WO2014103767A1 - 撮像装置 - Google Patents

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WO2014103767A1
WO2014103767A1 PCT/JP2013/083572 JP2013083572W WO2014103767A1 WO 2014103767 A1 WO2014103767 A1 WO 2014103767A1 JP 2013083572 W JP2013083572 W JP 2013083572W WO 2014103767 A1 WO2014103767 A1 WO 2014103767A1
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reflector
reflected
imaging
optical system
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English (en)
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Inventor
陽一 河村
信義 池田
Original Assignee
株式会社サタケ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C2501/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material to be sorted
    • B07C2501/0018—Sorting the articles during free fall

Definitions

  • the present invention relates to an image pickup apparatus for optically inspecting a defective material or foreign matter in a granular material for contamination in an inspection region.
  • granular materials include tablets, capsules, grains such as rice and wheat, nuts such as almonds, beans such as soybeans, resin pellets, and fruit vegetables such as raisins.
  • Patent Document 1 includes a light-reflecting bent optical path forming unit that folds reflected light from a light source in an inspection region in the optical axis direction and guides the folded light to a light receiving unit.
  • this light reflection type bent optical path forming means reflects the reflected light from the light source in the inspection region.
  • the first light reflector 10 ⁇ / b> A and the second light reflector 11 that reflects the light reflected by the first light reflector 10 ⁇ / b> A and guides it to the light receiving means 5 are provided.
  • the light reflecting surface of the first light reflector 10A is formed in a concave shape
  • the second light reflecting surface 11 is formed in a planar shape or a convex shape.
  • the first light reflector 10A has a light reflecting surface formed in a concave shape. Therefore, when the light from the inspection region is reflected by the first light reflector 10A, the light from each of the plurality of unit light receiving target ranges in the inspection region is routed through the inspection region on the concave light reflecting surface. Reflects in a bent state so as to be gathered to the center side in the width direction. As a result, light is reflected while the image of the inspection area is reduced.
  • the light reflected by the first light reflector 10 ⁇ / b> A is reflected by the second light reflector 11 having a light reflecting surface formed in a planar shape or a convex shape and guided to the light receiving means 5. Become.
  • the light from each of the plurality of unit light receiving target ranges in the inspection area is reflected by the first light reflector 10A in a state as close to the optical axis direction of the light receiving means 5 as possible. Thereby, a bent optical path is formed so that an image obtained by reducing the image of the inspection area can be received by the light receiving means 5.
  • the granular material group is transferred by the object transferring means so as to pass through the inspection region. Even if the position of the granular material group is shifted in the direction intersecting the path width direction due to the disturbance of conveyance, the shifted granular material group is received by the unit light receiving target range in another adjacent row. Less likely to be mistakenly evaluated as a quantity.
  • the light in the inspection region is bent and reflected so as to be gathered toward the center side in the lateral direction of the path by the reflecting surface of the concave mirror.
  • the reading line R formed in the inspection region K is ideally a straight line indicated by a symbol R1.
  • the light reflecting surface 110a is distorted by the concave mirror 110, resulting in an arc shape indicated by reference numeral R2.
  • the arc-shaped line indicated by the symbol R2 is deviated from the ideal reading line indicated by the symbol R1 at the center C of the path width, the left end L1, and the right end L2.
  • Such misalignment also occurs when the light reflecting surface 110a is formed as a two-dimensional concave reflecting mirror (a concave reflecting mirror having a curvature only in the horizontal (horizontal) direction), and the light reflecting surface 110a is formed into a three-dimensional spherical reflecting mirror. It may also occur when formed in a (concave mirror having a curvature in the lateral (horizontal) direction and longitudinal (vertical) direction). This positional shift is considered to be caused by bending the inspection area so as to be gathered toward the center in the lateral direction of the path by the concave reflecting mirror, and reflecting the image by reducing the original image.
  • it is inevitable to use a concave reflecting mirror. For this reason, it has been necessary to solve the problem that the detection accuracy of a defective object due to the displacement is lowered or the operation of the air ejection device due to the displacement is delayed.
  • the present invention provides a light source, an imaging optical system, an imaging element that forms an optical image of a material guided by the imaging optical system, and light from the light source is irradiated to optically process the material.
  • An imaging device for optically inspecting in the inspection region while transferring material includes a plurality of light reflectors, and each of the plurality of light reflectors includes a light reflection surface, and the light reflection surfaces of at least a pair of light reflectors are formed in a concave shape, and in the inspection region
  • the technical means of reflecting the reflected light of the light irradiated to the material from the light source by the plurality of light reflectors was taken.
  • the imaging optical system includes a first light reflector that reflects and reflects the reflected light of the light applied to the material from the light source in the inspection region, and the first light.
  • a second light reflector that reflects the light reflected by the reflector, a third light reflector that reflects the light reflected by the second light reflector, and the third light reflector.
  • a fourth light reflector that guides the reflected light to the image sensor, and the light reflection surfaces of the first light reflector and the third light reflector are formed in a concave shape, and the second light reflection is performed.
