JP5210586B2 - プラスチック判別装置およびプラスチック判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、判別対象物を構成するプラスチックの種類を判別するプラスチック判別技術に関する。

近年、プラスチック製品のリサイクルが進められている。例えば自動車リサイクル法（使用済自動車の再資源化等に関する法律）、家電リサイクル法（特定家庭用機器再商品化法）、資源有効利用促進法（資源の有効な利用の促進に関する法律）や容器包装リサイクル法（容器包装に係る分別収集及び再商品化の促進等に関する法律）に基づき、各分野でのプラスチック製品のリサイクルが推進されている。

このプラスチック製品のリサイクルを効率的に行うためには、プラスチック製品をその材料の種類ごとに判別して分別する必要があり、プラスチック製品の判別をいかに行うかが重要である。

プラスチック製品の判別を光を利用して行う技術としては、例えば特許文献１に開示されるプラスチック判別技術がある。このプラスチック判別技術では、波長の異なる複数の光、例えば１５００〜１６００ｎｍの範囲内の波長を有する参照光と、１６４０〜１７００ｎｍまたは１７００〜１７６０ｎｍの範囲内の波長を有する検出光とをプラスチック製品に照射し、その反射率や透過率を測定することにより、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの各種のプラスチックの判別を簡易に行えるようになっている。

特開２００１−１０８６１６号公報

しかしながら、上記特許文献１のプラスチック判別技術では、検出光に用いられる波長範囲（１６４０〜１７６０ｎｍ）全体にわたって同じような反射率の変化傾向を有した異種のプラスチック、具体的にはポリスチレン（ＰＳ）とアクリロニトリルブタジエンスチレン(ＡＢＳ)との判別を精度良く行うのは困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＰＳとＡＢＳとの判別を精度良く簡易に行えるプラスチック判別技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、判別対象物を構成するプラスチックの種類を判別するプラスチック判別装置であって、(a)１１４１ｎｍ近傍の第１波長を有する第１の光と、１２０５ｎｍ近傍の第２波長を有する第２の光とを前記判別対象物に照射可能な照射手段と、(b)前記照射手段を用いた前記第１の光の照射と前記第２の光の照射とによる前記判別対象物からの反射光または透過光を受光し、前記第１波長に係る第１の光に対しての受光レベルと前記第２波長に係る第２の光に対しての受光レベルとの各受光レベルを測定する測定手段と、(c)前記各受光レベルを用いた所定の演算により、前記各受光レベルに関する相違度を求める演算手段と、(d)所定の閾値に対する前記相違度の大小に応じて、前記判別対象物を構成するプラスチックの種類がポリスチレンであるかアクリロニトリルブタジエンスチレンであるかを判別する判別手段とを備える。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るプラスチック判別装置において、前記照射手段は、(a-1)前記第１の光を前記判別対象物に照射する第１の半導体発光素子と、(a-2)前記第２の光を前記判別対象物に照射する第２の半導体発光素子とを有する。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係るプラスチック判別装置において、前記所定の演算は、前記各受光レベルに関する差分または比率を求める演算を含む。

また、請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明に係るプラスチック判別装置において、前記各受光レベルは、前記反射光または透過光に関する判別対象物の反射率または透過率を表しており、前記演算手段は、前記各受光レベルを合算した合計値に対する各受光レベルの比率についての差分を演算することにより、前記相違度を求める。

また、請求項５の発明は、判別対象物を構成するプラスチックの種類を判別するプラスチック判別方法であって、(a)１１４１ｎｍ近傍の第１波長を有する第１の光を前記判別対象物に照射する第１照射工程と、(b)１２０５ｎｍ近傍の第２波長を有する第２の光を前記判別対象物に照射する第２照射工程と、(c)前記第１照射工程における第１の光の照射と前記第２照射工程における第２の光の照射とによる前記判別対象物からの反射光または透過光を受光し、前記第１波長に関する第１の光に対しての受光レベルと前記第２波長に関する第２の光に対しての受光レベルとの各受光レベルを測定する測定工程と、(d)前記各受光レベルを用いた所定の演算により、前記各受光レベルに関する相違度を求める演算工程と、(e)所定の閾値に対する前記相違度の大小に応じて、前記判別対象物を構成するプラスチックの種類がポリスチレンであるかアクリロニトリルブタジエンスチレンであるかを判別する判別工程とを備える。

