JP2021143784A - 判定装置、加熱調理器 - Google Patents

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Abstract

【課題】調理中の食材の表面状態を適切に判定すること。【解決手段】本発明のトースター(101)は、調理中のパン(2)からの反射光を受光する受光部(30)と、前記受光部(30)が受光した反射光の強弱によって、前記調理中のパン(2)の表面状態を判定する表面状態判定部(11)と、を含む。【選択図】図1

Description

本発明は、調理中の食材の状態を判定する判定装置、および判定装置を備えた加熱調理器に関する。
一般家庭向けのトースターやオーブンなどの加熱調理器(例えば特許文献1に開示の加熱調理器)では、使用頻度の高い対象食材に応じて、メーカが推奨する設定温度・調理時間などが調理メニューとして設定されている。そして、ユーザはこれを利用または参考として目的の加熱処理を実施している。これらの調理メニュー設定は、上記のように温度や時間を個々にユーザが設定する場合もあれば、予め、個々の設定を一つにまとめた一組の設定として、例えば「パン」や「鳥の丸焼き」などと適宜設けられたメニュー名等を選んで行う場合もある。いずれにせよ、これらの設定値は食材の分量や大きさ等、メーカが定めた、ある標準的な条件の元で導かれており、この設計に従って加熱調理が進行するよう、調理室内の温度センサ等でモニタリングしながら加熱処理が実施されている。現在では、例えば「パンの焼き加減」のように、「強め」「弱め」等、幾つかの段階設定を設けてユーザの好みに近づけるよう標準設定から一定の調整範囲が設けられている機器もある。
特開平5−264042号公報(1993年10月12日公開)
しかしながら、上述したような従来の加熱調理器では、大きさや水分、温度などの対象となる食材の状態や、あるいは、機器の周辺温度や使用履歴など、先述の標準状態から大きな違いが生じている場合には、意図した結果が得られない。例えば、食材の「加熱不足」や「焦げ付き」等の失敗が生じることが多々ある。このような問題に対処するべく「調理室内の温度変化」や「湿度」など、別のパラメータを元にして加熱温度や時間の調整を行い、出来る限り意図・設計した結果に近づくよう補正をしている機器もあるが、なかなか十分な結果は得られない。とりわけ「食材表面の焼き加減」など、違いが微妙で、短時間で大きく変化してしまうような出来栄えについては、標準状態との乖離を埋め切れず、目的の結果と大きな差が生じてしまう事がある。結果が「加熱不足」であった場合には、ユーザが追加の加熱処理を適宜行うことで目標に近づけることができるが、その分の手間が生じてしまうし、逆のケース、すなわち「加熱過剰」であった場合には、食材が焦げ付き、その食材を諦めざるを得ない。つまり、従来の加熱調理器では、調理中の食材の表面状態(焦げ付き具合)を適切に判定することができないため、目的とする食材表面の焼き加減を得るのが難しいという問題が生じる。
本発明の一態様は、調理中の食材の表面状態を適切に判定できる判定装置および加熱調理器を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る判定装置は、調理中の食材からの反射光を受光する受光部と、前記受光部が受光した反射光の強弱によって、前記調理中の食材の表面状態を判定する表面状態判定部と、を含むことを特徴としている。
本発明の一態様によれば、調理中の食材の表面状態を適切に判定できる。
本発明の実施形態1に係る加熱調理器の概略構成ブロック図である。 図1に示す加熱調理器の概略構成図である。 焦げの進行と光の変化を示すグラフである。 図1に示す加熱調理器が備える受光部の概略構成を示す平面図である。 図4に示す受光部における視野イメージを示す図である。
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。本実施形態では、本発明の判定装置を加熱調理器の一例であるトースターに適用し、被加熱物をパンとした例について説明する。
(トースター)
図1は、トースター101の概略構成ブロック図である。図2は、トースター101の概略構成図である。
