JPH10318914A

JPH10318914A - 青果物の内部品質検査方法およびその装置

Info

Publication number: JPH10318914A
Application number: JP12982497A
Authority: JP
Inventors: Hisaichi Shibazaki; 久市柴崎
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】林檎の玉寸に応じて補正を加えつつ青果物の
内部品質検査を行なうことにより、一層正確な内部品質
検査を可能とする。【解決手段】試料受け１５に林檎１００を載置すると
ともに押え部材２を移動させて上記林檎の上部を押え、
この状態で上記林檎にパルス光を投射して、上記林檎を
透過する透過パルス光の強さを検出し、さらに、上記押
え部材の移動量にもとづいて林檎の大きさを測定し、上
記林檎を透過した透過パルス光の検出レベルを、測定し
た林檎の大きさに応じて補正し、この補正された検出レ
ベルを設定値と比較することによって林檎の等級，内部
褐変の程度，鮮度等を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、林檎など
の青果物の熟度，鮮度および内部欠陥等の内部品質を検
査する際、青果物の大きさによって誤差が生じないよう
にした青果物の内部品質検査方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、青果物の検査では、主に収穫時期
にとれた青果物の大きさや重量及び外見的な形や色合い
によって、その青果物の熟度等の判断を行ない、等級な
どを決定していた。しかし、青果物の中には、熟度等の
内部品質を形や色合い等の外見で判断することが困難な
ものが多い。

【０００３】たとえば、林檎は、一般的に果皮の色が赤
いものが完熟の良品とされているが、果皮の赤い色と熟
度とは無関係である。すなわち、林檎は、未熟でも強制
的に日光に晒すと赤く着色する。また、完熟した林檎で
も、葉陰にあったものは赤の着色度が少ない。特に、林
檎の果頂部（花が付いた部分）の周辺には、黄緑色ない
し黄色の部分が残るので、このような林檎は、完熟品で
あるにもかかわらず、未熟品として処理されることが多
い。

【０００４】このような事情にかんがみ、本出願人は、
先に、特開平８−２０１２９０号において「林檎の内部
品質検査方法及びその装置」として、林檎の果皮の色に
影響されることなく、蜜入りの完熟状態から内容の褐変
したものまで広い範囲にわたって、その内部品質を非破
壊で正確に判別することができる技術を開示している。
これは、光の波長が林檎の果皮の色に左右されない６２
０ｎｍ〜１１００ｎｍの可視光から近赤外線の透過率を
測定して判別するもので、光源にハロゲン白熱電球を用
いたものである。さらに、作業環境照明光や外来光（周
囲光）による判別誤差を軽減するために、光検出器の周
辺に黒色のスポンジ等の遮光具を設け、これを検査時に
当接させて用いている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の技術
においては、検査時に、青果物の一部が周囲光にさらさ
れているので、強い周囲光の影響を受け易く、明るい作
業照明灯の下や晴天の屋外での使用では誤差が多くなる
いう問題があった。さらに、屋外等の電源設備のない場
所での使用では、大電力を消費するハロゲン白熱電球を
光源とする従来装置は現実的でなかった。

【０００６】そこで本出願人は、パルス光の発光時間が
きわめて短時間であることに着目し、周囲光による明る
さを基準としたパルス電流の高さを測定してこの測定値
に基づいて青果物の内部品質を検査することにより、作
業環境に左右されることなく、また電池等の電源によっ
ても実現可能な青果物の内部品質検査方法およびその装
置を特願平８−１２７４５６号で提案している。

【０００７】ところで、発明者らがさらに研究を行なっ
たところ、検査の対象となる林檎等の大きさ（玉寸）に
ばらつきがあると検査結果に誤差の生じることを見出し
た。すなわち、林檎の熟度の進行および鮮度の低下にと
もなう果肉内の気泡の増減による光の散乱減衰の程度を
測定する場合、その光の散乱減衰は、透過する厚みによ
って指数的に変化するため、林檎の大きさ（玉寸）によ
って測定値に誤差の出ることがあった。殊に、果樹園あ
るいは貯蔵庫から無選別のままで直接検査装置へ林檎を
投入した場合、それらの直径は約７０ｍｍの小玉から約
１１０ｍｍ位の大玉まで混在している。そのために、大
玉では蜜入り量が少なく判別され、小玉では多めに判別
される可能性がある。

【０００８】そこで、本発明は、林檎の大きさ、すなわ
ち林檎の玉寸（サイズ）による測定誤差を少なくするた
め、林檎の玉寸に応じて測定値に補正を加えつつ青果物
の内部品質検査を行なうことによって、より一層正確な
内部品質検査を可能とし、特に手動式の検査に適用する
と好適な青果物の内部品質検査方法およびその装置の提
供を目的としている。

【０００９】なお、青果物の内部品質検査を光あるいは
Ｘ線などの透過で行なう方法において、玉寸によって検
出感度を制御する技術は、例えば、「光学的測定方法及
びその装置」（特開平７−２２９８４０号）、あるいは
「Ｘ線を利用したスイカの空洞検査装置」（本間秀明、
食品流通技術、Ｖｏｌ．１８Ｎｏ．７）などで公表さ
れている。

