(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、
前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、
前記発光部と前記受光部とを駆動制御するとともに、前記測定光および前記反射光から前記生育状況測定対象での反射率を求めることで前記生育状況測定対象の分光植生指標を求める制御部と、を備え、
前記制御部は、前記測定光および前記反射光を用いて前記発光部から前記生育状況測定対象までの間隔を求め、前記間隔を用いて前記生育状況測定対象の草丈値を求めることを特徴とする植物用センサ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記間隔と前記発光部の高さ位置と前記発光部による照射方向とを用いて前記草丈値を求めることを特徴とする請求項１に記載の植物用センサ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記測定光およびその前記反射光の飛行時間から前記間隔を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の植物用センサ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記測定光を出射した時点と、前記反射光を受光した時点と、の時間差から前記測定光およびその前記反射光の飛行時間を求めることを特徴とする請求項３に記載の植物用センサ装置。
【請求項５】
前記発光部は、前記生育状況測定対象を照射すべく第１波長の第１測定光を出射する第１発光部と、前記生育状況測定対象を照射すべく前記第１波長とは異なる第２波長の第２測定光を出射する第２発光部と、を有し、
前記制御部は、前記第１発光部からの出射と前記第２発光部からの出射とを異なるタイミングで発光制御し、
前記制御部は、前記第１測定光を出射した時点とその前記反射光を受光した時点との時間差から前記第１測定光およびその前記反射光の飛行時間を求めて前記間隔を求めるとともに、前記第２測定光を出射した時点とその前記反射光を受光した時点との時間差から前記第２測定光およびその前記反射光の飛行時間を求めて前記間隔を求め、２つの前記間隔に基づいて前記草丈値を求めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の植物用センサ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１測定光およびその前記反射光の飛行時間と前記第１波長の光の速度とに基づいて前記間隔を求め、かつ前記第２測定光およびその前記反射光の飛行時間と前記第２波長の光の速度とに基づいて前記間隔を求め、２つの前記間隔に基づいて前記草丈値を求めることを特徴とする請求項５に記載の植物用センサ装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記発光部と前記受光部との位置関係と、前記受光部における受光位置と、から前記間隔を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の植物用センサ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の植物用センサ装置と、肥料を散布する肥料散布機と、を備える施肥システムであって、
前記肥料散布機は、前記植物用センサ装置から取得した前記分光植生指標と前記草丈値とに基づいて、肥料の散布量を調整することを特徴とする施肥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物等の生育状況を把握可能な植物用センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、農作物の生産能力の向上のために、作物の生育状況を的確に把握して効率良く作物を生産することが重要視されている。このため、測定光の作物（植物（生育状況測定対象））からの反射光を取得することにより、その作物の測定光に対する反射率をそれぞれ求め、その反射率に基づいて当該作物の生育状況を示す正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）等のような分光植生指標を求めることが考えられている。この分光植生指標は、植物の生育状況の判断のための生育状況要素の１つであることから、作物の生育状況の把握に大いに貢献することができる。
【０００３】
その分光植生指標をより正確に求めて作物の生育状況をより適切に把握するために、作物からの反射光のより適切な取得を可能とする植物用センサ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この植物用センサ装置では、外乱光に起因する光量成分の影響を低減することにより、測定光の作物からの反射光をより適切に取得することができるので、分光植生指標をより正確に求めることができ、作物の生育状況をより適切に把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４７２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、分光植生指標は、生育状況要素の１つであり、作物の生育状況の一面を示すものである。このため、植物用センサ装置では、作物の生育状況を適切に把握するために、分光植生指標とは異なる生育状況要素も測定できることが望ましい。しかしながら、植物用センサ装置では、生育状況要素の測定のための構成を併せ持つものとすると、大きさ寸法の増大や構成の複雑化や製造コストの上昇を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、構成の増加を招くことなく分光植生指標とは異なる生育状況要素を測定することのできる植物用センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明の植物用センサ装置は、生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを駆動制御するとともに、前記測定光および前記反射光から前記生育状況測定対象での反射率を求めることで前記生育状況測定対象の分光植生指標を求める制御部と、を備え、前記制御部は、前記測定光および前記反射光を用いて前記発光部から前記生育状況測定対象までの間隔を求め、前記間隔を用いて前記生育状況測定対象の草丈値を求めることを特徴とする。
【０００８】
前記制御部は、前記間隔と前記発光部の高さ位置と前記発光部による照射方向とを用いて前記草丈値を求める構成とすることができる。
【０００９】
前記制御部は、前記測定光およびその前記反射光の飛行時間から前記間隔を求める構成としてもよい。
【００１０】
前記制御部は、前記測定光を出射した時点と、前記反射光を受光した時点と、の時間差から前記測定光およびその前記反射光の飛行時間を求める構成とすることができる。
【００１１】
前記発光部は、前記生育状況測定対象を照射すべく第１波長の第１測定光を出射する第１発光部と、前記生育状況測定対象を照射すべく前記第１波長とは異なる第２波長の第２測定光を出射する第２発光部と、を有し、前記制御部は、前記第１発光部からの出射と前記第２発光部からの出射とを異なるタイミングで発光制御し、前記制御部は、前記第１測定光を出射した時点とその前記反射光を受光した時点との時間差から前記第１測定光およびその前記反射光の飛行時間を求めて前記間隔を求めるとともに、前記第２測定光を出射した時点とその前記反射光を受光した時点との時間差から前記第２測定光およびその前記反射光の飛行時間を求めて前記間隔を求め、２つの前記間隔に基づいて前記草丈値を求める構成としてもよい。
【００１２】
前記制御部は、前記第１測定光およびその前記反射光の飛行時間と前記第１波長の光の速度とに基づいて前記間隔を求め、かつ前記第２測定光およびその前記反射光の飛行時間と前記第２波長の光の速度とに基づいて前記間隔を求め、２つの前記間隔に基づいて前記草丈値を求める構成とすることができる。
【００１３】
前記制御部は、前記発光部と前記受光部との位置関係と、前記受光部における受光位置と、から前記間隔を求める構成としてもよい。
【００１４】
上記した植物用センサ装置と、肥料を散布する肥料散布機と、を備える施肥システムであって、前記肥料散布機は、前記植物用センサ装置から取得した前記分光植生指標と前記草丈値とに基づいて、肥料の散布量を調整する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る植物用センサ装置では、構成の増加を招くことなく分光植生指標とは異なる生育状況要素を測定することができる。
【００１６】
前記制御部は、前記間隔と前記発光部の高さ位置と前記発光部による照射方向とを用いて前記草丈値を求める構成があるときは、生育状況要素としての草丈値を求めるためだけの構成を新たに設ける必要はなく、生育状況測定対象の草丈値をより簡易に求めることができる。
【００１７】
前記制御部は、前記測定光およびその前記反射光の飛行時間から前記間隔を求める構成とすると、生育状況測定対象の分光植生指標を求めることのできる植物用センサ装置からの変更を最小限に抑えつつ、生育状況要素としての草丈値を求めることができる。
【００１８】
前記制御部は、前記測定光を出射した時点と、前記反射光を受光した時点と、の時間差から前記測定光およびその前記反射光の飛行時間を求める構成があるときは、飛行時間を簡易に求めることができ、間隔や草丈値を簡易に求めることができる。
【００１９】
前記発光部は、前記生育状況測定対象を照射すべく第１波長の第１測定光を出射する第１発光部と、前記生育状況測定対象を照射すべく前記第１波長とは異なる第２波長の第２測定光を出射する第２発光部と、を有し、前記制御部は、前記第１発光部からの出射と前記第２発光部からの出射とを異なるタイミングで発光制御し、前記制御部は、前記第１測定光を出射した時点とその前記反射光を受光した時点との時間差から前記第１測定光およびその前記反射光の飛行時間を求めて前記間隔を求めるとともに、前記第２測定光を出射した時点とその前記反射光を受光した時点との時間差から前記第２測定光およびその前記反射光の飛行時間を求めて前記間隔を求め、２つの前記間隔に基づいて前記草丈値を求める構成とすると、生育状況測定対象に対して、分光植生指標として正規化差植生指数を求めることができるとともに、草丈値をより適切に求めることができる。
【００２０】
前記制御部は、前記第１測定光およびその前記反射光の飛行時間と前記第１波長の光の速度とに基づいて前記間隔を求め、かつ前記第２測定光およびその前記反射光の飛行時間と前記第２波長の光の速度とに基づいて前記間隔を求め、２つの前記間隔に基づいて前記草丈値を求める構成があるときは、より精密に草丈値を求めることができる。
【００２１】
