異物の検出装置及び検出方法
【課題】 異物の検出能力を向上可能な異物検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明に係る異物検出装置１は、繊維状異物５が混在している可能性のある被検査物３が載置された搬送部１０上の被検査領域Ｓ１に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２を照射する照射部２０と、照射部２０による第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２の照射に伴い、被検査領域Ｓ１から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定部３０と、スペクトル測定部３０により測定された反射光のスペクトルを解析して繊維状異物５が混在しているか否かを判断する判定システム４１と、を備える。
【解決手段】 本発明に係る異物検出装置１は、繊維状異物５が混在している可能性のある被検査物３が載置された搬送部１０上の被検査領域Ｓ１に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２を照射する照射部２０と、照射部２０による第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２の照射に伴い、被検査領域Ｓ１から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定部３０と、スペクトル測定部３０により測定された反射光のスペクトルを解析して繊維状異物５が混在しているか否かを判断する判定システム４１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物に混在している異物、特に繊維状異物の検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような分野においては、異物の検出能力を向上させるための研究が進められており、異物の検出能力の向上のための様々な方法が報告されている。例えば、特許文献１には、被検査物の背面に位置して被検査物の表面色に対する補色をなした載置台と、被検査物を照射する照射装置と、被検査物を撮影するカラーカメラと、撮影した画像を処理し異物を認識する処理装置とを備える被検査物の表面検査装置及びその装置を用いた表面検査方法が開示されている。また、特許文献２には、走査型撮像装置により得られた被検査物の映像信号を、微分回路、差分回路、判定回路等を用いて演算を行い、その演算の結果を用いて異物を判別する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平９-３０４２９４号公報
【特許文献２】特開平６-３２３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明及び特許文献２に記載の発明の何れにおいても、細い繊維状異物に対する検出能力を十分に向上することは困難である。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、異物の検出能力を向上可能な異物検出装置及び異物検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題を解決するため、本発明に係る異物検出装置は、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射手段と、照射手段による第１検査光及び第２検査光の照射に伴い、被検査領域から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定手段と、スペクトル測定手段により測定された反射光のスペクトルを解析して異物が混在しているか否かを判断する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
被検査物に検査光を照射すると、その表面からは拡散反射光（散乱された光）及び正反射光が返ってくる。拡散反射光は、正反射光に比べて強度は低いものの、検査光の照射の角度などに依存せず、被検査物の表面から全方位に放射される。これに対して正反射光は、高い強度を持つものの、入射角と反射角が等しくなる特定の方向にのみ反射されるため、検出できる角度範囲が限定される。また、異物に検査光を照射すると、異物の表面面積が広い場合には、異物表面からの拡散反射光量は比較的に大きいため、検査光の照射の角度などに依存せず検出することが可能である。一方、細い繊維等のように異物が表面面積が狭い場合には、異物表面からの拡散反射光量は比較的に小さいため検出できない事もある。従って、細い繊維状異物を効率的に検出するには、強度の高い正反射光を捉える必要がある。本発明に係る異物検出装置では、繊維状異物からの正反射光を捕捉する確率を高めるために、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して、各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射手段を備えることにより、異物表面からの強い正反射光を容易にスペクトル測定手段に受け渡すことができ、拡散反射光量の小さな繊維状異物に対する検出能力を向上することができる。
【０００７】
また、スペクトル測定手段は、被検査領域をライン状に限定する開口部を有するスリットと、限定された被検査領域から反射された反射光を分光する分光手段と、分光手段によって分光された反射光を受光するための複数の受光センサからなる２次元の受光面を有する受光手段と、を含むことが好適である。このように、分光手段により被検査領域から反射された光を波長に応じて分光し、分光された光の波長領域毎に光強度を測定する構成を採用することで、スペクトル分析による異物の識別が可能となる。
【０００８】
また、スペクトル測定手段は、被検査領域から反射された反射光のうち所定の透過波長帯域の反射光を選択的に透過させて出力するものであって、所定の透過波長帯域を変更可能な光フィルタと、光フィルタを透過した反射光を受光する２次元の受光面を有する受光手段と、を含むことも好適である。
【０００９】
これにより、反射特性等が異なる複数の異物を、フィルタを取り替えることなく容易に検出できる。また、異物の反射特性等に応じて、検出波長を容易に調整できる。
【００１０】
また、被検査領域に照射される第１検査光の入射面とスリットの開口部の長手方向とが互いに直交することが好適である。これにより、第一検査光が異物の表面において反射された反射光に対する開口値を大きくすることができ、反射光を効率的に捕捉できる。
【００１１】
また、被検査物を搬送する搬送手段を更に備えることが好適である。このような構成を採用することで、被検査物を搬送しながら検査光の照射、反射光のスペクトルの測定、及び異物の判定を行うことができ、異物検出を自動化することが容易となる。
【００１２】
また、本発明に係る異物検出方法は、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して、各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射ステップと、照射ステップにおける第１検査光及び第２検査光の照射に伴い、被検査領域から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定ステップと、スペクトル測定ステップにおいて測定された反射光のスペクトルを解析して異物が混在しているか否かを判断する判定ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
