JP7586477B2 - 青果物の損傷検出装置および青果物の損傷検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、青果物の損傷検出装置および青果物の損傷検出方法に関する。

青果物は、収穫、輸送、および、包装される過程で衝撃を受けることがある。衝撃により、青果物が傷つくことがある。青果物の傷は、当該傷を起点とする腐敗の進行、および、水分損失の原因となり、青果物の商品価値を下げてしまう。

傷がある青果物は、目視検査によって選別されている。しかしながら、目視検査では選別精度が不安定であるため、検査の自動化が要求されている。

青果物の状態を判定する装置として、特許文献１には、光を検査対象の果物に照射し、果物からの散乱光の強度を測定し、測定された強度に基づいて果物の熟度を判定する熟度判定装置が開示されている。

特開２００３－３５６６９号公報

特許文献１の熟度判定装置は、青果物の熟度を判定することはできるが、青果物の傷を検出することはできない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、青果物の傷を検出することが可能な青果物の損傷検出装置および青果物の損傷検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係る青果物の損傷検出装置は、青果物の表面を伝搬する表面波を測定する測定部と、測定された前記表面波に基づいて、前記青果物の損傷を検出する検出部とを備え、前記表面波の伝搬速度が前記表面上の他の位置における前記表面波の伝搬速度に比べて所定割合以上小さい位置である速度低下位置が前記表面上に存在する場合、前記検出部は、前記青果物に前記損傷があると判定する。

本発明に係る青果物の損傷検出方法は、青果物の表面を伝搬する表面波を測定するステップと、測定された前記表面波に基づいて、前記青果物の損傷を検出するステップと、を備え、前記検出するステップにおいて、前記表面波の伝搬速度が前記表面上の他の位置における前記表面波の伝搬速度に比べて所定割合以上小さい位置である速度低下位置が前記表面上に存在する場合、前記青果物に前記損傷があると判定する。

本発明によれば、青果物の傷を検出することが可能な青果物の損傷検出装置および青果物の損傷検出方法を提供することができる。

実施形態に係る青果物の損傷検出装置のブロック図である。 実施形態に係る青果物の損傷検出装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る青果物の損傷検出装置によって求められた対応関係であり、位置に対応するパラメータと時間と青果物の表面の変位との対応関係の一例を示す図である。 実施形態に係る青果物の損傷検出装置が実行する損傷に関する判定処理の具体例を説明するための図である。 変形例１に係る青果物の損傷検出装置による青果物の表面の変位の測定結果の一例である。 変形例１に係る青果物の損傷検出装置による青果物の表面の変位の測定結果の別の一例である。 変形例２に係る損傷検出装置がパターン認識を行うときに基準として用いられる青果物の表面の変位の時間変化を示す波形の一例である。 変形例２に係る青果物の損傷検出装置によって求められた対応関係であり、位置に対応するパラメータと時間と青果物の表面の変位との対応関係の一例を示す図である。 実施例１に係る実験１に用いられた損傷検出システムを示す概略図である。 レイリー波の伝搬について説明する図である。 実施例１に係る実験１において設定された加振点および測定点を説明するための図である。 打撲傷が付けられていない供試材料のいくつかの測定点における表面の変位の測定結果の例である。 打撲傷が付けられていない供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。 打撲傷が付けられた供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。 供試材料の打撲傷について説明するための模式図である。 実施例２における測定結果であり、打撲傷が付けられている供試材料の測定点における表面の変位の測定結果である。 実施例２における測定結果であり、打撲傷が付けられている供試材料の別の測定点における表面の変位の測定結果である。 実施例２における実験結果であり、打撲傷が付けられていない供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。 図１１Ａとは加振点と測定点との位置関係が異なる条件下での実施例２の実験結果であり、打撲傷が付けられていない供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂとは加振点と測定点との位置関係が異なる条件下での実施例２における実験結果であり、打撲傷が付けられていない供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。 実施例２における実験結果であり、打撲傷が付けられている供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。 図１２Ａとは加振点と測定点との位置関係が異なる条件下での実施例２の実験結果であり、打撲傷が付けられている供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂとは加振点と測定点との位置関係が異なる条件下での実施例２の実験結果であり、打撲傷が付けられている供試材料に関する供試材料の表面の位置に対応するパラメータと時間と供試材料の表面の変位との対応関係を示す図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る青果物の損傷検出装置について詳細に説明する。以下に示す実施形態および変形例はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態および変形例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。また、実施形態および変形例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに、実施形態および変形例の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

なお、実施形態および変形例を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その説明を省略することもある。なお、本発明の青果物の損傷検出装置は、青果物の表面を伝搬する表面波を測定することで青果物の損傷を検出する。なお、損傷には、打撲傷、擦り傷、および、切り傷等、青果物の表皮および喫食に呈する部分を損なわせる傷が含まれる。表面波には、レイリー波、および、ラブ波などがある。以下に示す実施形態および各変形例では、表面波がレイリー波であるとして説明する。また、本明細書中で、青果物の表面を単に「表面」と称することがある。

（実施形態）
図１Ａは、本発明の実施形態に係る青果物２０の損傷検出装置１００のブロック図である。

損傷検出装置１００は、青果物２０の表面のレイリー波に基づいて青果物２０の損傷を検出する。よって、青果物２０は、表面が振動するものであれば、どんな果物および野菜であってもよい。青果物２０は、例えば、りんご、梨、洋ナシ、ビワ、トマト、アンズ、ブドウ、サクランボ、スモモ、ネクタリン、プルーン、ウメ、ブルーベリー、パパイヤ、柿、キウイ、桃、マンゴー、ポーポー、栗、アケビ、ザクロ、パイナップル、ドリアン、パッションフルーツ、スターフルーツ、カリン、アボカド、マンゴスチン、ライチ、ドラゴンフルーツ、バナナ、イチジク、イチゴ、キイチゴ、温州みかん、スィーティー、グレープフルーツ、ハッサク、ブンタン、夏みかん、スイカ、および、メロン等、である。

青果物２０が、比較的薄く、かつ、比較的柔らかい表皮または果皮を有する野菜および果物である場合、すなわち、漿果、核果、ナシ状果およびイチゴ状果の野菜または果物である場合、損傷検出装置１００がもたらす効果は大きい。

漿果とは、外果皮は薄く、中果皮および内果皮が水分が多い柔軟な組織からなる肉果となり、中果皮および内果皮の中にやや堅い種皮がある種子を生じる果物または野菜である。また、核果とは、外果皮が薄い果皮となり、中果皮が肥大しており、内果皮は硬く、木化して核を形成する果物または野菜である。また、ナシ状果とは、子房を包む花托または花托が肥大して多肉となり、その内部に子房に由来する芯を有する果物または野菜である。また、イチゴ状果とは、花托が肥大して液質になり、表面に多数の痩果がある果物または野菜である。漿果、核果、ナシ状果およびイチゴ状果の野菜または果物は、生の状態でヒトが喫食する際、歯によって容易に表皮または果皮が裂けまたは破れると同時に、歯が喫食に呈する部分に到達する青果物である。漿果、核果、ナシ状果およびイチゴ状果の野菜または果物は、外部からの衝撃により薄くて柔らかい外皮または果皮に傷がつきやすく、かつ、表皮または果皮の傷は、喫食に呈する部分の痛みに直結する。さらに、当該傷を起点として腐敗が進行しやすいので商品価値が損なわれやすい。青果物２０が、漿果、核果、ナシ状果およびイチゴ状果の野菜または果物である場合、損傷検出装置１００を用いて青果物２０の損傷を検出することで、商品価値が高い青果物２０のみを出荷することができる。また、詳しくは後述するが、損傷検出装置１００は、青果物２０に直接接触することなく青果物２０の損傷を検出できる。よって、漿果、核果、ナシ状果またはイチゴ状果の野菜または果物のように、傷が付きやすく、さらに、その傷により商品価値が損なわれやすいものに新たな損傷を与えずに青果物２０に対する損傷の検査を行うことができる。よって、検査の前後で、青果物２０の商品価値を高いまま維持することができる。

漿果、核果、ナシ状果、および、イチゴ状果の野菜または果物には、りんご、梨、洋ナシ、カリン、ビワ、トマト、アンズ、ブドウ、サクランボ、スモモ、ネクタリン、プルーン、ウメ、ブルーベリー、パパイヤ、柿、ポーポー、キウイ、桃、マンゴー、および、イチゴ等が含まれる。

損傷検出装置１００は、載置部３０、振動発生装置４０、測定部５０、および、制御装置６０を備えている。

載置部３０は、青果物２０が載置される台である。載置部３０は、青果物２０が載置されたことを検出するセンサ（不図示）を備えている。センサは、青果物２０を検出すると、検出信号を制御装置６０に送信する。

載置部３０は、青果物２０のサイズおよび形状に応じて、互いに直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のそれぞれの方向における青果物２０の位置が調整可能に構成されている。よって、青果物２０の中心を、測定部５０の軌道中心に一致させることができる。軌道中心は、測定部５０が移動するときの基準となる位置のことであり、載置部３０の上方に位置する。

青果物２０の中心とは、Ｘ軸方向における青果物２０の中央位置であり、かつ、Ｙ軸方向における青果物２０の中央位置であり、かつ、Ｚ軸方向における青果物２０の中央位置である位置のことである。

振動発生装置４０は、青果物２０の表面に圧力波を与える装置である。本実施形態において、振動発生装置４０は、レーザー装置４１、および、レンズ４３を備える。

レーザー装置４１は、制御装置６０による制御の下、レーザー光を出射する。レンズ４３は、例えば、平凸レンズである。レンズ４３は、レーザー装置４１から出射されたレーザー光を集光する。これにより、空気中にレーザー誘起プラズマ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＬＩＰ）が形成される。ＬＩＰは、高出力のレーザー光が空気中に出射され、そのレーザーフルエンス（つまり、エネルギー密度）が一定値（具体的には、１０^１５Ｗ／ｍ^２）を越えたときに形成されるプラズマのことである。レーザー装置４１は、制御装置６０によって、レーザーフルエンスが１０^１５Ｗ／ｍ^２を越えるように、レーザーパルスエネルギー、レーザー光の照射範囲、および、レーザー光の照射時間の少なくともいずれかが制御される。

