(57)【要約】【課題】  低コストで植物の葉の生育状態を測定することができる植物状態判定装置を提供する。【解決手段】  本発明の一形態に係る植物状態判定装置は、植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出手段と、検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定手段と、を備える。【選択図】      図１０
2015223101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出手段と、
検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定手段と、
を備える植物状態判定装置。
【請求項２】
前記光強度検出手段は、反射体が設置された前記栽培ベッドから、当該栽培ベッドに設置されている前記反射体を介して入射する前記光の強度を検出し、
前記植物状態判定装置は、前記検出強度と、前記植基準強度と、前記反射体の面積とに基づき、前記植物の葉の生長の程度を表す植物生長指数を導出する指数推定手段を備え、
前記判定手段は、前記植物生長指数に基づき、前記植物の生長の状態を判定する
請求項１に記載の植物状態判定装置。
【請求項３】
前記植物生長指数と、前記植物の生長の状態との関係を表す生長モデルを記憶する生長状態記憶手段を備え、
前記判定手段は、前記生長モデルに基づき、導出された前記植物生長指数が得られる前記植物の生長の状態を特定し、特定された前記生長の状態を、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する
請求項２に記載の植物状態判定装置。
【請求項４】
前記生長状態記憶手段は、植物の生長の開始以降のいずれかの生長状態を表す状態値と、前記生長状態に関連付けられた前記植物生長指数との、異なる複数の組み合わせを、前記生長モデルとして記憶し、
前記判定手段は、前記生長状態記憶手段が記憶する前記植物生長指数の中で、導出された前記植物生長指数を近似する前記植物生長指数を特定し、特定された前記植物生長指数に関連付けられた前記状態値が表す生長の状態が、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する
請求項３に記載の植物状態判定装置。
【請求項５】
前記反射体は、１枚の平板、又は、互いに重ならないよう配置された複数の平板である
請求項１乃至４のいずれかに記載の植物状態判定装置。
【請求項６】
前記栽培ベッドと、当該栽培ベッドを照射する光源と、前記照度センサと、前記反射体と、請求項１乃至５のいずれかに記載の植物状態判定装置とを備える植物栽培システム。
【請求項７】
植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出し、
検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する、
植物状態判定方法。
【請求項８】
コンピュータを、
植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出手段と、
検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定手段と、
して動作させる植物状態判定プログラム。
【請求項９】
コンピュータを、
反射体が設置された前記栽培ベッドから、当該栽培ベッドに設置されている前記反射体を介して入射する前記光の強度を検出する前記光強度検出手段と、
前記検出強度と、前記植基準強度と、前記反射体の面積とに基づき、前記植物の葉の生長の程度を表す植物生長指数を導出する指数推定手段と、
前記植物生長指数に基づき、前記植物の生長の状態を判定する前記判定手段と、
して動作させる請求項８に記載の植物状態判定プログラム。
【請求項１０】
コンピュータを、
前記植物生長指数と、前記植物の生長の状態との関係を表す生長モデルを記憶する生長状態記憶手段と、
前記生長モデルに基づき、導出された前記植物生長指数が得られる前記植物の生長の状態を特定し、特定された前記生長の状態を、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する前記判定手段と、
して動作させる請求項９に記載の植物状態判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の状態を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
農作物や他の植物の生育状態は、例えば、植物の葉面積や茎径によって判定される。植物の生育状態を判定するための方法として、人手によって物差しを用いて植物の葉面積や茎径を測定する方法がある。しかし、作業者の技量や測定環境によって、測定結果は大きくばらつく。さらに、栽培面積が大きい環境及び多段栽培が行われる環境などでは、人手による測定は、効率が悪く、かつ、高いコストが必要である。人手によらずに、植物の生育状態を判定する技術の例が、例えば、特許文献１、２、３、及び４に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載されている作物育成評価システムは、カメラを使用して取得した植物の画像を処理することによって植物の草丈を推定する。その作物育成評価システムは、推定した植物の草丈に基づき、植物の生育状態を判定する。
【０００４】
