JP2010048832A

JP2010048832A - 色識別装置

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Publication number: JP2010048832A
Application number: JP2009275186A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Nemoto; 朗史根本
Original assignee: Bandai Co Ltd
Current assignee: Bandai Co Ltd
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: JP5214579B2

Abstract

【課題】
色の識別を利用した装置等を提供するにあたり、幼児によっても簡単に操作をすることができる装置を提供する。
【解決手段】
検出手段１０と、検出手段の制御および検出手段によって出力された検出信号を処理する制御手段３と、制御手段によって処理された結果を報知する報知手段ＳＰを有する。検出手段１０は、複数の発光手段ＬＥＤと、発光手段によって照射された光の反射光を検出する受光手段５と、スイッチＳＷとを有する。制御手段３は、スイッチが導通したとき、所定のプログラムに基づいて各発光手段ＬＥＤの発光を制御するとともに、各発光手段の発光した光に対応して受光手段５から出力された信号を取得し、この取得した信号の組み合わせに応じて報知内容を決定し、決定された報知内容を報知手段ＳＰを介して出力する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、物体表面の色を識別する色識別装置に関する。

従来、識別対象物に着色された色の違いに基づいて、その識別対象物を識別できる電子機器装置が知られている（特許文献１）。当該電子機器装置には、予め発光手段からの光を基準体に照射してその反射光を読み取り、当該読み取った値を基準値として色を判別する手段が用いられている。

特開２０００−２５９７６２号公報

前記電子機器装置では、色の識別精度を向上させるために、予め基準値に基づいた色の判断を行っている。従って、色の検知を行う前に、使用者に対して白や黒等の基準色を検出される操作が要求される。しかし、当該操作は、年齢の低い幼児にとっては難しいものである。

本願発明は、色の識別を利用した装置等を提供するにあたり、幼児によっても簡単に操作をすることができる装置を提供することを課題とする。

本願請求項１に係る色識別装置は、上記課題を達成するため、黒色若しくは光を反射しにくい素材によって筒状に形成された被検出体の表面に当接させる検出部を有する検出手段と、当該検出手段の制御および検出手段によって出力された検出信号を処理する制御手段と、当該制御手段によって処理された結果を報知する報知手段を有し、前記検出手段は、それぞれ波長の異なる光を発光する複数の発光手段と、当該発光手段によって照射された光の反射光を検出する受光手段と、前記検出部の先端部よりも若干高い位置に前記発光手段および前記受光手段を固定する固定板と、スイッチとを有し、前記制御手段は、前記スイッチが導通したとき、所定のプログラムに基づいて前記各発光手段の発光を制御し、前記制御手段は、前記各発光手段の発光した光に対応して前記受光手段から出力された信号を取得し、前記各発光手段の光に対応して取得した信号の組み合わせに応じて報知内容を決定し、当該決定された報知内容を前記報知手段を介して出力することを特徴とする。

本願請求項２に係る色識別装置は、上記課題を達成するため、前記発光手段によって発光される光の色は、少なくとも赤色、青色、緑色の三色であることを特徴とする。

本願発明に係る色識別装置は、幼児によっても簡単に操作をすることができるという効果を有する。

本願発明に係る色識別装置の回路図である。本願発明に係る色識別装置において使用する絵本の概略図である。被検出部の色と受光手段によって検出される反射光の強さとの関係を示した表である。本願発明に係る色識別装置において使用する検出体の要部断面図である。本願発明に係る色識別装置において使用する検出体の分解斜視図である。本願発明に係る色識別装置において使用する検出体の使用状態を説明するための説明図である。本願発明に係る色識別装置において使用する絵本のページと、当該ページにおいて選択された色に対応するソフトウエア処理の内容を表す表である。

以下、本願発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
図１は本願発明に係る色識別装置１の回路図であり、図２は絵本２を表している。色識別装置１は、被検出体である絵本２の各ページに印刷された色（被検出部（後述するマークＭ））を検出する装置である。
図１を用いて、色識別装置１の主な電気回路を説明する。色識別装置１は、演算装置３を有している。演算装置３は、色識別装置１の制御手段として用いられるものであり、ＣＰＵとしての演算処理機能の他、当該演算装置３によって処理される所定のソフトウエアプログラムを記憶したものである。演算装置（以下、「制御手段」という。）３は、複数の入出力ポートを有し、当該ポートを介して入力される信号に基づいて前記プログラムを実行し、所定の信号出力を行うようになっている。
また、制御手段３は、各ポートを介して入力された情報を一時的に記憶する記憶領域も有しており、当該領域に記憶された情報と予め記憶されている情報とを比較して該当する情報を取得することができるようになっている。

