(57)【要約】  散乱光等に起因するノイズを除去することができ、正確な信号検出が可能な信号検出システムの提供を課題とする。測定光として偏光を出射する出射部と、測定光を再帰反射する再帰反射部材と、再帰反射された測定光を検出する検出部と、を有し、再帰反射部材は、第１の偏光と、第１の偏光と逆の性質の偏光である第２の偏光との反射率が、第１の偏光の方が高く、かつ、出射部が出射する測定光における強度が、第１の偏光の方が第２の偏光よりも高い第１条件、および、検出部による検出感度が、第１の偏光の方が第２の偏光よりも高い第２条件の、少なくとも一方の条件を満たすことにより、課題を解決する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光として偏光を出射する出射部と、前記出射部が出射した測定光を再帰反射する再帰反射部材と、前記再帰反射部材が反射した測定光を測光する検出部と、を有し、
前記再帰反射部材において、第１の偏光の反射率が、前記第１の偏光と逆の性質の偏光である第２の偏光の反射率よりも高く、かつ、
前記出射部が出射する測定光において、前記第１の偏光の強度が前記第２の偏光の強度よりも高い第１条件、および、前記検出部において、前記第１の偏光の検出感度が前記第２の偏光の検出感度よりも高い第２条件の、少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とする信号検出システム。
【請求項２】
前記第１条件と前記第２条件とを満たす、請求項１に記載の信号検出システム。
【請求項３】
前記第１の偏光が円偏光で、前記第２の偏光が前記第１の偏光と旋回方向が逆の円偏光である、請求項１または２に記載の信号検出システム。
【請求項４】
前記出射部が出射する光が、波長７００〜２０００ｎｍの光を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号検出システム。
【請求項５】
前記再帰反射部材が、コレステリック液晶相を固定してなる反射体を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の信号検出システム。
【請求項６】
前記再帰反射部材が、球状構造の反射体を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の信号検出システム。
【請求項７】
複数の再帰反射部材が、互いに離間して配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の信号検出システム。
【請求項８】
前記出射部が、光源と、偏光フィルタと、を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の信号検出システム。
【請求項９】
前記偏光フィルタが、反射型の偏光フィルタである、請求項８に記載の信号検出システム。
【請求項１０】
前記反射型の偏光フィルタが、コレステリック液晶相を固定してなる反射層を有する反射型の円偏光フィルタである、請求項９に記載の信号検出システム。
【請求項１１】
前記検出部が、検出器と、偏光フィルタと、を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の信号検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーションキャプチャー等に利用される信号検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
映画およびスポーツにおける動きの解析等に、モーションキャプチャーおよび測距システム（デプスセンサ）等の信号検出システムが利用されている。
特許文献１および特許文献２等に示されるように、これらのシステムでは、一例として、被検体にマーカーと呼ばれる反射体を貼着して、光源から測定光を被写体に照射し、カメラで被写体を撮影する。被写体に照射した測定光は、マーカーによって反射されるので、カメラで撮影した画像情報より、マーカーの動きを三角測量の原理で計測し、３次元のデータを生成することで、被写体の動きおよび被写体までの距離を測定する。【０００３】
このような信号検出システムでは、不可視で、しかも、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラ等で検出が可能であることから、近赤外光（ＮＩＲ（near infrared）光）を測定光として用いるシステムが広く用いられている。
また、マーカーとしては、光を再帰反射する反射部材が広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１１４０４号公報
【特許文献２】特開２０１７−５３７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような信号検出システムでは、様々な光がノイズとしてカメラで撮影されてしまい、信号の検出精度（測定精度）の一因となっている。
例えば、信号検出システムを屋外で用いる場合、太陽光に含まれる近赤外光がマーカー以外の場所で散乱され、散乱された近赤外光がカメラで測定されて、ノイズが増加してしまう。また、被写体の近くに金属表面および光反射性の平滑面等が有る場合には、これらの面で鏡面反射された測定光がカメラで測定され、ノイズとなる場合もある。【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、モーションキャプチャーおよび測距システム等に利用される信号検出システムであって、太陽光などを散乱した散乱光および鏡面反射された測定光等に起因するノイズを除去することができ、正確な信号検出が可能な信号検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成により、課題を解決する。
［１］  測定光として偏光を出射する出射部と、出射部が出射した測定光を再帰反射する再帰反射部材と、再帰反射部材が反射した測定光を測光する検出部と、を有し、
再帰反射部材において、第１の偏光の反射率が、第１の偏光と逆の性質の偏光である第２の偏光の反射率よりも高く、かつ、
出射部が出射する測定光において、第１の偏光の強度が第２の偏光の強度よりも高い第１条件、および、検出部において、第１の偏光の検出感度が第２の偏光の検出感度よりも高い第２条件の、少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とする信号検出システム。
［２］  第１条件と第２条件とを満たす、［１］に記載の信号検出システム。
［３］  第１の偏光が円偏光で、第２の偏光が第１の偏光と旋回方向が逆の円偏光である、［１］または［２］に記載の信号検出システム。
［４］  出射部が出射する光が、波長７００〜２０００ｎｍの光を含む、［１］〜［３］のいずれかに記載の信号検出システム。
［５］  再帰反射部材が、コレステリック液晶相を固定してなる反射体を有する、［１］〜［４］のいずれかに記載の信号検出システム。
［６］  再帰反射部材が、球状構造の反射体を有する、［１］〜［５］のいずれかに記載の信号検出システム。
［７］  複数の再帰反射部材が、互いに離間して配置される、［１］〜［６］のいずれかに記載の信号検出システム。
［８］  出射部が、光源と、偏光フィルタと、を有する、［１］〜［７］のいずれかに記載の信号検出システム。
［９］  偏光フィルタが、反射型の偏光フィルタである、［８］に記載の信号検出システム。
［１０］  反射型の偏光フィルタが、コレステリック液晶相を固定してなる反射層を有する反射型の円偏光フィルタである、［９］に記載の信号検出システム。
［１１］  検出部が、検出器と、偏光フィルタと、を有する、［１］〜［１０］のいずれかに記載の信号検出システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モーションキャプチャーおよび測距システム等に利用される信号検出システムにおいて、太陽光等を散乱した散乱光およびマーカー以外で鏡面反射された測定光等に起因するノイズを除去して、正確な信号検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の信号検出システムの一例を概念的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の信号検出システムに用いられるマーカーの一例を概念的に示す図である。
【図３】図３は、図１に示す信号検出システムの作用を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の信号検出システムについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１１】