  • the light reflecting surfaces of the body and the fourth light reflector are formed in a planar shape.
  • the invention described in claim 3 further includes a concave mirror support member, and the first light reflector and the third light reflector are supported by the concave mirror support member, and are paired in the vertical direction. It can be set up.
  • all the light reflecting surfaces of the plurality of light reflectors are formed in a concave shape, or light reflection that first reflects the light irradiated to the material from the light source in the inspection region among the plurality of light reflectors. It is possible to form the body and the light reflector just before being led to the image sensor in a concave shape.
  • an imaging apparatus for inspecting for a defective product or a foreign substance while continuously transferring material, the imaging apparatus being separated from an inspection area by a plurality of light reflectors.
  • An imaging optical system that folds and reflects light and an imaging element that forms an optical image of a material guided by the imaging optical system, wherein the imaging optical system includes at least a pair of light among the plurality of light reflectors
  • the arc-shaped reading line is offset by the upwardly convex arc and the downwardly convex arc, and a linear reading line that does not cause a positional deviation is obtained.
  • an imaging optical system is formed by combining a concave reflecting mirror and a planar reflecting mirror, and a linear reading line that does not cause a positional shift in the imaging element is provided.
  • the manufacturing cost can be reduced by forming and using the concave reflecting mirror and the flat reflecting mirror in combination.
  • the concave mirror support member supports the first light reflector and the third light reflector so that they can be arranged in a pair in the vertical direction.
  • the assembly workability can be further improved as compared with the case where the individual light reflectors are assembled alone.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a reading line formed in an inspection region K. It is the schematic which shows the conventional bending optical path formation means. It is the schematic which shows the conventional bending optical path formation means.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a granular material inspection apparatus to which the imaging apparatus of the present embodiment is applied.
  • the granular material inspection apparatus 1 includes a chute 3 as a transfer means, a storage tank 4 for storing granular materials such as grains, and the storage tank 4 in a machine frame 2.
  • a vibrating feeder 5 for conveying the granular material to the chute 3, an inspection unit 6 provided across the fall trajectory of the granular material falling from the lower end of the chute 3, and an ejector nozzle 7 provided further below the inspection unit 6
  • a non-defective product collecting basket 8 for receiving normal granular material, a defective product collecting basket 9 for collecting defective granular material, and an auxiliary defective product collecting basket 10 provided in parallel to the good product collecting basket 8.
  • the chute 3 is disposed to be inclined at an angle of about 60 degrees from the horizontal position.
  • the non-defective product collecting rod 8 is on the same inclination line as the chute 3 and receives normal granular material that does not receive the blast from the ejector nozzle 7.
  • the defective granular material receives a blast from the ejector nozzle 7 and is separated from the normal granular material.
  • the auxiliary defective product collection rod 10 receives the blast from the ejector nozzle 7 and collects the defective granular material that has bounced off the surrounding members.
  • the inspection units 6a and 6b are surrounded by box bodies 11a and 11b, respectively.
  • the box 11a on the front side of the dropping trajectory of the granular material includes a camera 12a to which the imaging apparatus of the present invention is applied, visible light sources 13a and 13b including fluorescent lamps and LEDs, halogen lamps and LEDs, and the like.
  • the near-infrared light source 14a and the opposing background 15a of the inspection unit 6b are internally provided.
  • the camera 12a includes a CCD solid-state image sensor for visible light and an NIR solid-state image sensor for near infrared light.
  • the box 11b on the rear side of the flow path of the granular material is composed of a camera 12b to which the imaging apparatus of the present invention is applied, visible light sources 13c and 13d composed of fluorescent lamps, LEDs, etc., halogen lamps, LEDs, etc.
  • a near-infrared light source 14b and an opposing background 15b of the inspection unit 6a are internally provided.
  • the camera 12b includes a CCD solid-state imaging device for visible light and a NIR solid-state imaging device for near infrared light.
  • the window members 16a and 16b which consist of transparent glass are engage
  • the vicinity of the position surrounded by the window members 16a and 16b is an inspection region K.
  • the ejector nozzle 7 is supplied with air from an air compressor (not shown) from an air pipe 20 via a sub tank 17, a pipe 18 and a solenoid valve 19.
  • the sub tank 17 temporarily stores air from the air compressor.
  • a front door 22 is provided on the inclined wall in front of the machine casing 2.
  • the front door is rotatable in the vertical direction by the air cylinder 21. Thereby, maintenance work such as cleaning can be easily performed.
  • a liquid crystal display 23 is provided below the front door 22.
  • the liquid crystal display 23 includes a touch panel and serves as both an operation panel and a monitor.
  • the liquid crystal display 23 is disposed at the eye level of the operator. Thereby, machine operation can be performed easily and operativity improves.
  • Numeral 24 in FIG. 1 is a defective product receptacle
  • symbol 25 is a non-defective product receptacle
  • symbol 26 is an auxiliary defective product receptacle
  • symbol 27 is a sample take-out part.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an optical system of a camera to which the imaging apparatus of the present invention is applied.
  • the main part of the camera 12 includes an imaging optical system 32 and imaging elements 33 and 34 that form an optical image of a material guided by the imaging optical system 32.
