WO2022176596A1 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

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祥三 大塩
充 新田
亮祐 鴫谷
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inspection device and an inspection method.
  • Patent Literature 1 discloses a detection method for detecting foreign matter contained in food such as fruit. Specifically, first, the absorption spectrum of visible light and near-infrared light of the reflected light obtained by irradiating the food and foreign matter with light is measured, and the absorption spectrum is subjected to second derivative processing, and the above A wavelength band that exhibits different secondary differential spectra between the food and the foreign matter is selected. Subsequently, a secondary differential spectroscopic image of the selected wavelength band is created for the food. This detects foreign substances contained in the food.
  • Patent Document 2 discloses a food inspection device that grasps the presence or absence of foreign substances contained in food and their positions. Specifically, a surface light source that irradiates food with first and second inspection lights having a central wavelength in the near-infrared region, and an imaging that outputs first and second images captured with the first and second inspection lights An apparatus is disclosed that includes a mechanism and a difference image generator for generating a difference image of first and second images. Note that the food inspection apparatus of Patent Document 2 uses two types of superluminescent diodes (SLD) with different wavelengths without using a phosphor as a light source.
  • SLD superluminescent diodes
  • Patent Document 1 uses white light having light components over a wide wavelength range from short-wavelength visible to near-infrared, so the light utilization efficiency is poor.
  • the apparatus used for this detection method must emit white light having light components over a wide wavelength range, it has been difficult to reduce the size of the light source and increase the output.
  • the inspection apparatus of Patent Document 2 uses light components that are biased toward the near-infrared region, foreign substances whose light absorption characteristics and light reflection characteristics in the near-infrared region are similar to those of the object to be inspected can be detected with high sensitivity. was difficult to detect.
  • An object of the present invention is to provide an inspection apparatus and inspection method that can detect a foreign object whose light absorption characteristics and light reflection characteristics in the near-infrared region are similar to those of an object to be inspected, and that is advantageous for miniaturization and high output of a light source. I will provide a.
  • an inspection apparatus includes a light source including a phosphor and a photodetector, and after irradiating an inspection object with inspection light emitted by the light source, This is an inspection device that detects reflected light of inspection light reflected by an object with a photodetector.
  • the spectral distribution of the inspection light has at least one maximum value derived from the fluorescence emitted by the phosphor, and the maximum value is within the wavelength range of 600 nm or more and 750 nm or less.
  • the maximum value of the spectral intensity in the wavelength region longer than the wavelength of 750 nm is 20% or more of Pmax and less than Pmax, and 500 nm
  • the spectral intensity in the wavelength range above 550 nm and below is less than 20% of Pmax.
  • An inspection method includes a step of irradiating an inspection object with inspection light and a step of detecting reflected light of the inspection light reflected by the inspection object.
  • the spectral distribution of the inspection light has at least one maximum value derived from fluorescence, and the maximum value is within the wavelength range of 600 nm or more and 750 nm or less.
  • the maximum value of the spectral intensity in a wavelength range longer than a wavelength of 750 nm is 20% or more of Pmax and less than Pmax, and The spectral intensity within the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less is less than 20% of Pmax.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the intensity and wavelength of reflection spectra of an inspection object and foreign matter.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the inspection apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the spectral distribution of inspection light emitted from the light source of the inspection apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing another example of the spectral distribution of inspection light emitted from the light source of the inspection apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the light source in the inspection apparatus of this embodiment.
  • FIG. 6(a) is a graph showing the spectral distribution of the primary light emitted by the blue LED chip in the example.
  • FIG. 6B is a graph showing the spectral distribution of the mixed light of the primary light transmitted through the first wavelength converter and the first wavelength-converted light in the example.
  • FIG. 6C is a graph showing the spectral distribution of the mixed light of the primary light transmitted through the second wavelength converter and the second wavelength-converted light in the example.
  • FIG. 6(d) is a graph showing the spectral distribution of inspection light obtained by further mixing the mixed light of FIG. 6(b) and the mixed light of FIG. 6(c) in the example.
  • Fig. 1 shows the results of investigating the wavelength dependence of reflectance for hair with a color tone different from typical boxed lunch ingredients.
  • Nori, fried chicken, broccoli, omelette and rice were used as ingredients for the bento. Black hair, brown hair and white hair were used as the hair.
  • the wavelength dependence of the reflection spectra of the ingredients and the hair varies greatly within the wavelength range of 550 nm or more and 750 nm or less, especially within the wavelength range of 600 nm or more and 700 nm or less.
  • seaweed, broccoli, and black hair have a large decrease in reflectance within the wavelength range
  • deep-fried chicken and brown hair have a smaller decrease in reflectance than seaweed, broccoli, and black hair.
  • the reflectance of fried eggs, rice, and white hair does not decrease so much even within the wavelength range. Therefore, it can be seen that a foreign object can be detected by using the difference in reflectance of red light. For example, when black hair or brown hair is mixed in the surface of rice and fried eggs, black hair and brown hair are detected by irradiating red light and detecting the reflected light, using the difference in reflectance. be able to.
  • the S/N signal/noise ratio
  • the wavelength dependence of the reflectance spectrum of lunch box ingredients and hair has many combinations in which the degree of behavior differs greatly within the wavelength range of 550 nm or more and 750 nm or less, especially 600 nm or more and 700 nm or less. Therefore, when the intensity of the light component within this wavelength range is high, it is considered that the detection of hair, which is a foreign substance, is effectively performed.
  • seaweed, broccoli, and black hair have dark tones, so the behavior of reflected light is almost the same within the wavelength range of 600 nm or more and 700 nm or less. Therefore, when red light is used as the irradiation light, it is difficult to detect black hairs even if black hairs are mixed on the surface of seaweed and broccoli.
  • black hair easily absorbs near-infrared light and has the property of hardly reflecting it.
  • almost all of the ingredients show a relatively high reflectance of about 50% or more at least within the wavelength range of 750 nm or more and 900 nm or less. is less than 20%, and the difference is large. Therefore, it can be seen that the black hair in the ingredients can be detected with high sensitivity by the reflected near-infrared light.
  • the reflectance of brown hair and gray hair within the wavelength range of 750 nm or more and 900 nm or less is equivalent to that of ingredients. Therefore, it is difficult to detect brown hair and white hair from ingredients using near-infrared light.
  • the reflectance of brown hair and gray hair within the wavelength range of 550 nm or more and 750 nm or less has a certain amount of difference with respect to the reflectance of ingredients. Therefore, it can be seen that brown hair and white hair in the ingredients can be detected with high sensitivity by the reflected light of red light.
  • the inspection apparatus and inspection method of the present embodiment were made based on such knowledge, and are characterized by the use of light that is particularly convenient for detecting hair mixed in the ingredients of lunch boxes. It should be noted that the inspection apparatus and inspection method of this embodiment can be applied to other than the detection of hair mixed in ingredients of lunch boxes. In other words, considering that ingredients and hair can be viewed as organic substances, and that ingredients can be viewed as food and hair as not food, it is possible to detect other organic foreign substances contained in specific organic substances and It can also be applied to detection of organic foreign substances contained in luxury goods. For this reason, the inspection apparatus and inspection method of this embodiment are not limited to inspection of hair contained in lunch box ingredients, and can be used for other inspections.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the inspection apparatus according to this embodiment.
  • An inspection apparatus 100 of this embodiment includes at least a light source 10 including a phosphor and a photodetector 20 . After the inspection light 11 emitted by the light source 10 is irradiated onto the inspection object 30 , the reflected light 12 of the inspection light 11 reflected by the inspection object 30 is detected by the photodetector 20 .
  • the inspection light 11 emitted by the light source 10 has the spectral distribution shown in FIG. 3 or 4, for example.
  • the spectral distribution of the inspection light 11 has at least one maximum value 11A, 11B derived from the fluorescence emitted by the phosphor.
  • At least the maximum value 11A is preferably within the wavelength range of 600 nm or more and 750 nm or less, more preferably within the wavelength range of 610 nm or more and 700 nm or less, and further preferably within the wavelength range of 620 nm or more and 680 nm or less. preferable.
  • the maximum value of the spectral intensity in the wavelength region longer than the wavelength 750 nm is 20% or more of Pmax and less than Pmax. is preferably
  • the maximum value of the spectral intensity in the wavelength region longer than the wavelength of 750 nm is more preferably 30% or more of Pmax and less than 80% of Pmax, and more preferably 50% or more of Pmax and less than 70% of Pmax.
  • the spectral intensity within the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less is preferably less than 20% of Pmax, more preferably less than 18%, and even more preferably less than 16%.
  • the inspection light 11 has red light having a maximum value in the wavelength range of 600 nm to 750 nm and near-infrared light having a wavelength longer than 750 nm. Also, the spectral intensity of red light is greater than the spectral intensity of near-infrared light. In this way, since light containing both red and near-infrared light components having different wavelengths is used as the inspection light 11, foreign matter of a similar type that is difficult to detect with only near-infrared light (for example, color tone different hairs) can be detected with red light.
  • the detection probability of the foreign matter increases, and it becomes possible to improve the inspection accuracy. Furthermore, since the inspection object 30 is irradiated with light having a high intensity of red light together with the near-infrared light, the inspection accuracy of inspection objects and foreign matter having a smaller reflectance in the red wavelength region than in the near-infrared region is improved.
  • the inspection light 11 has a spectral intensity within the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less, which is less than 20% of Pmax. In other words, the inspection light 11 increases the intensity of red light while decreasing the intensity of green light. As a result, the light components are concentrated in a specific wavelength range that determines the quality of the inspection, so that the light utilization efficiency and the electro-optical conversion efficiency of the light source 10 can be improved. As a result, the inspection apparatus 100 is advantageous in miniaturization, high output, and high efficiency.
  • the inspection apparatus 100 can detect foreign matter of a similar type, which is difficult to detect with only near-infrared light, by using both near-infrared light and red light. You can also try to
  • the number of maxima 11A and 11B within the wavelength range of 500 nm or more and 1000 nm or less is preferably one or two. Furthermore, it is more preferable that the number of maximum values 11A and 11B within the wavelength range of 600 nm or more and 900 nm or less is one or two. Moreover, it is preferable that the maximum value 11A derived from the fluorescent component emitted by the phosphor is the maximum intensity value of the spectral distribution. In this way, the inspection light 11 becomes light in which light components are concentrated in the wavelength range from red to near-infrared which determines the quality of the inspection. Therefore, it is easy to design a light source with high electro-optical conversion efficiency, and the inspection light 11 can be used with high efficiency.
  • the amount of change with respect to the wavelength in the spectral intensity within the wavelength range of 550 nm or more and 850 nm or less is less than 5% per 1 nm of wavelength. Further, in the spectral intensity within the wavelength range of 550 nm or more and 950 nm or less, the amount of change with respect to wavelength is more preferably less than 5% per 1 nm of wavelength.
  • the light source 10 of the inspection device 100 is formed by combining the solid state light emitting device 3 and a phosphor.
  • a wavelength-converting light-emitting device which is a combination of the solid-state light-emitting device 3 and a phosphor, is an all-solid-state light source that has a long life, excellent reliability, and easy circuit design. By using such a wavelength-converting light-emitting element, it is possible to reduce the burden of inspection and maintenance of the light source over a long period of time.
  • the light source 10 includes a solid-state light-emitting device 3, a first wavelength-converting body 1A containing a red phosphor that emits first wavelength-converted light 1B, and a second wavelength-converting body 1A. and a second wavelength conversion body 2A containing a near-infrared phosphor that emits two wavelength-converted lights 2B. Then, the solid-state light-emitting device 3 emits primary light 3B.
  • the first wavelength converter 1A absorbs at least part of the primary light 3B and converts it into first wavelength-converted light 1B mainly containing a red light component.
  • the second wavelength converter 2A absorbs part of the primary light 3B and converts it into second wavelength-converted light 2B mainly containing near-infrared light components.
  • the first wavelength converter 1A receives the primary light 3B from the front surface 1Aa, and emits the primary light 3B and the first wavelength-converted light 1B from the rear surface 1Ab.
  • the second wavelength conversion body 2A receives the primary light 3B from the front surface 2Aa and emits the primary light 3B and the second wavelength-converted light 2B from the rear surface 2Ab.
