表面拡散反射光は、完全に散乱反射された反射光であり、反射方向は等方的となる。このため、平滑性が高くなるほど、表面正反射光の光量は増加する。
【００３８】
一方、皮膚等の表層組織の内部からの反射光は、真皮層内のコラーゲン繊維等で多重散乱するため拡散反射光のみとなる。以下、便宜上、皮膚等の内部からの反射光を「内部拡散反射光」という。この内部拡散反射光も、表面拡散反射光と同様に、完全に散乱反射された反射光であり、反射方向は等方的である。
【００３９】
表面正反射光及び表面拡散反射光における偏光方向は、入射光の偏光方向と同じ方向である。ところで、皮膚等の表面で偏光方向を回転させるには、入射光がその光軸に沿って偏光方向の回転の向きに傾斜した面で反射されなくてはならない。ここで、光源１０と照明中心と正反射光検出器３０は同一平面内にあるため、表面で反射された光のうち、偏光方向の回転した反射光は、正反射光検出器３０においては検出されない。
【００４０】
一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向から回転している。これは、皮膚等の内部におけるコラーゲン繊維等の中を透過し、多重反射により旋光し、偏光方向が回転するためと考えられる。
【００４１】
そこで、図４に示すように、偏光フィルタ４１には、表面拡散反射光及び内部拡散反射光が入射するものの、表面拡散反射光の偏光方向は、入射光と同じＳ偏光の光であるため、表面拡散反射光は、偏光フィルタ４１で遮光される。一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向に対し回転しているため、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光の成分は、偏光フィルタ４１を透過する。従って、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分が光検出器４０により受光される。
【００４２】
内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分の光量は、皮膚等の表層組織内の成分や密度と相関を有している。これは、このＰ偏光成分の光量が、皮膚内部の生体組織を通過する際の生体組織への吸収や光路長等に依存するからである。
【００４３】
正反射光検出器３０には、表面正反射光と、表面拡散反射光及び内部拡散反射光の一部が入射する。正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０には、それぞれ受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）が出力され、この電気信号は解析部７０に入力される。尚、本実施の形態では、光源１０からの光を皮膚等に照射することにより発生した反射光において、正反射光検出器３０の出力信号における信号レベルを「Ｓ１」とし、拡散反射光検出器４０の出力信号における信号レベルを「Ｓ２」とする。
【００４４】
解析部７０では、様々な状態における多数の皮膚等のサンプルに対して予め計測されたＳ１及びＳ２の値が「皮膚状態判別テーブル」として、解析部７０内のＲＯＭ等の記憶部７１に記憶されている。解析部７０は、計測対象となる皮膚等により検出されたＳ１及びＳ２の値に基づき、皮膚状態判別テーブルにおける多数の皮膚等のサンプルのうち、最も近い皮膚の状態を選定し、選定された皮膚の状態等を表示部８０に表示する。
【００４５】
より具体的に説明すると、例えば、計測対象の皮膚等から取得したＳ１及びＳ２の値に対し、皮膚状態判別テーブルにおける皮膚等のサンプルのＳ１ａ、Ｓ２ａとの適合率を数１に示す式より算出し、適合率が最も大きくなる皮膚等のサンプルを計測対象の皮膚等に最も近い皮膚等のサンプルとして特定する。
【００４６】
【数１】
この皮膚等のサンプルは、皮膚等におけるキメの間隔、角質水分量、メラニン量、ヘモグロビン量等の生理特性値が、それぞれ適切な方法により既に測定されており、計測対象となる皮膚等の生理特性値は、この皮膚等のサンプルの生理特性値に近い値であると推定することができる。
【００４７】
また、Ｓ１及びＳ２の値は、各々皮膚等の表面状態及び内部状態を示しており、これらの比Ｓ１／Ｓ２の値を用いて、例えば、「皮膚表面にはシワが少ないが、コラーゲン繊維の構造が乱れており、将来シワができやすいため早期のケアが必要」等である旨を表示部８０に表示させることも可能である。
【００４８】
また、皮膚状態判別テーブルにおいて、Ｓ１及びＳ２の値と、シワグレード標準のグレードとの相関を記憶させておき、検出されたＳ１及びＳ２の値に基づき解析部７０においてシワグレードのレベルを判別し、表示部８０においてシワグレードを表示することも可能である。
【００４９】
このように、本実施の形態における検査装置では、表示部８０において表示された情報に基づき、最適なスキンケア商品やスキンケア方法を選定することができ、また、有用な化粧品成分の開発に活用したりすることができる。
【００５０】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における検査装置は、光源に面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）素子を用いた構造のものである。
【００５１】
本実施の形態における検査装置について、図５に基づき説明する。本実施の形態における検査装置は、光学センサを有する光学式検査装置である。具体的には、光源１１０、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１を有している。
【００５２】
本実施の形態においては、光源１１０は、同一の基板面に複数のＶＣＳＥＬからなる発光部を有する面発光レーザ素子であり、図６に示すように、９個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ９）が２次元配列されている面発光レーザアレイである。具体的には、１つの面発光レーザ素子、即ち、１つのＶＣＳＥＬチップには、９個の発光部（ＶＣＳＥＬ）を含んでおり、各々の発光部は各々の発光部に対応して設けられた電極パッドと配線を介し接続されている。
【００５３】
本実施の形態では、光源１１０は面発光レーザ素子により形成されているものであるため、第１の実施の形態における光源近傍に設けられた光源から出射された光を所定の直線偏光の光とする偏光フィルタが不要となる。また、本実施の形態では、光源１１０には、直線偏光された多ｃｈ（チャネル）の面発光レーザアレイを形成したものであるが、発光部が１つの面発光レーザを形成したものであってもよい。但し、この場合、照射光量に対する内部旋光の光量の割合が微小であるため、Ｓ／Ｎの観点から、高出力照射させることができるよう、複数ｃｈを同時に発光させている。
【００５４】
尚、光源１１０、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１は、第１の実施の形態と同様に、暗箱５０内に収納されており、検査対象となる皮膚等と接する面には透明板６０が設けられている。
【００５５】
ところで、反射光量から皮膚等の表面状態を検出するためには、Ｓ／Ｎを向上させるために、光源１１０には本実施の形態のようにエネルギー密度の高い半導体レーザを用いることが好ましい。しかしながら、この場合、皮膚等の表面のような粗面に光を照射するとスペックルパターンが発生する。このスペックルパターンは、光が照射される部分により異なるため、正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０における検出光にばらつきが生じ、識別精度の低下を招いてしまう。
