(57)【要約】【課題】検査対象の食品や検出すべき異物を変更する場合であっても容易に異物検出を行うことの可能な食品用検査装置を提供する。【解決手段】検査対象物Ｍとしての食品に励起光を照射する励起光源２と、励起光が照射されることにより検査対象物Ｍから発せられる蛍光を分光してスペクトルキューブデータを取得し画像メモリ装置４に格納するイメージング分光カメラ３と、画像メモリ装置４に記憶されたスペクトルキューブデータから測定点における分光スペクトルの特徴量を抽出するスペクトル解析装置５と、既知の成分から発せられる蛍光のスペクトルキューブデータから予め取得しておいた特徴量を照合用の特徴量とし、照合用の特徴量とスペクトル解析装置５で抽出したスペクトルキューブデータの特徴量とを照合して、スペクトル解析装置５で抽出した特徴量に対応する測定点の成分を判定する判定処理装置６と、を備える。【選択図】図１
2020038078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物としての食品に励起光を照射する励起光源と、
前記励起光が照射されることにより前記検査対象物から発せられる蛍光を分光して前記検査対象物上の複数の測定点における分光スペクトルであるスペクトルキューブデータを取得し記憶部に格納するデータ取得部と、
前記記憶部に記憶された前記スペクトルキューブデータから前記測定点における前記分光スペクトルの特徴量を抽出するスペクトル解析装置と、
既知の成分から発せられる前記蛍光の前記スペクトルキューブデータから予め取得しておいた前記特徴量を照合用の特徴量とし、当該照合用の特徴量と、前記スペクトル解析装置で抽出した前記スペクトルキューブデータの前記特徴量と、を照合して前記スペクトル解析装置で抽出した前記特徴量に対応する測定点の成分を判定する判定処理部と、
を備えることを特徴とする食品用検査装置。
【請求項２】
前記データ取得部は、
前記検査対象物から発せられる蛍光を線状領域毎に入射し、入射光をその位置情報を保持しながら分光する分光器を含むことを特徴とする請求項１に記載の食品用検査装置。
【請求項３】
既知の成分を表す情報と、照合用の前記検査対象物の前記既知の成分の部分から発せられる蛍光を分光して得られる前記スペクトルキューブデータとを対応付けたデータベースを作成するデータベース作成装置を備え、
前記判定処理部は、前記データベースから前記特徴量を抽出し、当該特徴量を前記照合用の特徴量として前記測定点の成分を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の食品用検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品用検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品衛生上の観点や、製品品質向上の観点から、食品の品質や商品価値を著しく低下させる異物を検出する必要性が高まっている。
そのため、主にＸ線を利用した異物検出器や金属探知機等が開発され利用されている。しかしながら、金属探知機では、金属以外の異物を検出することは不可能である。一方、Ｘ線異物検出機を用いた場合、食品よりも比較的密度の大きい異物であれば、金属以外であっても検出することができる。しかしながら、異物の種類によっては、密度が低く、Ｘ線異物検出機では検出されないこともある。
【０００３】
このような現状においては、主に、人による目視検査が行われている。しかしながら、目視による検査方法にあっては、搬送ライン上を移動する食品を目視で検査することになる。そのため、過酷な作業条件の改善が人為的な見落としの防止の観点から望まれていた。
