分光測色計および2次元色彩輝度計による　肌・化粧品の定量的評価

コニカミノルタの色と光の測定ソリューション 分光測色計および2次元色彩輝度計による 肌・化粧品の定量的評価 美白効果の定量化に役立てられる CM-SA 化粧品を塗布した肌の見えを6つの肌解析ソフトウェア 観察角度で定量化できる分光測色計 CM-M6 色+ メラニン 多角度 量指数 色測定 NEW 色+光沢 2次元 同時測定 輝度分布 測色照明光 測色サンプル光 光沢照明光 光沢サンプル光 肌や化粧品の色や光沢感が CM-26dG 顔の明るさ分布が評価・解析定量化できる分光測色計 できる2次元色彩輝度計 CA-2500 お気軽にお問い合せください センシング事業部 https://sensing.konicaminolta.jp 東京営業所 TEL：03-6324-1010 大阪営業所 TEL：06-6110-0550 E-mail : sensing@konicaminolta.jp 名古屋営業所 TEL：052-229-4651 福岡営業所 TEL：092-415-3518

S p e c i a l F e a t u r e 分光測色計および2次元色彩輝度計による 肌・化粧品の定量的評価 編集部 +L＊ 白 白 黄方向 +b＊ 明 度 彩度 +a＊緑 方 赤方 色相 向 青方向 向 黒 黒 図1　色相、明度、彩度の立体図 図2　L*a*b* 色空間立体イメージ で、併せて、肌および化粧品の定量評価 微妙な色の違い（色差）だが、測色計があれ カラー液晶・ワイヤレス通信、小型・軽量で 手法としての2次元色彩輝度計の活用につ ば色差の微妙な違いも、数値で表すことが 機動性・操作性に優れた分光測色計CM-700d いても提案する。 できる。 L*a*b*（エルスター・エースター・ビース 1. はじめに 2. 分光測色計による肌の色および ター）色空間は、物体の色を表すのに、現 化粧品や髪の色やつやの評価では視覚や 化粧品の定量評価 在あらゆる分野で最もポピュラーに使用さ 触覚による官能検査が依然主流となってい 2.1 色彩と測色計 れている表色系である。図2は、L*a*b*色空 るが、人間の目は色と色を比較する能力に まずは色彩と測色計から話を始める。色 間を立体的にイメージしたものである。 優れているものの、個人差があり記録性に 彩は、色相H（Hue）と「明るさ」V（Value）、 人間の目（目視）では同じように見えて 問題がある。こうした主観・官能評価に対 「あざやかさ（彩度）」C（Chroma）という三 も、測色計で測ってみると微妙に違ってい し、測定機器を用いて数値化することで客 つの要素（色の三属性）の組み合わせからな ることがある。 観測定を可能にする手法の確立が求められ り、図1のように色相を外周、明度をタテ 分光測色計は、分光反射率係数の測定 ている。 軸、彩度を中心からのヨコ軸とした立体と から色を算出するもので、色の数値化は ここでは、測定物の分光反射率から迅速 して考えることができる。 もちろん、色の波長成分（反射率）をグラ で再現性の高い高精度な測色が行え、測色 この色相、明度、彩度に目盛りをつける フ化して表示する。分光測色計では、物 データが記録として残せるコニカミノルタ と色の数値化ができ、だれとでも共通に色 体から反射された光を回折格子等で分光 の分光測色計を用いて、肌の色や化粧品な 彩に関するコミュニケーションができる。 し、これを複数のセンサーで受光して各 どの色管理の定量化を可能にした事例を紹 一般に、物体の色や光源の色を数値や記号 波長の反射率（光の量）を測定し（図3）、 介する。 で表現する方法を「表色系」と言い、色を グラフ化できる。 一方で、皮膚上における水分や油分の 表現する三つの要素で示される空間のこと 分布状態の評価などでは皮膚全体を面と を「色空間」と言う。 2.2 肌色の評価 して測定することが求められ、液晶ディ ここで、測色計を使えば、色の数値化が ところで、肌の色を定量的に評価して スプレイのむら・欠陥評価などに実績のあ 簡単にでき、各種表色系で瞬時に答えが出 対象とする母集団の肌色の分布を把握す る2次元色彩輝度計が適用できる。そこ る。色を扱う現場で最も問題になるのは、 ることは、製品設計や最適なサービスの 図3　分光測色計の原理 S o f t M a t t e r 2 0 1 9 . 7 13