明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
本明細書において、再帰反射（再帰性反射）は、入射した光が入射方向に反射される反射を意味する。
【００１２】
本明細書において、選択反射中心波長（選択反射帯域の中心波長）とは、対象となる物（部材）における透過率の極小値をＴmin（％）とした場合、下記の式で表される半値透過率：Ｔ１／２（％）を示す２つの波長の平均値のことを言う。
半値透過率を求める式：  Ｔ１／２＝１００−（１００−Ｔmin）÷２
【００１３】
図１に、本発明の信号検出システムの一例を概念的に示す。
図１に示す信号検出システム１０は、出射部１２と、検出部１４と、マーカー１６と、を有する。
図示例の信号検出システム１０において、マーカー１６は、本発明における再帰反射部材である。図１に示す信号検出システム１０は、離間して配置される２つのマーカー１６を有するが、本発明において、マーカー１６は、１つでもよく、または、離間して配置される３以上を有してもよい。なお、マーカー１６は、移動する被写体のみに貼着してもよい。または、マーカ１６は、移動しない被写体のみに貼着してもよい。または、マーカー１６は、移動する被写体と、移動しない被写体との両者に貼着してもよい。
【００１４】
本発明の信号検出システム１０は、一例として、被写体の動きおよび被写体までの距離等を計測する、モーションキャプチャーおよび測距システム等に利用されるものである。
本発明の信号検出システム１０では、粘着剤等を用いる方法等の公知の方法で、被写体（測定対象）にマーカー１６を貼着する。その上で、出射部１２から被写体に測定光を照射して、検出部１４によって撮影を行う。さらに、撮影した画像、すなわち、被写体に貼着したマーカー１６によって再帰反射された測定光の測定結果から、三角測量の原理を用いて三次元のデータを生成する。本発明の信号検出システム１０は、一例として、このようにして生成した三次元データから、マーカー１６すなわち被写体の動きおよび被写体までの距離等を計測する。
【００１５】
信号検出システム１０において、出射部１２は、測定光を出射するものであり、光源２０と、好ましい態様として設けられる円偏光フィルタ２４と、を有する。
【００１６】
光源２０は、測定光の光源であり、測定光に対応する波長の光を出射できるものであれば、制限はない。光源２０としては、一例として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、レーザーダイオード（ＬＤ（Laser Diode））、ハロゲンランプ、タングステンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、および、水銀灯等が例示される。中でも、ＬＥＤおよびＬＤ等は好適に例示される。
【００１７】
また、光源２０が出射する光の波長には、制限はない。しかしながら、本発明において、測定光は、７００〜２０００ｎｍの波長域の光を含むのが好ましい。すなわち、本発明の信号検出システム１０において、測定光は、近赤外光であるのが好ましい。これにより、信号検出システム１０は、非可視光を用いた測定が可能になる。また、測定光として近赤外光を用いることにより、後述するマーカー１６にコレステリック液晶相を固定した球状構造の反射体を用いた際に、マーカー１６を透明で目立たなくできる。
従って、光源２０は、７００〜２０００ｎｍの波長域に中心波長を有する光源が、好適に利用される。光源２０の中心波長とは、例えば、出射光強度のピーク波長である。
【００１８】
光源２０が出射する光の波長域の広さには、制限はない。従って、光源２０が出射する光の波長域の広さは、適宜、設定すればよい。光源２０が出射する光の波長域の広さは、例えば、半値幅などで判断すればよい。
【００１９】
円偏光フィルタ２４は、右円偏光または左円偏光の一方を透過し、他方を遮蔽する、公知の円偏光フィルタである。
【００２０】
図示例の信号検出システム１０は、一例として、右円偏光を本発明における第１の偏光、左円偏光を本発明における第２の偏光とする。なお、本発明の信号検出システムでは、円偏光を測定光にする場合には、逆に、第１の偏光を左円偏光、第２の円偏光を右円偏光としてもよい。
本発明において、第２の偏光とは、第１の偏光とは逆の性質の偏光である。逆の性質の偏光とは、具体的には、ある偏光に対して、ポアンカレ球の裏側に位置する偏光である。言い換えると、第１の偏光と第２の偏光との関係は、ポアンカレ球面上のある偏光状態の第１の点と、ポアンカレ球の中心を挟んで、第１の点と対向する位置にあるポアンカレ球面上のある偏光状態の第２の点との関係に該当する。すなわち、逆の性質の偏光とは、円偏光であれば、右円偏光と左円偏光である。また、逆の性質の偏光とは、直線偏光であれば、互いに直交する直線偏光であり、例えば、垂直直線偏光と水平直線偏光、および、４５°直線偏光と−４５°直線偏光等である。
【００２１】
なお、信号検出システム１０は、測定光として、円偏光を利用しているが、本発明は、これに制限はされない。すなわち、本発明は、測定光として、直線偏光を用いてもよく、楕円偏光を用いてもよい。
しかしながら、後述するノイズの除去を効率よく好適に行うことができる、システム設置時のアライメントが簡便である等の点で、測定光としては円偏光が好適に利用される。
【００２２】
前述のように、図示例の信号検出システム１０は、一例として、右円偏光を第１の偏光、左円偏光を第２の偏光とする。従って、出射部１２において、円偏光フィルタ２４は、右円偏光を透過し、左円偏光を遮蔽する円偏光フィルタである。
図示例の信号検出システム１０において、出射部１２は、このような円偏光フィルタ２４を設け、光源２０が出射する光から、左円偏光を円偏光フィルタ２４で遮蔽する。信号検出システム１０の出射部１２は、これにより、出射する測定光において、第１の偏光である右円偏光の強度（光量）を、第２の偏光である左円偏光の強度よりも高くしている。すなわち、信号検出システム１０は、出射部１２が出射する測定光が、第１の偏光の強度の方が第２の偏光の強度よりも高いという、本発明における第１条件を満たしている。
【００２３】
円偏光フィルタ２４には、制限はなく、公知のものが各種利用可能である。
一例として、光源２０に応じて、偏光子（直線偏光子）、λ／４板（λ／４位相差板）、および、コレステリック液晶層を、適宜、選択して組み合わせた円偏光フィルタが例示される。なお、コレステリック液晶層とは、コレステリック液晶相を固定してなる層である。コレステリック液晶相については、後に詳述する。
例えば、光源２０が、ＬＥＤ等の非偏光を出射する光源である場合には、直線偏光子とλ／４板と組み合わせた円偏光フィルタ２４が例示される。他方、光源２０が、ＬＤ等の直線偏光を出射する光源である場合には、円偏光フィルタ２４としてλ／４板が例示される。また、円偏光フィルタとしては、特定波長域の左円偏光（または右円偏光）を反射して、それ以外の光を透過する、コレステリック液晶層を有する円偏光フィルタ２４も、好適に利用可能である。
【００２４】
（直線偏光子）
直線偏光子としては、非偏光を直線偏光に変換する機能を有する直線偏光子を含む直線偏光子を用いればよい。なかでも、直線偏光子は、赤外線波長域の非偏光を直線偏光に変換する機能を有することが好ましい。
直線偏光子は、反射型直線偏光子と吸収型直線偏光子がある。
反射型直線偏光子としては、例えば、（ｉ）多層構造の直線偏光反射板、（ｉｉ）複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子、（ｉｉｉ）ワイヤーグリッド型偏光子、（ｉｖ）偏光プリズム、（ｖ）散乱異方性型偏光子、などが挙げられる。
【００２５】
（ｉ）多層構造の直線偏光反射板としては、互いに屈折率の異なる誘電体薄膜を複数層積層してなるものが挙げられる。波長選択反射膜とするためには、高屈折率の誘電体薄膜と低屈折率の誘電体薄膜とを交互に複数層積層することが好ましいが、２種以上に限定されず、それ以上の種類であっても構わない。
積層数は、２〜２０層が好ましく、２〜１２層がより好ましく、４〜１０層が更に好ましく、６〜８層が特に好ましい。積層数が２０層を超えると、多層蒸着により生産効率性が低下することがある。
【００２６】
誘電体薄膜の積層順には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、隣接する膜の屈折率が高い場合には、それより低い屈折率の膜を最初に積層する。その逆に隣接する層の屈折率が低い場合には、それより高い屈折率の膜を最初に積層する。屈折率が高いか低いかの境目は１．８である。なお、屈折率が高いか低いかは絶対的なものではなく、高屈折率の材料の中でも、相対的に屈折率の大きいものと小さいものとが存在してもよく、これらを交互に使用しても構わない。
