JP2020165573A - 加熱調理器 - Google Patents

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Tadashi Sadahira
匡史 貞平
誠 澁谷
Makoto Shibuya
誠 澁谷
片岡 章
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章 片岡
志奇 黄
zhi-qi Huang
志奇 黄
幸 裕弘
Yasuhiro Yuki
幸  裕弘
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Abstract

【課題】照明ムラによる影響を排除し、加熱室102内の被加熱物110の焼色変化を視認し易い加熱調理器を提供すること。【解決手段】照明手段103と撮像位置との距離の影響で生じる照明ムラを補正する照明ムラ補正手段107を備え、表示手段105に画像表示を行う際、実際より明るい部分を適正な暗さ、実際より暗い部分を適正な明るさとするような補正を行った画像を用いることで、照明ムラによる影響を排除し、加熱室102内の被加熱物110の焼色変化を視認し易い加熱調理器を提供する。【選択図】図1

Description

本発明は、食品等を加熱調理するための加熱調理器に関するものである。
加熱室を有する加熱調理器において、被加熱物である食品の様子を確認できるようにするために、加熱室内を撮像する撮像部を設け、加熱調理器の加熱室内の調理状況を容易に確認でき、確認した加熱室内の状況を判断することで加熱時間の延長等の設定を簡単に行うことができる構成が知られている(特許文献1参照)。
特開平11−118155号公報
しかしながら、実際の加熱調理器においては、加熱室が金属の壁で構成されることから、加熱室内を撮像手段で監視するためには加熱室内を明るくするための照明が不可欠である。そして、照明が存在する環境下での明るさは、照明手段の照射位置と撮像位置の距離の2乗に反比例する物理現象が知られている。
したがって撮像手段で加熱室内を監視する際には照明の照射位置からの距離が近い部分は実際より明るく、照明の照射位置からの距離が遠い部分は実際より暗く見えるような照明の影響(以下、照明ムラと呼ぶ)が発生することになる。
また、照明手段の光源に方向性がある場合は、光軸方向の直接照射位置が明るく、軸から外れる距離に応じて暗くなるような照明ムラも発生する。このような照明ムラの発生は、加熱調理を円滑に進めるために、金属壁で囲まれた加熱室を備える加熱調理器の構成に起因する避けがたい現象である。照明を上壁面に配置すれば、中央が実際より明るく、周辺が実際より暗く見えるような状況となり、照明を複数配置したとしても照明との距離の相違が存在する限り照明ムラは発生してしまう。
特許文献1に見られる従来の加熱調理器においては、この照明ムラによる影響が考慮されておらず、加熱調理器で視認することが求められる被加熱物の焼色変化を正しく確認することができない構成となっている。
一般に加熱調理器においては、加熱手段と調理物の物理的な位置関係により意図せず発生する加熱ムラが原因となる焼色ムラについても避けられない問題であり、使用者が被加熱物の焼色変化を正しく判断するためには、焼色ムラと似たような色ムラとして視認されてしまう照明ムラの影響を極力抑えることが求められる。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、照明の照射位置と撮像位置の距離が近い位置と遠い位置で、照明による明るさが異なって視認される照明ムラが発生した状態であっても、照明ムラを補正した画像表示を行う照明ムラ補正手段を設けることにより、照明ムラによる影響を排除し、加熱室内の被加熱物の焼色変化を視認し易い加熱調理器を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱調理器は、被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内の画像を撮影する撮像手段と、前記加熱室内の前記被加熱物を撮影するために光を提供する照明手段と、
前記撮像手段で撮影された画像を表示するための表示手段と、前記照明手段の照射位置と撮像位置との距離から生じる照明ムラを補正する照明ムラ補正手段と、を備え、前記表示手段に画像表示を行う際、実際より明るい部分を適正な暗さに、実際より暗い部分を適正な明るさに補正した画像を用いることにより、照明ムラによる影響を排除し、加熱室内の被加熱物の焼色変化を視認し易い加熱調理器を提供することができる。
本発明の加熱調理器によれば、照明の照射位置と撮像位置の距離が近い位置と遠い位置で、照明による明るさが異なって視認される照明ムラが発生した状態であっても、照明ムラを補正した画像表示を行う照明ムラ補正手段を設けることにより、照明ムラによる影響を排除し、加熱室内の被加熱物の焼色変化を視認することを容易とする加熱調理器を提供することができる。
