透明感測定装置および透明感測定方法
【課題】肌の表面反射光あるいは外乱光などの影響を受けることなく肌の透明感を小型化された装置構成により測定すること。
【解決手段】皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置において、所定の波長の光を照射するＬＥＤ２０を有し、ＬＥＤ２０からの光を皮膚表面に投光する投光部２と、光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像部３とを有し、投光部２は、皮膚表面に接触する開口部２４を有し、開口部２４が皮膚表面に接触することで、ＬＥＤ２０からの直接光が遮光されるようにする。
【解決手段】皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置において、所定の波長の光を照射するＬＥＤ２０を有し、ＬＥＤ２０からの光を皮膚表面に投光する投光部２と、光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像部３とを有し、投光部２は、皮膚表面に接触する開口部２４を有し、開口部２４が皮膚表面に接触することで、ＬＥＤ２０からの直接光が遮光されるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明感測定装置および透明感測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の皮膚の状態を表す１つの要素として「透明感」がある。「透明感」の定義は確立されたものはないが本明細書では、「肌が光を内部に取り込んで明るく見せる程度」という概念で説明を行うものとする。
【０００３】
このような透明感を測定する方法が特許文献１〜４などに開示されている。たとえば特許文献１では、肌からの反射光のうち測定波長を２種類使用し、その比率を評価数字として用いる方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、皮膚表面にＰ偏光（水平偏光）を入射させてＳ偏光（垂直偏光）成分の反射光を受光するとともに、Ｓ偏光を入射させてＰ偏光成分の反射光を受光し、この２つの反射光の反射率の合計値を評価数字として用いる方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３では、光源部とレンズ部に偏光フィルタを装着し、フィルタの角度を平行させて撮像した画像と、直交させて撮像した画像とを画像演算処理し、皮膚画像の拡散反射光の輝度値を透明感の指標とする方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４では、皮膚内部で拡散した光を受光し、直接光および皮膚表面における反射光を実質的に受光しない内部拡散光受光手段を備える方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２９４４２３号公報
【特許文献２】特許第４１０５５５４号
【特許文献３】特開２００８−２１２１８９号公報
【特許文献４】特開平８−１８２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１〜４に開示されている方法は、以下に示す課題がある。
【０００９】
たとえば特許文献１に開示されている方法では、肌の表面反射光または投光側の光を遮断する方法の開示がない。これによれば、純粋に肌の内部の散乱光を捉えることは困難である。
【００１０】
特許文献２に開示されている方法では、「発明の実施の形態」において光源が白色光に限定されている。このため、装置を小型化するために光源をＬＥＤ(Light Emitting Diode)化して特許文献２に開示されている方法を実施する際に、白色ＬＥＤしか使用できない。周知のとおり、白色ＬＥＤは、赤、緑、青の３色のＬＥＤを組み合わせるなど、構成が複雑であるため必然的に高価になると共に、消費電力も他の色のＬＥＤと比較して大きくなる傾向がある。また、特許文献２に開示されている方法では、外乱光による影響を除去する点については開示されていない。
【００１１】
特許文献３に開示されている方法では、ストロボとカメラレンズとの間にフィルタを挿入しているが、一般のデジタルカメラの接写である。このため、被験者の顔の固定およびカメラの固定その他の装置構成が大がかりになってしまい、小型化に対応できない。
【００１２】
特許文献４に開示されている方法では、光源にハロゲンランプ、キセノンランプなどを挙げているが波長依存性についての開示はない。また、光源にハロゲンランプ、キセノンランプなどを使用するのであれば装置が大がかりになり、小型化に対応できない。
【００１３】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、肌の表面反射光あるいは外乱光などの影響を受けることなく肌の透明感を小型化された装置構成により測定することができる透明感測定装置および透明感測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの観点は、透明感測定装置としての観点である。すなわち、本発明の透明感測定装置は、皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置において、所定の波長の光を照射する光源を有し、光源からの光を皮膚表面に投光する投光手段と、光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像手段とを有し、投光手段は、皮膚表面に接触する投光側開口部を有し、投光側開口部が皮膚表面に接触することで、光源からの直接光が遮光されるものである。
【００１５】
たとえば、撮像手段は、皮膚表面からの光が入射する投光側開口部とは異なる撮像側開口部を有し、投光側開口部と撮像側開口部は、透明感測定装置の筐体を構成する平面部に並んで設けられている。
【００１６】
たとえば、光源は、発光波長が６１０ｎｍ〜６３０ｎｍである。
【００１７】
さらに、投光手段には、光源からの光を透過する第１の偏光板が設けられ、撮像手段には、撮像側開口部から入射される光が透過する第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板が設けられているようにすることができる。
【００１８】
さらに、撮像手段による撮像の結果得られた画像を表示する表示部を有することができる。
【００１９】
本発明の他の観点は、透明感測定方法としての観点である。すなわち、本発明の透明感測定方法は、皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置が行う透明感測定方法において、透明感測定装置の投光手段が光源から所定の波長の光を照射し、光源からの光を皮膚表面に投光する投光ステップを実行し、透明感測定装置の撮像手段が投光手段からの光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像ステップを実行し、投光ステップの実行に際しては、投光手段の皮膚表面に接触する投光側開口部が皮膚表面に接触することで、光源からの直接光が遮光されるものである。
【００２０】
さらに、投光ステップの処理は、光源からの光を第１の偏光板を透過させるステップを有し、撮像ステップの処理は、皮膚表面を撮像する際に撮像手段に入射される光を第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板に透過させるステップを有することができる。
【００２１】
さらに、透明感測定装置の表示部が撮像ステップの処理による撮像の結果得られた画像を表示する表示ステップを実行することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、肌の表面反射光あるいは外乱光などの影響を受けることなく肌の透明感を小型化された装置構成により測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る透明感測定装置の概念図である。
【図２】図１の投光部および遮光板の実態的な構成を示す斜視図である。
【図３】図１の撮像部の実態的な構成を示す斜視図である。
【図４】図１の投光部および撮像部を配設する透明感測定モジュールの構成を示す斜視図である。
【図５】図１の透明感測定装置の実態的な構成例（その１）を示す図である。
【図６】図１の透明感測定装置の実態的な構成例（その２）を示す斜視図である。
【図７】図１の透明感測定装置の実態的な構成例（その３）を示す斜視図である。
【図８】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、散乱光の観測構成を上面から見た図である。
【図９】図８の散乱光の観測構成を側面から見た図である。