請求項１から請求項５の発明によれば、１１４１ｎｍ近傍の第１波長を有する第１の光の照射と１２０５ｎｍ近傍の第２波長を有する第２の光の照射とによる判別対象物からの反射光または透過光を受光して、第１波長に係る第１の光に対しての受光レベルと第２波長に係る第２の光に対しての受光レベルとの各受光レベルを測定するとともに、各受光レベルを用いた所定の演算により求められた各受光レベルに関する相違度の所定の閾値に対する大小に応じて、判別対象物を構成するプラスチックの種類がポリスチレンであるかアクリロニトリルブタジエンスチレンであるかを判別する。その結果、ＰＳとＡＢＳとの判別を精度良く簡易に行える。

特に、請求項２の発明においては、照射手段が、第１の光を判別対象物に照射する第１の半導体発光素子と第２の光を判別対象物に照射する第２の半導体発光素子とを有するため、照射手段の構成を簡素化できるとともに、その消費電力を低減できる。

また、請求項３の発明においては、所定の演算が、各受光レベルに関する差分または比率を求める演算を含むため、各受光レベルに関する適切な相違度を簡易に求められる。

また、請求項４の発明においては、各受光レベルを合算した合計値に対する各受光レベルの比率についての差分を演算することにより相違度を求めるため、ＰＳとＡＢＳとに関する判別精度を向上できる。

＜第１実施形態＞
＜プラスチック判別装置の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラスチック判別装置１Ａの要部構成を示すブロック図である。

プラスチック判別装置１Ａは、プラスチック製の判別対象物４がポリスチレン(ＰＳ)で形成されているかアクリロニトリルブタジエンスチレン(ＡＢＳ)で形成されているかを判定する装置として構成されている。

プラスチック判別装置１Ａは、判別対象物４を判別するための検出光(以下では「第１検出光」ともいう)Ｌ１と検出光(以下では「第２検出光」ともいう)Ｌ２とを照射可能な照射手段として機能する半導体発光素子２、３と、判別対象物４からの反射光を受光する受光素子５と、制御部６Ａとを備えている。

半導体発光素子２は、波長(第１波長)が１１４１ｎｍの第１検出光Ｌ１を判別対象物４に向けて照射する光源である。この半導体発光素子２から発せられた第１検出光Ｌ１は、ダイクロイックミラー７、ハーフミラー８およびレンズ９を介して判別対象物４に照射される。ダイクロイックミラー７には、１１４１ｎｍ近傍の波長の光を選択して透過させるものが用いられる。なお、プラスチック判別装置１Ａでは、効率よく第１検出光Ｌ１の光軸と第２検出光Ｌ２の光軸とを重ね合わせるための手段として、ダイクロイックミラー７を用いているが、プリズムあるいはグレーディング等の他の手段を用いてもよい。あるいは、第１検出光Ｌ１の光軸と第２検出光Ｌ２の光軸とを重ね合わせるためだけの目的に使用する場合には、ダイクロイックミラー７の代わりにハーフミラーを用いてもよい。

半導体発光素子３は、波長(第２波長)が１２０５ｎｍの第２検出光Ｌ１を判別対象物４に向けて照射する光源である。この半導体発光素子３から発せられた第２検出光Ｌ２は、ダイクロイックミラー７によって反射されて第１検出光Ｌ１と光軸が一致され、ハーフミラー８およびレンズ９を介して判別対象物４に照射される。

これらの半導体発光素子２、３は、制御部６Ａにより駆動回路１１、１２を介して駆動制御される。なお、半導体発光素子２、３は、狭い波長幅で発光が可能な半導体レーザ素子として構成されるのが好ましい。

