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JP2021099227A - Analyzing apparatus and analyzing method for analysis with collimated light - Google Patents

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JP2021099227A
JP2021099227A JP2019230087A JP2019230087A JP2021099227A JP 2021099227 A JP2021099227 A JP 2021099227A JP 2019230087 A JP2019230087 A JP 2019230087A JP 2019230087 A JP2019230087 A JP 2019230087A JP 2021099227 A JP2021099227 A JP 2021099227A
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Abstract

To provide an analyzing apparatus that can stably catch the only light to be measured as much as possible.SOLUTION: An analyzing apparatus comprises: at least one light source; at least one collimator unit, which generates a collimated light from light radiated from a light source, and which is arranged so as to be able to radiate the collimated light to an analysis target; and at least one analysis unit, which is placed so as not to receive light coming almost directly from inside the analysis target after the light is radiated from the collimator unit to the analysis target, and which receives the light from the analysis target to analyze it. The collimator unit is preferably arranged so that at least one radiation surface of collimated light of the unit can surround the analysis target. The collimator unit is also preferably arranged so that the collimated light can be radiated to the peripheral surface of analysis target, which surrounds a part of the surface of analysis target oppositely arranged to the light-receiving part of the analysis unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、分析対象を、可視光や近赤外光といった光を用いて分析する技術に関する。 The present invention relates to a technique for analyzing an analysis target using light such as visible light or near infrared light.

近年、農産物の品質、その中でも特に各種果菜類の品質が非常に向上している。そのため我が国の果実や野菜は、海外でも高い人気を博し、重要な輸出品目としても大いに注目されている。 In recent years, the quality of agricultural products, especially the quality of various fruits and vegetables, has been greatly improved. Therefore, fruits and vegetables in Japan have gained high popularity overseas and are attracting much attention as important export items.

しかしながら、果菜類の生産は非常に手間がかかり、また高品質化のためには長年の勘や経験が必要とされ、新規参入することが容易ではない状況にある。例えば実際に、新規就農者では、収穫の目安となるような果実の糖度、酸度や熟度を的確に捉えることが難しい場合も少なくないのである。 However, the production of fruits and vegetables is very time-consuming, and many years of intuition and experience are required to improve the quality, and it is not easy for newcomers to enter the market. For example, in fact, it is often difficult for new farmers to accurately grasp the sugar content, acidity, and ripeness of fruits that can be used as a guide for harvesting.

このような問題に対し、果菜類の糖度、酸度や熟度を収穫前に非破壊で測定できる測定器が利用できれば、新規就農者でも、その測定結果から収穫時期を適切に決定したり、良質な果菜類を選別して出荷したりすることが可能となる。 If a measuring instrument that can non-destructively measure the sugar content, acidity and ripeness of fruits and vegetables can be used to deal with such problems, even new farmers can appropriately determine the harvest time from the measurement results and obtain good quality. It is possible to select and ship various fruits and vegetables.

このような測定器として、例えば特許文献1には、700nm〜1.2μmの近赤外領域の光源としての発光ダイオードあるいはハロゲンランプと、当該光源からの発光光が斜め方向に投射された果実の表皮近くから透過光又は散乱光を得て、それを4つの波長に分光する光学グレーティングと、分光後の4つの波長の光の強度を検出するフォトセンサーと、それらの2つずつのスペクトルの光強度の比を2組求め、これらの光強度の比から果実の糖度と酸度を算出するマイクロコンピュータと、算出された糖度と酸度を数値表示する表示装置とから構成される果実の糖酸度非破壊計測装置が開示されている。 As such a measuring instrument, for example, Patent Document 1 describes a light emitting diode or halogen lamp as a light source in the near infrared region of 700 nm to 1.2 μm, and a fruit in which the light emitted from the light source is projected in an oblique direction. An optical grating that obtains transmitted or scattered light from near the epidermis and disperses it into four wavelengths, a photosensor that detects the intensity of the light of the four wavelengths after spectroscopy, and two spectra of light. Two sets of intensity ratios are obtained, and the sugar acidity of the fruit is non-destructive, which consists of a spectrometer that calculates the sugar content and acidity of the fruit from these light intensity ratios, and a display device that numerically displays the calculated sugar content and acidity. The measuring device is disclosed.

この特許文献1では、この糖酸度非破壊計測装置によって、果実、たとえばミカンの実際の糖度と酸度に対応した糖度と酸度を、近赤外光の透過・散乱により簡便且つ正確に表示し得るとしているのである。 In Patent Document 1, it is assumed that the sugar content non-destructive measuring device can easily and accurately display the sugar content and acidity corresponding to the actual sugar content and acidity of fruits, for example, mandarin oranges, by transmitting and scattering near-infrared light. There is.

特開2002−022657号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-022657

ここで、特許文献1に開示された糖酸度非破壊計測装置は、果実が近赤外光を吸収する比率が、当該果実の糖度や酸度に依存した値を示すという現象を利用して測定を行っており、その測定精度は、その吸収比率における極微小の変化を如何に確実に計測できるかにかかっている。 Here, the sugar content non-destructive measuring device disclosed in Patent Document 1 measures by utilizing the phenomenon that the ratio of the fruit absorbing near-infrared light shows a value depending on the sugar content and acidity of the fruit. The measurement accuracy depends on how reliably the minute change in the absorption ratio can be measured.

しかしながら、特許文献1の上記装置では、発光ダイオード又はハロゲンランプの発光光を果実へ直接照射し、その透過光及び散乱光を捉えて糖度や酸度を測定しているので、実際に吸収比率の変化の情報を最も多く含む散乱光以外の光も計測してしまい、結果的に測定精度を押し下げてしまう懸念がある。 However, in the above-mentioned apparatus of Patent Document 1, since the light emitted from the light emitting diode or the halogen lamp is directly irradiated to the fruit and the transmitted light and the scattered light are captured to measure the sugar content and the acidity, the absorption ratio actually changes. There is a concern that light other than scattered light, which contains the largest amount of information, will be measured, and as a result, the measurement accuracy will be reduced.

さらに、発光ダイオード又はハロゲンランプの発光光は、放射向きに関し広がりをもっているので、果実への発光光の当て方次第では、吸収比率の測定結果自体が変動し、やはり測定精度の低下をもたらしかねない。 Furthermore, since the emitted light of the light emitting diode or halogen lamp has a spread in the radiation direction, the measurement result of the absorption ratio itself may fluctuate depending on how the emitted light is applied to the fruit, which may also cause a decrease in measurement accuracy. ..

ちなみに、以上に説明した課題は勿論、果菜類における糖度や酸度の測定に限定されるものではなく、分析対象に対し、可視光や近赤外光といった光を照射して分析を行う多くの場合において、解決すべき課題となっているのである。 By the way, the problems explained above are not limited to the measurement of sugar content and acidity in fruits and vegetables, and in many cases, the analysis target is irradiated with light such as visible light or near infrared light for analysis. It is a problem to be solved.

そこで、本発明は、できるだけ計測すべき光のみを、より安定して捉えることの可能な分析装置及び分析方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an analyzer and an analysis method capable of more stably capturing only the light to be measured as much as possible.

本発明によれば、分析対象を光によって分析する分析装置であって、
少なくとも1つの光源と、
当該光源から放射された光をコリメート光にするコリメート部であって、当該分析対象に対し当該コリメート光を照射可能なように設けられた少なくとも1つのコリメート部と、
当該コリメート部から出射し当該分析対象に照射されて当該分析対象内を概ね直進する光を受け取らないように設けられた、当該分析対象からの光を受け取って分析を行う少なくとも1つの分析部と
を有する分析装置が提供される。
According to the present invention, it is an analyzer that analyzes an analysis target with light.
With at least one light source
A collimating portion that converts the light emitted from the light source into collimating light, and at least one collimating portion provided so that the collimating light can be irradiated to the analysis target.
At least one analysis unit that receives light from the analysis target and performs analysis, which is provided so as not to receive light emitted from the collimating unit and irradiated to the analysis target and traveling substantially straight in the analysis target. An analyzer to have is provided.

この本発明による分析装置の一実施形態として、当該コリメート部は、当該コリメート光の出射する少なくとも1つの出射面が、当該分析対象を取り囲むことができるように設けられていることも好ましい。 As one embodiment of the analyzer according to the present invention, it is also preferable that the collimating portion is provided so that at least one emitting surface from which the collimated light is emitted can surround the analysis target.

また、本発明による分析装置において、当該コリメート部は、当該分析対象の表面部分であって当該分析部の受光部分に対向した表面部分の周りを囲む、当該分析対象の周囲表面に対し、当該コリメート光を照射可能なように設けられていることも好ましい。 Further, in the analyzer according to the present invention, the collimating portion is the surface portion of the analysis target, which surrounds the surface portion facing the light receiving portion of the analysis portion, and the collimating portion with respect to the peripheral surface of the analysis target. It is also preferable that it is provided so that it can be irradiated with light.

さらに、本発明による分析装置の他の実施形態として、当該コリメート部は略筒状又は中空の略錐台状の導光体を含み、当該導光体の一端部における当該分析対象に対向する側に、当該コリメート光の出射する出射面が設けられていることも好ましい。 Further, as another embodiment of the analyzer according to the present invention, the collimating portion includes a substantially tubular or hollow substantially frustum-shaped light guide, and a side of one end of the light guide facing the analysis target. It is also preferable that an exit surface from which the collimated light is emitted is provided.

また、上記の略筒状又は中空の略錐台状の導光体を備えた実施形態において、当該導光体は、当該一端部に又は当該一端部の近傍に、内部を伝播する光の少なくとも一部を反射させて当該出射面へ向ける反射内面を有していることも好ましい。 Further, in the embodiment provided with the above-mentioned substantially tubular or hollow substantially frustum-shaped light guide, the light guide is at least the light propagating inside at one end thereof or in the vicinity of the one end. It is also preferable to have a reflective inner surface that reflects a part of the light and directs it toward the exit surface.

さらに、本発明による分析装置の更なる他の実施形態として、当該導光体の当該一端部は、当該分析対象に向かって突出した突出部となっていることも好ましい。 Furthermore, as yet another embodiment of the analyzer according to the present invention, it is also preferable that the one end portion of the light guide body is a protruding portion protruding toward the analysis target.

また、本発明による分析装置の更なる他の実施形態として、当該コリメート部は光ファイバを含み、当該コリメート光の出射する出射面が当該光ファイバの一端となっていることも好ましい。 Further, as a further embodiment of the analyzer according to the present invention, it is also preferable that the collimating portion includes an optical fiber and the exit surface from which the collimated light is emitted is one end of the optical fiber.

さらに、本発明による分析装置において、当該コリメート部は、当該光源から放射された光を受け取る端部に、コリメートレンズ部分を有することも好ましい。 Further, in the analyzer according to the present invention, it is also preferable that the collimating portion has a collimating lens portion at an end portion that receives the light emitted from the light source.

また、本発明による分析装置は、当該分析対象における当該コリメート光の照射される表面部分へ入射し得るノイズ光の入射経路を遮る位置に設けられた遮光部を更に有することも好ましい。 Further, it is also preferable that the analyzer according to the present invention further has a light-shielding portion provided at a position that blocks the incident path of noise light that can be incident on the surface portion irradiated with the collimated light in the analysis target.

さらに、本発明による分析装置において、当該コリメート部及び当該分析部は、当該コリメート部から出射する光の向きと、当該分析部の受光窓に垂直に入射する光の向きとのなす角度が、略90度以上となるように設置されていることも好ましい。 Further, in the analyzer according to the present invention, the angle formed by the collimating unit and the direction of the light emitted from the collimating unit and the direction of the light perpendicularly incident on the light receiving window of the analysis unit is approximately the same. It is also preferable that the temperature is 90 degrees or higher.

