JP3857191B2 - 青果物の内部品質検査方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、青果物の内部品質を非破壊で検査する方法及びそのための装置に関し、特に、青果物の透過光を用いた検査技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、青果物の内部品質は、青果物の形や色合い等の外見で経験的に判別したり、抜き取り試料を切断して目視検査により判別されたりしていた。しかし、内部品質は外見から判別困難な場合が多く、また、抜き取り検査された青果物は商品価値がなくなる上、残りの青果物の内部品質は抜き取り検査結果から推定するしかなかった。
【０００３】
そこで、近年、分光学的手法を用いて青果物の内部品質を判別する技術が提案されている。例えば、果実は、一般に糖度が高いほど商品価値が高い。そこで、例えば、特開平４−１０４０４１号公報には、特定波長領域の透過光の強度から青果物の糖度等の内部品質を検査する方法が記載されている。
【０００４】
また、リンゴの完熟品はいわゆる蜜入り状態となり、特有の香気と味覚とを発し、高級品として好まれている。そこで、例えば、「果樹試報 Ｃ１５ Ｐ１４−４７ 農林水産省 １９８８」には、単一波長の光透過によるリンゴ果実の蜜症状の非破壊測定の方法が記載されている。
このように、青果物の透過光を測定することにより、リンゴ等の青果物の糖度や蜜入り状態を非破壊で検査することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、温度や雰囲気ガスを制御することにより、リンゴ等の青果物を、その鮮度を保ちつつ長期保存する技術が発達している。これにより、青果物を旬以外の季節にも出荷することができるようになってきている。
【０００６】
ところが、リンゴ等青果物を長期間保存すると、果肉が褐色に変色（褐変）して、香気や味覚が落ちてしまうことがある。そして、褐変等の内部変質が生じた青果物は、一般に透過率が低下する。
【０００７】
一方、青果物の透過率は、果肉の含水量が多いほど高く、含水量が少なくなるにつれて、散乱が多くなり透過率が低下する傾向にある。
ここで、図３に、リンゴにおける透過分光スペクトルの経時変化の一例を示す。図３のグラフの横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は光強度（カウント数）を表す。グラフ中の曲線IVは、新鮮なリンゴの透過分光スペクトルを表す。また、破線Ｖは、日数が経過後の同一リンゴの透過分光スペクトルを表す。そして、曲線IV及び破線Ｖに示すように、日数が経過すると、果肉の含水量が低下するため、スペクトル強度が全体的に低下している。この透過分光スペクトルの特徴として、近赤外領域である７８０ｎｍ〜８３０ｎｍで一つの山となるピーク波長帯があり、また、可視光領域である５５０ｎｍ〜７８０ｎｍで、６３０ｎｍ近傍及び７００ｎｍ近傍に二つの山となるピーク波長帯がある。
【０００８】
このため、蜜入りリンゴの蜜が少なくなった場合も、透過率は低下する傾向がある。その結果、上述の従来技術のように、透過率を単に測定しただけでは、褐変等の内部変質が生じたリンゴと、蜜が減少したリンゴとの判別を行うことが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、青果物の内部品質、特に褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる技術の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成を図るため、本発明に係る発明者は、種々の検討及び実験を重ねた結果、単に青果物の含水量が低下しただけの場合には、図３に示したように、近赤外領域及び可視光領域の両方の透過率が同程度の割合で低下するのに対して、青果物に褐変等の変色を伴う内部障害が生じた場合には、近赤外領域に比べて可視光領域の透過率が大きく低下することに着目し、本発明に想到した。
【００１１】
そこで、本発明の請求項１に係る青果物の内部品質検査方法によれば、光を照射した青果物からの透過光の分光強度分布で、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する、可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度と、可視光領域のピーク波長帯における光強度との組合せに基づいて、前記青果物の内部品質を判別する方法であって、光源が検査対象の前記青果物に光を照射し、分光手段が前記青果物の透過光を波長分光し、光強度計測手段が近赤外領域及び可視光領域のピーク波長帯における光強度を計測し、比強度計算手段が近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算し、判別手段が、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が高く、前記比強度が中程度のときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の蜜が中程度に褐変したものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が中程度で、前記比強度が高いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の一部に褐変が生じているものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が低く、前記比強度が低いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の大部分に褐変が生じているものと判別する方法としてある。
【００１２】
