(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光がそれぞれ独立のレーザ光源から出力され、各レーザ光源と測定部間にそれぞれ設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、先端が束ねられた各光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光合成手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに合成されている非破壊食味特性測定装置において、
上記光合成手段が、先端が束ねられた光ファイバのレーザ光出射側端部近傍に配置され各光ファイバから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、青果物近傍に配置されかつ内壁面が光反射性を有すると共に内部に光拡散板が配置された筒状体と、上記ハーフミラーと筒状体間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を上記筒状体内の光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とする非破壊食味特性測定装置。
【請求項２】
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光がそれぞれ独立のレーザ光源から出力され、各レーザ光源と測定部間にそれぞれ設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、先端が束ねられた各光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光合成手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに合成されている非破壊食味特性測定装置において、
上記光合成手段が、先端が束ねられた光ファイバのレーザ光出射側端部に接続されこのレーザ光出射側端部から出射される各レーザ光が入射される大口径光ファイバと、この大口径光ファイバのレーザ光出射側端部とハーフミラー間の光路上に設けられ大口径光ファイバから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、上記ハーフミラーと青果物間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を青果物近傍に配置された光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とする非破壊食味特性測定装置。
【請求項３】
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光がそれぞれ独立のレーザ光源から出力され、各レーザ光源と測定部間にそれぞれ設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、先端が束ねられた各光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光合成手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに合成されている非破壊食味特性測定装置において、
上記光合成手段が、先端が束ねられた光ファイバのレーザ光出射側端部に接続されこのレーザ光出射側端部から出射される各レーザ光がそれぞれ入射される光導波路と、この光導波路のレーザ光出射側端部とハーフミラー間の光路上に設けられ光導波路から出射される各レーザの平行光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、上記ハーフミラーと青果物間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を青果物近傍に配置された光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とする非破壊食味特性測定装置。
【請求項４】
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が単一の波長可変レーザ光源から出力され、波長可変レーザ光源と測定部間に設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光整形手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに整形されている非破壊食味特性測定装置において、
上記光整形手段が、上記光ファイバのレーザ光出射側端部近傍に配置され光ファイバから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、青果物近傍に配置されかつ内壁面が光反射性を有すると共に内部に光拡散板が配置された筒状体と、上記ハーフミラーと筒状体間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を上記筒状体内の光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とする非破壊食味特性測定装置。
【請求項５】
底面に開口を有するトレイ上に果こう部若しくはていあ部を上側にして載置された状態で上記測定部内に搬入される落葉果実に対し、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光照射部位が上記果こう部若しくはていあ部周辺に設定され、かつ、落葉果実から出射される各レーザ光の光量を測定する上記検出器が、搬送中の落葉果実側面近傍に配置された複数の側面検出系と搬送中におけるトレイの上記開口に位置整合して配置された単一の底面検出系とで構成されると共に、上記果こう部若しくはていあ部周辺に照射される各レーザ光の側面検出系側への漏れ光を防止する遮蔽体がトレイ上の落葉果実上部周辺を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非破壊食味特性測定装置。
【請求項６】
上記遮蔽体が、トレイの搬送方向と平行に設けられた第一ブラシ並びに第二ブラシとトレイの搬送方向と直交する方向に平行に設けられた第三ブラシ並びに第四ブラシとで構成され、かつ、これ等第一ブラシ、第二ブラシ、第三ブラシおよび第四ブラシで囲まれた開放領域が上記落葉果実の果こう部若しくはていあ部周辺部位に位置整合されていると共に、トレイの搬送方向と直交する方向に平行に設けられた第三ブラシと第四ブラシが落葉果実の搬入タイミングに合わせてブラシ先端を落葉果実から離れる方向へ変位するようになっていることを特徴とする請求項５記載の非破壊食味特性測定装置。
【請求項７】
上記レーザ光の各波長λ１、λ２およびλ３が、
８６０ｎｍ  ≦  波長λ１＜  ９００ｎｍ
９００ｎｍ  ≦  波長λ２≦  ９２０ｎｍ
