JPH11326198A - 対象物検査用光学装置 - Google Patents
対象物検査用光学装置Info
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- JPH11326198A JPH11326198A JP10280070A JP28007098A JPH11326198A JP H11326198 A JPH11326198 A JP H11326198A JP 10280070 A JP10280070 A JP 10280070A JP 28007098 A JP28007098 A JP 28007098A JP H11326198 A JPH11326198 A JP H11326198A
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 対象物のサンプルを採取し、実験室でサンプ
ルを検査することを必要としない対象物検査用光学装置
を提供すること。 【解決手段】 本発明に係る対象物検査用光学装置は、
近赤外放射線（ＮＩＲ）を含み、光ビームを検査中の対
象物に向ける光源と、対象物から反射するか、又は対象
物を通過する光を受光し、そこから光ビームを分散させ
る孔と、孔を通過した光ビームが分散して入射するよう
に配置され、分散して入射した光ビームを平行にするコ
リメーティング手段と、コリメーティング手段からの平
行にされた光ビームを波長成分に分散する手段と、波長
成分のエネルギーレベルに比例する電気出力信号を発生
する手段とを有することを特徴とする。
ルを検査することを必要としない対象物検査用光学装置
を提供すること。 【解決手段】 本発明に係る対象物検査用光学装置は、
近赤外放射線（ＮＩＲ）を含み、光ビームを検査中の対
象物に向ける光源と、対象物から反射するか、又は対象
物を通過する光を受光し、そこから光ビームを分散させ
る孔と、孔を通過した光ビームが分散して入射するよう
に配置され、分散して入射した光ビームを平行にするコ
リメーティング手段と、コリメーティング手段からの平
行にされた光ビームを波長成分に分散する手段と、波長
成分のエネルギーレベルに比例する電気出力信号を発生
する手段とを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物を検査する
ための光学装置に関し、限定的ではないが、特に植物の
中の炭水化物成分を検査する光学装置に関する。
ための光学装置に関し、限定的ではないが、特に植物の
中の炭水化物成分を検査する光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】いちごや他の植物のような対象物を光学
的に検査する現在の方法は、対象物のサンプルを採取
し、実験室でサンプルを検査することを必要とする。
的に検査する現在の方法は、対象物のサンプルを採取
し、実験室でサンプルを検査することを必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法は、検査
装置を対象物があるもとの場所や畑で使用することがで
きないので不便である。また、これらは対象物からサン
プルを採取しなければならないので有害でもある。既存
の検査用光学装置は、果実や植物全般の成分を確実に検
査するのに充分な高さの分解能も感度も持っていない。
また、これら装置は、成分の相対濃度検査に容易に適応
させることもできない。本発明の目的は、一つ又はそれ
以上の従来技術の欠点を一定の程度まで緩和させるこ
と、又は低減させることである。
装置を対象物があるもとの場所や畑で使用することがで
きないので不便である。また、これらは対象物からサン
プルを採取しなければならないので有害でもある。既存
の検査用光学装置は、果実や植物全般の成分を確実に検
査するのに充分な高さの分解能も感度も持っていない。
また、これら装置は、成分の相対濃度検査に容易に適応
させることもできない。本発明の目的は、一つ又はそれ
以上の従来技術の欠点を一定の程度まで緩和させるこ
と、又は低減させることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、一つの特徴に
おいては、対象物を検査する光学装置にある。この光学
装置は、光ビームを検査中の対象物に向ける光源と、対
象物から反射するか、又は対象物を通過する光を受光
し、そこから光ビームを分散させる孔と、孔を通過した
光ビームが分散して入射するように配置された光を平行
にする手段とを有する。コリメーティング手段は、分散
して入射した光ビームを平行にする。また、装置は、コ
リメーティング手段からの平行にされた光ビームを波長
成分に分散する手段と、波長成分のエネルギーレベルに
比例する電気出力信号を発生する手段とを有する。好ま
しくは、装置は、さらに、出力信号を処理し、対象物の
一つ又はそれ以上の特性を表示するための一つ又はそれ
以上の表示信号を提供する手段を有する。表示手段は、
一つ又はそれ以上の表示信号を受信し、前記表示信号を
適当な形態で表示するように装備され得る。望ましく
は、表示手段は、プリンター、ディスプレーモニター又
はそれらの組み合わせである。装置はインターフェイス
手段を備えることができ、前記インターフェイス手段に
は、一つ又はそれ以上の表示信号を記憶し、及び／又は
一つ又はそれ以上の表示信号をさらに処理するためにコ
ンピュータが選択的に接続され得る。典型的には、処理