【００１０】このうち、前者の「光学的測定方法及びそ
の装置」は、柑橘の糖度を赤外線の分光光度計によって
測定するときに、測定精度を向上させる目的で試料の大
きさを測定して分析すべき透過光量の蓄積時間を変える
ものである。具体的には、大きさが６０ｍｍないし７５
ｍｍの蜜柑に対する透過光を分析するのに、５０ｍｓな
いし１５０ｍｓの蓄積時間を変えており、光源はその時
間だけ連続して発光を持続させている。そして、光源と
しては、ハロゲンランプが好適であるとしている。

【００１１】しかしながら、林檎では透過光量が蜜柑の
約５分の１しかないので、この技術を、林檎の検査に適
用しようとすると、蓄積時間はさらに５倍を要してしま
う。また、上記したように、大きな電力を必要とするハ
ロゲンランプを使用しているので実用的ではない。した
がって、この技術を林檎の内部品質検査を連続的に行な
う装置に適用することは困難と考えられる。また、この
技術は、林檎を透過した光量に補正を加えるものではな
い。

【００１２】また、後者の「Ｘ線を利用したスイカの空
洞検査装置」は、スイカの内部空洞をＸ線の透視映像で
検査するのに、試料の大きさを測定して照射するＸ線の
強度を変え、試料の大きさによらず明瞭な画像を得よう
とするものである。具体的には、スイカの大きさを測定
した結果でＸ線の発生エネルギーを変える操作にはかな
りの時間を要するので、Ｘ線を照射するよりも１個分前
でスイカの大きさを測定し、０．９秒の移動時間中に発
生エネルギーの変更操作を行い、スイカが停止している
０．１秒の間にＸ線照射を行うようにしている。この技
術は、スイカの大きさに対して好適な映像を得るための
Ｘ線のエネルギーを変更するもので、空洞の大きさを表
す指標を補正するもの、すなわち、玉寸に応じて測定値
を補正するものではない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の青果物の内部品質検査方法
は、試料受けに青果物を載置するとともに押え部材を移
動させて前記青果物の上部を押え、この状態で上記青果
物にパルス光を投射して、上記青果物を透過する透過パ
ルス光の強さを検出し、さらに、上記押え部材の移動量
にもとづいて青果物の大きさを測定し、上記青果物を透
過した透過パルス光の検出レベルに、測定した青果物の
大きさに応じた補正係数を与え、この補正係数を与える
ことによって得られた結果にもとづいて上記青果物の等
級，内部褐変の程度，鮮度等を判別する方法としてあ
る。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１記載の青果物
の内部品質検査方法において、透過パルスの強さを検出
した後であって、上記青果物の等級，内部褐変の程度，
鮮度等を判別する前に透過パルス光を抽出しかつ周囲光
によるノイズを遮断する方法としてある。

【００１５】請求項３の青果物の内部品質検査装置は、
青果物を載置する試料受けと、この試料受けの上方に移
動可能に配置された青果物押え部材と、検査位置におけ
る青果物にパルス光を投射する光源部と、上記青果物を
透過するパルス光を検出して検出パルス信号を出力する
光センサを有する受光部と、この受光部からの検出パル
ス信号を所定のレベルまで増幅する増幅部と、上記押え
部材の移動量にもとづいて上記青果物の大きさを測定
し、測定した青果物の大きさに応じて上記増幅部でも増
幅された検出パルス信号のレベルを補正するサイズ測定
器とこの補正部からの補正信号で補正された検出パルス
信号のレベルと予め設定された判別レベルとを比較判別
し、この判別結果にもとづいて上記青果物の等級，内部
褐変の程度，鮮度等に関する信号を出力する判別部とを
備えた構成としてある。

【００１６】請求項４記載の青果物の内部品質検査装置
は、上記試料受けの下部に上記光源部を配置するととも
に、上記押え部材を受光部として形成し、かつ、上記受
光部の光センサを上記光源部の光軸上に設けた構成とし
てある。

【００１７】請求項５記載の青果物の内部品質検査装置
は、上記押え部材が上下動する構成であって、上記サイ
ズ測定器を、上記押え部材の移動量を抵抗値の変化とし
て測定する可変抵抗器を設けた構成としてある。

【００１８】請求項６記載の青果物の内部品質検査装置
は、上記サイズ測定器が、上記増幅部からの出力電圧を
抵抗値に応じて分圧する構成としてある。

【００１９】したがって、青果物の大きさに応じて測定
値に補正を加え、青果物の大きさを考慮した上で青果物
の等級，内部褐変の程度，鮮度等を判別する。具体的に
は、可変抵抗器の抵抗値を林檎のサイズに応じて変化さ
せることにより、測定値としての電圧を変化させ補正を
行なう。また、検出パルス信号が抽出され、かつ周囲光
によるノイズが遮断された後、特定範囲の検出パルス信
号のみが判別部に到達することになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。まず、本発明の基本的な原
理を図４〜図９に基づいて説明する。図４は林檎の縦断
面図、図５は、林檎の横断面図である。未熟品の林檎１
００においては、果肉１０９の細胞に含まれる水分が少
なく、気泡が多い。このため、光の散乱反射が多く、果
肉が白色を呈している。しかし、熟度が上がるに従い、
果肉１０９の細胞の水分が増加して、細胞内を満たすよ
うになり、細胞内の気泡が消失する。そして、さらに熟
度が進行すると、水分が果肉１０９の細胞間にあふれた
状態、すなわち、光の通りの良い蜜入り状態となる。こ
の結果、果肉１０９が透明化し、光の散乱反射がなくな
る。

