異物混入判別装置および異物混入判別方法
【課題】水に濡れた被検査体に含まれる異物を判別する精度を向上させること。
【解決手段】特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体（Ｓ）に照射する照射光源系（７）と、前記被検査体（Ｓ）自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体（Ｓ）表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光する受光素子（ＰＤ１〜ＰＤｎ）を有する受光光学系（８）と、受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体（Ｓ）が異物であるか否かを判別する異物混入判別手段（１１Ａ）と、を備えた異物混入判別装置（６）。
【解決手段】特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体（Ｓ）に照射する照射光源系（７）と、前記被検査体（Ｓ）自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体（Ｓ）表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光する受光素子（ＰＤ１〜ＰＤｎ）を有する受光光学系（８）と、受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体（Ｓ）が異物であるか否かを判別する異物混入判別手段（１１Ａ）と、を備えた異物混入判別装置（６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等の被検査体への異物の混入を判別、検出する異物混入判別装置および異物混入判別方法に関し、特に、異物の検出にレーザー光を使用する光学式の異物混入判別装置および異物混入判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品産業においては、食品等に異物が混入することは社会的な大問題であり、その経営基盤をも揺るがす事態となることも少なくない。したがって、従来から、さまざまな方法により食品へ混入した異物を検出し、除去している。例えば、食品としてのレーズン（干しぶどう）において、生産、流通の過程で混入する恐れのある異物の代表例として、小石、木の枝やステム（茎やそのかけら）、ビニール、プラスチック片などが挙げられる。また、例えば、食品としてのクルミに対して、異物の代表例として、殻や渋皮が挙げられる。
食品等に混入する異物を検出する方法として、従来は、電磁誘導を利用した金属検出方法やＸ線の透過による検査、あるいは物体そのものの形状や外見上の色等の画像処理により判別する方法（例えば、特許文献１：特開２０００−１６２１３６号公報等参照）が知られている。しかし、これらの方法では外見や色が似通ったものや、非金属のもの、Ｘ線に対する透過率がほぼ等しい材料のものを異物と判別することは困難であった。
【０００３】
このほかに、光を利用した異物検出方法として、下記の従来技術（Ｊ01）〜（Ｊ04）が従来公知である。
（Ｊ01）特許文献２（特開昭６１−１９６１４３号公報）記載の技術
特許文献２には、シート状の被検査体（１１）の移動方向に垂直な幅方向に単色光の光ビームを走査して、透過した光ビームを受光器（２２）で検出する際に、受光器（２２）のスリット（５２）から導入された透過光を、拡散板（５４）で拡散させて光導棒（５５）に入射させて光電子増倍素子（６８）で検出することで、幅方向の各位置から入射された光の感度を一様に近づける技術が記載されている。
すなわち、特許文献２には、幅方向における感度のバラツキを少なくして、欠陥や異物を判別する精度を向上させる技術が記載されている。
【０００４】
（Ｊ02）特許文献３（特開２００７−６４７３４号公報）記載の技術
特許文献３には、レーザー光を落下中の粉粒体に水平方向に走査しながら照射し、粉粒体（Ｆ）からの反射光を受光して異物の判別を行う際に、レーザー光の投光機構（３１）の反対側に光拡散部材（３７）を配置して、拡散反射させる技術が記載されている。特許文献２記載の技術では、落下中の粉粒体（Ｆ）に層厚や密度のムラを生じて粉粒体（Ｆ）間に隙間が形成されるようなことがあっても、この隙間を通過したレーザー光が光拡散部材（３７）によって拡散反射されることで、層厚や密度の状態にかかわらず、光検出部（４０）で受光される受光量を均一に近づけ、異物がないときと異物があるときの差（コントラスト）を明確にして、異物検出を高精度に行っている。
【０００５】
（Ｊ03）特許文献４（特開２００５−２３３７２４号公報）記載の技術
特許文献４には、食品に照射された単波長（波長９８０ｎｍ）の近赤外光の透過光の受光強度の差に基づいて、異物の混入を検出する技術が記載されている。また、特許文献２には、２つ波長（波長９００ｎｍ、１３００ｎｍ）の近赤外光を照射した時の透過光の受光強度に基づいて、異物の混入と、混入した異物の種類とを判別する技術も記載されている。
（Ｊ04）特許文献５（特開２００７−２７８８４６号公報）記載の技術
特許文献５には、食品に照射された波長５３２ｎｍの可視領域のレーザー光の反射光と、波長９８０ｎｍの赤外領域のレーザー光の反射光との強度比に基づいて、異物の混入を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１６２１３６号公報
【特許文献２】特開昭６１−１９６１４３号公報（第４頁右上欄第４行〜第２０行、第２図、第７図、第９図）
【特許文献３】特開２００７−６４７３４号公報（「００１５」、「００２２」、「００４４」〜「００４９」、図５、図６）
【特許文献４】特開２００５−２３３７２４号公報（図２、図４）
【特許文献５】特開２００７−２７８８４６号公報（「００１８」、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（従来技術の問題点）
前記従来技術（Ｊ01）〜（Ｊ04）のようなレーザー光を使用した異物混入判別装置では、乾燥した被検査体と水に濡れた被検査体とで、精度（全異物中から検出できた異物の割合である検出率や、総量に対して良品側に搬送された割合である歩留まり）に大きな差異が認められた。
水に濡れた被検査体を検査する場合、乾燥した被検査体に比べて、水に濡れた良品の表面の水により、レーザー光が反射され、良品を異物と誤認、誤判別してしまう場合があり、精度が低下する問題があった。
【０００８】
特に、被検査体としてのレーズンの検査を行う場合、レーズンの梱包や加工工程において、糖分によるベタつきで梱包や搬送の工程における搬送が困難になる場合があるため、水を加えてほぐす場合がある。また、被検査体に付着したゴミや砂、石等を落とすために、水で洗浄する場合もある。また、異物混入判別の段階でも、レーズンが団子状に固まっていると、団子状の良品が異物と判別されてしまうことがあるため、水でほぐす場合もある。また、レーズンに限らず、被検査体を冷蔵庫や冷凍庫で保管していた場合には、異物混入判別のために保管場所から出すと、結露等で表面が水に濡れた状態となる場合もある。また、被検査体を水で濡らしてからの経過時間によっては、一度水に濡れた被検査体の一部が乾燥することもあり、乾燥した被検査体と水に濡れた被検査体とが混ざった状態となることもあり、異物を判別する精度が低下する問題がある。
【０００９】
本発明は、水に濡れた被検査体に含まれる異物を判別する精度を向上させることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を解決するために請求項１に記載の発明の異物混入判別装置は、
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射する照射光源系と、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の異物混入判別装置において、
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光に含まれる前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分の光を透過させる偏光光学素子と、前記偏光光学素子を通過した光を受光する前記受光素子と、を有する前記受光光学系、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の異物混入判別装置において、
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光を互いに直交する第１の偏光方向および第２の偏光方向の成分に分離する偏光光学素子と、前記第１の偏光方向の光を受光する第１の受光素子および前記第２の偏光方向の光を受光する第２の受光素子を有する前記受光素子と、を有する前記受光光学系と、
前記第１の偏光方向の光と、前記第２の偏光方向の光と、前記被検査体に照射された前記レーザー光の偏光方向と、に基づいて、前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分を演算する直交成分演算手段と、
前記直交成分演算手段で演算された前記レーザー光の偏光方向とは直交する方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する前記異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記技術的課題を解決するために、請求項４に記載の発明の異物混入判別方法は、
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射し、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光し、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１、４に記載の発明によれば、被検査体自体からの前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光に基づいて判別が行われ、直線偏光の入射レーザー光と同じ偏光方向の水による反射光による影響を抑えることができ、水に濡れた被検査体に含まれる異物を判別する精度を向上させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、偏光光学素子を通過した直線偏光の入射レーザー光に直交する偏光方向の成分に基づいて、異物の判別ができ、水における反射の悪影響を抑えることができる。
請求項３に記載の発明によれば、水における反射光が含まれないレーザー光の偏光方向とは直交する方向の偏光成分に基づいて異物の判別を行うことができ、異物を判別する精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施例１の異物混入判別装置を有する食品試料選別装置の説明図である。
【図２】図２は本発明の実施例１の異物混入判別装置の要部拡大説明図である。
【図３】図３は実施例１の履歴データの説明図である。
【図４】図４は実施例１の異物混入判別処理のフローチャートである。
【図５】図５は実施例１の異物画素判別処理のフローチャートである。
【図６】図６は実施例１のサイズフィルタ処理のフローチャートである。
【図７】図７は実施例１の被検査体の受光素子における信号の一例の説明図であり、図７Ａは偏光フィルタが使用されていない従来の場合の説明図、図７Ｂは偏光フィルタが使用された実施例１の場合の説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例２の異物混入判別装置の要部拡大説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
【図９】図９は実施例２の反射・散乱光から水による影響を除去する演算方法の説明図である。
【図１０】図１０はレーズンとステムの分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
【図１１】図１１は比較例１および実験例１で使用した装置の説明図である。
【図１２】図１２は比較例１および実験例１の実験結果の説明図であり、図１２Ａは比較例１の実験結果のグラフ、図１２Ｂは実験例１の実験結果のグラフである。
【図１３】図１３は比較例２および実験例２の実験結果の説明図であり、図１３Ａは比較例２の実験結果のグラフ、図１３Ｂは実験例２の実験結果のグラフである。
【図１４】図１４は比較例３および実験例３の実験結果の説明図であり、図１４Ａは比較例３の実験結果のグラフ、図１４Ｂは実験例３の実験結果のグラフである。
【図１５】図１５は比較例４および実験例４の実験結果の説明図であり、図１５Ａは比較例４の実験結果のグラフ、図１５Ｂは実験例４の実験結果のグラフである。
【図１６】図１６は比較例５および実験例５の実験結果の説明図であり、図１６Ａは比較例５の実験結果のグラフ、図１６Ｂは実験例５の実験結果のグラフである。
【図１７】図１７は比較例６および実験例６の実験結果の説明図であり、図１７Ａは比較例６の実験結果のグラフ、図１７Ｂは実験例６の実験結果のグラフである。
【図１８】図１８は比較例７および実験例７の実験結果の説明図であり、図１８Ａは比較例７の実験結果のグラフ、図１８Ｂは実験例７の実験結果のグラフである。
【図１９】図１９は比較例８および実験例８の実験結果の説明図であり、図１９Ａは比較例８の実験結果のグラフ、図１９Ｂは実験例８の実験結果のグラフである。
【図２０】図２０は実験例９で使用した実験装置の説明図である。
【図２１】図２１は実験例９の実験結果の説明図であり、図２１Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２１Ｂは図２１Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
【図２２】図２２は実験例１０の実験結果の説明図であり、図２２Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２２Ｂは図２２Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
【図２３】図２３は実験例１１および比較例１１の実験結果の説明図であり、図２３Ａは比較例１１の実験結果の説明図、図２３Ｂは実験例１１の実験結果の説明図である。
【図２４】図２４は実験例１２のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布の実験装置図である。
【図２５】図２５は比較例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置せずに水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。
【図２６】図２６は実験例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置して水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。における偏光方向９０°のレーズンおよびステムの実験結果のグラフである。
【図２７】図２７は実験例１〜８の図１０に対応するクルミの実と殻と渋皮の分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
【図２８】図２８は実験例１３のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布に関する実験の実験装置の説明図である。
【図２９】図２９は実験例１３の実験結果の説明図であり、５３２ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
【図３０】図３０は実験例１３の実験結果の説明図であり、６３５ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
【図３１】図３１は実験例１３の実験結果の説明図であり、８３０ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に図面を参照しながら、本発明の具体例としての実施例を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例１の異物混入判別装置を有する食品試料選別装置の説明図である。
図２は本発明の実施例１の異物混入判別装置の要部拡大説明図である。
図１において、実施例１の異物選別装置の一例としての食品試料選別装置１は、被検査体の一例としての食品試料Ｓが投入される投入部１ａと、投入部１ａから投入された試料が搬送される試料搬送部材２とを有する。前記試料搬送部材２は、試料搬送部材２を振動させて試料搬送部材２上の試料を搬送させる振動装置３に支持されている。
図１，図２において、前記試料搬送部材２により右端部（＋Ｙ端部）に搬送された食品試料Ｓは、試料搬送部材２から落下し、落下搬送路４を鉛直下方に落下しながら搬送される。前記落下搬送路４の途中には、異物混入判別領域５が設定されており、異物混入判別領域５の側方には、異物混入判別装置６が配置されている。
【００１８】
図２において、前記異物混入判別装置（異物検出装置）６は、前記異物混入判別領域５にレーザー光を照射するレーザー光源装置（照射光源系）７を有する。実施例１のレーザー光源装置７は、複数のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎを有する。前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎは、それぞれ、予め設定された特定の単一波長で互いに異なる波長のレーザー光を出射する。なお、前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎは、検査の対象とする被検査体の種類や状態、要求される検出率や歩留まり等に応じて、異物の検出が可能な波長のレーザー光を出射するレーザーＬＳ１〜ＬＳｎが選択的に使用される。すなわち、前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎとしては、例えば、青色や緑色、赤色等の可視領域の特定の波長のレーザー光を出力するレーザー光源や、赤外領域の特定の波長のレーザー光を出力するレーザー光源を使用可能である。なお、実施例１では、複数のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎの中から、ユーザが選択入力して設定した被検査体の種類等に応じて特定の２つのレーザーが選択されて、互いに異なる単一波長の２つのレーザー光が照射されるように設定されている。
【００１９】
前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから出射されたレーザー光は、特定の偏光方向の成分のみを通過させる第１の偏光光学素子７ａを通過し、特定の偏光方向のみのレーザー光、いわゆる直線偏光されたレーザー光となる。前記第１の偏光光学素子７ａは、特定の偏光方向の成分のみを通過可能な偏光光学素子を使用可能であり、偏光フィルタや偏光ビームスプリッタを使用可能である。
直線偏光されたレーザー光は、反射する複数の反射鏡を有し且つ高速で回転駆動する回転多面鏡（ポリゴンミラー）ＰＭにより反射され、異物混入判別領域５をスキャン（走査）される。
前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎや第１の偏光光学素子７ａ、ポリゴンミラーＰＭ等により、実施例１のレーザー光源装置（照射光源系）７が構成されている。
【００２０】
前記レーザー光源装置７の下方には、異物混入判別領域５を通過する食品試料Ｓおよび異物により反射・散乱されたレーザー光の反射・散乱光を受光して、電気信号に変換する受光器（受光光学系）８が配置されている。前記受光器８は、異物混入判別領域５において被検査体Ｓに照射されたレーザー光が、被検査体Ｓで反射・散乱した反射・散乱光が通過する第２の偏光光学素子８ａを有する。実施例１の第２の偏光光学素子８ａは、特定の偏光方向の成分のみを通過可能な偏光光学素子である偏光フィルタにより構成されている。また、実施例１の第２の偏光光学素子８ａは、前記第１の偏光光学素子７ａを通過した直線偏光のレーザー光の偏光方向とは異なる偏光方向の一例である直交方向の光のみを通過させるように配置されている。
【００２１】
前記偏光光学素子８ａを通過したレーザー光は、レーザーＬＳ１〜ＬＳｎに対応して設けられた受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎで受光される。実施例１の受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎは、光電子増倍管により構成された受光素子により構成されている。なお、受光素子は、光電子増倍管に限定されず、例えば、フォトダイオード等、従来公知の受光素子を採用可能である。