トースター101は、図2に示すように、直方体形状のケーシング1の加熱庫1a内に、パン(被加熱物)2を載置して加熱調理を行う。
加熱庫1a内には、パン2を加熱するためのヒータ50(図1)の他に、パン2の焦げ状態(被加熱物の表面状態)を判定するために用いられる、光源20および受光部30が設けられている。
光源20は、加熱庫1aの天面に配置され、当該加熱庫1aに載置されたパン2に光を照射するようになっている。従って、光源20の配置位置は、加熱庫1aの天面に限定されるものではなく、当該加熱庫1aに載置されたパン2に光を照射できる位置であれば、どこでもよい。また、光源20は、放射する光の波長については限定しない。従って、加熱庫1a内に既に設けられた庫内灯(図示せず)を光源20の代わりに用いてもよい。
受光部30は、加熱庫1aの側面に配置され、当該加熱庫1aに載置されたパン2からの反射光を受光するようになっている。つまり、光源20から照射された光が、パン2に当たり、当該パン2の表面から反射した光を受光部30が受光する。従って、受光部30の配置位置は、加熱庫1aの側面に限定されるものではなく、加熱庫1aに載置されたパン2からの反射光を受光できる位置であれば、どこでもよい。なお、受光部30の詳細は後述する。
ケーシング1には、ユーザがトースター101を操作するための操作パネル40が設けられている。操作パネル40は、ユーザの操作を受付け、図1に示す制御部10に指示を送る。
(制御部10)
制御部10は、表面状態判定部11、加熱制御部12、記憶部13を含んでいる。
表面状態判定部11は、受光部30が受光したパン2の反射光から当該パン2の焦げ(焼き目)の状態(パン2の表面状態)を判定する。つまり、調理中(加熱中)のパン2の焦げの状態を判定する。なお、表面状態判定部11によるパン2の焦げの状態の判定についての詳細は後述する。
加熱制御部12は、表面状態判定部11からの判定結果に基づいて、ヒータ50の加熱制御を行う。なお、加熱制御部12によるヒータ50の加熱制御の詳細は後述する。
記憶部13は、後述する図3のグラフで示した数値(反射光の波長、光の強度比)、表面状態判定部11の判定結果、調理中のパン2の焦げの状態判定に必要な情報、加熱制御部12によるヒータ50の加熱制御の処理内容等を示す情報を記憶する。
(パン2の焦げ状態の判定)
図3は、パン2からの反射光の波長と、反射光の強度比との関係を示すグラフである。このグラフは、パン2の表面を反射して得られる反射光において、波長が600nm以下の範囲の光が焦げの進行に伴って応答良く減衰することを示している。従って、このグラフから、パン2の焦げ(焼き目)の状態(表面状態)を判定することができる。なお、反射光の波長の範囲の下限値は、特に限定しないが、人間の目が視認できる最も低い波長の360nmであることが現実的で好ましい。
具体的には、波長が600nm以下の範囲で反射光を検出し、検出した波長の反射光の強度比から、パン2の焦げの状態を判定する。ここで言う反射光の強度比とは、加熱処理前のパン2からの反射光の強度を初期値とし、この初期値を分母とし、これに対して加熱処理後のパン2からの反射光の強度を分子として算出したものである。この場合、加熱処理が進行して焦げが深くなるほど、パン2からの反射光の強度が低くなってゆくため、反射光の強度比は図3に示すように、焦げの進行に伴って100%から低下してゆく。例えば、検出した波長の反射光の波長が600nmであり、上記反射光の強度比が100%に近い程、パン2の表面状態を「浅い焦げ」と判定し、逆に反射光の強度比が100%から低い値となる程、パン2の表面状態を「深い焦げ」と判定する。つまり、光の強度比が100%の場合は、パン2に焦げが無い状態を示し、光の強度比が100%よりも小さい場合は、パン2に焦げが生じている状態を示す。従って、光の強度比が100%よりも小さくなればなるほど、パン2の焦げは深くなる。
尚、上記の事例では加熱処理を実施する前のパン2からの反射光の強度を初期値として強度比の分母に用いたが、これに限らず、加熱処理途中の反射光の強度であっても、その後の加熱処理に対する初期値とし、強度比の分母に用いて、パン2の焦げ状態を判定しても良い。また、このような初期値を元にした強度比でなく、パン2からの反射光の強度の絶対値を、当該パン2の焦げ状態の判定に用いてもよく、目的とする状況に応じて好適な演算パラメータを、パン2の焦げ状態の判定に用いれば良い。