【００２１】蜜入り状態（例えば蜜入り等級３）の林檎
１００の内部を観察するために、図４に示すように、林
檎１００を果柄１０１から果頂１０３の縦方向に切断
し、また、図５に示すように、林檎１００の中央部を横
方向に切断した。この結果、図５に示すように、蜜入り
部分２００は、種子１０５がある果芯１０７を取り囲む
１０本の維管束１０８を中心として、島状に広がり、１
０枚の花びらが放射状に並んだような模様を形成してい
た。また、図４に示すように、密入り部分２００は、果
柄１０１から果頂１０３に向かう維管束１０８に沿って
果肉１０９の内部に広がっていた。

【００２２】すなわち、蜜入り部分２００は、透明度の
高い導光路となって、光を林檎１００の縦方向に通し易
くしている。また、１０枚の花びら模様の蜜入り部分２
００は、必ずしも一様の大きさではなく、かなりの偏り
があることが観察された。

【００２３】この蜜入り状態の林檎１００の果柄１０１
の周辺部１０２と、果頂１０３の周辺部１０４との果皮
１１０を剥ぎ取り、果頂周辺部１０４に照射した光が果
柄周辺部１０２に透過する光の透過率を測定したとこ
ろ、図６に示すように、その光透過率はおおよそ５×１
０^-5であり、このときの果肉比重はおおよそ０．９５ｇ
／ｃｍ³ であった。

【００２４】次に、蜜入りの林檎を長期保存すると、鮮
度が低下し、やがて褐変に至る。この状態を観察したと
ころ、果肉１０９の水分が少しづつ失われ、蜜入り状態
が２〜３ケ月で消失した。さらに、保存を続けると、水
分を失い、細胞内の気泡が増大して、光の散乱反射が多
くなり、透過する光量が著しく減少した。この蜜なし状
態での果肉１０９のみの光の透過率は、図６に示すよう
におおよそ２×１０^-6〜５×１０^-7であり、蜜入り状態
の場合に比べて１〜２桁も光透過率が低くなった。

【００２５】また、林檎の中には、蜜入り状態であった
部分から細胞が壊死して、褐色を呈する内部褐変に至
り、やがて褐変が果肉１０９の全体に及ぶものがある。
また、蜜入り状態でなくても、長期間の保存によって鮮
度を失い、果肉１０９の全体が褐変に至るものがある。
このように褐変した果肉１０９の光透過率は、蜜なし状
態の林檎に比べてさらに低下し、図６に示すように、５
×１０^-9〜１×１０^-11であった。このときの果肉比重
は０．６５〜０．７５ｇ／ｃｍ³ であった。これら果肉
品質と光透過率の関係を表に示すと次のようになる。

【００２６】 ───────── ───────────── 果肉品質光透過率 ───────── ───────────── 蜜入り等級３５×１０^-5 非蜜入り普通品２×１０^-6〜５×１０^-7 内部褐変５×１０^-9〜１×１０^-11 ───────── ─────────────

【００２７】以上のように、林檎１００は、蜜入り状
態，蜜なし状態，褐変状態によって光透過率が大きく異
なり、縦方向に光を照射することによって、正確にその
状態を判別できることが判った。

【００２８】次に、林檎１００の果皮の色についての観
測結果について述べる。果皮１１０を可視光から近赤外
線の範囲の光が透過する差異の特性は、たとえば図７に
示すような曲線になった。すなわち、未熟品あるいは完
熟品であるが日光に当たらなかった黄色の果皮部分で
は、その特性が波長４００ｎｍから長波長側に向かって
穏やかに上昇し、途中６２０ｎｍ付近で穏やかなピーク
を有しおおよそ８００ｎｍ以上で一定になった（図５の
細線）。

【００２９】一方、充分に日光に当たり赤くなった果皮
の特性曲線（図７の太線）では、６００ｎｍ以下の波長
を有する光の透過率が５％であり、極めて低い。そし
て、この特性曲線は、６００ｎｍ付近から長波長側に向
かって次第に高い光透過率を示し、８００ｎｍから１１
００ｎｍの範囲では、光透過率が３０％であり、黄緑色
の果皮における光透過率とほぼ等しかった。

【００３０】すなわち、林檎１００の縦方向に光を照射
すると、光は果皮１１０を二度通過するので、光透過率
が３０％×３０％となるが、上述したように、６５０ｎ
ｍ付近以上の波長を有する光を照射すれば、果皮の色に
左右されることなく、林檎の内部状態を正確に判別でき
ることが判った。

【００３１】なお、１１００ｎｍ以上の波長域をもつ照
射光についても、黄緑〜黄色の試料と真っ赤な試料と間
に差異が認められない範囲であれば、使用しても差し支
えない。しかし、一般的には、１２００ｎｍ以上の波長
域になると、化学的官能基の諸成分による光の吸収があ
るため、光の透過率が変化して林檎１００の蜜入り状態
と褐変状態を正確に判別することができない。

