JP5610550B2

JP5610550B2 - 農産物の外部品質検査装置用の照明装置及び照明方法

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Description

本発明は、果実その他の農産物の外部品質を検査する装置に使用される、農産物に光を照射する照明装置及び照明方法に関する。

農産物の外部品質を検査する装置の一例として、特開２００３−１４６５０号公報に記載されたものがある。

図２０は同公報に記載された検査装置の概略図である。

図２０に記載された検査装置１０は、被検査体である農産物（例えば、グレープフルーツやミカン）１４を連続的に搬送するコンベア１２と、農産物１４が通過する毎に農産物１４を検出し、検出信号を発する光電センサ１６と、農産物１４を５つの方向から撮像する５台のＣＣＤカメラ１８と、各ＣＣＤカメラ１８に隣接して配置され、コンベア１２上を通過する農産物１４に光を照射する光照射手段２０と、光電センサ１６からの検出信号に応じて、各ＣＣＤカメラ１８の電子シャッターを作動させる制御装置２２と、から構成されている。

５台のＣＣＤカメラ１８のうちの１つは、搬送されてくる農産物１４を上方から撮像するように配置されており、他の４つは、搬送されてくる農産物１４を側方から撮像するように相互に９０度の間隔をあけて一水平面内に配置されている。

検査装置１０は、以下のように作動する。

農産物１４はコンベア１２上に一定の間隔で置かれ、連続的に搬送される。

光電センサ１６は、農産物１４が通過するたびに検出信号を制御装置２２に送信する。

制御装置２２は、検出信号を受信してから一定時間経過後に、すなわち、撮像対象の農産物１４が光電センサ１６から各ＣＣＤカメラ１８の撮像地点に到達したときに、各ＣＣＤカメラ１８の電子シャッターを作動させ、農産物１４の画像を撮像する。

次いで、制御装置２２は、このようにして得られた農産物１４の静止画像の画像処理を行い、処理結果に応じて、各農産物１４の外部品質を判定する。

特開２００３−１４６５０号公報

農産物１４を撮像する場合、農産物１４は球形の形をしていることが多いため、農産物１４の上方のみから光を照射すると、農産物１４の外郭が暗くなり、農産物１４の画像における外郭が不鮮明になる。このような問題を解消するため、検査装置１０は、上方のみならず、側方からも農産物１４に光を照射するように構成されている。

しかしながら、上方から農産物１４に照射される光量が側方から農産物１４に照射される光量よりも多い場合、あるいは、その逆に、側方から農産物１４に照射される光量が上方から農産物１４に照射される光量よりも多い場合には、農産物１４の中央部分と外郭部分との間に照度差が生じるため、農産物１４の画像が必ずしも鮮明になるとは限らない。

このように、農産物１４の上方及び側方から光を照射する場合であっても、上方から農産物１４に照射される光量と側方から農産物１４に照射される光量との間の調節を行わないと、農産物１４の鮮明な画像を得ることができない。

本発明はこのような従来の検査装置１０における問題点に鑑みてなされたものであり、農産物１４の上方及び側方から光を照射して農産物１４を撮像する場合に、上方から農産物１４に照射される光量と側方から農産物１４に照射される光量とを制御し、農産物１４の鮮明な画像を得ることを可能にする照明装置及び照明方法を提供する。

上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明の照明装置は、一方向に搬送される農産物の各々に光を照射し、前記農産物からの反射光に基づいて前記農産物の外部品質を検査する農産物の外部品質検査装置において使用される、前記農産物に光を照射する照明装置であって、前記農産物の上方から前記農産物に光を照射する上方照明ユニットと、前記農産物の側方から前記農産物に光を照射する少なくとも４個の側方照明ユニットと、前記上方照明ユニットから照射される光量と前記側方照明ユニットから照射される光量とを制御する制御装置と、からなり、前記制御装置は、前記農産物が前記側方照明ユニットから照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、前記農産物が前記上方照明ユニットから照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、又は等しくなるように、前記側方照明ユニットの照射時間を３．６乃至６．１ミリ秒の範囲内に制御することを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の発明の照明装置において、前記上方照明ユニット及び前記側方照明ユニットの少なくとも何れか一方は、前記農産物から反射した光を受光する円形の受光装置と、リング状の照明器具と、を備えており、前記照明器具は前記受光装置の周りに前記受光装置と同心に配置されていることを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の発明の照明装置において、前記受光装置の外径と前記照明器具の内径とは等しく設定されていることを特徴とする。

