(57)【要約】  制御部（５０）は、植物（１）が光照射部（５）へ向かって成長する過程のそれぞれの時点において、植物（１）と光照射部（５）との間の距離（Ｙｋ）に応じて光量検出部（８）によって検出されるべき光量の目標値（ＬＳｋ）を設定する光量設定部（５１）と、光量検出部（８）によって検出された光量が光量設定部（５１）によって設定された光量の目標値（ＬＳｋ）に近づくように、光照射部（５）が発する光量を調整する光量調整部（５２）と、を含む。
2017002321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置に固定された植物の地上部へ光を照射するように特定の位置に固定された光照射部と、
前記植物の周辺のある固定位置で光量を検出する光量検出部と、
前記光量検出部によって検出された前記光量のデータに基づいて前記光照射部が発する光量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記植物が前記光照射部へ向かって成長する過程のそれぞれの時点において、前記植物と前記光照射部との間の距離に応じて前記光量検出部によって検出されるべき光量の目標値を設定する光量設定部と、
前記光量検出部によって検出された前記光量が前記光量設定部によって設定された前記光量の目標値に近づくように、前記光照射部が発する光量を調整する光量調整部と、を含む、植物育成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記植物の栽培が開始された後の所定時点から時間を計時するタイマを含み、
前記光量設定部は、前記タイマによって計時されている時間に基づいて、前記植物と前記光照射部との間の距離に対応する前記光量の目標値を設定する、請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項３】
前記光量設定部は、
前記タイマによって計時されている時間に対応する前記植物の所定部分の高さを選択する高さ選択部と、
前記光照射部から前記光量検出部までの距離のデータを記憶する記憶部と、
前記高さ選択部によって選択された前記植物の所定部分の高さのデータと前記記憶部に記憶された前記光照射部から前記光量検出部までの距離のデータとの差のデータを算出する演算部と、
前記演算部によって算出された前記差のデータを前記植物と前記光照射部との間の距離のデータとして、前記植物と前記光照射部との間の距離のデータに対応する前記光量の目標値のデータを選択する目標値選択部と、を含む、請求項２に記載の植物育成装置。
【請求項４】
前記植物の地上部の画像データを取得する撮像部をさらに備え、
前記光量設定部は、前記撮像部によって取得された前記画像データに基づいて、前記植物と前記光照射部との間の距離に対応する前記光量の目標値を設定する、請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項５】
前記光量設定部は、
前記撮像部によって取得された前記画像データから前記植物の所定部分の高さのデータを抽出する高さ抽出部と、
前記光照射部から前記光量検出部までの距離のデータを記憶する記憶部と、
前記高さ抽出部によって抽出された前記植物の所定部分の高さのデータと前記記憶部に記憶された前記光照射部から前記光量検出部までの距離のデータとの差のデータを算出する演算部と、
前記演算部によって算出された前記差のデータを前記植物と前記光照射部との間の距離のデータとして、前記植物と前記光照射部との間の距離のデータに対応する前記光量の目標値のデータを選択する目標値選択部と、を含む、請求項４に記載の植物育成装置。
【請求項６】
前記植物の育成者が操作可能な操作部をさらに備え、
前記光量設定部は、前記操作部によって入力された前記植物の成長の程度に関する情報に基づいて、前記植物と前記光照射部との間の距離に対応する前記光量の目標値を設定する、請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項７】
前記植物の成長の程度に関する情報は、前記植物の所定部分の高さのデータを含み、
前記光量設定部は、
前記光照射部から前記光量検出部までの距離のデータを記憶する記憶部と、
前記操作部によって入力された前記植物の所定部分の高さのデータと前記記憶部に記憶された前記光照射部から前記光量検出部までの距離のデータとの差のデータを算出する演算部と、
前記演算部によって算出された前記差のデータを前記植物と前記光照射部との間の距離のデータとして、前記植物と前記光照射部との間の距離のデータに対応する前記光量の目標値のデータを選択する目標値選択部と、を含む、請求項６に記載の植物育成装置。
【請求項８】
前記植物の地上部が成長する地上空間と前記植物の地下部が成長する地下空間とを分離する地表面部をさらに備え、
前記光照射部は、前記植物の前記地上部の上方に設けられ、
前記光量検出部は、前記地表面部の上面に設けられた、請求項１〜７のいずれかに記載の植物育成装置。
【請求項９】
前記植物の成長過程のいずれの段階においても、前記植物が前記光照射部から前記光量検出部までの光の進路から外れるように、前記植物、前記光照射部、および前記光量検出部の位置関係が設定された、請求項１〜８のいずれかに記載の植物育成装置。
【請求項１０】
前記植物と前記光照射部との間の距離が小さくなるにつれて、前記光量の目標値が小さくなる、請求項１〜９のいずれかに記載の植物育成装置。
【請求項１１】