【００３２】次に、玉寸と補正係数との関係について説
明する。本発明の内部品質検査方法（装置）の基本原理
は、林檎の熟度の進行及び鮮度の低下に伴う果肉内の気
泡の増減による光の散乱減衰の程度を測定するものであ
るので、したがって、光の散乱減衰は光の透過する林檎
の玉寸に応じて指数的に変化する。ところで、玉寸と補
正係数との関係を実際の林檎で試験するのは難しいの
で、林檎の果肉と同様に微細な気泡を無数に含んで白く
見え、ほぼ中程度の蜜入り林檎に相当する光透過量のあ
る緩衝材用の発泡スチロールの球体を用いて模擬試験し
た。実際の林檎の玉寸は、赤道部の直径で７５ｍｍから
１１０ｍｍの範囲にあるので、その範囲で５ｍｍ間隔の
発泡スチロール球体を用いて光透過度の関係を調べた。
発泡スチロールの密度は場所による差があるので、その
影響をなくすために、始めに一個の大きな球体を作って
光の透過度を測定し、次に球全体をナイフで均一に削っ
て直径を５ｍｍだけ縮小して再測定し、次第に直径を減
じながら測定を繰り返した。その結果下記の表のように
なった。

【００３３】発泡スチロール球による玉寸補正の模擬玉寸（mm）光透過量減衰率補正係数７５１８．４１．００８０１５．２１．２１１．２０８５１２．８１．１９１．４４９０１０．７１．２０１．７３９５８．９１．２０２．０７１００７．３１．２２２．４９なお、直径が１００ｍｍを超える林檎は、数が少ないの
で、本表では直径１０ｍｍの林檎まで補正係数を求め
た。

【００３４】このように、光の減衰は玉寸が５ｍｍ増す
ごとに約１．２分の１となる指数関数となった。したが
って、玉寸７５ｍｍを基準に直径が５ｍｍ増加する毎に
測定値を約１．２倍となるように補正を与え、各玉寸に
対して上記表の補正係数を与えれば良いことがわかっ
た。

【００３５】この補正係数が妥当か否かは、普遍的な判
断基準はないので、経験豊富な林檎生産農家数名の目視
による判断に委ねた。玉寸と蜜入りの程度も違うと思わ
れる林檎を多数用意し、初めに無補正で測定したものを
赤道部で割玉し、それが示すべきと考える蜜入りの度合
いを各々から聞き出し、次に割った玉を貼り合わせて再
度測定して、目視判断と同等の値を示すように適度な補
正係数を与えることを繰り返した。その結果、ほとんど
模擬試験による補正係数と一致した。したがって、蜜な
しの林檎から蜜が過大に入っている林檎まで、この補正
係数で補正すればよいことが判明した。

【００３６】このような前提にもとづいてなされ、本発
明の目的を達成するための実施形態について説明する。
図１は本発明の第一の実施形態に係る林檎（青果物）の
内部品質検査装置を示すブロック図である。同図におい
て、内部品質検査装置は、光源部１と、受光部２と、増
幅部３と、判別部４と、表示部５を有している。

【００３８】光源部１は、上面部において内外に開口す
る筐体１０と、この筐体１０内に収納されたフラッシュ
ランプ１２および集光光学系１４とを備えている。筐体
１０の上面中央部には、林檎１００に対する光Ｌの照射
面積を一定にするために、約直径５０ｍｍの絞り１１が
穿設されており、試料受け１５は、この絞り１１と連通
する円形孔を有している。なお、この試料受け１５の円
形孔で絞り１１を兼ねるようにすることもできることは
勿論である。

【００３９】試料受け１５は、林檎１００を載せるため
のものであり、林檎１００を傷付けないように厚み３ｃ
ｍ程度の柔軟なゴム，スポンジなどで形成されている。
さらに、この試料受け１５は黒色を呈しており、林檎１
００の下部に密着して漏光を防止するようになってい
る。このような試料受け１５の円形孔内下部には、ラン
プ制御部１７を駆動させるための位置センサ（リミット
スイッチ）１６が取り付けられており、林檎１００が試
料受け１５に載置され可動接点が図の破線位置から実線
位置に移動したときに、ＯＮ状態となる。

【００４０】位置センサ（リミットスイッチ）１６がＯ
Ｎ状態になると、ランプ制御装置１７が光源部１のフラ
ッシュランプ１２を発光させる。ここで、フラッシュラ
ンプ１２のパルス光の発光時間ｔは、図８（Ａ）および
（Ｂ）に示すように１０^-5秒以下の微小時間である。こ
れに対して周囲光ノイズは殆ど静的で、蛍光灯火や水銀
灯火などの放電ランプにしても商用周波数５０Ｈｚある
いは６０Ｈｚで点灯されるので、その瞬きの時間Ｔは、
図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように１０^-2秒でフラッ
シュランプ１２の発光時間に比べればきわめて緩やかな
変化である。すなわち、両者間の発光時間には３桁もの
違いがあるので、光電流増幅器３にパルス時間が１０^-4
秒程度以下の光電流を通過させる周波数フィルタを設け
れば、周囲光ノイズによる光電流は光電流増幅器３を通
過できなくなるので、周囲光ノイズによる測定誤差は基
本的になくなる。

【００４１】また、フラッシュランプ１２の発光スペク
トルは、図９に示すように、可視光領域を含み４００ｎ
ｍの紫外線から８００ｎｍの近赤外線までの領域ではい
くつかの線スペクトルを含むほぼ一様な連続の波長分布
なので疑似太陽光として用いられることが多いが、近赤
外線の８００ｎｍから１１００ｎｍまでの領域には可視
光領域よりも遥かに強力な多数の線スペクトルを含む発
光分布をもっている。しかし、このスペクトルは、本発
明を実施する上では連続したスペクトルである必要はな
く、十分な発光量と必要な範囲の波長を含んでいれば、
連続波長であれ単波長であれスペクトルの形は問わな
い。