【図１０】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、緑のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１１】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、黄のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１２】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、橙のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１３】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、赤のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１４】図１０〜図１３の色の異なるＬＥＤにおける散乱光の観測結果をまとめて示す図である。
【図１５】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、散乱光の観測構成を上面から見た図である。
【図１６】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、散乱光の観測構成を側面から見た図である。
【図１７】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、１８．０ｍＡの駆動電流値の場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１８】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、１６．６ｍＡの駆動電流値の場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１９】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、１５．１ｍＡの駆動電流値の場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図２０】図１７〜図１９の駆動電流値の異なるＬＥＤにおける散乱光の観測結果をまとめて示す図である。
【図２１】図１の透明感測定装置において女性♯１の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２２】図１の透明感測定装置において女性♯２の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２３】図１の透明感測定装置において女性♯３の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２４】図１の透明感測定装置において男性♯１の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２５】図２１〜図２４の皮膚の透明感の測定結果をまとめて示す図である。
【図２６】肌面画像とＬＥＤ照射画像とを組み合わせた透明感確認画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（本発明の実施の形態に係る透明感測定装置１の構成について）
本発明の実施の形態に係る透明感測定装置１の構成について図１を参照して説明する。図１は、透明感測定装置１の概念図である。
【００２５】
透明感測定装置１は、主に、投光部２、撮像部３、遮光板４および表示部５から構成される。透明感測定装置１は、たとえば被験者としての顧客やカウンセラーとしての店員が片手で把持し易い形状を有している。たとえばユーザが透明感測定装置１を持って、透明感測定装置１を被験者である顧客の顔の透明感を測定したい部位に当て、所定の操作を行うことにより、被験者の皮膚の透明感を測定することができる。
【００２６】
投光部２は、ＬＥＤ２０（請求項でいう光源）、電池２１、発光強度調整部２２および水平偏光板２３（請求項でいう第１の偏光板）から構成される。また、撮像部３は、撮像素子３０、レンズ３１、および垂直偏光板３２（請求項でいう第２の偏光板）から構成される。
【００２７】
投光部２のＬＥＤ２０は、橙または赤（波長６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ程度）のＬＥＤである。なお、ＬＥＤ２０を橙または赤とした理由については後述する。また、ＬＥＤ２０の駆動電流値は、たとえば約１６．０ｍＡである。なお、ＬＥＤ２０の駆動電流値を約１６．０ｍＡとした理由についても後述する。
【００２８】
電池２１は、ＬＥＤ２０の電源である。ＬＥＤ２０の駆動電圧値は、約２．２Ｖであるため電池２１もこれに適合する規格のものとする。
【００２９】
発光強度調整部２２は、ＬＥＤ２０の発光強度を調整するために、ＬＥＤ２０を流れる電流値を可変するための可変抵抗器である。なお、ＬＥＤ２０の駆動電流が約１６．０ｍＡであり駆動電圧が約２．２Ｖであればそのときの発光強度調整部２２の抵抗値は約１３７．５Ωとなる。また、ＬＥＤ２０の経年劣化に伴ってＬＥＤ２０の駆動電流値を増大する可能性がある。したがって、発光強度調整部２２は、抵抗値が約１３７．５Ωを最大値として約１３７．５Ω以下の抵抗値に可変できるものとする。
【００３０】
水平偏光板２３は、ＬＥＤ２０から照射される光に対して偏光を与えるものである。
【００３１】
撮像素子３０は、たとえばＣ−ＭＯＳ(Complementary Metal Oxide)画像センサである。
【００３２】
レンズ３１は、撮像素子３０の撮像面上に被写体の画像を結像させるための光学部品である。図１の例では、２枚構成のレンズ群を図示してあるが、レンズ３１は、１枚のレンズまたは２枚以上のレンズ群など、どのような構成であってもよい。
【００３３】
垂直偏光板３２は、被写体からの撮像画像光に対して偏光を与えるものである。このときに、投光部２から出射される光と撮像部３に入射される光の位相は、互いに直交するようになっている。
【００３４】
遮光板４は、投光部２からの光が撮像部３の内部およびその撮像領域に入らないように遮断するものである。
【００３５】
表示部５は、撮像素子３０の撮像結果を表示するためのディスプレイ装置である。表示部５の方式は、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＯＥＬ(Organic Electro Luminescence)あるいは、その他のいかなる方式のものでもよい。
【００３６】
（透明感測定装置１の透明感の測定動作について）
次に、図１を参照して透明感測定装置１の肌面の透明感の測定動作について説明する。
【００３７】
ステップ１：ユーザは、遮光板４が肌面５０に対して密着するように、透明感測定装置１を押し当てる。そしてユーザは、透明感測定装置１の図示せぬ操作部を操作して、透明感の測定の開始を指示する。
【００３８】
ステップ２：透明感の測定が指示されると、投光部２のＬＥＤ２０は所定の発光強度（約１６．０ｍＡ）および波長（６１０ｎｍ（橙）〜６３０ｎｍ（赤）程度の中の所定の波長）の光を出射する。具体的には、ＬＥＤ２０の照射光は、水平偏光板２３によって偏光を与えられた後に、肌面５０に照射される。水平偏光板２３を透過し、肌面５０に照射された光は、一部が肌面５０表面で反射され、一部が肌面５０に透過する。肌面５０に透過した光は、内部で散乱し、内部散乱光として、光が照射された位置から広がりをもって伝搬する。なお、皮膚は、表面から角質、表皮、真皮に分かれており、内部散乱光は、表皮または真皮を通って伝搬する。
【００３９】
ステップ３：撮像部３は、内部散乱光が伝搬した肌面５０を撮像する。具体的には、垂直偏光板３２は、肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光に偏光を与える。レンズ３１は、垂直偏光板３２を透過した肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光の画像を撮像素子３０の撮像面上に結像させる。そして撮像素子３０の撮像面上に結像された画像が、表示部５に表示される。
【００４０】
ステップ４：ユーザは、表示部５に表示された画像を目視し、肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光の輝度および同一輝度を有する肌面５０の領域の面積などを確認する。これにより、ユーザは、被験者の肌面５０の透明感の度合を測定する。
【００４１】
（投光部２および遮光板４の具体的な構成について）
次に、投光部２および遮光板４の具体的な構成例について図２から図４を参照して説明する。図２は、投光部２および遮光板４の具体的な構成例を示す図である。
【００４２】
この例の場合、図２に示すように、投光部２は、円筒状の筐体６０を有する。この筐体６０の内部に、水平偏光板２３が配設され、底部にはＬＥＤ２０が配設される。ＬＥＤ２０が出射する光のための開口部（請求項でいう投光側開口部）２４が設けられている。また、この例の場合、筐体６０の外壁が、遮光板４となる。なお、この例では、ＬＥＤ２０の波長は固定されているものとし、電池２１および発光強度調整部２２は、図外に設けられているものとする。なお、電池２１および発光強度調整部２２の配設位置は、後述する筐体７１，８０，８０Ａ，８０Ｂの内部のいかなる位置でもよい。したがって、以下の説明では、電池２１および発光強度調整部２２の図示は省略する。
【００４３】
