JP2003149148A - テカリ計測方法及びテカリ計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来は断念していたテカリを、テカリ率として
安定して計測する方法及び装置を提供する。 【解決手段】計測対象物の計測点に光を当て、計測点に
発生する正反射光成分（ＬＲ）光量と正反射光を含まな
い乱反射光成分（ＬＢ）光量を計測し、 計算式 ＬＲ÷（ＬＢ+ＬＲ）×１００［％］ に基づいて、テカリ率［％］を求めるテカリ計測方法及
び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物性に係る計測分
野に新たな計測概念を与えるものであり、従来の輝度・
明度・色彩・反射率等の表面計測に加え、目視感覚に近
いテカリを数値化して計測する方式を新規にて提起する
ことにより、今まで計測できなかった物質表面に発生す
るテカリを、テカリ率として数値化して計測する手法を
示すとともに、テカリ率を計測する方法およびそのテカ
リ率を応用する装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】物の表面
にはテカリという概念が有るが、従来はそのテカリを数
値化して計測する手段がなく、装置として応用すること
ができなかった。そこで、テカリに対して研究を重ね、
テカリを数値化して計測する方式を発案した。その方式
を構成する計測手段の研究を重ねたところ、個別に要素
を計測しテカリ率を求めると、計測対象物の位置・組成
および計測装置光源等の影響が発生し、計測値に誤差が
発生することが確認されたため、要素を一括計測する方
法を発案し装置の実用化するに至った。さらに本発明の
実用化の研究を進めたところ、装置計測部に機構的およ
びセンサ感度誤差が発生し計測誤差になることが判り、
複数回計測を行い最大・最小値を破棄し、残りを平均化
したりすることにより、個別装置に発生する計測誤差を
少なくする方法を組込むと良いことが判った。更に、装
置校正を行うことも重要なことが判った。テカリ計測を
評価した結果、応用範囲が広く、新たな可能性があるこ
とが確認されたため、本発明を用いてさまざまなシステ
ムとすることができることが判明した。本発明は、発案
されたテカリ計測方法を提示し、そのテカリ計測方法を
実行する装置および応用した装置を示すことにより、テ
カリの利用を広く世の中に普及し、新たな価値および産
業効果を得るものである。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来計測でき
なかったテカリを具体的な数値として計測する事によ
り、上記の課題を以下の手段により解決するものであ
る。本発明者は、計測対象物の計測点に光を当て、・計
測点に発生する正反射光光量（ＬＲ）と正反射光を含ま
ない光量（ＬＢ）を計測し、 計算式 ＬＲ÷（ＬＢ+ＬＲ）×１００［％］ に基づいて求めたテカリ率［％］が、人間の目で見たテ
カリと、ほぼ一.致することを見出し、本発明を完成さ
せるに至った。

【０００４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のテカリ率を計測
するための、計測方式の概念を示す一例である。以下
に、図１に基づいて計測方式の説明を行う。テカリ計測
装置のセンサは図１に示す様に、計測対象物１に対して
光源２とセンサＡ３とセンサＢ４が組合されている。光
源２は、計測対象物１に測定すべき光を当てるものであ
る。図１ではＬＥＤで記載しているが、光源は特にＬＥ
Ｄに限らずどの様な光源でも良い。例えば外光をそのま
ま利用することもできる。センサＡ３は、計測対象物１
に発生した反射光に対して、正反射光が入らない位置に
配置され、計測対象物の乱反射光を計測するものであ
る。センサＢ４は、計測対象物１に発生した反射光に対
して、正反射光が入いる位置に配置され、計測対象物１
の反射光を計測するものである。センサＡ３およびセン
サＢ４は、計測対象物１に対して同一距離に配置し、同
一の光感度を確保するものである。センサＡおよびセン
サＢは、必要に応じて、複数を組み合わせて用いること
もできる。センサＡの出力（ＳＡ）には、計測対象物に
発生した乱反射光成分（ＬＢ）が計測される。センサＢ
の出力（ＳＢ）には、計測対象物に発生した正反射光成
分（ＬＲ）と乱反射光成分（ＬＢ）の和が計測される。
本発明者の研究の結果、これらの計測成分より求められ
た正反射光の量と求められた乱反射光と正反射光の和、
との比率を求めると、テカリを目視感覚に近い条件でテ
カリ率として表現できることを見出し、このテカリ率と
目視によるテカリが比例する事実が確認された。その計
算式は、以下の通りである。 テカリ率＝（ＬＢ÷（ＬＢ＋ＬＲ））×１００［％］ ＝（（ＳＢ−ＳＡ）÷ＳＢ）×１００［％］ この計算式に基づくと、次の様な値が求められる。全反
射鏡面体を想定し、センサＡの計測出力（ＳＡ）が
「０」の場合。 テカリ率＝（（ＳＢ−ＳＡ）÷ＳＢ）×１００［％］ ＝（（ＳＢ−０）÷ＳＢ）×１００［％］ ＝１００［％］ 純乱反射体（非正反射体）を想定し、センサＡの計測出
力（ＳＡ）とセンサＢの計測出力（ＳＢ）が同一の場
合。 テカリ率＝（（ＳＢ−ＳＡ）÷ＳＢ）×１００［％］ ＝（（ ０ ）÷ＳＢ）×１００［％］ ＝０［％］ 通常の計測対象物１は、上記の式の中間にあり、その数
値も計測対象物１の種類により、まちまちの値を示す。