  • the imaging optical system 32 reflects and reflects the light from the inspection region by a plurality of light reflectors 28, 29, 30, and 31.
  • the imaging device 33 is a CCD solid-state imaging device that specifically forms light having a wavelength of a visible light component in an optical image.
  • the imaging element 34 is an NIR solid-state imaging element that specifically forms light having a wavelength of a near-infrared light component in an optical image.
  • a dichroic mirror 35 is disposed between the light reflector 31 and the imaging elements 33 and 34.
  • the optical image composed of the visible light component guided by the imaging optical system 32 is bent by the dichroic mirror 35, and an image is formed on the imaging surface 33 a of the CCD solid-state imaging device 33 by the lens 36.
  • the optical image composed of the near-infrared light component guided by the imaging optical system 32 is transmitted by the dichroic mirror 35 and forms an image on the imaging surface 34 a of the NIR solid-state imaging device 34 by the lens 37.
  • the imaging optical system 32 will be described in detail.
  • the light reflector 28 shown in FIG. 2 is formed of a concave mirror made up of a parabolic mirror.
  • the light reflector 29 is formed by a plane reflecting mirror.
  • the light reflector 30 is a concave mirror made up of a parabolic mirror.
  • the light reflector 31 is formed of a plane reflecting mirror.
  • the light reflector 28 made of a concave mirror and the light reflector 30 made of a concave mirror are attached to the concave mirror support member 39 in a pair in the vertical direction (the vertical direction inside the housing of the camera 12). As described above, when the light reflectors 28 and 30 are mounted in a pair in the vertical direction, the assembly workability can be improved as compared with the case where the individual light reflectors 28 and 30 are assembled separately.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the reflecting action of the light reflector of the imaging optical system.
  • the light irradiated from the light source and reflected by the material in the inspection region K enters through the window member 16 with an incident angle ⁇ 1.
  • the incident light is reflected by the light reflector (concave mirror) 28 at an angle ⁇ 2.
  • the light is reflected so as to be gathered to the center side in the path width direction of the inspection region K.
  • the light reflector (planar reflector) 29 reflects the light with an angle ⁇ 3.
  • the reading line formed in the inspection region K is arcuate (see symbol R2 in FIG. 3; upwardly convex arcuate) as in the prior art. It becomes.
  • the reading line formed in the inspection region K is denoted by reference symbol R3.
  • the arc is convex downward.
  • the light reflected by the light reflector (concave reflector) 30 is reflected by the light reflector (planar reflector) 31 at an angle ⁇ 5 and enters the dichroic mirror 35.
  • an optical image composed of a visible light component is bent by 90 °, and an image is formed on the imaging surface 33 a of the CCD solid-state imaging device 33 by the lens 36.
  • An optical image composed of near-infrared light components is transmitted through the dichroic mirror 35, and an image is formed on the imaging surface 34 a of the NIR solid-state imaging device 34 by the lens 37.
  • a linear reading line is formed on the imaging surface 33a of the CCD solid-state imaging device 33 and the imaging surface 34a of the NIR solid-state imaging device 34 without causing any positional deviation.
  • FIG. 4 is a schematic view showing another embodiment of the imaging optical system.
  • the embodiment shown in FIG. 4 employs a concave mirror composed of a parabolic mirror for all of the light reflectors 28, 29, 30, and 31.
  • FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are schematic diagrams showing the reflection action when reflected continuously by two concave mirrors.
  • FIG. 5A shows a state in which reflected light from the granular material in the inspection region K is collected in the center in the path width direction by one concave mirror, and a convex reading line is imaged on the solid-state imaging device when bent upward.
  • FIG. 5B shows a state in which reflected light from the granular material in the inspection region K is collected at the center in the horizontal direction of the path by one concave mirror, and an upward convex reading line is imaged on the solid-state imaging device when bent downward.
  • FIG. 5C is a schematic diagram showing a reflection action when the concave mirrors shown in FIGS. 5A and 5B are combined and two concave mirrors are used.
  • the reflecting action of the light reflector of the imaging optical system will be described with reference to FIGS. 4 and 5C. 4 and 5C, when the reflected light from the granular material in the inspection region K enters through the window member 16 with an incident angle ⁇ 1, first, it is reflected by the light reflector (concave mirror) 28 with an angle ⁇ 2. At this time, the light is reflected so as to be gathered to the center side in the path width direction of the inspection region K.
  • the light reflector (concave mirror) 29 is also reflected so as to gather toward the center side in the path width direction with an angle ⁇ 3.
  • the reading line formed in the inspection area K is an upwardly convex arc-shaped reading line and a downward convex shape, as in FIG.
  • the arc-shaped reading line is optically offset. Due to this optical cancellation, when it is incident on the image sensors 33 and 34, it is recognized by a substantially linear reading line.
  • the light reflected by the light reflector (concave reflector) 29 is similarly reflected by the light reflector (concave reflector) 30 at an angle ⁇ 4. Further, the light is reflected by the light reflector (concave reflector) 31 at an angle ⁇ 5 and then incident on the dichroic mirror 35.
