JPH1114459A - 色識別センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出物体の同色判定を行なう色識別センサに
係り、特に、同色判定処理の単純化と高速化を図る。 【解決手段】 色識別センサ１は、投光波長成分から基
準色値と検出色値との近似性値（差）を求め、この差が
最大となる波長成分を同色判定を行うための判定波長成
分として決定すると共に、この基準色値と検出色値との
差を判定量として決定し、この判定波長成分についての
判定量に基づいて同色判定処理を行うので、同色判定処
理が単純なものとなり、判定処理の高速化を図ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出物体の光学特
性の違いから物体の色を識別する色識別センサにおい
て、特に、同色判定処理の高速化と検出性能の向上を図
る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から検出物体の色を識別するセンサ
として色識別センサが知られている。色識別センサは、
一般に、互いに異なる波長の光を時分割に検出物体に向
けて投光し、この検出物体からの反射光を受光するよう
な構成となっており、基準色についての反射光から獲得
された基準色値と、検出物体についての反射光から獲得
された検出色値から、基準色と検出物体の色の近似値性
を示す近似値性値を演算し、この近似値性値を予め設定
されたしきい値と比較することにより、基準色と検出物
体の色とが同色であるか否かを識別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の色識別センサの同色判定方法では、近似値
性値を獲得するためには複雑な演算処理が必要であり、
この演算処理には多大な時間がかかるため、同色判定処
理の高速化を図ることが困難であるという問題があっ
た。本発明は、上述した問題点を解決するためになされ
たものであり、同色判定処理を単純なものとし、判定処
理の高速化を図ることができる色識別センサを提供する
ことを目的とする。また、処理時間を増大することなく
検出性能の向上を図ることができる色識別センサを提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、検出物体の色を識別する色識別センサに
おいて、互いに波長の異なる光を投光する少なくとも２
つ以上の光源を備え、各波長成分の光を投光する投光手
段と、投光手段からの投光の検出物体による反射光又は
透過光を受光する受光手段と、基準となる色についての
受光手段による受光信号に基づいて基準となる基準色値
を設定する基準色値設定手段と、検出物体についての受
光信号による受光信号に基づいて検出色値を獲得する検
出色値獲得手段と、投光手段から投光されたそれぞれの
波長成分における基準色値と検出色値との近似性値を求
め、この値が最大となる波長成分を同色判定を行うため
の判定波長成分として決定すると共に、基準色値と検出
色値との差を判定量として決定する判定波長成分決定手
段と、判定波長成分についての判定量を設定されたしき
い値と比較することにより同色判定を行う判定手段とを
備えたものである。

【０００５】この構成においては、投光手段から投光さ
れたそれぞれの波長成分における基準色値と検出色値と
近似性値を求め、この値が最大となる波長成分を判定波
長成分として決定すると共に、その値を判定量として決
定し、この判定波長成分についての判定量を設定された
しきい値と比較し、同色判定を行う。このように、投光
された波長成分の中から基準色値と検出色値の差が最大
となるものを判定波長成分として決定し、この判定波長
成分の判定量に基づいて同色判定を行うため、同色判定
処理が単純なものとなり、判定処理の高速化を図ること
ができる。

【０００６】また、本発明は、投光手段は、判定波長成
分として決定された波長成分光を検出物体に対して１回
投光し、判定手段は、判定波長成分の投光により得られ
た１つの検出色値を設定されたしきい値と比較すること
により同色判定処理を行うものであってもよい。この構
成においては、投光手段は同色判定処理に用いられる判
定波長成分のみを投光し、同色判定に用いられない波長
成分を投光しないので、同色判定処理のさらなる高速化
が可能となる。

【０００７】また、本発明は、投光手段は、判定波長成
分として決定された波長成分光を検出物体に対して複数
回投光し、判定手段は、判定波長成分の投光により得ら
れた複数個の検出色値を加算又は積分処理し、この加算
値又は積分値を設定されたしきい値と比較することによ
り同色判定処理を行うものであってもよい。この構成に
おいては、判定手段は、判定波長成分についての複数個
の検出色値を加算又は積分処理し、この加算値又は積分
値を用いて同色判定を行うので、基準色と検出色値につ
いての光学特性差を明確にすることができ、検出性能の
向上を図ることができる。また、判定波長成分の投光回
数を増やし、他の波長成分の投光回数を減少させるた
め、処理時間を増大することなく検出性能の向上を図る
ことができる。