ＬＩＰは、高速で膨張する。ＬＩＰが膨張する際に空気中を伝わる圧力波が生成され、当該圧力波が青果物２０に当たる。すると、圧力波が当たった位置において、青果物２０に衝撃が加わる。すなわち、振動発生装置４０は、圧力波による衝撃を青果物２０に対する加振力として用いて青果物２０を振動させる。以下の説明において、青果物２０の表面上の位置であり、かつ、圧力波が当たる位置を加振点と称する。

振動発生装置４０により発生された圧力波が青果物２０に当たると、青果物２０の表面にレイリー波が生成される。レイリー波は、青果物２０の表面を伝搬する。

測定部５０は、例えば、レーザードップラー振動計である。測定部５０は、青果物２０の表面の測定点に伝搬したレイリー波を測定する。より具体的には、測定部５０は、圧力波に対する青果物２０の応答を測定する。ここでいう応答は、青果物２０の表面の変位である。測定部５０は、測定した変位を制御装置６０に送信する。なお、測定点は、青果物２０の表面の変位について測定される位置であり、青果物２０の表面上の位置である。

測定部５０は、制御装置６０の制御の下、軌道中心を中心として、青果物２０の周囲を移動する。測定部５０が移動する軌道は、軌道中心を中心とする円を描く。

より具体的には、測定部５０は、軌道中心を含み、かつ、軌道中心を含む水平面に対し角度θ傾いた平面（以下、軌道面と称することがある。）に沿って、軌道中心から一定距離離れた位置を、軌道中心を中心として円運動するように移動可能である。θは、０度以上１８０度未満の角度である。

レイリー波の測定の際、測定部５０は、以下（１）から（４）に示すように移動する。
（１）θ＝０度の軌道面（すなわち、軌道中心を含む水平面）上のある位置を始点として青果物２０の周囲を一定の角度Δη（ここでは、Δη＝７．５度）ずつ、青果物２０の周囲を一周するまで移動する。
（２）θが７．５度である軌道面に沿って、軌道面上のある位置を始点として、青果物２０の周囲を一周するまでΔη（＝７．５度）ずつ移動する。
（３）θを７．５度ずつ増加させながら、（２）を繰り返す。
（４）θが１７２．５度（＝１８０度－７．５度）である軌道面に沿って、軌道面上のある位置を始点として、青果物２０の周囲を一周するまでΔη（＝７．５度）ずつ移動する。

これにより、測定点を青果物２０の表面の全範囲のうちの加振点となる位置を除いて、いずれにも設定することができる。すなわち、測定部５０は、青果物２０の形状にもよるが、加振点となる位置を除いて、青果物２０の表面上の実質的にすべての位置におけるレイリー波を測定することができる。

本実施形態において、青果物２０の周囲を一周するにつき、原則４８点測定点が設定可能であり、水平面からの角度θが、０度から１７２．５度まで２４個の値をとり得、かつ、加振点となる位置は測定点に設定できないことを踏まえると、青果物２０の表面において、測定点を最大で１１５１（＝４８×２４－１）点設定可能である。

制御装置６０は、損傷検出装置１００全体を制御する。制御装置６０は、記憶部６１およびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）（不図示）を備えている。

記憶部６１には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が含まれる。記憶部６１には、青果物２０の損傷を検出するための所定のプログラムが記憶されている。

ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている所定のプログラムを読みだして、ＲＡＭに展開し、展開したプログラムを実行することで制御部６２および検出部６３として機能する。

制御部６２は、レーザー装置４１のレーザー光の出射を制御する。制御部６２は、検出信号を受信したとき、または、所定の条件が成立したときにレーザー装置４１に出力信号を送信する。所定の条件については、後に詳細に説明する。

制御部６２は、測定部５０が位置すべき位置を示す移動信号を測定部５０に送信することで、測定部５０の位置を制御する。

検出部６３は、測定部５０によって測定されたレイリー波に基づいて、青果物２０の損傷を検出する。検出部６３は、測定部５０からの測定結果に基づいて、測定点と当該測定点におけるレイリー波の伝搬速度との対応関係を求める。そして、測定部５０は、求められた対応関係に基づいて、青果物２０の損傷を検出する。

図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る青果物２０の損傷検出装置１００の動作を示すフローチャートである。

まず、制御部６２が、載置部３０に青果物２０が載置されたか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、制御部６２は、載置部３０から検出信号を受信した場合には青果物２０が載置部３０に載置されたと判定し、当該検出信号を受信していない場合には載置部３０に青果物２０が載置されていないと判定する。

まず、制御部６２が、載置部３０に青果物２０が載置されていない場合（ステップＳ１のＮＯ）、制御部６２は、ステップＳ１の処理を繰り返す。

載置部３０に青果物２０が載置されている場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、制御部６２は、振動発生装置４０を制御してレーザー光を出射させる（ステップＳ２）。

次に、測定部５０は、青果物２０の表面のレイリー波を測定する（ステップＳ３）。ステップＳ３の測定は、所定時間、例えば、圧力波が青果物に当たった時刻から約３ミリ秒間行われる。

なお、測定部５０は、制御部６２が出力信号を振動発生装置４０に送信する一定時間（例えば１０ミリ秒）前から青果物２０の表面の変位の測定を行っている。レイリー波は、ステップＳ２の処理により生成される圧力波が、青果物２０に当たることで生じるので、レイリー波の測定は、ステップＳ２の後に行われる。

次に、制御部６２は、所定の条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ４）。所定の条件とは、１つの青果物２０に対するレイリー波の測定回数が所定回数に達していることである。所定回数とは、１つの青果物２０に対してあらかじめ定められたレイリー波の測定回数である。所定回数は、例えば、１１５１回である。１１５１回は、本実施形態の損傷検出装置１００が設定可能な最大限の測定点の数に対応する。

所定の条件が成立していない場合（ステップＳ４のＮＯ）、制御装置６０は、レイリー波の測定点を変更する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、制御部６２は、測定部５０を移動させる。

損傷検出装置１００は、測定回数が所定回数に達するまで、ステップＳ２～Ｓ５の処理を繰り返す。なお、１つの青果物２０に対して測定が行われるたびに、異なる測定点でレイリー波が測定される。すなわち、損傷検出装置１００は、１つの青果物２０に対して、複数の測定点においてレイリー波を測定する。

そして、所定の条件が成立した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、損傷検出装置１００は、青果物２０の損傷検出処理を行う（ステップＳ６）。

ステップＳ６では、以下の処理が実行される。まず、検出部６３は、測定部５０による測定結果に基づいて、表面上の位置とレイリー波の伝搬速度との対応関係を求める。そして、検出部６３は、当該対応関係を参照し、レイリー波の伝搬速度が青果物２０の表面上の他の位置におけるレイリー波の伝搬速度に比べて所定割合以上小さい位置（以下、速度低下位置と称す。）が表面上に存在する場合、検出部６３は、青果物２０に損傷があると判定する。他方、検出部６３は、速度低下位置が表面上に存在しない場合、検出部６３は、青果物２０に損傷が無いと判定する。所定割合とは、速度低下率の判定基準であり、例えば、４０％である。

また、青果物２０に損傷があると判定された場合、検出部６３は、表面上における速度低下位置の分布を求め、求められた分布に基づいて、青果物２０の表面における損傷の存在範囲を特定する。

以下、ステップＳ６で行われる処理の具体例を、図１Ｃおよび１Ｄを参照しつつ説明する。なお、青果物２０はりんごであり、りんごの赤道部に加振点が設定されているとして説明する。なお、赤道部は、りんごの表面に位置しており、りんごの芯に沿った方向において当該りんごの梗窪の上端から萼窪の下端までの間をおよそ２等分する位置に位置する部分である。

検出部６３は、測定部５０による測定結果に基づいて、青果物２０の表面上の位置（つまり、測定点）に対応するパラメータと、時間と、青果物２０の表面の変位との対応関係を求める。

図１Ｃは、位置に対応するパラメータと、時間と、青果物２０の表面の変位との対応関係の一例を示す図である。測定部５０は、測定点毎に青果物２０の表面の変位の時間変化を測定している。検出部６３は、赤道部に位置する測定点における測定結果を並べることで図１Ｃに示されている対応関係を求めている。なお、図１ＣのＧＲ１については、後に説明する。

図１Ｃには、位置に対応するパラメータとして角度が示されている。角度は、青果物２０の中心から青果物２０の赤道部の加振点に向かう方向を０度としたときに、青果物２０の中心から各測定点に向かう方向が示す角度を意味する。図１Ｃの変位は、その値が＋１μｍから－１μｍに減少するにしたがって、白色から黒色となるように示されている。変位は、振動していない状態における青果物２０の表面の位置からの当該表面の移動量である。なお、横軸の時間は、青果物２０の表面の変位の測定が開始された時刻からの経過時間である。

図１Ｃにおいて、時間が増加するほど角度が増加するように伸びる線ＲＷ０１および時間が増加するほど角度が減少するように伸びる線ＲＷ０２がレイリー波を示す線である。実施形態のように、加振点が固定され、測定部５０を移動させる場合、加振点から測定中の測定点までの長さは、測定部５０が移動する度に変化する。よって、図１Ｃに示されているように、レイリー波を示す線ＲＷ０１およびＲＷ０２は、斜めに伸びる。線ＲＷ０１およびＲＷ０２は、比較的大きめの変位を示す部分を略直線的につなぐ線から構成されている。比較的大きめの変位を示す部分を略直線的につなぐ線とは、図１Ｃにおける白色部分を略直線的につなぐ線、または、黒色部分を略直線的につなぐ線である。図１Ｃには、線ＲＷ０１およびＲＷ０２が、白色部分を略直線的につなぐ線として示されている。なお、線ＲＷ０１およびＲＷ０２の傾きの絶対値は、レイリー波の伝搬速度である。

検出部６３は、レイリー波を示す線の１つ、例えば線ＲＷ０１の傾きの絶対値に基づいて、測定点におけるレイリー波の伝搬速度を求める。そして、検出部６３は、伝搬速度が他の測定点における伝搬速度よりも４０％以上小さい測定点（つまり、速度低下位置）の有無を判定する。速度低下位置がある場合、検出部６３は、速度低下位置に該当する測定点を求める。