【００４２】なお、集光光学系１４は、フラッシュラン
プ１２の下方に配設された反射鏡１４ａおよびフラッシ
ュランプ１２の上方に配設された集光レンズ１４ｂから
なり、フラッシュランプ１２において発光したパルス光
Ｌを収束して筐体１０外に効率よく取り出すように構成
されている。

【００４３】なお、位置センサ１６から出力される信号
Ｔ₁ は、フラッシュランプ１２を点灯するための信号の
みならず、遅延回路９を介して光センサで検出したパル
ス電流を増幅した後の信号のレベルと基準レベルとを比
較判別するための同期信号としても使用される。

【００４４】一方、受光部２は、光源部１の光軸ＯＰ上
に設けられており、下面部において内外に開口する暗箱
２ａと、この暗箱２ａ内に収納された光センサ２０およ
び短波長遮断フィルタ２１とを備えている。

【００４５】光センサ２０は、受光面積が１ｃｍ² のシ
リコンフォトダイオードであり、透過パルス光Ｌ₁ を検
出して電流の検出パルス信号Ｓ₁ を増幅器３に出力する
機能を有している。この光センサ２０の感度特性は、可
視光全域から近赤外線の１１００ｎｍにかけて高感度で
あり、赤色光の８００ｎｍにおいて緩やかなピ−クを有
するようになる。

【００４６】すなわち、光センサ２０は、フラッシュラ
ンプ１２との組み合わせで林檎１００の透過パルス光Ｌ
₁ を測定するに最適な感度特性を有するシリコンフォト
ダイオードが用いられている。

【００４７】短波長遮断フィルタ２１は、遮断波長が６
５０ｎｍであるロングパスフィルタＲ６５光フィルタか
らなり、暗箱２ａ内に収納され、かつ光センサ２０のフ
ラッシュランプ側に配設されている。短波長遮断フィル
タ２１として、ロングパスフィルタＲ６５を用いたの
は、図９に示すようにフラッシュランプ１２の発光波長
分布中に広範囲の可視光を含んでおり、かつ黄色や橙色
の６５０ｎｍ以下の波長も強いので、林檎１００の果皮
の色によってパルス光Ｌの透過率が大きく変化する波長
域を取り除くためである。

【００４８】なお、短波長遮断フィルタ２１は光源部１
の筐体１０内に設けてもよいが、作業環境照明灯等の外
来光の漏洩による精度低下を低減するためには、本実施
の形態のように受光部２の暗箱２ａ内に設けることが好
ましい。このような光センサー２０や光フィルタ２１が
装着された受光部２の下端周縁には、試料受け１５と同
じようにゴムあるいはスポンジで形成された遮光器２２
が取り付けられている。そして、この遮光器２２の下端
周縁部には、受光面積を一定にすとともに、林檎１００
の多様な形状に柔軟に面接触して外来光を遮断するため
の絞り２３が形成されている。

【００４９】このような構成の受光部２は、図１に示す
ように、基部を軸２６によって支持台２５に回動可能に
取り付けられたハンドル２４に吊設されている。また、
受光部２は、引張りスプリング２７によって常時上方へ
付勢されている。したがって、受光部２が引張りスプリ
ング２７によって上方へ持ち上げられているときに、林
檎１００を試料受け１５に載せ、その後ハンドル２４を
押し下げることによって、林檎１００を検査可能な状態
にセットする。この場合、受光部２が林檎１００の押え
部材を兼用している。また、ハンドル２４の基部に設け
られた軸２６には回転式の可変抵抗器３０が、図示しな
い歯車を介して連結してある。この可変抵抗器３０が、
林檎１００のサイズ（玉寸）測定器として機能する。

【００５０】増幅部３は、電流電圧変換増幅器３ａおよ
び電圧増幅器３ｂを有しており、林檎１００の蜜入り等
級を比較判別し得る大きさまでに光センサ２０において
検出された検出パルス信号Ｓ１を増幅し、積分回路８を
介して判別部４に出力し得るように構成されている。ま
た、この増幅部３の増幅度は所定の大きさに調整し得る
ように構成されている。

【００５１】例えば、発光強度「１Ｊ（ジュール）」の
フラッシュランプ１２および蜜入り等級「３」の林檎１
００を用いると、光センサ２０による検出パルス信号Ｓ
１のパルス電流値が３０μＡである場合に電流電圧変換
増幅器３ａで０．３Ｖとし、さらに電圧増幅器３ｂで１
０倍の３Ｖまで増幅される。

【００５２】また、蜜入りの検査に比べ、内部褐変の検
査は２〜３桁少ない光量を測定する必要があるので、増
幅器としては蜜入り検出用の増幅器に比べて増幅度が大
きい褐変検出用の増幅器を用意する必要がある。しか
し、蜜入りの検査は収穫直後に行い、褐変の検査は長期
保存品の出荷時に行うので、検査時期が異なる。したが
って、両検査が同時に行なわれないことから、蜜入り検
査用と褐変検査用との二台の増幅器を必要とせず、本実
施の形態では、一台の増幅器の回路定数をスイッチで切
り換えて、上記二種類の増幅変換率を得るようにしてい
る。