前記制御部は、前記発光部と前記受光部との位置関係と、前記受光部における受光位置と、から前記間隔を求める構成とすると、生育状況測定対象の分光植生指標を求めることのできる植物用センサ装置からの変更を最小限に抑えつつ、生育状況要素としての草丈値を求めることができる。
【００２２】
上記した植物用センサ装置と、肥料を散布する肥料散布機と、を備える施肥システムであって、前記肥料散布機は、前記植物用センサ装置から取得した前記分光植生指標と前記草丈値とに基づいて、肥料の散布量を調整する構成があるときは、生育状況測定対象を簡易にかつ効率よく肥料を散布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る植物用センサ装置の一例としての植物用センサ装置１０を模式的に示す斜視図である。
【図２】２つの植物用センサ装置１０をトラクターＴＲに設置した様子を示す説明図である。
【図３】植物用センサ装置１０の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】第１温度調節素子２８および第２温度調節素子２９による温度調節ための構成を説明するための説明図である。
【図５】第１発光部２６の発光量の大きさを一定とするＡＰＣユニット２４の概念を示す説明図である。
【図６】照射光学系６０の構成を説明するための概略的に示す説明図である。
【図７】シリンドリカルレンズ７０の回転に伴って照射領域ＩＡが出射光軸Ｌ回りに回転（自転）する様子を模式的に示す説明図であり、（ａ）は正面視して縦方向に伸びる照射領域ＩＡを形成する様子を示し、（ｂ）は正面視して横方向に伸びる照射領域ＩＡを形成する様子を示す。
【図８】トラクターＴＲに設置した２つの植物用センサ装置１０により形成する照射領域ＩＡが、出射光軸Ｌ回りに回転（自転）する様子を模式的に示す説明図であり、（ａ）は両植物用センサ装置１０を側方に設けた状態を示し、（ｂ）は両植物用センサ装置１０を斜め前方に設けた状態を示す。
【図９】第１発光部２６の発光量の大きさを一定とすべく制御する第１光量制御部（ＡＰＣユニット２４）、および第１発光部２６の発光タイミングを制御する発光制御部（パルス生成部４６）の構成を示す回路図である。
【図１０】受光ユニット２２からの受光信号の積算処理の一例を説明するための説明図であり、（ａ）は図９に示す周期パルスＰＴの出力と受光ユニット２２（測定用受光部３５）からの受光出力との関係を示し、（ｂ）は受光出力を複数の区間に分割してサンプリングする様子を示し、（ｃ）は各サンプリング値を区間毎に加算して、加算により得た区間毎の値のうちの最も大きな値（図示の例ではＫ６）を受光出力値として求める様子を示す。
【図１１】演算処理ユニット２５（積算部４５）から出力する各積算信号を説明するための説明図である。
【図１２】ノイズを除去した両積算信号を説明するための説明図である。
【図１３】草丈値Ｈを求める概念の一例を説明するための説明図である。
【図１４】一例としての時間差Δｔを説明するための説明図である。
【図１５】正規化差植生指数（分光植生指標）および草丈値Ｈを連続的に求めた様子を説明するための説明図である。
【図１６】トラクターＴＲに植物用センサ装置１０を設置した際の第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の出射位置（照射光学系６０の出射面（シリンドリカルレンズ７０））の高さ寸法Ｈｂの求め方の他の例を示す説明図である。
【図１７】三角測量法を用いて間隔Ｄを求める一例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る植物用センサ装置の発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００２５】
先ず、本発明に係る植物用センサ装置１０の概略的な構成について、図１から図１７を用いて説明する。なお、図７では、第４レンズ６７とシリンドリカルレンズ７０との位置関係に対して照射領域ＩＡが回転する様子の理解を容易とするために、ハーフミラー６９を省略して示している。また、図１５は、正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）および草丈値Ｈを連続的に求めることの理解を容易とするために、それらを求めた各照射領域ＩＡを模式的に示しており、実際に正規化差植生指数と草丈値Ｈとを求めた各照射領域ＩＡの態様と必ずしも一致するものではない。さらに、図１７では、三角測量法を用いて間隔Ｄを求める概念の理解を容易なものとするために模式的に示すものであり、実際の態様と必ずしも一致するものではない。
【００２６】
本発明に係る本実施例の植物用センサ装置１０では、図１に示すように、互いに異なる波長に設定した第１測定光Ｐ１と第２測定光Ｐ２とを同一の照射領域ＩＡに照射する。なお、この第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２における波長とは、各測定光のスペクトルにおいて強度がピーク値となる波長をいう。植物用センサ装置１０では、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２で生育状況測定対象とする植物（図２の符号Ｃｒ参照）を照射し、その生育状況測定対象からの第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の反射光Ｐｒ（図３参照）を取得する。そして、植物用センサ装置１０では、その測定光および反射光Ｐｒを用いて、生育状況測定対象とした植物（図２の符号Ｃｒ参照）の生育状況に関する情報である生育状況要素としての分光植生指標や草丈値Ｈを求める。
【００２７】
植物用センサ装置１０では、分光植生指標を求めるために、生育状況測定対象の第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２に対するそれぞれの反射率を生成する。この反射光Ｐｒの取得による反射率の生成については、後に詳細に説明する。本発明の植物用センサ装置１０では、分光植生指標の一例として、生育状況測定対象とする植物の生育状況（そこに含まれる栄養素の量）を示す正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を求める。このため、植物用センサ装置１０では、第１測定光Ｐ１として赤の波長帯域の光を用いるとともに、第２測定光Ｐ２として赤外の波長帯域の光を用いて、生育状況測定対象とする植物の第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２に対するそれぞれの反射率を取得する。そして、植物用センサ装置１０では、この赤の波長帯域の第１測定光Ｐ１の反射率（Ｒとする）と、赤外の波長帯域の第２測定光Ｐ２の反射率（ＩＲとする）と、を用いて、（ＮＤＶＩ＝（ＩＲ−Ｒ）／（ＩＲ＋Ｒ））により正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を求める。また、植物用センサ装置１０では、その正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）の有効な表示桁数を多くするために、当該正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を１００倍して生育指数（ＧＩ（Ｇｒｏｗｔｈ  Ｉｎｄｅｘ）（ＧＩ＝ＮＤＶＩ×１００））を求めることもできる。
【００２８】
植物用センサ装置１０には、図示は略すが、各種機能を実行させる操作を行うための操作部が設けられる。この各種機能は、後述する第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２による照射や、その照射領域ＩＡの回転姿勢の調整や、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２に基づく正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）や草丈値Ｈの算出の実行等を含む。また、植物用センサ装置１０には、取付部１１が設けられ、その取付部１１により任意の箇所への取り付けが可能である。
【００２９】
植物用センサ装置１０は、例えば、図２に示すように、農業用機械（Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ  ｍａｃｈｉｎｅ）の一例としてのトラクターＴＲに取付部１１を介して設置して使用する。この図２の例では、トラクターＴＲの左右に１つずつの植物用センサ装置１０を搭載し、それぞれがトラクターＴＲの側方に照射領域ＩＡ（図１および図８等参照）を形成する。このトラクターＴＲでは、自らが走行する両脇に両植物用センサ装置１０が照射領域ＩＡを形成するので、栽培している作物Ｃｒの脇を通行することにより、その作物Ｃｒの生育状況要素（正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）および草丈値Ｈ）を取得することができる。この例のトラクターＴＲには、肥料散布機Ｆｓ（図８参照）が搭載されている。その肥料散布機Ｆｓは、図示は略すが制御部の制御下で量を調整しつつ肥料を散布する。肥料散布機Ｆｓは、制御部が各植物用センサ装置１０の後述するドライバー回路４０やドライバー回路４１（図３参照）を介して各植物用センサ装置１０（そのＣＰＵ２３（制御部））とのデータの遣り取りが可能とされ、各植物用センサ装置１０で取得した生育状況要素（正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）および草丈値Ｈ）に応じた量の肥料を散布する。このため、トラクターＴＲでは、作物Ｃｒを栽培している農地（圃場）に沿って走行するだけで、作物Ｃｒの生育状況に応じた適切な量の肥料を当該作物Ｃｒに散布することができ、作物Ｃｒを効率よく栽培することができる。
【００３０】
この植物用センサ装置１０は、図３に示すように、発光ユニット２１と、受光ユニット２２と、ＣＰＵ（制御ユニット）２３と、ＡＰＣユニット２４と、演算処理ユニット２５と、を備える。その発光ユニット２１は、第１発光部２６と、第２発光部２７と、第１温度調節素子２８と、第２温度調節素子２９と、第１温度検出素子３０と、第２温度検出素子３１と、を有する。
【００３１】
第１発光部２６は、第１波長の第１測定光Ｐ１を出射するための発光部材である。この第１発光部２６は、本実施例では、出射光のピーク値の波長を７３５ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成しており、赤の波長帯域の光を出射可能である。第２発光部２７は、第２波長の第２測定光Ｐ２を出射するための発光部材である。この第２発光部２７は、本実施例では、出射光のピーク値の波長を８０８ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成しており、赤外の波長帯域の光を出射可能である。この第１発光部２６および第２発光部２７は、後述するように、測定光出力制御部（ＡＰＣユニット２４および演算処理ユニット２５）の制御下で駆動（出力調整および点消灯）される。その第１発光部２６および第２発光部２７の温度を調整すべく、第１温度調節素子２８と、第２温度調節素子２９と、第１温度検出素子３０と、第２温度検出素子３１と、が設けられる。
