JP4201683B2

JP4201683B2 - ハンディタイプの内部品質検査装置

Info

Publication number: JP4201683B2
Application number: JP2003363393A
Authority: JP
Inventors: 弘前田; 俊博水野
Original assignee: 静岡シブヤ精機株式会社
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: JP2005127847A

Description

本発明は、外観からだけでは内部品質、成分等の判別が不可能である例えば、ぶどう、ミニトマト、いちごなどの小型果実類の糖度、酸度などの味成分と熟度や生理障害、その他、水浸果等を非破壊検査する検査装置に係り、特に検査装置を片手に持って検査操作することのできるコンパクトかつハンディタイプの構成となして、屋外、屋内の如何なる作業現場であっても検査作業を容易に行うことができるように検出ヘッドを小型に構成したハンディタイプの内部品質検査装置に関するものである。

従来、例えば青果物の内部品質または糖度等を非破壊の下で検査する場合、その青果物に光を照射し、該青果物内部で拡散反射して外部に出てくる透過光を検出し、この透過光を基にして青果物の糖度や酸度等の内部成分を検査（測定）するハンディタイプの内部品質検査装置の事例がある。（例えば特許文献１参照）
国際公開番号ＷＯ０２/０８８６８１Ａ１

上記の特許文献１に記載のハンディタイプの内部品質検査装置は、図１０に示すように本体ケース１の内部に分光器組付体２とメイン回路基板３とを収納し、本体ケース１の前壁面４に設けた検出ヘッド５は、ヘッドケース６に嵌合され、中央に投光ランプ７とその両方に近接して入射光孔８を有したパッド部材９を設けた構成である。

このように従来例である特許文献１に記載において記載されているハンディタイプの内部品質検査装置は、りんご、桃、梨などの果実や、トマト等比較的曲率円の大きい青果物を対象としたものであり、検査対象物の外周面に対向密接させるように形成したパット部材９を用いて検出ヘッド５が構成されているが、この構造と形状によれば、測定する検査対象物の外径（果径）に、自ずとその大きさに限度があり、例えばミニトマトやぶどうあるいはいちご等の果径の小さい小型果実類である検査対象物の測定検査をすることは不可能であった。また特にぶどう等の検査対象物は多数個の粒が集合した房状になっており、その房のままで一粒毎にパッド部材を密接させることができず、粒毎に正確な測定をすることができないという問題点があった。

また、投光ランプ６で投光した光が検査対象物内へ入射し、検査対象物の内部で拡散反射して外部へ出てくる透過光は目視不可能な微弱光であるのに対し、この微弱な透過光を受光する光入射孔８が極めて小さくなり、入射光量が減少することにより、分光分析がし難いという問題点もあった。

上記問題点に加え、従来の構成では、検査対象物の被検査位置と透過光入射孔との位置及び接触状態、即ち接触面の傾きやズレによる測定値の誤差変動が生じるため、測定時に検出ヘッドの検査対象物に対する接触状態を目視確認しなければならず手間がかかるという不具合もあった。

また、もう一つの問題点は、投光ランプによる投射光軸位置と、検査対象物の測定位置と位置関係が外部から目視確認できないために、検査対象物が特に小さい曲率円の場合、投光ランプの光軸が検査対象物の所望位置から外れたり、さらには検査対象物の形状により投光ランプと検査対象物との間隔（距離）が変動して、投射光量（検査対象物に対する光量）の変動が生じ、検査測定値に変動が生じるという問題点があった。

従来のハンディタイプの内部品質検査装置では、上記のような問題点があるために、小型小粒の果実類である検査対象物の内部品質検査はでき難いという課題があった。

本発明は、かかる事実に鑑みてなされたもので、特にミニトマト、ぶどう、いちご等の小型小粒の果実類、及び検査対象物の外周表面が凸凹形状をなした小型果実類であっても、その検査対象物の糖度や酸度などの味成分と、熟度や生理障害、その他、水浸果などの内部品質を非破壊で検査するために開発したハンディタイプの内部品質検査装置の提供である。

つまり本願発明は、受光ヘッドと投光ヘッドとが個別に設けられている検出ヘッド部と、小型パッケージ分光センサーと、演算処理部と、表示部と、操作スイッチ、及び電源バッテリーとを備え、しかも検査装置を片手で持って測定することができ、さらには、どのような作業現場でも検査対象物の形状、大きさにかかわりなくその内部品質を精度良く検査測定することを特徴とする。

また、本発明では、内部品質を検査しようとする検査対象物が、例えばミニトマト、ぶどう、いちご等の小型小粒の果実であるとき、受光ヘッドの前端面を外接させた検査対象物に対し、その受光ヘッド前端面で覆われた部分の外側より検査対象物の内部方向へ光を投射することができるように、検査対象物の外周曲率に合わせて配置した投光部、及び受光部の受光光軸と投光部の投射光軸が検査対象物側で交差する検出ヘッドを備えたことを特徴とする。

さらにまた、本発明は、受光ヘッドの穴から入光する光は、検査対象物の表面形状や表面付着物の影響などにより、局部的な片寄りやムラがあるために、受光孔にロッドレンズを設けてロッドレンズ内で光を拡散反射させ、片寄りやムラを分散して入光した透過光を光ファイバー束の入光面に効率よく導くようになした受光ヘッドを備えたことを特徴とする。