手段は、前記表示信号を対象物の特性に関連づけるデー
タ相関装置を備えている。データ相関装置は、一つの対
象物に対する一組の相関データ、又は様々なタイプの対
象物に対する複数組の相関データを持ち得る。前記各特
性は対象物の任意の成分であり得る。前記成分は、例え
ば、炭水化物、澱粉、又は蔗糖、ぶどう糖、及び果糖等
を含む糖分である。また、特性は対象物の任意の生理学
上の状態に関連するものでもよい。生理学上の状態は、
植物の発育状態、成熟状態等を含む。望ましくは、前記
各特性は、成長の生長力を表す特性、採取のための成熟
度を表す特性、又は植物の他の生理学上の状態である。
便利には、データ相関装置は、装置に取り外し可能に接
続することができ、それにより、検査中の特定の対象物
に対する相関データを持つデータ相関装置を装置に選択
的に接続できるようになる。便利には、データ相関装置
は、ＰＭＣＩＡのようなプリント回路カードの形態であ
り得る。好ましくは、出力信号供給手段は、波長成分を
検出するための検出手段を有する。さらに好ましくは、
装置は、検出手段上に波長成分の焦点を合わせるための
焦点手段を有する。また、好ましくは、装置は、対象物
から反射した光ビーム又は対象物を通過した光ビームを
孔に伝達させるための光学的伝達手段を有する。伝達手
段は、１１゜の口径を持つ直径５００μｍの光ファイバ
ーのような光ファイバーであり得る。孔は、コリメーテ
ィング手段の焦点距離の近くに位置決めされ得る。ま
た、孔は、適当な幅の一つ又は複数の平行なスリットを
有する。前記幅は、例えば、１０μｍである。典型的に
は、一つ又は複数のスリットは垂直方向にされる。望ま
しくは、孔に対するコリメーティング手段の位置は、装
置の所望の分解能及び強度を容易に変えることができる
ように調節可能にされる。適当には、コリメーティング
手段は、コリメーティングレンズであり、典型的には、
色消しレンズである。分散手段は、任意の適当な形状の
一つ又はそれ以上のプリズムを有し得る。一つ又はそれ
以上のプリズムは、好ましくは、等辺形プリズムであ
る。焦点手段は、検出手段上に波長成分の焦点を合わせ
るための一つ又はそれ以上の焦点レンズを有し得る。望
ましくは、一つ又はそれ以上の焦点レンズは、検出手段
を横切るスペクトルの線形分散を得ることができるよう
に構成される。焦点レンズは、例えば、平凸レンズであ
る。好ましくは、検出手段は、波長成分の検出に応じて
電気出力信号を発生する複数の検出要素を有する。より
好ましくは、検出要素は、少なくとも２×２（４）検出
要素のマトリックスで配置される。典型的には、マトリ
ックスは３２×３２（２０４８）又は６４×６４（４０
９６）の検出要素を持つ。検出手段は、便利には、電荷
結合素子（ＣＣＤ）を持ち、検出要素は、画素の形態で
ある。光源は、任意の適当な公知の光源から選択され得
る。好ましくは、光源は近赤外放射（ＮＩＲ）である。
望ましくは、装置は、内部に装置の構成要素を配置する
ハウジング手段を有する。ハウジング手段は、実質的に
耐光性である第１ハウジング手段を有し、第１ハウジン
グ部材の内部には、コリメーティング手段、分散手段及
び電気信号発生手段が設けられる。第１ハウジング部材
は、外部の放射線及び光学表面からの反射光との干渉を
低減させ、又は除去する。より望ましくは、孔は第１ハ
ウジング部材の内部に配置される。より望ましくは、ハ
ウジング手段は、装置を畑や現地で使用することができ
るように小型である。典型的には、ハウジング手段は、
使用中、使用者が片手で装置を持つことができるように
構成される。選択的に、ハウジング手段は、手首のよう
な使用者の身体の一部に装備できるように構成される。
ハウジング手段は、リストウォッチやピストルのように
任意の適当な形状にすることができる。ハウジング手段
は、内部に光源が配置される第２ハウジング部材を備え
ることができ、第２ハウジング部材は、内部に対象物の
少なくとも一部を挿入することができる間隙を有する。
有利には、第２ハウジング部材は、第１ハウジング部材
に取り外し可能に取り付けることができ、それにより、
検査する対象物の種類に適合した複数の第２ハウジング
部材から第２ハウジング部材を選択できるようになる。
装置に光伝達手段を設ける場合、光伝達手段は、好まし
くは、第２ハウジング部材に配置される。有利には、第
１ハウジング部材に表示装置が設けられる。また、有利
には、第１ハウジング部材には、データ相関装置を取り
外し可能に接続することができ、それにより、様々な対
象物に装置を使用することができるようになる。一実施
例では、第１ハウジング部材はピストルの本体の形状に
され、第２ハウジング部材はピストルのタレットの形状
にされる。
おいては、対象物を検査する光学装置にある。この光学
装置は、光ビームを検査中の対象物に向ける光源と、対
象物から反射するか、又は対象物を通過する光を受光
し、そこから光ビームを分散させる孔と、孔を通過した
光ビームが分散して入射するように配置された光を平行
にする手段とを有する。コリメーティング手段は、分散
して入射した光ビームを平行にする。また、装置は、コ
リメーティング手段からの平行にされた光ビームを波長
成分に分散する手段と、波長成分のエネルギーレベルに
比例する電気出力信号を発生する手段とを有する。好ま
しくは、装置は、さらに、出力信号を処理し、対象物の
一つ又はそれ以上の特性を表示するための一つ又はそれ
以上の表示信号を提供する手段を有する。表示手段は、
