JP2003279483A - 分光分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被計測物の大きさに係わらず、被計測物の内部
品質を精度よく解析することができる分光分析装置を提
供することにある。 【解決手段】計測対象箇所Ｔに位置する被計測物Ｍに光
を照射する投光手段１０と、前記被計測物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
手段２４と、各部の動作を制御する制御手段３とが設け
られ、前記制御手段３が、前記受光手段２４にて受光し
た光により、前記被計測物Ｍ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、前記計測対象
箇所Ｔから前記受光手段２４へ向かう光の光通過用開口
２６ａ、２６ｂの大きさを変更調節する受光範囲変更手
段２１が設けられている。

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
置する被計測物に向けて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、前記受光手段にて
受光した光により、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。

【０００２】

【従来の技術】上記構成の分光分析装置は、例えば、青
果物等を被計測物として、その被計測物の糖度や酸度等
の内部品質を解析するために用いられる。そして、その
被計測物となる青果物等には、その大きさが品種等によ
って異なるものがあり、様々な大きさの被計測物の内部
品質を解析するようになっている。また、例えば、電荷
蓄電式のラインセンサを受光手段として用いた場合に
は、被計測物の内部品質を精度よく分析するために、ラ
インセンサの電荷蓄電量を適正量にする必要があるが、
被計測物を透過して受光手段へ向けて入射される光の量
は微少なものであり、受光手段における受光範囲を大き
くして、受光手段への入射量を設定適正量となるように
することによって、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比が小さくな
るのを防止して、被計測物の内部品質を精度よく計測す
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の分光分析装置
は、上述したように、被計測物を透過して受光手段へ向
けて入射される光の量が微少なものであるため、受光手
段における受光範囲が大きくなるように構成されてい
る。このため、被計測物の大きさが小さいものや、被計
測物の形状が偏平なものを計測するときには、被計測物
を通過せずに被計測物を回り込んでくる光が、受光手段
へ入射することとなる。この被計測物を通過せずに被計
測物を回り込んでくる光は、被計測物を透過してくる光
と比べて、光の量が多く、このような光を受光手段が受
光すると、受光量が受光手段における検出可能な適正範
囲を逸脱してしまい、被計測物の内部品質を解析するこ
とができなくなることから、この点で改善が望まれてい
た。

【０００４】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、被計測物の大きさに係わらず、
被計測物の内部品質を精度よく解析することができる分
光分析装置を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
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、前記受光手段にて受光した光によ
り、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、前記計測対象箇所から前
記受光手段へ向かう光の光通過用開口の大きさを変更調
節する受光範囲変更手段が設けられている点を特徴とす
る。

【０００６】すなわち、受光範囲変更手段は、計測対象
箇所から受光手段へ向かう光の光通過用開口の大きさを
変更調節することによって、受光手段における計測対象
箇所から受光手段へ向かう光の受光範囲を変更調節する
ものである。そして、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
は、その被計測物の大きさに応じて、受光範囲変更手段
が受光手段における計測対象箇所から受光手段へ向かう
光の受光範囲を変更調節することによって、被計測物を
通過せずに被計測物を回り込んでくる光が受光手段へ入
射することを防止できる。また、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受光手段における
受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、
受光手段における計測対象箇所から受光手段へ向かう光
の受光範囲を変更調節すると、受光手段における受光量
を設定適正量に維持しながら計測が行えるものとなる。
つまり、受光手段における計測対象箇所から受光手段へ
向かう光の受光範囲を、被計測物の大きさに応じて適正
な大きさに変更調節することによって、計測対象箇所か
ら受光手段へ向かう光の受光手段への入射量を設定適正
量とし、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比が小さくなるのを防止
しながらも、被計測物を通過せずに被計測物を回り込ん
でくる光が受光手段へ入射することを防止できるように
なる。このように、受光手段における計測対象箇所から
受光手段へ向かう光の受光範囲を、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の内部品質を
精度よく解析できる。

