JP2002214135A - 内部品質計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部品質計測装置において、校正用の基準体
を用いて装置の校正が行えるようにしながら、低価格化
を図る。 【解決手段】 被計測物存在予定領域Ｐに位置する被計
測物Ｍに光を照射し、被計測物Ｍからの透過光又は反射
光に基づいてデータを取得するデータ取得手段Ｄと、被
計測物存在予定領域Ｐとデータ取得手段Ｄとの相対位置
関係を調節する位置調節手段２１とが設けられた内部品
質計測装置において、被計測物存在予定領域Ｐとは異な
る箇所に、校正用の基準体Ｒが配置され、位置調節手段
２１の調節により、被計測物Ｍのデータを取得する状態
と、基準体Ｒに光を照射して基準体Ｒからの透過光又は
反射光に基づいて基準体Ｒのデータを取得する状態とに
切り換えられるように構成され、品質導出手段が、被計
測物のデータ及び基準体Ｒのデータに基づいて、内部品
質を求めるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被計測物存在予定
領域に位置する被計測物に光を照射し、前記被計測物か
らの透過光又は反射光に基づいてデータを取得するデー
タ取得手段と、そのデータ取得手段が取得したデータに
基づいて前記被計測物の内部品質を求める品質導出手段
と、前記被計測物存在予定領域と前記データ取得手段と
の相対位置関係を調節する位置調節手段とが設けられた
内部品質計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる内部品質計測装置は、例えば、青
果物等の被計測物の内部品質を解析するために用いられ
るものであり、被計測物存在予定領域に位置する被計測
物の形状や大きさ等に応じて、位置調節手段により、被
計測物とデータ取得手段との相対位置関係を、データを
適切に取得できる位置関係になるように調節した状態
で、データ取得手段により、被計測物に光を照射してデ
ータを取得し、その取得データに基づいて品質導出手段
により被計測物の内部品質を求める。例えば、球形又は
略球形の青果物等が被計測物の場合、被計測物の種類や
品種により径が異なるので、種類や品種に応じて、被計
測物の照射光が被計測物の略中心に向かって照射される
ように、被計測物とデータ取得手段との相対位置関係を
調節することになる。

【０００３】一方、品質導出手段により被計測物の内部
品質を精度良く求めるために、通常、校正用の基準体を
用いて基準体のデータを取得して、その基準体のデータ
を用いて装置を校正する必要がある。つまり、データ取
得手段によって、校正用の基準体に光を照射して基準体
からの透過光又は反射光に基づいて基準体のデータを取
得し、被計測物のデータ及び基準体のデータに基づい
て、装置の校正を行って内部品質を求めるように構成す
る。例えば、データ取得手段によって照射される光の光
量（以下、照射光量と略記する場合がある）の変化をキ
ャンセルする場合は、校正用の基準体として、照射され
る光を透過又は反射させて所定の率で減衰させる光量校
正用基準体（例えば、拡散板やＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ・
Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ）を用いることになる。具体
的には、例えば、被計測物のデータ及び光量校正用基準
体のデータ（以下、基準データと称する場合がある）と
して、夫々、所定の波長における受光量に対応するデー
タを取得し、それら被計測物のデータ及び基準データに
基づいて、吸光度を求め、その吸光度に基づいて、内部
品質を求めることにより、照射光量の変化をキャンセル
することができる。又、データ取得手段を、被計測物か
らの透過光又は反射光を分光し、その分光した光を受光
センサにて同時に各波長毎に受光して、分光スペクトル
データを得るように構成する場合、受光センサにおける
複数の受光素子夫々が受光する光の波長は、分光用の光
学部品との位置関係により決まるが、この位置関係は、
計測雰囲気の温度の影響や時間経過により、わずかであ
るがずれる虞があるので、受光センサの各受光素子の受
光波長の校正を行う必要がある。各受光素子の受光波長
の校正を行う場合は、基準体として、受光センサの受光
波長範囲内において少なくとも２個の波長にピーク部を
有する波長校正用光が得られる波長校正体（例えば、Ｖ
１０フィルタ）を用いることになる。つまり、波長が既
知である少なくとも２個の波長にピーク部を有する校正
用光を分光して、その分光した光を受光センサにて受光
することにより、計測時点の各受光素子と受光波長との
対応関係を示す波長校正用データを求めることができ、
その波長校正用データにより、各受光素子の受光波長の
校正を行うことになる。

【０００４】従来は、基準体がデータ取得手段における
光路中に位置する状態と、基準体が光路から退避する状
態とに切り換えるために、基準***置切り換え手段を設
けて、その基準***置切り換え手段により、基準体を光
路中に位置させて、データ取得手段によって、基準体に
光を照射して基準体からの透過光又は反射光に基づいて
基準体のデータを取得するように構成していた（例え
ば、特開２０００−１９９７４３号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、被計測物存在予定領域とデータ取得手段との相対位
置関係を調節する位置調節手段とは別に、基準体によっ
て校正用のデータを取得するために、基準***置切り換
え手段を設けていたため、装置の構成が複雑となり、装
置の価格が高くなるという問題があった。

