JP4268985B2

JP4268985B2 - ガラス識別装置

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Publication number: JP4268985B2
Application number: JP2006554381A
Authority: JP
Inventors: 務滝澤
Original assignee: Toyo Glass Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Co Ltd
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: WO2008068836A1; JPWO2008068836A1

Description

本発明は、ガラスの種類を識別可能なガラス識別装置に関する。

従来、循環型社会の構築のため、各種製品のリサイクルが行われている。使用済みの蛍光灯や水銀ランプ等の各種廃電灯類についてもリサイクルが行われている。例えば、廃電灯類において重量比で大部分を占めるガラス部分は破砕されてガラスカレットとなり、ガラス原料に再生産される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、ガラスにはソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、石英ガラス等種々のガラスがあり、ガラスの種類によって融点などの物性が異なる。このため、廃ガラスからガラス原料を再生産する際には、ガラスカレットをガラスの種別毎に分別することが必要となる。そこで、コンベア等により搬送されるガラスカレットに光を照射し、ガラスカレットを透過した透過光に基づく色識別によりガラスカレットを分別回収することが行われている（例えば、特許文献２参照）。選別回収されたガラスカレットは、破砕機により粒状あるいは紛状に細かく破砕されて、ガラス原料として再生産される。
特開２００５−３４９２７７号公報特開２００１−２６９６２９号公報

ガラス製品を製造する過程では、ガラス原料を溶融炉において溶融し、溶融ガラス塊（ゴブ）を成型する。このため、ソーダ石灰ガラス原料中に、ホウケイ酸ガラス等の融点の高い異種ガラスが混入した場合、ソーダ石灰ガラスの融点に合わせた溶融炉ではホウケイ酸ガラスは溶融せず、製品に異物としてホウケイ酸ガラスが混入してしまう。したがって、製品としてのガラス原料の品質管理を行う場合、ガラス原料中に混在する異種ガラスの検出が極めて重要になる。しかしながら、廃電灯類に起因する廃ガラスは、無色透明色を呈することが多く、粒状あるいは粉状にまで破砕されたガラス原料を色識別等によりガラスの種別毎に識別して、異種ガラスを検出するのは困難であった。

本発明の課題は、略同一職を呈する複数種のガラスを識別することのできるガラス識別装置を提供することにある。

本発明は、屈折率の異なる複数種のガラスが混在する識別対象から、所定の屈折率を有する特定ガラスと他の屈折率を有する異種ガラスとを識別するガラス識別装置であって、前記所定の屈折率と同一の屈折率を有する浸液とともに、前記識別対象を収容するセルと、前記セルに平行光を投光する投光部とを備え、前記セルからは、特定ガラスを透過した光が平行光のまま出力され、異種ガラスを透過した光が光路を偏向して出力され、前記セルを透過した、これらの光が入射され当該光に含まれた平行光の成分を集光する集光素子と、前記集光素子の後段に配置され、前記集光素子により集光される前記平行光の成分を遮蔽し、前記異種ガラスにより光路が偏向された光成分を透過するフィルタと、前記フィルタを透過した光を検出する光検出部と、を備えたことを特徴とする。

また、前記投光部は、光源と、前記光源から発せられる光を平行光化する平行光光学系とを備え、前記平行光光学系で平行光化された光を集光して絞りに通し、当該絞りを通過した光を平行光化して前記セルに投光すること、を特徴とする。

また、前記光検出部は、前記フィルタを透過した光を結像させる結像光学系を有することを特徴とする。

また、前記結像光学系は、前記異種ガラスの屈折率に応じて結像位置を可変に構成されることを特徴とする。

本発明によれば、ガラスの種類毎に異なる光の屈折率を利用して、特定ガラスと、他の屈折率を有する異種ガラスとを識別することができる。

本発明のガラス識別装置の概略構成例を示す模式図である。本発明の実施の形態に係るセルの構成例を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）である。浸液の屈折率とガラス粒の屈折率との関係を説明するための図である。投光ユニットの具体的構成例を示す模式図である。異種ガラス検出画像を示す模式図である。投光ユニットの他の構成例を示す模式図である。

