(57)【要約】【課題】  対象物質の含有量の推定に適した波長を容易かつ迅速に選択することが可能な波長選択方法と、当該波長選択方法を用いた対象物質含有量推定装置の製造方法及び対象物質含有量推定装置とを提供する。【解決手段】  複数の測定波長のそれぞれにおける光吸収特性値を表すスペクトルを測定する第１ステップと、当該スペクトルが測定される学習用目標物に含まれる対象物質の含有量を測定する第２ステップと、光吸収特性値を説明変数かつ対象物質の含有量を目的変数としたスパース推定を行うことで推定モデルを得る第３ステップと、推定モデルにおいて０ではない係数が乗じられる光吸収特性値の測定波長を推定用波長として選択する第４ステップと、を備える波長選択方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定波長のそれぞれにおける光吸収特性値を表すスペクトルを、少なくとも１つの学習用目標物から複数測定する第１ステップと、
１または複数の前記スペクトルに対応付けられる、当該スペクトルが測定される前記学習用目標物に含まれる対象物質の含有量を測定する第２ステップと、
前記第１ステップで測定された複数の前記スペクトルと前記第２ステップで測定された前記対象物質の含有量に対して、前記スペクトルにおける前記光吸収特性値を説明変数、当該スペクトルに対応付けられた前記対象物質の含有量を目的変数としたスパース推定を行うことで、少なくとも１つの前記測定波長における前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０である推定モデルを得る第３ステップと、
前記第３ステップで得られた前記推定モデルにおいて０ではない係数が乗じられる前記光吸収特性値の前記測定波長を、前記学習用目標物と同種の物体である測定用目標物に含まれる前記対象物質の含有量の推定に使用する推定用波長として選択する第４ステップと、を備えることを特徴とする波長選択方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、前記学習用目標物の反射光または透過光を測定する非破壊の測定方法により、前記スペクトルを測定し、
前記第１ステップよりも後で行う前記第２ステップにおいて、前記学習用目標物を不可逆的に破壊して行う測定方法により、前記学習用目標物に含まれる前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項１に記載の波長選択方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記学習用目標物の搾汁を用いて前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項２に記載の波長選択方法。
【請求項４】
前記第３ステップにおいて、前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０ではない前記測定波長の数が３つ以上である前記推定モデルが得られるように、前記スパース推定におけるＬ１正則化を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長選択方法。
【請求項５】
前記第３ステップにおいて、前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０ではない前記測定波長の数が前記スペクトルに含まれる前記測定波長の総数の１４分の１以下である前記推定モデルが得られるように、前記スパース推定におけるＬ１正則化を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長選択方法。
【請求項６】
前記第１ステップにおいて、異なる複数の前記学習用目標物のそれぞれから前記スペクトルを測定し、
前記第２ステップにおいて、当該学習用目標物のそれぞれから前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長選択方法。
【請求項７】
前記第１ステップにおいて、１つの前記学習用目標物における異なる複数の第１測定位置のそれぞれから前記スペクトルを測定し、
前記第２ステップにおいて、当該学習用目標物における１または複数の前記第１測定位置に対応する第２測定位置から前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長選択方法。
【請求項８】
測定用目標物から所定の波長における光吸収特性値を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記光吸収特性値に基づいて前記測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する推定部と、を備えた対象物質含有量推定装置の製造方法であって、
前記測定用目標物と同種の物体である学習用目標物に対して、請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長選択方法を実行し、
前記測定部を、前記波長選択方法の前記第４ステップで選択される前記推定用波長における前記光吸収特性値を選択的に測定するように構成することを特徴とする対象物質含有量推定装置の製造方法。
【請求項９】
前記推定部を、前記波長選択方法の前記第３ステップで得られる前記推定モデルを用いて前記測定用目標物における前記対象物質の含有量を推定するように構成することを特徴とする請求項８に記載の対象物質含有量推定装置の製造方法。
【請求項１０】
前記測定部を、前記測定用目標物における異なる複数の第３測定位置のそれぞれから前記推定用波長における前記光吸収特性値を測定するように構成し、
前記推定部を、前記測定用目標物における前記第３測定位置のそれぞれにおける前記対象物質の含有量を推定するように構成することを特徴とする請求項８または９に記載の対象物質含有量推定装置の製造方法。
【請求項１１】
測定用目標物から所定の波長における光吸収特性値を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記光吸収特性値に基づいて前記測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する推定部と、を備え、
前記測定部は、推定用波長における前記光吸収特性値を選択的に測定するものであり、
前記推定用波長は、
前記測定用目標物と同種の物体である学習用目標物の少なくとも１つから測定される複数の測定波長のそれぞれにおける前記光吸収特性値を表す複数のスペクトルと、１または複数の前記スペクトルに対応付けられる、当該スペクトルが測定される前記学習用目標物に含まれる対象物質の含有量と、に対して、前記スペクトルにおける前記光吸収特性値を説明変数、当該スペクトルに対応付けられた前記対象物質の含有量を目的変数としたスパース推定を行った場合に得られる、少なくとも１つの前記測定波長における前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０であるとともに少なくとも１つの前記測定波長における前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０ではない推定モデルにおける、０ではない係数が乗じられる前記光吸収特性値の前記測定波長に相当する波長であることを特徴とする対象物質含有量推定装置。