図３は、撮像部３の具体的な構成例を示す図である。この例の場合、撮像部３は、図３に示すように、筐体６１を有し、筐体６１の内部に撮像素子３０、レンズ３１および垂直偏光板３２が配設される。図３の例では、筐体６１は立方体である。これは、表示部５に表示される画像が四辺形であるため、撮像部３の撮像範囲も四辺形でよい。このため、筐体６１の形状も四辺形の開口部（請求項でいう撮像側開口部）３３を有する立方体とする。しかしながら、筐体６１の形状については円筒形状など、他の形状であってもよい。
【００４４】
図４は、図２の投光部２と図３の撮像部３を組み込んだ透明感測定モジュール７０の構成例を示す図である。透明感測定モジュール７０は、筐体７１内に、図２の投光部２と図３の撮像部３が配設されている。このとき、筐体７１を構成する立方体の１つの面上に、それぞれ筐体６０および筐体６１の開口部２４および開口部３３が並んで配列される。
【００４５】
ここで、投光部２と撮像部３の開口部２４と３３の配設位置関係について説明する。投光部２の開口部２４から、投光部２のＬＥＤ２０から照射された光が出射される。開口部２４が肌面６０に押し付けられているとき、筐体６０の開口部から肌面５０に照射された光の一部が肌面５０の内部で散乱し、さらに、その散乱光の一部が筐体６０の開口部２４の周囲に伝搬する。一方、撮像部３の開口部３３は、撮像部３の撮像範囲に相当する。したがって、投光部２の開口部２４の周囲に伝搬した散乱光が撮像部３の開口部３３に達するように、撮像部３の開口部３３は配設されることが必要である。すなわち、投光部２の開口部２４と撮像部３の開口部３３とは所定の距離より近い間隔に配設されている。
【００４６】
（透明感測定装置１の具体的な構成例について）
図５は、透明感測定装置１の構成例を示す図である。この透明感測定装置１は、筐体８０を有し、この筐体８０内に、透明感測定モジュール７０の筐体７１および表示部５が配設される。また、筐体８０は、透明感測定モジュール７０および表示部５が配設されるプローブ部８０−１と筐体８０をユーザが手で持つための把持部８０−２とを有する。
【００４７】
図６は、透明感測定装置１の他の構成例を示す図である。この透明感測定装置１Ａは、筐体８０Ａを有し、この筐体８０Ａ内に、透明感測定モジュール７０および表示部５（筐体８０Ａの裏面にある）が配設される。また、筐体８０Ａのプローブ部８０Ａ−１には、透明感測定モジュール７０の他にも、肌面５０の水分センサ９０、肌面５０の表面弾力および内部硬さを測定するためのセンサ９１、皮膚温度センサ９２、皮脂センサ９３および発汗センサ９４などの各種センサが配設される。
【００４８】
図７は、透明感測定装置１の他の構成例を示す図である。この透明感測定装置１Ｂは、筐体８０Ｂを有し、この筐体８０Ｂ内に、透明感測定モジュール７０が配設される。なお、透明感測定装置１Ｂでは、表示部５は別置き型とする。
【００４９】
（透明感測定装置１のＬＥＤ２０の色の選択について）
次に、出願人がＬＥＤ２０の色を橙または赤（波長６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ程度）とした理由を図８から図１４を参照して説明する。出願人は、図８、図９に示すように、図２に示した投光部２の開口部２４を被験者の肌面５０に押し当て、緑（波長５６０ｎｍ程度）、黄（波長５９０ｎｍ程度）、橙（波長６１０ｎｍ程度）、赤（波長６３０ｎｍ程度）の４色のＬＥＤ２０を８００Ｌｘ（ルクス）の発光強度（照度）により点灯させて、その散乱光を、図８、図９に示すような位置に設置した図３の撮像部３を用いて観測した。撮像部３の撮像領域は、図８に示すように肌面５０の上面から見て長方形である。また、撮像領域に含まれる筐体６０の外壁の中心位置をＡ点とし、そこから撮像領域の長方形の対辺に下ろした垂線と対辺との交点をＢ点とした。
【００５０】
図１０は、緑のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。図１１は、黄のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。図１２は、橙のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。図１３は、赤のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。
【００５１】
図１０の緑のＬＥＤ２０の場合は、遮光板４として作用する投光部２の開口部２４の外縁（すなわち筐体６０の外壁）から僅かに離れた領域まで皮膚の内部での散乱光が観測できる。図１１の黄のＬＥＤ２０の場合は、開口部２４の外縁から図１０の緑よりもさらに広い領域で皮膚の内部での散乱光が観測できる。図１２の橙のＬＥＤ２０の場合は、開口部２４の外縁から図１１の黄よりもさらに広い領域で皮膚の内部での散乱光が観測できる。図１３の赤のＬＥＤ２０の場合は、開口部２４の外縁から図１２の橙よりもさらに広い領域で皮膚の内部での散乱光が観測できる。
【００５２】
図１０から図１３で観測した結果について、開口部２４の外縁からの距離（Ａ−Ｂ間）における輝度と相対輝度レベルとの関係を図１４に示す。図１４は、横軸にＡ−Ｂ間の輝度をとり縦軸に相対輝度レベル（％）をとる。図１４によれば、緑のＬＥＤ２０の場合と他の色（赤、橙、黄）のＬＥＤ２０との場合とでは相対輝度レベルに大きな差があることがわかる。すなわち、緑のＬＥＤ２０の場合、Ａ−Ｂ間において相対輝度レベルの変化が他と比べて小さい。これは緑の波長領域（５６０ｎｍ付近）付近に血液中のヘモグロビンによる吸収があることに起因する。よって、今回試用したＬＥＤ２０の中で緑のＬＥＤ２０は、投光部２の光源として適さないことがわかる。また、図１４によれば、赤、橙、黄のＬＥＤ２０の中で赤のＬＥＤ２０が最も相対輝度レベルが高く、投光部２の光源として最も適していることがわかる。また、図１４によれば、橙のＬＥＤ２０についても赤のＬＥＤ２０の次に投光部２の光源として適していることがわかる。
【００５３】
（透明感測定装置１のＬＥＤ２０の発光強度について）
次に、出願人がＬＥＤ２０の発光強度を決定した理由を図１５から図２０を参照して説明する。図１５、図１６に示すように、図４に示す透明感測定モジュール７０を被験者の肌面５０に押し当て、投光部２の赤（波長６３０ｎｍ程度）のＬＥＤ２０を３段階の発光強度で点灯させてみた。このときのＬＥＤ２０の駆動電流値は、“強”が１８．０ｍＡ、“中”が１６．６ｍＡ、“弱”が１５．１ｍＡとした。そして、撮像部３により遮光板４として作用する開口部２４の外縁（すなわち筐体６０の外壁）の外側で散乱光を観測した。撮像領域の開口部３３（すなわち筐体６１の外壁）側の中心位置をＣ点とし、そこから撮像領域の対辺に下ろした垂線と対辺との交点をＤ点とした。
【００５４】
図１７から図１９は、発光強度の異なる赤のＬＥＤ２０による図４に示す透明感測定モジュール７０を用いて実際に被験者の皮膚の透明感を測定した際の皮膚の内部での散乱光の観測結果を示す図である。
【００５５】
図１７は、ＬＥＤ２０に対して１８．０ｍＡの駆動電流を流している。図１８は、ＬＥＤ２０に対して１６．６ｍＡの駆動電流を流している。図１９は、ＬＥＤ２０に対して１５．１ｍＡの駆動電流を流している。なお、図１７〜図１９における半円状の破線は、皮膚の内部での散乱光が観測できる領域を示している。
【００５６】
図１７〜図１９の観測結果をまとめたものを図２０に示す。図２０は、横軸に図１７〜図１９のＣ−Ｄ間の輝度をとり、縦軸に相対輝度レベル（％）をとる。出願人は、過去に行った検証テストの結果より、男性肌で、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％程度となるようなＬＥＤ２０の電流値を用いて女性肌を撮像すれば、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％〜８０％になることがわかっている。
【００５７】
一方、ＬＥＤ２０の発光強度が強ければ色飛び状態（飽和した状態）となり、ユーザが表示部５に表示された画像を基に透明感の説明を被験者にすることが難しい。また、反対に、発光強度が弱ければ、画像は暗くなり、ユーザが表示部５に表示された画像を基に透明感の説明を被験者にすることが難しい。そこで、妥当な画像が得られるように、発光強度調整部２２の可変抵抗器の抵抗値を変化させ男性の肌画像を撮像した。
【００５８】
その結果、図１８に示すように、ＬＥＤ２０に１６．６ｍＡの駆動電流を流すことで、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％程度になることがわかった。これにより、ＬＥＤ２０に流す駆動電流値をＬＥＤ２０が新品であるときに１６．０ｍＡとし、経年劣化による発光強度の低下時に調整（レベルアップ）できるようにすることにした。
【００５９】
（透明感測定の検証）
次に、出願人は、図４に示す透明感測定モジュール７０を用いて透明感測定の検証を行った。このときの透明感測定モジュール７０の肌面５０に対する位置関係は、図１５、図１６に示すものと同じである。この検証結果を図２１から図２５を参照して説明する。図２１は、女性♯１の検証結果を示す図である。図２２は、女性♯２の検証結果を示す図である。図２３は、女性♯３の検証結果を示す図である。図２４は、男性♯１の検証結果を示す図である。なお、図２１〜図２４において半円状の破線は、皮膚の内部での散乱光が撮像された領域を示している。
