(57)【要約】【課題】従来の鮮度判定では、化学分析を行うことから、生鮮食品を扱う現場でのリアルタイムな鮮度判定や全数検査を行うことが困難であるという問題点があった。【解決手段】測定対象物Ａからの反射光を分光して反射スペクトルを形成する分光器２と、反射スペクトルを受光して電気信号に変換する画像素子３と、画像素子３からの電気信号を測定データとする中央制御装置４と、予め取得した測定対象物Ａの基準データを記憶する記憶装置５を備え、中央制御装置４において測定データと基準データとに基いて測定対象物Ａの鮮度判定を行う鮮度センサＳ１とし、非破壊的で且つリアルタイムな鮮度判定を可能にし、全数検査にも対応できるものとした。【選択図】図１
2007108124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間経過に伴って鮮度が低下する測定対象物の鮮度センサであって、測定対象物からの反射光を分光して反射スペクトルを形成する分光器と、分光器からの反射スペクトルを受光して電気信号に変換する画像素子と、画像素子からの電気信号を反射スペクトルの測定データとする中央制御装置と、予め取得した測定対象物の反射スペクトルのデータを基準データとして記憶する記憶装置を備え、中央制御装置において測定データと記憶装置からの基準データとに基いて測定対象物の鮮度判定を行うことを特徴とする鮮度センサ。
【請求項２】
測定対象物に対して光を照射する光源を備えたことを特徴とする請求項１に記載の鮮度センサ。
【請求項３】
画像素子が、射影演算機能を有する人工網膜ＬＳＩであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鮮度センサ。
【請求項４】
中央制御装置で得た鮮度判定結果を出力する外部出力端子を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鮮度センサ。
【請求項５】
分光器、画像素子、中央制御装置及び記憶装置を多層の電子基板に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鮮度センサ。
【請求項６】
時間経過に伴って鮮度が低下する測定対象物の鮮度を判定する際し、測定対象物からの反射光を分光して反射スペクトルを形成し、この反射スペクトルのデータを測定データとすると共に、予め取得した測定対象物の反射スペクトルのデータを基準データとし、測定データと基準データとに基いて測定対象物の鮮度判定を行うことを特徴とする鮮度判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、生鮮食品のように時間経過に伴って鮮度が低下するものを測定対象物とし、その鮮度を判定するのに用いられる鮮度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生鮮食品の鮮度判定を行う方法としては、生鮮食品からサンプルを採取し、そのサンプルを化学分析して糖質類の化学成分を評価することにより、生鮮食品の鮮度を判定する方法があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したような従来の鮮度判定にあっては、化学分析を行うことから、分析機器が大掛りにならざるを得ないと共に、判定結果を得るまでに要する時間が長く、生鮮食品を扱う現場でのリアルタイムな鮮度判定を行うことができないという問題点があり、また、サンプルの採取を行うことから、結果的に生鮮食品の一部を傷付けることとなり、全数検査を行うことが困難であった。
【０００４】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、生鮮食品等の測定対象物の鮮度判定を行うに際し、反射スペクトルの経時変化特性を利用することにより、非破壊的に且つリアルタイムに鮮度判定を行うことができ、装置の小型化や全数検査にも対応することができる鮮度センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係わる鮮度センサは、時間経過に伴って鮮度が低下する測定対象物の鮮度センサであって、測定対象物からの反射光を分光して反射スペクトルを形成する分光器と、分光器からの反射スペクトルを受光して電気信号に変換する画像素子と、画像素子からの電気信号を反射スペクトルの測定データとする中央制御装置と、予め取得した測定対象物の反射スペクトルのデータを基準データとして記憶する記憶装置を備え、中央制御装置において測定データと記憶装置からの基準データとに基いて測定対象物の鮮度判定を行う構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