符号の説明

１ガラス識別装置
１０識別対象
１１特定ガラス
１１ａ特定ガラス透過光
１２異種ガラス
１２ａ異種ガラス透過光
２０セル
２０ａガラス粒
３０投光ユニット（投光部）
３１光源
３１ａ，６１ａ光（光束）
３２、６２平行光束光学系
３２ａ，６２ａ平行光束
４０受光ユニット
４１特定ガラス透過光検出部
４２異種ガラス透過光検出部
４３収束光学素子
４４空間フィルタ
４５結像光学系
４６合焦光学素子
４７スクリーン
４８ＣＣＤカメラ
１００浸液

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るガラス識別装置１の概略構成を示す模式図である。このガラス識別装置１は、略同一色を呈し、組成の異なる複数種のガラスが混在する識別対象１０を、光の屈折率を利用してガラスを種別毎に識別するための装置である。図１に示すように、ガラス識別装置１は識別対象１０を収容するセル２０と、セル２０に光を投光する投光ユニット３０（投光部）と、セル２０を透過した光を受光する受光ユニット４０とを備え、受光ユニット４０において識別対象１０に混在するガラスのうち、所定の屈折率を有する特定ガラス１１と、他の屈折率を有する異種ガラス１２とを識別可能に構成したものである。

ここで、識別対象１０は、複数種のガラスが混在するガラスカレット（ガラス片）、ガラス粒、ガラス粉等を含む。また、これらのガラスカレット、ガラス粒、ガラス粉には、廃ガラス（廃電灯類、廃びん類等各種のものを含む）に起因するものや各種ガラス製品の生産工程で発生するガラス屑等を含む。

また、識別対象１０には、所定の選別方法により予めガラスの種別毎に所定の程度分別されたものも含む。ガラスを種別毎に分別するための上記選別方法として、上記従来技術として挙げた色識別によりガラスを分別する方法を挙げることができる。また、ガラスの比重は種類によって異なるため、比重沈降法等を用いてガラスを種別毎に分別してもよい。比重沈降法とは、ガラスの種類によって比重が異なることを利用して、ガラスを種別毎に分別する比重選別方法の一種である。具体的には、所定の比重液中でガラスを沈降させると、層状にガラスが分離する。そして沈降したガラスを層状に取り出すことにより、ガラスを種別毎に分別することができる。比重沈降法を用いてガラスの分別を行う場合、ガラスカレットを細かく破砕して粒子径を揃えた微粒カレットを用いて分別することが好ましい。粒子径を揃えることにより分別の精度がよくなるためである。

また、複数種のガラスとして、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス（耐熱ガラス）、鉛ガラス（クリスタルガラス）、石英ガラス等を挙げることができる。これらは組成の違い等により、光の屈折率が異なる。

例えば、ソーダ石灰ガラスは二酸化ケイ素を主成分とし、副成分としてソーダ石灰等を含むものであり、光の屈折率は１．５１である。
また、ホウケイ酸ガラスは、二酸化ケイ素を主成分とし、三酸化ホウ素等を副成分として含むものである。このホウケイ酸ガラスとして代表的な耐熱ガラスの一種であるパイレックス（登録商標）ガラスの場合、光の屈折率は１．４７２である。

また、鉛ガラスは二酸化ケイ素を主成分とし、酸化鉛等を副成分として含むものであり、光の屈折率は１．５４５以上の値を有する。
さらに、石英ガラスは、石英や水晶を電気炉で強熱し、溶解させて作られるガラスで二酸化ケイ素から形成され、基本的には副成分を含まない。石英ガラスの光の屈折率は１．４７２である。