【００３２】
第１温度調節素子２８および第２温度調節素子２９は、第１発光部２６と第２発光部２７とを加熱または冷却するものであり、本実施例ではペルチェ効果型素子で形成する。その第１温度調節素子２８は、第１発光部２６に適合する大きさ寸法および形状とし、第２温度調節素子２９は、第２発光部２７と第１温度調節素子２８との双方を載置可能な大きさ寸法の矩形状とする（図４参照）。第１温度検出素子３０は、第１発光部２６の温度を検出し、第２温度検出素子３１は、第２発光部２７の温度を検出する。この第１温度検出素子３０と第２温度検出素子３１とは、本実施例ではサーミスタで形成している。
【００３３】
本実施例の発光ユニット２１では、図４に示すように、ベース基板３２に第２温度調節素子２９を取り付け、その第２温度調節素子２９には、それと略等しい大きさ寸法の金属板３３を設ける。その金属板３３には、１つの隅部に第２発光部２７を設けるとともに、その対角位置となる隅部に第１温度調節素子２８を介して第１発光部２６を設ける。このため、第２発光部２７は、金属板３３および第２温度調節素子２９を介してベース基板３２に取り付けている。また、第１発光部２６は、第１温度調節素子２８、金属板３３および第２温度調節素子２９を介してベース基板３２に取り付けている。その第１発光部２６に第１温度検出素子３０を取り付けるとともに、第２発光部２７に第２温度検出素子３１を取り付ける。なお、本実施例の発光ユニット２１では、図３に示すように、さらに、各種回路を設けたプリント回路基板ＰＣＢの温度を検出する第３温度検出素子３４としてのサーミスタを設ける。この第３温度検出素子３４は、例えば、受光部（受光ユニット２２（測定用受光部３５）やＡＰＣユニット２４（監視用受光部４２））に接近して設けることにより、その受光部の駆動回路を設けたプリント回路基板ＰＣＢの温度を検出して、当該受光部における受光信号の管理に用いることができる。
【００３４】
発光ユニット２１では、第１温度検出素子３０、第２温度検出素子３１および第３温度検出素子３４の検出出力がＣＰＵ２３に入力される。ＣＰＵ２３は、第１温度検出素子３０からの検出結果に基づいて、第１発光部２６の温度を一定とするように第１温度調節素子２８を制御するとともに、第２温度検出素子３１からの検出結果に基づいて、第２発光部２７の温度を一定とするように第２温度調節素子２９を制御する。このため、ＣＰＵ２３は、第１発光部２６の温度を制御する第１温度制御回路として機能するとともに、第２発光部２７の温度を制御する第２温度制御回路として機能する。なお、本実施例では、第２温度調節素子２９は、第２発光部２７の温度を直に調節するとともに、第１温度調節素子２８を介して第１発光部２６の温度も調節する。
【００３５】
その第２温度調節素子２９および第１温度調節素子２８は、本実施例ではペルチェ効果型素子で形成しているので、ＣＰＵ２３により通電方向が制御されることで、温度調節を行うことが可能である。第２温度調節素子２９では、図４に示すように、矢印Ｉ２方向に通電されると放熱して金属板３３を介して第２発光部２７を加熱し、矢印Ｉ２´方向に通電されると吸熱して金属板３３を介して第２発光部２７を冷却する。また、第１温度調節素子２８では、矢印Ｉ１方向に通電されると放熱して第１発光部２６を加熱し、矢印Ｉ１´方向に通電されると吸熱して第１発光部２６を冷却する。このとき、第１温度調節素子２８（第１発光部２６）は、金属板３３を介して第２温度調節素子２９上に設けられていることから、第２温度調節素子２９での吸放熱の影響を受けるので、ＣＰＵ２３により第２温度調節素子２９での温度調節を考慮して温度調節される。
【００３６】
受光ユニット２２は、図３に示すように、測定用受光部３５と、増幅回路３６と、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器３７と、を有する。測定用受光部３５は、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２が照射された生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得すべく設けられ、受光面に光が入射するとその光量に応じた電気信号を出力する。この測定用受光部３５は、本実施例では、図示は略すが６つのＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）で形成しており、電気信号（検出出力）を増幅回路３６へ向けて出力する。なお、測定用受光部３５から出力される電気信号には、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒの光量に応じた分に加えて、外乱光の光量に応じた分も含まれている。その増幅回路３６は、入力された電気信号を適宜増幅してＡ／Ｄ変換器３７へ向けて出力する。そのＡ／Ｄ変換器３７は、入力された電気信号をデジタル信号に変換し、演算処理ユニット２５へ向けて出力する。
【００３７】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）２３は、植物用センサ装置１０において、図示を略す記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、外部電力供給源３８から電源回路３９を経て電力が供給される各構成部を統括的に制御する制御ユニットとして機能する。そのＣＰＵ２３は、ＲＳ−２３２Ｃの規格に対応するドライバー回路４０やキャン通信が可能とされたドライバー回路４１を介して外部とのデータの遣り取りが可能であり、植物用センサ装置１０の駆動に必要なデータまたはプログラムを取得することができる。加えて、ＣＰＵ２３は、上述したように、第１発光部２６および第２発光部２７の温度調整（第１温度調節素子２８および第２温度調節素子２９の駆動制御）を行うことができる。
【００３８】
また、ＣＰＵ２３は、後述するように、演算処理ユニット２５（その積算部４５）から出力される積算信号に基づいて、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を照射した生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における、その第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２に対する反射率を算出する。加えて、ＣＰＵ２３は、後述するように、その算出結果（各反射率）に基づいて生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を算出する演算部として機能するとともに、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の反射に要する時間に基づいて生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の草丈値Ｈを算出する演算部としても機能する。
【００３９】
ＡＰＣユニット２４は、第１発光部２６および第２発光部２７の出力パワー、すなわち出射される第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の強度（発光量）を所定の大きさに安定させる（フィードバック制御）。このＡＰＣユニット２４は、監視用受光部４２と、増幅回路４３と、フィードバック回路４４と、を有する。監視用受光部４２は、後述するように、植物用センサ装置１０（その出射部としてのシリンドリカルレンズ７０）から出射される前の第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の一部を取得すべく後述する照射光学系６０に設けられる（図５および図６参照）。この監視用受光部４２は、受光面に光が入射すると、その光量に応じた電気信号を出力するものであり、本実施例ではＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）で形成する。監視用受光部４２は、図３および図５に示すように、電気信号（検出出力）を増幅回路４３へ向けて出力する。その増幅回路４３は、入力された電気信号を適宜増幅してフィードバック回路４４へ向けて出力する。そのフィードバック回路４４は、入力された電気信号に基づいて、その受光信号の大きさが一定となるように第１発光部２６および第２発光部２７の駆動電流を制御する。これにより、第１発光部２６および第２発光部２７は、そこから出射される第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の強度が一定となるように自動的に制御される。この詳細な構成については後述する。
【００４０】
このため、ＡＰＣユニット２４では、監視用受光部４２が、第１発光部２６および第２発光部２７から生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に向けて照射される第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の一部を受光する補助受光素子として機能する。また、ＡＰＣユニット２４では、増幅回路４３とフィードバック回路４４とが、補助受光素子からの受光信号に基づいて第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の強度が一定となるように第１発光部２６および第２発光部２７の出力パワーを制御する光量制御部として機能する。
【００４１】
演算処理ユニット２５は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）で形成しており、図３に示すように、測定用受光部３５の受光信号を所定時間積算して積算信号を出力する積算機能（積算部４５）と、第１発光部２６および第２発光部２７の発光制御のためのパルス信号を生成する発光制御機能（パルス生成部（発光制御部）４６）と、を有する。積算部４５の動作については、後に詳細に説明する。パルス生成部４６は、第１発光部２６の発光と第２発光部２７の発光とを異なるタイミングとするように、第１発光部２６および第２発光部２７を発光制御するためのパルス信号を生成して、当該パルス信号を第１発光部２６および第２発光部２７に出力する。このため、演算処理ユニット２５（そのパルス生成部４６）は、ＡＰＣユニット２４と協働して、第１発光部２６および第２発光部２７の駆動（出力調整および点消灯）を制御する測定光出力制御部として機能する。本実施例では、測定光出力制御部（その演算処理ユニット２５）は、第１発光部２６と第２発光部２７とを交互に同一の時間幅で出射させるとともに、それぞれの出射後に等しい時間の駆動停止（消灯）時間を設定している。
