(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
青果物に光を照射し青果物からの反射光或いは透過光によって、当該青果物の糖度を測定する青果物糖度測定装置に用いられる糖度測定用光源装置であって、
前記糖度測定用光源装置は、白熱ランプと、この白熱ランプから放射された光を反射する反射鏡とよりなり、
前記白熱ランプは、ガラス製の発光管内にフィラメントが配置され、当該発光管の外面に、フィラメントから放射される光のうち６００ｎｍ以下の短波長側の光を吸収する短波長吸収膜が形成されており、
前記反射鏡は、ガラス製の基材からなり、当該基材の表面に白熱ランプから放射された光のうち１２００ｎｍまでの光を反射し１２００ｎｍ以上の長波長側の光を透過する長波長透過膜が形成されており、
前記短波長吸収膜がＦｅ２Ｏ３の単層膜或いはＦｅ２Ｏ３−ＳｉＯ２交互積層膜であって、
前記長波長透過膜が、高屈折率膜と低屈折率膜の交互積層膜であることを特徴とする糖度測定用光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、野菜や果物の青果物の糖度を非破壊的に測定する青果物糖度測定装置に利用される糖度測定用白熱ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
野菜や果物の青果物は天然産品であるため一般に個体間で品質がばらつき、その品質の優劣により取引価格は上下するものである。
従来から品質の優劣には、青果物の外見上の見栄えが大きく左右していたが、最近では、無農薬野菜に代表されるように、商品の外見上の見栄えにこだわるのではなく、青果物本来の「美味しさ」に重点が置かれる傾向にある。
【０００３】
特に、果物は、外見上は食べころであっても、味が酸っぱい、甘くないなど、外見からは果物の美味しさを見分けることが難しいという問題があった。
最近では、果物の美味しさを評価する基準として、果物内に存在する糖分の量を光を照射して測定する技術が開発されている。
【０００４】
果物に照射する光は、通常、白熱ランプから放射される光を反射鏡によって反射して利用するものである。白熱ランプを用いる理由は、白熱ランプは安価であり取り扱いも簡単であるという利点と、白熱ランプから放射される６００ｎｍ〜１２００ｎｍの可視光から近赤外光にかけての光は、糖に関連する物質に吸収される性質があり、この範囲の光を果物に照射し、光が吸収される度合いを調べることにより、その果物に存在する糖度を測定できるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、白熱ランプは、波長１０００ｎｍ付近をピークとした可視光から遠赤外線まで放射するものであり、必要とされる６００ｎｍ〜１２００ｎｍの光以外も照射されてしまう。
【０００６】
この結果、６００ｎｍより短波長側のエネルギーの大きい光によって、果物内部の糖分が破壊されたり、繊維物質が破壊されるなどの問題があった。また、１２００ｎｍより長波長の光によって、果物が加熱されて表面が焼損するなどの問題があった。
【０００７】
一方、白熱ランプと果物の間の光路中に、６００ｎｍ〜１２００ｎｍの光は透過し、それ以外の光はカットするフィルターを入れることも考えられるが、これは装置のコストアップにつながったり、あるいは、装置によってはスペースに余裕がなく、そのようなフィルターを配置することができないことがあった。
【０００８】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、果物等の青果物の糖度を光によって測定する際に、青果物になんら損傷を与えることなく確実に糖度を測定できる青果物糖度測定装置に用いられる糖度測定用光源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の糖度測定用光源装置は、  青果物に光を照射し青果物からの反射光或いは透過光によって、当該青果物の糖度を測定する青果物糖度測定装置に用いられる糖度測定用光源装置であって、
前記糖度測定用光源装置は、白熱ランプと、この白熱ランプから放射された光を反射する反射鏡とよりなり、前記白熱ランプは、ガラス製の発光管内にフィラメントが配置され、当該発光管の外面に、フィラメントから放射される光のうち６００ｎｍ以下の短波長側の光を吸収する短波長吸収膜が形成されており、前記反射鏡は、ガラス製の基材からなり、当該基材の表面に白熱ランプから放射された光のうち１２００ｎｍまでの光を反射し１２００ｎｍ以上の長波長側の光を透過する長波長透過膜が形成されており、前記短波長吸収膜がＦｅ２Ｏ３の単層膜或いはＦｅ２Ｏ３−ＳｉＯ２交互積層膜であって、前記長波長透過膜が、高屈折率膜と低屈折率膜の交互積層膜であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の糖度測定用光源装置の説明図である。
