JP2003098081A - 農産物の品質計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被計測物の内部品質を計測するのに適した電
荷蓄積量を得ることができるようにしながら、暗電流に
起因した計測誤差を極力少なくして精度よく内部品質を
計測することが可能となる農産物の品質計測装置を提供
する。 【解決手段】 分光分析型の品質計測装置において、計
測対象光が受光センサ２５に入射することを許容する開
放状態と、入射することを阻止する遮蔽状態とに切り換
え自在なシャッター１９が備えられ、受光センサ２５が
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し、
受光センサ２５が電荷蓄積処理を行う状態にて、シャッ
ター１９を開放状態に維持する開放維持時間を変更調整
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
物を透過した光又は反射した光を計測対象光として、そ
れを分光する分光手段と、この分光手段にて分光した計
測対象光を受光して分光スペクトルデータを得る電荷蓄
積式の受光センサと、前記分光スペクトルデータに基づ
いて前記被計測物の内部品質を解析する演算手段と、各
部の動作を制御する制御手段とを備えて構成されている
農産物の品質計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記構成の農産物の品質計測装置は、青
果物その他の農産物における内部品質、例えば、糖度や
酸度等の内部品質を非破壊状態で計測するためのもので
ある。そして、このような農産物の品質計測装置におい
て、従来では、特開平７−２２９８４０号公報に示され
るように、ハロゲンランプなどからなる投光手段にて被
計測物に光を投射し、被計測物を透過した光を、分光手
段としての凹面回折格子にて分光した後、複数の光電変
換素子等からなる受光素子をアレイ状に並べた電荷蓄積
型の受光センサにて受光するよう構成され、且つ、その
受光センサにて計測される分光スペクトルデータに基づ
いて、例えば青果物等の被計測物の内部品質を解析する
ように構成され、内部品質を計測するのに適した適正な
電荷蓄積量となるように、例えば被計測物の大きさに応
じて、分光スペクトルデータを計測するときの電荷蓄積
時間を変更調整するよう構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成では、被
計測物の内部品質を計測するのに適した電荷蓄積量を得
るための構成として、受光センサの電荷蓄積時間を変更
させる構成となっていることから、次のような不利があ
り、未だ改善の余地があった。

【０００４】すなわち、上記したような電荷蓄積型の受
光センサは、上述したごとく光電変換素子にて受光した
光の情報を電気信号に変換して、その変換された電気信
号にて発生した電荷を前記電荷蓄積時間が経過する間だ
け蓄積しておいて、その後、蓄積した電荷の情報を外部
に送り出す構成となっているものが一般的であるが、こ
のような構成の受光センサにおいては、計測対象光が入
射していない状態においても暗電流が出力されるもので
ある。

【０００５】このような暗電流は、受光センサの温度の
変動等によってその大きさが変化することになるが、上
記従来構成のように電荷蓄積時間が変動するものでは、
それに伴って受光センサの温度も変動することになるの
で、前記電荷蓄積時間が変化すると暗電流の大きさもそ
れに伴って変化すると考えられる。

【０００６】ところで、このような受光センサにより得
られる分光スペクトルデータは、分光手段にて分光した
計測対象光を受光して得られた各波長毎の受光量に対応
するものであるが、この受光量は、暗電流に対して、実
際に受光した光量に対応して光電変換された電気信号が
付加されたものであり、受光量が同じであっても暗電流
が変動すると分光スペクトルデータも変動することにな
る。その結果、前記受光センサにより得られた分光スペ
クトルデータに基づいて被計測物の内部品質を計測する
場合に、被計測物の大きさ等に応じて前記電荷蓄積時間
が変化すると暗電流の大きさもそれに伴って変化してし
まい、被計測物の内部品質を精度よく計測できないもの
となる不利があった。

【０００７】尚、被計測物に対する計測処理に先立って
上記したような暗電流を予め計測しておいて、前記演算
手段によって、受光センサによって被計測物に対する計
測処理にて得られた分光スペクトルデータを暗電流に基
づいて正規化して、その正規化したデータに基づいて、
前記被計測物の内部品質を解析するようにすることも考
えられるが、このように構成しても、上記従来構成のよ
うに、電荷蓄積時間が変動するものであればそれに伴っ
て暗電流の大きさも変動するので、そのことに起因して
分光スペクトルデータが変動して、被計測物の内部品質
を精度よく計測することができないものとなっていた。