【０００５】さらに、本発明においては、測定値を校正
する手段を備えることができる。測定器として機能する
ためには、装置が常に校正されていることが求められ
る。この機能は、測定器にはなければならない程、重要
な機能である。どこでも容易に校正できる手法が得られ
ることは、計測器の計測値に対する信頼性を高める事と
なり、計測器にとって計り知れない付加価値を生むもの
である。装置校正は、次の例で容易に行うことができ
る。オペレータが、計測部を閉鎖して、計測操作：オフ
セット校正要求を行う。この状態では、各センサに光が
入らない状態とする。ＣＰＵが校正要求を受け、計測器
が遮光状態であることを確認し、ＬＥＤを点灯しない状
態で、各光センサのオフセット値の自動補正を行う。
尚、ここで言う自動補正とは、各光センサ遮光時の出力
偏差を検出し、その偏差をなくすための補正値を求め、
以後の計測に使用できる様にすることである。オペレー
タが、計測部に光拡散をする冶具を取付け、光拡散され
た外光を取込める様にした状態で、計測操作：レベル校
正要求をする。この状態で、各光センサには同量の光が
入光することになる。ＣＰＵが校正要求を受け、ＬＥＤ
を点灯せずに、各光センサの受光値の自動補正を行う。
尚、ここで言う自動補正とは、各光センサに同一光量が
入光した状態で、各光センサの出力偏差を検出し、その
偏差をなくすための補正値を求め、以後の計測に使用で
きる様にすることである。必要であれば、更に光拡散さ
せている冶具の光透過率を替え、異なる光量における補
正値を求める。市販のＮＤフィルタ等により、数値がわ
かる状態で、減光することも可能である。以上により、
０レベルと特定光量のときの補正値が求められるので、
これに基づき計測補正を行い、測定器の測定精度を高め
ることができる。基準サンプルを用意したときの装置校
正動作は、次の例で行うことができる。尚、複数枚のテ
カリ率の異なるサンプルを用意しておき、同様の手順で
繰返し複数点を校正することも可能であり、更に計測制
度を上げることもできる。 １． オペレータが、基準サンプルに装置計測部を合わ
せ・計測操作（校正要求）を行う。 ２． ＣＰＵが校正要求を受け、ＬＥＤ非点灯のまま計
測待機状態であることを確認すると共に、各光センサの
オフセット値の自動補正を行う。 ３． ＣＰＵがＬＥＤを点灯し、各光センサの出力値を
取込む。 ４． ＣＰＵが、計測値が基準サンプル値になるセンサ
の校正値を求め、そのセンサ校正値を校正情報として内
部に保管するとともに、センサ出力値を用いてテカリ率
の計算を行い、計算結果をＬＣＤパネルに表示する。 ５． オペレータが、基準値の値が表示されたことを確
認して校正を終了する。詳細補正を行う時、ＣＰＵがサ
ンプルを自動認識できる様にすると、サンブルの内容を
指定しなくとも自動校正することができる。途中経過に
おける誤動作・誤操作に対応させるため・装置初期化時
に標準値を校正値として設定できる様にしておくと、利
便さを増すことができる。複数回校正時には、基準サン
プルを変更して繰返して処理すれば良く、より高い測定
精度を求めることができる。装置例を用いた場合、暗室
内であれは計測を非接触で連続的に行うことができる。
更に、暗室内計測において、ガラスの様な透明体および
半透明体であっても、正しく計測することができる。

