JPS5994021A

JPS5994021A - カラ−センサ

Info

Publication number: JPS5994021A
Application number: JP57203762A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kitsuta; 橘田　謙一; Yasunori Kanazawa; 金沢　安矩; Yoshiro Otomo; 大友　義郎
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1982-11-22
Publication date: 1984-05-30

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】本発明は、対象物に色光を照射し、該対象物からの反射
光あるいは透過光を検出することにより、該対象物の色
相を判定することができるようにしたカラーセンサに関
する。

従来、多数の異なる物品が混在しているなかから、特定
の物品を抽出したり、あるいは、夫々を区分したりする
ために、色でもって夫々を鮎別するようにする方法が広
く用いられている。たとえば、穐々の完成品が混在して
流れる’１！！ｉ造ラインを考えた場合、夫々の完成品
には、カラーのマークあるいは、完成品自体の色などの
夫々の完成品に特有の色相部分があり、かかる色相部分
を検出することにより、夫々の完成品を判別、区分する
ことができる。

ところで、製造ラインのように、膨大な数の物品を判別
、区分しなければならないような場合には、人手による
ことは好ましくばなく、特に、検出すべき色相部分が非
常に小さい場合には、事実上不可能である。そこで、通
常、カラーセンサを用いて０約的に色相の判定を行なう
方法が採用されている。

第１図は従来のカラーセンサの一例を示す構成図であっ
て、１は光源、２はハーフミラ−１３はレンズ、４は被
検査物、５は色フィルタ、６は受光部、７は増幅器、８
は比較器である。

同図において、光源１は、たとえば、タングステンラン
プなどの白色光源であり、この光源ｌがらの白色光はハ
ーフミラ２で反射され、レンズ３を通して被検査物４の
特定の位置に集光される。

この特定の位置には、被検査物４を特徴づけるマークな
どの特有の色が付されており、この色相部分（以下、対
象物という）に白色光が集光される。

そこで、対象物はその色相に応じた色光のみを反射し、
反射した色光はレンズ３で平行光となり、ハーフミラ−
２１色フィルタ５を涌して受光部６で受光される。色フ
ィルタ５　Ｇｔ検出しようとする被検査物４０対象物の
色相に応じた光透過特性な有し、このような色相の対象
物からの反射光を透過する。受光部６からの出方信号は
増幅＠Ｉ！７で増幅されて比較器８に供給される。比較
器８には所定の基準レベルが設定されており電増幅器７
がらの信号レベルが基準レベルと比較されて高レベル（
以下、“１“という）あるいは低レベル（以下、“０“
という）のデジタル信号αが得られる。デジタル信号α
の“１＠、”Ｑ”のレベルは、受光部６が反射光を受光
したが否が、したがって、対象物の色相によって決まる
ものであるから、デジタル信号αが対象物の色相を表わ
しており、その色相を判定することができる。

第２図は従来のカラーセンサの他の例を示す構成図であ
って１１０．１１は光フアイバ伝送路であり１第１図に
対応する部分には同一符号をつけている。

この従来技術では、光源１としては、所望の色光を発光
する発光ダイオードが用いられており、光源１からの色
光は光フアイバ伝送路１ｏを伝送されて被検査物４に照
射され、また、被検査物４で反射された色光は光ファイ
ノ（伝送路１１を伝送されて受光部６で受光される０この従来技術によると、光源ｌは所望の色光な発光する
ものであるから、色フィルタを必要とせず、また、光フ
アイバ伝送路１０の光出射面は非常に小さくすることが
でき、しかも、その光出射面を被検査物４に近接させる
ことができるから、光学レンズを用いずに被検査物４上
の光スポットの径を小さくすることができ、この結果、
カラーセンサが第１図に示したカラーセンサに比べて小
型化することができる。

このようにして、上紀夫々の従来技術においでは、微小
な対象物の色相判定が可能であって、被検査物の自動的
な判別、区別が行なわれ得ることになる。

しかしながら、これら従来のカラーセンサにおいては、
色相判定は色フィルタ５あるいは発光ダイオード１０種
類によって決まり、しかも、２種類の色相しか判定する
ことができない。たとえば、１１ｖ１図において、色フ
ィルタ５が赤色フィルタであるとすると、カラーセンサ
は被検査物４０対象物の色相が赤であるか、赤成分を含
まない他の色相であるかの判定が可能なだけである。

