JPH0295222A

JPH0295222A - カラーセンサ回路

Info

Publication number: JPH0295222A
Application number: JP63248517A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kogure; 靖男木暮
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-06
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPH0690088B2

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］本発明は物体の色を判断するためのカラーセンサ回路に
係り、特に測色器や色識別回路に適用されるものに関す
る。

［従来の技術］第２図は、従来のカラーセンサ回路を用いた色識別回路
の基本構成例である。これを説明すると、ハロゲンラン
プやキセノンランプ等の白色光１１から出射した光を、
終端が３分岐されたモニタ用ライトガイド３と、照明用
ライトガイド２とに導いて光を二つに分ける。照明用ラ
イトガイド２に導かれた光は物体９に当てられ、その反
射光又は透過光（以下、単に反射光という）が終端を３
分岐した案内用ライトガイド４に導かれる。

モニタ用ライトガイド３と案内用ライトガイド４とに導
かれ、それぞれ３つに分けられたモニタ光及び物体反射
光は、各色別に特有の反射特性を有するモニタ側色フィ
ルタＦ、１（Ｒ）、Ｆ２（Ｇ）。

Ｆ３（Ｂ）及び物体側色フィルタＦ４（Ｒ）、Ｆ５（Ｇ
）、Ｆ６（Ｂ）を用いてそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）。

青（Ｂ）の３原色成分に分解される。

これらの３原色成分はモニタ側受光素子ＤＩ。

Ｄｔ、Ｄａ及び物体側受光素子り、、Ｄ、、ＤＱによる
光起電力効果によって、入射光量に比例したモニタ側光
電流Ｉ　Ｒ１＋　　１　（２１＋　　Ｉ　Ｂｌ及び物体
側光電流Ｉ　Ｒ１＋　　Ｉ　にｔ＋　　Ｉ□に変換され
る。

このようにして変換された色別のモニタ側光電流及び物
体側光電流はモニタ側比例増幅器ＯＡ　１゜ＯＡ２．Ｏ
Ａ３及び物体側比例増幅器ＯＡ４．ＯＡ５．ＯＡ６で後
段の処理に必要な振幅まで増幅され、モニタ側アナログ
電圧信号■Ｒｊ＋　Ｖ　Ｃ＋＋　Ｖ８、及び物体側アナ
ログ電圧信号■□＋　ｖａｔ、　ＶＢ２として取り出さ
れる。

これらのアナログ電圧信号はマルチプレクサ５により、
順次選択されてＡ／Ｄ変換器６に送られ、ここでデジタ
ル値に変換され、モニタ側３原色出力Ｒ，，Ｇ、、Ｂ、
と物体側３原色出力Ｒｔ＋　Ｇ　ｔ＋Ｂ、が得られる。

これらモニタ側３原色出力及び物体側３原色出力は、Ｃ
ＰＵ等で構成される演算回路７に入力され、ここで、対
応する成分同士の比をとって光源１の照度変化に対する
基準化を行う。即ち次式に基づく基準化された値（基準
値）が求められる。

式ｌで求めた基準値Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓは、予め求めてメ
モリ１０に記憶しておいた物体の３原色成分の標準とな
る値Ｒ，，Ｇ、、Ｂ、と演算回路７で比較され、その結
果である物体９の該当色、また必要に応じて該当色の表
示パラメータ値となる前記物体９の基準値を表示装置８
に表示する。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記のように構成した従来のカラーセンサ回路
ないし色識別回路には、次のような問題があった。

（１）光源１の照度が低下した場合、照度の低下に比例
して測定分解能も同時に低下する。

即ち、測定分解能はＡ／Ｄ変換器６のビット数で決まる
が、この分解能は飽（までもＡ／Ｄ変換器６に入力され
るアナログ電圧信号の最大振幅に対して割り振られる分
解能であって、アナログ電圧信号が小さくなれば、その
分解能は維持できない。例えば、光源の照度低下のない
とき、アナログ電圧信号３ｖとＯｖとの間で１０００分
の１の刻みの分解能が与えられている場合、物体の反射
率又は透過率が低いことに起因する物体側受光素子Ｄａ
、　　Ｄ、、Ｄａへの入射光量低下でアナログ電圧信号
が１０倍の変動幅を持つときであって、３Ｖから０．３
Ｖまでの間を変動するようなときは、その間には９００
刻みの分解能が残っているので問題はない。ところが、
光源の照度低下があって、アナログ電圧信号が全体に落
ち込み、１■から０５１ｖの間を変動するようになった
ときには、その間には３００刻みの分解能しか残ってい
ないことになり、その結果、大幅に分解能が低下する。

（２）反射率（透過率）の低い物体の場合には（１）と
同様に分解能が低下する。

これを補うために、比例増幅器ＯＡＩ〜ＯＡ６のゲイン
を数段に亙って切り替えられるようにして測定を行う方
法がある。即ち、比例増幅器の出力であるアナログ電圧
信号が飽和する手前の十分大きな値で取り出されるよう
に、ゲインの切替えを順次行って最適な大きさの出力を
得るようにする。

