JP2003149148A - テカリ計測方法及びテカリ計測装置 - Google Patents
テカリ計測方法及びテカリ計測装置Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
す概念図。
だ、テカリ計測装置の一例を示す回路構成図。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001343528A JP2003149148A (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | テカリ計測方法及びテカリ計測装置 |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2003149148A true JP2003149148A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19157202
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JP2001343528A Pending JP2003149148A (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | テカリ計測方法及びテカリ計測装置 |
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