また、食品内のプラスチックや毛髪等の異物を検査する方法も提案されており、例えば検査対象物の蛍光波長を利用して異物検出を行う方法（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。この検査方法の場合、検査対象物に１条件又は２条件の励起条件にて波長の異なる励起光を検査対象に照射し、検査対象物からの蛍光を特定の２条件の蛍光波長のバンドパスフィルタで検出し、検出した２条件の画像の強度比や強度差等の特性から、異物を検出するようにした装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７９２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、食品内の異物を検出する装置の開発が試みられているが、実際のところ、２波長比、又は２波長差では、ある特定の異物検出のみに特化してしまい、検査対象物が変わるたび、又は、プラスチック等といった検出すべき異物の種類が変わるたびに、装置に取り付けられるバンドパスフィルタを交換する必要がある。そのため、検査対象物を変更する場合、また、検出すべき異物の種類を変更する場合等であっても、容易に異物検出を行うことの可能な食品用検査装置が望まれていた。
そこで、本発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、検査対象の食品や検出すべき異物を変更する場合であっても容易に異物検出を行うことの可能な食品用検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、検査対象物としての食品に励起光を照射する励起光源と、励起光が照射されることにより検査対象物から発せられる蛍光を分光して検査対象物上の複数の測定点における分光スペクトルであるスペクトルキューブデータを取得し記憶部に格納するデータ取得部と、記憶部に記憶されたスペクトルキューブデータから測定点における分光スペクトルの特徴量を抽出するスペクトル解析装置と、既知の成分から発せられる蛍光のスペクトルキューブデータから予め取得しておいた特徴量を照合用の特徴量とし、照合用の特徴量と、スペクトル解析装置で抽出したスペクトルキューブデータの特徴量と、を照合してスペクトル解析装置で抽出した特徴量に対応する測定点の成分を判定する判定処理部と、を備える食品用検査装置、が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、検査対象の食品や検出すべき異物の種類を変更する場合であっても容易に異物検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る食品用検査装置の一例を示す構成図である。
【図２】蛍光スペクトルの一例である。
【図３】チーズと異物の蛍光強度比の一例である。
【図４】判定処理時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る食品用検査装置の一例を示す構成図である。なお、ここでは、検査対象物としてチーズを適用し、他の種類のチーズが混入していないか、つまり、種類の異なる他のチーズを異物とし、この異物の有無を検知する場合について説明する。異物は、種類の異なる他の種類のチーズに限るものではなく、他の食品であってもよい。また、励起光を照射することにより発せられる蛍光の特徴量から、検査対象物に本来含まれることのない成分を識別することができれば、検査対象物はチーズに限定されるものではなく、同様に、検出すべき対象物は種類の異なる他の種類のチーズに限るものではない。
【００１１】
食品用検査装置１は、検査対象物Ｍとしての食品に紫外線又は可視光からなる特定の励起波長の光を照射する励起光源２と、励起光源２により励起された光を分光し撮像するイメージング分光カメラ（データ取得部）３と、画像メモリ装置（記憶部）４と、スペクトル解析装置５と、判定処理装置（判定処理部）６と、データベース作成装置７と、スペクトル特徴量データ記憶装置８と、表示装置９とを備える。画像メモリ装置４、スペクトル解析装置５、判定処理装置６、データベース作成装置７、スペクトル特徴量データ記憶装置８及び表示装置９は、例えば、入力装置、表示装置、記憶装置を備えた一台のパーソナルコンピュータで構成される。
【００１２】
検査対象物Ｍは、例えば、ベルトコンベア等の搬送装置１１によって所定の搬送速度で搬送される。励起光源２が搬送装置１１上の所定の領域を照射することによって、搬送装置１１により搬送される検査対象物Ｍに対して光照射が行われ、励起光源２の照射領域を検査対象物Ｍが通過することによって、検査対象物Ｍ全体に光照射が行われるようになっている。