  • Mixed light (inspection light 11) of the first wavelength-converted light 1B, the second wavelength-converted light 2B, and the primary light 3B is output from the output surface 10a of the light source 10.
  • the light source 10 can have a configuration in which a first wavelength conversion body 1A and a second wavelength conversion body 2A are arranged in parallel along the light output surface of one solid light emitting device 3. .
  • the light source 10 includes a first wavelength conversion type light emitting device in which the solid light emitting device 3 and the first wavelength conversion body 1A are combined, and a solid light emitting device 3 and the second wavelength conversion body 2A. can be arranged in parallel with a second wavelength conversion type light emitting device that combines the above.
  • the light source 10 can also have a configuration in which the solid-state light-emitting device 3 and a laminate of a plurality of wavelength conversion bodies are combined.
  • the laminate can have a configuration in which a first wavelength conversion body 1A containing a red phosphor and a second wavelength conversion body 2A containing a near-infrared phosphor are laminated.
  • the first wavelength converter 1A absorbs at least part of the primary light 3B and converts it into the first wavelength-converted light 1B.
  • the second wavelength conversion body 2A also absorbs at least part of the primary light 3B and converts it into the second wavelength-converted light 2B.
  • the laminate receives the primary light 3B from the front and emits the primary light 3B, the first wavelength-converted light 1B and the second wavelength-converted light 2B from the back.
  • the second wavelength conversion body 2A can also absorb exclusively the first wavelength-converted light 1B emitted by the first wavelength conversion body 1A and emit the second wavelength-converted light 2B.
  • the light source 10 may be configured by combining the solid-state light-emitting element 3 and a single wavelength converter, and the wavelength converter may include both a red phosphor and a near-infrared phosphor. .
  • the wavelength converter absorbs at least part of the primary light 3B and converts it into first wavelength-converted light 1B and second wavelength-converted light 2B.
  • the wavelength conversion body receives the primary light 3B from the front and emits the primary light 3B, the first wavelength-converted light 1B and the second wavelength-converted light 2B from the back.
  • the solid-state light-emitting element 3 preferably emits light having a maximum intensity within a wavelength range of 440 nm or more and less than 480 nm.
  • the solid-state light-emitting element 3 is preferably a blue light-emitting element that emits light having a maximum intensity within a wavelength range of 440 nm or more and less than 480 nm, particularly 445 nm or more and less than 470 nm.
  • the light emitted by the solid-state light-emitting element 3 has a shorter wavelength than the maximum value formed by the fluorescent component emitted by the phosphor.
  • the inspection apparatus 100 is advantageous for industrial production.
  • the solid-state light-emitting device 3 is preferably a light-emitting diode or a laser diode.
  • the inspection apparatus 100 is expected to produce light output containing near-infrared light components of several hundred mW class. be able to.
  • the inspection apparatus 100 can be expected to have a light output of several W class.
  • the inspection apparatus 100 can be expected to have a light output of more than 10 W.
  • the inspection apparatus 100 can be expected to have a light output of more than 30 W.
  • the laser diode for example, an edge emitting laser (EEL), a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), or the like can be used.
  • the number of solid-state light-emitting devices 3 is plural. As a result, the output of the primary light 3B can be increased, making the inspection apparatus advantageous for increasing the output.
  • the number of solid-state light emitting devices is not particularly limited, but may be, for example, 9 or more, 16 or more, 25 or more, 36 or more, 49 or more, 64 or more, 81 or more, or 100 or more. can.
  • the upper limit of the number of solid-state light-emitting devices is not particularly limited, but may be, for example, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, or 100.
  • the solid-state light-emitting device 3 is preferably a surface-emitting type surface-emitting light source. As a result, variations in the intensity distribution and unevenness in color tone of the primary light 3B are suppressed, so that the inspection apparatus is advantageous in suppressing unevenness in the intensity of the output light.
  • the optical energy density of the primary light 3B emitted by the solid-state light emitting device 3 preferably exceeds 0.3 W/mm 2 and more preferably exceeds 1.0 W/mm 2 .
  • the optical energy density of the primary light 3B is large, when the configuration is adopted in which the diffused primary light 3B is irradiated to the first wavelength conversion body 1A and the second wavelength conversion body 2A, relatively strong inspection can be performed. It can emit light 11.
  • the inspection light 11 having a high optical energy density can be emitted.
  • the upper limit of the light energy density of the primary light 3B emitted by the solid-state light emitting device 3 is not particularly limited, it can be set to 30 W/mm 2 , for example.
  • First wavelength converter> 1 A of 1st wavelength converters can be used as the wavelength converter which sealed the red fluorescent substance with the silicone resin.
  • the first wavelength converter 1A can be an all-inorganic wavelength converter in which a red phosphor is sealed with a low-melting-point glass.
  • the first wavelength converter 1A can be made into an all-inorganic wavelength converter mainly composed of a red phosphor by using a binder or the like.
  • the first wavelength converter 1A can also be a sintered body obtained by sintering a red phosphor, that is, a fluorescent ceramic.
  • the thickness of the first wavelength converter 1A is not particularly limited, the maximum thickness is preferably 100 ⁇ m or more and less than 5 mm, more preferably 200 ⁇ m or more and less than 1 mm.
  • the first wavelength converter 1A preferably has translucency. As a result, the primary light 3B and the light component wavelength-converted inside the wavelength converter can be emitted through the first wavelength converter 1A.
  • the red phosphor contained in the first wavelength conversion body 1A is a phosphor that absorbs the primary light 3B and converts it into the first wavelength-converted light 1B.
  • the red phosphor preferably emits red light having a maximum intensity within a wavelength range of 600 nm or more and less than 660 nm, and more preferably emits red light having a maximum intensity within a wavelength range of 610 nm or more and less than 650 nm. preferable.
  • the primary light 3B emitted by the solid-state light emitting device 3 can be easily wavelength-converted into a red light component, which is convenient for obtaining the red light component required for the inspection light 11.
  • red phosphor a phosphor activated by at least one of rare earth ions and transition metal ions to emit red light
  • the rare earth ion is preferably at least one of Ce 3+ and Eu 2+ .
  • the preferred transition metal ion is Mn 4+ .
  • the red phosphor is preferably an oxide, sulfide, nitride, halide, oxysulfide, oxynitride, or oxyhalide containing the fluorescent ion.
  • the red phosphor is more preferably an oxide, sulfide, nitride, halide, oxysulfide, oxynitride, or oxyhalide containing Eu 2+ as a luminescent center.
  • the red phosphor is preferably a phosphor composed of a metal composite nitride or a metal composite oxynitride activated with Eu 2+ .
  • Examples of such Eu 2+ -activated nitride-based phosphors include alkaline earth metal oxynitride aluminosilicates, alkaline earth metal oxynitride aluminosilicates, alkaline earth metal oxynitride aluminosilicates.
  • Eu 2+ -activated nitride-based phosphors examples include MAlSiN 3 :Eu 2+ , M 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ , and MAlSi 4 N 7 :Eu 2+ .
  • M is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba.
  • Eu 2+ -activated nitride-based phosphor a phosphor obtained by substituting part of the combination of Si 4+ -N 3+ in the crystal constituting the above compound with Al 3+ -O 2- can also be mentioned.
  • a red phosphor whose emission center is Eu 2+ can absorb blue light and convert it into red light with a wide spectral distribution.
  • red phosphors are being improved with the development of light-emitting diode (LED) technology.
  • Red phosphors that can convert absorbed blue light with photon conversion efficiency close to the theoretical limit are commercially available for LED lighting, and are easy to procure. Therefore, by using such a red phosphor, it is possible not only to reduce the primary light 3B emitted by the solid-state light emitting device 3, but also to easily obtain red light having a wide spectral distribution necessary for inspection. Become.
  • ⁇ Second wavelength converter> 2 A of 2nd wavelength converters can be used as the wavelength converter which sealed the near-infrared fluorescent substance with the silicone resin.
  • the second wavelength converter 2A can be an all-inorganic wavelength converter in which a near-infrared phosphor is sealed with low-melting-point glass.
  • the second wavelength converter 2A can be an all-inorganic wavelength converter mainly composed of a near-infrared phosphor by using a binder or the like.
  • the second wavelength converter 2A can also be a sintered body obtained by sintering a near-infrared phosphor, that is, a fluorescent ceramic. Since the shape of the second wavelength conversion body 2A is the same as that of the first wavelength conversion body 1A, redundant description is omitted.
  • the second wavelength converter 2A preferably has translucency. As a result, in addition to the primary light 3B, the light component wavelength-converted inside the wavelength converter can also be emitted through the second wavelength converter 2A. Further, the second wavelength converter 2A preferably transmits light with a wavelength of 750 nm. As a result, since the second wavelength converter 2A transmits near-infrared light, it is suppressed that photons inside the wavelength converter are absorbed by the wavelength converter itself and disappear.
  • the near-infrared phosphor contained in the second wavelength conversion body 2A is a phosphor that absorbs the primary light 3B and converts it into the second wavelength-converted light 2B.
  • the near-infrared phosphor preferably emits near-infrared light having a maximum intensity within a wavelength range of 700 nm or more and less than 1000 nm, and a near-infrared light having a maximum intensity within a wavelength range of 720 nm or more and less than 900 nm. Emitting light is more preferred.
  • the wavelength of the primary light 3B emitted by the solid-state light emitting device 3 can be easily converted into a near-infrared light component, which is convenient for obtaining the near-infrared light component required for the inspection light 11 .
  • the near-infrared phosphor for example, various inorganic phosphors known for near-infrared light sources can be used.
  • a phosphor that is activated by at least one of rare earth ions and transition metal ions and emits fluorescence containing near-infrared light components can be used.
  • the rare earth ion is preferably at least one selected from the group consisting of Nd 3+ , Eu 2+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ and Yb 3+ .
  • the transition metal ion is at least one selected from the group consisting of Ti 3+ , V 4+ , Cr 4+ , V 3+ , Cr 3+ , V 2+ , Mn 4+ , Fe 3+ , Co 3+ , Co 2+ and Ni 2+ preferable.
  • the near-infrared phosphor is preferably an oxide, sulfide, nitride, halide, oxysulfide, oxynitride, or oxyhalide containing the fluorescent ion.
  • the preferred fluorescent ion is Cr 3+ .
  • Cr 3+ as a fluorescent ion, it becomes easy to obtain a near-infrared phosphor that absorbs visible light, particularly blue light or red light, and converts it into a near-infrared light component.
  • the near-infrared phosphor As the near-infrared phosphor, a phosphor having a garnet-type crystal structure, which has many practical results, is preferable. Also, the near-infrared phosphor is preferably a phosphor composed of a metal composite oxide activated with Cr 3+ . Specifically, the near-infrared phosphors include garnet phosphors represented by the general formulas Ln 3 B′ 2 (AlO 4 ) 3 :Cr 3+ and Ln 3 B′ 2 (GaO 4 ) 3 :Cr 3+ . mentioned. Ln is a rare earth element, and B' is at least one element selected from Al, Ga and Sc.
  • Ln is preferably at least one element selected from the group consisting of Y, La, Gd and Lu.
  • the near-infrared phosphor a phosphor obtained by replacing part of the combination of Ln 3+ -B' 3+ in the crystal constituting the above garnet phosphor with a combination of M 2+ -Si 4+ can also be mentioned.
  • M is an alkaline earth metal, and preferably at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba.
  • the near-infrared phosphor may be a solid solution of the above-described garnet phosphors.
  • the near-infrared phosphor is preferably at least one of a rare earth aluminum garnet phosphor and a rare earth gallium garnet phosphor.
  • the near-infrared phosphors are Y3Al2 ( AlO4 ) 3 :Cr3 + , La3Al2 ( AlO4 ) 3 :Cr3 + , Gd3Al2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , Y3Ga2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , La3Ga2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , Gd3Ga2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , Y3Sc2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , La3Sc2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , Gd3Sc2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , Y3Sc2 ( AlO4 ) 3 : Cr3 + , La
  • Such a near-infrared phosphor having Cr 3+ as the luminescence center can absorb not only blue light but also red light and convert it into near-infrared light with a wide spectral distribution. Also, such near-infrared phosphors can convert absorbed light with photon conversion efficiencies close to the theoretical limit. Therefore, by using such a near-infrared phosphor, not only can the primary light 3B emitted by the solid-state light-emitting element 3 be reduced, but also near-infrared light having a wide spectral distribution necessary for inspection can be easily obtained. becomes possible.
