JPS6079235A - 色識別方法 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は物体から反射される光のエネルギーを検出して
前記物体の色を識別する方法、特に色識別能力を向上さ
せる方法に関する。

〔従来技術とその問題〕

近年、たとえば物品の仕分は作業を自動化するためにこ
の物品にカラーマークを貼着しておき、このマークの色
をセンサで識別させて仕分は機械を動作させることが行
なわれている。第１図はこのような従来のカラーマーク
センサの構成図で、図において１は所定の分光エネルギ
ーの白色光を放射する光源、２は光源１から放射された
光を集束しでハーフミラ−３に投射するレンズ、４はレ
ンズ２からハーフミラ−３に投射され該ミラーによって
反射された光を集束して物体５に投射するレンズ、６は
前記のようにして物体５に１・律射された光の反射光を
レンズ４、ハーフミラ−３を１１１１次介した後集束し
て視感度補正フィルタ７に」す射するレンズで、フィル
タ７は比視感度には（、■対応した分光透過率を有して
いる。８はフィルタ７を透ｉ尚した光を受光するシリコ
ンポトタイオ−１・′、９はシリコンホトタイオードの
出力信号８ａを増幅する増幅器、９ａはこの増幅器の出
力（ｉ　＞’ｒである。

第１図のセンサは上述のように構成されているので、フ
ィルタ７を造渦しホトクイ渇−１８に入射する光は人間
の目が物体５の色を認識するのとほぼ同様な分光エネル
ギー分布をもったものとなり、ホトダイオード８はこの
ような光の各波長成分のエネルギーを該タイオードの分
光感度に１心して検出し、この検出したエネルギーの総
ｈｆを′亀入信号８ａに変換する。ずなわち信号９ａは
ホトタイオード８が検出したエネルギーの総量に応じた
信号で、このセンサでは信号９ａによって物体の色識別
が行なわれる。

次に第１図の信号９ａによって色の識別を誂原理を第２
図をも参照して説明する。第２図において実線の曲線は
図示の色を有する物体の分光反射率、点線の曲線Ｚは第
１図におけるフィルタ７の分光透過率と第１図における
ホトダイオード８の分光感度との積を示している。第１
図のセンサでは物体５は白色光源１によって照射される
ので、この物体から反射される光の分光エネルギー分布
は物体の色毎に第２図の実線の曲線に等しい分布となり
、またこの反射光は前述のようにしてホトダイオード８
で検出されるので、このダイオード８が検出する物体の
色毎の光の全エネルギーは、第２図において物体の色毎
に、物体の分光反射率と曲線Ｚの値とを乗算して得られ
る曲線と第２図の横軸との間に形成される面積に応じた
値となる。

したがってホトダイオード８で検出される光のエネルギ
ーが物体の色に応じて異なれは信号９ａによって物体の
色が識別されることになる。

第６図の特性線Ｂは第１図のセンサをｌｉＪいた実験結
果の一例で、この図は図示した色の物体に対する増幅器
の出力信号９ａの相対値を示している。

本図から明らかなように出力化け９ａは物体の色毎に異
なった値を示しており、図示の緑色を除く５色について
は増幅器の出力信号によって色識別を行なうことが可能
ではあるが、この場合光、紫、宵の各色に対する増幅器
の出力信号の三色相＋ｉ−間の差が小さく、この結果こ
の三色の識別はかなり困難である。またこの三色に緑が
加わると、図から明らかなように緑に対する増幅器の出
力信号は紫の場合にほぼ近いので、赤、紫、宵、緑の囲
包の識別は非常に困難となる。

すなわち以上に説明した所から明らかなように、第１図
のような従来のカラーマークセンサでは少なくとも赤、
紫、宵、緑の囲包の識別が困カＩＬであるという問題が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、物体からの反射光のエネルギーを検出してこ
の物体の色を識別する上述のような従来方法における問
題点を解消して、多数の色を感度よく識別することので
きる方法を提供することを目的とするものである。

〔発明の要点〕

本発明は上述の目的を達成するために、白色光を照射さ
れた物体の反射光の中の、はぼ５４０ｎｍ以上の波長に
おける所定波長領域内の光の全エネルギーに応じた光エ
ネルギーを検出して、この検出結果にもとづいて多数の
色の識別を感度よく行な・うようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明による色識別方法の一実施例を適用した
カラーマークセンサの構成図で、図においては第１図に
１３けるものと同一の（良能を有する部分には同一の符
弓・が（１１，である。第３図の第１に限られるもので
はなく、光源ｌと〕−−フミラー３との間あるいは物体
５とレンズ６との間の各光路上の任意の位置に配［４゛
されても差し支えないものである。