イメージング分光カメラ３は、搬送装置１１上の、励起光源２により照射される範囲を撮像範囲に含むように配置される。イメージング分光カメラ３は、励起光源２の照射により励起された検査対象物Ｍから発せられる蛍光をレンズ及びスリットにより線状に集光し、一次元方向に位置情報、他の一次元方向に分光情報となるように分光し、二次元カメラで撮像する。この撮像された画像は、各測定点での分光スペクトルの集合であり、それぞれの分光スペクトルは検査対象物Ｍの各測定点での蛍光発光の波長情報を含む波形を示す。つまり、搬送装置１１を稼働させた状態でイメージング分光カメラ３によって撮像することによって、検査対象物Ｍの二次元画像に、各測定点でのスペクトル軸が加わったスペクトルキューブデータを得ることができる。イメージング分光カメラ３で撮像されたスペクトルキューブデータは、画像メモリ装置４に格納される。
【００１３】
検査対象物Ｍとして例えばチーズＡを適用した場合の蛍光スペクトルは、例えば図２に特性線Ｌ１で示すような波形を示す。なお、図２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は蛍光強度である。図２中の特性線Ｌ２は、チーズＡとは種類の異なるチーズＢ、つまり、チーズＡとは成分や含有量等が異なるチーズの蛍光スペクトルの一例である。すなわち、製造工場においては、同一フロアに異なる種類のチーズを製造する製造ラインが配置されていることがある。このように異なる種類のチーズの製造ラインが同一フロアに配置されている場合、例えば手袋に付着すること等により、ある製造ラインのチーズ例えばチーズＡが、例えばチーズＢの製造ラインに混入する可能性がある。チーズＡの製造ラインから見れば、チーズＢは異物となる。
【００１４】
例えば、チーズの場合、紫外線を照射すると蛍光発光し、光が強くなる波長は、チーズに含まれる脂肪分の含有量や、柔らかさ等によっても異なる。例えば、チーズＡの場合には特性線Ｌ１に示すように、４１０ｎｍ程度、また、５３０ｎｍ程度の波長の光が強くなる特性を有する蛍光となる。一方、チーズＢつまり異物の場合には特性線Ｌ２に示すように、５００ｎｍ程度以下の波長の光は弱く、５５０ｎｍ程度以上の波長の光が強くなる特性を有する蛍光となる。
したがって、検査対象物Ｍの既知の成分のスペクトル特性と、検査対象である検査対象物Ｍの任意の測定点におけるスペクトル特性とを照合することによって、測定点の成分が、チーズＡの成分であるか否かを判定することができる。つまり、測定点の成分が、チーズＡの成分のスペクトル特性と同等であるか否かを判定することによって、チーズＡ以外の成分が含まれているか否かを判定することができる。
【００１５】
スペクトル解析装置５は、画像メモリ装置４に格納されたスペクトルキューブデータに対してスペクトル解析を行い、所定の特徴量を抽出する。スペクトル解析における特徴量とはスペクトル特性を表す情報であって、例えば、特定波長における蛍光強度、特定の２波長の蛍光強度の比、特定の２波長の蛍光強度の差、特定波長領域におけるスペクトル強度面積、主成分分析などを初めとした多変量解析結果等である。スペクトル解析装置５は、抽出した特徴量は、所定の記憶領域に一時的に記憶する。
【００１６】
図３は、検査対象物ＭとしてのチーズＡと、異物としてのチーズＢとについて、その蛍光スペクトルにおいて、５５０ｎｍにおける蛍光強度を「１」として、スペクトルを規格化した場合の、４２５ｎｍの蛍光強度比を示すものである。
図３から、正常部であるチーズＡと比較して、異物であるチーズＢは４２５ｎｍの蛍光強度比がより小さいことがわかる。つまり、検査対象物Ｍの二次元画像において、４２５ｎｍにおける蛍光強度比が小さい箇所は、異物であるとみなすことができ、すなわち、検査対象物Ｍ中の異物を検出することができることになる。
【００１７】
判定処理装置６は、スペクトル特徴量データ記憶装置８に予め格納されている検査対象物Ｍの各成分又は異物のスペクトル解析における照合用の特徴量を、データベース作成装置７を介して取得し、スペクトル解析装置５で抽出した、スペクトル解析による特徴量と照合することにより、検査対象物Ｍに含まれる異物の判定を行う。また、判定処理装置６は、その判定結果を表示装置９に表示する。
【００１８】
