(57)【要約】【課題】機械的な機構を持たなくても、光の照射範囲などを制御できるようにする。【解決手段】光源装置１０は、光源１１０、受光部１２０、及び制御部１３０を備える。光源１１０は、空間Ｓに光を照射する。受光部１２０は、空間Ｓを挟んで光源１１０に対向している。制御部１３０は、光源１１０が発光しているとき、受光部１２０の検出結果に基づいて光源１１０を制御する。空間Ｓには、例えば植物が配置される。この場合、光源装置１０は、例えば植物工場で使用される。ただし、空間Ｓは、人が通過するスペースであってもよい。この場合、制御部１３０は、人の有無に応じて光源１１０からの発光を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間に光を照射する光源と、
前記空間を挟んで前記光源に対向している受光部と、
前記光源が発光している間、前記受光部の検出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、
を備える光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記空間には植物が配置されている光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置において、
前記受光部は、前記空間を通過してくる前記光を検出し、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源を制御する光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置において、
前記光源から前記空間に照射される光の面積は制御可能であり、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源が照射する光の面積を制御する光源装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光源装置において、
前記光源から前記空間に照射される光のスペクトルは制御可能であり、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源が照射する光のスペクトルを制御する光源装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記光源から前記空間に照射される光の輝度は制御可能であり、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源が照射する光の輝度を制御する光源装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記受光部は、複数の光センサを有しており、
前記制御部は、光を検出した前記光センサの数に基づいて、前記受光部が検出した前記光の量を判断する光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光源装置において、
前記制御部は、
前記複数の光センサそれぞれの検出値を、前記光センサ単位で予め定められた時間単位で積分し、
前記積分値が基準値以下になったときに、前記光センサが光を検出していないと判断する光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子の開発が進められている。これらの発光素子の用途の一つに、植物工場がある。植物工場は、植物に対して発光素子からの光を照射することにより、植物を生育するものである。
【０００３】
植物工場に関する技術の一つに、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、ＬＥＤを光源としたスポット照明装置が記載されている。このスポット照明装置は、ＬＥＤとレンズの距離を調節することにより、ＬＥＤからの光が照射される照射面積を変化させる。これにより、植物の生育度に合わせて光の照射面積を変えることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２１０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、ＬＥＤとレンズの距離を機械的な機構で調整することにより、光の照射範囲を変えるものである。機械的な機構を有する装置は、磨耗等により耐久性が低くなる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題としては、機械的な機構を持たなくても、光の照射範囲などを制御できるようにすることが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、空間に光を照射する光源と、
前記空間を挟んで前記光源に対向している受光部と、
前記光源が発光している間、前記受光部の検出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、
を備える光源装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図２】光源の制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図４】光源装置の動作を説明するための図である。
【図５】光源装置が行う動作の第１例を示すフローチャートである。
【図６】光源装置が行う動作の第２例を示すフローチャートである。
【図７】光源装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１０】
なお、以下に示す説明において、制御部１３０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。制御部１３０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１１】
