JP2001041880A - 光沢センサ - Google Patents
光沢センサInfo
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- JP2001041880A JP2001041880A JP11220071A JP22007199A JP2001041880A JP 2001041880 A JP2001041880 A JP 2001041880A JP 11220071 A JP11220071 A JP 11220071A JP 22007199 A JP22007199 A JP 22007199A JP 2001041880 A JP2001041880 A JP 2001041880A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で、安価で精度の高い光沢センサ
を提供する。 【解決手段】 位相差フィルムと、偏光板と、分割型フ
ォトダイオードとで構成され、光源から物体に光を照射
して反射させ、位相差フィルムを通過させた約半分の反
射光を、他の半分の反射光とともに偏光板を通過させ
て、分割型フォトダイオードに照射させ、光沢検出する
ことを特徴とし、また、上記光沢センサにおいて、物体
の位置ずれによる測定誤差を補正項加算により補正する
演算機能を備えたことを特徴としている。
を提供する。 【解決手段】 位相差フィルムと、偏光板と、分割型フ
ォトダイオードとで構成され、光源から物体に光を照射
して反射させ、位相差フィルムを通過させた約半分の反
射光を、他の半分の反射光とともに偏光板を通過させ
て、分割型フォトダイオードに照射させ、光沢検出する
ことを特徴とし、また、上記光沢センサにおいて、物体
の位置ずれによる測定誤差を補正項加算により補正する
演算機能を備えたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光沢センサに関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、物体表面の光沢度を測定する際に
は、物体表面に赤外線、可視光線等を照射し、その反射
光を、カラーセンサ、リニアイメージセンサ等の素子で
受光し、出力電流を信号処理することで検知していた。
は、物体表面に赤外線、可視光線等を照射し、その反射
光を、カラーセンサ、リニアイメージセンサ等の素子で
受光し、出力電流を信号処理することで検知していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の光沢センサを使用した場合、カラーセンサ、リニア
イメージセンサ等が高価であること、およびセンサ素子
で受光した後の信号処理が複雑であることなどから、光
沢センサ自体の価格が高価になるという問題点があっ
た。一方、安価な２端子のフォトダイオードをセンサ素
子として使用した場合、試料表面の色濃度によって反射
光量が異なること、および被測定試料からの反射光が正
反射光と乱反射光が混合された状態であることなどか
ら、正確な光沢度の測定は非常に難しいという問題点が
あった。また、紙などの曲がりやすい被測定試料の場
合、光沢センサと被測定試料の位置関係にばらつきを生
じ、測定した光沢度に誤差を生じるという問題点があっ
た。
造の光沢センサを使用した場合、カラーセンサ、リニア
イメージセンサ等が高価であること、およびセンサ素子
で受光した後の信号処理が複雑であることなどから、光
沢センサ自体の価格が高価になるという問題点があっ
た。一方、安価な２端子のフォトダイオードをセンサ素
子として使用した場合、試料表面の色濃度によって反射
光量が異なること、および被測定試料からの反射光が正
反射光と乱反射光が混合された状態であることなどか
ら、正確な光沢度の測定は非常に難しいという問題点が
あった。また、紙などの曲がりやすい被測定試料の場
合、光沢センサと被測定試料の位置関係にばらつきを生
じ、測定した光沢度に誤差を生じるという問題点があっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するもので、分割型フォトダイオード、位相差フィル
ム、偏光板等の簡単な構成で、安価で精度の高い光沢セ
ンサを提供しようとするものであり、併せて紙などの曲
がりやすい被測定試料に対して光沢センサとの位置ずれ
による測定誤差の補正をも可能にしようとするものであ
る。すなわち、位相差フィルムと、偏光板と、分割型フ
ォトダイオードとで構成され、光源から物体に光を照射
して反射させ、位相差フィルムと偏光板とを通過させた
反射光と、偏光板を通過させた反射光とを、分割型フォ
トダイオードに照射し、光沢検出することを特徴とする
光沢センサである。また、上記位相差フィルムと偏光板
とを通過させた反射光と、偏光板を通過させた反射光の
割合がほぼ等しいことを特徴とする光沢センサである。
さらに、上記光沢センサにおいて、物体の位置ずれによ
る測定誤差を補正項加算により補正する演算機能を備え
たことを特徴とする光沢センサである。
するもので、分割型フォトダイオード、位相差フィル
ム、偏光板等の簡単な構成で、安価で精度の高い光沢セ
ンサを提供しようとするものであり、併せて紙などの曲
がりやすい被測定試料に対して光沢センサとの位置ずれ
による測定誤差の補正をも可能にしようとするものであ
る。すなわち、位相差フィルムと、偏光板と、分割型フ
ォトダイオードとで構成され、光源から物体に光を照射
して反射させ、位相差フィルムと偏光板とを通過させた
反射光と、偏光板を通過させた反射光とを、分割型フォ
トダイオードに照射し、光沢検出することを特徴とする
光沢センサである。また、上記位相差フィルムと偏光板
とを通過させた反射光と、偏光板を通過させた反射光の
割合がほぼ等しいことを特徴とする光沢センサである。
さらに、上記光沢センサにおいて、物体の位置ずれによ
る測定誤差を補正項加算により補正する演算機能を備え
たことを特徴とする光沢センサである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明による光沢センサは、分割
型フォトダイオード、位相差フィルム、偏光板等の安価
かつ簡単な構成で、位相差フィルムと偏光板とを通過す
る反射光と、偏光板のみを通過する反射光とに、ほぼ半
分ずつの光量となるよう分離して、分割型フォトダイオ
ードに照射させ、反射光の光量に応じた出力電流を取り
出し、信号処理することによって、物体表面の色濃度に
関係なく、物体表面の光沢度を測定する。さらに、光沢
センサと被測定試料の位置ずれによる測定誤差を、補正
項加算により補正する演算機能を持つことで、紙などの
曲がりやすい被測定試料についても安定した光沢度を測
定し、表面の質感を判別することができる。
型フォトダイオード、位相差フィルム、偏光板等の安価
かつ簡単な構成で、位相差フィルムと偏光板とを通過す
る反射光と、偏光板のみを通過する反射光とに、ほぼ半
分ずつの光量となるよう分離して、分割型フォトダイオ
ードに照射させ、反射光の光量に応じた出力電流を取り
出し、信号処理することによって、物体表面の色濃度に
関係なく、物体表面の光沢度を測定する。さらに、光沢
センサと被測定試料の位置ずれによる測定誤差を、補正
項加算により補正する演算機能を持つことで、紙などの
曲がりやすい被測定試料についても安定した光沢度を測
定し、表面の質感を判別することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明による実施例について、図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【０００７】〔実施例１〕本発明を利用した光沢センサ
の構造を図１に示す。図１において、被測定試料１に対
し光の入射角と反射角が等しくなるように光源２と分割
型フォトダイオード５を配置する。光源２からの光は集
光レンズ６を使ってスポット光の状態で被測定試料１に
照射する。必ずしも光点を一点に集中させる必要はな
い。光源２としては、ＬＥＤの他にハロゲンランプ、半
導体レーザー等の単波長成分の多い光源を用いることが
可能である。分割型フォトダイオード５としては、図１
で用いる４分割型の他に６分割型、８分割型等を用いる
ことも可能である。
の構造を図１に示す。図１において、被測定試料１に対
し光の入射角と反射角が等しくなるように光源２と分割
型フォトダイオード５を配置する。光源２からの光は集