また、本発明による分析装置における当該分析対象は、具体的に、農作物、農作物の成分を含む液体若しくは液状物、水産物、水産物の成分を含む液体若しくは液状物、動物の部位、動物の成分を含む液体若しくは液状物、植物の部位、植物の成分を含む液体若しくは液状物、食品、及び食品の成分を含む液体若しくは液状物のうちの1つであり、当該分析部は、当該分析対象の内部に含まれる所定成分の有無又は含有の程度に係る量を決定することも好ましい。 In addition, the analysis target in the analyzer according to the present invention specifically includes agricultural products, liquids or liquids containing components of agricultural products, marine products, liquids or liquids containing components of marine products, animal parts, and animal components. It is one of liquids or liquids, plant parts, liquids or liquids containing plant components, foods, and liquids or liquids containing food components, and the analysis unit is inside the analysis target. It is also preferable to determine the amount related to the presence or absence of a predetermined component contained or the degree of content.

本発明によれば、また、分析対象を光によって分析する分析方法であって、
少なくとも1つの光源から放射された光をコリメート光とし、
当該コリメート光を当該分析対象へ照射し、
当該分析対象へ照射された光であって当該分析対象内を概ね直進する光を受け取らない位置において、当該分析対象からの光を受け取り、
当該受け取った光によって分析を行う
ことを特徴とする分析方法が提供される。
According to the present invention, it is also an analysis method for analyzing an analysis target with light.
The light emitted from at least one light source is defined as collimated light.
Irradiate the collimated light to the analysis target,
The light emitted from the analysis target is received at a position where the light radiated to the analysis target and does not receive the light traveling straight in the analysis target.
An analysis method is provided, which comprises performing an analysis using the received light.

本発明の分析装置及び分析方法によれば、できるだけ計測すべき光のみを、より安定して捉えることが可能となる。 According to the analyzer and analysis method of the present invention, it is possible to more stably capture only the light to be measured as much as possible.

本発明による分析装置の一実施形態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating one Embodiment of the analyzer according to this invention. 本発明による分析装置の他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating another embodiment of the analyzer according to this invention. 本発明の分析装置における出射面からの出射光と、分析対象からの分析対象光との関係を概略的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows roughly the relationship between the light emitted from the exit surface in the analyzer of this invention, and the light to be analyzed from the analysis object. 本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating further other embodiment of the analyzer according to this invention. 本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating further other embodiment of the analyzer according to this invention. 本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating further other embodiment of the analyzer according to this invention. 本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating further other embodiment of the analyzer according to this invention. 本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating further other embodiment of the analyzer according to this invention.

以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensional ratios within the components and between the components in the drawing are arbitrary for the sake of readability of the drawing.

[導光体を用いた分析装置1]
図1は、本発明による分析装置の一実施形態を説明するための模式図である。ここで、図1(A)は、分析装置1におけるzx面による模式的な断面図となっており、図1(B)は、特に導光体12及び分光器13と分析対象(果実)との位置関係を概略的に示す模式図となっている。なお、この図1を含め、以下に示す図面中には装置等の向きの指標となるxyz座標系が適宜、示されている。
[Analytical device 1 using a light guide]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of an analyzer according to the present invention. Here, FIG. 1 (A) is a schematic cross-sectional view taken along the zx plane in the analyzer 1, and FIG. 1 (B) shows, in particular, the light guide body 12, the spectroscope 13, and the analysis target (fruit). It is a schematic diagram which roughly shows the positional relationship of. In the drawings shown below, including FIG. 1, the xyz coordinate system, which is an index of the orientation of the device or the like, is appropriately shown.

図1(A)及び(B)に示した本実施形態の分析装置1は、分析対象であるブドウ等の果実に対して光を照射し、当該果実からの光を捉えて分光分析を行う装置である。 The analyzer 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B) is an apparatus that irradiates a fruit such as a grape to be analyzed with light, captures the light from the fruit, and performs spectroscopic analysis. Is.

具体的に本実施形態の分析装置1は、光源として白色LED(Light Emitting Diode)11を用いて、果実(分析対象)に照射する光として可視光(白色光)を採用し、
(a)この白色光を果実(分析対象)に照射し、
(b)果実(分析対象)が放射した散乱光を、分析部である分光器13に取り込み、
(c)分光器13における分光分析によって可視光スペクトルを取得し、
(d)微分等の処理を施した当該スペクトルデータから、予め作成しておいた果実(分析対象)における目的成分の度数(例えば糖度や酸度)の検量式に基づいて、当該度数(例えば糖度や酸度)を決定し、出力するのである。
Specifically, the analyzer 1 of the present embodiment uses a white LED (Light Emitting Diode) 11 as a light source, and employs visible light (white light) as the light to irradiate the fruit (analysis target).
(A) Irradiate the fruit (analysis target) with this white light to
(B) The scattered light emitted by the fruit (analysis target) is taken into the spectroscope 13 which is an analysis unit.
(C) The visible light spectrum is acquired by spectroscopic analysis in the spectroscope 13.
(D) Based on the calibration formula of the frequency (for example, sugar content or acidity) of the target component in the fruit (analysis target) prepared in advance from the spectrum data subjected to the processing such as differentiation, the frequency (for example, sugar content or acidity) Acidity) is determined and output.

このような分光分析を行う分析装置1であるが、その具体的特徴として、
(A)少なくとも1つの光源(本実施形態では複数の白色LED11)と、
(B)当該光源から放射された光をコリメート光にするコリメート部であって、分析対象(果実)に対しこのコリメート光を照射可能なように設けられた少なくとも1つのコリメート部(本実施形態では導光体12)と、
(C)コリメート部(導光体12)から出射し分析対象(果実)に照射されて分析対象(果実)内を概ね直進する光を受け取らないように設けられた、分析対象(果実)からの光を受け取って分析を行う少なくとも1つの分析部(本実施形態では1つの分光器13)と
を有している。
The analyzer 1 performs such spectroscopic analysis, and as a specific feature thereof,
(A) At least one light source (a plurality of white LEDs 11 in this embodiment) and
(B) At least one collimating portion (in the present embodiment) that is a collimating portion that converts the light emitted from the light source into collimating light and is provided so that the collimating light can be irradiated to the analysis target (fruit). Light source 12) and
(C) From the analysis target (fruit) provided so as not to receive the light emitted from the collimating portion (light guide body 12), irradiated to the analysis target (fruit), and generally traveling straight in the analysis target (fruit). It has at least one analysis unit (one spectroscope 13 in this embodiment) that receives light and performs analysis.

このように分析装置1は、上記(C)に説明したような、コリメート部と、分析対象と、分析部(に光を伝える受光部)との特別な位置関係を実現しているので、分析部(分光器13)は、「目的成分の度数(例えば糖度や酸度)の情報を実際に最も多く含む散乱光」以外の光を極力受け取らずに済む。すなわち、概ね計測すべき光のみに対し分光分析を実施することになるので、結果的に、目的成分の度数(例えば糖度や酸度)の測定精度をより向上させることが可能となるのである。 In this way, the analyzer 1 realizes a special positional relationship between the collimating unit, the analysis target, and the analysis unit (the light receiving unit that transmits light to) as described in (C) above. The unit (spectrometer 13) does not have to receive as much light as possible other than "scattered light that actually contains the most information on the frequency (for example, sugar content and acidity) of the target component". That is, since the spectroscopic analysis is performed only on the light to be measured, as a result, it is possible to further improve the measurement accuracy of the frequency (for example, sugar content and acidity) of the target component.

ここで、上記の「散乱光」は、分析対象(果実)内において吸収・反射等の反応を経ることにより散乱して、外部へ出て来た光のことである。 Here, the above-mentioned "scattered light" is light that is scattered in the analysis target (fruit) through reactions such as absorption and reflection and comes out to the outside.

また、分析装置1は、上記(B)のコリメート部(導光体12)を有しているので、分析対象(果実)に対し、コリメート光を照射することができる。その結果、分析対象(果実)の設置位置の多少の変動があったとしても、当該分析対象に対し概ね一定の設計された光量を、安定した入射態様をもって入射させることが可能となる。これにより、計測すべき散乱光をより安定して捉えることができ、解析・測定結果自体が安定するので、測定精度を安定的に向上させることも可能となるのである。 Further, since the analyzer 1 has the collimating portion (light guide body 12) of the above (B), the collimating light can be applied to the analysis target (fruit). As a result, even if there is some variation in the installation position of the analysis target (fruit), it is possible to inject a substantially constant designed amount of light onto the analysis target in a stable incident mode. As a result, the scattered light to be measured can be captured more stably, and the analysis / measurement result itself is stable, so that the measurement accuracy can be stably improved.

ここで、コリメート光は、本発明によるコリメート部のようなコリメート光学素子を経ることによって概ね平行となった光であり、放射向きのばらつきが(当該素子の形態等で決定される)所定範囲内に抑えられた略平行光のことである。 Here, the collimated light is light that is substantially parallel by passing through a collimating optical element such as the collimating portion according to the present invention, and the variation in the radiation direction is within a predetermined range (determined by the form of the element or the like). It is almost parallel light suppressed to.

ちなみに変更態様として、白色LED11に代えて、放射光の波長が互いに異なる複数のLEDを光源に用い、本発明に係る上記構成(B)及び(C)をもって分光分析を実施することも可能である。この場合、目的成分の度数(例えば糖度や酸度)との関連性の高い波長が選択されることも好ましい。しかしながら本実施形態のように、白色LED11による白色光を用いることによって、後に説明するようにより安定した解析・測定結果を実現することが可能となるのである。 Incidentally, as a modification, instead of the white LED 11, a plurality of LEDs having different wavelengths of synchrotron radiation may be used as the light source, and spectroscopic analysis may be carried out according to the above configurations (B) and (C) according to the present invention. .. In this case, it is also preferable to select a wavelength having a high relevance to the frequency (for example, sugar content or acidity) of the target component. However, by using the white light from the white LED 11 as in the present embodiment, it is possible to realize more stable analysis / measurement results as will be described later.

また、さらなる変更態様として、可視光を放射する光源としてLED以外のハロゲンランプ等の光源を用いることも可能である。さらに、近赤外光、赤外光又は紫外光を放射するLEDやハロゲンランプ等の光源を用いて、近赤外光、赤外光又は紫外光による分析対象の分光分析を実施してもよい。 Further, as a further modification, it is also possible to use a light source such as a halogen lamp other than the LED as the light source that emits visible light. Further, spectroscopic analysis of the object to be analyzed by near-infrared light, infrared light or ultraviolet light may be performed using a light source such as an LED or a halogen lamp that emits near-infrared light, infrared light or ultraviolet light. ..

いずれにしても、本実施形態の分析装置1は、分析対象に対し前処理を施さず、栽培・生産等のされている状態のままで、若しくは生そのままの非破壊の状態で、分光分析を迅速に実施することができる。また、光源としてLEDを採用することによって、例えば外部電源を使用せず電池駆動とし、装置の小型化・携帯化を図ることも容易になるのである。 In any case, the analyzer 1 of the present embodiment performs spectroscopic analysis on the analysis target in a state where it is cultivated, produced, etc., or in a raw, non-destructive state without pretreatment. It can be carried out quickly. Further, by adopting an LED as a light source, for example, it is possible to make the device compact and portable by using a battery drive without using an external power source.