【０００６】本発明のテカリ計測方法及び装置では、計
測時間は瞬間なため、移動体であっても計測することが
できる。計測対象物の表面が、計測時に安定していれ
ば、液体でも計測することができる。尚、計測対象物が
液体で表面が揺れる場合、表面変位に対応できる様にセ
ンサを配置し、正反射光を含む光のピークを求め、その
時の正反射光を含まない光の値を計測する必要がある。
ラインセンサ、又はＣＣＤセンサを用いれば、計測手段
として有効である。表面があり、その表面が完全な光吸
収体でない限り、テカリ率計測は可能であった。本発明
は様々な物に対してテカリ計測ができることが確認され
たため、本発明を応用して作成された機能を組込んだ装
置の応用範囲は、非常に広いものであることが当業者に
とっては自明である。

【０００７】本発明のテカリ計測方法及びテカリ計測装
置により、計測したテカリ率、すなわちテカリ情報は種
々の応用が可能であり、基本機能を応用した装置の効果
例として、以下の様なものがある。テカリ情報を製造工
程・出荷検査・受入れ検査等に用いる装置に付加して・
製品を生産・検査することにより、新しい検査項目が追
加され製品々質を向上させることができる。肌等のテカ
リ率を計測することにより、医療行為・化粧品販売・エ
スティックサロン運営等を行うに際して、肌のテカリ情
報に基づく治療・アドバイス・器具等を付加することが
できる。油分・水分等の物質の存在によりテカリ率が変
位する場合、テカリ率を計測することにより、その物質
の存在および存在量を検出器具に付加することができ
る。レーザ等で光沢度が変位する素材を用いて情報を記
録する媒体を作り、その媒体にレーザ等で情報を書込
み、その情報をテカリ率で読出すことにより、新しい情
報記録装置の情報書込み・読出し手段として用いること
ができる。印刷物のインクを選択してテカリ率を変位さ
せ、その変位をテカリ率で計測することにより、カード
・切符等の印刷物に新たな情報を付加する事ができる。
その他、反射光の変化・色変化等を用いて機能していた
ものであれば、その機能をテカリ率の変化に置換える事
ができ、新たな装置とする事ができる。さらに、テカリ
情報を、カード等の秘匿情報とすることも可能である。
計測対象物の表面が安定している限り、計測対象物は液
体でも固体でもよく、広範囲にテカリ率を計測する事が
できるため、テカリ情報を幅広く応用することができ
る。また、暗室内で計測すれば、計測対象物の光透過性
は計測の制限事項にならず、透明ガラス等でもテカリ率
を計測することができるため、テカリ情報を幅広く応用
することができる。これらは、目視では確認し難くとも
テカリ率の変位を反射光変化・色彩変化等の変位として
起こすこと、逆に目視では明らかに色が変わっていても
・テカリ率が変位しない等の秘匿処理ができるためにで
きるものであり・既存技術とは明らかに異なる特徴を持
つものである。