光レンズ６を使ってスポット光の状態で被測定試料１に
照射する。必ずしも光点を一点に集中させる必要はな
い。光源２としては、ＬＥＤの他にハロゲンランプ、半
導体レーザー等の単波長成分の多い光源を用いることが
可能である。分割型フォトダイオード５としては、図１
で用いる４分割型の他に６分割型、８分割型等を用いる
ことも可能である。
【０００８】図２は、図１の受光側の細部を示したもの
である。図２の１／２波長板８は位相差フィルムの一種
である。図２に示す１／２波長板８、偏光板９を通過す
る前の反射光ｂについて、被測定試料１に対する垂直方
向の振動成分ｅをｐ波、水平方向の振動成分ｄをｓ波と
した場合、正反射光は反射の法則に従いｓ波のみからな
る反射光で、かつ試料表面の光沢度が高いほど支配的と
なる。また、乱反射光は正反射光を除く拡散的な反射光
でｓ波、ｐ波を含む様々な振動方向を持ち、試料表面の
光沢度が低いほど支配的となる。
である。図２の１／２波長板８は位相差フィルムの一種
である。図２に示す１／２波長板８、偏光板９を通過す
る前の反射光ｂについて、被測定試料１に対する垂直方
向の振動成分ｅをｐ波、水平方向の振動成分ｄをｓ波と
した場合、正反射光は反射の法則に従いｓ波のみからな
る反射光で、かつ試料表面の光沢度が高いほど支配的と
なる。また、乱反射光は正反射光を除く拡散的な反射光
でｓ波、ｐ波を含む様々な振動方向を持ち、試料表面の
光沢度が低いほど支配的となる。
【０００９】図２の偏光板９の透過方向は縦方向であ
り、これは被測定試料１に対する反射光ｂの水平方向の
振動成分ｄと平行な方向である。図２に見られるよう
に、被測定試料１の表面からの反射光ｂについて、半分
を１／２波長板８と偏光板９、残りの半分を偏光板９の
み通過するようにし、偏光板９を通過した後の反射光ｃ
の中心が分割型フォトダイオード５の中心に入射するよ
うに配置する。この際、１／２波長板８の向きは、図３
に示すとおり被測定試料からの反射光に含まれるｓ波ｆ
の振動方向を約９０°回転させる向き（１／２波長板８
の光軸１０をｓ波ｆの振動方向に対してθ＝４５°の向
き）に設置することが望ましい。
り、これは被測定試料１に対する反射光ｂの水平方向の
振動成分ｄと平行な方向である。図２に見られるよう
に、被測定試料１の表面からの反射光ｂについて、半分
を１／２波長板８と偏光板９、残りの半分を偏光板９の
み通過するようにし、偏光板９を通過した後の反射光ｃ
の中心が分割型フォトダイオード５の中心に入射するよ
うに配置する。この際、１／２波長板８の向きは、図３
に示すとおり被測定試料からの反射光に含まれるｓ波ｆ
の振動方向を約９０°回転させる向き（１／２波長板８
の光軸１０をｓ波ｆの振動方向に対してθ＝４５°の向
き）に設置することが望ましい。
【００１０】図４は、図２における１／２波長板８、偏
光板９および分割型フォトダイオード５の正面から見た
位置関係を示している。分割型フォトダイオード５は、
形状および面積がほぼ等しい４つの受光素子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄで構成され、その内２つの受光素子Ｃ、Ｄは前か
ら１／２波長板８、偏光板９の順で覆われているのに対
し、受光素子Ａ、Ｂは、偏光板９のみで覆われている。
図４の、受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるスポット光の
受光面積をそれぞれＳ Ａ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとした場
合、反射光の中心が分割型フォトダイオード５の中心に
一致した状態で照射されている場合は、 ＳＡ＝ＳＢ＝ＳＣ＝ＳＤ の関係が成り立っている。
光板９および分割型フォトダイオード５の正面から見た
位置関係を示している。分割型フォトダイオード５は、
形状および面積がほぼ等しい４つの受光素子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄで構成され、その内２つの受光素子Ｃ、Ｄは前か
ら１／２波長板８、偏光板９の順で覆われているのに対
し、受光素子Ａ、Ｂは、偏光板９のみで覆われている。
図４の、受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるスポット光の
受光面積をそれぞれＳ Ａ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとした場
合、反射光の中心が分割型フォトダイオード５の中心に
一致した状態で照射されている場合は、 ＳＡ＝ＳＢ＝ＳＣ＝ＳＤ の関係が成り立っている。
【００１１】図５は、図４の分割型フォトダイオード５
の回路図を示したものである。図５に示す通り、分割型
フォトダイオードは、共通カソード端子１６、１９と４
つの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対するアノード端子１
５、１７、１８、２０で外部に対して接続されている。
（カソード端子、アノード端子の配置は、メーカー、品
番により図５と異なる場合がある。）
の回路図を示したものである。図５に示す通り、分割型
フォトダイオードは、共通カソード端子１６、１９と４
つの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対するアノード端子１
５、１７、１８、２０で外部に対して接続されている。
（カソード端子、アノード端子の配置は、メーカー、品
番により図５と異なる場合がある。）
【００１２】図６は、図２の被測定試料１からの反射光
ｂについて１／２波長板８と偏光板９の両方を通過する
成分を表している。１／２波長板８と偏光板９を通過す
る前の反射光ｂは、乱反射光ｈと正反射光ｉで構成され
ている。乱反射光ｈはｓ波、ｐ波を含む様々な振動方向
を持つ反射光で、ｓ波とｐ波の存在確率はほぼ等しい。
また、正反射光ｉはｓ波のみからなる。１／２波長板８
を通過した乱反射光ｊはｓ波、ｐ波ともに９０°振動方
向を変えるため、後段の偏光板９を通過する際に、透過
方向に対して垂直の振動方向をもつｓ波は通過が抑制さ
れ、平行の振動方向をもつｐ波は通過が可能となる。一
方、１／２波長板８を通過した正反射光ｋは９０°振動
方向を変えるため、後段の偏光板９の透過方向に対して
垂直の振動方向をもつこととなり、通過が抑制される。
よって、被測定試料１からの反射光ｂについて１／２波
長板８と偏光板９の両方を通過する成分は、乱反射光
（ｐ波）ｌのみとなる。
ｂについて１／２波長板８と偏光板９の両方を通過する
成分を表している。１／２波長板８と偏光板９を通過す
る前の反射光ｂは、乱反射光ｈと正反射光ｉで構成され
ている。乱反射光ｈはｓ波、ｐ波を含む様々な振動方向
を持つ反射光で、ｓ波とｐ波の存在確率はほぼ等しい。
また、正反射光ｉはｓ波のみからなる。１／２波長板８
を通過した乱反射光ｊはｓ波、ｐ波ともに９０°振動方
向を変えるため、後段の偏光板９を通過する際に、透過
方向に対して垂直の振動方向をもつｓ波は通過が抑制さ
れ、平行の振動方向をもつｐ波は通過が可能となる。一
方、１／２波長板８を通過した正反射光ｋは９０°振動
方向を変えるため、後段の偏光板９の透過方向に対して
垂直の振動方向をもつこととなり、通過が抑制される。
よって、被測定試料１からの反射光ｂについて１／２波
長板８と偏光板９の両方を通過する成分は、乱反射光
（ｐ波）ｌのみとなる。
【００１３】図７は、図２の被測定試料１からの反射光
ｂについて偏光板９のみを通過する成分を表している。
偏光板９を通過する前の反射光ｂは、図６と同様に乱反
射光ｈと正反射光ｉで構成されている。乱反射光ｈが偏
光板９を通過する際に、透過方向に対して垂直の振動方
向をもつｐ波は通過が抑制されるが、透過方向に対して
平行の振動方向をもつｓ波は通過が可能となる。一方、
正反射光ｉは偏光板９の透過方向に対して平行の振動方
向をもつこととなり、通過が可能となる。よって、被測
定試料１からの反射光ｂについて偏光板９のみを通過す
る成分は、正反射光（ｓ波）ｎと乱反射光（ｓ波）ｍと
なる。
ｂについて偏光板９のみを通過する成分を表している。
偏光板９を通過する前の反射光ｂは、図６と同様に乱反
射光ｈと正反射光ｉで構成されている。乱反射光ｈが偏
光板９を通過する際に、透過方向に対して垂直の振動方
向をもつｐ波は通過が抑制されるが、透過方向に対して
平行の振動方向をもつｓ波は通過が可能となる。一方、
