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光学フィルタ選択方法、対象物質含有量推定装置の製造方法及び対象物質含有量推定装置 NEW

国内特許コード P180015394
整理番号 S2017-0459-N0
掲載日 2018年11月1日
出願番号 特願2017-041408
公開番号 特開2018-146383
出願日 平成29年3月6日(2017.3.6)
公開日 平成30年9月20日(2018.9.20)
発明者
  • 櫻井 俊
  • 青砥 隆仁
  • 舩冨 卓哉
  • 久保 尋之
  • 向川 康博
出願人
  • 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
発明の名称 光学フィルタ選択方法、対象物質含有量推定装置の製造方法及び対象物質含有量推定装置 NEW
発明の概要 【課題】 実用上適切な光学フィルタを備えた対象物質含有量推定装置と、当該対象物質含有量推定装置の製造方法と、当該対象物質含有量推定装置が備える光学フィルタの選択方法とを提供する
【解決手段】 光学フィルタ選択方法は、複数の光学フィルタのそれぞれを個別に使用した場合における反射光、透過光または散乱光の光吸収特性値を取得する第1ステップと、光吸収特性値が取得される学習用目標物TLに含まれる対象物質の含有量を測定する第2ステップと、光吸収特性値を説明変数かつ対象物質の含有量を目的変数として一部の光学フィルタを使用した場合の光吸収特性値のみを考慮して対象物質の含有量を推定する推定モデルを得る第3ステップと、推定モデルにおいて考慮される光吸収特性値を取得するための光学フィルタを選択する第4ステップと、を備える。
【選択図】 図2
従来技術、競合技術の概要


青果等の目標物に含まれる糖などの対象物質の含有量を測定する場合、目標物の搾汁を用いた測定方法が確実かつ一般的である。しかし、このような測定方法では、測定した目標物が不可逆的に破壊されるため、当該目標物の販売や消費が不可能になる等の問題がある。そこで、近年では、目標物を破壊することなく対象物質の含有量を推定することが望まれるようになってきており、このような推定方法を実現するための様々な対象物質含有量推定装置が提案されている。



例えば、特許文献1では、メロンの糖度及び硬度の検出に適した波長を選択的に透過させる光学フィルタを備えたメロン評価装置が提案されている。この特許文献1では、メロンの透過光を分光して得られるスペクトルを解析する等の実験を行うことによって、糖度及び硬度に対して720nm、740nm、770nm及び810nmの相関が高いという知見を得た上で、当該知見に基づいてこれらの4つの波長のそれぞれを選択的に透過させる光学フィルタをメロン評価装置に実装している。

産業上の利用分野


本発明は、青果等の目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する対象物質含有量推定装置、当該対象物質含有量推定装置の製造方法、及び、当該対象物質含有量推定装置が備える光学フィルタの選択方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の光学フィルタのそれぞれを個別に使用した場合における学習用目標物の反射光、透過光または散乱光の光吸収特性値のセットを、少なくとも1つの前記学習用目標物から複数取得する第1ステップと、
1または複数の前記光吸収特性値のセットに対応付けられる、当該光吸収特性値のセットが取得される前記学習用目標物に含まれる対象物質の含有量を測定する第2ステップと、
前記第1ステップで取得された前記光吸収特性値のセットを構成する前記光吸収特性値を説明変数、前記第2ステップで測定された当該光吸収特性値のセットに対応付けられる前記対象物質の含有量を目的変数として、前記光学フィルタの一部を使用した場合における前記光吸収特性値のみを考慮して前記対象物質の含有量を推定する推定モデルを得るための推定演算を行う第3ステップと、
前記第3ステップで得られた前記推定モデルにおいて考慮される前記光吸収特性値を取得するための前記光学フィルタを、前記学習用目標物と同種の物体である測定用目標物に含まれる前記対象物質の含有量の推定に使用する光学フィルタとして選択する第4ステップと、を備えることを特徴とする光学フィルタ選択方法。

【請求項2】
前記第1ステップにおいて、光源と前記学習用目標物の間または前記学習用目標物と検出器の間に前記光学フィルタを設置した状態で、前記学習用目標物の反射光、透過光または散乱光の強度を測定し、その測定結果に基づいて前記光吸収特性値を取得することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ選択方法。

