JP7354802B2 - 光学式選別機 - Google Patents

Description

本発明は、光学式選別機に関し、より詳細には、不可視波長領域内の波長を有する光を選別対象物に向けて放出する光源を有する光学式選別機に関する。

選別対象物に近赤外光を照射した際に光学センサによって得られる光情報を使用して、選別対象物に含まれる異物や不良品を判別して除去する光学式選別装置が従来から知られている（例えば、下記の特許文献１）。この種の選別装置では、光学センサは、選別対象物に近赤外光線を照射することによって得られる反射光および／または透過光を受光するために、分光感度のピークを近赤外線波長領域に有する光学素子を備えている。

特開２０００－１５７９３６号

しかしながら、そのような光学素子は高価であり、そのことは選別機の高価格化を招いていた。かかる問題は、近赤外光を使用する選別機に限らず、不可視波長領域の波長を有する光を利用する光学式選別機に共通する。このようなことから、不可視波長領域の波長を有する光を利用する光学式選別機の製造コストを低減することが求められる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の第１の形態によれば、光学式選別機が提供される。この光学式選別機は、赤色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＲ素子と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＧ素子と、青色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＢ素子と、を有する第１の光学センサを備えている。Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子の各々は、分光感度のピークを可視波長領域に有している。Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子のうちの少なくとも二つの素子は、不可視波長領域のうちの所定の波長領域においてゼロではない分光感度を有している。光学式選別機は、さらに、所定の波長領域内の波長を有する第１の光を選別対象物に向けて放出する第１の光源と、第１の光源から第１の光が放出されたときに少なくとも二つの素子を介して取得された信号の少なくとも一部、または、信号に対応する階調値の少なくとも一部を積算する積算部と、積算部によって積算された信号または階調値に基づいて異物および／または不良品の判定を行う第１の判定部と、を備えている。

かかる光学式選別機によれば、分光感度のピークを可視波長領域に有するＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を備える光学センサによって、不可視波長領域の波長を有する第１の光を検出できる。換言すれば、分光感度のピークを不可視波長領域に有する光学素子を備える光学センサを使用することなく、不可視波長領域の波長を有する第１の光を検出できる。一般的に、分光感度のピークを可視波長領域に有するＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を備える光学センサは、分光感度のピークを不可視波長領域に有する光学素子を備える光学センサに比べて非常に安価である。したがって、不可視波長領域の波長を有する光を利用する光学式選別機の製造コストを低減することができる。しかも、少なくとも二つの素子を介して取得された信号の少なくとも一部（つまり、Ｒ素子によって取得されるＲ信号、Ｇ素子によって取得されるＧ信号、および、Ｂ素子によって取得されるＢ信号のうちの少なくとも二つの信号）、または、階調値の少なくとも一部（つまり、Ｒ信号に対応するＲ階調値、Ｇ信号に対応するＧ階調値、および、Ｂ信号に対応するＢ階調値のうちの少なくとも二つの階調値）が積算されるので、信号が増幅されるか、または、階調値が増大される。このため、上記所定の波長領域における素子の各々の相対感度が低くても、感度不足に起因する異物および／または不良品の判定精度の低下を抑制できる。つまり、本形態の光学式選別機によれば、製造コストの低減と、必要な判定精度の確保と、を両立することができる。なお、「信号」とは、検出された光の強度を表すアナログ信号を意味している。

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子のうちの全ての素子は、所定の波長領域においてゼロではない分光感度を有している。積算部は、第１の光源から第１の光が放出されたときにＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を介して取得された信号または階調値を積算する。かかる形態によれば、信号をいっそう増幅させるか、または、階調値をいっそう増大させることができる。このため、異物および／または不良品の判定精度の低下をいっそう抑制できる。

本発明の第３の形態によれば、第１または第２の形態において、積算部は、重み付け係数を用いて信号または階調値を積算する。かかる形態によれば、必要な判定精度を得るために、上記所定の波長領域におけるＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子の分光感度に応じて、つまり、使用される第１の光学センサの感度特性に応じて、第１の判定部で使用される信号の強度または階調値の大きさを調節することができる。重み付け係数は、ゼロよりも大きい任意の正の数とすることができる。

本発明の第４の形態によれば、第３の形態において、重み付け係数は１以上の値である。かかる形態によれば、上記所定の波長領域におけるＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子の分光感度が不足する場合に、必要な判定精度を得るために、第１の判定部で使用される信号を増幅するか、または、階調値を増大させることができる。

