(57)【要約】【課題】低コストで光の利用効率を向上させることが可能な植物栽培装置を提供することを目的とする。【解決手段】植物栽培装置１は、栽培対象の植物５との境界上に栽培面７を有し、栽培対象の植物５を保持すると共に少なくとも水分を供給する栽培槽４と、光を出射する光源（光源部２の一部）と、光源から出射された光を栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方に向かわせる走査部（光源部２の一部）と、栽培対象の植物５または栽培槽４の栽培面７の少なくとも一方から反射された光を受光する受光部３と、受光部３の受光状況に基づき、光源の光量を変更する制御部と、を備え、制御部は、走査部からの光が栽培対象の植物５に照射されていると判断したときに光源の光量を大きくし、走査部からの光が栽培槽４の栽培面７に照射されていると判断したときに光源の光量を小さくすることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の成長を促す植物栽培装置であって、
栽培対象の植物との境界上に栽培面を有し、前記栽培対象の植物を保持すると共に少なくとも水分を供給する栽培槽と、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方に向かわせる走査部と、
前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を受光する受光部と、
前記受光部の受光状況に基づき、前記光源の光量を変更する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記走査部からの光が前記栽培対象の植物に照射されていると判断したときに前記光源の光量を大きくし、
前記走査部からの光が前記栽培槽の栽培面に照射されていると判断したときに前記光源の光量を小さくすることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記受光部は、
前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光の光量を検知する機能を有し、
前記受光部で受光した光の光量が所定光量を超えた場合に前記栽培槽の栽培面から反射された光と判断し、
前記受光部で受光した光の光量が前記所定光量を超えない場合に前記栽培対象の植物から反射された光と判断することを特徴とする請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記光源は、
パルス状態の光を照射し、
前記受光部は、
前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を    検知し、照射した光と反射した光の時間軸の差から、前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面までの距離を測定する機能を有し、
前記測定した距離が所定距離を越えた場合に前記栽培槽の栽培面からの光と判断し、
前記測定した距離が所定距離を越えない場合に前記栽培対象の植物と判断することを特徴とする請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記受光部の受光感度を調整する機能を有し、
前記光源の光量を大きくしたときに前記受光部の受光感度を低くし、
前記光源の光量を小さくしたときに前記受光部の受光感度を高くすることを特徴とする請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項５】
植物の成長を促す植物栽培装置であって、
栽培対象の植物との境界上に栽培面を有し、前記栽培対象の植物を保持すると共に少なくとも水分を供給する栽培槽と、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方に向かわせる走査部と、
前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を受光する受光部と、
前記栽培槽の栽培面上に位置し前記走査部から光を反射する反射体と、
前記受光部の受光状況に基づき前記走査部の走査範囲を決定する制御部と、を備える植物栽培装置。
【請求項６】
前記光源からの光は第１波長の光であり、
前記反射体は、前記第１波長の光を前記第１波長とは異なる第２波長の光に変換することを特徴とする請求項５記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記第１波長の光は青色光（波長：４００〜５００ｎｍの範囲）であり、
前記第２波長の光は赤色光（波長：６００〜７００ｎｍの範囲）であることを特徴とする請求項６記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記受光部の受光状況に基づき、前記光源からの光を前記栽培対象の植物に照射するように前記走査部の走査範囲を変更することを特徴とする請求項５記載の植物栽培装置。
【請求項９】
前記受光部は、
前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光の光量を検知する機能を有し、
