专利名称：新鲜度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于确定对象(例如，随时间损失新鲜度的新产品) 的新鲜度的新鲜度传感器装置。
背景技术：
用于确定新产品的新鲜度的传统方法是取得新产品的 一个样 本，并用化学方法分析该样本以评估碳水化合物的化学成分。
然而，上述用于确定新鲜度的传统方法依赖于化学分析，其需 要大规模的装置和很长时间来获得结果。因此，传统方法不能在经 营新产品的同一地点处实时地确定新鲜度。同样地，取得样本会导 致对产品的一部分的破坏，并且因此，整个的检验是非常难的。
发明内容
本发明的一个目的是4是供一种新鲜度传感器装置，其能够通过 利用由目标新产品所反射的光的反射光谱的时变特性、以非破坏性 的和实时的方式确定新鲜度、以及用小规模的装置执行整个检验来 解决上述传统方法的问题。
本发明的另一个目的是，提供一种用于测量随时间损失新鲜度
的对象的新鲜度传感器装置。该新鲜度传感器装置由以下组成用 于形成由测量对象所反射的光的反射光谱的分光器；用于将来自分 光器的反射光谱转换成电信号的图像元件；用于将先前测量的对象的反射光谱存储为标准数据的存储装置；以及用于将来自图像元件 的电信号转换为反射光镨测量数据并且用于通过比较测量的反射 光谱数据和存储在存储装置中的标准数据来确定对象的新鲜度的 中央控制装置。
根据本发明的优选实施例，新鲜度传感器装置中的分光器具有 用于照射测量对象的光源；图像元件是具有投影运算功能的人造视 网膜大规模集成电路；输出端存在，用于输出在所述中央控制装置 中所确定的新鲜度测量结果；并且分光器、图^f象元件、存储装置以 及中央控制装置建立在多层电子基板上。
根据本发明的一个实施例，通过将从测量对象所反射的并且被 转换为电信号数据的光的反射光谱与作为标准数据的先前须'J量的 测量对象的反射光镨进行比较来完成对随时间损失新鲜度的测量 对象的新鲜度的确定。
图i示出本发明中的新鲜度传感器装置的一个实施例； 图2示出作为测量对象的黄瓜的反射光谱随时间的变化； 图3示出作为测量对象的香蕉的反射光谱随时间的变化； 图4示出作为测量对象的李子的反射光谱随时间的变化； 图5示出作为测量对象的李子的新鲜度分类；以及
图6示出本发明中的新鲜度传感器装置的另一个实施例。
具体实施例方式
图1说明本发明中的新鲜度传感器装置的一个实施例。
对于随时间损失新鲜度的测量对象A，新鲜度传感器装置SI 由以下组成照射测量对象A的光源1、用来自测量对象A的反射 光L形成光谱的分光器2、将来自分光器2的反射光谱转换为电信 号的图像元件3、将来自图像元件3的电信号转换为反射光谱的测 量数据的中央控制装置4、以及将先前获得的测量对象A的反射光 语的测量数据存储为标准数据的存储装置5。
新鲜度传感器装置SI基于中央控制装置4中的反射光谱的测 量数据与存储装置5中的反射光谱的标准测量数据之间的比较来确 定测量对象A的新鲜度。新鲜度传感器装置SI还装备有用于显示 中央控制装置4中获得的新鲜度结果的显示单元6和用于将中央控 制装置4中获得的新鲜度结果输出到外部装置的输出端7。
对于光源1，可以使用连续地发射一定量的光的照明灯或瞬间 地发射 一 定量的光的闪光灯。
分光器2由聚焦透镜8、具有狭缝9a的狭缝板9、以及光栅IO 组成。分光器2用来自测量对象A的反射光形成按顺序的波长带的 反射光谱，该反射光谱包括近红外区域。通过成像透镜11由图像 元件3来接收该反射光i普。
在本发明的这个实施例中，图<象元件3在XY方向上具有许多 像素，并且使用具有投影运算功能的人造视网膜大规模集成电路。 当图像元件3从分光器2接收反射光谱时，在图像元件3上存在光 强度分布，其与由波长(X轴)和在狭缝宽度方向上的位置(Y轴) 的矩阵所组成的反射的强度密度成比例。图像元件3将每个像素上的光强度转换为电信号(电压)并且用上述投影运算功能对Y轴方 向上的电信号执行模拟平均过程。
中央控制装置4将来自图像元件3的电信号转换为反射光镨的 测量数据，并且将该数据与存储在存储装置5中的标准数据进行比 较。反射光谱的测量数据代表波长和反射率之间的关系图形。当和 标准数据比较时，使用整个图形或图形的特征部分。
因此，类似于测量数据，存储装置5中的标准数据是波长和反 射率之间的关系图形。当只有测量数据中的图形的特征部分被用于 比较时，可以设置预定信号阈值。
