(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査区域（３）を有し、光ビーム（６）を発生させるための少なくとも１つの光源（１０）を用いて、前記検査区域（３）を通って移動する製品（１）の流れの中の不純物又は望ましくない製品を検出するための選別装置であって、前記検査区域（３）において前記製品（１）に前記光ビーム（６）が当たるように、前記光ビーム（６）を前記製品流れ（２）の移動方向（４）に対して横断方向に移動させるための手段が提供され、前記光ビーム（６）の光が、一方では、前記製品に対する前記光ビームの衝突点から直接反射され、他方では、前記製品内での前記光ビームの光の拡散後に前記衝突点のまわりの区域から分散した形で反射され、また前記直接反射光（２９）、並びに前記光源（１０）に起因する分散した形で反射された前記光が少なくとも部分的に入る少なくとも１つの検出器（１５）がさらに設けられる選別装置において、
前記検出器（１５）が、少なくとも２つの検出領域（２０、２１、・・・、２７、２８）に分割されたセンサ素子（１９）を有し、前記センサ素子（１９）が中央検出領域（２０）を有し、前記直接反射光（２９）が前記中央検出領域（２０）に衝突するようになされ、前記センサ素子（１９）が円形であり、且つ／又は少なくとも３回の回転対称性を有し、前記検出器（１５）が検出領域ごとに、前記検出領域に衝突する反射光（１４）の強度に対応する検出信号を発生させ、また前記検出器（１５）が、前記検出信号を受け取り且つこれらの検出信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を発生させる制御ユニットと共に働くことを特徴とする選別装置。
【請求項２】
前記中央検出領域（２０）のサイズが、前記衝突点に対応する前記反射光ビーム（１４）の部分であって、前記検出器（１５）に衝突する前記反射光ビーム（１４）の部分の断面積より小さい、又はそれに等しい請求項１に記載の選別装置。
【請求項３】
前記センサ素子（１９）が、複数の同心のリング形検出領域（２１、・・・、２７、２８）を有する請求項１又は２に記載の選別装置。
【請求項４】
前記センサ素子（１９）が、扇形部（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を形成する複数の検出領域、又は扇形部の中に位置するリング形検出領域の部分によって形成される複数の検出領域を有している請求項１から３までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項５】
前記制御ユニットが、異なる検出領域から生じる前記検出信号の間の関係に基づいて制御信号を発生させる請求項１から４までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項６】
前記制御信号に基づいて前記製品流れ（２）から不純物又は望ましくない製品を除去するために、前記制御ユニットと共に働く除去装置を有する請求項１から５までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項７】
前記制御信号を発生させるために、前記制御ユニットは、前記検出信号をあらかじめ設定された基準値と比較する請求項１から６までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項８】
前記検出器（１５）の前記センサ素子（１９）が、好ましくは同じ大きさを有する異なる扇形部（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に分割され、それによって前記検出器（１５）は、少なくともいくつかの検出領域について、前記扇形部（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の１つに衝突する前記光ビーム（１４）の部分の光の強度に対応するセクタ信号を発生させる請求項１から７までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項９】
前記制御ユニットは、前記検出器（１５）の前記センサ素子（１９）の異なる扇形部からの同じ検出領域から生じる前記セクタ信号に応じて、前記光ビーム（１４）の方向を調節するための手段と共に働く請求項８に記載の選別装置。
【請求項１０】
前記製品（１）に入射する前記光ビーム（６）を、前記製品（１）によって反射された前記光ビーム（１４）から分離するために、ビーム分離器（１６）を有している請求項１から９までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項１１】