図１Ｄは、損傷検出装置１００が実行する損傷に関する判定処理の具体例を説明するための図である。図１Ｄに示されているように、線ＲＷ０１（図１Ｄの白線部分）は、３本の直線部分ＲＰＴ１、ＲＰＴ２、および、ＲＰＴ３から構成されている。

検出部６３は、直線部分ＲＰＴ１に対応する表面上の範囲に位置するすべての測定点において、レイリー波の伝搬速度がＶ１１であると求める。同様に、検出部６３は、直線部分ＲＰＴ２に対応する表面上の範囲に位置するすべての測定点において、レイリー波の伝搬速度がＶ１２であると求める。また、検出部６３は、直線部分ＲＰＴ３に対応する表面上の範囲に位置するすべての測定点において、レイリー波の伝搬速度がＶ１３であると求める。なお、Ｖ１１、Ｖ１２、およびＶ１３は、直線部分ＲＰＴ１、ＲＰＴ２、およびＲＰＴ３の傾きの絶対値に基づいて求められる。このようにして、検出部６３は、赤道部の測定点とレイリー波の伝搬速度の対応関係を求める。

Ｖ１２は、Ｖ１１およびＶ１３のいずれに対しても４０％以上小さい。よって、検出部６３は、速度低下位置があると判定し、さらに、直線部分ＲＰＴ２に対応する表面上の位置に位置するすべての測定点（７５度以上かつ１１２．５度以下の範囲内の測定点）を、速度低下位置として求める。そして、検出部６３は、求められた速度低下位置に対応する表面上の位置範囲を損傷の存在範囲として特定する。

なお、図１Ｄでは、レイリー波を示す直線の１つである線ＲＷ０１は、３本の直線部分から構成されているが、青果物２０に損傷がない場合、１本の直線部分で構成されていることが多い。この場合、レイリー波は表面上の位置に関係なく、ほぼ一定の伝搬速度で伝搬していると言える。

以上説明したように、実施形態に係る損傷検出装置１００は、青果物２０の表面の複数個所においてレイリー波を測定する。そして、測定点とレイリー波の伝搬速度の大きさに基づいて、速度低下位置が存在する場合、青果物２０の表面に損傷があると判定する。よって、青果物２０の損傷を検出できる。

また、損傷検出装置１００は、測定点とレイリー波の伝搬速度の対応関係を求め、求められた対応関係から、速度低下位置の分布を求める。よって、損傷検出装置１００は、青果物２０の表面における損傷の存在範囲を特定することができる。

また、損傷検出装置１００は、青果物２０に対してレーザー光を照射したり、打撃を加えること無く、ＬＩＰを形成したときに発生する圧力波を青果物２０に当てることで青果物２０の表面にレイリー波を発生させている。よって、青果物２０を傷つけることなく、損傷を検出することができる。このため、上述したように、青果物２０が、漿果、核果、ナシ状果およびイチゴ状果の野菜または果物、すなわち、傷つきやすい果物または野菜であったとしても、青果物２０の商品価値を損なわせることなく、損傷の検査を行うことができる。

（変形例１）
以下、変形例１に係る損傷検出装置１００について、主に上述した実施形態と異なる点を説明する。

変形例に係る損傷検出装置１００の載置部３０は、姿勢変更部として機能する。載置部３０は、制御装置６０の制御の下、測定部５０に対する青果物２０の姿勢を変更する。

載置部３０は、互いに直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸周りに青果物２０を回転させる。ここで、本変形例において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は青果物２０を貫く回転軸であり、互いに青果物２０中の１点（以降、この１点を回転中心と記載することがある）にて交わる。

載置部３０は、実施形態と同様、青果物２０のサイズおよび形状に応じて、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のそれぞれの方向における青果物２０の位置が調整可能に構成されている。よって、青果物２０の中心を回転中心に一致させることができる。

変形例１に係る測定部５０は、ＬＩＰが形成される位置（すなわち、圧力波が発生する位置）と１つの回転軸とを結ぶ線（以下、第１の線と称す。）と、第１の線と交わる線であり、かつ、測定部５０と当該１つの回転軸とを結ぶ線（以下、第２の線と称す。）とにより形成される角度が所定角度（例えば、１５度）となる位置に配置されている。ここで、１つの回転軸は、第１の線および第２の線を含む平面に垂直な回転軸である。所定角度は０度よりも大きく、かつ、１５度以下であればよい。なお、測定部５０は、上述した実施形態と異なり、青果物２０の周囲を移動しない。

変形例１に係る制御部６２は、測定部５０の位置を制御することに代えて、載置部３０を制御する。より具体的には、制御部６２は、青果物２０の姿勢を変更するための姿勢制御信号を載置部３０に送信する。姿勢制御信号には、例えば、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸周りに回転させるべき角度を示す情報が含まれる。

このように、変形例１に係る損傷検出装置１００は、測定部５０を移動させる代わりに、測定部５０に対する青果物２０の姿勢を変更させることで、レイリー波の測定点を変更する。

変形例１に係る損傷検出装置１００が実行する動作は、ステップＳ５およびＳ６の処理内容以外は、実施形態に係る損傷検出装置１００が実行する動作と同じである。

変形例１では、ステップＳ５において、制御部６２は、載置部３０を制御することで青果物２０の測定部５０に対する姿勢を変更する。その結果、測定点が変更される。

以下、変形例１におけるステップＳ６で行われる処理の具体例を、図１Ｅおよび図１Ｆを参照しつつ説明する。なお、以下の説明における損傷は、表面において比較的広範囲に存在するものであるとする。また、所定角度が１５度となるように測定部５０が配置されているとする。さらに、青果物２０は、りんごであるとする。

図１Ｅおよび図１Ｆは、変形例１に係る青果物２０の損傷検出装置１００による測定結果の一例であり、青果物２０の表面の変位の時間変化を示すグラフである。

図１Ｅおよび図１Ｆは、互いに異なる測定点における測定結果である。なお、横軸の時間は、青果物２０の表面の変位の測定が開始された時刻からの経過時間を意味する。図１Ｅおよび図１ＦのＰＴ１およびＰＴ２については、後に説明する。以下、図１Ｅおよび図１Ｆのグラフは、青果物２０の赤道部上に位置する測定点Ｍ１および測定点Ｍ２における測定結果であるとして説明する。

まず、検出部６３は、赤道部上の各測定点における表面の変位の時間変化を示すグラフに基づいて、加振点から測定点までの表面上の範囲におけるレイリー波の伝搬速度に対応する速度パラメータをそれぞれ求める。この速度パラメータは、レイリー波が加振点において発生してから測定点に到達するまでにかかる時間の逆数である。

例えば、図１Ｅおよび１Ｆのグラフにおいて、レイリー波が発生してから測定点Ｍ１およびＭ２に到達するまでの時間はそれぞれＴＡＲ１およびＴＡＲ２である。よって、加振点から測定点Ｍ１およびＭ２までの速度パラメータは、ＴＡＲ１およびＴＡＲ２の逆数を計算することでそれぞれ求められる。

検出部６３は、求められた速度パラメータ同士を比較して、速度パラメータが、他の範囲の速度パラメータと比べて、４０％以上小さい表面上の範囲（以下、速度低下範囲と称す。）の有無を判定する。

変形例１では加振点から測定点までの長さがほぼ一定に保たれるので、加振点から測定点までの長さは、測定点の位置に関係なく一定である。このため、加振点から測定点までの範囲におけるレイリー波の伝搬速度は、レイリー波が発生してから測定点に到達するまでにかかる時間に反比例し、加振点から測定点までの範囲における速度パラメータに比例する。

よって、検出部６３は、速度パラメータの値に基づく判定を行うことで、伝搬速度が、表面上の他の範囲における伝搬速度と比べて、４０％以上小さい表面上の範囲の有無を判定していることになる。さらに、速度低下範囲は速度低下位置を含んでいる。よって、上述したように、速度パラメータの値に基づく判定を行うことで、速度低下位置の有無を判定していることになる。

加振点から測定点Ｍ２における速度パラメータは、加振点から測定点Ｍ１における速度パラメータよりも約５３％小さい。よって、検出部６３は、速度低下範囲、すなわち、速度低下位置があると判定し、さらに、青果物２０に損傷があると判定する。そして、検出部６３は、速度低下位置の分布、すなわち、表面上の速度低下範囲に基づいて、表面上における損傷の存在範囲を特定する。

もし、速度低下位置が存在しないと判定された場合、検出部６３は、青果物２０に損傷が無いと判定する。

なお、上述した処理は、加振点から測定点までの長さが、損傷の存在範囲の長さ以下である場合には有効である。損傷の存在範囲の長さが、加振点から測定点までの長さよりも短くなる程度に損傷の存在範囲が小さい場合、損傷が存在している範囲と損傷が存在していない範囲とを伝搬する速度パラメータしか算出できない。つまり、損傷が存在している範囲のみを伝搬するレイリー波の速度パラメータが算出できない。よって、伝搬速度（速度パラメータ）の低下率の判定基準を４０％とした場合、損傷があるにもかかわらず、検出部６３は、損傷がないと判定される可能性があるためである。このため、加振点から測定点までの長さができるだけ短い方が、つまり、上述した所定角度は小さい方が損傷の検出精度が高くなる。また、高い精度で損傷の存在範囲を特定することができる。

以上説明したように、変形例１に係る損傷検出装置１００は、測定部５０に対する青果物２０の姿勢を変更することで測定点を変更する。このような変更を複数回行うことで、測定部５０を移動させることなく、青果物２０の表面の様々な位置においてレイリー波の測定を実行することができる。よって、より短時間で測定点を変更でき、ひいては、損傷検出装置１００を用いた青果物２０の損傷検査をより効率的に行うことができる。

変形例１に係る損傷検出装置１００は、測定部５０に対する青果物２０の姿勢を変更するので、測定部５０の位置とＬＩＰが形成される位置との位置関係が変更されない。また、測定点の変更に伴い、加振点も変更されるので、測定点と加振点の位置関係を変更することなく、測定点を次々に変更できる。