また、本発明に係わる鮮度センサは、より好ましい実施形態として、測定対象物に対して光を照射する光源を備えたことを特徴とし、さらに、画像素子が、射影演算機能を有する人工網膜ＬＳＩであることを特徴とし、さらに、中央制御装置で得た鮮度判定結果を出力する外部出力端子を備えたことを特徴とし、さらに、分光器、画像素子、中央制御装置及び記憶装置を多層の電子基板に設けたことを特徴としている。
【０００７】
本発明に係わる鮮度判定方法は、時間経過に伴って鮮度が低下する測定対象物の鮮度を判定する際し、測定対象物からの反射光を分光して反射スペクトルを形成し、この反射スペクトルのデータを測定データとすると共に、予め取得した測定対象物の反射スペクトルのデータを基準データとし、測定データと基準データとに基いて測定対象物の鮮度判定を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鮮度センサは、生鮮食品等の測定対象物から得た反射スペクトルの経時変化特性を利用することにより、測定対象物の鮮度を非破壊的に且つリアルタイムに判定することができ、化学分析を行っていた従来の鮮度判定と比較して、装置の小型化や全数検査にも容易に対応することができる。
【０００９】
また、本発明の鮮度センサは、光源を備えたものとしたことにより、コンパクトな構成であるうえに、測定対象物に照射する光量を一定にして反射スペクトルの形成条件を一定に保つことができ、判定精度を向上させることができる。
【００１０】
さらに、本発明の鮮度センサは、画像素子に射影演算機能を有する人工網膜ＬＳＩを採用したことにより、画像処理をアナログ的に行うことで中央制御装置の負荷を減らし、演算処理時間を短縮することができる。
【００１１】
さらに、本発明の鮮度センサは、外部出力端子を備えたものとしたことにより、外部機器とのインターフェースを容易にし、様々な電子機器に組み込むことを可能にして応用範囲を広げることができる。
【００１２】
さらに、本発明の鮮度センサは、各機器を多層の電子基板に設けたことにより、装置全体をよりコンパクトにすることができ、携帯電話を含むポータブルな電子端末機器や、冷蔵庫やクーラーボックス等の収容機器などに組み込むことができる。
【００１３】
さらに、本発明の鮮度判定方法によれば、生鮮食品等の測定対象物から得た反射スペクトルの経時変化特性を利用することにより、測定対象物の鮮度を非破壊的に且つリアルタイムに判定することができ、化学分析を行っていた従来の鮮度判定と比較して、装置の小型化を図ることができると共に、測定対象物の全数検査にも対応することができる。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明に係わる鮮度センサの一実施例を説明する図である。
【００１５】
図示の鮮度センサＳ１は、時間経過に伴って鮮度が低下する測定対象物Ｍとしており、概略を説明すると、測定対象物Ｍに光を照射する光源１と、測定対象物Ｍからの反射光Ｌを分光して反射スペクトルを形成する分光器２と、分光器２からの反射スペクトルを受光して電気信号に変換する画像素子３と、画像素子３からの電気信号を反射スペクトルの測定データとする中央制御装置（ＣＰＵ）４と、予め取得した測定対象物Ｍの反射スペクトルのデータを基準データとして記憶する記憶装置５を備えている。
【００１６】
この鮮度センサＳ１は、中央制御装置４において測定データと記憶装置５からの基準データとに基いて測定対象物Ｍの鮮度判定を行うものとなっており、上記構成のほか、中央制御装置４で得た鮮度判定結果を表示する表示装置６と、中央制御装置４で得た鮮度判定結果を出力する外部出力端子７を備えている。
【００１７】
光源１としては、一定の光を継続的に発生する照明、又は一定の光を瞬間的に発生するストロボなどを用いることができる。
【００１８】
分光器２は、集光用レンズ８、スリット９ａを有するスリット板９及び回析部１０で構成してあり、測定対象物Ｍからの反射光を分光して、近赤外域を含む各波長域（色帯）を順に配列した反射スペクトルを形成する。この反射スペクトルは、結像用レンズ１１を経て画像素子３に受光される。
【００１９】
