(57)【要約】【課題】原料（原料米粒Ｋ）に混入した着色粒、異物及び胴割粒を一回通しの処理で効率よく選別できるマルチ光選別機の提供。【解決手段】光学検出手段に第１波長（緑色光）、第２波長（赤色光）及び第３波長（近赤外光）の光照射部７とそれぞれに対応した第１，第２及び第３のＣＣＤセンサ（ＣＣＤカメラ８中）センサを用い、第１波長光の受光量に基づいて着色粒と異物を判別し、第１波長光と第２波長光の受光量に基づいて胴割粒を判別し、さらに、第３波長光の受光量に基づいて色彩上良品と区別できない異物を判別する。光学検出位置Ｐにおける原料がこれらのいずれかに判別されたとき、噴風装置により、良品から分離される。【選択図】図１
2008302314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の各米粒を整列させて移送する移送手段と、
該移送手段から放出された前記米粒の落下軌跡における光学検出位置に対して光を照射する照射部及び前記光学検出位置を通過する各米粒からの透過光及び反射光を検出するＣＣＤセンサを備えたＣＣＤカメラを設けて光学検出する検出部とからなる光学検出手段と
該光学検出手段が検出した透過光及び反射光に基づいて原料における着色粒、異物及び胴割粒を判別する判別手段と、
該判別手段が判別した着色粒、異物及び胴割粒を選別する選別手段と、
を有する光学式米粒選別機であって、
ＣＣＤカメラは、複数の波長領域の光を個別に受光する可視光域に高い感度を有する第１ＣＣＤセンサと第２ＣＣＤセンサ及び近赤外域に高い感度を有する第３ＣＣＤセンサを備えるものとし、
照射部は、可視光域における第１波長の光照射部と第２波長の光照射部及び近赤外光域における第３波長の光照射部とを備え、これらの照射部による各波長の光がＣＣＤカメラに対し反射光及び／又は透過光がそれぞれ到達する配置とされており、
第１ＣＣＤセンサ又は第２ＣＣＤセンサが検出する光量に基づいて原料から着色粒、異物を判別し、
第１ＣＣＤセンサと第２ＣＣＤセンサの検出値に基づくそれぞれの画像を演算処理することにより胴割粒を判別し、
第３ＣＣＤセンサの検出値に基づいて色彩上良品と区別できない異物を判別する手段を備えていることを特徴とした光学式米粒選別機。
【請求項２】
原料の各米粒を整列させて移送する移送手段と、
該移送手段から放出された前記米粒の落下軌跡における光学検出位置に対して光を照射する照射部及び前記光学検出位置を通過する各米粒からの透過光及び反射光を検出するＣＣＤセンサを備えたＣＣＤカメラを設けて光学検出する検出部とからなる光学検出手段と、
該光学検出手段が検出した透過光及び反射光に基づいて原料における着色粒、異物及び胴割粒を判別する判別手段と、
該判別手段が判別した着色粒、異物及び胴割粒を選別する選別手段と、
を有する光学式米粒選別機であって、
前記ＣＣＤカメラは、複数の波長領域の光を個別に受光する可視光域に高い感度を有する第１ＣＣＤセンサと第２ＣＣＤセンサ及び近赤外域に高い感度を有する第３ＣＣＤセンサを備え、そのカメラ光軸を原料が落下する落下軌跡上の光学検出位置において落下軌跡とほぼ直交させて配置してあり、
前記照射部は、可視光域における第１波長の光照射部と第２波長の光照射部及び近赤外光域における第３波長の光照射部を備え、前記第１波長の光照射部と第３波長の光照射部は対をなし、落下軌跡に対して同じ側で二対が第１照射部及び第２照射部として前記ＣＣＤカメラの光軸を挟んだ一方側と他方側に一対ずつ配置され、前記光学検出位置を照射する第１照射部と第２照射部の各光軸と前記ＣＣＤカメラの光軸とがなす内角度を略同一としてあり、さらに、第１照射部及び第２照射部を落下軌跡を挟んだ反対側に配設し、これらと落下軌跡を挟んだ対向位置に良品の反射率と同程度の反射率に設定した背景板を配置し、前記第２波長の光照射部は、前記ＣＣＤカメラの光軸と重合しない位置に配設した構成であり、
前記判別手段は、着色粒・異物判別手段と色彩上良品と区別できない異物判別手段及び胴割粒判別手段とからなり、
着色粒・異物判別手段は、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光・透過光の光量を設定した着色判定閾値と比較して着色粒・異物を判別する判別部を備え、
色彩上良品と区別できない異物判別手段は、第１ＣＣＤセンサ又は第２ＣＣＤセンサのいずれか一方の検出光量信号と第３ＣＣＤセンサの検出光量信号とを基に演算し、これを異物判定用の閾値を比較して良品と色彩上良品と区別できない異物とを判別する判別部を備え、
胴割判別手段は、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光・透過光から第１の米粒画像を作成するとともに、前記第２ＣＣＤセンサが検出した第２波長の照射部からの透過光から第２の米粒画像を作成し、第１の米粒画像と第２の米粒画像との引き算によって米粒における亀裂部分を特定することにより胴割粒を判別する判別部を設けたことを特徴とする光学式米粒選別機。
【請求項３】
原料の各米粒を整列させて移送する移送手段と、
該移送手段から放出された前記米粒の落下軌跡における光学検出位置に対して横一線状の光を照射する照射部及び前記光学検出位置を通過する各米粒からの透過光及び反射光を検出するＣＣＤセンサを備えたＣＣＤカメラを設けて光学検出する検出部とからなる光学検出手段と、