【０００８】本発明のテカリ計測方法においては、同一
光源から発生する２種類の反射光を、同一の感度特性を
有するセンサで計測することが望ましい。このようにす
ると、光源色・光源光量および計測対象物の色彩等が変
化して、それぞれのセンサの出力値が変化したとして
も、それぞれの計測値は同一の係数が掛けられたのと同
じことになり、テカリ率に変化が発生せず・反復繰り返
し性が良いという利点が得られる。以上の説明でわかる
通り、本発明の方法を用いることにより・テカリ率が同
じ計測対象物であれは、光源色・表面色等が変化して
も、その影響を一切受けずに安定してテカリ率を計測で
きることを示すものであり、実験においてもその事実を
証明する事ができた。この成果は、同一特性のセンサＡ
およびセンサＢを、同一の物理環境に配置して得られた
計測値を利用して、テカリ率を算出したことに起困する
ものであり、ここで得られた安定性は非常に有意義なも
のであった。尚、求められた計測値に対して、敢えて係
数は掛けないほうが計測値に互換性があり有効性が高い
と考えられるが、更に係数を掛けることにより、計測値
をより人間の感覚に近づける事も可能である。更に、こ
の方式を用いてテカリを求める装置を作った場合、正反
射と乱反射光成分のセンサ特性が同じであれば、そのセ
ンサを一体化して配置することにより、計測現境に変化
があっても計測結果に波及しないテカリ率計測が可能な
ことを示している。

【０００９】実施例1 本発明のテカリ計測方法を用いたテカリ計測装置を製作
した。製作されたテカリ計測装置の一例を、図2に示
す。テカリ計測装置回路が１チップＣＰＵを用いたた
め、単純構成で機能することができ、小型軽量であるの
で応用範囲の広いものであった。図３は、テカリ計測装
置の試作例の外観図である。図２において、センサＡ３
及びセンサＢ４からの信号を、信号の選択手段７を介し
て取り出し、アナログ・デジタル変換手段８・クロック
発生手段６・演算処理手段５、記憶手段９、入出力ポー
ト１２で接続し、ＣＰＵ５内部にある測定値を校正する
手段を経て、液晶パネル用ドライパ回路１１を経て表示
手段１０により計測値を表示させる。電源は、電池また
はＡＣアダプタ１４・安定回路１３から供給される。図
２に示した破線内の、信号の選択手段７、アナログ・デ
ジタル変換手段８、演算処理手段５、記億手段９、液晶
パネル用ドライバ回路１１、入出カポート１２、安定回
路１３は、１チヅプＣＰＵ内に構成することができる。
図２はデジタル回路で構成しているが、アナログ回路で
構成する事も可能であることは言うに及ばない。光源１
は、ＬＥＤで構成した。光センサＡ及び光センサＢとし
て、フォトトランジスタを使用した。また、本実施例で
は、計測表示は、ＬＣＤパネルを用いて計測結果を表示
させた。しかし、７ＳＥＧ表示等でも良く、敢えて数値
表示に拘らないのであれは、ＬＥＤを数個配置すること
で強弱等のレベル表示をする形式を取っても良いことは
言うに及ばない。更に、計測情報として外部出力するこ
とで、装置に計測値を表示させないこと等も可能であ
る。基本的な装置計測動作は、次の例で行う。 １． オペレータが、計測対象１にセンサーヘッド部を
合わせ、計測操作を行う。 ２． ＣＰＵ５が計測要求を受け、計測待機状態である
ことを確認すると共に、各光センサ３及び４のオフセッ
ト値の自動補正を行う。 ３． ＣＰＵ５がＬＥＤを点灯し、各光センサの出力値
を取込む。測定の際に、１０回計測して最大・最小値を
破棄し、残りの８回を平均化して測定値にする等の処置
を行うと、計測値は更に安定して有効である。光センサ
の出力値に歪みが有る場合は、ＣＰＵ５内部に補正テー
プルを用意しておき、各光センサ３及び４の計測値がリ
ニアになる様に補正する。 ４． ＣＰＵ５が、ＣＰＵ５内部に保管していたセンサ
校正情報を用いてセンサ出力を校正するとともに、その
センサ校正値を用いてテカリ率の計算を行い、計算結果
をＬＣＤパネル１０に表示する。 ５． オペレータが、計測値を確認して計測を終了す
る。

