JP2016223971A - 植物用波長センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生育状況測定対象の様々な生育要素に対応することのできる植物用波長センサ装置を提供する。【解決手段】生育状況測定対象（Ｃｒ）を照射する測定光Ｐを出射する発光部（２１）と、生育状況測定対象による測定光Ｐの反射光Ｐｒを受光する受光部（２２）と、発光部と受光部とを駆動制御する制御部（２３、２４、２５）と、を備える植物用波長センサ装置１０である。制御部は、選択された生育要素Ｅｇに対応する波長帯域の測定光Ｐを発光部から出射し、選択された生育要素Ｅｇに対応する各波長帯域の測定光Ｐに対する生育状況測定対象からの反射光Ｐｒを受光部で受光して、生育状況測定対象による生育要素Ｅｇに対応する各波長帯域での反射光量を求める。【選択図】 図８

Description

本発明は、植物等の生育状況の把握のための植物用波長センサ装置に関する。

近年、農作物の生産能力の向上のために、作物の生育状況を的確に把握して効率良く作物を生産することが重要視されている。このため、測定光の作物（植物（生育状況測定対象））からの反射光を取得することにより、その作物の測定光に対する反射率をそれぞれ求め、その反射率に基づいて当該作物の生育状況を示す正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を求めることが考えられている。

その正規化差植生指数をより正確に求めて作物の生育状況をより適切に把握するために、作物からの反射光をより適切に取得することのできる植物用波長センサ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この植物用波長センサ装置では、外乱光に起因する光量成分の影響を低減することにより、測定光の作物からの反射光をより適切に取得することができるので、正規化差植生指数をより正確に求めることができ、作物の生育状況をより適切に把握することができる。

特開２０１２−２４７２３５号公報

ここで、作物（植物（生育状況測定対象））では、特定の波長帯域の光（測定光）に対する反射率や反射光量から、栄養素や水（水分）等の各生育要素のうちの特定の生育要素の含有量を求められることが知られている。また、作物（植物（生育状況測定対象））では、含有する生育要素の種類に応じて、測定光として用いるべき波長帯域やその数が変化することも知られている。

しかしながら、上記した植物用波長センサ装置では、測定光として固定された２つの波長帯域の測定光を用いて、作物（植物（生育状況測定対象））からの反射光を取得し、その作物の測定光に対する反射率や反射光量をそれぞれ求める。このため、上記した植物用波長センサ装置では、作物（植物（生育状況測定対象））の様々な生育要素に対応できず、改良の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、生育状況測定対象の様々な生育要素に対応することのできる植物用波長センサ装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明の植物用波長センサ装置は、生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを駆動制御する制御部と、を備え、前記制御部は、選択された生育要素に対応する波長帯域の前記測定光を前記発光部から出射し、選択された前記生育要素に対応する前記各波長帯域の前記測定光に対する前記生育状況測定対象からの前記反射光を前記受光部で受光して、前記生育状況測定対象による前記生育要素に対応する前記各波長帯域での反射光量を求めることを特徴とする。

生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを駆動制御する制御部と、を備え、前記制御部は、選択された生育要素に対応する波長帯域の前記測定光を前記発光部から出射し、選択された前記生育要素に対応する前記各波長帯域の前記測定光に対する前記生育状況測定対象からの前記反射光を前記受光部で受光して、前記測定光および前記反射光から前記生育状況測定対象による前記生育要素に対応する前記各波長帯域での反射率を求める構成とすることができる。

前記制御部では、ｎを１以上の自然数として、選択可能な複数の前記生育要素と、その全ての前記生育要素の推定に必要なｎ個の前記波長帯域と、が登録され、前記発光部は、前記制御部に登録されたｎ個の前記波長帯域の前記測定光を個別に出射するｎ個の発光部材を有する構成としてもよい。

前記制御部は、前記生育要素が選択されると対応する前記各波長帯域を選出し、選出した前記各波長帯域に対応する前記各発光部材を選択し、選択した前記各発光部材から前記各測定光を出射させ、その前記各測定光に対する前記各反射光を前記受光部で受光する構成とすることができる。

前記制御部は、選択した前記各発光部材から前記各測定光を時系列に出射させる構成としてもよい。

前記受光部は、前記制御部に登録されたｎ個の前記波長帯域の前記反射光を個別に受光するｎ個の受光部材を有し、前記制御部は、前記生育要素が選択されると対応する前記各波長帯域を抽出し、全ての前記各発光部材から前記各測定光を出射させ、抽出した前記各波長帯域に対応する前記各受光部材を選択し、選択した前記各受光部材で対応する前記各反射光を受光する構成とすることができる。

前記制御部は、選択した前記各受光部材に対応する前記各反射光を前記各受光部材で時系列に受光する構成としてもよい。

前記制御部では、選択可能な前記生育要素として窒素を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記各波長帯域として赤の波長帯域および近赤外光の波長帯域を登録している構成とすることができる。

前記制御部では、選択可能な前記生育要素としてタンパク質を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記各波長帯域として互いに異なる２つの可視光の波長帯域および近赤外光の波長帯域を登録している構成としてもよい。

前記制御部では、選択可能な前記生育要素としてタンパク質の推定に関係する水を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記波長帯域として近赤外光の波長帯域を登録している構成とすることができる。

本発明に係る植物用波長センサ装置では、生育状況測定対象の様々な生育要素に対応することができる。

前記制御部では、ｎを１以上の自然数として、選択可能な複数の前記生育要素と、その全ての前記生育要素の推定に必要なｎ個の前記波長帯域と、が登録され、前記発光部は、前記制御部に登録されたｎ個の前記波長帯域の前記測定光を個別に出射するｎ個の発光部材を有する構成とすると、選択された生育要素の推定に必要な複数の波長帯域の測定光で生育状況測定対象を照射することを、容易なものとすることができる。

前記制御部は、前記生育要素が選択されると対応する前記各波長帯域を選出し、選出した前記各波長帯域に対応する前記各発光部材を選択し、選択した前記各発光部材から前記各測定光を出射させ、その前記各測定光に対する前記各反射光を前記受光部で受光する構成があるときは、予め設けられた複数（ｎ個）の発光部材の中から、選択された生育要素に対応する発光部材を動作させるだけで、選択された生育要素の推定に必要な複数の波長帯域の測定光を照射することができる。

前記制御部は、選択した前記各発光部材から前記各測定光を時系列に出射させる構成とすると、各波長帯域の測定光に対する生育状況測定対象からの反射光の取得をより容易で適切なものとすることができる。

前記受光部は、前記制御部に登録されたｎ個の前記波長帯域の前記反射光を個別に受光するｎ個の受光部材を有し、前記制御部は、前記生育要素が選択されると対応する前記各波長帯域を抽出し、全ての前記各発光部材から前記各測定光を出射させ、抽出した前記各波長帯域に対応する前記各受光部材を選択し、選択した前記各受光部材で対応する前記各反射光を受光する構成があるときは、測定光の照射のための制御や構成を簡易なものとすることができる。

前記制御部は、選択した前記各受光部材に対応する前記各反射光を前記各受光部材で時系列に受光する構成とすると、各波長帯域の測定光に対する生育状況測定対象からの反射光の取得をより容易で適切なものとすることができる。

前記制御部では、選択可能な前記生育要素として窒素を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記各波長帯域として赤の波長帯域および近赤外光の波長帯域を登録している構成があるときは、生育状況測定対象に含まれる生育要素としての窒素の量を容易にかつ適切に推定することができる。

前記制御部では、選択可能な前記生育要素としてタンパク質を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記各波長帯域として互いに異なる２つの可視光の波長帯域および近赤外光の波長帯域を登録している構成とすると、生育状況測定対象に含まれる生育要素としてのタンパク質（プロテイン）の量を容易にかつ適切に推定することができる。

前記制御部では、選択可能な前記生育要素としてタンパク質の推定に関係する水を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記波長帯域として近赤外光の波長帯域を登録している構成があるときは、生育状況測定対象に含まれる生育要素としてのタンパク質（プロテイン）および水の量を容易にかつ適切に推定することができる。