さらにまた、本発明は、検査対象物が房状になっているぶどう等のその中の一粒をサンプル検査しようとする場合に受光ヘッドの前端面が一粒のサンプルに確実に密接しているか否かを目視確認できると共に、投光ヘッドによる光の投射が検査対象物の内部に向けて投射されていることを外部から目視確認できるように構成することを特徴とする。

さらにまた、本発明では、表皮が柔らかく且つ柔軟な検査対象物に受光ヘッドの前端面を密接させるとき、その接触圧力などにより押し傷が生じないように、その当接部材をゴム、軟質樹脂等の柔軟材料で形成するか、あるいはスプリング、蛇腹等の衝撃吸収材を用いて、接触圧力オーバーを防ぐようになしたことを特徴とする。

さらにまた、本発明では、検査対象物に受光ヘッドの前端面を密接させたとき、接触圧力などの外力作用により検査面から光ファイバー束入光面までの距離が変化することなく一定とすることができるようにし、且つ透過光通路は検査対象物からの微弱な透過光を減衰させないように光軸の中心線が曲がったり、断面形状が変化したり、光通路の大きさが縮小したりしないように直線的構成とすることを特徴とする。

さらにまた、本発明では、受光ヘッドと投光ヘッドで形成される検出エリアの周囲を弾性遮光カバーで囲って、外乱光が検出エリア内に入光しないように遮光する検出ヘッドカバーを設ける検出ヘッド部を構成したことを特徴とする。

前記のように構成した本発明のハンディタイプ内部品質検査装置は、検出ヘッド部の受光ヘッドと投光ヘッドとを分離して個別に設けているので、受光ヘッドの前端面外周を小径に形成することができ、その光軸に対し投光ヘッドの光軸を検査対象物側で交差するように斜め方向に向けて取付けられ、小さい（小範囲な）検査対象物のでも精度良く検査することができる。即ち、ミニトマトやぶどう、いちご等の小径粒状である検査対象物の糖度、酸度等の内部品質を精度良く検査測定することができる。

特に、多数個の粒で房状になったぶどうは、房になったままの上部、中部、下部などの部分的な位置の個々の粒について検査することができる。しかもハンデぃタイプとし、且つバッテリーを収納しているのでどのような場所でも、またどのような検査姿勢でも使用できる。

また、表面に斑点や粉を着けたままの果実（果実の新鮮さを知らせるために斑点や粉を拭き取ることができない検査対象物）を検査する場合にも、ロッドレンズを通して片寄りやムラを拡散させるるので検査精度の高い検査ができる。

また検出ヘッド部は、受光ヘッドと検査対象物との接触状態、投光ヘッドの投射状態を外部から目視可能であって、検査開始時の姿勢や状態がどのように成っているかを確認してから操作スイッチをＯＮ操作することができるので、例えばトレイ内で房ごと盛り上げられており、しかも透明フィルムで包装（ラップ、シュリング包装）されたぶどう等の検査対象物であっても、その透明フィルムの外側から、そのままの位置の異なるいくつかのぶどう粒の糖度等を測定することが容易にできる。

さらにまた、受光ヘッドは、検査対象物の検査面に当接したとき、透過光通路の大きさと距離（長さ）が一定となるように保持されているので、透過光の受光光量が安定しており良好な測定精度が得られる。

さらにまた、検査対象物の検査エリア周囲を、弾性体カバーで囲った場合に投光ヘッドの投射光軸を受光ヘッドの当接部材から離れた位置を投射することができて、投射光が検査対象物のより広い範囲を拡散反射してくる透過光を受光するために、検査測定物の表皮近傍からの透過光だけでなく、内部からの透過光を外乱光の影響を受けずに受光するのでより良好な測定精度が得られる。

さらにまた、前記受光ヘッドから入光した透過光は、光ファイバー束の出光側端面に光拡散体を配置し、その光拡散体の出光側端面に連続可変干渉フィルターを当接配置し、この連続可変干渉フィルターに続く光電変換素子を設け、それぞれの光路を一致させてパッケージ内に気密に収納固定した小型パッケージ分光センサーユニット（国際特許出願中のＰＣＴ/ＪＰ０２/０４０３６に記載）を用いたので、受光した透過光は空間を通ることなく、固体内を通って光電変換され、使用する場所や環境及び測定姿勢などに影響されることなく良好な安定した測定精度が得られる。

ぶどう、ミニトマト、いちごなどの小型果実類の糖度、酸度などの味成分と熟度や生理障害、その他、水浸果等の内部品質を非破壊検査するという目的を、コンパクトかつハンディタイプとなして、特に片手に持って検査操作することのできる検査装置の開発により、屋外、屋内の如何なる作業現場であってもその検査作業を容易に行なうことが実現できた。

以下に、本発明の第一の実施例を図１乃至図５に基いて詳細に説明する。図１は要部を破断した側面図、図２は要部を破断した平面図、図３は検出ヘッド部を破断した側面図、図４は受光ヘッドと小型パッケージ分光センサーユニットとを組合せ、その要部を破断した平面図、図５は測定検査時の説明図である。

