JP2003106994A - 物体識別装置および物体識別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物体の表面が曲面である場合や比較的大
きな凹凸を持つような場合にも安定な物体識別を行う。 【解決手段】 照明光が所定の基準面に対してｐ偏光と
なるよう照明手段２を配置して被測定物Ｘを照明し、照
明光の基準面からの仮想的な正反射光がｓ偏光とｐ偏光
に分離されるように偏光分離手段３を配置して被測定物
からの反射光を偏光成分毎に分離し、分離された偏光成
分毎の光の強度を受光手段４Ａ，４Ｂにより測定するこ
とにより偏光成分毎の信号値を取得し、偏光成分毎の信
号値の取得を、被測定物移動手段１を用いて被測定物を
基準面に沿って移動させながら複数回行うことにより偏
光成分毎の信号値の時系列データを取得し、得られた偏
光成分毎の信号値の時系列データに対して演算手段５を
用いて所定の演算を行うことにより被測定物の種別を識
別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体表面の光学応
答から被測定物の種別を識別する物体識別装置および物
体識別方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体表面の光学応答、特に反射光の偏光
状態の差違に注目し、被測定物の表面状態、材質を識別
する手法は数多く存在している（特開昭４４−２０８８
１号公報、「表面状態判別方法」等）。

【０００３】

【発明が解決しようする課題】しかし、従来手法では、
対象物体の表面が平面状であること、または実効的にほ
ぼ平面と見なせる場合を対象としており、表面が曲面で
ある場合や比較的大きな凹凸がある場合には正しく判定
できないという問題がある。

【０００４】本発明は上記従来手法の問題点を鑑みなさ
れたものであり、対象物体の表面が曲面である場合や比
較的大きな凹凸を持つような場合にも安定な物体識別を
行うことができる物体識別装置および物体識別方法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の基礎となる基本
原理を説明する。本発明は、プラスチック、金属、塗装
面、紙等、その表面を構成する素材により、光学的な応
答特性、中でも光を物体に入射した時の偏光成分毎の反
射の性質に差違があることに注目している。

【０００６】物体における光の反射の形態は、１）拡散
反射、２）誘電体の表面反射、３）金属の反射の３つに
分類することができる。

【０００７】このうち拡散反射は、入射した光が物体内
部にもぐり込み内部で多重散乱を受けた後に表面から出
てくるものであり、反射光は入射光の偏光特性にほとん
ど依存せずランダム偏光となる。

【０００８】また、誘電体の表面反射の場合には、ｐ偏
光と、ｓ偏光の偏光毎の反射率が異なってくる。特に図
１１に示すように入射角度θ１と物体内進入角度θ２の
和が９０゜となる場合に、その反射率の偏光成分毎の差
違が最大となることが知られている。その場合の入射角
θ１はブリュースター角（θ_B）と呼ばれ、図１１内の
式に示すように、物体と外部媒質の屈折率に依存する
が、多くの物体において同程度の値（約５７°前後）を
とることが知られている。

【０００９】一方、金属の反射では、入射光のほとんど
が鏡面的に反射され偏光成分毎の反射率の差違はほとん
どないことが知られている。

【００１０】なお、上述した反射の性質の詳細について
は、（「新編色彩科学ハンドブック第２版」、東京大学
出版会、ｐｐ.1115〜1117）や（「応用光学光計測入
門」、矢田貝著、丸善、ｐｐ.18〜24）、（「詳解電磁
気学演習」、後藤他、共立出版株式会社、ｐｐ.325〜32
9）等に詳述されているため、これ以上は割愛する。

【００１１】上述した性質を踏まえ、図１２に示すよう
な配置でｐ偏光を物体に入射した場合を考える。ここ
で、入射光（照明光）ベクトルと表面の法線方向を含む
平面Ａを考え、入射光は平面Ａ内に強い偏光成分（ｐ偏
光）を持つような入射光とし、物体に斜めに入射するも
のとする。そしてその反射光の平面Ａ内の偏光成分（ｐ
偏光）と平面Ａの法線方向の偏光成分（ｓ偏光）を考え
る。

【００１２】このとき、紙のような拡散反射物体であれ
ば、反射光はほぼランダム偏光になり、ｓ偏光とｐ偏光
は同程度の強度となる。ただし、光が様々な方向に向か
って射出される分、観測される光の強度は比較的小さく
なる。

