JP3821734B2 - 分光分析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測対象箇所に位置する被計測物に光を照射する投光手段と、前記被計測物からの透過光を受光して分光し、その分光された光を計測する受光手段と、各部の動作を制御する制御手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記受光手段の計測情報に基づいて、前記被計測物の内部品質を解析するように構成されている分光分析装置に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、計測対象箇所に位置する被計測物に光を照射する投光手段と、前記被計測物からの透過光を受光して分光し、その分光された光を計測する受光手段と、各部の動作を制御する制御手段とが設けられ、前記制御手段が、前記受光手段の計測情報に基づいて、前記被計測物の内部品質を解析するように構成されている分光分析装置であって、前記被計測物が前記計測対象箇所を通過するように、搬送手段にて設定速度で搬送されるように構成され、この搬送手段の搬送横幅方向の両側部に、前記投光手段と前記受光手段とが振り分け配置されて構成され、前記受光手段が、放射状に複数の光を通過させるスリットが形成された円板を縦軸芯周りで回転操作して、被計測物を透過した光を通過させる開放状態とその光の通過を阻止する遮蔽状態とに切り換え自在なシャッター機構、開放状態の前記シャッター機構を通過した光が入射されると、その光を分光して分光スペクトルデータを電荷蓄積型の受光センサにて計測する分光器を備えて構成され、前記制御手段が、被計測物が前記計測対象箇所に到達すると前記シャッター機構を前記開放状態に切り換え、開放維持時間だけ前記開放状態に維持した後に前記シャッター機構を前記遮蔽状態に切り換えるように構成されている点を特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記投光手段から前記計測対象箇所へ向けて照射される光の照射範囲を変更調節する照射範囲変更手段が設けられ、その照射範囲変更手段が、開口面積が異なる複数種の光通過用開口を選択使用自在に備えて構成され、且つ、前記複数種の光通過用開口のうちの最も大きな開口を備え且つ定位置に設置される開口形成部材と、前記複数種の光通過用開口のうちの最も大きな開口以外の光通過用開口を備えてその光通過用開口を通して前記投光手段からの光が前記計測対象箇所に照射されるようにする開口照射位置及び前記投光手段からの光の前記計測対象箇所に対する照射範囲に制限を与えない照射許容位置に位置変更自在な遮蔽体とを備えて、その遮蔽体の位置変更により照射範囲を変更調節するように構成され、前記遮蔽体が、前記投光手段から光が前記計測対象箇所に照射されるのを遮蔽する遮蔽位置にも位置変更自在に構成されている点にある。
すなわち、計測対象箇所に位置する被計測物の大きさが、被計測物の品種等によって変わるときにも、その被計測物の大きさに応じて、照射範囲変更手段によって照射範囲を変更調節することによって、投光手段から計測対象箇所へ向けて照射される光を、被計測物に対して広い範囲で透過させるようにすることができながらも、被計測物を通過せずに被計測物を回り込んで受光手段へ入射する光を抑制することができる。このように、投光手段から計測対象箇所へ向けて照射される光の照射範囲を、被計測物の大きさに応じた適正な大きさに変更調節することができるようになるから、大きさの異なる被計測物の夫々について内部品質を精度良く解析できる。
【００１０】
請求項２によれば、開口面積が異なる複数種の光通過用開口を備えて、その複数種の光通過用開口のうちのいずれか１個を選択して使用することによって、計測対象箇所へ照射される光の照射範囲を変更調節できる。このように、複数種の光通過用開口を選択使用する構成は、カメラ等に備えられている可変絞りの構成に較べて、簡素な構成である。
ちなみに、光通過用開口の大きさの変化により、開口面積が大きい方が光量が多くなるように光量変化を生じるものであるが、被計測物は大きな物ほど透過率が低くなるものが多いため、このような傾向を持つ被計測物を対象として、照射範囲を変更調節すると、光量を適正に維持しながら計測が行えるものとなる。