【請求項１２】
前記測定部は、前記測定用目標物における異なる複数の第３測定位置のそれぞれから前記推定用波長毎の前記光吸収特性値を測定し、
前記推定部は、前記測定用目標物における前記第３測定位置のそれぞれにおける前記対象物質の含有量を推定することを特徴とする請求項１１に記載の対象物質含有量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青果等の目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する対象物質含有量推定装置、当該対象物質含有量推定装置の製造方法、及び、当該対象物質含有量推定装置における推定用波長の選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青果等の目標物に含まれるクロロフィルや糖などの対象物質の含有量を測定する場合、目標物の搾汁を用いた測定方法が確実かつ一般的である。しかし、このような測定方法では、測定した目標物が不可逆的に破壊されるため、当該目標物の販売や消費が不可能になる等の問題がある。そこで、近年では、目標物を破壊することなく対象物質の含有量を推定することが望まれるようになってきており、このような推定方法を実現するための様々な対象物質含有量推定装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、梨に含まれるクロロフィルが特定の波長（６７０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の光を吸収することに着目して、梨の透過光または反射光を分光して測定する光吸収スペクトル（波長毎の吸光度を表した情報）から当該波長における吸光度の二次微分値を算出するとともに、当該二次微分値に基づいてクロロフィルの含有量を推定する非破壊の対象物質含有量推定装置が提案されている。なお、梨に含まれるクロロフィルの含有量は、梨の熟度の推定に役立つ情報である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７８２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案されている対象物質含有量推定装置は、梨に含まれるクロロフィルの含有量の推定以外には適用することが困難である。具体的に、クロロフィルの含有量を推定する場合であっても、目標物が梨以外の物であれば、梨の光吸収スペクトルとは大きく異なり得る。そのため、例えば上記の特定の波長（６７０ｎｍ〜６８０ｎｍ）においてクロロフィル以外の成分による影響がノイズとして重畳するなどして、当該波長がクロロフィルの含有量の推定に適さない可能性がある。さらに、含有量を推定する対象物質がクロロフィルでなければ、当該対象物質が光を吸収する波長は、上記の特定の波長（６７０ｎｍ〜６８０ｎｍ）とは当然に異なり得る。
【０００６】
このように、目標物及び対象物質の組み合わせに応じて、対象物質の含有量の推定に適した波長を選択し直す必要がある。しかし、特許文献１で提案されている対象物質含有量推定装置などによって測定される光吸収スペクトルには、対象物質に限らず様々な物質の影響が複合的に反映されているため、光吸収スペクトルを詳細に検討しない限り対象物質の含有量の推定に適した波長を選択することは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、対象物質の含有量の推定に適した波長を容易かつ迅速に選択することが可能な波長選択方法と、当該波長選択方法を用いた対象物質含有量推定装置の製造方法及び対象物質含有量推定装置とを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、複数の測定波長のそれぞれにおける光吸収特性値を表すスペクトルを、少なくとも１つの学習用目標物から複数測定する第１ステップと、１または複数の前記スペクトルに対応付けられる、当該スペクトルが測定される前記学習用目標物に含まれる対象物質の含有量を測定する第２ステップと、前記第１ステップで測定された複数の前記スペクトルと前記第２ステップで測定された前記対象物質の含有量に対して、前記スペクトルにおける前記光吸収特性値を説明変数、当該スペクトルに対応付けられた前記対象物質の含有量を目的変数としたスパース推定を行うことで、少なくとも１つの前記測定波長における前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０である推定モデルを得る第３ステップと、前記第３ステップで得られた前記推定モデルにおいて０ではない係数が乗じられる前記光吸収特性値の前記測定波長を、前記学習用目標物と同種の物体である測定用目標物に含まれる前記対象物質の含有量の推定に使用する推定用波長として選択する第４ステップと、を備えることを特徴とする波長選択方法を提供する。
【０００９】
この波長選択方法によれば、多数の説明変数の中から目的変数に対して影響が小さいものを除外した推定モデルを得る推定方法であるスパース推定を行って得られる、一部の測定波長（推定用波長）における光吸収特性値に基づいて測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定するための推定モデルを参照するだけで、推定用波長を選択することができる。したがって、学習用目標物から得られるスペクトルに対して詳細な検討を行うことなく、推定用波長を選択することができる。
【００１０】
また、上記特徴の波長選択方法の前記第１ステップにおいて、前記学習用目標物の反射光または透過光を測定する非破壊の測定方法により、前記スペクトルを測定し、前記第１ステップよりも後で行う前記第２ステップにおいて、前記学習用目標物を不可逆的に破壊して行う測定方法により、前記学習用目標物に含まれる前記対象物質の含有量を測定してもよい。
【００１１】
特に、上記特徴の波長選択方法の前記第２ステップにおいて、前記学習用目標物の搾汁を用いて前記対象物質の含有量を測定してもよい。
【００１２】
この波長選択方法によれば、学習用目標物を破壊して当該学習用目標物に含まれる対象物質を測定し易くする測定方法を用いることで、スパース推定を行う際の目的変数である対象物質の含有量を精度良く測定することができる。そのため、推定用波長を選択するためのスパース推定を精度良く行うことが可能になる。
【００１３】
また、上記特徴の波長選択方法の前記第３ステップにおいて、前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０ではない前記測定波長の数が３つ以上である前記推定モデルが得られるように、前記スパース推定におけるＬ１正則化を行ってもよい。
【００１４】
この波長選択方法によれば、測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を精度良く推定することが可能になる。