各受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎの受光部には各レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから出力されたレーザー光の波長域近傍の光のみ通過させる波長選択フィルタＦＬ１〜ＦＬｎが支持されている。
前記受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎや第２の偏光光学素子８ａ、波長選択フィルタＦＬ１〜ＦＬｎ等により、実施例１の受光器８が構成されている。
【００２２】
前記受光器８の受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎには、光強度測定器１０が接続されており、前記光強度測定器１０は受光器８から入力される電気信号に基づいて光の強度を測定（検出）する。前記光強度測定器１０には、演算処理装置１１が接続されており、前記光強度測定器１０からの出力信号は、演算処理装置１１の異物混入判別手段１１Ａに入力される。
前記異物混入判別手段１１Ａは、光強度測定器１０から入力された光の強度に基づいて、異物混入判別領域５を通過した物体が食品試料、いわゆる良品であるか、茎や木の枝、石等の異物であるか否かを判別する。実施例１の異物混入判別手段１１Ａは、フィルタ処理手段１１Ａ１と、異物混入判別値記憶手段１１Ａ２と、異物画素判別手段１１Ａ３と、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４と、判別結果更新手段１１Ａ５と、サイズフィルタ処理手段１１Ａ６とを有する。
【００２３】
前記フィルタ処理手段１１Ａ１は、受信した信号に基づいて、平滑化、強調、微分、エッジ強調等の従来公知のフィルタ処理（例えば、特開２００１−９９７８３号公報等参照）を実行する。
異物混入判別値記憶手段１１Ａ２は、異物や不良品質の試料Ｓであるか否かを判別するための異物混入判別値を記憶する。実施例１では、使用される被検査体の種類等に応じて照射される各レーザー光の反射・散乱光について、予め実験等で測定された異物混入判別値が記憶されており、検査される被検査体に対応する異物混入判別値が読み出し可能になっている。なお、実施例１では、各被検査体毎に、第１のレーザー光の強度Ｒ１が良品であると判別される上限値Ｌ１および下限値Ｌ２と、第２のレーザー光の強度Ｒ２が良品であると判別される上限値Ｌ３および下限値Ｌ４と、２つのレーザー光の強度の比Ｒ２／Ｒ１が良品であると判別される上限値Ｌ５および下限値Ｌ６と、を記憶している。
異物画素判別手段１１Ａ３は、演算処理装置１１の異物混入判別値記憶手段１１Ａ２に記憶された異物であるか否かを判別するための異物混入判別値と、フィルタ処理後の光の強度とに基づいて、異物混入判別領域５上の被検査体において光が反射・散乱された微小領域が、良品の領域（良品画素）であるか、異物の領域（異物画素）であるかを判別する。
【００２４】
図３は実施例１の履歴データの説明図である。
判別履歴データ記憶手段１１Ａ４は、異物画素判別手段１１Ａ３で判別された判別結果の履歴データを記憶する。実施例１の判別履歴データ記憶手段１１Ａ４は、履歴データとして、図３に示すように、異物混入判別領域５を光が走査する主走査方向（実施例１では水平方向）と、主走査方向に垂直で被検査体が移動する副走査方向（実施例１では鉛直方向）と、に網目状に区切られた各領域（画素、ピクセル）と、異物画素判別手段１１Ａ３の判別結果とを対応づけて記憶する。すなわち、実施例１では、判別された画素の位置と、判別結果とを対応づけて記憶する。なお、実施例１では、履歴データとして、主走査方向に１ライン分走査したデータが１５ライン分記憶されている。
【００２５】
判別結果更新手段１１Ａ５は、レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから照射された光の走査に伴って、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４に記憶された履歴データを更新する。実施例１の判別結果更新手段１１Ａ５は、ポリゴンミラーＰＭの回転に伴って光が次の面で反射され、主走査方向の走査が開始されると、最も古い１ライン分のデータが削除され、最新の走査データを順次記憶していくことで、時間経過に伴って順次履歴データを更新する。
【００２６】
サイズフィルタ処理手段（除去対称異物判別手段）１１Ａ６は、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４に記憶された履歴データに基づいて、異物であると判別された被検査体が、予め設定された大きさ以上の大きさの除去対象異物であるか否かを判別する。すなわち、異物と判別された被検査体のサイズが、予め設定されたサイズ以上であるか否かのフィルタリングを行う。実施例１のサイズフィルタ処理手段１１Ａ６は、異物領域抽出手段１１Ａ６ａと、領域判別値記憶手段１１Ａ６ｂと、異物信号出力手段１１Ａ６ｃとを有する。
異物領域抽出手段１１Ａ６ａは、履歴データに基づいて、主走査方向または副走査方向に２つ以上連続する異物画素より構成された異物領域を抽出する。
【００２７】
領域判別値記憶手段１１Ａ６ｂは、被検査体が良品と見なされる異物（例えば、レーズンの梱包工程では所定のサイズ以下の茎等は「良品」とされる）や小さすぎて除去が困難である等の理由で、被検査体が除去を実行する異物であるか否かを判別するための領域判別値を記憶する。実施例１では、前記領域判別値として「１８」を記憶しており、連続する異物画素の総数が１８以上の場合に、除去対象の異物であると判別される。すなわち、実施例１のサイズフィルタ処理手段１１Ａ６では、履歴データにおいて、異物画素が１８画素以上の被検査体は、除去対象の異物と判別され、１８画素未満の被検査体は除去対象の異物ではないと判別される。
【００２８】
異物信号出力手段１１Ａ６ｃは、除去対象異物と判別された被検査体が存在する場合、除去対象異物の主走査方向および副走査方向の位置情報を含む異物混入信号を除去装置制御回路に出力する。
除去装置制御回路１２は、異物混入判別手段１１ａからの入力信号に応じて、前記レーザー光源装置７の下方に配置された異物除去装置１３を駆動する。
【００２９】
図１、図２において、前記異物除去装置１３は、圧縮空気を噴出して、落下搬送路４を落下する物体を、落下搬送路４から食品試料選別装置１の異物回収路１４に移動させて、異物回収容器１５で異物を回収させる。実施例１の異物除去装置１３は、主走査方向に平行に複数の噴出口を有し、除去対象異物の主走査方向の位置に対応する噴出口に空気が供給されて、噴出されるように構成されている。
したがって、前記異物混入判別手段１１ａにより異物混入判別領域５を通過している物体が異物または不良品質の食品試料Ｓであると判別されると、異物が異物除去装置１３に対向する異物除去領域１３ａに搬送されるタイミングに合わせて、異物除去装置１３が駆動されて、異物が異物回収路１４を通じて異物回収容器１５に回収される。
前記異物除去装置１３の下方には、異物除去装置１３で除去されなかった良品の食品試料Ｓを搬送して、次の工程（例えば、洗浄工程や包装工程等）に搬送するための下流側搬送装置１６が配置されている。
【００３０】
（実施例１のフローチャートの説明）
（異物混入判別処理のフローチャートの説明）
図４は実施例１の異物混入判別処理のフローチャートである。
図４のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、前記異物混入判別装置６に記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は食品試料選別装置１の他の各種処理と並行してマルチタスクで実行される。
図４に示すフローチャートは異物混入判別装置６の電源オンにより開始される。
【００３１】
図４のＳＴ１において、ユーザにより図示しない操作部から測定開始の入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１を繰り返す。
ＳＴ２において、次の処理（１）〜（３）を実行し、ＳＴ３に進む。
（１）レーザーＬＳ１〜ＬＳｎの中から予め設定された２つのレーザー、すなわち、第１レーザーおよび第２レーザーを駆動して、第１レーザー光および第２レーザー光を照射する。
（２）ポリゴンミラーＰＭの回転駆動を開始する。
（３）受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎを作動させる。
ＳＴ３において、受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎが信号を受信したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３を繰り返す。
【００３２】
ＳＴ４において、受信した信号の平滑化、強調、微分、エッジ強調等の従来公知のフィルタ処理（例えば、特開２００１−９９７８３号公報等参照）を実行し、ＳＴ５に進む。
ＳＴ５において、異物画素判別処理（後述する図５のサブルーチン参照）を実行して、ＳＴ６に進む。
ＳＴ６において、ユーザにより操作部から測定終了の入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ７に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ９に進む。
ＳＴ７において、異物混入領域５の一端側から他端側までの１回分の走査（一ライン分）の信号を受信したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３に戻る。
【００３３】
ＳＴ８において、サイズフィルタ処理（後述する図６のサブルーチン参照）を実行して、ＳＴ３に戻る。
ＳＴ９において、次の処理（１）〜（３）を実行し、ＳＴ１に戻る。
（１）駆動中のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎを停止して、レーザー光の照射を終了する。
（２）ポリゴンミラーＰＭの回転駆動を停止する。
（３）受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎを停止させる。
【００３４】
（異物画素判別処理のフローチャートの説明）
図５は実施例１の異物画素判別処理のフローチャートである。
図５のＳＴ１１において、第１レーザー光の強度Ｒ１が第１レーザー光強度の良品判別用の上限値Ｌ１以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１２に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１２において、第１レーザー光の強度Ｒ１が第１レーザー光強度の良品判別用の下限値Ｌ２以下であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１３に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
【００３５】
ＳＴ１３において、第２レーザー光の強度Ｒ２が第２レーザー光強度の良品判別用の上限値Ｌ３以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１４に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１４において、第２レーザー光の強度Ｒ２が第２レーザー光強度の良品判別用の下限値Ｌ４以下であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１５に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１５において、第１レーザー光の強度Ｒ１と第２レーザー光の強度Ｒ２との強度比Ｒ２／Ｒ１が強度比の良品判別用の上限値Ｌ５以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１６に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
【００３６】
ＳＴ１６において、強度比Ｒ２／Ｒ１が強度比の良品判別用の下限値Ｌ６以下であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１７に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１７において、受信した信号を、良品画素と判別し、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４の履歴データとして記憶、更新する。そして、異物画素判別処理を終了する。
ＳＴ１８において、受信した信号を、異物画素と判別し、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４の履歴データとして記憶、更新する。そして、異物画素判別処理を終了する。
【００３７】
（サイズフィルタ処理のフローチャートの説明）
図６は実施例１のサイズフィルタ処理のフローチャートである。
図６のＳＴ２１において、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４に記憶された履歴データから異物画素が連続する異物領域を全て抽出する。そして、ＳＴ２２に進む。
ＳＴ２２において、抽出された各異物領域の広さは、領域判別値以上であるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２３に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２４に進む。
ＳＴ２３において、領域判別値以上の異物領域を、除去対象異物と判別し、除去対象異物と判別された異物領域の座標（履歴データ上の異物領域の主走査方向および副走査方向位置）を含む異物混入信号を出力する。そして、ＳＴ２４に進む。
ＳＴ２４において、抽出された全ての異物領域の判別を終了したか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２２に戻り、イエス（Ｙ）の場合はサイズフィルタ処理を終了する。
【００３８】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の食品試料選別装置１では、異物混入の判別が開始されると、異物混入判別領域５を通過する被検査体（食品試料Ｓまたは異物）に２つの波長の直線偏光したレーザー光が照射される。被検査体Ｓに照射された直線偏光のレーザー光は、被検査体Ｓの表面で反射または被検査体の表面から内部に微小に進入して散乱する。また、被検査体Ｓ表面が水で濡れている場合、表面の水でレーザー光が反射することがある。
このとき、本発明者らの研究の結果、被検査体（良品や異物）Ｓからの反射・散乱光は、照射された直線偏光のレーザー光とは偏光方向が異なる方向成分を含む反射・散乱光、いわゆる、無偏光の反射・散乱光となる一方で、被検査体Ｓ表面に付着した水でレーザー光が反射した場合、直線偏光の入射レーザー光と同じ偏光方向のレーザー光が反射されることが判明した。
【００３９】
したがって、実施例１の食品試料選別装置１では、被検査体Ｓ自体からの反射・散乱光および表面の水からの反射光を含む光は、偏光光学素子８ａを通過する際に、照射された直線偏光のレーザー光と同じ偏光方向の成分がカットされる。この結果、照射されたレーザー光と同じ偏光方向の水からの反射光はカットされる。これにより、受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎでは、被検査体Ｓ自体からの反射・散乱光の中で、照射された直線偏光のレーザー光と同じ偏光方向の成分を除いた強度の光が受光され、受光した光の強度や強度比に基づいて良品や異物の判別が行われる。
【００４０】
図７は実施例１の被検査体の受光素子における信号の一例の説明図であり、図７Ａは偏光フィルタが使用されていない従来の場合の説明図、図７Ｂは偏光フィルタが使用された実施例１の場合の説明図である。
図７において、偏光光学素子８ａとしての偏光フィルタが使用されていない従来の構成では、図７Ａに示すように、良品の表面に付着した水の膜で反射が発生すると、異物混入判別用の上限値Ｌ１（Ｌ３）を超える強度が測定されることがあり、良品を異物と誤判別する恐れがあった。これに対して、実施例１のように偏光フィルタ８ａを使用すると、図７Ｂに示すように、水による反射光が偏光フィルタ８ａでカットされ、受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎで測定されないため、良品を異物と誤判別することが低減される。よって、実施例１の食品試料選別装置１では、水からの反射光の影響を受けることなく、被検査体Ｓからの反射光、散乱光に基づいて、良品と異物の判別を行うことができ、判別の精度を向上させることができる。
【００４１】
また、実施例１の食品試料選別装置１では、サイズフィルタ処理を実行して、除去可能な大きさの異物が判別されると共に、判別された異物の主走査方向の位置に対応する噴出口からエアが噴出され、除去される。したがって、品質上良品と見なされる程度の小さな異物については除去しないようにも設定でき、除去対象の異物にのみ、対応する噴出口からエアが噴出されて除去される。したがって、異物除去時に良品が巻き込まれて除去されてしまうことを低減でき、異物の除去精度を向上させることができる。
さらに、実施例１の食品試料選別装置１では、受光した光の強度だけでなく、強度比も使用して判別を行っており、特定の単一波長に対する反射光の強度が良品と同じ異物が存在する場合に強度だけを使用して判別する場合に比べて、精度を向上させることができる。
【００４２】
また、実施例１の食品試料選別装置１では、複数のレーザー光を使用しているので、各レーザー光は優れた単色性を有しており、特定の波長に高輝度の光を得ることができる。したがって、選別対象の食品試料Ｓの反射特性に応じて、最適な波長のレーザー光を選択することにより、大きな反射光量差として明確に検出することができる。さらに、レーザー光の指向性により、異物あるいは変質部位（不良部位）が微小な範囲であっても、大きな輝度差を得ることができる。この結果、光源としてレーザーを使用することにより、微小な異物や変質部位を高感度で検出できる。特に、ガラス片やプラスチックのような透明体でも表面反射を利用して反射光の強度比を容易に検出でき、異物を検出できる。
【実施例２】
【００４３】
図８は本発明の実施例２の異物混入判別装置の要部拡大説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図８において、実施例２の異物混入判別装置（異物検出装置）６の受光器８′では、偏光光学素子８ａ′として、実施例１の偏光フィルタに替えて、偏光ビームスプリッタを使用している。偏光ビームスプリッタ８ａ′は、異物混入判別領域５からの反射・散乱光を分離する分光光学素子であり、偏光ビームスプリッタ８ａ′の入射面２１に平行な偏光成分（Ｐ偏光、第１の偏光方向）の光を透過させると共に、入射面２１に垂直な偏光成分（Ｓ偏光、第２の偏光方向）の光を反射させる。偏光ビームスプリッタ８ａ′を透過したＰ偏光の光は、第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′で受光され、偏光ビームスプリッタ８ａ′で反射されたＳ偏光の光は、第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で受光される。
各受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′およびＰＤ１″〜ＰＤｎ″の受光部には各レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから出力されたレーザー光の波長域近傍の光のみ通過させる波長選択フィルタＦＬ１′〜ＦＬｎ′およびＦＬ１″〜ＦＬｎ″が支持されている。
前記受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′およびＰＤ１″〜ＰＤｎ″や偏光ビームスプリッタ８ａ′、波長選択フィルタＦＬ１′〜ＦＬｎ′およびＦＬ１″〜ＦＬｎ″等により、実施例２の受光器８′が構成されている。
【００４５】