一つ又はそれ以上の表示信号を受信し、前記表示信号を
適当な形態で表示するように装備され得る。望ましく
は、表示手段は、プリンター、ディスプレーモニター又
はそれらの組み合わせである。装置はインターフェイス
手段を備えることができ、前記インターフェイス手段に
は、一つ又はそれ以上の表示信号を記憶し、及び／又は
一つ又はそれ以上の表示信号をさらに処理するためにコ
ンピュータが選択的に接続され得る。典型的には、処理
手段は、前記表示信号を対象物の特性に関連づけるデー
タ相関装置を備えている。データ相関装置は、一つの対
象物に対する一組の相関データ、又は様々なタイプの対
象物に対する複数組の相関データを持ち得る。前記各特
性は対象物の任意の成分であり得る。前記成分は、例え
ば、炭水化物、澱粉、又は蔗糖、ぶどう糖、及び果糖等
を含む糖分である。また、特性は対象物の任意の生理学
上の状態に関連するものでもよい。生理学上の状態は、
植物の発育状態、成熟状態等を含む。望ましくは、前記
各特性は、成長の生長力を表す特性、採取のための成熟
度を表す特性、又は植物の他の生理学上の状態である。
便利には、データ相関装置は、装置に取り外し可能に接
続することができ、それにより、検査中の特定の対象物
に対する相関データを持つデータ相関装置を装置に選択
的に接続できるようになる。便利には、データ相関装置
は、ＰＭＣＩＡのようなプリント回路カードの形態であ
り得る。好ましくは、出力信号供給手段は、波長成分を
検出するための検出手段を有する。さらに好ましくは、
装置は、検出手段上に波長成分の焦点を合わせるための
焦点手段を有する。また、好ましくは、装置は、対象物
から反射した光ビーム又は対象物を通過した光ビームを
孔に伝達させるための光学的伝達手段を有する。伝達手
段は、１１゜の口径を持つ直径５００μｍの光ファイバ
ーのような光ファイバーであり得る。孔は、コリメーテ
ィング手段の焦点距離の近くに位置決めされ得る。ま
た、孔は、適当な幅の一つ又は複数の平行なスリットを
有する。前記幅は、例えば、１０μｍである。典型的に
は、一つ又は複数のスリットは垂直方向にされる。望ま
しくは、孔に対するコリメーティング手段の位置は、装
置の所望の分解能及び強度を容易に変えることができる
ように調節可能にされる。適当には、コリメーティング
手段は、コリメーティングレンズであり、典型的には、
色消しレンズである。分散手段は、任意の適当な形状の
一つ又はそれ以上のプリズムを有し得る。一つ又はそれ
以上のプリズムは、好ましくは、等辺形プリズムであ
る。焦点手段は、検出手段上に波長成分の焦点を合わせ
るための一つ又はそれ以上の焦点レンズを有し得る。望
ましくは、一つ又はそれ以上の焦点レンズは、検出手段
を横切るスペクトルの線形分散を得ることができるよう
に構成される。焦点レンズは、例えば、平凸レンズであ
る。好ましくは、検出手段は、波長成分の検出に応じて
電気出力信号を発生する複数の検出要素を有する。より
好ましくは、検出要素は、少なくとも２×２（４）検出
要素のマトリックスで配置される。典型的には、マトリ
ックスは３２×３２（２０４８）又は６４×６４（４０
９６）の検出要素を持つ。検出手段は、便利には、電荷
結合素子（ＣＣＤ）を持ち、検出要素は、画素の形態で
ある。光源は、任意の適当な公知の光源から選択され得
る。好ましくは、光源は近赤外放射（ＮＩＲ）である。
望ましくは、装置は、内部に装置の構成要素を配置する
ハウジング手段を有する。ハウジング手段は、実質的に
耐光性である第１ハウジング手段を有し、第１ハウジン
グ部材の内部には、コリメーティング手段、分散手段及
び電気信号発生手段が設けられる。第１ハウジング部材
は、外部の放射線及び光学表面からの反射光との干渉を
低減させ、又は除去する。より望ましくは、孔は第１ハ
ウジング部材の内部に配置される。より望ましくは、ハ
ウジング手段は、装置を畑や現地で使用することができ
るように小型である。典型的には、ハウジング手段は、
使用中、使用者が片手で装置を持つことができるように
構成される。選択的に、ハウジング手段は、手首のよう
な使用者の身体の一部に装備できるように構成される。
ハウジング手段は、リストウォッチやピストルのように
任意の適当な形状にすることができる。ハウジング手段
は、内部に光源が配置される第２ハウジング部材を備え
ることができ、第２ハウジング部材は、内部に対象物の
少なくとも一部を挿入することができる間隙を有する。
有利には、第２ハウジング部材は、第１ハウジング部材
に取り外し可能に取り付けることができ、それにより、
検査する対象物の種類に適合した複数の第２ハウジング
部材から第２ハウジング部材を選択できるようになる。
装置に光伝達手段を設ける場合、光伝達手段は、好まし
くは、第２ハウジング部材に配置される。有利には、第
１ハウジング部材に表示装置が設けられる。また、有利
には、第１ハウジング部材には、データ相関装置を取り
外し可能に接続することができ、それにより、様々な対
象物に装置を使用することができるようになる。一実施
例では、第１ハウジング部材はピストルの本体の形状に
され、第２ハウジング部材はピストルのタレットの形状
にされる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明及び実際的な効果が容易に
理解できるように、以下に、限定しない実施例を示す添
付図面を参照して本発明を説明する。
理解できるように、以下に、限定しない実施例を示す添