ところで、色相判定を利用することによって物品の判別
、区分を行なうような場合、３以上の多数の色相を判定
することができるようにすることが望ましい。そこで、
第１ｖ！Ｊに示すカラーセンサを用いて多数の色相を判
定するために、従来は、色フィルタ５を交換可能とし、
夫々の色フイルタ毎に同じ被検査物４０対象物の色相判
定を行なう方法が採られていた。たとえば、対象物の色
相が赤、緑、黄、その他の４色のいずれか１つである場
合、まず、色フィルタ５を赤色フィルタとし、全ての対
象物の色相を判定して２つのグループに区分し、次に、
色フィルタ５を緑色フィルタに交換して夫々のグループ
について色相判定し、さらに夫々を２つのグループに区
分して１紀４色について対象物を区分するよう圧してい
る。

この方法は、交換される色フィルタの数だけ経り返し色
相判定作業を行なわなければならないから、そのための
手間と時間が・必要となってリアルタイムの色相判定を
行なうことができず、また、色フィルタを交換する毎に
、色フィルタの設置状態の調整や比較器８０基準レベル
の調整などを必要とする。

また、従来採用された他の方法としては、異なる色フィ
ルタを設けた複数のカラーセンサを用いる方法がある。

上記の４色についての対象物の色相判定を例にとると、
色フィルタ５として赤色フィルタを用いたカラーセンサ
と緑色フィルタを用いたカラーセンサな使用し、対象物
の色相判定を、まず、赤色フィルタを用いたカラーセン
サで行ない、次に、緑色フィルタを用いたカラーセンサ
で行なうものである。

この方法は、被検査物の制令ライン上の流れに沿ってカ
ラーセンサを配置し、対象物の色相判定を行なうことが
できるから、上記の色フィルタの交換による方法に比べ
て、判定時間が短かくなるが、複数のカラーセンサを必
要とし、しかも、雀確に色相判定をするためには、カラ
ーセンサ間に特性上のバラツキがないことが必要となる
。たとえば、受光部からのアナログ信号をデジタル信号
に変換するための基準レベルは、各カラーセンサ毎に調
整しなければならないが、光源、色フィルタ、受光部な
どに特性のバラツキがあると、夫々の基準レベルの調整
が極めて困難となる。

第２図に示した力２−センサについても同様であって、
要するに、これら従来のカラーセンサが、色フィルタあ
るいは光源の色光に応じた２つの色相を判定することが
できないことに起因して、上記のような問題点が生ずる
ものである。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、多種の色
相をリアルタイムで判定することができ、構成が簡単で
調整が容易なカラーセンサを提供するにある。

この目的を達成するために、本発明は、異なる複数の色
光を時分割的に順次発光して対象物に照射せしめ、該対
象物により反射あるいは透過した該色光な単一の受光素
子からなる受光部で受光し、受光された該色光による該
受光部の出力信号を色相判定回路に供給し、受光された
前記色光から＊１１紀対象物の色相を判定するようにし
た点に特徴カーある。

以下、本発明の実施例を図面について説明するＯ第３図
は本発明によるカラーセンサの一実施例を示す構成図で
あって、１Ｂ、ｌｂは発光素子・、４は被検査物、６は
受光素子、７は増幅器、８＆ｊ比較器、１１は光ファイ
ノ（伝送路、１３番ま時分割駆動回路、１４はタイミン
グ信号発生回路、１５゜１６はＤ型フリップ７０ツブ、
１７．１Ｂ、１９゜２０はアンドゲートである。

第４図は第３図の各部の信号を示す波形図であって、第
３図に対応する信号には同一符号をつ番すている。

第３図において、たとえは、発光夕”イオードなどの異
なる色光を発する発光實子ｌα、１ｂカ一般けられ、時
分割駆動回路１３によって夫々駆卸）される。光ファイ
ノ（伝送路１１は多数の光ファイノく素線を束ねたもの
であって、その一方端部ｆＪ−２分されて発光素子１α
、１ｂから色光ｈ１人入射れる入射口１１ｃＬと受光部
６に色光な出射する出射口１１ｂが形成されており、ま
た、その他方の地部は被検査物４に対する光の入出射口
１ＩＣが形成されている。そして１入射口１１ｃＬを形
成する光フアイバ素線の他の端面は入出射口１１Ｃで出
射口を形成し、出射口１１ｂを形成する光ファイノく素
線の他端面は入出射口１１Ｃで入射口を形成するが、入
出射口１１Ｃを形成するこれら光フアイバ素線の出射口
、入射口が均一に分布するように、光フアイバ緊線が束
ねられて光ファイノ（伝送路１１が形成さ扛ている。

