JPH0221226A

JPH0221226A - 色識別装置

Info

Publication number: JPH0221226A
Application number: JP16911188A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Takusagawa; 田草川　大久
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-01-24
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JP2559815B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、オプトエレクトロニクスおよび画像工学等を
用いて被検査物の色を識別する色識別装置に関し、特に
光スペクトルを利用した色識別装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の色識別装置はＲＧＢ３色分解型あるいは分光計型
である。第３図はＲＧＢ３色分解゛型の色識別装置の構
成を示す。駆動回路１により点燈された光源２より発光
された白色光は、光源レンズ３により集光され投光ファ
イバ４を経て投光レンズ５を通り、被検査物６に投光さ
れる。被検査物６からの反射光は受光レンズ７により集
光され受光ファイバ８に入射し、この受光ファイバ８を
通過する反射光は赤、緑、青の３チヤンネルの信号系統
に分かれてそれぞれ信号処理が行なわれる。

まず、赤（Ｒ）系統ではレンズ９Ｒで集光された反射光
は赤フィルタＩＯＲを通過して受光デバイス１１Ｒに入
り光電変換されて電気信号（アナログ信号）となり増幅
器１２Ｒで増幅される。次いで＾／Ｄ変換器１３Ｒでデ
ィジタル信号に変換され、データメモリ１４Ｈに格納さ
れる。レンズ９Ｒからデータメモリ１４Ｒまでが赤（Ｒ
）系統の信号処理回路である。

同様にして、緑（Ｇ）系統ではレンズ９Ｇ、緑フィルタ
ＩＯＧ、受光デバイスＩＩＧ、増幅器１２Ｇ、＾／Ｄ変
換器１３Ｇにより信号処理されてデータメモリ１４Ｇに
格納される。

また、青（Ｂ）系統でもレンズ９Ｂ、青フィルタ１０［
１，受光デバイスＩＩＢ、増幅器１２Ｂ、Ａ／［＋変換
器１３Ｂにより信号処理が行なわれてデータメモリ１４
Ｂに格納される。

データメモリ１４Ｒ，１４Ｇ、１４ＢのＲ，Ｇ、Ｂのデ
ータは色演算部（マイクロコンピュータ）１５にて、等
の演算が行なわれ色の判定がなされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、ＦＡ（ファクトリ−オートメーション）および〇
八（オフィスオートメーション）等における各種用途に
色識別装置を適用するというニーズが高まっている。特
にＦＡにおいては生産現場等で広範囲にわたって使うた
めに、次のような問題点が指摘されている。

０色識別性能（色差識別能力）あるいは適用波長域が十
分ではない。

■生産ラインでの処理速度として遅い。

■装置全体の価格が高価である。

上述の３色分解型の色識別装置の場合■および■が指摘
されている。また、分光計型の装置の場合は■および■
が指摘されている。

本発明の目的は上述の問題点を解決し、色識別性能がよ
く、処理速度が速く、かつ構成が簡単で経済性の高い色
識別装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は、被検査物
に白色光を照射する光源系と、偏光子と検光子とで液晶
を挟むことによって形成された液晶エレメントがアレイ
状に配列された液晶セルと、光電変換エレメントがアレ
イ状に配列され、液晶セルと一体構造をなす光電変換部
と、選択された特定波長領域内の特定波長の光を通過さ
せるように、互いに異なる電圧を液晶エレメントのそれ
ぞれに印加する液晶駆動回路と、光電変換して得られた
電気信号を特定波長間の相関値に基づいて演算処理する
際に、所定の色彩パラメータを選択して演算処理を行な
う色演算部とを具える。

〔作　用〕

本発明においてはＥＣＢ　（複屈折制御）形液晶エレメ
ントをアレイ状に配列した液晶セルを用いて被検査物か
らの反射光を多色分解して被検査物の色を識別するよう
にしたことにより、色差識別能力が高い装置を得ること
ができる。また、可視光に限らず、赤外領域あるいは紫
外領域において光スペクトル的に特徴のある被検査物の
色を識別することもできる。

各液晶エレメント１８Ｄによる各光学フィルタの波長域
は、連続した波長領域すべてではなく、色識別に効果の
大きい限定した波長領域のみの光学フィルタ群を選択す
るようにする。例えば、赤色および黄色の近傍の波長領
域のみの光学フィルタ群が形成されるように、液晶駆動
回路の駆動電圧を設定して原始データの個数を限定する
。

選定される波長領域すなわち各液晶エレメントに印加す
る電圧は液晶駆動回路の諸元を選ぶことによって自由に
変更することができる。

色彩パラメータ群として各波長間の相関値（例えば比率
等）を原始データから演算する際に効果の大粗い色彩パ
ラメータのみを選択することにより演算時間を短縮する
ことができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の構成を示す。第１図（Ａ）に
おいて第３図と同様の個所には同一の符号を付す。第２
図は液晶セルの光透過率と波長との関係を示す。

１６は液晶セルであり、第１図（Ｂ）に示すように複数
の液晶エレメント１６Ｄがアレイ状に配列されている。

＋６Ａは液晶層、１６Ｂは偏光子アレイ、１６Ｇは検光
子アレイである。液晶セルは色々な種類があって主とし
て光のオン、オフ制御に用いられる。液晶セル１６を構
成する複数の液晶エレメントは特定波長で透過率が高く
、印加電圧によって透過する特定波長を可変にでき、光
学フィルタの機能を有するものを用いる。すなわち、Ｎ
個の液晶エレメントは第２図に示すようにそれぞれの印
加電圧Ｖ、Ｖ、・・・ＶＮ値（特定波長λ、λ２・・・
λＮ）に対応して透過率ＦがそれぞれＦＶＩ　ＦＶ２・
・・ＦＶＮとなるように制御が可能であり、各ＦＶＩは
特定波長λ１で透過率がピークとなるような複数の光学
フィルタを形成する。