第４図は第３図におけるフィルタ１０の分）’（二Ｄｆ
ｔ過率Ｘと、第３図におけるホトタイオード１１の分光
感度Ｙと、第２図さ同じく図示の色を有する物体の反射
率とを示したもので、図示した透過率Ｘの中、Ｑ−５４
，０−５６，０−５８はそれぞれ５４０ｎｍ、　５６０
　ｎｍ、　５８０　ｎｍを透過限界波長とし、この波長
以下の波長の光に対しては透過率がはは′苓で、この波
長以」二の波長の光に対してほぼは一定の透過率を有す
るシャープカットフィルタの分光透過率である。第３図
においてはフィルタ１０は第４図の０−５６の特性を有
するものを採用しているが、後述する理由からフィルタ
１０は０−５４または０−５８の特性を有ずをものであ
ってもよく、また透過限界波長が５４　Ｏｎ　＋ｎと５
６０ｎｍとの間または５６０　ｎ　ｍと５８０５１ｍ、
４の間の任意の波長位置にある、前記シャープカットフ
ィルタと同様なフィルタ特性を有するものであってもよ
い。また・淋４図において感度Ｙは、波長が７０Ｑｎｍ
近傍で最大感度を示し、波長が７０Ｑｎｍから増加して
ほぼ９５０　ｎ　ｍになると感度が最大感度のほぼ５０
％に低下し、波長が７０Ｑｎｍから減少してほぼ５４０
ｎｍになると感度が最大感度のほぼ７０％に低下する特
性となっている。

第３図のセンサにおいてはフィルタ１ｏおよびホトダイ
オード１１の各分光特性が第４図に示したように構成さ
れているので、ホトダイオード１１が光のエネルギーを
検出する際の分光検出特性は、第１図のセンサについて
説明したのＬ同様に、第４図における透過率Ｘと感度Ｙ
との積に応じた特性となり、ホトダイオード１１が物体
５の反射光を電気信号１１ａに変換する際に検出する光
の分光エネルギー分布は前記ＸとＹとの］：ａにさらに
物体５の反射率を乗じた結果に応じた分布となる。

第５図は第４図において分光透過率特性Ｘがｏ−５６の
特性に一致している場合の透過率Ｘと感度Ｙと物体５の
反射率との積の分光分布を示したもので、結局第３図の
ホトダイオードの出力信号１１ａは、物体５の色毎に、
第５図の曲線と該図の横軸との間の面積に応じた値とな
る。すなわちこの用合ポトダイオード１１によって電気
信号に変換される光のエネルギーは、第５図から明らか
なよ・うに、はぼ５６　Ｑ　ｎｍからほぼ９５Ｑｎｍま
での間の波長領域の光の分光エネルギー分布に−よって
ほぼ決定されることになり、ホトダイオードの出力信号
１．］ａは第５図によって物体の色毎に異なることが推
察される。

第６図の特性線Ａは第３図のセンサを月１いた実験結果
の一例で、この特性線Ａも同図の特性線１３と同じく増
幅器の出力信号９ａの相対値を示しており、この場合物
体５が橙色である場合の出力信号９ａの値を基準値とし
ている。第６図のｔＦＭ性線８は、第１図におけるフィ
ルタ７とホトタイオード８とを除く全べての各部を第３
図の対応する各部と同一に構成した時の増幅器の出力信
号９ａの、特性線Ａの基準値を基準とする相対値である
。第６図から明らかなように、特性線Ａにおいては増幅
器の相対出力は図示した白、橙、黄、赤、紫、青、緑、
黒の八色に対してそれぞれ異なった値を示しており、し
かも特性線Ｂにおける相対出力よりもはるかに大きく、
そのうえ特性線Ａにおける相対出力の色に対する感度は
明らかに特性線Ｂにおけるよりも大きくなっている。し
たがってカラーマークセンサを第３図および第４図で説
明したように構成すると、第６図に示した八色の識別を
容易に行なうことができることになる。第６図において
特性線Ａが特性線Ｂに対して上述のような特徴を示すの
は、第１図のセンサにおいてはホトダイオード８が物体
の反射光の中の可視光領域の波長の光を検出するように
したのに対して、第３図のセンサにおいてはホトダイオ
ード１１が物体の反射光の中のほぼ５６Ｑｎｍ以上の波
長の可視光および赤外光を検出するようにじ＼′はぼ５
６Ｑｎｍ下 以±の波長領域に存在する分光エネルギ分布のピークを
検出しないようにし、かっこの検出する赤外光の上限波
長をほぼ９５Ｑｎｍにすることによって、増幅器の出力
信号９ａの物体の色に対する感度が大きくなるようにし
たためである。

第３図のセンサにおいてはホトタイオート１１の検出す
る光の波長領域をホトダイオ−１・ｉｉ自身の分光感度
とフィルタ１ｏの分光透過率とて限定するようにしたが
、このような波長領域の限定はフィルタ１０と、はぼ９
５０　ｎ　ｍ以−にの波間に１、ｊいては透過率が非常
に小さくほぼ９５０　ＩＩ　ｎ＋以トの波長においては
透過率が非常に大きい第２フイルタとを組み合わせて実
現しても差し支えなく、このように二個のフィルタを用
いて波長領域を限定する場合、この波長領域内の光を検
出する受ケ（］素子の分光感度特性はこの波長領域にお
いてはは一様であるこさが望才しいこ吉は・＋Ｊ１に説
明するまでもなく明らかである。

