JP5770684B2 - Optical simulation apparatus and method, and program - Google Patents
Optical simulation apparatus and method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP5770684B2 JP5770684B2 JP2012147016A JP2012147016A JP5770684B2 JP 5770684 B2 JP5770684 B2 JP 5770684B2 JP 2012147016 A JP2012147016 A JP 2012147016A JP 2012147016 A JP2012147016 A JP 2012147016A JP 5770684 B2 JP5770684 B2 JP 5770684B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- multilayer structure
- optical
- light
- simulation
- simulation model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Description
本発明は、皮膚などの散乱媒質を含む多層構造のシミュレーションモデルを用いて光学シミュレーションを行う光学シミュレーション装置および方法並びにプログラムに関するものである。 The present invention relates to an optical simulation apparatus, method, and program for performing optical simulation using a simulation model having a multilayer structure including a scattering medium such as skin.
従来、化粧品や日焼け止めなどのスキンケア用品の設計、開発を行う際、これらを肌に塗布した場合における肌のテカリや日焼け抑制効果などを事前に把握することが重要である。 Conventionally, when designing and developing skin care products such as cosmetics and sunscreens, it is important to know in advance the skin shine and sunscreen suppression effects when these are applied to the skin.
そして、上述したような肌のテカリや日焼け抑制効果などを事前に把握する方法の一つとして、肌を構成する角層、表皮および真皮などの光学特性が肌の光反射に対してどのような影響を及ぼすかを解析する方法がある。 And as one of the methods for grasping in advance such as skin shine and sunburn suppression effect as described above, what kind of optical properties such as stratum corneum, epidermis and dermis that make up the skin against the light reflection of the skin There is a way to analyze how it affects.
ここで、たとえば特許文献1には、皮膚に光を照射して得られた反射スペクトルと、皮膚の多層構造モデルを用いたモンテカルロシミュレーションによって作成された仮想スペクトルとを皮膚の各層にある色素濃度や散乱係数などを変化させながらフィッティングし、これにより皮膚の各層の光学特性を推定する方法が提案されている。 Here, for example, in Patent Document 1, a reflection spectrum obtained by irradiating light to the skin and a virtual spectrum created by a Monte Carlo simulation using a multilayer structure model of the skin, A method has been proposed in which fitting is performed while changing the scattering coefficient and the like, thereby estimating the optical characteristics of each layer of the skin.
しかしながら、特許文献1に記載のようなモンテカルロ法によるシミュレーションでは、皮膚の各層の光学特性を推定することはできても、光が皮膚内を伝播する様子を視覚的、直感的に把握することは困難である。 However, in the simulation by the Monte Carlo method as described in Patent Document 1, it is possible to estimate the optical characteristics of each layer of the skin, but it is not possible to visually and intuitively understand how light propagates in the skin. Have difficulty.
なお、特許文献2にも、皮膚を多層構造によってモデル化し、そのモデルに対して光を入射した際のシミュレーションを行うことが開示されているが、特許文献2においても、光が皮膚内を伝播する様子を視覚的、直感的に把握できるような方法は開示されていない。 Patent Document 2 discloses that the skin is modeled by a multilayer structure and simulation is performed when light is incident on the model. However, in Patent Document 2, light propagates through the skin. There is no disclosure of a method that allows the user to visually and intuitively understand how to do.
本発明は、上記の問題に鑑み、光が皮膚内を伝播する様子を視覚的、直感的に把握することができ、これにより化粧品やスキンケア用品の設計、開発に必要な情報を容易に取得することができる光学シミュレーション装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention can visually and intuitively understand how light propagates in the skin, thereby easily obtaining information necessary for the design and development of cosmetics and skin care products. An object of the present invention is to provide an optical simulation apparatus, method, and program that can be used.
本発明の光学シミュレーション装置は、光学特性が互いに異なる複数の層を積層した多層構造であって、複数の層のうちの少なくとも1層が散乱体である多層構造のシミュレーションモデルが設定されるシミュレーションモデル設定部と、多層構造のシミュレーションモデルに対して光を入射した際における多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションする光学シミュレーション部と、光学シミュレーション部においてシミュレーションされた多層構造内での光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像を表示部に表示させる表示制御部とを備えたことを特徴とする。 The optical simulation apparatus of the present invention has a multilayer structure in which a plurality of layers having different optical characteristics are stacked, and a simulation model in which a multilayer structure simulation model in which at least one of the plurality of layers is a scatterer is set Within the multilayer structure simulated by the setting section, the optical simulation section that simulates the temporal change of the spatial distribution of the light intensity in the multilayer structure when light is incident on the simulation model of the multilayer structure, and And a display control unit that displays an image generated based on a temporal change in the spatial distribution of the light intensity on the display unit.
また、上記本発明の光学シミュレーション装置においては、表示制御部を、所定の時間間隔で取得された複数の光強度の空間分布を時系列に並べて表示させるものとできる。 In the optical simulation apparatus of the present invention, the display control unit can display a plurality of spatial distributions of light intensities acquired at predetermined time intervals in time series.
また、表示制御部を、所定の時間間隔で取得された複数の光強度の空間分布を時系列に順次切り替えて動画として表示させるものとできる。 In addition, the display control unit can display a moving image by sequentially switching a plurality of spatial distributions of light intensity acquired at predetermined time intervals in time series.
また、表示制御部を、光強度の空間分布に対して、多層構造のシミュレーションモデルの情報を重ねて表示させるものとできる。 In addition, the display control unit can display the information of the simulation model having a multilayer structure superimposed on the spatial distribution of the light intensity.
また、表示制御部を、所定の入力部によって受け付けられた位置における多層構造のシミュレーションモデルの情報を表示させるものとできる。 In addition, the display control unit can display information on the simulation model having a multilayer structure at a position received by a predetermined input unit.
また、表示制御部を、光強度の空間分布に対して、多層構造のシミュレーションモデルの層境界線を重ねて表示させるものとできる。 In addition, the display control unit can display the layer boundary lines of the simulation model having a multilayer structure on the spatial distribution of the light intensity.
また、表示制御部を、光強度の空間分布に対して、多層構造のシミュレーションモデルの層境界に対応した反射光の強度変化部分を表す画像を重ねて表示させるものとできる。 In addition, the display control unit can display an image representing the intensity change portion of the reflected light corresponding to the layer boundary of the simulation model having a multilayer structure over the spatial distribution of the light intensity.
また、表示制御部を、所定の入力部によって受け付けられた位置における光強度の情報を表示させるものとできる。 Further, the display control unit can display information on light intensity at a position received by a predetermined input unit.
また、表示制御部を、光強度の空間分布によって表される上記光の反射光と上記光との干渉信号強度に基づく画像を表示させるものとできる。 Further, the display control unit can display an image based on an interference signal intensity between the reflected light of the light and the light represented by a spatial distribution of light intensity.
また、多層構造の少なくとも一部を、生体の一部の構造とすることができる。 In addition, at least a part of the multilayer structure can be a part of a living body.
また、多層構造の少なくとも一部を、皮膚または粘膜とすることができる。 Further, at least a part of the multilayer structure can be skin or mucous membrane.