【００１３】一方、誘電体の表面反射については、ｐ偏
光の入射光の多くは反射されず、特に前述したブリュー
スター角θ_B付近では０に近くなる。もともと、入射光
がｓ偏光を含んでいないため、結果的には、弱いｐ偏光
のみが反射光として観測されることになる。

【００１４】また、金属の反射の場合には、入射光の偏
光成分毎の強度は、ほぼ保存された形で反射されるの
で、強いｐ偏光のみが観測される。

【００１５】このように、ｐ偏光を入射光とすることに
より、観測されるｓ偏光、ｐ偏光の強度（より具体的な
例としては、これらの値の比率等）に表面素材の違いが
現れる。本発明は、この原理を基に被測定物の種別を識
別する。

【００１６】なお、上記原理を用いて物体識別を行う場
合、面状の物体であれば容易に実現することができる
が、表面が曲面であったり凹凸のあるような場合には、
反射光を得ることが困難になり、安定な識別ができなく
なる。これに対し、本発明では、以下の３つの方法のい
ずれかにより、表面が曲面であったり凹凸のあるような
場合にも識別に適した反射光を得る。

【００１７】（Ａ）物体を移動しながら反射光の偏光成
分毎の強度を測定し、その時系列データから、識別に適
した反射光の情報を選択的に抽出する。

【００１８】（Ｂ）物体からの反射光の偏光成分毎の強
度の空間分布（画像）を撮影し、その空間分布から、識
別に適した反射条件を満たす位置を検出する。

【００１９】（Ｃ）物体の一定範囲からの反射光を集光
し、集光した反射光を用いる。

【００２０】以上のことから、本発明は、以下の物体識
別装置および方法を特徴とする。

【００２１】（物体識別装置） （１）物体表面の光学応答から被測定物の種別を識別す
る物体識別装置であって、直線偏光状態の照明光を生成
する照明手段と、入射された光を直交する２つの偏光成
分に分離する偏光分離手段と、入射された光の強度を測
定し信号に変換する受光手段ＡおよびＢと、信号値を受
けてその信号値に基づき演算を行う演算手段と、被測定
物を移動させる被測定物移動手段とを具備し、照明光が
所定の基準面に対してｐ偏光となるよう前記照明手段を
配置して被測定物を照明し、前記照明光の前記基準面か
らの仮想的な正反射光がｓ偏光とｐ偏光に分離されるよ
うに前記偏光分離手段を配置して被測定物からの反射光
を偏光成分毎に分離し、分離された偏光成分毎の光の強
度を前記受光手段ＡおよびＢにより測定することにより
偏光成分毎の信号値を取得し、この信号値の取得を前記
被測定物移動手段を用いて被測定物を前記基準面に沿っ
て移動させながら複数回行うことにより偏光成分毎の信
号値の時系列データを取得し、得られた偏光成分毎の信
号値の時系列データに対して前記演算手段を用いて所定
の演算を行うことにより被測定物の種別を識別すること
を特徴とする。

【００２２】（２）上記（１）における偏光成分毎の光
の強度の信号値の時系列データに対する演算として、ｐ
偏光成分の時系列データの中で最も高い信号値を持つ時
点を検出し、該時点での各偏光成分毎の信号値を用いて
被測定物の種別を識別することを特徴とする。

【００２３】（３）上記（１）における偏光成分毎の光
の強度の信号値の時系列データに対する演算として、ｐ
偏光成分の時系列データの時間平均値およびｓ偏光成分
の時系列データの時間平均値を算出し、算出された偏光
成分毎の時間平均値を用いて被測定物の種別を識別する
ことを特徴とする。

【００２４】（４）物体表面の光学応答から被測定物の
種別を識別する物体識別装置であって、直線偏光状態の
照明光を生成する照明手段と、入射された光を直交する
２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、入射された
光の強度の空間分布を測定する撮像手段ＡおよびＢと、
信号値を受けてその信号値に基づき演算を行う演算手段
とを具備し、照明光が所定の基準面に対してｐ偏光とな
るよう前記照明手段を配置して被測定物を照明し、前記
照明光の前記基準面からの仮想的な正反射光がｓ偏光と
ｐ偏光に分離されるように前記偏光分離手段を配置して
被測定物からの反射光を偏光成分毎に分離し、分離され
た偏光成分毎に光の強度の空間分布を前記撮像手段Ａお
よびＢにより測定することにより偏光成分毎の光の強度
の空間分布データを取得し、得られた信号値の空間分布
データに対して前記演算手段を用いて所定の演算を行う
ことにより被測定物の種別を識別することを特徴とす
る。