受光部６は単一の受光素子（たとえば、ホトトランジス
タ）からなり、受光した光に応じたアナログ信号を発生
する。

比較回路８は、第１図、第２図と同様に、新声の基準レ
ベルを有し、入力アナログ信号を基準レベルとレベル比
較してレベルヲ４φ出し、レベル／ｌ’−“１″あるい
はｍＯ“のデジタル信号ｅに変換する。Ｄ型７リツプフ
ロツプ１５．１６は保持回路を形成し、比較器８からの
デジタル信号ｅのレベルをストローブパルスｆ、ｖのタ
イミングで保持する。アントゲ−）１７．１８．１９．
２０は論理演算回路を形成し、Ｄ型フリップ７０ツブ１
５゜１６ＴＩ持されたレベルをデータとして論理演算し
、演算結果を夫々出力する。

次に、発光素子１αが赤色光を発光し、発光素子１ｂが
緑色光を発光するものとして、第３図。

第４図により、この実施例の動作について説明する。

タイミング発生回路１４は時分割駆動回路１３にタイミ
ング信号を供給し、時分割駆動回路１３は、このタイミ
ング信号により、駆動電流α、ｂを発生する。駆動電流
α、ｂは互いに１８０°位相がづれ、周期がＴ。でデユ
ーティ比５０チの矩形状電流であって、駆動電流αは発
光素子１αを駆動し、駆動電流すは発光素子１ｂを駆動
する。このために、発光素子１α、１ｂは交互に発光し
、入射口１１αから光フアイバ伝送路１１を通って赤色
光と緑色光とが時分割的に被検査物４の対象物に照射さ
れる。なお、発光素子１ａが発光する期すが発光する期
間を期間１１１−１．とする。

対象物はその色彩に応じた色光を反射し、その反射光は
入出射口１１Ｃがら光フアイバ伝送路１１を通って受光
部６で受光される０受光部６は色光を受光したときに大
きい振幅のアナログ信号を発生する。以下、時刻ｔ、か
ら赤色の対象物を有する被検査物４が照射されたものと
すると、対象物は赤色光を反射して緑色光を吸収するか
ら、受光部６から出力されるアナログ信号の振幅は、発
光素子１αが発光する期間ｔ１〜ｔ３．ｔ５〜ｔ７太き
くなり、発光素子１ｂが発光する期間ｔ、〜ｔｌ＋小さ
くなる。

このアナログ信号は増ｉｎ器７で増幅されて所定振幅の
アナログ信号ｄとなり、比較器８に供給されて基準レベ
ルＶｓとレベル比較され、デジタル　　　　。

信号ｅが得られる。デジタル信号ｅのレベルは、アナロ
グ信号ｄが大振幅である期間１１〜１．．１６〜ｔ、で
“１“、小振幅である期間ｔ８〜ｔ、で“０“となる。

このデジタル信号ｅはＤ型７リツプ７０ツブ１５．１６
のＤ端子に供給され、それらのＴ端子（では、タイミン
グ信号発生回路１４からストロ−フッ（ルスｆ、りが供
給される。Ｄ型７リツプ７０ツブ１５はストローブパル
スｆの立上り時点でのデジタル信号ｅのレベルを保持し
、また、Ｄ型７リツプ７四ツブ１６はストロープノくル
スｔの立上り時点でのデジタル信号ｅのレベルを保持す
る。そこで、期間ｔ、〜ｔ、でデジタル信号ｅは１１１
であって、この期間内の時刻ｔ、に供給されるストロー
ブ／（ルスｆにより、Ｄ型フリッグ７０ツブ１５は“１
″″伏態となり、Ｑ端子の出力信号りは“ｌｏ、Ｑ端子
の出力信号ｉは°０“となる。Ｄ型７リツプ７０ツブ１
５のこの“１“状態は、受光部６が赤色光を受光したこ
とを表わしており、次のストリープパルスｆが供給され
るまで保持される０期間ｔ３〜ｔｌ＋ではデジタル信号
ｅは０”であるから、その期間内の時刻１４に供給され
るストローブパルスＶにより、Ｄ型７リツブ７０ツブ１
６は“０”状態となり、Ｑ端子の出力信号ｊは“０１伏
態となり、Ｑ端子の出力信号ｊは“０′、Ｑ端子の出力
信号には“１′となる。Ｄ型７リツプフロツプ１６のこ
のｍＯ“状態は、受光部６が緑色光を受光しなかったこ
とを表わし、次のストローブパルスＶが供給されるまで
保持される。