【００５６】
このため、複数のｃｈを同時に発光させることにより、１ｃｈだけを発光させた場合に比べて、反射光のスペックルパターンのコントラスト比を低減させることができ、より正確な反射光量の検出が可能となる。よって、計測精度を高め、識別精度を高めることができる。
【００５７】
更に、光源１１０において面発光レーザを用いる場合には、ＬＥＤ等では困難とされている高密度な集積化が可能となり、コリメートレンズ２０の光軸近傍に光源１１０より出射されたすべてのレーザ光を集めることができる。これにより、これらのレーザ光について入射角を一定にしてコリメートすることができる。
【００５８】
本実施の形態では、光源１１０に面発光レーザを用いることにより、光源１１０からの出射光側に設けられていた偏光フィルタが不要となるため、検査装置をより一層小型化及び低コスト化することができる。
【００５９】
尚、上記以外の内容は第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における検査装置ついて説明する。本実施の形態は、光源、正反射光検出器及び散乱反射光検出器からなる測定系を２つ有するものである。具体的には、図７及び図８に示すように、本実施の形態における検査装置は、第１の測定系２０１と第２の測定系２０２を有している。第１の測定系２０１は、第１の光源部２１０と、第１の正反射光検出器２３１と第１の散乱反射光検出器２４１とを有している。第１の光源部２１０は、ＶＣＳＥＬ等からなる光源２１１とコリメートレンズ２１２とを有している。また、第１の散乱反射光検出器２４１の前には、偏光フィルタ２５１が設けられている。第２の測定系２０２は、第２の光源部２２０と、第２の正反射光検出器２３２と第２の散乱反射光検出器２４２とを有している。第２の光源部２２０は、ＶＣＳＥＬ等からなる光源２２１とコリメートレンズ２２１とを有している。また、第２の散乱反射光検出器２４２の前には、偏光フィルタ２５２が設けられている。本実施の形態では、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２は、各々に対応する第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０からの出射された光の正反射光を検出するものである。また、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２は、各々に対応する第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０からの出射された光の散乱反射光を検出するものである。
【００６１】
第１の測定系２０１及び第２の測定系２０２は、暗箱２６０内に収納されており、測定対象となる皮膚等と接する部分には透明板２６１が設けられている。また、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２は、解析部７０に接続されており、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２はより得られた情報に基づき、皮膚等の解析を行ない、表示部８０において、検査の結果となる皮膚等の状態の表示を行なう。
【００６２】
暗箱２６０は、アルミニウム製であり、外乱光及び迷光の影響を低減するため、表面に黒アルマイト処理が施されており、検査対象となる皮膚等と接する面の一部には開口を有している。この開口には、第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０から出射された波長の光が透過する透明板２６１が設置されている。
【００６３】
光源２１１及び２２１は、第２の実施の形態に記載されている光源と同様にＶＣＳＥＬが用いられている。第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０からは、各々Ｓ偏光の光が出射されるように形成されている。
【００６４】
第１の光源部２１０より皮膚等に照射される光の照射角度と第２の光源部２２０より皮膚等に照射される光の照射角度はともに同じ角度θであり、本実施の形態では、角度θは８０°である。尚、角度θは、皮膚等の表面の法線に対する角度である。また、第１の光源部２１０より皮膚等に光の照射される照射領域と第２の光源部２２０より皮膚等に光の照射領域とは略同じ位置であり、略同じ面積となるように形成されている。
【００６５】
照明中心と第１の正反射光検出器２３１の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度と、照明中心と第２の正反射光検出器２３２の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度とは同じ角度ψであり、本実施の形態では角度ψは１７０°である。
【００６６】
照明中心と第１の拡散反射光検出器２４１の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度と、照明中心と第２の拡散反射光検出器２４２の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度とは同じ角度φであり、本実施の形態では角度φは約９０°である。
【００６７】
尚、第１の光源部２１０、照明中心、第１の正反射光検出器２３１、第１の散乱反射光検出器２４１は略同一面上に配置されており、第２の光源部２１０、照明中心、第２の正反射光検出器２３２、第２の散乱反射光検出器２４２は略同一面上に配置されている。
【００６８】
偏光フィルタ２５１及び２５２は、照明中心の＋Ｚ側に配置されており、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光は遮光するものである。尚、この偏光フィルタ２５１及び２５２に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【００６９】
本実施の形態における検査装置では、第１の実施形態と同様に解析部７０および表示部８０を備えており、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２は、それぞれ受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を出力し、これらの電気信号は解析部７０に入力されて解析が行なわれる。尚、本実施の形態では、第１の光源部２１０から出射された光束が皮膚等に照射した場合において、第１の正反射光検出器２１１の出力信号における信号レベルを「Ｓ１１」、第１の拡散反射光検出器２１２の出力信号における信号レベルを「Ｓ１２」と記載する。また、第２の光源部２２０から出射された光束が皮膚等に照射した場合において、第２の正反射光検出器２２１の出力信号における信号レベルを「Ｓ２１」、第２の拡散反射光検出器２２２の出力信号における信号レベルを「Ｓ２２」と記載する。また、内部拡散反射光を精度良く検出するために、第１の光源部２１０における発光時間と第２の光源部２２０における発光時間とが重なることのないように、各々個別に点灯させることにより解析部７０等により制御されている。これにより、相互に異なる測定系における反射光が検出されることはない。
【００７０】
解析部７０では、様々な状態における多数の皮膚等のサンプルに対して予め計測された信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１及びＳ２２の値が「皮膚状態判別テーブル」として、解析部７０内のＲＯＭ等からなる記憶部７１に記憶されている。解析部７０は、計測対象となる皮膚等により検出された信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１及びＳ２２の値に基づき、皮膚状態判別テーブルにおける多数の皮膚等のサンプルから、最も近い皮膚の状態を特定し、特定された状態等を表示部８０に表示する。