すなわち、測定点が変更されたとしても、測定点と加振点との距離がほぼ一定に維持される。さらに、測定部５０は、ＬＩＰが形成される位置と回転軸とを結ぶ線と、当該線と交わる線であり、かつ、測定部５０と当該回転軸とを結ぶ線とにより形成される角度が０度よりも大きく、かつ、１５度以下となる位置に位置している。これにより、青果物２０の損傷の検出精度を高めることができる。具体的には、青果物２０の損傷の有無をより正確に判定することができるとともに、損傷の存在範囲をより正確に特定できる。

（変形例２）
以下、変形例２に係る損傷検出装置１００について、主に上述した変形例１と異なる点を説明する。

変形例１と異なる点はステップＳ６で行われる処理である。変形例２では、ステップＳ６において、検出部６３は、測定部５０の測定結果に対してパターン認識を行うことで、青果物２０に損傷があるか否かを判定する。また、検出部６３は、測定部５０による測定結果に対してパターン認識を行うことで、表面上における損傷の存在範囲を特定する。以下、変形例２の損傷検出装置１００が実行するパターン認識の例を説明する。以下の説明は、青果物２０がりんごであり、赤道部上に位置する測定点における測定結果に対して処理することを例とするものである。

＜パターン認識の例１＞
予め記憶部６１には、パターン認識の基準とする波形（以下、基準波形と称す。）が記憶されている。基準波形は、青果物２０の表面における損傷がない位置をレイリー波が伝搬したときの当該位置における表面の変位の時間変化を示す波形である。図２Ａは、検出部６３がパターン認識を行うときに基準として用いられる青果物の表面の変位の時間変化を示す波形の一例である。図２Ａの時間範囲ＰＴは、パターン認識において比較対象となる部分波形（以下、基準部分波形と称す。）が位置する時間範囲である。基準部分波形には、レイリー波の成分を示す波形部分が含まれる。なお、横軸の時間は、青果物２０の表面の変位の測定が開始された時刻からの経過時間を意味する。

検出部６３は、測定部５０による測定結果に基づいて、青果物２０の表面上の位置（つまり、測定点）毎に表面の変位と時間との対応関係を求める。ここで求められる対応関係は、測定点における青果物２０の表面の変位の時刻歴波形を示す。

以下、測定部５０による測定結果に基づいて求められた変位と時間との対応関係の中に、図１Ｅおよび図１Ｆに示されている変位と時間との対応関係が含まれているとして説明する。

検出部６３は、基準部分波形に基づいて各測定点の時刻歴波形をパターン認識する。まず、検出部６３は、各測定点における時刻歴波形から、レイリー波の成分を示す波形部分が含まれるように所定の波形部分（以下、抽出波形と称す。）を抽出する。検出部６３は、図１Ｅおよび図１Ｆの時刻歴波形について、それぞれ時間範囲ＰＴ１の波形部分、および、時間範囲ＰＴ２の波形部分を抽出波形として抽出する。そして、検出部６３は、すべての測定点に対応する抽出波形と、基準部分波形とを比較して、抽出波形と基準部分波形とが同一の形状であるか否かを判定する。

例えば、検出部６３は、抽出波形が、基準部分波形における最大変位の２倍以上の変位を有する場合、抽出波形と基準部分波形とは異なる波形であると判定する。また、検出部６３は、抽出波形が、当該最大変位の２倍以上の変位を有していない場合、抽出波形と基準部分波形とは同じ波形であると判定する。

図１Ｅの抽出波形の最大変位は、約０．５μｍであり、図１Ｆの抽出波形の最大変位は、約３．７μｍである。よって、検出部６３は、図１Ｅの抽出波形は、基準部分波形と同じ波形であると判定し、図１Ｆの抽出波形は、基準部分波形と異なる波形であると判定する。

検出部６３は、すべての測定点に対応する抽出波形が基準部分波形と同じ波形であると判定した場合、青果物２０に損傷はないと判定する。すべての測定点に対応する抽出波形の中に、１つでも基準部分波形と異なる波形であると判定された抽出波形が含まれる場合、検出部６３は、青果物２０に損傷があると判定する。

また、検出部６３は、基準部分波形と異なる波形であると判定された抽出波形に対応する測定点の位置に基づいて、青果物２０の表面における損傷の存在範囲を特定する。

なお、記憶部６１は基準部分波形、すなわち、比較対象となる部分の波形のみを記憶していてもよい。また、変位の大きさの基準は、必ずしも基準部分波形の最大変位の２倍でなくてもよい。さらに、抽出波形と基準部分波形とが同一の形状であるか否かを判定するとき、検出部６３は、変位の大きさ以外の波形の特徴部分、例えば、波長等に基づいて判定してもよい。

＜パターン認識の例２＞
以下、パターン認識の例２を、図２Ｂを参照しつつ説明する。以下の説明において青果物２０は、りんごであるとする。

検出部６３は、測定部５０による測定結果に基づいて、青果物２０の表面上の位置（つまり、測定点）に対応するパラメータと、時間と、青果物２０の表面の変位との対応関係を求め、その対応関係を示す画像を生成する。

図２Ｂは、位置に対応するパラメータと、時間と、青果物２０の表面の変位との対応関係の一例を示す図である。検出部６３は、赤道部に位置する測定点における測定結果（つまり、変位の時間変化のグラフ）を並べることで図２Ｂに示されている対応関係を求めている。

図２Ｂには、縦軸の角度、横軸の時間、および、変位の色については、図１Ｃにおける角度、時間、および変位と同じことを意味するので、詳細な説明を省略する。

変形例２は、変形例１と同様、青果物２０の姿勢を変更することで測定点を切り替える測定方法を利用している。このため、測定点が変更されたとしても加振点から測定点までの長さはほぼ変わらない。このため、レイリー波を示す線ＲＷ０３は、同時刻を示す直線が伸びる方向と略平行に伸びた線となる。線ＲＷ０３は、比較的大きめの変位を示す部分を略直線的につなぐ線から構成されている。比較的大きめの変位を示す部分を略直線的につなぐ線とは、図２Ｂにおける白色部分を略直線的につなぐ線、または、黒色部分を略直線的につなぐ線である。図２Ｂには、線ＲＷ０３が、白色部分を略直線的につなぐ線として示されている。

図２ＢのＧＲ２（２点鎖線枠内部分）が、検出部６３によって生成される画像である。

検出部６３は、生成された画像に対してパターン認識する。まず、検出部６３は、画像ＧＲ２からレイリー波を示す線を探す。そして、検出部６３は、レイリー波を示す線が、０度から３６０度まで分断されていないと判定した場合、青果物２０に損傷はないと判定する。検出部６３は、レイリー波を示す線が、複数の線に分断されていると判定した場合、青果物２０に損傷があると判定する。

検出部６３は、画像ＧＲ２をパターン認識し、線ＲＷ０３を発見する。そして、線ＲＷ０３が、分断部分ＳＰＴにより分断されていると判定する。そして、検出部６３は、青果物２０に損傷があると判定する。

さらに、検出部６３は、分断部分ＳＰＴの角度範囲を特定する。そして、検出部６３は、特定した角度範囲に基づいて、青果物２０の表面における損傷の存在範囲を特定する。検出部６３は、例えば、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲を損傷の存在範囲として特定する。

変形例２で実行されるパターン認識は、上述した２つの例に限られない。他の部位におけるレイリー波の伝搬状態と比べてレイリー波の伝搬状態が異なるか否かを判定できる手法であればよい。

以上説明したように、変形例２に係る損傷検出装置１００は、レイリー波の測定結果に対して、パターン認識を行うことで、損傷の有無、および、損傷の存在範囲を特定することができる。また、変形例２に係る損傷検出装置１００は、変形例１に係る損傷検出装置１００と同様の効果が得られる。

（変形例３）
以下、変形例３に係る損傷検出装置１００について、主に上述した実施形態と異なる点を説明する。

実施形態と異なる点はステップＳ６で行われる処理である。変形例３では、ステップＳ６において、検出部６３は、測定部５０の測定結果に対してパターン認識を行うことで、青果物２０に損傷があるか否かを判定する。また、検出部６３は、測定部５０による測定結果に対してパターン認識を行うことで、表面上における損傷の存在範囲を特定する。

＜パターン認識の例３＞
上述したパターン認識の例１と同様に、検出部６３は、予め記憶部６１に記憶されている基準波形の中の基準部分波形と、各測定点における時刻歴波形の中の抽出波形とが同一波形であるか否かを判定することで、損傷の有無を判定する。さらに、検出部６３は、基準部分波形と異なる波形であると判定された抽出波形に対応する測定点の位置に基づいて、青果物２０の表面における損傷の存在範囲を特定する。

なお、変形例３では、加振点が固定されつつ測定部５０が移動させるので、測定点が切り替えられる度に、加振点から測定点までの長さが変わる。よって、レイリー波が各測定点に到達する時刻が異なる。このため、各測定点における時刻歴波形の中の抽出波形に対応する時間範囲は、加振点から測定点までの長さに応じて後の時刻にシフトしている。この点を除けば、パターン認識の例１と同様にして、検出部６３は、損傷の有無の判定、および、損傷の存在範囲の特定を行う。

＜パターン認識の例４＞
以下、図１Ｃおよび図１Ｄを参照しつつ、変形例３の損傷検出装置１００が実行するパターン認識の例４を説明する。主に、上述したパターン認識の例２と異なる点を説明する。

検出部６３は、測定部５０による測定結果に基づいて、青果物２０の表面上の位置（つまり、測定点）に対応するパラメータと、時間と、表面の変位との対応関係を求め、その対応関係を示す画像を生成する。以下の説明において、図１Ｃおよび図１Ｄに示されている画像ＧＲ１（２点鎖線枠内部分）が、検出部６３によって生成されたとして説明する。

検出部６３は、生成された画像ＧＲ１に対してパターン認識する。

検出部６３は、画像ＧＲ１からレイリー波を示す線を探す。そして、検出部６３は、レイリー波を示す線が、ほぼ１本の直線部分で構成されていると判定した場合、青果物２０に損傷はないと判定する。検出部６３は、レイリー波を示す線が、複数の直線部分で構成されていると判定した場合、青果物２０に損傷があると判定する。