【００２７】
高屈折率の誘電体薄膜の材料としては、一例として、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｓ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、Ｓｃ2Ｏ3、ＳｉＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＴｌＣｌ、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、および、ＺｒＯ2等が例示される。中でも、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2、ＳｉＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、および、ＺｒＯ2等は好ましく例示され、ＳｉＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、および、ＺｒＯ2等は特に好ましく例示される。
【００２８】
低屈折率の誘電体薄膜の材料としては、一例として、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣａＦ2、ＬａＦ3、ＰｂＣｌ2、ＰｂＦ2、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、ＭｇＯ、ＮｄＦ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ2Ｏ3、ＮａＦ、ＴｈＯ2、および、ＴｈＦ4等が例示される。中でも、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ３、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、および、Ｓｉ2Ｏ3等は好ましく例示され、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＦ２、ＭｇＦ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、および、Ｓｉ2Ｏ3等は特に好ましく例示される。
なお、誘電体薄膜の材料においては、原子比についても特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、成膜時に雰囲気ガス濃度を変えることにより、原子比を調整することができる。
【００２９】
誘電体薄膜の成膜方法には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。成膜方法としては、例えば、イオンプレーティング、イオンビーム等の真空蒸着法、スパッタリング等の物理的気相成長法（ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法）、および、化学的気相成長法（ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法）などが挙げられる。これらの中でも、真空蒸着法およびスパッタリング法が好ましく例示され、スパッタリング法が特に好ましい。
スパッタリング法としては、成膜レートの高いＤＣ（Direct Current）スパッタリング法が好ましい。なお、ＤＣスパッタリング法においては、導電性が高い材料を用いることが好ましい。
また、スパッタリング法により多層成膜する方法としては、例えば、（１）１つのチャンバで複数のターゲットから交互または順番に成膜する１チャンバ法、および、（２）複数のチャンバで連続的に成膜するマルチチャンバ法がある。これらの中でも、生産性および材料コンタミネーションを防ぐ観点から、マルチチャンバ法が特に好ましい。
誘電体薄膜の膜厚には制限はないが、光学波長オーダーで、λ／１６〜λの膜厚が好ましく、λ／８〜３λ／４がより好ましく、λ／６〜３λ／８がさらに好ましい。
【００３０】
誘電体蒸着層中を伝播する光は、誘電体薄膜毎に光の一部が反射し、多重反射となる。それらの反射光が干渉して誘電体薄膜の厚みと光に対する膜の屈折率との積で決まる波長の光のみが選択的に透過される。また、誘電体蒸着層の中心透過波長は入射光に対して角度依存性を有しており、入射光を変化させると透過波長を変えることができる。
【００３１】
（ｉｉ）複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子としては、例えば特表平９−５０６８３７号公報などに記載されたものを用いることができる。
具体的には、屈折率関係を得るために選ばれた条件下で加工すると、広く様々な材料を用いて、偏光子を形成できる。一般に、第一の材料の一つが、選ばれた方向において、第二の材料とは異なる屈折率を有することが必要である。この屈折率の違いは、フィルムの形成中、またはフィルムの形成後の延伸、押出成形、或いはコーティングを含む様々な方法で達成できる。さらに、２つの材料が同時押出することができるように、類似のレオロジー特性（例えば、溶融粘度）を有することが好ましい。
複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子としては、市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、３Ｍ社製の商品名：ＤＢＥＦ等が例示される。
【００３２】
（ｉｉｉ）ワイヤーグリッド型偏光子は、金属細線の複屈折によって、偏光の一方を透過し、他方を反射させる偏光子である。
ワイヤーグリッド偏光子は、金属ワイヤーを周期的に配列したもので、テラヘルツ波帯域で主に偏光子として用いられる。ワイヤーグリッドが偏光子として機能するためには，ワイヤー間隔が入射電磁波の波長よりも十分小さいことが必要となる。
ワイヤーグリッド偏光子では、金属ワイヤーが等間隔に配列されている。金属ワイヤーの長手方向と平行な偏光方向の偏光成分はワイヤーグリッド偏光子において反射され、垂直な偏光方向の偏光成分はワイヤーグリッド偏光子を透過する。
ワイヤーグリッド型偏光子としては、市販品を用いることができる。ワイヤーグリッド型偏光子の市販品としては、例えば、エドモンドオプティクス社製のワイヤーグリッド偏光フィルタ５０×５０、および、ＮＴ４６−６３６等が例示される。
【００３３】
吸収型直線偏光子としては、例えば（ｉ）形状異方性のある金属ナノ粒子を配列固定した偏光子、および、（ｉｉ）二色性色素を配列固定した偏光子等が例示される。
（ｉ）形状異方性のある金属ナノ粒子を配列固定した偏光子は、アスペクト比が大きなハロゲン化銀粒子、または、銀粒子を配向しそれを固定したものである。この偏光子は粒子の配列方向に電界振動面を有する光を吸収し、それに直交する方向の光を透過する吸収型の直線偏光子である。これに属するものとして特開昭５９−８３９５１号公報、特開平２−２４８３４１号公報、および、特開２００３−１３９９５１号公報等に記載されるものを用いることができる。
【００３４】
（ｉｉ）二色性色素を配列固定した偏光子としては、ＰＶＡ（Polyvinyl alcohol（ポリビニルアルコール））にヨウ素を吸着させ、または、２色性染料をドーピングさせ延伸した偏光フィルムなどが挙げられる。赤外領域において偏光子とする場合、これを部分脱水してポリビニレンとして用いることができる。この偏光子は延伸方法に電界振動面を有する光を吸収し、それに直交する方向の光を透過する。
これは、ＰＶＡのフィルムをヨウ素／ヨウ化物などの染色性組成物槽中に通してＰＶＡ層の染色を行ったのち４〜６倍の倍率で延伸することによって二色性色素の配向を得ることができる。ＰＶＡのポリビニレンへの変換は米国特許第２．４４５，５５５号明細書に記載されているような塩酸蒸気法で行うことができる。またこの偏光用材料の安定性を改善するために、ホウ酸とボラツクスを含有する水性ボレート化浴を使用してボレート化することも行われる。市販のエドモンド・オプティクス・ジャパン社製の近赤外用直線偏光フィルムを、これに相当するものとして例示できる。
【００３５】
直線偏光子の厚さには、制限はないが、０．０５〜３００μｍが好ましく、０．２〜１５０μｍがより好ましく、０．５〜１００μｍがさらに好ましい。
【００３６】
（λ／４板）
