JP2015148453A - 青果物の品質測定装置、及び青果物の品質測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物を搬送しながらオンラインで行う品質測定をより高い精度で行う。
【解決手段】前記部位が上部に位置する姿勢を保持して搬送された青果物Ｖに対し、側方に一定面積を持った光束Ｌ１を照射する投光部３、青果物Ｖからの拡散透過光Ｌ２，Ｌ３を受光する、上方の第１受光部４Ａ及び側方の第２受光部４Ｂ、光束Ｌ１の一部を制限する光束制限部５、第１受光部４Ａで受光した拡散透過光Ｌ２を分光して必要とする波長の分光を測定する第１分光部、第２受光部４Ｂで受光した拡散透過光Ｌ３を分光して必要とする波長の分光を測定する第２分光部、前記第１分光部で得た第１のデータ及び前記第２分光部で得た第２のデータを演算処理及び波形分析し、青果物Ｖの品質を評価するための検量線を用いて演算処理する信号処理・制御部を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンベアで搬送される青果物の品質をオンラインで測定して選別するための品質測定装置、及び前記青果物の品質測定方法に関わり、更に詳しくは、タマネギ及びリンゴ等の初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物の品質測定に好適な品質測定装置、及び前記青果物の品質測定方法に関する。

タマネギは、野菜生産出荷安定法における指定野菜１４品目の中で３番目に生産量の多い最も基幹的な食材の一つである。平成２４年度におけるタマネギの作付面積、および収穫量は、それぞれ約２．５万ｈａ、約１０９．７万ｔであったとされている。しかしながら、出荷量は約９６．７万ｔであり、収穫量の１割にも上る量が実際には出荷されていない。この主な原因は病害による腐敗であり、栽培過程での感染を完全に防ぐことは困難なことから、収穫球には健全球と腐敗球とが混在する。現状では、生産農家や選果場において、目視や触感といった手作業による腐敗球の選別除去が行われている。しかし、「心腐り」などの内部腐敗は熟練者でも判別が困難で、出荷球にも腐敗球が混入する場合があり、産地の信用低下に繋がる問題となっている。
このような現状の問題点の解決策として、コンベアで搬送されるタマネギ等の青果物の品質をオンラインで測定して選別するための品質測定装置を用いて、出荷時にタマネギの健全球と腐敗球を選別することが考えられる。このような品質測定装置を用いた、出荷時におけるタマネギ腐敗球の精度の高い判別技術が開発されれば、フードチェーンの下流側に対して腐敗球の混入率を明確に保証した商品提供が可能となる。

コンベアで搬送される青果物の品質をオンラインで測定して選別するための品質測定装置として、青果物を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送されてきた青果物に光を照射する投光器、前記青果物からの拡散透過光を分光する分光器及び必要とする波長の分光光量を検出する分光光量検出器からなる受光器、並びに、前記分光光量検出器の検出値を演算処理及び波形分析するとともに、前記青果物の品質を評価するための検量線を用いて演算処理する信号処理・制御装置からなる品質測定部とを備えた透過光式品質測定装置がある（例えば、特許文献１〜３参照）。
ここで、特許文献１の品質測定装置は、青果物の側方の一方に単一の投光器を配置し、前記側方の他方に例えば上下２個の受光器を配置している。
また、特許文献２の品質測定装置は、青果物の側方の両方に１個ずつの投光器を配置し、青果物の上方に受光器を配置するとともに、青果物の上面を通して受光器側へ入射する、拡散透過光以外の光を遮光する遮光手段を備えている。
さらに、特許文献３の品質測定装置は、青果物の側方の両方に少なくとも１個ずつの投光器を配置し、青果物の上下に１個ずつの受光器を配置しており（図２及び図５〜図８の構成）、特許文献３には、光源と上方側受光部との間に、青果物の上面を通して受光器側へ入射する、拡散透過光以外の光を遮光する遮光板を備えたものも開示されている（図８）。

特開２０１０−２０３７８１号公報 特許第４６０４９０８号公報 特開２００５−００９９３２号公報

本願の発明者らは、コンベアで搬送される青果物の品質をオンラインで測定して選別するための品質測定装置を用いてタマネギの健全球と腐敗球を判別する際に、その判別精度（判別率）を高めるための技術開発を行っており、前記品質測定装置の試作評価も行ってきた。
その結果、青果物の側方の一方に単一の投光器を配置し、前記側方の他方に上下２個の受光器を配置した特許文献１の品質測定装置の構成では、首付近にのみ腐敗のあるタマネギの判別制度が低いという問題があることが分かった。
これは、タマネギは、葉鞘茎部から菌が浸入して腐敗が起こるため、初期症状としては首付近に腐敗が発生する場合が多く、このような内部腐敗レベルのタマネギを腐敗球として判別できないことに起因している。

