JPS5849809B2 - イロシキベツコウデンケンシユツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被検出体の色を識別する色識別光電検出装置に
関する。

一般に被検出体の色を判別するには、被検出体からの光
を光学的フィルタ等の光学的な周波数分離器で分離すれ
ばよいが、このような光学的周波数分離器は高価なもの
である。

そこで電気的に分離することが考えられるが、光の周波
数は極めて高いため、そのまま電気信号に変換し色に対
応する周波数成分を取り出すということはできないので
、種々の工夫が必要である（例えば、本出願人による特
公昭５２−３５２号公報参照）。

ところで色識別光電検出装置は、産業上種々の自動制御
装置の検出装置として用いられる。

例えば、キャラメル等の菓子の自動包装装置において、
包装紙に裁断用のマークを付しておいてこのマークを検
出して裁断を行ない、自動的に包装を行なうようにして
いる。

包装紙には他の模様等が描かれているため、このマーク
を特別な色とし、この色のマークのみを検出するため（
（色識別光電検出装置が用いられる。

そしてマークは一般に小さくしかも包装紙の搬送速度は
極めて速いため、応答速度を相当に速くし、しかも感度
も高くする必要がある。

また感度が高くなると外来雑音に対し誤動作することが
起こるので、耐雑音特性にも優れていなければならない
。

本発明は、上記のような実際の使用上要求される特性を
満足するような、応答速度が速く、シかも外来雑音に対
して強い色識別光電検出装置を提供することを目的とす
る。

以下、図面を参照しながら本発明を二色の異なる発光色
を有する発光手段で実施した場合の一実施例について詳
しく説明する。

第１図はこの実施例における電気回路のブロック線図を
示している。

第１図において投光手段としては発光ダイオードＩＬ１
２を用いている。

発光ダイオード１１は中心波長が０．６６μ扉の半値巾
の狭いスペクトルを有する赤色の発光色で発光するもの
であり、発光ダイオード１２は中心波長０．５６μ扉の
半値巾の狭いスペクトルを持つ緑色の発光色を有してい
る。

発光ダイ万−ド１１．１２は受光手段としてのフォト・
ダイオード（またはフォト・トランジスタ）１３の受光
面に垂直な線に対して検出点２５を頂点とする４５゜の
ひろがりを持つ逆円錐の陵に沿って配置されている。

そして発光ダイオード１１．１２からの投射光は光学系
（図示しない）で集光され、両投射光によるスポットが
被検出体２４の検出点２５で重なり合うようになってい
る。

フォトダイオード１３は前記のスポットを充分に包活す
る範囲からの拡散反射光を受光でき、可視光領域で充分
な感度を持つものが好ましい。

発光ダイオード１１．１２は異なる発振周波数を持つ発
振器１４．１５の出力によってそれぞれ点灯される。

発振器１４の発振周波数をｆ １発振器１５の発振周波
数をｆ。

とすればｆＲ＞ｆｏに選定することが好ましい。

現在までに市販されている発光ダイオードは一般に、赤
色の発光色を持つ発光ダイオードの方が緑色の発光色を
持つ発光ダイオードよりも発光効率が高く、マた受光手
段としてのフォト・ダイオード、フォト・トランジスタ
は高周波数で変調された光に対しては応答が遅いからで
ある。

またフォト・ダイオード１３は波長によって感度が異な
る点も考慮して、発光器１４．１５の出力は適宜な大き
さに選定されている。

本発明はフォト・ダイオード１３の出力を交流増巾器１
６によって増巾器１６によって増巾したのち、後述する
ようにフィルタ１７．１８によって分離するものである
から、前記の発振周波数ｆＲは発振周波数ｆ。

