(57)【要約】【課題】自然光を有効利用して植物の育成に適した光を供給できる植物の育成方法および植物育成資材に用いられる光改質用光学部材を提供すること。【解決手段】光透過性フィルム２の表面２ａに、半径０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の半球型の凸レンズ状突起３を配列して、植物育成フィルム１を形成する。各凸レンズ状突起３を、蛍光染料を０．０２重量％以上１．０重量％以下の含有率で含有する樹脂素材により形成し、各凸レンズ状突起３の受光面（凸曲面３ａ）の出光面（平坦面３ｂ）に対する面積比を１４０％以上にする。凸レンズ状突起３の形状、寸法、配置パターン、あるいは、凸レンズ状突起３を形成している蛍光染料の含有率などを適宜設定することにより、通常はＲ／Ｂ比が０．６程度である自然光を、植物育成フィルム１を通過させることによってＲ／Ｂ比が１．５〜５程度の改質光に改質する。【選択図】図１
2011028253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が凸曲面であり、他方の面の少なくとも外周部分が平坦面である複数の突起状光学素子部位と、
フィルム状あるいは板状の透光性部位とを有し、
前記複数の突起状光学素子部位は、前記透光性部位の受光面または当該受光面と平行な同一平面に沿って、前記凸曲面が前記受光面と同じ側を向くように離散配置された状態で前記透光性部位に保持されており、
各突起状光学素子部位は、少なくとも前記凸曲面に沿った部分が蛍光染料を含有する樹脂素材により形成されていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項２】
請求項１に記載の光改質用光学部材であって、
前記蛍光染料が、紫外線から緑色光までの波長領域の少なくとも一部分の光を吸収して、当該吸収した光よりも波長が長い青色光から赤色光までの波長領域の少なくとも一部分の光を生成するものであることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光改質用光学部材であって、
各突起状光学素子部位は、前記凸曲面から自然光が入射した場合における前記他方の面からの出射光のＲ／Ｂ比が、１．５から５．０までの範囲内の値となるように形成されていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
各突起状光学素子部位は、その内部において前記蛍光染料によって生成された蛍光の放射量のうち所定の割合以上が、前記平坦面から出光するように形成されていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
各突起状光学素子部位は、前記他方の面全体を平坦面としたときの当該平坦面に対する前記凸曲面の面積比が１４０％以上となるように形成されていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
各突起状光学素子部位は、前記凸曲面が前記受光面から突出している状態で保持されており、
前記受光面と前記凸曲面との接触位置において、前記受光面に対して前記凸曲面が５０度以上９０度以下の範囲内の角度で接触していることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
各突起状光学素子部位は、前記樹脂素材からなる蛍光樹脂層が、少なくとも各突起状光学素子部位の半径の１／５以上の厚さで前記凸曲面に沿って形成されていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
前記樹脂素材における蛍光染料の含有量が０．０２重量％以上１．０重量％以下の範囲内であることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
各突起状光学素子部位の径寸法が０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項１０】
請求項９に記載の光改質用光学部材であって、
以下の（１）（２）のいずれかの条件を満たすように前記突起状光学素子部位が形成されていることを特徴とする光改質用光学部材。
（１）各突起状光学素子部位の径寸法が０．５ｍｍであり、且つ、前記樹脂素材における蛍光染料の含有量が０．３重量％以上１．０重量％以下であること
（２）各突起状光学素子部位の径寸法が１．０ｍｍまたは２．０ｍｍであり、且つ、前記樹脂素材における蛍光染料の含有量が０．０２重量％以上０．２重量％以下であること
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
前記凸曲面は半球面であることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
各突起状光学素子部位と隣接する突起状光学素子部位の間隔をＤとし、各突起状光学素子部位の半径をＲとしたときに、以下の（１）〜（３）のいずれかの条件を満たすように前記突起状光学素子部位が配置されていることを特徴とする光改質用光学部材。
（１）前記突起状光学素子部位が格子状に配置され、且つ、Ｄ≦Ｒであること
（２）前記突起状光学素子部位が面心格子状に配置され、且つ、Ｄ≦２Ｒであること
（３）前記突起状光学素子部位が六方晶細密充填構造状に配置され、且つ、Ｄ≦３Ｒであること
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
前記透光性部位の受光面における前記突起状光学素子部位の隙間の少なくとも一部に、遮光材が設けられていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
前記突起状光学素子部位の内部に、反射材または光散乱材が埋め込まれていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかの項に記載の光改質用光学部材であって、
前記透光性部位の出光面に、複数の窪みが離散配置された状態に形成されており、
各窪みに、前記突起状光学素子部位が埋め込まれていることを特徴とする光改質用光学部材。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかの項に記載の光改質用光学部材を用意し、
育成対象の植物に供給される光が、各突起状光学素子部位の前記凸曲面から入射して前記平坦面から出射した後、前記植物に到達するように前記光改質用光学部材を設置して、前記植物を育成することを特徴とする植物の育成方法。
【請求項１７】
複数の可動板と、
当該複数の可動板の角度を連動させて調整するための角度調整機構とを有し、
前記複数の可動板の少なくとも一部が、請求項１ないし１５のいずれかの項に記載の光改質用光学部材により形成されていることを特徴とする植物育成用装置。
【請求項１８】
硬化型樹脂に蛍光染料および溶剤を配合した樹脂溶液を、複数の凸曲面を平面上に所定間隔で並べた凹凸パターンの反転形状を有する金型内に導入し、前記樹脂溶液を硬化させつつフィルム状あるいは板状の透光性部位の表面に転写することにより、請求項１ないし１４のいずれかの項に記載の光改質用光学部材を形成することを特徴とする光改質用光学部材の製造方法。
【請求項１９】
蛍光染料を含有するフィルム状あるいは板状の熱可塑性樹脂材を加熱金型により変形させることにより、当該熱可塑性樹脂材の表面に複数の凸曲面を平面上に所定間隔で並べた凹凸パターンを転写して、請求項１ないし１４のいずれかの項に記載の光改質用光学部材を形成することを特徴とする光改質用光学部材の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光改質用光学部材の製造方法において、
フィルム状あるいは板状の前記透光性部位の表面に、前記フィルム状あるいは板状の前記熱可塑性樹脂材を設けた積層体を用意し、
当該積層体における当該積層体における前記蛍光染料を含有する前記熱可塑性樹脂材の層を、前記加熱金型により変形させることを特徴とする光改質用光学部材の製造方法。