ところが、この方法によれば、最適出力の判断を演算回
路７で行わなければならないため、Ａ／Ｄ変換器６によ
るデジタル変換の回数が多くなり、演算回路７での判定
速度が著しく低下する。また、各増幅器毎に数段に亙る
切替回路が必要となるため、回路が複雑となり、コスト
、信頼性の面で不利となる。

（３）光源の照度変化に対する基準化のために行われる
式１の計算を演算回路７で実行するには、割算をデジタ
ル的に３回行う必要があるため、判定速度が低下する。

このように従来のものは種々の欠点があった。

本発明の目的は、光源の照度変化に対する基準化をアナ
ログ的に行うこと、によって、上記した従来技術の欠点
を解消して、高速判定が可能で、光源や物体の影響を受
けず、常に一定の分解能を保持し、しかもコスト、信頼
性の面でも優れたカラーセンサ回路を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］本発明のカラーセンサ回路は、光源から出射した光を色
判別の対象となる物体に照射して反射光又は透過光を得
ると共に、光源から照射した光の一部を直接光として取
り出す。そして、これら反射光又は透過光と、モニタ用
となる直接光とをそれぞれ可視波長域の所定の波長成分
、例えば３原色に分解し、これらを光電変換して物体側
分解波長出力とモニタ側分解波長出力とを得て、物体側
分解波長出力とモニタ側分解波長出力との対応する成分
同士の比をとって光源の照度変化に対する基準化を行い
、これら基準化された値に基づいて物体の色を判断する
カラーセンサ回路において、光源の照度変化に対する基
準化を行う手段を、物体側分解波長出力とモニタ側分解
波長出力とを成分毎に対数変換する手段と、対数変換し
た物体側分解波長出力とモニタ側分解波長出力との対応
する分解波長成分量同士の差をそれぞれ求める手段とで
構成したものである。

［作用コ光源から直接取り出されたモニタ側分解波長出力と、物
体での反射または透過により間接的に取り出された物体
側分解波長出力との各成分が、対数変換手段に導かれる
と、各成分は対数変換されて出力される。この対数変換
された対応する分解波長成分出力同士は更に差を求める
手段にそれぞれ供給されるため、対数関数の差が得られ
る。

対数関数の差は、即ち分解波長成分同士の比の対数を求
めたことに外ならないから、これにより光源の照度変化
に対する基準化が行われる。

このように光源の照度変化に対する測定値の基準化が全
てアナログ回路により行われるため、判定速度が著しく
高速化する。また、得られた値が対数圧縮されているた
め、光源の照度が低下したり、物体の反射率や透過率が
低い場合であったりしても、分解能の低下が防止される
。

［実施例］以下、本発明の実施例を第１図を用いて説明する。

第１図は本発明のカラーセンサ回路を適用した色識別回
路の一実施例を示すブロック図である。

なお、図中、第２図と同一の部分には同一の符号を付け
であるので説明を省略する。

モニタ側受光素子Ｄ　Ｉ＋　　Ｄ　ｔ、　Ｄ　３及び物
体側Ｄ４゜Ｄ、、Ｄ、によって、変換されたモニタ側光
電流ｌＲ１１＋　＋２１１　１　ｓｔ及び物体側光電流
１　□、ＴＱｔＨ［８、をそれぞれ成分毎にモニタ側対
数増幅器ＬＡＩ。

ＬＡ２．ＬＡ３及び物体側対数増幅器ＬＡ４．ＬＡ５．
ＬＡ６に供給して、対数変換したモニタ側３原色出力１
ｏｇＲ，，ＩｏｇＧ、、ＩｏｇＢ、及び物体側３原色出
力１ｏｇＲ，，ｌｏｇＧ、、Ｓ。

ｇＢｚを得る。

そして、これらのうちの対応する３原色成分同士、即ち
ｌｏｇＲ，とｌｏｇＲｔ、ｌｏｇＧ、とｌｏｇＧ、、Ｉ
ｏｇＢ＋と１ｏｇＢ、をそれぞれ差動増幅器ＤＡＩ、Ｄ
Ａ２．ＤＡ３に加えて、成分同士の差を求める。これを
式で示すと次の通りである。

式２から明らかなように、差動増幅器ＤＡでモニタ側３
原色出力と物体側３原色出力との成分同士の差をとると
いうことは、光源ｌの照度変化分を基準化することであ
ると共に、それを対数圧縮したアナログ電圧で得ること
に外ならない。

このようにして求められた３つのアナログ電圧Ｒ９，Ｇ
、、ＢＳはマルチプレクサ５を介して順次Δ／Ｄ変換器
に供給され、デジタル値に変換された上で、演算回路７
に取り込まれる。演算回路７に取り込まれた値Ｒｓ、Ｇ
ｓ、Ｂｓは、メモリｌＯに予め記憶されている標準とな
る物体の値ＲＲ。