付図面を参照して本発明を説明する。
【０００６】始めに図１を参照すると、図１には本発明
による光学装置１０が示されており、この光学装置１０
は、特性、この場合には、畑１０４にある対象物（いち
ご）１０２の発育（生長）の状態を検査するために作業
者１００によって使用されている。この実施例における
装置１０はピストル型である。装置１０は、（図２によ
り明瞭に示されている）スロット１０２を備え、このス
ロット１０２は、検査中のいちご１０２のの葉を受け入
れる。パームトップコンピュータによって例示された表
示手段１４が装置１０に接続され、この表示装置１４
は、いちご１０２の特性スペクトルを表示する。
による光学装置１０が示されており、この光学装置１０
は、特性、この場合には、畑１０４にある対象物（いち
ご）１０２の発育（生長）の状態を検査するために作業
者１００によって使用されている。この実施例における
装置１０はピストル型である。装置１０は、（図２によ
り明瞭に示されている）スロット１０２を備え、このス
ロット１０２は、検査中のいちご１０２のの葉を受け入
れる。パームトップコンピュータによって例示された表
示手段１４が装置１０に接続され、この表示装置１４
は、いちご１０２の特性スペクトルを表示する。
【０００７】図２は、光学装置１０の別の実施例であ
り、この実施例では、装置１０はピストルの形状をして
いる。装置１０は、実質的に耐光性であるピストル本体
型第１ハウジング部材１６と、タレット型第２ハウジン
グ部材１８とで形成されたハウジングを有する。第２ハ
ウジング部材１８は第１ハウジング部材１６に取り外し
可能に取り付けられている。第２ハウジング部材１８は
スロット１２を備え、このスロット１２は検査すべき対
象物の一部を受け入れる。スロット１２の一方の側部に
は、光源２８が配置されており（図３及び図４参照）、
スロット１２の反対側の側部には、光ファイバーの形態
の光伝達部材２２が設けられている。第１ハウジング部
材１６はスリット２４を備え（図３及び図４参照）、こ
のスリット２４は、光ファイバー２２からの光を受ける
ように位置決めされている。また、第１ハウジング部材
１６は、ＰＭＣＩＡカードの形態の取り外し可能に接続
できるデータ相関装置２６を有する。カード２６は、一
つ又はそれ以上の種類の植物の相関データが記憶される
メモリーを持つ。表示手段１４は、本実施例においては
ＬＣＤスクリーンであり、検査中の対象物の一つ又はそ
れ以上の特性に関する出力信号を表示するために設けら
れている。取り外し可能なカード２６は容易に交換する
ことができ、装置１０を種々な種類の対象物に使用でき
るようにしている。一例として、装置１０をいちごの糖
分の検査に使用する場合には、いちごの糖分に対する相
関データを持つカード２６が選択され、第１ハウジング
部材１６に挿入される。
り、この実施例では、装置１０はピストルの形状をして
いる。装置１０は、実質的に耐光性であるピストル本体
型第１ハウジング部材１６と、タレット型第２ハウジン
グ部材１８とで形成されたハウジングを有する。第２ハ
ウジング部材１８は第１ハウジング部材１６に取り外し
可能に取り付けられている。第２ハウジング部材１８は
スロット１２を備え、このスロット１２は検査すべき対
象物の一部を受け入れる。スロット１２の一方の側部に
は、光源２８が配置されており（図３及び図４参照）、
スロット１２の反対側の側部には、光ファイバーの形態
の光伝達部材２２が設けられている。第１ハウジング部
材１６はスリット２４を備え（図３及び図４参照）、こ
のスリット２４は、光ファイバー２２からの光を受ける
ように位置決めされている。また、第１ハウジング部材
１６は、ＰＭＣＩＡカードの形態の取り外し可能に接続
できるデータ相関装置２６を有する。カード２６は、一
つ又はそれ以上の種類の植物の相関データが記憶される
メモリーを持つ。表示手段１４は、本実施例においては
ＬＣＤスクリーンであり、検査中の対象物の一つ又はそ
れ以上の特性に関する出力信号を表示するために設けら
れている。取り外し可能なカード２６は容易に交換する
ことができ、装置１０を種々な種類の対象物に使用でき
るようにしている。一例として、装置１０をいちごの糖
分の検査に使用する場合には、いちごの糖分に対する相
関データを持つカード２６が選択され、第１ハウジング
部材１６に挿入される。
【０００８】図３は、本発明の一実施例による装置１０
の概略を示す図である。この実施例では、装置１０は分
解能画定スリット２４を備え、このスリット２４は、光
源２８からの光ビームを受光するよう配置され、かつ、
コリメーティングレンズ３０の焦点距離の近くに位置決
めされている。光ビームは、スリット２４に入り、分散
してコリメーティングレンズ３０に至り、レンズ３０に
よって並行光ビームにされる。分散装置の形態の分散手
段３２が、並行ビームの軌道上に配置される。偏光装置
３２は、並行ビームを、その波長成分に分離する。本実
施例では光検出器である検出手段３４が、分散装置３２
の下流に配置されており、この検出手段３４は、波長成
分を検出し、波長成分のエネルギレベルに比例する電気
出力信号を発生する。焦点レンズの形態の焦点合わせ手
段３６が、分散装置３２と検出手段３４との間に配置さ
れ、分離した波長成分を検出手段３４のシャープな点、
即ち、焦点に導くようにしている。他の表面で反射した
光との干渉を最小限に抑えるために耐光性第１ハウジン
グ部材１６が用いられる。検出手段３４からの電気出力