前記受光器８′の第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′および第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で受光された光は、光強度測定器１０に入力されて光の強度が測定され、演算処理装置１１′に出力される。実施例２の演算処理装置１１′の異物混入判別手段１１Ａ′は、実施例１の各手段１１Ａ１〜１１Ａ６に加え、判別用強度演算手段１１Ａ７を有する。判別用強度演算手段１１Ａ７は、直線偏光成分傾斜角記憶手段１１Ａ７ａと、偏光方向演算手段１１Ａ７ｂと、直交成分演算手段１１Ａ７ｃとを有し、各受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′，ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で受光したＰ偏光成分およびＳ偏光成分に基づいて、各手段１１Ａ２〜１１Ａ６で使用される判別用の強度Ｘｓ′を演算する。
【００４６】
図９は実施例２の反射・散乱光から水による影響を除去する演算方法の説明図である。
前記直線偏光成分傾斜角記憶手段１１Ａ７ａは、判別用の強度Ｘｓ′を演算する際に使用される直線偏光成分のＰ偏光の軸に対する傾斜角θを記憶する。図９において、被検査体Ｓの表面の水でレーザー光が反射された場合、反射光が偏光ビームスプリッタ８ａ′で分離されて、Ｐ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓが測定されるため、この反射光ベクトルＬＳ＝（Ｌｐ，Ｌｓ）のＰ偏光軸に対する角度を直線偏光成分の傾斜角θとして記憶する。なお、実施例２では、前記傾斜角θは、被検査体Ｓの検査を行う前に、異物混入判別領域５に直線偏光のレーザー光を反射する反射鏡（ミラー）を配置した状態でレーザー光を照射し、第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′で検出した直線偏光の反射光のＰ偏光成分Ｌｐと、第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で検出したＳ偏光成分Ｌｓとに基づいて、以下の式（１）から導出され、予め記憶されている。
θ＝ｔａｎ−１（Ｌｓ／Ｌｐ） …式（１）
【００４７】
偏光方向演算手段１１Ａ７ｂは、被検査体Ｓの異物混入の判別を行う際に、異物混入判別領域５を通過する被検査体Ｓからの反射・散乱光のベクトルのＰ偏光軸に対する角度である偏光方向γを演算する。図９において、異物混入判別領域５からの反射・散乱光は、偏光ビームスプリッタ８ａ′でＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離され、第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′で検出された反射・散乱光のＰ偏光成分ＲＦｐと、第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で検出したＳ偏光成分ＲＦｓとして検出される。したがって、被検査体Ｓからの反射・散乱光ベクトルＲＦは、水による影響がなかった場合には、被検査体Ｓ自体からの散乱光となり、水膜の反射があった場合には、被検査体Ｓからの反射・散乱光と水膜からの反射光の成分が合成されたベクトルとなる。そして、実施例２の偏光方向演算手段１１Ａ７ｂは、検出されたＲＦｐ、ＲＦｓに基づいて、以下の式（２）からベクトルの傾斜方向である偏光方向γを演算、導出する。
γ＝ｔａｎ−１（ＲＦｓ／ＲＦｐ） …式（２）
【００４８】
直交成分演算手段１１Ａ７ｃは、Ｐ偏光方向の光ＲＦｐと、Ｓ偏光方向の光ＲＦｓと、被検査体Ｓに照射されたレーザー光の偏光方向である傾斜角θと、に基づいて、前記レーザー光の偏光方向の傾斜角θに直交する方向の偏光成分Ｘｓ′を演算する。実施例２の直交成分演算手段１１Ａ７ｃは、Ｐ偏光成分の光の強度ＲＦｐおよびＳ偏光成分の光の強度ＲＦｓと、ＲＦｐおよびＲＦｓから導出された偏光方向γと、傾斜角θと、に基づいて、以下の式（３）から直交方向の偏光成分の強度Ｘｓ′を演算する。
Ｘｓ′＝｛（ＲＦｐ）２＋（ＲＦｓ）２｝１／２ｓｉｎ（γ−θ） …式（３）
すなわち、実施例２では、図９に示すように、水による反射の影響がある傾斜角θ方向の成分、すなわち、Ｐ′軸方向の成分を異物の判別に使用せず、水による反射の影響が少ない傾斜角θの直交方向の成分、すなわちＳ′軸方向の成分Ｘｓ′を異物の判別に使用する。
【００４９】
なお、実施例２の各手段１１Ａ２〜１１Ａ６は、実施例１の各手段１１Ａ２〜１１Ａ６の各手段において、強度Ｒ１、Ｒ２に替えて、第１レーザー光および第２レーザー光のＳ′軸方向の成分Ｘｓ１′、Ｘｓ２′を使用するだけで、同様の処理が実行されるため、説明の簡単化のため、実施例２の各手段１１Ａ２〜１１Ａ６の詳細な説明は省略する。
また、実施例２では、実施例１の図４のＳＴ４とＳＴ５との間に、偏光方向γを演算し、直交方向の偏光成分の強度Ｘｓ′を演算する処理が追加されて実行されるだけで、図４のその他のＳＴの処理や、図５、図６に示す各処理は、実施例１と同様であるため、実施例２のフローチャートの図示および詳細な説明は省略する。
【００５０】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の食品試料選別装置１では、偏光光学素子としての偏光ビームスプリッタ８ａ′を使用して、反射・散乱光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離して、それぞれ受光し、水による反射光が含まれるＰ′方向成分を判別に使用せず、水による反射光の影響が少なく、被検査体Ｓ自体からの散乱光によるＳ′方向成分を判別に使用しており、水の影響を受ける従来の構成に比べて、異物の判別精度を向上させることができる。
また、実施例２の食品試料選別装置１では、偏光ビームスプリッタ８ａ′を配置して、異物の測定開始前に、Ｐ′方向の傾斜角θを導出しておくため、偏光ビームスプリッタ８ａ′を設置する際に多少位置がずれていても、傾斜角θが変化するだけで、異物の検出への影響は少なくなっている。すなわち、実施例１の構成では、偏光フィルタ８ａを水の反射による直線偏光の入射レーザー光と同じ偏光方向成分が減衰および消去されるように、位置および向きを精度良く設置、調整する必要があったが、実施例２では、このような手間を省略することができると共に、設置時の位置や向きの誤差の影響を受けることなく判別を行うことができる。
その他、実施例２は実施例１と同様の作用、効果を有する。
【００５１】
（実験例）
図１０はレーズンとステムの分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
次に、本発明の効果を確認するために、実験を行った。
実験例１〜８では被検査体Ｓとしてのレーズンを対象とし、混入される異物としてのステム（茎）を対象とした。図１０に、レーズンとステムの分光特性の測定結果を示す。
図１０に示すように、レーズンでは、ステムに対して、波長６００ｎｍ以上において、反射率に差が見られ、特に、８００ｎｍ以上になると差が大きくなることが確認された。よって、以下の実験例では、波長６３５ｎｍの赤色のレーザー光または波長８３０ｎｍの近赤外光のレーザー光を選択して実験を行った。
【００５２】
図１１は比較例１および実験例１で使用した装置の説明図である。
図１１において、実験例では、被検査体Ｓからの反射・散乱光３１をハーフミラー３２で分離し、ハーフミラー３２を透過した反射・散乱光３１ａは、偏光フィルタ３３を介して、光電子増倍管で構成された実験例用の受光素子３４で検出する。そして、ハーフミラー３２で反射された反射・散乱光３１ｂは、偏光フィルタを介さずに、光電子増倍管で構成された比較例用の受光素子３６で検出する。なお、本実験例では、偏光フィルタ３３は、照射されるレーザー光の偏光方向に対して垂直方向の偏光成分が透過するように配置した。
【００５３】
（比較例１）
比較例１では、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例１では、被検査体Ｓとして、乾燥レーズンを使用した。
（実験例１）
実験例１では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例１と同様である。
比較例１および実験例１の結果を図１２に示す。
【００５４】
図１２は比較例１および実験例１の実験結果の説明図であり、図１２Ａは比較例１の実験結果のグラフ、図１２Ｂは実験例１の実験結果のグラフである。
図１２に示す実験結果のグラフは、３軸方向のグラフであり、縦軸（高さ方向）に出力信号の値を取り、幅方向の軸に落下方向の位置を取り、奥行き方向の軸に走査方向の位置を取った。また、図１２に示すグラフでは、基準信号に対して信号の伸び率で評価を行った。基準信号とは、バックグラウンドからの反射・散乱光の検出信号である。なお、実験例では、閾値の設定を容易にするために、基本的には、良品レーズンの場合、赤色レーザー等の可視光照射時には基準信号に対してグラフの上方に、近赤外光（ＮＩＲ：Near Infrared）照射時には下方に信号がでるように、バックグラウンドは予め調整されている。なお、以下の説明における各３軸方向のグラフでは、各軸の取り方やバックグラウンドの調整等については同様に行っている。
なお、図１２〜図１９については、カラーの図面を参考図面として、出願後、上申書に添付して提出する予定となっている。
【００５５】
図１２Ａにおいて、比較例１では、基準信号に対して全体的に強い反射・散乱光を受光していることが確認された。一方、図１２Ｂにおいて、実験例１では、基準信号に対して、所々に強い反射・散乱光を受光していることが確認された。実験例１と比較例１とを比較すると、偏光フィルタ３３の有無により、反射・散乱光の強度のレベルが全体的に減衰すると共に、減衰されずに強い強度を保った信号によりレーズンが確認可能である。
【００５６】
（比較例２）
比較例２では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例２では、比較例１と同様に、被検査体Ｓとして、乾燥レーズンを使用した。
（実験例２）
実験例２では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例２と同様である。
比較例２および実験例２の結果を図１３に示す。
【００５７】
図１３は比較例２および実験例２の実験結果の説明図であり、図１３Ａは比較例２の実験結果のグラフ、図１３Ｂは実験例２の実験結果のグラフである。
図１３Ａにおいて、比較例２では、基準信号に対して、上下に反射・散乱光強度が確認できる。
図１３Ｂにおいて、実験例２では、図１３Ａの比較例２に比べて、全体的に、反射・散乱光強度が小さくなっていることがわかり、基準信号に対してのレーズンの反射・散乱光強度が低いことがわかる。
したがって、実験例１、２および比較例１、２の結果から、乾燥したレーズンにおいて、偏光フィルタ３３を設置することにより、波長に関わらず、鏡面反射および表面の凹凸による反射光や強い散乱光を減衰することができることが確認された。
【００５８】
（比較例３）
比較例３では、比較例１と同様の実験装置において、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例３では、被検査体Ｓとして、水に濡れたレーズンを使用した。
（実験例３）
実験例３では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例３と同様である。
比較例３および実験例３の結果を図１４に示す。
【００５９】
図１４は比較例３および実験例３の実験結果の説明図であり、図１４Ａは比較例３の実験結果のグラフ、図１４Ｂは実験例３の実験結果のグラフである。
図１４Ａにおいて、比較例３では、基準信号に対して、全体的に強い反射・散乱光が検出されていることが確認された。
図１４Ｂにおいて、実験例３では、基準信号に対して、強い反射・散乱光も確認できるが、図１４Ａの比較例３と比較して、信号が減衰されていることが確認された。
【００６０】
（比較例４）
比較例４では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例４では、比較例３と同様に、被検査体Ｓとして、水で洗って、水に濡れたレーズンを使用した。
（実験例４）
実験例４では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例４と同様である。
比較例４および実験例４の結果を図１５に示す。
【００６１】
図１５は比較例４および実験例４の実験結果の説明図であり、図１５Ａは比較例４の実験結果のグラフ、図１５Ｂは実験例４の実験結果のグラフである。
図１５Ａにおいて、比較例４では、１箇所、基準信号に対して、上方に強い反射・散乱光強度が確認できる。これは、水の膜による反射光であると考えられる。したがって、従来は、この水の膜による反射光により誤検知が発生していた。そして、レーズンは、基準信号に対して、下側（低い電圧値側）に出力されることが確認された。
図１５Ｂにおいて、実験例４では、図１５Ａの比較例４に比べて、基準信号に対して明らかに強い反射・散乱光がないことが確認された。また、実験例４でも、レーズンは、基準信号に対して、下側（低い電圧値側）に出力されている。
したがって、実験例３、４および比較例３、４の結果から、偏光フィルタ３３を設置することにより、レーズン表面に付着した水膜による反射・散乱光を減衰できることが確認された。
【００６２】
（比較例５）
比較例５では、比較例１と同様の実験装置において、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例５では、被検査体Ｓとして、異物の一例としての乾燥ステム（茎）を使用した。
（実験例５）
実験例５では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例５と同様である。
比較例５および実験例５の結果を図１６に示す。
【００６３】
図１６は比較例５および実験例５の実験結果の説明図であり、図１６Ａは比較例５の実験結果のグラフ、図１６Ｂは実験例５の実験結果のグラフである。
図１６Ａにおいて、比較例５では、基準信号に対して、全体的に強い反射・散乱光が検出されていることが確認された。
図１６Ｂにおいて、実験例５では、図１６Ａの比較例５と比較して、信号が減衰されているが、基準信号に対して、２［Ｖ］以上の比較的強い出力値を維持していることが確認された。
【００６４】
（比較例６）
比較例６では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例６では、比較例５と同様に、被検査体Ｓとして、乾燥ステムを使用した。
（実験例６）
実験例６では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例６と同様である。
比較例６および実験例６の結果を図１７に示す。
【００６５】
図１７は比較例６および実験例６の実験結果の説明図であり、図１７Ａは比較例６の実験結果のグラフ、図１７Ｂは実験例６の実験結果のグラフである。
図１７Ａ、図１７Ｂにおいて、実験例６では、比較例６に比べて全体的に減衰しているが、ステムの反射・散乱光の強度が、偏光フィルタ３３を設置した場合でも、約２「Ｖ」以上の強度を保持していることが確認された。
したがって、実験例５、６および比較例５、６の結果から、ステムでは、偏光フィルタ３３を設置しても、基準信号に対して上側に、２［Ｖ］以上の比較的強い出力値が出力されることが確認された。
【００６６】
（比較例７）
比較例７では、比較例１と同様の実験装置において、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例７では、被検査体Ｓとして、異物の一例としての水に濡れたステムを使用した。
（実験例７）
実験例７では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例７と同様である。
比較例７および実験例７の結果を図１８に示す。
【００６７】
図１８は比較例７および実験例７の実験結果の説明図であり、図１８Ａは比較例７の実験結果のグラフ、図１８Ｂは実験例７の実験結果のグラフである。
図１８Ａにおいて、比較例７では、基準信号に対して、全体的に強い反射・散乱光が検出されていることが確認された。
図１８Ｂにおいて、実験例７では、図１８Ａの比較例７と比較して、信号が減衰されているが、基準信号に対して、３［Ｖ］以上の比較的強い出力値を維持していることが確認された。
【００６８】
（比較例８）
比較例８では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例８では、比較例７と同様に、被検査体Ｓとして、水に濡れたステムを使用した。
（実験例８）
実験例８では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例８と同様である。
比較例８および実験例８の結果を図１９に示す。
【００６９】
図１９は比較例８および実験例８の実験結果の説明図であり、図１９Ａは比較例８の実験結果のグラフ、図１９Ｂは実験例８の実験結果のグラフである。
図１９Ａ、図１９Ｂにおいて、実験例８では、比較例８に比べて全体的に減衰しているが、実験例６と同様に、偏光フィルタ３３を設置した場合でも、ステムの反射・散乱光の強度が、約２「Ｖ」以上の強度を保持していることが確認された。
したがって、実験例５〜８および比較例５〜８の結果から、ステムの場合、表面の状態に関わらず、偏光フィルタ３３を設置しても、基準信号に対して上側に、２［Ｖ］以上の比較的強い出力値が出力されることが確認された。
【００７０】
したがって、実験例１〜８および比較例１〜８の結果から、偏光フィルタ３３を配置することにより、水の反射・散乱光を減衰させ、レーズンおよびステムからの反射・散乱光を受光することにより、水の影響により起こっていた誤検知を減少させることが可能であることが確認された。その結果、水に濡れた被検体も高精度に検査、選別が可能になった。
そして、実験例１〜８および比較例１〜８の結果から、レーズンとステムを選別する場合には、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光を使用した方が、反射・散乱光の強度に明確な電位差が確認されることから、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用する場合に比べて、有利であることが確認された。
【００７１】
すなわち、６３５ｎｍのレーザー光を採用した場合には、基準信号に対して、レーズンもステムも乾燥、水濡れに関係なく、また偏光フィルタ３３の設置の有無に関わらず、プラス方向の信号になるが、閾値の設定は可能であり、レーズンとステムを判別することができる。しかし、時折、判別閾値を超えるような強い反射・散乱光を受光する場合がある。一方、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光を採用した場合、基準信号に対して、レーズンはマイナス方向の信号となり、ステムはプラス方向の信号となるため、明確な差があり、判別に適した波長と言える。
しかしながら、実験例１〜８、特に実験例４および比較例４から、レーズンの部分的な鏡面反射、あるいは、濡れたレーズンの水膜反射といった、判別に影響をもたらす不要な反射が強い状態になると、レーズンでもプラス方向の信号が現れ、誤判別が発生してしまう。
そこで、次に、偏光フィルタの回転角を調整することで、ステムは乾燥時と同じプラス方向の信号のまま、レーズンに付着した水の膜やレーズン表面の凹凸の影響による不要な反射を減少させて、判別閾値を超え、誤判別につながるプラス方向の信号を減衰もしくは消去することが可能であることを確認する実験を行った。
【００７２】
図２０は実験例９で使用した実験装置の説明図である。
（実験例９）
実験例９では、図２０において、直線偏光のレーザー光源４１から被検査体Ｓに対して照射されたレーザー光４１ａに対して、４５°の位置に配置され且つ±９０°の範囲で回転可能な偏光フィルタ４２を設置して、偏光フィルタ４２を通過した反射・散乱光を受光素子４３で検出した。
実験例９では、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用し、偏光フィルタ４２の回転角を１０°刻みで、−９０°〜＋９０°の範囲で制御してそれぞれ実験を行った。また、被検査体Ｓとしては、乾燥したレーズン、水に濡れたレーズン、乾燥したステム、水に濡れたステムを対象とした。
図２１に実験結果を示す。
【００７３】
図２１は実験例９の実験結果の説明図であり、図２１Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２１Ｂは図２１Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
なお、図２１のグラフでは、横軸に回転角を取り、縦軸に反射・散乱光の強度を取っている。
図２１において、乾燥したレーズンや濡れたレーズンでは、回転角が０°、すなわち、照射されたレーザー光４１ａと同じ偏光方向のレーザー光の強度に対して、回転角が９０°になると０°での強度と比較して反射・散乱光強度が低下しているので偏光解消度が低いのに対して、乾燥したステムや濡れたステムでは、反射・散乱光強度の低下率がレーズンの場合と比較すると少ないので偏光解消度がレーズンよりも高いことが確認された。すなわち、図２１Ｂに示すように、回転角を９０°に近くし、且つ、正規化された強度、すなわち、強度の比を使用することで、６３５ｎｍの赤色のレーザー光でもレーズンの精確な判定が可能であることが確認された。
