肌の透明感を評価する測定手法および測定システムの開発

木更津工業高等専門学校

小 田

機械工学科

功

Youthfulness of a human appearance is considerably affected by youthfulness of skin. Now, youthfulness of skin ismainly evaluated by measurement of the skin age. Skin age is measured by a water quantity of skin, a smoothness of skin, anelasticity of skin, and so on. However, an appearance of skin may be able to be evaluated by the index that is different fromthe skin age. We paid attention to a translucency of skin as the element which affected the appearance of skin. It seems thatbeauty of skin have some relation to translucency of skin, because there is expression of "transparent white skin" from olddays. However, a measurement method and an evaluation method of translucency of human skin are not established yet. In
this report, we suggest one method for evaluation of skin translucency. In this method, we project a stripe pattern to an object
and measure its contrast. We measured the contrast of stripe pattern to acrylic plates. As a result of the experiment, it wasshown that the evaluation of translucency of an object was possible by our method.

１．緒の透明度測定に応用しようとすると，撮影側の反対側に計言測板を設置する必要があるため，測定可能な半透明体は，人間の見た目を左右する重要な要素として，肌の若々し比較的，透明度が高いものでなければならない．さらに，さが挙げられる．現在，肌の若々しさは，主に肌年齢を測測定結果は半透明体の厚さの影響を受けるという問題も生定することで評価されている．肌年齢は，肌の水分量，きじる．

めの細かさ，弾力などから算出されている．ところが，肌我々は半透明体に着目し，縞パターンを半透明体に投影年齢以外の指標を用いて，肌の見た目を評価することがでしたときのコントラストを測定することで，半透明体の透きる可能性もある．我々は，肌の見た目を左右する要素と明度を評価する手法を提案している．透明度の異なる半透して，肌の透明度に着目した．肌の透明度と肌の美しさと明樹脂試料を測定したところ，本手法は試料の厚さに依存の関係は，昔から“透き通るような白い肌”という表現がせずに透明度を測定できることが確認できた．さらに市販あることからも，何らかの関係があると考えたからである．のヘーズメータでの測定結果と比較したところ，透明度のところで，一般に樹脂成型品に代表される半透明体の透明低い試料に対しては，本手法の方がより有用であった．ま度は，樹脂内部からの光の拡散率を測定する変角光度計をた，提案する手法を用いて肌の透明度を測定することが可使用して測定している．しかしながら変角光度計では，拡能であったので，報告する．

散率を計算する際に光の透過側で透過光を検出する必要が２．測定の方法あるため，測定物の種類や大きさに制約がある．その他の方法には，樹脂成型品の側面からハロゲンランプの光を照人間の肌は，血管が透けて見えることから分かるように射し，光の透過率が低い箇所，すなわち光が散乱しやすい半透明である．これと同様に，一般的な樹脂やいわゆる曇1）箇所が明るく見えることから，透明度を測定する方法 がりガラスも半透明である．このことは，樹脂や曇りガラスある．この方法では，端面が現れてない形状の半透明体にに光を照射したとき，裏面から観察すると光が透けて見え対しては測定ができないという問題がある．

ることからも想像できる．表面が充分に平滑な透明体と半樹脂成型品以外の透明度測定装置としては，液体を対象透明体に，縞パターンを投影する場合を考える．透明体でとしたものが一般的である．例えば，縞模様を描いた計測あれば，物体内部で光が散乱しないのであるから，縞パタ板を，液体を通して撮影し，縞模様のコントラストから液ーンの影は現れない．これに対して半透明体では，物体内2）部に存在している微粒子による光の散乱度が増すほど影が体の透明度を測定する方法 がある．この原理を半透明体明瞭に現れると考えられる．このことから縞パターンのコントラストにより透明度の測定が可能ではないかと考えた．
Developments of an evaluation method
a nd a measurement system for a n
appearance of human skinIsao Oda
Department of Mechanical Engineering,
Kisarazu National College of Technology

測定の概要を図１に示す．大きさ 25 × 25 mm，空間周波数 50 本ペア / インチの振幅型格子（Edmund Optics, ロンキールーリング）に，光源である出力 150 W のハロゲンライト（STOCKER&YALE, IMAGELITE# 20）からの光を照射し，焦点距離 50 mm の投影レンズ（EBC フジノン

−9−

コスメトロジー研究報告 Vol.21, 2013

縞パターン画像は，アナログモノクロカメラ用画像ボードを介してパソコンに取り込む．この画像をビットマップ形式で保存し，縞パターンのコントラストを解析する．
この手法の大きな特徴は，光を用いているので軟質な測定試料でも非接触での測定が可能なことである．さらに，振幅型格子の影を測定試料に投影し，その影を正面から撮影するだけなので，非侵襲であり測定の危険性もない．これらの点から，本手法は人間の肌の測定に好都合である．
図２⒜は乳白色アクリル板に格子像を投影したときの縞パターンの中央付近，128 × 128 画素分の画像である．図２⒝は⒜における，x 方向の光強度変化の一部を表した図である．コントラストを定量的に測定するために，光強度
図１