また、略同一色として、例えば、無色透明色が挙げられるが、特定の色に限定されるものではない。

セル２０は、識別対象１０を浸液１００とともに収容するもので、図１に示すように、投光ユニット３０からセル２０に光が投光される。セル２０に識別対象１０を効率よく収容するという観点から、識別対象１０は、破砕機により粒状または粉状に破砕されたものを好ましく用いることができる。なお、図１にはこのように粒状に破砕されたガラス粒の状態で識別対象１０が収容されている例を示した。また、識別対象１０の粒度は揃っていることが好ましい。識別対象１０の粒度が揃っていることにより、セル２０に識別対象１０を細密に充填することができる。また、後述するように、異種ガラス１２の混入割合などを求める際にも容易になる。

図２に、セル２０の具体的構成例を示す。図２（ａ）はセル２０の平面図であり、図２（ｂ）はセル２０の正面図である。セル２０は識別対象１０を収容するための所定の収容空間を有し、投光ユニット３０により投光される光が通過する所定の光路長ｌを有している。セル２０は、光路長ｌを定めるために一定の間隔を置いて配置されたセル前面板２１とセル後面板２２とを有している。

このセル前面板２１およびセル後面板２２は光学的に透明であり、実質的に互いに平行な二つの平面を持つ平行平板である。セル前面板２１およびセル後面板２２は所定の種類のガラス板から構成され、特定ガラス１１と同じ種類のガラス板であるが好ましい。また、セル前面板２１およびセル後面板２２はその表面および内面に傷がないことが好ましい。傷の存在により光が屈折するのを防止するためである。

図２（ｂ）に示すように、セル前面板２１およびセル後面板２２はそれぞれ円形に形成されている。セル前面板２１とセル後面板２２とはフレーム２３に嵌装されて、支持枠２４によりフレーム２３に固定されている。フレーム２３は、セル前面板２１とセル後面板２２とが嵌装される凹み部２３ａを有し、この凹み部２３ａの中央部にはフレーム２３の前後に貫通する孔（図示略）が形成されている。セル前面板２１とセル後面板２２とはこの凹み部２３ａに嵌装されて、孔の前後を塞ぐことにより識別対象１０の収容空間が形成される。

また、フレーム２３の上部には、識別対象１０を収容するための注入口２６が形成されており、この注入口２６を介して識別対象１０がフレーム２３とセル前面板２１およびセル後面板２２により構成される収容空間内に注入される。
支持枠２４には、正面視において中央部に円形の投光窓２７が形成されており、この投光窓２７を介してセル前面板２１に光が入射する。

光路長ｌは例えば、１０ｍｍ程度〜２０ｍｍ程度等とすることが好ましい。
また、予め上記の分別方法により所定の程度分別されたガラスカレット等の分別精度（ガラスの均質度）を見る場合には、サンプリングした試料を識別対象１０として用いることができる。この場合、セル２０の収容容量としては、例えば、５０ｍｌ程度〜１００ｍｌ等に設定することができる。

上記セル２０に識別対象１０とともに収容される浸液１００（図３参照）は、特定ガラス１１と略同一の光の屈折率を有する液体が用いられる。

ここで、図３を参照して、浸液１００の屈折率とガラス粒１０ａの屈折率との関係を説明する。図３には浸液１００に浸されたガラス粒１０ａを示している。なお、ガラス粒１０ａを「ひし形」の形状で示しているが、これは説明を簡易に行うために便宜的に示したものであり、実際のガラス粒１０ａがこのような形状を示すものではない。

浸液１００内においてガラス粒１０ａは入射光に対して、入射面と出射面とが平行に配置していない場合、浸液１００の屈折率とガラス粒１０ａの屈折率とが等しければ、矢印Ａに示すように、入射光は直進する。したがって、特定ガラス１１と略同一の屈折率を有する浸液１００を用いた場合、特定ガラス１１に入射した光は、直進し、光路は偏向されない。

