JP7612351B2

JP7612351B2 - 識別装置

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Description

本発明は、検体の性状を識別する識別装置に関する。

分光分析を利用して光学的に検体の性状を識別する識別装置が知られている。かかる識別装置は、検体が搬送される搬送部の途中に配置されることで、製造物の検査、廃棄物の分別、等に利用される。分光分析は、分析のスループットを制限する真空減圧工程、雰囲気制御工程、液中への浸漬処理工程、乾燥工程に係る工程を、必ずしも必要とせず、大気雰囲気下で検体の性状を識別できる点で、近年、廃棄樹脂の分別への適用が試みられている。

分光分析は、入射光に対する検体の吸光スペクトルを取得する吸収分光と、入射光に対する検体の散乱スペトルを取得する散乱分光、が知られている。散乱分光は、検体の厚さ方向の光減衰の影響を受け難いため、検体のサイズ、含有材料がばらつく廃棄物の識別において利用されている。ラマン散乱光を分光するラマン散乱分光法は、炭化水素等を構成する原子間結合に特異的なラマンシフトを利用するため、樹脂を識別するのに好適である。

識別された検体を、所定のターゲット条件を参照し検体の性状が満たすか否かにより仕分ける仕分け装置が知られている。
ラマン散乱分光法が利用するラマン散乱光は、二次光に含まれる弾性散乱成分（レイリー散乱光）に比べて、数桁低い強度であるため、一次光を集光して検体に照射し単位面積当たりの検出感度を増感する手法がとられる。集光手法は、増感効果を得られる一方で、光照射部と検体の照射面（検出面）との距離であるワーキングディスタンスの変動に対応して検出光の強度が変動し識別性能が変動する。この検出光の強度や識別性能の変動を救済するため、散乱分光法において、ワーキングディスタンスを一定化することが望まれる。

特許文献１は、検体を一列に整列させて搬送する搬送部と、搬送される検体の散乱光に基づいて検体の材料を識別する識別部と、ガイド機構と透光板、を設けることで、検体と光照射部との距離（ワーキングディスタンス）を一定に保つ識別装置を開示している。特許文献１は、ガイド機構により透光板に押し付けられた検体からの散乱光を、透光板を介して受光することでワーキングディスタンスを所定値とすることを開示している。

搬送される検体と光照射部との距離を揃えることでワーキングディスタンスを安定化させる識別装置が知られている。特許文献２は、コンベアベルトと平行な隙間を介して配置された加圧部を、ラマン散乱光を採光する採光部の上流側に備え、所定のばらつき以下のワーキングディスタンスで検体を光学的に識別する識別装置を開示している。特許文献２に記載の識別措置が備える加圧部は、搬送面上の検体を加圧成型させたり搬送面上に倒したりしてワーキングディスタンスを所定のばらつき以下としている。

特開２００２－３２３４５０号公報特開２０１４－１４１０４５号公報

特許文献１に記載の検体を押圧するガイド形態や特許文献２に記載の押圧部形態を採用する識別装置では、検体がガイドや押圧部に引っ掛かり識別処理数が制限されたり、検体が弾性的に変形し光照射面の位置が変動したり、する恐れがあることが懸念された。

本発明の目的は、搬送される検体のサイズ、形状のばらつきがあっても、光検出面と光照射部との間の距離（ワーキングディスタンス）を安定化することで、検査処理数の低下や識別精度低下が生じ難い識別装置または識別方法を提供することである。すなわち、本発明の目的は、搬送される検体のサイズ、形状のばらつきがあっても、光検出面と光照射部との間の距離のばらつきを低減することで、検査処理数の低下や識別精度低下が生じ難い識別装置または識別方法を提供することである。

本発明の実施形態に係る識別装置は、搬送部により所定の搬送方向に搬送される検体に向けて異なる照射条件で集束光を照射するために搬送幅方向の異なる位置に配置された複数の照射部と、前記複数の照射部に対応し前記検体からの散乱光を採光する複数の採光部と、前記採光部により採光された光に基づき前記検体の性状を識別する識別情報を取得する取得部と、前記搬送方向における前記複数の照射部の上流側において前記検体の特性値に応じて前記検体を前記複数の照射部のいずれかに対応する位置に載置する載置部と、を備え、前記照射条件は、焦点面の高さ、焦点距離、および、前記照射部の作動距離のうちの少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
また、本発明の実施形態に係る識別装置は、搬送部により所定の搬送方向に搬送される検体に向けて異なる照射条件で集束光を照射するために搬送幅方向の異なる位置に配置された複数の照射部と、前記複数の照射部に対応し前記検体からの散乱光を採光する複数の採光部と、前記採光部により採光された光に基づき前記検体の性状を識別する識別情報を取得する取得部と、前記搬送方向における前記複数の照射部の上流側において前記検体の高さを含む特性値に応じて前記検体を前記複数の照射部のいずれかに対応する位置に載置する載置部と、を備え、前記照射条件は前記集束光の焦点面の高さを含む。
さらにまた、本発明の実施形態に係る識別装置は、搬送部により所定の搬送方向に搬送される検体に向けて異なる照射条件で集束光を照射するために搬送幅方向の異なる位置に配置された複数の照射部と、前記複数の照射部に対応し前記検体からの散乱光を採光する複数の採光部と、前記採光部により採光された光に基づき前記検体の性状を識別する識別情報を取得する取得部と、前記搬送方向における前記複数の照射部の上流側において前記検体の特性値に応じて前記検体を前記複数の照射部のいずれかに対応する位置に載置する載置部と、を備え、前記搬送部は前記検体を搬送し前記検体が載置される搬送面を有し、前記載置部は、前記検体が通過可能な前記搬送面からの高さ条件が前記搬送幅方向において異なる部分を含む静的な隙間ゲートを有する。

本発明によれば、搬送される検体のサイズ、形状のばらつきがあっても、光検出面と光照射部との間の距離のばらつきを低減され検査処理数の低下や識別精度低下が生じ難い識別装置または識別方法を提供することが可能となる。

第１の実施形態に係る識別装置の概略構成を示す図（ａ）～（ｄ）である。第１の実施形態に係る分光情報取得部の概略構成を示す図である。第１の実施形態に係る載置部の変形例（ａ）～（ｃ）と照射部の変形例（ｄ）を示す図である。第１の実施形態に係る載置部の他の変形例（ａ）～（ｅ）を示す図である。第２の実施形態に係る識別装置の概略構成を示す図（ａ）～（ｃ）である。第３の実施形態に係る識別装置の概略構成を示す図（ａ）～（ｄ）である。第３の実施形態に係る載置部が備える選択ゲートの開閉動作を示す図（ａ）～（ｅ）である。単一の照射部と複数の照射部における集束光における焦点面と焦点深度の位置関係を示す図（ａ）（ｂ）である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態に係る識別装置１０００について、図１、図２、図３の各図を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る識別装置１０００の構成を模式的に示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す識別装置１０００をｚ方向の正の側から見た平面図である。図１（ｃ）、（ｄ）は、本発明の特徴に係る載置部５０と、出射部２２をｘ軸の正の側から負の方向に臨んでみた概略構成図である。図１（ａ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１（ｂ）のそれぞれ断面Ｂ－Ｂ’、断面Ｃ－Ｃ‘、断面Ｄ－Ｄ’に対応する。

なお、本実施形態において、―ｚ方向は鉛直方向、重力方向に対応し、ｘ方向は搬送方向ｄｃ、ｙ方向は搬送幅方向ｄｗ、ｘｙ平面は水平面、にそれぞれ対応する。搬送幅方向ｄｗは、搬送面２００Ｓに平行であり、かつ、搬送方向ｄｃと直交する方向に一致する。