λ／４板の正面位相差は、赤外線波長域の１／４の長さ、または「中心波長＊ｎ±中心波長の１／４（ｎは整数）」であればよい。特に反射フィルムの反射波長、または光源の発光波長の中心波長の１／４の長さなどであればよい。例えば、光源の発光中心波長が１０００ｎｍであれば、２５０ｎｍ、７５０ｎｍ、１２５０ｎｍ、１７５０ｎｍなどの位相差であることが好ましい。また位相差の光入射角度の依存性は小さいほど好ましく、中心波長の１／４の長さの位相差を持つ位相差板がこの点において最も好ましい。
なお、正面位相差はＫＯＢＲＡ  ２１ＡＤＨまたはＷＲ（王子計測機器社製）において赤外線波長域内の波長の光をフィルム法線方向に入射させて測定することができる。測定波長の選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。
【００３７】
λ／４板には制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。λ／４板としては、一例として、延伸されたポリカーボネートフィルム、延伸されたノルボルネン系ポリマーフィルム、炭酸ストロンチウムのような複屈折を有する無機粒子を含有して配向させた透明フィルム、および、支持体上に無機誘電体を斜め蒸着した薄膜等が例示される。
また、λ／４板としては、例えば、（１）特開平５−２７１１８号公報および特開平５−２７１１９号公報に記載された、レターデーションが大きい複屈折性フィルムと、レターデーションが小さい複屈折性フィルムとを、それらの光軸が直交するように積層させた位相差板、（２）特開平１０−６８８１６号公報に記載された、特定波長においてλ／４波長となっているポリマーフィルムと、それと同一材料からなり同じ波長においてλ／２波長となっているポリマーフィルムとを積層させて、広い波長領域でλ／４波長が得られる位相差板、（３）特開平１０−９０５２１号公報に記載された、二枚のポリマーフィルムを積層することにより広い波長領域でλ／４波長を達成できる位相差板、（４）国際公開第００／２６７０５号パンフレットに記載された変性ポリカーボネートフィルムを用いた広い波長領域でλ／４波長を達成できる位相差板、ならびに、（５）国際公開第００／６５３８４号に記載されたセルロースアセテートフィルムを用いた広い波長領域でλ／４波長を達成できる位相差板、等が例示される。
このようなλ／４板としては、市販品を用いてもよい。λ／４板の市販品としては、例えば商品名：ピュアエース  ＷＲ（帝人社製）等が例示される。
【００３８】
λ／４層の厚さには制限はないが、０．２〜３００μｍが好ましく、０．５μｍ〜１５０μｍがより好ましく、１〜８０μｍがさらに好ましい。
【００３９】
λ／４板は、直線偏光子の透過軸に対し、λ／４板の光軸が４５°となるように配置して用いればよい。
なお、円偏光フィルタ２４が偏光子とλ／４板とを有する場合には、偏光子を光源側にして、偏光子とλ／４板とを配置する。
【００４０】
出射部１２が円偏光フィルタ２４を利用する場合には、円偏光フィルタ２４は、右円偏光（第１の偏光）を透過して左円偏光（第２の偏光）を反射する、反射型の円偏光フィルタが好ましく例示される。中でも、コレステリック液晶層を用いる反射型の円偏光フィルタ２４は、特に好適に例示される。すなわち、図示例においては、右円偏光を透過し、左円偏光を反射するコレステリック液晶層を用いる反射型の円偏光フィルタ２４は、特に好適に例示される。
反射型の円偏光フィルタ２４を用いることにより、例えば、円偏光フィルタ２４と共に光源２０を挟んで、反射板を配置して、円偏光フィルタ２４によって反射された左円偏光を反射板で反射することで、旋回方向が逆の右円偏光に変換して、円偏光フィルタ２４を透過させることができる。すなわち、出射部１２に円偏光フィルタ２４を用いることにより、光源２０が出射した光を、無駄なく効率よく使用でき、出射部１２が出射する測定光の光量を向上できる。
【００４１】
なお、本発明においては、出射部１２が出射する測定光における右円偏光（第１の偏光）と左円偏光（第２の偏光）との強度の差には、制限はなく、右円偏光の強度が、左円偏光の強度よりも高ければよい。
後述するノイズ除去の効果が大きくなる点で、出射部１２が出射する測定光は、右円偏光と左円偏光との強度の差は、大きいほど好ましい。
すなわち、本発明の信号検出システム１０において、出射部１２が出射する測定光は、一例として、『（右円偏光の強度−左円偏光の強度）／（右円偏光の強度＋左円偏光の強度）』で示す偏光強度比が、『０』超であればよい。しかしながら、この偏光強度比は、大きいほど好ましく、偏光強度比が『１』であるのが最も好ましい。
【００４２】
検出部１４は、出射部１２が出射して、マーカー１６が再帰反射した測定光を受光して、光量を測定するものである。
検出部１４は、検出器２６と、好ましい態様として設けられる円偏光フィルタ２８とを有する。
【００４３】
検出器２６は、出射部１２が出射する測定光を測定可能、すなわち、出射部１２が出射する測定光の波長域に感度を有するものであれば、公知の二次元的な光検出器（カメラ）が利用可能である。
前述のように、本発明の信号検出システム１０では、好ましくは、出射部１２が７００〜２０００ｎｍの波長域（近赤外光）を含む測定光を出射する。従って、検出器２６は、７００〜２０００ｎｍの波長域の光に感度を有するものが好適に用いられる。
検出器２６としては、一例として、ＣＣＤカメラ（ＣＣＤセンサ）、および、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide-semiconductor）カメラ（ＣＭＯＳセンサ）等が例示される。
【００４４】
円偏光フィルタ２８は、前述の円偏光フィルタを同様、右円偏光または左円偏光の一方を透過し、他方を遮蔽する、公知の円偏光フィルタである。
【００４５】
前述のように、図示例の信号検出システム１０は、一例として、右円偏光を本発明における第１の偏光、左円偏光を本発明における第２の偏光とする。従って、検出部１４の円偏光フィルタ２８も、一例として、右円偏光を透過し、左円偏光を遮蔽する円偏光フィルタである。
図示例の信号検出システム１０において、検出部１４は、このような円偏光フィルタ２８を設け、検出器２６に入射しようとする左円偏光を円偏光フィルタ２８によって遮蔽することにより、右円偏光の検出感度を、左円偏光の検出感度よりも高くしている。すなわち、信号検出システム１０は、検出部１４において、第１の偏光の検出感度が第２の偏光の検出感度よりも高いという、本発明における第２条件を満たしている。
すなわち、図示例の信号検出システム１０は、好ましい態様として、本発明における第１条件および第２条件を、共に、満たしている。
【００４６】
検出部１４において、円偏光フィルタ２８には制限はなく、上述した円偏光フィルタ２４で例示したものを含め、公知の円偏光フィルタが、各種、利用可能である。
【００４７】
なお、本発明においては、検出部１４における右円偏光（第１の偏光）と左円偏光（第２の偏光）との検出感度の差には、制限はなく、右円偏光の検出感度が、左円偏光の検出強度よりも高ければよい。
後述するノイズ除去の効果が大きくなる点で、検出部１４における右円偏光の検出感度と左円偏光の検出感度との差は、大きいほど好ましい。
すなわち、本発明の信号検出システム１０においては、検出部１４における検出感度は、一例として、『（右円偏光の検出感度−左円偏光の検出感度）／（右円偏光の検出感度＋左円偏光の検出感度）』で示す偏光の検出感度比が、『０』超であればよい。しかしながら、偏光の検出感度比は、大きいほど好ましく、偏光の検出感度比が『１』であるのが最も好ましい。
【００４８】
本発明の信号検出システム１０において、出射部１２と検出部１４との位置関係には、制限はなく、マーカー１６の光反射特性、検出部１４における受光部の大きさ、および、検出部の画角等に応じて、出射部１２が出射して、マーカー１６が再帰反射した測定光を受光できる位置に、検出部１４を配置すればよい。
【００４９】
マーカー１６は、本発明の信号検出システム１０における再帰反射部材であって、出射部１２が出射した測定光を再帰反射して、検出部１４に入射させるものである。
ここで、本発明において、マーカー１６は、右円偏光（第１の偏光）の反射率が、左円偏光（第２の偏光）の反射率よりも高い。
本発明の信号検出システム１０は、このようなマーカー１６（再帰反射部材）を用いると共に、出射部１２が出射する測定光において、右円偏光の強度が左円偏光の強度よりも高いという第１の条件、および、検出部１４において、右円偏光の検出感度が左円偏光の検出感度よりも高いという第２の条件の、少なくとも一方の条件を満たす。本発明の信号検出システム１０は、この構成により、モーションキャプチャーおよび測距システム等に用いられる信号検出システムにおいて、太陽光等を散乱した散乱光、および、マーカー１６以外で鏡面反射した測定光等に起因するノイズを除去することができ、正確な信号検出を可能にしている。この点に関しては、後に詳述する。