変調の大きさを次のように定義する．図２⒝に示すように，測定の概要

縞パターンの明るい部分（I 1 max, I 2 max, I 3 max, …）と，暗い部分（I 1 min, I 2 min, I 3 min, …）の光強度の値を数個取り出し，隣EX，1：2 . 8）を用いて縞パターンを測定試料に投影する．

り合うもの同士の差を求める．さらにそれぞれの差の平均

ここで格子と投影レンズは，それらの光軸が測定試料面のを求め，その値をコントラスト値 C とする．光強度を取り法線方向と平行になるように配置する．こうすることで，出す測定点は，格子パターンの明るい部分と暗い部分，そ格子像を測定試料面に対して斜めから投影しているにもかれぞれ５点ずつ設けることにした．

かわらず，投影された縞パターンのピッチが測定試料面内３．半透明樹脂試料の測定において一定になる．なお図１における測定試料面への光の入射角は，45 度とした．

測定に用いた半透明樹脂試料はポリプロピレン（日本ポ測定試料は，ホルダを用いて自立させている．測定試料リプロ，ノバテック PP）製で，その大きさは 109 × 109 ×に現れた縞パターンを正面から８ビットモノクロ CCD カ3 mm である．ポリプロピレンに添加する顔料（溝和科学，メラ（ソニー，XC-ST 70）で撮影する．CCD カメラの有効93 - 11 - 6737 乳白）の含有量を変えることで，透明度を変え画素数は 768 × 494 画素であり，焦点距離 50 mm の撮影レた試料を作製した．

ンズに厚さ 20 mm の接写リングを取り付けて使用してい使用したポリプロピレンは ZN 系汎用ポリプロピレンでる．なお実際の測定時には，測定試料の背景の影響を受けあり，工業部品から日用品，食品，医療衛生分野などで幅ないよう，試料背後に遮光板を CCD カメラの方向に光が広く使用されているものである．ポリプロピレンには透明反射しない角度で設置している．CCD カメラで撮影した度や光沢，機械的性質などの違いにより，いくつかのグレ

図２

乳白色アクリル板への格子パターンの投影− 10 −

肌の透明感を評価する測定手法および測定システムの開発

表１

各資料の顔料含有量

試料名

顔料含有量 [wt％ ]Sample 00％

Sample 22％

Sample 44％ードがあるが，試料に使用したグレードは MG 03 B である．
これはポリプロピレンの中でも透明度と平滑度が高いものである．ポリプロピレンに添加する顔料の量が増すに連れて試料は徐々に透明度が減少し，見た目の色も乳白色から不透明白色に近づく．
本研究で使用した試料の種類を表１に示す．顔料を添加していない Sample 0 の他に，顔料の質量パーセント濃度が 2 % の Sample 2，および 4％試料 Sample 4 の計３種類の透明度の試料を作製した．また各々４枚ずつ試料を作製し，同じ透明度の試料を重ね合わせて使用することで試料の見た目の厚さを変化させることにした．このようにすれば，試料の見た目の厚さを 3 mm から 12 mm まで 3 mm 刻みで変 化 さ せ る こ と が 可 能 に な る． な お 顔 料 が 未 添 加 のSample 0 であっても，素材のポリプロピレン自体に濁りがあるため，完全な透明体というわけではない．
本手法の特徴は，測定試料の厚さによらず透明度の測定が可能なことである．そこで，これを確認するための実験を行った．
同一の測定試料に対して，１枚から４枚まで重ねることで，厚さ 3 mm，6 mm，9 mm，12 mm の試料を作製した．
同一の試料を重ね合わせたのであるから，厚さは異なっていても単位厚さあたりの透明度は全て等しいと考えて良い．
このようにして表１の３種類の測定試料に対して，厚さの異なる測定試料を作製した．そしてそれぞれの場合において，格子像を投影して縞パターン画像を取り込んだ．なお
試料表面は平滑であるため，光の散乱は主に試料内部で発生していると考えた．
各々の試料の場合において，厚さを変化させたときの縞パターン画像の光強度の変化を調べた．図３は，図２⒜のy 方向 128 画素全体の光強度の平均値を，x 方向の画素に対図３して表したものである．図３より３種類の試料全てにおい

各試料において試料厚さを変えたときの縞パターン投影像の光強度て，厚さが増大するにしたがい画像が一様に明るくなっていくことが分かる．ところがコントラスト成分は，厚さが変化しても変化していないように見える．また試料に添加に対してプロットしたものを図４に示す．試料の厚さが増している顔料が増加するにしたがい画像が一様に明るくな大し画像全体が明るくなっても，図４から同一の種類の試っており，これは顔料の添加量が増すに連れて試料が白濁料であればコントラスト値 C の差異は１階調以下であるこして見えることからも明らかな現象である．とが分かる．この実験結果より，本手法は測定試料の厚さ

