JP2003247938A

JP2003247938A - 分光分析装置

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Publication number: JP2003247938A
Application number: JP2002049630A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iwami; 憲一石見; Shinichi Kawabata; 河端　　真一
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP3821727B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被計測物の内部品質の解析処理を精度よく且
つ適正に行うことが可能となる分光分析装置を提供す
る。【解決手段】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１１と、投光手段１１にて被計測物に
照射されてその被計測物を透過した光を受光し、その受
光した光を分光して計測する受光手段１２と、その受光
手段１２の計測結果に基づいて被計測物の内部品質を解
析する解析手段とを備えて構成されている分光分析装置
において、投光手段１１が、複数の光源１を備えるとと
もに、それら複数の光源１からの光を互いに異なる光軸
ＳＬにて計測対象箇所に位置する被計測物に照射するよ
うに構成され、受光手段１２が、複数の光源１の夫々か
ら照射されて被計測物から透過した光を受光するよう構
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、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、前記投光手
段にて前記被計測物に照射されてその被計測物を透過し
た光を受光し、その受光した光を計測する受光手段と、
その受光手段の計測結果に基づいて前記被計測物の内部
品質を解析する解析手段とを備えて構成されている分光
分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記構成の分光分析装置は、ミカンやり
んご等の果物やその他の農産物のような被計測物におけ
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
分光分析装置において、従来では、特開平７−２２９８
４０号公報に示されるように、前記投光手段として、１
つの光源（ランプ）を備えてその光源からの光を計測対
象箇所に位置する被計測物に投射するように構成され、
被計測物から透過した光を受光手段としての１つの受光
部にて受光する構成となっていた。そして、投光手段に
よる光の光軸上に、計測対象箇所及び受光部が夫々位置
するように構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構成
のように、１つの光源からの光を被計測物に投射して、
その光が被計測物を透過したのち受光手段にて受光され
る構成であれば、次のような不利が面があった。すなわ
ち、上記したような分光分析装置は、例えば、ミカンそ
の他の農産物のように、光の透過率が低く、光が透過し
難い被計測物を計測対象とするものであり、受光手段に
て内部品質の解析を精度よく行うために必要な光量を得
るようにするためには、投光手段による光量はできるだ
け大きい方が好ましいものであるが、上記従来構成にお
いては、１つの光源からの光を被計測物に照射する構成
であるから被計測物に対する光照射量が不足しがちであ
った。

【０００４】そこで、被計測物に対する照射光量を大に
させるために光量の大きい大型の光源を用いることが考
えられるが、このような大型の光源を用いるようにする
と、被計測物に光を投射したときに、被計測物の外方側
を迂回して受光手段に直接入射する回り込み光が多く発
生してしまい、検出誤差が大きくなってしまうおそれが
ある。上述したような回り込み光を少なくするために、
例えば凹面形状の光反射板や集光レンズ等の集光手段を
用いて、光源から照射される光を集光して被計測物に照
射される光束の直径を小さくさせるようにしても、大型
の光源の場合には、光を発生するフィラメント自身が大
型となるから、集光した後の光束の直径が大きくなり、
上記したような回り込み光が発生して、被計測物の内部
品質の解析処理を精度よく行えないものとなるおそれが
ある。

【０００５】又、被計測物に対する照射光量を大にさせ
るために、小型の光源を用いて印加する電圧を高くして
光出力を高めることも考えられるが、この場合には、光
源の寿命が短くなり、頻繁に光源を交換する等の煩わし
い作業が必要であり、新しい光源に交換して点灯を開始
しても光量が計測に適した安定状態に至るまでの間に時
間がかかる等、被計測物の内部品質の解析処理を適正に
行うことができなくなる不利がある。

【０００６】しかも、上記従来構成のように１つの光源
にて光を照射する構成であれば、その光源が故障して点
灯不能状態になると、被計測物の内部品質の解析処理が
全く行えないものとなる不利もある。特に、この分光分
析装置を多量の農産物について内部品質の解析処理を行
う選果設備に適用しているような場合においては、投光
手段が故障して点灯できない間は勿論、点灯を開始して
も光量が計測に適した安定状態に至るまでの間に時間が
かかり、被計測物の内部品質の解析処理を適正に行うこ
とができなくなる不利があった。