さらに、本発明に係る分析対象も当然、果実に限定されるものではない。例えば、
(ア)各種の農作物や、農作物の成分を含む液体若しくは液状物、
(イ)各種の水産物や、水産物の成分を含む液体若しくは液状物、
(ウ)各種の動物の部位や、動物の成分を含む液体若しくは液状物、
(エ)各種の植物の部位や、植物の成分を含む液体若しくは液状物、又は
(オ)各種の食品や、食品の成分を含む液体若しくは液状物
を分析対象とすることができる。またこの場合、分析部(分光器13)は、このような分析対象の内部に含まれる所定成分の有無又は含有の程度に係る量を決定することになるのである。
Furthermore, the analysis target according to the present invention is naturally not limited to fruits. For example
(A) Various agricultural products, liquids or liquids containing the components of agricultural products,
(B) Various marine products, liquids or liquids containing marine products,
(C) Various animal parts, liquids or liquids containing animal components,
(D) Various plant parts and liquids or liquids containing plant components, or (e) various foods and liquids or liquids containing food components can be analyzed. Further, in this case, the analysis unit (spectrometer 13) determines the amount related to the presence or absence or the degree of inclusion of the predetermined component contained in the inside of such an analysis target.

ここで分析装置1の具体的な適用例として、分析対象をブドウ(の果実)とした例を説明する。従来、ブドウの品種によっては、成熟期に果皮が着色せず、新規就農者では、収穫の目安となるようなブドウの糖度や酸度を的確に捉えることが難しい場合も少なくなかった。実際、適当な収穫時期が定まらずに、結果として収穫したブドウの味にばらつきの生じることが問題となっていた。 Here, as a specific application example of the analyzer 1, an example in which the analysis target is grapes (fruits) will be described. Conventionally, depending on the grape variety, the peel is not colored at the maturity stage, and it is often difficult for new farmers to accurately grasp the sugar content and acidity of the grape, which is a guideline for harvesting. In fact, there has been a problem that the appropriate harvest time is not determined, and as a result, the taste of the harvested grapes varies.

これに対し、このような品種のブドウ園の棚下で収穫前のブドウに対し、以上に説明した分析装置1を直接適用すれば(例えば直接果実に押し当てることによって)、新規就農者でも、果粒を潰すことなく、より正確な糖度や酸度の情報を直ちに取得することができる。またその結果、好適なブドウの収穫を行うことも可能となる。言い換えれば、本分析装置1を使用することによって、熟練就農者の有する勘や経験といった暗黙知を明示的な知識に変換することも叶うのである。 On the other hand, if the analyzer 1 described above is directly applied to the grapes before harvest under the shelves of such varieties of vineyards (for example, by pressing them directly against the fruits), even new farmers can produce fruits. More accurate sugar content and acidity information can be obtained immediately without crushing the grains. As a result, it is possible to harvest suitable grapes. In other words, by using this analyzer 1, it is possible to convert tacit knowledge such as intuition and experience possessed by skilled farmers into explicit knowledge.

また、上記の分析対象(ウ)の典型例として、被験者(人間)の指等の部位、又は採取した血液(の入った透明容器)を分析対象とし、血液中の成分の濃度、例えば血糖値を測定することもできる。この場合、例えば検診、健診や往診等の現場で即時に、血液検査の結果を出力することも可能となるのである。 Further, as a typical example of the above-mentioned analysis target (c), a part such as a finger of a subject (human) or a collected blood (a transparent container containing the blood) is targeted for analysis, and the concentration of a component in the blood, for example, a blood glucose level. Can also be measured. In this case, it is possible to output the result of the blood test immediately at the site such as a medical examination, a medical examination or a home visit.

さらに、上記の分析対象(オ)の一実施例として、各種の酒や酢等の醸造物の入った透明容器を分析対象とすることもできる。また果実そのものではなく、果実ジュースの入った透明容器とすることも可能である。この場合、例えば醸造の進行具合(例えば発酵アルコールの濃度)やジュースの品質を、例えば製造現場で即時に把握することもできるのである。 Further, as an example of the above analysis target (e), a transparent container containing various brews such as liquor and vinegar can be used as the analysis target. It is also possible to use a transparent container containing fruit juice instead of the fruit itself. In this case, for example, the progress of brewing (for example, the concentration of fermented alcohol) and the quality of juice can be immediately grasped, for example, at the manufacturing site.

以下、本実施形態における照明装置1の具体的な機能構成について説明を行う。図1(A)及び(B)によれば、照明装置1は、光源である複数の白色LED11と、コリメートレンズ部121及び出射用全反射内面122を備えた、コリメート部をなす導光体12と、受光部12eと、分析部である分光器13と、制御部14と、タッチパネル・ティスプレイ151と、通信インタフェース152と、遮光部161と、遮光リング162とを備えている。ここで、制御部14は、電子回路によって構成されていてもよく、また、ワンチップマイコン等のマイクロコンピュータを用い、プログラムによって動作制御を行うものであってもよい。 Hereinafter, a specific functional configuration of the lighting device 1 in the present embodiment will be described. According to FIGS. 1A and 1B, the lighting device 1 includes a plurality of white LEDs 11 as a light source, a collimating lens portion 121, and a light guide body 12 forming a collimating portion, which includes a total reflection inner surface 122 for emission. A light receiving unit 12e, a spectroscope 13 which is an analysis unit, a control unit 14, a touch panel display 151, a communication interface 152, a light shielding unit 161 and a light shielding ring 162 are provided. Here, the control unit 14 may be configured by an electronic circuit, or may be operated by a program using a microcomputer such as a one-chip microcomputer.

同じく図1(A)及び(B)において、白色LED11は、分光分析用の光源である。本実施形態においては、果実(分析対象)の周囲360度の範囲に光を照射するべく、導光体12の下端の下方に複数の(図1(B)では12個の)白色LED11が、環状に並べて設置されている。 Similarly, in FIGS. 1A and 1B, the white LED 11 is a light source for spectroscopic analysis. In the present embodiment, a plurality of white LEDs 11 (12 in FIG. 1B) are provided below the lower end of the light guide 12 in order to irradiate a range of 360 degrees around the fruit (analysis target). They are installed side by side in a ring.

このように複数の白色LED11を使用することによって、分析光の強度を確保するとともに、複数の伝播経路を経た光が混合することになるので、分析光の強度や波長特性の平均化を図ることもできる。またその結果、分光分析結果の安定化にも資するのである。ちなみに、白色LED11は、例えば市販されている種々のタイプのものが使用可能であるが、分析波長に関し過不足の少ない、演色性の高いものを使用することも好ましい。 By using the plurality of white LEDs 11 in this way, the intensity of the analysis light is secured and the light that has passed through the plurality of propagation paths is mixed. Therefore, the intensity and wavelength characteristics of the analysis light should be averaged. You can also. As a result, it also contributes to the stabilization of the spectroscopic analysis result. Incidentally, as the white LED 11, for example, various types on the market can be used, but it is also preferable to use one having a high color rendering property with little excess or deficiency regarding the analysis wavelength.

同じく図1(A)及び(B)において、導光体12は、複数の白色LED11から放射された光をコリメート光にするコリメート部であって、本実施形態では、z軸方向に伸長した略筒状をなし、空気よりも屈折率の高い透光性プラスチック材料、又は石英ガラス等のガラス材料で形成されている。また、導光体12は、白色LED11から放射された光を受け取る下方端部(−z側の端部)に、凸レンズ状のコリメートレンズ部分であるコリメートレンズ部121を備えている。 Similarly, in FIGS. 1A and 1B, the light guide 12 is a collimating portion that converts light emitted from a plurality of white LEDs 11 into collimating light, and in the present embodiment, the light guide 12 extends in the z-axis direction. It has a tubular shape and is made of a translucent plastic material having a higher refractive index than air, or a glass material such as quartz glass. Further, the light guide body 12 is provided with a collimating lens portion 121 which is a convex lens-shaped collimating lens portion at a lower end portion (end portion on the −z side) that receives the light radiated from the white LED 11.

このような導光体12の構成によって、白色LED11から放射された光は、凸レンズ作用で概ね平行光となって導光体12内に進入し、さらに、導光体12内を伝播する中で一部が導光体内面で全反射して進むことによって、より高い平行度を有するコリメート光になっていくのである。 With such a configuration of the light guide body 12, the light radiated from the white LED 11 becomes substantially parallel light due to the convex lens action, enters the light guide body 12, and further propagates in the light guide body 12. A part of the light is totally reflected on the inner surface of the light guide, and the light becomes collimated light having higher parallelism.

さらに、導光体12は、果実(分析対象)に対しこのコリメート光を照射可能な位置に設けられており、具体的には、導光体12の上方端部(+z側の端部)における果実(分析対象)に対向する側に、コリメート光の出射する出射面123を備えている。ここで、この出射面123は、本実施形態において(遮光部161で仕切られることにより)環状の帯の内側面のような形状をなし、装置1に設置された(又は装置1を押し当てた)果実(分析対象)を取り囲むことができるように配置されている。 Further, the light guide 12 is provided at a position where the fruit (analysis target) can be irradiated with this collimated light, and specifically, at the upper end (+ z side end) of the light guide 12. An exit surface 123 from which collimated light is emitted is provided on the side facing the fruit (analysis target). Here, the exit surface 123 has a shape like the inner surface of an annular band (by being partitioned by the light-shielding portion 161) in the present embodiment, and is installed in the device 1 (or pressed against the device 1). ) Arranged so that it can surround the fruit (analysis target).

またさらに、導光体12は、上方端部(+z側の端部)近傍に出射用全反射内面122を備えており、導光体12内を伝播する少なくとも一部の(本実施形態では概ね全ての)コリメート光を、この出射用全反射内面122で全反射させて、コリメート状態のままで出射面123から出射させる。 Further, the light guide body 12 is provided with a total reflection inner surface 122 for emission in the vicinity of the upper end portion (end portion on the + z side), and at least a part (generally in the present embodiment) propagating in the light guide body 12. All) collimated light is totally reflected by the total reflection inner surface 122 for emission, and is emitted from the emission surface 123 in the collimated state.

以上説明したように、導光体12は本実施形態において、果実(分析対象)の周囲360度の範囲に満遍なくコリメート光を照射することができ、その結果、果実(分析対象)全体における偏りの少ない目的成分の度数(例えば糖度や酸度)を測定することも可能となるのである。 As described above, in the present embodiment, the light guide body 12 can evenly irradiate the collimating light in a range of 360 degrees around the fruit (analysis target), and as a result, the bias in the entire fruit (analysis target) is uneven. It is also possible to measure the frequency of a small target component (for example, sugar content or acidity).

なお本実施形態において、導光体12は、図1(A)に示したように、コリメートレンズ部及び出射面123以外の表面を、遮光材料で形成された遮光部161で覆われており、装置外部からの分析対象外の光である外乱光の侵入を阻止している。ここで、遮光部161は少なくとも、果実(分析対象)におけるコリメート光の照射される表面部分へ入射し得るノイズ光の入射経路を遮る位置、例えば図1(A)における出射用全反射内面122の外側、に設けられることも好ましいのである。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the light guide body 12 has a surface other than the collimating lens portion and the exit surface 123 covered with a light-shielding portion 161 formed of a light-shielding material. It prevents the intrusion of ambient light, which is light that is not subject to analysis, from outside the device. Here, the light-shielding portion 161 is at least a position that blocks the incident path of noise light that can be incident on the surface portion of the fruit (analysis target) irradiated with collimated light, for example, the total reflection inner surface 122 for emission in FIG. 1 (A). It is also preferable that it is provided on the outside.

