KR20040015157A - 핸디타입의 내부품질 검사장치 - Google Patents

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KR20040015157A
KR20040015157A KR10-2003-7013993A KR20037013993A KR20040015157A KR 20040015157 A KR20040015157 A KR 20040015157A KR 20037013993 A KR20037013993 A KR 20037013993A KR 20040015157 A KR20040015157 A KR 20040015157A
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히로무 마에다
토시히로 미즈노
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히로무 마에다
토시히로 미즈노
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Abstract

검사장치를 컴팩트하면서 핸디타입의 구성으로 이루고, 검사대상물의 비파괴 검사작업을, 어떠한 작업환경에서라도 용이하게 실시하는 것을 가능하게 하기 위해서, 광섬유속의 출광측단부를, 균일층두께로 편평하게 되도록 정렬유지시키는 광섬유 정형유지부재와, 상기 광섬유 정형유지부재의 리니어형상 출광면이 대응위치하는 측면에, 상기 리니어형상 출광면으로부터의 빛을 입광하는 슬리트상의 입광창을 형성하여 이루어지는 패키지 내에, 상기 입광창측에서 그 반대측으로 향해서 리니어형 연속가변 간섭필터, 마이크로렌즈 어레이, 리니어형 실리콘 어레이 센서의 순으로 부착한 패키지화 컴팩트 분광기와, 상기 광섬유속의 리니어형상 출광면과 상기 입광창을 대응합치시키는 위치결정수단으로 이루어지는 분광기 부착체를, 상기 검출헤드와 함께 본체 케이스체 내에 설치한다.

Description

핸디타입의 내부품질 검사장치{HANDY INTERNAL QUALITY INSPECTION INSTRUMENT}
종래, 예를 들면 청과물의 내부품질 또는 당도 등을 비파괴 하에서 검사하는 경우, 그 청과물에 빛을 조사하고, 상기 청과물을 투과한 투과광, 또는 청과물에서 반사된 반사광을 기초로 해서, 청과물의 내부성분 등을 검사(측정)하는 청과물성분 검사장치 등의 사례가 있다.
그 사례 중, 청과물 내에서 반사된 반사광을 기초로 해서 청과물의 성분 등을 검사하는 청과물성분 검사장치의 공지예로서, 예를 들면 일본 특허공개 평3-160344호 공보에 개시되어 있는 청과물의 성분측정장치가 있고, 또 다른 공지예로서, 청과물에 빛을 조사하고, 상기 청과물에 반사하여 반사광을 기초로 해서, 청과물의 당도를 계측하는 광센서장치가, 예를 들면, 일본 특허공개 평11-183374호 공보에 개시되어 있다.
상기 일본 특허공개 평3-160344호 공보에 개시되어 있는 청과물성분 측정장치의 개략구성은, (도 9에 도시하는 바와 같이)도시되어 있지 않은 투광부와 집광렌즈를 구비하고 측정해야 할 청과물(1)에 접촉되는 측정헤드부(2)와, 거울(3) 및 오목면 회절격자(4)를 가지는 분광기(5) 및 상기 분광기(5)에 의해 분광된 파장대가 다른 빛을 각각 입광하는 복수의 검출소자가 배열된 디텍더 어레이(6) 및 참조광을 입광하는 수광소자(7) 및 상기 디텍터 어레이와 수광소자에 의한 전기신호를 입력하여 청과물의 성분을 측정하는 연산부(8)를 구비하는 측정기 본체부(가명)(9)를 가지고, 각각이 별체의 구성인 상기 측정헤드부(2)와, 측정기 본체부(9)는 광섬유(10)를 통하여 서로 광학적으로 접속되는 구성을 이루고 있는 것이다.
또, 일본 특허공개 평11-183374호 공보에 개시되어 있는 광센서장치의 구성은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 피측정물체에 대향되는 대향부(11)을 가진 센서본체(12)와, 분광기로서의 오목면 회절격자(13), 광전변환기(14) 및 데이터 처리부(15) 등을 케이스(16) 내에 내장시켜 이루어지는 장치본체(가명)(17)를 가지고, 각각이 별체의 구조인 상기 센서본체(12)와 장치본체(17)를, 광섬유(18)를 통하여 서로 광학적으로 접속된 구성을 이루고 있다.
상기와 같이, 전자(특허공개 평3-160344호)에서 개시되어 있는 성분측정장치의 측정기 본체(9) 내에 있어서는, 측정헤드부(2)에 의해 얻어지는 청과물의 반사광을 광섬유(10)를 통하여 측정기 본체부(9) 내에 설치된 오목면 회절격자(4)를 통하여, 복수의 다른 파장대의 빛으로 분광하는 구성으로 되어 있고, 또 후자(특허공개 평11-183374호 공보)에 개시되어 있는 광센서장치의 장치본체(17)에 있어서는, 센서본체(12)에 의해 얻어진 반사광을 광섬유(18)를 통하여 장치본체(17) 내에 설치된 분광기인 오목면 회절격자(13)를 통하여 복수의 다른 파장대의 빛으로 분광하는 분광기 구성으로 되어 있다.
이와 같이, 종래예인 공보에 있어서 기재되어 있는 각각의 분광기는, 어느 것이나 오목면 회절격자를 부착하여 사용하고 있기 때문에, 측정기 본체부(9) 또는 장치본체(17)가 대형화되어 버린다. 또 오목면 회절격자를 내장하는 분광기에 있어서는, 그 분광 회절정밀도를 높이기 위해서 상기 오목면 회절격자를 고정할 때에 그 광축위치정밀도가 요구되고, 이 요구에 부응하기 위해서는, 오목면 회절격자의 고정에 많은 수고와 비용이 들어 분광기의 제작경제성이 나쁘다.