【００２５】（５）上記（４）における偏光成分毎の光
の強度の空間分布データに対する演算として、ｐ偏光成
分の空間分布中で最も高い信号値を持つ位置を検出し、
該位置での各偏光成分毎の信号値を用いて被測定物の種
別を識別することを特徴とする。

【００２６】（６）上記（４）における偏光成分毎の光
の強度の空間分布データに対する演算として、ｐ偏光成
分の空間平均値およびｓ偏光成分の空間平均値を算出
し、算出された空間平均値を用いて被測定物の種別を識
別することを特徴とする。

【００２７】（７）物体表面の光学応答から被測定物の
種別を識別する物体識別装置であって、直線偏光状態の
照明光を生成する照明手段と、一定の空間範囲からの光
線をより狭い範囲に集約する集光手段と、入射された光
を直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、
入射された光の強度を測定し信号に変換する受光手段Ａ
およびＢと、信号値を受けてその信号値に基づき演算を
行う演算手段とを具備し、照明光が所定の基準面に対し
てｐ偏光となるよう前記照明手段を配置して被測定物の
一定範囲を照明し、前記一定範囲からの反射光を集光手
段により集約し、前記照明光の前記基準面からの仮想的
な正反射光がｓ偏光とｐ偏光に分離されるように前記偏
光分離手段を配置して前記集約された反射光を偏光成分
毎に分離し、分離された偏光成分毎の光の強度を前記受
光手段ＡおよびＢにより測定することにより偏光成分毎
の信号値を取得し、得られた偏光成分毎の信号値のに対
して所定の演算を行うことにより被測定物の種別を識別
することを特徴とする。

【００２８】（８）上記（１）ないし（７）のいずれか
１項に記載の物体識別装置であって、得られたｐ偏光成
分信号値とｓ偏光成分信号値の比を特徴量として算出
し、算出された特徴量の値から被測定物の種別を識別す
ることを特徴とする。

【００２９】（物体識別方法） （９）物体表面の光学応答から被測定物の種別を識別す
る物体識別方法であって、被測定物を所定の基準面に沿
って移動させる被測定物移動過程と、前記基準面に対し
てｐ偏光となるような照明光を生成し被測定物を照明す
る照明過程と、前記照明光の前記基準面からの正反射光
方向に射出される被測定物からの反射光をｓ偏光とｐ偏
光に分離する偏光分離過程と、分離された偏光成分毎の
光の強度を各々測定する受光過程とを有し、被測定物を
前記基準面に沿って移動させながら前記照明過程、偏光
分離過程、受光過程による測定を複数回行うことにより
偏光成分毎の信号値の時系列データを取得する時系列デ
ータ取得過程と、得られた偏光成分毎の信号値の時系列
データに対して所定の演算を行うことにより被測定物の
種別を識別する演算過程とを有することを特徴とする。

【００３０】（１０）上記（９）における偏光成分毎の
光の強度の信号値の時系列データに対する演算として、
ｐ偏光成分の時系列データの中で最も高い信号値を持つ
時点を検出する信号値最大時点検出過程を有し、該時点
での各偏光成分毎の信号値を用いて被測定物の種別を識
別することを特徴とする。

【００３１】（１１）上記（９）における偏光成分毎の
光の強度の信号値の時系列データに対する演算として、
ｐ偏光成分の時系列データの時間平均値およびｓ偏光成
分の時系列データの時間平均値を算出する時間平均値算
出過程を有し、算出された偏光成分毎の時間平均値を用
いて被測定物の種別を識別することを特徴とする。

【００３２】（１２）物体表面の光学応答から被測定物
の種別を識別する物体識別方法であって、所定の基準面
に対してｐ偏光となるような照明光を生成して被測定物
を照明する照明過程と、前記照明光の前記基準面からの
正反射光方向に射出される被測定物からの反射光をｓ偏
光とｐ偏光に分離する偏光分離過程と、分離された各々
の偏光成分毎の光の強度の空間分布を測定する撮像過程
と、偏光成分毎の信号値の空間分布データに対して所定
の演算を行うことにより被測定物の種別を識別する演算
過程とを有することを特徴とする。

【００３３】（１３）上記（１２）における偏光成分毎
の光の強度の信号値の空間分布データに対する演算とし
て、ｐ偏光成分の空間分布データの中で最も高い信号値
を持つ位置を検出する信号値最大位置検出過程を有し、
該位置での各偏光成分毎の信号値を用いて被測定物の種
別を識別することを特徴とする。