受光素子５は、第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２に関する判別対象物４からの各反射光をレンズ９および、レンズ９とダイクロイックミラー７との間の光路上に設置されているハーフミラー８を介して順次に受光し、その受光量に応じた出力値を示す電気信号を出力する。この受光素子５から出力された電気信号は、増幅回路１３およびＡ／Ｄ変換器１４を介して制御部６Ａに入力され、第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２に関する判別対象物４の反射率が測定される。なお、プラスチック判別装置１Ａでは、半導体発光素子２と半導体発光素子３とを時間をずらせて順次に点灯させることで第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２に関する判別対象物４からの各反射光を受光素子５で順次に受光し、各反射光に関する判別対象物４の反射率を測定するようになっている。

すなわち、プラスチック判別装置１Ａでは、半導体発光素子２を用いた第１検出光Ｌ１の照射と半導体発光素子３を用いた第２検出光Ｌ２の照射とによる判別対象物４からの反射光を受光素子５で受光し、波長１１４１ｎｍに関する第１検出光Ｌ１に対しての反射率として表される受光レベルと波長１２０５ｎｍに関する第２検出光Ｌ２に対しての反射率として表される受光レベルとが制御部６Ａで測定されることとなる。

制御部６Ａは、例えばＣＰＵおよびメモリを有しており、プラスチック判別装置１Ａの各部を統括的に制御する部位である。

この制御部６Ａは、入出力回路１５を介して入力される判別指令に応答して、駆動回路１１を介して半導体発光素子２をパルス状に所定の微小時間だけ点灯させた後、駆動回路１２を介して半導体発光素子３をパルス状に所定の微小時間だけ点灯させる一方、これに同期して受光素子５から順次に出力される計測信号を増幅回路１３およびＡ／Ｄ変換器１４を介して読み込んで判別対象物４の反射率を求める。

そして、制御部６Ａは、第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２に関する各反射率に基づき判別対象物４がＰＳおよびＡＢＳのうちのいずれのプラスチックによって構成されているかを判別する（後で詳述）。この判別結果は、入出力回路１５を介して外部に出力される。

以上の構成を有するプラスチック判別装置１Ａは、リサイクル処理施設等のプラスチック製品の分別を行う分別処理ライン等に設置され、プラスチック製品の分別等に利用される。この場合、プラスチック判別装置１Ａは、そのラインを司る中央制御装置と接続され、その中央制御装置から与えられる判別指令に応答して、判別処理を順次行い、その判別結果を中央制御装置に順次出力するようになっている。

次に、プラスチック判別装置１Ａにおいて判別対象物４を構成するプラスチックの種類がＰＳであるかＡＢＳであるかを判別する手法について詳しく説明する。

＜プラスチックの判別手法＞
図２は、プラスチック判別装置１Ａにおけるプラスチックの判別手法を説明するための図である。ここで、図２(ａ)および図２(ｂ)において、横軸はプラスチックに入射させる光の波長(ｎｍ)を示し、縦軸は入射光についての反射率(％)を示している。また、図２(ａ)には、各色に着色されたＰＳの光反射特性Ｇｐ１〜Ｇｐ６（具体的には白色(粗面)の特性Ｇｐ１、白色(光沢面)の特性Ｇｐ２、茶色(粗面)の特性Ｇｐ３、茶色(光沢面)の特性Ｇｐ４、乳白色(粗面)の特性Ｇｐ５および乳白色(光沢面)の特性Ｇｐ６）が表されており、図２(ｂ)には、各色に着色されたＡＢＳの光反射特性Ｇａ１〜Ｇａ４（具体的には白色(粗面)の特性Ｇａ１、白色(光沢面)の特性Ｇａ２、ねずみ色(粗面)の特性Ｇａ３およびねずみ色(光沢面)の特性Ｇａ４）が表されている。

１０００ｎｍから１３００ｎｍまでの波長範囲において反射率が落ち込む２つの波長、具体的には波長１１４１ｎｍおよび波長１２０５ｎｍの各反射率に関してＰＳとＡＢＳとを比較すると、ＡＢＳでは図２(ｂ)に示す各色の光反射特性Ｇａ１〜Ｇａ４のように１１４１ｎｍと１２０５ｎｍとの反射率がほぼ等しくなる傾向であるのに対して、ＰＳでは図２(ａ)に示す各色の光反射特性Ｇｐ１〜Ｇｐ６のように１２０５ｎｍの反射率が１１４１ｎｍの反射率より大きくなる傾向である。