또한, 오목면 회절격자를 내장하는 분광기는, 그 오목면 회절격자와 수광측 대칭물 사이 및 오목면 회절격자와 반사측 대칭물 사이에서의 광축위치맞춤 정밀도가 요구되고 있으나, 그 분광기는, 광섬유로부터 나오는 투과광을 그 출구와 반사경이나 오목면 회절격자, 광전변환기의 각각의 사이에 일정거리의 공간을 설정하고 있기 때문에, 예를 들면 외적 충격력이 작용하면, 광축에 이상이나 어긋남 등이 생기기 쉬운 것으로, 기계적 강도 및 내구성이 결여되어 있다고 하는 문제점을 가지는 것이었다.
또, 환경온도 변동에 따르는 구성부재의 열팽창 혹은 수축에 의한 미세한 변위로 분광정밀도가 변동된다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 종래 공지기술의 분광기에 있어서는, 소형화, 내충격성(내진성)이 결여되어 있는 것 때문에, 이 분광기를 사용하는 측정장치 전체를 포터블타입(가반식)으로 하는 것이 곤란하여, 주로 환경온도 변동이 적은 옥내용의 거치형으로서 이용할 뿐이다.
또, 상기 공지예인 측정장치 또는 광센서장치를 이용하여, 예를 들면 옥외에서의 과수농원 현장에 있어서, 재배육성 도중인 청과물을 따지 않고 그 청과물의 성분검사 또는 품질검사를 실시하고자 하면, 광섬유(10) 또는 광섬유(18)를 개재하여 측정기 본체부(9) 또는 장치본체(17)에 연결되어 있는 측정헤드부(2) 또는 센서본체(12)를, 상기 측정기 본체부(9) 또는 장치본체(17)와 함께, 옥외의 측정현장까지 운반하지 않으면 안되고, 이 때문에 측정기 본체부(9) 및 장치본체(17)의 취급에 불편을 일으키는 것이다.
또, 과수농장 등의 옥외현장에서의 청과물의 성분검사 또는 품질검사를 실시하는 작업은, 그 작업자가 한 손으로 피측정물을 파지고정하고, 다른 한 손으로 측정기를 파악하고, 그 측정기의 측정헤드부를 피측정물에 대면서 측정기를 한 손으로 조작하는 것이 효율적 작업의 형태로서 바람직한 것이나, 상기 각각의 종래예에 기재되어 있는 바와 같이, 측정헤드부(2)와 측정기 본체(9)가 분리되어 있고, 또 센서본체(12)와 장치본체(17)가 분리구성되어 있는 장치에 있어서는, 그들 센서본체(12) 또는 장치본체(17)를 휴대하면서 측정헤드부(2) 또는 측정기 본체(9)를 조작하는 것이 곤란하여, 효율적인 검사작업을 실시하는 것이 곤란한 것이었다.
또, 도 10의 종래예에 도시하는 바와 같이, 측정표시부(19)를 측정기 본체부(17)에 구비시킨 장치에 있어서는, 일반적으로 센서본체(12)와 표시부(19)를구비시킨 장치본체를 분리하여 사용하기 위해서, 그 표시부(19)에 표시된 데이터를 눈으로 확인하기 어려워서 이것에 의해서도 효율적인 측정검사작업을 실시하는 것이 곤란하였다.
또, 휴대를 가능하게 하는 광당도계의 공지예로서, 일본 특허공개 평9-89767호 공보에 기재되어 있는 것이 있으나, 이 공지예의 구성은, 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 케이스(20)의 일측면에 부착된 투수광부(21), 케이스(20) 내에 설비되는 광원(22), 상기 광원(22)으로부터의 빛을 상기 투수광부(21)로 인도하는 투광경로부(23), 투수광부(21)에 피측정물(1)을 두고, 광원과 광원으로부터의 빛을 투수광부로 인도하는 투광경로부와, 투수광부(21)로부터의 수광의 분광부(24)로 인도하는 수광경로부(25)와, 데이터 처리부(26), 및 도시하지 않은 축전지를 하나의 케이스(20) 내에 수용하여, 운반할 수 있도록 휴대용으로 구성한 것이다.
그러나, 이 휴대용 광당도계가 소형이고 컴팩트한 휴대용이라고는 하나, 그 당도계의 내부에는, 상기 공지예와 마찬가지로 오목면 회절격자를 이용한 분광부(24)를 이용하고 있는 것에는 변함 없고 이 때문에 소형경량화에는 자연히 한도가 있다.
또, 공지예에 있어서도 광섬유로부터 나오는 투과광의 출구와 반사경 그 사이 또는 오목면 회절격자와 광전변환기의 각각의 사이에 일정거리의 공간을 설정하는 분광기를 이용하고 있기 때문에, 옥외에서의 검사현장의 환경온도 변화 등에 의한 구성부분의 열 변형이나 변위에 의해 빛의 반사가 변하기 쉽고 이 때문에, 광전변환된 출력과 파장의 관계에 어긋남이 발생하고, 이것이 원인으로 측정정밀도가저하해 버린다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 외관만으로는 내부품질, 성분 등의 판정이 불가능한, 예를 들면, 과실, 야채류, 식물의 잎 등의 농산물 및 어류, 육류, 그 외의 식품 등의 검사대상물의 내부품질을 비파괴검사하는 검사장치에 관계되는 것으로, 특히 검사장치를 한 손으로 들고 검사조작할 수 있는 컴팩트하면서 핸디타입의 구성으로 하여, 검사대상물에 대한 비파괴검사작업을, 어떠한 작업현장에서라도 용이하게 실시할 수 있도록 구성한 핸디타입의 검사장치에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명의 내부품질 검사장치의 실시예를 도시한 요부단면 측면도이다.