信号は、次いで、増幅器３８で増幅され、Ａ−Ｄ変換器
４０によってデジタル信号に変換される。処理手段（マ
イクロプロセッサー）４２が、適当なプログラムの指示
とデータ相関装置のデータとに従ってデジタル信号を処
理するために設けられている。処理された信号は表示手
段（本実施例ではＬＣＤモニター）１４上に表示され
る。また、コンピュータ４４が、信号をダウンロード
し、さらに信号を処理するために処理手段４２に接続さ
れる。
の概略を示す図である。この実施例では、装置１０は分
解能画定スリット２４を備え、このスリット２４は、光
源２８からの光ビームを受光するよう配置され、かつ、
コリメーティングレンズ３０の焦点距離の近くに位置決
めされている。光ビームは、スリット２４に入り、分散
してコリメーティングレンズ３０に至り、レンズ３０に
よって並行光ビームにされる。分散装置の形態の分散手
段３２が、並行ビームの軌道上に配置される。偏光装置
３２は、並行ビームを、その波長成分に分離する。本実
施例では光検出器である検出手段３４が、分散装置３２
の下流に配置されており、この検出手段３４は、波長成
分を検出し、波長成分のエネルギレベルに比例する電気
出力信号を発生する。焦点レンズの形態の焦点合わせ手
段３６が、分散装置３２と検出手段３４との間に配置さ
れ、分離した波長成分を検出手段３４のシャープな点、
即ち、焦点に導くようにしている。他の表面で反射した
光との干渉を最小限に抑えるために耐光性第１ハウジン
グ部材１６が用いられる。検出手段３４からの電気出力
信号は、次いで、増幅器３８で増幅され、Ａ−Ｄ変換器
４０によってデジタル信号に変換される。処理手段（マ
イクロプロセッサー）４２が、適当なプログラムの指示
とデータ相関装置のデータとに従ってデジタル信号を処
理するために設けられている。処理された信号は表示手
段（本実施例ではＬＣＤモニター）１４上に表示され
る。また、コンピュータ４４が、信号をダウンロード
し、さらに信号を処理するために処理手段４２に接続さ
れる。
【０００９】図４は、装置１０の別の実施例を示してい
る。この実施例では、装置１０が、対象物１０２を通し
てスリット２４に光を伝達するための光伝達手段（光フ
ァイバー）４６を備えている。光伝達手段４６は、１１
゜の口径を持つ直径５００μｍの光ファイバーである。
スリット２４は、１０μｍ幅の垂直並行スリットであ
り、コリメーティングレンズ３０の焦点距離の近くに配
置される。コリメーティング手段３０として色消しレン
ズが用いられる。本実施例では、分散手段３２は、高い
分解能を供給する二等辺形プリズムである。検出手段３
４を横切るスペクトルの実質的に線形の分散を得るため
に二つの平凸レンズが焦点合わせ手段３６として使用さ
れる。この場合、検出手段３４は、２０４８画素及び１
４μｍの間隔で１４μｍ（ｈ）×１２μｍ（ｗ）の画素
寸法を持つポリマーウィンドウを持つ電荷結合素子（Ｃ
ＣＤ）である。スペクトルの集合に対する典型的な積分
時間は、１０〜１００ｍｓの範囲である。Ocean Optic
HG1の名前で販売されている市販の水銀−アルゴン放射
源のような較正源４８が、装置１０の較正のために光フ
ァイバー４６に取り外し可能に接続され得る。本実施例
における光源２８は、低脈動ＤＣ電源によって給電され
る９０〜１００ｗのタングステンハロゲンバルブであ
る。バルブは楕円形反射体の第１焦点に設けられる。検
査中の対象物１０２は、反射体の第２焦点の近くに位置
決めされる。試験では、図４に概略的に示す装置１０を
用いて、水銀−アルゴン放射源のスペクトルを得る。試
験結果を図５に示す。
る。この実施例では、装置１０が、対象物１０２を通し
てスリット２４に光を伝達するための光伝達手段（光フ
ァイバー）４６を備えている。光伝達手段４６は、１１
゜の口径を持つ直径５００μｍの光ファイバーである。
スリット２４は、１０μｍ幅の垂直並行スリットであ
り、コリメーティングレンズ３０の焦点距離の近くに配
置される。コリメーティング手段３０として色消しレン
ズが用いられる。本実施例では、分散手段３２は、高い
分解能を供給する二等辺形プリズムである。検出手段３
４を横切るスペクトルの実質的に線形の分散を得るため
に二つの平凸レンズが焦点合わせ手段３６として使用さ
れる。この場合、検出手段３４は、２０４８画素及び１
４μｍの間隔で１４μｍ（ｈ）×１２μｍ（ｗ）の画素
寸法を持つポリマーウィンドウを持つ電荷結合素子（Ｃ
ＣＤ）である。スペクトルの集合に対する典型的な積分
時間は、１０〜１００ｍｓの範囲である。Ocean Optic
HG1の名前で販売されている市販の水銀−アルゴン放射
源のような較正源４８が、装置１０の較正のために光フ
ァイバー４６に取り外し可能に接続され得る。本実施例
における光源２８は、低脈動ＤＣ電源によって給電され
る９０〜１００ｗのタングステンハロゲンバルブであ
る。バルブは楕円形反射体の第１焦点に設けられる。検
査中の対象物１０２は、反射体の第２焦点の近くに位置
決めされる。試験では、図４に概略的に示す装置１０を
用いて、水銀−アルゴン放射源のスペクトルを得る。試
験結果を図５に示す。
【００１０】市販の従来技術の分光計を使って同じ試験
を繰り返した結果を図６に示す。試験結果を比較する
と、本発明による装置１０と従来技術の分光計の両方が
約４００〜１０２５ｎｍの広い有効帯域幅を表示してい
ることが注目される。しかし、装置１０は分解能及び感
度の項目で優秀な性能を示している。同じ強さのスペク