また、多層構造の少なくとも一部を、皮膚とその皮膚に塗布される塗布剤からなる層とすることができる。 Further, at least a part of the multilayer structure can be a layer composed of a skin and a coating agent applied to the skin.
また、多層構造の各層の境界を、凹凸面または曲面とすることができる。 Moreover, the boundary of each layer of a multilayer structure can be made into an uneven surface or a curved surface.
また、多層構造の各層内または境界部分に、局所的に各層とは異なる光学特性を有する領域を設けることができる。 In addition, a region having optical characteristics different from each layer can be locally provided in each layer of the multilayer structure or in a boundary portion.
また、散乱体の層を、微粒子をランダムに分散させたものとし、微粒子の屈折率、サイズおよび濃度に基づく散乱係数を設定することによってモデル化されるものとできる。 The scatterer layer may be modeled by setting the scattering coefficient based on the refractive index, size, and concentration of the fine particles, in which the fine particles are randomly dispersed.
また、上記光としてパルス光を用いることができる。 Further, pulsed light can be used as the light.
本発明の光学シミュレーション方法は、光学特性が互いに異なる複数の層を積層した多層構造であって、複数の層のうちの少なくとも1層が散乱体である多層構造のシミュレーションモデルを設定し、その多層構造のシミュレーションモデルに対して光を入射した際における多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションし、そのシミュレーションした多層構造内での光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像を表示することを特徴とする。 The optical simulation method of the present invention sets a simulation model of a multilayer structure in which a plurality of layers having different optical characteristics are stacked, and at least one of the plurality of layers is a scatterer. Simulate the temporal change of the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure when light is incident on the structural simulation model, and generate it based on the temporal change of the spatial distribution of light intensity in the simulated multilayer structure The displayed image is displayed.
本発明の光学シミュレーションプログラムは、コンピュータを、光学特性が互いに異なる複数の層を積層した多層構造であって、複数の層のうちの少なくとも1層が散乱体である多層構造のシミュレーションモデルが設定されるシミュレーションモデル設定部と、多層構造のシミュレーションモデルに対して光を入射した際における多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションする光学シミュレーション部と、光学シミュレーション部においてシミュレーションされた多層構造内での光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像を表示部に表示させる表示制御部として機能させることを特徴とする。 In the optical simulation program of the present invention, a simulation model of a multilayer structure in which a computer has a multilayer structure in which a plurality of layers having different optical characteristics are stacked and at least one of the layers is a scatterer is set. A simulation model setting unit, an optical simulation unit that simulates temporal changes in the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure when light is incident on the simulation model of the multilayer structure, and a multilayer that is simulated in the optical simulation unit It is characterized by functioning as a display control unit for displaying an image generated on the basis of a temporal change in the spatial distribution of light intensity in the structure.
本発明の光学シミュレーション装置および方法並びにプログラムによれば、光学特性が互いに異なる複数の層を積層した多層構造であって、複数の層のうちの少なくとも1層が散乱体である多層構造のシミュレーションモデルを設定し、その多層構造のシミュレーションモデルに対して光を入射した際における多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションし、そのシミュレーションされた多層構造内での光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像を表示部に表示するようにしたので、たとえば多層構造のシミュレーションモデルとして皮膚のシミュレーションモデルを設定するようにすれば、光が皮膚内を伝播する様子を視覚的、直感的に把握することができ、これにより化粧品やスキンケア用品の設計、開発に必要な情報を容易に取得することができる。 According to the optical simulation apparatus, method, and program of the present invention, a simulation model of a multilayer structure in which a plurality of layers having different optical characteristics are laminated, and at least one of the plurality of layers is a scatterer. Is set, and the time variation of the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure when light is incident on the simulation model of the multilayer structure is simulated, and the spatial distribution of light intensity in the simulated multilayer structure Since the image generated based on the time change of the image is displayed on the display unit, for example, if a skin simulation model is set as a simulation model having a multilayer structure, the state of light propagating in the skin can be visually observed. Design and development of cosmetics and skin care products. It can easily obtain the information necessary.
また、上記本発明の光学シミュレーション装置において、所定の時間間隔で取得された複数の光強度の空間分布を時系列に並べて表示したり、複数の光強度の空間分布を時系列に順次切り替えて動画として表示したりした場合には、たとえば多層構造における層境界に対応した反射光強度の変化を視覚的に容易に把握することができる。 In the optical simulation apparatus of the present invention, a plurality of light intensity spatial distributions acquired at predetermined time intervals are displayed side by side in time series, or a plurality of light intensity spatial distributions are sequentially switched in time series to display a moving image. For example, a change in reflected light intensity corresponding to a layer boundary in a multilayer structure can be easily grasped visually.
また、上記光強度の空間分布に対して、多層構造のシミュレーションモデルの層境界線を重ねて表示するようにした場合には、多層構造の層境界における光強度の変化を容易に把握することができる。 In addition, when the layer boundary line of the multilayered simulation model is displayed over the spatial distribution of the light intensity, the change in light intensity at the layer boundary of the multilayer structure can be easily grasped. it can.
また、上記光強度の空間分布に対して、多層構造のシミュレーションモデルの層境界に対応した反射光の強度変化部分を表す画像を重ねて表示するようにした場合には、たとえば皮膚を構成する表皮と真皮との境界を反射した反射光の強度変化の様子を容易に把握することができる。 In addition, when the image representing the intensity change portion of the reflected light corresponding to the layer boundary of the simulation model having the multilayer structure is displayed with being superimposed on the spatial distribution of the light intensity, for example, the epidermis constituting the skin It is possible to easily grasp the state of the intensity change of the reflected light reflected from the boundary between the skin and the dermis.
また、光強度の空間分布によって表される反射光と上記入射光との干渉信号強度に基づく画像を表示するようにした場合には、いわゆる光断層撮影によって取得される信号強度をシミュレーションによって取得することができ、これと実際に光断層撮影を行うことによって取得された信号強度とを比較することによって、皮膚の各層が光断層撮影の信号強度に及ぼす影響を解析することができる。 When an image based on the interference signal intensity between the reflected light represented by the spatial distribution of the light intensity and the incident light is displayed, the signal intensity acquired by so-called optical tomography is acquired by simulation. By comparing this with the signal intensity obtained by actually performing optical tomography, it is possible to analyze the influence of each layer of the skin on the signal intensity of optical tomography.
また、多層構造の少なくとも一部を、皮膚とその皮膚に塗布される塗布剤からなる層とした場合には、たとえば塗布剤からなる層を化粧品やスキンケア用品の層とすれば、化粧品やスキンケア用品が肌からの反射光に及ぼす影響を容易に把握することができる。 In addition, when at least a part of the multilayer structure is a layer made of the skin and an application agent applied to the skin, for example, if the layer made of the application agent is a layer of cosmetics or skin care products, the cosmetics or skin care products It is possible to easily grasp the influence of the light on the reflected light from the skin.
また、多層構造の各層の境界を、凹凸面または曲面とした場合には、たとえば皮膚内の組織の状態をより忠実にモデル化することができる。 Further, when the boundary of each layer of the multilayer structure is an uneven surface or a curved surface, for example, the state of the tissue in the skin can be modeled more faithfully.