異物の形状によっては、異物の表面で散乱された拡散反射光の光量が微弱で、拡散反射光の光量を用いて異物を検出することが困難である場合がある。また、このような拡散反射光と比較して正反射光は強度が高い。本発明に係る異物検出方法では、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して、各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射ステップを備えることにより、異物の表面において反射された高い強度の正反射光を用いて異物検出を行うことができる。従って、本発明に係る異物検出方法によれば、異物の検出能力を向上することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る異物検出装置によれば、異物の検出能力を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る異物検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る異物検出装置１の概略構成図である。
【００１７】
異物検出装置１は、搬送部１０、照射部２０、スペクトル測定部３０及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４０を備える。
【００１８】
搬送部１０は、繊維状異物（例えば、毛髪）５が混在している可能性のある被検査物（例えば、豆）３を搬送する手段である。具体的には赤外線反射率の低い材料で作成されたベルトコンベアであり、被検査物３がその上面Ｐ１上に載置されるベルト部１０ａとベルト部１０ａの内面と接しておりベルト部１０ａを駆動可能にするための２つのロール部（図示せず）とで構成されている。ロール部はモーター等の回転駆動装置と連結されており、ロール部が回転することによって、ベルト部１０ａが駆動して、ベルト部１０ａに載置されている被検査物３は図１に示すＡ方向（ｘ軸の正方向）に搬送される。ベルト部１０ａの幅は、後述する照射部２０が照射可能な範囲内にあり、且つ後述するカメラ３３が測定可能な範囲であることが好ましい。
【００１９】
照射部２０は、波長範囲９００ｎｍ〜２５００ｎｍに中心波長を有する近赤外光の第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２をそれぞれ出力する第１照射部２１及び第２照射部２３から構成されている。具体的に説明すると、照射部２１は、検査光Ｌ１の入射面と搬送部１０の移動方向Ａとが直交するように検査光Ｌ１を被検査領域Ｓ１に照射し、照射部２３は、検査光Ｌ２の入射面と搬送部１０の移動方向Ａとが平行となるように検査光Ｌ２を被検査領域Ｓ１に照射する。このように、第１照射部２１及び第２照射部２３それぞれから出力される第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２は、搬送部１０の上面Ｐ１に対する入射面が互いに直交する。
【００２０】
スペクトル測定部３０は、照射部２０による被検査物３への検査光Ｌ１，Ｌ２の照射により、被検査物３から反射された反射光のスペクトルを測定する手段であり、カメラ３３と、その前段に設けられたスリット３５及び回折格子３１とで構成されている。
【００２１】
スリット３５は、ｙ軸方向を長手方向として延びるように形成された開口部３５ａを有しており、スペクトルが測定される被検査領域Ｓ１をライン状に限定する。また、スリット３５の開口部３５ａの長手方向と第２検査光Ｌ２の入射面とが互いに直交するため、繊維状異物５の表面において反射された反射光に対するカメラ３３の受光感度が向上される。
【００２２】
回折格子３１は、被検査領域Ｓ１からの反射光を波長に応じてｘ軸方向に分光する。カメラ３３は、２次元の受光面を有しており、その２次元の受光面により回折格子３１によって分光された反射光を受光する。これにより、カメラ３３の受光面を構成する各受光センサには被検査領域Ｓ１中の所定の単位領域から反射された反射光が波長に応じて分光されて入力される。このとき、カメラ３３の２次元の受光面のｙ軸方向は被検査領域Ｓ１中の位置に対応し、ｘ軸方向は分光された波長に対応している。
【００２３】
カメラ３３は、２次元の受光面による受光により発生する電荷をＡ／Ｄ変換器によってデジタル変換し、波長領域ごとに光強度の分布のデジタルデータを生成する。このデジタルデータは、カメラ３３のデータ出力端子からケーブルを通してＰＣ４０に時系列的に伝送される。ＰＣ４０内には、測定された波長領域毎に反射光の強度の分布をデータ処理及び画像処理を行う判定システム（判定部）４１が取り込まれている。この判定システム４１により、被検査領域Ｓ１に繊維状異物５が存在するか否かが判定される。
【００２４】
（異物検出方法）
以下では、異物検出装置１による異物検出の手順を説明する。
図２は、異物検出の全体的な流れを示すフローチャートである。以下、図２を参照しながら上記実施形態の異物検出装置１を用いて被検査物３に混在している繊維状異物５を検出する方法を説明する。繊維状異物５の検出においては、まず、被検査領域Ｓ１に対して、それぞれの入射面が互いに直交するように第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２を照射する（Ｓ１０１）。第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２の照射に伴い、被検査領域Ｓ１から反射された反射光のスペクトルを測定する（Ｓ１０２）。所定の波長領域における反射光の強度の分布から、被検査領域Ｓ１中の隣接する３つ以上の単位領域において、その閾値より高い強度が測定されたと判断される場合には、これを繊維状異物５と判定する（Ｓ１０３）。
【００２５】
まず、搬送部１０へ被検査物３の供給が開始される前に、所定の搬送速度で搬送部１０を運転しておく。そして、搬送部１０に設定された搬送速度を測定条件データとして判定システム４１に設定しておく。
【００２６】
搬送部１０の搬送速度は、カメラ３３が十分精度よく被検査物３を検出できる範囲内とすることが好ましい。搬送部１０への被検査物３の供給が開始されると、照射部２１，２３から検査光Ｌ１，Ｌ２を発し、被検査領域Ｓ１に検査光Ｌ１，Ｌ２を照射する。被検査領域Ｓ１は、ベルト部１０ａ上に積載されている被検査物３の幅を十分にカバーするものであり、被検査領域Ｓ１から反射された反射光は回折格子３１により波長に応じてｘ軸方向に分光される。その分光された反射光はカメラ３３の２次元の受光面によって受光される。
【００２７】
受光面では受光により電荷が発生し、発生した電荷はカメラ３３のＡ／Ｄ変換器によってデジタル変換されて、波長領域ごとに光強度の分布のデジタルデータとなる。このデジタルデータは、カメラ３３のデータ出力端子からケーブルを通してＰＣ４０に時系列的に伝送される。
【００２８】
次に、ＰＣ４０で行われる繊維状異物５の判定方法について説明する。
【００２９】
図３を参照しながら、判定システム４１により行われる繊維状異物５が存在するか否かを判定する方法について具体的に説明する。判定システム４１はピクセル単位（受光センサのx軸の１ライン単位）に判定を行う。まず、予め決められた複数の波長の反射率が全て背景閾値以下である部分を背景であると判断し、それ以外の部分を要識別領域（被検査物３または繊維状異物５）であると判定する。その後、要識別領域に対して複数波長の反射率を演算し、被検査物３と繊維状異物５を判別する。
【００３０】
被検査物３と繊維状異物５を判別する演算方法には種々の方法があるが、その一例を図３（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、被検査領域Ｓ１からの特定波長の反射光強度をグラフ化した光強度分布図であり、横軸がベルトコンベアの幅方向の位置を、縦軸が反射光強度を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）の点Ｆと点Ｇにおける反射光波長特性（受光センサのｘ軸方向データ）を示す図であり、横軸が波長を、縦軸が反射光の強度を示している。図３（ｂ）に示されているように、繊維状異物５が存在する一単位領域に対応される点Ｆにおける反射光波長特性には被検査物３には見られない反射率ピークＰ１、Ｐ２が見られる。
