(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分に吸収され難い特性を有する第１波長の近赤外レーザ参照光を植物に向けて順次走査しながら照射する第１光源と、
水分に吸収され易い特性を有する第２波長の近赤外レーザ測定光を前記植物に向けて順次走査しながら照射する第２光源と、
第１照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ参照光の反射光と前記第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ測定光の反射光とを基に、前記植物の水分及びうねりの有無を検出する検出部と、を備える、
植物ストレス検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の植物ストレス検出装置であって、
前記第１照射面積と前記第２照射面積とを可変に設定する照射設定部、を更に備える、
植物ストレス検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の植物ストレス検出装置であって、
前記照射設定部は、前記第１照射面積と前記第２照射面積との比を１対１に設定する、
植物ストレス検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の植物ストレス検出装置であって、
前記植物を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記植物の画像データと、前記検出部により検出された前記植物の水分の有無の検出結果とを対比して表示部に表示する表示制御部と、を更に備える、
植物ストレス検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の植物ストレス検出装置であって、
前記表示制御部は、前記表示部に対する前記植物の指定箇所のズーム操作に応じて、指定された前記植物の指定箇所を拡大して、前記指定箇所の画像データと前記水分の有無の検出結果と対比して前記表示部に表示する、
植物ストレス検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の植物ストレス検出装置であって、
前記植物を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記植物の画像データと、前記検出部により検出された前記植物の水分及びうねりの有無の検出結果とを対比して表示部に表示する表示制御部と、を更に備える、
植物ストレス検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の植物ストレス検出装置であって、
前記表示制御部は、前記表示部に対する前記植物の指定箇所のズーム操作に応じて、指定された前記植物の指定箇所を拡大して、前記指定箇所の画像データと前記水分及びうねりの有無の検出結果と対比して前記表示部に表示する、
植物ストレス検出装置。
【請求項８】
植物ストレス検出装置における植物ストレス検出方法であって、
水分に吸収され難い特性を有する第１波長の近赤外レーザ参照光を植物に向けて順次走査しながら照射する処理と、
水分に吸収され易い特性を有する第２波長の近赤外レーザ測定光を前記植物に向けて順次走査しながら照射する処理と、
第１照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ参照光の反射光と前記第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ測定光の反射光とを基に、前記植物の水分及びうねりの有無を検出する処理と、を実行する、
植物ストレス検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物のストレスの有無に関する分布状態を検出する植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
正常な植物では細胞の内外に電位差が存在し、起電力が発生することが知られている。このような起電力が発生することのメカニズムは、例えば高等植物の軸性器官の電気生理学的モデルに基づいて説明が可能である。特に、根と土壌との間の起電力を利用して、植物の根の状態（例えば水ストレス）を非破壊的に調べる方法が各種提案されている。
【０００３】
上記方法を利用して植物における水ストレスを測定する先行技術として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、植物に第１の非分極性電極が接続され、植物が植生されている土壌に第２の非分極性電極が接続され、これら２つの非分極性電極間に電位差計が設けられ、この電位差計によって両非分極性電極間の起電力が測定されたことによって植物が受けている水ストレスが測定可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、観察者が植物や土壌に対して非分極性電極を人為的に接続する必要があり、観察中は観察者が観察場所又はその付近において観察し続ける必要があるため長時間の観察には適さず、観察者の作業が煩雑になるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するために、観察者の作業を煩雑化することなく、少なくとも植物の水ストレスの有無に関する分布状態を高精度に検出する植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の近赤外レーザ参照光を植物に向けて順次走査しながら照射する第１光源と、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の近赤外レーザ測定光を前記植物に向けて順次走査しながら照射する第２光源と、第１照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ参照光の反射光と前記第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ測定光の反射光とを基に、前記植物の水分及びうねりの有無を検出する検出部と、を備える、植物ストレス検出装置である。
【０００８】
また、本発明は、植物ストレス検出装置における植物ストレス検出方法であって、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の近赤外レーザ参照光を植物に向けて順次走査しながら照射する処理と、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の近赤外レーザ測定光を前記植物に向けて順次走査しながら照射する処理と、第１照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ参照光の反射光と前記第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記近赤外レーザ測定光の反射光とを基に、前記植物の水分及びうねりの有無を検出する処理と、を実行する、植物ストレス検出方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、観察者の作業を煩雑化することなく、少なくとも植物の水ストレスの有無に関する分布状態を高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の植物ストレス検出カメラの使用状況の一例を示す概念説明図
【図２】本実施形態の植物ストレス検出カメラの内部構成の一例を詳細に示すブロック図
【図３】本実施形態の植物ストレス検出カメラの画像判定部の内部構成の一例を詳細に示すブロック図
【図４】本実施形態の植物ストレス検出カメラの制御部における初期動作の一例を示すフローチャート
【図５】（Ａ）非可視光センサの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）のうち第１の波長（例えば９０５ｎｍ）の参照光を用いた距離検出の原理説明図、（Ｂ）非可視光センサの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）の参照光、測定光を用いた水分検出の原理説明図
【図６】非可視光センサにおける水分やうねりの検出の原理説明図
【図７】本実施形態の植物ストレス検出カメラの植物への参照光、測定光の照射に関する動作概要と植物の照射位置における照射により生じる拡散反射光、散乱光の説明図
【図８】水（Ｈ２Ｏ）の近赤外分光分析特定の一例を示す図
【図９】非可視光センサにおける植物の水分、うねりの検出に関する詳細な動作手順の一例を説明するフローチャート
【図１０】本実施形態の植物ストレス検出カメラの表示制御部における出力画像サイズのキャリブレーションの詳細な動作手順の一例を示すフローチャート
【図１１】植物の葉における水分、うねりの有無とレーザ光である参照光、測定光の拡散反射光の強度分布の一例を示す説明図
【図１２】参照光、測定光の照射位置の面積が同一である場合における植物全体の水分の分布の推移の一例を示す説明図
【図１３】参照光、測定光の照射位置の面積が異なる場合における植物の葉の水分、うねりの分布の推移の一例を示す説明図
【図１４】参照光、測定光のうちいずれか一方だけを用いて照射位置の面積を異ならせた場合と、参照光を用いて検出した植物ストレス検出カメラからの距離を基にした場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す比較例の説明図
【図１５】水の含水率が増加するように変化した場合の植物の葉の水分の分布の推移の一例を示す説明図
【図１６】水の含水率が減少するように変化した場合の植物の葉の水分の分布の推移の一例を示す説明図
【図１７】（Ａ）水の含水率は変化しないが、植物に供給された肥料が増加するように変化した場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す図、（Ｂ）（Ａ）に示す推移の具体的な葉の写真例を示す図
【図１８】水の含水率は変化しないが、植物の葉の植物ストレス検出カメラにおける投影面積が変化した場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す説明図
【図１９】拡散反射光の強度比の検出結果と植物の葉の水分、うねりの変化との対応関係の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１２】
本実施形態の植物ストレス検出装置の一例として、図１に示す植物ストレス検出カメラ１を例示して説明する。本実施形態は、植物ストレス検出カメラが行う各処理を実行する植物ストレス検出方法として表現することも可能である。但し、本実施形態の植物ストレス検出装置は、図１に示す植物ストレス検出カメラ１に限定されない。ここで、特許文献１では、植物の水ストレスの有無の測定については考慮されていると説明したが、例えば植物の葉の形状（具体的にはうねり（undulation））の有無の測定については考慮されていない。本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は、植物の水分の有無の分布状態を検出でき、更に、例えば植物の葉の形状（具体的にはうねり）の有無の分布状態も検出できる。
【００１３】
以下の説明において、うねりがある状態とは、観察対象（例えば植物の葉）が植物ストレス検出カメラ１の光軸方向に対し斜めな方向な形状を有することが確認可能な状態をいう。従って、観察対象（例えば植物の葉）が植物ストレス検出カメラ１の光軸方向に対し垂直な方向な形状を有することが確認可能な状態であれば、うねりが無い状態となる。
【００１４】
ここで、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の観察対象は植物とし、より具体的な例を挙げるとすると果菜類を例示して説明する。例えばトマト等の果菜類の生育においては、トマトの果実の糖度を増すためには、根及び葉の水分や肥料が光合成において適量に消化された結果、十分に水分や肥料が供給された状態ではなく、水分や肥料が不足状態になることが必要であることが知られている。例えば葉に十分な水分が供給されていれば、葉は健全な状態として平坦な形状となる。一方、葉への水分が相当に不足していると、葉の形状が反る。また、肥料が過剰に供給されていれば葉脈が隆起することで葉の形状にうねりが生じてしまう。一方、土壌への肥料が相当に不足していると、葉が黄色くなる等の症状が発生する。以下の本実施形態では、植物ストレス検出カメラ１は、植物（例えば葉）に波長の異なる複数種類のレーザ光を照射し、葉の照射位置において反射したそれぞれの拡散反射光の強度比を基に、葉の水分やうねりを検出する例を説明する。
【００１５】
（植物ストレス検出カメラの概要）
図１は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の使用状況の一例を示す概念説明図である。植物ストレス検出カメラ１は、例えばトマト等の果菜類が植生されているビニールハウス内の定点に設置される。具体的には、植物ストレス検出カメラ１は、例えば地面から鉛直上方向に立伸している円柱状の支柱ＭＴ１を挟むように取り付けられた取付冶具ＺＧに固定された基台ＢＳ上に設置されている。植物ストレス検出カメラ１は、支柱ＭＴ１に取り付けられた電源スイッチＰＷＳから電源が供給されて動作し、観察対象の植物ＰＴに向けて波長の異なる複数種類のレーザ光である参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２を照射範囲ＲＮＧにわたって照射する。
【００１６】
