(57)【要約】【課題】様々な識別対象物の色の違いを識別できると共に、回路全体の大きさを抑える。【解決手段】本発明の一実施形態に係る色識別装置は、制御部、発光部、受光部及び色識別部を備えることを特徴とする。制御部は、発光制御情報を出力する。発光部は、制御部から出力された発光制御情報に応じた電圧を入力し、それぞれ波長の異なる光を発光し、識別対象物へ照射する。受光部は、識別対象物からの反射光を受光し、反射光の強度に応じた電圧を出力する。色識別部は、受光部から出力された電圧の値が所定の範囲内の場合、発光部における発光色を識別対象物の色として識別する。そして、制御部は、色識別部において識別対象物の色を識別できるまで、発光部における発光強度を段階的に調整する新たな発光制御情報を発光部へ出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光制御情報を出力する制御部と、
この制御部から出力された前記発光制御情報に応じた電圧を入力し、それぞれ波長の異なる光を発光し、識別対象物へ照射する発光部と、
前記識別対象物からの反射光を受光し、前記反射光の強度に応じた電圧を出力する受光部と、
この受光部から出力された電圧の値が所定の範囲内の場合、前記発光部における発光色を前記識別対象物の色として識別する色識別部と、
を備え、
前記制御部は、前記色識別部において前記識別対象物の色を識別できるまで、前記発光部における発光強度を段階的に調整する新たな前記発光制御情報を前記発光部へ出力することを特徴とする色識別装置。
【請求項２】
前記発光部が発光する光の色は、赤色、緑色及び青色であることを特徴とする請求項１記載の色識別装置。
【請求項３】
前記制御部から出力される前記発光制御情報の種類は前記発光部との接続バスラインの本数に応じて決定されることを特徴とする請求項２記載の色識別装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記色識別部において前記受光部から出力された電圧の値が前記所定の範囲内と判定された場合、前記発光部に対して発光色が表す値と反対の値の光を発光させると共に、前記色識別部に前記受光部から新たに出力された電圧の値が他の所定の範囲内に含まれるか否かを再度判定させ、前記識別対象物の色を確定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の色識別装置。
【請求項５】
前記色識別部は、前記発光部が光の三原色及び予め定義した色材の三原色を発光した際に前記受光部がそれぞれ出力する電圧を高い順に格付けして前記発光部における発光色と関連付けて記憶し、かつ、
前記制御部は、前記格付けが最下位の色の値と反対の値を持つ色を発光させる前記発光制御情報を前記発光部へ出力することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいずれか一項記載の色識別装置。
【請求項６】
発光制御情報を出力する発光制御ステップと、
この発光制御ステップにおいて出力された前記発光制御情報に応じた電圧を入力し、それぞれ波長の異なる光を発光ダイオードが発光し、識別対象物へ照射する発光ステップと、
前記識別対象物からの反射光を受光し、前記反射光の強度に応じた電圧を出力する受光ステップと、
この受光ステップにおいて出力された電圧の値が所定の範囲内の場合、前記発光ダイオードにおける発光色を前記識別対象物の色として識別する色識別ステップと、
この色識別ステップにおいて前記識別対象物の色を識別できるまで、前記発光ダイオードの発光強度を段階的に調整する新たな前記発光制御情報を出力する発光調整ステップと、
を有することを特徴とする色識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、色識別装置及び色識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、識別対象物の発色の違いを識別できる色識別装置が知られている。この色識別装置は、波長の異なる光を発する発光ダイオード、この発光ダイオードによって照射された光の反射光を検出し、反射光に応じた電圧を出力するフォトレジスタ及び発光ダイオードにおける発光を制御すると共に、フォトレジスタから出力される電圧と基準電圧との比較結果に応じて色識別を行う制御手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２７１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術においては、以下のような問題点があった。  