このように、本発明によれば、褐変等の変色を伴う内部変質において、可視光領域の透過光強度が、近赤外領域の透過光強度よりも大きく低下することを利用し、透過光強度と、近赤外領域に対する可視光領域の山となるピーク波長帯での比強度とを組み合わせることにより、内部品質を検査する。
これにより、透過光強度だけ又は比強度だけでは内部品質の判別が困難な場合であっても、特に、褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によれば、可視光領域のピーク波長帯として、５５０ｎｍ±３０ｎｍ、６００ｎｍ±３０、６３０ｎｍ±３０ｎｍ、７００ｎｍ±３０ｎｍあるいは７３０ｎｍ±３０ｎｍの群の中から少なくとも一つの波長帯を選択するとともに、その光強度を計測し、一方、近赤外領域のピーク波長帯として、８００乃至８１０ｎｍ±３０ｎｍを選択してその光強度を計測する方法としてある。
【００１４】
リンゴ等の多くの種類の青果物の透過分光スペクトルは、可視光領域では、７００ｎｍ附近、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ附近及び５５０ｎｍ附近に、山となるピーク波長帯を有し、特に、７００ｎｍ附近の強度が高いことが分かってきた。また、近赤外領域では、８００ｎｍ〜８１０ｎｍを中心として±３０ｎｍ、すなわち、７７０ｎｍ〜８４０ｎｍに、山となるピークを形成することが分かってきた。このため、これら波長の光強度を計測すれば、内部品質の判別がより容易となる。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る青果物の内部品質検査装置によれば、検査対象の青果物に光を照射する光源と、前記青果物の透過光を波長分光する分光手段と、近赤外領域及び可視光領域のピーク波長帯における光強度を計測する光強度計測手段と、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算する比強度計算手段と、可視光領域のピーク波長帯における光強度と前記比強度との組合せに基づいて、前記青果物の内部品質を判別する判別手段とを備え、前記判別手段が、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が高く、前記比強度が中程度のときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の蜜が中程度に褐変したものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が中程度で、前記比強度が高いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の一部に褐変が生じているものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が低く、前記比強度が低いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の大部分に褐変が生じているものと判別する構成としてある。
【００１６】
このように、本発明によれば、透過光強度だけ又は比強度だけでは内部品質の判別が困難な場合であっても、透過光強度と、近赤外領域の光強度を基準とした比強度とを組み合わせることにより、容易に内部品質の判別を行うことができる。特に、褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明によれば、分光手段は、前記透過光を二方向へ分波する少なくとも一つ以上の分波手段と、分波光が入射し、可視光領域の検出すべき波長帯の光を選択的に透過する一つ以上の可視光波長フィルタと、別の分波光が入射し、近赤外領域の波長帯の光を選択的に透過する近赤外波長フィルタとにより構成してあり、光強度計測手段は、第一波長フィルタの透過光の光強度を計測する一つ以上の第一光センサと、第二波長フィルタの透過光の光強度を計測する第二光センサとにより構成してある。
【００１８】
このように、可視光領域の透過光強度と、近赤外領域の透過光強度とを個別に測定すれば、これら透過光強度を同時に測定することができる。このため、短時間に大量の青果物の内部品質を検査することができる。
【００１９】
また、請求項５記載の発明によれば、可視光領域の検出すべき波長帯として、５５０ｎｍ±３０ｎｍ、６００ｎｍ±３０、６３０ｎｍ±３０ｎｍ、７００ｎｍ±３０ｎｍあるいは７３０ｎｍ±３０ｎｍの群の中から少なくとも一つの波長帯を選択し、一方、前記近赤外領域のピーク波長帯として、８００乃至８１０ｎｍ±３０ｎｍを選択する構成としてある。
【００２０】
リンゴ等の多くの種類の青果物の透過分光スペクトルは、可視光領域では、７００ｎｍ附近、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ附近及び５５０ｎｍ附近に、山となるピーク波長帯を有し、特に、７００ｎｍ附近の強度が高いことが分かってきた。また、近赤外領域では、８００ｎｍ〜８１０ｎｍ附近に、山となるピークを形成することが分かってきた。このため、これら波長の光強度を計測すれば、内部品質の判別がより容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の青果物の内部品質検査方法及び装置（「判別装置）とも略称する。）の実施の形態について併せて説明する。
まず、図１を参照して、判別装置の構成について説明する。本実施形態の判別装置は、光源１、集光器３、無偏光ビームスプリッタ４、第一及び第二波長フィルタ５ａ及び５ｂ、第一及び第二光センサ６ａ及び６ｂ、比強度計算部７及び判別部８により構成されている。
【００２２】
光源１には、キセノンランプやハロゲンランプを用いるとよい。これら光源は、光強度を計測する波長を含む波長帯域にわたる発光スペクトルを有している。なお、照射光は、連続発光させてよいし、断続的にパルス発光させてもよい。また、第一及び第二光センサ６ａ及び６ｂは、可視光領域から近赤外光領域にかけて分光感度をもつシリコンフォトダイオードを用いたが、これに限定されるものではなく、光電子倍増管、太陽電池など要求される分光感度をもつものであればよい。