  • photodetector Various detectors can be used as the photodetector 20 as long as they can detect the reflected light 12 of the inspection light 11 reflected by the inspection object 30 .
  • a quantum photodetector that detects charges generated when light is incident on a PN junction of a semiconductor, such as a photodiode, phototransistor, photoIC, CCD image sensor, CMOS image sensor, etc.
  • a thermal photodetector that detects changes in electrical properties caused by temperature rise due to heat generated when light is received, such as a thermopile that uses the thermoelectric effect and a pyroelectric element that uses the pyroelectric effect, may also be used.
  • an infrared film that is sensitive to light can also be used as the photodetector.
  • a single element using a single photoelectric conversion element may be used, or an imaging element in which photoelectric conversion elements are integrated may be used.
  • the form of the imaging element may be a linear one-dimensional arrangement or a two-dimensional planar arrangement.
  • a method of inspecting the inspection object 30 using the inspection apparatus 100 having such a configuration will be described.
  • the inspection object 30 is placed on the surface 31a of the conveyor 31 and is continuously moving in the direction of the arrow in the figure.
  • a light source 10 is installed obliquely above the conveyor 31
  • a photodetector 20 is installed above the conveyor 31 .
  • the inspection light 11 is emitted from the light source 10 toward the inspection object 30 .
  • the surface of the inspection object 30 irradiated with the inspection light 11 reflects red light and near-infrared light according to the light absorption characteristics and light reflection characteristics of the irradiated object.
  • the reflected light 12 of the inspection light 11 reflected by the inspection object 30 is detected by the photodetector 20 .
  • the inspection object 30 is an ingredient of lunch box and the foreign matter is hair
  • brown hair and gray hair in the ingredient are detected from the red light image captured by the photodetector 20. It is possible to detect black hair in ingredients from near-infrared light images. For example, in the image, a substance with high light absorption characteristics is displayed in black and a substance with low light absorption characteristics is displayed in white, so that foreign matter can be detected.
  • the inspection target 30 is moved to the post-process.
  • the object 30 to be inspected contains foreign matter as a result of the inspection, the object 30 to be inspected is moved to another line, for example, to remove the product containing the foreign matter. can be done.
  • the inspection object 30 can be food.
  • Food is a general term for items that people eat, such as boxed lunch ingredients, grains, vegetables, fruits, meat, fish, processed foods, and beverages.
  • the inspection apparatus 100 inspects whether or not the object to be inspected contains foreign matter.
  • the inspection apparatus 100 can be used to detect the presence or absence and state of foreign matter mixed in food.
  • the inspection apparatus 100 can detect organic substances, particularly hair, as foreign substances.
  • the inspection apparatus 100 may further include sorting means for sorting out the inspection objects 30 for which foreign matter has been detected. Sorting can be carried out by means of mechanically moving the inspection object (abnormal product) in which foreign matter is detected to another line or blowing it away with an air gun. In this way, normal products and abnormal products can be sorted out of the inspection objects, so abnormal products can be grouped together. Therefore, it is convenient for the work of grasping the abnormal state and the work for normalization.
  • the inspection apparatus 100 may further include visualization means for visualizing the foreign matter. Visualization of a foreign substance can be performed by known means using, for example, an imaging tube or an imaging device. As a result, the abnormal state of the object to be inspected can be immediately recognized by human eyes, so that the operator can correctly understand the abnormal state of the object to be inspected.
  • the inspection apparatus 100 include integration means for connecting the visualized foreign matter and the inspection object.
  • the integration can be performed by display means for displaying a composite image obtained by superimposing the image of the foreign matter imaged by the imaging device and the image of the object to be inspected.
  • the abnormal product itself and its abnormal information foreign matter information
  • Integration can also be implemented by a means of attaching a tag (mark) to an inspection object found to be contaminated with foreign matter. This makes it possible to easily distinguish between normal products and abnormal products even from a distance.
  • the inspection apparatus 100 of the present embodiment includes the light source 10 including the phosphor and the photodetector 20. After the inspection light 11 emitted from the light source 10 is irradiated onto the inspection object 30, the inspection object 30 This is an inspection apparatus that detects reflected light 12 of reflected inspection light 11 with a photodetector 20 .
  • the spectral distribution of the inspection light 11 has at least one maximum value 11A, 11B derived from the fluorescence emitted by the phosphor, and the maximum values 11A, 11B are within the wavelength range of 600 nm or more and 750 nm or less.
  • Pmax be the spectral intensity of the maximum value 11A, which is the maximum spectral intensity among at least one of the maximum values 11A and 11B.
  • the maximum value of the spectral intensity in the wavelength range longer than 750 nm is 20% or more and less than Pmax, and the spectral intensity in the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less is less than 20% of Pmax.
  • the inspection method of the present embodiment includes a step of irradiating the inspection light 11 onto the inspection object 30 and a step of detecting the reflected light 12 of the inspection light 11 reflected by the inspection object 30 .
  • the spectral distribution of the inspection light 11 has at least one maximum value 11A, 11B derived from fluorescence, and the maximum values 11A, 11B are within the wavelength range of 600 nm or more and 750 nm or less.
  • Pmax be the spectral intensity of the maximum value 11A, which is the maximum spectral intensity among at least one of the maximum values 11A and 11B.
  • the maximum value of the spectral intensity in the wavelength range longer than 750 nm is 20% or more and less than Pmax, and the spectral intensity in the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less is less than 20% of Pmax.
  • the inspection apparatus 100 and the inspection method of the present embodiment use both red and near-infrared light components, similar types of foreign matter that are difficult to detect only with near-infrared light, such as hair with different colors It is possible to improve the inspection accuracy for Furthermore, since the light components are concentrated in the wavelength range that determines the quality of the inspection, it is possible to increase the electro-optical conversion efficiency. In addition, since the object 30 to be inspected is irradiated with high-intensity red light together with near-infrared light, it is possible to inspect with high accuracy organic matter-based contaminants whose reflectance is lower in the red region than in the near-infrared region. becomes.
  • the phosphors provided in the light source 10 include a red phosphor that emits red light having a maximum intensity within a wavelength range of 600 nm or more and less than 660 nm, and a near-red phosphor having a maximum intensity within a wavelength range of 700 nm or more and less than 1000 nm. It preferably contains a near-infrared phosphor that emits external light. Furthermore, it is also preferable that the phosphor is composed only of a red phosphor and a near-infrared phosphor. In this way, the primary light 3B emitted by the solid-state light-emitting element 3 can be easily wavelength-converted into red and near-infrared light components. is convenient.
  • a first wavelength-converting light-emitting device composed of a solid-state light-emitting device 3 emitting primary light 3B of blue light (peak wavelength: 400 to 455 nm) and a first wavelength converter 1A was fabricated.
  • the first wavelength converter 1A includes a Y3Al2 ( AlO4 ) 3 : Ce3 + phosphor (YAG phosphor) and a (Sr, Ca) AlSiN3 :Eu2 + phosphor (SCASN phosphor).
  • YAG phosphor and SCASN phosphor were prepared as phosphor powders.
  • a YAG phosphor manufactured by Tokyo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd. and having a median particle size D50 of about 24 ⁇ m was used.
  • This YAG phosphor had a fluorescence peak near a wavelength of 540 nm and emitted yellowish green light.
  • the SCASN phosphor manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and having a median particle size D50 of about 14 ⁇ m was used.
  • This SCASN phosphor had a fluorescence peak near a wavelength of 625 nm and emitted red light.
  • a two-liquid mixed thermosetting silicone resin manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: KER-2500A/B was prepared as a sealant for the phosphor powder.
  • the YAG phosphor (2.352 g), the SCASN phosphor (0.504 g), and the silicone resin (0.75 g of agent A, 0.75 g of agent B) were mixed using a stirring and defoaming device, Further defoaming was performed.
  • the stirring and defoaming device was manufactured by Thinky Co., Ltd., product name: Awatori Mixer (registered trademark), type: ARE-310. Further, the rotational speed of the stirring/defoaming device was about 2000 rpm, and the treatment was carried out for 3 minutes. In this way, a phosphor paste composed of the YAG phosphor, the SCASN phosphor, and the silicone resin was produced.
  • the phosphor paste thus obtained was dropped into a frame with a height of about 210 ⁇ m provided around the blue LED chip. Then, the phosphor paste was cured by heating in the air at 150° C. for 2 hours.
  • the first wavelength conversion body 1A length 5 mm, width 5 mm, thickness about 200 ⁇ m
  • the first wavelength A conversion-type light-emitting device was used.
  • a second wavelength-converting light-emitting device composed of the solid-state light-emitting device 3 and the second wavelength conversion body 2A was produced.
  • a blue LED chip was used for the solid-state light-emitting device 3 as in the first wavelength-converting light-emitting device.
  • the second wavelength converter 2A was a resin phosphor film containing a phosphor mainly composed of a composite metal oxide activated with Cr 3+ and having a fluorescence peak near a wavelength of 750 nm.
  • This phosphor is represented by the composition formula (Gd 0.95 La 0.05 ) 3 (Ga 0.97 Cr 0.03 ) 2 (GaO 4 ) 3 (Gd, La) 3 Ga 2 ( GaO 4 ) 3 : It is a Cr 3+ phosphor (GLGG phosphor) and has a garnet-type crystal structure.
  • the GLGG phosphor was prepared by an orthodox solid phase reaction using the following compound powder as a main raw material.
  • a compound (Gd 0.95 La 0.05 ) 3 (Ga 0.97 Cr 0.03 ) 2 (GaO 4 ) 3 ) having a stoichiometric composition is produced by a chemical reaction.
  • Table 1 shows the weighed values of the raw materials.
  • a sieve was used to remove the alumina balls to obtain a slurry-like mixed raw material consisting of the raw material and ethanol. After that, the mixed raw material was dried at 125° C. using a dryer. The dried mixed raw material was lightly mixed with a mortar and pestle to obtain a phosphor raw material.
  • the phosphor raw material was placed in an alumina sintering container (material SSA-H, B3 size, with lid), and was sintered in the air at 1500°C for 2 hours using a box-type electric furnace. Note that the temperature rising/falling rate during firing was set to 300° C./h.
  • the obtained fired product was manually pulverized using an alumina mortar and pestle, and then passed through a nylon mesh (95 ⁇ m opening) to remove coarse particles to obtain a powdery GLGG phosphor. .
  • the crystal structure of the obtained GLGG phosphor was evaluated using an X-ray diffraction device (desktop X-ray diffraction device, MiniFlex, manufactured by Rigaku Corporation). was a compound. Furthermore, the particle shape and particle size of the GLGG phosphor were evaluated using an electron microscope (desktop microscope Miniscope (registered trademark) TM4000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, the particle shape of the GLGG phosphor was a monodisperse particle shape, the particle shape could be considered to be derived from garnet crystals, and the particle size was mainly around 15 ⁇ m.
  • the fluorescence properties of the GLGG phosphor were evaluated using an absolute PL quantum yield measurement device (C9920-02, manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) under irradiation with blue light having a wavelength of 450 nm.
  • the fluorescence peak wavelength was 747 nm
  • the internal quantum efficiency (IQE) was 92%
  • the blue light absorption rate (Abs.) was 57%.
  • the fluorescence peak wavelength was 746 nm
  • the internal quantum efficiency (IQE) was 93%
  • the light absorption rate (Abs.) of red light was 45%.
  • a second wavelength converter 2A (5 mm long, 5 mm wide, thickness: 310 ⁇ m) and a second wavelength converter 2A were obtained in the same manner as the first wavelength converter 1A.
  • Two wavelength conversion type light emitting devices were fabricated.
  • a first wavelength-converting light-emitting element composed of a blue LED and a first wavelength converting body 1A, and a second wavelength-converting light-emitting element composed of a blue LED and a second wavelength converting body 2A was used to produce a light source 10 as shown in FIG.