【０００８】本発明はかかる点に着目してなされたもの
であり、その目的は、被計測物の内部品質を計測するの
に適した電荷蓄積量を得ることができるようにしなが
ら、暗電流の変動を極力少なくして精度よく内部品質を
計測することが可能となる農産物の品質計測装置を提供
する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、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、前記被計測物を透過した光又は反射した光を計測対
象光として、それを分光する分光手段と、この分光手段
にて分光した計測対象光を受光して分光スペクトルデー
タを得る電荷蓄積式の受光センサと、前記分光スペクト
ルデータに基づいて前記被計測物の内部品質を解析する
演算手段と、各部の動作を制御する制御手段とを備えて
構成されている農産物の品質計測装置において、前記計
測対象光が前記受光センサにて受光されることを許容す
る開放状態と、前記計測対象光が前記受光センサにて受
光されることを阻止する遮蔽状態とに切り換え自在な入
射状態切換手段が備えられ、前記制御手段が、前記分光
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、前記受光センサの動作を制御す
るよう構成され、且つ、前記受光センサが前記電荷蓄積
処理を行う状態において、前記遮蔽状態から前記開放状
態に切り換えてその開放状態を開放維持時間が経過する
間維持した後に前記遮蔽状態に戻すように、前記入射状
態切換手段の動作を制御するよう構成され、前記開放維
持時間を変更調整自在に構成されていることを特徴とす
る。

【００１０】すなわち、受光センサは、前記電荷蓄積処
理と前記送出処理とを設定周期で繰り返すように制御手
段によりその動作が制御されることになる。つまり、前
記電荷蓄積処理においては、受光センサは分光手段によ
って分光された計測対象光を受光して電荷蓄積動作を実
行するのであるが、その電荷蓄積動作は設定時間の間だ
け実行し、その後の送出処理によって、電荷蓄積処理に
て蓄積した電荷を受光センサの外部に送り出すことにな
る。そして、このような処理を設定周期毎に繰り返し実
行するのである。

【００１１】又、制御手段は、受光センサが前記電荷蓄
積処理を行う状態において、前記入射状態切換手段を、
前記遮蔽状態から前記開放状態に切り換えてその開放状
態を開放維持時間が経過する間維持した後に前記遮蔽状
態に戻すように、その動作を制御することになる。前記
遮蔽状態においては、前記計測対象光が前記受光センサ
に入射することが阻止されるので受光センサには光が入
らない。又、前記開放状態においては、前記計測対象光
が前記受光センサに入射することが許容されるから、前
記分光手段にて分光した光が受光センサにて受光され
て、電荷蓄積処理が行われることになる。そして、前記
開放状態が維持される前記開放維持時間を変更調整する
ことができるようになっている。

【００１２】そこで、光の透過率や反射率が互いに異な
ると考えられる被計測物の性状の違い、例えば、大きさ
や品種の違いに応じて、内部品質を計測するのに適した
電荷蓄積量を得ることができるように、受光センサに計
測対象光が入射するときの電荷蓄積量を変更させる必要
がある場合には、前記開放維持時間を変更調整すること
によって電荷蓄積時間を変更させることが可能となる。
しかも、受光センサが前記電荷蓄積動作を実行する時間
は一定であるから、受光センサの温度の変動を抑制する
ことができ、暗電流の大きさも変動の少ない状態に抑制
することができる。

【００１３】従って、被計測物の内部品質を計測するの
に適した電荷蓄積量を得ることができるようにしなが
ら、暗電流の変動を極力少なくして精度よく内部品質を
計測することが可能となる農産物の品質計測装置を提供
できるに至った。

【００１４】請求項２によれば、請求項１において、前
記分光手段及び前記受光センサが暗箱の内部に配置さ
れ、その暗箱に形成された入光口を通して前記計測対象
光を導入するように構成され、且つ、前記被計測物から
得られる前記計測対象光を集光して前記入光口に導く集
光手段が設けられ、前記入射状態切換手段が、前記入光
口に近接する状態で設けられていることを特徴とする。