【０００６】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、内部品質計測装置において、校
正用の基準体を用いて装置の校正が行えるようにしなが
ら、低価格化を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、前記被計測物存在予定領
域とは異なる箇所に、校正用の基準体が配置され、前記
位置調節手段の調節により、前記被計測物のデータを取
得する状態と、前記基準体に光を照射して前記基準体か
らの透過光又は反射光に基づいて前記基準体のデータを
取得する状態とに切り換えられるように構成され、前記
品質導出手段が、前記被計測物のデータ及び前記基準体
のデータに基づいて、前記内部品質を求めるように構成
されていることにある。請求項１に記載の特徴構成によ
れば、被計測物のデータを取得するときは、位置調節手
段によって、被計測物存在予定領域に位置する被計測物
に光を照射し、被計測物からの透過光又は反射光に基づ
いてデータを取得する状態に切り換えると共に、被計測
物の形状や大きさ等に応じて、被計測物のデータを適切
に取得できるように、被計測物とデータ取得手段との相
対位置関係を調節する。基準体のデータを取得するとき
は、位置調節手段よって、基準体に光を照射して基準体
からの透過光又は反射光に基づいて基準体のデータを取
得する状態に切り換える。そして、品質導出手段によっ
て、被計測物のデータ及び基準体のデータに基づいて、
装置の校正が行われた上で内部品質が求められる。つま
り、元々設けられている位置調節手段を利用して、被計
測物のデータを取得する状態と基準体のデータを取得す
る状態とに切り換えるようにしてあるので、従来の内部
品質計測装置において設けられていた基準***置切り換
え手段が不要となる。例えば、基準体の移動を案内する
ための案内機構が不要となり、又、基準体を移動させる
ための駆動手段を設けていた場合は、その駆動手段も不
要となる。従って、元々設けられている位置調節手段を
利用して、被計測物のデータを取得する状態と基準体の
データを取得する状態とに切り換えるようにしてあるの
で、校正用の基準体を用いて装置の校正が行えるように
しながら、低価格化を図ることができるようになった。

【０００８】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
特徴構成は、前記被計測物が、前記被計測物存在予定領
域を通過するように搬送手段にて搬送されるように構成
され、前記位置調節手段が、前記データ取得手段を移動
させることにより、前記被計測物存在予定領域と前記デ
ータ取得手段との相対位置関係を調節し、且つ、前記被
計測物のデータを取得する状態と前記基準体のデータを
取得する状態とに切り換えるように構成されていること
にある。請求項２に記載の特徴構成によれば、被計測物
が搬送手段によって被計測物存在予定領域を通過するよ
うに搬送され、そのように搬送される被計測物が被計測
物存在予定領域に存在するときに、被計測物のデータが
取得されて内部品質が求められるので、被計測物の内部
品質を効率良く求めることができる。そして、位置調節
手段の構成として、データ取得手段を移動させることに
より、被計測物存在予定領域とデータ取得手段との相対
位置関係を調節し、且つ、被計測物のデータを取得する
状態と基準体のデータを取得する状態とに切り換えるよ
うにしてあるので、データ取得手段に比べて大型で且つ
重さが重い搬送手段を移動させる場合に比べて、位置調
節手段を簡素な構成とすることができ、又、位置調節手
段を駆動手段を備えて構成する場合は、駆動手段として
出力の小さいものを用いることができ、位置調節手段の
コストダウンを図ることができる。従って、搬送手段に
よって被計測物を被計測物存在予定領域を通過するよう
に搬送するようにして、被計測物の内部品質を効率良く
求められるようにする場合において、低価格化を更に図
る上で好ましい具体構成を提供することができる。

【０００９】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
特徴構成は、前記基準体が、データ取得手段から照射さ
れる光を透過又は反射させて所定の率で減衰させる光量
校正用基準体にて構成され、前記データ取得手段におけ
る受光部分にデータ取得用の光が照射されるのを許容す
る照射状態と禁止する遮光状態とに切り換える切り換え
手段が設けられ、前記品質導出手段が、前記被計測物の
データ、前記基準体のデータ、及び、前記切り換え手段
が前記遮光状態に切り換えられているときに取得したデ
ータに基づいて、前記内部品質を求めるように構成され
ていることにある。請求項３に記載の特徴構成によれ
ば、基準体が、データ取得手段から照射される光を透過
又は反射させて所定の率で減衰させる光量校正用基準体
にて構成されているので、位置調節手段によって、基準
体のデータを取得する状態に切り換えることにより、照
射光量の変化をキャンセルするための基準データが得ら
れる。又、切り換え手段によって、データ取得手段にお
ける受光部分にデータ取得用の光が照射されるのを禁止
する遮光状態に切り換えることにより、受光部分を構成
する受光素子における無光状態（光が照射されない状
態）でのデータ（所謂、暗電流）が得られる。ちなみ
に、この無光状態でのデータは、内部品質を求める際に
ノイズとなって、内部品質を求める際の精度を低下させ
る要因となるものである。そして、品質導出手段によっ
て、被計測物のデータ、基準データ及び無光状態データ
に基づいて、照射光量の変化及び暗電流によるノイズを
キャンセルした状態で、内部品質を精度良く求めること
ができる。従って、内部品質の導出精度を一層向上する
上で好ましい具体構成を提供することができる。