植物ＰＴは、例えばトマト等の果菜類の植物であり、土台ＢＢ上に設置された養土ポットＳＬＰに充填された養土ＳＬから根を生やしており、幹ＰＴ１、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３、果実ＰＴ４、花ＰＴ５をそれぞれ有する。土台ＢＢ上には、肥料水供給装置ＷＦが設置されている。肥料水供給装置ＷＦは、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルＬＣＢ２を介して接続された無線通信システムＲＦＳＹからの指示により、例えばケーブルＷＬを介して水を養土ポットＳＬＰに供給する。これにより、養土ＳＬに水が供給されることになるので、植物ＰＴの根が水分を吸収し、植物ＰＴ内の各部（つまり、幹ＰＴ１、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３、果実ＰＴ４、花ＰＴ５）に水分が伝達される。
【００１７】
また、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２を受光し、更に、環境光ＲＶ０も受光する。後述するように、植物ストレス検出カメラ１は、通常のカメラ機能を有し、環境光ＲＶ０の入光によって既定の画角内の画像（つまり、図１に示すビニールハウス内の植物ＰＴの画像）を撮像可能である。植物ストレス検出カメラ１は、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２を基にした各種の検出結果（後述参照）や画像データを含む出力データをデータロガーＤＬに出力する。
【００１８】
データロガーＤＬは、植物ストレス検出カメラ１からの出力データを、ＬＡＮケーブルＬＣＢ１及び無線通信システムＲＦＳＹを介して、ビニールハウスとは地理的に離れた位置にある事務所内制御室の管理ＰＣ（Personal Computer、不図示）に送信する。無線通信システムＲＦＳＹは、特に通信仕様は限定されないが、ビニールハウス内のデータロガーＤＬと事務所内制御室内の管理ＰＣとの間の通信を制御し、更に、養土ポットＳＬＰへの水や肥料の供給に関する管理ＰＣからの指示を肥料水供給装置ＷＦに送信する。
【００１９】
事務所内制御室内の管理ＰＣにはモニタ５０が接続され、管理ＰＣは、データロガーＤＬから送信された植物ストレス検出カメラ１の出力データをモニタ５０に表示する。図１では、モニタ５０は、例えば観察対象の植物ＰＴの全体と、植物ＰＴ全体の水分の有無に関する分布状態とを表示している。また、モニタ５０は、植物ＰＴの全体のうち特定の指定箇所（つまり、管理ＰＣを使用する観察者のズーム操作によって、指定された指定箇所ＺＭ）の拡大分布状態とその指定箇所に対応する画像データとを生成して対比可能に表示している。
【００２０】
植物ストレス検出カメラ１は、可視光カメラＶＳＣと、非可視光センサＮＶＳＳとを含む構成である。可視光カメラＶＳＣは、例えば既存の監視カメラと同様に、所定の波長（例えば０．４〜０．７μｍ）を有する可視光に対する環境光ＲＶ０を用いて、ビニールハウス内の植物ＰＴを撮像する。以下、可視光カメラＶＳＣにより撮像された植物の画像データを、「可視光カメラ画像データ」という。
【００２１】
非可視光センサＮＶＳＳは、可視光カメラＶＳＣと同一の植物ＰＴに対し、複数種類の波長（後述参照）を有する非可視光（例えば赤外光）である参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２を投射する。非可視光センサＮＶＳＳは、参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比を用いて、観察対象である植物ＰＴの照射位置における水分やうねりの有無を検出する。
【００２２】
また、植物ストレス検出カメラ１は、可視光カメラＶＳＣが撮像した可視光カメラ画像データに、非可視光センサＮＶＳＳの水分やうねりの検出結果に相当する出力画像データ（以下、「検出結果画像データ」という）又は検出結果画像データに関する情報を合成した表示データを生成して出力する。表示データは、検出結果画像データと可視光カメラ画像データとが合成された画像データに限定されず、例えば検出結果画像データと可視光カメラ画像データとが対比可能に生成された画像データでもよい。植物ストレス検出カメラ１からの表示データの出力先は、例えばネットワーク（不図示）を介して植物ストレス検出カメラ１に接続された外部接続機器であり、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴである（図２参照）。このネットワークは、有線ネットワーク（例えばイントラネット、インターネット）でも良いし、無線ネットワーク（例えば無線ＬＡＮ）でもよい。
【００２３】
（植物ストレス検出カメラの各部の説明）
図２は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。図２に示す植物ストレス検出カメラ１は、非可視光センサＮＶＳＳと、可視光カメラＶＳＣとを含む構成である。非可視光センサＮＶＳＳは、制御部１１と、投射部ＰＪと、画像判定部ＪＧとを含む構成である。投射部ＰＪは、第１投射光源１３と、第２投射光源１５と、投射光源走査用光学部１７とを有する。画像判定部ＪＧは、撮像光学部２１と、受光部２３と、信号加工部２５と、検出処理部２７と、表示処理部２９とを有する。可視光カメラＶＳＣは、撮像光学部３１と、受光部３３と、撮像信号処理部３５と、表示制御部３７とを有する。通信端末ＭＴは、ユーザ（例えばトマト等の果菜類の植物ＰＴの生育の観察者。以下同様。）により携帯される。
【００２４】
植物ストレス検出カメラ１の各部の説明では、制御部１１、非可視光センサＮＶＳＳ、可視光カメラＶＳＣの順に説明する。
【００２５】
制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成され、可視光カメラＶＳＣや非可視光センサＮＶＳＳの各部の動作制御を全体的に統括するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理及びデータの記憶処理を行う。また、制御部１１は、後述するタイミング制御部１１ａを含む（図３参照）。
【００２６】
制御部１１は、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴのユーザの入力操作により送信された検出対象距離の情報を取得すると、非可視光センサＮＶＳＳが検出対象とする特定の物質（例えば植物ＰＴ）の植物ストレス検出カメラ１からの検出対象距離範囲を算出し、取得された検出対象距離又は算出された検出対象距離範囲の情報を後述する信号加工部２５又は検出処理部２７に設定する。また、制御部１１は、非可視光センサＮＶＳＳの検出対象となる植物ＰＴの検出閾値Ｍを後述する検出処理部２７に設定する。制御部１１の動作の詳細については、図４を参照して後述する。
【００２７】
また、制御部１１は、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１のビーム径（言い換えると、植物ＰＴにおける参照光ＬＳ１の照射面積）を制御するための第１モータ（不図示）と、第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２のビーム径（言い換えると、植物ＰＴにおける測定光ＬＳ２の照射面積）を制御するための第２モータ（不図示）とを含む。
【００２８】
タイミング制御部１１ａは、投射部ＰＪにおける第１投射光源１３及び第２投射光源１５の投射タイミングを制御する。具体的には、タイミング制御部１１ａは、第１投射光源１３及び第２投射光源１５に投射光を投射させる場合に、光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３及び第２投射光源１５に出力する。
【００２９】
また、タイミング制御部１１ａは、所定の投射周期の開始時に、光源発光信号ＲＦを第１投射光源１３又は第２投射光源１５に交互に出力する。具体的には、タイミング制御部１１ａは、奇数番目の投射周期の開始時に光源発光信号ＲＦを第１投射光源１３に出力し、偶数番目の投射周期の開始時に光源発光信号ＲＦを第２投射光源１５に出力する。なお、光源発光信号ＲＦは、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴまでの距離の測距時の開始タイミングを示す信号（リファレンス信号）として、検出処理部２７の距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに入力される。
【００３０】
次に、非可視光センサＮＶＳＳの各部について説明する。
【００３１】
第１光源の一例としての第１投射光源１３は、制御部１１のタイミング制御部１１ａから光源走査用タイミング信号ＴＲを受けると、奇数番目の投射周期（既定値）毎に、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、所定の波長（例えば９０５ｎｍ）を有する非可視光のレーザ光である参照光ＬＳ１（例えば近赤外光）を、投射光源走査用光学部１７を介して、植物ＰＴに投射する。本実施形態では、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１は、植物ストレス検出カメラ１から被検出物である植物ＰＴの照射位置までの測距に用いられる。参照光ＬＳ１の波長９０５ｎｍは、水分に吸収され難い特性を有する波長である（図８参照）。
【００３２】
なお、植物ＰＴにおける水分やうねりの検出の有無は、所定の検出閾値Ｍと比較することで判断してもよい。この検出閾値Ｍは、予め決められた値でもよく、任意に設定された値でもよく、更に、水分又はうねりが無い状態で取得された拡散反射光の強度を基にした値（例えば、水分又はうねりが無い状態で取得された拡散反射光の強度の値に所定のマージンが加算された値）でもよい。即ち、水分やうねりの検出の有無は、水分やうねりが無い状態で取得された検出結果画像データと、その後取得された検出結果画像データとを比較することで、判断されてもよい。このように、水分やうねりが無い状態における拡散反射光の強度を取得しておくことで、水分やうねりの有無の検出閾値Ｍとして、植物ストレス検出カメラ１の設置された環境に適する閾値を設定することができる。
【００３３】
第２光源の一例としての第２投射光源１５は、制御部１１のタイミング制御部１１ａから光源走査用タイミング信号ＴＲを受けると、偶数番目の投射周期（既定値）毎に、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、所定の波長（例えば１５５０ｎｍ）を有する非可視光のレーザ光である測定光ＬＳ２（例えば赤外光）を、投射光源走査用光学部１７を介して、植物ＰＴに投射する。本実施形態では、第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２は、植物ＰＴにおける水分やうねりの検出の有無の判定に用いられる。測定光ＬＳ２の波長１５５０ｎｍは、水分に吸収され易い特性を有する波長である（図８参照）。
【００３４】
これにより、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１の照射時刻と参照光ＬＳ１が照射された植物ＰＴの照射位置における拡散反射光ＲＶ１の受光時刻とを用いて、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの照射位置までの距離を測距できる。更に、植物ストレス検出カメラ１は、植物ＰＴの照射位置における水分やうねりを検出するための参照データとして参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１を用い、測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置における拡散反射光ＲＶ２と、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１とを用いて、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置における水分やうねりの有無を検出する。従って、植物ストレス検出カメラ１は、自カメラから植物ＰＴまでの距離の測距と植物ＰＴにおける水分やうねりの検出とに異なる２種類の波長の参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２及びそれらの拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２を用いることで、植物ＰＴの水分やうねりを高精度に検出できる。
【００３５】
図８は、水（Ｈ２Ｏ）の近赤外分光分析特定の一例を示す図である。図８の横軸は波長（ｎｍ）であり、図８の縦軸は透過率（％）を示す。図８に示すように、波長９０５ｎｍの参照光ＬＳ１は、水（Ｈ２Ｏ）の透過率がほぼ１００％に近いため、水分に吸収され難い特性を有することがわかる。同様に、波長１５５０ｎｍの測定光ＬＳ２は、水（Ｈ２Ｏ）の透過率が１０％に近いため、水分に吸収され易い特性を有することがわかる。そこで、本実施形態では、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１の波長を９０５ｎｍ、第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２の波長を１５５０ｎｍとしている。
【００３６】
投射光源走査用光学部１７は、非可視光センサＮＶＳＳにおける検出エリアに存在する植物ＰＴに対し、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１又は第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２を２次元的に走査する（図７参照）。これにより、画像判定部ＪＧは、参照光ＬＳ１が植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ１を基に、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光ＬＳ１の照射位置までの距離を測距できる。更に、植物ストレス検出カメラ１は、測定光ＬＳ２が植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ２と上述した拡散反射光ＲＶ１とを基に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの照射位置における水分やうねりの有無を検出できる。