【００１５】すなわち、被計測物から得られる計測対象
光が集光手段によって集光される状態で暗箱に形成され
た入光口に導かれるので、入光口は極力小さいもので済
ませることができ、分光手段や受光センサが配置される
暗箱内に外部からの余計な光が入り難いものにできる。
そして、入射状態切換手段は、 入光口に近接する状態で
設けられるので、遮蔽状態に切り換えるときは、分光手
段に対する入光口に相当する狭い領域を閉塞させるだけ
でよく、移動量を少なくしてしかもコンパクトな形状の
ものでよく、しかも、移動体を移動させて開放状態と遮
蔽状態とを切り換える構成であれば移動を迅速に行える
等、簡単な構成で対応できる利点があり、請求項１を実
施するのに好適な手段が得られる。

【００１６】請求項３によれば、請求項１又は２におい
て、前記被計測物の品種の違いに応じて、前記開放維持
時間の変更を指令する人為操作式の変更指令手段が備え
られていることを特徴とする。

【００１７】このように被計測物の品種の違いに応じて
前記開放維持時間を変更調整することによって、適切な
電荷蓄積量にて被計測物の内部品質情報を計測すること
ができるのである。例えば、青果物等の農産物において
は、光の透過率や反射率等の光学的特性は被計測物の大
きさによって差が大きいとは言えず、例えば、皮の厚さ
の違い等、農作物の品種の違いに応じて差が大きいもの
であり、被計測物の品種の違いに応じて前記開放維持時
間を変更調整することで、内部品質を計測するのに適し
た電荷蓄積量に合わせやすいものとなり、請求項１又は
２を実施するのに好適な手段が得られる。

【００１８】請求項４によれば、請求項１〜３のいずれ
かにおいて、複数の被計測物が、搬送手段により前記計
測対象箇所を順次通過するように所定間隔をあけて搬送
されるように構成され、前記被計測物が前記計測対象箇
所を通過する周期を検出する搬送周期検出手段が備えら
れ、前記制御手段は、前記搬送周期検出手段にて検出さ
れる周期に同期させて、前記電荷蓄積処理と前記送出処
理とを繰り返すように、前記受光センサの動作を制御す
るように構成されていることを特徴とする。

【００１９】すなわち、被計測物が搬送手段により計測
対象箇所を順次通過するように所定間隔をあけて搬送さ
れる場合、被計測物が計測対象箇所を通過する周期を検
出して、その周期に同期させて受光センサが前記電荷蓄
積処理と前記送出処理とを繰り返すように制御が行われ
るので、常に、被計測物が計測対象箇所を通過する適切
なタイミングで電荷蓄積処理を繰り返し行うことがで
き、請求項１〜３のいずれかを実施するのに好適な手段
が得られる。

【００２０】請求項５によれば、請求項４において、前
記被計測物の前記計測対象箇所への到達に伴う前記計測
対象光の変化を受光量の変化として検出する受光量検出
手段が備えられ、前記制御手段が、前記受光量検出手段
にて検出される前記受光量の変化に基づいて、前記入射
状態切換手段の切換え作動を制御するように構成されて
いることを特徴とする。

【００２１】すなわち、受光量検出手段によって、被計
測物の計測対象箇所への到達に伴う計測対象光の変化が
検出され、その検出結果に基づいて入射状態切換手段の
切換え作動を制御するので、分光手段にて分光したのち
受光センサにて直接検出することになる計測対象光の変
化に対応させて入射状態切換手段の切換作動を制御する
ので、適切なタイミングで入射状態切換手段を切り換え
ることが可能となる。説明を加えると、上記したような
構成に代えて、例えば、入射状態切換手段の切り換えを
単なる時間管理によって行うような構成であれば、被計
測物が未だ到達していない状態で入射状態切換手段を誤
って切り換えてしまい、投光手段からの光が直接受光セ
ンサに入射するといった不都合を起こすおそれがある
が、上記構成によれば、このような不利を確実に回避し
て、適切なタイミングで切り換えることが可能となり、
請求項４を実施するのに好適な手段が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る農作物の品質
計測装置について、被計測物として例えばミカンの内部
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。