特許文献２に記載の植物育成装置は、複数の高さの位置に設置されたラインセンサを使用して、植物の高さを測定する。その植物育成装置は、測定された植物の高さに基づき、植物の生育状態を判定する。
【０００５】
特許文献３の生育度測定装置は、複数の波長に分光した太陽光の反射率を使用して、植物の育成状態を表す育成度を推定する。
【０００６】
特許文献４の生育度測定装置は、複数の波長における、照射光に対する反射光の反射率を使用して植物の育成状態を表す育成度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４００９４４１号
【特許文献２】特開２０１２−２５４０５８号公報
【特許文献３】特開２００２−１６８７７１号公報
【特許文献４】特開２００８−０７６３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
植物の草丈は、植物の生育状態を正確に表すとは限らない。例えば、日照不足の環境では、植物の葉が十分に生育しない。しかし、日照不足の環境で生育した植物の草丈は、十分に日照がある環境で育つ同種の植物と比較して、高くなることもある。
【０００９】
特許文献１及び２の技術では、植物の葉が十分に生育していなくても、草丈が高ければその植物の生育状態はよいと判定される。従って、特許文献１及び２の技術では、植物の葉の生育状態を推定することはできない。
【００１０】
特許文献３及び４の技術では、分光センサが必要である。従って、特許文献３及び４の技術では、高いコストが必要である。
【００１１】
本発明の目的の１つは、低コストで植物の葉の生育状態を測定することができる植物状態判定装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一形態に係る植物状態判定装置は、植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出手段と、検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定手段と、を備える。
【００１３】
本発明の一形態に係る植物状態判定方法は、植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出し、検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する。
【００１４】
本発明の一形態に係る植物状態判定プログラムは、コンピュータを、植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出手段と、検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定手段と、して動作させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明には、低コストで植物の葉の生育状態を測定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の植物栽培システム１００の全体像を模式的に表す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の植物状態判定装置１の構成の例を表すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る反射体２１の形状の第１の例を表す図である。
【図４】図４は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る反射体２１の形状の第２の例を表す図である。
【図５】図５は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る反射体２１の形状の第３の例を表す図である。
【図６】図６は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る反射体２１の形状の第４の例を表す図である。
【図７】図７は、植物３０の生育状態を判定する場合における、第１の実施形態の植物状態判定装置１の動作を表すフローチャートである。
【図８】図８は、検出される光の強度の、植物３０の生長に伴う変化を模式的に表す図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態の植物栽培システム１００Ａの全体像を模式的に表す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態の植物状態判定装置１Ａの構成を表すブロック図である。
【図１１】図１１は、植物状態判定装置１及び植物状態判定装置１Ａを実現することができる、コンピュータ１０００のハードウェア構成の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の植物栽培システム１００の全体像を模式的に表す図である。
【００１９】
図１を参照すると、本実施形態の植物栽培システム１００は、植物状態判定装置１と、栽培ベッド２０と、反射体２１と、照度センサ２２と、光源２８とを含む。
【００２０】
