(57)【要約】【課題】測定対象物との接触面積が小さい測定装置を提供する。【解決手段】一端に測定対象物に接する開口部を有し、光の入射を遮る筒である遮光筒と、  測定対象物に光を照射する照射部と、前記照射部から測定対象物へ照射された光の反射光を受光し、当該反射光の受光強度を電気信号として出力する受光部とを備える測定装置であって、前記照射部が設置された基板が、前記遮光筒の内部で、前記照射部が前記開口部を通して測定対象物に光を照射可能な位置に、前記開口部と略平行に配設され、前記受光部が設置された基板が、前記遮光筒の他端で、前記反射光を受光可能な位置に、前記開口部と略平行に配設されてなる。【選択図】  図１
2006162517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に測定対象物に接する開口部を有し、光の入射を遮る筒である遮光筒と、
測定対象物に光を照射する照射部と、
前記照射部が設けられた第一の基板と、
前記照射部から測定対象物へ照射された光の反射光を受光し、当該反射光の受光強度を電気信号として出力する受光部と、
前記受光部が設けられた第二の基板と、を備え、
前記第一の基板が、前記遮光筒の内部で、前記照射部が前記開口部を通して測定対象物に光を照射可能な位置に、前記開口部と略平行に配設され、
前記第二の基板が、前記遮光筒の他端で、前記受光部が前記反射光を受光可能な位置に、前記開口部と略平行に配設されてなること、
を特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記第一の基板に、光を通す穴である透光部が設けられ、
前記受光部が、前記透光部を通して前記反射光を受光可能な位置に配設されてなること、
を特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記第一の基板と、前記第二の基板とが導電性を有する棒状の接続部材を用いて物理的及び電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記照射部は、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードの３つの発光ダイオードからなることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記照射部の光軸と、前記第一の基板とが略垂直となるように、前記照射部が前記第一の基板に設けられてなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に光を照射し、その反射光を受光することにより物体の情報を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野において、例えば物体の色を測定するための測定装置が用いられている。このような測定装置は、発光ダイオード等の照射部及びフォトダイオード等の受光部を備えている。そして、照射部から測定対象物に光が照射され、測定対象物からの反射光を受光部が受光することにより、測定対象物の色が測定される。図７は、一般的な測定装置の構造を示す図である。測定装置５０において、受光部５１及び照射部５２は、外光が侵入することを防ぐためのドーム状の遮光体５３に取り付けられている。なお、受光部５１は、測定対象物５４からの拡散反射光を受光する位置に配設されている。照射部５２から発せられた光が測定対象物５４にて全て吸収されるわけではなく、この光の色が含まれる正反射光では、測定対象物５４の色を正しく測定することができないからである。同様に、特許文献１においても、ドーム状の遮光空間内に、光源及び受光部が設けられた色測定器具が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１９８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、ドーム状の遮光体を用いる場合、遮光体を小さくしすぎると、受光部が照射部からの光を直接受光する等の不都合が生じる。そのため、受光部及び照射部の大きさにかかわらず、遮光体を所定の大きさより小さくすることができず、測定装置と測定対象物との接触面積が大きくなってしまう。つまり、測定装置の大きさが受光部及び照射部の大きさに比して大きいものとなり、測定装置を他の装置等に取り付ける際に、構造上やデザイン上の支障となっていた。
【０００４】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、測定対象物との接触面積が小さい測定装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための、本発明に係る測定装置は、一端に測定対象物に接する開口部を有し、光の入射を遮る筒である遮光筒と、測定対象物に光を照射する照射部と、前記照射部が設けられた第一の基板と、前記照射部から測定対象物へ照射された光の反射光を受光し、当該反射光の受光強度を電気信号として出力する受光部と、前記受光部が設けられた第二の基板と、を備え、前記第一の基板が、前記遮光筒の内部で、前記照射部が前記開口部を通して測定対象物に光を照射可能な位置に、前記開口部と略平行に配設され、前記第二の基板が、前記遮光筒の他端で、前記受光部が前記反射光を受光可能な位置に、前記開口部と略平行に配設されてなることとする。
【０００６】
また、前記第一の基板に、光を通す穴である透光部が設けられ、前記受光部が、前記透光部を通して前記反射光を受光可能な位置に配設されてなることとしてもよい。
【０００７】
また、前記第一の基板と、前記第二の基板とが導電性を有する棒状の接続部材を用いて物理的及び電気的に接続されていることとすることができる。
【０００８】
また、前記照射部は、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードの３つの発光ダイオードからなることとしてもよい。
【０００９】
また、前記照射部の光軸と、前記第一の基板とが略垂直となるように、前記照射部が前記第一の基板に設けられてなることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