【００４２】
これらのことから、本実施例の植物用センサ装置１０では、ＣＰＵ２３、ＡＰＣユニット２４および演算処理ユニット２５が、発光部（第１発光部２６および第２発光部２７）と受光部（測定用受光部３５）とを駆動制御するとともに、測定光（第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２）および反射光Ｐｒから生育状況測定対象（作物Ｃｒ）での分光植生指標（正規化差植生指数）および草丈値Ｈとを求める制御部として機能する。
【００４３】
この植物用センサ装置１０では、図６に示すように、第１発光部２６および第２発光部２７により所定の照射領域ＩＡ（図７および図８等参照）を形成するための照射光学系６０を有する。その照射光学系６０は、発光ユニット２１の第１発光部２６および第２発光部２７に加えて、第１レンズ６１と、第２レンズ６２と、ダイクロイックミラー６３と、第３レンズ６４と、光ファイバ６５と、巻付部材６６と、第４レンズ６７と、第５レンズ６８と、ハーフミラー６９と、シリンドリカルレンズ７０と、監視用受光部４２と、を有する。
【００４４】
第１レンズ６１は、第１発光部２６に対応して設け、第１発光部２６から出射される第１測定光Ｐ１を第１出射光軸Ｌ１に平行な光束とする。第２レンズ６２は、第２発光部２７に対応して設け、第２発光部２７から出射される第２測定光Ｐ２を第２出射光軸Ｌ２に平行な光束とする。照射光学系６０では、第２出射光軸Ｌ２と同一線上に出射光軸Ｌを設定する。その第２出射光軸Ｌ２と第１出射光軸Ｌ１とは、直交して設定し、それらが交差する位置にダイクロイックミラー６３を設ける。
【００４５】
そのダイクロイックミラー６３は、第２発光部２７からの第２測定光Ｐ２の透過を許して出射光軸Ｌ上で第３レンズ６４へと進行させるとともに、第１発光部２６からの第１測定光Ｐ１を出射光軸Ｌ上で第３レンズ６４へ向けて反射する。なお、実際には、第２出射光軸Ｌ２と出射光軸Ｌとでは、ダイクロイックミラー６３における光学的な性質によりずれが生じる（同一線上とはならない）。このため、第２発光部２７は、ダイクロイックミラー６３を透過した後の第２測定光Ｐ２が、出射光軸Ｌ上を進行する（第２出射光軸Ｌ２が出射光軸Ｌ上となる）ように、ダイクロイックミラー６３および第１発光部２６に対する位置を設定する。ダイクロイックミラー６３は、本実施例では、少なくとも７３５ｎｍの周辺の波長帯域の光（赤の波長帯域（第１波長））を反射するとともに、８０８ｎｍの周辺の波長帯域の光（赤外の波長帯域（第２波長））の透過を許すものとする。このため、ダイクロイックミラー６３は、第１発光部２６からの第１測定光Ｐ１の出射光路と、第２発光部２７からの第２測定光Ｐ２の出射光路と、を合流させて同一の出射光軸Ｌ上で第３レンズ６４（後述する共通出射光路）へと向かわせる光路合流手段として機能する。その第３レンズ６４は、ダイクロイックミラー６３で反射した第１測定光Ｐ１およびダイクロイックミラー６３を経た第２測定光Ｐ２を、光ファイバ６５の一端に設けた入射端面６５ａに集光する。なお、第１発光部２６と第２発光部２７との設定位置を逆転させる構成としてもよい。
【００４６】
その光ファイバ６５は、入射端面６５ａから入射された第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を、他端に設けた出射端面６５ｂから出射させる。光ファイバ６５では、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２をミキシングさせつつ内部を進行させる作用を有する。本実施例の光ファイバ６５では、ミキシング作用を促進するために、その導光路内におけるモード間の光パワーの相互交換を誘起するモードスクランブル処理を施す。そのモードスクランブル処理として、本実施例では、光ファイバ６５を巻付部材６６に巻き付ける。この巻付部材６６は、光ファイバ６５を曲げ許容半径の範囲内で巻回させることによりモードスクランブル処理を行う。このため、光ファイバ６５（その出射端面６５ｂ）から出射される第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２では、進行方向に直交する面で見て均一な強度とされるとともに無偏光（ランダム偏光）とされる。この光ファイバ６５でのミキシング作用により、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２は、進行方向に直交する面で見て、第１発光部２６および第２発光部２７から出射される際には楕円形状とされているが、出射端面６５ｂから出射される際にはその出射端面６５ｂに応じた円形状とされる。この光ファイバ６５は、入射端面６５ａから入射された第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を、出射端面６５ｂから出射光軸Ｌ上で第４レンズ６７へ向けて出射させる。
【００４７】
その第４レンズ６７は、出射端面６５ｂから出射される第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を、出射光軸Ｌに平行な光束とする。その出射光軸Ｌ上の第４レンズ６７の後ろに、ハーフミラー６９を設ける。このハーフミラー６９は、入射される平行光束（第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２）の一部を透過させるとともに、残部を第５レンズ６８が配置された分岐出射光軸Ｌｂ上へと反射する。この第５レンズ６８は、ハーフミラー６９により反射された平行光束（第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２）を、分岐出射光軸Ｌｂ上で監視用受光部４２の入射面４２ａに集光する。このため、ハーフミラー６９は、入射される第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の一部を、測定光出力制御部を構成する監視用受光部４２へ向けて分岐する光束分岐手段として機能する。これにより、ＡＰＣユニット２４では、光ファイバ６５（共通出射光路）を経て均一な強度分布で無偏光な第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を用いて、第１発光部２６および第２発光部２７の出力パワーを調整することができる。
【００４８】
また、ハーフミラー６９を経た出射光軸Ｌ上にシリンドリカルレンズ７０を設ける。そのシリンドリカルレンズ７０は、図６および図７に示すように、出射光軸Ｌに直交する平面で見て、一方向のみに大きい屈折力を持つ光学部材であり、ハーフミラー６９を経た第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を出射光軸Ｌに直交する平面での一方向に拡大する。ここで、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２は、光ファイバ６５の出射端面６５ｂから出射される際には、上述したように出射光軸Ｌに直交する平面で見ると円形状とされる。このため、ハーフミラー６９を経た断面円形状の第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２は、シリンドリカルレンズ７０により一方向のみが所定の大きさ寸法に拡大された楕円形状とされる（図７および図８等参照）。
【００４９】
このシリンドリカルレンズ７０は、回転駆動部７１（図６参照）により、出射光軸Ｌを中心として回転（自転）可能に支持される（図７の（ａ）、（ｂ）参照）。この回転駆動部７１は、図示は略すが、植物用センサ装置１０において照射光学系６０を収容する筐体に固定されて設けられる。シリンドリカルレンズ７０は、照射光学系６０における第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の出射面を形成する。このため、照射光学系６０では、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、回転駆動部７１（図６参照）でシリンドリカルレンズ７０を出射光軸Ｌ回りに回転（自転）させることで、出射光軸Ｌに直交する平面で見て第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を拡大させる方向（上述した一方向）を変更することができ、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２による照射領域ＩＡを出射光軸Ｌ回りに回転（自転）させることができる（図８参照）。
【００５０】
この照射光学系６０では、演算処理ユニット２５のパルス生成部４６による点灯制御に応じて、第１発光部２６から第１測定光Ｐ１を出射するとともに、第２発光部２７から第２測定光Ｐ２を出射する。その第１発光部２６から出射した第１測定光Ｐ１は、第１レンズ６１を経てダイクロイックミラー６３により反射されて、出射光軸Ｌ上で第３レンズ６４へと進行する。また、第２発光部２７から出射した第２測定光Ｐ２は、第２レンズ６２およびダイクロイックミラー６３を経て、出射光軸Ｌ上で第３レンズ６４へと進行する。このため、照射光学系６０では、ダイクロイックミラー６３により第１測定光Ｐ１の出射光路と第２測定光Ｐ２の出射光路とが合流されて、出射光軸Ｌ上で第３レンズ６４へと向かう。その第３レンズ６４へと進行した光束（第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２）は、入射端面６５ａから光ファイバ６５へと入射され、その光ファイバ６５による導光路を経て出射端面６５ｂから出射されて、第４レンズ６７へと進行する。その出射光軸Ｌ上で第４レンズ６７を経た光束（第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２）は、一部がハーフミラー６９により反射されて分岐出射光軸Ｌｂ上で第５レンズ６８を経て監視用受光部４２へと入射し、他部がシリンドリカルレンズ７０により一方向が拡大された楕円形状とされて当該シリンドリカルレンズ７０から出射される。このため、第３レンズ６４、光ファイバ６５、第４レンズ６７、およびハーフミラー６９を経てシリンドリカルレンズ７０へと向かう光路が、光路合流手段としてのダイクロイックミラー６３と、出射面を規定する出射部としてのシリンドリカルレンズ７０と、を接続する共通出射光路として機能する。
【００５１】
