青果物内部検査装置
【課題】各青果物の解析工程を簡素化する青果物内部検査装置を提供する。
【解決手段】青果物内部検査装置(200)は、青果物(205)を搬送する青果物搬送手段(210)と、青果物の通過を検出する通過検出センサ(220)と、青果物の各々に近赤外光を照射する光照射手段(230)と、減光器(100)と、各青果物を透過した透過光を分光する分光器(240)と、分光器により分光された透過光を受光し、各青果物を撮像するＣＣＤカメラ(250)と、ＣＣＤカメラが撮像した分光エネルギーのスペクトルを解析し、各青果物の内部品質を計測するとともに、減光器及びＣＣＤカメラの動作を制御する中央制御装置(260)とを備えている。
【解決手段】青果物内部検査装置(200)は、青果物(205)を搬送する青果物搬送手段(210)と、青果物の通過を検出する通過検出センサ(220)と、青果物の各々に近赤外光を照射する光照射手段(230)と、減光器(100)と、各青果物を透過した透過光を分光する分光器(240)と、分光器により分光された透過光を受光し、各青果物を撮像するＣＣＤカメラ(250)と、ＣＣＤカメラが撮像した分光エネルギーのスペクトルを解析し、各青果物の内部品質を計測するとともに、減光器及びＣＣＤカメラの動作を制御する中央制御装置(260)とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は青果物の糖度、酸度その他の内部品質を非破壊的に検査する青果物内部検査装置、特に、青果物内部検査装置の一部を構成する減光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
みかん、リンゴ、メロンその他の青果物に近赤外光を照射すると、青果物に含まれる糖質などの成分が特定の波長帯の光を吸収する。このため、青果物を透過した透過光の吸光度を計測することにより、青果物の糖度、酸度、腐敗部分の有無その他の内部品質を非破壊的に判定することが可能であることが知られている。
【０００３】
この原理を応用した青果物内部検査装置も既に数多く提案されており、そのような青果物内部検査装置の一例として特許第３７１２２４７号公報（特開平１１−３３７４８０号公報）に記載されたものがある。
【０００４】
図７は同公報に記載された青果物内部検査装置の構造を示す概略図である。
【０００５】
この青果物内部検査装置５００は、青果物５０５をＸ方向に連続的に搬送する搬送手段５１０と、搬送手段５１０により搬送される各青果物５０５の位置を測定する位置測定センサ５２０と、搬送手段５１０上の所定の位置Ａにおいて各青果物５０５に近赤外光を照射する近赤外光照射手段５３０と、各青果物５０５を透過した透過光を受光する受光素子５４０と、受光素子５４０が受光した透過光を解析し、各青果物５０５の内部品質を算出する信号処理装置５５０と、から構成されている。
【０００６】
信号処理装置５５０における透過光の解析は基準光との比較において行われる。ここに、基準光とは、青果物５０５を透過せずに、近赤外光照射手段５３０から直接に受光素子５４０において受光された近赤外光を指す。近赤外光照射手段５３０から照射される近赤外光の輝度や照度は、近赤外光照射手段５３０を駆動する電源の電圧の変動、外気温の変動その他の外的要因に起因して、時間の経過とともに変化する。このため、基準光は、青果物５０５に近赤外光を照射する前に、青果物５０５毎に得ることが要求される。すなわち、青果物５０５とその一つ前の青果物５０５との間において、そのつど、基準光を得ることが望ましい。
【０００７】
受光素子５４０は透過光を受光すると、光電変換を行い、その光量に応じた電流を発生させる。さらに、信号処理装置５５０は受光素子５４０が発生させた電流を電圧に変換する。
【０００８】
このため、受光素子５４０が透過光を直接受光すると、信号処理装置５５０において過度の電圧が発生し、その結果として、信号処理装置５５０の内部回路の温度が上昇する。このように信号処理装置５５０の内部回路の温度が上昇すると、それが原因となって、信号処理装置５５０の信号処理能力が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７１２２４７号公報（特開平１１−３３７４８０号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この問題を解決するため、青果物内部検査装置５００は比較回路及び制御回路（ともに図示せず）を設けている。
【００１１】
比較回路は、信号処理装置５５０内において発生する電圧Ｖと予め定められた基準電圧ＶＴとの比較を行う。制御回路は、比較回路による比較結果に応じて、信号処理装置５５０の内部に発生する電圧を調整する。
【００１２】
Ｖ＞ＶＴの場合には、比較回路は受光素子５４０が透過光を直接受光しているものと判定し、制御回路は、遮光状態のときに受光素子５４０が発生する電圧に等しい電圧を信号処理装置５５０において発生させる。
【００１３】
Ｖ≦ＶＴの場合には、比較回路は受光素子５４０が各青果物５０５を透過した透過光を受光しているものと判定し、制御回路は、電圧Ｖをそのまま信号処理装置５５０において発生させる。
【００１４】
以上のように、青果物内部検査装置５００は信号処理装置５５０内において発生する電圧Ｖと予め定められた基準電圧ＶＴとの比較を行うことにより、信号処理装置５５０の内部に過度の電圧が発生することを防止している。
【００１５】
しかしながら、青果物内部検査装置５００においては、青果物５０５毎に電圧Ｖと基準電圧ＶＴとの比較を行わなければならないため、青果物内部検査装置５００の解析系の構造が複雑になることは避けられず、さらに、各青果物５０５の内部品質の解析前に実施すべき処理工程数の増加も避けられない。
【００１６】
本発明は、このような従来の青果物内部検査装置における問題点に鑑みてなされたものであり、実施すべき処理工程数を必要以上に増加させることなく、各青果物の解析工程を簡素化することを可能にする青果物内部検査装置、特に、青果物内部検査装置の一部を構成する減光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明は、検査対象物である青果物（２０５）に光照射手段（２３０）から近赤外光を照射し、前記青果物（２０５）を透過した透過光を解析することにより、前記青果物（２０５）の内部品質を計測する青果物内部検査装置（２００）に使用される減光装置であって、前記近赤外光が通過するスリット（１１０）が形成されているスリット形成部材（１１１）と、前記近赤外光の進行方向において前記スリット形成部材（１１１）の下流側に配置された減光用フィルター（１２０）と、前記減光用フィルター（１２０）が前記スリット（１１０）と重なり合う第一位置と、前記減光用フィルター（１２０）が前記スリット（１１０）と重なり合わない第二位置との間において前記減光用フィルター（１２０）を往復運動させるフィルター移動手段（１３０）と、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過しないときに前記減光用フィルター（１２０）を前記第一位置に、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過するときに前記減光用フィルター（１２０）を前記第二位置にそれぞれ移動させるように前記フィルター移動手段（１３０）を制御する制御装置（２６０）と、を備える減光装置を提供する。
【００１８】
前記制御装置（２６０）は、前記光照射手段（２３０）から照射される近赤外光と同一光量の近赤外光が既知の透過率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率を基準透過率として記憶したメモリ（２６１）と、前記光照射手段（２３０）から照射された近赤外光が前記減光用フィルター（１２０）を通過した際に得られる各波長の透過率と前記基準透過率とを比較し、前記基準減光用フィルターに対する前記減光用フィルター（１２０）の誤差を算出する比較装置（２６２）と、を備えることが好ましい。
【００１９】
前記フィルター移動手段は、例えば、前記減光用フィルター（１２０）を前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるソレノイドからなる。
【００２０】
あるいは、前記フィルター移動手段は、例えば、前記減光用フィルター（１２０）を前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるステップモーターからなるものとすることもできる。
【００２１】
本発明は、さらに、検査対象物である青果物（２０５）を一定の方向に搬送する青果物搬送手段（２１０）と、前記青果物（２０５）に近赤外光を照射する光照射手段（２３０）と、前記青果物（２０５）を透過した透過光を受光し、受光した光を減光する上記減光装置と、前記減光装置から受光した光を分光する分光器（２４０）と、前記分光器（２４０）から光を受光し、前記青果物を撮像するＣＣＤカメラ（２５０）と、を備える青果物内部検査装置（２００）を提供する。
【００２２】
さらに、本発明は、検査対象物である青果物（２０５）に近赤外光を照射し、前記青果物（２０５）を透過した透過光を解析することにより、前記青果物（２０５）の内部品質を計測する青果物内部検査方法において前記近赤外光を減光する方法であって、前記近赤外光が通過するスリット（１１０）が形成されているスリット形成部材（１１１）の前記近赤外光の進行方向における下流側に減光用フィルター（１２０）が配置されている場合において、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過しないときに、前記減光用フィルター（１２０）を前記スリット（１１０）と重なり合う第一位置に移動させる過程と、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過するときに、前記減光用フィルター（１２０）を前記スリット（１１０）と重なり合わない第二位置に移動させる過程と、を備える減光方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る減光装置または減光方法によれば、スリットのみを遮断することにより、青果物と青果物との間のギャップを通過する照射光を遮光することが可能である。このため、本発明に係る減光装置または減光方法によれば、分光器への過剰光量の入射を防止し、分光器の内部において過剰電圧が発生することを防止することが可能になる。
