植物の育成方法
【課題】植物の育成効率を高くすることができる植物の育成方法を提供する。
【解決手段】本実施の形態による植物の育成方法は、光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する。植物の育成方法は、照射する工程（Ｓ１２）と、切り替える工程（Ｓ１４）とを備える。照射する工程では、指向性の強い光を植物に照射する。切り替える工程では、植物の成長の度合いを判断する。そして、植物の生長度合いに基づいて、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替える。以上の方法により、植物が受ける光量が向上し、植物の育成効率が向上する。
【解決手段】本実施の形態による植物の育成方法は、光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する。植物の育成方法は、照射する工程（Ｓ１２）と、切り替える工程（Ｓ１４）とを備える。照射する工程では、指向性の強い光を植物に照射する。切り替える工程では、植物の成長の度合いを判断する。そして、植物の生長度合いに基づいて、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替える。以上の方法により、植物が受ける光量が向上し、植物の育成効率が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の育成方法に関し、さらに詳しくは、光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する植物の育成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人工光を利用した種々の植物の育成方法が提案されている。
【０００３】
国際公開第２００８／１０２７６２号（特許文献１）には、扁平で且つ指向性が高く、光束密度の均一性の高い光束を形成することができる照明装置を用いた植物育成装置が開示されている（［０００６］参照）。特許文献１では、光源装置が扁平且つ指向性の高い光束を発し、面出光構造体により植物育成用棚の全面にわたって均一な照明光を照射する（特許文献１の［００５６］〜［００５７］参照）。
【０００４】
実用新案登録３１３９１９４号公報（特許文献２）には、複数のＬＥＤからの光を均一に混同して照射する植物育用照射装置が開示されている（［０００７］参照）。特許文献２では、集光レンズが青色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤとから射出される光をほぼすべて植物に向かって集光する。そして、光混合板が集光された光を混同して植物に光を照射する。（特許文献２の［００２１］〜［００２３］参照）。
【０００５】
特開平４−３４９８２２号公報（特許文献３）には、消費電力が少なく、余分な設備が必要なく、また植物の促進段階に合わせ植物を育成することのできる植物育成装置が開示されている（［０００５］参照）。特許文献３では、反射体の側面にモータが設けられる。モータを回動することにより、各反射体の角度が変化し、照度分布が変化する（特許文献３の［００１１］参照）。
【０００６】
特開２００４−１２１１７２号公報（特許文献４）には、植物の育成に際して白色の光源を用いる場合に比較して茎長や下胚軸長を大きくすることができる植物育成照明方法が開示されている（［００１８］参照）。特許文献４の発明は、４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対する４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を０〜１０％と小さくして下胚伸長を伸長させ、下胚伸長が所望程度大きくなった後の栽培時期においては、４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を１０％以上に増加させる。これにより、下胚伸長の成長率が低減し、結果的に下胚伸長に対する下胚軸径の増加率が相対的に大きくなる（特許文献４の［００３０］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０２７６２号
【特許文献２】実用新案登録３１３９１９４号公報
【特許文献３】特開平４−３４９８２２号公報
【特許文献４】特開２００４−１２１１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に、植物が成長すると、その植物の葉の枚数が増える。植物の葉の枚数が増えると、照射される光に対して、各葉が重なり合い、上方の葉と重なった下方の葉には光が当たらない。したがって、植物の育成効率が低くなる。
【０００９】
特許文献１〜４は、そのことについて示唆していない。つまり、特許文献１〜４に記載の発明では、植物が成長するにつれて、植物の育成効率が低くなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、植物の育成効率を高くすることができる植物の育成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１１】
本発明による植物の育成方法は、光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する植物の育成方法であって、照射する工程と、切り替える工程とを備える。照射する工程は、植物に指向性の強い光を照射する。切り替える工程は、植物の成長の度合いに基づいて、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替える。
【００１２】
本発明による植物の育成方法は、植物に指向性の強い光を照射し、植物の成長の度合いに基づいて、植物に照射する光を指向性の弱い光に切り替える。したがって、植物全体が受ける光量が増加するので、植物の育成効率を高くすることができる。