【００３７】
図７は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の植物ＰＴへの参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の照射に関する動作概要と植物ＰＴの照射位置における照射により生じる拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２、散乱光の説明図である。図７の説明を分かり易くするために、参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２はともに葉ＰＴ３を透過しないとし、葉ＰＴ３の形状は平坦（つまり、うねりが無い）で、厚みが一定とする。また、図７では、葉ＰＴ３における参照光ＬＳ１の照射位置及び測定光ＬＳ２の照射位置が異なるように図示されているが、実際には参照光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とは、照射面積が異なる場合は除き、同一の照射位置に向けて照射される。
【００３８】
図７の拡大図ＥＰＧに示すように、植物ストレス検出カメラ１は、レーザ発光により、Ｘ方向及びＹ方向の２次元方向に走査して参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２を周期的に交互に切り換えて投射する。点線の矩形ＧＳは、植物ストレス検出カメラ１により撮像される可視光カメラ画像データの１画素に対応する。拡大図ＥＰＧでは、植物ＰＴの葉ＰＴ３が映る可視光カメラ画像データは、例えばおよそ合計６×７＝４２画素を有する。
【００３９】
また、植物ストレス検出カメラ１は、レーザ発光により、観察対象である植物ＰＴ（より具体的には葉ＰＴ３）に向けて、入射光としての参照光ＬＳ１、入射光としての測定光ＬＳ２を交互に切り換えて投射する。上述したように、参照光ＬＳ１は水分に吸収され難い特性を有する波長であるため、葉ＰＴ３の照射位置に水分がある場合でも、参照光ＬＳ１は吸収されず、参照光ＬＳ１の照射によって、拡散反射光ＲＶ１（★マーク参照）と複数の散乱光（▲参照）とが生じる。測定光ＬＳ２は水分に吸収され易い特性を有する波長であるため、葉ＰＴ３の照射位置に水分がある場合には、測定光ＬＳ２は一部が吸収され、測定光ＬＳ２の照射によって、拡散反射光ＲＶ１の強度より低い強度を有する拡散反射光ＲＶ２（★マーク参照）と複数の散乱光（▲参照）とが生じる。
【００４０】
ここで、葉ＰＴ３の表面における反射に関する光エネルギーの収支について説明する。参照光ＬＳ１の入射光エネルギーを「Ｉ入９０５」、測定光ＬＳ２の入射光エネルギーを「Ｉ入１５５０」、拡散反射光ＲＶ１の拡散反射光エネルギーを「Ｉ出９０５」、拡散反射光ＲＶ２の拡散反射光エネルギーを「Ｉ出１５５０」と記載する。
【００４１】
参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２と拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２との間には、「入射光エネルギー」（一定値）が、「葉ＰＴ３の水分による吸収により消失したエネルギー（●参照）」と、「拡散反射光エネルギー（★参照）」と、「散乱光のエネルギー（▲参照）」との和に一致するという関係が成立する。散乱光のエネルギーの大小により、葉ＰＴ３にうねりが存在するか否かが判別可能となる。つまり、散乱光のエネルギーが大きいと、拡散反射光エネルギーが小さくなるので、植物ＰＴの照射位置にうねりが存在していることになる。一方、散乱光のエネルギーが小さいと、拡散反射光エネルギーが大きくなるので、植物ＰＴの照射位置にうねりが存在していないことになる。
【００４２】
つまり、植物ストレス検出カメラ１は、葉ＰＴ３に存在する水分やうねりの影響により、入射光である参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の入射光エネルギーに比べて低下した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の一部を受光する。ランベルト・ベールの法則により、参照光ＬＳ１の波長９０５ｎｍ及び測定光ＬＳ２の波長１５５０ｎｍのそれぞれについて、数式（１），数式（２）が成立する。
【００４３】
【数１】
0005979567.tif 000002
【００４４】
【数２】
0005979567.tif 000003
【００４５】
数式（１），（２）において、αＨ２Ｏは水特有の吸収係数（既定値）、αｌｅａｆは葉特有の吸収係数（既定値）、ｔは葉ＰＴ３の厚み、ＣＨ２Ｏは水の濃度（変数）、Ｃｌｅａｆは水以外の成分の濃度（変数）である。また、数式（３）が成り立つことから、植物ストレス検出カメラ１が受光する拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比［Ｉ出１５５０／Ｉ出９０５］について数式（４）が成立する。
【００４６】
【数３】
0005979567.tif 000004
【００４７】
【数４】
0005979567.tif 000005
【００４８】
これにより、植物ストレス検出カメラ１は、後述する検出処理部２７において検出される拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比［Ｉ出１５５０／Ｉ出９０５］を算出して数式（４）に代入することにより、照射位置（つまり、反射位置）における葉ＰＴ３の水の濃度ＣＨ２Ｏを導出できる。
【００４９】
図１１は、植物ＰＴの葉ＰＴ３における水分、うねりの有無とレーザ光である参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度分布の一例を示す説明図である。投射光源走査用光学部１７は、上述した制御部１１内の第１モータにより図１１の紙面左右方向に移動可能な第１コリメートレンズＣＬ１と、上述した制御部１１内の第２モータにより図１１の紙面左右方向に移動可能な第２コリメートレンズＣＬ２とを有する。
【００５０】
図１１のパターンｐｔａに示すように、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と、第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とが同一である場合には、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２のビーム径が同一となるので、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの葉ＰＴ３の照射面積ＳＱ１，ＳＱ２はともに同一となる。言い換えると、照射設定部の一例としての投射光源走査用光学部１７は、パターンｐｔａでは、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とを同一に設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧは、葉ＰＴ３のうねりの有無に影響を受けることなく、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分の有無を検出できる。
【００５１】
次に、図１１のパターンｐｔｂに示すように、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と、第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とが異なる場合には、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２のビーム径は異なるので、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの葉ＰＴ３の照射面積ＳＱ３，ＳＱ４は異なる。言い換えると、照射設定部の一例としての投射光源走査用光学部１７は、パターンｐｔｂでは、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とを異なるように設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧは、照射面積が共通する部分においては葉ＰＴ３のうねりの有無に影響を受けることなく、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分の有無を検出できる。また、画像判定部ＪＧは、異なる照射面積において反射した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比（数式（４）参照）を基に、植物ＰＴの葉ＰＴ３のうねりの有無を検出できる。
【００５２】
次に、図１１に示すように、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３以外の断面において水分もうねりも無い位置ＰＴ５，ＰＴ６について説明する。位置ＰＴ５，ＰＴ６では、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２は水分やうねりの影響を受けないので、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２は同様に反射し、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比は、参照光ＬＳ１及び測定光の強度比と同様となる。
【００５３】
次に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３以外の断面において水分は無いがうねりがあったり無かったりする位置ＰＴ３，ＰＴ４について説明する。例えば参照光ＬＳ１の照射位置はうねりがあるために拡散反射光ＲＶ１の配光特性が斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移し、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ１の強度は低下する。また、測定光ＬＳ２の照射位置はうねりが無いために拡散反射光ＲＶ２の配光特性は斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移しないので、うねりがある場合に比べて、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ２の強度の低下は見られない。
【００５４】
更に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の断面において水分があり且つうねりがあったり無かったりする位置ＰＴ１，ＰＴ２について説明する。位置ＰＴ２では、水分はあるがうねりは無いので、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１の配光特性ＲＶ１Ｓ２は斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移せず、うねりがある場合に比べて、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ１の強度の低下は見られない。しかし、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の配光特性ＲＶ２Ｓ２は斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）に推移しないが、測定光ＬＳ２の一部が水分に吸収されるので、拡散反射光ＲＶ２の強度は低下する。
【００５５】
また、位置ＰＴ１では、例えば参照光ＬＳ１の照射位置は水分もうねりもあるので、拡散反射光ＲＶ１の配光特性ＲＶ１Ｓ１が斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移し、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ１の強度は低下する。また、測定光ＬＳ２の照射位置では水分はあるがうねりは無いので、拡散反射光ＲＶ２の配光特性ＲＶ２Ｓ１が斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移せず、うねりが存在することに起因した拡散反射光ＲＶ２の強度の低下は無いが、測定光ＬＳ２は位置ＰＴ１に存在する水分にその一部が吸収されるので、その分拡散反射光ＲＶ２の強度は低下する。
【００５６】
次に、画像判定部ＪＧの内部構成について、図２及び図３を参照して詳細に説明する。図３は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧの内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。
【００５７】
撮像光学部２１は、例えばレンズを用いて構成され、植物ストレス検出カメラ１の外部から入射する光（例えば拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２）を集光し、拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２を受光部２３の所定の撮像面に結像させる。
【００５８】
受光部２３は、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の両方の波長に対する分光感度のピークを有するイメージセンサである。受光部２３は、撮像面に結像した拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２の光学像を電気信号に変換する。受光部２３の出力は、電気信号（電流信号）として信号加工部２５に入力される。なお、撮像光学部２１及び受光部２３は、非可視光センサＮＶＳＳにおける撮像部としての機能を有する。