請求項４にかかる発明の照明方法は、一方向に搬送される農産物の各々に光を照射し、前記農産物からの反射光に基づいて前記農産物の外部品質を検査する方法における、前記農産物に光を照射する照明方法であって、前記農産物の上方から前記農産物に光を照射する第一の過程と、前記農産物の少なくとも４つの側方から前記農産物に光を照射する第二の過程と、を備え、前記第二の過程において、前記農産物が側方から照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、前記農産物が上方から照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、又は等しくなるように、前記農産物の側方から前記農産物に光が照射される時間が３．６乃至６．１ミリ秒の範囲内に制御されることを特徴とする。

請求項５にかかる発明の農産物の外部品質検査装置は、被検査体である農産物を連続的に搬送する搬送手段と、前記農産物が通過する毎に前記農産物を検出し、検出信号を発する検出装置と、前記農産物を上方及び側方から撮像する撮像手段と、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置と、前記検出信号に応じて、前記撮像手段を作動させる制御手段と、からなること特徴とする。

請求項６にかかる発明のプログラムは、一方向に搬送される農産物の各々に光を照射し、前記農産物からの反射光に基づいて前記農産物の外部品質を検査する方法における、前記農産物に光を照射する照明方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記農産物の上方から前記農産物に光を照射する第一の処理と、前記農産物の少なくとも４つの側方から前記農産物に光を照射する第二の処理と、を備え、前記第二の処理において、前記農産物が側方から照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、前記農産物が上方から照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、又は等しくなるように、前記農産物の側方から前記農産物に光を照射する時間が、３．６乃至６．１ミリ秒の範囲内に制御されることを特徴とする。

本発明に係る照明装置においては、制御装置は、農産物が側方照明ユニットから照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、農産物が上方照明ユニットから照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、側方照明ユニットの照射時間を制御する。すなわち、制御装置は、側方照明ユニットによる光の照射時間が最適照射時間になるように、側方照明ユニットの作動を制御する。これにより、農産物の中央部（第二の点の周辺）及び外郭（第一の点の周辺）が最適に鮮明に撮像された画像を得ることができる。

本発明の第一の実施形態に係る照明装置の概略図である。本発明の第一の実施形態に係る照明装置の一構成要素である制御装置のブロック図である。農産物を上方から撮像した画像であり、Ａ点及びＢ点を示す。上方照明ユニットからの光量を１００、側方照明ユニットからの各光量を４０に設定した場合に、側方照明ユニットの作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物を上方から撮像した１６個の画像である。表１に示した数値をグラフ化したものである。上方照明ユニットからの光量を１００、側方照明ユニットからの各光量を５０に設定した場合に、側方照明ユニットの作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物を上方から撮像した１６個の画像である。表３に示した数値をグラフ化したものである。上方照明ユニットからの光量を１００、側方照明ユニットからの各光量を６０に設定した場合に、側方照明ユニットの作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物を上方から撮像した１６個の画像である。表５に示した数値をグラフ化したものである。上方照明ユニットからの光量を１００、側方照明ユニットからの各光量を７０に設定した場合に、側方照明ユニットの作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物を上方から撮像した１６個の画像である。表７に示した数値をグラフ化したものである。上方照明ユニットからの光量を１００、側方照明ユニットからの各光量を８０に設定した場合に、側方照明ユニットの作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物を上方から撮像した１６個の画像である。表９に示した数値をグラフ化したものである。上方照明ユニットからの光量を１００、側方照明ユニットからの各光量を９０に設定した場合に、側方照明ユニットの作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物を上方から撮像した１６個の画像である。表１１に示した数値をグラフ化したものである。上方照明ユニットからの光量を１００、側方照明ユニットからの各光量を１００に設定した場合に、側方照明ユニットの作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物を上方から撮像した１６個の画像である。表１３に示した数値をグラフ化したものである。本発明の第二の実施形態に係る照明装置の概略図である。側方照明ユニットの作動制御の一例を示すタイミングチャートである。農産物の外部品質を検査する従来の検査装置の概略図である。