도 2는, 본 발명의 내부품질 검사장치의 실시예를 도시한 정면도이다.
도 3은, 본 발명의 내부품질 검사장치의 실시예를 도시한 배면도이다.
도 4는, 본 발명의 내부품질 검사장치의 실시예를 도시한 요부단면 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 내부품질 검사장치의 사용상태를 도시하는 설명도이다.
도 6은, 본 발명의 내부품질 검사장치의 상세구조를 도시하는 요부단면 설명도이다.
도 7은, 본 발명의 내부품질 검사장치의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 8은, 본 발명의 내부품질 검사장치의 또 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 9는, 종래의 내부품질 검사장치를 도시한 설명회로도이다.
도 10은, 종래의 다른 내부품질 검사장치를 도시한 설명회로도이다.
도 11은, 종래의 또 다른 내부품질 검사장치를 도시한 설명도이다.
도 12는, 본 발명의 내부품질 검사장치의 다른 사용예를 도시하는 요부확대설명도이다.
본 발명은, 이러한 사실에 비추어 이루어진 것으로, 분광분석에 의해 검사대상물(과실, 야채, 식물의 잎 등의 농작물, 및 어류, 육류, 그 외의 식품 등을 포함한다)의 내부품질을 비파괴로 검사하기 위해서 이용하는 분광수단을, 일정거리공간을 통과하는 반사경이나 오목면 회절격자를 이용하지 않는 팩키지화 컴팩트 분광기를 이용하여, 환경온도 변화 등에 영향을 받지 않고, 더욱이 기계적 강도와 내진성을 높여서, 검사대상물의 내부품질을 정밀도 높게 검사(측정)하는 것을 가능하게 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치의 제공을 목적으로 한다.
또, 본 발명에서는, 내부품질을 검사하려고 하는 검사대상물이, 예를 들면 육성 중인 과실인 때, 수확 전의 과실 등을 과수원의 수목 상에서도 검사장치를 한 손으로 잡고 용이하게 검사하는 것을 가능하게 하고, 또 검사대상물이 어느 곳에 놓여 있더라도, 또 어떠한 검사자세라도, 한 손으로 잡고 검사하는 것이 가능한 경량 컴팩트한 핸디타입의 내부품질 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱이 본 발명에서는, 검사대상물의 내부품질을 검사하는 검사작업 현장에 있어서, 그 검사결과의 검사치 또는 측정치 등의 표시를 판독할 수 있도록 하여, 검사작업 현장에 있어서, 검사결과를 그 자리에서 파악할 수 있는 핸디타입의 내부품질 검사장치의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는, 다수의 검사대상물을 검사한 측정 데이터를 퍼스널 컴퓨터 등에 출력하는 접속 커넥터를 가지고, 퍼스널 컴퓨터 등에 의해 과실 등의 검사대상물의 측정 데이터를 예를 들면 집중관리실 등에서 해석하여, 검사대상물의 내부품질, 재배환경이나 비료 등의 관계를 조사하는 재배관리자료를 얻는 것을 가능하게 한 핸디타입의 내부품질 검사장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 청구항 1에서는, 검사대상물에 대해서 빛을 조사하는 발광부, 및 상기 검사대상물의 내부에서 확산반사되어 온 투과광을 수광하는 수광부를 구비한 검출헤드와, 상기 검출헤드가 받은 투과광을, 광섬유속을 통하여 수광하고, 상기 수광을 복수의 빛으로 분광하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 분광된 빛을 전기신호로 변환하는 광전변환기와, 상기 광전변환기로부터의 전기신호에 기초하여 데이터 처리하는 데이터 처리부를 가지는 내부품질 검사장치에 있어서, 상기 광섬유속의 출광측단부를, 균일 층두께로 편평하게 되도록 정렬 유지시키고, 세폭(細幅) 리니어형상의 출광면을 정형 유지하는 광섬유 정형유지부재와, 상기 광섬유 정형유지부재의 리니어형상 출광면이 대응위치하는 측에, 상기 리니어형상 출광면으로부터의 빛을 입광하는 슬릿형상의 입광창을 형성하여 이루어지는 패키지 내에, 상기 입광창측에서 그 반대측으로 향해서 리니어형 연속가변 간섭필터, 리니어형 실리콘 어레이 센서의 순으로 붙여서 이루어지는 패키지화 컴팩트 분광기와, 상기 광섬유속의 리니어형상 출광면과 상기 패키지화 컴팩트 분광기에 형성되어 있는 입광창을 대응합치시키는 위치결정수단으로 이루어지는 분광기 부착체와, 전원 배터리를 상기 검출헤드와 함께 본체 케이스 내에 내장하여 이루어지는 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 청구항 2에서는, 청구항 1에있어서의 본체 케이스에, 한 손으로 조작할 수 있는 그립부를 일체로 설치함과 동시에, 상기 본체 케이스의 외측으로부터, 조작 가능한 조작스위치 손잡이를 가지는 표시수단을 설치한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
더욱이, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 청구항 3에서는, 청구항 1 또는 2에 있어서의 본체 케이스의 외측면에 표시면이 위치되는 표시수단을 구비하여 이루어지는 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 청구항 4에서는, 청구항 1, 2 또는 3에 있어서의 본체 케이스에는, 데이터 처리부에서 연산처리하여 얻어지는 검사결과의 데이터를 외부의 기기에 전송 출력하기 위한 통신 커넥터를 설치한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