【００１０】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
特徴構成は、前記基準体が、データ取得手段から照射さ
れる光を透過又は反射させて所定の率で減衰させる光量
校正用基準体にて構成され、前記データ取得手段が、前
記被計測物からの透過光又は反射光を分光し、その分光
した光を受光センサにて同時に各波長毎に受光して、分
光スペクトルデータを得るように構成され、前記受光セ
ンサの受光波長範囲内において少なくとも２個の波長に
ピーク部を有する波長校正用光が得られる波長校正体
が、前記データ取得手段における光路中に位置する状態
と、前記光路から退避した状態とに切り換え自在に設け
られ、前記品質導出手段が、前記被計測物のデータ、前
記基準体のデータ、及び、前記波長校正体が前記光路中
に位置するときに取得したデータに基づいて、前記内部
品質を求めるように構成されていることにある。請求項
４に記載の特徴構成によれば、位置調節手段によって、
被計測物のデータを取得する状態に切り換えて、被計測
物に光を照射し、被計測物からの透過光又は反射光を分
光し、その分光した光を受光センサにて同時に各波長毎
に受光することにより、分光スペクトルデータ得られ、
その分光スペクトルデータが、被計測物のデータとして
得られる。又、基準体が、データ取得手段から照射され
る光を透過又は反射させて所定の率で減衰させる光量校
正用基準体にて構成されているので、位置調節手段によ
って、基準体のデータを取得する状態に切り換えて、基
準体に光を照射し、基準体からの透過光又は反射光を分
光し、その分光した光を受光センサにて同時に各波長毎
に受光することにより、分光スペクトルデータが得ら
れ、その分光スペクトルデータが、照射光量の変化をキ
ャンセルするための基準データとして得られる。又、波
長校正体がデータ取得手段における光路中に位置する状
態に切り換えて、波長校正体に光を照射し、その波長校
正体により形成される校正用光を分光し、その分光した
光を受光センサにて同時に各波長毎に受光することによ
り、分光スペクトルデータ得られ、その分光スペクトル
データが、波長校正用データとして得られる。そして、
品質導出手段により、被計測物のデータ、基準データ及
び波長校正用データに基づいて、照射光量の変化をキャ
ンセルし、且つ、受光センサの各受光素子の受光波長を
校正した状態で、内部品質を迅速且つ高精度に求めるこ
とができる。例えば、内部品質を精度良く求めるには、
導出対象の内部品質と相関がある複数の特定波長に基づ
いて求めるのが好ましく、又、複数種の内部品質を求め
る場合は、導出対象の内部品質の種類が異なると内部品
質と相関がある特定波長が異なることから、複数の特定
波長に対応するデータを計測する必要がある。そこで、
被計測物のデータとして、複数の特定波長に対応するデ
ータが同時に得られると共に、基準体のデータとして、
前記の複数の特定波長に対応するデータが同時に得られ
るようにしてあるので、内部品質を迅速且つ高精度に求
めることができるのである。ちなみに、波長校正体も校
正用の基準体に相当するものであるが、この波長校正体
は光量校正用基準体に比べて、使用される頻度が少な
い。そこで、位置調節手段の構成として、被計測物のデ
ータを取得する状態と光量校正用基準体のデータを取得
する状態との２状態に切り換える構成とすることによ
り、前記の２状態に、波長校正体のデータを取得する状
態を加えた３状態に切り換える構成とする場合に比べ
て、位置調節手段の構成の簡略化を図っているのであ
る。従って、被計測物からの透過光又は反射光を分光
し、その分光した光を受光センサにて同時に各波長毎に
受光して、分光スペクトルデータを得るようにして、迅
速且つ高精度に内部品質が求められるように構成する場
合において、照射光量に加えて受光波長も校正して、内
部品質導出精度の向上を更に図れるようにしながら、位
置調節手段の構成を簡略化することができるので、低価
格化を更に図る上で好ましい具体構成を提供することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内部品質計測
装置について、被計測物として例えばミカンの選別仕分
けを行う選果設備に備えられて、ミカンの内部品質情
報、つまり、糖度や酸度等を計測する構成に適用した場
合について図面に基づいて説明する。

【００１２】この内部品質計測装置は、図１に示すよう
に、被計測物存在予定領域Ｐに位置する被計測物Ｍ（ミ
カン）に光を照射し、被計測物Ｍを透過した光に基づい
てデータを取得するデータ取得手段としてのデータ取得
部Ｄと、そのデータ取得部Ｄが取得したデータに基づい
て被計測物Ｍの内部品質を求める品質導出手段Ｃを構成
すると共に各部の動作を制御する制御部３と、被計測物
存在予定領域Ｐとデータ取得部Ｄとの相対位置関係を調
節する位置調節手段としての上下調節機構２１と、制御
部に各種の制御情報を指令する操作部２７等を備えて構
成され、被計測物Ｍ（ミカン）は、搬送手段としての搬
送コンベア４により、一列で縦列状に載置搬送される構
成となっており、本内部品質計測装置の被計測物存在予
定領域Ｐを順次、通過していくように構成されている。

【００１３】データ取得部Ｄは、被計測物存在予定領域
Ｐに位置する被計測物Ｍに光を照射する投光部１と、被
計測物Ｍを透過した光に基づいてデータを取得する受光
部２とを備えて構成され、その受光部２は、被計測物Ｍ
からの透過光を分光し、その分光した光を受光センサ１
８にて同時に各波長毎に受光して、分光スペクトルデー
タを得るように構成されている。そして、被計測物存在
予定領域Ｐに位置する被計測物Ｍに対して、投光部１か
ら照射された光が被計測物Ｍを透過した後に受光部２に
て受光される状態で、投光部１と受光部２とが、被計測
物存在予定領域Ｐの左右両側個所に振り分けて配置され
ている。

【００１４】前記投光部１は、電源回路５から供給され
る電力にて発光するハロゲンランプ６と、このハロゲン
ランプ６から発光される光を集光させるように下方側に
向けて反射させる凹面形状の反射板７とが備えられると
ともに、その反射板７による反射光を反射して被計測物
存在予定領域Ｐに位置する被計測物Ｍに向けて横向きに
変更する反射鏡８が設けられている。更には、反射鏡８
にて反射した光が被計測物存在予定領域Ｐに照射される
状態と、光を遮断する状態とに切り換え自在なシャッタ
ー機構９が設けられている。