本発明の実施の形態1における加熱調理器の主要部を示す概略構成図 実施の形態1の加熱調理器における焼色判定基準を説明する図 実施の形態1の加熱調理器における加熱室内の照明ムラの様子を示す図 実施の形態1の加熱調理器における照明ムラ補正方法を説明する図 本発明の実施の形態2における加熱調理器の主要部を示す概略構成図 本発明の実施の形態3における加熱調理器の主要部を示す概略構成図
第1の発明は、被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内の画像を撮影する撮像手段と、前記加熱室内の前記被加熱物を撮影するために光を提供する照明手段と、前記撮像手段で撮影された画像を表示するための表示手段と、前記照明手段の照射位置と撮像位置との距離から生じる照明ムラを補正する照明ムラ補正手段と、を備え、前記表示手段に画像表示を行う際、実際より明るい部分を適正な暗さに、実際より暗い部分を適正な明るさに補正した画像を用いる加熱調理器とすることにより、照明の照射位置と撮像位置の距離が近い位置と遠い位置で、照明による明るさが異なって視認される照明ムラが発生した状態であっても、照明ムラを補正した画像表示を行う照明ムラ補正手段を設けることにより、照明ムラによる影響を排除し、加熱室内の被加熱物の焼色変化を視認し易い加熱調理器を提供することができる。
第2の発明は、前記照明ムラの補正情報を記憶した照明補正情報記憶手段を備え、前記照明補正情報記憶手段の情報を用いて前記照明ムラ補正手段により画像補正を行う機能を備えた加熱調理器とすることにより、照明ムラ補正をより正確に行うことが可能な加熱調理器を提供することができる。
第3の発明は、表示切換手段を備え、前記照明ムラ補正手段により補正した画像を使うか否かを選択可能とする機能を備えた加熱調理器とすることにより、照明ムラ補正手段による補正を使わないモードに切り換えることで、照明手段による陰影のある表示を可能とし、表示手段を通して使用者に表示される被加熱物を美味しそうに見せることが可能な加熱調理器を提供することができる。
第4の発明は、外部の情報端末と通信する通信手段を備え、前記情報端末と表示操作情報の通信を行うことで遠隔での表示または操作を可能とする加熱調理器とすることにより、情報端末による遠隔での被加熱物状態確認や加熱手段操作を行うことが可能な加熱調理
器を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における加熱調理器の主要部を示す概略構成図である。
図1に示すように、加熱調理器111は、被加熱物110を内部に収納する加熱室102を備え、ヒーターやマイクロ波や過熱蒸気といった加熱手段101で被加熱物110を加熱調理できるようになっている。加熱室102は壁面(上壁面、左壁面、奥壁面、右壁面、底壁面)とドア(図示せず)から構成された略直方体形状になっている。加熱室102の壁面は例えば、ホウロウ鋼板、ステンレス鋼板、塗装鋼板などの材料により形成され、立方体形状は一例として幅が400mm、奥行きが300mmの寸法になっている。
加熱室102の左壁面には撮像手段104として、部分的に絞り加工で形成された斜面を形成し加熱室102内部の被加熱物110を見下ろして加熱室102内の画像をカメラで撮影できる構成を配設している。また、加熱室102の壁面にはLEDによって構成された照明手段103aおよび103bを配設しており、加熱室102の内部にある被加熱物110を撮像手段104で撮影するための光の量を確保して提供している。
なお、撮像手段104と照明手段103はこの配置に限らず、全体をカバーできる上壁面に配置することが理想的である。しかしながら、この位置は加熱調理器の本質機能である加熱調理を行うための加熱手段101の配置位置としても理想的であるため、上壁面には加熱手段101が配置される場合が多く、結果として照明の照射位置と撮像位置の距離による照明ムラが発生し易い状況となる場合がある。
制御手段109は、CPU、メモリ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータ(図示せず)を用いて構成され、その内部機能として撮像手段104から画像を取得する画像取得手段106、照明手段の照射位置と撮像位置との距離の影響で生じる照明ムラを補正する照明ムラ補正手段107、照明手段の照射位置と撮像位置との距離の影響で生じる照明ムラの補正情報を記憶した照明補正情報記憶手段108を有している。
表示手段105は制御手段109と電気的に接続された液晶ディスプレイで構成され、撮像手段104で撮影され画像取得手段106を通して得られた加熱室102内の画像を、照明ムラ補正手段107により補正された画像として使用者に表示する。
以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
説明においては、基本的な動作から応用までの内容を下記の順番で説明する。
