JPS6227631A - Color recognizing apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To facilitate identification of blue and purple colors and to make it possible to perform adequate color recognition regardless of the change in distance between a body and a sensor and the like, by performing required operations based on the outputs of the sensor, in which a blue filter is excluded. CONSTITUTION:A sensor 10 is composed of an optical element 11 having a red filter 14, an optical element 12 having a green filter 15 and an optical element 13 having no color filter. To the optical elements 11-13; light-current to voltage converters 21-23, LPFs 24-26, gain adjusting amplifiers 27-29 and a microprocessor 30 as an operating device are sequentially connected. The outputs of the optical elements 11 and 12 for the components, which are transmitted through the filters 14 and 15 and undergo light-current to voltage conversion in the converters 27 and 28, are made to be R and G. The output of the optical element 13 without the filter, which undergoes the light-current to voltage conversion in the converter 29 is made to be 3N. The operations shown in the Expressions in the Figure are carried out in the microprocess or 30. Based on the values (r), (b) and (g), the data for identifying the colors are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カラーの判別に使用する色識別装置に関する
ものであり、より詳しくは、生産ラインにおいて、色情
報を用いて製品を区分けするシステム等に利用するのに
適した簡易形の色識別装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a color identification device used for color discrimination, and more specifically to a system for classifying products using color information on a production line. The present invention relates to a simple color identification device suitable for use in applications such as the following.

［従来の技術］ 過去において、簡易形色判別の手法として、赤、祿及び
青の三つの色フィルタと三つのフォトダ・イオードとを
組み合わせ、それらのフォトダイオードの出力を処理す
ることでカラーの判別を行う方法が用いられている。こ
のようなカラーの判別には、通常、Ｌａｂ表色系におけ
る色空間の中の色差ΔＥ１が使われているが、巾に、生
産ラインにおいて色情報を用いて製品を区分けするシス
テム等においては、必ずしも上記従来のような表色法に
基づいて色を判別する手法を用いる必要はない。[Prior Art] In the past, as a simple color discrimination method, colors were discriminated by combining three color filters of red, red, and blue with three photodiodes and processing the outputs of these photodiodes. A method of doing this is used. Normally, the color difference ΔE1 in the color space of the Lab color system is used for color discrimination, but in systems that use color information to classify products on production lines, etc. It is not necessarily necessary to use a method of determining colors based on the conventional color system described above.

第４図及び第５図は過去における色識別のためのセンサ
を示すものである。それらの図において、１〜３は赤、
祿及び青の色フィルタ、４〜６はそれらの各色フィルタ
に対応するフォトダイオード、７は赤外カットフィルタ
を示す。これらのフォトダイオード４〜８の出力を光電
流−電圧変換（Ｉ−Ｖ変換）し、それによって得られる
電圧出力をそれぞれｘ、ｙ、ｚとすると、で表わされる
ｘ、ｙ、ｚにより、ｘｙ色度座標による各色の表現を行
うことができる。4 and 5 show sensors for color discrimination in the past. In those figures, 1 to 3 are red,
Red and blue color filters, 4 to 6 are photodiodes corresponding to the respective color filters, and 7 is an infrared cut filter. If the outputs of these photodiodes 4 to 8 are subjected to photocurrent-voltage conversion (IV conversion) and the resulting voltage outputs are respectively x, y, and z, then xy Each color can be expressed using chromaticity coordinates.

しかるに、この表色系を実際の１３〜２０色程度の仕分
けが要求されるような生産ラインに適用した場合、問題
が生じてくる。それは、青系統の色の感度が低いために
、実際の青の出力電圧が小さくなるという問題である。However, when this color system is applied to a production line that requires sorting of 13 to 20 colors, a problem arises. The problem is that the actual blue output voltage is low because the sensitivity to blue colors is low.