【００１３】
好ましくは、切り替える工程は、植物に形成された葉の枚数が基準枚数に達した場合、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り換える。
【００１４】
この場合、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替えるタイミングを容易に判断することができる。
【００１５】
好ましくは、切り替える工程は、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り換えるとき、指向性の強い光を、拡散シートを介して、植物に照射する。
【００１６】
この場合、指向性の強い光を、拡散シートを介して、植物に照射するので、指向性の強い光が、指向性の弱い光として植物に照射する。したがって、指向性の強い光を指向性の弱い光に容易に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態による植物育成装置の模式図である。
【図２】図１に示した植物育成装置が備える照明装置を示す模式図である。
【図３】本実施の形態による植物の育成方法を示すフロー図である。
【図４】図１に示した植物育成装置において、指向性の強い光が植物に照射される様子を示す模式図である。
【図５】図１に示した植物育成装置において、指向性の弱い光が植物に照射される様子を示す概略図である。
【図６】１枚の葉に光が照射される様子を示す模式図である。
【図７】図６に示した模式図における各角度に対する光量比を示す図である。
【図８】互いに重なる２枚の葉に光が照射される様子を示す概模式図である。
【図９】図８に示した模式図における各角度に対する総光量比を示す図である。
【図１０】図２に示した照明装置の他の例を示す模式図である。
【図１１】図２及び図１０に示した照明装置の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
［第１の実施の形態］
［植物育成装置の構成及び動作］
図１〜図２を参照して、植物育成装置の構成及び動作を説明する。図１は、植物育成装置１の模式図である。植物育成装置１は、筐体１０と、照明装置１１と、培養土１２とを備える。培養土１２には、植物１２１が植えられている。本例では、植物１２１として、リーフレタスを用いるが、これに限定されない。植物１２１として、どんな植物を用いてもよい。照明装置１１は、筐体１０の天井に配置され、培養土１２の上方に配置される。照明装置１１は、植物１２１に光を照射する。なお、図示されていないが、植物育成装置１は、温度調節機及び湿度調節機などを備えていてもよい。
【００２０】
図２は、照明装置１１を示す模式図である。本例では、照明装置１１として、周知のエッジライト型の照明装置を用いる。照明装置１１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１１１と、フレーム１１２と、導光板１１３と、光学シート１１４と、透明ガラス板１１５と、開口部１１６と、拡散シート１１７とを備える。
【００２１】
ＬＥＤ１１１は、導光板１１３の側面に配置される。ＬＥＤ１１１は、導光板１１３の側面に光（Ｌｉｇｈｔ）Ｌを出射する。光Ｌは、導光板１１３の側面から入射し、導光板１１３内を、図中のＡ方向に進む。ＬＥＤ１１１は、図示されていないが、赤色ＬＥＤ（波長が６６０ｎｍ）と、青色ＬＥＤ（波長が４５０ｎｍ）とを備える。本例では、赤色ＬＥＤの個数と、青色ＬＥＤの個数との比率（Ｒ／Ｂ比）が、３：１である。このことより、植物１２１が効率良く光Ｌを吸収する。フレーム１１２は、下方が開口する筐体であり、天井には図示しない反射シートが貼付される。
【００２２】
導光板１１３は板状であり、反射シートと対向して、フレーム１１２の上部に配置される。そのため、導光板１１３の上面から出射した光Ｌは、反射シートで反射して、導光板１１３に戻る。導光板１１３はさらに、図示されていないが、複数のプリズムを有している。複数のプリズムは、ＬＥＤ１１１から出射された光Ｌを全反射し、Ｂ方向に導く。
【００２３】
光学シート１１４は、フレーム１１２内に配置され、導光板１１３の下方に配置される。光学シート１１４は、図示されていないが、プリズムを有している。光学シート１１４は、導光板１１３から出射された光Ｌを、さらにＢ方向側に屈折する。これにより、光Ｌは、Ｂ方向（つまり、照明装置１１の下面の法線方向）に略平行に出射する。つまり、照明装置１１は、下方に平行光を出射する。光学シート１１４はたとえば、プリズムシートやレンチキュラレンズシート、マイクロレンズアレイシート等である。
【００２４】
上述のとおり、照明装置１１は、下方に平行光（Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｌｉｇｈｔ）ＰＬを出射する。平行光ＰＬは、強い指向性を有する。透明ガラス板１１５は、光学シート１１４の下方に配置され、光学シート１１４から出射された平行光ＰＬを透過する。
【００２５】
開口部１１６は、フレーム１１２の側面に形成される。開口部１１６には、拡散シート１１７が挿入される。拡散シート１１７は、開口部１１６から照明装置１１内に挿入される。拡散シート１１７は、照明装置１１に着脱可能である。拡散シート１１７は、周知の構成を有する。光学シート１１４から出射された平行光ＰＬは、拡散シート１１７により拡散する。したがって、拡散シート１１７は、拡散光（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｌｉｇｈｔ）ＤＬを出射する。拡散光ＤＬは、光学シート１１４から出射された平行光ＰＬよりも弱い指向性を有する。
【００２６】
照明装置１１は、拡散シート１１７により、平行光ＰＬを、拡散光ＤＬに切り替えることができる。具体的には、拡散シート１１７がフレーム１１２に設置されていない場合、照明装置１１は下方（照明装置１１の下面法線方向）に平行光ＰＬを出射する。一方、拡散シート１１７がフレーム１１２に設置されている場合、照明装置１１は、拡散光ＤＬを出射する。