【００７４】
（実験例１０）
実験例１０では、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光を使用した以外は、実験例９と同様にして実験を行った。
実験結果を図２２に示す。
【００７５】
図２２は実験例１０の実験結果の説明図であり、図２２Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２２Ｂは図２２Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
図２２において、実験例１０でも、実験例９と同様に、乾燥したレーズンや濡れたレーズンでは、回転角が０°、すなわち、照射されたレーザー光４１ａと同じ偏光方向のレーザー光の強度に対して、回転角が９０°になると０°での強度と比較して反射・散乱光強度が低下しているので偏光解消度が低いのに対して、乾燥したステムや濡れたステムでは、反射・散乱光強度が０°での強度と比較すると大差がないので偏光解消度が高いことが確認された。
【００７６】
すなわち、図２２Ｂに示すように、回転角を９０°に近くし、且つ、正規化された強度、すなわち、強度の比を使用することで、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光でもレーズンの精確な判定が可能であることが確認された。なお、図２１Ｂ、図２２Ｂに示すように、回転角は４５°〜６０°程度でも十分に高精度な判定が可能であることも確認された。すなわち、照射レーザー光の偏光成分（０°）とは異なる偏光成分の反射・散乱光を受光することで、検査、識別が可能であることが確認された。
また、図２２Ａにおいて、８３０ｎｍのレーザー光の場合は、回転角を９０°に近い角度にすることで、強度の比を使用せず、強度の値をそのまま使用しても、レーズンとステムとを識別することが可能であることが確認された。
【００７７】
（実験例１１）
次に、実施例１の装置を使用して、実際に実験を行った。実験例１１では、実施例１の装置を使用して、６３５ｎｍおよび８３０ｎｍのレーザー光を使用し、レーザー光の偏光成分に対して垂直（９０°）の偏光成分が透過するように偏光フィルタ８ａを設置して実験を行った。実験は、約５０［ｃｃ］の水を加えたレーズンを約３ｋｇ使用し、データは３回採取した。
（比較例１１）
比較例１１では、偏光フィルタを配置しなかった以外は、実験例１１と同様の条件で実験を行った。
実験結果を図２３に示す。
【００７８】
図２３は実験例１１および比較例１１の実験結果の説明図であり、図２３Ａは比較例１１の実験結果の説明図、図２３Ｂは実験例１１の実験結果の説明図である。
図２３において、偏光フィルタを配置しない比較例１１では、誤検知の割合が２７％、１９％、３０％であったのに対して、偏光フィルタを配置した実験例１１では、誤検知の割合が９％、６％、６％となり、誤検知率が１０％以下にまで減少していることが確認された。すなわち、図１２に示すグラフからわかるように、乾燥レーズンにおいても、レーズンの表面形状（表面の凹凸）の影響により、場合によっては、判別閾値よりも強い反射・散乱光を受光し、誤検知の原因となっていたが、水に濡れたレーズンの場合と同様に偏光方向を操作、調整することにより良品誤検知が減少した。これは、レーズンからの散乱光は偏光解消されるが、水膜および表面凹凸による反射光は偏光が解消されにくいためである。
したがって、偏光フィルタを使用することで、レーズン表面の水による反射光を減衰することができ、検出精度を高めることができることがわかった。
【００７９】
（実験例１２）
図２４は実験例１２のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布の実験装置図である。
次に、被検査体Ｓに照射されたレーザー光の透過光、反射光、散乱光の分布、すなわち、どの角度方向で透過光や反射光、散乱光が検出されるかについて、実験を行った。
図２４において、レーザー５１から８３０ｎｍのレーザー光５１ａを被検査体Ｓに照射した。実験例１２の被検査体Ｓは、表面形状（凹凸）を均一化するために厚さ１ｍｍのガラス板２枚で挟み込んで、ガラス板の間隔が１ｍｍになるまで圧縮し、表面を可能な限り平面化した後、レーザー光照射側のガラス板を取り外したものを使用して、角度４５°の方向からレーザー光５１ａを照射した。被検査体Ｓからの反射・透過・散乱光は偏光フィルタ５４を通過した後に、光電子増倍管５５にて受光した。
【００８０】
なお、光電子増倍管５５の出力は、電圧に変換後、アンプ５６によりおよそ２０倍に増幅し、その点での光強度とした。また光電子増倍管５５は１０°ずつ時計回りに回転させ、各位置において、偏光フィルタ５４を照射レーザー光５１ａの偏光方向に垂直な９０°として測定を行った。
（比較例１２）
比較例１２では、実験例１２において、偏光フィルタ５４を設置しなかった以外は、同様にして、実験を行った。
実験結果を図２５、図２６に示す。
【００８１】
図２５は比較例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置せずに水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。
図２６は実験例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置して水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。
なお、図２５、図２６のグラフは、周方向に回転位置を取っており、半径方向に光強度を取っている。また、図２５、図２６において、レーズンの実験結果を黒丸で示し、ステムの実験結果を白抜き十字で示す。
【００８２】
図２５において、偏光フィルタを設置していない比較例１２では、反射・後方散乱光において、レーズンとステムとを判別するための閾値を、良品である水に濡れたレーズンが、光電子増倍管５５が配置されている２７０°方向で超えてしまっている。これは、水の膜による反射光であり、これが良品誤検知の原因である。
図２６において、照射レーザー光の偏光方向に対して垂直成分のみを受光するように偏光フィルタを設置した実験例１２では、反射・後方散乱光において、図２５の２７０°方向に見られた水の膜による強い反射・散乱光が減衰され、レーズンとステムを判別するための閾値を超えること無く分布していることがわかる。
したがって、図２５、図２６の結果から、偏光フィルタ５４を設置することで、水に濡れた良品のレーズンの誤検知を減少させることができる。
【００８３】
（実験例１３）
図２７は実験例１〜８の図１０に対応するクルミの実と殻と渋皮の分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
次に、レーズンとは異なる被検査体の一例としてのクルミを対象として、実験を行った。実験は、レーズンに対する異物であるステム（ブドウの茎）に替えて、クルミの殻や渋皮（以下「隔壁」と記載することもある）について実験を行った。
まず、クルミの実と、殻と、渋皮の分光特性を測定した。測定結果を図２７に示す。
図２７の結果から、クルミの場合は、クルミの実に対して、「殻」や「渋皮（隔壁）」については、８００ｎｍよりも長波長の近赤外光または、５００ｎｍ〜８００ｎｍの可視光において分光特性の違いが見られることがわかった。したがって、クルミの選別については、５３２ｎｍの緑色のレーザー光と、６３５ｎｍの赤色のレーザー光、８３０ｎｍの近赤外光を使用して実験を行った。
【００８４】
図２８は実験例１３のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布に関する実験の実験装置の説明図である。
次に、実験例１２と同様に、クルミに対して、レーザー光の透過光、反射光、散乱光の分布について、実験を行った。
図２８において、第１のレーザー６１からの波長８３０ｎｍのレーザー光６１ａと、第２のレーザー６２からの６３５ｎｍのレーザー光６２ａと、が、赤色を反射し且つ赤外光を透過させる第１のダイクロイックミラー６４で同一軸にされ、第３のレーザー６３からの５３２ｎｍのレーザー光６３ａが、緑色を反射し且つ赤外および赤色を透過させる第２のダイクロイックミラー６５で同一軸にされる。そして、同一軸上にされた各レーザー光６１ａ〜６３ａが、角度４５°の方向から被検査体Ｓに照射した。被検査体Ｓからの反射・透過・散乱光を、光電子増倍管６７にて受光した。
【００８５】
なお、光電子増倍管６７の出力は、実験例１２と同様に、電圧に変換後、アンプ６８によりおよそ２０倍に増幅し、その点での光強度とした。
また、実験例１３では、後方散乱光について測定を行った。すなわち、回転位置が２２０°から３３０°の範囲で１０°ずつ時計回りに回転させて測定を行った。
実験結果を図２９〜図３１に示す。
【００８６】
図２９は実験例１３の実験結果の説明図であり、５３２ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
図３０は実験例１３の実験結果の説明図であり、６３５ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
図３１は実験例１３の実験結果の説明図であり、８３０ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
なお、図２９〜図３１のグラフは、図２５〜図２８と同様に、周方向に回転位置を取っており、半径方向に光強度を取っている。また、図２９〜図３１において、クルミの実の実験結果をアスタリスクで示し、隔壁の実験結果を黒丸、殻の実験結果を白抜きの四角で示す。
【００８７】
図２９において、５３２ｎｍのレーザー光６３ａを使用した場合、全体的に反射角度方向である２７０°の方向に若干偏った分布となっている。
クルミの実に対して、殻の選別は、３３０°において、強度が同じ値になっていることから選別は困難であるが、クルミの実に対して、隔壁の選別は、クルミの実も隔壁も散乱光強度が等方的に分布することと、コントラストが明確なことから可能であることがわかる。
【００８８】
図３０において、６３５ｎｍのレーザー光６２ａを使用した場合、図２９と同様に、全体的に反射角度方向である２７０°の方向に若干偏った分布となっている。
クルミの実に対して、殻の選別は、図２９の場合と同様に、２７０°において、強度が同じ値になっていることから選別は困難であるが、クルミの実に対して、隔壁の選別は、クルミの実も隔壁も散乱光強度が等方的に分布することと、コントラストが明確なことから可能であることがわかる。但し、図２９の場合と比較すると、実と隔壁について、散乱光の分布の等方性がやや劣る（図３０中の２６０°において若干強い反射・散乱光が確認され、選別用の閾値の設定がし難くなる）ことがわかる。したがって、クルミの実と隔壁を選別する場合には、５３２ｎｍのレーザー光６３ａの方が有利であることがわかる。
【００８９】
図３１において、８３０ｎｍのレーザー光６１ａを使用した場合、クルミの実に対して、隔壁の選別は、２８０°において、強度が同じ値になっていることから選別は困難であり、さらに、両者の散乱光強度が逆転していることから上限閾値および下限閾値を定めることができず、判別は困難である。
一方、クルミの実に対して、殻の選別は、両者に散乱光強度の差が確認でき、コントラストも明確であるため、選別は可能であることがわかる。
図２９〜図３１の結果から、実験例１３では、クルミの実に対して、隔壁を選別するには、５３２ｎｍまたは６３５ｎｍの両波長で可能であるが、わずかながら５３２ｎｍの方が有利であることがわかった。また、クルミの殻を選別する場合、８３０ｎｍのレーザー光を採用することで可能であることもわかった。
なお、クルミについても、レーズンと同様に、農産物、食品であるため、水で洗浄する場合も考えられ、その場合には、レーズンと同様に、特定の偏光成分のみを受光することで、水の反射光を減少させることで、高精度な検査、選別が可能になる。
【００９０】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施例において、被検査体として食品試料を例示したが、食品試料に限定されず、粒状、粉状、板状、棒状、塊状等の任意の形状の被検査体に対して異物混入の判別を行うことができる。
【００９１】
また、前記実施例において、複数のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎおよび受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎ，ＰＤ１′〜ＰＤｎ′，ＰＤ１″〜ＰＤｎ″を設ける構成を例示したが、この構成に限定されず、レーザーや受光素子の個数は設計や仕様、測定対象の被検査体の種類等に応じて、任意の個数とすることができ、１つのみとすることも可能である。
【００９２】
さらに、前記実施例において、２つの波長のレーザー光の反射光の強度と、強度比に基づいて選別を行ったが、この構成に限定されず、使用する食品試料Ｓの種類や要求される精度等に応じて、強度のみで判別を行ったり、強度比のみで判別を行ったり、あるいは強度差で判別を行うことも可能である。さらに、２つのレーザー光に基づいて判別を行ったが、１つのみとしたり、３つや４つ以上の波長のレーザー光の強度や強度比、強度差等を使用することも可能である。
【００９３】
また、前記実施例において、異物の判別は、２つのレーザー光の強度および強度比の全てが、上限値から下限値の範囲内にある場合に良品と判別したが、この構成に限定されず、例えば、強度比を使用せず且つ２つのうちいずれか一方のレーザー光の強度が上限値から下限値の間に入っていれば良品と判別したり、２つのレーザー光の強度が上限値から下限値の間に入っていなくても強度比が上限値から下限値の間に入っていれば良品と判別したり等、良品と判別する基準は、必要とされる精度や測定対象の被検査体の種類等に応じて、変更することが可能である。
【００９４】
さらに、前記実施例において、サイズフィルタ処理を実行したが、サイズフィルタ処理を省略することも可能である。すなわち、判別された異物画素（異物信号）が１つ検出される度に、異物画素に対応してエアを噴出するように構成することも可能である。
また、前記実施例において、サイズフィルタ処理では、連続する異物画素の数が１８個以上の場合に除去を行うように構成したが、この構成に限定されず、例えば、２（画素）×２（画素）や３×３、２×４等の予め設定された広さの異物画素の領域が存在する場合に、その領域を異物として判別するといった構成を採用することも可能である。
【００９５】
さらに、前記実施例において、サイズフィルタ処理では、１５ライン分の履歴データに基づいて処理を行ったが、この構成に限定されず、対象とする被検査体の大きさや解像度、要求される精度等に応じて、１５ラインより多いまたは少ない任意の領域の履歴データを採用することも可能である。また、サイズフィルタ処理は、１ライン分のデータが更新されるたびに実行されたが、この構成に限定されず、例えば、１５ライン分のデータが蓄積されてサイズフィルタ処理を実行した後、データを一度全部破棄し、次の１５ライン分のデータが蓄積されてから次のサイズフィルタ処理を実行するといったように、予め設定された所定の期間分のデータが蓄積されるたびにサイズフィルタ処理を実行するように構成することも可能である。
【００９６】
さらに、前記実施例において、直線偏光のレーザー光に直交する成分に基づいて判別を行う構成を例示し、この構成を採用することが望ましいが、要求される精度や、装置や各部材の設置時の精度等に応じて、直交する成分ではなく、直線偏光の偏光方向に対して異なる任意の偏光方向の成分に基づいて判別を行うことが可能である。なお、この場合、傾斜する方向は、直交方向に近いことが望ましい。
また、前記実施例において、エアを噴出して異物を除去したが、この構成に限定されず、エアを吸引する構成としたり、落下経路中に進入・退避して進入時に異物を物理的に弾き飛ばして除去する構成とする等、任意の除去方法で除去することも可能である。
また、前記実施例において、第１の偏光光学素子７ａを使用して被検査体Ｓに照射されるレーザー光を直線偏光のレーザー光としたが、直線偏光のレーザー光を出射可能なレーザーを使用する場合、偏光光学素子７ａを省略することも可能である。
【００９７】
さらに、前記実施例において、異物混入判別領域にレーザー光を照射する際に、回転多面鏡を利用してスキャンしたが、この構成に限定されず、ビームエキスパンダや光学レンズ等を使用して、異物混入判別領域の幅にレーザー光を照射するように構成することも可能である。
【００９８】
さらに、異物除去について、本実施例では落下搬送路４に１つの異物除去装置１３（エアノズル）を配置して除去対象異物を除去しているが、この構成に限定されず、被検査体の落下軌跡が変化しやすかったりして、異物混入判別領域５で判別された被検査体がエアノズルに対して安定した位置に落下しにくい場合等には、主走査方向にエアを吹付けるエアノズルの数を増加させて噴出幅を増加させたり、複数の方向からエアを吹付けたりすることにより、確実に異物の除去可能な構成とすることも可能である。
また、副走査方向についても、除去対象異物に対応した時間エアを噴射しているが、落下時間のバラツキを考慮して、異物の大きさより長くエア噴射時間を変更設定したり、副走査方向に沿って複数の異物除去装置を配置したりすることも可能であり、確実に異物の除去ができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
前記本発明は、食品等の各種材料を対象として、出荷前検査、受け入れ検査に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１…食品試料選別装置
２…試料搬送部材
３…振動装置
４…落下搬送路
５…異物混入判別領域
６…異物混入判別装置
７…レーザー光源装置
７ａ…第１の偏光光学素子
８…受光器
８ａ，８ａ′…第２の偏光光学素子
１０…光強度測定器
１１…演算処理装置
１１Ａ…異物混入判別手段
１１Ａ１…フィルタ処理手段
１１Ａ２…異物混入判別値記憶手段
１１Ａ３…異物画素判別手段
１１Ａ４…判別履歴データ記憶手段
１１Ａ５…判別結果更新手段
１１Ａ６…サイズフィルタ処理手段
１１Ａ６ａ…異物領域抽出手段
１１Ａ６ｂ…領域判別値記憶手段
１１Ａ６ｃ…異物信号出力手段
１１Ａ７…判別用強度演算手段
１１Ａ７ａ…直線偏光成分射影角記憶手段
１１Ａ７ｂ…偏光方向演算手段
１１Ａ７ｃ…直交成分演算手段
１２…除去装置制御回路
１３…異物除去装置
１４…異物回収路
１５…異物回収容器
１６…下流側搬送装置
ＦＬ１〜ＦＬｎ，ＦＬ１′〜ＦＬｎ′，ＦＬ１″〜ＦＬｎ″…波長選択フィルタ
Ｌ１…異物混入判別上限値
ＬＳ１〜ＬＳｎ…レーザー
ＰＤ１〜ＰＤｎ，ＰＤ１′〜ＰＤｎ′，ＰＤ１″〜ＰＤｎ″…受光素子
ＰＭ…ポリゴンミラー
Ｓ…被検査体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等の被検査体への異物の混入を判別、検出する異物混入判別装置および異物混入判別方法に関し、特に、異物の検出にレーザー光を使用する光学式の異物混入判別装置および異物混入判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品産業においては、食品等に異物が混入することは社会的な大問題であり、その経営基盤をも揺るがす事態となることも少なくない。したがって、従来から、さまざまな方法により食品へ混入した異物を検出し、除去している。例えば、食品としてのレーズン（干しぶどう）において、生産、流通の過程で混入する恐れのある異物の代表例として、小石、木の枝やステム（茎やそのかけら）、ビニール、プラスチック片などが挙げられる。また、例えば、食品としてのクルミに対して、異物の代表例として、殻や渋皮が挙げられる。
食品等に混入する異物を検出する方法として、従来は、電磁誘導を利用した金属検出方法やＸ線の透過による検査、あるいは物体そのものの形状や外見上の色等の画像処理により判別する方法（例えば、特許文献１：特開２０００−１６２１３６号公報等参照）が知られている。しかし、これらの方法では外見や色が似通ったものや、非金属のもの、Ｘ線に対する透過率がほぼ等しい材料のものを異物と判別することは困難であった。
【０００３】
このほかに、光を利用した異物検出方法として、下記の従来技術（Ｊ01）〜（Ｊ04）が従来公知である。
（Ｊ01）特許文献２（特開昭６１−１９６１４３号公報）記載の技術
特許文献２には、シート状の被検査体（１１）の移動方向に垂直な幅方向に単色光の光ビームを走査して、透過した光ビームを受光器（２２）で検出する際に、受光器（２２）のスリット（５２）から導入された透過光を、拡散板（５４）で拡散させて光導棒（５５）に入射させて光電子増倍素子（６８）で検出することで、幅方向の各位置から入射された光の感度を一様に近づける技術が記載されている。