トルが、従来技術の装置に対しては５０ｍｓで記録され
ているのに対して、装置１０に対しては１５ｍｓで記録
されているので、装置１０が約三倍以上の感度であるこ
とが分かる。装置１０の分解能は、同じ帯域幅を横切る
６９６ｎｍの波長で約４ｎｍ（ＦＷＨＭ）から約９ｎｍ
（ＦＷＨＭ）まで変化する。ＦＷＨＭは半波高の全幅値
を参照する。
を繰り返した結果を図６に示す。試験結果を比較する
と、本発明による装置１０と従来技術の分光計の両方が
約４００〜１０２５ｎｍの広い有効帯域幅を表示してい
ることが注目される。しかし、装置１０は分解能及び感
度の項目で優秀な性能を示している。同じ強さのスペク
トルが、従来技術の装置に対しては５０ｍｓで記録され
ているのに対して、装置１０に対しては１５ｍｓで記録
されているので、装置１０が約三倍以上の感度であるこ
とが分かる。装置１０の分解能は、同じ帯域幅を横切る
６９６ｎｍの波長で約４ｎｍ（ＦＷＨＭ）から約９ｎｍ
（ＦＷＨＭ）まで変化する。ＦＷＨＭは半波高の全幅値
を参照する。
【００１１】図４に示す装置１０は様々な果実のＮＩＲ
伝達スペクトルの検査に使用される。図７は、未熟グリ
ーンポーポー及び成熟グリーンポーポー（Canica papay
a）の６０ｍｍの厚さの部分の各ＮＩＲ伝達スペクトル
を示している。この図は、ピーク光伝達の波長が、未熟
サンプルにおける７５５ｍｍから完熟サンプルにおける
７３０ｍｍまで移相していることを示している。従っ
て、装置１０は、未熟状態の間に食用状態まで熟す前
に、グリーンポーポーを果実として採ることができる時
期を決めるために使用することができる。図８及び図９
は、二つの異なるレイシの果実のサンプルのスペクトル
を示している。二つのスペクトル間の差は、サンプルの
ある特性を表示するために使用され得る。
伝達スペクトルの検査に使用される。図７は、未熟グリ
ーンポーポー及び成熟グリーンポーポー（Canica papay
a）の６０ｍｍの厚さの部分の各ＮＩＲ伝達スペクトル
を示している。この図は、ピーク光伝達の波長が、未熟
サンプルにおける７５５ｍｍから完熟サンプルにおける
７３０ｍｍまで移相していることを示している。従っ
て、装置１０は、未熟状態の間に食用状態まで熟す前
に、グリーンポーポーを果実として採ることができる時
期を決めるために使用することができる。図８及び図９
は、二つの異なるレイシの果実のサンプルのスペクトル
を示している。二つのスペクトル間の差は、サンプルの
ある特性を表示するために使用され得る。
【００１２】図１０〜図１２は、装置１０による測定用
の果実中の糖分の三つの成分の相関データのグラフを示
している。各点線及び実線は、スロープ及びバイアス補
正を表している。成分の較正のために得られたデータの
概略を、以下の相関データテーブルに示す。 相関データを得るために用いた分光計は、Zelta ZX100F
近赤外放射線（ＮＩＲ）分析器である。成分１〜３の
各々に対して、９つのサンプルをランダムに選択した。
選択されたサンプルに対応する識別符号は各テーブルに
示されている。目標値Ｙ(e)は、スロープ及びバイアス
を補正した後の値である。結果は以下に示す通りであ
る。 成分 相関係数 標準誤差 １ ０．８６ １．８ ２ ０．７５ １．７ ３ ０．８８ ２．９ 相関データによってサンプル内の成分の識別が可能にな
る。サンプルの成分があるエネルギレベルを吸収する
が、他のエネルギレベル（又は波長成分）を通過させる
ので、サンプルを通過するエネルギレベル（又は波長成
分）と、サンプルを通過しないエネルギレベル（又は波
長成分）を監視することによって、装置１０を成分の相
対濃度を決めるために使用することができる。以上、本
発明の実施例を説明したが、これに対する多くの変形及
び改良は、ここで説明される発明の範囲及び概念から外
れることなく当業者には明らかである。
の果実中の糖分の三つの成分の相関データのグラフを示
している。各点線及び実線は、スロープ及びバイアス補
正を表している。成分の較正のために得られたデータの
概略を、以下の相関データテーブルに示す。 相関データを得るために用いた分光計は、Zelta ZX100F
近赤外放射線（ＮＩＲ）分析器である。成分１〜３の
各々に対して、９つのサンプルをランダムに選択した。
選択されたサンプルに対応する識別符号は各テーブルに
示されている。目標値Ｙ(e)は、スロープ及びバイアス
を補正した後の値である。結果は以下に示す通りであ
る。 成分 相関係数 標準誤差 １ ０．８６ １．８ ２ ０．７５ １．７ ３ ０．８８ ２．９ 相関データによってサンプル内の成分の識別が可能にな
る。サンプルの成分があるエネルギレベルを吸収する
が、他のエネルギレベル（又は波長成分）を通過させる
ので、サンプルを通過するエネルギレベル（又は波長成
分）と、サンプルを通過しないエネルギレベル（又は波
長成分）を監視することによって、装置１０を成分の相
対濃度を決めるために使用することができる。以上、本
発明の実施例を説明したが、これに対する多くの変形及
び改良は、ここで説明される発明の範囲及び概念から外
れることなく当業者には明らかである。
【図１】 本発明による光学装置の一実施例を示してお
り、本図では装置は畑でいちごを検査するために作業者
によって使用されている。
り、本図では装置は畑でいちごを検査するために作業者
によって使用されている。
【図２】 本発明による光学装置のピストル型の実施例
を示している。
を示している。
【図３】 本発明による装置の構成要素を示す概略図で