図１は、実施形態に係る光源装置１０の構成を示す図である。光源装置１０は、光源１１０、受光部１２０、及び制御部１３０を備える。光源１１０は、空間Ｓに光を照射する。受光部１２０は、空間Ｓを挟んで光源１１０に対向している。制御部１３０は、光源１１０が発光しているとき、受光部１２０の検出結果に基づいて光源１１０を制御する。以下、詳細に説明する。
【００１２】
空間Ｓには、例えば植物が配置される。この場合、光源装置１０は、例えば植物工場で使用される。ただし、空間Ｓは、人が通過するスペースであってもよい。この場合、制御部１３０は、人の有無に応じて光源１１０からの発光を制御する。
【００１３】
光源１１０は、発光素子として有機ＥＬ素子又はＬＥＤを有している。光源１１０の発光の有無、輝度、及び光の照射範囲は、制御部１３０によって制御される。また、光源１１０が互いに発光スペクトル（発光色）が異なる複数の発光素子を有している場合、制御部１３０は、これら複数の発光素子を制御することにより、光源１１０からの発光スペクトルを制御することができる。ここで行われる制御には、発光すべき発光素子の選択の他に、複数の発光素子の発光強度比を制御することも含まれる。光源１１０は、より出力の強い半導体レーザであっても良い。この場合においても、光源１１０は面光源となっているのが好ましい。
【００１４】
受光部１２０は、少なくとも一つの光センサを有している。そしてこの光センサの検出値は、制御部１３０に出力される。制御部１３０は、受光部１２０から出力された検出値に基づいて、光源１１０から照射される光の照射範囲、輝度、及び発光スペクトルの少なくとも一つを制御する。
【００１５】
図２は、光源１１０の制御の一例を示すフローチャートである。光源１１０が発光している間、受光部１２０は、空間Ｓを通過してくる光を検出する（ステップＳ１０）。空間Ｓに植物がある場合、その植物が生育すると、空間Ｓを通過してくる光の量は減少する。制御部１３０は、受光部１２０が検出した光（通過光）に変化があった場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、光源１１０の発光条件を変更する（ステップＳ３０）。この発光条件の変更には、例えば、光源１１０の照射範囲を広げること、光源１１０の輝度を強めること、及び光源１１０の発光スペクトルを変更することの少なくとも一つが含まれる。
【００１６】
以上、本実施形態によれば、受光部１２０は、空間Ｓを挟んで光源１１０に対向している。そして、制御部１３０は、光源１１０が発光している間、受光部１２０の検出結果に基づいて、光源１１０を制御する。従って、機械的な機構を持たなくても、光源１１０の発光条件（例えば光の照射範囲、輝度、及び発光スペクトルの少なくとも一つ）を制御することができる。従って、光源装置１０の耐久性を高くすることができる。
【実施例】
【００１７】
図３は、実施例に係る光源装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る光源装置１０は、植物を生育させる装置である。そして、光源１１０と受光部１２０の間の空間Ｓには、植物が配置される。この植物は、光源１１０からの光を受けて生育する。そして受光部１２０は、例えば植物が植えられているトレイの脇に配置されている。
【００１８】
光源１１０は、複数の発光部１１２、及び複数のコリメートレンズ１１４を備えている。発光部１１２のそれぞれは、有機ＥＬ素子又はＬＥＤなどの発光素子を有しており、かつ、輝度及び発光スペクトルを変更できる。コリメートレンズ１１４は、発光部１１２と植物の間に配置されており、発光部１１２からの光をコリメートレンズ１１４に向けて集光する。そして、光源１１０からの光の照射範囲は、発光する発光部１１２の数及び位置を変更することにより、調整される。制御部１３０は、複数の発光部１１２のそれぞれを制御している。そして、本図に示すように、発光部１１２とコリメートレンズ１１４が一体化されている場合、光利用効率はさらに上がる。
【００１９】
コリメートレンズ１１４は、発光部１１２のそれぞれに対して設けられている。一つの発光部１１２に対して一つのコリメートレンズ１１４が設けられていても良いし、一つの発光部１１２に対して複数のコリメートレンズ１１４が設けられていても良い。そして、発光部１１２一つあたりの照射面積は、ある程度生長した植物が占める面積よりも小さくなっている。なお、発光部１１２の発光状態や植物の葉の生育状態にあわせて、コリメートレンズ１１４の代わりに、凸レンズ、凹レンズ、又はこれらのレンズの組み合わせを適宜詮索することにより、最適な光束及び照射面積にしてもよい。
【００２０】
受光部１２０は、複数の光センサ１２２を有している。複数の光センサ１２２は、線（例えば直線又は曲線）に沿って配置されており、ラインセンサを構成している。複数の光センサ１２２の検出値は、その光センサ１２２の位置（または識別情報）を示す情報とともに、制御部１３０に出力される。そして制御部１３０は、光を検出した光センサ１２２の数に基づいて、受光部１２０が検出した光の量を判断する。なお、光センサ１２２が識別情報を制御部１３０に送信してくる場合、制御部１３０は、識別情報と、その識別情報を有する光センサ１２２の位置を示す情報とを互いに対応付けて記憶している。
【００２１】
図３及び図４に示すように、空間Ｓに位置する植物が生育していくと、受光部１２０に届く光の量が減少する。このため、制御部１３０は、受光部１２０が有する光センサ１２２の検出値に基づいて植物の生育状況を判断できる。そして制御部１３０は、光センサ１２２の検出値に基づいて、光源１１０が植物に照射すべき光の照射範囲、発光スペクトル、及び輝度を適正な状態に制御する。
【００２２】
図５は、光源装置１０が行う動作の第１例を示すフローチャートである。本図に示すフローチャートは、空間Ｓに位置する植物が発芽してから十分に生育するまでの期間に対応している。
【００２３】
まず、植物が発芽した直後において、その植物に照射すべき光の照射範囲は狭く、またその発光スペクトル（色）は、植物が生長した後に望まれる発光スペクトルとは異なる。そこで制御部１３０は、第１の発光部１１２から、第１の色の光（例えば青色）を照射させる（ステップＳ１００）。