これは１色識別対象としての物体とセンサとの距離が変
化する場合に、特に問題となる。また、このような問題
に対処するため、青に対する受光面積を、赤及び緑のそ
れぞれに対する受光面積よりも大きくするなどの措置を
とると、青に対する受光部の容量成分が大きくなるため
、応答速度が僅かに遅くなる。This becomes a particular problem when the distance between the object to be identified by one color and the sensor changes. In addition, in order to deal with this problem, if measures are taken such as making the light receiving area for blue larger than the light receiving area for each of red and green, the capacitance component of the light receiving part for blue will increase, which will reduce the response speed. is slightly delayed.

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記各種の問題の発生を防ぐため、特
に感度を悪くする青フィルタを除外した構成のセンサに
より、簡易な表色法に基づいて色を識別するようにした
色識別装置を提供することにある。[Problems to be Solved by the Invention] In order to prevent the occurrence of the various problems mentioned above, the purpose of the present invention is to detect colors based on a simple color representation method using a sensor configured to exclude a blue filter that particularly reduces sensitivity. An object of the present invention is to provide a color identification device that identifies colors.

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の色識別装置は、赤色
フィルタを備えた光素子と、緑色フィルタを備えた光素
子と、色フィルタを備えない光素子とにより構成された
センサと、上記各光素子からの出力Ｒ，Ｇ及びＮに基づ
いて、所要の演算を行うことにより色を識別するための
情報を得る演算装置とを備えたものとして構成される。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the color identification device of the present invention includes an optical element with a red filter, an optical element with a green filter, and an optical element without a color filter. and an arithmetic device that obtains information for identifying colors by performing necessary calculations based on the outputs R, G, and N from each of the optical elements. Ru.

［作　用］ 色を識別すべき物体からの光がセンサに入射すると、赤
色及び緑色フィルタを備えた光素子からは、それらのフ
ィルタを透過した成分に対応する出力が得られ、また色
フィルタを備えない光素子からは、上記物体からの光が
直接的に光素子に入るた、め、それに応じた出力が得ら
れる。[Function] When light from an object whose color is to be identified enters the sensor, an optical element equipped with red and green filters provides an output corresponding to the components that have passed through those filters. If the optical element is not provided, the light from the object directly enters the optical element, so that a corresponding output can be obtained.

上記各出力信号は、演算装置に入力され、その演算装置
において、各光素子からの出力Ｒ，Ｇ及びＮに基づき、 の演算を行い、これによって得られるｒ、ｂ、ｇの値に
基いて色を識別するための情報が生成される。Each of the above output signals is input to an arithmetic device, and the arithmetic device calculates the following based on the outputs R, G, and N from each optical element, and based on the values of r, b, and g obtained thereby, Information for identifying colors is generated.

［発明の効果］ 本発明の色識別装置においては、青色フィルタを備えな
い構成としたので、青色フィルタの低い感度に起因する
各種の問題の発生を抑制することができ、特に従来の方
法に比して青及び紫系統の判別が簡易に可能であると同
時に、色識別対象としての物体とセンサとの距離の変化
等に拘らず適正な色識別を行うことが可能である。[Effects of the Invention] Since the color identification device of the present invention has a configuration that does not include a blue filter, it is possible to suppress the occurrence of various problems caused by the low sensitivity of the blue filter, and in particular, compared to conventional methods. This makes it possible to easily distinguish between blue and violet colors, and at the same time, it is possible to perform appropriate color identification regardless of changes in the distance between the object to be color identified and the sensor.

［実施例］ 第１図及び第２図は色識別対象からの光をとらえるセン
サｌＯを示し、１１〜１３は可視光領域にフラットな特
性を有する光素子５例えばフォトダイオードで、この三
つの光素子のうちの任意の二つの上に、赤色及び緑色フ
ィルタ１４　、１５が配設されている。さらに、それら
の全体の上に赤外カットフィルタ１７が載設された構成
をとっている。[Example] Figures 1 and 2 show a sensor lO that captures light from a color recognition target, and 11 to 13 are optical elements 5, such as photodiodes, which have flat characteristics in the visible light region, and these three light Red and green filters 14, 15 are arranged above any two of the elements. Furthermore, an infrared cut filter 17 is mounted on the entire structure.