栽培ベッド２０は、植物３０を育成する装置である。栽培ベッド２０の、例えば上側の面である上面に、植物３０が植え付けられ、栽培される。栽培ベッド２０は、栽培ベッド２０の内部に根を張る植物３０に、養液等を供給する。植物３０の幹、枝、及び葉は、栽培ベッド２０の上面から伸びる。栽培ベッド２０は、上面に、植物３０を栽培する部分を備える。図１に示す例では、栽培ベッド２０は、水耕栽培によって植物３０を育成する容器である。植物３０は、栽培ベッド２０の上面にあけられた穴に植え付けられている。少なくとも、栽培ベッド２０の上面の、後述される反射体２１が設置される部分は、例えば、平面又は略平面であればよい。なお、栽培ベッド２０は、植物が植えられる土等が入れられた容器であってもよい。植物３０は、栽培ベッド２０に入れられた土等に植えられていてもよい。
【００２１】
植物３０は、１本（すなわち１株）の植物３０であっても、複数の植物３０からなる植物群落であってもよい。植物３０には、後述するように、光源２８から光が照射される。本実施形態では、１回に育成される植物３０は、同じ種類の植物３０である。
【００２２】
反射体２１は、反射板によって実現される。この反射板は、並行又は略並行な２つの面を備える平板である。それらの２つの面は、平面又は略平面である。この反射板が備える並行又は略並行な２つの面のうち、少なくとも一方の面は、反射面である。反射面は、植物３０の反射率より大きい反射率を有する面によって構成される。１つの反射体２１が、１枚以上の反射板によって実現されていてもよい。
【００２３】
反射体２１は、栽培ベッド２０上に設置される。反射体２１が設置される場所は、例えば、植物３０の根元の周辺である。反射体２１は、反射体２１による反射光のうち、植物３０の葉によって遮られることによって照度センサ２２に届かなくなる光の量が、植物３０の生長に伴って増加するよう設置されていればよい。栽培ベッド２０の表面が反射体２１であってもよい。その場合、栽培ベッド２０は、少なくとも植物３０が植えられる面が反射体２１として機能するように作られていればよい。
【００２４】
光源２８は、例えば上方から、植物３０を照射する。光源２８は、照射する光によって植物３０が生長できる育成光源である。光源２８は、例えば、蛍光灯、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、あるは太陽光等である。
【００２５】
照度センサ２２は、植物３０が育成される栽培ベッド２０から入射する光の強度を測定する。照度センサ２２は、光源２８からの光が直接入射しないよう設置されていればよい。例えば、栽培ベッド２０に反射体２１が設置されており、植物３０が栽培ベッド２０において栽培されている場合、照度センサ２２は、反射体２１、植物３０、及び栽培ベッド２０から照度センサ２２に届く光の強度を検出する。例えば、栽培ベッド２０に反射体２１が設置されており、栽培ベッド２０において栽培されている植物３０がない場合、照度センサ２２は、反射体２１及び栽培ベッド２０から照度センサ２２に届く光の強度を検出する。本発明の各実施形態では、植物３０の反射率及び栽培ベッド２０の表面の反射率は、反射体２１の反射率と比較して十分小さい。その場合、照度センサ２２に届く光の強度は、栽培ベッド２０に設置された反射体２１を介して照度センサ２２に入射する、照明２８が発する光の反射光の強度と見なすことができる。照度センサ２２が測定した光の強度を表す信号は、植物状態判定装置１に送信される。照度センサ２２及び植物状態判定装置１は、照度センサ２２が測定した光の強度を表す信号を照度センサ２２から植物状態判定装置１に送信できるよう接続されていればよい。
【００２６】
図２は、本実施形態の植物状態判定装置１の構成の例を表すブロック図である。図２を参照すると、植物状態判定装置１は、光強度検出部１０と、指数推定部１１と、判定部１２と、出力部１３と、生長状態記憶部１４と、処理部１５とを含む。
【００２７】
光強度検出部１０は、光を反射する反射体２１が設置され、植物３０が育成されている栽培ベッド２０からの光の強度を、照度センサ２２によって検出する。以下の説明において、光強度検出部１０によって検出された光の強度を、「検出強度」と表記する。検出強度のうち、植物３０が無い状態で検出された光の強度を、「基準強度」と表記する。
【００２８】
指数推定部１１は、検出強度と、植基準強度と、反射体２１の面積とに基づき、前記植物３０の葉の生長の程度を表す植物生長指数を導出する。反射体２１の面積は、例えば、照度センサ２２によって計測される照度に影響がある範囲としてあらかじめ定められた、栽培ベッド２０の上面の領域に含まれる、反射体２１の面積であってもよい。反射体２１の面積は、例えば、栽培ベッド２０の上面の面積に占める反射体２１の面積の割合であってもよい。
【００２９】
具体的には、指数推定部１１は、例えば、式（１）によって表される照度比ρを使用して、式（２）によって表される植物生長指数ＡＬを導出する。式（１）において、Ｌ０は、反射体２１のみが設置され、植物３０が存在しない状態で検出された検出強度を表す。式（１）において、Ｌは、植物３０が植えられている状態で検出された検出強度を表す。式（１）において、「／」は、割り算の演算子を表す。
【００３０】
ρ＝（１−Ｌ／Ｌ０）              ・・・（１），
ＡＬ＝ρ×Ａｆ                    ・・・（２）．
式（２）において、Ａｆは、反射体２１の面積を表す。式（２）において、「×」は、掛け算の演算子を表す。式（２）によって導出される植物生長指数ＡＬの値は、植物３０の葉等によって、反射体２１への照射光と反射体２１からの反射光とが遮られる程度を表す。
【００３１】
図８は、検出される光の強度の、植物３０の生長に伴う変化を模式的に表す図である。植物３０が順調に生長する場合、時間の経過に伴って、植物３０は生長する。植物３０の生長に伴って、植物３０の葉は増加する。葉の増加に伴って、反射体２１から照度センサ２２に届く光は減少する。従って、図８に示すように、時間の経過に伴って、照度センサ２２によって検出される光の強度は減少する。その場合、式（１）及び（２）によって定義される植物生長指数ＡＬは、植物３０の生長に伴って増加する。
