JP2012163482A - Light quantum meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光量子計に関する。 The present invention relates to an optical quantum meter.
近年、植物の栽培環境、たとえば光、温度、湿度を人為的に制御することにより、効率的に植物を栽培する植物工場が注目されている。植物工場では、栽培する植物の種類および成長段階に応じて栽培環境を適切に制御することが重要である。とくに、植物に対して照射される照明光の波長分布が、植物の成長を大きく左右する要因であることが近年の研究で明らかになってきている。 In recent years, plant factories that efficiently grow plants by artificially controlling the plant cultivation environment, such as light, temperature, and humidity, have attracted attention. In a plant factory, it is important to appropriately control the cultivation environment according to the type of plant to be cultivated and the growth stage. In particular, recent studies have revealed that the wavelength distribution of illumination light applied to plants is a factor that greatly affects plant growth.
植物に照射する照明光を適切に制御するには、植物表面における光量子束密度を正確に計測して、計測結果に基づいて植物工場の照明光源を制御する必要がある。一般に、植物表面における光量子束密度は光量子計で計測される。これは、光量子計が人間の視感度に依存せずに可視光領域の光量子束密度を計測することができるためである。植物表面の光量子束密度を計測する光量子計としては、たとえば下記特許文献１の光量子測定器が知られている。 In order to appropriately control the illumination light applied to the plant, it is necessary to accurately measure the photon flux density on the plant surface and control the illumination light source of the plant factory based on the measurement result. In general, the photon flux density on the plant surface is measured with a photonometer. This is because the photon meter can measure the photon flux density in the visible light region without depending on human visibility. As a photon meter for measuring the photon flux density on the plant surface, for example, a photon measuring device disclosed in Patent Document 1 below is known.
しかしながら、上記特許文献１の光量子測定器では、可視光領域全体としての光量子束密度を計測することができるものの、可視光領域および遠赤色光領域における特定の波長帯域の光量子束密度を計測することができないという問題がある。 However, although the photon measuring device of Patent Document 1 can measure the photon flux density of the entire visible light region, it measures the photon flux density in a specific wavelength band in the visible light region and the far-red light region. There is a problem that can not be.
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、可視光領域および遠赤色光領域における特定の波長帯域の光量子束密度を計測することができる光量子計を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical quantum meter capable of measuring the optical quantum flux density in a specific wavelength band in the visible light region and the far red light region.
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following means.
本発明の光量子計は、複数の受光手段と、信号選択手段と、信号合成手段と、出力手段と、を有する。複数の受光手段は、可視光領域および遠赤色光領域の波長において互いに異なる範囲の波長の光を受光して、受光した光強度に応じた大きさの光強度信号を出力する。信号選択手段は、各々の受光手段から出力される光強度信号のうちの少なくとも１つを選択する。信号合成手段は、信号選択手段で選択された光強度信号を合成する。出力手段は、信号合成手段で合成された合成光強度信号に基づいて、特定の波長帯域の光量子束密度を算出して出力する。 The photon spectrometer of the present invention includes a plurality of light receiving means, a signal selecting means, a signal synthesizing means, and an output means. The plurality of light receiving means receive light having different wavelengths in the visible light region and the far red light region, and output a light intensity signal having a magnitude corresponding to the received light intensity. The signal selection means selects at least one of the light intensity signals output from each light receiving means. The signal synthesis unit synthesizes the light intensity signal selected by the signal selection unit. The output unit calculates and outputs the photon flux density in a specific wavelength band based on the combined light intensity signal combined by the signal combining unit.
本発明によれば、可視光領域および遠赤色光領域における特定の波長帯域の光強度信号を選択的に合成して光量子束密度を算出するので、可視光領域および遠赤色光領域における特定の波長帯域の光量子束密度を簡易な構成で計測することができる。 According to the present invention, the photon flux density is calculated by selectively combining light intensity signals in a specific wavelength band in the visible light region and the far red light region, so that the specific wavelength in the visible light region and the far red light region is calculated. The photon flux density in the band can be measured with a simple configuration.