【００２４】
また、従来の青果物内部検査装置においては、光源が発する近赤外光の光量が一定になるまでに光源を余熱する時間が必要となるが、本発明に係る減光装置または減光方法によれば、光源が発する近赤外光の光量が一定になる前に、青果物の内部検査を開始することが可能である。
【００２５】
また、本発明に係る減光装置においては、光照射手段から照射される近赤外光と同一光量の近赤外光が既知の透過率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率を基準透過率として記憶したメモリを用いることにより、複数の減光用フィルターを使用する場合に、各減光用フィルターの透過率の個体差を解消することができ、より正確に吸光度を計測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備える青果物内部検査装置の概略的なブロック図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本実施形態に係る減光装置を構成する減光器の構造を示す概略図である。
【図３】コンベア上における各青果物の位置と、受光センサからの検出信号と、ソレノイド動作信号と、ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号との相関関係を示すシグナルチャートである。
【図４】図４（Ａ）−（Ｄ）は、本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置の従来の青果物内部検査装置に対する効果を示す概略図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置において、青果物にハロゲンランプからの近赤外光を透過させる状況を示す概略図である。
【図６】本発明の第二の実施形態における中央制御装置の構造を示すブロック図である。
【図７】従来の青果物内部検査装置の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備える青果物内部検査装置２００の概略的なブロック図である。
【００２８】
青果物内部検査装置２００は、検査対象物である青果物２０５を一定の方向Ｘに搬送する青果物搬送手段としてのコンベア２１０と、青果物２０５のコンベア２１０上における通過を検出する通過検出センサ２２０と、コンベア２１０上を搬送される青果物２０５の各々に近赤外光を照射する光照射手段としてのハロゲンランプ２３０と、減光器１００と、各青果物２０５を透過した透過光及び減光器１００により減光された近赤外光を受光し、分光を行う分光器２４０と、分光器２４０により分光された透過光を受光し、各青果物２０５を撮像するＣＣＤカメラ２５０と、ＣＣＤカメラ２５０が撮像した分光エネルギーのスペクトルを解析し、各青果物２０５の内部品質を計測するとともに、減光器１００及びＣＣＤカメラ２５０の動作を制御する中央制御装置２６０と、中央制御装置２６０による画像の解析結果を表示するディスプレイ２７０と、中央制御装置２６０による画像の解析結果を格納するメモリ２８０と、を備えている。
【００２９】
本実施形態に係る減光装置は、減光器１００と、中央制御装置２６０と、によって構成されている。なお、中央制御装置２６０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）として構成される。
【００３０】
コンベア２１０は青果物２０５を一定の方向Ｘに連続的に搬送する。コンベア２１０の搬送速度は一定であり、例えば、６０ｍ／分である。
【００３１】
ハロゲンランプ２３０は、近赤外光を青果物２０５に対してコンベア２１０がなす平面と平行に（すなわち、青果物２０５の横方向から）照射する。
【００３２】
あるいは、ハロゲンランプ２３０は青果物２０５の直上から青果物２０５に対して近赤外光を照射することも可能である。
【００３３】
通過検出センサ２２０は投光センサ２２１と、投光センサ２２１から発せられる光を受光する受光センサ２２２とから構成される。
【００３４】
投光センサ２２１は受光センサ２２２に対して常に光を投光し続けている。コンベア２１０上を青果物２０５が通過すると、投光センサ２２１からの光は青果物２０５に遮られ、受光センサ２２２には到達しない。受光センサ２２２は投光センサ２２１からの光が遮断されている間（すなわち、青果物２０５が投光センサ２２１の前方を通過している間）、中央制御装置２６０に検出信号を送信し続ける。中央制御装置２６０は受光センサ２２２からの検出信号の受信開始時刻及び受信終了時刻を計測し、受光センサ２２２から検出信号を受信し続けた時間とコンベア２１０の搬送速度とから、各青果物２０５の大きさ（コンベア２１０の進行方向Ｘにおける長さ）とコンベア２１０上における各青果物２０５の位置とを算出し、さらに、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方に到達する時刻を算出する。
【００３５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本実施形態に係る減光装置を構成する減光器１００の構造を示す概略図である。
【００３６】
減光器１００は、スリット１１０が形成されているスリット形成部材１１１と、減光器１００に入射した入射光の進行方向においてスリット１１０の下流側に配置され、入射した光の光量を減少させる減光用フィルター１２０と、減光用フィルター１２０を往復運動させるフィルター移動手段と、から構成されている。
【００３７】
スリット形成部材１１１はスリット１１０を形成し得る部材であれば、どのような部材でも用いることができる。例えば、スリット形成部材１１１は遮光性の表面を有するボードからなる。
【００３８】
フィルター移動手段は、減光器１００に入射した入射光の進行方向と直交する方向において、減光用フィルター１２０に往復運動を行わせる。具体的には、フィルター移動手段は、減光用フィルター１２０がスリット１１０と重なり合う第一位置（図２（Ａ）に示す位置）と、減光用フィルター１２０がスリット１１０と重なり合わない第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）との間において減光用フィルター１２０を往復運動させる。
【００３９】
具体的には、フィルター移動手段は、減光用フィルター１２０を第二位置に移動させるソレノイド１３０と、ソレノイド１３０が第一位置にあるようにソレノイド１３０を第一位置の方向に付勢する付勢手段としてのスプリング１３１と、から構成されている。
【００４０】
中央制御装置２６０は、コンベア２１０上における各青果物２０５の位置に基づいて、ハロゲンランプ２３０から照射された近赤外光が各青果物２０５を透過しないときに（すなわち、近赤外光が青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過するときに）、減光用フィルター１２０が第一位置（図２（Ａ）に移動するようにソレノイド１３０の動作を制御する。すなわち、ソレノイド１３０の動作をオフとする。
【００４１】
減光用フィルター１２０は、例えば、内部検査の対象物である青果物２０５と同様の透過率を有するものを選定する。
【００４２】
また、中央制御装置２６０は、ハロゲンランプ２３０から照射された近赤外光が各青果物２０５を透過するときに、減光用フィルター１２０が第二位置（図２（Ｂ）に移動するようにソレノイド１３０の動作を制御する。すなわち、ソレノイド１３０の動作をオンとする。
【００４３】
図３は、コンベア２１０上における各青果物２０５の位置と、受光センサ２２２からの検出信号２２３と、ソレノイド動作信号２９１と、ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２との相関関係を示すシグナルチャートである。
【００４４】
図３に示すように、受光センサ２２２は投光センサ２２１からの光を受光している間（すなわち、各青果物２０５が投光センサ２２１の前方を通過していない間）においては、中央制御装置２６０に対して検出信号２２３を送信しない（検出信号２２３がＯＦＦ）。これに対して、受光センサ２２２は投光センサ２２１からの光が遮断されている間（すなわち、各青果物２０５が投光センサ２２１の前方を通過している間）においては、中央制御装置２６０に対して検出信号２２３を送信し続ける（検出信号２２３がＯＮ）。
【００４５】
中央制御装置２６０は、受光センサ２２２から受信した検出信号２２３に基づいて、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し始める時刻と、ハロゲンランプ２３０の前方を通過し終わる時刻とを算出する。
【００４６】
中央制御装置２６０は、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し始めると（すなわち、ハロゲンランプ２３０が近赤外光を青果物２０５に照射し始めると）、ソレノイド１３０に対してソレノイド動作信号２９１を送信する（ソレノイド動作信号２９１がＯＮ）。
【００４７】
中央制御装置２６０からソレノイド動作信号２９１を受信すると、ソレノイド１３０はその動作を開始し（動作オン）、スプリング１３１の引張力に抗して、減光用フィルター１２０を第一位置（図２（Ａ）に示す位置）から第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）に移動させる。この結果、減光用フィルター１２０はスリット１１０とは重なり合わなくなり、減光器１００に入射した光は減光用フィルター１２０を通過することなく、そのままの状態で分光器２４０に送られる。すなわち、青果物２０５を透過した透過光は減光用フィルター１２０により減光されることなく分光器２４０に送られる。
【００４８】
