JPS5952382A - 物体の特徴を検出しそして分類する方法および装置 - 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、所望の％徽を持つ物体の存在を検出するか或
は物体の１つ又はそれ以上のＰＪｒ望の特徴を検出する
のに適し、％に、所望の物体が複数の物体の中から検出
されてそしてそこから分離される分類システムに編入す
るのに適している検出器にか＼わる。

多くの分類システムにおいて、分類ざ扛るべきＩｖ　１
’：’；ｄ通当な周阪数の放射線でもって照射され、そ
して物体にて反射されるか或は照射する放射線の］＋＋
Ｊ激効果によシ放射される放射ｉｆＭは、所望の特徴を
検出するために監視される。的に、尚い分類スループッ
トと小さな寸法の物体のために、所望の物体がその、賀
璽において見分けられるように多くの物体によって同時
に放射される放射線を走査できることが重要である。走
査は、例えば、放射線の照明又は照射線に＃Ｓ較的小さ
なグループの物体を連続して迅速に照射させるか、或は
代替として物体が検出システムに与えられる前に十分に
それら物体を分離するように機械的処理施設を配列する
ことによシ達（７） 成される。

幾つかの例では、固体カメラのような装置が採用でれて
いる。例えば、南アフリカ％Ｗｆ第８２／２９０４号の
明細１では、Ｘ＠でもって照射される鉱石によシ螢光ス
クリーン上に作シ出される塚を監視する検証ライン走査
カメラの使用がＨじ述されている。か＼るお置は、た竹
が可能で、電気的に制御もれ、シ〃・も成る条件の下で
は適切な区別；Ｃ与える。しかＬ７ながら、この型式の
装置は一般に信号対ノイズ特性が悪因ので、強力な放射
線源でもって物体を照射する必較があるが、周波数によ
すては極めて一＄ｌｐ″ｒ：りる。例えは、もしもその
照射源が紫外線領域にるるとすると、必要な強度の放射
線を得るのは困難である。利用可能な兵空音は篩価でめ
って、短かい動作寿命を持ちしかも人体に危険である。

特に分類システムでは、照射きれた物体からの鏡状反射
が避けられるように、偏光照射源を利用する必要がろる
。大きな輝就の偏光照射源は得るのが固馴でるる上に、
特に熱放散の問題（３） のために高価になる。

成る応用においては、レンズが分類されつ＼ある材料又
はその材料からの放射線を見るために使用されている。

この一般的な種類の配列は英国特許第１２８３９０２号
およびスイス特許第５８５５８８号の明細書において開
示さ７ｔている。

本発明に一般的に関連する他の特許としては、米し！ｉ
Ｉ特許第３３４１０１０号、英国特許第１１７６７４７
号および第２０６７７５３号、ドイツ国竹許第２１０５
９１４号、としてフランス国特許第１５７５８５０号お
よび第２４００３９６号などがある。

不発ＥＩｊの目的は物体の特ｉ！ａを検出する改良され
た方法を提供するにめる。

本発明は、物体から発散する１８号を像増強装置によっ
て増強するステップと、そして少なくとも物体の特徴に
依存しているその像増強装置の出力信号に監視するステ
ップと全通してその物体の％徴を検出する方法を提供す
る。

物体の特徴は、一般に、その寸法、形状、質量、材料成
分、表面状態、又は類似のデータ又はか＼るデータの組
仕せを含む物体の物理的特性である。

物体からの信号はその物体自体から生じるか或は何等か
刺滅によって励起された信号である。

例えば、か＼る信号は、物体の自然螢光から生ずるか又
は何等かの他の無刺檄の自然な物理的現象から生ずるか
、或は所望の周波数での放射線でもって物体を照射する
ことによって作シ出される。物体がしかるべく照射され
る場合、像増強される信号は、単に、物体或はその物体
の部分によって反射される放射線であシ、従ってそれは
その物体の反射％性に依存するか、或は、照射プロセス
によって励起又は＊ｕｍされる信号からなっている。こ
の現象の例は、Ｘ線照射によるダイヤモンドでの螢光の
刺激である。