【００１３】
又、請求項２によれば、遮蔽体を照射許容位置に位置させることによって、投光手段から計測対象箇所に照射される光の照射範囲が、開口形成部材に備えられた最も大きな光通過用開口によって制限される状態となる。また、遮蔽体を開口照射位置に位置させることによって、投光手段から計測対象箇所に照射される光の照射範囲が、遮蔽体に備えられた開口面積が最も大きな開口以外の光通過用開口によって制限される状態となる。
そして、照射範囲変更手段として、複数種の光通過用開口の全てを中心から略等距離の位置で周方向に間隔を隔てる状態で設けた遮蔽体を回転作動させることによって、照射範囲を変更するように構成されたものや、複数種の光通過用開口の全てをスライド移動方向に間隔を隔てる状態で設けた遮蔽体をスライド移動させることによって、照射範囲を変更調節するように構成されたもののように、複数種の光通過用開口の全てを遮蔽体に備えさせる構成に比べ、最も大きな開口を遮蔽体に備えさせないで済むため、位置変更される遮蔽体の小型化を図ることができ、結果的に装置全体の小型化を図るのに有利となる。
【００１４】
従って、光通過用開口を備えた遮蔽体を位置変更させて、照射範囲を変更調節する構成を用いるにあたり、遮蔽体の小型化によって、装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる分光分析装置が得られる。
【００１６】
さらに、請求項２によれば、照射範囲変更手段を構成するために備えられている遮蔽体に、投光手段から計測対象箇所へ向けて照射される光を遮蔽することができる遮蔽部分を備えさせて、その遮蔽部分が投光手段から光が計測対象箇所に照射されるのを遮蔽する遮蔽位置に遮蔽体を操作することによって、計測対象箇所へ向けて光が照射されない状態とすることができる。
つまり、このような分光分析装置おいて、例えば被計測物を搬送コンベヤによって搬送する形態にすると、搬送コンベヤの故障によって、分析作業中に被計測物が搬送されるのが中断され、投光手段からの光が被計測物に所定時間以上照射され続けて、被計測物が焦げる等の損傷を被る虞がある。このような事態を避けるために、搬送手段による搬送が中断されると、遮蔽体を遮蔽位置に位置変更させることにより、投光手段から光が計測対象箇所に照射されるのを遮蔽することができるようになる。
【００１７】
ちなみに、このような事態を避けるために、投光手段に備えさせる光源の電源をＯＦＦ操作することによって対応することも可能であるが、この場合、再び電源をＯＮ操作したときに光源から発せられる光の量が不安定となり易いものであるため、被計測物が焦げる等の損傷を被ることは防止できるものの、被計測物の内部品質の解析精度が低下する虞があり、実用的な対策としては好ましいものではない。これに対して、上述したように、投光手段から計測対象箇所へ向けて照射される光を、投光手段と計測対象箇所との間で遮蔽して、投光手段からの光が被計測物へ照射されるのを遮る形態は、光源の光の量が不安定となることを抑制できるから、被計測物の内部品質の解析精度が低下するのを回避できるものとなる。
【００１８】
従って、照射範囲変更手段の構成を利用した簡素な構成にて、計測対象箇所へ向けて照射される光を遮蔽して、被計測物が焦げる等の損傷を被ることを防止することができる分光分析装置が得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記投光手段の複数個が、前記計測対象箇所に異なる方向から光を照射するように設けられ、各投光手段の夫々に対応させて、前記開口形成部材及び前記遮蔽体が設けられ、１個の駆動手段が、複数個の遮蔽体を位置変更操作するように設けられている点を特徴とする。
【００２０】
すなわち、複数個の投光手段にて計測対象箇所を照射するようにするから、計測対象箇所に向けて照射される光の量が増加されることによって、受光手段で受光する被計測物を透過した光の量が増加されて、被計測物の内部品質を良好に解析することが可能となる。また、各投光手段の夫々に対応させて、開口形成部材及び遮蔽体を設けて、簡素な構成にて照射範囲を変更できるようにするのであり、さらには、各投光手段の夫々に対応させて設けた遮蔽体を１個の駆動手段にて位置変更操作する構成とするから、遮蔽体を位置変更操作するための駆動手段を、複数個の投光手段の夫々に設けて、複数個の駆動手段を備えて構成されたものと比べて、遮蔽体を位置変更操作する構成を簡素なものにできる。