【０００７】従って、被計測物の大きさに係わらず、内
部品質を精度良く解析できる分光分析装置を得るに至っ
た。

【０００８】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
発明は、前記受光範囲変更手段が、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て
いる点を特徴とする。

【０００９】すなわち、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、受光手
段における計測対象箇所から受光手段へ向かう光の受光
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。

【００１０】従って、簡素な構成によって受光手段にお
ける計測対象箇所から受光手段へ向かう光の受光範囲の
変更調節ができる分光分析装置が得られる。

【００１１】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
発明は、前記受光範囲変更手段は、前記複数種の光通過
用開口を選択的に使用状態に切換操作する切換手段を備
えて構成され、前記制御手段が、前記複数種の光通過用
開口のいずれかを選択する選択指令情報に基づいて、前
記切換手段を作動させて、選択された光通過用開口を使
用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。

【００１２】一般的に、被計測物の品種、大きさ、透過
率などの計測条件に応じて、計測対象箇所から受光手段
へ向かう光の光量が変化し、受光手段への入射量が変化
することになるので、被計測物の内部品質を精度よく計
測するために、被計測物の品種、大きさ、透過率などの
計測条件に応じて、受光手段における計測対象箇所から
受光手段へ向かう光の受光範囲を変更調節して、受光手
段への入射量を調節する必要がある。そこで、制御手段
が、予め入力される被計測物の品種、大きさ、透過率な
どの計測条件に基づいて、受光範囲変更手段によって受
光手段における計測対象箇所から受光手段へ向かう光の
受光範囲を変更調節することになるので、被計測物の品
種が変わっても、その品種を入力するだけで、受光手段
における計測対象箇所から受光手段へ向かう光の受光範
囲が変更調節されて、計測対象箇所から受光手段へ向か
う光の受光手段への入射量を設定適正量とし、Ｓ／Ｎ
（信号対雑音）比が小さくなるのを防止しながらも、被
計測物を通過せずに被計測物を回り込んでくる光が受光
手段へ入射することを防止できる。すなわち、受光範囲
変更手段が、受光手段における計測対象箇所から受光手
段へ向かう光の受光範囲を変更するための操作の容易化
を図りながら、計測条件に応じて受光手段における計測
対象箇所から受光手段へ向かう光の受光範囲を変更する
ことができるものとなる。

【００１３】従って、操作の容易化を図りながら、受光
手段における計測対象箇所から受光手段へ向かう光の受
光範囲の変更調節ができる分光分析装置が得られる。

【００１４】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
発明は、前記切換手段が、移動体を位置変更操作するよ
うに構成され、前記複数種の光通過用開口が、前記移動
体の移動方向に並べて設けられている点を特徴とする。

【００１５】すなわち、制御手段が、複数種の光通過用
開口が設けられた移動体を位置変更操作することによっ
て、複数種の光通過用開口のうちのいずれか１個を選択
して使用するものであり、受光手段における計測対象箇
所から受光手段へ向かう光の受光範囲を、移動体を位置
変更操作するだけで変更調節できる。このように、複数
種の光通過用開口を１個の移動体に設け、この移動体を
位置変更操作して、受光手段における計測対象箇所から
受光手段へ向かう光の受光範囲を変更調節できるように
した構成のものは、複数種の光通過用開口を複数の移動
体に設け、夫々の移動体を位置変更操作して、受光手段
における計測対象箇所から受光手段へ向かう光の受光範
囲を変更調整できるようにした構成のものと比べて、複
数種の光通過用開口のいずれか選択された光通過用開口
を使用状態に切り換えるための構成を簡素なものにでき
る。

【００１６】従って、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ながら、受光範囲変更手段の構成
の簡素化を図ることができる分光分析装置が得られる。

