(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の複数波長を主波長とし、該複数の主波長の光を時分割で生体皮膚表面に照射する照射手段と、該生体皮膚表面からの該複数の主波長の反射光を受光して撮像する撮像手段と、該複数の主波長の画像信号に基づき処理した画像情報を出力する出力手段とを備えた分光反射率測定装置であって、
該照射手段は、該複数波長に対応した光源を有し、
該撮像手段は、モノクロカメラであり、
該光源および該モノクロカメラが１つの筐体の内部に設けられ、
該複数の主波長の画像信号に基づいて該複数波長を越える数の波長について画素ごとの画像情報を得る分光反射率演算手段をさらに有し、該分光反射率演算手段は該筐体の外部に設けられてなることを特徴とする分光反射率測定装置。
【請求項２】
前記所定の複数波長は、可視域の所定の３波長であり、
前記光源は、該３波長に対応した３種の発光ダイオードであり、
前記モノクロカメラは、ＣＣＤ型固体撮像素子であり、
前記複数波長を越える数の波長は、４つ以上の波長であることを特徴とする請求項１記載の分光反射率測定装置。
【請求項３】
前記出力手段は、前記受光した画像信号に基づく前記生体皮膚表面の測定箇所を含むマクロ画像と前記生体皮膚表面画像情報を合成したカラー画像とを切換え表示する表示部を前記筐体の外部に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の分光反射率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分光反射率測定装置に関し、特に、生体皮膚表面ならびに皮膚内部の色素沈着の分布状態と、生体皮膚表面の毛穴、透明感、くすみならびに化粧肌色等を表示するための分光画像を得る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メーキャップによって目的とした仕上がりを得るためには、下地としての素肌の表面状態を知ることがまず第一に必要とされる。
【０００３】
この場合、肌のきめや水分の状態のほかに、特に、皮膚色に関する情報の入手が重要である。
【０００４】
この皮膚色に関する情報を採取する手段として、例えば、分光光度計を用いて生体皮膚表面の分光反射率を測定し、得られた分光反射率からＸＹＺ表色系の３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを計算し、顕色系の例えばマンセルのＨ、Ｖ、Ｃ等に変換して皮膚色を求める方法が知られている。
【０００５】
しかしながら、上記分光光度計を用いた測定方法では、得られる分光反射率は所定対象領域内の平均値としての分光反射率であるため、色素沈着や血管の浮きなどによって生じた不均一な生体皮膚表面の局所的な色の分析を行うことは困難である。
【０００６】
これに対して、カラーＣＣＤカメラを用いて生体皮膚表面をカラー画像として捉える方法も知られている。
【０００７】
しかしながら、上記カラーＣＣＤカメラを用いた測定方法では、得られる画像情報は画素ごとの３刺激値Ｒ、Ｇ、ＢあるいはＸ、Ｙ、Ｚであり、分光反射率を得るものではないため、不均一な生体皮膚表面色のスペクトルに着目した分析をするためのデータとしては必ずしも充分ではない。
【０００８】
本出願人は、これらの不具合を解消し、さらにまた、色素沈着を形成するメラニンが生体皮膚表面からみて相対的に浅いところにあるのか、あるいは深いところにあるのかというような情報や、肌のくすみや透明感に関する情報を得ることができる測定方法および装置について鋭意検討した。
【０００９】