データベース作成装置７は、照合用の特徴量、つまり、検査対象物Ｍの各成分及び異物のスペクトル特性を示す特徴量を照合用の特徴量として、検査対象物Ｍの各成分と対応付けてデータベースを作成し、これをスペクトル特徴量データ記憶装置８に格納する。また、判定処理装置６からの指示に応じてスペクトル特徴量データ記憶装置８に格納されたスペクトル特徴量、つまり照合用の特徴量を読み出し、判定処理装置６に出力する。データベース作成装置７では、例えば成分が既知の検査対象物Ｍの各成分の位置と、この成分が既知の検査対象物Ｍに対して紫外線を照射したときに得られる蛍光のスペクトル特徴量とを対応付けてデータベースを作成する。作成した、検査対象物の既知の成分のスペクトル特徴量からなるデータベースは、スペクトル特徴量データ記憶装置８に記憶される。
【００１９】
なお、例えば、同じ釜内の原料から製造されたチーズに対して検査を行う場合には、同じ釜内の原料から製造されたチーズの一部を検査対象物Ｍとして励起光を照射すると共に、蛍光が生じた測定点の成分を例えば目視により検出してデータベースを作成し、作成したデータベースをもとに照合用の特徴量を作成する。そして、この特徴量を利用して、同一の釜内の原料から製造されたチーズに対して検査を行えばよい。つまり、同一の釜内の原料から製造されたチーズは、同等の特性を有すると予測されることから、より高精度に検査を行うことができる。
このような食品用検査装置１において、検査対象物の検査を行う場合には、検出したい異物、例えばこの場合にはチーズＢ等といった異物に対応する照合用の特徴量を、スペクトル特徴量データベースから決定し、照合用の特徴量に基づいた異物判定機能に、新規に測定された検査対象物Ｍから得られた特徴量を入力することで、異物判定を行う方法を用いて行う。
【００２０】
なお、スペクトル解析装置５でのスペクトル解析は、イメージング分光カメラ３で撮像される毎に行うようにしてもよく、また検査対象物Ｍに対する一連の撮像が終了した後に、画像メモリ装置４に格納されている一連のスペクトルキューブデータに対してスペクトル解析を行うようにしてもよい。同様に、判定処理装置６では、スペクトル解析装置５でのスペクトル解析が行われる毎に判定処理を行うようにしてもよく、検査対象物Ｍに対する一連のスペクトル解析が終了した後に、所定の記憶領域に一時記憶されているスペクトル解析結果、すなわちスペクトル特徴量データに対して一括して判定処理を行うようにしてもよい。また、判定処理装置６での判定結果は、判定を行う毎に表示するようにしてもよく、一連の検査対象物Ｍに対する判定処理が終了する毎に表示するようにしてもよい。
【００２１】
図４は、判定処理装置６における、判定処理時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、判定処理装置６では、照合用の特徴量を決定する（ステップＳ１）。具体的には、検査対象物Ｍに含まれると予測される各成分の特徴量と、検査対象物Ｍから検出すべき異物の特徴量とを決定し、これを照合用の特徴量とする。例えば、スペクトル特徴量のデータベースに格納されている検査対象物Ｍに含まれると予測される既知の成分の特徴量と、検査対象物Ｍから検出すべき異物の特徴量との一覧を表示装置９に表示し、利用者が、所望の成分と、異物の特徴量とを選択することで、決定する。
【００２２】
次いで、ステップＳ２に移行し、ステップＳ１で設定した特徴量を照合用の特徴量とし、スペクトル解析装置５で抽出し所定の記憶領域に一時記憶されているスペクトル解析により得た特徴量を判定対象の特徴量とし、両者を比較することによって判定を行う。そして、判定結果を表示装置９に表示し、例えば、照合の結果一致したと判定された測定点の位置を明示する等の処理を行う（ステップＳ３）。これにより、検査対象物Ｍに対する判定処理が終了する。
【００２３】
このように、本実施形態における食品用検査装置１では、検査対象物Ｍの蛍光の分光スペクトルを取得し、各測定点のスペクトルの特徴量を照合することによって、測定点の成分を特定することができる。そのため、検査対象物ＭがチーズＡの場合、異物として混入する可能性のあるチーズＢを示す特徴量と照合することで、チーズＡに混入しているチーズＢを検出することができる。そのため、目視検査を行う場合に比較して、検査に要する負荷を大幅に削減することができると共に、検出精度を向上させることができる。また、チーズＢに替えて、チーズＣが含まれるかどうかを判定する場合には、チーズＣの成分に対応する特徴量と照合することで、チーズＡに混入している成分を特定することができる。