【００２３】
そして、光源１を出射した光は、検査対象の青果物２に照射される。本実施形態では、青果物２としてリンゴの内部品質を検査する。リンゴは、可視光領域の７１０ｎｍを中心に±３０ｎｍの範囲と、赤外領域の８００ｎｍを中心に±２０ｎｍの範囲内とにそれぞれ透過分光スペクトルの大きな山となるピーク波長帯を有している。
青果物２の透過光は、集光器３によって集光され、無偏光ビームスプリッタ４へ入射される。無偏光ビームスプリッタ４は、入射光の一部分を透過し、残りの部分を側方へ反射することにより、透過光を分波する。
【００２４】
分波された一方の透過光は、第一波長フィルタ５ａへ入射する。第一波長フィルタ５ａは、６９０〜７３０ｎｍ狭域干渉フィルタであり、入射した透過光のうち、可視光領域の６９０〜７３０ｎｍの範囲の光のみを選択的に透過する。
第一波長フィルタ５ａを透過した光は、第一光センサ６ａへ入射する。第一光センサ６ａは、第一波長フィルタ５ａの透過光の光強度を計測する。計測結果は、第一光強度信号として出力される。
【００２５】
また、分波された他方の透過光は、第二波長フィルタ５ｂへ入射する。第二波長フィルタ５ｂは、７９０ｎｍ〜８３０ｎｍ狭域干渉フィルタであり、入射した透過光のうち、赤外領域の７９０ｎｍ〜８３０ｎｍの範囲の光のみを選択的に透過する。
第二波長フィルタ５ｂを透過した光は、第二光センサ６ｂへ入射する。第二光センサ６ｂは、第二波長フィルタ５ｂの透過光の光強度を計測する。計測結果は、第二光強度信号として出力される。
【００２６】
なお、本実施形態では、無偏光ビームスプリッタ４、第一及び第二波長フィルタ５ａ及び５ｂが、分光手段構成し、第一及び第二光センサ６ａ及び６ｂが光強度計測手段を構成している。
【００２７】
第一及び第二光強度信号は、比強度計算部７へ入力される。比強度計算部７では、第二光強度信号に対する第一光強度信号の比強度、すなわち、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する、可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算する。計算結果は、比強度信号として出力される。
【００２８】
比強度信号は、判別部８へ入力される。判別部８には、第一光強度信号も入力される。そして、判別部８は、可視光領域のピーク波長帯における光強度と、比強度との組合せ、すなわち、第一光強度信号と比強度信号との組合せに基づいて、青果物２の内部品質を判別する。
【００２９】
ここで、図２に、リンゴの透過光の光強度及び比強度の一例を示す。ここでは、▲１▼蜜入りであるが蜜が中程度に褐変したリンゴ（蜜褐変（中）リンゴ）、▲２▼内部の一部分に褐変が生じたリンゴ（中褐変リンゴ）、及び、▲３▼内部の大部分に褐変が生じたリンゴ（大褐変リンゴ）の三通りのリンゴの内部品質を判別する。
【００３０】
図２の（Ａ）は、リンゴの透過光の波長スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は光強度を表す。ここでは、光強度を任意のカウント数で表している。そして、グラフ中の曲線Iaは、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの透過分光スペクトルを示し、破線IIaは、▲２▼中褐変リンゴの透過分光スペクトルを示し、一点鎖線IIIaは、▲３▼大褐変リンゴの透過分光スペクトルを示す。
【００３１】
曲線Iaに示すように、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの透過分光スペクトルは、６９０〜７３０ｎｍの可視光領域でのピーク強度が、５４０（カウント数）と高くなっている。これに対して、破線IIaに示すように、▲２▼中褐変リンゴでは、同ピーク強度が、３８０（カウント数）と低下している。さらに、一点鎖線IIIaに示すように、▲３▼大褐変リンゴでは、同ピーク強度が、１５０（カウント数）と大幅に低下している。
したがって、可視光領域のピーク強度は、蜜の褐変したリンゴでは極めて高く、果肉が褐変すると大きく低下することが分かる。
【００３２】
ところで、曲線Iaに示すように、▲１▼蜜褐変（中）リンゴでは、７９０ｎｍ〜８３０ｎｍの赤外領域のピーク強度も高くなっているが、破線IIa及び一点鎖線IIIaに示すように、果肉に褐変が生じたリンゴでは、赤外領域でのピーク強度が互いに同程度に低くなっている。
【００３３】
そこで、図２の（Ｂ）に、赤外領域でのピーク強度を「１」として、規格化したスペクトルを示す。図２のグラフの横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は比強度（相対値）を表す。グラフ中の曲線Ibは、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの規格化スペクトルを表し、破線IIbは、▲２▼中褐変リンゴの規格化スペクトルを表し、一点鎖線IIIbは、▲３▼大褐変リンゴの規格化スペクトルを表す。
【００３４】
破線IIbに示すように、▲２▼中褐変リンゴの、赤外領域のピーク強度に対する可視光領域のピーク強度の比強度は１．７となっている。これに対して、曲線Ibに示すように、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの比強度は１．１となっている。また、一点鎖線IIIbに示すように、▲３▼大褐変リンゴの比強度は、０．８となっている。
【００３５】
したがって、図２の（Ａ）に示した光強度と、図２の（Ｂ）に示した比強度とを組み合わせることにより、リンゴの内部品質を判別することができる。