【００２７】
［植物の育成方法］
上述の植物育成装置１を用いて、植物１２１の育成方法について説明する。植物１２１の成長は、植物１２１が有する複数の葉が受ける光量に依存する。植物１２１が受ける光量が多い方が、植物１２１は成長する。
【００２８】
植物１２１が成長するに従い、葉の枚数も増える。さらに、複数の葉が互いに重なり合う場合もある。葉が互いに重なっていない場合、照明装置１１からの光が鉛直方向に進めば、葉が受ける光量は多くなる。一方、葉が重なっている場合、鉛直方向の光は、上方の葉には当たるが、上方の葉と重なる下方の葉には当たらない。この場合、鉛直方向の光よりも、斜め方向に進む光の方が、下方の葉に当たりやすい。したがって、植物１２１が成長し、葉の数が増えるに従い、平行光ＰＬよりも拡散光ＤＬの方が、植物１２１により多くの光量を与えることができるようになる。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、植物の成長の度合いに応じて、照明装置１１から出射された光Ｌを平行光ＰＬから拡散光ＤＬに切り替える。換言すれば、照明装置１１から出射された光Ｌを、下方への指向性の強い光ＰＬから、指向性の弱い光ＤＬへと切り替える。これにより、植物１２１に多くの光量を与えることができるため、植物１２１の育成効率が向上する。
【００３０】
上述の植物１２１の育成方法は次のとおりである。図３を参照して、初めに、平行光ＰＬから拡散光ＤＬに切り替える基準として、葉の基準枚数が決定される（ステップＳ１１）。その後、平行光ＰＬが植物１２１に照射される（ステップＳ１２）。その後、形成された葉の枚数が基準枚数に達しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。形成された葉の枚数が基準枚数に達している場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、平行光ＰＬから、拡散光ＤＬに切り替える（ステップＳ１４）。より詳細な植物の育成方法は、以下に示される。
【００３１】
まず、基準枚数が決定される（ステップＳ１１）。具体的には、育成する植物１２１の種類を特定する。そして、特定された種類に基づいて、基準枚数が決定される。一般的に、植物１２１の葉は、茎を中心にして螺旋状に形成され、形成された各葉がある周期（フィボナッチ数）毎に重なることが知られている。その周期は、植物１２１の種類毎にほぼ決まっている。したがって、育成する植物１２１を特定すると、その植物１２１の葉が重なる周期を決定することができる。本例では、周期の数×２を、基準枚数とする。植物１２１がリーフレタスの場合、周期が５となるため、基準枚数は１０である。
【００３２】
本実施の形態では、特定された植物１２１の種類に基づいて、基準枚数が決定されているが、これに限定されない。例えば、植物１２１の種類に関係なく、基準枚数を決定してもよい。例えば、植物１２１の製造者が、経験則に基づいて、基準枚数を設定してもよい。
【００３３】
ステップＳ１１の後、平行光ＰＬが、植物１２１に照射される（ステップＳ１２）。このとき、照明装置１１には、拡散シート１１７が配置されない。この場合、図４に示すとおり、照明装置１１は、平行光ＰＬを植物１２１に照射する。
【００３４】
ステップＳ１２の後、植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数に達しているか否かを判断する（ステップＳ１３）。植物１２１に形成された葉の枚数は、以下の方法で算出される。各植物１２１が有する葉の枚数をカウントする。そして、全ての植物１２１の葉の総数を得る。葉の総数を植物１２１の総本数で除した値を、植物１２１に形成された葉の枚数と定義する。
【００３５】
植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数に達していない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。つまり、平行光ＰＬの照射を継続する。
【００３６】
植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数に達している場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、照明装置１は、出射している光Ｌを、平行光ＰＬから、拡散光ＤＬに切り替える（ステップＳ１４）。具体的には、照明装置１１の開口部１１６に、拡散シート１１７が挿入される。これにより、照明装置１１は、図５に示すように、拡散光ＤＬを植物１２１に照射する。
【００３７】
上記のように、照明装置１１は、植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数を満たさない時期（葉の重なりが少ない時期）においては、植物１２１に、平行光（指向性の強い光）ＰＬを照射し、形成された葉の枚数が基準枚数に達した後の時期（葉の重なりが多い時期）においては、植物１２１に拡散光（指向性の弱い光）ＤＬを照射する。そのため、植物育成装置１は、植物１２１の育成効率を高くすることができる。このことは、以下に示すシミュレーションによって推定される。
【００３８】
図６を参照して、シミュレーションにより、葉に当たる光量を調査した。具体的には、平行な板状の葉５０を想定した。そして、想定された葉に対する光Ｌの角度θ（０°≦θ≦９０°）を変えて、葉５０が受ける光量を調べた。図７は、θが９０°のときに葉５０が受けた光量に対する各角度θにおける光量の比（以下、光量比という）を示した図である。
【００３９】
図７を参照して、照射される光Ｌの角度θが０°から９０°に近づくにつれて、葉５０の受ける光量が増加した。つまり、角度θが９０°に近づくほど、１枚の葉５０が受ける光量が増加する。したがって、葉５０に垂直な平行光ＰＬが葉５０に照射されると、１枚の葉５０が受ける光量が最も高くなる。
