(57)【要約】内部特性によって果物を分類するため，近赤外線分光技術を用いて果物試料の糖度を測定する，果物の特性を特定する装置。本発明の装置は，１対の光誘導部（１２）と，１対の光放射／センサ組立体（１４）と，光遮断部材（２０）と，光検出器（４０）とを含む。光検出器は光源から伝達された光と光放射／センサ組立体が受光した光の光度を算出し，スペクトル分析及び解析をして多様な果物の糖度及び酸度を判断する。光検出器は光度が減少すると光遮断部材を制御して光路を遮断する。本発明の装置は，果物の内部特性を効率的でかつ確実に測定するため，動作効率及び果物選別精度を向上させるように自動化ラインに使用することが適合する。
2004537052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から放射される光を用いて果物試料の特性を測定する装置において，
前記光源から光を光路に沿って果物試料の所定位置に伝達する１対の光誘導部と，
前記１対の光誘導部を介して伝達された光を放射し受光するため，前記所定地点に対応する前記１対の光誘導部の端部に各々連結される１対の光放射／センサ組立体と，
前記１対の光誘導部を介して伝達された光を選択的に遮断するため，前記光路に沿って設けられる光遮断部材と，
前記光放射／センサ組立体が受光した光の光度を算出するための出力を生成し，前記光遮断部材を制御して，受光された光の光度が時間の経過によって変化するにしたがって前記光路に沿った光の伝達を制御する光検出器とを含み，
前記光検出器は，果物試料の内部特性を判断するためにスペクトルを分析及び解析するのに適している，
ことを特徴とする光源から放射される光を用いて果物の特性を測定する装置。
【請求項２】
前記光遮断部材は，前記光検出器からの制御出力に基づいて，前記光路に沿って伝達された光を選択的に遮断あるいは通過させる光遮断板からなる，
ことを特徴とする請求項１に記載の光源から放射される光を用いて果物の特性を測定する装置。
【請求項３】
前記光遮断部材は，前記光遮断板の動作によって光を通過させるために，前記１対の光誘導部と前記光検出器間に連結され，前記光路に対して固定されている補助光誘導部をさらに含む，
ことを特徴とする請求項２に記載の光源から放射される光を用いて果物の特性を測定する装置。
【請求項４】
電源により動作して前記光遮断板を所定角度だけ移動させるソレノイドアクチュエータをさらに含む，
ことを特徴とする請求項３に記載の光源から放射される光を用いて果物の特性を測定する装置。
【請求項５】
前記ソレノイドアクチュエータ及び前記光遮断板を収容するケーシングをさらに含む，
ことを特徴とする請求項４に記載の光源から放射される光を用いて果物の特性を測定する装置。
【請求項６】
前記ソレノイドアクチュエータに印加される電源を受けるため，前記ケーシングの外側面に設けられる電源端子をさらに含む，
ことを特徴とする請求項５に記載の光源から放射される光を用いて果物の特性を測定する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，一般に果物特性測定装置に関し，さらに詳細には，近赤外線分光技術で果物を糖度及び酸度によって分類するため，光源の光度を自動制御する機能を有する果物試料内部の品質を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように，特定の果物の糖度（甘味）は，通常，経験者の視覚，触覚及び嗅覚で判断してきた。各作業者の主観に基づくこのような過程は，本質的に一貫性がなく不正確であるので，果物の品質に対する信頼度が低下し，果物を甘味等級別に確実に選別することができない。作業者が特定種類の果物の甘味を測定することが可能な適正能力を得るには数年間かかる。
【０００３】
かかる問題点を解決するため，近赤外線分光技術が用いられるが，かかる技術により，果物の糖度や酸度などの内部品質を正確に測定することができる。作業者が対象果物から選択した果物試料を光路に設置した後，その果物に対する近赤外線光源の光度を感知して，反射率と透過率を判断し，糖度含量別に果物を等級化する。ここで，反射率は果物により反射された光の光度に対する光源の光度の比率であり，透過率は果物を透過した光の光度に対する光源の光度の比率である。このとき，正確な測定のため，光源は作動中に一定の光度（出力レベル）を維持しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，光源の出力レベルは，作動時間が経過すれば低下して，測定誤差を徐々に増加させる。このような測定誤差を低減するため，参考試料（即ち，硫酸バリウムの圧着ブロック又はテフロン（登録商標）ブロック）に対して光を照射して，収得した透過率及び反射率を測定し，その試料を透過した光エネルギー及び試料により反射された光エネルギーを用いて，測定値に基づいて光源の光度を設定する。しかしながら，このような誤差補正は工程の付加的段階であるので，全体測定過程を遅延させる。