例えば、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの場合は、曲線Iaに示したように光強度が５４０（カウント数）と高く、かつ、曲線Ibに示したように比強度が１．１と中程度である。これに対して、▲２▼中褐変リンゴの場合は、破線IIaに示したように光強度が３８０（カウント数）と中程度であり、かつ、破線IIbに示したように比強度が１．７と高くなっている。また、▲３▼大褐変リンゴの場合は、一点鎖線IIIaに示したように光強度が１５０と低く、かつ、一点鎖線IIIbに示したように比強度も０．８と低くなっている。これにより、光強度と比強度との組合せから、▲１▼蜜褐変（中）リンゴと、▲２▼中褐変リンゴ及び▲３▼大褐変リンゴとの判別を容易に行うことができる。
【００３６】
上述した実施の形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した実施の形態においては、青果物としてリンゴを検査対象とした例について説明したが、本発明では、検査対象はリンゴに限定されない。例えば、ミカン等の柑橘類やバナナ等の果実、大根やジャガイモ等の根菜、又は、ナス、キュウリ、トマト若しくはメロンやパイナップル等の一年草の果菜も検査対象として好適である。
【００３７】
例えば、図４のグラフに曲線VIで示すように、バナナの透過分光スペクトルも、可視光領域の７００ｎｍ附近と、近赤外領域の８１０ｎｍ附近にピークを形成している。また、図４のグラフに破線VIIで示すように、トマトの透過分光スペクトルも、可視光領域の７１０ｎｍ附近と近赤外領域の８１０ｎｍ附近とにピークを形成している。
また、例えば、図５のグラフに曲線VIIIで示すように、キュウリの透過分光スペクトルは、可視光領域の５５０ｎｍ及び７５０ｎｍ附近にピークを形成するとともに、近赤外領域の８１０ｎｍ附近にピークの肩としてのピーク波長帯域を有している。また、図５のグラフに破線IXで示すように、オレンジの透過分光スペクトルも、可視光領域の７００ｎｍ附近と近赤外領域の８１０ｎｍ附近とにピークを形成している。
したがって、これら青果物についても本発明を適用することができる。
【００３８】
また、例えば、上述した実施形態では、可視光領域として、６９０〜７３０ｎｍの範囲内の光強度を計測した例について説明したが、本発明では、これ以外の可視光領域のピーク波長帯の光強度を計測してもよい。また、可視光領域として、複数のピーク波長帯を計測してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、透過光強度だけ又は比強度だけでは内部品質の判別が困難な場合であっても、透過光強度と比強度とを組み合わせることにより、容易に内部品質の判別を行うことができる。特に、褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の青果物の内部品質検査装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】（Ａ）は、透過光スペクトルの計測結果を示すグラフであり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す測定結果を正規化したグラフである。
【図３】透過光スペクトルの経時変化を示すグラフである。
【図４】バナナ及びトマトの透過分光スペクトルを示すグラフである。
【図５】キュウリ及びオレンジの透過分光スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
１ 光源
２ 青果物
３ 集光器
４ 無偏光ビームスプリッタ
５ａ、５ｂ 波長フィルタ
６ａ、６ｂ 光センサ
７ 比強度計算部
８ 判定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、青果物の内部品質を非破壊で検査する方法及びそのための装置に関し、特に、青果物の透過光を用いた検査技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、青果物の内部品質は、青果物の形や色合い等の外見で経験的に判別したり、抜き取り試料を切断して目視検査により判別されたりしていた。しかし、内部品質は外見から判別困難な場合が多く、また、抜き取り検査された青果物は商品価値がなくなる上、残りの青果物の内部品質は抜き取り検査結果から推定するしかなかった。
【０００３】
そこで、近年、分光学的手法を用いて青果物の内部品質を判別する技術が提案されている。例えば、果実は、一般に糖度が高いほど商品価値が高い。そこで、例えば、特開平４−１０４０４１号公報には、特定波長領域の透過光の強度から青果物の糖度等の内部品質を検査する方法が記載されている。
【０００４】
また、リンゴの完熟品はいわゆる蜜入り状態となり、特有の香気と味覚とを発し、高級品として好まれている。そこで、例えば、「果樹試報 Ｃ１５ Ｐ１４−４７ 農林水産省 １９８８」には、単一波長の光透過によるリンゴ果実の蜜症状の非破壊測定の方法が記載されている。
このように、青果物の透過光を測定することにより、リンゴ等の青果物の糖度や蜜入り状態を非破壊で検査することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、温度や雰囲気ガスを制御することにより、リンゴ等の青果物を、その鮮度を保ちつつ長期保存する技術が発達している。これにより、青果物を旬以外の季節にも出荷することができるようになってきている。
【０００６】
ところが、リンゴ等青果物を長期間保存すると、果肉が褐色に変色（褐変）して、香気や味覚が落ちてしまうことがある。そして、褐変等の内部変質が生じた青果物は、一般に透過率が低下する。
【０００７】
一方、青果物の透過率は、果肉の含水量が多いほど高く、含水量が少なくなるにつれて、散乱が多くなり透過率が低下する傾向にある。