【００４０】
次に、図８に示すように、鉛直方向に配置され、平面視において、互いに重なる２枚の葉５０を想定した。そして、２枚の葉５０に照射する光Ｌの角度θ（０°≦θ≦９０°）を変えて、各葉５０が受ける光量の和（総光量）を調べた。同様にして、重なっている葉５０の枚数が３〜７枚である場合における総光量も調べた。図９は、葉５０が１枚であり、角度θが９０°のときに葉５０が受けた光量（図７を参照）に対する各角度θにおける総光量（総光量比）を示した図である。なお、本シミュレートでは、各葉５０の間隔Ｄ１と、各葉５０の長さＬ１との比を１：２とした。
【００４１】
図９を参照して、葉５０の枚数が複数枚（２〜７枚）であり、角度θが９０°のときの総光量は、葉５０が１枚であり、角度θが９０°のときの総光量と同じであった。これは、照射される光Ｌに対して、複数の葉５０が互いに重なるように形成されているので、一番上に形成された葉５０のみにしか光Ｌが照射されないためである。また、複数枚（２〜７枚）の葉５０が重なっている場合、角度θが９０°よりも小さくなると、総光量が増加した。以上より、複数枚の葉５０が重なる場合、下方に進む平行光ＰＬよりも、下方を中心として所定の視野角で拡がる拡散光ＤＬの方が、植物１２１全体の受ける光量を増加させることができると推定される。
【００４２】
上記シミュレーションにより、葉の重なりが少ない時期においては、下方に進む平行光ＰＬを植物１２１に照射し、葉の枚数が増えて葉の重なりが増えた時期においては、拡散光ＤＬを照射すれば、植物１２１全体が受ける光量が増加すると推定される。
【００４３】
上述の育成方法では、植物１２１に形成された葉５０の枚数が基準枚数に達した場合、植物１２１に照射する光を平行光ＰＬから拡散光ＤＬに切り替える。基準枚数に基づいて切り替えるため、切り替えるタイミングを容易に判断することができる。
【００４４】
［他の実施の形態］
本実施の形態では、平行光ＰＬを拡散光ＤＬに切り替えるとき、照明装置１１の開口部１１６から拡散シート１１７を挿入する。しかしながら、平行光ＰＬから拡散光ＤＬへの切替方法は、これに限定されない。例えば、平行光ＰＬを植物１２１に照射する照明装置を備える強指向性植物育成装置と、拡散光ＤＬを植物１２１に照射する照明装置を備える弱指向性植物育成装置とを準備する。そして、葉の枚数が基準枚数に達したとき、植物１２１を、強指向性植物育成装置から弱指向性植物育成装置に移動させてもよい。
【００４５】
また、本実施の形態では、植物１２１に形成された葉５０の枚数が基準枚数に達しているときに、光Ｌの指向性を切り替えているが、これに限定されない。例えば、植物１２１の育成開始時点からの経過時間に基づいて、光Ｌの指向性を切り替えてもよい。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、照明装置１１として、エッジライト型の照明装置が用いられているが、これに限定されない。例えば、照明装置１１として、図１０に示す直下型照明装置１１Ａや、図１１に示す直下型照明装置１１Ｂが用いられてもよい。照明装置１１Ａ及び１１Ｂは、照明装置１１と同様に、拡散シート１１７を挿入するための開口部１１６を含む。
【００４７】
照明装置１１Ａは、フレーム１１２と、複数のＬＥＤ１１Ａと、光学レンズ１１８Ａと、透明ガラス板１１５とを備える。複数のＬＥＤ１１１Ａは、フレーム１１２の天井下面に行列状に配置される。各ＬＥＤ１１１Ａの下方には、光学レンズ１１８Ａが配置される。光学レンズ１１８Ａは、平凸レンズであり、その平面がＬＥＤ１１１Ａと対向する。透明ガラス板１１５は、光学レンズ１１８Ａの下方に配置され、光Ｌ２を透過する。ＬＥＤ１１１Ａが光Ｌ２を出射し、レンズ１１８Ａが光Ｌ２を屈折することにより、照明装置１１Ａは、平行光ＰＬ２を照明装置１１Ａの下方（Ｂ方向）に出射する。
【００４８】
照明装置１１Ａのフレーム１１２はさらに、拡散シート１１７を挿入可能な開口部１１６を有する。拡散シート１１７は、光学レンズ１１８Ａと透明ガラス板１１５との間に配置される。拡散シート１１７が配置されたとき、平行光ＰＬ２は、拡散光ＤＬ２になり外部（照明装置１１Ａの下方）に出射する。
【００４９】
照明装置１１Ｂは、フレーム１１２と、複数のＬＥＤ１１１Ｂと、マイクロレンズアレイシート１１８Ｂと、透明ガラス板１１５とを備える。複数のＬＥＤ１１１Ｂは、フレーム１１２の天井下面に行列状に配置され、下方に光Ｌ３を出射する。マイクロレンズアレイシート１１８Ｂの上面には、図示しない反射膜が形成される。反射膜のうち、マイクロレンズの真上に相当する部分には、開口が形成される。マイクロレンズアレイシート１１８Ｂは、ＬＥＤ１１１Ｂの下方に配置される。ＬＥＤ１１１Ｂから出射された光Ｌ３は、反射膜の開口からマイクロレンズアレイシート１１８Ｂに入射する。そして、マイクロレンズの凸面で屈折して外部に出射する。そのため、照明装置１１Ｂは、照明装置１１Ｂの下方に平行光ＰＬ３を出射する。
【００５０】
照明装置１１Ｂのフレーム１１２はさらに、拡散シート１１７を挿入可能な開口部１１６を有する。拡散シート１１７は、マイクロレンズアレイシート１１８Ｂと透明ガラス板１１５との間に配置される。拡散シート１１７が配置されたとき、平行光ＰＬ３は、拡散光ＤＬ３になり、外部（照明装置１１Ａの下方）に出射する。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 植物育成装置
１１ 照明装置
１１７ 拡散シート
１２１ 植物
Ｌ（ＰＬ，ＤＬ） 光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の育成方法に関し、さらに詳しくは、光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する植物の育成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人工光を利用した種々の植物の育成方法が提案されている。
【０００３】