【請求項２１】
フィルム状あるいは板状の透光性部位の表面に複数の窪みを所定間隔で形成しておき、
各窪みに、蛍光染料を配合した樹脂素材を充填して表面を平坦に形成し、前記樹脂素材を硬化させることにより、請求項１５に記載の光改質用光学部材を形成することを特徴とする光改質用光学部材の製造方法。
【請求項２２】
フィルム状あるいは板状の前記透光性部位の表面に複数の突起を所定間隔で形成しておき、
各突起の表面に蛍光染料を配合した樹脂素材の層を印刷により形成して、請求項１ないし１４のいずれかの項に記載の光改質用光学部材を形成することを特徴とする光改質用光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然光などの光を有効利用して植物の育成に適した光を供給するなどの各種用途に適用可能な光改質用光学部材およびその製造方法に関する。また、この光改質用光学部材を用いた植物の育成方法、ならびに植物育成用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の育成のために、寒冷紗や遮光ネットなどの各種の遮光用の資材を用いて自然光の光量を制御することが行われている。寒冷紗や遮光ネットは、有害な紫外線や熱線を遮蔽することができるが、その一方で、光合成や花芽分化等に必要な光も遮蔽してしまう。また、寒冷紗や遮光ネットは、日焼けや過度な温度上昇による育成障害を確実に防止するために、常に安全側の遮光量となるように利用されることが多い。そのため、植物の育成に有効な光が少なくなりがちな状態で植物が育成されることとなり、自然光を十分に有効に活用できない。また、遮蔽された光は熱として植物の近傍に放射されるので、この熱を冷却するエネルギーが別途必要になってしまう。
【０００３】
植物の育成に関与する光環境について、Ｒ／Ｂ比（赤色光波長帯域に対する青色光波長帯域の光量子密度の比）を指標として評価することが行われている。Ｒ／Ｂ比は、下記に示す式（１）によって定義される値であり、植物の育成光のスペクトル分布と式（１）に基づいて算出される。
2011028253.tif 000003
・・・・式（１）
Ｅλ：波長λにおける放射照度（Ｗ／ｍ２）
ｈ：プランク定数
νλ：周波数（Ｈｚ）
Ｎａ：アボガドロ数
【０００４】
植物の育成に有効な光とは、成長の度合いにつれて光の成分の割合が異なっているが、Ｒ／Ｂ比がおおよそ２〜４の割合の光である。すなわち、植物の葉の光成分吸収実験によれば、植物の新芽は、紫外線は吸収せず、可視光はＲ／Ｂ比が４の割合で吸収する。これが、数ヶ月の幼芽になると、紫外線を若干吸収するようになり、可視光はＲ／Ｂ比が約２の割合で吸収するようになり、成熟葉の吸収に近くなる。成熟葉では、更に紫外線、近赤外線の吸収量が多くなる。一方、自然光のＲ／Ｂ比は０．６であり、圧倒的に青色光成分が多く、常に過剰な青色光、緑色光が含まれている。過剰な青色光、緑色光は光阻害の原因となるため、この過剰な青色光、緑色光を常に遮光できるように安全側の設定で寒冷紗や遮光ネットを設置すると、育成に有効な赤色光の供給量は必要量よりもかなり少なくなってしまう。
【０００５】
特許文献１には、蛍光染料入りの繊維を用いた光合成ネットが記載されている。この光合成ネットは、自然光を植物育成に適するＲ／Ｂ比に改質することを目的とするものであり、この繊維に光が照射されると繊維内部で蛍光が励起され、励起された光が繊維表面から散乱されて植物に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３５５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、植物の育成に最も適した光のＲ／Ｂ比は２〜４の割合である。しかしながら、特許文献１の光合成ネットは、三重にして用いたとしても、改質後の光のＲ／Ｂ比は１．２未満にしかならない。したがって、特許文献１の光合成ネットは、植物の良好な育成のためには光改質効果が十分であるとはいえない。
【０００８】
また、特許文献１の光合成ネットは１ｃｍ程度の隙間を持つ網目状に形成されているので、自然光の直射光成分がこの隙間を通過して植物に直達する。よって、露地栽培に適さない植物や直射日光に弱い植物に対して、直達光が供給されてしまい、光阻害による育成障害を十分に防止できないという問題点がある。
【０００９】
一方、従来の寒冷紗や遮光ネットを用いる方法でも、育成環境の変化に応じて遮光量を適宜調整すれば、常に最も安全側の遮光量となるように設置しておく必要がなくなり、植物に対して育成に必要な光をより多く供給することができる可能性がある。しかしながら、遮光量を調整するには寒冷紗や遮光ネットを手操り上げたり再度張りなおす操作が必要となる。よって、遮光量の調整に多くの労力が必要となり、簡単に行うことができないという問題点がある。
【００１０】
本発明の課題は、上記の問題点に鑑みて、自然光（太陽光、天空光など）を植物育成に最適なＲ／Ｂ比となるように改質して植物に供給できるようにして、光阻害を防止し、且つ、自然光の有効利用を図ることが可能な光改質用光学部材およびその製造方法、植物の育成方法、ならびに植物育成用装置を提案することにある。
【００１１】
また、本発明の課題は、通気量の確保や光量調整を簡単に行うことが可能な光改質用光学部材、もしくは植物育成用装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の光改質用光学部材は、
一方の面が凸曲面であり、他方の面の少なくとも外周部分が平坦面である複数の突起状光学素子部位と、
フィルム状あるいは板状の透光性部位とを有し、
前記複数の突起状光学素子部位は、前記透光性部位の受光面または当該受光面と平行な同一平面に沿って、前記凸曲面が前記受光面と同じ側を向くように離散配置された状態で前記透光性部位に保持されており、
各突起状光学素子部位は、少なくとも前記凸曲面に沿った部分が蛍光染料を含有する樹脂素材により形成されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明は、このように、透光性部位の受光面あるいは受光面に平行な同一平面に沿って離散配置された複数の突起状光学素子部位を備えているので、自然光などの光をこれらの突起状光学素子部位を通過させた後に、植物に供給することができる。このとき、樹脂素材に含まれる蛍光染料により、突起状光学素子部位に入射した光を励起光として吸収して、吸収した光よりも波長が長い光を生成することができる。よって、受光面に入射した光を、入射前よりも長波長成分の割合が増大した光に改質することができる。
【００１４】
また、本発明では、複数の突起状光学素子部位の凸曲面を受光面と同じ側に向けて透光性部位に保持させている。樹脂素材の表裏の面をいずれも平坦にすると、表面（受光面）から入射して蛍光染料によって改質された光が、出光面積の最も小さい面、すなわち厚さ方向に切断したときに形成される端面側から７０％程度が出射されてしまい、裏面（出光面）側に出射されるのは１５％程度となってしまう。よって、このような形状では、蛍光染料によって改質された光を効率良く利用することができない。これに対し、本発明では、蛍光染料を含有する樹脂素材を用いて形成された突起状光学素子部位の受光側の面を凸曲面状に形成したことにより、この面から入射した光を集光して他方の面から出射させ、あるいは、他方の面から凸曲面側に反射された光を凸曲面に沿って誘導して、他方の面の平坦面部分から選択的に出射させることができる。よって、改質した光を高い効率で利用することができ、自然光のエネルギーを有効に利用することができる。
【００１５】
このとき、前記蛍光染料が、紫外線から緑色光までの波長領域の少なくとも一部分の光を吸収して、当該吸収した光よりも波長が長い青色光から赤色光までの波長領域の少なくとも一部分の光を生成するものであることが望ましい。このようにすれば、各突起状光学素子部位は、受光面に入射する光を、よりＲ／Ｂ比（赤色光波長帯域に対する青色光波長帯域の光量子密度の比）が大きい光に改質できる。すなわち、光阻害の阻害作用が強く自然光に過剰に含まれている波長成分を吸収し、植物の育成に必要で、自然光には不足がちな波長成分を生成することができる。従って、自然光に含まれる成分のうち、植物の育成に不要あるいは過剰とされている成分を植物の育成に有効に利用でき、かつ、光阻害による育成障害を抑制できる。