その結果、例えば生体皮膚表面からの深さ方向にメラニンの存在する場所が異なる場合、相対的に浅いところで色素沈着を形成するメラニンは紫外線写真で、相対的に深いところで色素沈着を形成するメラニンは赤外線写真で、それぞれ別個に画像化されるという知見をもとにして、波長別の分光画像の組み合わせからメラニンが存在する場所の皮膚表面からみた相対的深さを推定する方法および装置を開発した（J．Soc．Cosmet．Chem．Japan．  Vol．３２，No．４，３６１−３７１，１９９８  、特開平７−１９８３９号公報）。
【００１０】
上記装置は、図８に示す光学系および図９に示す光学系を含むシステムで構成されている。
【００１１】
光学系は、３波長の分光画像を同時に撮影できるトリスペクトラルカメラ１を採用している。トリスペクトラルカメラ１は、シェーディングを防止し、かつ紫外領域の照射光を確保することができる石英ガラス製のリングストロボと（図示せず。）、図８に示す３板式ＣＣＤカメラ２とを一体化したものである。
【００１２】
３板式ＣＣＤカメラ２は、３つのＣＣＤ素子３ａ〜３ｃの前面にそれぞれプリズム４ａ〜４ｃ、ダイクロイックミラー７ｂ、７ｃを配置し、各プリズム４ａ〜４ｃとＣＣＤ素子３ａ〜３ｃとの間に４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍを主波長とするバンドパスフィルタ５ａ〜５ｃを設けている。プリズム４ａの前面には色補正フィルタ６を設け、色補正フィルタ６の前面に対象波長領域においてフラットな光透過特性を持ち、接写を可とする魚眼レンズ７を配置している。
【００１３】
上記光学系を含む装置全体のシステム構成は、図９に示すように、トリスペクトラルカメラ１とストロボコントローラ８ａ、ならびに波長別輝度コントローラ８ｂからなる分光画像撮影部８、撮影した分光画像や画像処理後の画像を一時的に保持する画像メモリ部９ａ、撮影した分光画像を解析する画像解析部９ｂ、撮影した分光画像や画像解析結果を出力するビデオプリンタ１０ａおよびモニタ１０ｂからなる画像出力部１０、撮影した分光画像や処理結果を保存する光磁気ディスク１１ａを有する外部記憶装置１１と、システム全体をコントロールするパソコン１２ａを用いたシステムコントロール部１２とから構成されている。
【００１４】
カメラ１の撮影スイッチを押し、分光画像の撮影を実行すると、８ビットにデジタル化した主波長４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍの分光画像データが画像メモリ部９ａに転送され、以後、事前に採取しておいた分光反射率校正板（エバーカラー、Ｎｏ．１０００、Ｎｏ．３０００、Ｎｏ．６０００、米田硝子工芸（株）製）の輝度および分光反射率のデータを用いて画素ごとの分光反射率の校正を行うとともに、内蔵されている解析ソフトを用いて画像解析を行い、結果をモニタ１０ｂに画像表示する。
【００１５】
これにより、３つの主波長の分光画像データに基づいて得られる３つの表示画像から、メラニンが存在する場所の生体皮膚表面からみた相対的深さを推定することができる。
【００１６】
具体的には、そばかすの場合は主波長４００ｎｍの分光画像で主に画像化されること、蒙古斑の場合は主波長７００ｎｍの分光画像で主に画像化されること、ほくろの場合は主波長４００ｎｍ、７００ｎｍの分光画像のいずれにおいても画像化されることが確認された。このことから、そばかすを形成するメラニンは相対的に浅いところに、蒙古斑を形成するメラニンは相対的に深いところに、それぞれ存在すると推定される。また、ほくろを形成するメラニンは浅いところにも深いところにも存在するといえる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人が開発した上記の測定方法および装置によれば生体皮膚表面ならびに皮膚内部でのメラニンの立体的な分布等の有用な情報を得ることができる。
【００１８】
しかしながら、上記の装置は、詳述したように種々の光学要素や装置から構成されていて、高価であるばかりでなく小型化が難しい。このことは、化粧品を販売する全国の店頭にこの装置を配置して、消費者サービスを行おうとするとき、費用面と設置面積という面で障害となるとともに、測定の際のカメラの取り扱いと保守が煩雑となる不具合を来す。
