JPS5987082A - 光センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、果実類等の被検体の外観や品位、例えばその
大きさ、汚れ又は傷の付き二「合、着色度を電子工学的
に判別し、これにより階級別および等級別の判定をし仕
分けを行う外観品イ）７検査装置の光センサ装置に関し
、特に富柑の自動選別に好適なものである。

従来、に州の電子光学的選別装置においては、色の変化
に敏感な緑光色（Ｒ）と赤色光（Ｒ）、鈍感な赤外光（
ＩＲ）の３種の光波長により、同一のＡｌＩ３定点の反
射−酸を検知し、この結果がら果皮色を判定してするよ
うになっていたため、光学部の構成は複雑な構成となっ
ていた。又、蜜柑の大きさは、へたの伺いている果頂部
とその反対側の果基８１（の中間の赤道部の最大直径で
表わしているが、従来技術においては光電スイッチで測
定していたので、赤道部を下にしてすなわち縦長の状態
で搬送されて来たときは、多数の光電スイッチを縦方向
に配置し、このオンオフで測定していた。このため１１
１１定精度を上げることができず構成も複雑になる欠点
があった。又、検出装置としては光電子増倍管を用いて
いたため特性にばらつきがあり調整が容易でなかった。

又、処理速度を」二げるためには被検体の照度は３０万
ルックス程度の高輝度にする必要があるが、このために
高′屯力の光源が必要であり、熱線遮断フィルタを使用
するときは、光源自体が高温となり、光源の寿命を早め
るという問題があった。更に、光源用の電源の電圧変動
および電源に交流を用いるときはフリッカ−の除去か必
要であるが有効な措置がなされていなかった。

そこで本発明の第一の目的は、構成の簡単な左右−組の
撮像装置によって、着色度、傷とともに大きさも検出す
る光センサ装置δを提供することにある。第二の目的は
熱線を透過し、可視光線を反射するミラーによって撮物
鏡を形成し、可視光線のみを被検体（こ照射する光セン
サ装置を提供することにある。第三の目的は光源用電源
を制御して、１Ｆ源変動およびフリッカ−に影響されな
いように適切に構成した光センサ装置を提供することに
ある。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図および第２−１〜第２−３図は、本発明の一実施
例であるみかん選別装置の全体構成を示す。

本例においては、みかんを果径、外傷および着色度の３
項目にわたり検査し、これらの検査結果に基づきみかん
の選別を行うものである。

図において、１００はみかんを供給する供給部、２００
は供給部１００から供給されたみかんの外観を光学的に
読み取る光学読取装置、３００は供給部＋００から供給
されたみかんを光学読取装置２００を介して搬送する搬
送装置、４００は光学読取装置２００で読み取ったみか
んの画像情報に基づきその果１ｔ、外傷および着色度を
検出する処理装置である。また、６００は搬送装置３０
０によって光学読取装置２００を介して搬送されてくる
みかんを処理装置４００での検査結果に基づき仕分けす
る仕分は選別部である。

供給部１００において、１０１は選別すべきみかんの投
入部であり、その低部を図示の矢印方向へ移動する搬送
ベルト１０２となす。１０３は図示矢印方向へ移動する
搬送ベルトであり、そのベルト表面に無敗の突起部を形
成し、振動を与えながらこのベルｌ−１０３を駆動する
。この結果、投入部ｌｏｔからベルｌ−１０２によって
搬送されてきたみかんは、このベルト１０３により搬送
されるうちに一列に整列される。更に、１０４は表面を
Ｖ字形状となした搬送ベルトであり、そのＶ字形状とし
た表面の谷部に、外周面に毛状ブラシを形成したプーリ
１０５および１０Ｂを図示のような間隔で当接状態に配
設する。ベルト１０３により搬送されてきたみかんは、
このベルト１０４によって搬送装置、３００へ同けて搬
送される。その搬送の途中において、２つのプーリ１０
５　　、　ＩＱｆ（を介して、みかんは表面がクリーニ
ングされると共にその赤道部がベルト＋０４に対して水
平の状態になるように整列される。更に、搬送ベル）１
０３による搬送中に一列に並ばなかったみかんが、これ
らプーリ１０５，１０６によって−・列に整列される。

次に、搬送装置３００において、３０１は搬送ベルトで
あり、上述のように搬送ベルト１０４によって−・列状
態で搬送されてきたみかんは、１個つつこのベル）・３
０１上に送り出される。ここで、搬送ベルｌ−３０１の
搬送速度をベルト＋０４のそれよりも速くしておく。こ
の結果、ベル）　１０４から順次送り出されたみかんは
、所定の間隔をもって搬送ベル！・３０１」−を搬送さ
れる。

光学読取装置２００においては、このように所定の間隔
を保って一列状態に搬送されるみかんの画像情報を順次
に読み取る。この読み取りの詳細は後述するが、第６図
に示すように、搬送ベルト３０１を挟みオフセット状態
に対向配置した２台のカメラ２０１３．２１８により行
う。読み取られた画像情報は、ケーブル２８０を介して
処理装置４００に送給される。

処理装置４００では、供給された画像情報に基づき、み
かんの東経、外傷および着色度を検査する。この処理装
置４００の外観を第３−１図および第３−２図に示す。

間において、４０１は主操作盤、４０２は副操作盤、４
０３は画像処理盤、４０４は電源盤、４０５は外端盤、
４０６は副操作盤４０２と画１ψ処理盤４０３との間に
挿入したプランクツくネルであり、４０７はこれら各盤
を収納した収容う・ンクである。また、４０８は回転灯
である。