前記光量の目標値は、前記植物と前記光照射部との間の距離が変化しても、前記植物が前記光照射部から受ける実際の光量が一定になるように設定されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の植物育成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
植物工場等の室内において人工光源が発した光を植物に照射することによって植物を育成する植物育成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
栽培に必要な光をＬＥＤ（Light Emitting Diode）または蛍光灯などにより光を植物に照射する人工光源型の植物育成装置の開発が進められている。人工光源が発する光の照射による植物の育成においては、植物が成長するにつれて、植物と人工光源との間の距離が小さくなる。そのため、植物の背丈が高くなるにつれて、植物の葉に照射される光量が増加する。したがって、植物の背丈が小さいときに、植物と人工光源との間の距離を適切な値に設定すると、植物の背丈が高くなったときに、植物と人工光源との間の距離は小さすぎるため、人工光源は無駄な電力を消費してしまう。つまり、植物の背丈が高くになるにつれて、無駄な電力が人工光源で消費されるという問題が生じる。【０００３】
この問題を解決するために、次の特許文献１には、植物が成長しているときに、植物の高さを検知する検知手段により人工光源と植物との距離が一定になるように人工光源を移動させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献1に開示された技術によれば、電力消費量を低減するために、人工光源を移動させるための電力が必要となってしまう。したがって、人工光源を移動させることなく、電力消費量をさらに低減することができる植物育成装置が求められている。【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、電力消費量を低減することができる植物育成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様に係る植物育成装置は、所定の位置に固定された植物の地上部へ光を照射するように特定の位置に固定された光照射部と、前記植物の周辺のある固定位置で光量を検出する光量検出部と、前記光量検出部によって検出された前記光量のデータに基づいて前記光照射部が発する光量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記植物が前記光照射部へ向かって成長する過程のそれぞれの時点において、前記植物と前記光照射部との間の距離に応じて前記光量検出部によって検出されるべき光量の目標値を設定する光量設定部と、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記光量設定部によって設定された前記光量の目標値に近づくように、前記光照射部が発する光量を調整する光量調整部と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水耕栽培装置の電力消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態の植物育成装置の全体構成を説明するための断面模式図である。
【図２】植物の自然高と植物の栽培の開始からの経過時間との関係を示すグラフである。
【図３】光照射部から照射される光量と光照射部からの距離との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１の植物育成装置の制御部の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１の植物育成装置の制御部が実行する光量設定処理１を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１の植物育成装置の制御部に組み込まれた、植物の栽培の開始からの経過時間と植物の地上部の高さとの関係が記憶されたデータテーブルを説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１の制御部に組み込まれた、植物と光照射部との間の距離と光量検出部で検出される光量の目標値との関係が記憶されたデータテーブルを説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態１の植物育成装置の制御部が実行する光量調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２の植物育成装置の制御部の機能ブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の植物育成装置の制御部が実行する光量設定処理２を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３の植物育成装置の制御部の機能ブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態３の植物育成装置の制御部が実行する光量設定処理３を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、実施の形態の植物育成装置１００を説明する。
【００１１】
（水耕栽培装置によって栽培される植物）
