JP2003287496A

JP2003287496A - 分光分析装置

Info

Publication number: JP2003287496A
Application number: JP2002088524A
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: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP3847197B2

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７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８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８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に位置する被計測物Ｍと前記受光手段８との間隔を、
設定間隔に維持する間隔維持手段５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、投
光手段と受光手段とが、計測対象箇所の左右両側箇所に
振り分けて配置され、搬送コンベア等の搬送手段が、被
計測物を設定速度で一列で縦列状に計測対象箇所を順次
通過するように載置搬送するように構成されて、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
が解析できるようにする必要があった。そこで、従来の
分光分析装置では、図１３に示すように、投光手段７と
受光手段８は、投光手段７と受光手段８の間隔が被計測
物Ｍとなる青果物において推測される最大の大きさより
も大きくなるように、計測対象箇所Ｔの左右両側箇所に
均等に振り分けた位置に設置され、また、被計測物Ｍ
は、投光手段７と受光手段８の間隔と略等分する中間点
となる計測対象箇所Ｔに位置するように構成されてい
た。そして、投光手段７から照射される集束光の焦点位
置は、投光手段７と受光手段８の間隔を等分する中間点
と略一致するように設定されて、その焦点位置が被計測
物Ｍの中心位置と略一致するように構成されていた。こ
のように構成することによって、被計測物の大きさに拘
わらず、投光手段から照射される光が集束する状態で被
計測物へ入射させることもできた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の分光分析装置
では、被計測物を透過した検出光に混じって外乱光が受
光手段に入射することを防止することが望まれ、また、
被計測物を透過した光の拡散が極力進まない状態で受光
することが望まれる。ちなみに、この種の分光分析装置
において、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、受光手段における受光量が設定適正量
よりも多くなると、ラインセンサの電荷蓄電量が最大蓄
積量を超えて飽和してしまう不都合を生じることにな
り、逆に、受光手段における受光量が設定適正量よりも
少なくなると、ラインセンサの電荷蓄積量が不足してＳ
／Ｎ（信号対雑音）比が低下してしまうことによって、
測定誤差が大きくなるものであり、受光手段における受
光量を設定適正量にする必要がある。説明を加えると、
投光手段から被計測物へ向けて集束光として照射され
て、被計測物を透過してくる光は、拡散しながら受光手
段へ向けて進んでいくものであり、この被計測物を透過
した光を被計測物にできるだけ近い位置で受光するよう
にすれば、受光手段における受光量を多くして、ライン
センサの電荷蓄積量が不足してＳ／Ｎ（信号対雑音）比
が低下してしまうことを防止できるものとなる。また、
被計測物を通過せずに被計測物を回り込んでくる外乱光
は、被計測物を透過してくる光と比べて、光量が多く、
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
分析することができなくなるが、受光手段を被計測物に
近づければ、受光手段が外乱光を受光するのを抑制する
ことが可能となる。しかしながら、従来の分光分析装置
では、投光手段と受光手段とが、計測対象箇所の左右両
側箇所に振り分けた固定の位置に設置され、被計測物
は、投光手段と受光手段の間隔と略等分する中間点を通
過していくように構成されていたため、品種が変わるこ
とによって異なる大きさの被計測物が計測対象箇所に搬
送されてくると、受光手段と被計測物との間隔、あるい
は、投光手段と被計測物との間隔が変化してしまうもの
となる。このため、被計測物の大きさが小さいときに
は、受光手段と被計測物の間隔が大きく開いてしまうこ
ととなるので、外乱光が被計測物を透過した検出光に混
じって受光手段に入射する等して、測定誤差が大きくな
る、あるいは、内部品質を分析できないことになる虞が
あった。ところで、従来の分光分析装置によれば、投光
手段から照射される光は、被計測物の大きさが変わって
も、投光手段から照射される光は集束する状態で被計測
物へ入射することになるが、投光手段から照射される集
束光の焦点位置が、投光手段と受光手段の間隔と略等分
する中間点と一致する、つまり、被計測物の中心位置と
略一致するように設定されていたため、投光手段から照
射された光が被計測物の表面で乱反射して、上述の外乱
光となる量が多くなる傾向にあり、外乱光を減少させる
ことも望まれていた。