【００２１】
従って、計測対象箇所に照射される光量を増加させて、良好な解析を行えるようにしながらも、計測対象箇所に照射される光の照射範囲を変更調整して、被計測物の大きさに係らず、内部品質を精度良く解析でき、そして、そのための構成の簡素化を図ることができる分光分析装置が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る分光分析装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
先ず、この分光分析装置の構成について説明する。
図１及び図１０に示すように、この分光分析装置は、被計測物Ｍ（ミカン）に光を照射する投光部１と、被計測物Ｍからの透過光を受光して分光し、その分光された光を計測する受光部２と、各部の動作を制御する動作制御処理や、前記受光部２の計測情報に基づいて被計測物Ｍの内部品質を解析する演算処理等を実行する制御手段としての制御部３等を備えて構成され、被計測物Ｍは、搬送手段としての搬送コンベア６により設定速度で一列で縦列状に載置搬送されて計測対象箇所Ｔを順次、通過していくように構成されている。そして、計測対象箇所Ｔに位置する被計測物Ｍに対して、投光部１から投射した光が被計測物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、計測対象箇所Ｔの左右両側箇所に振り分けて配置されている。
【００２４】
次に、各部の構成について説明する。
前記投光部１は、図２に示すように、２個の投光手段１０を備えて構成され、この２個の投光手段１０は、被計測物Ｍの搬送方向に沿う方向に並べて配置されている。
【００２５】
前記各投光手段１０は、ハロゲンランプ１２とこのハロゲンランプ１２からの光を一方へ向けて反射させる凹面形状の反射板１３とを備えて構成された光源１４と、光源１４から発せられる光を平行光とするためのコリメートレンズ１５と、このコリメートレンズ１５を通過した平行光を計測対象箇所Ｔに位置する被計測物Ｍに向けて、つまり、計測対象箇所Ｔに向けて照射するように反射させる投光用反射鏡１６と、投光用反射鏡１６にて反射した平行光を計測対象箇所Ｔにて集光する投光用集光レンズ１７とを備えて構成されている。そして、各投光手段１０において、光源１４とコリメートレンズ１５との間には、照射範囲変更手段２１が夫々設けられ、各投光手段１０から計測対象箇所Ｔへ向けて照射される夫々の光の照射範囲を変更調節できるように構成されている。
また、一対の投光手段１０は、計測対象箇所Ｔにことなる方向から光りを照射するように構成されるものであって、具体的には、各投光手段１０の光軸は、平面視において、被計測物Ｍの搬送方向と直交する方向の中心軸に対して対象となる形態で、且つ、その中心軸との交差角が１５度となるように設定されている。
【００２６】
前記各照射範囲変更手段２１は、図３に示すように、開口形成部材２２と遮蔽体２３を備えて構成されている。
前記開口形成部材２２は、２種の光通過用開口２２ａ、２３ａのうちの大きい方の開口２２ａを備えて、その光通過用開口２２ａが投光手段１０から照射される光の光軸上に一致するように固定されている。
前記遮蔽体２３は、搬送方向に沿った方向を軸心２３ｃとして往復回転自在に構成され、前記軸心２３ｃを中心とした周方向に沿って、開口形成部材２２に設けられた光通過用開口２２ａを通過する光をさらに制限できるような小さい方の開口２３ａと、開口形成部材２２に設けられた光通過用開口２２ａを通過する光を遮蔽する遮蔽部２３ｂとを備えて構成されている。
そして、この遮蔽体２３を回転させて、図３（イ）に示すように、遮蔽体２３を照射許容位置Ｇ２に位置させることによって、投光手段１０からの光は、２種の光通過用開口２２ａ、２３ａのうちの大きい方の開口２２ａを通過して、計測対象箇所Ｔへ向けて照射されることとなり、遮蔽体２３を回転させて、図３（ロ）に示すように、開口照射位置Ｇ１に位置させることによって、投光手段１０からの光は、２種の光通過用開口２２ａ、２３ａのうちの小さい方の光通過用開口２３ａを通過して、計測対象箇所Ｔへ向けて照射されることとなり、その結果、投光手段１０から計測対象箇所Ｔへ向けて照射される光の照射範囲を２段階に変更調節でき、さらに、遮蔽体２３を回転させて、図３（ハ）に示すように、遮蔽位置Ｇ３に位置させることによって、投光手段１０からの光は、遮蔽部２３ｂによって計測対象箇所Ｔへ光が照射されるのを遮蔽できるようになる。
