(57)【要約】農産物である果実類の糖度や酸度等の味覚成分値の測定と併せて、外観では判らない内部の病障害や生理障害等の内部品質を非破壊で検査する方法と装置を提供する。中央部に上下方向に貫通する透過光通路を有し対象物と環状に密着する受座を設けた搬送手段で対象物を搬送し、搬送路の所定の位置を検査位置とし、その対象物の上方に垂直に降下し密着して被さる遮光筒を同期進行させ、左右両側から小型ランプを用いて対象物に向けて光線を投射する。検査位置の上方に下向きで遮光筒を通じて透過光を集光する上側集光手段とこれに光ファイバーで接続した上側分光手段を設けると共に受座の透過光出口の下方に上向きで下側集光手段とこれに光ファイバーで接続した下側分光手段を設ける。上側分光手段から得られた分光スペクトルデータＳＡと下側分光手段から得られた分光スペクトルＳＢとをそれぞれスペクトル分析し、上下のスペクトルから糖度や酸度等の味覚成分値を算出すると共に各種の生理障害、病障害を検出して障害度を出力する分析装置を設けた。【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に上下方向に貫通する透過光通路を有しその上部に対象物と環状に密着する受座を有する搬送手段に検査対象物を１ヶずつ載せて搬送し、搬送路の所定の位置を検査位置とし、その左右両側側方から多数の小型ランプを用いた投光手段で対象物の側面の下方に向けて光線を投射し、対象物を透過して上方に出て来る透過光Ａを検査位置の上方から下向きで集光する上側集光手段とこれに接続する上側分光手段を設け、対象物を透過して下方に出て来る透過光Ｂを検査位置の受座の透過光通路出口に近接させ上向きで集光する下側集光手段とこれに接続する下側分光手段を設け、上側分光手段と下側分光手段それぞれからの分光スペクトルを分析して対象物の糖度や酸度等の成分値及び各種の障害を検出すると共に、上下の分光スペクトルを比較しその分光スペクトルの違いから対象物の内部品質と各種の内部障害を検出することを特徴とするオンライン内部品質検査方法。
【請求項２】
前記上側に出て来る透過光Ａの集光は、検査位置で対象物の上方に垂直に降下し密着して被さる遮光筒を同期進行させ、その左右両側側方から多数の小型ランプを用いた投光手段で対象物の側面に向けて光線を投射し、対象物を透過して上方に出て来る透過光Ａを検査位置の遮光筒の上方から下向きで集光する上側集光手段とこれに接続する上側分光手段により上側の分光スペクトルを得ることを特徴とする請求項１に記載のオンライン内部品質検査方法。
【請求項３】
前記上側集光手段とこれに接続する上側分光手段と下側集光手段とこれに接続する下側分光手段は、対象物を載せた受座が検査位置に来たとき上下同時にそれぞれ受光することを特徴とする請求項１または２に記載のオンライン内部品質検査方法。
【請求項４】
前記上側集光手段とこれに接続する上側分光手段と下側集光手段とこれに接続する下側分光手段は、前後に位置ずれさせ対象物を載せた受座が検査位置に来たとき上側の検出と下側の検出を上下タイミングをずらして受光することを特徴とする請求項１または２に記載のオンライン内部品質検査方法。
【請求項５】
前記上側分光手段と下側分光手段は検査位置の前段階で計測した果径の大小に応じて受光時間を変更することにより分光スペクトルの出力値の適正化を行い、上下の分光スペクトルを分析し、単独または上下比較して成分分析値と生理障害、病障害等を検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のオンライン内部品質検査方法。
【請求項６】
中央部に上下方向に貫通する透過光通路を有し、その上部に対象物と環状に密着する受座を設けて検査対象物を１ヶずつ載せて搬送する搬送手段と、搬送路の所定の位置を検査位置とし、その左右両側にそれぞれ複数の小型ランプを用いて検査位置にある対象物の左右両側側方の斜め前から斜め後ろまでの範囲を側面に向けてそれぞれ異なる位置と角度から光線を投射するように配置した投光手段とを設け、検査位置の上方に下向きで設けられ対象物の内部を透過して上方に出て来る透過光Ａを集光する上側集光手段とこれに接続する上側分光手段と、検査位置の受座の下方の透過光通路出口に近接させて上向きで設けられ対象物の内部を透過して下方に出て来る透過光Ｂを集光する下側集光手段とこれに接続する下側分光手段とを設け、上側分光手段から得られた透過光Ａの分光スペクトルデータと下側分光手段から得られた透過光Ｂの分光スペクトルデータとをそれぞれスペクトル分析し、上下のスペクトルから、糖度や酸度等の成分値を算出すると共に各種の生理障害、病障害を検出し障害度を出力する機能を有する分析装置を設けて構成したことを特徴とするオンライン内部品質検査装置。
【請求項７】
前記の透過光Ａを集光する上側集光手段と対象物通路の上部との間に上側集光手段への外乱光の進入を防ぐため集光レンズの視野窓を開けた外乱光防除板を設けたことを特徴とする請求項６に記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項８】
中央部に上下方向に貫通する透過光通路を有し、その上部に対象物と環状に密着する受座を有する搬送手段に検査対象物を１ヶずつ載せて搬送し、搬送路の所定の位置を検査位置とし、その検査位置で対象物の上方に垂直方向に降下し密着して被さる遮光筒を搬送手段と同期進行させる上部遮光手段を設け、その左右両側にそれぞれ複数の小型ランプを用いて検査位置にある対象物の左右両側側方の斜め前から斜め後ろまでの範囲を側面に向けてそれぞれ異なる位置と角度から光線を投射するように配置した投光手段とを設け、検査位置の上方に上部遮光手段の遮光筒上部に向けて下向きで設けられ対象物の内部を透過して遮光筒の上部に出て来る透過光Ａを集光する上側集光手段とこれに接続する上側分光手段と、検査位置の受座下方の透過光通路出口に近接させて上向きで設けられて対象物の内部を透過して下方に出て来る透過光Ｂを集光する下側集光手段とこれに接続する下側分光手段とを設け、上側分光手段から得られた透過光Ａの分光スペクトルデータと下側分光手段から得られた透過光Ｂの分光スペクトルデータとをそれぞれスペクトル分析し、上下のスペクトルから、糖度や酸度等の成分値を算出すると共に各種の生理障害、病障害を検出し障害度を出力する機能を有する分析装置を設けて構成したことを特徴とするオンライン内部品質検査装置。
【請求項９】
前記透過光Ａを集光する上側集光手段と、透過光Ｂを集光する下側集光手段は、搬送方向に位置ずれさせて設け、対象物を載せた受座がそれぞれの位置に来たとき、上下のタイミングをずらして集光する如く構成したことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１０】
検査対象物を１個ずつ載せて搬送する搬送手段と検査位置にある対象物に側方から光線を投射する投光手段と、搬送中の対象物に対し上方から対象物の外径より小さい内径を有する遮光筒を垂直方向に降下させ対象物に密接して被せ、搬送手段と同期進行する上部遮光手段を設け、投射した光が対象物内部を透過して上方に出てくる透過光を上方から下向きで集光する集光手段と、これに光ファイバーを用いて接続する分光手段を設け、この分光手段から得られた透過光の分光スペクトルデータを分析する分析装置を設けて構成したことを特徴とするオンライン内部品質検査装置。
【請求項１１】
前記上部遮光手段の遮光筒は、検査位置で下端部を対象物の上部に垂直方向に降下させ、対象物の高低に応じて弾発的に当接させつつ搬送手段と同期進行させる如く構成したことを特徴とする請求８ないし１０のいずれかに記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１２】
前記上部遮光手段の遮光筒は、検査位置で上端部を上側集光手段のレンズフードの前端に近接して通過する高さに保持し、下端部を対象物の上部に接触しない高さから密着する位置まで垂直に降下する伸縮構造に形成して、同期進行させる移送手段に取付け、移送手段の進路に沿って遮光筒の伸縮部を垂直方向上下に昇降させるガイドレールを設け、遮光筒下端部を対象物の高低に応じて密着させつつ同期進行させる如く構成したことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１３】