【請求項3】
前記第1ステップにおいて、
前記光学フィルタを設置せずに前記学習用目標物の反射光、透過光または散乱光を分光して測定することで複数の測定波長毎の強度を表す光強度スペクトルを取得し、
前記光強度スペクトル及び前記光学フィルタのフィルタ特性に基づいて、前記光学フィルタを使用した場合に測定されると推定される前記学習用目標物の反射光、透過光または散乱光の強度を算出し、その算出結果に基づいて前記光吸収特性値を取得することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ選択方法。

【請求項4】
前記第1ステップよりも後で行う前記第2ステップにおいて、前記学習用目標物を不可逆的に破壊して行う測定方法により、前記学習用目標物に含まれる前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項2または3に記載の光学フィルタ選択方法。

【請求項5】
前記第2ステップにおいて、前記学習用目標物の搾汁を用いて前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項4に記載の光学フィルタ選択方法。

【請求項6】
前記第3ステップにおいて、前記推定演算としてスパース推定を行い、
前記第4ステップにおいて、前記第3ステップで得られた前記推定モデルにおいて0ではない係数が乗じられる前記光吸収特性値を取得するために使用された前記光学フィルタを、前記測定用目標物に含まれる前記対象物質の含有量の推定に使用する光学フィルタとして選択することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の光学フィルタ選択方法。

【請求項7】
前記第1ステップにおいて、異なる複数の前記学習用目標物のそれぞれから前記光吸収特性値のセットを取得し、
前記第2ステップにおいて、当該学習用目標物のそれぞれから前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の光学フィルタ選択方法。

【請求項8】
前記第1ステップにおいて、1つの前記学習用目標物における異なる複数の第1測定位置のそれぞれから前記光吸収特性値のセットを取得し、
前記第2ステップにおいて、当該学習用目標物における1または複数の前記第1測定位置に対応する第2測定位置から前記対象物質の含有量を測定することを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の光学フィルタ選択方法。

【請求項9】
少なくとも1つの光学フィルタのそれぞれを個別に使用して測定用目標物の反射光または透過光の光吸収特性値を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記光吸収特性値に基づいて前記測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する推定部とを備えた対象物質含有量推定装置の製造方法であって、
前記測定用目標物と同種の物体である学習用目標物に対して、請求項1~8のいずれか1項に記載の光学フィルタ選択方法を実行し、
前記光学フィルタ選択方法の前記第4ステップで選択される前記光学フィルタを備えるように構成することを特徴とする対象物質含有量推定装置の製造方法。

【請求項10】
前記推定部を、前記光学フィルタ選択方法の前記第3ステップで得られる前記推定モデルを用いて前記測定用目標物における前記対象物質の含有量を推定するように構成することを特徴とする請求項9に記載の対象物質含有量推定装置の製造方法。

【請求項11】
前記測定部を、前記測定用目標物における異なる複数の第3測定位置のそれぞれから前記光吸収特性値を測定するように構成し、
前記推定部を、前記測定用目標物における前記第3測定位置のそれぞれにおける前記対象物質の含有量を推定するように構成することを特徴とする請求項9または10に記載の対象物質含有量推定装置の製造方法。

【請求項12】
少なくとも1つの第1光学フィルタのそれぞれを個別に使用して測定用目標物の反射光または透過光の光吸収特性値を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記光吸収特性値に基づいて前記測定用目標物に含まれる対象物質の含有量を推定する推定部と、を備え、
前記第1光学フィルタは、
前記測定用目標物と同種の物体である学習用目標物の少なくとも1つから複数取得される、複数の第2光学フィルタのそれぞれを個別に使用した場合における前記学習用目標物の反射光、透過光または散乱光の光吸収特性値のセットと、1または複数の前記光吸収特性値のセットに対応付けられる、当該光吸収特性値のセットが取得される前記学習用目標物に含まれる対象物質の含有量と、に対して、前記光吸収特性値のセットを構成する前記光吸収特性値を説明変数、当該光吸収特性値のセットに対応付けられた前記対象物質の含有量を目的変数とした、前記第2光学フィルタの一部を使用した場合における前記光吸収特性値のみを考慮して前記対象物質の含有量を推定する推定モデルを得るための推定演算を行った場合における、前記推定モデルにおいて考慮される前記光吸収特性値を取得するための前記第2光学フィルタに相当することを特徴とする対象物質含有量推定装置。

【請求項13】
前記測定部は、前記測定用目標物における異なる複数の第3測定位置のそれぞれから前記第1光学フィルタ毎の前記光吸収特性値を測定し、
前記推定部は、前記測定用目標物における前記第3測定位置のそれぞれにおける前記対象物質の含有量を推定することを特徴とする請求項12に記載の対象物質含有量推定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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