制御手段３のポートＰ１０はスイッチＳＷＡに接続され、ポートＰ１１はスイッチＳＷＢに接続され、ポートＰ１２はスイッチＳＷＣに接続されている。スイッチＳＷＡは、後述する検出手段（検出体１０）に内蔵された押圧式のスイッチである。スイッチＳＷＢおよびスイッチＳＷＣは、ともに使用者によって操作される押圧型のスイッチであり、当該スイッチの操作に基づいて前記プログラムが実行されるようになっている。

制御手段３のポートＰ２０は発光手段としての赤色発光ダイオード（ＬＥＤ１）、ポートＰ２１は発光手段としての緑色発光ダイオード（ＬＥＤ２）、ポートＰ２２は発光手段としての青色発光ダイオード（ＬＥＤ３）に接続されている。各発光手段と各ポート間に設けられている抵抗（Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３）およびトランジスタ（ＴＲ１，ＴＲ２、ＴＲ３）は、各発光手段を適切な強度で発光させるために必要な信号の増幅および調整を行うために設けられたものである。
また、本実施の形態で使用する赤色発光ダイオード（ＬＥＤ１）が発光する光の波長は６２５ｎｍ（ナノメートル）であり、緑色発光ダイオード（ＬＥＤ２）が発光する光の波長は５１５ｎｍであり、青色発光ダイオード（ＬＥＤ３）が発光する光の波長は４７０ｎｍとなっている。

制御手段３のポートＰ３０およびポートＰ３１は、フォトトランジスタを用いた受光手段５に接続された第１のアナログデジタル変換手段（以下「ＡＤ変換手段」という）６と第２のＡＤ変換手段７に接続されている。当該第１のＡＤ変換手段６および第２のＡＤ変換手段７は、受光手段５から出力された信号電圧が予め定められた基準電圧以上である場合に、所定電圧の信号電流を出力するように構成されたものである。なお、前記「基準電圧以上」とは基準電圧自体を含む場合および基準電圧を超える場合の双方を含むものである。
前記第１のＡＤ変換手段６と第２のＡＤ変換手段７に設定されている基準電圧は、受光手段５によって出力される最高出力電圧に基づいて定められている。第１のＡＤ変換手段６は、前記受光手段５の最高出力電圧の略１／３以上の電圧を検知した場合に前記ポートＰ３０に対して信号を出力するようになっている。また、第２のＡＤ変換手段７は、前記受光手段５の最高出力電圧の略２／３以上の電圧を検知した場合に前記ポートＰ３１に対して信号を出力するようになっている。
なお、以下の説明を行うにあたり、第１のＡＤ変換手段６における出力を「Ｌ」、第２のＡＤ変換手段７における出力を「Ｈ」と称する。また、信号の出力があった場合を「１」、信号の出力が行われなかった場合を「０」と称して説明を行う。

次に、図２に基づき、被検出体としての絵本２について説明する。絵本２は複数のページによって構成されており、各ページには物語、ゲーム、音楽、知育遊び等に関する情報（図示せず）と、当該情報に対応した複数のマークＭ（Ｍ１、Ｍ２・・）が印刷されている。本実施の形態では、最良の形態としてマークＭは円形として形成されている。
前記複数のマークＭは前述のように円形に形成されており、当該円形内の領域を単一色により塗りつぶした部位となっている。当該マークＭは、前記受光手段５によって、前記赤色、緑色、青色の各発光ダイオード（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３）の発光に対する反射光が検出される被検出部となっている。
色は、色の三原色と称される赤（ｍ：マゼンタ）、青（ｃ：シアン）、黄色（ｙ：イエロー）の各色素が含まれる割合に応じて決定される。なお、本実施の形態においては、当該三原色に加え黒（ｋ）が色の要素として加えられる。本実施の形態ではマークＭとして、赤、黄、オレンジ、ピンク、赤紫、茶色、青、緑の８色が採用されている。そして、当該各色を構成するマゼンタ、シアン、イエロー、黒の各色の割合を（ｍ、ｃ、ｙ、ｋ）で表すと次の通りである。
赤は（０、１００、８０、５）、黄色は（０、５、７５、０）、オレンジは（０、３０、１００、０）、ピンクは（０、２０、８、０）、赤紫は（１０、６０、０、０）、茶色は（７０、８５、１００、０）、青は（６０、３０、０、０）、緑は（７５、０、４０、０）である。