【００５３】増幅部３には、両増幅器３ａ，３ｂ間に介
在する低周波数遮断フィルタ（ハイパスフィルタ）３ｃ
が含まれている。低周波数遮断フィルタ３ｃは、急峻な
パルス電流が通過し、緩慢な変化の周囲光ノイズによる
ノイズを遮断し得るように構成されている。この低周波
数遮断フィルタ３ｃの遮断周波数ｆ_c は、通過させたい
パルス時間幅ｔ_w とし、周囲光ノイズの揺らぎの周期が
Ｔ_W とするとき、ｔ_w 《τ《Ｔ_W ・・・（１） τ＝１／２πｆ_c ・・・（２）を選ぶと、検出パルス信号Ｌ₁ のパルス電流の波形を崩
すことなく不要なノイズを除去することができる。

【００５４】本実施形態の低周波数遮断フィルタ３ｃに
は、検出パルス信号Ｌ₁ のパルス電流の時間幅と、周囲
光ノイズの揺らぎの周期とは３桁もの違いがあるため、
特に急峻な遮断特性は必要ないと考え、最も単純なＣＲ
型一段の低周波数遮断フィルタが用いられている。この
場合、静電容量Ｃおよび抵抗Ｒを各々５０ｎＦと１０ｋ
Ωとし、ＣＲ型一段の時定数をτすると、 τ＝ＣＲ・・・（３）の関係式より低周波数遮断フィルタ３ｃの時定数τは５
×１０^-4秒となる。これにより、外来自然光によるベ−
スラインの上昇は勿論、蛍光灯等の瞬きによる信号の脈
動も認められず、かつパルス電流の波形の崩れもないこ
とが判明している。

【００５５】積分回路８と判別部４の間には上記した可
変抵抗器３０が接続されている。ここで、可変抵抗器３
０は、電気的には積分回路８からの出力を分圧して判別
部４に入力するように接続されている。また、図示しな
い歯車は、林檎１００ｍｍの大玉のときに可変抵抗器３
０の抵抗値が最大、直径が７５ｍｍの小玉のときに最大
値の半分となるように歯数を設定してある。可変抵抗器
３０は、軸の回転角に対して直線変化型を用い、その出
力側に固定抵抗を並列に入れて各玉寸に対して必要な指
数関数の補正係数を得る分圧比となるようにした。その
回路と補正係数は、図２及び次表に示すとおりである。

【００５６】 ────────────────────────────── 玉寸（ｍｍ）ｒ₁ ｒ₂ （ｒ₂.Ｒ）分圧比補正値 ────────────────────────────── ７５５５３．３３０．４００１．００８０６４３．７５０．４８３１．２１８５７３４．１２０．５７９１．４５９０８２４．４４０．６８９１．７２９５９１４．７４０．８２６２．０７１００１００５．００１．０００２．５０ ───────────────────────────────

【００５７】図２において、可変抵抗器ＶＲの分圧点よ
り入力側の抵抗値をｒ₁ ，分圧点以下の抵抗値をｒ₂ と
したとき、ｒ₂ と並列に接続された固定抵抗Ｒとの合成
抵抗値（ｒ₂・Ｒ）は、（ｒ₂・Ｒ）=１／（１／Ｒ＋１／
ｒ₂）となり、入力に対する出力の分圧比（Ｖ_out ／Ｖ
_IN）は、（Ｖ_out ／Ｖ_IN）＝（ｒ₂・Ｒ）／（ｒ₂・Ｒ）＋
ｒ₂）となる。各抵抗値を表の如く与え、玉寸が７５ｍ
ｍのときの分圧を１と正規化したときの、各玉寸の分圧
比を補正計数としたところ、先に求めた模擬試験の値と
誤差範囲で一致した。

【００５８】判別部４は、各々が互いに並列に接続され
た、例えば四つの比較器（図示せず）を備えており、こ
れら比較器が予め設定された設定部３１の判別レベルＶ
0 ，Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 （Ｖ0 ＜Ｖ1 ＜Ｖ2 ＜Ｖ3 ）に基
づいて作動し、例えば、林檎１００の等級（蜜入り無
し，蜜入り小，蜜入り中，蜜入り大）に応じて区分けさ
れる。ここで、区分けは、発音器等を含む機構で行なわ
れる。なお、等級の区分けのほか、ある一定のレベル値
より大きい測定レベル値に対しては「良」とし、小さい
レベル値に対しては「不良」とする判別を行なうように
することもできる。さらに、積分回路８と電圧増幅器３
ｂとの間に、フラッシュランプ１２の経年変化や各部品
の性能差によって装置毎に発生する感度差を補正するた
めに可変抵抗器からなる感度調節器を設けておくことも
できる。

【００５９】また、周囲光ノイズによるノイズを除去す
るために、低周波数遮断フィルタ３ｃとして微分型のフ
ィルタを用いて行う例を示したが、これに限らず、ソフ
トウエア的な処理を施すことによっても行うことができ
る。例えば、パルス電流とその近傍を連続的に数値化し
て一時記憶し、パルス電流の立ち上がり直前の値とパル
ス電流のピーク値の差を測定することにより、パルス電
流のみの高さを求めることができる。

【００６０】また、光源にはフラッシュランプを用いた
が、これに限らず、被検査物としての林檎１００に適合
した波長のパルス光を発生するものであれば、他の種類
の光源でも十分に実用可能である。例えばパルス電流に
よって駆動する半導体レーザや発光ダイオードでもよ
い。半導体レーザおよび発光ダイオードをパルス電流で
駆動する場合には、連続通電する場合と比べて数十倍も
の電流を許容することができ、かつ多数個の発光ダイオ
ードを並設することによりフラッシュランプと同程度の
光量を得ることができる。特に、材料構成がＧａＡｓ，
ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＧａＡｓ等の発光ダイオ−ドおよび
レーザダイオードは発光波長が６７０ｎｍ〜１０６０ｎ
ｍにあり、林檎の内部品質判別には好適である。