【００１５】
また、上記特徴の波長選択方法の前記第３ステップにおいて、前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０ではない前記測定波長の数が前記スペクトルに含まれる前記測定波長の総数の１４分の１以下である前記推定モデルが得られるように、前記スパース推定におけるＬ１正則化を行ってもよい。
【００１６】
この波長選択方法によれば、推定用波長の数を減らすことによる対象物質含有量推定装置の構成及び処理の簡略化と、推定用波長の数を増やすことによる対象物質含有量推定装置の推定精度の向上とがトレードオフの関係になる範囲内で、推定用波長を選択することができる。そのため、推定用波長の数が推定精度の向上に資することなく無用に増大することを防止することができる。
【００１７】
また、上記特徴の波長選択方法の前記第１ステップにおいて、異なる複数の前記学習用目標物のそれぞれから前記スペクトルを測定し、前記第２ステップにおいて、当該学習用目標物のそれぞれから前記対象物質の含有量を測定してもよい。
【００１８】
この波長選択方法によれば、スパース推定に必要とされる、スペクトル及び対象物質の含有量の複数の組み合わせを、複数の学習用目標物から得ることができる。
【００１９】
また、上記特徴の波長選択方法の前記第１ステップにおいて、１つの前記学習用目標物における異なる複数の第１測定位置のそれぞれから前記スペクトルを測定し、前記第２ステップにおいて、当該学習用目標物における１または複数の前記第１測定位置に対応する第２測定位置から前記対象物質の含有量を測定してもよい。
【００２０】
この波長選択方法によれば、スパース推定に必要とされる、スペクトル及び対象物質の含有量の複数の組み合わせを、１つの学習用目標物における複数の第１測定位置から得ることができる。したがって、説明変数及び目的変数の組み合わせを増やすことが可能になる。
【００２１】
また、本発明は、測定用目標物から所定の波長における光吸収特性値を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記光吸収特性値に基づいて前記測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する推定部と、を備えた対象物質含有量推定装置の製造方法であって、前記測定用目標物と同種の物体である学習用目標物に対して、請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長選択方法を実行し、前記測定部を、前記波長選択方法の前記第４ステップで選択される前記推定用波長における前記光吸収特性値を選択的に測定するように構成することを特徴とする対象物質含有量推定装置の製造方法を提供する。
【００２２】
この対象物質含有量推定装置の製造方法によれば、光吸収特性値を測定すべき波長（推定用波長）を限定することによって、構成及び処理の簡略化を図った対象物質含有量推定装置を得ることができる。
【００２３】
また、上記特徴の対象物質含有量推定装置の製造方法において、前記推定部を、前記波長選択方法の前記第３ステップで得られる前記推定モデルを用いて前記測定用目標物における前記対象物質の含有量を推定するように構成してもよい。
【００２４】
この対象物質含有量推定装置の製造方法によれば、推定用波長を選択する際に得られた当該推定用波長に対応した推定モデルを用いて測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する対象物質含有量推定装置を得ることができる。
【００２５】
また、上記特徴の対象物質含有量推定装置の製造方法において、前記測定部を、前記測定用目標物における異なる複数の第３測定位置のそれぞれから前記推定用波長における前記光吸収特性値を測定するように構成し、前記推定部を、前記測定用目標物における前記第３測定位置のそれぞれにおける前記対象物質の含有量を推定するように構成してもよい。
【００２６】
この対象物質含有量推定装置の製造方法によれば、測定用目標物に含まれる対象物質の含有量の分布を推定することが可能である対象物質含有量推定装置を得ることができる。
【００２７】
さらに、測定用目標物における測定位置の全てからスペクトルを測定しようとすると、測定部において分光及び走査が必要になるとともに、推定部が処理するデータが膨大になることから、測定部及び推定部の構成及び処理が極めて複雑化して実用に耐えなくなってしまう。しかし、この対象物質含有量推定装置の製造方法によれば、光吸収特性値を測定する波長を推定用波長に限定することによって構成及び処理を大幅に簡略化した実用に耐え得る対象物質含有量推定装置を得ることができる。
【００２８】
また、本発明は、測定用目標物から所定の波長における光吸収特性値を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記光吸収特性値に基づいて前記測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する推定部と、を備え、前記測定部は、推定用波長における前記光吸収特性値を選択的に測定するものであり、前記推定用波長は、前記測定用目標物と同種の物体である学習用目標物の少なくとも１つから測定される複数の測定波長のそれぞれにおける前記光吸収特性値を表す複数のスペクトルと、１または複数の前記スペクトルに対応付けられる、当該スペクトルが測定される前記学習用目標物に含まれる対象物質の含有量と、に対して、前記スペクトルにおける前記光吸収特性値を説明変数、当該スペクトルに対応付けられた前記対象物質の含有量を目的変数としたスパース推定を行った場合に得られる、少なくとも１つの前記測定波長における前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０であるとともに少なくとも１つの前記測定波長における前記光吸収特性値に対して乗じられる係数が０ではない推定モデルにおける、０ではない係数が乗じられる前記光吸収特性値の前記測定波長に相当する波長であることを特徴とする対象物質含有量推定装置を提供する。
【００２９】
この対象物質含有量推定装置によれば、光吸収特性値を測定すべき波長（推定用波長）が限定されるため、構成及び処理の簡略化を図ることができる。
【００３０】
また、上記特徴の対象物質含有量推定装置において、前記測定部は、前記測定用目標物における異なる複数の第３測定位置のそれぞれから前記推定用波長毎の前記光吸収特性値を測定し、前記推定部は、前記測定用目標物における前記第３測定位置のそれぞれにおける前記対象物質の含有量を推定してもよい。
【００３１】
この対象物質含有量推定装置によれば、測定用目標物に含まれる対象物質の含有量の分布を推定することができる。
【００３２】