前記センサ素子（１９）がマルチピクセル半導体フォトダイオードで形成される請求項１から１０までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項１２】
前記センサ素子（１９）が少なくとも１つのシリコン・フォトマルチプリケータ（ＳｉＰＭ）を有する請求項１から１１までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項１３】
前記検出領域がアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）の群で形成される請求項１から１２までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項１４】
前記検出領域が、互いにつながっている請求項１から１３までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項１５】
前記光源（１０）がレーザ源を含む請求項１から１３までのいずれか一項に記載の選別装置。
【請求項１６】
製品流れ（２）から不純物又は望ましくない製品を除去するために、検査区域（３）を通して製品流れ（２）内を移動される製品（１）を選別する方法であって、光ビーム（６）が、前記製品流れ（２）の上を前記製品（１）の移動方向（４）に対して横断方向に移動され、それによって前記製品（１）が前記検査区域（３）において前記光ビーム（６）が当てられ、この光ビーム（６）の光は、一方では、前記製品に対する前記光ビームの衝突点から直接反射され、他方では、前記製品内での前記光ビームの光の拡散に従って前記衝突点のまわりの区域から分散した形で反射され、前記直接反射光（２９）並びに分散した形で反射された前記光が、少なくとも部分的に前記検出器（１５）のセンサ素子（１９）に案内される方法において、
このセンサ素子（１９）が少なくとも２つの検出領域を備え、このセンサ素子（１９）が円形であり、且つ／又は少なくとも３回の回転対称性を有し、中央検出領域（２０）が選択され、前記直接反射光（２９）が前記中央検出領域（２０）に衝突するようになされ、前記検出領域に衝突する反射光（１４）の強度に対応する検出信号が検出領域ごとに生成され、これらの検出信号に基づいて少なくとも１つの制御信号が生成されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記制御信号が、前記製品流れ（２）から不純物又は望ましくない製品を除去するための除去装置を制御するように使用される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの制御信号に基づいて、前記センサ素子（１９）上のあらかじめ決められた位置に対する前記反射光ビーム（１４）の主要な点の位置からのずれが決定される請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記中央検出領域（２０）は、そのサイズが、前記衝突点に対応する前記反射光ビーム（１４）の部分であって、前記センサ素子（１９）に入る前記反射光ビーム（１４）部分の断面積より小さい又はそれに等しいように選択され、前記直接反射光（２９）は、該中央検出領域（２０）に衝突するようになされる請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記センサ素子（１９）上に複数の同心のリング形検出領域が選択され、前記散乱反射光は、これらのリング形検出領域に衝突するようになされる請求項１６から１９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記センサ素子が、扇形部（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を形成する複数の検出領域に分割される請求項１６から２０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
異なる検出領域から生じる前記検出信号の間の関係に基づいて制御信号が生成される請求項１６から２１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの前記制御信号を生成するように、前記検出信号は、あらかじめ設定された基準値と比較される請求項１６から２２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記検出器（１５）の前記センサ素子（１９）が、好ましくは同じ大きさを有する異なる扇形部（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に分割され、それによって、少なくともいくつかの検出領域について、前記扇形部の１つに入る前記光ビーム（１４）の部分の光の強度に対応