本発明の第５の形態によれば、第１ないし第４のいずれかの形態において、光学式選別機は、可視波長領域内の波長を有する第２の光を選別対象物に向けて放出する第２の光源を備えている。光学式選別機は、さらに、赤色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＲ素子と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＧ素子と、青色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＢ素子と、を有する第２の光学センサを備えている。光学式選別機は、さらに、第２の光源から第２の光が放出されたときに第２の光学センサを介して取得された信号に基づいて異物および／または不良品の判定を行う第２の判定部を備えている。かかる形態によれば、可視光に基づいた判定と、不可視光に基づいた判定と、の両方を行うことができる。第１の光源および第２の光源は、不可視波長領域内の波長を有する第１の光と、可視波長領域内の波長を有する第２の光と、を選別対象物に向けて放出する一つの一体的な光源であってもよい。

本発明の第６の形態によれば、第５の形態において、光学式選別機は、さらに、第１の光学センサに入射される光の光路上に配置され、可視波長領域内の波長を有する光をカットする第１の光学フィルタと、第２の光学センサに入射される光の光路上に配置され、不可視波長領域内の波長を有する光をカットする第２の光学フィルタと、を備えている。かかる形態によれば、第１の光源と第２の光源とが同時に点灯したとしても、第１の光学センサは、不可視波長領域内の波長を有する光のみを検出することができ、第２の光学センサは、可視領域内の波長を有する光のみを検出することができる。つまり、可視光の検出と、不可視光の検出と、を一緒に行うことができるので、効率的である。例えば、光学式選別機がシュート式である場合、シュートから選別対象物を１回落下させる間に、可視光の検出と、不可視光の検出と、を行うことができる。

本発明の第７の形態によれば、第６の形態において、第２の光学センサは、第１の光学センサと同一の仕様を有している。かかる形態によれば、第１の光学センサおよび第２の光学センサが同一の仕様であるから、光学式選別機の製造段階における部品調達を簡素化できる。その結果、製造コストを低減することができる。

本発明の第８の形態によれば、第１ないし第４のいずれかの形態において、光学式選別機は、可視波長領域内の波長を有する第２の光を選別対象物に向けて放出する第２の光源と、第２の光源から第２の光が放出されたときに第１の光学センサによって取得された信号に基づいて異物および／または不良品の判定を行う第２の判定部と、を備えている。かかる形態によれば、可視光に基づいた判定と、不可視光に基づいた判定と、の両方を行うことができる。しかも、可視光の検出と、不可視光の検出と、の両方に第１の光学センサを共用することができるので、可視光用の光学センサと、不可視光用の光学センサと、を個別に設ける場合と比べて、光学センサの数を低減することができる。その結果、製造コストを低減することができる。

本発明の第９の形態によれば、第８の形態において、第１の光学センサは、第１の光源と第２の光源とが交互に点灯することによって、一つの選別対象物に対して、第１の光が放出され、かつ、第２の光が放出されないときの信号と、第１の光が放出されず、かつ、第２の光が放出されるときの信号と、の両方を取得可能に構成される。かかる形態によれば、可視光の検出と、不可視光の検出と、を一緒に行うことができるので、効率的である。

本発明の第１実施形態による光学式選別機の概略構成を示す模式図である。 第１の光学センサおよび第２の光学センサの各々のＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子の分光感度特性の一例を示すグラフである。 第２実施形態による光学式選別機の概略構成を示す模式図である。 第１の光源および第２の光源の点灯タイミングを示すタイミングチャートである。 一つの選別対象物と、走査ナンバーと、の関係を示す説明図である。 第３実施形態による光学式選別機の概略構成を示す模式図である。

図１は、本発明の第１実施形態としての光学式選別機（以下、単に選別機と呼ぶ）１０の概略構成を示す模式図である。本実施形態では、選別機１０は、選別対象物としての米から異物（例えば、小石、泥、ガラス片など）および不良品（例えば、未熟粒、着色粒など）を選別するために使用される。ただし、選別対象物は、米に限られるものではなく、任意の粒状物（例えば、米以外の穀物、プラスチックなど）であってもよい。