実施の形態の植物育成装置１００を用いて栽培される植物１の例として、オタネニンジン（高麗人参または朝鮮人参）等の根菜類が挙げられる。ただし、実施の形態の植物育成装置１００によって栽培され得る植物１は、これに限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態の植物育成装置１００は、宿根草の水耕栽培に適している。宿根草は、多年生植物のうち、生育に適さない時期（多くの場合冬であるが、夏のこともある）には地上部が枯れてしまうが、その時期をすぎると発芽して再び生育を始めるものをいう。
【００１３】
（実施の形態の水耕栽培装置の構造）
図１および図２を用いて、実施の形態１の植物育成装置１００を説明する。実施の形態１〜３の植物育成装置１００は、いずれも、図１に示される構成を、共通の構成として有している。
【００１４】
図１に示されるように、実施の形態の植物育成装置１００は、コンテナのような筐体２００内に設置されている。筐体２００は、実質的に密閉された空間を構成している。筐体２００には、扉が設けられている。栽培員は、その扉を開閉することにより、筐体２００に入ることができる。筐体２００内の空間が植物育成装置１００の地上空間２６を構成している。実施の形態の植物育成装置１００は、栽培槽６、光照射部５、地表面部７、制御部５０、および操作部３００を備えている。
【００１５】
栽培槽６には水または養液６０が貯留されている。栽培槽６は、水または養液６０を排出するための排出配管６Ｃを備えている。栽培槽６とタンク１２とは供給配管６Ａによって接続されている。供給配管６Ａには、ポンプ１１が接続されている。ポンプ１１が駆動すると、タンク１２内の水または養液６０が供給配管６Ａを経由して栽培槽６へ供給される。
【００１６】
植物育成装置１００は、水耕栽培用の培地３０が挿入され得る貫通孔７Ａを有する板状の地表面部７を備えている。栽培槽６内においては、植物１の地下部１Ａが、水耕栽培用の培地３０を媒介として地表面部７に保持され、それによって、水または養液６０の上方に位置付けられている。植物育成装置１００の培地３０は、植物１の地下部１Ａを囲むように配置され、浸透した水分を保持し得るスポンジ等により構成されている。
【００１７】
地表面部７は、植物１の地下部１Ａが成長する地下空間１６と植物１の地上部１Ｂが成長する地上空間２６とを仕切っている。栽培槽６と地表面部７とは、植物１の地下部１Ａが成長する地下空間１６を内包する栽培室地下部６７としての筐体を構成している。栽培室地下部６７は、植物１の根１Ｃが浸るように水または養液６０を貯留し、地上空間２６から分離するように、地下空間１６を内包している。
【００１８】
本実施の形態の植物育成装置１００においては、地上空間２６の植物１の上方に植物１の地上部１Ｂに光を照射する光照射部５が設けられている。光照射部５は、支持部５５によって筐体２００の天井面に固定されている。そのため、光照射部５の位置は固定されている。光量検出部８は、地表面部７の上面に取り付けられている。そのため、光量検出部８の位置は固定されている。したがって、光照射部５と光量検出部８との間の距離Ｘは、一定であって、植物１の地上部１Ｂの高さＨｋと植物１から光照射部５までの距離Ｙｋとの和になる。
【００１９】
植物１の成長過程のいずれの段階においても、植物１が光照射部５から光量検出部８までの光の進路から外れるように、植物１、光照射部５、および光量検出部８の位置関係が設定されている。つまり、植物１の一部が光照射部５と光量検出部８との間に存在する時期はない。そのため、光照射部５が発した光は、常に、植物１に遮られることなく、光量検出部８に到達する。
【００２０】
植物１の葉は、水耕栽培用の培地３０から上方に突出しているため、光照射部５からの光を受けて、光合成を行うことができる。一方、植物１の根１Ｃは、地下部１Ａの下側部分から、水または養液６０に浸るように垂れ下がっている。したがって、植物１は、その根１Ｃから水または養液６０を吸収することができる。
【００２１】
光照射部５は、植物１の地上部１Ｂに光を照射する明期の状態と植物１の地上部１Ｂに光を照射しない暗期の状態とに制御される。光照射部５は、自ら発光する人工光源であってもよいが、太陽光または自ら発光する人工光源から導かれた光を植物１に照射する導光体であってもよい。
【００２２】
本実施の形態においては、植物１への潅水が、たとえば、地下空間１６に設けられた噴霧部により実行される栽培方式が採用されていてもよい。また、植物１への潅水は、薄膜水耕栽培方式、つまり、ＮＦＴ（Nutrient Film Technique）によって実行されてもよい。さらに、植物１への潅水は、湛液型水耕栽培方式、つまりＤＦＴ（Deep Flow Technique）によって実行されてもよい。
【００２３】
植物育成装置１００は、撮像部９５を備えている。撮像部９５は、一般的に使用されているビデオカメラである。ただし、撮像部９５は、植物１をその温度によって周囲の物体から識別する赤外線カメラであってもよい。撮像部９５は、植物１の地上部１Ｂの画像データを取得し、制御部５０へ送信する。
【００２４】
植物育成装置１００は、植物１の育成者が操作することができる操作部３００を備えている。操作部３００は、植物１の育成者によって操作され、制御部５０へ指令データを送信する。
【００２５】
制御部５０は、各機器の制御を実行するためのプログラムが外部の記録媒体から内部のメモリにインストールされたコンピュータである。制御部５０は、前述のプログラムにしたがって、撮像部９５によって取得された画像データまたは操作部３００によって入力された指令データに基づいて、光照射部５およびポンプ１１を制御する。
【００２６】
一般に、植物１の栽培開始から経過した時間Ｔｋと植物１の自然高、すなわち、図１における地上部１Ｂの高さＨｋとは、図２のグラフに示されるような関係になる。
【００２７】