【００５９】
信号加工部２５は、Ｉ／Ｖ変換回路２５ａと、増幅回路２５ｂと、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃとを有する。Ｉ／Ｖ変換回路２５ａは、受光部２３の出力信号（アナログ信号）である電流信号を電圧信号に変換する。増幅回路２５ｂは、Ｉ／Ｖ変換回路２５ａの出力信号（アナログ信号）である電圧信号のレベルを、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃにおいて処理可能なレベルまで増幅する。
【００６０】
コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号（アナログ信号）と所定の閾値との比較結果に応じて、増幅回路２５ｂの出力信号を２値化して距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。また、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）を含み、増幅回路２５ｂの出力信号（アナログ信号）のＡＤ（Analog Digital）変換結果のピークを検出して保持し、更に、ピークの情報を距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。
【００６１】
検出部の一例としての検出処理部２７は、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａと、メモリ２７ｂと、検出結果フィルタ処理部２７ｃとを有する。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、第１の波長（例えば９０５ｎｍ）を有する参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力（２値化信号）を基に、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光ＬＳ１の照射位置までの距離を測距する。
【００６２】
具体的には、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の投射時から拡散反射光ＲＶ１の受光時までの時間差Δｔ（図５（Ａ）参照）を基に、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光ＬＳ１の照射位置までの距離を測距する。図５（Ａ）は、非可視光センサＮＶＳＳの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）のうち第１の波長（例えば９０５ｎｍ）の参照光ＬＳ１を用いた距離検出の原理説明図である。
【００６３】
距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦの入力時を参照光ＬＳ１の投射時と判定し、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力の入力時を拡散反射光ＲＶ１の受光時と判定する。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、例えば距離を、「距離＝光速度×（時間差Δｔ／２）」として算出することで、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光の照射位置までの距離を簡易に得られる。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａにおける距離の測距には、少なくとも１種類の波長の参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力が必要となる。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、距離の情報を検出結果フィルタ処理部２７ｃに出力する。
【００６４】
また、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）とを基に、植物ＰＴの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの有無を検出する。
【００６５】
具体的には、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、例えば参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）をメモリ２７ｂに一時的に保存し、次に、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）が得られるまで待機する。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）が得られた後、メモリ２７ｂを参照して、画角内に含まれる植物ＰＴの同一ラインにおける参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）との比を算出する。
【００６６】
例えば水分が存在する照射位置では、測定光ＬＳ２の一部が吸収され易いので、拡散反射光ＲＶ２の強度（つまり、振幅）が減衰する（図５（Ｂ）参照）。図５（Ｂ）は、非可視光センサＮＶＳＳの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）の参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２を用いた水分検出の原理説明図である。従って、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、画角内に含まれる植物ＰＴのライン毎の算出結果（例えば、拡散反射光ＲＶ１と拡散反射光ＲＶ２の各強度の差分（振幅の差分ΔＶ）の算出結果、又は拡散反射光ＲＶ１と拡散反射光ＲＶ２の強度比）を基に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの有無を検出することができる。
【００６７】
なお、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１の振幅ＶＡと、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の振幅ＶＢとの振幅差分（ＶＡ−ＶＢ）と振幅ＶＡとの比Ｒと所定の検出閾値Ｍとの大小の比較に応じて、植物ＰＴの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの有無を検出しても良い（図６参照）。図６は、非可視光センサＮＶＳＳにおける水分やうねりの検出の原理説明図である。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、例えばＲ＞Ｍであれば水分を検出したと判定し、Ｒ≦Ｍであれば水分を検出しないと判定してもよい。このように、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、振幅差分（ＶＡ−ＶＢ）と振幅ＶＡとの比Ｒと検出閾値Ｍとの比較結果に応じて、水分やうねりの有無を検出することで、ノイズ（例えば外乱光）の影響を排除でき、水分やうねりの有無を高精度に検出することができる。
【００６８】
メモリ２７ｂは、例えばＲＡＭ（RANDOM ACCESS MEMORY）を用いて構成され、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）を一時的に保存する。
【００６９】
検出結果フィルタ処理部２７ｃは、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａの出力と、制御部１１から指定された所定の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報とを基に、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である水分やうねりの検出結果に関する情報をフィルタリングして抽出する。検出結果フィルタ処理部２７ｃは、抽出結果に関する情報を表示処理部２９に出力する。例えば、検出結果フィルタ処理部２７ｃは、植物ストレス検出カメラ１からの距離情報とともに、植物ＰＴの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの検出結果に関する情報を表示処理部２９に出力する。
【００７０】
表示処理部２９は、検出結果フィルタ処理部２７ｃの出力を用いて、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である照射位置における水分やうねりに関する情報の一例として、植物ストレス検出カメラ１からの距離毎の照射位置における水分やうねりの位置を示す検出結果画像データを生成する。表示処理部２９は、植物ストレス検出カメラ１から照射位置までの距離の情報を含む検出結果画像データを可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に出力する。
【００７１】
次に、可視光カメラＶＳＣの各部について説明する。
【００７２】
撮像光学部３１は、例えばレンズを用いて構成され、植物ストレス検出カメラ１の画角内からの環境光ＲＶ０を集光し、環境光ＲＶ０を受光部３３の所定の撮像面に結像させる。
【００７３】
受光部３３は、可視光の波長（例えば０．４μｍ〜０．７μｍ）に対する分光感度のピークを有するイメージセンサである。受光部３３は、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。受光部３３の出力は、電気信号として撮像信号処理部３５に入力される。なお、撮像光学部３１及び受光部３３は、可視光カメラＶＳＣにおける撮像部としての機能を有する。
【００７４】
撮像信号処理部３５は、受光部３３の出力である電気信号を用いて、人が認識可能なＲＧＢ（Red Green Blue）又はＹＵＶ（輝度・色差）等により規定される可視光画像データを生成する。これにより、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像データが形成される。撮像信号処理部３５は、可視光画像データを表示制御部３７に出力する。
【００７５】
表示データ生成部の一例としての表示制御部３７は、撮像信号処理部３５から出力された可視光画像データと、表示処理部２９から出力された検出結果画像データとを用いて、水分やうねりが可視光画像データのいずれかの位置で検出された場合に、水分やうねりに関する情報の一例として、可視光画像データと検出結果画像データとを合成した表示データ、又は可視光画像データと検出結果画像データとを対比可能に表した表示データを生成する。表示制御部３７は、表示データを、例えばネットワークを介して接続されたデータロガーＤＬ又は通信端末ＭＴに送信して表示を促す。なお、表示制御部３７における表示データの生成処理の詳細については、図１０を参照して後述する。
【００７６】
また、制御部１１は、検出処理部２７において設定された設定距離情報の一例としての検出対象距離、又は検出対象距離範囲を変更しても良い。この検出対象距離範囲の変更は、制御部１１が自動的に行ってもよいし、ユーザが通信端末ＭＴなどを利用して、任意のタイミングで行ってもよい。これにより、植物ストレス検出カメラ１が設置された環境に応じて、適切な検出対象距離又は検出対象距離範囲を設定することができる。なお、設定距離情報とは、例えば検出処理部２７の検出結果フィルタ処理部２７ｃにおいて予め設定された検出対象距離である。
【００７７】
また、制御部１１は、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴにより入力された検出対象距離の情報を基に検出対象距離範囲を算出する場合、検出対象距離の値に応じて算出する検出対象距離範囲の値を変更してもよい。検出対象までの距離が大きい場合には、検出対象までの距離が小さい場合に比べて、拡散反射光の強度（振幅）の減衰が大きいので、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａにおける距離検出時の誤差が大きくなる。制御部１１は、入力された検出対象距離の値が大きいほど、算出する検出対象距離範囲を大きくする方が好ましい。例えば制御部１１から出力された検出対象距離が３［ｍ］である場合には、検出処理部２７は、検出対象距離範囲を２〜４［ｍ］に変更する。また、制御部１１から出力された検出対象距離が１００［ｍ］である場合には、検出処理部２７は、検出対象距離範囲を９５〜１０５［ｍ］に変更する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、検出対象までの距離に応じて、適切な検出対象距離範囲を設定することができる。従って、表示制御部３７は、検出対象距離の長さに応じた検出処理部２７における距離検出時の誤差も考慮して、特定の物質に関する情報の一例としての表示データを生成できる。また、植物ストレス検出カメラ１は、検出対象距離範囲を設定することで、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴまでの距離が制御部１１から出力された検出対象距離と完全に一致しない場合でも、特定の物質を検出することができる。
【００７８】