液晶セル１６を構成する各液晶エレメント１６０はＥＣ
Ｂ　（複屈折制御）電気光学効果を有する液晶１６ＡＡ
を偏光子１６８Ｂと検光子１６ＣＣとで挟んだ層構造と
なっている。ＥＣＢＣ液形エレメント１６０においては
、電圧印加時には、液晶分子は電場に対して傾斜するの
で、偏光子１６８Ｂを通過した入射直線偏光は複屈折に
より楕円偏光に変化し、一部の光が検光子１６ＣＣを通
過することで透過光が着色する。

入射光が白色の場合、検光子１６ＣＧを通過する光は干
渉現象で印加電圧の大きさに対応して種々に着色する。

本発明の色識別装置は、ＥＣＢＣ液形における以上のよ
うな特性を利用した多色分解型の装置である。

１７は液晶駆動回路であり、電圧Ｖ、Ｖ２・・・ＶＮを
液晶セル１６を構成するＮ個の液晶エレメント１６０そ
れぞれに印加する。

１８はライトガイドであり、被検査物６からの反射光を
液晶セル１６に導く。

１９は光電変換部であり、Ｎ個の光電変換エレメントが
液晶エレメント１６０と１対１に対応してアレイ状に配
列されている。光電変換部１９と液晶セル１６とはレン
ズ９を挟んで一体構造になっている。

投光系統は従来と同様であり、駆動回路１．光源２．光
源レンズ３．投光ファイバ４．投光レンズ５から出射さ
れた白色光は被検査物６に投光される。被検査物６から
反射光は受光レンズ７により集光されライトガイド１８
に入射し、ライトガイド１８を通過するが以降の信号系
統は１系統だけでよい。ライトガイド１８を通過した反
射光は液晶セル１６に入る。

液晶セル１６の各液晶エレメント１６０の検光子１６ｃ
ｃを通過した光はレンズ９によって集光され、光電変換
アレイ１９に導かれ、電気信号（アナログ信号）に変換
される。続いて増幅器１２で増幅されたのちＡ／Ｄ変換
器１３に入力される。前記電気信号（アナログ信号）は
Ａ／Ｄ変換器１３にてディジタル信号となり一旦データ
メモリ１４に格納されたのち、順次マイクロコンピュー
タにより構成された色演算部１５へ送られ、種々の演算
によって色彩データが算出され被検査物６の色の判定が
なされる。

演算は以下のように行なう。液晶エレメントアレイの取
扱う波長領域は連続した全領域を扱うのでなく、色識別
性能に効果の大きい波長域のみを取扱うようにする。こ
れにより取り扱う原始データを圧縮する。さらに色彩パ
ラメータ群として各波長間の相関値（例えば比率等）を
演算するときに、被検査物の識別をするのに効果の大き
い色彩パラメータのみを選択するようにして演算を行な
う。

以上のように、色識別上有効な光学フィルタのみを任意
にフレキシブルに、かつ高速に形成することが可能であ
り、このプログラミング性および高速性というメリット
を発揮する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、ＥＣＢＣ液形
エレメントをアレイ状に配列した液晶セルを用いて被検
査物からの反射光を多色分解して被検査物の色を識別す
るようにしたので、色差識別能力が高い装置を得ること
ができる。また、可視光に限らず、赤外領域あるいは紫
外領域において光スペクトル的に特徴のある被検査物の
色を識別することもできる。

また、液晶エレメントおよび光電変換部が共にアレイ構
造で一体型であるため、高速処理が可能でかつ経済性が
高い実用的な装置が得られる。

さらに、被検査物の色識別に効果の大きい波長域（原始
データ）のみと色彩パラメータのみを選択することが可
能であるため、色識別性能が高くてかつ演算時間が短い
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は液晶エレメントの光透過率と波長との相関図、第３図は従来の色識別装置を示す図である。１・・・駆動回路、２・・・光源、３．５，７．９・・・レンズ、４・・・投光ファイバ、６・・・被検査物、！２・・・増幅器、１３・・・Ａ／Ｄ変換器、１４・・・データメモリ、１４・・・色演算部、１６・・・液晶セル、１６Ａ・・・液晶層、１６＾＾・・・液晶、１６Ｂ・・・偏光子アレイ、１６Ｂト・・偏光子、１５Ｃ・・・検光子アレイ、１６ＣＣ・・・検光子、１６Ｄ・・・液晶エレメント、１７・・・液晶駆動回路、１８・・・ライトガイド。＋６Ｄ図５１１し凶ントく尤杏司’２′ｅ月ｆ）う（〕遺ろイゲ１」　を示コｒＶ第
　１　図　（↑０２）

Claims

【特許請求の範囲】１）被検査物に白色光を照射する光源系と、偏光子と検
光子とで液晶を挟むことによって形成された液晶エレメ
ントがアレイ状に配列された液晶セルと、光電変換エレメントがアレイ状に配列され、前記液晶セ
ルと一体構造をなす光電変換部と、選択された特定波長領域内の特定波長の光を通過させる
ように、互いに異なる電圧を前記液晶エレメントのそれ
ぞれに印加する液晶駆動回路と、前記光電変換して得ら
れた電気信号を前記特定波長間の相関値に基づいて演算
処理する際に、所定の色彩パラメータを選択して演算処
理を行なう色演算部とを具えたことを特徴とする色識別装置。