（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る照明装置１００の概略図である。

図１に示すように、農産物１４はベルトコンベア１２上を一方向に連続的に搬送されている。

本実施形態に係る照明装置１００は、農産物１４の上方から農産物１４に光を照射する上方照明ユニット１１０と、農産物１４の側方から農産物１４に光を照射する４個の側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４と、上方照明ユニット１１０から農産物１４に照射される光量と側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４から農産物１４に照射される光量とを制御する制御装置１３０と、から構成されている。

本実施形態に係る照明装置１００は、農産物１４の外部品質を検査する検査装置１０Ａの一部をなしており、検査装置１０Ａは、被検査体である農産物（例えば、グレープフルーツやミカン）１４を連続的に搬送するコンベア１２と、農産物１４が通過する毎に農産物１４を検出し、検出信号を発する光電センサ１６と、農産物１４を５つの方向から撮像する５台のＣＣＤカメラ１８と、本実施形態に係る照明装置１００と、光電センサ１６からの検出信号に応じて、各ＣＣＤカメラ１８の電子シャッターを作動させる制御装置２２と、から構成されている。

５台のＣＣＤカメラ１８のうちの１つは、搬送されてくる農産物１４を上方から撮像するように農産物１４の上方に配置されており、他の４つは、搬送されてくる農産物１４を側方から撮像するように農産物１４の側方において相互に９０度の間隔をあけて一水平面内に配置されている。４つのＣＣＤカメラ１８は、例えば、農産物１４のほぼ半分の高さにある水平面内に位置するように配置されている。

上方照明ユニット１１０及び４個の側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４は５個のＣＣＤカメラ１８の各々に隣接して配置され、コンベア１２上を通過する農産物１４にそれぞれ上方及び側方から光を照射する。

検査装置１０Ａは、本実施形態に係る照明装置１００によって農産物１４に照射される光量が制御装置１３０により制御される点を除いて、図２０に示した検査装置１０と同様に作動する。

具体的には、本実施形態に係る照明装置１００においては、制御装置１３０は上方照明ユニット１１０の作動開始時刻と４個の側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動開始時刻とが同一であるように制御し、さらに、農産物１４が側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４から照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、農産物１４が上方照明ユニット１１０から照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動終了時刻を制御する。

すなわち、制御装置１３０は、上方照明ユニット１１０を常時作動させるとともに、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の照射時間（作動時間）は上方照明ユニット１１０の照射時間よりも短くなるように制御を行う。

図２は制御装置１３０のブロック図である。

制御装置１３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３１と、第一のメモリ１３２と、第二のメモリ１３３と、各種命令及びデータを中央処理装置１３１に入力するための入力インターフェイス１３４と、中央処理装置１３１により実行された処理の結果を出力する出力インターフェイス１３５と、中央処理装置１３１と第一のメモリ１３２、第二のメモリ１３３、入力インターフェイス１３４及び出力インターフェイス１３５とを接続するバス１３６と、から構成されている。

第一のメモリ１３２及び第二のメモリ１３３の各々は、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）またはＩＣメモリーカードなどの半導体記憶装置、フレキシブルディスクなどの記憶媒体、ハードディスク、あるいは、光学磁気ディスクなどからなる。例えば、第一のメモリ１３２はＲＯＭからなり、第二のメモリ１３３はＲＡＭからなる。

第一のメモリ１３２は中央処理装置１３１が実行するための各種の制御用プログラムその他の固定的なデータを格納している。第二のメモリ１３３は様々なデータ及びパラメータを記憶しているとともに、中央処理装置１３１に対する作動領域を提供する、すなわち、中央処理装置１３１がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納している。中央処理装置１３１は第一のメモリ１３２からプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。すなわち、中央処理装置１３１は第一のメモリ１３２に格納されているプログラムに従って作動する。

以下、制御装置１３０による上方照明ユニット１１０及び側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の光量制御について説明する。

本発明者は上方照明ユニット１１０及び側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の最適な光量制御を決定するため、以下の実験を行った。

図３は、農産物１４を上方から撮像した画像である。

図３に示すように、農産物１４が側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４から照射される光の影響を最も強く受ける点をＡ点とし、農産物１４が上方照明ユニット１１０から照射される光の影響を最も強く受ける点をＢ点とする。