パン2の焦げの状態(表面状態)の判定は、上述した表面状態判定部11によって行われる。つまり、表面状態判定部11には、受光部30が受光したパン2からの反射光の波長と光の強度比を示す値が送られる。そして、表面状態判定部11は、記憶部13に記憶された数値(反射光の波長、光の強度比)から、調理中のパン2の表面状態、すなわち焦げの状態を判定する。
パン2の焦げ状態をできるだけ正確に判定するには、正確な光の強度比を検出する必要がある。つまり、受光部30は、できるだけ正確な光の強度比を検出できるように、反射光を受光する必要がある。受光部30の詳細について以下に説明する。
(受光部30)
図4は、受光部30の概略構成を示す平面図である。図5は、図4に示す受光部30における視野イメージを示す図である。ここで、視野イメージは、受光部30における受光素子32の配置面を拡大したときのイメージを示す。つまり、視野イメージで表現されている一マスが受光部30における受光素子32の一つに対応している。
受光部30は、受光した光の強度に応じた電気信号を出力する受光素子32を、図4に示すように、受光センサ基板31上に縦8個、横8個の合計64個設けられている。この受光素子32の個数の64個は一例であり、限定されるものではない。
受光部30の受光面には、各受光素子32に600nm以下の波長の光を選択的に受光させる光学フィルム(図示せず)が設けられている。すなわち、受光部30の各受光素子32は、600nm以下の波長の光を受光することになる。
また、受光部30の受光面には、図5に示すように、凸レンズ33が設けられている。この凸レンズ33によって、受光部30の受光面の視野イメージは、符号30a、符号30bのように拡大される。ここで、視野イメージの一マスは、受光部30の各受光素子32が受光する受光領域を示すものである。従って、凸レンズ33を設けることで、各受光素子32が受光する受光領域を広くすることができる。なお、凸レンズ33は、必須の構成要素ではなく、設けなくてもよい。
受光部30は、各受光素子32が受光したパン2からの反射光を変換して得られた電気信号を表面状態判定部11に送信する。ここで、受光素子32が受光して得られた電気信号は、受光した反射光の受光強度が強ければ強くなり、受光した反射光の受光強度が弱ければ弱くなる。つまり、受光した光の強度が強ければ、電気信号の値が大きく、受光した光の強度が弱ければ、電気信号の値が小さくなる。
なお、受光部30は、上述したように、複数個の受光素子32を有する構成としてもよいが、一つの受光素子32であってもよい。この場合、受光素子32の手前に凸レンズ33を配置することで、受光領域を拡大して、パン2等の食材からの反射光を受光する。
(焦げ状態の判定)
表面状態判定部11は、受光部30から送信された各受光素子32が受光した600nm以下の波長の反射光の受光強度に応じた電気信号から、パン2の焦げ状態を判定する。ここで、パン2の表面は、各受光素子32の受光領域(図5の視野イメージの一マス)にそれぞれ対応するようになっている。従って、表面状態判定部11は、パン2の表面に対応する受光部30の受光領域における受光強度に応じた電気信号から、各受光領域に対応するパン2の表面の焦げ状態、すなわちパン2の表面がどの程度焦げているかを判定することができる。
なお、表面状態判定部11による判定は、パン2の調理中に連続して実行するのが好ましい。つまり、調理中のパン2に対して、表面の焦げの状態を連続して判定することで、焦げ不足や焦げ過ぎになるのを防止することが可能となる。但し、表面状態判定部11による判定は、調理中に連続で行う必要はなく、所定の時間間隔で行うようにしてもよい。また、表面状態判定部11による判定開始については、調理直後であってもよいし、調理開始後から所定時間経過した後であってもよい。調理開始後からの所定時間は、調理開始から被加熱物の表面状態が最初に変化するまでの時間として設定すればよい。この所定時間は、ユーザが操作パネル40によって設定してもよいし、食材毎に予め設定されていてもよい。
(加熱制御)