  • the light emission characteristics of the obtained light source were evaluated. First, when a current of 500 mA was passed through the blue LED chip of the first wavelength conversion type light emitting element, blue light was emitted as the primary light 3B from the blue LED chip. Further, part of it was converted by the first wavelength converter 1A into visible light as the first wavelength-converted light 1B (orange light obtained by additive color mixture of weak green light component and strong red light component). A first mixed light composed of blue light as the primary light 3B and visible light as the first wavelength-converted light 1B was emitted from the first wavelength-converted light-emitting element. Partly because the output ratio of the blue light component was small, the appearance of the mixed light was substantially orange light, and the light had a color tone that could not be regarded as white light.
  • the mixed light composed of the primary light 3B, the first wavelength-converted light 1B, and the second wavelength-converted light 2B is output light ( emitted as interrogation light 11).
  • the spectral distribution shown in FIG. 3 is the spectral distribution of the output light emitted from the light source of this example.
  • the spectral distribution of the inspection light 11 has two maxima 11A and 11B derived from the fluorescence components emitted by the phosphor.
  • the maximum value 11A having the highest spectral intensity is at a wavelength of 618 nm.
  • the maximum value of the spectral intensity in the wavelength region longer than the wavelength of 750 nm was 61% of the spectral intensity of the wavelength with the maximum value 11A. Note that "61%" is a value at a wavelength of 750 nm.
  • the spectral intensity within the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less was 16% of the spectral intensity of the wavelength having the maximum value of 11A. Note that "16%" is a value at a wavelength of 550 nm.
  • the maximum value of the amount of change with respect to wavelength was 4.6% per 1 nm of wavelength.
  • FIG. 6(a) shows the spectral distribution of the primary light 3B emitted by the blue LED chip.
  • FIG. 6B shows the spectral distribution of the mixed light of the primary light 3B that has passed through the first wavelength converter 1A and the first wavelength-converted light 1B.
  • FIG. 6(c) shows the spectral distribution of the mixed light of the primary light 3B that has passed through the second wavelength converter 2A and the second wavelength-converted light 2B.
  • FIG. 6(d) shows the spectral distribution of the inspection light 11 obtained by further mixing the mixed light of FIG. 6(b) and the mixed light of FIG. 6(c).
  • the primary light 3B was unimodal blue light with a fluorescence peak at a wavelength of 455 nm, and had a half width of about 22 nm (15 nm or more and less than 30 nm).
  • the mixed light of the primary light 3B and the first wavelength-converted light 1B that have passed through the first wavelength conversion body 1A is composed of the primary light 3B and the first wavelength-converted light with weak intensity. 1B and light components are included.
  • the mixed light was reddish-orange light, the correlated color temperature could not be calculated, the index duv indicating deviation from black body radiation could not be calculated, and the general color rendering index Ra could not be calculated. there were.
  • the light component of the first wavelength-converted light 1B was a single-peak broad light component having a peak at a wavelength of 618 nm and having light components over a wide wavelength range of at least 500 nm to 800 nm.
  • the mixed light of the primary light 3B and the second wavelength-converted light 2B that have passed through the second wavelength converter 2A is the mixture of the primary light 3B and the second wavelength-converted light 2B.
  • the mixed light was substantially blue light, the correlated color temperature could not be calculated, the duv could not be calculated, and the general color rendering index Ra could not be calculated.
  • the light component of the second wavelength-converted light 2B was a single-peak broad light component having a peak at a wavelength of 733 nm and having light components over a wide wavelength range from at least 650 nm to 950 nm.
  • the inspection light 11 contains light components of the primary light 3B, the first wavelength-converted light 1B, and the second wavelength-converted light 2B, and is slightly whitish reddish purple light. there were.
  • the light component of the inspection light 11 was a multimodal light component having peaks at wavelengths of 453 nm, 618 nm, and 732 nm, and light components over a wide wavelength range of at least 410 nm to 950 nm.
  • a white paper placed 20 cm ahead of the light source was irradiated with this inspection light 11, and the light irradiated on the white paper was visually confirmed. .
  • the photodetector 20 was placed directly above the inspection object 30 and at a position about 20 cm away from the inspection object 30 .
  • a hyperspectral camera manufactured by Ximea, model number: MQ022HG-IM-SM4X4-REDNIR
  • the light source 10 described above was installed at a position that is obliquely upward at an angle of about 45 degrees from the inspection object 30 and is further away from the inspection object 30 by about 20 cm.
  • the inspection device of this example was obtained.
  • the inspection apparatus After the light source 10 is energized and turned on, the inspected object 30 is irradiated with the emitted inspection light 11, and the state is observed with a hyperspectral camera. Thereby, the appearance and condition of the inspection object 30 can be inspected.
  • the inspection apparatus of this example emits inspection light including strong visible light with light components concentrated in the wavelength region around 600 nm and deep red to near-infrared light with light components concentrated in the wavelength region around 730 nm. Output. For this reason, foreign matter with a large difference in reflectance with respect to the inspection object in the deep red to near-infrared wavelength region and foreign matter of the same type but with a small difference in reflectance in the deep red to near-infrared wavelength region. can be detected simultaneously. In addition, since the object to be inspected is irradiated with strong red light, even a foreign substance having a relatively small reflectance difference in the wavelength region of red can be detected with high sensitivity.
  • the light source of the inspection device of this example converts the input power into light focused on the minimum required light components for detection, so it has excellent electro-optical conversion efficiency. Therefore, the inspection apparatus of this example is advantageous in terms of low power consumption, resource saving, and miniaturization and high output.