【００１６】
特に、本発明では、突起状光学素子部位を、前記凸曲面から自然光が入射した場合における前記他方の面からの出射光のＲ／Ｂ比が、１．５から５．０までの範囲内の値となるように形成することが望ましい。このようにすれば、自然光などの光を植物の育成に最も望ましいＲ／Ｂ比の光に改質して供給できる。
【００１７】
本発明において、各突起状光学素子部位は、その内部において前記蛍光染料によって生成された蛍光の放射量のうち所定の割合以上を、前記平坦面から出光させるように形成されていることが望ましい。このように、生成した蛍光の平坦面からの出光比率に着目して、この出光比率が低くならないように突起状光学素子部位を形成することにより、生成された蛍光を有効利用して所望のＲ／Ｂ比の改質光を得ることができる。
【００１８】
このとき、前記他方の面全体を平坦面としたときの当該平坦面に対する前記凸曲面の面積比が１４０％以上となるように各突起状光学素子部位を形成することが望ましい。本願出願人は、本発明の構成において、受光面の出光面に対する面積比に着目して光学素子形状およびその配置を検討し、光の改質効果を検討した結果、受光面（凸曲面）の出光面（平坦面）に対する面積比が増加するにつれて出射される光のＲ／Ｂ比が上昇し、面積比を１４０％以上にすれば、Ｒ／Ｂ比を１．５以上にすることができるという知見を得た。よって、本発明の構成により、自然光を、植物の育成にとって実用上十分有効なＲ／Ｂ比の光に改質することができる。
【００１９】
また、各突起状光学素子部位を、前記凸曲面が前記受光面から突出している状態で保持させ、前記受光面と前記凸曲面との接触位置において、前記受光面に対して前記凸曲面が５０度以上９０度以下の範囲内の角度で接触していることが望ましい。このようにすると、突起状光学素子部位内で発生した蛍光のうち、凸曲面に沿って誘導された成分が、透光性部位の受光面に、９０度を中心とする所定の角度範囲内の入射角度で入射するので、透光性部位の内面で全反射されずに出光面から出射する蛍光の比率が大きくなる。よって、生成された蛍光を逃がさずに有効利用することができ、自然光をよりＲ／Ｂ比の大きい光に改質できる。
【００２０】
ここで、前記樹脂素材からなる蛍光樹脂層を、少なくとも各突起状光学素子部位の半径の１／５以上の厚さで前記凸曲面に沿って形成するとよい。凸曲面から入射する光を改質して平坦面から出光させる場合には、凸曲面に近い表面層の部分で生成される蛍光の利用率が高い。よって、凸曲面に近い表面層の部分に蛍光樹脂層を設けることにより、蛍光樹脂を光改質材として有効に機能させることができる。
【００２１】
また、前記樹脂素材における蛍光染料の含有量を、０．０２重量％以上１．０重量％以下に設定することが望ましい。本願出願人は、樹脂素材における蛍光染料の配合を検討して、光の改質効果を検討した。その結果、このような含有量の範囲が、自然光をよりＲ／Ｂ比の大きい光に改質でき、且つ、改質した光を高い効率で利用できる最適な設定であることを確認している。よって、このような構成により、自然光を高い効率で利用することができる。
【００２２】
本発明において、前記突起状光学素子部位の径寸法を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下にすることが望ましい。また、突起状光学素子部位の寸法に応じて蛍光染料の含有量（濃度）の最適な範囲が異なっていることを考慮して、以下の（１）（２）のいずれかの条件を満たすように前記突起状光学素子部位が形成されていることが望ましい。
（１）各突起状光学素子部位の径寸法が０．５ｍｍであり、且つ、前記樹脂素材における蛍光染料の含有量が０．３重量％以上１．０重量％以下であること
（２）各突起状光学素子部位の径寸法が１．０ｍｍまたは２．０ｍｍであり、且つ、前記樹脂素材における蛍光染料の含有量が０．０２重量％以上０．２重量％以下であること
【００２３】
このとき、前記凸曲面は半球面であることが望ましい。また、各突起状光学素子部位と隣接する突起状光学素子部位の間隔をＤとし、各突起状光学素子部位の半径をＲとしたときに、以下の（１）〜（３）のいずれかの条件を満たすように前記突起状光学素子部位が配置されていることが望ましい。
（１）前記突起状光学素子部位が格子状に配置され、且つ、Ｄ≦Ｒであること
（２）前記突起状光学素子部位が面心格子状に配置され、且つ、Ｄ≦２Ｒであること
（３）前記突起状光学素子部位が六方晶細密充填構造状に配置され、且つ、Ｄ≦３Ｒであること
【００２４】
本願出願人は、突起状光学素子部位の形状、寸法、配置、蛍光染料の含有量などに着目して光の改質効果を検討した。その結果、このような形状、寸法、配置、および含有量の設定が、自然光をよりＲ／Ｂ比の大きい光に改質でき、且つ、改質した光を高い効率で利用できる最適な設定であることを確認している。よって、このような構成により、自然光を高い効率で利用することができる。
【００２５】
本発明において、前記突起状光学素子部位の隙間の少なくとも一部に遮光材を設けてもよい。このようにすれば、過剰な光を遮蔽して光阻害を確実に防止しつつ、遮光しない部分から入射した光については植物の育成に適した光に改質することができる。なお、遮光材に代えて反射材や光散乱材を設ければ、入射する光を遮蔽しつつ、反射あるいは散乱された光の少なくとも一部を集光用の凸曲面に誘導して、効率良く光を改質することができる。あるいは、前記突起状光学素子部位の内部に反射材または光散乱材を埋め込んでもよい。このようにすれば、入射した自然光を凸曲面の内部で効率よく散乱させて効率良く蛍光励起させることができる。
【００２６】
また、本発明において、前記透光性部位における前記突起状光学素子部位の隙間に通気孔を形成してもよい。このようにすれば、通気を行って温度環境などの育成環境を良好にすることができ、光放射などによる植物の周囲の温度上昇を防止できる。
【００２７】
ここで、本発明において、前記透光性部位の一方の面に、複数の窪みを離散配置して形成しておき、各窪みに前記突起状光学素子部位を埋め込む構成にすることもできる。このようにすれば、各突起状光学素子部位の平坦面と、透光性部位の出光面とを面一にすることができ、受光面と出光面に凹凸のない植物育成資材を形成することが可能である。
【００２８】
次に、本発明の植物の育成方法は、
上記の光改質用光学部材を用意し、
育成対象の植物に供給される光が、各突起状光学素子部位の前記凸曲面から入射して前記平坦面から出射した後、前記植物に到達するように前記光改質用光学部材を設置して、前記植物を育成することを特徴としている。
【００２９】
また、本発明の植物育成用装置は、
複数の可動板と、
当該複数の可動板の角度を連動させて調整するための角度調整機構とを有し、
前記複数の可動板の少なくとも一部が、上記の光改質用光学部材により形成されていることを特徴としている。
【００３０】
このような構成により、通気量、光改質量、あるいは遮光量を必要に応じて適宜簡単に調整できる植物育成用装置が得られる。
【００３１】
次に、本発明の光改質用光学部材の製造方法は、硬化型樹脂に蛍光染料および溶剤を配合した樹脂溶液を、複数の凸曲面を平面上に所定間隔で並べた凹凸パターンの反転形状を有する金型内に導入し、前記樹脂溶液を硬化させつつフィルム状あるいは板状の透光性部位の表面に転写することを特徴としている。そして、この方法において、前記硬化型樹脂として、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用意し、当該エポキシ樹脂または当該アクリル樹脂に蛍光染料および溶剤を配合した前記樹脂溶液を、紫外線硬化あるいは熱硬化させつつ前記透光性部位の表面に転写することができる。
【００３２】