このようなＰＳおよびＡＢＳの特徴を利用すれば、ＰＳとＡＢＳとの判別が可能である。この判別手法について具体的に説明する。

図２(ａ)に示すＰＳの光反射特性Ｇｐ１〜Ｇｐ６のうち、１１４１ｎｍと１２０５ｎｍとの反射率の差が最小となる光反射特性は、白色(粗面)に関する光反射特性Ｇｐ１である。この光反射特性Ｇｐ１では、１１４１ｎｍに対する反射率が４９．４％、１２０５ｎｍに対する反射率が５６．８％となっており、これらの差を求めると７．４％（＝５６．８−４９．４）が算出される。

一方、図２(ｂ)に示すＡＢＳの光反射特性Ｇａ１〜Ｇａ４のうち、１１４１ｎｍと１２０５ｎｍとの反射率の差が最大となる光反射特性は、白色(粗面)に関する光反射特性Ｇａ１である。この光反射特性Ｇａ１では、１１４１ｎｍに対する反射率が７４．５％、１２０５ｎｍに対する反射率が７５．７％となっており、これらの差を求めると１．２％（＝７５．７−７４．５）が算出される。

以上のことから、波長１１４１ｎｍと波長１２０５ｎｍとの反射率の差に関する上記ＰＳの最小値７．４％と上記ＡＢＳの最大値１．２％との間に、判定に用いる閾値α（例えば４％）を設定すれば、ＰＳとＡＢＳとの判別が可能となる。すなわち、波長１１４１ｎｍと波長１２０５ｎｍとに関する各反射率の差分を求める演算を行い、その差分値が閾値α以上の場合にはＰＳ、閾値α未満の場合にはＡＢＳと判定できる。

なお、ＰＳとＡＢＳとの判別に用いる閾値αについては、上述の計算結果によれば１．２〜７．４％の範囲内における任意の値に設定できるが、計器誤差などを考慮すると１．３〜７．３％の範囲内の値に設定するのが好ましい。

以上のような判別手法を用いてＰＳとＡＢＳとを精度良く判別するプラスチック判別装置１Ａの具体的な動作を以下で説明する。

＜プラスチック判別装置１Ａの動作＞
図３は、プラスチック判別装置１Ａの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作は、制御部６Ａによって実行される。

ステップＳ１では、半導体発光素子２から波長１１４１ｎｍの第１検出光Ｌ１を判別対象物４に照射する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で照射された第１検出光Ｌ１に関する判別対象物４の反射率を測定する。具体的には、第１検出光Ｌ１が照射された判別対象物４からの反射光の光量を受光素子５で計測し、この光量と予め計測されている半導体発光素子２から発せられる第１検出光Ｌ１の光量との比率を算出することにより、反射率が得られる。

ステップＳ３では、半導体発光素子３から波長１２０５ｎｍの第２検出光Ｌ２を判別対象物４に照射する。

ステップＳ４では、ステップＳ３で照射された第２検出光Ｌ２に関する判別対象物４の反射率を測定する。具体的には、第２検出光Ｌ２から照射された判別対象物４からの反射光の光量を受光素子５で計測し、この光量と予め計測されている半導体発光素子３から発せられる第２検出光Ｌ２の光量との比率を算出することにより、反射率が得られる。

ステップＳ５では、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とに関する反射率の差を演算する。具体的には、ステップＳ４で測定された第２検出光Ｌ２の反射率からステップＳ２で測定された第１検出光Ｌ１の反射率を減算して、各反射率に関する相違度を表す差分値を算出する。

ステップＳ６では、ステップＳ５で得られる反射率の差が閾値α(例えば４％)以上であるか否かを判定する。すなわち、閾値αに対する反射率の差についての大小を判断する。ここで、反射率の差が閾値α以上である場合には、ステップＳ７に進み、反射率の差が閾値α未満である場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、判別対象物４がＰＳで構成されていると判定する。