同じく図1(A)及び(B)において、分光器13は、果実(分析対象)からの光を受光窓で受け取って分光分析を行う分析部であり、具体的には受け取った光の波長スペクトルを測定して波長スペクトルデータを出力するデバイスとなっている。本実施形態では、この分光器13として、例えば波長350〜850nmに対応した市販の可視光(白色光)分光器であれば種々のものが採用可能である。勿論、分析装置1の小型化・携帯化を図る場合、小型の分光器であることが好ましい。 Similarly, in FIGS. 1A and 1B, the spectroscope 13 is an analysis unit that receives light from a fruit (analysis target) through a light receiving window and performs spectroscopic analysis. Specifically, the wavelength spectrum of the received light. It is a device that measures and outputs wavelength spectrum data. In the present embodiment, as the spectroscope 13, various commercially available visible light (white light) spectroscopes corresponding to wavelengths of 350 to 850 nm can be adopted. Of course, when the analyzer 1 is to be miniaturized and portable, a small spectroscope is preferable.

また、分光器13は、導光体12から出射し果実(分析対象)に照射されてこの果実(分析対象)内を概ね直進する光を受け取らないように設けられており、具体的には本実施形態において、果実(分析対象)の直下(−z側)に配置された受光部22eのさらに直下(−z側)に配置されている。その結果、分光器13は、
(a)導光体12から(光軸がxy面内となる)出射光を受け取った果実(分析対象)から、概ね下方(−z向き,xy面に垂直な向き)に放射される、又は大きな下向きの成分を有する「散乱光」を受け取り、一方、
(b)果実(分析対象)内を単に透過しただけの光である透過光を受け取らない
ことが可能となっている。
Further, the spectroscope 13 is provided so as not to receive light emitted from the light guide 12 and irradiating the fruit (analysis target) and traveling substantially straight in the fruit (analysis target). In the embodiment, it is arranged directly below (−z side) the light receiving portion 22e arranged directly below (−z side) the fruit (analysis target). As a result, the spectroscope 13
(A) From the fruit (analysis target) that receives the emitted light (the optical axis is in the xy plane) from the light guide body 12, it is radiated substantially downward (-z direction, direction perpendicular to the xy plane), or Receives "scattered light" with a large downward component, while
(B) It is possible not to receive transmitted light, which is light that is simply transmitted through the fruit (analysis target).

このように分光器13は、「果実(分析対象)の糖度や酸度(目的成分の度数)の情報を実際に最も多く含む散乱光」以外の光を極力受け取らずに済む。すなわち、概ね計測すべき光のみに対し分光分析を実施することになるので、結果的に、糖度や酸度(目的成分の度数)の測定精度をより向上させることが可能となるのである。 In this way, the spectroscope 13 does not have to receive as much light as possible other than "scattered light that actually contains the most information on the sugar content and acidity (frequency of the target component) of the fruit (analysis target)". That is, since the spectroscopic analysis is performed only on the light to be measured, it is possible to further improve the measurement accuracy of the sugar content and the acidity (the frequency of the target component) as a result.

ここで、白色LED11は複数、環状に配置されているので、(それらの放射光を受け取った)導光体12から出射した出射光は、あらゆる向きから果実(分析対象)へ入射してその内部の中心を含む範囲に集中し、これにより、果実(分析対象)内部の広い範囲を十分な距離だけ伝播することができる。その結果、分光器13は、より高い強度の「散乱光」を確保することが可能となるのである。 Here, since a plurality of white LEDs 11 are arranged in a ring shape, the emitted light emitted from the light guide 12 (which received the synchrotron radiation) enters the fruit (analysis target) from all directions and is inside the fruit (analysis target). It concentrates on the area including the center of the fruit, which allows it to propagate a wide area inside the fruit (analyzed object) by a sufficient distance. As a result, the spectroscope 13 can secure a higher intensity of "scattered light".

また本実施形態では、果実(分析対象)からの「散乱光」は一先ず、果実(分析対象)の下部表面が接する位置に設けられた受光部12eに進入し、この受光部12eを介して、分光器13に到達する。ここで、受光部12eは、例えば導光体12と同様の透光材料で形成された導光部であり、果実(分析対象)の下部表面と接面可能な入射面と、分光器13の受光窓に対向した出射面とを有している。 Further, in the present embodiment, the "scattered light" from the fruit (analysis target) first enters the light receiving portion 12e provided at the position where the lower surface of the fruit (analysis target) is in contact, and passes through the light receiving portion 12e. It reaches the spectroscope 13. Here, the light receiving portion 12e is, for example, a light guide portion formed of a light-transmitting material similar to that of the light guide body 12, and has an incident surface capable of contacting the lower surface of the fruit (analysis target) and the spectroscope 13. It has an exit surface facing the light receiving window.

さらに、果実(分析対象)の下には、当該果実の下部表面が接するように、且つ受光部12eを環内に置く形で、遮光リング162が設けられている。この遮光リング162は、不透明なプラスチック、ゴム又はスポンジ等の遮光材料で形成されており、果実(分析対象)の下部表面と分光器13の受光窓とに挟まれた空間を遮蔽している。 Further, under the fruit (analysis target), a light-shielding ring 162 is provided so that the lower surface of the fruit is in contact with the fruit and the light receiving portion 12e is placed in the ring. The light-shielding ring 162 is formed of a light-shielding material such as opaque plastic, rubber, or sponge, and shields the space sandwiched between the lower surface of the fruit (analysis target) and the light receiving window of the spectroscope 13.

これにより、装置外部からの分析対象外の光である外乱光や、導光体12からの出射光が果実(分析対象)の表面で反射した結果である反射光、さらには白色LED11から放射されたままの光である直接光が、分光器13の受光窓や受光部12eへ進入するのを阻止することができ、最終的に、分光分析結果の精度を向上させることも可能となるのである。 As a result, ambient light, which is light not subject to analysis from the outside of the device, reflected light that is the result of light emitted from the light guide 12 reflected on the surface of the fruit (analysis target), and further emitted from the white LED 11. It is possible to prevent the direct light, which is the as-is light, from entering the light receiving window and the light receiving unit 12e of the spectroscope 13, and finally, it is possible to improve the accuracy of the spectroscopic analysis result. ..

また、以上に説明したような導光体12、受光部12e(分光器13)、及び遮光リング162の特別の配置によって、分析装置1は非常に扱いやすい、すなわち果実(分析対象)に当て易いものとなっている。例えば、栽培されている状態のブドウ等の果実に対し直接、分析装置1を押し当てて、より精度の高い糖度・酸度測定を実施することも可能となるのである。 Further, due to the special arrangement of the light guide body 12, the light receiving unit 12e (spectrometer 13), and the light shielding ring 162 as described above, the analyzer 1 is very easy to handle, that is, it is easy to hit the fruit (analysis target). It has become a thing. For example, it is possible to directly press the analyzer 1 against fruits such as grapes in a cultivated state to perform more accurate sugar content / acidity measurement.

同じく図1(A)において、制御部14は、分光器13から取得した波長スペクトルデータに対し、微分等の所定の処理を施した上で、当該データから、予め作成しておいた果実(分析対象)における糖度や酸度(目的成分の度数)の検量式に基づいて、現在の分析対象の糖度や酸度(目的成分の度数)を決定し、出力する。 Similarly, in FIG. 1 (A), the control unit 14 applies a predetermined process such as differentiation to the wavelength spectrum data acquired from the spectroscope 13, and then prepares a fruit (analysis) from the data in advance. Based on the calibration formula of sugar content and acidity (frequency of target component) in (target), the sugar content and acidity (frequency of target component) of the current analysis target are determined and output.

ここで、上記の検量式は、微分等の処理を施した当該波長スペクトルルデータを目的変数として多変量解析を実施し、実際に果実(分析対象)を破壊して糖度や酸度(目的成分の度数)の定量分析を行った結果との比較を行うことによって予め作成しておくことができる。 Here, in the above calibration formula, multivariate analysis is performed using the wavelength spectral data that has been subjected to processing such as differentiation as an objective variable, and the fruit (analysis target) is actually destroyed to achieve sugar content and acidity (target component). It can be prepared in advance by comparing with the result of quantitative analysis of frequency).

また、受光部12eの近傍、又は分光器13の受光窓の近傍に(図示されていないが)温度センサが設けられていて、制御部14は、この温度センサから、果実(分析対象)における「散乱光」生成の際の温度に係る情報を取得し、取得した波長スペクトルデータに対する温度補正を行った上で解析処理を実施することも好ましい。 Further, a temperature sensor is provided in the vicinity of the light receiving unit 12e or in the vicinity of the light receiving window of the spectroscope 13 (although not shown), and the control unit 14 uses this temperature sensor to "analyze" the fruit (analysis target). It is also preferable to acquire information related to the temperature at the time of "scattered light" generation, perform temperature correction on the acquired wavelength spectrum data, and then perform the analysis process.

実際、「散乱光」スペクトルは温度依存性を有しており、一例としてブドウ果実の分光分析による糖度が、低温であるほどより低く計測されてしまうことが従来知られている。そこで、例えば実験によって当該温度依存性を測定して温度補正テーブルを予め作成しておき、制御部14は、この温度補正テーブルを読み込んで上記の温度補正を行うことも好ましいのである。なお変更態様として、分光器13がこのような温度補正を実施し、補正された波長スペクトルデータを制御部14へ出力してもよい。 In fact, it is conventionally known that the "scattered light" spectrum has a temperature dependence, and as an example, the sugar content by spectroscopic analysis of grape fruits is measured lower as the temperature is lower. Therefore, it is also preferable that, for example, the temperature dependence is measured by an experiment and a temperature correction table is created in advance, and the control unit 14 reads the temperature correction table and performs the above temperature correction. As a modification, the spectroscope 13 may perform such temperature correction and output the corrected wavelength spectrum data to the control unit 14.

また、制御部14は、例えば外部のパーソナルコンピュータ(PC)やスマートフォン等から無線(若しくは有線)の通信インタフェース152を介し、又は、本装置1に搭載されたタッチパネル・ディスプレイ151やボタン等を介し、糖度や酸度(目的成分の度数)の測定開始の指示を受け取って、白色LED11及び分光器13を起動させ、分光・解析処理を開始させてもよい。 Further, the control unit 14 may, for example, from an external personal computer (PC), smartphone, or the like via a wireless (or wired) communication interface 152, or via a touch panel display 151, buttons, or the like mounted on the present device 1. Upon receiving the instruction to start the measurement of the sugar content and the acidity (the frequency of the target component), the white LED 11 and the spectroscope 13 may be activated to start the spectroscopy / analysis process.

さらに、制御部14は、解析・測定結果としての決定した糖度や酸度(目的成分の度数)を、例えば装置1内部のメモリに(測定した果実に付与された対象IDや測定日時と紐づけて)保存したり、また、タッチパネル・ティスプレイ151に表示させたりしてもよく、さらに、無線(又は有線)の通信インタフェース152を用いて、外部のパーソナルコンピュータ(PC)やスマートフォン等へ送信したりしてもよい。 Further, the control unit 14 associates the determined sugar content and acidity (frequency of the target component) as the analysis / measurement result with, for example, the target ID given to the measured fruit and the measurement date and time in the memory inside the device 1. ) It may be saved or displayed on the touch panel display 151, and further, it may be transmitted to an external personal computer (PC), smartphone, etc. using the wireless (or wired) communication interface 152. You may.