これに対して、浸液１００の屈折率よりもガラス粒１０ａの屈折率が小さい場合、ガラス粒１０ａは凹レンズのような役割を果たし、矢印Ｂに示すように、入射光はガラス粒１０ａの外側に向かうように光路が屈折する。一方、浸液１００の屈折率よりもガラスの屈折率が大きい場合、ガラス粒１０ａは凸レンズのような役割を果たし、矢印Ｃに示すように、入射光はガラス粒１０ａの内側に向かうように光路が屈折する。すなわち、浸液１００中において異種ガラス１２に入射した光は、特定ガラス１１よりも屈折率が大きい場合であっても小さい場合であっても、異種ガラス１２を透過することにより光路が偏向される。

但し、入射面と出射面とが平行に配置されている場合、浸液１００の屈折率とガラス粒１０ａの屈折率とが相違していても、入射光は直進する。このため、光の屈折率を利用して異種ガラス１２を識別するためには、ガラス粒１０ａをプリズム状の多面体形状に構成し、入射面と出射面とが平行とならないようにする必要がある。例えば、厚み（壁面の厚み）が１ｍｍ以下のガラスカレット等を破砕してガラス粒１０ａを得る場合には、ガラス粒の粒径が２ｍｍ以下となるように破砕することが好ましい。厚みが１ｍｍ以下のガラスカレット等を２ｍｍ以下にまで破砕することにより、ガラス粒１０ａを上記プリズム状の多面体形状に構成することができる。なお、ガラス粒１０ａの粒径とはガラス粒の最大長さを指す。

また、上記において、特定ガラス１１は、上記識別対象１０に含まれる可能性のある複数種のガラスの中から任意の一種類のガラスを選定することができる。また、所定の屈折率とは、特定ガラス１１として選定された特定の種類のガラスの屈折率を指す。

特定ガラス１１の選定に際して、特定ガラス１１と異種ガラス１２とを光の屈折率の違いを利用して識別するという観点から、複数種のガラスのうち、識別対象１０に含まれる比率が最も高いと想定される種類のガラスを特定ガラス１１として選定することが好ましい。あるいは、他の種類のガラスと識別したい所定の種類のガラスを特定ガラス１１としてもよい。例えば、ソーダ石灰ガラスとして分別されたガラスカレット、ガラス粒１０ａ、ガラス粉等を識別対象１０とする場合、ソーダ石灰ガラスを特定ガラス１１とすることが好ましい。また、ソーダ石灰ガラスを他の種類のガラス（ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、石英ガラス）と識別したい場合には、ソーダ石灰ガラスを特定ガラス１１とすることが好ましい。

ここで、光の屈折率が略同一であるとは、誤差が１００分の１以下であることが好ましい。すなわち、特定ガラス１１の屈折率と浸液１００の屈折率とが少なくとも有効桁数３桁において数値が一致していることが好ましい。
このように、特定ガラス１１の屈折率と、浸液１００の屈折率とを略等しくすることで、常圧下においても、投光ユニット３０から投光された光の透過量を最大とすることができる。このため、セル２０に圧力を加えて浸液１００の屈折率を特定ガラス１１の屈折率と等しくする必要がなく、装置を簡易化することができる。

例えば、特定ガラス１１をソーダ石灰ガラスとした場合、シダーオイル（杉オイル；屈折率１．５０）や、グローブオイル（丁字油のオイル；屈折率１．５３）などを好適に用いることができる。

次に、投光ユニット３０について説明する。投光ユニット３０は、図１に示すように、セル２０に光を投光するもので、平行度の高い光をセル２０に投光できることが好ましい。

投光ユニット３０の具体的な構成を図４に示す。図４に示す様に、投光ユニット３０は、所定の波長の光３１ａを出射する光源３１と、光源３１から出射された光３１ａから平行光束３２ａを生成する平行光束光学系３２を用いて構成でき、平行光束光学系３２により生成された平行光束３２ａをセル２０に投光する構成としている。

光源３１としては、浸液の色が黄色から橙色なので、５７０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光を出射するものを用いることが好ましい。特に、５８９ｎｍの波長の光を出射するナトリウム灯が光源３１として適している。