正反射光ｉは偏光板９の透過方向に対して平行の振動方
向をもつこととなり、通過が可能となる。よって、被測
定試料１からの反射光ｂについて偏光板９のみを通過す
る成分は、正反射光（ｓ波）ｎと乱反射光（ｓ波）ｍと
なる。
【００１４】このため、図２のように分割型フォトダイ
オード５に入射する光のうち、右領域の２つの受光素子
Ａ、Ｂは偏光板９のみを通過してきた正反射光（ｓ波）
と乱反射光（ｓ波）からなる反射光、左領域の２つの受
光素子Ｃ、Ｄは１／２波長板８と偏光板９の両方を通過
してきた乱反射光（ｐ波）のみの反射光になり、これら
反射光の照射光量、および負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、
Ｒｄによって決まる電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、Ｉ
ＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）が、分割型フォトダイオード５
の各アノード端子から流れ出すことになる。
オード５に入射する光のうち、右領域の２つの受光素子
Ａ、Ｂは偏光板９のみを通過してきた正反射光（ｓ波）
と乱反射光（ｓ波）からなる反射光、左領域の２つの受
光素子Ｃ、Ｄは１／２波長板８と偏光板９の両方を通過
してきた乱反射光（ｐ波）のみの反射光になり、これら
反射光の照射光量、および負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、
Ｒｄによって決まる電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、Ｉ
ＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）が、分割型フォトダイオード５
の各アノード端子から流れ出すことになる。
【００１５】図８は、図２における分割型フォトダイオ
ード５の出力電流（ＩＰＳＤＡ、Ｉ ＰＳＤＢ、ＩＰＳＤ
Ｃ、ＩＰＳＤＤ）を信号処理し、正反射光量に応じた出
力電圧を得るための信号処理ブロックの例である。分割
型フォトダイオード５には４つの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄがあり、そのカソード端子１６、１９には逆バイアス
電圧ＶＣＣが印加されている。一方、アノード端子１
５、１７、１８、２０からは、それぞれの受光素子で受
光された反射光量に応じた電流が流れ、負荷抵抗Ｒａ、
Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄで電圧ＶＰＳＤＡ、ＶＰＳＤＢ、Ｖ
ＰＳＤＣ、ＶＰＳＤＤに変換され、次段の増幅回路２
１、２２、２３、２４で個々に増幅される。図８の例で
は、増幅回路２１、２２、２３、２４の増幅度を１００
０倍としている。また、４つの負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ｃ、Ｒｄは等しい抵抗値に設定している。
ード５の出力電流（ＩＰＳＤＡ、Ｉ ＰＳＤＢ、ＩＰＳＤ
Ｃ、ＩＰＳＤＤ）を信号処理し、正反射光量に応じた出
力電圧を得るための信号処理ブロックの例である。分割
型フォトダイオード５には４つの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄがあり、そのカソード端子１６、１９には逆バイアス
電圧ＶＣＣが印加されている。一方、アノード端子１
５、１７、１８、２０からは、それぞれの受光素子で受
光された反射光量に応じた電流が流れ、負荷抵抗Ｒａ、
Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄで電圧ＶＰＳＤＡ、ＶＰＳＤＢ、Ｖ
ＰＳＤＣ、ＶＰＳＤＤに変換され、次段の増幅回路２
１、２２、２３、２４で個々に増幅される。図８の例で
は、増幅回路２１、２２、２３、２４の増幅度を１００
０倍としている。また、４つの負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ｃ、Ｒｄは等しい抵抗値に設定している。
【００１６】増幅回路２１、２２、２３、２４から取り
出された電圧、 ＶＰＳＤＤ×１０００ ＶＰＳＤＣ×１０００ ＶＰＳＤＢ×１０００ ＶＰＳＤＡ×１０００ は、後段のＡ／Ｄコンバータ２５、２６、２７、２８で
それぞれの電圧値に応じたデジタル信号に変換され、信
号演算回路３６に入力される。信号演算回路３６におい
ては、Ａ／Ｄコンバータ２５、２６、２７、２８の出力
信号を用いて、正反射光量に応じた出力信号を得るため
の演算を行っている。図８では、信号演算回路３６にマ
イクロコンピュータを用い、ソフトウェア上で演算を行
っているが、Ａ／Ｄコンバータ２５、２６、２７、２
８、Ｄ／Ａコンバータ３７を取外して信号演算回路３６
の機能をアナログ回路で実現することも可能である。
出された電圧、 ＶＰＳＤＤ×１０００ ＶＰＳＤＣ×１０００ ＶＰＳＤＢ×１０００ ＶＰＳＤＡ×１０００ は、後段のＡ／Ｄコンバータ２５、２６、２７、２８で
それぞれの電圧値に応じたデジタル信号に変換され、信
号演算回路３６に入力される。信号演算回路３６におい
ては、Ａ／Ｄコンバータ２５、２６、２７、２８の出力
信号を用いて、正反射光量に応じた出力信号を得るため
の演算を行っている。図８では、信号演算回路３６にマ
イクロコンピュータを用い、ソフトウェア上で演算を行
っているが、Ａ／Ｄコンバータ２５、２６、２７、２
８、Ｄ／Ａコンバータ３７を取外して信号演算回路３６
の機能をアナログ回路で実現することも可能である。
【００１７】信号演算回路３６において、加算器３２は
Ａ／Ｄコンバータ２７、２８の２つの出力信号を加算し （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００ を求める信号処理を行っている。ここで、光沢センサと
被測定試料に位置ずれが生じ、受光素子ＡとＢにおける
受光光量に差を生じた場合は、Ａ／Ｄコンバータ２７、
２８の出力信号から差分器３０で位置ずれ誤差を求め、
補正器３４で加算器３２の出力信号に補正をする。位置
ずれ誤差がない場合は、加算器３２の出力信号が、その
まま補正器３４の出力信号となる。同じく加算器３１は
Ａ／Ｄコンバータ２５、２６の２つの出力信号を加算
し、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００ を求める信号処理を行っている。光沢センサと被測定試
料に位置ずれが生じ受光素子ＣとＤにおける受光光量に
差を生じた場合は、Ａ／Ｄコンバータ２５、２６の出力
信号から差分器２９で位置ずれ誤差を求め、補正器３３
で加算器３１の出力信号に補正をする。位置ずれ誤差が
ない場合は、加算器３１の出力信号がそのまま補正器３
３の出力信号となる。なお、このとき位置ずれ誤差は、
図４の４分割したＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの面積が全体
の２４〜２６％の範囲内にあれば、許容できるものとし
た。
Ａ／Ｄコンバータ２７、２８の２つの出力信号を加算し （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００ を求める信号処理を行っている。ここで、光沢センサと
被測定試料に位置ずれが生じ、受光素子ＡとＢにおける
受光光量に差を生じた場合は、Ａ／Ｄコンバータ２７、
２８の出力信号から差分器３０で位置ずれ誤差を求め、
補正器３４で加算器３２の出力信号に補正をする。位置
ずれ誤差がない場合は、加算器３２の出力信号が、その
まま補正器３４の出力信号となる。同じく加算器３１は
Ａ／Ｄコンバータ２５、２６の２つの出力信号を加算
し、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００ を求める信号処理を行っている。光沢センサと被測定試
料に位置ずれが生じ受光素子ＣとＤにおける受光光量に
差を生じた場合は、Ａ／Ｄコンバータ２５、２６の出力
信号から差分器２９で位置ずれ誤差を求め、補正器３３
で加算器３１の出力信号に補正をする。位置ずれ誤差が
ない場合は、加算器３１の出力信号がそのまま補正器３
３の出力信号となる。なお、このとき位置ずれ誤差は、
図４の４分割したＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの面積が全体