１１は、検査装置の本体ケースであって、該本体ケース１１は横軸方向に長い収納部１２と、斜め縦方向に形成されたグリップ部１３を一体に形成しており、その収納部１２を形成している前壁面１４の外面には、検出ヘッド部１５を取付け保持させる本体取付け部材１６が取付けられている。また前記収納部１２の側壁面１７には、表示器１８と操作スイッチ１９を有する表示手段２０が設けられており、グリップ部１３の内部には、電源としてのバッテリー例えば充電式バッテリー２１を組み込んでいる。

上記検出ヘッド部１５は、それぞれが分離して別個に構成されている受光ヘッド２２と投光ヘッド２３を有し、それら受光ヘッド２２と投光ヘッド２３は本体取付け部材１６を介して本体ケース１１の前面壁１４に取付けており、その受光ヘッド２２は、前記収納部１２内に取付けられた小型パッケージ分光センサーユニット２４から本体ケース１１の前面壁１４を貫通して前方に突出した光ファイバー束２５を、光ファイバーホルダー２６の貫通穴２７に挿入して固定保持している。

該光ファイバーホルダー２６は、その後端部に取付けフランジ２８が一体に形成されておリ、この取付けフランジ２８が取付けねじ２９によって、本体ケース１１の前壁面１４に固定されている。取付けフランジ２８の外周の一部には嵌め込み部３０が設けられており、この嵌め込み部３０により本体取付け部材１６との組合せ位置決めを容易にしている。

光ファイバーホルダー２６の先端内部には、ロッドレンズ３１をインサートしているロッドレンズホルダー３２が内装されており、そのロッドレンズ３１が、光ファイバーホルダー２６の貫通穴２７内に通されている光ファイバー束２５の前端面に位置するように保持されている。

ロッドレンズホルダー３２の先端には、検査対象物Ｆに外接させてその検査対象物Ｆから出てこる透過光をロッドレンズ３１に導くための当接部材３３を嵌着している。この当接部材３３は、ゴム材、エラストマー樹脂等による柔らかい可撓弾性材料を用いて形成されており、その中央には、透過光をガイドする入射孔３４を形成し、またその前端面には検査対象物Ｆと密接するパット部３５を形成して外部からの外乱光が当接部材３３の内部に入光しないように構成している（この詳細構成は、特に図２、図４において明示されている）。

３６は、パット部３５が検査対象物Ｆと接触したときの傾きを吸収して、パット部３５の周囲を検査対象物Ｆと密接させるための括れを示す。受光ヘッド２２は前記の構成となして、検査対象物Ｆから出てくる透過光を入射孔３４からロッドレンズ３１を通して光ファイバー束２５に導き、この光は、直線状の受光光軸ＣＬを形成して小型パッケージ分光センサーユニット２４で分光される。

前記投光ヘッド２３は、小型の投光ランプ３７がソケット３８に挿し込み保持され、その投光ランプ３７はキャップ３９により保護されている。投光ランプ３７としては小型のハロゲンランプが用いられ、キャップ３９は投光ランプ３７の光が側方に漏れないようにその投光ランプ３７の外周を覆っており、投光ランプ３７の先端から前方へ向けて光を投射する投射孔４０を有し、該投光ランプ３７の投射光軸ＬＬを形成している。さらに、投射孔４０の前端面に防塵ガラス４１を設けて投光ヘッド２３を構成している。

受光ヘッド２２及び投光ヘッド２３を本体ケース１１に取付けるために用いられている本体取付け部材１６は、投光ヘッド２３のキャップ３９の前端を受光ヘッド２２の当接部材３３に接近させ、さらに投光ランプ３７の投射光軸ＬＬを受光ヘッド２２の受光光軸ＣＬに対して交差するように、投光ヘッド２３のソケット３８を位置決めするものである。

さらにこの本体取付け部材１６は、本体ケース１１の前壁面１４の外側に設けられた受光ヘッド２２の取付けフランジ２８と、光ファイバーホルダー２６の一部を左右から囲い込むように分割型に形成されており、これら一対の本体取付け部材１６で、光ファイバーホルダー２６の下方で前寄りにランプソケット３８を傾けて取付けるランプソケット取付け部４３で投光ヘッド２３を挟持し、さらに上記受光ヘッド２２を挟むようにして両ヘッド２２と２３を支持固定する。４４は一対の本体取付け部材１６を結合する取付けねじを挿通するための取付けねじ挿通孔を示す。

このランプソケット取付け部４３に支持されている投光ランプ３７は、受光ヘッド２２の先端に設けられている当接部材３３を検査対象物Ｆに当接したとき、その当接部材３３のパッド部３５の外側で検査対象物Ｆに向けて光を投射するように形成されている。

なを、４５はランプへの給電線であり、取付けフランジ２８の一部に設けた不図示の接続コネクターを介して本体ケース１１の内部に収納されているバッテリー２１に接続されている。

上記小型パッケージ分光センサーユニット２４の内部構成は、図４で示しているように、本体ケース１１収納部内に設けたメイン回路基板４６上に取付けられており、その小型パッケージ分光センサーユニット２４の内部は、光ファイバー束２５の出光端部２５３を所定形状に整列維持するための整形維持ホルダー２４１と、光ファイバー束２５の出光側端部２５３の出光面２５４からの光を入光側端面２４３で受けて拡散透過させる光拡散体２４２を保持する光拡散体ホルダー２４５と光拡散体２４２の出光側端面２４４に設けた連続可変干渉フィルター２４６により波長ごとに分光された光を受光する光電変換素子２４７を順に並べてユニットケース２４０に収納してパッケージ化されている。

