JPS61262623A - 色判定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、対象物体までの距離が変化しても色判定を行
うことが可能な色判定装置に関するものである。

［従来の技術］ 物体色を測色する手法には、分光測色法と刺激値測色法
がある。前者の手法では、単色光を用いて各波長ごとの
データを求めることができ、且つＣＩＥで規定されてい
るＬａｂ表色系を使用して、確度の高い色差（ΔＥ８）
表示をすることができる反面、製造コストも高く、装置
も大がかりとなって、一般の生産ラインには適用しにく
い、これに対し、後者の手法は、そのセンシングデバイ
スに色受光用フォトダイオードが用いられているため、
簡単な色識別が求められている生産ラインには数多く応
用されている。このなかには、前者と同じく色差表示さ
せるようにしたものもあるが、前者（ΔＥ＊はｌ　／１
００のレベル）と比べて１桁以上悪く、測色という点で
は性能は良くない、しかしながら、システムが簡単でデ
バイス自体も安価なため、一般の色判別工程にもよく用
いられている。

後書のこの刺激値測色法の問題点についてさらに詳細に
説明する。

色受光用フォトダイオードを用いた刺激値測色法は、そ
の色判別精度を向上させる目的で、■　外界光を遮断、 ■　物体表面の照度が１００００〜３００００１ｘ　。

■　光源と物体までの距離および物体から受光部までの
距離を規定。

等の条件下で測色されていた。これらの条件下でセンサ
を使用した場合、その実用化において以下の問題点が生
じている。

■の条件は、外乱光を防ぐために、測定する物体表面を
完全に外界から光学的に隔離する必要があるためであり
、その意味でセンサ部と物体が接触しているような状態
となる。色センサを含めて、視覚センサとは１元来、物
体から離れた位置でセンシングするのが一般的である。

接触式では、計測する際、対象物体に傷をつけたり、汚
れを付着させたりする危険性があり、したがって可能な
限り非接触条件で測色するのが好ましい。

もっとも、非接触状態といっても、それは色判別精度と
相関がある。一般には、照度面を　１００００〜３００
００１！という高い照度条件下で照射し、外界光による
色受光素子の光起電流の比率を極力小さくしたり、生産
ライン自体を暗箱に入れてしまうなどの措置がとられて
いる。

次に、■の条件により　１ｏｏｏｏ〜３００００１ｘと
いう高照度下にある物体のセンシングを行う場合、受光
素子の経年変化が起き易く、センサの性能劣化につなが
る虞れがある。また、人間の場合の比色条件は、一般に
は５０ＯＮ１５００１ｘで行われており。

測色センサもできる限りこの比色条件に近くなるように
設計するのが好ましい。

■の条件においては、例えば距離が数層層変化すると、
色判定の誤り率が多くなるのが現状であり、改善しなけ
ればならない問題である。

〔発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、これらの色受光素子を用いて色判定をする場
合の欠点を改善することを目的としてなされたものであ
り、特に、蛍光ランプ等の一般的な照明装置による照明
下において１色判定すべき対象物体との間の距離がある
程度変動しても、その色判定を行うことができる色判定
装置を得ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明においては、測色対象
物体に任意の距離だけ離して配置するセンサと、このセ
ンサの出力を処理する計算機を備え、上記センサは、ｘ
、ｙ、ｚの３刺激値に感度を有する受光素子によって形
成した三色分解形主センサと、可視光に感度を有する受
光素子によって形成した副センサによって構成し、上記
計算機は。

主センサによって検出される３刺激値、副センサの出力
、及びその副センサの出力と赤の成分Ｘとの比をカラー
判定の項目とし、それらのうちの少なくとも複数の項１
１を計算機のメモリにあらかじめ記憶させた値と比較す
ることにより色判定を行う機能を具備させた、という手
段を採用している。

［作　用］ このような構成を有する色判定装置においては、測色対
象物体の位置に白色面をおき、蛍光ランプ等で照明しな
がら、センサと白色面との間の距ｇＩ文を適当な範囲で
移動させたときの３刺激値の値、副センサの出力を計算
機に取り込み、同様にして、任意の色材を見せた場合の
センサ出力も、距離文を変えて求め、それらを計算機の
メモリに貯える。

而して、測色対象物体について、主センサにより検出さ
れる３刺激値、副センサの出力、及びその副センサの出
力と赤の成分Ｘとの比をカラー判定の項目とし′、それ
らのうちの少なくとも複数の項目を、計算機のメモリに
あらかじめ記憶させた値と比較することにより、色判定
を行うものである。

〔実施例］ 第１図は本発明の実施例の構成を示すものである。

同図に示すように、測色対象物体（以下、物体という、
）１は暗箱２内に置く、但し、暗箱といってもそれ程厳
密に外光を遮断するものではない、この物体１から適当
な距離を置いた場所に、蛍光ランプ等の照明装置３を置
く、さらに、物体ｌの前方に、任意の距離文だけ離して
、センサ台５に載せたセンサ４を設置する。このセンサ
４の出力は、電気処理回路において処理し、計算機に入
力される。