【００６０】
図２１〜図２４の観測結果についてＣ−Ｄ間の輝度とその相対輝度レベルとの関係を図２５に示す。図２５は、横軸にＣ−Ｄ間の輝度をとり、縦軸に相対輝度レベル（％）をとる。図２５からわかるように、相対輝度レベルとその広がり具合（減衰量／傾き）によって肌の透明感の相違を観察できることがわかる。前述したように、男性肌で、Ｃ点で相対輝度レベルが４５％程度の場合、女性肌で、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％〜６０％になっている。これにより、過去の検証データに照らして正しい透明感の測定が行われていることがわかる。
【００６１】
（本発明の実施の形態に係る効果について）
以上説明したように、透明感測定装置１は、人の皮膚に対して所定の波長の光を照射し、皮膚内部に照射され、皮膚内部で散乱した光を撮像し、撮像した皮膚内部で散乱した光を表示することにより、被験者が視覚的に確認できる形で被験者の皮膚の透明感を測定することができる。
【００６２】
これによれば、透明感測定装置１は、たとえば化粧品売り場などにおいてデモンストレーションに用いる際に、被験者である顧客に対し、顧客自身の目で撮像結果を見ながら顧客の肌の透明感について測定する上できわめて有用である。
【００６３】
また、図４に示すように、投光部２と撮像部３とを一体化した透明感測定モジュール７０を構成することにより、透明感測定装置１をきわめて小型軽量化することができる。これによっても透明感測定装置１は、たとえば化粧品売り場などにおいてデモンストレーションに用いるのに適する。
【００６４】
また、ＬＥＤ２０を橙または赤とすることにより、白色ＬＥＤを用いる場合と比較して光源を安価かつ低消費電力とすることができる。
【００６５】
また、透明感測定装置１によれば、ユーザが直接的に表示部５に表示されている画像を目視確認することによって、被験者の肌面５０の透明感の度合を測定できる。このことは、たとえば化粧品売り場などにおけるデモンストリーションにおいて透明感測定装置１を利用する際に、被験者である顧客が自身の肌面５０の透明感の度合を直接目視確認できるため、きわめて有用である。
【００６６】
また、図１の破線矢印で示すように、投光部２から撮像部３に対して遮光板４から「漏れた表面反射光」が存在する場合を想定する。このような場合でも「漏れた表面反射光」は、垂直偏光板３２の偏光方向と比べると９０度位相の異なる偏光を有する水平偏光板２３により偏光を与えられている。このため、「漏れた表面反射光」は垂直偏光板３２を透過できない。よって、撮像素子３０の撮像面上には「漏れた表面反射光」は撮像されない。これにより、撮像部３は、肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射される光のみを撮像することができる。したがって、表示部５の画面上には、肌面５０の透明感の測定に用いる肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光の画像のみが表示される。これによりユーザは、被験者の肌面５０の透明感の測定に不必要な表面反射光の影響を受けることなく、正確な透明感の測定を行うことができる。
【００６７】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。たとえば、図２６に示すように、被験者（ここでは女性♯１）の肌面画像を予め撮像しておき、その後、被験者の肌面５０に投光部２のＬＥＤ２０からの光を照射した画像を撮像し、この２つの画像を組み合わせることによって、被験者の肌面画像にＬＥＤ照射画像が合成された画像によって被験者の透明感を確認してもよい。これによれば、被験者は、単にＬＥＤ照射画像を見ながら透明感を確認するよりも自身の肌面画像を併せて見ることにより、肉眼で見た感じに近い形で透明感の確認を行うことができる。
【００６８】
上述の実施の形態では、撮像部３を投光部２に近接させて配設したが、投光部２の後方から遮光板４として作用する筐体６０の外壁の周囲を撮像するような構成としてもよい。あるいは、投光部２を覆うように撮像部３を配設し、遮光板４として作用する筐体６０の外壁の周囲を撮像するような構成としてもよい。
【００６９】
ＬＥＤ２０の波長を橙または赤（波長６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ程度）としたが、さらに長い波長としてもよい。なお、波長領域が可視光の範囲を越えて赤外線領域となるような場合であっても撮像結果が表示部５によって可視化できればよい。
【００７０】
また、上述の実施の形態では、表示部５に表示された画像を見ながら被験者である顧客に対し、ユーザであるカウンセラーなどがカウンセリングしながら被験者の皮膚の透明感を測定することを想定した。これに対し、撮像素子３０が撮像した画像を画像解析装置によって自動的に解析し、被験者の皮膚の透明感を数値表示したり、テキスト情報または音声情報によって「透明感大」、「透明感中」、「透明感少」などと表示するようにしてもよい。
【００７１】
また、撮像素子３０は、Ｃ−ＭＯＳ画像センサであるとして説明したが、これに代えてＣＣＤ(Charge Coupled Device)その他の画像センサであってもよい。
【００７２】
また、上述の実施の形態では、水平偏光板２３を投光部２に備え、垂直偏光板３２を撮像部３に備える例を説明したが、水平偏光板２３を撮像部３に備え、垂直偏光板３２を投光部２に備えてもよい。いずれの場合でも投光部２に備える偏光板の偏光方向と撮像部３に備える偏光板の偏光方向とが９０度ずれていればよい。さらには、投光部２に備える偏光板の偏光方向と撮像部３に備える偏光板の偏光方向とが厳密に９０度ずれていなくてもよい。すなわち、投光部２から肌面５０に照射された光の肌面５０での表面反射光が撮像部３に入射することを防ぐことができるならば投光部２に備える偏光板の偏光方向と撮像部３に備える偏光板の偏光方向の差分は、どのような角度であってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…透明感測定装置、２…投光部、３…撮像部、４…遮光板、２０…ＬＥＤ（光源）、２３…水平偏光板（第１の偏光板）、２４…開口部（投光側開口部）、３２…垂直偏光板（第２の偏光板）、３３…開口部（撮像側開口部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明感測定装置および透明感測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の皮膚の状態を表す１つの要素として「透明感」がある。「透明感」の定義は確立されたものはないが本明細書では、「肌が光を内部に取り込んで明るく見せる程度」という概念で説明を行うものとする。
【０００３】
このような透明感を測定する方法が特許文献１〜４などに開示されている。たとえば特許文献１では、肌からの反射光のうち測定波長を２種類使用し、その比率を評価数字として用いる方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、皮膚表面にＰ偏光（水平偏光）を入射させてＳ偏光（垂直偏光）成分の反射光を受光するとともに、Ｓ偏光を入射させてＰ偏光成分の反射光を受光し、この２つの反射光の反射率の合計値を評価数字として用いる方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３では、光源部とレンズ部に偏光フィルタを装着し、フィルタの角度を平行させて撮像した画像と、直交させて撮像した画像とを画像演算処理し、皮膚画像の拡散反射光の輝度値を透明感の指標とする方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４では、皮膚内部で拡散した光を受光し、直接光および皮膚表面における反射光を実質的に受光しない内部拡散光受光手段を備える方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２９４４２３号公報
【特許文献２】特許第４１０５５５４号
【特許文献３】特開２００８−２１２１８９号公報
【特許文献４】特開平８−１８２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１〜４に開示されている方法は、以下に示す課題がある。
【０００９】
たとえば特許文献１に開示されている方法では、肌の表面反射光または投光側の光を遮断する方法の開示がない。これによれば、純粋に肌の内部の散乱光を捉えることは困難である。
【００１０】
特許文献２に開示されている方法では、「発明の実施の形態」において光源が白色光に限定されている。このため、装置を小型化するために光源をＬＥＤ(Light Emitting Diode)化して特許文献２に開示されている方法を実施する際に、白色ＬＥＤしか使用できない。周知のとおり、白色ＬＥＤは、赤、緑、青の３色のＬＥＤを組み合わせるなど、構成が複雑であるため必然的に高価になると共に、消費電力も他の色のＬＥＤと比較して大きくなる傾向がある。また、特許文献２に開示されている方法では、外乱光による影響を除去する点については開示されていない。
【００１１】