９２０ｎｍ  ＜  波長λ３≦  ９６０ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の非破壊食味特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メロン、スイカ、カボチャ、柑橘類等、あるいは、りんご、桃、なし等の落葉果実等青果物における糖度、熟度、核割れ、芯腐れ等食味特性を破壊することなく測定できる青果物の非破壊食味特性測定装置に係り、特に、測定誤差が低減されて測定精度の飛躍的改善を図れる非破壊食味特性測定装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、青果物を破壊することなくその糖度等食味特性を測定する方法としては、近赤外光あるいは赤外光を青果物に照射しその反射光あるいは透過光から糖による光吸収を測定して行う方法が知られている（例えば、特開平１−２１６２６５号公報、特開平１−２３５８５０号公報、特開平２−１４７９４０号公報、特開平４−１０４０４１号公報、特開平４−２０８８４２号公報、特開平５−３４２８１号公報、特開平５−１７２５４９号公報および特開平６−１５２３６号公報等参照）。
【０００３】
しかし、これ等の方法はそのいずれもが光源としてハロゲンランプを使用していることから、例えばメロンのような皮の厚い青果物に対しては光の強度が足りないため糖度の測定は困難であった。
【０００４】
そこで、この欠点を解消する方法として、出願人は、８６０ｎｍ〜９６０ｎｍの範囲にある少なくとも３波長（１つは食味成分である糖等による吸収波長λ２、他の２つは波長λ２の両側の波長でかつ食味成分である糖等の吸収に無関係な波長λ１、λ３）のレーザ光を適用すると共に、メロン、スイカ、カボチャ、柑橘類、落葉果実等青果物に対し波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光を順次照射して青果物の糖度、熟度等その食味特性を測定する方法を既に提案している。
【０００５】
以下、食味特性としての糖度を測定するこの方法を簡単に説明すると、図１８に示すようにメロン等の青果物ＦＴに対し、例えばその下方側から波長λのレーザ光を入射させ、かつ、同じく下方側に配置された検出器ＰＤにて青果物ＦＴから出射される波長λのレーザ光を検出する。尚、図１８中、Ｐin(λ)は上記レーザ光の入射光量、Ｐout(λ)はレーザ光の検出光量を示している。
【０００６】
そして、青果物ＦＴの糖度（ブリックス）は、上記入射光量Ｐin(λ)に対応した入力信号Ｐin(λ)’と検出光量Ｐout(λ)に対応した出力信号Ｐout(λ)’の各データから以下の式（３）に基づき求めることができる。
【０００７】
すなわち、糖度Ｙ（ブリックス）は、３種類の波長のレーザ光に対し、
0003821021.tif 000002
を式（３）に代入することにより求められる。
【０００８】
Ｙ ＝ ＡＸ(λ１)＋ＢＸ(λ２)＋ＣＸ(λ３)＋Ｄ                （３）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは、多くの青果物（サンプル）に対して屈折糖度計により求めた糖度Ｙと、光測定で求めた吸光度Ｘ(λ１)、Ｘ(λ２)、Ｘ(λ３)との間で最も相関が高くなるように、例えば最小自乗法により求める定数である。
【０００９】
尚、上記入射光量Ｐin(λ)とこれに対応した上記入力信号Ｐin(λ)’との間は、Ｐin(λ) ＝ ｅ1・Ｐin(λ)’と関係づけられ、検出光量Ｐout(λ)とこれに対応した出力信号Ｐout(λ)’との間は、Ｐout(λ) ＝ ｅ2・Ｐout(λ)’と関係づけられている。また、係数ｅ1とｅ2は測定装置の製作時に求められている。
【００１０】
そして、電気信号値Ｐin(λ)’とＰout(λ)’から上述したように糖度Ｙ（ブリックス）が求められる。
【００１１】
ところで、この非破壊食味特性測定においては、例えばλ１、λ２およびλ３の３波長のレーザを使用する方法であることから、青果物を載せたトレイが各レーザの出射される場所（異なる測定部）を通過する際、トレイの横揺れ搬送等に起因して青果物に対する各レーザの照射位置が異なると、各波長で青果物の異なる部位を測定することになるため測定精度を劣化させる原因となっていた。
【００１２】
また、波長λ１、λ２およびλ３のレーザが、同じビーム形状で青果物に照射されない場合も各波長で青果物内の異なる領域を通ってしまうことになるため測定誤差となっていた。
【００１３】
更に、各波長における複数の検出系やレーザ出射口部分におけるゴミ付着の有無により、波長毎の測定情報にばらつきが生ずるため測定精度を劣化させる原因となっていた。
【００１４】
そこで、このような弊害を解消する非破壊食味特性測定装置として、測定部を１箇所としこの測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射し、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定する装置が提案されている（特開平１０−２０６３２３号公報参照）。
【００１５】
そして、この非破壊食味特性測定装置においては測定部が１箇所に設定されているため、上述したようなトレイの横揺れ搬送等に起因した青果物に対するレーザ照射位置のばらつきや、ゴミ付着の有無などに起因した波長毎の測定情報のばらつきが解消されるため測定精度を飛躍的に改善できるとされていた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−２０６３２３号公報記載の非破壊食味特性測定装置においては、少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射する装置のため、各レーザ光源の瞬時におけるＯＮ・ＯＦＦ操作を原因とした各レーザ光における波長の揺らぎや波長変動が無視できなくなり、波長不安定さに起因した測定誤差が顕著となる別の問題を有していた。
【００１７】
また、特開平１０−２０６３２３号公報においては測定部通過中の青果物ＦＴの変位を考慮して波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光が導かれる光ファイバＦからの出射方向の向きを別方向に設定して青果物ＦＴの同一部位に各レーザ光が照射されるよう調整する手法が開示されているが、図２０に示すように青果物ＦＴに対する照射スポットが一致していても、各レーザの出射方向が異なるため依然として青果物ＦＴ内の異なる領域を透過してしまう問題が存在した。
【００１８】
更に、各レーザ光が導かれる光ファイバＦの出射側端部を束ねて出射方向を同一方向に揃えようとすると、図２１に示すように青果物に照射されるまでに各ビームが広がってしまうため照射スポットを単一にすることは困難であった。
【００１９】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射する装置において、その測定精度の飛躍的改善が図れる非破壊食味特性測定装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に係る発明は、