【００２７】
また、図２に示すように、減速機構が付加された電動式の遮蔽体駆動モータ２４が駆動手段として１個備えられ、その遮蔽体駆動モータ２４の回転駆動力を各遮蔽体２３に伝達するための連結軸２５が備えられて、制御部３によって遮蔽体駆動モータ２４が制御作動されることによって、連結軸２５によって連結された各遮蔽体２３を一体的に回転させるように構成されている。
【００２８】
前記受光部２には、図１に示すように、受光手段１１として、被計測物Ｍを透過した計測対象光を集光する受光用集光レンズ３１、受光用集光レンズを通過した光のうち後述するような計測対象の波長領域（６００ｎｍ〜１０００ｎｍ）の範囲の光だけを上向きに反射し、それ以外の波長の光をそのまま通過させるバンドパスミラー３２、このバンドパスミラー３２により上向きに反射された計測対象光をそのまま通過させる開放状態と、前記計測対象光の通過を阻止する遮蔽状態とに切り換え自在なシャッター機構３３、開放状態のシャッター機構３３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３４、バンドパスミラー３２をそのまま直進状態で通過した光の光量を検出する光量検出センサ３５等が備えて構成されている。
【００２９】
前記分光器３４は、図４に示すように、入光口から入射した計測対象光を反射する分光用反射鏡３７と、反射された計測対象光を複数の波長の光に分光する凹面回析格子３８と、凹面回析格子３８によって分光された計測対象光における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３９とが、外部からの光を遮光する遮光性材料からなる暗箱４０内に配置される構成となっている。前記受光センサ３９は、凹面回折格子３８にて分光反射された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。
【００３０】
前記シャッター機構３３は、図５に示すように、放射状に複数のスリット４１が形成された円板４２を、パルスモータ４３によって縦軸芯周りで回転操作される状態で備えて構成され、前記暗箱４０の入光口３６には前記各スリット４１が上下に重なると光を通過させる開放状態となり、スリット４１の位置がずれると光を遮蔽する遮蔽状態となるように、スリット４１とほぼ同じ形状の透過孔４４が形成されており、光の漏洩がないように暗箱の入光口３６に対して円板４２を密接状態で摺動する状態で配備して構成されている。すなわち、このシャッター機構３３は凹面回析格子３８に対する入光口３６に近接する状態で設けられている。
【００３１】
前記投光手段１０及び受光手段１１は、被計測物Ｍが通過する計測対象箇所Ｔの上方側を迂回するように設けられた枠体４５によって一体的に支持される状態で設けられ、この枠体４５は、上下調節機構４６によって搬送コンベア６に対してその全体の上下方向の位置を変更調節することができるようになっている。上下調節機構４６については、詳述はしないが、固定部４７に対して位置固定状態で設置され、枠体移動モータ４８にて駆動されるネジ送り機構４９によって上下に移動させることができるようになっている。そして、前記搬送コンベア６における被計測物Ｍの通過箇所の上方側に位置させて、前記固定部４７にて位置固定される状態で基準体の一例であるリファレンスフィルター５０が設けられている。このリファレンスフィルター５０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。
【００３２】
そして、前記枠体４５の全体を上下方向に位置調節することによって、図６（イ）に示すように、投光手段１０からの光が搬送コンベア６に載置される被計測物Ｍを透過した後に受光手段１１にて受光される通常計測状態と、図６（ロ）に示すように、投光手段１０からの光が前記リファレンスフィルター５０を透過した後に受光手段１１にて受光されるリファレンス計測状態とに切り換えることができるように構成されている。