中央制御装置２６０は、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し終わると（すなわち、ハロゲンランプ２３０の前方に青果物２０５は存在しなくなると）、ソレノイド１３０に対するソレノイド動作信号２９１の送信を停止する（ソレノイド動作信号２９１がＯＦＦ）。
【００４９】
中央制御装置２６０からのソレノイド動作信号２９１の送信が停止されると、ソレノイド１３０はその動作を停止する（動作オフ）。この結果、スプリング１３１の引張力によって、減光用フィルター１２０は第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）から第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移動する。これにより、減光用フィルター１２０はスリット１１０と重なり合い、減光器１００に入射した光は減光用フィルター１２０を通過する。すなわち、青果物２０５の透過光ではない光（青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過した光）は減光用フィルター１２０を通過し、減光された状態で分光器２４０に送られる。
【００５０】
中央制御装置２６０は、ソレノイド１３０に対してソレノイド動作信号２９１を送信することに加えて、ＣＣＤカメラ２５０にＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を送信する。
【００５１】
例えば、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過している間（すなわち、ソレノイド動作信号２９１がＯＮ）においては、青果物２０５のサイズに応じて、３本乃至１５本程度のＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を一定間隔でＣＣＤカメラ２５０に対して送信する。ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を受信したＣＣＤカメラ２５０は受信のつど青果物２０５を撮像する。
【００５２】
一方、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過していない間（すなわち、ソレノイド動作信号２９１がＯＦＦ）においては、５本乃至１０本程度のＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を一定間隔でＣＣＤカメラ２５０に対して送信する。ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を受信したＣＣＤカメラ２５０は受信のつど撮像を行う。すなわち、ＣＣＤカメラ２５０はハロゲンランプ２３０からの照射光が減光器１００により減光された後の照射光を基準光として受光する。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係る減光装置によれば、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方にある間においては、減光用フィルター１２０は第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）に位置しているため、各青果物２０５を透過した透過光は減光用フィルター１２０により減光されることなく、スリット１１０を通過した後、そのまま分光器２４０に入射する。
【００５４】
これに対して、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方に位置していない間においては、減光用フィルター１２０は第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に位置しているため、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過した光（すなわち、ハロゲンランプ２３０からの直接照射光）は、スリット１１０を通過した後、減光用フィルター１２０により減光され、その後、分光器２４０に入射する。
【００５５】
図４（Ａ）−（Ｄ）は、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００の従来の青果物内部検査装置５００に対する効果を示す概略図である。
【００５６】
例えば、図７に示した従来の青果物内部検査装置５００において減光用フィルター１２０及びソレノイド１３０を使用した場合を想定する（スリット１１０は使用しない）。
【００５７】
この場合、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップに対応して減光用フィルター１２０が第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移動される。具体的には、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し終わると、中央制御装置２６０からソレノイド１３０に送信されるソレノイド動作信号２９１もＯＦＦになり、その結果として、減光用フィルター１２０は第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）から第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移行する。
【００５８】
この場合、減光用フィルター１２０の第二位置から第一位置への移動には多少の時間を必要とする。このため、実際に減光用フィルター１２０が第一位置に移動した時点においては、図４（Ａ）に示すように、各青果物２０５が減光用フィルター１２０の移動に要した時間に対応した距離Ｓだけ移動しているため、この距離Ｓの間において、ハロゲンランプ２３０からの直射光が分光器２４０に入射することになり、分光器２４０に過剰光量の照射光が入射されることになる。
【００５９】
これに対して、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００においては、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過したハロゲンランプ２３０からの照射光の大部分はスリット形成部材１１１に当たり、一部のみがスリット１１０を通過する。このため、スリット１１０を通過する照射光のみを遮光することができれば、分光器２４０に過剰の照射光が入射されることを防止することができる。
【００６０】
スリット１１０を通過する照射光を遮光することは、以下に述べるように、容易に実現することが可能である。
【００６１】
例えば、ソレノイド１３０に送信されるソレノイド動作信号２９１がＯＦＦになったときに、減光用フィルター１２０が第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）から第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移行する際に図４（Ａ）に示すような距離Ｓの遅延が生じたとしても、この遅延に起因して青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過した照射光はスリット形成部材１１１により遮光される。ハロゲンランプ２３０からの照射光がスリット１１０を通過する時点においては、減光用フィルター１２０がスリット１１０と重なり合う位置に移行しているため、ハロゲンランプ２３０からの照射光が直接的に分光器２４０に入射することはない。
【００６２】
なお、スリット１１０の幅は、コンベア２１０の速度、青果物２０５間の間隔、ソレノイド１３０の動作速度などの要因に応じて、適宜決定される。
【００６３】
さらに、本実施形態に係る減光装置によれば、極めて短時間のうちにスリット１１０を遮断することが可能である。
【００６４】
例えば、図７に示した従来の青果物内部検査装置５００に減光用フィルター１２０及びソレノイド１３０を使用した場合、コンベア２１０の搬送速度が６０ｍ／分、青果物２０５間の間隔が１０ｍｍであるとすると、ソレノイド１３０を作動させて減光用フィルター１２０によって青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐためには、約４０乃至６０ｍｓの時間を必要とする。
【００６５】
これに対して、本実施形態に係る減光装置においては、スリット１１０を塞ぐ時間は約１ｍｓで足りる（例えば、ソレノイド１３０が２ｍｍ移動するのに約１０ｍｓｅｃを要し、スリット１１０の幅を０．２ｍｍとした場合）。
【００６６】
このように、本実施形態に係る減光装置によれば、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を短縮化することが可能である。
【００６７】
なお、単純計算を行えば、青果物２０５間の間隔が１０ｍｍであるとすると、例えば、スリット１１０の幅を０．５ｍｍに設定すれば、本実施形態に係る減光装置は、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を１／２０に短縮化することが可能である。
【００６８】
以上のように、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００によれば、分光器２４０への過剰光量の入射を防止し、分光器２４０の内部において過剰電圧が発生することを防止することが可能になる。
【００６９】
また、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を短縮化することが可能になったことに伴い、青果物２０５一つ当たりのデータ取得個数を増やすことも可能になる。
【００７０】
図５は、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００において、青果物２０５にハロゲンランプ２３０からの近赤外光を透過させる状況を示す概略図である。
【００７１】
