DE19921586C1

DE19921586C1 - Color recognition device includes white equalization device provided by liquid crystal mirror element with 2 controlled zones respectively reflecting object light and white equalization light onto color sensor

Info

Publication number: DE19921586C1
Application number: DE19921586A
Authority: DE
Inventors: Thomas Veihoff; Juergen Galensa; Kai Stapelfeldt
Original assignee: Soric Ind Electronic & Co GmbH
Current assignee: Soric Ind Electronic & Co GmbH
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1999-05-05
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2019-05-06

Abstract

The color recognition device has a light source (2) for illuminating an object, a color sensor (4) for detecting the light reflected from the object, a white equalization device and a device for evaluating the color sensor signal. The white equalization device has a liquid crystal mirror element (3) with 2 zones controlled electrically, to reflect the object light and white balancing light onto the color sensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Farbe eines Objektes, mit einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Objektes, einem Farbsensor zur Detektion des von dem Objekt reflektierten Lichtes und Mitteln zum Weißabgleich, die mit einer Einrichtung zur Auswertung des von dem Farb sensor erzeugten Ausgangssignals koppelbar ist. The invention relates to a device for detecting the Color of an object, with a light source for lighting the object, a color sensor for the detection of the Object of reflected light and means for white balance, the with a device for evaluating the color output signal generated can be coupled.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 88 13 466 U1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung des Farbtones von Vorlagenblät tern in Kopiergeräten bekannt, bei der in der Belichtungs einheit des Kopiergerätes in der Nähe des Vorlagenglases ein Farbsensor angeordnet ist, der örtlich eng benachbart mindestens zwei auf unterschiedliche Farben ansprechende lichtempfindliche Sensorelemente aufweist. In dieser Vor richtung werden die Vorlagenblätter über einen Umlenkspie gel belichtet; anschließend wird das Licht von den Vorlagen blättern unmittelbar auf die lichtempfindlichen Sensorele mente reflektiert.From the German utility model DE 88 13 466 U1 is one Device for detecting the color tone of the original sheet tern known in copiers, in the exposure Unit of the copier near the document glass a color sensor is arranged, which is closely adjacent locally at least two responsive to different colors has photosensitive sensor elements. In this before Direction are the template sheets via a deflecting gel exposed; then the light from the templates scroll directly on the photosensitive sensor elements elements reflected.

Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß kein unmittel barer Weißabgleich möglich ist. Dieser könnte allenfalls mittels einer außerhalb der Vorrichtung angeordneten weißen Vergleichsfläche vorgenommen werden, wozu noch weitere Umlenkspiegel erforderlich wären.This device has the disadvantage that no immediate white balance is possible. At best, this could by means of a white one arranged outside the device Comparison area be made, including more Deflecting mirrors would be required.

Aus der US-PS 5,247,169 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Farbtones von Objekten bekannt, die auf einem Fließband an dieser Vorrichtung vorbeigeführt werden. Dabei werden die Objekte unter einem spitzen Winkel von einer Lichtquel le beleuchtet, und das reflektierte Licht wird mittels eines Strahlteilers in zwei Lichtstrahlen zerlegt, die jeweils einem Farbsensor zugeführt werden.A device for determination is known from US Pat. No. 5,247,169 the hue of objects known on an assembly line be guided past this device. In doing so the objects at an acute angle from a source of light le illuminates, and the reflected light is by means of of a beam splitter broken down into two light beams that each be supplied to a color sensor.

Aus der DE 25 53 536 A1 ist ein Meßkopf zum Messen des Weißgrades, des Schwärzungsgrades oder des Farbtones einer Probe bekannt, wobei die Probenoberfläche mittels einer Lichtquelle senkrecht beleuchtet und das reflektierte Licht einem Fotoelement zugeführt wird. DE 25 53 536 A1 discloses a measuring head for measuring the Degree of whiteness, degree of blackening or hue one Sample known, the sample surface by means of a Light source illuminated vertically and the reflected light is supplied to a photo element.

Aus der DE 39 38 841 A1 ist ein fotografisches Farbkopierge rät bekannt, bei dem eine Kopiervorlage mittels einer Lichtquelle beleuchtet wird und das transmittierte Meßlicht anschließend mittels eines Strahlteilers in zwei Teilstrah lenbündel aufgespalten wird, die nach ihrer Reflektion an zwei Spiegeln zu einem Interferogramm überlagert werden.DE 39 38 841 A1 is a photographic color copier advises known in which a copy by means of a Light source is illuminated and the transmitted measuring light then using a beam splitter into two partial beams len bundle is split up after its reflection two mirrors can be superimposed to form an interferogram.

Keine dieser Vorrichtungen gestattet mit einfachen Mitteln die Durchführung eines Weißabgleiches.Neither of these devices allows simple means performing white balance.