【００３３】
さらに、通常計測状態では、制御部３は、予め入力される被計測物Ｍの大きさ情報に基づいて、被計測物Ｍの中央部分を中心として投光手段１０にて被計測物Ｍに光を照射すべく、投光手段１０と受光手段１１の上下方向の位置を調整させるとともに、被計測物Ｍの大きさが大きいほど投光手段１０による照射光の照射範囲が大きくなるように、照射光による照射範囲を変更調節するように遮蔽体駆動モータ２４を制御作動させるように構成されている。
【００３４】
すなわち、被計測物Ｍの大きさが小さい場合には、図７（イ）に示すように、上下調節機構４６および遮蔽体駆動モータ２４を操作して、被計測物Ｍの中央部分を中心として被計測物Ｍの全体にわたって均一に照射光が照射されるように、投光手段１０と受光手段１１との上下方向の位置および照射光の照射範囲を変更調節するようにしている。
そして、被計測物Ｍの大きさが大きい場合には、図７（ロ）に示すように、上下調節機構４６および遮蔽体駆動モータ２４を操作して、被計測物Ｍの大きさが小さいときよりも、上下調節機構４６にて投光手段１０と受光手段１１とを上方側に移動させるとともに、遮蔽体駆動モータ２４を操作して、被計測物Ｍの中央部分を中心として被計測物Ｍの全体にわたって均一に照射光が照射されるように、照射光の照射範囲を変更調節するようにしている。
【００３５】
つまり、投光手段１０からの光が、被計測物Ｍを回り込むことを的確に防止するとともに、被計測物Ｍの中央部分を中心としながら、被計測物Ｍの全体にわたって均一に照射させるべく、投光手段１０と受光手段１１との上下方向の位置および照射光の照射範囲を変更調節するように構成されている。
【００３６】
そして、前記搬送コンベア６は無端回動チェーン６ａに設定間隔をあけて被計測物載置用のバケット６ｂを取付けて回動駆動する構成となっており、図８に示すように、搬送コンベア６による前記計測対象箇所Ｔの搬送方向上手側箇所には、前記バケット６ｂの中心位置が通過する毎に検出信号を出力する光学式の通過センサ５１が備えられている。すなわち、この通過センサ５１は、被計測物Ｍが計測対象箇所Ｔを通過する周期を検出する搬送周期検出手段として機能することになる。
【００３７】
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１０に示すように、受光手段１１によって得られる分光スペクトルデータに基づいて被計測物Ｍの内部品質を解析する演算手段１００や、各部の動作を制御する動作制御手段１０１が夫々制御プログラム形式で備えられる構成となっている。
つまり、後述するような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とともに、遮蔽体駆動モータ２４の回転動作、シャッター機構３３の開閉動作、上下調節機構４６の動作、及び、受光センサ３９の動作の管理等の各部の動作を制御する構成となっている。
【００３８】
次に、動作制御手段１０１による制御動作について説明する。
動作制御手段１０１は、被計測物Ｍに対する通常の計測に先立って、投光手段１０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５０に照射して、そのリファレンスフィルター５０からの透過光を、受光手段１１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求める基準データ計測モードと、搬送コンベア６により搬送される被計測物Ｍに対して、投光手段１０から光を照射して計測分光スペクトルデータを得て、この計測分光スペクトルデータと前記基準分光スペクトルデータとに基づいて、被計測物Ｍの内部品質を解析する通常データ計測モードとに切り換え自在に構成されている。
【００３９】
詳述すると、前記基準データ計測モードにおいては、搬送コンベア６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４６を操作して前記枠体４５を前記リファレンス計測状態に切り換える。そして、前記シャッター機構３３を開放状態に切り換えて、投光手段１０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５０に照射して、そのリファレンスフィルター５０からの透過光を、受光手段１１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。
