JPH07323013A - 皮膚表面観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 皮膚にＳ偏光とＰ偏光を別個に入射させ、各
入射光に対する皮膚からの反射光もＳ偏光成分とＰ偏光
成分の双方を別個に受光し、皮膚表面を観察する場合の
観察操作を簡便化する皮膚表面観察装置を得る。 【構成】 皮膚表面観察装置が、皮膚表面にＳ偏光又は
Ｐ偏光を入射させることのできる照射手段、該照射手段
から皮膚に入射させた光の反射光を２つの光路に分岐す
る分岐手段（ハーフミラー）１１、分岐手段１１で分岐
した一方の反射光についてＳ偏光成分又はＰ偏光成分の
うち一方の偏光成分を透過させる第１の受光用偏光フィ
ルター１２、分岐手段１１で分岐した他方の反射光につ
いて第１の受光用偏光フィルター１２と異なる偏光成分
を透過させる第２の受光用偏光フィルター１６、第１の
受光用偏光フィルター１２又は第２の受光用偏光フィル
ター１６を透過した偏光成分を受光する撮像装置１３
ａ、１３ｂを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の偏光特性を利用し
て、皮膚の小じわや毛穴等の表面反射光画像としみやそ
ばかす等の皮膚内部の反射光画像とを別個に得、それに
基づいて皮膚表面を解析評価するに際して好適な皮膚表
面観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】肌にファンデーション等の化粧を施して
所望の肌を得るためには、肌の質感（肌が観察者にどの
ように見えるかということ）と肌の物理的特性との対応
関係や、化粧の種類や量と化粧を施した肌の物理的特性
との対応関係を解析しておき、当該肌に施すべき化粧を
定めることが有効である。そのため、従来より、皮膚表
面の小じわや毛穴等の状態、あるいは皮膚内部のしみや
そばかす等の色むらといった皮膚表面状態を解析し評価
することが種々の方法でなされている。

【０００３】この場合の方法としては、単に皮膚を拡大
撮影し、その画像を基礎に皮膚表面状態を解析する方法
もあるが、この方法では小じわや毛穴等の皮膚表面状態
と、しみやそばかす等の皮膚内部状態とを分離して解析
し評価することができない。そのため、小じわや毛穴等
の状態をしみやそばかす等の色むらと別個に解析し評価
できるようにするために、偏光を利用する方法が提案さ
れている（特開平２−２０６４２６号公報等）。

【０００４】即ち、図８に示すように、皮膚Ｓに自然光
ＬI が入射すると、その一部は皮膚表面で反射し（表面
反射光ＬS ）、他は皮膚内部へ屈折し、散乱、吸収を繰
り返し、再度皮膚表面から出射する（内部反射光ＬD
）。この場合、表面反射光ＬSは皮膚表面の情報（凹凸
情報、屈折率）をもち、内部反射光ＬD は皮膚内部の情
報（肌の色、色むら）を有する。また、表面反射光ＬS
は、入射した自然光ＬIが所定の偏光面を有する場合
に、入射光ＬI と同じ偏光面の直線偏光として反射され
るが、内部反射光ＬD は偏光性が失われたものとなる。