Aus der DE-PS 11 76 395 ist eine Anordnung zum Vergleich einer farbigen, zu messende Probe mit einer Normprobe bekannt, bei der mittels einer Lichtquelle erzeugte, von den Proben reflektierte oder durch die Proben hindurchtre tende Lichtbündel von einer Sektorblende periodisch unter brochen und alternierend auf eine Fotozelle geleitet wer den, deren Ausgang eine Auswerte- oder Steuervorrichtung betätigt. Die Sektorblende weist eine Scheibe auf, die mit reflektierenden sowie mit lichtdurchlässigen Sektoren versehen ist. Mittels der reflektierenden Sektoren wird das von der Normprobe stammende Licht zu der Fotozelle geleitet, während das von der zu messenden Probe stammende Licht durch die lichtdurchlässigen Sektoren hindurch zu der Fotozelle gelangen kann.From DE-PS 11 76 395 is an arrangement for comparison a colored sample to be measured with a standard sample known, in which generated by means of a light source from reflected or passed through the samples beam of light from a sector aperture periodically below broken and directed alternately to a photocell the whose output is an evaluation or control device operated. The sector diaphragm has a disc that with reflective and translucent sectors is provided. By means of the reflective sectors light from the standard sample to the photocell conducted, while the originating from the sample to be measured Light through the translucent sectors to the Photo cell can get.

Ferner ist aus der nachveröffentlichten deutschen Patentan meldung 197 50 756 eine Vorrichtung zur Erkennung der Farbe von Objekten unter Verwendung eines Farbsensors mit örtlich eng benachbarten lichtempfindlichen Sensorelementen sowie unter Verwendung einer Lichtquelle zur Beleuchtung der farbigen Objekte und einer Einrichtung zur Auswertung der Ausgangssignale des Farbsensors bekannt. Bei dieser Vorrich tung ist zwischen dem farbigen Objekt und den lichtempfind lichen Sensorelementen ein Strahlteiler derart angeordnet, daß die Objektfläche senkrecht beleuchtet wird, wobei dem Strahlteiler zusätzlich ein abblendbarer Spiegel für den Weißabgleich zugeordnet ist. Der Gegenstand dieser Patentan meldung soll mit der vorliegenden Erfindung durch eine zusätzliche, nebengeordnete Lösung weitergebildet werden.Furthermore, from the post-published German patent message 197 50 756 a device for recognizing the color of objects using a color sensor with local closely adjacent photosensitive sensor elements as well using a light source to illuminate the colored objects and a device for evaluating the Output signals of the color sensor known. With this device is between the colored object and the light sens union sensor elements arranged a beam splitter such that the object surface is illuminated vertically, the Beam splitter also a dimmable mirror for the White balance is assigned. The subject of this patent message is intended with the present invention by a additional, subordinate solution to be trained.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erkennung der Farbe eines Objektes der eingangs genann ten Art zu schaffen, die bei kleiner Baugröße unmittelbar die Durchführung eines Weißabgleiches ermöglicht.The invention has for its object a device to recognize the color of an object mentioned above ten way to create the small size immediately allows white balance to be performed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by creating a device with the features of claim 1 solved.

Danach umfassen die Mittel zum Weißabgleich ein zwei Zonen aufweisendes, als LCD-Spiegel ausgebildetes Spiegelelement, über dessen erste Zone das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht und über dessen zweiten Zone das zum Weißabgleich vorgesehene Licht dem Farbsensor zugeführt wird. Die beiden Zonen des Spiegelelementes sind elektrisch jeweils in einen lichtdurchlässigen oder in einen lichtun durchlässigen, insbesondere reflektierenden Zustand schalt bar, wobei dem Farbsensor über die jeweilige Zone in einem der beiden genannten Zustände Licht zuführbar ist.The white balance means then comprise two zones having a mirror element designed as an LCD mirror, over its first zone that of the object to be examined reflected light and over its second zone to the White balance provided light supplied to the color sensor becomes. The two zones of the mirror element are electrical each in a translucent or in a light permeable, especially reflective state bar, with the color sensor over the respective zone in one of the two states mentioned light can be supplied.