  • an optical image composed of a visible light component is bent by 90 °, and an image is formed on the imaging surface 33 a of the CCD solid-state imaging device 33 by the lens 36.
  • An optical image composed of near-infrared light components is transmitted through the dichroic mirror 35, and an image is formed on the imaging surface 34 a of the NIR solid-state imaging device 34 by the lens 37.
  • a linear reading line is formed on the imaging surface 33a of the CCD solid-state imaging device 33 and the imaging surface 34a of the NIR solid-state imaging device 34 without causing any positional deviation.
  • this embodiment can form a read line with higher linearity than the embodiment shown in FIG. 2, since the concave reflector is used for all the light reflectors, the manufacturing cost is low. Get higher.
  • FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the imaging optical system.
  • the embodiment shown in FIG. 6 employs a concave mirror made up of a parabolic mirror for the first light reflector 28 that enters from the window member 16 and the last light reflector 31 that leads to the image sensor.
  • this embodiment can be expected to have the same operation and effect as the embodiment shown in FIG. 2, it is difficult to assemble the light reflectors composed of concave mirrors.
  • At least the pair of light reflectors 28, 30 among the plurality of light reflectors 28, 29, 30, 31 is formed in a concave shape.
  • the arc-shaped reading line peculiar to the concave mirror is canceled out by the upwardly projecting arc and the downwardly projecting arc, so that it is possible to form a linear reading line in which no positional deviation occurs. Further, it is possible to improve the detection accuracy of a defective object due to a positional deviation and the operating state of the air ejection device due to the positional deviation.
  • imaging apparatus of the present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes are possible.
  • the present invention can be applied to an imaging apparatus for continuously transferring materials such as tablets, capsules, grains such as rice and wheat, resin pellets or fruits, and inspecting for contamination of foreign materials or foreign substances in the materials. .

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Abstract

　装置の小型化を図るとともに、選別精度の向上を図るべく検査領域の読み取りラインを直線状に形成する。　材料を連続的に移送させながら不良品又は異物の混入を検査するための撮像装置１２であって、該撮像装置１２は、複数の光反射体２８，２９，３０，３１によって検査領域Ｋからの光を折り返して反射させる撮像光学系３２と、撮像光学系３２によって導かれた材料の光学像を結像する撮像素子３３，３４とを備え、撮像光学系３２は、複数の光反射体２８，２９，３０，３１のうち少なくとも一対の光反射体２８，３０を凹面形状に形成した。