以下、添付した図面を参照して本発明の光量子計の実施の形態を説明する。なお、図中、同一の部材には、同一の符号を用いた。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an optical quantum meter according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same members. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態における光量子計の外観図である。本実施の形態の光量子計では、可視光領域（４００〜７００ｎｍ）および遠赤色光領域（７００〜８００ｎｍ）における特定の波長帯域の光強度信号を選択的に合成して光量子束密度を算出する。なお、以下では、本実施の形態における光量子計の主要な構成を説明し、それ以外の構成については従来の光量子計と同様であるので説明を省略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is an external view of an optical quantum meter according to the first embodiment of the present invention. In the photon meter of the present embodiment, the photon flux density is calculated by selectively synthesizing light intensity signals in a specific wavelength band in the visible light region (400 to 700 nm) and the far red light region (700 to 800 nm). In the following, the main configuration of the optical quantum meter in the present embodiment will be described, and the other configuration is the same as that of the conventional optical quantum meter, and thus description thereof will be omitted.
図１に示すとおり、本実施の形態の光量子計１００は、センサユニット１１０、光量子計本体１２０、および接続ケーブル１３０を有する。センサユニット１１０と光量子計本体１２０とは、接続ケーブル１３０を介して互いに接続されている。
As shown in FIG. 1, the optical
センサユニット１１０は、受光強度に応じた電気信号を出力する。具体的には、センサユニット１１０は、対象となる物体に近接して設置されて、当該対象となる物体の近傍における照射光を受光し、受光強度に応じた電気信号（以下、光強度信号と称する）を出力する。本実施の形態では、上記対象となる物体は、たとえば植物工場で栽培されている植物である。植物工場内の照明光は、直接的に植物に照射されるか、あるいは壁面などで反射して間接的に植物に照射される。センサユニット１１０は、植物に対する照射光とほぼ同じ強さの光を受光して、その受光強度に応じた光強度信号を出力する。
The
本実施の形態のセンサユニット１１０は、１つの円筒状の収容器に収容された３つの受光部１０ａ〜１０ｃを備える。上記収容器の上面には、開口部が形成されており、受光部１０ａ〜１０ｃは、上記開口部に取り付けられた受光窓１１１に受光面を向けて、互いに近接して配置されている。受光窓１１１は、たとえば光学的光拡散加工されたガラス板あるいはプラスチック板などで形成されている。受光窓１１１から差し込んだ照明光の受光強度に応じて、受光部１０ａ〜１０ｃは光強度信号を出力する。
The
光量子計本体１２０は、センサユニット１１０に入射した光の光量子束密度を算出し、算出結果を表示する。本実施の形態の光量子計本体１２０は、操作パネル１２１および表示パネル１２２を備えており、接続ケーブル１３０を介してセンサユニット１１０に接続されている。接続ケーブル１３０は、数ｍ程度の長さを有しており、光量子計１００の操作者は、植物に近接して設置されたセンサユニット１１０から離れて光量子計１００を操作することができる。
The photon meter
操作パネル１２１は、光量子計本体１２０で実行される処理に関する設定を行う。具体的には、操作パネル１２１は、電源スイッチおよび波長選択スイッチを有する。電源スイッチは、センサユニット１１０および光量子計本体１２０の電源をオンまたはオフするためのスイッチである。また、波長選択スイッチは、光量子束密度を計測する波長帯域を設定するためのもので、波長帯域の設定に応じてセンサユニット１１０の受光部１０ａ〜１０ｃからの光強度信号うちの少なくとも１つが選択される。
The
なお、電源スイッチおよび波長選択スイッチは、機械スイッチまたは電子スイッチで構成することができる。あるいは、光量子計本体１２０に通信インターフェースをさらに搭載して、センサユニット１１０および光量子計本体１２０の電源をオンまたはオフする指令と、波長選択スイッチを設定する指令とをパーソナルコンピュータなどの端末から送信することもできる。
The power switch and the wavelength selection switch can be constituted by a mechanical switch or an electronic switch. Alternatively, a communication interface is further mounted on the optical quantum meter
以上のとおり、センサユニット１１０に入射した光は、光強度信号に変換され、光強度信号は、接続ケーブル１３０を通じて光量子計本体１２０に伝達される。光量子計本体１２０は、操作パネル１２１の設定に応じて、受光部１０ａ〜１０ｃからの光強度信号を選択し、光量子束密度を算出して算出結果を表示パネル１２２に表示する。
As described above, the light incident on the
以下、図２および図３を参照して、本実施の形態の光量子計の構成をより詳細に説明する。図２は本実施の形態における光量子計のブロック図であり、図３は図２に示す受光部を説明するためのブロック図である。 Hereinafter, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the structure of the optical quantum meter of this Embodiment is demonstrated in detail. FIG. 2 is a block diagram of an optical quantum meter in the present embodiment, and FIG. 3 is a block diagram for explaining a light receiving unit shown in FIG.
