カラーセンサーとは
カラーセンサー(英: Color Sensor)とは、物体の色を判別することができるセンサーです。
光の波長や色を検出し、それを電気信号に変換します。一般的には、光源からの反射光や透過光を検出し、それに基づいて色や光の情報を測定します。
カラーセンサーは、高い精度で色を測定することが可能です。色の微妙な変化や異常を検出し、品質管理や製造プロセスの最適化に役立ちます。また、リアルタイムで色情報を処理できるため、高速な生産ラインや応用システムに有利です。
また、非接触で色を測定できる製品も多いです。したがって、製造業においては品質への影響を最小限に抑えることができます。
ただし、周囲の照明条件に大きく影響される場合があります。照明の種類や強度の変化によって測定結果が変動する可能性があるため、適切な照明環境の確保が重要です。
カラーセンサーの使用用途
カラーセンサーは、色を検出する必要があるさまざまな場所で利用されます。以下はカラーセンサーの使用用途一例です。
1. 製造業
カラーセンサーは、製造業で品質管理のために使用されます。塗装製品の場合、カラーセンサーは塗装表面の色を測定し、指定された色との一致度を確認することが可能です。製品色の一貫性を保つことで、顧客の要求に応える高品質な製品を提供することができます。
また、プラスチック成形品の製造においても、カラーセンサーは色の一致度を確認するために使用されることが多いです。ディスプレイ製造にも使用され、周囲光をカラーセンサーで分析し、ディスプレイの色などを補正などに利用します。同様に、スマートフォンやタブレットなどの表示画像補正も用途の1つです。
2. 医療
カラーセンサーは医療機器にも使用されます。具体的には、皮膚の色や血液の酸素濃度を測定するためです。皮膚の色の変化は、循環障害や皮膚の状態の指標として使用されることがあります。
また、歯科医療においても、歯の色の測定やマッチングに有用です。審美的な治療や補綴物の適合性を向上させたいときに役立ちます。
3. 印刷業
カラーセンサーは、印刷業でも重要な役割を果たすセンサーです。印刷物の色の一貫性を確保するために、カラーセンサーは使用されます。
印刷機に装備されたカラーセンサーは、連続的に印刷物の色を測定し、必要に応じて色の調整を行います。これにより、色の再現性を向上させ、異なる印刷ジョブ間での色の一致度を高めることが可能です。
カラーセンサーの原理
カラーセンサーは、赤・青・緑3色の光を物体に当て、どの波長光がどれだけ吸収されたかを検出することで物体の色を判定しています。赤・青・緑の光がリンゴなどの赤色の物体に当たると、赤色の光だけが反射し、青色と緑色の光は吸収されます。
その結果私たちの目には反射した赤色の光だけが届くため、リンゴは赤く見える仕組みです。また、これら3色の光が白い物体に当たると全ての光が反射し、物体が白く見えます。
カラーセンサーの内部構成は、投光部と受光部、処理回路に大別されます。投光部は測定対象に光を照射する部品です。これにより、反射光の強度を確保します。
色の判定には、受光部で検出した赤・青・緑3色の受光比率を用います。受光部で受光比率を電気信号へ変換し、処理回路で演算することで識別しています。
カラーセンサーの選び方
カラーセンサーを選ぶ際は、以下の要素を考慮します。
1. 検出距離
カラーセンサーの検出距離は、センサーが正確に色を検出できる最大距離です。応用する要件に合わせて適切に選択する必要があります。広い範囲をカバーする場合には、長い検出距離が必要です。
2. 出力タイプ
カラーセンサーの出力タイプは、センサーが提供する出力信号の形式です。一般的な出力タイプには、アナログ出力やデジタル出力などがあります。
アナログ出力は連続的な測定信号の出力であり、デジタル出力はあらかじめ設定した閾値を超えた場合に信号を切り替える出力です。その他、シリアル通信などの通信出力などが使用されることも多いです。用途に合わせて選定します。
3. 接続方式
カラーセンサーの接続方式は、センサーと制御デバイスとの接続方法です。コネクタ接続や端子接続などがあります。制御デバイスに合わせて選定することが大切です。
4. 保護構造
カラーセンサーが使用される環境によっては、防塵性や防水性が重要な要素となります。これらの防塵・防水性能は、IPコードで表示されることが多いです。
IPコードは、防塵性と防水性を表す規格です。IPコードには2つの数字があり、最初の数字は防塵性を、2番目の数字は防水性を表します。
参考文献
https://www.keyence.co.jp/ss/products/sensor/sensorbasics/color-info.jsp
https://www.keyence.co.jp/ss/products/sensor/sensorbasics/color-feature.jsp
https://www.keyence.co.jp/ss/products/sensor/sensorbasics/color-case.jsp
https://techweb.rohm.co.jp/iot/knowledge/iot05/s-iot05/01-s-iot05/5077