光ファイバー束２５は、その前端面２５１から入光する光線が所定の入射角以内の光線のみを通過させ伝送する特性を有する微細な無数の光ファイバーを束ねて前端部を口金２５２によりバラ付かないように固めている。無数本の1本1本の光ファイバーが束ねられて構成されている光ファイバー束２５は、光が入光する前端面２５１で隣り合って入光した光線が、その出光側端部２５３では分散してほぼ均等に混ぜ合わされて出光側端部２５３の出光面２５４から出光するように撚り合わされて整形維持ホルダー２４１により所定形状に保持し固定している。

即ち、前端面２５１から入光した光の部分的な光強弱や、片寄りなどの光斑が、出光側端部２５３では均等に分散して光斑のない光となって出光面２５４から出光するように撚り合わせた光ファイバー束となしている。

光拡散体２４２は、その外周面を光学研磨して内部に入光した光線が効率よく内面反射しながら拡散して出光側端面２４４に至るようになしている。即ち、この光拡散体２４２は、光を内部で均等に拡散反射させて取出す積分球と同様な機能（役目）を有するようになしている。

連続可変干渉フィルター２４６は、上記光拡散体２４２の出光側端面２４４にイオンアシスト蒸着により設けて、短い波長から長い波長（例えば４００ｎｍから１１００ｎｍまで）の光を各波長ごとに分光するように形成している。
光電変換素子２４７はその受光側にウィンドウガラス等を設けることなく開放しており受光素子表面２４８を露出している。

そして上記拡散体ホルダー２４５の端面に光電変換素２４７の受光側を突合わせたとき、連続可変干渉フィルター２４６と受光素子表面２４８とは接触しない範囲で限りなく接近させる。

以上のように構成されている光ファイバー束２５の整形維持ホルダー２４１と光拡散体２４２を保持した光拡散体ホルダー２４５と、連続可変干渉フィルター２４６、および光電変換素子２４７の裏側から両側に突出した端子ピンの間に押え板２４９を被せてユニットケース２４０に取付け、蓋を被せて密閉した小型パッケージ分光センサーユニット２４が構成されている。

４７はセンサー回路基板、４８は表示回路基板である。４６のメイン回路基板には、演算処理回路が配置され、上記光電変換素子２４７からの出力信号を基にして分光分析し、分析した結果を表示器に表示する。
１９の操作スイッチは、測定モードや表示項目などの切替えなどと、表示画面操作を行うものである。グリップ１３の外側には、ピストルレバー型の測定スイッチ４９が設けられておりこの測定スイッチ４９をＯＮすることによって投光ランプ３７は点灯し測定可能状態となる。

以上が第一の実施例の構成であるが、次にその作用について説明すると、この実施例のハンディタイプの内部品質検査装置は、本体ケース１１の収納部１２に小型パッケージ分光センサーユニット２４を内臓させ、この小型パッケージ分光センサーユニット２４からの本体ケース１１の前壁面１４を貫通して前方へ細長の棒状に長く突出した光ファイバー束２５の前端に光学ガラスとしてのロッドレンズ３１を直列に組合せ、その先端部に設けた当接部材３３は検査対象物下に接触させるときパット部３５のつけ根に形成したくびれ３６が装置の傾きを吸収してパッド部３５を、検査対象物に密着させることができるので、光ファイバー束２５への外乱光の侵入を防止することができる。

また、細長の棒状に長く突出した受光ヘッド２２は、外形が小さい検査対象物Ｆの内部方向に向かう直線状の受光光軸ＣＬに対し、投光ヘッド２３の投射光軸ＬＬを下側側方から検査対象物Ｆの内部方向に向け、その検査対象物内で斜めに交差するようにし、しかも投射孔４０を受光ヘッド２２先端の当接部材３３に近づけて設けることができるため検査対象物Ｆがミニトマトやぶどうあるいはいちごのように一粒の形状が小さいものであっても、その検査対象物に対する投光、受光が有効であって、精度の高い測定検査が可能となる。

特に受光ヘッド２２と投光ヘッド２３がそれぞれ小型で別々に形成して、受光光軸ＣＬと投射光軸ＬＬが検査対象物Ｆ側で斜めに交差するように形成しているので、検査対象物Ｆと受光ヘッド２２の接触状態、及び投光ヘッド３３のキャップ３９先端の近接、及び投射状態のそれぞれを、外部側方から目視確認することが容易となる。従って、測定姿勢を定めたあとグリップ１３を持った手の人差し指で測定スイッチ４９を引いて電源をＯＮすることで、投光ランプ３７は点灯し、測定を開始できるために、検出ヘッド部１５と検査対象物Ｆとの接触不具合（不適）や投光不具合（不適）による測定エラーを生じることのない良好な測定が実施できる。