【０００８】また、本発明は、しきい値に対して一定幅
を持って余裕度が設定されており、検出色値を余裕度と
比較し、この検出色値が余裕度以下であると、警告情報
を出力する警告情報出力手段をさらに備えたものであっ
てもよい。この構成においては、しきい値に対して検出
色値が接近し、余裕度以下となると、不安定に検出が行
われていることを示す警告情報を出力するので、使用者
は、安定に同色判定が行われているか否かを知ることが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形
態による色識別センサの構成を示すブロック図である。
この色識別センサ１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の３原色の光を時分割に投光し、それぞれのタイミング
における検出物体２からの反射光強度より、検出物体２
の色の識別を行う装置である。同図において、発光ダイ
オード等を用いた投光部（１）３ａ，投光部（２）３
ｂ，及び投光部（３）３ｃ（光源、投光手段）は異なる
波長の光（Ｒ：λ＝６８０ｎｍ、Ｇ：λ＝５６５ｎｍ、
Ｂ：λ＝４５０ｎｍ）を出射するものであり、それらの
光は検出物体２に向けて時分割に照射される。検出物体
２において反射された光はフォトダイオード等からなる
受光部４に受光され、受光信号に変換され、コントロー
ル部５に送られる。

【００１０】コントロール部５は、受光部４からの受光
信号に基づいて色値を設定、獲得する色値獲得処理部６
（基準色値設定手段，検出色値獲得手段）、色値を格納
しておくメモリ７、投光部（１）３ａ，（２）３ｂ，
（３）３ｃから投光されたそれぞれの波長成分（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）における基準色値と検出色値との近似性値（以
下、これを差という）を求め、この差が最大となる波長
成分を同色判定を行うための判定波長成分として決定す
ると共に、基準色値と検出色値との差を判定量として決
定する判定量決定処理部８（判定波長成分決定手段）、
検出物体２の色判定を行い外部出力部１０に判定結果を
出力する計測処理部９（判定手段）、基準色に対する検
出物体色の同色度を表示出力部１２に表示するために、
判定量を表示値に変換する表示処理部１１（表示出力手
段）から構成されている。表示出力部１２は、一致度表
示灯１５（図３参照）、しきい値表示灯１６（同）、及
び出力表示灯１７（同）から構成されている。また、コ
ントロール部５には、登録モードや計測モードといった
動作モードを切り替えるための動作モード切り替えスイ
ッチ、色値獲得のタイミング入力スイッチ、しきい値を
変更するためのしきい値変更スイッチ、投光方法を切り
替えるための投光方法切り替えスイッチ等から成る外部
入力部１３が接続されている。

【００１１】次に、コントロール部５による同色判定方
法と、表示出力部１２による同色度表示方法の詳細につ
いて図２及び図３を参照して説明する。センサ１の動作
モードが登録モードとなっている時には、基準色につい
ての受光部４による受光信号に基づいて色値獲得処理部
６によって基準色値が獲得され、この基準色値はメモリ
部７に格納される。なお、基準色値は、センサ使用者が
感度ボリュームなどを操作することで設定してもよい。
また、動作モードが計測モードとなっている時には、検
出物体２についての受光部４による受光信号に基づいて
色値獲得処理部６によって検出色値が獲得され、この検
出色値もメモリ部７に格納される。判定量決定処理部８
は、メモリ部７に格納されている両色値の差を求め、投
光波長成分中でそれらの差が最大となる波長成分を同色
判定を行うための判定波長成分として選択し、この基準
色値と検出色値との差を判定量として決定する。なお、
判定量は、これに限られず、所定の演算式で求めた相対
近似度合いや、（基準値−Ｋ）／（基準値−検出値）な
どを用いることができる。

【００１２】例えば、色値獲得処理部６において得られ
るＲ，Ｇ，Ｂの各波長成分の光についての基準色値と検
出色値が、図２に示すごとくであると、判定量決定処理
部８は、基準色値と検出色値との差が最大となるＧの波
長成分を判定波長成分として選択し、Ｇの波長成分につ
いての基準色値と検出色値との差を判定量として決定す
る。計測処理部９は、予め設定された基準色に対する同
色範囲を決定するしきい値と、判定波長成分についての
判定量とを比較し、検出物体２が基準色に対して同色範
囲にあるか否かを判定し、この判定結果は外部出力部１
０を介して外部装置に出力される。このように、投光部
（１）３ａ，（２）３ｂ，（３）３ｃから投光された波
長成分の中から基準色値と検出色値との差が最大となる
ものを判定波長成分として決定し、この判定波長成分に
ついての判定量に基づいて同色判定を行なうので、従来
の複雑な演算により求められた近似値性値を用いて同色
判定を行なうものと比して、判定処理を単純なものと
し、判定処理の高速化を図ることができる。