【００４０】
そして、前記基準データ計測モードにおいては、受光手段１１への光が遮蔽された無光状態での受光センサ３９の検出値（暗電流データ）も計測される。すなわち、前記受光手段１１のシャッター機構３３を遮蔽状態に切り換えて、そのときの受光センサ３９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。
【００４１】
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、上下調節機構４６を操作して枠体４５を通常計測状態に切り換えて、搬送コンベア６による被計測物Ｍの搬送を行う。
そして、前記通過センサ５１による検出情報に基づいて、被計測物Ｍが前記計測対象箇所Ｔを通過する周期を検出し、その周期に同期させる状態で、分光した光を受光して電荷蓄積動作を設定時間実行する電荷蓄積処理と、蓄積した電荷を送り出す送出処理とを設定周期で繰り返すように、受光センサ３９の動作を制御する。
つまり、図９に示すように、各被計測物Ｍが計測対象箇所Ｔを通過すると予測される時間帯において、受光センサ３９が設定時間Ｔ１だけ電荷蓄積処理を実行し、被計測物Ｍが計測対象箇所Ｔに存在しないと予測される各被計測物Ｍ同士の中間位置付近が計測対象箇所Ｔに位置するようなタイミングで、設定時間Ｔ２だけ、蓄積した電荷を送り出す送出処理を実行するように、受光センサ３９の動作を制御する。従って、この計測装置では、受光センサ３９による電荷蓄積時間は常に一定で動作する構成となっている。尚、１秒間に７個づつ被計測物Ｍが通過するような処理能力とした場合には、電荷蓄積処理を実行する設定時間Ｔ１は、約１４０ｍｓｅｃ程度になる。
【００４２】
そして、動作制御手段１０１は、受光センサ３９が前記電荷蓄積処理を行う状態において、受光センサ３９が電荷蓄積処理を行う状態において、遮蔽状態から開放状態に切り換えてその開放状態を開放維持時間Ｔｘが経過する間維持した後に遮蔽状態に戻すように、シャッター機構３３の動作を制御するよう構成され、変更指令情報に基づいて、前記開放維持時間Ｔｘを変更調整するように構成されている。
この開放維持時間Ｔｘは、被計測物Ｍの品種の違いに応じて変更させる構成となっている。説明を加えると、例えば、温州ミカンであれは光が比較的透過しやすいので比較的短い時間（１０ｍｓｅｃ程度）に設定し、伊予柑であれば光が透過し難いので長めの時間（３０ｍｓｅｃ程度）に設定する。
このような品種の違いによる動作条件の設定は、作業員が人為的に行う構成となっている。つまり、図１０に示すように、品種の違いに応じて設定位置を人為的に切り換える人為操作式の切換操作具５２が設けられ、この切換操作具５２の設定情報が制御部３に入力され、制御部３はその設定情報に従って開放維持時間Ｔｘを変更調整する構成となっている。
【００４３】
また、動作制御手段１０１は、前記光量検出センサ３５にて検出される受光量、すなわち、被計測物Ｍの光透過量の実測値の変化に基づいて、被計測物Ｍが計測対象箇所Ｔに到達したか否かを検出するようになっており、被計測物Ｍが到達したことを検出するとシャッター機構３３を開放状態に切り換え、前記開放維持時間Ｔｘだけ開放状態を維持した後に、シャッター機構３３を遮蔽状態に切り換えて計測処理を終了する構成となっている。
具体的に説明すると、図１１に前記光量検出センサ３５の検出値の時間経過に伴う変化状態を示している。被計測物Ｍが到達するまでは投光手段１０から投射される光によってほぼ最大値が出力されているが、被計測物Ｍが計測対象箇所Ｔに至ると計測用光が遮られて光量検出センサの検出値（受光量）が減少し始めて検出値が予め設定した設定値以下にまで減少したとき（ｔ１）に、被計測物Ｍが計測対象箇所Ｔに到達したものと判断して、その時点から設定時間が経過したとき（ｔ２）に、シャッター機構３３を開放状態に切り換える。そして、前記開放維持時間Ｔｘだけ開放状態を維持した後に、シャッター機構３３を遮蔽状態に切り換えるのである。
【００４４】