第１図及び第２図においては、センサ１０の構成部材が
互いに分離された状態にあるディスクリートな素子のよ
うに示しているが、実際に製造するに当っては、一つの
シリコンウェハー上にフォトダイオード等を形成するこ
とにより、一体形のものとしてもよく、また各構成部材
の配置に関しては、三つの光素子の間隔を可能な限り小
さくとるのが好ましく、さらに上記の赤色及び緑色フィ
ルタをどの光素子上に配設してもよく、任意の順序に並
べることができる。In FIG. 1 and FIG. 2, the constituent members of the sensor 10 are shown as discrete elements separated from each other, but in actual manufacturing, they are printed on a single silicon wafer. By forming a diode or the like, it may be made into an integrated type. Regarding the arrangement of each component, it is preferable to keep the distance between the three optical elements as small as possible, and furthermore, it is preferable to set the above red and green filters to They may be arranged on the optical element and can be arranged in any order.

第３図は、上記センサを用いた色識別装置を示し、各光
素子１１〜１３に、光電流−電圧変換器（Ｉ−Ｖ変換器
）　２１〜２３．ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４〜２
６、利得調整用アンプ２７〜２９及び演算装置としての
マイクロプロセッサ３０が順次接続されている。即ち、
三つの光素子１１−１３からの光電流出力は、Ｉ−Ｖ変
換器２１〜２３によって電圧に変換した後、直流分のみ
を通過させるＬＰＦ２４〜２Ｂを通して、電圧出力を規
格化するための利得調整用アンプに入り、さらに後記（
４）〜（６）式の演算を行うマイクロプロセッサ３０に
入力される構成をとっている。FIG. 3 shows a color identification device using the above sensor, in which each optical element 11-13 is provided with a photocurrent-voltage converter (IV converter) 21-23. Low pass filter (LPF) 24~2
6. Gain adjustment amplifiers 27 to 29 and a microprocessor 30 as an arithmetic unit are connected in sequence. That is,
The photocurrent outputs from the three optical elements 11-13 are converted into voltages by IV converters 21-23, and then passed through LPFs 24-2B that pass only the DC component, and gain adjustment is performed to standardize the voltage outputs. into the amplifier, and further described below (
4) to (6) are input to the microprocessor 30 which performs calculations of equations (4) to (6).

次に、上記構成の装置を用いた色の計測手法について述
べる。Next, a color measurement method using the apparatus with the above configuration will be described.

赤色フィルタ１４及び緑色フィルタ１５を介した光素子
１１．１２のＩ−Ｖ変換後の出力電圧を、それぞれＲ及
びＧとし、また色フィルタを備えない光素子１３のＩ−
Ｖ変換後の出力電圧を３Ｎとする。The output voltages after I-V conversion of the optical elements 11 and 12 via the red filter 14 and the green filter 15 are R and G, respectively, and the I-V of the optical element 13 without a color filter is
The output voltage after V conversion is assumed to be 3N.

ここで、使用すべき光源、光源から物体までの距離及び
方向、並びに物体からセンサ１０までの距離及び方向を
、予め規定しておくものとする。Here, the light source to be used, the distance and direction from the light source to the object, and the distance and direction from the object to the sensor 10 are defined in advance.

この状態で、センサ１０に基準となる白色面を見せ、各
光素子１１−１３からの出力が、Ｒ＝Ｇ＝Ｎ（ｖ）とな
るように、利得調整用アンプを調整する。色の判定はこ
の式が基準になるため、充分注意してｉＡ？！！する必
要がある。In this state, a white surface serving as a reference is shown to the sensor 10, and the gain adjustment amplifier is adjusted so that the output from each optical element 11-13 becomes R=G=N(v). This formula is the standard for determining color, so be careful when determining iA? ! ! There is a need to.