検出部６３は、画像ＧＲ１をパターン認識し、線ＲＷ０１（図１Ｄの白線部分）を発見する。そして、線ＲＷ０１が、３本の直線部分ＲＰＴ１、ＲＰＴ２、および、ＲＰＴ３から構成されていると判定する。そして、検出部６３は、青果物２０に損傷があると判定する。

さらに、検出部６３は、直線部分ＲＰＴ１および直線部分ＲＰＴ３に対して傾きが大きく異なる部分である直線部分ＰＲＴ２の角度範囲を特定する。そして、検出部６３は、特定した角度範囲に基づいて、青果物２０の表面における損傷の存在範囲を特定する。検出部６３は、例えば、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲を損傷の存在範囲として特定する。

変形例３で実行されるパターン認識は、上述した２つの例に限られない。他の部位におけるレイリー波の伝搬状態と比べてレイリー波の伝搬状態が異なるか否かを判定できる手法であればよい。

以上説明したように、変形例３に係る損傷検出装置１００は、レイリー波の測定結果に対して、パターン認識を行うことで、損傷の有無、および、損傷の存在範囲を特定することができる。また、変形例３に係る損傷検出装置１００によれば、変形例１に係る損傷検出装置１００と同様の効果が得られる。

（その他の変形例）
損傷検出装置１００が測定部５０を青果物２０の周囲を移動させる場合、損傷検出装置１００は、測定部５０および制御装置６０を備えていればよく、載置部３０および振動発生装置４０を必ずしも備えていなくてもよい。すなわち、載置部３０および振動発生装置４０は、損傷検出装置１００とは別に準備される装置であってもよい。

圧力波を青果物２０に当てるための手法は、レーザー光を用いてＬＩＰを形成する手法に限られず、青果物２０の表面を振動させることができる手法であればどんな手法が用いられてもよい。よって、例えば、スピーカ等の音響装置を用いて青果物２０にレイリー波を生成して（つまり、振動を与えて）もよい。ただし、圧力波は青果物２０の加振点に、点とみなせるような小さな領域で与えることが望ましい。また、バイブレーター等の振動装置を用いて、振動装置を青果物２０に接触させてレイリー波を生成して（つまり、振動を与えて）もよい。ただし、青果物２０に新たな損傷を与えることなく損傷を検出する観点からは、青果物２０に接触することなく青果物２０を振動させる装置を用いることが望ましい。

１つの青果物２０に対するレイリー波の測定回数は、１１５１回に限られない。損傷の有無のみを判定するという観点に基づけば、測定回数を１１５１回より少なくしてもよい。この場合、上述した一定の角度Δηは、７．５度よりも大きく設定され、かつ、角度θは、７．５度よりも大きい値で変更される。

損傷の存在範囲をより正確に特定するという観点に基づけば、測定回数を１１５１回より多くしてもよい。この場合、上述した一定の角度Δηは、７．５度よりも小さく設定され、かつ、角度θは、７．５度よりも小さい値で変更される。

変形例１および２に係る載置部３０は、必ずしも３つの軸周りに青果物２０を回転させるように構成されていなくてもよく、少なくとも１つの回転軸周りに回転させることができるように構成されていればよい。

上述した実施形態、および、各変形例では、測定部５０は、圧力波に対する青果物２０の応答として青果物２０の表面の変位を測定すると説明したが、測定される応答は、青果物２０の表面の振動に対応する速度、または、加速度であってもよい。速度や加速度を測定した場合、測定結果を積分することで、変位の値を得ることができる。また、測定部５０は、青果物２０の表面の振動を測定できればよいので、レーザードップラー振動計に代えて、レーザー変位計等を用いてもよい。また、測定部５０として、青果物２０の表面の振動を測定できるカメラを使用してもよい。当該カメラを使用する場合、青果物２０対して少なくとも２つの方向から測定することで、青果物２０の表面の全範囲の各位置における振動を測定できる。このため、実施形態および変形例３に係る測定部５０の移動回数および変形例１および２に係る載置部３０による姿勢変更回数を少なくすることができる。

変形例１および２では、所定角度が０度よりも大きく、かつ、１５度以下となるように測定部５０が配置されるとしたが、損傷の有無を判定するという観点に基づけば、所定角度が１５度よりも大きくかつ９０度以下であってもよい。

なお、振動発生装置４０が備えるレンズ４３は、レーザー光を集光可能なレンズであればよい。例えば、レンズ４３は、対物レンズ、集光レンズ、および、シリンダレンズ等のレンズであってもよいし、それらを組み合わせたものであってもよい。

実施形態および変形例２において、測定部５０は、始点からΔη度ずつ、青果物２０の周囲を移動するとしたが、測定部５０は、軌道中心に対して始点の反対側の点まで、一方向周りに始点からΔη度ずつ移動し、その後、当該始点から他方向周りに反対側の点まで移動してもよい。

（実施例１）
発明者は、実験１により、青果物の表面波の一例であるレイリー波を測定することで青果物の打撲傷を検出できることを明らかにした。以下、発明者が行った実験１について説明する。

＜供試材料＞
本実験では、供試材料、すなわち、青果物として４個のりんごを用いた。詳しく説明すると、りんごは、直径１０ｃｍ程度の新鮮な青森県産「サンふじ」である。以下の説明において、４個のりんごを、それぞれサンプル１、サンプル２、サンプル３、サンプル４と称する。

＜損傷検出システム＞
図３は、実施例１に係る実験１に用いられた損傷検出システム２００を示す概略図である。なお、図３の１１０はりんごである。

損傷検出システム２００は、ラボジャッキ１３０、振動発生装置１４０、レーザードップラー振動計（ＬＤＶ）１５０、および、アナライザ１７０を備えている。

ラボジャッキ１３０は、りんご１１０を載置する台である。ラボジャッキ１３０は、その高さが調整可能である。ラボジャッキ１３０は、りんごの載置位置に設けられたクッションを備えている。

振動発生装置１４０は、レーザー装置１４１、ミラー１４２、および、平凸レンズ１４３を備えている。

レーザー装置１４１として、高出力Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザー（Ｃｏｎｔｉｎｕｍ Ｉｎｃ. ｓｕｒｅｌｉｔｅ ＩＩＩ－１０、波長１０６４ｎｍ、ビーム直径９．５ｍｍ、パルス幅５ｎｓ、最大出力８５０ｍＪ、広がり角０．５ｍｒａｄ）を用いた。

ミラー１４２は、ＬＩＰを形成させる位置に向けてレーザー装置１４１から出射されたレーザー光ＬＳの進行方向を変更する。

平凸レンズ１４３として、焦点距離１００ｍｍの平凸レンズを用いた。平凸レンズ１４３は、ミラー１４２にて進行方向が変更されたレーザー光ＬＳを集光する。これにより、ＬＩＰが形成され、ＬＩＰが膨張するときに空気中を伝搬する圧力波が生じる。この圧力波による衝撃をりんご１１０に対する加振力として用いてりんご１１０の表面を振動させた。

本実験では、レーザー光のレーザーパルスエネルギーを８５０ｍＪに設定した。

なお、ＬＩＰが空気中で形成するために必要なレーザーフルエンス（つまり、エネルギー密度）Ｉ［Ｗ／ｍ^２］は、レーザーパルスエネルギーＥ［Ｊ］、レーザー光の照射時間Ｔ［ｓ］、および、レーザー光ＬＳが照射される領域の面積Ｓ［ｍ^２］を用いて、Ｉ＝Ｅ／（ＳＴ）と表される。空気中におけるＬＩＰの閾値はＩ≧１０^１５Ｗ／ｍ^２である。本実験はエネルギー密度Ｉが１０^１５Ｗ／ｍ^２以上となるように、レーザー光ＬＳが照射される空気中の領域範囲の面積Ｓを調整した。

また、ＬＩＰが、りんご１１０の表面から３ｍｍの位置に形成されるようにレーザー装置１４１、ミラー１４２、および、平凸レンズ１４３の位置、並びに、ラボジャッキ１３０の高さを調整した。

図４は、レイリー波の伝搬について説明する図である。なお、点Ｐおよび点ＢＰはりんご１１０の表面上の点である。

ＬＩＰが形成される際に生じる圧力波がりんご１１０の加振点である点Ｐに当たると、点Ｐに衝撃が加わり、点Ｐが振動する。これにより、りんご１１０の表面にレイリー波が生成される。レイリー波は点Ｐを起点としてりんご１１０の表面を伝搬する。レイリー波は、点Ｐの反対側に位置する点ＢＰにも伝搬する。

図３の説明に戻る。

レーザードップラー振動計１５０は、圧力波を受けたりんご１１０の応答を測定する計器である。本実験では、レーザードップラー振動計１５０として、ＬＤＶ（Ｐｏｌｙｔｅｃ Ｉｎｃ. ＮＬＶ－２５００－５）を用いて、りんご１１０の表面の変位を測定した。

図３の破線は、りんご１１０の中心Ｏから一定距離離れた位置を示す曲線（以下、移動曲線と称す。）である。本実験では、レーザードップラー振動計１５０を破線に沿って移動させ、りんご１１０の赤道部ＥＱ上の複数の測定点におけるりんご１１０の表面の変位を測定した。なお、本実験において設定された測定点については、後に詳細に説明する。なお、中心Ｏは、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｘ軸方向におけるりんご１１０の中央位置であり、かつ、Ｙ軸方向におけるりんご１１０の中央位置であり、かつ、Ｚ軸方向におけるりんご１１０の中央位置である位置のことである。

本実験では、アナライザ１７０として、スペクトルアナライザ(ＮＩ ＰＸＩ－４４６２)を用いて、レーザードップラー振動計１５０による測定結果を記録した。

＜加振点および測定点＞
図５は、実験１における加振点ＩＰおよび測定点ＭＰ１～ＭＰ４７を説明するための図である。図５には、上側から見たときのりんご１１０の様子が示されている。図５のＢＲは打撲傷である。