（識別装置）
識別装置１０００は、図１（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示すように、搬送方向ｄｃに搬送される検体９００ｉに向けて、焦点面６５－ｋ（ｋ：１～４）の高さが互いに異なる集束光２２０－ｋ（ｋ：１～４）を照射する複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）を備える。複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）は、搬送トラックＴＲｋ（ｋ：１～４）に対応するように、搬送幅方向ｄｗの異なる位置に配置されている。焦点面６５－ｋ（ｋ：１～４）の高さは、複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）の照射条件に含まれる。検体９００ｉは、フィーダ５００により搬送部２００に供給され、搬送部２００により搬送方向ｄｃに沿って搬送される。

照射条件は、焦点面６５－ｋ（ｋ：１～４）の高さ、照射光強度ｉ、照射時間、焦点距離ＤＦ、および、照射部の作動距離（ワーキングディスタンス、ＷＤ）の少なくともいずれかを含む。なお、搬送トラックＴＲｋは、搬送路ＴＲｋと換言される場合がある。

また、識別装置１０００は、図１（ａ）に示すように、複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）に対応して検体９００ｉからの散乱光を採光する複数の採光部２０－ｋ（ｋ：１～４）、を、搬送幅方向ｄｗの異なる位置に備えている。また、識別装置１０００は、図１（ａ）に示すように、採光部２０－ｋ（ｋ：１～４）により採光された光に基づき検体９００ｉの性状を識別する識別情報を取得する取得部３０を備えている。なお、焦点面６５－ｋの高さは、後述する採光ユニット２７が有する照射部２２と採光部２０の配置関係が搬送トラックＴＲｋ間で共通に設定された態様では、検出面６５－ｋの高さ、検体９００ｉの被照射面６５－ｋの高さ、等の表現に置換される場合がある。

また、識別装置１０００は、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、検体９００ｉの高さｈｉに応じて検体９００ｉを複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）のいずれかに対応する位置に載置する載置部５０を備えている。本実施形態の載置部５０は、搬送方向ｄｃにおける複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）の上流側に配置され、互いに搬送面２００Ｓからの隙間（間隙の高さ）が異なる複数の隙間ゲート５０－ｋ（ｋ：１～４）を備えている。

載置部５０が複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）のいずれかに対応して検体９００ｉを載置する位置は、本実施形態では検体９００ｉの特性値応じて定まる。本実施形態の特性値は、検体９００ｉの高さｈｉであり、検体９００ｉの幾何的特性に含まれる。

特性値の種類は幾何的特性に限られず、幾何的特性についても他の特性が採用される場合がある。載置部５０が応じる特性値には、幾何的特性、機械的特性、光学的特性が含まれる。幾何的特性は、検体９００ｉのサイズ、アスペクト比を含む外形、表面粗さ、比重、質量の少なくともいずれかを含む。機械的特性は、検体９００ｉの弾性率、粘性率、線膨張係数、ポアソン比、剛性、応力、歪分布の少なくともいずれかを含む。光学的特性は、検体９００ｉの反射スペクトルを含む分光反射率、ヘイズ値、屈折率、光学密度の少なくともいずれかを含む。

また、識別装置１０００は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ｘ方向に検体９００ｉを搬送速度ｖｃで搬送するコンベアベルトを備える搬送部２００、搬送部２００の搬送方向ｄｃの下流側に弁別装置３００を、有している。

なお、搬送トラックＴＲｋ（ｋ：１～４）に対応して設けられる複数の照射部２２－ｋ（ｋ：１～４）、複数の採光部２０－ｋ（ｋ：１～４）、複数の隙間ゲート５０－ｋ（ｋ：１～４）は、それぞれまとめて、照射部２２、採光部２０、載置部５０と換言される。

次に、識別装置１０００に含まれる、各構成要素について詳細に説明する。

（分光情報取得部）
識別装置１０００は、検体９００ｉから採光した光の分光情報を取得する分光情報取得部１００を有している。分光情報取得部１００は、検体９００ｉからの二次光に含まれるラマン散乱光と一次光に含まれる励起光との波数差からラマンシフトを取得するユニットである。

分光情報取得部１００は、図１（ａ）、図２に示すように、検体９００ｉに一次光２２０を照射する照射部２２と、検体９００ｉからの二次光を採光する採光部２０とを備えている。本実施形態の照射部２２と採光部２０は同軸に配置され、照射部２２はレーザ光源を含む光源２５と光ファイバ１９０を介して光学的に結合されている。採光部２０は、検体９００ｉが含有する材料を反映する光学的情報を分光情報取得部１００が取得可能なように、分光画像取得部１０と光学的に結合されている。

（採光ユニット）
図２は、分光情報取得部１００の構成の一例を模式的に示す図である。分光情報取得部１００は、検体９００ｉに光を照射する照射部２２と、検体９００ｉからのラマン散乱光を採光する採光部２０と、を有する採光ユニット２７を備えている。照射部２２と採光部２０とは、ダイクロイックミラーから見て検体側（対物側）において同軸配置をとっており、検体９００ｉの照射面に高低差や傾きがあっても、照射スポットの中心と採光する散乱光の光束の中心との間で位置ずれが生じ難くなっている。

（照射部）
照射部２２は、図１（ｂ）、（ｄ）に示すように、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４毎に、コンベアベルトの搬送面２００Ｓから、互いに異なる所定距離ＷＤ－１～ＷＤ－４を隔てて搬送部２００の上方に配置される複数の照射部２２－１～２２－４を備えている。

照射部２２－１～２２－４は、それぞれ、検体９００ｉの上側の面に向けて照射光２２０－１～２２０－４を集束させるように配置されることで、レイリー散乱光に比較し数桁ほど微弱なラマン散乱光の散乱強度を高めている。照射部２２と光源２５とを含むユニットを、照射光学系と称する場合がある。なお、搬送幅方向ｄｗに配列された複数の要素を図示する図１（ｂ）～（ｄ）、図３（ａ）～（ｄ）、図４（ａ）～（ｅ）、図５（ａ）～（ｃ）、図６（ｄ）、図８（ｂ）における焦点面６５－ｋ、を示す符号は、理解の為に、一部を省略して示している。

照射部２２は、図２に示すように、対物レンズ２６０、ダイクロイックミラー２５０、コリメートレンズ２３０、シリンドリカルレンズ、反射ミラー２１０を含んでいる。対物レンズ２６０は、凸レンズ、コリメートレンズ、凹レンズ、ズームレンズ等が採用される。

なお、コリメートレンズ２３０、シリンドリカルレンズ２４０、対物レンズ２６０等の硝材は、合成石英を用いることができる。これらのレンズには半導体レーザ２５から出力の高い光が照射されるが、合成石英を硝材とするレンズを用いることで、蛍光やラマン散乱光のバックグラウンド成分を低減することができる。

対物レンズ２６０は、照射部２２において、レーザ光源２５からの光を検体９００ｉに集光する集光レンズとして作用する。対物レンズ２６０は、開口数ＮＡに対応して対物レンズ２６０より焦点距離ＤＦだけ離れた位置に焦点面６５、不図示の焦点径φの焦点（フォーカルスポット）、焦点深度ΔＤＦを形成する。コリメータレンズ２３０およびシリンドリカルレンズ２４０は、レーザ光源２５の出射光の拡がりを低減し平行光に整形する。シリンドリカルレンズ２４０は、アナモルフィックプリズムペアなど他のコリメート用光学素子を利用してもよい。なお、また、照射部２２は、その瞳面の位置に、レーザラインフィルタ等の波長フィルタが配置されてもよい。これにより、照射部２２によって検体９００ｉに照射される光の波長特性を改善することができる。

照射部２２は、図２に示すように、少なくとも一部を、採光部２０と共有することができる。本実施形態の採光部２０と照射部２２は同軸配置をとるため、対物レンズ２６０、ダイクロイックミラー２５０が、採光部２０と照射部２２に共有されている。