また、光照射部５が発する光量と光照射部５からの距離との関係は、図３のグラフに示されるような関係になる。図３において、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘは一定であるため、光照射部５が発する光量が一定であれば、光量検出部８が検出する光量ＬＤｋも一定である。ただし、光照射部５の経年劣化により、光照射部５が発する光量が低下すると、光量検出部８が検出する光量ＬＤｋも低下する。
【００２８】
図１に示されるように、本実施の形態の植物育成装置１００は、光照射部５、光量検出部８、および制御部５０を備えている。光照射部５は、前述のように、所定の位置に固定された植物１の地上部１Ｂへ光を照射するように特定の位置に固定されている。光量検出部８は、植物１の周辺のある固定位置で光量を検出する。制御部５０は、光量検出部８によって検出された光量のデータに基づいて光照射部５が発する光量を制御する。制御部５０は、光量設定部５１および光量調整部５２を備えている。
【００２９】
光量設定部５１は、植物１が光照射部５へ向かって成長する過程のそれぞれの時点において、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに応じて光量検出部８によって検出されるべき光量の目標値ＬＳｋを設定する。本実施の形態においては、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋが小さくなるにつれて、光量検出部８によって検出されるべき光量の目標値ＬＳｋは小さくなっている。より具体的には、光量の目標値ＬＳｋは、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋが変化しても、植物１が光照射部５から受ける実際の光量が一定になるように、予め行われた実験の結果に基づいて決定されている。
【００３０】
光量調整部５２は、光量検出部８によって検出された実際の光量が光量設定部５１によって設定された光量の目標値ＬＳｋに近づくように、光照射部５が発する光量を調整する。したがって、光照射部５を移動させることなく、電力消費量をさらに低減することができる。また、光照射部５が発する光量が所定値に調整されるのではなく、光量検出部８によって検出される光量が所定値に調整される。そのため、経年劣化により光照射部５が発する光量が低下しても、植物１には所望光量の光が照射される。
【００３１】
（実施の形態１）
本実施の形態の植物育成装置１００の構成は、図１を用いて説明された植物育成装置１００の構成であるため、その説明は特に必要がない限り繰り返さない。以下、実施の形態１の植物育成装置１００に特有の構成について説明する。
【００３２】
図４に示されるように、本実施の形態の植物育成装置１００においては、光量設定部５１は、植物１の栽培が開始された後の所定時点から時間を計時するタイマＴを含んでいる。光量設定部５１は、タイマＴによって計時されている時間Ｔｋに基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定する。そのため、タイマＴを利用して、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを容易に設定することができる。
【００３３】
図４に示されるように、本実施の形態においては、植物育成装置１００の光量設定部５１は、高さ選択部Ｃ、記憶部Ｍ、演算部Ｏ、および目標値選択部Ｓによって構成される。高さ選択部Ｃは、タイマＴによって計時されている時間Ｔｋに対応する植物１の所定部分としての地上部１Ｂの高さＨｋを選択する。記憶部Ｍは、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶している。演算部Ｏは、高さ選択部Ｃによって選択された植物１の地上部１Ｂの高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出する。目標値選択部Ｓは、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択する。
【００３４】
ただし、予め行われた実験結果に基づいて決定された時間Ｔｋと光量の目標値ＬＳｋとの関係がデータテーブルに記憶されていてもよい。この場合、制御部５０は、単にタイマＴによって計時されている時間Ｔｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを選択するだけである。
【００３５】
次に、図５を用いて、本実施の形態の植物育成装置１００の制御部５０が実行する光量設定処理１を説明する。
【００３６】
ステップＳ１１において、制御部５０は、タイマＴが計時している時間Ｔｋのデータを取得する。次に、ステップＳ１２において、制御部５０は、高さ選択部Ｃに、図６に示される所定時点から経過した時間Ｔｋと植物１の地上部１Ｂの高さＨｋとの関係が記憶されたデータテーブルを参照させる。それにより、制御部５０は、高さ選択部Ｃに、タイマＴによって計時されている時間Ｔｋのデータに対応する植物１の所定部分の高さＨｋのデータを選択させる。その後、制御部５０は、演算部Ｏに、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶する記憶部Ｍを参照させる。
【００３７】
それにより、ステップＳ１３において、制御部５０は、演算部Ｏに、高さ選択部Ｃによって選択された植物１の地上部１Ｂの高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出させる。ステップＳ１４において、制御部５０は、目標値選択部Ｓに、図７に示される光照射部５と植物１との間の距離Ｙｋと光量検出部８によって検出されるべき光量の目標値ＬＳｋとの関係が記憶されたデータテーブルを参照させる。
【００３８】
図７に示されるデータテーブルにおいては、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋが小さくなるにつれて、光量検出部８によって検出されるべき光量の目標値ＬＳｋは小さくなっている。より具体的には、光量の目標値ＬＳｋは、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋが変化しても、植物１が光照射部５から受ける光量が一定になるように、予め行われた実験の結果に基づいて決定されている。
【００３９】
その後、制御部５０は、目標値選択部Ｓに、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択させる。
【００４０】
次に、図８を用いて、本実施の形態の植物育成装置１００の制御部５０が実行する光量調整処理を説明する。
【００４１】
ステップＳ１０１において、光量調整部５２は、光量設定部５１によって設定された光量の目標値ＬＳｋのデータを取得する。次に、ステップＳ１０２において、光量検出部８によって検出された光量ＬＤｋのデータを取得する。光量検出部８によって検出された実際の光量ＬＤｋのデータは、変動値である。その理由は、前述のように、経年劣化により、光量ＬＤｋが低下することがあるためである。
【００４２】
その後、ステップＳ１０３において、光量調整部５２は、光量設定部５１によって設定された光量の目標値ＬＳｋと光量検出部８によって検出された実際の光量ＬＤｋとが一致するか否かを判定する。このとき、光量の目標値ＬＳｋと実際の光量ＬＤｋとは、厳密に同一の値でなくともよい。つまり、実際の光量ＬＤｋの値は、光量の目標値ＬＳｋの値の上下の所定の範囲内にあれば、光量の目標値ＬＳｋと実際の光量ＬＤｋとが一致するものとする。この所定の範囲は、光量調整の許容誤差に応じて予め適宜設定されている。
【００４３】
ステップＳ１０３において、光量の目標値ＬＳｋと実際の光量ＬＤｋとが一致していれば、光照射部５が発する光量を調整する必要がないため、光量調整部５２は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理を繰り返す。ステップＳ１０３において、光量の目標値ＬＳｋと実際の光量ＬＤｋとが一致していなければ、ステップＳ１０４において、光量調整部５２は、実際の光量ＬＤｋが光量の目標値ＬＳｋよりも小さいか否かを判定する。
【００４４】
ステップＳ１０４において、光量調整部５２は、実際の光量ＬＤｋが光量の目標値ＬＳｋよりも小さければ、光量調整部５２は、ステップＳ１０５において、光照射部５が発する光量を変化量Δｋだけ増加させる。一方、ステップＳ１０４において、光量調整部５２は、実際の光量ＬＤｋが光量の目標値ＬＳｋよりも小さくなければ、光量調整部５２は、ステップＳ１０６において、光量ＬＤｋが光量の目標値ＬＳｋよりも大きいか否かを判定する。
【００４５】
ステップＳ１０６において、実際の光量ＬＤｋが光量の目標値ＬＳｋよりも大きくなければ、ステップＳ１０８において、光量調整部５２は、変化量Δｋを小さくし、ステップＳ１０１の処理を実行する。一方、ステップＳ１０６において、光量ＬＤｋが光量の目標値ＬＳｋよりも大きければ、ステップＳ１０７において、光量調整部５２は、光照射部５が発する光量を変化量Δｋだけ減少させる。その後、ステップＳ１０８において、光量調整部５２は、変化量Δｋを小さくし、ステップＳ１０１の処理を実行する。
【００４６】
上記の処理において、変化量Δｋの初期値は一定値であるが、処理が進行するにつれて、変化量Δｋは徐々に小さくなる。そのため、光量検出部８によって検出される実際の光量ＬＤｋは、光量設定部５１によって設定された光量の目標値ＬＳｋに徐々に近づいていく。
【００４７】
（実施の形態２）
本実施の形態の植物育成装置１００の構成は、図１を用いて説明された植物育成装置１００の構成であるため、その説明は特に必要がない限り繰り返さない。以下、主として、実施の形態２の植物育成装置１００に特有の構成を説明する。
【００４８】
図９に示されるように、植物育成装置１００は、光量設定のために、植物１の地上部１Ｂの画像データを取得する撮像部９５を使用する。光量設定部５１は、撮像部９５によって取得された画像データに基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定する。そのため、実際の植物１の画像データに基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋを把握することができる。したがって、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを高い精度で設定することができる。
【００４９】
本実施の形態においては、光量設定部５１は、高さ抽出部Ｉ、記憶部Ｍ、および演算部Ｏ、および目標値選択部Ｓによって構成される。高さ抽出部Ｉは、撮像部９５によって取得された画像データから植物１の地上部１Ｂの高さＨｋのデータを抽出する。記憶部Ｍは、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶している。地上部１Ｂは、茎および葉の色または形状等によって他の部分と識別される。その識別された茎および葉の部分の高さが地上部１Ｂの高さとして抽出される。演算部Ｏは、高さ抽出部Ｉによって抽出された植物１の地上部１Ｂの高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出する。目標値選択部Ｓは、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択する。
【００５０】
だだし、撮像部９５は、植物１と光照射部５との間の双方の画像データを取得するものであってもよい。この場合、制御部５０は、画像データから、植物１の地上部１Ｂの高さＨｋの代わりに、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋを抽出し、抽出された距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを選択するだけである。
【００５１】
次に、図１０を用いて、本実施の形態の植物育成装置１００の制御部５０が実行する光量設定処理２を説明する。
【００５２】
本実施の形態の植物育成装置１００の制御部５０が実行する光量調整処理２は、図８を用いて説明された実施の形態１の光量調整処理と同一であるため、その説明は繰り返さない。以下、本実施の形態の光量設定処理２のみを説明する。
【００５３】
ステップＳ２１において、制御部５０は、撮像部９５に植物１の地上部１Ｂの画像データを取得させる。ステップＳ２２において、制御部５０は、高さ抽出部Ｉに撮像部９５によって取得された画像データから植物１の地上部１Ｂの高さＨｋのデータを抽出させる。次に、ステップＳ２３において、制御部５０は、演算部Ｏに、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶する記憶部Ｍを参照させる。それにより、ステップＳ２４において、制御部５０は、演算部Ｏに、高さ抽出部Ｉによって抽出された高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出させる。次に、ステップＳ２５において、制御部５０は、目標値選択部Ｓに、図７に示される距離Ｙｋと目標値ＬＳｋとの関係を示すデータテーブルを参照させる。それにより、制御部５０は、目標値選択部Ｓに、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択させる。
【００５４】
（実施の形態３）
本実施の形態の植物育成装置１００の構成は、図１を用いて説明された植物育成装置１００の構成であるため、その説明は特に必要がない限り繰り返さない。以下、主として、実施の形態３の植物育成装置１００に特有の構成を説明する。
【００５５】
図１１に示されるように、植物育成装置１００は、光量設定のために、植物１の育成者が操作可能な操作部３００を使用する。光量設定部５１は、操作部３００によって入力された植物１の成長の程度に関する情報に基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定する。そのため、植物１の育成者自身が植物１の実際の成長の程度を確認した上で、植物１と光照射部５との間の距離Ｙに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定することができる。
【００５６】
本実施の形態の植物１の成長の程度に関する情報は、植物１の所定部分としての地上部１Ｂの高さＨｋのデータである。この高さＨｋのデータは、植物１の栽培者の目視または測定器具を用いた測定によって決定される。本実施の形態においては、光量設定部５１は、記憶部Ｍ、演算部Ｏ、および目標値選択部Ｓによって構成される。記憶部Ｍは、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶する。演算部Ｏは、操作部３００によって入力された植物１の地上部１Ｂの高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出する。目標値選択部Ｓは、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択する。
【００５７】
ただし、たとえば、予め行われた実験結果に基づいて決定された植物１の地上部１Ｂの高さＨｋと光量の目標値ＬＳｋとの関係がデータテーブルに記憶されていてもよい。この場合、制御部５０は、単に操作部３００によって入力された植物１の地上部１Ｂの高さＨｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを選択するだけである。
【００５８】
次に、図１２を用いて、本実施の形態の植物育成装置１００の制御部５０が実行する光量設定処理３を説明する。
【００５９】
本実施の形態の植物育成装置１００の制御部５０が実行する光量調整処理３は、図８を用いて説明された実施の形態１の光量調整処理と同一であるため、その説明は繰り返さない。以下、本実施の形態の光量設定処理３のみを説明する。
【００６０】
ステップＳ３１において、制御部５０は、操作部３００によって育成者が入力した植物１の所定部分としての地上部１Ｂの高さＨｋのデータを受け付ける。次に、ステップＳ３２において、制御部５０は、演算部Ｏに、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶する記憶部Ｍを参照させる。ステップＳ３３において、制御部５０は、演算部Ｏに、操作部３００によって入力された植物１の地上部１Ｂの高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された距離Ｙｋのデータとの差Ｄｋのデータを算出させる。その後、ステップＳ３４において、制御部５０は、目標値選択部Ｓに、図７に示される光照射部５と植物１との間の距離Ｙｋと光量検出部８によって検出されるべき光量の目標値ＬＳｋとの関係を示すデータテーブルを参照させる。それにより、制御部５０は、目標値選択部Ｓに、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを光照射部５と植物１との間の距離Ｙｋのデータとして、光照射部５と植物１との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択させる。