（１）色識別装置のセンサを単一の発光ダイオードとフォトレジスタで構成する場合は、識別できる色の種類が限られてしまう。  
（２）複数の発光ダイオードの各々に対してフォトレジスタを設ける構成の場合は、フォトレジスタの数が増えることにより、回路が大きくなってしまう。  
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、様々な識別対象物の色の違いを識別できると共に、回路全体の大きさを抑えることができる色識別装置及び色識別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る色識別装置は、制御部、発光部、受光部及び色識別部を備えることを特徴とする。制御部は、発光制御情報を出力する。発光部は、制御部から出力された発光制御情報に応じた電圧を入力し、それぞれ波長の異なる光を発光し、識別対象物へ照射する。受光部は、識別対象物からの反射光を受光し、反射光の強度に応じた電圧を出力する。色識別部は、受光部から出力された電圧の値が所定の範囲内の場合、発光部における発光色を識別対象物の色として識別する。そして、制御部は、色識別部において識別対象物の色を識別できるまで、における発光強度を段階的に調整する新たな発光制御情報を発光部へ出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態に係る色識別装置の全体構成例を示す回路図。
【図２】図１に示す発光ＬＥＤ及びフォトレジスタの具体例を示す模式図。
【図３】図１に示す色識別装置の全体構成例を示すブロック図。
【図４】図３に示す色情報記憶部に記憶される色情報の具体例を示す図。
【図５】図１に示す色識別装置における色識別処理の具体例を示すフローチャート。
【図６】図５のＳ５０８の詳細な処理例を示すフローチャート。
【図７】図５のＳ５０９の詳細な処理例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。  
＜実施形態１＞
図１は、本発明の一実施形態に係る色識別装置１の全体構成例を示す回路図である。色識別装置１は、識別対象物である用紙２の色を識別装置であり、演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１１を備えている。このＣＰＵ１１は、複数の入出力ポートを有しており、これらポートを介して図示省略したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力インターフェースに接続されている。ＲＯＭは、コンピュータを機能させるための基本プログラムや環境ファイルなどを記憶する読み取り専用の記憶装置である。ＲＡＭは、ＣＰＵ１１が実行するプログラムおよび各プログラムの実行に必要なデータを記憶する記憶装置であり、高速な読み出しと書き込みが可能である。入出力インターフェースは、ＣＰＵ１１と各種のハードウェア（センサ、表示装置及び入力装置など）との接続を仲介するプログラムである。そして、ＣＰＵ１１は、ポートより入力される信号に基づいて上記のプログラムやデータなどを用いて色識別装置１における各種の演算処理を実行し、所定のデジタル信号を出力する。
【０００８】
図１に示されるように、ＣＰＵ１１は、デジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換装置Ｄ／Ａ‐１、Ｄ／Ａ‐２、Ｄ／Ａ‐３に接続されている。これらのデジタル／アナログ変換装置（Ｄ／Ａ‐１、Ｄ／Ａ‐２、Ｄ／Ａ‐３は、光の三原色（赤色、緑色、青色）をそれぞれ発光する発光ダイオードＬＥＤ１〜３にそれぞれ対応して設けられている。また、ＣＰＵ１１とデジタル／アナログ変換装置をそれぞれ結ぶ回路に付された数字は結線の本数であり、これは２の８乗通りのデジタル信号が出力されることを示している。尚、本実施形態では、赤色発光ダイオードＬＥＤ１の照射光の波長は約６２５ｎｍ、緑色発光ダイオードＬＥＤ２の照射光の波長は約５１５ｎｍ、青色発光ダイオードＬＥＤ３の照射光の波長は約４７０ｎｍである。
【０００９】
また、発光ダイオードＬＥＤ１〜３とデジタル／アナログ変換装置Ｄ／Ａ−１〜３の間には、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、４及びトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３が設けられている。これらは、デジタル／アナログ変換装置Ｄ／Ａ−１〜３でデジタル信号を変換したアナログ信号を必要に応じて増幅・調整し、各色の発光ダイオードを適切な強度で発光させるために設けられたものである。