国際公開第２００８／１０２７６２号（特許文献１）には、扁平で且つ指向性が高く、光束密度の均一性の高い光束を形成することができる照明装置を用いた植物育成装置が開示されている（［０００６］参照）。特許文献１では、光源装置が扁平且つ指向性の高い光束を発し、面出光構造体により植物育成用棚の全面にわたって均一な照明光を照射する（特許文献１の［００５６］〜［００５７］参照）。
【０００４】
実用新案登録３１３９１９４号公報（特許文献２）には、複数のＬＥＤからの光を均一に混同して照射する植物育用照射装置が開示されている（［０００７］参照）。特許文献２では、集光レンズが青色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤとから射出される光をほぼすべて植物に向かって集光する。そして、光混合板が集光された光を混同して植物に光を照射する。（特許文献２の［００２１］〜［００２３］参照）。
【０００５】
特開平４−３４９８２２号公報（特許文献３）には、消費電力が少なく、余分な設備が必要なく、また植物の促進段階に合わせ植物を育成することのできる植物育成装置が開示されている（［０００５］参照）。特許文献３では、反射体の側面にモータが設けられる。モータを回動することにより、各反射体の角度が変化し、照度分布が変化する（特許文献３の［００１１］参照）。
【０００６】
特開２００４−１２１１７２号公報（特許文献４）には、植物の育成に際して白色の光源を用いる場合に比較して茎長や下胚軸長を大きくすることができる植物育成照明方法が開示されている（［００１８］参照）。特許文献４の発明は、４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対する４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を０〜１０％と小さくして下胚伸長を伸長させ、下胚伸長が所望程度大きくなった後の栽培時期においては、４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を１０％以上に増加させる。これにより、下胚伸長の成長率が低減し、結果的に下胚伸長に対する下胚軸径の増加率が相対的に大きくなる（特許文献４の［００３０］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０２７６２号
【特許文献２】実用新案登録３１３９１９４号公報
【特許文献３】特開平４−３４９８２２号公報
【特許文献４】特開２００４−１２１１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に、植物が成長すると、その植物の葉の枚数が増える。植物の葉の枚数が増えると、照射される光に対して、各葉が重なり合い、上方の葉と重なった下方の葉には光が当たらない。したがって、植物の育成効率が低くなる。
【０００９】
特許文献１〜４は、そのことについて示唆していない。つまり、特許文献１〜４に記載の発明では、植物が成長するにつれて、植物の育成効率が低くなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、植物の育成効率を高くすることができる植物の育成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１１】
本発明による植物の育成方法は、光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する植物の育成方法であって、照射する工程と、切り替える工程とを備える。照射する工程は、植物に指向性の強い光を照射する。切り替える工程は、植物の成長の度合いに基づいて、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替える。
【００１２】
本発明による植物の育成方法は、植物に指向性の強い光を照射し、植物の成長の度合いに基づいて、植物に照射する光を指向性の弱い光に切り替える。したがって、植物全体が受ける光量が増加するので、植物の育成効率を高くすることができる。
【００１３】
好ましくは、切り替える工程は、植物に形成された葉の枚数が基準枚数に達した場合、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り換える。
【００１４】
この場合、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替えるタイミングを容易に判断することができる。
【００１５】
好ましくは、切り替える工程は、指向性の強い光を指向性の弱い光に切り換えるとき、指向性の強い光を、拡散シートを介して、植物に照射する。
【００１６】
この場合、指向性の強い光を、拡散シートを介して、植物に照射するので、指向性の強い光が、指向性の弱い光として植物に照射する。したがって、指向性の強い光を指向性の弱い光に容易に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態による植物育成装置の模式図である。
【図２】図１に示した植物育成装置が備える照明装置を示す模式図である。
【図３】本実施の形態による植物の育成方法を示すフロー図である。
【図４】図１に示した植物育成装置において、指向性の強い光が植物に照射される様子を示す模式図である。
【図５】図１に示した植物育成装置において、指向性の弱い光が植物に照射される様子を示す概略図である。
【図６】１枚の葉に光が照射される様子を示す模式図である。
【図７】図６に示した模式図における各角度に対する光量比を示す図である。
【図８】互いに重なる２枚の葉に光が照射される様子を示す概模式図である。
【図９】図８に示した模式図における各角度に対する総光量比を示す図である。
【図１０】図２に示した照明装置の他の例を示す模式図である。
【図１１】図２及び図１０に示した照明装置の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