【００３１】
この点に着目して、本実施形態の判定システム４１には予め所定の波長付近における反射率ピークＰ１とＰ２を検出するアルゴリズムを組み込まれており、反射率ピークＰ１とＰ２が同時に検出された場合に、そのピクセルでは繊維状異物５が検出されたと判定するようになっている。なお、検出性能を更に向上させるため、判定システム４１は、特定エリア内に繊維状異物５が検出されたと判定されるピクセルが複数個まとまって存在する時にのみ繊維状異物５が存在すると判定するようになっている。すなわち、例えば５×５の２５ピクセル内に繊維状異物５が検出されたと判定されるピクセルが３個以上まとまって存在する場合に繊維状異物５として認識する。この判定方法は、あくまで単純化した一例であり、ＰＣ４０に組み込まれた判定システム４１においては、更に複雑で識別能力の高い判定アルゴリズムが組み込まれていてもよい。
【００３２】
本実施形態に係る異物検出装置１及び異物検出装置１を用いた異物検出方法では、照射部２０により、繊維状異物５が混在している可能性のある被検査物３が載置された搬送部１０上の被検査領域Ｓ１に対して、それぞれの入射面が互いに直交するように第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２が照射される。毛髪等の細い繊維状異物５においては、その表面で散乱された拡散反射光の光量が微弱で、拡散反射光の光量を用いて異物を検出することが困難である場合がある。
【００３３】
また、このような拡散反射光と比較して繊維状異物５の表面において発生する正反射光は強度が高い。本実施形態係る異物検出装置１では、上述した構成を有する照射部２０を備えることにより、繊維状異物５の表面において反射された高い強度の正反射光の情報を容易にスペクトル測定部３０に伝達することができ、その高い強度の正反射光を用いて異物検出を行うことができる。従って、本実施形態に係る異物検出装置１によれば、異物の検出能力を向上することができる。
【００３４】
また、回折格子３１及びカメラ３３からなるスペクトル測定部３０を備えるため、回折格子３１により被検査領域Ｓ１から反射された光を波長に応じて分光し、分光された光の波長領域毎に光強度を測定することができる。そのため、スペクトル分析による異物の識別が可能となる。
【００３５】
被検査領域Ｓ１に照射される第２検査光Ｌ２の入射面と回折格子３１の前段に設けられたスリット３５の長手方向とが互いに直交している。これにより、第二検査光が繊維状異物５の表面において反射された反射光に対する開口値を大きくすることができ、反射光を効率的に捕捉できる。
【００３６】
以下、図４〜図７を用いて、異物検出装置１が被検査領域Ｓ１に対して第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２をそれぞれの搬送部１０の上面Ｐ１に対する入射面が互いに直交するように照射する照射部２０を備えることによる効果を説明する。図５，６及び７は、図４に示されている繊維状異物５として８つのポリプロピレンの繊維ＰＰ１〜ＰＰ８、８つのポリエチレンの繊維ＰＥ１〜ＰＥ８及び８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８が混在する被検査物３が載置された被検査領域Ｓ１に、１つの検査光の検査光Ｌ１のみを照射した場合、検査光Ｌ１及びＬ２の２つの検査光を照射した場合、検査光Ｌ１及びＬ２を含む３つの検査光を照射した場合において、回折格子３１及びカメラ３３により測定されたスペクトルに基づいて所定の波長で得られた強度分布をそれぞれ表す図である。
【００３７】
図５〜図７から分かるように、毛髪Ｈ１〜Ｈ８と比べて比較的に太いポリプロピレンの繊維ＰＰ１〜ＰＰ８及び８つのポリエチレンの繊維ＰＥ１〜ＰＥ８の検出においては、いずれの場合においてもすべて検出されており、大きな差はない。しかし、細い毛髪Ｈ１〜Ｈ８の検出においてはその結果が異なっており、以下に具体的に説明する。
【００３８】
図５に示されるように、１つの検査光の検査光Ｌ１のみが照射された場合には８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８にうち６つ（Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７及びＨ８）が検出されている。また、図６に示されるように、２つの検査光の検査光Ｌ１及びＬ２が照射された場合には８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８にうち７つ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７及びＨ８）が検出されており、他の毛髪Ｈ４も異物として判定されないものの、その一部が検出されている。また、図７に示されるように、検査光Ｌ１及びＬ２を含む３つの検査光が照射された場合には８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８にうち３つ（Ｈ２，Ｈ７及びＨ８）が検出されている。
【００３９】
以下、このような結果が得られた理由を図８及び図９を用いて説明する。図８において、繊維状異物５１の円筒状の表面には検査光Ｌ１をカメラ３３に正反射する角度を持った部分が存在する。一方、繊維状異物５２の表面には、検査光Ｌ１をカメラ３３に正反射する角度を持った面はほとんど存在しない。従って、検査光Ｌ１のみを使用した場合には、正反射光をカメラ３３に返しやすい繊維状異物５１は検出されやすく、正反射光をカメラ３３に返し難い繊維状異物５２は検出され難くなる。なお、実際には、図９に示すように、繊維状異物５が検査光Ｌの入射面と直交するように配置されていない場合であってもそれに近い角度をなしていれば（繊維状異物５における範囲Ａ）、繊維状異物５の表面状態などにより正反射光がカメラ３３に伝達される確率が高くなる。また、繊維状異物５の全体が異物と判定されなくても、その一部が繊維状異物５として判定され異物と判定されれば取り除くことは可能である。
【００４０】
この状態で、更に検査光Ｌ２も照射されると、繊維状異物５２から発生した高い強度の正反射光も容易にカメラ３３に受け渡されて繊維状異物５２も容易に検出されることとなり検出能力が向上される。一方、検査光Ｌ１及びＬ２を含む３つの検査光を照射すると、繊維状異物５１及び５２からの正反射光の光量が相対的に弱くなり、検出能力が下がることとなる。
【００４１】
より具体的に説明すると、繊維状異物５の特定部分において正反射が起こる場合、その正反射光は複数の検査光のいずれか１つに対して起こる。なお、測定においては白色散乱板からの反射光量を１００％、スリット３５を閉じた場合の光量を０％と規格化しており、以下の説明では検査光Ｌ１のみを使用した場合の繊維状異物５からの正反射光量を規格化値の１０％（１灯使用時の１０％）と仮定する。検査光Ｌ１のみを使用した場合も、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した場合も、繊維状異物５がカメラ３３に返す正反射光量は共に「１灯使用時の１０％」で変わらないが、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した場合（２灯使用時）には、被検査領域Ｓ１に照射される検査光の全体光量は検査光Ｌ１のみを使用した場合の２倍になる。つまり「１灯使用時の１０％」は２灯使用時には５％相当となり、繊維状異物５からの正反射光の相対強度は低下する。そのため、カメラ３３の繊維状異物５１に対する検出感度は、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した場合の方が、検査光Ｌ１のみを使用した場合より低下する。しかし、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用することにより、検査光Ｌ１のみでは見え難い角度にあった繊維状異物５２も検出できるようになり、この検出範囲の拡大効果が正反射光相対強度の低下を上回るため、結果として検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した方が繊維状異物の検出能力が向上する。