前記上部遮光手段の遮光筒伸縮構造は、断面サイズの異なる外筒と内筒の二重筒形で伸縮する遮光筒を構成したことを特徴とする請求項１２に記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１４】
前記上部遮光手段の遮光筒伸縮構造は、蛇腹で伸縮する遮光筒を構成したことを特徴とする請求項１２に記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１５】
前記投光手段のランプボックスは、対象物搬送路側に遮光壁を有し、検査位置と投光ランプを結ぶ投光光軸が通る位置の壁面に投射窓を設け、該投射窓を通じて光線を対象物に投射するように構成したことを特徴とする請求項６ないし１４のいずれかに記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１６】
検査対象物を１ヶずつ搬送する搬送手段と、検査位置にある対象物に側方から光線を投射する投光手段と、投射した光線が対象物内部を透過して来る透過光を検査位置の上方から下向きで集光する集光手段を設け、この集光手段のレンズフードと対象物通路の上部との間に集光手段への外乱光の進入を防ぐため集光レンズの視野窓を開けた外乱光遮光板を設け、前記投光手段は、搬送路の左右両側にそれぞれ複数個の小型ランプを用いて対象物の側面の下方に向けてそれぞれ異なる位置と角度から光線を投射するように配置し、ランプからの拡散光が上方に拡散投射されないように囲った照射ボックスを設け、該照射ボックスは対象物搬送路側に遮光壁を有し、検査位置と投光ランプを結ぶ投光光軸が通る位置の遮光壁に投射窓を設け、該投射窓を通じて光線を対象物の高さの所定位置に向けて前下り傾斜で投射するように構成し、集光手段で集光した透過光を光ファイバーを用いて分光手段に導く如く構成したことを特徴とするオンライン内部品質検査装置。
【請求項１７】
前記投光手段は、個々の小型ランプの反射鏡前面開口部から搬送路側遮光壁の投射窓に向けて筒状の集中投射筒を設けてランプの光を個々に投光光軸に沿って集中させて投射する如く構成したことを特徴とする請求項１６に記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１８】
前記分光手段は、集光手段に組合せ接続した光ファイバーの出光端部を平板状に形成してその端面に光拡散体、連続可変干渉フィルターと光電変換素子の順で組合せて密封した構造で分光スペクトルデータを出力する小型パッケージ分光センサーユニットを用いて構成したことを特徴とする請求項６ないし１６項のいずれかに記載のオンライン内部品質検査装置。
【請求項１９】
前記分光手段の小型パッケージ分光センサーユニットは、光電変換素子に電子冷却素子を組合せて駆動回路を構成したことを特徴とする請求項１８に記載のオンライン内部品質検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、農産物等の外観品質や内部品質を検査選別する為に各種の搬送手段で１個ずつ列化して搬送する対象物に対し、その搬送路の所定の位置の検査位置において搬送路の左右両側から複数個の投光ランプを用いて光線を投射し、対象物内部を通って上側並びに下側に出て来る透過光を集受光し分光分析することによりその農産物等対象物の糖度や酸度等の成分値、並びに外観では判らない内部の病障害や生理障害等内部品質を非破壊で検査する方法と装置に関する。
【背景技術】  従来、コンベアで搬送中の対象農産物に近赤外光を含む光線を投射し、その農産物の反射光から内部品質情報を検出する反射光方式と、投射した光が農産物内部を透過して外部に出て来る透過光から内部品質情報を検出する透過光方式とがある。
本発明は、透過光方式による検査方法とその装置に関する。
透過方式のオンライン内部品質検査装置には搬送中の対象物に光線を投射する投光手段と、対象物内部を透過して来る透過光を受光する受光手段とを搬送路を挟んで左右両側に向かい合わせて設けたものがある。（例えば特許文献１参照）また、対象物を１個ずつ載せる受皿の中央部に上下に貫通する透過通路穴を有し、その受皿上に載せた対象物に搬送路を挟んで左右両側から光線を集中投射する投光手段と受皿の透過光通路穴を通して下方から透過光を受光する受光手段を設けたものがある。（例えば特許文献２参照）
特許文献１  再表特許００−０７９２４７号公報（国際公開番号、ＷＯ００／７９２４７  Ａ１）
特許文献２  再表特許００−０２２０６２号公報（国際公開番号、ＷＯ０１／２２０６２  Ａ１）
上記特許文献１に記載の側方多灯型オンライン内部品質検査装置は、図２９に示すように投光手段は複数個の投光ランプ１を用いて搬送路上の対象物２の片側側面をそれぞれ異なる位置と角度から集中投射するように構成し、対象物内部を透過して来た透過光の受光手段３は集光レンズの受光窓４から光ファイバーの入光面までの間に光の通路を開閉する受光シャッター５を設けた構成である。
このように特許文献１に記載されているような横から横に光線を透過させて内部品質を検査する装置は、果汁水分が多く光が透過し易いみかんやトマト等の糖度、酸度の測定に使用されているが、桃やネクタリン等の果実は果芯部に種核があり、光線が透過し難く、またりんごは果肉細胞の構造、成分から光線が透過しにくく、内部の病障害や生理障害などの正確な内部品質情報を持った透過光が得られ難いと言う問題があった。
また、投光手段の投光ランプ１と受光手段３の集光レンズ受光窓４は搬送路を挟んで左右から向かい合わせて配置されているので、対象物２がない時に投光ランプ１の直接光が受光窓４から入光するのを防ぐため、受光手段には非計測時に受光の通路を閉じる受光シャッター５を設けなければならず、対象物２の１個通過毎に受光シャッターを開閉させる機構とその動作時間による制約から処理能力を向上させられない問題があった。
次に、上記特許文献２に記載の両側方多灯型オンライン内部品質検査装置は、図３０に示すように対象物６を載せる受皿７は中央に上下方向に貫通する透過通路８を有し、投光手段は搬送路の左右両側にそれぞれ多数の投光ランプ９を設けて受皿上の対象物に対し両側側面をそれぞれ異なる位置と角度で集中投射するように構成し、対象物内部を透過して来た透過光の受光手段１０は、受皿７の透過通路８を通して下方から透過光を集光する集光レンズを設け、該集光レンズで集光した透過光を分光器へ導く如く組合せた構成である。
このように特許文献２に記載されているような両横方向から光線を投射し果物内部を拡散反射して下部に出て来る透過光を分光分析して内部品質を検査する装置は、果物の糖度などを非破壊で検査する装置として実用化されて来たが、１回の検査で糖度などの成分とは別に、内部に病障害のあるものを同時に検出できない問題があった。
例えばりんごについては、外観上は正常に見えるが内部に梗割れの亀裂を生じた不良果（図２２）や果梗が果肉内に入り込んだ陥没果など主に果実の果梗側に発生する障害果（不良果）を検出できない問題があった。また果肉内部のどの位置に発生するか判らない極部的なスポット状褐変障害果と検出できない問題があった。また、糖度や酸度等の成分値についても果実の赤道部より下側で照射ランプの角度と位置、果実の大小にも影響を受けるが受皿の受座に接する果頂部までの情報が主となり、基本的には受座に座った対象物の下半分側からの情報だけであり上半分側は判らないという問題があった。
また、受皿７の下方からの透過光だけを用いた検査装置では、例えばりんごの果芯部の種子や真皮のまわりに発生した芯カビ不良果（図２６）などを検出できない問題があった。
また、梨では果実内部の不特定位置に発生した極部的な生理障害果（図２８）を検出できない問題があった。
更にまた、対象物に投射された光線は対象物の表面で反射を生じ、一部は果皮下に侵入する光線の入射角が対象物の移動と共に変化し、表面反射光はあらゆる方向に向って反射するので下側にある受光手段を単に上側に下向きで設けるだけでは、この表面反射光が強い外乱光として上側の受光手段に入光するため上方に出て来る微弱な透過光を検出できない問題があった。