第２章で提案した手法を用いて，図３からコントラスト値 C を算出した．算出したコントラスト値 C を試料の厚さの影響を受けずに単位厚さあたりの透明度の測定が可能であることが確認できた．

− 11 −

コスメトロジー研究報告 Vol.21, 2013

図４

図５

試料厚さを変えたときの縞パターンのコントラスト値 C の比較

市販の濁度計による測定結果

４．市販のヘーズメータによる測定

５．肌の透明度の測定

我々の提案する透明度測定法が有用な手法であることをこれまでの実験結果から，本測定法は透明度の低い物体確認するために，市販のヘーズメータ（日本電色工業，の透明度を厚さに依存せずに測定できることが確認できた．

NDH 5000）でも同一の試料を測定した．

そこで本手法を用いて，実際に人間の肌の透明度を測定し市販のヘーズメータでは，曇り度（ヘーズ）を規格 3）にてみた．

基づき測定している．曇り度の定義は，全光線透過光に対測定試料は，成人男性の手の甲である．肌の透明度を変する拡散透過光の割合である．試料を透過した光を測定し化させるために，パウダーファウンデーションを塗布し，て曇り度を求めているので，曇り度は試料の厚さの影響をその濃さを変化させることにした．ファウンデーションを受けてしまう．このため曇り度は，我々の提案する手法で濃く塗布するほど，肌の表面にファウンデーションが厚く測定している単位厚さ当たりの透明度とは，異なったもの付着し，透明度が低くなると考えたからである．肌に何もとなる．

塗布していない０回から，パフに付けたファウンデーショ

図 ５ に 市 販 の ヘ ー ズ メ ー タ に よ る 測 定 結 果 を 示 す．

ンを，１回塗布するごとに縞パターンを投影し，画像を撮Sample 0 では，試料厚さが増大するにしたがい曇り度も増影した．最終的にファウンデーションは，15 回まで塗布大している．この結果より，曇り度と透明度は異なる概念した．

であり，市販のヘーズメータでは試料の厚さに依存してし縞パターンを投影したときの代表的な画像の比較を図６

まい，単位厚さあたりの透明度が測定できないことが分かに示す．ファウンデーションを塗布していない⒜から最もる．また Sample 2 と Sample 4 では，試料が厚くなると曇濃い⒠まで，徐々にコントラストが高くなっているようでり度がほぼ 100 % と測定されている．これは市販のヘーズある．しかし⒜～⒠の画像の比較からだけでは，各々のコメータでは，これ以上に濁った試料は測定できないことをントラストの差異を定量的に比較することはできない．
そこで図６の各画像からコントラスト値 C を算出した．

示している．このことより，我々の提案する手法は，透明度の低い試料の測定に対してより有用であるといえる．

図６

この結果を図７に示す．図７から，ファウンデーションの手の甲への縞パターンの投影像− 12 −

肌の透明感を評価する測定手法および測定システムの開発

肌に縞パターンを投影し，そのコントラストを測定することを提案した．半透明樹脂板および人間の肌を測定試料として用い，縞パターンを投影したときのコントラストを測定する実験をおこなった結果，以下のことが明らかとなった．
⑴

本手法による透明度測定は，測定試料の厚さの影響を受けないこと．
⑵

本手法を用いると，市販のヘーズメータでは測定できないような透明度の低い試料の透明度が測定できること．
⑶
図７

肌の透明度とコントラストとの関係

見た目では判断が難しい肌の透明度の差異が判定できること．
今後の課題は，人間の肌の透明度と透明感との関係を，塗布回数が少ない場合は，塗布回数が増す，すなわち肌の定量的に評価する方法を模索し，新たな評価方法の確立を透明度が低くなるにしたがって，投影された縞パターンの目指すことである．その上で，肌の透明感を容易に測定すコントラストが向上していることが分かる．しかし塗布回ることが可能な，新規的な測定システムを装置化したいと数が７回あたりから，回数を増やしてもコントラストの向考えている．

上は見られない．これはファウンデーションの厚さが充分に厚くなったため，肌が透けなくなってしまったからだと（参考文献）

考えられる．以上の実験結果から，本手法を用いて見た目

１）三井東圧化学株式会社：「透明樹脂成形物の白濁度測では判断が難しい肌の透明度の差異が，測定できることが定方法及び装置」，特開平 7 - 333161 号，1995 - 12 - 22．
２）日立造船株式会社：「水の濁度測定方法および濁度測示されたといえる．

６．結定装置」，特開平 7 - 280792 号，1995 - 10 - 27．

言３）日本工業規格：「プラスチック－透明材料のヘーズの本報告では，人間の肌の透明度を評価する手法として，− 13 −求め方」，JIS K 7136，2000 .