(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から物体に光を照射して反射させ、反射光から物体表面の光沢度を検出する光沢センサにおいて、
１／２波長板からなり、反射光の振動方向を９０度回転させる位相差フィルムと、
物体表面に対する反射光の水平方向または垂直方向のいずれか一方の振動成分と平行な成分を透過させる偏光板と、
物体表面からの反射光を受光し、該反射光の光量に応じた出力電流を出力する分割型フォトダイオードと、
前記分割型フォトダイオードからの出力を信号処理する信号演算回路と
を備え、
前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光と、前記偏光板のみを通過した反射光とを前記分割型フォトダイオードに照射し、
前記信号演算回路において、前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光から得られた信号と、前記偏光板のみを通過した反射光から得られた信号との差から物体表面の光沢度を測定することを特徴とする光沢センサ。
【請求項２】
光源から物体に光を照射して反射させ、反射光から物体表面の光沢度を検出する光沢センサにおいて、
複屈折効果を示す透明フィルムからなり、反射光の振動方向を所定角度だけ回転させる位相差フィルムと、
物体表面に対する反射光の水平方向または垂直方向のいずれか一方の振動成分と平行な成分を透過させる偏光板と、
物体表面からの反射光を受光し、該反射光の光量に応じた出力電流を出力する分割型フォトダイオードと、
前記分割型フォトダイオードからの出力を信号処理する信号演算回路と
を備え、
前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光と、前記偏光板のみを通過した反射光とを前記分割型フォトダイオードに照射し、
前記信号演算回路において、前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光から得られた信号と、前記偏光板のみを通過した反射光から得られた信号との差から物体表面の光沢度を測定することを特徴とする光沢センサ。
【請求項３】
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または２記載の光沢センサ。
【請求項４】
上記光沢センサにおいて、前記信号演算回路は、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２記載の光沢センサ。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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、この発明にかかる第１の態様は、光源から物体に光を照射して反射させ、反射光から物体表面の光沢度を検出する光沢センサにおいて、１／２波長板からなり、反射光の振動方向を９０度回転させる位相差フィルムと、物体表面に対する反射光の水平方向または垂直方向のいずれか一方の振動成分と平行な成分を透過させる偏光板と、物体表面からの反射光を受光し、該反射光の光量に応じた出力電流を出力する分割型フォトダイオードと、前記分割型フォトダイオードからの出力を信号処理する信号演算回路とを備え、前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光と、前記偏光板のみを通過した反射光とを前記分割型フォトダイオードに照射し、前記信号演算回路において、前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光から得られた信号と、前記偏光板のみを通過した反射光から得られた信号との差から物体表面の光沢度を測定することを特徴とする光沢センサである。
また、この発明にかかる第２の態様は、光源から物体に光を照射して反射させ、反射光から物体表面の光沢度を検出する光沢センサにおいて、複屈折効果を示す透明フィルムからなり、反射光の振動方向を所定角度だけ回転させる位相差フィルムと、物体表面に対する反射光の水平方向または垂直方向のいずれか一方の振動成分と平行な成分を透過させる偏光板と、物体表面からの反射光を受光し、該反射光の光量に応じた出力電流を出力する分割型フォトダイオードと、前記分割型フォトダイオードからの出力を信号処理する信号演算回路とを備え、前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光と、前記偏光板のみを通過した反射光とを前記分割型フォトダイオードに照射し、前記信号演算回路において、前記位相差フィルムと前記偏光板の両方を通過した反射光から得られた信号と、前記偏光板のみを通過した反射光から得られた信号との差から物体表面の光沢度を測定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、前記信号演算回路は、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＳＡ、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１５、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。
【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。
【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、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。
【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、ＩＰＳＤＢ、ＩＰＳＤＣ、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１５、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、ＶＰＳＤＣ、ＶＰＳＤＤに変換され、次段の増幅回路２１、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１０００倍としている。また、４つの負荷抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、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、２８、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３３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３３、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。
【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。
【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。
【００２２】
【表１】
0004104789.tif 000002
【００２３】
本来、分割型フォトダイオード５の中心３９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。
【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２７、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３２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＋{（ＶＰＳＤＢ−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３６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３１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＋{（ＶＰＳＤＤ−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。
【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。
【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。
【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。）
【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、ＩＰＳＤＢ、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、ＩＰＳＤＣ、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。
【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１２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。
（図１２では、偏光板４１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。
【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）×ｃｏｓ２α
＝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４１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、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。
【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、ＩＰＳＤＣ、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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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）×ｓｉｎ２α
ｕ  偏光板４１を通過した後の乱反射光（ｐ波）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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