測定対象物との接触面積が小さい測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＝＝全体構成＝＝
本発明に係る測定装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である測定装置１の断面図である。測定装置１は、一端に開口部２を有する円筒状の遮光筒３、色を測定する対象物（以後、「測定対象物」と称する。）４に光を照射する照射部である発光ダイオード５、及び測定対象物４からの反射光を受光する受光部であるフォトダイオード６を備えている。
【００１２】
発光ダイオード５は、遮光筒３の内周に沿う円状の第一の基板７上に設けられている。第一の基板７の略中央部には、光を通す穴である透光部８が設けられている。また、第一の基板７は、遮光筒３の内部であって、開口部２と第一の基板７とが略平行であり、かつ、発光ダイオード５が開口部２の略中央部を入射角が４５°程度で照射可能な位置に配設されている。なお、発光ダイオード５は、光軸が第一の基板７と略垂直となるように配設されている。
【００１３】
また、フォトダイオード６は第二の基板９上に設けられている。そして、第二の基板９は遮光筒３の他端を覆うように、開口部２と略平行であり、かつ、フォトダイオード６が透光部８を通して対象物４からの反射光を受光可能な位置に配設されている。
【００１４】
両基板７，９は、金属等の導電性を有する棒状の接続部材１０を用いて物理的及び電気的に接続されている。つまり、第一の基板７は、遮光筒３の内周に接着されているのではなく、遮光筒３の他端に固定された第二の基板９と接続部材１０で物理的に接続されることにより、遮光筒３の内部に配設されている。
【００１５】
図２は、第一の基板７を開口部２の側から見た図である。第一の基板７上には、発光ダイオード５として、赤色発光ダイオード５ａ、青色発光ダイオード５ｂ、及び緑色発光ダイオード５ｃが設けられている。また、第一の基板７には、接続部材１０と物理的及び電気的に接続するための穴である、接続部１１が設けられている。
【００１６】
図３は、第二の基板９を開口部２の側から見た図である。第二の基板９においても、第一の基板７と同様に、接続部材１０と物理的及び電気的に接続するための穴である、接続部１２が設けられている。なお、第二の基板９の形状は円状に限られず、遮光筒３の他端を覆うことができる形状であればよい。
【００１７】
図４は、接続部材１０の形状を示す図である。接続部材１０は、円柱状の本体１３及び本体１３の両端部１４，１５に設けられた接合部１６，１７を備えている。本体１３の一方の端部１４が基板７の接続部１１に挿入され、他方の端部１５が基板９の接続部１２に挿入される。そして、両端部１４，１５の手前に設けられた接合部１６，１７が両基板７，９と溶接されることにより、第一の基板７が第二の基板９と所定の間隙をもって遮光筒３内に保持される。また、両基板７，９は接続部材１０によって電気的にも接続される。
【００１８】
図５は、測定装置１の回路ブロック図である。前述した通り、第一の基板７と第二の基板９とは電気的に接続されている。スイッチ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの制御により、各色の発光ダイオード５ａ，５ｂ，５ｃが順次交互に点灯される。そして、発光ダイオード５ａ，５ｂ，５ｃが測定対象物４を照射した光の反射光をフォトダイオード６が受光することにより、フォトダイオード６に電流が流れる。そして、フォトダイオード６と接続された誤差アンプ２１は、当該電流によって生じる電位差を電気信号として出力する。さらに、増幅回路２２は、誤差アンプ２１から出力された電気信号を増幅して出力する。このようにして出力される電気信号を用いることにより、測定対象物の色の情報（ＲＧＢ値）を得ることができる。
【００１９】
以上、本発明の一実施形態である測定装置１について説明した。本発明の測定装置１においては、フォトダイオード６が設置された基板９が遮光筒３の他端に、発光ダイオード５が設置された基板７が遮光筒３の内部に、夫々開口部２と略平行に配設されている。したがって、両基板７，９が接触することがないため、フォトダイオード６が測定対象物４からの反射光を受光可能な範囲で遮光筒３の幅を狭めることが可能である。つまり、本発明の測定装置１では、ドーム状の遮光体を用いる測定装置と比較して、測定対象物４との接触面積を小さくすることができる。
【００２０】
図６は、本発明の測定装置１を取り付けた電子ペン３０の外観図である。電子ペン３０は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）等で用いられる入力装置である。電子ペン３０は、一端に、軌跡や筆圧を検知する検知部３１を備え、他端に、本発明の測定装置１を備えている。ＣＡＤの作業においては、実際にあるサンプルを見ながら、そのサンプルを描画することがある。そして、描画した画像にサンプルと同じ色を付ける場合、電子ペン３０に取り付けられた測定装置１の開口部２をサンプルに接触させることにより、その色の情報を取得することが可能となる。つまり、本発明の測定装置１は幅が狭いため、電子ペン３０等に測定装置１を取り付ける場合に、取り付けが容易であり、かつ、外観を損なうことがない。
【００２１】
また、本発明の測定装置１の構造においては、両基板７，９が略平行である。そのため、両基板７，９を極端に接近させない限り、発光ダイオード５からの光をフォトダイオード６が直接受光することはない。そのため、発光ダイオード５が設けられた第一の基板７と遮光筒３の開口部２との距離、および、両基板７，９の間の距離を短くすることにより、測定装置１の高さを低くすることもできる。なお、発光ダイオード５及びフォトダイオード６と、測定対象物との間の距離が短くなり、フォトダイオード６における受光感度が向上する。つまり、ノイズの影響が減少し、より正確に色を測定することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の測定装置１においては、第一の基板７に透光部８が設けられ、フォトダイオード６は透光部８を通して測定対象物４からの反射光を受光可能な位置に設けられている。つまり、遮光筒３の開口部２から見て重なり合うように、両基板７，９を配設することができる。そのため、遮光筒３の幅をより狭めることが可能となる。