また、特許文献２のような品質測定装置を用いて葉鞘茎部を上向きにしたタマネギの品質測定を行うことも考えられるが、そのような品質測定を行うと、特許文献２の遮光手段（４）（駆動回転体（５））では、タマネギが大きい場合は透過経路が長くなり、タマネギが小さい場合は透過経路が短くなるため、表面に近い一定深度を持った首付近に発生する腐敗の検出には不向きである。
さらに、特許文献３のような品質測定装置（例えば図８の構成）を用いて行うタマネギの同様の品質測定においては、タマネギを透過した拡散透過光であっても、表面付近のみを極短距離透過した場合は表皮情報のみが反映されることになるため、表面に近い一定深度を持った首付近に発生する腐敗の検出には不向きである。

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、タマネギ及びリンゴ等の初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物をコンベアで搬送しながらオンラインで行う品質測定において、より精度の高い判別が行える青果物の品質測定装置、及び青果物の品質測定方法を提供する点にある。

本発明に係る青果物の品質測定装置は、前記課題解決のために、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物を搬送する搬送部と、前記部位が上部に位置する姿勢を保持して前記搬送部により搬送されてきた前記青果物に対し、前記青果物の側方に一定面積を持った光束を照射する、前記青果物の搬送方向に向かって左方及び右方の一方に配置された投光部と、前記青果物からの拡散透過光を受光する、前記青果物の上方に配置された第１受光部、及び前記左方及び右方の他方に配置された第２受光部と、前記青果物に照射される前記光束の一部を制限する光束制限部と、前記第１受光部で受光した前記拡散透過光を分光する第１分光器、及び必要とする波長の分光光量を測定する第１分光光量測定器を有する第１分光部、並びに、前記第２受光部で受光した前記拡散透過光を分光する第２分光器、及び必要とする波長の分光光量を測定する第２分光光量測定器を有する第２分光部と、前記第１分光光量測定器の測定値から得られた第１のデータ、及び前記第２分光光量測定器の測定値から得られた第２のデータの両方のデータを演算処理及び波形分析するとともに、前記青果物の品質を評価するための検量線を用いて演算処理する信号処理・制御部とを備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物を、前記部位が上部に位置する姿勢を保持して搬送部により搬送しながら、投光部から前記青果物の側面に一定面積を持った光束（平行又はある程度集光されたもの）を照射すると、その照射光の一部は光束制限部により制限される。前記青果物を透過して上方の第１受光部で受光される拡散透過光は、ランベルトベールの法則から最短経路を持つものが支配的になるため、光束制限部により光の侵入深度を制御することが可能になる。したがって、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物における前記部位の障害の判別を第１分光部で得たデータを用いて高精度に行うことができる。また、前記青果物の前記部位以外の芯部分の障害は、投光部と前記青果物を挟んで対向する第２受光部が受光する拡散透過光から第２分光部で得たデータを用いて高精度に判別できる。なお、前記青果物の表皮部分の障害は、外観からの目視、又は外観検査装置により検出できる。
よって、搬送部で搬送される前記青果物の健全及び障害の判別精度（判別率）を向上できる。

ここで、前記光束制限部が、前記搬送方向に直交する水平軸まわりに、前記左方から見て時計回り方向へ、前記搬送部と同期して回転する円盤状部材であり、前記円盤状部材は、前記水平軸まわりに径方向に延びる、円板状の形態が保たれる基部と、前記基部の外周縁から径方向外方へ且つ前記投光部から離れる方向へ傾斜する円錐台の側面板状の円環部とからなり、前記円環部は、前記青果物のサイズに応じて前記青果物の上側面に沿って変形するものであると好ましい。
このような構成によれば、前記青果物の側方に照射される一定面積を持った光束の一部を制限する光束制限部が、前記搬送部と同期して回転するので、前記光束制限部が前記青果物に接触した際に、品質測定に必要な前記青果物の姿勢が保持される。
その上、前記光束制限部が円盤状部材であるので、構成が簡素になるため、コストを低減できるとともに、信頼性が向上する。
その上さらに、円盤状部材が前記基部及び前記円環部からなり、前記円環部が前記青果物のサイズに応じて前記青果物の上側面に沿って変形するので、前記青果物のサイズ変動に対応できる。

また、前記青果物の試料を前記部位が上部に位置する姿勢を保持して前記搬送部により搬送しながら、前記第１分光部の前記第１分光光量測定器の測定値から得られた第１のデータ及び前記第２分光部の前記第２分光光量測定器の測定値から得られた第２のデータを説明変数とし、前記試料の障害レベルを目的変数として多変量解析により前記検量線を作成してなると一層好ましい。
このような構成によれば、前記第１のデータ及び前記第２のデータを多変量解析の説明変数として同時利用するので、多変量解析における次元数が増加することから、多変量解析により作成される検量線（判別モデル）の精度が高くなるため、前記検量線を用いて行う前記青果物の健全及び障害の判別精度（判別率）が一層向上する。

さらに、前記第１のデータ及び前記第２のデータがスペクトルデータであり、前記多変量解析がＰＬＳ回帰分析であるとより好ましい。
このような構成によれば、波長選択が不要であり全ての波長の情報を使用するので情報の欠落がなくなること等から、前記検量線を用いて行う前記青果物の健全及び障害の判別精度（判別率）がより一層向上する。