【００７１】
このように、本実施の形態における検査装置では、表示部８０において表示された情報に基づき、最適なスキンケア商品やスキンケア方法を選定することができ、また、有用な化粧品成分の開発に活用したりすることができる。
【００７２】
皮膚等の真皮層におけるコラーゲンのような配向を持つ繊維状の散乱体では、反射光はＸＹ面内で異方性があり、照射方向によって正反射と拡散反射の割合が変化する。本実施の形態のおける検査装置では、ＸＹ面における複数の方向から光を照射して、正反射光量、表面拡散反射光量、内部拡散反射光量、およびそれぞれの変化量などの演算値を用いることにより皮膚の表面および内部の状態をより精度良く検査することが可能であり、皮膚内部のコラーゲン配向の有無や配向方向の検査をより確かなものとすることができる。
【００７３】
コラーゲンの配向状態は、皮膚のしわの発生と相関があると考えられるため、本実施の形態における検査装置を用いて皮膚内部のコラーゲンの状態と皮膚のしわの状態を同時に検査することにより、しわの発生原因が皮膚内部の変化に起因するかどうかなどの判定を行うことができる。また、皮膚表面にしわが発生する前に皮膚内部の状態を知ることで、しわを予防するためのスキンケア製品を選定したりすることができる
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様である。
【００７４】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、透明板３６０の両面は平行ではなく、一方の面に対し他方の面が傾斜している。即ち、図９に示されるように、本実施の形態における検査装置は、平行平板ではない透明板３６０を有している。この透明板３６０は外側の一方の面と内側の他方の面が平行には形成されてはいないため、光源１０から出射された光のうち、透明板３６０の外側の一方の面と皮膚等との間で正反射された光は、正反射光検出器３０において検出されるが、透明基板３６０の内側の他方の面で反射された光は、一方の面とは異なる角度で反射されるため、正反射光検出器３０に入射することはない。
【００７５】
よって、透明板３６０において裏面反射した光、即ち、他方の面からの反射した光が正反射光検出器３０に入射しないように形成されているため、正確な検査を行なうことができる。
【００７６】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様であり、第２の実施の形態及び第３の実施の形態にも適用することができる。
【００７７】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態における検査装置は、光学センサを有する光学式検査装置である。具体的には、図１０に示すように、光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１を有している。光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１は、暗箱５０内に収納されており、暗箱５０内部全体が透明部材４５０により固められている構造のものである。
【００７８】
このような透明部材４５０としては、透明な樹脂材料等が挙げられる。透明部材４５０の表面は、皮膚等と直接接する面であり、この面により照明中心の位置も定まるため、平坦化や研磨等により鏡面等の平面となるように形成されている。
【００７９】
このように、暗箱５０内部全体を透明部材４５０により固定することにより、光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１等の位置を確実に固定することができる。これにより、振動等により位置ずれが生じることがなく、信頼性の高い検査を行なうことができる。
【００８０】
また、暗箱５０内部全体を透明部材４５０により固めることにより、透明板等における裏面反射の問題が生じなくなり、また、透明板の界面において生じる光の屈折等を考量する必要がない。よって、特性を向上させるとともに、設計や製造しやすいといった利点を有している。
【００８１】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様であり、第２の実施の形態及び第３の実施の形態にも適用することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 光源
１１ 偏光フィルタ
２０ コリメートレンズ
３０ 正反射光検出器
４０ 散乱反射光検出器
４１ 偏光フィルタ
５０ 暗箱
６０ 透明板
７０ 解析部
７１ 記憶部
８０ 表示部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００９−２３６６１０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０２１０１号公報
【特許文献３】特許第４１０５５５４号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、皮膚等の生体組織等の散乱体の表面や内部の構造、状態を計測する方法として、共焦点顕微鏡、光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）、ＳＨＧ（Second harmonic generation：第２高調波発生）光顕微鏡、超音波エコー、Ｘ線、ＭＲＩ（magnetic resonance imaging）等の様々な手法が存在している。このうち、生体計測においては、光を用いた光計測が、被爆等の問題がなく、また、照射光の波長を選択することにより計測対象を限定することができるため適している。また、光計測は、Ｘ線等と比較して、装置を小型化することができ、また低価格化することもできるといった利点も有している。
【０００３】
例えば、生体組織に近赤外光を照射し、生体組織内において拡散反射した光を光検出器により検出し、光検出器により得られた信号より、生体組織の定量的な分析を行なう近赤外分光法等の光計測方法がある。この近赤外分光法等の光計測方法では、生体組織内における様々な情報を非侵襲的に瞬時に得ることができるため、医療分野における多くの用途で注目されており、血液中の酸素濃度の測定等に用いられている。
【０００４】
生体光計測としては、これ以外にも、皮膚内部におけるコラーゲン構造の状態やコラーゲンの定量的評価を行なう方法がある。皮膚内部において真皮層の７割以上を占めるコラーゲン構造の配向性や分布状態は、皮膚のハリやシワ等と密接な関係があることが知られている。このため、スキンケア商品を使用した前後における皮膚内部のコラーゲン構造の変化や皮膚表面の形態変化を総合的に評価することは、化粧品の有用成分の開発や、使用する化粧品を選定する上でも非常に有効である。
【０００５】
ところで、従来はコラーゲン構造を傷つけることなく、非侵襲で皮膚内部の真皮の状態を評価することは困難であったが、近年においては光計測手法により、コラーゲン構造を傷つけることなく、非侵襲で皮膚内部の真皮の状態を評価することが可能となりつつある。
【０００６】