【００３４】（１４）上記（１２）における偏光成分毎
の光の強度の信号値の空間分布データに対する演算とし
て、ｐ偏光成分の空間分布データの空間平均値およびｓ
偏光成分の空間分布データの空間平均値を算出する空間
平均値算出過程を有し、算出された偏光成分毎の空間平
均値を用いて被測定物の種別を識別することを特徴とす
る。

【００３５】（１５）物体表面の光学応答から被測定物
の種別を識別する物体識別方法であって、所定の基準面
に対してｐ偏光となるような照明光を生成して被測定物
を照明する照明過程と、前記照明光の前記基準面からの
正反射光方向に射出される被測定物からの反射光を集光
する集光過程と、集光された光をｓ偏光とｐ偏光に分離
する偏光分離過程と、分離された各々の偏光成分毎の光
の強度を測定する受光過程と、偏光成分毎の信号値に対
して所定の演算を行うことにより被測定物の種別を識別
する演算過程とを有することを特徴とする。

【００３６】（１６）上記（９）ないし（１５）のいず
れか１項に記載の物体識別方法であって、得られたｐ偏
光成分信号値とｓ偏光成分信号値の比を特徴量として算
出し、算出きれた特徴量の値から被測定物の種別を識別
することを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を示す装
置構成図であり、請求項１等に対応する。図１の装置
は、被測定物Ｘを所定の基準面に沿って移動させる被測
定物移動手段１と、直線偏光状態の照明光を生成する照
明手段２と、入射された光を直交する２つの偏光成分に
分離する偏光分離手段３と、入射された光の強度を測定
し信号に変換する受光手段４Ａおよび４Ｂと、入力され
た信号値の演算を行い識別結果を出力する演算手段５と
から構成される。

【００３８】照明手段２は、照明光が前記基準面に対し
てｐ偏光となるように配置する。なお、配置角度につい
ては、入射角がブリュースター角θ_Bに近い角度とする
ことにより、より精度良く識別することができる。偏光
分離手段３は、基準面からの照明光の仮想的な正反射光
がｓ偏光とｐ偏光に分離されるように配置する。受光手
段４Ａおよび４Ｂは、偏光分離手段３において分離され
た偏光成分毎の光の強度を別々に測定できるように配置
する。演算手段５では、受光手段４Ａおよび４Ｂからの
出力値の時系列情報を受けて、算術計算、論理演算等の
演算処理を行い、識別結果を出力する。

【００３９】以下、図２に示す処理の流れに沿って具体
的な動作を順を追って説明する。まず、被測定物移動手
段１により被測定物を移動させていく（Ｓ１）。なお、
移動させる詳細な方法はここでは指定しない。そして、
照明手段２により基準面に対してｐ偏光となる照明光を
被測定物Ｘに照射する（Ｓ２）。被測定物Ｘからの反射
光は、前述の条件で配置された偏光分離手段３により、
直交する２つの偏光成分に分離され（Ｓ３）、それぞれ
の光の強度は受光手段４Ａ，４Ｂにより測定され、偏光
成分毎の光の強度の信号値を得る（Ｓ４）。被測定物Ｘ
を移動させながら上記の測定を繰り返すことにより、反
射光の偏光成分毎の信号値の時系列データを得る（Ｓ
５）。なお、測定を終了するかどうかの判定方法につい
ては、測定位置における被測定物の有無をなんらかのセ
ンサで調べたりする方法や、人間が指定する方法など様
々なものが考えられるが、ここではその方法は限定しな
い。この時系列データから、識別に有効な情報（信号
値）を抽出し、その情報を用いて識別を行う（Ｓ６）。
例えば、識別に最も適した時点を検出し、その時点での
ｐ偏光の信号値とｓ偏光の信号値を用い、予め設定して
おいた評価式、識別のための閾値にあてはめることによ
り被測定物が何であるのかを識別することができる。