本実験では、りんご１１０の赤道部ＥＱ上に加振点ＩＰおよび測定点ＭＰ１～ＭＰ４７をそれぞれ設定した。

加振点ＩＰは、ＬＩＰに起因する圧力波が当てられる位置である。本実験では、加振点ＩＰは、りんご１１０の赤道部ＥＱ上に設定された。

本実験を説明する上で、点Ｏと点ＩＰとを結ぶ線を基準線とし、当該基準線に沿って点Ｏから点ＩＰに向かう方向を、０度の方向と称する。また、点ＩＰの位置を０度の位置と称することもある。

本実験では、測定点を等間隔に４７点（測定点ＭＰ１～ＭＰ４７）設定した。測定点ＭＰ１～４７は、レーザードップラー振動計１５０により測定対象となる位置である。測定点ＭＰ１～４７は、０度の方向から７．５ｎ度反時計回りに回転させた方向にそれぞれ位置する。ここで、ｎは１～４７のいずれかの整数である。例えば、測定点ＭＰ１は、７．５度の位置に位置し、測定点ＭＰ１２は、９０度の位置に位置し、測定点ＭＰ２４は、１８０度の位置に位置し、測定点ＭＰ３６は、２７０度の位置に位置する。

＜打撲傷＞
サンプル１～４を温度が０℃かつ湿度が５０％の冷蔵庫内で保管し、さらに、室温で１時間放置した。そして、打撲傷ＢＲが付けられていない状態でサンプル１～４について後述するレイリー波の測定を行った後、サンプル１～４を高さ１５ｃｍの位置から自由落下させて鋼鉄製の定盤と衝突させることで、赤道部ＥＱに打撲傷ＢＲをつけた。なお、本実験では、打撲傷ＢＲが、測定点ＭＰ１２の近傍になるようにサンプル１～４に打撲傷ＢＲが付けられている。

なお、打撲傷ＢＲが付けられたりんご１１０は、りんご１１０の果肉が痛んでいるものの、痛んだ果肉を覆う表皮と痛んでいない果肉を覆う表皮とを目視により判別することは困難な状態にある。すなわち、りんご１１０の表皮を見ただけでは、打撲傷ＢＲの位置を特定することは困難である。

＜レイリー波の測定＞
本実験では、レイリー波の測定を行う度に、７．５度の方向から１８０度の方向まで、レーザードップラー振動計１５０を図３の矢印Ｙ１の方向に７．５度ずつ移動させた。これにより、測定点ＭＰ１～２４におけるレイリー波を次々に測定した。また、３５２．５度の方向から１８７．５度の方向までレーザードップラー振動計１５０を図３の矢印Ｙ２の方向に７．５度ずつ移動させた。これにより、測定点ＭＰ４７～２５におけるレイリー波を次々に測定した。

なお、１つの測定点についてレイリー波の測定が行われる度にレーザー装置１４１は、レーザー光ＬＳを出射する。例えば、測定点ＭＰ１におけるレイリー波の測定が完了すると、測定点ＭＰ２におけるレイリー波を測定する際にレーザー装置１４１は、レーザー光ＬＳを出射する。

＜その他＞
発明者は、サンプル１～４に対してレイリー波の測定を温度が２０℃、および、湿度が６０％の環境下で行った。なお、発明者は、サンプル１～４が、打撲傷ＢＲが付けられていない状態および打撲傷ＢＲが付けられた状態の両方においてレイリー波の測定を行った。また、発明者は、打撲傷ＢＲが付けられたサンプル１～４に対するレイリー波の測定を、それぞれに打撲傷ＢＲを付けてから６時間以内に行った。

１つの測定点に対して、一定時間、ここでは約１３ミリ秒間、レーザードップラー振動計１５０を用いてりんご１１０の表面の変位を測定し続けた。なお、レイリー波が発生する約１０ミリ秒前からレーザードップラー振動計１５０でりんご１１０の表面の変位の測定を開始しており、レイリー波がりんご１１０の表面に発生してから約３ミリ秒間、りんご１１０の表面の変位を測定した。

＜実験１の結果＞
図６は、サンプル４のいくつかの測定点における表面の変位の測定結果の例であり、表面の変位の時間変化を示すグラフである。図６のグラフは、打撲傷ＢＲが付けられていない状態にあるサンプル４のレイリー波の測定結果を示しており、測定点ＭＰ６、測定点ＭＰ１２、および、測定点ＭＰ１８における表面の変位の時間変化を示している。

なお、変位は、振動していない状態におけるりんご１１０の表面の位置からの当該表面の移動量である。りんご１１０の中心Ｏからりんご１１０の表面に向かう方向（以下、半径方向と称す。）に表面が移動したとき、変位の符号は正であり、半径方向に対して反対方向に表面が移動したとき、変位の符号は負である。時間は、レーザードップラー振動計１５０が、りんご１１０の表面の変位の測定を開始した時刻からの経過時間である。レイリー波がりんご１１０の表面に発生したときの時刻は１０ミリ秒であった。

そして、測定点ＭＰ１～４７における表面の変位の時間変化のグラフを、測定点ＭＰ１～４７の位置毎に並べることで、サンプル４の表面の位置に対応するパラメータ（ここでは角度）と、時間と、変位との対応関係を生成した。

図７は、打撲傷ＢＲが付けられていないサンプル４に関する実験結果であり、サンプル１の表面の位置に対応するパラメータ（ここでは角度）と時間とサンプル４の表面の変位と対応関係を示す図である。

図７の縦軸の角度は、サンプル４の表面の位置に対応している。１～４７のいずれかの整数をｎとしたときに整数７．５ｎ度は、測定点ＭＰｎの位置に対応する。また、角度０度から角度３６０度までの角度の大きさは、サンプル４の赤道部ＥＱに沿った外周の長さに相当する。

図７の変位は、その値が＋１μｍから－１μｍに減少するにしたがって、白色から黒色となるように示されている。

本実験では、加振点ＩＰを固定しつつ、測定点ＭＰ１～４７を次々に切り替えた。このため、レイリー波が測定点ＭＰ１～４７に到達する時刻は、加振点ＩＰからの距離に比例して遅くなる。したがって、図７に示されているように、レイリー波は、時間に比例して角度の値が大きくなる直線ＲＷ１、および、時間に比例して角度の値が小さくなる直線ＲＷ２として表される。また、これらの直線ＲＷ１およびＲＷ２の傾きは、途中で大きく変化することなく、ほぼ一定であった。

なお、直線ＲＷ１は、加振点ＩＰから測定点ＭＰ１、ＭＰ２、…と伝搬するレイリー波を示す。一方、直線ＲＷ２は、加振点ＩＰから測定点ＭＰ４７、ＭＰ４６、…と伝搬するレイリー波を示す。

直線ＲＷ１およびＲＷ２の傾きが途中で大きく変化することなく、ほぼ一定の傾きを有する直線として表されていることは、サンプル４の測定点ＭＰ１～４７をほぼ同じ速度でレイリー波が伝搬していることを意味する。２つのレイリー波の伝搬速度は、直線ＲＷ１およびＲＷ２の傾きの絶対値であり、その値は約８４ｍ／ｓであった。

図８は、打撲傷ＢＲが付けられたサンプル４に関する実験結果であり、サンプル４の表面の位置に対応するパラメータ（ここでは角度）と時間とサンプル４の表面の変位との対応関係を示す図である。図８の対応関係は、打撲傷ＢＲが付けられたサンプル４に関する測定点ＭＰ１～４７における表面の変位の時間変化のグラフを、測定点ＭＰ１～４７の位置毎に並べることで得られる。

レイリー波を示す線ＲＷ３において、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲の傾きの絶対値は、０度以上７５度未満の角度範囲の傾きの絶対値、および、１１２．５度より大きく３６０度未満の角度範囲の傾きの絶対値と比べて小さくなっている。この結果は、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲において、レイリー波の伝搬速度が小さくなっていることを意味する。

線ＲＷ３の０度以上７５度未満の角度範囲、および、１１２．５度より大きく３６０度未満の角度範囲における傾きの絶対値は、直線ＲＷ１およびＲＷ２の傾きの絶対値とほぼ同じであった。よって、打撲傷ＢＲが付けられているサンプル４の表面を伝搬するレイリー波の伝搬速度は、０度以上７５度未満の角度範囲、および、１１２．５度より大きく３６０度未満の角度範囲において、打撲傷ＢＲが付けられていないサンプル４の表面を伝搬するレイリー波の伝搬速度とほぼ同じであると言える。

図８において、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲におけるレイリー波の伝搬速度の大きさは、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲における線ＲＷ３の傾きの絶対値から、約４５ｍ／ｓと求められた。この値は、打撲傷ＢＲが付けられていないサンプル４におけるレイリー波の伝搬速度（すなわち、約８４ｍ／ｓ）と比べて、約４６％小さい。言い換えると、打撲傷ＢＲが付けられているサンプル４において、レイリー波の伝搬速度は、０度以上７５度未満の角度範囲、および、１１２．５度より大きく３６０度未満の角度範囲の値と比べて、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲の値が約４６％小さい。

表１には、本実験により得られたサンプル１～４に関するデータが示されている。なお、伝搬速度Ｖｂｆは、打撲傷ＢＲが付けられていない状態のサンプル１～４に関するデータであり、赤道部ＥＱにおけるレイリー波の伝搬速度の平均値である。伝搬速度Ｖａｆは、打撲傷ＢＲが付けられている状態のサンプル１～４に関するデータであり、レイリー波の伝搬速度の値が小さい領域におけるレイリー波の伝搬速度の平均値である。速度低下率は、伝搬速度Ｖｂｆに対する伝搬速度Ｖａｆの低下率を示しており、（Ｖｂｆ－Ｖａｆ）×１００／Ｖｂｆで表すことができる。

表１には、サンプル１～４の質量が、３１３．３ｇ以上３４７．５ｇ以下であることが示されている。よって、サンプル１～４の中には、極端に大きいりんご、および、極端に小さいりんごは含まれていないと言える。

