(57)【要約】【課題】  測定対象の微細な多角度の反射光を測定することで測定対象の表面状態の定量化を可能とする、多角度反射光測定装置を提供する。【解決手段】  測定対象に光を照射する光源と、入射される光の測定処理を行う測定手段と、前記光源から照射され、前記測定対象で反射された反射光を前記測定手段に向け光路変換する反射部と、を有する多角度反射光測定装置であって、複数の前記反射部を前記測定対象上にアーチ状に配置し、当該複数の反射部が、前記測定対象で反射された複数の方向の前記反射光を、前記測定手段に向けて一時に反射するよう構成したことを特徴とする多角度反射光測定装置を用いた。【選択図】  図１
2005221266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に光を照射する光源と、
入射される、前記光の前記測定対象による反射光の測定処理を行う測定手段と、
前記反射光を、前記測定手段に向け光路変換する反射部と、を有する多角度反射光測定装置であって、
複数の前記反射部を前記測定対象上にアーチ状に配置し、
当該複数の反射部が、前記測定対象で反射された複数の方向の前記反射光を、前記測定手段に向けて一時に反射するよう構成したことを特徴とする多角度反射光測定装置。
【請求項２】
前記反射部は、前記測定対象の、前記光が照射される測定点を覆うように複数形成されることを特徴とする請求項１記載の多角度反射光測定装置。
【請求項３】
前記反射部は、前記測定点を中心とする略同心円上に複数設置されることを特徴とする請求項２記載の多角度反射光測定装置。
【請求項４】
前記同心円が、前記測定点の法線と略交差することを特徴とする請求項３記載の多角度反射光測定装置。
【請求項５】
隣接する２つの前記反射部の、前記測定点を中心とする設置角度のピッチが、１０°以下であることを特徴とする請求項３または４記載の多角度反射光測定装置。
【請求項６】
前記反射部は、当該反射部の第１の端部に対して、当該反射部の第２の端部が小さくなるよう形成され、隣接する２つの当該反射部は、当該第１の端部から当該第２の端部に向かう設置方向が反転するように設置されることを特徴とする請求項１乃至５のうち、いずれか１項記載の多角度反射光測定装置。
【請求項７】
前記光の偏光を行う光偏光フィルターと、
前記光が当該光偏光フィルターを通過する状態、または前記光が当該光偏光フィルターを通過しない状態に、当該光偏光フィルターを可動する光偏光フィルター可動手段と、をさらに設けたことを特徴とする請求項１乃至６のうち、いずれか１項記載の多角度反射光測定装置。
【請求項８】
前記反射光の偏光を行う反射光偏光フィルターと、
前記反射光が当該反射光偏光フィルターを通過する状態、または前記反射光が当該反射光偏光フィルターを通過しない状態に当該反射光偏光フィルターを可動する反射光偏光フィルター可動手段と、をさらに設けたことを特徴とする請求項１乃至７のうち、いずれか１項記載の多角度反射光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多角度反射光測定装置に関し、更には、測定対象からの多角度の反射光を効率的に測定する多角度反射光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象の表面状態を定量化する方法には、例えば物理的な表面粗さを測定する方法や、光学的な手法を用いる方法などがあるが、特に光学的な測定を用いた場合には、測定対象に触れる事なく、さらに短時間で測定を完了することが可能であるため、有用である。
【０００３】
このような光学的な手法を用いて測定対象の表面状態を定量化する方法としては、測定対象に光を照射して、光の反射率を測定する方法がある。例えば、皮膚の表面状態は視覚的な個人差が大きいが、これを定量化するには皮膚の表面に光を照射して反射率を測定する方法があり、このような皮膚の表面の反射率によって皮膚の表面状態を定量化する方法が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、測定対象の表面の反射率を測定することで、測定対象の塗装の状態を定量化する方法が提案されている。（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−７５６２９号公報