［第１の実施の形態］
［植物育成装置の構成及び動作］
図１〜図２を参照して、植物育成装置の構成及び動作を説明する。図１は、植物育成装置１の模式図である。植物育成装置１は、筐体１０と、照明装置１１と、培養土１２とを備える。培養土１２には、植物１２１が植えられている。本例では、植物１２１として、リーフレタスを用いるが、これに限定されない。植物１２１として、どんな植物を用いてもよい。照明装置１１は、筐体１０の天井に配置され、培養土１２の上方に配置される。照明装置１１は、植物１２１に光を照射する。なお、図示されていないが、植物育成装置１は、温度調節機及び湿度調節機などを備えていてもよい。
【００２０】
図２は、照明装置１１を示す模式図である。本例では、照明装置１１として、周知のエッジライト型の照明装置を用いる。照明装置１１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１１１と、フレーム１１２と、導光板１１３と、光学シート１１４と、透明ガラス板１１５と、開口部１１６と、拡散シート１１７とを備える。
【００２１】
ＬＥＤ１１１は、導光板１１３の側面に配置される。ＬＥＤ１１１は、導光板１１３の側面に光（Ｌｉｇｈｔ）Ｌを出射する。光Ｌは、導光板１１３の側面から入射し、導光板１１３内を、図中のＡ方向に進む。ＬＥＤ１１１は、図示されていないが、赤色ＬＥＤ（波長が６６０ｎｍ）と、青色ＬＥＤ（波長が４５０ｎｍ）とを備える。本例では、赤色ＬＥＤの個数と、青色ＬＥＤの個数との比率（Ｒ／Ｂ比）が、３：１である。このことより、植物１２１が効率良く光Ｌを吸収する。フレーム１１２は、下方が開口する筐体であり、天井には図示しない反射シートが貼付される。
【００２２】
導光板１１３は板状であり、反射シートと対向して、フレーム１１２の上部に配置される。そのため、導光板１１３の上面から出射した光Ｌは、反射シートで反射して、導光板１１３に戻る。導光板１１３はさらに、図示されていないが、複数のプリズムを有している。複数のプリズムは、ＬＥＤ１１１から出射された光Ｌを全反射し、Ｂ方向に導く。
【００２３】
光学シート１１４は、フレーム１１２内に配置され、導光板１１３の下方に配置される。光学シート１１４は、図示されていないが、プリズムを有している。光学シート１１４は、導光板１１３から出射された光Ｌを、さらにＢ方向側に屈折する。これにより、光Ｌは、Ｂ方向（つまり、照明装置１１の下面の法線方向）に略平行に出射する。つまり、照明装置１１は、下方に平行光を出射する。光学シート１１４はたとえば、プリズムシートやレンチキュラレンズシート、マイクロレンズアレイシート等である。
【００２４】
上述のとおり、照明装置１１は、下方に平行光（Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｌｉｇｈｔ）ＰＬを出射する。平行光ＰＬは、強い指向性を有する。透明ガラス板１１５は、光学シート１１４の下方に配置され、光学シート１１４から出射された平行光ＰＬを透過する。
【００２５】
開口部１１６は、フレーム１１２の側面に形成される。開口部１１６には、拡散シート１１７が挿入される。拡散シート１１７は、開口部１１６から照明装置１１内に挿入される。拡散シート１１７は、照明装置１１に着脱可能である。拡散シート１１７は、周知の構成を有する。光学シート１１４から出射された平行光ＰＬは、拡散シート１１７により拡散する。したがって、拡散シート１１７は、拡散光（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｌｉｇｈｔ）ＤＬを出射する。拡散光ＤＬは、光学シート１１４から出射された平行光ＰＬよりも弱い指向性を有する。
【００２６】
照明装置１１は、拡散シート１１７により、平行光ＰＬを、拡散光ＤＬに切り替えることができる。具体的には、拡散シート１１７がフレーム１１２に設置されていない場合、照明装置１１は下方（照明装置１１の下面法線方向）に平行光ＰＬを出射する。一方、拡散シート１１７がフレーム１１２に設置されている場合、照明装置１１は、拡散光ＤＬを出射する。
【００２７】
［植物の育成方法］
上述の植物育成装置１を用いて、植物１２１の育成方法について説明する。植物１２１の成長は、植物１２１が有する複数の葉が受ける光量に依存する。植物１２１が受ける光量が多い方が、植物１２１は成長する。
【００２８】
植物１２１が成長するに従い、葉の枚数も増える。さらに、複数の葉が互いに重なり合う場合もある。葉が互いに重なっていない場合、照明装置１１からの光が鉛直方向に進めば、葉が受ける光量は多くなる。一方、葉が重なっている場合、鉛直方向の光は、上方の葉には当たるが、上方の葉と重なる下方の葉には当たらない。この場合、鉛直方向の光よりも、斜め方向に進む光の方が、下方の葉に当たりやすい。したがって、植物１２１が成長し、葉の数が増えるに従い、平行光ＰＬよりも拡散光ＤＬの方が、植物１２１により多くの光量を与えることができるようになる。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、植物の成長の度合いに応じて、照明装置１１から出射された光Ｌを平行光ＰＬから拡散光ＤＬに切り替える。換言すれば、照明装置１１から出射された光Ｌを、下方への指向性の強い光ＰＬから、指向性の弱い光ＤＬへと切り替える。これにより、植物１２１に多くの光量を与えることができるため、植物１２１の育成効率が向上する。
【００３０】
上述の植物１２１の育成方法は次のとおりである。図３を参照して、初めに、平行光ＰＬから拡散光ＤＬに切り替える基準として、葉の基準枚数が決定される（ステップＳ１１）。その後、平行光ＰＬが植物１２１に照射される（ステップＳ１２）。その後、形成された葉の枚数が基準枚数に達しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。形成された葉の枚数が基準枚数に達している場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、平行光ＰＬから、拡散光ＤＬに切り替える（ステップＳ１４）。より詳細な植物の育成方法は、以下に示される。