白熱ランプ１０は、回転楕円状の反射鏡２０によって取り囲まれており、反射鏡２０の焦点に白熱ランプのフィラメントが位置するようになっている。そして、白熱ランプ１０から放射された光が反射鏡２０によって反射されて、不図示の青果物に照射されるものである。
【００１１】
図２は、本発明の糖度測定用光源装置の白熱ランプを説明するための断面図である。
この白熱ランプは、一端にピンチシールによって気密封止部が形成された封止部１２を有し、他端に排気管残部１３を有する、例えば硬質ガラス製の発光管１１を具え、この発光管１１内に、フィラメントコイル１４が発光管１１の管軸に沿って伸びるように配置されて構成されている一端封止型の白熱ランプ１０である。また、発光管１１内には、例えば不活性ガスおよびハロゲン化合物が封入されている。
【００１２】
フィラメントコイル１４には、その一端部に一方の内部リード棒１５ａが接続されると共に他端部には他方の内部リード１５ｂが接続されており、これら一方の内部リード棒１５ａおよび他方の内部リード棒１５ｂの先端は、それぞれ封止部１２に伸びて、当該封止部１２内において互いに離間して埋設された一対の金属箔１６ａ及び１６ｂに接続されていると共に、一方の内部リード棒１５ａの他端部は発光管１１の排気管残部１３内に挿入されて保持されている。また、金属箔１６ａ及び１６ｂの各々には、封止部１２から外方に伸びる一方の外部リード棒１７ａ及び他方の外部リード棒１７ｂがそれぞれ接続されている。そして、発光管１１の表面には短波長側の光を吸収する短波長吸収膜１８が形成されている。
【００１３】
短波長吸収膜１８は、Ｆｅ２Ｏ３よりなる単層膜或いはＦｅ２Ｏ３−ＳｉＯ２交互積層膜であって、発光管１１を透過した光うち、６００ｎｍ以下の光を良好に吸収するものである
Ｆｅ２Ｏ３−ＳｉＯ２交互積層膜とは、高屈折率膜であるＦｅ２Ｏ３をＨ１、低屈折率膜であるＳｉＯ２をＬ１とすると、膜設計が（１／２Ｈ１・Ｌ１・１／２Ｈ１）ｎ：ｎは整数、中心波長４８０ｎｍである。膜厚は、中心波長の１／４波長の厚みであり、一層目の高屈折率層Ｈ１の光学膜厚（λｎｍ）が６０、２層目の低屈折率層Ｌ１の光学膜厚（λｎｍ）が１２０、３層目の高屈折率層Ｈ１の光学膜厚（λｎｍ）が６０である１組の積層組膜をｎ回積層することである。
この（１／２Ｈ１・Ｌ１・１／２Ｈ１）ｎの膜設計は長波長を透過する性質を有するものであり、（Ｈ１・Ｌ）ｎ・Ｌの膜設計でも同様の性質を有する。このような膜設計であれば、６００ｎｍ以下の光を良好に吸収し、長波長側の光を透過するものである。
なお、発光管１１の外表面にＦｅ２Ｏ３単層膜を形成した場合は、屈折率によって、Ｆｅ２Ｏ３膜を透過した光にリップルが生じる場合があり、この場合、Ｆｅ２Ｏ３膜に光を散乱させるための超微粒子を配合してリップルを減少させる方法を採ってもよい。
【００１４】
図１に示すように、反射鏡２０は、その反射面に白熱ランプ１０からの光のうち長波長側の光を透過する長波長透過膜２２が形成されている。
この長波長透過膜２２は、ガラス製の基材２１の表面に形成されている。
この長波長透過膜２２は、Ｓｉ、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等いずれか一つの物質よりなる高屈折率膜が形成されており、この高屈折率膜上にＳｉＯ２よりなる低屈折率膜が形成され、これらの高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に繰り返し１０層から５０層の所定層積層してなるものである。
この時の標準的な膜設計は、高屈折率膜をＨ２、低屈折率膜をＬ２とすると、（１／２Ｈ２・Ｌ２・１／２Ｈ２）ｎ：ｎは整数、中心波長８００〜１０００ｎｍとなる。膜厚は、中心波長の１／４波長の厚みであり、一層目の高屈折率層Ｈ２の光学膜厚（λｎｍ）が１００〜１２５、２層目の低屈折率層Ｌ２の光学膜厚（λｎｍ）が２００〜２５０、３層目の高屈折率層Ｈ２の光学膜厚（λｎｍ）が１００〜１２５である１組の積層組膜をｎ回積層することである。
そして、長波長透過膜２２は、高屈折率膜と低屈折率膜の膜厚をコントロールすることにより、１２００ｎｍ以上の近赤外光から遠赤外光にかけての光を基材２１の後方に透過させるものである。
【００１５】
したがって、発光管１１を透過した光のうち６００ｎｍ以下の光は発光管１１の外表面に形成された短波長吸収膜１８によって吸収され、短波長吸収膜１８を透過した光は反射鏡２０に照射され、反射鏡２０の長波長透過膜２２によって１２００ｎｍ以上の光は反射されずに反射鏡２０の後方に抜けるので、反射鏡２０によって反射された光は６００ｎｍ〜１２００ｎｍの可視光から近赤外光にかけての光となる。