するセクタ信号が生成される請求項１６から２３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記衝突点に対応する前記反射光ビーム（１４）の部分を前記センサ素子（１９）の中央に衝突させるために、前記光ビーム（１４）の向きが、前記検出器（１５）の前記センサ素子（１９）の異なる扇形部（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）からの同じ検出領域から生じる前記セクタ信号に応じて調節される請求項１６から２４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記製品（１）に入射する前記光ビーム（６）が、前記製品（１）によって反射された前記光ビーム（１４）から分離され、この反射光ビーム（１４）が前記センサ素子（１９）に向けられる請求項１６から２５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記センサ素子（１９）に、マルチピクセル半導体フォトダイオードが用いられる請求項１６から２６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記センサ素子（１９）が、少なくとも部分的にシリコン・フォトマルチプリケータ（ＳｉＰＭ）で形成される請求項１６から２７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記検出領域がアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）の群で形成される請求項１６から２８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記検出領域が、互いにつながるように選択される請求項１６から２９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記光ビーム（６）が少なくとも１つのレーザで形成される請求項１６から３０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記センサ素子（１９）の異なる扇形部からの同じ検出領域から生じるセクタ信号が異なるとき、又は同程度の大きさではないとき、エッジ効果が観測されたことを示す制御信号が生成される請求項１６から３１までのいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査区域を有する選別装置であって、光ビームを発生させるための少なくとも１つの光源を用いて、この検査区域を通って移動する製品の流れの中の不純物又は望ましくない製品を検出するようになされており、前記検査区域においてほとんどすべての製品に光ビームが当たるように、前記光ビームを製品流れの移動方向に対して実質的に横断方向に移動させるための手段が提供され、前記光ビームの光が、一方では、製品に対する光ビームの衝突点から直接反射され、他方では、製品内での光ビームの光の拡散によって衝突点のまわりの区域から分散した形で反射され、また前記光源に起因する直接反射光、並びに分散した形で反射された光が少なくとも部分的に入る少なくとも１つの検出器がさらに設けられた選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の選別装置では、製品は色、構造、形及び生じ得る任意の蛍光現象に基づいて選別される。色に基づいて選別するときには、製品によって反射された光が測定される。ある特定の波長での製品によって反射される光の強度は、その特定の波長における前記製品の輝度を表す。これが複数の波長又は光帯域について同時に行われるとき、色帯域又は波長ごとの様々な程度の輝度を組み合わせることにより、光ビームによって走査されている製品に関する色情報が与えられる。
【０００３】
正確な色選別を達成するためには、選別装置の異なる検出器に入る反射光ビームが、選別する製品により１つの同じ場所で同時に反射されることを確実にしなければならない。既存のレーザ制御による選別装置では、使用される光は異なる波長を有し、また異なるレーザ源から生じる。これらの選別装置は、異なるレーザ源の光ビームを組み合わせて異なるレーザのビームをすべて含む単一の同軸の光ビームにするために、ミラー、レンズ及び他の光学的な構成要素を有する光学系を有している。完璧な色の検出を達成するには、異なる光ビームを完璧に同軸に組み合わせることがきわめて重要である。それは、製品を走査しながら、走査されている特定の製品に対する異なる波長について、同じ情報が同時に得られなければならないためである。
【０００４】