前記各割合で設定された色は、色の構成要素であるマゼンタ、シアン、イエロー、黒の各割合によって、前記赤色、緑色、青色の各発光ダイオード（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３）によって発光された光に対する反射光の強さが異なっている。
図３は、前記マークＭに付された色と受光手段５によって検出される反射光の強さとの関係を示した表である。同表第１行目には赤（Ｌ）赤（Ｈ）緑（Ｌ）緑（Ｈ）青（Ｌ）青（Ｈ）識別色と記載されている。
赤（Ｌ）とは、赤色発光ダイオードＬＥＤ１の発光によって、マークＭ（同表において識別色の欄に記載されている色が付されたマーク）に対して光りが照射され、受光手段５によってマークＭによって反射された光を受光した際に、前記第１のＡＤ変換手段６によって「Ｌ」として出力されたか否かを「１」又は「０」の２値で表したものである。
また、赤（Ｈ）とは、赤色発光ダイオードＬＥＤ１が発光した場合の反射光が、第２のＡＤ変換手段７によって「Ｈ」として出力されたか否かを「１」又は「０」の２値で表したものである。
以下同様に、緑（Ｌ）は緑色発光ダイオードＬＥＤ２の反射光が第１のＡＤ変換手段６によって「Ｌ」として出力されたか否かを「１」又は「０」の２値で表したものであり、緑（Ｈ）は第２のＡＤ変換手段７によって「Ｈ」として出力されたか否かを「１」又は「０」の２値で表したものである。
青（Ｌ）青色発光ダイオードＬＥＤ３の反射光が第１のＡＤ変換手段６によって「Ｌ」として出力されたか否かを「１」又は「０」の２値で表したものであり、青（Ｈ）は第２のＡＤ変換手段７によって「Ｈ」として出力されたか否かを「１」又は「０」の２値で表したものである。

また、図３に示した表中「識別色」の項目は、マークＭに採用される色を表している。また、同「識別色」の欄に示された色の内、罫線の外側に「←」（矢印マーク）を付した色が、前述した色要素によって規定された８色の色となっている。また、同じ色の名称であっても矢印が付されていないものは、視覚的には同様の色に見えるものの前記マゼンタ、シアン、イエロー、黒（ｍ、ｃ、ｙ、ｋ）の各色の割合が異なり、第１のＡＤ変換手段６および第２のＡＤ変換手段７の出力パターンが異なる色となっている。なお、本実施の形態では、「←」（矢印マーク）を付していない色の各色要素の割合については説明を省略する。

同表からわかるように、前記マゼンタ、シアン、イエロー、黒（ｍ、ｃ、ｙ、ｋ）の各色の割合の違いにより、前記赤色、緑色、青色の各発光ダイオード（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３）が発光した光の反射の度合いが異なっている。そして、当該反射の度合いを第１のＡＤ変換手段６による出力（０又は１の２値）と第２のＡＤ変換手段７による出力（０又は１の２値）を制御手段３が受信して判断することにより、検出したマークの色が何であるかを識別することができるようになっている。
具体例を挙げて説明すると、第１のＡＤ変換手段６と第２のＡＤ変換手段７による出力の内容が、第１列に示すように「赤（Ｌ）＝０、赤（Ｈ）＝０、緑（Ｌ）＝０、緑（Ｈ）＝０、青（Ｌ）＝０、青（Ｈ）＝０」である場合には、マークＭがマゼンタ、シアン、イエロー、黒の各色割合が（７０、８５、１００、０）の茶色であると識別される。
また、第１のＡＤ変換手段６と第２のＡＤ変換手段７による出力の内容が、第１列に示すように「赤（Ｌ）＝１、赤（Ｈ）＝１、緑（Ｌ）＝１、緑（Ｈ）＝１、青（Ｌ）＝１、青（Ｈ）＝１」である場合には、マークＭがマゼンタ、シアン、イエロー、黒の各色割合が（０、２０、８、０）のピンクであると識別される。
以上のように、第１のＡＤ変換手段６と第２のＡＤ変換手段７による出力の内容の組み合わせによって、２７通りの色の識別が可能となっている。なお、第２のＡＤ変換手段７が（Ｈ）＝１である場合には必ず第１のＡＤ変換手段６も（Ｌ）＝１となる。