ステップＳ８では、判別対象物４がＡＢＳで構成されていると判定する。

以上のプラスチック判別装置１Ａの動作により、波長１１４１ｎｍの第１検出光Ｌ１と波長１２０５ｎｍの第２検出光Ｌ２とに関する判別対象物４の各反射率についての差分を求め、この差分値の閾値αに対する大小に応じて判別対象物４を構成するプラスチックの種類がＰＳであるかＡＢＳであるかを判別するため、ＰＳとＡＢＳとの判別を精度良く簡易に行えることとなる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るプラスチック判別装置１Ｂは、図１に示す第１実施形態のプラスチック判別装置１Ａと類似の構成を有しているが、制御部の構成が異なっている。

すなわち、第２実施形態の制御部６Ｂは、第１実施形態と異なるプラスチックの判別手法を用いたプラスチック判別装置１Ｂの動作を実行させるプログラムが格納されている。このプラスチック判別手法について、以下で詳しく説明する。

＜プラスチックの判別手法＞
一般にプラスチック製品においては、各種の着色料による着色が施されているものが多い。しかし、様々な色が付されたプラスチック製品を反射率で判別しようとする場合には、各色ごとに異なる反射率への影響を考慮しなければ、高精度な判別が難しくなる。

そこで、プラスチック判別装置１Ｂにおいては、第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２の各反射率に関する比率を算出することにより各反射率への着色の影響を相殺して判別精度の向上を図ることとする。この具体的な手法について以下で説明する。

まず、波長１１４１ｎｍの第１検出光Ｌ１の反射率をＲａ、波長１２０５ｎｍの第２検出光Ｌ２の反射率をＲｂとし、それらの比率に係る値として次の式(１)および式(２)を用いて第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２に関する各反射率を按分計算により規格化（無次元化）した値(以下では「規格化反射率」ともいう)Ｔａ、Ｔｂを算出する。

Ｔａ＝Ｒａ／(Ｒａ＋Ｒｂ)・・・・・・・(１)：
Ｔｂ＝Ｒｂ／(Ｒａ＋Ｒｂ)・・・・・・・(２)：
上記の式(１)および式(２)に基づき、図２(ａ)に示すＰＳの各光反射特性Ｇｐ１〜６と図２(ｂ)に示すＡＢＳの各光反射特性Ｇａ１〜４とに関する第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２の規格化反射率および波長１２０５ｎｍでの規格化反射率を算出してグラフ化したものを、図４に示す。

図４において、図４(ａ)および図４(ｂ)は、波長１１４１ｎｍの第１検出光Ｌ１および波長１２０５ｎｍの第２検出光Ｌ２についての規格化反射率(黒丸のプロットで図示)を示している。そして、図４(ａ)には、各色に着色されたＰＳの規格化反射率のグラフＦｐ１〜Ｆｐ６（具体的には白色(粗面)のグラフＦｐ１、白色(光沢面)のグラフＦｐ２、茶色(粗面)のグラフＦｐ３、茶色(光沢面)のグラフＦｐ４、乳白色(粗面)のグラフＦｐ５および乳白色(光沢面)のグラフＦｐ６）が表されており、図４(ｂ)には、各色に着色されたＡＢＳの規格化反射率のグラフＦａ１〜Ｆａ４（具体的には白色(粗面)のグラフＦａ１、白色(光沢面)のグラフＦａ２、ねずみ色(粗面)のグラフＦａ３およびねずみ色(光沢面)のグラフＦａ４）が表されている。

図４(ａ)のグラフＦｐ１〜Ｆｐ６に表される各色のＰＳのうち、１１４１ｎｍと１２０５ｎｍとの規格化反射率の差が最小となるものは、グラフＦｐ１に表される白色(粗面)のＰＳである。この白色(粗面)のＰＳにおいては、上記の式(１)に基づき算出される１１４１ｎｍの規格化反射率が０．４６５（≒４９．４／(４９．４＋５６．８)）、上記の式(２)に基づき算出される１２０５ｎｍの規格化反射率が０．５３５（≒５６．８／(４９．４＋５６．８)）となっており、これらの差を求めると０．０７０（＝０．５３５−０．４６５）が算出される。