【００１７】〔請求項５記載の発明〕請求項５に記載の
発明は、前記移動体に、その移動方向に並べて校正用基
準体と、前記複数種の光通過用開口とが設けられ、前記
制御手段が、校正用データ計測が指令されると、前記切
換手段を作動させて、前記校正用基準体を通過した光を
前記受光手段にて受光させる校正用データ計測状態に切
換操作するように構成されている点を特徴とする。

【００１８】すなわち、受光範囲変更手段を構成する移
動体に校正用基準体が備えられる。この校正用基準体
は、投光手段から前記校正用基準体に光を照射し、前記
校正用基準体を透過した光を受光手段にて受光させるこ
とによって、被計測物の内部品質を解析するための基準
データを得ることができるものである。また、制御手段
は、校正用データ計測が指令されると、切換手段を作動
させて移動体を位置変更操作し、投光手段からの光を校
正用基準体に照射し、校正用基準体を透過した光が受光
手段にて受光される校正用データ計測状態に切換操作す
るものである。つまり、制御手段が、校正用データ計測
が指令されると、切換手段を作動させて校正用データ計
測状態に切換操作することによって、被計測物の内部品
質を解析するための基準データを得られるようになる。

【００１９】従って、受光範囲変更手段の構成を利用し
た簡素な構成にて、被計測物の内部品質を解析するため
の基準データを得ることができる分光分析装置が得られ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る分光分析装置
用のデータ処理装置について、被計測物として例えばミ
カンの内部品質情報（糖度や酸度等）を計測するための
分光分析装置に対する処理に適用した場合について図面
に基づいて説明する。

【００２１】先ず、前記分光分析装置の構成並びに計測
動作について説明する。図１に示すように、分光分析装
置は、被計測物Ｍに光を照射する投光部１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２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３
等を備えて構成され、被計測物Ｍは、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。

【００２２】次に、各部の構成について説明する。前記
投光部１には、図２に示すように、投光用枠体１８の内
部に、ハロゲンランプからなる光源１１、この光源１１
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
合わせるための凹面形状の光反射板１２、この光反射板
１２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
１３、光源１１からの光が計測対象箇所Ｔ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投光用シ
ャッター機構１４、集光された光源１１からの光を並行
光に変更させる投光用コリメータレンズ１５、並行光に
変化した光を反射して計測対象箇所Ｔに位置する被計測
物Ｍに向けて横向きに変更する投光用反射鏡１６、この
投光用反射鏡１６にて反射された光を集光させる投光用
集光レンズ１７とを備えた投光手段１０が設けられてい
る。

【００２３】前記受光部２は、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２０、この集光レンズ２
０を通過してくる光の後述するような受光手段における
受光範囲を変更調節する受光範囲変更手段２１、この受
光範囲変更手段２１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
囲の光だけを計測対象光として上向きに反射し、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２
２、このバンドパスミラー２２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
受光用シャッター機構２３、開放状態の受光用シャッタ
ー機構２３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受光手段とし
ての分光器２４、バンドパスミラー２２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２５
等を備えて構成されている。

【００２４】受光範囲変更手段２１は、図２に示すよう
に、開口面積の異なる複数種の光通過用開口２６ａ、２
６ｂと、この複数種の光通過用開口２６ａ、２６ｂが設
けられている回転自在な移動体としての回転体２７とを
備えて構成されている。さらに、前記回転体２７には、
校正用基準体として、光量校正用フィルター２８及び波
長校正用フィルター２９が設けられている。具体的に
は、前記複数種の光通過用開口２６ａ、２６ｂは、開口
面積の異なる２種の円形状の開口２６ａ、２６ｂで構成
されている。また、前記光量校正用フィルター２８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。
また、前記波長校正用フィルター２９は、入射光のうち
一定の周波数範囲にあるものだけそのまま透過し，それ
以外は散乱させてしまう光学フィルターで構成され、具
体的には、Ｖ１０フィルタを用いて構成されている。そ
して、２種の光通過用開口２６ａ、２６ｂ、光量校正用
フィルター２８、及び、波長校正用フィルター２９が、
回転体の中心から等距離またはほぼ等距離の位置で周方
向に間隔を隔てる状態で回転体２７に設けられ、さら
に、回転体２７を回転させるための切換手段としての電
動モータ３０が設けられ、制御手段３がこの電動モータ
３０を駆動させて回転体２７を回転作動させ、２種の光
通過用開口２６ａ、２６ｂのうちのいずれかを選択し
て、計測対象箇所Ｔから分光器２４へ向かう光が光通過
用開口２６ａ、２６ｂのうちのいずれか１つを通過する
使用状態に切り換えることによって、分光器２４におけ
る受光範囲を変更する、あるいは、後述するように、計
測対象箇所Ｔから分光器２４へ向かう光が、光量校正用
フィルター２８、及び、波長校正用フィルター２９のい
ずれか１つを通過する校正用データ計測状態とするよう
に構成されている。