Description

撮像装置
　本発明は、粒状材料中の不良品又は異物の混入を、検査領域において光学的に検査するための撮像装置に関する。粒状材料としては、錠剤、カプセル、米や麦などの穀類、アーモンドなどのナッツ類、大豆などの豆類、樹脂ペレット、レーズンなどの果菜類がある。
　従来、米粒や樹脂ペレットなどの粒状材料を検査領域に通過させ、検査領域において光源からの光を粒状材料で反射させ、受光手段によって適正光量範囲を外れている不良物を検査し、当該不良物をエア噴出装置等の分離手段によって正常物とは異なる経路に分離させる構成とする選別機が知られている。このような選別機としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
　特許文献１には、検査領域における光源からの反射光を光軸方向に折り返して、折り返された光を受光手段に導く光反射式の折り曲げ光路形成手段が備えられている。この光反射式の折り曲げ光路形成手段は、図８Ａ及び図８Ｂ（特許文献１の図１６（イ）、（ロ）も参照。）で示すように、検査領域における光源からの反射光を反射する第１の光反射体１０Ａと、その第１の光反射体１０Ａにて反射した光を反射して受光手段５に導く第２の光反射体１１とを備えている。そして、前記第１の光反射体１０Ａの光反射面を凹面形状に形成し、前記第２の光反射面１１を平面形状又は凸面形状に形成している。
　第１の光反射体１０Ａは光反射面を凹面形状に形成している。そのため、第１の光反射体１０Ａにて検査領域からの光が反射されると、検査領域における複数の単位受光対象範囲の夫々からの光は、凹面形状の光反射面にて検査領域の経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲する状態で反射する。その結果、検査領域の像を縮小させる状態で光を反射させることになる。その第１の光反射体１０Ａにて反射した光は、光反射面を平面形状又は凸面形状に形成して構成されている第２の光反射体１１で反射して受光手段５に導くことになる。
　検査領域における複数の単位受光対象範囲の夫々からの光を極力受光手段５の光軸方向に近い状態で第１の光反射体１０Ａにて反射させる。これにより、検査領域の像を縮小した像を受光手段５にて受光できるように折り曲げ光路が形成される。対象物移送手段によって、粒状体群は検査領域を通過するように移送される。この粒状体群が、搬送の乱れに起因して経路横幅方向と交差する方向に位置がずれることがあっても、そのずれた粒状体群を、隣接する別の列の単位受光対象範囲の受光量として誤って評価するおそれが少ない。そして、第１の光反射体１０Ａを平面形状に構成するものに比べて、第２の光反射体１１の経路幅方向に沿う長さが短くなる。このため、装置をコンパクトとすることが可能となる（図８Ａ及び図８Ｂ参照）。
　上記の折り曲げ光路形成手段では、凹面鏡の反射面にて検査領域の光が、経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲して反射する。図７に示すように、検査領域Ｋに形成される読み取りラインＲは、符号Ｒ１で示される直線状であることが理想である。実際は凹面鏡１１０による光反射面１１０ａの歪があり、符号Ｒ２で示される円弧状となってしまう。符号Ｒ２で示される円弧状のラインは、経路幅の中央部Ｃと左端Ｌ１及び右端Ｌ２とにおいて、符号Ｒ１で示される理想の読み取りラインとずれている。このような位置ずれは、光反射面１１０ａを二次元凹面反射鏡（横（水平）方向にのみ曲率を有する凹面反射鏡）に形成した場合も生じ、光反射面１１０ａを三次元の球面反射鏡（横（水平）方向及び縦（垂直）方向に曲率を有する凹面鏡）に形成した場合も生じる。
　この位置ずれは、凹面反射鏡によって検査領域を経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲させ、本来の像よりも縮小して反射させることに起因して生じると考えられる。しかしながら、装置の小型化を実現するためには凹面反射鏡の採用は避けられない。そのため、位置ずれによる不良物の検出精度が低下したり、位置ずれによるエア噴出装置の作動が遅れることを解消する必要があった。
特開２００６－２３４７４４
　本発明は、装置の小型化を実現することと、検査位置のずれを解消して選別精度の向上を図ることとを可能とする撮像装置を提供することを技術的課題とする。
　上記課題を解決するため本発明は、光源と、撮像光学系と、該撮像光学系によって導かれた材料の光学像を結像する撮像素子と、前記光源からの光が照射され、材料を光学的に検査する領域である検査領域とを備え、材料を移送させながら前記検査領域において光学的に検査するための撮像装置であって、
　前記撮像光学系は、複数の光反射体を備え、前記複数の光反射体は、それぞれ光反射面を備え、少なくとも一対の光反射体の光反射面が凹面形状に形成され、前記検査領域における前記光源から前記材料に照射した光の反射光を、前記複数の光反射体によって、折り返して反射させる、という技術的手段を講じた。
　　また、請求項２記載の発明は、前記撮像光学系は、前記検査領域における前記光源から前記材料に照射した光の反射光を折り返して反射させる第１の光反射体と、該第１の光反射体にて反射した光を反射する第２の光反射体と、該第２の光反射体にて反射した光を反射する第３の光反射体と、該第３の光反射体にて反射した光を前記撮像素子に導く第４の光反射体とを備え、前記第１の光反射体及び第３の光反射体の光反射面を凹面形状に形成し、前記第２の光反射体及び第４の光反射体の光反射面を平面形状に形成したものである。
　　さらに、請求項３記載の発明は、凹面鏡支持部材をさらに備え、前記第１の光反射体及び第３の光反射体は、それぞれを前記凹面鏡支持部材に支持させて、上下方向に一対で並設可能としたものである。