【００１６】
次に、図１に示す構造の糖度測定用光源装置を用いて、白熱ランプの短波長吸収膜がある場合とない場合と、反射鏡に長波長透過膜がある場合とない場合のそれぞれの組み合わせにおける、反射鏡から反射された光の分光分布を調べる実験を行った。結果を図３に示す。図３では縦軸に相対強度、横軸に波長を示す。
なお、この実験に用いた白熱ランプは、１５Ｖ、１０Ａ、１５０Ｗ、フィラメント温度３２００Ｋで点灯するランプであり、反射鏡はガラス製で光透過性を有するものを用いた。
以下に、白熱ランプと反射鏡の仕様を示す。
【００１７】
＜白熱ランプＡ＞
短波長吸収膜（Ｆｅ２Ｏ３−ＳｉＯ２交互積層膜）
積層構成：０．９（１／２Ｈ１・Ｌ１・１／２Ｈ１）６  中心波長５５０ｎｍ
高屈折率膜Ｈ１（Ｆｅ２Ｏ３）：光学膜厚（λｎｍ）６８．７５
低屈折率膜Ｌ１（ＳｉＯ２  ）：光学膜厚（λｎｍ）１３７．５
＜白熱ランプＢ＞
発光管の表面に短波長吸収膜なし。
＜反射鏡Ａ＞
長波長透過膜（Ｓｉ−ＳｉＯ２交互積層膜）
積層構成：１．５（１／２Ｈ２・Ｌ２・１／２Ｈ２）７・０．９（１／２Ｈ２・Ｌ２・１／２Ｈ２）７  中心波長１０００ｎｍ
高屈折率膜Ｈ２（Ｓｉ）    ：光学膜厚（λｎｍ）６８．７５
低屈折率膜Ｌ２（ＳｉＯ２  ）：光学膜厚（λｎｍ）１３７．５
＜反射鏡Ｂ＞
反射面に長波長透過膜なし。
【００１８】
（実施例１の光源装置）
白熱ランプＡと反射鏡Ａとを組み合わせた光源装置。
（比較例１の光源装置）
白熱ランプＢと反射鏡Ａとを組み合わせた光源装置。
（比較例２の光源装置）
白熱ランプＡと反射鏡Ｂとを組み合わせた光源装置。
（比較例３の光源装置）
白熱ランプＢと反射鏡Ｂとを組み合わせた光源装置。
【００１９】
図３中、実施例１の光源装置はグラフａであり、比較例１の光源装置分光分布はグラフｂであり、比較例３の光源装置の分光分布はグラフｃであり、比較例４光源装置の分光分布はグラフｄである。
図３から理解できるように、本発明の実施例１の光源装置は、６００ｎｍ以下の光の相対強度が低く、また、１２００ｎｍ以上の光の相対強度も低く、極めて良好に６００ｎｍ〜１２００ｎｍの光のみ光源装置から放射されていることがわかる。
一方、比較例１の光源装置では、白熱ランプの発光管外表面に６００ｎｍ以下の光を吸収する短波長吸収膜がないので、６００ｎｍ以下の光の強度が実施例１の光源装置に比べ高くなっていることがわかる。
さらに、比較例２の光源装置では、反射鏡に１２００ｎｍ以上の光を透過する長波長透過膜がないので、１２００ｎｍ以上の光も反射され、１２００ｎｍ以上の光の強度が実施例１の光源装置に比べ高くなっていることがわかる。
比較例３の光源装置では、白熱ランプの発光管外表面に６００ｎｍ以下の光を吸収する短波長吸収膜がなく、反射鏡に１２００ｎｍ以上の光を透過する長波長透過膜もないので、６００ｎｍ以下の光の強度と１２００ｎｍ以上の光の強度が実施例１の光源装置に比べ高くなっていることがわかる。
【００２０】
実施例１に示す光源装置を青果物糖度測定装置に組み込んで、糖度測定用白熱ランプとした場合、６００ｎｍ〜１２００ｎｍの可視光から近赤外光にかけての光のみ青果物に照射され、青果物中の糖が破壊されることなく、青果物の表面が焼損することなく、青果物になんら損傷を与えずに、その青果物に存在する糖度を確実に測定できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の糖度測定用光源装置によれば、糖度測定用光源装置は、白熱ランプと、この白熱ランプから放射された光を反射する反射鏡とよりなり、白熱ランプには発光管の外面に短波長吸収膜が形成され、反射鏡には長波長透過膜が形成されており、短波長吸収膜がＦｅ２Ｏ３の膜であって、長波長透過膜がＳｉとＳｉＯ２を交互に積層した膜であるので、この本発明の糖度測定用光源装置から放射された光は、６００ｎｍ〜１２００ｎｍの可視光から近赤外光にかけての光のみとすることができ、青果物中の糖が破壊されることなく、青果物の表面が焼損することなく、青果物になんら損傷を与えずに、その青果物に存在する糖度を確実に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の糖度測定用光源装置の説明図である
【図２】本発明の糖糖度測定用光源装置に用いられる白熱ランプの説明図である。
【図３】本発明の糖糖度測定用光源装置と比較用の光源装置から放射される光の分光分布データを示す説明図である。
【符号の説明】
１０    白熱ランプ
１１    発光管
１４    フィラメント
１８    短波長吸収膜
２０    反射鏡
２２    長波長透過膜
【図１】
0003736409.tif 000002
【図２】
0003736409.tif 000003
【図３】
0003736409.tif 000004