青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を短縮化することが可能になったことにより、青果物内部検査装置２００は数ミリ秒で１スキャンすることが可能になっている。すなわち、数ミリ秒毎にハロゲンランプ２３０は近赤外光を各青果物２０５に照射することが可能になっている。このため、図５に示すように、一つの青果物２０５について多数回の近赤外光の照射が可能になり、照射の回数に等しい数のデータを収録することができる。
【００７２】
データの収録回数は青果物２０５の大きさに比例する。また、透過光量は、小さい青果物２０５を透過する場合と比較して、大きい青果物２０５を透過する場合の方が、減衰する程度は大きくなる。このため、透過光毎に得られたデータ３００Ａ−３００Ｊ（図５参照）を全て加算することにより、青果物２０５が大きくなることに起因して、得られた信号のレベルが小さくなっても、データの取得数は増えるため、各青果物２０５の大きさに起因するデータ量の差異を小さくすることが可能になる。
【００７３】
図４に示したように、図７に示した従来の青果物内部検査装置５００に減光用フィルター１２０を適用した場合、減光用フィルター１２０を光路に挿入する時間が長くなるため、近赤外光の照射は各青果物５０５のほぼ中央に限られていた。すなわち、各青果物５０５一つについて一つの透過光データしか得ることができなかった。
【００７４】
通常、青果物の中央はその青果物において最も幅が厚い部位であるため、光の透過率は最も小さくなり、透過光の信号レベルは超微弱となる。このため、この超微弱なレベルの信号を増幅しても、信頼性には乏しい。
【００７５】
これに対して、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００によれば、青果物２０５一つについて多数個の透過光データを取得することができるため、得られたデータの信頼性を高めることができる。
【００７６】
さらに、青果物２０５の種類によっては、糖度値や酸度値の分布が一様ではないものがある。例えば、「ミカン」は、糖や酸が偏在しており、糖度値や酸度値の分布は一様ではない。このため、青果物のほぼ中央における透過光データのみに基づいて糖度値や酸度値を決定すると、実際値から大きく離れた計測結果になるおそれが大きい。
【００７７】
これに対して、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００によれば、青果物２０５一つについて多数個の透過光データを取得することができるため、それら多数個の透過光データを平均化することによって、より実際値に近い計測結果を得ることができる。
【００７８】
なお、本実施形態に係る減光装置は上述の構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００７９】
本実施形態に係る減光装置においては、フィルター移動手段は、ソレノイド１３０が第一位置にあるようにソレノイド１３０を第一位置の方向に付勢する付勢手段としてのスプリング１３１を備えるものとして構成されているが、スプリング１３１を使用しないタイプのソレノイドを用いることも可能である。この場合のソレノイドは、中央制御装置２６０から送信されるソレノイド動作信号に従って、減光用フィルター１２０に対して、第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）と第一位置（図２（Ａ）に示す位置）との間での往復運動を行わせる。
【００８０】
例えば、本実施形態に係る減光装置においては、フィルター移動手段はソレノイド１３０及びスプリング１３１として構成されているが、例えば、フィルター移動手段をステップモーターとして構成することも可能である。ステップモーターを正転または逆転させることにより、減光用フィルター１２０を第一位置と第二位置との間を往復運動させることができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００においては、減光器１００は、青果物２０５に対して、近赤外光の進行方向の下流側に配置されているが、減光器１００の配置位置はこの位置に限定されるものではない。必要に応じて、青果物２０５に対して、近赤外光の進行方向の上流側に配置することも可能である。
【００８２】
（第二の実施形態）
前述のように、青果物に含まれる糖質その他の内部品質は青果物を透過した透過光の吸光度に基づいて算出され、吸光度は基準光と透過光量との比較に基づいて算出される。このため、複数の減光用フィルター１２０を使用する場合の各減光用フィルター１２０の透過率は同一であることが要求される。
【００８３】
しかしながら、複数の減光用フィルター１２０を使用する場合、各減光用フィルター１２０の透過率には個体差が存在するため、同一の透過率を実現することは困難であることが多い。
【００８４】
この問題を解決するため、本発明の第二の実施形態に係る減光装置における中央制御装置２６０は各減光用フィルター１２０の透過率の誤差を検出する機能を有するように構成されている。
【００８５】
図６は、本実施形態における中央制御装置２６０の構造を示すブロック図である。
【００８６】
図６に示すように、本実施形態における中央制御装置２６０は、メモリ２６１と、比較装置２６２と、中央処理装置（ＣＰＵ）２６３と、から構成されている。
【００８７】
メモリ２６１には、ハロゲンランプ２３０と同一の光量の近赤外光を発する光源から照射された近赤外光が既知の減光率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる透過率が基準透過率として波長毎に予め記憶されている。
【００８８】
中央処理装置２６３は、ハロゲンランプ２３０から照射された近赤外光が減光用フィルター１２０を通過した際に得られる波長毎の透過率をＣＣＤカメラ２５０が撮像した分光エネルギーのスペクトルに基づいて算出する。
【００８９】
次いで、中央処理装置２６３はこのようにして得られた透過率をメモリ２６１に記憶されている基準透過率と比較し、次式（１）に基づいて基準減光用フィルターに対する減光用フィルター１２０の誤差を算出する。
【００９０】
Ｅ＝（ＦＴ−Ｆ）／ＦＴ×１００［％］ （１）
Ｅ：誤差
ＦＴ：基準透過率
Ｆ：減光用フィルター１２０の透過率
【００９１】
誤差を算出した後、中央処理装置２６３はこの誤差に基づいて、得られた透過率に対して必要な修正を行う。
【００９２】
以上のように、本実施形態に係る減光器によれば、各減光用フィルター１２０の個体差に基づく誤差を消去することができ、より正確に吸光度を算出することが可能になる。
【符号の説明】
【００９３】
１００ 減光器
１１０ スリット
１１１ スリット形成部材
１２０ 減光用フィルター
１３０ ソレノイド
１３１ スプリング
２００ 青果物内部検査装置
２０５ 青果物
２１０ コンベア
２２０ 通過検出センサ
２３０ ハロゲンランプ
２４０ 分光器
２５０ ＣＣＤカメラ
２６０ 中央制御装置
２６１ メモリ
２６２ 比較装置
２６３ 中央処理装置
２７０ ディスプレイ
２８０ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は青果物の糖度、酸度その他の内部品質を非破壊的に検査する青果物内部検査装置、特に、青果物内部検査装置の一部を構成する減光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
みかん、リンゴ、メロンその他の青果物に近赤外光を照射すると、青果物に含まれる糖質などの成分が特定の波長帯の光を吸収する。このため、青果物を透過した透過光の吸光度を計測することにより、青果物の糖度、酸度、腐敗部分の有無その他の内部品質を非破壊的に判定することが可能であることが知られている。
【０００３】
この原理を応用した青果物内部検査装置も既に数多く提案されており、そのような青果物内部検査装置の一例として特許第３７１２２４７号公報（特開平１１−３３７４８０号公報）に記載されたものがある。
【０００４】
図７は同公報に記載された青果物内部検査装置の構造を示す概略図である。
【０００５】
この青果物内部検査装置５００は、青果物５０５をＸ方向に連続的に搬送する搬送手段５１０と、搬送手段５１０により搬送される各青果物５０５の位置を測定する位置測定センサ５２０と、搬送手段５１０上の所定の位置Ａにおいて各青果物５０５に近赤外光を照射する近赤外光照射手段５３０と、各青果物５０５を透過した透過光を受光する受光素子５４０と、受光素子５４０が受光した透過光を解析し、各青果物５０５の内部品質を算出する信号処理装置５５０と、から構成されている。
【０００６】
信号処理装置５５０における透過光の解析は基準光との比較において行われる。ここに、基準光とは、青果物５０５を透過せずに、近赤外光照射手段５３０から直接に受光素子５４０において受光された近赤外光を指す。近赤外光照射手段５３０から照射される近赤外光の輝度や照度は、近赤外光照射手段５３０を駆動する電源の電圧の変動、外気温の変動その他の外的要因に起因して、時間の経過とともに変化する。このため、基準光は、青果物５０５に近赤外光を照射する前に、青果物５０５毎に得ることが要求される。すなわち、青果物５０５とその一つ前の青果物５０５との間において、そのつど、基準光を得ることが望ましい。
【０００７】
受光素子５４０は透過光を受光すると、光電変換を行い、その光量に応じた電流を発生させる。さらに、信号処理装置５５０は受光素子５４０が発生させた電流を電圧に変換する。
【０００８】
このため、受光素子５４０が透過光を直接受光すると、信号処理装置５５０において過度の電圧が発生し、その結果として、信号処理装置５５０の内部回路の温度が上昇する。このように信号処理装置５５０の内部回路の温度が上昇すると、それが原因となって、信号処理装置５５０の信号処理能力が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７１２２４７号公報（特開平１１−３３７４８０号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この問題を解決するため、青果物内部検査装置５００は比較回路及び制御回路（ともに図示せず）を設けている。
【００１１】