ここで、（１）〜（３）式のｘｙ色度座標に相当する計
算式について記述すると、 となり、（１）〜（３）式で示されるｘ、ｙ、ｚの総和
は必ず１になる（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）が、（４）〜（６）
式で示されるｒ、ｂ、Ｈの総和は必ずしも１とはならな
い。Here, the calculation formula corresponding to the xy chromaticity coordinates in equations (1) to (3) is written as follows, and the sum of x, y, and z shown in equations (1) to (3) is always 1. (x+y+z=1) is (4) to (6)
The sum of r, b, and H shown in the formula is not necessarily 1.

このようにして、センサ１０に基準色（例えば。In this way, the sensor 10 is provided with a reference color (e.g.

赤、黄赤、黄、黄緑、緑、青緑、青、青紫、・・・）を
見せ、そのときの各光素子１１〜１３の出力に基づいて
、ｒ、ｂ、ｇを（４）〜（６）式によって決定した後、
それらの情報に基づき各基準色の閾値を決める。これに
よって色判別が可能となり、即ち任意の色について検出
した各光素子１１−１３の出力が、先に求めた各種基準
色のいずれの閾値内にあるかによって、その色の判別を
行うことができる。red, yellow-red, yellow, yellow-green, green, blue-green, blue, blue-violet, etc.), and based on the output of each optical element 11 to 13 at that time, r, b, and g are expressed as (4) ~ After determining by formula (6),
A threshold value for each reference color is determined based on this information. This makes it possible to discriminate a color, that is, it is possible to discriminate a given color based on which threshold of the previously determined various reference colors the output of each optical element 11-13 detected falls within. can.

上述した木発明の色識別装置においては、従来の三刺激
値法では、青、紫系統の判別が比較的むづかしかったの
を改良した点に、技術的なメリットがある。即ち、青と
濃青や紫、赤と橙等の判別を、比較的容易に行うことが
できる。The above-mentioned color identification device invented by Miki has a technical merit in that it is an improvement over the conventional tristimulus value method, which made it relatively difficult to distinguish between blue and violet colors. That is, discrimination between blue and dark blue, purple, red and orange, etc. can be performed relatively easily.

木発明の技術的背景となる表色系は、従来のｘｙ表色系
、Ｌａｂ表色系及びＬａｂ表色系の考え方とは相違して
おり、且つその色の仕分は方法もＪＩＳ、ＯＬＥ等の色
の仕分は方法とは明らかに相違している。The color system that forms the technical background of the wood invention is different from the conventional xy color system, Lab color system, and Lab color system, and the methods for classifying colors are also based on JIS, OLE, etc. The color sorting is clearly different from the method.

しかしながら５例えば、生産工程等において簡単な色の
違いにより部品等を制御するようなラインでは、上述の
従来の表色系による色の表現は必ずしも必要なく、むし
ろ簡単な色判定手段が必要となっている。本発明は、こ
のようなラインに特に幅広く応用することが可能であり
、従来の三色分解形のセンサを用いたものに比べても遜
色がなく、むしろ物体からセンサまでの距離がある程度
変化してもその影響を受けにくく、そのような用途にお
いて色判定に好適といえる。However, for example, in production lines where parts are controlled based on simple color differences, it is not always necessary to express colors using the conventional color system described above, but rather a simple color judgment method is needed. ing. The present invention can be particularly widely applied to such lines, and is comparable to that using conventional three-color separation type sensors.In fact, the present invention can be applied to such lines, and is comparable to those using conventional three-color separation type sensors. However, it is not easily affected by such effects, so it can be said to be suitable for color determination in such applications.

ここで１本発明者によって行われた実験の結果を示す。Here, we will show the results of an experiment conducted by one of the inventors.

この実験の条件としては、色名が白。The conditions for this experiment were that the color name was white.

赤、橙、茶、黄、黄緑、緑、青、濃青、紫、薄氷色、薄
黄色、ピンクで表わされる１３種の市水色紙を用い、こ
の１３色の判定を、本発明の装置及び従来の装置で行っ
た。なお、白を基準色とした。Using 13 types of city light blue paper represented by red, orange, brown, yellow, yellow-green, green, blue, dark blue, purple, light ice blue, light yellow, and pink, the judgment of these 13 colors was carried out using the apparatus of the present invention. and performed with conventional equipment. Note that white was used as the reference color.