【００３１】
まず、基準枚数が決定される（ステップＳ１１）。具体的には、育成する植物１２１の種類を特定する。そして、特定された種類に基づいて、基準枚数が決定される。一般的に、植物１２１の葉は、茎を中心にして螺旋状に形成され、形成された各葉がある周期（フィボナッチ数）毎に重なることが知られている。その周期は、植物１２１の種類毎にほぼ決まっている。したがって、育成する植物１２１を特定すると、その植物１２１の葉が重なる周期を決定することができる。本例では、周期の数×２を、基準枚数とする。植物１２１がリーフレタスの場合、周期が５となるため、基準枚数は１０である。
【００３２】
本実施の形態では、特定された植物１２１の種類に基づいて、基準枚数が決定されているが、これに限定されない。例えば、植物１２１の種類に関係なく、基準枚数を決定してもよい。例えば、植物１２１の製造者が、経験則に基づいて、基準枚数を設定してもよい。
【００３３】
ステップＳ１１の後、平行光ＰＬが、植物１２１に照射される（ステップＳ１２）。このとき、照明装置１１には、拡散シート１１７が配置されない。この場合、図４に示すとおり、照明装置１１は、平行光ＰＬを植物１２１に照射する。
【００３４】
ステップＳ１２の後、植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数に達しているか否かを判断する（ステップＳ１３）。植物１２１に形成された葉の枚数は、以下の方法で算出される。各植物１２１が有する葉の枚数をカウントする。そして、全ての植物１２１の葉の総数を得る。葉の総数を植物１２１の総本数で除した値を、植物１２１に形成された葉の枚数と定義する。
【００３５】
植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数に達していない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。つまり、平行光ＰＬの照射を継続する。
【００３６】
植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数に達している場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、照明装置１は、出射している光Ｌを、平行光ＰＬから、拡散光ＤＬに切り替える（ステップＳ１４）。具体的には、照明装置１１の開口部１１６に、拡散シート１１７が挿入される。これにより、照明装置１１は、図５に示すように、拡散光ＤＬを植物１２１に照射する。
【００３７】
上記のように、照明装置１１は、植物１２１に形成された葉の枚数が基準枚数を満たさない時期（葉の重なりが少ない時期）においては、植物１２１に、平行光（指向性の強い光）ＰＬを照射し、形成された葉の枚数が基準枚数に達した後の時期（葉の重なりが多い時期）においては、植物１２１に拡散光（指向性の弱い光）ＤＬを照射する。そのため、植物育成装置１は、植物１２１の育成効率を高くすることができる。このことは、以下に示すシミュレーションによって推定される。
【００３８】
図６を参照して、シミュレーションにより、葉に当たる光量を調査した。具体的には、平行な板状の葉５０を想定した。そして、想定された葉に対する光Ｌの角度θ（０°≦θ≦９０°）を変えて、葉５０が受ける光量を調べた。図７は、θが９０°のときに葉５０が受けた光量に対する各角度θにおける光量の比（以下、光量比という）を示した図である。
【００３９】
図７を参照して、照射される光Ｌの角度θが０°から９０°に近づくにつれて、葉５０の受ける光量が増加した。つまり、角度θが９０°に近づくほど、１枚の葉５０が受ける光量が増加する。したがって、葉５０に垂直な平行光ＰＬが葉５０に照射されると、１枚の葉５０が受ける光量が最も高くなる。
【００４０】
次に、図８に示すように、鉛直方向に配置され、平面視において、互いに重なる２枚の葉５０を想定した。そして、２枚の葉５０に照射する光Ｌの角度θ（０°≦θ≦９０°）を変えて、各葉５０が受ける光量の和（総光量）を調べた。同様にして、重なっている葉５０の枚数が３〜７枚である場合における総光量も調べた。図９は、葉５０が１枚であり、角度θが９０°のときに葉５０が受けた光量（図７を参照）に対する各角度θにおける総光量（総光量比）を示した図である。なお、本シミュレートでは、各葉５０の間隔Ｄ１と、各葉５０の長さＬ１との比を１：２とした。
【００４１】
図９を参照して、葉５０の枚数が複数枚（２〜７枚）であり、角度θが９０°のときの総光量は、葉５０が１枚であり、角度θが９０°のときの総光量と同じであった。これは、照射される光Ｌに対して、複数の葉５０が互いに重なるように形成されているので、一番上に形成された葉５０のみにしか光Ｌが照射されないためである。また、複数枚（２〜７枚）の葉５０が重なっている場合、角度θが９０°よりも小さくなると、総光量が増加した。以上より、複数枚の葉５０が重なる場合、下方に進む平行光ＰＬよりも、下方を中心として所定の視野角で拡がる拡散光ＤＬの方が、植物１２１全体の受ける光量を増加させることができると推定される。
【００４２】
上記シミュレーションにより、葉の重なりが少ない時期においては、下方に進む平行光ＰＬを植物１２１に照射し、葉の枚数が増えて葉の重なりが増えた時期においては、拡散光ＤＬを照射すれば、植物１２１全体が受ける光量が増加すると推定される。
【００４３】
上述の育成方法では、植物１２１に形成された葉５０の枚数が基準枚数に達した場合、植物１２１に照射する光を平行光ＰＬから拡散光ＤＬに切り替える。基準枚数に基づいて切り替えるため、切り替えるタイミングを容易に判断することができる。
【００４４】
［他の実施の形態］