特許文献１には、皮膚の内部に向けて長短パルス光を照射し、発生した第２高調波発生光（ＳＨＧ光）を検出し、その検出結果により皮膚内部のコラーゲン配向を測定する方式が開示されている。また、ＯＣＴを応用して皮膚内部のコラーゲン構造を可視化する方法等も提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、皮膚のハリや弾力性等の性状評価に利用する画像を取得するための皮膚画像取得装置が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、皮膚表面にＰ偏光の光を入射しＳ偏光成分の反射光を受光するとともに、皮膚表面にＳ偏光の光を入射しＰ偏光成分の反射光を受光して得られるＳ偏光成分の反射光とＰ偏光成分の反射光の２つの反射光について反射率の合計値に基づいて皮膚の透明感を評価する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、用いられる計測装置が高額なものであり、また、大型なものとなるため、一般的なユーザは利用することができないという問題点を有している。
【００１０】
また、特許文献２に記載されている皮膚画像取得装置により得られる情報は、皮膚の表面に基づく情報のみであるため、皮膚の弾力性等の皮膚の内部構造に関連した情報をある程度間接的に知ることはできるものの、皮膚内部のコラーゲン構造の状態等をより直接的に評価することは不十分であった。
【００１１】
また、特許文献３に記載されている方法では、特定方向の偏光の光を照射し、照射された光に直交する偏光成分の光を検出するものであるため、皮膚の表面状態を十分に知ることができず、詳細に皮膚の状態を判別することは困難である。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、皮膚の表面及び内面の状態を容易に検出することができ、皮膚の状態を判別することが可能な小型の検査装置を低価格で提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、前記暗箱の前記開口に設けられた前記検査対象と接する透明板と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記透明板は、一方の面と他方の面とが平行ではないことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、前記暗箱の内部全体に形成された透明部材と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記光源より出射された光は、前記検査対象における照射領域に照射され、前記拡散反射光検出器は、前記照射領域において前記検査対象の表面に対し略垂直方向に設置されているものであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記光源、前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器を含む測定系を複数有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記光源は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードより出射された光のうち、第１の偏光方向の成分のみを透過する光学素子と、を有するものであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記光源は１または複数の面発光レーザを有するものであることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記光源は複数の前記面発光レーザが２次元的に配列されている面発光レーザアレイであることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器は解析部と接続されており、前記解析部には、前記正反射光検出器により得られた値及び前記拡散反射光検出器により得られた値に基づき前記検査対象の表面及び表面近傍の内部状態を前記解析部に接続された表示部に表示させることを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、皮膚の表面及び内面の状態を容易に検出することができ、皮膚の状態を判別することが可能な小型の検査装置を低価格で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態における検査装置の構造図
【図２】第１の実施の形態における検査装置の要部拡大図
【図３】光の反射の説明図
【図４】第１の実施の形態における検査装置の説明図
【図５】第２の実施の形態における検査装置の構造図
【図６】面発光レーザ素子の構造図
【図７】第３の実施の形態における検査装置の上面図
【図８】第３の実施の形態における検査装置の構造図
【図９】第４の実施の形態における検査装置の構造図
【図１０】第５の実施の形態における検査装置の構造図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態において散乱体とは、散乱媒質で構成される任意のものを意味し、例えば、生体組織が挙げられる。本実施の形態における検査装置は、散乱体内部の散乱媒質中に存在する検査対象について計測するものであり、検査対象として皮膚が挙げられる。本願明細書においては、皮膚等について説明するが、本実施の形態における検査装置の検査対象は皮膚等に限定されるものではない。
【００２５】
〔第１の実施の形態〕
本実施の形態における検査措置は、皮膚表面の平滑度と、皮膚内部の真皮層におけるコラーゲンの配向や密度といった皮膚内部の状態を検査することにより非侵襲的に皮膚の状態を定量化するものである。加齢に伴う皮膚の老化現象の１つとしてはシワ等の増加が挙げられるが、美容の観点からシワ等の防止や改善のため、シワ等を定量的に検査する方法及び検査装置が求められている。
【００２６】
シワ等の形成には皮膚内部の真皮層の状態が大きく関与すると考えられるため、皮膚表面の状態だけではなく皮膚内部の状態も同時に定量的に検査することが必要となる。シワの検査方法としては、しわグレード標準が定められているが、目視や、写真による二次元画像解析法等により行なわれる。しかしながら、いずれも皮膚表面の情報のみに基づいた検査であり、シワの状態を正確に検査するには不十分である。また、シワのレプリカを取って共焦点顕微鏡等を用いて３次元的に解析する方法もあるが、この場合も皮膚の表面状態のみの解析であり、更には、装置も高価なものとなる。
【００２７】
次に、図１に基づき本実施の形態における検査装置について説明する。本実施の形態における検査装置は、光学センサを有する光学式検査装置である。具体的には、光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１を有している。光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１は、暗箱５０内に収納されており、検査対象となる皮膚等と接する面には透明板６０が設けられている。また、正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０は、解析部７０に接続されており、正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０により得られた情報に基づき、皮膚等の解析を行ない、表示部８０において、検査された皮膚等の状態の表示を行なう。
【００２８】
暗箱５０は、アルミニウム製であり、外乱光及び迷光の影響を低減するため、表面に黒アルマイト処理が施されており、検査対象となる皮膚等と接する面には開口を有している。この開口には、光源１０から出射された波長の光が透過する透明板６０が設置されている。
【００２９】