加熱制御部12は、表面状態判定部11からの判定結果を受けて、パン2の表面の焦げ状態に応じて、ヒータ50の加熱制御を行う。つまり、加熱制御部12は、表面状態判定部11の判定結果が、パン2の表面の焦げ状態が目標とする焦げ状態になっていないことを示していれば、ヒータ50による加熱を継続する。一方、パン2の表面の焦げ状態が目標とする焦げ状態になっていることを示していれば、ヒータ50による加熱を停止する。なお、ヒータ50による加熱を停止しても、加熱庫1a内のパン2は予熱により加熱されるため、焦げが進行するおそれがある。従って、パン2の表面の焦げ状態が目標となる焦げ状態となる直前でヒータ50による加熱を停止することが好ましい。
また、表面状態判定部11の判定結果は、記憶部13に記憶しておき、同じ食材を加熱調理する際に利用してもよい。
(効果)
以上のように、本発明に係るトースター101によれば、パン2の焦げの進行に対して敏感に応答する600nm以下の光を選択的にモニタリングし、それ以外の波長領域の光を排除することができる。これにより、ノイズの少ない、より高精度な応答信号である反射光の強度に応じた電気信号を得ることができる。この結果、加熱する対象食材であるパン2の表面状態およびその変化を正確に把握できるようになる。とりわけ、急速に進行するパン2の表面の焦げについては、その生成の初期段階をいち早く察知することが肝要であり、これを可能とする。
また、受光部30は、複数の受光素子32を備えている。これにより、トースター101の加熱庫1a内をより細かく分割してモニタリングすることが可能となり、その結果、加熱対象となるパン2等の食材の配置や、食材表面の部分的な変化など、より多くの情報を得ることが可能となる。
更に、表面状態判定部11は、得られた電気信号の変化を見ることで、調理中の食材の表面変化の結果を予測することで、加熱制御部12は、より正確な加熱制御を行うことが可能となる。
そして、記憶部13は、より正確な加熱制御を行った結果を記憶する。一方、表面状態判定部11および加熱制御部12は、次の加熱制御を行う際に記憶部13が記憶した結果を活用することで、ユーザの好みに即した加熱制御、すなわちユーザの好みに即した焦げ目のパン2を提供することが可能となる。
本実施形態では、パン2の焦げ状態を判定するための光源として特に放射される光の波長を限定しない光源20を用い、受光部30側で波長選択を行う例について説明した。以下の実施形態2では、光源20として、パン2の焦げ状態の判定に必要な波長(600nm以下の波長)の光源を使用し、受光部30側で波長選択を行わない例について説明する。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
トースター101の構成としては、前記実施形態1の図1と同じであるが、光源20が出射する光の波長が異なる。本実施形態では、光源20が出射する光の波長は、600nm以下である。
光源20側で、出射する光の波長を600nm以下とすれば、受光部30側で波長選択のための光学フィルタを設ける必要がなくなる。
なお、本実施形態1,2では、受光部30の受光素子32として、可視光領域の光を含めて広範囲の波長の光を受光できる一般的な受光素子を使用した例について説明した。しかしながら、受光素子32として、600nm以下の波長、あるいは600nm以下、360nm以上の範囲の波長の光を選択的に受光できる受光素子を使用してもよい。この場合、受光部30側に波長選択のための光学フィルを設けなくてもよいし、光源20としても一般的な光源を使用すればよい。
また、本実施形態1,2では、受光部30は、受光素子32のように受光強度に応じた電気信号を出力する素子を用いた例について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、受光部30として、カメラ、すなわちCCD(Charge Coupled Device)センサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の撮像素子であってもよい。実施形態3では、受光部30の受光素子32の代わりに撮像素子を用いた例について説明する。
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
トースター101の構成としては、前記実施形態1の図1と同じであるが、受光部30で用いるデバイスが異なる。本実施形態では、受光部30を構成する受光素子32を、撮像素子の一種であるCCDセンサに置き換えた例について説明する。