比較回路は、信号処理装置５５０内において発生する電圧Ｖと予め定められた基準電圧ＶＴとの比較を行う。制御回路は、比較回路による比較結果に応じて、信号処理装置５５０の内部に発生する電圧を調整する。
【００１２】
Ｖ＞ＶＴの場合には、比較回路は受光素子５４０が透過光を直接受光しているものと判定し、制御回路は、遮光状態のときに受光素子５４０が発生する電圧に等しい電圧を信号処理装置５５０において発生させる。
【００１３】
Ｖ≦ＶＴの場合には、比較回路は受光素子５４０が各青果物５０５を透過した透過光を受光しているものと判定し、制御回路は、電圧Ｖをそのまま信号処理装置５５０において発生させる。
【００１４】
以上のように、青果物内部検査装置５００は信号処理装置５５０内において発生する電圧Ｖと予め定められた基準電圧ＶＴとの比較を行うことにより、信号処理装置５５０の内部に過度の電圧が発生することを防止している。
【００１５】
しかしながら、青果物内部検査装置５００においては、青果物５０５毎に電圧Ｖと基準電圧ＶＴとの比較を行わなければならないため、青果物内部検査装置５００の解析系の構造が複雑になることは避けられず、さらに、各青果物５０５の内部品質の解析前に実施すべき処理工程数の増加も避けられない。
【００１６】
本発明は、このような従来の青果物内部検査装置における問題点に鑑みてなされたものであり、実施すべき処理工程数を必要以上に増加させることなく、各青果物の解析工程を簡素化することを可能にする青果物内部検査装置、特に、青果物内部検査装置の一部を構成する減光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明は、検査対象物である青果物（２０５）に光照射手段（２３０）から近赤外光を照射し、前記青果物（２０５）を透過した透過光を解析することにより、前記青果物（２０５）の内部品質を計測する青果物内部検査装置（２００）に使用される減光装置であって、前記近赤外光が通過するスリット（１１０）が形成されているスリット形成部材（１１１）と、前記近赤外光の進行方向において前記スリット形成部材（１１１）の下流側に配置された減光用フィルター（１２０）と、前記減光用フィルター（１２０）が前記スリット（１１０）と重なり合う第一位置と、前記減光用フィルター（１２０）が前記スリット（１１０）と重なり合わない第二位置との間において前記減光用フィルター（１２０）を往復運動させるフィルター移動手段（１３０）と、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過しないときに前記減光用フィルター（１２０）を前記第一位置に、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過するときに前記減光用フィルター（１２０）を前記第二位置にそれぞれ移動させるように前記フィルター移動手段（１３０）を制御する制御装置（２６０）と、を備える減光装置を提供する。
【００１８】
前記制御装置（２６０）は、前記光照射手段（２３０）から照射される近赤外光と同一光量の近赤外光が既知の透過率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率を基準透過率として記憶したメモリ（２６１）と、前記光照射手段（２３０）から照射された近赤外光が前記減光用フィルター（１２０）を通過した際に得られる各波長の透過率と前記基準透過率とを比較し、前記基準減光用フィルターに対する前記減光用フィルター（１２０）の誤差を算出する比較装置（２６２）と、を備えることが好ましい。
【００１９】
前記フィルター移動手段は、例えば、前記減光用フィルター（１２０）を前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるソレノイドからなる。
【００２０】
あるいは、前記フィルター移動手段は、例えば、前記減光用フィルター（１２０）を前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるステップモーターからなるものとすることもできる。
【００２１】
本発明は、さらに、検査対象物である青果物（２０５）を一定の方向に搬送する青果物搬送手段（２１０）と、前記青果物（２０５）に近赤外光を照射する光照射手段（２３０）と、前記青果物（２０５）を透過した透過光を受光し、受光した光を減光する上記減光装置と、前記減光装置から受光した光を分光する分光器（２４０）と、前記分光器（２４０）から光を受光し、前記青果物を撮像するＣＣＤカメラ（２５０）と、を備える青果物内部検査装置（２００）を提供する。
【００２２】
さらに、本発明は、検査対象物である青果物（２０５）に近赤外光を照射し、前記青果物（２０５）を透過した透過光を解析することにより、前記青果物（２０５）の内部品質を計測する青果物内部検査方法において前記近赤外光を減光する方法であって、前記近赤外光が通過するスリット（１１０）が形成されているスリット形成部材（１１１）の前記近赤外光の進行方向における下流側に減光用フィルター（１２０）が配置されている場合において、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過しないときに、前記減光用フィルター（１２０）を前記スリット（１１０）と重なり合う第一位置に移動させる過程と、前記近赤外光が前記青果物（２０５）を透過するときに、前記減光用フィルター（１２０）を前記スリット（１１０）と重なり合わない第二位置に移動させる過程と、を備える減光方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る減光装置または減光方法によれば、スリットのみを遮断することにより、青果物と青果物との間のギャップを通過する照射光を遮光することが可能である。このため、本発明に係る減光装置または減光方法によれば、分光器への過剰光量の入射を防止し、分光器の内部において過剰電圧が発生することを防止することが可能になる。
【００２４】
また、従来の青果物内部検査装置においては、光源が発する近赤外光の光量が一定になるまでに光源を余熱する時間が必要となるが、本発明に係る減光装置または減光方法によれば、光源が発する近赤外光の光量が一定になる前に、青果物の内部検査を開始することが可能である。
【００２５】
また、本発明に係る減光装置においては、光照射手段から照射される近赤外光と同一光量の近赤外光が既知の透過率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率を基準透過率として記憶したメモリを用いることにより、複数の減光用フィルターを使用する場合に、各減光用フィルターの透過率の個体差を解消することができ、より正確に吸光度を計測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備える青果物内部検査装置の概略的なブロック図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本実施形態に係る減光装置を構成する減光器の構造を示す概略図である。
【図３】コンベア上における各青果物の位置と、受光センサからの検出信号と、ソレノイド動作信号と、ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号との相関関係を示すシグナルチャートである。
【図４】図４（Ａ）−（Ｄ）は、本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置の従来の青果物内部検査装置に対する効果を示す概略図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置において、青果物にハロゲンランプからの近赤外光を透過させる状況を示す概略図である。
【図６】本発明の第二の実施形態における中央制御装置の構造を示すブロック図である。
【図７】従来の青果物内部検査装置の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る減光装置を備える青果物内部検査装置２００の概略的なブロック図である。
【００２８】
青果物内部検査装置２００は、検査対象物である青果物２０５を一定の方向Ｘに搬送する青果物搬送手段としてのコンベア２１０と、青果物２０５のコンベア２１０上における通過を検出する通過検出センサ２２０と、コンベア２１０上を搬送される青果物２０５の各々に近赤外光を照射する光照射手段としてのハロゲンランプ２３０と、減光器１００と、各青果物２０５を透過した透過光及び減光器１００により減光された近赤外光を受光し、分光を行う分光器２４０と、分光器２４０により分光された透過光を受光し、各青果物２０５を撮像するＣＣＤカメラ２５０と、ＣＣＤカメラ２５０が撮像した分光エネルギーのスペクトルを解析し、各青果物２０５の内部品質を計測するとともに、減光器１００及びＣＣＤカメラ２５０の動作を制御する中央制御装置２６０と、中央制御装置２６０による画像の解析結果を表示するディスプレイ２７０と、中央制御装置２６０による画像の解析結果を格納するメモリ２８０と、を備えている。
【００２９】
本実施形態に係る減光装置は、減光器１００と、中央制御装置２６０と、によって構成されている。なお、中央制御装置２６０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）として構成される。
【００３０】
コンベア２１０は青果物２０５を一定の方向Ｘに連続的に搬送する。コンベア２１０の搬送速度は一定であり、例えば、６０ｍ／分である。
【００３１】
ハロゲンランプ２３０は、近赤外光を青果物２０５に対してコンベア２１０がなす平面と平行に（すなわち、青果物２０５の横方向から）照射する。
【００３２】
あるいは、ハロゲンランプ２３０は青果物２０５の直上から青果物２０５に対して近赤外光を照射することも可能である。
【００３３】
通過検出センサ２２０は投光センサ２２１と、投光センサ２２１から発せられる光を受光する受光センサ２２２とから構成される。
【００３４】