【００１５】前記受光部２には、被計測物Ｍを透過した
光を集光する集光レンズ１０、光を上向きに反射する反
射鏡１１、後述するような計測対象の波長領域の光だけ
を通過させるカラーフィルタ１２、受光センサ１８にデ
ータ取得用の光が照射されるのを許容する開状態（照射
状態に相当する）と禁止する閉状態（遮光状態に相当す
る）とに切り換える切り換え手段としてのシャッター機
構１３、開状態のシャッター機構１３を通過した光が入
射されると、その光を分光して前記分光スペクトルデー
タを計測する分光器１４等を備えて構成されている。

【００１６】更に、受光センサ１８の受光波長範囲内に
おいて少なくとも２個の波長にピーク部を有する波長校
正用光が得られる波長校正体としての波長校正用フィル
タ２５が、投光部１から照射された光が分光器１４に導
かれる光路Ｌ中に位置する状態と、光路Ｌから退避した
状態とに切り換え自在に設けられている。具体的には、
波長校正用フィルタ２５は、一対のレール２６に案内さ
れる状態で、水平方向（図１の紙面に直交する方向）に
て光路Ｌに直交する方向に人為的に移動操作されて、光
路Ｌ中に位置する状態と光路Ｌから退避した状態とに人
為的に切り換え操作されるように設けられている。この
波長校正用フィルタ２５は、複数の波長で急峻な吸収特
性を有するＶ１０フィルタ等にて構成される。

【００１７】前記分光器１４は、図２に示すように、入
光口１５から入射した光を反射する反射鏡１６と、反射
された光を複数の波長の光に分光する凹面回折格子１７
と、凹面回折格子１７によって分光された各波長毎の光
強度を検出することにより分光スペクトルデータを計測
する受光センサ１８とが、外部からの光を遮光する遮光
性材料からなる暗箱１９内に配置される構成となってい
る。前記受光センサ１８は、凹面回折格子１７にて分光
反射された透過光を、同時に各波長毎に受光するととも
に波長毎の信号に変換して出力する、１０２４ビットの
ＭＯＳ型ラインセンサにて構成されている。このライン
センサは、詳述はしないが、各単位画素毎にフォトダイ
オード等の光電変換素子と、その光電変換素子にて得ら
れた電荷を蓄積するコンデンサ、及び、その蓄積電荷を
外部に出力させるための駆動回路等を内装して構成され
ている。尚、コンデンサによる電荷蓄積時間は、外部か
ら駆動回路を介して変更させることができるようになっ
ている。そして、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波
長の光を検出できるようになっている。

【００１８】そして、上下調節機構２１によって被計測
物存在予定領域Ｐに対して上下方向の位置を変更調節さ
れる状態で、被計測物存在予定領域Ｐの上方側を迂回す
るように設けられた枠体２０によって、前記投光部１及
び受光部２が一体的に組み付けられて、データ取得部Ｄ
が構成され、もって、データ取得部Ｄが上下調節機構２
１によって上下方向に移動されるように設けられてい
る。

【００１９】上下調節機構２１は、固定部Ｆに対して位
置固定状態で設置された電動モータ２１ａと、その電動
モータ２１ａに対して下向きに連結されたネジ軸２１ｂ
と、そのネジ軸２１ｂに螺合する状態で枠体２０に固着
されたナット部材２１ｃと、固定部Ｆに対して下向きに
位置固定状態で設置されて、枠体２０の上下移動を案内
する複数の棒状のガイド体２１ｅ等から構成されてい
る。そして、電動モータ２１ａによってネジ軸２１ｂを
回動駆動することにより、データ取得部Ｄを、ガイド体
２１ｅにて案内される状態で、上下に移動させることが
できるようになっている。

【００２０】前記固定部Ｆに対して下向きに位置固定状
態で設置された複数の棒状のガイド体２１ｅの下端に、
校正用の基準体Ｒの一例である光量校正用基準体として
のリファレンスフィルター２２が固定状態で設けられて
いる。このリファレンスフィルター２２は、所定の吸光
度特性を有する光学フィルターで構成され、具体的に
は、オパールガラスを用いて構成されている。

【００２１】上下調節機構２１は、リファレンスフィル
ター２２をデータ取得部Ｄの光路Ｌ中に位置させること
が可能となるような上下方向の移動ストロークを有する
ように構成されている。そして、上下調節機構２１によ
って、データ取得部Ｄを上下方向に位置調節することに
よって、図３（イ）に示すように、投光部１からの光が
被計測物存在予定領域Ｐに位置する被計測物Ｍを透過し
た後に受光部２にて受光される通常計測状態（被計測物
Ｍのデータを取得する状態に相当する）と、図３（ロ）
に示すように、投光部１からの光が前記リファレンスフ
ィルター２２を透過した後に受光部２にて受光されるリ
ファレンス計測状態 （基準体Ｒのデータを取得する状
態に相当する）とに切り換えることができるように構成
され、更に、通常計測状態においては、投光部１からの
光が被計測物Ｍの略中心に向けて照射されるように、径
が異なるような被計測物Ｍの品種（例えば、温州ミカ
ン、伊予柑等）に応じて、被計測物存在予定領域Ｐとデ
ータ取得部Ｄとの相対位置関係を調節することができる
ように構成されている。

【００２２】前記制御部３は、マイクロコンピュータを
利用して構成してあり、図４に示すように、各部の動作
を制御するように構成されている。つまり、前記投光部
１におけるハロゲンランプ６に供給する電源電圧の変更
調節や、投光部１及び受光部２夫々のシャッター機構
９、１３の開閉動作、上下調節機構２１の動作、及び、
分光器１４における電荷蓄積時間の変更調節動作等の各
部の動作を制御する構成となっている。しかも、この制
御部３を用いて、分光器１４にて得られた計測結果に基
づいて、被計測物Ｍの内部品質を解析する演算処理を実
行する品質導出手段Ｃが構成されている。