増強される信号は１つの又はそれ以上の既知の周波数に
あるか、又は、所定の周波数帯域内にある。

像増強装置の出力信号はその信号の波長および振幅に適
合した装置によって監視さることになシ、そしてそれら
の特性に依存して、７オトーダイオードーアレイ、アノ
ード−アレイ、電荷結合デバイス、カメラ、増強される
デバイスとしての電荷注入デバイス、或はいづれかの類
似の又は適当なデバイスが使用される。好ましいこと妃
、これらのデバイスは像の定食が可能である。もしも高
い分解能が要求されないならば、光電子増倍管、又に同
様の低分鱗能装置、又はか＼る装置の組立体が使用でき
る。

物体は、間欠的にか又は連続して、そして１つ又はそれ
以上の発生源によシ同時にか又は相継いで照射され、そ
して１つ又はそれ以上の像増強装置の出力信号が監視さ
れる。間欠的照射は、エネルギ消費を減少させたり、発
生源の冷却を改善したり又は別な理由のために採用され
る。

本発明の方法は、信号ｒ表ボしない物体からの予め決め
られた出力４６号でもって物体を分離すなわち分類する
ステップを含んでいる。

本発明の方法によると、複数の物体が同時に照射される
。それら物体は１つ又はそれ以上の像増強装置に対して
相対的に動かされるが、その運動は不規則表流れにおい
てか、複数の列においてか、或は互いに隔置せる１つ又
はそれ以上の列において石われる。

像増強装置の出力信号は物体に関する物理的データの大
きさを検出すなわち得るために処理される。かくして、
その信号は基準フレームに対する物体の位置を相対的に
検証するために、或は代替として又は付加的に表面の又
は他の特徴を検出するために′ｐ介される。

照射用周波数１ｒ、ｊ、そ６〜心用に従って変わり、紫
外線、赤外線、光学又はＸ線周波数範囲、又はいづれか
他の所望の又は適当な周波数範囲のものが使用される。

不発明の方法は、物体から発散する信号におけるいづれ
かの１つ又はそれ以上の周波数を検出するためにその像
増強装置のスペクトル応答を選択的に適合するステップ
を含んでいる。

それは、物体とそのｉ増強装置との間に帯域通過又は帯
域阻止フィルタを介在させることによって行われる。

本発明の方法は、又、少なくともその物体からの放射線
を１つ又はそれ以上の像増強装置上へと集束するステッ
プを含んでいる。

本発明は又、物体の堝徴を検出するためのもので、物体
から発散する信号を増強するための像増強手段と、そし
て少なくともその％徴に依存しているその像増強手段の
出刃信号を監視するだめの手段−とを含む装置にもか＼
わる。

この装置は、１つの又は複数の物体から発散する信号を
像増強手段上へと果釆するための手段を含んでいる。

装置は又、像増強手段のスペクトル応答を１つ又はそれ
以上の予め決められた周波数又は周波数範囲に対して選
択的に適合させるための手段を含んでいる。これは１つ
又はそれ以上のフィルタの使用を通して達成される。

監視手段は、螢光スクリーン又は同様な装置のような可
視ディスプレイと、そして付加的に〃４又は代替として
何か他の適当な監視手段とを含んでいる。こ＼での監視
手段は走査型であるのが好ましい。これに関連して使用
できる適当な装置としては、フォト−ダイオード−アレ
イ、アノード−アレイ、電荷結合デバイス、カメラ又は
電荷注入デバイスがある。

更に、この装置は所望の周波数において物体を照射する
ための手段を含んでいる。こ＼での照射手段ね１、例え
ば紫外線、光学又はＸ線周波数範囲における何等かの所
望の周波数範囲の適当な強度の放射線源を含んでいる。