【００５０】
本発明の信号検出システム１０において、マーカー１６による反射率の差には、制限はなく、第１の偏光である右円偏光の反射率が第２の偏光である左円偏光の反射率よりも高ければよい。
後述するノイズ除去の効果が大きくなる点で、マーカー１６による右円偏光の反射率と左円偏光の反射率との差は、大きいほど好ましい。
すなわち、本発明の信号検出システム１０において、マーカーによる反射率は、一例として、『（右円偏光の反射率−左円偏光の反射率）／（右円偏光の反射率＋左円偏光の反射率）』で示す偏光の反射率比が、『０』超であればよい。しかしながら、偏光の検出感度比は大きいほど好ましく、偏光の検出感度比が『１』であるのが最も好ましい。
【００５１】
本発明の信号検出システム１０において、マーカー１６は、入射した光を再帰反射でき、かつ、右円偏光の反射率が左円偏光の反射率が高いものであれば、制限はなく、ビーズを用いる再帰反射部材およびプリズム型の再帰反射部材等の公知の再帰反射部材が、各種、利用可能である。
このようなマーカー１６としては、一例として、図２に概念的に示すような、支持体３２の表面に、コレステリック液晶相を固定してなる球状構造の反射体３４を、支持体の表面に、規則的または不規則に二次元的に配列してなるマーカーが例示される。
なお、以下の説明では、コレステリック液晶相を固定してなる球状構造の反射体３４を、『コレステリック粒子３４』とも言う。
【００５２】
支持体３２は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナブタレート等の各種の樹脂材料のフィルム、紙、ならびに、ガラス等、公知のシート状物（フィルム、板状物）が、各種、利用可能である。なお、支持体３２は、透明であるのが好ましい。
また、支持体３２へのコレステリック粒子３４の固定は、接着剤を用いる方法、粘着材を用いる方法、および、粘着テープを用いる方法等の公知の方法で行えばよい。
【００５３】
上述のように、コレステリック粒子３４は、コレステリック液晶相を固定してなる球状構造の反射体である。
周知のように、コレステリック液晶相は、特定の波長において選択的に反射性を示す波長選択反射性を有する。また、コレステリック液晶相は、選択的な反射波長域の右円偏光または左円偏光のみを反射し、それ以外の光は透過する。
【００５４】
コレステリック液晶相の選択反射の中心波長λ（選択反射中心波長λ）は、コレステリック液晶相における螺旋構造のピッチＰ（＝螺旋の周期）に依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、この螺旋構造のピッチを調節することによって、選択反射中心波長を調節することができる。コレステリック液晶相のピッチは、重合性液晶化合物と共に用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調節することによって所望のピッチを得ることができる。
また、選択反射を示す選択反射帯域（円偏光反射帯域）の半値幅Δλ（ｎｍ）は、コレステリック液晶相の屈折率異方性Δｎと螺旋のピッチＰとに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、選択反射帯域の幅の制御は、コレステリック液晶相の屈折率異方性Δｎを調節して行うことができる。屈折率異方性Δｎは、コレステリック粒子３４を形成する液晶化合物の種類およびその混合比率、ならびに、配向固定時の温度により調節できる。
螺旋のセンスおよびピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編  シグマ出版２００７年出版、４６頁、および「液晶便覧」液晶便覧編集委員会  丸善  １９６頁に記載の方法を用いることができる。
【００５５】
コレステリック液晶相の反射光は円偏光である。反射する円偏光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
前述のように、本発明の信号検出システム１０においては、マーカー１６は、第１の偏光である右円偏光の反射率が、第２の円偏光である左円偏光の反射率よりも低い。従って、コレステリック粒子３４は、右捩れのコレステリック液晶相によって形成される。本発明における第１の偏光が左円偏光である場合には、マーカー１６を構成するコレステリック粒子３４を、左捩れのコレステリック液晶相によって形成すればよい。
コレステリック液晶相の旋回の方向は、コレステリック粒子３４を形成する液晶化合物の種類、および／または、添加されるキラル剤の種類によって調節できる。
【００５６】
前述のように、マーカー１６を構成するコレステリック粒子３４は、コレステリック液晶相を固定してなる反射体である。
コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線（ＵＶ（Ultra Violet））照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い反射体を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造であればよい。
なお、コレステリック液晶相を固定したコレステリック粒子３４においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、液晶化合物は、液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。
【００５７】
コレステリック粒子３４の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
コレステリック粒子の形成に用いる液晶化合物を含む液晶組成物は、さらに界面活性剤を含むのが好ましい。また、コレステリック粒子３４の形成に用いる液晶組成物は、さらにキラル剤、重合開始剤および配向剤等を含んでいてもよい。
【００５８】
特に、右円偏光を反射するコレステリック粒子３４を形成する液晶組成物は、重合性液晶化合物、右捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む重合性コレステリック液晶組成物であるのが好ましい。なお、左円偏光を反射するコレステリック粒子３４を形成する場合には、液晶組成物は、重合性液晶化合物、左捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む重合性コレステリック液晶組成物であるのが好ましい。
【００５９】
−−重合性液晶化合物−−
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であるのが好ましい。
コレステリック液晶相を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、および、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が好ましく用いられる。重合性液晶化合物は、低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
【００６０】
重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１〜６個、より好ましくは１〜３個である。重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．、１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、同５６２２６４８号明細書、同５７７０１０７号明細書、国際公開ＷＯ９５／２２５８６号公報、同９５／２４４５５号公報、同９７／００６００号公報、同９８／２３５８０号公報、同９８／５２９０５号公報、特開平１−２７２５５１号公報、同６−１６６１６号公報、同７−１１０４６９号公報、同１１−８００８１号公報、特開２００１−３２８９７３号公報、同２００１−３２８９７３号公報、同２０１１−２０７９４１号公報、同２０１２−６９９７号公報、同２００８−１９２４０号公報、同２０１３−１６６８７９号公報、同２０１４−１９８８１４号公報、および、同２０１４−１９８８１５号公報等に記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
【００６１】
また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、７５〜９９．９質量％であるのが好ましく、８０〜９９質量％であるのがより好ましく、８５〜９０質量％であるのがさらに好ましい。