【００４２】
検査光Ｌ１及びＬ２に更に１灯追加して検査光を３灯使用した場合には、検出範囲の拡大効果によるメリットよりも、異物からの正反射光相対強度の低下によるデメリットの方が大きく影響を及ぼし、結果として繊維状異物の検出能力は低下する。従って、検出範囲の拡大効果を最大限に利用し、異物からの正反射光相対強度の低下を最小限に留めるという観点から、入射面が直交する２つの検査光を使用することが効果的であり、これにより異物検出装置１の繊維状異物５に対する検出能力を向上させることができる。
【００４３】
また、２つの検出光を照射することで、搬送部１０等の背景板の傷などによる誤検出を抑制することができる。具体的に説明すると、背景板である搬送部１０に傷があった場合、特にカメラ３３に対して正反射光を受け渡すような傷である場合には搬送部１０の傷が繊維状異物として判定されてしまう。しかし、２つの検査光を照射することで、正反射光の相対強度を下げることができ、誤検出力を下げることができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０に示すように、第２実施形態に係る異物検出装置２は、スペクトル測定部３０に替えてスペクトル測定部３０Ａを備える点で、第１実施形態の異物検出装置１と相違する。具体的に説明すると、第１実施形態のスペクトル測定部３０がスリット３５、回折格子３１及び複数の受光センサにより構成されている２次元の受光面を有するカメラ３３からなるものであるのに対して、スペクトル測定部３０Ａはエリアセンサからなる２次元の受光面を有するカメラ３３Ａとカメラ３３Ａの前段に配置された波長可変フィルタ３１Ａにより構成されている。なお、その他の構成は、異物検出装置１の構成と同等であるため、同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００４５】
波長可変フィルタ３１Ａは、被検査領域Ｓ１から反射された反射光うち所定の透過波長帯域の反射光を選択的に透過させて出力して他の波長帯域の反射光を減衰させるものであって、その所定の透過波長帯域を変更することができる。例えば、波長可変フィルタ３１Ａは、フィルタ材料を機械的に移動させて波長を変更する機械式フィルタであってもよく、構成要素の電気的特性を利用して波長を変更する電気式フィルタであってもよい。電気式フィルタの一例としては、液晶波長可変フィルタがある。波長可変フィルタ３１Ａを透過して出力された反射光はエリアセンサからなる２次元の受光面により受光される。カメラ３３Ａは、２次元の受光面による受光により発生する電荷をＡ／Ｄ変換器によってデジタル変換し、透過波長帯域における光強度の分布のデジタルデータを生成する。
【００４６】
第２実施形態に係る異物検出装置２は、波長可変フィルタ３１Ａにより必要とする複数波長の反射光強度分布を測定することにより、第１実施形態に係る異物検査装置１と同様の効果が得られるほか、以下のような効果を奏することができる。すなわち、第１実施形態においては異物判定に不必要な波長データも含めて、測定可能な全波長データを取り込んでいたが、第２実施形態においては異物判定に必要な波長データのみを波長可変フィルタ３１Ａにより取り込むことができるので、判定にかかる時間を短縮することができ、異物検出の効率を高める事ができる。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、第１実施形態において、分光手段として回折格子３１が用いられているが、これに限定される必要はなく、プリズム等であってもよい。
【００４８】
また、本実施形態のおいては、搬送部１０としてベルトコンベヤが用いられているが、ターンテーブルなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る異物検出装置の概略構成図である。
【図２】図１の異物検出装置により行われる異物検出の全体的な流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の異物検出装置の判定システムにより行われる異物の判定方法を説明するための図である。
【図４】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図５】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図６】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図７】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図８】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図９】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る異物検出装置２の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、２…異物検出装置、３…被検査物、５…繊維状異物、１０…搬送部、２０，２１，２３…照射部、３０，３０Ａ…スペクトル測定部、３１…回折格子、３１Ａ…波長可変フィルタ、３３，３３Ａ…カメラ、４１…判定システム、Ｓ１…被検査領域、Ｌ１，Ｌ２…検査光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物に混在している異物、特に繊維状異物の検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような分野においては、異物の検出能力を向上させるための研究が進められており、異物の検出能力の向上のための様々な方法が報告されている。例えば、特許文献１には、被検査物の背面に位置して被検査物の表面色に対する補色をなした載置台と、被検査物を照射する照射装置と、被検査物を撮影するカラーカメラと、撮影した画像を処理し異物を認識する処理装置とを備える被検査物の表面検査装置及びその装置を用いた表面検査方法が開示されている。また、特許文献２には、走査型撮像装置により得られた被検査物の映像信号を、微分回路、差分回路、判定回路等を用いて演算を行い、その演算の結果を用いて異物を判別する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平９-３０４２９４号公報
【特許文献２】特開平６-３２３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明及び特許文献２に記載の発明の何れにおいても、細い繊維状異物に対する検出能力を十分に向上することは困難である。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、異物の検出能力を向上可能な異物検出装置及び異物検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題を解決するため、本発明に係る異物検出装置は、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射手段と、照射手段による第１検査光及び第２検査光の照射に伴い、被検査領域から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定手段と、スペクトル測定手段により測定された反射光のスペクトルを解析して異物が混在しているか否かを判断する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