前記受光部で受光した光の光量が所定光量を超えた場合に前記栽培槽の栽培面から反射された光と判断し、
前記受光部で受光した光の光量が前記所定光量を超えない場合に前記栽培対象の植物から反射された光と判断することを特徴とする請求項５記載の植物栽培装置。
【請求項１０】
前記光源は、
パルス状態の光を照射し、
前記受光部は、
前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を    検知し、照射した光と反射した光の時間軸の差から、前記栽培対象の植物または前記栽培槽の栽培面までの距離を測定する機能を有し、
前記測定した距離が所定距離を越えた場合に前記栽培槽の栽培面からの光と判断し、
前記測定した距離が所定距離を越えない場合に前記栽培対象の植物と判断することを特徴とする請求項５記載の植物栽培装置。
【請求項１１】
前記光源からの光は発散光であり、
前記光源からの光を平行光に変換するコリメータレンズを有することを特徴とする請求項５記載の植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工的な照明により植物を栽培する植物栽培装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
植物を屋外で栽培する場合、その成長度は、気候などの自然環境に左右され易く、台風、大雨などの被害または病害虫による被害などのため収穫量が減少することがある。
また、これらの植物の栽培において一定量の収穫を上げるためには、広い土地面積が必要となるため、狭い土地では十分な栽培面積を確保することが困難になる。
【０００３】
そこで、人工的な照明により植物を栽培する技術が開発され、植物工場として実用化されている。そのような植物栽培では、特に照明に要するコストは重要であり、工場全体の３０〜５０％と大きな割合を占めている。このため、近年は電球や蛍光灯に代えて、消費電力が小さい発光ダイオード（ＬＥＤ）の利用が進んでいる。
【０００４】
また、さらに消費電力が小さくなると期待される半導体レーザの利用も着目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０１５２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光源に半導体レーザを用いるだけでは照明に要するコストを十分に削減することができない。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、低コストで光の利用効率を向上させることが可能な植物栽培装置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】
【０００８】
本発明は、植物の成長を促す植物栽培装置であって、栽培対象の植物との境界上に栽培面を有し、栽培対象の植物を保持すると共に少なくとも水分を供給する栽培槽と、光を出射する光源と、光源から出射された光を栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方に向かわせる走査部と、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を受光する受光部と、受光部の受光状況に基づき、光源の光量を変更する制御部と、を備え、制御部は、走査部からの光が栽培対象の植物に照射されていると判断したときに光源の光量を大きくし、走査部からの光が栽培槽の栽培面に照射されていると判断したときに光源の光量を小さくすることを特徴とする植物栽培装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は上記構成により、受光部は栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光の両方を受光し、栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光とを区別することができる。
【００１０】
さらに、走査部からの光が栽培対象の植物に照射されていると判断したときに光源の光量を大きくし、走査部からの光が栽培槽の栽培面に照射されていると判断したときに光源の光量を小さくするので、光源からの光が植物の成長に寄与する場合と植物の成長に寄与しない場合とによって光量を変化させて、植物を栽培する際の光源の光の利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】植物栽培装置を示す斜視図
【図２】光源部の構成を示す図
【図３】光源部に含まれる走査部の構成を示す図
【図４】受光部の構成を示す図
【図５】光源部と受光部との一体型構成を示す図
【図６】植物と栽培槽の栽培面とを光量検知する方法を示す図
【図７】植物と栽培槽の栽培面とを距離検知する方法を示す図
【図８】植物栽培装置の照射状態を示す図
【図９】植物栽培装置の照射状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