中央控制装置4利用测量数据和标准数据确定新鲜度。尤其是， 中央控制装置4按照新鲜度等级对图形识别结果(该结果是测量对 象A的新鲜度)进行分类，并且将等级输出到显示单元6，其中， 将等级显示为适当的代码，例如，数字。
在本发明中，随时间损失新鲜度的测量对象A主要是新鲜的产 品。例如，生肉具有主要吸收蓝光的波长区域、并且在乂人红到近红 外的波长区域中产生荧光的特性，反射光镨的图形随时间改变。在 另一个实例中，蔬菜显示出新鲜度和叶绿素(绿色)的反射光谱之 间的强相关性，并且如图2至图4中所示的，反射光i普的图形随时 间变化。
图2示出作为测量对象A的黄瓜的反射光谱的图形的变化。在 这种情况下，750nm和800nm之间的波长带显示出在在初期(此时 新鲜度高)的高反射率。但是，相同波长带中的反射率随时间流逝 而降<氐。图3示出作为测量对象A的香蕉的反射光谱的图形的变化。在 这种情况下，在550nm和800nm之间的波长带示出在初期(此时 新鲜度高)的高反射率。但是在相同波长带中的反射率随时间流逝 而降4氐。
图4示出作为测量对象A的李子的反射光谱的图形的变化。在 这种情况下，在600nm和800nm之间的波长带显示出在初期(此 时新鲜度高)的高反射率，伴随在660nm波长附近，反射率的特性 下降。但是在相同波长带中的反射率随时间流逝而降低。
在植物和蔬菜被用作测量对象A的情况下，上述反射率随时间 的降低归因于水分的流失，以及表面随时间逐渐变为褐色的事实。 现在，反射光i普的图形对于生肉以及鱼随时间改变。
因此，本发明中的新鲜度传感器装置将初期的反射光谱数据 (例如，图2至图4中的第一天的光谱)存储为存储装置5中的标 准数据。接下来，中央控制装置4比较来自图像元件3的反射光谱 的实际测量数据和上述标准数据，并且由预定波长带中的反射率的 降低程度来确定测量对象A的新鲜度。
中央控制装置4还用以下方式对新鲜度分类。对于图4中李子 作为测量对象A的情况下，从反射光谱的图形选择三个波长带带 A ( 460nm ~ 510nm )、带B ( 570nm ~ 650nm )、以及带C ( 7德m ~ 800nm)。接下来，通过以下公式确定水指标和新鲜度指标
水指标(C +A) /10 (C-B)
新鲜度指标(C + B) /10 (C-B)接下来，如图5中所示的，中央控制装置5基于上述水指标和 新鲜度指标4巴"1级，，分给最新鲜的对象，4巴"2级，，分给开始损 失其新鲜度的对象，以及把"3级，，分给为腐烂的对象。将这些结 果显示在显示单元6上。
如上所述，新鲜度传感器装置Sl基于测量数据和标准数据的 比较来确定测量对象A的新鲜度，其中，测量数据是从由测量对象 A所反射的光的反射光语获得的，而标准数据是从先前测量的测量 对象A的反射光i普获得的。因此，可以非石皮坏性地和快速地确定测 量对象A的新鲜度。
与通过化学分析确定新鲜度的传统方法相比，新鲜度传感器装 置S1不需要大的设备，并且可容易地应用于小的测量系统。同样， 新鲜度传感器装置Sl不需要取得测量对象A的样本，以便在经营 新鲜产品的现场地点处可容易地实现实时的、整个的检验。
由于内部安装的光源1用稳定量的光照射测量对象A并且〗呆持 反射光语形成条件恒定，所以新鲜度传感器装置Sl在新鲜度确定 上具有非常高的精确等级。此外，人造^L网膜大规模集成电路被用
于图像元件3，并且对Y轴方向上的电信号执行模拟平均过程。因 此，降低了中央控制装置4上的负荷，并且算术处理时间短，甚至 对于小的、低功率的中央处理控制装置4也是如此。
同样，因为中央控制装置4具有输出端7，从该终端设备可以 将新鲜度测量的结果输出到外部装置，新鲜度传感器装置Sl可以 被集成到各种电装置中，并且通过容易的接口连接被用在范围很广 的应用中。
此处，输出端7与外部装置的接口连接可以是有线的、或无线 的。可以添加输入端以将标准数据从外部源输入到存储装置5中。图6示出本发明中的新鲜度传感器装置的另一个实施例。
图6中的新鲜度传感器装置S2由光源1、分光器2、图像元件 3、中央控制装置4、存储装置5、显示单元6、输出端7、以及成 像透镜ll组成，其中，将所有这些部件设置在多层电子基板上。
在图6中的实施例中有四个电子基4反层Pl、 P2、 P3、以及 P4。第一层Pl具有光源1和分光器2的一部分的聚焦透镜8。第二 层P2具有光栅10 (分光器2的一部分)。狭缝板9 (其也是分光器 2的一部分)定位在第一层P1和第二层P2之间。此外，成像透镜 11设置在第三层P3上，并且第四层P4具有图像元件3、中央控制 装置4、存4诸装置5、显示单元6、以及输出端7。
