JP2004163401A - 検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】オンラインで測定できるコンパクトな装置を提供する。
【解決手段】光透過特性を判定する対象物の近傍に、対象物の表面の少なくとも第一部を光線で照明する光源と、表面の少なくとも第二部を光線から遮蔽するスクリーン装置と、対象物を透過し、表面の前記第二部の少なくとも一部分から出射する光を受光する受光部とを備える測定装置において、第二部は、少なくとも部分的に第一部と隣接することを特徴とし、第二部は、その全体が第一部に取り囲まれていることが望ましい。有効な実施の形態として、スクリーン装置は少なくとも受光部に対して移動可能である。上述したような測定装置は、連続する複数の対象物、例えば果物を光透過特性に応じて選択し、分類する分類装置での使用に非常に適している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１のプレアンブルに記載された測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
そのような装置として、ＵＳＰ５，０８９，７０１に開示されたものが知られている。この装置は、例えば果物の糖度を非破壊で測定するために、近赤外波長領域の光を透過させてその透過スペクトルを取得する。十分に長い透過経路を確保しながら、どれだけの光が果物に入射し、その後どれだけの光が所定のポイントから出射するかを精度よく測定するために、果物の表面の入射位置および出射位置に管状の光ガイドノズルが配置されている。さらに、入射位置および出射位置の間隔として、必要最小限度の距離が選択される。
【０００３】
同様な測定装置として、Ｋａｗａｎｏ ｅｔ ａｌ．，による「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｇａｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｉｎｔａｃｔ Ｐｅａｃｈｅｓ ｂｙ ＮＩＲ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｗｉｔｈ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ ｉｎ Ｉｎｔｅｒａｃｔａｎｃｅ Ｍｏｄｅ」（Ｊ． Ｊａｐａｎ． Ｓｏｃ． Ｈｏｒｔ． Ｓｃｉ．， ６１（２）， ４４５−４５１， １９９２）に記載されたものが知られている。この装置は、断面で見た場合に中心に位置する出射用ファイバー部と、その周囲を取り囲む環状の入射用ファイバー部とを備えた光ファイバーを利用している。この光ファイバーは、入射時に光線を果物へ導き、出射時に光線を果物から誘導するものである。
【０００４】
上述した２つの装置は、明らかに、オンライン測定、すなわち分類装置上で果物が移動する間に行う測定に適したものではない。オンライン測定では、検出器の性能、特に速度、正確性、および繰り返し性の総合的な性能について厳密な要求が課せられる。
【０００５】
ＵＳＰ５，０８９，７０１には、上述したように２つの位置に制限がある中で、十分に大きな光路を実現できるような中間距離を選択することについて記載されている。Ｋａｗａｎｏ ｅｔ ａｌ．， は、机上での測定に適した非常にコンパクトな構成を提示している。この装置においては、透過光による透過光線だけでなく、反射光もが出射部に到達する。この反射光は、透過によって得ようとする情報とは全く異なる情報を示すということが判明した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述したような欠点を克服するために、本発明は、第二部が少なくとも部分的に第一部と接触することを特徴とする測定装置を提供する。
【０００７】
これにより、コンパクトな構成を実現できるという優れた効果が得られるとともに、反射光を遮断することができる。
【０００８】
さらなる実施の形態として、この装置は、上述した第二部の全体が第一部に取り囲まれていることを特徴とする。
【０００９】
このような配置により、入射光の強度を各種の果物に対して調節可能で繰り返し設定できるという優れた効果を得ることができる。
【００１０】
さらに別の実施の形態として、本発明による測定装置は、少なくともスクリーン装置と受光部が一つのホルダに収容されていることを特徴とする。特に、スクリーン装置は少なくとも受光部に対して移動可能で、さらに、スクリーン装置は円筒状のホルダに配置された遮蔽キャップから構成されることを特徴とする。また、より具体的には、光源はホルダに配置され、受光部に対して固定の位置に配置されることを特徴とする。
【００１１】