被検査物に検査光を照射すると、その表面からは拡散反射光（散乱された光）及び正反射光が返ってくる。拡散反射光は、正反射光に比べて強度は低いものの、検査光の照射の角度などに依存せず、被検査物の表面から全方位に放射される。これに対して正反射光は、高い強度を持つものの、入射角と反射角が等しくなる特定の方向にのみ反射されるため、検出できる角度範囲が限定される。また、異物に検査光を照射すると、異物の表面面積が広い場合には、異物表面からの拡散反射光量は比較的に大きいため、検査光の照射の角度などに依存せず検出することが可能である。一方、細い繊維等のように異物が表面面積が狭い場合には、異物表面からの拡散反射光量は比較的に小さいため検出できない事もある。従って、細い繊維状異物を効率的に検出するには、強度の高い正反射光を捉える必要がある。本発明に係る異物検出装置では、繊維状異物からの正反射光を捕捉する確率を高めるために、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して、各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射手段を備えることにより、異物表面からの強い正反射光を容易にスペクトル測定手段に受け渡すことができ、拡散反射光量の小さな繊維状異物に対する検出能力を向上することができる。
【０００７】
また、スペクトル測定手段は、被検査領域をライン状に限定する開口部を有するスリットと、限定された被検査領域から反射された反射光を分光する分光手段と、分光手段によって分光された反射光を受光するための複数の受光センサからなる２次元の受光面を有する受光手段と、を含むことが好適である。このように、分光手段により被検査領域から反射された光を波長に応じて分光し、分光された光の波長領域毎に光強度を測定する構成を採用することで、スペクトル分析による異物の識別が可能となる。
【０００８】
また、スペクトル測定手段は、被検査領域から反射された反射光のうち所定の透過波長帯域の反射光を選択的に透過させて出力するものであって、所定の透過波長帯域を変更可能な光フィルタと、光フィルタを透過した反射光を受光する２次元の受光面を有する受光手段と、を含むことも好適である。
【０００９】
これにより、反射特性等が異なる複数の異物を、フィルタを取り替えることなく容易に検出できる。また、異物の反射特性等に応じて、検出波長を容易に調整できる。
【００１０】
また、被検査領域に照射される第１検査光の入射面とスリットの開口部の長手方向とが互いに直交することが好適である。これにより、第一検査光が異物の表面において反射された反射光に対する開口値を大きくすることができ、反射光を効率的に捕捉できる。
【００１１】
また、被検査物を搬送する搬送手段を更に備えることが好適である。このような構成を採用することで、被検査物を搬送しながら検査光の照射、反射光のスペクトルの測定、及び異物の判定を行うことができ、異物検出を自動化することが容易となる。
【００１２】
また、本発明に係る異物検出方法は、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して、各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射ステップと、照射ステップにおける第１検査光及び第２検査光の照射に伴い、被検査領域から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定ステップと、スペクトル測定ステップにおいて測定された反射光のスペクトルを解析して異物が混在しているか否かを判断する判定ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
異物の形状によっては、異物の表面で散乱された拡散反射光の光量が微弱で、拡散反射光の光量を用いて異物を検出することが困難である場合がある。また、このような拡散反射光と比較して正反射光は強度が高い。本発明に係る異物検出方法では、異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して、各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射ステップを備えることにより、異物の表面において反射された高い強度の正反射光を用いて異物検出を行うことができる。従って、本発明に係る異物検出方法によれば、異物の検出能力を向上することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る異物検出装置によれば、異物の検出能力を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る異物検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る異物検出装置１の概略構成図である。
【００１７】
異物検出装置１は、搬送部１０、照射部２０、スペクトル測定部３０及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４０を備える。
【００１８】
搬送部１０は、繊維状異物（例えば、毛髪）５が混在している可能性のある被検査物（例えば、豆）３を搬送する手段である。具体的には赤外線反射率の低い材料で作成されたベルトコンベアであり、被検査物３がその上面Ｐ１上に載置されるベルト部１０ａとベルト部１０ａの内面と接しておりベルト部１０ａを駆動可能にするための２つのロール部（図示せず）とで構成されている。ロール部はモーター等の回転駆動装置と連結されており、ロール部が回転することによって、ベルト部１０ａが駆動して、ベルト部１０ａに載置されている被検査物３は図１に示すＡ方向（ｘ軸の正方向）に搬送される。ベルト部１０ａの幅は、後述する照射部２０が照射可能な範囲内にあり、且つ後述するカメラ３３が測定可能な範囲であることが好ましい。
【００１９】
照射部２０は、波長範囲９００ｎｍ〜２５００ｎｍに中心波長を有する近赤外光の第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２をそれぞれ出力する第１照射部２１及び第２照射部２３から構成されている。具体的に説明すると、照射部２１は、検査光Ｌ１の入射面と搬送部１０の移動方向Ａとが直交するように検査光Ｌ１を被検査領域Ｓ１に照射し、照射部２３は、検査光Ｌ２の入射面と搬送部１０の移動方向Ａとが平行となるように検査光Ｌ２を被検査領域Ｓ１に照射する。このように、第１照射部２１及び第２照射部２３それぞれから出力される第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２は、搬送部１０の上面Ｐ１に対する入射面が互いに直交する。
【００２０】
スペクトル測定部３０は、照射部２０による被検査物３への検査光Ｌ１，Ｌ２の照射により、被検査物３から反射された反射光のスペクトルを測定する手段であり、カメラ３３と、その前段に設けられたスリット３５及び回折格子３１とで構成されている。
【００２１】
スリット３５は、ｙ軸方向を長手方向として延びるように形成された開口部３５ａを有しており、スペクトルが測定される被検査領域Ｓ１をライン状に限定する。また、スリット３５の開口部３５ａの長手方向と第２検査光Ｌ２の入射面とが互いに直交するため、繊維状異物５の表面において反射された反射光に対するカメラ３３の受光感度が向上される。