特 集 ソフトマターの計測・評価技術 （a） （b） 図4 （a）分光測色計CM-700dによる測色　（b）肌解析ソフトウェアCM-SAによる美白剤の効能評価例 L*値：白が増加、a*値：赤みが減少という色情報だけでは、美白剤による効能の判断ができない。そこでメラニン量指数（Melanin Index）データを見る と、美白剤ありでメラニン量指数（Melanin Index）が減少していることが分かる 提供において重要で、肌色の測定値を必 る。また、表面の微細な凹凸を形成する皮 2.4 マルチアングルタイプの分光測色 要とする領域は画像分野（印刷、写真、放 溝と皮丘からなる表面形態は一般的に「き 計による角度特性の計測 送）や照明分野、化粧品・服飾など多岐に め」と呼ばれ、「しわ」はこれよりも大きな 角度によって色の見え方が変わるメタ わたる。香粧品の分野では、肌色の測定 凹凸の状態として認識される。このような リック・パール剤を含んだ化粧品の評価で 値はメーキャップ化粧料の色調設計やス 皮膚組織の構造・状態は肌の外観に及ぼす は、マルチアングルタイプ分光測色計 キンケア製品の有用性確認など製品開発 影響も大きいと考えられる。 CM-M6の1方向照明・6方向受光の照明受光に の基準となっており、肌色の実態把握が 肌の透明感への寄与が大きい皮膚生理特 よって、1回の測定で多角度のデータ取得が 必須となっている。 性は、きめの間隔および深さ・角層水分量・ できる。同分光測色計は測定径が約φ6mm こうした観点から菊地（資生堂）・溝上（千 メラニン量・ヘモグロビン量で、透明感の と小さいため、曲面や小面積のサンプルで 葉大学）らは、長年にわたり、コニカミノル 高い肌はきめが深く、細かく、角層水分量 も高精度・簡単に測定できる。測定器の中 タの異なる分光測色計（CM-1000RHの改良 が多く、メラニン量およびヘモグロビン量 心軸に対して対象に配置された二つの照 機（CM-1000RHs）、CM-2600d、CM-700d が少ないことが検証されている4)。 明・受光系「ダブルパス光学系」の採用によ の3機種）を用いて肌の同一部位を測定、得 ここで、コニカミノルタの肌解析ソフト り、測定時に測色計が傾いた場合でも高い られた肌色データの差を把握し、データを ウェアCM-SAおよび分光測色計CM-700d 測定安定性を実現している。 比較可能とするための補正式を導入するこ などを組み合わせて使用することで、肌の とで、日本人女性の肌色分布の長期的な変 色を高い精度で計測すると同時に肌の透明 3. 輝度計による肌の色および化粧 遷について解析を行っている3)。その結果、 感に大きく寄与するメラニン量（Melanin 品の定量評価 1991年データから2001年データまでの約10 Index）を数値化できる（図4）。化粧品会社、 3.1 輝度と色彩輝度計 年間で女性の肌色分布が高明度・低彩度・ 機能性食品会社、薬品会社などの美白効果 さて、上述の測色計には測定用照明光源 黄みよりへシフトし、2005年データから を目的とした製品の開発部署のほか、臨床 が内蔵されているが、物体の色は照明する 2015年データまでの約10年間で女性の肌色 試験を受託する会社、皮膚科・形成外科等 光源によって違って見えるため、物体の色 分布は低彩度・赤みよりへシフトしたこと の研究機関などで利用されている。 