Die Begriffe "lichtdurchlässig", "lichtundurchlässig" und "reflektierend" sind dabei nicht in einem absoluten mathema tischen Sinne sondern derart zu verstehen, daß z. B. im licht durchlässigen Zustand einer ersten Zone des Spiegelelemen tes diese hinreichend Licht durchläßt, um das durchgelasse ne Licht in dem Farbsensor auswerten zu können, während im lichtundurchlässigen bzw. reflektierenden Zustand der an deren, zweiten Zone nur so wenig Licht durchgelassen wird, daß das Meßergebnis (bezüglich des von der ersten Zone durchgelassenen Lichtes) nicht unbrauchbar verfälscht wird.The terms "translucent", "opaque" and "Reflective" are not in an absolute math technical sense but to be understood such that z. B. in the light permeable state of a first zone of the mirror element tes this allows enough light to pass through ne to be able to evaluate light in the color sensor while in opaque or reflective state of the whose second zone allows so little light to pass through, that the measurement result (with respect to that of the first zone transmitted light) is not falsified unusable.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann über einen einzelnen LCD-Spiegel sowohl das von dem zu untersuchenden Objekt re flektierte Licht als auch das unmittelbar von der Lichtquel le stammende, zum Weißabgleich vorgesehene Licht zu dem Farbsensor weitergeleitet werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die beiden Zonen des LCD-Spiegels jeweils in einen derartigen Zustand (reflektierend oder lichtdurchläs sig) zu schalten, daß entweder das von dem zu untersuchen den Objekt reflektierte Licht oder das für den Weißabgleich vorgesehene Licht zu dem Farbsensor gelangt.With the solution according to the invention, an individual can LCD mirror both the right of the object to be examined reflected light as well as that directly from the light source le originating light intended for the white balance to the Color sensor to be forwarded. For this it is only required, the two zones of the LCD mirror each in such a condition (reflective or translucent sig) to switch that to investigate either of that light reflected from the object or that for white balance provided light reaches the color sensor.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das zu untersuchende Objekt und der Farbsensor auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtquelle angeordnet, wobei das Spiegelelement zwischen der Lichtquelle und dem Farbsen sor vorgesehen ist. Das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht bzw. das für den Weißabgleich vorgesehe ne Licht gelangt dabei über die jeweils dafür vorgesehene Zone des Spiegelelementes nur dann zu dem Farbsensor, wenn die entsprechende Zone in den lichtdurchlässigen Zustand geschaltet ist. Selbstverständlich könnte hierfür aber auch der reflektierende Zustand vorgesehen sein. In a preferred embodiment of the invention the object to be examined and the color sensor on each other arranged opposite sides of the light source, wherein the mirror element between the light source and the Farbsen sor is provided. That of the object to be examined reflected light or that intended for white balance ne light passes through the designated one Zone of the mirror element to the color sensor only if the corresponding zone in the translucent state is switched. Of course, this could also be the case the reflective state may be provided.

Vorzugsweise sind die Lichtquelle, das zu untersuchende Objekt, das Spiegelelement und der Farbsensor auf einer gemeinsamen Achse, insbesondere der optischen Achse der Vorrichtung angeordnet.The light source is preferably the one to be examined Object, the mirror element and the color sensor on one common axis, especially the optical axis of the Device arranged.

Weiterhin ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß das Spiegelelement eine innere Zone und eine die innere Zone ringartig umgebende äußere Zone aufweist, die jeweils in einen reflektierenden und in einen lichtdurchlässigen Zustand schaltbar sind, und daß das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht über die äußere Zone und das für den Weißabgleich vorgesehe ne Licht über die innere Zone zu dem Farbsensor gelangt. Für den Weißabgleich wird dabei insbesondere die Rückstrah lung der Lichtquelle genutzt, weshalb die Lichtquelle vorzugsweise vor der dem Weißabgleich zugeordneten Zone des Spiegelelementes angeordnet ist.Furthermore, according to a preferred embodiment, the Invention provided that the mirror element has an inner Zone and an outer ring surrounding the inner zone Zone, each in a reflective and in a translucent state are switchable, and that the light reflected from the object to be examined over the outer zone and that provided for the white balance ne light reaches the color sensor via the inner zone. For the white balance, the back beam is used in particular used the light source, which is why the light source preferably in front of the zone of the assigned to the white balance Mirror element is arranged.

Um das von der Lichtquelle ausgesandte Licht auf das zu untersuchende Objekt zu fokussieren, ist zwischen der Lichtquelle und dem zu untersuchenden Objekt eine Linsen anordnung vorgesehen. Eine weitere Linsenanordnung kann zwischen der Lichtquelle und dem Farbsensor vorgesehen sein, um das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht auf den Farbsensor zu fokussieren.To direct the light emitted by the light source towards the Focus on the object to be examined is between the Light source and the object to be examined a lens arrangement provided. Another lens arrangement can provided between the light source and the color sensor to be the one reflected by the object to be examined Focus light on the color sensor.

Die Lichtquelle kann durch mehrere lichtemittierende Elemen te (insbesondere Leuchtdioden) gebildet werden, die jeweils Licht einer bestimmten Farbe abstrahlen und die vorzugswei se auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Zur Parallelisierung des von den lichtemittierenden Elementen ausgesandten Lichtes ist diesen jeweils eine Linse, insbe sondere eine Kugellinse zugeordnet.The light source can be through several light-emitting elements te (in particular light emitting diodes) are formed, each Radiate light of a certain color and preferably two are arranged on a common circuit board. For Parallelization of the light-emitting elements emitted light is a lens, in particular specially assigned a ball lens.