前述したように、第３図のセンサに十ｉいては、ホトタ
イオートの検出する光のエネルギーがはは５６Ｑｒ＋＋
ｎの下限波長とほは９５Ｑｎｍの一ト限波長との間の波
長領域の光によって決定されるようにした。今、仮に、
上記上限波長を適当なフィルタを用いて９５Ｑｎ、ｍよ
りも長波長側に移動させると一ヒ述の説明から明らかな
ように増幅器の出カ信号９ａにおける物体色に対する感
度が低トする。しかしながらこの場合、信号９ａを受信
する受信器に分解能の大きいものを使用ずれ（才信号９
のＭｉｌ記）感度が低下しても物体色を確実に識別する
ことができる。したがって第３図のセン−９−で設定し
た上限波長は９５０１１ｍに限られるものではなくこの
波長よりも長波長（ｔｉｌｌの適当な波長であって差し
支えない。

この上限波長が９５０ｎｍよりも短波１（になると前記
信号９ａにおける色識別感度が急激に低下する。

このため前記上限波長は少なくともはは９５０旧１１に
設定する必要がある。才だ前記下限波長をはは５６０　
ｎ　ｒｎに設定した理「１は、前述したようにこの波同
以下の波長領域に存在する物体の反射光中の分光エネル
ギ゛−分布のピークをＩ＜ｔｚ出しないようにするため
であった。ところかこのピークの除ヲ、は第４図から明
らかなように、１ｉｉＪ記Ｆ限１ｌｌ−Ｊ’＞をはは５
４Ｑｎｍからはｌ：ｔ’、　５８０　ｎ　ｍまての間の
（上意のｆ成長に設定しても増幅器の出力化上９８に」
３ける色識別感度の大幅な低Ｆを招くことなく実現する
ことかでき、このことを本う名明渚等（７を実部によっ
て確認している。したがって１）１■記下限波畏は５６
Ｑ　ｒｌｍに限定さ看するものではなくて、はぼ５　ｌ
　Ｑ　ｎ口１からほぼ５３　Ｑ　ｎ　ｍまての間の作意
の波１（に設定されてよいものである。

第３ン１のセンサにおいては、ポトタイ咽−ド１１によ
って−Ｌ述の波長領址５におけろ光のｊ−ネルギーを検
出して色識別を行なおうとＡ−る（〕）で才、るから、
光でｊ仝１から出射される光の分光エネルギ−ｆ’Ｊ、
（ｂか少なくともこの波長領域に′ｉ−９いて（オ一様
ｆ、ｃ　ｉｉ　ｆ：Ｔ所定の値になっている心安がある
ことは明らかであるっ 〔発明の効−宋〕 以上にｆｆＲ，明したように本発明において１・沫、光
ｉ１１：ｊからの光を物体に照射し、この物体から反射
ずイ、反射）Ｙ二を検出して物体の色を識別する際、分
＆ｒ；エネルギーが、下限波良ばほぼ５４　Ｑ　旧ｎか
らほぼ５８０　ｎ　ｍまでの間にあり−１−限波長が少
１′、（くともはは９５　’Ｏｎ　ｍである波長領域に
おりる１１（Ｉ記反射光を用いて前記物体の色を識別す
るようにしたのて、このような色識別方法においでは、
物怪の反射う°Ｃ中の前記下限波長以下の波長領域に存
在する分光エネルギー分布のピークが除去され、また前
記上限ｉ長を少なくとも９５０　ｎ　ｍにしたために、
前記ピークの除去吉相まって検出される光エネルギーの
絶対値およびこの光エネルギーの物体の色による差異の
いずれもが可視光領域の）“色を１へ出する従来の色識
別方法に比べて大きくなる。したが・つて本発明の色識
別方法１こよれは色の識別が感ＩＪ′Ｊｌよく行なえる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｍ　１　図ハ４７ｅ　来０）　ｈ　ラ−′？９　（）７
−’）−（１）　ｇ”ニア７　ｆＮ、図、１′官２図（
す第１図のセンサによって行なう色識別の原理訝１明図
、第３図は本発明の一実施例の方法を４用したカラーマ
ークセンサの（ｊ６６図、＋、Ｗ　４図お、Ｌび第５図
はそれそ゛れ吊３図の４１〕−リ（・こよって行なう色
識別の原理説明し４、・“）“１：６図は実・険射ｊ′
賃にもとづく増幅器出力４１件図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源からの光を物体に照射し、この物体からの反射光を
   検出して物体の色を識別する際、下限波長がほぼ５４０
   　ｎｍからほぼ５８０　ｎｒｑまでの間にあり上限波長
   が少なくともほぼ９５０ｎｍである波長領域における前
   記反射光を用いて前記物体の色を識別することを特徴と
   する色識別方法。