ある。
ある。
【図４】 本発明による装置の構成要素を示す別の図で
ある。
ある。
【図５】 本発明による光学装置によって得られる典型
的なスペクトルを示している。
的なスペクトルを示している。
【図６】 従来技術の光学装置によって得られる典型的
なスペクトルを示している。
なスペクトルを示している。
【図７】 本発明による光学装置によって得られる成熟
グリーンポーポーサンプルと未熟グリーンポーポーサン
プルのスペクトルの比較を示している。
グリーンポーポーサンプルと未熟グリーンポーポーサン
プルのスペクトルの比較を示している。
【図８】 本発明による光学装置によって得られるレイ
シの果実のサンプルのスペクトルを示している。
シの果実のサンプルのスペクトルを示している。
【図９】 本発明による光学装置によって得られるレイ
シの果実の別のサンプルのスペクトルを示している。
シの果実の別のサンプルのスペクトルを示している。
【図１０】 植物の中の糖成分の測定データのグラフを
示している。
示している。
【図１１】 植物の中の糖成分の測定データのグラフを
示している。
示している。
【図１２】 植物の中の糖成分の測定データのグラフを
示している。
示している。
１０ 光学装置 １２ スロット １４ 表示手段 １６ ピストル本体型第１ハウジング部材 １８ タレット型第２ハウジング ２２ 光伝達部材 ２４ 分解能画定スリット ２６ データ相関装置 ２８ 光源 ３０ コリメーティングレンズ ３２ 分散手段 ３４ 検出手段 ３６ 焦点合わせ手段 ３８ 増幅器 ４０ Ａ−Ｄ変換器 ４２ 処理手段 ４６ 光伝達手段 ４８ 較正源 １００ 作業者 １０２ いちご苗 １０４ 畑
Claims (20)
- 【請求項１】 近赤外放射線（ＮＩＲ）を含み、光ビー
ムを検査中の対象物に向ける光源と、 対象物から反射するか、又は対象物を通過する光を受光
し、そこから光ビームを分散させる孔と、 孔を通過した光ビームが分散して入射するように配置さ
れ、分散して入射した光ビームを平行にするコリメーテ
ィング手段と、 コリメーティング手段からの平行にされた光ビームを波
長成分に分散する手段と、 波長成分のエネルギーレベルに比例する電気出力信号を
発生する手段とを有することを特徴とする対象物検査用
光学装置。 - 【請求項２】 さらに、出力信号を処理し、対象物の一
つ又はそれ以上の特性を、それぞれ表す一つ又はそれ以
上の表示信号を提供する手段を有することを特徴とする
請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 表示手段が、一つ又はそれ以上の表示信
号を受信し、前記一つ又はそれ以上の表示信号を適当な
形態で表示することを特徴とする請求項２に記載の装
置。 - 【請求項４】 さらに、インターフェイス手段を備え、 該インターフェイス手段に、一つ又はそれ以上の表示信
号を記憶し、及び／又は一つ又はそれ以上の表示信号を
さらに処理するコンピュータを選択的に接続可能にした
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記処理手段が、前記一つ又はそれ以上
の表示信号を対象物の特性に関連づけるデータ相関装置
を備えていることを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項６】 前記データ相関装置が、一種類の対象物
に対する一組の相関データ、又は様々なタイプの対象物
に対する複数組の相関データを有することを特徴とする
請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記各特性が対象物の成分に関連し、 前記成分が、炭水化物、澱粉、又は蔗糖、ぶどう糖、及
び果糖等を含むことを特徴とする請求項２に記載の装
置。 - 【請求項８】 前記各特性が、対象物の生理学上の状態
に関連し、 前記生理学上の状態が、植物の発育状態、成熟状態等を
含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項９】 前記各特性が、成長の生長力を表す特
性、採取のための成熟度を表す特性、又は植物の他の生
理学上の状態であることを特徴とする請求項２に記載の
装置。 - 【請求項１０】 前記データ相関装置を、装置に取り外
し可能に接続することができるように構成し、検査中の
特定の対象物に対する相関データを持つデータ相関装置
を装置に選択的に接続できるようにしたことを特徴とす
る請求項５に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記データ相関装置が、ＰＭＣＩＡを
含むプリント回路カード内に収容されていることを特徴
とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項１２】 出力信号供給手段が、波長成分を検出
するための検出手段を有することを特徴とする請求項１
に記載の装置。 - 【請求項１３】 検出手段上に波長成分の焦点を合わせ
るための焦点手段と、 対象物から反射した光ビーム又は対象物を通過した光ビ
ームを孔に伝達させるための光学的伝達手段とをさらに
備え、 前記伝達手段が、１１゜の口径を持つ直径５００μｍの
光ファイバーを有することを特徴とする請求項１２に記
載の装置。 - 【請求項１４】 前記孔を、コリメーティング手段の焦
点距離の近くに位置決めし、かつ、前記孔が適当な幅の