そして、前記演算手段１００は、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、上記したようにして得られた計測分光スペクトルデータを、前記基準データ計測モードにて求められた基準分光スペクトルデータ、及び、暗電流データを用いた正規化して、分光された各波長毎の吸光度スペクトルデータを得るとともに、その吸光度スペクトルデータの二次微分値を求める。そして、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。
吸光度スペクトルデータ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、
【００４５】
【数１】
ｄ＝ｌｏｇ｛（Ｒｄ−Ｄａ）／（Ｓｄ−Ｄａ）｝
【００４６】
という演算式にて求められる。
そして、制御部３は、このようにして得られた吸光度スペクトルデータｄを二次微分した値のうち特定波長の値と、下記の数２に示される検量式とを用いて、被計測物Ｍに含まれる成分量を算出するのである。
【００４７】
【数２】
Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ａ（λ１）＋Ｋ２・Ａ（λ２）
【００４８】
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
【００４９】
尚、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，Ｋ２、及び、波長λ１，λ２等が予め設定されて記憶されており、演算手段１００は、この成分毎に特定の検量式を用いて、各成分の成分量を算出する構成となっている。
【００５０】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、光源として、ハロゲンランプと、ハロゲンランプからの光を一方へ向けて反射させる凹面形状の投光用反射板とを備えて構成されたものを用いたが、例えば、ハロゲンランプに代えて、水銀灯やＮｅ放電管などを備えて構成されたものでもよい。また、ビーム光を照射し、その照射範囲を変更自在なビーム光源を用いてもよい。
【００５１】
（２）上記実施形態では、照射範囲変更手段を、光源とコリメートレンズとの間に設けるような構成としたが、これに限定されるものではない。
例えば、投光用反射鏡と投光用集光レンズとの間に設けるようにしてもよく、また、投光用集光レンズと計測対象箇所との間に設けるようにしてもよい。
【００５２】
（３）上記実施形態では、照射範囲変更手段として、開口面積が異なる複数種の光通過用開口を選択することによって、照射範囲を変更調節するような構成としたが、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態の構成において、光源と計測対象箇所との間に、１個の光通過用開口を設けた開口形成部材を設け、この開口形成部材を照射光の通過方向に沿って移動させることによって、照射範囲を変更調節するような構成としてもよい。
また、照射範囲変更手段として、カメラの絞りのような構成のものを設けるような構成としてもよい。
【００５３】
（４）上記実施形態では、投光手段からの光が、計測対象箇所へ向けて集光するような構成としたが、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態の投光手段において、投光用集光レンズを設けない構成のものを用いて、投光手段から計測対象箇所へ照射される光が平行光となって、照射されるようにしてもよい。
また、投光用集光レンズを拡散レンズに置き換えて、投光手段から計測対象箇所へ照射される光が拡散光となって、照射されるようにしてもよい。
【００５４】
（５）上記実施形態では、照射範囲変更手段における遮蔽体を、回転作動させて照射範囲及び減光量を変更する例を示したが、この構成に代えて、複数種の光通過用開口をスライド移動体のスライド移動方向に間隔を隔てる状態で設け、そのスライド移動体をスライド移動させることによって、照射範囲を変更するように構成して実施することも可能である。
また、複数種の光通過用開口の数は、上記実施形態の如く、２つに限られるものではなく、計測条件などに応じて、３つ以上に適宜変更して実施することも可能である。
【００５５】