平行光束光学系３２は、光源３１から発せられた拡散角θの拡散光３１ａから平行光束３３ａを生成する第一の平行光束光学素子３３と、第一の平行光束光学素子３３により生成された平行光束３３ａを収束する収束光学素子３４と、収束光学素子３４の焦点位置に配置され、光束３４ａを所定の倍率で絞る絞り３５と、絞り３５により絞られた光束３４ａから再び平行光束３２ａを生成する第二の平行光束光学素子３６を備えている。但し、図中に示す符号「Ｌ」は光軸である。

第一の平行光束光学素子３３および第二の平行光束光学素子３６は、例えばコリメートレンズ等の正のパワーを有するレンズあるいはレンズ群を用いて構成することができる。

収束光学素子３４は、正のパワーを有する光学素子を用いて構成することができる。具体的には、集光レンズ、収束レンズ、凸レンズ等を用いて構成できる。

絞り３５は、虹彩絞りのように、絞り３５の開口径を可変に調整できるものを好ましく用いることができる。虹彩絞りとは、何枚かの絞り羽根の一端を固定リングに軸止めし、他端を回転リングに軸止めしたもので、絞りリングを回すと回転リングが回るため、各絞り羽根の位置が変わり、絞り径が変化するものである。

絞り３５の絞り径は小さい方がセル２０に投光する光の平行性は良くなるが、光量が減り、受光ユニット４０において受光する像が暗くなる。このため、装置の実用上、絞り６３の絞り径の直径は２ｍｍ程度である。

上記構成の投光ユニット３０により生成された平行光束３２ａをセル２０に投光すると、セル２０に投光された光３２ａのうち、異種ガラス１２を透過した異種ガラス透過光１２ａは、特定ガラス１１を透過した特定ガラス透過光１１ａと分離する。これは、上述したように、特定ガラス１１と浸液１００の屈折率は略同一であるのに対し、異種ガラス１２と浸液１００の屈折率は異なっているため、異種ガラス１２に入射した光は、図３を参照して説明したように、光路が偏向されるためである。但し、セル２０内の光路上において特定ガラス１１と異種ガラス１２とが重なりあっている場合、特定ガラス１１を透過した光であっても、異種ガラス１２を透過することにより光路が偏向された光は異種ガラス透過光１２ａに含まれる。また、異種ガラス１２を透過した後に特定ガラス１１を透過した光についても異種ガラス透過光１２ａに含まれる。

受光ユニット４０は、図１に示すように、特定ガラス透過光１１ａを検出する特定ガラス透過光検出部４１と、異種ガラス透過光検出部４２とを備え、光路の異なる特定ガラス透過光１１ａと異種ガラス透過光１２ａとを光学的に分離して受光するものである。このように、特定ガラス透過光１１ａと異種ガラス透過光１２ａとを光学的に分離して、特定ガラス透過光１１ａと異種ガラス透過光１２ａとを検出することにより、識別対象１０に含まれる特定ガラス１１と異種ガラス１２とを識別可能にしている。

特定ガラス透過光検出部４１は、特定ガラス透過光１１ａを収束する収束光学素子４３を備えている。この収束光学素子４３は、正のパワーを有する光学素子であり、具体的には、集光レンズ、収束レンズ、凸レンズ等を挙げることができる。収束光学素子４３により、特定ガラス透過光１１ａを所定の位置に収束させることで、特定ガラス透過光１１ａを所定の位置で検出することができる。

本実施の形態では、セル２０に対して特定ガラス透過光検出部４１を異種ガラス透過光検出部４２よりも手前（セル２０に近い側）に配置している。そして、この特定ガラス透過光検出部４１と異種ガラス透過光検出部４２の間であって、この収束光学素子４３による特定ガラス透過光１１ａの収束位置に、特定ガラス透過光１１ａを遮蔽する空間フィルタ４４（フィルタ）が配置されている。空間フィルタ４４としては、例えば、所定の面積を有するガラス板４４ａに、特定ガラス透過光１１ａが焦点として収束する範囲に、特定ガラス透過光１１ａを反射又は吸収する材料を塗布した遮蔽部４４ｂを有するものを用いることができる。この空間フィルタ４４を用いることにより、特定ガラス透過光１１ａを遮蔽するとともに、異種ガラス透過光１２ａは透過させることができる。