【００１９】
また、上記の装置は、生体皮膚表面ならびに皮膚内部の色素沈着分布状態に関する情報提示はできるが、メーキャップによって目的とした仕上がりを得るために必要とされる情報、すなわち生体皮膚表面の毛穴、透明感、くすみ、化粧肌色などの情報提供は考慮されていない。
【００２０】
本発明は、上記の本出願人が開発した装置をさらに改良するべくなされたものであり、装置構成が簡易であって保守がし易く、かつ安価で小型化されたカメラと照射手段を備えた分光反射率測定装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分光反射率測定装置は、所定の複数波長を主波長とし、該複数の主波長の光を時分割で生体皮膚表面に照射する照射手段と、該生体皮膚表面からの該複数の主波長の反射光を受光して撮像する撮像手段と、該複数の主波長の画像信号に基づき処理した画像情報を出力する出力手段とを備えた分光反射率測定装置であって、該照射手段は、該複数波長に対応した光源を有し、該撮像手段は、モノクロカメラであり、該光源および該モノクロカメラが１つの筐体の内部に設けられ、該複数の主波長の画像信号に基づいて該複数波長を越える数の波長について画素ごとの画像情報を得る分光反射率演算手段をさらに有し、該分光反射率演算手段は該筐体の外部に設けられてなることを特徴とする。
【００２２】
この場合、好適には、前記所定の複数波長は、可視域の所定の３波長であり、前記光源は、該３波長に対応した３種の発光ダイオードであり、前記モノクロカメラは、ＣＣＤ型固体撮像素子であり、前記複数波長を越える数の波長は、４つ以上の波長である。
【００２３】
ここで、可視域の所定の３波長および所定の４つ以上の波長は、可視域の各波長のうちから適宜任意に設定することができる。
【００２４】
これにより、得られる多くの波長の分光画像に基づいて、例えば、生体皮膚内部でのメラニンの立体的な分布等を正確に把握する等の有用な情報を得ることができる。
【００２５】
また、照射手段がストロボでなく発光ダイオードであること、撮像手段が接写を可とする魚眼レンズ、色補正フィルタ、３つのプリズム、２枚のダイクロイックミラーならびに３つの主波長に対応する３枚のバンドパスフィルタを備えた３板式カラーＣＣＤカメラではなくモノクロＣＣＤカメラであることにより、装置構成が簡易であって保守がし易くかつ安価で小型化された操作性のよい分光反射率測定装置を得ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る分光反射率測定装置において、前記出力手段は、前記受光した画像信号に基づく前記生体皮膚表面の測定箇所を含むマクロ画像と前記生体皮膚表面画像情報を合成したカラー画像とを切換え表示する表示部を前記筐体の外部に配置したものであると、例えばモノクロ表示によるマクロ画像を見ることでミクロな測定箇所の位置を確認しながら測定することができ、また、カラー表示画面により皮膚の色や透明感、くすみ、色素沈着度合い等や、さらには、メーキャップ材を塗布した後の化粧肌色等を視覚的に捉えることができて好ましい。このとき、さらに、指定した画素の分光反射率曲線をグラフ表示するグラフ表示部を備えると、より有用な情報を視覚的に得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る分光反射率測定装置の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００２８】
本実施の形態例に係る分光反射率測定装置について、図１、図２、図３に示す光学系および図４に示すシステム構成を参照して説明する。
【００２９】
分光反射率測定装置２０は、照射手段２２および撮像手段２４からなる光学系と、画像信号に基づき処理した画像情報を出力する出力手段２６とで略構成されている。