さらに、測定用目標物における測定位置の全てからスペクトルを測定しようとすると、測定部において分光及び走査が必要になるとともに、推定部が処理するデータが膨大になることから、測定部及び推定部の構成及び処理が極めて複雑化して実用に耐えなくなってしまう。しかし、この対象物質含有量推定装置によれば、光吸収特性値を測定する波長が推定用波長に限定されることで、測定部及び推定部の構成及び処理が大幅に簡略化されるため、実用に耐え得るものとすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
上記特徴の波長選択方法によれば、学習用目標物から得られるスペクトルに対して詳細な検討を行うことなく、推定用波長を選択することができる。したがって、対象物質の含有量の推定に適した推定用波長を、容易かつ迅速に選択することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置の全体構成の一例について示すブロック図。
【図２】図１に示す波長選択器が透過する推定用波長の選択及び図１に示す推定部が用いる推定モデルの決定に使用する機器の一例について示すブロック図。
【図３】図１に示す対象物質含有量推定装置の推定精度の検証結果について示したグラフ。
【図４】図１に示す対象物質含有量推定装置の推定精度の検証結果について示したグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置の全体構成の一例について示すブロック図。
【図６】図５に示す波長選択器が透過する推定用波長の選択及び図５に示す推定部が用いる推定モデルの決定に使用する機器の一例について示すブロック図。
【図７】図５に示す学習用目標物における測定位置について説明する模式図。
【図８】図５に示す対象物質含有量推定装置の推定精度の検証結果について示した図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態に係る対象物質含有量推定装置及び波長選択方法について、図面を参照して説明する。なお、以下では説明の具体化のため、青果（特にイチゴ）に含まれる糖の含有量（特にＢｒｉｘ糖度）を推定する場合について適宜例示するが、本発明の実施形態に係る対象物質含有量推定装置及び波長選択方法は、糖以外の対象物質の含有量を推定する場合にも当然に適用可能であるし、青果以外の物に対しても当然に適用可能である。
【００３６】
＜＜第１実施形態＞＞
＜対象物質含有量推定装置＞
最初に、本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置の全体構成の一例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置の全体構成の一例について示すブロック図である。
【００３７】
図１に示すように、対象物質含有量推定装置１は、測定用目標物ＴＭの所定の波長における光吸収特性値を測定する測定部１０と、測定部１０が測定した光吸収特性値に基づいて測定用目標物ＴＭにおける対象物質の含有量を推定する推定部２０とを備えている。また、測定部１０は、光源１１と、波長選択器１２と、検出器１３と、光吸収特性値算出部１４とを備えている。なお、光吸収特性値とは、物体における光を吸収する特性が反映された値であり、典型的には透過率、反射率、吸光度などであるが、これらの微分値（例えば、二次微分値）などの値も当然に光吸収特性値に該当する。
【００３８】
光源１１は、例えばハロゲンランプなどの様々な波長（連続波長）の光を出射する発光装置で構成され、測定用目標物ＴＭに対して光を照射する。測定用目標物ＴＭに入射した光の一部は測定用目標物ＴＭで吸収され、残りは透過光として出力される。
【００３９】
波長選択器１２は、例えばバンドパスフィルタや干渉フィルタなどの光学フィルタで構成され、測定用目標物ＴＭの透過光に含まれる所定の波長の光を選択的に透過させる。なお、波長選択器１２が透過させるべき光の波長（以下、「推定用波長」という）の選択方法については、後述の＜推定用波長の選択方法及び推定モデルの決定方法＞で説明する。また、推定用波長は、１つの場合もあり得るが、複数の場合もあり得る。推定用波長が複数の場合、例えば、波長選択器１２が切替可能な複数の光学フィルタを備え、当該光学フィルタを順番に切り替えることで、複数の推定用波長の光を選択的に透過させる。
【００４０】
検出器１３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの光の強度を検出するセンサで構成され、波長選択器１２を透過した推定用波長である測定用目標物ＴＭの透過光の強度を検出する。
【００４１】
光吸収特性値算出部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置と半導体メモリなどの記憶装置とで構成され、検出器１３が検出した光の強度に基づいて測定用目標物ＴＭの光吸収特性値を算出する。例えば、光吸収特性値算出部１４は、測定用目標物ＴＭを設置していない状態で検出器１３によって検出される光の強度を測定用目標物ＴＭに対する入射光の強度として記憶しておき、測定用目標物ＴＭを設置した状態で検出器１３によって検出される透過光の強度を入射光の強度で除することで、測定用目標物ＴＭの光吸収特性値である透過率を算出する。なお、光吸収特性値算出部１４が、測定用目標物ＴＭの光吸収特性値として、透過率の逆数の常用対数値である吸光度を算出してもよいし、透過率や吸光度の二次微分値などを算出してもよい。
【００４２】
推定部２０は、下記式（１）の演算を行うことによって、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量（例えば、糖度）を推定し、その推定結果を表す対象物質含有量推定データを生成する。なお、下記式（１）において、ｉは波長の番号、ｘｉは測定部１０によって測定された波長ｉにおける光吸収特性値、ｃｉは波長ｉにおける係数、ｂは定数、ｙは対象物質の含有量の推定値である。なお、下記式（１）に示すような係数ｃｉ及びｂを含む数式である推定モデルは、光吸収特性値を説明変数、対象物質の含有量を目的変数とした回帰分析の結果に基づいて決定することが可能であるが、その詳細については後述する＜推定用波長の選択方法及び推定モデルの決定方法＞で説明する。
【００４３】
【数１】
2018013418.tif 000003
【００４４】
この対象物質含有量推定装置１では、測定部１０が測定する波長と、推定部２０が対象物質の含有量の推定に使用する波長とのそれぞれが、推定用波長に限定される。そのため、構成及び処理の簡略化を図ることができる。
【００４５】
なお、図１に示す対象物質含有量推定装置１において、波長選択器１２を、光源１１と測定用目標物ＴＭとの間に設けることで、測定用目標物ＴＭの入射光の波長を選択して推定用波長にしてもよい。このように構成しても、検出器１３において、推定用波長である測定用目標物ＴＭの透過光の強度を検出することが可能である。
【００４６】
＜推定用波長の選択方法及び推定モデルの決定方法＞
次に、図１に示した対象物質含有量推定装置１における、波長選択器１２が透過する推定用波長の選択方法と、推定部２０が対象物質の含有量の推定に使用する推定モデルとのそれぞれについて、図面を参照して説明する。図２は、図１に示す波長選択器が透過する推定用波長の選択及び図１に示す推定部が用いる推定モデルの決定に使用する機器の一例について示すブロック図である。