Ｍ１表は、従来の装置によって得た（１）〜（３）式に
示すＸ、Ｙ、Ｚの三刺激値出力を示し、第２表は本発明
の装置によって得た（４）〜（６）式に示すＲ，Ｇ、Ｎ
の値を示す。第１表のＸは第２表のＲに、また第１表の
Ｙは第２表のＧにそれぞれ対応する。Table M1 shows the tristimulus value outputs of X, Y, and Z shown in equations (1) to (3) obtained by the conventional device, and Table 2 shows the tristimulus value outputs (4) to (6) obtained by the device of the present invention. ) R, G, N shown in the formula
indicates the value of X in Table 1 corresponds to R in Table 2, and Y in Table 1 corresponds to G in Table 2.

第３表は、各色を第１表から求められたＸ。Table 3 shows the X determined for each color from Table 1.

Ｙ、Ｚを用いてｘｙ表色系で表わしたものであり、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１になる。第４表は１本発明における（４）〜
（６）式で計算された結果を示すものである。It is expressed in the xy color system using Y and Z, and x+
y+z=1. Table 4 shows (4) to 1 in the present invention.
This shows the results calculated using equation (6).

第３表のｘ、ｙ、ｚは第４表のそれぞれｒ。x, y, z in Table 3 are each r in Table 4.

ｇ＋ｂに相当する値である。This value corresponds to g+b.

第１表（ｔＰ−位ｍ　Ｖ　） ８２表（中位ｍＶ） ：５３表 第４表 上記第３表及び第４表のなかで１例えば青、１青、紫に
ついて、第４表のｒ、ｇ、ｂの三つの出力状態の傾向が
第３表のｘ、ｙ、ｚに比べて違いが大きいため、閾値を
設定し易く、誤判断が小さくなることが理解できる。ま
た、それぞれの三刺徴値の数値はより強調されているこ
とが分かる。Table 1 (tP-position mV) Table 82 (medium mV): Table 53 Table 4 Among the above Tables 3 and 4, 1 For example, blue, 1 Blue, and violet, r in Table 4, It can be understood that since the trends of the three output states g and b have a larger difference compared to x, y, and z in Table 3, it is easier to set the threshold value and the number of misjudgments is reduced. It can also be seen that the numerical values of each triadic sign value are more emphasized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図及び第２図は本発明に用いたセンサの正面図及び
側面図、第３図はそのセンサを用いた本発明の色識別装
置の構成図、＄４図及び第５図は従来のセンサの正面図
及び側面図である。 １０拳・センサ、　　　１４・争赤色フィルタ、＋５＃
譬緑色フィルタ。 第３図 ４丁−下一フー］−５Figures 1 and 2 are front and side views of the sensor used in the present invention, Figure 3 is a configuration diagram of the color identification device of the present invention using the sensor, and Figures 4 and 5 are the conventional color identification device. It is a front view and a side view of a sensor. 10 fists/sensor, 14/war red filter, +5#
False green filter. Fig. 3 4th block - Lower one fu] -5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、赤色フィルタを備えた光素子と、緑色フィルタを備
えた光素子と、色フィルタを備えない光素子とにより構
成されたセンサと； 上記各光素子からの出力Ｒ、Ｇ及びＮに基づいて、 ｒ＝Ｒ／３Ｎ、ｂ＝（３Ｎ−Ｒ−Ｇ）／３Ｎ、ｇ＝Ｇ／
３Ｎの演算を行うことにより色を識別するための情報を
得る演算装置と； を備えたことを特徴とする色識別装置。[Claims] 1. A sensor composed of an optical element with a red filter, an optical element with a green filter, and an optical element without a color filter; Output R from each of the optical elements, Based on G and N, r=R/3N, b=(3N-R-G)/3N, g=G/
A color identification device comprising: an arithmetic device that obtains information for identifying a color by performing 3N calculations;