画像素子３は、ＸＹ方向に多数の画素を配置したものであり、この実施例では射影演算機能を有する人工網膜ＬＳＩを用いている。この画像素子３は、反射スペクトルの受光時には、波長（Ｘ軸）とスリット幅方向の位置（Ｙ軸）とのマトリックスから成る反射強度密度に比例する光強度が分布した状態となり、各画素毎に光強度を電気信号（電圧）に変換すると共に、上記の射影演算機能により、少なくともＹ軸方向における電気信号の平均化処理をアナログ的に行うことができる。
【００２０】
中央制御装置４は、画像素子３からの電気信号を反射スペクトルの測定データとし、この測定データと記憶装置５からの基準データと比較する。このとき、反射スペクトルの測定データは、波長と反射率との関係を示すパターンであり、基準データとの比較においては、パターン全体又はパターンのうちの特徴的な部分を用いる。
【００２１】
したがって、記憶装置５の基準データには、測定データと同様に、波長と反射率との関係を示すパターンが用いられるが、測定データとしてパターンの一部を用いる場合には、基準データとして所定のしきい値を設定することも可能である。
【００２２】
また、中央制御装置４は、測定データと基準データとに基いて鮮度判定を行う。より具体的には、パターン認識の結果すなわち測定対象物Ｍの鮮度を等級化して表示装置６に出力し、表示装置６において数字等の適当な符号を表示する。
【００２３】
ここで、時間経過に伴って鮮度が低下する測定対象物Ｍは主として生鮮食品である。これらの生鮮食品のうち、例えば生肉は、主に青色の波長域の光を吸収すると共に、赤から近赤外に至る波長域に蛍光を発する性質があり、時間経過に伴って反射スペクトルのパターンが変化する。また、野菜などの植物は、クロロフィル（緑色）の反射スペクトルと鮮度とに強い相関があり、図２〜図４に示すように、時間経過に伴って反射スペクトルのパターンが変化する。
【００２４】
図２は、キュウリを測定対象物Ｍとした場合において、時間経過に伴う反射スペクトルのパターンの変化を示すグラフである。この場合、鮮度が良好である初期には、７５０〜８００ｎｍの波長域において高い反射率が得られるが、時間経過とともに同波長域の反射率が低下することが判る。
【００２５】
図３は、バナナを測定対象物Ｍとした場合において、時間経過に伴う反射スペクトルのパターンの変化を示すグラフである。この場合、鮮度が良好である初期には、５５０〜８００ｎｍの波長域において高い反射率が得られるが、時間経過とともに同波長域の反射率が低下することが判る。
【００２６】
図４は、プラムを測定対象物Ｍとした場合において、時間経過に伴う反射スペクトルのパターンの変化を示すグラフである。この場合、鮮度が良好である初期には、６００〜８００ｎｍの波長域において高い反射率が得られ、とくに、６６０ｎｍ付近で反射率が低いという特徴があるが、時間経過とともに同波長域の反射率が低下することが判る。
【００２７】
野菜などの植物を測定対象物Ｍとした場合、上記の如く時間経過に伴って反射率が低下するのは、周知のように次第に表面が黒ずんだ状態になると共に、水分が減少するためである。なお、生肉や生魚等を測定対象物Ｍとした場合でも、時間経過に伴って反射スペクトルのパターンは変化する。
【００２８】
そこで、当該鮮度センサＳ１では、例えば図２〜図４中に示す初期（一日目）の反射スペクトルのパターンを基準データとして記憶装置５に記憶させておき、実際に測定を行った際に、中央制御装置４において、画像素子３からの反射スペクトルのパターンである測定データと上記の基準データを比較する。これにより、反射率の低下の度合いから測定対象物Ｍの鮮度を判定することができる。
【００２９】
また、中央制御装置４では、以下の要領で鮮度の等級化を行う。例えば、図４に示すようにプラムが測定対象物Ｍである場合、反射スペクトルのパターンからＡ（４６０〜５１０ｎｍ）、Ｂ（５７０〜６５０ｎｍ）及びＣ（７４０〜８００ｎｍ）の３つの波長領域を選択し、以下の式に基いて水分指数と鮮度指数を求める。
【００３０】
水分指数  ：  （Ｃ＋Ａ）／１０（Ｃ−Ｂ）
鮮度指数  ：  （Ｃ＋Ｂ）／１０（Ｃ−Ｂ）
【００３１】
そして、中央制御装置４では、図５に示すように、上記の水分指数及び鮮度指数に基いて、新鮮と評価した場合を等１級とし、鮮度の落ち始めと評価した場合を等２級とし、腐りかけと評価した場合を等３級とし、これらの等級を選択して表示装置６に表示する。
【００３２】