【００２３】図５に示すように、前記搬送コンベア４は
無端回動帯４ａを電動モータ４ｂによって駆動する構成
となっており、その無端回動帯４ａを巻回する回転体４
ｃの回転軸の回転状態を検出するロータリーエンコーダ
２３が備えられ、このロータリーエンコーダ２３の検出
情報も制御部３に入力される構成となっており、更に、
搬送コンベア４における被計測物存在予定領域Ｐに相当
する箇所よりも搬送方向上手側箇所には、被計測物Ｍの
通過を検出する光学式の通過センサ２４が備えられ、こ
の通過センサ２４の検出情報も制御部３に入力される構
成となっている。この通過センサ２４は、光を発する発
光器２４ａと、その光を受光する受光器２４ｂとが、搬
送コンベア４による搬送経路の左右両側部に振り分け配
置され、被計測物Ｍが存在せず発光器２４ａから発光さ
れた光が受光器２４ｂにて受光されるとオフ状態とな
り、被計測物Ｍにて光が遮られて受光器２４ｂにて光が
受光されなければオン状態となる。

【００２４】図１に示すように、操作部２７には、装置
の運転及び停止を指令する運転スイッチ２７ａ、波長校
正用分光スペクトルデータ（波長校正用データに相当す
る）を取得する波長校正データ計測モードを指令する波
長校正スイッチ２７ｂ、及び、計測対象の被計測物Ｍの
品種を指令する品種スイッチ２７ｃ等が備えられてい
て、運転スイッチ２７ａにより運転が指令されると、基
準分光スペクトルデータ（基準データに相当する）を取
得する基準データ計測モードを実行した後、被計測物の
内部品質を計測する通常データ計測モードを実行する。

【００２５】基準データ計測モードは、リファレンスフ
ィルタ２２に光を照射し、リファレンスフィルタ２２か
らの透過光を分光し、その分光した光を受光センサ１８
にて受光して得られる分光スペクトルデータを基準分光
スペクトルデータとして得るモードである。通常データ
計測モードは、搬送コンベア４により被計測物Ｍを載置
搬送しながら、被計測物存在予定領域Ｐに位置する被計
測物Ｍに光を照射し、被計測物Ｍからの透過光を分光
し、その分光した光を受光センサ１８にて受光して得ら
れる分光スペクトルデータを計測分光スペクトルデータ
として得て、その計測分光スペクトルデータと、後述す
る基準分光スペクトルデータ及び波長校正用分光スペク
トルデータに基づいて、被計測物Ｍの内部品質を求める
モードである。波長校正データ計測モードは、波長校正
用フィルタ２５に光を照射し、波長校正用フィルタ２５
からの透過光を分光し、その分光した光を受光センサ１
８にて受光して得られる分光スペクトルデータを波長校
正用分光スペクトルデータとして得るモードである。

【００２６】ちなみに、波長校正データ計測モードは、
計測データに異状が生じた時等、メンテナンスの必要が
生じた時に指令される。尚、波長校正データ計測モード
は、被計測物存在予定領域Ｐに被計測物Ｍが存在しない
状態で指令され、又、波長校正データ計測モードが実行
される前後には、波長校正用フィルタ２５を光路Ｌ中に
位置させる操作と、波長校正用フィルタ２５を光路Ｌか
ら退避させる操作が人為的に行われることになる。

【００２７】次に、制御部３による制御動作について説
明する。制御部３には、予め、操作部２７の品種スイッ
チ２７ｃから指令される被計測物Ｍの品種夫々に対応し
て、上下調節機構２１にてデータ取得部Ｄの上下方向で
の位置を調節するための目標高さが記憶されている。前
記目標高さは、被計測物Ｍの各品種に対応して、各品種
における平均的な大きさ（径）を有する被計測物Ｍに対
して、その中心に向けて光を照射することができるよう
な高さに設定されている。

【００２８】運転スイッチ２７ａにて運転が指令される
と、先ず、基準データ計測モードを実行し、以後は、運
転スイッチ２７ａにて停止が指令されるまで、通常デー
タ計測モードを実行する。基準データ計測モードでは、
搬送コンベア４による被計測物Ｍの搬送を停止させてい
る状態で、上下調節機構２１を操作してデータ取得手段
Ｄを前記リファレンス計測状態に切り換える。そして、
前記各シャッター機構を開状態に切り換えて、投光部１
からの光を被計測物Ｍに代えて前記リファレンスフィル
ター２２に照射して、そのリファレンスフィルター２２
からの透過光を、受光部２にて分光してその分光した光
を受光して得られた分光スペクトルデータを基準分光ス
ペクトルデータとして計測するのであるが、ここで、前
記分光スペクトルデータが予め設定した適正状態になる
ように投光部１により照射するための目標照射量を求め
るように構成されている。具体的には、受光センサ１８
の検出値（基準分光スペクトルデータ）が、受光センサ
１８の検出可能領域のうちの予め設定されている適正領
域に入るように、ハロゲンランプ６に供給される電源電
圧を自動調節するように電源回路５を制御するようにな
っている。すなわち、受光センサ１８の単位画素毎にお
ける光電変換素子の受光する光の光量の変化に対する出
力値（電流値）の変化特性は、検出可能領域の全ての範
囲にわたって直線的でなく、例えば図６に示すように非
線形な領域を有していることが多いが、このような変化
特性のうち直線的に変化する領域を利用して計測を行う
ようにすると、吸光度を精度よく検出することが可能と
なるから、ハロゲンランプ６の投光量が変化しても、常
に、この直線的に変化する領域を利用して計測を行える
ように、ハロゲンランプ６の投光量を自動調整するので
ある。