第４図には主操作盤４０１の詳細を示し、また、第５−
１図には副操作盤４０２の詳細を示す。

ここで、第５−１図の副操作盤４０２を参照して、本実
施例における選別機能の概要を次に述べる。

階級選別（東経） ！、果実の大きさの幅方向、高さ方向をご、つのカメラ
で計測行い、平均値を算出し、幅。

高さのいづれが大きい方の寸法をその果実の寸法とし、
階級設定された階級に仕分けされる。果実の寸法は、幅
方向寸法、高さ方向」法のいづれか大きい方をその果実
寸法とし、その階級に仕分けられる（第５−２図参１１
ｋ）。

Ｗｌ＋Ｗ２ 幅方向寸法；□ Ｈ１＋Ｈ２ 高さ方向寸法； ２、仕分けの分類は、ＬＬ、Ｌ、Ｍ、Ｓ、ＳＳ　、格外
の６つに仕分けが出来る。仕分けの設定規格値は選果規
格仕分は集計盤のデジタリストスイッチ（１ｍｍステッ
プで最大１２７　ｍｍ迄）任意に設定が出来る。

３、選果規格・仕分は集計盤の選果項目の゛°階級゛を
セットする・ １；ツ定イ＋ｊｉはＬＬ）Ｌ）Ｍ）Ｓ）ＳＳ）格外の条
件で任意に１没定ｔ＋１能である。設定栄位はｍｍで、
０００〜１２７１１ＩＩｌ迄である。但し、１２１１＋
ｎｍ以−Ｌは１２７ＩＩＩＩＷとみなされる。

第５−３図に各階級を操作盤−ヒの設定スイッチ群との
対応関係を示す。なお、図において、破線で示すように
対応関係をあやまって、すなわち、仕分は設定を間違っ
てセットすると、仕分は設定異常ランプ（第３−１図に
おける回転灼）４０８が点滅して設定ミスを知らせる。

傷害選別 】、傷害度（キズ）に依る選果は選果項目の゛′傷害度
゛をセットする。

２、　果実の左右両方向から傷害度を面積値で検出し、
３少定された等級の秀、優、良、格外の４階級に仕分け
される。面積は画素数で表示されるが１００　共１（ｍ
ｍ　２で面積に換ｊγ出来る。

計ａｌｌ１画素数０〜３００　Ｘ］ＯＯテ３０］　Ｘ１
００以）−は３００Ｘ１００と見なす。

３、設定値は秀＜優＜良く格外の条件で任、Ｑ、に設定
可能である。

設定単位画素数は０〜３００　Ｘ１００の範囲である。

第５−４図に各傷害度と設定スイッチ群との対応関係を
示す。この場合においても、仕分は設定を間違ってセン
トすると、設定異常ランプ４０８が点滅して設定ミスを
知らせる。

ノ１色瓜選別 １、着色度に依る選果は選果項目の゛°着色度°′をセ
ラｉ・する。

２、果実表裏面の全反射光線と緑色反射光線の成分比を
６４レベルに分類し、各計測点のレベルヒスＩ・グラム
を作成しくモニターディスプレイ可）、そのヒストグラ
ムのセンター（ｉｓをその果実の着色度とするので客観
的な着色度を４１測出来る。

３、仕分けの分類は、秀、優、良、格外の４階級に仕分
けされる。仕分けの設定規格値は゛選果規格仕分は集計
盤”のデジクリストスイッチ１−６３ステンプ、１．２
桁で任意に設定が出来る。

第５−５図にこのように測定したヒストグラムの例を示
し、１）において、実線で示す方が緑色の多いみかんの
場合であり、破線で示す方が緑色の少ない、すなわち熟
度の高いみかんの場合である。

なお、第５図において、 である。

次に、古び第１図に戻り、仕分は選別部６００において
、Ｉ（０１−１，ｆｉｏｌ−２，・・・はエアジェツト
ノズルであり、搬送ベルト３０１の両側に一定間隔おき
に交！ｉ−に配設する。８０２−１．ｌ１ｆ０２−２．
・・・は受は箱であり、搬送ペル）３０１を介して、そ
れぞれノズルθ０１−１゜６０ト２．・・・の対向位置
に配設する。前述のように光学読取装置２００を介して
搬送されるみかんは、その搬送のタイミングが後述のよ
うにとられてし＼る。処理装置４００での検査結果に基
づき、その検査結果に対応するエアジエントノスルを、
その検査されたみかんがそのエアジェツトノズルの配設
位１ηに到った時に同期させて開くようになす。この結
果、不図示のエアジェツト供給部から供給され、エアジ
ェツトノズルを介して噴射されるエアジェツトにより、
搬送ベルト３０１上のみかんが、受は箱に向けて吹き出
される。このようにして、番受は箱６０２−１．１３０
２−２．・・・には、検査結果に基つき品位別に選別さ
れたみかんが？１）られる。なお１品位が所定の規格に
達しないものは、そのまま搬送ベルｌ−３０１によって
搬送されて、排出箱等の所定の箇所へ排出される。

なお、第１表には本実施例におけるみかん識別性能の仕
様を示す。表に示すように、本実施例においては、エア
ジェツトノズルをＩ　Ｏｆ、Ｑ所に配列し、「品位選別
」の項に表示するように、１１段階にみかんの品位選別
を行うものである。この品位選別は、「選別項目」に示
すように、「階級選別」、「傷害度選別」および「着色
度選別」に基づき行い得ることができ、いずれに基づき
選別を行うかは、第５−１図に示す副操作盤の′°選果
項目゛の彦根スイッチの押下によって選定できる。