受光部30は、図4に示す構成と同じであり、受光素子32をCCDセンサに置き換えたものとなっている。
CCDセンサを構成する画素(以下、CCD画素と称する)は、受光素子22と同様に、光を電気信号に変換する。しかしながら、CCD画素は、光強度に対する分解能が受光素子22の分解能よりも劣るため、CCDセンサを用いてパン2の焦げの状態を判定するには、非常に多くのCCD画素が必要となる。つまり、パン2の焦げの状態は、受光素子32の場合は、受光した光の強弱で判定できるが、CCDセンサの場合は、光を受光したCCD画素の面積と各画素の受光強度を総合して判定することになる。
CCDセンサを用いた場合、パン2の表面を撮像して得られた映像を操作パネル40のモニタ(図示せず)等に映すことで、ユーザ自ら焦げの状態を判定することができる。この他に、以下のように、CCDセンサを用いて様々な応用展開を図ることが可能となる。例えば、加熱調理過程の映像を記録して楽しむことが可能となる。また、パンやピザ、精肉、魚といった異なる食材を対象とする場合には、加熱調理を始める前にCCDセンサを用いて撮像して得られた映像を元に庫内に置かれた被加熱物を画像認識処理して、その大きさや食材の種類を特定し、予め用意しておいた好適な加熱設定を用いて自動で加熱調理を実施する、あるいはユーザに最適な加熱プログラムメニューをモニタ表示して提案することが可能となる。
本実施形態の場合、前記実施形態1と同様に、出射する光の波長を特に限定しない光源20を用いてもよいし、前記実施形態2と同様に、出射する光の波長を600nm以下に限定した光源20を用いてもよい。
なお、前記実施形態1〜3では、何れも本発明の判定装置をトースターに適用した例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明の判定装置を、オーブンレンジ、電子レンジ等の他の加熱調理器に適用してもよい。また、本発明の判定装置を、加熱調理器だけでなく、食材の表面を光照射により変化させる装置に適用してもよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る判定装置は、調理中の食材(パン2)からの反射光を受光する受光部(30)と、前記受光部(30)が受光した反射光の強弱によって、前記調理中の食材(パン2)の表面状態を判定する表面状態判定部(11)と、を含むことを特徴としている。
上記の構成によれば、調理中の食材からの反射光の強弱によって、当該食材の表面状態が判定されるので、調理中の食材の表面状態の把握を容易に行うことが可能となる。つまり、調理中の食材の表面状態を食材からの反射光の強弱で判定することは、人の眼で食材の表面状態を判定することに近い。このため、調理庫内の温度や湿度を用いて、食材の表面状態の判定を行う場合に比べて、迅速に、且つ正確に、調理中の食材の表面状態の判定を行うことが可能となる。
本発明の態様2に係る判定装置は、上記態様1において、前記表面状態判定部(11)は、前記受光部(30)が受光した前記食材(パン2)からの反射光のうち、600nm以下の範囲の波長の反射光によって当該食材(パン2)の表面状態を判定してもよい。
上記の構成によれば、焦げの進行に対して敏感に応答する波長の反射光によって、食材の表面状態を判定しているので、より適切に食材の焦げの進行状態を判定することができる。
本発明の態様3に係る判定装置は、上記態様2において、前記受光部(30)の受光面に、600nm以下の範囲の波長の光を透過する光学フィルタ(33)が設けられていてもよい。
本発明の態様4に係る判定装置は、上記態様2において、前記調理中の食材(パン2)に光を照射する光源(20)を、さらに備え、前記光源(20)は、600nm以下の範囲の波長の光を照射する光源であってもよい。
上記構成によれば、受光部として、600nm以下の範囲の波長の光を選択的に受光する受光部を使用しなくても、一般的な可視光を含む広い範囲の波長の光を受光する受光部を使用しても、焦げの進行をモニタリングすることが可能となる。
本発明の態様5に係る判定装置は、上記態様1〜4の何れか1態様において、前記受光部(30)は、受光した光を、受光強度に応じた強度の電気信号に変換する受光素子(32)を複数個含んでもよい。