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光がそれぞれ独立のレーザ光源から出力され、各レーザ光源と測定部間にそれぞれ設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、先端が束ねられた各光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光合成手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに合成されている非破壊食味特性測定装置を前提とし、
上記光合成手段が、先端が束ねられた光ファイバのレーザ光出射側端部近傍に配置され各光ファイバから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、青果物近傍に配置されかつ内壁面が光反射性を有すると共に内部に光拡散板が配置された筒状体と、上記ハーフミラーと筒状体間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を上記筒状体内の光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項２に係る発明は、
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光がそれぞれ独立のレーザ光源から出力され、各レーザ光源と測定部間にそれぞれ設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、先端が束ねられた各光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光合成手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに合成されている非破壊食味特性測定装置を前提とし、
上記光合成手段が、先端が束ねられた光ファイバのレーザ光出射側端部に接続されこのレーザ光出射側端部から出射される各レーザ光が入射される大口径光ファイバと、この大口径光ファイバのレーザ光出射側端部とハーフミラー間の光路上に設けられ大口径光ファイバから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、上記ハーフミラーと青果物間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を青果物近傍に配置された光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
次に、請求項３に係る発明は、
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光がそれぞれ独立のレーザ光源から出力され、各レーザ光源と測定部間にそれぞれ設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、先端が束ねられた各光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光合成手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに合成されている非破壊食味特性測定装置を前提とし、
上記光合成手段が、先端が束ねられた光ファイバのレーザ光出射側端部に接続されこのレーザ光出射側端部から出射される各レーザ光がそれぞれ入射される光導波路と、この光導波路のレーザ光出射側端部とハーフミラー間の光路上に設けられ光導波路から出射される各レーザの平行光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、上記ハーフミラーと青果物間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を青果物近傍に配置された光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とし、
請求項４に係る発明は、
青果物を載置したトレイが搬送される搬送路中に設けられた単一の測定部において、測定部通過中の青果物に対し少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射すると共に、青果物から出射される各レーザ光の光量を測定部に設けられた検出器でそれぞれ測定し、青果物に入射された入射光量と検出器で測定された検出光量から各レーザ光の吸光度を求めて得られた各吸光度から青果物の食味特性を測定する装置であって、
光入射口と光出射口を備え内部に上記食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質が充填されており光入射口から光出射口までの光路長が青果物内を透過する各レーザ光の実効的光路長と同一若しくは略同一に設定された密封体とこの密封体の光出射口側に配置された較正検出器とで主要部を構成する較正器が組込まれ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配して上記較正器にそれぞれ入射させ、較正検出器で計測された検出光量より求まる較正データに基づき測定される青果物の上記食味特性が補正されるようになっており、
かつ、青果物に照射される直前の各レーザ光の一部を分配する上記手段が、光路上に設けられ、各レーザ光の一部を反射して較正器側へ入射させると共に、残りの各レーザ光を透過して青果物側へ入射させるハーフミラーにより構成されており、
更に、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が単一の波長可変レーザ光源から出力され、波長可変レーザ光源と測定部間に設けられた光ファイバを介し各レーザ光が測定部内へ導入されると共に、光ファイバのレーザ光出射側端部と青果物間の光路上に設けられた光整形手段により青果物に入射される波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が擬似的な単一ビームに整形されている非破壊食味特性測定装置を前提とし、
上記光整形手段が、上記光ファイバのレーザ光出射側端部近傍に配置され光ファイバから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、青果物近傍に配置されかつ内壁面が光反射性を有すると共に内部に光拡散板が配置された筒状体と、上記ハーフミラーと筒状体間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を上記筒状体内の光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
次に、請求項５に係る発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の発明に係る非破壊食味特性測定装置を前提とし、
底面に開口を有するトレイ上に果こう部若しくはていあ部を上側にして載置された状態で上記測定部内に搬入される落葉果実に対し、波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光照射部位が上記果こう部若しくはていあ部周辺に設定され、かつ、落葉果実から出射される各レーザ光の光量を測定する上記検出器が、搬送中の落葉果実側面近傍に配置された複数の側面検出系と搬送中におけるトレイの上記開口に位置整合して配置された単一の底面検出系とで構成されると共に、上記果こう部若しくはていあ部周辺に照射される各レーザ光の側面検出系側への漏れ光を防止する遮蔽体がトレイ上の落葉果実上部周辺を覆うように配置されていることを特徴とし、