【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拘わらず、
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、前記計測対象箇所に位置
する被計測物と前記受光手段との間隔を、設定間隔に維
持する間隔維持手段が設けられている点を特徴とする。

【０００６】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、計測対象箇所に位置する被計測物と受光手段との間
隔を設定間隔に維持することができるので、被計測物の
大きさに拘わらず、受光手段にて設定適正量となる受光
量が得られるようにすることによって、受光センサの電
荷蓄積量が不足してＳ／Ｎ（信号対雑音）比が低下して
しまうことを防止でき、しかも、外乱光が被計測物を透
過した検出光に混じって受光手段に入射することを抑制
して、受光量が設定適正範囲を逸脱して受光センサの電
荷蓄積量が飽和しまうことをも回避できるものとなり、
もって、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。

【０００７】従って、被計測物の大きさに拘わらず、内
部品質を精度良く解析できる分光分析装置が得られるこ
ととなる。

【０００８】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
発明は、請求項１記載の発明において、前記間隔維持手
段が、前記受光手段の位置を変更調節して、前記計測対
象箇所に位置する被計測物と前記受光手段との間隔を設
定間隔に維持するように構成されている点を特徴とす
る。

【０００９】すなわち、受光手段の位置を変更調節する
ことによって、被計測物の大きさに拘わらず、被計測物
と受光手段との間隔を設定間隔に維持できるようにな
る。

【００１０】従って、被計測物の大きさに拘わらず、内
部品質を精度良く解析できる分光分析装置を得られるも
のとなる。

【００１１】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
発明は、請求項１に記載の発明において、前記間隔維持
手段が、前記計測対象箇所に位置する被計測物の位置を
変更調節して、被計測物と前記受光手段との間隔を前記
設定間隔に維持するように構成されている点を特徴とす
る。

【００１２】すなわち、被計測物の位置を変更調節する
ことによって、被計測物の大きさに拘わらず、被計測物
と受光手段との間隔を設定間隔に維持できるようにな
る、つまり、受光手段は固定した位置に配置されたもの
であっても、被計測物の大きさに拘わらず、被計測物と
受光手段との間隔を設定間隔に維持できるものとなる。

【００１３】従って、被計測物の大きさに拘わらず、内
部品質を精度良く解析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、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、前記投光手段から照射される集束光の焦点
位置が、前記計測対象箇所に位置することが予定される
被計測物のうちで、前記投光手段から最も離れた位置に
位置する前記被計測物の表面と一致するように設定され
ている点を特徴とする。

【００１５】すなわち、投光手段から照射される集束光
の焦点位置を、最も小さい被計測物の表面と一致させる
こととなるので、同一品種でも、大きさのことなる被計
測物が、計測対象箇所に位置することとなっても、被計
測物の位置が投光手段から照射される集束光の焦点位置
が、被計測物の表面より投光手段側になることが無いよ
うにして、投光手段から照射される光が集束する状態で
被計測物へ入射するようにしながらも、集束光の焦点位
置をできるだけ被計測物の表面に近付けるようにするか
ら、被計測物を通過せずに被計測物を回り込んで受光手
段へ入射する外乱光が発生することをできるだけ防止し
て、被計測物の内部品質を良好に分析できるものとな
る。