の整数倍にしないことが必要である。

例えばｆＲ−３ＫＨｚ，ｆ−ＩＩＩＧｌＺに選定した場
合、発振周波数ｆ。

の第３高周波は３ＫＨｚとなり、フィルタによる信号の
分離が困難となる。

交流増巾器１６は例えば低周波数帯遮断などの選択機能
を有したものであることが好ましく、この場合には耐雑
音性が高まる。

フィルタ１７，１８は前記の発振周波数ｆＲ，ｆｏを中
心とした狭い帯域の周波数のみをそれぞれ通過させる帯
域フィルタである。

そしてフィルタ１７によって発光ダイオード１１からの
投射光による電気信号のみがとり出され、フィルタ１８
によって発光ダイオード１２からの投射光による電気信
号のみがとり出されるので、交流増巾器１６の出力は周
波数ｆＲの信号と周波数ｆ。

の信号とに分離される。このフィルタ１７．１８によっ
て外乱光による雑音は遮断されるので外乱光の影響のな
い色識別光電検出装置が実現される。

フィルタ１７．１８によって分離された信号は次段の検
波回路１９．２０によってそれぞれ検波され直流信号に
変換される。

レベル弁別回路２１．２２はそれぞれの入力が所定の設
定レベルを超えたときに出力を生ずるものであり、設定
レベルはレベル調整手段２７．２８によってそれぞれ変
えることができる。

次にレベル弁別器２Ｌ２２の出力は論理演算回路２３に
よって所定の論理演算が行なわれ処理される。

論理演算回路２３は例えばマトリクス回路で構威しても
よいしＡＮＤ回路やＮＯＴ回路、ＯＲ回路の組み合せな
どにより構成してもよい。

以上の構成にもとすいて次に第２図に示す波形図を参照
しながら、第１図の回路の動作を説明する。

第２図Ｃ，Ｄ，Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ２ ．Ｂ３
はフォトダイオード１３の出力Ｃ１交流増巾器１６の出
力Ｄ１フィルタ１７の出力Ａ１、フィルタ１８の出力Ｂ
１、検波回路１９の出力Ａ２、レベル弁別回路２１の出
力Ａ３、検波回路２０の出力Ｂ２、レベル弁別回路２２
の出力Ｂ３をそれぞれ表わし、（Ａ３・Ｂ３）はＡ３と
Ｂ３の否定との論理積を、（Ａ３，Ｂ３）はＡ３の否定
とＢ３との論理積をそれぞれ示している。

白色の物体上に赤色、緑色のニマークが設けられている
被検出体２４が矢印の方向に通過する場合の第１図の回
路の動作は以下のようになる。

検出点２５が被検出体２４の白色の部分にあたる場合は
、発光ダイオード１１からの赤色の投射光、発光ダイオ
ード１２からの緑色の投射光はともに白地によって散乱
・反射されるために、赤色、緑色の光はともにフォト・
ダイオード１３に受光され出力Ｃが生ずる。

このフォト・ダイオード１３の出力Ｃは交流増巾器１６
によって増巾され出力Ｄとなり、次にフィルタ１７及び
フィルタ１８によって分離される。

フィルタ１７の出力Ａ１は発光ダイオード１１からの赤
色の投射光による信号であり、フィルタ１８の出力Ｂ１
は発光ダイオード１２からの緑色の投射光による信号で
ある。

これらの出力Ａ１，Ｂ１は次に検波回路１９．２０によ
りそれぞれ検波され、この検波回路１９．２０の出力が
所定の設定レベルを超えると、レベル弁別回路２１ ．
２２からは出力Ａ３，Ｂ３がそれぞれ出力される。

論理演算回路２３によって出力Ａ３と出力Ｂ３との論理
積（Ａ３・Ｂ３）の演算を行なえば、白色の検出信号が
得られる。

この実施例では、白色の物体上の赤、緑マークを検出す
るのであるから、この論理積（Ａ３・Ｂ３ ）の演算は
行なわない。

次に検出点２５に赤色マークがある場合には、発光ダイ
オード１１からの投射光のみがフォト・ダイオード１３
によって受光されるので、レベル弁別回路２１からの出
力Ａ３のみが生ずる。