この内部品質検査装置を用いて、例えば第５図に示すように一房のぶどうを、その房のままトレイ５１に入れて、薄い透明なフィルム５２（例えば透明なポリエチレンフィルム）でラッピングしたままのぶどうの一粒Ｆ１の内部検査をする場合、そのフィルムの外から受光ヘッド２２の先端パット部３５を当接し、その外周とくびれ３６を目視チェックして密接状態を確認し、同時に投光ヘッド２３のキャップ３９先端の位置を確認して測定姿勢を定め、測定スイッチ４９を引き電源をONして投光ランプ３７を点灯することで測定が開始される。

この時、受光ヘッド２２のパット部３５は、フィルム５２を挟んでぶどうと接するのでぶどうＦ１の外周面に生成されている天然の果粉を落としたり、接触痕を残すことがなく、外観品位に悪影響を与えない。投光ヘッド２３の先端キャップ３９は、投射孔４０をフィルム５２の外からぶどうＦ１の内部方向に向けて接近状態を見ながら測定姿勢を定めて光を投射できるので測定ミスが解消できる。

かくして、ぶどうＦ１の内部に向けて投射された光は、果実内部で拡散反射し、その内部品質に応じてそのぶどうＦ１の表面から出てくる透過光はパット部３５の入射孔３４からロッドレンズ３１に入射し、光ファイバー束２５を経て小型パッケージ分光センサーユニット２４に入光される。

小型パッケージ分光センサーユニット２４に入光された透過光は、それぞれ異なる波長帯の光を電気信号に光電変換され、メイン回路基板４６上に設けられた演算処理回路で周知の処理がなされて目的とする果実の糖度、酸度の測定をすることができ、その測定値等は表示器に表示される。

次に、本発明における第二の実施例の構成を図６に基いて説明する。つまり図６は、受光ヘッド構成第二実施例を示すもので、この第二実施例における受光ヘッド１００の構成は、その受光ヘッド１００の先端に設けている先端当接部材１０１を、前後にスライドさせて検査対象物にソフトに当接させるように構成したものであり、当接部材１０１は、前記第１実施例と同様に透過光の入射孔１０２とパット部１０３と括れ１０４を有し、ロッドレンズホルダー１０５の先端部に嵌着している。

ロッドレンズホルダー１０５はその内部にロッドレンズ１０６を差込み固着しており、さらにその外周の前寄りに鍔１０７を形成し、この鍔の後方外周を光ファイバーホルダー１０８の前端部に形成したスライドガイド部１０９のガイド孔１１０に嵌合させて前後にスライドできるようになしており、光ファイバーホルダー１０８の内部貫通穴１１１に挿入して固定した光ファイバー束２５の前端面２５１に対し軸方向に変位し、ロッドレンズ１０６の後端面が光ファイバー束２５の前端面に接近したり離れたりたりする。図６は離れた状態を示している。

１１２はスプリングであり、光ファイバーホルダー１０８の前端部に形成したスライドガイド部１０９の外側に装着され、ロッドレンズホルダー１０５の鍔１０７に当接してロッドレンズホルダー１０５を前方に押すように付勢している。１１３は、キャップであり、ロッドレンズホルダー１０５の鍔１０７とスプリング１１２が自在に前後スライドするように囲ってファイバーホルダー１０８の前方外周にネジを止めされており、孔の内側前縁１１４でロッドレンズホルダー１０５と鍔１０７のスライドストロークを制限してロッドレンズホルダー１０５を光ファイバーホルダー１０８の先端部から脱落しないように保持している。
投光ヘッド２３と本体取付け部材１６、その他の構成は第一の実施例と同様の構成であるのでその構成説明は省略する。またこの実施例の作用については後述する。

次に、第三の実施例である受光ヘッドの構成について、図７を基にして説明する。つまり図７は、受光ヘッド１２０の先端当接部材１２１を前後にスライドさせて検査対象物にソフトに当接させるように構成したものであり、図６示す第二の実施例がロッドレンズホルダー及びロッドレンズと共に当接部材をスライドさせた構成であるのに対し、この第三の実施例は、ロッドレンズホルダー１２５とロッドレンズ１２６は、光ファイバーホルダー１２８の前端に取付固定し、ロッドレンズ１２６は光ファイバー束２５の前端面２５１に密接させて固定している。

当接部材１２１は、前記第一、第二の実施例と同様に入射孔１２２とパット部１２３とを有し、入射孔１２２の外側外周くびれ１２４を嵌めこみ部としてスライダー１２７の前縁に嵌合保持させている。スライダー１２７は、内部スライド孔を有しロッドレンズホルダー１２５の先方外周に設けたスライドガイド部１２９の外周面に前後方向にスライド自在に組合せている。

１３０はスプリングであり、ロッドレンズホルダー１２５における前寄りのスライドガイド部１２９の外側に装着され、スライダー１２７の外部に張り出して設けた鍔１３３に当接して、スライダー１２７を前方へ押すように付勢している。１３１はキャップであり、スライダー１２７の外部に張り出した鍔とスプリング１３０が自在に前後スライドするように囲ってロッドレンズホルダー１２５の後方外周にネジ止めされており、キャップ１３１の内側前縁１３２によりスライダー１２７のスライドストロークを制限して、スライダー１２７をロッドレンズホルダー１２５のスライドガイド部１２９から抜けないように保持している。
投光ヘッド２３と本体取付部材材１６、その他の構成は第一、第二実施例と同様の構成であるのでその構成説明を省略する。

