JP7418782B2 - measurement analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、分析装置、測定装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to an analysis device, a measurement device, and a program.
スマート農業が注目を集めている。スマート農業とは、ロボット技術又は情報通信技術を活用して、省力化・精密化や高品質生産を実現する等を推進している新たな農業のことである（非特許文献１参照）。スマート農業では、農場の気温又は湿度などの栽培管理のための基礎データを自動測定又は自動制御するためのＩｏＴ（Internet of Things）技術が活用されており、高齢化を背景に、農作業の一層の効率化が期待されている。 Smart agriculture is attracting attention. Smart agriculture is a new type of agriculture that utilizes robot technology or information and communication technology to promote labor saving, precision, and high-quality production (see Non-Patent Document 1). Smart agriculture utilizes IoT (Internet of Things) technology to automatically measure or automatically control basic data for cultivation management, such as farm temperature or humidity. It is expected to improve efficiency.
農作業の効率を改善するだけでなく、収穫対象物となる果実その他の対象物（本明細書において「オブジェクト」という。）が有する味および成分（本明細書において「味」で代表させる。）に関する情報を効率的に取得したいという要請がある。 In addition to improving the efficiency of agricultural work, it also relates to the taste and components (herein referred to as "taste") of fruits and other objects to be harvested (herein referred to as "objects"). There is a need to acquire information efficiently.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、対象物の味に関する情報を効率的に取得するための技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a technique for efficiently acquiring information regarding the taste of a target object.
本発明の一態様に係る分析装置は、オブジェクトに赤外光を照射したときの吸収光に関する情報である吸収光情報を取得する取得部と、前記吸収光情報に基づいて、前記オブジェクトの味情報を特定する特定部とを備える。吸収光情報とは、吸光度スペクトルとラマン散乱スペクトルとを指すものとする。本明細書において、特記しない限りは吸光度スペクトルを想定した構成とするが、ラマン散乱スペクトルの利用を除外するものではない。 An analysis device according to one aspect of the present invention includes an acquisition unit that acquires absorbed light information that is information about absorbed light when an object is irradiated with infrared light, and taste information of the object based on the absorbed light information. and a specifying part that specifies the. Absorbed light information refers to an absorbance spectrum and a Raman scattering spectrum. In this specification, unless otherwise specified, the configuration assumes an absorbance spectrum, but the use of a Raman scattering spectrum is not excluded.
本発明の一態様に係る測定装置は、前記分析装置と通信可能な測定装置であって、光源から導かれた赤外光を反射し、前記オブジェクトを照射するミラーと、前記ミラーからの照射光が前記オブジェクトに照射されたときの前記オブジェクトによる反射光が前記ミラーを介して導かれる受光部と、前記受光部が受光した前記反射光に基づいて特定される前記吸収光情報を前記分析装置に送信する送信部とを備え、前記光源から導かれた赤外光の前記ミラーによる前記オブジェクトへの照射光の光軸と、前記オブジェクトによる前記反射光の光軸とが、略同軸となるように、前記ミラーが設けられている。 A measuring device according to one aspect of the present invention is a measuring device that can communicate with the analyzing device, and includes a mirror that reflects infrared light guided from a light source and irradiates the object, and a mirror that irradiates the object with the irradiated light from the mirror. a light receiving section through which light reflected by the object is guided through the mirror when the object is irradiated with the light, and the absorbed light information specified based on the reflected light received by the light receiving section is sent to the analyzing device. a transmitter for transmitting data, such that the optical axis of the infrared light guided from the light source that is irradiated onto the object by the mirror and the optical axis of the reflected light from the object are substantially coaxial. , the mirror is provided.
本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、オブジェクトに赤外光を照射したときの吸収光に関する情報である吸収光情報を取得する取得部、前記吸収光情報に基づいて、前記オブジェクトの味情報を特定する特定部、として機能させる。 A program according to an aspect of the present invention includes a computer, an acquisition unit that acquires absorbed light information that is information about absorbed light when an object is irradiated with infrared light, and a taste of the object based on the absorbed light information. It functions as a specific part that specifies information.
本発明によれば、対象物の味に関する情報を効率的に取得するための技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique for efficiently acquiring information regarding the taste of a target object.
図面を参照して、本発明の実施形態を以下に説明する。なお、各図面は、発明が理解できる程度に、構成要素の形状、大きさ及び配置が概略的に示されているに過ぎない。本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、各構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。以下の説明に用いる図面において、同様の構成要素については同一の符号を付して示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that each drawing merely schematically shows the shape, size, and arrangement of the constituent elements to the extent that the invention can be understood. The present invention is not limited to the following description, and each component can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention. In the drawings used in the following description, similar components are designated by the same reference numerals.
１．測定装置
図１を参照して、本実施形態に係る測定装置の外観構成の概要を説明する。同図に示すように、測定装置１は、台車１１と、プローブ１２と、支持部１３と、車輪１４とを備える。
1. Measuring Apparatus Referring to FIG. 1, an outline of the external configuration of the measuring apparatus according to the present embodiment will be described. As shown in the figure, the measuring device 1 includes a cart 11, a probe 12, a support section 13, and wheels 14.
台車１１は、プローブ１２を載置して移動する台である。車輪１４は、台車１１に回転可能に取り付けられる。車輪１４は、台車１１に搭載された駆動部（図示せず。）から伝達されたトルクにより回転する。台車１１、車輪１４、及び上記駆動部は、測定装置１の移動機構を構成する。 The trolley 11 is a platform on which the probe 12 is placed and moved. Wheels 14 are rotatably attached to truck 11. The wheels 14 are rotated by torque transmitted from a drive unit (not shown) mounted on the truck 11. The trolley 11, the wheels 14, and the drive section constitute a moving mechanism of the measuring device 1.