【００２３】図１に示すように、品質計測装置は、搬送
コンベア６によって被計測箇所に順次搬送される被計測
物Ｍ（ミカン）に光を照射する投光手段としての投光部
１１と、被計測物Ｍを透過した光を計測対象光として、
その計測対象光を分光してその分光した計測対象光を受
光して分光スペクトルデータを得る受光部１２と、分光
スペクトルデータに基づいて被計測物の内部品質を解析
する演算処理や、各部の動作を制御する動作制御処理等
を実行する制御部１３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
所に位置する被計測物Ｍに対して、投光部１１から投射
した光が被計測物Ｍを透過した後に受光部１２にて受光
される状態で、投光部１１と受光部１２とが、計測対象
箇所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１１は、ハロゲンランプ１４と、このハロゲンラ
ンプ１４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１５とが備えられる
とともに、その反射板１５による反射光を反射して計測
対象箇所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１６が設けられている。

【００２５】前記受光部１２は、被計測物Ｍを透過した
計測対象光を集光する集光手段としての集光レンズ１
７、集光レンズ１７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１８、このバンドパ
スミラー１８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入射状態切換手段
としてのシャッター機構１９、開放状態のシャッター機
構１９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２０、バン
ドパスミラー１８をそのまま直進状態で通過した光の光
量を検出する受光量検出手段としての光量検出センサ２
１等を備えて構成されている。

【００２６】前記分光器２０は、図２に示すように、入
光口２２から入射した計測対象光を反射する反射鏡２３
と、反射された計測対象光を複数の波長の光に分光する
分光手段としての凹面回折格子２４と、凹面回折格子２
４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２５とが、外部からの光を遮光する遮光
性材料からなる暗箱２６内に配置される構成となってい
る。前記受光センサ２５は、凹面回折格子２４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。

【００２７】前記シャッター機構１９は、図３に示すよ
うに、放射状に複数のスリット２７が形成された円板２
８を、パルスモータ２９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２６の入光口２
２には前記各スリット２７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２７の位置がずれると光
を遮断する遮断状態となるように、スリット２７とほぼ
同じ形状の透過孔３０が形成されており、光の漏洩がな
いように暗箱の入光口２２に対して円板２８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１９は分光手段としての凹面回折格
子２４に対する入光口２２に近接する状態で設けられて
いる。

【００２８】前記投光部１１及び受光部１２は、被計測
物Ｍが通過する計測対象箇所の上方側を迂回するように
設けられた枠体３１によって一体的に支持される状態で
設けられ、この枠体３１は、上下調節機構３２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３２については、詳述はしないが、固定部３３に対し
て位置固定状態で設置され、電動モータ３４にて駆動さ
れるネジ送り機構３５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３３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３６が設けられている。
このリファレンスフィルター３６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。

【００２９】そして、前記枠体３１の全体を上下方向に
位置調節することによって、図４（イ）に示すように、
投光部１１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部１２にて受光される通常計
測状態と、図４（ロ）に示すように、各投光部１１から
の光が前記リファレンスフィルター３６を透過した後に
受光部１２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。

【００３０】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７
に示すように、搬送コンベア６による前記計測対象箇所
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３９が備えられている。すなわち、この通過センサ３
９は、被計測物が計測対象箇所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。

【００３１】前記制御部１３は、マイクロコンピュータ
を利用して構成してあり、図５に示すように、受光部１
２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
動作を制御する制御手段としての動作制御手段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、シャッター機構１９の開閉動作、上
下調節機構３２の動作、及び、受光センサ２５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。

【００３２】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、投光部１１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３６に
照射して、そのリファレンスフィルター３６からの透過
光を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、投光部１１から光を照射して分光スペクト
ルデータを得て、この分光スペクトルデータと前記基準
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。

【００３３】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３２を操作して前記
枠体３１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１９を開放状態に切り換え
て、投光部１１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３６に照射して、そのリファレンス
フィルター３６からの透過光を、受光部１２において分
光するとともに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データとして計測する。

【００３４】そして、前記基準データ計測モードにおい
ては、受光部１２への光が遮断された無光状態での受光
センサ２５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１２のシャッター機構１９を遮蔽状
態に切り換えて、そのときの受光センサ２５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。尚、このときの受光センサ２５の電荷蓄積時間
は、後述するような通常データ計測モードにおける電荷
蓄積時間と同じなるように予め設定されている。