図１に示すように、選別機１０は、光学検出部２０と、貯留タンク７１と、フィーダ７２と、シュート７３と、良品排出樋７４と、不良品排出樋７５と、エジェクタ７６と、制御装置８０と、を備えている。制御装置８０は、選別機１０の動作全般を制御する。制御装置８０は、積算部８１、第１の判定部８２、第２の判定部８３としても機能する。制御装置８０の機能は、所定のプログラムをＣＰＵが実行することによって実現されてもよいし、専用回路によって実現されてもよい。積算部８１、第１の判定部８２および第２の判定部８３の少なくとも一部は、一体的な一つの装置によって実現されてもよい。例えば、第１の判定部８２および第２の判定部８３は、一つのＣＰＵによって実現される二つの機能であってもよい。あるいは、積算部８１、第１の判定部８２および第２の判定部８３は、それぞれ個別の装置として実現されてもよい。制御装置８０の機能の詳細については後述する。

貯留タンク７１は、選別対象物（以下、単に対象物と呼ぶ）９０を一時的に貯留する。フィーダ７２は、貯留タンク７１に貯留された対象物９０をシュート７３上に供給する。光学検出部２０は、シュート７３から滑り落ちた対象物９０に対して光を照射し、対象物９０に関連付けられた光（具体的には、対象物９０を透過した透過光、および／または、対象物９０によって反射された反射光）を検出する。この検出結果は制御装置８０に入力される。制御装置８０は、この検出結果に基づいて、対象物９０が良品（つまり、品質が相対的に高い米粒）であるか、それとも、異物（つまり、米粒ではないもの）ないし不良品（つまり、品質が相対的に低い米粒）であるかを判定する。この判定は、対象物９０の各々について行われる。

対象物９０が異物または不良品であると判定された場合、エジェクタ７６は、当該対象物９０に向けてエア７７を噴射する。これによって、対象物９０は、吹き飛ばされ、シュート７３からの落下軌道から逸脱して不良品排出樋７５に導かれる。一方、対象物９０が良品であると判定された場合、エア７７は噴射されない。このため、良品であると判定された対象物９０は、落下軌道を変えることなく、良品排出樋７４に導かれる。

以下、光学検出部２０および制御装置８０の詳細について説明する。図１に示すように、光学検出部２０は、第１の光源３０と、第２の光源４０ａ，４０ｂと、第１の光学センサ５０と、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂと、第１の光学フィルタ５１と、第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂと、を備えている。第１の光学センサ５０は、本実施形態では、汎用のカラーＣＣＤセンサである。第１の光学センサ５０は、本実施形態ではラインセンサであるが、エリアセンサであってもよい。

第１の光学センサ５０は、赤色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子（以下、Ｒ素子と呼ぶ）と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子（以下、Ｇ素子と呼ぶ）と、青色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子（以下、Ｂ素子と呼ぶ）と、を有している。Ｒ，Ｇ，Ｂとは、ＲＧＢ色空間のＲ，Ｇ，Ｂをそれぞれ意味している。これらの光学素子の各々は、集光レンズと、カラーフィルタと、光電変換素子と、を備えている。カラーフィルタの各々は、検出すべき光の色（例えば、Ｒ素子であれば、赤色）に対応する波長の光を透過させ、その他の波長の光を透過させない特性を有している。カラーフィルタに変えて、ダイクロイックプリズムなどの分光器が使用されてもよい。

図２は、第１の光学センサ５０のＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子の分光感度特性の一例を示している。図示するように、３種類の素子の各々は、分光感度のピークを可視波長領域に有している。可視波長領域とは、例えば、４００ｎｍ以上、７６０ｎｍ以下の波長の領域である。より具体的には、Ｒ素子は、６２０ｎｍ付近に分光感度のピークを有している。Ｇ素子は、５２０ｎｍ付近に分光感度のピークを有している。Ｂ素子は、４７０ｎｍ付近に分光感度のピークを有している。

これらの素子の各々は、不可視波長領域（つまり、可視波長領域以外の波長領域）のうちの所定の波長範囲においてもゼロではない分光感度を有している。例えば、図２に示す例では、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子の各々は、８５０ｎｍの波長の光（より具体的には、近赤外光）に対して０．３５程度の相対感度を有している。

第２の光学センサ６０ａ，６０ｂは、本実施形態では、第１の光学センサ５０と同一の仕様を有している。このため、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂは、第１の光学センサ５０と同一仕様のＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を備えており、それらの素子は、図２に例示した分光感度特性を有している。