次ぎに、前記第二の実施例と、第三の実施例の作用について述べると、これらの実施例では、受光ヘッド１００または１２０のパット部１０３または１２３を検査対象物Ｆの外周面に当接させるときの接圧力が過大にならないように構成したものである。これらの当接部材は、その先端が弾性作用で前方へ突出しておリ、このパット部１０３、または１２３を検査対象物Ｆの外周面に当接して押しつけると、スプリング１１２または１３０が撓んでロッドレンズホルダー１０５またはスライダーが後退スライドして引込みロッドレンズ１０６または１２６の後端出光面は、光ファイバー束２５の前端面２５１と接触状態となり、入射孔１０２または１２２の入口から光ファイバー束２５の前端面２５１までの透過通路の距離が一定となる。従って検査対象物Ｆに過大な押圧力を加えることを防止され（加えることを避けられ）、軟弱な果実でも押圧傷害を与えることなく内部品質を測定し検査することができる。

次に、本発明の第四の実施例である検出ヘッド部について図８を基にして説明する。この第四の実施例では特に検査対象物が、いちごの様にその表皮が柔らかく傷つき易い果実である場合に有効使用できる受光ヘッド１４０の実施例である。つまり、検査対象物の表皮を傷めることなく測定できるようにするために、受光ヘッド１４０の先端部に設ける当接部材１４３は、蛇腹胴３５１と筒型のボス部とで形成されており、そのボス部３５２の外周を保護キャップ３９１の前方に解放したボス部挿入孔３９２内に圧入して取付ける。

１２６は、ロッドレンズであり、光ファイバーホルダー１２８の前端面に突き合せて保護キャップ３９１とボス部３５２の内部に挿入されている。この当接部材１４３は、柔軟性に富んだゴム、樹脂等の素材を用いて円筒に形成し、しかもその蛇腹パッド面３５３の少なくとも先端部を、軸方向に変位可能とする蛇腹胴３５１を形成し、さらにこの蛇腹胴３５１の先端パッド面３５３が、常時は保護キャップ３９１の前端から弾性的に突出するように構成しているものである。投光ヘッド２３と本体取付け部材１６、その他の構成は第一の実施例と同様の構成であるのでその構成説明は省略する。またこの実施例の作用については後述する。

したがってこの第四実施例によれば、その蛇腹胴３５１が、柔軟性に富んだゴム等の材質で蛇腹形状に形成されていて外圧吸収性に優れおり、しかも常時は保護キャップ３９１の前端から弾性的に突出するように構成されているので、表皮が柔らかい検査対象物であっても、その表皮を傷めることなく受光ヘッドの当接部材１４３を検査対象物の表面に密接させることができる。したがって特に表皮が柔らかい、いちごのような検査対象物の表面にパッド部をあてがって検査測定をする場合に、その表皮を傷めることなく有効な検査が実施できる。

次ぎに、第五の実施例を図９に基いて説明する。図９は、検査対象物Ｆ２の外面曲率円が大きく検査面に広がりのある中型大きさの果物の測定に適用されるように検出ヘッド部１５１を構成したものである。
受光ヘッド１５２と投光ヘッド１５４は、第1実施例と同様であるが受光ヘッド１５２の先端パッと部１５３の位置に対し、投光ヘッド１５４の先端に設けた投射孔１５５が離れた位置を投射するように向けて取付けられている。

１５６は本体取付け部材であり、左右両側から、上面１５７、下面１５８及び側面１５９で受光ヘッド１５２と投光ヘッド１５４のそれぞれを包囲固定できるように構成され、その前側は開口している。内部にはファイバーホルダー取付けフランジとの嵌め込み部１６０とランプソケット取付け部１６１を有し、左右両側の本体取付け部材１５６を組付けねじ挿通孔１６２に挿通される取付けねじによって、本体ケースの前壁面１４の外側に一体に組付けられる検出ヘッド部１５１を構成している。

１６４は検出ヘッドカバーであり、受光ヘッド１５２の先端と投光ヘッド１５４の先端で形成される検出エリアを囲って、対象物F２の外周面に前端を密着させることで、その検出ヘッドカバー１６４内に外部光線が入らないようにしている。この検出ヘッドカバー１６４は、ゴム材、エラストマー等の柔らかい可撓性弾性材料を用いて対象物F２に接触する前端１６５が自在に撓むように周囲を波形蛇腹に形成して、本体取付け部材１５６の前端外周面に設けた嵌め込み部１６３に嵌め込んで取付けている。

この第五の実施例では、図９に示すように受光ヘッド先端のパッと部１５３を当接した位置から離れた位置に向けて光を投射するように投光ヘッドの投射口１５５を設けたので、投射された光が検査対象物の内部へ有効に浸透される。また内部を広く拡散反射して表面に出てくる透過光は、内部のより多くの片寄りの少ない糖度や酸度など内部品質情報を含んでいる。この透過光は、検出ヘッドカバーの作用により外部光線を遮って受光ヘッド１５２へ入射するので、中型果実等の内部品質も、この実施例の検査装置を用いることで測定精度の高い検査ができる。