　　そして、前記複数の光反射体の全ての光反射面を凹面形状に形成したり、前記複数の光反射体のうち前記検査領域における前記光源から前記材料に照射した光を最初に反射させる光反射体と、前記撮像素子に導く直前の光反射体とを凹面形状に形成したりすることが可能である。
　　請求項１記載の発明によれば、材料を連続的に移送させながら不良品又は異物の混入を検査するための撮像装置であって、該撮像装置は、複数の光反射体によって検査領域からの光を折り返して反射させる撮像光学系と、該撮像光学系によって導かれた材料の光学像を結像する撮像素子とを備え、前記撮像光学系は、前記複数の光反射体うち少なくとも一対の光反射体の光反射面を凹面形状に形成することで、円弧状読み取りラインを上に凸の円弧と下に凸の円弧とで相殺させて、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成することができる。これにより、凹面反射鏡の採用により装置の小型化を実現しつつ、かつ、位置ずれによる不良物の検出精度が劣る問題を解消することができる。
　　また、請求項２記載の発明によれば、凹面反射鏡と平面反射鏡とを組み合わせて撮像光学系を形成したものであり、撮像素子においては位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成し、かつ、凹面反射鏡と平面反射鏡との併用により製造コストを安価にすることができる。
　　さらに、請求項３記載の発明によれば、前記第１の光反射体及び第３の光反射体を、上下方向に一対で並設可能となるよう、それぞれを凹面鏡支持部材に支持させることで、個々の光反射体を単独で組み付けるよりも、組立作業性を一段と向上させることができる。
本発明の実施形態の撮像装置が適用される検査装置の概略縦断面図である。 本発明の実施形態の撮像装置が適用されるカメラの撮像光学系を示す概略図である。 撮像光学系の光反射体の反射作用を示す模式図である。 撮像光学系の別の実施例を示す概略図である。 二枚の凹面鏡に連続して反射させたときの反射作用を示す模式図である。 二枚の凹面鏡に連続して反射させたときの反射作用を示す模式図である。 二枚の凹面鏡に連続して反射させたときの反射作用を示す模式図である。 撮像光学系の他の実施例を示す概略図である。 検査領域Ｋに形成される読み取りラインを示す模式図である。 従来の折り曲げ光路形成手段を示す概略図である。 従来の折り曲げ光路形成手段を示す概略図である。
　本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の撮像装置が適用される粒状材料の検査装置の概略縦断面図である。
　図１に示すように、粒状材料の検査装置１は、機枠２内に、移送手段としてのシュート３と、穀粒などの粒状材料を貯留するための貯留タンク４と、貯留タンク４からの粒状材料をシュート３に搬送するための振動フィーダ５と、シュート３下端から落下する粒状材料の落下軌跡の前後を挟んで設けられる検査部６と、検査部６よりさらに下方に設けたエジェクターノズル７と、正常な粒状材料を受ける良品回収樋８と、該良品回収樋８に並設され、不良な粒状材料を回収するための不良品回収樋９と、補助不良品回収樋１０とが備えられている。シュート３は、水平位置から約６０度の角度で傾斜して配置されている。良品回収桶８は、シュート３と同傾斜線上にあり、エジェクターノズル７からの噴風を受けない正常な粒状材料を受ける。不良な粒状材料は、エジェクターノズル７からの噴風を受けて、正常な粒状材料から分離される。補助不良品回収桶１０は、エジェクターノズル７からの噴風を受けそこねて、周囲の部材に当たって跳ね返った不良な粒状材料が回収される。
　検査部６ａ，６ｂは、それぞれ箱体１１ａ，１１ｂにより囲われている。そして、粒状材料の落下軌跡の前側にある箱体１１ａには、本発明の撮像装置が適用されたカメラ１２ａと、蛍光灯、ＬＥＤ等からなる可視光源１３ａ，１３ｂと、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等からなる近赤外光源１４ａと、検査部６ｂの対向用バックグラウンド１５ａとが内装されている。カメラ１２ａには、可視光用のＣＣＤ固体撮像素子と、近赤外光用のＮＩＲ固体撮像素子が内装されている。粒状材料の流下軌跡の後側にある箱体１１ｂには、本発明の撮像装置が適用されたカメラ１２ｂと、蛍光灯、ＬＥＤ等からなる可視光源１３ｃ，１３ｄと、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等からなる近赤外光源１４ｂと、検査部６ａの対向用バックグラウンド１５ｂとが内装されている。カメラ１２ｂには、可視光用のＣＣＤ固体撮像素子と、近赤外光用のＮＩＲ固体撮像素子が内装されている。そして、箱体１１ａ，１１ｂの粒状材料の落下軌跡側には、透明ガラスからなる窓部材１６ａ，１６ｂが嵌め込まれている。両窓部材１６ａ，１６ｂで囲まれる位置近辺が検査領域Ｋとなる。
　前記エジェクターノズル７には、図示されていないエアコンプレッサからの空気がサブタンク１７、配管１８、電磁弁１９を介してエア管２０から供給される。前記サブタンク１７はエアコンプレッサからの空気をいったん貯留するものである。該サブタンク１７を設けることでエジェクターノズル７から消費されるエア量が多い場合であっても、エア不足に陥るおそれがない。
　機枠２の前方の傾斜壁には、前面ドア２２が設けられている。前面ドアは、エアシリンダ２１によって上下方向に回動可能とされている。これにより、清掃等のメンテナンス作業を容易に行うことが可能である。該前面ドア２２の下方には液晶ディスプレイ２３が設けられている。液晶ディスプレイ２３は、タッチパネルを備えており、操作盤とモニタとが兼用されている。液晶ディスプレイ２３は、オペレータの目の高さ位置に配設されている。これにより、機械操作を容易に行うことができ、操作性が向上する。