Entsprechend der Ausgestaltung der Lichtquelle umfaßt der Farbsensor mehrere Sensorelemente, die jeweils auf eine bestimmte Grundfarbe des Lichtes ansprechen, wobei vorzugs weise ein Prisma vorgesehen ist, über das den einzelnen Sensorelementen das Licht zugeführt wird.According to the design of the light source, the Color sensor several sensor elements, each on one address certain basic color of light, with preference as a prism is provided over which the individual Sensor elements the light is supplied.

Die gesamte Vorrichtung kann platzsparend in einem rohrför migen und insbesondere einem hohlzylindrischen Gehäuse angeordnet werden, dessen Mittelachse durch die optische Achse der Vorrichtung gebildet wird. Dabei erstreckt sich das Spiegelelement vorzugsweise über den gesamten Quer schnitt des Gehäuses.The entire device can save space in a pipe migen and in particular a hollow cylindrical housing be arranged, the central axis through the optical Axis of the device is formed. It stretches the mirror element preferably over the entire cross cut the case.

Die Vorrichtung läßt sich durch eine Steuer- und Auswertein heit steuern, die mit der Lichtquelle, dem Spiegelelement und dem Farbsensor verbunden ist.The device can be controlled and evaluated control unit with the light source, the mirror element and is connected to the color sensor.

Weitere Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren deutlich werden.Further advantages of the invention will be apparent from the following Description of an embodiment with reference to the figures become clear.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein hohlzylindrisches Gehäuse, in dem eine Vorrichtung zur Erkennung der Farbe eines Objektes angeordnet ist; Fig. 1 shows a cross section through a hollow cylindrical housing in which a device for detecting the color of an object is disposed;

Fig. 2 - eine vergrößerte Darstellung der Lichtquelle der Vorrichtung aus Fig. 1; Figure 2 is an enlarged view of the light source of the device of Figure 1;

Fig. 3a eine Draufsicht auf die Lichtquelle gemäß Fig. 1; FIG. 3a shows a plan view of the light source of FIG. 1;

Fig. 3b eine Schnittdarstellung der Lichtquelle aus Fig. 3a; FIG. 3b is a sectional view of the light source of Fig. 3a;

Fig. 4 eine Detaildarstellung der Lichtquelle aus Fig. 3a; FIG. 4 shows a detailed illustration of the light source from FIG. 3a;

Fig. 5a und b jeweils eine Draufsicht auf ein zwei Zonen aufweisendes Spiegelelement der Vorrichtung aus Fig. 1 in zwei verschiedenen Zuständen; Figs. 5a and b are a plan view of a two zones exhibiting mirror element of the device of Figure 1 in two different states.

Fig. 6 ein Schaltplan der Vorrichtung aus Fig. 1. FIG. 6 shows a circuit diagram of the device from FIG. 1.

In Fig. 1 ist eine in einem hohlzylindrischen Gehäuse 1 angeordnete und mit dessen Wandung 10 verklebte Vorrichtung zur Erkennung der Farbe eines Objektes dargestellt. Diese Vorrichtung weist eine Lichtquelle 2 auf, von der ein paral lelisiertes Lichtstrahlenbündel 16 in Richtung auf das zu untersuchende Objekt (in Fig. 1 nicht dargestellt) ausge sandt werden kann. Nähere Einzelheiten zum Aufbau der Licht quelle 2 werden weiter unten anhand der Fig. 2 bis 4 be schrieben werden.In Fig. 1 a arranged in a hollow cylindrical housing 1 and adhered to the wall 10 apparatus is shown for detecting an object color. This device has a light source 2 , from which a parallelized light beam 16 in the direction of the object to be examined (not shown in Fig. 1) can be sent out. Further details on the structure of the light source 2 will be described below with reference to FIGS. 2 to 4 be.

Vor der Lichtquelle 2 ist an einem Ende des hohlzylindri schen Gehäuses 1 eine Sammellinse 12 angeordnet, mittels der das Lichtbündel 16 auf das zu untersuchende Objekt fokussiert werden kann. Gleichzeitig dient diese Linse 12 dazu, die von dem zu untersuchenden Objekt reflektierten Lichtstrahlen 18 zu parallelisieren. In front of the light source 2 , a converging lens 12 is arranged at one end of the hollow cylindrical housing 1 , by means of which the light bundle 16 can be focused on the object to be examined. At the same time, this lens 12 serves to parallelize the light beams 18 reflected by the object to be examined.