【００３０】
照射手段２２と撮像手段２４とは、直角に屈折した配置状態で１つの筐体３６の内部に収容されている。筐体３６の撮像手段２４を収容した部位には押しボタンスイッチ３８が設けられている。
【００３１】
照射手段２２は、主波長４７０ｎｍ（半値幅：２０ｎｍ）の青色ＬＥＤ（型番ＮＳＰＢ３２０ＢＳ  日亜化学工業製）２８ａ、主波長５２５ｎｍ（半値幅：３３ｎｍ）の緑色ＬＥＤ（型番ＮＳＰＧ３２０ＢＳ  日亜化学工業製）２８ｂおよび主波長６６０ｎｍ（半値幅：２０ｎｍ）の赤色ＬＥＤ（型番ＳＬＡ−３６０ＪＴ  ローム製）２８ｃの３種の発光ダイオード（以下、この言葉に参照符号２８ａ〜２８ｃを付す。）を光源としている。但し、光源は、発光ダイオードに限定するものではなく、また、使用する波長は、可視域の波長に限定するものではなく、また、波長を３波長に限定するものでもない。さらにまた、発光ダイオードの主波長および半値幅は、上記のものに限定するものではない。
【００３２】
３種の発光ダイオード２８ａ〜２８ｃは、図２に示すように、３個の発光ダイオード２８ａ〜２８ｃを１つの群とし、合計８群、２４個を保持筒４２にリング状に配置し、限りなく面光源を構成する。保持筒４２の材料はポリアセタール樹脂（ＰＯＳ  一般名：デルリン）とし、隣り合う発光ダイオードを電気的に絶縁している。但し、配置する発光ダイオードの個数や配列順序等は、これに限定するものではない。
【００３３】
各発光ダイオード２８ａ〜２８ｃの前面には、円環状の拡散板３０ａと拡散笠３０ｂが設けられ、さらに拡散板３０ａと拡散笠３０ｂとが配置されている筐体３６の内壁３０ｃには、光を拡散する白色塗料（酸化チタン）が塗布されている。光路内に塵が侵入、付着するのを防止するため、カバーガラス（型番ＳＫ−３２３  杉藤製）３２をプローブ先端近くに配している。
【００３４】
筐体３６の照射手段２２を収容した部位の図１中左側先端部には、３０ｍｍ径の円状の開口部４０が形成されている。分光反射率校正板６０を開口部４０側に貼りつけた、蓋の機能を併せ持つキャップ７０が接触リング８０を介して開口部４０と密に接触する。この開口部４０の寸法は、生体皮膚表面としての皮膚の表面寸法２０ｍｍ×２０ｍｍ角を被写体の照射範囲としている。
【００３５】
キャップ７０を開口部４０に幾何学的に再現性よく、かつ密に接触させるために、キャップ７０のピン７０ａを接触リング８０のピン穴８０ａに差し込み、かつ締めつけリング７２のメネジ７２ａを接触リング８０のオネジ８２ａに嵌合させながら締めつける。
【００３６】
キャップ７０には、ピン７０ａの位置が外部からわかるように、凹の天地マーク７４が刻まれ、位置出しを容易にしている。
【００３７】
分光反射率校正板６０は、可視域の分光反射率がおよそ１０％、３０％、６０％の黒、灰、白の３枚の焼き付けアクリル塗装板（個々の被着体は、厚さ０．５ｍｍ、縦横１８ｍｍ×９ｍｍのアルミ板）を、キャップ７０の開口部４０側に隣接配置するかたちに貼りつけて構成する（図示せず。）。但し、個々の校正板を構成する分光反射率、塗料、塗装方法、大きさ、形ならびに被着体等は、これに限定するものではない。
【００３８】
筐体３６は、操作性を考慮して、光学系の中間に反射鏡（型番ＴＳ−０８３２Ｒ  杉藤製）３４を介在させ、光路を９０°屈折させている。
【００３９】
撮像手段２４は、結像レンズ（メデス・グリオ製）４４と、受光素子としてのモノクロＣＣＤカメラ（東芝製）４６を有する。但し、受光素子は、このＣＣＤ型固体撮像素子に限定するものではない。
【００４０】
上記した照射手段２２および撮像手段２４を収容した筐体３６は、外形寸法が、図１中、例えば、寸法Ｌ１が６２ｍｍ、寸法Ｌ２が１７０ｍｍ、寸法Ｌ３が５０ｍｍ程度であり、小型化されている。また、これらの総質量は、例えば、３５０ｇ程度と軽量である。したがって、装置の取り扱い性に優れる。