プローブ１２は、支持部１３を介して台車１１に取り付けられている。プローブ１２は、オブジェクトに関する情報を測定する測定部である。例えば、プローブ１２は、オブジェクトに光を照射し、その反射光を受光する。プローブ１２は、対象オブジェクトに関する情報を測定するために、当該反射光を分光する。プローブ１２からの照射光の方向は、後述するプローブ１２に備える回動機構の動作に応じて変動する。図１において、例えば、照射光１５ａは、ある時点でプローブ１２から照射される光の光路（方向）を示している。光路１５ｂ、１５ｃ、１５ｄはそれぞれ、回動機構による回動後の照射光の光路を示している。符号１６は、プローブ１２からの照射光の光路の変動による軌道を概念的に示している。プローブ１２からの照射光の光路が変動することにより、広い範囲に位置するオブジェクトの情報を測定可能である。 The probe 12 is attached to the trolley 11 via a support 13. The probe 12 is a measurement unit that measures information about an object. For example, the probe 12 irradiates an object with light and receives the reflected light. The probe 12 spectrally spectra the reflected light in order to measure information regarding the target object. The direction of the irradiation light from the probe 12 changes depending on the operation of a rotation mechanism provided in the probe 12, which will be described later. In FIG. 1, for example, irradiation light 15a indicates the optical path (direction) of light irradiated from the probe 12 at a certain point in time. Optical paths 15b, 15c, and 15d each indicate the optical path of the irradiation light after rotation by the rotation mechanism. Reference numeral 16 conceptually indicates the trajectory of the irradiated light from the probe 12 due to variations in the optical path. By varying the optical path of the irradiated light from the probe 12, information on objects located in a wide range can be measured.
図２から図４を参照して、プローブ１２の構成の例を説明する。以下に説明するプローブ１２の構成は、例に過ぎず、他の構成が採用されてもよい。 An example of the configuration of the probe 12 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. The configuration of the probe 12 described below is merely an example, and other configurations may be employed.
＜共通光路型：実施例１＞
図２を参照して、共通光路型の実施例１を採用するプローブ１２ａの構成を説明する。図２は、プローブ１２ａの断面を示す模式図である。共通光路型とは、プローブからの照射光の軸と、プローブが受光する反射光の軸とが略共通になるように構成されたものである。プローブ１２ａは、光ファイバ１２０１、光ファイバ１２０２、ビームスプリッタ１２０３、ミラー１２０４、及び図示しない光源を備える。光ファイバ１２０１、光ファイバ１２０２、ビームスプリッタ１２０３、ミラー１２０４、及び光源により、光学系を構成する。
<Common optical path type: Example 1>
Referring to FIG. 2, the configuration of the probe 12a employing the common optical path type embodiment 1 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the probe 12a. The common optical path type is one in which the axis of the irradiated light from the probe and the axis of the reflected light received by the probe are substantially the same. The probe 12a includes an optical fiber 1201, an optical fiber 1202, a beam splitter 1203, a mirror 1204, and a light source (not shown). An optical system is composed of an optical fiber 1201, an optical fiber 1202, a beam splitter 1203, a mirror 1204, and a light source.
光ファイバ１２０１は、光源からの照射光ａ１１がビームスプリッタ１２０３を照射するように当該照射光を導く導光材である。光源からの照射光ａ１１は、オブジェクトに関する情報を測定するために適した波長範囲を含む光、例えば、赤外光である。光源から発光する当該赤外光の波長は、例えば、8000nm～10000nm、又は7000nm～11000nmである。後述する光源から放射される光についても同様である。
また、吸収光情報としてラマン散乱スペクトルと得る場合には、光源はレーザー光（波長400nm～1100nmが用いられることが多い）を用いる。
The optical fiber 1201 is a light guiding material that guides the irradiated light a11 from the light source so that the irradiated light a11 irradiates the beam splitter 1203. The irradiated light a11 from the light source is light including a wavelength range suitable for measuring information about the object, for example, infrared light. The wavelength of the infrared light emitted from the light source is, for example, 8000 nm to 10000 nm or 7000 nm to 11000 nm. The same applies to light emitted from a light source, which will be described later.
Furthermore, when obtaining a Raman scattering spectrum as absorption light information, a laser beam (often with a wavelength of 400 nm to 1100 nm is used) is used as the light source.
ビームスプリッタ１２０３は、入射光を所定の比率で反射光と透過光とに分割する光学部材である。ビームスプリッタ１２０３は、偏光ビームスプリッタであってもよい。光ファイバ１２０１からの入射光のビームスプリッタ１２０３による反射光ａ１２は、ミラー１２０４を照射する。また、ミラー１２０４からの入射光ｂ１２のビームスプリッタ１２０３による透過光は、検出光ｂ１３として光ファイバ１２０２に導かれる。 Beam splitter 1203 is an optical member that splits incident light into reflected light and transmitted light at a predetermined ratio. Beam splitter 1203 may be a polarizing beam splitter. Reflected light a12 from the beam splitter 1203 of the incident light from the optical fiber 1201 illuminates the mirror 1204. Further, the light transmitted by the beam splitter 1203 of the incident light b12 from the mirror 1204 is guided to the optical fiber 1202 as detection light b13.
ミラー１２０４は、ビームスプリッタ１２０３からの入射光ａ１２を反射し、当該反射光ａ１３によりプローブ１２ａの外部のオブジェクト（試料）（図示せず。）を照射する反射材である。また、ミラー１２０４は、照射された当該オブジェクトの反射光ｂ１１を入射し、その反射光ｂ１２によりビームスプリッタ１２０３を照射する。また、ミラー１２０４は、モータなどの回動機構（図示せず。）により、軸ｘ１を中心に矢印Ｄ１のように回動する。当該回動により、ミラー１２０４の反射面の向きが変動し、反射光ａ１３を広範囲に放射することが可能である。 The mirror 1204 is a reflective material that reflects the incident light a12 from the beam splitter 1203 and irradiates an object (sample) (not shown) outside the probe 12a with the reflected light a13. Further, the mirror 1204 receives reflected light b11 from the irradiated object, and irradiates the beam splitter 1203 with the reflected light b12. Further, the mirror 1204 is rotated in the direction of an arrow D1 around the axis x1 by a rotation mechanism (not shown) such as a motor. This rotation changes the direction of the reflective surface of the mirror 1204, making it possible to radiate the reflected light a13 over a wide range.