データロガーＤＬは、表示制御部３７から出力された表示データを通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器（不図示）に送信し、通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器（例えば図１に示す事務所内制御室内のモニタ５０）の表示画面における表示データの表示を促す。また、データロガーＤＬは、通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器のユーザの入力操作により送信された水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を植物ストレス検出カメラ１に送信する。水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報は、制御部１１に入力される。これにより、データロガーＤＬは、ユーザの入力操作により指定された水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を植物ストレス検出カメラ１に入力させることができる。なお、データロガーＤＬから水分やうねり１に入力される水分やうねりの検出対象距離範囲は複数の範囲でも良く、更に、複数の検出対象距離範囲の設定数も任意に入力されても良い。これにより、データロガーＤＬは、ユーザにとって所望の検出対象距離範囲、又は検出対象距離範囲の設定数を任意に植物ストレス検出カメラ１に設定させることができる。
【００７９】
通信端末ＭＴは、例えばユーザ個人が用いる携帯用の通信用端末であり、ネットワーク（不図示）を介して、表示制御部３７から送信された表示データを受信し、通信端末ＭＴの表示画面（不図示）に表示データを表示させる。また、通信端末ＭＴは、ユーザの入力操作により水分やうねりの検出対象距離の情報が入力された場合には、水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を、データロガーＤＬを介して又は直接に、植物ストレス検出カメラ１に送信する。同様に、水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報は、制御部１１に入力される。これにより、通信端末ＭＴは、ユーザの入力操作により指定された水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を、データロガーＤＬを介して又は直接に、植物ストレス検出カメラ１に入力させることができる。なお、通信端末ＭＴから植物ストレス検出カメラ１に入力される水分やうねりの検出対象距離範囲は複数の範囲でも良く、更に、複数の検出対象距離範囲の設定数も任意に入力されても良い。これにより、通信端末ＭＴは、ユーザにとって所望の検出対象距離範囲、又は検出対象距離範囲の設定数を任意に植物ストレス検出カメラ１に設定させることができる。
【００８０】
また、ユーザの入力操作により検出対象距離範囲が入力される場合、制御部１１は、入力された検出対象距離範囲を変更せずに検出処理部２７に設定しても良い。あるいは、算出部の一例である制御部１１は、入力された検出対象距離範囲を基に、検出処理部２７に設定する検出対象距離範囲を算出し、検出処理部２７に設定しても良い。例えば、ユーザの入力範囲により４〜７［ｍ］が検出対象範囲として入力された場合、制御部１１は、検出対象距離範囲を５〜６［ｍ］や３〜８［ｍ］等に変更して検出処理部２７に設定しても良い。
【００８１】
（非可視光センサの制御部における初期動作の一例の説明）
次に、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳの制御部１１における初期動作の一例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の制御部１１における初期動作の一例を示すフローチャートである。
【００８２】
図４において、植物ストレス検出カメラ１がデータロガーＤＬ又は通信端末ＭＴから送信された水分やうねりの検出対象距離の情報を受信した場合に（Ｓ１、ＹＥＳ）、制御部１１は、水分やうねりの検出対象距離の情報を取得する。制御部１１は、水分やうねりの検出対象距離の情報を基に、非可視光センサＮＶＳＳが検出対象とする水分やうねりの検出対象距離範囲を算出し、取得された検出対象距離又は算出された検出対象距離範囲の情報を信号加工部２５又は検出処理部２７に設定する（Ｓ２）。
【００８３】
なお、水分やうねりの検出対象距離の情報には、例えば、水分やうねりであって検出対象となる植物ストレス検出カメラ１からの距離又は方向の情報や、植物ストレス検出カメラ１の設置条件情報などが含まれる。植物ストレス検出カメラ１からの距離の情報は、予め決められた値でもよく、通信端末ＭＴなどを利用したユーザによって任意に設定されてもよい。植物ストレス検出カメラ１の設置条件情報は、予め植物ストレス検出カメラ１に設定されてもよく、通信端末ＭＴなどを利用したユーザによって任意に設定されてもよい。設置条件情報とは、例えば、地面からの植物ストレス検出カメラ１の高さの情報や、植物ストレス検出カメラ１の投射角度や、設置された居室の広さなどである。設置条件情報が入力された植物ストレス検出カメラ１において、例えば制御部１１は、設置条件情報を基に、上記水分やうねりの検出対象距離又は対象距離範囲を算出してもよい。また、このように設置条件情報が設定されることで、設置環境に応じて水分やうねりを検出することができ、誤検知を抑制することができる。
【００８４】
なお、制御部１１は、所定面（例えば床ＦＬ）からの植物ストレス検出カメラ１の高さの情報に応じて、ステップＳ２において算出した検出対象距離範囲を変更しても良い。この検出対象距離範囲の変更は、制御部１１が自動的に行ってもよいし、ユーザが通信端末ＭＴなどを利用して、任意のタイミングで行ってもよい。また、検出対象距離範囲は、検出対象距離を基に算出されたものでなく、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴなどによって直接入力されたものでもよい。或いは、植物ストレス検出カメラ１は、検出対象距離又は検出対象距離範囲を入力可能な入力部を設けてもよい。
【００８５】
検出対象までの距離が大きい場合には、検出対象までの距離が小さい場合に比べて、拡散反射光の強度（振幅）の減衰が大きいので、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａにおける距離検出時の誤差が大きくなる。このため、制御部１１は、入力された高さの情報が大きいほど、算出する検出対象距離範囲を大きくする方が好ましい。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、例えば植物ストレス検出カメラ１の所定面からの高さの情報が小さい場合（例えば３［ｍ］）又は大きい場合（例えば１００［ｍ］）に応じて検出対象距離範囲を変更することで、非可視光センサＮＶＳＳにおける距離検出時の誤差も考慮して、非可視光センサＮＶＳＳに水分やうねりの検知精度を一層向上できる。また、表示制御部３７は、植物ストレス検出カメラ１が設置される高さに応じた検出処理部２７における距離検出時の誤差も考慮して、水分やうねりに関する情報の一例としての表示データを生成できる。
【００８６】
また、制御部１１は、非可視光センサＮＶＳＳの検出処理部２７における水分やうねりの検出閾値Ｍを検出処理部２７の距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに設定する（Ｓ３）。検出閾値Ｍは、検出対象となる特定の物質に応じて適宜設けられることが好ましい。
【００８７】
ステップＳ３の後、制御部１１は、撮像処理を開始させるための制御信号を可視光カメラＶＳＣの各部に出力し（Ｓ４−１）、更に、第１投射光源１３又は第２投射光源１５に参照光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の投射を開始させるための光源走査用タイミング信号ＴＲを非可視光センサＮＶＳＳの第１投射光源１３及び第２投射光源１５に出力する（Ｓ４−２）。なお、ステップＳ４−１の動作とステップＳ４−２の動作との実行タイミングはどちらが先でもよく、同時でもよい。
【００８８】
（非可視光センサの水分やうねりの検出に関する詳細な動作の説明）
次に、植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳにおける水分やうねりの検出に関する詳細な動作手順について、図９を参照して説明する。図９は、非可視光センサＮＶＳＳにおける植物ＰＴの水分、うねりの検出に関する詳細な動作手順の一例を説明するフローチャートである。図９に示すフローチャートの説明の前提として、タイミング制御部１１ａは、光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３及び第２投射光源１５に出力しており、植物ストレス検出カメラ１から参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が植物ＰＴの葉ＰＴ３に向けて照射されるとする。
【００８９】
図９において、制御部１１は、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積とが同一又は異なる値となるように設定する（Ｓ１１）。上述したように、葉ＰＴ３の水分のみが検出されるためには、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積とが同一となるように設定される。また、葉ＰＴ３の水分やうねりが検出されるためには、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積とが異なるように設定される。
【００９０】
ステップＳ１１の後、奇数番目の投射周期における光源発光信号ＲＦがタイミング制御部１１ａから出力された場合には（Ｓ１２、ＹＥＳ）、第１投射光源１３は、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、参照光ＬＳ１を投射する（Ｓ１３）。投射光源走査用光学部１７は、植物ストレス検出カメラ１の画角内に含まれる植物ＰＴのＸ方向のライン上に参照光ＬＳ１を１次元的に走査する（Ｓ１５、図７の拡大図ＥＰＧ参照）。参照光ＬＳ１が照射されたＸ方向のライン上のそれぞれの照射位置において、参照光ＬＳ１が拡散反射したことで生じた拡散反射光ＲＶ１が撮像光学部２１を介して受光部２３により受光される（Ｓ１６）。
【００９１】
信号加工部２５では、拡散反射光ＲＶ１の受光部２３における出力（電気信号）が電圧信号に変換され、この電圧信号のレベルがコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃにおいて処理可能なレベルまで増幅される（Ｓ１７）。コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号と所定の閾値との比較結果に応じて、増幅回路２５ｂの出力信号を２値化して距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号のピークの情報を距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。
【００９２】
距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力（２値化信号）を基に、植物ストレス検出カメラ１から照射位置（つまり、反射位置）までの距離を測距する（Ｓ１８−１）。なお、このステップＳ１８−１の処理は省略されてもよい。
【００９３】
距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１に対するコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）をメモリ２７ｂに一時的に保存する（Ｓ１８−２）。また、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、メモリ２７ｂに保存された前回のフレーム（投射周期）における参照光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２に対する拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２における同一ラインに関するコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力をメモリ２７ｂから読み出す（Ｓ１８−３）。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、同一ラインにおける参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、所定の検出閾値Ｍとを基に、同ライン上における水分やうねりの有無を検出する（Ｓ１８−４）。検出結果フィルタ処理部２７ｃは、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａの出力と、制御部１１から指定された所定の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報とを基に、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である水分やうねりに関する情報をフィルタリングして抽出する。
【００９４】
表示処理部２９は、検出結果フィルタ処理部２７ｃの出力を用いて、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である水分やうねりに関する情報の一例として、植物ストレス検出カメラ１からの距離毎の水分やうねりの検出位置を示す検出結果画像データを生成する（Ｓ１９）。ステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８−１〜Ｓ１８−４、Ｓ１９の各動作は、１回のフレーム（投射周期）の検出エリア内のライン毎に実行される。
【００９５】