【００４０】なお、請求項１では、識別に適した情報
（信号値）の検出方法および具体的な演算方法を限定す
るものでない。また、評価式や識別のための閾値の設定
方法としては、事前に識別対象となる被測定物のバリエ
ーションについて調べておき、統計的手法や試行錯誤的
に設定することができる。この設定方法については、一
般的なパターン認識の手法に従えはよく、その詳細な方
法はここでは限定しない。（以上、請求項１と９に対
応） 上記時系列データから識別に有効な情報（信号値）を抽
出する方法としては様々なものが考えられる。例えば、
図３に示すように、ｐ偏光成分の信号値が最大になった
時点を検出し（Ｓ６ａ）、その時点での信号値を識別に
利用する方法がある（請求項２と１０に対応）。入射さ
れる光の強度、特にｐ偏光成分の強度が大きいというこ
とは、照明−被測定物−受光手段の配置関係が正反射の
配置に近いと考えることができるので、より識別に適し
た反射状態であると言える。

【００４１】また、前述したように、入射される光の強
度が大きいほど有効な情報であると考えられることか
ら、得られた各偏光成分毎の信号値の時系列データをそ
れぞれ平均（時間方向に平均）した値も、識別に有効な
情報が強く反映されている。従って、図４に示すよう
に、各偏光成分毎の信号値の時系列データを平均（時間
平均）した値を用い、予め設定した評価式や閾値等から
被測定物が何であるのかを識別することができる（Ｓ６
ｂ）。（以上、請求項３と１１に対応） 図５は本発明の他の実施形態を示す装置構成図であり、
請求項４等に対応する。図５の装置は、直線偏光状態の
照明光を生成する照明手段２と、入射された光を直交す
る２つの偏光成分に分離する偏光分離手段３と、入射さ
れた光の強度の空間分布（画像）を撮影する撮像手段６
Ａおよび６Ｂと、入力された信号値の演算を行い識別結
果を出力する演算手段５とから構成される。

【００４２】照明手段２は、照明光が所定の基準面に対
してｐ偏光となるように配置する。偏光分離手段３は、
基準面からの照明光の仮想的な正反射光がｓ偏光とｐ偏
光に分離されるように配置する。なお、配置角度につい
ては、入射角がブリュースター角に近い角度とすること
により、より精度良く識別することができる。撮像手段
６Ａおよび６Ｂは、偏光分離手段３において分離された
偏光成分毎の光の強度の空間分布を別々に撮影できるよ
うに配置する。なお、撮影する空間範囲ま、被測定物の
一定範囲の領域とする。演算手段５では、撮像手段６Ａ
および６Ｂからの光の強度の空間分布（画像）を受け
て、算術計算、論理演算等の演算処理を行い、識別結果
を出力する。

【００４３】以下、図６に示す処理の流れに沿って具体
的な動作を順を追って説明する。まず、照明手段２によ
り基準面に対してｐ偏光となる照明光を被測定物Ｘに照
射する（Ｓ１１）。被測定物Ｘの一定範囲からの反射光
は、前述の条件で配置された偏光分離手段３により、直
交する２つの偏光成分に分離され（Ｓ１２）、それぞれ
の光の強度の空間分布を撮像装置６Ａ，６Ｂによりそれ
ぞれ撮影する（Ｓ１３）。この偏光成分毎の画像から、
演算手段５により識別に有効な情報（信号値）を抽出
し、その情報を用いて識別を行う（Ｓ１４）。

【００４４】例えば、識別に最も適した位置を検出し、
その位置でのｐ偏光の信号値とｓ偏光の信号値を予め設
定しておいた評価式、識別のための閾値にあてはめるこ
とにより被測定物Ｘが何であるのかを識別することがで
きる。

【００４５】なお、請求項４では、識別に適した情報
（信号値）の検出方法および具体的な演算方法は限定し
ない（以上、請求項４と１２に対応） 上記画像データから識別に有効な情報（信号値）を抽出
する方法としては様々なものが考えられる。例えば、図
７に示すように、いずれかの偏光成分の信号値が最大と
なる位置を検出し、その位置での信号値を識別に利用す
る（Ｓ１４ａ）（請求項５と１３に対応）。上述した時
系列データの場合と同様、入射される光の強度が大きい
ということは、照明−被測定物−受光手段の配置関係が
正反射の配置に近いと考えることができるので、より、
識別に適した反射状態であると言える。

【００４６】また、得られた各偏光成分毎の画像の平均
（空間方向に平均）した値も、識別に有効な情報が強く
反映されている。従って、図８に示すように、各偏光成
分毎に画像の平均（空間平均）した値を用い、予め設定
した評価式や閾値等から被測定物が何であるのかを識別
することができる（Ｓ１４ｂ）（請求項６と１４に対
応）。