投光センサ２２１は受光センサ２２２に対して常に光を投光し続けている。コンベア２１０上を青果物２０５が通過すると、投光センサ２２１からの光は青果物２０５に遮られ、受光センサ２２２には到達しない。受光センサ２２２は投光センサ２２１からの光が遮断されている間（すなわち、青果物２０５が投光センサ２２１の前方を通過している間）、中央制御装置２６０に検出信号を送信し続ける。中央制御装置２６０は受光センサ２２２からの検出信号の受信開始時刻及び受信終了時刻を計測し、受光センサ２２２から検出信号を受信し続けた時間とコンベア２１０の搬送速度とから、各青果物２０５の大きさ（コンベア２１０の進行方向Ｘにおける長さ）とコンベア２１０上における各青果物２０５の位置とを算出し、さらに、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方に到達する時刻を算出する。
【００３５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本実施形態に係る減光装置を構成する減光器１００の構造を示す概略図である。
【００３６】
減光器１００は、スリット１１０が形成されているスリット形成部材１１１と、減光器１００に入射した入射光の進行方向においてスリット１１０の下流側に配置され、入射した光の光量を減少させる減光用フィルター１２０と、減光用フィルター１２０を往復運動させるフィルター移動手段と、から構成されている。
【００３７】
スリット形成部材１１１はスリット１１０を形成し得る部材であれば、どのような部材でも用いることができる。例えば、スリット形成部材１１１は遮光性の表面を有するボードからなる。
【００３８】
フィルター移動手段は、減光器１００に入射した入射光の進行方向と直交する方向において、減光用フィルター１２０に往復運動を行わせる。具体的には、フィルター移動手段は、減光用フィルター１２０がスリット１１０と重なり合う第一位置（図２（Ａ）に示す位置）と、減光用フィルター１２０がスリット１１０と重なり合わない第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）との間において減光用フィルター１２０を往復運動させる。
【００３９】
具体的には、フィルター移動手段は、減光用フィルター１２０を第二位置に移動させるソレノイド１３０と、ソレノイド１３０が第一位置にあるようにソレノイド１３０を第一位置の方向に付勢する付勢手段としてのスプリング１３１と、から構成されている。
【００４０】
中央制御装置２６０は、コンベア２１０上における各青果物２０５の位置に基づいて、ハロゲンランプ２３０から照射された近赤外光が各青果物２０５を透過しないときに（すなわち、近赤外光が青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過するときに）、減光用フィルター１２０が第一位置（図２（Ａ）に移動するようにソレノイド１３０の動作を制御する。すなわち、ソレノイド１３０の動作をオフとする。
【００４１】
減光用フィルター１２０は、例えば、内部検査の対象物である青果物２０５と同様の透過率を有するものを選定する。
【００４２】
また、中央制御装置２６０は、ハロゲンランプ２３０から照射された近赤外光が各青果物２０５を透過するときに、減光用フィルター１２０が第二位置（図２（Ｂ）に移動するようにソレノイド１３０の動作を制御する。すなわち、ソレノイド１３０の動作をオンとする。
【００４３】
図３は、コンベア２１０上における各青果物２０５の位置と、受光センサ２２２からの検出信号２２３と、ソレノイド動作信号２９１と、ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２との相関関係を示すシグナルチャートである。
【００４４】
図３に示すように、受光センサ２２２は投光センサ２２１からの光を受光している間（すなわち、各青果物２０５が投光センサ２２１の前方を通過していない間）においては、中央制御装置２６０に対して検出信号２２３を送信しない（検出信号２２３がＯＦＦ）。これに対して、受光センサ２２２は投光センサ２２１からの光が遮断されている間（すなわち、各青果物２０５が投光センサ２２１の前方を通過している間）においては、中央制御装置２６０に対して検出信号２２３を送信し続ける（検出信号２２３がＯＮ）。
【００４５】
中央制御装置２６０は、受光センサ２２２から受信した検出信号２２３に基づいて、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し始める時刻と、ハロゲンランプ２３０の前方を通過し終わる時刻とを算出する。
【００４６】
中央制御装置２６０は、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し始めると（すなわち、ハロゲンランプ２３０が近赤外光を青果物２０５に照射し始めると）、ソレノイド１３０に対してソレノイド動作信号２９１を送信する（ソレノイド動作信号２９１がＯＮ）。
【００４７】
中央制御装置２６０からソレノイド動作信号２９１を受信すると、ソレノイド１３０はその動作を開始し（動作オン）、スプリング１３１の引張力に抗して、減光用フィルター１２０を第一位置（図２（Ａ）に示す位置）から第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）に移動させる。この結果、減光用フィルター１２０はスリット１１０とは重なり合わなくなり、減光器１００に入射した光は減光用フィルター１２０を通過することなく、そのままの状態で分光器２４０に送られる。すなわち、青果物２０５を透過した透過光は減光用フィルター１２０により減光されることなく分光器２４０に送られる。
【００４８】
中央制御装置２６０は、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し終わると（すなわち、ハロゲンランプ２３０の前方に青果物２０５は存在しなくなると）、ソレノイド１３０に対するソレノイド動作信号２９１の送信を停止する（ソレノイド動作信号２９１がＯＦＦ）。
【００４９】
中央制御装置２６０からのソレノイド動作信号２９１の送信が停止されると、ソレノイド１３０はその動作を停止する（動作オフ）。この結果、スプリング１３１の引張力によって、減光用フィルター１２０は第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）から第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移動する。これにより、減光用フィルター１２０はスリット１１０と重なり合い、減光器１００に入射した光は減光用フィルター１２０を通過する。すなわち、青果物２０５の透過光ではない光（青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過した光）は減光用フィルター１２０を通過し、減光された状態で分光器２４０に送られる。
【００５０】
中央制御装置２６０は、ソレノイド１３０に対してソレノイド動作信号２９１を送信することに加えて、ＣＣＤカメラ２５０にＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を送信する。
【００５１】
例えば、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過している間（すなわち、ソレノイド動作信号２９１がＯＮ）においては、青果物２０５のサイズに応じて、３本乃至１５本程度のＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を一定間隔でＣＣＤカメラ２５０に対して送信する。ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を受信したＣＣＤカメラ２５０は受信のつど青果物２０５を撮像する。
【００５２】
一方、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過していない間（すなわち、ソレノイド動作信号２９１がＯＦＦ）においては、５本乃至１０本程度のＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を一定間隔でＣＣＤカメラ２５０に対して送信する。ＣＣＤカメラ撮像タイミング信号２９２を受信したＣＣＤカメラ２５０は受信のつど撮像を行う。すなわち、ＣＣＤカメラ２５０はハロゲンランプ２３０からの照射光が減光器１００により減光された後の照射光を基準光として受光する。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係る減光装置によれば、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方にある間においては、減光用フィルター１２０は第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）に位置しているため、各青果物２０５を透過した透過光は減光用フィルター１２０により減光されることなく、スリット１１０を通過した後、そのまま分光器２４０に入射する。
【００５４】
これに対して、各青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方に位置していない間においては、減光用フィルター１２０は第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に位置しているため、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過した光（すなわち、ハロゲンランプ２３０からの直接照射光）は、スリット１１０を通過した後、減光用フィルター１２０により減光され、その後、分光器２４０に入射する。
【００５５】
図４（Ａ）−（Ｄ）は、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００の従来の青果物内部検査装置５００に対する効果を示す概略図である。
【００５６】
例えば、図７に示した従来の青果物内部検査装置５００において減光用フィルター１２０及びソレノイド１３０を使用した場合を想定する（スリット１１０は使用しない）。
【００５７】