一方、図４(ｂ)のグラフＦａ１〜Ｆａ４に表される各色のＡＢＳのうち、１１４１ｎｍと１２０５ｎｍとの規格化反射率の差が最大となるものは、グラフＦａ１に表される白色(粗面)のＡＢＳである。この白色(粗面)のＡＢＳにおいては、上記の式(１)に基づき算出される１１４１ｎｍの規格化反射率が０．４９６（≒７４．５／(７４．５＋７５．７)）、上記の式(２)に基づき算出される１２０５ｎｍの規格化反射率が０．５０４（≒７５．７／(７４．５＋７５．７)）となっており、これらの差を求めると０．００８（＝０．５０４−０．４９６）が算出される。

以上のことから、波長１１４１ｎｍと波長１２０５ｎｍとの規格化反射率の差に関する上記ＰＳの最小値０．０７０と上記ＡＢＳの最大値０．００８との間に、判定に用いる閾値β(例えば０．０４)を設定すれば、ＰＳとＡＢＳとの判別が可能となる。すなわち、波長１１４１ｎｍと波長１２０５ｎｍとに関する各反射率を合算した合計値に対する各反射率の比率(規格化反射率)についての差分を演算することで各規格化反射率に関する差分値(相違度)を求め、その差分値が閾値β以上の場合にはＰＳ、閾値β未満の場合にはＡＢＳと判定できる。

なお、ＰＳとＡＢＳとの判別に用いる閾値βについては、上述の計算結果によれば０．００８〜０．０７０の範囲内における任意の値に設定できるが、計器誤差などを考慮すると０．００９〜０．０６９の範囲内の値に設定するのが好ましい。

以上のような判別手法を用いてＰＳとＡＢＳとを高精度に判別するプラスチック判別装置１Ｂの具体的な動作を以下で説明する。

＜プラスチック判別装置１Ｂの動作＞
図５は、プラスチック判別装置１Ｂの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作は、制御部６Ｂによって実行される。

ステップＳ１１〜Ｓ１４では、図３のフローチャートに示すステップＳ１〜Ｓ４と同様の動作を行う。

ステップＳ１５では、ステップＳ１２およびステップＳ１４で測定された各反射率に基づき上記の式(１)および式(２)を用いて、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とに関する２つの規格化反射率を算出する。

ステップＳ１６では、ステップＳ１５で算出された２つの規格化反射率の差を演算する。具体的には、第２検出光Ｌ２の規格化反射率から第１検出光Ｌ１の規格化反射率を減算して、各規格化反射率に関する相違度を表す差分値を算出する。

ステップＳ１７では、ステップＳ１６で得られる規格化反射率の差が閾値β（例えば０．０４）以上であるか否かを判定する。すなわち、閾値βに対する規格化反射率の差についての大小を判断する。ここで、規格化反射率の差が閾値β以上である場合には、ステップＳ１８に進み、規格化反射率の差が閾値β未満である場合には、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８〜Ｓ１９では、図３のフローチャートに示すステップＳ７〜Ｓ８と同様の動作を行う。

以上のプラスチック判別装置１Ｂの動作により、波長１１４１ｎｍの第１検出光Ｌ１と波長１２０５ｎｍの第２検出光Ｌ２とに関する判別対象物４の各反射率を規格化した規格化反射率についての差分を求め、この差分値の閾値βに対する大小に応じて判別対象物４を構成するプラスチックの種類がＰＳであるかＡＢＳであるかを判別するため、ＰＳとＡＢＳとの高精度な判別を簡易に行えることとなる。

なお、プラスチック判別装置１Ｂにおいては、第１検出光Ｌ１の反射率と第２検出光Ｌ２の反射率とを規格化するのは必須でなく、第１検出光Ｌ１の反射率と第２検出光Ｌ２の反射率との比率を求める演算のみを行い、この比率と予め定められた閾値との大小を比較することでＰＳとＡＢＳとの判別を行うようにしても良い。