【００３５】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３２を操作して枠体３１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３９による検出
情報に基づいて、被計測物が前記計測対象箇所を通過す
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２５の動作を制御す
る。つまり、図７に示すように、各被計測物Ｍが計測対
象箇所を通過すると予測される時間帯において、受光セ
ンサ２５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２５
の動作を制御する。従って、この計測装置では、受光セ
ンサ２５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。

【００３６】そして、動作制御手段１０１は、受光セン
サ２５が前記電荷蓄積処理を行う状態において、受光セ
ンサ２５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１９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（１０ｍ
ｓｅｃ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５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
人為操作式の変更指令手段としての切換操作具４０が設
けられ、この切換操作具４０の設定情報が制御部１３に
入力され、制御部１３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。

【００３７】又、動作制御手段１０１は、前記光量検出
センサ２１にて検出される受光量、すなわち、被計測物
の光透過量の実測値の変化に基づいて、被計測物が計測
対象箇所に到達したか否かを検出するようになってお
り、被計測物が到達したことを検出するとシャッター機
構１９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１９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８に前記光量検出センサ２
１の検出値の時間経過に伴う変化状態を示している。被
計測物が到達するまでは投光部１１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
測箇所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、被計測物が計
測箇所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１９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１９を遮蔽
状態に切り換えるのである。

【００３８】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、上述
したようにして得られた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得られた前記基準データ、及
び、暗電流データに基づいて正規化して、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、基準データをＲｄ、分光スペクトルデータをＳ
ｄとし、暗電流データをＤａとすると、

【００３９】

【数１】 ｄ＝ｌｏｇ｛（Ｒｄ−Ｄａ）／（Ｓｄ−Ｄａ）｝

【００４０】という演算式にて求められて、制御部１３
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
示される予め設定された演算式とを用いて、被計測物Ｍ
に含まれる成分量を算出するのである。このような予め
設定された式を検量式という。

【００４１】

【数２】 Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ａ（λ１）＋Ｋ２・Ａ（λ２）

【００４２】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

【００４３】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、この成
分毎に特定の成分量算出式（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。

【００４４】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。

【００４５】（１）上記実施形態では、入射状態切換手
段としてのシャッター機構を分光手段に対する入光口に
近接する状態で設ける構成として、シャッター機構の開
放状態と遮蔽状態との間での変動量が少なくコンパクト
な構成で済ませられるとともに、迅速な切り換え処理を
可能としているが、この構成に限らず、被計測物を透過
した後、受光センサに受光されるまでの間の計測対象光
が通過する光路中であればどの位置に設けてもよい。

【００４６】（２）上記実施形態では、被計測物の品種
の違いに応じて、前記開放維持時間を変更調整するため
の変更指令情報を指令する人為操作式の変更指令手段が
備えられる構成としたが、これに限らず、被計測物の大
きさに応じて変更したり、被計測物の品種や大きさに応
じて自動で前記開放維持時間を変更調整するような構成
としてもよい。

【００４７】（３）上記実施形態では、前記被計測物が
前記計測対象箇所を通過する周期を検出する搬送周期検
出手段として、搬送物載置用のバケットが通過する毎に
検出信号を出力する光学式の通過センサを設ける構成と
したが、この限らず、例えば、無端回動チェーンを駆動
する電動モータ等の駆動手段の回転速度を計測する等、
各種の形態で実施してもよい。

【００４８】（４）上記実施形態では、搬送コンベアに
よる被計測物の搬送速度を一定にして計測処理を実行す
る構成を例示したが、このような構成に限らず、例え
ば、選果設備に利用する場合に、選果の処理能力を向上
させる目的で搬送速度を変更設定して作業を行うことが
考えられる。そして、このように作業状況に応じて搬送
速度を変更する場合には、変更設定した搬送速度に応じ
て、受光センサの電荷蓄積量が不足する場合には、ハロ
ゲンランプに供給する電源電圧を調整して、投光強度を
増加させるようにしたり、あるいは、受光センサの検出
値を増幅する増幅器の増幅ゲインを可変調整するような
構成としてもよい。