物体から発散する信号は刺激された信号であシそしてそ
の同じ又は異なる周波数範囲にあるか、又は反射された
信号である。

照射源は連続的にか又は間欠的に作動する。

本発明によると、物体の検出のために、記述された種類
の装置を１セット以上、同時にか又は順々に使用しても
良い。

各装置は、１つ又はそれ以上の同一の特徴に、又は異な
る特徴に応動できる。

本発明は又、記述された種類の装置と、そして複数の物
体を検出装置に露出させるための手段とを含む分類シス
テムにもか＼わる。このシステムにｔよ、選ばれた物体
をその残シの物体から分離するための手段が与えられる
。

以下、本発明ば、本発明の原理に従って動作され７４′
、出装置を含む分類システムを概略的に例示し　める添
付図面を参照して詳細に記述する。

もて本発明によるシステムを例示している添付図面を参
照するに、そこには、供給シュート１２からの分類され
るべき物体１４を受けるコンベヤーベルト１０と、検出
装置１６と、選ばれた周波数の放射線源１８と、検出装
［１６の動作を制御するための回路２０と、論理および
制御回路２２と、そして送風ノズルーアレイイ２４とが
示されている。

検出装置１６はレンズ２６．１！：、光電陰極板２８と
、マイクロ−チャネル板３０と、そして応用に依存して
選択的な、光フアイバーアレイ３６によってカメラ３４
に連結される螢光スクリーン３２とから成っている。

部品３０，３２および３６の組立体ｄ゛、一般に像増強
装置と呼ばれる装置８を構成している。像増強装置の動
作は以下の通りである。光電１陰極板２８上に当る光子
はその板から電子を発散させ、それら電子はマイクロ−
チャネル板３０を通してその板に印加された電圧バイア
スによって引かれる。マイクロ−チャネル板３０を通し
たそれらの通路における電子は増幅作用を開始し、以っ
てその増大される電子数は入射電子の数に依存して板３
０によって発散される。板３０から発散する電子は光子
を発散するスクリーン３２上に尚シ、それによシその一
次像の高揚されたすなわち増強された像を作シ田す。こ
のフロセスは、像全拡大するか又は像を集中させるレン
ズのような装置の使用と対比されるものである。′しか
しながら、レンズは受動装装置であって、マイクロ−チ
ャネル板がするよう釦増幅的、すなわち能動的態様にお
いてその像を増大することはない。

放射線源１８の周波数は検出すなわち検証されるべき特
徴に従って選ばれる。例えば、ダイヤモンドの検出にお
いて、ダイヤモンドはＸ＃源によって励起されたときに
螢光を発生するが少なくとも大量の付随せる砂利又は脈
石は螢光を発しないことが知られているために、放射線
源１８としてはＸ線源が使用される。他方、表面の％徴
を対象とする光電側足分類においては、物体１４上にお
ける可視可能なコントラスト色が検証できるように可視
領域における周波数源が使用される。又、灰重石は背色
でもって螢光を発するので、灰重石の検出には紫外線軛
Ｈの周波数が有用である。

スクリーン３２は、マイクロ・チャネル板３０から出る
電子を光学的信号へと変換するのに使用される。このス
クリーンは螢光体スクリーンでアシ、そしてそのスクリ
ーンのスペクトル特性はカメ２３４に適するように選ば
れる。もしもそのカメラが電子を直に検出できるとする
と、スクリーン３２は省略できる。光学的信号をカメラ
に連結するファイバ光学装置３６の使用は随意であって
、実際には、カメラおよびスクリーンの実際の特性とそ
してそれら２つの部品間における空間とによって決定さ
れることになる。

カメラ３４けｓｒ＋御回路２０によって制御される走査
装置である。これは、問題とする鵠像を検出し、検出さ
れた特徴すなわち物体の空間的位置或はその物体の寸法
又は質着を検証し、そして特定のも徴丁なわち物体の軌
道を追跡するのを可能にする。