더욱이, 본 발명의 청구항 5에서는, 청구항 1에 있어서의 광섬유속은, 여러 가닥의 마이크로 광섬유를 랜덤하게 엮어서 이루어지고, 그 입광측단을 검출헤드에 형성한 광입사구멍 내에 위치시키고, 그 출광측단을 패키지화 컴팩트 분광기의 입광창에 위치맞춤하여 이루어지는 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 청구항 6에서는 청구항 1에 있어서의 리니어형 연속가변 간섭필터는, 600nm의 짧은 파장에서 1100nm의 긴 파장까지의 빛을 여과하고, 각 파장마다 직선적으로 변화하도록 선택적으로 빛을 여과하여 분광하는 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명의 청구항 7에서는, 청구항 1에 있어서의 패키지화 컴팩트 분광기는, 패키지 내에서, 그 패키지에 형성되어 있는 입광창측에서 그 반대측으로 향해서, 리니어형 연속가변 간섭필터, 마이크로렌즈 어레이, 리니어형 실리콘 어레이 센서의 순으로 부착하여 이루어지고, 그 마이크로렌즈 어레이는, 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지고, 리니어형 연속가변 간섭필터에서 분광된 빛을 파장마다 리니어형 실리콘 어레이 센서의 각 소자의 수광면에 결상시키는 것과 같이 병설한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
더욱이, 본 발명의 청구항 8에서는, 청구항 2 또는 3에 있어서의 표시수단은, 조작 스위치에 의해 조작표시되는 당도, 산도 등의 측정항목마다의 측정치를 표시하는 LED 표시기인 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
더욱이, 본 발명의 청구항 9에서는, 청구항 2 또는 8에 있어서의 표시수단이, 당도, 산도 등의 측정항목과 각각의 측정치를 표시하는 액정표시기인 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
더욱이, 본 발명의 청구항 10에서는, 청구항 2, 3, 8 또는 9에 있어서의 표시수단을, 본체 케이스의 외측면에 설치한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명의 청구항 11에서는, 청구항 2에 있어서의 그립부는 본체 케이스에 대해서 측면이 대략 T자형으로 돌출 형성되고, 또한 그 그립부에 근접설치하여 방아쇠식의 조작스위치를 설치한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명의 청구항 12에서는, 청구항 2 또는 11에 있어서의 그립부는 상기 그립부의 축심과 회로수납 케이스부의 축심이 평행하게 되도록 해서 회로수납 케이스부와 일체로 형성한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명의 청구항 13에서는, 청구항 2, 11 또는 12에 있어서의 그립부의 내부에, 전원이 되는 배터리를 수용하는 배터리 수용부를 구성한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명의 청구항 14에서는, 청구항 1에 있어서의 검출헤드는, 선단부에, 가요탄성을 가지고 외주가 검사대상물과 소정의 접촉면적을 가지고 밀착하는 패드부재를 설치하고, 이 패드부재의 광투사구멍의 주위를 돌출형상의 개구가장자리로 둘러싸고, 또한 광투사구멍과 광입사구멍의 간격에 대해서, 광입사구멍으로부터 패드부재의 외주연까지의 간격이 크게 되도록 형성한 핸디타입의 내부품질 검사장치인 것을 특징으로 하고 있다.
상기와 같이 구성한 본 발명의 핸디타입의 내부품질 검사장치는, 회절격자를 사용하지 않고, 리니어형 연속가변 간섭필터와, 리니어형 실리콘 어레이 센서를 패키지 내에 컴팩트하게 조합시켜 이루어지는 패키지화 컴팩트 분광기를 이용하기 때문에, 경량이고 컴팩트한 핸디타입의 내부품질 검사장치를 구성할 수 있고, 더욱이 이 검사장치의 취급시는 예를 들면 피스톨을 가지도록 해서 검사장치를 한 손으로 조작할 수 있기 때문에, 검사대상물이 예를 들면 수목으로 되어 있는 수확 전의 과실이거나, 수확한 후의 것이라도, 여러 가지 검사자세로 용이하게 사용하여 검사할 수 있다.
또, 본 발명의 검사장치에서는 광섬유속 출광단과, 패키지화 컴팩트 분광기가 위치결정수단으로서의 상자에 의해 위치결정되어 있기 때문에, 광섬유속 출광단으로부터 패키지화 컴팩트 분광기로의 도광, 및 리니어형 연속가변 간섭필터의 고체 내를 통과하고 각 파장으로 분광된 투과광 등이 확산하는 일 없이 리니어형 실리콘 어레이 센서에 도달하고, 파장마다의 출력을 정밀도 높게 낼 수 있기 때문에, 예를 들면 환경온도 변동 등이 있어도 광축의 어긋남을 발생시키는 일 없고, 이것에 의해서 검사정밀도가 높은 바른 측정이 가능하게 된다.
또한, 본체 케이스와 일체로 설치된 그립부 내에 전원 배터리를 수용시키면, 그립부의 케이스와의 부착부분 부근에 검사장치의 중심이 오기 때문에 한 손으로 파지한 사용이 용이하게 되고, 그 검사장치에 설치되어 있는 검출헤드를, 검사대상물의 검사해야 할 위치에 정밀도 높게 위치맞춤하면서 검사조작할 수 있다.