ここで、図３に、リンゴにおける透過分光スペクトルの経時変化の一例を示す。図３のグラフの横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は光強度（カウント数）を表す。グラフ中の曲線IVは、新鮮なリンゴの透過分光スペクトルを表す。また、破線Ｖは、日数が経過後の同一リンゴの透過分光スペクトルを表す。そして、曲線IV及び破線Ｖに示すように、日数が経過すると、果肉の含水量が低下するため、スペクトル強度が全体的に低下している。この透過分光スペクトルの特徴として、近赤外領域である７８０ｎｍ〜８３０ｎｍで一つの山となるピーク波長帯があり、また、可視光領域である５５０ｎｍ〜７８０ｎｍで、６３０ｎｍ近傍及び７００ｎｍ近傍に二つの山となるピーク波長帯がある。
【０００８】
このため、蜜入りリンゴの蜜が少なくなった場合も、透過率は低下する傾向がある。その結果、上述の従来技術のように、透過率を単に測定しただけでは、褐変等の内部変質が生じたリンゴと、蜜が減少したリンゴとの判別を行うことが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、青果物の内部品質、特に褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる技術の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成を図るため、本発明に係る発明者は、種々の検討及び実験を重ねた結果、単に青果物の含水量が低下しただけの場合には、図３に示したように、近赤外領域及び可視光領域の両方の透過率が同程度の割合で低下するのに対して、青果物に褐変等の変色を伴う内部障害が生じた場合には、近赤外領域に比べて可視光領域の透過率が大きく低下することに着目し、本発明に想到した。
【００１１】
そこで、本発明の請求項１に係る青果物の内部品質検査方法によれば、光を照射した青果物からの透過光の分光強度分布で、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する、可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度と、可視光領域のピーク波長帯における光強度との組合せに基づいて、前記青果物の内部品質を判別する方法であって、光源が検査対象の前記青果物に光を照射し、分光手段が前記青果物の透過光を波長分光し、光強度計測手段が近赤外領域及び可視光領域のピーク波長帯における光強度を計測し、比強度計算手段が近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算し、判別手段が、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が高く、前記比強度が中程度のときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の蜜が中程度に褐変したものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が中程度で、前記比強度が高いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の一部に褐変が生じているものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が低く、前記比強度が低いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の大部分に褐変が生じているものと判別する方法としてある。
【００１２】
このように、本発明によれば、褐変等の変色を伴う内部変質において、可視光領域の透過光強度が、近赤外領域の透過光強度よりも大きく低下することを利用し、透過光強度と、近赤外領域に対する可視光領域の山となるピーク波長帯での比強度とを組み合わせることにより、内部品質を検査する。
これにより、透過光強度だけ又は比強度だけでは内部品質の判別が困難な場合であっても、特に、褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によれば、可視光領域のピーク波長帯として、５５０ｎｍ±３０ｎｍ、６００ｎｍ±３０、６３０ｎｍ±３０ｎｍ、７００ｎｍ±３０ｎｍあるいは７３０ｎｍ±３０ｎｍの群の中から少なくとも一つの波長帯を選択するとともに、その光強度を計測し、一方、近赤外領域のピーク波長帯として、８００乃至８１０ｎｍ±３０ｎｍを選択してその光強度を計測する方法としてある。
【００１４】
リンゴ等の多くの種類の青果物の透過分光スペクトルは、可視光領域では、７００ｎｍ附近、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ附近及び５５０ｎｍ附近に、山となるピーク波長帯を有し、特に、７００ｎｍ附近の強度が高いことが分かってきた。また、近赤外領域では、８００ｎｍ〜８１０ｎｍを中心として±３０ｎｍ、すなわち、７７０ｎｍ〜８４０ｎｍに、山となるピークを形成することが分かってきた。このため、これら波長の光強度を計測すれば、内部品質の判別がより容易となる。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る青果物の内部品質検査装置によれば、検査対象の青果物に光を照射する光源と、前記青果物の透過光を波長分光する分光手段と、近赤外領域及び可視光領域のピーク波長帯における光強度を計測する光強度計測手段と、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算する比強度計算手段と、可視光領域のピーク波長帯における光強度と前記比強度との組合せに基づいて、前記青果物の内部品質を判別する判別手段とを備え、前記判別手段が、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が高く、前記比強度が中程度のときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の蜜が中程度に褐変したものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が中程度で、前記比強度が高いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の一部に褐変が生じているものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が低く、前記比強度が低いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の大部分に褐変が生じているものと判別する構成としてある。