一方、異種ガラス透過光検出部４２は、特定ガラス透過光１１ａと分離された異種ガラス透過光１２ａを検出するもので、異種ガラス透過光１２ａを結像させる結像光学系４５を有している。この結像光学系４５は、例えば、図１に示すように、異種ガラス透過光１２ａを所定の位置に合焦させて異種ガラス透過光１２ａを結像する合焦光学素子４６と、この合焦光学素子４６により結像された像が投影されるスクリーン４７と、このスクリーン４７を介して所定の範囲の投影画像を撮像するＣＣＤカメラ４８とを有している。本実施の形態では、上記空間フィルタ４４により特定ガラス透過光１１ａが遮蔽されているので、スクリーン４７には異種ガラス透過光１２ａが輝点として投影される。

異種ガラス透過光１２ａを所定の位置に合焦する合焦光学素子４６として、例えば、集束レンズ、収束レンズ、凸レンズ等を用いることができる。

スクリーン４７は、上記の合焦光学素子４６による異種ガラス透過光１２ａの合焦位置（焦点位置）に配置される。すなわち、スクリーン４７は位置を可変に配置されており、異種ガラス透過光１２ａの像の合焦位置に合わせて適宜スクリーン４７の位置、すなわち異種ガラス透過光１２ａを結像させる位置（結像位置）を調整することができるように構成されている。ＣＣＤカメラ４８についても同様に位置を調整可能に構成されている。

例えば、特定ガラス１１をソーダ石灰ガラスとした場合、ソーダ石灰ガラスの屈折率が１．５１であるのに対して、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスの屈折率は１．４７２であり、鉛ガラスは１．５４５以上である。このため、ソーダ石灰ガラスよりも屈折率の低いホウケイ酸ガラス、石英ガラスの合焦位置に対して、ソーダ石灰ガラスよりも屈折率の高い鉛ガラスの合焦位置は手前側に位置する。

したがって、異種ガラス透過光１２ａがスクリーン４７に投光された際に、スクリーン４７の位置を合焦光学素子４６に対して前後に移動させることで、合焦位置の相違により異種ガラス１２の種類を識別することができる。

但し、スクリーン４７やＣＣＤカメラ４８は、リニアガイドに組みつけるなどして、前後に移動させることができる。なお、リニアガイドとは、レールとキャリッジとを組み合わせた直線運動用軸受けである。

ＣＣＤカメラ４８により取得される撮像画像２００には、図５に示すように、セル２０に投光された所定の面積を有する輪郭２１０内に、異種ガラス１２が輝点２１１等として現れる。

ＣＣＤカメラ４８には、画像処理装置（図示略）などを接続してもよい。そして、画像処理装置において撮像画像２００に現れた輝点２１１の解析を行うことなどにより、輝点２１１の数等に基づいて識別対象１０中に含まれる異種ガラス１２の割合を求める構成としたり、異種ガラス１２の種類を解析したりする構成としてもよい。但し、画像処理装置としては、例えば、ＣＣＤカメラ４８により撮像された撮像画像２００を解析するための画像解析ソフトなどが導入されたパーソナルコンピュータ等を用いることができる。また、撮像画像２００を画像処理装置が備えるディスプレイなどに出力して、画像を表示させる構成としてもよいし、プリンターなどにより紙媒体に出力して、画像を表示させる構成としてもよい。

以上説明した本実施の形態では、略同一色の複数種のガラスが混在する識別対象１０を特定ガラス１１と略同一の屈折率を有する浸液１００に浸してセル２０に収容している。そして、投光ユニット３０によりセル２０に平行光束３２ａを投光しているので、セル２０内において屈折率の相違により、特定ガラス１１に入射した光は直進し、異種ガラス１２を通過した光はその光路が偏向される。これにより、特定ガラス１１を透過した特定ガラス透過光１１ａと、異種ガラス１２を透過した異種ガラス透過光１２ａとを分離して、特定ガラス透過光１１ａと異種ガラス透過光１２ａとを別々に検出することができる。

