(57)【要約】【課題】植物の生育速度を速める。【解決手段】第１発光装置１０は、第１照明部１１０、検出部１２０、及び制御部１３０を備えている。第１照明部１１０は、植物の葉Ｌの第１面（例えば表面）に対向し、発光面積が制御可能である。検出部１２０は、葉Ｌの大きさを検出する。本図に示す例では、検出部１２０は、葉Ｌを挟んで第１照明部１１０と対向しており、かつ複数の光センサ１２２を有している。複数の光センサ１２２は、水平方向に互いに離れている。そして光を基準値以上受光している光センサ１２２の位置によって、葉Ｌの大きさが示される。そして制御部１３０は、検出部１２０の検出結果に基づいて第１照明部１１０の発光面積を制御する。【選択図】図１
2015022882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の葉の第１面に対向し、発光面積が制御可能である第１照明部と、
前記第１照明部の発光面積を制御する制御部と、
を備える発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
複数の前記第１照明部を互いに異なる高さに有しており、
第１の前記第１照明部の少なくとも一部は、前記第１の第１照明部の一つ上に位置する第２の前記第１照明部と重なっており、
前記第１の第１照明部と前記第２の第１照明部は、互いに異なる前記葉の前記第１面に対向している発光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光装置において、
前記葉の第１面とは逆側の面である第２面に対向し、発光面積が制御可能である第２照明部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２照明部の発光面積を制御する発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記葉の大きさを検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記第１照明部の発光面積を制御する発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置において、
前記検出部は、前記葉を挟んで前記第１照明部と対向し、かつ水平方向に互いに離れている複数の光センサを有している発光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第１照明部に沿って延在し、前記葉の前記第１面にガスを供給するガス供給部を備える発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【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】
本発明者は、植物の生育速度をさらに速める方法を検討した。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題としては、植物の生育速度を速め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、植物の葉の第１面に対向し、発光面積が制御可能である第１照明部と、
前記第１照明部の発光面積を制御する制御部と、
を備える発光装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る第１発光装置の構成を示す図である。
【図２】第１発光装置の制御部が行う制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係る第１発光装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示した制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る第１発光装置の構成を示す図である。
【図６】実施例３に係る第１発光装置の構成を示す図である。
【図７】図６に示した制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施例４で用いられる第２発光装置の構成を示す図である。
【図９】第２発光装置が行う動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１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１３０，２３０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１３０，２３０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、実施形態に係る第１発光装置１０の構成を示す図である。第１発光装置１０は、第１照明部１１０及び制御部１３０を備えている。第１照明部１１０は、植物の葉Ｌの第１面（例えば表面）に対向し、発光面積が制御可能である。制御部１３０は、第１照明部１１０の発光面積を制御する。以下、詳細に説明する。
【００１２】