次に、上記センサ４等の構成及び作用について詳細に説
明する。

第２図は、センサ４を物体ｌの方向から見た状態を示す
ものである。このセンサ４は、円筒形状をした縁枠１１
の中心部に配設され、５ｎ０２−３　ｉチップ１２上に
、三色分解形主センサ１３と、その副センサである受光
センサ１４が、パターン形成されている。この縁枠１１
は、照明装置３からの直接光が主センサ１３及び受光セ
ンサ１４に入光しないようにするために設けてあり、も
し、シェルタ等で蛍光ランプの周りを覆い、物体ｌの表
面にのみ蛍光ランプの光が照射されるような構造とする
ならば、特にその縁枠１１は必要としない。

第２図における主センサ１３は、！＋ｙ、２の３刺激値
に感度を有する受光素子であり、副センサ１４は可視光
に感度を有する受光素子である。

主センサ１３と副センサ１４の位置は、可能な限り近接
させて設置した方がよい。この配置に関し、第２図にお
いては、三色分解形の色受光素子のように描いているが
、各センサがどの位置にあっても構わない。さらに、５
ｎ０２−８ｔチツプ１２上で主センサ１３及び副センサ
１４を集積化することができるが、これも、ディスクリ
ートな光素子、例えばフォトダイオードであってもよい
、但し、可能な限り近接させた方が判別能力が上る。ま
た、その場合には、同一ロットの光素子を使用する必要
がある。

第３図には、計算機まで含めた電気処理回路例を示す。

主センサ１３で受光された！＋ｙ、Ｚの３刺激値に対応
する光起電流は、単に一つの電気処理回路しか図示して
いないが、それぞれ別個の電気処理回路に入力され、即
ち、それぞれ電流−電圧変換回路で電圧に変化されたあ
と、増幅器を経由して、蛍光ランプの商用周波数（５０
）！２）による変動成分である１００Ｈｚをカットする
ための低域通過回路に入力され、さらに出力電圧値を校
正する増幅器に入って、それぞれの校正が行われる。な
お、校正の詳細等については後述する。また、電気処理
回路の最終段の増幅器の出力は、Ａ／Ｄ変換器を介して
計算機に入力される。

上記電気処理回路は、副センサ１４についても同様の構
成をとっているので、副センサ１４の電気処理回路につ
いてはその説明を省略する。

次に、上述の各装置の機能及びそれらによる色判定の態
様について説明する。

まず、蛍光ランプ等の照明装置３を任意の場所に設置し
たのち、基準となる白色面を第１図の物体位置に置き、
物体位置から文だけ離れた場所にあるセンサ４からのそ
れぞれの出力値を、電気処理回路を通して計算機に取り
込む。このとき、主センサ１３のＸ、ｙ、ｚの３刺激値
に対応する出力が同レベルになるように、第３図の低域
通過回路の後段の増幅器でレベル設定を行う、計算機で
は、この出力値を受けて、以下の計算を行う、　　−Ｘ
＝− ＞（＋ｙ＋ｚ ｚ　−ｓ　−＝　１−　（ｘ　＋　ｙ　）ｘ＋ｙ＋ｚ 上式のうち、前二式が一般に色を評価するためによく行
われているｘ、ｙ色度座標のＸとＹ（ｘ軸、ｙ軸）に対
応する。物体が白色の場合には、ｘ＝ｙ＝ｚであるため
、Ｘ　＝　０．３３　、　Ｙ　−０，３３となる。

次に、この状態で物体ｌを白色から他の任意の色材に変
更して、その色をセンサ４に対して提示し、それぞれの
色に対するｘ、Ｙを算出し、数回のサンプルを行うこと
によってばらつきを調べ、その範囲を閾値として設定し
、計算機に記憶させておく。

実験では、電流−電圧変換回路にＦＥＴ入力型、低オフ
セツト電圧タイプの増幅器（入力インピーダンスＩＴΩ
、人力オフセット電圧０．５　ｍＶ以下）を用い、その
後段の回路も低オフセツト電圧を有する増幅器を使用し
、かつ抵抗、コンデンサもばらつきの極力小さい部品を
用いた場合、３０色以上の色判定が可能であることがわ
かった。

一方、第１図における物体ｌからセンサ４までの距ｍｌ
は一般的に変化が大きく、即ちある生産ラインに次々と
流れてくる部品等には、当然数重層以上の位置のずれが
あることが想定される。むろん、距離の変化量によって
も異るが、例えば、その変化量が７０ｍｍから２４０ｍ
ｍ程度である場合、現状の判別装置ではほとんど判定が
できない、それは、センサそのものの相対分光特性、感
度とか。

物体ｌの明度等が変るためであり、あるＡという色を見
せた場合、計算機出力値Ｘａ、Ｙ＾のばらつきが大きく
、Ａという色であることを判定をするのが不可能になる
ためである。

前記副センサ１４は、このような問題に対処するための
もので、この副センサ１４を用いることにより、少なく
とも１３色以上の判別を、蛍光ランプ下で、しかも文；
７０〜２４０＋ｓ＋ｗの範囲で行わせることができる。