さらに加えて、本発明は、連続する複数の対象物、例えば果物を光透過特性に応じて選択し、分類する分類装置を備え、分類装置は、上述した特徴のいずれかを有する測定装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下の図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の概要を示す図である。
図２は、本発明の具体的な実施の形態を示す斜視図である。
図１および図２において、同一の部材には同一の符号が付されている。
【００１３】
図１は、物体Ｐの断面図を示す。ここで物体すなわち農産物Ｐは、例えば果物、具体的にはリンゴを示している。物体Ｐには光源１０によって光が照射される。特に、物体Ｐにおいて、光源１０からの光がスクリーン１１によって遮断されない部分に、光が当てられる。図１においては、スクリーン１１が物体Ｐに接しておらず、物体Ｐからわずかな距離だけ離れた位置に配置された状態を示している。測定状況に応じて、図示されたような非接触タイプの測定形態、または他の測定形態、すなわち上述したような接触タイプの測定形態を選択することが可能である。果物内部に含まれる糖度を測定するために、光源１０は波長領域３００ｎｍ〜１５００ｎｍの光を照射する。さらに、必要に応じて、変動する光信号、例えばパルス光を用いることもできる。
【００１４】
図１に示すように、本構成においては、果物表面の第一部１が照明され、第一部１で物体Ｐに光が浸透する。また、図１においてＳ１とＳ２の間の果物表面には第二部２が形成される。第二部２は全体が光源１０から遮蔽されている。このような構成を説明するために、非照明部分２の端部、すなわち境界を定義する２つの光線ｌ１，ｌ２を図１に概略的に示している。換言すれば、光源１０に対するスクリーン１１の配置の結果として、遮蔽エリアＳ１Ｓ２が得られる。果物表面においてエリアＳ１Ｓ２の外側に位置する第一部１は、光源１０の構成に応じて、その一部、または全体が照明される。第一部１を通って物体Ｐに入射した光は、物体の光学特性に応じて第二部２から出射する可能性がある。この出射光はその後、受光部１２で受光される。その後の導光および処理についての詳細な説明は行わないが、当業者には明らかなように、光ファイバーを有効に利用するとともに、コンピュータにおいて、例えば物体の透過特性を判定するための光信号の処理を実行する。
【００１５】
図２に、上述した構成の具体的な実施の形態の斜視図を示す。より具体的には、当業者には周知の分類装置（不図示）に取り付けられた砂時計型のローラ３０の上に、物体Ｐ、例えばリンゴが載置されている。分類装置は、矢印ｒで示された円筒対称軸回りにローラ３０が回転し、それに伴って物体Ｐも回転するように構成されている。一般的に、計測される物体は、矢印Ｔで示される搬送方向に沿って検出ユニットを通過する。そのような検出ユニットにおいて、計測すなわち測定物体の近傍に、または物体に接触して測定ヘッド２０が位置決めされる。
【００１６】
図２に示す実施の形態において、測定ヘッド２０は光源１０およびスクリーン１１をともに保持するホルダである。より具体的には、複数の光源１０_１，１０_２，・・・が環状ホルダ１３に配置されている。これらは、例えば複数の発光ダイオードＬＥＤ、またはハロゲン光源であり、十分な光強度を得るために適切に集光した光線を照射する。カップリング部１４により、測定ヘッド２０は上述した検出ユニットの本体と連結されており、全信号の伝達はこのカップリング部を介して行われる。さらに、このカップリング部１４には、位置決め機構、すなわち測定ヘッド２０を物体方向へ移動し、そして物体から離す手段が収容されている。
【００１７】
環状ホルダ１３の反対側には、受光部１２をその内部に配置したチューブ１５が配置されている。本実施の形態においては、受光部として光ファイバーを用いている。受光部はカップリング部１４内でガイドおよび連結されている。チューブ１５内の光ファイバー端部の近傍には、閉鎖キャップ１７が配置されており、チューブ端１６を形成している。このチューブ端１６は、その部分に到達した光ができる限り良好な状態で光ファイバー端部に到達し、その後、信号として処理されるように設計されている。例えば、適切な曲率とミラー特性を持つ複数の反射面が使用される。または、一つ以上のレンズからなるレンズシステム、またはこれらの組み合わせたシステムが用いられる。このチューブ端には、最適なプラスチック製のフラップのようなスクリーン１１が、物体の形状にフィットして適切な遮蔽効果を得るように配置されている。
【００１８】