上記構成によれば、受光素子からの電気信号の強弱によって、調理中の食材の表面状態を判定することが可能となる。
本発明の態様6に係る判定装置は、上記態様1〜4の何れか1態様において、前記受光部(30)は、撮像素子を複数個含んでもよい。
上記構成によれば、撮像素子によって撮像された調理中の食材の表面映像から、当該食材の表面状態を判定することが可能となる。
本発明の態様7に係る判定装置は、上記態様1〜6の何れか1態様において、前記表面状態判定部(11)は、前記食材(パン2)の表面状態を連続して判定してもよい。
上記構成によれば、調理中の食材の表面状態を連続して判定することで、焦げ不足や焦げ過ぎ等の調理の過不足を防止することが可能となる。
本発明の態様8に係る加熱調理器は、上記態様1〜7の何れか1態様に記載の判定装置と、前記判定装置の判定結果に応じて食材に対する加熱調理の制御を行う加熱制御装置(加熱制御部12)と、を含むことを特徴としている。
上記構成によれば、調理中の食材の表面状態を適切に判定することができるので、食材を所望する状態に加熱調理することができる。
本発明の態様9に係る加熱調理器は、上記態様8において、前記判定装置の判定結果を記憶する記憶装置(記憶部13)をさらに備え、前記加熱制御装置(加熱制御部12)は、前記記憶装置(記憶部13)に記憶された判定結果を参照して食材(パン2)の加熱調理を制御してもよい。
上記構成によれば、過去の判定結果を利用することで、過去に利用したユーザの好みに即した食材の加熱調理を行うことができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1 ケーシング
1a 加熱庫
2 パン(食材)
10 制御部
11 表面状態判定部
12 加熱制御部(加熱制御装置)
13 記憶部(記憶装置)
20 光源
30 受光部
31 受光センサ基板
32 受光素子
33 凸レンズ
40 操作パネル
50 ヒータ
101 トースター(加熱調理器)

Claims (9)

  1. 調理中の食材からの反射光を受光する受光部と、
    前記受光部が受光した反射光の強弱によって、前記調理中の食材の表面状態を判定する表面状態判定部と、を含むことを特徴とする判定装置。
  2. 前記表面状態判定部は、
    前記受光部が受光した前記食材からの反射光のうち、600nm以下の範囲の波長の反射光によって当該食材の表面状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の判定装置。
  3. 前記受光部の受光面に、600nm以下の範囲の波長の光を透過する光学フィルタが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の判定装置。
  4. 前記調理中の食材に光を照射する光源を、さらに備え、
    前記光源は、600nm以下の範囲の波長の光を照射する光源であることを特徴とする請求項2に記載の判定装置。
  5. 前記受光部は、受光した光を、受光強度に応じた強度の電気信号に変換する受光素子を複数個含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の判定装置。
  6. 前記受光部は、撮像素子を複数個含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の判定装置。
  7. 前記表面状態判定部は、
    前記食材の表面状態を連続して判定することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の判定装置。
  8. 請求項1〜7の何れか1項に記載の判定装置と、
    前記判定装置の判定結果に応じて食材に対する加熱調理の制御を行う加熱制御装置と、を含むことを特徴とする加熱調理器。
  9. 前記判定装置の判定結果を記憶する記憶装置をさらに備え、
    前記加熱制御装置は、前記記憶装置に記憶された判定結果を参照して食材の加熱調理を制御することを特徴とする請求項8に記載の加熱調理器。
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