本発明に係る植物用波長センサ装置の一例としての植物用波長センサ装置１０を模式的に示す斜視図である。 ２つの植物用波長センサ装置１０をトラクターＴＲに設置した様子を示す説明図である。 植物用波長センサ装置１０の機能構成を模式的に示すブロック図である。 照射光学系６０の構成を説明するための概略的に示す説明図である。 トラクターＴＲに設置した２つの植物用波長センサ装置１０により形成する照射領域ＩＡが、照射光軸Ｌ回りに回転（自転）する様子を模式的に示す説明図であり、（ａ）は両植物用波長センサ装置１０を側方に設けた状態を示し、（ｂ）は両植物用波長センサ装置１０を斜め前方に設けた状態を示す。 生育要素Ｅｇの一例としてのタンパク質（水を含む）の量の推定を行う際の植物用波長センサ装置１０における動作（各種の信号の出力およびそれに伴う動作）を示すタイミングチャートである。 受光ユニット２２（測定用受光部材３１）からの受光値の積算処理の一例を説明するための説明図であり、（ａ）は受光出力を複数の区間に分割してサンプリングする様子を示し、（ｂ）は各サンプリング値を区間毎に加算して、加算により得た区間毎の値のうちの最も大きな値（図示の例ではＫ６）を受光出力値として求める様子を示す。 制御部（ＣＰＵ２３）にて実行される反射測定処理を示すフローチャートである。 実施例２の植物用波長センサ装置１０Ａの機能構成を模式的に示すブロック図である。 生育要素Ｅｇの一例としてのタンパク質（水を含む）の量の推定を行う際の植物用波長センサ装置１０Ａにおける動作（各種の信号の出力およびそれに伴う動作）を示すタイミングチャートである。 植物用波長センサ装置１０Ａの制御部（ＣＰＵ２３）にて実行される反射測定処理を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る植物用波長センサ装置の発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

先ず、本発明に係る一実施例としての植物用波長センサ装置１０の概略的な構成について、図１から図８を用いて説明する。なお、図６では、理解を容易とするために、各種の出力した信号や、それに伴う動作としての各発光部材２６から出射される各測定光Ｐを矩形波として示しているが、実際の態様と必ずしも一致するものではない。

本発明に係る実施例１の植物用波長センサ装置１０では、図１に示すように、任意の波長帯域の複数の測定光Ｐを照射領域ＩＡに照射する。なお、この測定光Ｐにおける波長とは、当該測定光Ｐのスペクトルにおいて強度がピーク値となる波長をいう。植物用波長センサ装置１０では、生育状況測定対象とする植物（図２の符号Ｃｒ参照）に対して特定の波長帯域の測定光Ｐを照射し、その測定光Ｐの生育状況測定対象からの反射光Ｐｒ（図３参照）を取得する。そして、植物用波長センサ装置１０では、その測定光Ｐおよび反射光Ｐｒを用いて、特定の波長帯域に対する生育状況測定対象からの反射光Ｐｒの光量（生育状況測定対象からの反射光量）や当該生育状況測定対象での反射率を求めることで、特定の波長帯域に対応する生育要素Ｅｇ（図２参照）の含有量を求める（推定する）。

ここで、生育状況測定対象では、含有する生育要素Ｅｇの種類に応じて、測定光として用いるべき波長帯域やその数が変化する。このため、植物用波長センサ装置１０では、測定対象とすることのできる複数の生育要素Ｅｇを予め設定し、その設定した各生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域を予め設定する。一例としての実施例１の植物用波長センサ装置１０では、生育要素Ｅｇとして、窒素とタンパク質（プロテイン）とタンパク質に関連する水とを設定する。そして、窒素の推定のために、７３５ｎｍと８０８ｎｍとの２つの波長帯域を設定する。また、タンパク質（プロテイン）の推定のために、４８０ｎｍと７００ｎｍと１０５０ｎｍとの３つの波長帯域を設定し、そのタンパク質の推定に関係する水の推定のために、９５０ｎｍの１つの波長帯域を設定する。以下では、この設定した各波長帯域において、小さなものから順に、４８０ｎｍを第１波長帯域λ１とし、７００ｎｍを第２波長帯域λ２とし、７３５ｎｍを第３波長帯域λ３とし、８０８ｎｍを第４波長帯域λ４とし、９５０ｎｍを第５波長帯域λ５とし、１０５０ｎｍを第６波長帯域λ６とする。これらの情報は、図示を略す記憶部に適宜読み出し可能に格納されることで、後述するＣＰＵ２３（制御部）に登録される。

そして、植物用波長センサ装置１０（その後述する制御部）では、次のように生育要素Ｅｇの定量分析を行う。実施例１では、生育状況測定対象を小麦（ｗｈｅａｔ）とし、その小麦に含まれている成分としてのタンパク質（プロテイン）の定量分析を行うものとして説明する。植物用波長センサ装置１０では、上述したように、タンパク質の量の推定に関係する第１波長帯域λ１、第２波長帯域λ２および第６波長帯域λ６の測定光Ｐを照射するとともに、タンパク質の量の推定に関係する水分（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ）の吸収波長帯域の第５波長帯域λ５の測定光Ｐを照射する。

この第１波長帯域λ１、第２波長帯域λ２、第５波長帯域λ５および第６波長帯域λ６は、実施例１では、小麦からの反射光の分光分布曲線（分光スペクトル（そのデータ））を多数取得し、その各データにＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）回帰分析の手法を適用することで決定する。そして、タンパク質の量の真値（公知のタンパク質の定量分析に用いられている分析手法により得られたタンパク質の量の値）と、上記したように決定した第１波長帯域λ１、第２波長帯域λ２、第５波長帯域λ５および第６波長帯域λ６と、を用いて重回帰分析から検量線を作成し、タンパク質に関する推定係数を決定する。加えて、水分量の真値（公知の水分の定量分析に用いられている分析手法により得られた水分量の値）と、上記したように決定した第１波長帯域λ１、第２波長帯域λ２、第５波長帯域λ５および第６波長帯域λ６と、を用いて重回帰分析から検量線を作成し、水分量に関する推定係数を決定する。なお、実施例１では、水分量の影響を主に受ける波長は、第５波長帯域λ５の９５０ｎｍの近傍の波長域であるため、第５波長帯域λ５に重みを付け、推定係数の決定には第１波長帯域λ１、第２波長帯域λ２、第５波長帯域λ５および第６波長帯域λ６の全てを用いて水分量に関する推定係数を決定している。

そして、植物用波長センサ装置１０（制御部）では、第１波長帯域λ１、第２波長帯域λ２、第５波長帯域λ５および第６波長帯域λ６の測定光Ｐに対する小麦（生育状況測定対象）での反射光量と、上記したように重回帰分析により得られた推定係数と、により生育要素Ｅｇとしてのタンパク質の量を推定する。このことは、生育状況測定対象に含まれている成分としての窒素の定量分析を行う場合であっても同様である。これにより、植物用波長センサ装置１０（制御部）では、生育状況測定対象に含まれている生育要素Ｅｇの定量分析を行うことができる。

加えて、植物用波長センサ装置１０（制御部）では、生育状況測定対象の第３波長帯域λ３の測定光Ｐおよび第４波長帯域λ４の測定光Ｐに対するそれぞれの反射率を生成することで、生育状況測定対象の分光植生指標を求める。この反射光Ｐｒの取得による反射率の生成については、後に説明する。本発明の植物用波長センサ装置１０（制御部）では、分光植生指標の一例として、生育状況測定対象とする植物の生育状況（そこに含まれる栄養素の量）を示す正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を求める。このため、植物用波長センサ装置１０（制御部）では、上述したように、第３波長帯域λ３の測定光Ｐとして赤の波長帯域の光を用いるとともに、第４波長帯域λ４の測定光Ｐとして赤外の波長帯域の光を用いる。そして、植物用波長センサ装置１０（制御部）では、この赤の波長帯域（第３波長帯域λ３）の測定光Ｐの反射率（Ｒとする）と、赤外の波長帯域（第４波長帯域λ４）の測定光Ｐの反射率（ＩＲとする）と、を用いて、（ＮＤＶＩ＝（ＩＲ−Ｒ）／（ＩＲ＋Ｒ））により正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を求める。

植物用波長センサ装置１０には、図示は略すが、各種機能の実行させる操作を行うための操作部が設けられる。この各種機能は、各測定光Ｐによる照射や、その照射領域ＩＡの回転姿勢の調整や、選択された生育要素Ｅｇの含有量の算出（推定）や、正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）の算出の実行等を含む。また、植物用波長センサ装置１０には、取付部１１が設けられ、その取付部１１により任意の箇所への取り付けが可能である。