【００３２】
指数推定部１１は、導出した植物生長指数を、判定部１２に送信する。
【００３３】
生長状態記憶部１４は、植物生長指数によって、例えば標準的な生長（成長とも表記される）の状態を表す状態値が定まる、生長モデルを記憶する。状態値は、例えば、基準時刻から経過した時間の長さ（すなわち、期間）である。基準時刻は、例えば、植物３０が植えられた時刻である。すなわち、状態値は、例えば、植物３０が植えられてから経過した時間である。
【００３４】
生長モデルは、例えば、栽培ベッド２０において育成されている、生長状態が推定される植物３０と同じ種類の、他の植物３０が生長した過程を表す生長履歴であってもよい。本実施形態の説明では、生長履歴は、植物３０が植えられてから、その植物３０が生長する過程において得られた植物生長指数と、その植物生長指数が導出された検出強度が検出された際の状態値との、複数の組み合わせを表す。その植物生長指数と状態値とは、互いに関連付けられていればよい。生長履歴に含まれる植物生長指数は、例えば所定の時間間隔で得られていればよい。また、以下の説明において、生長モデルである生長履歴が記録された植物３０を、「標準株」と表記する。さらに、栽培ベッド２０において育成されている、後述される判定部１２によって生長の状態が判定される植物３０を、「対象植物」と表記する。その場合、生長状態記憶部１４は、生長履歴として、標準株が生長する過程において、例えば所定の時間間隔で検出された検出強度に基づき導出された植物生長指数と、検出強度が検出された時期を表す状態値との組み合わせを記憶していればよい。
【００３５】
生長状態記憶部１４は、対象植物の栽培より前に栽培された、対象植物と同種の植物３０が生長する過程において得られた、複数の生長履歴を記憶していてもよい。その場合、生長モデルは、例えば、植物状態判定装置１の入力部（図示されない）を介して、植物状態判定装置１の管理者によって指定された生長履歴であってもよい。
【００３６】
生長モデルは、複数の生長履歴から統計的に導出された、生長履歴であってもよい。そのような生長履歴を、以下の説明において、例えば、「標準生長履歴」と表記する。その場合、例えば、その複数の生長履歴は、植物３０が植えられてから同じ時間間隔で検出強度を検出することによって得られていればよい。そして、標準生長履歴は、互いに関連付けられた、植物生長指数の統計値と、状態値との組み合わせを、異なる複数の状態値について含んでいればよい。植物生長指数の統計値は、複数の生長履歴において、その植物生長指数の統計値に関連付けられている状態値に関連付けられている植物生長指数から導出された統計値であればよい。統計値は、例えば、平均値、中間値、又は中央値などである。
【００３７】
生長モデルは、複数の生長履歴に、例えば最小二乗法等を適用することによって導出された、例えば直線や曲線等によって表されていてもよい。以下の説明において、生長モデルを表す直線又は曲線などを、「標準生長曲線」と表記する。その場合の生長モデルは、例えば、植物生長指数によって状態値が定まる、上述の標準生長曲線を表す関数であればよい。
【００３８】
生長状態記憶部１４は、さらに、対象植物の、既に導出された植物生長指数と、その植物生長指数が導出された検出強度が検出された時刻を表す状態値との組み合わせを含む、生長履歴を記憶していてもよい。
【００３９】
その場合、光強度検出部１０は、あらかじめ定められた時間間隔で、検出強度を検出する。そして、指数推定部１１は、光強度検出部１０によって検出強度が検出されるたびに、検出された検出強度に基づき、植物生長指数を導出すればよい。指数推定部１１は、導出した植物生長指数と、その植物生長指数が導出された検出強度が検出された時刻を表す状態値との組み合わせを、対象植物の生長履歴の一部として、生長状態記憶部１４に格納すればよい。
【００４０】
判定部１２は、栽培ベッド２０に植物３０が植えられた状態で検出された、上述の光の強度である検出強度と、植物３０が無い状態で検出された光の強度である、上述の基準強度とに基づき、植物３０の生長状態を判定する。判定部１２は、検出強度と、植基準強度と、反射体２１の面積とに基づいて指数推定部１１によって導出される植物生長指数に基づき、植物３０の生長状態を判定すればよい。具体的には、例えば、判定部１２は、生長状態記憶部１４が記憶する生長モデルによって、導出した植物生長指数に対する状態値を特定する。
【００４１】
生長モデルが標準株の生長履歴である場合、判定部１２は、標準株の生長履歴において、導出した植物生長指数を近似する植物生長指数を特定すればよい。さらに、判定部１２は、特定した、導出した植物生長指数を近似する植物生長指数に関連付けられている状態値を特定すればよい。導出した植物生長指数を近似する植物生長指数は、例えば、導出した植物生長指数に最も近い植物生長指数であればよい。生長モデルが、統計的に導出された標準生長履歴である場合、判定部１２は、その標準生長履歴において、導出した植物生長指数を近似する、植物生長指数の統計値を特定すればよい。さらに、判定部１２は、特定した植物生長指数の統計値に関連付けられている状態値を特定すればよい。導出した植物生長指数を近似する、植物生長指数の統計値は、例えば、導出した植物生長指数に最も近い、植物生長指数の統計値であればよい。生長モデルが標準生長曲線である場合、判定部１２は、その標準生長曲線において、導出した植物生長指数に対して定まる状態値を特定すればよい。