一つ又は複数の平行なスリットを備え、 孔に対するコリメーティング手段の位置を調節可能に
し、装置の所望の分解能及び強度を調節できるようにし
たことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記コリメーティング手段がコリメー
ティング色消しレンズであり、 前記分散手段が、等辺形プリズムを含む任意の適当な形
状の一つ又はそれ以上のプリズムから成ることを特徴と
する請求項１に記載の装置。 - 【請求項１６】焦点手段が、検出手段上に波長成分の焦
点を合わせるための一つ又はそれ以上の焦点レンズを有
し、 前記一つ又はそれ以上の焦点レンズが、検出手段を横切
るスペクトルの線形分散を得ることができるように構成
されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１７】前記検出手段が、２×２（４）検出要素
のマトリックスで配置された複数の検出要素を備え、波
長成分の検出に応じて電気出力信号を発生することを特
徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１８】 装置を畑や現地で使用することができ
るように小型の形態のハウジング手段を有することを特
徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記ハウジング手段が、使用中、使用
者が片手で装置を操作することができるか又は手首のよ
うな使用者の身体の一部に装備できるように構成されて
いることを特徴とする請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記ハウジング手段が、実質的に耐光
性である第１ハウジング部材と内部に光源が配置された
第２ハウジング部材とを備え、 第１ハウジング部材の内部に、孔、コリメーティング手
段、分散手段及び電気信号発生手段を配置し、 前記第１ハウジング部材を、外部の放射線及び光学表面
からの反射光との干渉を低減させ、又は除去するように
構成し、 前記第２ハウジング部材に、内部に検査のための対象物
の少なくとも一部を挿入することができる間隙を設け、
かつ、 前記第２ハウジング部材を、第１ハウジング部材に固定
的に、又は取り外し可能に接続できるように構成したこ
とを特徴とする請求項１８又は１９に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU3652 | 1989-04-13 | ||
| AUPP3652A AUPP365298A0 (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | An optical apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326198A true JPH11326198A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=3807902
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10280070A Pending JPH11326198A (ja) | 1998-05-21 | 1998-10-01 | 対象物検査用光学装置 |
| JP2000551246A Pending JP2002516994A (ja) | 1998-05-21 | 1999-05-21 | 対象物検査用光学装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000551246A Pending JP2002516994A (ja) | 1998-05-21 | 1999-05-21 | 対象物検査用光学装置 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6507022B1 (ja) |
| EP (1) | EP1080366A4 (ja) |
| JP (2) | JPH11326198A (ja) |
| KR (1) | KR20010052380A (ja) |
| CN (1) | CN1310798A (ja) |
| AU (1) | AUPP365298A0 (ja) |
| CA (1) | CA2332823A1 (ja) |
| NO (1) | NO20005858L (ja) |
| NZ (1) | NZ508435A (ja) |
| PL (1) | PL344310A1 (ja) |
| WO (1) | WO1999061898A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005504980A (ja) * | 2001-10-01 | 2005-02-17 | ユーディー テクノロジー コーポレーション | 同時マルチビーム平面アレイｉｒ（ｐａｉｒ）分光法 |
| JP2013524188A (ja) * | 2010-03-26 | 2013-06-17 | デグデント・ゲーエムベーハー | オブジェクトの材料特性を決定するための方法 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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