また、搬送手段に上下に貫通する透過光通路を設けず検査位置の上方に単に下向きで受光手段を設けるだけのアイディア（例えば特開２０００−１９９７４３号の第９図のような組合せ）では、前もって測定物の大きさや姿勢を整える必要があり、それは実用上に問題があった。実際の選別施設では大小の果実が連続的に搬送され、それを選別仕分けする必要があり検査位置では、大小さまざまな大きさの対象物が搬送される。従って前後に隣り合う果実からも表面反射が生じ、この強い反射光が上側受光手段に外乱光として影響し、対象物から出て来る近赤外領域の透過光を検出するには問題があった。
即ち、対象物からの透過光は微弱であり、例えば夜空の星が周囲の明るい場所では見え難いが、周囲の明かりが少ない暗い場所ではよく見えると同様に外乱光の影響を受ける問題があった。
【発明の開示】
本発明は、かかる事実に鑑みてなされたものであり、特にりんご、桃、梨など検査対象物の糖度や酸度などの味覚成分と、外観上は正常であっても果梗部、果芯部、果頂部や果肉内部などの内部障害果を同時に非破壊で検査するために開発したオンライン内部品質検査方法とその装置を提供するものである。
特に対象物の上方からの微弱な透過光を外乱光に影響されず集光する上側集光手段（上側受光手段とも云う）の構成に特徴を有する検査方法と装置を提供するものである。
搬送手段の構成の違いにより、受座の中央に上下方向に貫通する透過光通路を有し、下側集光手段（下側受光手段とも云う）を設け、これと上側集光手段を組合せて設け、上下から検査する場合と、下側集光手段は使用せず上側集光手段だけを設けて検査するのに適した装置を提供するものである。
請求項１から５までに記載の発明は、対象物からの透過光を上方と下方から集光し、検査する方法であり、請求項１は検査位置で左右両側から光線を投射し、対象物内を透過して上方出て来る透過光Ａを検査位置の上方から下向きで集光する上側集光手段とこれに接続する上側分光手段を設ける。一方受座上に載った対象物を透過して下方に出て来る透過光Ｂを検査位置で受座の下側に近接させて上向きで集光する下側集光手段とこれに接続する下側分光手段を設ける。この上側分光手段と下側分光手段のそれぞれからの分光スペクトルを分析して糖度や酸度等の成分値及び各種障害を検出すると共に、上下の分光スペクトルを比較し、そのスペクトルの違いから対象物の内部品質と各種の内部障害を検出するようにしたことを特徴とする。
請求項２の発明は、検査位置で対象物の上方に密着して被さる遮光筒を垂直に降下させて対象物を載せた受座を同期進行させ、対象物を透過して上方に出て来る透過光Ａを遮光筒の上方から下向きで集光する上側集光手段を設けて上方と下方共に対象物に密着して外乱光に影響されない透過光Ａ、Ｂを集光し、分光スペクトルを検出するようにしたことを特徴とする。
請求項３と４の発明は、上下の集光手段と分光手段の受光タイミングを上下同時にする場合と、上下を前後に位置ずれさせタイミングをずらして受光するようにしたものであり、請求項５は、対象物の果径の大小に応じて受光時間（積分時間）を変えるようにしたことを特徴とする。
請求項６から１０に記載の発明は、検査対象物を１ヶずつ載せて搬送する受座は、中央部に上下方向に貫通する透過光通路穴を有し、その上部に対象物と環状に密着する受座を用いる。この受座で対象物を搬送する搬送路の所定の位置を検査位置とし、その検査位置の搬送路の左右両側にそれぞれ多数の小型投光ランプを用いて検査位置にある受座上の対象物の側面に向けて光線を投射するため、左右両側の斜め前から斜め後ろまでの範囲をそれぞれ異なる位置と角度から、検査位置にある対象物に向けて投射するように配置した投光手段を構成する。
検査位置で受座上の対象物を透過して上方に出て来る透過光Ａを検査位置の上方から下向きで集光する上側集光手段（上側受光手段とも云う）と光ファイバーを組合せてこれに接続した上側分光手段を設ける。この上側集光手段は、レンズフードとその下方を対象物が通る通路上部との間に外乱光の進入を防ぐ外乱光防除板を設けて透過光Ａを集光する（請求項７）ように構成してもよい。
また上側集光手段は、もう一つの方法、装置として検査位置で対象物の上方に垂直方向に降下して対象物と密着して被さる上部遮光筒を搬送手段と並行して同期進行しながら次第に垂直な下向きで下方に降下し対象物の上部に被せる。この上部遮光筒の対象物との密着部は、環状に密着する押え座を設ける。この上部遮光筒はスプリング等の弾力で対象物の上部に押圧するように被せてこの遮光筒の中を通って上方に出て来る対象物からの透過光Ａを集光する。
検査位置の受座の下面透過通路出口の下方に近接させて（透過光通路下面に対応させて）対象物から透過光通路を通して下方に出て来る透過光Ｂを集光する下側集光手段（下側受光手段とも云う）と光ファイバーを組合せてこれに接続した下側分光手段を設ける。
上側分光手段と下側分光手段それぞれからの分光スペクトルを分析することにより対象物の糖度、酸度の測定成分値を算出すると共に、上側分光スペクトルの分析から対象物の上半分に存在する病障害を検出し、下側分光スペクトルの分析から対象物の下半分に存在する病障害を検出し、上側と下側のスペクトル分析から対象物の果芯部に存在する内部障害を検出するように構成したことを特徴とする。
前記透過光Ａを集光する上側集光手段と透過光Ｂを集光する下側集光手段は、上下垂直に同一線上に設ける構成と、搬送方向に前後に取付位置をずらして設ける構成がある。位置をずらした構成では対象物を載せた受皿がそれぞれの位置に来たとき集光するようにタイミングをずらして作動させ、それぞれからの分光スペクトルを合せて分析装置で分析し、所定の内部品質検査項目について検出するように構成した。
この位置ずれの間隔は、搬送方向前後へ受座と受座の取付間隔以内の場合と、受座と受座の間隔以上にずらして設けることも含み、それぞれの分光スペクトルデータは分析装置で上下合せて分析する。
請求項１０に記載の発明は、検査対象物を１ヶずつ載せて搬送する搬送手段の検査位置で対象物の上方に垂直方向に降下し密着して被さる遮光筒を搬送手段と並行して同期進行する上部遮光手段を設けて上部遮光筒の中を通って上方に出て来る対象物からの透過光を検査位置の上方から下向きで集光する上側集光手段（上側受光手段とも云う）を設け、光ファイバーを組合せて分光手段に接続し、分光スペクトルの分析により対象物の内部品質を検査するように構成したことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、前記上部遮光手段の遮光筒を検査位置で下端部を対象物の上部に垂直に降下させ、対象物の大きさに伴う高低に応じてスプリングで押圧しながら搬送手段と並行して同期進行させるように構成したことを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は前記遮光筒は、検査位置で上端部を上側集光手段のレンズフード前端に近接して通過する高さに保持し下端部の押え座を対象物と接触しない高さから垂直に降下し対象物の上部に密着する位置まで伸縮する構造に形成して、搬送手段と同期進行する上部遮光手段に取付け、上部遮光手段の進路に沿って遮光筒の伸縮部をガイドレールにより昇降させ下端部を進行しながら対象物の上部に密着させる如く構成したことを特徴とする。
請求項１３と１４に記載の発明は、上部遮光筒の伸縮構造を二重筒に構成したものと蛇腹で構成したことを特徴とする。
請求項１６に記載の発明は、搬送手段の検査位置の上方に下向きで設けた上側集光手段のレンズフードと、対象物通路の上部との間に、外乱光の進入を防ぐため集光レンズの視野窓を開けた外乱光遮光板を設ける。投光手段は搬送路の左右両側に設けたランプからの拡散光が上方に拡散投射されないように囲った照射ボックスを設け、この照射ボックスは対象物搬送路側に遮光壁を有し、検査位置と投光ランプを結ぶ投光光軸が通る位置の遮光壁に投射窓を設け、この投射窓を通して光線を対象物の高さの所定位置に向けて前下り傾斜で投射するように構成し、集光手段で集光した透過光を光ファイバーを用いて分光手段へ導き、分光分析されるように構成したことを特徴とする。
請求項１７に記載の発明は、ランプの反射鏡前面開口部から、前記遮光壁の投射窓に向けて集中投射筒を設けてランプの光線を個々の投光光軸に沿って集中させて投射するように構成し、ランプからの光線が外部へ洩れるのを極力少なくするように構成したことを特徴とする。