また、多層構造の各層内または境界部分に、局所的に各層とは異なる光学特性を有する領域を設けるようにした場合には、たとえば上記領域として血管領域や毛穴領域を設けるようにすれば皮膚の構成をより忠実にモデル化することができる。 In addition, when a region having optical characteristics different from each layer is locally provided in each layer or boundary portion of the multilayer structure, for example, a blood vessel region or a pore region may be provided as the above region. The configuration can be modeled more faithfully.
以下、本発明の光学シミュレーション装置および方法並びにプログラムの一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態の光学シミュレーション装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図1に示す光学シミュレーション装置の構成は、本発明の光学シミュレーションプログラムをコンピュータにインストールし、そのプログラムをコンピュータによって実行することにより実現されるものである。コンピュータにインストールされる光学シミュレーションプログラムは、CD−ROM等の記録媒体に記憶されたものでもよいし、インターネット等のネットワークを介して配布されたものでもよい。 Hereinafter, an optical simulation apparatus, method, and program according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the optical simulation apparatus of the present embodiment. The configuration of the optical simulation apparatus shown in FIG. 1 is realized by installing the optical simulation program of the present invention in a computer and executing the program by the computer. The optical simulation program installed in the computer may be stored in a recording medium such as a CD-ROM, or may be distributed via a network such as the Internet.
本実施形態の光学シミュレーション装置10は、図1に示すように、シミュレーションモデル設定部11、光学シミュレーション部12および表示制御部13を備えている。そして、光学シミュレーション装置10には、光学シミュレーション部12におけるシミュレーション結果や、シミュレーションモデルを設定する際に用いられる種々の情報の設定入力画面などを表示するモニタ20と、シミュレーションモデルを設定する際に用いられる種々の情報の入力を受け付ける入力部30とが接続されている。 As shown in FIG. 1, the optical simulation apparatus 10 of the present embodiment includes a simulation model setting unit 11, an optical simulation unit 12, and a display control unit 13. The optical simulation apparatus 10 uses a monitor 20 for displaying a simulation result in the optical simulation unit 12, a setting input screen for various information used when setting a simulation model, and the like when setting a simulation model. An input unit 30 that receives input of various information is connected.
シミュレーションモデル設定部11は、光学シミュレーション部12における光学シミュレーションの対象となるシミュレーションモデルが設定されるものである。本実施形態のシミュレーションモデル設定部11は、光学特性が互いに異なる複数の層を積層した多層構造であって、その複数の層のうちの少なくとも1層が散乱体である多層構造のシミュレーションモデルが設定されるものである。 The simulation model setting unit 11 is for setting a simulation model to be subjected to optical simulation in the optical simulation unit 12. The simulation model setting unit 11 of this embodiment has a multilayer structure in which a plurality of layers having different optical characteristics are stacked, and a simulation model having a multilayer structure in which at least one of the plurality of layers is a scatterer is set. It is what is done.
本実施形態では、上述したようなシミュレーションモデルとして生体(特に人体)の皮膚をモデル化したシミュレーションモデルが設定される。具体的には、図2に示すような、空気層41、角層42、表皮層43および真皮層44をこの順に積層した皮膚シミュレーションモデル40が設定される。図3は、図2に示す皮膚シミュレーションモデル40における各層の屈折率と、厚みと、散乱体の有無および特性と、吸収係数とを示すものである。図3に示す各層の情報は、ユーザによって入力部30を用いて入力され、その入力された情報がシミュレーションモデル設定部11によって取得され、シミュレーションモデル設定部11は、その入力された情報に基づいて、図2に示すような皮膚シミュレーションモデルを設定するものである。なお、図3に示す各層の情報については、モニタ20に設定入力画面を表示させ、その設定入力画面上においてユーザが入力部30を用いて入力するようにしてもよいし、各層の情報を予め記述しておいたテキストファイルを入力するようにしてもよい。 In the present embodiment, a simulation model obtained by modeling the skin of a living body (particularly a human body) is set as the simulation model as described above. Specifically, as shown in FIG. 2, a skin simulation model 40 in which an air layer 41, a horny layer 42, an epidermis layer 43, and a dermis layer 44 are laminated in this order is set. FIG. 3 shows the refractive index, thickness, presence / absence and characteristics of scatterers, and absorption coefficient of each layer in the skin simulation model 40 shown in FIG. The information of each layer shown in FIG. 3 is input by the user using the input unit 30, the input information is acquired by the simulation model setting unit 11, and the simulation model setting unit 11 is based on the input information. A skin simulation model as shown in FIG. 2 is set. As for the information on each layer shown in FIG. 3, a setting input screen may be displayed on the monitor 20 and the user may input using the input unit 30 on the setting input screen. A text file that has been described may be input.
また、本実施形態においては、図3に示されるように、皮膚シミュレーションモデル40の各層のうち表皮層43および真皮層44が散乱体の層として設定される。本実施形態における散乱体の層は微粒子をランダムに分散したものであり、図3に示されるような微粒子の屈折率、サイズ、濃度に基づいて散乱係数を設定することによってモデル化される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the skin layer 43 and the dermis layer 44 among the layers of the skin simulation model 40 are set as layers of the scatterer. The scatterer layer in this embodiment is a dispersion of fine particles randomly, and is modeled by setting the scattering coefficient based on the refractive index, size, and concentration of the fine particles as shown in FIG.
なお、図3における散乱体の屈折率とは、上記微粒子の屈折率であり、散乱体のサイズとは円形の微粒子の直径であり、散乱体の濃度とは散乱体における微粒子の面積比率である。また、上記情報の他に微粒子の周囲の屈折率を設定するようにしてもよく、また、微粒子としては円形に限らず、直方体や円柱や円錐などの形状としてもよい。散乱体のシミュレーションモデルの詳細な設定方法については、たとえば特開2008−190979号公報に記載の方法を用いることができる。 The refractive index of the scatterer in FIG. 3 is the refractive index of the fine particles, the size of the scatterer is the diameter of the circular fine particles, and the concentration of the scatterer is the area ratio of the fine particles in the scatterer. . In addition to the above information, the refractive index around the fine particles may be set, and the fine particles are not limited to a circle but may have a shape such as a rectangular parallelepiped, a cylinder, or a cone. As a detailed setting method of the simulation model of the scatterer, for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-190979 can be used.
また、シミュレーションモデル設定部11には、光学シミュレーションの対象となる解析範囲も設定され、本実施形態においては、1mm×1mmの正方形の領域が解析範囲として設定されるものとする。 In the simulation model setting unit 11, an analysis range to be subjected to optical simulation is also set. In the present embodiment, a square area of 1 mm × 1 mm is set as the analysis range.