또, 검출헤드의 선단에 설치한 패드는, 가요탄성을 가지기 때문에, 그 외주가 검사대상물과 소정의 접촉면적(접촉폭)을 가지고 밀착하고, 또 그 패드의 외경으로부터 광섬유속의 입광면까지의 간격(거리)이 광섬유군의 입광면으로부터 소형램프까지의 간격(거리)보다 크기 때문에, 외란광에 의한 확산반사광의 영향은 받지 않고 소형램프로부터 투사된 투사광의 대상물 내를 확산반사해 오는 투과광만을 광섬유속으로 입광시킬 수 있다.
또, 본체 케이스에 검사결과의 측정치 등을 표시하는 표시기를 설치하고 있기 때문에, 검사대상물과 검출헤드의 접촉상황(광 누출이나 외란광의 영향을 받고 있지 않은가) 등을 보면서 측정치(검사치)를 판독하는 것도 용이하게 된다.
이하에 본 발명의 제1실시예를, 도 1 내지 도 6에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 요부를 파단한 측면도, 도 2는 정면도, 도 3은 배면도, 도 4는 검출헤드부를 파단한 평면도 확대도, 도 5, 도 6은 검사시의 설명도이다.
31은, 검사장치의 본체 케이스로서, 상기 본체 케이스(31)는, 횡축방향의 회로수납 케이스부(32)와 경사종축방향의 그립부(33)를 일체로 형성하여 이루어지고, 그 회로수납 케이스부(32)의 전벽면(34)에는, 검출헤드(35)가 회로수납 케이스부(32)와 일체로 관통유지되어 있다. 또, 회로수납 케이스부(32)의 배벽면(36) 내측에는 LED 또는 LCD로 이루어지는 표시기(37)와 조작스위치 손잡이(38)를 가지는 표시수단(39)이 부착되어 있고, 그 표시수단(39)에 있어서의 표시기(37)의 표시는, 배벽면(36)에 형성되어 있는 표시창(40)을 투과하여 목시할 수 있고, 또, 표시수단(39)에 설치되어 있는 각 조작스위치 손잡이(38)는, 본체 케이스(31)의 외측으로부터 그립부(33)를 잡은 손의 손가락으로 조작할 수 있도록 되어 있다.
상기 검출헤드(35)는, 회로수납 케이스부(32)의 전벽면(34)을 관통하여 고정되는 헤드케이스(41)와, 그 헤드케이스(41)의 외측전단부에 감착되고, 또한 그 중앙에 형성되는 광투사구멍(42) 및 상기 광투사구멍(42)의 좌우양측방에 근접설치되는 각각의 광입사구멍(43)을 가지는 고무재, 엘라스토머 등의 유연한 가요탄성재료로 이루어지는 패드부재(44)와, 상기 헤드케이스(41) 내 중앙부에 배치되고, 상기 광투사구멍(42)으로부터 외방으로 빛을 투사시키는 소형램프(45)를 가지고 있다.
이 소형램프(45)는, 가시광선으로부터 적외광선까지를 포함하는 할로겐램프를 이용하는 것이 바람직하나, 이 할로겐램프로 한정되는 것은 아니고 가시광에서적외선까지를 포함하는 빛을 발광하는 것이면, 다른 광원을 이용하여도 좋다. 그 소형램프(45)의 전면에는 방진용 투명유리(46)를 설치하고 있다. 또한, 상기 광투사구멍(42)의 개구가장자리에는, 돌출형상의 개구가장자리(47)에 형성되어 근접한 위치에 있는 광입사구멍(43)과의 사이를 차광하여, 검사대상물과의 접촉성을 높이고 있다.
48은, 상기 회로수납 케이스부(32) 내에 고정되어 있는 분광기 부착체로서, 이 분광기 부착체(48)의 구성은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 위치결정수단으로서의 상자(49)의 내부에서, 복수의 고정수단(50)을 통하여 그 상자(49)와 일체로 고정되어 있는 패키지화 컴팩트 분광기(51)와, 마찬가지로 해서 상자(49)의 내부에서 복수의 고정수단(52)을 통하여 그 상자(49)와 일체로, 또한, 상기 패키지화 컴팩트 분광기(51)와 상호 위치 어긋남 없이 고정되어 있는 광섬유 정형유지부재(53)를 일체로 부착 유지하고 있다. 패키지화 컴팩트 분광기(51)는, 입광창(54)을 형성하여 이루어지는 패키지(55) 내에, 그 입광창(54)측에서 그 반대측을 향하여, 리니어형 연속가변 간섭필터(56), 리니어형 실리콘 어레이 센서(58)의 순으로 일체로 부착된 구성으로 되어 있다. 그리고, 그 리니어형 실리콘 어레이 센서로부터 패키지(55) 외부로 돌출되어 있는 센서출력단자(59)는 센서회로기판(60)에 접속되어 있다. 리니어형 연속가변 간섭필터(56)와 리니어형 실리콘 어레이 센서는, 서로 이웃하도록 설치해도 좋으나, 그 사이에 마이크로 렌즈 어레이(57)를 설치하여도 좋다.
상기 리니어형 연속가변 간섭필터(56)는, 600nm의 짧은 파장으로부터, 1100nm의 긴 파장까지의 빛을 여과하여 각 파장마다 직선적으로 변화하도록 선택적으로 빛을 여과하여 분광하는 리니어형 연속가변 간섭필터를 이용하고 있다. 이 리니어형 연속가변 간섭필터(56)는, 빛을 여과하는 것이기 때문에 박막상의 것이 이용되고, 그 층두께가 컨트롤되고는 있으나 일단의 단파장측으로부터 다른 일단의 장파장측까지의 층두께가 균일하지 않다.