【００４１】
上記の外形寸法に対して、前記した図８および図９に示した装置の場合、３つのＣＣＤ素子に対して、３枚のバンドパスフィルタ、３つのプリズム、２枚のダイクロイックミラー、１枚の色補正フィルタを有し、また、ストロボならびに魚眼レンズを有する構成であるため、外形寸法が、光学系の部分のみで例えば１２０ｍｍ×１００ｍｍ×２４０ｍｍ程度と大型であり、これらの総質量も２０００ｇ程度と重い。また、従来のこれらの装置の費用は、上記本実施の形態例のものの例えば数十〜百倍程度と高価である。
【００４２】
したがって、装置構成が簡易であって保守がし易く、かつ安価で小型化された操作性の良い本発明の分光反射率測定装置を、例えば、化粧品を販売する全国の店頭に配置することで、有用な情報を得、また、消費者サービスを効果的に実施することができる。
【００４３】
なお、筐体３６は、図示しないケーブルにより、以下に説明する出力手段２６に接続され、また、図示しない電源に接続される。
【００４４】
出力手段２６は、ＬＥＤコントローラ５０、パソコン（パーソナルコンピュータ）５２、ビデオプリンタ５４およびモニタ（表示部）５６を有する。なお、必要に応じて従来例のような外部記憶装置をパソコン５２に接続してもよい。
【００４５】
以上のように構成される本実施の形態例に係る分光反射率測定装置２０の作用について説明する。
【００４６】
生体皮膚表面としての例えば頬の所定の部位の皮膚色等を測定するとき、ＬＥＤコントローラ５０を通電状態として、押しボタンスイッチ３８を押して発光ダイオード２８ｂを点灯させ、筐体３６の開口部４０の部位を皮膚に当接させる。そして、モニタ５６で確認しながら測定部位を決定し、押しボタンスイッチ３８を再度押すことで、発光ダイオード２８ａ〜２８ｃを時分割で点灯させる。
【００４７】
このとき、発光ダイオード２８ａ〜２８ｃから発した各波長の光は、拡散板３０ａおよび拡散笠３０ｂを通過する過程で拡散されるとともに内壁３０ｃにおいても拡散反射されることから、均一な光として、いわば面光源の状態で撮像対象に照射され、これにより、生体皮膚表面が無影照明される。
【００４８】
時分割された特定波長の照射光、例えば、発光ダイオード２８ａの青色光は、生体皮膚表面で反射し、反射光は反射鏡３４に至る。反射光は反射鏡３４で光路を９０°変更され、結像レンズ４４を通過してモノクロＣＣＤカメラ４６に至る。
【００４９】
反射光は、モノクロＣＣＤカメラ４６の多数のホトダイオードによって受光される。ホトダイオードに対応する各画素ごとの特定波長についての反射光に係る輝度信号は、ＰＣＩ（Peripheral  Component  Interconnect）バスを介してパソコン５２のメモリに８ビットで転送し、記録する。
【００５０】
撮像手段２４に組み込まれている反射鏡３４で左右逆転した画像を、画像処理によって鏡像に変換し、ついで、別途求めた輝度校正用ルックアップテーブルを用いて各画素ごとの輝度を校正する。さらに、事前に採取しておいた分光反射率校正板の輝度と分光反射率のデータ（波長４７０ｎｍと波長５２５ｎｍに対しては黒と灰の分光反射率校正板のデータ、波長６６０ｎｍに対しては黒と白の分光反射率校正板のデータ）を用いて、得られた輝度を分光反射率に変換する。なお、上記本発明の分光反射率測定装置において、反射鏡３４に代えてペンタプリズムを用いると、左右逆転した画像を画像処理によって鏡像に変換する必要がなくて好ましい。
【００５１】
撮像した画像の画素ごとの分光反射率を得るには、下記する方法も好ましい。４７０ｎｍの分光画像を例にして説明する。
【００５２】
黒、灰の分光反射率校正板を発光ダイオード２８ａで照射した時得られるＣＣＤの出力電圧をそれぞれ測定し、出力電圧の値から分光反射率を求める回帰式を作る。この回帰式を用いて、画素ごとの出力電圧の値から、該画素の分光反射率を算出する。
【００５３】