【００２３】
また、接続部材１０を用いて第一の基板７と第二の基板９とを物理的に接続することにより、第一の基板７が遮光筒３内に第二の基板９と所定の間隙をもって配設される。つまり、第一の基板７を単独で遮光筒３に固設する作業が不要となり、測定装置１を組み立てる際のコストを削減することができる。また、両基板７，９が電気的にも接続されているため、基板７，９同士をケーブルで接続する必要もなく、ケーブル接続のコストを削減することができる。
【００２４】
また、ドーム状の遮光体を用いる場合、フォトダイオードが設置された基板と発光ダイオードが設置された基板とをケーブルを用いて接続する必要があった。そのため、赤、青、緑の各色の発光ダイオードを用いると、フォトダイオードが設置された基板を発光ダイオードが設置された３つの基板と接続する必要があり、コストが嵩んでいた。そのため、３色を発光可能な１つの発光ダイオードが用いることもあった。しかし、３色を発光可能な発光ダイオードは価格が高く、トータルコストの抑制には至っていなかった。
【００２５】
一方、本発明の測定装置１においては、発光ダイオード５が設けられた第一の基板７とフォトダイオード６が設けられた第二の基板９とが略平行であり、両基板７，９が接続部材１０を用いて電気的に接続されている。そのため、赤、青、緑の各色の発光ダイオード５ａ，５ｂ，５ｃを第一の基板７にまとめて取り付けることにより、複数のケーブル接続や３色を発光可能な発光ダイオードが不要となり、コストを削減することができる。
【００２６】
また、前述した通り、本発明の測定装置１においては、ドーム状の遮光体を用いる測定装置と比較して、フォトダイオード６及び発光ダイオード５の測定対象物４からの距離を短くすることが可能である。そのため、光軸とは異なる角度に放射される弱い光で測定対象物４を照射し、その反射光をフォトダイオード６で受光することも可能である。したがって、発光ダイオード５の光軸を測定対象物４への入射角に合わせる等の調整が不要である。つまり、発光ダイオード５の光軸が第一の基板７と略垂直となるように、発光ダイオード５を第一の基板７に取り付けることが可能である。したがって、発光ダイオード５を第一の基板７に取り付ける際のコストを削減することができる。
【００２７】
以上、本実施の形態について説明したが、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００２８】
例えば、本実施の形態においては、照射部として発光ダイオードを用いることとしたが、半導体レーザー、ハロゲンランプ等であってもよい。また、赤、青、緑の各色の発光ダイオードを用いるのではなく、これら３色を発光可能な発光ダイオードを用いることとしてもよい。さらに、受光部としてフォトトランジスタ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いることも可能である。
【００２９】
また、本実施の形態においては、遮光筒の形状は円筒状であることとしたが、角筒状であってもよい。また、発光ダイオードの光を測定対象物に照射可能な範囲において、遮光筒の開口部をすぼめることも可能である。
【００３０】
また、本実施の形態においては、本発明の測定装置の一例として色を測定する測定装置１について説明したが、本発明の測定装置はこれに限られず、測定対象物に光を照射し、その反射光を受光することによって測定対象物の情報を測定するものであればよい。例えば、スキャナーや接触型のバーコードリーダなどを本発明の測定装置としてもよい。これにより、スキャナーや接触型のバーコードリーダなどにおける測定対象物との接触面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態である測定装置の断面図である。
【図２】発光ダイオードが設置された基板を開口部の側から見た図である。
【図３】フォトダイオードが設置された基板を開口部の側から見た図である。
【図４】接続部材の形状を示す図である。
【図５】測定装置の回路構成図である。
【図６】本発明の測定装置を取り付けた電子ペンの外観図である。
【図７】一般的な測定装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  測定装置                            ２  開口部
３  遮光筒                              ４  測定対象物
５  発光ダイオード                      ５ａ  赤色発光ダイオード
５ｂ  青色発光ダイオード                ５ｃ  緑色発光ダイオード
６  フォトダイオード                    ７，９  基板
８  透光部                              １０  接続部材
１１，１２  接続部                      １３  本体
１４，１５  端部                        １６，１７  接合部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  スイッチ        ２１  誤差アンプ
２２  増幅回路                          ３０  電子ペン
３１  検知部
【図１】
2006162517.tif 000003
【図２】
2006162517.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006162517.tif 000006
【図５】
2006162517.tif 000007
【図６】
2006162517.tif 000008
【図７】
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