また、特定ガラス透過光検出部４１は収束光学素子４３を備えているので、特定ガラス透過光１１ａはこの収束光学素子４３により所定の位置に収束させることができる。すなわち、収束光学素子４３により特定ガラス透過光１１ａを一点（焦点）に集めて、一点において特定ガラス透過光１１ａを検出することができる。

また、収束光学素子４３により特定ガラス透過光１１ａが一点に集められるので、空間フィルタ４４は、この特定ガラス透過光１１ａの焦点位置に特定ガラス透過光１１ａを反射又は吸収する材料を塗布した遮蔽部４４ｂを有するガラス板４４ａなどの簡易な構成とすることができる。この空間フィルタ４４を配置することにより、特定ガラス透過光１１ａを遮蔽して、異種ガラス透過光１２ａを輝点２１１等として異種ガラス透過光検出部４２に検出させることができる。

また、異種ガラス透過光検出部４２は、異種ガラス透過光１２ａを合焦する合焦光学素子４６を備えている。この合焦光学素子４６により異種ガラス透過光１２ａは、それぞれの屈折率に応じた位置、つまり、ガラスの種類に応じた位置で合焦する。そして、本実施の形態では、この異種ガラス透過光１２ａが投影されるスクリーン４７およびＣＣＤカメラ４８を備え、これらは位置を可変に構成されている。このため、スクリーン４７やＣＣＤカメラ４８の位置を適宜調整することで、異種ガラス透過光１２ａを合焦させ、その合焦位置の相違に基づいて異種ガラス１２を識別することができる。

したがって、識別対象１０として、予めガラスの種別毎に所定の程度分別されたものに、同一色を呈する異種ガラス１２が粒状あるいは粉状の形態で混入している場合であっても、上記ガラス識別装置１を用いてガラス原料中に混入した異種ガラス１２を検出することができる。また、識別対象１０として、粒状あるいは粉状に破砕されたものであっても、上記ガラス識別装置１を用いれば、特定ガラス１１と異種ガラス１２とを識別できる他、識別ガラスの種類を識別することもできる。

さらに、ガラス原料として粒径が１〜３ｍｍ程度の粒状もしくは粉状に破砕されたガラス粒１０ａ、ガラス粉を識別対象１０とする場合に、ガラス識別装置１は、異種ガラス１２の混入を検出する異種ガラス検出装置として利用できる。この際、識別対象１０に含まれるガラスの粒度が揃っている場合には、輝点２１１等として検出された異種ガラス透過光１２ａの結像数を、例えば、上記した画像処理装置等により解析することで、異種ガラス１２の混入割合を簡易に計算して求めることができる。

本実施の形態では、セル２０に投光する光３２ａは、投光ユニット３０において、第一の平行光束光学素子３３により生成された平行光束３３ａを収束光学素子３４および絞り３５により所定の絞り径に一度絞った上で、再び第二の平行光束光学素子３６により平行光束３２ａとされたものである。このように、平行光束３２ａを生成する際に、少なくとも一度、光束３３ａを絞ることで、セル２０に投光する光束３２ａの平行度をより高いものとすることができ、また、セル２０に対する投光面積をより拡大することができる。

以上、説明した上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。

例えば、上記施の形態では、受光ユニット４０において異種ガラス透過光１２ａをスクリーン４７に投影するものとして説明したが、スクリーン４７ではなく、例えば、磨りガラスのようなものに投影してもよい。