撮像した画像の画素ごとの輝度を得るには、下記する方法も好ましい。４７０ｎｍの分光画像を例にして説明する。
【００５４】
黒、灰の分光反射率校正板を発光ダイオード２８ａで照射した時得られるＣＣＤの出力電圧をそれぞれ測定し、ついで、黒、灰のそれぞれの出力電圧に任意の輝度を割り振り、出力電圧の値から輝度を求める回帰式を作る。この回帰式を用いて、画素ごとの出力電圧の値から、該画素の輝度を算出する。
【００５５】
変換した分光反射率を用いて、所定の各波長点、例えば、４００〜７００ｎｍの可視域の任意の波長点に対応した各画素ごとの分光反射率データを得るための演算を行い（分光反射率演算手段）、得られた分光反射率を輝度に逆変換し、分光画像を作成する。この分光画像から皮膚表面下の深さ方向のメラニン分布状態を演算し、表示することが可能である。演算結果は、ビデオプリンタ５４、モニタ５６に送られ、出力・表示される。
【００５６】
なお、モニタ５６によって、上記演算処理により得られる画素を指定して分光反射率（後述する。）をグラフ表示するように構成すると、分光スペクトル特性の理解に好適である。
【００５７】
ここで、上記した分光反射率データを得る方法およびその結果に基づく画像表示方法、得られたデータの評価方法について、以下、詳細に説明する。
【００５８】
任意の各波長点の分光反射率は、上記３つの波長点の分光反射率のデータに基づいて、統計的多変量解析法のひとつの主成分分析法を適用することによって得ることができる。
【００５９】
その詳細については、本出願人が日本化粧品技術者会研究討論会（ＳＣＣＪ研究討論会  第４６回講演要旨集、６３−６６  ２０００）で述べたとおりであるため、ここでは簡単に説明する。
【００６０】
皮膚に光を照射したときに得られる分光反射率は、３つの構成因子Ｖ１〜Ｖ３を有する。したがって、任意の波長点の分光反射率Ｒλは式（１）の形で表すことができる。
【００６１】
Ｒλ＝Ｍ１Ｖ１，λ＋Ｍ２Ｖ２，λ＋Ｍ３Ｖ３，λ  （１）
ここで、Ｍｉは構成因子Ｖｉにかかわる重み係数であり、ＭｉＶｉ，λは波長λにおける構成因子Ｖｉの大きさである。
【００６２】
上記式（１）を用いると、波長４７０ｎｍ、波長５２５ｎｍおよび波長６６０ｎｍの光を照射して得られた画素ごとの分光反射率をそれぞれＲ４７０、Ｒ５２５、Ｒ６６０とすると、以下の式（２）のように書くことができる。
【００６３】
Ｒ４７０＝Ｍ１Ｖ１，４７０＋Ｍ２Ｖ２，４７０＋Ｍ３Ｖ３，４７０
Ｒ５２５＝Ｍ１Ｖ１，５２５＋Ｍ２Ｖ２，５２５＋Ｍ３Ｖ３，５２５      （２）
Ｒ６６０＝Ｍ１Ｖ１，６６０＋Ｍ２Ｖ２，６６０＋Ｍ３Ｖ３，６６０
上記式（２）の連立方程式を解き、個々の画素に関するＭ１、Ｍ２、Ｍ３を算出し、これを式（１）に代入することで、可視域の任意の波長における画素ごとの分光反射率を求めることができ、さらに輝度に逆変換することで、分光画像を得ることができる。図５に上記演算過程を図示した。
【００６４】
また、上記各波長の分光画像の２値画像を積層することにより、図６に示すように、例えば、皮膚中のメラニンの分布状態を立体的に可視化することができる。なお、分光画像を立体的に可視化する方法としては、ボリューム・レンダリングによる可視化も好ましい。
【００６５】
そして、さらに、図７に示すように、例えば日焼けを形成するメラニンの経時変化を知ることもできる。図７中左側の図は生体皮膚表面のカラー画像であり、真中の図は色素沈着を形成するメラニンの立体画像であり、右側の図は可視域をカバーする１０ｎｍ間隔、３１波長点の分光画像を２値化することで抽出したメラニンに対応する黒画素数をヒストグラム表示したものである。
【００６６】
ところで、本出願人は、上記した皮膚表層で色素沈着を形成するメラニンの可視化方法や、生体皮膚表面の毛穴、透明感、くすみならびに化粧肌色等に関し、既に多数の提案を行っている。
【００６７】