したがって論理演算回路２３によってＡ３とＢ３の否定
との論理積（Ａ３，Ｂ３）の演算を行なえば、赤色マー
クの検出信号が出力される。

検出点２５に緑マークがある場合には、発光ダイオード
１２からの投射光のみがフォト・ダイオード１３によっ
て受光され、レベル弁別回路２２の出力Ｂ３のみが生じ
る。

したがって、Ａ３の否定とＢ３との論理積（ Ａ３・Ｂ
３ ）の演算を行なえば、緑色のマークの検出信号が得
られる。

上記の論理演算の他に、出力Ａ３と出力Ｂ３との論理積
の否定（Ａ３・Ｂ３）の演算を行なえば白色物体上の着
色マークが検出される。

また、出力Ａ３の否定と出力Ｂ３の否定との論理積（Ａ
３・Ｂ３）の演算により黒色の検出信号が得られ、出力
Ａ３と出力Ｂ３との論理和（Ａ３＋Ｂ３）の演算により
黒色物体上の着色マークの検出信号が得られるなど、種
々の組み合せが考えられうる。

更に、青色の発光色を持つ発光手段を設けて上記の実施
例と同様な操作を行なえば色の判別能力はさらに向上す
る。

第３図に上記の一実施例における色識別光電検出装置の
一部切除した平面図が示されている。

３１，３２はそれぞれ赤色、緑色の発光色を有する発光
ダイオード、３３は受光素子としてのフォト・ダイオー
ドである。

前述したように発光ダイオード３１．３２は４５゜のひ
ろがりをもつ逆円錐の陵に沿って設置してある。

３５は第１図に示す電気回路部２６が組みこまれたプリ
ント基板である。

以上、一実施例について説明したように、本発明によれ
ば、受光素子１３からの電気信号を電気的な帯域フィル
タ１７．１８により分離するようにしているため、応答
速度を受光素子１３の応答速度の限界にまで速くするこ
とができる（一般に発光ダイオードの方が応答速度が速
い）。

すなわち帯域フィルタはＰ Ｌ Ｌ （ Ｐｈａｓｅ
ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ ）回路等を用いれば極めて選
択度の高いものが得られるため、発振器１４．１５の周
波数を相当程度に接近させ、しかもこれら周波数を受光
素子１３の応答速度の限度にまで近付けることができる
からである。

また交流増巾器１６の増中度を高めれば感度はより高く
なるが、高感度としても雑音に対して弱くなることはな
い。

前記したように、帯域フィルタ１７．１８は帯域が狭く
選択度の高いものが得られるた゛め、この周波数或分以
外の周波数の雑音は全て遮断することができるからであ
る。

なお、上記の実施例では、赤、緑の発光ダイオード１１
．１２を用いているが、更に青の発光ダイオードを加え
る等、３色以上の異る発光色を有する発光素子を用いて
構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる一実施例を示すブロック線園、
第２図は上記一実施例の動作波形図、第３図は上記一実
施例の一部切除した平面図である。 １１，１２，３１．３２・・・・・・発光ダイオード、
１３．３３・・・・・・フォト・ダイオード、１４．１
５・・・・・・発振器、１６・・・・・・交流増巾器、
１７．１８・・・フィルタ、１９，２０・・・・・・検
波回路、２１．２２・・・・・・レベル弁別回路、２３
・・・・・・論理演算回路、２４，３４・・・・・・被
検出体、２５・・・・・・検出点、２６・・・・・・電
気回路部、２７ ． ２８・・・・・・レベル調整手段
、３５・・・・・・プリント基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 異なる周波数で発振している複数個の発振器と、そ
   れぞれ異なる固有の発光波長を有し、前記各発振出力に
   基づきそれぞれ異なる周波数の電流で点灯され、投射光
   を被検出体に投光する複数個の発光素子と、前記被検出
   体からの拡散反射光を受光し電気信号に変換する受光素
   子と、前記複数個の発振器のそれぞれの発振周波数に対
   応し、前記受光素子の電気信号が導かれる複数個の電気
   的な帯域フィルタと、前記各帯域フィルタの出力を論理
   演算する論理回路とを有してなる色識別光電検出装置。