【００１６】ちなみに、投光手段から照射される集束光
の焦点位置が、被計測物の表面より被計測物の内側に位
置するように設定して、投光手段から照射される光が集
束する状態で被計測物へ入射するようにすると、上述し
た如く、被計測物の表面での乱反射により、外乱光が発
生し易いものとなり、また、投光手段から照射される集
束光の焦点位置が、被計測物の表面より投光手段側に位
置するように設定して、投光手段から照射される光が拡
散する状態で被計測物へ入射するようにすると、被計測
物を通過せずに被計測物を回り込む光が多量に発生し易
くなって、受光手段における受光量が設定適正量より多
くなってしまい、内部品質を分析できなくなる虞もある
ものとなる。従って、投光手段から照射される集束光の
焦点位置が、被計測物の表面と一致するような状態で、
投光手段から被計測物に集束光を照射するのが最も的確
に内部品質を分析できるものとなるが、被計測物である
青果物は、大きさが一定しているものでなく、いずれの
被計測物に対しても、投光手段から照射される集束光の
焦点位置が、被計測物の表面と一致するような状態で、
投光手段から被計測物に集束光を照射するのは、不可能
である。そこで、投光手段から照射される集束光の焦点
位置を被計測物の表面と一致させ、あるいは、投光手段
から照射される集束光の焦点位置を被計測物の投光手段
側の表面より被計測物の内側ではあるものの被計測物の
表面に近付けるようにして、大きさの異なる被計測物の
内部品質を精度良く分析できるものとなる。

【００１７】従って、被計測物の大きさに拘わらず、内
部品質を精度良く解析できる分光分析装置が得られるこ
ととなる。

【００１８】〔請求項５記載の発明〕請求項５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、前記計測対象箇所に位置する前記被計測物
と前記投光手段との間隔を変更調節できるように、前記
投光手段の位置を変更調節する投光位置調整手段が設け
られている点を特徴とする。

【００１９】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、計測対象箇所に位置する被計測物と投光手段との間
隔を設定間隔に維持することができるので、被計測物の
大きさに拘わらず、投光手段から照射される集束光の焦
点位置を、被計測物の表面と一致させることができる。
つまり、図８（イ）及び（ロ）に示すように、投光手段
７から集束光の焦点位置までの焦点距離を一定に維持さ
せた状態で、被計測物Ｍの大きさに拘わらず、投光手段
７から照射される集束光の焦点位置を、被計測物Ｍの表
面と一致させることができるものとなるので、上記した
請求項４の発明に説明からも明らかなように、内部品質
を精度良く分析できるようになる。

【００２０】従って、被計測物の大きさに拘わらず、内
部品質を精度良く解析できる分光分析装置が得られるこ
ととなる。

【００２１】〔請求項６記載の発明〕請求項６に記載の
発明は、請求項５に記載の発明において、前記被計測物
として、前記計測対象箇所に位置されたときに前記投光
手段との間隔が大小に異なる複数群があり、前記投光位
置調整手段が、前記被計測物の複数群の夫々に対応して
定められる群用設定位置に前記投光手段を位置調整する
ように構成され、前記群用設定位置は、その群内の被計
測物のうちで、前記投光手段から最も離れた位置に位置
する被計測物の表面と、前記投光手段から照射される集
束光の焦点位置とを一致させる位置として定められてい
る構成されている点を特徴とする。

【００２２】青果物等の被計測物の大きさは、品種が異
なることによって大きく変わるものであるが、同じ品種
であれば、バラツキはあるものの大きく異なるものでは
ないので、被計測物である青果物は、品種等によって複
数群に分けて分類することができるものである。すなわ
ち、被計測物の品種毎の大きさのバラツキに対応させる
べく、投光位置調整手段が、被計測物の品種に応じて、
その品種の被計測物のうちで最も離れた位置に位置する
被計測物の表面、つまり、その品種の被計測物のうちで
推測される最も小さい被計測物の表面と、投光手段から
照射される集束光の焦点位置とを一致させるように、投
光手段と被計測物との間隔を変更調節することによっ
て、品種が同じであっても大きさの異なる被計測物に、
投光手段から照射される光が集束する状態で被計測物へ
入射させて、内部品質を精度良く分析できる。

【００２３】従って、被計測物の大きさに拘わらず、内
部品質を精度良く解析できる分光分析装置が得られるこ
ととなる。

【００２４】

【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Ｍ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。

【００２５】〔第１実施形態〕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Ｍ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。

