JP2015022818A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device.
近年は、有機EL(Organic Electroluminescence)やLED(Light Emitting Diode)などの発光素子の開発が進められている。これらの発光素子の用途の一つに、植物工場がある。植物工場は、植物に対して発光素子からの光を照射することにより、植物を生育するものである。 In recent years, development of light-emitting elements such as organic EL (Organic Electroluminescence) and LEDs (Light Emitting Diode) has been promoted. One of the uses of these light emitting elements is a plant factory. A plant factory grows a plant by irradiating light from a light emitting element to the plant.
植物工場に関する技術の一つに、例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1には、LEDを光源としたスポット照明装置が記載されている。このスポット照明装置は、LEDとレンズの距離を調節することにより、LEDからの光が照射される照射面積を変化させる。これにより、植物の生育度に合わせて光の照射面積を変えることができる、とされている。 One of technologies related to plant factories is, for example, described in Patent Document 1. Patent Document 1 describes a spot illumination device using an LED as a light source. The spot illumination device changes the irradiation area irradiated with light from the LED by adjusting the distance between the LED and the lens. Thereby, it is supposed that the irradiation area of light can be changed according to the growth degree of a plant.
特許文献1に記載の技術は、LEDとレンズの距離を機械的な機構で調整することにより、光の照射範囲を変えるものである。機械的な機構を有する装置は、磨耗等により耐久性が低くなる。 The technique described in Patent Document 1 changes the light irradiation range by adjusting the distance between the LED and the lens with a mechanical mechanism. A device having a mechanical mechanism has low durability due to wear or the like.
本発明が解決しようとする課題としては、機械的な機構を持たなくても、光の照射範囲などを制御できるようにすることが一例として挙げられる。 As an example of the problem to be solved by the present invention, it is possible to control the light irradiation range and the like without having a mechanical mechanism.
請求項1に記載の発明は、空間に光を照射する光源と、
前記空間を挟んで前記光源に対向している受光部と、
前記光源が発光している間、前記受光部の検出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、
を備える光源装置である。
The invention according to claim 1 is a light source that irradiates light in a space;
A light receiving portion facing the light source across the space;
While the light source is emitting light, a control unit that controls the light source based on the detection result of the light receiving unit;
It is a light source device provided with.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
なお、以下に示す説明において、制御部130は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。制御部130は、任意のコンピュータのCPU、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
In the following description, the
図1は、実施形態に係る光源装置10の構成を示す図である。光源装置10は、光源110、受光部120、及び制御部130を備える。光源110は、空間Sに光を照射する。受光部120は、空間Sを挟んで光源110に対向している。制御部130は、光源110が発光しているとき、受光部120の検出結果に基づいて光源110を制御する。以下、詳細に説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
空間Sには、例えば植物が配置される。この場合、光源装置10は、例えば植物工場で使用される。ただし、空間Sは、人が通過するスペースであってもよい。この場合、制御部130は、人の有無に応じて光源110からの発光を制御する。
For example, plants are arranged in the space S. In this case, the