本発明に係る青果物の品質測定方法は、前記課題解決のために、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物の試料を、前記部位が上部に位置する姿勢で搬送しながら、前記試料の搬送方向に向かって左方及び右方の一方に配置された投光部から前記試料の側方に一定面積を持った光束を照射し、前記試料に照射される前記光束の一部を光束制限部により制限した状態で、前記試料の上方に配置された第１受光部、及び前記左方及び右方の他方に配置された第２受光部で前記試料からの拡散透過光を受光し、前記第１受光部で受光した前記拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第１のデータ、及び前記第２受光部で受光した前記拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第２のデータの両方のデータを説明変数とし、前記試料の障害レベルを目的変数として多変量解析により検量線を作成しておき、前記青果物の品質測定をする際に、前記青果物を前記部位が上部に位置する姿勢で搬送しながら、前記投光部から前記青果物の側方に一定面積を持った光束を照射し、前記光束制限部により前記青果物に照射される前記光束の一部を制限した状態で、前記第１受光部で受光した前記青果物からの拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第１のデータ、及び前記第２受光部で受光した前記青果物からの拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第２のデータの両方のデータを用いて、これらを演算処理及び波形分析し、前記検量線を用いた演算処理により前記青果物の品質測定を行うことを特徴とする。

このような方法によれば、前記青果物の試料を搬送しながら前記試料の側方に一定面積を持った光束を照射し、前記試料に照射される前記光束の一部を光束制限部により制限した状態で、前記試料の上方に配置された第１受光部、及び側方に配置された第２受光部で前記試料からの拡散透過光を受光し、前記第１受光部で受光した前記拡散透過光に基づく第１のデータ、及び前記第２受光部で受光した前記拡散透過光に基づく第２のデータの両方のデータを説明変数とし、前記試料の障害レベルを目的変数として多変量解析により検量線を作成する。よって、前記第１のデータ及び前記第２のデータを同時利用するので、多変量解析における次元数が増加することから、多変量解析により作成される検量線（判別モデル）の精度が高くなる。
そして、前記青果物の品質測定をする際に、前記青果物を搬送しながら前記青果物の側方に一定面積を持った光束を照射し、前記青果物に照射される前記光束の一部を前記光束制限部により制限した状態で、前記第１受光部で受光した拡散透過光に基づく第１のデータ、及び前記第２受光部で受光した拡散透過光に基づく第２のデータの両方のデータを用いて、これらを演算処理及び波形分析し、前記検量線を用いた演算処理により前記青果物の品質測定を行うので、搬送される前記青果物の健全及び障害の判別精度（判別率）を向上できる。

ここで、前記第１のデータ及び前記第２のデータがスペクトルデータであり、前記多変量解析がＰＬＳ回帰分析であると好ましい。
このような方法によれば、波長選択が不要であり全ての波長の情報を使用するので情報の欠落がなくなること等から、前記検量線を用いて行う前記青果物の健全及び障害の判別精度（判別率）が一層向上する。

以上のように、本発明に係る青果物の品質測定装置、及び青果物の品質測定方法によれば、タマネギ及びリンゴ等の初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物を搬送しながらオンラインで行う品質測定において、前記青果物の健全及び障害の判別精度（判別率）を向上できること等の顕著な効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る品質測定装置の斜視図である。 図１においてカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 投光部、並びに第１受光部及び第２受光部を後方から見た部分縦断面図である。 投光部の横断平面図である。 （ａ）は第１受光部の正面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ−Ｘ断面図である。 （ａ）は第２受光部を後方から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｙ−Ｙ断面図である。 第１受光部及び第１分光部、並びに第２受光部及び第２分光部の部分断面図である。 （ａ）は光束制限部の一例である円盤状部材の正面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｚ−Ｚ断面図である。 円盤状部材を後方から見た部分縦断面図であり、（ａ）はタマネギのサイズが小さい場合、（ｂ）はタマネギのサイズが大きい場合を示している。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。なお、本明細書においては、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物の例として示すタマネギＶの搬送方向（図中矢印Ａ参照。）を前、その反対側を後とし、左右は前方に向かっていうものとし、左方から見た図を正面図とする。

図１の本発明の実施の形態に係る青果物の品質測定装置１の斜視図、及び図１からカバー１３を外した状態を示す図２の斜視図に示すように、本発明の実施の形態に係る品質測定装置１は、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位（首付近）に障害が発生する場合が多い青果物であるタマネギＶを、前記部位が上部に位置する姿勢（葉鞘茎部を上に向けた姿勢）を保持して搬送する搬送部２を備えている。搬送部２の搬送ベルト１２は無端状のものであり、基台１１に対して、その前後に位置し、左右方向軸まわりに回転可能に支持された図示しない駆動プーリと従動プーリとに掛け渡されており、駆動プーリに連結されたモータを一定速度で回転することにより、駆動プーリ及び従動プーリが一定速度で回転することから、無端状の搬送ベルト１２の上側部分が一定速度で搬送方向（図中矢印Ａ参照。）へ移動するため、搬送ベルト１２上に載置されたタマネギＶ，…が搬送方向Ａへ一定速度で搬送される。
なお、タマネギＶ，Ｖ，…の葉鞘茎部を上に向けた姿勢に整列するのは、整列装置を用いるのが好ましいが、人手によってもよく、投光部３からタマネギＶへ光束Ｌ１が照射され、第１受光部４Ａ及び第２受光部４Ｂ（図３参照）が拡散透過光Ｌ２，Ｌ３を受光する際に、タマネギＶの葉鞘茎部を上に向けた姿勢が保持されればよい。