図２に示すとおり、本実施の形態の光量子計１００は、受光部１０ａ〜１０ｃ、増幅部２０ａ〜２０ｃ、信号選択部３０、信号合成部４０、および出力部５０を有する。
As shown in FIG. 2, the
受光部１０ａ〜１０ｃは、受光手段として、特定の波長帯域ごとに入射光の光強度を検出する。具体的には、受光部１０ａ〜１０ｃは、可視光領域および遠赤色光領域の波長において互いに異なる範囲の波長の光を受光して、受光した光強度に応じた大きさの光強度信号を出力する。本実施の形態では、３つの受光部１０ａ〜１０ｃの出力端子は、接続ケーブル１３０を介して増幅部２０ａ〜２０ｃの入力端子にそれぞれ接続される。
The
図３に示すとおり、受光部１０ａは、光学フィルタ１ａおよび光センサ２ａを備える。本実施の形態では、光学フィルタ１ａは、４００〜５００ｎｍの波長帯域の光（青色に相当）を透過し、それ以外の波長の光を遮断する光学フィルタであり、光センサ２ａは、たとえばシリコン・フォトダイオード（以下、Ｓｉフォトダイオードと称する）である。
As shown in FIG. 3, the
また、受光部１０ｂ，１０ｃも、受光部１０ａと同様に光学フィルタ１ｂ，１ｃおよび光センサ２ｂ，２ｃをそれぞれ備える。光学フィルタ１ｂは、５００〜６００ｎｍの波長帯域の光（緑色に相当）を透過し、それ以外の波長の光を遮断する光学フィルタであり、光学フィルタ１ｃは、６００〜７００ｎｍ（赤色に相当）の波長帯域の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断する光学フィルタである。光センサ２ｂ，２ｃは、光センサ２ａと同様に、たとえばＳｉフォトダイオードである。Ｓｉフォトダイオードは、短波長の光量子エネルギーに対する感度が長波長の光量子エネルギーに対する感度よりも小さいという特徴を有している。したがって、受光部１０ａ〜１０ｃにおける光量子エネルギーに対する感度分光特性は波長が短くなるほど小さくなる。
Similarly to the
なお、上述のとおり、本実施の形態では、光量子計１００は３つの受光部１０ａ〜１０ｃを備える。しかしながら、受光部の個数は３つに限定されない。光量子計１００は、たとえば６つの受光部１０ａ〜１０ｆを備えてもよい。その場合、４００〜７００ｎｍの波長帯域を６分割して６つの受光部１０ａ〜１０ｆに各々５０ｎｍ幅の波長帯域を分担させることができる。また、受光部１０ａ〜１０ｆが分担する波長帯域は、互いに重なる部分ができるように設定することもできるし、飛び飛びになるように設定することもできる。
As described above, in this embodiment, the
増幅部２０ａ〜２０ｃは、所定の信号レベルまで光強度信号を増幅する。本実施の形態では、増幅部２０ａ〜２０ｃは、光量子計本体１２０に収容されており、一般的な信号増幅回路を用いて構成することができる。
The amplifying
信号選択部３０は、信号選択手段として、光強度信号を選択する。具体的には、信号選択部３０は、受光部１０ａ〜１０ｃの各々から出力される光強度信号のうちの少なくとも１つを選択する。信号選択部３０は、光量子計本体１２０に収容されており、スイッチ３０ａ〜３０ｃを備える。スイッチ３０ａ〜３０ｃの入力端子は、増幅部２０ａ〜２０ｃの出力端子にそれぞれ接続され、スイッチ３０ａ〜３０ｃの出力端子は信号合成部４０の入力端子４１ａ〜４１ｃにそれぞれ接続される。
The
スイッチ３０ａ〜３０ｃは、操作パネル１２１の波長選択スイッチを介して操作者が設定する波長帯域に応じてオンまたはオフされる。たとえば、４００〜５００ｎｍの波長帯域に設定する場合、スイッチ３０ａはオンされる一方で、スイッチ３０ｂ，３０ｃはオフされる。また、４００〜７００ｎｍの波長帯域に設定する場合、スイッチ３０ａ〜３０ｃはすべてオンされる。なお、スイッチ３０ａ〜３０ｃは、機械スイッチまたは電子スイッチで構成することができる。
The
信号合成部４０は、信号合成手段として、光強度信号を合成する。具体的には、信号合成部４０は、信号選択部３０で選択された光強度信号を合成する。信号合成部４０は、光量子計本体１２０に収容されており、合成部４１および合成増幅部４２を備える。信号合成部４０の入力端子４１ａ〜４１ｃは信号選択部３０のスイッチ３０ａ〜３０ｃの出力端子にそれぞれ接続され、信号合成部４０の出力端子は出力部５０の入力端子に接続される。
The