【００２９】そして、前記基準データ計測モードにおい
ては、受光センサ１８に光が照射されるのが禁止された
無光状態での受光センサ１８の検出値（暗電流データ）
も計測される。すなわち、前記受光部２のシャッター機
構１３を閉状態に切り換えて、そのときの受光センサ１
８の単位画素毎における検出値を暗電流データとして求
めるようにしている。

【００３０】次に、通常データ計測モードにおける制御
動作について説明する。この通常データ計測モードにお
いては、ハロゲンランプ６の投光量は前記目標照射量に
なるように自動調整された電源電圧で駆動される状態が
維持されている。そして、データ取得部Ｄの高さが、品
種スイッチ２７ｄから指令される品種に対応する目標高
さになるように、上下調節機構２１を操作し、搬送コン
ベア４による被計測物Ｍの搬送を行う。そして、各被計
測物Ｍが被計測物存在予定箇所Ｐを通過する毎に、夫々
の計測分光スペクトルデータを計測する。この計測分光
スペクトルデータを実行する際に、制御部３は、被計測
物Ｍの搬送方向先端部付近での受光センサ１８による設
定時間内における検出値（予備測定値）を求めておい
て、その検出値、すなわち、受光量に基づいて、計測分
光スペクトルデータを計測する本計測状態での電荷蓄積
時間を変更調節するようにしている。詳述すると、ロー
タリーエンコーダ２３により検出される搬送コンベア４
の搬送速度と、前記通過センサ２４による検出情報とに
基づいて、被計測物存在予定領域Ｐに搬送されてくる各
被計測物Ｍの搬送方向先端位置及び被計測物Ｍの搬送方
向中央位置が被計測物存在予定領域Ｐを通過し始めるタ
イミング等を予め求めておく。すなわち、通過センサ２
４にて被計測物Ｍが検出され始めると、通過センサ２４
の出力がオフ状態からオン状態に切り換わり、被計測物
Ｍの通過を終了するとオン状態からオフ状態に切り換わ
るので、その計測情報と搬送コンベア４の搬送速度の情
報とから、被計測物Ｍの搬送方向先端位置が被計測物存
在予定領域Ｐを通過するタイミングを求めることができ
る。

【００３１】そして、図７のタイミングチャートに示す
ように、被計測物Ｍの搬送方向先端位置が被計測物存在
予定領域Ｐを通過するタイミングＴ１から設定時間Ｔｓ
の間における受光部２の検出値（予備測定値）を読み込
む動作を設定回数（例えば、１〜３回程度、図に示す例
では２回）だけ行う。その検出値は、分光スペクトルデ
ータとして用いるのではなく、その計測結果に基づい
て、その後に行われる本計測における電荷蓄積時間Ｔｘ
を変更調整するための指標として用いる。すなわち、小
径で光が透過し易い被計測物Ｍであれば短い電荷蓄積時
間Ｔｘ１で計測を行い、中くらい大きさで透過率も中く
らいであれば、中くらいの電荷蓄積時間Ｔｘ２で計測を
行い、大径で光が透過し難い被計測物Ｍであれば長い電
荷蓄積時間Ｔｘ３で計測することができるようにしてい
る。尚、図７では、被計測物Ｍの搬送方向中央位置が被
計測物存在予定領域Ｐを通過するタイミングを基準点
（０）として大中小各種の被計測物Ｍに計測タイミング
を示しており、図中、Ｔ２は、被計測物Ｍの搬送方向終
端位置が被計測物存在予定領域Ｐを通過するタイミング
を示している。データ転送とは、計測データを制御部３
に送信する時間を示している。このようにして設定され
た電荷蓄積時間にて計測分光スペクトルデータを計測す
る。

【００３２】次に、このようにして得られた各種データ
に基づいて公知技術である分光分析手法を用いて被計測
物Ｍの内部品質を解析する演算処理を実行するように構
成されている。つまり、計測分光スペクトルデータ、前
記基準分光スペクトルデータ、及び、暗電流データに基
づいて、分光された各波長毎の吸光度スペクトル及び吸
光度スペクトルの波長領域での二次微分値を得るととも
に、その二次微分値により被計測物Ｍに含まれる糖度に
対応する成分量や酸度に対応する成分量を算出する解析
演算処理を実行するように構成されている。吸光度ｄ
は、基準分光スペクトルデータをＲｄ、計測分光スペク
トルデータをＳｄとし、暗電流データをＤａとすると、

【００３３】

【数１】ｄ＝ｌｏｇ｛（Ｒｄ−Ｄａ）／（Ｓｄ−Ｄ
ａ）｝

【００３４】で定義され、制御部３は、下記の数２によ
る重回帰分析に基づいて、被計測物Ｍに含まれる成分量
を算出するのである。

【００３５】

【数２】 Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ａ（λ１）＋Ｋ２・Ａ（λ２）

【００３６】但し、 Ｙ ；成分量 Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２ ；係数 Ａ（λ1 ），Ａ（λ2 ） ；特定波長λにおける吸光度
スペクトルの二次微分値

【００３７】尚、制御部３には、成分量を算出する成分
毎に、特定の成分量算出式、特定の係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ
２、及び、波長λ１，λ２等が予め設定されて記憶され
ており、この成分毎に特定の成分量算出式を用いて、各
成分の成分量を算出する構成となっている。