また、図３の投光部３、第１受光部４Ａ及び第２受光部４Ｂを後方から見た部分縦断面図に示すように、品質測定装置１は、搬送部２により搬送されてきたタマネギＶに対し、タマネギＶの側方に一定面積を持った光束Ｌ１を照射する、搬送方向Ａに向かって左方に配置された投光部３、タマネギＶからの拡散透過光Ｌ２を受光する、タマネギＶの上方に配置された第１受光部４Ａ、及びタマネギＶの右方に配置された第２受光部４Ｂ、並びにタマネギＶに照射される光束Ｌ１の一部を制限する光束制限部５を備えている。ここで、光束制限部５により、光束Ｌ１の一部を制限して前記一定深度を通る経路が最短となるようにしている。
なお、投光部３をタマネギＶの右方に配置し、第２受光部４ＢをタマネギＶの左方に配置してもよい。

図２のカバー１３を外した状態から、図１のようにカバー１３を取り付けた使用状態では、カバー１３により、投光部３並びに受光部４Ａ及び４Ｂが被われるとともに、カバー１３の前後の開口１４，１４に短冊状の遮光カーテン１５，１５が取り付けられているため、カバー１３の内部への外光の侵入が抑制される。
図１及び図２に示す操作パネルＰは、品質測定装置１の起動及び停止等の操作を行うとともに、品質測定の結果等の表示を行うものである。

さらに、品質測定装置１は、図７の部分断面図に示すように、第１受光部４Ａで受光した拡散透過光Ｌ２を分光する第１分光器であるフラットフィールド凹面型の第１回折格子７Ａ、及び必要とする波長の分光光量を測定する第１分光光量測定器である電荷蓄積方式の第１ラインセンサ８Ａを有する第１分光部６Ａ、並びに、第２受光部４Ｂで受光した拡散透過光Ｌ３を分光する第２分光器であるフラットフィールド凹面型の第２回折格子７Ｂ、及び必要とする波長の分光光量を測定する第２分光光量測定器である電荷蓄積方式の第２ラインセンサ８Ｂを有する第２分光部６Ｂを備えている。
さらにまた、品質測定装置１は、第１分光光量測定器である第１ラインセンサ８Ａの測定値から得られた第１のデータである第１スペクトルデータ（以下、「ＢＬ１」とする）、及び第２分光光量測定器である第２ラインセンサ８Ｂの測定値から得られた第２のデータである第２スペクトルデータ（以下、「ＢＬ２」とする）の両方のスペクトルデータＢＬ１，ＢＬ２を演算処理及び波形分析するとともに、タマネギＶの品質を評価するための検量線を用いて演算処理する信号処理・制御部９（図１及び図２参照）を備えている。

図４の横断平面図に示すように、投光部３は、例えばハロゲンランプである光源１６から全周方向に放出された光束を、その後方照射光を曲面反射鏡１７で、その前方照射光を平面反射鏡１８を介してレンズ１９により平行又はある程度集光された光束とし、レンズ１９通過後に、一定面積の開口である面積制限用の光束透過穴１９Ａを通すことにより、一定面積を持った光束（平行又はある程度集光されたもの）Ｌ１を放射する。ここで、光源用シャッタ２０は、測定休止時等に不必要な光が照射されるのを防止するためのものである。

図３の部分断面図、並びに、図５（ａ）の正面図及び図５（ｂ）の断面図に示すように、第１受光部４Ａは、保護用のカバーガラス２２Ａを通った拡散透過光Ｌ２が、基体内に配置されたフレネルレンズ２１Ａに入射して集光され、平面反射鏡２３により反射された後、図７の光ファイバケーブル２４Ａにより第１分光部６Ａへ導かれる。
また、図３の部分断面図、並びに、図６（ａ）の後方から見た図及び図６（ｂ）の断面図に示すように、第２受光部４Ｂは、保護用のカバーガラス２２Ｂを通った拡散透過光Ｌ３が、基体内に配置されたフレネルレンズ２１Bに入射して集光され、図７の光ファイバケーブル２４Ｂにより第２分光部６Ｂへ導かれる。