植物用波長センサ装置１０は、例えば、図２に示すように、農業用機械（Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅ）の一例としてのトラクターＴＲに取付部１１を介して設置して使用する。この図２の例では、トラクターＴＲの左右に１つずつの植物用波長センサ装置１０を搭載し、それぞれがトラクターＴＲの側方に照射領域ＩＡ（図１および図５等参照）を形成する。このトラクターＴＲでは、自らが走行する両脇に両植物用波長センサ装置１０が照射領域ＩＡを形成するので、栽培する作物Ｃｒの脇を通行することにより、その作物Ｃｒの各生育要素Ｅｇの含有量や正規化差植生指数（分光植生指標）を取得することができる。この例のトラクターＴＲには、図５に示すように、肥料散布機Ｆｓが搭載されている。その肥料散布機Ｆｓは、図示は略すが制御部の制御下で量を調整しつつ肥料を散布する。肥料散布機Ｆｓは、制御部が各植物用波長センサ装置１０の後述するドライバー回路３６やドライバー回路３７（図３参照）を介して各植物用波長センサ装置１０（そのＣＰＵ２３（制御部））とのデータの遣り取りが可能とされ、各植物用波長センサ装置１０で取得した各生育要素Ｅｇの含有量や正規化差植生指数（分光植生指標）に応じた量の肥料を散布する。このため、トラクターＴＲでは、作物Ｃｒを栽培している農地（圃場）に沿って走行するだけで、作物Ｃｒの生育状況に応じた適切な量の肥料を当該作物Ｃｒに散布することができ、作物Ｃｒを効率よく栽培することができる。

この植物用波長センサ装置１０は、図３に示すように、発光ユニット２１と受光ユニット２２とＣＰＵ（制御ユニット）２３とＡＰＣユニット２４と演算処理ユニット２５とを備える。その発光ユニット２１は、照射する各測定光Ｐを出射する発光部であり、設定された複数の生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域に個別に対応する複数の発光部材２６、すなわちｎを１以上の自然数として、登録（設定）されたｎ個の波長帯域に個別に対応してｎ個の発光部材２６を有する。実施例１では、上述したように６個の波長帯域が設定されていることから、発光ユニット２１は、第１発光部材２６１と第２発光部材２６２と第３発光部材２６３と第４発光部材２６４と第５発光部材２６５と第６発光部材２６６とを有する。また、発光ユニット２１では、各発光部材２６に対応して、温度調節素子２７（第１温度調節素子２７１、第２温度調節素子２７２、第３温度調節素子２７３、第４温度調節素子２７４、第５温度調節素子２７５、第６温度調節素子２７６）と、温度検出素子２８（第１温度検出素子２８１、第２温度検出素子２８２、第３温度検出素子２８３、第４温度検出素子２８４、第５温度検出素子２８５、第６温度検出素子２８６）と、が設けられる。

第１発光部材２６１は、第１波長帯域λ１の測定光Ｐを出射し、実施例１では、出射光のピーク値の波長を４８０ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成する。第２発光部材２６２は、第２波長帯域λ２の測定光Ｐを出射し、実施例１では、出射光のピーク値の波長を７００ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成する。第３発光部材２６３は、第３波長帯域λ３の測定光Ｐを出射し、実施例１では、出射光のピーク値の波長を７３５ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成する。第４発光部材２６４は、第４波長帯域λ４の測定光Ｐを出射し、実施例１では、出射光のピーク値の波長を８０８ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成する。第５発光部材２６５は、第５波長帯域λ５の測定光Ｐを出射し、実施例１では、出射光のピーク値の波長を９５０ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成する。第６発光部材２６６は、第６波長帯域λ６の測定光Ｐを出射し、実施例１では、出射光のピーク値の波長を１０５０ｎｍとするパルス発振型のレーザダイオード（ＰＬＤ）で構成する。

各発光部材２６（２６１から２６６）は、後述するように、測定光出力制御部（ＡＰＣユニット２４および演算処理ユニット２５）の制御下で駆動（出力調整および点消灯）される。その各発光部材２６の温度を個別に調整するために、上述したように、各温度調節素子２７（２７１から２７６）と各温度検出素子２８（２８１から２８６）とが設けられる。

各温度調節素子２７は、対応する各発光部材２６を加熱または冷却するものであり、実施例１ではペルチェ効果型素子で形成する。その各温度調節素子２７は、対応する各発光部材２６に適合する大きさ寸法および形状としている。各温度検出素子２８は、対応する各発光部材２６の温度を検出するものであり、実施例１ではサーミスタで形成する。

実施例１の発光ユニット２１では、図４に示すように、ベース基板２９に各温度調節素子２７を取り付け、その各温度調節素子２７に適宜金属板を介して各発光部材２６を設ける。その各発光部材２６に対応する各温度検出素子２８を取り付ける。なお、実施例１の発光ユニット２１では、図３に示すように、さらに、各種回路を設けたプリント回路基板ＰＣＢの温度を検出する第７温度検出素子２８７としてのサーミスタを設ける。この第７温度検出素子２８７は、例えば、受光部（受光ユニット２２（測定用受光部材３１）やＡＰＣユニット２４（監視用受光部材３８））に接近して設けることで、その受光部の駆動回路を設けたプリント回路基板ＰＣＢの温度を検出して、当該受光部における受光値の補正に用いることができる。

発光ユニット２１では、各温度検出素子２８の検出出力をＣＰＵ２３に入力させる。ＣＰＵ２３は、各温度検出素子２８からの検出結果に基づいて、各発光部材２６の温度を一定とするように対応する温度調節素子２７を制御する。このため、ＣＰＵ２３は、各発光部材２６の温度を制御する温度制御回路として機能する。その各温度調節素子２７は、実施例１ではペルチェ効果型素子で形成しているので、ＣＰＵ２３によりこのペルチェ効果型素子に流れる電流の向きが制御されることで、温度調節を行う。

受光ユニット２２は、測定用受光部材３１と増幅回路３２とＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器３３とを有する。測定用受光部材３１は、各測定光Ｐが照射された生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得すべく設けられ、受光面に光が入射するとその光量に応じた電気信号を出力する。この測定用受光部材３１は、実施例１では、図示は略すが６つのＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）で形成しており、電気信号（検出出力（受光値））を増幅回路３２へ向けて出力する。なお、測定用受光部材３１から出力される電気信号には、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒの光量に応じた分に加えて、外乱光の光量に応じた分も含まれている。その増幅回路３２は、入力された電気信号を適宜増幅してＡ／Ｄ変換器３３へ向けて出力する。そのＡ／Ｄ変換器３３は、入力された電気信号（受光値）をデジタル信号に変換して演算処理ユニット２５へ向けて出力する。この受光ユニット２２における反射光Ｐｒの取得動作は、受光信号Ｓｒ（図６参照）に応じて行われる。その受光信号Ｓｒは、ＣＰＵ２３の制御下で、後述する発光信号Ｓｅ（図６参照）に対応して、すなわち発光信号Ｓｅが出力されるときと、当該発光信号Ｓｅと次の発光信号Ｓｅとの間と、に受光ユニット２２へと出力される。これは、後述するように、各発光部材２６が点灯しているときと、その後に当該発光部材２６が消灯したときと、で受光ユニット２２が受光値を得ることによる。

ＣＰＵ（中央演算処理装置）２３は、植物用波長センサ装置１０において、図示を略す記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、外部電力供給源３５から電源回路３４を経て電力が供給される各構成部を統括的に制御する制御ユニットとして機能する。そのＣＰＵ２３は、ＲＳ−２３２Ｃの規格に対応するドライバー回路３６やキャン通信が可能とされたドライバー回路３７を介して外部とのデータの遣り取りが可能であり、植物用波長センサ装置１０の駆動に必要なデータまたはプログラムを適宜取得する。加えて、ＣＰＵ２３は、上述したように、各発光部材２６の温度調整（各温度調節素子２７の駆動制御）を行う。さらに、ＣＰＵ２３は、後述するスイッチ素子４４に切替信号Ｓｓ（図６参照）を出力することで、当該スイッチ素子４４における電路（後述する接続先）を切り替える。

また、ＣＰＵ２３は、後述するように、演算処理ユニット２５（その積算部４２）から出力される積算信号に基づいて、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における、照射した各測定光Ｐに対する反射光量や反射率を算出する演算部として機能する。加えて、ＣＰＵ２３は、後述するように、その算出結果（各反射率）に基づいて生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を算出する演算部として機能する。