【特許文献２】特開平６−２０１４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、例えば皮膚の表面状態を測定する場合には、反射光の角度によって反射率に差が生じる場合があり、また特定の角度においては特性にばらつきが生じる場合があるために皮膚の表面状態を正確に定量化することは困難であった。
【０００６】
また、特許文献２には、複数の角度の測定対象の反射光の反射率を測定する装置が開示されているが、測定可能な反射光の角度の間隔が粗く、また測定される反射角度の間隔を小さくすることが困難であり、例えば皮膚の表面状態など微細な反射角度の相違によって特性が異なる場合に、測定対象の表面状態を定量化することは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は上記の問題を解決した、新規で有用な多角度反射光測定装置を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明の具体的な課題は、測定対象の微細な多角度の反射光を測定することで測定対象の表面状態の定量化を可能とする、多角度反射光測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、上記の課題を、測定対象に光を照射する光源と、入射される、前記光の前記測定対象による反射光の測定処理を行う測定手段と、前記反射光を、前記測定手段に向け光路変換する反射部と、を有する多角度反射光測定装置であって、複数の前記反射部を前記測定対象上にアーチ状に配置し、当該複数の反射部が、前記測定対象で反射された複数の方向の前記反射光を、前記測定手段に向けて一時に反射するよう構成したことを特徴とする多角度反射光測定装置により、解決する。
【００１０】
本発明によれば、測定対象の微細な多角度の反射光の測定が可能となり、そのため、測定対象の表面状態の定量化が可能となる。
【００１１】
また、前記反射部は、前記測定対象の、前記光が照射される測定点を覆うように複数形成されると、前記反射部が、前記測定対象の前記測定点の、微細な多角度の反射光を反射することが可能となり、好適である。
【００１２】
また、前記反射部は、前記測定点を中心とする略同心円上に複数設置されると、測定対象の測定点から前記反射部までの距離を略同一とすることが可能となり、好適である。
【００１３】
また、前記同心円が、前記測定点の法線と略交差すると、前記反射部を設置する構造が単純となり、好適である。
【００１４】
また、隣接する２つの前記反射部の、前記測定点を中心とする設置角度のピッチが、１０°以下であると、測定対象の微細な多角度の反射光を測定することが可能となり、好適である。
【００１５】
また、前記反射部は、当該反射部の第１の端部に対して、当該反射部の第２の端部が小さくなるよう形成され、隣接する２つの当該反射部は、当該第１の端部から当該第２の端部に向かう設置方向が反転するように設置されると、前記反射部の設置間隔を小さくすることが可能となり、そのために、微細な多角度の反射光を測定することが可能となり、好適である。
【００１６】
また、前記光の偏光を行う光偏光フィルターと、前記光腺が当該光偏光フィルターを通過する状態、または前記光が当該光偏光フィルターを通過しない状態に、当該光偏光フィルターを可動する光偏光フィルター可動手段と、をさらに設けると、測定対象へ照射する光を、偏光された光または偏光されない光のいずれかとすることが可能となり、好適である。
【００１７】
また、前記反射光の偏光を行う反射光偏光フィルターと、前記測定対象と前記反射部との間で、前記反射光が当該反射光偏光フィルターを通過する状態、または前記反射光が当該反射光偏光フィルターを通過しない状態に当該反射光偏光フィルターを可動する反射光偏光フィルター可動手段と、をさらに設けると、反射光を、偏光された光または偏光されない光のいずれかとすることが可能となり、好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による多角度反射光測定装置によれば、測定対象の微細な多角度の反射光の測定が可能となり、そのため、測定対象の表面状態の定量化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態に関して、図面に基づき以下に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１による多角度反射光測定装置を、模式的に示した斜視図であり、図２は、図１のＡ方向から当該多角度反射光測定装置を見た側面図を模式的に示したものである。なお、図２では、図を見やすくするため、図１で記載している構成の一部を省略している。