特許文献３に開示されている方法では、ストロボとカメラレンズとの間にフィルタを挿入しているが、一般のデジタルカメラの接写である。このため、被験者の顔の固定およびカメラの固定その他の装置構成が大がかりになってしまい、小型化に対応できない。
【００１２】
特許文献４に開示されている方法では、光源にハロゲンランプ、キセノンランプなどを挙げているが波長依存性についての開示はない。また、光源にハロゲンランプ、キセノンランプなどを使用するのであれば装置が大がかりになり、小型化に対応できない。
【００１３】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、肌の表面反射光あるいは外乱光などの影響を受けることなく肌の透明感を小型化された装置構成により測定することができる透明感測定装置および透明感測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの観点は、透明感測定装置としての観点である。すなわち、本発明の透明感測定装置は、皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置において、所定の波長の光を照射する光源を有し、光源からの光を皮膚表面に投光する投光手段と、光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像手段とを有し、投光手段は、皮膚表面に接触する投光側開口部を有し、投光側開口部が皮膚表面に接触することで、光源からの直接光が遮光されるものである。
【００１５】
たとえば、撮像手段は、皮膚表面からの光が入射する投光側開口部とは異なる撮像側開口部を有し、投光側開口部と撮像側開口部は、透明感測定装置の筐体を構成する平面部に並んで設けられている。
【００１６】
たとえば、光源は、発光波長が６１０ｎｍ〜６３０ｎｍである。
【００１７】
さらに、投光手段には、光源からの光を透過する第１の偏光板が設けられ、撮像手段には、撮像側開口部から入射される光が透過する第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板が設けられているようにすることができる。
【００１８】
さらに、撮像手段による撮像の結果得られた画像を表示する表示部を有することができる。
【００１９】
本発明の他の観点は、透明感測定方法としての観点である。すなわち、本発明の透明感測定方法は、皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置が行う透明感測定方法において、透明感測定装置の投光手段が光源から所定の波長の光を照射し、光源からの光を皮膚表面に投光する投光ステップを実行し、透明感測定装置の撮像手段が投光手段からの光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像ステップを実行し、投光ステップの実行に際しては、投光手段の皮膚表面に接触する投光側開口部が皮膚表面に接触することで、光源からの直接光が遮光されるものである。
【００２０】
さらに、投光ステップの処理は、光源からの光を第１の偏光板を透過させるステップを有し、撮像ステップの処理は、皮膚表面を撮像する際に撮像手段に入射される光を第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板に透過させるステップを有することができる。
【００２１】
さらに、透明感測定装置の表示部が撮像ステップの処理による撮像の結果得られた画像を表示する表示ステップを実行することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、肌の表面反射光あるいは外乱光などの影響を受けることなく肌の透明感を小型化された装置構成により測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る透明感測定装置の概念図である。
【図２】図１の投光部および遮光板の実態的な構成を示す斜視図である。
【図３】図１の撮像部の実態的な構成を示す斜視図である。
【図４】図１の投光部および撮像部を配設する透明感測定モジュールの構成を示す斜視図である。
【図５】図１の透明感測定装置の実態的な構成例（その１）を示す図である。
【図６】図１の透明感測定装置の実態的な構成例（その２）を示す斜視図である。
【図７】図１の透明感測定装置の実態的な構成例（その３）を示す斜視図である。
【図８】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、散乱光の観測構成を上面から見た図である。
【図９】図８の散乱光の観測構成を側面から見た図である。
【図１０】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、緑のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１１】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、黄のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１２】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、橙のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１３】図１のＬＥＤの色を選択する経緯を説明するための図であり、赤のＬＥＤを試用した場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１４】図１０〜図１３の色の異なるＬＥＤにおける散乱光の観測結果をまとめて示す図である。
【図１５】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、散乱光の観測構成を上面から見た図である。
【図１６】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、散乱光の観測構成を側面から見た図である。
【図１７】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、１８．０ｍＡの駆動電流値の場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１８】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、１６．６ｍＡの駆動電流値の場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図１９】図１のＬＥＤの駆動電流値を選択する経緯を説明するための図であり、１５．１ｍＡの駆動電流値の場合の散乱光の観測結果を説明する図である。
【図２０】図１７〜図１９の駆動電流値の異なるＬＥＤにおける散乱光の観測結果をまとめて示す図である。
【図２１】図１の透明感測定装置において女性♯１の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２２】図１の透明感測定装置において女性♯２の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２３】図１の透明感測定装置において女性♯３の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２４】図１の透明感測定装置において男性♯１の皮膚の透明感を測定する例を示す図である。
【図２５】図２１〜図２４の皮膚の透明感の測定結果をまとめて示す図である。
【図２６】肌面画像とＬＥＤ照射画像とを組み合わせた透明感確認画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（本発明の実施の形態に係る透明感測定装置１の構成について）
本発明の実施の形態に係る透明感測定装置１の構成について図１を参照して説明する。図１は、透明感測定装置１の概念図である。
【００２５】
透明感測定装置１は、主に、投光部２、撮像部３、遮光板４および表示部５から構成される。透明感測定装置１は、たとえば被験者としての顧客やカウンセラーとしての店員が片手で把持し易い形状を有している。たとえばユーザが透明感測定装置１を持って、透明感測定装置１を被験者である顧客の顔の透明感を測定したい部位に当て、所定の操作を行うことにより、被験者の皮膚の透明感を測定することができる。
【００２６】
投光部２は、ＬＥＤ２０（請求項でいう光源）、電池２１、発光強度調整部２２および水平偏光板２３（請求項でいう第１の偏光板）から構成される。また、撮像部３は、撮像素子３０、レンズ３１、および垂直偏光板３２（請求項でいう第２の偏光板）から構成される。
【００２７】
投光部２のＬＥＤ２０は、橙または赤（波長６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ程度）のＬＥＤである。なお、ＬＥＤ２０を橙または赤とした理由については後述する。また、ＬＥＤ２０の駆動電流値は、たとえば約１６．０ｍＡである。なお、ＬＥＤ２０の駆動電流値を約１６．０ｍＡとした理由についても後述する。
【００２８】