また、このように選定された項１」にノ＾づき仕分けさ
れたみかんの総数、各品位別の個数は、副操作盤４０２
のＦ半部に配設した１２個のカウンタにより集５１され
る。

また、本実施例においては、第４図の主操作盤４０１お
よび第１表の「自動チェック能力」および「モニター表
示機能」の梢に示すように、各操作スイッチの押下によ
り自動チェックか行われると共に、表示画面」；に選別
されるみかんの画像表示等が行われる。

第６図は１本実施例の光学系全体を示す。図示した２０
１は、１キロワツトの／＼ロゲンランプを内蔵する投光
器である。２０２は、投光器２００から照射された光線
のうち赤外光のみを通過させると同ｌｌ″ｒに、残りの
可視光を被検体２０４、すなわち「みかん」に向けて反
射し、さらにこの被検体２０４からの反射光をカメラ２
０Ｂに導入するスリ・ント伺きのミラーである。このミ
ラー２０２の詳細図は第７−２図および第７−３図に示
す。

搬送されてきた被検体２０４がカメラ２０６の直前に到
達するＢ４１＝刻を検出するために、一対の１１す、光
器２０８Ｐ　（ＰＨ１投光器ともいう）および受光器２
０８Ｒを（ＰＨ１受光器ともいう）搬送ベル）　３０１
の両側に対向して配置する。なお、カメラ２０６として
は、後に詳述するとおり、２種のＣＣＤラインセンサを
ａｌｌえるのが好適である。

本実施例では、被検体２０４の左右両側について品位（
大きさ、きす、色）を測定しているので、史に、別イ＾
の投光器２１２９反射ミラー２１４．２例のＣＯＤ　ラ
インセンサを備えたカメラ２１６、カメラ２１６の前方
に対向配置された−・幻の照光器２１８Ｐ（Ｐ）１２投
光器という）および受光器２１８Ｒ（Ｐ）１２受光器と
もいう）を設ける。

第７−１図は、第６図に示した光学系の平面図を示す。

第６図に示した構成部分と回−の構成部分には、同一の
番号をイ９Ｊシである。第６図に示されていない構成部
分として、Ｊ、（台２２０．送凧用ファン２２２．カメ
ラ台２２４および２２Ｂ、投光器２０１および２１２の
光量をそれぞれ検知する光量センサ２２８および２３０
がある。このセンサ２２８および２３０の動作について
は、第９図においてａＴ述する。なお、投光器２０１の
光示検知センサとしては、破線の２２８′　に示すとお
り、ミラー２０２の後方に配置することも可能である。

ただし、被検体２０４からの反射光を受光しないように
するために、別個の遮へい手段（図示せず）を設ける必
要がある。

第７−２図は、第６図に示した反射ミラー２０２の構成
を拡大して示す断面図である。ここて２４ｏ。

２４２および２４４はミラー、２４６はミラ一台、２４
８はミラー金具、２５０，２５２および２５４は平板を
示す。

第７−３図は、第７−２図に示した反射ミラー２０２の
Ａ−Ａ　’線における断ｍｊ図を示す。ここで２５８は
ミラー押え、２５８はゴム板である。

本光学系に関し必要な小項を以下に１１Ｔ述する。

１）　　視野およびエレメントについて現実ノＳＥＭＳ
ＯＲは様々な種類あるか、駆動ＣＬＯＫのＭＡＸ　、相
対感度曲線および価格等からＣ４Ｄ高速クイプが好適で
ある。すなわち、　Ｃ’　Ｄは１０２４Ｐｉｘｅｌ／２
０４８Ｐｉｘｅｌであるが、０７１ＤＩ０２４ｂｉｔｃ
ｃＤ１３３が好適である［ＣＩＥと同じ］。

２）走査速度（処理能力）および光りについて木項を検
討する時に関連する実現可能な処理能力と、光量とは見
過せない小項である。

ＬＩＮＥ　５ＥＮＳＯＲの露光時間を短かくすると、Ｃ
ＣＤ出力レベルを確保する為に必要な光量が増大する事
は周知のことである。一方、ミカンの処理能力は一般の
自動表面検査装置の実現可能速度５ケ／ＳＥＣを提案し
たが、これはＭクラスミカン１ヶ当りの平均爪￥１０５
　ｇとすると、約１．９ｔ／＋（である。これは九州大
学中馬レポートより明らかである。

現在の手選別の現状は選果場の規模にもよるが最成期に
て小選果場で数トン、大選果場て２０〜３０ｔ／Ｈであ
る［選果場調査レポート　］　。

また選果場にては生Ｐｒ者から荷受されたみかんの１０
％を抜取り評価員がｉｉ’Ｐ価しているとの・１￥であ
る。［農業機械学会誌第４１巻第４号Ｐ６７９］ 以」二から考えると生産者の評価点数を決定する１、′
ｒ価用選別装置は （襞シ　ト　ン〜３０　ト　ン）　　Ｘｏ、１　　≦　
３　ト　ン／Ｈとなる。従って本選別装置１〜２台を１
つの選果場に設置すれば、ｉ・１′価用マシンは十分と
いう事になる。

３）被写界深度について第８−１図に示すように、搬送
系ベル）　３０１上の果実２０４の中心精度及び球面体
果実表皮より生ずる像のぼけを考えたとき前者はできる
限りの精度を要求するも光学系設計において考慮する必
要かある。

直径１０ｃｍのミカンを最大と考えｒ　＝　５０ｍｍ更
にベルト上の搬送精度ｄ＋　、ｄｚを±５０ｍｍ程度考
えると被写界深爪は約±７５ｆｆｌＩ１１となる。Ｃ，
１，Ｅの場合の光学系にて±２０ｍｍ程度が限度である
。