(1)照明ムラの課題
(2)照明ムラ補正方法の説明
(3)全体動作
なお、説明においては、基本的に画像取得手段106が取得する画像を、色の3原色であるRed(赤)、Gree(緑)、Blue(青)をそれぞれ8ビット(0〜255)で表現する24ビットカラーの画像として説明する。画像データの色については、(R,G,B)=(R数値、G数値、B数値)として表現する。RGBの数値は0が黒、255に近づくほど各色が純粋な色となり、RGBを混合することで約1677万通りの色を表現できる。例えばRGB=(255,0,0)は赤色、RGB=(255,255,0)
は青と緑が混合されてできる黄色、RGB=(0,0,0)は黒色、RGB=(255,255,255)は白色になる。
また、照明ムラ補正に用いる数値としては、IEC(国際電気標準会議)基準のEN 60350:1999において焼色をNo.4〜No.17の14段階(焼色番号の数値が大きいほど濃い焼色を呈する)に分類する際に使用されている明度L値を用いて説明を行う。図2に明度L値と焼色番号の関係を示す(NCS欄は、NCS表色系において色を再現するために用いる記号であり、この記載を元に情報検索を行うと実際の色が確認できる)。
また、明度L値はRGB値から演算により変換することができる。RGB値からCIE−XYZ表色系に変換し、さらに、CIE−L表色系に変換するための具体的な変換手順を以下に説明する。
まずは、画像取得手段106が撮像手段104から取得した画像におけるRGB値を、R’G’B’値へ変換する。
R’=R/255 ・・・(3)式
G’=G/255 ・・・(4)式
B’=B/255 ・・・(5)式
次に、R’G’B’値からR’ ’G’ ’B’ ’値に変換する。
更に、R’ ’G’’B’ ’値からCIE−XYZ表色系に変換する。なお、用いるのはY値だけであるので、明度算出部78は、Y値だけを算出してもよい。
(9)式よりY値は以下の式で算出される。
Y=100×(0.2126×R’ ’+0.7152×G’ ’+0.0722×R’
’) ・・・ (10)式
次に、算出されたY値から、以下の式により、CIE−L表色系の明度Lを算出する。
=116(Y/Yn)1/3−16 ・・・ (11)式
但し、 Yn=1.00
このように算出された明度L値を用いることで、被加熱物110の色や加熱室102内の照明ムラの状況を客観評価することが可能となる。
(1)照明ムラの課題
加熱調理器の実筐体において発生する照明ムラの課題について図3を用いて説明を行う。図3(a)は、加熱室102を構成する下側壁に、既述のIEC基準におけるNo.9の焼色番号(代表的なオーブン調理物であるクッキーが美味しそうに見える焼色)を焼色基準として配置し、撮像手段104を通して画像取得手段106により取得した下側壁部分の抜粋画像である。
また図3(b)は、図3(a)の画像における各画素の明度L値を記述の方法で演算し、得られた明度L値からIEC基準における焼色番号の分布として示した図である。図3は図1における撮像手段104によって撮像されており、照明手段103は撮像手段104と同じ壁面に配置され、図3の下側から上に向かって光を放射している状況にある。
照明が存在する環境下での明るさが、照明手段の照射位置と撮像位置の距離の2乗に反比例する原則によれば、照明手段103のある図3の下側が明るく、上に向かうにしたがって暗くなるような照明ムラが発生する現象が確認されるはずである。しかしながら、加熱調理器に用いる実際の筐体では、加熱室102の壁は、高温に耐えるように光を反射する金属で構成され、照明手段103にも理想的な面光源ではなくコストや耐久性を考慮した直進性の強い光源であるLED光源で構成されている。
この場合、加熱室102の中央付近に被加熱物110が載置されることが多いことから、中央付近(図3(b)における点線の交点付近)の広い範囲が正しく見えるように(この場合は基準色であるNo.9の焼色番号に見えるように)光軸を合わせることとなる。結果としてこの事例のように、金属で構成された図3(a)上方に存在する壁で反射した光により上方が明るく見えたり、照明手段103との物理的な距離は近くても光軸から外れた図3(a)下方が暗く見えたりするような状況となり、距離の2乗で表わされる単純な照明ムラとはならず、図3(b)のような焼色番号分布に見られるような複雑な照明ムラとなって観測されることとなる。
なお、照明手段103が点光源および面光源の特性を持っていれば、距離の2乗で表されるような比較的単純な照明ムラを呈することになるが、被加熱物110が載置される中
央が暗くならないように強力な光源が必要となるため、大量生産される加熱調理器においては、複雑な照明ムラを呈する状況が多く見られる。
(2)照明ムラ補正方法の説明