請求項１記載の発明は、植物の成長を促す植物栽培装置であって、栽培対象の植物との境界上に栽培面を有し、栽培対象の植物を保持すると共に少なくとも水分を供給する栽培槽と、光を出射する光源と、光源から出射された光を栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方に向かわせる走査部と、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を受光する受光部と、受光部の受光状況に基づき、光源の光量を変更する制御部と、を備え、制御部は、走査部からの光が栽培対象の植物に照射されていると判断したときに光源の光量を大きくし、走査部からの光が栽培槽の栽培面に照射されていると判断したときに光源の光量を小さくすることを特徴とする。これにより、受光部は栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光の両方を受光し、栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光とを区別することができる。さらに、走査部からの光が栽培対象の植物に照射されていると判断したときに光源の光量を大きくし、走査部からの光が栽培槽の栽培面に照射されていると判断したときに光源の光量を小さくするので、光源からの光が植物の成長に寄与する場合と植物の成長に寄与しない場合とによって光量を変化させて、植物を栽培する際の光源の光の利用効率を高めることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、受光部は、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光の光量を検知する機能を有し、受光部で受光した光の光量が所定光量を超えた場合に栽培槽の栽培面から反射された光と判断し、受光部で受光した光の光量が所定光量を超えない場合に栽培対象の植物から反射された光と判断することを特徴とする。これにより、植物栽培用に照射する光と、照射対象物からの反射光の光量を測定する受光素子を利用して、低いコストで植物とそれ以外の栽培面とを検知することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、光源部は、パルス状態の光を照射し、受光部は、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を検知し、照射した光と反射した光の時間軸の差から、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面までの距離を測定する機能を有し、測定した距離が所定距離を越えた場合に栽培槽の栽培面からの光と判断し、測定した距離が所定距離を越えない場合に栽培対象の植物と判断することを特徴とする。これにより、植物栽培用に照射する光と、照射対象物からの反射光の時間軸の差から距離を測定する受光素子を利用して、低いコストで植物とそれ以外の栽培面とを検知することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、制御部は、受光部の受光感度を調整する機能を有し、
光源の光量を大きくしたときに受光部の受光感度を低くし、光源の光量を小さくしたときに受光部の受光感度を高くすることを特徴とする。これにより、光の利用効率を上げるため光源の光量を変化させる制御部において、光の光量に応じて受光部の受光感度を変化させることにより、受光部の飽和を回避することができ、正確に光量を測定することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、植物の成長を促す植物栽培装置であって、栽培対象の植物との境界上に栽培面を有し、栽培対象の植物を保持すると共に少なくとも水分を供給する栽培槽と、光を出射する光源と、光源から出射された光を栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方に向かわせる走査部と、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を受光する受光部と、栽培槽の栽培面上に位置し走査部から光を反射する反射体と、受光部の受光状況に基づき走査部の走査範囲を決定する制御部と、を備える。これにより、受光部は栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光の両方を受光し、栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光とを区別することができる。さらに、栽培対象の植物が成長する場合であっても、制御部は栽培対象の植物の大きさを正確に把握することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、光源からの光は第１波長の光であり、反射体は、第１波長の光を第１波長とは異なる第２波長の光に変換することを特徴とする。これにより、反射体が光源からの第１波長の光を第１波長の光とは異なる第２波長に変換するので、栽培対象から反射される光と反射体から反射される光の波長を異ならせることができ、栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光とを容易に区別できる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、第１波長の光は青色光（波長：４００〜５００ｎｍの範囲）であり、第２波長の光は赤色光（波長：６００〜７００ｎｍの範囲）であることを特徴とする。