Hinter der Lichtquelle 2 (bezogen auf die Richtung des reflektierten Lichtes 18) und unmittelbar an diese angren zend ist ein Spiegelelement 3 angeordnet, das auf einem kreisförmigen Substrat aufgebracht ist, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des hohlzylindrischen Gehäuses 1 entspricht. Das Spiegelelement 3 umfaßt eine kreisförmige innere Zone und eine diese ringartig umgebende äußere Zone, die sich jeweils wahlweise in einen reflektierenden und einen lichtdurchlässigen Zustand schalten lassen, wie weiter unten anhand der Fig. 5a und 5b noch im einzelnen dargelegt werden wird. Befindet sich die ringförmige äuße re, erste Zone in einem lichtdurchlässigen Zustand, so kann das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht 18 durch diese Zone hindurchtreten, um zu dem Farbsensor 4 zu gelangen. Wird demgegenüber die ringförmige äußere Zone in den reflektierenden Zustand geschaltet und dafür die kreis förmige innere, zweite Zone in den lichtdurchlässigen Zustand, so kann das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht nicht zu dem Farbsensor 4 gelangen; denn dieses Licht wird von der äußeren Zone des Spiegelelemen tes 3 reflektiert und wieder zurückgeworfen. Vielmehr kann in diesem Fall die von der Lichtquelle 2 ausgehende Rück strahlung durch die kreisförmige innere Zone des Spiegelele mentes 3 hindurch zu dem Farbsensor 4 gelangen.Behind the light source 2 (based on the direction of the reflected light 18 ) and immediately adjacent to it, a mirror element 3 is arranged, which is applied to a circular substrate, the diameter of which corresponds to the inside diameter of the hollow cylindrical housing 1 . The mirror element 3 comprises a circular inner zone and an outer zone surrounding this in the manner of a ring, each of which can optionally be switched into a reflective and a transparent state, as will be explained in more detail below with reference to FIGS. 5a and 5b. If the annular outer first zone is in a translucent state, the light 18 reflected by the object to be examined can pass through this zone in order to reach the color sensor 4 . If, on the other hand, the ring-shaped outer zone is switched to the reflective state and the circular inner, second zone is switched to the translucent state, the light reflected by the object to be examined cannot reach the color sensor 4 ; because this light is reflected from the outer zone of Spiegelelemen tes 3 and thrown back again. Rather, in this case, the radiation emanating from the light source 2 can pass through the circular inner zone of the Spiegelele element 3 to the color sensor 4 .

Hinter dem Spiegelelement 3 ist eine Sammellinse 13 vorgese hen, mittels der das durch eine der Zonen des Spiegelelemen tes 3 hindurchtretende Licht auf ein Prisma 40 fokussiert werden kann, über das es zu den lichtempfindlichen Sensor elementen 41 des Farbsensors 4 gelangt. Auf dem Farbsen sor 4 sind typischerweise mehrere lichtempfindliche Sensor elemente nebeneinander angeordnet, die jeweils auf das Licht einer bestimmten Grundfarbe, insbesondere Rot, Grün und Blau, ansprechen und die eine Bestimmung der entspre chenden Farbanteile in dem reflektierten Licht ermöglichen.Behind the mirror element 3 , a converging lens 13 is provided, by means of which the light passing through one of the zones of the Spiegelelemen tes 3 can be focused on a prism 40 , via which it reaches the photosensitive sensor elements 41 of the color sensor 4 . On the color sensor 4 there are typically a plurality of light-sensitive sensor elements arranged side by side, each of which responds to the light of a specific basic color, in particular red, green and blue, and which enable a determination of the corresponding color components in the reflected light.

Anhand der Fig. 1 ist insbesondere erkennbar, daß die Lichtquelle 2, das Spiegelelement 3 und der Farbsensor 4 sowie die zugehörigen Sammellinsen 12, 13 und auch das in Fig. 1 nicht dargestellte zu untersuchende Objekt auf einer gemeinsamen Achse 6 angeordnet sind, die zugleich die optische Achse der Anordnung und die Mittelachse des hohlzy lindrischen Gehäuses 1 darstellt. Es ergibt sich somit eine sehr kompakte Ausbildung der gesamten Meßanordnung entlang einer einzigen Achse.On the basis of Fig. 1 is particularly evident that the light source 2, the mirror element 3 and the color sensor 4 and the associated condenser lenses 12, 13 and these are also not shown in FIG. 1 is disposed to be examined object on a common axis 6, which at the same time represents the optical axis of the arrangement and the central axis of the hollow cylindrical housing 1 . This results in a very compact design of the entire measuring arrangement along a single axis.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Lichtquel le 2 und des hinter der Lichtquelle 2 angeordneten Spiegel elementes 3 aus Fig. 1. FIG. 2 shows an enlarged illustration of the light source 2 and the mirror element 3 from FIG. 1 arranged behind the light source 2 .