本実施の形態では、信号合成部４０の入力端子４１ａ〜４１ｃの各々から延伸した配線は、結線部４１ｄにおいて一点で結線される。したがって、信号選択部３０で選択された複数の光強度信号は、結線部４１ｄにおいて足し合わされて合成される。結線部４１ｄにおいて合成された光強度信号は、合成光強度信号として合成増幅部４２へ出力される。なお、信号選択部３０で選択された光強度信号が１つである場合は、信号レベルがゼロである他の光強度信号と合成されて合成光強度信号として合成増幅部４２へ出力されることになる。
In the present embodiment, the wiring extended from each of the
合成増幅部４２は、合成光強度信号を所定レベルまで増幅する。合成増幅部４２は、一般的な信号増幅回路を用いて構成することができる。
The combined
出力部５０は、出力手段として、特定の波長帯域の光量子束密度を算出して出力する。具体的には、出力部５０は、信号合成部４０で合成された合成光強度信号に基づいて、特定の波長帯域の光量子束密度を算出して出力する。出力部５０は、光量子計本体１２０に収容されており、算出部５１および表示部５２を備える。
The
算出部５１は、光量子束密度を算出する。具体的には、算出部５１は、信号合成部４０で合成された合成光強度信号に基づいて、受光部１０ａ〜１０ｃに入射した光の特定の波長帯域の光量子束密度を算出する。算出部５１は、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを備えており、ＲＯＭには光量子束密度を算出するためのソフトウェアプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭのソフトウェアプログラムに従って光量子束密度を算出したのちに算出結果をＲＡＭに格納する。なお、算出部５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを使用した構成に限定されず、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡを使用した構成とすることもできる。また、光強度信号に基づいて光量子束密度を算出する具体的な手順については、従来の光量子計と同様であるので、詳しい説明を省略する。
The
算出部５１で算出された光量子束密度は、表示部５２によって表示され、表示パネル１２２を通じて光量子計１００の操作者に認識される。表示部５２は、たとえば液晶パネルを備えており、算出された光量子束密度はμｍｏｌ／ｍ２ｓの単位を有する数値として液晶パネルに表示される。なお、表示部５２は、液晶パネルに限定されず、ＬＥＤ、７セグメントＬＥＤなどを備えることもできる。
The photon flux density calculated by the
以上のとおり構成される本実施の形態の光量子計の作用について、図４を参照して説明する。図４は、図２に示す受光部における光量子エネルギーに対する感度分光特性を説明するための図である。図４において、横軸は受光部に入射する光の波長であり、縦軸は波長７００ｎｍを１００％としたときの各波長の光量子エネルギーの割合を示す。たとえば、波長４００ｎｍにおける受光部の感度は、波長７００ｎｍにおける感度の約５７．１％である。 The operation of the optical quantum meter of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining sensitivity spectral characteristics with respect to photon energy in the light receiving unit shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the wavelength of light incident on the light receiving unit, and the vertical axis represents the ratio of photon energy at each wavelength when the wavelength of 700 nm is 100%. For example, the sensitivity of the light receiving unit at a wavelength of 400 nm is about 57.1% of the sensitivity at a wavelength of 700 nm.