第１の光源３０は、第１の光３１を対象物９０に向けて放出する。第１の光３１は、上述の所定の波長範囲（つまり、第１の光学センサ５０のＲ素子，Ｇ素子およびＢ素子がゼロではない分光感度を有する、不可視波長領域の波長範囲）内の波長を有している。本実施形態では、第１の光源３０は近赤外光源である。このため、第１の光３１を近赤外光３１とも呼ぶ。第１の光源３０の出力ピークは不可視波長領域内（本実施形態では、８５０ｎｍの波長のところ）にある。第１の光源３０は、本実施形態ではＬＥＤであるが、他の任意の発光素子（例えば、ハロゲンランプ）が使用されてもよい。第１の光３１は、不可視波長領域の波長を有する光に加えて、可視波長領域の波長を有する光も含んでいてもよい。

第２の光源４０ａは、第２の光４１ａを対象物９０に向けて放出する。第２の光４１ａは、可視波長領域内の波長を有している。このため、第２の光４１ａを可視光４１ａとも呼ぶ。第２の光源４０ａの出力ピークは可視波長領域内にある。本実施形態では、第２の光源４０ａは、赤色、緑色および青色の光をそれぞれ放出可能な、いわゆるカラーＬＥＤである。ただし、第２の光源４０ａは、他の任意の発光素子（例えば、ハロゲンランプ）であってもよい。第２の光源４０ｂは、第２の光源４０ａと同一の仕様を有しており、可視波長領域内の波長を有する第２の光４１ｂ（可視光４１ｂとも呼ぶ）を対象物９０に向けて放出する。第２の光４１ａ，４１ｂは、可視波長領域の波長を有する光に加えて、不可視波長領域の波長を有する光も含んでいてもよい。

第１の光学フィルタ５１は、第１の光学センサ５０に入射される光の光路上に配置されている。第１の光学フィルタ５１は、可視波長領域内の波長を有する光をカットする。つまり、不可視波長領域（本実施形態では、近赤外線波長領域）の波長を有する光は、第１の光学フィルタ５１を透過するが、可視波長領域内の波長を有する光は、第１の光学フィルタ５１を透過しない。このため、第１の光学センサ５０は、近赤外光のみを検出することができる。

第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂは、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂに入射される光の光路上にそれぞれ配置されている。第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂは、不可視波長領域内の波長を有する光をカットする。つまり、可視波長領域内の波長を有する光は、第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂを透過するが、不可視波長領域（本実施形態では、近赤外線波長領域）の波長を有する光は、第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂを透過しない。このため、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂは、可視光のみを検出することができる。

図１に示すように、第１の光源３０、第２の光源４０ａおよび第２の光学センサ６０ａは、対象物９０の移送経路（換言すれば、シュート７３からの落下軌跡）に対して一方側（フロント側とも呼ぶ）に配置されている。一方、第２の光源４０ｂ、第１の光学センサ５０および第２の光学センサ６０ｂは、対象物９０の移送経路に対して他方側（リア側とも呼ぶ）に配置されている。

リア側の第１の光学センサ５０は、フロント側の第１の光源３０から放出され、対象物９０を透過し、さらに第１の光学フィルタ５１を透過した近赤外光３１を検出する。フロント側の第２の光学センサ６０ａは、フロント側の第２の光源４０ａから放出され、対象物９０で反射され、第２の光学フィルタ６１ａを透過した可視光４１ａと、リア側の第２の光源４０ｂから放出され、対象物９０を透過し、さらに第２の光学フィルタ６１ａを透過した可視光４１ｂと、を検出する。リア側の第２の光学センサ６０ｂは、リア側の第２の光源４０ｂから放出され、対象物９０で反射され、第２の光学フィルタ６１ｂを透過した可視光４１ｂと、フロント側の第２の光源４０ａから放出され、対象物９０を透過し、さらに第２の光学フィルタ６１ｂを透過した可視光４１ａと、を検出する。

周知のように、第１の光学センサ５０および第２の光学センサ６０ａ，６０ｂは、一つの対象物９０について複数の走査を行う。各走査で得られた画像を合成することにより、当該一つの対象物９０の全体画像が取得される。本実施形態では、第１の光源３０および第２の光源４０ａ，４０ｂは、第１の光学センサ５０および第２の光学センサ６０ａ，６０ｂの全ての走査期間に亘って常時点灯される。ただし、第１の光源３０および第２の光源４０ａ，４０ｂの点灯の仕方は、特に限定されるものではない。

第１の光学センサ５０および第２の光学センサ６０ａ，６０ｂの出力、すなわち、検出された光の強度を表すアナログ信号は、ＡＣ／ＤＣコンバータ（図示省略）によってデジタル信号に変換される。このデジタル信号（換言すれば、アナログ信号に対応する階調値）は、制御装置８０に入力される。