【００６１】次に、この実施形態の内部品質検査装置を
用いた分級作業例（内部品質検査方法）について説明す
る。まず、収穫直後の蜜入り林檎１００の分級作業につ
いて述べる。図１に示すように、果頂部を下に向けて林
檎１００を試料受け１５の上に置き、次いで、ハンドル
２４を引張りスプリング２７に抗して押し下げ林檎１０
０の上部を受光部２で押さえ、光センサ２０に林檎１０
０の果柄部側を対向させる。すると、林檎１００が位置
センサ１６によって検出される。

【００６２】これにより、ランプ制御装置１７が作動
し、フラッシュランプ１２に一定のパルス電流が供給さ
れ、フラッシュランプ１２が発光する。この結果、パル
ス光Ｌが開口部１１に集光して、林檎１００の果頂部側
に入射する。このように、パルス光Ｌの入射側を林檎１
００の果頂部としたのは、果柄部や横方向から入射する
と、蜜入り部分の偏りが大きい林檎１００では、パルス
光Ｌの透過率が林檎１００の周方向によっては二倍もの
差が出てしまい、測定上、好ましくないからである。上
記動作と並行して、位置センサ１６による出力信号が遅
延回路９によってパルス電流（検出パルス信号）の時間
幅だけ遅延して積分回路８に入力される。

【００６３】さて、林檎１００の果頂部に入射したパル
ス光Ｌは、林檎１００内の蜜入り部分を通って、果柄部
側から透過パルス光Ｌ1 として出てくる。そして、この
透過パルス光Ｌは短波長遮断フィルタ２１によって濾波
され、林檎１００の果皮の色に影響されない波長６５０
〜１１００ｎｍの透過パルス光Ｌ₁ のみが光センサー２
０に至る。

【００６４】光センサー２０で検出された透過パルス光
Ｌ1 の強さを示す検出パルス信号Ｓ₁ の電流値は非常に
小さくなるが、この検出パルス信号Ｓ１は、増幅部３の
電流電圧変換増幅器３ａで増幅変換され、電圧増幅器３
ｂでさらに所定の大きさの電圧に増幅される。上記した
ように、例えば、三等級の蜜入りの林檎１００では、光
センサ２０からの検出パルス信号Ｓ１はたった３０μＡ
の電流値でしかないが、電流電圧変換増幅器３ａで０．
３Ｖに増幅され、しかる後電圧増幅器３ｂで３Ｖに増幅
される。

【００６５】一方、このときすでに、林檎１００の玉寸
（サイズ）の測定は、ハンドル２４を押し下げたときの
軸２６の回転にともなう可変抵抗器３０の作動によって
完了して（補正係数が決定されて）いる。この結果、パ
ルス光の測定値を段落番号［００５６］に示す玉寸補正
係数にもとづいて補正し、その補正した値を判別部４に
設定されている判別レベル値と比較して蜜入りの程度を
判別する。

【００６６】この実施形態の内部品質検査方法と装置に
よれば、林檎の玉寸によって測定値を補正するようにし
ているので、誤差の少ない測定判別が可能となる。すな
わち、林檎の品質を外観色や形だけで判断するのを是正
し、色着きが悪くとも完熟品である林檎を正常良品とし
て救済するだけでなく、林檎１００の玉寸補正を行なう
ことでさらに高精度の測定判別を可能とした。

【００６７】また、測定の高精度化によって従来装置で
は判別が難しかった「芯かび」という障害品も除去でき
るようになった。「芯かび」は、種の周りの「室」と称
する空洞内に発生したかびで室内壁が焦げ茶色に変色し
たもので、林檎の果柄の付け根に傷があり雨水とともに
かびの胞子が入り込んで起こるものであり、この芯かび
のある林檎は完熟蜜入り品とはいえ不良品である。

【００６８】上記の実施形態では、本発明を林檎の蜜入
り判別で説明したが、長期保存林檎に稀に発生する内部
褐変も、より高精度で判別できるのは勿論である。ま
た、熟度の進行と果肉の比重の関係が林檎のそれと極め
て類似し、かつ形状も林檎以上にほとんど球体に近いメ
ロンの熟度判別にも適用できる。そのほかに、大根の赤
芯及び黒芯など、多くの青果物の熟度や鮮度あるいは変
敗などの内部品質の変化に応じて光透過率が変化する青
果物の検査にも適用できる。ただし、形状が林檎とは異
なる大根など棒状の青果物の場合の補正係数は、そのま
ま林檎の例を適用するには無理があり、また青果物によ
って減衰係数も異なるので各青果物の種類ごとに補正係
数を決める必要がある。

【００６９】補正係数を与える場所は、本実施例では最
終段階の表示及び比較判断へ入力としたが、これに限る
ことなく光センサから増幅、パルス抽出、積分、表示及
び比較判別に至る途中のいずれの段階で行なっても差し
支えない。