の２４〜２６％の範囲内にあれば、許容できるものとし
た。
【００１８】光沢センサと被測定試料に位置ずれがな
く、加算器３１、３２の出力信号がそのまま補正器３
３、３４の出力信号になる場合、補正器３４の出力信号
は、 （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００ 補正器３３の出力信号は、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００ となる。 ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ は、受光素子Ａ、Ｂにおける正反射光（ｓ波）と乱反射
光（ｓ波）の受光光量に応じた出力電圧であるため、補
正器３４の出力信号を、 {乱反射光（ｓ波）＋正反射光（ｓ波）}×１０００ に応じた出力信号と考えることができる。一方、 ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ は、受光素子Ｃ、Ｄにおける乱反射光（ｐ波）の受光光
量に応じた出力電圧であり、乱反射光（ｓ波）と乱反射
光（ｐ波）による受光光量がほぼ等しいことから、乱反
射光（ｓ波）に置き替えることができる。よって、補正
器３３の出力信号を、 乱反射光（ｓ波）×１０００ に応じた出力信号と考えることができる。よって、補正
器３４と補正器３３の出力信号の差を演算器３５で計算
し、 正反射光（ｓ波）×１０００ に応じた出力信号を求め、Ｄ／Ａコンバータ３７でアナ
ログ電圧値に変換することで、出力端子３８の電圧値の
大小から光沢度が判別できる。
く、加算器３１、３２の出力信号がそのまま補正器３
３、３４の出力信号になる場合、補正器３４の出力信号
は、 （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００ 補正器３３の出力信号は、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００ となる。 ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ は、受光素子Ａ、Ｂにおける正反射光（ｓ波）と乱反射
光（ｓ波）の受光光量に応じた出力電圧であるため、補
正器３４の出力信号を、 {乱反射光（ｓ波）＋正反射光（ｓ波）}×１０００ に応じた出力信号と考えることができる。一方、 ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ は、受光素子Ｃ、Ｄにおける乱反射光（ｐ波）の受光光
量に応じた出力電圧であり、乱反射光（ｓ波）と乱反射
光（ｐ波）による受光光量がほぼ等しいことから、乱反
射光（ｓ波）に置き替えることができる。よって、補正
器３３の出力信号を、 乱反射光（ｓ波）×１０００ に応じた出力信号と考えることができる。よって、補正
器３４と補正器３３の出力信号の差を演算器３５で計算
し、 正反射光（ｓ波）×１０００ に応じた出力信号を求め、Ｄ／Ａコンバータ３７でアナ
ログ電圧値に変換することで、出力端子３８の電圧値の
大小から光沢度が判別できる。
【００１９】続いて、光沢センサと被測定試料の位置ず
れによる測定誤差の補正例を挙げる。図９は、被測定試
料１が正しい位置に配置された場合と、少しずれた位置
に配置された場合について、光源２から照射された光が
被測定試料１で反射し、分割型フォトダイオード５に照
射される際の位置関係の違いを表している。被測定試料
１が正しい位置に配置された場合、反射光ｂの中心が、
分割型フォトダイオード５の中心３９に照射されている
が、被測定試料１が少しずれた位置に配置された場合
は、分割型フォトダイオード５の中心から少しずれた位
置４０に反射光の中心が照射されることになる。
れによる測定誤差の補正例を挙げる。図９は、被測定試
料１が正しい位置に配置された場合と、少しずれた位置
に配置された場合について、光源２から照射された光が
被測定試料１で反射し、分割型フォトダイオード５に照
射される際の位置関係の違いを表している。被測定試料
１が正しい位置に配置された場合、反射光ｂの中心が、
分割型フォトダイオード５の中心３９に照射されている
が、被測定試料１が少しずれた位置に配置された場合
は、分割型フォトダイオード５の中心から少しずれた位
置４０に反射光の中心が照射されることになる。
【００２０】図１０は、図９における分割型フォトダイ
オード５の中心３９からｘだけずれた位置４０に反射光
によるスポット光が照射された場合について、分割型フ
ォトダイオード５の受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとスポット
光の位置関係を示している。スポット光の中心４０が分
割型フォトダイオード５の中心３９からずれたことで、
受光素子ＡとＢ、およびＣとＤにおいて、スポット光の
受光面積に、 ＳＡ＜ＳＢ ＳＣ＜ＳＤ の関係が生じることになる。
オード５の中心３９からｘだけずれた位置４０に反射光
によるスポット光が照射された場合について、分割型フ
ォトダイオード５の受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとスポット
光の位置関係を示している。スポット光の中心４０が分
割型フォトダイオード５の中心３９からずれたことで、
受光素子ＡとＢ、およびＣとＤにおいて、スポット光の
受光面積に、 ＳＡ＜ＳＢ ＳＣ＜ＳＤ の関係が生じることになる。
【００２１】表１は、図１０に示す分割型フォトダイオ
ード５の中心３９からｘだけずれた位置４０に反射光に
よるスポット光が照射された場合について、２つの受光
素子Ａ、Ｂにおけるスポット光の受光面積ＳＡとＳＢを
もとに、ｘのずれによる、 ＳＡ＋ＳＢ の変化を補正した計算結果を示したものである。ここ
で、分割型フォトダイオード５における個々の受光素子
サイズを１ｍｍ×１ｍｍの正方形とし、受光素子と受光
素子は隙間がなく密着しているものとする。また、位置
４０に照射されるスポット光の直径がφ２ｍｍであると
仮定している。
ード５の中心３９からｘだけずれた位置４０に反射光に
よるスポット光が照射された場合について、２つの受光
素子Ａ、Ｂにおけるスポット光の受光面積ＳＡとＳＢを
もとに、ｘのずれによる、 ＳＡ＋ＳＢ の変化を補正した計算結果を示したものである。ここ
で、分割型フォトダイオード５における個々の受光素子
サイズを１ｍｍ×１ｍｍの正方形とし、受光素子と受光
素子は隙間がなく密着しているものとする。また、位置
４０に照射されるスポット光の直径がφ２ｍｍであると
仮定している。
【００２２】
【表１】
【００２３】本来、分割型フォトダイオード５の中心３
９にスポット光が照射されている場合は、 ＳＡ＋ＳＢ＝１．５７ｍｍ２ であるが、表１の（ｃ）欄に示したとおりスポット光の
中心４０が分割型フォトダイオード５の中心３９からず
れるに従い、 ＳＡ＋ＳＢ は、減少していく。そこで、この、 ＳＡ＋ＳＢ の減少をＳＡとＳＢの差分、 ＳＢ−ＳＡ を用いて補正する場合を考える。表１の（ｅ）欄は、 ＳＡ＋ＳＢ に、補正項、 （ＳＢ−ＳＡ）5/2 を加算したものである。（ＳＢ−ＳＡ）のべきについて
は、種々検討した結果、面積誤差を最小にできるものを
選び、５／２とした。スポット光の中心４０が分割型フ
ォトダイオード５の中心３９からずれることによる、 ＳＡ＋ＳＢ の減少を、 （ＳＢ−ＳＡ）5/2 を用いて補正しているため、表１の（ｆ）欄に示すとお
り、位置ずれがない場合の、 ＳＡ＋ＳＢ の面積１．５７ｍｍ２に対して、ｘが０．１ｍｍから
０．９ｍｍまでずれた場合の面積誤差を±４％の範囲に
収めることができる。
９にスポット光が照射されている場合は、 ＳＡ＋ＳＢ＝１．５７ｍｍ２ であるが、表１の（ｃ）欄に示したとおりスポット光の
中心４０が分割型フォトダイオード５の中心３９からず
れるに従い、 ＳＡ＋ＳＢ は、減少していく。そこで、この、 ＳＡ＋ＳＢ の減少をＳＡとＳＢの差分、 ＳＢ−ＳＡ を用いて補正する場合を考える。表１の（ｅ）欄は、 ＳＡ＋ＳＢ に、補正項、 （ＳＢ−ＳＡ）5/2 を加算したものである。（ＳＢ−ＳＡ）のべきについて
は、種々検討した結果、面積誤差を最小にできるものを
選び、５／２とした。スポット光の中心４０が分割型フ
ォトダイオード５の中心３９からずれることによる、 ＳＡ＋ＳＢ の減少を、 （ＳＢ−ＳＡ）5/2 を用いて補正しているため、表１の（ｆ）欄に示すとお