表１には、サンプル１～４の伝搬速度Ｖａｆはサンプル１～４の伝搬速度Ｖｂｆに対して、少なくとも４４％以上小さい値であることが示されている。

発明者は、サンプル１～４の打撲傷ＢＲの大きさを評価した。

図９は、りんご１１０の打撲傷ＢＲについて説明するための図である。図９の上側には、打撲傷ＢＲに正対する方向からりんご１１０を見た時の打撲傷ＢＲの模式図が示されており、図９の下側には、打撲傷ＢＲに正対する方向に対して垂直な方向から見た時の打撲傷ＢＲの模式図が示されている。

Ｗ１およびＷ２は、打撲傷ＢＲの延在方向を含む平面（以下、延在面と称す。）に関する値である。Ｗ１およびＷ２は、延在面に含まれる互いに直交する２つの軸に沿った方向における各寸法である。

ｙおよびｂは、りんご１１０の半径方向に関する打撲傷ＢＲの値である。ｙは、打撲傷ＢＲが付けられたことで中心Ｏに向かってりんご１１０の表面が凹んだ長さである。ｂは、打撲傷ＢＲが付けられる前のりんご１１０の表面から当該表面に付けられた打撲傷ＢＲの最も中心Ｏに近い位置までの長さである。

Ｅｎｃｌｏｓｅｄ ｖｏｌｕｍｅ法を用いた場合、打撲傷ＢＲの大きさである打撲量Ｅは、以下に示す式で表される。

供試材料として用いた４個のりんご１１０に対して発明者は式（１）を用いて打撲量Ｅを算出した。

表２には、サンプル１～４の打撲傷ＢＲに関する各値（Ｗ１、Ｗ２、ｙ、およびｂ）、打撲量、および、打撲傷ＢＲの存在範囲が示されている。

表２には、サンプル４の打撲傷ＢＲの存在範囲が７５度以上かつ１１２．５度以下であることが示されている。この範囲は、打撲傷ＢＲが付けられている状態のサンプル４における伝搬速度が周囲よりも小さい角度範囲（つまり、７５度以上かつ１１２．５度以下である角度範囲）に一致している。

なお、サンプル１～３におけるレイリー波の伝搬速度が小さい範囲は、サンプル１～３の打撲傷ＢＲの存在範囲（表２参照）と完全には一致しなかった。しかし、サンプル１～３におけるレイリー波の伝搬速度が小さい範囲と、各サンプル１～３における打撲傷ＢＲの存在範囲（表２参照）とは広い角度範囲において重複していた。すなわち、打撲傷ＢＲの存在範囲と、レイリー波の伝搬速度が小さい範囲とは対応していることが分かった。

このように、りんご１１０の表面における打撲傷ＢＲが存在する領域範囲においては、打撲傷ＢＲが存在しない領域よりも４０％以上伝搬速度が小さくなることが分かった。

したがって、りんご１１０についてレイリー波を測定し、レイリー波の伝搬速度が他の位置の伝搬速度に比べて所定割合以上小さい位置があるか否かを判定することで、りんご１１０に打撲傷ＢＲがあるか否かを判定することができることが分かった。また、レイリー波の伝搬速度が他の位置の伝搬速度に比べて所定割合以上小さい範囲を特定することで、打撲傷ＢＲの存在範囲を特定することができることが分かった。

また、りんご１１０に打撲傷ＢＲが付けられていない場合、りんご１１０の表面の位置に対応するパラメータと時間と表面の変位との対応関係において、レイリー波を示す線ＲＷ１およびＲＷ２は、ほぼ１本の直線とみなせる線であった。他方、打撲傷ＢＲが付けられた場合、りんご１１０の表面の位置に対応するパラメータと時間と表面の変位との対応関係において、レイリー波を示す線ＲＷ３の傾きの絶対値は、打撲傷ＢＲの存在範囲に対応する角度範囲において、当該角度範囲以外におけるレイリー波を示す線の傾きの絶対値と比べて変化した。つまり、線ＲＷ３は、複数の直線部分から構成されるものであった。よって、青果物の表面の位置に対応するパラメータと時間と表面の変位との対応関係において、レイリー波を示す線が、ほぼ１本の直線とみなせるか否かを判定することで、りんご１１０に打撲傷ＢＲがあるか否かを判定することができることが分かった。さらに、レイリー波を示す線の中で、他の直線部分と比べて傾きが異なる直線部分の角度範囲を特定することで、打撲傷ＢＲの存在範囲を特定することができることが分かった。

（実施例２）
発明者は、加振点ＩＰと測定点との距離を一定にしつつ、青果物の表面のレイリー波の測定を行う実験２を実行した。以下、実験２について、主に実験１と異なる点を説明する。

＜供試材料＞
供試材料として実験１と同様、サンプル１～４を使用した。

＜打撲傷＞
サンプル４の保管条件、および、打撲傷ＢＲの付け方は実験１と同様である。

＜損傷検出システム＞
実験２において使用した損傷検出システムは、ラボジャッキ１３０に代えて、回転台を備えている。回転台は、鉛直方向周りに回転可能な台である。すなわち、回転軸は鉛直方向に沿う。発明者は、りんご１１０が、その中心を回転軸が通過するように回転台に配置した。

レーザードップラー振動計１５０は、ＬＩＰが形成される位置と回転軸とを結ぶ線と、当該線と交わる線であり、かつ、レーザードップラー振動計１５０と当該回転軸とを結ぶ線とにより形成される角度が一定の角度（以下、角度αと称す。）となる位置に配置されている。

＜レイリー波の測定方法＞
本実験では、打撲傷ＢＲが付けられていないサンプル１～４、および、打撲傷ＢＲが付けられたサンプル１～４に対して、角度αが、１５度、４５度、および、９０度となるようにレーザードップラー振動計１５０の位置を設定し、各設定条件の下、赤道部ＥＱ上の４８個の測定点（測定点ＭＰ１～ＭＰ４８）に伝搬するレイリー波の測定を行った。測定点ＭＰ１～ＭＰ４７は実験１における測定点ＭＰ１～ＭＰ４７に対応する。測定点ＭＰ４８は、０度の方向に位置する測定点である。

まず、ＬＩＰが形成される位置に対するレーザードップラー振動計１５０の位置を、角度αが１５度となるように設定した。そして、１つの測定点に伝搬したレイリー波の測定を行った。レイリー波の測定が行われるたびに回転台を回転軸周りに７．５度ずつ回転させて測定点および加振点ＩＰを次々と変更した。このようにして、測定点および加振点ＩＰを、サンプル４の赤道部ＥＱ上をほぼ等間隔に４８箇所設定した。なお、測定点および加振点が変更されたとしても、加振点ＩＰから測定点までの長さはほぼ一定である。

４８個の測定点におけるレイリー波の測定が完了すると、角度αが４５度となるようにレーザードップラー振動計１５０の位置を変更した。そして、角度αが１５度である場合と同様に４８個の測定点においてレイリー波の測定を行った。

さらに、角度αが９０度となるようにレーザードップラー振動計１５０の位置を変更し、４８個の測定点においてレイリー波の測定を行った。

＜実験２の結果＞
（１）変位の時間変化について
図１０Ａは、打撲傷が付けられているサンプル４の測定点における表面の変位の測定結果である。図１０Ａの測定結果は、角度αが１５度の場合における、測定点ＭＰ１の変位の時間変化を示すグラフである。上述したように、測定点ＭＰ１は、７．５度の位置に位置する。角度αが１５度であるので、加振点は、３５２．５度の位置に位置する。すなわち、測定点ＭＰ１と加振点とはいずれもサンプル４における打撲傷ＢＲの存在範囲（表２参照）に位置していない。

図１０ＡのＴＡＲ１１は、サンプル４にレイリー波が発生してから測定点ＭＰ１にレイリー波が到達するまでの時間である。ＴＡＲ１１は、約０．１５ミリ秒であった。サンプル４の赤道部ＥＱにおける周囲の長さ（以下、周長と称す。）は２８ｃｍであった。また、測定点は７．５度ずつシフトしており、角度αの値である１５度は、シフト２回分に相当する。よって、加振点から測定点ＭＰ１までの長さは、周長に対して２／４８倍した長さである。したがって、加振点から測定点ＭＰ１までの範囲におけるレイリー波の伝搬速度は、２８ｃｍ×２／４８×１／（０．１５ミリ秒）を計算することで、約７８ｍ／ｓと求められた。

図１０Ｂは、打撲傷が付けられているサンプル４の別の測定点における表面の変位の測定結果である。図１０Ｂの測定結果は、角度αが１５度の場合における、測定点ＭＰ１４の変位の時間変化を示すグラフである。測定点ＭＰ１４は、１０５度の位置に位置する。角度αが１５度であるので、加振点は、９０度の位置に位置する。すなわち、測定点ＭＰ１４と加振点ＩＰとはいずれもサンプル４における打撲傷ＢＲの存在範囲（表２参照）に位置する。

図１０ＢのＴＡＲ１２は、サンプル４にレイリー波が発生してから測定点ＭＰ１４にレイリー波が到達するまでの時間である。ＴＡＲ１２は、約０．３２ミリ秒であった。サンプル４の周長が、２８ｃｍであること、および、加振点から測定点ＭＰ１４までの長さが周長に対して２／４８倍した長さであることから、加振点から測定点ＭＰ１４までの範囲におけるレイリー波の伝搬速度は、２８ｃｍ×２／４８×１／（０．３２ｍｓ）を計算することで、約３６ｍ／ｓと求められた。

よって、サンプル４において、打撲傷ＢＲが存在しない範囲におけるレイリー波の伝搬速度（約７８ｍ／ｓ）に対して、打撲傷ＢＲが存在する範囲におけるレイリー波の伝搬速度（約３６ｍｍ／ｓ）は、約５３％低下したことが分かった。

このため、実験２のように、加振点から測定点までの長さを一定にしつつレイリー波を測定する場合でも、各測定点における青果物の表面の変位と時間との対応関係に基づくことで、青果物の表面においてレイリー波の伝搬速度が低下している範囲を特定することができることが分かった。よって、加振点から測定点までの長さを一定にしつつレイリー波を測定する場合であっても、加振点から測定点までの長さがある程度短い場合には、青果物の表面にレイリー波の伝搬速度が低下している範囲が存在するか否かに基づいて、損傷の有無を判定することができると言える。そして、４０％の値を速度低下率の判定基準にすることは有効であると言える。