【０００５】そこで、上述の特開平２−２０６４２６号
公報においては、図７に示したように、装置内部の照射
系と受光系にそれぞれ偏光フィルターを設けた皮膚表面
観察装置を使用し、次のように皮膚表面を観察する。図
７の装置においては、円筒状の本体１の内周壁に、光源
から光ファイバー２により導光した光を射出するリング
状照明装置３が設けられ、リング状照明装置３の先端前
面には、同心円の中空部を有する円板形状の投光用偏光
フィルター４が設けられている。また、本体１の先端部
には観察孔部５が開けられており、本体１の先端近傍の
中央には受光用偏光フィルター６が設けられており、こ
の受光用偏光フィルター６の背後に拡大対物レンズ系７
が設けられている。さらに拡大対物レンズ系７の後段に
撮像装置（図示せず）が設けられ、撮像装置に受光され
た表面観察像が信号ケーブル８を通してモニターに出力
されるようになっている。そしてこの場合、受光用偏光
フィルター６は投光用偏光フィルター４に対して偏光方
向が異なるようにする。この装置の使用時には、まず、
観察孔部５に皮膚を当接させ、リング状照明装置３から
投光用偏光フィルター４を通して皮膚に偏光を照射し、
その反射光を受光用偏光フィルター６を通して撮像装置
で受光し、皮膚の画像を形成する。このように皮膚表面
を観察すると、投光用偏光フィルター４と受光用偏光フ
ィルター６の偏光方向が異なっているので、撮像装置で
受光される光は皮膚表面での直接反射光がカットされた
ものとなり、皮膚の画像が主に内部反射光に基づいて形
成されるようになる。したがって、しみやそばかす等の
状態が、投光用偏光フィルター４と受光用偏光フィルタ
ー６の偏光方向を同一にした場合よりも明瞭に得られる
ようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
偏光を利用した皮膚表面の観察方法においては、上述の
特開平２−２０６４２６号公報に記載の方法のように、
一つの偏光方向の光のみに基づいて内部反射光に基づく
画像を形成するので、得られる画像が実際の質感と異な
り、得られた画像に基づいて皮膚を適確に解析し評価す
ることができない場合があるという問題があった。

【０００７】即ち、通常、光源として用いられる光は自
然光である。自然光は非偏光であり、Ｓ偏光（入射面に
垂直な振動面を有する偏光）とＰ偏光（入射面に平行な
振動面を有する偏光）とを同じ強度で含み、観察者はこ
れら双方の反射光を受光し、皮膚の質感を感じ取ること
となる。一方、Ｓ偏光とＰ偏光との反射強度は入射角に
応じて大きく異なり、例えば、特定の入射角ではＳ偏光
は相当の反射率を示すがＰ偏光は全く反射されない。よ
って、Ｓ偏光あるいはＰ偏光の一方のみに基づいて形成
した画像は実際に観察される画像と質感が異なることと
なる。

【０００８】これに対して、本発明者は、偏光を使用し
て皮膚表面を観察する方法として、皮膚へ入射させる光
としてＳ偏光とＰ偏光の双方を使用し、それぞれの入射
光に対する反射光をＳ偏光成分とＰ偏光成分の双方につ
いて別個に受光する方法を提案した（特願平５−２４７
５２３号明細書、特許請求の範囲）。この方法によれ
ば、自然光を入射光とした場合の皮膚の表面反射光成分
と内部反射光成分とを算出でき、これにより実際の質感
と等しい皮膚の表面反射光画像と内部反射光画像とを得
られ、皮膚表面の特徴をより適格に解析評価することが
可能となる。

【０００９】しかしながら、この方法においては、皮膚
への入射光として２種の偏光を使用し、皮膚からの反射
光として、各入射光のそれぞれについて２種の偏光成分
を受光するので、合計４通りの入射光と反射光の組み合
わせについて受光データを得ることが必要となる。その
ために、図７に示した従来の装置でこの方法を実施する
場合には、各受光データを得るたびに投光用偏光フィル
ター又は受光用偏光フィルターを付け替えるか向きを変
えるといった機械的操作をしなくてはならない。よっ
て、観察操作が非常に繁雑となるという問題があった。

【００１０】本発明はこのような従来技術の課題を解決
しようとするものであり、皮膚表面の小じわや毛穴等の
表面反射光画像としみやそばかす等の皮膚内部の反射光
画像とを別個に得られるように皮膚表面を観察する方法
として、皮膚にＳ偏光とＰ偏光を別個に入射させ、各入
射光に対する皮膚からの反射光としてもＳ偏光成分とＰ
偏光成分を別個に受光する場合に、一つの偏光方向を有
する入射光に対して受光すべき反射光のＳ偏光成分とＰ
偏光成分とをそれぞれ同時に形成し、このような皮膚表
面の観察方法を簡便に実施できるようにする皮膚表面観
察装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、皮膚表面
での反射光を２つの光路に分岐し、分岐した一方の反射
光に対して第１の受光用偏光フィルターを設け、分岐し
た他方の反射光に対して第１の受光用フィルターと偏光
方向が異なる第２の受光用フィルターを設け、第１の受
光用フィルターと第２の受光用フィルターから異なる偏
光成分の反射光を同時に受光できるようにすると上述の
目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに
至った。