【００２１】
図１および図２を参照するに、多角度反射光測定装置１０の概略は、測定対象Ｓの、測定点Ｓ０に光Ｌ１を照射する光源１１と、当該光Ｌ１の、当該測定対象Ｓによる反射光Ｌ２を反射して当該反射光Ｌ２の光路方向を変換して反射光Ｌ３とする、複数の反射部１４、および当該反射光Ｌ３が入射して、反射光の強度、すなわち反射率を測定する、例えばＣＣＤカメラからなる測定手段１２からなる。
【００２２】
前記反射部１４は、例えばミラーからなり、当該反射部１４を保持する保持部１３に貼り付けられて保持される。本実施例では、複数の前記反射部１４を前記測定対象上にアーチ状に配置し、当該複数の反射部１４が、前記測定対象Ｓで反射された複数の方向の前記反射光Ｌ２を、前記測定手段１２に向けて一時に反射するよう構成されている。そのために、測定対象の微細な多角度の前記反射光Ｌ２を一時に反射して、前記反射光Ｌ３とし、前記測定手段１２に入射させることが可能となる。そこで、測定対象の微細な多角度の反射光の強度または反射率を速やかに測定することが可能となり、微細な多角度にわたって、測定対象の表面状態の詳細な定量化を速やかに行う事が可能となる。
【００２３】
また、前記反射部１４は、前記測定対象Ｓの、前記光Ｌ１が照射される測定点Ｓ０を覆うように複数形成されると、前記測定点Ｓ０からの、微細な多角度の反射光を反射することが可能となる。
【００２４】
この場合、上記の前記反射部１４の設置方法の一例として、図１に示すように、前記測定点Ｓ０を中心とする略同心円上に複数設置されると、前記測定点Ｓ０から前記反射部１４までの距離が略同一となり、好適である。さらに、前記同心円が、前記測定点Ｓ０の法線と略交差するように前記反射部１４を設けると、前記反射部１４を設置する構造が単純となる。すなわち前記反射部１４を設置する角度の設定や、設置する角度の算出が容易となり、そのため、反射率から表面状態を定量化することが容易となり、好適である。また、前記反射部１４の形状の詳細、設置の詳細に関しては、図３（Ａ）、（Ｂ）に示して、後述する。
【００２５】
さらに、前記多角度反射光測定装置１０には、以下に示すように、偏光フィルターと、偏光フィルターを稼動させる可動手段が設けられており、前記光Ｌ１、または前記反射光Ｌ２に対して、偏光フィルターを透過させた状態、または透過させない状態のいずれかの状態とすることが可能な構造となっている。
【００２６】
前記光源１１から前記測定対象Ｓに照射される前記光Ｌ１は非偏光であり、当該光Ｌ１は、互いに垂直な２つの平面波である、垂直偏光平面波（以下Ｓ偏光と呼ぶ）と水平偏光平面波（以下Ｐ偏光と呼ぶ）からなる。
【００２７】
まず、前記光Ｌ１を偏光するためのフィルターとして、偏光フィルター１５および偏光フィルター１６が設けられている。前記偏光フィルター１５は、Ｐ偏光を除去してＳ偏光のみを透過させるフィルターであり、また前記フィルター１６は、Ｓ偏光を除去してＰ偏光のみを透過させるフィルターである。
【００２８】
前記偏光フィルター１５は、可動手段１５Ａによって可動され、前記光源１１と前記測定対象Ｓとの間で、前記測定手段Ｓに照射される前記光Ｌ１を、前記偏光フィルター１５を透過した状態、または前記偏光フィルター１５を透過しない状態、すなわち前記光Ｌ１をＳ偏光、または偏光性を有しない光のいずれかとすることが可能となる。
【００２９】
同様に、前記偏光フィルター１６は、可動手段１６Ａによって可動され、前記光源１１と前記測定対象Ｓとの間で、前記測定手段Ｓに照射される前記光Ｌ１を、前記偏光フィルター１６を透過した状態、または前記偏光フィルター１６を透過しない状態、すなわち前記光Ｌ１をＰ偏光、または偏光性を有しない光のいずれかとすることが可能となる。
【００３０】
さらに、前記反射光Ｌ２を偏光するためのフィルターとして、偏光フィルター１７および偏光フィルター１８が設けられている。前記偏光フィルター１７は、前記偏光フィルター１５と同様にＳ偏光のみを透過させるフィルターであり、また前記フィルター１８は、前記フィルター１６と同様にＰ偏光のみを透過させるフィルターである。
【００３１】
前記偏光フィルター１７は、可動手段１７Ａによって可動され、前記測定対象Ｓと前記反射部１４との間で、前記反射部１４に到達する前記反射光Ｌ２を、Ｓ偏光、または偏光性を有しない光のいずれかとすることが可能となる。