なお変更態様として、以上に述べた導光体12を複数の、例えば白色LED11と同数の導光体部に分割し、例えば各白色LED11の直上に、1つの当該導光体部を配置し、果実(分析対象)には、各導光体部の出射面からの出射光が照射されるといった態様をとることも可能である。この態様においても、コリメート光を、果実(分析対象)の周囲360度の範囲に満遍なく照射することができ、その結果、果実(分析対象)全体における偏りの少ない目的成分の度数(例えば糖度や酸度)を測定することが可能となるのである。
[導光体を用いた分析装置2]
As a modification, the light guide 12 described above is divided into a plurality of light guides, for example, the same number as the white LEDs 11, and one light guide is arranged directly above each white LED 11, for example. It is also possible to take a mode in which the fruit (analysis target) is irradiated with the light emitted from the emitting surface of each light guide body portion. Also in this embodiment, the collimating light can be evenly irradiated in the range of 360 degrees around the fruit (analysis target), and as a result, the frequency (for example, sugar content and acidity) of the target component with less bias in the whole fruit (analysis target) ) Can be measured.
[Analytical device 2 using a light guide]

図2は、本発明による分析装置の他の実施形態を説明するための模式的な(zx面による)断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view (by zx plane) for explaining another embodiment of the analyzer according to the present invention.

図2に示した実施形態の分析装置2も、分析対象であるブドウ等の果実に対して光を照射し、当該果実からの光を捉えて分光分析を行う装置である。この分析装置2は、具体的に、複数の白色LED21と、コリメートレンズ部221及び出射用全反射内面222を備えた、コリメート部をなす導光体22と、受光部22eと、分光器23と、遮光部261と、遮光リング262と、(以下、図示していないが)制御部24と、タッチパネル・ティスプレイ251と、通信インタフェース252とを備えている。 The analyzer 2 of the embodiment shown in FIG. 2 is also an apparatus that irradiates a fruit such as a grape to be analyzed with light, captures the light from the fruit, and performs spectroscopic analysis. Specifically, the analyzer 2 includes a plurality of white LEDs 21, a light guide body 22 forming a collimating portion including a collimating lens portion 221 and a total reflection inner surface 222 for emission, a light receiving portion 22e, and a spectroscope 23. A light-shielding unit 261, a light-shielding ring 262, a control unit 24 (not shown below), a touch panel display 251 and a communication interface 252 are provided.

ここで、上述した分析装置2の各機能部は、分析装置1(図1(A))における同名の機能部と同様の構造・機能を有し同様の作用を果たすが、このうち導光体22は、導光体12(図1(A))とは異なった形状を有している。 Here, each functional unit of the analyzer 2 described above has the same structure and function as the functional unit of the same name in the analyzer 1 (FIG. 1 (A)) and performs the same function. 22 has a shape different from that of the light guide body 12 (FIG. 1 (A)).

具体的に導光体22は、全体としてz軸方向に伸長した略筒状となっているが、その上方端部(+z側の端部)が、果実(分析対象)の位置に向かって突出した突出部をなしている。また、出射用全反射内面222の傾き等を適切に設定することによって、この突出部の端面である出射面223から、この出射面223に概ね直交する光軸を有する出射光(コリメート光)を出射させ、果実(分析対象)に照射することができるようになっている。 Specifically, the light guide body 22 has a substantially tubular shape extending in the z-axis direction as a whole, and its upper end portion (end portion on the + z side) protrudes toward the position of the fruit (analysis target). It has a protruding part. Further, by appropriately setting the inclination of the total reflection inner surface 222 for emission, etc., the emission light (colimated light) having an optical axis substantially orthogonal to the emission surface 223 can be emitted from the emission surface 223 which is the end surface of the protruding portion. It can be emitted and irradiated to the fruit (analysis target).

このように、果実(分析対象)の位置に向かって突出した突出部を設けることによって、例えば栽培中のブドウのように互いに隣接して存在している個々の果実に対し、装置2を容易に当てて測定を実施することができる。例えば図2に示した装置2では、果実(分析対象)の突出した下半分に対し、装置2の上部を当て込むだけで糖度・酸度測定を実施可能となっているのである。 In this way, by providing the protruding portion protruding toward the position of the fruit (analysis target), the device 2 can be easily provided for individual fruits existing adjacent to each other, such as grapes being cultivated. The measurement can be carried out by guessing. For example, in the device 2 shown in FIG. 2, the sugar content / acidity can be measured simply by applying the upper part of the device 2 to the protruding lower half of the fruit (analysis target).

さらに、突出部から出射する出射光(照射光)は、出射面223に概ね直交する光軸を有しているので、出射面223近傍や果実(分析対象)表面における不要な反射や散乱を抑制し、それによる減光や分光器23への不要な入光を極力回避することも可能となっている。 Further, since the emitted light (irradiation light) emitted from the protruding portion has an optical axis substantially orthogonal to the emitting surface 223, unnecessary reflection and scattering are suppressed in the vicinity of the emitting surface 223 and on the surface of the fruit (analysis target). However, it is also possible to avoid dimming and unnecessary light entering the spectroscope 23 as much as possible.

図3は、本発明の分析装置における出射面からの出射光と、分析対象からの分析対象光との関係を概略的に示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the relationship between the light emitted from the emission surface in the analyzer of the present invention and the light to be analyzed from the analysis target.

図3には、果実(分析対象)の表面部分であって分光器(13,23)の受光部分に対向した表面部分の周りを囲む、この果実(分析対象)の「周囲表面」が、グレー領域として示されている。分析装置(1,2)の導光体(12,22)は、この「周囲表面」に対し、出射光(コリメート光)を照射可能となっている。 In FIG. 3, the “surrounding surface” of the fruit (analysis target), which is the surface portion of the fruit (analysis target) and surrounds the surface portion facing the light receiving portion of the spectroscope (13, 23), is gray. Shown as an area. The light guides (12, 22) of the analyzers (1, 2) can irradiate the “surrounding surface” with emitted light (colimated light).

ここで、より好適な実施形態として、導光体(12,22)及び分光器(13,23)は、導光体(12,22)からの出射光の向きと、分光器(13,23)の受光窓に垂直に入射する光の向きとのなす角度が、概ね90度、又は90度以上となるように設置されている。例えば、図1に示した分析装置1では、導光体11の出射面123からの出射光Pと、分光器13の受光窓に垂直に入射する光の向きとのなす角度は、約90°(光学系設計誤差を考慮して例えば85°〜95°)となっており、一方、図2に示した分析装置2では、導光体22の出射面223からの出射光Qと、分光器23の受光窓に垂直に入射する光の向きとのなす角度は90°を超え、180°未満の角度となっている。 Here, as a more preferable embodiment, the light guide body (12, 22) and the spectroscope (13, 23) have the direction of the light emitted from the light guide body (12, 22) and the spectroscope (13, 23). ) Is installed so that the angle formed by the direction of the light vertically incident on the light receiving window is approximately 90 degrees, or 90 degrees or more. For example, in the analyzer 1 shown in FIG. 1, the angle between the emitted light P from the emitting surface 123 of the light guide 11 and the direction of the light incident perpendicularly to the light receiving window of the spectroscope 13 is about 90 °. (For example, 85 ° to 95 ° in consideration of the optical system design error). On the other hand, in the analyzer 2 shown in FIG. 2, the emission light Q from the emission surface 223 of the light guide body 22 and the spectroscope The angle formed by the direction of the light incident perpendicularly to the light receiving window of 23 is more than 90 ° and less than 180 °.

以上に説明したような光学系の構成によって、分光器(13,23)は、分析対象である散乱光を十分に受け取ることができる一方、散乱光でない光を極力受け取らずに済み、結果的に、目的成分の度数(例えば糖度や酸度)の測定精度をより向上させることが可能となるのである。 With the configuration of the optical system as described above, the spectroscopes (13, 23) can sufficiently receive the scattered light to be analyzed, but do not receive as much non-scattered light as possible, and as a result. , It is possible to further improve the measurement accuracy of the frequency (for example, sugar content and acidity) of the target component.

また、出射光はコリメート光となっているので、分析対象(果実)の設置位置の多少の変動があったとしても、「周囲表面」に照射されるべきとの条件や、「概ね90度、又は90度以上」との角度条件を確実に満たすことができ、結果的に、高い測定精度を安定して実現することも可能となるのである。なお、このような条件は、以下、図4〜8を用いて説明する実施形態においても確実に満たされる条件となっている。 In addition, since the emitted light is collimated light, even if there is some variation in the installation position of the analysis target (fruit), the condition that the "surrounding surface" should be irradiated and "approximately 90 degrees, Or 90 degrees or more ”can be surely satisfied, and as a result, high measurement accuracy can be stably realized. It should be noted that such a condition is a condition that is surely satisfied even in the embodiments described with reference to FIGS. 4 to 8 below.

またさらに言えば、本発明に係る導光体の形状及び光学的構成は、すでに説明した図1及び2の導光体(12,22)や、この後図4及び5を用いて説明する導光体(32,42)のそれに限定されるものではなく、上述したような条件を満たす形状及び光学的構成であるならば種々のものが、本発明に係る導光体に採用可能となるのである。
[導光体を用いた分析装置3]
Furthermore, the shape and optical configuration of the light guide body according to the present invention will be described with reference to the light guide bodies (12, 22) of FIGS. 1 and 2 already described and the light guide bodies (12, 22) of FIGS. The light body (32, 42) is not limited to that of the light body (32, 42), and various shapes and optical configurations satisfying the above-mentioned conditions can be adopted for the light guide body according to the present invention. is there.
[Analytical device 3 using a light guide]

図4は、本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な(zx面による)断面図である。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (in terms of the zx plane) for explaining further other embodiments of the analyzer according to the invention.

図4に示した実施形態の分析装置3も、分析対象であるブドウ等の果実に対して光を照射し、当該果実からの光を捉えて分光分析を行う装置である。この分析装置3は、具体的に、複数の白色LED31と、コリメートレンズ部321を備えた、コリメート部をなす導光体32と、受光部32eと、分光器33と、遮光部361と、遮光リング362と、(以下、図示していないが)制御部34と、タッチパネル・ティスプレイ351と、通信インタフェース352とを備えている。 The analyzer 3 of the embodiment shown in FIG. 4 is also an apparatus that irradiates a fruit such as a grape to be analyzed with light, captures the light from the fruit, and performs spectroscopic analysis. Specifically, the analyzer 3 comprises a light guide body 32 forming a collimating unit, which includes a plurality of white LEDs 31 and a collimating lens unit 321, a light receiving unit 32e, a spectroscope 33, a light shielding unit 361, and light shielding. It includes a ring 362, a control unit 34 (not shown below), a touch panel display 351 and a communication interface 352.

ここで、上述した分析装置3の各機能部も、分析装置1(図1(A))における同名の機能部と同様の構造・機能を有し同様の作用を果たすが、このうち導光体32は、導光体12(図1(A))とは異なった形状を有している。 Here, each functional unit of the analyzer 3 described above also has the same structure and function as the functional unit of the same name in the analyzer 1 (FIG. 1 (A)) and performs the same function. 32 has a shape different from that of the light guide 12 (FIG. 1 (A)).

具体的に導光体32は、z軸方向に伸長した単純な略筒状となっており、その上方端部(+z側の端部)の端面をなす出射面323はxy面内の面となっている。また、出射光(コリメート光)の光軸もz軸に平行となっており、これにより、導光体32の出射面323からの出射光と、分光器33の受光窓に垂直に入射する光の向きとのなす角度は、約180°となっているのである。 Specifically, the light guide body 32 has a simple substantially tubular shape extending in the z-axis direction, and the exit surface 323 forming the end surface of the upper end portion (end portion on the + z side) is the surface in the xy plane. It has become. Further, the optical axis of the emitted light (collimated light) is also parallel to the z-axis, so that the emitted light from the emitting surface 323 of the light guide 32 and the light vertically incident on the light receiving window of the spectroscope 33 The angle between the direction and the direction of is about 180 °.