図３に示すとおり、受光部１０ａ〜１０ｃに入射した光は、光学フィルタ１ａ〜１ｃにより特定の波長帯域に分割されて光センサ２ａ〜２ｃに到達する。このとき、光子１個あたりが有するエネルギーは波長が短いほど大きくなる。一方、本実施の形態では、受光部１０ａ〜１０ｃは、図４に示す光量子エネルギーに対する感度分光特性を有する。したがって、光センサ２ａ〜２ｃに到達する光が有する光量子エネルギーの波長特性と、受光部１０ａ〜１０ｃの光量子エネルギーに対する感度分光特性とが相殺して、光センサ２ａ〜２ｃは、光量子エネルギーの波長特性に依存することなく、光強度信号を出力することができる。
As shown in FIG. 3, the light incident on the
そして、図２に示すとおり、受光部１０ａ〜１０ｃから出力された光強度信号は、増幅部２０ａ〜２０ｃで所定の信号レベルまで増幅され、信号選択部３０のスイッチ３０ａ〜３０ｃで操作パネル１２１の設定に応じて選択される。次に、選択された光強度信号は、信号合成部４０で合成される。そして、信号合成部４０で合成された合成光強度信号に基づいて、出力部５０で光量子束密度が算出されて表示パネル１２２に表示される。
As shown in FIG. 2, the light intensity signals output from the
なお、本実施の形態では、光センサ２ａ〜２ｃにＳｉフォトダイオードを採用することにより、受光部１０ａ〜１０ｃにおいて図４に示す光量子エネルギーに対する感度分光特性を実現している。光量子エネルギーに対する感度分光特性が波長に依存しない光センサを光センサ２ａ〜２ｃに採用する場合は、図４に示すような感度分光特性を有する光学フィルタを受光部１０ａ〜１０ｃにさらに備える必要がある。
In the present embodiment, by using Si photodiodes for the
以上のとおり、説明した本実施の形態は、以下の効果を奏する。 As described above, the described embodiment has the following effects.
（ａ）本実施の形態の光量子計によれば、可視光領域および遠赤色光領域における特定の波長帯域の光強度信号を選択的に合成して光量子束密度を算出するので、可視光領域および遠赤色光領域における特定の波長帯域の光量子束密度を簡易な構成で計測することができる。 (A) According to the photon meter of the present embodiment, the photon flux density is calculated by selectively synthesizing light intensity signals in a specific wavelength band in the visible light region and the far red light region. The photon flux density in a specific wavelength band in the far red light region can be measured with a simple configuration.
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の光量子計は、第１の実施の形態の光量子計の構成に加えて、光強度信号を光量子計の外部に出力する外部出力部をさらに有する。以下、図５を参照して、本実施の形態における光量子計を説明する。
(Second Embodiment)
The optical quantum meter according to the second embodiment further includes an external output unit that outputs a light intensity signal to the outside of the optical quantum meter in addition to the configuration of the optical quantum meter according to the first embodiment. Hereinafter, with reference to FIG. 5, an optical quantum meter in the present embodiment will be described.
図５に示すとおり、本実施の形態の光量子計２００は、受光部１０ａ〜１０ｃ、増幅部２０ａ〜２０ｃ、信号選択部３０、信号合成部４０、出力部５０、および外部出力部６０を有する。本実施の形態の光量子計２００の構成は、外部出力部６０を除いて、第１の実施の形態の光量子計の構成と同一であるので、重複する部分の説明を省略する。
As shown in FIG. 5, the
外部出力部６０は、外部出力手段として、増幅部２０ａ〜２０ｃから出力された光強度信号を光量子計２００の外部に出力する。外部出力部６０の入力端子は、増幅部２０ａ〜２０ｃの出力端子にそれぞれ接続されており、外部出力部６０の出力端子は、光量子計２００の外部機器（不図示）の入力端子に接続されている。外部機器は、たとえば、パーソナルコンピュータである。
The
外部出力部６０の出力端子から出力された光強度信号は、外部機器に取り込まれて外部機器の処理に利用される。たとえば、光強度信号は、パーソナルコンピュータに取り込まれて、植物の近傍における光強度データとしてメモリやハードディスク装置に格納される。パーソナルコンピュータは、たとえば、植物工場で栽培されている様々な植物の近傍における光強度データを蓄積し、当該光強度データに基づいて植物工場内の照明光の強度を波長ごとに制御することができる。
The light intensity signal output from the output terminal of the
以上のとおり、説明した本実施の形態は、第１の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。 As described above, the described embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
（ｂ）本実施の形態の光量子計は、受光部から出力される光強度信号を直接的に外部機器に出力するための外部出力部をさらに有する。したがって、光量子計は、外部機器に光強度信号を供給することができる。 (B) The photon meter of the present embodiment further includes an external output unit for directly outputting a light intensity signal output from the light receiving unit to an external device. Therefore, the photon meter can supply a light intensity signal to an external device.