光学シミュレーション部12は、シミュレーションモデル設定部11において設定された多層構造のシミュレーションモデルに対してパルス光を入射した際における多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションするものである。そして、本実施形態の光学シミュレーション部12は、パルス光を電磁波として扱い、そのパルス光が皮膚シミュレーションモデル40に入射された際における電磁場の時間的、空間的な変化を計算することによって、皮膚シミュレーションモデル40内におけるパルス光の反射および散乱状態を表す光強度の空間分布の時間変化を計算するものである。なお、本実施形態においては、入射光としてパルス光を用いるようにしたが、連続光としてもよい。 The optical simulation unit 12 simulates temporal changes in the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure when pulse light is incident on the simulation model having the multilayer structure set in the simulation model setting unit 11. Then, the optical simulation unit 12 of the present embodiment treats the pulsed light as an electromagnetic wave, and calculates the temporal and spatial changes of the electromagnetic field when the pulsed light is incident on the skin simulation model 40, whereby the skin simulation is performed. The temporal change of the spatial distribution of the light intensity representing the reflection and scattering states of the pulsed light in the model 40 is calculated. In this embodiment, pulsed light is used as incident light, but continuous light may be used.
具体的には、Maxwell方程式に基づいて、電磁場の時間的、空間的変化を数値的に解くFDTD(Finite Difference Time Domain)法の計算プログラムを用いることができる。FDTD法では、図4に示すように、連続的な空間中の物質特性の分布に対し、それを取り囲む解析空間を定め、その空間を格子でメッシュ状の微小直方体で分割する。それぞれの格子に対して電磁場のベクトルの各成分を図4に示すように配置する。この配置はYeeセルと呼ばれる。そして、この格子上の電磁場の時間変化をMaxwell方程式に基づいて計算する。なお、所定の屈折率分布を解析空間としたFDTD法によるシミュレーションについては公知な技術であり、微粒子を分散した散乱体モデルのFDTD法によるシミュレーションについても、たとえば特開2008−190979号公報などにおいて公知であるため詳細な説明は省略する。 Specifically, a FDTD (Finite Difference Time Domain) method calculation program that numerically solves temporal and spatial changes of the electromagnetic field based on the Maxwell equation can be used. In the FDTD method, as shown in FIG. 4, an analysis space that surrounds the distribution of material properties in a continuous space is defined, and the space is divided by a mesh-like minute rectangular parallelepiped. The components of the electromagnetic field vector are arranged as shown in FIG. This arrangement is called a Yee cell. And the time change of the electromagnetic field on this lattice is calculated based on the Maxwell equation. The simulation by the FDTD method using a predetermined refractive index distribution as an analysis space is a known technique, and the simulation by the FDTD method of a scatterer model in which fine particles are dispersed is also known in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-190979. Therefore, detailed description is omitted.
なお、本実施形態においては、光学シミュレーションとして、FDTD法を用いたシミュレーションを行うようにしたが、FDTD法に限らず、たとえば、有限要素法、境界要素法、その他一般的に知られている電磁場計算手法を用いることができる。 In the present embodiment, as an optical simulation, a simulation using the FDTD method is performed. However, the optical simulation is not limited to the FDTD method. For example, the finite element method, the boundary element method, and other generally known electromagnetic fields are used. Calculation techniques can be used.
表示制御部13は、光学シミュレーション部12におけるシミュレーション結果に基づいて、多層構造内における光強度の空間分布をモニタ20に表示させるものである。具体的には、本実施形態における表示制御部13は、光学シミュレーション部12におけるシミュレーション結果に基づいて、パルス光が皮膚シミュレーションモデル40に入射された際における皮膚シミュレーションモデル40内におけるパルス光の反射および散乱状態を表す光強度の空間分布をモニタ20に表示するものである。具体的な表示方法については、後で詳述する。また、表示制御部13は、上述した設定入力画面をモニタ20に表示させるものである。 The display control unit 13 displays the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure on the monitor 20 based on the simulation result in the optical simulation unit 12. Specifically, the display control unit 13 in the present embodiment reflects and reflects the pulsed light in the skin simulation model 40 when the pulsed light is incident on the skin simulation model 40 based on the simulation result in the optical simulation unit 12. The spatial distribution of the light intensity representing the scattering state is displayed on the monitor 20. A specific display method will be described later in detail. Further, the display control unit 13 displays the setting input screen described above on the monitor 20.
次に、本実施形態の光学シミュレーション装置10の作用について、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation of the optical simulation apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、モニタ20において、上述した皮膚シミュレーションモデル40の各層の情報を受け付ける設定入力画面が表示制御部13によって表示され、ユーザによって入力部30を用いて皮膚シミュレーションモデル40の各層の屈折率などの情報が入力される(S10)。 First, on the monitor 20, a setting input screen for receiving information on each layer of the skin simulation model 40 described above is displayed by the display control unit 13, and information such as the refractive index of each layer of the skin simulation model 40 using the input unit 30 by the user. Is input (S10).
次に、入力部30において受け付けられた各層の情報は、シミュレーションモデル設定部11に入力され、シミュレーションモデル設定部11において、入力された各層の情報に基づいて皮膚シミュレーションモデル40が設定される(S12)。 Next, the information of each layer received by the input unit 30 is input to the simulation model setting unit 11, and the skin simulation model 40 is set based on the input information of each layer in the simulation model setting unit 11 (S12). ).
シミュレーションモデル設定部11において設定された皮膚シミュレーションモデル40は、光学シミュレーション部12に入力され、光学シミュレーション部12において上述したような光学シミュレーションが行われ、これにより皮膚シミュレーションモデル40に対してパルス光を入射した際における皮膚シミュレーションモデル40内での光強度の空間分布の時間変化が計算され、所定の時間間隔毎の光強度の空間分布が取得される(S14)。 The skin simulation model 40 set in the simulation model setting unit 11 is input to the optical simulation unit 12, and the optical simulation as described above is performed in the optical simulation unit 12, whereby pulse light is applied to the skin simulation model 40. The temporal change of the spatial distribution of the light intensity in the skin simulation model 40 at the time of incidence is calculated, and the spatial distribution of the light intensity for each predetermined time interval is acquired (S14).
そして、光学シミュレーション部12において取得された所定の時間間隔毎の光強度の空間分布は表示制御部13に入力され、表示制御部13は、入力された光強度の空間分布をモニタ20に表示させる(S16)。 Then, the spatial distribution of the light intensity for each predetermined time interval acquired in the optical simulation unit 12 is input to the display control unit 13, and the display control unit 13 causes the monitor 20 to display the input spatial distribution of the light intensity. (S16).
ここで、表示制御部13によってモニタ20に表示される光強度の空間分布の一例を図6に示す。図6に示すように、本実施形態の表示制御部13は、所定の時間間隔毎に取得された光強度の空間分布を時系列に並べて表示する。なお、図6は、パルス光の波長を1300nm、パルス幅を140fs、ビーム径を17μmとし、このパルス光を、図2および図3に示した皮膚シミュレーションモデル40に入射した際における光強度の空間分布を表示したものであり、時間間隔217fs毎の光強度の空間分布を時系列に表示したものである。なお、図6に示す番号が時系列の順となっている。 Here, an example of the spatial distribution of the light intensity displayed on the monitor 20 by the display control unit 13 is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the display control unit 13 according to the present embodiment displays the spatial distribution of light intensity acquired at predetermined time intervals in time series. FIG. 6 shows the light intensity space when the wavelength of the pulsed light is 1300 nm, the pulse width is 140 fs, the beam diameter is 17 μm, and this pulsed light is incident on the skin simulation model 40 shown in FIGS. The distribution is displayed, and the spatial distribution of the light intensity for each time interval 217 fs is displayed in time series. The numbers shown in FIG. 6 are in chronological order.