【００１０】
更に、ＣＰＵ１１は、アナログ／デジタル変換装置Ａ／Ｄにも接続されている。このアナログ／デジタル変換装置Ａ／Ｄは、発光ダイオードＬＥＤ１〜３から用紙２に対して照射された光の反射光を受光するフォトトランジスタＰＨ−Ｔｒが出力したアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ１１に出力する装置である。
【００１１】
図２は、図１に示す発光ダイオードＬＥＤ１〜３及びフォトレジスタＰＨ−Ｔｒの模式図である。図２（ａ）は、発光ダイオードＬＥＤ１〜３及びフォトレジスタＰＨ−Ｔｒからなるセンサの上面図であり、単一のフォトトランジスタＰＨ−Ｔｒの周りに三色の発光ダイオードＬＥＤ１〜３が配置されることが示されている。図２（ｂ）は図２（ａ）の側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）の下面図である。
【００１２】
図３は、図１に示す色識別装置の全体構成例を示すブロック図である。同図に示されるように、色識別装置１は、制御部１０１、入出力Ｉ／Ｆ部１０２、色情報記憶部１０３、発光部１０４、受光部１０５及び色識別部１０６を備えている。
【００１３】
制御部１０１は、発光部１０４に対する発光制御情報（デジタル信号）を出力する制御装置（ＣＰＵ１１）である。制御部１０１から出力される発光制御情報の種類は発光部１０４との接続バスラインの本数に応じて決定される。例えば、図１の場合は、接続バスラインの数は発光ダイオードＬＥＤ１〜３毎に８本あるので、２５６段階での発光制御が可能であるが、これを１６本に増やすことで２の１６乗の数まで増やすことも可能となる。
【００１４】
入出力Ｉ／Ｆ部１０２は、制御部１０１と各種のハードウェア（センサ、表示装置及び入力装置など）の接続を仲介する入出力インターフェースである。
【００１５】
色情報記憶部１０３は、発光ダイオードＬＥＤ１〜３における発光強度の組み合わせに対して得られる発光色を表す色情報を記憶する記憶装置（例えばＲＯＭ）である。図４は、図３に示す色情報記憶部１０３に記憶される色情報の具体例を示す図である。各発光ダイオードＬＥＤ１〜３における発光強度は、０〜２５５の値で表されている。例えば、消灯（黒色）は、全ての発光ダイオードＬＥＤ１〜３への通電をオフとした場合であるため、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）である。また、青色は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，ＦＦ（２５５））と定義されている。
【００１６】
発光部１０４は、制御部１１から出力された発光制御情報（デジタル信号）を変換して電圧（アナログ信号）を求める３つのデジタル／アナログ変換装置Ｄ／Ａ−１〜３と、この電圧を入力して、それぞれ波長の異なる光を発光し、用紙２などの識別対象物へ照射する３つの発光ダイオードＬＥＤ１〜３を有する発光装置である。
【００１７】
受光部１０５は、識別対象物からの反射光を受光し、反射光の強度に応じた電圧を出力するフォトトランジスタＰＨ−Ｔｒと、このフォトトランジスタＰＨ−Ｔｒから出力された電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換してＣＰＵ１１へ出力するアナログ／デジタル変換装置Ａ／Ｄを有する受光装置である。尚、フォトトランジスタＰＨ−Ｔｒからの出力電圧は、発光部１０４における発光色と識別対象物の色が等しい場合には、光の反射が最大となるため最大値をとる。これに対して、異なる色、例えば赤色の用紙２に対して青色光を照射した場合には、同一色の場合よりも光の反射量が小さくなるためフォトトランジスタＰＨ−Ｔｒが反射光を受け取らず、出力電圧も小さくなる。
【００１８】
色識別部１０６は、受光部１０５から出力された電圧の値が所定の範囲内の場合、発光部１０４における発光色を識別対象物（用紙２）の色として識別し、識別結果を制御部１０１へ出力するプログラムである。制御部１０１は、色識別部１０６において識別対象物の色を識別できるまで、発光部１０４における発光強度を段階的に調整する新たな発光制御情報を発光部１０４へ出力する。
【００１９】
以下、上記のように構成された色識別装置１における発光強度の調整及び色識別方法を図面に基づいて詳細に説明する。図５は、図１に示す色識別装置１における色識別処理の具体例を示すフローチャートである。尚、用紙２を識別対象物の具体例として説明するが、対象はこれに限られない。