また、上記実施の形態では、平行光束光学系３２を、第一の平行光束光学素子３３、収束光学素子３４、絞り３５、第二の平行光束光学素子３６を用いて構成するものとして説明したが、例えば、図４に示す投光ユニット３０に代えて、図６に示す投光ユニット５０を用いて構成してもよい。図６に示す投光ユニット５０は、光源５１と、光源５１から発せられた拡散光５１ａから平行光束５２ａを生成するための平行光束光学系５２を備えたものである。平行光束光学系５２は、上記と同様にコリメートレンズ等の正のパワーを有するレンズあるいはレンズ群等から成る光学素子を用いて構成することができる。また、上記投光ユニット３０に代えて、所定の波長のビーム光を出射する光源（図示略）を用い、ビームエキスパンダーなどによりビーム光の光径を拡径させてセル２０に投光する構成としてもよい。但し、上記実施の形態の様に、投光ユニット３０において平行光束３２ａを生成する際に、一度生成された平行光束３３ａを絞る構成とした方がセル２０に投光する光の平行性がよくなる。

また、上記実施の形態では、セル２０に設けられるセル前面板２１およびセル後面板２２は特定ガラス１１と同じ種類のガラス板で構成されていることが好ましいと説明したが、例えば、特定ガラス１１とは異なる種類のガラス板で構成した場合は、ブランク測定を行い差分を引くように画像処理を行うことなどによりガラスの種類を識別することができる。

また、上記実施の形態では、スクリーン４７に投影された画像をＣＣＤカメラ４８により撮像するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、単にスクリーン４７や磨りガラスに異種ガラス透過光１２ａを投影し、オペレータ等が目視により異種ガラス透過光１２ａに基づく輝点等を確認する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、ＣＣＤカメラ４８に画像処理装置を接続し、画像処理装置において識別対象１０中の異種ガラス１２の割合や種類等を識別する構成としたが、これに限定されるものではなく、ＣＣＤカメラ４８により撮像された撮像画像２００に基づいて、オペレータ等が目視により異種ガラス１２の割合や異種ガラス１２の種類等を識別する構成としてもよいのは勿論である。

また、例えば、特定の種類のガラス原料としてのガラス粒１０ａ（あるいはガラス粉）を識別対象１０として用いる場合、このガラス識別装置１、２によるガラスの識別結果をガラスカレットの分別工程にフィードバックする構成としてもよい。すなわち、ガラス識別装置１により異種ガラス１２の混入が検出された場合には、ガラスカレットを分別する段階にフィードバックして、ガラスカレットの分別をより精密に行わせることで、より均質度の高いガラス原料を再生産することができる。例えば、比重沈降法により粒状、粉状のガラスを分別する際には、沈降液中で層状に分離させる際の時間を長くしたり、層状に取り出す際の作業を慎重に行ったりすることで分別の精度を上げるための指標とすることができる。

Claims

屈折率の異なる複数種のガラスが混在する識別対象から、所定の屈折率を有する特定ガラスと他の屈折率を有する異種ガラスとを識別するガラス識別装置であって、
前記所定の屈折率と同一の屈折率を有する浸液とともに、前記識別対象を収容するセルと、前記セルに平行光を投光する投光部とを備え、
前記セルからは、特定ガラスを透過した光が平行光のまま出力され、異種ガラスを透過した光が光路を偏向して出力され、
前記セルを透過した、これらの光が入射され当該光に含まれた平行光の成分を集光する集光素子と、
前記集光素子の後段に配置され、前記集光素子により集光される前記平行光の成分を遮蔽し、前記異種ガラスにより光路が偏向された光成分を透過するフィルタと、
前記フィルタを透過した光を検出する光検出部と、
を備えたことを特徴とするガラス識別装置。
前記投光部は、光源と、前記光源から発せられる光を平行光化する平行光光学系とを備え、前記平行光光学系で平行光化された光を集光して絞りに通し、当該絞りを通過した光を平行光化して前記セルに投光すること、
を特徴とする請求項１記載のガラス識別装置。
前記光検出部は、
前記フィルタを透過した光を結像する結像光学系を有すること、を特徴とする請求項１または２記載のガラス識別装置。
前記結像光学系は、前記異種ガラスの屈折率に応じて結像位置を可変に構成されること、を特徴とする請求項３記載のガラス識別装置。