第１照明部１１０は、複数の光源１１２を有している。光源１１２は、例えば面光源であり、例えば発光素子として有機ＥＬ素子（Organic Electroluminescence）及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）の少なくとも一方を有している。有機ＥＬ素子の場合、有機ＥＬ素子の基板として可撓性を有する基板を用いることで、第１照明部１１０に可撓性を持たせることができる。複数の光源１１２は、少なくとも葉Ｌが大きくなる方向、すなわち植物の茎から離れる方向に沿って並んでいる。また、光源１１２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、第１照明部１１０からの発光スペクトルを制御することができる。第１照明部１１０としては、より出力の強い半導体（面発光）レーザを用いても良い。この場合においても、第１照明部１１０は面光源となっているのが好ましい。
【００１３】
図１に示す例において第１発光装置１０は、第１照明部１１０及び制御部１３０のほかに、検出部１２０を備えている。検出部１２０は、葉Ｌの大きさを検出する。本図に示す例では、検出部１２０は、葉Ｌを挟んで第１照明部１１０と対向しており、かつ複数の光センサ１２２を有している。複数の光センサ１２２は、水平方向に互いに離れている。そして光を基準値以上受光している光センサ１２２の位置によって、葉Ｌの大きさが示される。そして制御部１３０は、検出部１２０の検出結果に基づいて第１照明部１１０の発光面積を制御する。
【００１４】
本図に示す例では、光センサ１２２は、葉Ｌを挟んで複数の光源１１２のそれぞれに対向する位置に配置されている。この場合、制御部１３０は、例えば、発光している光源１１２に対向する光センサ１２２のうち、検出値が基準値以下となっている光源１１２の位置に基づいて、葉Ｌの大きさを判断する。
【００１５】
図２は、第１発光装置１０の制御部１３０が行う制御の一例を示すフローチャートである。まず、植物の葉Ｌを、第１照明部１１０と検出部１２０の間に位置させる。次いで、制御部１３０は、第１照明部１１０に発光させる。このとき、制御部１３０は、検出部１２０からの検出値に基づいて、第１照明部１１０の発光面積を制御する。
【００１６】
例えば光センサ１２２が、葉Ｌを挟んで複数の光源１１２のそれぞれに対向する位置に配置されている場合、制御部１３０は、まず、すべての光源１１２を発光させた上で、検出値が基準値以下の光センサ１２２を認識する。次いで、制御部１３０は、それら光センサ１２２に対向する光源１１２と、それら光源１１２の周囲に位置する光源１１２を、発光すべき光源１１２として選択する。
【００１７】
この状態で、制御部１３０は、一定期間ごと、例えば１２時間毎に、検出部１２０の検出結果に基づいて、葉Ｌの大きさが基準値以上になったかどうか判断する（ステップＳ１０）。基準値以上になった場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、発光させる光源１１２を増やすことにより、第１照明部１１０の発光面積を大きくする（ステップＳ２０）。その後、ステップＳ１０で用いられる基準値を大きくした上で、ステップＳ１０に戻る。
【００１８】
以上、本実施形態によれば、第１照明部１１０は発光面積が制御可能であり、かつ、植物の葉に対向させることができる。従って、植物の葉の大きさに合わせて、第１照明部１１０の発光面積を制御することにより、植物の生育速度を速めることができる。
【００１９】
また、第１発光装置１０には検出部１２０が設けられている。検出部１２０は、葉Ｌの大きさを検出する。そして制御部１３０は、検出部１２０の検出結果に基づいて、第１照明部１１０の発光面積を制御する。従って、第１照明部１１０の発光面積が必要以上に大きくなって消費エネルギーが大きくなることを抑制できる。
【００２０】
また、光源１１２として、可撓性を有している素子、例えば有機ＥＬ素子を用いた場合、光源１１２を、植物の葉Ｌの形にそって最適の形状にすることができる。
【００２１】
なお、図１０に示すように、タッチセンサ及び簡易駆動部を第１照明部１１０に設けてもよい。本図に示す例において、簡易駆動部は、支持部材１６０及び回転機構１６２，１６４を有している。回転機構１６２は、第１照明部１１０及び検出部１２０を、葉Ｌの厚さ方向に回転可能に支持している。回転機構１６４は、第１照明部１１０及び検出部１２０に設けられており、第１照明部１１０及び検出部１２０を途中から葉Ｌの厚さ方向に折り曲げられるようにしている。このようにすると、葉Ｌの成長をタッチセンサで検出した上で、その検出値に合わせて第１照明部１１０及び検出部１２０を、葉Ｌの成長を阻害しないように自由な形状に可変できる。従って、さらに植物の育成を効率的に行うことができる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
図３は、実施例１に係る第１発光装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る第１発光装置１０は、第２照明部１４０を備えている点を除いて、実施形態に係る第１発光装置１０と同様の構成である。
【００２３】