ＡＰＣユニット２４は、各発光部材２６の出力パワー、すなわち出射される各測定光Ｐの強度（発光量）を所定の大きさに安定させる（フィードバック制御）。このＡＰＣユニット２４は、監視用受光部材３８と増幅回路３９とフィードバック回路４１とを有する。監視用受光部材３８は、後述するように、植物用波長センサ装置１０（その出射部としてのシリンドリカルレンズ８１）から出射される前の各測定光Ｐの一部を取得すべく後述する照射光学系６０に設けられる（図４参照）。この監視用受光部材３８は、受光面に光が入射すると、その光量に応じた電気信号を出力するものであり、実施例１ではＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）で形成する。監視用受光部材３８は、電気信号（検出出力（受光値））を増幅回路３９へ向けて出力する。その増幅回路３９は、入力された電気信号を適宜増幅してフィードバック回路４１へ向けて出力する。そのフィードバック回路４１は、入力された電気信号に基づいて、その受光値の大きさが一定となるように各発光部材２６の駆動電流を制御する。これにより、各発光部材２６は、そこから出射される各測定光Ｐの強度が一定となるように自動的に制御される。

このため、ＡＰＣユニット２４では、監視用受光部材３８が、各発光部材２６から生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に向けて照射される各測定光Ｐの一部を受光する補助受光素子として機能する。また、ＡＰＣユニット２４では、増幅回路３９とフィードバック回路４１とが、補助受光素子からの受光値に基づいて各測定光Ｐの強度が一定となるように各発光部材２６の出力パワーを制御する光量制御部として機能する。

演算処理ユニット２５は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で形成しており、測定用受光部材３１での受光値を所定時間積算して積算信号を出力する積算機能（積算部４２）と、各発光部材２６の発光制御のためのパルス信号を生成する発光制御機能（パルス生成部（発光制御部）４３）と、を有する。積算部４２の動作については、後に説明する。パルス生成部４３は、ＣＰＵ２３の制御下で、各発光部材２６の発光を異なるタイミングとするように、各発光部材２６を発光制御するためのパルス信号（後述する発光信号Ｓｅ）を生成して、当該パルス信号を各発光部材２６に出力する。このパルス生成部４３（演算処理ユニット２５）が生成したパルス信号を対応する各発光部材２６に出力するために、実施例１ではスイッチ素子４４を設けている。

そのスイッチ素子４４は、各発光部材２６のうちのいずれか１つの発光部材２６を選択し、その選択した発光部材２６をパルス生成部４３（演算処理ユニット２５）からの接続先として接続することが可能とされている。スイッチ素子４４は、ＣＰＵ２３から入力された切替信号Ｓｓに対応する発光部材２６をパルス生成部４３（演算処理ユニット２５）からの接続先とする。この切替信号Ｓｓは、第１発光部材２６１に対応するものを第１切替信号Ｓｓ１とし、第２発光部材２６２に対応するものを第２切替信号Ｓｓ２とし、第３発光部材２６３に対応するものを第３切替信号Ｓｓ３とし、第４発光部材２６４に対応するものを第４切替信号Ｓｓ４とし、第５発光部材２６５に対応するものを第５切替信号Ｓｓ５とし、第６発光部材２６６に対応するものを第６切替信号Ｓｓ６とする。このため、スイッチ素子４４は、第ｎ切替信号Ｓｓｎが入力されると、パルス生成部４３（演算処理ユニット２５）と第ｎ発光部材２６ｎとを接続する電路を選択して導通させ、他の電路を非導通状態とする。

このため、演算処理ユニット２５（そのパルス生成部４３）は、スイッチ素子４４、ＣＰＵ２３およびＡＰＣユニット２４と協働して、各発光部材２６の駆動（出力調整および点消灯）を制御する測定光出力制御部として機能する。実施例１では、測定光出力制御部（その演算処理ユニット２５）は、選択した生育要素Ｅｇのために設定された波長帯域に対応する各発光部材２６を順に同一の時間幅で出射させるとともに、それぞれの出射後に等しい時間の駆動停止（消灯）時間を設定している。

これらのことから、実施例１の植物用波長センサ装置１０では、ＣＰＵ２３、ＡＰＣユニット２４および演算処理ユニット２５が、各発光部材２６と受光部（測定用受光部材３１）とを駆動制御するとともに、各測定光Ｐおよびその反射光Ｐｒから生育状況測定対象（作物Ｃｒ）での反射率や反射光量や分光植生指標（正規化差植生指数）を求める制御部として機能する。

この植物用波長センサ装置１０では、図４に示すように、各発光部材２６により所定の照射領域ＩＡ（図５等参照）を形成するための照射光学系６０を有する。その照射光学系６０は、発光ユニット２１の各発光部材２６に加えて、その第１発光部材２６１に対応する第１レンズ６１と、第２発光部材２６２に対応する第２レンズ６２と、第３発光部材２６３に対応する第３レンズ６３と、第４発光部材２６４に対応する第４レンズ６４と、第５発光部材２６５に対応する第５レンズ６５と、第６発光部材２６６に対応する第６レンズ６６とを有する。この第１から第６の各レンズ（６１から６６）は、対応する発光部材２６（２６１から２６６）から出射される測定光Ｐを、当該発光部材２６の出射光軸Ｌｒに平行な光束とする。この各出射光軸Ｌｒは、実施例１では、互いに平行とされており、それらと直交して照射光学系６０における照射光軸Ｌを設定している。

また、照射光学系６０は、照射光軸Ｌ上に、第１ダイクロイックミラー６７と第２ダイクロイックミラー６８と第３ダイクロイックミラー６９と第４ダイクロイックミラー７１と第５ダイクロイックミラー７２とミラー７３と第７レンズ７４とを有する。加えて、照射光学系６０は、光ファイバ７５とミキシング部７６と第８レンズ７７と第９レンズ７８とハーフミラー７９とシリンドリカルレンズ８１と監視用受光部材３８と、を有する。

照射光軸Ｌ上の第１ダイクロイックミラー６７は、第１発光部材２６１の出射光軸Ｌｒと照射光軸Ｌとが交差する位置に設けられ、設定した波長帯域の中の第１波長帯域λ１以外の波長帯域の測定光Ｐの透過を許すとともに、第１発光部材２６１からの第１波長帯域λ１の測定光Ｐを反射して照射光軸Ｌ上へと進行させる。この第１ダイクロイックミラー６７は、実施例１では、第１波長帯域λ１としての４８０ｎｍの周辺の波長帯域の光を反射するとともに、第２波長帯域λ２としての７００ｎｍの周辺よりも大きい波長帯域の光の透過を許す光学性能を有する。第２ダイクロイックミラー６８は、第２発光部材２６２の出射光軸Ｌｒと照射光軸Ｌとが交差する位置に設けられ、設定した波長帯域の中の第１波長帯域λ１および第２波長帯域λ２以外の波長帯域の測定光Ｐの透過を許すとともに、第２発光部材２６２からの第２波長帯域λ２の測定光Ｐを反射して照射光軸Ｌ上へと進行させる。この第２ダイクロイックミラー６８は、実施例１では、第２波長帯域λ２としての７００ｎｍの周辺の波長帯域の光を反射するとともに、第３波長帯域λ３としての７３５ｎｍの周辺よりも大きい波長帯域の光の透過を許す光学性能を有する。

第３ダイクロイックミラー６９は、第３発光部材２６３の出射光軸Ｌｒと照射光軸Ｌとが交差する位置に設けられ、設定した波長帯域の中の第１波長帯域λ１、第２波長帯域λ２および第３波長帯域λ３以外の波長帯域の測定光Ｐの透過を許すとともに、第３発光部材２６３からの第３波長帯域λ３の測定光Ｐを反射して照射光軸Ｌ上へと進行させる。この第３ダイクロイックミラー６９は、実施例１では、第３波長帯域λ３としての７３５ｎｍの周辺の波長帯域の光を反射するとともに、第４波長帯域λ４としての８０８ｎｍの周辺よりも大きい波長帯域の光の透過を許す光学性能を有する。第４ダイクロイックミラー７１は、第４発光部材２６４の出射光軸Ｌｒと照射光軸Ｌとが交差する位置に設けられ、設定した波長帯域の中の第５波長帯域λ５および第６波長帯域λ６の波長帯域の測定光Ｐの透過を許すとともに、第４発光部材２６４からの第４波長帯域λ４の測定光Ｐを反射して照射光軸Ｌ上へと進行させる。この第４ダイクロイックミラー７１は、実施例１では、第４波長帯域λ４としての８０８ｎｍの周辺の波長帯域の光を反射するとともに、第５波長帯域λ５としての９５０ｎｍの周辺よりも大きい波長帯域の光の透過を許す光学性能を有する。