【００４７】図９は、本発明の他の実施形態を示す装置
構成図であり、請求項７等に対応する。図９の装置は、
直線偏光状態の照明光を生成する照明手段２と、光を集
光する集光手段（レンズ等の光学系）７と、入射された
光を直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離手段３
と、入射された光の強度測定する受光手段４Ａおよび４
Ｂと、入力された信号値の演算を行い識別結果を出力す
る演算手段５とから構成される。基本的な配置条件につ
いては、請求項１、４と同様であり、集光手段７は偏光
分離手段の前または後のいずれに配置しても構わない。

【００４８】請求項７等では、上述した空間方向の平均
値が識別に有効な情報となることを利用したものであ
り、被測定物Ｘ上の一定範囲からの反射光を集光し、上
記同様に偏光成分毎に分離し、一定範囲からの反射光の
和を偏光成分毎に測定するものである。得られる情報と
しては請求項６と本質的に同じとなる。（以上、請求項
７に対応）なお、この場合、処理の流れは図１０に示す
ようになる（請求項１５に対応）。

【００４９】なお、上記請求項１〜７と９〜１５の全て
において、偏光成分毎の信号値に対する具体的な演算方
法として、ｓ偏光成分信号値とｐ偏光成分信号値との比
を特徴量として算出し、算出された特徴量の値から被測
定物を識別する方法でもよい。偏光成分毎の信号値の比
は、照明光の絶対値に依らないため、照明光量に変動が
考えられる場合には安定な特徴量となる。（以上請求項
８と１６に対応）。

【００５０】各手段の実現方法について言及しておく。
直線偏光状態の照明光を生成する方法としては、 ・ランダム偏光の光源からの光を直線偏光板に通す。

【００５１】・ランダム偏光の光源からの光を誘電体
（プリズム、ガラス板、ビームスプリッタ等）で反射。

【００５２】・直線偏光性を持つ光源（半導体レーザや
ＬＥＤ等）を用いる。がある。

【００５３】また、反射光を２つの直交する偏光成分に
分離する方法としては、 ・ビームスプリッタ（偏光分離可能な）を用いる。

【００５４】・反射光を予め２つに分離した後、直線偏
光板（等の偏光選択性のある光学部品）を通す。 等が考えられる。なお、これら偏光のための実装技術は
公知のものを適宜選択できる。

【００５５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、被測定
物にｐ偏光を入射するときの反射光に観測されるｓ偏
光、ｐ偏光の強度に表面素材の違いが現れることを利用
し、（Ａ）物体を移動しながら反射光の偏光成分毎の強
度を測定し、その時系列データから、識別に適した反射
光の情報を選択的に抽出すること、（Ｂ）物体からの反
射光の偏光成分毎の強度の空間分布（画像）を撮影し、
その空間分布から、識別に適した反射条件を満たす位置
を検出すること、（Ｃ）物体の一定範囲からの反射光を
集光し、集光した反射光を用いることとしたため、被測
定物の表面が曲面であったり凹凸のあるような場合にも
安定した識別ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す装置構成図。

【図２】本発明の請求項９に対応する処理の流れ図。

【図３】本発明の請求項１０に対応する処理の流れ図。

【図４】本発明の請求項１１に対応する処理の流れ図。

【図５】本発明の他の実施形態を示す装置構成図。

【図６】本発明の請求項１２に対応する処理の流れ図。

【図７】本発明の請求項１３に対応する処理の流れ図。

【図８】本発明の請求項１４に対応する処理の流れ図。

【図９】本発明の他の実施形態を示す装置構成図。

【図１０】本発明の請求項１５に対応する処理の流れ
図。

【図１１】本発明を原理的に説明するための誘電体表面
における反射の様子。

【図１２】本発明を原理的に説明するためのｐ偏光入射
時の反射の様子。

【符号の説明】

１…測定物移動手段 ２…照明手段 ３…偏光分離手段 ４Ａ，４Ｂ…受光手段 ５…演算手段 ６Ａ，６Ｂ…撮像手段 ７…集光手段 Ｘ…被測定物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩 昭夫 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 大塚 作一 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB08 CC01 CC12 DD12 EE02 EE05 FF01 FF04 GG01 GG02 GG04 JJ12 JJ13 JJ19 JJ22 KK03 KK04 MM01 MM03 MM05 NN10 2H099 AA11 BA09 CA02 CA05