【０００５】
また，果物内部の特性は所定の測定位置によって変化する。即ち，同一の果物であっても，部位によって測定値が異なる。このような果物試料の内部変化は，果物の甘味及び酸度を正確に測定することを困難にしている。
【０００６】
したがって，本発明は，かかる問題点を解決するためのもので，その目的は，近赤外線を果物試料の両側面に照射し（透過し），その果物から反射された光エネルギーを測定して分析することにより，果物の甘味及び酸度の測定誤差を低減して果物内部の特性に基づく選別精度を向上させることが可能な，光源の光度を制御する果物内部の特性測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれは，上記及び他の目的は，光源から放射される光を使用して果物試料の特性を測定する装置を提供することにより達成できる。前記装置は，光源から光を光路に沿って果物試料の所定位置に伝達する１対の光誘導部と，前記１対の光誘導部を介して伝達された光を放射し受光するため，前記所定地点に対応する前記１対の光誘導部の端部に各々連結される１対の光放射／センサ組立体と，前記１対の光誘導部を介して伝達された光を選択的に遮断するため，前記光路に沿って設けられる光遮断部材と，前記光放射／センサ組立体が受光した光の光度を算出するための出力を生成し，前記光遮断部材を制御して，受光された光の光度が時間の経過によって変化するにしたがって前記光路に沿っての光の伝達を制御する光検出器とを含んでなり，前記光検出器は果物試料の内部特性を判断するためにスペクトルを分析及び解析するのに適している。
【０００８】
上記装置において，前記光遮断部材は，前記光検出器からの制御出力に基づき，前記光路に沿って伝達された光を選択的に遮断し通過させる光遮断板からなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は，近赤外線を果物試料の両側面に照射し，果物試料から反射された光エネルギーを測定して分析することにより，果物の糖度測定誤差を減らして，果物の内部品質判定によって果物の選別（分類）精度を向上させることができる。本発明の装置を使用すると，手動で行う果物の分類過程の欠点を解決し，果物の糖度判定誤差を大幅減少させる。また，本発明の光源自動補正装置を自動化ラインに採用すると，動作効率及び果物選別精度の向上及び本発明の装置を備えたシステムの果物判別の信頼性増大に大きく寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に示すように，本発明の装置は，２分岐式光ファイバケーブル１０，光遮断部材２０，及び光検出器４０を含む。２分岐式光ファイバケーブル１０は，光源から放射される光を果物試料が位置する所望地点に誘導する1対の光路誘導部１２と，光路誘導部を介して果物試料の位置地点に伝達される光を放射し，これを受光する1対の光放射／センサ組立体１４とからなっている。ここで，1対の光路誘導部１２は，光ファイバの断面が光路誘導部の対応断面に対して同心円を形成するように，各光路誘導部の中心に沿って延長される光ファイバを有する。光ファイバの全長は所望の光路を形成し得るベローズ管内に取り囲まれている。1対の光路誘導部１２には，光源から放射される光の経路を選択的に遮断する光遮断部材２０が取り付けられている。各光放射／センサ組立体１４は，光を放射する放射部１５が中心に設けられ，光を受光するセンサ１７が放射部の周囲に設けられる。光路誘導部１２と同様に，放射部１５の断面はセンサ１７の対応断面に対して同心円を形成する。
【００１１】
図２Ａ，図２Ｂ，図３Ａ及び図３Ｂに示すように，光遮断部材２０は１２Ｖの電源により所定の回動角だけ反復的に回動するソレノイドアクチュエータ２２からなる。ソレノイドアクチュエータ２２には光遮断板２４が連結され，光遮断板２６は，光検出器４０の動作によってアクチュエータとともに回動して，光源から光路に沿って伝達される光を選択的に遮断するか又は通過させる。光遮断部材２０には，ソレノイドアクチュエータ２２に電源を印加するための電源端子２６が含まれる。また，光遮断部材２０は，伝達された光を光検出器４０に供給するための補助光誘導部２８を有する。ソレノイドアクチュエータ２２と光遮断板２４は補助光誘導部２８に連結された四角形のケーシング３０内に収容される。補助光誘導部２８は一部がケーシング３０内に位置し，そのケーシング内で補助光誘導部２８は一定長さの光ファイバを露出している。
【００１２】