このように、鮮度センサＳ１は、測定対象物Ｍからの反射光を分光して反射スペクトルを形成し、この反射スペクトルのデータを測定データとすると共に、予め取得した測定対象物Ｍの反射スペクトルのデータを基準データとし、測定データと基準データとに基いて測定対象物Ｍの鮮度判定を行うことから、測定対象物Ｍの鮮度を非破壊的に且つきわめて短時間で判定することができる。
【００３３】
そして、鮮度センサＳ１は、化学分析を行っていた従来の鮮度判定と比較すると、大掛りな分析機器が不要になると共に、装置の小型化に対処することが容易であり、また、サンプルを採取する必要もないので、生鮮食品を扱う現場においてリアルタイムに全数検査することも非常に容易である。
【００３４】
また、鮮度センサＳ１は、光源１を備えているので、測定対象物Ｍに照射する光量を一定にして反射スペクトルの形成条件を一定に保つことができ、これにより判定精度が高いものとなり、さらに、画像素子３に人工網膜ＬＳＩを採用してＹ軸方向における電気信号の平均化処理をアナログ的に行うことから、中央制御装置４の負荷が軽減され、小型で低電力の中央制御装置４を用いても短時間に演算処理時間を行うことができる。
【００３５】
さらに、鮮度センサＳ１は、中央制御装置４からの鮮度判定結果を外部出力端子７から外部へ出力することができるので、外部機器とのインターフェースが容易であり、様々な電子機器に組み込んでデータを転送するなど応用範囲を広げることができる。
【００３６】
このとき、上記の外部出力端子７は、有線又は無線で外部機器とのインターフェースを行うようにすることができ、また、外部から基準データを記憶装置５に入力するための入力端子を備えたものとすることも可能である。
【００３７】
図６は、本発明に係わる鮮度センサの他の実施例を説明する図である。
【００３８】
図示の鮮度センサＳ２は、光源１、分光器２、画像素子３、中央制御装置４、記憶装置５、表示装置６、外部出力端子７及び結像用レンズ１１を多層の電子基板に設けた構成になっている。
【００３９】
この実施例では、第１〜第４の基板Ｐ１〜Ｐ４を備えている。第１基板Ｐ１には、光源１と分光器２を構成する集光用レンズ８が設けてある。第２基板Ｐ２には、分光器２を構成する回析部１０が設けてあり、第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２との間に、分光器２を構成するスリット板９が配置してある。さらに、第３基板には、結像用レンズ１１が設けてあり、第４基板Ｐ４には、画像素子３、中央制御装置４、記憶装置５、表示装置６及び外部出力端子７が設けてある。
【００４０】
上記構成を備えた鮮度センサＳ２は、先の実施例と同様の作用及び効果を得ることができるうえに、装置全体を一層コンパクトにして汎用性をより高めることができ、具体的には、携帯電話を含むポータブルな電子端末機器や、冷蔵庫やクーラーボックス等の収容機器などに組み込むことが容易である。
【００４１】
また、携帯電話に組み込む場合には、その構成の一部を既存のカメラ機能と併用することが可能であり、例えばスリット板９、第２及び第３の基板Ｐ２，Ｐ３をスライド可能にして、通常の撮影時と鮮度判定時とで切り換えを行うようにしても良い。
【００４２】
なお、本発明に係わる鮮度センサは、その構成の細部が上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係わる鮮度センサの一実施例を示す説明図である。
【図２】キュウリを測定対象物とした場合の反射スペクトルの経時変化を示すグラフである。
【図３】バナナを測定対象物とした場合の反射スペクトルの経時変化を示すグラフである。
【図４】プラムを測定対象物とした場合の反射スペクトルの経時変化を示すグラフである。
【図５】プラムを測定対象物とした場合の鮮度評価を説明するグラフである。
【図６】本発明に係わる鮮度センサの他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｍ測定対象物
Ｐ１〜Ｐ４  基板
Ｓ１  Ｓ２  鮮度センサ
１          光源
２          分光器
３          画像素子
４          中央制御装置
５          記憶装置
７          外部出力端子
【図１】
2007108124.tif 000003
【図２】
2007108124.tif 000004
【図３】
2007108124.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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