【００４９】（５）上記実施形態では、投光手段として
ハロゲンランプを用いたが、これに限らず、水銀灯、Ｎ
ｅ放電管等等の各種の投光手段を用いてもよく、受光セ
ンサ手段もＭＯＳ型ラインセンサに限らず、ＣＣＤ型ラ
インセンサ等の他の検出手段を用いるようにしてもよ
い。

【００５０】（６）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した
が、このような構成に限らず、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してもよい。

【００５１】（７）上記実施形態では、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】品質計測装置の概略構成図

【図２】分光器の構成図

【図３】シャッター機構を示す図

【図４】上下位置変更状態を示す図

【図５】制御ブロック図

【図６】品質計測部の設置状態を示す平面図

【図７】計測作動のタイミングチャート

【図８】受光量の変化と計測タイミングを示す図

【符号の説明】

６ 搬送手段 １１ 投光手段 １７ 集光手段 １９ 入射状態切換手段 ２１ 受光量検出手段 ２２ 入光口 ２４ 分光手段 ２５ 受光センサ ２６ 暗箱 ３９ 搬送周期検出手段 ４０ 変更指令手段 １００ 演算手段 １０１ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA05 AB20 BA06 BA20 CA02 CA03 CB01 CB02 CC15 DA01 DA06 EA08 EB01 EB02 2G059 AA01 AA05 BB11 CC20 DD12 EE01 EE02 EE12 FF08 GG10 HH01 HH02 HH06 JJ01 JJ02 JJ05 JJ07 JJ11 JJ13 JJ23 KK01 KK04 MM01 MM05 MM12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、前記被計測物を透過した光又は反
   射した光を計測対象光として、それを分光する分光手段
   と、この分光手段にて分光した計測対象光を受光して分
   光スペクトルデータを得る電荷蓄積式の受光センサと、
   前記分光スペクトルデータに基づいて前記被計測物の内
   部品質を解析する演算手段と、各部の動作を制御する制
   御手段とを備えて構成されている農産物の品質計測装置
   であって、 前記計測対象光が前記受光センサにて受光されることを
   許容する開放状態と、前記計測対象光が前記受光センサ
   にて受光されることを阻止する遮蔽状態とに切り換え自
   在な入射状態切換手段が備えられ、 前記制御手段が、 前記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、前記受光センサの動作
   を制御するよう構成され、 且つ、前記受光センサが前記電荷蓄積処理を行う状態に
   おいて、前記遮蔽状態から前記開放状態に切り換えてそ
   の開放状態を開放維持時間が経過する間維持した後に前
   記遮蔽状態に戻すように前記入射状態切換手段の動作を
   制御するよう構成され、前記開放維持時間を変更調整自
   在に構成されている農産物の品質計測装置。
2. 【請求項２】 前記分光手段及び前記受光センサが暗箱
   の内部に配置され、その暗箱に形成された入光口を通し
   て前記計測対象光を導入するように構成され、且つ、前
   記被計測物から得られる前記計測対象光を集光して前記
   入光口に導く集光手段が設けられ、 前記入射状態切換手段が、前記入光口に近接する状態で
   設けられている請求項１記載の農産物の品質計測装置。
3. 【請求項３】 前記被計測物の品種の違いに応じて、前
   記開放維持時間の変更を指令する人為操作式の変更指令
   手段が備えられている請求項１又は２記載の農産物の品
   質計測装置。
4. 【請求項４】 複数の被計測物が、搬送手段により前記
   計測対象箇所を順次通過するように所定間隔をあけて搬
   送されるように構成され、 前記被計測物が前記計測対象箇所を通過する周期を検出
   する搬送周期検出手段が備えられ、 前記制御手段は、前記搬送周期検出手段にて検出される
   周期に同期させて、前記電荷蓄積処理と前記送出処理と
   を繰り返すように、前記受光センサの動作を制御するよ
   うに構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載
   の農産物の品質計測装置。
5. 【請求項５】 前記被計測物の前記計測対象箇所への到
   達に伴う前記計測対象光の変化を受光量の変化として検
   出する受光量検出手段が備えられ、 前記制御手段が、前記受光量検出手段にて検出される前
   記受光量の変化に基づいて、前記入射状態切換手段の切
   換え作動を制御するように構成されている請求項４記載
   の農産物の品質計測装置。