【００１６】
このように、本発明によれば、透過光強度だけ又は比強度だけでは内部品質の判別が困難な場合であっても、透過光強度と、近赤外領域の光強度を基準とした比強度とを組み合わせることにより、容易に内部品質の判別を行うことができる。特に、褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明によれば、分光手段は、前記透過光を二方向へ分波する少なくとも一つ以上の分波手段と、分波光が入射し、可視光領域の検出すべき波長帯の光を選択的に透過する一つ以上の可視光波長フィルタと、別の分波光が入射し、近赤外領域の波長帯の光を選択的に透過する近赤外波長フィルタとにより構成してあり、光強度計測手段は、第一波長フィルタの透過光の光強度を計測する一つ以上の第一光センサと、第二波長フィルタの透過光の光強度を計測する第二光センサとにより構成してある。
【００１８】
このように、可視光領域の透過光強度と、近赤外領域の透過光強度とを個別に測定すれば、これら透過光強度を同時に測定することができる。このため、短時間に大量の青果物の内部品質を検査することができる。
【００１９】
また、請求項５記載の発明によれば、可視光領域の検出すべき波長帯として、５５０ｎｍ±３０ｎｍ、６００ｎｍ±３０、６３０ｎｍ±３０ｎｍ、７００ｎｍ±３０ｎｍあるいは７３０ｎｍ±３０ｎｍの群の中から少なくとも一つの波長帯を選択し、一方、前記近赤外領域のピーク波長帯として、８００乃至８１０ｎｍ±３０ｎｍを選択する構成としてある。
【００２０】
リンゴ等の多くの種類の青果物の透過分光スペクトルは、可視光領域では、７００ｎｍ附近、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ附近及び５５０ｎｍ附近に、山となるピーク波長帯を有し、特に、７００ｎｍ附近の強度が高いことが分かってきた。また、近赤外領域では、８００ｎｍ〜８１０ｎｍ附近に、山となるピークを形成することが分かってきた。このため、これら波長の光強度を計測すれば、内部品質の判別がより容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の青果物の内部品質検査方法及び装置（「判別装置）とも略称する。）の実施の形態について併せて説明する。
まず、図１を参照して、判別装置の構成について説明する。本実施形態の判別装置は、光源１、集光器３、無偏光ビームスプリッタ４、第一及び第二波長フィルタ５ａ及び５ｂ、第一及び第二光センサ６ａ及び６ｂ、比強度計算部７及び判別部８により構成されている。
【００２２】
光源１には、キセノンランプやハロゲンランプを用いるとよい。これら光源は、光強度を計測する波長を含む波長帯域にわたる発光スペクトルを有している。なお、照射光は、連続発光させてよいし、断続的にパルス発光させてもよい。また、第一及び第二光センサ６ａ及び６ｂは、可視光領域から近赤外光領域にかけて分光感度をもつシリコンフォトダイオードを用いたが、これに限定されるものではなく、光電子倍増管、太陽電池など要求される分光感度をもつものであればよい。
【００２３】
そして、光源１を出射した光は、検査対象の青果物２に照射される。本実施形態では、青果物２としてリンゴの内部品質を検査する。リンゴは、可視光領域の７１０ｎｍを中心に±３０ｎｍの範囲と、赤外領域の８００ｎｍを中心に±２０ｎｍの範囲内とにそれぞれ透過分光スペクトルの大きな山となるピーク波長帯を有している。
青果物２の透過光は、集光器３によって集光され、無偏光ビームスプリッタ４へ入射される。無偏光ビームスプリッタ４は、入射光の一部分を透過し、残りの部分を側方へ反射することにより、透過光を分波する。
【００２４】
分波された一方の透過光は、第一波長フィルタ５ａへ入射する。第一波長フィルタ５ａは、６９０〜７３０ｎｍ狭域干渉フィルタであり、入射した透過光のうち、可視光領域の６９０〜７３０ｎｍの範囲の光のみを選択的に透過する。
第一波長フィルタ５ａを透過した光は、第一光センサ６ａへ入射する。第一光センサ６ａは、第一波長フィルタ５ａの透過光の光強度を計測する。計測結果は、第一光強度信号として出力される。
【００２５】
また、分波された他方の透過光は、第二波長フィルタ５ｂへ入射する。第二波長フィルタ５ｂは、７９０ｎｍ〜８３０ｎｍ狭域干渉フィルタであり、入射した透過光のうち、赤外領域の７９０ｎｍ〜８３０ｎｍの範囲の光のみを選択的に透過する。
第二波長フィルタ５ｂを透過した光は、第二光センサ６ｂへ入射する。第二光センサ６ｂは、第二波長フィルタ５ｂの透過光の光強度を計測する。計測結果は、第二光強度信号として出力される。
【００２６】
なお、本実施形態では、無偏光ビームスプリッタ４、第一及び第二波長フィルタ５ａ及び５ｂが、分光手段構成し、第一及び第二光センサ６ａ及び６ｂが光強度計測手段を構成している。
【００２７】
第一及び第二光強度信号は、比強度計算部７へ入力される。比強度計算部７では、第二光強度信号に対する第一光強度信号の比強度、すなわち、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する、可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算する。計算結果は、比強度信号として出力される。