光ファイバ１２０２は、ビームスプリッタ１２０３の透過光を受光し、プローブ１２ａの外部（例えば、後述する分光器）に導く導光材である。すなわち、ミラー１２０４からの照射光ａ１３がオブジェクトに照射されたときの当該オブジェクトによる反射光ｂ１１が、ミラー１２０４を介して光ファイバ１２０２（受光部）に導かれる。 The optical fiber 1202 is a light guiding material that receives the transmitted light of the beam splitter 1203 and guides it to the outside of the probe 12a (for example, a spectrometer described later). That is, when the object is irradiated with the irradiation light a13 from the mirror 1204, the reflected light b11 from the object is guided to the optical fiber 1202 (light receiving section) via the mirror 1204.
図２に示す光学系において、光源から導かれた光のミラー１２０４を介したオブジェクトへの照射光ａ１３の光軸と、当該オブジェクトによる反射光ｂ１１の光軸とが、同軸又は略同軸となるように、光学系（光ファイバ１２０１、光ファイバ１２０２、ビームスプリッタ１２０３、及びミラー１２０４を含む。）が設けられ又は構成されている。 In the optical system shown in FIG. 2, the optical axis of the light a13 guided from the light source to the object via the mirror 1204 and the optical axis of the reflected light b11 from the object are coaxial or approximately coaxial. An optical system (including an optical fiber 1201, an optical fiber 1202, a beam splitter 1203, and a mirror 1204) is provided or configured.
このように図２に示す光学系によれば、照射光ａ１３の光軸と、反射光ｂ１１の光軸とが、同軸又は略同軸（すなわち、照射光ａ１３及び反射光ｂ１１の光路が共通又は略共通）となるように構成されている。その結果、プローブ１２ａからオブジェクトまでの距離に関わらず、プローブ１２ａの照射光ａ１３と、受光（反射光ｂ１１）の軸を変更せずに、オブジェクトを適切に照射し、当該オブジェクトの反射光を適切に受光することが可能である。 According to the optical system shown in FIG. 2, the optical axis of the irradiated light a13 and the optical axis of the reflected light b11 are coaxial or approximately coaxial (that is, the optical paths of the irradiated light a13 and the reflected light b11 are common or approximately coaxial). common). As a result, regardless of the distance from the probe 12a to the object, the object is appropriately irradiated without changing the axes of the irradiated light a13 of the probe 12a and the received light (reflected light b11), and the reflected light of the object is appropriately reflected. It is possible to receive light.
＜共通光路型：実施例２＞
図３を参照して、共通光路型の実施例２を採用するプローブ１２ｂの構成を説明する。図３は、プローブ１２ｂの断面を示す模式図である。プローブ１２ｂは、光ファイバ１２１１、光ファイバ１２１２、ミラー１２１３、及び図示しない光源を備える。光ファイバ１２１１、光ファイバ１２１２、ミラー１２１３、及び光源により、光学系を構成する。
<Common optical path type: Example 2>
Referring to FIG. 3, the configuration of the probe 12b employing the common optical path type embodiment 2 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross section of the probe 12b. The probe 12b includes an optical fiber 1211, an optical fiber 1212, a mirror 1213, and a light source (not shown). An optical system is configured by an optical fiber 1211, an optical fiber 1212, a mirror 1213, and a light source.
光ファイバ１２１１は、光源からの照射光ａ２１をプローブ１２ｂ内に導く導光材である。 The optical fiber 1211 is a light guiding material that guides the irradiated light a21 from the light source into the probe 12b.
ミラー１２１３は、光ファイバ１２１１から照射された入射光ａ２２を反射し、当該反射光（照射光ａ２３）によりプローブ１２ｂの外部のオブジェクト（試料）（図示せず。）を照射する反射材である。また、ミラー１２１３は、照射された当該オブジェクトの反射光ｂ２１を入射し、その反射光ｂ２２は、光ファイバ１２１２に導かれる。また、ミラー１２１３は、モータなどの回動機構（図示せず。）により、軸ｘ２を中心に矢印Ｄ２のように回動する。当該回動により、ミラー１２１３の反射面の向きが変動し、反射光（照射光ａ２３）を広範囲に放射することが可能である。 The mirror 1213 is a reflective material that reflects the incident light a22 irradiated from the optical fiber 1211 and irradiates an object (sample) (not shown) outside the probe 12b with the reflected light (irradiated light a23). Further, the mirror 1213 receives reflected light b21 from the irradiated object, and the reflected light b22 is guided to the optical fiber 1212. Further, the mirror 1213 is rotated in the direction of arrow D2 around the axis x2 by a rotation mechanism (not shown) such as a motor. This rotation changes the direction of the reflective surface of the mirror 1213, making it possible to radiate reflected light (irradiation light a23) over a wide range.
光ファイバ１２１２は、ミラー１２１３からの反射光ｂ２２を受光し、プローブ１２ｂの外部（例えば、後述する分光器）に導く導光材である。すなわち、ミラー１２１３からの照射光ａ２３がオブジェクトに照射されたときの当該オブジェクトによる反射光ｂ２１が、ミラー１２１３を介して反射光ｂ２２として光ファイバ１２１２（受光部）に導かれる。 The optical fiber 1212 is a light guiding material that receives the reflected light b22 from the mirror 1213 and guides it to the outside of the probe 12b (for example, to a spectrometer described later). That is, when an object is irradiated with irradiation light a23 from mirror 1213, reflected light b21 from the object is guided to optical fiber 1212 (light receiving section) via mirror 1213 as reflected light b22.
図３に示す光学系において、光源から導かれた光（例えば、赤外光）のミラー１２１３によるオブジェクトへの照射光ａ２３の光軸と、当該オブジェクトによる反射光ｂ２１の光軸とが、略同軸となるように、光学系（光ファイバ１２１１、光ファイバ１２１２、及びミラー１２１３を含む。）が設けられ又は構成されている。 In the optical system shown in FIG. 3, the optical axis of light a23 of light (for example, infrared light) guided from a light source that is irradiated onto an object by mirror 1213 and the optical axis of reflected light b21 from the object are approximately coaxial. An optical system (including an optical fiber 1211, an optical fiber 1212, and a mirror 1213) is provided or configured so that.