光検出器４０は，光源から放射される光と光放射／センサ組立体１４で受光した光の光度を算出するために使用される出力を提供するので，果物の糖度と酸度を決定するようにスペクトルを分析及び解析する。受光した（検出された）光エネルギーの光度が減少すると，光遮断部材２０を制御して光源から光路を遮断する。
【００１３】
本発明の装置の動作において，光源から放射された光エネルギーは，光誘導部１２により形成される光路内に位置する果物試料を照射するに先立ち，２分岐に分けられて光誘導部１２の２分岐部を通過する。光放射／センサ組立体１４の放射部１５は，光を果物試料側に案内し，その両側のセンサ１７は果物試料から反射された光を受光し，受光した光を光検出器４０に伝送する。この際，光検出器４０は，果物試料からの光の透過率及び反射率を算出して，果物の糖度と酸度を測定する。
【００１４】
果物試料が光路に位置すると，試料からの反射光は光検出器４０に延長される光ファイバに伝達される。逆に，試料が光路に位置しないと，光放射／センサ組立体１４が比較的近接して互いに反対側に位置するため，光源から出力される高レベルの光エネルギーが光誘導部１２を介して光検出器４０に直接伝達される。こうして光検出器４０に伝達された高レベルの光エネルギーにより，検出された光信号は高レベル基準信号として設定され，これは反射率を反射光の光度を測定するための値に変換するのに用いられる。この場合，光遮断部材２０は図２Ａ及び図２Ｂに示すように完全に開放される。図３Ａ及び図３Ｂは完全に閉鎖された状態を示すが，これにより，検出された光信号が低レベル基準信号（又は“ブランク”信号）として設定されて騒音及び損失などのシステム変数を確立する。
【００１５】
光が試料から反射されるか或いは試料を通過しなく直接伝達されるかにかかわらず，感知された光エネルギーは光遮断部材２０を介して光検出器４０に伝達される。光路の所定部を開放するようにソレノイドアクチュエータ２２が動作すると，その結果の光エネルギーは光検出器に伝達される。したがって，光源の出力が所定レベルより低く低下すると，光遮断板２４を用いて光路の開放／遮断を制御するようにソレノイドアクチュエータ２２が動作して，光検出器４０に到達する光のエネルギーレベルを調整する。
【００１６】
上述したように，反射光の高レベル基準信号と低レベル基準信号は電気信号の使用により迅速に自動に測定される。本発明に用いられる近赤外線分光技術において，光反射率δは以下の式から得られる。
【００１７】
δ＝（α−γ１）／（β−γ１）又は（α−γ１）／（γ２−γ１）
但し，αは，試料から反射された光の強度であり，βは，光源からの光強度であり，γ１は，低レベル基準信号であり，γ２は，高レベル基準信号である。
【００１８】
以上説明したように，本発明によると，近赤外線を果物試料の両側面に照射し，果物試料から反射された光エネルギーを測定して分析することにより，果物の糖度測定誤差を減らして，果物の内部品質判定によって果物の選別（分類）精度を向上させることができる。本発明の装置を使用すると，手動で行う果物の分類過程の欠点を解決し，果物の糖度判定誤差を大幅減少させる。また，本発明の光源自動補正装置を自動化ラインに採用すると，動作効率及び果物選別精度の向上及び本発明の装置を備えたシステムの果物判別の信頼性増大に大きく寄与する。
【００１９】
以上，本発明の好ましい実施例を例示の目的で開示したが，当業者であれば，添付の特許請求の範囲に開示した本発明の範囲から逸脱しない範囲内で多様な変形，追加及び代替が可能なことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の前記及びそのほかの目的，特徴及び利点は添付図面を参照する以後の詳細な説明からより明らかに理解できる。
【図１】図１は本発明による装置の構成を示す平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは試料により反射される光の光度及び光源から放射される光の光度を測定する状態を示す，本発明の光遮断部材の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａの光遮断部材の側断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは光源から放射される光を遮断する状態を示す，本発明の光遮断部材の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３Ａの光遮断部材の側断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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