構造に基づいて選別するとき、既存の選別装置は、検査する製品への入射レーザ・ビームを使用する。製品が光ビームを、製品に入射するレーザ・ビームの形と同じ形で反射する場合には、製品は硬い製品であると考えられる。製品が光ビームを分散した形で反射する場合には、これは製品が柔らかい製品であることを意味する。その場合、入射光の拡散、言い換えれば前記光の散乱反射は、主として製品の低い不透明度又はその透明度によるものである。
【０００５】
したがって、例えば同じ形及び色を有する白い豆と白い石の違いを検出することが可能になる。石はある点においてレーザ・ビームを直接反射光の形で反射するが、豆は不透明度が低いため、光を分散した形で反射する。後者の効果は「散乱」とも呼ばれる。したがって、豆によって反射された光は、散乱効果によって生成された光を含むことになる。この効果は、Ｂｉｌｌｉｏｎによる米国特許第４，７２３，６５９号に詳しく説明されている。
【０００６】
使用するレーザ光の波長は、散乱効果、すなわち分散した形で反射される光の量に影響を及ぼす。したがって可視レーザ光によって前記効果を最適な形で使用することはできず、それはなぜなら、例えば青エンドウはその色のために赤色レーザの光を吸収するからである。赤色レーザを用いてエンドウの散乱効果、すなわち散乱反射光の量を測定すると、石を測定したときと同じ結果がもたらされる。それがほとんどの製品の選別に赤外レーザが用いられる理由であり、このレーザの場合、製品による反射が製品の色による影響をほとんど又は全く受けない。
【０００７】
米国特許第４，７２３，６５９号に記載される技術によって、製品をそれらの構造上の違いに基づいて選別することが可能である。したがって、例えば白い豆の製品流れの中で石を、レーズンの製品流れの中で枝及び茎を、木の実の製品流れの中で殻を、又は異なる色をした野菜の混合物の中で異物を検出することができる。
【０００８】
米国特許第６，８６４，９７０号は、米国特許第４，７２３，６５９号による製品の選別に関するある不都合を解決するものである。
【０００９】
米国特許第６，８６４，９７０号によれば、２つのタイプの製品反射が検出される。このために、反射光ビームが２つに分割される。２つの部分はそれぞれ、別個のダイアフラムを介して整合検出器に入る。第１の検出器が反射光ビームの中心に対応する直接反射光を受け取り、第２の検出器が反射光の実質的にすべてを観測する。したがって、柔らかい製品の場合、光の一部が製品の中で分散され失われるため、第１の検出器では硬い製品の場合より低い検出信号が生成される。硬い製品は、両方の検出器に対して実質的に等しい量の光を発生させる。結果として、両方の検出器の信号の違いが、検査される製品の不透明度に関する尺度になる。
【００１０】
しかしながら、この方法はいくつかの重大な不都合を有している。例えば、検出器の視野を決めるダイアフラムは、選別装置に固定された要素である。１つの選別装置で異なるタイプの製品を選別する必要がある場合、このことは、光学系に他のダイアフラムを取り付けることによって、光学装置を手動で調節しなければならないことを意味している。しかし、このタイプの選別装置が配置される環境でこれを行うことは、生じ得る湿気、ちり及び温度変化のために適切ではない。
【００１１】
こうした周知の選別装置の他の不都合は、反射したレーザ光を２つに分割しなければならず、したがって、それぞれの検出器に入る光ビームの強度が半分になることである。このため、検出器によって生成される信号に、より大きいノイズが生じる。製品を選別するために、整合ダイアフラムを有する追加の検出器が必要になる場合には、反射光の一部をそのたびに光学的に偏向させなければならず、その結果、検出器で生成される信号の強度がそのたびに低下する。
【００１２】
さらに、周知の選別装置の検査区域には背景要素が設けられる。通常はこの背景要素が、不純物又は望ましくない製品を分離しなければならない被選別製品と同じ光学的性質を有するように確実になされる。したがって、光ビームが検査区域で製品流れ全体にわたって移動するとき、それは製品の間で背景要素に入る。しかしこれによって、光ビームが背景要素から製品まで、また製品から背景要素まで製品の縁部上を移動するとき、背景要素によって分散された一部の光が検出器によって観測されなくなるという不都合が生じる。この散乱反射光は、入射する光ビームが製品の縁部の上を移動するとき、製品が背景要素と検出器の間に存在するため、実際には検出器の視野から部分的にそらされる。こうしたエッジ効果によって製品の縁部にはそのたびに暗い輪郭が得られ、適切な製品が不純物又は望ましくない製品として検出される危険性を伴う。
【００１３】
製品をできるだけ正しく選別することを可能にするには、製品によって反射された光ビームが、検出器の実質的に中央に入らなければならない。したがって、周知の選別装置の場合、選別装置を決まった時点で部分的に分解しなければならず、また光ビームの方向を調べ、場合によっては手動で調節しなければならない。これは労力を要し、時間のかかる手順である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４，７２３，６５９号