４）色分離フィルタについて緑成分の抽出用に使用され
るフィルターは固体撮像素子 （ＮＯ９、ＣＯＤ　）の特性が赤〜赤外に最高感度域が
ある事から実験より４９０〜５３０　ｎｍ伺近のＢＰＦ
を使用した方かよい。

今、全可視光領域を含むＣ（、Ｄ　　（以下、Ｗという
）及びＧ領域に透過域を有するＦｉｌｔｅｒを透過した
ＣＣＤ　　（以下、Ｇという）出力それぞれに一定の定
数演算を施し更に除算処理を施したものを Ｃ＝Ｇ／Ｗ と表現し、色波長対Ｃ曲線を画くことにより、分離特性
を知ることができ、適当なフィルタを選択することがで
る（第８−２図参照）。

５）緑感度の補正について 緑成分検出用ＦＩＬＴＥＲの挿入による光１成衰及びＣ
ＣＤのＧ領域感度低下の為Ｗ出力に比し著しいレベル低
ドである。

勿論、後続するＡＩｆＰ系でＧＡＩＮをカバーするもＳ
／Ｎか非常に悪くなる。

色分離の為のＳＥＭＳＯＲは外傷識別５ＥＮＳＯＲに比
しその１」的から走査速度を十分低下させ粗い垂直解像
力とする。

今、フィルタ等のレベル低下後のＧ用 ５ＥＮＳＯＲ出力はＷの約１／８　となる。

従って巾にＷの６／１のＬＩＮＥ走査速度で同レベルの
ＲＥＳＰＯＮＳＥが得られる。

但し、分光によってＧ　Ｊｌｌ　５ＥＮＳＯＲに結像さ
せる場合は分光比率を回しく７Ｈｃ＝ＴＨｗ）にする事
は高速処理走査用の光重が実現不能となる（第８−３図
参照）。

第８−３図において、Ｇ−３ｔｌＳはＧ用センサ、ＦＩ
Ｌはフィルタ、Ｗ−９ＮＳはＷ用センサを示す。そして
、７図ｗ＞ＴＨ（Ｈのように分光させ外傷識別用Ｗ出力
は十分出力できるよう配慮する必要がある。

分光させない方式は、後続する処理（Ｇ出力を利用した
外傷識別及びＧ／Ｗのモニター表示能）から考えＷとＧ
は同一位置を走査させる必要がある為考えられない。［
倍率等も同一にする必要あり。］ 従って実用上支障ない程度できる限りＧ用ＳＥＭＳＯＲ
の走査速度を低下させ不足分は後続ＡＭＰ系で得る方式
とするのが好適である。

実際は、既に出願法の自動表面検査装置（特願１に（５
８−１２０１１１ｉ４号、昭和５６年７月３１日出願）
にノ、（づ〈経験から、あるいは、みかん果表外傷の分
解限度よりＷ用５ＥＮＳＯＲは０．２〜０．３　＋＋ｏ
ｎ毎としＧ用ＳＥＭＳＯＲは約１／４低速の０．８〜１
．２＋ｗｍルＩＮＥ程度とするのが好適である（ｆＪ８
−４図参照）。

ＴＨ賀　：Ｔ）ｌ　（Ｈ＝＝７：３ この場合のＧ出力とＷ出力の比率は フィルタ等を更に選定し１７６→ｌ／４程瓜のものを使
用する。又Ｇ　１１４５ＥＮＳＯＲを更番こ低速化して
もよい［但し外傷識別にも一部Ｇ　１１１１５ＥＮＳＯ
Ｒを使用している為余り低速にはできない］。

第９−１図は光学系２００、搬送系３００および光学系
２θθにより読取られた画像情報を処理し、かつ木ビえ
明装置を制御する画像処理／制御回路５００のブロック
図を示す。第６〜８図の、税引におｌ、Ｎて述べたよう
に、照明器２０１および２１２として／１０ゲンランプ
を用いており、かかる照明器２０１および２１２が放射
する光には熱線、すなわち赤外線が含まれている。赤外
線は、被検体であるみかん等の果実にとって不都合であ
るのみならず、カメラＣＭ１および０Ｍ２に配設される
ＣＣ［ｌは、一般に赤外線に敏感であるので、その赤外
線は可視光線の範囲内での被検体の傷を判別することを
困難にするという問題点に鑑みて、ベルト３０１の中心
を軸として赤外線透過ミラーを円弧」二に配置没し、非
赤外光がみかんに！１り射されるようになし、赤外線は
ミラー２ｏ２および２１４を透過するようにしている・
一方、照明器２０１および２１２から放射された光を受
光できる位置には、それぞれ光量センサ０ＰＴＩおよび
ＰＯＴ２を設け、照明器２０１および２１２の光量を検
出し、双方の光量センサの出力を照明器光￥制御部５０
２に導く。それにより、照明器光量制御部５０２は照明
器２０１および２１２の照明状態を絶えず判定し、被検
体が一定の明るさで照明されるように照明器２０１およ
び２１２の光イｉ−を制御する。例えば、照明器２０１
または２１２の照度が低下した場合には、光量センサＯ
ＰＴ　１または０ＰＴ２に入用される光、＋ｊが低下す
るので、照明器光量制御部５０２によって照明器２０１
または２１２の光量を増加させ、被検体２０４を一定の
照度で照明することができる。さらに、第７−１図示の
破線の位置に光量センサ０ＰＴＩ’　および０ρＴ２’
　　を設ければ、ミラー２０２および２１４に曇りが生
じて光量か低下した場合にも照明器２０＋および２１２
にかかる制御を施すことができ、好適である。また、ミ
ラー２０２８よび２１４に、送風機２２２によって風を
当てて塵埃が刺着しないようにし、以てミラー２０２お
よび２１４の曇りを防止することもできる。Ｐ）１１お
よびＰＨ２はそれぞれ、カメラＣＭＩおよび０Ｍ２に近
く配設する被検体通過センサとしての光電子スイッチで
あり、それぞれ、ペルＩ・の両側に投光器と受光器とを
対向して配置し、被検体２０４の通過を検知する。そし
て、光電子スイッチＰＨ１およびＰ）１２は、それぞれ
、カメラＣＭｌおよび０Ｍ２の視野に被検体２０４が入
る際の予備検知信号と、被検体の通過終了の予備信号と
を発生して、それらイｉ１号を搬送系インタフェース５
０４に供給する。すなわち、被検体２０４の位置の状態
、例えば、光電子スイッチＰＨ１を被検体２０４が通過
中であり、かつカメラＣＭＩの視野にも被検体２０４が
捉えられている状態、また光電子スイッチＰＨ１を被検
体が通過しておらず、カメラＣ旧には被検体２０４か捉
えられている状態等を判別するすることにより、連続的
に搬送されてくる被検体２０４相カーの間隔が非常に狭
い場合、例えば１ｃｍ以下であっても、被検体それぞれ
の画像を処理することができる。

