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公開番号2022071291
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-16
出願番号2020180169
出願日2020-10-28
発明の名称識別装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 21/65 20060101AFI20220509BHJP(測定;試験)
要約【課題】撮像部が効率的に分光スペクトルを分光することが可能な識別装置を提供する。
【解決手段】検体からの散乱光を採光する採光部20と、採光部20からの光を分光する分光素子150l、150hと、行方向172rおよび列行方向172cに配列された複数の受光素子を備え、分光素子150l、150hからの分光スペクトルが行方向172rに沿って投影される撮像部170と、撮像部170からの出力信号に基づき検体の分光情報を取得する取得部30と、を備える識別装置1000であって、検体に対応する分光スペクトルは、行方向または列方向の少なくともいずれかにおいて不連続に撮像部170に投影される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
検体からの散乱光を採光する採光部と、前記採光部からの光を分光する分光素子と、行方向または行方向に配列された複数の受光素子を備え、前記分光素子からの分光スペクトルが前記行方向に沿って投影される撮像部と、前記撮像部からの出力信号に基づき前記検体の分光情報を取得する取得部と、を備える識別装置であって、
前記検体に対応する前記分光スペクトルは、前記行方向または前記列方向の少なくともいずれかにおいて不連続に前記撮像部に投影されることを特徴とする識別装置。
続きを表示(約 780 文字)【請求項2】
前記撮像部に対して前記分光素子が複数、設けられる請求項1に記載の識別装置。
【請求項3】
前記行方向または前記列方向の異なる位置に、前記検体に対応する前記分光スペクトルを投影するように、前記分光素子は前記撮像部に対して複数、設けられる請求項1または2に記載の識別装置。
【請求項4】
前記複数の分光素子に対応して、前記採光部からの光を分岐する分岐部と、前記分岐部からの複数の分岐光を前記複数の分光素子に導光する複数の分岐導光部と、を有する請求項2または3に記載の識別装置。
【請求項5】
前記採光部を複数、備え、前記複数の採光部が採光した複数の光を前記複数の分光素子に導光する複数の導光部と、を有する請求項2または3に記載の識別装置。
【請求項6】
前記複数の分光素子は、異なる波数範囲を有する複数の分光スペクトルを、前記撮像部の複数個所にそれぞれ投影する請求項2乃至5のいずれか1項に記載の識別装置。
【請求項7】
前記異なる波数範囲を有する複数の分光スペクトルは、前記撮像部に投影されない非投影帯域を隔てて、前記撮像部の複数個所にそれぞれ投影される請求項6に記載の識別装置。
【請求項8】
前記非投影帯域は、200cm
-1
以上の波数範囲である請求項7に記載の識別装置。
【請求項9】
前記非投影帯域は、500cm
-1
以上の波数範囲である請求項7に記載の識別装置。
【請求項10】
前記取得部は、前記検体に対応する複数の前記出力信号を波数方向に紐づけて前記分光情報として取得する請求項1乃至9のいずれか1項に記載に識別装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、検体からの散乱光に基づき、検体の、組成、含有成分等の性状を識別する識別装置に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
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、複数の検体が搬送される搬送路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。
【0003】
分光分析は、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、乾燥工程に係る雰囲気管理工程を、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。
【0004】
分光分析は、赤外波長域を含む入射光に対する検体の吸光スペクトルを取得する赤外吸収分光と、紫外波長域を含む入射光に対する検体の散乱スペクトルを取得するラマン散乱分光、が知られている。ラマン散乱分光は、試料の厚みによる光減衰の影響を受け難いため検体のサイズにばらつきのある廃棄物の識別に利用されている。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。
【0005】
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、一次光を集光させ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。検出されたスペクトルに基づいて、所定のターゲット条件を満たすか否かにより、検体をターゲット検体とそれ以外とに仕分ける仕分け装置が知られている。
【0006】
非特許文献1は、採光部、分光素子、2次元マトリクスで配列した行方向1024素子×列方向64素子を有するCCD撮像素子を備える廃棄樹脂の識別装置が開示されている。非特許文献1に記載の識別装置は、分光素子からの分光スペクトルをCCD撮像素子の長手方向(行方向)に沿って投影することを開示している。さらに、非特許文献1は、分光素子により投影された分光スペクトルを列方向に読み出すことで高速にスペクトル像を取得することを開示している。
特許文献1は、複数の採光部と分光素子と二次元撮像部を備えた識別装置が開示されている。特許文献1の識別装置は、複数の採光部以降の装置を1つの分光素子と1つの二次元撮像部に集約することで小型化することが開示されている。また、特許文献1の識別装置は、二次元撮像部をロ―リングシャッタ方式のCMOSイメージセンサとすることで、列方向に並列に投影されたスペクトル像の相互の影響を軽減している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
BUNSEKI-pAGAKU Vol.61,No.12,pp.1027-1032(2012)
【特許文献】
【0008】
特開2019-105628号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
非特許文献1ならびに特許文献1に記載の識別装置は、分光素子の分解能と二次元撮像部の上の投影画素数により、波数方向の分光分解能が制限される。
【0010】
一方で、ラマン散乱スペクトルは、4000~100cm
-1
の波数範囲に特定の官能基に対応するとラマンシフトピーク波数が存在する。図5(a)に、廃樹脂等に含まれるハイドロカーボンの例としてポリスチレンのラマン散乱スペクトルを示す。ここで、4000~100cm
-1
の波数範囲には、一様に、特性ピークシフトが存在するのではなく偏りがあり、波数方向に領域が分けられている。ラマン分光の波数範囲を、低波数側から高波数側にかけて順に、指紋領域(500-1800cm
-1
)、サイレント領域、CH伸縮領域(2800-3100cm
-1
)の3つの領域に分けて取り扱うことが知られている。指紋領域とCH伸縮領域とに挟まれたサイレント領域(1800-2800cm
-1
)は、分光識別上は指紋領域とCH伸縮領域に比較して有用なピークシフトの出現頻度が少ない。
(【0011】以降は省略されています)

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