本発明におけるもう一つの光改質用光学部材の製造方法は、蛍光染料を含有するフィルム状あるいは板状の熱可塑性樹脂材を加熱金型により変形させることにより、当該熱可塑性樹脂材の表面に複数の凸曲面を平面上に所定間隔で並べた凹凸パターンを転写して、上記の光改質用光学部材を形成することを特徴としている。そして、この方法において、フィルム状あるいは板状の前記透光性部位の表面に、前記フィルム状あるいは板状の前記熱可塑性樹脂材を設けた積層体を用意し、当該積層体における前記蛍光染料を含有する前記熱可塑性樹脂材の層を、前記加熱金型により変形させるようにすることができる。
【００３３】
また、本発明における別の光改質用光学部材の製造方法は、フィルム状あるいは板状の透光性部位の表面に、複数の窪みを所定間隔で形成しておき、各窪みに、蛍光染料を配合した樹脂素材を充填して表面を平坦に形成し、前記樹脂素材を硬化させることにより、上記の光改質用光学部材を形成することを特徴としている。
【００３４】
更に、本発明における別の光改質用光学部材の製造方法は、フィルム状あるいは板状の前記透光性部位の表面に複数の突起あるいは複数の窪みを所定間隔で形成しておき、各突起の表面、もしくは各窪みの内面に、蛍光染料を配合した樹脂素材の層を印刷により形成して、上記の光改質用光学部材を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、透光性部位に保持されている複数の突起状光学素子部位が、この突起状光学素子部位を形成している樹脂素材に含まれる蛍光染料により、入射した光を励起光として吸収して、吸収した光よりも波長が長い光を生成する。よって、受光面に入射した光を、入射前よりも長波長成分の割合が増大した光に改質することができる。
【００３６】
また、本発明では、蛍光染料を含有する樹脂素材を用いて形成された突起状光学素子部位の受光側の面を凸曲面状に形成したことにより、この面から入射した光を集光して他方の面から出射させ、あるいは、他方の面から凸曲面側に反射されてきた光を凸曲面に沿って誘導して、他方の面の平坦面部分から選択的に出射させることができる。よって、改質した光を高い効率で利用することができ、自然光のエネルギーを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態１の植物育成フィルムの平面図および断面図である。
【図２】凸レンズ状突起の配列パターンの説明図である。
【図３】植物育成フィルムの設置形態の説明図である。
【図４】受光面の出光面に対する面積比と、改質光のＲ／Ｂ比との関係を示すグラフである。
【図５】蛍光染料の含有率と、緑色光の吸収率および赤色光の透過率との関係を示すグラフである。
【図６】半球型の凸レンズ状突起（直径０．５ｍｍ）における蛍光染料濃度とＲ／Ｂ比との関係を示すグラフである。
【図７】凸レンズ状突起間の間隔および凸レンズ状突起の半径と、面積率との関係を示すグラフである。
【図８】晴天日における改質光のスペクトル分布図である。
【図９】曇天日における改質光のスペクトル分布図である。
【図１０】実施形態２の植物育成フィルムの平面図および断面図である。
【図１１】改変例１の植物育成フィルムの平面図および断面図である。
【図１２】改変例２の植物育成フィルムの平面図および断面図である。
【図１３】改変例３の植物育成フィルムの平面図である。
【図１４】光透過性フィルムの表面に対する凸曲面の接触角度の説明図である。
【図１５】改変例６の植物育成フィルムの断面図である。
【図１６】改変例７の植物育成フィルムの断面図である。
【図１７】植物育成フィルムを用いたブラインドの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明を適用した植物育成方法および植物育成資材の実施の形態について説明する。
【００３９】
（実施形態１）
図１（ａ）は実施形態１の植物育成フィルム（光改質用光学部材）の平面図であり、図１（ｂ）はその断面図である。植物育成フィルム１は、可撓性の光透過性フィルム２（透光性部位）と、光透過性フィルム２の一方の表面２ａ（受光面）に沿って一定間隔で配列された多数の凸レンズ状突起３（突起状光学素子部位）を有している。光透過性フィルム２は、ポリエチレンテレフタレートなどの透明な樹脂素材を一定の厚さのフィルム状に成形したものである。なお、可撓性のフィルム材に代えて透明樹脂板や硝子板などの板材を用いて、その表面に凸レンズ状突起３を配列した構成にしてもよい。この場合には、剛性のある板状の光改質用光学部材が形成される。
【００４０】
各凸レンズ状突起３は、その上部表面がほぼ半球形の凸曲面３ａとなっており、その底部が円形の平坦面３ｂとなっている。各凸レンズ状突起３は、平坦面３ｂを光透過性フィルム２の表面２ａに密着させ、各凸レンズ状突起３の中心軸が光透過性フィルム２の表面２ａに対して垂直になるように取り付けられている。また、凸曲面３ａの形状は、その面積が、平坦面３ｂの面積に対して１４０％以上の面積比となるように設定されている。
【００４１】
各凸レンズ状突起３を形成している樹脂素材は、透明樹脂に、蛍光染料を０．０２重量％以上１．０重量％以下の範囲内の所定の含有率となるように配合したものである。透明樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂、あるいは、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂などの硬化型樹脂を用いることができる。紫外線硬化型樹脂としては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートなどの樹脂を用いることができる。また、加熱成形樹脂としては、ビニル系、ポリエステル系、アクリル、ＰＣ（ポリカーボネート）系、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）系、ＰＳ（ポリスチレン）系、ウレタン系、ポリオレフィン系、エポキシ系、アルキッド系などの樹脂を用いることができる。
【００４２】
この蛍光染料は、紫外線から緑色光までの波長領域の光を吸収し、これらの波長の光を励起光として、より波長が長い光、すなわち、青色光から赤色光までの波長領域の光を生成するものである。このような構成では、凸レンズ状突起３に入射する自然光は、凸レンズ状突起３内を通過する際に紫外線から緑色光までの波長成分が減少して、青色光から赤色光までの波長成分が増大する。すなわち、凸レンズ状突起３に入射する自然光は、凸レンズ状突起３内を通過する際にその波長成分の比率が変化し、Ｒ／Ｂ比（赤色光波長帯域に対する青色光波長帯域の光量子密度の比）が増大した改質光となって凸レンズ状突起３から出射される。
【００４３】
凸レンズ状突起３の半径Ｒは０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、その配列パターンは、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示す配列パターンが用いられる。図２（ａ）は、光透過性フィルム２の表面に沿って格子状（正方格子の各格子点）に凸レンズ状突起３を並べたものであり、図２（ｂ）は、面心格子状（正方格子の各格子点および格子の中心点）に凸レンズ状突起３を並べた配列である。また、図２（ｃ）は、六方晶細密充填構造状（正三角形格子の各格子点）に凸レンズ状突起３を並べた配列である。本実施形態では、各凸レンズ状突起３と隣接する凸レンズ状突起３との間の間隔Ｄを、各配列パターンに応じて設定している。すなわち、図２（ａ）の配列ではＤ≦Ｒとなるように設定し、図２（ｂ）の配列ではＤ≦２Ｒとなるように設定し、図２（ｃ）の配列ではＤ≦３Ｒとなるように設定している。このように設定した理由は後述する。
【００４４】
植物育成フィルム１は、凸レンズ状突起３が配列されている光透過性フィルム２の表面２ａに外部からの自然光が入射するように設置され、光透過性フィルム２のもう一方の表面２ｂ側から出射した光が育成対象の植物に供給されるように設置される。これにより、各凸レンズ状突起３内を通過する際にＲ／Ｂ比が増大して自然光が改質光となり、この改質光が光透過性フィルム２を通過して植物に供給される。このように、植物育成フィルム１は、自然光中の過剰な青色光や緑色光を吸収して植物の育成に有効な赤色光を生成して供給できるので、光阻害を防止しつつ、自然光を植物の育成に有効利用することができる。自然光の有効利用により、コスト削減を図るとともに、炭酸ガスの発生量削減を図ることができるので、地球温暖化対策にも有効である。
