(57)【要約】【課題】食品試料に含まれる異物を確実に除去すること。【解決手段】第１波長のレーザー光および第２波長のレーザー光を食品試料（Ｓ）に照射するレーザー光源装置（７）と、前記食品試料（Ｓ）に照射された前記複数のレーザー光の反射光を検出する光検出器（８ａ〜８ｃ）と、前記光検出器（８ａ〜８ｃ）で検出された第１波長の反射光の強度と前記第２波長の反射光の強度との強度比を算出して比較することにより異物の混入を判別する異物混入判別手段（１１ａ）と、を備えた異物混入判別装置（６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１波長のレーザー光および第２波長のレーザー光を含む複数の波長のレーザー光を食品試料に照射するレーザー光源装置と、
前記食品試料に照射された前記複数のレーザー光の反射光を検出する光検出器と、
前記光検出器で検出された第１波長の反射光の強度と前記第２波長の反射光の強度との強度比を算出して比較することにより異物の混入を判別する異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする異物混入判別装置。
【請求項２】
前記食品試料としてのレーズンと、
前記第１波長のレーザー光としての波長５３２ｎｍの可視領域レーザー光と、
前記第２波長のレーザー光としての波長９８０ｎｍの赤外領域レーザー光と、
前記第２波長の反射光の強度を前記第１波長の反射光の強度で除算した強度比が、予め設定された異物混入判別値以上であるか否かを判別することにより、異物の混入および不良品質の前記食品試料を判別する前記異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の異物混入判別装置。
【請求項３】
食品試料に照射された複数の波長のレーザー光に含まれる第１波長のレーザー光および第２波長のレーザー光の反射光の強度を測定し、前記第１波長の反射光の強度と前記第２波長の反射光の強度との強度比を算出して比較することにより異物の混入を判別することを特徴とする異物混入判別方法。
【請求項４】
前記食品試料としてのレーズンに、前記第１波長のレーザー光としての波長５３２ｎｍの可視領域レーザー光および前記第２波長のレーザー光としての波長９８０ｎｍの赤外領域レーザー光を照射し、前記第２波長の反射光の強度を前記第１波長の反射光の強度で除算した強度比が、予め設定された異物混入判別値以上であるか否かを判別することにより、異物の混入および不良品質の前記食品試料を判別することを特徴とする請求項３に記載の異物混入判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等への異物の混入を判別する（検出する）異物混入判別装置および異物混入判別方法に関し、特に、異物の検出に光を使用する光学式の異物混入判別装置および異物混入判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品産業においては、食品等に異物が混入することは社会的な大問題であり、その経営基盤をも揺るがす事態となることも少なくない。したがって、従来から、さまざまな方法により食品へ混入した異物を検出し、除去している。例えば、食品としてのレーズン（干しぶどう）において、生産、流通の過程で混入する恐れのある前記異物の代表例として、小石、木の枝、ビニール、プラスチック片などが挙げられる。
食品等に混入する異物を検出する方法として、従来は、電磁誘導を利用した金属検出方法やＸ線の透過による検査、あるいは物体そのものの形状や外見上の色等の画像処理により判別する方法が知られている。しかし、これらの方法では外見が似通ったものや、非金属のもの、Ｘ線に対する透過能がほぼ等しい材料のものを異物と判別することは困難であった。
【０００３】
光を利用した異物検出方法として、下記の従来技術（Ｊ01），（Ｊ02）が従来公知である。
（Ｊ01）特許文献１（特開２００１−９９７８３号公報）記載の技術
特許文献１には、少なくとも可視領域から赤外領域までの波長の光を含む一般的な光源を使用して、可視光領域（波長４００〜８００ｎｍ）、近赤外線（波長１２００，１３００，１７００ｎｍ）、中赤外線領域（波長３４００ｎｍ）での、異物と「ちりめんじゃこ（食品）」との光の吸光度の差に基づいて、異物の検出を行う技術が記載されている。
（Ｊ02）特許文献２（特開２００５−２３３７２４号公報）記載の技術