【特許文献２】米国特許第６，８６４，９７０号
【特許文献３】欧州特許第０９５２８９５号
【特許文献４】米国特許第４，６３４，８８１号
【特許文献５】欧州特許第１３３２３５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、周知の選別装置の場合に比べ生成するノイズがかなり低く、したがってより信頼性の高い検出信号を発生させることを可能にする選別装置を提供することによって、前述の及び他の不都合を軽減することを目的とするものである。さらに、本発明によってエッジ効果の検出が可能になり、その結果、適切な製品が不純物又は望ましくない製品として検出されることが実質的に全くなくなり、選別装置はさらに、そのために手動による再調節を必要とせずに、異なるタイプの製品の選別に適合される。さらに本発明による選別装置によって、光ビームの方向を調べ、必要な場合にはそれを自動的に調整することが可能になる。その上、本発明によれば、通常は選別装置の検出器の視野を調節するためのダイアフラムの使用が不要になる。本発明による選別装置によって、製品流れの中の不純物又は望ましくない製品を検出するだけではなく、非破壊的な方法で特定の製品の成熟度及び硬さを測定することも可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的のために、選別装置の検出器は、少なくとも２つの検出領域に分割されたセンサ素子を有し、検出器は検出領域ごとに、前記検出領域に入る反射光の強度に対応する検出信号を発生する。そして検出器は、前記検出信号を受け取り、これらの検出信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を発生させる制御ユニットと共に働く。
【００１７】
有利には、前記検出器は、前記衝突点に対応する反射光ビームの部分であって、検出器に入る反射光ビームの部分の断面積より小さい、又は実質的にそれに等しい大きさの中央検出領域を有する。
【００１８】
本発明の選別装置の好ましい実施例によれば、前記センサ素子は、同心のリング形検出領域を有している。
【００１９】
本発明の選別装置の興味深い実施例によれば、前記検出器のセンサ素子は、好ましくは同じ大きさを有する異なる扇形部に分割され、それによって検出器は、少なくともいくつかの検出領域について、前記光ビームのうち、検出領域の前記扇形部の中に位置する部分に入る部分の光の強度に対応するセクタ信号を発生させる。
【００２０】
本発明の選別装置の特別な実施例によれば、前記制御ユニットは、検出器のセンサ素子の異なる扇形部からの同じ検出領域から生じる前記セクタ信号に応じて前記光ビームの方向を調節するための手段と共に働く。
【００２１】
本発明はまた、製品流れから不純物又は望ましくない製品を除去するために、製品流れの中で検査区域を通して移動する製品を選別するための方法に関する。ここで光ビームが、製品流れ全体にわたって、製品の移動方向に対して実質的に横段方向に移動され、その結果、前記検査区域において実質的にすべての製品に光ビームが当たる。この光ビームの光は、一方では、製品に対する光ビームの衝突点から直接反射され、他方では、製品内での光ビームの光の拡散に従って衝突点のまわりの区域から分散した形で反射される。直接反射光並びに散乱反射光は、少なくとも部分的に検出器のセンサ素子に案内され、このセンサ素子は少なくとも２つの検出領域を備え、検出領域に入る反射光の強度に対応する検出信号が検出領域ごとに生成される。これらの検出信号に基づいて、少なくとも１つの制御信号が生成される。
【００２２】
この方法の興味深い実施例によれば、前記制御信号を用いて、前記製品流れから不純物又は望ましくない製品を除去するための除去装置が制御される。
【００２３】
有利な方法では、前記少なくとも１つの制御信号に基づいて、前記センサ素子上のあらかじめ決められた位置に対する反射光ビームの主要な点の位置からのずれが決定される。
【００２４】
本発明による方法では、例えば前記衝突点に対応する反射光ビームの部分であって、センサ素子に入る反射光ビームの部分の断面積より小さい、又は実質的にそれに等しい大きさの中央検出領域が選択され、前記直接反射光は前記中央検出領域に入るようになされる。
【００２５】
本発明の方法の主要な実施例によれば、前記センサ素子上に同心のリング形検出領域が選択され、前記散乱反射光は前記リング形検出領域に入るようになされる。
【００２６】
さらに、前記センサ素子は、扇形部を形成する検出領域に分割されることが好ましい。