【０００７】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、上述したような従来構成における
不利を解消して、被計測物の内部品質の解析処理を精度
よく且つ適正に行うことが可能となる分光分析装置を提
供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の分光分
析装置は、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、前記投光手段にて前記被計測物に照射
されてその被計測物を透過した光を受光し、その受光し
た光を分光して計測する受光手段と、その受光手段の計
測結果に基づいて前記被計測物の内部品質を解析する解
析手段とを備えて構成されているものであって、前記投
光手段が、複数の光源を備えるとともに、それら複数の
光源からの光を互いに異なる光軸にて前記計測対象箇所
に位置する前記被計測物に照射するように構成され、前
記受光手段が、前記複数の光源の夫々から照射されて前
記被計測物から透過した光を受光するよう構成されてい
ることを特徴とする。

【０００９】すなわち、複数の光源を備えてそれら複数
の光源からの光を計測対象箇所に位置する被計測物に照
射するようにして、受光手段が複数の光源の夫々から照
射されて被計測物を透過した光を受光するようになって
いるので、光照射量が少ない小型の光源を用いるように
しても、受光手段の計測結果に基づいて被計測物の内部
品質を解析するために用いられる光の照射量は、複数の
光源夫々の光照射量を合わせたものとなるから大きいも
のになる。従って、受光手段にて内部品質の解析を適正
に行うのに必要な光量を得ることが可能となる。

【００１０】しかも、このように小型の光源を用いるこ
とで、大型の光源を用いるものに比べて被計測物に照射
するときの光束の直径を小さくさせることが可能となる
ので、被計測物の外方側を迂回して受光手段に直接入射
する回り込み光を少なくして、被計測物の内部品質の計
測処理を適正に行えるようにすることが可能になる。

【００１１】又、複数の光源からの光を計測対象箇所に
位置する被計測物に照射する構成であるから、１つの光
源が故障して点灯不能状態に陥った場合であっても、他
の光源を利用して被計測物の内部品質の計測処理を行う
ことが可能となり、しかも、１つの光源を高い電圧を印
加させる必要がなく寿命も長くなり、光源の修理交換等
が終了するまでの長い間、被計測物の内部品質の計測処
理が行えなくなるといった不都合を回避して、被計測物
の内部品質の解析処理を適正に行うことが可能となっ
た。

【００１２】従って、投光手段による被計測物に対する
光照射量を大きくして被計測物の品質の解析処理を精度
よく行うことが可能になるとともに、被計測物の内部品
質の解析処理を適正に行うことが可能となる分光分析装
置を提供できるに至った。

【００１３】請求項２に記載の分光分析装置は、請求項
１において、前記投光手段が、前記複数の光源について
の複数の光軸を交差させるように構成されていることを
特徴とする。

【００１４】このように、複数の光源についての複数の
光軸を交差させる状態で、複数の光源からの光が被計測
物に光が照射されるので、１つの光源からの光だけを照
射するものに比べて、被計測物の内部品質の解析処理を
より精度よく行うことが可能となる。説明を加えると、
１つの光源からの光だけが照射される場合や複数の光源
であってもその複数の光源が同じ光軸によって被計測物
に照射されるような場合のように、１つの光軸の光であ
れば、光の照射する箇所によっては、被計測物の内部品
質を解析することができないおそれがある。例えば、被
計測物としてミカンの内部品質を解析する場合、ミカン
はその中芯部分に果肉がなく中空状態となっていること
があるが、１つの光軸での光だけが照射される場合に、
その光がこのような中空部分を通過すると、被計測物を
透過した光は果物の果肉の部分ではなく空気の光透過率
に基づいて内部品質が解析されるといった不都合が生じ
るおそれがある。

【００１５】これに対して、上記したように複数の光源
についての複数の光軸を交差させるように構成するの
で、複数の光源のうちの１つのものが中空部分を通過す
ることがあっても、その他の光源からの光は果肉の内部
を通過することになり、被計測物の内部品質を受光手段
にて受光される光に基づいて被計測物の内部品質を適正
に解析することが可能となるのである。因みに、このよ
うに、複数の光軸を交差させるようになっていても、ミ
カン等の被計測物に入射した光は被計測物の内部で拡散
するので、受光手段は被計測物を透過した光を適正に受
光することが可能となる。このように請求項２に記載の
構成によれば、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記載の分光分析装置は、請求項２
において、前記複数の光源についての複数の光軸が、前
記計測対象箇所に位置する前記被計測物の表面部又はそ
の近傍にて交差するように構成されていることを特徴と
する。