第５ダイクロイックミラー７２は、第５発光部材２６５の出射光軸Ｌｒと照射光軸Ｌとが交差する位置に設けられ、設定した波長帯域の中の第６波長帯域λ６の波長帯域の測定光Ｐの透過を許すとともに、第５発光部材２６５からの第５波長帯域λ５の測定光Ｐを反射して照射光軸Ｌ上へと進行させる。この第５ダイクロイックミラー７２は、実施例１では、第５波長帯域λ５としての９５０ｎｍの周辺の波長帯域の光を反射するとともに、第６波長帯域λ６としての１０５０ｎｍの周辺よりも大きい波長帯域の光の透過を許す光学性能を有する。ミラー７３は、第６発光部材２６６の出射光軸Ｌｒと照射光軸Ｌとが交差する位置に設けられ、第６発光部材２６６からの第６波長帯域λ６の測定光Ｐを反射して照射光軸Ｌ上へと進行させる。このミラー７３は、実施例１では、全ての波長帯域の光を反射する光学性能を有する。

このため、第１から第５のダイクロイックミラー（６７から７２）およびミラー７３は、各発光部材２６の出射光路を合流させて同一の照射光軸Ｌ上で第７レンズ７４（後述する共通出射光路）へと向かわせる光路合流手段として機能する。その第７レンズ７４は、各発光部材２６から出射されて照射光軸Ｌ上を進行する各測定光Ｐを、光ファイバ７５の一端に設けた入射端面７５ａに集光する。なお、各発光部材２６の設定位置は、適宜設定すればよく、実施例１の構成に限定されるものではない。その場合、第１から第５のダイクロイックミラー（６７から７２）およびミラー７３は、各発光部材２６の設定位置に応じて、それぞれの光学性能（透過および反射させる波長帯域）を適宜設定すればよい。

その光ファイバ７５は、入射端面７５ａから入射された各測定光Ｐを、他端に設けた出射端面７５ｂから出射させる。光ファイバ７５では、各測定光Ｐをミキシングさせつつ内部を進行させる作用を有する。実施例１の光ファイバ７５では、ミキシング作用を促進するために、その導光路内におけるモード間の光パワーの相互交換を誘起するモードスクランブル処理を施すべくミキシング部７６を設けている。そのミキシング部７６は、実施例１では、光ファイバ７５を曲げ許容半径の範囲内で巻付部材に巻き付けることで、モードスクランブル処理を行う。このため、光ファイバ７５（その出射端面７５ｂ）から出射される各測定光Ｐは、進行方向に直交する面で見て均一な強度とされるとともに無偏光（ランダム偏光）とされる。これにより、各測定光Ｐは、進行方向に直交する面で見て、対応する発光部材２６から出射される際には楕円形状とされているが、出射端面７５ｂから出射される際にはその出射端面７５ｂに応じた円形状とされる。この光ファイバ７５は、入射端面７５ａから入射された各測定光Ｐを、出射端面７５ｂから照射光軸Ｌ上で第８レンズ７７へ向けて出射させる。

その第８レンズ７７は、出射端面７５ｂから出射される各測定光Ｐを、照射光軸Ｌに平行な光束とする。その照射光軸Ｌ上の第８レンズ７７の後ろに、ハーフミラー７９を設ける。このハーフミラー７９は、入射される平行光束（各測定光Ｐ）の一部を透過させるとともに、残部を第９レンズ７８が配置された分岐光軸Ｌｂ上へと反射する。この第９レンズ７８は、ハーフミラー７９により反射された平行光束（各測定光Ｐ）を、分岐光軸Ｌｂ上でＡＰＣユニット２４の監視用受光部材３８の入射面３８ａに集光する。このため、ハーフミラー７９は、入射される各測定光Ｐの一部を、測定光出力制御部を構成する監視用受光部材３８へ向けて分岐する光束分岐手段として機能する。これにより、ＡＰＣユニット２４では、光ファイバ７５（共通出射光路）を経て均一な強度分布で無偏光な各測定光Ｐを用いて、対応する各発光部材２６の出力パワーを調整することができる。

シリンドリカルレンズ８１は、ハーフミラー７９を経た照射光軸Ｌ上に設けられる。そのシリンドリカルレンズ８１は、照射光軸Ｌに直交する平面で見て、一方向のみに屈折力を持つ光学部材であり、ハーフミラー７９を経た各測定光Ｐを照射光軸Ｌに直交する平面での一方向に拡大する。ここで、各測定光Ｐは、光ファイバ７５の出射端面７５ｂから出射される際には、上述したように照射光軸Ｌに直交する平面で見ると円形状とされる。このため、ハーフミラー７９を経た断面円形状の各測定光Ｐは、シリンドリカルレンズ８１により一方向のみが所定の大きさ寸法に拡大された楕円形状とされる。

このシリンドリカルレンズ８１は、回転駆動部８２（図４参照）により、照射光軸Ｌを中心として回転（自転）可能に支持される。この回転駆動部８２は、図示は略すが、植物用波長センサ装置１０において照射光学系６０を収容する筐体に固定されて設けられる。シリンドリカルレンズ８１は、照射光学系６０における各測定光Ｐの出射面を形成する。このため、照射光学系６０では、回転駆動部８２（図４参照）でシリンドリカルレンズ８１を照射光軸Ｌ回りに回転（自転）させることで、照射光軸Ｌに直交する平面で見て各測定光Ｐを拡大させる方向（上述した一方向）を変更することができ、各測定光Ｐによる照射領域ＩＡを照射光軸Ｌ回りに回転（自転）させることができる。

この照射光学系６０では、図４に示すように、演算処理ユニット２５のパルス生成部４３による点灯制御に応じて、各発光部材２６から対応する各測定光Ｐを出射する。その各発光部材２６から出射した各測定光Ｐは、対応するレンズ（６１から６６）を経て対応するダイクロイックミラー（６７から７２）またはミラー７３により反射されて、照射光軸Ｌ上で第７レンズ７４へと進行する。このため、照射光学系６０では、ダイクロイックミラー（６７から７２）およびミラー７３により各測定光Ｐの出射（照射）光路が合流されて、照射光軸Ｌ上で第７レンズ７４へと向かう。その第７レンズ７４へと進行した光束（各測定光Ｐ）は、入射端面７５ａから光ファイバ７５へと入射され、その光ファイバ７５による導光路を経て出射端面７５ｂから出射されて、第８レンズ７７へと進行する。その照射光軸Ｌ上で第８レンズ７７を経た光束（各測定光Ｐ）は、一部がハーフミラー７９により反射されて分岐光軸Ｌｂ上で第９レンズ７８を経て監視用受光部材３８へと入射し、他部がシリンドリカルレンズ８１により一方向が拡大された楕円形状とされて当該シリンドリカルレンズ８１から出射される。このため、第７レンズ７４、光ファイバ７５、第８レンズ７７、およびハーフミラー７９を経てシリンドリカルレンズ８１へと向かう光路が、光路合流手段としてのダイクロイックミラー（６７から７２）およびミラー７３と、出射面を規定する出射部としてのシリンドリカルレンズ８１と、を接続する共通出射光路として機能する。

これにより、照射光学系６０では、同一のシリンドリカルレンズ８１から各測定光Ｐを同一の照射光軸Ｌ上で出射させることができ、各測定光Ｐで楕円形状を呈する同一の照射領域ＩＡを形成することができる。また、照射光学系６０では、図５に示すように、回転駆動部８２（図４参照）でシリンドリカルレンズ８１を適宜回転させることにより、各測定光Ｐによる照射領域ＩＡを照射光軸Ｌ回りに回転（自転）させることができる（実線と二点鎖線とで示す照射領域ＩＡ参照）。このため、植物用波長センサ装置１０では、トラクターＴＲ（図１参照）への取り付け状態に拘らず、トラクターＴＲの周辺での照射領域ＩＡの形成位置を適宜調整することができ、トラクターＴＲへの取り付けの自由度を高めることができる。また、植物用波長センサ装置１０では、トラクターＴＲに取り付けた後であっても、トラクターＴＲの周辺での照射領域ＩＡの形成位置を適宜調整することができる。