このように、導光体32からの出射光、すなわち果実(分析対象)への照射光の伝播方向を極力、z軸方向内に収めることによって、装置3をより小型化することも可能となる。また、果実(分析対象)に対向させるべき出射面323及び受光部32eの入射面を互いに近接するように配置することもでき、この場合、装置3を、例えば栽培中の果実(分析対象)へより容易に押し当てやすい構造とすることも可能となるのである。 In this way, the device 3 can be further miniaturized by keeping the propagation direction of the light emitted from the light guide 32, that is, the irradiation light to the fruit (analysis target) within the z-axis direction as much as possible. .. Further, the exit surface 323 to face the fruit (analysis target) and the incident surface of the light receiving unit 32e can be arranged so as to be close to each other. In this case, the device 3 is attached to, for example, the fruit being cultivated (analysis target). It is also possible to make the structure easier to press.

さらに、分析装置3においては、上述したように導光体32が比較的単純な形状であるので、製造コストを抑えることも可能となる。
[導光体を用いた分析装置4]
Further, in the analyzer 3, since the light guide body 32 has a relatively simple shape as described above, it is possible to suppress the manufacturing cost.
[Analytical device 4 using a light guide body]

図5は、本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な(zx面による)断面図である。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (in terms of the zx plane) for explaining further other embodiments of the analyzer according to the invention.

図5に示した実施形態の分析装置4も、分析対象であるブドウ等の果実に対して光を照射し、当該果実からの光を捉えて分光分析を行う装置である。この分析装置4は、具体的に、複数の白色LED41と、コリメートレンズ部421を備えた、コリメート部をなす導光体42と、受光部42eと、分光器43と、遮光部461と、遮光リング462と、(以下、図示していないが)制御部44と、タッチパネル・ティスプレイ451と、通信インタフェース452とを備えている。 The analyzer 4 of the embodiment shown in FIG. 5 is also an apparatus that irradiates a fruit such as a grape to be analyzed with light, captures the light from the fruit, and performs spectroscopic analysis. Specifically, the analyzer 4 has a light guide body 42 forming a collimating portion, a light receiving portion 42e, a spectroscope 43, a light shielding portion 461, and a light shielding portion 42 having a plurality of white LEDs 41 and a collimating lens portion 421. It includes a ring 462, a control unit 44 (not shown below), a touch panel display 451 and a communication interface 452.

ここで、上述した分析装置4の各機能部も、分析装置1(図1(A))における同名の機能部と同様の構造・機能を有し同様の作用を果たすが、このうち導光体42は、導光体12(図1(A))とは異なった形状を有しており、また、複数の白色LED41も、白色LED11(図1(A))とは異なった設置態様で設置されている。 Here, each functional unit of the analyzer 4 described above also has the same structure and function as the functional unit of the same name in the analyzer 1 (FIG. 1 (A)) and performs the same function. The light guide body 12 has a shape different from that of the light guide body 12 (FIG. 1 (A)), and the plurality of white LEDs 41 are also installed in a different installation mode from the white LED 11 (FIG. 1 (A)). Has been done.

具体的に導光体42は、z軸方向の軸を有する単純な中空の錐台状となっており、その上方端部(+z側の端部)の端面をなす出射面423から、この出射面423に概ね直交する光軸を有する出射光(コリメート光)を出射させ、果実(分析対象)に照射することができるようになっている。またその結果、出射面423近傍や果実(分析対象)表面における不要な反射や散乱を抑制し、それによる減光や分光器43への不要な入光を極力、回避可能となっている。 Specifically, the light guide body 42 has a simple hollow frustum shape having an axis in the z-axis direction, and is emitted from an exit surface 423 forming an end surface of an upper end portion (end portion on the + z side) thereof. The emitted light (colimated light) having an optical axis substantially orthogonal to the surface 423 can be emitted to irradiate the fruit (analysis target). As a result, unnecessary reflection and scattering in the vicinity of the exit surface 423 and the surface of the fruit (analysis target) are suppressed, and as a result, dimming and unnecessary light entry into the spectroscope 43 can be avoided as much as possible.

さらに、このような導光体42を採用するによって、特にz軸方向の装置寸法を抑えて、装置3をより小型化することも可能となる。また、果実(分析対象)に対向させるべき出射面423及び受光部42eの入射面を互いに近接するように配置することもでき、この場合、装置4を、例えば栽培中の果実(分析対象)へより容易に押し当てやすい構造とすることも可能となるのである。 Further, by adopting such a light guide body 42, it is possible to further reduce the size of the device 3 by suppressing the device dimensions in the z-axis direction in particular. Further, the exit surface 423 to be opposed to the fruit (analysis target) and the incident surface of the light receiving portion 42e can be arranged so as to be close to each other. In this case, the device 4 is attached to, for example, the fruit being cultivated (analysis target). It is also possible to make the structure easier to press.

さらに、分析装置4においては、上述したように導光体42が比較的単純な形状であるので、製造コストを抑えることも可能となる。 Further, in the analyzer 4, since the light guide body 42 has a relatively simple shape as described above, it is possible to suppress the manufacturing cost.

また、複数の白色LED41は、白色LED11(図1(A))とは異なり、放射光の光軸がz軸方向から傾くように、すなわち当該放射光がコリメートレンズ部421へ、そのレンズ部の光軸に平行に入射するように、底面をxy面から傾けた形で設置されている。ここで変更態様として、複数の白色LED41を、白色LED11(図1(A))と同様、放射光の光軸がz軸方向となるように配置した上で、これらの白色LED41とコリメートレンズ部421との間に拡散板を設けてもよい。これにより、減光のデメリットはあるが、白色LED41からの放射光の相当部分をコリメートレンズ部421へ入射させることも可能となる。 Further, unlike the white LED 11 (FIG. 1 (A)), the plurality of white LEDs 41 have such that the optical axis of the synchrotron radiation is tilted from the z-axis direction, that is, the synchrotron radiation is directed to the collimated lens portion 421 of the lens portion. The bottom surface is tilted from the xy plane so that it is incident parallel to the optical axis. Here, as a modification, a plurality of white LEDs 41 are arranged so that the optical axis of the synchrotron radiation is in the z-axis direction, as in the case of the white LEDs 11 (FIG. 1 (A)), and then these white LEDs 41 and the collimating lens unit are used. A diffuser plate may be provided between the 421 and the diffuser. As a result, although there is a demerit of dimming, it is possible to make a considerable portion of the synchrotron radiation from the white LED 41 incident on the collimating lens portion 421.

[光ファイバを用いた分析装置5] [Analyzer 5 using optical fiber]

図6は、本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な(zx面による)断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view (in terms of the zx plane) for explaining further other embodiments of the analyzer according to the invention.

図6は、本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式図である。ここで、図6(A)は、分析装置5におけるzx面による模式的な断面図となっており、図6(B)は、特に光ファイバ52及び受光部52e(分光器53)と分析対象(果実)との位置関係を概略的に示す模式図となっている。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining still another embodiment of the analyzer according to the present invention. Here, FIG. 6A is a schematic cross-sectional view taken along the zx plane in the analyzer 5, and FIG. 6B shows, in particular, the optical fiber 52 and the light receiving unit 52e (spectrometer 53) and the analysis target. It is a schematic diagram which roughly shows the positional relationship with (fruit).

図6(A)に示した実施形態の分析装置5も、分析対象であるブドウ等の果実に対して光を照射し、当該果実からの光を捉えて分光分析を行う装置である。この分析装置5は、具体的に、複数の白色LED51と、複数のコリメートレンズ部521及び本体となる複数の光ファイバを備えた、コリメート部をなす光ファイバ部52と、光ファイバを含む受光部52eと、分光器53と、遮光部561と、遮光リング562と、(以下、図示していないが)制御部54と、タッチパネル・ティスプレイ551と、通信インタフェース552とを備えている。 The analyzer 5 of the embodiment shown in FIG. 6A is also an apparatus that irradiates a fruit such as a grape to be analyzed with light, captures the light from the fruit, and performs spectroscopic analysis. Specifically, the analyzer 5 includes an optical fiber unit 52 forming a collimating unit including a plurality of white LEDs 51, a plurality of collimating lens units 521, and a plurality of optical fibers serving as a main body, and a light receiving unit including an optical fiber. It includes a 52e, a spectroscope 53, a light-shielding unit 561, a light-shielding ring 562, a control unit 54 (not shown below), a touch panel display 551, and a communication interface 552.

ここで、上述した分析装置5の各機能部は、分析装置1(図1(A))における同名の機能部と同様の構造・機能を有し同様の作用を果たすが、分析装置5のコリメート部は、分析装置1の導光体12(図1(A))とは異なり、コリメート光を出射可能な光ファイバを用いた光ファイバ部52となっている。 Here, each functional unit of the analyzer 5 described above has the same structure and function as the functional unit of the same name in the analyzer 1 (FIG. 1 (A)) and performs the same function, but collimates the analyzer 5. The unit is an optical fiber unit 52 using an optical fiber capable of emitting collimated light, unlike the light guide body 12 (FIG. 1 (A)) of the analyzer 1.

このようにコリメート部を光ファイバ部52とし、さらに受光部52eも光ファイバを用いたものとすることによって、複数の白色LED51の配置の自由度が大幅に向上し(例えば環状に配置する必要もなく)、さらに、これらの白色LED51及び分光器53と、果実(分析対象)との位置関係をフレキシブルなものとすることが可能となる。このような光ファイバならではの特徴から例えば、分析装置5は、図6(A)に示したような、2つの「筐体部」(筐体とその内部)を光ファイバ束で接続した形態の装置とすることができる。 By using the optical fiber section 52 as the collimating section and using the optical fiber for the light receiving section 52e in this way, the degree of freedom in arranging the plurality of white LEDs 51 is greatly improved (for example, it is necessary to arrange them in an annular shape). Furthermore, it is possible to make the positional relationship between these white LEDs 51 and the spectroscope 53 and the fruit (analysis target) flexible. Due to such characteristics unique to optical fibers, for example, the analyzer 5 has a form in which two “housing portions” (housing and its inside) are connected by an optical fiber bundle as shown in FIG. 6 (A). It can be a device.

ここで、このような形態では、
(a)一方の「筐体部」は、複数の白色LED51と、コリメートレンズ521を含む光ファイバ部52の一方の端部と、受光部52eの一方の端部と、分光器53と、制御部54と、タッチパネル・ティスプレイ551と、通信インタフェース552とを含んでいて、例えば測定者に携帯され(例えば左手で保持され)、さらに、当該測定者の手元となるタッチパネル・ティスプレイ551に、解析・測定結果を表示することができ、
(b)他方の「筐体部」は、光ファイバ部52の出射面523を含む他方の端部と、受光部52eの他方の端部と、遮光部561と、遮光リング562とを含んでいて、例えば測定者に携帯され(例えば右手で保持され)、さらに相当に軽量であるので、果実(分析対象)に押し当て易いプローブ部として機能する
ことも可能となるのである。
Here, in such a form,
(A) One "housing portion" controls a plurality of white LEDs 51, one end of an optical fiber portion 52 including a collimating lens 521, one end of a light receiving portion 52e, and a spectroscope 53. A touch panel display 551 including a unit 54, a touch panel display 551, and a communication interface 552, which is carried by, for example, a measurer (for example, held by the left hand) and is in the hands of the measurer. Analysis / measurement results can be displayed,
(B) The other "housing portion" includes the other end portion including the exit surface 523 of the optical fiber portion 52, the other end portion of the light receiving portion 52e, the light shielding portion 561, and the light shielding ring 562. Therefore, for example, it is carried by the measurer (for example, held by the right hand) and is considerably lighter, so that it can also function as a probe portion that can be easily pressed against the fruit (analysis target).