【００１７】すなわち、複数の光源についての複数の光
軸が、計測対象箇所に位置する被計測物の表面部又はそ
の近傍にて交差するように構成されているので、被計測
物に照射される夫々の光は、被計測物の表面部又はその
近傍にて光軸が交差する状態、すなわち、重ね合わさっ
て集合した状態で被計測物を照射する状態となり、被計
測物の外方側から回り込み受光手段に向けて直接入射す
るような回り込み光をできるだけ少ないものにすること
ができ、回り込み光による計測誤差をできるだけ少なく
することが可能になり、請求項２を実施するのに好適な
手段が得られる。

【００１８】請求項４記載の分光分析装置は、請求項１
〜３のいずれかにおいて、前記受光手段が、前記複数の
光源についての複数の光軸上から外れた位置に位置する
よう構成されていることを特徴とする。

【００１９】すなわち、受光手段が、複数の光源につい
ての複数の光軸上から外れた位置に位置しているので、
計測対象箇所に被計測物が存在しない状態で、複数の光
源夫々から光が照射されることがあっても、光源からの
光が直接、受光手段に照射されることを回避できること
になり、光源からの光が直接入射することによって、受
光手段の温度が上昇して次回の被計測物の透過光の計測
処理を行うときの検出精度が低下するといった不都合
や、受光手段が強い光を繰り返し受光することによって
検出特性が劣化して適正な透過光の計測処理を行うこと
ができないものとなる不都合を未然に回避させることが
可能となり、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記載の分光分析装置は、請求項１
〜４のいずれかにおいて、前記投光手段が、前記計測対
象箇所に対して前記受光手段の存在箇所とは反対側の箇
所において、前記受光手段と前記計測対象箇所との並び
方向に対して交差する方向に沿って離間させた状態で前
記複数の光源を分散配置し、且つ、前記各光源から前記
交差する方向に沿って投射された光を、前記光軸に沿う
ように屈曲させて、前記計測対象箇所に位置する前記被
計測物に照射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、前記交差する方向に沿って離間
させて分散配置された複数の光源の夫々が前記交差する
方向に沿って光を投射することになり、その投射した光
が、前記光軸に沿うように、言い換えると、前記受光手
段と前記計測対象箇所との並び方向にほぼ沿うように屈
曲して被計測物に照射されることになる。このように構
成することによって、前記計測対象箇所に対して前記受
光手段の存在箇所とは反対側の箇所において、前記各光
源を、前記並び方向の外方側に離間させる必要がなく、
極力、前記並び方向での位置を前記計測対象箇所にでき
るだけ近づけた位置で設置させることが可能となる。

【００２２】従って、分光分析装置全体として、前記並
び方向での外形寸法をコンパクトに纏めることができて
装置の小型化が可能となり、請求項１〜４のいずれかを
実施するのに好適な手段が得られる。

【００２３】請求項６記載の分光分析装置は、請求項１
〜５のいずれかにおいて、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
されていることを特徴とする。

【００２４】被計測物は、計測対象箇所を通過するよう
に搬送手段にて搬送され、搬送される被計測物に対して
搬送手段の搬送横幅方向の一側部に設けられた投光手段
から光が照射され、搬送横幅方向の他側部に設けられた
受光手段にて透過光を受光して分光計測される。このよ
うに構成することで、被計測物を搬送手段によって連続
的に搬送しながら計測処理を行うことで多数の被計測物
の計測処理を能率よく行うことが可能となり、請求項１
〜５のいずれかを実施するのに好適な手段が得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る分光分析装置
について、被計測物として例えばミカンの内部品質とし
ての糖度や酸度を計測するための分光分析装置に適用し
た場合について図面に基づいて説明する。