【００６２】
−−キラル剤（光学活性化合物）−−
キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
すなわち、右円偏光を反射するコレステリック粒子３４を形成する際には、右捩れを誘起するキラル剤を用い、左円偏光を反射するコレステリック粒子３４を形成する際には、左捩れを誘起するキラル剤を用いればよい。
【００６３】
キラル剤には制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４−３項、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）用カイラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、イソマンニド誘導体を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
【００６４】
キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２０００−１４７２３６、特開２００２−８０４７８号公報、特開２００２−８０８５１号公報、特開２００２−１７９６３３号公報、特開２００２−１７９６６８号公報、特開２００２−１７９６６９号公報、特開２００２−１７９６７０号公報、特開２００２−１７９６８１号公報、特開２００２−１７９６８２号公報、特開２００２−３０２４８７号公報、特開２００２−３３８５７５号公報、特開２００２−３３８６６８号公報、特開２００３−３０６４９０号公報、特開２００３−３０６４９１号公報、特開２００３−３１３１８７号公報、特開２００３−３１３１８８号公報、特開２００３−３１３１８９号公報、特開２００３−３１３２９２号公報、特開２００３−２８７６２３号公報、特開２０１１−２４１２１５号公報、および、特開２０１４−０３４５８１号公報に記載のキラル剤、ならびに、ＢＡＳＦ社製のＬＣ−７５６等を用いることができる。
【００６５】
液晶組成物における、キラル剤の含有量は、重合性液晶化合物量の０．０１〜２００モル％が好ましく、１〜３０モル％がより好ましい。
【００６６】
−−重合開始剤−−
液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、液晶組成物は重合開始剤を含有しているのが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号および同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報および米国特許第４２３９８５０号明細書記載）ならびにオキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）等が挙げられる。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して０．１〜２０質量％であるのが好ましく、０．５〜１２質量％であるのがさらに好ましい。
【００６７】
−−架橋剤−−
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、および、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋には制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の多官能アクリレート化合物；グリシジル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物；２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、４，４−ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン等のアジリジン化合物；ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物；オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物；ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いるのができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、３〜２０質量％が好ましく、５〜１５質量％がより好ましい。架橋剤の含有量が上述の範囲内であれば、架橋密度向上の効果が得られやすく、コレステリック液晶相の安定性がより向上する。
【００６８】
−−重合禁止剤−−
液晶組成物は、保存性の向上を目的として、重合禁止剤を含有してもよい。
重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン、ベンゾキノン、ヒンダードアミン（ＨＡＬＳ）、および、これらの誘導体等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
重合禁止剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、０〜１０質量％が好ましく、０〜５質量％がより好ましい。
【００６９】
液晶組成物は、コレステリック粒子３４を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびシクロペンタノン等のケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、および、エーテル類などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。上述の単官能重合性モノマーなどの上述の成分が溶媒として機能していてもよい。
【００７０】
コレステリック粒子３４は、公知の方法で形成すればよい。
一例として、コレステリック粒子３４は、特開２００２−２０１２２２号公報に記載されるように、上述した液晶組成物を、乳化重合、懸濁または分散重合することで形成できる。重合方法および反応条件に関しては、Ｓ．Ｒ．ＳａｎｄｌｅｒおよびＷ．ＫａｒｏによるＰｏｌｙｍｅｒ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、第１巻、第２版、１９９２年刊に記載されている。
具体的な一例として、特開２００５−１１２９４５号公報に記載されるように、上述した液晶組成物を非相溶の溶媒中に分散して、エマルション化した後、エマルションを冷却または加熱することで、液晶化合物をコレステリック液晶相の螺旋構造に配向させ、その後、紫外線照射による光重合等によって、液晶化合物を重合することで、コレステリック粒子３４を形成する方法が例示される。
【００７１】
周知のように、コレステリック液晶相は、入射した特定波長域の右円偏光または左円偏光を、鏡面反射する。すなわち、コレステリック液晶相に法線方向から光が入射（表面に垂直入射）した場合には、光を再帰反射する。
そのため、球状構造を有するコレステリック粒子３４に、入射位置の接線と直交する方向、すなわち、法線方向から光が入射した場合には、コレステリック粒子３４は、入射光を再帰反射する。従って、支持体３２の表面にコレステリック粒子３４を二次元的に配列してなるマーカー１６は、入射した測定光の多くを再帰反射する。
一方で、コレステリック液晶相は、斜めから光が入射した場合には、いわゆるブルーシフトによって、反射波長域が短波長側に移動する。そのため、コレステリック粒子３４に、法線に対して斜めに測定光が入射しても、測定光は反射されることはなく、法線方向から光が入射した測定光のみを、再帰反射する。
【００７２】
上述のように、コレステリック液晶相は、反射に波長選択性を有する。従って、コレステリック粒子３４を形成するコレステリック液晶相は、出射部１２が出射する測定光を適正に反射するように、選択反射中心波長を設定する。
前述のように、本発明の信号検出システム１０は、出射部１２が出射する測定光は、好ましくは、７００〜２０００ｎｍの波長域の光を含む。従って、コレステリック粒子３４を形成するコレステリック液晶相は、７００〜２０００ｎｍの波長域に、選択反射中心波長を有するのが好ましい。
【００７３】
マーカー１６を形成するコレステリック粒子３４の粒径には、制限はなく、マーカー１６の大きさ、および、反射波長等に応じて、適宜、設定すればよい。
コレステリック粒子３４の粒径（最大長）は、１〜１００μｍが好ましく、２〜５０μｍがより好ましく、４〜３０μｍがさらに好ましい。
【００７４】
以下、信号検出システム１０の作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。