また、ベルト駆動部３５０には例えば、ベルト３０１が
１ｍｍ進むときに１パルスを発生するロータリエンコー
ダ等の回転位置センサ（不図示）を設け、そのパルスを
搬送系インターフェース５０４に導くことによって、ベ
ル）　３０１の搬送速瓜、および被検体の仕分は部１〜
Ｎへの到達予想時点を知ることができる。従って、マス
ターコントロールプロセサ５７０により、追跡シフトレ
ジスタ５０６を介して電磁弁駆動部５０８を適宜駆動し
、検査された被検体について、対応する仕分は部１−Ｎ
のうちのいずれかのノズルから圧縮空気を被検体の重心
に向けて送出することによって、所望の仕分けを１Ｊう
ことかできる。

カメラＣＭＩおよび０Ｍ２によって読取られた画像信号
は、まず波形整形回路５１０，５１２．５１４および５
１８に供給される。これら波形整形回路は、ＣＯＤによ
り掃引された波形をＡ／Ｄ変換する前に、アナログ系に
てそれぞれ後述する処理に応じて波形を整形するものて
あり、以て画像処理／制御回路５００の７１：（α、無
処理負担を軽減することができる。

波形整形回路５１０は被検体であるみかん２０４の外傷
処理用の回路であり、読取られた画像信号を外（Ｕ処理
に対応した波形に整形してＡ／Ｄ変換器５２０に供給す
る。ここで、みかん２０４の外傷処理に際しては一般に
次の５項Ｉ」についての波形整形を行う。

（１）　　パラボラ補正 みかんは球状の物体であり、第８−２図（Ａ）に示すみ
かん各部を掃引した波形は、照度が一様であれば矩形波
になるのであるが、みかんが球状物体であるところから
、同図（Ｂ）に示すようにいずれも周辺部においてレベ
ルが下り裾を引いた形となる。そこで、下を向いたパラ
ボラ曲線を重畳することにより補正を行うものである。

（２）　　縁領域（Ｇ領域　）とＯｆ視光領域（Ｗ領域
）とのレベル差による外傷の誤判定 みかんは緑色からオレンジ色にわたる色が４Ｉｔ色して
おり、一般にＣＯＤはオレンジ色に対して敏感であり、
緑色に近付くに従ってその感度は低下し、また外傷につ
いても感瓜は低下する。そこで、Ｇ領域を外傷と区別す
るための波形整形を行う。

（３）　　水泡 みかんの表面には多数の水泡が存在するので、この水泡
の信号を除去して波形整形を行う。

（４）　　正反射 みかん表面には、照明軸をどのように選択しても照明に
対してハレーションが発生する個所が存在するので、こ
れを除去する。

（５）−照明器２０１および２１２のフリッカ等による
画像信号の変動 照明器２０１および２１２の電源電圧変動があるとデー
タに影響を及ぼす。又、交流＋００Ｖの’ｉＩ！、源を
選択すると、ＣＣＤは＾１．速度に画像の読取りを行う
ので、照明器２０１および２１２のフリッカが画像信号
上の変動成分として存在し、外傷の判別が困難となるの
で、そのフリ・ンカを除去する。

ここで、第１の問題点については、第９−３に示すよう
に、画像信号を所定時間遅延させた信号を作成し、信号
波形の補正を行うことができる。また、平均的補正曲線
をリードオンリメモリに蓄え（ＲＯＭ化）、第９−４図
（Ａ）および（Ｂ）に示すように、その曲線を画像信号
波形に重ね合せることによって補正を行うこともできる
。ただし、曲線を複数本ＲＯＭ化するのはコストおよび
手間から無理であるので、第９−５図（Ａ）に示すよう
に、みかんの赤道部分の寸法、すなわち最大寸法Ｌ０に
対する曲線Ｃ９のみをＲＯＭ化しておき一般のＬ　イＥ
ｔｉに対するＣ曲線は同図（Ｂ）に示すように演Ｓ９．
によって発生させる。更にＬ／２点へ補正曲線をシフト
操作する。また第２の問題点については、第９−６図（
Ａ）および（Ｂ）に示すように、画像信号波形に、前述
のＧをＷで除した値Ｇ／Ｗに比例したゲインを加えるこ
とで補正する。そして、第８−６図（Ｃ）に示すように
、画像信号についてのＧ／Ｗｆ１６が許容範囲内に無い
ときには、外傷と判断する。さらに第３の問題点につい
ては、第９−７図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、同
図（Ｃ）に示すような回路を用いて信号波形を所定時間
遅延させ、その遅延信号波形によって水泡信号をクリッ
プする。