以上のように本発明に係るハンディタイプの内部品質検査装置は、外観からだけでは内部品質、成分等の判定が不可能な果物等の農産物である検査対象物の内部品質を非破壊で検査することができ、さらには、魚類、肉類、その他の食品など内部品質をも破壊することなく検査することができ、しかもその装置は、屋外、屋内を問わず、如何なる作業現場、如何なる作業姿勢であっても、片手に持って操作できるようにコンパクトに構成したハンディタイプの内部品質検査装置である。

特に本発明の検出ヘッド部は、受光ヘッド先端検査対象物に対して斜めに光を投射するので小さい粒の検査対象物でも精度良く検査することができ、しかも受光ヘッド先端部と、検査対象物との接触状態を目視確認されるため、例えば透明なフィルムで包装されたものでもあっても、フィルムを挟んでフィルムの外から検査対象物の内部品質を検査することができる。したがって集荷場、出荷場はもとより小売場におていも包装された食品、果物をその外部から衛生的に検査する場合に最適な検査装置として用いられる。

本発明である内部品質検査装置の第一の実施例を示した一部破断の全体側面図である。本発明である内部品質検査装置の第一の実施例を示した一部破断平面図である。本発明である内部品質検査装置の第一の実施例を示した検出ヘッド部の側断面図である。本発明である内部品質検査装置の第一の実施例を示し、受光ヘッドと小型パッケージ分光センサーユニットとを組合せた状態の一部切裁平面図である。本発明である内部品質検査装置の第一の実施例を示し、測定使用状態を示す説明図である。本発明である内部品質検査装置の第二の実施例を示した検出ヘッド部の側断面図である。本発明である内部品質検査装置の第三の実施例を示した検出ヘッド部の側断面図である。本発明である内部品質検査装置の第四の実施例を示した検出ヘッド部の側断面図である。本発明である内部品質検査装置の第五の実施例を示した検出ヘッド部の側断面図である。従来のハンディタイプ内部品質検査装置全体側面図である。

符号の説明

１１・・本体ケース
１２・・収納ケース部
１３・・グリップ部
１４・・前壁面
１５、１５１・・検出ヘッド部
１６、１５６・・本体取付け部材
１７・・側壁面
１８・・表示器
１９・・操作スイッチ
２０・・表示手段
２１・・電池
２２、１４０、１５２・・受光ヘッド
２３、１５４・・投光ヘッド
２４・・パッケージ分光センサーユニット
２４０・・ユニットケース
２４１・・整形維持ホルダー
２４３・・入光側端面
２４４・・出光側端面
２４５・・光拡散体ホルダー
２４６・・連続可変干渉フィルター
２４７・・光電変換素子
２４８・・受光素子表面
２４９・・押え板
２５・・光ファイバー束
２５１・・光ファイバー束の前端面
２５２・・口金
２５３・・光ファイバー束の出光側端部
２５４・・光ファイバー束の出光面
２６、１０８、１２８・・光ファイバーホルダー
２７、１１１・・内部貫通穴
２８・・取付けフランジ
２９・・取付けねじ
３０・・嵌め込み部
３１、１０６、１２６・・ロッドレンズ
３２、１０５、１２５・・ロッドレンズホルダー
３３、１０１、１２１、１４３・・当接部材
３４、１０２、１２２・・入射孔
３５、１０３、１２３、１５３・・パット部
３６、１０４、１２４・・括れ
３７・・投光ランプ
３８・・ランプソケット
３９・・キャップ
４０、１５５・・投射孔
４１・・防塵ガラス
４３、１６１・・ランプソケット取付け部
４４、１６２・・組付ねじ挿通孔
４５・・ランプの給電源
４６・・メイン回路基板
４７・・センサー回路基板
４８・・表示回路基板
４９・・測定スイッチ
５１・・トレイ
５２・・フィルム
１０７・・ロッドレンズホルダーの鍔
１０９、１２９・・スライドガイド部
１１０・・ガイド孔
１１２、１３０・・スプリング
１１３、１３１・・孔あきキャップ
１１４、１３２・・孔の内側前縁
１２７・・スライダー
１２９・・ガイド部
１３３・・鍔
１００、１２０、１４０・・受光ヘッド
３５１・・蛇腹胴
３９１・・保護キャップ
３５２・・ボス部
３５３・・蛇腹パッド面
３９２・・ボス部挿入孔