【００１３】表示処理部１１は、判定量を表示値に変換
し、この表示値を表示出力部１２に出力する。表示出力
部１２は、図３に示すように、基準色値と検出色値との
一致度合いを表示する一致度表示灯１５、しきい値レベ
ルを表示するしきい値表示灯１６、計測処理部９におい
て同色であると判定されると点灯する出力表示灯１７と
から構成されるものであり、例えば、図３（ａ）に示す
ように、基準色値と検出色値とが異なる値を持つ場合に
は、表示出力部１２において、検出色値に対応する部位
２０の一致度表示灯１５は点灯され、それ以外の判定量
に対応する部位２１の一致度表示灯は点灯されず、ま
た、検出色値がしきい値表示灯１６に示された同色範囲
外にあるため、出力表示灯１７は点灯されない。また、
図３（ｂ）に示すように、基準色値と検出色値とが一致
する場合には、全ての一致度表示灯１５が点灯され、検
出色値がしきい値表示灯１６に示された同色範囲内にあ
るため、出力表示灯１７が点灯される。このように、基
準色値を基準として判定量が一致度表示灯１５に表示さ
れるので、使用者は基準色に対する検出物体の同色度を
認識することができる。また、しきい値レベルがしきい
値表示灯１６に表示されるので、使用者は判定状態を確
認することができる。また、このしきい値レベルは、外
部入力部１３に設けられたしきい値変更スイッチを操作
することにより、変更することができるように構成され
ており、これにより、使用者は、同色判定状態を所望の
状態に変更することができる。

【００１４】なお、このコントロール部５はマイクロコ
ンピュータ（マイコン）にて代用できる。この場合のマ
イコンの動作について図４のフローチャートを参照して
説明する。まず、外部入力部１３のモード切り替えスイ
ッチ（不図示）が操作され、計測モードとされると（Ｓ
１）、初期設定を行い（Ｓ２）、さらに、しきい値を設
定する（Ｓ３）。モード切り替えスイッチが操作され、
モードが変更されて（Ｓ４でＹＥＳ）、登録モードとさ
れると（Ｓ１６でＹＥＳ）、Ｓ１７に進み、基準色値を
獲得し、この値を格納する。登録モードが終了すると
（Ｓ１６でＮＯ）、Ｓ３に戻りしきい値を設定する。モ
ード変更が行われなければ（Ｓ４でＮＯ）、投光部
（１）３ａ，（２）３ｂ，（３）３ｃを順次駆動して投
光し（Ｓ５，Ｓ７，Ｓ９）、Ｒ，Ｇ，Ｂの各投光波長成
分についての検出色値を獲得し、この値を格納する（Ｓ
６，Ｓ８，Ｓ１０）。次に、投光波長成分における基準
色値と検出色値との差を求め、その最大量を判定量とす
る（Ｓ１１）。この基準色値と検出色値の差の最大値を
求める動作は全ての投光波長成分について行われ、この
動作が全ての投光波長成分について終了すれば（Ｓ１２
でＹＥＳ）、基準色値と検出色値との差の最も大きな波
長成分を同色判定を行うための判定波長成分として決定
すると共に、両者の差を判定量として決定する（Ｓ１
１）。次に、判定波長成分についての判定量を、Ｓ３に
おいて設定されたしきい値と比較することにより、同色
判定処理を行う（Ｓ１３）。次に、この同色判定処理が
安定に行われているか否かを調べるための余裕度判定処
理を行い（Ｓ１４）、これら同色判定結果及び余裕度判
定結果は、表示出力部１２により表示処理され（Ｓ１
５）、また、外部出力部１０により出力処理される（Ｓ
１６）。なお、Ｓ１４において行われる余裕度判定処理
の詳細については後述する。