【００２６】この分光分析装置は、図１に示すように、
例えばミカンなどの被計測物Ｍ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を透過した光を受光
し、その受光した光を計測する受光手段としての受光部
１２と、各部の動作を制御する制御手段としての制御部
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８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、本分光分析装置による計測対象個
所を順次、通過していくように構成されている。そし
て、計測対象個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２にて受光される状態で、投光部１１と受光部１２と
が、計測対象個所の左右両側部に、すなわち、搬送コン
ベア８の搬送横幅方向の両側部に振り分けて配置されて
構成されている。

【００２７】次に、前記投光部１１の構成について説明
する。この投光部１１は、複数（２個）の光源を備える
とともに、それら複数の光源からの光を互いに異なる照
射用の光軸にて計測対象箇所に位置する被計測物に照射
するように構成されている。又、複数の光源についての
複数の照射用の光軸を交差させるように構成され、しか
も、複数の光源についての複数の照射用の光軸が、計測
対象箇所に位置する被計測物の表面部又はその近傍にて
交差するように構成されている。

【００２８】すなわち、前記投光部１１は、計測対象箇
所に対して受光部の存在箇所とは反対側の箇所におい
て、受光部１２と計測対象箇所との並び方向と交差する
方向（搬送コンベアによる搬送方向）に沿って離間させ
た状態で２個の光源を分散配置して構成されている。つ
まり、受光部１２と計測対象箇所との並び方向としての
搬送コンベア８の横幅方向に対して交差する方向である
搬送コンベア８の搬送方向に沿って離間させた状態で２
個の光源１を分散配置している。又、前記各光源から前
記交差する方向に沿って投射された光を、受光部１２と
計測対象箇所との並び方向にほぼ沿うように屈曲させ
て、計測対象箇所に位置する被計測物に照射するように
光学系が構成されている。

【００２９】説明を加えると、図２に示すように、ハロ
ゲンランプからなる光源１、この光源１から発光する光
を反射させて被計測物Ｍの表面に焦点を合わせるための
集光手段としての凹面形状の光反射板２、この光反射板
２にて集光される光の焦点位置近くに位置させて、小径
の透過孔を通過させることで集光された後の光の径方向
外方側への広がりを抑制する絞り手段としての絞り板
３、光源１からの光が計測対象個所に照射される状態
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４、集光された光源１からの光を並行光に変更させる
コリメータレンズ５、並行光に変化した光を反射して屈
曲させる反射板６、この反射板６にて反射された光を集
光させる集光レンズ７とを備えて、１個の光源１に対す
る光学系が構成されている。尚、前記絞り板３は、凹面
形状の光反射板２にて集光された光に含まれる光源１か
ら前面に向けて直接照射されて径方向外方側に広がるよ
うに拡散する直接光が被計測物に照射されないように径
方向外方側への広がりを抑制する構成となっている。こ
のような直接光は、集光された光に対して光束の外方側
にぼやけた光（フレア）を生じさせるので、このような
光が回り込み光として受光部１２に入射するのを未然に
防止しているのである。又、前記シャッター機構４は、
詳述はしないが、遮蔽板を電動モータを用いた操作機構
によって揺動操作して、光が計測対象個所に照射される
状態と、光を遮断する状態とに切り換える構成となって
いる。

【００３０】そして、このような１つの光源に対する光
学系が２組設けられ、２つの光源１から、投射用の光Ｔ
Ｌが、搬送コンベア８の搬送方向に沿う方向であって且
つ互いに相手側に向かうように投射され、前記反射板６
によって反射して搬送コンベア８の横幅方向にほぼ沿う
方向に向けて屈曲させる構成となっている。このとき屈
曲した後の夫々の照射用の光の光軸ＳＬが互いに交差す
るように傾いた向きとなる状態で被計測物Ｍを照射する
ようになっており、夫々の照射用の光の光軸ＳＬが計測
対象箇所に位置する被計測物Ｍの表面部又はその近傍に
て交差するように構成されている。

【００３１】前記各照射用の光の光軸ＳＬは、受光部１
２における受光側の光軸ＣＬに対して約１５度づつ互い
に離れる方向に傾斜しており、受光部１２における受光
位置は、前記各照射用の光の光軸ＳＬ上から外れた位置
に位置するように設けられており、計測対象箇所に被計
測物が存在しない状態において、前記各光源１の夫々か
らの光が被計測物にて遮られて直接、受光部１２に受光
されることが無いように構成されている。