このように図３に示す光学系によれば、照射光ａ２３の光軸と、反射光ｂ２１の光軸とが、同軸又は略同軸（すなわち、照射光ａ２３及び反射光ｂ２１の光路が共通又は略共通）となるように構成されている。その結果、プローブ１２ｂからオブジェクトまでの距離に関わらず、プローブ１２ｂの照射光ａ２３と、受光（反射光ｂ２１）の軸を変更せずに、オブジェクトを適切に照射し、当該オブジェクトの反射光を適切に受光することが可能である。 According to the optical system shown in FIG. 3, the optical axis of the irradiated light a23 and the optical axis of the reflected light b21 are coaxial or approximately coaxial (that is, the optical paths of the irradiated light a23 and the reflected light b21 are common or approximately coaxial). common). As a result, regardless of the distance from the probe 12b to the object, the object is appropriately irradiated without changing the axes of the irradiated light a23 of the probe 12b and the received light (reflected light b21), and the reflected light of the object is appropriately reflected. It is possible to receive light.
＜対向光路型＞
図４を参照して、対向光路型を採用するプローブ１２ｃの構成の例を説明する。図４は、プローブ１２ｃの断面を示す模式図である。プローブ１２ｃは、光源１２２１、回転モータＭ１、第１ミラー１２２２、第２ミラー１２２３、光ファイバ１２２４、対物レンズＬ１、及び集光レンズＬ２を備える。光源１２２１、回転モータＭ１、第１ミラー１２２２、第２ミラー１２２３、光ファイバ１２２４、対物レンズＬ１、及び集光レンズＬ２は、光学系を構成する。
<Opposed optical path type>
With reference to FIG. 4, an example of the configuration of the probe 12c that employs a facing optical path type will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section of the probe 12c. The probe 12c includes a light source 1221, a rotation motor M1, a first mirror 1222, a second mirror 1223, an optical fiber 1224, an objective lens L1, and a condenser lens L2. The light source 1221, the rotation motor M1, the first mirror 1222, the second mirror 1223, the optical fiber 1224, the objective lens L1, and the condensing lens L2 constitute an optical system.
光源１２２１は、例えば、赤外光を放射する。当該赤外光の波長は、例えば、8000nm～10000nm、又は7000nm～11000nmである。光源１２２１の放射光は、第１ミラー１２２２の反射面を照射する。 The light source 1221 emits, for example, infrared light. The wavelength of the infrared light is, for example, 8000 nm to 10000 nm or 7000 nm to 11000 nm. The emitted light from the light source 1221 illuminates the reflective surface of the first mirror 1222 .
第１ミラー１２２２及び第２ミラー１２２３は、入射光を反射する反射材である。第１ミラー１２２２は、光源１２２１からの入射光を反射する。プローブ１２ｃの外部のオブジェクトＳ１は、第１ミラー１２２２の反射光（照射光ａ３１）により対物レンズＬ１を介して照射される。 The first mirror 1222 and the second mirror 1223 are reflective materials that reflect incident light. The first mirror 1222 reflects the incident light from the light source 1221. The object S1 outside the probe 12c is irradiated with the reflected light (irradiation light a31) of the first mirror 1222 via the objective lens L1.
このように、対向光路型の構成を採用するプローブ１２ｃでは、光ファイバなどの導光材を介さずに光源１２２１からの光をオブジェクトＳ１に照射する。そのため、前述の共通光路型よりも照射光の光量を増加させることが可能である。また、対向光路型では、対物レンズＬ１を介して光源１２２１からの光を照射するため、前述の共通光路型よりも、より遠方に位置するオブジェクトを照射することが可能である。 In this way, the probe 12c employing the opposed optical path type configuration irradiates the object S1 with light from the light source 1221 without passing through a light guiding material such as an optical fiber. Therefore, it is possible to increase the amount of irradiation light compared to the common optical path type described above. Furthermore, in the opposed optical path type, the light from the light source 1221 is irradiated through the objective lens L1, so it is possible to irradiate an object located further away than in the above-mentioned common optical path type.
第２ミラー１２２３は、照射光ａ３１のオブジェクトＳ１による反射光ｂ３１を入射し、その反射光により集光レンズＬ２を照射する。第２ミラー１２２３から集光レンズＬ２を介して集光された光は、光ファイバ１２２４により受光される。 The second mirror 1223 receives reflected light b31 of the irradiation light a31 from the object S1, and irradiates the condenser lens L2 with the reflected light. The light collected from the second mirror 1223 via the condensing lens L2 is received by the optical fiber 1224.
回転モータＭ１は、第１ミラー１２２２及び第２ミラー１２２３を回動するトルクを発生する回動機構である。第１ミラー１２２２及び第２ミラー１２２３は、回転モータＭ１からのトルクにより軸ｘ３を中心に矢印Ｄ３のように回動する。当該回動により、第１ミラー１２２２及び第２ミラー１２２３の反射面の向きが変動する。これにより、第１ミラー１２２２を介した照射光ａ３１を広範囲に放射することが可能となり、さらに、広範囲に位置するオブジェクトＳ１による反射光ｂ３１を第２ミラー１２２３に入射させることが可能となる。 The rotation motor M1 is a rotation mechanism that generates torque to rotate the first mirror 1222 and the second mirror 1223. The first mirror 1222 and the second mirror 1223 are rotated about the axis x3 in the direction of an arrow D3 by the torque from the rotation motor M1. Due to this rotation, the orientations of the reflective surfaces of the first mirror 1222 and the second mirror 1223 change. Thereby, it becomes possible to radiate the irradiation light a31 via the first mirror 1222 over a wide range, and further, it becomes possible to make the reflected light b31 from the object S1 located over a wide range enter the second mirror 1223.
光ファイバ１２２４は、導光材であり、集光レンズＬ２を介して受光した光（反射光ｂ３１）をプローブ１２ｃの外部（例えば、後述する分光器）に導く。 The optical fiber 1224 is a light guiding material, and guides the light (reflected light b31) received via the condenser lens L2 to the outside of the probe 12c (for example, to a spectrometer described later).