【００２４】
その後、制御部１３０は、第１の発光部１１２に対向する光センサ１２２（第１の光センサ１２２）の検出値が基準値より大きい場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、この状態を続ける。
【００２５】
そして、植物が生長していくと、第１の発光部１１２からの光は植物にさえぎられるようになっていくため、第１の光センサ１２２に届く光の量が減少していく。そして、いずれかの時点で第１の光センサ１２２の検出値が基準値以下になる（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）。すると、制御部１３０は、第１の発光部１１２と、第１の発光部１１２の周囲（例えば隣）に位置する発光部１１２（第２の発光部１１２）のそれぞれを発光させる。これにより、光源１１０からの光の照射面積は大きくなる。このとき、制御部１３０は、第１及び第２の発光部１１２からの光の色を、ステップＳ１００とは異ならせる（第２の色：例えば赤色）（ステップＳ１０４）。これにより、光源１１０からの光の色は、植物の生育段階に適した色になる。ここで説明した青色の光とは、例えば波長４００〜５００ｎｍの光であり、赤色の光とは例えば波長６００〜６６０ｎｍの光である。
【００２６】
その後、制御部１３０は、第１の発光部１１２に対向する光センサ１２２（第１の光センサ１２２）の検出値および第２の発光部１１２に対向する光センサ１２２（第２の光センサ１２２）の検出値のそれぞれが基準値より大きい場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、この状態を続ける。
【００２７】
そして、植物が生長していくと、第１の発光部１１２からの光及び第２の発光部１１２からの光のそれぞれは植物に遮られるようになっていくため、第２の発光部１１２に届く光の量が減少していく。いずれかの時点で第１及び第２の光センサ１２２の検出値が基準値以下になる（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）。すると、制御部１３０は、第１及び第２の発光部１１２の輝度を上げる（ステップＳ１０８）。これにより、光源１１０から植物に照射される光の強さは、植物の生育段階に適した強さになる。
【００２８】
その後、制御部１３０は、第１及び第２の光センサ１２２検出値が基準値より大きい場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、この状態を続ける。そして、植物が生長していくと、第１の発光部１１２からの光及び第２の発光部１１２からの光のそれぞれはさらに植物に遮られるようになっていくため、いずれかの時点で第１及び第２の光センサ１２２の検出値が基準値以下になる（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）。すると、制御部１３０は、植物が十分生育していることを通知するための処理（通知処理）を行う（ステップＳ１１２）。この通知処理は、例えば光源１１０からの発光を変化させることにより、行われる。
【００２９】
なお、ステップＳ１０２，Ｓ１０６，Ｓ１１０で用いられる基準値は、互いに異なる。また、ステップＳ１０６，Ｓ１１０において、制御部１３０は、第１の光センサ１２２の検出値を判断材料から外してもよい。
【００３０】
また、制御部１３０は、ステップＳ１１２に示した処理を行う前に、ステップＳ１０８，１１０に示した処理を複数回繰り返しても良い。
【００３１】
図６は、光源装置１０が行う動作の第２例を示すフローチャートである。本図に示す例は、光センサ１２２の検出値が基準値以下か否かの判断を、光センサ１２２の検出値の積分値で行う点（ステップＳ１０３，Ｓ１０７，Ｓ１１１）を除いて、図５に示した例と同様である。なお、発光部１１２の検出値の積分期間は、例えば１日である。このようにすると、光センサ１２２のノイズ（例えば風によって植物が動き、それによって光センサ１２２の検出値が変化すること）によって制御部１３０が処理を誤ることを抑制できる。
【００３２】
本実施例によれば、植物の育成状態に合わせて光源１１０の照射範囲、輝度、及び色を制御することができる。またこの制御には機械的な機構を必要としないため、光源装置１０の耐久性は高い。また、各種の制御に人手を要しないため、作業者の負担を小さくすることができる。
【００３３】
なお、図７に示すように、互いに異なる方向（例えば一つは植物の上側、他の一つは植物の下側）から光を照射するように、複数の光源１１０を設けても良い。この場合、例えば、第１の光源１１０ａ（例えば植物の下側に位置する光源１１０）は、植物の生育の初期段階のみ光を照射するようにして、第２の光源１１０ｂ（例えば植物の上側に位置する光源１１０）は、植物の生育の初期段階から植物を収穫するまで光を照射するようにしても良い。さらにこの場合、第１の光源１１０ａは、植物の生育の初期段階に望まれる波長の光を照射するようにして、第２の光線１１０ｂは、植物の生育の初期段階に望まれる波長の光を照射するようにしてもよい。ただし、第１の光源１１０ａ及び第２の光源１１０ｂの双方は、光の色を調節できるようになっていても良い。この場合、例えば第１の光源１１０ａ及び第２の光源１１０ｂは、いずれも赤色の光及び青色の光を発光できる。
【００３４】
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 光源装置
１１０ 光源
１１２ 発光部
１１４ コリメートレンズ
１２０ 受光部
１２２ 光センサ
１３０ 制御部
Ｓ 空間
【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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