図２は、本実施の形態における検査装置の光学センサ部分を示すものである。光源１０には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。偏光フィルタ１１により、光源１０から出射された光は、Ｓ偏光の光となり、コリメータレンズ２０を介し、皮膚等に照射される。この際、光源１０からの出射された光の皮膚等の入射角θは、６０°である。即ち、皮膚表面の法線方向に対し６０°の角度で、透明板６０を介して入射するように設置されている。尚、本実施の形態においては、透明板６０に入射する光は、屈折するが、図面等においては、光が屈折している様子は図示されていないものとする。
【００３０】
コリメートレンズ２０は、光源１０から出射された光の光路上に設置されており、光源１０から出射された光を略平行光とするものである。本実施の形態では、コリメートレンズ２０から出射された光の光束の幅が４ｍｍとなるように形成されている。コリメートレンズ２０から出射された光は、透明板６０を介して、皮膚等に照射される。尚、光源１０からの光が皮膚等の表面に照射される領域を照明領域と記載し、この照明領域の中心を「照明中心」と記載する場合がある。また、コリメートレンズ２０より出射された光を「照射光」とも記載する場合がある。尚、本実施に形態における検査装置は、透明板６０の外側の面で皮膚等が接触した状態で検査を行なうものであるが、皮膚等を透明板６０の外側の面と接触させることにより皮膚等における照明中心の位置を正確に確定させることができる。
【００３１】
一般的に、光が媒質の境界面に入射するとき、入射光線と入射点において境界面の法線とを含む面は「入射面」と呼ばれている。そこで、入射光が複数の光線から場合には、各々の光線ごとに入射面が存在することとなるが、本願明細書においては、便宜上、照明に入射する光線の入射面を皮膚等における入射面と記載する。また、本実施の形態では、３次元直交座標系において、皮膚等の表面に直交する方向をＺ軸方向、皮膚等の表面に平行な面をＸＹ面として記載する。即ち、照明中心を含みＸＺ面に平行な面が皮膚等における光の入射面である。
【００３２】
正反射光検出器３０は、ＸＺ面において照明中心の＋Ｘ側に配置されている。照明中心と正反射光検出器３０の中心とを結ぶ線Ｌ１と、皮膚等の表面とのなす角度ψは、約１５０°である。
【００３３】
偏光フィルタ４１は、照明中心の＋Ｚ側に配置されている。この偏光フィルタ４１は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を遮光する偏光フィルタである。尚、偏光フィルタ４１に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【００３４】
拡散反射光検出器４０は、偏光フィルタ４１の＋Ｚ側に配置されている。尚、本実施の形態では、照明中心と偏光フィルタ４１及び拡散反射光検出器４０の中心とを結ぶ線Ｌ２と皮膚等の表面とのなす角度φは、約９０°である。
【００３５】
以上のように、光源１０、偏光フィルタ１１、偏光フィルタ４１、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０の各々の中心は、入射面上に存在している。
【００３６】
ところで、散乱体である皮膚等に光を照射した場合、皮膚等からの反射光は、皮膚等の表面で反射された光と、皮膚等の内部で反射された光とに分けられる。また、皮膚等の表面で反射された反射光は、正反射された反射光と、拡散反射された反射光とに分けられる。以下、本実施の形態では、便宜上、図３（ａ）に示されるように、皮膚等の表面で正反射された反射光を「表面正反射光」、図３（ｂ）に示されるように、拡散反射された反射光を「表面拡散反射光」ともいう。
【００３７】
皮膚等の表面は、平面な部分（平面部）と傾斜し斜面となった部分（斜面部）とにより構成されており、その割合により皮膚等の表面の平滑性が決定される。平面部において反射された光は表面正反射光となり、斜面部において反射された光は、表面拡散反射光となる。表面拡散反射光は、完全に散乱反射された反射光であり、反射方向は等方的となる。このため、平滑性が高くなるほど、表面正反射光の光量は増加する。
【００３８】
一方、皮膚等の表層組織の内部からの反射光は、真皮層内のコラーゲン繊維等で多重散乱するため拡散反射光のみとなる。以下、便宜上、皮膚等の内部からの反射光を「内部拡散反射光」という。この内部拡散反射光も、表面拡散反射光と同様に、完全に散乱反射された反射光であり、反射方向は等方的である。
【００３９】
表面正反射光及び表面拡散反射光における偏光方向は、入射光の偏光方向と同じ方向である。ところで、皮膚等の表面で偏光方向を回転させるには、入射光がその光軸に沿って偏光方向の回転の向きに傾斜した面で反射されなくてはならない。ここで、光源１０と照明中心と正反射光検出器３０は同一平面内にあるため、表面で反射された光のうち、偏光方向の回転した反射光は、正反射光検出器３０においては検出されない。
【００４０】
一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向から回転している。これは、皮膚等の内部におけるコラーゲン繊維等の中を透過し、多重反射により旋光し、偏光方向が回転するためと考えられる。
【００４１】
そこで、図４に示すように、偏光フィルタ４１には、表面拡散反射光及び内部拡散反射光が入射するものの、表面拡散反射光の偏光方向は、入射光と同じＳ偏光の光であるため、表面拡散反射光は、偏光フィルタ４１で遮光される。一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向に対し回転しているため、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光の成分は、偏光フィルタ４１を透過する。従って、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分が光検出器４０により受光される。
【００４２】
内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分の光量は、皮膚等の表層組織内の成分や密度と相関を有している。これは、このＰ偏光成分の光量が、皮膚内部の生体組織を通過する際の生体組織への吸収や光路長等に依存するからである。
【００４３】
正反射光検出器３０には、表面正反射光と、表面拡散反射光及び内部拡散反射光の一部が入射する。正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０には、それぞれ受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）が出力され、この電気信号は解析部７０に入力される。尚、本実施の形態では、光源１０からの光を皮膚等に照射することにより発生した反射光において、正反射光検出器３０の出力信号における信号レベルを「Ｓ１」とし、拡散反射光検出器４０の出力信号における信号レベルを「Ｓ２」とする。
【００４４】
解析部７０では、様々な状態における多数の皮膚等のサンプルに対して予め計測されたＳ１及びＳ２の値が「皮膚状態判別テーブル」として、解析部７０内のＲＯＭ等の記憶部７１に記憶されている。解析部７０は、計測対象となる皮膚等により検出されたＳ１及びＳ２の値に基づき、皮膚状態判別テーブルにおける多数の皮膚等のサンプルのうち、最も近い皮膚の状態を選定し、選定された皮膚の状態等を表示部８０に表示する。
【００４５】
より具体的に説明すると、例えば、計測対象の皮膚等から取得したＳ１及びＳ２の値に対し、皮膚状態判別テーブルにおける皮膚等のサンプルのＳ１ａ、Ｓ２ａとの適合率を数１に示す式より算出し、適合率が最も大きくなる皮膚等のサンプルを計測対象の皮膚等に最も近い皮膚等のサンプルとして特定する。
【００４６】
【数１】