波形整形回路５１２はみかんの外形信号を波形整形する
回路であり、みかんの全体像の最大寸法を計測するため
に、みかんの輪郭のみを抜出す波形整形を行う。波形整
形回路５１４および５１６は、みかんの色を観測するた
めの波形整形回路であり、例えば、緑色とオレンジ色と
でゲインを揃える。

また、カメラＣＭＩおよび０Ｍ２の検出した色彩をバラ
ンスよ〈揃える等の波形整形を行う。

５１１．５１５および５１７は、それぞれ、波形整形回
路５１０，５１４および５１６か出力するカメラＣ旧に
よるデータとカメラＣＭ２によるデータとをｊｌ）Ｊ換
えるスイッチである。本発明においては、第１０図に示
すように１、カメラＣＭＩをｃｃｎが掃引しているｈ間
を、カメラＣＭ２についての積分時間、すなわち光、に
の蓄積時間に古ｌ当て、カメラＣＭＩの駆動信号とカメ
ラＣＭ２の駆動４４号とは交互に、それぞれカメラＣＭ
ｌとカメラＣＭ２　とに１共３合されるようにする。カ
メラＣＭＩに駆動信号が供給されてＣＯＤがイｆ４号Ｃ
ＭＩＷを、例えば１０２４画素分について出力した後に
、カメラＣＭ２に駆動信号を供給されるように老成され
ており、従って、ＣＯＤに供給するクロンク４’Ｓ吋の
周波数をかかる点から選択する。このように、本発明装
罵においては、カメラＣＭＩがＷ信号を出力線ｒし、そ
の終了時点でカメラＣＭ２に駆動イ、１号を供給し、カ
メラＣＭ２がＷ信号を出力終了すると、その時点でカメ
ラＣ旧に駆動信号を供給するようにしているので、ＣＯ
Ｄの出カイ１）号を切換スイッチ５１１によって選択し
た場合に、カメラＣ旧および０Ｍ２のＣＣＤの出力信号
を交互に、１つの時系列信号として得ることができる。

−力、Ｇ信号については、例えば、第１０図示の駆動信
号に対して、Ｗ信号の４倍の蓄積時間をとることとする
。すなわち、Ｗ信号の蓄積時間をＴｗ、およびＧ信号の
蓄積時間をＴｃとすると、ＴＣ＝　４　Ｘ　Ｔｗのよう
に設定すれば、緑色に対する感電は、光量か低下した場
合においても、蓄積時間Ｔｃが十分長いので、出力を増
加させることができる。

すｊ換スイッチ５１１，５１５および５１７の出力信号
を、それぞれＡ／Ｄ変換器５２０，５２４および５２８
に供給する。本例においては、それぞれ６ビ；ットのＡ
／Ｄ変換器を用いて、供給されるアナログ値の両像信号
について８４階調の分解度でデジタル変換を行う。なお
、波形整形回路５１２の出力する輪郭データについては
、その出力を２値化回路５２２に導く。第１１−１はこ
の２値化回路５２２のブロック図を示し、ＣＣ口のＷ信
号出力を、ｌ水平走査毎に背景の黒レベルをサンプルホ
ールドしてしきい値を設定し、第１１−２図（Ａ）およ
び（Ｂ）に示すように輪郭データを抽出する。

Ａ／Ｄ変換器５２０の出力は前処理回路５３０に導かれ
る。前処理回路５３０は、ｔｆＳ１２図に示すように信
号の平滑化および輪郭強調を行い、微少な外傷信号と面
積の大きい外傷信号とを、それぞれ、微小外傷分検出部
５３２とマクロ外傷分５３４とに供給する。双方の検出
部５３２および５３４の出力について、論理フィルタ５
３８においてノズル成分を除去し、周辺の画像データの
相関関係からそれぞれ、ミクロ外傷成分とマクロ外傷成
分のみが外傷判定処理回路５３８に供給されるようにす
る。一方、２イＩＩ′Ｉ化回路から出力される輪郭デー
タは切換えスイッチ５２３を介して論理フィルタ５４０
に供給される。論理フィルタ５４０は供給された信号に
ついて固へン点の除去、画素の欠落点の除去、縮小また
は拡大等を行い、寸法用形状データ信号とマスク用形状
データ信号とを出力する。このマスク用形状データ信号
を外傷判定処理回路５３８に導さ、”マクロ外傷成分お
よびミクロ外傷成分とアンド操作を行い、外来ノズルを
除去し、みかん本来の傷成分のみが判定されるようにす
る。また、外傷判定処理回路５３８にはＷ：Ｇ計数化処
理回路５４８（後述）が出力する特殊領域信号を導き、
緑色と非緑色との境界領域を判定して、緑色領域を外傷
と判断しないようにする。

寸法用形状信号はＸ・Ｙ径分離測定回路５４２に導かれ
る。Ｘ◆Ｙ径分＃Ａ１１定回路５４２は、最大径をミカ
ンの姿勢を考えて縦（Ｙ）、横（Ｘ）の２方向求めるも
のである。このようにして得られたＸ８よびＹを最大径
演算５４４に導き、べｌレトの搬送位置によるカメラ像
の縮小、拡大ぼけに対するＡ１重粘度誤差を少なくする
為それぞれのカメラ（Ｍｌ。

０Ｍ２　テ計測されたしｘｌ、Ｌｙｌ、Ｌｘ２．Ｌｙ２
をとし、ＬＸの場合はベルト搬送速度換算をした直径Ｄ
ｘを求め、更にｔ、ｙは光学倍率換算したＤｙを求める
。Ｄｘ、Ｄｙに対し大小判別を施し大きい方を最大径と
する。この手順を第１３図（Ａ）　　、　（Ｂ）および
（Ｇ）に示す。