【００３８】波長校正データ計測モードが指令される
と、搬送コンベア４による被計測物Ｍの搬送を停止させ
ている状態で、上下調節機構２１を操作してデータ取得
手段Ｄを前記通常計測状態に切り換える。そして、前記
各シャッター機構を開状態に切り換えて、投光部１から
の光を波長校正用フィルタ２５に照射して、その波長校
正用フィルタ２５からの透過光を、受光部２にて分光し
てその分光した光を受光して得られた分光スペクトルデ
ータを波長校正用分光スペクトルデータとして計測す
る。更に、制御部３は、波長校正用分光スペクトルデー
タに一次微分を施して、波長が既知の２点のスペクトル
ピーク位置を検出し、その検出情報に基づいて、受光セ
ンサ１８の各受光素子の受光波長を校正する。制御部３
は、波長校正データ計測モードが指令されて、受光波長
の校正を実行した後は、その波長校正後の各受光素子と
受光波長との対応関係に基づいて、上述のように、被計
測物Ｍの内部品質を解析する演算処理を実行するように
構成されている。

【００３９】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。

【００４０】（イ） 上記実施形態では、上下調節機構
２１によるデータ取得部Ｄの位置調節によりデータを取
得する対象とする基準体Ｒとして、リファレンスフィル
ター２２のみを適用する場合について例示したが、リフ
ァレンスフィルター２２に加えて、波長校正用フィルタ
２５も適用するようにしても良い。この場合、リファレ
ンスフィルター２２と波長校正用フィルタ２５を、被計
測物存在予定領域Ｐの上方において、上下方向に並べて
配置して、上下調節機構２１を、通常計測状態及びリフ
ァレンス計測状態の２状態に、投光部１からの光が波長
校正用フィルタ２５を透過した後に受光部２にて受光さ
れる状態を加えた３状態に切り換えられるように構成し
ても良い。あるいは、データ取得部Ｄを静止させた状態
で、光路Ｌ中にリファレンスフィルター２２と波長校正
用フィルタ２５とを各別に位置させる機構を設けても良
い。

【００４１】（ロ） 被計測物存在予定領域Ｐの上方
に、光を遮断する遮光部を配置して、上下調節機構２１
を、通常計測状態及びリファレンス計測状態の２状態
に、投光部１からの光が前記遮光部にて遮断されて受光
センサ１８に光が照射されるのを禁止する遮光状態を加
えた３状態に切り換えられるように構成しても良い。こ
の場合は、内部品質計測装置全体を遮光状態で設置する
必要があるが、前記遮光状態に切り換えることにより、
暗電流データが計測できるので、上記の実施形態におい
て設けたシャッター機構１３を省略することができる。

【００４２】（ハ） 上記の実施形態においては、同一
品種の被計測物Ｍを連続して計測する場合は、データ所
得部Ｄの位置を固定する場合について例示したが、通過
センサ２４の検出情報に基づいて被計測物Ｍの径を求め
て、求めた径に応じて、光を被計測物Ｍの中心に向けて
照射できるように、上下調節機構２１によりデータ取得
部Ｄの位置を調節するように構成しても良い。

【００４３】（ニ） 位置調節手段を、被計測物存在予
定領域Ｐとデータ取得部Ｄとの相対位置関係を調節し、
且つ、被計測物Ｍのデータを取得する状態と基準体Ｒの
データを取得する状態とに切り換えるように構成するに
当たって、上記の実施形態においては、データ取得部Ｄ
を移動させる形態とする場合について例示したが、逆
に、被計測物存在予定領域Ｐ及び基準体Ｒを一体的に移
動させる形態としても良い。この場合は、搬送コンベア
４に代えて、被計測物存在予定領域Ｐ内に位置させて被
計測物Ｍを載置支持する載置台を設けると、載置台は搬
送コンベア４に比べて軽量に構成することができるの
で、位置調節手段の構成を簡素化する上で好ましい。

【００４４】（ホ） 位置調節手段を、被計測物存在予
定領域Ｐとデータ取得部Ｄとの相対位置関係を調節し、
且つ、被計測物Ｍのデータを取得する状態と基準体Ｒの
データを取得する状態とに切り換えるように構成するに
当たって、データ取得部Ｄを移動させたり、被計測物存
在予定領域Ｐ及び基準体Ｒを移動させたりする時の移動
方向は、上記の実施形態において例示した上下方向に限
定されるものではなく、例えば水平方向でも良い。

【００４５】（ヘ） 上記の実施形態においては、運転
スイッチ２７ａにて運転が指令されたときに、基準デー
タ計測モードを実行し、以降は、運転スイッチ２７ａに
て停止が指令されるまで、通常データ計測モードを実行
して、装置の運転開始時に計測した基準分光スペクトル
データに基づいて、以降の複数の被計測物Ｍの内部品質
の計測を行うように構成する場合について例示した。こ
れに代えて、各被計測物Ｍの内部品質を計測するタイミ
ング毎に、基準データ計測モードを自動的に実行して、
そのように各被計測物Ｍの内部品質を計測するタイミン
グ毎に測定した基準分光スペクトルデータに基づいて、
各被計測物Ｍの内部品質の計測するように構成しても良
い。あるいは、所定の時間間隔毎に基準データ計測モー
ドを自動的に実行するように構成しても良い。あるい
は、操作部２７に、基準データ計測モードの実行を指令
するスイッチを設けて、基準データ計測モードの実行を
必要時に人為的に指令できるように構成しても良い。

【００４６】（ト） 上記の実施形態においては、被計
測物Ｍに連続波長の光を照射し、被計測物Ｍからの透過
光を分光器１４にて分光して、その分光スペクトルに基
づいて内部品質を求めるように構成するについて例示し
たが、干渉フィルタ等を用いて、導出対象の内部品質と
強い相関がある特定波長の光を被計測物Ｍに照射し、被
計測物Ｍからの透過光に基づいて、内部品質を求めるよ
うに構成しても良い。