本発明の装置の使用において、物体１４け、それら物体
がベルト１０上で互いに隔置されるたけ十分に早い速度
で動くベルト１０上に置かれる。

そのベルトの先端におし）て、それら物体は自由空間へ
と放出され、そｉ〜で検出装置１６およびノズル−アレ
イ２４を過ぎて予め決められた弾道を通過する。空間に
おける物体は放射線源１８によって照明され、そして物
体によって反射又はその入射源によって物体において励
起された放射＃はレンズ２６によって光電陰極板２Ｂ上
へと集束される。光電陰極板２８から発散する電子は、
マイクミーチャネル板３０によって増幅され、そして光
ファイバ３６によってカメラ３４へと転送される光学的
信号へと変換される。カメラは回路装ｆ！　２０の制御
の下で視界を走査し、そしてその出力信号は論理分析装
置２２に印加され、そこにおいて、それは既知の特徴の
物体について、前取った測定から決足され、そして例え
ばＦ９Ｆ望の特性に基づいたリード−オンリー型の適当
なメモリーに蓄えられているデータと比較さｉｉ−る。

代替として、又は付加的に、そのカメラは各物体の形状
すなわち輪郭を検出しそして各物体の寸法又は質量につ
いての大きさを与えられるのに使用される。

この型式の比紋ズロセスは当然、分類されつ＼ある物体
の性質に依存するが、それは、当業者の能力内にある従
来の技術でもって容易に達成される。

ベルト１０の速度は回転速度計３８によって連続して監
視され、その物体１４は検出装置１６によって監視され
るそれらの位置を持つ予め決められた弾道上を走行する
ので、物体がいつアレイ２４を通過するかを予告するこ
とがｌ’ｌ工能である。かくして、成る選ばれた物体が
アレイ２４を通過する場合、適当なノズルが分析装ｊｔ
２２からの開始信号によって従来技術に従って作動され
、物体をその通當の弾道から収集箱又はベルトへとそら
させる。

自由空ｍｊにおける物体を照明する代シに、それら物体
はベルト上にある間に照射されても良い。所望の物体は
、ベルト上にあるま＼でも、同様に４欠出葛れる。分類
ステップは、そのベルトの速度に依存して、それら物体
がゲートずなわちたれ板又は同Ｓな装置の助けでもって
そのベルトを離れるにつれて行われる。

本発明の大きな利点は次の事実、丁なわら、入射放射線
における輝度不足が像増強装置の使用により補償される
ために、放射線源１８の電力が低くて済むと云う事実に
ある。従って電力消費も少なくて良い。これは、篩部ｆ
Ｘ線管の冷却が極めて間離であるために、放射線源１８
がＸ緋の周波数範囲にある場合、大きな特長となる。

この低電力化要件は、もしも適用’ｏＪ能ならば、その
パルス化によ’Ｊ　　Ｊ’Ｍ＠たさ九るので、放射線源
１８が偏向光源である場合には同様な利点がｆ８ｉられ
る。

像増強装置は、マイクロ−チャネル板を周波数依存型に
設計することで、ノに波赦遠択型に作られる。こ＼での
実施例では、例えば、光学フィルタ４０のような帯域阻
止又は通過フィルタが適当な場所に、すなわち、レンズ
２６と光電陰極板２８との間に介在されているス５＋１
代替として、レンズ２６の正面に置かれても良い。

もしも、例えば、灰重石が紫外線でもって照射されると
すると、反射された紫外線が走置用カメラに到達するの
を阻止するためのフィルタが使用される。このフィルタ
は螢光放射線がそのカメラに到達するように選ばれる。

物体のサイズすなわち寸法は、螢光物質の同時的検出中
、その予期される螢光レベルよシも低い輝度で且つぞの
フィルタの通過周波数すなわちその螢光発生周波数にあ
る組２の放射線源でもって物体を照射することによって
カメラにてｉｌｊ定されることになる。物体によって反
射される第、２の放射ｗ源からの放射線はカメラによつ
−Ｃ検出さ７−１物体についての寸法が評・１ＩＩｌｉ
さノＬ１そしでその物体によって発散さ７しる螢光は同
時に検出される。