本実施の形態の変形例として、適切な寸法、あるいは可能な場合は可変な寸法をもつ金属キャップを用いることもできる。金属キャップには柔軟性はないが、果物の近傍に、または果物に接触して配置されて、光源ランプに対する耐熱効果を得ることができる。図２においても、物体Ｐの表面の第一部１と第二部２とが示されている。照明されている第１部１には、ハッチングが施されている。さらに、スクリーン１１は、物体の曲率と光源１０_１，１０_２の配置に応じて、物体に接触、あるいは物体上のわずかに離れた位置で保持される。
【００１９】
分類装置においては、誤差の小さい測定結果を得るために、数個の測定ヘッド２０を前後方向に並んで配置し、同一の果物に対して数回の測定をすることもある。このとき、ローラが回転しているため、検出器は測定毎に果物の異なる部位で位置決めされる。さらに、上述したような測定ヘッドの列を並列に配置してユニットを構成し、同一のコンベヤ上に並んで通過する物体の列を測定することもできる。
【００２０】
別の実施の形態（不図示）として、チューブとして設計されたスクリーン１１のみを移動可能とした構成を選択することもできる。この移動には、テレスコピック式の伸縮動作を利用することが望ましい。これにより、対照的に、光学部材、すなわち光源および光ファイバーを移動する必要がない。従って、摩耗、相対的な配置の変化、およびワイヤおよび／またはファイバーの破損を有効に回避することができる。
【００２１】
さらに、検出器は分類装置に対して位置が固定された部材を備えている。多くの場合、分類装置に固定して連結された取付フレームがこれに相当する。
【００２２】
上述した内容から明らかなように、測定ヘッドがコンパクトに設計されているため、様々なタイプの分類装置に適用できるという優れた利点がある。さらに、これにより自動でスピーディーなオンライン測定を実現することが可能となる。
【００２３】
当業者には明らかなように、構成要素、特に光源、光の導光および光の集光に関しては別の構成を採用することが可能である。さらに、取得した信号の処理、特に物体の特性を判定するための手法、および判定結果をどのように物体の選択に反映させて物体の排出すなわち送出手段の動作を行うかは、当該技術分野において周知である。さらに、上述した実施の形態において若干の変形も、前述の特許請求の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概要を示す図である。
【図２】本発明の具体的な実施の形態を示す斜視図である。

Claims (10)

1. 光透過特性を判定する対象物の近傍に、
   前記対象物の表面の少なくとも第一部を光線で照明する光源と、
   前記表面の少なくとも第二部を前記光線から遮蔽するスクリーン装置と、
   前記対象物を透過し、前記表面の前記第二部の少なくとも一部分から出射する光を受光する受光部とを備える測定装置において、
   前記第二部は、少なくとも部分的に前記第一部と隣接することを特徴とする測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記第二部は、その全体が前記第一部に取り囲まれていることを特徴とする測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の測定装置において、
   少なくとも前記スクリーン装置と前記受光部は、一つのホルダに収容されることを特徴とする測定装置。
4. 請求項３に記載の測定装置において、
   前記スクリーン装置は、少なくとも受光部に対して移動可能であることを特徴とする測定装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の測定装置において、
   前記スクリーン装置は、円筒状のホルダに配置された遮蔽キャップから構成されることを特徴とする測定装置。
6. 請求項３から請求項５のいずれかに記載の測定装置において、
   前記光源は前記ホルダに配置され、前記受光部に対して固定の位置に配置されることを特徴とする測定装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の測定装置において、
   検査する前記対象物、すなわち農産物を分類するための分類装置に対して固定位置を持つことを特徴とする測定装置。
8. 請求項７に記載の測定装置において、
   前記測定装置は、取付フレームの一部として形成されることを特徴とする測定装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の測定装置において、
   前記光源は波長領域が３００ｎｍから１５００ｎｍの光を出射することを特徴とする測定装置。
10. 連続する複数の対象物、例えば果物を光透過特性に応じて選択し、分類する分類装置において、
    請求項１から請求項９のいずれかに記載の測定装置を備えることを特徴とする分類装置。

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