【００２７】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明による選別装置及び方法のいくつかの特定の実施例に関する以下の記述から明らかになるであろう。この記述は実例として示すにすぎず、決して請求される保護の範囲を限定するものではない。また以下の参照番号は添付図面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による選別装置の第１の実施例の主要な光学素子を概略的に示す図である。
【図２】本発明による同心のリング形検出領域を有するセンサ素子を概略的に示す図である。
【図３】本発明による選別装置の扇形に分割されたセンサ素子の検出領域を概略的に示す図である。
【図４】図３のセンサ素子を、入射する製品によって反射された光ビームと共に示す図である。
【図５】本発明による選別装置の第２の実施例の主要な光学素子を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
異なる図面において、同じ参照番号は同一又は類似の要素を指す。
【００３０】
本発明は一般に、好ましくは、例えばエンドウ豆、木の実、レーズン、急速冷凍した製品などの粒状製品を、製品流れに入射する集光された光ビームによって選別するための選別装置に関する。この記述において、選別とは、予想外の要素、不純物、課された品質要求を満たさない製品などを製品流れから除去することと理解される。ここでは前記光ビームは、例えば１つ又は複数の同心のレーザ・ビームで形成される。
【００３１】
図１は、そうした選別装置の第１の実施例を説明するものである。選別される製品１は、図には示されていない食品装置を介して、実質的に１つの製品１の厚さを有する幅広い流れ２として、選別装置の検査区域３を通って移動される。食品装置は、例えば欧州特許第０９５２８９５号に記載される、下向きの傾斜プレートが後に続く振動テーブルを有することができる。選別される製品１は振動テーブルに載せられ、傾斜プレートを介して振動テーブルを離れる。前記傾斜プレートを離れると、製品は自由落下により、矢印４の方向に従って前記検査区域３を通って移動する。
【００３２】
検査区域３では、選別装置は管形の背景要素５を有し、背景要素の色及び他の光学的性質は、選別される製品１のものと実質的に同じであることが好ましい。製品流れ２の製品１は、検査区域３の中で、矢印９の方向に従って２つの末端位置７と８の間を移動する集光された光ビーム６によって走査される。ここでは、前記検査区域３において実質的にすべての製品１に光ビーム６が当たるように、光ビーム６を製品流れ２の移動方向４に対して実質的に横に移動させる。
【００３３】
光ビーム６は光源１０、例えばレーザ源によって生成され、この光源１０から回転軸１２のまわりを回転する多面鏡１３の鏡面１１に入る。多面鏡１３の外周部に従って延びる鏡面１１は、光ビーム６を製品流れ３及び背景要素５の上に反射する。多面鏡１３の回転運動の結果として、光ビーム６が前記２つの末端位置７と８の間を移動する。
【００３４】
光ビーム６が製品１に当たると、この光ビーム６の光は、一方では、前記製品１に対する光ビーム６の衝突点から直接反射され、前記光は、他方では、製品１内での光ビーム６の光の拡散に従って衝突点のまわりの区域から分散した形で反射される。
【００３５】
光ビーム６が不純物又は望ましくない製品１に当たった場合には、直接反射光又は散乱反射光の量が、適切な製品１のものとは異なる。したがってこの直接反射光及び散乱反射光を検出し、不純物又は望ましくない製品を適切な製品と区別することが可能である。
【００３６】
直接反射光及び散乱反射光は、検出器１５のセンサ素子に案内される反射光ビーム１４を形成する。ここでは、入射光ビーム６の経路及び反射光ビーム１４の経路は、光源１０と多面鏡１３の間に設けられたビーム分離器１６まで実質的に同じ空間を占める。ビーム分離器１６は、反射光ビーム１４を製品１に入射する光ビーム６から実質的に完全に分離することを確実にする。そのようなビーム分離器１６は、例えば米国特許第４，６３４，８８１号に記載される中央開口部を有するミラーで形成することができ、或いは欧州特許第１３３２３５３号に記載される前記光ビームの偏光に基づいて光ビーム６と１４の両方を互いに分離することができる。
【００３７】
前記ビーム分離器１６によって、反射光ビーム１４は、１つ又は複数のレンズ１７を通して偏光ビーム分離器１８へ案内され、最終的には、検出器１５のセンサ素子に入る。偏光ビーム分離器１８は任意選択であり、例えばビーム分離器１６が中央開口部を有するミラーで形成される場合に設けられる。
【００３８】