【００４７】
図２に示すように、推定用波長の選択及び推定モデルの決定に使用する機器として、光源３１と、分光器３２と、検出器３３と、光吸収特性値算出部３４と、演算部３５が挙げられる。
【００４８】
光源３１は、図１に例示した対象物質含有量推定装置１における光源１１と同様である。また、光源３１の光が照射される学習用目標物ＴＬは、図１に示した測定用目標物ＴＭと同種の物である。なお、測定用目標物ＴＭ及び学習用目標物ＴＬが青果である場合、少なくとも『イチゴ』や『メロン』などの植物の種が同じであればよいが、『とちおとめ』や『さがほのか』などの品種まで同じであると好ましい。
【００４９】
分光器３２は、例えばプリズムや回折格子など構成され、学習用目標物ＴＬの透過光を波長に応じた方向に進行させることで空間的に分解する（即ち、分光する）。検出器３３は、例えばラインセンサで構成され、分光器３２によって分光された光の強度を所定の測定波長毎に測定する（例えば、１ｎｍ間隔で測定する）。
【００５０】
光吸収特性値算出部３４は、図１に示した光吸収特性値算出部１４と同様の機器及び方法で光吸収特性値を算出する。ただし、図２に示す光吸収特性値算出部３４は、検出器３３が検出した複数の測定波長のそれぞれにおける光の強度から光吸収特性値を算出して、複数の測定波長のそれぞれにおける光吸収特性値を表すスペクトルを算出する。
【００５１】
演算部３５は、例えばＣＰＵなどの演算装置と半導体メモリなどの記憶装置とで構成され、光吸収特性値算出部３４が算出したスペクトルにおける光吸収特性値を説明変数、当該スペクトルが得られる学習用目標物ＴＬに含まれる対象物質の含有量を目的変数としたスパース推定を行うことで、上記式（１）に示すような推定モデルを得る。
【００５２】
このとき、目的変数である学習用目標物ＴＬに含まれる対象物質の含有量は、測定結果の信頼性が高い測定方法で測定した値である。例えば、学習用目標物ＴＬの搾汁を用いる測定方法のような、学習用目標物ＴＬの不可逆的な破壊を伴う測定方法で、学習用目標物ＴＬに含まれる対象物質の含有量を測定すると、好ましい。なお、糖度に関しては、旋光計によって測定される国際糖度、屈折計によって測定されるＢｒｉｘ糖度のいずれにおいても、糖度を測定するために搾汁が必要である。また、学習用目標物ＴＬの不可逆的な破壊を伴う測定方法で対象物質の含有量を測定する場合、非破壊の測定方法であるスペクトルの測定後に行えばよい。
【００５３】
ここで、演算部３５が推定モデルを得るために行うスパース推定について説明する。スパース推定とは、多数の説明変数の中から目的変数に対する影響が小さいものを除外した推定モデルを得る推定方法である。
【００５４】
上記式（１）に示したように、光吸収特性値ｘｉと係数ｃｉの線形和によって対象物質の含有量ｙが求められる場合、ｍ個の学習用目標物ＴＬから得られるスペクトルｘ１１〜ｘ１ｎ,ｘ２１〜ｘ２ｎ,・・・,ｘｍ１〜ｘｍｎと、当該スペクトルに対応する対象物質の含有量ｙ１,ｙ２,・・・,ｙｍは、下記式（２）のように表される。また、下記式（２）において、１つのスペクトルに含まれる測定波長はｎ個である、また、下記式（２ａ）は、下記式（２）におけるベクトル及び行列の表記を省略したものであり、後述する式（３）〜（５）も下記式（２ａ）と同様の方法で表記している。
【００５５】
【数２】
2018013418.tif 000004
【００５６】
スパース推定ではない通常の推定方法（例えば、最小二乗法やＳｔｅｐｗｉｓｅ法など）では、下記式（３）に示すように、単純に目的変数と推定結果との差を最小化する係数ｃ１,ｃ２,・・・,ｃｎ及び切片ｂを求めることになる。
【００５７】
【数３】
2018013418.tif 000005
【００５８】
これに対して、スパース推定では、目的変数と推定結果との差を最小化する過程でＬ１正則化を行うことによって、説明変数（測定用波長）の削減を行う。具体的には、下記式（４）に示すように、上記式（３）に対してＬ１正則化項を追加して最小化問題を解く。下記式（４）において、ハイパーパラメータαはＬ１正則化の強度を調整するための任意の正の数である。なお、下記式（４）に例示する手法は、ｌａｓｓｏと呼ばれる手法である。
【００５９】
【数４】
2018013418.tif 000006
【００６０】
また、ｌａｓｓｏにおける諸問題を解消するために、ｌａｓｓｏを発展させた手法がいくつか提案されている。ここでは、ａｄａｐｔｉｖｅ  ｌａｓｓｏを採用する場合について例示する。ａｄａｐｔｉｖｅ  ｌａｓｓｏでは、下記式（５）の最小化問題を解くことになる。下記式（５）において、ハイパーパラメータαはＬ１正則化の強度を調整するための任意の正の数、ｗは重み関数である。また、ｗｉは測定波長ｉにおける重み関数の値である。また、ハット付きのｃｉは、測定波長ｉにおける初期係数であり、例えば最小二乗法によって決定される。また、ａｄａｐｔｉｖｅ  ｌａｓｓｏについては、例えばH. Zou, “The Adaptive Lasso and Its Oracle Properties”, Journal of the American Statistical Association, vol.101,pp.1418-1429, 2006.で提案されている。
【００６１】
【数５】
2018013418.tif 000007
【００６２】
上記式（５）の演算を行うことで、上記式（２）の係数ｃ１,ｃ２,・・・,ｃｎ及び切片ｂが決定される。このとき、上記式（５）のハイパーパラメータαが大きいほど、係数ｃ１,ｃ２,・・・,ｃｎの中で値が０になる数が多くなり、推定に必要な光吸収特性値の数が少ない推定モデルが得られる。即ち、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量を推定する場合において（図１及び上記式（１）参照）、推定に必要な光吸収特性値を得るために測定を要する推定用波長（波長選択器１２が透過させる波長）が少ない推定モデルが得られる。
【００６３】
演算部３５は、上記式（５）の演算により得られた推定モデルを表す推定モデルデータと、推定用波長を表す推定用波長データとを生成して出力する。このとき、演算部３５は、上記のようにして得られた推定モデルにおいて、０ではない係数が乗じられる光吸収特性値の測定波長を、推定用波長として選択する。
【００６４】
そして、図１に示す対象物質含有量推定装置１における推定部２０に対して、推定モデルデータが表す推定モデルを記憶させることで、推定部２０が当該推定モデルを用いて測定用目標物ＴＭにおける対象物質の含有量を推定するように構成する。さらに、図１に示す対象物質含有量推定装置１における測定部１０が、推定用波長データが表す推定用波長における光吸収特性値を選択的に測定するように構成する。具体的には、波長選択器１２を、当該推定用波長を選択的に透過するように構成する。
【００６５】
以上のように推定用波長を選択すると、一部の測定波長（推定用波長）における光吸収特性値に基づいて測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量を推定するための推定モデルを参照するだけで、推定用波長を選択することができる。そのため、学習用目標物ＴＬから得られるスペクトルに対して詳細な検討を行うことなく、容易かつ迅速に推定用波長を選択することが可能になる。