【００２５】前記分光器２４は、図３に示すように、入
光口３１から入射した計測対象光を反射する受光用反射
鏡３２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３３と、凹面回折格子３３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３４とが、外部からの光を遮光する遮光性材料から
なる暗箱３５内に配置される構成となっている。前記受
光センサ３４は、凹面回折格子３３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。

【００２６】前記受光用シャッター機構２３は、図４に
示すように、放射状に複数のスリット３６が形成された
円板３７を、パルスモータ３８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３５の入
光口３１には前記各スリット３６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３６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３６
とほぼ同じ形状の透過孔３９が形成されており、光の漏
洩がないように暗箱３５の入光口３１に対して円板３７
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、この受光用シャッター機構２３は凹面回折格
子３３に対する入光口３１に近接する状態で設けられて
いる。

【００２７】前記投光部１及び受光部２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４０によって一体的に支持される状態で設け
られ、この枠体４０は、上下調節機構４１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４
１については、詳述はしないが、固定部４２に対して位
置固定状態で設置され、上下位置調節用電動モータ４３
にて駆動されるネジ送り機構４４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、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の大きさが小さい場合には、図５の
（イ）に示す如く、上下調節機構４１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
って均一に投光手段１０からの光が照射されるように、
投光部１と受光部２との上下方向の位置を調整するよう
にし、被計測物Ｍの大きさが大きい場合には、図５の
（ロ）に示すように、上下調節機構４１にて投光部１と
受光部２とを上方側に移動させ、被計測物Ｍの中央部分
を中心として被計測物Ｍの全体にわたって投光手段１０
からの光が照射されるように調整するように構成されて
いる。

【００２８】つまり、投光手段１０からの光が、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
って均一に照射させるとともに、被計測物Ｍを通過せず
に被計測物Ｍを回り込んで分光器２４へ入射する光を抑
制するべく、投光部１と受光部２との上下方向の位置を
調整するように構成されている。

【００２９】また、制御部３は、予め入力される計測条
件（例えば、被計測物Ｍの品種、大きさ、透過率などの
被計測物Ｍの計測条件）に基づいて、被計測物Ｍからの
透過光の分光器２４への入射量を設定適正量にしなが
ら、被計測物Ｍを通過せずに被計測物Ｍを回り込んでく
る光が分光器２４へ入射することを防止できるように、
受光範囲変更手段２１を調整するように構成されてい
る。すなわち、被計測物Ｍの大きさが大きいときは、受
光範囲が大きくなるように２種の光通過用開口２６ａ、
２６ｂから大きい方の光通過用開口２６ａを選択し、そ
の選択された光通過用開口２６ａにて分光器２４の受光
範囲が制限されるように電動モータ３０を駆動させて回
転体２７を回転作動させるように構成されている。ま
た、被計測物Ｍの大きさが小さいとき、或いは、被計測
物Ｍの大きさが大きくても、その被計測物Ｍの品種によ
って透過率が大きいときは、受光範囲が小さくなるよう
に２種の光通過用開口２６ａ、２６ｂから小さい方の光
通過用開口２６ｂを選択し、その選択された光通過用開
口２６ｂにて分光器２４の受光範囲が制限されるように
電動モータ３０を駆動させて回転体２７を回転作動させ
るように構成されている。