【００２８】
比強度信号は、判別部８へ入力される。判別部８には、第一光強度信号も入力される。そして、判別部８は、可視光領域のピーク波長帯における光強度と、比強度との組合せ、すなわち、第一光強度信号と比強度信号との組合せに基づいて、青果物２の内部品質を判別する。
【００２９】
ここで、図２に、リンゴの透過光の光強度及び比強度の一例を示す。ここでは、▲１▼蜜入りであるが蜜が中程度に褐変したリンゴ（蜜褐変（中）リンゴ）、▲２▼内部の一部分に褐変が生じたリンゴ（中褐変リンゴ）、及び、▲３▼内部の大部分に褐変が生じたリンゴ（大褐変リンゴ）の三通りのリンゴの内部品質を判別する。
【００３０】
図２の（Ａ）は、リンゴの透過光の波長スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は光強度を表す。ここでは、光強度を任意のカウント数で表している。そして、グラフ中の曲線Iaは、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの透過分光スペクトルを示し、破線IIaは、▲２▼中褐変リンゴの透過分光スペクトルを示し、一点鎖線IIIaは、▲３▼大褐変リンゴの透過分光スペクトルを示す。
【００３１】
曲線Iaに示すように、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの透過分光スペクトルは、６９０〜７３０ｎｍの可視光領域でのピーク強度が、５４０（カウント数）と高くなっている。これに対して、破線IIaに示すように、▲２▼中褐変リンゴでは、同ピーク強度が、３８０（カウント数）と低下している。さらに、一点鎖線IIIaに示すように、▲３▼大褐変リンゴでは、同ピーク強度が、１５０（カウント数）と大幅に低下している。
したがって、可視光領域のピーク強度は、蜜の褐変したリンゴでは極めて高く、果肉が褐変すると大きく低下することが分かる。
【００３２】
ところで、曲線Iaに示すように、▲１▼蜜褐変（中）リンゴでは、７９０ｎｍ〜８３０ｎｍの赤外領域のピーク強度も高くなっているが、破線IIa及び一点鎖線IIIaに示すように、果肉に褐変が生じたリンゴでは、赤外領域でのピーク強度が互いに同程度に低くなっている。
【００３３】
そこで、図２の（Ｂ）に、赤外領域でのピーク強度を「１」として、規格化したスペクトルを示す。図２のグラフの横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は比強度（相対値）を表す。グラフ中の曲線Ibは、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの規格化スペクトルを表し、破線IIbは、▲２▼中褐変リンゴの規格化スペクトルを表し、一点鎖線IIIbは、▲３▼大褐変リンゴの規格化スペクトルを表す。
【００３４】
破線IIbに示すように、▲２▼中褐変リンゴの、赤外領域のピーク強度に対する可視光領域のピーク強度の比強度は１．７となっている。これに対して、曲線Ibに示すように、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの比強度は１．１となっている。また、一点鎖線IIIbに示すように、▲３▼大褐変リンゴの比強度は、０．８となっている。
【００３５】
したがって、図２の（Ａ）に示した光強度と、図２の（Ｂ）に示した比強度とを組み合わせることにより、リンゴの内部品質を判別することができる。
例えば、▲１▼蜜褐変（中）リンゴの場合は、曲線Iaに示したように光強度が５４０（カウント数）と高く、かつ、曲線Ibに示したように比強度が１．１と中程度である。これに対して、▲２▼中褐変リンゴの場合は、破線IIaに示したように光強度が３８０（カウント数）と中程度であり、かつ、破線IIbに示したように比強度が１．７と高くなっている。また、▲３▼大褐変リンゴの場合は、一点鎖線IIIaに示したように光強度が１５０と低く、かつ、一点鎖線IIIbに示したように比強度も０．８と低くなっている。これにより、光強度と比強度との組合せから、▲１▼蜜褐変（中）リンゴと、▲２▼中褐変リンゴ及び▲３▼大褐変リンゴとの判別を容易に行うことができる。
【００３６】
上述した実施の形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した実施の形態においては、青果物としてリンゴを検査対象とした例について説明したが、本発明では、検査対象はリンゴに限定されない。例えば、ミカン等の柑橘類やバナナ等の果実、大根やジャガイモ等の根菜、又は、ナス、キュウリ、トマト若しくはメロンやパイナップル等の一年草の果菜も検査対象として好適である。
【００３７】
例えば、図４のグラフに曲線VIで示すように、バナナの透過分光スペクトルも、可視光領域の７００ｎｍ附近と、近赤外領域の８１０ｎｍ附近にピークを形成している。また、図４のグラフに破線VIIで示すように、トマトの透過分光スペクトルも、可視光領域の７１０ｎｍ附近と近赤外領域の８１０ｎｍ附近とにピークを形成している。
また、例えば、図５のグラフに曲線VIIIで示すように、キュウリの透過分光スペクトルは、可視光領域の５５０ｎｍ及び７５０ｎｍ附近にピークを形成するとともに、近赤外領域の８１０ｎｍ附近にピークの肩としてのピーク波長帯域を有している。また、図５のグラフに破線IXで示すように、オレンジの透過分光スペクトルも、可視光領域の７００ｎｍ附近と近赤外領域の８１０ｎｍ附近とにピークを形成している。
したがって、これら青果物についても本発明を適用することができる。
【００３８】