如上の装置ｔｋ２セット、直列にか又はｂづれか悔の適
当な仕方において配列することによっても、同一の結呆
が達成さＱしる。コントラストのついている表面の特長
又は他の異なる爵徴は、物体′（ｉ−励起づ−るか又は
そのコントラストを引き出すべく適切に遇ニれている２
つ又はそれ以上の周波数においてその物体を照射するこ
とによって検出される。そこで、適当ンよフィルタを持
つ２つ又はそれ以上の像増強装置が異なる特徴を検出）
゛るのに使用さ７しる。放射線源１８としては、・■え
は、マルチ周波数源が使用さル、６゜こうした又は同様
な方法における本発明の原理の応用Ｃよすべて、本発明
の範囲内に入るものと理解されたい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の原理に従って動作される検出装置
を含む分類システムの概略図である。 １０：コンベヤーベルト　　１２：、９ξ給シュート１
４：物体　　　　　　　　１６：検出装置１８：放射線
源　　　　　　２０：制御回路２２：論理およびｍＩＪ
側１側路 回路：送風ノズル・アレイ ２６：レンズ　　　　　　　２８二光電陰極板３０：マ
イクロ−チャネル板 ：３２：螢光スクリーン　　　３４：カメラ３６：光フ
アイバーアレイ　３８：回転速度計４０＝光学フイルタ 特ｎ　出ｍ人　　アングロ　アメリカン　フーボレーシ
ョン手続補正書 ３．補正する者 事件との関係　特許出願人 オブ　丈ウス　アフリカ　リミテッド （ほか　　１　名） 手続補正書（方式） １、事件の表示昭和５８年特許願第９８７４０号２、発
明の名称物体の特徴を検出しそして分類する方法および
装置 ３、補正する者 事件との関係　特許出願人 名称　　アンダー　アメリカン　コーポレーションオブ
　サウスアフリカ　リミテッド ４、代　理　人 ５、補正命令の日付 昭和５８年　９月　７日　（発送日：昭和５８年９月２
７日）６、補正の対象 ７、補正の内容′ ０）Ｍ曹を別紙の通り補正する。 （２）曽任状及び＝Ｒ文を提出する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）、物体ａΦの特徴を検出する方法において、少な
   くとも１つの像増強装置（至）によって物体から発散す
   る信号を増強するステップと、そして少なくともその特
   徴に依存している前記像増強装置の出力信号を監視する
   ステップとから成ることを特徴とする方法。 （２）、前記信号を物体α弔から発散させる所望の周波
   数における放射線でもってその物体（ロ）を照射するス
   テップを更に含んでいることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 （３）、物体ａΦは、各々がその物体の異なる特徴と関
   連せる少なくとも２つの周波数において照射されること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。 （４）、前記発散する信号は前記照射された放射線によ
   って刺激された放射線を含んでいることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項又は第３項に記載の方法。 （５）、物体ａ４は、放射線を刺激する第１の周波数に
   おいて且つその刺激された放射線の周波数と実質的に同
   じである第２の周波数において照射されることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の方法。 （６）、物体（１４１と前記像増強装置（至）との間に
   周波数依存装置に）を置くステップを更に含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいづ
   れか１つに記載の方法。 （７）、物体θ（の質量の大きさを引き出すのに前記出
   力信号を使用するステップを更に含んでいることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第６項のいづれか１つ
   に記載の方法。 （８）、物体を分類する方法において、機数の物体ａ→
   が像増強装置（至）へと相対的に動かされ、少なくとも
   １つの所望の特徴が特許請求の範囲第１項乃至第７項の
   いづれか１つの方法処よって物体Ｑ４について検出され
   、そして所望の特徴を持つ物体ａ４は残シの物体から分