なお、Ｄ型７リツプ７０ツブ１５の４０′伏態とＤ型７
リツプ７０ツブ１６の″１ゝ伏態は、上記とは逆の状態
であって、Ｄ型７リツプ７０ツブ１５．１６の夫々の状
態をまとめると１次の第１表のようになる。

（第　　　１　　表　　）アントゲ−）１７．１８．１９．２０はＤ型７リツブ７
０ツブ１５．１６の状態を判定することにより、被検査
物４０対象物の色相を判定するものであって、アンドゲ
ート１８には出力信号り。

ｋが、アンドゲート１９には出力信号ｉ、ｊが、アンド
ゲート２０には出力信号り、）が、また、アンドゲート
１７には出力信号ｌ、ｋが夫々供給される。これらアン
ドゲートによるＤ型７リツプ７０ツブ１５，１６の状態
の判定は、発生素子１α、　１　ｂの発光素子タイミン
グがＴｏ／２だけづれており、したがって、同じ＜’ｌ
’０／２だけづれたタイミングのストローブパルスｆ、
ｆ’によｔ）Ｄ型７リツプ７０ツブ１５．１６の状態設
定のタイミングがＴ。／２だけづれることから、発光素
子１ａにより対象物に赤色光３αを照射し、次に、同じ
対象物に発光素子１ｂからの緑色光３ｂを照射したもの
とし、ストローブパルスｆによってＤｐフリップ７０ツ
ブ１５に設定された状態が、ストローブパルスＶによっ
てＤ　型７リツプ７０ツブ１６が状態設定される期間ま
で保持され、Ｄ型７リツプ７０ツプ１５，１６の同じ時
点での夫々の状態が、アントゲ−１１８，１−９，２０
，１７による判定対象の状態である。したがって、第４
図の期間ＹＤ型７リツプ７０ツブ１５．１６の状態、シ
たがって、被検査物４０対象物の色相とアントゲ−）１
７，１８．１９．２０の−Ｊ々のｌＪｌ力Ａ、Ｂ。

ＣやＤとの関係は次の第２表のようになる〇（第　　２
　　表　　）したかつて、上記のように、対象物の色相か赤色の場合
には、アントゲ−）１８の出力Ｂのみが“１“となり、
他は全て０“となる。なお、第２表において、その他の
色とは、赤成分、＠成分のいずれも含まｔ、ｒい黒色も
含めた色である。また、第４図において、詩刻ｔ、以前
では、緑色の対象物の色相判定がなされており、期間ｔ
。−ｔ、の期間Ｘはその判定期間である。

このように、この実施例では、赤色光を発する発光素子
と青色光を発する発光素子とにより４種類の色相の判別
が可能となり、しかも、この色相判別はリアルタイムで
行なわれる。発光素子１α。

１ｂの発光量が等しくなるように駆動電流α、ｂの大き
さが設定され、対象物が黄色の場合には、受光部６に受
光される赤色光および緑色光の受光」が、対象物が赤色
あるいは緑色である場合よりも小さいから、増幅器７の
出力信号ｄの振幅も小さくなるが、当然比較器８の基準
レベルＶｓ　　もこのことも考慮して設定され、黄色の
判定も可能とされる。赤色光、緑色光とは夫々時分割的
に順次発光されるものであるから、夫々の色光に対する
受光部６からのアナログ信号は時分割的な順次の信号で
あって、該アナログ信号のデジタル化は単一の比較器８
によって行なうことができ、回路構成が簡単であるとと
もに、比較器８における基準レベルＶｓを夫々の色光に
対するアナログ信号のデジタル化に共通に用いることが
でき、各色光毎のバランスということを考慮する必姿が
ｔｒ　＜て基準レベルのＩ４整が容易である。