具有上述系统结构的新鲜度传感器装置S2具有前面实施例中 的一个的相同的优点。此外，可以4吏整个系统更紧凑和更通用。尤 其是，可以将该系统容易地集成到便携装置(例如，蜂窝式电话) 中以及密封(containment)装置(例如，电冰箱和冷藏盒)中。
对于集成到蜂窝电话中的情况，系统的某个部分可以与电话的 已有的照相机功能相结合。例如，可以制造该系统，使得狭缝板9、 第二层P2、以及第三层P3是可滑动的，从而照相机具有两种拍摄 模式常规的照相模式和新鲜度传感器模式。
本发明中的新鲜度传感器装置在其系统结构上不限于上述实 施例。可以对本发明中的新鲜度传感器装置的系统结构进行适当的 改变而不背离本发明的范围。
工业适用性本发明中的新鲜度传感器装置使得通过利用由目标新鲜产品 所反射的光的反射光谱的时变特性来以非破坏性的方式和实时地 确定测量对象的新鲜度成为可能。该新鲜度传感器装置还使得整个 的检验以及小规模装置比样本化学分析的传统方法更容易。
本发明中的新鲜度传感器装置能够增加新鲜度确定精度，因 为，由于来自安装在新鲜度传感器装置内部的光源(其同样有助于 装置的紧凑性)的稳定量的照射光，该新鲜度传感器装置能保持反 射光语形成条件恒定。
本发明中的新鲜度传感器装置能够通过用图像元件(其为具有 投影运算功能的人造视网膜大规模集成电路)执行模拟图像处理来 降低中央处理装置的负荷和算术处理时间。
本发明中的新鲜度传感器装置能够被集成到各种电子装置中， 并且被用在广泛的应用中，因为用于输出新鲜度测量结果的输出端 使得与外部设备进行接口很容易。
本发明中的新鲜度传感器装置使其所有部件都在多层电子基 板上，并且因此，整个尺寸可以做得很小。同样，可以将整个装置 集成到便携装置(例如，蜂窝电话)中以及密封装置(例如，电冰 箱和冷藏盒)中。
本发明中的新鲜度确定方法可以通过利用由目标新鲜产品所 反射的光的反射光镨的时变特性来以非破坏性的方式以及实时地 确定测量对象的新鲜度，还使得整个的检验以及小规模装置比样本 的化学分析的传统方法更容易。
权利要求
1.一种测量随着时间损失新鲜度的对象的新鲜度的新鲜度传感器装置，包括分光器，用于形成由测量对象所反射的光的反射光谱；图像元件，用于将来自所述分光器的所述反射光谱转换为电信号；存储装置，用于将先前测量的对象的反射光谱存储为标准数据；以及中央控制装置，用于将来自所述图像元件的所述电信号转换为反射光谱测量数据，以及用于通过将所测量的反射光谱数据与存储在所述存储装置中的所述标准数据进行比较来确定所述对象的新鲜度。
2. 根据权利要求1所述的新鲜度传感器装置，其中，所述分光器 具有用于照射测量对象的光源。
3. 根据权利要求1或2所述的新鲜度传感器装置，其中，所述图 像元件是具有投影运算功能的人造视网膜大规模集成电路。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的新鲜度传感器装置，其中，存 在输出端，用于输出在所述中央控制装置中确定的新鲜度测量 结果。
5. 根据权利要求l、 2、 3或4所述的新鲜度传感器装置，其中， 所述分光器、所述图像元件、所述存储装置、以及所述中央控 制装置建立在多层电子基板上。
6.—种新鲜度确定方法，在确定随着时间损失新鲜度的测量对象 的新鲜度的过程中，包括以下步骤形成由所述测量对象所反射的光的反射光镨；将所述反射光谱的数据与标准数据进行比较，所述标准 数据是先前测量的所述测量对象的反射光谱的数据；以及将所述反射光i普的数据转换为电信号数据。
全文摘要
对于随时间损失新鲜度的测量对象A，新鲜度传感器装置S1具有用来自测量对象A的反射光形成光谱的分光器2、将来自分光器2的反射光谱转换为电信号的图像元件3、将来自图像元件3的电信号转换为反射光谱的测量数据的中央控制装置4、以及将先前获得的测量对象A的反射光谱的测量数据存储为标准数据的存储装置5。在中央控制装置4中基于测量数据和标准数据的比较来确定测量对象A的新鲜度。因此，新鲜度传感器装置S1可以被用于非破坏性的、实时的新鲜度确定，并且被应用于整个的检验。
文档编号G01N33/02GK101292149SQ20068003855
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月11日 优先权日2005年10月17日
发明者三浦理惠, 上野宗一郎, 佐鸟新, 江良聪 申请人:佐鸟新