【００４５】
図３（ａ）〜（ｅ）は植物育成フィルム１の設置形態の説明図である。図３（ａ）（ｂ）はビニールハウスやガラスハウスなどの植物育成施設４の天井面４ａに植物育成フィルム１を張った設置形態であり、図３（ｃ）（ｄ）は植物育成施設４の外壁の天井部分４ｂの内側に植物育成フィルム１を張った設置形態である。また、図３（ｅ）は、自然光を有効に取り入れるため、植物育成施設４の天井面４ａと外壁の西側側面４ｃ、南側側面４ｄに植物育成フィルムを張った形態である。なお、上述したように光改質用光学部材自体を剛性のある板状に形成した場合、この光改質用光学部材は光改質機能を有する一体型の資材となり、そのまま天井材や壁材として用いることができる。よって、植物育成施設や植物育成装置における構成の簡素化、部材数の削減、コスト削減などを図ることができる。
【００４６】
植物育成フィルム１を通過した光のＲ／Ｂ比は、凸レンズ状突起３の形状、寸法、配置パターン、あるいは、凸レンズ状突起３を形成している蛍光染料の含有率（蛍光染料濃度）などに応じて決まる。そこで、これらのパラメータを適宜設定することにより、目標とするＲ／Ｂ比の光が得られるように、植物育成フィルム１を構成することが可能である。本実施形態では、通常はＲ／Ｂ比が０．６程度である自然光が、植物育成フィルム１を通過したことにより、１．５〜５程度のＲ／Ｂ比の光に改質されるように、植物育成フィルム１を構成している。植物の種類によって、また生育期によっても異なるが、１．５〜５程度のＲ／Ｂ比の光であれば、植物の育成にとって実用上十分適した光となる。また、植物の育成にとって最適な環境にするためには、Ｒ／Ｂ比を２〜４の範囲にすることが望ましい。
【００４７】
なお、本実施形態では、凸レンズ状突起３を全て等形状および等寸法にしているが、異なる寸法や形状の凸レンズ状突起３を混在させることにより、光改質効果や、得られる改質光の光量などを異ならせることも可能である。例えば、時刻や季節による自然光の入射方向、入射強度、および波長成分の変化を考慮して、植物育成施設の壁面や天井面における凸レンズ状突起３の分布を決定すれば、時刻や季節に応じて、光改質効果や、得られる改質光の光量などを異ならせることが可能である。
【００４８】
ここで、本願出願人が検討した凸レンズ状突起３の形状に関するパラメータのうち、受光面の出光面に対する面積比、すなわち、凸曲面３ａの平坦面３ｂに対する面積比の設定について説明する。凸レンズ状突起３の凸曲面３ａは、その凸形状により、植物育成フィルム１に向かって照射してくる各方位からの光を平坦面よりも多く受光することができ、外部の光を効率的に取り込むことができる。また、受光した光を凸曲面形状によって集光することができ、あるいは、凸レンズ状突起３内で反射あるいは放射された光を凸曲面３ａの内面に沿って反射させつつ平坦面３ｂに向けて誘導して、平坦面３ｂから出射させることができる。このように、受光面側を凸曲面にした構成では、均一な厚さの蛍光樹脂フィルムを通過させる場合に比べて、平坦面３ｂ側への改質光の出光量を増大させることができる。よって、植物育成フィルム１に入射する光を効率よく植物の育成に利用することができる。また、凸レンズ状突起３内での光の散乱によって改質効果を高めることができると共に、改質された光を平坦面３ｂから拡散させて出射することができるので、植物への光の当たりむらを少なくすることができる。
【００４９】
図４は、凸レンズ状突起３における凸曲面３ａ（受光面）の平坦面３ｂ（出光面）に対する面積比と、改質光のＲ／Ｂ比との関係を示すグラフである。なお、このグラフは、蛍光染料の含有率を０．０２重量％とし、凸レンズ状突起３の直径を２ｍｍとした場合の計算結果である。この図に示すように、受光面の出光面に対する面積比、すなわち、凸曲面３ａの平坦面３ｂに対する面積比が増大するにつれて、改質光のＲ／Ｂ比が増大している。そして、面積比がほぼ１４０％のときに、改質光のＲ／Ｂ比が１．５に到達している。本実施形態では、このような計算結果をふまえて、凸曲面３ａの平坦面３ｂに対する面積比を１４０％以上とするように、凸レンズ状突起３の形状を設定している。なお、図４によれば、面積比を２００％以上とすればＲ／Ｂ比は２．５に近い値となるので、植物育成により適した光を供給することができる。
【００５０】
次に、凸レンズ状突起３における蛍光染料の含有率（蛍光染料濃度）の設定について説明する。図５は、直径１ｍｍの半球形の凸レンズ状突起３における蛍光染料の含有率（蛍光染料濃度）と、この凸レンズ状突起３における緑色光の吸収率および赤色光の透過率との関係を示すグラフである。この図によれば、蛍光染料濃度が０．２重量％程度になるまでは緑色光の吸収率が増大している。また、蛍光染料濃度が０．１重量％を超えるあたりから、赤色光の透過率が低下している。同様に、直径２ｍｍの半球形の凸レンズ状突起３については、０．０２重量％程度まで濃度を低下させてもそれほど緑色光の吸収率が変わらないことを確認した。
【００５１】
図６は、直径０．５ｍｍの半球型の凸レンズ状突起３における蛍光染料の含有率（蛍光染料濃度）と、Ｒ／Ｂ比との相関関係を示すグラフである。図６において、蛍光染料濃度０．１％から１．０％までのデータに基づく近似直線を破線で示す。このグラフでは、蛍光染料濃度が概ね０．３重量％以上のときにＲ／Ｂ比が１．５以上となっている。よって、直径が０．５ｍｍの場合には、蛍光染料濃度が０．３重量％から１．０重量％の範囲でＲ／Ｂ比が１．５以上となり、この範囲でＲ／Ｂ比の増大効果があることを確認できる。なお、このグラフには１．０重量％よりも蛍光染料濃度が大きい場合のデータを示していないが、製造の容易さなどを考慮すると、蛍光染料濃度の上限を１．０重量％程度にしておくのが望ましい。また、同様に、凸レンズ状突起３の直径を１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍの場合について、蛍光染料濃度とＲ／Ｂ比との相関関係とを検証した結果、Ｒ／Ｂ比が植物の育成に適した値となる蛍光染料濃度の範囲は、表１に示すような範囲であることを確認した。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
このように、蛍光染料の含有率については、凸レンズ状突起３の寸法や形状にもよるが、Ｒ／Ｂ比の増大効果が高い最適な含有率の範囲を設定することが可能である。本願出願人は、凸レンズ状突起３の半径を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とした場合の最適な蛍光染料の含有率を検討し、その結果、目標とするＲ／Ｂ比が１．５以上５以内である場合には、凸レンズ状突起３の寸法や形状にもよるものの、蛍光染料の含有率を０．０２重量％以上１．０重量％以下の範囲内にするのが望ましいという知見を得ている。また、０．０２重量％以上１．０重量％以下の濃度範囲内においては、凸レンズ状突起３の寸法が小さい場合には、寸法が大きい場合よりも、蛍光染料の含有量をより多くするのが望ましいという知見を得ている。具体的には、上記のような透過率や吸収率の特性などを考慮すれば、凸レンズ状突起３が直径１ｍｍ程度あるいは直径２ｍｍ程度の場合には、蛍光染料の最適濃度範囲を、０．０２重量％以上０．２重量％以下の範囲とするのが望ましい。また、凸レンズ状突起３が直径０．５ｍｍ程度の場合には、蛍光染料の最適濃度範囲を０．３重量％以上１．０重量％以下とするのが望ましい。
【００５４】