＜変形例＞
・上記の各実施形態におけるプラスチック判別装置については、判別対象物４からの反射光を受光素子５で受光してプラスチックの判別を行うのは必須でなく、判別対象物４の透過光を受光素子５で受光してプラスチックの判別を行うようにしても良い。

すなわち、判別対象物４に光が照射されると、その光の一部は、判別対象物４の表面で反射されるが、その残りは判別対象物４の内部に侵入し、その侵入した光の一部が判別対象物４に吸収され、その残りの部分が、判別対象物４を透過し、あるいは判別対象物４の内部で散乱により反射されるようになっている。よって、判別対象物４の透過光の全体の光量は、反射光の光量と同様に照射光の判別対象物４による吸収の割合により変動するようになっており、これによって、プラスチックの判別が可能である。このような判別対象物４の透過光を検出する透過型のプラスチック判別装置の例を図６に示す。

図６に示すプラスチック判別装置１０は、図１に示す反射型のプラスチック装置１Ａ(１Ｂ)と類似の構成を有しているが、図１に示されるハーフミラー８が削除され代わりにレンズ１６が付加されている点が異なっている。また、プラスチック判別装置１０の受光素子５は半導体発光素子２からの第１検出光Ｌ１の照射方向に配置されている。

このような構成を有するプラスチック判別装置１０では、半導体発光素子２、３から照射された第１・第２検出光Ｌ１、Ｌ２に関する判別対象物４の各透過光を受光素子５で受光できることとなる。そして、この受光素子５で受光した各透過光から算出される透過率に基づき上述した第１・第２実施形態の演算(差分や規格化)に相当する演算を制御部６Ｃで行うことにより、上記の各実施形態と同様にＰＳとＡＢＳとの判別が可能となる。

・上記の各実施形態におけるプラスチック判別装置については、図１や図６に示すように判別対象物４への照射光の光軸と判別対象物４から受光する反射光の光軸とを同軸に設定した同軸光学系を採用するのは必須でなく、照射光の光軸と受光する反射光の光軸とを異軸に設定する異軸光学系を採用してもよい。

・上記の各実施形態においては、１１４１ｎｍおよび１２０５ｎｍの各波長の光を発する２つの半導体発光素子２、３の点灯を切替えることにより第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２を判別対象物４に照射するのは必須でなく、１１４１ｎｍの波長の光を選択的に透過させる光学フィルタと１２０５ｎｍの波長の光を選択的に透過させる光学フィルタとを切替えることにより第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２を交互に生成して判別対象物４に照射するようにしても良い。この場合には、各光学フィルタへの入射光として１１４１ｎｍおよび(／または)１２０５ｎｍを含む光を採用すれば良く、広範囲の波長範囲を有した光源を使用できるとともに、第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２を生成するための光源の共通化も可能となる。

一方、判別対象物４からの反射光を、１１４１ｎｍの波長の光を選択的に透過させる光学フィルタと１２０５ｎｍの波長の光を選択的に透過させる光学フィルタとに入射させ各光学フィルタを透過した光を受光素子５で受光することにより、各波長の反射率を測定するようにしても良い。この場合には、判別対象物４への照射光として１１４１ｎｍおよび(／または)１２０５ｎｍを含む光を採用すれば良く、広範囲の波長範囲を有した光源を使用できるとともに、第１検出光Ｌ１および第２検出光Ｌ２を判別対象物４に照射するための光源の共通化も可能となる。

・上記の各実施形態における第１検出光Ｌ１については、波長１１４１ｎｍの光に限らず、１１４１ｎｍ近傍の波長の光を採用すれば良い。この１１４１ｎｍ近傍の波長とは、例えば１１４１±１０ｎｍの範囲内、つまり１１３１ｎｍ〜１１５１ｎｍの範囲内の波長である。