これにより、光源からの第１波長の光を青色光とし、反射体からの第１波長とは異なる第２波長の光を赤色光とし、第１波長の光と第２波長の光を植物の光合成に適した波長とするので、栽培対象の植物から反射された光と栽培槽の栽培面から反射された光とを容易に区別すると共に、植物の光合成を促進することができる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、制御部は、受光部の受光状況に基づき、光源からの光を栽培対象の植物に照射するように走査部の走査範囲を変更することを特徴とする。これにより、制御部が前記光源からの光を前記栽培対象の植物に主として照射するように前記走査部の走査範囲を変更するので、光源からの光を栽培槽の栽培面に照射する割合を減らして、栽培対象の植物に照射する割合を増やすので、植物を栽培する際の光源の光の利用効率を高めることができる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、受光部は、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光の光量を検知する機能を有し、受光部で受光した光の光量が所定光量を超えた場合に栽培槽の栽培面から反射された光と判断し、受光部で受光した光の光量が所定光量を超えない場合に栽培対象の植物から反射された光と判断することを特徴とする。これにより、植物栽培用に照射する光と、照射対象物からの反射光の光量を測定する受光素子を利用して、低いコストで植物とそれ以外の栽培面とを検知することができる。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、光源部はパルス状態の光を照射し、受光部は、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面の少なくとも一方から反射された光を検知し、照射した光と反射した光の時間軸の差から、栽培対象の植物または栽培槽の栽培面までの距離を測定する機能を有し、測定した距離が所定距離を越えた場合に栽培槽の栽培面からの光と判断し、測定した距離が所定距離を越えない場合に栽培対象の植物と判断することを特徴とする。これにより、植物栽培用に照射する光と、照射対象物からの反射光の時間軸の差から距離を測定する受光素子を利用して、低いコストで植物とそれ以外の栽培面とを検知することができる。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、光源からの光は発散光であり、光源からの光を平行光に変換するコリメータレンズを有することを特徴とする。これにより、発散光を光学的に平行光に変換して光を絞ることにより、植物を検知する際、特に植物の縁のような境界部分に関して、精度よく検知することができる。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における植物栽培装置について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、植物栽培装置を示す斜視図である。
【００２５】
同図に示す植物栽培装置１は、植物を栽培するためのものとして構成された人工な照明を利用する完全制御型の植物栽培装置１である。植物栽培装置１は、光源部２、受光部３、栽培槽４および図示省略の制御部６を備える。
栽培する植物５に関しては、一般的に人工光での育成がしやすいと言われているレタス、レッドキャベツなどの葉物野菜、果実種であり緑黄色野菜の一種であるトマトなどがある。また、近年では穀物類であるイネなども、植物工場で栽培検討されている。
【００２６】
栽培槽４は、植物５を育成するための培養液で満たされており（水耕および土耕のどちらでも可）、一定の間隔で植物５が植え付けられており、栽培槽４の植物５が植え付けてある側の面を栽培面７という。
【００２７】
制御部６は、光源部２の半導体レーザ発光させるための発光回路と、受光部３の受光素子を動作制御するための受光回路を備え、受光状況により発光の光量および照射タイミング、そして照射位置を制御する機能を備えている。
【００２８】
図２は、光源部の内部構成を示す図である。
【００２９】
光源部２の内部には、光源２１と走査部３１で構成されており、光源２１は青色光を出射する半導体レーザ（以下、「第１の半導体レーザ２２」）および赤色光を出射する半導体レーザ（以下、「第２の半導体レーザ２３」）が収納されている。次に第１の半導体レーザ２２と第２の半導体レーザ２３から出射した光を一つの光学経路にするための光学プリズム２４を備え、さらに半導体レーザから出射した光は発散した光になっており、その発散光を平行光に収束させるコリメータレンズ２５を備えている。第１の半導体レーザ２２と第２の半導体レーザ２３から出射した光の光量は、光学プリズム２４の膜特性により出射した光の所定比率の光を分光し、光学プリズム２４の側面に配置された光学モニター２６で光量計測し、制御部６により指示された光量に維持することができる。
【００３０】
第１の半導体レーザ２２から出射される光の第１波長は、４００〜５００ｎｍの範囲であり、第２の半導体レーザ２３から出射される光の第２波長は、６００〜７００ｎｍの範囲であり、植物５の光合成を最も効率よく促進させる波長を用いる。