光源110は、発光素子として有機EL素子又はLEDを有している。光源110の発光の有無、輝度、及び光の照射範囲は、制御部130によって制御される。また、光源110が互いに発光スペクトル(発光色)が異なる複数の発光素子を有している場合、制御部130は、これら複数の発光素子を制御することにより、光源110からの発光スペクトルを制御することができる。ここで行われる制御には、発光すべき発光素子の選択の他に、複数の発光素子の発光強度比を制御することも含まれる。光源110は、より出力の強い半導体レーザであっても良い。この場合においても、光源110は面光源となっているのが好ましい。
The
受光部120は、少なくとも一つの光センサを有している。そしてこの光センサの検出値は、制御部130に出力される。制御部130は、受光部120から出力された検出値に基づいて、光源110から照射される光の照射範囲、輝度、及び発光スペクトルの少なくとも一つを制御する。
The
図2は、光源110の制御の一例を示すフローチャートである。光源110が発光している間、受光部120は、空間Sを通過してくる光を検出する(ステップS10)。空間Sに植物がある場合、その植物が生育すると、空間Sを通過してくる光の量は減少する。制御部130は、受光部120が検出した光(通過光)に変化があった場合(ステップS20:Yes)、光源110の発光条件を変更する(ステップS30)。この発光条件の変更には、例えば、光源110の照射範囲を広げること、光源110の輝度を強めること、及び光源110の発光スペクトルを変更することの少なくとも一つが含まれる。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of control of the
以上、本実施形態によれば、受光部120は、空間Sを挟んで光源110に対向している。そして、制御部130は、光源110が発光している間、受光部120の検出結果に基づいて、光源110を制御する。従って、機械的な機構を持たなくても、光源110の発光条件(例えば光の照射範囲、輝度、及び発光スペクトルの少なくとも一つ)を制御することができる。従って、光源装置10の耐久性を高くすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
図3は、実施例に係る光源装置10の構成を示す図である。本実施例に係る光源装置10は、植物を生育させる装置である。そして、光源110と受光部120の間の空間Sには、植物が配置される。この植物は、光源110からの光を受けて生育する。そして受光部120は、例えば植物が植えられているトレイの脇に配置されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
光源110は、複数の発光部112、及び複数のコリメートレンズ114を備えている。発光部112のそれぞれは、有機EL素子又はLEDなどの発光素子を有しており、かつ、輝度及び発光スペクトルを変更できる。コリメートレンズ114は、発光部112と植物の間に配置されており、発光部112からの光をコリメートレンズ114に向けて集光する。そして、光源110からの光の照射範囲は、発光する発光部112の数及び位置を変更することにより、調整される。制御部130は、複数の発光部112のそれぞれを制御している。そして、本図に示すように、発光部112とコリメートレンズ114が一体化されている場合、光利用効率はさらに上がる。
The
コリメートレンズ114は、発光部112のそれぞれに対して設けられている。一つの発光部112に対して一つのコリメートレンズ114が設けられていても良いし、一つの発光部112に対して複数のコリメートレンズ114が設けられていても良い。そして、発光部112一つあたりの照射面積は、ある程度生長した植物が占める面積よりも小さくなっている。なお、発光部112の発光状態や植物の葉の生育状態にあわせて、コリメートレンズ114の代わりに、凸レンズ、凹レンズ、又はこれらのレンズの組み合わせを適宜詮索することにより、最適な光束及び照射面積にしてもよい。
The
受光部120は、複数の光センサ122を有している。複数の光センサ122は、線(例えば直線又は曲線)に沿って配置されており、ラインセンサを構成している。複数の光センサ122の検出値は、その光センサ122の位置(または識別情報)を示す情報とともに、制御部130に出力される。そして制御部130は、光を検出した光センサ122の数に基づいて、受光部120が検出した光の量を判断する。なお、光センサ122が識別情報を制御部130に送信してくる場合、制御部130は、識別情報と、その識別情報を有する光センサ122の位置を示す情報とを互いに対応付けて記憶している。
The
図3及び図4に示すように、空間Sに位置する植物が生育していくと、受光部120に届く光の量が減少する。このため、制御部130は、受光部120が有する光センサ122の検出値に基づいて植物の生育状況を判断できる。そして制御部130は、光センサ122の検出値に基づいて、光源110が植物に照射すべき光の照射範囲、発光スペクトル、及び輝度を適正な状態に制御する。
As shown in FIGS. 3 and 4, as the plant located in the space S grows, the amount of light reaching the
図5は、光源装置10が行う動作の第1例を示すフローチャートである。本図に示すフローチャートは、空間Sに位置する植物が発芽してから十分に生育するまでの期間に対応している。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a first example of an operation performed by the
まず、植物が発芽した直後において、その植物に照射すべき光の照射範囲は狭く、またその発光スペクトル(色)は、植物が生長した後に望まれる発光スペクトルとは異なる。そこで制御部130は、第1の発光部112から、第1の色の光(例えば青色)を照射させる(ステップS100)。
First, immediately after a plant germinates, the irradiation range of light to be irradiated to the plant is narrow, and its emission spectrum (color) is different from the emission spectrum desired after the plant has grown. Therefore, the
その後、制御部130は、第1の発光部112に対向する光センサ122(第1の光センサ122)の検出値が基準値より大きい場合(ステップS102:No)、この状態を続ける。
After that, the