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体表面の光学応答から被測定物の種別
   を識別する物体識別装置であって、 直線偏光状態の照明光を生成する照明手段と、入射され
   た光を直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離手段
   と、入射された光の強度を測定し信号に変換する受光手
   段ＡおよびＢと、信号値を受けてその信号値に基づき演
   算を行う演算手段と、被測定物を移動させる被測定物移
   動手段とを具備し、 照明光が所定の基準面に対してｐ偏光となるよう前記照
   明手段を配置して被測定物を照明し、前記照明光の前記
   基準面からの仮想的な正反射光がｓ偏光とｐ偏光に分離
   されるように前記偏光分離手段を配置して被測定物から
   の反射光を偏光成分毎に分離し、分離された偏光成分毎
   の光の強度を前記受光手段ＡおよびＢにより測定するこ
   とにより偏光成分毎の信号値を取得し、この信号値の取
   得を前記被測定物移動手段を用いて被測定物を前記基準
   面に沿って移動させながら複数回行うことにより偏光成
   分毎の信号値の時系列データを取得し、得られた偏光成
   分毎の信号値の時系列データに対して前記演算手段を用
   いて所定の演算を行うことにより被測定物の種別を識別
   することを特徴とする物体識別装置。
2. 【請求項２】 請求項１における偏光成分毎の光の強度
   の信号値の時系列データに対する演算として、ｐ偏光成
   分の時系列データの中で最も高い信号値を持つ時点を検
   出し、該時点での各偏光成分毎の信号値を用いて被測定
   物の種別を識別することを特徴とする物体識別装置。
3. 【請求項３】 請求項１における偏光成分毎の光の強度
   の信号値の時系列データに対する演算として、ｐ偏光成
   分の時系列データの時間平均値およびｓ偏光成分の時系
   列データの時間平均値を算出し、算出された偏光成分毎
   の時間平均値を用いて被測定物の種別を識別することを
   特徴とする物体識別装置。
4. 【請求項４】 物体表面の光学応答から被測定物の種別
   を識別する物体識別装置であって、 直線偏光状態の照明光を生成する照明手段と、入射され
   た光を直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離手段
   と、入射された光の強度の空間分布を測定する撮像手段
   ＡおよびＢと、信号値を受けてその信号値に基づき演算
   を行う演算手段とを具備し、 照明光が所定の基準面に対してｐ偏光となるよう前記照
   明手段を配置して被測定物を照明し、前記照明光の前記
   基準面からの仮想的な正反射光がｓ偏光とｐ偏光に分離
   されるように前記偏光分離手段を配置して被測定物から
   の反射光を偏光成分毎に分離し、分離された偏光成分毎
   に光の強度の空間分布を前記撮像手段ＡおよびＢにより
   測定することにより偏光成分毎の光の強度の空間分布デ
   ータを取得し、得られた信号値の空間分布データに対し
   て前記演算手段を用いて所定の演算を行うことにより被
   測定物の種別を識別することを特徴とする物体識別装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４における偏光成分毎の光の強度
   の空間分布データに対する演算として、ｐ偏光成分の空
   間分布中で最も高い信号値を持つ位置を検出し、該位置
   での各偏光成分毎の信号値を用いて被測定物の種別を識
   別することを特徴とする物体識別装置。
6. 【請求項６】 請求項４における偏光成分毎の光の強度
   の空間分布データに対する演算として、ｐ偏光成分の空
   間平均値およびｓ偏光成分の空間平均値を算出し、算出
   された空間平均値を用いて被測定物の種別を識別するこ
   とを特徴とする物体識別装置。
7. 【請求項７】 物体表面の光学応答から被測定物の種別
   を識別する物体識別装置であって、 直線偏光状態の照明光を生成する照明手段と、一定の空
   間範囲からの光線をより狭い範囲に集約する集光手段
   と、入射された光を直交する２つの偏光成分に分離する
   偏光分離手段と、入射された光の強度を測定し信号に変
   換する受光手段ＡおよびＢと、信号値を受けてその信号
   値に基づき演算を行う演算手段とを具備し、 照明光が所定の基準面に対してｐ偏光となるよう前記照
   明手段を配置して被測定物の一定範囲を照明し、前記一
   定範囲からの反射光を集光手段により集約し、前記照明
   光の前記基準面からの仮想的な正反射光がｓ偏光とｐ偏
   光に分離されるように前記偏光分離手段を配置して前記
   集約された反射光を偏光成分毎に分離し、分離された偏
   光成分毎の光の強度を前記受光手段ＡおよびＢにより測