すなわち、特許文献２には、幅方向における感度のバラツキを少なくして、欠陥や異物を判別する精度を向上させる技術が記載されている。
【０００４】
（Ｊ02）特許文献３（特開２００７−６４７３４号公報）記載の技術
特許文献３には、レーザー光を落下中の粉粒体に水平方向に走査しながら照射し、粉粒体（Ｆ）からの反射光を受光して異物の判別を行う際に、レーザー光の投光機構（３１）の反対側に光拡散部材（３７）を配置して、拡散反射させる技術が記載されている。特許文献２記載の技術では、落下中の粉粒体（Ｆ）に層厚や密度のムラを生じて粉粒体（Ｆ）間に隙間が形成されるようなことがあっても、この隙間を通過したレーザー光が光拡散部材（３７）によって拡散反射されることで、層厚や密度の状態にかかわらず、光検出部（４０）で受光される受光量を均一に近づけ、異物がないときと異物があるときの差（コントラスト）を明確にして、異物検出を高精度に行っている。
【０００５】
（Ｊ03）特許文献４（特開２００５−２３３７２４号公報）記載の技術
特許文献４には、食品に照射された単波長（波長９８０ｎｍ）の近赤外光の透過光の受光強度の差に基づいて、異物の混入を検出する技術が記載されている。また、特許文献２には、２つ波長（波長９００ｎｍ、１３００ｎｍ）の近赤外光を照射した時の透過光の受光強度に基づいて、異物の混入と、混入した異物の種類とを判別する技術も記載されている。
（Ｊ04）特許文献５（特開２００７−２７８８４６号公報）記載の技術
特許文献５には、食品に照射された波長５３２ｎｍの可視領域のレーザー光の反射光と、波長９８０ｎｍの赤外領域のレーザー光の反射光との強度比に基づいて、異物の混入を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１６２１３６号公報
【特許文献２】特開昭６１−１９６１４３号公報（第４頁右上欄第４行〜第２０行、第２図、第７図、第９図）
【特許文献３】特開２００７−６４７３４号公報（「００１５」、「００２２」、「００４４」〜「００４９」、図５、図６）
【特許文献４】特開２００５−２３３７２４号公報（図２、図４）
【特許文献５】特開２００７−２７８８４６号公報（「００１８」、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（従来技術の問題点）
前記従来技術（Ｊ01）〜（Ｊ04）のようなレーザー光を使用した異物混入判別装置では、乾燥した被検査体と水に濡れた被検査体とで、精度（全異物中から検出できた異物の割合である検出率や、総量に対して良品側に搬送された割合である歩留まり）に大きな差異が認められた。
水に濡れた被検査体を検査する場合、乾燥した被検査体に比べて、水に濡れた良品の表面の水により、レーザー光が反射され、良品を異物と誤認、誤判別してしまう場合があり、精度が低下する問題があった。
【０００８】
特に、被検査体としてのレーズンの検査を行う場合、レーズンの梱包や加工工程において、糖分によるベタつきで梱包や搬送の工程における搬送が困難になる場合があるため、水を加えてほぐす場合がある。また、被検査体に付着したゴミや砂、石等を落とすために、水で洗浄する場合もある。また、異物混入判別の段階でも、レーズンが団子状に固まっていると、団子状の良品が異物と判別されてしまうことがあるため、水でほぐす場合もある。また、レーズンに限らず、被検査体を冷蔵庫や冷凍庫で保管していた場合には、異物混入判別のために保管場所から出すと、結露等で表面が水に濡れた状態となる場合もある。また、被検査体を水で濡らしてからの経過時間によっては、一度水に濡れた被検査体の一部が乾燥することもあり、乾燥した被検査体と水に濡れた被検査体とが混ざった状態となることもあり、異物を判別する精度が低下する問題がある。
【０００９】
本発明は、水に濡れた被検査体に含まれる異物を判別する精度を向上させることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を解決するために請求項１に記載の発明の異物混入判別装置は、
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射する照射光源系と、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の異物混入判別装置において、
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光に含まれる前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分の光を透過させる偏光光学素子と、前記偏光光学素子を通過した光を受光する前記受光素子と、を有する前記受光光学系、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の異物混入判別装置において、
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光を互いに直交する第１の偏光方向および第２の偏光方向の成分に分離する偏光光学素子と、前記第１の偏光方向の光を受光する第１の受光素子および前記第２の偏光方向の光を受光する第２の受光素子を有する前記受光素子と、を有する前記受光光学系と、
前記第１の偏光方向の光と、前記第２の偏光方向の光と、前記被検査体に照射された前記レーザー光の偏光方向と、に基づいて、前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分を演算する直交成分演算手段と、
前記直交成分演算手段で演算された前記レーザー光の偏光方向とは直交する方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する前記異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記技術的課題を解決するために、請求項４に記載の発明の異物混入判別方法は、
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射し、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光し、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１、４に記載の発明によれば、被検査体自体からの前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光に基づいて判別が行われ、直線偏光の入射レーザー光と同じ偏光方向の水による反射光による影響を抑えることができ、水に濡れた被検査体に含まれる異物を判別する精度を向上させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、偏光光学素子を通過した直線偏光の入射レーザー光に直交する偏光方向の成分に基づいて、異物の判別ができ、水における反射の悪影響を抑えることができる。
請求項３に記載の発明によれば、水における反射光が含まれないレーザー光の偏光方向とは直交する方向の偏光成分に基づいて異物の判別を行うことができ、異物を判別する精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施例１の異物混入判別装置を有する食品試料選別装置の説明図である。
【図２】図２は本発明の実施例１の異物混入判別装置の要部拡大説明図である。
【図３】図３は実施例１の履歴データの説明図である。
【図４】図４は実施例１の異物混入判別処理のフローチャートである。
【図５】図５は実施例１の異物画素判別処理のフローチャートである。
【図６】図６は実施例１のサイズフィルタ処理のフローチャートである。
【図７】図７は実施例１の被検査体の受光素子における信号の一例の説明図であり、図７Ａは偏光フィルタが使用されていない従来の場合の説明図、図７Ｂは偏光フィルタが使用された実施例１の場合の説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例２の異物混入判別装置の要部拡大説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
【図９】図９は実施例２の反射・散乱光から水による影響を除去する演算方法の説明図である。
【図１０】図１０はレーズンとステムの分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
【図１１】図１１は比較例１および実験例１で使用した装置の説明図である。
【図１２】図１２は比較例１および実験例１の実験結果の説明図であり、図１２Ａは比較例１の実験結果のグラフ、図１２Ｂは実験例１の実験結果のグラフである。
【図１３】図１３は比較例２および実験例２の実験結果の説明図であり、図１３Ａは比較例２の実験結果のグラフ、図１３Ｂは実験例２の実験結果のグラフである。
【図１４】図１４は比較例３および実験例３の実験結果の説明図であり、図１４Ａは比較例３の実験結果のグラフ、図１４Ｂは実験例３の実験結果のグラフである。
【図１５】図１５は比較例４および実験例４の実験結果の説明図であり、図１５Ａは比較例４の実験結果のグラフ、図１５Ｂは実験例４の実験結果のグラフである。
【図１６】図１６は比較例５および実験例５の実験結果の説明図であり、図１６Ａは比較例５の実験結果のグラフ、図１６Ｂは実験例５の実験結果のグラフである。
【図１７】図１７は比較例６および実験例６の実験結果の説明図であり、図１７Ａは比較例６の実験結果のグラフ、図１７Ｂは実験例６の実験結果のグラフである。
【図１８】図１８は比較例７および実験例７の実験結果の説明図であり、図１８Ａは比較例７の実験結果のグラフ、図１８Ｂは実験例７の実験結果のグラフである。
【図１９】図１９は比較例８および実験例８の実験結果の説明図であり、図１９Ａは比較例８の実験結果のグラフ、図１９Ｂは実験例８の実験結果のグラフである。
【図２０】図２０は実験例９で使用した実験装置の説明図である。
【図２１】図２１は実験例９の実験結果の説明図であり、図２１Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２１Ｂは図２１Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
【図２２】図２２は実験例１０の実験結果の説明図であり、図２２Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２２Ｂは図２２Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
【図２３】図２３は実験例１１および比較例１１の実験結果の説明図であり、図２３Ａは比較例１１の実験結果の説明図、図２３Ｂは実験例１１の実験結果の説明図である。
【図２４】図２４は実験例１２のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布の実験装置図である。
【図２５】図２５は比較例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置せずに水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。
【図２６】図２６は実験例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置して水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。における偏光方向９０°のレーズンおよびステムの実験結果のグラフである。
【図２７】図２７は実験例１〜８の図１０に対応するクルミの実と殻と渋皮の分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
【図２８】図２８は実験例１３のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布に関する実験の実験装置の説明図である。
【図２９】図２９は実験例１３の実験結果の説明図であり、５３２ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
【図３０】図３０は実験例１３の実験結果の説明図であり、６３５ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
【図３１】図３１は実験例１３の実験結果の説明図であり、８３０ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に図面を参照しながら、本発明の具体例としての実施例を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例１の異物混入判別装置を有する食品試料選別装置の説明図である。
図２は本発明の実施例１の異物混入判別装置の要部拡大説明図である。
図１において、実施例１の異物選別装置の一例としての食品試料選別装置１は、被検査体の一例としての食品試料Ｓが投入される投入部１ａと、投入部１ａから投入された試料が搬送される試料搬送部材２とを有する。前記試料搬送部材２は、試料搬送部材２を振動させて試料搬送部材２上の試料を搬送させる振動装置３に支持されている。
図１，図２において、前記試料搬送部材２により右端部（＋Ｙ端部）に搬送された食品試料Ｓは、試料搬送部材２から落下し、落下搬送路４を鉛直下方に落下しながら搬送される。前記落下搬送路４の途中には、異物混入判別領域５が設定されており、異物混入判別領域５の側方には、異物混入判別装置６が配置されている。
【００１８】
図２において、前記異物混入判別装置（異物検出装置）６は、前記異物混入判別領域５にレーザー光を照射するレーザー光源装置（照射光源系）７を有する。実施例１のレーザー光源装置７は、複数のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎを有する。前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎは、それぞれ、予め設定された特定の単一波長で互いに異なる波長のレーザー光を出射する。なお、前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎは、検査の対象とする被検査体の種類や状態、要求される検出率や歩留まり等に応じて、異物の検出が可能な波長のレーザー光を出射するレーザーＬＳ１〜ＬＳｎが選択的に使用される。すなわち、前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎとしては、例えば、青色や緑色、赤色等の可視領域の特定の波長のレーザー光を出力するレーザー光源や、赤外領域の特定の波長のレーザー光を出力するレーザー光源を使用可能である。なお、実施例１では、複数のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎの中から、ユーザが選択入力して設定した被検査体の種類等に応じて特定の２つのレーザーが選択されて、互いに異なる単一波長の２つのレーザー光が照射されるように設定されている。
【００１９】
前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから出射されたレーザー光は、特定の偏光方向の成分のみを通過させる第１の偏光光学素子７ａを通過し、特定の偏光方向のみのレーザー光、いわゆる直線偏光されたレーザー光となる。前記第１の偏光光学素子７ａは、特定の偏光方向の成分のみを通過可能な偏光光学素子を使用可能であり、偏光フィルタや偏光ビームスプリッタを使用可能である。
直線偏光されたレーザー光は、反射する複数の反射鏡を有し且つ高速で回転駆動する回転多面鏡（ポリゴンミラー）ＰＭにより反射され、異物混入判別領域５をスキャン（走査）される。
前記レーザーＬＳ１〜ＬＳｎや第１の偏光光学素子７ａ、ポリゴンミラーＰＭ等により、実施例１のレーザー光源装置（照射光源系）７が構成されている。
【００２０】
前記レーザー光源装置７の下方には、異物混入判別領域５を通過する食品試料Ｓおよび異物により反射・散乱されたレーザー光の反射・散乱光を受光して、電気信号に変換する受光器（受光光学系）８が配置されている。前記受光器８は、異物混入判別領域５において被検査体Ｓに照射されたレーザー光が、被検査体Ｓで反射・散乱した反射・散乱光が通過する第２の偏光光学素子８ａを有する。実施例１の第２の偏光光学素子８ａは、特定の偏光方向の成分のみを通過可能な偏光光学素子である偏光フィルタにより構成されている。また、実施例１の第２の偏光光学素子８ａは、前記第１の偏光光学素子７ａを通過した直線偏光のレーザー光の偏光方向とは異なる偏光方向の一例である直交方向の光のみを通過させるように配置されている。
【００２１】
前記偏光光学素子８ａを通過したレーザー光は、レーザーＬＳ１〜ＬＳｎに対応して設けられた受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎで受光される。実施例１の受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎは、光電子増倍管により構成された受光素子により構成されている。なお、受光素子は、光電子増倍管に限定されず、例えば、フォトダイオード等、従来公知の受光素子を採用可能である。
各受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎの受光部には各レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから出力されたレーザー光の波長域近傍の光のみ通過させる波長選択フィルタＦＬ１〜ＦＬｎが支持されている。
前記受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎや第２の偏光光学素子８ａ、波長選択フィルタＦＬ１〜ＦＬｎ等により、実施例１の受光器８が構成されている。
【００２２】
前記受光器８の受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎには、光強度測定器１０が接続されており、前記光強度測定器１０は受光器８から入力される電気信号に基づいて光の強度を測定（検出）する。前記光強度測定器１０には、演算処理装置１１が接続されており、前記光強度測定器１０からの出力信号は、演算処理装置１１の異物混入判別手段１１Ａに入力される。
前記異物混入判別手段１１Ａは、光強度測定器１０から入力された光の強度に基づいて、異物混入判別領域５を通過した物体が食品試料、いわゆる良品であるか、茎や木の枝、石等の異物であるか否かを判別する。実施例１の異物混入判別手段１１Ａは、フィルタ処理手段１１Ａ１と、異物混入判別値記憶手段１１Ａ２と、異物画素判別手段１１Ａ３と、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４と、判別結果更新手段１１Ａ５と、サイズフィルタ処理手段１１Ａ６とを有する。
【００２３】
前記フィルタ処理手段１１Ａ１は、受信した信号に基づいて、平滑化、強調、微分、エッジ強調等の従来公知のフィルタ処理（例えば、特開２００１−９９７８３号公報等参照）を実行する。
異物混入判別値記憶手段１１Ａ２は、異物や不良品質の試料Ｓであるか否かを判別するための異物混入判別値を記憶する。実施例１では、使用される被検査体の種類等に応じて照射される各レーザー光の反射・散乱光について、予め実験等で測定された異物混入判別値が記憶されており、検査される被検査体に対応する異物混入判別値が読み出し可能になっている。なお、実施例１では、各被検査体毎に、第１のレーザー光の強度Ｒ１が良品であると判別される上限値Ｌ１および下限値Ｌ２と、第２のレーザー光の強度Ｒ２が良品であると判別される上限値Ｌ３および下限値Ｌ４と、２つのレーザー光の強度の比Ｒ２／Ｒ１が良品であると判別される上限値Ｌ５および下限値Ｌ６と、を記憶している。
異物画素判別手段１１Ａ３は、演算処理装置１１の異物混入判別値記憶手段１１Ａ２に記憶された異物であるか否かを判別するための異物混入判別値と、フィルタ処理後の光の強度とに基づいて、異物混入判別領域５上の被検査体において光が反射・散乱された微小領域が、良品の領域（良品画素）であるか、異物の領域（異物画素）であるかを判別する。
【００２４】
図３は実施例１の履歴データの説明図である。
判別履歴データ記憶手段１１Ａ４は、異物画素判別手段１１Ａ３で判別された判別結果の履歴データを記憶する。実施例１の判別履歴データ記憶手段１１Ａ４は、履歴データとして、図３に示すように、異物混入判別領域５を光が走査する主走査方向（実施例１では水平方向）と、主走査方向に垂直で被検査体が移動する副走査方向（実施例１では鉛直方向）と、に網目状に区切られた各領域（画素、ピクセル）と、異物画素判別手段１１Ａ３の判別結果とを対応づけて記憶する。すなわち、実施例１では、判別された画素の位置と、判別結果とを対応づけて記憶する。なお、実施例１では、履歴データとして、主走査方向に１ライン分走査したデータが１５ライン分記憶されている。