請求項６に係る発明は、
請求項５記載の発明に係る非破壊食味特性測定装置を前提とし、
上記遮蔽体が、トレイの搬送方向と平行に設けられた第一ブラシ並びに第二ブラシとトレイの搬送方向と直交する方向に平行に設けられた第三ブラシ並びに第四ブラシとで構成され、かつ、これ等第一ブラシ、第二ブラシ、第三ブラシおよび第四ブラシで囲まれた開放領域が上記落葉果実の果こう部若しくはていあ部周辺部位に位置整合されていると共に、トレイの搬送方向と直交する方向に平行に設けられた第三ブラシと第四ブラシが落葉果実の搬入タイミングに合わせてブラシ先端を落葉果実から離れる方向へ変位するようになっていることを特徴とし、
請求項７に係る発明は、
請求項１〜６のいずれかに記載の発明に係る非破壊食味特性測定装置を前提とし、
上記レーザ光の各波長λ１、λ２およびλ３が、
８６０ｎｍ  ≦  波長λ１＜  ９００ｎｍ
９００ｎｍ  ≦  波長λ２≦  ９２０ｎｍ
９２０ｎｍ  ＜  波長λ３≦  ９６０ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
まず、図１は本発明の実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置の概略構成を示す説明図である。
【００２６】
すなわち、この非破壊食味特性測定装置は、３個のレーザ光源ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３と、これ等光源から出力される波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を測定部内に導入する光ファイバＦと、先端が束ねられた光ファイバＦ１端部から出射される各レーザ光の一部を反射して光モニター方向側へ分配しかつ残りの光成分を測定対象である青果物ＦＴ方向側へ透過させる分配手段としてのハーフミラーＨＭと、上記光モニター手段としての検出系（フォトダイオード）ＰＤ１および較正器Ｃと、上記青果物ＦＴの側面近傍に配置された２つの側面検出系並びに青果物ＦＴの底面側に設けられた底面検出系と、装置全体を制御する制御系ＣＴＲとでその主要部が構成されている。
【００２７】
まず、３個のレーザ光源ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３から出力された波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光は光ファイバＦ１により１箇所に束ねられ、後に説明する光合成手段を介して青果物ＦＴに照射される。尚、各レーザ光の波長λ１、λ２およびλ３は、食味成分である例えば糖度を測定するために、第一波長λ１が８６０ｎｍ≦波長λ１＜９００ｎｍ、第二波長λ２が９００ｎｍ≦波長λ２≦９２０ｎｍ、第三波長λ３が９２０ｎｍ＜波長λ３≦９６０ｎｍの条件を満たすように調整されている。また、各レーザ光源ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３はレーザ電源ＰＳに接続されており、レーザ電源ＰＳはＰＬＣ（Programmable Logic Controller：シーケンサー）を含んだ制御系ＣＴＲとつながっている。尚、この実施の形態においては、波長λ１、λ２およびλ３の光源としてそれぞれ個別のレーザ光源ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３が適用されているが、波長λ１、λ２およびλ３の波長域をそれぞれ発振することのできる単一の波長可変レーザで構成してもよい。
【００２８】
また、この非破壊食味特性測定装置においては、波長λ１、λ２およびλ３の光源として３個のレーザ光源ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３が適用されていることから、これ等レーザ光を擬似的な単一ビームに合成する光合成手段が組み込まれている。すなわち、この光合成手段は、図１および図９（Ａ）に示すように先端が束ねられた光ファイバＦ１のレーザ光出射側端部近傍に配置され各光ファイバＦから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーＨＭに結像させる第一レンズ系（レンズＬ４とＬ５から成る）と、青果物ＦＴ近傍に配置されかつ内壁面が光反射性を有すると共に内部に光拡散板ＤＦが配置された筒状体Ｐと、上記ハーフミラーＨＭと筒状体Ｐ間の光路上に設けられハーフミラーＨＭを透過した各レーザ光を上記筒状体Ｐ内の光拡散板ＤＦに結像させる第二レンズ系（レンズＬ６）とでその主要部が構成され、かつ、第一レンズ系であるレンズＬ４の入出射側の光路上にはビーム形状を整えるアパーチャーＡＰ１、ＡＰ２が配置されている。
【００２９】
そして、ハーフミラーＨＭで反射されたレーザ光はバンドルファイバーＢＦ３に入射するようになっている。このバンドルファイバーＢＦ３は２分岐になっており、一方の出口を出た光は、光入射側にオパールガラス板（図示せず）が組み込まれた検出系（フォトダイオード）ＰＤ１で検出され、別の一方を出た光は、較正器Ｃの中を通り較正検出器（フォトダイオード）ＰＤ２で検出されるようになっている。そして、上記検出系（フォトダイオード）ＰＤ１は較正器Ｃおよび青果物ＦＴに入射されるレーザ光量（各入射光量）をモニターするために使用され、較正検出器（フォトダイオード）ＰＤ２は較正器Ｃから出射される光量（検出光量）をモニターし、各レーザ光源から出力されるレーザ光における波長の揺らぎや波長変動に起因した測定誤差を防止する較正データが得られるようになっている。すなわち、検出系（フォトダイオード）ＰＤ１で検出された入射光量は、青果物ＦＴで検出される検出光量と共に青果物ＦＴの食味特性を測定するためのデータとして利用され、また、較正器Ｃの検出光量と共に上記較正データを得るためのデータとして利用される。尚、両信号とも電流・電圧変換アンプＡＭＰ１、ＡＭＰ２を通った後に電子計算機ＰＣ内のアナログデジタル変換機でデジタル値に変換され処理される。ここで、上記オパールガラスとは、ガラス中に屈折率の違った異種結晶（例えばフッ化カルシウム）の微粒子を懸濁させて乳白色を呈するようにしたガラスの総称で乳白ガラスとも称されるものである。また、上記較正器Ｃは、図１に示すように光入射口と光出射口を有する密封体Ｃ１とこの光出射口側に配置された較正検出器（フォトダイオード）ＰＤ２とでその主要部が構成されており、かつ、上記密封体Ｃ１内には測定対象である青果物の食味成分と同一若しくは類似の光吸収特性を有する物質（例えば砂糖水）が充填されていると共に、密封体Ｃ１の光入射口から光出射口までの光路長が青果物ＦＴの平均的な光路長（図１８において示す実効的光路長Ｌ'）と同一若しくは略同一となるように設定されている。
【００３０】