例えば、Ａ点としては、農産物１４の全高に対して底部から半分の高さに位置する点が選定され、Ｂ点としては、農産物１４の頂点が選定される。

上方照明ユニット１１０を常時作動させた状態において（すなわち、農産物１４にはその上方から常に光が照射された状態において）側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の照射時間を０ミリ秒（ｍｓｅｃ）から１５ミリ秒（ｍｓｅｃ）の間において１ミリ秒毎に変化させ、各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度を測定した。

この測定は、上方照明ユニット１１０から照射される光の光量に対する側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４から照射される光の光量を７通り（実験１−７）に変化させて、行った。

（実験１）
図４は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を４０に設定した場合に、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物１４を上方から撮像した１６個の画像である。

０−１５ミリ秒の各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度は表１に示す通りである。

図５は表１に示した数値をグラフ化したものである。

図５に示されるように、照射時間が５．５７ミリ秒であるときにＡ点における照度とＢ点における照度とが等しくなる。

従って、制御装置１３０が、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が５．５７ミリ秒になるように、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動を制御することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が最適に鮮明に撮像された画像を得ることができる。

また、発明者の知見によれば、Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内であれば、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内となるのは、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が３．５乃至８．６ミリ秒の範囲である。

詳細は表２の通りである。

以上のように、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を４０に設定した場合には、上側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を３．５乃至８．６ミリ秒の範囲に、特に、５．５７ミリ秒に等しく設定することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

（実験２）
図６は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を５０に設定した場合に、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物１４を上方から撮像した１６個の画像である。

０−１５ミリ秒の各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度は表３に示す通りである。

図７は表３に示した数値をグラフ化したものである。

図７に示されるように、照射時間が５．５９ミリ秒であるときにＡ点における照度とＢ点における照度とが等しくなる。

従って、制御装置１３０が、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が５．５９ミリ秒になるように、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動を制御することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が最適に鮮明に撮像された画像を得ることができる。

また、Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内となるのは、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が３．６乃至７．９ミリ秒の範囲である。

詳細は表４の通りである。

以上のように、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を５０に設定した場合には、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を３．６乃至７．９ミリ秒の範囲に、特に、５．５９ミリ秒に等しく設定することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

（実験３）
図８は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を６０に設定した場合に、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物１４を上方から撮像した１６個の画像である。

０−１５ミリ秒の各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度は表５に示す通りである。

図９は表５に示した数値をグラフ化したものである。

図９に示されるように、照射時間が５．２０ミリ秒であるときにＡ点における照度とＢ点における照度とが等しくなる。

従って、制御装置１３０が、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が５．２０ミリ秒になるように、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動を制御することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が最適に鮮明に撮像された画像を得ることができる。

また、Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内となるのは、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が３．２乃至７．３ミリ秒の範囲である。

詳細は表６の通りである。

以上のように、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を６０に設定した場合には、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を３．２乃至７．３ミリ秒の範囲に、特に、５．２０ミリ秒に等しく設定することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

（実験４）
図１０は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を７０に設定した場合に、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物１４を上方から撮像した１６個の画像である。

０−１５ミリ秒の各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度は表７に示す通りである。

図１１は表７に示した数値をグラフ化したものである。

図１１に示されるように、照射時間が４．６５ミリ秒であるときにＡ点における照度とＢ点における照度とが等しくなる。

従って、制御装置１３０が、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が４．６５ミリ秒になるように、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動を制御することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が最適に鮮明に撮像された画像を得ることができる。

また、Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内となるのは、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が２．８乃至６．４ミリ秒の範囲である。

詳細は表８の通りである。

以上のように、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を７０に設定した場合には、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を２．８乃至６．４ミリ秒の範囲に、特に、４．６５ミリ秒に等しく設定することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

（実験５）
図１２は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を８０に設定した場合に、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物１４を上方から撮像した１６個の画像である。

０−１５ミリ秒の各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度は表９に示す通りである。

図１３は表９に示した数値をグラフ化したものである。

図１３に示されるように、照射時間が４．５６ミリ秒であるときにＡ点における照度とＢ点における照度とが等しくなる。

従って、制御装置１３０が、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が４．５６ミリ秒になるように、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動を制御することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が最適に鮮明に撮像された画像を得ることができる。