電池２１は、ＬＥＤ２０の電源である。ＬＥＤ２０の駆動電圧値は、約２．２Ｖであるため電池２１もこれに適合する規格のものとする。
【００２９】
発光強度調整部２２は、ＬＥＤ２０の発光強度を調整するために、ＬＥＤ２０を流れる電流値を可変するための可変抵抗器である。なお、ＬＥＤ２０の駆動電流が約１６．０ｍＡであり駆動電圧が約２．２Ｖであればそのときの発光強度調整部２２の抵抗値は約１３７．５Ωとなる。また、ＬＥＤ２０の経年劣化に伴ってＬＥＤ２０の駆動電流値を増大する可能性がある。したがって、発光強度調整部２２は、抵抗値が約１３７．５Ωを最大値として約１３７．５Ω以下の抵抗値に可変できるものとする。
【００３０】
水平偏光板２３は、ＬＥＤ２０から照射される光に対して偏光を与えるものである。
【００３１】
撮像素子３０は、たとえばＣ−ＭＯＳ(Complementary Metal Oxide)画像センサである。
【００３２】
レンズ３１は、撮像素子３０の撮像面上に被写体の画像を結像させるための光学部品である。図１の例では、２枚構成のレンズ群を図示してあるが、レンズ３１は、１枚のレンズまたは２枚以上のレンズ群など、どのような構成であってもよい。
【００３３】
垂直偏光板３２は、被写体からの撮像画像光に対して偏光を与えるものである。このときに、投光部２から出射される光と撮像部３に入射される光の位相は、互いに直交するようになっている。
【００３４】
遮光板４は、投光部２からの光が撮像部３の内部およびその撮像領域に入らないように遮断するものである。
【００３５】
表示部５は、撮像素子３０の撮像結果を表示するためのディスプレイ装置である。表示部５の方式は、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＯＥＬ(Organic Electro Luminescence)あるいは、その他のいかなる方式のものでもよい。
【００３６】
（透明感測定装置１の透明感の測定動作について）
次に、図１を参照して透明感測定装置１の肌面の透明感の測定動作について説明する。
【００３７】
ステップ１：ユーザは、遮光板４が肌面５０に対して密着するように、透明感測定装置１を押し当てる。そしてユーザは、透明感測定装置１の図示せぬ操作部を操作して、透明感の測定の開始を指示する。
【００３８】
ステップ２：透明感の測定が指示されると、投光部２のＬＥＤ２０は所定の発光強度（約１６．０ｍＡ）および波長（６１０ｎｍ（橙）〜６３０ｎｍ（赤）程度の中の所定の波長）の光を出射する。具体的には、ＬＥＤ２０の照射光は、水平偏光板２３によって偏光を与えられた後に、肌面５０に照射される。水平偏光板２３を透過し、肌面５０に照射された光は、一部が肌面５０表面で反射され、一部が肌面５０に透過する。肌面５０に透過した光は、内部で散乱し、内部散乱光として、光が照射された位置から広がりをもって伝搬する。なお、皮膚は、表面から角質、表皮、真皮に分かれており、内部散乱光は、表皮または真皮を通って伝搬する。
【００３９】
ステップ３：撮像部３は、内部散乱光が伝搬した肌面５０を撮像する。具体的には、垂直偏光板３２は、肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光に偏光を与える。レンズ３１は、垂直偏光板３２を透過した肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光の画像を撮像素子３０の撮像面上に結像させる。そして撮像素子３０の撮像面上に結像された画像が、表示部５に表示される。
【００４０】
ステップ４：ユーザは、表示部５に表示された画像を目視し、肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光の輝度および同一輝度を有する肌面５０の領域の面積などを確認する。これにより、ユーザは、被験者の肌面５０の透明感の度合を測定する。
【００４１】
（投光部２および遮光板４の具体的な構成について）
次に、投光部２および遮光板４の具体的な構成例について図２から図４を参照して説明する。図２は、投光部２および遮光板４の具体的な構成例を示す図である。
【００４２】
この例の場合、図２に示すように、投光部２は、円筒状の筐体６０を有する。この筐体６０の内部に、水平偏光板２３が配設され、底部にはＬＥＤ２０が配設される。ＬＥＤ２０が出射する光のための開口部（請求項でいう投光側開口部）２４が設けられている。また、この例の場合、筐体６０の外壁が、遮光板４となる。なお、この例では、ＬＥＤ２０の波長は固定されているものとし、電池２１および発光強度調整部２２は、図外に設けられているものとする。なお、電池２１および発光強度調整部２２の配設位置は、後述する筐体７１，８０，８０Ａ，８０Ｂの内部のいかなる位置でもよい。したがって、以下の説明では、電池２１および発光強度調整部２２の図示は省略する。
【００４３】
図３は、撮像部３の具体的な構成例を示す図である。この例の場合、撮像部３は、図３に示すように、筐体６１を有し、筐体６１の内部に撮像素子３０、レンズ３１および垂直偏光板３２が配設される。図３の例では、筐体６１は立方体である。これは、表示部５に表示される画像が四辺形であるため、撮像部３の撮像範囲も四辺形でよい。このため、筐体６１の形状も四辺形の開口部（請求項でいう撮像側開口部）３３を有する立方体とする。しかしながら、筐体６１の形状については円筒形状など、他の形状であってもよい。
【００４４】
図４は、図２の投光部２と図３の撮像部３を組み込んだ透明感測定モジュール７０の構成例を示す図である。透明感測定モジュール７０は、筐体７１内に、図２の投光部２と図３の撮像部３が配設されている。このとき、筐体７１を構成する立方体の１つの面上に、それぞれ筐体６０および筐体６１の開口部２４および開口部３３が並んで配列される。
【００４５】
ここで、投光部２と撮像部３の開口部２４と３３の配設位置関係について説明する。投光部２の開口部２４から、投光部２のＬＥＤ２０から照射された光が出射される。開口部２４が肌面６０に押し付けられているとき、筐体６０の開口部から肌面５０に照射された光の一部が肌面５０の内部で散乱し、さらに、その散乱光の一部が筐体６０の開口部２４の周囲に伝搬する。一方、撮像部３の開口部３３は、撮像部３の撮像範囲に相当する。したがって、投光部２の開口部２４の周囲に伝搬した散乱光が撮像部３の開口部３３に達するように、撮像部３の開口部３３は配設されることが必要である。すなわち、投光部２の開口部２４と撮像部３の開口部３３とは所定の距離より近い間隔に配設されている。
【００４６】
（透明感測定装置１の具体的な構成例について）
図５は、透明感測定装置１の構成例を示す図である。この透明感測定装置１は、筐体８０を有し、この筐体８０内に、透明感測定モジュール７０の筐体７１および表示部５が配設される。また、筐体８０は、透明感測定モジュール７０および表示部５が配設されるプローブ部８０−１と筐体８０をユーザが手で持つための把持部８０−２とを有する。
【００４７】
図６は、透明感測定装置１の他の構成例を示す図である。この透明感測定装置１Ａは、筐体８０Ａを有し、この筐体８０Ａ内に、透明感測定モジュール７０および表示部５（筐体８０Ａの裏面にある）が配設される。また、筐体８０Ａのプローブ部８０Ａ−１には、透明感測定モジュール７０の他にも、肌面５０の水分センサ９０、肌面５０の表面弾力および内部硬さを測定するためのセンサ９１、皮膚温度センサ９２、皮脂センサ９３および発汗センサ９４などの各種センサが配設される。
【００４８】
図７は、透明感測定装置１の他の構成例を示す図である。この透明感測定装置１Ｂは、筐体８０Ｂを有し、この筐体８０Ｂ内に、透明感測定モジュール７０が配設される。なお、透明感測定装置１Ｂでは、表示部５は別置き型とする。
【００４９】
（透明感測定装置１のＬＥＤ２０の色の選択について）
次に、出願人がＬＥＤ２０の色を橙または赤（波長６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ程度）とした理由を図８から図１４を参照して説明する。出願人は、図８、図９に示すように、図２に示した投光部２の開口部２４を被験者の肌面５０に押し当て、緑（波長５６０ｎｍ程度）、黄（波長５９０ｎｍ程度）、橙（波長６１０ｎｍ程度）、赤（波長６３０ｎｍ程度）の４色のＬＥＤ２０を８００Ｌｘ（ルクス）の発光強度（照度）により点灯させて、その散乱光を、図８、図９に示すような位置に設置した図３の撮像部３を用いて観測した。撮像部３の撮像領域は、図８に示すように肌面５０の上面から見て長方形である。また、撮像領域に含まれる筐体６０の外壁の中心位置をＡ点とし、そこから撮像領域の長方形の対辺に下ろした垂線と対辺との交点をＢ点とした。
【００５０】
図１０は、緑のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。図１１は、黄のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。図１２は、橙のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。図１３は、赤のＬＥＤ２０を試用した場合の肌面５０における皮膚の内部での散乱光の様子を示す図である。
【００５１】