特許文献２には、食品に照射された単波長（波長９８０ｎｍ）の近赤外光の透過光の受光強度の差に基づいて、異物の混入を検出する技術が記載されている。また、特許文献２には、２つ波長（波長９００ｎｍ、１３００ｎｍ）の近赤外光を照射した時の透過光の受光強度に基づいて、異物の混入と、混入した異物の種類とを判別する技術も記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９９７８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２３３７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（従来技術の問題点）
前記従来技術（Ｊ01）では、白色蛍光灯や発光ダイオード等を光源としているため、照射される光は帯域幅の広い光であり、且つ、拡がりながら伝搬していくため、指向性が悪く、分解能の向上には限界があるという問題がある。
前記従来技術（Ｊ02）では、光源として赤外領域のレーザーを使用し、赤外領域のレーザー光の透過の受光強度に基づいて、異物の検出を行っているが、この方法では近赤外透過光強度を用いた検出法であり、赤外光が透過する材料、例えばプラスチック等の透明体を検出するのは難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、前述の事情に鑑み、食品試料に含まれる異物を確実に除去することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、不良品質の食品試料を除去することを第２の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（第１発明）
前記技術的課題を解決するために第１発明の異物混入判別装置は、
少なくとも第１波長のレーザー光および第２波長のレーザー光を含む複数の波長のレーザー光を食品試料に照射するレーザー光源装置と、
前記食品試料に照射された前記複数のレーザー光の反射光を検出する光検出器と、
前記光検出器で検出された第１波長の反射光の強度と前記第２波長の反射光の強度との強度比を算出して比較することにより異物の混入を判別する異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
（第１発明の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の異物混入判別装置では、レーザー光源装置は、少なくとも第１波長のレーザー光および第２波長のレーザー光を含む複数の波長のレーザー光を食品試料に照射する。光検出器は、前記食品試料に照射された前記複数のレーザー光の反射光を検出する。異物混入判別手段は、前記光検出器で検出された第１波長の反射光の強度と前記第２波長の反射光の強度との強度比を算出して比較することにより異物の混入を判別する。
したがって、第１発明の異物混入判別装置では、２つの波長のレーザー光の反射光の強度比に基づいて、異物の混入を確実に判別することができる。
【０００９】
（第１発明の形態１）
第１発明の形態１の異物混入判別装置は、前記第１発明において、
前記食品試料としてのレーズンと、
前記第１波長のレーザー光としての波長５３２ｎｍの可視領域レーザー光と、
前記第２波長のレーザー光としての波長９８０ｎｍの赤外領域レーザー光と、
前記第２波長の反射光の強度を前記第１波長の反射光の強度で除算した強度比が、予め設定された異物混入判別値以上であるか否かを判別することにより、異物の混入および不良品質の前記食品試料を判別する前記異物混入判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態１の異物混入判別装置では、前記異物混入判別手段は、波長９８０ｎｍの赤外領域レーザー光である第２波長の反射光の強度を、波長５３２ｎｍの可視領域レーザー光である第１波長の反射光の強度で除算した強度比が、予め設定された異物混入判別値以上であるか否かを判別することにより、前記食品試料としてのレーズンに混入した異物および不良品質のレーズンを判別する。
したがって、第１発明の形態１の異物混入判別装置では、食品試料としてのレーズンに含まれる異物だけでなく、変質等による不良品質のレーズンも判別することができる。
【００１１】
（第２発明）
前記技術的課題を解決するために第２発明の異物混入判別方法は、
食品試料に照射された複数の波長のレーザー光に含まれる第１波長のレーザー光および第２波長のレーザー光の反射光の強度を測定し、前記第１波長の反射光の強度と前記第２波長の反射光の強度との強度比を算出して比較することにより異物の混入を判別することを特徴とする。
【００１２】