Die Lichtquelle 2 umfaßt ein hohlzylindrisches Gehäuse 20, das durch ein eloxiertes Aluminium-Drehteil gebildet wird und das auf seiner Rückseite durch eine ein lichtdurchlässi ges Trägermaterial aufweisende Leiterplatte 21 verschlossen ist, auf der mehrere lichtemittierenden Elemente 23, 24 in Form von Leuchtdioden angeordnet sind, die jeweils Licht eines definierten (einer bestimmten Farbe entsprechenden) Längenwellenbereiches aussenden. Vor jedem dieser lichtemit tierenden Elemente 23, 24, die als Chips auf der Leiterplat te 21 aufgebracht sind, ist jeweils eine Kugellinse 29 zur Parallelisierung des von dem lichtemittierenden Element 23 bzw. 24 ausgesandten Lichtes angeordnet. Diese Kugellin sen 29 befinden sich in jeweils einem hohlzylindrischen Kanal 22, der sich vor jedem der lichtemittierenden Elemen te 23, 24 in Richtung auf das zu untersuchende Objekt erstreckt. The light source 2 comprises a hollow cylindrical housing 20 which is formed by an anodized aluminum rotating part and which is closed on its rear side by a circuit board 21 having a light-transmitting carrier material, on which a plurality of light-emitting elements 23 , 24 are arranged in the form of light-emitting diodes, each emit light of a defined (corresponding to a certain color) length wave range. In front of each of these light-emitting elements 23 , 24 , which are applied as chips on the printed circuit board 21 , a ball lens 29 is arranged for parallelizing the light emitted by the light-emitting element 23 and 24, respectively. These Kugellin sen 29 are each in a hollow cylindrical channel 22 which extends in front of each of the light-emitting elements 23 , 24 in the direction of the object to be examined.

Unmittelbar hinter der Lichtquelle 2 und an deren Leiter platte 21 angrenzend ist das Spiegelelement 3 angeordnet. Dieses Spiegelelement umfaßt eine ringförmige äußere Zo ne 31 und eine kreisförmige innere Zone 32, die jeweils wahlweise in einen reflektierenden und in einen lichtdurch lässigen Zustand geschaltet werden können. Die beiden Zonen 31, 32 sind dabei derart ausgebildet, daß die Leiter platte 21 der Lichtquelle 2 gerade die kreisförmige innere Zone 32 des Spiegelelementes 3 überdeckt.Immediately behind the light source 2 and plate 21 adjacent to the conductor, the mirror element 3 is arranged. This mirror element comprises an annular outer Zo ne 31 and a circular inner zone 32 , each of which can optionally be switched into a reflective and a translucent state. The two zones 31 , 32 are designed such that the circuit board 21 of the light source 2 just covers the circular inner zone 32 of the mirror element 3 .

Aus den Fig. 3a und 3b sind noch weitere Einzelheiten der Lichtquelle 2 entnehmbar. Anhand dieser Figuren ist insbesondere erkennbar, daß insgesamt drei lichtemittieren de Elemente 23, 24, 25 in Form von Leuchtdioden, die als Sendechips ausgebildet sind, auf der Leiterplatte 21 inner halb des hohlzylindrischen Gehäuses 20 der Lichtquelle 2 angeordnet sind. Jedem dieser lichtemittierenden Elemen te 23, 24, 25 ist in dem Gehäuse 20 ein hohlzylindrischer Kanal 22 zugeordnet, in dem vor jedem der lichtemittieren den Elemente 23, 24 bzw. 25 eine Blende 28 und eine Kugel linse 29 zur Parallelisierung des von dem jeweiligen lichte mittierenden Element ausgesandten Lichtes 16 angeordnet ist. Die lichtemittierenden Elemente 23, 24, 25 sind dabei in einen lichtdurchlässigen optischen Verguß 27 eingegossen und über elektrische Verbindungen 26 an die Leiterplatte 21 angeschlossen.3a and 3b further details of the light source 2 can be inferred from FIGS.. From these figures it can be seen in particular that a total of three light-emitting elements 23 , 24 , 25 in the form of light-emitting diodes, which are designed as transmitter chips, are arranged on the circuit board 21 inside the hollow cylindrical housing 20 of the light source 2 . Each of these light-emitting elements 23 , 24 , 25 is assigned a hollow cylindrical channel 22 in the housing 20 , in which in front of each of the light-emitting elements 23 , 24 and 25, an aperture 28 and a ball lens 29 for parallelizing that of the respective light middle element emitted light 16 is arranged. The light-emitting elements 23 , 24 , 25 are cast in a translucent optical encapsulation 27 and connected to the printed circuit board 21 via electrical connections 26 .

Fig. 4 zeigt dabei noch weitere Details des Aufbaus der Lichtquelle 2, insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung der lichtemittierenden Elemente 23, 24, 25. Fig. 4 shows further details of the construction of the light source 2, in particular regarding the design of the light emitting elements 23, 24, 25.

Fig. 5a zeigt eine Draufsicht auf das Spiegelelement 3, das als LCD-Spiegel ausgebildet ist und zwei Zonen 31, 32 umfaßt, die auf einem einheitlichen Substrat 30 aus Glas aufgebracht sind. Die erste, äußere Zone 31 ist dabei ringförmig ausgebildet und umgibt die kreisförmige zweite, innere Zone 32. Fig. 5a shows a plan view of the mirror element 3, which is designed as an LCD mirror and two zones 31, 32 comprises, deposited on a uniform substrate 30 made of glass. The first, outer zone 31 is annular and surrounds the circular, second, inner zone 32 .