つまり、１つのＸ方向のラインに対するステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８−１〜Ｓ１８−４、Ｓ１９の各動作が終了すると、次のＸ方向のラインに対するステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８−１〜Ｓ１８−４、Ｓ１９の各動作が行われ（Ｓ２０、ＮＯ）、以降、１フレーム分のステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８−１〜Ｓ１８−４、Ｓ１９の各動作が終了するまで、図７の拡大図ＥＰＧに示すＹ方向の走査に関してステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８−１〜Ｓ１８−４、Ｓ１９の各動作が繰り返される。
【００９６】
一方、１フレームの全てのラインに対してステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８−１〜Ｓ１８−４、Ｓ１９の各動作の実行が終了した場合には（Ｓ２０、ＹＥＳ）、投射光の走査が継続する場合には（Ｓ２１、ＹＥＳ）、非可視光センサＮＶＳＳの動作はステップＳ２２に進む。つまり、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積との比（面積比）が変更されるように設定される場合には（Ｓ２２、ＹＥＳ）、制御部１１は、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積との面積比が変更後の面積比となるように設定する（Ｓ１１）。一方、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積との比（面積比）が変更されない場合には（Ｓ２２、ＮＯ）、次の投射周期（つまり、偶数番目の投射周期）になるので（Ｓ１２、ＮＯ）、第２投射光源１５は、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、測定光ＬＳ２を投射する（Ｓ１４）。ステップＳ１４以降の説明は上述したステップＳ１４以降の説明と同一であるため、説明を省略する。一方、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の走査が継続しない場合には（Ｓ２１、ＮＯ）、非可視光センサＮＶＳＳの動作は終了する。
【００９７】
（表示データの生成の説明）
次に、表示制御部３７における表示データの生成処理について、図１０を参照して詳細に説明する。図１０は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の表示制御部３７における出力画像サイズのキャリブレーションの詳細な動作手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１０の説明は、表示制御部３７が可視光カメラ画像データと検出結果画像データとの各サイズが一致するように両画像データを合成する際に行われるキャリブレーションに関する説明である。
【００９８】
本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は可視光カメラＶＳＣと非可視光センサＮＶＳＳとが一体的に組み合わされた構成であるが、本実施形態の可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７を除く他の各部の構成は既存の監視カメラと同様である。この場合、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳは、既存の可視光カメラＶＳＣにアドオンされた構成となる。従って、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像データのアスペクト比と、非可視光センサＮＶＳＳにより生成された検出結果画像データのアスペクト比とが一致していない場合が考えられる。図１０に示すキャリブレーションでは、表示制御部３７は、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像データのアスペクト比と、非可視光センサＮＶＳＳにより生成された検出結果画像データのアスペクト比とを一致させる。
【００９９】
図１０において、表示制御部３７は、例えば色情報を用いたフィルタリング処理によって、可視光画像データの特徴を抽出する（Ｓ３１）。なお、ステップＳ３１の動作は、撮像信号処理部３５により実行されても良く、この場合には、表示制御部３７は、撮像信号処理部３５により実行された可視光画像データの特徴抽出結果の情報を撮像信号処理部３５から取得する。
【０１００】
また、表示制御部３７は、例えば距離情報毎のフィルタリング処理によって、検出結果画像データの特徴を抽出する（Ｓ３２）。なお、ステップＳ３２の動作は、表示処理部２９により実行されても良く、この場合には、表示制御部３７は、表示処理部２９により実行された検出結果画像データの特徴抽出結果の情報を表示処理部２９から取得する。表示制御部３７は、ステップＳ３２により得られた検出結果画像データの特徴抽出結果を基に、検出された水分やうねりの検出位置に関する情報をワークメモリ用のメモリ（不図示）保存する（Ｓ３３）。
【０１０１】
表示制御部３７は、ステップＳ３１において得られた可視光画像データの特徴抽出結果の情報と、ステップＳ３２において得られた検出結果画像データの特徴抽出結果の情報とを用いて、可視光画像データ及び検出結果画像データの各輪郭をサーチしてパターンマッチングを実行する（Ｓ３４）。表示制御部３７は、ステップＳ３４のパターンマッチング後の可視光画像データと検出結果画像データとを重ね合わせる（Ｓ３５）。ステップＳ３４及びステップＳ３５により、表示制御部３７は、アスペクト比が一致した可視光画像データと検出結果画像データとが重ね合わせられた表示データを得ることができる。
【０１０２】
表示制御部３７は、ステップＳ３５における重ね合わせ後の表示データの画像サイズ枠の基準点（例えば原点）及び終了点を抽出して制御部１１に保存する（Ｓ３６）。なお、図２では、図面の煩雑化を避けるために、制御部１１と表示制御部３７との間の矢印の図示を省略している。表示データの画像サイズ枠の基準点及び終了点は、非可視光センサＮＶＳＳからの投射光の走査開始位置及び走査終了位置に対応する。
【０１０３】
ステップＳ３６の後、制御部１１は、表示制御部３７から取得した表示データの画像サイズ枠の基準点（例えば原点）及び終了点の情報を用いて、非可視光センサＮＶＳＳにおける投射光の走査範囲を変更し、変更後の投射光源走査用光学部１７の走査開始位置及び走査終了位置の情報を投射光源走査用光学部１７に設定する（Ｓ３７）。図１０に示すキャリブレーションが一度実行されることで、表示制御部３７は、可視光カメラＶＳＣからの可視光画像データと非可視光センサＮＶＳＳからの検出結果画像データとの各アスペクト比を一致させた表示データを簡易に生成することができる。
【０１０４】
図１２は、参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の照射位置の面積が同一である場合における植物ＰＴ全体の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。図１２に示す凡例バーＢＲ１は、図１２の紙面上部に向かうほど水分が少なく、図１２の紙面下部に向かうほど水分が多いことを示す。
【０１０５】
図１２に示す状態ＳＴＥ１は、例えば肥料水供給装置ＷＦから水が全く供給されていない状態（例えば水ストレス状態）で植物ＰＴが枯死寸前の状態である。図１２に示す状態ＳＴＥ２は、例えば肥料水供給装置ＷＦから肥料や水が供給されている状態で、根、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３において水や肥料による栄養分を吸収中の状態であり、能動的に蒸散を行っている状態である。図１２に示す状態ＳＴＥ３は、例えば肥料水供給装置ＷＦから肥料や水が過剰に供給された後の状態で、根、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３において水や肥料による栄養分の吸収が飽和状態で停止している状態である。
【０１０６】
例えば葉ＰＴ３の水分の分布状況を説明すると、状態ＳＴＥ１では葉ＰＴ３の水分は非常に少ないことが把握可能であり、状態ＳＴＥ２では葉ＰＴ３の水分は少し足りていないことが把握可能であり、状態ＳＴＥ３では葉ＰＴ３の水分は少し多いことが把握可能である。
【０１０７】
図１２に示す状態ＳＴＥ１〜状態ＳＴＥ３に示す植物ＰＴの全体が含まれた表示データが植物ストレス検出カメラ１において生成され、例えば事務所内制御室に設置されたモニタ５０に表示された場合、ユーザは、状態ＳＴＥ１〜状態ＳＴＥ３のうちいずれかに示す植物ＰＴの全体が含まれた表示データを閲覧することで、植物ＰＴにおける吸水速度（言い換えると、水ポテンシャル）を簡易に把握できる。水ポテンシャルとは、植物が潜在的に水を吸い上げる根や茎をどれだけ有するかを定量的に示すパラメータである。
【０１０８】
また、ユーザは、トマト等の果菜類の生育において、果実糖度を増すために必要となる最適な水ストレス状態と現状の植物ＰＴの水ストレス状態とを簡易に把握可能である。図１２では、状態ＳＴＥ２に示す植物ＰＴが肥料や水が過剰に供給されていないし、水が全く供給されていないわけではない。ユーザは、状態ＳＴＥ２に示す植物ＰＴの表示データをモニタ５０において閲覧することで、例えば葉ＰＴ３の水分の分布として水が少し足りていない状況であり、その状況が葉ＰＴ３にとって最適な水ストレス状態であることを簡易に把握できる。
【０１０９】
図１３は、参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の照射位置の面積が異なる場合における植物ＰＴの葉ＰＴ３の水分、うねりの分布の推移の一例を示す説明図である。図１４は、参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２のうちいずれか一方だけを用いて照射位置の面積を異ならせた場合と、参照光ＬＳ１を用いて検出した植物ストレス検出カメラ１からの距離を基にした場合の植物ＰＴの葉ＰＴ３のうねりの分布の推移の一例を示す比較例の説明図である。
【０１１０】
図１３では、水分やうねりの検出結果画像データＤＣＴ１，ＤＣＴ２の説明を分かり易くするために、植物ＰＴに見られるうねりと凹凸が同じ曲率である蛇腹状のうねりを有するトタン製の蛇腹壁ＴＴＮが、植物ストレス検出カメラ１から見て観察対象の植物ＰＴの後方に設けられた場合を想定して説明する。また、図１３及び図１４では、トタン製の蛇腹壁ＴＴＮには水分は検出されないとして説明する。
【０１１１】
図１３，図１４に示す凡例バーＢＲ１，ＢＲ２では、図１３，図１４の紙面左側に向かうほど拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度が大きく、図１３，図１４の紙面右側に向かうほど拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度が小さい。より具体的には、凡例バーＢＲ１は、図１３，図１４の紙面左側に向かうほど水分が多く、図１３，図１４の紙面右側に向かうほど水分が少ない。また、凡例バーＢＲ２は、図１３，図１４の紙面左側に向かうほど参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置の形状が手前に凸又は手前に凹（つまり、平坦な形状））であり、図１３，図１４の紙面右側に向かうほど、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置の形状が変曲している（つまり、うねりがある）。
【０１１２】
図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ１は、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が同一である場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体における水分の有無に関する検出結果の分布を示す。照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が同一であるため、検出結果画像データＤＣＴ１には、トタン製の蛇腹壁ＴＴＮのうねりの分布に関する出力は得られない。検出結果画像データＤＣＴ１によれば、ユーザは、葉ＰＴ３の中央部分に水分が多く検出されたことが把握可能である。
【０１１３】
図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ２は、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が異なる場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体における水分及びうねりの有無に関する検出結果の分布を示す。照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が異なるため、植物ストレス検出カメラ１から見てトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの手前側及び奥側の平坦部分において反射した微弱な拡散反射光が植物ストレス検出カメラ１において受光され、それぞれの拡散反射光の強度が検出結果画像データＤＣＴ２において示されており、検出結果画像データＤＣＴ３，ＤＣＴ４においても同様である。但し、植物ストレス検出カメラ１から見て奥側の平坦部分において反射した拡散反射光の強度は、植物ストレス検出カメラ１からの距離が遠くなればなるほど拡散反射光の強度が減衰するため、手前側の平坦部分において反射した拡散反射光の強度より小さい。
【０１１４】
