(57)【要約】【課題】生産ラインにいる人間に対して安全であり、誰でも扱うことができるとともに、食品に含まれる異物の有無だけでなくその位置まで把握することができる食品検査装置を提供する。【解決手段】近赤外領域において中心波長を有する第１検査光と、近赤外領域において前記第１検査光とは別の中心波長を有する第２検査光とを検査対象である食品に照射する面光源Ｌと、前記第１検査光及び前記第２検査光が前記食品を透過した光によって当該食品を撮像し、前記第１検査光に基づいて撮像された第１画像及び前記第２検査光に基づいて撮像された第２画像を出力する撮像機構２と、前記第１画像及び前記第２画像の差分画像を生成する差分画像生成部５とを備えたことを特徴とする。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外領域において中心波長を有する第１検査光と、近赤外領域において前記第１検査光とは別の中心波長を有する第２検査光とを検査対象である食品に照射する面光源と、
前記第１検査光及び前記第２検査光が前記食品を透過した光によって当該食品を撮像し、前記第１検査光に基づいて撮像された第１画像及び前記第２検査光に基づいて撮像された第２画像を出力する撮像機構と、
前記第１画像及び前記第２画像の差分画像を生成する差分画像生成部とを備えたことを特徴とする食品検査装置。
【請求項２】
前記面光源が、複数のＳＬＤにより形成されており、
各ＳＬＤの光軸が前記食品に集中するように配置されている請求項１記載の食品検査装置。
【請求項３】
前記複数のＳＬＤが、前記食品側から見た場合に十字状に配置されており、
各配列方向において異なる曲率の曲面上に前記ＳＬＤが配置されている請求項２記載の食品検査装置。
【請求項４】
前記面光源が、前記第１検査光と前記第２検査光を所定点灯周期ごとに交互点灯するように構成されており、
前記撮像機構が、前記所定点灯周期に同期して前記第１画像及び前記第２画像を出力するように構成されている請求項１乃至３いずれかに記載の食品検査装置。
【請求項５】
前記第１検査光の中心波長が６８０ｎｍであり、前記第２検査光の中心波長が８３０ｎｍである請求項１乃至４いずれかに記載の食品検査装置。
【請求項６】
前記食品と前記撮像機構との間の離間距離が、当該食品の幅寸法の１０倍以上に設定されている請求項１乃至５いずれかに記載の食品検査装置。
【請求項７】
前記食品と前記撮像機構との間に配置された第１絞りと、
前記食品と前記撮像機構との間において前記第１絞りから所定距離離間した位置に配置された第２絞りとをさらに備えた請求項１乃至５いずれかに記載の食品検査装置。
【請求項８】
前記食品と前記撮像機構との間に、光を導波するロッドが挿入されている請求項１乃至５いずれかに記載の食品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触、非破壊により検査対象である食品に含まれる異物を検出するための食品検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば食品工場等においては食品の安全性を保つためにＸ線を用いた食品検査装置が用いられている。例えば特許文献１等ではＸ線により撮像された食品の画像に基づいて、食品に含まれる異物の有無をチェックする事が示されている。
【０００３】
ところで、Ｘ線を用いて食品検査する場合、生産ラインの中にＸ線を安全に取り扱うためにＸ線管理室を設けたり、放射線技師を常駐させたりしなくてはならない。このため、Ｘ線を用いる食品検査装置を生産ラインに導入すると相応の生産コストが発生することになる。
【０００４】
このような問題が生じない食品検査装置としては、例えば特許文献２に示されるように人体に対する悪影響がほとんどなく、一般人にも取り扱うことができる近赤外光を用いたものが挙げられる。
【０００５】
特許文献２に記載の近赤外光を用いた食品検査装置は、食品に対して斜め上方から近赤外光を照射し、食品で生じた拡散反射光を食品の直上に設けた検出部により検出するように構成してある。そして、この食品検査装置は、前記検出部において測定された拡散反射光のスペクトルに基づいて、食品に含まれる異物の有無を検出するように構成されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２で示されている食品検査装置では、近赤外光が食品において反射した拡散反射光のスペクトルに基づいた検査を行っているので、食品に含まれる異物の有無は検出できるものの、その異物が食品のどこに存在しているかまでは検知することができない。
【０００７】