ＧＲ，ＢＲと比較され、その比較結果が許容範囲ΔＲＲ
＋　ΔＧ３．ΔＢ８に入っている場合の、その標準とな
る物体の色と等しいとして、その色を物体９０色として
表示装置８に表示する。

以上述べたように本実施例によれば、Ａ／Ｄ変換器６に
供給されるアナログ信号が対数圧縮されているので、光
源１の照度が低下した場合でも、測定分解能が低下する
ことがない。例えば、前記差動増幅器ＤＡからの出力電
圧が、１０倍の反射光又は透過光の変化に対しｌｖの電
圧の変化があるとすれば、３■から２ｖ、２ｖからｌＶ
、ＩＶからＯｖへ、という電圧の変化は、従来の３■か
ら０．３■、０．３■から０．０３Ｖ、０．０３■から
０．００３Ｖへ、という電圧の変化と等しいことを意味
し、Ａ／Ｄ変換器６が３■と０■との間で、１０００分
の１刻みの分解能が与えられている場合に、上記１０分
の１づつの反射光又は透過光の変動幅に対して常に一定
の３３３刻みの分解能が得られることになる。

上記したことは、反射率（透過率）の低い物体の場合に
も適用され、同様に分解能の低下が防止される。従って
、物体の反射率に合わせてゲイン切替えを行う必要もな
いため、回路が単純になり、コスト、信頼性の面で優れ
たものとなる。また、マルチプレクサ５に対する人力ラ
インが従来の６本から半分の３本に減るので、配線の簡
素化も図れる。

また特に、対数変換した３原色出力成分同士を差動増幅
器ＤＡに導いて差をとることにより、光源の照度変化に
対する基準化をアナログ的に行うようにしたので、その
基準化に要する時間は、差動増幅器ＤＡの伝搬遅延時間
と等しくなり、この時間は、演算回路７で割算をデジタ
ル的に３回行う従来の回路が要する時間に比して遥かに
短い。

ところで、上述したように本発明例では、３原色出力を
単に対数変換しただけでなく、演算回路７に入力する前
の段階で、更に対数変換した出力の成分同士の差をとっ
たことに最大の特徴があるる。しかし、対数変換した出
力の成分同士の差を演算回路７でとるようにすることも
原理的には可能であり、しかもこの場合には差動増幅器
を省略して構成を一層簡素化できるというメリットもあ
るが、このようにすると判定速度が低速になるため好ま
しくない。

なお、上記実施例では対数増幅器と差動増幅器とを用い
て照度変化の基準化を対数圧縮するようにしたが、対数
増幅器と差動増幅器とが一体になっている差動対数増幅
器を用いることも可能である。

また、反射光と直接光を３原色に分解する場合について
述べたが、これに限定されるものではなく、物体の色を
特定できるのであれば、可視波長域の任意の波長成分に
分解してもよい。

［発明の効果〕本発明によれば次の効果がある。

（１）光源の照度変化に対する基準化をアナログ的に行
うので、物体の色判定を高速化することができる。

（２）対数圧縮された値により判定を行うために、測定
分解能が一定となり、光源の照度が低下した場合や、反
射率又は透過率の低い物体の場合でも、精度の高い測色
ないし色識別を行うことができる。

（３）光電変換部のゲイン切替えが不要となるため、回
路が簡素化され、ゲイン切替えを必要とする従来技術と
比較してコスト、信頼性の面で特に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーセンサ回路を色識別回路に適用
した一実施例を示すブロック構成図、第２図は従来の色
識別回路例を示すブロック構成図である。図中、■は光源、９は物体、ＬＡＩ〜ＬＡ６は対数増幅
器、ＤＡＩ〜ＤＡ６は差動増幅器、Ｄ。〜Ｄ６は受光素子、Ｆ、〜Ｆ６はフィルタである。特許出廓人　ホーヤ株式会社

Claims

【特許請求の範囲】　光源から物体に出射した光の反射光又は透過光と、同
一光源から出射した直接光とをそれぞれ可視波長域の所
定波長成分に分解し、これらを光電変換して物体側分解
波長出力とモニタ側分解波長出力とを得て、前記物体側
分解波長出力とモニタ側分解波長出力との対応する成分
同士の比をとって光源の照度変化に対する基準化を行い
、これら基準化された値に基づいて物体の色を判断する
カラーセンサ回路において、前記光源の照度変化に対する基準化を行う手段が、前記
物体側分解波長出力とモニタ側分解波長出力とを成分毎
に対数変換する手段と、対数変換した物体側分解波長出
力とモニタ側分解波長出力との対応する分解波長成分同
士の差をそれぞれ求める手段とから構成されていること
を特徴とするカラーセンサ回路。