演算処理ユニット２５のパルス生成部４３（図３参照）から出力される発光信号Ｓｅは、各発光部材２６を周期的に発光させるべく、それぞれが等しいパルス時間幅でかつそれぞれが等しい間隔で順に発生されて、等しい周期とされる（図６参照）。このため、各発光部材２６は、それぞれが等しい間隔でかつ等しい時間幅で順に測定光Ｐを出射させる。この発光信号Ｓｅは、タンパク質（水を含む）の量の推定を行う際の動作を示す図６の例では、互いに等しい周期の第１発光信号Ｓｅ１と第２発光信号Ｓｅ２と第５発光信号Ｓｅ５と第６発光信号Ｓｅ６とを有する。その第１発光信号Ｓｅ１は、第１発光部材２６１を周期的に発光させ、第２発光信号Ｓｅ２は、第２発光部材２６２を周期的に発光させ、第５発光信号Ｓｅ５は、第５発光部材２６５を周期的に発光させ、第６発光信号Ｓｅ６は、第６発光部材２６６を周期的に発光させる。この発光信号Ｓｅは、ＣＰＵ２３からの切替信号Ｓｓによりスイッチ素子４４の電路が切り替えられることで、対応する発光部材２６へと送信される。このため、発光信号Ｓｅが出力される際（厳密には発光信号Ｓｅが出力される直前）には、対応する切替信号Ｓｓがスイッチ素子４４へと出力される。図６の例では、第１切替信号Ｓｓ１がスイッチ素子４４に出力されて第１発光信号Ｓｅ１が第１発光部材２６１に出力され、第２切替信号Ｓｓ２がスイッチ素子４４に出力されて第２発光信号Ｓｅ２が第２発光部材２６２に出力され、第５切替信号Ｓｓ５がスイッチ素子４４に出力されて第５発光信号Ｓｅ５が第５発光部材２６５に出力され、第６切替信号Ｓｓ６がスイッチ素子４４に出力されて第６発光信号Ｓｅ６が第６発光部材２６６に出力される。

その演算処理ユニット２５の積算部４２では、上述したように、受光ユニット２２（その測定用受光部材３１（図３参照））からの受光値を所定時間積算して積算信号を出力する積算機能を有する。ここで、受光ユニット２２（測定用受光部材３１）は、各発光部材２６が出射している際に受光することで、各測定光Ｐの反射光成分と外乱光に起因する外乱光成分とを含んだ光量を取得（受光）する。また、受光ユニット２２（測定用受光部材３１）は、各発光部材２６が消灯している際に受光することで、各測定光Ｐの反射光成分が除かれて外乱光成分を含んだ光量に相当する受光値が周期的に順に出力される。このため、受光ユニット２２からは、各測定光Ｐの反射光成分と外乱光成分とを含んだ光量に相当する受光値と、外乱光成分のみを含んだ光量に相当する受光値と、が周期的に順に出力される。積算部４２では、受光ユニット２２から受光値を受けると、パルス生成部４３による各発光部材２６の点灯制御に同期する第１積算ステップと、パルス生成部４３による各発光部材２６の消灯制御に同期する第２積算ステップと、を実行する。この積算部４２（演算処理ユニット２５）での積算処理の一例を以下で説明する。

積算部４２は、例えば、各測定光Ｐの反射光成分と外乱光成分とを含んだパルス的受光値としての受光値ＳＮのパルス幅を、図７（ａ）に示すように互いに等しい区間ｔ１〜ｔ１０に分割し、区間毎に（各ｔ１〜ｔ１０で）受光出力を複数回サンプリングし、各サンプリング値を加算（積算）してこの加算値を一時的に記憶する。このとき、例えば、区間ｔ１において、受光出力を８回サンプリングし、８個のサンプリング値を加算して、図７（ｂ）に示すように加算値Ｋ１を取得し、この加算値Ｋ１を一時的に記憶する。積算部４２は、同様にして、残りの各区間（各ｔ２〜ｔ１０）に対応する加算値Ｋ２〜Ｋ１０を得る処理を実行し、加算値Ｋ１〜Ｋ１０の値から最も大きな加算値を抽出し、その抽出した加算値を受光値ＳＮのピーク値（最大値）を示す受光出力値として取得する。この図７（ｂ）に示す例では、受光出力値（受光値ＳＮ（図７（ａ）参照）のピーク値）は加算値Ｋ６となる。積算部４２（演算処理ユニット２５）は、この受光出力値（ピーク値）の取得を、所定時間内で受光した複数の受光値についてそれぞれ実行し、その各受光値の受光出力値（ピーク値）を所定個数積算して、対応する測定光Ｐによる反射光成分が強調された第１積算信号を得る。この第１積算信号を得ることが第１積算ステップとなり、積算部４２は、それらの積算結果をＣＰＵ２３に向けて出力する。

また、積算部４２（演算処理ユニット２５）は、対応する測定光Ｐの反射光成分が除かれたパルス的受光値としての複数の受光値についても、同様の演算を行う。これにより、積算部４２は、当該受光値の受光出力値（ピーク値）をそれぞれ取得し、当該受光出力値（ピーク値）を所定個数積算して、対応する測定光Ｐの反射光成分が除かれて外乱光のみに起因する第２積算信号を得る。この第２積算信号を得ることが第２積算ステップとなり、積算部４２は、それらの積算結果をＣＰＵ２３に向けて出力する。

ＣＰＵ２３は、演算処理ユニット２５（その積算部４２）から第１積算信号と第２積算信号とが入力されると、第１積算信号から第２積算信号を減算して、外乱光に起因する光量成分が除かれた測定光Ｐの反射光成分を示す反射受光値（反射光量）を算出する。また、ＣＰＵ２３は、対応する測定光Ｐを出射した発光部材２６の全発光量と、上記したように求めた反射受光値と、に基づいて、対応する測定光Ｐを照射した生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における反射率を算出する。その全発光量は、各発光部材２６における設定と出力した発光信号Ｓｅとに基づいて求めることができ、また、監視用受光部材３８での受光値に基づいて求めることができる。ＣＰＵ２３は、この動作を出射した各測定光Ｐに対して行うことにより、各波長帯域に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光量や当該生育状況測定対象での反射率を求めることができる。また、ＣＰＵ２３は、このように求めた反射率を用いて、上記したように正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を算出することができる。

このため、ＣＰＵ２３は、外乱光に起因する光量成分の影響を極めて少なくした各測定光Ｐに対する反射光量や反射率を求めることができ、それらに基づいて生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を取得することができるので、当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況に関する情報をより正確に取得することができる。この生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況に関する情報は、上述したように、ドライバー回路３６やドライバー回路３７を介して、外部にデータとして出力することができる。

次に、植物用波長センサ装置１０を用いて選択された生育要素Ｅｇの量を推定するための波長帯域に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光量および反射率を算出する反射測定処理について、図８を用いて説明する。その図８は、実施例１における制御部（ＣＰＵ２３）にて実行される反射測定処理を示すフローチャートである。この反射測定処理は、制御部（ＣＰＵ２３）の内蔵する記憶部もしくは当該制御部（ＣＰＵ２３）の外部に設けられた記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、制御部（ＣＰＵ２３）が実行する。以下では、この図８のフローチャートの各ステップ（各工程）について説明する。この図８のフローチャートは、植物用波長センサ装置１０に電源を投入することにより開始される。

ステップＳ１では、生育要素Ｅｇが選択されたか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ２へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ１を繰り返す。このステップＳ１では、図示を略す操作部に生育要素Ｅｇを選択する選択操作が為されたか否かを判断し、この判断を生育要素Ｅｇが選択されるまで繰り返す。

ステップＳ２では、ステップＳ１での生育要素Ｅｇが選択されたとの判断に続き、選択された生育要素Ｅｇに対応する波長帯域の組み合わせを選出して、ステップＳ３へ進む。このステップＳ２では、選択された生育要素Ｅｇに対応する波長帯域の組み合わせ、すなわち当該生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域を選出し、その情報（該当する波長帯域およびその数）を記憶部に格納する。実施例１では、上述したように、選択可能な生育要素Ｅｇとして窒素とタンパク質（プロテイン）とタンパク質に関連する水とが設定されている。そして、ステップＳ２では、生育要素Ｅｇとして窒素が選択されると、第３波長帯域λ３（７３５ｎｍ）と第４波長帯域λ４（８０８ｎｍ）とを選択し、その第３波長帯域λ３を１番目の波長帯域とし、第４波長帯域λ４を２番目の波長帯域として、波長帯域の数ｋを２（ｋ＝２）とする。同様に、ステップＳ２では、生育要素Ｅｇとしてタンパク質（プロテイン）（水を含む）が選択されると、第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）と第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）と第５波長帯域λ５（９５０ｎｍ）と第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ）とを選択し、その第１波長帯域λ１を１番目の波長帯域とし、第２波長帯域λ２を２番目の波長帯域とし、第５波長帯域λ５を３番目の波長帯域とし、第６波長帯域λ６を４番目の波長帯域として、波長帯域の数を４（ｋ＝４）とする。加えて、ステップＳ２では、生育要素Ｅｇとして水分量によらないタンパク質（プロテイン）が選択されると、第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）と第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）と第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ）とを選択し、その第１波長帯域λ１を１番目の波長帯域とし、第２波長帯域λ２を２番目の波長帯域とし、第６波長帯域λ６を３番目の波長帯域として、波長帯域の数を３（ｋ＝３）とする。