【００２２】
回折格子３１は、被検査領域Ｓ１からの反射光を波長に応じてｘ軸方向に分光する。カメラ３３は、２次元の受光面を有しており、その２次元の受光面により回折格子３１によって分光された反射光を受光する。これにより、カメラ３３の受光面を構成する各受光センサには被検査領域Ｓ１中の所定の単位領域から反射された反射光が波長に応じて分光されて入力される。このとき、カメラ３３の２次元の受光面のｙ軸方向は被検査領域Ｓ１中の位置に対応し、ｘ軸方向は分光された波長に対応している。
【００２３】
カメラ３３は、２次元の受光面による受光により発生する電荷をＡ／Ｄ変換器によってデジタル変換し、波長領域ごとに光強度の分布のデジタルデータを生成する。このデジタルデータは、カメラ３３のデータ出力端子からケーブルを通してＰＣ４０に時系列的に伝送される。ＰＣ４０内には、測定された波長領域毎に反射光の強度の分布をデータ処理及び画像処理を行う判定システム（判定部）４１が取り込まれている。この判定システム４１により、被検査領域Ｓ１に繊維状異物５が存在するか否かが判定される。
【００２４】
（異物検出方法）
以下では、異物検出装置１による異物検出の手順を説明する。
図２は、異物検出の全体的な流れを示すフローチャートである。以下、図２を参照しながら上記実施形態の異物検出装置１を用いて被検査物３に混在している繊維状異物５を検出する方法を説明する。繊維状異物５の検出においては、まず、被検査領域Ｓ１に対して、それぞれの入射面が互いに直交するように第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２を照射する（Ｓ１０１）。第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２の照射に伴い、被検査領域Ｓ１から反射された反射光のスペクトルを測定する（Ｓ１０２）。所定の波長領域における反射光の強度の分布から、被検査領域Ｓ１中の隣接する３つ以上の単位領域において、その閾値より高い強度が測定されたと判断される場合には、これを繊維状異物５と判定する（Ｓ１０３）。
【００２５】
まず、搬送部１０へ被検査物３の供給が開始される前に、所定の搬送速度で搬送部１０を運転しておく。そして、搬送部１０に設定された搬送速度を測定条件データとして判定システム４１に設定しておく。
【００２６】
搬送部１０の搬送速度は、カメラ３３が十分精度よく被検査物３を検出できる範囲内とすることが好ましい。搬送部１０への被検査物３の供給が開始されると、照射部２１，２３から検査光Ｌ１，Ｌ２を発し、被検査領域Ｓ１に検査光Ｌ１，Ｌ２を照射する。被検査領域Ｓ１は、ベルト部１０ａ上に積載されている被検査物３の幅を十分にカバーするものであり、被検査領域Ｓ１から反射された反射光は回折格子３１により波長に応じてｘ軸方向に分光される。その分光された反射光はカメラ３３の２次元の受光面によって受光される。
【００２７】
受光面では受光により電荷が発生し、発生した電荷はカメラ３３のＡ／Ｄ変換器によってデジタル変換されて、波長領域ごとに光強度の分布のデジタルデータとなる。このデジタルデータは、カメラ３３のデータ出力端子からケーブルを通してＰＣ４０に時系列的に伝送される。
【００２８】
次に、ＰＣ４０で行われる繊維状異物５の判定方法について説明する。
【００２９】
図３を参照しながら、判定システム４１により行われる繊維状異物５が存在するか否かを判定する方法について具体的に説明する。判定システム４１はピクセル単位（受光センサのx軸の１ライン単位）に判定を行う。まず、予め決められた複数の波長の反射率が全て背景閾値以下である部分を背景であると判断し、それ以外の部分を要識別領域（被検査物３または繊維状異物５）であると判定する。その後、要識別領域に対して複数波長の反射率を演算し、被検査物３と繊維状異物５を判別する。
【００３０】
被検査物３と繊維状異物５を判別する演算方法には種々の方法があるが、その一例を図３（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、被検査領域Ｓ１からの特定波長の反射光強度をグラフ化した光強度分布図であり、横軸がベルトコンベアの幅方向の位置を、縦軸が反射光強度を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）の点Ｆと点Ｇにおける反射光波長特性（受光センサのｘ軸方向データ）を示す図であり、横軸が波長を、縦軸が反射光の強度を示している。図３（ｂ）に示されているように、繊維状異物５が存在する一単位領域に対応される点Ｆにおける反射光波長特性には被検査物３には見られない反射率ピークＰ１、Ｐ２が見られる。
【００３１】
この点に着目して、本実施形態の判定システム４１には予め所定の波長付近における反射率ピークＰ１とＰ２を検出するアルゴリズムを組み込まれており、反射率ピークＰ１とＰ２が同時に検出された場合に、そのピクセルでは繊維状異物５が検出されたと判定するようになっている。なお、検出性能を更に向上させるため、判定システム４１は、特定エリア内に繊維状異物５が検出されたと判定されるピクセルが複数個まとまって存在する時にのみ繊維状異物５が存在すると判定するようになっている。すなわち、例えば５×５の２５ピクセル内に繊維状異物５が検出されたと判定されるピクセルが３個以上まとまって存在する場合に繊維状異物５として認識する。この判定方法は、あくまで単純化した一例であり、ＰＣ４０に組み込まれた判定システム４１においては、更に複雑で識別能力の高い判定アルゴリズムが組み込まれていてもよい。
【００３２】
本実施形態に係る異物検出装置１及び異物検出装置１を用いた異物検出方法では、照射部２０により、繊維状異物５が混在している可能性のある被検査物３が載置された搬送部１０上の被検査領域Ｓ１に対して、それぞれの入射面が互いに直交するように第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２が照射される。毛髪等の細い繊維状異物５においては、その表面で散乱された拡散反射光の光量が微弱で、拡散反射光の光量を用いて異物を検出することが困難である場合がある。
【００３３】
また、このような拡散反射光と比較して繊維状異物５の表面において発生する正反射光は強度が高い。本実施形態係る異物検出装置１では、上述した構成を有する照射部２０を備えることにより、繊維状異物５の表面において反射された高い強度の正反射光の情報を容易にスペクトル測定部３０に伝達することができ、その高い強度の正反射光を用いて異物検出を行うことができる。従って、本実施形態に係る異物検出装置１によれば、異物の検出能力を向上することができる。
【００３４】
また、回折格子３１及びカメラ３３からなるスペクトル測定部３０を備えるため、回折格子３１により被検査領域Ｓ１から反射された光を波長に応じて分光し、分光された光の波長領域毎に光強度を測定することができる。そのため、スペクトル分析による異物の識別が可能となる。
【００３５】
被検査領域Ｓ１に照射される第２検査光Ｌ２の入射面と回折格子３１の前段に設けられたスリット３５の長手方向とが互いに直交している。これにより、第二検査光が繊維状異物５の表面において反射された反射光に対する開口値を大きくすることができ、反射光を効率的に捕捉できる。
【００３６】
以下、図４〜図７を用いて、異物検出装置１が被検査領域Ｓ１に対して第１検査光Ｌ１及び第２検査光Ｌ２をそれぞれの搬送部１０の上面Ｐ１に対する入射面が互いに直交するように照射する照射部２０を備えることによる効果を説明する。図５，６及び７は、図４に示されている繊維状異物５として８つのポリプロピレンの繊維ＰＰ１〜ＰＰ８、８つのポリエチレンの繊維ＰＥ１〜ＰＥ８及び８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８が混在する被検査物３が載置された被検査領域Ｓ１に、１つの検査光の検査光Ｌ１のみを照射した場合、検査光Ｌ１及びＬ２の２つの検査光を照射した場合、検査光Ｌ１及びＬ２を含む３つの検査光を照射した場合において、回折格子３１及びカメラ３３により測定されたスペクトルに基づいて所定の波長で得られた強度分布をそれぞれ表す図である。