照明ムラ補正方法を分かり易く説明するため、観測対象の基準色を焼色番号No.9相当のグレー(RGB=(160,160,160)、明度L値=65.9(No.9焼色番号の明度L値=65.7))とし、4×4の16画素で構成された基準色観測値を用い、この観測値を正しい色に補正するためのパラメータである補正用掛け率を得る方法を示すことで、照明ムラ補正方法の説明を行う(図4)。なお、図4におけるグレーは本来の色ではなくハッチングで表現している模擬色である。
図4(a)は、IEC基準におけるNo.9の焼色番号に相当する明度L値を呈するグレー(RGB=(160,160,160)を配置した状況を、撮像手段104を通して画像取得手段106により取得された画像の観測値例である。図4(a)の数値に見られるように加熱室102内に照明ムラが発生していることによってグレーの濃さが変化している(ここでは説明の簡易化および画像表現の制約のため、RGB値が同一になるような照明ムラが起こっている状況にあることとする)。
図4(b)は、照明ムラが発生している観測値を補正するための補正用掛け率テーブル作例を示している。本来、図4(a)で得られた観測値は、RGB=(160,160,160)となる基準値を撮影したものであるので、観測値を基準値に戻すためのパラメータである補正用掛け率は、観測値を基準値で除算することで得ることができる。
図4(c)は、図4(b)で得た補正用掛け率テーブルを、図4(a)の観測値の16画素全てに適用して補正後RGB値が得られることを示す図である。
図3(a)のような複雑な照明ムラが発生している場合でも、図4(a)の全画素に対して図4(b)のような補正用掛け率テーブルを作成し、照明補正情報記憶手段108に予め記憶させておき、撮像手段104を通して画像取得手段106により取得して得られた画像の全ての画素に対して、照明ムラ補正手段107が照明補正情報記憶手段108を用いて補正用掛け率テーブルの適用を行うことで、図4(c)のような照明ムラを補正した画像を得ることが可能となる。
(3)全体動作
使用者により被加熱物110が加熱室102内に載置されると、制御手段109は画像取得手段106により撮像手段104が撮影している加熱室102内の画像取得を開始する。制御手段109は得られた加熱室102内の撮影画像を照明ムラ補正手段107に引き渡す。
照明ムラ補正手段107は照明補正情報記憶手段108が記憶している照明手段103によって生じる照明ムラに対する画素毎の補正情報を用いて撮影画像の照明ムラ補正を行い、照明ムラを補正した加熱室102内の照明ムラ補正済画像を制御手段109に引き渡す。制御手段109は得られた照明ムラ補正済画像を表示手段105に継続的に表示しつつ、加熱手段101による被加熱物110の加熱調理を実施する。
なお、ここでは照明補正情報記憶手段108が記憶した情報を用いて、照明ムラ補正手段107が照明ムラ補正を行う動作について説明を行ったが、照明手段103が理想面光源で構成され、かつ加熱壁面での反射が抑制された状態である場合、発生する照明ムラは理論通りに距離の2乗に反比例することになるため、照明補正情報記憶手段108が存在しない構成とし、照明ムラ補正手段107が照明位置と補正位置の画素間距離関係を用い
た演算により照明ムラ補正を行ってもよい。
以上のように、本実施の形態においては、照明手段103の照射位置と撮像位置の距離が近い位置と遠い位置で、照明による明るさが異なって視認される照明ムラが発生した状態であっても、実際より明るい部分を適正な暗さ、実際より暗い部分を適正な明るさとするような補正を行った画像を用いることで、照明ムラを補正した画像表示を行う照明ムラ補正手段107を設けることにより、照明ムラによる影響を排除し、加熱室102内の被加熱物110の焼色変化を視認することを容易とする加熱調理器を提供することができる。
(実施の形態2)
以下、本発明に係る実施の形態2の加熱調理器について説明する(図5)。実施の形態2の加熱調理器において、前述の実施の形態1の加熱調理器と大きく異なる点は、表示切換手段501を備えている点である。表示切換手段501は、制御手段109に接続された物理的なスイッチや表示手段105に設けたタッチパネルなどで構成可能である。
以下の実施の形態2の加熱調理器の説明においては、実施の形態1の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態1の説明を適用する。
実施の形態1で説明した照明ムラ補正手段107の動作は、被加熱物110の照明ムラの影響を低減し、表示手段105を通して焼色を判断するためには役に立つ機能である。一方で、加熱調理器の表示手段105には、調理物が美味しそうにできあがっていく様子を見せる出来映え表示という役割がある。
一般に使用者が美味しいと感じる画像としては、陰影が強くついている画像が好まれる場合が多いため、表示手段105の出来映え表示の役割という観点では、陰影が少なくなる方向の照明ムラ補正手段107の動作は表示手段105の機能を損なう方向となる。
ここで、表示切換手段501により、照明ムラ補正手段107の使用有無を切り換え可能とすることで、使用者が表示手段105を焼色判定にも出来映え表示にも活用することが可能となる。