ステップＳ３では、ステップＳ２での波長帯域の組み合わせの選出、あるいは、ステップＳ１３での測定を終了されたとの判断に続き、受光値の積算のための経過時間のカウントを開始して、ステップＳ４へ進む。このステップＳ３では、積算部４２（演算処理ユニット２５）が所定時間内に受光した複数の受光値に対して積算処理を行うことから、積算処理を実行している経過時間のカウントを開始する。

ステップＳ４では、ステップＳ３での経過時間のカウントの開始、あるいは、ステップＳ１０での所定時間が経過していないとの判断に続き、変数ｎを１（ｎ＝１）として、ステップＳ５へ進む。この変数ｎは、現在行っている測定光Ｐの出射およびその反射光Ｐｒの取得が何番目に設定された波長帯域に対して行っているのかをカウントするために用いるものであり、ステップＳ４では当該変数ｎを１とする。

ステップＳ５では、ステップＳ４での変数ｎを１とすること、あるいは、ステップＳ９でのｎ＋１を新たな変数ｎとすることに続き、ｎ番目の波長帯域の測定光Ｐを照射して、ステップＳ６へ進む。このステップＳ５では、スイッチ素子４４に第ｎ切替信号Ｓｓｎを出力してｎ番目の波長帯域に対応する発光部材２６とパルス生成部４３（演算処理ユニット２５）とを導通させ、そのｎ番目の波長帯域に対応する発光部材２６に第ｎ発光信号Ｓｅｎを出力する。これにより、対応する発光部材２６からのｎ番目の波長帯域の測定光Ｐを生育状況測定対象（作物Ｃｒ）へ向けて照射する。

ステップＳ６では、ステップＳ５でのｎ番目の波長帯域の測定光Ｐの照射に続き、その測定光Ｐの生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得して、ステップＳ７へ進む。このステップＳ６では、第ｎ発光信号Ｓｅｎに対応して出力された受光信号Ｓｒに応じて、受光ユニット２２が受光値を取得する。実施例１では、受光信号Ｓｒが、ｎ番目の波長帯域に対応する発光部材２６が出射しているときと、その直後であって当該発光部材２６が消灯しているときと、に出力される。これにより、ステップＳ６では、ｎ番目の波長帯域に対応する発光部材２６が出射しているときの受光値と、その直後であって当該発光部材２６が消灯しているときの受光値と、を受光ユニット２２が取得して出力する。

ステップＳ７では、ステップＳ６での反射光Ｐｒ（その受光値）の取得に続き、その取得した反射光Ｐｒ（受光値）における受光出力値を算出して、ステップＳ８へ進む。このステップＳ７では、ｎ番目の波長帯域に対応する発光部材２６が出射しているときの受光値における受光出力値（第１積算ステップ）と、その直後であって当該発光部材２６が消灯しているときの受光値における受光出力値（第２積算ステップ）と、を算出する。

ステップＳ８では、ステップＳ７での受光出力値の算出に続き、変数ｎが波長帯域の数ｋと等しいか否か（ｎ＝ｋ？）を判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１０へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ９へ進む。このステップＳ８では、ステップＳ５からステップＳ７までの動作が何番目に設定された波長帯域に対して行われたものであるのかをカウントする変数ｎが、設定した波長帯域の数ｋと等しいか否かを判断する。すなわち、ステップＳ８では、設定した全ての波長帯域に対する受光値を取得したか否かを判断する。

ステップＳ９では、ステップＳ８での変数ｎが波長帯域の数ｋと等しくないとの判断に続き、ｎ＋１を新たな変数ｎとして、ステップＳ５へ戻る。このステップＳ９では、設定した全ての波長帯域に対する受光値（受光出力値）を取得していないことから、残りの波長帯域に対する受光値を取得すべく、変数ｎ（その現状の値）に１を加算して新たな変数ｎ（ｎ＝ｎ＋１）としてステップＳ５に戻る。

ステップＳ１０では、ステップＳ８での変数ｎが波長帯域の数ｋと等しいとの判断に続き、所定時間が経過したか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１１へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ４へ戻る。このステップＳ１０では、ステップＳ３でカウントを開始した経過時間が、積算処理を実行する所定時間に到達したか否かを判断することで、所定時間が経過したか否かを判断する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０での所定時間が経過したとの判断に続き、選出した全ての波長帯域に対する受光出力値の積算信号を取得して、ステップＳ１２へ進む。このステップＳ１１では、選出した全ての波長帯域に対するステップＳ５からステップＳ７までの動作を所定時間繰り返すことにより得られた選出した全ての波長帯域に対する受光出力値の積算信号、すなわち選出した全ての波長帯域に対する第１積算信号および第２積算信号を取得する。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１での選出した全ての波長帯域に対する受光出力値の積算信号の取得に続き、反射光量および反射率を算出して、ステップＳ１３へ進む。このステップＳ１２では、選出した全ての波長帯域に対して、ステップＳ１１で取得した受光出力値の第１積算信号から第２積算信号を減算することで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光成分を示す反射受光値（反射光量）を算出する。また、ステップＳ１２では、選出した全ての波長帯域に対して、反射受光値と、対応する測定光Ｐを出射した発光部材２６の全発光量（例えば監視用受光部材３８での受光値に基づく値）と、に基づいて、対応する測定光Ｐを照射した生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における反射率を算出する。そして、このように求めた反射率を用いて、適宜正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）を算出する。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２での反射光量および反射率の算出に続き、植物用波長センサ装置１０を用いた測定を終了されたか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はこの反射測定処理を終了し、Ｎｏの場合はステップＳ３へ戻る。このステップＳ１３では、植物用波長センサ装置１０を用いた測定を終了する旨の操作（終了操作）が為されたか否かを判断し、当該操作（終了操作）が為されていない場合には、反射光量および反射率を算出すべく上記した動作を繰り返す。

次に、生育要素Ｅｇの量を推定する際の植物用波長センサ装置１０の動作について、生育要素Ｅｇとしてタンパク質（プロテイン）（水を含む）が選択された場合を例とした図６を用いて説明する。

先ず、生育要素Ｅｇとしてタンパク質（プロテイン）（水を含む）が選択されると、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２へと進むことにより、第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）と第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）と第５波長帯域λ５（９５０ｎｍ）と第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ）とを選出する。その後、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進むことにより、第１発光部材２６１から出射により第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）の測定光Ｐ（第１測定光Ｐ１）を照射する（図６の時間Ｔ１参照）。そして、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ６→ステップＳ７へと進むことにより、第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得してその受光出力値を算出する（図６の時間Ｔ１、Ｔ２参照）。その後、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進むことを繰り返すことにより、第２発光部材２６２から第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）の測定光Ｐ（第２測定光Ｐ２）を照射し（図６の時間Ｔ３参照）、第５発光部材２６５から第５波長帯域λ５（９５０ｎｍ）の測定光Ｐ（第３測定光Ｐ３）を照射し（図６の時間Ｔ５参照）、第６発光部材２６６から第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ）の測定光Ｐ（第４測定光Ｐ４）を照射して（図６の時間Ｔ７参照）、各波長帯域に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得し（図６の時間Ｔ３からＴ８参照）その受光出力値を算出する。そして、所定時間が経過するまで、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ８→ステップＳ１０→ステップＳ４へと進んで上記した動作を繰り返す。そして、所定時間が経過すると、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１０→ステップＳ１１→ステップＳ１２へと進むことにより、４つの波長帯域に対する、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光成分を示す反射受光値（反射光量）と、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における反射率と、を算出する。これにより、上記した所定時間において照射領域ＩＡとされた場所に存在する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれるタンパク質（プロテイン）と水との量を推定することができる。その後、終了操作が為されるまでは、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ３へと進んで上記した動作を繰り返すことにより、次に照射領域ＩＡとした場所に存在する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれるタンパク質（プロテイン）と水との量を推定することができる。

ここで、生育要素Ｅｇとして窒素が選択された場合には、第３波長帯域λ３（７３５ｎｍ）と第４波長帯域λ４（８０８ｎｍ）とを選出し、第３発光部材２６３から第３波長帯域λ３（７３５ｎｍ）の測定光Ｐを照射し、第４発光部材２６４から第４波長帯域λ４（８０８ｎｍ）の測定光Ｐを照射することを除くと、上記した動作と同様の動作を行う。このように、植物用波長センサ装置１０では、生育要素Ｅｇが選択されると、その選択された生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域の測定光Ｐに対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）での反射光量および反射率を求めることができ、当該生育要素Ｅｇが含まれる量の推定を行うことができる。