を測定するためには各種の光源の代表的な を明らかにしている。 本ソフトウェアは、分光測色計で得られる 特性を規定しておく必要があり、これらは 化粧品分野において実際の肌色の測定値は 分光反射率データを基に独自のアルゴリズム CIE（国際照明委員会）やJISなどで定めら 色再現の基準であり、肌色の分光特性や肌色 により、メラニン量指数、血中酸素飽和度指 れている。つまり測色計では押し当てた対 分布の理解が必要不可欠となるが、コニカミ 数を分離して算出することで、肌の赤みなど ノルタの分光測色計による肌色計測が、メー に影響されることなく、高い精度で皮膚への キャップ化粧料の色調設計やスキンケア製品 メラニン色素沈着の量を測定できる。 の有用性確認など製品開発の基準として有効 活用されている事例と言えよう。 2.3 分光測色計と専用ソフトウェアに よる美白剤の効能評価 さて、人の肌を構成する皮膚組織は層構 造になっており、最外層となる角層から順 に、表皮、真皮、皮下組織に分類される。 表皮にはメラニン色素、真皮には血液中に 含まれるヘモグロビンが多く存在してい （a） （b） て、肌の色を構成する主な要因となってい 図5　（a）マルチアングルタイプ分光測色計CM-M6　（b）ダブルパス光学系 14 S o f t M a t t e r 2 0 1 9 . 7

S p e c i a l F e a t u r e 象物に所定の光を照射して、対象物からの 3.2.2 化粧品の保湿効果における輝度の影響 取得した画像からは、化粧水塗布部位の 反射光を受光し計測を行っている。 角層は皮膚最上部に位置し、頬では10μm 水分量の増加に伴う輝度値の低下が観察さ しかし、実際の環境光の中での肌や化粧 程度と極めて薄い組織である。この角層の れ、同様に油分帯域においても油分量の増 品の見え方を評価したいとのニーズも少な 水分と油分が皮膚の状態に大きく影響する 加に伴う輝度値の低下が観察された。化粧 くない。特に近年はLEDや有機ELなど、 ことから、皮膚の水分量や油分量の測定法 水、乳液塗布部位の選択領域の平均輝度値 蛍光灯に代わる次世代の照明光源が市場で として直接官能基を計測する方法や、水分 を塗布前からの変化量で示したプロットで 普及・拡大する中、「肌色を美しく照らす」 や油分が存在することによって電気特性な は、塗布直後では化粧水単独、化粧水＋乳 といった照明の製品設計が求められる一方 どの物理特性が変化することを利用して間 液のいくつかの組み合わせのいずれのサン で、化粧品の開発においても、そうした新 接的に計測する方法が開発されているが、 プルでも輝度変化量が増加、すなわち水分 しい照明光源における肌の色および化粧品 間接的な方法では計測値が水分や油分以外 量が増加したが、その後、経時で輝度値は の見え方も考慮する必要がある。 の影響を受けるという欠点があり、赤外分 化粧水単独では5分後の時点で、ある乳液+ 加えて、人の肌には凹凸があり産毛があ 光法、近赤外分光法、ラマン分光法などの 化粧水の組み合わせでも10分後以降に徐々 るために、顔の個所によって輝度が異な 直接的な測定法は機器が高価なうえ使用法 に塗布前に近づいたが、ある化粧水+乳液 り、見え方がまちまちとなることから、顔 や解析法も煩雑となるという課題がある。 の組み合わせでは90分後でも高いレベルを の皮膚全体を面でとらえる必要がある。 これに対して、化粧品塗布後の変化や発 保持、すなわち水分量が高い状態を継続し これに対してコニカミノルタでは、離れ 汗など、秒単位で刻々と変化する水分や油 ていることが確認された。