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、光量子計の受光部は、合計３つの光センサを備えていた。一方、第３の実施の形態では、光量子計の受光部は、光センサを１つだけ備える。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the light receiving unit of the photon meter includes a total of three optical sensors. On the other hand, in the third embodiment, the light receiving unit of the photon meter includes only one optical sensor.
本実施の形態の光量子計は、第１の実施の形態の光量子計と同様に受光部、増幅部、信号選択部、信号合成部、および出力部を有する。本実施の形態の光量子計の構成は、受光部の構成を除いて、第１の実施の形態の光量子計の構成と同一であるので、重複する部分の説明を省略する。以下、図６を参照して、本実施の形態における光量子計を説明する。 The photon meter according to the present embodiment includes a light receiving unit, an amplifying unit, a signal selecting unit, a signal combining unit, and an output unit similarly to the photon meter according to the first embodiment. Since the configuration of the optical quantum meter according to the present embodiment is the same as the configuration of the optical quantum meter according to the first embodiment except for the configuration of the light receiving unit, the description of the overlapping portions is omitted. Hereinafter, the optical quantum meter according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図６は、本実施の形態における光量子計の受光部を説明するためのブロック図である。
図６に示すとおり、本実施の形態における光量子計の受光部１０は、複数の光学フィルタ１ａ〜１ｃ、光センサ２、光学フィルタ切替器３、および保持部４を有する。
FIG. 6 is a block diagram for explaining a light receiving unit of the photon spectrometer according to the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the
本実施の形態では、第１の実施の形態とは異なり、光学フィルタ１ａ、光センサ２、光学フィルタ切替器３、および保持部４が１つの受光手段として機能し、光学フィルタ１ｂ、光センサ２、光学フィルタ切替器３、および保持部４が他の受光手段として機能する。すなわち、光センサ２、光学フィルタ切替器３、および保持部４の各構成は複数の受光手段で共用される。
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the
光学フィルタ１ａ〜１ｃは、第１の実施の形態における光学フィルタ１ａ〜１ｃとそれぞれ同一である。また、光センサ２は、第１の実施の形態における光センサ２ａ〜２ｃと同様にＳｉフォトダイオードを備える。光センサ２の出力端子は、増幅部２０の入力端子に接続されている。光学フィルタ１ａ〜１ｃおよび光センサ２についての詳しい説明は省略する。
The
光学フィルタ切替器３は、光学フィルタ１ａ〜１ｃのうちの１つを選択する。具体的には、光学フィルタ切替器３は、操作パネル１２１の波長選択スイッチの設定に応じて、光学フィルタ１ａ〜１ｃのうちの１つを選択し、どの光学フィルタが選択されたのかを保持部４に伝達する。光学フィルタ切替器３は、光学フィルタ１ａ〜１ｃを光センサ２の位置に対して相対的に移動させる移動手段を備えており、選択された光学フィルタは、光センサ２と相対する位置に移動される。したがって、受光部１０に入射した光は、選択された光学フィルタを透過して光センサ２に到達する。
The
保持部４は、光強度信号の値を保持する。保持部４は、複数の保持回路ａ〜ｃと当該保持回路ａ〜ｃを制御する制御回路とを備える。保持部４の制御用入力端子は光学フィルタ切替器３に接続されており、保持部４の信号用入力端子は増幅部２０の出力端子に接続されている。また、保持部４の出力端子は、信号選択部の入力端子に接続されている。
The holding unit 4 holds the value of the light intensity signal. The holding unit 4 includes a plurality of holding circuits a to c and a control circuit that controls the holding circuits a to c. The control input terminal of the holding unit 4 is connected to the
保持部４の保持回路ａ〜ｃは、光学フィルタ１ａ〜１ｃと対応付けられている。たとえば、光学フィルタ切替器３が光学フィルタ１ａを選択した場合、制御回路は、光強度信号の値を保持回路ａに保持するように制御する。したがって、光学フィルタ１ａ〜１ｃを次々に切り替えることにより、光学フィルタ１ａ〜１ｃを透過した光に対応する光強度信号が、保持回路ａ〜ｃにそれぞれ保持される。そして、保持回路ａ〜ｃは、保持された光強度信号の値を信号選択部に出力する。
The holding circuits a to c of the holding unit 4 are associated with the