【００２６】前記投光部１には、計測対象箇所Ｔに対し
て遠近方向に移動自在に構成されて、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７が備えら
れ、前記受光部２には、計測対象箇所Ｔに対して遠近方
向に移動自在に構成されて、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
８が備えられている。さらに、投光部１には、投光位置
調整手段４として、軸受１１ａに回転自在に支持されて
計測対象箇所Ｔに対して遠近方向に沿って設けられたネ
ジ棒１２ａと、そのネジ棒１２ａの一端側に連結されて
制御部３によって制御されるパルスモータ１３ａと、ネ
ジ棒１２ａに外嵌するナット部材１４ａとが備えられ、
投光手段７は、前記ナット部材１４ａを備える架台１５
ａの上方に取り付けられている。そして、制御部３がパ
ルスモータを回転させることによって、投光手段７の位
置が、計測対象箇所Ｔに対して遠近方向に沿って変更調
節されて、計測対象箇所Ｔに位置する被計測物Ｍと前記
投光手段７との間隔を変更調節できるように構成されて
いる。同様に、前記受光部２においても、間隔維持手段
５として、軸受け１１ｂ、ネジ棒１２ｂ、パルスモータ
１３ｂ、及びナット部材１４ｂとが備えられ、受光手段
８は、ナット部材１４ｂを備えた架台１５ｂの上方に取
り付けられている。そして、受光手段８の位置が、計測
対象箇所Ｔに対して遠近方向に沿って変更調節されて、
計測対象箇所Ｔに位置する被計測物Ｍと受光手段８との
間隔を設定間隔に維持するように構成されている。

【００２７】次に、前記投光手段７の構成について説明
する。前記投光手段７は、図２に示すように、投光用枠
体２８の内部に、ハロゲンランプからなる光源２１、こ
の光源２１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２２、こ
の光反射板２２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２３、光源２１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２４、集光された光源２１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２
５、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２６、この投光用反射鏡２６にて反射された光を集光
させる投光用集光レンズ２７とを備えて構成されてい
る。また、前記投光用シャッター機構２４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る構成となってい
る。

【００２８】前記受光手段８は、図３に示すように、受
光用枠体２９の内部に、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、この受光用集光レ
ンズ３１を通過してくる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受光用
シャッター機構３３、開放状態の受光用シャッター機構
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等を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３６から入射した計測対象光を反射する受光用反射
鏡３７と、反射された計測対象光を複数の波長の光に分
光する凹面回折格子３８と、凹面回折格子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。この受
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】前記受光用シャッター機構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、シャッター用パルスモータ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断する遮断状態となるように、
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４０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、この受光用シャッター機構３３
は凹面回折格子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７及び前記受光手段８は、上
述したように、計測対象箇所Ｔに対して遠近方向に沿っ
て夫々の位置が変更調節されるように構成されていると
ともに、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５５によって一体的に
支持される状態で設けられ、この枠体５５は、上下調節
機構６１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６１については、詳述はしないが、
固定部６２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６３にて駆動されるネジ送り機構６４
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、固定部６２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
６５が設けられている。このリファレンスフィルター６
５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５５の全体を上下方向に
位置調節することによって、図７（イ）に示すように、
投光手段７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８にて受光される通常計
測状態と、図７（ロ）に示すように、各投光手段７から
の光が前記リファレンスフィルター６５を透過した後に
受光手段８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】前記搬送コンベア６は無端回動チェーン６
ａに設定間隔をあけて被計測物Ｍ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４５が
備えられている。すなわち、この通過センサ４５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。

【００３４】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９に示すように、分光器３４
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、投光位置調整手段４の変
更調節動作、間隔維持手段５の変更調節動作、各シャッ
ター機構２４、３３の開閉動作、上下調節機構６１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。