この皮膚等のサンプルは、皮膚等におけるキメの間隔、角質水分量、メラニン量、ヘモグロビン量等の生理特性値が、それぞれ適切な方法により既に測定されており、計測対象となる皮膚等の生理特性値は、この皮膚等のサンプルの生理特性値に近い値であると推定することができる。
【００４７】
また、Ｓ１及びＳ２の値は、各々皮膚等の表面状態及び内部状態を示しており、これらの比Ｓ１／Ｓ２の値を用いて、例えば、「皮膚表面にはシワが少ないが、コラーゲン繊維の構造が乱れており、将来シワができやすいため早期のケアが必要」等である旨を表示部８０に表示させることも可能である。
【００４８】
また、皮膚状態判別テーブルにおいて、Ｓ１及びＳ２の値と、シワグレード標準のグレードとの相関を記憶させておき、検出されたＳ１及びＳ２の値に基づき解析部７０においてシワグレードのレベルを判別し、表示部８０においてシワグレードを表示することも可能である。
【００４９】
このように、本実施の形態における検査装置では、表示部８０において表示された情報に基づき、最適なスキンケア商品やスキンケア方法を選定することができ、また、有用な化粧品成分の開発に活用したりすることができる。
【００５０】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における検査装置は、光源に面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）素子を用いた構造のものである。
【００５１】
本実施の形態における検査装置について、図５に基づき説明する。本実施の形態における検査装置は、光学センサを有する光学式検査装置である。具体的には、光源１１０、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１を有している。
【００５２】
本実施の形態においては、光源１１０は、同一の基板面に複数のＶＣＳＥＬからなる発光部を有する面発光レーザ素子であり、図６に示すように、９個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ９）が２次元配列されている面発光レーザアレイである。具体的には、１つの面発光レーザ素子、即ち、１つのＶＣＳＥＬチップには、９個の発光部（ＶＣＳＥＬ）を含んでおり、各々の発光部は各々の発光部に対応して設けられた電極パッドと配線を介し接続されている。
【００５３】
本実施の形態では、光源１１０は面発光レーザ素子により形成されているものであるため、第１の実施の形態における光源近傍に設けられた光源から出射された光を所定の直線偏光の光とする偏光フィルタが不要となる。また、本実施の形態では、光源１１０には、直線偏光された多ｃｈ（チャネル）の面発光レーザアレイを形成したものであるが、発光部が１つの面発光レーザを形成したものであってもよい。但し、この場合、照射光量に対する内部旋光の光量の割合が微小であるため、Ｓ／Ｎの観点から、高出力照射させることができるよう、複数ｃｈを同時に発光させている。
【００５４】
尚、光源１１０、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１は、第１の実施の形態と同様に、暗箱５０内に収納されており、検査対象となる皮膚等と接する面には透明板６０が設けられている。
【００５５】
ところで、反射光量から皮膚等の表面状態を検出するためには、Ｓ／Ｎを向上させるために、光源１１０には本実施の形態のようにエネルギー密度の高い半導体レーザを用いることが好ましい。しかしながら、この場合、皮膚等の表面のような粗面に光を照射するとスペックルパターンが発生する。このスペックルパターンは、光が照射される部分により異なるため、正反射光検出器３０及び拡散反射光検出器４０における検出光にばらつきが生じ、識別精度の低下を招いてしまう。
【００５６】
このため、複数のｃｈを同時に発光させることにより、１ｃｈだけを発光させた場合に比べて、反射光のスペックルパターンのコントラスト比を低減させることができ、より正確な反射光量の検出が可能となる。よって、計測精度を高め、識別精度を高めることができる。
【００５７】
更に、光源１１０において面発光レーザを用いる場合には、ＬＥＤ等では困難とされている高密度な集積化が可能となり、コリメートレンズ２０の光軸近傍に光源１１０より出射されたすべてのレーザ光を集めることができる。これにより、これらのレーザ光について入射角を一定にしてコリメートすることができる。
【００５８】
本実施の形態では、光源１１０に面発光レーザを用いることにより、光源１１０からの出射光側に設けられていた偏光フィルタが不要となるため、検査装置をより一層小型化及び低コスト化することができる。
【００５９】
尚、上記以外の内容は第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における検査装置ついて説明する。本実施の形態は、光源、正反射光検出器及び散乱反射光検出器からなる測定系を２つ有するものである。具体的には、図７及び図８に示すように、本実施の形態における検査装置は、第１の測定系２０１と第２の測定系２０２を有している。第１の測定系２０１は、第１の光源部２１０と、第１の正反射光検出器２３１と第１の散乱反射光検出器２４１とを有している。第１の光源部２１０は、ＶＣＳＥＬ等からなる光源２１１とコリメートレンズ２１２とを有している。また、第１の散乱反射光検出器２４１の前には、偏光フィルタ２５１が設けられている。第２の測定系２０２は、第２の光源部２２０と、第２の正反射光検出器２３２と第２の散乱反射光検出器２４２とを有している。第２の光源部２２０は、ＶＣＳＥＬ等からなる光源２２１とコリメートレンズ２２１とを有している。また、第２の散乱反射光検出器２４２の前には、偏光フィルタ２５２が設けられている。本実施の形態では、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２は、各々に対応する第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０からの出射された光の正反射光を検出するものである。また、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２は、各々に対応する第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０からの出射された光の散乱反射光を検出するものである。
【００６１】
第１の測定系２０１及び第２の測定系２０２は、暗箱２６０内に収納されており、測定対象となる皮膚等と接する部分には透明板２６１が設けられている。また、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２は、解析部７０に接続されており、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２はより得られた情報に基づき、皮膚等の解析を行ない、表示部８０において、検査の結果となる皮膚等の状態の表示を行なう。
【００６２】
暗箱２６０は、アルミニウム製であり、外乱光及び迷光の影響を低減するため、表面に黒アルマイト処理が施されており、検査対象となる皮膚等と接する面の一部には開口を有している。この開口には、第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０から出射された波長の光が透過する透明板２６１が設置されている。
【００６３】
光源２１１及び２２１は、第２の実施の形態に記載されている光源と同様にＶＣＳＥＬが用いられている。第１の光源部２１０及び第２の光源部２２０からは、各々Ｓ偏光の光が出射されるように形成されている。
【００６４】