   離されることを特徴とする方法。 （９）、ダイヤモンドを含んでいる材料がＸ線放射線で
   もって照射され、螢光信号がその放射線によってその材
   料に含まれているダイヤモンドにあ・いて刺激されるよ
   うにしてその材料を分類するもので、そこにおいて、前
   記螢光信号は前記像増強装ｊｔｔ　（Ｉｅによって増強
   されることを特徴とする特許請求の範囲第８ｙｉに記載
   の方法。 ＱＱ、灰重石を含んでいる粒状材料が紫外線周波数での
   放射線でもって照射され、螢光信号がその放射線によっ
   てその材料に含まれている灰重石において刺激されるよ
   うにしてその材料を分類するもので、そこにおいて、前
   記螢光信号は前記像増強装置ａｅによって増強されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の方法。 （３） （ロ）、物体α→の特徴を検出するための装置において
   、物体α◆から発散する信号を増強するための少なくと
   も１つの像増強手段（１（９と、そして少なくとも前記
   特徴に依存している前記像増強手段Ｑ６）の出力信号を
   監視するための手段（２０，２２）とから成ることを特
   徴とする装置。 ＠、少なくとも物体Ｑ４１から発散する信号を前記像増
   強手段ＱＱ上へと集束するための手段（至）を更に含ん
   でいることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載
   の装置。 （至）、前記監視手段−は前記像増強手段−の出力信号
   を走査するための装置に）を含んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の装置。 ａ荀、物体（ロ）から発散する前記信号に依存した像を
   形成する螢光スクリーン（至）を更に含んでいることを
   特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の装置。 （ハ）、物体α◆と前記像増強手段ａｅとの間にフィル
   タ手段…を更に含んでいることを特徴とする（４）　　
   　　　。 特許請求の範囲第１１項乃至第１４項のいづれか１つに
   記載の装置。 ａｅ、前記像増強手段ｔｔｅは、物体α４）から発散す
   る前記信号に応動する光電陰極板（ト）と、そして前記
   光電陰極板（至）の出力信号に応動するマイクロ・チャ
   ネル板（至）とを含んでいることを特徴とする特許請求
   の範囲第１１項乃至鶴１５項のいづれか１つに記載の装
   置。 ａη、前記監視手段−は、前記特徴に基づいたデータに
   対するメモリ一手段餉と、そしてその出力信号をそのデ
   ータと比較するだめの論理手段りとを含んでいることを
   特徴とする特許請求の範囲第１１項乃至裁１６項のいづ
   れか１つに記載の装置。 ［相］、少なくとも１つの予め決められた周波数におけ
   る放射線でもって物体αφを照射するための手段（ハ）
   を更に含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１
   １項乃至第１７項のいづれか１つに記載の装置。 （６）、前記照射手段（財）は、各々がその物体の異な
   る特徴と関連する少なくも２つの周波数において物体（
   ロ）を照射することを特徴とする特許請求の範囲第１８
   ．Ｔｊｉ　Ｋ記載の載置。 伽、１つの周波数は放射線がその物体において刺激され
   る周波数であシ、そして第２の周波数は前記刺激された
   放射線の周波数と実質的−に同じであること葡特徴とす
   る特許請求の範囲第１９項に記載の装置。 ■υ１％許＃ｆｔＸ０範題第１８項乃至第２０坂のいづ
   れか１つによるｉｔと、分類されるべき複数の物体Ｑ◆
   を少なくとも目σ記照射手段（ハ）を通過させるための
   手段ＱＱと、そして前記特徴を持つ物体を残シの物体か
   ら分点−Ｊ″◇だめの手段−とから成ることｔ％徴とす
   る分類システム。 （イ）、９Ｅ体を動か丁ための前記手段曲は、少なくと
   も前記照射手段（ト）を過キｌと自由空間でそれら物体
   をはじき出すための手段−を含んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２１項に記載のシステム。