【００１２】即ち、本発明は、皮膚表面にＳ偏光又はＰ
偏光を入射させることのできる照射手段、該照射手段か
ら皮膚に入射させた光の反射光を２つの光路に分岐する
分岐手段、分岐手段で分岐した一方の反射光からＳ偏光
成分又はＰ偏光成分の一方の偏光成分を透過させる第１
の受光用偏光フィルター、分岐手段で分岐した他方の反
射光から第１の受光用偏光フィルターと異なる偏光成分
を透過させる第２の受光用偏光フィルター、第１の受光
用偏光フィルター又は第２の受光用偏光フィルターを透
過した偏光成分を受光する撮像装置を有することを特徴
とする皮膚表面観察装置を提供する。

【００１３】

【作用】本発明の皮膚表面観察装置には、皮膚表面での
反射光を２つの光路に分岐する分岐手段と、分岐手段に
より２つに分岐した反射光から、それぞれ異なる偏光成
分を透過させる第１の受光用偏光フィルターと第２の受
光用偏光フィルターが設けられており、撮像装置はこの
第１の受光用フィルター又は第２の受光用フィルターを
透過した光を受光する。したがって、本発明によれば、
一つの偏光方向の入射光、例えばＳ偏光の入射光に対し
て、反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とをそれぞれ同時
に形成することが可能となる。したがって、反射光のＳ
偏光成分とＰ偏光成分とをそれぞれ同時に、あるいは実
質的に同時に受光することが可能となる。

【００１４】特に、Ｓ偏光又はＰ偏光を入射させること
のできる照射手段として、光源から導光された光を射出
する円筒状照明装置と、投光用偏光フィルターと、その
投光用偏光フィルターの後段に電圧の印加により透過光
の偏光方向が変わる液晶セルとを設けると、電圧の印加
の有無により皮膚に入射させる光の偏光方向を変えるこ
とができる。したがって、入射光としてＳ偏光とＰ偏光
の双方を使用し、それぞれの入射光に対する反射光をＳ
偏光成分とＰ偏光成分の双方について別個に受光すると
いう皮膚表面の観察方法を行うにあたり、装置内で偏光
フィルターの付け替えあるいは向きの変更といった機械
的操作を行うことが全く不要となり、観察操作が著しく
簡便になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等
の構成要素を表している。

【００１６】図１は、本発明の一実施例の装置I の部分
切欠断面図であり、図２は、図１の装置を使用して皮膚
表面観察を行うシステムの全体図である。

【００１７】図１の装置I には、照射手段として、図６
に示した装置と同様に、円筒状の本体１の内周壁に、光
源９から光ファイバー２により導光した光を射出するリ
ング状照明装置３が設けられている。また、リング状照
明装置３の先端前面には、同心円の中空部を有する円板
形状の投光用偏光フィルター４が設けられており、本体
１の先端部には観察孔部５が開けられている。

【００１８】本体１の先端近傍の中央には、皮膚からの
反射光を２つの光路に分岐する分岐手段としてハーフミ
ラー１０が設けられ、さらに、このハーフミラー１０で
分岐された光のうちハーフミラー１０で反射された光
を、ハーフミラー１０を透過した光と同様の方向に向け
るミラー１１が設けられている。

【００１９】皮膚からの反射光のうちハーフミラー１０
を透過した光の光路には第１の受光用偏光フィルター１
２が設けられ、その後段には拡大対物レンズ系７ａ、及
び撮像装置として第１のＣＣＤカメラ１３ａが設けられ
ている。この第１のＣＣＤカメラ１３ａからの画像信号
は、信号ケーブル８ａを通して第１のＣＣＤカメラ制御
部１４ａへ送られ、さらにその後段の画像処理部１５に
入力される。