図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ２では、照射面積ＳＰＴ１，ＳＴＰ２の共通部分においては水分の有無が検出され、更に、照射面積ＳＰＴ１，ＳＴＰ２の違いに基づくうねりの有無が検出される。このため、検出結果画像データＤＣＴ２では、うねりの検出結果が水分の検出結果に付加されている分、検出結果画像データＤＣＴ１に比べて、検出結果画像データＤＣＴ１において水分が検出された部分のみにおいてうねりの検出結果が強調されて示されている。なお、照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２はどちらが大きく、小さくてもよい。従って、ユーザは、例えば図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ１，ＤＣＴ２の両方が対比的にモニタ５０に表示された場合には、両方の検出結果画像データＤＣＴ１，ＤＣＴ２を見比べることで、葉ＰＴ３の水分量の変化とともに起きる葉ＰＴ３の吸水や蒸散による葉ＰＴ３の開きや巻き等のうねりの変化を同時に把握することができる。
【０１１５】
図１４に示す検出結果画像データＤＣＴ３は、測定光ＬＳ２のみが照射面積ＳＰＴ２が照射毎に異なる場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体におけるうねりの有無に関する検出結果の分布を示す。測定光ＬＳ２の波長は水分に吸収され易い特性を有するので、検出結果画像データＤＣＴ３において、拡散反射光ＲＶ２の強度は、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１の強度より小さくなり、更に、１種類の測定光ＬＳ２しか使用されていないので、葉ＰＴ３の周囲にあるトタン製の蛇腹壁ＴＴＮのうねりと相違せず、葉ＰＴ３のうねりの分布は正確に判別することができない。
【０１１６】
図１４に示す検出結果画像データＤＣＴ４は、参照光ＬＳ１のみが照射面積ＳＰＴ１が照射毎に異なる場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体におけるうねりの有無に関する検出結果の分布を示す。参照光ＬＳ１の波長は水分に吸収され難い特性を有するので、検出結果画像データＤＣＴ４において、拡散反射光ＲＶ１の強度は、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度より大きくなるが、１種類の参照光ＬＳ１しか使用されていないので、葉ＰＴ３の周囲にあるトタン製の蛇腹壁ＴＴＮのうねりに比べて拡散反射光の強度に違いは見られるものの、葉ＰＴ３のうねりの分布は正確に判別することができない。
【０１１７】
図１４に示す検出結果画像データＤＣＴ５は、照射面積ＳＰＴ１の参照光ＬＳ１が葉ＰＴ３に向けて照射され、その照射時刻とその拡散反射光ＲＶ１の受光時刻との差分に応じた距離画像（ＴＯＦ画像）であり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体におけるうねりの有無に関する検出結果を示す。凡例バーＢＲ３では、図１４の紙面左側に向かうほど植物ストレス検出カメラ１からの距離の値が大きく（つまり、手前に凸であり）、図１４の紙面右側に向かうほど植物ストレス検出カメラ１からの距離の値が小さい（つまり、手前に凹である）。検出結果画像データＤＣＴ５は、植物ストレス検出カメラ１からの距離を基にして生成されているので、葉ＰＴ３の全体の形状のうねりは正確に判別が困難である。
【０１１８】
図１５は、水の含水率が増加するように変化した場合の植物ＰＴの葉ＰＴ３の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。図１５に示す検出結果画像データＤＣＴ６ａ，ＤＣＴ６ｂにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ６ａは、水ストレス状態にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ６ｂは、水が供給された後に生成された葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。
【０１１９】
水が供給されたことにより、水の供給前に比べて水分に吸収される測定光ＬＳ２の量が増加するので、拡散反射光ＲＶ２の強度は減少し、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比（つまり、Ｉ出９０５／Ｉ出１５５０）は増加する。これにより、ユーザは、葉ＰＴ３の水の含水率が増加するように変化した場合には、検出結果画像データＤＣＴ６ａ，６ｂを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、葉ＰＴ３の全体（例えば、範囲ＡＲ１ａと範囲ＡＲ１ｂ）における水分の検出量が増大したことが容易に判別可能となる。
【０１２０】
図１６は、水の含水率が減少するように変化した場合の植物の葉の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。図１６に示す検出結果画像データＤＣＴ７ａ，ＤＣＴ７ｂ，ＤＣＴ７ｃにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ７ａは、通常の健全な状態（つまり、水や肥料が適量に供給されている状態）にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ７ｂは、水ストレス状態にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データであり、水不足により水分が減少し葉ＰＴ３の形状が反れたり萎れたりする前兆であることを示す。検出結果画像データＤＣＴ７ｃは、水が供給されなくなった後に生成された葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データであり、水分がゼロの状態で枯死状態であることを示す。
【０１２１】
水が供給されなくなることにより、水分に吸収される測定光ＬＳ２の量が減少するので、拡散反射光ＲＶ２の強度は増大し、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比（つまり、Ｉ出９０５／Ｉ出１５５０）は減少する。これにより、ユーザは、葉ＰＴ３の水の含水率が減少するように変化した場合には、検出結果画像データＤＣＴ７ａ，７ｂ，７ｃを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、葉ＰＴ３の全体（例えば、範囲ＡＲ２ａと範囲ＡＲ２ｂと範囲ＡＲ２ｃ）における水分の検出量が減少したことが容易に判別可能となる。
【０１２２】
図１７（Ａ）は、水の含水率は変化しないが、植物に供給された肥料が増加するように変化した場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す図である。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示す推移の具体的な葉の写真例を示す図である。図１７（Ａ）に示す検出結果画像データＤＣＴ８ａ，ＤＣＴ８ｂにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ８ａは、通常の健全な状態（つまり、水や肥料が適量に供給されている状態）にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ８ｂは、肥料が過剰に供給された結果、光合成において消化しきれずに栄養過多の状態にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データであり、葉脈が隆起してうねりが生じていることを示す検出結果画像データである。
【０１２３】
検出結果画像データＤＣＴ８ａ，ＤＣＴ８ｂにおいて水分の含水率に変化は無いが、肥料が過剰に供給されたことにより、葉脈の隆起が生じてしまった。これにより、ユーザは、植物ＰＴに過剰な肥料が供給された場合には、検出結果画像データＤＣＴ８ａ，ＤＣＴ８ｂを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、例えば検出結果画像データＤＣＴ８ａにおいて水分がよく検出された範囲ＡＲ３ａが、検出結果画像データＤＣＴ８ｂでは水分がよく検出された範囲ＡＲ３ｂにシフトしているので、葉ＰＴ３の範囲ＡＲ３ａ付近にうねりが生じたことを容易に判別可能である。
【０１２４】
図１７（Ｂ）の写真ＰＩＴ１ａ→写真ＰＩＴ１ｂ→写真ＰＩＴ１ｃ→写真ＰＩＴ１ｄの順に示されているように、肥料が過剰に供給されると、写真ＰＩＴ１ｃの３箇所の範囲ＢＰＰがレタス状となる前兆が写真ＰＩＴ１ｂにおいて見られ、範囲ＢＰＰが隆起したことが写真ＰＩＴ１ｃにおいて容易に確認可能であり、更に、隆起が進み、葉に穴が開いてしまったことが写真ＰＩＴ１ｃにおいて容易に確認可能である。
【０１２５】
図１８は、水の含水率は変化しないが、植物ＰＴの葉ＰＴ３の植物ストレス検出カメラ１における投影面積が変化した場合の植物ＰＴの葉ＰＴ３のうねりの分布の推移の一例を示す説明図である。図１８に示す検出結果画像データＤＣＴ９ａ，ＤＣＴ９ｂにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ９ａは、通常の健全な状態（つまり、水や肥料が適量に供給されている状態）にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ９ｂは、水の含水率に変化は無いが、例えばエアコンからの風が吹いた等の影響により植物ストレス検出カメラ１の葉ＰＴ３の投影面積が少し変化した場合に生成された検出結果画像データであり、うねりの分布位置がシフトしたことを示す。
【０１２６】
これにより、ユーザは、例えば水の含水率に変化は無いのにエアコンからの風が吹いた等に影響により植物ストレス検出カメラ１からの葉ＰＴ３の投影面積が少し変化した場合には、検出結果画像データＤＣＴ９ａ，ＤＣＴ９ｂを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、例えば検出結果画像データＤＣＴ９ａにおいて水分がよく検出された範囲ＡＲ４ａが、検出結果画像データＤＣＴ９ｂでは水分がよく検出された範囲ＡＲ４ｂにシフトしたことを容易に判別可能である。
【０１２７】
図１９は、拡散反射光の強度比の検出結果と植物ＰＴの葉ＰＴ３の水分、うねりの変化との対応関係の一例を示す図である。植物ＰＴへの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積が同一、つまり面積比が小（図１９の紙面最左端参照）の場合には、植物ストレス検出カメラ１は、葉ＰＴ３の水分の分布のみの推移が検出可能な検出結果画像データを生成できる。水ストレスが高まると、葉ＰＴ３における水分の検出量が減少することが容易に判別可能となる。
【０１２８】
また、植物ＰＴへの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積が異なる場合、面積比が大、中、小と推移していくに従って、水分及びうねりの検出精度は劣化していく。従って、植物ストレス検出カメラ１から照射される参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の面積比は大きいことが望ましいと結論付けられる。
【０１２９】
また、植物ストレス検出カメラ１は、植物ＰＴへの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積を同一に設定したり異なるように設定したりその切換を容易に行え、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積を異なるように設定した場合には、水分だけではなくうねりの有無を同時に検出できる。
【０１３０】
以上により、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は、光学走査により第１投射光源１３において第１波長（例えば９０５ｎｍ）の参照光ＬＳ１を植物ＰＴに向けて照射し、光学走査により第２投射光源１５において第２波長（例えば１５５０ｎｍ）の測定光ＬＳ２を植物ＰＴに向けて照射する。植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの照射面積（第１照射面積）と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの照射面積（第２照射面積）とを可変に設定してもよいし、第１照射面積及び第２照射面積を可変に設定しなくてもよい。なお、後者の場合には、第１照射面積及び第２照射面積が植物ストレス検出カメラ１において予め設定されている。植物ストレス検出カメラ１は、設定された植物ＰＴの第１照射面積において反射した参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１と、設定された植物ＰＴの第１照射面積とは異なる第２照射面積において反射した測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２とを基に、植物ＰＴの水分及びうねりの有無を検出する。
【０１３１】
これにより、植物ストレス検出カメラ１は、水分に吸収され難い特性を有する波長の参照光ＬＳ１及び水分に吸収され易い特性を有する測定光ＬＳ２を植物ＰＴに向けて照射し、植物ＰＴの同一の照射位置において反射した参照光の拡散反射光ＲＶ１，測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比を基に、少なくとも植物ＰＴの水分の有無の分布状態を高精度に検出できる。従って、上記特許文献のように観察者が植物や土壌に非分極性電力を人為的に接続する必要がなく、観察中も観察者が観察場所又はその付近に観察し続ける必要もないので、観察者の作業の煩雑化を軽減できる。
【０１３２】