（第２発明の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の異物混入判別方法では、食品試料に照射された複数の波長のレーザー光に含まれる第１波長のレーザー光および第２波長のレーザー光の反射光の強度を測定し、前記第１波長の反射光の強度と前記第２波長の反射光の強度との強度比を算出して比較することにより異物の混入を判別する。
したがって、第２発明の異物混入判別方法では、２つの波長のレーザー光の反射光の強度比に基づいて、異物の混入を確実に判別することができる。
【００１３】
（第２発明の形態１）
第２発明の形態１の異物混入判別方法は、前記第２発明において、
前記食品試料としてのレーズンに、前記第１波長のレーザー光としての波長５３２ｎｍの可視領域レーザー光および前記第２波長のレーザー光としての波長９８０ｎｍの赤外領域レーザー光を照射し、前記第２波長の反射光の強度を前記第１波長の反射光の強度で除算した強度比が、予め設定された異物混入判別値以上であるか否かを判別することにより、異物の混入および不良品質の前記食品試料を判別することを特徴とする。
【００１４】
（第２発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の形態１の異物混入判別方法では、前記食品試料としてのレーズンに、前記第１波長のレーザー光としての波長５３２ｎｍの可視領域レーザー光および前記第２波長のレーザー光としての波長９８０ｎｍの赤外領域レーザー光を照射し、前記第２波長の反射光の強度を前記第１波長の反射光の強度で除算した強度比が、予め設定された異物混入判別値以上であるか否かを判別することにより、異物の混入および不良品質の前記食品試料を判別する。したがって、第２発明の形態１の異物混入判別方法では、食品試料としてのレーズンに含まれる異物だけでなく、変質等による不良品質のレーズンも判別することができる。
【発明の効果】
【００１５】
前述の本発明は、食品試料に含まれる異物を確実に除去することができる。
また、本発明は、不良品質の食品試料を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の異物混入判別装置を有する食品試料選別装置の説明図である。
図２は本発明の実施の形態１の異物混入判別装置の要部拡大説明図である。
図１において、食品試料Ｓの選別を行う食品試料選別装置１は、選別が行われる食品試料Ｓとしてのレーズンが投入されて、搬送される試料搬送部材２を有する。前記試料搬送部材２は、試料搬送部材２を振動させて試料搬送部材２上の試料を搬送させる振動装置３に支持されている。
図１，図２において、前記試料搬送部材２により右端部（＋Ｙ端部）に搬送された食品試料Ｓは、試料搬送部材２から落下し、落下搬送路４を鉛直下方に落下しながら搬送される。前記落下搬送路４の途中には、異物混入判別領域５が設定されており、異物混入判別領域５の側方には、異物混入判別装置６が配置されている。
【００１８】
図２において、前記異物混入判別装置（異物検出装置）６は、前記異物混入判別領域５にレーザー光を照射するレーザー光源装置７を有する。実施例１のレーザー光源装置７は、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３と、前記各レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ３から出射されたレーザー光を反射する複数の反射鏡を有し且つ高速で回転駆動して反射したレーザー光で異物混入判別領域５をスキャン（走査）する回転多面鏡（ポリゴンミラー）ＰＭと、を有する。実施例１のレーザー光源装置７では、第１レーザーダイオードＬＤ１は波長５３２ｎｍ（第１波長）のＧ色（緑色、可視領域）のレーザー光を出射し、第２レーザーダイオードＬＤ２は波長６３５ｎｍのＲ色（赤色、可視領域）のレーザー光を出射し、第３レーザーダイオードＬＤ３は波長９８０ｎｍ（第２波長）のＩＲ（赤外領域）のレーザー光を出射する。
【００１９】
前記レーザー光源装置７の下方には、異物混入判別領域５を通過する食品試料Ｓおよび異物により反射されたレーザ光の反射光を受光して、電気信号に変換する受光器（光検出器）８が配置されている。前記受光器８は、フォトダイオードにより構成された３つの受光素子８ａ〜８ｃを有する。各受光素子８ａ〜８ｃの受光部には３つの波長のレーザー光の波長域近傍の光のみ通過させる波長選択フィルター９ａ〜９ｃが支持されている。
前記受光器８には、光強度測定器１０が接続されており、前記光強度測定器１０は受光器８から入力される電気信号に基づいて光の強度を測定（検出）する。前記光強度測定器１０には、演算処理装置１１が接続されており、前記光強度測定器１０からの出力信号は、演算処理装置１１の異物混入判別手段１１ａに入力される。
【００２０】