制御装置８０では、対象物９０に関連付けられた可視光４１ａ，４１ｂに基づいて異物および／または不良品の判定が行われるとともに、対象物９０に関連付けられた近赤外光３１に基づいて、異物および／または不良品の判定が行われる。まず、対象物９０に関連付けられた可視光４１ａ，４１ｂに基づいた判定について説明する。第２の判定部８３は、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂを介して得られたアナログ信号に基づいて（換言すれば、デジタル信号が表す階調値を使用して）、対象物９０が、良品であるか、それとも、異物もしくは不良品であるかを判定する。より具体的には、第２の判定部８３は、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂのＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を介して得られたＲ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値と、予め定められた閾値と、を比較することによって、異物および／または不良品の判定を行う。この判定手法には、公知の任意の判定手法を採用可能である。

次いで、対象物９０に関連付けられた近赤外光３１に基づいた判定について説明する。この判定では、まず、積算部８１が、第１の光学センサ５０のＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を介して得られたＲ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値を積算して、次式（１）にしたがって積算値ＩＶを算出する。次式（１）において、Ｒ，Ｇ，Ｂは、Ｒ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値をそれぞれ表している。また、ａ，ｂ，ｃは、重み付け係数であり、０よりも大きい値にそれぞれ設定される。この積算は、第１の光学センサ５０によって得られる画像データの画素単位で行われる。
ＩＶ＝ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ ・・・（１）

本実施形態では、ａ＝ｂ＝ｃ＝１に設定される。つまり、積算値ＩＶは、第１の光学センサ５０のＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を介して得られたＲ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値を単純に足し合わせた値である。図２に示したとおり、第１の光学センサ５０のＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子の各々は、第１の光源３０から放出される８５０ｎｍの波長の光（近赤外光３１）に対して０．３５程度の相対感度を有している。これらの相対感度を足し合わせると、１．０５（＝０．３５＋０．３５＋０．３５）になる。このため、積算値ＩＶは、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂのＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子の各々が、そのピーク感度と一致する波長の光を検出したときに得られる階調値の大きさと同程度の大きさを有している。

こうして積算値ＩＶを算出すると、第１の判定部８２は、積算値ＩＶに基づいて、対象物９０が、良品であるか、それとも、異物もしくは不良品であるかを判定する。より具体的には、第１の判定部８２は、積算値ＩＶと、予め定められた閾値と、を比較することによって、異物および／または不良品の判定を行う。この判定手法には、公知の任意の判定手法を採用可能である。

上述した選別機１０によれば、分光感度のピークを可視波長領域に有するＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を備える第１の光学センサ５０によって、対象物９０に関連付けられた近赤外光３１が検出される。換言すれば、分光感度のピークを不可視波長領域に有する光学素子を備える光学センサを使用することなく、近赤外光３１を検出できる。一般的に、分光感度のピークを可視波長領域に有するＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を備える光学センサは、分光感度のピークを不可視波長領域に有する素子を備える光学センサに比べて非常に安価である。したがって、選別機１０のように、分光感度のピークを可視波長領域に有するＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子を備える第１の光学センサ５０を近赤外光３１の検出のために使用することにより、選別機１０の製造コストを低減することができる。第１の光学センサ５０の近赤外線波長領域における分光感度は、その可視波長領域における分光感度よりも小さいものの、異物および／または不良品の判定には、Ｒ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値を積算して得られる積算値ＩＶが使用される。つまり、判定に使用される階調値は、積算によって増大される。このため、感度不足に起因する判定精度の低下も抑制できる。

しかも、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子からの出力信号はランダムなノイズを含み得るが、Ｒ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値を積算することによってノイズ同士が打ち消し合う事象が生じ得るので、Ｒ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値のうちのいずれか一つのみを、所定の係数を乗じることによって単純に増大させる場合と比べて、ノイズが増幅されにくい。このため、ノイズの増幅に起因する判定精度の低下も抑制できる。

さらに、選別機１０は、第１の光学フィルタ５１および第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂを備えているので、第１の光源３０と第２の光源４０ａ，４０ｂとを同時に点灯したとしても、第１の光学センサ５０は、対象物９０に関連付けられた近赤外光３１のみを検出することができ、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂは、対象物９０に関連付けられた可視光４１ａ，４１ｂのみを検出することができる。このため、シュート７３から対象物９０を１回落下させる間に、可視光の検出と、不可視光の検出と、を行うことができる。