上記実施形態の光学シミュレーション装置10によれば、皮膚シミュレーションモデル40を設定し、その皮膚シミュレーションモデル40に対して光を入射した際における皮膚シミュレーションモデル40内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションし、そのシミュレーションされた光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像をモニタ20に表示するようにしたので、光が皮膚内を伝播する様子を視覚的、直感的に把握することができ、化粧品やスキンケア用品の設計、開発に必要な情報を容易に取得することができる。 According to the optical simulation apparatus 10 of the above-described embodiment, the skin simulation model 40 is set, and the temporal change in the spatial distribution of light intensity in the skin simulation model 40 when light is incident on the skin simulation model 40. Since the simulation is performed and an image generated based on the temporal change of the spatial distribution of the simulated light intensity is displayed on the monitor 20, it is possible to visually and intuitively understand how light propagates in the skin. The information necessary for the design and development of cosmetics and skin care products can be easily obtained.
また、上記実施形態の説明においては、所定の時間間隔毎に取得された光強度の空間分布を時系列に並べて表示するようにしたが、これに限らず、図6に示すような複数の光強度の空間分布のうち、ユーザによって任意に選択された1つの光強度の空間分布や、自動的に抽出された1つの光強度の空間分布をモニタ20に表示させるようにしてもよい。 In the description of the above embodiment, the spatial distribution of the light intensity acquired at predetermined time intervals is displayed side by side in time series. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of lights as shown in FIG. Of the spatial distribution of intensities, the spatial distribution of one light intensity arbitrarily selected by the user or the spatial distribution of one light intensity automatically extracted may be displayed on the monitor 20.
また、図7に示すように、所定の光強度の空間分布に対して、皮膚シミュレーションモデル40の情報として層境界線B1〜B3を重ねて表示するようにしてもよい。図7に示す境界線B1は、皮膚シミュレーションモデル40における空気層41と角層42との境界線であり、境界線B2は、表皮層43と角層42との境界線であり、境界線B3は、真皮層44と表皮層43との境界線である。また、光強度の空間分布に重ねられる皮膚シミュレーションモデル40の情報としては層境界線に限らず、たとえば皮膚シミュレーション40の各層を異なる色の透過画像として光強度の空間分布に重ねるようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 7, layer boundary lines B1 to B3 may be superimposed and displayed as information of the skin simulation model 40 with respect to a spatial distribution of a predetermined light intensity. A boundary line B1 shown in FIG. 7 is a boundary line between the air layer 41 and the stratum corneum 42 in the skin simulation model 40, and a boundary line B2 is a boundary line between the epidermis layer 43 and the stratum corneum 42, and the boundary line B3 Is a boundary line between the dermis layer 44 and the epidermis layer 43. Further, the information of the skin simulation model 40 superimposed on the light intensity spatial distribution is not limited to the layer boundary line, and for example, each layer of the skin simulation 40 may be superimposed on the light intensity spatial distribution as a transmission image of a different color. .
また、ユーザのマウスなどの入力部30の操作に合わせて、モニタ20の画面上でカーソルを動かし、画面上のカーソル位置に対応する皮膚シミュレーションモデル40の情報を表示するようにしてもよい。具体的には、たとえば皮膚シミュレーションモデル40の情報として、図3に示すような各層の厚さや屈折率や散乱体の情報(微粒子の屈折率、サイズ、濃度)や吸収係数などを表示するようにしてもよい。 Further, in accordance with the operation of the input unit 30 such as the user's mouse, the cursor may be moved on the screen of the monitor 20 to display information on the skin simulation model 40 corresponding to the cursor position on the screen. Specifically, for example, as the information of the skin simulation model 40, the thickness and refractive index of each layer as shown in FIG. 3, information on the scatterer (refractive index, size and concentration of fine particles), absorption coefficient, and the like are displayed. May be.
また、図8に示すように、所定の光強度の空間分布に対して、皮膚シミュレーションモデル40における層境界に対応した反射光の強度変化部分を表す境界線B4を重ねて表示するようにしてもよい。図8に示す境界線B4は、表皮層43と真皮層44との層境界に対応した反射光の強度変化部分を表すものである。なお、この境界線B4は、光学シミュレーション部12におけるシミュレーション結果に基づいて設定するようにしてもよいし、光強度の空間分布を画像解析することによって設定するようにしてもよい。 In addition, as shown in FIG. 8, a boundary line B4 representing the intensity change portion of the reflected light corresponding to the layer boundary in the skin simulation model 40 may be superimposed and displayed on the spatial distribution of the predetermined light intensity. Good. A boundary line B4 shown in FIG. 8 represents the intensity change portion of the reflected light corresponding to the layer boundary between the skin layer 43 and the dermis layer 44. The boundary line B4 may be set based on a simulation result in the optical simulation unit 12, or may be set by image analysis of a spatial distribution of light intensity.
また、ユーザのマウスなどの入力部30の操作に合わせて、モニタ20の画面上でカーソルを動かし、画面上のカーソル位置に対応する反射光の光強度情報を表示するようにしてもよい。 Further, in accordance with the operation of the input unit 30 such as the user's mouse, the cursor may be moved on the screen of the monitor 20 to display the light intensity information of the reflected light corresponding to the cursor position on the screen.
また、上記実施形態の説明においては、所定の時間間隔毎に取得された光強度の空間分布を時系列に並べて表示するようにしたが、これに限らず、所定の時間間隔毎に取得された光強度の空間分布を順次切り替えてモニタ20に表示することによって動画として表示するようにしてもよい。 Further, in the description of the above embodiment, the spatial distribution of the light intensity acquired at every predetermined time interval is displayed in time series. However, the present invention is not limited to this, and the light intensity is acquired at every predetermined time interval. The spatial distribution of the light intensity may be sequentially switched and displayed on the monitor 20 to be displayed as a moving image.
また、上述したように所定の時間間隔毎に取得された光強度の空間分布を自動的に順次切り替えることによって動画表示するのではなく、たとえば、ユーザが入力部30としてのマウスをクリックしたタイミングや、入力部30としてのキーボードを押下したタイミングに応じて、所定の時間間隔毎に取得された光強度の空間分布を手動で順次切り替えるようにしてもよい。具体的には、ユーザのマウスのクリックなどに応じて、時間の経過順で光強度の空間分布を1フレームずつ切り替えたり、時間の経過とは逆の順で光強度の空間分布を1フレームずつ切り替えて表示したりしてもよい。 In addition, as described above, instead of displaying a moving image by automatically sequentially switching the spatial distribution of light intensity acquired at predetermined time intervals, for example, when the user clicks the mouse as the input unit 30 The spatial distribution of the light intensity acquired at predetermined time intervals may be manually switched sequentially in accordance with the timing at which the keyboard as the input unit 30 is pressed. Specifically, the spatial distribution of the light intensity is switched frame by frame in the order of passage of time according to the click of the user's mouse, or the spatial distribution of the light intensity is frame by frame in the reverse order of the passage of time. It may be switched and displayed.