続いて、凸レンズ状突起３の配置間隔の設定について説明する。図７は、図２（ａ）〜（ｃ）の各配置パターンにおいて、隣接する凸レンズ状突起３間の間隔Ｄと、凸レンズ状突起３の半径Ｒとの比率（Ｄ／Ｒ）を変数とした場合に、凸レンズ状突起３の配置部分の全体面積に対する面積率がどのように変動するかを示すグラフである。この図によれば、凸レンズ状突起３の配置部分の面積率を２５％以上にするためには、図２（ａ）〜（ｃ）の各配置パターンにおいて、それぞれ、図２（ａ）の配列ではＤ≦Ｒ、図２（ｂ）の配列ではＤ≦２Ｒ、図２（ｃ）の配列ではＤ≦３Ｒとなるように、凸レンズ状突起３の半径Ｒと間隔Ｄとの関係を設定しておくのが望ましい。例えば、図２（ａ）の配列では、凸レンズ状突起３の半径を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下にした場合には、間隔Ｄについても０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内にするのが望ましい。
【００５５】
（製造方法）
次に、植物育成フィルム１の製造方法について説明する。植物育成フィルム１は、蛍光染料を配合した硬化型樹脂に溶剤を配合して樹脂溶液とし、これを金型中で凸レンズ状突起３の配列形状に成形しつつ、フィルム状あるいは板状の透光性部位の表面に転写する方法により製造できる。
【００５６】
あるいは、蛍光染料を含有した熱可塑性樹脂フィルムに、透明なフィルム材あるいは透明板を積層した２層構造のフィルム材あるいは板材を用意する。そして、このフィルム材あるいは板材を加熱金型内に入れて、凸レンズ状突起３の配列形状が形成されている型面により、蛍光染料を含有している熱可塑性樹脂フィルム層に凸レンズ状突起３の配列形状を転写して、植物育成フィルム１を製造することもできる。この方法では、凸レンズ状突起３間の隙間に蛍光樹脂層が残ってしまうため、凸レンズ状突起３の隙間に残る蛍光樹脂層の厚さを可能な限り薄くするように、元の蛍光樹脂層の厚さを設定しておくことが望ましい。凸レンズ状突起３の隙間に残る蛍光樹脂層を極力薄くすることにより、より効率良く光を改質することができ、自然光の利用効率を高めることができる。
【００５７】
（試作品）
次に、植物育成フィルム１の試作品の製造方法およびその光学特性について説明する。
【００５８】
（１）アクリル系樹脂タイプ
アクリルウレタン紫外線硬化型樹脂に、ＢＡＳＦアクチェンゲゼルシャフト社製の蛍光染料（Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆシリーズ／Ｒｅｄ３０５）を、０．０２重量％の含有率となるように配合し、更に溶剤を配合して樹脂溶液としたものを、アルミ板に直径２ｍｍの大きさの半球状の凹部をピッチ０．５ｍｍで一面に掘り込んだ型面を有する金型内に均等に流し込み、その上からＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを被せた後、紫外線を照射して硬化させる。硬化後、ＰＥＴフィルムごと型面から外して、表面に微細な凸レンズ状突起３の配列が転写された光透過性の植物育成フィルム１を作製した。
【００５９】
（２）エポキシ系樹脂タイプ
エポキシアクリレート紫外線硬化型樹脂に、ＢＡＳＦアクチェンゲゼルシャフト社製の蛍光染料（Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆシリーズ／Ｒｅｄ３０５）を、０．０２重量％の含有率となるように配合し、更に溶剤を配合して樹脂溶液としたものを、アルミ板に直径２ｍｍの大きさの半球状の凹部をピッチ０．５ｍｍで一面に掘り込んだ型面を有する金型内に均等に流し込み、その上からＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを被せた後、紫外線を照射して硬化させる。硬化後、ＰＥＴフィルムごと型面から外して、表面に微細な凸レンズ状突起３の配列が転写された光透過性の植物育成フィルム１を作製した。
【００６０】
晴天日と曇天日の自然光を、上記試作品（１）のアクリル系樹脂タイプの植物育成フィルム１の受光面（凸レンズ状突起３が配列された面）に照射し、植物育成フィルム１を透過して出射した改質光の波長特性（スペクトル分布）を、回折格子型分光放射計により測定した。
【００６１】
図８は晴天日における改質光のスペクトル分布図であり、図９は曇天日における改質光のスペクトル分布図である。図８、９において、Ａは改質前の自然光のスペクトル分布であり、Ｂは本実施形態の植物育成フィルム１による改質光のスペクトル分布である。一方、Ｃ１〜Ｃ５は比較例であり、Ｃ１は蛍光染料を配合していない透明なＰＥＴフィルムを透過した光である。また、Ｃ２〜Ｃ５は特開２００７−１３５５８３に記載された遮光ネットを透過した光のスペクトル分布であり、Ｃ２は赤色の蛍光染料を配合した遮光ネットを１重に設置した場合、Ｃ３は赤色の蛍光染料を配合した遮光ネットを３重に設置した場合、Ｃ４は赤色と橙色の蛍光染料を配合した遮光ネットを１重に設置した場合、Ｃ５は赤色と橙色の蛍光染料を配合した遮光ネットを３重に設置した場合のスペクトル分布である。
【００６２】
図８に示す晴天日の測定結果によれば、植物育成フィルム１による改質光は、４００ｎｍ〜６００ｎｍ（紫外線〜緑色光）の波長帯の放射量が、元の自然光および他の比較例と比べて格段に少なくなっている。一方、６００ｎｍ〜７００ｎｍ（赤色光）の波長帯の光の放射量が他の比較例に比べて格段に多く、元の自然光に含まれる放射量を大きく超える量となっている。このような波長特性により、晴天日における改質光のＲ／Ｂ比は１．７３となっている。また、上記試作品（２）のエポキシ系樹脂タイプの植物育成フィルム１を用いた場合には、改質光のＲ／Ｂ比は２．５以上の値が得られている。これに対し、比較例Ｃ１の透明ＰＥＴフィルムを用いた場合のＲ／Ｂ比は０．７４である。また、比較例Ｃ２の一重の遮光ネット（赤色蛍光染料）を用いた場合のＲ／Ｂ比は０．８３であり、この遮光ネット（赤色蛍光染料）を三重に用いた比較例Ｃ３の場合でも、Ｒ／Ｂ比は１．２程度である。また、図９に示す曇天日の測定結果においても、晴天日と同様の改質効果が得られている。
【００６３】
（実施形態２）
図１０（ａ）は実施形態２の植物育成フィルムの平面図であり、図１０（ｂ）はその断面図である。以下、実施形態２について、実施形態１と同一の構成の部分については同一の符号で示し、異なる部分についてのみ説明する。植物育成フィルム１１は、可撓性の光透過性フィルム１２（透光性部位）と、半球形の多数の凸レンズ状突起３（突起状光学素子部位）を有している。光透過性フィルム１２の一方の表面１２ａには半球形の多数の窪み１４が一定間隔で形成されており、各窪み１４には、窪み１４の内側に凸曲面３ａを向けた姿勢で凸レンズ状突起３が嵌め込まれている。これにより、各凸レンズ状突起３は、その中心軸が、光透過性フィルム１２の表面１２ａおよびもう一方の表面１２ｂに対して垂直になるように埋め込まれた状態になる。各凸レンズ状突起３および各窪み１４は、凸曲面３ａを窪み１４の内側に密着させたときに平坦面３ｂと光透過性フィルム１２の表面１２ａとが面一になるように、対応する形状に形成されている。
【００６４】
実施形態２の植物育成フィルム１１は、凸レンズ状突起３における蛍光染料の含有率、凸レンズ状突起３の形状、寸法、配置パターンなどが、実施形態１と同様に設定されており、これにより、Ｒ／Ｂ比が０．６程度の自然光が、植物育成フィルム１１を通過することにより１．５〜５程度のＲ／Ｂ比の光に改質されるように構成されている。
【００６５】
植物育成フィルム１１は、各凸レンズ状突起３の凸曲面３ａが光透過性フィルム１２に埋め込まれているので、窪み１４が形成されている表面１２ａを植物の側に向け、もう一方の表面１２ｂ（受光面）に外部からの自然光が入射するように設置される。これにより、光透過性フィルム１２を透過した自然光を凸曲面３ａに入射させて平坦面３ｂから植物に向かって出射させることができるので、各凸レンズ状突起３内を通過する際にＲ／Ｂ比が増大した改質光を植物に供給することができる。また、植物育成フィルム１１は、凸レンズ状突起３の凸曲面３ａが内部に埋め込まれていて表裏両面が平坦となっている。よって、設置位置や設置方法の自由度が高い光改質用光学部材として利用できる。また、実施形態１と同様に、光透過性フィルム１２の代わりに板状の透光性部位を用いた場合には、剛性があり、両面が平坦な植物育成資材となるので、光改質機能を有する一体型の資材となる。よって、植物育成施設や育成キットなどの構成の簡素化、部材数の削減、コスト削減などを図ることができる。