第２照明部１４０は、葉Ｌを介して第１照明部１１０と対向する位置に配置されており、葉Ｌの第２面（例えば裏面）に光を照射する。第２照明部１４０は発光面積が制御可能である。そして制御部１３０は、第２照明部１４０の発光面積を制御する。
【００２４】
第２照明部１４０は、葉Ｌに対して検出部１２０と同じ側に位置している。本図に示す例では、第２照明部１４０は複数の光源１４２を有している。光源１４２は、光源１１２と同様の構成を有している。そして、複数の光センサ１２２と複数の光源１４２は、同一の保持部材に保持されている。このため、検出部１２０及び第２照明部１４０の取り扱いは容易になる。
【００２５】
図４は、図３に示した制御部１３０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、制御部１３０は、本図に示す処理から独立して、図２に示した処理を行っている。
【００２６】
まず、制御部１３０は、第２照明部１４０から葉Ｌの第２面に向けて、光を照射する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１３０は、検出部１２０の検出値に基づいて、第２照明部１４０による光の照射によって成長速度が速くなっているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。成長速度は、例えば、検出値が基準以下になる光センサ１２２の単位時間当たりの増加量に基づいて判断される。成長速度の変化が見られない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御部１３０は、第２照明部１４０による光の照射を中止する（ステップＳ１０６）。これにより、第２照明部１４０による消費エネルギーが無駄になることを抑制できる。
【００２７】
本実施例によっても、植物の葉の大きさに合わせて、第１照明部１１０の発光面積を制御することにより、植物の生育速度を速めることができる。また、第１照明部１１０の発光面積が必要以上に大きくなって消費エネルギーが大きくなることを抑制できる。さらに、葉Ｌの第２面にも光を照射することができる。従って、さらに植物の生育速度を速めることができる。
【００２８】
（実施例２）
図５は、実施例２に係る第１発光装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る第１発光装置１０は、以下の点を除いて、実施例１に係る第１発光装置１０と同様の構成である。
【００２９】
まず、第１照明部１１０、検出部１２０、及び第２照明部１４０は、同一の保持部材によって保持されている。そして、第１照明部１１０、検出部１２０、及び第２照明部１４０を有する保持部材は、複数、互いに異なる高さに位置している。そしてこれらの保持部材の間には、それぞれ葉Ｌが配置される。言い換えると、第１発光装置１０は、複数の第１照明部１１０を互いに異なる高さに有している。ある第１照明部１１０の少なくとも一部は、この第１照明部１１０の一つ上に位置する第１照明部１１０に重なっている。そして、複数の第１照明部１１０は、互いに異なる葉Ｌの第１面（表面）に対向している。
【００３０】
そして、複数の保持部材の間には、それぞれ葉Ｌが配置される。
【００３１】
本実施例によっても、植物の生育速度を速めることができる。また、消費エネルギーが大きくなることを抑制できる。さらに、植物が有する複数の葉のそれぞれに対して、最適な面積で光を照射することができる。また、一つの保持部材の第１面に第１照明部１１０が設けられており、この保持部材の第２面に検出部１２０及び第２照明部１４０が設けられているため、第１照明部１１０、検出部１２０、及び第２照明部１４０を容易に葉Ｌに対向させることができる。
【００３２】
（実施例３）
図６は、実施例３に係る第１発光装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る第１発光装置１０は、以下の点を除いて、実施例２に係る第１発光装置１０と同様の構成である。
【００３３】
まず、第１発光装置１０は、ガス供給部１５０を有している。ガス供給部１５０は配管１５２と、配管１５２に繋がる供給孔１５４，１５６を有している。配管１５２は、主配管１５１から分岐しており、葉Ｌと平行な方向に延在している。そして供給孔１５４，１５６は、配管１５２と交わる方向に形成されている。ガス供給部１５０は、葉Ｌに二酸化炭素や酸素などのガスを供給する。そして配管１５２は、第１照明部１１０、検出部１２０、及び第２照明部１４０を保持する保持部材の中を延在している。
【００３４】
なお、制御部１３０は、供給孔１５４，１５６から葉Ｌへの二酸化炭素の供給は、互いに独立して制御することができる。このようにするためには、例えば、供給孔１５４と供給孔１５６は、互いに異なる配管１５２に接続しており、これら配管１５２のうち最も主配管１５１の近くに位置する供給孔１５４（又は供給孔１５６）と主配管１５１の間に弁が付いており、さらに制御部１３０がこの弁を制御できるようにすればよい。また、供給孔１５４，１５６のそれぞれに、制御部１３０が制御できる弁がついている場合にも、このような制御を行える。
【００３５】