【００４２】
そして、判定部１２は、栽培ベッド２０において育成されている植物３０の生長状態は、特定した状態値が表す生長状態に相当すると判定すればよい。
【００４３】
出力部１３は、判定された植物３０の生長状態を出力する。出力部１３は、例えば、ディスプレイ装置を使用して実現されていてもよい。
【００４４】
処理部１５は、生長状態記憶部１４に格納されている複数の生長履歴に基づき、前述の生長モデルを導出する。生長モデルが標準株の生長履歴である場合、処理部１５は、例えば、植物状態判定装置１が含む入力部（図示されない）を介して取得した、植物状態判定装置１の管理者よる指示に従って、標準株の生長履歴を特定する。生長モデルが、統計的に導出される標準生長履歴である場合、処理部１５は、生長状態記憶部１４に格納されている複数の生長履歴に対して、上述のように統計処理を行うことによって、標準生長履歴を導出する。生長モデルが標準生長曲線によって表される場合、処理部１５は、生長状態記憶部１４に格納されている複数の生長履歴を使用して、標準生長曲線を導出する。
【００４５】
次に、反射体２１の例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図３は、反射体２１の形状の第１の例を表す図である。図３に示す反射体２１は、丸い穴が開けられた四角形の、１枚の反射板によって実現される。図３に示す反射体２１は、例えば、丸い穴に植物３０が通るように、栽培ベッド２０に設置される。反射体２１に開けられる穴の形状は、真円に限定されない。反射体２１に開けられる穴は、丸くなくてもよい。
【００４７】
前述のように、反射体２１は、複数の反射板によって実現されていてもよい。以下の例のように、反射体２１が複数の反射板によって実現される場合、反射板の間隔を調整することによって、反射体２１が設置される栽培ブロック２０の上面の反射率を調整することができる。その場合、反射板の間隔を短くする場合、少なくとも照度センサ２２による観測結果に影響する範囲に設置される反射板の数を増やせばよい。
【００４８】
図４は、反射体２１の形状の第２の例を表す図である。図４に示す反射体２１は、複数の短冊状の反射板によって実現される。図４に示す反射体２１は、例えば、図４の中央部分の、長い反射板と短い反射板に囲まれている隙間に植物３０が通るように、栽培ベッド２０に配置される。
【００４９】
図５は、反射体２１の形状の第３の例を表す図である。図５に示す反射体２１は、複数の正方形又はほぼ正方形の反射板によって実現される。図５に示す反射体２１は、例えば、図５の中央部分の、反射体２１に含まれる反射板によって囲まれる隙間に植物３０が通るように、栽培ベッド２０に配置される。
【００５０】
反射体２１の形状は、矩形に限られない。
【００５１】
図６は、反射体２１の形状の第４の例を表す図である。図６に示す反射体２１は、丸い穴が開けられた、丸い形の一枚の反射板によって実現される。図６に示す反射体２１は、例えば、植物３０が反射板に開けられている穴を通るように、栽培ベッド２０に配置される。上述のように、反射体２１に開けられる穴の形状は、真円に限定されない。反射体２１に開けられる穴は、丸くなくてもよい。
【００５２】
次に、植物３０の生育状態を判定する場合における、本実施形態の植物状態判定装置１の動作について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５３】
図７は、植物３０の生育状態を判定する場合における、本実施形態の植物状態判定装置１の動作を表すフローチャートである。
【００５４】
図７に示す動作の開始時において、生長状態記憶部１４は、処理部１５が導出した上述の生長モデルを記憶している。
【００５５】
まず、光強度検出部１０が、照度センサ２２によって、反射体２１が配置され、植物３０が栽培されている栽培ベッド２０からの光の強度を検出する（ステップＳ１０１）。次に、指数推定部１１が、上述のように、植物生長指数を導出する（ステップＳ１０２）。指数推定部１１は、導出した植物生長指数と、状態値とを関連付ける。導出した植物生長指数に関連付けられる状態値は、例えば、その植物生長指数が導出された光の強度である検出強度が検出された時間を表す。指数推定部１１は、互いに関連付けられた植物生長指数と状態値とを、栽培ベッド２０において栽培されている植物３０の生長履歴の一部として、生長状態記憶部１４に格納する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において格納された植物生長指数及び状態値は、例えば、次に育成される植物３０の生長の状態を判定するのに使用される、生長モデルの導出に使用される。
【００５６】
判定部１２は、導出された植物生長指数が得られる植物３０の標準的な生長の状態を表す状態値を、生長状態記憶部１４に格納されている生長モデルに基づき特定する（ステップＳ１０４）。そして、判定部１２は、ステップＳ１０１において光の強度が検出された栽培ベッド２０において栽培されている植物３０の生長の状態が、ステップＳ１０４において特定された状態値が表す生長の状態であると判定する（ステップＳ１０５）。
【００５７】
以上で説明した本実施形態には、低コストで植物３０の葉の生育状態を測定することができるという効果がある。その理由は、判定部１２が、照度センサ２２によって検出された光の強度に基づき、植物３０の生長状態を判定するからである。照度センサ２２は、分光センサである必要はない。したがって、分光センサが使用される場合と比較して、コストが削減される。