  • the present disclosure it is possible to detect a foreign object whose light absorption characteristics and light reflection characteristics in the near-infrared region are similar to those of an inspection object, and to provide an inspection apparatus and an inspection method that are advantageous for miniaturization and high output of a light source. can do.

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Abstract

検査装置（１００）は、蛍光体を備える光源（１０）と光検出器（２０）とを備え、光源が放つ検査光（１１）を検査対象物（３０）に照射した後、検査対象物によって反射された検査光の反射光（１２）を光検出器（２０）で検出する。検査光の分光分布は、蛍光体が放つ蛍光に由来する少なくとも一つの極大値（１１Ａ，１１Ｂ）を持ち、当該極大値は６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にある。少なくとも一つの極大値（１１Ａ，１１Ｂ）において分光強度が最大である極大値（１１Ａ）の分光強度をＰｍａｘとしたとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値はＰｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であり、かつ、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度はＰｍａｘの２０％未満である。検査方法は、上記検査光を検査対象物に照射する工程と、検査対象物によって反射された検査光の反射光を検出する工程とを有する。

Description

検査装置及び検査方法
　本発明は、検査装置及び検査方法に関する。
　従来より、白色光及び近赤外光を利用する異物の検査装置及び検査方法が知られている。特許文献１では、果実などの食品中に含まれる異物を検出する検出方法を開示している。具体的には、まず、食品と異物に光を照射することによって得られる反射光の可視光及び近赤外光の吸収スペクトルを測定し、当該吸収スペクトルに対して２次微分処理を行い、上記食品と上記異物との間で異なる２次微分スペクトルを示す波長帯を選定する。続いて、食品に対して、選定された波長帯の２次微分分光画像を作成する。これによって、食品中に含まれる異物を検出している。
　特許文献２では、食品に含まれる異物の有無と、その位置を把握する食品検査装置を開示している。具体的は、近赤外領域に中心波長を有する第１及び第２検査光を食品に照射する面光源と、第１及び第２検査光で撮像された第１及び第２画像を出力する撮像機構と、第１及び第２画像の差分画像を生成する差分画像生成部とを備えた装置を開示している。なお、特許文献２の食品検査装置は、光源として蛍光体を使用することなく、波長が異なる二種類のスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を使用している。
特許第４２２０２８５号公報 特開２０１４－４４０７０号公報
　しかしながら、特許文献１の検出方法は、短波長可視から近赤外までの広い波長範囲に亘って光成分を持つ白色光を使用するので、光の利用効率が悪い。また、この検出方法に用いる装置は、広い波長範囲に亘る光成分を持つ白色光を放射する必要があるため、光源を小型高出力化することが困難であった。また、特許文献２の検査装置は、近赤外領域に偏った光成分を利用するため、近赤外領域における光吸収特性及び光反射特性が検査対象物と近似している異物を、高感度で検知することが困難であった。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、近赤外領域における光吸収特性及び光反射特性が検査対象物と近似している異物を検出でき、さらに光源の小型高出力化にも有利な検査装置及び検査方法を提供する。
　上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る検査装置は、蛍光体を備える光源と光検出器とを備え、光源が放つ検査光を検査対象物に照射した後、検査対象物によって反射された検査光の反射光を光検出器で検出する検査装置である。検査光の分光分布は、蛍光体が放つ蛍光に由来する少なくとも一つの極大値を持ち、極大値は、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にある。少なくとも一つの極大値において分光強度が最大である極大値の分光強度をＰｍａｘとしたとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値はＰｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であり、かつ、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度はＰｍａｘの２０％未満である。
　本発明の第二の態様に係る検査方法は、検査光を検査対象物に照射する工程と、検査対象物によって反射された検査光の反射光を検出する工程とを有する。検査光の分光分布は、蛍光に由来する少なくとも一つの極大値を持ち、極大値は、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にある。少なくとも一つの極大値において分光強度が最大である極大値の分光強度をＰｍａｘとしたとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値は、Ｐｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であり、かつ、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度は、Ｐｍａｘの２０％未満である。
図１は、検査対象物及び異物における反射スペクトルの強度と波長の関係を示すグラフである。 図２は、本実施形態に係る検査装置の構成を示す概略図である。 図３は、本実施形態に係る検査装置の光源が放つ検査光の分光分布の一例を示すグラフである。 図４は、本実施形態に係る検査装置の光源が放つ検査光の分光分布の他の例を示すグラフである。 図５は、本実施形態の検査装置における光源の構成の一例を示す概略図である。 図６（ａ）は、実施例において、青色ＬＥＤチップが放つ一次光の分光分布を示すグラフである。図６（ｂ）は、実施例において、第一の波長変換体を透過した一次光と第一の波長変換光との混合光の分光分布を示すグラフである。図６（ｃ）は、実施例において、第二の波長変換体を透過した一次光と第二の波長変換光との混合光の分光分布を示すグラフである。図６（ｄ）は、実施例において、図６（ｂ）の混合光及び図６（ｃ）の混合光がさらに混合されてなる検査光の分光分布を示すグラフである。
　以下、図面を用いて本実施形態に係る検査装置及び検査方法について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
［検査装置及び検査方法の原理］
　本発明者は、検査対象物に異物を混入させた後、検査対象物に光を照射しつつ、当該照射光の分光分布を変えることにより、検査対象物中の異物が光検出器で、どのように検出されるかを調査した。具体的には、検査対象物として弁当を選択し、異物として色調が異なる毛髪を混入させた。そして、弁当に光を照射しつつ、当該照射光の分光分布を変えて、弁当中の具材及び毛髪を光検出器で撮像した。その結果、特定の分光分布を持つ光を利用した場合に、異物の色調に関わらず、異物を再現性よく高感度で検知できることが判明した。
　このように検知できる理由を調査した結果、光検出器（撮像素子）による異物の見え方は、検査対象物及び異物の光反射特性が関与していることが分かった。また、照射光として、赤色光の強度が強く、近赤外光が少なからず含まれており、さらに分光分布が幅広の場合に、良好な検知結果が得られることが判明した。
　図１では、代表的な弁当の具材と色調が異なる毛髪に関し、反射率の波長依存性を調査した結果を示す。弁当の具材としては、海苔、鶏唐揚げ、ブロッコリー、卵焼き及びご飯を用いた。また、毛髪としては、黒髪、茶髪及び白髪を用いた。
　図１に示すように、海苔、ブロッコリー及び鶏唐揚げなど、暗い色調を持つ具材の多くは、近赤外領域から赤色光領域へ波長が短くなるにつれて、その反射率を下げることが分かる。また、黒髪及び茶髪も、近赤外領域から波長が短くなるにつれて、その反射率を下げることが分かる。しかし、卵焼き及びご飯並びに白髪は、近赤外領域から赤色光領域へ波長が短くなっても、その反射率が低下し難いことが分かる。
　つまり、具材と毛髪の反射スペクトルの波長依存性は、５５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内、特に６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲内で、その挙動を異にする程度が大きくなることが分かる。具体的には、海苔、ブロッコリー及び黒髪は、当該波長範囲内で反射率が大きく低下するのに対し、鶏唐揚げ及び茶髪は、海苔、ブロッコリー及び黒髪よりも反射率の低下が小さい。逆に、卵焼き、ご飯及び白髪は、当該波長範囲内でも反射率はさほど低下しない。そのため、赤色光の反射率の違いを利用することにより、異物を検知できることが分かる。例えば、ご飯及び卵焼きの表面に、黒髪又は茶髪が混入している場合には、赤色光を照射してその反射光を検知することにより、反射率の違いを利用して黒髪及び茶髪を発見することができる。
　ただ、照射光に含まれる赤色光の強度が小さい場合、その反射光を光検出器で検出してもＳ／Ｎ（シグナル／ノイズ比）が悪化して、赤色光を精度よく検出することができない。そのため、検査対象物に強い赤色光を照射することによって、光検出器によって検出される赤色光の信号強度が増し、Ｓ／Ｎが改善されるので、検査対象物と異物との信号強度差が明瞭化する。
　このように、弁当の具材と毛髪の反射スペクトルの波長依存性は、５５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下、特に６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲内で、その挙動を異にする程度が大きくなる組み合わせが多い。このため、この波長範囲内の光成分強度が大きい場合には、異物となる毛髪の検知に効果的に作用すると考えられる。
　ここで、図１に示すように、海苔及びブロッコリー並びに黒髪は色調が暗いため、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲内では、反射光の挙動がほぼ同じである。したがって、照射光として赤色光を用いた場合、海苔及びブロッコリーの表面に黒髪が混入していても、黒髪を発見することが困難である。
　しかし、黒髪は、近赤外光を吸収やすく、殆ど反射しない性質を持つ。つまり、黒髪と弁当の具材の反射率を比較すると、少なくとも７５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長範囲内では、具材の略全てが５０％程度以上の比較的高い反射率を示すのに対して、黒髪の反射率は２０％未満であり、その差は大きい。このため、具材中の黒髪は、近赤外光の反射光によって高感度で検知できることが分かる。
　ここで、図１に示すように、７５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長範囲内における茶髪及び白髪の反射率は、具材と同等である。そのため、近赤外光を使用して、具材中から茶髪及び白髪を検知することは困難である。しかし、上述のように、５５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内における茶髪及び白髪の反射率は、具材の反射率に対して、ある程度の差を持つ。このため、具材中の茶髪及び白髪は、赤色光の反射光によって高感度で検知できることが分かる。
　このように、強い赤色光は、茶髪及び白髪の検知と、その信号／ノイズ比の向上に効力を発揮し、近赤外光は、黒髪の検知に効力を発揮する。そのため、検査光として、近赤外の光成分と強い赤色の光成分を含む光を使用することにより、色調とは無関係に異物を高感度で検知することが可能となる。
　本実施形態の検査装置及び検査方法は、このような知見に基づいて成されたものであり、特に弁当の具材中に混入した毛髪の検知に好都合な光を使用することを特徴とする。なお、弁当の具材中に混入した毛髪の検知以外に、本実施形態の検査装置及び検査方法を適用することは可能である。つまり、具材も毛髪も有機物という見方ができることや、具材は食品であり、毛髪は食品ではないという見方もできることを考慮すると、特定の有機物中に含まれる他の有機異物の検知や、食品及び嗜好品中に含まれる有機異物の検知にも適用することができる。このため、本実施形態の検査装置及び検査方法は、弁当の具材中に含まれる毛髪の検査に限定されるものではなく、他の検査にも利用することができる。
［検査装置の構成］
　図２では、本実施形態に係る検査装置の構成を概略的に示す。本実施形態の検査装置１００は、蛍光体を備える光源１０と光検出器２０とを少なくとも備えている。そして、光源１０が放つ検査光１１を検査対象物３０に照射した後、検査対象物３０によって反射された検査光１１の反射光１２を光検出器２０で検出している。
　このような検査装置１００において、光源１０が放つ検査光１１は、例えば、図３又は図４に示す分光分布を有している。具体的には、検査光１１の分光分布は、蛍光体が放つ蛍光に由来する少なくとも一つの極大値１１Ａ，１１Ｂを持つ。そして、少なくとも極大値１１Ａは、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にあることが好ましく、６１０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲内にあることがより好ましく、６２０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲内にあることがさらに好ましい。
　そして、少なくとも一つの極大値１１Ａ，１１Ｂにおいて分光強度が最大である極大値１１Ａの分光強度をＰｍａｘとしたとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値はＰｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であることが好ましい。また、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値は、Ｐｍａｘの３０％以上Ｐｍａｘの８０％未満であることがより好ましく、Ｐｍａｘの５０％以上Ｐｍａｘの７０％未満であることがさらに好ましい。そして、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度は、Ｐｍａｘの２０％未満であることが好ましく、１８％未満であることがより好ましく、１６％未満であることがさらに好ましい。