【００２５】
判別結果更新手段１１Ａ５は、レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから照射された光の走査に伴って、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４に記憶された履歴データを更新する。実施例１の判別結果更新手段１１Ａ５は、ポリゴンミラーＰＭの回転に伴って光が次の面で反射され、主走査方向の走査が開始されると、最も古い１ライン分のデータが削除され、最新の走査データを順次記憶していくことで、時間経過に伴って順次履歴データを更新する。
【００２６】
サイズフィルタ処理手段（除去対称異物判別手段）１１Ａ６は、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４に記憶された履歴データに基づいて、異物であると判別された被検査体が、予め設定された大きさ以上の大きさの除去対象異物であるか否かを判別する。すなわち、異物と判別された被検査体のサイズが、予め設定されたサイズ以上であるか否かのフィルタリングを行う。実施例１のサイズフィルタ処理手段１１Ａ６は、異物領域抽出手段１１Ａ６ａと、領域判別値記憶手段１１Ａ６ｂと、異物信号出力手段１１Ａ６ｃとを有する。
異物領域抽出手段１１Ａ６ａは、履歴データに基づいて、主走査方向または副走査方向に２つ以上連続する異物画素より構成された異物領域を抽出する。
【００２７】
領域判別値記憶手段１１Ａ６ｂは、被検査体が良品と見なされる異物（例えば、レーズンの梱包工程では所定のサイズ以下の茎等は「良品」とされる）や小さすぎて除去が困難である等の理由で、被検査体が除去を実行する異物であるか否かを判別するための領域判別値を記憶する。実施例１では、前記領域判別値として「１８」を記憶しており、連続する異物画素の総数が１８以上の場合に、除去対象の異物であると判別される。すなわち、実施例１のサイズフィルタ処理手段１１Ａ６では、履歴データにおいて、異物画素が１８画素以上の被検査体は、除去対象の異物と判別され、１８画素未満の被検査体は除去対象の異物ではないと判別される。
【００２８】
異物信号出力手段１１Ａ６ｃは、除去対象異物と判別された被検査体が存在する場合、除去対象異物の主走査方向および副走査方向の位置情報を含む異物混入信号を除去装置制御回路に出力する。
除去装置制御回路１２は、異物混入判別手段１１ａからの入力信号に応じて、前記レーザー光源装置７の下方に配置された異物除去装置１３を駆動する。
【００２９】
図１、図２において、前記異物除去装置１３は、圧縮空気を噴出して、落下搬送路４を落下する物体を、落下搬送路４から食品試料選別装置１の異物回収路１４に移動させて、異物回収容器１５で異物を回収させる。実施例１の異物除去装置１３は、主走査方向に平行に複数の噴出口を有し、除去対象異物の主走査方向の位置に対応する噴出口に空気が供給されて、噴出されるように構成されている。
したがって、前記異物混入判別手段１１ａにより異物混入判別領域５を通過している物体が異物または不良品質の食品試料Ｓであると判別されると、異物が異物除去装置１３に対向する異物除去領域１３ａに搬送されるタイミングに合わせて、異物除去装置１３が駆動されて、異物が異物回収路１４を通じて異物回収容器１５に回収される。
前記異物除去装置１３の下方には、異物除去装置１３で除去されなかった良品の食品試料Ｓを搬送して、次の工程（例えば、洗浄工程や包装工程等）に搬送するための下流側搬送装置１６が配置されている。
【００３０】
（実施例１のフローチャートの説明）
（異物混入判別処理のフローチャートの説明）
図４は実施例１の異物混入判別処理のフローチャートである。
図４のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、前記異物混入判別装置６に記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は食品試料選別装置１の他の各種処理と並行してマルチタスクで実行される。
図４に示すフローチャートは異物混入判別装置６の電源オンにより開始される。
【００３１】
図４のＳＴ１において、ユーザにより図示しない操作部から測定開始の入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１を繰り返す。
ＳＴ２において、次の処理（１）〜（３）を実行し、ＳＴ３に進む。
（１）レーザーＬＳ１〜ＬＳｎの中から予め設定された２つのレーザー、すなわち、第１レーザーおよび第２レーザーを駆動して、第１レーザー光および第２レーザー光を照射する。
（２）ポリゴンミラーＰＭの回転駆動を開始する。
（３）受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎを作動させる。
ＳＴ３において、受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎが信号を受信したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３を繰り返す。
【００３２】
ＳＴ４において、受信した信号の平滑化、強調、微分、エッジ強調等の従来公知のフィルタ処理（例えば、特開２００１−９９７８３号公報等参照）を実行し、ＳＴ５に進む。
ＳＴ５において、異物画素判別処理（後述する図５のサブルーチン参照）を実行して、ＳＴ６に進む。
ＳＴ６において、ユーザにより操作部から測定終了の入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ７に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ９に進む。
ＳＴ７において、異物混入領域５の一端側から他端側までの１回分の走査（一ライン分）の信号を受信したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３に戻る。
【００３３】
ＳＴ８において、サイズフィルタ処理（後述する図６のサブルーチン参照）を実行して、ＳＴ３に戻る。
ＳＴ９において、次の処理（１）〜（３）を実行し、ＳＴ１に戻る。
（１）駆動中のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎを停止して、レーザー光の照射を終了する。
（２）ポリゴンミラーＰＭの回転駆動を停止する。
（３）受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎを停止させる。
【００３４】
（異物画素判別処理のフローチャートの説明）
図５は実施例１の異物画素判別処理のフローチャートである。
図５のＳＴ１１において、第１レーザー光の強度Ｒ１が第１レーザー光強度の良品判別用の上限値Ｌ１以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１２に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１２において、第１レーザー光の強度Ｒ１が第１レーザー光強度の良品判別用の下限値Ｌ２以下であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１３に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
【００３５】
ＳＴ１３において、第２レーザー光の強度Ｒ２が第２レーザー光強度の良品判別用の上限値Ｌ３以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１４に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１４において、第２レーザー光の強度Ｒ２が第２レーザー光強度の良品判別用の下限値Ｌ４以下であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１５に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１５において、第１レーザー光の強度Ｒ１と第２レーザー光の強度Ｒ２との強度比Ｒ２／Ｒ１が強度比の良品判別用の上限値Ｌ５以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１６に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
【００３６】
ＳＴ１６において、強度比Ｒ２／Ｒ１が強度比の良品判別用の下限値Ｌ６以下であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１７に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１８に進む。
ＳＴ１７において、受信した信号を、良品画素と判別し、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４の履歴データとして記憶、更新する。そして、異物画素判別処理を終了する。
ＳＴ１８において、受信した信号を、異物画素と判別し、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４の履歴データとして記憶、更新する。そして、異物画素判別処理を終了する。
【００３７】
（サイズフィルタ処理のフローチャートの説明）
図６は実施例１のサイズフィルタ処理のフローチャートである。
図６のＳＴ２１において、判別履歴データ記憶手段１１Ａ４に記憶された履歴データから異物画素が連続する異物領域を全て抽出する。そして、ＳＴ２２に進む。
ＳＴ２２において、抽出された各異物領域の広さは、領域判別値以上であるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２３に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２４に進む。
ＳＴ２３において、領域判別値以上の異物領域を、除去対象異物と判別し、除去対象異物と判別された異物領域の座標（履歴データ上の異物領域の主走査方向および副走査方向位置）を含む異物混入信号を出力する。そして、ＳＴ２４に進む。
ＳＴ２４において、抽出された全ての異物領域の判別を終了したか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２２に戻り、イエス（Ｙ）の場合はサイズフィルタ処理を終了する。
【００３８】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の食品試料選別装置１では、異物混入の判別が開始されると、異物混入判別領域５を通過する被検査体（食品試料Ｓまたは異物）に２つの波長の直線偏光したレーザー光が照射される。被検査体Ｓに照射された直線偏光のレーザー光は、被検査体Ｓの表面で反射または被検査体の表面から内部に微小に進入して散乱する。また、被検査体Ｓ表面が水で濡れている場合、表面の水でレーザー光が反射することがある。
このとき、本発明者らの研究の結果、被検査体（良品や異物）Ｓからの反射・散乱光は、照射された直線偏光のレーザー光とは偏光方向が異なる方向成分を含む反射・散乱光、いわゆる、無偏光の反射・散乱光となる一方で、被検査体Ｓ表面に付着した水でレーザー光が反射した場合、直線偏光の入射レーザー光と同じ偏光方向のレーザー光が反射されることが判明した。
【００３９】
したがって、実施例１の食品試料選別装置１では、被検査体Ｓ自体からの反射・散乱光および表面の水からの反射光を含む光は、偏光光学素子８ａを通過する際に、照射された直線偏光のレーザー光と同じ偏光方向の成分がカットされる。この結果、照射されたレーザー光と同じ偏光方向の水からの反射光はカットされる。これにより、受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎでは、被検査体Ｓ自体からの反射・散乱光の中で、照射された直線偏光のレーザー光と同じ偏光方向の成分を除いた強度の光が受光され、受光した光の強度や強度比に基づいて良品や異物の判別が行われる。
【００４０】
図７は実施例１の被検査体の受光素子における信号の一例の説明図であり、図７Ａは偏光フィルタが使用されていない従来の場合の説明図、図７Ｂは偏光フィルタが使用された実施例１の場合の説明図である。
図７において、偏光光学素子８ａとしての偏光フィルタが使用されていない従来の構成では、図７Ａに示すように、良品の表面に付着した水の膜で反射が発生すると、異物混入判別用の上限値Ｌ１（Ｌ３）を超える強度が測定されることがあり、良品を異物と誤判別する恐れがあった。これに対して、実施例１のように偏光フィルタ８ａを使用すると、図７Ｂに示すように、水による反射光が偏光フィルタ８ａでカットされ、受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎで測定されないため、良品を異物と誤判別することが低減される。よって、実施例１の食品試料選別装置１では、水からの反射光の影響を受けることなく、被検査体Ｓからの反射光、散乱光に基づいて、良品と異物の判別を行うことができ、判別の精度を向上させることができる。
【００４１】
また、実施例１の食品試料選別装置１では、サイズフィルタ処理を実行して、除去可能な大きさの異物が判別されると共に、判別された異物の主走査方向の位置に対応する噴出口からエアが噴出され、除去される。したがって、品質上良品と見なされる程度の小さな異物については除去しないようにも設定でき、除去対象の異物にのみ、対応する噴出口からエアが噴出されて除去される。したがって、異物除去時に良品が巻き込まれて除去されてしまうことを低減でき、異物の除去精度を向上させることができる。
さらに、実施例１の食品試料選別装置１では、受光した光の強度だけでなく、強度比も使用して判別を行っており、特定の単一波長に対する反射光の強度が良品と同じ異物が存在する場合に強度だけを使用して判別する場合に比べて、精度を向上させることができる。
【００４２】
また、実施例１の食品試料選別装置１では、複数のレーザー光を使用しているので、各レーザー光は優れた単色性を有しており、特定の波長に高輝度の光を得ることができる。したがって、選別対象の食品試料Ｓの反射特性に応じて、最適な波長のレーザー光を選択することにより、大きな反射光量差として明確に検出することができる。さらに、レーザー光の指向性により、異物あるいは変質部位（不良部位）が微小な範囲であっても、大きな輝度差を得ることができる。この結果、光源としてレーザーを使用することにより、微小な異物や変質部位を高感度で検出できる。特に、ガラス片やプラスチックのような透明体でも表面反射を利用して反射光の強度比を容易に検出でき、異物を検出できる。
【実施例２】
【００４３】
図８は本発明の実施例２の異物混入判別装置の要部拡大説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図８において、実施例２の異物混入判別装置（異物検出装置）６の受光器８′では、偏光光学素子８ａ′として、実施例１の偏光フィルタに替えて、偏光ビームスプリッタを使用している。偏光ビームスプリッタ８ａ′は、異物混入判別領域５からの反射・散乱光を分離する分光光学素子であり、偏光ビームスプリッタ８ａ′の入射面２１に平行な偏光成分（Ｐ偏光、第１の偏光方向）の光を透過させると共に、入射面２１に垂直な偏光成分（Ｓ偏光、第２の偏光方向）の光を反射させる。偏光ビームスプリッタ８ａ′を透過したＰ偏光の光は、第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′で受光され、偏光ビームスプリッタ８ａ′で反射されたＳ偏光の光は、第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で受光される。
各受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′およびＰＤ１″〜ＰＤｎ″の受光部には各レーザーＬＳ１〜ＬＳｎから出力されたレーザー光の波長域近傍の光のみ通過させる波長選択フィルタＦＬ１′〜ＦＬｎ′およびＦＬ１″〜ＦＬｎ″が支持されている。
前記受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′およびＰＤ１″〜ＰＤｎ″や偏光ビームスプリッタ８ａ′、波長選択フィルタＦＬ１′〜ＦＬｎ′およびＦＬ１″〜ＦＬｎ″等により、実施例２の受光器８′が構成されている。
【００４５】
前記受光器８′の第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′および第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で受光された光は、光強度測定器１０に入力されて光の強度が測定され、演算処理装置１１′に出力される。実施例２の演算処理装置１１′の異物混入判別手段１１Ａ′は、実施例１の各手段１１Ａ１〜１１Ａ６に加え、判別用強度演算手段１１Ａ７を有する。判別用強度演算手段１１Ａ７は、直線偏光成分傾斜角記憶手段１１Ａ７ａと、偏光方向演算手段１１Ａ７ｂと、直交成分演算手段１１Ａ７ｃとを有し、各受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′，ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で受光したＰ偏光成分およびＳ偏光成分に基づいて、各手段１１Ａ２〜１１Ａ６で使用される判別用の強度Ｘｓ′を演算する。
【００４６】
図９は実施例２の反射・散乱光から水による影響を除去する演算方法の説明図である。
前記直線偏光成分傾斜角記憶手段１１Ａ７ａは、判別用の強度Ｘｓ′を演算する際に使用される直線偏光成分のＰ偏光の軸に対する傾斜角θを記憶する。図９において、被検査体Ｓの表面の水でレーザー光が反射された場合、反射光が偏光ビームスプリッタ８ａ′で分離されて、Ｐ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓが測定されるため、この反射光ベクトルＬＳ＝（Ｌｐ，Ｌｓ）のＰ偏光軸に対する角度を直線偏光成分の傾斜角θとして記憶する。なお、実施例２では、前記傾斜角θは、被検査体Ｓの検査を行う前に、異物混入判別領域５に直線偏光のレーザー光を反射する反射鏡（ミラー）を配置した状態でレーザー光を照射し、第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′で検出した直線偏光の反射光のＰ偏光成分Ｌｐと、第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で検出したＳ偏光成分Ｌｓとに基づいて、以下の式（１）から導出され、予め記憶されている。
θ＝ｔａｎ−１（Ｌｓ／Ｌｐ） …式（１）
【００４７】
偏光方向演算手段１１Ａ７ｂは、被検査体Ｓの異物混入の判別を行う際に、異物混入判別領域５を通過する被検査体Ｓからの反射・散乱光のベクトルのＰ偏光軸に対する角度である偏光方向γを演算する。図９において、異物混入判別領域５からの反射・散乱光は、偏光ビームスプリッタ８ａ′でＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離され、第１の受光素子ＰＤ１′〜ＰＤｎ′で検出された反射・散乱光のＰ偏光成分ＲＦｐと、第２の受光素子ＰＤ１″〜ＰＤｎ″で検出したＳ偏光成分ＲＦｓとして検出される。したがって、被検査体Ｓからの反射・散乱光ベクトルＲＦは、水による影響がなかった場合には、被検査体Ｓ自体からの散乱光となり、水膜の反射があった場合には、被検査体Ｓからの反射・散乱光と水膜からの反射光の成分が合成されたベクトルとなる。そして、実施例２の偏光方向演算手段１１Ａ７ｂは、検出されたＲＦｐ、ＲＦｓに基づいて、以下の式（２）からベクトルの傾斜方向である偏光方向γを演算、導出する。
γ＝ｔａｎ−１（ＲＦｓ／ＲＦｐ） …式（２）
【００４８】
直交成分演算手段１１Ａ７ｃは、Ｐ偏光方向の光ＲＦｐと、Ｓ偏光方向の光ＲＦｓと、被検査体Ｓに照射されたレーザー光の偏光方向である傾斜角θと、に基づいて、前記レーザー光の偏光方向の傾斜角θに直交する方向の偏光成分Ｘｓ′を演算する。実施例２の直交成分演算手段１１Ａ７ｃは、Ｐ偏光成分の光の強度ＲＦｐおよびＳ偏光成分の光の強度ＲＦｓと、ＲＦｐおよびＲＦｓから導出された偏光方向γと、傾斜角θと、に基づいて、以下の式（３）から直交方向の偏光成分の強度Ｘｓ′を演算する。
Ｘｓ′＝｛（ＲＦｐ）２＋（ＲＦｓ）２｝１／２ｓｉｎ（γ−θ） …式（３）
すなわち、実施例２では、図９に示すように、水による反射の影響がある傾斜角θ方向の成分、すなわち、Ｐ′軸方向の成分を異物の判別に使用せず、水による反射の影響が少ない傾斜角θの直交方向の成分、すなわちＳ′軸方向の成分Ｘｓ′を異物の判別に使用する。