【００３２】次に、受光部１２の構成について説明す
る。図１に示すように、被計測物Ｍを透過した計測対象
光を集光する集光レンズ１７、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（６００
ｎｍ〜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
光量を検出する光量検出センサ２１等を備えて構成され
ている。

【００３３】前記分光器２０は、図３に示すように、受
光位置である入光口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
の光に分光する凹面回折格子２４と、凹面回折格子２４
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。

【００３４】前記シャッター機構１９は、図４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。

【００３５】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８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、搬送コンベア８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。

【００３６】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５（イ）に示すように、
投光部１１からの光が搬送コンベア８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５（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。

【００３７】前記搬送コンベア８は無端回動チェーン８
ａに設定間隔をあけて被計測物載置用のバケット８ｂ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８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８ｂ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３９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。

【００３８】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６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解析手段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。

【００３９】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、受光部１２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８により搬送される被計測物Ｍに対して、投光部１
１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。

【００４０】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８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。

【００４１】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１８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。

【００４２】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８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１８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１８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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】尚、このような計測処理を実行していると
きに、搬送コンベア８が異常停止したような場合には、
投光部１１におけるシャッター機構４を閉じ操作させて
移動停止している被計測物に長い間、光源からの強い光
が照射されることを防止させるようにしている。

【００４６】そして、前記解析手段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
を求める。そして、その二次微分値及び予め設定されて
いる検量式により、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、

【００４７】

【数１】ｄ＝ｌｏｇ｛（Ｒｄ−Ｄａ）／（Ｓｄ−Ｄａ）｝

【００４８】という演算式にて求められる。そして、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に示されるような検量式とを用いて、被計測物Ｍ
に含まれる糖度や酸度に対応する成分量を算出するので
ある。

【００４９】

【数２】Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ａ（λ１）＋Ｋ２・Ａ（λ２）

【００５０】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

【００５１】尚、成分量を算出する成分毎に、特定の検
量式、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１０
０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。

【００５２】このように、上記構成によれば、２個の光
源１を用いて被計測物に計測用の光を照射するようにし
ているので、内部品質を計測するのに充分な光量の光を
照射することができるものでありながら、夫々の光源は
小型のものであるから、集光させることで、被計測物に
照射される光の光束をできるだけ小径のものにできて、
回り込み光による計測誤差を少なくすることで、被計測
物の内部品質の解析処理を精度よく行えるものとなる。

【００５３】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。

【００５４】（１）上記実施形態では、複数の光源から
投射された光を、凹面形状の光反射板にて一度集光させ
た後、コリメータレンズにて並行光に変化させてから反
射板にて反射させることで屈曲させて、再度、集光レン
ズで集光させて被計測物の表面部にて焦点を結ぶように
光学系を構成したが、このような構成に限らず、例え
ば、図１０に示すように、凹面形状の光反射板４０によ
り集光された光を直接、反射板４１にて反射させて屈曲
させ、凹面形状の光反射板４０により集光された光が被
計測物Ｍの表面部にて焦点を結ぶように光学系を構成し
てもよい。

【００５５】（２）上記実施形態では、複数（２個）の
光源を搬送コンベアの搬送方向に沿って離間させた状態
で分散配置させる構成としたが、このような構成に限ら
ず、複数の光源を上下方向に沿って並べるように分散配
置させる構成としてもよく、又、２個の光源に限らず、
３個以上の光源を用いて、搬送コンベアの搬送方向に沿
って離間させた状態で分散配置させる構成と、上下方向
に沿って並べるように分散配置させる構成とを組み合わ
せて実施する構成としてもよい。

【００５６】（３）上記実施形態では、複数の光源から
投射された光を屈曲させて被計測物に照射させるように
したが、このような構成に限らず、図１１に示すよう
に、複数の光源１についての複数の光軸ＳＬを交差させ
る形態で、複数の光源１からの光が光反射板４２により
集光された後に屈曲することなくそのまま被計測物Ｍに
照射されるように構成する構成としてもよい。