さらに、選別機１０では、第１の光学センサ５０は、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂと同一の仕様を有している。このため、選別機１０の製造段階における部品調達を簡素化できる。その結果、製造コストを低減することができる。

上述した実施形態には、種々の形態に変形され得る。例えば、式（１）において、重み付け係数ａ，ｂ，ｃが１以外の値に設定されてもよい。重み付け係数ａ，ｂ，ｃは、必要な判定精度を得るために、近赤外光３１の波長領域と一致する波長領域におけるＲ素子、Ｇ素子およびＢ素子の分光感度に応じて、つまり、第１の光学センサ５０の感度特性に応じて、ゼロよりも大きい任意の値に設定され得る。例えば、近赤外光３１に対する第１の光学センサ５０の感度が不足する場合には、ａ＝ｂ＝ｃ＝１に設定すると、必要な判定精度を得るのに十分に大きい積算値ＩＶが得られないことがある。このような場合には、重み付け係数ａ，ｂ，ｃを１よりも大きい値に設定して、積算値ＩＶを増大させてもよい。この場合、重み付け係数ａ，ｂ，ｃを、１よりも大きい同一の値に設定すれば、上述の実施形態と同様に、ノイズを打ち消す効果が好適に得られる。あるいは、近赤外光３１に対する第１の光学センサ５０の感度が過剰に得られる場合（換言すれば、積算値ＩＶが階調値の最大値を超える場合（いわゆる飽和状態））では、重み付け係数ａ，ｂ，ｃを１よりも小さい値に設定してもよい。この場合も、重み付け係数ａ，ｂ，ｃは、同一の値に設定されてもよい。あるいは、ａ，ｂ，ｃは、ａ，ｂ，ｃのうちの２つ以上が０ではないことを条件として、０以上の値にそれぞれ設定されてもよい。換言すれば、ａ，ｂ，ｃのうちのいずれか一つは０であってもよい。例えば、Ｒ素子およびＧ素子が、判定に十分な感度を有している場合には、ａ＝１，ｂ＝１，ｃ＝０としてもよい。

あるいは、Ｒ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値を積算する代わりに、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子から出力されるアナログ信号を加算回路で積算して増幅させてもよい。あるいは、積算値ＩＶを算出するために、Ｒ階調値、Ｇ階調値およびＢ階調値のうちの二つの階調値のみが積算されてもよい。

あるいは、第１の光学センサ５０は、フロント側のみに配置されてもよいし、フロント側とリア側との両方に配置されてもよい。同様に、第１の光源３０は、リア側のみに配置されてもよいし、フロント側とリア側との両方に配置されてもよい。

あるいは、第１の光源３０および第２の光源４０ａに代えて、不可視波長領域の波長を有する光と、可視波長領域の波長を有する光と、を放出する一つの光源（例えば、ハロゲンランプ）が使用されてもよい。

図３は、本発明の第２実施形態としての選別機１００の概略構成を示す模式図である。選別機１００は、第１の光学フィルタ５１および第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂを備えていない点と、制御装置８０に代えて制御装置１８０を備えている点のみが第１実施形態と異なっている。以下、選別機１００について、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

制御装置１８０は、間欠的に点灯するように第１の光源３０および第２の光源４０ａ，４０ｂを制御する点が制御装置８０と異なっている。図４は、第１の光源３０および第２の光源４０ａ，４０ｂの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。図５は、一つの対象物９０と、第１の光学センサ５０および第２の光学センサ６０ａ，６０ｂの走査ナンバー（何回目の走査であるかを表す数字）と、の関係を示す説明図である。図５に示すように、本実施形態では、一つの対象物９０について８回（説明を簡素化するために、実際よりも少ない回数であるものとして例示している）の走査によって画像データが取得される。図５に示される１～８の数字は、該当する領域の画像データが取得される走査のナンバーを示している。例えば、「１」が付された領域は、１回目の走査によって画像データが取得されることを示している。

図４に示すように、第１の光源３０は、奇数の走査ナンバーを有する走査期間においてのみ点灯され（図中にＯＮと示されている）、偶数の走査ナンバーを有する走査期間においては消灯される（図中にＯＦＦと示されている）。一方、第２の光源４０ａ，４０ｂは、偶数の走査ナンバーを有する走査期間においてのみ点灯され、奇数の走査ナンバーを有する走査期間においては消灯される。このとき、第２の光源４０ａ，４０ｂは、同時に点灯または消灯する。つまり、第１の光源３０と第２の光源４０ａ，４０ｂとは、交互に点灯される。換言すれば、第１の光源３０と第２の光源４０ａ，４０ｂとは、互いに対して排他的に点灯される。