また、Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内となるのは、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が３．１乃至６．１ミリ秒の範囲である。

詳細は表１０の通りである。

以上のように、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を８０に設定した場合には、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を３．１乃至６．１ミリ秒の範囲に、特に、４．５６ミリ秒に等しく設定することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

（実験６）
図１４は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を９０に設定した場合に、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物１４を上方から撮像した１６個の画像である。

０−１５ミリ秒の各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度は表１０に示す通りである。

図１５は表１１に示した数値をグラフ化したものである。

図１５に示されるように、照射時間が４．３２ミリ秒であるときにＡ点における照度とＢ点における照度とが等しくなる。

従って、制御装置１３０が、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が４．３２ミリ秒になるように、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動を制御することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が最適に鮮明に撮像された画像を得ることができる。

また、Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内となるのは、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が２．７乃至６．２ミリ秒の範囲である。

詳細は表１２の通りである。

以上のように、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を９０に設定した場合には、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を２．７乃至６．２ミリ秒の範囲に、特に、４．３２ミリ秒に等しく設定することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

（実験７）
図１６は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を１００に設定した場合に、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の作動時間である０−１５ミリ秒の各ミリ秒において農産物１４を上方から撮像した１６個の画像である。

０−１５ミリ秒の各ミリ秒におけるＡ点及びＢ点の照度は表１３に示す通りである。

図１７は表１３に示した数値をグラフ化したものである。

図１７に示されるように、照射時間が４．５６ミリ秒であるときにＡ点における照度とＢ点における照度とが等しくなる。

また、Ａ点における照度がＢ点における照度の±１０％の範囲内となるのは、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間が２．８乃至６．２ミリ秒の範囲である。

詳細は表１４の通りである。

以上のように、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を１００に設定した場合には、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を２．８乃至６．２ミリ秒の範囲に、特に、４．５６ミリ秒に等しく設定することにより、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

表１５は、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００に設定した場合の側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の最適な照射時間及びその±１０％の範囲内の照射時間を示す一覧表である。

表１５から明らかであるように、各最適照射時間の１０％の範囲に共通する範囲は３．６−６．１ミリ秒である。従って、上方照明ユニット１１０からの光量を１００、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４からの各光量を４０−１００の範囲内に設定する場合には、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の光量の設定値にかかわらず、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４による光の照射時間を３．６乃至６．１ミリ秒の範囲に設定すれば、農産物１４の中央部（Ｂ点の周辺）及び外郭（Ａ点の周辺）が十分に鮮明に撮像された画像を得ることが可能である。

なお、本実施形態に係る照明装置１００は上記の構成に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。

例えば、本実施形態に係る照明装置１００は上方照明ユニット１１０及び側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の光量制御を行う制御装置１３０を備えており、検査装置１０Ａは各ＣＣＤカメラ１８の電子シャッターの作動制御を行う制御装置２２を備えているが、例えば、制御装置１３０が各ＣＣＤカメラ１８の電子シャッターの作動制御をも行うように構成することができ、この場合には、制御装置２２は不要となる。

本実施形態に係る照明装置１００は４個の側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４を有するものとして構成されているが、側方照明ユニットの個数は４には限定されない。側方照明ユニットの個数としては、４以上の任意の数を選択することが可能である。ただし、側方照明ユニットの好ましい個数は４である。また、側方照明ユニットの各々は上方照明ユニット１１０を中心として等円周角に配置されることが好ましい。

（第二の実施形態）
図１８は本発明の第二の実施形態に係る照明装置２００の概略図である。

第一の実施形態に係る照明装置１００においては、４個の側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４の各々は農産物１４を四方から撮像するように相互に９０度の間隔をあけてＣＣＤカメラ１８に隣接して一水平面内に配置されている。

側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４がＣＣＤカメラ１８に隣接しているとは言え、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４が照射する光が通過する軸線と、ＣＣＤカメラ１８が受光する光が通過する軸線とは平行にはなり得ず、相互に多少傾斜した位置関係になる。このため、側方照明ユニット１２１、１２２、１２３、１２４から発光され、農産物１４で反射した光は傾斜角を有してＣＣＤカメラ１８に受光される。すなわち、ＣＣＤカメラ１８は農産物１４を側方正面から撮像することはできず、多少斜めから農産物１４を撮像することは避けられない。