このため、例えば食品から異物を取り除くには再度、人間が入念に再検査する等して異物の場所を特定しなくてはならない。再度の検査作業は食品の単価や食品の製造コストに見合ったものではなく、実際には異物があると判定された食品は異物を取り除くことにより再利用可能なものであったとしても廃棄処分となっており、食品が無駄になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２４３６６５号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、生産ラインにいる人間に対して安全であり、誰でも扱うことができるとともに、食品に含まれる異物の有無だけでなくその位置まで把握することができる食品検査装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の食品検査装置は、近赤外領域において中心波長を有する第１検査光と、近赤外領域において前記第１検査光とは別の中心波長を有する第２検査光とを検査対象である食品に照射する面光源と、前記第１検査光及び前記第２検査光が前記食品を透過した光によって当該食品を撮像し、前記第１検査光に基づいて撮像された第１画像及び前記第２検査光に基づいて撮像された第２画像を出力する撮像機構と、前記第１画像及び前記第２画像の差分画像を生成する差分画像生成部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
このようなものであれば、検査対象である食品に対して近赤外域の中心波長を有する第１検査光及び第２検査光を照射しているので、一部の検査光が食品及び異物に吸収された結果について食品を透過した光によって前記撮像機構で撮像することができる。また、前記差分画像生成部が、第１検査光に基づいて撮像された第１画像と第２検査光に基づいて撮像された第２画像の差分画像を生成するので、各中心波長の食品及び異物の吸収率の違いを先鋭化することができ、差分画像から食品のどの位置に異物があるかを取得することができる。さらに、差分画像を参照することによって異物の有無だけでなく食品のどの位置に異物が存在するのかまで知ることができる。
【００１２】
加えて、各検査光として近赤外領域の光を使用しているので、安全のために特別な管理区域を設定したり、特殊な資格保持者を置いたりする必要がなく、食品検査のためのコストを低減することができる。
【００１３】
また、近赤外領域の光を第１検査光及び第２検査光として用いているので、光の吸収率の違いを先鋭化していくことによって、食品中の骨の位置等も把握できる可能性がある。
【００１４】
検査対象である食品を透過する光の量をできる限り多くすることができ、撮像される第１画像及び第２画像をより明るい画像にして、差分画像における食品と異物の違いがより明確となるようにするには、前記面光源が、複数のＳＬＤにより形成されており、各ＳＬＤの光軸が前記食品に集中するように配置されていればよい。前記ＳＬＤであれば、指向性がよく、偏光も揃っているため食品を透過する光の量を多くしやすい。
【００１５】
食品に照射される第１検査光及び第２検査光を集中させて光量を大きくするとともに、照射角度の違いによる透過結果の変化によって、食品と異物の違いを明確化しやすくするには、前記複数のＳＬＤが、前記食品側から見た場合に十字状に配置されており、各配列方向において異なる曲率の曲面状に前記ＳＬＤが配置されていればよい。
【００１６】
第１画像と第２画像を複雑な光学系を用いなくても撮像することができ、食品検査装置を簡単な構成で実現できるようにするには、前記面光源が、前記第１検査光と前記第２検査光を所定点灯周期ごとに交互点灯するように構成されており、前記撮像機構が、前記所定点灯周期に同期して前記第１画像及び前記第２画像を出力するように構成されていればよい。このようなものであれば、ハーフミラー等により第１検査光と第２検査光を分光することなく、ソフトウェアの処理により撮像された光の波長の異なる第１画像及び第２画像を得ることができる。
【００１７】
前記撮像機構に食品からの散乱光は入射しにくくするとともに、略透過光のみが入射するようにして差分画像において食品と異物の違いが表れやすくなるようにするには、前記食品と前記撮像機構との間の離間距離が、前記食品と前記面光源との間の離間距離の少なくとも所定倍以上に設定されていればよい。
【００１８】
吸収率の違いが透過した光に表れやすく、食品と異物の違いを明確化でき、異物の位置をはっきりと把握できる第１検査光及び第２検査光の組み合わせの一例としては、前記第１検査光の中心波長が６８０ｎｍであり、前記第２検査光の中心波長が８３０ｎｍであるものが挙げられる。
【００１９】
特別な構成を付加することなく前記食品を透過した透過光のみを前記撮像機構で捉えやすくし、食品と異物の違いが表れやすくするための構成例としては、前記食品と前記撮像機構との間の離間距離が、当該食品の幅寸法の１０倍以上に設定されているものが挙げられる。
【００２０】
食品と前記撮像機構の離間距離を大きくとることなく、食品からの透過光のみを捉えやすくするための具体的な構成例としては、前記食品と前記撮像機構との間に配置された第１絞りと、前記食品と前記撮像機構との間において前記第１絞りから所定距離離間した位置に配置された第２絞りとをさらに備えたものが挙げられる。
【００２１】
食品と前記札族機構の離間距離を大きくとらず、装置全体をコンパクトに構成するための別の構成例としては、前記食品と前記撮像機構との間に、光を導波するロッドが挿入されているものであればよい。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明であれば、検査光として近赤外領域の光を用いているので、人体に対して略悪影響はなく、安全のために管理区域を設けたり、特殊な管理者をおいたりする必要がない。したがって、一般の作業者により検査を行うことができるので、食品検査におけるコストを低減することができる。また、透過光を撮像することにより中心波長の異なる第１検査光及び第２検査光の食品や異物に対する吸収率の違いをとらえることができる。さらに、前記差分画像生成部により第１画像及び第２画像に表れている食品や異物の吸収率の違いを先鋭化することで、食品における異物の位置をとらえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る食品検査装置の外観図。
【図２】同実施形態におけるＳＬＤの配置について示す平面図。
【図３】同実施形態におけるＳＬＤの取り付けについて示す側面図。
【図４】同実施形態における食品検査装置の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本実施形態の食品検査装置１００は例えば、食品工場等において食品内に異物が含まれていないかどうかをチェックするために用いられるものである。ここで異物とは食品内に付着している、あるいは、含まれている髪の毛や金属片等を対象とする場合や、可食部分である肉の部分に含まれている骨片等の食品由来の物質を対象とする場合もある。
【００２６】
前記食品検査装置１００は、図１の斜視図に示すように、概略直方体形状のものであり、上面に食品が載置される食品載置部４が形成され、内部から前記食品載置部４に対して近赤外光を照射する光源ユニットＬと、前記食品載置部４に対して上下方向に移動可能に設けられており、当該食品載置部４に載置された食品を光源ユニットＬの光によって撮像する撮像機構２と、前記撮像機構２を上下方向に移動させて、撮像位置を変更するための撮像位置変更機構３と、各部のソフトウェア機能を担うとともに、前記撮像機構２で撮像される画像から差分画像を生成する差分画像生成部５、差分画像生成部５において生成された差分画像に基づいて異物を検出する異物検出部６として機能を発揮するコンピュータＣとを備えたものである。すなわち、本実施形態の食品検査装置１００は、Ｘ線等の光を用いておらず、近赤外光を用いているものであるので、特別な管理区域や専任の管理者を必要としないものである。ここで近赤外光とは、例えば７５０ｎｍ〜１４００ｎｍの範囲の波長を有する光のことを指す。
【００２７】
各部について詳述する。
【００２８】
前記光源ユニットＬは、概略直方体形状の筐体の上面に光を通過させるための通過窓を形成し、この通過窓の外側面を食品載置部４としているものである。この筐体の内部には図２及び図３に示すような２つ概略半円筒断面を十字に交差させた取り付け板上に多数のＳＬＤ１１を設けた面光源Ｌが収容してある。さらにこの光源ユニットＬは後述する各ＳＬＤ１１の点灯を制御する光源制御部１３を備えている。
【００２９】
前記面光源Ｌは、近赤外領域において中心波長を有する第１検査光と、近赤外領域において前記第１検査光とは別の中心波長を有する第２検査光とを検査対象である食品に照射するものである。
【００３０】
より具体的には、前記面光源Ｌは、第１検査光を射出する第１ＳＬＤ１１と第２検査光を射出する第２ＳＬＤ１１の２種類のＳＬＤ１１から構成してあり、隣り合うＳＬＤ１１は、異なる種類のＳＬＤ１１となるように配置してある。本実施形態では、第１検査光を出力する第１ＳＬＤ１１は中心波長が６８０ｎｍの近赤外光を出力するものであり、第２検査光を出力する第２ＳＬＤ１１は、中心波長が８３０ｎｍの近赤外光を出力するものである。
【００３１】
各ＳＬＤ１１の配置の詳細について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３２】
図２に示すように前記複数のＳＬＤ１１が、前記食品側から見た場合に十字状に配置されており、各配列方向において異なる曲率の曲面を有する取り付け板１２上に前記ＳＬＤ１１が配置してある。より具体的には、図２における横方向にＳＬＤ１１が配列されている曲面の曲率は、上下方向にＳＬＤ１１が配列されている曲面の曲率よりも大きくなるように構成してある。
【００３３】
さらに、図３に示されるように各ＳＬＤ１１の光軸は、前記食品載置部４の中央部、すなわち、載置されている食品に集中するように各ＳＬＤ１１を配置してある。
【００３４】
前記光源制御部１３は、メモリ、ＣＰＵ、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えた前述したコンピュータＣにおいてメモリに記憶されているプログラムが実行されることによりその機能を実現されるものであって、図４の機能ブロック図に示すように所定周期ごとに第１検査光を照射するＳＬＤ１１と第２検査光を照射するＳＬＤ１１とを交互に点灯するように構成してある。各検査光が照射されるタイミングについては後述する撮像機構２において画像出力のために用いられる。
【００３５】
前記撮像機構２は、前記面口源から食品に対して照射される近赤外光のうち、当該食品を透過した光により撮像するものである。より具体的には、前記撮像機構２は前記第１検査光及び前記第２検査光が前記食品を透過した光によって当該食品を撮像し、前記第１検査光に基づいて撮像された第１画像及び前記第２検査光に基づいて撮像された第２画像を出力するように構成してある。
【００３６】
より具体的には、図４に示すように前記撮像機構２は、前記食品載置部４と対向するように設けられたカメラ２１と、カメラ２１で撮像された画像に基づいて第１画像及び第２画像を出力する撮像画像出力部２２とから構成してある。
【００３７】
前記カメラ２１は、前記食品との間の離間距離が、当該食品の幅寸法の１０倍以上となるように前記撮像位置変更機構３により上下方向の位置が適宜設定されるものである。このようにすることで、前記面光源Ｌから射出された近赤外光のうち食品を透過せずに直接カメラ２１に入射する光の量を低減し、略透過光だけの撮像画像とすることができる。このような撮像画像であれば、バックグラウンドの明るさを低減することができ、増幅等を行って食品と異物との明暗差を大きくとりやすくすることができる。
【００３８】
前記撮像画像出力部２２は、コンピュータＣのメモリに記憶されているプログラムが実行されることによりその機能が実現されるものであって、前記光源制御部から第１検査光及び第２検査光の照射タイミングを取得し、この照射タイミングに基づいて、現在撮像されている画像がいずれの検査光で撮像されているものであるかについての情報付与し、第１画像及び第２画像として出力するものである。
【００３９】
図４に示す前記差分画像生成部５は、第１画像と第２画像の明暗差に基づいた差分画像を出力するものである。例えば、本実施形態であれば食品の可食部分については第１検査光及び第２検査光の透過率はほとんど同じであるため、差分画像において可食部分はほとんど明るさがない状態で出力される。一方、異物部分においては第１検査光と第２検査光の明るさが大きくことなるため、差分画像において異物部分は例えば明るい部分として出力されることになる。
【００４０】
図４に示す前記異物検出部６は、前記差分画像に基づいて異物の有無を検出するものである。ここで、前記異物検出部６は、前記差分画像において明るさが所定値以上の部分があればその位置に異物があると判定するように構成してある。すなわち、この異物検出部６は、食品内に異物があるかどうかだけでなく、その異物がどこにあるかまで判定するように構成してある。従って、例えば肉等の可食部分に骨片等が混入している場合には、この骨片を取り除き、再加工するといったことが可能となる。
【００４１】
このように本実施形態の食品検査装置１００によれば、検査光として近赤外領域の光を用いているので、人体に対して略悪影響はなく、安全のために管理区域を設けたり、特殊な管理者をおいたりする必要がない。したがって、一般の作業者により検査を行うことができるので、食品検査におけるコストを低減することができる。
【００４２】
また、透過光を撮像することにより中心波長の異なる第１検査光及び第２検査光の食品及び異物における吸収率の違いを利用することができる。より具体的には、前記差分画像生成部５により第１画像及び第２画像に表れている食品や異物の吸収率の違いを先鋭化することで、食品における異物の位置を捉えることができる。
【００４３】
さらに、食品における異物の位置を捉えることができるので、場合によってはその異物を取り除き、再加工等に用いることができ、食品の廃棄率を低減する事なども可能となる。
【００４４】
その他の実施形態について説明する。
【００４５】
前記撮像機構において、食品を透過した透過光のみで撮像された撮像画像が出力されるようにして、異物の検出精度を高めるための別の態様としては、前記食品と前記撮像機構との間に配置された第１絞りと、前記食品と前記撮像機構との間において前記第１絞りから所定距離離間した位置に配置された第２絞りとをさらに備えたものであってもよい。
【００４６】
透過光のみで食品を撮像するための別の実施態様としては、前記食品と前記撮像機構との間に、光を導波するロッドが挿入されているものも挙げられる。また、前記実施形態ではＳＬＤを用いていたが、その他半導体発光素子等であっても構わない。要するに所定の近赤外光を照射することができる光源であればよい。
【００４７】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００４８】
１００・・・食品検査装置
１    ・・・光源ユニット
１１  ・・・ＳＬＤ
１２  ・・・取り付け板
２    ・・・撮像機構
２１  ・・・カメラ
２２  ・・・撮像画像出力部
３    ・・・撮像位置変更機構
４    ・・・食品載置部
５    ・・・差分画像生成部
６    ・・・異物検出部
Ｌ    ・・・面光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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