これにより、照射光学系６０では、同一のシリンドリカルレンズ７０から第１測定光Ｐ１と第２測定光Ｐ２とを同一の出射光軸Ｌ上で出射させることができ、第１測定光Ｐ１と第２測定光Ｐ２とのそれぞれで楕円形状を呈する同一の照射領域ＩＡを形成することができる。また、照射光学系６０では、図７に示すように、回転駆動部７１（図６参照）でシリンドリカルレンズ７０を適宜回転させることにより、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２による照射領域ＩＡを出射光軸Ｌ回りに回転（自転）させることができる。このため、植物用センサ装置１０では、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、トラクターＴＲへの取り付け状態に拘らず、トラクターＴＲの周辺での照射領域ＩＡの形成位置を適宜調整することができ（実線と二点鎖線とで示す照射領域ＩＡ参照）、トラクターＴＲへの取り付けの自由度を高めることができる。また、植物用センサ装置１０では、トラクターＴＲに取り付けた後であっても、トラクターＴＲの周辺での照射領域ＩＡの形成位置を適宜調整（実線と二点鎖線とで示す照射領域ＩＡ参照）することができる。
【００５２】
次に、第１発光部２６および第２発光部２７の駆動を制御する測定光出力制御部において、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の強度が一定となるように第１発光部２６および第２発光部２７の出力パワーを制御する光量制御部の具体的な構成の一例について説明する。なお、光量制御部では、単一の監視用受光部４２を用いつつそれぞれに対応した光量制御回路を用いて、第１発光部２６と第２発光部２７との出力パワーをそれぞれ制御するものであるが、双方の光量制御回路の構成および作用は等しいものであることから、以下では、監視用受光部４２を用いる第１発光部２６の光量制御回路について図９を用いて説明し、第２発光部２７の光量制御回路については省略する。
【００５３】
この図９に示す第１発光部２６の光量制御回路は、上述したように第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の一部を受光可能とされた監視用受光部４２を有する。その監視用受光部４２のカソードには、抵抗Ｒ１を介して電圧＋Ｖを印加する。監視用受光部４２のカソードと抵抗Ｒ１との接続点は、コンデンサ（電解コンデンサ）Ｃ１を介してアースしている。そのコンデンサＣ１には、コンデンサＣ２を並列に接続する。監視用受光部４２のアノードは、抵抗Ｒ２を介してアースしている。
【００５４】
監視用受光部４２のアノードと抵抗Ｒ２との接続点は、オペレーショナルアンプリファイアＩＣ１（以下ではオペアンプＩＣ１ともいう）のマイナス入力端子−に接続する。そのオペアンプＩＣ１のプラス入力端子＋は、抵抗Ｒ３を介してアースしている。オペアンプＩＣ１の出力端子は、帰還抵抗Ｒ４を介してオペアンプＩＣ１のプラス入力端子＋に接続し、その帰還抵抗Ｒ４には、並列にコンデンサＣ３を接続する。このオペアンプＩＣ１は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、コンデンサＣ１〜Ｃ３と協働して、監視用受光部４２からのパルス的受光信号Ｓ１（受光した第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２に応じた電気信号）を電流・電圧変換するとともに、そのパルス的受光信号Ｓ１を増幅したパルス的受光信号Ｓ１´を出力する機能を有する。
【００５５】
そのオペアンプＩＣ１の出力端子は、アナログスイッチング素子ＳＷ（以下、スイッチＳＷともいう）および抵抗Ｒ５を介して、オペレーショナルアンプリファイアＩＣ２（以下ではオペアンプＩＣ２ともいう）のプラス入力端子＋に接続する。オペアンプＩＣ２のプラス入力端子＋と抵抗Ｒ５との接続点は、コンデンサＣ４を介してアースしている。オペアンプＩＣ２の出力端子は、そのオペアンプＩＣ２のマイナス入力端子−に接続するとともに、抵抗Ｒ６を介してオペレーショナルアンプリファイアＩＣ３（以下ではオペアンプＩＣ３ともいう）のマイナス入力端子−に接続する。スイッチＳＷは、後述する周期パルスＰＴ１が入力されるとオン状態とされ、抵抗Ｒ５を介してオペアンプＩＣ１の出力端子とオペアンプＩＣ２のプラス入力端子＋とを導通状態とする。すなわち、スイッチＳＷがオン状態とされると、増幅されたパルス的受光信号Ｓ１´がオペアンプＩＣ２のプラス入力端子＋へ出力される。このオペアンプＩＣ２は、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ４、抵抗Ｒ６と協働して、パルス的受光信号Ｓ１´を平滑化し、連続的受光信号Ｓ１´´として後段のオペアンプＩＣ３のマイナス入力端子−に出力する機能を有する。
【００５６】
オペアンプＩＣ３のプラス入力端子＋は、コンデンサＣ５を介してアースしている。そのコンデンサＣ５には、抵抗Ｒ７を並列に接続する。そのオペアンプＩＣ３のプラス入力端子＋とコンデンサＣ５との接続点には、抵抗Ｒ８を介して電圧＋Ｖを印加する。オペアンプＩＣ３の出力端子は、このオペアンプＩＣ３のマイナス入力端子−にコンデンサＣ６を介して接続するとともに、トランジスタＴｒのベースに接続する。このトランジスタＴｒのコレクタには、電圧＋Ｖを印加する。また、トランジスタＴｒのエミッタは、電界効果型トランジスタＦＥＴ１（以下ではＦＥＴ１ともいう）のゲートに接続するとともに、抵抗Ｒ９を介してアースしている。抵抗Ｒ９には、並列にコンデンサＣ７を接続する。
【００５７】
そのＦＥＴ１のドレインは、レーザダイオードＰＬＤである第１発光部２６のカソードに接続する。その第１発光部２６のアノードには、電圧＋Ｖを印加する。また、ＦＥＴ１のソースは、抵抗Ｒ１０を介して電界効果型トランジスタＦＥＴ２（以下ではＦＥＴ２ともいう）のドレインに接続する。そのＦＥＴ２のソースは、アースしている。
【００５８】
オペアンプＩＣ３は、オペアンプＩＣ２の出力端子から出力される出力電圧（連続的受光信号Ｓ１´´）と、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ７および抵抗Ｒ８により規定される基準電圧Ｖｒと、を比較して、オペアンプＩＣ３からの出力電圧と基準電圧Ｖｒとの差分電圧δＶをトランジスタＴｒのベースに向けて出力する。トランジスタＴｒは、入力される差分電圧δＶに基づいて、第１発光部２６から出射される第１測定光Ｐ１の発光量が一定となるように、ＦＥＴ１のゲート電圧を制御する。このオペアンプＩＣ３とトランジスタＴｒと抵抗Ｒ７〜Ｒ９とコンデンサＣ５〜Ｃ７は、フィードバック回路４４を大略構成する。
【００５９】
スイッチＳＷおよびＦＥＴ２のゲートには、演算処理ユニット２５のパルス生成部４６から、周期パルスＰＴが入力される。そのパルス生成部４６は、所定の間隔を置きつつ第１発光部２６と第２発光部２７とを交互に同一の時間幅で出射させるための周期パルスＰＴ（図１０（ａ）参照）を生成する。ＦＥＴ２では、ゲートに周期パルスＰＴが入力されることで周期的にオン・オフされ、上述したようにスイッチＳＷでは、周期パルスＰＴが入力されることで周期的にオン・オフされる。これにより、第１発光部２６には、周期的に矢印方向に電流が流れることから、周期的に発光（パルス発光）するので、周期パルスＰＴに応じるパルス的な第１測定光Ｐ１を出射する。
【００６０】
演算処理ユニット２５のパルス生成部４６から出力される周期パルスＰＴは、図１０（ａ）に示すように、第１発光部２６を周期的に発光させるパルスＰＴ１と、第２発光部２７を周期的に発光させるパルスＰＴ２と、を有する。その周期パルスＰＴ１と周期パルスＰＴ２とは、互いに等しいパルス時間幅で交互に発生され、第１発光部２６と第２発光部２７とを交互に同一の時間幅で出射させる。また、周期パルスＰＴ１の発生から周期パルスＰＴ２の発生までの時間幅と、周期パルスＰＴ２の発生から周期パルスＰＴ１の発生までの時間幅と、を互いに等しくしており、第１発光部２６と第２発光部２７とのいずれかの出射後に双方が等しい時間で駆動停止（消灯）する。このため、周期パルスＰＴ１と周期パルスＰＴ２とは、互いに等しい周期としている。
【００６１】
その演算処理ユニット２５の積算部４５では、上述したように、受光ユニット２２（その測定用受光部３５）からの受光信号を所定時間積算して積算信号を出力する積算機能を有する。ここで、図１０（ａ）に示すような周期パルスＰＴ１と周期パルスＰＴ２とを有する周期パルスＰＴを生成して、それに基づき第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を出射したものとする。すると、受光ユニット２２の測定用受光部３５（図３参照）は、第１測定光Ｐ１の反射光成分と外乱光に起因する外乱光成分とを含んだ光量を取得（受光）するとともに、第２測定光Ｐ２の反射光成分と外乱光成分とを含んだ光量を取得（受光）する。このため、受光ユニット２２からは、第１測定光Ｐ１の反射光成分と外乱光成分とを含んだ光量に相当する受光信号ＳＮ１と、第２測定光Ｐ２の反射光成分と外乱光成分とを含んだ光量に相当する受光信号ＳＮ２と、が周期的に交互に出力される。
【００６２】
この積算部４５では、受光ユニット２２から受光信号を受けると、パルス生成部４６による第１発光部２６および第２発光部２７の点灯制御に同期する第１積算ステップと、パルス生成部４６による第１発光部２６および第２発光部２７の消灯制御に同期する第２積算ステップと、を実行する。この積算部４５（演算処理ユニット２５）での積算処理の一例を以下で説明する。積算部４５は、例えば、受光信号ＳＮ１のパルス幅を、図１０（ｂ）に示すように互いに等しい区間ｔ１〜ｔ１０に分割し、区間毎に（各ｔ１〜ｔ１０で）受光出力を複数回サンプリングし、各サンプリング値を加算（積算）してこの加算値を一時的に記憶する。このとき、例えば、区間ｔ１において、受光出力を８回サンプリングし、８個のサンプリング値を加算して、図１０（ｃ）に示すように加算値Ｋ１を取得し、この加算値Ｋ１を一時的に記憶する。積算部４５は、同様にして、各区間に対応する加算値Ｋ２〜Ｋ１０を得る処理を実行し、加算値Ｋ１〜Ｋ１０の値から最も大きな加算値を抽出し、その抽出した加算値を受光信号ＳＮ１のピーク値（最大値）を示す受光出力値として取得する。この図１０（ｃ）に示す例では、受光出力値（受光信号ＳＮ１（図１０（ｂ）参照）のピーク値）は加算値Ｋ６となる。
【００６３】
積算部４５（演算処理ユニット２５）は、この受光出力値（ピーク値）の取得を、図１０（ａ）に示す複数の受光信号ＳＮ１についてそれぞれ実行し、その各受光信号ＳＮ１の受光出力値（ピーク値）を所定個数積算して、第１測定光Ｐ１による反射光成分が強調された第１積算信号ＩＳ１ａを得る（図１１参照）。また、積算部４５は、複数の受光信号ＳＮ２ついても、同様の演算を行うことにより、サンプリングに基づく複数の受光信号ＳＮ２の受光出力値（ピーク値）をそれぞれ取得し、その各受光信号ＳＮ２の受光出力値（ピーク値）を所定個数積算して、第２測定光Ｐ２による反射光成分が強調された第１積算信号ＩＳ１ｂを得る（図１１参照）。この第１積算信号ＩＳ１ａおよび第１積算信号ＩＳ１ｂを得ることが第１積算ステップとなり、積算部４５は、それらの積算結果をＣＰＵ２３に向けて出力する。