該光学検出手段が検出した透過光及び反射光に基づいて原料における着色粒、異物及び胴割粒を判別する判別手段と、
該判別手段が判別した着色粒、異物及び胴割粒を選別する選別手段と、
を有する光学式米粒選別機であって、
前記ＣＣＤカメラは、原料が落下する軌跡の光学検出位置において、原料の背面側と腹面側のそれぞれに対面する位置であって、かつ、ＣＣＤカメラの光軸が、落下軌跡とほぼ直角に交差する位置に配設するとともに、複数の波長領域の光を個別に受光する可視光域に高い感度を有する第１ＣＣＤセンサと第２ＣＣＤセンサ及び近赤外域に高い感度を有する第３ＣＣＤセンサを備えるものとし、
前記照射部は、４２０ｎｍ〜５２０ｎｍの青色光又は５００ｎｍ〜５８０ｎｍの緑色光及び６００ｎｍ〜７１０ｎｍの赤色光の中から互いに異なる色の光を照射する第１波長の光照射部と第２波長の光照射部及び８００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光を照射する第３波長の光照射部とを備え、前記第１波長の光照射部と第３波長の光照射部は、落下軌跡に対して同じ側で前記ＣＣＤカメラの光軸を挟んだ一方側と他方側に１対ずつ、前記光学検出位置を照射するこれらの各光軸と前記ＣＣＤカメラの光軸とがなす内角度が略同一となる位置に、第１照射部と第２照射部として配設するとともに、これらを設けた側と落下軌跡を挟んだ対向側にも第１波長の光照射部と第３波長の光照射部を配置し、第１波長の光照射部と第３波長の光照射部と落下軌跡を挟んだ対向位置には良品の反射率と同程度の反射率に設定した背景板を配置し、前記第２波長の光照射部は、前記ＣＣＤカメラの光軸と重合しない位置に配設し、
前記判別手段は、着色粒・異物判別手段と色彩上良品と区別できない異物判別手段及び胴割粒判別手段とからなり、
着色粒・異物判別手段は、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光・透過光の光量を設定した着色判定閾値と比較して着色粒・異物を判別する判別部を備え、
色彩上良品と区別できない異物判別手段は、第１ＣＣＤセンサ又は第２ＣＣＤセンサのいずれか一方の検出光量信号と第３ＣＣＤセンサの検出光量信号とを基に演算し、これを異物判定用の閾値と比較して良品と色彩上良品と区別できない異物を判別する判別部を備え、
胴割判別手段は、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光・透過光から第１の米粒画像を作成するとともに、前記第２ＣＣＤセンサが検出した第２波長の照射部からの透過光から第２の米粒画像を作成し、第１の米粒画像と第２の米粒画像との引き算により米粒における亀裂部分を特定することにより胴割粒を判別する判別部を設けたことを特徴とする光学式米粒選別機。
【請求項４】
色彩上良品と区別できない異物判別手段において、第１ＣＣＤセンサ又は第２ＣＣＤセンサのいずれか一方の検出光量信号と第３ＣＣＤセンサの検出光量信号とを基にする演算は、前記両信号の検出光量の比率あるいは差を求めて対応する閾値と比較するものであることを特徴とした請求項２又は３に記載の光学式米粒選別機。
【請求項５】
前記内角度を７０度以下とする請求項３又は４に記載の光学式米粒選別機。
【請求項６】
前記第１ＣＣＤセンサ及び第２ＣＣＤセンサをカラーＣＣＤラインセンサとするとともに、前記ＣＣＤカメラには、前記光学検出位置から検出した反射光・透過光を前記第１波長の光と第２波長の光及び第３波長の光とに分光して個別に第１ＣＣＤセンサ、第２ＣＣＤセンサ及び第３ＣＣＤセンサへ入光させる分光手段を設けた前記請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光学式米粒選別機。
【請求項７】
前記第１波長の照射部及び第２波長の照射部及び第３波長の照射部をＬＥＤによって構成する前記請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光学式米粒選別機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料（精白米）に混入する不良品（不良米粒）や異物を光学的手段によって選別し、除去する米粒選別機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、米、穀類、豆類等に混入する不良品（緑粒、しらた、褐色粒などの着色粒）や異物（小石、ガラス片、プラスチック片、金属片、陶器片、磁器片等）を選別するものとして、光学的手段による色彩選別装置が知られている（特許文献１）。この装置は、白熱灯又は蛍光管等を光源とした可視光で米粒と背景板（基準色板）を照射し、米粒からの反射光と背景板からの反射光の光量差を複数波長帯に分割してそれぞれ受光素子により検出し、良品に対する不良品あるいは異物が呈する色彩の相違を利用してこれらを選別除去するものである。しかしこの装置は判別の基準を色彩にのみよっているため混入している異物が陶器片のように良品と同色系の異物、すなわち、色彩上良品と区別できない異物である場合、これらを選別除去することができなかった。