以上のように、本実施の形態においては、照明ムラ補正手段107により補正した画像を使うか否かを選択可能とする表示切換手段501を備え、照明ムラ補正手段107による補正を使わないモードに切り換えることで、表示手段105にて照明手段103による陰影のある表示を可能とし、表示手段105を通して使用者に表示される被加熱物110を美味しそうに見せることが可能な加熱調理器を提供することができる。
(実施の形態3)
以下、本発明に係る実施の形態3の加熱調理器について説明する(図6)。実施の形態3の加熱調理器において、前述の実施の形態1の加熱調理器と大きく異なる点は、通信手段601を備え、加熱調理器外部のスマートフォンなどの情報端末602と通信が可能な点である。通信手段601は無線通信手段の送受信装置、情報端末602は通信手段601が備えた無線通信手段とのデータ送受信可能なスマートフォンにより構成可能である。
以下の実施の形態3の加熱調理器の説明においては、実施の形態1および2の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態1および実施の形態2の説明を適用する。
実施の形態1で説明した照明ムラ補正手段107の動作による照明ムラ補正結果を、表示手段105で確認するためには、使用者が加熱調理器の前に物理的に存在している必要がある。
一方で、オーブン調理器としての加熱調理器の場合、焼色判定を必要とするのは加熱調理工程の終盤であり、オーブン調理では一般的に加熱開始から20〜30分程度の時間経過が必要であることから、使用者がずっと加熱調理器の前に存在するのは非効率的である。ここで、表示手段105に表示される画像で焼色判定を行うのであれば、使用者は加熱調理器の表示手段105でも情報端末602でも同等の判断を行うことが可能であると言える。
このような遠隔での使用を可能とするため、制御手段109は、照明ムラ補正手段107の動作により補正された加熱室102内の画像を表示手段105に表示すると同時に、通信手段601を用いて情報端末602に照明ムラ補正済み画像を送信する。使用者は送られた照明ムラ補正済み画像により焼色判定を行い、必要に応じて加熱完了の操作情報を制御手段109に送信する。ここで、制御手段109が加熱完了の操作情報に基づき、加熱手段101の動作を停止させることで、使用者の遠隔からの焼色判定&機器操作が可能となる。
以上のように、本実施の形態においては、通信手段601を備え、情報端末602と表示操作情報の通信を行うことで、情報端末602による遠隔での被加熱物110状態確認や加熱手段101の操作を行うことが可能な加熱調理器を提供することができる。
なお、情報端末602から表示切換手段501の操作情報を送信できるようにすることで、美味しそうに見える加熱室102内画像を情報端末602で受け取ることができ、調理状況や調理結果をSNSへの投稿等に活用することが可能となる。
以上のように本発明の加熱調理器は、照明下における被加熱物の色変化の判断が必要とされる加熱調理を行うオーブン、グリル、過熱スチーム等の加熱調理器の他に、被加熱物の色変化を認識することが有益に作用する乾燥装置や化学反応装置などの各種工業用途における加熱装置においても有用である。
101 加熱手段
102 加熱室
103(103a,103b) 照明手段
104 撮像手段
105 表示手段
106 画像取得手段
107 照明ムラ補正手段
108 照明補正情報記憶手段
109 制御手段
110 被加熱物
111 加熱調理器
501 表示切換手段
601 通信手段
602 情報端末

Claims (4)

  1. 被加熱物を加熱する加熱手段と、
    前記被加熱物を収納する加熱室と、
    前記加熱室内の画像を撮影する撮像手段と、
    前記加熱室内の前記被加熱物を撮影するために光を提供する照明手段と、
    前記撮像手段で撮影された画像を表示するための表示手段と、
    前記照明手段の照射位置と撮像位置との距離から生じる照明ムラを補正する照明ムラ補正手段と、を備え、
    前記表示手段に画像表示を行う際、実際より明るい部分を適正な暗さに、実際より暗い部分を適正な明るさに補正した画像を用いる加熱調理器。
  2. 前記照明ムラの補正情報を記憶した照明補正情報記憶手段を備え、前記照明補正情報記憶手段の情報を用いて前記照明ムラ補正手段により画像補正を行う機能を備えた請求項1記載の加熱調理器。
  3. 表示切換手段を備え、前記照明ムラ補正手段により補正した画像を使うか否かを選択可能とする機能を備えた請求項1または2記載の加熱調理器。
  4. 外部の情報端末と通信する通信手段を備え、前記情報端末と表示操作情報の通信を行うことで遠隔での表示または操作を可能とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の加熱調理器。
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