【００３５】そして、制御部３は、予め入力される被計
測物Ｍの大きさについての品種情報に基づいて、被計測
物Ｍの大きさが小さい品種の場合には、図８の（イ）に
示す如く、上下調節機構６１を操作して、被計測物Ｍ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７からの光が照射されるように、投光手段７と
受光手段８との上下方向の位置を調整するとともに、制
御部３が投光位置調整手段４のパルスモータ１３ａを回
転させて、投光手段７から照射される集束光の焦点位置
を、計測対象箇所Ｔに位置する推測される最も小さい被
計測物Ｍの表面と一致するように、投光手段７の位置を
計測対象箇所Ｔに近づける方向へ変更調節し、間隔維持
手段５のパルスモータ１３ｂを回転させて、計測対象箇
所Ｔに位置する推測される最も大きい被計測物Ｍと受光
手段８との間隔を設定間隔に維持するように、受光手段
８の位置を計測対象箇所Ｔに近づける方向へ変更調節す
る。また、被計測物Ｍの大きさが大きい品種の場合に
も、図８の（ロ）に示すように、上下調節機構６１にて
投光手段７と受光手段８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７からの光が照射されるように調整するとと
もに、制御部３が投光位置調整手段４のパルスモータ１
３ａを回転させて、投光手段７から照射される集束光の
焦点位置が、計測対象箇所Ｔに位置する推測される最も
小さい被計測物Ｍの表面と一致するように、投光手段７
の位置を計測対象箇所Ｔから遠ざかる方向へ変更調節
し、間隔維持手段５のパルスモータ１３ｂを回転させ
て、計測対象箇所Ｔに位置する推測される最も大きい被
計測物Ｍと受光手段８との間隔を設定間隔に維持するよ
うに、受光手段８の位置を計測対象箇所Ｔから遠ざかる
方向へ変更調節する。

【００３６】つまり、投光手段７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
て均一に照射され、且つ、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３４へ入射することを抑制さ
れるべく、投光手段７と受光手段８との上下方向の位置
を調整するとともに、投光手段７と被計測物Ｍとの間
隔、及び、被計測物Ｍと受光手段８との間隔を調整する
ことによって、投光手段７から照射される光を集束する
状態で的確に被計測物Ｍへ入射させて、受光手段８にて
設定適正量となる受光量が得られるようにすることとな
り、受光センサ３９の電荷蓄積量が不足してＳ／Ｎ（信
号対雑音）比が低下してしまうことを防止しながら、外
乱光が被計測物Ｍを透過した検出光に混じって受光手段
８に入射することを防止して、受光量が設定適正範囲を
逸脱して受光センサ３９の電荷蓄積量が飽和しまうこと
を防止できるように構成されているものである。

【００３７】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、搬送コンベア
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、搬送コンベア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。

【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７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６５に
照射して、そのリファレンスフィルター６５からの透過
光を、分光器３４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７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。

【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、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３３を開放
状態に切り換えて、投光手段７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６５に照射して、そ
のリファレンスフィルター６５からの透過光を、分光器
３４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、分光器３４への光が遮断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、前記分光器３４の受光用シャッター機構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６１を操作して枠体５５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３９の動作を制御す
る。つまり、図１０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、
受光用シャッター機構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９
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６６が設けられ、こ
の切換操作具６６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】又、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受光用
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、受光用シャッ
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７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３５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、受光用シャッター機構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】〔第２実施形態〕第１実施形態において
は、間隔維持手段５として、受光手段８の位置を変更調
節して、計測対象箇所Ｔに位置する被計測物Ｍと受光手
段８との間隔を設定間隔に維持するような構成のものを
備えて構成されたものとしたが、これに対して、第２実
施形態においては、間隔維持手段５として、被計測物Ｍ
の位置を変更調節して、計測対象箇所Ｔに位置する被計
測物Ｍと受光手段８との間隔を設定間隔に維持するよう
な構成のものを備えて構成されているものである。