なお、以下の説明では、説明を簡潔にするために、円偏光フィルタ２４および円偏光フィルタ２８は、右円偏光のみを透過して左円偏光は遮蔽し、さらに、マーカー１６は、右円偏光のみを反射して左円偏光は透過する、と想定する。
しかしながら、信号検出システム１０では、円偏光フィルタ２４および円偏光フィルタ２８の透過光、および、マーカー１６の反射光に、左円偏光の成分が含まれていてもよい。すなわち、信号検出システム１０では、測定光における強度（円偏光フィルタ２４の透過率）、マーカー１６による反射率、および、検出部１４における検出感度（円偏光フィルタ２８の透過率）が、左円偏光よりも右円偏光の方が高い、という条件を満たせば良い。信号検出システム１０では、この条件が満たされれば、同様の作用効果によって、検出する信号すなわち検出部１４が測光する測定光から、ノイズを軽減できる。
また、測定光が円偏光以外の、直線偏光および楕円偏光等の偏光である場合にも、同様の作用効果で、ノイズを軽減できる。
【００７５】
また、一例として、光源２０は、中心波長が８５０ｎｍのＬＥＤとする。
さらに、一例として、マーカー１６は、図２に示すような、支持体３２の表面にコレステリック粒子３４を二次元的に配列したものであり、コレステリック粒子３４を形成するコレステリック液晶相の垂直入射における選択反射中心波長は８５０ｎｍとする。
【００７６】
信号検出システム１０において、信号検出すなわちマーカー１６の検出を行う際には、出射部１２の光源２０を駆動し、かつ、検出部１４の検出器２６によって撮影を行う。
光源２０が出射した光は、円偏光フィルタ２４を透過することで、右円偏光の測定光となる。
右円偏光の測定光は、マーカー１６に入射する。上述のように、マーカー１６は、垂直入射における選択反射中心波長が８５０ｎｍで、右円偏光を反射するコレステリック液晶相を固定してなるコレステリック粒子３４を配列したものであるので、マーカー１６は、コレステリック粒子３４に垂直入射した測定光を再帰反射する。
【００７７】
マーカー１６によって再帰反射された測定光は、検出部１４に入射する。
上述のように、測定光は右円偏光であるので、測定光は、右円偏光のみを透過する円偏光フィルタ２８を透過して、検出器２６に入射して、測光される。信号検出システム１０では、一例として、検出器２６が撮影した画像中のマーカー１６から、図示しない画像処理手段が画像解析を行い、三角測量の原理を用いる公知の方法で三次元のデータを生成する。信号検出システム１０では、生成した三次元のデータから、マーカー１６すなわち被写体の動き、および、被写体までの距離等を計測する。
【００７８】
ここで、このような信号検出システム１０におけるノイズとして、信号検出システム１０を屋外で用いる場合等に、太陽光に含まれる近赤外光がマーカー１６以外の場所で散乱され、この散乱光が検出部１４に入射して検出器２６で計測されることに起因する、散乱ノイズが考えられる。
しかしながら、本発明の信号検出システム１０では、検出部１４が右円偏光のみを透過する円偏光フィルタ２８を有する。すなわち、検出部１４は、右円偏光のみを測定する。そのため、右円偏光を一点鎖線で、左円偏光を破線で、それぞれ表す、図３に概念的に示すように、光散乱体４０で散乱され、検出部１４に入射した散乱光のうち、左円偏光の成分は円偏光フィルタ２８によって遮蔽され、右円偏光の成分のみが円偏光フィルタ２８を透過して検出器２６に入射する。従って、本発明の信号検出システム１０によれば、検出器２６に入射してノイズとなる散乱光は、右円偏光の成分のみとなり、散乱ノイズを半減できる。
【００７９】
また、信号検出システム１０におけるノイズとして、マーカー１６（被写体）以外の金属表面等の反射体によって鏡面反射された測定光が、検出部１４に入射して検出器２６で計測されることに起因する、鏡面反射ノイズが考えられる。
ここで、出射部１２が出射する測定光は右円偏光であり、マーカー１６以外の反射体で鏡面反射された測定光は円偏光の旋回方向が逆転して、左円偏光となる。また、上述したように、検出部１４は、右円偏光のみを透過する円偏光フィルタ２８を有する。従って、図３に示すように、マーカー１６以外の反射体４２で反射され左円偏光となった測定光は、円偏光フィルタ２８によって除去され、検出器２６には入射しないので、鏡面反射ノイズを除去できる。
【００８０】
これに対し、出射部１２が出射する測定光は右円偏光であり、マーカー１６が反射する測定光も右円偏光で、検出部１４が測定する測定光も右円偏光であるので、図３に示すように、出射部１２が出射し、マーカー１６で再帰反射され、検出部１４で測定される右円偏光の測定光は、適正に測定される。
すなわち、信号検出システム１０では、マーカー１６による反射と、出射部１２が出射する測定光および検出部１４が検出する測定光との偏光を揃えることで、図３に示すように、信号強度すなわち測定光の強度を一定に保った状態で、ノイズのみを低減して、正確な測定すなわち信号検出を可能にしている。
【００８１】
加えて、図示例の信号検出システム１０は、好ましい態様として、マーカー１６における反射体として、コレステリック液晶相を固定してなる球状構造の反射体である、コレステリック粒子３４を用いている。
そのため、測定光として近赤外光を用いることで、マーカー１６を透明（半透明）にでき、被写体にマーカー１６を貼着した際に、マーカー１６を目立たなくできる。
【００８２】
図示例の信号検出システム１０は、好ましい態様として、出射部１２が出射する出射光の強度が左円偏光（第２の偏光）よりも右円偏光（第１の偏光）の方が高いという第１条件、および、検出部１４における検出感度が左円偏光よりも右円偏光の方が高いという第２条件の、両方を満たす。
しかしながら、本発明の信号検出システムは、これに制限はされず、第１条件および第２条件の、いずれか一方のみを満たすものでもよい。後に実施例で示すが、第１条件および第２条件の、いずれか一方のみを満たす場合でも、十分、好適に検出する信号からノイズを軽減できる。
ただし、より好適にノイズを軽減して、正確な測定が可能である点で、本発明の信号検出システムは、第１条件と第２条件との両方を満たすのが好ましい。
【００８３】
また、図示例の信号検出システム１０では、光源２０と検出器２６とが別々であるが、光源２０と検出器２６とは、一体的にユニット化されたものでもよい。この際においては、光源２０および検出器２６に加え、さらに、円偏光フィルタ２４および円偏光フィルタ２８の少なくとも一方も、一体的にユニット化してもよい。
また、図示例の信号検出システム０では、光源２０と検出器２６とで、別々に、円偏光フィルタ２４と円偏光フィルタ２８とを設けているが、本発明は、これに制限はされない。すなわち、本発明の信号検出システムは、光源２０および検出器２６の両方に対応して、円偏光フィルタを、１枚のみ、設けた構成であってもよい。
【００８４】
以上、本発明の信号検出システムについて詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００８５】
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、および、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。【００８６】
＜重合性液晶組成物Ａ−１の調製＞
以下の成分を混合して、重合性液晶組成物Ａ−１を調製した。
下記の化合物Ｍ−１                                  ８４質量部
下記の化合物Ｍ−２                                  １５質量部
下記の化合物Ｍ−３                                    １質量部
キラル剤ＬＣ−７５６（ＢＡＳＦ社製）              ５．２質量部
下記の空気界面配向剤Ｍ−４                        ０．２質量部
重合開始剤Ｉｒｇ８１９（ＢＡＳＦ社製）                ３質量部
酢酸エチル                                        ９００質量部【００８７】
＜重合性液晶組成物Ａ−２の調製＞）
以下の成分を混合して、重合性液晶組成物Ａ−２を調製した。
下記の化合物Ｍ−１                                  ８４質量部
下記の化合物Ｍ−２                                  １５質量部
下記の化合物Ｍ−３                                    １質量部
キラル剤ＬＣ−７５６（ＢＡＳＦ社製）                  ３質量部