【０００３】
また、良品の反射率が可視光域から近赤外光域へと変化する様子と陶器片など異物の反射率が変化する様子は異なり、この両者の波長の差を利用して、良品から色彩上良品と区別できない異物を判定する異物検出装置及びこの機構を組み込んだ米粒選別装置が存在している（特許文献２、３）。これによれば、良品と同色若しくは透明の異物を検出することができる。
一方、精米中の不良品である胴割米（内部に亀裂を有する米粒）を選別しようとする光学式胴割選別機も存在する（特許文献４，５）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１―２５８７８１号公報
【特許文献２】特開平５−２００３６５号公報
【特許文献３】特許第３０７９９３２号公報
【特許文献４】特開２００５−２６５５１９号公報
【特許文献５】特許第３６４２１７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の光学式胴割選別機は、受光データに基づいて各米粒の全体像（全体画像）を特定し、その画像中に線状の暗い影のデータ部分が検出されると胴割粒と判定するものであるが、胴割れによる暗い影は胚芽部分が原因の影や肌擦れ（表面の傷）が原因の影と紛らわしく、誤判別のために選別精度が悪い。このため、前記色彩選別と異物検出及び胴割れ選別の機能を備えたマルチ光選別機ともいえる光学式米粒選別機を完成させる場合の支障となっている。
この発明は、優れた胴割選別機能を備えるとともに、色彩選別、異物検出の機能を一体に備えたマルチ光選別機である光学式米粒選別機の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
移送手段と光学検出手段と判別手段及び選別手段とで光学式米粒選別機を構成する。
移送手段により、原料の各米粒を整列させて移送する。
光学検出手段は、照射部と検出部を設ける。照射部は、移送手段から放出された原料の落下軌跡における光学検出位置に対して光を照射する。検出部は、ＣＣＤセンサを備えたＣＣＤカメラとし、光学検出位置を通過する各米粒からの反射光及び／又は透過光を検出する。
判別手段は、光学検出手段が検出した反射光及び／又は透過光に基づいて原料における着色粒、異物及び胴割粒を判別する。異物には色彩上良品と区別できない異物も含まれる。
そして、選別手段は、判別手段が判別した着色粒、異物及び胴割粒をエアジェットなどの手段により分離して選別する。
【０００７】
検出部のＣＣＤカメラは、原料が落下する軌跡の光学検出位置において、原料からの反射光・透過光を検出できるように、原料と対面する位置に配置する。このとき、それぞれにカメラの光軸が落下軌跡とほぼ直交する配置とする。検出精度を上げるため、反射光を原料の背側、腹側（表裏）から受光できる配置、すなわち、ＣＣＤカメラは落下軌跡と直交する光軸上に光学検出位置を中心にして対向して配置することもある。
【０００８】
ＣＣＤカメラは、内部に可視光域に高い感度を有する第１ＣＣＤセンサと第２ＣＣＤセンサ及び近赤外域に高い感度を有する第３ＣＣＤセンサを備えたものとする。これらのセンサはラインセンサであり、カラーセンサとすることもある。また、これらのセンサは個別に１個のＣＣＤカメラに収められることもあれば、ダイクロイックプリズムのような分光手段を備えた１個のカメラに収められることもある。いずれにしても、第１ＣＣＤセンサと第２ＣＣＤセンサは、可視光域において複数の波長域を個別に受光できる配置とされる。
【０００９】
照射部は第１波長の光照射部と第２波長の光照射部及び第３波長の光照射部とを備える。例えば、第１波長の光照射部は４２０ｎｍ〜５２０ｎｍの青色光あるいは５００ｎｍ〜５８０ｎｍの緑色光を照射し、第２波長の光照射部は６００ｎｍ〜７１０ｎｍの赤色光を照射し、第３波長の光照射部は８００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光を照射する。なお、第１波長の光照射部と第２波長の光照射部は基本的に波長領域として分離されたものであればよく、第１波長の光が赤色であれば第２波長の光は緑色又は青色のように、前記の逆であってもよい。ただし、第３波長の光は、近赤外光でなければならない。これらの照射部はいずれもＬＥＤで構成することができる。
【００１０】
第１波長の光照射部と第３波長の光照射部は、光検出位置における原料からの反射光及び／又は透過光がＣＣＤカメラに受光されるようにする。具体的には、第１波長の光照射部と第３波長の光照射部は対として扱われ、落下軌跡に対して前記ＣＣＤカメラと反対側に２対が配置される。一方の対は第１照射部、他方の対は第２照射部である。そして、第１照射部と第２照射部は、前記ＣＣＤカメラの光軸を挟んだ一方側と他方側にこれらの各光軸が前記ＣＣＤカメラの光軸となす内角度が略同一となる位置に配設する。この内角度は７０度以下が好ましい。
【００１１】
ＣＣＤカメラが落下軌跡を中心に対向して配置されている場合は、これら光照射部も落下軌跡を挟んだ対称位置に配置される。なお、第１波長の光照射部と第３波長の光照射部に対しては、これらと落下軌跡を挟んだ対向位置に良品の反射率と同程度の反射率に設定した背景板が配置される。