【００１０】実施例２ 色彩感覚の鋭い１０人のパネラーと、モデルを用意し、
以下の実験を行った。まず、市販化粧品を購入しモデル
に化粧を施させ、実施例１で作成したテカリ計測装置を
用いて計測し、市販化粧品によるテカリの最大値・平均
値および最小値を求めた上で、テカリ率の最大値を１０
０％・平均値を５０％・最低値を０％とする化粧品テカ
リ特性を求めた。尚、この様なテカリ特性に置換えたの
は、本来のテカリ率をそのまま適用すると、数値変化量
が少なくなるため、化粧品という計測対象物の個性を強
調するために行ったものである。求められた化粧品テカ
リ特性に基づき、テカリ以外の外観が変化しない様に配
慮しながら、化粧品中の油脂量等を調整し、化粧品テカ
リ特性の５０％を中心に１０％ずつ化粧品テカリ特性が
異なる化粧品を作成した。それぞれのテカリ率に対し
て、同一のテカリ率で有りながら、色が異なる化粧品が
作成された。化粧品は、ＡからＧまで７種類のテカリ率
のものが用意された。化粧品Ｄは、化粧品テカリ特性が
５０％に調整されたものである。上記で作成した化粧品
を用いて、モデルにランダムに化粧を行ない、１０人の
パネラーにモデルのテカリ率を評価させ、パネラーのテ
カリ感覚と本装置計測値との適合性の確認を行った。モ
デルに化粧を施す際に、顔表面にある油脂分を除去し、
化粧後の表面のテカリ率に変化が発生しない様に配慮し
たことは言うまででもないが、念のため、化粧を施した
モデルの顔表面にセンサーヘッド部を合わせテカリ計測
を行い、発汗等による誤差がないことを確認した。本装
置の計測方法は、１０回計測して最大値・最小値を破棄
し、残りの8回分を平均化して測定値にすることにより
得た値をテカリ率としたものである。この状態におい
て、モデルの顔のテカリ度合いを各パネラーに評価さ
せ、１０人のパネラーが目視により、モデルの状態を判
断し、一番脂の多くテカリがある時をＡ、次いでテカリ
がある時をＢ、次いでテカリがある時をＣ、次いでテカ
リがある時をＤ、次いでテカリがある時をＥ、次いでテ
カリがある時をＦ、一番テカリの少ない時をＧとして、
化粧品のテカリ加減を判断させた。パネラー以外の評価
結果確認者がパネラーの評価内容を確認し、パネラーの
評価内容が安定するまで評価を繰返した。パネラーの評
価内容が安定した後に、各パネラーの評価結果を開示
し、テカリ計測装置により計測したテカリ率と、目視に
よるテカリの適合性について評価を行った。その結果を
表１に示す。尚、表の記載は下記とする。 ◎適合性が非常に良い（適合率８０％以上） ○適合性がよい （適合率６５％〜８０％未満） △適合性がやや劣る。（適合率６５％未満） 総合評価においては、本方法および本装置の有効性・適
合性が認められた。

【００１１】

【表１】

【００１２】本装置の、既存環境に対する効果例は、次
に述べる様なものが有る。現在、肌表面のテカリを計測
するために、肌表面の油分量を計測している。これは、
テカリを計測する手段が確立していなかったため、油が
多ければテカリも増えるという概念を用いて、肌表面に
存在する油分を間接的に計測していたものであるが、計
測毎に消耗品が発生し、計測精度が低く、再現性が低い
等の問題があった。本装置を使用することにより、消耗
品がなくいつでも計測することができるため、広く計測
環境をユーザに提供することができる様になった。本方
式は、計測情報が安定した数値として得られるため、ユ
ーザに対するアドバイス情報とするとともに、新製品開
発のための情報とする等、更なる製品サービスの拡張を
行うことが可能となった。既存の装置では、ものの表面
に発生するテカリを計測できなかったため、インターネ
ット等の情報として表面特性を伝えることができず、情
報復元時に、一律な反射イメージを加えることにより、
３Ｄ効果・素材イメージを得ようとしていたが、不自然
さが残り、十分なイメージの再現ができなかった。これ
に対し、テカリ情報を従来の画像情報に付加しておき、
画像再生時にそのテカリ情報から得られる表面イメージ
を合成することにより、自然なイメージの再現・素材感
の再現ができる。紙等の生産工程において、表面のテカ
リ率を計測管理することにより・表面に発生するシミ・
タルミ状の欠陥を容易に自動検出することができ、安定
した製品々質を維持することができる。高級印刷等にお
いて、素材のテカリ率を計測しておき印刷製品の仕上げ
情報とすることにより、感覚に頼っていたインク量の調
整を、数値表現された情報により調整できるようにな
り、印刷製品の品質を向上すること及び安定した品質を
維持することができる。クレジットカード等において、
カード表面のテカリ情報が計測できるため、これをカー
ドの固有情報として管理することができる。切符・切手
等の印刷物においても、印刷内容を判断する手段として
テカリ率を使用することができる。本発明は、新しくテ
カリという概念を、正しく・速やかに・低コストで計測
し、世の中に波及・提供するものであり、今後の産業界
全般に新たな付加価値を与えるものである。