請求項１８に記載の発明は、分光手段は光ファイバーの出光端部を平板状に形成してその端面に光拡散体、連続可変干渉フィルター（リニアバイアブルフィルター略称ＬＶＦとも云う）と光電変換素子の順で組合せ密封した構造で分光スペクトルデータを出力する小型パッケージ分光センサーユニットを（国際公開番号ＷＯ０３／０９１６７６  Ａ１）用いて構成したことを特徴とする。このパッケージ型分光センサーユニットは、小型で例えばタバコ２０本入り箱程度で手のひらに納まる程度の大きさで形成され、集光手段に近接して設けられて光ファイバーの長さが短縮されるので、光の減衰が防止される特徴がある。
前記のように構成した本発明のオンライン内部品質検査方法と装置は、対象物を受座上に環状に密着させて搬送し、検査位置の対象物の上方に遮光筒を垂直に降下し密着させて搬送手段と同期進行させ、遮光筒の上方に下向きで上側集光手段、受皿の下面に上向きで下側集光手段を設けたので、対象物の斜め前から斜め後ろまでの側面下方に向けて投射された光線は、対象物内部を拡散反射しながら上下、左右、斜めの各方向へ向い微弱な透過光として外部に出るが、その中の上方へ向う透過光Ａが、外観からでは見ることのできない内部の障害、特に赤道部とそれより上に存在する梗割れや梗陥没、褐変果等の内部欠陥障害情報を持ってくるのでこれを外乱光を遮光した上側分光手段で検出できる。
また、検査位置の受座の下面に向けて上向きで設けた下側集光手段は、対象物内部を拡散しながら下方向へ向う透過光Ｂが果頂部の萼からの浸入菌による果芯部の芯カビ病や内部の褐変障害果等の障害情報を持ってくるのでこれを下側分光手段で検出できる。
また、果実内部可食部のどの部位に発生するか判らないスポット状褐変障害などの生理障害の情報も透過光Ａ、Ｂに含まれておりこれをスペクトル分析して検出できる。
特に従来の下側集光手段だけの内部障害情報としての下部分光スペクトルだけでは、情報量が少なく、不良果判定が困難でありよく分析されていなかったいわゆるグレーゾーン上の対象物に対し、外乱光を遮光した遮光筒を通して同時測定する上側集光手段からの内部障害情報としての上部分光スペクトルとを対比し、相似形が非相似形か、またはその出力の高低差（レベル差）（強度差）やスペクトルパターンの差異などから総合判定をする検査ができる。即ち、上下の測定環境として同一搬送速度、同一の投光手段からの投射を受けて同時間帯での透過光を分析するので外乱光の影響が無くスペクトルデータの信頼性が高い、上下スペクトルの比較が可能となり高精度で検査できる。
また、上下の集光手段は、外乱光を遮光した遮光筒と受座を通して集光するので投光手段を強化し、よりハイレベルの透過光を得ることができる。また上側集光手段と下側集光手段に受光シャッターを設けないので、受光時間を任意にできる。即ち搬送手段の上流側に設置された果径センサーにより計測した対象物の大きさに応じて受光時間範囲（幅）を変えて（割出して）受光することができる。このためシャッター動作に伴う時間の制約（機構が動くために必要な制限時間）を受けないので、搬送手段の搬送速度を速くして検査処理能力を向上させることができる。
また、投光手段は照射ボックスで囲い、搬送路側にも遮光壁を設けて投射窓を通して光線を投射するように構成したので光線は効果的に対象物に投射され、外部への散乱光を少なくすることができる。
また分光手段は、光ファイバーの出光端部から光拡散体、連続可変干渉フィルターと光電変換素子まで密封された小型パッケージ分光ユニットを用いたので内部に反射鏡や回析格子がなく、光路に一定の空間もないので、振動など外的衝撃力を受けても光軸、波長のズレなど狂いが生じることがなく、環境にも影響されず、小型のために集光手段の近くに設置して光ファイバーが短縮されるので透過光の減衰が少なく分光精度がよく安定した検査ができる。
また、各種の選別コンベアを用いた選別施設が各地で多数使用されているがこれらの既設搬送手段に本発明の投光手段と上部遮光手段または外乱光防除板と上側集光手段は容易に追加組合せ可能であり、追加取付けして組合せれば本発明と同様に外乱光を除去した検査精度の高い内部品質を検査する選別装置にすることができるのでその経済的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】  図１は要部を破断した上下集光の断面説明図である。
図２は図１の側面説明図である。
図３は要部を破断した平面説明図である。
図４は上部遮光筒の異なる上下集光の断面説明図である。
図５は図４の側面説明図である。
図６は上部遮光筒の更に異なる上下集光の断面説明図である。
図７は全体構成を示す概略説明図である。
図８は上下の検出位置を前後に位置ずれさせた側面説明図である。
図９は要部を破断した上側集光の断面説明図である。
図１０は図８の側面説明図である。
図１１は上部遮光筒の更に異なる上側集光の断面説明図である。
図１２は外乱光遮光板を設けた断面説明図である。
図１３は図１２の側面説明図である。
図１４は投光手段の平面図である。
図１５は投光シャッターの異なる断面図である。
図１６は図１５の側面説明図である。
図１７は第５実施例搬送手段の説明図である。
図１８はフィルター切換手段の説明図である。
図１９はパッケージ型分光センサーユニットの説明図である。
図２０はりんごの正常果の例を示す断面図である。
図２１はりんごの正常果の透過光スペクトルの例である。
図２２はりんごの梗割れ障害果の例を示す断面図である。
図２３はりんごの梗割れ果の透過光スペクトルの例である。
図２４はりんごの褐変障害果の例を示す断面図である。
図２５はりんごの褐変果の透過光スペクトルの例である。
図２６はりんごの芯カビ病果の例を示す断面図である。
図２７はりんごの芯カビ果の透過光スペクトルの例である。
図２８は梨のスポット状褐変果の例を示す断面図である。
図２９は公表された特許文献１の参考図である。
図３０は公表された特許文献２の参考図である。
【発明を実施するための最良の形態】  検査対象物を１ヶずつ載せて搬送する受座は、コンベアチェーンに取付けて搬送する方式とトレイに載せられて搬送する方式、またはベルトコンベアやスラットコンベアに穴をあけ、受座を設けて搬送する方式などいろいろの形態があるが、受座の中央に垂直な上下方向に貫通する透過光通路穴を有し、その上部に対象物と環状に密着する受座を用いる。
この受座に対象物を載せて搬送するコンベアの搬送路の所定の位置を検査位置とする。その検査位置で対象物の上方に垂直方向に降下し密着して被さる遮光筒を搬送コンベアと同期進行させる上部遮光手段を設ける。検査位置で対象物は下側の受座と上側の遮光筒で上下を外部光線から遮光された状態で側方から光線を投射されるように投光手段を設ける。その検査位置で上側遮光筒の上方に下向きで上側集光手段とこれに接続した上側分光手段を設け、受座の下面透過光通路穴の下方出口に近接させて上向きの下側集光手段とこれに接続した下側分光手段を設ける。
投光手段は、小型ハロゲンランプを用いて強い光強度を持ち、広がりの小さい光線束を送り出すように設計された放物面反射鏡で前方検査位置の焦点に向けて絞り込み集中投光するものを用いる。
このランプ複数個を搬送路の左右両側から対象物の側面に向けてそれぞれ異なる位置と角度から光線を投射するように配置し、ランプからの拡散光が上方に拡散投射されないように囲った照射ボックスを設ける。この照射ボックスは対象物搬送路側に遮光壁を有し、検査位置と投光ランプとを結ぶ投光光軸が通る位置の壁面に投射窓を設けて、この投射窓を通じて光線を対象物に投射する。この投射窓にはランプからの投射光線を遮断する投光シャッターを設けて装置の調整やメンテナンスなど必要なとき、一時的に投光光線を遮断できるように構成する。
前記搬送コンベアと並行して同期進行する上部遮光手段の遮光筒は、検査位置以外の場所では上方に上って退避しており、検査位置の手前側で次第に垂直に降下しはじめ、高さの大きい対象物から小さい対象物まで完全に被さってしまうようにガイドレールで案内する。大きい対象物と小さい対象物との高さの差はスプリングにより吸収されるように構成する。
上側の遮光筒は、搬送コンベアと並行して同期進行しながら垂直方向に次第に降下し対象物に次第に接触して被さるので遮光筒の下端押え座と対象物との間に速度差はなく対象物を傾けたり、倒したり蹴飛ばしたりすることなく安定して被さる。