【００４９】
なお、実施例２の各手段１１Ａ２〜１１Ａ６は、実施例１の各手段１１Ａ２〜１１Ａ６の各手段において、強度Ｒ１、Ｒ２に替えて、第１レーザー光および第２レーザー光のＳ′軸方向の成分Ｘｓ１′、Ｘｓ２′を使用するだけで、同様の処理が実行されるため、説明の簡単化のため、実施例２の各手段１１Ａ２〜１１Ａ６の詳細な説明は省略する。
また、実施例２では、実施例１の図４のＳＴ４とＳＴ５との間に、偏光方向γを演算し、直交方向の偏光成分の強度Ｘｓ′を演算する処理が追加されて実行されるだけで、図４のその他のＳＴの処理や、図５、図６に示す各処理は、実施例１と同様であるため、実施例２のフローチャートの図示および詳細な説明は省略する。
【００５０】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の食品試料選別装置１では、偏光光学素子としての偏光ビームスプリッタ８ａ′を使用して、反射・散乱光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離して、それぞれ受光し、水による反射光が含まれるＰ′方向成分を判別に使用せず、水による反射光の影響が少なく、被検査体Ｓ自体からの散乱光によるＳ′方向成分を判別に使用しており、水の影響を受ける従来の構成に比べて、異物の判別精度を向上させることができる。
また、実施例２の食品試料選別装置１では、偏光ビームスプリッタ８ａ′を配置して、異物の測定開始前に、Ｐ′方向の傾斜角θを導出しておくため、偏光ビームスプリッタ８ａ′を設置する際に多少位置がずれていても、傾斜角θが変化するだけで、異物の検出への影響は少なくなっている。すなわち、実施例１の構成では、偏光フィルタ８ａを水の反射による直線偏光の入射レーザー光と同じ偏光方向成分が減衰および消去されるように、位置および向きを精度良く設置、調整する必要があったが、実施例２では、このような手間を省略することができると共に、設置時の位置や向きの誤差の影響を受けることなく判別を行うことができる。
その他、実施例２は実施例１と同様の作用、効果を有する。
【００５１】
（実験例）
図１０はレーズンとステムの分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
次に、本発明の効果を確認するために、実験を行った。
実験例１〜８では被検査体Ｓとしてのレーズンを対象とし、混入される異物としてのステム（茎）を対象とした。図１０に、レーズンとステムの分光特性の測定結果を示す。
図１０に示すように、レーズンでは、ステムに対して、波長６００ｎｍ以上において、反射率に差が見られ、特に、８００ｎｍ以上になると差が大きくなることが確認された。よって、以下の実験例では、波長６３５ｎｍの赤色のレーザー光または波長８３０ｎｍの近赤外光のレーザー光を選択して実験を行った。
【００５２】
図１１は比較例１および実験例１で使用した装置の説明図である。
図１１において、実験例では、被検査体Ｓからの反射・散乱光３１をハーフミラー３２で分離し、ハーフミラー３２を透過した反射・散乱光３１ａは、偏光フィルタ３３を介して、光電子増倍管で構成された実験例用の受光素子３４で検出する。そして、ハーフミラー３２で反射された反射・散乱光３１ｂは、偏光フィルタを介さずに、光電子増倍管で構成された比較例用の受光素子３６で検出する。なお、本実験例では、偏光フィルタ３３は、照射されるレーザー光の偏光方向に対して垂直方向の偏光成分が透過するように配置した。
【００５３】
（比較例１）
比較例１では、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例１では、被検査体Ｓとして、乾燥レーズンを使用した。
（実験例１）
実験例１では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例１と同様である。
比較例１および実験例１の結果を図１２に示す。
【００５４】
図１２は比較例１および実験例１の実験結果の説明図であり、図１２Ａは比較例１の実験結果のグラフ、図１２Ｂは実験例１の実験結果のグラフである。
図１２に示す実験結果のグラフは、３軸方向のグラフであり、縦軸（高さ方向）に出力信号の値を取り、幅方向の軸に落下方向の位置を取り、奥行き方向の軸に走査方向の位置を取った。また、図１２に示すグラフでは、基準信号に対して信号の伸び率で評価を行った。基準信号とは、バックグラウンドからの反射・散乱光の検出信号である。なお、実験例では、閾値の設定を容易にするために、基本的には、良品レーズンの場合、赤色レーザー等の可視光照射時には基準信号に対してグラフの上方に、近赤外光（ＮＩＲ：Near Infrared）照射時には下方に信号がでるように、バックグラウンドは予め調整されている。なお、以下の説明における各３軸方向のグラフでは、各軸の取り方やバックグラウンドの調整等については同様に行っている。
なお、図１２〜図１９については、カラーの図面を参考図面として、出願後、上申書に添付して提出する予定となっている。
【００５５】
図１２Ａにおいて、比較例１では、基準信号に対して全体的に強い反射・散乱光を受光していることが確認された。一方、図１２Ｂにおいて、実験例１では、基準信号に対して、所々に強い反射・散乱光を受光していることが確認された。実験例１と比較例１とを比較すると、偏光フィルタ３３の有無により、反射・散乱光の強度のレベルが全体的に減衰すると共に、減衰されずに強い強度を保った信号によりレーズンが確認可能である。
【００５６】
（比較例２）
比較例２では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例２では、比較例１と同様に、被検査体Ｓとして、乾燥レーズンを使用した。
（実験例２）
実験例２では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例２と同様である。
比較例２および実験例２の結果を図１３に示す。
【００５７】
図１３は比較例２および実験例２の実験結果の説明図であり、図１３Ａは比較例２の実験結果のグラフ、図１３Ｂは実験例２の実験結果のグラフである。
図１３Ａにおいて、比較例２では、基準信号に対して、上下に反射・散乱光強度が確認できる。
図１３Ｂにおいて、実験例２では、図１３Ａの比較例２に比べて、全体的に、反射・散乱光強度が小さくなっていることがわかり、基準信号に対してのレーズンの反射・散乱光強度が低いことがわかる。
したがって、実験例１、２および比較例１、２の結果から、乾燥したレーズンにおいて、偏光フィルタ３３を設置することにより、波長に関わらず、鏡面反射および表面の凹凸による反射光や強い散乱光を減衰することができることが確認された。
【００５８】
（比較例３）
比較例３では、比較例１と同様の実験装置において、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例３では、被検査体Ｓとして、水に濡れたレーズンを使用した。
（実験例３）
実験例３では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例３と同様である。
比較例３および実験例３の結果を図１４に示す。
【００５９】
図１４は比較例３および実験例３の実験結果の説明図であり、図１４Ａは比較例３の実験結果のグラフ、図１４Ｂは実験例３の実験結果のグラフである。
図１４Ａにおいて、比較例３では、基準信号に対して、全体的に強い反射・散乱光が検出されていることが確認された。
図１４Ｂにおいて、実験例３では、基準信号に対して、強い反射・散乱光も確認できるが、図１４Ａの比較例３と比較して、信号が減衰されていることが確認された。
【００６０】
（比較例４）
比較例４では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例４では、比較例３と同様に、被検査体Ｓとして、水で洗って、水に濡れたレーズンを使用した。
（実験例４）
実験例４では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例４と同様である。
比較例４および実験例４の結果を図１５に示す。
【００６１】
図１５は比較例４および実験例４の実験結果の説明図であり、図１５Ａは比較例４の実験結果のグラフ、図１５Ｂは実験例４の実験結果のグラフである。
図１５Ａにおいて、比較例４では、１箇所、基準信号に対して、上方に強い反射・散乱光強度が確認できる。これは、水の膜による反射光であると考えられる。したがって、従来は、この水の膜による反射光により誤検知が発生していた。そして、レーズンは、基準信号に対して、下側（低い電圧値側）に出力されることが確認された。
図１５Ｂにおいて、実験例４では、図１５Ａの比較例４に比べて、基準信号に対して明らかに強い反射・散乱光がないことが確認された。また、実験例４でも、レーズンは、基準信号に対して、下側（低い電圧値側）に出力されている。
したがって、実験例３、４および比較例３、４の結果から、偏光フィルタ３３を設置することにより、レーズン表面に付着した水膜による反射・散乱光を減衰できることが確認された。
【００６２】
（比較例５）
比較例５では、比較例１と同様の実験装置において、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例５では、被検査体Ｓとして、異物の一例としての乾燥ステム（茎）を使用した。
（実験例５）
実験例５では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例５と同様である。
比較例５および実験例５の結果を図１６に示す。
【００６３】
図１６は比較例５および実験例５の実験結果の説明図であり、図１６Ａは比較例５の実験結果のグラフ、図１６Ｂは実験例５の実験結果のグラフである。
図１６Ａにおいて、比較例５では、基準信号に対して、全体的に強い反射・散乱光が検出されていることが確認された。
図１６Ｂにおいて、実験例５では、図１６Ａの比較例５と比較して、信号が減衰されているが、基準信号に対して、２［Ｖ］以上の比較的強い出力値を維持していることが確認された。
【００６４】
（比較例６）
比較例６では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例６では、比較例５と同様に、被検査体Ｓとして、乾燥ステムを使用した。
（実験例６）
実験例６では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例６と同様である。
比較例６および実験例６の結果を図１７に示す。
【００６５】
図１７は比較例６および実験例６の実験結果の説明図であり、図１７Ａは比較例６の実験結果のグラフ、図１７Ｂは実験例６の実験結果のグラフである。
図１７Ａ、図１７Ｂにおいて、実験例６では、比較例６に比べて全体的に減衰しているが、ステムの反射・散乱光の強度が、偏光フィルタ３３を設置した場合でも、約２「Ｖ」以上の強度を保持していることが確認された。
したがって、実験例５、６および比較例５、６の結果から、ステムでは、偏光フィルタ３３を設置しても、基準信号に対して上側に、２［Ｖ］以上の比較的強い出力値が出力されることが確認された。
【００６６】
（比較例７）
比較例７では、比較例１と同様の実験装置において、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例７では、被検査体Ｓとして、異物の一例としての水に濡れたステムを使用した。
（実験例７）
実験例７では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例７と同様である。
比較例７および実験例７の結果を図１８に示す。
【００６７】
図１８は比較例７および実験例７の実験結果の説明図であり、図１８Ａは比較例７の実験結果のグラフ、図１８Ｂは実験例７の実験結果のグラフである。
図１８Ａにおいて、比較例７では、基準信号に対して、全体的に強い反射・散乱光が検出されていることが確認された。
図１８Ｂにおいて、実験例７では、図１８Ａの比較例７と比較して、信号が減衰されているが、基準信号に対して、３［Ｖ］以上の比較的強い出力値を維持していることが確認された。
【００６８】
（比較例８）
比較例８では、比較例１と同様の実験装置において、８３０ｎｍの近赤外（ＮＩＲ）のレーザー光を使用して、偏光フィルタが設置されていない比較例用の受光素子３６を使用して実験を行った。また比較例８では、比較例７と同様に、被検査体Ｓとして、水に濡れたステムを使用した。
（実験例８）
実験例８では、実験例用の受光素子３４を使用して実験を行った以外は、比較例８と同様である。
比較例８および実験例８の結果を図１９に示す。
【００６９】
図１９は比較例８および実験例８の実験結果の説明図であり、図１９Ａは比較例８の実験結果のグラフ、図１９Ｂは実験例８の実験結果のグラフである。
図１９Ａ、図１９Ｂにおいて、実験例８では、比較例８に比べて全体的に減衰しているが、実験例６と同様に、偏光フィルタ３３を設置した場合でも、ステムの反射・散乱光の強度が、約２「Ｖ」以上の強度を保持していることが確認された。
したがって、実験例５〜８および比較例５〜８の結果から、ステムの場合、表面の状態に関わらず、偏光フィルタ３３を設置しても、基準信号に対して上側に、２［Ｖ］以上の比較的強い出力値が出力されることが確認された。
【００７０】
したがって、実験例１〜８および比較例１〜８の結果から、偏光フィルタ３３を配置することにより、水の反射・散乱光を減衰させ、レーズンおよびステムからの反射・散乱光を受光することにより、水の影響により起こっていた誤検知を減少させることが可能であることが確認された。その結果、水に濡れた被検体も高精度に検査、選別が可能になった。
そして、実験例１〜８および比較例１〜８の結果から、レーズンとステムを選別する場合には、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光を使用した方が、反射・散乱光の強度に明確な電位差が確認されることから、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用する場合に比べて、有利であることが確認された。
【００７１】
すなわち、６３５ｎｍのレーザー光を採用した場合には、基準信号に対して、レーズンもステムも乾燥、水濡れに関係なく、また偏光フィルタ３３の設置の有無に関わらず、プラス方向の信号になるが、閾値の設定は可能であり、レーズンとステムを判別することができる。しかし、時折、判別閾値を超えるような強い反射・散乱光を受光する場合がある。一方、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光を採用した場合、基準信号に対して、レーズンはマイナス方向の信号となり、ステムはプラス方向の信号となるため、明確な差があり、判別に適した波長と言える。
しかしながら、実験例１〜８、特に実験例４および比較例４から、レーズンの部分的な鏡面反射、あるいは、濡れたレーズンの水膜反射といった、判別に影響をもたらす不要な反射が強い状態になると、レーズンでもプラス方向の信号が現れ、誤判別が発生してしまう。
そこで、次に、偏光フィルタの回転角を調整することで、ステムは乾燥時と同じプラス方向の信号のまま、レーズンに付着した水の膜やレーズン表面の凹凸の影響による不要な反射を減少させて、判別閾値を超え、誤判別につながるプラス方向の信号を減衰もしくは消去することが可能であることを確認する実験を行った。
【００７２】
図２０は実験例９で使用した実験装置の説明図である。
（実験例９）
実験例９では、図２０において、直線偏光のレーザー光源４１から被検査体Ｓに対して照射されたレーザー光４１ａに対して、４５°の位置に配置され且つ±９０°の範囲で回転可能な偏光フィルタ４２を設置して、偏光フィルタ４２を通過した反射・散乱光を受光素子４３で検出した。
実験例９では、６３５ｎｍの赤色のレーザー光を使用し、偏光フィルタ４２の回転角を１０°刻みで、−９０°〜＋９０°の範囲で制御してそれぞれ実験を行った。また、被検査体Ｓとしては、乾燥したレーズン、水に濡れたレーズン、乾燥したステム、水に濡れたステムを対象とした。
図２１に実験結果を示す。
【００７３】
図２１は実験例９の実験結果の説明図であり、図２１Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２１Ｂは図２１Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
なお、図２１のグラフでは、横軸に回転角を取り、縦軸に反射・散乱光の強度を取っている。
図２１において、乾燥したレーズンや濡れたレーズンでは、回転角が０°、すなわち、照射されたレーザー光４１ａと同じ偏光方向のレーザー光の強度に対して、回転角が９０°になると０°での強度と比較して反射・散乱光強度が低下しているので偏光解消度が低いのに対して、乾燥したステムや濡れたステムでは、反射・散乱光強度の低下率がレーズンの場合と比較すると少ないので偏光解消度がレーズンよりも高いことが確認された。すなわち、図２１Ｂに示すように、回転角を９０°に近くし、且つ、正規化された強度、すなわち、強度の比を使用することで、６３５ｎｍの赤色のレーザー光でもレーズンの精確な判定が可能であることが確認された。
【００７４】
（実験例１０）
実験例１０では、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光を使用した以外は、実験例９と同様にして実験を行った。
実験結果を図２２に示す。
【００７５】
図２２は実験例１０の実験結果の説明図であり、図２２Ａは検出された反射・散乱光の強度のグラフ、図２２Ｂは図２２Ａの反射・散乱光のデータを回転角０°の強度を１として正規化したグラフである。
図２２において、実験例１０でも、実験例９と同様に、乾燥したレーズンや濡れたレーズンでは、回転角が０°、すなわち、照射されたレーザー光４１ａと同じ偏光方向のレーザー光の強度に対して、回転角が９０°になると０°での強度と比較して反射・散乱光強度が低下しているので偏光解消度が低いのに対して、乾燥したステムや濡れたステムでは、反射・散乱光強度が０°での強度と比較すると大差がないので偏光解消度が高いことが確認された。
【００７６】
すなわち、図２２Ｂに示すように、回転角を９０°に近くし、且つ、正規化された強度、すなわち、強度の比を使用することで、８３０ｎｍのＮＩＲのレーザー光でもレーズンの精確な判定が可能であることが確認された。なお、図２１Ｂ、図２２Ｂに示すように、回転角は４５°〜６０°程度でも十分に高精度な判定が可能であることも確認された。すなわち、照射レーザー光の偏光成分（０°）とは異なる偏光成分の反射・散乱光を受光することで、検査、識別が可能であることが確認された。
また、図２２Ａにおいて、８３０ｎｍのレーザー光の場合は、回転角を９０°に近い角度にすることで、強度の比を使用せず、強度の値をそのまま使用しても、レーズンとステムとを識別することが可能であることが確認された。
【００７７】
（実験例１１）
次に、実施例１の装置を使用して、実際に実験を行った。実験例１１では、実施例１の装置を使用して、６３５ｎｍおよび８３０ｎｍのレーザー光を使用し、レーザー光の偏光成分に対して垂直（９０°）の偏光成分が透過するように偏光フィルタ８ａを設置して実験を行った。実験は、約５０［ｃｃ］の水を加えたレーズンを約３ｋｇ使用し、データは３回採取した。
（比較例１１）
比較例１１では、偏光フィルタを配置しなかった以外は、実験例１１と同様の条件で実験を行った。
実験結果を図２３に示す。
【００７８】
図２３は実験例１１および比較例１１の実験結果の説明図であり、図２３Ａは比較例１１の実験結果の説明図、図２３Ｂは実験例１１の実験結果の説明図である。
図２３において、偏光フィルタを配置しない比較例１１では、誤検知の割合が２７％、１９％、３０％であったのに対して、偏光フィルタを配置した実験例１１では、誤検知の割合が９％、６％、６％となり、誤検知率が１０％以下にまで減少していることが確認された。すなわち、図１２に示すグラフからわかるように、乾燥レーズンにおいても、レーズンの表面形状（表面の凹凸）の影響により、場合によっては、判別閾値よりも強い反射・散乱光を受光し、誤検知の原因となっていたが、水に濡れたレーズンの場合と同様に偏光方向を操作、調整することにより良品誤検知が減少した。これは、レーズンからの散乱光は偏光解消されるが、水膜および表面凹凸による反射光は偏光が解消されにくいためである。
したがって、偏光フィルタを使用することで、レーズン表面の水による反射光を減衰することができ、検出精度を高めることができることがわかった。
【００７９】
（実験例１２）
図２４は実験例１２のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布の実験装置図である。
次に、被検査体Ｓに照射されたレーザー光の透過光、反射光、散乱光の分布、すなわち、どの角度方向で透過光や反射光、散乱光が検出されるかについて、実験を行った。