【００１３】

【発明の効果】本発明のテカリ計測方法及びテカリ計測
装置によれば、今まで計測方法がなく判定基準がなかっ
たテカリに対し、再現性の有る計測方法が得られ、新規
にテカリ率という判定基準と判定を行う装置を得ること
ができる。また、テカリ率計測値の精度を向上させるこ
とができ、信頼性のあるテカリ計測を行うことができ
る。さらに、テカリ計測の手法を様々な機器に組込む事
ができるため、様々な応用装置を開発することができ
る。尚、テカリ率という新たなパラメータを応用できる
ため、物として認識できるものであれば、その物に発生
するテカリを、テカリ率として計数化して安定して計測
でき、テカリを計数化した上で安定して計れるため、テ
カリ情報を利用したくても利用できなかったもの、更
に、利用すら考えていなかったものに対しても、テカリ
情報を計測して応用することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で提案されるテカリ計測方式の概念を示
す概念図。

【図２】本発明で提案されたテカリ計測方式を組み込ん
だ、テカリ計測装置の一例を示す回路構成図。

【図３】本発明のテカリ計測装置の一例を示す外観図。

【符号の説明】

１ 計測対象物。 ２ 光源：テカリ計測を行う為の光の源。 ３ センサＡ：計測対象物からの、乱反射光情報を収集
する光センサ。 ４ センサＢ：計測対象物からの、正反射光情報と乱反
射光情報の合成情報を収集する光センサ。 ５ ＣＰＵ：中央処理部。装置制御・演算等の処理を行
う。 ６ ＯＳＣ：クロック発生器。ＣＰＵが動作するための
タイミング信号を生成する。 ７ ＭＰＸ：信号の選択回路。センサの選択を行う。 ８ Ａ／Ｄ：アナログ信号をデジタル信号に変換する回
路。 ９ ＲＯＭ／ＲＡＭ：メモリ。ＣＰＵプログラムの記録
・動作情報の一時保管等を行う。 １０ ＬＣＤパネル：液晶パネル。必要な外部表示を行
うための表示パネル。 １１ ＬＣＤポート：液晶パネル用ドライバ回路。ＣＰ
Ｕと液晶パネルを接続する。 １２ ＩＯポート：入出力ポート。ＣＰＵとＬＥＤ、操
作ＳＷ等を接続する。 １３ 安定回路：外部から供給される電源電圧を安定化
するための回路。 １４ ＡＣアダプター又は電池。 １５ ケーブル。 １６ センサーヘッド部。 １７ 表示部。 １８ オンオフスイッチ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測対象物の計測点に光を当て、計測点
   に発生する正反射光光量（ＬＲ）と正反射光を含まない
   光量（ＬＢ）を計測し、 計算式 ＬＲ÷（ＬＢ＋ＬＲ）×１００［％］ に基づいて、テカリ率［％］を求めるテカリ計測方法。
2. 【請求項２】 計測対象物の計測点に光を当て、計測点
   に発生する正反射光成分（ＬＲ）光量を計測するセンサ
   Ａの出カＳＢと正反射光を含まない乱反射光成分（Ｌ
   Ｂ）光量を計測するセンサＢの出力ＳＡから、 計算式 （（ＳＢ-ＳＡ）÷ＳＢ）×１００［％］ に基づきテカリ率［％］を算出する、センサＡ及びセン
   サＢ、信号の選択手段、演算処理手段、クロック発生手
   段、アナログ・デジタル変換手段、記憶手段、表示手
   段、測定値を校正する手段を含んで成るテカリ計測装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１および２に記載されたテカリ計
   測方法又はテカリ計測装置を用いて、計測対象物が持つ
   テカリ率を算出し、その算出結果を利用する計測装置。