【００３０】説明を加えると、投光手段１０からの光
は、まず、被計測物Ｍに照射され、その被計測物Ｍから
の透過光が受光範囲変更手段２１にて分光器２４におけ
る受光範囲を制限するように減光された後、分光器２４
に入射することになり、被計測物Ｍからの透過光が分光
器２４に入射する直前に、被計測物Ｍからの透過光の分
光器２４への入射量を設定適正量されるとともに、被計
測物Ｍを通過せずに被計測物Ｍを回り込んでくる光が分
光器２４へ入射することが防止されるように、受光範囲
変更手段２１を調整するように構成されている。このよ
うにして、被計測物Ｍの品種、大きさ、透過率などの計
測条件に基づいて、受光範囲変更手段２１を調整するこ
とにより、計測条件の変化にも対応して、被計測物Ｍの
内部品質を精度よく計測できるように構成されている。

【００３１】なお、予め入力する計測条件については、
被計測物Ｍの品種や大きさが変わる際に、搬送コンベヤ
６に被計測物Ｍを載置させる前に制御部３に入力した
り、搬送コンベヤ６にて被計測物Ｍを計測対象箇所Ｔに
搬送する途中で計測条件を検出して、その検出された計
測条件を制御部３に入力するようにしている。

【００３２】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６
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４５が備えられている。すなわち、この通過センサ４
５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。

【００３３】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７に示すように、分光器２４
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、上述したような、受光範囲変更手段２１の変更
調節動作、各シャッター機構１４、２３の開閉動作、上
下調節機構４１の動作、及び、受光センサ３４の動作の
管理等の各部の動作を制御するとともに、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構成となってい
る。

【００３４】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
を被計測物に代えて前記光量校正用フィルター２８に照
射して、その光量校正用フィルター２８からの透過光
を、分光器２４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光量基準分光スペクト
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光量基準分光
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。

【００３５】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、受光範囲変更手段２１を操作し
て、前記校正用データ計測状態に切り換える。そして、
前記受光用シャッター機構２３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に代えて前記光
量校正用フィルター２８に照射して、その光量校正用フ
ィルター２８からの透過光を、分光器２４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。

【００３６】そして、前記基準データ計測モードにおい
ては、分光器２４への光が遮断された無光状態での受光
センサ３４の検出値（暗電流データ）も計測される。す
なわち、前記分光器２４の受光用シャッター機構２３を
遮蔽状態に切り換えて、そのときの受光センサ３４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。

【００３７】尚、上記基準データ計測モードにおいて、
光量校正用フィルター２８を用いて光量基準分光スペク
トルデータを求める手順を説明したが、波長校正用フィ
ルター２９を用いて、同様な手順にて波長基準分光スペ
クトルデータを求めることもできる。また、後述する被
計測物Ｍに含まれる成分量を算出する手順においては、
前記光量基準分光スペクトルデータを基準として算出す
る手順を説明するものであり、以下前記光量基準分光ス
ペクトルデータを単に基準分光スペクトルデータと記載
する。

【００３８】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、上述したように、予め入力される計測条件に基
づいて、受光範囲変更手段２１を変更調節して、計測対
象箇所Ｔから分光器２４へ向けて入射してくる光の分光
器２４における受光範囲を変更調節するような通常計測
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４５による検出情
報に基づいて、被計測物Ｍが計測対象箇所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３４の動作を制御する。
つまり、図８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３４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３４
の動作を制御する。従って、この計測装置では、受光セ
ンサ３４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。