【００１５】次に、検出性能を向上するための投光部
（１）３ａ，（２）３ｂ，（３）３ｃによる投光方法、
色値獲得処理部６による色値獲得方法、及び計測処理部
９による同色判定処理方法について、図５を参照して説
明する。判定量として使用された回数を波長成分毎にカ
ウントすることで、最も多く色判定に用いられる波長成
分を知ることができ、この判定に多く用いられる波長成
分の投光回数を増やし、判定に用いられない波長成分の
投光回数を減らすことにより、検出性能を向上すること
ができる。例えば、上述の図２に示したように、Ｒ，Ｂ
の光では色値に差が出ず、Ｇの光で色値に差が出るとす
ると、使用者の外部入力部１３の投光方法切り替えスイ
ッチ（不図示）の操作に応じて、投光部（１）３ａ，
（２）３ｂ，（３）３ｃは、図５（ａ）に示すような検
出物体２に対してＲ，Ｇ，Ｂの光を均等に投光する投光
方法から、図５（ｂ）に示すような、判定波長成分とし
て決定された波長成分（Ｇ）による投光（２）を複数回
投光するような投光方法に切り替わる。また、色値獲得
部６は、この投光方法により得られた複数個のＧの検出
色値を加算又は積分処理し、計測処理部９はこの加算値
又は積分値を予め設定されたしきい値と比較することに
より同色判定処理を行う。これにより、基準色と検出物
体２との光学特性差を明確にすることができ、検出性能
の向上を図ることができる。また、判定波長成分の投光
回数を増やし、他の波長成分の投光回数を減少させるた
め、処理時間を増大することなく、検出性能の向上を図
ることができる。なお、判定量を加算又は積分処理し、
この加算値又は積分値に基づいて、同色判定を行っても
良い。

【００１６】また、図５（ｃ）に示すように、最も色値
に差の出るＧの光による投光（２）のみを検出物体２に
対して１回投光し、計測処理部９は、このＧの光の投光
により得られた１つの検出色値を予め設定されたしきい
値と比較することにより同色判定処理を行うようにすれ
ば、同色判定処理がより一層単純なものとなり、同色判
定のさらなる高速化を図ることが可能となる。なお、こ
れら図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示した投光方法の切り
替えは、ユーザが外部入力部１３に設けられた投光方法
切り替えスイッチ）を操作することにより切り替えるこ
とができるように構成されている。

【００１７】次に、余裕度判定処理について、図６及び
図７を参照して説明する。余裕度判定処理とは、設定さ
れた余裕度と判定量とを比較し、この余裕度より判定量
が小さくなると警告情報を外部へ出力するというもので
あり、上述の図５に（ｂ）（ｃ）に示したように、検出
性能の向上や高速化のため、投光方法を切り替えた場合
の同色判定状態の安定度をチェックするための機能であ
る。例えば、投光部（１）（２）（３）によるＲ，Ｇ，
Ｂの各波長成分の光についての基準色値と検出色値が図
６（ａ）に示すごとくであると、Ｇの波長成分について
の基準色値と検出色値との差が判定量として決定され、
また、Ｇのしきい値に対して一定幅を持って余裕度が設
定される。

【００１８】検出物体２の表面色が、図７の（Ａ）のよ
うに、基準色と検出色（同色範囲外にある色）とを交互
に連続的に備えた検出物体２を検出すると、計測処理部
６による同色判定に基づいて、図７の（Ｂ）のように、
計測処理部６からの制御出力は、交互にＯＮ，ＯＦＦを
繰り返すものとなる。ここで、判定量が余裕度よりも大
きな場合には、同色判定が余裕を持って行われていると
判定されるので、図７の（Ｃ）のように、センサ１は警
告出力を出力しない。一方、判定量が余裕度よりも小さ
な場合には、同色判定がしきい値と極めて近い値で行わ
れており、判定が余裕を持って行われていないと判定
し、図７の（Ｄ）のように、制御出力がＯＦＦ時に、セ
ンサ１は警告情報を出力する。これにより、使用者は、
同色判定が不安定な状態で行われていることを知ること
ができ、投光方法を切り替えるといったような処置を取
ることができる。

【００１９】なお、本発明は上記実施の形態に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上述した同色判定方
法では、検出物体２からの反射光により検出をおこなっ
ていたが、検出物体２が、透明ガラス、透明なＰＥＴボ
トルや透明ビンなど、透明な素材で形成されている場合
には、これらの透過光により検出を行うものであっても
よい。また、上記実施の形態には、受光部４からの受光
信号に基づいて色値を獲得し、この色値に基づいて同色
判定を行なうものについて示したが、Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋
Ｂ），Ｇ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ），Ｂ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）といっ
たような評価値（各波長成分に対する受光信号値が全信
号値に占める割合）を演算し、この評価値を用いて同色
判定を行なうものであってもよい。これにより、距離が
変動したり、電源電圧が変動しても、変動分をキャンセ
ルされるので、安定して同色判定を行なうことができ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、投光波
長成分から基準色値と検出色値との近似性値を求め、こ
の値が最大となる波長成分を同色判定を行うための判定
波長成分として決定すると共に、この基準色値と検出色
値との近似性値を判定量として決定し、この判定波長成
分についての判定量に基づいて同色判定処理を行うよう
にしているので、同色判定処理を単純なものとし、判定
処理の高速化を図ることができる。