（光源）
光源２５は、光ファイバ１８０を介して、照射部２２に励起光を出射する光源である。ラマン散乱光を分光する照射光学系において、光源２５は、波長４００～１１００ｎｍの波長のレーザ光源が利用される。ラマン散乱は波長が短いほど励起効率が上がり、波長が長いほどバックグラウンドとなる蛍光成分が低減する。

光源２５に適用されるレーザ光源の励起波長は、対象となるターゲット材料と非ターゲット材料のラマンシフトの差異が明確に得られる波長を選択することが好ましいが、５３２、６３３、７８０ｎｍの少なくともいずれかを利用する場合がある。なお、ここでは照射部２２の光源として半導体レーザ２５を用いる場合を説明したが、これに限定はされず、半導体励起固体レーザやガスレーザなどの他のレーザ光源を用いることもできる。

（採光部）
採光部２０ーｋは、搬送部２００により搬送される検体９００ｉの上側の面からの二次光を採光できるように、搬送面２００Ｓの上方に配置される。採光部２０ーｋは、照射部２２ーｋからの照射光２２０ーｋの照射領域を通過する検体９００ｉの上方の面からの二次光を採光できるように照射領域に対応する搬送トラックＴＲｋの上方に配置されると換言される。

採光部２０は、対物レンズ２６０、ダイクロイックミラー２５０、結像レンズ２７０、光ファイバ１９０、を備えている。採光部２０の対物レンズ２６０は、照射部２２と同様に、凸レンズ、コリメートレンズ、凹レンズ、ズームレンズ等を含む。採光部２０は、分光測定において不要な光を減光するために、一次光に含まれる励起光成分を低減するバンドパスフィルタやロングパスフィルタ等の波長フィルタを備える場合がある。

採光部２０は、採光効率を担保するため、開口数が大きな対物レンズを備える。採光部２０の対物レンズの開口数は、０．２５以上０．５以下が採用される。より具体的には、有効レンズ径φ２５ｍｍ、焦点距離２０ｍｍ、開口数０．５のＳＣＨＯＴＴ社製Ｂ－２７０を、対物レンズとして利用することができる。

（分光画像取得部）
分光画像取得部１０は、図２に示すように、採光部２０の側から順に、結像レンズ１１０、ロングパスフィルタ１２０、分光素子１５０、および、撮像デバイス１７０、を備えている。分光素子１５０と撮像デバイス１７０は、結像レンズ１６０を介して、採光部２０が採光した光を分光し、撮像デバイス１７０の受光素子配列の行方向または列方向に沿って連続スペクトルを投影するように配置される。撮像デバイス１７０は、一次元または二次元に受光素子が配列されたＣＣＤ、ＣＭＯＳの等が採用される。分光素子１５０は回折格子と称する場合がある。

結像レンズ１１０は、採光部２０から光ファイバ１９０を介して伝送された光を平行光にする。ロングパスフィルタ１２０は、採光した光に含まれる励起光成分を減光し、ラマン散乱光を透過させる。分光素子１５０は、採光した光を分光し波長成分を扇状に分散させる。結像レンズ１６０は、分光素子１５０により分光された光を撮像デバイス１７０上に投影する。分光素子１５０は、ローランド配置やツェルニターナー方式が採用される。

撮像デバイス１７０は、キャプチャした分光スペクトルイメージ、撮像デバイス１７０が有する撮像素子の光電変換特性、光学系の伝送特性等を考慮して、検体９００ｉの分光情報Ｓｉを取得する。分光素子１５０は、本実施形態のように分散素子（例えは、回折格子）とイメージセンサとを用いる方法の他に、フォトディテクタにより干渉像を取得した後フーリエ変換処理を実行することにより分光スペクトルを算出してもよい。また、複数の異なるバンドパスフィルタを有し、各々の透過光の強度を検出することにより、分光情報を取得してもよい。さらに、分光素子１５０は、光源２５の波長を変化させながら、強度を検出することで分光スペクトルを取得する形態も本実施形態の変形例に含まれる。加えて、分光素子１５０は、円二色性や旋光分散を含む偏光情報を、分光スペクトルと併せて取得してもよい。

（材料情報参照部）
分光情報取得部１００は、分光画像取得部１０が取得した分光情報Ｓｉに基づき、検体９００ｉの材料情報を取得する材料情報参照部１８０を有している。材料情報参照部１８０は、ラマン散乱光のリファレンスデータが収録されている不図示の材料データベースを参照し、分光情報Ｓｉと参照データとの類似度に基づいて、検体９００ｉに含まれる材料が識別された材料情報Ｍｉを取得する。分光情報取得部１００は、後述する指令部４０を介して、第１の記憶部６０に分光情報Ｓｉおよび材料情報Ｍｉの少なくともいずれか一方を記憶する。

また、材料情報参照部１８０が参照する材料データベースは、識別装置１０００が備えるローカルサーバに収録されているものでも良いし、インターネットやイントラネットを介してアクセス可能なリモートサーバであっても良い。

以上のようにして、分光情報取得部１００は、検体９００ｉに含まれる材料、添加物、不純物成分の混在等の材料情報Ｍｉを取得することができる。

（形態情報取得部）
形態情報取得部７０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、撮影視野７００を搬送部２００に重ねるように配置されたカメラ７６と、カメラ７６が撮影した検体像を画像処理する画像処理部７８と、を備え、検体９００ｉの形態情報Ｆｉを取得する。形態情報Ｆｉは、材料情報Ｍｉと同様に、検体９００ｉの性状に関する情報となる。

画像処理部７８は、コントラスト、輪郭抽出、を含む画像処理を行い検体９００ｉ毎の搬送方向における長さ、反射色、形状、材料の混在度、等を取得する。画像処理部７８は、検体９００ｉ毎の大きさに関する情報を取得するための処理を行う要素であると換言する場合がある。形態情報取得部７０は、カメラ７６の代わりに、フォトインタラプター、レーザ干渉計を備えることが可能である。形態情報取得部７０は、撮像部と換言する場合がある。

（取得部）
取得部３０は、分光情報取得部１００が取得した材料情報Ｍｉまたは分光情報Ｓｉ、および、形態情報取得部７０が取得した形態情報Ｆｉに、基づき、検体９００ｉ毎にターゲット検体か非ターゲット検体かの識別情報Ｄｉを取得する。取得部３０は、取得した識別情報Ｄｉを指令部４０に出力する。非ターゲット検体は、ターゲット材料の含有率が低い検体として同定したものであるが、取得部３０は、第二のターゲット材料の含有率に応じてさらなる識別情報Ｄｉを付与することができる。

取得部３０は、採光部２０が採光した二次光に含まれるラマンスペクトルに基づいて、検体９００ｉの性状を識別すると換言される。また、本実施形態の取得部３０は、カメラ７６から取得した検体像と、採光部２０が採光した二次光に含まれるラマンスペクトルとに基づいて、検体９００ｉ毎の性状を識別すると換言される。

なお、本実施形態における分光情報取得部１００と形態情報取得部７０は、撮影画像から形態情報と分光情報とを取得することが可能なハイパースペクトルカメラやマルチバンドカメラに置換する変形形態とすることが可能である。すなわち、変形形態に係る不図示の識別装置は、材料情報と形態情報とを読み出し可能な多次元データを取得する検出系を備えていると言える。

（制御ユニット）
識別装置１００は、検体９００ｉ毎の性状に基づき弁別装置３００の弁別動作を制御する指令部４０と、弁別動作の制御条件を記憶する第２の記憶部８０と、検体９００ｉ毎の性状を記憶する第１の記憶部６０と、含む制御ユニット４００を備えている。制御ユニット４００は、制御条件をユーザが指定可能なＧＵＩを提供する表示部１４０を備えている。表示部１４０は、取得部３０が取得した情報を表示する場合がある。

（記憶部）
第１の記憶部６０は、検体９００ｉ毎に、識別情報Ｄｉ、材料情報Ｍｉ、分光情報Ｓｉ、および、形態情報Ｆｉと、照射エリア２２０を検体９００ｉが通過したタイミングｔｐとを関連付けて記憶するように構成されている。