また、ハーフミラーＨＭを透過したレーザ光は図１に示すようにそのまま光路を進み、上記光合成手段としての第二レンズ系（レンズＬ６）を通過しかつ筒状体Ｐ内に入射して筒状体Ｐ内の光拡散板ＤＦに結像され、拡散光になった後に青果物ＦＴに照射される。ここで、図１中のＢＲは、青果物ＦＴ（この例では青果物としてりんごなどの落葉果実が適用され、落葉果実の果こう部若しくはていあ部を上側にして図示外のトレイに載置されている）の上側周辺に接触してこの部位に照射されるレーザ光の一部が側面検出系側へ漏れるのを防止する遮蔽体としての柔らかいブラシを示している。
【００３１】
そして、青果物ＦＴ内に入射された光の一部は、側面検出系の一部を構成するレンズＬ１、Ｌ２で集光され、バンドルファイバーＢＦ１を介し検出器ＡＰＤ１で検出される。この検出光量と上述した検出系（フォトダイオード）ＰＤ１で測定された入射光量に基づき青果物ＦＴの糖度など食味特性が求められる。また、果こう部若しくはていあ部を上側にした青果物ＦＴの中心部位（芯など）を完全に透過した光は、底面検出系の一部を構成するレンズＬ３で集光され、バンドルファイバーＢＦ２を介して検出器ＡＰＤ２で検出される。この検出光量と上述した検出系（フォトダイオード）ＰＤ１で測定された入射光量に基づき青果物ＦＴの芯腐れなど食味特性が求められる。尚、青果物ＦＴの糖度や芯腐れなど食味特性の測定の際、上記較正器Ｃにより得られた上記較正データに基づき補正されるようになっている。ここで、検出器ＡＰＤ１や検出器ＡＰＤ２で検出された光電流は、電流・電圧変換アンプＡＭＰ３、ＡＭＰ４により電圧に変換されて電子計算機ＰＣ内のアナログデジタル変換機でデジタル値に変換され処理される。また、青果物ＦＴの温度は放射温度計Ｔで測定されこの信号も上記電子計算機ＰＣ内のアナログデジタル変換機でデジタル値に変換されて処理される。尚、図１において破線で示す光学系ならびに光モニター手段としての較正器Ｃ等は温度調節装置で温度調節されている。
【００３２】
次に、この非破壊食味特性測定装置においてトレイＴＲに載置された青果物ＦＴは、図２（Ａ）〜（Ｂ）に示すようにトレイＴＲの存在を検知する光電センサーＰＥＳ１およびトレイＴＲ上の青果物ＦＴの有無を検知する光電センサーＰＥＳ２により検出された後、測定部である測定室内に搬入される。尚、測定室と外部は暗幕（ＤＣ１とＤＣ２）で隔てられている。
【００３３】
そして、光電センサーの信号はＰＬＣを含んだ制御系ＣＴＲに送られ、適当な時間になると制御系ＣＴＲからレーザ電源ＰＳに発振の指令が送られ、そこで上述した波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光が照射されて青果物ＦＴの透過率が測定される。一方、ＰＥＳ２で青果物ＦＴがトレイＴＲに載っていないことが検知された場合にはレーザが照射されないように構成されている。
【００３４】
また、上記測定室内において青果物ＦＴを測定する箇所には、図３に示すように上述した遮蔽体としてのブラシＢＲが設置されている。すなわち、遮蔽体としてのブラシＢＲは、図３に示すようにトレイＴＲの搬送方向と平行に設けられた第一ブラシＢＲ１並びに第二ブラシＢＲ２とトレイＴＲの搬送方向と直交する方向に平行に設けられた第三ブラシＢＲ３並びに第四ブラシＢＲ４とで構成され、かつ、これ等第一ブラシＢＲ１、第二ブラシＢＲ２、第三ブラシＢＲ３および第四ブラシＢＲ４で囲まれた開放領域が上記青果物ＦＴ（上述した落葉果実の果こう部若しくはていあ部）の上側周辺部位に位置整合されていると共に、トレイＴＲの搬送方向と直交する方向に平行に設けられた第三ブラシＢＲ３と第四ブラシＢＲ４が青果物ＦＴの搬入タイミングに合わせてブラシ先端を青果物ＦＴから離れる方向へ変位（すなわち、図３に示すように第三ブラシＢＲ３と第四ブラシＢＲ４の軸本体が矢印方向へ回転して変位）するようになっている。
【００３５】
尚、この非破壊食味特性測定装置においても、従来の装置と同様、波長λ１、λ２およびλ３の透過率Ｔ（λ）から求められた各波長における吸光度Ｘ（λ）は、ジュースの結果（例えば、屈折糖度計により求めた糖度）と共に重回帰分析で解析され、装置の非破壊測定結果と上記ジュースの測定結果の関係を表す検量線が求められる。
【００３６】
そして、この非破壊食味特性測定装置においては較正データを求める較正器が組み込まれていることから、青果物の食味特性を測定する毎に上記較正データに基づき測定された食味特性が補正されるため、各レーザ光源から出力されるレーザ光における波長の揺らぎや波長変動に起因した測定誤差を確実に防止することが可能となる。
【００３７】
次に、この実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置の構成要素について実験データと共に更に詳細に説明する。
（１）各レーザ光における照射位置ずれと光拡散板の作用等について
この非破壊食味特性測定装置においては、少なくとも波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射する構成を採っている。この理由は、波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光についてタイミングをずらさずに同時に青果物に照射してしまうと透過光を分離する必要が生ずるからである。すなわち、糖度など食味特性を測定する際には、各波長の透過率を０．数％の精度で測定する必要があり、同時に照射した光を分離することは容易でないからである。
【００３８】
そして、波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら照射する方法は、各波長のレーザが照射している間に他の波長のレーザが照射されないので信号の分離が容易になる。また、レーザ電源で容易にタイミングを制御できるので既存のレーザを用いた方式としては行い易い方法である。更に、３波長のレーザを非常に短時間（数ミリ秒以内）に照射することで、従来問題になっていたトレイの搬送方向に対する横揺れ（トレイの横揺れ搬送）を補正するための機械機構が必要なくなり、かつ、トレイの形状も円形などを使用できるようになる利点を有する。
【００３９】
但し、波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら照射するこの方法（図１０参照）で問題になるのは、各波長の照射時間が長すぎると信号積算時間が長くなる代わりに各波長毎の照射部位が異なってくるため測定精度が低下し易くなり、反対に照射時間を短くすると各波長毎の照射部位は一致してくるが信号を得る時間が少なくなるためデータ積算の時間が少なくなり同様に測定精度が低下し易くなるという点である（図１１参照）。
【００４０】
今、λ１、λ２およびλ３の各波長で総照射を２０ミリ秒とすると、パルス幅が１００μ秒のときには２００回、５００μ秒のときには４０回照射されれば同じ時間照射されることになる。しかし、実際にはこのパルスを測定するためのアンプの立ち上がり性能は１００μ秒のパルスでは５００μ秒のものに比べ５倍程度良いものである必要がある。この場合、立ち上がり時間が早くなるとアンプのノイズも当然増えてくるので、同じ時間積算しても、得られる結果は１００μ秒の方がノイズの多いものになってしまい、精度が出なくなる。従って、少しでも一回のパルスの時間を伸ばしたほうがＳ／Ｎ比を向上させるという意味では有利になる。
【００４１】