【００６６】
実施形態２の植物育成フィルム１１を製造するには、光透過性フィルム１２の表面１２ａに窪み１４を形成しておき、ここに、蛍光染料を含有する樹脂素材を充填して硬化させ、樹脂素材の表面を平坦にして表面１２ａと面一にする。あるいは、可撓性の光透過性フィルム１２に代えて光透過性ガラスからなる透明板を使用して、この透明板にエッチング等により窪み１４を形成し、蛍光染料を含有する樹脂素材を充填することにより、実施形態１と同様に、剛性のある板状の光改質用光学部材を形成してもよい。樹脂素材は、実施形態１の試作品（１）（２）で用いたアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂などの紫外線硬化型樹脂を用いることができる。また、熱硬化型樹脂に蛍光染料および溶剤を配合した樹脂溶液を窪み１４に充填した後、加熱硬化させる方法により製造することもできる。
【００６７】
（改変例１）
図１１（ａ）は改変例１の植物育成フィルムの平面図であり、図１１（ｂ）はその断面図である。改変例１の植物育成フィルム２１は、実施形態１の植物育成フィルム１における光透過性フィルム２の表面２ａのうち、凸レンズ状突起３が配置されていない隙間部分を、遮光材５によって覆ったものである。このようにすると、凸レンズ状突起３に入射せずに光透過性フィルム２のみを透過して植物育成フィルム２１から出射する光を遮蔽することができる。凸レンズ状突起３の隙間部分に入射した光は、そのほとんどが凸レンズ状突起３によって改質されずに光透過性フィルム２を通り抜けてしまう。そこで、隙間部分を遮蔽することにより、改質されない光の通過割合を減少させて、植物育成フィルム２１を通過した光のＲ／Ｂ比を増大させることができる。遮光材５による遮蔽面積は、達成すべき遮蔽率に応じて、任意の広さに設定することができる。
【００６８】
遮光材５としては、アルミ薄膜や、アルミニウム粉あるいはアルミナ粉等によって形成されたものが用いられるが、このような材質に限定されるものではない。また、アルミ薄膜や、アルミニウム粉あるいはアルミナ粉等によって形成された遮光材は、光を反射あるいは散乱するように形成することができるので、凸レンズ状突起３の隙間に入射した直達光成分を反射あるいは散乱させて凸レンズ状突起３に誘導することができる。このようにすれば、凸レンズ状突起３に入射する光の割合を増加させることができるので、自然光の利用効率を高めつつ、更にＲ／Ｂ比を増大させることができる。
【００６９】
なお、図１１（ａ）（ｂ）には、上記の実施形態１の植物育成フィルム１における凸レンズ状突起３の隙間を遮光材５によって遮蔽した構成を示したが、実施形態２の植物育成フィルム１１における凸レンズ状突起３の隙間を遮光材５によって遮蔽した構成にしてもよい。
【００７０】
（改変例２）
図１２（ａ）は改変例２の植物育成フィルムの平面図であり、図１２（ｂ）はその断面図である。改変例２の植物育成フィルム３１は、実施形態１の植物育成フィルム１における各凸レンズ状突起３に、アルミ薄膜、アルミニウム粉、アルミナ粉等によって形成された反射体６を埋め込んだものである。反射体６は、凸レンズ状突起３よりも一回り小さい円板状に形成されており、各凸レンズ状突起３の出光面である平坦面３ｂの中央に埋め込まれている。なお、反射体６の形状はこのような形状に限定されず、各種の形状にすることができる。
【００７１】
このような構成では、反射体６に入射する直達光が反射されて凸レンズ状突起３の内部で散乱されるので、直達光を遮蔽しつつ、凸レンズ状突起３内の蛍光染料による光の吸収量および蛍光の発生量を増大させることができる。また、反射体６を設けることにより、遮光率の調整も可能である。なお、改変例１と同様に、実施形態２の植物育成フィルム１１における凸レンズ状突起３に反射体６を埋め込むことも可能である。
【００７２】
（改変例３）
図１３は改変例３の植物育成フィルムの平面図である。改変例３の植物育成フィルム４１は、実施形態１の植物育成フィルム１において、凸レンズ状突起３が配置されていない隙間部分に、光透過性フィルム２を貫通する通気孔７を形成したものである。このようにすれば、植物育成フィルム４１によって植物に供給する光を改質しつつ、通気孔７から通気を行って植物の近傍の育成環境を調整することができる。通気孔７の寸法および形成位置は、必要とする通気量などに応じて適宜設定すればよい。
【００７３】
（改変例４）
上記各構成の植物育成フィルムに、有害な光（例えば、紫外線、赤外線等）をカットする膜を積層した構成にしてもよい。このようにすれば、所望の波長成分の光をカットして、植物に応じて、あるいは、育成段階に応じて、育成に最適な光を供給できる。また、凸レンズ状突起３が配列されている面に保護膜をコーティングすることにより、蛍光染料を含有する凸レンズ状突起３を保護して、光改質機能を保持させることができる。
【００７４】
（改変例５）
上記各構成では、凸曲面３ａの平面形状を円形にしていたが、楕円形などの長円形であってもよい。このとき、凸曲面３ａをその平面形状に沿った横長の半長球形にしてもよい。また、凸曲面３ａを、その突出方向に長い縦長の半長球形にしてもよく、球面や長球面以外の凸曲面にしてもよい。あるいは、中心軸が傾いているアシンメトリーな凸曲面形状にしてもよい。但し、いずれの凸曲面形状においても、凸曲面（受光面）の平坦面（出光面）に対する面積比を１４０％以上にすることが望ましい。また、凸レンズ状突起３を、上端面を半球形にした円柱状とし、その下端面を平坦面とした形状にしてもよい。この形状では、円柱部分の上端縁が、円柱の底面中心から見て仰角が２０度以内の位置になるように円柱部分の高さを設定することが望ましい。
【００７５】
図１４は光透過性フィルム２の表面２ａに対する凸曲面３ａの接触角度の説明図である。凸曲面３ａは上記のように様々な形状にすることができるが、いずれの形状の場合にも、凸曲面３ａの光透過性フィルム２の表面２ａに対する接触角度θ（接触位置における凸曲面３ａの接線と、表面２ａとのなす角度）を、９０度±４０度の範囲内にすることが望ましい。凸曲面３ａが半球面であり、その中心軸と表面２ａが直交している場合には、凸曲面３ａは、表面２ａに対して９０度の角度をなすように接触している。本願出願人は、各種の凸曲面形状について検討し、凸レンズ状突起内で発生した蛍光のうち、どの程度の割合を平坦面３ｂを介して表面２ａに入射させ、光透過性フィルム２を透過させることができるかの試算を行った。その結果、凸曲面３ａ内で発生した蛍光のうち、所定の割合以上（自然光を１．５〜５程度のＲ／Ｂ比の光に改質できる程度の量）を光透過性フィルム２の表面２ｂから出射させるためには、凸曲面３ａの表面２ａに対する接触角度θを、９０度±４０度の範囲内にすることが望ましいという知見を得た。
【００７６】
すなわち、凸曲面３ａを有する凸レンズ状突起３内では、蛍光染料を含有する樹脂素材の各部分から発生した蛍光は全方位に放射される。凸曲面３ａ側へ放射された成分のうち、凸曲面３ａへの入射角度が全反射されるか否かの臨界角度よりも小さい成分は、凸曲面３ａの内面で全反射されながら凸曲面３ａに沿って誘導されて表面２ａに入射する。また、平坦面３ｂ側へ放射された成分のうち、平坦面３ｂで全反射されて凸曲面３ａ側に向かった成分についても、同様に凸曲面３ａへの入射角度が臨界角度よりも小さければ凸曲面３ａに沿って誘導され、表面２ａに入射する。つまり、凸レンズ状突起３は、内部で発生した蛍光のうち、従来の平坦なフィルム形状であれば端面側に逃げたり受光面側に逃げてしまって有効利用できなかった成分を、凸曲面３ａに沿って誘導することにより、凸曲面３ａと表面２ａとの接触角度θに応じた入射角度で表面２ａに入射させることができる。そして、このとき、凸曲面３ａと表面２ａとの接触角度θを大きくする、具体的には、θを９０度±４０度の範囲内にすることにより、凸曲面３ａに沿って表面２ａに入射する蛍光成分を高い割合で光透過性フィルム２内に入射させ、全反射させずに光透過性フィルム２を透過させて表面２ｂから出射させることができる。
【００７７】