【００６６】
＜推定精度の検証結果＞
上述の＜推定用波長の選択方法及び推定モデルの決定方法＞で説明した通りに構成した波長選択器１２及び推定部２０を備えた対象物質含有量推定装置１の推定精度の検証結果について、図面を参照して説明する。図３及び図４は、図１に示す対象物質含有量推定装置の推定精度の検証結果について示したグラフである。
【００６７】
図３及び図４のそれぞれは、推定用波長の数を様々な値にした場合における推定精度を表したものである。具体的に、図３（ａ）〜（ｄ）に示すそれぞれの散布図は、推定用波長の数が特定の値（４００，１９，７，３）である場合における推定結果を示しており、推定精度を表す評価スコアも併せて示している。図４は、推定用波長の数と評価スコアとの関係を示したグラフである。なお、図３及び図４は、サンプル（学習用目標物ＴＬ及び測定用目標物ＴＭ）が１００個のイチゴ、対象物質が糖であって含有量がＢｒｉｘ糖度、測定用波長が１ｎｍ間隔で６００ｎｍ〜１０００ｎｍ、光吸収特性値が吸光度の二次微分値という場合において、１０分割交差検証を行って得られた対象物質含有量推定装置１の推定精度の検証結果を示している。また、図３及び図４では、選択される推定用波長の数が異なる複数の推定結果を示しているが、これらは、上述のように上記式（５）のハイパーパラメータαの値を増減させることによって、選択される推定用波長の数を増減させて得られたものである。
【００６８】
１０分割交差検証とは、全てのサンプルを１０個のグループに分け、９つの学習用グループに含まれるサンプルを用いて得られた推定モデルを１つの評価用グループに含まれるサンプルに適用することで求められる推定結果の評価スコアを、全てのグループが一度は評価用グループになるようにして１０個算出し、この１０個の評価スコアを平均化することで最終的な評価スコアを得るという検証方法である。ただし、本例の場合、対象物質の含有量の実測値を測定する（屈折計でＢｒｉｘ糖度を測定する）とサンプルが無くなってしまい、その後は光吸収特性値を測定することができなくなるという問題がある。そこで、本例では、最初に、全てのサンプルから、全ての測定波長における光吸収特性値を測定したスペクトルを得ておく。この場合、学習用グループに含まれるサンプルについては当該スペクトルにおける光吸収特性値をそのまま使用すればよいし、評価用グループに含まれるサンプルについては当該スペクトルから推定用波長における光吸収特性値を抜き出して使用すればよい。
【００６９】
また、１つの評価用グループに含まれる１０個のサンプルの評価スコアは、下記式（６）によって算出される。下記式（６）において、Ｓは評価スコア、ｙは実測値、バー付きのｙはｙの平均値、ハット付きのｙは推定値である。なお、ｙ、バー付きのｙ及びハット付きのｙのそれぞれは、１０個のサンプルのそれぞれに相当する１０個の成分を有するベクトルである。また、下記式（６）から明らかなように、評価スコアＳの最大値は１である。
【００７０】
【数６】
2018013418.tif 000008
【００７１】
図３に示す散布図は、上述の１０分割交差検証を行う過程で得られる個々のサンプルの推定値及び実測値を表したものである。図３に示すように、推定用波長の数が１９及び７の場合、推定値と実測値が近い（図中の推定値と実測値が同値である場合を表す直線に近い）サンプルが多くなり、評価スコアも１に近づく。一方、推定用波長の数が４００及び３の場合、推定用波長の数が１９及び７の場合と比較すると、推定値と実測値が遠いサンプルが若干多くなるが、大部分のサンプルは推定値と実測値が近く、評価スコアは少なくとも０．６程度はあるため、良好な推定精度が得られていることが分かる。したがって、推定用波長の数を３つ以上にすることで、良好な推定精度が得られる。
【００７２】
また、図４に示すように、推定用波長の数が３以上かつ３０未満（測定波長の総数の１４分の１以下）では、評価スコアが安定して上昇する。これは、推定用波長の数を増やすことで、対象物質含有量推定装置１の推定精度を向上させることが可能であることを示している。即ち、推定用波長の数を減らすことによる対象物質含有量推定装置１（特に、波長選択器１２）の構成及び処理の簡略化と、推定用波長の数を増やすことによる対象物質含有量推定装置１の推定精度の向上とがトレードオフの関係になることを示している。しかし、推定用波長の数が３０以上になると、上記のトレードオフの関係が崩れ、評価スコアが大きくばらつくようになる。これは、対象物質の含有量の推定に適さない測定波長まで推定用波長として選択してしまい（いわゆる過学習の状態になり）、これが推定精度に悪影響を与えるからである。したがって、推定用波長の数が対象物質含有量推定装置１の推定精度の向上に資することなく無用に増大することを防止するためには、推定用波長の数を３０弱（測定波長の総数の１４分の１）以下にすると、好ましい。
【００７３】
なお、これまで、測定用目標物ＴＭ及び学習用目標物ＴＬのそれぞれの透過光を測定する場合について説明したが（図１及び図２参照）、測定用目標物ＴＭ及び学習用目標物ＴＬのそれぞれの反射光を測定してもよい。この場合も、上述した透過光を測定する場合と同様に、推定モデルの決定、推定用波長の選択、及び、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量の推定を行うことが可能である。
【００７４】
また、測定用目標物ＴＭ及び学習用目標物ＴＬの一方については透過光を測定し、他方については反射光を測定してもよい。ただし、対象物質含有量推定装置１の推定精度を向上させるためには、推定モデルの決定及び推定用波長の選択を行うために測定する学習用目標物ＴＬの光の種類と、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量を推定するために測定する測定用目標物ＴＭの光の種類とを同種にした方が好ましい。
【００７５】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置について説明する。本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置は、基本的な構成や処理方法は上述した本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１と同様である。そのため、以下では、本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置について、本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１と異なる部分について中心に説明し、本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１と同様である部分については説明を省略する。
【００７６】