（６）上記実施形態では、基準体としてオパールガラスによるフィルターを用いたが、これに限らず、例えば、スリガラスなどの拡散板の他、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。
また、受光手段もＭＯＳ型ラインセンサに限らず、ＣＣＤ型ラインセンサなどの他の検出手段を用いるようにしてもよい。
【００５６】
（７）上記実施形態では、被計測物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構成したが、この構成に代えて、被計測物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構成して実施することも可能である。
【００５７】
（８）上記実施形態では、被計測物の内部品質として、糖度や酸度を例示したが、これに限らず、食味の情報など、それ以外の内部品質を計測してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 分光分析装置の概略構成図
【図２】 投光手段の平面図
【図３】 遮蔽体の位置変更状態を示す図
【図４】 分光器の構成図
【図５】 シャッター機構を示す図
【図６】 上下位置変更状態を示す図
【図７】 投光手段による照射範囲を示す図
【図８】 通過センサの設置状態を示す平面図
【図９】 計測作動のタイミングチャート
【図１０】 制御ブロック図
【図１１】 受光量の変化と計測タイミングを示す図
【符号の説明】
３ 制御手段
１０ 投光手段
１１ 受光手段
２１ 照射範囲変更手段
２２ 開口形成部材
２３ 遮蔽体
２２ａ、２３ａ 光通過用開口
２４ 駆動手段
Ｇ１ 開口照射位置
Ｇ２ 照射許容位置
Ｇ３ 遮蔽位置
Ｍ 被計測物
Ｔ 計測対象箇所

Claims (3)

1. 計測対象箇所に位置する被計測物に光を照射する投光手段と、前記被計測物からの透過光を受光して分光し、その分光された光を計測する受光手段と、各部の動作を制御する制御手段とが設けられ、
   前記制御手段が、前記受光手段の計測情報に基づいて、前記被計測物の内部品質を解析するように構成されている分光分析装置であって、
   前記被計測物が前記計測対象箇所を通過するように、搬送手段にて設定速度で搬送されるように構成され、この搬送手段の搬送横幅方向の両側部に、前記投光手段と前記受光手段とが振り分け配置されて構成され、
   前記受光手段が、放射状に複数の光を通過させるスリットが形成された円板を縦軸芯周りで回転操作して、被計測物を透過した光を通過させる開放状態とその光の通過を阻止する遮蔽状態とに切り換え自在なシャッター機構、開放状態の前記シャッター機構を通過した光が入射されると、その光を分光して分光スペクトルデータを電荷蓄積型の受光センサにて計測する分光器を備えて構成され、
   前記制御手段が、
   被計測物が前記計測対象箇所に到達すると前記シャッター機構を前記開放状態に切り換え、開放維持時間だけ前記開放状態に維持した後に前記シャッター機構を前記遮蔽状態に切り換えるように構成されている分光分析装置。
2. 前記投光手段から前記計測対象箇所へ向けて照射される光の照射範囲を変更調節する照射範囲変更手段が設けられ、
   その照射範囲変更手段が、
   開口面積が異なる複数種の光通過用開口を選択使用自在に備えて構成され、且つ、
   前記複数種の光通過用開口のうちの最も大きな開口を備え且つ定位置に設置される開口形成部材と、前記複数種の光通過用開口のうちの最も大きな開口以外の光通過用開口を備えてその光通過用開口を通して前記投光手段からの光が前記計測対象箇所に照射されるようにする開口照射位置及び前記投光手段からの光の前記計測対象箇所に対する照射範囲に制限を与えない照射許容位置に位置変更自在な遮蔽体とを備えて、その遮蔽体の位置変更により照射範囲を変更調節するように構成され、
   前記遮蔽体が、前記投光手段から光が前記計測対象箇所に照射されるのを遮蔽する遮蔽位置にも位置変更自在に構成されている請求項１記載の分光分析装置。
3. 前記投光手段の複数個が、前記計測対象箇所に異なる方向から光を照射するように設けられ、各投光手段の夫々に対応させて、前記開口形成部材及び前記遮蔽体が設けられ、１個の駆動手段が、複数個の遮蔽体を位置変更操作するように設けられている請求項２記載の分光分析装置。

Images