そこで、照射時間がどこまで許されるかを確認するため、糖の吸収波長である９０５ｎｍのレーザ光を落葉果実であるりんごに照射し、かつ、りんごの照射位置を０．１ｍｍずらしながら透過率の位置によるずれを測定した。そして、得られた結果を糖度測定のレーザ数である３で分割し、各々の総和を取って各波長に対応する透過率として各々を比較した。総和をとる際には図１２に示すように一回にまとめる量を変化させて照射位置による透過率のずれを求めた。図１２は４個の場合を示す。
【００４２】
すなわち、透過率をＴri（i=1から3N）とすると、この場合ではλ１に対応する透過率は、Ｔr1＋Ｔr2＋Ｔr3＋Ｔr4＋Ｔr13＋Ｔr14＋Ｔr15＋Ｔr16＋Ｔr25＋……、λ２に対応する透過率はＴr5＋Ｔr6＋Ｔr7＋Ｔr8＋Ｔr17＋Ｔr18＋Ｔr19＋Ｔr20＋Ｔr29＋……、λ３に対応する透過率はＴr9＋Ｔr10＋Ｔr11＋Ｔr12＋Ｔr21＋Ｔr22＋Ｔr23＋Ｔr24＋Ｔr33＋……となり、各透過率の和が各波長の最終的な透過率となる。この透過率のずれから実際の糖度のずれを推定した。一つの波長で測定しているので位置による透過率のずれが無視できれば３個の透過率和は同じになるはずである。
【００４３】
そして、りんごの向きを変えて上記測定を行い以下のことがわかった。すなわち、果実のように球状ではあるが凹凸があるものにレーザを照射し透過率を測定すると、レーザのビーム形状が小さい場合には果実の凹凸に対応して図１３の実線に示すように各測定位置により透過率の変動が大きい。この結果に対して上記解析を行い、３個の透過率を求めこれらの透過率の差から照射位置がずれた場合と同一位置にレーザが照射された場合との糖度ずれを推定した。糖度ずれは０．５ｂｒｉｘ以内までを許容とすると、図１４の結果から照射位置ずれは０．１ｍｍ以内ならこの条件を満足できることが確認された。
【００４４】
この値を用いて実際におけるトレイのコンベア速度から照射時間を計算する。今、コンベアの速度を落葉果実におけるコンベア速度の最大値である１０００ｍｍ／秒（１ｍ／秒）とすると、各照射時間をＴ秒とした場合に波長間での照射位置ずれは１０００（ｍｍ／秒）×Ｔ（秒）＝１０００×Ｔ（ｍｍ）となる。
【００４５】
これから１波長あたり１００μ秒の照射時間になる。実際には周囲の光や電気信号ノイズである５０Ｈｚや６０Ｈｚの影響を除去するために、図１５に示すようにパルスの両側の部分をバックグラウンド（ＢＧ１、ＢＧ２）測定に用いるので、数十μ秒の照射時間しか許されない。この条件で糖度を精度良く測定することはＡＤコンバーターやアンプの性能からすると容易ではない。
【００４６】
これを改善する方法として、レーザの出射部分からの光が十分に広がるように拡散板を出射口に置き、かつ、果実上面からレーザが照射される部分までの距離を２ｃｍ以上開けて同様な実験を行った。この結果、果実の凹凸に対して均等に光が照射されるため、位置ずれによる透過率のずれは図１３の破線で示すように改善され、許容位置ずれは０．６ｍｍに広がった。これは先と同様な計算を行うと６００μ秒になり、十分なＳ／Ｎ比を得ることが可能となった。
【００４７】
これ等確認実験の結果、青果物ＦＴ近傍に配置される筒状体Ｐ内に光拡散板ＤＦを配置し、かつ、青果物ＦＴ上面からレーザ出射部までの距離を２ｃｍ以上開けることで十分拡散された光が青果物ＦＴに照射されるため、糖度などその食味特性を測定する際の精度向上に効果があることが確認された。
【００４８】
尚、パルス式測定を用いてレーザ光源の寿命を推定する実験も行った。５００Ｈｚのパルスを作りそのレーザの出力変動を測定したものが図１６である。実際の非破壊食味特性の測定では、一つの青果物測定において各波長で１５パルス程度を使用するので測定数を計算したものを横軸とした。一般に年間処理数を１千万個程度とすると、一般の使用においては８年以上レーザを交換すること無く使用できることが確認された。
（２）青果物がりんごなど落葉果実の場合の光量検出系の配置について
りんごなどの落葉果実では、中心部に密が入るもの、芯部分に腐れがあるもの、また、桃などの様に種に核割れを発生するものがあることから、糖度などの情報に加えて芯部分の腐れなどの情報が含まれた食味特性を測定するには、図６（Ａ）〜（Ｂ）に示すように落葉果実についてその果こう部（頭部側）若しくはていあ部（下側）を上側にしてトレイ（図示せず）上に載置されることが要請される。また、落葉果実における食味特性の測定で使用されている従来のトレイ、すなわち、図６（Ｃ）に示すような底面に開口Ｏを有する単純構造のトレイＴＲが利用できることも要請される。
【００４９】
そして、図６（Ｃ）に示す単純構造のトレイＴＲを適用する場合、図１８に示した青果物の底面側からレーザ光を照射する方法が採れないため（底面側から照射するためには複雑な構造を有するトレイが必要となる）、落葉果実の側面側あるいは上部側からレーザ光を照射する必要が生ずる。この場合、照射位置を落葉果実の側面側にすると、レーザ光を２分岐以上に分ける必要が出てくる。この理由は、一方向ではレーザ光が照射された側の情報のみを測定することになり、例えば、桃など図６（Ａ）に示すように線ａがある側とない側とで糖度が大きく異なる場合に測定精度を落とす原因になるからである。
【００５０】
そこで、りんごなどの落葉果実を測定する方法では、図７（Ｂ）に示すように落葉果実の側面から２分岐でレーザ光を照射し、落葉果実から出射されるレーザ光を下から測定する方法（第一案）と、図７（Ａ）に示すように落葉果実の上部からレーザ光を照射し、落葉果実から出射されるレーザ光を側面と下部で測定する方法（第二案）の２種類が考えられる。
【００５１】
そして、第一案（図７Ｂ）では、照射部分が２分岐になるため光学系が複雑になり照射光量のロスにつながる。また温度調節を行う部分の領域が広がってしまう。温度調節はレーザ光源から照射部分までの領域に必要である。更に、各レーザの照射部分にモニターをつける必要があるのでコストの上昇につながる。
【００５２】
他方、第二案（図７Ａ）では、下部の検出器で桃に特有な核割れやりんごの蜜などを測定するのに有効であり、側面にある検出器は可食部部分を通過するので可食部糖度を測定する上で有利になる。また、上部照射はレーザに関係する光学系を一つにすることができ簡略化ということでも利点がある。
【００５３】
従って、この実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置においては、りんごなど落葉果実の場合の光量検出系の配置について上記第二案（図７Ａ）が採用されている。
【００５４】
尚、図６（Ｂ）および図７（Ａ）に示すように落葉果実ＦＴの上方側からその果こう部若しくはていあ部をレーザ照射する場合、図６（Ｂ）に示すように照射領域の表面形状が極めて不規則なため、レーザ光の出射端部と落葉果実ＦＴ間の距離を狭く設定すると、高速測定（トレイの搬送速度が秒速１ｍ程度）した場合に測定誤差を引き起こすことがある。そこで、この実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置においてはレーザ光の出射端部と落葉果実ＦＴ間の距離を最低２ｃｍ以上開け、かつ、上述したように光拡散板ＤＦを介し拡散されたレーザ光が落葉果実ＦＴに照射される構造を採用して測定誤差の低減を図っている。
【００５５】