【００２０】
Ｓ５０１において、発光部１０４は、制御部１０１から出力される発光制御情報に基づいて全ての発光ダイオードＬＥＤ１〜３を消灯する。  
Ｓ５０２において、発光部１０４が、制御部１０１から出力される発光制御情報に基づいて光の三原色（赤色、緑色、青色）を順番に発光すると、受光部１０５は識別対象物からの反射光を受光し、その光の強度に応じた電圧を出力する。出力電圧は、発光色と関連付けられて記憶領域（ＲＡＭ）に記憶される。
【００２１】
Ｓ５０３において、色識別部１０６は、受光部１０５からの出力電圧が１Ｖ以上３Ｖ以下か否かを判定する。この電圧値の範囲は、識別対象物が有色であるか否かを判定するために予め定義されたものであり、調整可能である。ここで、出力電圧が１Ｖ以上３Ｖ以下であると判定された場合（Ｓ５０３：Ｙｅｓ）は、Ｓ５０４へ進む。これに対して、出力電圧が１Ｖ以上３Ｖ以下ではないと判定された場合（Ｓ５０３：Ｎｏ）には、Ｓ５０５へ進む。
【００２２】
Ｓ５０４において、発光部１０４は、制御部１０１から出力される発光制御情報に基づいて初期値あるいは前回設定値の光を発光し、用紙２へ照射し、Ｓ５０７へ進む。初期値あるいは前回設定値を利用するのは、過去のデータを利用して用紙２の色（以下、「用紙色」という。）を効率的に識別するためである。
【００２３】
Ｓ５０５において、制御部１０１は、未照射の光の三原色の有無を判定する。ここで、未照射の光の三原色が有ると判定された場合（Ｓ５０５：Ｙｅｓ）は、Ｓ５０２へ戻る。これに対して、未照射の光の三原色は無いと判定された場合（Ｓ５０５：Ｎｏ）には、入出力Ｉ／Ｆ部１０２を介してエラーメッセージを表示装置などに出力し（Ｓ５０６）、処理を終了する。
【００２４】
Ｓ５０７において、色識別部１０６は、受光部１０５からの出力電圧が２Ｖ以上２．５Ｖ以下か否かを判定する。この電圧値の範囲は、発光部１０４における発光色が用紙色とほぼ等しいことを表す値として予め定義されている。ここで、出力電圧が２Ｖ以上２．５Ｖ以下であると判定された場合（Ｓ５０７：Ｙｅｓ）は、Ｓ５１０へ進む。これに対して、出力電圧が２Ｖ以上２．５Ｖ以下ではないと判定された場合（Ｓ５０７：Ｎｏ）には、Ｓ５０８へ進む。
【００２５】
Ｓ５０８において、色識別部１０６は、制御部１０１から出力される発光制御情報に基づいて発光部１０４が主要な原色を発光した際に受光部１０５から出力される電圧を値が高い順に格付けして発光部１０４における発光色と関連付けて記憶装置（ＲＡＭ）へ記憶する。  
Ｓ５０９において、制御部１０１は、Ｓ５０８において記憶された格付け情報を参照し、発光部１０４における発光強度を段階的に調整し、Ｓ５１０へ進む。  
Ｓ５１０において、色識別部１０６は、発光部１０４における発光色を用紙色と仮定する。
【００２６】
Ｓ５１０において、制御部１０１は、発光部１０４に対して用紙色と仮定された発光色が表す値と逆の値の光を発光させ、用紙２への照射を行う。ここで、本実施形態における逆の色とは、発光部１０４の発光色のＲＧＢ値が（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）ならば（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５−Ｒ１，２５５−Ｇ１，２５５−Ｂ１）で表される色をいう。
【００２７】
Ｓ５１２において、色識別部１０６は、受光部１０５から新たに出力された電圧の値が０．５Ｖ以下か否かを判定する。この電圧値の範囲は、発光部１０４における発光色が用紙色とほぼ正反対の色であることを表す値として予め定義されている。ここで、出力電圧が０．５Ｖ以下であると判定された場合（Ｓ５１２：Ｙｅｓ）は、Ｓ５１０へ進む。これに対して、出力電圧が０．５Ｖ以下ではないと判定された場合（Ｓ５１２：Ｎｏ）には、Ｓ５０９へ戻る。  
Ｓ５１３において、色識別部１０６は、Ｓ５１０において用紙色と仮定された発光色を最終的な用紙色として確定し、処理を終了する。
【００２８】
図６は、図５のＳ５０８の詳細な処理例を示すフローチャートである。Ｓ６０１において、発光部１０４が、制御部１０１から出力される発光制御情報に基づいて光の三原色を順番に発光し、用紙２へ照射すると、受光部１０５は用紙２からの反射光を受光し、その光の強度に応じた電圧を出力する。この出力電圧は、発光色と関連付けられて記憶領域（ＲＡＭ）に記憶される。
【００２９】
Ｓ６０２において、制御部１０１は、未照射の光の三原色の有無を判定する。ここで、未照射の光の三原色が有ると判定された場合（Ｓ６０２：Ｙｅｓ）には、Ｓ６０１へ戻る。これに対して、未照射の光の三原色は無いと判定された場合（Ｓ６０２：Ｎｏ）には、Ｓ６０３へ進む。