図４に示すように、プローブ１２ｃの光学系は、照射光ａ３１の光軸と、反射光ｂ３１の光軸とが、同軸又は略同軸（すなわち、照射光ａ３１及び反射光ｂ３１の光路が共通又は略共通）となるように構成されている。その結果、プローブ１２ｃからオブジェクトＳ１までの距離に関わらず、プローブ１２ｃの照射光（照射光ａ３１）と、受光（反射光ｂ３１）の軸を変更せずに、オブジェクトＳ１を適切に照射し、オブジェクトＳ３１の反射光を適切に受光することが可能である。 As shown in FIG. 4, the optical system of the probe 12c is such that the optical axis of the irradiated light a31 and the optical axis of the reflected light b31 are coaxial or approximately coaxial (that is, the optical paths of the irradiated light a31 and the reflected light b31 are common or (approximately common). As a result, regardless of the distance from the probe 12c to the object S1, the object S1 can be appropriately irradiated without changing the axis of the irradiation light (irradiation light a31) and the received light (reflected light b31) of the probe 12c, and It is possible to appropriately receive the reflected light of S31.
図５は、測定装置１が備える主な構成の例を示すブロック図である。測定装置１は、プローブ１２、分光器１０２、送信部１０３、センサ１０４、移動機構１０５、及び制御部１０６を備える。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of the main configuration of the measuring device 1. The measuring device 1 includes a probe 12, a spectrometer 102, a transmitter 103, a sensor 104, a moving mechanism 105, and a controller 106.
図５に示す例において、プローブ１２は、限定はしないが、前述の対向光路型を採用するプローブ１２ｃと同様の構成を備える。同図に示すように、プローブ１２は、主な構成として、光源１２２１、第１ミラー１２２２、第２ミラー１２２３、受光部１０１、及び回転モータＭ１を備える。受光部１０１は、例えば、前述の光ファイバ１２２４である。すなわち、受光部１０１は、第２ミラー１２２３による（オブジェクトによる）反射光を受光する。光源１２２１、第１ミラー１２２２、第２ミラー１２２３、及び回転モータＭ１については、既に説明しているため、ここでは説明を省略する。なお、プローブ１２は、プローブ１２ａ若しくはプローブ１２ｂと同様の構成、又は他の構成を採用しても良い。 In the example shown in FIG. 5, the probe 12 has a configuration similar to, but not limited to, the probe 12c that employs the opposed optical path type described above. As shown in the figure, the probe 12 mainly includes a light source 1221, a first mirror 1222, a second mirror 1223, a light receiving section 101, and a rotation motor M1. The light receiving unit 101 is, for example, the optical fiber 1224 described above. That is, the light receiving unit 101 receives the light reflected by the second mirror 1223 (by the object). Since the light source 1221, the first mirror 1222, the second mirror 1223, and the rotation motor M1 have already been described, their description will be omitted here. Note that the probe 12 may have the same configuration as the probe 12a or the probe 12b, or may have another configuration.
分光器１０２は、受光部１０１から受光した光を波長成分に分光し、各波長成分の光の強度を測定する。分光器１０２は、当該測定の結果を受光情報として出力する。なお、光源として波長走査型光源（例えば量子カスケードレーザー）を用いる場合は、分光器１０２は、光強度を感知可能な単一検出器のみで良い。 The spectrometer 102 separates the light received from the light receiving section 101 into wavelength components, and measures the intensity of the light of each wavelength component. The spectrometer 102 outputs the measurement result as light reception information. Note that when a wavelength-scanning light source (for example, a quantum cascade laser) is used as a light source, the spectrometer 102 only needs to be a single detector capable of sensing light intensity.
送信部１０３は、無線又は有線により情報を外部に送信する通信部である。送信部１０３は、分光器１０２による測定結果の情報（受光情報）を後述する分析装置に送信する。送信部１０３は、さらに、光源１２２１からの照射光の各波長成分の光の強度の情報（照射光情報）を分析装置に送信する。 The transmitter 103 is a communication unit that transmits information to the outside via wireless or wire. The transmitter 103 transmits information on the measurement results (light reception information) by the spectrometer 102 to an analysis device described later. The transmitter 103 further transmits information on the intensity of light of each wavelength component of the irradiated light from the light source 1221 (irradiated light information) to the analyzer.
センサ１０４は、測定装置１の周囲に存在するオブジェクトを認識し、かつ、当該オブジェクトの位置を特定する装置である。センサ１０４は、例えば、カメラを備えて構成される。センサ１０４は、カメラにより測定装置１の周囲の画像を取得し、当該画像に対する画像認識処理を実行することにより、対象となるオブジェクトの存在及び位置を特定する。 The sensor 104 is a device that recognizes objects existing around the measuring device 1 and specifies the position of the objects. The sensor 104 includes, for example, a camera. The sensor 104 acquires an image of the surroundings of the measuring device 1 using a camera, and performs image recognition processing on the image to identify the existence and position of the target object.
移動機構１０５は、測定装置１の移動のための機構である。移動機構１０５は、例えば、センサ１０４による認識結果に基づいて、測定装置１が対象オブジェクトの近傍に移動するように動作する。例えば、対象オブジェクトが農園に実る果実の場合、測定装置１は、果実を求めて農園内を移動機構１０５により移動する。移動機構１０５は、例えば、台車１１と、車輪１４と、車輪１４の駆動部とを備える。移動機構１０５は、他の機構により構成されても良い。移動機構１０５は、例えば、飛行機構又は歩行機構を備えて構成されても良い。 The moving mechanism 105 is a mechanism for moving the measuring device 1. The moving mechanism 105 operates, for example, based on the recognition result by the sensor 104, so that the measuring device 1 moves to the vicinity of the target object. For example, if the target object is fruit growing in a farm, the measuring device 1 moves within the farm using the moving mechanism 105 in search of the fruit. The moving mechanism 105 includes, for example, a truck 11, wheels 14, and a drive section for the wheels 14. The moving mechanism 105 may be configured by other mechanisms. The movement mechanism 105 may include, for example, a flight mechanism or a walking mechanism.