り、位置ずれがない場合の、 ＳＡ＋ＳＢ の面積１．５７ｍｍ２に対して、ｘが０．１ｍｍから
０．９ｍｍまでずれた場合の面積誤差を±４％の範囲に
収めることができる。
【００２４】図１０に示す反射光によるスポット光のエ
ネルギー分布が均一で、かつスポット径より外のエリア
に照射される反射光量が無視できる範囲にあると仮定し
た場合、 スポット光のエネルギー密度（定数）×受光面積＝受光
光量 の関係から、受光面積と受光光量が比例関係にあると考
えることができる。よって、表１の（ｅ）欄に示した受
光面積の補正を、光沢センサと被測定試料に位置ずれが
生じた場合の受光素子ＡとＢにおける受光光量の補正に
置き替えて考えることができる。
ネルギー分布が均一で、かつスポット径より外のエリア
に照射される反射光量が無視できる範囲にあると仮定し
た場合、 スポット光のエネルギー密度（定数）×受光面積＝受光
光量 の関係から、受光面積と受光光量が比例関係にあると考
えることができる。よって、表１の（ｅ）欄に示した受
光面積の補正を、光沢センサと被測定試料に位置ずれが
生じた場合の受光素子ＡとＢにおける受光光量の補正に
置き替えて考えることができる。
【００２５】例えば、図８における信号演算回路３６に
おいて、加算器３２の出力信号はＡ／Ｄコンバータ２
７、２８の２つの出力信号を加算した、 （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００ となり、また、差分器３０の出力信号はＡ／Ｄコンバー
タ２７、２８の２つの出力信号の差である、 （ＶＰＳＤＢ−ＶＰＳＤＡ）×１０００ となる。ＶＰＳＤＡ、ＶＰＳＤＢはともに受光素子Ａ、
Ｂにおける受光光量に応じた電圧であり、表１の（ｅ）
欄に示した受光面積の補正、 （ＳＡ＋ＳＢ）＋（ＳＢ−ＳＡ）5/2 と同様にして補正することができる。よって、加算器３
２と差分器３０の出力信号をもとに、補正器３４におい
て、 （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００＋{（ＶＰＳＤ
Ｂ−ＶＰＳＤＡ）×１０００}5/2 の演算を行うことで、光沢センサと被測定試料の位置ず
れに対して、補正器３４の出力信号をほぼ一定に保つこ
とができる。
おいて、加算器３２の出力信号はＡ／Ｄコンバータ２
７、２８の２つの出力信号を加算した、 （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００ となり、また、差分器３０の出力信号はＡ／Ｄコンバー
タ２７、２８の２つの出力信号の差である、 （ＶＰＳＤＢ−ＶＰＳＤＡ）×１０００ となる。ＶＰＳＤＡ、ＶＰＳＤＢはともに受光素子Ａ、
Ｂにおける受光光量に応じた電圧であり、表１の（ｅ）
欄に示した受光面積の補正、 （ＳＡ＋ＳＢ）＋（ＳＢ−ＳＡ）5/2 と同様にして補正することができる。よって、加算器３
２と差分器３０の出力信号をもとに、補正器３４におい
て、 （ＶＰＳＤＡ＋ＶＰＳＤＢ）×１０００＋{（ＶＰＳＤ
Ｂ−ＶＰＳＤＡ）×１０００}5/2 の演算を行うことで、光沢センサと被測定試料の位置ず
れに対して、補正器３４の出力信号をほぼ一定に保つこ
とができる。
【００２６】同様に、表１の（ｅ）欄に示した受光面積
の補正を、光沢センサと被測定試料に位置ずれが生じた
場合の受光素子ＣとＤにおける受光光量の補正に置き替
えて考えることができる。図８における信号演算回路３
６において、加算器３１の出力信号はＡ／Ｄコンバータ
２５、２６の２つの出力信号を加算した、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００ となり、また、差分器２９の出力信号はＡ／Ｄコンバー
タ２５、２６の２つの出力信号の差である、 （ＶＰＳＤＤ−ＶＰＳＤＣ）×１０００ となる。ＶＰＳＤＣ、ＶＰＳＤＤはともに受光素子Ｃ、
Ｄにおける受光光量に応じた電圧であり、表１の（ｅ）
欄に示した受光面積の補正、 （ＳＡ＋ＳＢ）＋（ＳＢ―ＳＡ）5/2 と同様にして補正することができる。よって、加算器３
１と差分器２９の出力信号をもとに、補正器３３におい
て、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００＋{（ＶＰＳＤ
Ｄ−ＶＰＳＤＣ）×１０００}5/2 の演算を行うことで、光沢センサと被測定試料の位置ず
れに対して、補正器３３の出力信号をほぼ一定に保つこ
とができる。
の補正を、光沢センサと被測定試料に位置ずれが生じた
場合の受光素子ＣとＤにおける受光光量の補正に置き替
えて考えることができる。図８における信号演算回路３
６において、加算器３１の出力信号はＡ／Ｄコンバータ
２５、２６の２つの出力信号を加算した、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００ となり、また、差分器２９の出力信号はＡ／Ｄコンバー
タ２５、２６の２つの出力信号の差である、 （ＶＰＳＤＤ−ＶＰＳＤＣ）×１０００ となる。ＶＰＳＤＣ、ＶＰＳＤＤはともに受光素子Ｃ、
Ｄにおける受光光量に応じた電圧であり、表１の（ｅ）
欄に示した受光面積の補正、 （ＳＡ＋ＳＢ）＋（ＳＢ―ＳＡ）5/2 と同様にして補正することができる。よって、加算器３
１と差分器２９の出力信号をもとに、補正器３３におい
て、 （ＶＰＳＤＣ＋ＶＰＳＤＤ）×１０００＋{（ＶＰＳＤ
Ｄ−ＶＰＳＤＣ）×１０００}5/2 の演算を行うことで、光沢センサと被測定試料の位置ず
れに対して、補正器３３の出力信号をほぼ一定に保つこ
とができる。
【００２７】よって、図８の信号演算回路３６におい
て、補正器３３、３４の出力信号はともに光沢センサと
被測定試料の位置ずれに対して補正されることで安定
し、その結果、信号処理ブロックの出力端子３８から得
られる正反射光量に応じた電圧値も位置ずれ誤差に対し
て安定したものとなる。
て、補正器３３、３４の出力信号はともに光沢センサと
被測定試料の位置ずれに対して補正されることで安定
し、その結果、信号処理ブロックの出力端子３８から得
られる正反射光量に応じた電圧値も位置ずれ誤差に対し
て安定したものとなる。
【００２８】上記光沢センサと被測定試料の位置ずれに
よる測定誤差の補正例は一例であり、分割型フォトダイ
オードの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける受光光量をも
とに様々な補正を行うことができる。また、反射光によ
るスポット光のエネルギー分布の違いを無視できない場
合は、実験結果をもとに補正をすることも可能である。
よる測定誤差の補正例は一例であり、分割型フォトダイ
オードの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける受光光量をも
とに様々な補正を行うことができる。また、反射光によ
るスポット光のエネルギー分布の違いを無視できない場
合は、実験結果をもとに補正をすることも可能である。
【００２９】〔実施例２〕実施例１による図２の光沢セ
ンサでは、偏光板９の透過方向を縦方向（ｓ波と平行方
向）としていた。しかし、図１１のように偏光板４１の
透過方向を横方向（ｓ波と垂直方向）に配置した場合に
ついても同様に、光沢センサとして利用できる。図１１
に示す、１／２波長板８と偏光板４１を通過する前の反
射光ｂについて、図２と同様に被測定試料１に対する垂
直方向の振動成分ｅをｐ波、水平方向の振動成分ｄをｓ
波とする。
ンサでは、偏光板９の透過方向を縦方向（ｓ波と平行方
向）としていた。しかし、図１１のように偏光板４１の
透過方向を横方向（ｓ波と垂直方向）に配置した場合に
ついても同様に、光沢センサとして利用できる。図１１
に示す、１／２波長板８と偏光板４１を通過する前の反
射光ｂについて、図２と同様に被測定試料１に対する垂
直方向の振動成分ｅをｐ波、水平方向の振動成分ｄをｓ
波とする。
【００３０】図１１の場合、被測定試料１からの反射光
ｂについて１／２波長板８と偏光板４１の両方を通過す
る成分は、正反射光（ｓ波）と乱反射光（ｓ波）、偏光
板４１のみ通過した成分は乱反射光（ｐ波）になる。
（１／２波長板８と偏光板４１、もしくは偏光板４１の
みを通過する反射光の考え方は、図６、７と同様である
ため、ここでは省略する。）
ｂについて１／２波長板８と偏光板４１の両方を通過す
る成分は、正反射光（ｓ波）と乱反射光（ｓ波）、偏光
板４１のみ通過した成分は乱反射光（ｐ波）になる。