また、皮膚シミュレーションモデル40の構成としては、図2に示した構成に限らず、たとえば、図9に示すように、真皮層44と表皮層43との境界を凹凸面45とした構成としてもよい。また、凹凸面ではなく曲面としてもよい。このように境界を凹凸面や曲面とすることによって、実際の皮膚の状態により近づけることができ、また、種々の状態の皮膚についてモデル化して光学シミュレーションを行うことができる。 Further, the configuration of the skin simulation model 40 is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and for example, as shown in FIG. 9, the boundary between the dermis layer 44 and the epidermis layer 43 may be an uneven surface 45. . Moreover, it is good also as a curved surface instead of an uneven surface. Thus, by making the boundary into an uneven surface or a curved surface, it is possible to make it closer to the actual skin state, and it is possible to model various skin states and perform optical simulation.
また、真皮層44と表皮層43との境界だけでなく、図10に示すように、表皮層43上に凹凸面を有する角層46を設けるようにしてもよい。これにより実際の皮膚の肌理を表すことができる。 In addition to the boundary between the dermis layer 44 and the skin layer 43, a horny layer 46 having an uneven surface may be provided on the skin layer 43 as shown in FIG. As a result, the actual texture of the skin can be expressed.
さらに、皮膚シミュレーションモデル40の各層内または境界部分に、局所的に各層とは異なる光学特性を有する領域を設けるようにしてもよい。具体的には、図11に示すように、真皮層44中に血管を表す領域48を設けたり、角層42と表皮層43との境界部分に毛穴を表す領域47を設けたりするようにしてもよい。なお、上述した血管を表す領域や毛穴を表す領域には、たとえば各層の吸収係数や屈折率とは異なる吸収係数や屈折率が割り当てられるものとする。 Furthermore, a region having optical characteristics different from that of each layer may be locally provided in each layer or boundary portion of the skin simulation model 40. Specifically, as shown in FIG. 11, a region 48 representing blood vessels is provided in the dermis layer 44, or a region 47 representing pores is provided at the boundary between the horny layer 42 and the epidermis layer 43. Also good. In addition, the absorption coefficient and refractive index different from the absorption coefficient and refractive index of each layer shall be assigned to the area | region showing the blood vessel mentioned above and the area | region showing a pore, for example.
また、図12に示すように、皮膚シミュレーションモデル40の角層42上に、たとえば皮膚上に塗布されるファンデーションなどの化粧品や、日焼け止めなどのスキンケア用品などの塗布剤をモデル化した塗布層49を設けるようにしてもよい。このように塗布層49を設けて上述した光学シミュレーションを行い、その結果をモニタ20に表示することによって、化粧品による肌のテカリの抑制効果や、日焼け止めの効果を視覚的に確認することができる。また、塗布層49の屈折率や散乱体の情報として種々のものを設定することができるので、多種多様な化粧品やスキンケア用品の効果をモニタ20上で確認することができる。 Also, as shown in FIG. 12, on the horny layer 42 of the skin simulation model 40, for example, an application layer 49 in which an application agent such as cosmetics such as a foundation applied on the skin or skin care products such as sunscreen is modeled. May be provided. Thus, by providing the coating layer 49 and performing the above-described optical simulation and displaying the result on the monitor 20, it is possible to visually confirm the effect of suppressing skin shine and the effect of sunscreen by cosmetics. . Further, since various information can be set as the refractive index and scatterer information of the coating layer 49, the effects of a wide variety of cosmetics and skin care products can be confirmed on the monitor 20.
また、上記実施形態の説明においては、光学シミュレーション装置10によるシミュレーション結果をモニタ20に表示させることによって、実際の皮膚における光の反射や散乱状態を視覚的に確認できるようにしたが、光学シミュレーション装置10よるシミュレーション結果によって確認できる内容はこれに限らず、たとえば、光学シミュレーション装置10によるシミュレーション結果を用いて、いわゆる光断層撮影(OCT:Optical Coherence Tomography)の信号強度(以下、OCT信号強度という)を計算し、これをモニタ20に表示させることによって、たとえば皮膚や粘膜などに光を照射して光断層撮影を行った際におけるOCT信号強度を視覚的に確認することができ、実際の光断層撮影によって取得されたOCT信号強度の解析に用いることができる。以下、上述したようにOCT信号強度を計算して表示する場合について説明する。 In the description of the above embodiment, the simulation result by the optical simulation device 10 is displayed on the monitor 20 so that the reflection or scattering state of light on the actual skin can be visually confirmed. The contents that can be confirmed by the simulation result of 10 are not limited to this. For example, the simulation result by the optical simulation apparatus 10 is used to calculate the signal intensity (hereinafter referred to as OCT signal intensity) of so-called optical tomography (OCT). By calculating and displaying the result on the monitor 20, it is possible to visually confirm the OCT signal intensity when optical tomography is performed by irradiating light to the skin or mucous membrane, for example. Used to analyze OCT signal intensity acquired by Can. Hereinafter, the case where the OCT signal intensity is calculated and displayed as described above will be described.
まず、シミュレーションモデル設定部11において設定される皮膚シミュレーションモデル50を図13に示す。図13に示す皮膚シミュレーションモデル50は、第1の散乱体層51と第2の散乱体層52とを積層したものである。そして、第1の散乱体層51の厚さは150μmに設定され、第2の散乱体層52の厚さは500μmに設定されている。そして、ここでは第1の散乱体層51の微粒子の濃度を3%とし、第2の散乱体層52の微粒子の濃度を10%とする。なお、微粒子の屈折率と大きさについては、第1の散乱体層51と第2の散乱体層52とで所定の同じ値が設定されているものとする。 First, a skin simulation model 50 set in the simulation model setting unit 11 is shown in FIG. A skin simulation model 50 shown in FIG. 13 is formed by laminating a first scatterer layer 51 and a second scatterer layer 52. The thickness of the first scatterer layer 51 is set to 150 μm, and the thickness of the second scatterer layer 52 is set to 500 μm. Here, the concentration of the fine particles in the first scatterer layer 51 is 3%, and the concentration of the fine particles in the second scatterer layer 52 is 10%. It is assumed that the same predetermined value is set in the first scatterer layer 51 and the second scatterer layer 52 for the refractive index and size of the fine particles.
そして、上述したような皮膚シミュレーションモデル50が、光学シミュレーション部12に入力され、光学シミュレーション部12は、入力された皮膚シミュレーションモデル50を用いて上記実施形態と同様の光学シミュレーションを行う。すなわち、光学シミュレーション部12は、皮膚シミュレーションモデル50に対してパルス光を入射した際における皮膚シミュレーションモデル50内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションする。 The skin simulation model 50 as described above is input to the optical simulation unit 12, and the optical simulation unit 12 performs an optical simulation similar to that of the above embodiment using the input skin simulation model 50. In other words, the optical simulation unit 12 simulates temporal changes in the spatial distribution of light intensity in the skin simulation model 50 when pulse light is incident on the skin simulation model 50.