制御部１０６は、測定装置１が備える各構成の動作を制御する。制御部１０６は、例えば、センサ１０４による認識結果に基づいて、移動機構１０５の動作を制御し、測定装置１がオブジェクトの近傍に移動するように制御しても良い。さらに、制御部１０６は、プローブ１２の回転モータＭ１の動作を制御し、プローブ１２からの照射光によりオブジェクトを照射し、オブジェクトによる反射光をプローブ１２により受光するように制御しても良い。対向光路型の場合、制御部１０６は、プローブ１２の回転モータＭ１の動作を制御し、第１ミラー１２２２及び第２ミラー１２２３の反射面の向きを変更する。共通光路型の場合、制御部１０６は、プローブ１２の光学系の１つのミラーの反射面の向きを変更するように制御する。 The control unit 106 controls the operation of each component included in the measuring device 1. For example, the control unit 106 may control the operation of the moving mechanism 105 based on the recognition result by the sensor 104, so that the measuring device 1 moves close to the object. Furthermore, the control unit 106 may control the operation of the rotary motor M1 of the probe 12 so that the object is irradiated with the irradiation light from the probe 12 and the probe 12 receives the reflected light from the object. In the case of the opposed optical path type, the control unit 106 controls the operation of the rotation motor M1 of the probe 12 and changes the orientation of the reflecting surfaces of the first mirror 1222 and the second mirror 1223. In the case of the common optical path type, the control unit 106 controls to change the direction of the reflecting surface of one mirror in the optical system of the probe 12.
制御部１０６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを備える。制御部１０６において、ＣＰＵがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、各種の制御が実現される。 The control unit 106 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a memory. In the control unit 106, various types of control are realized by the CPU executing computer programs stored in the memory.
２．分析装置
図６を参照して、本実施形態に係る分析装置について説明する。分析装置は、測定装置１による測定結果を分析することにより、オブジェクトの特徴を特定する。本実施形態において、分析装置は、特に、オブジェクトである果実の味情報を特定する。
2. Analyzer The analyzer according to this embodiment will be described with reference to FIG. The analysis device specifies the characteristics of the object by analyzing the measurement results obtained by the measurement device 1. In this embodiment, the analysis device specifically identifies taste information of the fruit, which is the object.
図６に示すように、分析装置２は、主な構成として、通信部２０１、記憶部２０２、入出力部２０３、及び制御部２０４を備える。分析装置２は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置により構成される。 As shown in FIG. 6, the analyzer 2 includes a communication section 201, a storage section 202, an input/output section 203, and a control section 204 as main components. The analysis device 2 is constituted by an information processing device such as a personal computer.
通信部２０１は、外部装置との間で各種情報の送受信を行うための通信インタフェースである。測定装置１の通信部と、分析装置２の通信部２０１とを介して、測定装置１及び分析装置２は、相互に通信可能である。通信部２０１は、例えば、測定装置１による測定結果の情報を受信する。記憶部２０２は、外部装置から受信した情報、分析装置２による処理に必要な情報、分析装置２の処理結果の情報など、各種の情報を記憶する装置である。記憶部２０２は、例えば、磁気記憶装置又は半導体記憶装置等により構成される。入出力部２０３は、分析装置２に対する入力及び分析装置２による出力を行うための装置である。入出力部２０３は、入力装置及び出力装置を含む。入力装置は、例えば、分析装置２に対してユーザによる操作入力を行うためのキーボードやマウスなどを含む。出力装置は、例えば、分析装置２による処理結果の画像を出力するためのディスプレイ装置、及び音声を出力するためのスピーカ装置などを含む。 The communication unit 201 is a communication interface for transmitting and receiving various information to and from external devices. The measuring device 1 and the analyzing device 2 can communicate with each other via the communicating section of the measuring device 1 and the communicating section 201 of the analyzing device 2. The communication unit 201 receives, for example, information on the measurement results by the measurement device 1. The storage unit 202 is a device that stores various information such as information received from an external device, information necessary for processing by the analysis device 2, and information on processing results of the analysis device 2. The storage unit 202 is configured of, for example, a magnetic storage device, a semiconductor storage device, or the like. The input/output unit 203 is a device for inputting data to the analyzer 2 and outputting data from the analyzer 2. The input/output unit 203 includes an input device and an output device. The input device includes, for example, a keyboard, a mouse, and the like for the user to input operations to the analysis device 2. The output device includes, for example, a display device for outputting an image as a result of processing by the analysis device 2, a speaker device for outputting audio, and the like.
制御部２０４は、分析装置２が備える各構成の動作を制御する。制御部２０４は、図示しないがＣＰＵ及びメモリを備える。制御部２０４は、機能構成として、取得部２４０１及び特定部２４０２を含む。制御部２０４において、ＣＰＵがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、上記の機能構成を含む各種の機能が実現される。 The control unit 204 controls the operation of each component included in the analyzer 2. Although not shown, the control unit 204 includes a CPU and a memory. The control unit 204 includes an acquisition unit 2401 and an identification unit 2402 as a functional configuration. In the control unit 204, the CPU executes a computer program stored in the memory, thereby realizing various functions including the above functional configuration.
取得部２４０１は、測定装置１による測定結果の情報に基づいて、オブジェクトに赤外光を照射したときの吸収光に関する情報である吸収光情報を取得する。具体的には、取得部２４０１は、まず、測定装置１の送信部１０３により送信された受光情報及び照射光情報を、通信部２０１を介して受信する。取得部２４０１は、受光情報が示すオブジェクトからの反射光の強度と、照射光情報が示すオブジェクトへの照射光の強度との間の差分に基づいて、オブジェクトに赤外光を照射したときの吸収光に関する情報である吸収光情報を取得する。 The acquisition unit 2401 acquires absorbed light information, which is information about absorbed light when an object is irradiated with infrared light, based on information on the measurement results by the measuring device 1. Specifically, the acquisition unit 2401 first receives the light reception information and the irradiation light information transmitted by the transmission unit 103 of the measurement device 1 via the communication unit 201. The acquisition unit 2401 calculates the absorption when the object is irradiated with infrared light based on the difference between the intensity of the reflected light from the object indicated by the light reception information and the intensity of the irradiation light on the object indicated by the irradiation light information. Absorbed light information, which is information about light, is acquired.