図１０の緑のＬＥＤ２０の場合は、遮光板４として作用する投光部２の開口部２４の外縁（すなわち筐体６０の外壁）から僅かに離れた領域まで皮膚の内部での散乱光が観測できる。図１１の黄のＬＥＤ２０の場合は、開口部２４の外縁から図１０の緑よりもさらに広い領域で皮膚の内部での散乱光が観測できる。図１２の橙のＬＥＤ２０の場合は、開口部２４の外縁から図１１の黄よりもさらに広い領域で皮膚の内部での散乱光が観測できる。図１３の赤のＬＥＤ２０の場合は、開口部２４の外縁から図１２の橙よりもさらに広い領域で皮膚の内部での散乱光が観測できる。
【００５２】
図１０から図１３で観測した結果について、開口部２４の外縁からの距離（Ａ−Ｂ間）における輝度と相対輝度レベルとの関係を図１４に示す。図１４は、横軸にＡ−Ｂ間の輝度をとり縦軸に相対輝度レベル（％）をとる。図１４によれば、緑のＬＥＤ２０の場合と他の色（赤、橙、黄）のＬＥＤ２０との場合とでは相対輝度レベルに大きな差があることがわかる。すなわち、緑のＬＥＤ２０の場合、Ａ−Ｂ間において相対輝度レベルの変化が他と比べて小さい。これは緑の波長領域（５６０ｎｍ付近）付近に血液中のヘモグロビンによる吸収があることに起因する。よって、今回試用したＬＥＤ２０の中で緑のＬＥＤ２０は、投光部２の光源として適さないことがわかる。また、図１４によれば、赤、橙、黄のＬＥＤ２０の中で赤のＬＥＤ２０が最も相対輝度レベルが高く、投光部２の光源として最も適していることがわかる。また、図１４によれば、橙のＬＥＤ２０についても赤のＬＥＤ２０の次に投光部２の光源として適していることがわかる。
【００５３】
（透明感測定装置１のＬＥＤ２０の発光強度について）
次に、出願人がＬＥＤ２０の発光強度を決定した理由を図１５から図２０を参照して説明する。図１５、図１６に示すように、図４に示す透明感測定モジュール７０を被験者の肌面５０に押し当て、投光部２の赤（波長６３０ｎｍ程度）のＬＥＤ２０を３段階の発光強度で点灯させてみた。このときのＬＥＤ２０の駆動電流値は、“強”が１８．０ｍＡ、“中”が１６．６ｍＡ、“弱”が１５．１ｍＡとした。そして、撮像部３により遮光板４として作用する開口部２４の外縁（すなわち筐体６０の外壁）の外側で散乱光を観測した。撮像領域の開口部３３（すなわち筐体６１の外壁）側の中心位置をＣ点とし、そこから撮像領域の対辺に下ろした垂線と対辺との交点をＤ点とした。
【００５４】
図１７から図１９は、発光強度の異なる赤のＬＥＤ２０による図４に示す透明感測定モジュール７０を用いて実際に被験者の皮膚の透明感を測定した際の皮膚の内部での散乱光の観測結果を示す図である。
【００５５】
図１７は、ＬＥＤ２０に対して１８．０ｍＡの駆動電流を流している。図１８は、ＬＥＤ２０に対して１６．６ｍＡの駆動電流を流している。図１９は、ＬＥＤ２０に対して１５．１ｍＡの駆動電流を流している。なお、図１７〜図１９における半円状の破線は、皮膚の内部での散乱光が観測できる領域を示している。
【００５６】
図１７〜図１９の観測結果をまとめたものを図２０に示す。図２０は、横軸に図１７〜図１９のＣ−Ｄ間の輝度をとり、縦軸に相対輝度レベル（％）をとる。出願人は、過去に行った検証テストの結果より、男性肌で、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％程度となるようなＬＥＤ２０の電流値を用いて女性肌を撮像すれば、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％〜８０％になることがわかっている。
【００５７】
一方、ＬＥＤ２０の発光強度が強ければ色飛び状態（飽和した状態）となり、ユーザが表示部５に表示された画像を基に透明感の説明を被験者にすることが難しい。また、反対に、発光強度が弱ければ、画像は暗くなり、ユーザが表示部５に表示された画像を基に透明感の説明を被験者にすることが難しい。そこで、妥当な画像が得られるように、発光強度調整部２２の可変抵抗器の抵抗値を変化させ男性の肌画像を撮像した。
【００５８】
その結果、図１８に示すように、ＬＥＤ２０に１６．６ｍＡの駆動電流を流すことで、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％程度になることがわかった。これにより、ＬＥＤ２０に流す駆動電流値をＬＥＤ２０が新品であるときに１６．０ｍＡとし、経年劣化による発光強度の低下時に調整（レベルアップ）できるようにすることにした。
【００５９】
（透明感測定の検証）
次に、出願人は、図４に示す透明感測定モジュール７０を用いて透明感測定の検証を行った。このときの透明感測定モジュール７０の肌面５０に対する位置関係は、図１５、図１６に示すものと同じである。この検証結果を図２１から図２５を参照して説明する。図２１は、女性♯１の検証結果を示す図である。図２２は、女性♯２の検証結果を示す図である。図２３は、女性♯３の検証結果を示す図である。図２４は、男性♯１の検証結果を示す図である。なお、図２１〜図２４において半円状の破線は、皮膚の内部での散乱光が撮像された領域を示している。
【００６０】
図２１〜図２４の観測結果についてＣ−Ｄ間の輝度とその相対輝度レベルとの関係を図２５に示す。図２５は、横軸にＣ−Ｄ間の輝度をとり、縦軸に相対輝度レベル（％）をとる。図２５からわかるように、相対輝度レベルとその広がり具合（減衰量／傾き）によって肌の透明感の相違を観察できることがわかる。前述したように、男性肌で、Ｃ点で相対輝度レベルが４５％程度の場合、女性肌で、Ｃ点で相対輝度レベルが５０％〜６０％になっている。これにより、過去の検証データに照らして正しい透明感の測定が行われていることがわかる。
【００６１】
（本発明の実施の形態に係る効果について）
以上説明したように、透明感測定装置１は、人の皮膚に対して所定の波長の光を照射し、皮膚内部に照射され、皮膚内部で散乱した光を撮像し、撮像した皮膚内部で散乱した光を表示することにより、被験者が視覚的に確認できる形で被験者の皮膚の透明感を測定することができる。
【００６２】
これによれば、透明感測定装置１は、たとえば化粧品売り場などにおいてデモンストレーションに用いる際に、被験者である顧客に対し、顧客自身の目で撮像結果を見ながら顧客の肌の透明感について測定する上できわめて有用である。
【００６３】
また、図４に示すように、投光部２と撮像部３とを一体化した透明感測定モジュール７０を構成することにより、透明感測定装置１をきわめて小型軽量化することができる。これによっても透明感測定装置１は、たとえば化粧品売り場などにおいてデモンストレーションに用いるのに適する。
【００６４】
また、ＬＥＤ２０を橙または赤とすることにより、白色ＬＥＤを用いる場合と比較して光源を安価かつ低消費電力とすることができる。
【００６５】
また、透明感測定装置１によれば、ユーザが直接的に表示部５に表示されている画像を目視確認することによって、被験者の肌面５０の透明感の度合を測定できる。このことは、たとえば化粧品売り場などにおけるデモンストリーションにおいて透明感測定装置１を利用する際に、被験者である顧客が自身の肌面５０の透明感の度合を直接目視確認できるため、きわめて有用である。
【００６６】
また、図１の破線矢印で示すように、投光部２から撮像部３に対して遮光板４から「漏れた表面反射光」が存在する場合を想定する。このような場合でも「漏れた表面反射光」は、垂直偏光板３２の偏光方向と比べると９０度位相の異なる偏光を有する水平偏光板２３により偏光を与えられている。このため、「漏れた表面反射光」は垂直偏光板３２を透過できない。よって、撮像素子３０の撮像面上には「漏れた表面反射光」は撮像されない。これにより、撮像部３は、肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射される光のみを撮像することができる。したがって、表示部５の画面上には、肌面５０の透明感の測定に用いる肌面５０の内部を通って肌面５０から外部に照射された光の画像のみが表示される。これによりユーザは、被験者の肌面５０の透明感の測定に不必要な表面反射光の影響を受けることなく、正確な透明感の測定を行うことができる。
【００６７】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。たとえば、図２６に示すように、被験者（ここでは女性♯１）の肌面画像を予め撮像しておき、その後、被験者の肌面５０に投光部２のＬＥＤ２０からの光を照射した画像を撮像し、この２つの画像を組み合わせることによって、被験者の肌面画像にＬＥＤ照射画像が合成された画像によって被験者の透明感を確認してもよい。これによれば、被験者は、単にＬＥＤ照射画像を見ながら透明感を確認するよりも自身の肌面画像を併せて見ることにより、肉眼で見た感じに近い形で透明感の確認を行うことができる。
【００６８】
上述の実施の形態では、撮像部３を投光部２に近接させて配設したが、投光部２の後方から遮光板４として作用する筐体６０の外壁の周囲を撮像するような構成としてもよい。あるいは、投光部２を覆うように撮像部３を配設し、遮光板４として作用する筐体６０の外壁の周囲を撮像するような構成としてもよい。
【００６９】
ＬＥＤ２０の波長を橙または赤（波長６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ程度）としたが、さらに長い波長としてもよい。なお、波長領域が可視光の範囲を越えて赤外線領域となるような場合であっても撮像結果が表示部５によって可視化できればよい。