【００３７】
図５〜図７から分かるように、毛髪Ｈ１〜Ｈ８と比べて比較的に太いポリプロピレンの繊維ＰＰ１〜ＰＰ８及び８つのポリエチレンの繊維ＰＥ１〜ＰＥ８の検出においては、いずれの場合においてもすべて検出されており、大きな差はない。しかし、細い毛髪Ｈ１〜Ｈ８の検出においてはその結果が異なっており、以下に具体的に説明する。
【００３８】
図５に示されるように、１つの検査光の検査光Ｌ１のみが照射された場合には８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８にうち６つ（Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７及びＨ８）が検出されている。また、図６に示されるように、２つの検査光の検査光Ｌ１及びＬ２が照射された場合には８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８にうち７つ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７及びＨ８）が検出されており、他の毛髪Ｈ４も異物として判定されないものの、その一部が検出されている。また、図７に示されるように、検査光Ｌ１及びＬ２を含む３つの検査光が照射された場合には８つの毛髪Ｈ１〜Ｈ８にうち３つ（Ｈ２，Ｈ７及びＨ８）が検出されている。
【００３９】
以下、このような結果が得られた理由を図８及び図９を用いて説明する。図８において、繊維状異物５１の円筒状の表面には検査光Ｌ１をカメラ３３に正反射する角度を持った部分が存在する。一方、繊維状異物５２の表面には、検査光Ｌ１をカメラ３３に正反射する角度を持った面はほとんど存在しない。従って、検査光Ｌ１のみを使用した場合には、正反射光をカメラ３３に返しやすい繊維状異物５１は検出されやすく、正反射光をカメラ３３に返し難い繊維状異物５２は検出され難くなる。なお、実際には、図９に示すように、繊維状異物５が検査光Ｌの入射面と直交するように配置されていない場合であってもそれに近い角度をなしていれば（繊維状異物５における範囲Ａ）、繊維状異物５の表面状態などにより正反射光がカメラ３３に伝達される確率が高くなる。また、繊維状異物５の全体が異物と判定されなくても、その一部が繊維状異物５として判定され異物と判定されれば取り除くことは可能である。
【００４０】
この状態で、更に検査光Ｌ２も照射されると、繊維状異物５２から発生した高い強度の正反射光も容易にカメラ３３に受け渡されて繊維状異物５２も容易に検出されることとなり検出能力が向上される。一方、検査光Ｌ１及びＬ２を含む３つの検査光を照射すると、繊維状異物５１及び５２からの正反射光の光量が相対的に弱くなり、検出能力が下がることとなる。
【００４１】
より具体的に説明すると、繊維状異物５の特定部分において正反射が起こる場合、その正反射光は複数の検査光のいずれか１つに対して起こる。なお、測定においては白色散乱板からの反射光量を１００％、スリット３５を閉じた場合の光量を０％と規格化しており、以下の説明では検査光Ｌ１のみを使用した場合の繊維状異物５からの正反射光量を規格化値の１０％（１灯使用時の１０％）と仮定する。検査光Ｌ１のみを使用した場合も、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した場合も、繊維状異物５がカメラ３３に返す正反射光量は共に「１灯使用時の１０％」で変わらないが、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した場合（２灯使用時）には、被検査領域Ｓ１に照射される検査光の全体光量は検査光Ｌ１のみを使用した場合の２倍になる。つまり「１灯使用時の１０％」は２灯使用時には５％相当となり、繊維状異物５からの正反射光の相対強度は低下する。そのため、カメラ３３の繊維状異物５１に対する検出感度は、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した場合の方が、検査光Ｌ１のみを使用した場合より低下する。しかし、検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用することにより、検査光Ｌ１のみでは見え難い角度にあった繊維状異物５２も検出できるようになり、この検出範囲の拡大効果が正反射光相対強度の低下を上回るため、結果として検査光Ｌ１及びＬ２を同時に使用した方が繊維状異物の検出能力が向上する。
【００４２】
検査光Ｌ１及びＬ２に更に１灯追加して検査光を３灯使用した場合には、検出範囲の拡大効果によるメリットよりも、異物からの正反射光相対強度の低下によるデメリットの方が大きく影響を及ぼし、結果として繊維状異物の検出能力は低下する。従って、検出範囲の拡大効果を最大限に利用し、異物からの正反射光相対強度の低下を最小限に留めるという観点から、入射面が直交する２つの検査光を使用することが効果的であり、これにより異物検出装置１の繊維状異物５に対する検出能力を向上させることができる。
【００４３】
また、２つの検出光を照射することで、搬送部１０等の背景板の傷などによる誤検出を抑制することができる。具体的に説明すると、背景板である搬送部１０に傷があった場合、特にカメラ３３に対して正反射光を受け渡すような傷である場合には搬送部１０の傷が繊維状異物として判定されてしまう。しかし、２つの検査光を照射することで、正反射光の相対強度を下げることができ、誤検出力を下げることができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０に示すように、第２実施形態に係る異物検出装置２は、スペクトル測定部３０に替えてスペクトル測定部３０Ａを備える点で、第１実施形態の異物検出装置１と相違する。具体的に説明すると、第１実施形態のスペクトル測定部３０がスリット３５、回折格子３１及び複数の受光センサにより構成されている２次元の受光面を有するカメラ３３からなるものであるのに対して、スペクトル測定部３０Ａはエリアセンサからなる２次元の受光面を有するカメラ３３Ａとカメラ３３Ａの前段に配置された波長可変フィルタ３１Ａにより構成されている。なお、その他の構成は、異物検出装置１の構成と同等であるため、同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００４５】
波長可変フィルタ３１Ａは、被検査領域Ｓ１から反射された反射光うち所定の透過波長帯域の反射光を選択的に透過させて出力して他の波長帯域の反射光を減衰させるものであって、その所定の透過波長帯域を変更することができる。例えば、波長可変フィルタ３１Ａは、フィルタ材料を機械的に移動させて波長を変更する機械式フィルタであってもよく、構成要素の電気的特性を利用して波長を変更する電気式フィルタであってもよい。電気式フィルタの一例としては、液晶波長可変フィルタがある。波長可変フィルタ３１Ａを透過して出力された反射光はエリアセンサからなる２次元の受光面により受光される。カメラ３３Ａは、２次元の受光面による受光により発生する電荷をＡ／Ｄ変換器によってデジタル変換し、透過波長帯域における光強度の分布のデジタルデータを生成する。
【００４６】