（１／２波長板８と偏光板４１、もしくは偏光板４１の
みを通過する反射光の考え方は、図６、７と同様である
ため、ここでは省略する。）
【００３１】このため、図１１のように分割型フォトダ
イオード５に入射する光のうち、右領域の２つの受光素
子Ａ、Ｂは偏光板４１のみを通過してきた乱反射光（ｐ
波）のみの反射光、左領域の２つの受光素子Ｃ、Ｄは１
／２波長板８と偏光板４１の両方を通過してきた正反射
光（ｓ波）と乱反射光（ｓ波）からなる反射光になり、
これら反射光の照射光量、および負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、
Ｒｃ、Ｒｄによって決まる電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤ
Ｂ、ＩＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）が、分割型フォトダイオ
ード５の各アノード端子から流れ出すことになる。
イオード５に入射する光のうち、右領域の２つの受光素
子Ａ、Ｂは偏光板４１のみを通過してきた乱反射光（ｐ
波）のみの反射光、左領域の２つの受光素子Ｃ、Ｄは１
／２波長板８と偏光板４１の両方を通過してきた正反射
光（ｓ波）と乱反射光（ｓ波）からなる反射光になり、
これら反射光の照射光量、および負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、
Ｒｃ、Ｒｄによって決まる電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤ
Ｂ、ＩＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）が、分割型フォトダイオ
ード５の各アノード端子から流れ出すことになる。
【００３２】よって、実施例１と同様に、分割型フォト
ダイオード５の出力電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、Ｉ
ＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）から図８の信号処理ブロックに
類似した回路ブロックを用いて演算を行い、正反射光量
に応じた出力電圧を得ることで、この電圧値の大小から
光沢度が判別できる。（信号処理ブロックの構成は、図
８と類似の考え方で進めることができるため、ここでは
省略する。また、光沢センサと被測定試料の位置ずれに
よる測定誤差の補正についても実施例１と同様のため、
ここでは省略する。）
ダイオード５の出力電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、Ｉ
ＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）から図８の信号処理ブロックに
類似した回路ブロックを用いて演算を行い、正反射光量
に応じた出力電圧を得ることで、この電圧値の大小から
光沢度が判別できる。（信号処理ブロックの構成は、図
８と類似の考え方で進めることができるため、ここでは
省略する。また、光沢センサと被測定試料の位置ずれに
よる測定誤差の補正についても実施例１と同様のため、
ここでは省略する。）
【００３３】〔実施例３〕実施例１、２では、被測定試
料１からの反射光ｂのうち約半分を、１／２波長板８を
用いて振動方向を９０°回転させているが、正確に９０
°回転できなくとも、複屈折効果を示す透明フィルムを
用いて、同様の光沢センサを構成することができる。
料１からの反射光ｂのうち約半分を、１／２波長板８を
用いて振動方向を９０°回転させているが、正確に９０
°回転できなくとも、複屈折効果を示す透明フィルムを
用いて、同様の光沢センサを構成することができる。
【００３４】図１２は、図１１における１／２波長板８
の代わりに透明フィルム４２を用いた場合を示す。図１
２における透明フィルム４２は複屈折効果を示すフィル
ムを用いている。また、発光側は、図１と同様のものを
用いている。図１２に示す透明フィルム４２、偏光板４
１を通過する前の反射光ｂについて、図２と同様に被測
定試料１に対する垂直方向の振動成分ｅをｐ波、水平方
向の振動成分ｄをｓ波とする。（図１２では、偏光板４
１の透過方向を横方向としたが、偏光板の透過方向を縦
方向にした場合についても以下と同様の方法で考えるこ
とができる。）
の代わりに透明フィルム４２を用いた場合を示す。図１
２における透明フィルム４２は複屈折効果を示すフィル
ムを用いている。また、発光側は、図１と同様のものを
用いている。図１２に示す透明フィルム４２、偏光板４
１を通過する前の反射光ｂについて、図２と同様に被測
定試料１に対する垂直方向の振動成分ｅをｐ波、水平方
向の振動成分ｄをｓ波とする。（図１２では、偏光板４
１の透過方向を横方向としたが、偏光板の透過方向を縦
方向にした場合についても以下と同様の方法で考えるこ
とができる。）
【００３５】図１２の偏光板４１の透過方向は横方向で
あり、これは被測定試料１に対する水平方向の振動成分
ｄと垂直な方向である。図１２に見られるように、被測
定試料１の表面からの反射光ｂについて、半分を透明フ
ィルム４２と偏光板４１、残りの半分を偏光板４１のみ
通過するようにし、偏光板４１を通過した後の反射光ｃ
の中心が分割型フォトダイオード５の中心に入射するよ
うに配置する。この際、透明フィルム４２の向きは、図
１３に示すとおり被測定試料からの反射光に含まれるｓ
波ｏの振動方向を約α°回転させる向きに設置してい
る。この際、振動方向の回転角度α°ができるだけ大き
くなるように透明フィルム４２の光軸４３を設定するこ
とが望ましい。
あり、これは被測定試料１に対する水平方向の振動成分
ｄと垂直な方向である。図１２に見られるように、被測
定試料１の表面からの反射光ｂについて、半分を透明フ
ィルム４２と偏光板４１、残りの半分を偏光板４１のみ
通過するようにし、偏光板４１を通過した後の反射光ｃ
の中心が分割型フォトダイオード５の中心に入射するよ
うに配置する。この際、透明フィルム４２の向きは、図
１３に示すとおり被測定試料からの反射光に含まれるｓ
波ｏの振動方向を約α°回転させる向きに設置してい
る。この際、振動方向の回転角度α°ができるだけ大き
くなるように透明フィルム４２の光軸４３を設定するこ
とが望ましい。
【００３６】図１４は、図１２の被測定試料１からの反
射光ｂについて透明フィルム４２と偏光板４１の両方を
通過する成分を表している。透明フィルム４２と偏光板
４１を通過する前の反射光ｂは、乱反射光ｈと正反射光
ｉで構成されている。透明フィルム４２を通過した乱反
射光ｑはｓ波、ｐ波ともにα°振動方向を変えるため、
後段の偏光板４１を通過する際に、透過方向に対して垂
直の振動方向をもつ、 乱反射（ｓ波）×ｃｏｓ２α と、 乱反射（ｐ波）×ｓｉｎ２α は、通過が抑制され、平行の振動方向をもつ、 乱反射（ｓ波）×ｓｉｎ２α と、 乱反射（ｐ波）×ｃｏｓ２α は、通過が可能となる。この際、乱反射光に含まれるｓ
波とｐ波の存在確率がほぼ等しく、 乱反射（ｓ波）≒乱反射（ｐ波） とすることにより、透明フィルム４２と偏光板４１の両
方を通過する乱反射光は、 乱反射（ｓ波）×ｓｉｎ２α＋乱反射（ｐ波）×ｃｏｓ
２α＝乱反射（ｓ波）×（ｓｉｎ２α＋ｃｏｓ２α） ＝乱反射（ｓ波） と整理できる。一方、透明フィルム４２を通過した正反
射光ｒはα°振動方向を変えるため、後段の偏光板４１
を通過する際に偏光板４１と平行な成分である、 正反射光（ｓ波）×ｓｉｎ2α のみが通過できることとなる。よって、被測定試料１か
らの反射光ｂについて透明フィルム４２と偏光板４１の
両方を通過する成分は、 正反射光（ｓ波）×ｓｉｎ2α によるｔと乱反射（ｓ波）ｓとなる。
射光ｂについて透明フィルム４２と偏光板４１の両方を
通過する成分を表している。透明フィルム４２と偏光板
４１を通過する前の反射光ｂは、乱反射光ｈと正反射光
ｉで構成されている。透明フィルム４２を通過した乱反
射光ｑはｓ波、ｐ波ともにα°振動方向を変えるため、
後段の偏光板４１を通過する際に、透過方向に対して垂
直の振動方向をもつ、 乱反射（ｓ波）×ｃｏｓ２α と、 乱反射（ｐ波）×ｓｉｎ２α は、通過が抑制され、平行の振動方向をもつ、 乱反射（ｓ波）×ｓｉｎ２α と、 乱反射（ｐ波）×ｃｏｓ２α は、通過が可能となる。この際、乱反射光に含まれるｓ