また、例えば、上述した実施形態では、可視光領域として、６９０〜７３０ｎｍの範囲内の光強度を計測した例について説明したが、本発明では、これ以外の可視光領域のピーク波長帯の光強度を計測してもよい。また、可視光領域として、複数のピーク波長帯を計測してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、透過光強度だけ又は比強度だけでは内部品質の判別が困難な場合であっても、透過光強度と比強度とを組み合わせることにより、容易に内部品質の判別を行うことができる。特に、褐変等の変色を伴う内部変質を容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の青果物の内部品質検査装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】（Ａ）は、透過光スペクトルの計測結果を示すグラフであり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す測定結果を正規化したグラフである。
【図３】透過光スペクトルの経時変化を示すグラフである。
【図４】バナナ及びトマトの透過分光スペクトルを示すグラフである。
【図５】キュウリ及びオレンジの透過分光スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
１ 光源
２ 青果物
３ 集光器
４ 無偏光ビームスプリッタ
５ａ、５ｂ 波長フィルタ
６ａ、６ｂ 光センサ
７ 比強度計算部
８ 判定部
Claims (5)
- 光を照射した青果物からの透過光の分光強度分布で、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する、可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度と、可視光領域のピーク波長帯における光強度との組合せに基づいて、前記青果物の内部品質を判別する方法であって、
光源が検査対象の前記青果物に光を照射し、分光手段が前記青果物の透過光を波長分光し、光強度計測手段が近赤外領域及び可視光領域のピーク波長帯における光強度を計測し、比強度計算手段が近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算し、
判別手段が、
前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が高く、前記比強度が中程度のときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の蜜が中程度に褐変したものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が中程度で、前記比強度が高いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の一部に褐変が生じているものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が低く、前記比強度が低いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の大部分に褐変が生じているものと判別する
ことを特徴とする青果物の内部品質検査方法。 - 前記可視光領域のピーク波長帯として、５５０ｎｍ±３０ｎｍ、６００ｎｍ±３０、６３０ｎｍ±３０ｎｍ、７００ｎｍ±３０ｎｍあるいは７３０ｎｍ±３０ｎｍの群の中から少なくとも一つの波長帯を選択するとともに、その光強度を計測し、一方、前記近赤外領域のピーク波長帯として、８００乃至８１０ｎｍ±３０ｎｍを選択してその光強度を計測することを特徴とする請求項１記載の青果物の内部品質検査方法。
- 検査対象の青果物に光を照射する光源と、前記青果物の透過光を波長分光する分光手段と、近赤外領域及び可視光領域のピーク波長帯における光強度を計測する光強度計測手段と、近赤外領域のピーク波長帯における光強度に対する可視光領域のピーク波長帯における光強度の比強度を計算する比強度計算手段と、可視光領域のピーク波長帯における光強度と前記比強度との組合せに基づいて、前記青果物の内部品質を判別する判別手段とを備え、
前記判別手段が、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が高く、前記比強度が中程度のときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の蜜が中程度に褐変したものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が中程度で、前記比強度が高いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の一部に褐変が生じているものと判別し、前記可視光領域のピーク波長帯における光強度が低く、前記比強度が低いときは、前記青果物内に変色を伴う内部変質であって前記青果物の内部の大部分に褐変が生じているものと判別する
ことを特徴とする青果物の内部品質検査装置。 - 前記分光手段は、前記透過光を二方向へ分波する少なくとも一つ以上の分波手段と、分波光が入射し、可視光領域の検出すべき波長帯の光を選択的に透過する一つ以上の可視光波長フィルタと、別の分波光が入射し、近赤外領域の波長帯の光を選択的に透過する近赤外波長フィルタとにより構成してあり、前記光強度計測手段は、前記第一波長フィルタの透過光の光強度を計測する一つ以上の第一光センサと、前記第二波長フィルタの透過光の光強度を計測する第二光センサとにより構成してある
ことを特徴とする請求項３記載の青果物の内部品質検査装置。 - 前記可視光領域の検出すべき波長帯として、５５０ｎｍ±３０ｎｍ、６００ｎｍ±３０、６３０ｎｍ±３０ｎｍ、７００ｎｍ±３０ｎｍあるいは７３０ｎｍ±３０ｎｍの群の中から少なくとも一つの波長帯を選択し、一方、前記近赤外領域のピーク波長帯として、８００乃至８１０ｎｍ±３０ｎｍを選択することを特徴とする請求項３又は４記載の青果物の内部品質検査装置。
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