一方、第２の記憶部８０は、検体９００ｉ毎に、識別情報Ｄｉに対応する、弁別装置３００の弁別動作の強度Ｉｓを制御する制御条件を記憶するように構成されている。制御条件は、参照可能なテーブル、代数的に表現された一般式、機械学習された統計情報等の形式が含まれる。

（指令部）
指令部４０は、取得部３０からの識別情報Ｄｉに応じて、検体９００ｉ毎の材料、大きさに応じて、検体９００ｉが弁別装置３００により弁別処理される領域を通過する処理領域の通過時刻ｔｐを推定し、弁別装置３００の弁別動作を制御する指令を生成する。検体９００ｉの処理領域の通過時刻ｔｐは、形態情報取得部７０からの信号、分光情報取得部１００からの信号、搬送部２００に設けた不図示の検体センサからの信号、の少なくともいずれかに基づき推定することが可能である。

（弁別装置）
弁別装置３００は、図１、図５（ａ）に示すように、所定の吐出時間、吐出速度、吐出流量で圧縮空気を吐出するためのエアノズル３３０と、エアノズル３３０が備える不図示のソレノイドバルブを制御する弁別制御部３５０と、を有する。弁別制御部３５０が、識別装置１００の指令部４０からの制御信号を受けつける。本実施形態の弁別装置３００の弁別動作は、流体を吐出する動作を含む。吐出動作の流体は、空気、乾燥窒素、希ガス等の不活性ガス、液体、気液混合流体（エアロゾル）等が含まれる。弁別装置３００は、指令部４０から指令される制御信号に基づき、検体９００ｉの性状に応じて、検体９００ｉをターゲット回収かご６２０と非ターゲット回収かごＡ６００、非ターゲット回収かごＢ６４０に回収する。

なお、弁別装置３００は、流体を吐出する吐出装置を、所定の角速度で開閉するフラップゲート、所定の速度で開閉するシャッター等、に置き換えることができる。また、識別装置１０００を構成する形態情報取得部７０、分光情報取得部１００、弁別装置３００、および、それらの構成要素は、搬送部２００の搬送幅方向の異なる位置に並列に配置し、システムの集約化、高速処理化をはかることができる。

（搬送部）
搬送部２００は、フィーダ５００から順次、供給される複数の検体９００ｉ（ｉ＝１、２、・・・）を所定の搬送速度ｖｃで搬送方向ｄｃ（図１ではｘ方向）に搬送する搬送ユニットである。搬送部２００は、フィーダ５００とともに、検体９００ｉを搬送する搬送ユニットを構成する。

本実施形態の搬送部２００は、フィーダ５００から供給された検体９００ｉを、搬送方向ｄｃに速度ｖｃで搬送するコンベアベルトを有し、搬送面２００Ｓ上で直線的に搬送する。搬送部２００は、変形例として、渦巻状に検体を外側に搬送するターンテーブル型フィーダ、所定方向に移動させる加振器が設けられた振動型フィーダ、複数のローラで構成されるコンベアローラ等に置換できる。

搬送部２００は、検体９００ｉがカメラ７６の撮影視野７００を通過するように検体９００ｉを移動させるため、形態情報取得部７０に対する載置部２００と換言される場合がある。

本実施形態では、搬送部２００の搬送速度ｖｃは、コンベアベルトの場合、０．１～５ｍ／ｓを適用することができる。

また、検体９００ｉの形状やサイズをフィルタリングする分級処理を、フィーダ５００の供給工程の前処理として行う場合も、本実施形態の識別装置１０００を用いた識別方法の変形形態となる。前処理を行う手段は、振動コンベアや振動篩機、破砕粒調機等が利用される。

（載置部と照射部との高さの対応関係）
次に、本発明の特徴に係る載置部５０と照射部２２の配置関係について説明する。
本実施形態の載置部５０に係る第１の特性値は、搬送面２００Ｓに載置した際の検体９００ｉの搬送面２００Ｓからの高さｈｉである。本実施形態の載置部５０は、検体９００ｉの高さｈｉの計測値にもとづいて搬送幅方向ｄｗの所定位置に検体９００ｉを載置するような動作により検体９００ｉを載置するものではない。本実施形態の載置部５０は、搬送部２００に対して相対位置が変化しないように識別装置１０００に設置され、搬送面２００Ｓからの隙間が異なる複数の隙間ゲート５０－１～５０―４を備える。隙間ゲート５０－１～５０―４を備える載置部５０は、検体９００ｉを搬送幅方向ｄｗの所定位置に載置するものである。載置部５０は、搬送部２００との幾何的な配置関係により、搬送幅方向ｄｗの所定位置に検体９００ｉを載置する静的な載置部であると換言される。

本実施形態の載置部５０は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、検体９００ｉが通過できる高さが搬送幅方向ｄｗに異なる静的な隙間ゲートである。静的な隙間ゲートである載置部５０は、搬送幅方向ｄｗだけでなく搬送方向ｄｃにおいても検体９００ｉが通過できる高さが異なるように、搬送部２００の搬送方向ｄｃ、搬送幅方向ｄｗのいずれに対しても斜めに配置されている。

載置部５０は、搬送方向ｄｃにおいては、上流側から下流側に向かう向きに、搬送部２００の搬送面２００Ｓからの隙間が順次拡大するように、複数の隙間ゲート５０－１～５０－４を備えている。一方、載置部５０は、搬送幅方向ｄｗにおいては、フィーダ５００に近い搬送トラックＴＲ１からＴＲ４に向かう向きに、搬送部２００の搬送面２００Ｓからの隙間が順次拡大するように、複数の隙間ゲート５０－１～５０－４を備えている。

隙間ゲート５０－１～５０－４の隙間の差は、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、照射部２２－１～２２－４のワーキングディスタンスＷＤの差ΔＷＤと一致するように設定されている。すなわち、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４対応して検体９００ｉが通過可能な隙間ゲート５０－１～５０－４の高さ方向の間隙は、焦点面６５－１～６５－４の高さに一致している。また、図８（ｂ）に示すように、隙間ゲート５０－１～５０－４の搬送トラックＴＲｋの高さは、搬送トラックＴＲｋの焦点面６５－ｋ（ｋ：１～４）の高さに一致している。

本実施形態の載置部５０は、フィーダ５００から供給され搬送トラックＴＲ１に沿って輸送される複数の検体９００ｉを、静的な隙間ゲート５０－１～５０－４に対応する４つの高さ水準に篩い分けして、各搬送トラックＴＲ１からＴＲ４のいずれかに載置する。すなわち、載置部５０は、検体９００ｉが通過可能な搬送面２００Ｓに対する高さ条件（隙間条件）が搬送幅方向ｄｗにおいて異なる部分を含む静的な隙間ゲート５０－１～５０－４を備える。静的な隙間ゲート５０－１～５０－４それぞれの高さは、図１（ａ）（ｃ）（ｄ）に示すように、各搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４に配置された照射部２２－１～２２－４の焦点面６５－１～６５―４の高さに対応している。静的な隙間ゲート５０－ｋ（ｋ：１～４）は、静置ゲート５０－ｋ（ｋ：１～４）と換言される場合がある。

照射部２２－１～２２－４は、単位照射面積あたりの検出光の強度を高めるために焦点面６５－１～６５―４に集光した光を照射する。検出部に該当する分光情報取得部１００は、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４に、照射部２２－１～２２－４と同軸に配置された採光部２０－１～２０－４を備えている。採光部２０－１～２０－４は、照射部２２－１～２２－４の焦点面６５－１～６５－４からの散乱光を効率よく採光するように検出面に結像する対物レンズを備えている。