第２波長の光照射部は、前記ＣＣＤカメラの光軸と重合しない位置に配設する。
【００１２】
判別手段は、着色粒・異物判別手段と色彩上良品と区別できない異物判別手段及び胴割粒判別手段とで構成される。
着色粒・異物判別手段は、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光及び／又は透過光の光量に基づいて判別する。例えば、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光及び／又は透過光の光量を設定した着色判定閾値と比較して判別する。これにより、良品に対して明度又は色相が異なる粒子（片）が判別される。ただし、明度又は色相が良品と同等である異物を判別することができない。
【００１３】
色彩上良品と区別できない異物判別手段は、第１ＣＣＤセンサ又は第２ＣＣＤセンサのいずれか一方の検出光量信号と第３ＣＣＤセンサの検出光量信号とを基にこれら検出光量の比率又は差を演算し、これを異物判定用の閾値と比較して判別する。この判別法は、良品と異物からの反射率が、可視光の場合には大きな差異があるのに対して、近赤外光の場合には差が少ないという特性を利用する。すなわち、近赤外光を検出する第３ＣＣＤセンサの検出光量と、緑色や赤色の可視光を検出する第１ＣＣＤセンサ又は第２ＣＣＤセンサの検出光量とを基にこれらの比率又は差を算出し、その結果をそれぞれの場合の閾値と比較する演算を行う。
【００１４】
胴割判別手段は、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光及び／又は透過光から第１の米粒画像を作成するとともに、前記第２ＣＣＤセンサが検出した透過光から第２の米粒画像を作成し、第１の米粒画像と第２の米粒画像との光量差を演算（例えば、引き算）する。
第１の米粒画像は、第１波長の光照射部からの反射光及び／又は透過光であるが、前記のように、第１波長の光照射部は、ＣＣＤカメラの光軸を挟んだ一方側と他方側に対称に配置されているので、胴割れが原因で生じる一方の照射部による影が他方の照射部による明部や透過光によって打ち消される結果となり、結局、第１ＣＣＤセンサが検出した反射光・透過光から形成される第１の米粒画像に胴割れの影は現れない。胚芽部分や肌擦れ部分が原因の他の影は現れる。
【００１５】
一方、第２の米粒画像は、ＣＣＤカメラの光軸と重合しない、すなわち、光検出位置の原料からの透過光がＣＣＤカメラに受光される位置に配設した第２波長の光照射部からの光（透過光）によって基づいて作成されたものなので、胴割面が原因の影が明瞭に現れる。
ＣＣＤカメラの光軸と重合しない位置から照射された第２波長の光は、米粒の表面で反射光と透過光に分かれるが、反射光は対向して配置されている例えば背面側のＣＣＤカメラの受光範囲から外れ、透過光だけが腹面側のＣＣＤカメラに検出される。そして、透過光を受光するＣＣＤカメラには、胴割面によって光が別方向に屈折されたり、散乱されることにより胴割相当箇所に明瞭な影が現れる。なお、胚芽部分や肌擦れ部分が原因の他の影も現れる。
したがって、第１の米粒画像と第２の米粒画像との光量差を演算（例えば、引き算）することで、胴割粒を判別することができる。
【発明の効果】
【００１６】
マルチ光選別機であることにより、一台で着色粒、異物（色彩上良品と区別できないものを含む）及び胴割粒の選別を効率よく行える。この結果、いわゆる一回通しで、良品から着色粒、異物及び胴割粒を選別除去でき、効率のよい米粒選別を行える。
【００１７】
米粒の背側と腹側からの反射光・透過光を同時に検出する構成とすることも容易であり、一層、選別精度を向上することができる。
色彩選別、異物選別、胴割粒選別機能を一体にまとめた構造であるので、これらの機能を個々に備えた選別機を合体した装置や組み合わせた施設などに比べて光学式米粒選別機全体が無駄のない、小型化されたものとなる。また、メンテナンスも容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１、図２は、本発明の光学式米粒選別機１に関する実施例の縦側断面図であり、実施例１（図１）ではＣＣＤカメラ８が原料（大部分が、原料米粒Ｋ）の落下軌跡Ｇの腹面側にだけ配置され、実施例２（図２）では落下軌跡Ｇの両側にほぼ対称に配置されている。
【００１９】
実施例１（図１）において、前記光学式米粒選別機１は、原料を貯留する原料タンク２と、該原料タンク２から排出された原料を後述する傾斜シュート３に順次送り出す振動フィーダ４と、下方傾斜させた前記傾斜シュート３とからなる移送手段５を構成する。本実施例においては、前記傾斜シュート３の下方傾斜角度は６０度とした。前記傾斜シュート３の傾斜面には流下方向に沿って溝３ａ（図３（ａ））を複数隣接して構成し、各原料米粒Ｋを、米粒の長さ方向に整列させて流下させるようにしてある。本実施例においては、前記溝３ａの幅Ｗは、米粒Ｋの幅寸法に相当する、３．３ミリメートルとした。前記傾斜シュート３の下端部近傍には、米粒の落下軌跡Ｇに沿った位置に、光学検出手段６と選別手段６ａを順次配設してある。
【００２０】