次に、図４乃至図６を用いて、前記マークＭに当接させて色の検出を行う検出体１０の構成について説明する。
検出体１０は、制御手段３および報知手段としてのスピーカＳＰ等を内部に設けた本体装置（図示せず）に対して通信ケーブル１２により接続されたものである。検出体１０は、幼児が手で把持できる程度の外周に形成された円筒状の筐体１１によって構成されている。当該筐体１１は、上端部には前記通信ケーブル１２の引き出し部を有し、下端には前記マークＭの外径よりもやや小経に形成された円筒状の検出部１３が出退可能に設けられている。
当該検出部１３の内部には、前記赤色発光ダイオード（ＬＥＤ１）と緑色発光ダイオード（ＬＥＤ２）と青色発光ダイオード（ＬＥＤ３）が円筒内周に沿って均等に配置されており、下方に向けて発光した光を照射できるような姿勢で固定されている。また、均等に配置された３個の発光ダイオード（ＬＥＤ１〜３）の中央には、受光手段５としてのフォトトランジスタが配置されている。発光ダイオード（ＬＥＤ１〜３）および受光手段５はいずれも検出部１３の上端付近に設けられたプリント配線基板１６に固定され、当該プリント配線基板１６を介して前記通信ケーブル１２と電気的に接続されている。検出部１３の先端部内側には、端部より若干高い位置に３個の発光ダイオード（ＬＥＤ１〜３）および受光手段５の素子部を固定する固定板１４が設けられている。固定板１４には各素子の配列にあわせて孔１５が設けられており、当該孔を介して各素子部の発光部分、受光部分が下側を向くように固定されている。

前記検出部１３は、黒色若しくは光を反射しにくい素材によって形成されている。なお、素材の選択に換えて、光を反射しにくい塗料等により塗装や表面処理を行ってもよい。また、前記固定板１４は、孔１５を介して各素子部を下方に露出させるようになっているが、各素子は発光ダイオード（ＬＥＤ１〜３）の直接光が受光手段５に入らないような位置となるように固定されている。すなわち、固定板１４の底面よりも各素子の突出量が多くなると反射光よりも直接光を強く受光してしまう場合があるので、突出量を調整して適切に反射光が受光されるように調整されている。

検出体１０の円筒部内部の略中間位置には仕切板１７が設けられており、当該仕切板１７の下面には３個の押圧式スイッチＳＷＡが設けられている。当該スイッチＳＷＡは、前記前記検出部１３の上端に設けられた３本の支柱１８の上端と接した状態で設けられている。スイッチＳＷＡは、ゴム等の弾性を有するカバー１９と当該カバー１９内面に設けられた導通部材２０を有し、当該導通部材２０が仕切板下面に設けられた端子部（図示せず）を導通させることによりスイッチとして作用するように構成されたものである。

上記構成の検出体１０は、検出部１３が検出体１０に対して上下動するようになっている。図６（ａ）は検出部１３を基準として検出体１０に対して上方にある場合を表し、図６（ｂ）は検出部１３が下方にある場合を表している。
すなわち、検出体１０の筐体１１を把持した状態で検出部１３を絵本２のマークＭに押し付けると、筐体１１に対して検出部１３が上昇する。検出部１３は、前述のスイッチＳＷＡのカバー１９の弾性によって下方に附勢されており、当該カバー１９の変形して導通部材２０がスイッチを構成する端子を導通させるまで上昇できるようになっている。すなわち、スイッチＳＷＡが検出部１３の下方への附勢と接点を導通させるスイッチとしての双方の機能を有しているわけである。
スイッチＳＷＡの導通が検知されると、微小時間内に各発光ダイオード（ＬＥＤ１〜３）による光の照射が順次行われるのと同時に反射光の強度が第１のＡＤ変換手段６および第２のＡＤ変換手段７を介して取得され、取得された情報が制御手段３内に記憶されたデータテーブル（図３参照）と比較される。