そして、配管１５２を有する保持部材の一面には第１照明部１１０が配置されており、逆側の面には検出部１２０及び第２照明部１４０が配置されている。供給孔１５４は、第１照明部１１０の間を葉Ｌの厚さ方向に延在しており、また供給孔１５６は検出部１２０及び第２照明部１４０の間を葉Ｌの厚さ方向に延在している。
【００３６】
図７は、図６に示した制御部１３０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、制御部１３０は、本図に示す処理から独立して、図２に示した処理及び図４に示した処理を行っている。
【００３７】
まず、制御部１３０は、供給孔１５６から二酸化炭素を供給する。これは、葉Ｌは、裏面（第２面）側から二酸化炭素を吸収しやすいためである。
【００３８】
そして、制御部１３０は、供給孔１５４から葉Ｌの表面（第１面）に向けて、二酸化炭素を供給する（ステップＳ１１２）。そして、制御部１３０は、検出部１２０の検出値に基づいて、供給孔１５４からの二酸化炭素の供給によって、成長速度が速くなっているか否かを判断する（ステップＳ１１４）。成長速度の変化が見られない場合（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、制御部１３０は、供給孔１５４からの二酸化炭素の供給を中止する（ステップＳ１０６）。これにより、葉Ｌに対して二酸化炭素が無駄に供給されることを抑制できる。
【００３９】
本実施例によっても、植物の生育速度を速めることができる。また、消費エネルギーが大きくなることを抑制できる。また、葉Ｌに対して直接二酸化炭素を供給することができるため、植物の生育速度をさらに速めることができる。
【００４０】
なお、本実施例において、第１照明部１１０及び第２照明部１４０が光の照射を行っていない期間がある場合、ガス供給部１５０は、葉Ｌに酸素を供給しても良い。
【００４１】
（実施例４）
本実施例では、植物が発芽してからある程度生長するまでは、第２発光装置２０が用いられる。そして、植物がある程度生長してから、実施形態又は実施例１〜３のいずれかに記載の第１発光装置１０が用いられる。
【００４２】
図８は、第２発光装置２０の構成を示す図である。第２発光装置２０は、植物を生育させる装置である。そして、光源２１０と受光部２２０の間の空間Ｓには、植物が配置される。この植物は、光源２１０からの光を受けて生育する。そして受光部２２０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。
【００４３】
光源２１０は、複数の発光部２１２、及びコリメートレンズ２１４を備えている。発光部２１２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２１４は、発光部２１２と植物の間に配置されており、発光部２１２からの光を植物に向けて集光する。そして、光源２１０からの光の照射範囲は、発光する発光部２１２の数及び位置を変更することにより、調整される。制御部２３０は、複数の発光部２１２のそれぞれを制御している。本図に示すように、発光部２１２とコリメートレンズ２１４が一体化されている場合、光利用効率はさらに上がる。
【００４４】
光源２１０は、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てもよい。この場合、制御部２３０は、これら複数の発光素子を制御することにより、光源２１０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。
【００４５】
コリメートレンズ２１４は、発光部２１２のそれぞれに対して設けられている。一つの発光部２１２に対して一つのコリメートレンズ２１４が設けられていても良いし、一つの発光部２１２に対して複数のコリメートレンズ２１４が設けられていても良い。そして、発光部２１２一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光源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やそれらの組み合わせを適宜選択することにより、最適な光束及び照射面積にしてもよい。
【００４６】
受光部２２０は、複数の光センサ２２２を有している。複数の光センサ２２２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２２２の検出値は、その光センサ２２２の位置（または識別情報）を示す情報とともに、制御部２３０に出力される。そして制御部２３０は、光を検出した光センサ２２２の数に基づいて、受光部２２０が検出した光の量を判断する。なお、光センサ２２２が識別情報を制御部２３０に送信してくる場合、制御部２３０は、識別情報と、その識別情報を有する光センサ２２２の位置を示す情報とを互いに対応付けて記憶している。
【００４７】
空間Ｓに位置する植物が生育していくと、受光部２２０に届く光の量が減少する。このため、制御部２３０は、受光部２２０が有する光センサ２２２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２３０は、光センサ２２２の検出値に基づいて、光源２１０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。そしてある程度植物が生長すると、第２発光装置２０の代わりに第１発光装置１０が用いされる。