従って、各搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４の検出面の高さは、照射部２２－１～２２－４の焦点面６５－１～６５－４の高さとそれぞれ一致している。すなわち、隙間ゲート５０－１～５０－４それぞれの高さは、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４毎の焦点面６５－１～６５－４の高さに一致している。また、隙間ゲート５０－１～５０－４それぞれの高さは、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４毎の検出面６５－１～６５－４の高さに一致していると換言される。

フィーダ５００から供給領域５５０を経て供給され、搬送が開始される検体９００ｉは、隙間ゲート５０－１～５０－４が有する順次拡大する隙間により、検体９００ｉの高さｈｉに応じた所定の搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４に載置される。搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４のうちの搬送トラックＴＲｋに搬送された検体９００ｉの高さｈｉは、分光情報取得部１００が備える照射部２２－ｋの焦点面６５－ｋの高さに整合したものとなっている。このため、載置部５０により搬送トラックＴＲｋに載置された検体９００ｉは、その上面に照射光２２０－ｋが結像し採光部２０－ｋは十分な散乱光強度で、検体９００ｉからの散乱光を採光することができる。図１（ａ）は、搬送トラック番号ｋが１の場合に該当する。

このように、載置部５０と検出部（分光情報取得部）の配置をとることにより、検体９００ｉのサイズがばらついていた場合おいても、検体９００ｉの光照射面の照射光２２０のスポット径のばらつきが低減され、ラマン散乱光の強度ばらつきが低減される。照射部２２―ｋのワーキングディスタンスＷＤは、照射部２２―ｋの集光作用、検体９００ｉの分光反射率のばらつき等、を考慮して決定されるが、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下が採用される。

識別装置１０００は、押圧部を有する従来技術に係る識別装置と異なり、検体に変形をきたす押圧印加機構を持たないため、検体の変形による検出面の高さの変動の影響を受けずに、所定の焦点面からの二次光を高い検出強度で採光することが可能となっている。このため、本実施形態の識別装置１０００は、搬送される検体のサイズ、形状のばらつきがあっても、検査処理数の低下や識別精度の低下が生じ難い識別装置となっている。

（変形例）
次に、静的な載置部５０の変形例５１～５３を図３（ａ）～（ｃ）を用いて、載置部５３に対応する照射部２３を図３（ｄ）を用いて説明する。

図３（ａ）に示す載置部５１は、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４対応する隙間ゲート５１－１～５１－４のワーキングディスタンスの差ΔＷＤは載置部５０と同じである。すなわち、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４対応して検体９００ｉが通過可能な隙間ゲート５１－１～５１－４の高さ方向の間隙は、焦点面６５－１～６５－４の高さに一致している。一方、載置部５１は、検体９００ｉ群の高さ分布のメジアン付近に対応する隙間ゲート５１－２と５１－３の隙間の差を、載置部５０の隙間ゲート５０－２と５０－３の隙間の差より小さくしている点で、載置部５０と相違する。すなわち、載置部５０の搬送幅方向ｄｗにおける隙間ゲート５０－１～５０－４の隙間の変化を線形としているのに対して、載置部５１は隙間ゲート５１－１～５１－４の隙間の変化を非線形としている点で相違する。

かかる載置部５１によれば、検体９００ｉ群のサイズが正規分布型であった場合に、検体群の高頻度成分を搬送トラックＴＲ２とＴＲ３のみに集中させずに搬送トラックＴＲ１、ＴＲ４に仕分ける分配比率を載置部５０より高めることが可能となる。

すなわち、載置部５１を備えた識別装置１０００の変形例は、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４の単位時間あたり搬送数を搬送トラック間で平準化することが可能となり、特定の搬送トラックの識別能力により搬送速度が制限を受け難くなる。

図３（ｂ）に示す載置部５２は、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４に対応する隙間の差は、載置部５０と同じように、照射部２２のワーキングディスタンスの差ΔＷＤに一致している。すなわち、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４対応して検体９００ｉが通過可能な隙間ゲート５２－１～５２－４の高さ方向の間隙は、焦点面６５－１～６５－４の高さに一致している。一方、載置部５２は、搬送幅方向ｄｗにおいて線形に隙間が変化する単一のブレードを備えている点において、載置部５０と相違する。

載置部５２は、隙間が搬送幅方向ｄｗにおいて連続に変化するため、隙間の段差（不連続部）で検体９００ｉが引っかかり難くなり、搬送部２００の搬送運転の稼働率を高めることが期待される。載置部５２の単一のブレードが搬送幅方向ｄｗに沿った搬送面２００Ｓとなす角θは、９０°±α（ただし、０＜α＜９０°）と表したとき、１５°＜α＜８０°が選択される。αは、搬送トラックＴＲ－ｋのトラック間隔、搬送速度ｖｃ、検体９００ｉ（ｉ＝１、２、・・・）群の幾何的特性、機械的特性の統計的情報等により適宜設定される。検体９００ｉの幾何的情報には、径、断面積が含まれ、検体９００ｉの機械的特性には、弾性率、剛性率、破壊靭性等の少なくともいずれかが含まれる。検体９００ｉの統計的情報には、平均値、メジアン、標準偏差、共分散等が含まれる。

図３（ｃ）に示す載置部５３は、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４に対応する隙間の差は、載置部５０～５２と同じように、照射部２２のワーキングディスタンスの差ΔＷＤに一致している。すなわち、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４対応して検体９００ｉが通過可能な隙間ゲート５３－１～５３－４の高さ方向の間隙は、焦点面６５－１～６５－４の高さに一致している。一方、載置部５３は、トラック間隔が不均等に配置された搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４に対応するように、隙間ゲート５３－１～５３－４を備えている点において、載置部５０と相違する。

図３（ｃ）（ｄ）に示す載置部５３と照射部２３は、搬送トラックＴＲ２、ＴＲ３間が、搬送トラックＴＲ１、ＴＲ２間やＴＲ３，ＴＲ４間よりも狭くなる、非線形なトラック間隔を有する搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４に対応して配置されている。

本変形例の載置部２３と搬送トラックＴＲ２～ＴＲ４は、隙間ゲート５３ー２から隙間ゲート５３－４に向かう方向の隙間の増加に伴い、隙間ゲート５３－２～５３－４の搬送幅方向の幅を順次増加するように構成されている。この結果、本変形例の載置部２３と搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４は、検体の幅と高さが正の相関を有する検体９００ｉ群の形状の分布を考慮したものであり、搬送幅方向ｄｗにおいてより高い密度で搬送トラックを配置することが可能となる。

次に、静的な載置部５０の別の変形例５４～５８を図４（ａ）～（ｅ）を用いて説明する。

図４（ａ）に示す載置部５４は、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４を跨いで連続に隙間が拡大するように構成されている点において載置部５２と同じである。一方、載置部５４は、制している隙間ブレード５４ａの周囲に回転可能に設けられた環状のゴムベルト５４ｂを有している点において載置部５２と相違する。

載置部５４によれば、搬送部２００の上流側から下流側に向かう方向に搬送される検体９００ｉが載置部５４に当接した際に、ゴムベルト５４ｂの回転により、載置部５２よりもより一層なめらかに搬送幅方向ｄｗに移動することが可能となる。なお、図３（ａ）～（ｄ）、図４（ａ）～（ｅ）において、搬送方向ｄｃは、紙面の奥から手前に向かう方向に一致する。

図４（ｂ）～（ｅ）に示す載置部５５～５８は、搬送幅方向ｄｗにおいて、検体９００ｉの移動を促進する載置部５４の変形例である。

載置部５５は、図４（ｂ）のように、搬送面２００Ｓに対し傾斜した間隙を有して搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４を跨ぐように設けられたベース５５ａと、ベース５５ａの長手方向に配設された９輪のディスク５５ｂと、を備える点において載置部５４と相違する。