上側集光手段は、遮光筒の内径とほぼ同一大きさの平面を視野とする集光レンズを用い、視野外からの光に起因するゴーストやフレア防止を施したレンズホルダーに、光ファイバー組合せ取付部を設ける。
集光レンズの受光側焦点の位置に、分光手段へ導く光ファイバー束の入光面を組合せて、集光した透過光Ａを、光ファイバー束を通じて上側分光手段へ導き、その透過光Ａを分光し分光スペクトルＳＡを得る。
下側集光手段は、搬送される受座の下面透過光通路の大きさ（径）を視野とする集光レンズを用い、上記上側集光手段同様にレンズホルダーに光ファイバー組合せ取付部を設けて集光した透過光Ｂを、光ファイバーを通じて下側分光手段へ導き、その透過光Ｂを分光し、分光スペクトルＳＢを得る。
分析装置で同一対象物の上側分光スペクトルＳＡと下側分光スペクトルＳＢとを用いて、各種分析処理を行い、内部品質の検査測定項目の成分値と、内部欠陥、障害項目の障害値を出力する。分析装置のディスプレイ表示器には、上側分光スペクトルＳＡと下側分光スペクトルＳＢとを並べたり重ね合せて表示することができるようにモニタを構成するのが好ましい。
前記上側集光手段及び下側集光手段のそれぞれのレンズホルダーと光ファイバー組合せ取付部には集光レンズと光ファイバー入光面との間にフィルター切替挿入手段を設ける。
フィルター切替挿入手段は、集光した透過光をそのまま通過させる空の穴と光を全く通過させない盲穴と例えば１０％減光、２０％減光など複数段の減光フィルターとを切替挿入できるように構成する。
検査対象物の品目によって強い透過光が得られる品目と弱い透過光しか得られない品目がある。弱い透過光しか得られない対象物の計測は、空の穴を通して計測し、強い透過光が得られる品目の計測を行うときは、減光フィルターを選択して挿入し、そのフィルターを通して計測する。
フィルター切替挿入手段の盲穴部は、分光手段の校正を行うときの暗レベル出力を読取る（調べる）ときに使用する。このフィルター切替手段は、手動切替でもよいが、ステッピングモーター等を用いてリモートコントロール方式で切替るように構成するのが好ましい。
【実施例１】  以下に本発明の第一の実施例を図１から図７に基づいて詳細に説明する。
図１は、要部を破断した上下集光の断面図説明図、図２は図１の側面説明図、図３は図１の平面説明図である。図４は上部遮光筒の異なる断面説明図、図５は図４の側面説明図、図６は上部遮光筒の更に異なる断面説明図、図７は全体構成を示す概略図である。
１１は検査対象物Ｆを１ヶずつ載せて搬送する受皿であり、中央部に上下方向に貫通する透過光通路１２（穴）を設け、その上部に対象物Ｆを載せる受座１３を設けている。受座は対象物Ｆを載せたとき、透過光通路入口１２１の周囲が対象物Ｆと環状に密着するように形成し、且つ対象物Ｆを安定させるように形成している。
１４は、受皿１１を搬送する搬送コンベアのコンベアチェーンであり、受皿１１を所定の間隔で取付ピン１５を用いて取付けて搬送手段を構成している。
また、搬送手段は定間隔で中央に上下方向に貫通した透過光通路となる穴とその穴に対象物と環状に密着する受座を設けた搬送手段であればよい。例えばスラットコンベアやベルトコンベアに穴をあけ、受座を設けたものであってもよい。（図１７参照）
１６は投光手段であり１７は光線１８を投射する小型のランプ、１９は照射ボックスである。
投光手段１６は受皿搬走路の所定の位置を検査位置１００として、その左右両側側方から検査位置１００にある受座１３上の対象物Ｆに向けて光線１８を集中投射する。
小型ランプ１７は、ハロゲンランプを用いるのが好ましく、放物面反射鏡を用いて前方の所定位置を焦点とする投光光線１８を投射する。即ち光が前方へ放射状に拡散せず、前方焦点に向けて光線が投射される。
２０は、照射ボックス１９の搬送路側の前面遮光壁であり、小型ランプ１７と搬送路中央の検査位置１００を結ぶ投光光軸線（光線の中心軸）が通る位置に投射窓２１を設けて小型ランプからの投射光線の通路となしている。即ち小型ランプ１７は照射ボックス１９の背面に取付けられて照射ボックス１９の前面遮光壁２０に光軸を中心とした光線の通過領域を限定する目的であけられた投射窓２１を通して投光範囲（開口絞り）へ向けた光線のみが投射される。
この投射窓２１は横方向に（進行方向）細長くした矩形や長穴の投射窓を形成してもよい。この投射窓２１からの投光光線１８は、対象物の側面を投射するように取付けられている。
２２は、光線を遮断する投光シャッターであり照射ボックス１９の側方に軸支して取付けられ照射ボックス１９の前面遮光壁２０の外側にロータリーソレノイドや正逆回動するステッピングモーターなどシャッター駆動装置によって投射窓２１を開閉する。この投光シャッター２２は、搬送コンベアを停止している時など、光線が投射されると搬送手段の受皿１１が光熱を受けて変質、変形するなどで困るときに投射窓２１を塞いで遮光するように作動させる。
図１、図２において３０は遮光筒であり、上方に一定の高さを保つ上側遮光筒３０Ａを組合せて伸縮構造に形成しており、下端部の対象物Ｆとの接触部には環状に密着する押え座３１を設けて対象物Ｆの上部に被さる。この遮光筒３０を対象物Ｆに被せる上部遮光手段の構成は、異なる例として後述する図４及び図５と図６のように構成してもよい。３２は、スプリングであり押え座３１を対象物の大小不規則な高さの変化に対応して対象物の上部に密着させて被せる作用をなしている。この押え座３１は検査位置で受皿１１上の受座１３と対をなして対象物Ｆを上下で挟むように密着させる。
３３は、上部遮光手段であり３４はそのチェーンである。このチェーン３４は遮光筒３０を受皿１１の上方に受皿１１と同一間隔（ピッチ）で垂直に保持して搬送コンベアと同期進行させる。３５はチェーン３４に設けた上下スライド軸であり、３６はこの上下スライド軸３５に取付けた固定ブラケットであり、上側遮光筒３０Ａを一定の高さに保持している。
３７は上下スライドブラケットであり、遮光筒３０を垂直な上下方向に摺動自在に吊り下げて保持しており、スプリング３２により押え座３１を常時下方に向けて下げるように取付けている。
この上下スライドブラケット３７には遮光筒３０と反対側（後側）にガイドピン３８を突出して設けており、ガイドレール３９により遮光筒３０の吊下げ高さを変化させるようになしている。
即ち遮光筒３０を検査位置１００の手前側から次第に垂直に降下させ、その下方に並行して同期進行する搬送手段の受皿１１上の対象物に被さり、検査位置１００を過ぎた後側では次第に上方に上って下端の押え座３１を搬送路上対象物の上限高さ位置より上方に上げてリターンするように構成している。
図４、図５は遮光筒３０１の上下長さを一定にして上下スライドブラケット３７１に遮光筒３０１を垂直な上下方向に摺動自在に吊下げて保持したものであって、図１、図２の上側遮光筒３０Ａと固定ブラケット３６を省いた構成である。この構成は、遮光筒３０１が対象物Ｆの大小に伴って上下動するので図４に左右破断して示す如く、大きい対象物Ｆ１に被さった時は上端が上側集光手段４０のレンズフードに近接し、小さい対象物Ｆ２に被さった時は上端と上側集光手段との間が大きくなる。
上下スライドブラケット３７１を上下スライド軸３５１に上下方向に摺動自在に組合せ、ガイドピン３８１をガイドレール３９１により遮光筒３０１の吊下げ高さを変化させるように構成した部分は、前記図２の説明と同じであり以下省略する。
図６は、遮光筒３０２を上下スライドブラケット３７２に対して固定して取付け、押え座３１２を対象物Ｆの上部に向けて下げるスプリング３２２を上下スライド軸３５２側に設けて上下スライドブラケット３７２ごとに押し下げるように構成した例であり、スプリング３２２の取付位置が違うだけで他の構成は他の例と同様に出来る。
４０は上側集光手段であり、検査位置１００の上部に下向きで設けられた上側集光レンズ４１を組込んだレンズホルダー４１１と集光した透過光を分光手段Ａ（図示せず省略）へ導く上側光ファイバー４２と、この上側光ファイバー４２の入光面４２１の前に設けられた上側減光フィルター取付板４３の主要部分からなり、４４はこれらの組合せ取付部であって内部は暗室空間４４１を形成している。