【００４８】
図９は、第２発光装置２０が行う動作の一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。
【００４９】
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２３０は、第１の発光部２１２から、第１の色の光（例えば青色）を照射させる（ステップＳ２００）。
【００５０】
その後、制御部２３０は、第１の発光部２１２に対向する光センサ２２２（第１の光センサ２２２）の検出値が基準値より大きい場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、この状態を続ける。
【００５１】
そして、植物が生長していくと、第１の発光部２１２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２２２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２２２の検出値が基準値以下になる（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）。すると、制御部２３０は、第１の発光部２１２と、第１の発光部２１２の周囲（例えば隣）に位置する発光部２１２（第２の発光部２１２）のそれぞれを発光させる。これにより、光源２１０からの光の照射面積は大きくなる。このとき、制御部２３０は、第１及び第２の発光部２１２からの光の色を、ステップＳ２００とは異ならせる（第２の色：例えば赤色）（ステップＳ２０４）。これにより、光源２１０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、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。
【００５２】
その後、制御部２３０は、第１の発光部２１２に対向する光センサ２２２（第１の光センサ２２２）の検出値および第２の発光部２１２に対向する光センサ２２２（第２の光センサ２２２）の検出値のそれぞれが基準値より大きい場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、この状態を続ける。
【００５３】
そして、植物が生長していくと、第１の発光部２１２からの光及び第２の発光部２１２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２１２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２２２の検出値が基準値以下になる（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）。すると、制御部２３０は、通知処理を行う（ステップＳ２０８）。この通知処理は、例えば光源２１０からの発光を変化させることにより行われる。
【００５４】
通知処理が行われた後、ユーザは、第１発光装置１０を使用して植物の生育を行う。なお、この際、第２発光装置２０の光源２１０（例えば第１の光源２１０）も併用されても良い。
【００５５】
なお、ステップＳ２０２，Ｓ２０６で用いられる基準値は、互いに異なる。また、ステップＳ２０６において、制御部２３０は、第１の光センサ２２２の検出値を判断材料から外してもよい。
【００５６】
また、制御部２３０は、ステップＳ２０２、Ｓ２０６において、光センサ２２２の検出値が基準値以下か否かの判断を、光センサ２２２の検出値の積分値で行ってもよい。発光部２１２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２２２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２２２の検出値が変化すること）によって制御部２３０が処理を誤ることを抑制できる。
【００５７】
本実施例によれば、植物がある程度生長するまでは、第２発光装置２０によって植物の育成が行われる。従って、さらに植物の育成を速めることができる。また、第２発光装置２０は、植物の育成状態に合わせて光源２１０の照射範囲及び色（波長）を制御することができる。従って、さらに植物の育成を速めることができる。
【００５８】
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】
【００５９】
１０ 第１発光装置
１１０ 第１照明部
１２０ 検出部
１３０ 制御部
１４０ 第２照明部
１５０ ガス供給部
【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】
2015022882.tif 000007
【図６】
2015022882.tif 000008
【図７】
2015022882.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015022882.tif 000011
【図１０】
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