【００７０】本発明は、本質的に周囲光の影響を受け難
いことを説明したが、どの程度の明るさまで影響を受け
ないかの試験をした。その結果、蜜入りが中程度の林檎
を用い、３０００ルクスの作業用照明では勿論、正午の
ころの太陽光の直射でも表示値に変化は認められなかっ
た。

【００７１】図３は、本発明の他の実施形態を示すもの
である。この実施形態のものは、図１に示す実施形態の
ものと、受光部（押え部材）の上下動手段が異なってい
る。すなわち、図３に示す実施形態のものは、モータあ
るいはシリンダ等のアクチュエータ２８を用いて受光部
２の上下動を行なわせ、このときの受光部２の移動量を
可変抵抗器３０における抵抗値の変化として測定してい
る。このときも、補正係数は段落番号［００５６］に示
す表のように設定しておけばよい。なお、アクチュエー
タ２８は、下降したときに林檎１００をつぶさない程度
の力に調整してあることは勿論である。このようにする
と、アクチュエータ２８の図示しない作動スイッチを操
作することによって、半自動的に林檎１００の玉寸を測
定することが可能となる。

【００７２】上記説明では、押え部（受光部）の移動量
を可変抵抗器における抵抗値の変化に置き換えている
が、本発明は、これに限られるものではなく、押え部の
移動量によって判別部４に入力される検出レベルを補正
できるものであれば、どのような手段であってもよい。
例えば、押え部の移動に連動して、光路中に遮光板ある
いは濃度分布フィルタが出没するようにして、光センサ
に到達する光量を林檎の玉寸に応じて補正（変化）させ
るようにしたものであってもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、青
果物を透過したパルス光のレベルを測定することによ
り、青果物の果皮の色に影響されることなく、青果物の
等級，内部褐変，鮮度等を非破壊で容易に判別し、分級
作業の正確化，効率化を図ることができるとともに、こ
れに加え、青果物の大きさに応じて、検出したパルス光
のレベルを補正しているので、青果物の大きさによる測
定誤差をなくすことができ、より正確な内部品質の検査
が可能となった。また、蜜入りでありながら、果芯部の
種子の周りの空洞内にかびが発生した芯かびの判別、及
び褐変をも判別するために、より高精度の判別を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る青果物の内部品質検
査装置を示すブロック図である。

【図２】可変抵抗器の概念的構成図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る青果物の内部品質
検査装置を示すブロック図である。

【図４】林檎の縦断面図である。

【図５】林檎の横断面図である。

【図６】林檎の果肉比重と光透過率との関係を示す線図
である。

【図７】林檎の果皮の色と光透過率との関係を示す線図
である。

【図８】（Ａ）および（Ｂ）は低周波数遮断フィルタに
よって周囲光ノイズ電流を除去したパルス電流を説明す
るために示す図である。

【図９】フラッシュランプの発光スペクトルを示す図で
ある。

【符号の説明】

１光源部２受光部３増幅器４判別部８積分回路９遅延回路１２フラッシュランプ１５試料受け１６位置センサ２０光センサ３０可変抵抗器１００林檎Ｌパルス光Ｌ₁ 透過パルス光Ｓ₁ 検出パルス信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料受けに青果物を載置するとともに押
え部材を移動させて上記青果物の上部を押え、この状態で上記青果物にパルス光を投射して、上記青果物を透過する透過パルス光の強さを検出し、さらに、上記押え部材の移動量にもとづいて青果物の大
きさを測定し、上記青果物を透過した透過パルス光の検出レベルに、測
定した青果物の大きさに応じた補正係数を与え、この補正係数を与えることによって得られた結果にもと
づいて上記青果物の等級，内部褐変の程度，鮮度等を判
別することを特徴とした青果物の内部品質検査方法。
【請求項２】上記透過パルスの強さを検出した後であ
って、上記青果物の等級，内部褐変の程度，鮮度等を判
別する前に透過パルス光を抽出しかつ周囲光によるノイ
ズを遮断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。
【請求項３】青果物を載置する試料受けと、この試料受けの上方に移動可能に配置された青果物の押
え部材と、検査位置における青果物にパルス光を投射する光源部
と、上記青果物を透過するパルス光を検出して検出パルス信
号を出力する光センサを有する受光部と、この受光部からの検出パルス信号を所定のレベルまで増
幅する増幅部と、上記押え部材の移動量にもとづいて上記青果物の大きさ
を測定し、測定した青果物の大きさに応じて上記増幅部
で増幅された検出パルス信号のレベルを補正するサイズ
測定器とこのサイズ測定器からの補正信号で補正された
検出パルス信号のレベルと予め設定された判別レベルと
を比較判別し、この判別結果にもとづいて上記青果物の
等級，内部褐変の程度，鮮度等に関する信号を出力する
判別部と、を備えたことを特徴とする青果物の内部品質検査装置。
【請求項４】上記試料受けの下部に上記光源部を配置す
るとともに、上記押え部材を受光部として形成し、か
つ、上記受光部の光センサを上記光源部の光軸上に設け
たことを特徴とする請求項３の青果物の内部品質検査装
置。
【請求項５】上記押え部材が上下動する構成であって、
上記サイズ測定器を、上記押え部材の移動量を抵抗値の
変化として測定する可変抵抗器で構成したことを特徴と
する請求項３又は４記載の青果物の内部品質検査装置。
【請求項６】上記サイズ測定器が、上記増幅部からの出
力電圧を抵抗値に応じて分圧するものである請求項５記
載の青果物の内部品質検査装置。