下記の空気界面配向剤Ｍ−４                        ０．２質量部
重合開始剤Ｉｒｇ８１９（ＢＡＳＦ社製）                ３質量部
酢酸エチル                                        ９００質量部【００８８】
化合物Ｍ−１（下記構造）
【化１】
2019230890.tif 000003
【００８９】
化合物Ｍ−２（下記構造）
【化２】
2019230890.tif 000004
【００９０】
化合物Ｍ−３（下記構造）
【化３】
2019230890.tif 000005
【００９１】
空気界面配向剤Ｍ−４（下記構造）
【化４】
2019230890.tif 000006
【００９２】
＜反射波長の確認＞
一面のみに易接着処理を施した厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡社製、コスモシャインＡ−４１００）の、易接着処理していない面にラビング処理を施した。
ポリエチレンテレフタレートフィルムのラビング処理面に、乾燥後の乾膜の厚さが３．５μｍとなるように、重合性液晶組成物Ａ−１を室温にて塗布した。
塗布層を室温で６０秒乾燥した後、８５℃の雰囲気で２分間加熱した。その後、フュージョン社製のＤバルブ（ランプ９０ｍＷ／ｃｍ）を用い、出力６０％、３０℃で、６〜１２秒間、紫外線を照射し、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を得た。
得られたコレステリック液晶層の反射特性を分光測定装置（島津製作所社製、ＵＶ−３１００ＰＣ）によって確認した。その結果、重合性液晶Ａ−１からなるコレステリック液晶層の垂直入射光に対する選択反射中心波長は、５４０ｎｍであった。垂直入射光とは、表面に垂直に入射（法線方向から入射）した光である。【００９３】
また、重合性液晶組成物Ａ−２を用いて同様にコレステリック液晶層を形成し、同様に反射特性を確認した。
その結果、重合性液晶組成物Ａ−２からなるコレステリック液晶層の垂直入射光に対する選択反射中心波長は、８５０ｎｍであった。【００９４】
＜再帰反射性を有するコレステリック粒子の作製＞
濃度１質量％のポリビニルアルコール（クラレ社製、クラレポバールＰＶＡ２０３）水溶液を、１００ｍＬ（リットル）、ホモミキサーに投入した。
ポリビニルアルコール水溶液を回転数１５００ｒｐｍで攪拌しつつ、１０ｍＬの重合性液晶組成物Ａ−１を添加し、５分間撹拌を継続し、エマルションを調製した。このエマルションを８０℃で３分放置した。なお、ここまでの操作はすべて黄色灯下で実施した。
次に、このエマルションに、３０００Ｗの高圧水銀ランプにより、照射距離１５ｃｍで紫外線照射を６０秒行った。
この溶液の一部をスライドガラス上に展開し、偏光顕微鏡で観察した。その結果、粒径２０μｍ以下の球形の微粒子Ａ−１が作製できていることを確認した。【００９５】
この微粒子Ａ−１の一部を、黒い紙の上に展開し、右円偏光および左円偏光の白色光を照射した。その結果、微粒子Ａ−１は、右円偏光の白色光に対しては鮮やかな緑色の反射色を呈する一方で、左円偏光の白色光に対しては、反射色を示さなかった。これにより、微粒子Ａ−１は、緑色光に選択的な反射特性を有し、かつ、右円偏光を反射する偏光特性を有するコレステリック粒子であることが確認された。
また、微粒子Ａ−１は、入射光の方向を変化させた場合、常に、入射光と同じ方向での反射光が強くなることも確認した。これにより、微粒子Ａ−１は、再帰反射性を有することも確認された。【００９６】
［実施例１］
作製した微粒子Ａ−１をＦＵＪＩＸＥＲＯＸ社製のコピー用紙上に展開したサンプルを作製した。このサンプルを、カメラ付きの偏光顕微鏡で画像撮影を行うことにより、可視光による信号検出試験を行った。
顕微鏡の光源は落射モードとした。また、光源および検出器に対して、右円偏光を透過し、左円偏光を遮蔽する円偏光フィルタを配置した。すなわち、本例では、微粒子Ａ−１を１個のマーカーと見なすと、図１に示すような信号検出システムが構成される。【００９７】
撮影した画像をグレースケール化し、画像の対象部分の明るさ（Ｙ値）が閾値を超えた部分を信号として数を計数した。
その結果、微粒子Ａ−１に対応する信号が４３個、微粒子Ａ−１以外のノイズに対応する信号が４個で、『微粒子／ノイズ』の比は１０．７であった。【００９８】
［実施例２および実施例３、比較例１］
実施例１において、光源に対して配置した円偏光フィルタおよび検出器に対して配置した円偏光フィルタの少なくとも一方を、適宜、取り外して、実施例１と同様に信号検出試験を行い、微粒子Ａ−１に対応する信号、および、微粒子Ａ−１以外のノイズに対応する信号の数を計数し、比を算出した。【００９９】
［比較例２］
微粒子Ａ−１に変えて、一般的な再帰反射板に用いられる、偏光特性を有さない一般的なガラスビーズ（ユニチカ社製、ＵＢ−０５２ＮＨ、粒径２５〜４５μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様に信号検出試験を行い、ガラスビーズに対応する信号、および、ガラスビーズ以外のノイズに対応する信号の数を計数し、比を算出した。
結果を下記の表に示す。なお、表には、実施例１の結果も表記する。【０１００】
【表１】
2019230890.tif 000007
【０１０１】
表１に示すように、右円偏光を再帰反射するコレステリック粒子をマーカーとし、光源および検出器の少なくとも一方に、右円偏光を透過し左円偏光を遮蔽する円偏光フィルタを設けた本発明の信号検出システムによれば、マーカーであるコレステリック粒子を適正に検出できると共に、ノイズの数も大幅に低減できる。特に、光源および検出器の両方に円偏光フィルタを設けた実施例１は、非常に好適にノイズの数を低減できる。
これに対し、円偏光フィルタを設けない比較例１は、マーカーであるコレステリック粒子は適正に検出できるが、ノイズも多い。さらに、マーカーとして、偏光特性を有さない一般的なガラスビーズを用いた比較例２は、ガラスビーズによる再帰反射の際に、反射光の偏光が左円偏光になってしまうため、マーカーの検出数が少ない。【０１０２】
＜再帰反射性を有するコレステリック粒子の作製＞
重合性液晶組成物Ａ−１に変えて、重合性液晶組成物Ａ−２を用いた以外は、微粒子Ａ−１と同様にして、微粒子Ａ−２を作製した。
重合性液晶組成物Ａ−２は、キラル剤の配合量が異なる以外は、同じ組成を有するものである。また、上述のように、重合性液晶組成物Ａ−２を用いて形成したコレステリック液晶層は、垂直入射光に対する選択反射中心波長が８５０ｎｍである。
従って、この微粒子Ａ−２は、近赤外光に選択的な反射特性を有し、かつ、右円偏光を反射する、再帰反射性を有するコレステリック粒子である。【０１０３】
［実施例４］
ＦＵＪＩＺＥＲＯＸ社製のコピー用紙上に、作製した微粒子Ａ−２によって、『Ｆ』の字を描いた。
光源として、中心波長が８５０ｎｍのＬＥＤ光源を用い、検出器として、８５０ｎｍに感度を有する一般的なＣＣＤカメラを用いた。光源およびカメラの前には、特開２０１４−２１９２７８号公報の実施例に記載される円偏光分離フィルムＣを配置した。この円偏光分離フィルムは、右円偏光を透過し、左円偏光を遮蔽する円偏光フィルタである。すなわち、実施例１等と同様、『Ｆ』の字を描いた微粒子をマーカーと見なすと、本例も、図１に示すような信号検出システムが構成されている。
このような光学系を用い、コピー用紙に対して４５°の方向から光源によって光を照射し、同じ方向からＣＣＢカメラによって撮影を行った。
その結果、可視光下では認識できなかった『Ｆ』の文字が、撮影した画像では認識できた。すなわち、本発明によれば、ノイズを低減して、マーカで再帰反射された測定光を信号として好適に検出できる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
モーションキャプチャーおよび測距システムとして、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  信号検出システム
１２  出射部
１４  検出部
１６  マーカー
２０  光源
２４，２８  円偏光フィルタ
２６  検出器
３２  支持体
３４  コレステリック粒子
４０  光散乱体
４２  反射体
【図１】
2019230890.tif 000008
【図２】
2019230890.tif 000009
【図３】
2019230890.tif 000010
【国際調査報告】
2019230890.tif 000011
2019230890.tif 000012
2019230890.tif 000013
2019230890.tif 000014