　上述のように、検査光１１として、近赤外の光成分と強い赤色の光成分とを含む光を使用することにより、異物を高感度で検知することができる。そして、図３及び図４に示すように、検査光１１は、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲に極大値を持つ赤色光と、波長７５０ｎｍよりも長波長域の近赤外光とを持つ。また、赤色光の分光強度は、近赤外光の分光強度よりも大きい。このように、検査光１１として、波長差を持つ赤色及び近赤外の両方の光成分を含む光を利用するので、近赤外光だけでの検知が困難な類似種の異物（例えば、色調の異なる毛髪）であっても、赤色光で検知できる。そのため、異物の検知確率が増加し、検査精度を高めることが可能となる。さらに、赤色光の強度が強い光を近赤外光と共に検査対象物３０に照射するので、近赤外域よりも赤色波長域の反射率が小さい検査対象物や異物の検査精度が高くなる。
　また、検査光１１は、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度が、Ｐｍａｘの２０％未満である。つまり、検査光１１は、赤色光の強度を高める反面、緑色光の強度を低くしている。これにより、検査の良否を決定する特定の波長域に光成分を集中させる形態になるので、光の利用効率及び光源１０の電光変換効率を高めることができる。その結果、検査装置１００は、小型高出力化及び高効率化に有利となる。
　このように、検査装置１００は、近赤外光だけでの検知が困難な類似種の異物を、近赤外光と赤色光の両方を用いることで高精度に検知でき、さらに装置のコンパクト化を図ることもできる。
　検査装置１００の分光分布において、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長範囲内における極大値１１Ａ，１１Ｂの数は、１つ又は２つであることが好ましい。さらに、６００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長範囲内における極大値１１Ａ，１１Ｂの数が、１つ又は２つであることがより好ましい。また、蛍光体が放つ蛍光成分に由来する極大値１１Ａは、分光分布の強度最大値をとることが好ましい。このようにすると、検査光１１は、検査の良否を決定する赤色～近赤外の波長域に光成分が集中した光になる。そのため、電光変換効率の高い光源設計が容易になり、さらに利用効率の高い検査光１１にもなることから、光源１０の小型高出力化及び検査装置１００のコンパクト化に有利となる。
　また、検査装置１００の分光分布に関し、５５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度において、波長に対する変化量は、波長１ｎｍあたり５％未満であることが好ましい。また、５５０ｎｍ以上９５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度において、波長に対する変化量は、波長１ｎｍあたり５％未満であることがより好ましい。このように、蛍光体が放つ蛍光成分に由来する分光分布を幅広なものにすることにより、波長に対する強度変化が少なく、さらに、上記の全ての波長範囲内において光成分を持つものになる。そのため、検査対象物３０が、光反射特性の波長依存性又は光吸収特性の波長依存性が大きい場合でも、比較的高い精度で検査することが可能となる。
　（光源）
　検査装置１００の光源１０は、固体発光素子３と蛍光体とを組み合わせてなることが好ましい。固体発光素子３と蛍光体とを組み合わせた波長変換型発光素子は、長寿命で信頼性に優れ、さらに回路設計が容易な全固体の光源である。このような波長変換型発光素子を利用することにより、長期間に亘って、光源の点検及びメンテナンスなどの負担を軽減することが可能となる。
　より詳細に説明すると、光源１０は、図２及び図５に示すように、固体発光素子３と、第一の波長変換光１Ｂを放つ赤色蛍光体を含む第一の波長変換体１Ａと、第二の波長変換光２Ｂを放つ近赤外蛍光体を含む第二の波長変換体２Ａとを備える。そして、固体発光素子３は一次光３Ｂを放つ。第一の波長変換体１Ａは、一次光３Ｂの少なくとも一部を吸収して、赤色の光成分を主として含む第一の波長変換光１Ｂに変換する。第二の波長変換体２Ａは、一次光３Ｂの一部を吸収して、近赤外の光成分を主として含む第二の波長変換光２Ｂに変換する。
　具体的には、第一の波長変換体１Ａは、正面１Ａａで一次光３Ｂを受光し、背面１Ａｂから一次光３Ｂ及び第一の波長変換光１Ｂを放射する。さらに、第二の波長変換体２Ａは、正面２Ａａで一次光３Ｂを受光し、背面２Ａｂから一次光３Ｂ及び第二の波長変換光２Ｂを放射する。そして、第一の波長変換光１Ｂ、第二の波長変換光２Ｂ及び一次光３Ｂの混合光（検査光１１）を、光源１０の出力面１０ａから出力する。
　光源１０は、図２に示すように、第一の波長変換体１Ａ及び第二の波長変換体２Ａが一つの固体発光素子３の光出力面に沿って並列に配置した構成とすることができる。また、光源１０は、図５に示すように、固体発光素子３と第一の波長変換体１Ａを組み合わせた第一の波長変換型発光素子と、固体発光素子３と第二の波長変換体２Ａを組み合わせた第二の波長変換型発光素子とを並列に配置した構成とすることもできる。
　また、光源１０は、固体発光素子３と複数の波長変換体の積層体とを組み合わせた構成とすることもできる。この際、当該積層体は、赤色蛍光体を含む第一の波長変換体１Ａと近赤外蛍光体を含む第二の波長変換体２Ａとを積層した構成とすることできる。第一の波長変換体１Ａは、一次光３Ｂの少なくとも一部を吸収して、第一の波長変換光１Ｂに変換する。また、第二の波長変換体２Ａも、一次光３Ｂの少なくとも一部を吸収して、第二の波長変換光２Ｂに変換する。そして、積層体は、正面で一次光３Ｂを受光し、背面から一次光３Ｂ、第一の波長変換光１Ｂ及び第二の波長変換光２Ｂを放射する。なお、第二の波長変換体２Ａは、第一の波長変換体１Ａが放つ第一の波長変換光１Ｂを専ら吸収して、第二の波長変換光２Ｂを放つものとすることもできる。
　なお、光源１０は、固体発光素子３と単一の波長変換体とを組み合わせてなり、当該波長変換体は、赤色蛍光体と近赤外蛍光体の両方を含むような構成とすることもできる。この場合、波長変換体は、一次光３Ｂの少なくとも一部を吸収して、第一の波長変換光１Ｂ及び第二の波長変換光２Ｂに変換する。そして、当該波長変換体は、正面で一次光３Ｂを受光し、背面から一次光３Ｂ、第一の波長変換光１Ｂ及び第二の波長変換光２Ｂを放射する。
　　＜固体発光素子＞
　光源１０において、固体発光素子３は、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ光を放つことが好ましい。具体的には、固体発光素子３は、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ未満、特に４４５ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ光を放つ青色発光素子とすることが好ましい。このような構成にすると、固体発光素子３が放つ光は、蛍光体が放つ蛍光成分に由来して形成される極大値よりも短波長の光になる。そのため、固体発光素子３が放つ青色光を蛍光体に照射することによって、赤色や近赤外の光成分を蛍光体の波長変換光として容易に得ることができる。また、青色光を放つ固体発光素子３は入手が容易であることから、工業生産に有利な検査装置１００となる。
　固体発光素子３は、発光ダイオード又はレーザーダイオードであることが好ましい。また、固体発光素子３として、１Ｗ以上の高エネルギーの光を放つＬＥＤモジュール又はレーザーダイオードを使用することにより、検査装置１００は数百ｍＷクラスの近赤外の光成分を含む光出力を期待することができる。固体発光素子３として、３Ｗ以上又は１０Ｗ以上の光を放つＬＥＤモジュールを使用することにより、検査装置１００は数Ｗクラスの光出力を期待することができる。固体発光素子３として、３０Ｗ以上の光を放つＬＥＤモジュールを使用することにより、検査装置１００は１０Ｗを超える光出力を期待することができる。固体発光素子３として、１００Ｗ以上の光を放つＬＥＤモジュールを使用することにより、検査装置１００は３０Ｗを超える光出力を期待することができる。なお、レーザーダイオードとしては、例えば、端面発光レーザー（ＥＥＬ：Ｅｄｇｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ）、垂直共振器面発光型レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ）等を使用することができる。
　固体発光素子３は、複数個であることが好ましい。これにより、一次光３Ｂの出力を大きくすることができ、高出力化に有利な検査装置となる。なお、固体発光素子の個数は特に限定されないが、例えば、９個以上、１６個以上、２５個以上、３６個以上、４９個以上、６４個以上、８１個以上又は１００個以上とすることができる。また、固体発光素子の個数の上限も特に限定されないが、例えば、９個、１６個、２５個、３６個、４９個、６４個、８１個又は１００個とすることができる。
　検査装置１００において、固体発光素子３は、面発光形の面発光光源であることが好ましい。これにより、一次光３Ｂの強度分布のばらつきや色調のむらを抑制するので、出力光の強度むらの抑制に有利な検査装置となる。
　固体発光素子３が放つ一次光３Ｂの光エネルギー密度は、０．３Ｗ／ｍｍ２を超えることが好ましく、１．０Ｗ／ｍｍ２を超えることがより好ましい。このようにすると、一次光３Ｂの光エネルギー密度が大きいので、拡散させた一次光３Ｂを第一の波長変換体１Ａ及び第二の波長変換体２Ａに照射する構成にした場合、比較的強い検査光１１を放つことができる。また、拡散させない一次光３Ｂを、第一の波長変換体１Ａ及び第二の波長変換体２Ａに直接照射する構成にした場合、光エネルギー密度が大きい検査光１１を放つことができる。なお、固体発光素子３が放つ一次光３Ｂの光エネルギー密度の上限は特に限定されないが、例えば３０Ｗ／ｍｍ２とすることができる。
　　＜第一の波長変換体＞
　第一の波長変換体１Ａは、赤色蛍光体をシリコーン樹脂で封止した波長変換体とすることができる。また、第一の波長変換体１Ａは、赤色蛍光体を低融点ガラスで封止した全無機の波長変換体とすることができる。さらに、第一の波長変換体１Ａは、結着材などを使用して、赤色蛍光体を主体にしてなる全無機の波長変換体とすることもできる。第一の波長変換体１Ａは、赤色蛍光体を焼結してなる焼結体、つまり蛍光セラミックスとすることもできる。
　第一の波長変換体１Ａの厚みは特に限定されないが、最大厚みが１００μｍ以上５ｍｍ未満であることが好ましく、２００μｍ以上１ｍｍ未満であることがより好ましい。
　第一の波長変換体１Ａは、透光性を持つことが好ましい。これにより、一次光３Ｂと波長変換体の内部で波長変換された光成分とを、第一の波長変換体１Ａを透過して放出することができる。
　第一の波長変換体１Ａに含まれる赤色蛍光体は、一次光３Ｂを吸収して、第一の波長変換光１Ｂに変換する蛍光体である。そして、赤色蛍光体は、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ赤色光を放つことが好ましく、６１０ｎｍ以上６５０ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ赤色光を放つことがより好ましい。このようにすると、固体発光素子３が放つ一次光３Ｂを赤色の光成分へ容易に波長変換できるため、検査光１１が必要とする赤色の光成分を得る上で好都合となる。
　赤色蛍光体としては、希土類イオン及び遷移金属イオンの少なくとも一方で賦活され、赤色光を放つ蛍光体を使用することができる。希土類イオンは、Ｃｅ３＋及びＥｕ２＋の少なくとも一つであることが好ましい。遷移金属イオンは、Ｍｎ４＋が好ましい。そして、赤色蛍光体は、当該蛍光イオンを含む、酸化物、硫化物、窒化物、ハロゲン化物、酸硫化物、酸窒化物又は酸ハロゲン化物であることが好ましい。
　赤色蛍光体は、Ｅｕ２＋を発光中心として含む、酸化物、硫化物、窒化物、ハロゲン化物、酸硫化物、酸窒化物又は酸ハロゲン化物であることがより好ましい。また、赤色蛍光体は、Ｅｕ２＋で賦活された金属複合窒化物又は金属複合酸窒化物からなる蛍光体であることが好ましい。このようなＥｕ２＋賦活窒化物系蛍光体としては、アルカリ土類金属窒化珪酸塩、アルカリ土類金属窒化アルミノ珪酸塩、アルカリ土類金属酸窒化珪酸塩、アルカリ土類金属酸窒化アルミノ珪酸塩の蛍光体を挙げることができる。また、Ｅｕ２＋賦活窒化物系蛍光体としては、ＭＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＭＡｌＳｉ４Ｎ７：Ｅｕ２＋を挙げることができる。なお、Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。さらに、Ｅｕ２＋賦活窒化物系蛍光体としては、上記化合物を構成する結晶におけるＳｉ４＋－Ｎ３＋の組み合わせの一部をＡｌ３＋－Ｏ２－で置換した蛍光体も挙げることができる。
　Ｅｕ２＋を発光中心とする赤色蛍光体は、青色光を吸収して分光分布が幅広な赤色光へと変換することができる。また、このような赤色蛍光体は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の技術の発展と共に改良が進められている。そして、吸収した青色光を理論限界に近い光子変換効率で変換し得る赤色蛍光体が、ＬＥＤ照明用として市販されているため、調達が容易である。そのため、このような赤色蛍光体を使用することにより、固体発光素子３が放つ一次光３Ｂを低減するだけでなく、検査で必要な幅広の分光分布を持つ赤色光を容易に得ることが可能となる。
　　＜第二の波長変換体＞
　第二の波長変換体２Ａは、近赤外蛍光体をシリコーン樹脂で封止した波長変換体とすることができる。また、第二の波長変換体２Ａは、近赤外蛍光体を低融点ガラスで封止した全無機の波長変換体とすることができる。さらに、第二の波長変換体２Ａは、結着材などを使用して、近赤外蛍光体を主体にしてなる全無機の波長変換体とすることもできる。第二の波長変換体２Ａは、近赤外蛍光体を焼結してなる焼結体、つまり蛍光セラミックスとすることもできる。なお、第二の波長変換体２Ａの形状は、第一の波長変換体１Ａと同様であることから、重複する説明を省略する。
　第二の波長変換体２Ａは、透光性を持つことが好ましい。これにより、一次光３Ｂに加えて、波長変換体の内部で波長変換された光成分も、第二の波長変換体２Ａを透過して放出することができる。また、第二の波長変換体２Ａは、波長７５０ｎｍの光を透過することが好ましい。これにより、第二の波長変換体２Ａが近赤外光を透過することから、波長変換体の内部で光子が波長変換体自身に吸収されて消失することが抑制される。
　第二の波長変換体２Ａに含まれる近赤外蛍光体は、一次光３Ｂを吸収して、第二の波長変換光２Ｂに変換する蛍光体である。そして、近赤外蛍光体は、７００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ近赤外光を放つことが好ましく、７２０ｎｍ以上９００ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ近赤外光を放つことがより好ましい。このようにすると、固体発光素子３が放つ一次光３Ｂを近赤外の光成分へ容易に波長変換できるため、検査光１１が必要とする近赤外の光成分を得る上で好都合となる。