【００３２】
同様に、前記偏光フィルター１８は、可動手段１８Ａによって可動され、前記測定対象Ｓと前記反射部１４との間で、前記反射部１４に到達する前記反射光Ｌ２を、Ｐ偏光、または偏光性を有しない光のいずれかとすることが可能となる。
【００３３】
このように、偏光フィルターを用いることで、以下に説明するように、測定対象の表面状態をさらに詳細に定量化することが可能となる。
【００３４】
前記測定対象Ｓによって反射される前記反射光Ｌ２には、入射光の偏光性を維持して反射する鏡面反射による反射光と、偏光性が失われて反射される拡散反射による反射光の双方を含んでいる。
【００３５】
例えば、皮膚の表面の状態を定量化する場合、上記の鏡面反射と、拡散反射を分離し、鏡面反射と拡散反射の反射率を測定することで、より詳細な皮膚の表面の状態、例えば透明感と呼称される皮膚の状態などを定量化することが可能となる。
【００３６】
まず、キメと呼ばれる皮膚の表面粗さに関しては、キメが細かい場合に、皮膚の表面での拡散反射光の割合が増加することが考えられ、また、皮膚の角層水分量は、水分量が多い場合には屈折率が小さくなり、皮膚に入射する光量が増加し、皮膚の内部での光の拡散量が増加して、皮膚の内部からの拡散反射の量が増大すると考えられる。
【００３７】
また、皮膚内のヘモグロビンは光を吸収する性質をもち、ヘモグロビンの量が少ないほど皮膚内部からの拡散反射の量が増大し、また皮膚内のメラニンもヘモグロビンと同様に、その量が少ないほど拡散反射の量が増大すると考えられる。
【００３８】
このように、本実施例においては、皮膚の透明感が高いことと相関関係があると考えられる特性を容易に定量化することが可能となり、従来、いわゆる透明感という視覚的な表現で捉えられた皮膚の状態を定量化することが可能となる。
【００３９】
また、本実施例による装置を用いた場合には、従来、測定に時間を要した皮膚の表面粗さや、角層水分量、ヘモグロビンやメラニンの量を、光学的な測定によって、短時間で容易に定量化することが可能となる効果を奏する。
【００４０】
また、このように鏡面反射光と拡散反射光の反射率を測定する場合には、それぞれ前記光Ｌ１および前記反射光Ｌ２について、偏光フィルターを透過させる場合と透過させない場合について、それぞれ測定を行う必要があるが、本実施の場合、前記偏光フィルター１５，１６，１７および１８を稼動させる、それぞれ稼動手段１５Ａ，１６Ａ，１７Ａおよび１８Ａを設けたために、これらの偏光フィルターの可動を速やかに行う事が可能となり、測定時間が短縮される効果を奏する。
【００４１】
例えば、前記光Ｌ１の偏光および前記反射光Ｌ２の偏光について、それぞれ、偏光無しおよび偏光無し、Ｓ偏光および偏光無し、Ｐ偏光および偏光無し、偏光無しおよびＰ偏光、偏光無しおよびＳ偏光の５種類の組み合わせによる反射率を、速やかに測定することが可能となり、拡散反射、鏡面反射、および全反射などの詳細な状態を、Ｐ偏光およびＳ偏光のそれぞれの場合について詳細に、かつ速やかに測定を完了することが可能となる。
【００４２】
次に、前記反射部１４の形状の詳細、設置の詳細に関して、図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【００４３】
図３（Ａ）は、前記反射部１４の平面図であり、図３（Ｂ）は、複数の前記反射部１４が設置された状態を模式的に示したものである。なお、実際には複数の前記反射部１４は曲面状に配置され、また前記反射部１４は測定対象に対して傾いて設置されるが、図をわかりやすくするために、図３（Ｂ）では平面図で、すなわち、各反射部の法線方向より投影した形の図で模式的に表現している。
【００４４】
まず、図３（Ａ）を参照するに、前記反射部１４は、第１の端部Ａから、第２の端部Ｂに向かって、その反射面が小さくなる形状を有しており、このために、次に図３（Ｂ）に示すように、前記反射部１４を、省スペースに効率よく設置して、微細な複数の角度での、測定対象からの反射光を反射することが可能となる。
【００４５】
本図に示す前記反射部１４の場合、例えば、当該第１の端部Ａ側に形成された略長方形状の第１の反射部１４ａと、当該第２の端部Ｂ側に形成された略台形状の第２の反射部１４ｂが結合された形状を有している。
【００４６】