【００４７】（チ） 上記の実施形態では、光量校正用
基準体としてオパールガラスによるリファレンスフィル
タ２２を用いたが、これに限らず、例えば、スリガラス
等の拡散板の他、所定の吸光度特性を有するものであれ
ばよく、材質は限定されない。又、ハロゲンランプ６に
代えて、水銀灯、Ｎｅ放電管等を用いてもよく、受光セ
ンサ１８として、ＭＯＳ型ラインセンサに限らず、ＣＣ
Ｄ型ラインセンサ等を用いるようにしてもよい。

【００４８】（リ） 上記の実施形態では、被計測物Ｍ
からの透過光に基づいて分光スペクトルを計測するよう
にしたが、このような構成に限らず、被計測物Ｍからの
反射光に基づいて分光スペクトルを計測するようにして
もよい。

【００４９】（ヌ） 上記の実施形態では、被計測物Ｍ
の内部品質として、糖度や酸度を例示したが、これに限
らず、食味の情報等、それ以外の内部品質を計測しても
よい。又、操作部２７にて、被計測物Ｍの種類（果物の
場合は、ミカン、りんご、メロン）を指令して、指令さ
れた被計測物Ｍの種類に応じた条件（上下調節機構２１
による被計測物Ｍの種類に応じたデータ取得部Ｄの高さ
調節も含む）にて、内部品質を求めるように構成しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部品質計測装置の概略構成図

【図２】分光器の構成図

【図３】データ取得部の上下位置変更状態を示す図

【図４】制御ブロック図

【図５】内部品質計測装置の設置状態を示す平面図

【図６】受光センサの特性図

【図７】計測作動のタイミングチャートを示す図

【符号の説明】

４ 搬送手段 １３ 切り換え手段 １８ 受光センサ ２１ 位置調節手段 ２２ 光量校正用基準体 ２５ 波長校正体 Ｃ 品質導出手段 Ｄ データ取得手段 Ｌ 光路 Ｍ 被計測物 Ｐ 被計測物存在予定領域 Ｒ 基準体

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA05 AB20 BA06 BA08 BA20 CA02 CA03 CB01 CB02 CC15 DA01 DA06 DA07 EA08 EA16 EB01 EB02 2G059 AA01 BB11 DD12 DD13 EE01 EE02 EE12 FF08 GG10 HH01 HH06 JJ02 JJ05 JJ11 JJ13 JJ14 JJ23 KK01 KK04 MM14 3F079 AC21 CA34 CB25 CB31 CB33 CB34 CB36

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被計測物存在予定領域に位置する被計測
   物に光を照射し、前記被計測物からの透過光又は反射光
   に基づいてデータを取得するデータ取得手段と、そのデ
   ータ取得手段が取得したデータに基づいて前記被計測物
   の内部品質を求める品質導出手段と、前記被計測物存在
   予定領域と前記データ取得手段との相対位置関係を調節
   する位置調節手段とが設けられた内部品質計測装置であ
   って、 前記被計測物存在予定領域とは異なる箇所に、校正用の
   基準体が配置され、 前記位置調節手段の調節により、前記被計測物のデータ
   を取得する状態と、前記基準体に光を照射して前記基準
   体からの透過光又は反射光に基づいて前記基準体のデー
   タを取得する状態とに切り換えられるように構成され、 前記品質導出手段が、前記被計測物のデータ及び前記基
   準体のデータに基づいて、前記内部品質を求めるように
   構成されている内部品質計測装置。
2. 【請求項２】 前記被計測物が、前記被計測物存在予定
   領域を通過するように搬送手段にて搬送されるように構
   成され、 前記位置調節手段が、前記データ取得手段を移動させる
   ことにより、前記被計測物存在予定領域と前記データ取
   得手段との相対位置関係を調節し、且つ、前記被計測物
   のデータを取得する状態と前記基準体のデータを取得す
   る状態とに切り換えるように構成されている請求項１記
   載の内部品質計測装置。
3. 【請求項３】 前記基準体が、データ取得手段から照射
   される光を透過又は反射させて所定の率で減衰させる光
   量校正用基準体にて構成され、 前記データ取得手段における受光部分にデータ取得用の
   光が照射されるのを許容する照射状態と禁止する遮光状
   態とに切り換える切り換え手段が設けられ、 前記品質導出手段が、前記被計測物のデータ、前記基準
   体のデータ、及び、前記切り換え手段が前記遮光状態に
   切り換えられているときに取得したデータに基づいて、
   前記内部品質を求めるように構成されている請求項１又
   は２記載の内部品質計測装置。
4. 【請求項４】 前記基準体が、データ取得手段から照射
   される光を透過又は反射させて所定の率で減衰させる光
   量校正用基準体にて構成され、 前記データ取得手段が、前記被計測物からの透過光又は
   反射光を分光し、その分光した光を受光センサにて同時
   に各波長毎に受光して、分光スペクトルデータを得るよ
   うに構成され、 前記受光センサの受光波長範囲内において少なくとも２
   個の波長にピーク部を有する波長校正用光が得られる波
   長校正体が、前記データ取得手段における光路中に位置
   する状態と、前記光路から退避した状態とに切り換え自
   在に設けられ、 前記品質導出手段が、前記被計測物のデータ、前記基準
   体のデータ、及び、前記波長校正体が前記光路中に位置
   するときに取得したデータに基づいて、前記内部品質を
   求めるように構成されている請求項１又は２記載の内部
   品質計測装置。