　近赤外蛍光体としては、例えば、近赤外光源用として知られる各種の無機蛍光体を使用することができる。具体的には、近赤外蛍光体としては、希土類イオン及び遷移金属イオンの少なくとも一方で賦活され、近赤外の光成分を含む蛍光を放つ蛍光体を使用することができる。希土類イオンは、Ｎｄ３＋、Ｅｕ２＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。遷移金属イオンは、Ｔｉ３＋、Ｖ４＋、Ｃｒ４＋、Ｖ３＋、Ｃｒ３＋、Ｖ２＋、Ｍｎ４＋、Ｆｅ３＋、Ｃｏ３＋、Ｃｏ２＋及びＮｉ２＋からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。そして、近赤外蛍光体は、当該蛍光イオンを含む、酸化物、硫化物、窒化物、ハロゲン化物、酸硫化物、酸窒化物又は酸ハロゲン化物であることが好ましい。
　近赤外蛍光体において、好ましい蛍光イオンはＣｒ３＋である。蛍光イオンとしてＣｒ３＋を使用することにより、可視光、特に青色光又は赤色光を吸収して近赤外の光成分に変換する近赤外蛍光体を得ることが容易になる。また、母体の種類によって、光吸収ピーク波長や蛍光ピーク波長を変えることも容易となり、励起スペクトル形状や蛍光スペクトル形状を変える上で有利になる。
　近赤外蛍光体は、多くの実用実績を持ち、ガーネット型の結晶構造を有する蛍光体が好ましい。また、近赤外蛍光体は、Ｃｒ３＋で賦活された金属複合酸化物からなる蛍光体であることが好ましい。具体的には、近赤外蛍光体としては、Ｌｎ３Ｂ’２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｌｎ３Ｂ’２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋の一般式で示されるガーネット蛍光体が挙げられる。なお、Ｌｎは希土類元素、Ｂ’はＡｌ、Ｇａ及びＳｃから選択される少なくとも一つの元素である。そして、Ｌｎは、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であることが好ましい。また、近赤外蛍光体としては、上述のガーネット蛍光体を構成する結晶におけるＬｎ３＋－Ｂ’３＋の組み合わせの一部を、Ｍ２＋－Ｓｉ４＋の組み合わせで置換した蛍光体も挙げることができる。なお、Ｍはアルカリ土類金属であり、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であることが好ましい。また、近赤外蛍光体としては、上述のガーネット蛍光体同士の固溶体であってもよい。
　近赤外蛍光体としては、希土類アルミニウムガーネット蛍光体及び希土類ガリウムガーネット蛍光体の少なくとも一方であることが好ましい。具体的には、近赤外蛍光体は、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｌａ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｇｄ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｙ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｌａ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｇｄ３Ｇａ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｙ３Ｓｃ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｌａ３Ｓｃ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｇｄ３Ｓｃ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｙ３Ｇａ２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｌａ３Ｇａ２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｇｄ３Ｇａ２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｙ３Ｓｃ２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｌａ３Ｓｃ２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋、Ｇｄ３Ｓｃ２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。また、近赤外蛍光体は、これらの蛍光体を端成分としてなる固溶体であってもよい。
　このようなＣｒ３＋を発光中心とする近赤外蛍光体は、青色光だけでなく赤色光も吸収して、分光分布が幅広となる近赤外光へと変換することができる。また、このような近赤外蛍光体は、吸収した光を理論限界に近い光子変換効率で変換し得る。そのため、このような近赤外蛍光体を使用することにより、固体発光素子３が放つ一次光３Ｂを低減するだけでなく、検査で必要な幅広の分光分布を持つ近赤外光を容易に得ることが可能となる。
　（光検出器）
　光検出器２０は、検査対象物３０によって反射された検査光１１の反射光１２を検出できるならば、各種の検出器を使用することができる。具体的には、光が半導体のＰＮ接合に入射したときに生じる電荷を検出する量子型の光検出器、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどを用いることができる。また、光を受光したときの発生熱による温度上昇によって生じる電気的性質の変化を検知する熱型の光検出器、例えば熱電効果を使用するサーモパイル、焦電効果を使用する焦電素子も用いることができる。さらに、光検出器としては、光に感光する赤外線フィルムも用いることができる。
　光検出器２０としては、光電変換素子を単体で使用した単独素子を使用してもよく、光電変換素子を集積化した撮像素子を使用してもよい。撮像素子の形態は、一次元的に配置した線型のものであってもよく、二次元的に配置した面型のものであってもよい。
　このような構成を有する検査装置１００により、検査対象物３０を検査する方法について説明する。図２に示すように、検査対象物３０は、コンベア３１の表面３１ａに載置されており、図中の矢印の方向に向かって連続的に移動している。そして、コンベア３１の斜め上方には光源１０が設置されており、コンベア３１の上方には光検出器２０が設置されている。
　このような検査装置１００では、光源１０から検査対象物３０に向かって検査光１１が照射されている。検査光１１が照射された検査対象物３０の表面では、照射物の光吸収特性及び光反射特性に応じて、赤色光及び近赤外光が反射される。そして、検査対象物３０によって反射された検査光１１の反射光１２を光検出器２０で検出する。
　ここで、上述のように、検査対象物３０が弁当の具材であり、異物が毛髪である場合、光検出器２０で撮像した赤色光の画像から具材中の茶髪及び白髪を検知することができ、近赤外光の画像から具材中の黒髪を検知することができる。例えば、当該画像において、光吸収特性が高い物質を黒色に表示し、光吸収特性が低い物質を白色に表示することにより、異物を検知することができる。
　そして、検査の結果、検査対象物３０に異物が含まれていないと判断した場合には、検査対象物３０を後工程に移動させる。これに対し、検査の結果、検査対象物３０に異物が含まれていると判断した場合には、この検査対象物３０を例えば別ラインに移動させることにより、異物が混入された品物を取り除くことができる。
　検査装置１００において、検査対象物３０は食品とすることができる。なお、「食品」は、弁当の具材、穀物、野菜、果物、肉、魚、加工食品、飲料など、人が食用にする品物の総称である。
　上述のように、検査装置１００は、検査対象物に異物が含まれているか否かを検査するものである。例えば、検査装置１００は、食品中に混入した異物の有無や状態を検知する用途に利用することができる。とりわけ、検査装置１００は、異物として有機物、特に毛髪を検知することができる。
　ここで、人により作業がなされる食品関係の工場などでは、Ｘ線での検知が容易な無機物（金属、無機化合物など）由来の異物だけでなく、Ｘ線での検知が困難な人由来、石油製品由来、植物由来の異物が食品に混入するリスクがある。しかし、検査装置１００を使用することにより、有機物由来の異物を検知することができるため、異物混入のリスクを低減することが可能となる。
　検査装置１００は、異物を検知した検査対象物３０を選別する選別手段をさらに備えてもよい。選別は、異物を検知した検査対象物（異常品）を、機械的に別のラインに移動させたり、エアガンで吹き飛ばしたりするなどの手段で実施可能である。このようにすると、検査対象物の正常品と異常品を選別し得るので、異常品を一纏めにすることができる。そのため、異常状態の把握作業、及び正常化のための作業に好都合となる。
　検査装置１００は、異物を可視化する可視化手段をさらに備えてもよい。異物の可視化は、例えば、撮像管や撮像素子などを利用する公知の手段で実施可能である。これによって、検査対象物の異常な状態が人の目で直ちに分かるようになるため、作業者が検査対象物の異常な状態を正しく理解することが可能となる。
　検査装置１００は、可視化した異物と検査対象物とを繋ぐ一体化手段を備えることも好ましい。一体化は、撮像素子で撮像した異物の画像と検査対象物の画像とを重畳した合成画像を表示する表示手段で実施可能である。これにより、異常品そのものと、それが持つ異常情報（異物情報）とが一体化されるので、現物を目の前にして、それが持つ異常の状態を正しく理解し、適切な処置を施すことが可能となる。また、一体化は、異物混入が判明した検査対象物にタグ（目印）を付与する手段によっても実施可能である。これにより、正常品と異常品を、離れた位置からでも容易に見分けることが可能となる。
　このように、本実施形態の検査装置１００は、蛍光体を備える光源１０と光検出器２０とを備え、光源１０が放つ検査光１１を検査対象物３０に照射した後、検査対象物３０によって反射された検査光１１の反射光１２を光検出器２０で検出する検査装置である。検査光１１の分光分布は、蛍光体が放つ蛍光に由来する少なくとも一つの極大値１１Ａ，１１Ｂを持ち、極大値１１Ａ，１１Ｂは、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にある。そして、少なくとも一つの極大値１１Ａ，１１Ｂにおいて分光強度が最大である極大値１１Ａの分光強度をＰｍａｘとする。このとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値はＰｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であり、かつ、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度はＰｍａｘの２０％未満である。
　また、本実施形態の検査方法は、検査光１１を検査対象物３０に照射する工程と、検査対象物３０によって反射された検査光１１の反射光１２を検出する工程と、を有する。検査光１１の分光分布は、蛍光に由来する少なくとも一つの極大値１１Ａ，１１Ｂを持ち、極大値１１Ａ，１１Ｂは、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にある。そして、少なくとも一つの極大値１１Ａ，１１Ｂにおいて分光強度が最大である極大値１１Ａの分光強度をＰｍａｘとする。このとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値はＰｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であり、かつ、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度はＰｍａｘの２０％未満である。
　本実施形態の検査装置１００及び検査方法では、赤色及び近赤外の両方の光成分を利用するため、近赤外光だけでの検知が困難な類似種の異物、例えば、色調の異なる毛髪などに対する検査精度を向上させることが可能となる。さらに、検査の良否を決定する波長域に光成分を集中させているため、電光変換効率を高めることが可能となる。また、検査対象物３０に対して、強度が高い赤色光を近赤外光と共に照射するため、近赤外域よりも赤色域の反射率が小さい有機物系の異物を高精度で検査することが可能となる。
　また、光源１０に備えられる蛍光体は、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ赤色光を放つ赤色蛍光体と、７００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ近赤外光を放つ近赤外蛍光体とを含むことが好ましい。さらに、当該蛍光体は、赤色蛍光体と近赤外蛍光体のみからなることも好ましい。このようにすると、固体発光素子３が放つ一次光３Ｂを、赤色及び近赤外の光成分へ容易に波長変換できるため、検査光１１が必要とする赤色及び近赤外の光成分を得る上で好都合となる。
　以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
［光源の作製］
　まず、青色光（ピーク波長：４００～４５５ｎｍ）である一次光３Ｂを放つ固体発光素子３と第一の波長変換体１Ａとで構成される第一の波長変換型発光素子を作製した。
　固体発光素子３は青色ＬＥＤチップを使用し、青色ＬＥＤチップはオスラムオプトセミコンダクターズ社製、品番：ＬＥ　Ｂ　Ｐ２ＭＱを使用した。また、第一の波長変換体１Ａは、Ｙ３Ａｌ２（ＡｌＯ４）３：Ｃｅ３＋蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）と（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋蛍光体（ＳＣＡＳＮ蛍光体）とを含む樹脂蛍光膜とした。そして、第一の波長変換体１Ａ及び第一の波長変換型発光素子は、次のように作製した。
　まず、蛍光体粉末として、ＹＡＧ蛍光体とＳＣＡＳＮ蛍光体を準備した。ＹＡＧ蛍光体は、株式会社東京化学研究所製で、中心粒径Ｄ５０が約２４μｍのものを使用した。このＹＡＧ蛍光体は、波長５４０ｎｍ付近に蛍光ピークを持ち、黄緑色光を放つものであった。ＳＣＡＳＮ蛍光体は、三菱ケミカル株式会社製で、中心粒径Ｄ５０が約１４μｍのものを使用した。このＳＣＡＳＮ蛍光体は、波長６２５ｎｍ付近に蛍光ピークを持ち、赤色光を放つものであった。さらに、蛍光体粉末の封止剤として、二液混合型の熱硬化シリコーン樹脂（信越化学工業株式会社製、製品名：ＫＥＲ－２５００Ａ／Ｂ）を準備した。
　次に、ＹＡＧ蛍光体（２．３５２ｇ）及びＳＣＡＳＮ蛍光体（０．５０４ｇ）とシリコーン樹脂（Ａ剤０．７５ｇ、Ｂ剤０．７５ｇ）とを、攪拌脱泡装置を使用して混合し、さらに脱泡した。この際、攪拌脱泡装置は、株式会社シンキ―製、製品名：あわとり練太郎（登録商標）、形式：ＡＲＥ－３１０を使用した。また、攪拌脱泡装置の回転数は約２０００ｒｐｍとし、３分間処理を行った。このようにして、ＹＡＧ蛍光体及びＳＣＡＳＮ蛍光体とシリコーン樹脂とからなる蛍光体ペーストを作製した。
　このようにして得られた蛍光体ペーストを、ディスペンサー（形式：ＭＬ－５０００ＸＩＩ、武蔵エンジニアリング株式会社製）を用いて、青色ＬＥＤチップの周囲に設けた高さ約２１０μｍの枠内に滴下した。そして、蛍光体ペーストを１５０℃の大気中で２時間加熱して硬化させた。このように、青色ＬＥＤの主光取り出し面上に、厚み約２００μｍの樹脂蛍光膜を形成することにより、第一の波長変換体１Ａ（縦５ｍｍ、横５ｍｍ、厚み約２００μｍ）及び第一の波長変換型発光素子とした。