なお、上記実施例では、２つの異なる色光を発する発光
素子を用いた場合について説明したが、３以上の異なる
色光を発する発光素子を用いることもでき、ｎ個のＪ％
なる色光な発する発光素子を用いる場合、２個の異なる
色相を判定することができる。

また、上記実施例において、光学ファイバ伝送路１１と
して、第２１ｍＫ示すようｒ（光学ファイバ伝送路９，
１０を用いることもできる。さらに−１上記のようＶ（
定めた保持期間Ｙ１判判定間Ｘ（第４図）は、発光素子
１ｃＬ、１ｂの発光順序Ｖ（よって決まる相対的なもの
であって、説明上第４図のようｅ（定めたＶＣすぎない
。ざらＶ（、上記実施例Ｖ（おいて、対象物が反射体で
ある場合ｅ（ついて説明したが、対象物が透過体である
場合Ｖ（も同様の効果を得ることができる。

以上説明したように１１本発明によれは、複数の異なる
色光な対象物Ｖこ照射することができ、判定可能な色相
の種類が増大して、しかも、リアルタイムの色相判定を
行なうことができるし、また、対象物に照射される色光
の種類に無関係に単一の受光素子とすることができ、色
相判定回路の回路構成が簡単であるとともに、回路ｍ整
が容易であって、上記従来技術の欠点を除いて優れた機
能のカラーセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

５４１図は従来のカラーセンサの一例を示すｍ成製、第
２図は従来のカラーセンサの他の例を示す構成図、第３
図は本発明によるカラーセンサの一実施例を示す構成図
、絹４図は第３図の各部の信号を示す波形図である。１α、１ｂ・・・・・・発光素子、４・・・・・・被検
査物、６・・・・・・受光部、８・・・・・・比較器、
１１・・・・・・光フアイバ伝送路、１３・・・・・・
時分割駆動回路、１５，１６・・・・・・Ｄ型７リツプ
７０ツブ同銘、１７．１８．１９゜２０・・・・・・ア
ンドゲート。才１　図７２図才３Ｆｊ３？４図手続補正書（自発）昭和５８年１月１７目特許庁長官　殿１゜事件の表示特願昭５７−２０３７６２号２、発明の名称カラーセンサ３、補正をする者（１）　　明細語の特許請求の範囲の欄５、補正の内容別紙の通り６、添付書類の目録（１）特許請求の範囲を記載した書面特許請求の範囲（１１対象物に色光を照射し、該対象物による反射光あ
るいは透過光を検出するようにしたカラーセンサに詔い
て、該対象物に異なる複数の色光を時分割的に順次照射
する発光部と、該対象物からの反射光あるいは透過光を
受光する単一の受光素子からなる受光部と、該受光部の
出力信号が供給される色相判定回路とを設け、該受光部
で受光される前記色光により、前記対象物の色相を判定
することができるように構成したことを特徴とするカラ
ーセンサ。（２、特許請求の範囲第１項におい°（、ＥＪｉＪ記色
相判定回路は、前記受光部の出力信号のレベルを検出す
る検出回路と、前記受光部の各色光の受光期間における
該検出回路の出力信号の夫々のレベルを保持する保持回
路と、該保持回路のレベルをデータとして論理演算し前
記受光部で受光された色光に応じた色相を表わす信号を
発生する論理回路とからなることを特徴とするカラーセ
ンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対象物に色光を照射し、該対象物による反射光あ
るいは透過光を検出するようにしたカラーセンサにおい
て、該対象物に異なる複数の色光な時分割的に順次照射
する発光部と、該対象物からの反射光あるいは透過光を
受光する単一の発光素子からなる受光部と、該受光部の
出力信号が供給される色相判定回路とを設け、該受光部
で受光される前記色光により、前記対象物の色相を判定
することができるようＶＣ１ｄ４成したことを特徴とす
るカラーセンサ。
（２）　　特許請求の範囲第１項において、前記色相判
定回路は、前記受光部の出力信号のレベルを検出する検
出回路と、前記受光部の各色光の受光期間における該検
出回路の出力信号の夫々のレベルを保持する保持回路と
、該保持回路のレベルをデータとして論理演算し前記受
光部で受光された色光に応じた色相を表わす信号を発生
する論理回路とからなることを特徴とするカラーセンサ
。