特定部２４０２は、取得部２４０１により取得された吸収光情報に基づいて、オブジェクトの味情報を特定する。具体的には、特定部２４０２は、吸収光情報が示す吸収光について、所定範囲の波長成分の吸収光強度を特定し、当該強度に基づいて、オブジェクトの味情報を特定する。 The identifying unit 2402 identifies the taste information of the object based on the absorbed light information acquired by the acquiring unit 2401. Specifically, the specifying unit 2402 specifies the absorbed light intensity of a wavelength component in a predetermined range for the absorbed light indicated by the absorbed light information, and specifies the taste information of the object based on the intensity.
特定部２４０２は、オブジェクトの吸収光情報に基づいて、例えば、オブジェクトに含まれる酸の情報及び糖の情報を特定可能である。また、特定部２４０２は、オブジェクトの吸収光情報に基づいて、オブジェクトに含まれるリコピンの含有量の程度に関する情報を特定可能である。本実施形態において特に、波長範囲7.7～8.5μｍにおける吸収光の強度に基づいて酸の含有量の程度を把握できる。また、本実施形態において特に、波長範囲8.5～10.5μｍにおける吸収光の強度に基づいて糖の含有量の程度を把握できる。これに従い、特定部２４０２は、例えば、波長範囲7.7～8.5μｍの吸収光の強度に基づいて、オブジェクトに含まれる酸の含有量の程度を把握してもよい。また、特定部２４０２は、例えば、波長範囲8.5～10.5μｍの吸収光の強度に基づいて、オブジェクトに含まれる糖の含有量の程度を把握してもよい。含有量の程度は、任意の尺度を設定することができ、例えば、多い、普通、少ない、の三段階で設定されてもよいし、含有量が多い順に１０から１の十段階で設定されても良い。 The identifying unit 2402 can identify, for example, information on acid and information on sugar contained in the object, based on the absorbed light information of the object. Further, the identifying unit 2402 can identify information regarding the level of lycopene content contained in the object based on the absorbed light information of the object. In particular, in this embodiment, the degree of acid content can be determined based on the intensity of absorbed light in the wavelength range of 7.7 to 8.5 μm. Furthermore, in this embodiment, the degree of sugar content can be determined based on the intensity of absorbed light in the wavelength range of 8.5 to 10.5 μm. Accordingly, the identifying unit 2402 may determine the amount of acid contained in the object based on the intensity of absorbed light in the wavelength range of 7.7 to 8.5 μm, for example. Further, the identifying unit 2402 may determine the amount of sugar contained in the object based on the intensity of absorbed light in the wavelength range of 8.5 to 10.5 μm, for example. The degree of content can be set on an arbitrary scale, for example, it may be set in three stages of high, normal, and low, or it can be set in 10 stages from 10 to 1 in descending order of content. Also good.
なお、測定装置１による測定の対象になるオブジェクト、及び分析装置２の分析対象となるオブジェクトは、好ましくは、イチゴ、トマト、サクランボ、又はブルーベリーなどの非可食の皮を有さない果実を含む。 Note that the objects to be measured by the measuring device 1 and the objects to be analyzed by the analyzing device 2 preferably include inedible fruits without skin, such as strawberries, tomatoes, cherries, or blueberries. .
図７Ａ及び図７Ｂを参照して、取得部２４０１により取得された吸収光情報と、特定部２４０２により特定されるオブジェクトの味情報とについて説明する。同図には、吸収光の波長と、吸収光強度との間の関係が、吸収光情報としてグラフで示されている。図７Ａは、イチゴａをオブジェクトとするグラフである。図７Ｂは、イチゴａとは異なるイチゴｂをオブジェクトとする吸収光情報のグラフである。 The absorbed light information acquired by the acquisition unit 2401 and the taste information of the object specified by the identification unit 2402 will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. In the figure, the relationship between the wavelength of absorbed light and the intensity of absorbed light is shown graphically as absorbed light information. FIG. 7A is a graph with strawberry a as an object. FIG. 7B is a graph of absorbed light information whose object is strawberry b, which is different from strawberry a.
図７Ａ及び図７Ｂにおいて、酸の含有量の程度を示す波長範囲は、他の領域より光強度が高いため、特定部２４０２により酸の含有量が多いことが特定される。また、糖の含有量の程度を示す波長範囲も、他の領域より光強度が高いため、特定部２４０２により糖の含有量が多いことが特定される。一方で、イチゴａの糖を示す波長範囲の光強度は、イチゴｂの糖を示す波長範囲の光強度よりも高い。そのため、イチゴａの糖の含有量の方が、イチゴｂの糖の含有量よりも多いことが特定される。 In FIGS. 7A and 7B, since the wavelength range indicating the degree of acid content has a higher light intensity than other regions, the identification unit 2402 identifies that the acid content is high. Further, since the wavelength range indicating the degree of sugar content also has a higher light intensity than other regions, the identification unit 2402 identifies that the sugar content is high. On the other hand, the light intensity in the wavelength range showing the sugars in strawberry a is higher than the light intensity in the wavelength range showing the sugars in strawberry b. Therefore, it is determined that the sugar content of strawberry a is higher than the sugar content of strawberry b.
以上のように本実施形態によれば、分析装置２は、果実などのオブジェクトに赤外光を照射したときの吸収光に関する情報である吸収光情報を取得し、当該吸収光情報に基づいて、オブジェクトの味情報を特定する。その結果、分析装置２は、オブジェクトの味に関する情報を効率的に取得することが可能である。すなわち、人がオブジェクトの味見をしたり、オブジェクトを破壊したり（例えば、検査のために潰す、カットするなど。）することなく、味情報を特定することができる。例えば、オブジェクトに照射する光として赤外以外の光、例えば、近赤外を採用した場合、本実施形態のような分析を行うことはできない。 As described above, according to the present embodiment, the analyzer 2 acquires absorbed light information that is information about absorbed light when an object such as a fruit is irradiated with infrared light, and based on the absorbed light information, Identify the taste information of an object. As a result, the analysis device 2 can efficiently acquire information regarding the taste of the object. That is, taste information can be specified without a person tasting the object or destroying the object (for example, crushing or cutting it for inspection). For example, if light other than infrared light, such as near infrared light, is used as the light to irradiate the object, analysis as in this embodiment cannot be performed.