　図１の符号２４は不良品受口であり、符号２５は良品受口であり、符号２６は補助不良品受口であり、符号２７はサンプル取出部である。
　図２は本発明の撮像装置が適用されるカメラの光学系を示す概略図である。
　図２に示すように、カメラ１２は、撮像光学系３２と、この撮像光学系３２によって導かれた材料の光学像を結像する撮像素子３３，３４とから主要部が構成される。撮像光学系３２は、複数の光反射体２８，２９，３０，３１によって検査領域からの光を折り返して反射させている。撮像素子３３は、光学像のうちの可視光成分の波長の光を特異的に結像するＣＣＤ固体撮像素子である。撮像素子３４は、光学像のうちの近赤外光成分の波長の光を特異的に結像するＮＩＲ固体撮像素子である。そして、光反射体３１と撮像素子３３，３４との間には、ダイクロイックミラー３５が配設されている。これにより、撮像光学系３２によって導かれる可視光成分からなる光学像はダイクロイックミラー３５により屈曲され、レンズ３６によりＣＣＤ固体撮像素子３３の結像面３３ａに像を結像させる。撮像光学系３２によって導かれる近赤外光成分からなる光学像は、ダイクロイックミラー３５により透過され、レンズ３７によりＮＩＲ固体撮像素子３４の結像面３４ａに像を結像させる。
　撮像光学系３２について詳述する。図２に示す光反射体２８は放物面ミラーからなる凹面鏡で形成されている。光反射体２９は平面反射鏡で形成されている。光反射体３０は放物面ミラーからなる凹面鏡で形成されている。光反射体３１は平面反射鏡で形成されている。そして、凹面鏡からなる光反射体２８及び凹面鏡からなる光反射体３０は、上下方向（カメラ１２の筐体内部における上下方向）に一対で並設して凹面鏡支持部材３９に取り付けられている。このように、光反射体２８及び３０を上下方向に一対で並設して取り付けると、個々の光反射体２８，３０を別々に単独で組み付けるよりも、組立作業性を向上させることができる。
　次に、上記構成の作用を述べる。図３は撮像光学系の光反射体の反射作用を示す模式図である。
　図２及び図３において、光源から照射され、検査領域Ｋにおいて材料で反射された光は窓部材１６を介して入射角度φ１をもって入射する。入射した光は、光反射体（凹面鏡）２８により角度φ２をもって反射される。このとき、検査領域Ｋの経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように反射される。
　次に、光反射体（平面反射鏡）２９では角度φ３をもって反射される。この場合（凹面鏡と平面反射鏡とに順次反射させた場合）、従来と同様、検査領域Ｋに形成される読み取りラインは、円弧状（図３の符号Ｒ２参照。上に凸の円弧状。）となる。
　さらに、光反射体（凹面鏡）３０により角度φ４をもって反射させると、再び検査領域Ｋの経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように反射される。この場合（一枚目の凹面鏡と平面反射鏡と二枚目の凹面鏡とに順次反射させたとき）、図３に示されているように、検査領域Ｋに形成される読み取りラインは、符号Ｒ３で示されるように下に凸の円弧状となる。一枚目の凹面鏡と二枚目の凹面鏡とを組み合わせると、上に凸の円弧状読み取りライン（符号Ｒ２、一枚目の凹面鏡２８の作用。）と下に凸の円弧状読み取りライン（符号Ｒ３、二枚目の凹面鏡３０の作用。）とが光学的に相殺される。この光学的な相殺により、撮像素子３３，３４に入射される際は、実質的に図３のＲ１で示す直線状の読み取りラインで認識されることになる。
　さらに、図２を参照して説明すると、光反射体（凹面反射鏡）３０で反射された光は、光反射体（平面反射鏡）３１により角度φ５をもって反射され、ダイクロイックミラー３５に入射される。ダイクロイックミラー３５に入射された光のうち、可視光成分からなる光学像は９０°屈曲され、レンズ３６によりＣＣＤ固体撮像素子３３の結像面３３ａに像を結像される。また、近赤外光成分からなる光学像はダイクロイックミラー３５を透過し、レンズ３７によりＮＩＲ固体撮像素子３４の結像面３４ａに像を結像する。そして、ＣＣＤ固体撮像素子３３の結像面３３ａ及びＮＩＲ固体撮像素子３４の結像面３４ａにおいては、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインが形成される。
　図４は撮像光学系の別の実施形態を示す概略図である。図４に示す実施形態は、光反射体２８，２９，３０，３１の全てに放物面ミラーからなる凹面鏡を採用している。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは２枚の凹面鏡に連続して反射させたときの反射作用を示す模式図である。図５Ａは、１枚の凹面鏡により検査領域Ｋにおける粒状物からの反射光を経路横幅方向の中央に集め、上方に屈曲させる際の下に凸の読み取りラインが固体撮像素子に結像される様子を示す作用図である。図５Ｂは、１枚の凹面鏡により検査領域Ｋにおける粒状物からの反射光を経路横幅方向の中央に集め、下方に屈曲させる際の上に凸の読み取りラインが固体撮像素子に結像される様子を示す作用図である。図５Ｃは、図５Ａ及び図５Ｂに示される凹面鏡を合成し、２枚の凹面鏡を用いたときの反射作用を示す模式図である。
　図４及び図５Ｃを参照し撮像光学系の光反射体の反射作用を説明する。図４及び図５Ｃにおいて、検査領域Ｋにおける粒状物からの反射光が窓部材１６を介して入射角度φ１をもって入射すると、まず、光反射体（凹面鏡）２８により角度φ２をもって反射される。このとき、検査領域Ｋの経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように反射される。