載置部５６は、図４（ｃ）に示すように、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４にかけて搬送面２００Ｓに対して傾斜した支持軸５６ａと、支持軸５６ａの周りを回転可能に支持されたゴム製のローラ５６ｂと、を備える点において、載置部５４と相違する。ローラ５６ｂは可橈性を有する他の弾性体、スポンジ等に置換可能である。

載置部５７は、図４（ｄ）に示すように、載置部５６の変形例である。載置部５７は、搬送面２００Ｓと平行に配置された支持軸５７ａと、支持軸５７ａに回転可能に支持され搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４毎に異なる隙間なすように異なる半径を有するゴム製のローラ５７ｂ～５７ｅと、を備える点において、載置部５６と相違する。

載置部５８は、図４（ｅ）に示すように、載置部５６の変形例である。載置部５８は、搬送面２００Ｓと傾斜して配置された支持軸５８ａと、支持軸５８ａに回転可能に支持され搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４毎に順次隙間が拡大するように配置されたブラシローラ５８ｂと、を備える点において、載置部５６と相違する。ブラシローラ５８ｂは、樹脂、金属等の弾性を有するブラシが採用される。ブラシローラ５８ｂを備える載置部５８によれば、検体９００ｉの表面から局所的に突出する付着物、突起等による影響を受けずに、検体９００ｉの高さを仕分けることが期待される。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る識別装置１２００について、図５（ａ）～（ｃ）を用いて説明する。図５（ａ）～（ｃ）は、本実施形態に係る識別装置１２００の構成を模式的に示す図である。

（識別装置）
識別装置１２００は、検体９００ｉを載置部５９が振り分けるサイズ条件として、検体高さ（ｚ方向）だけでなく、搬送幅方向ｄｗ（ｙ方向）の検体幅が含まれる点において、識別装置１０００と相違する。

識別装置１２００は、検体高さに応じて各搬送トラックＴＲ１～ＴＲ８に検体９００ｉを仕分ける載置部５９と、検体幅に応じて検体９００ｉを搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４と搬送トラックＴＲ５－ＴＲ８とに仕分けするための斜めガイド５９０を有する。

載置部５９は、搬送幅方向ｄｗにおいて、中央部で隣接する搬送トラックＴＲ１と搬送トラックＴＲ５のトラック間に屈曲点ｂｐを有するシェブロン型（「く」「Ｖ」字型）に延在して並べられた隙間ゲート５９－１～５９－８を備えている。屈曲点ｂｐは、隣り合う隙間ゲート５９－１と隙間ゲート５９－５と境目に一致している。

隙間ゲート５９－１～５９－４は、図５（ｂ）に示すように、この順で搬送部２００の搬送幅方向ｄｗの中央から外側に向かう方向において、搬送面２００Ｓに対する隙間が線形に拡大するように設置されている。隙間ゲート５９－５～５９－８は、同様にして、図５（ｂ）に示すように、この順で搬送部２００の搬送幅方向ｄｗの中央から外側に向かう方向において、搬送面２００Ｓに対する隙間が線形に拡大するように設置されている。

また、隙間ゲート５９－１～５９－４は、図５（ｃ）に示す照射部２４－１～２４－４のワーキングディスタンスの差ΔＷＤに対応するように搬送面２００Ｓに対する隙間を有している。同様にして、隙間ゲート５９－５～５９－８は、図５（ｃ）に示す照射部２４－５～２４－８のワーキングディスタンスの差ΔＷＤに対応するように搬送面２００Ｓに対する隙間を有している。すなわち、搬送トラックＴＲ１～ＴＲ８対応して検体９００ｉが通過可能な隙間ゲート５９－１～５９－８の高さ方向の間隙は、焦点面６５－１～６５－８の高さに一致している。

斜めガイド５９０は、搬送トラックＴＲ３とＴＲ４の間の供給領域５５０から検体９００ｉを搬送トラックＴＲ１とＴＲ５の中間付近に向けて誘導するように、搬送幅方向ｄｗと搬送方向ｄｃに対して斜めに設けられたガイド部材である。斜めガイド５９０は、検体９００ｉが、搬送方向ｄｃの上流から下流側に向かって、また、搬送トラックＴＲ４側からＴＲ１の側に向かって摺動可能なように設置されている。斜めガイド５９０の搬送幅方向における下流側の終端ｇｅは、シェブロン型の載置部５９の屈曲点ｂｐに対して、所定のオフセット幅ｄｓだけ搬送トラックＴＲ１側にずれて位置している。

オフセット幅ｄｓの２倍より大きな幅を有する検体９００ｉは、載置部５９の屈曲点ｂｐ基準として、終端ｇｅより遠い搬送トラックＴＲ５の側に仕分けられる。一方、オフセット幅ｄｓの２倍より小さな幅を有する検体９００ｉは、載置部５９の屈曲点ｂｐを基準として、斜めガイド５９０に近い搬送トラックＴＲ１の側に仕分けられる。斜めガイド５９０の終端ｇｅとシェブロン型の載置部５９の屈曲点ｂｐのオフセット幅ｄｓを変更することにより、搬送幅方向における検体９００ｉの検体幅の仕分け条件を調整することが可能である。

なお、図５（ｂ）に示す照射部２４－５～２４－８は、斜めガイド５９０により仕分けられた検体幅ｗｉの差に対応するように、照射部２４－１～２４－４よりも、照射光の焦点面上における照度を高めている。すなわち、照射光２２４－５～２２４－８の焦点径、照射強度をそれぞれ高めている。搬送方向から見たときの検体の投影面積が大きな検体には、かかる投影面積が小さな検体より、高い強度の照射光を照射するようにしている。ここで、搬送方向ｄｃに沿ってみた検体９００ｉの投影面積Ｓｐｉは、搬送方向ｄｃに沿ってみた射影面積と換言される。また、搬送方向ｄｃの下流側からみた検体９００ｉの投影面積Ｓｐｉは、検体の高さｈｉと検体の幅ｗｉとの積に一致する。

本実施形態に係る識別装置１２００は、検体９００ｉの高さｈｉに応じて照射部２９の焦点面の高さ６５に対応するように検体９００ｉを搬送幅方向ｄｗの異なる位置に載置するシェブロン型の載置部５９を備える。また、識別装置１２００は、検体９００ｉの幅ｄｉに応じて照射部２９の光照射強度に対応するように検体９００ｉを搬送幅方向ｄｗの異なる位置に載置する斜めガイド５９０を備える。

従って、本実施形態に係る識別装置１２００は、第１の実施形態に係る識別装置１０００と同様に、搬送される検体のサイズ、形状のばらつきがあっても、検査処理数の低下や識別精度の低下が生じ難い識別装置となっている。識別装置１２００は、押圧部を有する従来技術に係る識別装置と異なり、検体に変形をきたす押圧印加機構を持たないため、検体の変形による検出面の高さの変動の影響を受けずに、所定の焦点面からの二次光を高い検出強度で採光することが可能となっている。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る識別装置１４００について、図６（ａ）～（ｄ）および、図７（ａ）～（ｅ）の各図を用いて説明する。図６（ａ）～（ｄ）は、本実施形態に係る識別装置１２００の構成を模式的に示す図である。図７（ａ）～（ｅ）は、本実施形態に係る載置部の動作を模式的に説明する図である。

（識別装置）
識別装置１４００は、検知した検体サイズに基づいて検体９００ｉを搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４のいずれかに振り分けるように択一的に開閉動作する複数の可動ゲートを備えた載置部５０ＡＧを備えている点において、識別装置１０００、１２００と相違する。

また、識別装置１４００は、検体９００ｉのサイズを検知するための形態情報取得部９０を、搬送トラックＴＲ１のみであって、かつ、載置部５０ＡＧより搬送方向ｄｃの上流側に配置している点においても、識別装置１０００、１２００と相違する。形態情報取得部９０は、識別装置１０００の形態情報取得部７０、識別装置１２００の形態情報取得部７４に該当する。形態情報取得部９０は、搬送トラックＴＲ１上に撮影野を重ねるように配置されたステレオカメラ９２と、ステレオカメラ９２が撮影した検体像を画像処理する画像処理部９４と、を備え、検体９００ｉの高さｈｉを含む形態情報Ｆｉを取得する。