【００２０】一方、皮膚からの反射光のうちハーフミラ
ー１０で反射され、さらにミラー１１で反射された光の
光路には第２の受光用偏光フィルター１６が設けられて
いる。この第２の受光用偏光フィルター１６は、上述の
第１の受光用偏光フィルター１２と偏光方向が異なるよ
うに設けられる。例えば、第１の受光用偏光フィルター
１２がＳ偏光成分を透過させるフィルターとなっている
場合、第２の受光用偏光フィルター１６はＰ偏光成分を
透過させるフィルターとする。第２の受光用偏光フィル
ター１６の後段には、第１の偏光フィルター１２の後段
と同様に、拡大対物レンズ系７ｂ及び第２のＣＣＤカメ
ラ１３ｂが設けられている。そして、この第２のＣＣＤ
カメラ１３ｂからの画像信号は、信号ケーブル８ｂを通
して第２のＣＣＤカメラ制御部１４ｂへ送られ、さらに
その後段の画像処理部１５に入力される。

【００２１】この装置I の使用に際しては、例えば、上
述の特願平５−２４７５２３号明細書の特許請求の範囲
に記載されている皮膚表面観察方法にしたがって、皮膚
へＳ偏光とＰ偏光をそれぞれ入射させ、それぞれの入射
光に対する反射光をＳ偏光成分とＰ偏光成分の双方につ
いて別個に受光することにより皮膚の表面観察を行う場
合、まず、観察する皮膚にＳ偏光又はＰ偏光のいずれを
照射するかに応じて投光用偏光フィルター４を適宜選択
し所定の向きにセットする。また、第１の受光用偏光フ
ィルター１２と第２の受光用偏光フィルター１６とを両
者の偏光方向が異なるように取り付ける。例えば、第１
の受光用偏光フィルター１２によりＳ偏光が透過するよ
うにし、第２の受光用偏光フィルター１６によりＰ偏光
が透過するようにする。そして、観察孔部５に皮膚を当
接させ、リング状照明装置３から投光用偏光フィルター
４を通して皮膚に所定の偏光、例えばＳ偏光を照射し、
その反射光を第１の受光用偏光フィルター１２を通して
第１のＣＣＤカメラ１３ａで受光し、その画像信号を画
像処理部１５に入力する。また同時に、皮膚からの反射
光を第２の受光用偏光フィルター１６を通して第２のＣ
ＣＤカメラ１３ｂで受光し、その画像信号を画像処理部
１５に入力する。これにより皮膚にＳ偏光を照射した場
合の反射光のＳ偏光成分I(ss) とＰ偏光成分I(sp) の受
光データを同時に得ることが可能となる。

【００２２】投光用偏光フィルター４の向きを変え、同
様に、皮膚にＰ偏光を照射し、その場合の反射光のＳ偏
光成分I(ps) とＰ偏光成分I(pp) を同時に受光する。

【００２３】なお、画像処理部１５では、こうして得ら
れた４種受光データI(ss) 、I(sp)、I(ps) 、I(pp) に
基づき、皮膚Ｓに自然光を入射させた場合の表面反射光
成分の強度I(S)を、次式（Ａ）（特願平５−２４７５２
３号明細書の式（９））により求め、表面反射光画像を
形成する。

【００２４】

【数１】 I(S)＝（I(pp) −I(ps) ）＋（I(ss) −I(sp) ） （Ａ） また、皮膚に自然光を入射させた場合の内部反射光成分
の強度I(D)を、次式（Ｂ）（特願平５−２４７５２３号
明細書の式（１０））により求め、内部反射光画像を形
成する。

【００２５】

【数２】 I(D)＝２・I(ps) ＋２・I(sp) （Ｂ） 図３は、本発明の他の実施例の装置IIの部分切欠断面図
であり、図４は、図３の装置を使用して皮膚表面観察を
行うシステムの全体図である。