　次に、固体発光素子３と第二の波長変換体２Ａとで構成される第二の波長変換型発光素子を作製した。固体発光素子３は、第一の波長変換型発光素子と同様に、青色ＬＥＤチップを使用した。第二の波長変換体２Ａは、波長７５０ｎｍ付近に蛍光ピークを持ち、Ｃｒ３＋で賦活された複合金属酸化物を主体にしてなる蛍光体を含む樹脂蛍光膜とした。なお、この蛍光体は、（Ｇｄ０．９５Ｌａ０．０５）３（Ｇａ０．９７Ｃｒ０．０３）２（ＧａＯ４）３の組成式で表される（Ｇｄ，Ｌａ）３Ｇａ２（ＧａＯ４）３：Ｃｒ３＋蛍光体（ＧＬＧＧ蛍光体）であり、ガーネット型の結晶構造を持つものである。
　ＧＬＧＧ蛍光体は、以下の化合物粉末を主原料として使用し、オーソドックスな固相反応により調製した。
　　酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）：純度３Ｎ、日本イットリウム株式会社製
　　水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）３）：純度３Ｎ、信越化学工業株式会社製
　　酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）：純度４Ｎ、アジア物性材料株式会社製
　　酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）：純度３Ｎ、株式会社高純度化学研究所製
　具体的には、まず、化学反応によって化学量論的組成の化合物（Ｇｄ０．９５Ｌａ０．０５）３（Ｇａ０．９７Ｃｒ０．０３）２（ＧａＯ４）３）を生成するように、上記原料を秤量した。原料の秤量値を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次に、アルミナ製のポットミル（容量２５０ｍｌ）に、秤量した原料２０ｇを、アルミナボール（直径φ３ｍｍ、合計２００ｇ）とエタノール６０ｍｌと共に投入した。その後、遊星ボールミル（フリッチュ社製、品番Ｐ－５）を用いて、ポットミルを回転速度１５０ｒｐｍで３０分間回転させることによって、原料を湿式混合した。
　次いで、ふるいを使用してアルミナボールを取り除き、原料とエタノールからなるスラリー状の混合原料を得た。その後、混合原料を、乾燥機を用いて１２５℃で乾燥させた。そして、乾燥後の混合原料を乳鉢と乳棒を用いて軽く混合することにより、蛍光体原料とした。
　次に、蛍光体原料をアルミナ製の焼成容器（材質ＳＳＡ－Ｈ、Ｂ３サイズ、蓋付き）に入れ、箱型電気炉を使用して、１５００℃の大気中で２時間の焼成を行った。なお、焼成時の昇降温速度は３００℃／ｈとした。
　得られた焼成物を、アルミナ製の乳鉢と乳棒を用いて手解砕した後、ナイロンメッシュ（目開き９５μｍ）を通過させて粗大粒子を除去することによって、粉末状のＧＬＧＧ蛍光体を得た。
　データを省略するものの、得られたＧＬＧＧ蛍光体の結晶構成物を、Ｘ線回折装置（デスクトップＸ線回折装置、ＭｉｎｉＦｌｅｘ、株式会社リガク製）を用いて評価したところ、ほぼ単一結晶相のガーネット化合物であった。さらに、ＧＬＧＧ蛍光体の粒子形状と粒子サイズを、電子顕微鏡（卓上顕微鏡Ｍｉｎｉｓｃｏｐｅ（登録商標）ＴＭ４０００、日立ハイテクノロジーズ株式会社製）を用いて評価した。その結果、ＧＬＧＧ蛍光体の粒子形状は単分散粒子状であり、粒子形状はガーネットの結晶に由来するとみなすことができる形状であり、粒子サイズの主体は１５μｍ前後であった。
　そして、ＧＬＧＧ蛍光体の蛍光特性を、絶対ＰＬ量子収率測定装置（Ｃ９９２０－０２、浜松ホトニクス株式会社製）を使用して、波長４５０ｎｍの青色光の照射下で評価した。その結果、蛍光ピーク波長は７４７ｎｍ、内部量子効率（ＩＱＥ）は９２％、青色光の光吸収率（Ａｂｓ．）は５７％であった。また、波長６２８ｎｍの赤色光の照射下で評価した結果、蛍光ピーク波長は７４６ｎｍ、内部量子効率（ＩＱＥ）は９３％、赤色光の光吸収率（Ａｂｓ．）は４５％であった。
　このようにして作製したＧＬＧＧ蛍光体（４．５７ｇ）を用い、第一の波長変換体１Ａと同様の手順で、第二の波長変換体２Ａ（縦５ｍｍ、横５ｍｍ、厚み：３１０μｍ）及び第二の波長変換型発光素子を作製した。
　そして、青色ＬＥＤと第一の波長変換体１Ａとで構成される第一の波長変換型発光素子と、青色ＬＥＤと第二の波長変換体２Ａとで構成される第二の波長変換型発光素子を使用して、図５に示すような光源１０を作製した。
［評価］
　得られた光源について、発光特性を評価した。まず、第一の波長変換型発光素子の青色ＬＥＤチップに５００ｍＡの電流を流すと、青色ＬＥＤチップから一次光３Ｂとしての青色光が放射された。さらに、その一部が、第一の波長変換体１Ａによって第一の波長変換光１Ｂとしての可視光（弱い緑色光成分と強い赤色光成分の加法混色による橙色光）に変換された。そして、一次光３Ｂとしての青色光と、第一の波長変換光１Ｂとしての可視光とからなる第一の混合光が、第一の波長変換型発光素子から放出された。なお、青色光成分の出力割合が小さかったこともあり、当該混合光の見た目は実質的に橙色光であり、白色光とみなせない色調の光であった。
　次に、第二の波長変換型発光素子の青色ＬＥＤチップに５００ｍＡの電流を流すと、青色ＬＥＤチップから一次光３Ｂとしての青色光が放射された。さらに、その一部が、第二の波長変換体２Ａによって第二の波長変換光２Ｂとしての近赤外光に変換された。そして、一次光３Ｂとしての青色光と、第二の波長変換光２Ｂとしての近赤外光とからなる第二の混合光（紫色光）が、第二の波長変換型発光素子から放出された。
　そして、第一の混合光と第二の混合光がさらに混合されることにより、一次光３Ｂと第一の波長変換光１Ｂと第二の波長変換光２Ｂとからなる混合光が、出力光（検査光１１）として放出された。なお、図３に示した分光分布は、本例の光源から放出された出力光の分光分布である。
　図３から分かるように、検査光１１の分光分布は、蛍光体が放つ蛍光成分に由来する二つの極大値１１Ａ，１１Ｂを持つ。そして、二つの極大値１１Ａ，１１Ｂのうち、分光強度が大きい極大値１１Ａは、波長６１８ｎｍにある。そして、極大値１１Ａの分光強度を１００％としたとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値は、極大値１１Ａをとる波長の分光強度の６１％であった。なお、「６１％」は、波長７５０ｎｍにおける値である。また、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度は、極大値１１Ａをとる波長の分光強度の１６％であった。なお、「１６％」は、波長５５０ｎｍにおける値である。
　また、５５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度において、波長に対する変化量は、波長１ｎｍあたり最大値が４．６％であった。
　参考のために、図６（ａ）には、青色ＬＥＤチップが放つ一次光３Ｂの分光分布を示す。図６（ｂ）には、第一の波長変換体１Ａを透過した一次光３Ｂと第一の波長変換光１Ｂとの混合光の分光分布を示す。図６（ｃ）には、第二の波長変換体２Ａを透過した一次光３Ｂと第二の波長変換光２Ｂとの混合光の分光分布を示す。図６（ｄ）には、図６（ｂ）の混合光及び図６（ｃ）の混合光がさらに混合されてなる検査光１１の分光分布を示す。
　図６（ａ）から分かるように、一次光３Ｂは、波長４５５ｎｍに蛍光ピークを持つ単峰型の青色光であり、半値幅は約２２ｎｍ（１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満）であった。
　図６（ｂ）から分かるように、第一の波長変換体１Ａを透過した一次光３Ｂと第一の波長変換光１Ｂとの混合光は、強度が弱い一次光３Ｂと第一の波長変換光１Ｂとの光成分を含んでいる。そして、当該混合光は赤橙色の光であったが、相関色温度は算出不能であり、黒体輻射からのずれを示す指標のｄｕｖも算出不能であり、平均演色評価数Ｒａも算出不能であった。なお、当該混合光は、ＣＩＥ色度座標における色度が（ｘ，ｙ）＝（０．５９４、０．３９８）であった。また、第一の波長変換光１Ｂの光成分は、波長６１８ｎｍにピークを持ち、少なくとも５００ｎｍから８００ｎｍまでの広い波長範囲に亘って光成分を持つ単峰型のブロードな光成分であった。
　図６（ｃ）から分かるように、第二の波長変換体２Ａを透過した一次光３Ｂと第二の波長変換光２Ｂとの混合光は、一次光３Ｂと第二の波長変換光２Ｂとの光成分を含んでいる。そして、当該混合光は実質的に青色の光であったが、相関色温度は算出不能であり、ｄｕｖも算出不能であり、平均演色評価数Ｒａも算出不能であった。なお、当該混合光は、ＣＩＥ色度座標における色度が（ｘ，ｙ）＝（０．１５９、０．０４３）であった。また、第二の波長変換光２Ｂの光成分は、波長７３３ｎｍにピークを持ち、少なくとも６５０ｎｍから９５０ｎｍまでの広い波長範囲に亘って光成分を持つ単峰型のブロードな光成分であった。
　図６（ｄ）から分かるように、検査光１１は、一次光３Ｂと第一の波長変換光１Ｂと第二の波長変換光２Ｂとの光成分を含み、少し白みがかった赤紫色光であった。また、検査光１１は、相関色温度が１７３６Ｋ、ｄｕｖが－４９．６、平均演色評価数Ｒａが６０、ＣＩＥ色度座標における色度が（ｘ，ｙ）＝（０．４５６、０．２８６）であった。なお、検査光１１の光成分は、４５３ｎｍと６１８ｎｍと７３２ｎｍの各波長にピークを持ち、少なくとも４１０ｎｍから９５０ｎｍまでの広い波長範囲に亘って光成分を持つ多峰型の光成分であった。
　なお、この検査光１１を、光源から２０ｃｍ先に載置した白紙に照射し、白紙に照射された光を目視で確認した結果、当該照射光は少なくともφ２０ｃｍの範囲内の光が均質であった。
　次に、この光源１０を使用し、図２に示す検査装置を作製した。まず、光検出器２０を、検査対象物３０の真上であり、さらに検査対象物３０から約２０ｃｍ離れた位置に設置した。光検出器２０は、ハイパースペクトルカメラ（Ｘｉｍｅａ社製、型番：ＭＱ０２２ＨＧ－ＩＭ－ＳＭ４Ｘ４－ＲＥＤＮＩＲ）を使用した。さらに、上述の光源１０を、検査対象物３０から約４５度の斜め上方向であり、さらに検査対象物３０から約２０ｃｍ離れた位置に設置した。このようにして、本例の検査装置を得た。
　この検査装置では、光源１０に通電して点灯させた後、放射される検査光１１を検査対象物３０に照射し、その様子をハイパースペクトルカメラで観察する。これにより、検査対象物３０の様子や状態を検査することができる。
　そして、本例の検査装置は、６００ｎｍ付近の波長領域に光成分が集中した強い可視光と、７３０ｎｍ付近の波長領域に光成分が集中した深赤色～近赤外の光とを含む検査光を出力する。そのため、深赤色～近赤外の波長領域における、検査対象物に対する反射率差が大きい異物と、当該異物と同種であるが、深赤色～近赤外の波長領域における反射率差が小さい異物とを同時に検知することができる。また、強い赤色光を検査対象物に照射するので、検査対象物に対して、赤色の波長領域における反射率差が比較的小さな異物であっても、高感度で検知することができる。
　さらに、本例の検査装置の光源は、投入電力を、検知に最低限必要な光成分に集中させた光に変換するので、電光変換効率に優れる。そのため、本例の検査装置は、低消費電力化及び省資源化、並びに小型高出力化にも有利となる。
　以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
　特願２０２１－０２６７９３号（出願日：２０２１年２月２２日）の全内容は、ここに援用される。
　本開示によれば、近赤外領域における光吸収特性及び光反射特性が検査対象物と近似している異物を検出でき、さらに光源の小型高出力化にも有利な検査装置及び検査方法を提供することができる。
　３　固体発光素子
　１０　光源
　１１　検査光
　１１Ａ，１１Ｂ　極大値
　１２　反射光
　２０　光検出器
　３０　検査対象物
　１００　検査装置

Claims (12)

  1. 　蛍光体を備える光源と光検出器とを備え、前記光源が放つ検査光を検査対象物に照射した後、前記検査対象物によって反射された前記検査光の反射光を前記光検出器で検出する検査装置であって、
    　前記検査光の分光分布は、前記蛍光体が放つ蛍光に由来する少なくとも一つの極大値を持ち、
    　前記極大値は、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にあり、
    　前記少なくとも一つの極大値において分光強度が最大である前記極大値の分光強度をＰｍａｘとしたとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値は前記Ｐｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であり、かつ、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度は前記Ｐｍａｘの２０％未満である、検査装置。
  2. 　５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長範囲内における前記極大値の数は、１つ又は２つである、請求項１に記載の検査装置。
  3. 　前記蛍光体が放つ蛍光に由来する前記極大値は、前記分光分布の強度最大値をとる、請求項１又は２に記載の検査装置。
  4. 　５５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度において、波長に対する変化量は、波長１ｎｍあたり５％未満である、請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
  5. 　前記光源は、固体発光素子と前記蛍光体とを組み合わせてなる、請求項１から４のいずれか一項に記載の検査装置。
  6. 　前記固体発光素子は、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ光を放つ、請求項５に記載の検査装置。
  7. 　前記蛍光体は、６００ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ赤色光を放つ赤色蛍光体と、７００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の波長範囲内に強度最大値を持つ近赤外光を放つ近赤外蛍光体とを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の検査装置。
  8. 　前記赤色蛍光体は、Ｅｕ２＋で賦活された金属複合窒化物又は金属複合酸窒化物からなる蛍光体であり、
    　前記近赤外蛍光体は、Ｃｒ３＋で賦活された金属複合酸化物からなる蛍光体である、請求項７に記載の検査装置。
  9. 　前記検査対象物は食品である、請求項１から８のいずれか一項に記載の検査装置。
  10. 　前記検査対象物に異物が含まれているか否かを検査する、請求項１から９のいずれか一項に記載の検査装置。
  11. 　前記異物は毛髪である、請求項１０に記載の検査装置。
  12. 　検査光を検査対象物に照射する工程と、
    　前記検査対象物によって反射された前記検査光の反射光を検出する工程と、
    を有し、
    　前記検査光の分光分布は、蛍光に由来する少なくとも一つの極大値を持ち、
    　前記極大値は、６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長範囲内にあり、
    　前記少なくとも一つの極大値において分光強度が最大である前記極大値の分光強度をＰｍａｘとしたとき、波長７５０ｎｍよりも長波長域の分光強度の最大値は前記Ｐｍａｘの２０％以上Ｐｍａｘ未満であり、かつ、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲内の分光強度は前記Ｐｍａｘの２０％未満である、検査方法。
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