【００３１】
図３は、光源部に含まれる走査部の構成を示す図である。
【００３２】
走査部３１は、単結晶シリコン基板３７で可動板３２、梁３３、コイル３４を形成しており、さらに可動板３２の表面には、出射した光を植物５に照射するための反射ミラー３５やコイル３４が形成されている。また、単結晶シリコン基板３７の周縁部に永久磁石３６が配置されて、コイル３４と共に磁気回路が構成されている。可動板３２の外周部に形成したコイル３４に電流を流すと、永久磁石３６による磁界との相互作用でローレンツ力が発生する。その結果、梁３３の復元力と均衡する角度まで可動板３２を傾けることができ、同時に反射ミラー３５も傾く。ローレンツ力はコイル３４に流れる電流に比例するため、その値を変化させることで可動板３２の傾き、すなわち光走査の角度を定格の範囲内で自在に変えることができる。この動きを２軸で動作する機能を備えることにより、光源２１から出射された出射光を二次元に走査できる。
【００３３】
光走査の範囲を決める反射ミラー３５の角度を検出する方法としては、磁界中で揺動するコイル３４に発生する逆起電力を検出する方法。梁３３にピエゾ抵抗素子を備え、揺動で発生する梁３３の応力をピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を電気的に検出する方法。反射ミラー３５から反射された光を光センサで検出し、反射光の通過時間から振れ角を検出する方法などがある。
【００３４】
また、反射ミラー３５を傾かせる方式としては、前記した磁気回路を利用する方式以外にも、圧電素子や静電力を利用した方式もある。
【００３５】
図４は、受光部の構成を示す図である。
【００３６】
受光部３には、光量を検知する受光素子４１と、集光レンズ４２が備わっている。栽培対象の植物５または栽培槽４の栽培面７の少なくとも一方から反射された光は、集光レンズ４２によって反射光を集めて、受光素子４１に効率的に集光される。
【００３７】
図５は、光源部と受光部との一体型構成を示す図である。
【００３８】
光源２１は青色光を出射する第１の半導体レーザ２２および赤色光を出射する第２の半導体レーザ２３が収納されている。次に第１の半導体レーザ２２と第２の半導体レーザ２３から出射した光を一つの光学経路にするための光学プリズム２４を備え、さらに半導体レーザから出射した光は発散した光になっており、その発散光を平行光に収束させるコリメータレンズ２５を備えている。第１の半導体レーザ２２と第２の半導体レーザ２３から出射した光の光量は、光学プリズム２４の膜特性により出射した光の所定比率の光を分光し、光学プリズム２４の側面に配置された光学モニター２６で光量計測し、制御部６により指示された光量に維持することができる。コリメータレンズ２５と走査部３１の間にハーフミラー４３を備え、半導体レーザの出射光は透過し、栽培対象の植物５または栽培槽４の栽培面７の少なくとも一方から反射された戻り光を反射する反射膜を備えており、ハーフミラー４３の側に備えた受光素子４１に向けられている。
【００３９】
光源部２と受光部３は、分離して配置することができると同時に、このようにハーフミラー４３を用いコンパクトに一体型で構成することもできる。
【００４０】
図６は、植物と栽培槽の栽培面とを光量検知する方法を示す図である。
【００４１】
光源部２から出射される光は第１の半導体レーザ２２から出射した青色光または第２の半導体レーザ２３から出射した赤色光であり、栽培対象の植物５または栽培槽４の栽培面７に対して照射される。
【００４２】
受光部３は、植物５または栽培面７の少なくとも一方から反射された光の光量を検知する機能を有する。
【００４３】
制御部６は、半導体レーザを発光させる発光回路６１の発光制御を行い、光源部２から出射される光の発光量と照射位置を決定すると共に、受光素子４１を動作させる受光回路６２の受光制御を行い、受光部３の受光感度の調整も行う。このため、制御部６は、受光部３で受光した光の光量に基づき、光源部２から出射される光の発光量を調整できる。
【００４４】
照射位置に関しては、光源部２に備わっている走査部３１の反射ミラー３５の傾き量を計測する光センサやピエゾ抵抗素子、または、反射ミラー３５が傾くことにより発生する逆起電力などの情報から、発光回路６１にて出射された光の照射位置を把握できる。同時に、受光回路６２を介することにより、受光した光の位置も把握できる。
【００４５】
ここで、植物５は光合成を促進する青色光および赤色光を吸収するため、植物５から反射される光は、植物５以外の栽培面７から反射される光より光量が小さい。そのため、制御部６は、受光部で受光した光の光量が所定光量を超えた場合に栽培槽４の栽培面７から反射された光と判断でき、受光部で受光した光の光量が所定光量を超えない場合に栽培対象の植物５から反射された光と判断できる。
【００４６】
また、栽培槽４の栽培面７には、反射体６３を備えることにより、受光部３に対して大きい光量の光を返すことができるため、植物５と栽培槽４の栽培面７からの戻り光のコントラスト（光量差）を上げることができる。
【００４７】