また、レイリー波の伝搬速度が低下している範囲を特定することで、打撲傷ＢＲの存在範囲をおおよそ特定することができると言える。

図１０Ａおよび図１０ＢのＰＴ１１、ＰＴ１２は、それぞれレイリー波の成分を含む抽出波形が位置する時間範囲である。図１０Ａの抽出波形と図１０Ｂの抽出波形とを見比べると、互いに振幅および波長が明らかに異なる波形であることが分かった。すなわち、測定点が、打撲傷ＢＲが存在する範囲に位置するか否かによって、青果物の表面の変位の時間変化を示す波形のうちのレイリー波の成分を含む波形が明らかに異なる波形となった。

よって、加振点から測定点までの長さを一定にしつつレイリー波を測定する場合、各測定点における変位と時間との対応関係を示す波形に基づいて、青果物に打撲傷ＢＲの有無を判定することができると言える。また、各測定点における変位と時間との対応関係を示す波形に基づいて、打撲傷ＢＲの存在範囲をおおよそ特定することができると言える。

なお、加振点を固定しつつ測定点のみを変更していく手法を用いてレイリー波を測定する場合、表面の変位と時間との対応関係において、レイリー波の成分が位置する時間範囲は、加振点から測定点までの長さに応じて異なる。このため、表面の変位と時間との対応関係から正確にレイリー波の成分を抽出できさえすれば、加振点から測定点までの長さを一定にする手法と同様に各測定点における測定結果を処理することで打撲傷ＢＲの有無を判定することができると言える。また、打撲傷ＢＲの存在範囲をおおよそ特定することができると言える。

（２）表面上の位置に対応するパラメータと時間と変位との対応関係
図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、実施例２における実験結果であり、打撲傷ＢＲが付けられていないサンプル４に関する表面の位置に対応するパラメータ（つまり、角度）と時間と表面の変位との対応関係を示す図である。図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、それぞれ角度αが１５度、４５度および９０度の場合の実験結果である。図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃの縦軸の角度は、サンプル４の表面の位置に対応している。

本実験では、角度αが変更されない限り、加振点ＩＰから測定点までの長さはほぼ一定に保たれるので、各測定点にはほぼ同時刻にレイリー波が到達する。このため、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示されているように、レイリー波は、縦軸にほぼ平行に伸びる直線として表される。これらの結果は、４８個の測定点のいずれの位置においても、レイリー波がほぼ同じ伝搬速度で伝搬していることを意味する。

図示されていないが、打撲傷ＢＲが付けられていないサンプル１～３において、αが１５度、４５度、および、９０度のいずれの場合にも、表面の位置に対応するパラメータ（つまり、角度）と時間と表面の変位との対応関係において、レイリー波を示す線は、縦軸にほぼ平行に伸びる直線となった。よって、サンプル１～３のいずれにおいても、測定点の位置に関係なくレイリー波がほぼ同じ伝搬速度で伝搬していたと言える。

次に、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃを参照して、打撲傷ＢＲが付けられたサンプル４に対する測定結果を説明する。

図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃは、実施例２における実験結果であり、打撲傷が付けられているサンプル４に関する表面の位置に対応するパラメータ（つまり、角度）と時間と表面の変位との対応関係を示す図である。図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃは、それぞれ角度αが１５度、４５度および９０度の場合の実験結果である。

図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２ＣのＱＲは、特定範囲を示す。特定範囲ＱＲは、特定範囲以外の角度範囲における変位と比べて大きく異なる変位を有する角度範囲であり、レイリー波を示す線ＲＷ２１、ＲＷ２２、およびＲＷ２３を分断する分断部分が位置する角度範囲である。なお、以下の説明において、特定範囲以外の角度範囲を他の範囲と称する。

図１２Ａには、７５度以上１１２．５度以下の角度範囲が特定範囲ＱＲであり、０度以上７５度未満の角度範囲、および、１１２．５度よりも大きく３６０度未満の角度範囲が他の範囲であることが示されている。この特定範囲ＱＲは、サンプル４の打撲傷ＢＲの存在範囲（表２参照）に一致した。なお、図１２Ａに示されている特定範囲ＱＲの大きさは約３７．５度（＝１１２．５度－７５度）である。

図１２Ｂおよび図１２Ｃには、図１２Ａに示される特定範囲ＱＲよりも広い特定範囲ＱＲがそれぞれ示されている。図１２Ｂに示されている特定範囲ＱＲの大きさは約９０度であり、図１２Ｃに示されている特定範囲ＱＲの大きさは約１０５度である。よって、角度αが小さい方が、つまり、加振点から測定点までの長さが短い方が、特定範囲ＱＲが小さくなった。また、図１２Ｂおよび図１２Ｃ、並びに表２を見ると、サンプル４において、角度αが９０度および４５度の特定範囲ＱＲは、りんご１１０の表面における打撲傷ＢＲの存在範囲と広い範囲においてそれぞれ重複していることが分かる。

打撲傷ＢＲが付けられたサンプル１～３においても同様の傾向が見られた。すなわち、サンプル１～３において、角度αが９０度、４５度、および、１５度と小さくなるにつれて、特定範囲ＱＲは小さくなった。また、サンプル１～３において、角度αが９０度、４５度、および、１５度の特定範囲ＱＲは、りんご１１０の表面における打撲傷ＢＲの存在範囲（表２参照）と広い範囲において重複していた。

これらの結果から、変形例２のように加振点から測定点までの長さを一定にしつつレイリー波を測定する場合でも、特定範囲ＱＲの有無、つまり、表面の位置に対応するパラメータと時間と表面の変位との対応関係において、レイリー波を示す線が分断されているか否かに基づいて、りんご１１０の打撲傷ＢＲの有無を判定することができることが分かった。

また、加振点から測定点までの長さが比較的長かったとしても、少なくとも一定の距離以内であれば、表面の位置に対応するパラメータと時間と表面の変位との対応関係を示す画像に基づいて、打撲傷ＢＲの有無を判定することができることが分かった。

また、加振点から測定点までの長さは短い方が、打撲傷ＢＲの存在範囲をより正確に特定できることが分かった。さらに、一定の角度αが１５度以下となるようにＬＩＰの形成位置に対するレーザードップラー振動計１５０の位置を決めることで、高い精度で打撲傷ＢＲの存在範囲を特定できることが分かった。

本発明は、青果物の傷を検出する損傷検出装置および青果物の損傷検出方法に好適に利用できる。したがって、その産業上の利用可能性はきわめて大きい。

２０ 青果物
３０ 載置部
４０ 振動発生装置
４１ レーザー装置
４３ レンズ
５０ 測定部
６０ 制御装置
６１ 記憶部
６２ 制御部
６３ 検出部
１００ 損傷検出装置
１１０ りんご
１３０ ラボジャッキ
１４０ 振動発生装置
１４１ レーザー装置
１４２ ミラー
１４３ 平凸レンズ
１５０ レーザードップラー振動計
１７０ アナライザ
２００ 損傷検出システム
ＥＱ 赤道部
ＬＳ レーザー光
ＢＲ 打撲傷

Claims (12)

1. 青果物の表面を伝搬する表面波を測定する測定部と、
   測定された前記表面波に基づいて、前記青果物の損傷を検出する検出部とを備え、
   前記表面波の伝搬速度が前記表面上の他の位置における前記表面波の伝搬速度に比べて所定割合以上小さい位置である速度低下位置が前記表面上に存在する場合、前記検出部は、前記青果物に前記損傷があると判定する、
   青果物の損傷検出装置。
2. 前記測定部は、前記表面の複数位置において前記表面波を測定する、請求項１に記載の青果物の損傷検出装置。
3. 前記検出部は、前記表面上における前記速度低下位置の分布に基づいて、前記表面上における前記損傷の存在範囲を特定する、請求項１に記載の青果物の損傷検出装置。
4. 前記青果物に圧力波を与える振動発生装置をさらに備え、
   前記表面波は、レイリー波であり、
   前記測定部は、前記圧力波に起因して発生した前記レイリー波を測定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の青果物の損傷検出装置。
5. 前記検出部は、前記レイリー波に基づく波形または画像に対してパターン認識を行うことで、前記青果物に前記損傷があるか否かを判定する、請求項４に記載の青果物の損傷検出装置。
6. 前記検出部は、前記レイリー波に基づく波形または画像に対してパターン認識を行うことで、前記表面上における前記損傷の存在範囲を特定する、請求項５に記載の青果物の損傷検出装置。
7. 前記測定部に対する前記青果物の姿勢を変更する姿勢変更部をさらに備える、請求項４に記載の青果物の損傷検出装置。
8. 前記姿勢変更部は、前記青果物を貫く回転軸周りに前記青果物を回転させる、請求項７に記載の青果物の損傷検出装置。
9. 前記圧力波が発生する位置と前記回転軸とを結ぶ線と、当該線と交わる線であり、かつ、前記測定部と前記回転軸とを結ぶ線とにより形成される角度は、１５度以下である、請求項８に記載の青果物の損傷検出装置。
10. 前記青果物は、漿果、核果、ナシ状果、および、イチゴ状果のいずれかに属する果物または野菜である、請求項１から９のいずれか一項に記載の青果物の損傷検出装置。
11. 前記青果物は、りんご、梨、洋ナシ、カリン、ビワ、トマト、アンズ、ブドウ、サクランボ、スモモ、ネクタリン、プルーン、ウメ、ブルーベリー、パパイヤ、柿、ポーポー、キウイ、桃、マンゴー、および、イチゴのいずれかである、請求項１０に記載の青果物の損傷検出装置。
12. 青果物の表面を伝搬する表面波を測定するステップと、
    測定された前記表面波に基づいて、前記青果物の損傷を検出するステップと、
    を備え、
    前記検出するステップにおいて、前記表面波の伝搬速度が前記表面上の他の位置における前記表面波の伝搬速度に比べて所定割合以上小さい位置である速度低下位置が前記表面上に存在する場合、前記青果物に前記損傷があると判定する、
    青果物の損傷検出方法。