この場合、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップに対応して減光用フィルター１２０が第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移動される。具体的には、青果物２０５がハロゲンランプ２３０の前方を通過し終わると、中央制御装置２６０からソレノイド１３０に送信されるソレノイド動作信号２９１もＯＦＦになり、その結果として、減光用フィルター１２０は第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）から第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移行する。
【００５８】
この場合、減光用フィルター１２０の第二位置から第一位置への移動には多少の時間を必要とする。このため、実際に減光用フィルター１２０が第一位置に移動した時点においては、図４（Ａ）に示すように、各青果物２０５が減光用フィルター１２０の移動に要した時間に対応した距離Ｓだけ移動しているため、この距離Ｓの間において、ハロゲンランプ２３０からの直射光が分光器２４０に入射することになり、分光器２４０に過剰光量の照射光が入射されることになる。
【００５９】
これに対して、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００においては、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過したハロゲンランプ２３０からの照射光の大部分はスリット形成部材１１１に当たり、一部のみがスリット１１０を通過する。このため、スリット１１０を通過する照射光のみを遮光することができれば、分光器２４０に過剰の照射光が入射されることを防止することができる。
【００６０】
スリット１１０を通過する照射光を遮光することは、以下に述べるように、容易に実現することが可能である。
【００６１】
例えば、ソレノイド１３０に送信されるソレノイド動作信号２９１がＯＦＦになったときに、減光用フィルター１２０が第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）から第一位置（図２（Ａ）に示す位置）に移行する際に図４（Ａ）に示すような距離Ｓの遅延が生じたとしても、この遅延に起因して青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを通過した照射光はスリット形成部材１１１により遮光される。ハロゲンランプ２３０からの照射光がスリット１１０を通過する時点においては、減光用フィルター１２０がスリット１１０と重なり合う位置に移行しているため、ハロゲンランプ２３０からの照射光が直接的に分光器２４０に入射することはない。
【００６２】
なお、スリット１１０の幅は、コンベア２１０の速度、青果物２０５間の間隔、ソレノイド１３０の動作速度などの要因に応じて、適宜決定される。
【００６３】
さらに、本実施形態に係る減光装置によれば、極めて短時間のうちにスリット１１０を遮断することが可能である。
【００６４】
例えば、図７に示した従来の青果物内部検査装置５００に減光用フィルター１２０及びソレノイド１３０を使用した場合、コンベア２１０の搬送速度が６０ｍ／分、青果物２０５間の間隔が１０ｍｍであるとすると、ソレノイド１３０を作動させて減光用フィルター１２０によって青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐためには、約４０乃至６０ｍｓの時間を必要とする。
【００６５】
これに対して、本実施形態に係る減光装置においては、スリット１１０を塞ぐ時間は約１ｍｓで足りる（例えば、ソレノイド１３０が２ｍｍ移動するのに約１０ｍｓｅｃを要し、スリット１１０の幅を０．２ｍｍとした場合）。
【００６６】
このように、本実施形態に係る減光装置によれば、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を短縮化することが可能である。
【００６７】
なお、単純計算を行えば、青果物２０５間の間隔が１０ｍｍであるとすると、例えば、スリット１１０の幅を０．５ｍｍに設定すれば、本実施形態に係る減光装置は、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を１／２０に短縮化することが可能である。
【００６８】
以上のように、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００によれば、分光器２４０への過剰光量の入射を防止し、分光器２４０の内部において過剰電圧が発生することを防止することが可能になる。
【００６９】
また、青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を短縮化することが可能になったことに伴い、青果物２０５一つ当たりのデータ取得個数を増やすことも可能になる。
【００７０】
図５は、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００において、青果物２０５にハロゲンランプ２３０からの近赤外光を透過させる状況を示す概略図である。
【００７１】
青果物２０５と青果物２０５との間のギャップを塞ぐ時間を短縮化することが可能になったことにより、青果物内部検査装置２００は数ミリ秒で１スキャンすることが可能になっている。すなわち、数ミリ秒毎にハロゲンランプ２３０は近赤外光を各青果物２０５に照射することが可能になっている。このため、図５に示すように、一つの青果物２０５について多数回の近赤外光の照射が可能になり、照射の回数に等しい数のデータを収録することができる。
【００７２】
データの収録回数は青果物２０５の大きさに比例する。また、透過光量は、小さい青果物２０５を透過する場合と比較して、大きい青果物２０５を透過する場合の方が、減衰する程度は大きくなる。このため、透過光毎に得られたデータ３００Ａ−３００Ｊ（図５参照）を全て加算することにより、青果物２０５が大きくなることに起因して、得られた信号のレベルが小さくなっても、データの取得数は増えるため、各青果物２０５の大きさに起因するデータ量の差異を小さくすることが可能になる。
【００７３】
図４に示したように、図７に示した従来の青果物内部検査装置５００に減光用フィルター１２０を適用した場合、減光用フィルター１２０を光路に挿入する時間が長くなるため、近赤外光の照射は各青果物５０５のほぼ中央に限られていた。すなわち、各青果物５０５一つについて一つの透過光データしか得ることができなかった。
【００７４】
通常、青果物の中央はその青果物において最も幅が厚い部位であるため、光の透過率は最も小さくなり、透過光の信号レベルは超微弱となる。このため、この超微弱なレベルの信号を増幅しても、信頼性には乏しい。
【００７５】
これに対して、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００によれば、青果物２０５一つについて多数個の透過光データを取得することができるため、得られたデータの信頼性を高めることができる。
【００７６】
さらに、青果物２０５の種類によっては、糖度値や酸度値の分布が一様ではないものがある。例えば、「ミカン」は、糖や酸が偏在しており、糖度値や酸度値の分布は一様ではない。このため、青果物のほぼ中央における透過光データのみに基づいて糖度値や酸度値を決定すると、実際値から大きく離れた計測結果になるおそれが大きい。
【００７７】
これに対して、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００によれば、青果物２０５一つについて多数個の透過光データを取得することができるため、それら多数個の透過光データを平均化することによって、より実際値に近い計測結果を得ることができる。
【００７８】
なお、本実施形態に係る減光装置は上述の構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００７９】
本実施形態に係る減光装置においては、フィルター移動手段は、ソレノイド１３０が第一位置にあるようにソレノイド１３０を第一位置の方向に付勢する付勢手段としてのスプリング１３１を備えるものとして構成されているが、スプリング１３１を使用しないタイプのソレノイドを用いることも可能である。この場合のソレノイドは、中央制御装置２６０から送信されるソレノイド動作信号に従って、減光用フィルター１２０に対して、第二位置（図２（Ｂ）に示す位置）と第一位置（図２（Ａ）に示す位置）との間での往復運動を行わせる。
【００８０】
例えば、本実施形態に係る減光装置においては、フィルター移動手段はソレノイド１３０及びスプリング１３１として構成されているが、例えば、フィルター移動手段をステップモーターとして構成することも可能である。ステップモーターを正転または逆転させることにより、減光用フィルター１２０を第一位置と第二位置との間を往復運動させることができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る減光装置を備えた青果物内部検査装置２００においては、減光器１００は、青果物２０５に対して、近赤外光の進行方向の下流側に配置されているが、減光器１００の配置位置はこの位置に限定されるものではない。必要に応じて、青果物２０５に対して、近赤外光の進行方向の上流側に配置することも可能である。
【００８２】
（第二の実施形態）
前述のように、青果物に含まれる糖質その他の内部品質は青果物を透過した透過光の吸光度に基づいて算出され、吸光度は基準光と透過光量との比較に基づいて算出される。このため、複数の減光用フィルター１２０を使用する場合の各減光用フィルター１２０の透過率は同一であることが要求される。
【００８３】
しかしながら、複数の減光用フィルター１２０を使用する場合、各減光用フィルター１２０の透過率には個体差が存在するため、同一の透過率を実現することは困難であることが多い。
【００８４】
この問題を解決するため、本発明の第二の実施形態に係る減光装置における中央制御装置２６０は各減光用フィルター１２０の透過率の誤差を検出する機能を有するように構成されている。