第１の光源部２１０より皮膚等に照射される光の照射角度と第２の光源部２２０より皮膚等に照射される光の照射角度はともに同じ角度θであり、本実施の形態では、角度θは８０°である。尚、角度θは、皮膚等の表面の法線に対する角度である。また、第１の光源部２１０より皮膚等に光の照射される照射領域と第２の光源部２２０より皮膚等に光の照射領域とは略同じ位置であり、略同じ面積となるように形成されている。
【００６５】
照明中心と第１の正反射光検出器２３１の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度と、照明中心と第２の正反射光検出器２３２の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度とは同じ角度ψであり、本実施の形態では角度ψは１７０°である。
【００６６】
照明中心と第１の拡散反射光検出器２４１の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度と、照明中心と第２の拡散反射光検出器２４２の中心とを結ぶ線と皮膚等の表面とのなす角度とは同じ角度φであり、本実施の形態では角度φは約９０°である。
【００６７】
尚、第１の光源部２１０、照明中心、第１の正反射光検出器２３１、第１の散乱反射光検出器２４１は略同一面上に配置されており、第２の光源部２１０、照明中心、第２の正反射光検出器２３２、第２の散乱反射光検出器２４２は略同一面上に配置されている。
【００６８】
偏光フィルタ２５１及び２５２は、照明中心の＋Ｚ側に配置されており、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光は遮光するものである。尚、この偏光フィルタ２５１及び２５２に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【００６９】
本実施の形態における検査装置では、第１の実施形態と同様に解析部７０および表示部８０を備えており、第１の正反射光検出器２３１及び第２の正反射光検出器２３２、第１の散乱反射光検出器２４１及び第２の散乱反射光検出器２４２は、それぞれ受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を出力し、これらの電気信号は解析部７０に入力されて解析が行なわれる。尚、本実施の形態では、第１の光源部２１０から出射された光束が皮膚等に照射した場合において、第１の正反射光検出器２１１の出力信号における信号レベルを「Ｓ１１」、第１の拡散反射光検出器２１２の出力信号における信号レベルを「Ｓ１２」と記載する。また、第２の光源部２２０から出射された光束が皮膚等に照射した場合において、第２の正反射光検出器２２１の出力信号における信号レベルを「Ｓ２１」、第２の拡散反射光検出器２２２の出力信号における信号レベルを「Ｓ２２」と記載する。また、内部拡散反射光を精度良く検出するために、第１の光源部２１０における発光時間と第２の光源部２２０における発光時間とが重なることのないように、各々個別に点灯させることにより解析部７０等により制御されている。これにより、相互に異なる測定系における反射光が検出されることはない。
【００７０】
解析部７０では、様々な状態における多数の皮膚等のサンプルに対して予め計測された信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１及びＳ２２の値が「皮膚状態判別テーブル」として、解析部７０内のＲＯＭ等からなる記憶部７１に記憶されている。解析部７０は、計測対象となる皮膚等により検出された信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１及びＳ２２の値に基づき、皮膚状態判別テーブルにおける多数の皮膚等のサンプルから、最も近い皮膚の状態を特定し、特定された状態等を表示部８０に表示する。
【００７１】
このように、本実施の形態における検査装置では、表示部８０において表示された情報に基づき、最適なスキンケア商品やスキンケア方法を選定することができ、また、有用な化粧品成分の開発に活用したりすることができる。
【００７２】
皮膚等の真皮層におけるコラーゲンのような配向を持つ繊維状の散乱体では、反射光はＸＹ面内で異方性があり、照射方向によって正反射と拡散反射の割合が変化する。本実施の形態のおける検査装置では、ＸＹ面における複数の方向から光を照射して、正反射光量、表面拡散反射光量、内部拡散反射光量、およびそれぞれの変化量などの演算値を用いることにより皮膚の表面および内部の状態をより精度良く検査することが可能であり、皮膚内部のコラーゲン配向の有無や配向方向の検査をより確かなものとすることができる。
【００７３】
コラーゲンの配向状態は、皮膚のしわの発生と相関があると考えられるため、本実施の形態における検査装置を用いて皮膚内部のコラーゲンの状態と皮膚のしわの状態を同時に検査することにより、しわの発生原因が皮膚内部の変化に起因するかどうかなどの判定を行うことができる。また、皮膚表面にしわが発生する前に皮膚内部の状態を知ることで、しわを予防するためのスキンケア製品を選定したりすることができる
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様である。
【００７４】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、透明板３６０の両面は平行ではなく、一方の面に対し他方の面が傾斜している。即ち、図９に示されるように、本実施の形態における検査装置は、平行平板ではない透明板３６０を有している。この透明板３６０は外側の一方の面と内側の他方の面が平行には形成されてはいないため、光源１０から出射された光のうち、透明板３６０の外側の一方の面と皮膚等との間で正反射された光は、正反射光検出器３０において検出されるが、透明基板３６０の内側の他方の面で反射された光は、一方の面とは異なる角度で反射されるため、正反射光検出器３０に入射することはない。
【００７５】
よって、透明板３６０において裏面反射した光、即ち、他方の面からの反射した光が正反射光検出器３０に入射しないように形成されているため、正確な検査を行なうことができる。
【００７６】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様であり、第２の実施の形態及び第３の実施の形態にも適用することができる。
【００７７】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態における検査装置は、光学センサを有する光学式検査装置である。具体的には、図１０に示すように、光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１を有している。光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１は、暗箱５０内に収納されており、暗箱５０内部全体が透明部材４５０により固められている構造のものである。
【００７８】
このような透明部材４５０としては、透明な樹脂材料等が挙げられる。透明部材４５０の表面は、皮膚等と直接接する面であり、この面により照明中心の位置も定まるため、平坦化や研磨等により鏡面等の平面となるように形成されている。
【００７９】
このように、暗箱５０内部全体を透明部材４５０により固定することにより、光源１０、偏光フィルタ１１、コリメートレンズ２０、正反射光検出器３０、拡散反射光検出器４０、偏光フィルタ４１等の位置を確実に固定することができる。これにより、振動等により位置ずれが生じることがなく、信頼性の高い検査を行なうことができる。
【００８０】