【００５１】すなわち、第１実施形態における受光手段
８が、計測対象箇所Ｔに対して遠近方向に沿って変更調
節されず、固定された状態で受光部２に設置されてい
る。そして、図１２に示すように、前記バケット６ｂ
が、搬送方向と交差する方向に沿って、回転自在な複数
のローラ５１が並置された載置部５２を備えて被計測物
Ｍを載置するように構成されている。さらに、被計測物
Ｍを載置しているときには、載置部５２が受光手段８側
が下位となるような傾斜姿勢となるように構成され、載
置部５２の受光手段８側の端部には、被計測物Ｍの落下
防止及び係止用の係止部５３が備えられている。このよ
うな構成によって、被計測物Ｍは、係止部５３にて係止
される状態で、載置部５２に載置されて計測対象箇所Ｔ
を通過していくことになる。尚、係止部５３は、被計測
物Ｍを透過した光が減光されることなく受光手段８へ入
射するように、透明な材質のものを用いて構成されてい
る。

【００５２】つまり、上述したようなバケット６ｂが、
間隔維持手段５として、被計測物Ｍの位置を変更調節し
て、計測対象箇所Ｔに位置する被計測物Ｍと受光手段８
との間隔を設定間隔に維持するものである。

【００５３】〔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、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。

【００５４】（２）上記実施形態では、上下調節機構と
して、分光分析装置を上下方向へ移動させて、計測対象
箇所に対する投光手段及び受光手段の上下方向位置を変
更調整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、搬送手段を上下方向へ移動させて、
計測対象箇所に対する投光手段及び受光手段の上下方向
位置を変更調整するような構成としてもよく、また、搬
送手段におけるバケット部だけを、上下方向へ移動でき
るような構成として、計測対象箇所に対する投光手段及
び受光手段の上下方向位置を変更調整するような構成と
してもよい。

【００５５】（３）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、
食味の情報等、それ以外の内部品質を計測してもよい。

【００５６】（４）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。

【図面の簡単な説明】

【図１】分光分析装置の概略構成図

【図２】投光手段の構成図

【図３】受光手段の構成図

【図４】分光器の構成図

【図５】シャッター機構を示す図

【図６】通過センサの設置状態を示す平面図

【図７】上下位置変更状態を示す図

【図８】異なる大きさの被計測物に対する投光手段及び
受光手段の位置調節状態を示す図

【図９】制御ブロック図

【図１０】計測作動のタイミングチャート

【図１１】受光量の変化と計測タイミングを示す図

【図１２】バケットの構成図

【図１３】従来技術における投光手段及び受光手段の設
置状態を示す図

【符号の説明】

３制御手段４投光位置調整手段５間隔維持手段７投光手段８受光手段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 CC12 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

【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、前記計測対象箇所に位置する被計測物と前記受光手段と
の間隔を、設定間隔に維持する間隔維持手段が設けられ
ている分光分析装置。
【請求項２】前記間隔維持手段が、前記受光手段の位
置を変更調節して、前記計測対象箇所に位置する被計測
物と前記受光手段との間隔を設定間隔に維持するように
構成されている請求項１に記載の分光分析装置。
【請求項３】前記間隔維持手段が、被計測物の位置を
変更調節して、前記計測対象箇所に位置する被計測物と
前記受光手段との間隔を前記設定間隔に維持するように
構成されている請求項１に記載の分光分析装置。
【請求項４】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、前記投光手段から照射される集束光の焦点位置が、前記
計測対象箇所に位置することが予定される被計測物のう
ちで、前記投光手段から最も離れた位置に位置する前記
被計測物の表面と一致するように設定されている分光分
析装置。
【請求項５】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、前記計測対象箇所に位置する前記被計測物と前記投光手
段との間隔を変更調節できるように、前記投光手段の位
置を変更調節する投光位置調整手段が設けられている分
光分析装置。
【請求項６】前記被計測物として、前記計測対象箇所
に位置されたときに前記投光手段との間隔が大小に異な
る複数群があり、前記投光位置調整手段が、前記被計測物の複数群の夫々
に対応して定められる群用設定位置に前記投光手段を位
置調整するように構成され、前記群用設定位置は、その群内の被計測物のうちで、前
記投光手段から最も離れた位置に位置する被計測物の表
面と、前記投光手段から照射される集束光の焦点位置と
を一致させる位置として定められている請求項５記載の
分光分析装置。