特許 7511197 検査装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-27

(45)【発行日】2024-07-05

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20240628BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 E

H01L33/50

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023500694

(86)(22)【出願日】2022-02-01

(86)【国際出願番号】 JP2022003778

(87)【国際公開番号】W WO2022176596

(87)【国際公開日】2022-08-25

【審査請求日】2023-08-01

(31)【優先権主張番号】P 2021026793

(32)【優先日】2021-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(74)【代理人】

【識別番号】100141449

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 隆芳

(74)【代理人】

【識別番号】100142446

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 覚

(72)【発明者】

【氏名】大塩 祥三

(72)【発明者】

【氏名】新田 充

(72)【発明者】

【氏名】鴫谷 亮祐

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１６１５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１０７３６４４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６００１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００３９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／００４１１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３３９４９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１８８０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２９６２９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０８３３６２０８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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み、
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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項7】

前記赤色蛍光体は、Ｅｕ^２＋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、Ｃｒ^３＋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１から６のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項8】

前記検査対象物は食品である、請求項１から７のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項9】

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８のいずれか一項に記載の検査装置。

【請求項10】

前記異物は毛髪である、請求項９に記載の検査装置。

【請求項11】

請求項１に記載の検査装置を用いた検査方法であって、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査装置及び検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４２２０２８５号公報

【文献】特開２０１４－４４０７０号公報

【発明の概要】

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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】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】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】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】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】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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

［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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

［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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

（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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

＜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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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／ｍｍ^２を超えることが好ましく、１．０Ｗ／ｍｍ^２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／ｍｍ^２とすることができる。

【0042】

＜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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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、Ｃｅ^３＋及びＥｕ^２＋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、Ｍｎ^４＋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。

【0047】

赤色蛍光体は、Ｅｕ^２＋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、Ｅｕ^２＋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Ｅｕ^２＋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、Ｅｕ^２＋賦活窒化物系蛍光体としては、ＭＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＭＡｌＳｉ_４Ｎ_７：Ｅｕ^２＋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、Ｅｕ^２＋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Ｓｉ^４＋－Ｎ^３＋の組み合わせの一部をＡｌ^３＋－Ｏ^２－で置換した蛍光体も挙げることができる。

【0048】

Ｅｕ^２＋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。

【0049】

＜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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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、Ｎｄ^３＋、Ｅｕ^２＋、Ｈｏ^３＋、Ｅｒ^３＋、Ｔｍ^３＋及びＹｂ^３＋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、Ｔｉ^３＋、Ｖ^４＋、Ｃｒ^４＋、Ｖ^３＋、Ｃｒ^３＋、Ｖ^２＋、Ｍｎ^４＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｏ^３＋、Ｃｏ^２＋及びＮｉ^２＋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。

【0053】

近赤外蛍光体において、好ましい蛍光イオンはＣｒ^３＋である。蛍光イオンとしてＣｒ^３＋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。

【0054】

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、Ｃｒ^３＋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、Ｌｎ_３Ｂ’_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｌｎ_３Ｂ’_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋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Ｌｎ^３＋－Ｂ’^３＋の組み合わせの一部を、Ｍ^２＋－Ｓｉ^４＋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。

【0055】

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、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｌａ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｇｄ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｙ_３Ｇａ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｌａ_３Ｇａ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｇｄ_３Ｇａ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｙ_３Ｓｃ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｌａ_３Ｓｃ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｇｄ_３Ｓｃ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｙ_３Ｇａ_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｌａ_３Ｇａ_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｇｄ_３Ｇａ_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｙ_３Ｓｃ_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｌａ_３Ｓｃ_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋、Ｇｄ_３Ｓｃ_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋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。

【0056】

このようなＣｒ^３＋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。

【0057】

（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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【実施例】

【0073】

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。

【0074】

［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。

【0075】

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、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）と（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋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。

【0076】

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Ｄ_５０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Ｄ_５０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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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、Ｃｒ^３＋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、（Ｇｄ_０．９５Ｌａ_０．０５）_３（Ｇａ_０．９７Ｃｒ_０．０３）_２（ＧａＯ_４）_３の組成式で表される（Ｇｄ，Ｌａ）_３Ｇａ_２（ＧａＯ_４）_３：Ｃｒ^３＋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。

【0080】

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（Ｇｄ_２Ｏ_３）：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（Ｇａ_２Ｏ_３）：純度４Ｎ、アジア物性材料株式会社製
酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）：純度３Ｎ、株式会社高純度化学研究所製

【0081】

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（Ｇｄ_０．９５Ｌａ_０．０５）_３（Ｇａ_０．９７Ｃｒ_０．０３）_２（ＧａＯ_４）_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。

【0082】

【表1】

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

［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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

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。

【0104】

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。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【産業上の利用可能性】

【0108】

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。

【符号の説明】

【0109】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】