【００３０】
Ｓ６０３において、色識別部１０６は、記憶領域（ＲＡＭ）に記憶された出力電圧を比較し、値の高い順に三原色間での格付けを行い、その格付け情報を記憶する。  
Ｓ６０４において、発光部１０４が、制御部１０１から出力される発光制御情報に基づいて色材の三原色を順番に発光し、用紙２へ照射すると、受光部１０５は用紙２からの反射光を受光し、その光の強度に応じた電圧を出力する。この出力電圧は、発光色と関連付けられて記憶領域（ＲＡＭ）に記憶される。ここでは、色材の三原色を青紫色、青緑色、黄色として定義する。
【００３１】
Ｓ６０５において、制御部１０１は、未照射の色材の三原色の有無を判定する。ここで、未照射の光の三原色が有ると判定された場合（Ｓ６０５：Ｙｅｓ）には、Ｓ６０４へ戻る。これに対して、未照射の光の三原色は無いと判定された場合（Ｓ６０５：Ｎｏ）には、Ｓ６０６へ進む。  
Ｓ６０６において、色識別部１０６は、記憶領域（ＲＡＭ）に記憶された出力電圧を比較し、値の高い順に色材の三原色間での格付けを行い、その格付け情報を記憶し、処理を終了する。
【００３２】
図７は、図５のＳ５０９の詳細な処理例を示すフローチャートである。Ｓ７０１において、発光部１０４は、格付け情報を参照して、制御部１０１が出力した発光制御情報に基づいて光の三原色及び色材の三原色の中で出力電圧が最も低かった発光色の値と逆の値の色を発光し、用紙２へ照射する。この逆の値は、用紙色に最も近い値である。
【００３３】
Ｓ７０２において、色識別部１０６は、受光部１０５からの出力電圧が２Ｖ以上２．５Ｖ以下か否かを判定する。この電圧値の範囲は、発光部１０４における発光色が用紙色とほぼ等しいことを表す値として予め定義されている。ここで、出力電圧が２Ｖ以上２．５Ｖ以下であると判定された場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）は、処理を終了する。これに対して、出力電圧が２Ｖ以上２．５Ｖ以下ではないと判定された場合（ＳＳ７０２：Ｎｏ）には、Ｓ７０３へ進む。
【００３４】
Ｓ７０３において、色識別部１０６は、受光部１０５からの出力電圧が２Ｖ以上か否かを判定する。ここで、出力電圧が２Ｖ以上であると判定された場合（Ｓ７０３：Ｙｅｓ）は、Ｓ７０５へ進む。これに対して、出力電圧が２Ｖ以上ではないと判定された場合（ＳＳ７０３：Ｎｏ）には、Ｓ７０４へ進む。
【００３５】
Ｓ７０４において、制御部１０１は、発光部１０４に発光制御情報を出力し、発光中の発光ダイオードに対する入力電圧を段階的に下げ、Ｓ７０３へ戻る。Ｓ７０３及びＳ７０４の処理は、出力電圧が２Ｖ以上となるまで繰り返し行われる。  
Ｓ７０５において、色識別部１０６は、受光部１０５からの出力電圧が２．５Ｖ以下か否かを判定する。ここで、出力電圧が２．５Ｖ以下であると判定された場合（Ｓ７０５：Ｙｅｓ）は、処理を終了する。これに対して、出力電圧が２．５Ｖ以下ではないと判定された場合（Ｓ７０５：Ｎｏ）には、Ｓ７０６へ進む。
【００３６】
Ｓ７０６において、制御部１０１は、発光部１０４に発光制御情報を出力し、当初発光していなかった発光ダイオードに対する入力電圧を段階的に上げ、Ｓ７０５へ戻る。Ｓ７０５及びＳ７０６の処理は、出力電圧が２．５Ｖ以下となるまで繰り返し行われる。
【００３７】
このように、本実施形態に係る色識別装置１によれば、それぞれ波長の異なる三色の発光ダイオードＬＥＤ１〜３を組み合わせ、発光ダイオードＬＥＤ１〜３に印加する電圧をそれぞれ多段階で細かく制御することによって、識別対象物の色の濃淡が異なる場合であっても識別が可能である。また、単一のフォトトランジスタＰＨ−Ｔｒの周辺に、三色の発光ダイオードＬＥＤ１〜３を配置する構成であるため、回路の大きさを小さくできる利点もある。また、識別対象物が用紙２の場合には、用紙色を正確に識別することで用紙２への印字処理を適切に行うことができる。
【００３８】
尚、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１…色識別装置
２…用紙
１１…ＣＰＵ
１０１…制御部
１０２…入出力Ｉ／Ｆ部
１０３…色情報記憶部
１０４…発光部
１０５…受光部
１０６…色識別部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012053014.tif 000007
【図６】
2012053014.tif 000008
【図７】
2012053014.tif 000009