【００５８】
［第２の実施の形態］
次に、上述した第１の実施形態に係る植物栽培システム１００を基本とする、本発明の第２の実施形態について説明する。以下の説明において、本実施形態に係る特徴的な部分を中心に説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様な構成についての重複する説明は省略する。以下では、本実施形態に係る植物栽培システム１００Ａについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００５９】
図９は、本実施形態の植物栽培システム１００Ａの全体像を模式的に表す図である。本実施形態の植物栽培システム１００Ａは、植物状態判定装置１に接続された、複数の照度センサ２２を含む。本実施形態では、各照度センサ２２は、異なる特定の植物３０の周辺に設置されている反射体２１からの光を受けやすいように設置されていればよい。各照度センサ２２は、異なる特定の植物３０の周辺に設置されている反射体２１以外の反射体２１からの光を受けにくいように設置されていてもよい。本実施形態の反射体２１は、第１の実施形態における反射体２１と同じである。本実施形態の反射体２１の形状は、図３乃至６に示す例のいずれかであってもよい。また、栽培ベッド２０には、複数の種類の植物３０が栽培されていてもよい。
【００６０】
本実施形態の植物状態判定装置１の構成は、図２に示す、本発明の第１の実施形態の植物状態判定装置１の構成と同じである。
【００６１】
本実施形態の光強度検出部１０は、複数の照度センサ２２が検出強度を検出する。照度センサ２２と、その照度センサ２２が光を受けやすい反射体２１が設置されている場所の周囲に植えられている植物３０の種類とは、あらかじめ、例えば植物栽培システム１００Ａの管理者によって関連付けられていればよい。
【００６２】
指数推定部１１は、照度センサ２２毎に、検出強度に基づき植物生長指数を導出する。
【００６３】
生長状態記憶部１４は、植物３０の種類毎に、前述の生長モデルを記憶する。
【００６４】
判定部１２は、照度センサ２２毎に、導出した植物生長指数と、照度センサ２２に関連付けられている植物３０の種類に応じた生長モデルとに基づき、導出された植物生長指数が得られる植物３０の標準的な生長の状態を表す状態値を特定する。
【００６５】
出力部１３は、照度センサ２２毎に、特定された状態値が表す標準的な生長の状態を出力する。
【００６６】
次に、本実施形態の植物状態判定装置１の動作について、図面を参照して詳細に説明する。図７は、本実施形態の植物状態判定装置１の動作を表すフローチャートである。植物状態判定装置１は、照度センサ２２毎に、図７に示す動作を行う。照度センサ２２毎の、植物状態判定装置１の動作は、第１の実施形態の植物状態判定装置１の動作と同じである。
【００６７】
なお、本実施形態の栽培ベッド２０において栽培されている植物３０の種類は、異なっていなくてもよい。その場合、本実施形態の植物状態判定装置１は、植物３０の株毎に、標準的な生長の状態を判定することができる。
【００６８】
以上で説明した本実施形態には、第１の実施形態と同じ効果がある。その理由は、第１の実施形態の効果が生じる理由と同じである。
【００６９】
本実施形態には、さらに、植物３０の株毎に、標準的な生長の状態を判定することができるという効果がある。本実施形態には、さらに、植物３０の種類毎に、標準的な生長の状態を判定することができるという効果がある。
【００７０】
その理由は、判定部１２が、照度センサ２２毎に得られた検出強度に基づき、照度センサ２２毎の状態値を特定するからである。本実施形態では、各照度センサ２２は、異なる特定の植物３０の周辺に設置されている反射体２１からの光を受けやすいように設置される。さらに、各照度センサ２２は、異なる特定の植物３０の周辺に設置されている反射体２１以外の反射体２１からの光を受けにくいように設置される。従って、各照度センサ２２によって得られる反射強度は、その照度センサ２２が光を受けやすい反射体２１からの反射光を遮る植物３０の株の葉の付き方に大きく影響される。そのため、照度センサ２２毎に特定された状態値は、その植物３０の株の生長の状態を表すと見なすことができる。すなわち、植物３０の株毎に、標準的な生長の状態を判定することができる。そして、栽培ベッド２０に植えられている植物３０の種類が株毎に異なる場合、植物３０の種類毎に、標準的な生長の状態を判定することができる。
【００７１】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、上述した各実施形態に共通する概念を表す。以下では、本実施形態に係る植物状態判定装置１Ａについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００７２】
図１０は、本実施形態の植物状態判定装置１Ａの構成を表すブロック図である。
【００７３】
図１０を参照すると、本実施形態に係る植物状態判定装置１Ａは、植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出部１０と、検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定部１２と、を備える。
【００７４】
［他の実施の形態］