Ａ／Ｄ変換器５２４のＷ信号出力は平均化処理回路５４
６に導かれる。この平均化処理回路５４６は、Ｗイ１１
号：Ｇ信号の糸数化処理を行う場合、第１４図（Ａ）お
よび（Ｂ）に示すようにＷ信号の走査は非常にに：に、
例えば０．２ＩＩＩＩｌｌピツチで行われており、これ
に対してＧ信号の走査は１例えば１＋ｎ＋ｎピツチで行
われている。このため、Ｗ信号はばらつきがあるので、
Ｗ信号の平均値を求める回路である。例えＩ′ｉ、Ｗ信
号を読取る走査が４回行われるものとすると。

Ｗ　＝　−−Ｗ　ｉ　／　４ １＝１ のようにＷ信号の平均イ〆１を求め、その平均化された
平均化Ｗ信号をＷＡＧ係数化処理回路５４８に導く。ま
た、Ｗ：Ｇ係数化処理回路５４８には、Ａ／Ｄ変換器５
２６のＧ信号出力を導く。

１１：Ｇ係数化処理回路５４８においては、ＷｌＣ値の
係数化を行う。ここで、平均化されたＷ値とＧ　（ｆＩ
とを比較演伸すれば、Ｇ値が亮〈掃引された積分和であ
るにもかかわらず、精度の高い色係数Ｗ／Ｇｉｄｊを求
めることができる。

第１５図（＾）、（Ｂ）および（Ｃ）はＷ：Ｇ係数化処
理回路５４８で得られたＷｌＣ値についてのヒストグラ
ム作成のための説明図であり、ここで同図（Ａ）はみか
んの球面体上に一定の間隔（ｘ、ｙ）でＷｌＣ値を計測
する態様を示す。また、同図（Ｂ）および（Ｃ）はこの
ように得られた全体のサンプル数Ｓｏについて、そのサ
ンプル数を縦軸に、ＷｌＣ値を横軸にとってヒストグラ
ムに表わしたものである。ここで、ＷｌＣ値は、例えば
０．５〜２の範囲でとらえられているものとし、この範
囲を６４分割し０．５以下を０．２以上を６３として表
現すると、概ね０．５　＜ＷｌＣ＜２の値が横軸の１ピ
ツチとなり、（２−０，５）÷６４の値が１つのレベル
差となる。

ところで、みかんの表面には緑色からオレンジ色にかけ
て様々な色彩が混在しており、そのみかんの色彩を特定
することが困難である。人間がこれをｒ＆察する場合に
は、比較的オレンジ色がかっている、あるいは緑色かか
っていると漠然と表現てきるが、この人間の色彩感覚に
近付くために、本発明においては次のような処理を行う
。すなわち、全体のサンプル数Ｓ０は同図（Ｂ）および
（Ｃ）の曲線内の面積に相当するので、ヒストグラム係
数を着色度判定処理回路５５２に導き、その面積を２等
分するＳ、　−３２＝Ｓ（＋　／２となる点を発見し、
このの０〜６３のナンバー４ｉ　Ｎをもってみかんの色
彩とする。曲線か同図（Ｃ）のような形状であれば、最
高点の画素数のにかかるＮ値が存在することにはならな
いが、この場合もＳ、＝５２＝ＳＯ／２をみたす点をも
ってみかんの色彩を特定するものとする。

以−Ｌの外傷判定処理、最大径演算および補正演算、お
よび着色度判定処理は、それぞれマイクロコントロール
部５Ｂ０　、５Ｅ１２および５６４によって管理され、
諸データはそれらコントロール部によって高速に処理さ
れる。

また、５７０はマスクコントロールプロセッサであり、
バス５７１を介して第９−１図示の各部を制御する。５
７２は自動運転制御部であり、例えば゛電源投入後の所
定時間照明器およびとウオーミングアツプする。また、
電源を切った場合に所定時間冷却ファンを駆動して光学
系を冷却する等の制御を行う。５７４は運転状態表示部
であり、各部の故障等を表示する。５７６は集計メモリ
であり、仕分けされた所定等級数、例えはｌＯ′４級に
ついてみかんの集計数を記憶する。この集計数はプリン
タ５７８によってリストを作成することができる。また
、５８０はモニタ用メモリ表示制御回路、５８２はモニ
タであり、このモニタ５８２には集計数を表示させる他
、個々のみかんについて表面状態、ヒストグラムおよび
仕分は個所等をモニタさせることができる。前に説明し
たとおり、果物の上下面を除く全範囲を検査しようとす
るときは、果物を回転させて行う。このとき処理速度が
低下するので、これを補うため、第１６−１図に示すよ
うに回転走査を行う部分を並列に行うようにすればよい
。

又、直線状態の搬送手段でなく、第１８−２図に示すよ
うに、公転する台上に自転を行う部分を設け、これにみ
かんを載せて検査を行うこともできる。

なお、上記の実施例はみかんに対するものであったが、
他の果物に対しても適用できることはいうまでもない。

このときは、それぞれの果物の大きさ、色、および傷の
付きやすい場所により適当な装置を製作する必要かある
が、その方法は前に説明した方法を参照して容易に知る
ことができる。着色度に関しては、例えは赤色のりんご
等に列してはＷ／Ｒ，７？７色の果物に対してはＷ／Ｙ
　　（Ｙは黄色光）の（ｉＧによって着色度を検出でＳ
ることが予便される。更に、本発明は、果物のみならず
、他の商品に対しても応用することができ、大きさ。