波とｐ波の存在確率がほぼ等しく、 乱反射（ｓ波）≒乱反射（ｐ波） とすることにより、透明フィルム４２と偏光板４１の両
方を通過する乱反射光は、 乱反射（ｓ波）×ｓｉｎ２α＋乱反射（ｐ波）×ｃｏｓ
２α＝乱反射（ｓ波）×（ｓｉｎ２α＋ｃｏｓ２α） ＝乱反射（ｓ波） と整理できる。一方、透明フィルム４２を通過した正反
射光ｒはα°振動方向を変えるため、後段の偏光板４１
を通過する際に偏光板４１と平行な成分である、 正反射光（ｓ波）×ｓｉｎ2α のみが通過できることとなる。よって、被測定試料１か
らの反射光ｂについて透明フィルム４２と偏光板４１の
両方を通過する成分は、 正反射光（ｓ波）×ｓｉｎ2α によるｔと乱反射（ｓ波）ｓとなる。
【００３７】図１５は、図１２の被測定試料１からの反
射光ｂについて偏光板４１のみを通過する成分を表して
いる。偏光板４１を通過する前の反射光ｂは、図１４と
同様に乱反射光ｈと正反射光ｉで構成されている。乱反
射光ｈが偏光板４１を通過する際に、透過方向に対して
垂直の振動方向をもつｓ波は通過が抑制されるが、透過
方向に対して平行の振動方向をもつｐ波は通過が可能と
なる。一方、正反射光ｉは偏光板４１の透過方向に対し
て垂直の振動方向をもつことから、通過が抑制される。
よって、被測定試料１からの反射光ｂについて偏光板４
１のみを通過する成分は、乱反射光（ｐ波）ｕとなる。
射光ｂについて偏光板４１のみを通過する成分を表して
いる。偏光板４１を通過する前の反射光ｂは、図１４と
同様に乱反射光ｈと正反射光ｉで構成されている。乱反
射光ｈが偏光板４１を通過する際に、透過方向に対して
垂直の振動方向をもつｓ波は通過が抑制されるが、透過
方向に対して平行の振動方向をもつｐ波は通過が可能と
なる。一方、正反射光ｉは偏光板４１の透過方向に対し
て垂直の振動方向をもつことから、通過が抑制される。
よって、被測定試料１からの反射光ｂについて偏光板４
１のみを通過する成分は、乱反射光（ｐ波）ｕとなる。
【００３８】このため、図１２のように分割型フォトダ
イオード５に入射する光のうち、右領域の２つの受光素
子Ａ、Ｂは偏光板４１のみを通過してきた乱反射光（ｐ
波）のみの反射光、左領域の２つの受光素子Ｃ、Ｄは透
明フィルム４２と偏光板４１の両方を通過してきた、 正反射光（ｓ波）×ｓｉｎ2αと乱反射光（ｓ波） からなる反射光になり、これら反射光の照射光量、およ
び負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄによって決まる電流
（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、ＩＰＳＤＣ、ＩＰＳ ＤＤ）
が、分割型フォトダイオード５の各アノード端子から流
れ出すことになる。
イオード５に入射する光のうち、右領域の２つの受光素
子Ａ、Ｂは偏光板４１のみを通過してきた乱反射光（ｐ
波）のみの反射光、左領域の２つの受光素子Ｃ、Ｄは透
明フィルム４２と偏光板４１の両方を通過してきた、 正反射光（ｓ波）×ｓｉｎ2αと乱反射光（ｓ波） からなる反射光になり、これら反射光の照射光量、およ
び負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄによって決まる電流
（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、ＩＰＳＤＣ、ＩＰＳ ＤＤ）
が、分割型フォトダイオード５の各アノード端子から流
れ出すことになる。
【００３９】よって、実施例１と同様に、分割型フォト
ダイオード５の出力電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、Ｉ
ＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）から図８の信号処理ブロックに
類似した回路ブロックを用いて演算を行い、正反射光量
に応じた出力電圧を得ることで、この電圧値の大小から
光沢度が判別できる。（信号処理ブロックの構成は、図
８と類似の考え方で進めることができるため、ここでは
省略する。また、光沢センサと被測定試料の位置ずれに
よる測定誤差の補正についても実施例１と同様のため、
ここでは省略する。）
ダイオード５の出力電流（ＩＰＳＤＡ、ＩＰＳＤＢ、Ｉ
ＰＳＤＣ、ＩＰＳＤＤ）から図８の信号処理ブロックに
類似した回路ブロックを用いて演算を行い、正反射光量
に応じた出力電圧を得ることで、この電圧値の大小から
光沢度が判別できる。（信号処理ブロックの構成は、図
８と類似の考え方で進めることができるため、ここでは
省略する。また、光沢センサと被測定試料の位置ずれに
よる測定誤差の補正についても実施例１と同様のため、
ここでは省略する。）
【００４０】実施例１、２、３は１／２波長板８、透明
フィルム４２の光の透過率が１００％、および偏光板
９、４１の透過方向と垂直な方向の光の透過率を０％と
した場合であり、これらが実際と異なり、その違いが無
視できない場合は図８に示した信号処理ブロックにおけ
る演算を補正する必要がある。
フィルム４２の光の透過率が１００％、および偏光板
９、４１の透過方向と垂直な方向の光の透過率を０％と
した場合であり、これらが実際と異なり、その違いが無
視できない場合は図８に示した信号処理ブロックにおけ
る演算を補正する必要がある。
【００４１】また、実施例１、２、３において被測定試
料１からの反射光ｂの中心と位相差フィルム（１／２波
長板８、透明フィルム４２等）、偏光板９、４１もしく
は分割型フォトダイオード５の位置関係が多少違って
も、図８における信号処理ブロックにおける演算で補正
することができる。
料１からの反射光ｂの中心と位相差フィルム（１／２波
長板８、透明フィルム４２等）、偏光板９、４１もしく
は分割型フォトダイオード５の位置関係が多少違って
も、図８における信号処理ブロックにおける演算で補正
することができる。
【００４２】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、反射
光の光量に応じた出力電流を取り出し、信号処理するこ
とによって、物体表面の色濃度に関係なく、物体表面の
光沢度を知ることができ、光沢度の測定ができる。この
とき、カラーセンサ、リニアイメージセンサ等の高価な
半導体を用いず、分割型フォトダイオード、位相差フィ
ルム、偏光板等の簡単な構成で、安価な光沢センサを提
供できる。さらに、光沢センサと被測定試料の位置関係
にばらつきを生じ、測定した光沢度に誤差を生じるとい
う問題に対しては、光沢センサと被測定試料の位置ずれ
による測定誤差を補正項加算により補正する演算機能を
持つことで、紙などの曲がりやすい被測定試料について
も安定した光沢度を測定し、表面の質感が判別できる光
沢センサを提供することができる。
光の光量に応じた出力電流を取り出し、信号処理するこ
とによって、物体表面の色濃度に関係なく、物体表面の
光沢度を知ることができ、光沢度の測定ができる。この
とき、カラーセンサ、リニアイメージセンサ等の高価な
半導体を用いず、分割型フォトダイオード、位相差フィ
ルム、偏光板等の簡単な構成で、安価な光沢センサを提
供できる。さらに、光沢センサと被測定試料の位置関係
にばらつきを生じ、測定した光沢度に誤差を生じるとい
う問題に対しては、光沢センサと被測定試料の位置ずれ
による測定誤差を補正項加算により補正する演算機能を
持つことで、紙などの曲がりやすい被測定試料について
も安定した光沢度を測定し、表面の質感が判別できる光
沢センサを提供することができる。
【図１】本発明を用いた光沢センサの一実施例である。
【図２】図１の光沢センサの受光側の細部を示したもの
である。
である。
【図３】図２の光沢センサで使用した１／２波長板によ
りｓ波の振動方向が９０°回転することを表した図であ
る。
りｓ波の振動方向が９０°回転することを表した図であ
る。
【図４】図２の光沢センサで使用する１／２波長板、偏
光板および分割型フォトダイオードの正面から見た位置
関係を表した図である。
光板および分割型フォトダイオードの正面から見た位置
関係を表した図である。
【図５】図４の分割型フォトダイオードの回路図を表し
た図である。
た図である。
【図６】図２の光沢センサで１／２波長板と偏光板の両
方を通過する反射成分を表した図である。
方を通過する反射成分を表した図である。
【図７】図２の光沢センサで偏光板のみを通過する反射
成分を表した図である。
成分を表した図である。
【図８】図２の光沢センサにおいて分割型フォトダイオ