【００２６】図３の実施例の装置IIは、照射手段として
光源９から光ファイバー２により導光した光を射出する
リング状照明装置３を有し、また、リング状照明装置３
の先端前面には、投光用偏光フィルター４が設けられて
いる点では図１の実施例と同様であり、また、反射光を
ハーフミラー１０で２つの光路に分岐し、分岐した反射
光がそれぞれ第１の受光用偏光フィルター１２又は第２
の受光用偏光フィルター１６を透過するようにしている
点でも図１の実施例と同様である。しかし、この図３の
装置では、第１の受光用偏光フィルター１２又は第２の
受光用偏光フィルターを透過した光が別個の拡大対物レ
ンズ系を通して別個のＣＣＤカメラで受光されるのでは
なく、一つの拡大対物レンズ系７を通して一つのＣＣＤ
カメラ１３で受光されるようにしている点が異なってい
る。即ち、第２の受光用偏光フィルター１６の後段に
は、ミラー１７及び可動型ミラー１８が設けられてい
る。この可動型ミラー１８は、信号ケ−ブル８ｃを介し
て可動型ミラー制御部１９により制御され、第１の受光
用偏光フィルター１２を透過した光の光軸と平行（第２
の受光用偏光フィルター１６を透過し、ミラー１７で反
射された光の光軸と垂直）な向きとなるか、あるいは第
２の受光用偏光フィルター１６を透過し、ミラ−１７で
反射された光の光軸に対して所定の角度に回転した向き
となる。前者の向きとなったときには、第２の受光用偏
光フィルター１６を透過した光はＣＣＤカメラ１３に受
光されることなく、第１の受光用偏光フィルター１２を
透過した光がＣＣＤカメラ１３で受光されるようにな
る。また、後者の向きとなったときには、第１の受光用
偏光フィルター１２を透過した光はＣＣＤカメラ１３に
受光されることなく、第２の受光用偏光フィルター１６
を透過した光がＣＣＤカメラ１３で受光されるようにな
る。

【００２７】このように、第１の受光用偏光フィルター
１２又は第２の受光用偏光フィルター１６を透過した光
が一つのＣＣＤカメラ１３で受光されるようにすると、
複数のＣＣＤカメラを使用する図１の装置に比べて、Ｃ
ＣＤカメラの感度のばらつきによる皮膚表面観察の精度
の低下を防止することができるので好ましい。

【００２８】図５の装置III は、上述の図３の実施例に
おいて、照射手段を、光源から導光された光を射出する
円筒状照明装置３と、投光用偏光フィルター４と、電圧
の印加により透過光の偏光方向を変える液晶セル２０か
ら構成した場合の変形例であり、図６は図５の装置を使
用して皮膚表面観察を行うシステムの全体図である。こ
こで液晶セル２０としては、ＴＮセル等を使用すること
ができる。また、この液晶セル２０の動作は液晶セル制
御部２１により制御用信号ケ−ブル８ｄを通して制御さ
れる。

【００２９】この照射手段において、例えば、液晶セル
２０としてＴＮセルを使用し、投光用偏光フィルター４
としてＳ偏光又はＰ偏光を透過させるものを使用する
と、液晶セル２０に電圧を印加しない場合には、皮膚に
照射される光の偏光方向は投光用偏光フィルター４と９
０°回転した方向となるが、電圧を印加すると投光用偏
光フィルター４と同一方向となる。したがって、皮膚に
Ｓ偏光を照射するか又はＰ偏光を照射するかに応じて投
光用偏光フィルター４を付け替えるかあるいは向きを変
える等の機械的操作をしなくても、液晶セル２０への印
加電圧のｏｎ、ｏｆｆにより皮膚へＳ偏光、Ｐ偏光のい
ずれも照射することが可能となる。よって、皮膚へＳ偏
光とＰ偏光をそれぞれ入射させ、それぞれの入射光に対
する反射光をＳ偏光成分とＰ偏光成分の双方について受
光することにより皮膚の表面観察を行う場合の観察操作
を、より一層簡便に行うことが可能となる。