そして、植物が生長していくと、第1の発光部112からの光は植物にさえぎられるようになっていくため、第1の光センサ122に届く光の量が減少していく。そして、いずれかの時点で第1の光センサ122の検出値が基準値以下になる(ステップS102:Yes)。すると、制御部130は、第1の発光部112と、第1の発光部112の周囲(例えば隣)に位置する発光部112(第2の発光部112)のそれぞれを発光させる。これにより、光源110からの光の照射面積は大きくなる。このとき、制御部130は、第1及び第2の発光部112からの光の色を、ステップS100とは異ならせる(第2の色:例えば赤色)(ステップS104)。これにより、光源110からの光の色は、植物の生育段階に適した色になる。ここで説明した青色の光とは、例えば波長400〜500nmの光であり、赤色の光とは例えば波長600〜660nmの光である。
As the plant grows, the light from the first
その後、制御部130は、第1の発光部112に対向する光センサ122(第1の光センサ122)の検出値および第2の発光部112に対向する光センサ122(第2の光センサ122)の検出値のそれぞれが基準値より大きい場合(ステップS106:No)、この状態を続ける。
Thereafter, the
そして、植物が生長していくと、第1の発光部112からの光及び第2の発光部112からの光のそれぞれは植物に遮られるようになっていくため、第2の発光部112に届く光の量が減少していく。いずれかの時点で第1及び第2の光センサ122の検出値が基準値以下になる(ステップS106:Yes)。すると、制御部130は、第1及び第2の発光部112の輝度を上げる(ステップS108)。これにより、光源110から植物に照射される光の強さは、植物の生育段階に適した強さになる。
Then, as the plant grows, the light from the first
その後、制御部130は、第1及び第2の光センサ122検出値が基準値より大きい場合(ステップS110:No)、この状態を続ける。そして、植物が生長していくと、第1の発光部112からの光及び第2の発光部112からの光のそれぞれはさらに植物に遮られるようになっていくため、いずれかの時点で第1及び第2の光センサ122の検出値が基準値以下になる(ステップS110:Yes)。すると、制御部130は、植物が十分生育していることを通知するための処理(通知処理)を行う(ステップS112)。この通知処理は、例えば光源110からの発光を変化させることにより、行われる。
Thereafter, the
なお、ステップS102,S106,S110で用いられる基準値は、互いに異なる。また、ステップS106,S110において、制御部130は、第1の光センサ122の検出値を判断材料から外してもよい。
Note that the reference values used in steps S102, S106, and S110 are different from each other. In steps S106 and S110, the
また、制御部130は、ステップS112に示した処理を行う前に、ステップS108,110に示した処理を複数回繰り返しても良い。
Further, the
図6は、光源装置10が行う動作の第2例を示すフローチャートである。本図に示す例は、光センサ122の検出値が基準値以下か否かの判断を、光センサ122の検出値の積分値で行う点(ステップS103,S107,S111)を除いて、図5に示した例と同様である。なお、発光部112の検出値の積分期間は、例えば1日である。このようにすると、光センサ122のノイズ(例えば風によって植物が動き、それによって光センサ122の検出値が変化すること)によって制御部130が処理を誤ることを抑制できる。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a second example of the operation performed by the
本実施例によれば、植物の育成状態に合わせて光源110の照射範囲、輝度、及び色を制御することができる。またこの制御には機械的な機構を必要としないため、光源装置10の耐久性は高い。また、各種の制御に人手を要しないため、作業者の負担を小さくすることができる。
According to the present embodiment, the irradiation range, brightness, and color of the
なお、図7に示すように、互いに異なる方向(例えば一つは植物の上側、他の一つは植物の下側)から光を照射するように、複数の光源110を設けても良い。この場合、例えば、第1の光源110a(例えば植物の下側に位置する光源110)は、植物の生育の初期段階のみ光を照射するようにして、第2の光源110b(例えば植物の上側に位置する光源110)は、植物の生育の初期段階から植物を収穫するまで光を照射するようにしても良い。さらにこの場合、第1の光源110aは、植物の生育の初期段階に望まれる波長の光を照射するようにして、第2の光線110bは、植物の生育の初期段階に望まれる波長の光を照射するようにしてもよい。ただし、第1の光源110a及び第2の光源110bの双方は、光の色を調節できるようになっていても良い。この場合、例えば第1の光源110a及び第2の光源110bは、いずれも赤色の光及び青色の光を発光できる。
In addition, as shown in FIG. 7, you may provide the several
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment and the Example were described with reference to drawings, these are illustrations of this invention and can also employ | adopt various structures other than the above.
10 光源装置
110 光源
112 発光部
114 コリメートレンズ
120 受光部
122 光センサ
130 制御部
S 空間
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記空間を挟んで前記光源に対向している受光部と、
前記光源が発光している間、前記受光部の検出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、
を備える光源装置。 A light source that irradiates light in space;