本実施形態に係る照明装置２００は、このような問題を解決し、ＣＣＤカメラ１８が農産物１４を側方正面から撮像できることを可能にするものである。

図２に示すように、本実施形態に係る照明装置２００は、農産物１４の上方から農産物１４に光を照射する上方照明ユニット２１０と、農産物１４の側方から農産物１４に光を照射する４個の側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４と、上方照明ユニット２１０から農産物１４に照射される光量と側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４から農産物１４に照射される光量とを制御する制御装置１３０と、４個の反射鏡２３１、２３２、２３３、２３４と、から構成されている。

本実施形態に係る照明装置２００は、上方照明ユニット２１０及び側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の構造が異なる点並びに反射鏡２３１、２３２、２３３、２３４を追加的に備えている点を除いて、第一の実施形態に係る照明装置１００と同様の構成を有している。

また、第一の実施形態に係る照明装置１００と同様に、本実施形態に係る照明装置２００は、農産物１４の外部品質を検査する検査装置１０Ａの一部をなしている。

図１８に示すように、本実施形態に係る照明装置２００における上方照明ユニット２１０は、受光装置としてのレンズ２１１と、照明器具２１２と、から構成されている。

レンズ２１１は円形の断面を有しており、ＣＣＤカメラ１８に光学的に接続して取り付けられている。

照明器具２１２はリング形状をなしている。リング形状をなしている照明器具２１２の内径はレンズ２１１の外径に等しく、照明器具２１２はレンズ２１１と同心に位置するように、レンズ２１１の周りに配置されている。

照明器具２１２は、例えば、ＬＥＤストロボから構成することができる。

側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の各々は上方照明ユニット２１０と同様の構成を有している。

なお、第一の実施形態の場合と異なり、側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４は上方照明ユニット２１０と同一の高さの位置に配置されており、側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の各々に対応して配置された反射鏡２３１、２３２、２３３、２３４を介して農産物１４に光を照射するように構成されている。

本実施形態に係る照明装置２００においては、上方照明ユニット２１０及び側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の各照明器具２１２から発せられた光は直接に、または、反射鏡２３１、２３２、２３３、２３４を介して、農産物１４に照射される。

上方照明ユニット２１０から発せられ、農産物１４で反射した光は直接に上方照明ユニット２１０のレンズ２１１により受光され、ＣＣＤカメラ１８に送られる。また、側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４から発せられ、農産物１４で反射した光は反射鏡２３１、２３２、２３３、２３４を介して側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の各レンズ２１１により受光され、各ＣＣＤカメラ１８に送られる。

このように、本実施形態に係る照明装置２００によれば、上方照明ユニット２１０及び側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の各照明器具２１２から発せられた光が農産物１４に達するまでに通過する光路と、農産物１４に達した光が反射して各レンズ２１１まで戻る光路は一致するため、または、平行となるため、上方照明ユニット２１０及び側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４と一体に配置されている各ＣＣＤカメラ１８は農産物１４を正面から、すなわち、傾斜角度なしに、撮像することが可能になる。

なお、本実施形態に係る照明装置２００は上記の構成に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。

例えば、本実施形態に係る照明装置２００においては、照明器具２１２の内径はレンズ２１１の外径に等しく設定されているが、照明器具２１２がレンズ２１１と同心に位置するように配置されている限りにおいて、照明器具２１２の内径をレンズ２１１の外径よりも大きくなるように設定することも可能である。

また、４個の側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の全てを同時に作動させることは必ずしも必要ではなく、例えば、それらのうちの３個のみを作動させるようにすることも可能である。

図１９は側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４の作動制御の一例を示すタイミングチャートである。