   定することにより偏光成分毎の信号値を取得し、得られ
   た偏光成分毎の信号値のに対して所定の演算を行うこと
   により被測定物の種別を識別することを特徴とする物体
   識別装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項に記載
   の物体識別装置であって、得られたｐ偏光成分信号値と
   ｓ偏光成分信号値の比を特徴量として算出し、算出され
   た特徴量の値から被測定物の種別を識別することを特徴
   とする物体識別装置。
9. 【請求項９】 物体表面の光学応答から被測定物の種別
   を識別する物体識別方法であって、 被測定物を所定の基準面に沿って移動させる被測定物移
   動過程と、前記基準面に対してｐ偏光となるような照明
   光を生成し被測定物を照明する照明過程と、前記照明光
   の前記基準面からの正反射光方向に射出される被測定物
   からの反射光をｓ偏光とｐ偏光に分離する偏光分離過程
   と、分離された偏光成分毎の光の強度を各々測定する受
   光過程とを有し、 被測定物を前記基準面に沿って移動させながら前記照明
   過程、偏光分離過程、受光過程による測定を複数回行う
   ことにより偏光成分毎の信号値の時系列データを取得す
   る時系列データ取得過程と、得られた偏光成分毎の信号
   値の時系列データに対して所定の演算を行うことにより
   被測定物の種別を識別する演算過程とを有することを特
   徴とする物体識別方法。
10. 【請求項１０】 請求項９における偏光成分毎の光の強
    度の信号値の時系列データに対する演算として、ｐ偏光
    成分の時系列データの中で最も高い信号値を持つ時点を
    検出する信号値最大時点検出過程を有し、該時点での各
    偏光成分毎の信号値を用いて被測定物の種別を識別する
    ことを特徴とする物体識別方法。
11. 【請求項１１】 請求項９における偏光成分毎の光の強
    度の信号値の時系列データに対する演算として、ｐ偏光
    成分の時系列データの時間平均値およびｓ偏光成分の時
    系列データの時間平均値を算出する時間平均値算出過程
    を有し、算出された偏光成分毎の時間平均値を用いて被
    測定物の種別を識別することを特徴とする物体識別方
    法。
12. 【請求項１２】 物体表面の光学応答から被測定物の種
    別を識別する物体識別方法であって、 所定の基準面に対してｐ偏光となるような照明光を生成
    して被測定物を照明する照明過程と、前記照明光の前記
    基準面からの正反射光方向に射出される被測定物からの
    反射光をｓ偏光とｐ偏光に分離する偏光分離過程と、分
    離された各々の偏光成分毎の光の強度の空間分布を測定
    する撮像過程と、偏光成分毎の信号値の空間分布データ
    に対して所定の演算を行うことにより被測定物の種別を
    識別する演算過程とを有することを特徴とする物体識別
    方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２における偏光成分毎の光の
    強度の信号値の空間分布データに対する演算として、ｐ
    偏光成分の空間分布データの中で最も高い信号値を持つ
    位置を検出する信号値最大位置検出過程を有し、該位置
    での各偏光成分毎の信号値を用いて被測定物の種別を識
    別することを特徴とする物体識別方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２における偏光成分毎の光の
    強度の信号値の空間分布データに対する演算として、ｐ
    偏光成分の空間分布データの空間平均値およびｓ偏光成
    分の空間分布データの空間平均値を算出する空間平均値
    算出過程を有し、算出された偏光成分毎の空間平均値を
    用いて被測定物の種別を識別することを特徴とする物体
    識別方法。
15. 【請求項１５】 物体表面の光学応答から被測定物の種
    別を識別する物体識別方法であって、 所定の基準面に対してｐ偏光となるような照明光を生成
    して被測定物を照明する照明過程と、前記照明光の前記
    基準面からの正反射光方向に射出される被測定物からの
    反射光を集光する集光過程と、集光された光をｓ偏光と
    ｐ偏光に分離する偏光分離過程と、分離された各々の偏
    光成分毎の光の強度を測定する受光過程と、偏光成分毎
    の信号値に対して所定の演算を行うことにより被測定物
    の種別を識別する演算過程とを有することを特徴とする
    物体識別方法。
16. 【請求項１６】 請求項９ないし１５のいずれか１項に
    記載の物体識別方法であって、得られたｐ偏光成分信号
    値とｓ偏光成分信号値の比を特徴量として算出し、算出
    きれた特徴量の値から被測定物の種別を識別することを
    特徴とする物体識別方法。