　次に、光反射体（凹面鏡）２９でも、角度φ３をもって経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように反射される。この場合、検査領域Ｋに形成される読み取りラインは、一枚目の凹面鏡２８と二枚目の凹面鏡２９とを組み合わせると、図３と同様、上に凸の円弧状読み取りラインと下に凸の円弧状読み取りラインとが光学的に相殺される。この光学的な相殺により、撮像素子３３，３４に入射される際は、実質的に直線状の読み取りラインで認識される。
　さらに、図４を参照して説明すると、光反射体（凹面反射鏡）２９で反射された光は、同様に光反射体（凹面反射鏡）３０により角度φ４をもって反射される。さらに、光反射体（凹面反射鏡）３１により角度φ５をもって反射された後にダイクロイックミラー３５に入射される。ダイクロイックミラー３５に入射された光のうち、可視光成分からなる光学像は９０°屈曲され、レンズ３６によりＣＣＤ固体撮像素子３３の結像面３３ａに像を結像される。また、近赤外光成分からなる光学像はダイクロイックミラー３５を透過し、レンズ３７によりＮＩＲ固体撮像素子３４の結像面３４ａに像を結像する。そして、ＣＣＤ固体撮像素子３３の結像面３３ａ及びＮＩＲ固体撮像素子３４の結像面３４ａにおいては、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインが形成される。本実施形態は、図２に示されている実施形態と比較して、より直線性の高い読み取りラインを形成することができるが、全ての光反射体に凹面反射鏡を用いるため、製造コストが高くなる。
　図６は撮像光学系の他の実施形態を示す概略図である。図６に示す実施形態は、窓部材１６から入射される最初の光反射体２８と、撮像素子に導く最後の光反射体３１とに放物面ミラーからなる凹面鏡を採用している。本実施形態も、図２に示されている実施形態と同様の作用・効果が期待できるが、凹面鏡からなる光反射体を並設できないため、組立作業性が難しくなる。
　以上のように、本発明の実施形態では、複数の光反射体２８，２９，３０，３１のうち少なくとも一対の光反射体２８、３０を凹面形状に形成している。この構成により、凹面鏡に特有の円弧状読み取りラインが、上に凸の円弧と下に凸の円弧とで相殺され、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成することができる。また、位置ずれによる不良物の検出精度や、位置ずれによるエア噴出装置の作動状態を改善することができる。
　なお、本発明の撮像装置は、上記実施の形態に限らず、種々の設計変更が可能である。
　本発明は、錠剤、カプセル、米麦などの穀類、樹脂ペレット又は果物などの材料を連続的に移送させ、材料中の不良品又は異物の混入を検査するための撮像装置に適用することができる。
１　　検査装置
２　　機枠
３　　シュート
４　　貯留タンク
５　　振動フィーダ
６　　検査部
７　　エジェクターノズル
８　　良品回収樋
９　　不良品回収樋
１０　　補助不良品回収樋
１１　　箱体
１２　　カメラ（撮像装置）
１３　　可視光源
１４　　近赤外光源
１５　　バックグラウンド
１６　　窓部材
１７　　サブタンク
１８　　配管
１９　　電磁弁
２０　　エア管
２１　　エアシリンダ
２２　　前面ドア
２３　　液晶ディスプレイ
２４　　不良品受口
２５　　良品受口
２６　　補助不良品受口
２７　　サンプル取出部
２８　　光反射体（凹面鏡）
２９　　光反射体（平面鏡）
３０　　光反射体（凹面鏡）
３１　　光反射体（平面鏡）
３２　　撮像光学系
３３　　撮像素子（ＣＣＤ固体撮像素子）
３４　　撮像素子（ＮＩＲ固体撮像素子）
３５　　ダイクロイックミラー
３６　　レンズ
３７　　レンズ
３９　　凹面鏡支持部材

Claims (5)

  1. 　光源と、
    　撮像光学系と、
    　該撮像光学系によって導かれた材料の光学像を結像する撮像素子と、
    　前記光源からの光が照射され、材料を光学的に検査する領域である検査領域とを備え、
    　材料を移送させながら前記検査領域において光学的に検査するための撮像装置であって、
    　前記撮像光学系は、複数の光反射体を備え、
    　前記複数の光反射体は、それぞれ光反射面を備え、少なくとも一対の光反射体の光反射面が凹面形状に形成され、
    　前記検査領域における前記光源から前記材料に照射した光の反射光を、前記複数の光反射体によって、折り返して反射させることを特徴とする撮像装置。
  2. 　前記撮像光学系は、
    　前記検査領域における前記光源から前記材料に照射した光の反射光を折り返して反射させる第１の光反射体と、
    　該第１の光反射体にて反射した光を反射する第２の光反射体と、
    　該第２の光反射体にて反射した光を反射する第３の光反射体と、
    　該第３の光反射体にて反射した光を前記撮像素子に導く第４の光反射体とを備え、
    　前記第１の光反射体及び第３の光反射体の光反射面を凹面形状に形成し、
    　前記第２の光反射体及び第４の光反射体の光反射面を平面形状に形成してなる請求項１記載の撮像装置。
  3. 　凹面鏡支持部材をさらに備え、
    　前記第１の光反射体及び第３の光反射体は、それぞれを前記凹面鏡支持部材に支持させて、上下方向に一対で並設可能としてなる請求項２記載の撮像装置。
  4. 　前記複数の光反射体の全ての光反射面を凹面形状に形成してなる請求項１記載の撮像装置。
  5. 　前記複数の光反射体のうち、前記検査領域における前記光源から前記材料に照射した光の反射光を最初に反射させる光反射体の光反射面と、前記撮像素子に導く直前の光反射体の光反射面とを凹面形状に形成してなる請求項１記載の撮像装置。
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