前記異物混入判別手段１１ａは、光強度測定器１０から入力されたＧ色の波長の反射光の強度ＬＧとＩＲの波長の反射光の強度ＬＩＲとに基づいて、異物混入判別領域５を通過した物体が食品試料であるか、木の枝や石等の異物であるか否かを判別する。実施の形態１の異物混入判別手段１１ａは、Ｇ色の波長の反射光の強度ＬＧとＩＲの波長の反射光の強度ＬＩＲとの強度比ＬＩＲ／ＬＧと、異物混入判別値記憶手段１１ｂに記憶された異物混入判別値Ｌ１と、を対比して、ＬＩＲ／ＬＧ≧Ｌ１であるか否かを判別することにより、良質の食品試料Ｓであるか、または異物や不良品質の食品試料Ｓであるか否かを判別する。なお、実施の形態１では、前記異物混入判別値Ｌ１として、Ｌ１＝３を記憶している。
前記異物混入判別手段１１ａによって、異物が混入されていると判別された場合、異物混入判別手段１１ａは、除去装置制御回路１２に信号（異物混入信号）を出力する。前記除去装置制御回路１２は、異物混入判別手段１１ａからの入力信号に応じて、前記レーザー光源装置７の下方に配置された異物除去装置１３を駆動する。
【００２１】
図１において、前記異物除去装置１３は、圧縮空気を噴出して、落下搬送路４を落下する物体を、落下搬送路４から食品試料選別装置１の異物回収路１４に移動させて、異物回収容器１５で異物を回収させる。
したがって、前記異物混入判別手段１１ａにより異物混入判別領域５を通過している物体が異物または不良品質の食品試料Ｓであると判別されると、異物が異物除去装置１３に対向する異物除去領域１３ａに搬送されるタイミングに合わせて、異物除去装置１３が駆動されて、異物が異物回収路１４を通じて異物回収容器１５に回収される。
前記異物除去装置１３の下方には、異物除去装置１３で除去されなかった食品試料Ｓを搬送して、次の工程（例えば、洗浄工程や包装工程等）に搬送するための下流側搬送装置１６が配置されている。
【００２２】
（実施の形態１のフローチャートの説明）
図３は実施の形態１の異物混入判別処理のフローチャートである。
図３のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、前記異物混入判別装置６に記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は食品試料選別装置１の他の各種処理と並行してマルチタスクで実行される。
図３に示すフローチャートは異物混入判別装置６の電源オンにより開始される。
【００２３】
図３のＳＴ１において、画像信号を受信したか否かを判別する。すなわち、受光素子８ａ〜８ｃが反射光を受光したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１を繰り返す。
ＳＴ２において、画像の平滑化、強調、微分、エッジ強調等の従来公知のフィルタ処理（例えば、特開２００１−９９７８３号公報等参照）を実行し、ＳＴ３に進む。
ＳＴ３において、ＩＲの反射光の強度をＧ色の反射光の強度で除算した強度比（＝ＬＩＲ／ＬＧ）が、異物混入判別値Ｌ１以上であるか否かを判別する。すなわち、ＬＩＲ／ＬＧ≧Ｌ１であるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１に戻り、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ４に進む。
ＳＴ４において、異物混入判別手段１１ａから除去装置制御回路１２に対して異物混入信号を出力して、異物除去装置を駆動して、異物を異物回収容器１５で回収する。
【００２４】
図４は実施の形態１の実験例１の実験結果の説明図である。
（実施の形態１の作用）
前記構成を備えた実施の形態１の食品試料選別装置１では、異物混入判別領域５を通過する物体（食品試料Ｓまたは異物）に３つの波長のレーザー光を照射して、物体からの反射光の強度比に基づいて、異物の判別を行っている。
図４において、前記実施の形態１の装置を使用して、実験例１を行った実験結果を図４に示す。図４において、実験例１は食品試料Ｓであるレーズン、異物としての小石（白色）、木の枝、ガラス片（茶色、透明体）、小石（黒）が異物混入判別領域５を通過した時の反射光の強度比を、それぞれ５つずつ異なるサンプルを使用して測定した。すなわち、Ｇ色の反射光の強度ＬＧに対するＲ色の反射光の強度ＬＲの強度比ＬＲ／ＬＧおよび、Ｇ色の反射光の強度ＬＧに対するＩＲの反射光の強度ＬＩＲの強度比ＬＩＲ／ＬＧを測定した。
【００２５】