以上のとおり構成される本実施の形態の光量子計では、受光部１０は、光センサ２を１つだけ備える。受光部１０に入射した光は、光学フィルタ切替器３によって選択された光学フィルタを透過して光センサ２に到達する。光センサ２から出力された光強度信号は、増幅部２０で増幅されたのち保持部４で保持される。保持部４で保持された光強度信号は信号選択部に出力される。
In the optical quantum meter of the present embodiment configured as described above, the
本実施の形態の光量子計では、光学フィルタ１ａ〜１ｃを次々に切り替えることによって、複数の波長帯域における光強度信号の値を保持部４で保持する。したがって、保持部４に保持された複数の波長帯域の光強度信号を選択的に合成して、特定の波長帯域の光量子束密度を算出することができる。
In the optical quantum meter of the present embodiment, the values of the light intensity signals in a plurality of wavelength bands are held by the holding unit 4 by sequentially switching the
以上のとおり、説明した本実施の形態は、第１および第２の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。 As described above, the described embodiment has the following effects in addition to the effects of the first and second embodiments.
（ｃ）本実施の形態の受光部は、光センサを１つだけ備える。したがって、計測する波長帯域の数が多数となる場合であっても、センサユニットのサイズを小型に維持することができる。 (C) The light receiving unit of the present embodiment includes only one optical sensor. Therefore, even when the number of wavelength bands to be measured is large, the size of the sensor unit can be kept small.
以上のとおり、実施の形態において、本発明の光量子計を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。 As described above, the photon meter of the present invention has been described in the embodiment. However, it goes without saying that the present invention can be appropriately added, modified, and omitted by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
たとえば、第１〜第３の実施の形態では、４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ、および６００〜７００ｎｍを含む３つの波長帯域の光量子束密度を計測する場合について例示的に説明した。しかしながら、本発明は、上記３つの波長帯域を計測する場合に限定されない。第１および第２の実施の形態の場合、受光部、増幅部、および信号選択部のスイッチの個数を加減することにより、任意の複数の波長帯域の光量子束密度を計測する構成に変更することが可能である。また、第３の実施の形態の場合、光学フィルタ、保持回路、および信号選択部のスイッチの個数を加減することにより、任意の複数の波長帯域の光量子束密度を計測する構成に変更することが可能である。 For example, in the first to third embodiments, the case of measuring the photon flux density in three wavelength bands including 400 to 500 nm, 500 to 600 nm, and 600 to 700 nm has been described as an example. However, the present invention is not limited to the measurement of the three wavelength bands. In the case of the first and second embodiments, by changing the number of switches of the light receiving unit, the amplification unit, and the signal selection unit, the configuration is changed to a configuration that measures the photon flux density in any of a plurality of wavelength bands. Is possible. In the case of the third embodiment, the configuration can be changed to a configuration that measures the photon flux density in any of a plurality of wavelength bands by adjusting the number of switches of the optical filter, the holding circuit, and the signal selection unit. Is possible.
また、第１〜第３の実施の形態では、センサユニットと光量子計本体とは別々に形成された。しかしながら、センサユニットと光量子計本体とは一体に形成してもよい。 Moreover, in the 1st-3rd embodiment, the sensor unit and the optical quantum meter main body were formed separately. However, the sensor unit and the optical quantum meter body may be integrally formed.