【００５７】（４）上記実施形態では、前記複数の光源
についての複数の光軸を交差させるように構成され、且
つ、複数の光軸が計測対象箇所に位置する被計測物の表
面部又はその近傍にて交差するように構成されるものを
例示したが、このような構成に限らず、複数の光源につ
いての複数の光軸が平行になるように構成して、複数の
光軸が計測対象箇所に位置する被計測物の異なる個所に
照射されるようにしてもよい。

【００５８】又、上記実施形態では、前記受光手段が、
前記複数の光源についての複数の光軸上から外れた位置
に位置するよう構成されるものとしたが、前記受光手段
が、複数の光軸のうちのいずれの光軸上に位置するよう
に構成してもよい。但し、この場合には、被計測物が計
測対象箇所に位置していないときには、光源からの光が
受光手段に直接入射しないように遮蔽する遮蔽機構を設
けるようにするとよい。

【００５９】（５）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ように、搬送コンベアにて
搬送される構成としたが、このような構成に限らず、搬
送手段としてロボットハンドにて被計測物を計測対象箇
所に供給するものでもよく、又、搬送手段にて供給する
ものに代えて人為操作にて被計測物を供給するものでも
よい。

【００６０】（６）上記実施形態では、投光手段の光源
としてハロゲンランプを用いたが、これに限らず、水銀
灯、Ｎｅ放電管等の各種の光源を用いてもよく、受光手
段における受光センサも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。

【００６１】（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】分光分析装置の概略構成図

【図２】投光部の構成を示す平面図

【図３】分光器の構成図

【図４】シャッター機構を示す図

【図５】上下位置変更状態を示す図

【図６】制御ブロック図

【図７】設置状態を示す平面図

【図８】計測作動のタイミングチャート

【図９】受光量の変化と計測タイミングを示す図

【図１０】別実施形態の投光部の構成を示す平面図

【図１１】別実施形態の投光部の構成を示す平面図

【符号の説明】

１光源８搬送手段１１投光手段１２受光手段１００解析手段ＳＬ光軸Ｍ被計測物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G051 AA05 AA90 BA01 BA06 BA08 BA20 BC01 CA03 CA04 CB02 CC15 DA01 DA06 EA08 EA23 EB01 EB02 2G059 AA01 AA05 BB11 CC20 DD12 EE01 EE12 FF04 FF08 GG03 GG08 HH01 HH02 HH06 JJ05 JJ07 JJ11 JJ13 JJ14 JJ23 KK04 LL04 MM01 MM05 MM12 NN01

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記投光手段にて前記被計測物に照射されてその被計測
物を透過した光を受光し、その受光した光を分光して計
測する受光手段と、その受光手段の計測結果に基づいて前記被計測物の内部
品質を解析する解析手段とを備えて構成されている分光
分析装置であって、前記投光手段が、複数の光源を備えるとともに、それら複数の光源からの
光を互いに異なる光軸にて前記計測対象箇所に位置する
前記被計測物に照射するように構成され、前記受光手段が、前記複数の光源の夫々から照射されて
前記被計測物から透過した光を受光するよう構成されて
いる分光分析装置。
【請求項２】前記投光手段が、前記複数の光源につい
ての複数の光軸を交差させるように構成されている請求
項１記載の分光分析装置。
【請求項３】前記複数の光源についての複数の光軸
が、前記計測対象箇所に位置する前記被計測物の表面部
又はその近傍にて交差するように構成されている請求項
２記載の分光分析装置。
【請求項４】前記受光手段が、前記複数の光源につい
ての複数の光軸上から外れた位置に位置するよう構成さ
れている請求項１〜３のいずれか１項に記載の分光分析
装置。
【請求項５】前記投光手段が、前記計測対象箇所に対して前記受光手段の存在箇所とは
反対側の箇所において、前記受光手段と前記計測対象箇
所との並び方向に対して交差する方向に沿って離間させ
た状態で前記複数の光源を分散配置し、且つ、前記各光源から前記交差する方向に沿って投射さ
れた光を、前記光軸に沿うように屈曲させて、前記計測
対象箇所に位置する前記被計測物に照射するように構成
されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の分光分
析装置。
【請求項６】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ている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の分光分析装置。