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植物育成のための光制御装置、光制御方法、光制御プログラム及び光制御のためのデータ収集装置 コモンズ

国内特許コード P130008622
整理番号 FU507
掲載日 2013年3月6日
出願番号 特願2012-289219
公開番号 特開2014-128252
出願日 平成24年12月29日(2012.12.29)
公開日 平成26年7月10日(2014.7.10)
発明者
  • 明石 行生
  • 田中 紘一
  • 畑下 昌範
出願人
  • 国立大学法人福井大学
  • 公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター
発明の名称 植物育成のための光制御装置、光制御方法、光制御プログラム及び光制御のためのデータ収集装置 コモンズ
発明の概要 【課題】自然光のように変化する外部光との併用が可能で、植物の育成条件に適した光形態形成が可能な光制御装置を提供する。
【解決手段】植物に光を照射することで植物の成長を促進させる植物育成のための光制御装置1において、植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部11と、植物に応じて予め準備された光制御モデルを記憶し、光検出部によって検出された分光放射強度と光制御モデルの算出結果とから不足分の分光放射強度を求める制御部13と、この制御部13からの指令信号に基づいて、不足分の分光放射強度を補光する補光部12とを有し、補光部12によって補光された光の分光放射強度を光検出部11で検出し、検出された結果を制御部13にフィードバックするように構成した。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



例えば植物の生産現場においては、短日植物や長日植物の花芽の形成時期を調整するために、前記植物に照射する光の時間や分光放射強度を調整することが行われている(例えば、特許文献1、2参照)。

ところで、光と植物との関係においては、「赤色光・遠赤色光」は「発芽誘導、発芽阻害、成長調節、茎伸張・葉面積拡大というような形態形成、発芽形成、色素合成」に関係することが知られている。また、「青色光」は「茎伸張・出葉速度・葉厚というような形態形成、光屈性、気孔開口、葉緑体の運動、花成というような花芽形成、既日リズムの同調、色素合成」に関係することが知られている。





LEDは、RGB(赤緑青)の発光色の組合せにより、あらゆる色の照明光を作り出すことが容易なうえ、低消費電力や低発熱の点で他の照明装置に優れることから、LEDを利用して分光放射強度(周波数ごとの光強度)の調整を行い、植物工場等における植物生産性を高めようとする提案もなされている。

例えば、特許文献2に記載の育成方法では、赤と青の二種類のLEDを隣接して配置し、予め定められたタイミングで赤と青のLEDを交互に発光させたり同時に発光させたりすることで、植物の光合成に加えて光形態形成を促進さようとしている。

産業上の利用分野



本発明は、植物の育成に必要な光を制御する光制御装置及び光制御方法並びに光制御プログラムに関し、特に、育成の対象となる植物に適した光形態を形成して前記植物に照射することのできる光制御装置、光制御方法及びこの方法に使用される光制御プログラム並びに光制御のためのデータ収集装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
植物に光を照射することで前記植物の成長を促進させる植物育成のための光制御装置において、
前記植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、
前記植物に応じて予め準備された光制御モデル及び予め定められた値を記憶する記憶部と、
前記光検出部によって検出された分光放射強度に基づき前記光制御モデルを用いて得られた結果と前記値とから不足分の分光放射強度を求める制御部と、
この制御部からの指令信号に基づいて、不足分の分光放射強度を補光する補光部と、
を有し、
補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を前記光検出部で検出し、検出された結果を前記制御部にフィードバックすること、
を特徴とする植物育成のための光制御装置。

【請求項2】
前記光検出器によって植物ごとに求められた分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から、前記光制御モデルを作成する光モデル作成部を有することを特徴とする請求項1に記載の植物育成のための光制御装置。

【請求項3】
前記光制御モデルが、分光放射強度と、光合成に関する作用分光感度と、フィトクロムの作用分光感度と、クリプトクロムの作用分光感度を用いて以下の式で表されることを特徴とする請求項1又は2に記載の植物育成のための光制御装置。



(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b,b,c:係数、α1~α2:光合成の有効感度波長領域、β1~β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3~β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1~γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)

【請求項4】
請求項3に記載の植物育成のための光制御装置における式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、


(b3:係数、δ1~δ2:青色光の波長領域、δ3~δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えることを特徴とする請求項3に記載の植物育成のための光制御装置。

【請求項5】
植物に光を照射することで前記植物の成長を促進する植物育成のための光制御方法において、
前記植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、前記植物に応じて予め準備された光制御モデル及び予め定められた値を記憶する記憶部と、前記光検出部の検出結果に基づいて不足分の分光放射強度を求める制御部と、この制御部からの指令信号によって不足分の分光放射強度を補光する補光部とを準備し、
前記光検出部によって前記植物に照射される分光放射強度を検出するステップと、
検出された分光放射強度と前記記憶部から読み出した光制御モデルとから不足分の分光放射強度を求めるステップと、
得前記制御部からの指令信号に基づいて不足分の分光放射強度を補光するステップと、
補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を前記光検出部で検出し、検出された結果を前記制御部にフィードバックするステップと、
を有することを特徴とする植物育成のための光制御方法。

【請求項6】
前記植物ごとに求められた分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から前記光制御モデルを作成するステップを有することを特徴とする請求項5に記載の植物育成のための光制御方法。

【請求項7】
請求項5又は請求項6に記載の植物育成のための光制御方法において、前記光制御モデルの光合成に関する作用分光感度と、フィトクロムの作用分光感度と、クリプトクロムの作用分光感度とを含む部分が以下の式で表されることを特徴とする植物育成のための光制御方法。


(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b,b,c:係数、α1~α2:光合成の有効感度波長領域、β1~β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3~β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1~γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)

【請求項8】
式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、


(b3:係数、δ1~δ2:青色光の波長領域、δ3~δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えることを特徴とする請求項7に記載の植物育成のための光制御方法。

【請求項9】
コンピュータにインストールされることで請求項5~8のいずれかに記載の光制御方法の各ステップを実行させることを特徴とする植物育成のための光制御プログラム。

【請求項10】
請求項5~8のいずれかに記載の植物育成のための光制御方法に用いられる光制御モデルを作成するためのデータ収集装置であって、植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、この光検出部によって検出された分光放射強度、植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度の関係から光制御モデルを作成する光モデル作成部と、作成された前記光制御モデルを記憶する記憶部とを有することを特徴とする光制御のためのデータ収集装置。



国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012289219thum.jpg
出願権利状態 公開
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