上側集光レンズ４１は、検査位置１００にある対象物Ｆ上部中央を対物側焦点とし、レンズホルダー４１１の先に設けたレンズフード４１２は、前面に透明ガラスを用いた受光窓４１３を設け、対象物Ｆの外径（大きさ）より小さい範囲で上側遮光筒３０Ａの上部開口の内径面積を視野とする画角のレンズフード４１２を形成してレンズホルダー４１１に組込まれている。
レンズホルダー４１１とレンズフード４１２の内側壁面にはヒレ状または溝状の遮光板４１４を多段に設けて視野外、画角外からの不要な光に起因するゴーストやフレア防止を施し、外乱光が上側光ファイバー４２へ入光しないように構成している。
即ち、対象物Ｆから出て来る透過光Ａを集光し上側光ファイバー４２の入光面４２１へ導くが、透過光でない外乱光はレンズホルダー４１１の内部に設けた遮光板４１４によって吸収され消滅してしまい、光ファイバー４２の入光面４２１に届かないように構成している。
上側減光フィルター取付板４３は図２及び図１８に示すように円板形で上側光ファイバー４２取付部の側方に設けたステッピングモーター４５の出力軸４５１に取付けて上側集光レンズ４１から上側光ファイバー４２の入光面４２１に集光される上側透過光光路を遮る大きさの円板である。
出力軸４５１の取付部の軸芯４５２を中心として透過光が入光する上側光ファイバー４２の中心までの位置を半径として図１８に示す如く複数等分した位置にそれぞれフィルター取付穴４３１を設け、一つをそのまま空穴とし、もう一つの穴を塞いで盲４３３とし残りの穴にそれぞれ減光率の異なる減光フィルター４３２を取付けている。
即ち、この減光フィルター取付板４３はフィルター取付穴４３１を上側集光レンズ４１と光ファイバー入光面４２１の間で光軸を合せて取付けられている。
フィルター取付板４３の減光フィルター４３２の選択は外部からリモートコントロールによってステッピングモーター４５を作動させ寸動回転させて選択操作する。もちろんステッピングモーターを使わず、単なる手動回転軸に置き換えてもよい。
４６は、下側集光手段であり検査位置１００の下方で受皿１１の下面透過光通路出口１２２に近接して上向きで設けられた下側集光レンズ４７を組込んだレンズホルダー４７１と集光した下側透過光を分光手段Ｂ（図示せず省略）へ導く下側光ファイバー４８とこの下側光ファイバー４８の入光面の前に設けられた下側減光フィルター取付板４９の主要部分からなり、５０はこれらの下側組合せ取付部であって暗室空間を形成していることは前記上側集光手段４０と同様である。
下側集光レンズ４７は、検査位置１００にある受皿１１上の対象物Ｆの下部となる受座１３の上部中央を対物側焦点としレンズホルダー４７１の先に、受皿１１の下部透過光通路出口１２２に近接する位置まで伸びたレンズフード４７２の前面（上面）に透明ガラスを用いた受光窓４７３を設け、受皿１１の透過通路入口１２１の口径の面積を視野とする画角のレンズフード４７２を形成してレンズホルダー４７１に組込まれている。
レンズフード４７２及びレンズホルダー４７１の内側には遮光板を多段に設けて視野、画角外からの不要な光に起因するゴーストやフレア防止を施し、上側集光手段と同様に外乱光が下側光ファイバー４８へ入光しないように構成している。
４７５は防塵フードでありレンズフード４７２の外周から受光窓４７３の外側面の中央方向に向けてエアーを吹出するように形成し、上端面を受皿１１の透過光通路出口１２２に限りなく近接させて取付ている。
エアーの送風は図示しない送風機から適宜な手段により接続口４７６に接続して送風される。このようにして受光窓４７３の上面にエアーを吹き出して埃や異物が視界を遮らないように構成している。
下側光ファイバー４８と下側減光フィルター取付板４９及び下側組合せ取付部５０とステッピングモーター５１の構成は上側集光手段４０と同様であり、以下説明を省略する。
図７において前記上側集光手段４０から上側光ファイバー４２により接続された上側の分光手段Ａ５２と、下側集光手段４６から下側光ファイバー４８により接続された下側の分光手段Ｂ５４は、それぞれ上側光ファイバー４２と下側光ファイバー４８の出光側に図１８に示すパッケージ型分光センサーユニット５３、５５とそれぞれのセンサー駆動回路を組み込んで構成している。
パッケージ型分光センサーユニット５３、５５は図１９に示すように上側光ファイバー４２と下側光ファイバー４８それぞれの出光側端部４２２、４８２に光拡散体５３１と連続可変干渉フィルター５３２と光電変換素子５３３とを組合せて密封した構造の同じものを用いるのが好ましく、更には前記光電変換素子５３３に電子冷却素子５３４を組合せたものを用いればより安定して好ましい。尚、上側光ファイバー４２及び下側光ファイバー４８は光の減衰を防ぐため短くするのが好ましく、分光手段Ａ５２及び分光手段Ｂ５４は、それぞれ上側集光手段４０下側集光手段４６から遠くない位置に設置するのが好ましい。
このパッケージ型分光センサーユニット５３、５５は国際公開番号ＷＯ０３／０９１６７６Ａ１号公報のものと同様のものが用いられ、光ファイバーから出光した光をミラーや凹面回析格子と光電変換器とのそれぞれの間に一定距離の空間を設けていないので環境温度変動や、振動などにより波長ズレを生じることがなく安定した分光性能が保たれる。このため搬送手段のコンベアに近接して設置することができる。
５６は、Ａ／Ｄコンバーターであり、前記上側の分光手段Ａ５２から出力されるアナログ分光スペクトルＳＡと、下側分光手段Ｂ５４から出力されるアナログ分光スペクトルＳＢとをＡ／Ｄ変換してデジタル分光スペクトル信号を分析装置６０へ出力する。このＡ／Ｄコンバーター５６は上側のアナログ分光スペクトル信号ＳＡと下側のアナログ分光スペクトル信号ＳＢのそれぞれの減衰を防ぐため分光手段Ａ及び分光手段Ｂから遠くない位置に設けるのが好ましい。
また、上側の分光手段Ａ５２と下側の分光手段Ｂ５４とＡ／Ｄコンバーター５６は１つのブロックとして、同一のボックスに格納して設ければ電源や配線等の納まりがよく保守点検が行い易い。
分析装置６０は信号、データを処理するマイコンボードを有し予め上側の検量線、下側の検量線が設定入力されており、検査位置１００の前段階に設けられた果径センサー５７からの果径信号を受けて対象物Ｆの計測時間を割出し分光手段の動作タイミングを出す。また、Ａ／Ｄコンバーター５６からの上下デジタル分光スペクトル信号を受信し、上側分光スペクトルデータと下側分光スペクトルデータとをそれぞれ検量線を用いて分析し、比較して検査項目の糖度、酸度等の成分値を出力すると共に、障害度を出力する。成分値と障害度は予め設定された項目毎に出力する。６０１は設定表示部であり、検量線や各種入力項目をデータ処理部６０２へ設定入力するキーボードとディスプレイ表示器（ＣＲＴ）を組合せたパソコンを組込んでいる。ディスプレイ表示器（ＣＲＴ）には分析したスペクトルや成分値、障害度を表示する。
図２０から図２７は、果実のりんごを対象物として本検査装置で検査した結果の正常果と各種障害果の縦断面説明図とそれぞれの分光スペクトル図である。各分光スペクトル図は、横軸に波長、縦軸に透過光量を表している。図２８は、梨のスポット状障害果の縦横断面説明図である。
正常果（図２０）の分光スペクトルは図２１に示す如く波長７１０ｍｍ付近に第１の山と波長７９０ｍｍ付近に第２の山があり、その間に低下した谷間がある。また、上側集光手段３２から得られた上側透過光の分光スペクトルＳＡは、下側集光手段３８から得られた下側透過光の分光スペクトルＳＢより各波長帯で低い（少ない）という特徴がある。上側が少ないのは図１からも判る通り、上側集光手段４０と下側集光手段４６の設置された配置上の一関係によるものである。また、第１の山に対し第２の山が低い（少ない）という特徴がある。
次につる割れ（梗割れ）障害果は図２２に示す如くつる（梗）のつけ根（梗の根元）の内部に割れを生じて空洞ができており外観からは見え難い障害であり、目視検査でも見逃されるものである。
本発明の検査装置を用いれば、上側の分光スペクトルＳＡの第２の山（図２３参照）にその障害特有の現象が検出されている。即ち第１の山より第２の山が高い（多い）という特徴がある。下側の分光スペクトルＳＢは正常果のスペクトルパターンであり、下側だけで検査する装置では正常果と誤判定され易いことを示している。即ち従来の技術では見逃されていたものである。
次に褐変障害果は図２４に示す如く、内部の果肉が褐色になった障害果であり、蜜入りの部分に発生し易く、貯蔵によって発生し易い。褐変障害果の分光スペクトルは図２５に示す如く上下双方の分光スペクトルＳＡ、ＳＢともに第１の山より第２の山が高い（多い）という特徴がある。