第２実施形態に係る異物検出装置２は、波長可変フィルタ３１Ａにより必要とする複数波長の反射光強度分布を測定することにより、第１実施形態に係る異物検査装置１と同様の効果が得られるほか、以下のような効果を奏することができる。すなわち、第１実施形態においては異物判定に不必要な波長データも含めて、測定可能な全波長データを取り込んでいたが、第２実施形態においては異物判定に必要な波長データのみを波長可変フィルタ３１Ａにより取り込むことができるので、判定にかかる時間を短縮することができ、異物検出の効率を高める事ができる。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、第１実施形態において、分光手段として回折格子３１が用いられているが、これに限定される必要はなく、プリズム等であってもよい。
【００４８】
また、本実施形態のおいては、搬送部１０としてベルトコンベヤが用いられているが、ターンテーブルなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る異物検出装置の概略構成図である。
【図２】図１の異物検出装置により行われる異物検出の全体的な流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の異物検出装置の判定システムにより行われる異物の判定方法を説明するための図である。
【図４】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図５】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図６】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図７】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図８】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図９】図１の異物検出装置の効果を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る異物検出装置２の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、２…異物検出装置、３…被検査物、５…繊維状異物、１０…搬送部、２０，２１，２３…照射部、３０，３０Ａ…スペクトル測定部、３１…回折格子、３１Ａ…波長可変フィルタ、３３，３３Ａ…カメラ、４１…判定システム、Ｓ１…被検査領域、Ｌ１，Ｌ２…検査光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射手段と、
前記照射手段による前記第１検査光及び前記第２検査光の照射に伴い、前記被検査領域から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定手段と、
前記スペクトル測定手段により測定された前記反射光のスペクトルを解析して前記異物が混在しているか否かを判断する判定手段と、
を備えることを特徴とする異物検出装置。
【請求項２】
前記スペクトル測定手段は、
前記被検査領域をライン状に限定する開口部を有するスリットと、
限定された前記被検査領域から反射された前記反射光を分光する分光手段と、
前記分光手段によって分光された前記反射光を受光するための複数の受光センサからなる２次元の受光面を有する受光手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記スペクトル測定手段は、
前記被検査領域から反射された前記反射光のうち所定の透過波長帯域の前記反射光を選択的に透過させて出力するものであって、前記所定の透過波長帯域を変更可能な光フィルタと、
前記光フィルタを透過した前記反射光を受光する２次元の受光面を有する受光手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項４】
前記被検査領域に照射される前記第１検査光の前記入射面と前記スリットの前記開口部の長手方向とが互いに直交することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項５】
前記被検査物を搬送する搬送手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の異物検出装置。
【請求項６】
異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射ステップと、
前記照射ステップにおける前記第１検査光及び前記第２検査光の照射に伴い、前記被検査領域から反射された前記反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定ステップと、
前記スペクトル測定ステップにおいて測定された前記反射光のスペクトルを解析して前記異物が混在しているか否かを判断する判定ステップと、
を備えることを特徴とする異物検出方法。
【請求項１】
異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射手段と、
前記照射手段による前記第１検査光及び前記第２検査光の照射に伴い、前記被検査領域から反射された反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定手段と、
前記スペクトル測定手段により測定された前記反射光のスペクトルを解析して前記異物が混在しているか否かを判断する判定手段と、
を備えることを特徴とする異物検出装置。
【請求項２】
前記スペクトル測定手段は、
前記被検査領域をライン状に限定する開口部を有するスリットと、
限定された前記被検査領域から反射された前記反射光を分光する分光手段と、
前記分光手段によって分光された前記反射光を受光するための複数の受光センサからなる２次元の受光面を有する受光手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記スペクトル測定手段は、
前記被検査領域から反射された前記反射光のうち所定の透過波長帯域の前記反射光を選択的に透過させて出力するものであって、前記所定の透過波長帯域を変更可能な光フィルタと、
前記光フィルタを透過した前記反射光を受光する２次元の受光面を有する受光手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項４】
前記被検査領域に照射される前記第１検査光の前記入射面と前記スリットの前記開口部の長手方向とが互いに直交することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項５】
前記被検査物を搬送する搬送手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の異物検出装置。
【請求項６】
異物が混在している可能性のある被検査物が載置された載置台上の被検査領域に対して各々の入射面が互いに直交するように第１検査光及び第２検査光を照射する照射ステップと、
前記照射ステップにおける前記第１検査光及び前記第２検査光の照射に伴い、前記被検査領域から反射された前記反射光のスペクトルを測定するスペクトル測定ステップと、
前記スペクトル測定ステップにおいて測定された前記反射光のスペクトルを解析して前記異物が混在しているか否かを判断する判定ステップと、
を備えることを特徴とする異物検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−３２２５９（Ｐ２０１０−３２２５９Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９２６０６（Ｐ２００８−１９２６０６）
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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