図４の実験結果から、強度比ＬＲ／ＬＧでは、食品試料Ｓでも異物でも、数値上に明確な差異が見当たらなかったが、強度比ＬＩＲ／ＬＧでは、異物の場合には高くてもＬＩＲ／ＬＧが２．０程度であるのに対して、レーズンの場合、不良品質のレーズンである３つめのサンプルを除いて、ＬＩＲ／ＬＧは４．０以上であった。すなわち、品質の悪いレーズン、例えば堅く黒くなったレーズンではＩＲの反射が若干小さくなると共に、Ｇ色の反射強度が著しく増加している。このことから緑色のカビが生えたレーズンなどでもＧの反射強度が増加することで強度比が変化することが考察される。
したがって、閾値として中間の３．０を異物混入判別値Ｌ１と設定することにより、食品試料Ｓと異物との選別が可能であると共に、不良品質の食品試料Ｓの選別を行うこともできる。
【００２６】
したがって、実施の形態１の食品試料選別装置１では、反射光の強度比を測定することにより、良品質の食品試料Ｓと、異物や不良品質の食品試料Ｓとを選別することができる。
また、実施の形態１の食品試料選別装置１では、複数のレーザー光を使用しているので、各レーザー光は優れた単色性を有しており、特定の波長に高輝度の光を得ることができる。したがって、選別対象の食品試料Ｓの反射特性に応じて、最適な波長のレーザー光を選択することにより、大きな反射広量差として明確に検出することができる。さらに、レーザー光の指向性により、異物あるいは変質部位（不良部位）が微小な範囲であっても、大きな輝度差を得ることができる。この結果、光源としてレーザーを使用することにより、微小な異物や変質部位を高感度で検出できる。特に、ガラス片やプラスチックのような透明体でも表面反射を利用して反射光の強度比を容易に検出でき、異物を検出できる。
【００２７】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施の形態において、食品試料としてのレーズンに対応して、Ｇ色と、ＩＲのレーザー光の強度比を使用して異物混入の判別を行ったが、これに限定されず、レーズン以外の食品試料に対する異物混入の判別を行う場合、使用するレーザー光の波長や異物混入判別値は、食品試料の反射特性に応じて適切なものに変更可能である。すなわち、レーザー光の組み合わせは、Ｇ色の可視領域のレーザー光と赤外領域のレーザー光との組み合わせに限定されず、紫外域と可視領域、紫外域と赤外域、紫外域どうし、可視領域どうし、赤外域どうし等の組み合わせとすることも可能である。
【００２８】
また、前記実施の形態において、Ｒ色のレーザー光は実質的には不要であるため、Ｒ色のレーザーダイオードＬＤ２や受光素子８ｂは省略することも可能である。
さらに、前記実施の形態では、２つの波長のレーザー光の反射光の強度に基づいて選別を行ったが、使用する食品試料Ｓの種類に応じて、３つや４つ以上の波長のレーザー光を使用することも可能である。
また、前記実施の形態において、異物混入判別領域にレーザー光を照射する際に、回転多面鏡を利用してスキャンしたが、この構成に限定されず、ビームエキスパンダーや光学レンズ等を使用して、異物混入判別領域の幅にレーザー光を照射するように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
前記本発明は、食品等の各種材料を対象として、出荷前検査、受け入れ検査に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の実施の形態１の異物混入判別装置を有する食品試料選別装置の説明図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１の異物混入判別装置の要部拡大説明図である。
【図３】図３は実施の形態１の異物混入判別処理のフローチャートである。
【図４】図４は実施の形態１の実験例１の実験結果の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…食品試料選別装置
２…試料搬送部材
３…振動装置
４…落下搬送路
５…異物混入判別領域
６…異物混入判別装置
７…レーザー光源装置
８…受光器
８ａ〜８ｃ…受光素子
９ａ〜９ｃ…波長選択フィルター
１０…光強度測定器
１１…演算処理装置
１１ａ…異物混入判別手段
１１ｂ…異物混入判別値記憶手段
１２…除去装置制御回路
１３…異物除去装置
１４…異物回収路
１５…異物回収容器
１６…下流側搬送装置
Ｌ１…異物混入判別値
ＬＤ１〜ＬＤ３…レーザダイオード
ＬＧ…Ｇ色反射強度
ＬＩＲ…ＩＲ反射強度
ＬＩＲ／ＬＧ…強度比
ＬＲ…Ｒ色反射強度
Ｓ…食品試料
【図１】
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【図２】
2007278846.tif 000004
【図３】
2007278846.tif 000005
【図４】
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