褐変障害は蜜が多く入っているか少ないかの差異によって褐変の度合いの変化が大きく果実毎に透過光量の変化も大きいが、上記第２の山が高い（多い）特徴は変わらないので正確に検出される。
次に芯カビ病障害果は図２６に示す如く、果実の中心部、種子を包む心皮周辺にカビによる病変のあるもので、果頂部に花の痕跡として残っている萼（ガク）の穴から病菌が入って内部に病障害を生じたものである。
芯カビ病果の分光スペクトルは、図２７に示す如く上下双方の分光スペクトルＳＡとＳＢが共に等しい関係にあるという特徴がある。
スペクトルのパターンそのものは、正常果と同様のパターンを示しているが、下側の分光スペクトルＳＢが通例では上側の分光スペクトルＳＡより高く（多く）なるのに対し各波長において略同じ程度で差異が少ないことから正確に検出される。
この芯カビ病果は、従来の検査では検出することが出来なかったが、上下同時に検出する本発明によって検査できるようになった。
梨のスポット状褐変果は、図２８に示す如く、果実の果肉内部に極部的に生じた生理障害であり「ミツ症状」または「果肉褐変症」と呼ばれることもあり、りんごのミツ入りのように水浸状の組織が発生したものであり、品種によって異なるが、桃にも発生し、外観からの目視検査では全く見つけられないものである。
発症部位が不特定であり、軸芯に沿って竪に２分割しても、赤道部から横に切断して上下に分割しても見逃すようにどこに生じているか判らないものであるが、本発明の装置によれば分光スペクトルの分析により検出することができる。
【実施例２】  次に本発明の第２実施例を示す図８に基づいて説明する。この実施例は、前記透過光Ａを集光する上側集光手段と透過光Ｂを集光する下側集光手段を搬送方向に前後に取付位置をずらして設けた構成である。
搬送手段の受皿１１１と上側集光手段４０１と下側集光手段４６１のそれぞれの詳細は、実施例１と同様であり、これの詳細説明は省略する。
また、上側集光手段４０１に対する外乱光の入光を防ぐ為の遮光筒と上部遮光手段、外乱光遮光板は後述する他の実施例と同様のものを組合せて用いることができる。
上側集光手段４０１と下側集光手段の位置ずれ間隔は、図８では前後の受皿１１１の取付間隔Ｐに合せて示しているが、この位置ずれの範囲（寸法）は少なくとも上側集光レンズ４１の中心線（光軸）と下側集光レンズ４７の中心線（光軸）が同一中心線に重ならない範囲で少しでもずれておればよい。
即ち、上側集光手段４０１に接続した上側分光手段Ａ５２に組込まれたセンサー駆動回路と下側集光手段４６１に接続した下側分光手段Ｂ５４に組込まれたセンサー駆動回路が位置ずれに合せてタイミングをずらして駆動するように設定すればよい。
【実施例３】  次に本発明の第３の実施例を示す図９から図１１に基づいて説明する。
この実施例は、対象物の上方に遮光筒を同期進行させて被せ、側方から投射した光線が対象物内部を拡散反射して上方に出て来る透過光を上側集光手段で集光し、分光分析して内部品質を検査するものである。
投光手段６０と対象物の上方に被さる遮光筒６１を用いた上部遮光手段６２と上側集光手段６３は、第１実施例と同様であり、これの説明は省略する。
６４は、搬送手段の受皿であり搬送コンベア６５に所定の間隔で取付けられている。この受皿６４は対象物Ｆを１個ずつ載せて側方が開放された状態で搬送するものであれば、他の異なる形状であってもよい。即ち対象物Ｆに対し側方から投光手段６０で光線を投射できるように形成された受皿６４を用いる。
この搬送コンベア６５は、１条のコンベアチェーン６６の上部に直接受皿６４を取付けたものを示したが、前記上部遮光手段６２を受皿６４と同期させて進行されられるものであれば、他のコンベアであってもよい。
搬送コンベア６５は検査位置を通過したあとに、検査結果に基づいて仕分けるため受皿６４は対象物をランク付けに従って排出仕分けされる構造のものを用いるのが好ましい。
【実施例４】  次に本発明の第４の実施例を示す図１２から図１４に基づいて説明する。図１２は要部を破断した断面説明図、図１３は図１２の側面説明図、図１４は図１３の投光手段の平面図である。この実施例は、対象物が光線の透過し易いもので外観から判り難い病障害などの発生が少なく、内部品質は糖度や酸度などの味覚成分を主として検査する場合に用いられる。
７０は搬送手段であり検査対象物Ｆを１ヶずつ安定姿勢で搬送するコンベアであればよいので公知の各種搬送手段を利用できる。
７１は投光手段であり、検査位置１００にある対象物Ｆに向けて両側側方から小型ランプ７２を用いて光線を集中投射するように配置した照射ボックス７３を設け、照射ボックス７３の搬送路側の遮光壁７４に投射窓７５を設けてこの投射窓７５を通じて検査位置１００の対象物Ｆに光線を投射する。この投射窓７５は３つの穴をつないで横方向に細長い矩形や長穴形状の照射窓であってもよい。
７６はランプ取付穴７７から投射窓７５の間に設けた筒状の集中投射筒であり、小型ランプ７２の反射鏡の開口径の大きさに合せたランプ取付穴７７と投射窓７５の大きさに合せた口径の筒であり内面は光が鏡面反射して集中するように鏡面反射加工を施している。
このように形成した照射ボックス７３は投射窓以外から光線が外部へ洩れないように各側面と上面７８と下面７９は閉じられている。
８０は照射ボックス７３の下面７９に設けた空冷送風機であり、照射ボックス内部の集中投射筒７６の下方に開口して集中投射筒とその周辺の放熱をさせる。８１は照射ボックスの背面外側に取付けた小型ランプ７２に向けて取付けた送風機であり、ランプの発熱の大きい部分に向けて送風し放熱させる。
８２は、投射窓７５を塞いだり開けたりする投光シャッターであり、８３はそのシャッター駆動装置であり本例ではロータリーソレノイドを用いている。この投射窓７５を塞ぐシャッター機構は、投射窓を塞ぐものであれば他の構成、例えば図１５、図１６に示す如く遮光壁７４１に沿って壁面と平行に進行方向に盲板をスライドさせて投射窓７５、７５１を塞ぐようにしてもよい。
図１５、図１６において盲板投光シャッター８２１は、照射ボックス７３１の上部に設けられたリニアスライドレール８２０に取付けられて照射ボックス７３１の遮光壁７４１の内側に沿ってスライド移動する。８３１は、その盲板投光シャッター８２１の駆動装置であり、正逆転するブレーキ付きモーターのギヤヘッドにベベルギヤボックスを組合せた横向きの出力軸を照射ボックス７３１内に向けて組付けこの出力軸にドライブプーリ８２２を設け、照射ボックス７３１の他端にテンションプーリー８２３を設けて、両プーリー巻き付け張設したワイヤーロープ８２４の一部に盲板投光シャッター８２１の一部を結合させ、シャッター駆動装置８３１の正逆回転により、盲板投光シャッター８２１はワイヤーロープ８２４に引っ張られリニアスライドレール８２０に導かれて往復動し、投射窓７５１を閉じたり開放したりする。
即ち、盲板投光シャッター８２１は、ドライブプーリ側にあるとき（図１６）投射窓７５１を開いており、検査位置に向けて投光光線を投射する。駆動装置が回動すると、盲板投光シャッター８２１はワイヤーロープ８２４に引っ張られてテンションプーリー８２３側に移動し、すべての投射窓７５１を塞いで投射光線を遮断する。
小型ランプから投射窓７５、７５１を通じて集中投射される光線は強力であり、投射熱は高温であるため搬送コンベアを停止させたまま一定時間以上投射すると投射された場所にある物やコンベア搬送帯が高温で焼けたり変質変形してしまう。これを防ぐために一時的に投射窓７５、７５１を投光シャッター８２、８２１により塞いで投射光線を遮断し、ランプを消灯しなくても点灯したままでコンベアを停止させることができる。８４は前記投光手段７１、７１１の取付枠であり、左右一対の投光手段７１の投光光軸が検査位置１００に向けて前下り傾斜で投射するように照射ボックス７３、７３１を傾けて取付けている。即ち、検査対象物Ｆに対して照射した光線の表面反射光が検査位置１００の上方に下向きで設けた上側集光手段８５に向けて直接入光したり、外乱光として悪影響を及ぼさないように前下りに傾けて取付け、対象物の側面の下寄りの位置を照射する。