植物状態判定装置１及び植物状態判定装置１Ａは、それぞれ、コンピュータ及びコンピュータを制御するプログラム、専用のハードウェア、又は、コンピュータ及びコンピュータを制御するプログラムと専用のハードウェアの組合せにより実現することができる。
【００７５】
図１１は、植物状態判定装置１及び植物状態判定装置１Ａを実現することができる、コンピュータ１０００のハードウェア構成の一例を表す図である。図１１を参照すると、コンピュータ１０００は、プロセッサ１００１と、メモリ１００２と、記憶装置１００３と、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インタフェース１００４とを含む。また、コンピュータ１０００は、記録媒体１００５にアクセスすることができる。メモリ１００２と記憶装置１００３は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクなどの記憶装置である。記録媒体１００５は、例えば、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶装置、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、可搬記録媒体である。記憶装置１００３が記録媒体１００５であってもよい。プロセッサ１００１は、メモリ１００２と、記憶装置１００３に対して、データやプログラムの読み出しと書き込みを行うことができる。プロセッサ１００１は、Ｉ／Ｏインタフェース１００４を介して、例えば、照度センサ２２にアクセスすることができる。プロセッサ１００１は、記録媒体１００５にアクセスすることができる。記録媒体１００５には、コンピュータ１０００を、植物状態判定装置１又は植物状態判定装置１Ａとして動作させるプログラムが格納されている。
【００７６】
プロセッサ１００１は、記録媒体１００５に格納されている、コンピュータ１０００を、植物状態判定装置１又は植物状態判定装置１Ａとして動作させるプログラムを、メモリ１００２にロードする。そして、プロセッサ１００１が、メモリ１００２にロードされたプログラムを実行することにより、コンピュータ１０００は、植物状態判定装置１又は植物状態判定装置１Ａとして動作する。
【００７７】
光強度検出部１０と、指数推定部１１と、判定部１２と、出力部１３と、処理部１５とは、例えば、プログラムを記憶する記録媒体１００５からメモリ１００２に読み込まれた、各部の機能を実現することができる専用のプログラムと、そのプログラムを実行するプロセッサ１００１により実現することができる。また、生長状態記憶部１４は、コンピュータ１０００が含むメモリ１００２やハードディスク装置等の記憶装置１００３により実現することができる。あるいは、光強度検出部１０と、指数推定部１１と、判定部１２と、出力部１３と、生長状態記憶部１４と、処理部１５との一部又は全部を、各部の機能を実現する専用の回路によって実現することもできる。
【００７８】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００７９】
（付記１）
植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出手段と、
検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定手段と、
を備える植物状態判定装置。
【００８０】
（付記２）
前記光強度検出手段は、反射体が設置された前記栽培ベッドから、当該栽培ベッドに設置されている前記反射体を介して入射する前記光の強度を検出し、
前記植物状態判定装置は、前記検出強度と、前記植基準強度と、前記反射体の面積とに基づき、前記植物の葉の生長の程度を表す植物生長指数を導出する指数推定手段を備え、
前記判定手段は、前記植物生長指数に基づき、前記植物の生長の状態を判定する
付記１に記載の植物状態判定装置。
【００８１】
（付記３）
前記植物生長指数と、前記植物の生長の状態との関係を表す生長モデルを記憶する生長状態記憶手段を備え、
前記判定手段は、前記生長モデルに基づき、導出された前記植物生長指数が得られる前記植物の生長の状態を特定し、特定された前記生長の状態を、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する
付記２に記載の植物状態判定装置。
【００８２】
（付記４）
前記生長状態記憶手段は、植物の生長の開始以降のいずれかの生長状態を表す状態値と、前記生長状態に関連付けられた前記植物生長指数との、異なる複数の組み合わせを、前記生長モデルとして記憶し、
前記判定手段は、前記生長状態記憶手段が記憶する前記植物生長指数の中で、導出された前記植物生長指数を近似する前記植物生長指数を特定し、特定された前記植物生長指数に関連付けられた前記状態値が表す生長の状態が、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する
付記３に記載の植物状態判定装置。
【００８３】
（付記５）
前記反射体は、１枚の平板、又は、互いに重ならないよう配置された複数の平板である
付記１乃至４のいずれかに記載の植物状態判定装置。
【００８４】
（付記６）
前記栽培ベッドと、当該栽培ベッドを照射する光源と、前記照度センサと、前記反射体と、付記１乃至５のいずれかに記載の植物状態判定装置とを備える植物栽培システム。
【００８５】
（付記７）
植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出し、
検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する、