Claims

検査対象物に対して光を投射するとともに、検査対象物の内部で拡散反射してきた透過光を外部光線から遮へいして受光する検出ヘッド部と、
該検出ヘッド部が受けた透過光を、光ファイバー束を介して受光し、該光ファイバー束の出光端に光拡散体を配置し、その光拡散体の出光側端面に連続可変干渉フィルターを設け、この連続可変干渉フィルターに光電変換素子の受光面を接近させて組合せてなる小型パッケージ分光センサー部と、
該小型パッケージ分光センサー部で分光した分光を波長毎に光電変換した電気信号を測定項目に従いデータ処理する演算処理部と、検査測定結果を表示する表示部と、電源バッテリーと、測定を指令する測定スイッチと、
横軸方向に長い収納部、及び斜め縦方向に形成されたグリップ部を一体に形成した本体ケースとを備え、
前記本体ケースに、前記小型パッケージ分光センサー部と演算処理部と表示部と電源バッテリーと測定スイッチとを収納するとともに、該本体ケースの前方に検出ヘッド部を配置し、かつ前記グリップ部を片手で持って前記測定スイッチを操作可能に構成したハンディタイプの内部品質検査装置において、
前記検出ヘッド部は、検査対象物の内部で拡散反射してきた透過光を受光する受光ヘッドと、検査対象物に対して光を投射する投光ヘッドとを有し、
前記受光ヘッドは、前記収納部から横軸方向前方に突出するとともに外部から視認可能に設けられた筒状のホルダーと、該ホルダーの内部に設けられるとともに光ファイバー束の受光側先端と直列に配置され、かつ検査対象物からの透過光を光ファイバー束へ導く光学ガラスと、前記ホルダーの先端に設けられるとともに検査対象物と密接して外乱光等の侵入を阻止する当接部材とを備え、
前記投光ヘッドは、検査対象物の内部に向けて光を投射する小型投光ランプと、該小型投光ランプの先端に設けられるとともに外部から視認可能に設けられ、かつその先端の投射孔が前記受光ヘッドの前記当接部材の外側近傍に位置するキャップとを備え、
前記受光ヘッドの受光光軸と、投光ヘッドによる投射光軸とが検査対象物内で交差するように配置されるとともに、前記表示部を前記収納部の側面から視認可能に配置することで、
前記受光ヘッドの当接部材を検査対象物に当接させたとき、検査対象物と当接部材との接触状態と、検査対象物とキャップとの位置および向き姿勢と、前記表示部とを同時に目視確認できるようにしたことを特徴とするハンディタイプ内部品質検査装置。
検査対象物に対して光を投射するとともに、検査対象物の内部で拡散反射してきた透過光を外部光線から遮へいして受光する検出ヘッド部と、
該検出ヘッド部が受けた透過光を、光ファイバー束を介して受光し、該光ファイバー束の出光端に光拡散体を配置し、その光拡散体の出光側端面に連続可変干渉フィルターを設け、この連続可変干渉フィルターに光電変換素子の受光面を接近させて組合せてなる小型パッケージ分光センサー部と、
該小型パッケージ分光センサー部で分光した分光を波長毎に光電変換した電気信号を測定項目に従いデータ処理する演算処理部と、検査測定結果を表示する表示部と、電源バッテリーと、測定を指令する測定スイッチと、
横軸方向に長い収納部、及び斜め縦方向に形成されたグリップ部を一体に形成した本体ケースとを備え、
前記本体ケースに、前記小型パッケージ分光センサー部と演算処理部と表示部と電源バッテリーと測定スイッチとを収納するとともに、該本体ケースの前方に検出ヘッド部を配置し、かつ前記グリップ部を片手で持って前記測定スイッチを操作可能に構成したハンディタイプの内部品質検査装置において、
前記検出ヘッド部は、検査対象物の内部で拡散反射してきた透過光を受光する受光ヘッドと、検査対象物に対して光を投射する投光ヘッドと、これら受光ヘッドおよび投光ヘッドを囲って設けられるとともに弾性変形可能な検出ヘッドカバーとを有し、
前記受光ヘッドは、前記収納部から横軸方向前方に突出するように設けられた筒状のホルダーと、該ホルダーの内部に設けられるとともに光ファイバー束の受光側先端と直列に配置され、かつ検査対象物からの透過光を光ファイバー束へ導く光学ガラスと、前記ホルダーの先端に設けられるとともに検査対象物と密接して外乱光等の侵入を阻止する当接部材とを備え、
前記投光ヘッドは、検査対象物の内部に向けて光を投射する小型投光ランプと、該小型投光ランプの先端に設けられるとともにその先端の投射孔が前記受光ヘッドの前記当接部材の外側近傍に位置するキャップとを備え、
前記受光ヘッドの受光光軸と、投光ヘッドによる投射光軸とが検査対象物内で交差するように配置され、かつ前記検査対象物に当接部材を接触させると、前記検出ヘッドカバーの前端が検査対象物に密着して、該検出ヘッドカバー内に外部光線が入らないようにすることを特徴とするハンディタイプ内部品質検査装置。
前記ホルダーの内側に設ける光学ガラスは、受光ヘッドの受光光軸に合わせたロッドレンズを用いて、光ファイバー束の入光側に配設したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のハンディタイプ内部品質検査装置。
前記受光ヘッドに設けた当接部材の先端にパッド部を設けるとともに、当接部材とホルダーとの間にスプリングを弾装し、
該スプリングの弾圧作用により、パッド部が受光ヘッドの前方に出没スライドするように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のハンディタイプ内部品質検査装置。
受光ヘッドに設けた当接部材が、前後方向に伸縮する蛇腹胴とボス部で形成され、このボス部の外周を保護キャップに形成したボス部挿入孔に挿入し、その蛇腹胴のボス部と保護キャップの中心部に光軸方向に向けたロッドレンズを挿入して取付け、さらに前記蛇腹胴の先端部に形成されている蛇腹パッド面が、自己の弾性力で前記保護キャップの前端から出没するように構成したことを特徴とする請求項３に記載のハンディタイプ内部品質検査装置。
受光ヘッドは、その当接部材を検査対象物の検査面に当接したとき、その検査面から光ファイバー束の入光端面までの距離を一定の長さとなるように保持する保護枠を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のハンディタイプ内部品質検査装置。