なお勿論、分析装置5を1つの筐体をもって構成し、また、複数の白色LED51も例えば環状に配置し、さらに、受光部52eも、光ファイバではない透光材料で形成することも可能である。 Of course, the analyzer 5 can be configured with one housing, a plurality of white LEDs 51 can be arranged in an annular shape, for example, and the light receiving portion 52e can also be formed of a translucent material other than an optical fiber. ..

また、分析装置5の更なる特徴として、出射光が出射される出射面523は、光ファイバ部52の光ファイバにおける果実(分析対象)位置に向けられた端面となっている。したがって、この出射面523の位置及び向きは、すなわちファイバ端面の位置及び向きであるので容易に調整することができ、その結果、果実(分析対象)に対する照射位置・向きの設定や、当該設定の変更も容易に行うことができるのである。 Further, as a further feature of the analyzer 5, the exit surface 523 from which the emitted light is emitted is an end surface of the optical fiber portion 52 directed to the fruit (analysis target) position in the optical fiber. Therefore, the position and orientation of the exit surface 523 can be easily adjusted because it is the position and orientation of the fiber end surface, and as a result, the irradiation position and orientation with respect to the fruit (analysis target) can be set and the setting can be set. Changes can also be made easily.

ここで勿論、出射面523(ファイバ端面)の位置は、受光部52e、したがって分光器53が、果実(分析対象)に照射されて当該果実(分析対象)内を概ね直進する光を受け取らないように設定され、さらに、図3を用いて説明した、果実(分析対象)の「周囲表面」へ照射されるべきとの条件や、「概ね90度、又は90度以上」との角度条件を満たすことも好ましいのである。 Here, of course, the position of the exit surface 523 (fiber end surface) is such that the light receiving portion 52e, and therefore the spectroscope 53, does not receive the light that is irradiated to the fruit (analysis target) and travels substantially straight in the fruit (analysis target). Further, the condition that the "surrounding surface" of the fruit (analysis target) should be irradiated and the angle condition of "approximately 90 degrees or 90 degrees or more" described with reference to FIG. 3 are satisfied. It is also preferable.

またさらに、図6(B)に示すように、光ファイバ部52は、自らの構成要素である複数の光ファイバがxy面内において果実(分析対象)を取り囲むことになるように設けられ、さらに、光ファイバ部52の複数の出射面523は、装置5に設置された(又は装置5を押し当てた)果実(分析対象)を取り囲むことができるように配置されている。 Furthermore, as shown in FIG. 6B, the optical fiber portion 52 is provided so that a plurality of optical fibers, which are its constituent elements, surround the fruit (analysis target) in the xy plane. The plurality of exit surfaces 523 of the optical fiber unit 52 are arranged so as to surround the fruit (analysis target) installed in the device 5 (or pressed against the device 5).

このような配置をとることによって、光ファイバ部52は、コリメート光を、果実(分析対象)の周囲360度の範囲に満遍なく照射することができ、その結果、果実(分析対象)全体における偏りの少ない目的成分の度数(例えば糖度や酸度)を測定することも可能となるのである。
[光ファイバを用いた分析装置6]
By adopting such an arrangement, the optical fiber unit 52 can evenly irradiate the collimated light in a range of 360 degrees around the fruit (analysis target), and as a result, the bias in the entire fruit (analysis target) is uneven. It is also possible to measure the frequency (for example, sugar content and acidity) of a small target component.
[Analytical device using optical fiber 6]

図7は、本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な(zx面による)断面図である。 FIG. 7 is a schematic cross-sectional view (in terms of the zx plane) for explaining further other embodiments of the analyzer according to the invention.

図7(A)に示した実施形態の分析装置6も、分析対象であるブドウ等の果実に対して光を照射し、当該果実からの光を捉えて分光分析を行う装置である。この分析装置6は、具体的に、1つの白色LED61と、1つのコリメートレンズ部621及び本体となる1つの光ファイバを備えた、コリメート部をなす光ファイバ部62と、光ファイバを含む受光部62eと、分光器63と、遮光部661と、遮光リング662と、(以下、図示していないが)制御部64と、タッチパネル・ティスプレイ651と、通信インタフェース652とを備えている。 The analyzer 6 of the embodiment shown in FIG. 7A is also an apparatus that irradiates a fruit such as a grape to be analyzed with light, captures the light from the fruit, and performs spectroscopic analysis. Specifically, the analyzer 6 includes an optical fiber unit 62 forming a collimating unit and a light receiving unit including an optical fiber, which includes one white LED 61, one collimating lens unit 621, and one optical fiber as a main body. It includes a 62e, a spectroscope 63, a light-shielding unit 661, a light-shielding ring 662, a control unit 64 (not shown below), a touch panel display 651, and a communication interface 652.

また、この分析装置6も、分析装置5(図6(A))と同様、解析・測定結果を表示可能な「筐体部」と、相当に軽量であって果実(分析対象)に押し当て易いプローブ部としての「筐体部」とを光ファイバ束で接続した構造とすることが可能である。 Further, this analyzer 6 also has a "housing portion" capable of displaying analysis / measurement results and a considerably lightweight fruit (analysis target), as in the analyzer 5 (FIG. 6 (A)). It is possible to have a structure in which a "housing portion" as an easy probe portion is connected by an optical fiber bundle.

ここで、この分析装置6の各機能部は、分析装置5(図6(A))における同名の機能部と同様の構造・機能を有し同様の作用を果たすが、分析装置6の光源及びコリメート部は、分析装置5の白色LED51及び光ファイバ部52(図6(A))とは異なり、それぞれ1つの白色LED61、及び1つの光ファイバを用いた光ファイバ部62となっている。 Here, each functional unit of the analyzer 6 has the same structure and function as the functional unit of the same name in the analyzer 5 (FIG. 6 (A)) and performs the same function, but the light source of the analyzer 6 and the light source of the analyzer 6 The collimating section is different from the white LED 51 and the optical fiber section 52 (FIG. 6A) of the analyzer 5, and is an optical fiber section 62 using one white LED 61 and one optical fiber, respectively.

これにより、光ファイバ部62の装置6内に占める容積が大幅に少なくて済み、特に、果実(分析対象)に押し当てるプローブ部としての「筐体部」を、より小型・軽量化することができる。その結果、測定の際の操作性がより向上するのである。 As a result, the volume of the optical fiber portion 62 occupied in the device 6 can be significantly reduced, and in particular, the "housing portion" as the probe portion pressed against the fruit (analysis target) can be made smaller and lighter. it can. As a result, the operability at the time of measurement is further improved.

なお、分析のための光量を確保するため、分析装置6の1つの白色LED61として、個々の白色LED51(図6(A))と比較してより高出力の(より放射光量の多い)LEDを採用することも好ましい。
[光ファイバを用いた分析装置7]
In addition, in order to secure the amount of light for analysis, as one white LED 61 of the analyzer 6, an LED having a higher output (more radiated light) than the individual white LEDs 51 (FIG. 6 (A)) is used. It is also preferable to adopt it.
[Analytical device using optical fiber 7]

図8は、本発明による分析装置の更なる他の実施形態を説明するための模式的な(zx面による)断面図である。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view (in terms of the zx plane) for explaining further other embodiments of the analyzer according to the invention.

図8(A)に示した実施形態の分析装置7も、分析対象であるブドウ等の果実に対して光を照射し、当該果実からの光を捉えて分光分析を行う装置である。この分析装置7は、具体的に、複数の白色LED71と、複数のコリメートレンズ部721及び本体となる複数の光ファイバを備えた、コリメート部をなす光ファイバ部72と、光ファイバを含む受光部72eと、分光器73と、遮光部761と、遮光リング762と、(以下、図示していないが)制御部74と、タッチパネル・ティスプレイ751と、通信インタフェース752とを備えている。 The analyzer 7 of the embodiment shown in FIG. 8A is also an apparatus that irradiates a fruit such as a grape to be analyzed with light, captures the light from the fruit, and performs spectroscopic analysis. Specifically, the analyzer 7 includes an optical fiber unit 72 forming a collimating unit and a light receiving unit including an optical fiber, which includes a plurality of white LEDs 71, a plurality of collimating lens units 721, and a plurality of optical fibers serving as a main body. It includes a 72e, a spectroscope 73, a light-shielding unit 761, a light-shielding ring 762, a control unit 74 (not shown below), a touch panel display 751, and a communication interface 752.

また、この分析装置7も、分析装置5(図6(A))と同様、解析・測定結果を表示可能な「筐体部」と、相当に軽量であって果実(分析対象)に押し当て易いプローブ部としての「筐体部」とを光ファイバ束で接続した構造とすることが可能である。 Further, this analyzer 7 also has a "housing portion" capable of displaying analysis / measurement results and a considerably lightweight fruit (analysis target), as in the analyzer 5 (FIG. 6 (A)). It is possible to have a structure in which the "housing portion" as an easy probe portion is connected by an optical fiber bundle.

ここで、この分析装置7の各機能部は、分析装置5(図6(A))における同名の機能部と同様の構造・機能を有し同様の作用を果たすが、このうち、光ファイバ部72の複数の光ファイバは、光ファイバ部52(図6(A))の複数の光ファイバと比較して、自身の一端である出射面723が、互いにより近接した位置であって受光部72eの入射面のより近くの位置となるように設けられている。またそれに合わせ、これらの出射面723は、出射面523(図6(A))と比較して、z軸からより大きく傾いており、出射光が果実(分析対象)表面に対し十分に小さな入射角で入射するように設定されている。 Here, each functional unit of the analyzer 7 has the same structure and function as the functional unit of the same name in the analyzer 5 (FIG. 6 (A)) and performs the same function. Among them, the optical fiber unit Compared with the plurality of optical fibers of the optical fiber unit 52 (FIG. 6 (A)), the plurality of optical fibers of 72 have the exit surface 723 at one end of the optical fiber unit 52 at a position closer to each other and the light receiving unit 72e. It is provided so as to be closer to the incident surface of. In line with this, these exit surfaces 723 are more inclined from the z-axis than the exit surface 523 (FIG. 6 (A)), and the emitted light is sufficiently small on the surface of the fruit (analysis target). It is set to be incident at the corner.

このように、光ファイバ部72の複数の出射面723を、より狭い範囲に束ねることによって、特に、装置7における果実(分析対象)に押し当てるプローブ部としての筐体部を、より小型・軽量化することができる。その結果、測定の際の操作性がより向上するのである。また、果実(分析対象)に対向させるべき出射面723及び受光部72eの入射面が互いに近接しているので、例えば栽培中の果実(分析対象)に対し、装置7をより容易に押し当てることもできるのである。 By bundling the plurality of exit surfaces 723 of the optical fiber portion 72 in a narrower range in this way, in particular, the housing portion as the probe portion that is pressed against the fruit (analysis target) in the apparatus 7 is made smaller and lighter. Can be transformed into. As a result, the operability at the time of measurement is further improved. Further, since the exit surface 723 to face the fruit (analysis target) and the incident surface of the light receiving portion 72e are close to each other, for example, the device 7 can be more easily pressed against the fruit (analysis target) being cultivated. You can also do it.