Die beiden Zonen 31, 32 des LCD-Spiegels 3 sind jeweils über Anschlüsse 33, 34 bzw. 34, 35 elektrisch zwischen einem lichtreflektierenden und einem lichtdurchlässigen Zustand hin- und herschaltbar, wobei der elektrische An schluß 34 ein gemeinsamer Anschluß der beiden Zonen 31, 32 ist.The two zones 31 , 32 of the LCD mirror 3 can be switched back and forth electrically via connections 33 , 34 and 34 , 35 , respectively, between a light-reflecting and a transparent state, the electrical connection 34 being a common connection of the two zones 31 , 32 is.

In dem in Fig. 5a dargestellten Zustand des Spiegelelemen tes 3 ist die ringförmige äußere Zone 31 in einen licht durchlässigen und die kreisförmige innere Zone 32 in einen reflektierenden Zustand geschaltet. Mit Blick auf Fig. 1 bedeutet dies, daß das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht 18 durch die ringförmige äußere Zone 31 hindurch zu dem Farbsensor 4 gelangen kann. Durch die innere Zone 32 des Spiegelelementes 3 kann hingegen kein Licht hindurchtreten.In the state of the Spiegelelemen tes 3 shown in Fig. 5a, the annular outer zone 31 is switched to a transparent and the circular inner zone 32 in a reflective state. With reference to FIG. 1, this means that this can pass from the reflected object light to be examined 18 by the annular outer zone 31 passes to the color sensor 4. However, no light can pass through the inner zone 32 of the mirror element 3 .

In dem in Fig. 5b gezeigten Zustand des Spiegelelementes 3 befindet sich die äußere Zone 31 in dem lichtreflektieren den und die innere Zone 32 in dem lichtdurchlässigen Zu stand. Dies bedeutet, daß das von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Licht nicht durch die äußere Zone 31 hindurchtreten kann, während (mit Blick auf die Fig. 1 und 2) die Rückstrahlung der Lichtquelle 2 durch das licht durchlässige Substrat der Leiterplatte 21 sowie die innere Zone 32 des Spiegelelementes 3 hindurch zu Zwecken des Weißabgleichs zu dem Farbsensor 4 gelangt. Durch regelmäßi ge Durchführung eines Weißabgleiches lassen sich alterungs- und abnutzungsbedingte Änderungen in der Strahlungscharakte ristik der lichtemittierenden Elemente kompensieren.In the state of the mirror element 3 shown in FIG. 5b, the outer zone 31 is in the light reflecting state and the inner zone 32 is in the translucent state. This means that the light reflected from the object to be examined cannot pass through the outer zone 31 , while (with reference to FIGS. 1 and 2) the retroreflection of the light source 2 through the transparent substrate of the printed circuit board 21 and the inner zone 32 of the mirror element 3 reaches the color sensor 4 for the purposes of white balance. By performing a white balance regularly, age and wear-related changes in the radiation characteristics of the light-emitting elements can be compensated.

In Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Erkennung der Farbe eines Objektes dargestellt, aus dem insbesondere die Ansteuerung der einzelnen Baugruppen dieser Vorrichtung erkennbar ist.In Fig. 6 is a block diagram of the device for detecting the color of an object is shown, indicating in particular the control of the individual components of this device is evident.

Kernstück der Steuer- und Auswerteinheit der Vorrichtung ist ein Mikrocontroller 50, der über eine Steuerlogik 52 einerseits mit einem Generator 54 verbunden ist, an den die lichtemittierenden Elemente 23, 24, 25 angeschlossen sind, und der über die Steuerlogik 52 andererseits mit den An schlüssen 33, 34, 35 des Spiegelelementes 3 verbunden ist.The centerpiece of the control and evaluation unit of the device is a microcontroller 50 , which is connected via a control logic 52 on the one hand to a generator 54 to which the light-emitting elements 23 , 24 , 25 are connected, and on the other hand with the control logic 52 to the connections 33 , 34 , 35 of the mirror element 3 is connected.