前記光学検出手段６は、前記落下軌跡Ｇ上における光学検出位置Ｐを中心として、その一方側に照射部７を構成し、他方側にＣＣＤカメラ８を構成する（図１）。光学検出位置Ｐはシュート３における溝３ａの配列に対応して横一線に連続したものとなる。前記照射部７は、前記光学検出位置Ｐに第１波長の光（本実施例では緑色光）を照射する第１波長の光照射部９ａと、該第１波長の光照射部９ａとは異なる色の光（本実施例では赤色光）を照射する第２波長の光照射部９ｂ及び近赤外光を照射する第３波長の光照射部１０とで構成する。前記第１波長の光照射部９ａと第３波長の照射部１０は対として第１照射部１２と第２照射部１３を構成し、これらは、前記ＣＣＤカメラ８の光軸１１を挟み、対称に配置され、さらに、この実施例では、原料の落下軌跡Ｇを挟んで反対側にも配置されている。したがって、原料の背部と腹部の双方を照射する配置としてある。
【００２１】
第１照射部１２の光軸（光路）１２ａと前記ＣＣＤカメラ８の光軸１１とがなす内角度α１と、第２照射部１３の光軸（光路）１３ａと前記ＣＣＤカメラ８の光軸１１とがなす内角度α２とが略同一角度になる位置にそれぞれ配設する。本実施例においては、前記内角度α１及び内角度α２は共に２５度とした。この角度は７０度以下が好ましい。なお、前記内角度α１，α２において、記ＣＣＤカメラ８や照射部７の組み付け誤差によって前記内角度α１，α２が多少異なったとしても、両角度は前記略同一角度の範囲に含まれる。一方、前記第２波長の光照射部９ｂについては、配設する位置を、当該第２波長の光照射部９ｂの照射光の光軸９ｂａが前記ＣＣＤカメラ８の光軸１１と重合しない位置とする。なお、前記ＣＣＤは、「Charge Coupled Devices」の略である。
【００２２】
実施例２（図２）は、ＣＣＤカメラ８を落下軌跡Ｇの両側にほぼ対称に配置し、光学検出位置Ｐの原料を背面側と腹面側の双方から測定できるようにしたものでありＣＣＤカメラ８以外の構成は実施例１（図１）と共通するので、同じ構成部分に同じ符号を付してこれまでの説明を援用し、また、以下も同様とし、必要な場合にのみ区別するものとして説明を進める。
【００２３】
第１照射部１２及び第２照射部１３、並びに、前記第２波長の光照射部９ｂは、それぞれ、前記光学検出位置Ｐに対して指向性のある光を照射できるものとする。例えば、ラインレーザー発光器を用いてもよいが、より好ましくは、左右方向の照射光のばらつきが少ないＬＥＤ（発光ダイオード）を用いるのがよい。ＬＥＤを使用する場合にはそれぞれ、図１に引き出して示すようにＬＥＤ素子１３ｂと集光レンズ１３ｃとから構成し、ＬＥＤ素子１３ｂが放った光が前記集光レンズ１３ｃによって図２に示す破線のように集光されて光学検出位置Ｐに対して横一線状に照射されるようにする。
【００２４】
ＬＥＤを用いた前記第１波長の光照射部９ａは、５００ｎｍ〜５８０ｎｍの緑色光を用い、本実施例で用いたＬＥＤ素子は中心波長を５２０ｎｍで半値幅が５０ｎｍのものを使用した。また、同じくＬＥＤを用いた前記第２波長の光照射部９ｂは、６００ｎｍ〜７１０ｎｍの赤色光を用い、本実施例で用いたＬＥＤ素子は中心波長を６３０ｎｍで半値幅が１８ｎｍのものを使用した。第３波長の光照射部１０は、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光を用い、本実施例で用いたＬＥＤ素子は中心波長を８５０ｎｍで半地幅が３０ｎｍのものを使用した。
【００２５】
なお、本発明において前記第１波長の光照射部９ａと第２波長の光照射部９ｂとは、前述のように異なる色の光（異なる波長領域）を照射できるようにすればよく、上記実施例のように緑色光と赤色光の組合せ以外に、４２０ｎｍ〜５２０ｎｍの青色光と組み合わせるようにしてもよい。前記第１波長の光照射部９ａと第２波長の光照射部９ｂの光量調整については、後述する。
【００２６】
前記ＣＣＤカメラ８の内部には、図４に示したように、入光方向から順に、レンズ１４、ダイクロイックプリズム（分光手段）１５、カラーＣＣＤラインセンサ（第１ＣＣＤセンサ）１６ａとカラーＣＣＤラインセンサ（第２ＣＣＤセンサ）１６ｂ及び近赤外ＣＣＤセンサ（第３ＣＣＤセンサ）１７が配設してある。
【００２７】
第１ＣＣＤセンサ１６ａには、ダイクロイックプリズム（分光手段）１５の分光作用によって光学検出位置Ｐの米粒Ｋから受光した光のうち第１波長の光（緑色光）が到達し、第２ＣＣＤセンサ１６ｂには同米粒Ｋから受光した光のうち第２波長の光（赤色光）が到達する。第２波長の光は米粒Ｋを透過した光である。また、第３ＣＣＤセンサ１７には、同米粒Ｋから受光した光のうち第３波長の光（近赤外光）が到達する。
第１、第２及び第３のＣＣＤセンサ１６ａ、１６ｂ及び１７の出力はそれぞれ判別手段１８に接続してあり、出力（検出信号）に基づいた信号処理が行われる。
【００２８】
第１、第２及び第３のＣＣＤセンサ１６ａ、１６ｂ及び１７は、図３（ｂ）に概念的に示したように、それぞれがライン状（横一列状）に連接した複数の受光素子から構成され、前記傾斜シュート３の複数の各溝（チャンネル）３ａごとに受光素子を複数個ずつ割り当ててピクセルとし、各溝（チャンネル）３ａから落下する米粒Ｋからの反射光・透過光をピクセル単位で受光することができるようにしてある。また、前記レンズ１４、ダイクロイックプリズム１５、カラーＣＣＤラインセンサ１６ａ、１６ｂ、１７らを一体型にすることにより、同一の米粒Ｋから検出した３色光（３波長）の反射光及び／又は透過光に基づいた判別処理にて米粒画像を形成する際に互いの米粒画像にズレが生じない。