A light receiving portion facing the light source across the space;
While the light source is emitting light, a control unit that controls the light source based on the detection result of the light receiving unit;
A light source device comprising:
前記空間には植物が配置されている光源装置。 The light source device according to claim 1,
A light source device in which plants are arranged in the space.
前記受光部は、前記空間を通過してくる前記光を検出し、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源を制御する光源装置。 The light source device according to claim 1 or 2,
The light receiving unit detects the light passing through the space,
The control unit is a light source device that controls the light source based on a detection result of the light receiving unit.
前記光源から前記空間に照射される光の面積は制御可能であり、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源が照射する光の面積を制御する光源装置。 The light source device according to claim 3.
The area of light emitted from the light source to the space is controllable,
The said control part is a light source device which controls the area of the light which the said light source irradiates based on the detection result of the said light-receiving part.
前記光源から前記空間に照射される光のスペクトルは制御可能であり、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源が照射する光のスペクトルを制御する光源装置。 The light source device according to claim 3 or 4,
The spectrum of light emitted from the light source to the space is controllable,
The said control part is a light source device which controls the spectrum of the light which the said light source irradiates based on the detection result of the said light-receiving part.
前記光源から前記空間に照射される光の輝度は制御可能であり、
前記制御部は、前記受光部の検出結果に基づいて、前記光源が照射する光の輝度を制御する光源装置。 In the light source device according to any one of claims 3 to 5,
The brightness of light emitted from the light source to the space is controllable,
The said control part is a light source device which controls the brightness | luminance of the light which the said light source irradiates based on the detection result of the said light-receiving part.
前記受光部は、複数の光センサを有しており、
前記制御部は、光を検出した前記光センサの数に基づいて、前記受光部が検出した前記光の量を判断する光源装置。 In the light source device according to any one of claims 3 to 6,
The light receiving unit has a plurality of optical sensors,
The control unit is a light source device that determines the amount of the light detected by the light receiving unit based on the number of the optical sensors that detect light.
前記制御部は、
前記複数の光センサそれぞれの検出値を、前記光センサ単位で予め定められた時間単位で積分し、
前記積分値が基準値以下になったときに、前記光センサが光を検出していないと判断する光源装置。 The light source device according to claim 7.
The controller is
The detection values of each of the plurality of photosensors are integrated in units of time determined in advance in units of the photosensors,
A light source device that determines that the light sensor is not detecting light when the integrated value is equal to or less than a reference value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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