Ferner ist an den Mikrocontroller 50 über mehrere Verstär ker 42 bis 45 und eine Einrichtung zur Signalaufberei tung 47 auch der Farbsensor 3 angeschlossen. Dabei dient der erste Verstärker 42 zur Verstärkung des von einem ro tempfindlichen Sensorelement des Farbsensors erzeugten Aus gangssignals, der zweite Verstärker 43 zur Verstärkung des von einem grünempfindlichen Sensorelement erzeugten Aus gangssignals, der dritte Verstärker 44 zur Verstärkung des von einem blauempfindlichen Sensorelement erzeugten Aus gangssignals und der vierte Verstärker 45 zur Verstärkung des Dunkelstroms. Die den Verstärkern 42 bis 45 nachgeschal tete Einrichtung zur Signalaufbereitung 47 umfaßt insbeson dere einen Analog-Digital-Wandler, um dem Mikrocontrol ler 50 ein digitales Ausgangssignal des Farbsensors zufüh ren zu können.Furthermore, the color sensor 3 is also connected to the microcontroller 50 via a plurality of amplifiers 42 to 45 and a device for signal processing 47 . The first amplifier 42 is used to amplify the output signal generated by a sensor element of the color sensor that is sensitive to ro, the second amplifier 43 is used to amplify the output signal generated by a green-sensitive sensor element, and the third amplifier 44 is used to amplify the output signal generated by a blue-sensitive sensor element and the fourth amplifier 45 for amplifying the dark current. The amplifiers 42 to 45 downstream device for signal processing 47 includes in particular an analog-digital converter in order to be able to supply the microcontroller 50 with a digital output signal from the color sensor.

Claims

1. Device for detecting the color of an object

- a light source ( 2 ) for illuminating the object,
- A color sensor ( 4 ) for detecting the light reflected from the object and
- white balance means,

which can be coupled to a device for evaluating the output signal generated by the color sensor,
and with the further features that the means for white balance comprise a mirror element ( 3 ), which has two zones ( 31 , 32 ) and is designed as an LCD mirror, the zones ( 31 , 32 ) of which can be controlled electrically, the first zone ( 31 ) the light reflected from the object ( 18 ) and via the second zone ( 32 ) the light intended for white balance can be fed to the color sensor ( 4 ), and that the two zones ( 31 , 32 ) each optionally in a translucent or in one opaque state are switchable, the light can be supplied to the color sensor ( 4 ) via the respective zone ( 31 or 32 ) only in one of the two states.

2. Device according to claim 1, characterized in that the mirror element ( 3 ) is arranged in such a way and its zones ( 31 , 32 ) are switchable such that only the light provided for the white balance during the white balance and only the color during the color determination light ( 18 ) reflected from the object to be examined reaches the color sensor ( 4 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the object to be examined and the color sensor ( 4 ) are arranged on opposite sides of the light source ( 2 ) and that the Spiegele element ( 3 ) between the light source ( 2 ) and the color sensor ( 4 ) is arranged.

4. The device according to claim 3, characterized in that the light passes through the respective zone ( 31 , 32 ) of the mirror element ( 3 ) to the color sensor ( 4 ) when it is switched to the translucent state.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source ( 2 ), the object to be examined, the mirror element ( 3 ) and the color sensor ( 4 ) are arranged on an axis ( 6 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the common axis ( 6 ) is formed by the optical axis of the device.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror element ( 3 ) has an inner zone ( 32 ) and an outer zone ( 31 ) surrounding the inner zone in a ring-like manner, each optionally in a translucent and an opaque State are switchable.

8. The device according to claim 7, characterized in that the reflected from the object to be examined light ( 18 ) via the outer zone ( 31 ) and the light intended for white adjustment via the inner zone ( 32 ) of the color sensor ( 4 ) can be supplied is.

9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that the reflection of the light source ( 2 ) is used for the white balance.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source ( 2 ) in front of the zone assigned to the white balance ( 32 ) of the Spiegelele element ( 3 ) is arranged.

11. The device according to one of claims 3 to 10, characterized in that between the light source ( 2 ) and the object to be examined, a lens arrangement ( 12 ) is provided to the light emitted by the light source ( 2 ) ( 16 ) on the Focus on object.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that between the light source ( 2 ) and the color sensor ( 4 ), a lens arrangement ( 13 ) is provided in order to focus the light reflected from the object ( 18 ) on the color sensor ( 4 ) .

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the opaque state of the zones ( 31 , 32 ) of the mirror element ( 3 ) is a light-reflecting state.

14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source ( 2 ) is formed by a plurality of light-emitting elements ( 23-25 ), each of which emits light ( 16 ) of a specific color and which is preferably on a common circuit board ( 21 ) are arranged.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the light-emitting elements ( 23-25 ) are each assigned at least one lens ( 29 ) for parallelizing the light emitted ( 16 ).

16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the color sensor ( 4 ) comprises a plurality of sensor elements ( 41 ), each of which responds to a certain basic color of the light.

17. The apparatus according to claim 16, characterized by a prism ( 40 ) through which the individual sensor elements ( 41 ), the light can be supplied.

18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is arranged in a tubular housing ( 1 ) whose central axis ( 6 ) is formed by the optical axis of the device ge.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the housing ( 1 ) is hollow-cylindrical.

20. The apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that the mirror element ( 3 ) extends over the entire inner cross section of the housing ( 1 ).

21. Device according to one of the preceding claims, characterized by a control and evaluation unit, the one with the light source, the mirror element and the Color sensor is connected.