【００２９】
選別手段６ａは、本実施例においては、高圧エアーを空気銃のように噴風させる高圧空気噴風手段としたが、これ以外に、ソレノイドを使った板ばね式のものを使用してもよい。高圧空気噴風手段は、前記光学検出位置Ｐよりも下方位置の落下軌跡Ｇに向かって高圧エアーを噴風するように、前記各溝（チャンネル）３ａごとに一つの噴風口を配設した複数の噴風口６ｃが連接してなるノズル６ｂを備える（図３（ｂ））。該ノズル６ｂの各噴風口６ｃは管路を介してそれぞれの電磁弁と接続し、該各電磁弁は高圧エアー源と連通している。
【００３０】
前記各電磁弁は前記エジェクタバルブ駆動回路２５（図５）と接続し、該エジェクタバルブ駆動回路２５からの噴風信号を受けて瞬間的に弁の開閉を行う。これにより、空気銃のような高圧エアーが瞬間的に噴風されて不良粒が落下軌跡Ｇから除去されて選別される。
図１，２において符号２５ａは背景板であり、ＣＣＤカメラ８の光軸１１上で落下軌跡に対しＣＣＤカメラ８と反対側に対向してそれぞれ配置され、その表面は原料米粒Ｋ中の良品と同程度の反射率を備える。
【００３１】
判別手段１８は、図５に示すように、ＣＣＤカメラ８に内蔵した第１、第２及び第３のＣＣＤセンサ１６ａ，１６ｂ及び１７のそれぞれに接続した入出力回路（Ｉ／Ｏ）１９と、該入出力回路（Ｉ／Ｏ）１９に接続した信号処理回路２０と、該信号処理回路２０に接続した中央演算部（ＣＰＵ）２１及び読み出し書き込み用記憶部（ＲＡＭ）２２と、前記中央演算部２１に接続した読み出し専用記憶部（ＲＯＭ）２３及び入出力回路（Ｉ／Ｏ）２４とから構成する。また、入出力回路２４は、前記エジェクタバルブ駆動回路２５に接続する。本実施例において、判別部１８ａとは、前記信号処理回路２０、中央演算部２１、読み出し書き込み用記憶部２２及び読み出し専用記憶部２３を指す。
【００３２】
次に、本発明の作用を説明する。
原料（原料米粒Ｋ）は、前記移送手段５である振動フィーダ４の振動作用によって原料タンク２から、順次、傾斜シュート３の上流側に供給される。該傾斜シュート３に供給された各原料米粒Ｋは、前記溝３ａに入り、米粒の向き（姿勢）をその長さ方向に整列させながら流下して終端部から放出される。放出された各原料米粒Ｋは、前記落下軌跡Ｇに沿って前記姿勢の状態で落下し、光学検出位置Ｐを通過する際に、常時点灯されている第１波長の光照射部９ａからの緑色光と第２波長の光照射部９ｂからの赤色光及び第３波長の光照射部１７からの近赤外光が照射される。
【００３３】
前記ＣＣＤカメラ８は光学検出位置Ｐにおける原料からの反射光・透過光を受光する。このうち第１波長の光（緑色光）と第３波長の光（近赤外光）は第１照射部１２、第２照射部１３として、前記のように、ＣＣＤカメラ８の両側に近接して対称に配置されていることから、反射光と透過光を受光する。反射光は落下軌跡Ｇに対してＣＣＤカメラ８と同じ側にある照射部からの光によるものであり、透過光は落下軌跡に対してＣＣＤカメラ８と反対側にある照射部からの光によるものである。
【００３４】
第２波長の光（赤色光）は、照射部９ｂがＣＣＤカメラの光軸と重合しない位置から照射されるので、米粒表面での反射光と透過光のうち反射光はＣＣＤカメラ８の受光範囲から外れ、透過光だけが受光される。この意味で、第２波長の光照射部９ｂは落下軌跡Ｇを挟んで透過光を受光するＣＣＤカメラ８と反対側に配置される必要がある（図１，２）。
【００３５】
第１、第２及び第３のＣＣＤセンサ１６ａ、１６ｂ、１７が受光して生じた検出信号は、順次、判別手段１８の前記Ｉ／Ｏ１９を介して信号処理回路２０に送られ、該信号処理回路２０は、順次検出された反射光・透過光に基づいて、前記光学検出位置Ｐ（横一線上）における光量の演算あるいは米粒イメージ（画像）を形成する。
【００３６】
〔色彩判別〕
第１ＣＣＤセンサ１６ａが受光した第１波長に関する検出信号に基づいて、原料の通過ごとにそれぞれの受光量が演算され、これとＲＡＭ２２にあらかじめ記録乃至設定された閾値、すなわち、背景板２５ａからの第１波長に関する受光量とともにＣＰＵ２１に送られ、二つの受光量が比較される（図６）。そして、第１ＣＣＤセンサ１６ａからの受光量が閾値よりも小さいとき、光学検出位置Ｐを通過した原料（粒、片）を着色粒・異物と判別する。
なお、この判別法は色彩（明度）によるので、良品と同じ色彩（明度）の異物は判別できない。この判別には、次のように、第３波長の光（近赤外光）を利用した判別法を活用する。
【００３７】
〔色彩上良品と区別できない異物の判別〕
図７に示すように、波長領域が８００〜１０００ｎｍの近赤外光域では、陶磁器や白いペレットなどの反射率は０．６５程度で、米粒とほぼ同じである。一方、波長領域が４５０〜５００ｎｍの青色光や緑色光域では米粒の反射率が０．４〜０．５程度で低いのに対し、陶磁器の反射率は０．９程度、白いペレットの反射率は０．７程度の高い反射率である。色彩上良品と区別できない異物の検出は、この特性を利用する。