また、上記の各実施形態における第２検出光Ｌ２についても、波長１２０５ｎｍの光に限らず、１２０５ｎｍ近傍の波長の光を採用すれば良い。この１２０５ｎｍ近傍の波長とは、例えば１２０５±１０ｎｍの範囲内、つまり１１９５ｎｍ〜１２１５ｎｍの範囲内の波長である。

以上のような１１４１ｎｍ近傍の第１検出光Ｌ１および１２０５ｎｍ近傍の第２検出光Ｌ２を用いても、上述した各実施形態と同様に、ＰＳとＡＢＳとの判別を精度良く簡易に行えることとなる。

本発明の第１実施形態に係るプラスチック判別装置１Ａの要部構成を示すブロック図である。 プラスチック判別装置１Ａにおけるプラスチックの判別手法を説明するための図である。 プラスチック判別装置１Ａの基本的な動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るプラスチック判別装置１Ｂにおけるプラスチックの判別手法を説明するための図である。 プラスチック判別装置１Ｂの基本的な動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係るプラスチック判別装置１０の要部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１０ プラスチック判別装置
２、３ 半導体発光素子
４ 判別対象物
５ 受光素子
６Ａ〜６Ｃ 制御部
Ｌ１ 第１検出光
Ｌ２ 第２検出光

Claims (5)

1. 判別対象物を構成するプラスチックの種類を判別するプラスチック判別装置であって、
   (a)１１４１ｎｍ近傍の第１波長を有する第１の光と、１２０５ｎｍ近傍の第２波長を有する第２の光とを前記判別対象物に照射可能な照射手段と、
   (b)前記照射手段を用いた前記第１の光の照射と前記第２の光の照射とによる前記判別対象物からの反射光または透過光を受光し、前記第１波長に係る第１の光に対しての受光レベルと前記第２波長に係る第２の光に対しての受光レベルとの各受光レベルを測定する測定手段と、
   (c)前記各受光レベルを用いた所定の演算により、前記各受光レベルに関する相違度を求める演算手段と、
   (d)所定の閾値に対する前記相違度の大小に応じて、前記判別対象物を構成するプラスチックの種類がポリスチレンであるかアクリロニトリルブタジエンスチレンであるかを判別する判別手段と、
   を備えることを特徴とするプラスチック判別装置。
2. 請求項１に記載のプラスチック判別装置において、
   前記照射手段は、
   (a-1)前記第１の光を前記判別対象物に照射する第１の半導体発光素子と、
   (a-2)前記第２の光を前記判別対象物に照射する第２の半導体発光素子と、
   を有することを特徴とするプラスチック判別装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のプラスチック判別装置において、
   前記所定の演算は、前記各受光レベルに関する差分または比率を求める演算を含むことを特徴とするプラスチック判別装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のプラスチック判別装置において、
   前記各受光レベルは、前記反射光または透過光に関する判別対象物の反射率または透過率を表しており、
   前記演算手段は、前記各受光レベルを合算した合計値に対する各受光レベルの比率についての差分を演算することにより、前記相違度を求めることを特徴とするプラスチック判別装置。
5. 判別対象物を構成するプラスチックの種類を判別するプラスチック判別方法であって、
   (a)１１４１ｎｍ近傍の第１波長を有する第１の光を前記判別対象物に照射する第１照射工程と、
   (b)１２０５ｎｍ近傍の第２波長を有する第２の光を前記判別対象物に照射する第２照射工程と、
   (c)前記第１照射工程における第１の光の照射と前記第２照射工程における第２の光の照射とによる前記判別対象物からの反射光または透過光を受光し、前記第１波長に関する第１の光に対しての受光レベルと前記第２波長に関する第２の光に対しての受光レベルとの各受光レベルを測定する測定工程と、
   (d)前記各受光レベルを用いた所定の演算により、前記各受光レベルに関する相違度を求める演算工程と、
   (e)所定の閾値に対する前記相違度の大小に応じて、前記判別対象物を構成するプラスチックの種類がポリスチレンであるかアクリロニトリルブタジエンスチレンであるかを判別する判別工程と、
   を備えることを特徴とするプラスチック判別方法。

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