また変更態様として、分析装置7の光ファイバ部72を、光ファイバ部62(図7)と同様に、1つの光ファイバで構成してもよい。この場合、特に、装置7におけるプローブ部としての「筐体部」を、さらに小型・軽量化することも可能となる。 Further, as a modification, the optical fiber portion 72 of the analyzer 7 may be configured by one optical fiber as in the optical fiber portion 62 (FIG. 7). In this case, in particular, the "housing portion" as the probe portion in the device 7 can be further reduced in size and weight.

以上、図1〜8を用いて本発明による分析装置における種々の実施形態を説明したが、これらの実施形態のいずれにおいても勿論、果実ではないものを分析対象とすることができる。この場合例えば、筐体や遮光部の一部を、その分析対象の種別に応じて交換可能な、種々の大きさ及び形状の「アダプタ」とし、分析装置自体の汎用性を高めることも好ましい。 Although various embodiments of the analyzer according to the present invention have been described above with reference to FIGS. 1 to 8, in any of these embodiments, of course, non-fruits can be analyzed. In this case, for example, it is also preferable to replace a part of the housing and the light-shielding portion with "adapter" of various sizes and shapes that can be replaced according to the type of the analysis target to enhance the versatility of the analyzer itself.

例えば、本発明による分析装置の分析対象を、上述したように、被験者(人間)の指とし、血液中の各種成分の度数・濃度、例えば血糖値を測定することもできる。この場合、上記の「アダプタ」として例えば、コリメート部の出射面と受光部の入射面とが露出可能となる孔の空いた底面であって人差し指の腹(及び当該腹のすぐ脇)を押し当て可能なように湾曲した底面を、指先の形の外壁で囲った形のケースを採用することも可能となる。これにより、分析対象である指先と、当該出射面及び当該(受光部の)入射面との適切な位置関係を、確実に且つ安定して実現することも可能となるのである。 For example, as described above, the analysis target of the analyzer according to the present invention may be the finger of the subject (human), and the frequency and concentration of various components in the blood, for example, the blood glucose level can be measured. In this case, as the above-mentioned "adapter", for example, the bottom surface having a hole through which the exit surface of the collimating portion and the incident surface of the light receiving portion can be exposed, and the pad of the index finger (and immediately beside the belly) is pressed against it. It is also possible to adopt a case in which the bottom surface curved as much as possible is surrounded by an outer wall in the shape of a fingertip. As a result, it is possible to reliably and stably realize an appropriate positional relationship between the fingertip to be analyzed, the emitting surface, and the incident surface (of the light receiving portion).

以上、本発明によれば、コリメート部と、分析対象と、分析部(に光を伝える受光部)との間に上述したような特別な位置関係が実現されるので、分析部は、「目的成分の度数の情報を実際に最も多く含む散乱光」以外の光を極力受け取らずに済む。すなわち、概ね計測すべき光のみに対し分光分析を実施することになるので、結果的に、目的成分の度数の測定精度をより向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the special positional relationship as described above is realized between the collimating unit, the analysis target, and the analysis unit (the light receiving unit that transmits light to the analysis unit). It is possible to avoid receiving light other than "scattered light that actually contains the most information on the frequency of the components". That is, since the spectroscopic analysis is performed only on the light to be measured, it is possible to further improve the measurement accuracy of the frequency of the target component as a result.

また、本発明によれば、分析対象に対し、コリメート光を照射することができる。その結果、分析対象の設置位置の多少の変動があったとしても、当該分析対象に対し概ね一定の設計された光量を、安定した入射態様をもって入射させることが可能となる。これにより、計測すべき散乱光をより安定して捉えることができ、解析・測定結果自体が安定するので、測定精度を安定的に向上させることも可能となるのである。 Further, according to the present invention, the collimating light can be applied to the analysis target. As a result, even if there is a slight change in the installation position of the analysis target, it is possible to inject a substantially constant designed amount of light onto the analysis target in a stable incident mode. As a result, the scattered light to be measured can be captured more stably, and the analysis / measurement result itself is stable, so that the measurement accuracy can be stably improved.

さらに、本発明に係る分析対象も、各種の農作物、水産物、動物、植物や、食品、さらには、それらの成分を含有するものに及び、本発明による分析装置や分析方法は、様々な分野で有効に利用可能となっている。 Further, the analysis target according to the present invention also covers various agricultural products, marine products, animals, plants, foods, and those containing their components, and the analyzer and analysis method according to the present invention are used in various fields. It can be used effectively.

なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 It should be noted that all of the embodiments described above are exemplary and not limited to the present invention, and the present invention can be carried out in various other modifications and modifications. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

1、2、3、4、5、6、7 分析装置
11、21、31、41、51、61、71 白色LED(光源)
12、22、32、42 導光体(コリメート部)
121、221、321、421、521、621、721 コリメートレンズ部
122、222 出射用全反射内面
123、223、323、423、523、623、723 出射面
12e、22e、32e、42e、52e、62e、72e 受光部
13、23、33、43、53、63、73 分光器(分析部)
14、24、34、44,54、64、74 制御部
151、251、351、451、551、651、751 タッチパネル・ディスプレイ
152、252、352、452、552、652、752 通信インタフェース
161、261、361、461、561、661、761 遮光部
162、262、362、462、562、662、762 遮光リング
52、62、72 光ファイバ部
1,2,3,4,5,6,7 Analyzer 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71 White LED (light source)
12, 22, 32, 42 light guide (colimating part)
121, 221 , 72e Light receiving unit 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73 Spectrometer (analysis unit)
14, 24, 34, 44, 54, 64, 74 Control unit 151, 251, 351, 451, 551, 651, 751 Touch panel display 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752 Communication interface 161, 261 361, 461, 561, 661, 761 Light-shielding part 162, 262, 362, 462, 562, 662, 762 Light-shielding ring 52, 62, 72 Optical fiber part

Claims (12)

分析対象を光によって分析する分析装置であって、
少なくとも1つの光源と、
当該光源から放射された光をコリメート光にするコリメート部であって、当該分析対象に対し当該コリメート光を照射可能なように設けられた少なくとも1つのコリメート部と、
当該コリメート部から出射し当該分析対象に照射されて当該分析対象内を概ね直進する光を受け取らないように設けられた、当該分析対象からの光を受け取って分析を行う少なくとも1つの分析部と
を有することを特徴とする分析装置。
It is an analyzer that analyzes the analysis target with light.
With at least one light source
A collimating portion that converts the light emitted from the light source into collimating light, and at least one collimating portion provided so that the collimating light can be irradiated to the analysis target.
At least one analysis unit that receives light from the analysis target and performs analysis, which is provided so as not to receive light emitted from the collimating unit and irradiated to the analysis target and traveling substantially straight in the analysis target. An analyzer characterized by having.
当該コリメート部は、当該コリメート光の出射する少なくとも1つの出射面が、当該分析対象を取り囲むことができるように設けられていることを特徴とする請求項1に記載の分析装置。 The analyzer according to claim 1, wherein the collimating unit is provided so that at least one emitting surface from which the collimated light is emitted can surround the analysis target. 当該コリメート部は、当該分析対象の表面部分であって当該分析部の受光部分に対向した表面部分の周りを囲む、当該分析対象の周囲表面に対し、当該コリメート光を照射可能なように設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の分析装置。 The collimating portion is provided so that the collimating light can be applied to the peripheral surface of the analysis target, which is the surface portion of the analysis target and surrounds the surface portion facing the light receiving portion of the analysis unit. The analyzer according to claim 1 or 2, wherein the analyzer is characterized by the above. 当該コリメート部は略筒状又は中空の略錐台状の導光体を含み、当該導光体の一端部における当該分析対象に対向する側に、当該コリメート光の出射する出射面が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の分析装置。 The collimating portion includes a substantially tubular or hollow substantially frustum-shaped light guide, and an exit surface from which the collimated light is emitted is provided on one end of the light guide so as to face the analysis target. The analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein the analyzer is provided. 当該導光体は、当該一端部に又は当該一端部の近傍に、内部を伝播する光の少なくとも一部を反射させて当該出射面へ向ける反射内面を有していることを特徴とする請求項4に記載の分析装置。 The light guide body has a reflection inner surface that reflects at least a part of the light propagating inside and directs the light toward the exit surface at one end thereof or in the vicinity of the one end portion. The analyzer according to 4. 当該導光体の当該一端部は、当該分析対象に向かって突出した突出部となっていることを特徴とする請求項4又は5に記載の分析装置 The analyzer according to claim 4 or 5, wherein the one end portion of the light guide body is a protruding portion protruding toward the analysis target. 当該コリメート部は光ファイバを含み、当該コリメート光の出射する出射面が当該光ファイバの一端となっていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の分析装置。 The analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein the collimating portion includes an optical fiber, and an exit surface from which the collimated light is emitted is one end of the optical fiber. 当該コリメート部は、当該光源から放射された光を受け取る端部に、コリメートレンズ部分を有することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の分析装置。 The analyzer according to any one of claims 1 to 7, wherein the collimating portion has a collimating lens portion at an end portion that receives light emitted from the light source. 当該分析対象における当該コリメート光の照射される表面部分へ入射し得るノイズ光の入射経路を遮る位置に設けられた遮光部を更に有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の分析装置。 The invention according to any one of claims 1 to 8, further comprising a light-shielding portion provided at a position that blocks the incident path of noise light that can be incident on the surface portion irradiated with the collimated light in the analysis target. The analyzer described. 当該コリメート部及び当該分析部は、当該コリメート部から出射する光の向きと、当該分析部の受光窓に垂直に入射する光の向きとのなす角度が、略90度以上となるように設置されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の分析装置。 The collimating unit and the analysis unit are installed so that the angle between the direction of the light emitted from the collimating unit and the direction of the light vertically incident on the light receiving window of the analysis unit is approximately 90 degrees or more. The analyzer according to any one of claims 1 to 9, wherein the analyzer is characterized by the above. 当該分析対象は、農作物、農作物の成分を含む液体若しくは液状物、水産物、水産物の成分を含む液体若しくは液状物、動物の部位、動物の成分を含む液体若しくは液状物、植物の部位、植物の成分を含む液体若しくは液状物、食品、及び食品の成分を含む液体若しくは液状物のうちの1つであり、当該分析部は、当該分析対象の内部に含まれる所定成分の有無又は含有の程度に係る量を決定することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の分析装置。 The analysis targets are agricultural products, liquids or liquids containing agricultural products, marine products, liquids or liquids containing marine products, animal parts, liquids or liquids containing animal components, plant parts, plant components. It is one of a liquid or liquid containing liquid, a food, and a liquid or liquid containing a component of food, and the analysis unit relates to the presence or absence or the degree of content of a predetermined component contained inside the analysis target. The analyzer according to any one of claims 1 to 10, wherein the amount is determined. 分析対象を光によって分析する分析方法であって、
少なくとも1つの光源から放射された光をコリメート光とし、
当該コリメート光を当該分析対象へ照射し、
当該分析対象へ照射された光であって当該分析対象内を概ね直進する光を受け取らない位置において、当該分析対象からの光を受け取り、
当該受け取った光によって分析を行う
ことを特徴とする分析方法。
It is an analysis method that analyzes the analysis target with light.
The light emitted from at least one light source is defined as collimated light.
Irradiate the collimated light to the analysis target,
The light emitted from the analysis target is received at a position where the light radiated to the analysis target and does not receive the light traveling straight in the analysis target.
An analysis method characterized in that analysis is performed using the received light.
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