【００７０】
また、上述の実施の形態では、表示部５に表示された画像を見ながら被験者である顧客に対し、ユーザであるカウンセラーなどがカウンセリングしながら被験者の皮膚の透明感を測定することを想定した。これに対し、撮像素子３０が撮像した画像を画像解析装置によって自動的に解析し、被験者の皮膚の透明感を数値表示したり、テキスト情報または音声情報によって「透明感大」、「透明感中」、「透明感少」などと表示するようにしてもよい。
【００７１】
また、撮像素子３０は、Ｃ−ＭＯＳ画像センサであるとして説明したが、これに代えてＣＣＤ(Charge Coupled Device)その他の画像センサであってもよい。
【００７２】
また、上述の実施の形態では、水平偏光板２３を投光部２に備え、垂直偏光板３２を撮像部３に備える例を説明したが、水平偏光板２３を撮像部３に備え、垂直偏光板３２を投光部２に備えてもよい。いずれの場合でも投光部２に備える偏光板の偏光方向と撮像部３に備える偏光板の偏光方向とが９０度ずれていればよい。さらには、投光部２に備える偏光板の偏光方向と撮像部３に備える偏光板の偏光方向とが厳密に９０度ずれていなくてもよい。すなわち、投光部２から肌面５０に照射された光の肌面５０での表面反射光が撮像部３に入射することを防ぐことができるならば投光部２に備える偏光板の偏光方向と撮像部３に備える偏光板の偏光方向の差分は、どのような角度であってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…透明感測定装置、２…投光部、３…撮像部、４…遮光板、２０…ＬＥＤ（光源）、２３…水平偏光板（第１の偏光板）、２４…開口部（投光側開口部）、３２…垂直偏光板（第２の偏光板）、３３…開口部（撮像側開口部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置において、
所定の波長の光を照射する光源を有し、上記光源からの光を皮膚表面に投光する投光手段と、
光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像手段と、
を有し、
上記投光手段は、皮膚表面に接触する投光側開口部を有し、上記投光側開口部が皮膚表面に接触することで、上記光源からの直接光が遮光される、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の透明感測定装置において、
前記撮像手段は、前記皮膚表面からの光が入射する前記投光側開口部とは異なる撮像側開口部を有し、
前記投光側開口部と前記撮像側開口部は、前記透明感測定装置の筐体を構成する平面部に並んで設けられている、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の透明感測定装置であって、
前記光源は、発光波長が６１０ｎｍ〜６３０ｎｍである、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の透明感測定装置であって、
前記投光手段には、前記光源からの光を透過する第１の偏光板が設けられ、
前記撮像手段には、前記撮像側開口部から入射される光が透過する上記第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板が設けられている、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の透明感測定装置であって、
前記撮像手段による撮像の結果得られた画像を表示する表示部を有する、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項６】
皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置が行う透明感測定方法において、
上記透明感測定装置の投光手段が光源から所定の波長の光を照射し、上記光源からの光を皮膚表面に投光する投光ステップを実行し、
上記透明感測定装置の撮像手段が上記投光手段からの光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像ステップを実行し、
上記投光ステップの実行に際しては、上記投光手段の皮膚表面に接触する投光側開口部が皮膚表面に接触することで、上記光源からの直接光が遮光される、
ことを特徴とする透明感測定方法。
【請求項７】
請求項６記載の透明感測定方法において、
前記投光ステップの処理は、前記光源からの光を第１の偏光板を透過させるステップを有し、
前記撮像ステップの処理は、皮膚表面を撮像する際に前記撮像手段に入射される光を上記第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板に透過させるステップを有する、
ことを特徴とする透明感測定方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の透明感測定方法であって、
前記透明感測定装置の表示部が前記撮像ステップの処理による撮像の結果得られた画像を表示する表示ステップを実行する、
ことを特徴とする透明感測定方法。
【請求項１】
皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置において、
所定の波長の光を照射する光源を有し、上記光源からの光を皮膚表面に投光する投光手段と、
光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像手段と、
を有し、
上記投光手段は、皮膚表面に接触する投光側開口部を有し、上記投光側開口部が皮膚表面に接触することで、上記光源からの直接光が遮光される、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の透明感測定装置において、
前記撮像手段は、前記皮膚表面からの光が入射する前記投光側開口部とは異なる撮像側開口部を有し、
前記投光側開口部と前記撮像側開口部は、前記透明感測定装置の筐体を構成する平面部に並んで設けられている、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の透明感測定装置であって、
前記光源は、発光波長が６１０ｎｍ〜６３０ｎｍである、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の透明感測定装置であって、
前記投光手段には、前記光源からの光を透過する第１の偏光板が設けられ、
前記撮像手段には、前記撮像側開口部から入射される光が透過する上記第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板が設けられている、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の透明感測定装置であって、
前記撮像手段による撮像の結果得られた画像を表示する表示部を有する、
ことを特徴とする透明感測定装置。
【請求項６】
皮膚表面に接触させて用いられる透明感測定装置が行う透明感測定方法において、
上記透明感測定装置の投光手段が光源から所定の波長の光を照射し、上記光源からの光を皮膚表面に投光する投光ステップを実行し、
上記透明感測定装置の撮像手段が上記投光手段からの光が投光された皮膚表面とは異なる場所であって、投光された光が内部で拡散している場所の皮膚表面を撮像する撮像ステップを実行し、
上記投光ステップの実行に際しては、上記投光手段の皮膚表面に接触する投光側開口部が皮膚表面に接触することで、上記光源からの直接光が遮光される、
ことを特徴とする透明感測定方法。
【請求項７】
請求項６記載の透明感測定方法において、
前記投光ステップの処理は、前記光源からの光を第１の偏光板を透過させるステップを有し、
前記撮像ステップの処理は、皮膚表面を撮像する際に前記撮像手段に入射される光を上記第１の偏光板とは偏光方向が異なる第２の偏光板に透過させるステップを有する、
ことを特徴とする透明感測定方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の透明感測定方法であって、
前記透明感測定装置の表示部が前記撮像ステップの処理による撮像の結果得られた画像を表示する表示ステップを実行する、
ことを特徴とする透明感測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１１−１３０８０６（Ｐ２０１１−１３０８０６Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０３６１（Ｐ２００９−２９０３６１）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１３８２００）株式会社モリテックス (120)
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１３８２００）株式会社モリテックス (120)
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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