また、落葉果実の側面側に設ける光量検出系の数については任意であり、図７（Ａ）に示した２個の配置に限らず、例えば、図８に示すようにトレイ（図示せず）の搬送方向に亘り落葉果実ＦＴの側面側に４個を配置する構造にしてもよい。尚、図８中のＯは図示外のトレイにおける開口を示している。
（３）較正データを得る較正器について
この実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置においては、各レーザ光源から出力されるレーザ光における波長の揺らぎや波長変動に起因した測定誤差を防止する目的で較正器Ｃが装置内に組み込まれている。
【００５６】
すなわち、この較正器Ｃは、図４に示すように光入射口と光出射口を有しその内周面に金メッキが施されたステンレス製の筒体から成る密封体Ｃ１と、この密封体Ｃ１の光出射口側に配置された較正検出器（フォトダイオード）ＰＤ２と、密封体Ｃ１の光入射口と光出射口に設けられたオパールガラス板Ｃ３、Ｃ４並びにＯリングＣ５、Ｃ６とでその主要部が構成され、かつ、密封体Ｃ１内には蔗糖溶液（砂糖水）Ｃ７が充填されていると共に、密封体Ｃ１の光入射口から光出射口までの光路長が青果物ＦＴの平均的な光路長（図１８において示す実効的光路長Ｌ'）と同一若しくは略同一となるように設定されている。
【００５７】
尚、上記実効的光路長Ｌ’については、例えば、図１９に示すように１つのパルスレーザ光源ｆと２つの第一および第二の検出器ＰＤ１、ＰＤ２を用いて求めることができる。すなわち、上記パルスレーザ光源ｆから第一検出器ＰＤ１までの距離とパルスレーザ光源ｆから青果物における光入射部までの距離を同一に設定し、かつ、パルスレーザ光源ｆから出射させたパルスレーザを途中の光路上において分岐させると共に、一方の第一検出器ＰＤ１にはパルスレーザを直接入射させ、青果物の光出射部に密着して配置された第二検出器ＰＤ２へは青果物内を透過させたパルスレーザを入射させる。
【００５８】
そして、第一検出器ＰＤ１と第二検出器ＰＤ２に到達するパルスの時間差Δｔに光速Ｃをかける（Ｃ×Δｔ）ことにより青果物内の実効的光路長Ｌ’に青果物における果肉の屈折率ｎ’を掛けた値（Ｌ’×ｎ’）を求めることができる。
【００５９】
ここで、図４に示された較正器Ｃにおいては直線状の密封体Ｃ１が適用されていることから長さ寸法が大きい器材となり、実効的光路長Ｌ’が長くなる場合に較正器Ｃの長さ寸法も対応して大きくなる。従って、設置スペースを広く確保できない場合に組み込むことが困難となる問題がある。
【００６０】
このような場合、設置スペースを広く必要としない図５（Ａ）〜（Ｂ）に示された較正器が適している。
【００６１】
すなわち、この較正器は、図５（Ａ）〜（Ｂ）に示すように直方体形状を有しかつその上方側に光入射口Ｃ１０と光出射口Ｃ１１が設けられた密封体Ｃ１２と、上記光入射口Ｃ１０と光出射口Ｃ１１にそれぞれ取付けられたオパールガラス板Ｃ１３、Ｃ１４と、上記密封体Ｃ１２内に取付けられ密封体Ｃ１２を複数の空間に区画する仕切材Ｃ１５とでその主要部が構成され、上記密封体Ｃ１２内には蔗糖溶液（砂糖水）Ｃ７が充填されていると共に、上記密封体Ｃ１２内の複数空間が光入射口Ｃ１０と光出射口Ｃ１１を結ぶ連通路Ｃ１６を形成しており、かつ、光入射口Ｃ１０から光出射口Ｃ１１までの光路長は青果物内を透過する光の実効的光路長Ｌ’と略同一となるように設定されている。
【００６２】
そして、較正器が組み込まれたことによりレーザ光における波長の揺らぎや波長変動に起因した測定誤差が防止されるため、この実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置においてはＤＢＲのような高価なレーザを用いずに安価なレーザを用いて食味特性の測定が行える利点を有している。
（４）光合成手段若しくは光整形手段について
この実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置においては、波長λ１、λ２およびλ３の光源として３個のレーザ光源ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３が適用されていることからこれ等レーザ光を擬似的な単一ビームに合成する光合成手段が組み込まれている。これは、青果物に照射される波長λ１、λ２およびλ３のビーム形状が各波長毎ばらついたり、照射スポット内の光強度が各波長毎ばらついた場合、測定精度が低下するからである。
【００６３】
そして、この非破壊食味特性測定装置においては図１および図９（Ａ）に示す光合成手段が組み込まれている。すなわち、この光合成手段は、図１および図９（Ａ）に示すように先端が束ねられた光ファイバＦ１のレーザ光出射側端部近傍に配置され各光ファイバＦから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーＨＭに結像させる第一レンズ系（レンズＬ４とＬ５から成る）と、第一レンズ系であるレンズＬ４の入出射側の光路上に配置されたビーム形状を整えるためのアパーチャーＡＰ１、ＡＰ２と、青果物ＦＴ近傍に配置されかつ内壁面が光反射性を有すると共に内部に光拡散板ＤＦが配置された筒状体Ｐと、上記ハーフミラーＨＭと筒状体Ｐ間の光路上に設けられハーフミラーＨＭを透過した各レーザ光を上記筒状体Ｐ内の光拡散板ＤＦに結像させる第二レンズ系（レンズＬ６）とでその主要部が構成されている。
【００６４】
尚、光合成手段の構成は図１および図９（Ａ）に示されたものに限定されるものではなく、例えば、図９（Ｂ）に示すように先端が束ねられた光ファイバＦ１のレーザ光出射側端部に接続されかつこのレーザ光出射側端部から出射される各レーザ光が入射される大口径光ファイバＦＧと、この大口径光ファイバＦＧのレーザ光出射側端部とハーフミラーＨＭ間の光路上に設けられ大口径光ファイバＦＧから出射される各レーザ光を上記ハーフミラーＨＭに結像させる第一レンズ系（レンズＬ４とＬ５から成る）と、上記ハーフミラーＨＭと青果物ＦＴ間の光路上に設けられハーフミラーＨＭを透過した各レーザ光を青果物ＦＴ近傍に配置された光拡散板ＤＦに結像させる第二レンズ系（レンズＬ６）とでその主要部が構成されるものであってもよいし、図９（Ｃ）に示すように先端が束ねられた光ファイバＦ１のレーザ光出射側端部に接続されかつこのレーザ光出射側端部から出射される各レーザ光がそれぞれ入射される光導波路ＧＨと、この光導波路ＧＨのレーザ光出射側端部とハーフミラーＨＭ間の光路上に設けられ光導波路ＧＨから出射される各レーザの平行光を上記ハーフミラーＨＭに結像させる第一レンズ系（レンズＬ４とＬ５から成る）と、上記ハーフミラーＨＭと青果物ＦＴ間の光路上に設けられハーフミラーＨＭを透過した各レーザ光を青果物ＦＴ近傍に配置された光拡散板ＤＦに結像させる第二レンズ系（レンズＬ６）とでその主要部が構成されるものであってもよい。
【００６５】
そして、この非破壊食味特性測定装置においては、上記光合成手段により擬似的な単一ビームに合成された波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光が青果物ＦＴに照射されるため測定精度の大幅な改善が図れる。
【００６６】
尚、波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光源として単一の波長可変レーザが適用された場合には、波長λ１、λ２およびλ３のビーム形状を整形する上記光合成手段に対応する光整形手段を設けることが望ましい。