最初に、本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置の全体構成の一例について図面を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置の全体構成の一例について示すブロック図である。
【００７７】
図５に示すように、対象物質含有量推定装置１Ｘは、上述した本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１と同様であり（図１参照）、光源１１、波長選択器１２、検出器１３Ｘ及び光吸収特性値算出部１４を備えた測定部１０Ｘと、推定部２０Ｘとを備えている。
【００７８】
波長選択器１２は、測定用目標物ＴＭの反射光に含まれる推定用波長の光を選択的に透過させる。また、検出器１３Ｘは、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのエリアセンサで構成され、測定用目標物ＴＭにおける異なる複数の測定位置（「第３測定位置」に相当）のそれぞれから推定用波長毎の光の強度を測定する。そして、光吸収特性値算出部１４が、測定用目標物ＴＭにおける異なる複数の測定位置のそれぞれにおける推定用波長毎の光吸収特性値を算出し、推定部２０Ｘが、測定用目標物ＴＭにおける異なる複数の測定位置のそれぞれにおける対象物質の含有量を推定する。
【００７９】
即ち、本発明の実施形態に係る対象物質含有量推定装置１Ｘは、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量の分布を推定する。
【００８０】
次に、図５に示した対象物質含有量推定装置１Ｘにおける、波長選択器１２が透過する推定用波長の選択方法と、推定部２０が対象物質の含有量の推定に使用する推定モデルとのそれぞれについて、図面を参照して説明する。図６は、図５に示す波長選択器が透過する推定用波長の選択及び図５に示す推定部が用いる推定モデルの決定に使用する機器の一例について示すブロック図である。
【００８１】
図６に示すように、推定用波長の選択及び推定モデルの決定に使用する機器も上述した本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１と同様であり（図２参照）、光源３１と、分光器３２と、検出器３３Ｘと、光吸収特性値算出部３４と、演算部３５が挙げられる。
【００８２】
分光器３２は、学習用目標物ＴＬの反射光を波長に応じた方向に進行させることで空間的に分解する（即ち、分光する）。また、検出器３３Ｘは、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのエリアセンサで構成され、分光器３２によって分光された光の強度を所定の測定波長毎かつ学習用目標物ＴＬにおける所定の測定位置毎に測定する。ただし、検出器３３Ｘが一度に測定できるのは、学習用目標物ＴＬの一方向の位置（一次元位置）であるため、例えば分光器３２に入射する光の方向を切り替えるなどの走査が必要である。なお、このような測定位置毎の測定が可能な装置として、ハイパースペクトルカメラ（例えば、Ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｐｔｉｃｓ  ｃｏｒｐ．製のＳＯＣ７１０−ＶＰ）が挙げられる。ハイパースペクトルカメラは、分光器３２と検出器３３Ｘとを組み合わせた装置であり、自動的に走査を行うことで測定位置毎のスペクトルを測定する装置である。
【００８３】
光吸収特性値算出部３４は、図５に示した光吸収特性値算出部１４と同様の機器及び方法で光吸収特性値を算出する。ただし、図６に示す光吸収特性値算出部３４は、学習用目標物ＴＬにおける異なる複数の測定位置のそれぞれにおいて、検出器３３が検出した複数の測定波長のそれぞれにおける光の強度から光吸収特性値を算出して、複数の測定波長のそれぞれにおける光吸収特性値を表すスペクトルを算出する。
【００８４】
演算部３５は、本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１において述べた＜推定用波長の選択方法及び推定モデルの決定方法＞と同様の方法により、推定用波長を選択するとともに推定モデルを決定する。ただし、本例の場合、学習用目標物ＴＬにおける測定位置毎にスペクトルが得られる。そのため、上記式（２）におけるｍが、学習用目標物ＴＬの数ではなく、測定位置の数になる。なお、学習用目標物ＴＬが複数の場合、ｍは、学習用目標物ＴＬのそれぞれにおける測定位置の総数になる。
【００８５】
ここで、学習用目標物ＴＬにおける測定位置について、図面を参照して説明する。図７は、図５に示す学習用目標物における測定位置について説明する模式図である。図７（ａ）は、光吸収特性値を測定する場合の学習用目標物ＴＬにおける測定位置（以下、「第１測定位置」という）を示す模式図であり、図７（ｂ）は、対象物質の含有量を測定する場合の学習用目標物ＴＬにおける測定位置（以下、「第２測定位置」という）を示す模式図である。
【００８６】
図７（ａ）に示すように、測定波長毎に測定される光吸収特性値は、検出器３３Ｘの画素毎という非常に高い分解能で測定される。一方、図７（ｂ）に示すように、対象物質の含有量は、例えば上述のように搾汁を用いる場合、学習用目標物ＴＬを細分化して搾汁する必要があることから、光吸収特性値よりも低い分解能で測定される。したがって、第１測定位置と第２測定位置は完全には一致せず、１つの第２測定位置に複数の第１測定位置が対応することがあり得る。なお、対象物質含有量推定装置１Ｘの推定精度を向上させるためには、第１測定位置及び第２測定位置が一致した状態で得られた推定用波長及び推定モデルを用いると好ましい。そこで、例えば、分解能が高い何らかの方法で対象物質の含有量を測定したり、検出器３３Ｘにおける複数の画素の光吸収特性値を平均化するなどして分解能を低下させたりして、第１測定位置及び第２測定位置が一致するようにしてもよい。
【００８７】
次に、図５に示した対象物質含有量推定装置１Ｘの推定精度の検証結果について、図面を参照して説明する。図８は、図５に示す対象物質含有量推定装置の推定精度の検証結果について示した図である。なお、図８では、３つの測定用目標物ＴＭ（イチゴ）のそれぞれにおける対象物質の含有量（Ｂｒｉｘ糖度）の実測結果及び推定結果を示しており、図８（ａ）が実測結果、図８（ｂ）及び（ｃ）が推定結果を示している。ただし、図８（ａ）に示す実測結果は、細分化した測定用目標物ＴＭを搾汁して対象物質の含有量を測定しているため、分解能が低くなっている。また、図８（ｂ）は、測定波長（４００ｎｍ〜１０００ｎｍを１２０個に分割した波長）の全てを推定用波長とした場合に得られる推定結果を示しており、図８（ｃ）は、３つの測定波長を推定用波長として選択した場合に得られる推定結果を示している。
【００８８】
上述のように、図５に示した対象物質含有量推定装置１Ｘは、測定用目標物ＴＭにおける異なる複数の測定位置のそれぞれにおける対象物質の含有量を推定する。図８（ｂ）及び（ｃ）におけるいずれの推定結果も、図中の下側（イチゴのへた側）ほど糖度が低く、図中の上側（イチゴの先端側）ほど糖度が高くなっており、図８（ａ）に示す実測結果に近いものとなっている。
【００８９】