すなわち、第１、第２のラインセンサ１６ａ、１６ｂのいずれかの検出信号と第３ＣＣＤラインセンサ１７の検出信号を順次判別手段１８のＩ／Ｏ１９を介して信号処理回路２０に送り、ここで原料の通過ごとにそれぞれの受光量をデータ化して順次ＲＡＭに一時的に記憶させる。ついで、ＣＰＵ２１は所定のタイミングでＲＡＭから前記の受光量データを取り出してＲＯＭ２３に格納した演算プログラムにより、第１、第２のラインセンサ１６ａ、１６ｂのいずれかの受光量と第３ＣＣＤラインセンサ１７の受光量との比率（図８、Ｙ値）又は差を算出し、その結果をあらかじめ設定しＲＡＭ又はＲＯＭに記憶させた判別用の閾値と比較し、良品であるのか異物であるのかを判別する（図９）。
【００３８】
〔胴割粒の判別〕
第２ＣＣＤセンサ１６ｂが受光した第２波長（赤色光）に関する検出信号に基づいて、前記光学検出位置Ｐ（横一線上）における第１の米粒イメージ（画像）を形成する。一方、同様に、第１ＣＣＤセンサ１６ａが受光した第１波長（緑色光）に関する検出信号に基づいて、前記光学検出位置Ｐ（横一線上）における第２の米粒イメージを形成する。
第２波長（赤色）の透過光に基づいて作成された各米粒イメージは、米粒の全体形状の中に亀裂部分、胚芽部分及び肌ずれ部分の各画像が現れた、図１０（ａ）に示した第１の米粒画像（亀裂部分、胚芽部分及び肌ずれ部分あり）となる。この第１の米粒画像は順次前記ＲＡＭ２２に記憶する。
【００３９】
一方、第１ＣＣＤセンサ１６ａが走査した第１波長の光（緑色光）も同様に、検出信号に基づいて、前記光学検出位置Ｐ（横一線上）における米粒イメージを形成する。
第１波長の反射光・透過光に基づいて作成された各米粒イメージは、図１０（ｂ）に示すように、米粒の全体形状の中に、亀裂部分が現れないで、胚芽部分と肌ずれ部分のみの画像が現れた第２の米粒画像となる。この第２の米粒画像２も順次前記ＲＡＭ２２に記憶する。
【００４０】
このように、第２の米粒画像において亀裂部分が現れない（検出されない）のは、前記第１照射部１２及び第２照射部１３からの照射光が、ＣＣＤカメラ８の光軸１１を中心に前記光学検出位置Ｐの米粒（胴割粒）Ｋに対して同じ角度（前記内角度α１＝内角度α２）から当たり、亀裂部分で光が屈折して生じる暗い影が互いに打ち消し合うためであり、一方、これが米粒（胴割粒）Ｋに対して一方の斜め方向のみから光を照射した場合には、亀裂部分で光が屈折して米粒表面に暗い影が現れるためである。
【００４１】
次に、前記ＲＡＭ２２から上記第１の米粒画像及び第２の米粒画像を読み出し、第１の米粒画像（亀裂部分、胚芽部分及び肌ずれ部分）の光量から第２の米粒画像（胚芽部分及び肌ずれ部分のみ）の光量を差し引く引き算処理を行う（図１１）。この引き算処理により、胚芽部分及び肌ずれ部分はともに打ち消されてキャンセルされるため、得られた画像には亀裂部分のみが残ることになる。これによって、胴割部分だけの亀裂画像を取り出す（特定する）ことができる。
【００４２】
なお、前記第１波長の光照射部９ａと第２波長の光照射部９ｂの光量は、前記図１１に示したように引き算処理により、第１の米粒画像と第２の米粒画像の間で、胚芽部分の画像、肌ずれ部分の画像及び米粒輪郭が互いに打ち消されてできるだけ画像に残らないようにして、亀裂画像だけが残るように予め調整しておく必要がある。万一、胚芽部分の画像、肌ずれ部分の画像及び米粒輪郭の画像が薄っすら残った場合には、例えば、亀裂画像の光量と区別する閾値によって２値化処理を行い、亀裂画像だけを明確にする。
【００４３】
図１２、図１３を参照して図１１に示した引き算処理を更に詳しく説明する。説明の便宜上、図１２に示した、上記第１の米粒画像（亀裂部分、胚芽部分及び肌ずれ部分）及び第２の米粒画像（胚芽部分及び肌ずれ部分のみ）の各米粒断面（連続した撮像データの列）における光量（波形）をグラフにとり、この光量（波形）を使って前記引き算処理を具体的に説明する。
【００４４】
まず、図１３（１）には、前記上記第１の米粒画像及び第２の米粒画像の各米粒断面における前記光量（波形）を示し、図示のように波形中に亀裂部分、胚芽部分及び肌ずれ部分が検出されている。
次に、上記（１）に示した二つの波形の差を演算し、この結果、図１３（２）に示した波形が得られる。これにより、互いの米粒画像における胚芽部分と肌ずれ部分とが互いに打ち消し合い亀裂部分に相当する落ち込み波形が検出される。
【００４５】
次に、上記（２）に示した亀裂部分の波形レベルをマイナス域からプラス域に上昇させる処理を行い、この処理による波形を図１３（３）に示す。
さらに、上記（３）に示した波形を微分処理して亀裂部分の波形を明確にする処理を行い、この処理による波形を図１３（４）に示す。このようにして、上記第１の米粒画像と第２の米粒画像における光量の引き算処理を各米粒断面（連続した撮像データの列）単位で行い、亀裂画像だけを残す。
【００４６】
次いで、前記ＣＰＵ２１は、前述のようにして残された亀裂画像の画素数をカウントする。カウント数は前記ＲＯＭ２３に予め設定した胴割判別用の閾値、すなわち、胴割部分と判定するための連続した画素数と対比し、対比結果が、閾値以上であれば胴割粒と判定（特定）する。一方、カウント数が前記閾値未満であれば、前記胴割部分をキャンセルし、これを胴割粒と判定しない。
【００４７】