また、識別装置１４００は、指令部４０が、形態情報取得部９０が取得した検体９００ｉの高さｈｉに関する情報に基づき、可動ゲート５０ＡＧ－ｋ（ｋ：１～４）の開閉状態を制御するように載置部５０ＡＧに指令する点において識別装置１０００と相違する。

次に、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて、検体９００ｉ群の搬送の流れに沿って識別装置１４００の識別動作を説明する。

フィーダ５００は、第１の実施形態と同様にして、収容された複数の検体９００ｉ群を、搬送部２００の搬送トラックＴＲ１の供給領域５５０に、所定の時間間隔で順次供給する。フィーダ５００によりコンベアベルトの搬送面２００Ｓ上に供給された検体９００ｉは、搬送トラックＴＲ１に沿って搬送方向ｄｃに搬送され、ステレオカメラ９２の撮影野９２０を通過する。

形態情報取得部９０は、ステレオカメラ９２の撮影画像に基づき検体９００ｉの高さｈｉを含む形態情報Ｆｉを取得し、取得した形態情報Ｆｉを指令部４０に出力する。

指令部４０は、形態情報Ｆｉ含まれる検体９００ｉの長さＬｉと搬送速度ｖｃとに基づき、検体９００ｉが可動ゲート５０ＡＧ－１に到達する時刻ｔｒを推定する。次に、司令部４０は、形態情報Ｆｉに含まれる検体９００ｉの高さｈｉに基づき、推定した到達時刻ｔｒにおいて、可動ゲート５０ＡＧ－ｋ（ｋ：１～４）が図７（ａ）～（ｅ）に示す開閉状態のいずれかとなるように、載置部５０ＡＧに対し指令信号を出力する。司令部４０は、載置部５０ＡＧの可動ゲート５０ＡＧ－ｋ（ｋ：１～４）の開閉状態を制御するゲート制御部であると換言される。この結果、検体９００ｉは、高さｈｉが照射部２２－１～２２－４の焦点面６５－１～６５－４との高さ、が略一致する搬送トラックＴＲ１～ＴＲ４のいずれかに載置される。なお、図７（ｂ）～（ｅ）に示すように、可動ゲート５０ＡＧ－ｋ（ｋ：１～４）が開状態のときの各可動ゲートの下端の搬送面２００Ｓに対する高さ（隙間）は、焦点面６５－１～６５－４の高さに対応したものとなっている。

なお、検体９００ｉの高さｈｉは、図６（ａ）では、着目する搬送トラックＴＲｋにおける検体の搬送の順序を示す符号ｊを用いて、高さｈｊと示している。同様にして、検体９００ｉの長さＬｉは、図６（ａ）では、検体の搬送の順序を示す符号ｊを用いて、高さＬｊと示している。

図６（ａ）に示す検体群９００ｊ－２～９００ｊ＋１は、図７（ｂ）に示す可動ゲート５０ＡＧ－１をそれぞれが異なる時刻で通過し、搬送トラックＴＲ１上において搬送された検体群が示されたものである。図６（ａ）に示す例では、可動ゲート５０ＡＧ－１を通過した検体９００ｊは、合焦した状態で、照射部２２－１からの集束光（一次光）の照射を受け、採光部２０－１により散乱光（二次光）が採光される。

なお、本願明細書において、合焦した状態とは、照射部２２－ｋの集束光２２０－ｋの焦点面６５－ｋの高さと、検体９００ｉの被照射面の高さが略一致している状態に該当する。また、本願明細書において、合焦した状態とは、照射部２２－ｋの集束光２２０－ｋの焦点深度ΔＤＦと、検体９００ｉの被照射面の高さが、集束光２２０－ｋの光軸方向において重なる状態に該当する。

分光情報取得部１００が備える分光画像取得部１０は、第１の実施形態と同様に、採光部２０－１が採光した光に基づき検体９００ｉの分光情報Ｓｉを取得する。次に、分光情報取得部１００が備える材料情報参照部１８０は、取得した分光情報Ｓｉに基づき、検体９００ｉの材料情報Ｍｉを取得する。材料情報参照部１８０は、ラマン散乱光のリファレンスデータが収録されている不図示の材料データベースを参照し、分光情報Ｓｉと参照データとの類似度に基づいて、検体９００ｉに含まれる材料が識別された材料情報Ｍｉを取得する。分光情報取得部１００は、指令部４０を介して、第１の記憶部６０に分光情報Ｓｉおよび材料情報Ｍｉの少なくともいずれか一方を記憶する。

以上のようにして、分光情報取得部１００は、第１の実施形態と同様に、検体９００ｉに含まれる材料、添加物、不純物成分の混在等の材料情報Ｍｉを取得する。

次に、制御ユニット４００が備える指令部４０は、第１の実施形態と同様に、形態情報Ｆｉ、材料情報Ｍｉおよび推定された通過時刻ｔｐ、に基づいて、エアノズル３３０－１の弁別動作を指令する指令信号を弁別装置３００に出力する。この結果、取得部３０が取得した識別結果に基づき、検体９００ｉは、エアノズル３３０－１により所定の回収かご６００、６２０、６４０のいずれかに弁別される。

従って、本実施形態に係る識別装置１４００は、第１および第２の実施形態に係る識別装置１０００、１２００と同様に、搬送される検体のサイズ、形状のばらつきがあっても、検査処理数の低下や識別精度の低下が生じ難い識別装置となっている。識別装置１４００は、押圧部を有する従来技術に係る識別装置と異なり、検体に変形をきたす押圧印加機構を持たずに、検体上９００ｉの高さｈｉに対応する光照射面（検出面）の高さと照射部２２の焦点面６５の高さを合わせることが可能となっている。このため、識別装置１４００は、検体の変形による検出面の高さの変動の影響を受けずに、所定の焦点面からの二次光を高い検出強度で採光することが可能となっている。

なお、可動ゲート５０ＡＧ－ｋ（ｋ：１～４）は、所定の回転軸の周りに回転するシャッターを有するフラップ型、すだれ状に巻き取り可能なフォールディング型等の他の可動ゲートに置換される場合がある。

また、照射部２２、２４から照射される集束光２２０、２２４の光束は、図１（ａ）、図２、図３（ｄ）、図５（ｃ）、図６（ｄ）では、焦点面６５の位置を示すために便宜的に円錐形モデルに基づき二等辺三角形を用いて図示している。一方、照射部２２、２４から照射される集束光２２０、２２４の光束は、実装上は、回転一葉双極面の形状となり、焦点面６５において所定の焦点径φを有するフォーカルスポットと焦点深度ΔＤＦとを形成する。

ここで、照射部２２の対物レンズから焦点距離ＤＦの位置に焦点面６５を形成する集束光２２０の、ｙｚ平面に平行な断面を、図８（ａ）に示す。集束光２２０は、ｙｚ平面上で、双曲線に挟まれた領域で表現されている。本願明細書では、焦点径φに２の平方根を乗じたＳＱＲＴ（２）×φ光束径の条件、すなわち、焦点面６５における単位照射面積あたりの光強度の０．５倍以上の光強度に対応する光束の光軸上の長さの範囲を焦点深度ΔＤＦとしている。

検体９００ｉの高さｈｉが、いずれかの搬送トラックＴＲｋに対応する焦点面６５ｋの焦点深度ΔＤＦと重なる位置にあれば、検体９００ｉはいずれかの集束光２２０－ｋ（ｋ＝１～４）に対して合焦した状態となる。従って、本願の第１～第３の実施形態に係る識別装置１０００、１２００、１４００は、いずれも、検体９００ｉに高さばらつきがあっても、高い散乱光強度で採光し高い分光精度で検体９００ｉを識別することが可能となる。