図２は、検出器１５のセンサ素子１９を示している。このセンサ素子１９は、複数の検出領域２０、２１、２２、・・・、２７、２８を有しており、それによって、検出器１５は検出領域ごとに、反射光ビーム１４の関係する検出領域に入る部分の強度に対応する検出信号を発生させる。これらの検出信号は、選別装置の制御ユニットに受け取られる。検出信号に基づいて、制御ユニットによって少なくとも１つの制御信号が生成される。
【００３９】
前記センサ素子１９はその中央に、その大きさが、製品流れ２の中の製品１に入射する光ビーム６の衝突点に対応する反射光ビーム１４の断面積より小さい、又は実質的にそれに等しい、実質的に円形の検出領域２０を有することが好ましい。したがって、前記反射光ビーム１４の実質的にすべての直接反射光が、検出器１５のこの中央検出領域２０に入るようになる。その結果、この中央検出領域２０によって生成される検出信号は、製品１によって直接反射された光の強度に実質的に比例する。
【００４０】
この中央検出領域２０の上に、連続するリング形検出領域２１、２２、・・・、２７、２８がつながっている。これらのリング形検出領域は、中央検出領域２０と実質的に同心である。リング形検出領域のそれぞれによって、入射する反射光の部分の光の強度に比例する個々の検出信号が生成される。したがって、これらのリング形検出領域によって生成される検出信号の合計は、製品１によって分散した形で反射され、検出器１５に入る光の強度に比例する。
【００４１】
前記制御信号を発生させるために、異なる検出領域によって生成された検出信号が、例えば個々に又は組み合わされて、適切な製品に対する検出信号に対応する、制御ユニットにあらかじめ設定された基準値と比較される。
【００４２】
例えばリング形検出領域の検出信号と中央検出領域２０の検出信号との間の関係を決定すること、或いはリング形検出領域の検出信号を互いに比較して１つ又は複数の制御信号を発生させることも可能である。その場合、そうした制御信号は、例えば製品の硬さ又は柔らかさに対応する。したがって、例えば柔らかい製品を硬い製品と区別すること、又は非破壊的な方法で特定の製品の成熟度を測定することが可能である。こうして、硬いジャガイモを柔らかいジャガイモと区別することができる。
【００４３】
さらに選別装置は、図面には示していないが、製品流れ２から不純物又は望ましくない製品を除去することを可能にする除去装置を備えていることが好ましい。そうした除去装置は、例えば、圧縮空気弁を開放することによって不純物又は望ましくない製品を製品流れから吹き飛ばすことができるように、前記製品流れの向かい側にその幅全体にわたって取り付けられた圧縮空気弁の並びからなる。これによって除去装置の圧縮空気弁は、生成された制御信号に応じて制御ユニットによって動作される。
【００４４】
製品流れ２の中の製品１の最適な選別を達成するために、反射光ビーム１４の、製品によって直接反射された光に対応する部分は、中央部の中央検出領域２０に実質的に完全に当たる。
【００４５】
本発明の選別装置の興味深い実施例によれば、前記光ビーム１４が検出器１５のセンサ素子１９の中央部に当たるかどうかを確認するために、反射光ビーム１４の方向を制御することも可能である。
【００４６】
このために、センサ素子１９は図３に示すように、好ましくは同じ大きさを有する扇形（セクタ）部ａ、ｂ、ｃ及びｄに分割される。検出器１５は、これらの扇形部ａ、ｂ、ｃ及びｄに対するセクタ信号を発生させることを可能にする。特定のリング形検出領域に対するセクタ信号は、反射光ビーム１４の光の、関連する扇形部内の前記リング形検出領域に入る部分の強度に比例する。異なる扇形部がつながっている場合には、特定のリング形検出領域に対するセクタ信号の総数が、その検出領域に対する検出信号に対応する。
【００４７】
したがって、同一のリング形検出領域の異なるセクタ信号が互いに等しくない、又は少なくとも同程度の大きさではないことが見出された場合には、反射光ビーム１４がセンサ素子１９の中央部に当たっていないと推論することができる。その場合には、制御ユニットによって、反射光ビーム１４の方向が最適ではないことを示す制御信号が生成される。
【００４８】
図４は、入射する反射光ビーム１４と共にセンサ素子１９を示しているが、前記光ビーム１４の直接反射光２９が、中心部の中央検出領域２０に当たっていない。この図は、異なる扇形部ａ、ｂ、ｃ及びｄでは生成されるセクタ信号が異なることをはっきりと示している。
【００４９】
本発明による選別装置の好ましい実施例によれば、選別装置は、センサ素子１９に対する反射光ビーム１４の方向を、センサ素子１９の同じ検出領域の異なる扇形部から生じるセクタ信号に基づいて前述の制御ユニットによって生成された制御信号に応じて調節する手段を有している。
【００５０】
そうした手段は、例えば制御ユニットによって制御される１つ又は複数の可動ミラーを備えており、それによって、直接反射光が実質的に完全に中央検出領域２０に入るように、少なくとも反射光ビーム１４の方向を、それがセンサ素子１９の中央部に当たるように調節することが可能になる。