【００３９】そして、動作制御手段１０１は、受光セン
サ３４が前記電荷蓄積処理を行う状態において、受光セ
ンサ３４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、
受光用シャッター機構２３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（１
０ｍｓｅｃ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７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４６が設けられ、この切換
操作具４６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。

【００４０】又、動作制御手段１０１は、前記光量検出
センサ２５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受光用
シャッター機構２３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、受光用シャッ
ター機構２３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９に前記
光量検出センサ２５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１
０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２５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、受光用シャッター機構２３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、受光用シャッター機構２３を遮蔽
状態に切り換えるのである。

【００４１】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、

【００４２】

【数１】 ｄ＝ｌｏｇ｛（Ｒｄ−Ｄａ）／（Ｓｄ−Ｄａ）｝

【００４３】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。

【００４４】

【数２】 Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ａ（λ１）＋Ｋ２・Ａ（λ２）

【００４５】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

【００４６】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。

【００４７】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （１）上記実施形態では、光通過用開口を円形に形成す
るようにしたが、これに限定されるものではない。 例えば、被計測物の形状に応じて楕円形或いは矩形に形
成してもよい。

【００４８】（２）上記実施形態では、投光手段とし
て、ハロゲンランプ、反射板、及び、投光用反射鏡を備
える構成としたが、これに限定されるものではない。例
えば、光源に水銀灯、Ｎｅ放電管等を用いたものでもよ
く、また、ビーム光による照射範囲を変更自在なビーム
光源を投光手段として用いてもよい。

【００４９】（３）上記実施形態では、基準体としてオ
パールガラス及びＶ１０フィルタ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
板等の他、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、受光センサも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。

【００５０】（４）上記実施形態では、被計測物Ｍ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Ｍ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。

【００５１】（５）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】受光範囲変更手段の構成図

【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】通過センサの設置状態を示す平面図

【図７】制御ブロック図

【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

【符号の説明】 ３ 制御手段 １０ 投光手段 ２１ 受光範囲変更手段 ２４ 受光手段 ２６ａ、２６ｂ 光通過用開口 ２７ 移動体 ２８、２９ 校正用基準体 ３０ 切換手段 Ｍ 被計測物 Ｔ 計測対象箇所

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA05 AB20 BA06 BA08 BA20 BB15 CA03 CB02 CC15 DA01 DA06 EA08 EA25 EB01 2G059 AA01 BB11 CC20 DD12 EE01 EE12 FF08 GG10 HH01 HH02 HH06 JJ01 JJ02 JJ05 JJ07 JJ11 JJ13 JJ23 KK01 KK04 MM01 MM12 MM14 MM15

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、前記受光手段にて受光した光により、
   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、 前記計測対象箇所から前記受光手段へ向かう光の光通過
   用開口の大きさを変更調節する受光範囲変更手段が設け
   られている分光分析装置。
2. 【請求項２】 前記受光範囲変更手段が、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
   されている請求項１記載の分光分析装置。
3. 【請求項３】 前記受光範囲変更手段は、前記複数種の
   光通過用開口を選択的に使用状態に切換操作する切換手
   段を備えて構成され、前記制御手段が、前記複数種の光
   通過用開口のいずれかを選択する選択指令情報に基づい
   て、前記切換手段を作動させて、選択された光通過用開
   口を使用状態に切り換えるように構成されている請求項
   ２記載の分光分析装置。
4. 【請求項４】 前記切換手段が、移動体を位置変更操作
   するように構成され、前記複数種の光通過用開口が、前
   記移動体の移動方向に並べて設けられている請求項３記
   載の分光分析装置。
5. 【請求項５】 前記移動体に、その移動方向に並べて校
   正用基準体と、前記複数種の光通過用開口とが設けら
   れ、 前記制御手段が、校正用データ計測が指令されると、前
   記切換手段を作動させて、前記校正用基準体を通過した
   光が前記受光手段にて受光させる校正用データ計測状態
   に切換操作するように構成されている請求項４記載の分
   光分析装置。