図７は、絵本２と当該絵本２に適用される所定のソフトウエアプログラムを記憶した色識別装置の一例を説明するための表である。
一例として絵本２は８ページで構成されており、図７において「ページ色」として表したように各ページには、ページを表す色が付されている。当該ページを表す色は、各ページに設けられた複数のマークＭの一つによって表されるようになっている。本実施の形態では、ページを表すマークとして、第１ページには青、第２ページにはオレンジ、第３ページには茶色、第４ページには黄色、第５ページには赤紫、第６ページには赤、第７ページには緑、第８ページにはピンクの各色が付されている。

色識別装置１は、予め記憶されているソフトウエアプログラムに基づき押圧式のスイッチＳＷＢが押されることによりページ選択のコマンドが選択されたものと認識するようになっている。当該ページ選択のモードに移行すると、制御手段３は次にスイッチＳＷＡの押圧を待って色の検出処理を行うようになっている。すなわち、検出体１０の検出部１３がページを表す所定のマークＭに押し付けられてスイッチＳＷＡが押圧されると、前記赤色、緑色、青色の各発光ダイオード（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３）が発光し、当該各発光色の反射光を受光手段５によって受光することでマークＭの色が判定される。当該マークＭの色が判定されると、当該認識された色に対応するページが認識される。ページが認識された後は、各ページ内に設けられている他のマークＭの色検出体１０によって検出することで、所定の音声等が発生するようになっている。
例えば、「青」のページが認識された後、当該ページ内のマークＭが選択され当該マークの色が「オレンジ」であれば、ソフトウエアプログラムとして記憶されている音声ファイルＳ９（図７）が読み込まれ、「ＯｒａｎｇｅＢｌｏｓｓｏｍｉｓａｂｅｒｒｙｃｏｏｌｇｉｒｌ」という言葉が音声により報知されるようになっている。
また、「ピンク」のページが認識された後、当該ページ内のマークＭが選択され当該マークの色が「赤紫」であれば、ソフトウエアプログラムとして記憶されている音声ファイルＰＤｏ（図７）が読み込まれ音階としてのドの音が発生される。その他、他のマークＭの色を検出すると各色に対応した音階の音が発生されるようになっている。

本願発明は、絵本や玩具等に利用可能であり、特に知育的な性質を有する物品への適用に適した技術である。

ＳＷＡスイッチ
ＳＷＢスイッチ
ＳＷＣスイッチ
ＬＥＤ１赤色発光ダイオード
ＬＥＤ２緑色発光ダイオード
ＬＥＤ３青色発光ダイオード
１色識別装置
２絵本
３演算装置（制御手段）
５受光手段
６第１のアナログデジタル変換手段（第１のＡＤ変換手段）
７第２のＡＤ変換手段
１０検出手段（検出体）
１１筐体
１２通信ケーブル
１３検出部
１４固定板
１５孔
１６プリント配線基板
１７仕切板
１８支柱
１９カバー
２０導通部材

Claims

黒色若しくは光を反射しにくい素材によって筒状に形成された被検出体の表面に当接させる検出部を有する検出手段と、当該検出手段の制御および検出手段によって出力された検出信号を処理する制御手段と、当該制御手段によって処理された結果を報知する報知手段を有し、
前記検出手段は、それぞれ波長の異なる光を発光する複数の発光手段と、当該発光手段によって照射された光の反射光を検出する受光手段と、前記検出部の先端部よりも若干高い位置に前記発光手段および前記受光手段を固定する固定板と、スイッチとを有し、
前記制御手段は、前記スイッチが導通したとき、所定のプログラムに基づいて前記各発光手段の発光を制御し、
前記制御手段は、前記各発光手段の発光した光に対応して前記受光手段から出力された信号を取得し、前記各発光手段の光に対応して取得した信号の組み合わせに応じて報知内容を決定し、当該決定された報知内容を前記報知手段を介して出力することを特徴とする色識別装置。
前記発光手段によって発光される光の色は、少なくとも赤色、青色、緑色の三色であることを特徴とする請求項１記載の色識別装置。