また、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの第２照射面積との比をｍ対ｎ（ｍ，ｎ：１以上の整数でともに異なる値）に設定する。言い換えると、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴ２の第２照射面積とを異なる面積比に設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、第１照射面積及び第２照射面積のうち共通する照射面積の部分を有する植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比によって、植物ＰＴのうねりの有無に影響を受けることなく、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における水分の有無を高精度に検出できる。また、植物ＰＴの照射面積が異なると、植物ＰＴの照射面積の部分に植物ＰＴのうねりがある場合、照射面積が広い側の拡散反射光は、照射面積が狭い側の拡散反射光に比べて、うねりの影響を受け易くなるという性質がある。この性質を利用して、植物ストレス検出カメラ１は、第１照射面積と第２照射面積とが異なる場合には、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比によって、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置におけるうねりの有無を高精度に検出できる。
【０１３３】
また、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの第２照射面積との比を１対１に設定する。言い換えると、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴ２の第２照射面積とを同一に設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、同一の照射面積を有する植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比によって、植物ＰＴのうねりの有無に影響を受けることなく、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における水分の有無を高精度に検出できる。
【０１３４】
また、植物ストレス検出カメラ１は、植物ストレス検出カメラ１が配置されたビニールハウス内から離れた事務所内制御室のモニタ５０に対し、植物ＰＴの撮像により得た画像データと、植物ＰＴの水分の有無の検出結果とを対比して表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者がビニールハウス内に常駐することなく事務所内制御室のモニタ５０を眺めるだけで、観察対象の植物ＰＴに水分が適正に供給されているか否かを実際の画像と照らしながら観察者に確認させることができる。
【０１３５】
また、植物ストレス検出カメラ１は、モニタ５０に対する植物ＰＴの指定箇所（例えば葉ＰＴ３の表示箇所）のズーム操作があると、指定された植物ＰＴの指定箇所を拡大して、指定箇所の画像データと水分の有無の検出結果とを対比してモニタ５０に表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者のモニタ５０に対する簡易な操作により、観察者が特に注目したい植物ＰＴの指定箇所の水分の分布状態とその指定箇所の実際の画像とを照らしながら観察者に確認させることができる。
【０１３６】
また、植物ストレス検出カメラ１は、植物ストレス検出カメラ１が配置されたビニールハウス内から離れた事務所内制御室のモニタ５０に対し、植物ＰＴの撮像により得た画像データと、植物ＰＴの水分及びうねりの有無の検出結果とを対比して表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者がビニールハウス内に常駐することなく事務所内制御室のモニタ５０を眺めるだけで、観察対象の植物ＰＴに水分が適正に供給されているか否か、更に観察対象の植物ＰＴにうねりが生じて折れ曲がっているか否かを実際の画像と照らしながら観察者に確認させることができる。
【０１３７】
また、植物ストレス検出カメラ１は、モニタ５０に対する植物ＰＴの指定箇所（例えば葉ＰＴ３の表示箇所）のズーム操作があると、指定された植物ＰＴの指定箇所を拡大して、指定箇所の画像データと水分及びうねりの有無の検出結果とを対比してモニタ５０に表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者のモニタ５０に対する簡易な操作により、観察者が特に注目したい植物ＰＴの指定箇所の水分及びうねりの分布状態とその指定箇所の実際の画像とを照らしながら観察者に確認させることができる。
【０１３８】
以上、図面を参照しながら本実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３９】
なお、上述した本実施形態では、本発明に係る植物ストレス検出装置の一例として植物ストレス検出カメラを用いて説明したが、本発明に係る植物ストレス検出装置は可視光カメラＶＳＣの撮像光学部３１、受光部３３及び撮像信号処理部３５が省かれた構成でもよい。例えば、植物ストレス検出装置は、１つ以上の可視光画像データ（例えば観察対象の植物ＰＴの写真データ）を予め保持し、植物ストレス検出カメラ１の可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７と、植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳとを含む構成であれば、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１と同様の効果が得られる。更に、植物ストレス検出装置の部品点数を削減でき、植物ストレス検出装置の製造コストアップが抑制可能となる。また、植物ストレス検出装置は、可視光カメラＶＳＣの撮像光学部３１、受光部３３及び撮像信号処理部３５を有しても良い。これにより、植物ストレス検出装置は、１つ以上の可視光画像データ（例えば観察対象の植物ＰＴの写真データ）を予め保持していなくても、上述した本実施形態の植物ストレス検出カメラ１と同様の効果が得られる。
【０１４０】
なお、上述の検出対象距離範囲は、１つの範囲でなく、複数の範囲が設定されてよい。例えば、検出対象距離範囲は、第１の範囲としての２〜３[ｍ]と、第２の範囲としての６〜８[ｍ]とを含む。同様に、上述の検出対象距離は１つの値でなく、複数の値が設定されてもよい。制御部１１は、複数の検出対象距離が入力される場合、各検出対象距離に応じた検出対象距離範囲を算出し、設定してもよい。このように複数の検出対象距離又は検出対象距離範囲を設定可能とすることで、植物ストレス検出カメラ１が設置された環境に応じて、植物ストレス検出カメラ１の検出条件を設定することができる。
【０１４１】
また、設定される検出対象距離又は検出対象距離範囲の数は、任意に増加又は減少されてもよい。これにより、植物ストレス検出カメラ１が設置された環境の複雑さに応じて、植物ストレス検出カメラ１の検出条件を設定することができる。例えば、環境が複雑である場合（例えば、障害物が多数存在する場合）、検出対象距離又は検出対象距離範囲の数を多く設定し、環境が単純である場合（例えば、障害物が存在しない場合）、検出対象距離又は検出対象距離範囲の数を少なく設定する。
【０１４２】
なお、このような複数の検出対象距離又は検出対象距離範囲は、予め設定されていてもよいし、ユーザがデータロガーＤＬ又は通信端末ＭＴなどによって任意に設定されてもよい。或いは、植物ストレス検出カメラ１にこれらを設定可能な入力部を設けてもよい。なお、検出対象距離範囲は、上述した具体例のように、上限及び下限の両方を設定する必要はなく、少なくともどちらか一方が設定されればよい。例えば、１００[ｍ]以上、又は、５[ｍ]以下といった検出対象距離範囲が設定されてもよい。
【０１４３】
なお、本実施形態では、第１投射光源１３は奇数番目の投射周期に投射し、第２投射光源１５は偶数番目の投射周期に投射するとして説明したが、第１投射光源１３及び第２投射光源１５は投射周期毎に交互に投射しなくても良い。例えば、第１投射光源１３及び第２投射光源１５は異なる投射周期で又はランダムな投射周期に投射するタイミングを切り替えても良い。また、植物ストレス検出カメラ１において撮像光学部２１及び受光部２３が複数（例えば２個）ある場合には、第１投射光源１３からの参照光ＬＳ１と第２投射光源１５からの測定光ＬＳ２とは同時に投射されても良い。
【０１４４】
なお、本実施形態では、投射部ＰＪ、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣを一体に構成した植物ストレス検出カメラ１について説明したが、投射部ＰＪ、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣはそれぞれ別体に設けられても良い。例えば、投射部ＰＪ及び画像判定部ＪＧは異なる筐体で保持されても良い。同様に、投射部ＰＪ及び可視光カメラＶＳＣは異なる筐体で保持されても良い。また、第１投射光源１３及び第２投射光源１５もそれぞれ別体に設けられても良い。
【０１４５】
但し、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣは、本実施形態のように、同一の筐体に設けられる方が好ましい。さらに詳細に説明すると、検出結果画像データの形成に利用される撮像光学部２１と、可視光画像データの形成に利用される撮像光学部３１とは同一の筐体に設けられる方が良い。撮像光学部２１，３１を同一の筐体に設けることで、この２つの受光部の受光位置を近接させることができる。即ち、検出結果画像データ及び可視光画像データの検出位置を近接させることができる。これにより、検出結果画像データ及び可視光画像データのずれを小さくすることができ、表示制御部３７による可視光画像データ及び検出結果画像データの合成処理（例えばステップＳ３４におけるパターンマッチングや、ステップＳ３５における画像の重ね合わせ等）の負荷を軽減することができる。
【０１４６】
また、受光した信号の処理は、植物ストレス検出カメラ１の外部（例えば、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴ）で行っても良い。この信号処理とは、例えば、上述した信号加工部２５、検出処理部２７、表示処理部２９、撮像信号処理部３５、表示制御部３７及び制御部１１などの処理に相当する。信号処理に関する機能を植物ストレス検出カメラ１の外部に設けることで、植物ストレス検出カメラ１を小型化することができる。
【０１４７】
また、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１により生成された表示データ（つまり、植物ＰＴの苗ごとの水ストレス状態がユーザにとって容易に把握可能な検出結果画像データ）をモニタ５０において閲覧したユーザが、例えば事務所内制御室内に設置された管理ＰＣ（上述参照）を操作し、植物ＰＴの苗ごとの水ストレス状態や根の吸水速度を定量的に計測してもよい。この場合、管理ＰＣは、計測により得られた水ストレス状態や根の吸水速度の値を用いて苗ごとに与えるべき水分量や肥料量を算出し、図１に示す肥料水供給装置ＷＦに肥料や水の供給を指示する。本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は、上述した苗ごとの生育を観察する植物生育観察システムに適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明は、観察者の作業を煩雑化することなく、少なくとも植物の水ストレスの有無に関する分布状態を高精度に検出する植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法として有用である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  植物ストレス検出カメラ
１１  制御部
１１ａ  タイミング制御部
１３  第１投射光源
１５  第２投射光源
１７  投射光源走査用光学部
２１、３１  撮像光学部
２３、３３  受光部
２５  信号加工部
２５ａ  Ｉ／Ｖ変換回路
２５ｂ  増幅回路
２５ｃ  コンパレータ／ピークホールド処理部
２７  検出処理部
２７ａ  距離検出／水分うねり検出処理部
２７ｂ  メモリ
２７ｃ  検出結果フィルタ処理部
２９  表示処理部
３５  撮像信号処理部
３７  表示制御部
ＪＧ  画像判定部
ＬＳ１  参照光
ＬＳ２  測定光
ＭＴ  通信端末
ＮＶＳＳ  非可視光センサ
ＰＪ  投射部
ＴＲ  光源走査用タイミング信号
ＲＦ  光源発光信号
ＲＶ０  環境光
ＲＶ１、ＲＶ２  拡散反射光
ＶＳＣ  可視光カメラ
【要約】
【課題】観察者の作業を煩雑化することなく、少なくとも植物の水ストレスの有無に関する分布状態を高精度に検出する。
【解決手段】植物ストレス検出装置は、光学走査により、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の参照光を植物に向けて照射する第１光源と、光学走査により、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の測定光を植物に向けて照射する第２光源と、第１照射面積を有する植物の照射位置において反射した参照光の反射光と第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する植物の照射位置において反射した測定光の反射光とを基に、植物の水分及びうねりの有無を検出する検出部と、を備える。
【選択図】図１【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図８】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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