このように、 たところから（非接触で）顔の皮膚全体を面 分の状態を評価するには、①直接的に水分 サンプルの違いによる水分量の経時変化パ として計測評価できる「2次元色彩輝度計」 や油分を測定すること、②皮膚への影響を ターンを、輝度という数値データとしても （図6）の適用を提案している。 少なくするため非接触であること、③リア 比較可能であることが示された。 2次元色彩輝度計は、人間の視感度に相 ルタイムで皮膚の状態を測定すること、さ 2次元色彩輝度計であれば、こうした皮 当するXYZフィルターと高画素CCDを採用 らに④皮膚上における水分や油分の分布状 膚上の水分・油分の分布状態やそれらの経 することで、対象物の輝度分布、色度分布 態を評価するには皮膚全体を面として測定 時変化なども、より簡易に定量的に観察・ を正確に高解像度で2次元測定できるもの すること、というすべてを兼ね備えた測定 評価できるとみられる。 で、各種ディスプレイや光デバイスの輝度 法が望ましいとされる。そこで江川（資生 コニカミノルタではこのほか、色と光沢が むら・色度むらを短時間で効率よく測定で 堂）は、長波長領域までの感度特性を有する 同時に測定できる分光測色計「CM-26dG」 きるとして多用され、測定から評価までの Extended-InGaAs 近赤外カメラに、新規に （今秋発売予定）を含めた新シリーズを市場 作業時間の大幅な短縮を実現している。 開発した顔面の全領域に均一に光を照射す に投入するなど、肌の色･つや･質感を定量 この輝度計を肌の評価に適用すること ることができる専用拡散照明を組み合わせ 的に評価するソリューションを開発、提供 で、面で顔全体をとらえたうえで、さらに た簡便で操作性のよい水分・油分の高感度可 し続けることで、化粧品業界における研究 そのうちの各ブロック、すなわち画素ごと 視化システムを用いて、皮膚上の水分・油分 開発をトータルにサポートしていく。 の色と輝度を定量化できる。つまり肌の輝 を可視化、化粧品の保湿効果を評価した6)。 （取材協力：コニカミノルタジャパン株式会社） 度分布を評価できると言える。 3.2 肌および化粧品評価における輝度 計測の必要性 3.2.1 肌の透明性における輝度の影響 肌の輝度分布は肌年齢知覚に影響する が、肌の輝度情報が透明感にどのように影 響するかは不明であることから、西牟田 （花王）らは、肌の輝度情報が透明感に与え 図6　2次元色彩輝度計CA-2500 図7　分光測色計CM-26dG る影響を調べるため、日本人女性100人の 色情報を定量的に制御した肌画像を用いて 参考文献 主観評価実験を実施した結果、肌の平均輝 1） コニカミノルタ㈱編「色を読む話」 度が高いほど肌の透明感は高く知覚される 2） 資料画像提供：コニカミノルタジャパン（株） ことが明らかとなった。これは反射率が高 3） 菊地久美子、片桐千華、吉川拓伸、溝上陽子、矢口博久：分光測色計による肌 い肌、または照度が高い照明下で観察した 色計測と日本人女性の長期的な肌色の変遷、日本色彩学会誌、第40巻、第6号、 ほうが肌の透明感は高く知覚されることを 2016年、195-205. 示唆していると考察した5)。 4） 桑原智裕：肌の透明感測定、光学、39巻 11号（2010）524-528． こうした研究における定量評価で、肌の 5） 西牟田 大、五十嵐崇訓、岡嶋克典：肌の透明感における輝度と色の影響、映像情 輝度分布を絶対値で評価できるコニカミノ 報メディア学会誌、Vol.68、No.12、2014、ppJ543-J545. ルタの2次元色彩輝度計が貢献できるとみ 6） 江川麻里子：皮膚の水分油分の高感度可視化、MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY られる。 Vol.30 No.1 January 2012. S o f t M a t t e r 2 0 1 9 . 7 15