図７の部分断面図に示すように、第１分光部６Ａは、遮光ケース２５Ａ、光ファイバケーブル２４Ａにより導かれた拡散透過光Ｌ２（図３参照）が入る光通過口２６Ａ、光通過口２６Ａの内側に設置された可視光カットフィルタ２７Ａ、可視光カットフィルタ２７Ａから順次内側へ設置された、スリット２８Ａ、並びに、測定光を受光する状態（図７に示す開状態）、オフセット取得用シャッタ（黒色シャッタ）３０Ａにより第１ラインセンサ８Ａの暗電流を測定する状態、及び、ＮＤフィルタ（ニュートラルデンシティフィルタ）３１Ａによりリファレンス光を受光する状態を切り替えるシャッタ駆動用アクチュエータ２９Ａ、測定光を分光する第１回折格子７Ａ、第１回折格子７Ａにより分光されライン上に焦点を結んだ各分光の光量を一括して読み取る、マルチチャンネル分光光量検出器である電荷蓄積方式の第１ラインセンサ８Ａ等からなる。

また、第２分光部６Ｂは、遮光ケース２５Ｂ、光ファイバケーブル２４Ｂにより導かれた拡散透過光Ｌ３（図３参照）が入る光通過口２６Ｂ、光通過口２６Ｂの内側に設置された可視光カットフィルタ２７Ｂ、可視光カットフィルタ２７Ｂから順次内側へ設置された、スリット２８Ｂ、並びに、測定光を受光する状態（図７に示す開状態）、オフセット取得用シャッタ（黒色シャッタ）３０Ｂにより第２ラインセンサ８Ｂの暗電流を測定する状態、及び、ＮＤフィルタ（ニュートラルデンシティフィルタ）３１Ｂによりリファレンス光を受光する状態を切り替えるシャッタ駆動用アクチュエータ２９Ｂ、測定光を分光する第２回折格子７Ｂ、第２回折格子７Ｂにより分光されライン上に焦点を結んだ各分光の光量を一括して読み取る、マルチチャンネル分光光量検出器である電荷蓄積方式の第２ラインセンサ８Ｂ等からなる。

図２及び図３の光束制限部５は、搬送方向に直交する水平軸Ｂ（図３参照）まわりに、左方から見て時計回り方向へ（図８（ａ）の正面図の矢印参照）、搬送部２と同期して回転する円盤状部材１０である。
図８（ａ）の正面図及び図８（ｂ）の断面図に示すように、円盤状部材１０は、水平軸Ｂまわりに径方向に延びる、円板状の形態が保たれる基部１０Ａと、基部１０Ａの外周縁から径方向外方へ且つ投光部３（図３参照）から離れる方向へ傾斜する円錐台の側面板状の円環部１０Ｂとからなる。

なお、円板状の形態が保たれる基部１０Ａの「円板状」には、平面状のものだけでなく図８（ｂ）のような立体的な、例えば皿ばね状のもの等も含む。
また、光束制限部５は、円盤状部材１０に限定されるものではなく、前後に離間したプーリに架け渡したベルト状部材により構成する等、青果物（例えば、タマネギＶ）に照射される一定面積を持った光束である照射光Ｌ１の一部を制限できるものであればよい。
図２及び図３に示すように、光束制限部５として機能する、タマネギＶの左上側面に当接する投光部３側に位置する円盤状部材１０の他に、タマネギＶの右上側面に当接する、投光部３側の円盤状部材１０とタマネギＶの中心を通る前後方向の垂直面対称である円盤状部材１０も設けている。よって、搬送部２により搬送されて品質測定を行う所定位置でタマネギＶに光束制限部５（左側の円盤状部材１０）が当接すると同時に、左側の円盤状部材１０と前記面対称である右側の円盤状部材１０もタマネギＶに当接するので、品質測定する際に葉鞘茎部を上に向けた姿勢を保持する必要があるタマネギＶの姿勢の安定性が向上する。

ここで、光束制限部５を構成する円盤状部材１０は、食品である青果物（例えば、タマネギＶ）に接触することから、食品衛生法に適合する、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ，ＦＶＭＱ）、フッソゴム（ＦＫＭ，ＦＦＫＭ）、又はウレタンゴム（ＡＵ，ＥＵ）等のゴム、又はその他の柔軟性に優れた材料により製作される。
柔軟性に優れた材料により前記形状の基部１０Ａ及び円環部１０Ｂが形成されており、円環部１０Ｂは、基部１０Ａの外周縁から径方向外方へ且つ投光部３（図３参照）から離れる方向へ傾斜する円錐台の側面状の板部材であり、上下方向へ変形しやすいので、円環部１０Ｂが搬送されてきたタマネギＶの上側面に接触すると、タマネギＶにより上方へ押されて変形する。
例えば、図９（ａ）の部分縦断面図のようにタマネギのサイズが小さい場合（タマネギＶ１）、及び図９（ｂ）の部分縦断面図のようにタマネギのサイズが大きい場合（タマネギＶ２）のように、円環部１０Ｂはタマネギの上側面に沿って変形し、タマネギのサイズが大きい場合の方が円環部１０Ｂの変形量が大きくなる。
また、柔軟性に優れた材料により製作されているので、円環部１０ＢはタマネギＶ（図９（ａ）ではタマネギＶ１、図９（ｂ）ではタマネギＶ２）に密着する。