特に、図８（ｃ）に示すように、推定用波長を３つまで少なくしても、図８（ａ）に示す実測結果に近くなっており、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量（Ｂｒｉｘ糖度）の分布を精度良く推定することができている。なお、上述した本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１でも、推定用波長が３つ以上であれば、良好な推定精度が得られている（図３及び図４参照）。
【００９０】
以上の通り、本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置１Ｘは、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量の分布を推定することができる。
【００９１】
さらに、例えばハイパースペクトルカメラを用いるなどして測定用目標物における測定位置の全てからスペクトルを測定しようとすると、測定部において分光及び走査が必要になるとともに、推定部が処理するデータが膨大になることから、構成及び処理が極めて複雑化して実用に耐えなくなってしまう。しかし、この対象物質含有量推定装置１Ｘによれば、光吸収特性値を測定する波長が推定用波長に限定されることで、測定部１０Ｘ及び推定部２０の構成及び処理が大幅に簡略化されるため、実用に耐え得るものとすることができる。
【００９２】
なお、これまで、測定用目標物ＴＭ及び学習用目標物ＴＬのそれぞれの反射光を測定する場合について説明したが、測定用目標物ＴＭ及び学習用目標物ＴＬのそれぞれの透過光を測定してもよい。この場合も、上述した反射光を測定する場合と同様に、推定モデルの決定、推定用波長の選択、及び、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量の推定を行うことが可能である。
【００９３】
また、測定用目標物ＴＭ及び学習用目標物ＴＬの一方については透過光を測定し、他方については反射光を測定してもよい。ただし、対象物質含有量推定装置１Ｘの推定精度を向上させるためには、推定モデルの決定及び推定用波長の選択を行うために測定する学習用目標物ＴＬの光の種類と、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量を推定するために測定する測定用目標物ＴＭの光の種類とを同種にした方が好ましい。
【００９４】
＜＜変形等＞＞
［１］  上述した本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置１，１Ｘの説明では、対象物質含有量推定装置１，１Ｘがイチゴの糖度を推定する場合を具体例として挙げている。しかし、対象物質含有量推定装置１，１Ｘは、イチゴ以外の測定用目標物ＴＭに対しても当然に適用可能であるし、糖度以外の対象物質の含有量の推定も当然に可能である。例えば、対象物質含有量推定装置１，１Ｘは、青果などの食品に含まれる塩、クエン酸やリンゴ酸、タンニン、カプサイシン、農薬などの化学物質、タンパク質、油分、水分、クロロフィルなどの含有量を推定することも可能である。また、対象物質含有量推定装置１，１Ｘは、人体またはマウス等の実験動物におけるガン細胞の発見等にも利用可能である。
【００９５】
［２］  本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置１Ｘにおける推定用波長の選択方法及び推定モデルの決定方法（図６及び図７参照）を、本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１に適用してもよい。また、反対に、本発明の第１実施形態に係る対象物質含有量推定装置１における推定用波長の選択方法及び推定モデルの決定方法（図２参照）を、本発明の第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置１Ｘに適用してもよい。
【００９６】
ただし、対象物質含有量推定装置の推定精度を向上させるためには、上述した本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置１，１Ｘのように、推定用波長の選択及び推定モデルの決定を行う際の光吸収特性値の測定方法と、測定用目標物ＴＭに含まれる対象物質の含有量の推定を行う際の光吸収特性値の測定方法とを同様にした方が好ましい。
【００９７】
［３］  図１及び図５のそれぞれにおいて例示する対象物質含有量推定１，１Ｘは、測定用目標物ＴＭと検出器１３，１３Ｘとの間に設けられて測定用目標物ＴＭの透過光または反射光における推定用波長の光を選択的に透過する波長選択器１２を備えているが、波長選択器１２をこれ以外の場所に設置してもよい。例えば、波長選択器１２を、光源１１と測定用目標物ＴＭとの間に設けて、測定用目標物ＴＭに照射される光の中から推定用波長の光を選択的に透過するようにしてもよい。
【００９８】
また、上述した本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る対象物質含有量推定装置１，１Ｘの説明では、光源１１が連続波長の光を出射する発光装置で構成される場合について例示しているが、光源をＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの所定の波長（推定用波長）の光を出射する発光装置で構成してもよい。なお、この場合、出射する光の波長（推定用波長）が異なる複数のＬＥＤやＬＤを備えた光源が、所定の時間毎に駆動するＬＥＤやＬＤを順番に切り替える構成であってもよいし、同時に複数のＬＥＤやＬＤを駆動するとともに波長選択器１２を用いて推定用波長の光を選択的に透過する構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、青果等の目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する対象物質含有量推定装置、当該対象物質含有量推定装置の製造方法、及び、当該対象物質含有量推定装置における推定用波長の選択方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１，１Ｘ  ：  対象物質含有量推定装置
１０，１０Ｘ  ：  測定部
１１  ：  光源
１２  ：  波長選択器
１３，１３Ｘ  ：  検出器
１４  ：  光吸収特性値算出部
２０，２０Ｘ  ：  推定部
３１  ：  光源
３２  ：  分光器
３３  ：  検出器
３４  ：  光吸収特性値算出部
３５  ：  演算部
ＴＭ  ：  測定用目標物
ＴＬ  ：  学習用目標物
【図１】
2018013418.tif 000009
【図２】
2018013418.tif 000010
【図３】
2018013418.tif 000011
【図４】
2018013418.tif 000012
【図５】
2018013418.tif 000013
【図６】
2018013418.tif 000014
【図７】
2018013418.tif 000015
【図８】
2018013418.tif 000016