そして、光学シミュレーション部12は、上記実施形態と同様に、所定の時間間隔毎の光強度の空間分布を取得し、これを表示制御部13に出力する。 Then, the optical simulation unit 12 acquires the spatial distribution of the light intensity for each predetermined time interval, and outputs this to the display control unit 13 as in the above embodiment.
表示制御部13は、入力された所定の時間間隔毎に光強度の空間分布に基づいて、OCT信号強度を算出する。具体的には、表示制御部13は、各光強度の空間分布によって表されるパルス光の反射光と、入射光であるパルス光との干渉信号強度を計算することによってOCT信号強度を計算する。なお、光の干渉信号強度の計算方法については、既に公知の方法を用いることができる。 The display control unit 13 calculates the OCT signal intensity based on the spatial distribution of the light intensity at every input predetermined time interval. Specifically, the display control unit 13 calculates the OCT signal intensity by calculating the interference signal intensity between the reflected light of the pulsed light represented by the spatial distribution of each light intensity and the pulsed light that is the incident light. . As a method for calculating the optical interference signal intensity, a known method can be used.
そして、上述したようにして計算されたOCT信号強度に基づいて、図14に示すような、皮膚シミュレーションモデル50内における各深さ位置に対応するOCT信号強度をプロットした画像(グラフ)をモニタ20に表示させる。なお、図14のグラフの下には、点線で示される各深さ位置のOCT信号強度を算出する際に用いた各光強度の空間分布を示している。図14に示す光強度の空間分布は左から右に時系列に配列されている。なお、図14に示すOCT信号強度のグラフの横軸は時間軸に読み替えることもできる。 Based on the OCT signal intensity calculated as described above, an image (graph) in which the OCT signal intensity corresponding to each depth position in the skin simulation model 50 is plotted as shown in FIG. To display. In addition, below the graph of FIG. 14, the spatial distribution of each light intensity used when calculating the OCT signal intensity | strength of each depth position shown with a dotted line is shown. The spatial distribution of light intensity shown in FIG. 14 is arranged in time series from left to right. Note that the horizontal axis of the OCT signal intensity graph shown in FIG. 14 can be read as the time axis.
図14に示すOCT信号強度のグラフから、皮膚シミュレーションモデル50における第1の散乱体層51と第2の散乱体層52との境界部分が段差として現れていることがわかる。また、比較のために、第1の散乱体層51と第2の散乱体層52の微粒子の濃度を変化させた場合のOCT信号強度のグラフを図15から図18に示す。 From the OCT signal intensity graph shown in FIG. 14, it can be seen that the boundary portion between the first scatterer layer 51 and the second scatterer layer 52 in the skin simulation model 50 appears as a step. For comparison, FIGS. 15 to 18 show graphs of the OCT signal intensity when the concentration of the fine particles in the first scatterer layer 51 and the second scatterer layer 52 is changed.
図15は、第1の散乱体層51と第2の散乱体層52の微粒子の濃度をともに3%とした場合のOCT信号強度のグラフを表している。この場合、図14のグラフに現れていたような段差は発生していない。 FIG. 15 shows a graph of the OCT signal intensity when the concentration of the fine particles in the first scatterer layer 51 and the second scatterer layer 52 is both 3%. In this case, the step as shown in the graph of FIG. 14 does not occur.
また、図16は、第1の散乱体層51の微粒子の濃度を3%とし、第2の散乱体層52の微粒子の濃度を30%とした場合のOCT信号強度のグラフを表している。この場合、図14のグラフよりも大きな段差が発生している。 FIG. 16 is a graph showing the OCT signal intensity when the concentration of the fine particles in the first scatterer layer 51 is 3% and the concentration of the fine particles in the second scatterer layer 52 is 30%. In this case, there is a larger step than the graph of FIG.
また、図17は、第1の散乱体層51の微粒子の濃度を1%とし、第2の散乱体層52の微粒子の濃度を10%とした場合のOCT信号強度のグラフを表している。この場合も、図14のグラフよりも大きな段差が発生している。 FIG. 17 is a graph showing the OCT signal intensity when the concentration of the fine particles in the first scatterer layer 51 is 1% and the concentration of the fine particles in the second scatterer layer 52 is 10%. In this case as well, a larger step is generated than in the graph of FIG.
また、第1の散乱体層51と第2の散乱体層52の微粒子の濃度をともに10%とした場合のOCT信号強度のグラフを表している。この場合、図14のグラフに現れていたような段差は発生しておらず、図15に示すOCT信号強度のグラフよりもOCT信号強度の減少度合いが大きくなっている。 Further, the graph shows the OCT signal intensity when the concentration of fine particles in both the first scatterer layer 51 and the second scatterer layer 52 is 10%. In this case, the step as shown in the graph of FIG. 14 does not occur, and the degree of decrease in the OCT signal strength is larger than that of the OCT signal strength graph shown in FIG.
図14から図18に示したようなOCT信号強度の計算結果と、実際に光断層撮影を行って取得したOCT信号強度とを比較解析することによって、実際に光断層撮影を行った皮膚などの状態を把握することができる。 By comparing and analyzing the calculation results of the OCT signal intensity as shown in FIG. 14 to FIG. 18 and the OCT signal intensity actually obtained by optical tomography, the skin or the like actually subjected to optical tomography is analyzed. The state can be grasped.
また、上記実施形態の説明では、多層構造のシミュレーションモデルとして生体の皮膚のシミュレーションモデルを設定するようにしたが、本発明に適用可能なシミュレーションモデルはこれらに限らず、たとえば、粘膜のシミュレーションモデルや、紙とインク層とを積層した印刷物のシミュレーションモデルや、塗装膜などの散乱体層を含む積層構造体などのシミュレーションモデルを適用するようにしてもよい。そして、これらのシミュレーションモデルを用いて上記と同様の光学シミュレーションを行い、その結果に基づく画像をモニタ20に表示することによって、紙やインクの開発や塗装膜の設計に役に立てることができる。 In the description of the above embodiment, the simulation model of the living body skin is set as the simulation model of the multilayer structure. However, the simulation model applicable to the present invention is not limited to these, for example, a mucous membrane simulation model, A simulation model of a printed material in which paper and an ink layer are laminated, or a simulation model of a laminated structure including a scatterer layer such as a paint film may be applied. Then, optical simulation similar to the above is performed using these simulation models, and an image based on the result is displayed on the monitor 20, which can be useful for paper and ink development and coating film design.