このような品質測定装置１の構成によれば、図３に示すように、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位Ｓ（図９参照）に障害が発生する場合が多いタマネギＶを、部位Ｓが上部に位置する姿勢を保持して搬送部２により搬送しながら、投光部３からタマネギＶの側面に一定面積を持った光束Ｌ１を照射すると、その照射光Ｌ１の一部は光束制限部５により制限される。タマネギＶを透過して上方の第１受光部４Ａで受光される拡散透過光Ｌ２は、ランベルトベールの法則から最短経路を持つものが支配的になるため、光束制限部５により光の侵入深度を制御することが可能になる。したがって、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位Ｓに障害が発生する場合が多いタマネギＶにおける部位Ｓの障害の判別を第１分光部６Ａ（図７参照）で得たデータを用いて高精度に行うことができる。また、タマネギＶの部位Ｓ以外の芯部分の障害は、投光部３とタマネギＶを挟んで対向する第２受光部４Ｂが受光する拡散透過光Ｌ３から第２分光部６Ｂで得たデータを用いて高精度に判別できる。なお、タマネギＶの表皮部分の障害は、外観からの目視、又は外観検査装置により検出できる。
よって、搬送部２で搬送されるタマネギＶの健全及び障害の判別精度（判別率）を向上できる。

また、光束制限部５は、搬送方向Ａに直交する水平軸Ｂまわりに、左方から見て時計回り方向へ、搬送部２と同期して回転する円盤状部材１０であり、円盤状部材１０は、水平軸Ｂまわりに径方向に延びる、円板状の形態が保たれる基部１０Ａと、基部１０Ａの外周縁から径方向外方へ且つ投光部３から離れる方向へ傾斜する円錐台の側面板状の円環部１０Ｂとからなり、円環部１０Ｂは、タマネギＶのサイズに応じてタマネギＶの上側面に沿って変形するものである。よって、タマネギＶの側方に照射される一定面積を持った光束Ｌ１の一部を制限する光束制限部５が、搬送部２と同期して回転するので、光束制限部５がタマネギＶに接触した際に、品質測定に必要なタマネギＶの姿勢が保持される。
さらに、光束制限部５が円盤状部材１０であるので、構成が簡素になるため、コストを低減できるとともに、信頼性が向上する。
さらにまた、円盤状部材１０が基部１０Ａ及び円環部１０Ｂからなり、円環部１０ＢがタマネギＶのサイズに応じてタマネギＶの上側面に沿って変形するので、タマネギＶのサイズ変動に対応できる。

次に、タマネギＶの品質を評価するための検量線（判別モデル）の作成、タマネギＶの品質測定について説明する。
初期症状として表面に近い一定深度を持った部位Ｓ（図９参照）に障害が発生する場合が多いタマネギＶの試料を、部位Ｓが上部に位置する姿勢（葉鞘茎部を上に向けた姿勢）で搬送しながら、図３に示すように、左方の投光部３から前記試料の側方に一定面積を持った光束Ｌ１を照射し、前記試料に照射される光束Ｌ１の一部を光束制限部５により制限した状態で、前記試料の上方に配置された第１受光部４Ａ、及び右方に配置された第２受光部４Ｂで前記試料からの拡散透過光Ｌ２，Ｌ３を受光し、第１受光部４Ａで受光した拡散透過光Ｌ２を第１分光部６Ａで分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第１スペクトルデータＢＬ１、及び第２受光部４Ｂで受光した拡散透過光Ｌ３を第２分光部６Ｂで分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第２スペクトルデータＢＬ２の両方のデータを説明変数とし、前記試料の障害レベルである内部腐敗レベルを目的変数としてＰＬＳ回帰分析により検量線を作成する。

タマネギＶの品質測定をする際には、タマネギＶの部位Ｓが上部に位置する姿勢（葉鞘茎部を上に向けた姿勢）で搬送しながら、図３に示すように、投光部３からタマネギＶの側方に一定面積を持った光束Ｌ１を照射し、タマネギＶに照射される光束Ｌ１の一部を光束制限部５により制限した状態で、第１受光部４Ａで受光したタマネギＶからの拡散透過光Ｌ２を第１分光部６Ａで分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第１スペクトルデータＢＬ１、及び第２受光部４Ｂで受光した拡散透過光Ｌ３を第２分光部６Ｂで分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第２スペクトルデータＢＬ２の両方のデータを用いて、これらを信号処理・制御部９で演算処理及び波形分析し、前記のように作成しておいた検量線を用いた演算処理によりタマネギＶの品質測定を行う。