【００２１】また、本発明によれば、判定波長として決
定された波長成分光を検出物体に対して１回投光し、判
定手段は判定波長成分の投光により得られた１つの検出
色値に基づいて同色判定処理を行うようにしているの
で、同色判定に用いられない波長成分が投光されず、同
色判定処理をより一層高速化することができる。

【００２２】また、本発明によれば、判定波長成分につ
いての複数個の検出色値を加算又は積分処理し、この加
算値又は積分値を用いて同色判定を行うようにしている
ので、基準色と検出色値についての光学特性差を明確に
することができ、検出性能の向上を図ることができる。
また、判定波長成分の投光回数を増やし、他の波長成分
の投光回数を減少させるため、処理時間を増大すること
なく、検出性能の向上を図ることができる。

【００２３】また、本発明によれば、しきい値に対して
検出色値が接近し、余裕度以下となると、不安定に検出
が行われていることを示す警告情報を出力するようにし
ているので、使用者は安定に同色判定が行われているか
否かを知ることができ、不安定に同色判定が行われてい
るとの警告情報を受け取った場合には、投光方法を切り
替えるといったような処置を取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による色識別センサの処理
系を示すブロック図である。

【図２】基準色値に対する検出色値及び判定量を説明す
るための概略図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は、表示出力部による同色度の表
示方法を説明するための図である。

【図４】色識別センサの同色判定動作の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、検出性能及び処理速度
を向上するための投光方法及び色値獲得方法を説明する
ための図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は基準色値に対する判定量、余裕
度、しきい値の関係を説明するための概略図である。

【図７】色識別センサによる余裕度判定動作を説明する
ためのタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 色識別センサ ２ 検出物体 ３ａ，３ｂ，３ｃ 投光部（光源、投光手段） ４ 受光部（受光手段） ６ 色値獲得処理部（基準色値獲得手段、検出色値獲
得手段） ８ 判定量決定処理部（判定波長成分決定手段） ９ 計測処理部（判定手段） １２ 表示出力部（表示出力手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出物体の色を識別する色識別センサに
   おいて、 互いに波長の異なる光を投光する少なくとも２つ以上の
   光源を備え、各波長成分の光を投光する投光手段と、 前記投光手段からの投光の検出物体による反射光又は透
   過光を受光する受光手段と、 基準となる色についての前記受光手段による受光信号に
   基づいて基準となる基準色値を設定する基準色値設定手
   段と、 検出物体についての前記受光信号による受光信号に基づ
   いて検出色値を獲得する検出色値獲得手段と、 前記投光手段から投光されたそれぞれの波長成分におけ
   る前記基準色値と前記検出色値との近似性値を求め、こ
   の値が最大となる波長成分を同色判定を行うための判定
   波長成分として決定すると共に、前記基準色値と前記検
   出色値との差を判定量として決定する判定波長成分決定
   手段と、 前記判定波長成分についての判定量を設定されたしきい
   値と比較することにより同色判定を行う判定手段とを備
   えたことを特徴とする色識別センサ。
2. 【請求項２】 前記投光手段は、前記判定波長成分とし
   て決定された波長成分光を検出物体に対して１回投光
   し、 前記判定手段は、前記判定波長成分の投光により得られ
   た１つの検出色値を設定されたしきい値と比較すること
   により同色判定処理を行うものであることを特徴とする
   請求項１に記載の色識別センサ。
3. 【請求項３】 前記投光手段は、前記判定波長成分とし
   て決定された波長成分光を検出物体に対して複数回投光
   し、 前記判定手段は、前記判定波長成分の投光により得られ
   た複数個の検出色値を加算又は積分処理し、この加算値
   又は積分値を設定されたしきい値と比較することにより
   同色判定処理を行うものであることを特徴とする請求項
   １に記載の色識別センサ。
4. 【請求項４】 前記しきい値に対して一定幅を持って余
   裕度が設定されており、 前記検出色値を前記余裕度と比較し、この検出色値が余
   裕度以下であると、警告情報を出力する警告情報出力手
   段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項
   ３のいずれかに記載の色識別センサ。