【００６４】
また、積算部４５（演算処理ユニット２５）は、第１測定光Ｐ１の反射光成分が除かれたパルス的受光信号としての複数の受光信号Ｎ１と、第２測定光Ｐ２の反射光成分が除かれたパルス的受光信号としての複数の受光信号Ｎ２と、についても、同様の演算を行う。これにより、積算部４５は、サンプリングに基づく複数の受光信号Ｎ１の受光出力値（ピーク値）をそれぞれ取得し、その各受光信号Ｎ１の受光出力値（ピーク値）を所定個数積算して、第１測定光Ｐ１の反射光成分が除かれて外乱光のみに起因する第２積算信号ＩＳ２ａを得る（図１１参照）。また、積算部４５は、サンプリングに基づく複数の受光信号Ｎ２の受光出力値（ピーク値）をそれぞれ取得し、その各受光信号Ｎ２の受光出力値（ピーク値）を所定個数積算して、第２測定光Ｐ２の反射光成分が除かれて外乱光のみに起因する第２積算信号ＩＳ２ｂを得る（図１１参照）。この第２積算信号ＩＳ２ａおよび第２積算信号ＩＳ２ｂを得ることが第２積算ステップとなり、積算部４５は、それらの積算結果をＣＰＵ２３に向けて出力する。
【００６５】
ＣＰＵ２３には、演算処理ユニット２５（その積算部４５）から、第１積算信号ＩＳ１ａと第１積算信号ＩＳ１ｂと第２積算信号ＩＳ２ａと第２積算信号ＩＳ２ｂとが入力される。すると、ＣＰＵ２３は、第１積算信号ＩＳ１ａから第２積算信号ＩＳ２ａを減算して、外乱光に起因する光量成分が除かれた第１測定光Ｐ１の反射光成分を示す第１の受光信号ＩＳａ（図１２参照）を算出する。また、ＣＰＵ２３は、第１積算信号ＩＳ１ｂから第２積算信号ＩＳ２ｂを減算して、外乱光に起因する光量成分が除かれた第２測定光Ｐ２の反射光成分を示す第２の受光信号ＩＳｂ（図１２参照）を算出する。この後、ＣＰＵ２３は、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を照射した生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における、第１発光部２６の全発光量と第１の受光信号ＩＳａとに基づいて第１測定光Ｐ１に対する反射率を算出するとともに、第２発光部２７の全発光量と第２の受光信号ＩＳｂとに基づいて第２測定光Ｐ２に対する反射率を算出し、それらを用いて正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）や生育指数（ＧＩ）を算出する。
【００６６】
このため、ＣＰＵ２３は、外乱光に起因する光量成分の影響を極めて少なくした第１測定光Ｐ１に対する反射率と第２測定光Ｐ２に対する反射率とに基づいて、第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を照射した生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）や生育指数（ＧＩ）を取得することができるので、当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況に関する情報をより正確に取得することができる。この生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況に関する情報（生育状況要素）は、上述したように、ドライバー回路４０やドライバー回路４１を介して、外部にデータとして出力することができる。
【００６７】
次に、本発明に係る植物用センサ装置１０の特徴部分について、図１３から図１５を用いて説明する。植物用センサ装置１０（そのＣＰＵ２３）では、照射領域ＩＡを形成すべく第１発光部２６および第２発光部２７から出射した第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を用いて、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の背丈である草丈値Ｈを求める。その草丈値Ｈは、地面Ｇから生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の上端部までの高さ寸法（鉛直方向で見た間隔）であり、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況を示す生育状況要素となる。その草丈値Ｈを求める概念を、一例としてトラクターＴＲに取付部１１を介して設置した植物用センサ装置１０を示す図１３を用いて説明する。
【００６８】
先ず、図１３に示すように、トラクターＴＲに装着した状態の植物用センサ装置１０における発光部の高さ位置、本実施例では第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の出射位置（照射光学系６０の出射面（シリンドリカルレンズ７０））の地面Ｇからの高さ寸法Ｈｂ（鉛直方向で見た間隔）を求める。次に、設置した状態の植物用センサ装置１０における出射光軸Ｌの水平面に対する角度θを求める。この高さ寸法Ｈｂおよび角度θは、植物用センサ装置１０の設置の態様により決まるものであり、適宜設定することができる。ここで、植物用センサ装置１０における発光部、本実施例では第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２の出射位置（照射光学系６０の出射面（シリンドリカルレンズ７０））から、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の上端部までの距離を間隔Ｄとすると、次式（１）により草丈値Ｈを算出することができる。
【００６９】
Ｈ＝Ｈｂ−Ｄ×ｓｉｎθ      ・・・・（１）
このことから、植物用センサ装置１０（そのＣＰＵ２３）では、間隔Ｄを求めることにより、草丈値Ｈを算出することが可能となる。本実施例のＣＰＵ２３（植物用センサ装置１０）では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に照射した光（第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２）が反射により戻って来るまでの時間（光の飛行時間）と光の速度とから対象物までの距離を得る光飛行時間法（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ（ＴｏＦ））を用いて間隔Ｄを求める。このため、ＣＰＵ２３は、本実施例では、第１測定光Ｐ１を出射した時点（時刻）と、その第１測定光Ｐ１の生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得した時点（時刻）と、の時間差Δｔ（図１４参照）を求める。
【００７０】
詳細には、ＣＰＵ２３は、図１４に示すように、演算処理ユニット２５のパルス生成部４６からの周期パルスＰＴにおける中間位置を示す時点（時刻ｔａ）を、第１測定光Ｐ１を出射した時点（時刻）として取得する。これは、第１発光部２６は、上述したように、パルス生成部４６からの周期パルスＰＴに応じてパルス的な第１測定光Ｐ１を出射することによる。また、ＣＰＵ２３は、受光出力値すなわち受光信号ＳＮ１のピーク値として取得した加算値（図１０（ｂ）の例では加算値Ｋ６）に対応する区間（図１０（ｂ）の例では区間ｔ６）における中間の時点（時刻ｔｂ）を、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得した時点（時刻）として取得する。ここで、受光信号ＳＮ１（その時間軸）を周期パルスＰＴ（その時間軸）と同期させることにより、反射光Ｐｒを取得した時点（時刻）を時間差Δｔの算出のための適切な時点（時刻）とすることができる。また、区間における中間の時点（時刻）は、例えば、区間毎に受光出力を複数回サンプリングする際のサンプリングクロックを用いることで簡易に求めることができる。
【００７１】
これにより、ＣＰＵ２３では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得した時点（時刻ｔｂ）から、第１測定光Ｐ１を出射した時点（時刻ｔａ）を減算することで、時間差Δｔ（Δｔ＝ｔｂ−ｔａ）を求めることができる。ＣＰＵ２３では、図示を略す記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、この時間差Δｔを第１測定光Ｐ１（その反射光Ｐｒ）の飛行時間とし、当該飛行時間（時間差Δｔ）および光の速度を用いて照射領域ＩＡまでの距離すなわち当該照射領域ＩＡに存在する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の先端部までの距離である間隔Ｄを算出する。このため、ＣＰＵ２３では、図示を略す記憶部に記憶させたプログラムに基づいて、求めた間隔Ｄと、上記した高さ寸法Ｈｂおよび角度θと、を上記した式（１）に当て嵌めることで、草丈値Ｈを算出することができる。このことは、第２測定光Ｐ２を用いた場合であっても同様である。この生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況に関する情報（生育状況要素）としての草丈値Ｈは、上述したように、ドライバー回路４０やドライバー回路４１を介して、外部にデータとして出力することができる。
【００７２】
ＣＰＵ２３では、より好適な例として、第１測定光Ｐ１を用いて間隔（Ｄ）を求めるとともに、第２測定光Ｐ２を用いて間隔（Ｄ）を求め、その２つの平均値を間隔Ｄとして照射領域ＩＡにおける草丈値Ｈを求める。ここで、植物用センサ装置１０では、正規化差植生指数を求めるために第１測定光Ｐ１と第２測定光Ｐ２とを照射領域ＩＡに照射することから、両測定光を用いて間隔（Ｄ）を求めることとしても基本的な構成や制御の変更を招くことはない。本実施例では、より好適な例として、第１測定光Ｐ１と第２測定光Ｐ２とでは、波長の差異に起因して空気中を進む速度に差が生じることから、それぞれの速度を考慮しつつ間隔（Ｄ）を求めて、その２つの平均値を間隔Ｄとする。すなわち、本実施例では、第１測定光Ｐ１を用いて、７３５ｎｍ（第１波長）の光の空気中での速度と当該光の送受信の時間差Δｔとから間隔（Ｄ）を求め、第２測定光Ｐ２を用いて、８０８ｎｍ（第２波長）の光の空気中での速度と当該光の送受信の時間差Δｔとから間隔（Ｄ）を求め、その２つの平均値を間隔Ｄとする。
【００７３】