10 光学シミュレーション装置
11 シミュレーションモデル設定部
12 光学シミュレーション部
13 表示制御部
20 モニタ
30 入力部
40,50 皮膚シミュレーションモデル
41 空気層
42 角層
43 表皮層
44 真皮層
45 凹凸面
47 毛穴を表す領域
48 血管を表す領域
49 塗布層
51 第1の散乱体層
52 第2の散乱体層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical simulation apparatus 11 Simulation model setting part 12 Optical simulation part 13 Display control part 20 Monitor 30 Input part 40,50 Skin simulation model 41 Air layer 42 Corneal layer 43 Epidermis layer 44 Dermal layer 45 Uneven surface 47 The area | region 48 which represents a pore 48 Blood vessel The area 49 representing the coating layer 51 The first scatterer layer 52 The second scatterer layer
Claims (18)
前記多層構造のシミュレーションモデルに対して光を入射した際における前記多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションする光学シミュレーション部と、
該光学シミュレーション部においてシミュレーションされた前記多層構造内での光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像を表示部に表示させる表示制御部とを備えたことを特徴とする光学シミュレーション装置。 A simulation model setting unit configured to set a simulation model of a multilayer structure in which a plurality of layers having different optical characteristics are stacked, wherein at least one of the plurality of layers is a scatterer;
An optical simulation unit that simulates temporal changes in the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure when light is incident on the simulation model of the multilayer structure;
An optical simulation apparatus comprising: a display control unit configured to display an image generated based on a temporal change in a spatial distribution of light intensity in the multilayer structure simulated in the optical simulation unit. .
該多層構造のシミュレーションモデルに対して光を入射した際における前記多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションし、
該シミュレーションした前記多層構造内での光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像を表示することを特徴とする光学シミュレーション方法。 A multilayer structure in which a plurality of layers having different optical properties are stacked, and a simulation model of a multilayer structure in which at least one of the plurality of layers is a scatterer is set,
Simulating the temporal change of the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure when light is incident on the simulation model of the multilayer structure;
An optical simulation method, comprising: displaying an image generated based on a temporal change of a spatial distribution of light intensity in the simulated multilayer structure.
前記多層構造のシミュレーションモデルに対して光を入射した際における前記多層構造内での光強度の空間分布の時間変化をシミュレーションする光学シミュレーション部と、
該光学シミュレーション部においてシミュレーションされた前記多層構造内での光強度の空間分布の時間変化に基づいて生成された画像を表示部に表示させる表示制御部として機能させることを特徴とする光学シミュレーションプログラム。 A simulation model setting unit configured to set a simulation model of a multilayer structure in which a plurality of layers having different optical characteristics are stacked, wherein at least one of the plurality of layers is a scatterer;
An optical simulation unit that simulates temporal changes in the spatial distribution of light intensity in the multilayer structure when light is incident on the simulation model of the multilayer structure;
An optical simulation program that functions as a display control unit that causes a display unit to display an image generated based on a temporal change of a spatial distribution of light intensity in the multilayer structure simulated in the optical simulation unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012147016A JP5770684B2 (en) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Optical simulation apparatus and method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012147016A JP5770684B2 (en) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Optical simulation apparatus and method, and program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014008237A JP2014008237A (en) | 2014-01-20 |
| JP5770684B2 true JP5770684B2 (en) | 2015-08-26 |
Family
ID=50105450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012147016A Expired - Fee Related JP5770684B2 (en) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Optical simulation apparatus and method, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5770684B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6301273B2 (en) * | 2015-02-20 | 2018-03-28 | 富士フイルム株式会社 | Skin optical characteristic calculation device, method and program, and skin simulation image display control device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO325061B1 (en) * | 2001-03-06 | 2008-01-28 | Photosense As | Method and arrangement for determining the optical property of a multilayer tissue |
| JP4247656B2 (en) * | 2002-05-09 | 2009-04-02 | ソニー株式会社 | Biological pattern detection method and biological pattern detection device |
| JP2005114473A (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-28 | Hitachi Medical Corp | Light detection method and biological light-measuring instrument |
| JP4790231B2 (en) * | 2004-06-17 | 2011-10-12 | 花王株式会社 | Skin analysis method |
| JP2008190979A (en) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Fujifilm Corp | Electromagnetic analysis apparatus and program thereof |
| JP2011087907A (en) * | 2009-09-25 | 2011-05-06 | Shiseido Co Ltd | System and method for evaluating skin |
| JP5674093B2 (en) * | 2010-07-12 | 2015-02-25 | セイコーエプソン株式会社 | Concentration determination apparatus, concentration determination method, and program |
| JP2012065748A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Seiko Epson Corp | Electronic apparatus |
| JP5626880B2 (en) * | 2010-10-20 | 2014-11-19 | セイコーエプソン株式会社 | Concentration determination apparatus, concentration determination method, and program |
-
2012
- 2012-06-29 JP JP2012147016A patent/JP5770684B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014008237A (en) | 2014-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gromer et al. | Causal interactive links between presence and fear in virtual reality height exposure | |
| Kisker et al. | Behavioral realism and lifelike psychophysiological responses in virtual reality by the example of a height exposure | |
| Samad et al. | Perception of body ownership is driven by Bayesian sensory inference | |
| Pulkkinen et al. | A Bayesian approach to spectral quantitative photoacoustic tomography | |
| Poudel et al. | Iterative image reconstruction in transcranial photoacoustic tomography based on the elastic wave equation | |
| Pan et al. | Virtual reality training and assessment in laparoscopic rectum surgery | |
| Mitsuhashi et al. | A forward-adjoint operator pair based on the elastic wave equation for use in transcranial photoacoustic computed tomography | |
| Naghibi Rad et al. | Encoding pleasant and unpleasant expression of the architectural window shapes: an ERP study | |
| Guterstam et al. | The magnetic touch illusion: A perceptual correlate of visuo-tactile integration in peripersonal space | |
| Shu et al. | Monte Carlo investigation on quantifying the retinal pigment epithelium melanin concentration by photoacoustic ophthalmoscopy | |
| Kim | Roughness based perceptual analysis towards digital skin imaging system with haptic feedback | |
| Islam et al. | Measuring user responses to driving simulators: A galvanic skin response based study | |
| JP2019060835A (en) | Illusionary force sense device | |
| Volonte et al. | Effects of a virtual human appearance fidelity continuum on visual attention in virtual reality | |
| JP5770684B2 (en) | Optical simulation apparatus and method, and program | |
| Tajima et al. | The mirror illusion: does proprioceptive drift go hand in hand with sense of agency? | |
| Ayaz | Analytical software and stimulus-presentation platform to utilize, visualize and analyze near-infrared spectroscopy measures | |
| Hily et al. | Evaluation and validation process of extended reality applications developed in an industrial context: a systematic review | |
| JP5651617B2 (en) | Epidermal tissue simulation device and epidermal tissue simulation method | |
| Salagean et al. | The Utilitarian Virtual Self–Using Embodied Personalized Avatars to Investigate Moral Decision-Making in Semi-Autonomous Vehicle Dilemmas | |
| Ansari et al. | Study of light propagation in Asian and Caucasian skins by means of the boundary element method | |
| Volonte et al. | Empirical evaluation and pathway modeling of visual attention to virtual humans in an appearance fidelity continuum | |
| JP6301273B2 (en) | Skin optical characteristic calculation device, method and program, and skin simulation image display control device | |
| Pollmann et al. | A new experimental paradigm for affective research in neuro-adaptive technologies | |
| Lister et al. | Simulating light transport through skin for color prediction of port wine stain lesions: a review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141022 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150610 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150623 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150625 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5770684 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R157 | Certificate of patent or utility model (correction) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R157 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |