(57)【要約】【課題】内容物の正確な検査を行うことが可能で、しかも廉価にして小規模のパッケージ品の内容物検査システムの構築に資する。【解決手段】遠赤外光を透過する包装材に内容物を収納してなるパッケージ品であって、一様な第１温度にあるパッケージ品に対し、第１温度とは異なる第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射し、パッケージ品から放出される遠赤外光を遠赤外線カメラにより撮影し、当該撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像に基づいて、内容物の検査を行う。【選択図】図１
2019015514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠赤外光を透過する包装材に内容物を収納してなるパッケージ品の内容物検査方法であって、
一様な第１温度にある前記パッケージ品に対し、前記第１温度とは異なる第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射し、
前記パッケージ品から放出される遠赤外光を遠赤外線カメラにより撮影し、
当該撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像に基づいて、前記内容物の検査を行う、
ことを特徴とするパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項２】
前記第２温度は前記第１温度より高いことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項３】
前記第２温度をＴ２、前記遠赤外線カメラが撮影可能な温度範囲の上限をＴＵとするとき、Ｔ２＞ＴＵの関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項４】
前記第２温度は前記第１温度より低いことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項５】
前記第１温度をＴ１、前記遠赤外線カメラが撮影可能な温度範囲の下限をＴＬとするとき、ＴＬ＞Ｔ１の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項６】
さらに、前記第２温度とは異なる第３温度による放射強度をもつ遠赤外光を前記パッケージ品に対して放射し、
前記第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射したときに撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像と、前記第３温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射したときに撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像と、に基づき、空間強度が大きく変化した部分と変化が小さい部分とを判別し、
前記空間強度の変化が小さい部分を前記内容物と特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項７】
前記第１、第２および第３温度をそれぞれＴ１、Ｔ２およびＴ３とするとき、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２、Ｔ２＞Ｔ１＞Ｔ３、Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ１、Ｔ３＞Ｔ１＞Ｔ２およびＴ３＞Ｔ２＞Ｔ１のいずれか１つの関係が満たされるように温度が設定されることを特徴とする請求項６に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項８】
Ｔ２＞Ｔ３の関係が満たされるように温度設定が行われる場合において、前記第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射する放射手段と前記パッケージ品との間に遮蔽部材を介在させることで、前記第２温度よりも低い前記第３温度による放射強度をもつ遠赤外光を前記パッケージ品に放射することを特徴とする請求項７に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項９】
前記第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射する放射手段と、前記第３温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射するさらなる放射手段とを少なくとも含む２以上の放射手段を配置し、
該２以上の放射手段に対してパッケージ品１を搬送しながら前記遠赤外線カメラによって撮影を行い、
当該撮影によって得られた２以上の空間強度分布を示す画像に基づき、前記空間強度の変化が小さい部分を分離する、
ことを特徴とする請求項７または８に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項１０】
前記２以上の放射手段を、前記パッケージ品の搬送方向に周期的に配置したことを特徴とする請求項９に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項１１】
前記２以上の放射手段の周期的な配置に従って周期的に現れる２以上の画像のデータを用いたノイズの除去を伴うことを特徴とする請求項１０に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項１２】
前記パッケージ品の外形が撮影される放射強度をもつ遠赤外光の放射を行う放射手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項７ないし１０のいずれかに記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項１３】
前記遠赤外線カメラとして、７〜１４μｍの波長を含む遠赤外光に感度を有するカメラを用いることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項１４】
遠赤外光を透過する包装材に内容物を収納してなるパッケージ品の内容物検査装置であって、
一様な第１温度にある前記パッケージ品に、前記第１温度とは異なる第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射する放射手段と、
前記パッケージ品から放出される遠赤外光を撮影する遠赤外線カメラと、
当該撮影された遠赤外光の空間強度分布に基づいて、前記内容物の検査を行う検査手段と、
を具えたことを特徴とするパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項１５】
対向して配置された放射手段と遠赤外線カメラとの間を通過するように前記パッケージ品を搬送する搬送手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１４に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項１６】
前記搬送手段は無端状の搬送ベルトの形態を有し、放射手段は前記遠赤外線カメラとは前記搬送ベルトの反対側に配置され、前記搬送ベルトは前記放射手段が放射する遠赤外光を透過する材料で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項１７】
前記搬送手段はプレートの形態を有し、前記放射手段は前記遠赤外線カメラとは前記プレートの反対側に配置され、前記プレートは前記放射手段が放射する遠赤外光を透過する材料で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項１８】
前記パッケージ品が滑落によって搬送されるよう、前記プレートが傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１７に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項１９】
前記プレートが放射手段と一体であることを特徴とする請求項１７または１８に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２０】
前記プレートが金属製であり、前記放射手段が、前記第１温度より高い前記第２温度を得るための加熱手段または前記第１温度より低い前記第２温度を得るための冷却手段であることを特徴とする請求項１７または１８に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２１】
前記搬送手段および前記放射手段は、前記搬送の方向に並置された複数のヒートローラの形態を有することを特徴とする請求項１５に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２２】
隣接する前記ヒートローラ間の間隙を埋め、且つ前記パッケージ品の搬送面から突出しないように配置された補助ヒータをさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２３】
前記補助ヒータが前記ヒートローラより小径のヒートローラであることを特徴とする請求項２２に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２４】
互いに接触しないように前記ヒートローラおよび前記小径のヒートローラが配置されるとともに、前記隣接するヒートローラ間には、前記ヒートローラおよび前記小径のヒートローラに接触する駆動ローラが配置されていることを特徴とする請求項２３に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２５】
前記第２温度とは異なる第３温度による放射強度をもつ遠赤外光を前記パッケージ品に対して放射するさらなる放射手段と、
前記第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射したときに撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像と、前記第３温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射したときに撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像と、に基づき、空間強度が大きく変化した部分と変化が小さい部分とを判別する判別手段と、
前記空間強度の変化が小さい部分を前記内容物と特定する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１５に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２６】
放射手段と前記さらなる放射手段との２つの放射手段は、それぞれの放射領域が前記搬送手段による前記パッケージ品の搬送方向に沿って現れるように配置されていることを特徴とする請求項２５に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２７】
前記２つの放射手段を、前記パッケージ品の搬送方向に周期的に配置したことを特徴とする請求項２５または２６に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２８】
前記２つの放射手段の周期的な配置に従って周期的に現れる２以上の画像のデータを用いてノイズの除去を行う手段を備えたことを特徴とする請求項２７に記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【請求項２９】
前記放射手段は、前記パッケージ品の搬送方向に沿って間隔を置いて並置された、前記第１温度より高い前記第２温度を得るためのヒートローラであり、前記さらなる放射手段は、前記第２温度より低い前記第３温度を得るための冷却手段であり、該冷却手段は、前記間隔を介して前記第３温度による放射強度をもつ遠赤外光が放射されるように配置されていることを特徴とする請求項２５ないし２８のいずれかに記載のパッケージ品の内容物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ品の内容物検査方法および検査装置に関し、特に遠赤外光を透過する包装材に封入された内容物の状態を検査するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ品の内容物すなわち包装材に収納された内容物（食品など）の検査を行う技術として、近赤外光を用いるものがある。例えば特許文献１には、パッケージ品に対して近赤外光を照射し、パッケージ品を透過した近赤外光透過像を撮像手段により撮像し、撮像手段から出力される画像信号に基づいて、内容物を検査する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２０９９２６号公報
【特許文献２】特開２００８−３２６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パッケージ品の包装材には、内容物の名称やイラスト、成分、製造または販売者のロゴを表示する印刷が施されることがある。しかし印刷が濃色であるほど近赤外光が透過しにくくなるため、内容物の個数、形状および寸法などについて正確な検査が実施し得なくなることがある。また、近赤外光の照射装置や撮像装置は用いる近赤外光の波長帯によっては高価であり、且つ設備の規模が大きくなることもある。
【０００５】
一方、パッケージ品の内容物の検査を行うものではないが、特許文献２には、遠赤外線発生装置でパッケージ品に遠赤外光を照射し、遠赤外光の周波数を可変させながら遠赤外線を透過させ、吸収スペクトルを検出することにより、パッケージ品の気密検査を行う技術が開示されている。そこで、特許文献１に開示されたような近赤外光の照射手段の代わりに、特許文献２に記載されたような遠赤外光の照射手段を用いる構成が考えられる。遠赤外光は近赤外光に比べて印刷を透過しやすいからである。しかし本発明者らは、そのような構成を採用して内容物検査システムを構築するにあたり、より正確な検査を可能とし、さらにシステムを低廉化且つ小規模化することを技術課題として捉え、本発明に至った。
【０００６】
すなわち本発明の目的は、内容物の正確な検査を行うことが可能なパッケージ品の内容物検査装置を低廉且つ小規模に構築できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明は、遠赤外光を透過する包装材に内容物を収納してなるパッケージ品の内容物検査方法であって、一様な第１温度にある前記パッケージ品に対し、前記第１温度とは異なる第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射し、前記パッケージ品から放出される遠赤外光を遠赤外線カメラにより撮影し、当該撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像に基づいて、前記内容物の検査を行う、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、遠赤外光を透過する包装材に内容物を収納してなるパッケージ品の内容物検査装置であって、一様な第１温度にある前記パッケージ品に、前記第１温度とは異なる第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射する放射手段と、前記パッケージ品から放出される遠赤外光を撮影する遠赤外線カメラと、当該撮影された遠赤外光の空間強度分布に基づいて、前記内容物の検査を行う検査手段と、を具えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一様な第１温度にあるパッケージ品に対し、第１温度とは異なる第２温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射し、遠赤外線カメラにより撮影された、パッケージ品から放出される遠赤外光の空間強度分布に基づいて内容物の検査を行う、という簡単な構成で内容物の正確な検査を行うことが可能となり、さらにパッケージ品の内容物検査システムの低廉化および小規模化も可能となる。また、内容物検査装置の構成が簡単なものである結果、メンテナンスなどの保守性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】基本形態に係る本発明の原理を説明するための模式図である。
【図２】図１の原理に基づく内容物検査装置の第１の実施形態を示す模式図である。
【図３】図１の原理に基づく内容物検査装置の第２の実施形態を示す模式図である。
【図４】図１の原理に基づく内容物検査装置の第３の実施形態を示す模式図である。
【図５】図１の原理に基づく内容物検査装置の第４の実施形態を示す模式図である。
【図６】図５の構成に適用可能な放射手段の構成例を示す模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）はパッケージ品の搬送手段の諸構成例を示す模式図である。
【図８】本発明の発展形態による内容物検査装置の一実施形態を示す模式図である。
【図９】本発明の発展形態による内容物検査装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図１０】図９の構成に適用可能な放射・搬送手段の構成例を示す模式図である。
【図１１】放射手段と遠赤外線カメラとの他の配置例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１２】
１．本発明の原理
１−１．基本形態
図１は、基本形態に係る本発明の原理を説明するための模式図である。符号１で示すものはパッケージ品であり、遠赤外光を透過する材料で形成された包装材１１に食品などの内容物１３を収納したものである。包装材１１は、内容物１３の名称，イラスト，成分などを表示する印刷が施された印刷領域１５を有するものとする。内容物１３は種々の形態を取り得、例えば線状や粒状の菓子その他であってもよいが、包装材１１よりも比熱ないしは熱容量が大きく、遠赤外光の透過率が低いものであれば、本発明の原理を適用することができる。
【００１３】
図の左下部分は、パッケージ品１が一様な温度Ｔ１（Ｋ）を呈している状態を示している。この状態から、パッケージ品１に対し、放射手段１００により、温度Ｔ２（Ｋ）による放射強度をもつ遠赤外光（以下、「温度Ｔ２による遠赤外光」の如く略記する）を放射し、パッケージ品１から放出される遠赤外光を遠赤外線カメラ（以下、単にカメラという）３０で撮影し、当該撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像に基づいて、検査ユニット４０が内容物１３の検査を行う。なお、検査は内容物の実質的な温度変化が生じない期間に行われるべきことは勿論である。
【００１４】
ここで、図１の上側部分にある模式的平面図に示すように、カメラ３０に面しているパッケージ品１の表面１ａを、非印刷領域であって内容物１３がその内方に存在しない領域１１ａと、非印刷領域であって内容物１３がその内方に存在している領域１３ａと、印刷領域１５であって内容物１３がその内方に存在しない領域１５ａと、印刷領域１５であって内容物１３がその内方に存在している領域３５ａと、に分けて考える。また、温度Ｔ１およびＴ２による遠赤外光の放射強度をそれぞれＩT1，ＩT2、包装材１１、内容物１３および印刷１５の遠赤外光透過率をそれぞれα、βおよびγとし、熱容量が大きいために内容物１３が温度Ｔ１を保っているとすると、各領域から放出される遠赤外光の強度は次のようになる。
【００１５】
すなわち、領域１１ａからの放出は、放射手段１００からの遠赤外光が包装材１１のみを２回（裏面１ｂおよび表面１ａ）透過したものとなり、放出される遠赤外光の強度Ｉ11は、
Ｉ11＝ＩT2×α×α      式１−１
となる。
【００１６】
領域１３ａからの放出は、内容物１３から放射された温度Ｔ１による遠赤外光が表面１ａを透過したものと、放射手段１００から放射された温度Ｔ２による遠赤外光が裏面１ｂ、内容物１３および表面１ａを透過したものとの和となり、放出される遠赤外光の強度Ｉ13は、
Ｉ13＝ＩT1×α＋ＩT2×α×β×α      式２−１
となる。
【００１７】
領域１５ａからの放出は、放射手段１００からの遠赤外光が包装材１１の裏面１ｂおよび印刷１５を透過したものとなり、放出される遠赤外光の強度Ｉ15は、
Ｉ15＝ＩT2×α×γ      式３−１
となる。
【００１８】
領域３５ａからの放出は、内容物１３から放射された温度Ｔ１による遠赤外光が印刷１５を透過したものと、放射手段１００から放射された温度Ｔ２による遠赤外光が裏面１ｂ、内容物１３および印刷１５を透過したものとの和となり、放出される遠赤外光の強度Ｉ35は、
Ｉ35＝ＩT1×γ＋ＩT2×α×β×γ      式４−１
となる。
【００１９】
以上のように、パッケージ品１から放出される遠赤外光とは、温度Ｔ１の内容物１３からの放射、およびパッケージ品１の外側にある温度Ｔ２の放射手段からの放射によって、カメラ３０に面しているパッケージ品１の表面１ａから出てくる光を言い、厳密には当該表面を透過した光である。しかし遠赤外光に対して包装材１１が実質的に透明（すなわちα≒１）とみなし得、また内容物１３が実質的に不透過なもの（すなわちβ≒０）とみなし得るのであれば、式１−１〜式４−１は次のように変形され、
Ｉ11≒ＩT2          式１−２
Ｉ13≒ＩT1          式２−２
Ｉ15≒γ×ＩT2      式３−２
Ｉ35≒γ×ＩT1      式４−２
となる。さらに、近赤外光よりも遠赤外光は印刷を透過しやすい。したがって、印刷１５に対する遠赤外光の透過率を考慮する必要がなければ（すなわちγ≒１とみなし得るのであれば）、式３−２および式４−２はさらに次のように変形され、
Ｉ15≒ＩT2      式３−２’
Ｉ35≒ＩT1      式４−２’
となる。すなわち、この場合パッケージ品１から放出される遠赤外光の強度は、温度Ｔ１，Ｔ２による遠赤外光の放射強度と同等となる。以下では、簡単化のために温度Ｔ１およびＴ２のみに着目して、温度条件についての説明を行う。
【００２０】
１−２．温度条件
本発明を実施する上では、温度Ｔ２による遠赤外光を放射する前にパッケージ品１が一様な温度Ｔ１を呈しているという条件（条件１）と、温度Ｔ１と温度Ｔ２とが異なるという条件（条件２）と、を満たしていなければならない。
【００２１】
条件１が満たされていない場合、すなわち内容物１３や包装材１１に温度むらがあったり、内容物１３と包装材１１とが異なる温度を呈していたりすると、カメラ３０に向き合うパッケージ品１の表面１ａの温度分布が一様でなくなる。この結果、温度Ｔ２による遠赤外光の放射によってパッケージ品１から放出される遠赤外光の強度に基づく検査の精度が低下するからである。
【００２２】
条件２に関しては、パッケージ品１の表面から放出される遠赤外光の空間強度分布に基づいて検査を行うという本願発明の主旨に沿うものである。しかしＴ１，Ｔ２の大小関係は適宜定め得る。すなわち、温度Ｔ２は相対的に温度Ｔ１より高く設定されても、低く設定されてもよい。カメラ３０で撮影されたサーモグラフィ画像を見たとき、Ｔ２＞Ｔ１であれば、領域１１ａおよび１５ａは領域１３ａおよび３５ａよりも相対的に明るく観察される。また、カメラ３０が撮影可能な温度範囲の上限をＴＵとするとき、Ｔ２＞ＴＵの関係を満たすようにＴ２が設定されていれば、領域１１ａおよび１５ａは明側に飽和するので、Ｔ２の温度設定値にそれほど意を払わなくても足り、しかも領域１３ａおよび３５ａとの明暗のコントラストも一層強く現れるので有利である。逆に、Ｔ２＜Ｔ１であれば、領域１１ａおよび１５ａは領域１３ａおよび３５ａよりも相対的に暗く観察される。また、カメラ３０が撮影可能な温度範囲の下限をＴＬとするとき、ＴＬ＞Ｔ１の関係を満たすようにＴ１が設定されていれば、領域１３ａおよび３５ａは暗側に飽和する。したがってこの場合も、Ｔ１の温度設定値にそれほど意を払わなくても足り、しかも領域１１ａおよび１５ａとの明暗のコントラストも一層強く現れるので有利である。
【００２３】
１−３．発展形態
上述した基本形態では、α≒１、β≒０と仮定したほか、γ≒１と仮定して説明を行った。この場合、式２−２と式３−２’に従って、領域１３ａから放出される遠赤外光の強度と領域１５ａから放出される遠赤外光の強度とには明確な差異が現れる。しかしγの影響を無視できない場合はその差異が明確でなくなり、内容物１３と印刷領域１５との区別が困難となることがある。すなわち、γ値が１より有意に小さい場合、式３−２で示される領域１５ａから放出される遠赤外光の強度が領域１３ａから放出される遠赤外光の強度と同等となり得るからである。
【００２４】
そこで本発明の発展形態では、温度Ｔ２による遠赤外光の放射後、温度Ｔ２とは異なる温度Ｔ３による遠赤外光を放射する。そして、温度Ｔ２による遠赤外光を放射したときに撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像と、温度Ｔ３による遠赤外光を放射したときに撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す画像と、の２つの画像に基づき、空間強度が大きく変化した部分と変化が小さい部分とを判別し、空間強度の変化が小さい部分を内容物と特定する。そして、内容物の画像から、その形状、大きさおよび個数などを検査することができる。特に、内容物の輪郭抽出を行えば形状の認識が容易となり、欠損の有無、異物の混入の有無などの判定に供することができる。
【００２５】
かかる判別が可能となる理由は次のとおりである。  
温度Ｔ３による遠赤外光を放射した場合、各領域から放出される遠赤外光の強度は、
Ｉ11≒ＩT3          式１−３
Ｉ13≒ＩT1          式２−３
Ｉ15≒γ×ＩT3      式３−３
Ｉ35≒γ×ＩT1      式４−３
となる。すなわち、式２−２と式２−３との比較および式４−２と式４−３との比較から明らかなように、γ値の大小によらず温度Ｔ２が実質的に関与しない領域１３ａおよび領域３５ａから放出される遠赤外光の強度には有意の変化が生じない。これに対し、式１−２と式１−３との比較および式３−２と式３−３との比較から明らかなように、領域１１ａおよび領域１５ａから放出される遠赤外光の強度には大きな変化が現れる。したがって、２つの画像を比較して、大きな変化が生じた部分とそうでない部分とを判別することで、内容物と特定することが可能となるのである。
【００２６】
基本形態と同様、温度の大小関係は適宜定め得る。すなわち、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２、Ｔ２＞Ｔ１＞Ｔ３、Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ１、Ｔ３＞Ｔ１＞Ｔ２およびＴ３＞Ｔ２＞Ｔ１のいずれか１つの関係が満たされるように温度が設定されればよい。Ｔ１を挟んでＴ２，Ｔ３が設定されれば、内容物非存在領域では変化が強く現れるので有効である。
【００２７】
２．内容物検査装置の実施形態
以下、上述した原理を適用した内容物検査装置の実施形態を説明する。  
２−１．基本形態に基づく内容物検査装置の実施形態
内容物検査装置の基本構成は、図１に示したものである。すなわち、一様な温度Ｔ１にあるパッケージ品１に、温度Ｔ１とは異なる温度Ｔ２による放射強度をもつ遠赤外光を放射する放射手段１００と、パッケージ品１から放出される遠赤外光を撮影する遠赤外線カメラと、当該撮影された遠赤外光の空間強度分布に基づいて、内容物１３の検査を行う検査ユニット４０と、を具備したものである。
【００２８】
しかし大量に生産されるパッケージ品１の内容物を高効率に検査するには、放射手段１００とカメラ３０とが配置される検査領域に対してパッケージ品１を搬送しつつ検査を実施することが好ましい。検査は、例えばパッケージ品が製造または保管された後、出荷のための梱包工程を実施する箇所に搬送を行う搬送経路の途中で実施することができる。以下では、パッケージ品の搬送手段を中心とした検査装置の実施形態を説明する。なお、いずれの実施形態においても、放射手段１００は、Ｔ１＜Ｔ２の温度関係を得るための加熱手段であってもよいし、Ｔ１＞Ｔ２の温度関係を得るための冷却手段であってもよい。
【００２９】
図２〜図７は、対向して配置された放射手段１００とカメラ３０との間の検査領域を通過するようにパッケージ品１を搬送する搬送手段を設けた装置の諸実施形態である。
【００３０】
図２における搬送手段は、矢印で示すパッケージ品１の搬送方向の上流側および下流側に配設される一対のローラ２０１，２０３に張架された無端状の搬送ベルト２０５の形態を有する。放射手段１００はカメラ３０とは搬送ベルト２０５の反対側に配置され、搬送ベルト２０５は放射手段１００が放射する遠赤外光を透過する材料で形成されている。この場合、出荷のための梱包工程を実施する箇所に搬送を行う搬送路の一部として搬送手段が予め構成されているのであれば、搬送路の変更を伴うことなく、既設の搬送ベルトを搬送ベルト２０５に置換するという最小限の改造を行えば足りる。
【００３１】
また、検査領域に向けて搬送されるパッケージ品１は一様な温度Ｔ１とされており、その温度を得るために特別な環境を用意しなくてもよい。パッケージ品１の製造直後に検査を行うのであれば、あるいは製造後に保管場所の環境温度にある程度の時間曝された後に検査を行うのであれば、一様な温度が得られているからである。これは他の実施形態についても同様である。
【００３２】
放射手段１００とカメラ３０との間の検査領域をパッケージ品１が通過する過程で、上述した原理に従って内容物の検査が行われる。用いる遠赤外光の波長帯は適宜選定することができるが、本実施形態では７〜１４μｍの波長を含む遠赤外光を利用する。この波長帯であれば、特別な遠赤外光照射手段を要することなく、一般的なヒータ（Ｔ１＜Ｔ２とする場合）や、ペルチェ素子（Ｔ１＞Ｔ２とする場合）などを用いて放射手段１００を構成することができ、また、カメラ３０として比較的低廉なものを使用できるからである。さらに、遠赤外光の照射によって内容物が温度上昇することによる品質低下を抑制すべく、光源の放射強度を低く設定することが好ましい。
【００３３】
図３は、図２とは異なり、搬送手段を放射手段１００が放射する遠赤外光を透過する材料で形成されたプレート状のターンテーブル２１１で構成されている。ターンテーブル２１１に対しては、検査のためにパッケージ品１を主搬送路から導入する導入路と、検査後にパッケージ品１を主搬送路へと導出する導出路とが設けられる（ともに不図示）。導入されてターンテーブル２１１に載置されたパッケージ品１は、軸２１３を中心とした矢印方向へのターンテーブル２１１への回転の過程で、ターンテーブル２１１を挟んで反対側に配置されている放射手段１００とカメラ３０との間の検査領域を通過することで検査され、その後導出路を介して主搬送路に導出される。
【００３４】
図４および図５は、図２および図３の構成とは異なり、動力を必要としない搬送手段を示している。図４の実施形態では、遠赤外光を透過する材料で形成されたプレート状の傾斜台２２１で搬送手段が構成され、パッケージ品１が傾斜面に沿って滑落することで搬送されるようにしている。つまり、滑落の過程で、傾斜台２２１を挟んで反対側に配置されている放射手段１００とカメラ３０との間の検査領域をパッケージ品１が通過することで検査が行われるものである。図５は図４の変形例であり、放射手段１００を傾斜台として一体に構成したものである。これらの構成において、搬送路の途中に予め傾斜台が存在しているのであれば、既設の傾斜台を図４の傾斜台２２１または図５の放射手段１００に置換すれば足りることになる。
【００３５】
なお、図５のような傾斜台に限らないが、放射手段１００自体を搬送手段に兼用する場合は、例えば図６に示すように、放射手段１００を、ヒータまたはペルチェ素子の形態である放射源１０２と、パッケージ品１の搬送面を形成する金属製のプレート１０４とで構成することができる。この場合、パッケージ品を搬送するプレート１０４の搬送面から温度Ｔ１より高い温度Ｔ２（または温度Ｔ１より低い温度Ｔ２）による遠赤外光が放射されるよう、放射源１０２が制御される。放射源１０２にヒータが用いられる場合、適宜の形態のものが採用でき、例えばフレキシブルヒータが用いられてもよい。フレキシブルヒータの面がパッケージ品１の搬送に対して十分な耐擦過性を示すのであれば、フレキシブルヒータ自体を放射手段１００としてもよい。
【００３６】
図７（ａ）〜（ｄ）は搬送手段の他の４実施形態を示す。これらの実施形態は搬送手段と放射手段とを兼用したもので、同図（ａ）では、矢印で示すパッケージ品１の搬送の方向に並置され、温度Ｔ２による遠赤外光を放射する複数のヒートローラ２３１を備えている。
【００３７】
同図（ｂ）では、隣接するヒートローラ間の間隙を埋め、且つパッケージ品１の搬送面２３４から突出しないように固定して配置された補助ヒータ２３５をさらに備えている。この補助ヒータ２３５は、ヒートローラ２３１と協働して、温度Ｔ２（＞Ｔ１）による遠赤外光がパッケージ品１に対して一様に放射されるようにするとともに、パッケージ品１が搬送面２３４からヒートローラ間の間隙に脱落しないようにする機能を果たす。
【００３８】
同図（ｃ）は、固定の補助ヒータ２３５の代わりに、ヒートローラ２３３よりも小径のヒートローラ２３７を用いたものである。例えば、ヒートローラ２３３の半径をｒ１、ヒートローラ２３７の半径をｒ１／２より僅かに小とし、これらのヒートローラが互いに接触せず且つ搬送面２３４に揃えて交互に配置すれば、温度Ｔ２（＞Ｔ１）による遠赤外光がパッケージ品１に対して一様に放射され、パッケージ品１が脱落するような間隙も生じない。
【００３９】
同図（ｄ）の実施形態では、同図（ｃ）の大径のヒートローラ２３３および小径のヒートローラ２３７とそれぞれ同様にして、熱伝導性のよい硬質材料（例えば金属）でなる半径ｒ１のローラ２４３および半径ｒ２のローラ２４７を配置している。そして本実施形態では、隣接する２つのローラ２４３およびそれらの間にあるローラ２４７に接触するように、半径ｒ３（ｒ１＞ｒ３＞ｒ２）のヒートローラ２４９を配置する。このヒートローラ２４９は、少なくとも表面が弾力性を有する部材で形成され、ローラ２４３および２４７に効率よく回転運動および熱を伝達できるものとなっている。これによれば、多数のローラをヒートローラの形態とする必要がなく、また、１つのヒートローラ２４９（例えば図の左側にあるもの）を駆動ローラとすれば、他のすべてのローラを従動させることが可能となる。
【００４０】
２−２．発展形態に基づく内容物検査装置の実施形態
図８は、上述した発展形態に基づく内容物検査装置の一実施形態を示す模式図であり、温度Ｔ２による放射強度をもつ遠赤外光を放射する放射手段１００と、温度Ｔ２とは異なる温度Ｔ３による放射強度をもつ遠赤外光を放射する第２放射手段１２０とを、矢印で示す搬送方向に沿って並置したものである。
【００４１】
上述したように、異なる温度による遠赤外光をパッケージ品１に対して放射したとき、印刷領域および非印刷領域のいずれであっても、内容物がその内方に存在しなければ、そのパッケージ品１の表面上の領域から放出される遠赤外光の強度には大きな変化が現れる。これに対し、内容物が存在している領域から放出される遠赤外光の強度は、印刷の有無に関わらず変化が小さい。したがって、検査ユニット４０により、２つの異なる温度による放射強度をもつ遠赤外光を放射したときに撮影された遠赤外光の空間強度分布を示す２つの画像を比較し、空間強度が大きく変化した部分と変化が小さい部分とを判別して、または、それぞれの部分で生じる変化の差や割合を判別して、内容物の特定が可能となる。
【００４２】
なお、Ｔ２＞Ｔ３の関係が満たされるように温度設定が行われる場合において、図２に示したように、温度Ｔ２による遠赤外光を放射する放射手段１００とパッケージ品１との間に介在するように透過減衰部材１１０を配設してもよい。つまり透過減衰部材１１０を、温度Ｔ２による遠赤外光を減衰させてその強度を弱め、温度Ｔ３による遠赤外光をパッケージ品１に放射する第２の放射手段として機能させるものである。これによれば、温度Ｔ３のために特別な放射源を配設することが不要となり、システム構成を簡単化することが可能となる。
【００４３】
また、図８では２つの異なる温度を利用しているが、３以上の異なる温度が利用されるようにしてもよい。すなわち、第３、第４またはそれ以上の放射手段が並置されてもよい。これは、例えば印刷の濃度によって、第２の温度（Ｔ２）から第３の温度（Ｔ３）に変化させただけでは、内容物が内方に存在しない表面領域から放出される遠赤外光の強度に有意の変化が現れない場合に有効である。なお、３以上の放射手段として３以上の放射源（ヒータなど）を設ける代わりに、例えば、カメラ４０の視野をカバーするプレート状ヒータなどの放射手段を設けるとともに、遠赤外線の透過率が異なる複数の透過減衰部材を搬送方向に並置してもよい。
【００４４】
さらに、２以上の放射手段を搬送方向に周期的に並置することも次に説明するように効果的である。  
図９はその説明図であり、放射手段１００と第２放射手段１２０とを、パッケージ品１の搬送方向に沿って周期的に配列したものである。なお、画像を捉えるタイミングは各放射手段の搬送方向の先頭に一致し、１フレームは一組の放射手段の範囲として描かれているが、これはあくまでも説明の簡単化のためのものであり、本発明を限定することを企図したものではない。
【００４５】
図９において、Ｆ１〜Ｆ４はフレームの番号を示し、Ｉ１〜Ｉ４はフレームＦ１〜Ｆ４に捉えられた画像を示している。画像Ｉ１〜Ｉ４に付したハッチングの疎密が変化している部分は、放射光の強弱すなわちサーモグラフィ画像に現れる明暗が変化している部分に対応している。そして、隣接するフレームの画像（例えばフレームＦ１，Ｆ２の画像Ｉ１，Ｉ２）間で、異なる温度による遠赤外光が放射された部分同士を比較すると、内容物がその内方に存在しない領域１１ａおよび領域１５ａに対応した画像部分には明るさの変化が大きく現われる。これに対し、内容物が存在している領域１３ａおよび領域３５ａに対応した画像部分の明るさは大きく変化しないので、内容物１３を特定して、形状、寸法および個数などの検査を行うことができる。さらに、ノイズ（例えばフレームＦ１の画像Ｉ１において符号Ｎで示される）が混入しても、１つおきの画像同士（例えばフレームＦ１，Ｆ３の画像Ｉ１，Ｉ３）のデータの論理積を演算することで、ノイズを除去できるようになる。なお、図８の変形例と同様に、２つの放射源を設ける代わりに、例えば、カメラ４０の視野をカバーするプレート状ヒータなどの放射手段を設けるとともに、透過率の異なる２つの透過減衰部材を搬送方向に並置してもよい。
【００４６】
図１０は、発展形態に基づく内容物検査装置の、特に搬送手段周辺の２つの実施形態を示す。この実施形態は、図７（ｂ）と同様、温度Ｔ２による遠赤外光をパッケージ品１に対して放射する放射手段をなすとともに、パッケージ品１の搬送手段をなす複数のヒートローラ２５１が間隔をおいて配設されている。そして本実施形態では、図７（ｂ）と異なり、固定の補助ヒータを配設する代わりに、ヒートローラ２５１の下方に第２放射手段２５３を配置し、ヒートローラ２５１間の間隙を介してパッケージ品１に温度Ｔ３による遠赤外光を放射する構成となっている。
【００４７】
３．その他
なお、本発明は、以上の諸実施形態および随所に述べた変形例に限られない。  
例えば、内容物の検査に際しては、包装材１１のシール部の密封性を阻害し、腐敗の原因となり得るような内容物１３の噛み込みが生じているか否かを検査することも重要である。本発明者らは、上記各実施形態の効果を検証する実験の過程で、遠赤外光の放射強度が高いほど（すなわち放射手段の温度が高いほど）包装材が透明に近く撮影され、内容物の特定にはそれが有利であることを確認した。
【００４８】
しかし内容物１３の噛み込みが生じているか否かを知ること、あるいは、パッケージ品１の外にある異物を内容物と誤認しないようにするためには、パッケージ品１の外形を抽出し、内容物の位置が検出されることが強く望ましい。放射手段上を通過した際に得られた画像から内容物１３の特定とパッケージ品１の外形抽出ができれば、内容物の位置の検出が可能となる。しかし、撮影画像から外形抽出ができない場合には、パッケージ品１の外形が撮影される、温度Ｔ４による放射強度をもつ遠赤外光の放射を行う放射手段を導入すればよい。この場合において、例えば、図８に示した実施形態の変形例に係る、透過率が異なる２つの減衰部材が配置される構成であれば、透過率がさらに低い減衰部材を追加すれば、簡単な構成で内容物の位置を検出することが可能となる。
【００４９】
また、内容物１３の透過率をα≒０、包装材１１の透過率をβ≒１と仮定した諸実施形態について説明した。しかしこれらの透過率α，βがその仮定に従わない場合には、上述した一般式である式１−１〜式４−１を勘案して検査装置を構成すればよい。
【００５０】
さらに、包装材１１は、遠赤外光を透過する材料で形成されたものであれば、その形態はどのようなものであってもよく、袋状あるいは箱型のものなどとすることができる。また、その内容物は菓子や燻製などの食品などであってもよいし、錠剤などの医薬品であってもよい。
【００５１】
また、上述した各実施形態では、パッケージ品１を挟んで放射手段およびカメラが対向して配置された例を示したが、位置関係はそれに限られない。例えば、図１１の実線部分に示すように、放射源１３０とカメラ３０とをパッケージ品１の同じ側に配置し、放射された遠赤外光をパッケージ品１に導く反射部材１３５を設けてもよい。また、破線部分に示すように放射源１４０を配置し、放射された遠赤外光がパッケージ品１を透過した後に反射部材１３５により反射され、その反射光が再びパッケージ品１を透過してからカメラ３０に導かれるようにすることもできる。さらに、カメラ３０側の構成についても同様であり、パッケージ品１の表面とは非対向に配置されたカメラに向けて、パッケージ品１から放出される遠赤外光を導く反射もしくは導光部材を設けた構成としてもよい。さらに、以上の構成を組み合わせることも可能である。
【００５２】
加えて、図１および図９に示したような内容物の個数、形状および寸法、印刷領域の形状、位置および寸法、包装材の種類や寸法は、あくまでも説明のためのものであり、さらにそれらの条件に応じて、ローラの寸法、カメラの視野、台数およびフレームレートなどは適宜定め得るものである。
【符号の説明】
【００５３】
１  パッケージ品
１１  包装材
１３  内容物
１５  印刷領域
３０  遠赤外線カメラ
４０  検査ユニット
１００、１２０  放射手段
１１０  透過減衰部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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