図２４において、レーザー５１から８３０ｎｍのレーザー光５１ａを被検査体Ｓに照射した。実験例１２の被検査体Ｓは、表面形状（凹凸）を均一化するために厚さ１ｍｍのガラス板２枚で挟み込んで、ガラス板の間隔が１ｍｍになるまで圧縮し、表面を可能な限り平面化した後、レーザー光照射側のガラス板を取り外したものを使用して、角度４５°の方向からレーザー光５１ａを照射した。被検査体Ｓからの反射・透過・散乱光は偏光フィルタ５４を通過した後に、光電子増倍管５５にて受光した。
【００８０】
なお、光電子増倍管５５の出力は、電圧に変換後、アンプ５６によりおよそ２０倍に増幅し、その点での光強度とした。また光電子増倍管５５は１０°ずつ時計回りに回転させ、各位置において、偏光フィルタ５４を照射レーザー光５１ａの偏光方向に垂直な９０°として測定を行った。
（比較例１２）
比較例１２では、実験例１２において、偏光フィルタ５４を設置しなかった以外は、同様にして、実験を行った。
実験結果を図２５、図２６に示す。
【００８１】
図２５は比較例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置せずに水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。
図２６は実験例１２の実験結果の説明図であり、偏光フィルタを設置して水に濡れたレーズンおよびステムに８３０ｎｍのレーザー光を照射した実験結果のグラフである。
なお、図２５、図２６のグラフは、周方向に回転位置を取っており、半径方向に光強度を取っている。また、図２５、図２６において、レーズンの実験結果を黒丸で示し、ステムの実験結果を白抜き十字で示す。
【００８２】
図２５において、偏光フィルタを設置していない比較例１２では、反射・後方散乱光において、レーズンとステムとを判別するための閾値を、良品である水に濡れたレーズンが、光電子増倍管５５が配置されている２７０°方向で超えてしまっている。これは、水の膜による反射光であり、これが良品誤検知の原因である。
図２６において、照射レーザー光の偏光方向に対して垂直成分のみを受光するように偏光フィルタを設置した実験例１２では、反射・後方散乱光において、図２５の２７０°方向に見られた水の膜による強い反射・散乱光が減衰され、レーズンとステムを判別するための閾値を超えること無く分布していることがわかる。
したがって、図２５、図２６の結果から、偏光フィルタ５４を設置することで、水に濡れた良品のレーズンの誤検知を減少させることができる。
【００８３】
（実験例１３）
図２７は実験例１〜８の図１０に対応するクルミの実と殻と渋皮の分光特性の測定結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ったグラフである。
次に、レーズンとは異なる被検査体の一例としてのクルミを対象として、実験を行った。実験は、レーズンに対する異物であるステム（ブドウの茎）に替えて、クルミの殻や渋皮（以下「隔壁」と記載することもある）について実験を行った。
まず、クルミの実と、殻と、渋皮の分光特性を測定した。測定結果を図２７に示す。
図２７の結果から、クルミの場合は、クルミの実に対して、「殻」や「渋皮（隔壁）」については、８００ｎｍよりも長波長の近赤外光または、５００ｎｍ〜８００ｎｍの可視光において分光特性の違いが見られることがわかった。したがって、クルミの選別については、５３２ｎｍの緑色のレーザー光と、６３５ｎｍの赤色のレーザー光、８３０ｎｍの近赤外光を使用して実験を行った。
【００８４】
図２８は実験例１３のレーザー光照射時におけるサンプルからの散乱光角度分布に関する実験の実験装置の説明図である。
次に、実験例１２と同様に、クルミに対して、レーザー光の透過光、反射光、散乱光の分布について、実験を行った。
図２８において、第１のレーザー６１からの波長８３０ｎｍのレーザー光６１ａと、第２のレーザー６２からの６３５ｎｍのレーザー光６２ａと、が、赤色を反射し且つ赤外光を透過させる第１のダイクロイックミラー６４で同一軸にされ、第３のレーザー６３からの５３２ｎｍのレーザー光６３ａが、緑色を反射し且つ赤外および赤色を透過させる第２のダイクロイックミラー６５で同一軸にされる。そして、同一軸上にされた各レーザー光６１ａ〜６３ａが、角度４５°の方向から被検査体Ｓに照射した。被検査体Ｓからの反射・透過・散乱光を、光電子増倍管６７にて受光した。
【００８５】
なお、光電子増倍管６７の出力は、実験例１２と同様に、電圧に変換後、アンプ６８によりおよそ２０倍に増幅し、その点での光強度とした。
また、実験例１３では、後方散乱光について測定を行った。すなわち、回転位置が２２０°から３３０°の範囲で１０°ずつ時計回りに回転させて測定を行った。
実験結果を図２９〜図３１に示す。
【００８６】
図２９は実験例１３の実験結果の説明図であり、５３２ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
図３０は実験例１３の実験結果の説明図であり、６３５ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
図３１は実験例１３の実験結果の説明図であり、８３０ｎｍのレーザー光におけるクルミの実、殻および隔壁の実験結果のグラフである。
なお、図２９〜図３１のグラフは、図２５〜図２８と同様に、周方向に回転位置を取っており、半径方向に光強度を取っている。また、図２９〜図３１において、クルミの実の実験結果をアスタリスクで示し、隔壁の実験結果を黒丸、殻の実験結果を白抜きの四角で示す。
【００８７】
図２９において、５３２ｎｍのレーザー光６３ａを使用した場合、全体的に反射角度方向である２７０°の方向に若干偏った分布となっている。
クルミの実に対して、殻の選別は、３３０°において、強度が同じ値になっていることから選別は困難であるが、クルミの実に対して、隔壁の選別は、クルミの実も隔壁も散乱光強度が等方的に分布することと、コントラストが明確なことから可能であることがわかる。
【００８８】
図３０において、６３５ｎｍのレーザー光６２ａを使用した場合、図２９と同様に、全体的に反射角度方向である２７０°の方向に若干偏った分布となっている。
クルミの実に対して、殻の選別は、図２９の場合と同様に、２７０°において、強度が同じ値になっていることから選別は困難であるが、クルミの実に対して、隔壁の選別は、クルミの実も隔壁も散乱光強度が等方的に分布することと、コントラストが明確なことから可能であることがわかる。但し、図２９の場合と比較すると、実と隔壁について、散乱光の分布の等方性がやや劣る（図３０中の２６０°において若干強い反射・散乱光が確認され、選別用の閾値の設定がし難くなる）ことがわかる。したがって、クルミの実と隔壁を選別する場合には、５３２ｎｍのレーザー光６３ａの方が有利であることがわかる。
【００８９】
図３１において、８３０ｎｍのレーザー光６１ａを使用した場合、クルミの実に対して、隔壁の選別は、２８０°において、強度が同じ値になっていることから選別は困難であり、さらに、両者の散乱光強度が逆転していることから上限閾値および下限閾値を定めることができず、判別は困難である。
一方、クルミの実に対して、殻の選別は、両者に散乱光強度の差が確認でき、コントラストも明確であるため、選別は可能であることがわかる。
図２９〜図３１の結果から、実験例１３では、クルミの実に対して、隔壁を選別するには、５３２ｎｍまたは６３５ｎｍの両波長で可能であるが、わずかながら５３２ｎｍの方が有利であることがわかった。また、クルミの殻を選別する場合、８３０ｎｍのレーザー光を採用することで可能であることもわかった。
なお、クルミについても、レーズンと同様に、農産物、食品であるため、水で洗浄する場合も考えられ、その場合には、レーズンと同様に、特定の偏光成分のみを受光することで、水の反射光を減少させることで、高精度な検査、選別が可能になる。
【００９０】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施例において、被検査体として食品試料を例示したが、食品試料に限定されず、粒状、粉状、板状、棒状、塊状等の任意の形状の被検査体に対して異物混入の判別を行うことができる。
【００９１】
また、前記実施例において、複数のレーザーＬＳ１〜ＬＳｎおよび受光素子ＰＤ１〜ＰＤｎ，ＰＤ１′〜ＰＤｎ′，ＰＤ１″〜ＰＤｎ″を設ける構成を例示したが、この構成に限定されず、レーザーや受光素子の個数は設計や仕様、測定対象の被検査体の種類等に応じて、任意の個数とすることができ、１つのみとすることも可能である。
【００９２】
さらに、前記実施例において、２つの波長のレーザー光の反射光の強度と、強度比に基づいて選別を行ったが、この構成に限定されず、使用する食品試料Ｓの種類や要求される精度等に応じて、強度のみで判別を行ったり、強度比のみで判別を行ったり、あるいは強度差で判別を行うことも可能である。さらに、２つのレーザー光に基づいて判別を行ったが、１つのみとしたり、３つや４つ以上の波長のレーザー光の強度や強度比、強度差等を使用することも可能である。
【００９３】
また、前記実施例において、異物の判別は、２つのレーザー光の強度および強度比の全てが、上限値から下限値の範囲内にある場合に良品と判別したが、この構成に限定されず、例えば、強度比を使用せず且つ２つのうちいずれか一方のレーザー光の強度が上限値から下限値の間に入っていれば良品と判別したり、２つのレーザー光の強度が上限値から下限値の間に入っていなくても強度比が上限値から下限値の間に入っていれば良品と判別したり等、良品と判別する基準は、必要とされる精度や測定対象の被検査体の種類等に応じて、変更することが可能である。
【００９４】
さらに、前記実施例において、サイズフィルタ処理を実行したが、サイズフィルタ処理を省略することも可能である。すなわち、判別された異物画素（異物信号）が１つ検出される度に、異物画素に対応してエアを噴出するように構成することも可能である。
また、前記実施例において、サイズフィルタ処理では、連続する異物画素の数が１８個以上の場合に除去を行うように構成したが、この構成に限定されず、例えば、２（画素）×２（画素）や３×３、２×４等の予め設定された広さの異物画素の領域が存在する場合に、その領域を異物として判別するといった構成を採用することも可能である。
【００９５】
さらに、前記実施例において、サイズフィルタ処理では、１５ライン分の履歴データに基づいて処理を行ったが、この構成に限定されず、対象とする被検査体の大きさや解像度、要求される精度等に応じて、１５ラインより多いまたは少ない任意の領域の履歴データを採用することも可能である。また、サイズフィルタ処理は、１ライン分のデータが更新されるたびに実行されたが、この構成に限定されず、例えば、１５ライン分のデータが蓄積されてサイズフィルタ処理を実行した後、データを一度全部破棄し、次の１５ライン分のデータが蓄積されてから次のサイズフィルタ処理を実行するといったように、予め設定された所定の期間分のデータが蓄積されるたびにサイズフィルタ処理を実行するように構成することも可能である。
【００９６】
さらに、前記実施例において、直線偏光のレーザー光に直交する成分に基づいて判別を行う構成を例示し、この構成を採用することが望ましいが、要求される精度や、装置や各部材の設置時の精度等に応じて、直交する成分ではなく、直線偏光の偏光方向に対して異なる任意の偏光方向の成分に基づいて判別を行うことが可能である。なお、この場合、傾斜する方向は、直交方向に近いことが望ましい。
また、前記実施例において、エアを噴出して異物を除去したが、この構成に限定されず、エアを吸引する構成としたり、落下経路中に進入・退避して進入時に異物を物理的に弾き飛ばして除去する構成とする等、任意の除去方法で除去することも可能である。
また、前記実施例において、第１の偏光光学素子７ａを使用して被検査体Ｓに照射されるレーザー光を直線偏光のレーザー光としたが、直線偏光のレーザー光を出射可能なレーザーを使用する場合、偏光光学素子７ａを省略することも可能である。
【００９７】
さらに、前記実施例において、異物混入判別領域にレーザー光を照射する際に、回転多面鏡を利用してスキャンしたが、この構成に限定されず、ビームエキスパンダや光学レンズ等を使用して、異物混入判別領域の幅にレーザー光を照射するように構成することも可能である。
【００９８】
さらに、異物除去について、本実施例では落下搬送路４に１つの異物除去装置１３（エアノズル）を配置して除去対象異物を除去しているが、この構成に限定されず、被検査体の落下軌跡が変化しやすかったりして、異物混入判別領域５で判別された被検査体がエアノズルに対して安定した位置に落下しにくい場合等には、主走査方向にエアを吹付けるエアノズルの数を増加させて噴出幅を増加させたり、複数の方向からエアを吹付けたりすることにより、確実に異物の除去可能な構成とすることも可能である。
また、副走査方向についても、除去対象異物に対応した時間エアを噴射しているが、落下時間のバラツキを考慮して、異物の大きさより長くエア噴射時間を変更設定したり、副走査方向に沿って複数の異物除去装置を配置したりすることも可能であり、確実に異物の除去ができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
前記本発明は、食品等の各種材料を対象として、出荷前検査、受け入れ検査に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１…食品試料選別装置
２…試料搬送部材
３…振動装置
４…落下搬送路
５…異物混入判別領域
６…異物混入判別装置
７…レーザー光源装置
７ａ…第１の偏光光学素子
８…受光器
８ａ，８ａ′…第２の偏光光学素子
１０…光強度測定器
１１…演算処理装置
１１Ａ…異物混入判別手段
１１Ａ１…フィルタ処理手段
１１Ａ２…異物混入判別値記憶手段
１１Ａ３…異物画素判別手段
１１Ａ４…判別履歴データ記憶手段
１１Ａ５…判別結果更新手段
１１Ａ６…サイズフィルタ処理手段
１１Ａ６ａ…異物領域抽出手段
１１Ａ６ｂ…領域判別値記憶手段
１１Ａ６ｃ…異物信号出力手段
１１Ａ７…判別用強度演算手段
１１Ａ７ａ…直線偏光成分射影角記憶手段
１１Ａ７ｂ…偏光方向演算手段
１１Ａ７ｃ…直交成分演算手段
１２…除去装置制御回路
１３…異物除去装置
１４…異物回収路
１５…異物回収容器
１６…下流側搬送装置
ＦＬ１〜ＦＬｎ，ＦＬ１′〜ＦＬｎ′，ＦＬ１″〜ＦＬｎ″…波長選択フィルタ
Ｌ１…異物混入判別上限値
ＬＳ１〜ＬＳｎ…レーザー
ＰＤ１〜ＰＤｎ，ＰＤ１′〜ＰＤｎ′，ＰＤ１″〜ＰＤｎ″…受光素子
ＰＭ…ポリゴンミラー
Ｓ…被検査体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射する照射光源系と、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする異物混入判別装置。
【請求項２】
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光に含まれる前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分の光を透過させる偏光光学素子と、前記偏光光学素子を通過した光を受光する前記受光素子と、を有する前記受光光学系、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の異物混入判別装置。
【請求項３】
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光を互いに直交する第１の偏光方向および第２の偏光方向の成分に分離する偏光光学素子と、前記第１の偏光方向の光を受光する第１の受光素子および前記第２の偏光方向の光を受光する第２の受光素子を有する前記受光素子と、を有する前記受光光学系と、
前記第１の偏光方向の光と、前記第２の偏光方向の光と、前記被検査体に照射された前記レーザー光の偏光方向と、に基づいて、前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分を演算する直交成分演算手段と、
前記直交成分演算手段で演算された前記レーザー光の偏光方向とは直交する方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する前記異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の異物混入判別装置。
【請求項４】
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射し、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光し、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する
ことを特徴とする異物混入判別方法。
【請求項１】
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射する照射光源系と、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする異物混入判別装置。
【請求項２】
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光に含まれる前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分の光を透過させる偏光光学素子と、前記偏光光学素子を通過した光を受光する前記受光素子と、を有する前記受光光学系、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の異物混入判別装置。
【請求項３】
前記反射・散乱光の光路上に配置され且つ前記反射・散乱光を互いに直交する第１の偏光方向および第２の偏光方向の成分に分離する偏光光学素子と、前記第１の偏光方向の光を受光する第１の受光素子および前記第２の偏光方向の光を受光する第２の受光素子を有する前記受光素子と、を有する前記受光光学系と、
前記第１の偏光方向の光と、前記第２の偏光方向の光と、前記被検査体に照射された前記レーザー光の偏光方向と、に基づいて、前記レーザー光の偏光方向に直交する方向の偏光成分を演算する直交成分演算手段と、
前記直交成分演算手段で演算された前記レーザー光の偏光方向とは直交する方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する前記異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の異物混入判別装置。
【請求項４】
特定の単一波長且つ直線偏光のレーザー光を被検査体に照射し、
前記被検査体自身による前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向成分を含む反射・散乱光と、前記被検査体表面の水による前記レーザー光と同じ偏光方向の反射光と、を含む反射・散乱光の中で、少なくとも前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分を含む反射・散乱光を受光し、
受光した反射・散乱光の前記レーザー光の偏光方向とは異なる方向の偏光成分に基づいて、前記被検査体が異物であるか否かを判別する
ことを特徴とする異物混入判別方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２０】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２０】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１０−１１２９４３（Ｐ２０１０−１１２９４３Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４１９９（Ｐ２００９−２０４１９９）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、経済産業省、地域新生コンソーシアム研究開発事業（レーザーを利用した新しい食品異物検査装置）に係わる委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（８０３００００７８）株式会社みやざきＴＬＯ (20)
【出願人】（０００２２６７８１）日新電子工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、経済産業省、地域新生コンソーシアム研究開発事業（レーザーを利用した新しい食品異物検査装置）に係わる委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（８０３００００７８）株式会社みやざきＴＬＯ (20)
【出願人】（０００２２６７８１）日新電子工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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