着色度、傷の付き正合、記入文字・記号等の検出作業を
容易に自動化することができる。

以上説明したとおり、本発明によれば、簡単な構成によ
り外観の品位等を識別することかできるので、ロボット
など自動検査装置に適用し得る光センサ装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるみかん選別装置の全体
構成を示す斜視図、第２−１図は第１図の装置の平面図
、第２−２図は同じくその立面図、第２−３図は第２−
２図において矢印Ａ方向から見た光学読取装置の立面図
、第３−１図および第３−２図は第１図の処理装置の正
面図および側面図、第４図は第１図の処理装置の主操作
盤を拡大して示す線図、第５−１図は第１図の処理装置
の副操作盤を拡大して示す線図、第５−２図および第５
−３図、第５−４図ならびに第５−５図はそれぞれ第１
図の装置の各選別機能を説明するための線図、第６図は
本実施例の光学系を示す斜視図、第７−１図は第６図に
示した光学系の平面図、第７−２図および第７−３図は
第６図に示したミラー２０２の詳細拡大図、第８−１図
は被写界深度についての説明図、および第８−２図は色
分離フィルタについての説明図、第８−３図および第８
−４図はＣＣＤラインセンサにおける緑感度の補正に一
ついて説明する図、第８−１図は光学系、＠送糸および
画像処理／制御回路のブロック図、第９−２図（Ａ）お
よび（Ｂ）は、それぞれ、光学系によるみかんの走査を
説明する説明図およびその出力波形図、第８−３図は４
７１吟波形の補止を行う回路を示すプロ・ンク図、第９
−４図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ平均的補正曲線
図および出力波形を示す図、第８−５図（Ａ）および（
Ｂ）は、それぞれ、平均的補正曲線図による補正および
補正回路を説明する図、第８−６図（Ａ）、（Ｂ）およ
び（Ｃ）は画像信号の色補正を説明する説明図、第９−
７図（Ａ）　、　（Ｂ）および（Ｃ）は水泡信号の除去
を説明する説明図、第１θ図はタイミングチャート、第
１１１図は２値化回路を示すブロック図、第１１−２図
（Ａ）および（Ｂ）は輪郭データの抽出を説明する図、
第１２１４は波形の平滑化および輪郭強調を説明する図
。 第１３図（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）はみかんの外径１
１１１定を説明する図、第１４１Δ（Ａ）および（Ｂ）
は、それぞれＷ信号の走査およびＧ信号の走査状態を示
す図、第１５図（Ａ）　、（Ｂ）および（Ｃ）はみかん
の色の決定を説明する図、第１８−１図は複数個の果実
を同時に検査する方法を説明する図、第１６−２図はみ
かんを回転させて外観品位を検査する方法の１例を示す
図である。 ＋００・・・供給部、 ２００・・・光学読取装置、 ２０１．２１２・・・投光器、 ２０８．２１１（・・・カメラ、 ２０２．２１４・・・スリ、ントイづ反射ミラー、２０
４・・・被検体（みかん）、 ３００・・・搬送装置、 ３０１・・・搬送ベルト、 ４００・・・処理装置、 ４０１・・・主操作盤、 ４０２・・・副操作盤、 ４０８・・・回転警告灯、 ５００・・・画像処理／制御回路、 ６００・・・仕分は選別部。 第３−１図 第３−２図 第５−４図 レベＪｉ／ 第８−３図 ＝−７牙ＩＬ 第８−４図 Ｊ・８〜出Ｔ ＬＯＷＰＡＳＳ （Ａ） Ｌｆ−＋ Ｌ４置 （Ａ） Ｆ３　　　　　Ｇ　　　　　　　ＯＲ ＡＢ 第１２図 又は　　　　　　　又１よ 第１４図 第１３図 第１５図 ０　　］ど　　６ −己− 手続補正書 ０３　イσ、Ｓ”７　年　ｌλ　１１　−ζ　　。 特許庁長官　若　　杉　　和　夫　殿 Ｉ、事件の表示 特願昭１７−１９４６７７号 ２、発明の名称 光センサ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特　許出願人（ｉ、補正の利
象　　明和１宿全文および図面４８５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光電変換手段と、 該光電変換手段において受光するのに適合する波長の光
   を含む光源を有する光源手段と、 被検体を搬送する搬送手段と、 前記光源からの光を前記搬送されている被検体に導く導
   光手段と、 前記導光手段により前記被検体に照射された光の反射光
   を前記光電変換手段に導く光学手段と、 前記搬送手段により搬送されている前記被検体が前記導
   光手段の光路に到達する以前の予定の位置に到達したこ
   とを検知する光検知手段と。 該光検知手段からの検知信号に応じて前記光電変換手段
   からの電気信号を処理するように制御する手段とを具備
   したことを特徴とする光センサ装置。 ２、特許請求の範囲１項記載の光センサ装置において、
   前記充電変換手段は電化結合デ／へイスであることを特
   徴とする光センサ装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の光センサ装置において
   、前記導光手段は熱線を通過させ、前記受光するのに適
   合する波長の光としてのり視光線を反射させる放物面鏡
   であり、前記光学手段は前記放物面鏡に設けたスリット
   で形成したことを特徴とする光センサ装置。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの項
   に記載の光センサ装置において、前記光源手段は、前記
   光源からの光を受光し、導光の強さを検知する手段およ
   び該手段からの検知出力に応じて前記光源からの光の強
   さを制御する手段を有することを特徴とする光センサ装
   置。 ５）特許請求の範囲第４項記載の光センサ装置において
   、前記光源手段は、前記光源からの光の強さを前記被検
   体の種類に応して予め定めることができる設定手段を有
   することを特徴とする光センサ装置。