このような構成によって、第１の光学センサ５０では、奇数の走査ナンバーを有する走査期間においてのみ、第１の光源３０から放出された近赤外光３１が検出され、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂでは、偶数の走査ナンバーを有する走査期間においてのみ、第２の光源４０ａ，４０ｂから放出された可視光４１ａ，４１ｂが検出される。このため、積算部８１および第１の判定部８２は、奇数の走査ナンバーを有する走査期間において第１の光学センサ５０によって取得された信号（この信号によって得られる画像の領域を図５ではハッチングで示している）のみを用いて、第１実施形態で説明した積算処理および判定処理を行う。同様に、第２の判定部８３は、偶数の走査ナンバーを有する走査期間において第２の光学センサ６０ａ，６０ｂによって取得された信号のみを用いて、第１実施形態で説明した判定処理を行う。

かかる選別機１００によれば、第１の光学センサ５０および第２の光学センサ６０ａ，６０ｂの分解能が第１実施形態に比べて半分に低下するものの、近赤外光３１と可視光４１ａ，４１ｂとが干渉することがない。したがって、シュート７３から対象物９０を１回落下させる間に、第１の光学センサ５０は、対象物９０に関連付けられた近赤外光３１のみを検出することができ、第２の光学センサ６０ａ，６０ｂは、対象物９０に関連付けられた可視光４１ａ，４１ｂのみを検出することができる。しかも、第１の光学フィルタ５１および第２の光学フィルタ６１ａ，６１ｂが不要になるので、製造コストをさらに低減できる。

図６は、本発明の第３実施形態としての選別機２００の概略構成を示す模式図である。選別機２００は、第２の光学センサ６０ｂを備えていない点と、制御装置１８０に代えて制御装置２８０を備えている点のみが第２実施形態と異なっている。以下、選別機２００について、第２実施形態と異なる点についてのみ説明する。

制御装置２８０は、制御装置１８０と同様の態様で（つまり、図４に示した態様で）、間欠的に点灯するように第１の光源３０および第２の光源４０ａ，４０ｂを制御する。本実施形態では、リア側には第２の光学センサ６０ｂが設置されていないので、リア側に配置された第１の光学センサ５０が第２の光学センサ６０ｂの役割も担う。つまり、第１の光学センサ５０は、奇数の走査ナンバーを有する走査期間では、第１の光源３０から放出された近赤外光３１を検出し、偶数の走査ナンバーを有する走査期間では、第２の光源４０ａ，４０ｂから放出された可視光４１ａ，４１ｂを検出する。

このため、積算部８１および第１の判定部８２は、第２実施形態と同様に、奇数の走査ナンバーを有する走査期間において第１の光学センサ５０によって取得された信号のみを用いて、第１実施形態で説明した積算処理および判定処理を行う。一方、第２の判定部８３は、偶数の走査ナンバーを有する走査期間において第２の光学センサ６０ａによって取得された信号と、奇数の走査ナンバーを有する走査期間において第１の光学センサ５０によって取得された信号と、用いて、第１実施形態で説明した判定処理を行う。

かかる選別機２００によれば、近赤外光３１の検出と、可視光４１ａ，４１ｂの検出と、の両方に第１の光学センサ５０を共用することができるので、第２実施形態と比べて、第２の光学センサ６０ｂの費用分だけ製造コストを低減することができる。しかも、第２実施形態と同様に、シュート７３から対象物９０を１回落下させる間に、可視光の検出と、不可視光の検出と、を行うことができる。ただし、対象物９０を２回落下させて、可視光の検出と、不可視光の検出と、が行われてもよい。例えば、１回目の落下時には第１の光源３０のみが連続的に点灯し、第１の光学センサ５０によって近赤外光３１が検出され、２回目の落下時には、第２の光源４０ａ，４０ｂのみが連続的に点灯し、第１の光学センサ５０によって可視光４１ａ，４１ｂが検出されてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。

例えば、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子の各々が近赤外線波長領域にゼロではない分光感度を有する第１の光学センサ５０を使用する代わりに、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子のうちの二種類の素子のみが近赤外線波長領域にゼロではない分光感度を有する第１の光学センサが使用されてもよい。この場合でも、当該二種類の素子を介して取得された信号または階調値を積算することにより、感度不足に起因する判定精度の低下を抑制できる。