対象物Ｆがキウィフルーツのように小型果実のときは搬送面近くまで下げりんご等中型果実のときは少し上げ、メロンのように大型果実では更に上げる。対象品目の平均的な大きさに応じて品目毎に高さを所定の位置に設定して検査する。この投光手段７１の昇降は取付枠８４の上部に取付けたシリンダー等の昇降手段（図示せず）により、上げ、下げして位置決めする。
上側集光手段８５は、検査位置１００の上方に下向きで設けられたレンズフード８６と集光レンズ８７とを組込んだレンズホルダー８８と、集光した透過光を分光手段へ導く光ファイバー８９とこの光ファイバー入光面の前に設けられた減光フィルター取付板９０の主要部分からなり、前記の実施例１、実施例２、実施例３に用いた上側集光手段と同様であり各部分の詳細説明は省略する。
図１２及び図１３において９１は外乱光遮光板であり、検査位置１００の上方でレンズフード８６の下方正面となる位置に受光手段８５の外形の一部に取付部材を用いて水平状態で取付けている。この外乱光遮光壁光板９１は、中央に集光レンズの視野に合せた大きさの覗き窓９２を有し、上下面は光線を吸光し反射しないように無光沢処理加工がなされたものを用いる。
この外乱光遮光板９１によって、投光手段７１により投光された光線が対象物の外周表面に当り、各方向へ反射したり、更に周辺からの二次反射光や外部からの光線による乱反射光がレンズフード８６に入光しないように形成して取付ける。
減光フィルター取付板９０は、図１３及び図１８に示すように円板形で光ファイバー８９取付部の側方に設けた切換えアクチュエーターに取付られており、前記他の実施例と同様であり詳細説明は省略する。また、光ファイバー８９で導かれる分光手段は前記実施例１、実施例２、実施例３と同様であり、以下詳細説明は省略する。
【実施例５】  次に本発明の第５実施例である搬送手段について図１７をもとに説明する。つまり図１７は、搬送手段にベルトコンベアを用いたものであり、対象物Ｆを載せる受座１３１をコンベアベルト６６０に上下に貫通する貫通穴６７を設けて取付け、上下に貫通する透過光光路１２３を有する搬送手段を構成している。
前記搬送手段は、コンベアベルトをスラットチェンコンベアのスラット部材に置き替えることもできる。即ち搬送帯（部材）そのものに直接受座１３１を設けた簡単な構成である。
前記搬送手段に対するその他の構成は、他の実施例と同様の構成を用いるので以下構成説明を省略する。
【産業上の利用可能性】  以上のように本発明に係るオンライン上下内部品質検査方法と装置は、外観からだけでは内部品質の食味成分や生理障害、病障害果等の判定が不可能な果物等の農産物である検査対象物の内部品質を非破壊で検査することができる方法と装置である。
特に本発明の方法と装置は、対象物の病障害果のうち褐変果や芯カビ病果などの、食用に出来ない病害果と、切ったとき切断面に亀裂空洞があって見た目には劣るが、糖度、酸度など味成分は正常果と同じで食用できる障害果とを区分けすることが可能であり、果物の集出荷場、選別荷造り包装施設の選別機へ組込んで品質区分に応じて仕分けるのに利用される。
また、請求項１０の発明は対象物の上面に遮光筒を被せて筒の中を通って来る透過光を集光するので外乱に影響されることがなく、上方からだけでも信頼性の内部品質検査装置として、各種の青果物の選別包装施設の選別機に組込んで利用される。
また、請求項１６の発明は対象物の検査位置通路上方に設けた外乱光防除板の視野窓を通じて透過光を集光し、外部から外乱光が入光しないので集光手段に受光シャッターが不要であり、従来のシャッタースピードからくる処理能力の制約がないため、搬送速度及び検査処理能力が大幅に増大し、しかも搬送手段は対象物を前後に不定間隔なランダム搬送する各種のコンベアに組合されるので大量処理の必要な青果物の選別包装施設の選別機に組込んで利用される。
【符号の説明】
１、９・・・・・・・・・・・・投光ランプ
２、６・・・・・・・・・・・・対象物
３、１０・・・・・・・・・・・受光手段
４、４７３・・・・・・・・・・受光窓
５・・・・・・・・・・・・・・シャッター
７、１１、６４、１１１・・・・受皿
８・・・・・・・・・・・・・・透過通路
１００・・・・・・・・・・・・検査位置
１２、６８・・・・・・・・・・透過光通路
１２１・・・・・・・・・・・・透過光通路入口
１２２・・・・・・・・・・・・透過光通路出口
１３、１３１・・・・・・・・・受座
１４、６６・・・・・・・・・・コンベアチェーン
１５・・・・・・・・・・・・・取付ピン
１６、６０、７１・・・・・・・投光手段
１７、７２・・・・・・・・・・小型ランプ
１８・・・・・・・・・・・・・投光光線
１９、７３、７３１・・・・・・照射ボックス
２０、７４、７４１・・・・・・遮光壁
２１、７５、７５１・・・・・・投射窓
２２、２２１、２２２・・・・・投光シャッター
３０、６１、３０１、３０２・・遮光筒
３０Ａ・・・・・・・・・・・・上側遮光筒
３１、３１２・・・・・・・・・押え座
３２、３２２・・・・・・・・・スプリング
３３、６２・・・・・・・・・・上部遮光手段
３４・・・・・・・・・・・・・チェーン
３５、３５１、３５２・・・・・上下スライド軸
３６・・・・・・・・・・・・・固定ブラケット
３７、３７１、３７２・・・・・上下スライドブラケット
３８・・・・・・・・・・・・・ガイドピン
３９、３９１・・・・・・・・・ガイドレール
４０、６３、８５、４０１・・・上側集光手段
４１、４７、８７・・・・・・・集光レンズ
４２、４８、８９・・・・・・・光ファイバー
４３、４９・・・・・・・・・・減光フィルター取付板
４４、５０・・・・・・・・・・組合せ取付部
４５、５１・・・・・・・・・・ステッピングモーター
４６、４６１・・・・・・・・・下側集光手段
５２・・・・・・・・・・・・・上側分光手段Ａ
５３、５５・・・・・・・・・・パッケージ型分光センサーユニット
５４・・・・・・・・・・・・・下側分光手段Ｂ
５６・・・・・・・・・・・・・Ａ／Ｄコンバーター
５７・・・・・・・・・・・・・果径センサー
６５・・・・・・・・・・・・・搬送コンベア
６６・・・・・・・・・・・・・コンベアチェン
６７・・・・・・・・・・・・・貫通穴
６８・・・・・・・・・・・・・透過光光路
７０・・・・・・・・・・・・・搬送手段
７６・・・・・・・・・・・・・集中投射筒
７７・・・・・・・・・・・・・ランプ取付穴
７８・・・・・・・・・・・・・照射ボックスの上面
７９・・・・・・・・・・・・・照射ボックスの下面
８０、８１・・・・・・・・・・空冷送風機
８２・・・・・・・・・・・・・リニアスライドレール
８３、８３１・・・・・・・・・シャッター駆動装置
８４・・・・・・・・・・・・・取付枠
８６、４１２、４７２・・・・・レンズフード
８８、４１１、４７１・・・・・レンズホルダー
９０・・・・・・・・・・・・・取付板
９１・・・・・・・・・・・・・外乱光遮光板
９２・・・・・・・・・・・・・覗き窓
４１３・・・・・・・・・・・・受光窓
４１４・・・・・・・・・・・・遮光板
４２１、４８１・・・・・・・・入光面
４３１・・・・・・・・・・・・フィルター取付穴
４３２・・・・・・・・・・・・減光フィルター
４３３・・・・・・・・・・・・盲
４５１・・・・・・・・・・・・出力軸
４５２・・・・・・・・・・・・軸心
４７５・・・・・・・・・・・・防塵フード
４７６・・・・・・・・・・・・接続口
４２２、４８２・・・・・・・・出光側端部
５３１・・・・・・・・・・・・光拡散体
５３２・・・・・・・・・・・・光電変換素子
５３４・・・・・・・・・・・・電子冷却素子
６０１・・・・・・・・・・・・設定表示部
６０２・・・・・・・・・・・・データ処理部
Ａ・・・・・・・・・・・・・・上側透過光
ＳＡ・・・・・・・・・・・・・上側分光スペクトル
Ｂ・・・・・・・・・・・・・・下側透過光
ＳＢ・・・・・・・・・・・・・下側分光スペクトル
Ｆ・・・・・・・・・・・・・・対象物
Ｐ・・・・・・・・・・・・・・受皿の間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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2005108956.tif 000033
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