このように、植物育成フィルム１における出光面（光透過性フィルム２の表面２ｂ）側への蛍光の出光比率が、求める改質光の生成に必要な比率よりも小さくならないようにするためには、凸曲面３ａと表面２ａとの接触角度θを考慮して、凸レンズ状突起３の形状、および、その光透過性フィルム２への取付姿勢を設定することが望ましい。
【００７８】
（改変例６）
図１５（ａ）（ｂ）は改変例６の植物育成フィルムの断面図である。実施形態１では凸レンズ状突起３全体を蛍光染料を混入した樹脂素材で形成していたのに対し、改変例６の植物育成フィルム５１では、図１５（ａ）に示すように、凸曲面３ａに沿った外周部分だけを所定の厚さの蛍光樹脂層５２とし、その内側の半球状の部分を透明樹脂層５３とすることにより、凸レンズ状突起５４（突起状光学素子部位）を形成している。上記改変例５で説明したように、半球状や半長球状などの凸曲面３ａを有する樹脂素材内では、発生した蛍光のうち凸曲面３ａに沿って誘導される成分については有効利用される割合が高い。すなわち、このような形状では、内部に入射した光や反射光、散乱光などのうち、凸曲面３ａに近い外周側の部分に届いた光によって発生した蛍光は、凸曲面３ａに沿って誘導されて有効利用される割合が高い。一方、半球状や半長球状などの樹脂素材の中心部分で蛍光を発生させても、凸曲面３ａから外部に出射されてしまって有効利用される割合が低いといえる。改変例６は、この点を考慮して、利用される蛍光が多い側だけを蛍光樹脂層５２としたものである。蛍光樹脂層５２の厚さｔについては、有効利用できる蛍光の量と厚さｔとの相関などを検討した結果、厚さｔを、少なくとも凸レンズ状突起５４の半径の１／５以上にする必要があるとの知見を得ている。
【００７９】
改変例６の植物育成フィルム５１の製造は、以下のように行うことができる。まず、ＰＥＴフィルムなどの光透過性フィルムや透明樹脂板や硝子板などの板材の表面に、実施形態１において凸レンズ状突起３の配列を転写したのと同様の方法によって、微細な半球状の透明樹脂層５３の配列を形成する。その後、蛍光染料および溶剤を配合した樹脂溶液を透明樹脂層５３の表面に厚塗り印刷し、熱硬化あるいは乾燥硬化させて蛍光樹脂層５２を形成する。これにより、光透過性フィルム２の表面に、凸レンズ状突起５４が配列される。なお、表面に半球状の透明樹脂層５３が配列された光透過性フィルムや透明樹脂板などを、一体成形により形成するか、あるいは、加熱金型によって透明樹脂層５３の配列形状を転写することにより形成しておき、その後、各透明樹脂層５３の表面に、蛍光樹脂層５２を形成してもよい。
【００８０】
なお、実施形態２における光透過性フィルム１２の表面１２ａに形成した窪み１４に、改変例６の凸レンズ状突起５４を埋め込んだ構造にしてもよい。あるいは、図１５（ｂ）に示すように、窪み１４の内面に、蛍光染料および溶剤を配合した樹脂溶液の層を厚塗り印刷によって形成することにより、凸レンズ状突起５４の蛍光樹脂層５２の部分だけを窪み１４に埋め込んだ構成にしてもよい。このように、突起状光学素子部位を蛍光樹脂層５２のみから構成していても、必要な蛍光は、蛍光樹脂層５２の端面５２ａ（平坦面３ａの外周部分に相当する部分）から光透過性フィルム１２の表面１２ｂ側に出射される。よって、必要な改質光が得られる。
【００８１】
（改変例７）
図１６は改変例７の植物育成フィルムの断面図である。改変例７の植物育成フィルム６１は、薄いＰＥＴフィルムなどの光透過性フィルム６２に半球状あるいは半長球状などの凹部６３を実施形態２における窪み１４と同様の配列で形成しておき、この凹部６３に蛍光染料を含有する樹脂素材を充填して硬化させ、上記凸レンズ状突起３を埋め込んだのと同じ状態にしたものである。実施形態２との相違点は、改変例７では、光透過性フィルムフィルム６２における凹部６３の部分が受光面６２ａ側に突出して凹凸形状になっていることである。
【００８２】
改変例７の構成は、薄手の凹凸が形成されたＰＥＴフィルムなどの既製品の素材に樹脂素材を充填し硬化させるだけで製造できるので、廉価かつ容易に製造することができる。また、光透過性フィルム６２が凸レンズ状突起３の表面を覆っており保護膜として機能するので、凸レンズ状突起３が露出している構成に比べて耐久性が高い。
【００８３】
（応用１）
図１７は、本実施形態の植物育成フィルムを用いたブラインド（植物育成装置）の説明図である。ブラインド８は、多数の細長い可動板８ａと、これらの可動板８ａを水平にして一列に並べた状態に連結している図示しない角度調整機構を有している。この角度調整機構は、これらの可動板８ａを連動して角度調整可能な状態に保持している。各可動板８ａは、上記の各実施形態の植物育成フィルムを細長い透明な板材の表面に積層したもの、もしくは、透明な樹脂板あるいは硝子板の表面に凸レンズ状突起３、あるいは改変例６のような凸レンズ状突起５４を配列した剛性のある植物育成資材により形成されている。
【００８４】
このように、光改質機能を有する植物育成フィルム、あるいは、板状の光改質用光学部材によりブラインド８を形成すれば、自然光を改質して植物に供給するときには可動板８ａの隙間を閉じた状態にすればよく、また、必要に応じて可動板８ａの角度を調整して隙間を大きくすることにより、改質光と自然光の割合を適宜調整して植物に供給することができる。また、可動板８ａの間の隙間を調整することにより通気量を容易に調整することができる。なお、各可動板８ａの両端に回転軸を設けて枠体などに保持させたルーバー状の植物育成装置を形成してもよい。あるいは、可撓性の植物育成フィルムをロールブラインドのような形態で設置してもよい。
【００８５】
（応用２）
上記各実施形態では、本発明の光改質用光学部材を植物育成用に用いた例を記載しているが、他の用途に用いてもよい。例えば、Ｒ／Ｂ比が大きい光環境下での飼育や育成が適している動物や昆虫、水中生物などの各種生物の育成環境を確保するために用いても良い。あるいは、Ｒ／Ｂ比が大きい光環境下で扱うことが望ましい物体を用いる作業環境を確保するために用いても良い。また、改質対象の光は自然光に限定されない。例えば、自然光と同様あるいは類似したスペクトル分布を有する人工光を改質することもできる。また、これらの各用途において、ピーク吸光特性およびピーク放射光特性が異なる様々な蛍光染料の中から適切な種類のものを選定することにより、様々な光に対して所望の光改質効果が得られるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００８６】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１  植物育成フィルム
２、１２、６２    光透過性フィルム
２ａ、２ｂ、１２ａ、１２ｂ  表面
３、５４    凸レンズ状突起（突起状光学素子部位）
３ａ  凸曲面
３ｂ  平坦面
４    植物育成施設
４ａ  天井面
４ｂ  天井部分
４ｃ  西側側面
４ｄ  南側側面
５    遮光材
６    反射体
７    通気孔
８    ブラインド（植物育成装置）
８ａ  可動板
１４  窪み
５２    蛍光樹脂層
５２ａ  端面
５３    透明樹脂層
６２ａ  受光面
６３    凹部
Ｄ    間隔
Ｒ    半径
ｔ    厚さ
θ    接触角度
【図１】
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【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１０】
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【図１１】
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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８】
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【図９】
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