更に、反射体６３の代わりに光の波長を変換することができる蛍光体を用いることにより、栽培槽４の栽培面７に照射された光の波長を変換して受光部３に返すことができる。この波長を変換する蛍光体を使用する時は、受光素子４１に波長選択フィルタをつけることにより、受光素子４１が受けた光が何処から返ってきた光かを容易に特定することができる。
【００４８】
図７は、植物と栽培槽の栽培面とを距離検知する方法を示す図である。光源部２から出射される光はパルス状態の光であり、植物５または栽培槽４の栽培面７に対して照射される。受光部３は、栽培対象の植物５または栽培槽４の栽培面７の少なくとも一方から反射された光を検知し、照射した光と反射した光の時間軸の差から、距離計測回路６４により、栽培対象の植物５または栽培槽４の栽培面７までの距離を測定する機能を有する。
【００４９】
そのため、制御部６は、測定した距離が所定距離を越えた場合に栽培槽４の栽培面７からの光と判断し、測定した距離が所定距離を越えない場合に栽培対象の植物５と判断する。
【００５０】
照射位置に関しては、光源部２に備わっている走査部３１の反射ミラー３５の傾き量を計測する光センサやピエゾ抵抗素子、または、反射ミラー３５が傾くことにより発生する逆起電力などの情報から、発光回路６１にて出射された光の照射位置を把握できる。同時に、距離計測回路６４を介することにより、距離を測定した植物５または栽培槽４の栽培面７の位置も把握できる。
【００５１】
図８は、植物栽培装置の照射状態を示す図であり、１例目の状態を示すものである。
【００５２】
図６および図７で前記した方法により、制御部６において植物５と栽培槽４の栽培面７とを判断することができる。その結果から走査部３１からの光が栽培対象の植物５に照射されていると判断したときに光源２１の光量を植物５の光合成に必要な所定光量まで大きくし、走査部３１からの光が栽培槽４の栽培面７に照射されていると判断したときに光源２１の光量を小さくする。図８において、太実線で示した部分は、光合成に必要な所定光量（光量大）であり、破線で示した部分は戻り光を検知することができる最小の光量（光量小）を示している。
【００５３】
図８に示すように、植物５の検知と照射光の切換動作を、照射光の走査をしながらリアルタイムに行うことが可能である。また、リアルタイム動作の場合、照射光の走査方向における光量をマクロに見ると、時間軸において、例えば、光量を小さくして栽培面７に照射した次の照射が仮に植物５の場合、光量が小さい状態のまま照射される可能性がある。その場合、制御部６において、次の照射サイクルの時に、前回の植物５と栽培面７の走査位置情報から補正をかける機能を有する。
【００５４】
更に、制御部６は、受光部３の受光感度を調整する機能を有しており、光源２１の光量を大きくしたときに受光部３の受光感度を低くし、光源２１の光量を小さくしたときに受光部３の受光感度を高くすることができ、受光部３に備わっている受光素子４１の飽和を回避することができる。
【００５５】
図９は、植物栽培装置の照射状態を示す図であり、２例目の状態を示すものである。
【００５６】
最初に、植物５と栽培槽４の栽培面７に対して一定光量の照射を行い、図６および図７で説明記載した方法により、制御部６において植物５と栽培槽４の栽培面７とを判断する。図９の左図において、破線で示した部分は一定光量で照射した領域を示している。その結果から植物５と栽培槽４の栽培面７との位置情報を取り込み、走査範囲を決定する。この動作を以後、マッピングサーチという。次の照射サイクル以降は、制御部６において植物５のみの走査範囲に限定して、植物５の光合成に必要な所定光量のみを照射し、栽培槽４の栽培面７に対しては光量をゼロとして照射しない。図９の右図において、太実線で示した部分は、光合成に必要な所定光量（光量大）であり、それ以外の領域は、光量ゼロである。マッピングサーチと植物５のみの限定照射の動作比率は自由に変更することができる。
【００５７】
また、図８で前記した１例目のリアルタイム動作による照射する方式と、２例目のマッピングサーチ後に植物５のみに限定照射する方式は、それぞれの比率を変えて組合せて行なっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、低コストで光の利用効率を向上させることができるので、人工的な照明により植物を栽培する植物栽培装置などに適応可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  植物栽培装置
２  光源部
３  受光部
４  栽培槽
５  植物
６  制御部
７  栽培面
２１  光源
２２  第１の半導体レーザ
２３  第２の半導体レーザ
２４  光学プリズム
２５  コリメータレンズ
２６  光学モニター
３１  走査部
３２  可動板
３３  梁
３４  コイル
３５  反射ミラー
３６  永久磁石
３７  単結晶シリコン基板
４１  受光素子
４２  集光レンズ
４３  ハーフミラー
６１  発光回路
６２  受光回路
６３  反射体
６４  距離計測回路
【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８】
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【図９】
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