以上のようにして、光学検出位置Ｐにおける原料に関して、着色粒、異物（色彩上良品と区別できない異物を含む）あるいは胴割粒のいずれかが判別されると、前記ＣＰＵ２１はＩ／Ｏ２４を介して前記エジェクタバルブ駆動回路２５に信号を出力し、前記エジェクタバルブ駆動回路２５は、当該着色粒や異物を検出した前記各溝（チャンネル）３ａに対応した前記選別手段６ａ（高圧空気噴風手段）における電磁弁に所定の遅延時間を置いて噴風信号を出して前記電磁弁を作動させ、これに対応したノズル６ｂの噴風口６ｃから噴風（空気銃）によって前記落下軌跡Ｇから着色粒、異物及び胴割粒を選別する。
このとき、胴割粒等における中心位置等を公知の方法（例えば、特許第３７２２３５４号公報など）によって検出し、検出した中心位置に対応する電磁弁に信号を出力して胴割粒の中心位置を噴風し、より確実に胴割粒を選別するようにしてもよい。
【００４８】
以上、本発明はいわゆるマルチ光選別の米粒選別機として優れた性能を発揮する。特に胴割粒の判別は、亀裂部分のほかに胚芽部分や肌ずれ部分が米粒にあっても、胚芽部分や肌ずれ部分の画像をキャンセルして亀裂部分だけの亀裂画像を得ることができるので、胴割粒の判別を行う際に、胚芽部分や肌ずれ部分の画像によって亀裂部分を有さない正常粒を誤って胴割粒と判別することがなく、胴割粒の選別が大きく改善され、製品歩留まりが向上する。
【００４９】
以上、実施例について説明した。
ＣＣＤラインセンサは、実施例において、使用する波長域ごとに分離したものを利用しているが、１個のＣＣＤラインセンサに対して、第１波長、第２波長及び第３波長をパスさせるフィルターを順次切り替えて受光させたり、図１４（イ）のように、ＣＣＤラインセンサにおける受光素子（ピクセル）の列に対して前記３種のフィルターを受光素子ごとに配置して第１波長、第２波長及び第３波長の光をそれぞれの単位受光素子に受光させる構造のものとすることができる。あるいは、図１４（ロ）のように、ＣＣＤラインセンサを３列の受光素子列を備えたものとし、３種のフィルターを受光素子列ごとに割り当て、第１波長、第２波長及び第３波長の光をそれぞれの単位受光素子列に受光させる構造のものとすることができる。
さらに、ＣＣＤラインセンサは１個として、照射部７の側で、第１、第２及び第３波長の光を交互に照射し、各点灯による光をそれぞれ受光し、この受光データに基づいて前記の判別処理を行う構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】光学式米粒選別機の模式的に示した縦側断面図（実施例１）。
【図２】光学式米粒選別機の模式的に示した縦側断面図（実施例２）。
【図３】（ａ）は傾斜シュートの断面図、（ｂ）は光学検出位置を模式的に示した正面図。
【図４】ＣＣＤカメラ内の概略構成を示す側面図。
【図５】判別手段のブロック図。
【図６】着色粒の判別原理を示した図。
【図７】可視光領域から波長８００〜１０００ｎｍ付近の近赤外光領域における米粒と異物との反射率を示した図。
【図８】異物判別のフロー図。
【図９】米粒と色彩では区別できない異物を判別する原理を示した図。
【図１０】胴割粒判別における画像取得の概要を示した図。
【図１１】胴割粒判別における亀裂検出の概要を示した図。
【図１２】胴割粒判別における取得画像を説明するための図。
【図１３】亀裂信号取得の手順を示した図。
【図１４】（イ）、（ロ）共に、ＣＣＤセンサの他の構成を示した正面図。
【符号の説明】
【００５１】
１  光学式米粒選別機
２  原料タンク
３  傾斜シュート
３ａ  溝
４  振動フィーダ
５  移送手段
６  光学検出手段
６ａ  選別手段
６ｂ  ノズル
６ｃ  噴風口
７  照射部
８  ＣＣＤカメラ
９ａ  第１波長の光照射部
９ｂ  第２波長の光照射部
１０  第３波長の光照射部
１１  ＣＣＤカメラの光軸
１２  第１照射部
１２ａ  第１照射部の光軸
１３  第２照射部
１３ａ  第２照射部の光軸
１３ｂ  ＬＥＤ素子
１３ｃ  集光レンズ
１４  レンズ
１５  ダイクロイックプリズム（分光手段）
１６ａ  第１ＣＣＤセンサ
１６ｂ  第２ＣＣＤセンサ
１７  第３ＣＣＤセンサ
１８  判別手段
１８ａ  判別部
１９  入出力回路(Ｉ/Ｏ)
２０  信号処理回路
２１  中央演算部(ＣＰＵ)
２２  読み出し書き込み用記憶部（RAM）
２３  読み出し専用記憶部（ROM）
２４  入出力回路(Ｉ/Ｏ)
２５  エジェクタバルブ駆動回路
２５ａ  背景板
Ｋ  原料米粒
Ｐ  光学検出位置
【図１】
2008302314.tif 000003
【図２】
2008302314.tif 000004
【図３】
2008302314.tif 000005
【図４】
2008302314.tif 000006
【図５】
2008302314.tif 000007
【図６】
2008302314.tif 000008
【図７】
2008302314.tif 000009
【図８】
2008302314.tif 000010
【図９】
2008302314.tif 000011
【図１０】
2008302314.tif 000012
【図１１】
2008302314.tif 000013
【図１２】
2008302314.tif 000014
【図１３】
2008302314.tif 000015
【図１４】
2008302314.tif 000016