ードで受光された反射光量による出力電流を信号処理
し、正反射光量に応じた出力電圧を取り出すための信号
処理ブロックを示した図である。
ードで受光された反射光量による出力電流を信号処理
し、正反射光量に応じた出力電圧を取り出すための信号
処理ブロックを示した図である。
【図９】光沢センサと被測定試料の位置ずれにより、分
割型フォトダイオードで受光される反射光の位置にずれ
が生じることを表した図である。
割型フォトダイオードで受光される反射光の位置にずれ
が生じることを表した図である。
【図１０】図９の光沢センサと被測定試料の位置ずれに
より、反射光の中心が分割型フォトダイオードの中心か
らずれた位置に照射される場合を示した図である。
より、反射光の中心が分割型フォトダイオードの中心か
らずれた位置に照射される場合を示した図である。
【図１１】図１の光沢センサについて偏光板の透過方向
を横方向とした光沢センサの受光側の詳細を示したもの
である。
を横方向とした光沢センサの受光側の詳細を示したもの
である。
【図１２】図１の光沢センサについて１／２波長板の代
わりに、複屈折効果を示す透明フィルムを使用した光沢
センサの受光側の詳細を示した図である。
わりに、複屈折効果を示す透明フィルムを使用した光沢
センサの受光側の詳細を示した図である。
【図１３】図１２の光沢センサで使用した透明フィルム
によりｓ波の振動方向がα°回転することを表した図で
ある。
によりｓ波の振動方向がα°回転することを表した図で
ある。
【図１４】図１２の光沢センサで透明フィルムと偏光板
の両方を通過する反射成分を表した図である。
の両方を通過する反射成分を表した図である。
【図１５】図１２の光沢センサで偏光板のみを通過する
反射成分を表した図である。
反射成分を表した図である。
１ 被測定試料 ２ 光源 ３ 位相差板（位相差フィルム） ４ 偏光板 ５ 分割型フォトダイオード ６ 集光レンズ ７ 分割型フォトダイオードに照射される反射光 ８ １／２波長板 ９ 偏光板（透過方向：縦） １０ １／２波長板の光軸 １１ 受光素子Ａの反射光による受光面積ＳＡ １２ 受光素子Ｂの反射光による受光面積ＳＢ １３ 受光素子Ｃの反射光による受光面積ＳＣ １４ 受光素子Ｄの反射光による受光面積ＳＤ １５ 分割型フォトダイオードＡのアノード端子 １６ 分割型フォトダイオードのカソード端子 １７ 分割型フォトダイオードＢのアノード端子 １８ 分割型フォトダイオードＣのアノード端子 １９ 分割型フォトダイオードのカソード端子 ２０ 分割型フォトダイオードＤのアノード端子 ２１ 受光素子Ｄの出力電圧ＶＰＳＤＤの増幅回路 ２２ 受光素子Ｃの出力電圧ＶＰＳＤＣの増幅回路 ２３ 受光素子Ｂの出力電圧ＶＰＳＤＢの増幅回路 ２４ 受光素子Ａの出力電圧ＶＰＳＤＡの増幅回路 ２５、２６、２７、２８ Ａ／Ｄコンバータ ２９、３０ 差分器 ３１、３２ 加算器 ３３、３４ 補正器 ３５ 演算器 ３６ 信号演算回路 ３７ Ｄ／Ａコンバータ ３８ 信号処理ブロックの出力端子 ３９ 分割型フォトダイオードの中心位置 ４０ 反射光の中心位置 ４１ 偏光板（透過方向：横） ４２ 透明フィルム ４３ 透明フィルムの光軸 ａ 被測定試料１への入射光 ｂ 被測定試料１からの反射光 ｃ 分割型フォトダイオード５に入射する直前の反射光 ｄ 被測定試料１に対する水平方向の振動成分 ｅ 被測定試料１に対する垂直方向の振動成分 ｆ １／２波長板８を通過する前のｓ波 ｇ １／２波長板８を通過した後のｓ波 ｈ 被測定試料１からの反射光ｂに含まれる乱反射光 ｉ 被測定試料１からの反射光ｂに含まれる正反射光 ｊ １／２波長板８を通過した後の乱反射光 ｋ １／２波長板８を通過した後の正反射光 ｌ １／２波長板８と偏光板９を共に通過した乱反射光
（ｐ波） ｍ 偏光板９のみを通過した後の乱反射光（ｓ波） ｎ 偏光板９のみを通過した後の正反射光（ｓ波） ｏ 透明フィルム４２を通過する前のｓ波 ｐ 透明フィルム４２を通過した後のｓ波 ｑ 透明フィルム４２を通過した後の乱反射光 ｒ 透明フィルム４２を通過した後の正反射光 ｓ 透明フィルム４２と偏光板４１を通過したあとの乱
反射光（ｓ波） ｔ 透明フィルム４２と偏光板４１を通過したあとの正
反射光（ｓ波）×ｓｉｎ ２α ｕ 偏光板４１を通過した後の乱反射光（ｐ波）
（ｐ波） ｍ 偏光板９のみを通過した後の乱反射光（ｓ波） ｎ 偏光板９のみを通過した後の正反射光（ｓ波） ｏ 透明フィルム４２を通過する前のｓ波 ｐ 透明フィルム４２を通過した後のｓ波 ｑ 透明フィルム４２を通過した後の乱反射光 ｒ 透明フィルム４２を通過した後の正反射光 ｓ 透明フィルム４２と偏光板４１を通過したあとの乱
反射光（ｓ波） ｔ 透明フィルム４２と偏光板４１を通過したあとの正
反射光（ｓ波）×ｓｉｎ ２α ｕ 偏光板４１を通過した後の乱反射光（ｐ波）
Claims (3)
- 【請求項１】 位相差フィルムと、偏光板と、分割型フ
ォトダイオードとで構成され、光源から物体に光を照射
して反射させ、位相差フィルムと偏光板とを通過させた
反射光と、偏光板を通過させた反射光とを、分割型フォ
トダイオードに照射し、光沢検出することを特徴とする
光沢センサ。 - 【請求項２】 上記位相差フィルムと偏光板とを通過さ
せた反射光と、偏光板を通過させた反射光の割合がほぼ
等しいことを特徴とする請求項１記載の光沢センサ。 - 【請求項３】 上記光沢センサにおいて、物体の位置ず
れによる測定誤差を補正項加算により補正する演算機能
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載
の光沢センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22007199A JP4104789B2 (ja) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | 光沢センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22007199A JP4104789B2 (ja) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | 光沢センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001041880A true JP2001041880A (ja) | 2001-02-16 |
| JP4104789B2 JP4104789B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=16745499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22007199A Expired - Fee Related JP4104789B2 (ja) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | 光沢センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4104789B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007282965A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Olympus Medical Systems Corp | 内視鏡観察装置 |
| CN110146169A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-20 | 西安电子科技大学 | 一种材料表面相近颜色的自动分辨系统及方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102680409B (zh) * | 2012-05-30 | 2014-09-03 | 中国农业大学 | 一种布儒斯特角的测量装置及方法 |
-
1999
- 1999-08-03 JP JP22007199A patent/JP4104789B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4104789B2 (ja) | 2008-06-18 |
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