상기 마이크로렌즈 어레이(57)를 설치하는 경우는, 상기 리니어형 연속가변 간섭필터(56)와 그 바로 정면에 소정의 거리에 배치한 리니어형 실리콘 어레이 센서(58)의 사이에 적어도 일렬로 나열하여 놓여져 있다. 즉 리니어형 연속가변 간섭필터(56)에서 분광된 빛을 확산시키는 일 없이 파장마다 광빔으로서 리니어형 실리콘 어레이 센서(58)의 각 수광소자(칩)에 결상시키도록 초점을 맞춘 것을 다수 나열하여 구성되어 있다.
리니어형 실리콘 어레이 센서(58)의 각 수광소자의 배열, 배치에 따라서는, 그에 맞추어서 지그재그형상이나 복수열로 나열한 것을 이용하는 것도 가능하다.
61은, 여러 가닥의 마이크로 광섬유를 엮어서 이루어지는 광섬유속으로서, 상기 광섬유속(61)의 입광측단은, 복수속(본 실시예에서는 2개의 속)으로 구분되고 그들 속이 상기 검출헤드(35)의 헤드케이스(41)에 형성되어 있는 각각의 홈(62) 내를 통과하여, 패드부재(44)에 형성되어 있는 각각의 광입사구멍(43) 내에서 수광가능하게 위치되어 있다. 이 입사측단은, 하나로 정리된 것이라도 좋다.
또, 그 광섬유속(61)의 출광측단은, 그 출광측단(63)을 균일한 층두께로 예를 들면 두께가 약 1mm 이하가 되는 평판상이 되도록 폭을 넓히고 브러시형상 또는 평필상으로 랜덤하게 나열하고, 또한, 상기 리니어형 연속가능 간섭필터에 형성되어 있는 입광창(54)의 형상과 일치하도록 정형유지하는 상기 광섬유 정형유지부재(53) 내에 리니어상으로 정형유지되어 있다.
이와 같이 해서, 광섬유속(61)을 출광측단(63)을 정형유지해서 이루어지는 광섬유 정형유지부재(53)는, 상술한 바와 같이, 그 광섬유속(61)의 출광측단(63)이, 패키지화 컴팩트 분광기(51)에 형성되어 있는 입광창(54) 위치와 일치하도록 해서 위치결정수단으로서의 상자(49) 내에 위치결정되고 이에 의해서 분광기 부착체(48)가 구성된다.
64는, 연산처리회로(65)를 배치해서 이루어지는 메인회로기판으로, 상기 리니어형 실리콘 어레이 센서(58)로부터의 출력을 기초로 해서 분광분석하나, 이 메인회로기판(64)의 크기는, 핸디타입으로서 손바닥에 놓을 정도의 소형으로 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 소형의 메인회로기판을 이용하면 본체 케이스(31)를 소형으로 형성하는 것이 가능하다.
상기 그립부(33)의 내부에는, 전원으로서의 배터리(66)(예를 들면 충전식전지)를 수용할 수 있는 배터리 수용부(67)가 형성되어 있고, 또, 이 그립부(33)의 말단에는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부처리기기로 통신가능하게 하는 통신 커넥터(68)가 설치되어 있다.
또, 상기 그립부(33)의 외측에는, 피스톨 레버형의 조작스위치(69)가 설치되어 있다. 또한, 70은 소형램프(45)로의 급전원, 71은 검사대상물로서의 과실을 도시한다.
다음으로, 상기 구성에 의한 내부품질 검사장치의 작용에 대해서 서술하면,상기 구성인 핸디타입의 내부품질 검사장치는, 본체 케이스(31) 내에 내장하는 분광기 부착체(48)를 컴팩트화할 수 있기 때문에, 이에 따라서, 내부품질 검사장치의 전체 형상을 컴팩트한 한 손 핸디타입으로 하고, 또한 상기 검사장치를 한 손으로 조작할 수 있다.
따라서, 이 내부품질 검사장치를 이용하여 예를 들면 나무로 되어 있는 그대로의 상태의 과실(71)의 내부검사를 실시하기 위해서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 한 손 조작으로 내부품질 검사장치의 검출헤드(35)의 패드부재(44)를 과실(71)의 표면에 바짝 대면, 그 패드부재(44)의 주위 및 개구가장자리(47)를 과실(71)에 밀접시킬 수 있다. 그리고, 작업자는 한 손의 검지손가락으로 조작스위치(69)를 당겨서 전원을 넣음으로써, 소형램프를 점등하고, 광투사구멍(42)을 거쳐서 과실(71) 내를 향해서 빛이 투사된다.
과실 내에 투사된 빛은, 검사대상물인 과실(71)의 내부에서 확산반사하고, 그 내부품질에 따라서 그 과실(71)로부터 나오는 확산반사광은, 광입사구멍(43)으로부터 광섬유속(61)을 거쳐서 분광기 부착체(48)로 입광된다. 그 분광기 부착체(48) 내에 입광된 빛은, 그 리니어상 편평한 평판형상으로 정형되어 있는 광섬유속의 출광측단으로부터, 리니어형 연속가변 간섭필터(56)와 리니어형 실리콘 어레이 센서(58)를 포함하는 패키지화 컴팩트 분광기(51)로 입광되고, 이 패키지화 컴팩트 분광기(51)에 의해 각각 다른 파장대의 빛을 전기신호로 변환시킨다.
패키지화 컴팩트 분광기(51)로부터 출력된 전기신호는 연산처리회로(65)로 입력되고, 상기 연산처리회로에서 주지의 처리가 이루어져 목적으로 하는 과실(71)의 당도, 산도 등의 검사(측정)를 실시할 수 있고, 그 검사치 등은 표시기(37)에 표시된다.