このように、ＣＰＵ２３（植物用センサ装置１０）では、照射領域ＩＡに照射した第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２を用いて草丈値Ｈを算出することから、この草丈値Ｈは照射領域ＩＡに存在する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の背丈の代表的な値に相当する。ここで、植物用センサ装置１０では、図２に示すようにトラクターＴＲの左右に１つずつ搭載されることで、作物Ｃｒを栽培している農地に沿ってトラクターＴＲが走行している際、両脇に照射領域ＩＡを形成すべく第１測定光Ｐ１および第２測定光Ｐ２をパルス的に照射する。このため、植物用センサ装置１０（そのＣＰＵ２３）では、図１５に示すように、照射領域ＩＡを形成している時点において、その照射領域ＩＡに加えて、当該照射領域ＩＡの後方で既に形成した各照射領域（符号ＩＡ１からＩＡ１２参照）における正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）と草丈値Ｈとを連続的に求めることができる。そして、植物用センサ装置１０では、各照射領域（符号ＩＡ１からＩＡ１２参照）における正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）と草丈値Ｈとに基づいて、各照射領域すなわちそこでの生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の育成状況に適合させた量の肥料を肥料散布機Ｆｓから散布する。このことから、本実施例の植物用センサ装置１０は、肥料散布機Ｆｓとともに、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の育成状況に適合する量の肥料を散布する施肥システムを形成している。
【００７４】
このように、本発明に係る植物用センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況を示す生育状況要素として、分光植生指標（上記した実施例では正規化差植生指数（ＮＤＶＩ））に加えて草丈値Ｈを求めることができる。このため、植物用センサ装置１０では、分光植生指標（正規化差植生指数）および草丈値Ｈを鑑みて生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況を判断させることができ、当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況をより適切に把握させることができる。
【００７５】
また、植物用センサ装置１０では、測定光（第１測定光Ｐ１または第２測定光Ｐ２）とその反射光Ｐｒとを用いて、発光部（測定光の出射位置（照射光学系６０の出射面（シリンドリカルレンズ７０））から生育状況測定対象（作物Ｃｒ（その上端部））までの間隔Ｄを求める。このため、植物用センサ装置１０では、分光植生指標（正規化差植生指数）を求めるために設けた第１発光部２６および第２発光部２７と照射光学系６０とを用いて、草丈値Ｈを求めることができる。これにより、植物用センサ装置１０では、生育状況要素としての草丈値Ｈを求めるためだけの構成を新たに設ける必要はないので、大きさ寸法の増大や構成の複雑化や製造コストの上昇を招くことなく、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の分光植生指標（正規化差植生指数）と草丈値Ｈとを求めることができる。
【００７６】
さらに、植物用センサ装置１０では、例えばトラクターＴＲに搭載することで、当該トラクターＴＲが作物Ｃｒを栽培している農地（圃場）に沿って走行する際に各照射領域における正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）と草丈値Ｈとを連続的に求めることができる。ここで、従来では、物差し等を用いて生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の背丈を図る必要があり、農地（圃場）の全域に渡る場所毎の背丈（その情報）を得ることが困難である。このため、植物用センサ装置１０では、農地（圃場）の全域に渡る場所毎の生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の草丈値Ｈ（その情報）を得ることで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況をより詳細に把握させることができる。
【００７７】
植物用センサ装置１０では、分光植生指標（正規化差植生指数）とは異なる生育状況要素として草丈値Ｈを求めるものであることから、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況をより適切に把握させることができる。これは、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）では、適切な栄養等が得られると草丈値Ｈが適切な大きさとなり、かつ栄養素が少ないと草丈値Ｈが小さくなり、しかも栄養素が多いと草丈値Ｈが大きくなることのように、草丈値Ｈと生育状況との相関が高いことによる。
【００７８】
植物用センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）までの間隔Ｄと、発光部（測定光の出射位置（照射光学系６０の出射面（シリンドリカルレンズ７０））の高さ位置（高さ寸法Ｈｂ）と、発光部による照射方向（出射光軸Ｌの向き（角度θ））と、を用いて生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の草丈値Ｈを求める。その高さ位置（高さ寸法Ｈｂ）と発光部の照射方向（出射光軸Ｌの向き（角度θ））とは、植物用センサ装置１０を設置する際に設定することができる。このため、植物用センサ装置１０では、生育状況要素としての草丈値Ｈを求めるためだけの構成を新たに設ける必要はなく、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の草丈値Ｈをより簡易に求めることができる。
【００７９】
植物用センサ装置１０では、測定光（第１測定光Ｐ１または第２測定光Ｐ２）と、その生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒと、の飛行時間に基づいて、発光部（測定光の出射位置（照射光学系６０の出射面（シリンドリカルレンズ７０））から生育状況測定対象（作物Ｃｒ（その上端部））までの間隔Ｄを求める。そして、植物用センサ装置１０では、そのように求めた間隔Ｄを用いて、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の草丈値Ｈを求める。このため、植物用センサ装置１０では、測定光を出射した時点（時刻）と、その測定光の生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得した時点（時刻）と、を求める機能と、それらに基づき時間差Δｔを求める機能と、を追加するだけで、上記した飛行時間延いては間隔Ｄを求めることができる。このような機能は、制御部（ＣＰＵ２３、ＡＰＣユニット２４および演算処理ユニット２５）におけるプログラムや回路を変更するだけで、実現することができる。このことから、植物用センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の分光植生指標（正規化差植生指数）を求めることのできる植物用センサ装置からの変更を最小限に抑えつつ、生育状況要素としての草丈値Ｈを求めることができる。
【００８０】
植物用センサ装置１０では、測定光（第１測定光Ｐ１または第２測定光Ｐ２）を出射した時点（時刻ｔａ）と、その測定光の生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得した時点（時刻ｔｂ）と、の時間差Δｔを求めることで、当該測定光およびその反射光Ｐｒの飛行時間を求める。このため、植物用センサ装置１０では、当該飛行時間を簡易に求めることができ、間隔Ｄや草丈値Ｈを簡易に求めることができる。特に、本実施例の植物用センサ装置１０では、測定光およびその反射光Ｐｒに基づき分光植生指標（正規化差植生指数）を求める際に、それらの測定光（第１測定光Ｐ１または第２測定光Ｐ２）の点灯制御に受光ユニット２２からの受光信号を同期させるので、より簡易に飛行時間や間隔Ｄや草丈値Ｈを求めることができる。
【００８１】
植物用センサ装置１０では、第１測定光Ｐ１を用いて草丈値（Ｈ）を求めるとともに、第２測定光Ｐ２を用いて草丈値（Ｈ）を求め、その２つの平均値を照射領域ＩＡにおける草丈値Ｈとしている。このため、植物用センサ装置１０では、分光植生指標としての正規化差植生指数を求めることができるとともに、草丈値Ｈを求めることができる。また、植物用センサ装置１０では、正規化差植生指数を求めることのできる植物用センサ装置が第１測定光Ｐ１と第２測定光Ｐ２とを照射領域ＩＡに照射することから、両測定光を用いて間隔（Ｄ）を求めることとしても当該植物用センサ装置から基本的な構成や制御の変更を招くことはない。
【００８２】
植物用センサ装置１０では、第１測定光Ｐ１を用いることで、第１波長（７３５ｎｍ）の光の空気中での速度と当該光の送受信の時間差Δｔとから間隔（Ｄ）を求め、かつ第２測定光Ｐ２を用いることで、（８０８ｎｍ第２波長）の光の空気中での速度と当該光の送受信の時間差Δｔとから間隔（Ｄ）を求め、その２つの間隔（Ｄ）の平均値を間隔Ｄとする。このため、植物用センサ装置１０では、より精密に草丈値Ｈを求めることができる。
【００８３】
植物用センサ装置１０では、肥料散布機Ｆｓと施肥システムを構成して、取得した分光植生指標（正規化差植生指数（ＮＤＶＩ））および草丈値Ｈの情報に基づいて肥料散布機Ｆｓが肥料の散布量を調整するものとすると、育成状況に適合させた量の肥料を各照射領域すなわちそれらの生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に散布することができる。このことは、例えば、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の育成状況が芳しくない箇所（照射領域）では肥料の散布量を多くして当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の発育を促すのは勿論のこと、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の育成状況が良すぎる箇所（照射領域）では肥料の散布量を少なくして当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の発育を抑制することで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）が自重により倒れることを防止することができる。これにより、植物用センサ装置１０では、肥料散布機Ｆｓと施肥システムを構成することで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を簡易にかつ効率よく肥料を散布することができる。このことは、例えば、肥料散布機Ｆｓを搭載するトラクターＴＲに植物用センサ装置１０を設けて施肥システムを構成すると、トラクターＴＲで生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を栽培している農地（圃場）に沿って走行するだけで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況に応じた適切な量の肥料を当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に散布することができ、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を効率よく栽培することができる。