【００６１】
以下、実施の形態の植物育成装置１００の特徴的構成およびそれにより得られる効果を説明する。
【００６２】
（１）  植物育成装置１００は、光照射部５、光量検出部８、および制御部５０を備えている。光照射部５は、所定の位置に固定された植物１の地上部１Ｂへ光を照射するように特定の位置に固定される。光量検出部８は、植物１の周辺のある固定位置で光量を検出する。制御部５０は、光量検出部８によって検出された光量のデータに基づいて光照射部５が発する光量を制御する。
【００６３】
制御部５０は、光量設定部５１および光量調整部５２を備えている。光量設定部５１は、植物１が光照射部５へ向かって成長する過程のそれぞれの時点において、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに応じて光量検出部８によって検出されるべき光量の目標値ＬＳｋを設定する。光量調整部５２は、光量検出部８によって検出された光量が光量設定部５１によって設定された光量の目標値ＬＳｋに近づくように、光照射部５が発する光量を調整する。
【００６４】
上記の構成によれば、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに応じて光量検出部８によって検出されるべき光量の目標値ＬＳｋを設定することができる。したがって、光照射部５を移動させなくとも、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに応じた光量の光を植物１に照射することができる。その結果、光照射部５の電力消費量を低減することができる。
【００６５】
（２）  制御部５０は、植物１の栽培が開始された後の所定時点から時間を計時するタイマＴを含んでいてもよい。この場合、光量設定部５１は、タイマＴによって計時されている時間Ｔｋに基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定することが好ましい。
【００６６】
上記の構成によれば、一般に制御部５０等のコンピュータに備えられているタイマＴを利用して、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを容易に設定することができる。
【００６７】
（３）  光量設定部５１は、高さ選択部Ｃ、記憶部Ｍ、演算部Ｏ、および目標値選択部Ｓを備えていてもよい。高さ選択部Ｃは、タイマＴによって計時されている時間Ｔｋに対応する植物１の所定部分の高さＨｋを選択する。記憶部Ｍは、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶する。演算部Ｏは、高さ選択部Ｃによって選択された植物１の所定部分の高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出する。目標値選択部Ｓは、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択する。
【００６８】
上記の構成によれば、記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを変更することにより、光照射部５と光量検出部８との間の距離Ｘが異なる植物育成装置１００においても、同様の制御を適用することができる。
【００６９】
（４）  植物育成装置１００は、植物１の地上部１Ｂの画像データを取得する撮像部９５をさらに備えていてもよい。この場合、光量設定部５１は、撮像部９５によって取得された画像データに基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定することが好ましい。
【００７０】
上記の構成によれば、実際の植物１の画像データに基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋを把握することができる。そのため、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを高い精度で設定することができる。
【００７１】
（５）  光量設定部５１は、高さ抽出部Ｉ、記憶部Ｍ、および演算部Ｏ、および目標値選択部Ｓを含んでいる。高さ抽出部Ｉは、撮像部９５によって取得された画像データから植物１の所定部分の高さＨｋのデータを抽出する。記憶部Ｍは、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶する。演算部Ｏは、高さ抽出部Ｉによって抽出された植物１の所定部分の高さＨｋのデータと記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出する。目標値選択部Ｓは、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択する。
【００７２】