ここで、副センサ１４の作用についてさらに詳細に説明
する。

前述したように、第１図の物体ｌの位置に白色面をおき
、蛍光ランプ等の照明装置３で照明しながら、距１Ｉ１
１ｆＬを、立＝７０〜２４０ｍｍの範囲で移動させたと
きのＸ、Ｙの値を計算機に取り込む際に、副センサ１４
の出力をも求め、同様にして、任意の色材からなる物体
１を見せた場合の副センサ１４の出力も、同様に距離文
を変えて求め、それらを計算機のメモリに貯える。副セ
ンサ１４の出力は、ｘ、ｙ、ｚの３刺激値を総計した値
にほぼ比例するものであるが、この副センサ出力を用い
ることにより、より正確な値を得ることができる。

生産ライン等における実際の色計測時においては、ベル
トコンベヤ等で流れてくる色材について、上記副センサ
１４の出力に基づいて常に明度レベルを監視し、それが
計算機のメモリに貯えた見＝７０〜２４０層ｌの範囲に
おける副センサの出力レベルの範囲をこえた場合には、
色判定不能信号を出力させる。

また、王センサ１３によって検出されるＸ、Ｙ。

２の３刺激値及び副センサ１４の出力と、計算機のメモ
リ内に貯えられ、且つあらかじめ閾値が設けられたそれ
らの値とを比較することによって、色材の色判定を行う
、この比較を行うにあたり、距離文を変えた場合の副セ
ンサの出力は、その色における明度情報であるが、この
明度を閾値設定し、カラー判定の項目に使用することに
よって、１０色以上の色の判定が可能となる。

さらに、判定色数を増加させるため、青系統の色の判別
数を増すように配慮している。その方法について説明す
ると、青系統は、センサの絶対感度も低く、比較的判定
しにくい色であり、例えば「紫がかった青」と「青」を
判別するとき、単にＸ、ＹのうちのＸの値（赤系統）の
みでは判別が困難である。この理由は、ｘ、ｙの値がす
べて相対値であり、（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１であり、例えばＸ
の値が小さくなれば、相対的にＹ、Ｚの値が大きくなる
。）青、紫とも、青の成分が非常に強調されて出てきて
、赤の成分にそれ程差が生じないからである。

この状況をカバーするため、本発明では副センサ１４の
出力Ｓと赤の成分Ｘとの比をとり、これを青、紫系統の
判別の基準として使用するようにしている。主センサ１
３及び副センサ１４での検出によって得られる上記比と
、あらかじめ計算機のメモリに貯えられた値との比較は
、勿論、その計算機において行うことになる。而して、
素成分が多の基準とすることによって、蛍光ランプのよ
うな通常の照明下で、センサ４と物体１の距離を７０〜
２４０腸量に変えても、１３色以上の色の判定をするこ
とができる。

第１表に、対象色を１３色としたときの判定項目を計算
機のプログラム内に記憶させておけばよいが、プログラ
ムが長くなるので、判定項目を極力抑えた方がよい、第
１表における０印は、同表の各色を判別するのに実際に
使用された判定項目を示している。

第１表 第４図ないし第８図は、実験の結果を示すもので、蛍光
ランプによる照明下において、上記距離文を変えながら
、１３色の色材をみせたときの、Ｒ，Ｇ、Ｂ、Ｓ、及び
ｘ／Ｓを示している。これらの図によってわかるように
、例えば、第４図のデータを用いれば、赤を他の色と比
較的容易に判別できるが、黄色とピンクを判別すること
が困難であり、これに対して第５図や第６図のデータを
利用すれば、その黄色とピンクの判別を容易に行うこと
ができる。しかしながら、Ｒ，Ｇ、Ｈのみでは多数の色
を判別することが困難であり、判別項目としてＳ及びｘ
　／　Ｓを負荷することにより、青と紫等を含む判別の
能力を高め得ることがわかる。

［発明の効果］ このような本発明の色判定装置によれば、蛍光ランプ等
の一般的な照明装置による照明下において、色判定すべ
き対象物体との間の距離がある程度変動しても、その色
判定を行うことができ、しかも比較的簡単で安価な装置
によってその色判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図はセンサの正
面図、第３図は計算機まで含めた電気処理回路例を示す
ブロック図、第４図ないし第８図は本発明に関する実験
の結果を示す線図である。 １・・物体、　　　　４−・センサ、 １３−・主センサ、　　　目φ・副センサ。 ３８１図 第２図 囮Ｗ！舊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、測色対象物体に任意の距離だけ離して配置するセン
   サと、このセンサの出力を処理する計算機を備え、上記
   センサは、ｘ、ｙ、ｚの３刺激値に感度を有する受光素
   子によって形成した三色分解形主センサと、可視光に感
   度を有する受光素子によって形成した副センサによって
   構成し、上記計算機は、主センサによって検出される３
   刺激値、副センサの出力、及びその副センサの出力と赤
   の成分Ｘとの比をカラー判定の項目とし、それらのうち
   の少なくとも複数の項目を計算機のメモリにあらかじめ
   記憶させた値と比較することにより色判定を行う機能を
   具備させたことを特徴とする色判定装置。