【００２４】
また、検査対象物Ｍがチーズとは異なる別の食品、例えば、果物の場合、食品に含まれる異物等の成分に応じてスペクトル特徴量が異なるが、スペクトル特徴量を分光スペクトルから得るようにしているため、検査対象物Ｍを他の食品に変更した場合であっても、判定処理装置６での判定処理に用いるスペクトル特徴量、つまり照合用の特徴量を変更するだけで容易に対応することができる。つまり、例えば従来のようにバンドパスフィルタ等の構成部品を交換することなく対応することができるため、食品用検査装置１の汎用性を向上させることができる。
【００２５】
また、従来のバンドパスフィルタを用いた方法で複数波長帯域の蛍光画像を撮像して検査対象物Ｍ上の異物を検出する場合には、波長帯域に応じてバンドパスフィルタを切り替える必要があるため、搬送中の検査対象物Ｍの搬送を一旦停止させてバンドパスフィルタを切り替えるか、又は検査対象物Ｍが搬送されている状態のままバンドパスフィルタを切り替えることになる。そのため、検査対象物Ｍの搬送を一旦停止させると、検査効率が低下して所要時間が長くなり、逆に検査対象物Ｍを搬送させたままで切り替える場合には、検査対象物Ｍの同一箇所を撮像することができず、検査精度が低下することになる。これに対し、本実施形態に係る食品用検査装置１では、分光スペクトルからスペクトル特徴量を抽出しているため、バンドパスフィルタ等の構成部品を切り替える必要がない。そのため、検査対象物Ｍを停止させることなく、異物の有無を検査することができ、異物検査の精度の低下を防止すると共に、異物検査に要する所要時間の短縮を図ることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態においては、異物として、チーズＢを検出する場合について説明したが、これに限るものではない。検査対象物Ｍにおいて検出したい成分に対応する特徴量を、照合用の特徴量として設定することで、検査対象物Ｍに含まれる、検出したい任意の成分を検出することができる。要は励起光源２の波長領域で励起できるものであれば、異物として適用することができる。
また、上記実施形態においては、搬送装置１１により、ライン上の検査対象物Ｍを搬送する場合について説明したが、これに限るものではなく、励起光源２による励起光を移動させることで、検査対象物Ｍ全体に励起光を照射するように構成することもできる。
【００２７】
また、上記実施形態においては、検査対象物Ｍとして、チーズを適用し、別の種類のチーズが混入していないかを検査する場合について説明したが、これに限るものではない。照合用の特徴量として設定することによって所望の成分が混入しているか否かを検出することも可能である。
また、検査対象物Ｍとして、果物や卵を適用してもよい。たとえば果物の場合には、腐敗が生じている部分から照合用の特徴量を設定することによって、果物の鮮度を検査することも可能である。卵の場合には、鮮度が低下すると気室が形成する等の変化が生じ、励起光を照射したときに得られる蛍光の特性が例えば気室部分とその他の部分とで異なる。そのため、鮮度が低下したことを表す特性を示す部分から照合用の特徴量を設定することによって、卵の鮮度を検査することも可能である。
【００２８】
また、上記実施形態においては、食品用検査装置１において、データベース作成装置７によって、データベースを作成する場合について説明したが、予め別の食品用検査装置を用いてデータベースを作成しておき、実際に検査対象物Ｍに対して検査を行う食品用検査装置１では、この他の食品用検査装置で作成したデータベースをもとに、判定処理を行うようにしてもよい。
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。
【符号の説明】
【００２９】
１  食品用検査装置
２  励起光源
３  イメージング分光カメラ
４  画像メモリ装置
５  スペクトル解析装置
６  判定処理装置
７  データベース作成装置
８  スペクトル特徴量データ記憶装置
９  表示装置
【図１】
2020038078.tif 000003
【図２】
2020038078.tif 000004
【図３】
2020038078.tif 000005
【図４】
2020038078.tif 000006