또, 이 검사치 등의 데이터를 통신 커넥터(68)를 통하여 관리실 등에 설비되어 있는 퍼스널 컴퓨터 등으로 수신시키고, 퍼스널 컴퓨터 등에 의해 관리자료 등을 작성할 수도 있다.
또, 상기 실시예의 도 1 내지 도 4에 있어서는, 표시기(37)를 본체 케이스(31)의 배면에 설치하고, 또 도 5에서는, 본체 케이스(31)의 측면에 설치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 표시기(37)를 본체 케이스(31)의 상평면에 설치하도록 하여도 좋다.
또, 상기 실시예에서는 피스톨형의 그립부(33)에 형성하고 있으나, 제2실시예로서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 회로수납 케이스부(32)의 축심과 그립부(33)의 축심이 동일방향이 되도록 형성한 스틱상의 본체 케이스(31)이어도 좋다.
또, 제3실시예에서는, 도 7의 제2실시예에 도시한 본체 케이스(31)와 동형의 본체 케이스(31)의 하면에 있어서, 그 하방으로 향하는 검출헤드(35)를 설치한 것이나, 그 본체 케이스(31)는 한손으로 파지할 수 있는 소형 핸디타입의 것이면 특별히, 그 검출헤드(35)의 부착방향 및 형상을 한정하는 것은 아니다.
도 12는, 본 발명에 의해 이루어지는 내부품질 검사장치를 이용하여 식물의 잎의 내부품질을 검사하는 실시의 형태를 도시한다.
즉, 검사대상물(71)이, 식물의 잎과 같이 얇은 것인 경우에는, 상기 내부품질 검사장치의 검출헤드(35)로부터 그 잎을 향해서 조사되는 빛이 잎 내부를 투과해 버려서 잎 내부의 엽록소 등의 검사를 하는 것이 불가능하기 때문에, 검사대상물(71)이 잎과 같이 얇은 물체인 경우에는, 그 검사대상물의 이면측에 광반사판(72)을 꼭 댐으로써 얇은 물체의 내부검사를 실시하는 것이 가능하게 된다.
이 광반사판(72)의 구성은, 이면반사가 가능한 거울인 것이 바람직하고, 예를 들면 동 도면에서 도시하는 바와 같이 투명유리(73)의 이면을 수은증착 등에 의한 반사면(75)으로한 거울을 커버(74)로 유지시킨 이면 광반사판, 혹은 투명유리(73)를 유지하는 커버(74)의 투명유리(73)와의 접촉면을 수은증착 등에 의한 반사면으로 가공하여 이루어지는 이면 광반사판(72)을 사용하고, 얇은 물체 검사대상물(71)을 투과한 빛을 거울로 반사시켜서 검출헤드에 수광시키도록 하면 좋다.
이상에서 서술한 바와 같이 특히, 본 발명의 청구항 1에 기재된 내부품질 검사장치는, 검사대상물의 내부를 확산반사하여 온 투과광을 광섬유속의 출광단으로부터 직접 리니어형 연속가변 간섭필터를 통과하여 분광시키고, 이것을 리니어형 실리콘 어레이 센서에서 파장마다의 분광출력을 얻는 것이 가능하게 구성한 것이기 때문에, 상기 투과광은, 어느 것이나 고체 내를 통과하여 오므로 환경온도 등의 변동에 영향을 받지 않는다. 따라서 종래 공지의 반사경이나 오목면 회절격자를 이용한 내부품질 검사장치와 같이 온도변동 등 환경의 변화 등으로 측정, 검사치가 변동하거나 틀려서 정밀도가 저하하는 등의 결점이 해소되어, 본 발명에서는 안정된 정밀도가 좋은 측정치, 검사치를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
또, 본 발명에서는 리니어형 연속가변 간섭필터와 실리콘 어레이 센서를 조합시켜 패키지화된 컴팩트 분광기를 이용하고 있기 때문에, 내부품질 검사장치를 휴대, 이동가능한 경량구조로 하는 것이 가능하게 되고, 이 때문에 과수원 등에서 수확 전의 과실 등 육성 도중의 검사대상물을 수목 상에서 또한 임의의 자세로 내부성분의 측정, 검사작업을 실시할 수 있다.
또, 청구항 2에 기재된 발명에서는 본체 케이스에 그립을 일체로 설치하고 내부품질 검사장치를 한 손으로 조작할 수 있도록 한 것이기 때문에 한 쪽의 한 손으로 본원 발명의 검사장치를 예를 들면 피스톨을 잡듯이 해서 파지하고, 다른 쪽의 한 손으로 검사대상물을 잡을 수 있기 때문에, 어디서라도 임의의 자세로 검사 사용할 수 있고 이에 의해서 검사의 작업성이 현저하게 향상된다.
또, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면 검사현장 등에 있어서 검사하면서, 그 검사치 등을 그 자리에서 검출할 수 있다. 따라서 일조나 비료 등의 육성조건과의 관련을 관찰하면서 검사하는 데에 최적 사용할 수 있다.
또, 청구항 4에 기재된 발명에서는, 데이터 통신기능을 설치하였기 때문에 기판상에 설치한 메모리에 축적한 대상물의 측정치(검사치) 등을 퍼스널 컴퓨터 등의 외부관리기기에 전송하여, 필요로 하는 관리통계 등을 얻는 등 품질관리에 유효하게 사용할 수 있다.