また、オブジェクトが農業における果実などの農作物である場合、農作物の生産（育成）環境を変化させたとき（例えば、温度若しくは湿度を変化させたとき、土壌に肥料を加えたとき）の効果を適時に把握することができる。具体的には、トマトの生産場の湿度を上げた次の日から測定装置１及び分析装置２を使用してトマトの味情報を取得することにより、トマトに含まれる酸及び糖の含有量の程度の変化（すなわち、湿度を変更させたことによる効果）を把握可能である。 In addition, if the object is a farm product such as fruit in agriculture, the effects of changing the production (growth) environment of the farm product (for example, changing the temperature or humidity, adding fertilizer to the soil) can be displayed in a timely manner. can be grasped. Specifically, by acquiring tomato taste information using measuring device 1 and analyzing device 2 from the day after increasing the humidity in a tomato production facility, we can determine the acid and sugar content contained in tomatoes. It is possible to understand the degree of change (that is, the effect of changing the humidity).
さらに、農作物の生産環境の特徴（例えば、温度、湿度、肥料など）を説明変数とし、分析装置２により取得された果実などの農作物の味情報を目的変数として機械学習を行うことにより、学習済みモデルを生成することが可能である。当該学習済みモデルを使用して、美味しい農作物を生産するための最適な生産環境を特定することができる。 Furthermore, by performing machine learning using the characteristics of the agricultural production environment (e.g., temperature, humidity, fertilizer, etc.) as explanatory variables and using the taste information of agricultural products such as fruits obtained by the analyzer 2 as the objective variable, the learned It is possible to generate a model. Using the learned model, it is possible to identify the optimal production environment for producing delicious agricultural products.
［変形例］
上記の実施形態において、測定装置１及び分析装置２が有する構成及び機能を説明したが、一方の装置が有する少なくとも一部の構成及び機能を他方の装置が有するようにしてもよい。また、測定装置１及び分析装置２が有する構成及び機能を一つの装置により実現してもよいし、三つ以上の装置により実現してもよい。
[Modified example]
In the above embodiment, the configurations and functions of the measurement device 1 and the analysis device 2 have been described, but at least some of the configurations and functions of one device may be provided to the other device. Further, the configuration and functions of the measuring device 1 and the analyzing device 2 may be realized by one device, or may be realized by three or more devices.
本実施形態における測定装置１及び分析装置２を実装するためのコンピュータプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の光学ディスク、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種の記録媒体を通じて、又は通信ネットワークなどを介してダウンロードすることにより、コンピュータにインストール又はロードすることができる。 A computer program for implementing the measuring device 1 and the analyzing device 2 in this embodiment is downloaded through various recording media such as an optical disk such as a CD-ROM, a magnetic disk, and a semiconductor memory, or via a communication network. It can be installed or loaded onto a computer.
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The embodiments described above are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to be interpreted as limiting the present invention. Each element included in the embodiment, as well as its arrangement, material, conditions, shape, size, etc., are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. Further, it is possible to partially replace or combine the structures shown in different embodiments.
１ 測定装置、２ 分析装置、１１ 台車、１２ プローブ１２、１３ 支持部、１４ 車輪、２０１ 通信部、２０２ 記憶部、２０３ 入出力部、２０４ 制御部 1 Measuring device, 2 Analyzing device, 11 Cart, 12 Probe 12, 13 Support part, 14 Wheel, 201 Communication part, 202 Storage part, 203 Input/output part, 204 Control part
Claims (3)
前記測定装置は、
光源が放射する7000nm～11000nmの波長の赤外光が照射される第１ミラーと、
前記第１ミラーが反射する前記赤外光が果実に照射されたときの反射光が照射される第２ミラーと、
前記第２ミラーによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記反射光に基づいて特定される吸収光情報を前記分析装置に送信する送信部と
を備え、
前記第１ミラーが反射する前記赤外光の軸と、前記第２ミラーに照射される前記反射光の軸とが、対向するように、前記第１ミラー及び前記第２ミラーが設けられており、
前記分析装置は、
前記吸収光情報を取得する取得部と、
前記吸収光情報に基づいて、前記果実の味に関する成分の含有量の程度を特定する特定部と
を備える、
測定分析システム。 A measurement analysis system comprising an analysis device and a measurement device capable of communicating with the analysis device,
The measuring device includes:
a first mirror that is irradiated with infrared light with a wavelength of 7000 nm to 11000 nm emitted by the light source;
a second mirror that is irradiated with reflected light when the fruit is irradiated with the infrared light that is reflected by the first mirror;
a light receiving unit that receives the light reflected by the second mirror;
a transmitter that transmits absorbed light information specified based on the reflected light received by the light receiver to the analyzer;
The first mirror and the second mirror are provided such that the axis of the infrared light reflected by the first mirror and the axis of the reflected light irradiated to the second mirror are opposite to each other. ,
The analysis device includes:
an acquisition unit that acquires the absorbed light information;
a specifying unit that specifies the content of a component related to the taste of the fruit based on the absorbed light information;
Equipped with
Measurement analysis system .
前記第１ミラー及び前記第２ミラーの反射面の向きを変更する第２機構と、
前記果実の位置を特定するセンサと
前記特定された前記果実の位置に基づいて、前記第１機構及び前記第２機構を駆動するように制御する制御部と
を備える請求項１に記載の測定分析システム。 a first mechanism that moves the position of the measuring device;
a second mechanism that changes the orientation of reflective surfaces of the first mirror and the second mirror;
The measurement analysis according to claim 1 , comprising: a sensor that identifies the position of the fruit; and a control unit that controls the first mechanism and the second mechanism to be driven based on the identified position of the fruit. system .
前記第１ミラーが反射した前記赤外光は前記対物レンズを介して前記果実へ照射される、請求項１に記載の測定分析システム。The measurement and analysis system according to claim 1, wherein the infrared light reflected by the first mirror is irradiated onto the fruit via the objective lens.
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