【００８４】
したがって、本発明に係る植物用センサ装置１０では、構成の増加を招くことなく分光植生指標（正規化差植生指数（ＮＤＶＩ））とは異なる生育状況要素としての草丈値Ｈを測定することができる。
【００８５】
なお、上記した実施例では、本発明に係る植物用センサ装置の一例としての植物用センサ装置１０について説明したが、生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを駆動制御するとともに、前記測定光および前記反射光から前記生育状況測定対象での反射率を求めることで前記生育状況測定対象の分光植生指標を求める制御部と、を備え、前記制御部は、前記測定光および前記反射光を用いて前記発光部から前記生育状況測定対象までの間隔を求め、前記間隔を用いて前記生育状況測定対象の草丈値を求める植物用センサ装置であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００８６】
また、上記した実施例では、時間差Δｔを求める際に、演算処理ユニット２５のパルス生成部４６からの周期パルスＰＴにおける中間位置を示す時点（時刻ｔａ）を、第１測定光Ｐ１を出射した時点（時刻）としている。しかしながら、測定光（第１測定光Ｐ１または第２測定光Ｐ２）を出射した時点（時刻）は、例えば、監視用受光部４２からの受光信号を利用するものであってもよく、他の構成であってもよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
【００８７】
さらに、上記した実施例では、受光信号ＳＮ１のピーク値として取得した加算値に対応する区間における中間の時点（時刻ｔｂ）を、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得した時点（時刻）としている。しかしながら、測定光の生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得した時点（時刻）は、例えば、受光信号ＳＮ１における他の時点を利用するものであってもよく、他の構成であってもよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
【００８８】
上記した実施例では、図１３に示すようにタイヤＴｙの底面（下端）を基準として高さ寸法Ｈｂを求めている。しかしながら、農業用機械（トラクターＴＲ）では、地面Ｇが農地（圃場）であることから、図１６に示すように、タイヤＴｙの一部が地面Ｇに埋まることが考えられる。このような場合には、高さ寸法Ｈｂは、タイヤＴｙの底面ではなく地面Ｇを基準として設定してもよく、実際の場面に合わせて適宜設定すればよい。
【００８９】
上記した実施例では、草丈値Ｈとして、タイヤＴｙの底面（下端）に位置する地面Ｇを基準として、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の上端部までの高さ寸法（鉛直方向で見た間隔）を求めている。換言すると、植物用センサ装置１０では、基準高さ位置（上記した地面Ｇに相当する）から測定対象の上端部（表面）までの高さ寸法（鉛直方向で見た間隔）を求めることができる。このため、植物用センサ装置１０では、草丈値Ｈを次のように求めるものとしてもよい。先ず、植物用センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）が生育する前の土壌に対して同様の測定を行うことで、基準高さ位置（地面Ｇ）からの土壌の表面の高さ位置を求める。次に、植物用センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育が進んでから同様の測定を行うことで、基準高さ位置（地面Ｇ）からの生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の高さ位置（測定対象高さ位置とする）を求める。そして、植物用センサ装置１０では、測定対象高さ位置から土壌の表面の高さ位置を減算した値を草丈値Ｈとして求める。このような構成とすると、実際の土壌の表面の高さ位置を基準として生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の草丈値Ｈを求めることができるので、当該草丈値Ｈをより詳細でかつ正確に求めることができる。
【００９０】
上記した実施例では、光飛行時間法を用いて間隔Ｄを求めている。しかしながら、測定光（第１測定光Ｐ１または第２測定光Ｐ２）および反射光Ｐｒを用いて間隔Ｄを求めるものであれば、他の方法を用いるものであってもよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。その他の一例として、三角測量法を用いることが挙げられる。この三角測量法を用いる場合の一例を図１７に示す。この例の植物用センサ装置１０では、測定光（第１測定光Ｐ１または第２測定光Ｐ２）を出射する発光部（第１発光部２６および第２発光部２７）の位置（図１７の例では（照射光学系６０の出射面（シリンドリカルレンズ７０））を通る出射光軸Ｌ）と、受光部（受光ユニット２２（その測定用受光部３５））の位置（図１７の例では受光ユニット２２において測定用受光部３５の前に設けた集光レンズ３５Ｌを通る光軸）と、の距離を間隔ｄとする。また、集光レンズ３５Ｌと測定用受光部３５の受光面３５ａとの距離を間隔ｙとする。さらに、測定用受光部３５の受光面３５ａにおける受光位置の、受光部（測定用受光部３５）の位置（測定用受光部３５と集光レンズ３５Ｌとの間の光軸）からの距離を間隔ｘとする。すると、間隔Ｄは、（Ｄ＝（ｄ×ｙ）／ｘ）で求めることができる。ここで、間隔ｄおよび間隔ｙは、受光部の構成で決定することから、受光面３５ａにおける受光位置を検出可能な測定用受光部３５を用いることにより、その測定用受光部３５からの受光信号に基づいて間隔ｘを求めることができ、間隔Ｄを求めることができる。このような構成とした場合であっても、上記した植物用センサ装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
上記した実施例では、第１測定光Ｐ１（第１発光部２６）としてピーク値の波長が７３５ｎｍの光（光束）を用いていたが、赤の波長帯域（第１波長）の光（光束）であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９２】
上記した実施例では、第２測定光Ｐ２（第２発光部２７）としてピーク値の波長が８０８ｎｍの光（光束）を用いていたが、赤外の波長帯域（第２波長）の光（光束）であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９３】
上記した実施例では、生育状況測定対象として、農作物としての作物Ｃｒを例にあげていたが、測定光に対する反射率を用いて生育状況を把握することが可能なものであれば、栽培された植物や自生植物を生育状況測定対象としてもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９４】
上記した実施例では、正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を求めていたが、測定光および反射光から生育状況測定対象（作物Ｃｒ）での反射率を求めることで当該生育状況測定対象の生育状況を示す分光植生指標を求めるものであれば、例えば、プロテイン（タンパク質）含有量や水分量等を示す分光植生指標を求めるものであってもよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。このような構成とする場合、求める分光植生指標に応じて、発光部の数や照射する測定光の波長を適宜設定することで、容易に対応することができる。
【００９５】
上記した実施例では、第１測定光Ｐ１に対する反射率を算出する際に第１発光部２６の全発光量を用いていたが、監視用受光部４２からの受光信号と第１の受光信号ＩＳａとに基づいて第１測定光Ｐ１に対する反射率を算出してもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９６】
上記した実施例では、第２測定光Ｐ２に対する反射率を算出する際に第２発光部２７の全発光量を用いていたが、監視用受光部４２からの受光信号と第２の受光信号ＩＳｂとに基づいて第２測定光Ｐ２に対する反射率を算出してもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９７】
上記した実施例では、肥料散布機Ｆｓを搭載するトラクターＴＲに植物用センサ装置１０を設けていたが、取得した生育状況要素としての分光植生指標（正規化差植生指数（ＮＤＶＩ））および草丈値Ｈの情報に基づいて肥料散布機Ｆｓが肥料の散布量を調整すべく当該肥料散布機Ｆｓと植物用センサ装置１０との間で情報の遣り取りを可能とする施肥システムであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９８】
以上、本発明の植物用センサ装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成についてはこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００９９】
１０  植物用センサ装置
２３  （制御部としての）ＣＰＵ
２４  （制御部としての）ＡＰＣユニット
２５  （制御部としての）演算処理ユニット
２６  （発光部としての）第１発光部
２７  （発光部としての）第２発光部
３５  （受光部としての）測定用受光部
Ｃｒ  （生育状況測定対象としての）作物
Ｄ  間隔
Ｆｓ  肥料散布機
Ｈ  草丈値
ＩＡ  照射領域
Ｐ１  （測定光としての）第１測定光
Ｐ２  （測定光としての）第２測定光
Ｐｒ  反射光
Δｔ  時間差
【図１】
0006526474.tif 000002
【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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【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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