例えば、特開平７−１２５４４号公報では、皮膚の表面を撮像して得られる画像を画像解析することによって、しみ、そばかす、毛穴の状態を評価するのに適した画像信号を出力する撮像装置に関し、シェ−ディングのない（無影）画像を得ることができる装置を提案している。
【００６８】
また、従来技術で既に説明した特開平７−１９８９３９号公報では、トリスペクトラルカメラを用いて３波長の画像を同時に撮像することにより、しみ、そばかすを形成するメラニン顆粒の存在する深さとその分布、またそれらの色の濃さの分布を測定することができる表面状態解析システムを提案している。
【００６９】
また、特開平７−５５４４７号公報では、肌の表面を撮影した画像を平滑化し、平滑化前の画像を減算し、ログ変換を施したのち、輝度を反転して、自動２値化を行い、暗領域の総画素数を算出して毛穴の状態を表す指標とした肌の表面状態の解析システムを提案している。
【００７０】
本出願人は、日本化粧品技術者会誌（J．Soc．Cosmet．Chem．Japan．  Vol．３１，No．１、４４−５１  １９９７）に、肌のくすみの計測法について報告し、くすみ度Ｙ（１〜５、くすみなし乃至くすみあり、５段階視感評価値に対応）を求める式として、下記式（３）を提案している。
【００７１】
Ｙ＝−０．０１６Ｍ１−０．１２７Ｍ３＋６．６１    （３）
あるいは、くすみ度Ｙ´（+２〜−２、くすみなし乃至くすみあり、５段階視感評価値に対応）を求める式として、下記式（４）を用いてもよい。
【００７２】
Ｙ´＝０．０１６Ｍ１＋０．１２７Ｍ３−３．６１    （４）
前記の式（２）で得られるＭ１、Ｍ３を式（３）または式（４）に代入することで、くすみ度Ｙまたはくすみ度Ｙ´を求めることができる。
【００７３】
また、本出願人は、日本化粧品技術者会研究討論会（ＳＣＣＪ研究討論会  第１０回講演要旨集  １５−１７  １９８１）において、肌の透明感を求める式として下記式（５）を提案している。
【００７４】
Ｔ＝０．０８９Ｍ２    （５）
この場合も、式（２）で得られる画素ごとのＭ２を式（５）に代入することで、画素ごとの透明感Ｔ（＋２〜−２、透明感あり乃至透明感なし、５段階視感評価値に対応）を求めることができる。
【００７５】
上記の式（４）、式（５）で得られた画素ごとのＹ´およびＴを下記の式（６）、式（７）に代入し、輝度ＩＹ´、輝度ＩＴ（０〜２５５）を求めて画像表示する。結果として、くすみ、透明感の度合いを視覚化することができる。画像表示にあたって、擬似カラー表示することは好ましい。
【００７６】
ＩＹ´＝２５５（Ｙ´＋２）／４    （６）
ＩＴ＝２５５（Ｔ＋２）／４      （７）
すなわち、これらは、皮膚の色素沈着度合いとともに、毛穴の状態、さらに、いわば肌の透明感の画像表示化および定量化や肌のくすみの画像表示および定量化の実現を志向するものである。
【００７７】
また、本出願人は、特開昭５５−１４８０４５号公報で、クベルカ−ムンクの理論をもとにして、メーキャップ材を実際に肌に塗布することなく、薄塗り乃至厚塗りしたときの化粧肌色の分光反射率を計算によって推定する方法を提案している。ここでは、骨子のみを説明する。
【００７８】
化粧肌色の分光反射率Ｒは、下記式（８）を用いることで算出できる。
【００７９】
Ｒ＝{１−Ｒｇ（ａ−ｂｃｔｇｈｂＳＸ）}／{ａ−Ｒｇ＋ｂｃｔｇｈｂＳＸ）}（８）
ここで、Ｒｇは素肌の分光反射率であり、Ｘはメーキャップ材を塗布した厚さであり、Ｓ、ａ、ｂはメーキャップ材の塗膜の光学特性である。
【００８０】
本発明に係る分光反射率測定装置で得られた皮膚表面画像の画素ごとの素肌の分光反射率Ｒｇと、事前に採取しておいた当該メーキャップ材の光学特性Ｓ、ａ、ｂならびに塗布するメーキャップ材の厚さＸを式（８）に代入すれば、化粧肌色の画素ごとの分光反射率が推定できる。
【００８１】