【００８５】
図６は、本実施形態における中央制御装置２６０の構造を示すブロック図である。
【００８６】
図６に示すように、本実施形態における中央制御装置２６０は、メモリ２６１と、比較装置２６２と、中央処理装置（ＣＰＵ）２６３と、から構成されている。
【００８７】
メモリ２６１には、ハロゲンランプ２３０と同一の光量の近赤外光を発する光源から照射された近赤外光が既知の減光率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる透過率が基準透過率として波長毎に予め記憶されている。
【００８８】
中央処理装置２６３は、ハロゲンランプ２３０から照射された近赤外光が減光用フィルター１２０を通過した際に得られる波長毎の透過率をＣＣＤカメラ２５０が撮像した分光エネルギーのスペクトルに基づいて算出する。
【００８９】
次いで、中央処理装置２６３はこのようにして得られた透過率をメモリ２６１に記憶されている基準透過率と比較し、次式（１）に基づいて基準減光用フィルターに対する減光用フィルター１２０の誤差を算出する。
【００９０】
Ｅ＝（ＦＴ−Ｆ）／ＦＴ×１００［％］ （１）
Ｅ：誤差
ＦＴ：基準透過率
Ｆ：減光用フィルター１２０の透過率
【００９１】
誤差を算出した後、中央処理装置２６３はこの誤差に基づいて、得られた透過率に対して必要な修正を行う。
【００９２】
以上のように、本実施形態に係る減光器によれば、各減光用フィルター１２０の個体差に基づく誤差を消去することができ、より正確に吸光度を算出することが可能になる。
【符号の説明】
【００９３】
１００ 減光器
１１０ スリット
１１１ スリット形成部材
１２０ 減光用フィルター
１３０ ソレノイド
１３１ スプリング
２００ 青果物内部検査装置
２０５ 青果物
２１０ コンベア
２２０ 通過検出センサ
２３０ ハロゲンランプ
２４０ 分光器
２５０ ＣＣＤカメラ
２６０ 中央制御装置
２６１ メモリ
２６２ 比較装置
２６３ 中央処理装置
２７０ ディスプレイ
２８０ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物である青果物に光照射手段から近赤外光を照射し、前記青果物を透過した透過光を解析することにより、前記青果物の内部品質を計測する青果物内部検査装置に使用される減光装置であって、
前記近赤外光が通過するスリットが形成されているスリット形成部材と、
前記近赤外光の進行方向において前記スリット形成部材の下流側に配置された減光用フィルターと、
前記減光用フィルターが前記スリットと重なり合う第一位置と、前記減光用フィルターが前記スリットと重なり合わない第二位置との間において前記減光用フィルターを往復運動させるフィルター移動手段と、
前記近赤外光が前記青果物を透過しないときに前記減光用フィルターを前記第一位置に、前記近赤外光が前記青果物を透過するときに前記減光用フィルターを前記第二位置にそれぞれ移動させるように前記フィルター移動手段を制御する制御装置と、
を備える減光装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記光照射手段から照射される近赤外光と同一光量の近赤外光が既知の透過率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率を基準透過率として記憶したメモリと、
前記光照射手段から照射された近赤外光が前記減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率と前記基準透過率とを比較し、前記基準減光用フィルターに対する前記減光用フィルターの誤差を算出する比較装置と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の減光装置。
【請求項３】
前記フィルター移動手段は、前記減光用フィルターを前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるソレノイドからなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の減光装置。
【請求項４】
前記フィルター移動手段は、前記減光用フィルターを前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるステップモーターからなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の減光装置。
【請求項５】
検査対象物である青果物を一定の方向に搬送する青果物搬送手段と、
前記青果物に近赤外光を照射する光照射手段と、
前記青果物を透過した透過光を受光し、受光した光を減光する請求項１乃至３の何れか一項に記載された減光装置と、
前記減光装置から受光した光を分光する分光器と、
前記分光器から光を受光し、前記青果物を撮像するＣＣＤカメラと、
を備える青果物内部検査装置。
【請求項６】
前記青果物の各々について前記近赤外光を複数回透過させ、得られた複数個の透過光データを加算するものである請求項５に記載の青果物内部検査装置。
【請求項７】
検査対象物である青果物に近赤外光を照射し、前記青果物を透過した透過光を解析することにより、前記青果物の内部品質を計測する青果物内部検査方法において前記近赤外光を減光する方法であって、
前記近赤外光が通過するスリットが形成されているスリット形成部材の前記近赤外光の進行方向における下流側に減光用フィルターが配置されている場合において、
前記近赤外光が前記青果物を透過しないときに、前記減光用フィルターを前記スリットと重なり合う第一位置に移動させる過程と、
前記近赤外光が前記青果物を透過するときに、前記減光用フィルターを前記スリットと重なり合わない第二位置に移動させる過程と、
を備える減光方法。
【請求項１】
検査対象物である青果物に光照射手段から近赤外光を照射し、前記青果物を透過した透過光を解析することにより、前記青果物の内部品質を計測する青果物内部検査装置に使用される減光装置であって、
前記近赤外光が通過するスリットが形成されているスリット形成部材と、
前記近赤外光の進行方向において前記スリット形成部材の下流側に配置された減光用フィルターと、
前記減光用フィルターが前記スリットと重なり合う第一位置と、前記減光用フィルターが前記スリットと重なり合わない第二位置との間において前記減光用フィルターを往復運動させるフィルター移動手段と、
前記近赤外光が前記青果物を透過しないときに前記減光用フィルターを前記第一位置に、前記近赤外光が前記青果物を透過するときに前記減光用フィルターを前記第二位置にそれぞれ移動させるように前記フィルター移動手段を制御する制御装置と、
を備える減光装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記光照射手段から照射される近赤外光と同一光量の近赤外光が既知の透過率を有する基準減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率を基準透過率として記憶したメモリと、
前記光照射手段から照射された近赤外光が前記減光用フィルターを通過した際に得られる各波長の透過率と前記基準透過率とを比較し、前記基準減光用フィルターに対する前記減光用フィルターの誤差を算出する比較装置と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の減光装置。
【請求項３】
前記フィルター移動手段は、前記減光用フィルターを前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるソレノイドからなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の減光装置。
【請求項４】
前記フィルター移動手段は、前記減光用フィルターを前記第一位置と前記第二位置との間において移動させるステップモーターからなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の減光装置。
【請求項５】
検査対象物である青果物を一定の方向に搬送する青果物搬送手段と、
前記青果物に近赤外光を照射する光照射手段と、
前記青果物を透過した透過光を受光し、受光した光を減光する請求項１乃至３の何れか一項に記載された減光装置と、
前記減光装置から受光した光を分光する分光器と、
前記分光器から光を受光し、前記青果物を撮像するＣＣＤカメラと、
を備える青果物内部検査装置。
【請求項６】
前記青果物の各々について前記近赤外光を複数回透過させ、得られた複数個の透過光データを加算するものである請求項５に記載の青果物内部検査装置。
【請求項７】
検査対象物である青果物に近赤外光を照射し、前記青果物を透過した透過光を解析することにより、前記青果物の内部品質を計測する青果物内部検査方法において前記近赤外光を減光する方法であって、
前記近赤外光が通過するスリットが形成されているスリット形成部材の前記近赤外光の進行方向における下流側に減光用フィルターが配置されている場合において、
前記近赤外光が前記青果物を透過しないときに、前記減光用フィルターを前記スリットと重なり合う第一位置に移動させる過程と、
前記近赤外光が前記青果物を透過するときに、前記減光用フィルターを前記スリットと重なり合わない第二位置に移動させる過程と、
を備える減光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８０９８（Ｐ２０１２−８０９８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６５８３（Ｐ２０１０−１４６５８３）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００１３５２５４）株式会社ニレコ (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００１３５２５４）株式会社ニレコ (41)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]