【００３０】なお、以上の実施例においては、皮膚表面
の小じわや毛穴等の表面反射光画像としみやそばかす等
の皮膚内部の反射光画像とを別個に得るための皮膚表面
観察に本発明の装置を適用する場合を説明したが、本発
明の装置はこれに限られず種々の皮膚の表面観察に使用
することができる。特に、被観察物が動きやすいため
に、４種の受光データI(ss) 、I(sp) 、I(ps) 、I(pp)
を個別に測定することが困難な場合の観察装置として好
適に使用することができ、例えば胃カメラなどの医療用
カメラとして使用することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、皮膚表面反射光画像と
皮膚内部の反射光画像とを別個に得られるように、皮膚
にＳ偏光とＰ偏光を別個に入射させ、各入射光に対する
皮膚からの反射光としてもＳ偏光成分とＰ偏光成分の双
方を受光し、皮膚表面を観察する場合の観察操作を簡便
化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の装置の部分切欠断面図であ
る。

【図２】実施例の装置を使用して皮膚表面観察を行うシ
ステムの全体図である。

【図３】本発明の他の実施例の装置の部分切欠断面図で
ある。

【図４】実施例の装置を使用して皮膚表面観察を行うシ
ステムの全体図である。

【図５】本発明の他の実施例の装置の部分切欠断面図で
ある。

【図６】実施例の装置を使用して皮膚表面観察を行うシ
ステムの全体図である。

【図７】従来の皮膚表面観察装置の部分切欠断面図であ
る。

【図８】皮膚に自然光が入射した場合の表面反射と内部
反射の説明図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 光ファイバー ３ リング状照明装置 ４ 投光用偏光フィルター ５ 観察孔部 ６ 受光用偏光フィルター ７、７ａ、７ｂ 対物レンズ系 ８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 信号ケーブル ９ 光源 １０ ハーフミラー １１ ミラー １２ 第１の受光用偏光フィルター １３、１３ａ、１３ｂ ＣＣＤカメラ １４ａ、１４ｂ ＣＣＤカメラ制御部 １５ 画像処理部 １６ 第２の受光用偏光フィルター １７ ミラー １８ 可動型ミラー １９ 可動型ミラー制御部 ２０ 液晶セル ２１ 液晶セル制御部 I 実施例の装置 II 実施例の装置 III 実施例の装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 皮膚表面にＳ偏光又はＰ偏光を入射させ
   ることのできる照射手段、該照射手段から皮膚に入射さ
   せた光の反射光を２つの光路に分岐する分岐手段、分岐
   手段で分岐した一方の反射光からＳ偏光成分又はＰ偏光
   成分の一方の偏光成分を透過させる第１の受光用偏光フ
   ィルター、分岐手段で分岐した他方の反射光から第１の
   受光用偏光フィルターと異なる偏光成分を透過させる第
   ２の受光用偏光フィルター、第１の受光用偏光フィルタ
   ー又は第２の受光用偏光フィルターを透過した偏光成分
   を受光する撮像装置を有することを特徴とする皮膚表面
   観察装置。
2. 【請求項２】 第１の受光用偏光フィルターを透過した
   偏光を受光する撮像装置と第２の受光用偏光フィルター
   を透過した偏光を受光する撮像装置とが別個に設けられ
   ている請求項１記載の皮膚表面観察装置。
3. 【請求項３】 第１の受光用偏光フィルターを透過した
   偏光を受光する撮像装置と第２の受光用偏光フィルター
   を透過した偏光を受光する撮像装置とが共通である請求
   項１記載の皮膚表面観察装置。
4. 【請求項４】 照射手段が、光源から導光された光を射
   出する円筒状照明装置とＳ偏光又はＰ偏光を透過させる
   投光用偏光フィルターからなる請求項１〜３のいずれか
   に記載の皮膚表面観察装置。
5. 【請求項５】 照射手段が、光源から導光された光を射
   出する円筒状照明装置と、投光用偏光フィルターと、そ
   の投光用偏光フィルターの後段に設けられた、電圧の印
   加により透過光の偏光方向が変わる液晶セルとからなる
   請求項１〜３のいずれかに記載の皮膚表面観察装置。