＜実験方法＞
タマネギＶの試料として、淡路島たまねぎ（登録商標）である「ターザン」（ｎ＝３９４）、「もみじの輝」（ｎ＝３２６）、及び「もみじ３号」（ｎ＝３１５）を、１℃の商用冷蔵庫で貯蔵しておいたものを使用した。
これらのタマネギＶの試料を恒温層内に一晩静置することにより、品温を所定の温度に調温した後、２０ｍ／ｍｉｎの速度で搬送しながら、青果物の品質測定装置１により、可視近赤外透過スペクトルである第１スペクトルデータＢＬ１及び第２スペクトルデータＢＬ２を計測した。
障害レベルについては、第１スペクトルデータＢＬ１及び第２スペクトルデータＢＬ２を収集後、試料の縦切断面の目視観察により、内部腐敗レベル（０から５の６段階で評価）を実測した。ここで、「レベル０」は腐敗なし、「レベル１」は鱗片１枚の１／２以下が腐敗、「レベル２」は鱗片１枚の１／２程度が腐敗、「レベル３」は鱗片１枚の１／２以上が腐敗、「レベル４」は鱗片２枚の１／２以上が腐敗、「レベル５」はレベル４以上とした。
得られたスペクトルの内、波長が６５５〜９５５ｎｍの吸光度を説明変数（説明変量）、内部腐敗レベルを目的変数（目的変量）とし、ＰＬＳ回帰分析により検量線（判別モデル）を構築し、その精度について評価した。

（実施例）
第１スペクトルデータＢＬ１及び第２スペクトルデータＢＬ２の両方を説明変数として同時に使用する。
（比較例１）
第１スペクトルデータＢＬ１のみを説明変数として使用する。
（比較例２）
第２スペクトルデータＢＬ２のみを説明変数として使用する。

＜実験結果及び考察＞
健全球と腐敗球との閾値を腐敗レベル１．０とした際の内部腐敗レベルの判別率、及び腐敗球混入率を表１に示した。なお、表１における「Ｎ」は、取得したスペクトル数を示している。また、「腐敗球混入率」は、直ぐにクレームの対象となり得るレベル２以上の腐敗球の判別ミスの数をＡ、健全球と判別された数をＢとした場合、［Ａ／（Ａ＋Ｂ）］×１００（％）で算出したものである。

表１の実験結果より、第１スペクトルデータＢＬ１のみを説明変数として使用した場合（比較例１）は、レベル１の腐敗球の判別率が高い（７１．７％）ことがわかる。この理由は、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位（首付近）Ｓ（図９参照）に発生する場合が多い腐敗を、光束制限部５により光束Ｌ１の一部を制限して前記一定深度が最短となるようにしているので、第１受光部４Ａ及び第１分光部６Ａにより、タマネギの初期の腐敗を効果的に測定できるためであると考えられる。
また、特に市場等においてクレームの対象となるレベル２以上の腐敗球の判別率を見ると、レベル２の腐敗球の判別率は、比較例１が９６．６％、比較例２が９５．４％であるのに対し、実施例は９７．１％と高くなっている。レベル３及び４の判別率は、実施例及び比較例２が１００％であるのに対し、比較例１は９７．９％及び９５．１％であり低くなっている。
さらに、腐敗球混入率を見ると、比較例１が１．０７％、比較例２が０．５２％であるのに対し、実施例は０．３３％と低くなっている。
以上を総合すると、実施例のように第１スペクトルデータＢＬ１及び第２スペクトルデータＢＬ２の両方を説明変数として同時に使用することが、腐敗球判別に極めて有効であることが分かる。

以上の説明においては、第１分光光量測定器の測定値から得られた第１のデータが第１スペクトルデータＢＬ１、第２分光光量測定器の測定値から得られた第２のデータが第２スペクトルデータＢＬ２であり、多変量解析がＰＬＳ回帰分析である場合を示したが、前記第１のデータ及び前記第２のデータがスペクトルデータではなく、多変量解析が重回帰分析等のＰＬＳ回帰分析以外であってもよい。
前記第１のデータ及び前記第２のデータがスペクトルデータであり、前記多変量解析がＰＬＳ回帰分析であると、波長選択が不要であり全ての波長の情報を使用するので情報の欠落がなくなること等から、前記検量線を用いて行う前記青果物の健全及び障害の判別精度（判別率）が一層向上する。
また、以上の説明においては、初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物の例としてタマネギＶを示したが、前記青果物はリンゴ等の青果物であってもよい。前記青果物がリンゴである場合は、前記部位が上部に位置する姿勢にするために果梗部を上に向ければよい。