次に、図３（Ｂ）を参照するに、前記反射部１４は、例えば前記測定点Ｓ０を中心とする、略同心円上に設置されるが、隣接する２つの当該反射部１４は、前記第１の端部Ａから当該第２の端部Ｂに向かう方向、すなわち前記保持部１３に設置される設置方向が反転するように設置される。また、図３（Ａ）に示したように前記反射部１４は、第１の端部Ａから、第２の端部Ｂに向かって、その反射面が小さくなる形状を有しており、このために、前記反射部１４を、省スペースに効率よく設置することが可能となり、微細な複数の角度での、測定対象からの反射光を反射することが可能となる。
【００４７】
また、このために、隣接する２つの前記反射部の、前記測定点Ｓ０を中心とする設置角度のピッチを、１０°以下、本実施例では、例えば５°とすることが可能となり、微細な角度ピッチで複数の反射光を反射することが可能となっている。
【００４８】
例えば、反射部の形状を単に小さくして設置角度のピッチを小さくする場合には、前記測定手段１２によって測定される、反射光の測定エリアが小さくなってしまうため、測定位置ずれによる測定値の安定性に問題が生じる場合がある。また、反射部を正方形にして、例えば２列に配列して、設置角度のピッチを小さくすると、反射光の測定エリアは広く取れるが、反射部のレイアウト上、各列の反射部の受光位置に差が生じてしまう。
【００４９】
一方、本実施例では反射部の受光位置の差が小さく、反射部による反射光の測定エリアが大きくとれて、かつ反射部の設置角度のピッチを小さくすることができる。
【００５０】
本実施例では、例えば、前記測定対象Ｓの測定点Ｓ０の法線を基準として、０°とすると、設置角度のピッチを５°として、＋７０°から−３０°まで５°刻みに、さらにー６０°からー７０°まで５°刻みに、合計２４枚の反射部１４が設置されている。また、前記光Ｌ１が入射する付近（入射角度は法線基準で−４５°、測定対象の表面から＋４５°）には、反射部は設置されていない。
【００５１】
このように、本実施例では、測定対象の微細な多角度の反射光を測定することで、測定対象の表面状態の詳細な定量化が可能となる。従来、このように測定対象の微細な多角度の反射光を測定しようとした場合、例えば、測定手段の設置位置を変更して複数回の測定を行う必要があり、時間を要していたが、本実施例の場合には速やかに、たとえば１回の測定で、測定を完了することが可能となる。
【００５２】
また、多角度の反射光の測定には、例えばオゴニメータなどの高価な装置を用いる場合があったが、本実施例の場合には、オゴニメータよりも安価で単純な構造であり、さらにオゴニメータによってスキャンするよりも短時間で測定を完了することが可能となる。
【００５３】
また、本実施例による装置では、単純な構造であるために、小型化・軽量化が可能である効果を奏する。
【００５４】
本実施例による測定対象は、皮膚の表面に限定されるものではなく、例えば粉末の状態など、表面状態の定量化が必要とされる、様々な測定対象に用いることが可能であり、その場合にも本実施例中に記載した場合と同様の効果を奏することは明らかである。
【００５５】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明による多角度反射光測定装置によれば、測定対象の微細な多角度の反射光の測定が可能となり、そのため、測定対象の表面状態の定量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１による多角度反射光測定装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１の多角度反射光測定装置を模式的に示した側面図である。
【図３】（Ａ）は、図１の装置に用いられる反射部の平面図であり、（Ｂ）は、複数の反射部が設置された状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  多角度反射光測定装置
１１  光源
１２  測定手段
１３  保持部
１４  反射部
１４ａ  第１の反射部
１４ｂ  第２の反射部
１５，１６，１７，１８  偏光フィルター
１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１７Ａ  可動手段
Ｓ  測定対象
Ｓ０測定点
Ｌ１  光
Ｌ２反射光
Ｌ３反射光
【図１】
2005221266.tif 000003
【図２】
2005221266.tif 000004
【図３】
2005221266.tif 000005