また、第１〜第３の実施の形態では、光量子計で植物工場内の植物近傍における光量子束密度を計測する場合を例示した。しかしながら、本発明の光量子計は植物工場における植物に限定されず、他の対象物の近傍における光量子束密度を計測できることはいうまでもない。 Moreover, in the 1st-3rd embodiment, the case where the photon flux density in the plant vicinity in a plant factory was measured with the photon meter was illustrated. However, it is needless to say that the photon meter of the present invention is not limited to plants in a plant factory, and can measure the photon flux density in the vicinity of other objects.
１ａ〜１ｃ 光学フィルタ、
２，２ａ〜２ｃ 光センサ、
３ 光学フィルタ切替器、
４ 保持部、
１０，１０ａ〜１０ｆ 受光部（受光手段）、
２０ａ〜２０ｃ 増幅部、
３０ 信号選択部（信号選択手段）、
３０ａ〜３０ｃ スイッチ、
４０ 信号合成部（信号合成手段）、
４１ 合成部、
４１ａ〜４１ｃ 信号合成部の入力端子、
４１ｄ 結線部、
４２ 合成増幅部、
５０ 出力部（出力手段）、
５１ 算出部、
５２ 表示部、
６０ 外部出力部（外部出力手段）、
１００，２００ 光量子計、
１１０ センサユニット、
１１１ 受光窓、
１２０ 光量子計本体、
１２１ 操作パネル、
１２２ 表示パネル、
１３０ 接続ケーブル。
1a to 1c optical filter,
2, 2a-2c optical sensor,
3 Optical filter switcher,
4 holding part,
10, 10a-10f light receiving part (light receiving means),
20a to 20c amplifying unit,
30 signal selection unit (signal selection means),
30a-30c switch,
40 signal synthesis unit (signal synthesis means),
41 Synthesizer,
41a to 41c input terminals of the signal synthesizer,
41d connection part,
42 synthesis amplification part,
50 output section (output means),
51 calculation unit,
52 display section,
60 External output unit (external output means),
100, 200 photon meter,
110 sensor unit,
111 light receiving window,
120 optical quantum meter body,
121 operation panel,
122 display panel,
130 Connection cable.
Claims (3)
各々の前記受光手段から出力される光強度信号のうちの少なくとも１つを選択する信号選択手段と、
前記信号選択手段で選択された前記光強度信号を合成する信号合成手段と、
前記信号合成手段で合成された合成光強度信号に基づいて、特定の波長帯域の光量子束密度を算出して出力する出力手段と、
を有する、光量子計。 A plurality of light receiving means for receiving light having different wavelengths in the visible light region and the far red light region, and outputting a light intensity signal having a magnitude corresponding to the received light intensity;
Signal selection means for selecting at least one of the light intensity signals output from each of the light receiving means;
Signal combining means for combining the light intensity signals selected by the signal selecting means;
Based on the combined light intensity signal synthesized by the signal synthesis means, an output means for calculating and outputting the photon flux density of a specific wavelength band; and
An optical quantum meter.
４００〜５００ｎｍの波長の光を受光する第１受光手段と、
５００〜６００ｎｍの波長の光を受光する第２受光手段と、
６００〜７００ｎｍの波長の光を受光する第３受光手段と、を備え、
前記信号選択手段は、
前記第１受光手段の出力部と前記信号合成手段との間に接続される第１スイッチと、
前記第２受光手段の出力部と前記信号合成手段との間に接続される第２スイッチと、
前記第３受光手段の出力部と前記信号合成手段との間に接続される第３スイッチと、を備え、
前記信号合成手段は、
前記第１〜第３スイッチを介して印加された光強度信号を合成する合成部と、
当該合成部で合成された合成光強度信号を増幅する合成増幅部と、
を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の光量子計。 The plurality of light receiving means are:
First light receiving means for receiving light having a wavelength of 400 to 500 nm;
Second light receiving means for receiving light having a wavelength of 500 to 600 nm;
A third light receiving means for receiving light having a wavelength of 600 to 700 nm,
The signal selection means includes
A first switch connected between the output unit of the first light receiving means and the signal combining means;
A second switch connected between the output unit of the second light receiving means and the signal combining means;
A third switch connected between the output unit of the third light receiving means and the signal combining means,
The signal synthesis means includes
A combining unit that combines the light intensity signals applied via the first to third switches;
A synthesis amplification unit for amplifying the combined light intensity signal synthesized by the synthesis unit;
The optical quantum meter according to claim 1, comprising:
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