さらに、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子の各々が近赤外線波長領域にゼロではない分光感度を有する第１の光学センサ５０を使用する代わりに、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子の各々が分光感度のピークを可視波長領域に有し、かつ、Ｒ素子、Ｇ素子およびＢ素子のうちの少なくとも二つが、近赤外線波長領域以外の不可視波長領域（具体的には、遠赤外線波長領域または紫外線波長領域）にゼロではない分光感度を有する第１の光学センサが使用されてもよい。この場合、第１の光源３０に代えて、遠赤外線波長領域または紫外線波長領域の波長を有する第１の光源が使用される。また、使用される第１の光源から放出される光の波長範囲に応じて、第１の光学フィルタ５１のフィルタリング特性も適宜、変更され得る。このような構成によっても、必要な判定精度を確保しつつ、安価な光学センサを用いて遠赤外線波長領域または紫外線波長領域を検出できる。

さらに、第１の光学センサ５０および／または第２の光学センサ６０ａ，６０ｂとして、カラーＣＣＤセンサに変えて、カラーＣＭＯＳセンサなどの他の形式の光学センサが使用されてもよい。

１０，１００，２００...選別機
２０...光学検出部
３０...第１の光源
３１...第１の光（近赤外光）
４０ａ，４０ｂ...第２の光源
４１ａ，４１ｂ...第２の光（可視光）
５０...第１の光学センサ
５１...第１の光学フィルタ
６０ａ，６０ｂ...第２の光学センサ
６１ａ，６１ｂ...第２の光学フィルタ
７１...貯留タンク
７２...フィーダ
７３...シュート
７４...良品排出樋
７５...不良品排出樋
７６...エジェクタ
７７...エア
８０，１８０，２８０...制御装置
８１...積算部
８２...第１の判定部
８３...第２の判定部
９０...対象物

Claims (7)

1. 光学式選別機であって、
   赤色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＲ素子と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＧ素子と、青色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＢ素子と、を有する第１の光学センサを備え、
   前記Ｒ素子、前記Ｇ素子および前記Ｂ素子の各々は、分光感度のピークを可視波長領域に有し、
   前記Ｒ素子、前記Ｇ素子および前記Ｂ素子のうちの少なくとも二つの素子は、不可視波長領域のうちの所定の波長領域においてゼロではない分光感度を有し、
   前記光学式選別機は、さらに、
   前記所定の波長領域内の波長を有する第１の光を選別対象物に向けて放出する第１の光源と、
   前記第１の光源から前記第１の光が放出されたときに前記少なくとも二つの素子を介して取得された信号の少なくとも一部、または、該信号に対応する階調値の少なくとも一部を積算する積算部と、
   前記積算部によって積算された前記信号または前記階調値に基づいて異物および／または不良品の判定を行う第１の判定部と
   を備える光学式選別機。
2. 請求項１に記載の光学式選別機であって、
   前記Ｒ素子、前記Ｇ素子および前記Ｂ素子のうちの全ての素子は、前記所定の波長領域において前記ゼロではない分光感度を有し、
   前記積算部は、前記第１の光源から前記第１の光が放出されたときに前記Ｒ素子、前記Ｇ素子および前記Ｂ素子を介して取得された前記信号または前記階調値を積算する
   光学式選別機。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学式選別機であって、
   前記積算部は、重み付け係数を用いて前記信号または前記階調値を積算する
   光学式選別機。
4. 請求項３に記載の光学式選別機であって
   前記重み付け係数は１以上の値である
   光学式選別機。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光学式選別機であって、
   前記可視波長領域内の波長を有する第２の光を選別対象物に向けて放出する第２の光源と、
   赤色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＲ素子と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＧ素子と、青色に対応する波長を有する光を検出するための光学素子であるＢ素子と、を有する第２の光学センサと、
   前記第２の光源から前記第２の光が放出されたときに前記第２の光学センサを介して取得された信号に基づいて前記異物および／または前記不良品の判定を行う第２の判定部と
   を備える光学式選別機。
6. 請求項５に記載の光学式選別機であって、
   前記第１の光学センサに入射される光の光路上に配置され、前記可視波長領域内の波長を有する光をカットする第１の光学フィルタと、
   前記第２の光学センサに入射される光の光路上に配置され、前記不可視波長領域内の波長を有する光をカットする第２の光学フィルタと
   を備える光学式選別機。
7. 請求項５または請求項６に記載の光学式選別機であって、
   前記第２の光学センサは、前記第１の光学センサと同一の仕様を有している
   光学式選別機。

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