図１９に示すように、上方照明ユニット２１０は常に作動させるのに対して、４個の側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４のうちの１個は作動させず、残りの３個を作動させる。例えば、１番目の農産物１４を撮像する際には側方照明ユニット２２４を作動させず、側方照明ユニット２２１、２２２、２２３のみを作動させる。２番目の農産物１４を撮像する際には側方照明ユニット２２３を作動させず、側方照明ユニット２２１、２２２、２２４のみを作動させる。３番目の農産物１４を撮像する際には側方照明ユニット２２２を作動させず、側方照明ユニット２２１、２２３、２２４のみを作動させる。さらに、４番目の農産物１４を撮像する際には側方照明ユニット２２１を作動させず、側方照明ユニット２２２、２２３、２２４のみを作動させる。このようなサイクルを繰り返すことにより、農産物１４を撮像する際には、４個の側方照明ユニット２２１、２２２、２２３、２２４のうちの何れか３個の側方照明ユニットを作動させる。

このように、作動させる側方照明ユニットの数を制御することにより、側方照明ユニットから照射される光量の総量を制御することが可能である。

１００本発明の第一の実施形態に係る照明装置
１１０上方照明ユニット
１２１、１２２、１２３、１２４側方照明ユニット
１３０制御装置
１３１中央処理装置
１３２第一のメモリ
１３３第二のメモリ
１３４入力インターフェイス
１３５出力インターフェイス
１３６バス
１０Ａ農産物の外部品質検査装置
１２コンベア
１４農産物
１６光電センサ
１８ＣＣＤカメラ
２２制御装置
２００本発明の第二の実施形態に係る照明装置
２１０上方照明ユニット
２１１レンズ
２１２照明器具
２２１、２２２、２２３、２２４側方照明ユニット
２３１、２３２、２３３、２３４反射鏡

Claims

一方向に搬送される農産物の各々に光を照射し、前記農産物からの反射光に基づいて前記農産物の外部品質を検査する農産物の外部品質検査装置において使用される、前記農産物に光を照射する照明装置であって、
前記農産物の上方から前記農産物に光を照射する上方照明ユニットと、前記農産物の側方から前記農産物に光を照射する少なくとも４個の側方照明ユニットと、前記上方照明ユニットから照射される光量と前記側方照明ユニットから照射される光量とを制御する制御装置と、からなり、
前記制御装置は、前記農産物が前記側方照明ユニットから照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、前記農産物が前記上方照明ユニットから照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、又は等しくなるように、前記側方照明ユニットの照射時間を３．６乃至６．１ミリ秒の範囲内に制御することを特徴とする照明装置。
前記上方照明ユニット及び前記側方照明ユニットの少なくとも何れか一方は、前記農産物から反射した光を受光する円形の受光装置と、リング状の照明器具と、を備えており、前記照明器具は前記受光装置の周りに前記受光装置と同心に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記受光装置の外径と前記照明器具の内径とは等しく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
一方向に搬送される農産物の各々に光を照射し、前記農産物からの反射光に基づいて前記農産物の外部品質を検査する方法における、前記農産物に光を照射する照明方法であって、
前記農産物の上方から前記農産物に光を照射する第一の過程と、前記農産物の少なくとも４つの側方から前記農産物に光を照射する第二の過程と、を備え、
前記第二の過程において、前記農産物が側方から照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、前記農産物が上方から照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、又は等しくなるように、前記農産物の側方から前記農産物に光が照射される時間が３．６乃至６．１ミリ秒の範囲内に制御されることを特徴とする照明方法。
被検査体である農産物を連続的に搬送する搬送手段と、前記農産物が通過する毎に前記農産物を検出し、検出信号を発する検出装置と、前記農産物を上方及び側方から撮像する撮像手段と、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置と、前記検出信号に応じて、前記撮像手段を作動させる制御手段と、からなること特徴とする農産物の外部品質検査装置。
一方向に搬送される農産物の各々に光を照射し、前記農産物からの反射光に基づいて前記農産物の外部品質を検査する方法における、前記農産物に光を照射する照明方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記農産物の上方から前記農産物に光を照射する第一の処理と、前記農産物の少なくとも４つの側方から前記農産物に光を照射する第二の処理と、を備え、
前記第二の処理において、前記農産物が側方から照射される光の影響を最も強く受ける第一の点における照度が、前記農産物が上方から照射される光の影響を最も強く受ける第二の点における照度の±１０％の範囲内に入るように、又は等しくなるように、前記農産物の側方から前記農産物に光を照射する時間が、３．６乃至６．１ミリ秒の範囲内に制御されることを特徴とするプログラム。