得られた化粧肌色の画素ごとの分光反射率から３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを求める。得られたＸ、Ｙ、Ｚを、例えばＮＴＳＣ方式のＲ、Ｇ、Ｂに変換し、さらに輝度に変換することで、化粧肌色を画像表示することができる。
【００８２】
上記した手続きをとることで、実際に化粧しなくても、薄塗り乃至厚塗りしたときの化粧肌色を画像で視覚的に確認できる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明に係る分光反射率測定装置によれば、所定の複数波長を主波長とし、複数の主波長の光を時分割で生体皮膚表面に照射する照射手段と、生体皮膚表面からの複数の主波長の反射光を受光して撮像する撮像手段と、複数の主波長の画像信号に基づき処理した画像情報を出力する出力手段とを備えた分光反射率測定装置であって、照射手段は、複数波長に対応した光源を有し、撮像手段は、モノクロカメラであり、光源およびモノクロカメラが１つの筐体の内部に設けられ、複数の主波長の画像信号に基づいて複数波長を越える数の波長について画素ごとの画像情報を得る分光反射率演算手段をさらに有し、分光反射率演算手段は筐体の外部に設けられてなるため、得られる多くの波長の分光画像に基づいて、例えば、皮膚内部でのメラニンの立体的な分布等を正確に把握する等の有用な情報を得ることができる。また、装置構成が簡易であって保守がし易く、かつ安価で小型化されたカメラと照射手段を備えた分光反射率測定装置を得ることができる。
【００８４】
また、本発明に係る分光反射率測定装置によれば、出力手段としてのマクロ画像とカラー画像を切換え表示可能な表示部が筐体の外部に配置されているため、マクロ画像を見ることでミクロな測定箇所の位置を確認しながら測定することができ、また、カラー表示画面により皮膚の色や透明感、くすみ、色素沈着度合い等や、さらには、メーキャップ材を塗布した後の化粧肌色等を視覚的に捉えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態例に係る分光反射率測定装置の光学系の概略構成図である。
【図２】  図１中ＩＩ−ＩＩ線上断面図である。
【図３】  本実施の形態例に係る分光反射率測定装置の光学系のキャップ、分光反射率校正板、開口部を説明するための図である。
【図４】  本実施の形態例に係る分光反射率測定装置のシステム構成図である。
【図５】  本実施の形態例に係る分光反射率測定装置により得られる画素ごとの分光反射率曲線および可視域の任意の波長における分光画像を説明するための図である。
【図６】  皮膚中のメラニンの分布状態を立体的に可視化した状態を説明するための図である。
【図７】  日焼けを形成するメラニンの経時変化を説明するための図である。
【図８】  本出願人が先に開発した分光反射率測定装置の光学系の概略構成図である。
【図９】  本出願人が先に開発した分光反射率測定装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
２０  分光反射率測定装置
２２  照射手段
２４  撮像手段
２６  出力手段
２８ａ  青色ＬＥＤ
２８ｂ  緑色ＬＥＤ
２８ｃ  赤色ＬＥＤ
３０ａ  拡散板
３０ｂ  拡散笠
３０ｃ  内壁
３２  カバーガラス
３４  反射鏡
３６  筐体
３８  押しボタンスイッチ
４０  開口部
４２  保持筒
４４  結像レンズ
４６  モノクロＣＣＤカメラ
５０  ＬＥＤコントローラ
５２  パソコン
５４  ビデオプリンタ
５６  モニタ
６０  分光反射率校正板
７０  キャップ
７０ａ  ピン
７２  締めつけリング
７２ａ  メネジ
７４  天地マーク
８０  接触リング
８０ａ  ピン穴
８２ａ  オネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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