本実施の形態では、平行光ＰＬを拡散光ＤＬに切り替えるとき、照明装置１１の開口部１１６から拡散シート１１７を挿入する。しかしながら、平行光ＰＬから拡散光ＤＬへの切替方法は、これに限定されない。例えば、平行光ＰＬを植物１２１に照射する照明装置を備える強指向性植物育成装置と、拡散光ＤＬを植物１２１に照射する照明装置を備える弱指向性植物育成装置とを準備する。そして、葉の枚数が基準枚数に達したとき、植物１２１を、強指向性植物育成装置から弱指向性植物育成装置に移動させてもよい。
【００４５】
また、本実施の形態では、植物１２１に形成された葉５０の枚数が基準枚数に達しているときに、光Ｌの指向性を切り替えているが、これに限定されない。例えば、植物１２１の育成開始時点からの経過時間に基づいて、光Ｌの指向性を切り替えてもよい。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、照明装置１１として、エッジライト型の照明装置が用いられているが、これに限定されない。例えば、照明装置１１として、図１０に示す直下型照明装置１１Ａや、図１１に示す直下型照明装置１１Ｂが用いられてもよい。照明装置１１Ａ及び１１Ｂは、照明装置１１と同様に、拡散シート１１７を挿入するための開口部１１６を含む。
【００４７】
照明装置１１Ａは、フレーム１１２と、複数のＬＥＤ１１Ａと、光学レンズ１１８Ａと、透明ガラス板１１５とを備える。複数のＬＥＤ１１１Ａは、フレーム１１２の天井下面に行列状に配置される。各ＬＥＤ１１１Ａの下方には、光学レンズ１１８Ａが配置される。光学レンズ１１８Ａは、平凸レンズであり、その平面がＬＥＤ１１１Ａと対向する。透明ガラス板１１５は、光学レンズ１１８Ａの下方に配置され、光Ｌ２を透過する。ＬＥＤ１１１Ａが光Ｌ２を出射し、レンズ１１８Ａが光Ｌ２を屈折することにより、照明装置１１Ａは、平行光ＰＬ２を照明装置１１Ａの下方（Ｂ方向）に出射する。
【００４８】
照明装置１１Ａのフレーム１１２はさらに、拡散シート１１７を挿入可能な開口部１１６を有する。拡散シート１１７は、光学レンズ１１８Ａと透明ガラス板１１５との間に配置される。拡散シート１１７が配置されたとき、平行光ＰＬ２は、拡散光ＤＬ２になり外部（照明装置１１Ａの下方）に出射する。
【００４９】
照明装置１１Ｂは、フレーム１１２と、複数のＬＥＤ１１１Ｂと、マイクロレンズアレイシート１１８Ｂと、透明ガラス板１１５とを備える。複数のＬＥＤ１１１Ｂは、フレーム１１２の天井下面に行列状に配置され、下方に光Ｌ３を出射する。マイクロレンズアレイシート１１８Ｂの上面には、図示しない反射膜が形成される。反射膜のうち、マイクロレンズの真上に相当する部分には、開口が形成される。マイクロレンズアレイシート１１８Ｂは、ＬＥＤ１１１Ｂの下方に配置される。ＬＥＤ１１１Ｂから出射された光Ｌ３は、反射膜の開口からマイクロレンズアレイシート１１８Ｂに入射する。そして、マイクロレンズの凸面で屈折して外部に出射する。そのため、照明装置１１Ｂは、照明装置１１Ｂの下方に平行光ＰＬ３を出射する。
【００５０】
照明装置１１Ｂのフレーム１１２はさらに、拡散シート１１７を挿入可能な開口部１１６を有する。拡散シート１１７は、マイクロレンズアレイシート１１８Ｂと透明ガラス板１１５との間に配置される。拡散シート１１７が配置されたとき、平行光ＰＬ３は、拡散光ＤＬ３になり、外部（照明装置１１Ａの下方）に出射する。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 植物育成装置
１１ 照明装置
１１７ 拡散シート
１２１ 植物
Ｌ（ＰＬ，ＤＬ） 光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する植物の育成方法であって、
前記植物に指向性の強い光を照射する工程と、
前記植物の成長の度合いに基づいて、前記指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替える工程とを備える、植物の育成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の植物の育成方法であって、
前記切り替える工程は、
前記植物に形成された葉の枚数が基準枚数に達した場合、前記指向性の強い光を前記指向性の弱い光に切り換える、植物の育成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の植物の育成方法であって、
前記切り替える工程は、
前記指向性の強い光を前記指向性の弱い光に切り換えるとき、前記指向性の強い光を、拡散シートを介して、前記植物に照射する、植物の育成方法。
【請求項１】
光源からの光を植物に照射することにより植物を育成する植物の育成方法であって、
前記植物に指向性の強い光を照射する工程と、
前記植物の成長の度合いに基づいて、前記指向性の強い光を指向性の弱い光に切り替える工程とを備える、植物の育成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の植物の育成方法であって、
前記切り替える工程は、
前記植物に形成された葉の枚数が基準枚数に達した場合、前記指向性の強い光を前記指向性の弱い光に切り換える、植物の育成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の植物の育成方法であって、
前記切り替える工程は、
前記指向性の強い光を前記指向性の弱い光に切り換えるとき、前記指向性の強い光を、拡散シートを介して、前記植物に照射する、植物の育成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−５５２６２（Ｐ２０１２−５５２６２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３３１０（Ｐ２０１０−２０３３１０）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
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