또, 청구항 14에 기재된 발명에서는, 그립부 내에 전원 배터리를 수용하는 구조를 이루고 있기 때문에 그립부에 중심이 오고 이 때문에 검출헤드를 대상물에 딱 붙도록 접촉시키고, 그 접촉자세를 유지하여 검사작업할 수 있기 때문에 손의흔들림 등을 유효하게 회피하고 검사정밀도를 높일 수 있다는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 관계되는 핸디타입의 내부품질 검사장치는, 외관만으로는 내부품질, 성분 등의 판정이 불가능한 과실, 야채류, 식물의 잎 등의 농산물, 어류, 육류 그 밖의 식품 등의 검토대상물의 내부품질을, 대상물을 파괴하는 일 없이 검사할 수 있는 컴팩트하면서 핸디타입인 검사장치이다.

Claims (14)

  1. 검사대상물에 대해서 빛을 조사하는 발광부; 및 상기 검사대상물의 내부에서 확산반사되어 온 투과광을 수광하는 수광부를 구비한 검출헤드와, 상기 검출헤드가 받은 투과광을, 광섬유속을 통하여 수광하고, 상기 수광을 복수의 빛으로 분광하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 분광된 빛을 전기신호로 변환하는 광전변환기와, 상기 광전변환기로부터의 전기신호에 기초하여 데이터 처리하는 데이터 처리부를 가지는 내부품질 검사장치에 있어서, 상기 광섬유속의 출광측단부를, 균일한 층두께로 편평하게 되도록 정렬유지시키고, 세폭 리니어형상의 출광면을 정형유지하는 광섬유 정형유지부재와, 상기 광섬유 정형유지부재의 리니어형상 출광면이 대응위치하는 측에, 상기 리니어형상 출광면으로부터의 빛을 입광하는 슬릿형상의 입광창을 형성하여 이루어지는 패키지 내에, 상기 입광창측에서 그 반사측으로 향해서 리니어형 연속가변 간섭필터, 리니어형 실리콘 어레이 센서의 순으로 부착하여 이루어지는 패키지화 컴팩트 분광기와, 상기 광섬유속의 리니어형상 출광면과 상기 패키지화 컴팩트 분광기에 형성되어 있는 입광창을 대응 합치시키는 위치결정수단으로 이루어지는 분광기 부착체와, 전원 배터리를 상기 검출헤드와 함께 본체 케이스체 내에 내장하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  2. 제1항에 있어서, 본체 케이스에, 한 손 조작을 가능하게 하는 그립부를 일체로 설치함과 아울러, 상기 본체 케이스의 외측으로부터, 조작 가능한 조작스위치손잡이를 가지는 표시수단을 설치한 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 본체 케이스의 외측면에 표시면이 위치되는 표시수단을 구비시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 본체 케이스에는, 데이터 처리부에서 연산처리하여 얻어지는 검사결과의 데이터를 외부의 기기로 전송 출력하기 위한 통신 커넥터를 설치한 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  5. 제1항에 있어서, 광섬유속은, 여러 가닥의 마이크로 광섬유를 랜덤하게 엮어서 이루어지고, 그 입광측단면을 검출헤드에 형성한 광입사구멍 내에 위치시키고, 그 출광측단을 패키지화 컴팩트 분광기의 입광창에 위치를 맞추어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  6. 제1항에 있어서, 리니어형 연속가변 간섭필터는, 600nm의 짧은 파장으로부터 1100nm의 긴 파장까지의 빛을 여과하고, 각 파장마다 직선적으로 변화하도록 선택적으로 빛을 여과하여 분광하는 것임을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  7. 제1항에 있어서, 패키지화 컴팩트 분광기는, 패키지 내에, 그 패키지에 형성되어 있는 입광창측에서 그 반대측으로 향해서, 리니어형 연속가변 간섭필터, 마이크로렌즈 어레이, 리니어형 실리콘 어레이 센서의 순으로 부착하여 이루어지고, 마이크로렌즈 어레이는, 다수의 마이크로렌즈로 이루어지며, 리니어형 연속가변 간섭필터에서 분광된 빛을 파장마다 리니어형 실리콘 어레이 센서의 각 소자의 수광면에 결상시키듯이 병설한 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 표시수단은, 조작스위치에 의해 조작표시되는 당도, 산도 등의 측정항목마다의 측정치를 표시하는 LED표시기인 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  9. 제2항 또는 제8항에 있어서, 표시수단이 당도, 산도 등의 측정항목과 각각의 측정치를 표시하는 액정표시기인 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  10. 제2항, 제3항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 표시수단을, 본체 케이스의 외측면에 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  11. 제2항에 있어서, 그립부는, 본체 케이스에 대해서 측면에 대략 T자형으로 돌출형성하고, 또한 그 그립부에 근접설치하여 방아쇠식의 조작스위치를 설치한 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  12. 제2항 또는 제11항에 있어서, 그립부는, 상기 그립부의 축심과 회로수납 케이스부의 축심이 평행하게 되도록 해서 회로수납 케이스부와 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  13. 제2항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 그립부의 내부에 전원이 되는 배터리를 수용하는 배터리 수용부를 구성한 것을 특징으로 하는 핸디타입의 내부품질 검사장치.
  14. 제1항에 있어서, 검출헤드는, 선단부에, 가요탄성을 가지고 외주가 검사대상물과 소정의 접촉면적을 가지고 밀착하는 패드부재를 설치하고, 이 패드부재의 광투사구멍의 주위를 돌출형상의 개구연으로 둘러싸고, 또한 광투사구멍과 광입사구멍의 간격에 대해서, 광입사구멍으로부터 패드부재의 외주연까지의 간격이 크게 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 내부품질 검사장치.
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