従って、図８（ｂ）に示すように、照射部２２－ｋ、２４－ｋの焦点面６５－ｋの焦点深度ΔＤＦを高さ方向に連続するように焦点面６５の高さをずらせば、実質的に焦点深度ΔＤＦが拡張された識別装置１０００、１２００、１４００が提供される。焦点深度ΔＤＦの焦点距離ＤＦに対する比率は、対物レンズの開口数ＮＡで制限されるが、焦点距離ＤＦの照射部を多列化（Ｋ列）した場合、最大Ｋ倍に拡張した焦点深度が得られる。

検体９００ｉの高さｈｉと搬送トラックＴＲｋに対応する焦点面６５ーｋの焦点深度ΔＤＦと重なる位置にある場合、検体９００ｉの高さｈｉと、搬送トラックＴＲｋに対応する焦点面６５ーｋの高さは略一致していると換言される。検体９００ｉの高さｈｉと搬送トラックＴＲｋに対応する焦点面６５ーｋの焦点深度ΔＤＦと重なる位置にある場合、検体９００ｉの高さｈｉと、搬送トラックＴＲｋに対応する焦点面６５ーｋの高さは対応していると換言される。

また、載置部を、静的な隙間ゲートと、開閉状態が制御される可動ゲートと、を組み合わせて実装した変形形態は、本発明の識別装置の実施の態様に含まれる。

また、ハイパースペクトルカメラを形態情報取得部９０として用いて取得した検体の反射スペクトル（色）を検体の特性値として取得し、搬送トラックＴＲｋ毎に照射部の照射条件、または、採光部の採光条件を変更する形態が第３の実施形態の変形形態となる。可視域の反射スペクトルの、ラマン散乱強度には正の相関があることが知られており、ラマン散乱強度が低い黒色検体に対しては、照射部からの集束光の単位照射面積あたり光強度を強めることで、不足する分光識別能力を救済することが可能である。また、同様にして、ラマン散乱強度が高い白色検体に対しては、照射部からの集束光の単位照射面積あたり光強度を相対的に弱めて、検出器、または、検出器からの信号を増幅する増幅部の飽和が生じ難くして、分光識別能力を担保することが可能である。

また、青色域から紫外色域の範囲に発光スペクトルを有する光の照射、非照射を切り替え可能な不図示の光照射部を、形態情報取得部９０の観察視野９２０と重なる位置に設け、検体からの蛍光情報を取得する形態も本発明の実施形態の変形例に含まれる。かかる変形例では、蛍光情報に対応して、照射部からの照射スペクトル等の照射条件を変更する形態が採用される。

１０００、１２００、１４００識別装置
２２、２４照射部
２０採光部
３０取得部
５０、５９、５０ＡＧ載置部

Claims

搬送部により所定の搬送方向に搬送される検体に向けて異なる照射条件で集束光を照射するために搬送幅方向の異なる位置に配置された複数の照射部と、前記複数の照射部に対応し前記検体からの散乱光を採光する複数の採光部と、前記採光部により採光された光に基づき前記検体の性状を識別する識別情報を取得する取得部と、前記搬送方向における前記複数の照射部の上流側において前記検体の特性値に応じて前記検体を前記複数の照射部のいずれかに対応する位置に載置する載置部と、を備え、
前記照射条件は、焦点面の高さ、焦点距離、および、前記照射部の作動距離のうちの少なくともいずれかを含む識別装置。
搬送部により所定の搬送方向に搬送される検体に向けて異なる照射条件で集束光を照射するために搬送幅方向の異なる位置に配置された複数の照射部と、前記複数の照射部に対応し前記検体からの散乱光を採光する複数の採光部と、前記採光部により採光された光に基づき前記検体の性状を識別する識別情報を取得する取得部と、前記搬送方向における前記複数の照射部の上流側において前記検体の高さを含む特性値に応じて前記検体を前記複数の照射部のいずれかに対応する位置に載置する載置部と、を備え、前記照射条件は前記集束光の焦点面の高さを含む識別装置。
搬送部により所定の搬送方向に搬送される検体に向けて異なる照射条件で集束光を照射するために搬送幅方向の異なる位置に配置された複数の照射部と、前記複数の照射部に対応し前記検体からの散乱光を採光する複数の採光部と、前記採光部により採光された光に基づき前記検体の性状を識別する識別情報を取得する取得部と、前記搬送方向における前記複数の照射部の上流側において前記検体の特性値に応じて前記検体を前記複数の照射部のいずれかに対応する位置に載置する載置部と、を備え、
前記搬送部は前記検体を搬送し前記検体が載置される搬送面を有し、前記載置部は、前記検体が通過可能な前記搬送面からの高さ条件が前記搬送幅方向において異なる部分を含む静的な隙間ゲートを有する識別装置。
前記搬送部は、前記検体を搬送し前記検体が載置される搬送面を有する請求項１または２に記載の識別装置。
前記搬送幅方向は、前記搬送面に平行かつ前記搬送方向と直交する方向である請求項４に記載の識別装置。
前記複数の採光部のそれぞれは、前記複数の照射部のそれぞれに対応して前記搬送幅方向の異なる位置に配置されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の識別装置。
前記搬送部は、前記搬送幅方向において前記複数の照射部のそれぞれに対応する複数の搬送路を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の識別装置。
前記載置部は、前記複数の搬送路のいずれかに前記検体を載置する請求項７に記載の識別装置。
前記特性値は、前記検体の幾何的特性、機械的特性、光学的特性、のうち少なくともいずれかに関する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の識別装置。
前記特性値は、前記検体の高さ、幅、長さ、反射スペクトルの少なくともいずれかを含む請求項１乃至８のいずれか１項に記載の識別装置。
前記照射条件は、焦点面の高さ、焦点距離、および、前記照射部の作動距離のうちの少なくともいずれかを含む請求項２乃至５のいずれか１項に記載の識別装置。
前記特性値は前記検体の高さを含み、前記照射条件は前記集束光の焦点面の高さを含む請求項１、３乃至５のいずれか１項に記載の識別装置。
前記載置部は、前記検体を通過させる高さと前記焦点面の高さとが略一致する前記複数の照射部のうちのいずれに対応する前記搬送幅方向の位置に前記検体を載置する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の識別装置。
前記載置部は、前記検体が通過可能な前記搬送面からの高さ条件が前記搬送幅方向において異なる部分を含む静的な隙間ゲートを有する請求項４または５に記載の識別装置。
前記載置部は、前記検体の高さに応じて前記検体を前記搬送幅方向の所定位置に載置する複数の可動ゲートを有する請求項１または２に記載の識別装置。
前記複数の可動ゲートの開閉状態を制御する指令信号を出力するゲート制御部をさらに有する請求項１５に記載の識別装置。
前記採光部により採光された光を分光する分光素子と、前記分光素子で分光されたスペクトルイメージを取得する撮像デバイスと、を有し、前記スペクトルイメージを含む分光画像に基づいて、前記検体の分光情報を取得する分光画像取得部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の識別装置。
前記分光情報に基づき、前記検体の材料情報を取得する情報参照部をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の識別装置。
前記取得部は、前記散乱光に含まれるラマンスペクトルに基づいて、前記検体の性状を識別する前記識別情報を取得する請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の識別装置。
前記検体を撮像する撮像部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の識別装置。
前記取得部は、前記撮像部から取得した検体像と前記散乱光に含まれるラマンスペクトルとに基づいて、前記検体の性状を識別する請求項２０に記載の識別装置。
前記搬送部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の識別装置。
前記取得部により識別された前記識別情報に基づき、前記検体を弁別する弁別装置に弁別動作の指令を出力する指令部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の識別装置。
前記弁別装置をさらに有することを特徴とする請求項２３に記載の識別装置。
前記識別情報は、前記検体がターゲット検体か否かを識別する情報を含む請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の識別装置。