また、暗箱５０内部全体を透明部材４５０により固めることにより、透明板等における裏面反射の問題が生じなくなり、また、透明板の界面において生じる光の屈折等を考量する必要がない。よって、特性を向上させるとともに、設計や製造しやすいといった利点を有している。
【００８１】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様であり、第２の実施の形態及び第３の実施の形態にも適用することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 光源
１１ 偏光フィルタ
２０ コリメートレンズ
３０ 正反射光検出器
４０ 散乱反射光検出器
４１ 偏光フィルタ
５０ 暗箱
６０ 透明板
７０ 解析部
７１ 記憶部
８０ 表示部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００９−２３６６１０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０２１０１号公報
【特許文献３】特許第４１０５５５４号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、
前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、
前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、
前記暗箱の前記開口に設けられた前記検査対象と接する透明板と、
を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記透明板は、一方の面と他方の面とが平行ではないことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、
前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、
前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、
前記暗箱の内部全体に形成された透明部材と、
を有することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
前記光源より出射された光は、前記検査対象における照射領域に照射され、
前記拡散反射光検出器は、前記照射領域において前記検査対象の表面に対し略垂直方向に設置されているものであることを特徴とする請求項１から３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記光源、前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器を含む測定系を複数有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記光源は、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードより出射された光のうち、第１の偏光方向の成分のみを透過する光学素子と、を有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の検査装置。
【請求項７】
前記光源は１または複数の面発光レーザを有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
前記光源は複数の前記面発光レーザが２次元的に配列されている面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器は解析部と接続されており、
前記解析部には、前記正反射光検出器により得られた値及び前記拡散反射光検出器により得られた値に基づき前記検査対象の表面及び表面近傍の内部状態を前記解析部に接続された表示部に表示させることを特徴とすることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１】
第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、
前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、
前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、
前記暗箱の前記開口に設けられた前記検査対象と接する透明板と、
を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記透明板は、一方の面と他方の面とが平行ではないことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
第１の偏光方向の直線偏光の光を検査対象に照射する光源と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において正反射された光を検出する正反射光検出器と、
前記光源より照射された光のうち、前記検査対象において拡散反射された光であって、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子と、
前記光学素子を通過した光を検出する拡散反射光検出器と、
前記光源、前記正反射光検出器、前記光学素子、前記拡散反射光検出器を覆い、前記光源より前記検査対象に光が照射される部分に開口を有する暗箱と、
前記暗箱の内部全体に形成された透明部材と、
を有することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
前記光源より出射された光は、前記検査対象における照射領域に照射され、
前記拡散反射光検出器は、前記照射領域において前記検査対象の表面に対し略垂直方向に設置されているものであることを特徴とする請求項１から３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記光源、前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器を含む測定系を複数有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記光源は、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードより出射された光のうち、第１の偏光方向の成分のみを透過する光学素子と、を有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の検査装置。
【請求項７】
前記光源は１または複数の面発光レーザを有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
前記光源は複数の前記面発光レーザが２次元的に配列されている面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記正反射光検出器及び前記拡散反射光検出器は解析部と接続されており、
前記解析部には、前記正反射光検出器により得られた値及び前記拡散反射光検出器により得られた値に基づき前記検査対象の表面及び表面近傍の内部状態を前記解析部に接続された表示部に表示させることを特徴とすることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８７３５８（Ｐ２０１２−１８７３５８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５８２６（Ｐ２０１１−５５８２６）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]