Ａ 搬送方向
Ｂ 搬送方向に直交する水平軸
ＢＬ１ 第１スペクトルデータ（第１のデータ）
ＢＬ２ 第２スペクトルデータ（第２のデータ）
Ｌ１ 照射光
Ｌ２，Ｌ３ 拡散透過光
Ｐ 操作パネル
Ｓ 表面に近い一定深度を持った部位
Ｖ，Ｖ１，Ｖ２ タマネギ（青果物）
１ 品質測定装置
２ 搬送部
３ 投光部
４Ａ 第１受光部
４Ｂ 第２受光部
５ 光束制限部
６Ａ 第１分光部
６Ｂ 第２分光部
７Ａ 第１回折格子（第１分光器）
７Ｂ 第２回折格子（第２分光器）
８Ａ （第１ラインセンサ）第１分光光量検出器
８Ｂ （第２ラインセンサ）第２分光光量検出器
９ 信号処理・制御部
１０ 円盤状部材
１０Ａ 基部
１０Ｂ 円環部
１１ 基台
１２ 搬送ベルト
１３ カバー
１４ 開口
１５ 遮光カーテン
１６ 光源
１７ 曲面反射鏡
１８ 平面反射鏡
１９ レンズ
１９Ａ 光束透過穴
２０ 光源用シャッタ
２１Ａ，２１Ｂ フレネルレンズ
２２Ａ，２２Ｂ カバーガラス
２３ 平面反射鏡
２４Ａ，２４Ｂ 光ファイバケーブル
２５Ａ，２５Ｂ 遮光ケース
２６Ａ，２６Ｂ 光通過口
２７Ａ，２７Ｂ 可視光カットフィルタ
２８Ａ，２８Ｂ スリット
２９Ａ，２９Ｂ シャッタ駆動用アクチュエータ
３０Ａ，３０Ｂ オフセット取得用シャッタ（黒色シャッタ）
３１Ａ，３１Ｂ ＮＤフィルタ

Claims (6)

1. 初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物を搬送する搬送部と、
   前記部位が上部に位置する姿勢を保持して前記搬送部により搬送されてきた前記青果物に対し、前記青果物の側方に一定面積を持った光束を照射する、前記青果物の搬送方向に向かって左方及び右方の一方に配置された投光部と、
   前記青果物からの拡散透過光を受光する、前記青果物の上方に配置された第１受光部、及び前記左方及び右方の他方に配置された第２受光部と、
   前記青果物に照射される前記光束の一部を制限する光束制限部と、
   前記第１受光部で受光した前記拡散透過光を分光する第１分光器、及び必要とする波長の分光光量を測定する第１分光光量測定器を有する第１分光部、並びに、前記第２受光部で受光した前記拡散透過光を分光する第２分光器、及び必要とする波長の分光光量を測定する第２分光光量測定器を有する第２分光部と、
   前記第１分光光量測定器の測定値から得られた第１のデータ、及び前記第２分光光量測定器の測定値から得られた第２のデータの両方のデータを演算処理及び波形分析するとともに、前記青果物の品質を評価するための検量線を用いて演算処理する信号処理・制御部とを備えたことを特徴とする青果物の品質測定装置。
2. 前記光束制限部が、前記搬送方向に直交する水平軸まわりに、前記左方から見て時計回り方向へ、前記搬送部と同期して回転する円盤状部材であり、前記円盤状部材は、前記水平軸まわりに径方向に延びる、円板状の形態が保たれる基部と、前記基部の外周縁から径方向外方へ且つ前記投光部から離れる方向へ傾斜する円錐台の側面板状の円環部とからなり、前記円環部は、前記青果物のサイズに応じて前記青果物の上側面に沿って変形するものである請求項１記載の青果物の品質測定装置。
3. 前記青果物の試料を前記部位が上部に位置する姿勢を保持して前記搬送部により搬送しながら、前記第１分光部の前記第１分光光量測定器の測定値から得られた第１のデータ及び前記第２分光部の前記第２分光光量測定器の測定値から得られた第２のデータを説明変数とし、前記試料の障害レベルを目的変数として多変量解析により前記検量線を作成してなる請求項１又は２記載の青果物の品質測定装置。
4. 前記第１のデータ及び前記第２のデータがスペクトルデータであり、前記多変量解析がＰＬＳ回帰分析である請求項３記載の青果物の品質測定装置。
5. 初期症状として表面に近い一定深度を持った部位に障害が発生する場合が多い青果物の試料を、前記部位が上部に位置する姿勢で搬送しながら、前記試料の搬送方向に向かって左方及び右方の一方に配置された投光部から前記試料の側方に一定面積を持った光束を照射し、前記試料に照射される前記光束の一部を光束制限部により制限した状態で、前記試料の上方に配置された第１受光部、及び前記左方及び右方の他方に配置された第２受光部で前記試料からの拡散透過光を受光し、前記第１受光部で受光した前記拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第１のデータ、及び前記第２受光部で受光した前記拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第２のデータの両方のデータを説明変数とし、前記試料の障害レベルを目的変数として多変量解析により検量線を作成しておき、
   前記青果物の品質測定をする際に、前記青果物を前記部位が上部に位置する姿勢で搬送しながら、前記投光部から前記青果物の側方に一定面積を持った光束を照射し、前記光束制限部により前記青果物に照射される前記光束の一部を制限した状態で、前記第１受光部で受光した前記青果物からの拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第１のデータ、及び前記第２受光部で受光した前記青果物からの拡散透過光を分光して必要とする波長の分光光量を測定して得られた第２のデータの両方のデータを用いて、これらを演算処理及び波形分析し、前記検量線を用いた演算処理により前記青果物の品質測定を行うことを特徴とする青果物の品質測定方法。
6. 前記第１のデータ及び前記第２のデータがスペクトルデータであり、前記多変量解析がＰＬＳ回帰分析である請求項５記載の青果物の品質測定方法。
   

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