植物状態判定方法。
【００８６】
（付記８）
反射体が設置された前記栽培ベッドから、当該栽培ベッドに設置されている前記反射体を介して入射する前記光の強度を検出し、
前記検出強度と、前記植基準強度と、前記反射体の面積とに基づき、前記植物の葉の生長の程度を表す植物生長指数を導出し、
前記植物生長指数に基づき、前記植物の生長の状態を判定する
付記７に記載の植物状態判定方法。
【００８７】
（付記９）
前記植物生長指数と、前記植物の生長の状態との関係を表す生長モデルを状態記憶手段に記憶し、
前記生長モデルに基づき、導出された前記植物生長指数が得られる前記植物の生長の状態を特定し、特定された前記生長の状態を、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する
付記８に記載の植物状態判定方法。
【００８８】
（付記１０）
植物の生長の開始以降のいずれかの生長状態を表す状態値と、前記生長状態に関連付けられた前記植物生長指数との、異なる複数の組み合わせを、前記生長モデルとして前記生長状態記憶手段に記憶し、
前記生長状態記憶手段が記憶する前記植物生長指数の中で、導出された前記植物生長指数を近似する前記植物生長指数を特定し、特定された前記植物生長指数に関連付けられた前記状態値が表す生長の状態が、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する
付記９に記載の植物状態判定方法。
【００８９】
（付記１１）
前記反射体は、１枚の平板、又は、互いに重ならないよう配置された複数の平板である
付記７乃至１０のいずれかに記載の植物状態判定方法。
【００９０】
（付記１２）
コンピュータを、
植物が育成されている栽培ベッドから入射する光の強度を、照度センサによって検出する光強度検出手段と、
検出された前記光の強度である検出強度と、前記植物が無い状態において検出された前記光の強度である基準強度とに基づき、前記植物の生長の状態を判定する判定手段と、
して動作させる植物状態判定プログラム。
【００９１】
（付記１３）
コンピュータを、
反射体が設置された前記栽培ベッドから、当該栽培ベッドに設置されている前記反射体を介して入射する前記光の強度を検出する前記光強度検出手段と、
前記検出強度と、前記植基準強度と、前記反射体の面積とに基づき、前記植物の葉の生長の程度を表す植物生長指数を導出する指数推定手段と、
前記植物生長指数に基づき、前記植物の生長の状態を判定する前記判定手段と、
して動作させる付記１２に記載の植物状態判定プログラム。
【００９２】
（付記１４）
コンピュータを、
前記植物生長指数と、前記植物の生長の状態との関係を表す生長モデルを記憶する生長状態記憶手段と、
前記生長モデルに基づき、導出された前記植物生長指数が得られる前記植物の生長の状態を特定し、特定された前記生長の状態を、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する前記判定手段と、
して動作させる付記１３に記載の植物状態判定プログラム。
【００９３】
（付記１５）
コンピュータを、
植物の生長の開始以降のいずれかの生長状態を表す状態値と、前記生長状態に関連付けられた前記植物生長指数との、異なる複数の組み合わせを、前記生長モデルとして記憶する前記生長状態記憶手段と、
前記生長状態記憶手段が記憶する前記植物生長指数の中で、導出された前記植物生長指数を近似する前記植物生長指数を特定し、特定された前記植物生長指数に関連付けられた前記状態値が表す生長の状態が、前記栽培ベッドにおいて育成されている前記植物の生長の状態であると判定する前記判定手段と、
して動作させる付記１４に記載の植物状態判定プログラム。
【００９４】
（付記１６）
前記反射体は、１枚の平板、又は、互いに重ならないよう配置された複数の平板である
付記１２乃至１５のいずれかに記載の植物状態判定プログラム。
【００９５】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明によれば、例えば植物工場における栽培などの施設栽培において、植物を栽培する際の、植物の生育管理に適用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１、１Ａ    植物状態判定装置
１０    光強度検出部
１１    指数推定部
１２    判定部
１３    出力部
１４    生長状態記憶部
１５    処理部
２０    栽培ベッド
２１    反射体
２２    照度センサ
２８    光源
３０    植物
１００、１００Ａ    植物栽培システム
１０００    コンピュータ
１００１    プロセッサ
１００２    メモリ
１００３    記憶装置
１００４    Ｉ／Ｏインタフェース
１００５    記録媒体
【図１】
2015223101.tif 000003
【図２】
2015223101.tif 000004
【図３】
2015223101.tif 000005
【図４】
2015223101.tif 000006
【図５】
2015223101.tif 000007
【図６】
2015223101.tif 000008
【図７】
2015223101.tif 000009
【図８】
2015223101.tif 000010
【図９】
2015223101.tif 000011
【図１０】
2015223101.tif 000012
【図１１】
2015223101.tif 000013