上記の構成によれば、記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを変更することにより、光照射部５と光量検出部８との間の距離Ｘが異なる植物育成装置１００においても、同様の制御を適用することができる。
【００７３】
（６）  植物育成装置１００は、植物１の育成者が操作可能な操作部３００をさらに備えていてもよい。この場合、光量設定部５１は、操作部３００によって入力された植物１の成長の程度に関する情報に基づいて、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定することが好ましい。
【００７４】
上記の構成によれば、植物１の育成者自身が植物１の育成の程度を確認した上で、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋに対応する光量の目標値ＬＳｋを設定することができる。
【００７５】
（７）  植物１の成長の程度に関する情報は、植物１の所定部分の高さＨｋのデータを含んでいてもよい。この場合、光量設定部５１は、記憶部Ｍ、演算部Ｏ、および目標値選択部Ｓを含んでいることが好ましい。記憶部Ｍは、光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを記憶する。演算部Ｏは、操作部３００によって入力された植物１の所定部分の高さＨｋのデータと憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータとの差Ｄｋのデータを算出する。目標値選択部Ｓは、演算部Ｏによって算出された差Ｄｋのデータを植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータとして、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋのデータに対応する光量の目標値ＬＳｋのデータを選択する。
【００７６】
上記の構成によれば、記憶部Ｍに記憶された光照射部５から光量検出部８までの距離Ｘのデータを変更することにより、光照射部５と光量検出部８との間の距離Ｘが異なる植物育成装置１００においても、同様の制御を適用することができる。
【００７７】
（８）  植物育成装置１００は、植物１の地上部１Ｂが成長する地上空間２６と植物１の地下部１Ａが成長する地下空間１６とを分離する地表面部７をさらに備えていてもよい。この場合、光照射部５は、植物１の地上部１Ｂの上方に設けられ、光量検出部８は、前記地表面部７の上面に設けられていてもよい。
【００７８】
上記の構成によれば、植物１の地上部１Ｂが成長するときの高さＨｋの変化の測定結果を利用して、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋを算出することができる。
【００７９】
（９）  植物１の生長過程のいずれの段階においても、植物１が光照射部５から光量検出部８までの光の進路から外れるように、植物１、光照射部５、および光量検出部８の位置関係が設定されていることが好ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、光照射部５が発する光を光量検出部８が適切に検出できないという状況が発生しないようにすることができる。
【００８１】
（１０）  植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋが小さくなるにつれて、光量の目標値ＬＳｋが小さくなることが好ましい。
【００８２】
上記の構成によれば、植物１が必要とする光量の要件を具備しながら、電力消費量を低減することができる。
【００８３】
（１１）  光量の目標値ＬＳｋは、植物１と光照射部５との間の距離Ｙｋが変化しても、植物１が光照射部５から受ける実際の光量が一定になるように設定されている。
【００８４】
上記の構成によれば、植物１が必要とする光量の要件を具備する状態を維持しながら、電力消費量を極力低減することができる。
本出願は、２０１５年７月２日に出願された日本出願の特願２０１５−１３３４２５号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を参照によって援用するものである。
【符号の説明】
【００８５】
１  植物
１Ａ  地下部
１Ｂ  地上部
５  光照射部
７  地表面部
８  光量検出部
１６  地下空間
２６  地上空間
５０  制御部
５１  光量設定部
５２  光量調整部
９５  撮像部
１００  植物育成装置
Ｄｋ  差
Ｈｋ  高さ
Ｉ  高さ抽出部
ＬＳｋ  光量の目標値
Ｃ  高さ選択部
Ｍ  記憶部
Ｏ  演算部
Ｓ  目標値選択部
Ｔ  タイマ
Ｘ  距離
Ｙｋ  距離
【図１】
2017002321.tif 000003
【図２】
2017002321.tif 000004
【図３】
2017002321.tif 000005
【図４】
2017002321.tif 000006
【図５】
2017002321.tif 000007
【図６】
2017002321.tif 000008
【図７】
2017002321.tif 000009
【図８】
2017002321.tif 000010
【図９】
2017002321.tif 000011
【図１０】
2017002321.tif 000012
【図１１】
2017002321.tif 000013
【図１２】
2017002321.tif 000014
【国際調査報告】
2017002321.tif 000015
2017002321.tif 000016
2017002321.tif 000017
2017002321.tif 000018