【００５１】
選別装置の異なる実施例によれば、前記手段によって、反射光ビーム１４に対するセンサ素子１９の位置を調節することが可能になる。
【００５２】
それに加えて、異なる扇形部に分割されたセンサ素子１９を用いることによって、エッジ効果の存在を検出することも可能になる。反射光ビーム１４がセンサ素子１９の中央部に入ることが確認され、次いで、センサ素子の同じ検出領域の異なる扇形部から生じるセクタ信号が異なる、又は同程度の大きさでないことが見出された場合には直ちに、エッジ効果が存在すると判断することができる。その場合、制御ユニットによって、例えば前記検出を考慮に入れてはならないことを示す制御信号が生成される。
【００５３】
エッジ効果が生じたときにできるだけ明確な制御信号を発生させるために、センサ素子１９は、例えば４つの扇形部ａ、ｂ、ｃ及びｄを有し、それによって、これらの扇形部の間の境界が光ビーム６及び１４の移動方向９に対して、４５°、１３５°、２２５°及び３１５°に位置するようになる。
【００５４】
センサ素子１９は、マルチピクセル半導体フォトダイオード、特にシリコン・フォトマルチプリケータ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｏｒ、ＳｉＰＭ）で形成されることが好ましく、それによって前記検出領域は、隣り合うアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）の群で形成されるようになる。
【００５５】
そうしたセンサ素子１９により、検出領域の大きさ及び形を、生成しようとする検出信号又は制御信号の性質に応じて、前記制御ユニットによって動的に調節することが可能になる。
【００５６】
図５は、本発明による選別装置の第２の実施例を示している。この選別装置は、３つのレーザ光源１０、３０及び３１、並びに３つの検出器１５、３２及び３３を有している点において図１のものと異なっている。光源１０、３０及び３１は異なる波長の光を発生させ、これらの光源から生じる光ビームが組み合わされて単一の同軸光ビーム６になる。
【００５７】
反射光ビーム１４は、フィルタ３４及び３５によって異なる波長の別々の光ビームに分けられ、そのそれぞれが対応する検出器１５、３２又は３３に当たる。
【００５８】
これまでの記述から明らかであるように、センサ素子は、中央検出領域２０に対して少なくともｎ回回転対称性を有するような検出領域に分割されることが好ましい（ただし、ｎは３以上である）。ｎ回回転対称性とは、センサ素子が中央検出領域２０の中心のまわりを３６０°／ｎの角度で回転すると、前記回転について、同一の像が検出領域を備えたセンサ素子で形成されることであると理解すべきである。
【００５９】
ｎ＝３の場合、センサ素子は、例えばそれぞれが１２０°の角度に及ぶ扇形部を形成する３つの同じ検出領域を有し、一方、センサ素子が、例えば前記中央検出領域の隣にリング形検出領域のみを有する場合にはｎは無限大である。
【００６０】
したがって、そうした回転対称性は、例えばセンサ素子が同心のリング形検出領域によって囲まれた中央検出領域を有すること、又はセンサ素子が扇形部を形成する検出領域のみを有すること、又はセンサ素子がリング形検出領域と扇形の形状の検出領域の組合せで形成されることを意味している。そうしたセンサ素子は、場合によっては扇形部に分割されたリング形検出領域からなることもできる。
【００６１】
さらに、中央検出領域２０は、リング形検出領域又は扇形の形状を有する検出領域の一部ではないことが好ましい。この場合、扇形部とは、中央検出領域２０の外側に位置する扇形の部分と理解すべきである。
【００６２】
もちろん、本発明による選別装置及び方法は、前述の実施例に限定されない。したがって、センサ素子の異なる検出領域又は扇形部がつながっていなくてもよく、或いは検出信号が検出領域ごとに、又は扇形部ごとに生成されなくてもよい。
【００６３】
さらに、前記リング形検出領域を扇形部ごとに延びる検出領域に細分割することが可能であることはもちろんである。したがって、検出信号はセクタ信号に相当する。
【００６４】
これまでの説明では、検出領域は円形又はリング形であるが、もちろん、他の規則的な又は不規則な形を有することもできる。
【００６５】
したがって、センサ素子が単に、例えば反射光ビーム１４の方向を決めるため、又はエッジ効果の存在を確かめるために用いられるときには、扇形の形状の検出領域のみを有することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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