【００６７】
この光整形手段としては、上記波長可変レーザ光源と測定部間に設けられた光ファイバのレーザ光出射側端部近傍に配置され光ファイバから出射される各レーザ光をハーフミラーに結像させる第一レンズ系と、青果物近傍に配置されかつ内壁面が光反射性を有すると共に内部に光拡散板が配置された筒状体と、上記ハーフミラーと筒状体間の光路上に設けられハーフミラーを透過した各レーザ光を上記筒状体内の光拡散板に結像させる第二レンズ系とでその主要部が構成されるものが例示される。
【００６８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００６９】
尚、実施例に係る非破壊食味特性測定装置は図１に示した非破壊食味特性測定装置と同一である。また、３個のレーザ光源ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３から出力される各レーザ光は、波長λ1(λ1＝８８０ｎｍ)、波長λ2(λ2＝９１０ｎｍ)および波長λ3(λ3＝９３０ｎｍ)である。
【００７０】
そして、この装置で糖度測定をした結果を図１７に示す。
【００７１】
尚、測定対象としてりんごを用いた。また、コンベア速度は秒速１ｍで落葉果実のジュースは果肉すべてをジュースにして測定を行った。
【００７２】
図１７のグラフ図から確認されるように、相関係数が０．８３で、標準偏差０．５ｂｒｉｘという良い結果を得ることができた。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１〜７記載の発明に係る非破壊食味特性測定装置によれば、
較正データを求める較正器が装置内に組み込まれていることから青果物の食味特性を測定する毎に較正データに基づき測定された食味特性が補正されるため、各レーザ光源から出力されるレーザ光における波長の揺らぎや波長変動に起因した測定誤差を確実に防止することが可能となる。
【００７４】
従って、波長λ１、λ２およびλ３のレーザ光を互いにタイミングをずらしながら順次かつ複数回繰返して照射する方法を採用しているにも拘らず、ＤＢＲのような高価なレーザを適用することなく測定精度の飛躍的改善が図れる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置の概略構成を示す説明図。
【図２】図２（Ａ）は本発明の実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置の測定部とその周辺構成を示す概略平面図、図２（Ｂ）はその概略正面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置の測定部内に配置された遮蔽体の概略斜視図。
【図４】本発明の実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置に組み込まれた較正器の概略構成を示す説明図。
【図５】図５（Ａ）は変形例に係る較正器の正面断面図、図５（Ｂ）はその側面断面図。
【図６】図６（Ａ）は測定対象である落葉果実の概略斜視図、図６（Ｂ）は落葉果実の照射領域を示す説明図、図６（Ｃ）は落葉果実が載置されるトレイの概略斜視図。
【図７】図７（Ａ）は本発明の実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置で採用された落葉果実における光量検出系の配置を示す説明図、図７（Ｂ）は本発明で採用されなかった落葉果実における光量検出系の配置を示す説明図。
【図８】変形例に係る落葉果実における光量検出系の配置を示す説明図。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｃ）は波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光を擬似的な単一ビームに合成する光合成手段の構成を示す説明図、図９（Ｂ２）は図９（Ｂ）の部分拡大図、図９（Ｃ２）は図９（Ｃ）の部分拡大図。
【図１０】波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光の照射タイミングを示すタイミングチャート図。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｂ）は波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光の照射時間とデータ積算時間との関係を示すグラフ図。
【図１２】一波長のレーザを用いた透過率測定から照射の許容時間を決定する実験方法を説明するための説明図。
【図１３】上記実験において測定位置と透過率との関係を示すグラフ図。
【図１４】上記実験において測定位置のずれと位置ずれから起こる糖度ずれとの関係を示すグラフ図。
【図１５】波長λ１、λ２およびλ３の各レーザ光のより詳細な照射タイミングを示すタイミングチャート図。
【図１６】測定果実数とレーザ出力との関係を示すグラフ図。
【図１７】実施例に係る非破壊食味特性測定装置を用いて求めた非破壊測定糖度と破壊測定による糖度との関係を示すグラフ図。
【図１８】非破壊食味特性測定方法の原理を説明するための説明図。
【図１９】本発明の実施の形態に係る非破壊食味特性測定装置に組み込まれた較正器の実効的光路長を求めるための計算方法の一例を示す説明図。
【図２０】従来の非破壊食味特性測定装置の弊害を示す説明図。
【図２１】従来の非破壊食味特性測定装置の弊害を示す説明図。
【符号の説明】
ＦＴ  青果物
ＬＳ１  レーザ光源
ＬＳ２  レーザ光源
ＬＳ３  レーザ光源
Ｆ  光ファイバ
Ｆ１  光ファイバ
Ｃ  較正器
ＰＤ２  較正検出器（フォトダイオード）
ＰＤ１  検出系（フォトダイオード）
ＨＭ  ハーフミラー
Ｌ４  レンズ
Ｌ５  レンズ
Ｌ６  レンズ
Ｐ  筒状体
ＤＦ  光拡散板
ＢＲ  遮蔽体（ブラシ）
ＣＴＲ  制御系
【図１】
0003821021.tif 000003
【図２】
0003821021.tif 000004
【図３】
0003821021.tif 000005
【図４】
0003821021.tif 000006
【図５】
0003821021.tif 000007
【図６】
0003821021.tif 000008
【図７】
0003821021.tif 000009
【図８】
0003821021.tif 000010
【図９】
0003821021.tif 000011
【図１０】
0003821021.tif 000012
【図１１】
0003821021.tif 000013
【図１２】
0003821021.tif 000014
【図１３】
0003821021.tif 000015
【図１４】
0003821021.tif 000016
【図１５】
0003821021.tif 000017
【図１６】
0003821021.tif 000018
【図１７】
0003821021.tif 000019
【図１８】
0003821021.tif 000020
【図１９】
0003821021.tif 000021
【図２０】
0003821021.tif 000022
【図２１】
0003821021.tif 000023