このように、本発明に係る実施例１の植物用波長センサ装置１０では、生育要素Ｅｇが選択されると、その生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域の測定光Ｐを生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に照射し、その各測定光Ｐに対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを受光する。そして、植物用波長センサ装置１０では、生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域の生育状況測定対象（作物Ｃｒ）での反射光量および反射率を求める。このため、植物用波長センサ装置１０では、選択された生育要素Ｅｇの推定に必要な各波長帯域の反射光量および反射率を求めることができるので、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれる様々な生育要素Ｅｇの量を推定することができる。

また、植物用波長センサ装置１０では、選択可能な複数の生育要素Ｅｇと、その各生育要素Ｅｇの推定に必要な複数（ｎ個）の波長帯域と、を予め登録し、発光部としての発光ユニット２１に登録した波長帯域の数（ｎ個）の発光部材２６を設けている。このため、植物用波長センサ装置１０では、選択された生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域の測定光Ｐで生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を照射することを、容易なものとすることができる。

さらに、植物用波長センサ装置１０では、選択された生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域を選出し、その各波長帯域に対応する発光部材２６から測定光Ｐを出射させることで、選択された生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域の測定光Ｐで生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を照射する。このため、植物用波長センサ装置１０では、予め設けられた複数（ｎ個）の発光部材２６の中から、選択された生育要素Ｅｇに対応する発光部材２６を動作させるだけで、選択された生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域の測定光Ｐを照射することができる。

植物用波長センサ装置１０では、複数（ｎ個）の発光部材２６を順に出射させる、すなわち時系列に出射させることから、各波長帯域の測定光Ｐに対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒの取得をより容易で適切なものとすることができる。

植物用波長センサ装置１０では、選択可能な生育要素Ｅｇとして窒素を登録するとともに、その窒素の推定に必要な波長帯域として赤の波長帯域（上記した実施例では第３波長帯域λ３（７３５ｎｍ））および近赤外光の波長帯域（上記した実施例では第４波長帯域λ４（８０８ｎｍ））を登録している。このため、植物用波長センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれる生育要素Ｅｇとしての窒素の量を容易にかつ適切に推定することができる。

植物用波長センサ装置１０では、選択可能な生育要素Ｅｇとしてタンパク質（プロテイン）を登録するとともに、そのタンパク質（プロテイン）の推定に必要な波長帯域として互いに異なる２つの可視光の波長帯域（上記した実施例では第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）、第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）と）および近赤外光の波長帯域（上記した実施例では第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ））を登録している。このため、植物用波長センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれる生育要素Ｅｇとしてのタンパク質（プロテイン）の量を容易にかつ適切に推定することができる。

植物用波長センサ装置１０では、選択可能な生育要素Ｅｇとしてタンパク質（プロテイン）とその推定に関係する水とを登録するとともに、そのタンパク質（プロテイン）の推定に必要な波長帯域として互いに異なる２つの可視光の波長帯域（上記した実施例では第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）、第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）と）および近赤外光の波長帯域（上記した実施例では第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ））と、を登録し、水の推定に必要な波長帯域として近赤外光の波長帯域（上記した実施例では第５波長帯域λ５（９５０ｎｍ））を登録している。このため、植物用波長センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれる生育要素Ｅｇとしてのタンパク質（プロテイン）および水の量を容易にかつ適切に推定することができる。

植物用波長センサ装置１０では、肥料散布機Ｆｓと施肥システムを構成して、取得した生育要素Ｅｇが含まれる量の情報に基づいて肥料散布機Ｆｓが肥料の散布量を調整するものとすると、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の状況に適合させた量の肥料を各照射領域すなわち当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に散布することができる。このことは、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における生育要素Ｅｇの過不足に応じて肥料の散布量を調整することができるので、当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の発育を促すのは勿論のこと、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の育成状況が良すぎる箇所（照射領域）では肥料の散布量を少なくして当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の発育を抑制することで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）が自重により倒れることを防止することができる。これにより、植物用波長センサ装置１０では、肥料散布機Ｆｓと施肥システムを構成することで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を簡易にかつ効率よく肥料を散布することができる。このことは、例えば、肥料散布機Ｆｓを搭載するトラクターＴＲに植物用波長センサ装置１０を設けて施肥システムを構成すると、トラクターＴＲで生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を栽培している農地（圃場）に沿って走行するだけで、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の生育状況に応じた適切な量の肥料を当該生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に散布することができ、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）を効率よく栽培することができる。

したがって、本発明に係る実施例１の植物用波長センサ装置１０では、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の様々な生育要素Ｅｇに対応することができる。

なお、上記した実施例１では、スイッチ素子４４により電路を切り替えることで、対応する発光部材２６とパルス生成部４３（演算処理ユニット２５）とを導通させていたが、選出した複数（実施例２では６つ）の波長帯域の測定光Ｐを照射するものであれば、他の構成であってもよく、上記した実施例１の構成に限定されるものではない。

次に、本発明の実施例２の植物用波長センサ装置としての植物用波長センサ装置１０Ａについて、図９から図１１を用いて説明する。この実施例２の植物用波長センサ装置１０Ａは、各波長帯域の測定光Ｐの照射の仕方、受光ユニット２２Ａの構成および各波長帯域の測定光Ｐに対する反射光Ｐｒの取得の仕方が実施例１の植物用波長センサ装置１０とは異なる例である。この実施例２の植物用波長センサ装置１０Ａは、基本的な構成および動作は上記した実施例１の植物用波長センサ装置１０と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例２の植物用波長センサ装置１０Ａでは、図９に示すように、受光ユニット２２Ａにおいて、６つの測定用受光部材３１すなわち第１測定用受光部材３１１と第２測定用受光部材３１２と第３測定用受光部材３１３と第４測定用受光部材３１４と第５測定用受光部材３１５と第６測定用受光部材３１６とが設けられている。その第１測定用受光部材３１１は、第１波長帯域λ１の反射光Ｐｒを取得するものであり、実施例２では、６つのＰＤの前に４８０ｎｍの周辺の波長帯域の光を透過させかつ他の波長帯域の光の透過を阻むフィルタを設けて構成している。第２測定用受光部材３１２は、第２波長帯域λ２の反射光Ｐｒを取得するものであり、実施例２では、６つのＰＤの前に７００ｎｍの周辺の波長帯域の光を透過させかつ他の波長帯域の光の透過を阻むフィルタを設けて構成している。第３測定用受光部材３１３は、第３波長帯域λ３の反射光Ｐｒを取得するものであり、実施例２では、６つのＰＤの前に７３５ｎｍの周辺の波長帯域の光を透過させかつ他の波長帯域の光の透過を阻むフィルタを設けて構成している。第４測定用受光部材３１４は、第４波長帯域λ４の反射光Ｐｒを取得するものであり、実施例２では、６つのＰＤの前に８０８ｎｍの周辺の波長帯域の光を透過させかつ他の波長帯域の光の透過を阻むフィルタを設けて構成している。第５測定用受光部材３１５は、第５波長帯域λ５の反射光Ｐｒを取得するものであり、実施例２では、６つのＰＤの前に９５０ｎｍの周辺の波長帯域の光を透過させかつ他の波長帯域の光の透過を阻むフィルタを設けて構成している。第６測定用受光部材３１６は、第６波長帯域λ６の反射光Ｐｒを取得するものであり、実施例２では、６つのＰＤの前に１０５０ｎｍの周辺の波長帯域の光を透過させかつ他の波長帯域の光の透過を阻むフィルタを設けて構成している。この受光ユニット２２Ａでは、実施例１の受光ユニット２２と同様に入力された受光信号Ｓｒに応じて反射光Ｐｒの取得動作を行う。

また、植物用波長センサ装置１０Ａでは、各発光部材２６とパルス生成部４３（演算処理ユニット２５）との間にスイッチ素子４４を設けることに変えて、受光ユニット２２Ａにおいてスイッチ素子４４Ａを設けている。そのスイッチ素子４４Ａは、各測定用受光部材３１のうちのいずれか１つの測定用受光部材３１を選択し、その選択した測定用受光部材３１を増幅回路３２への接続先として接続することが可能とされている。スイッチ素子４４Ａは、ＣＰＵ２３から入力された切替信号Ｓｓに対応する測定用受光部材３１を増幅回路３２への接続先とする。この切替信号Ｓｓは、第１測定用受光部材３１１に対応するものを第１切替信号Ｓｓ１とし、第２測定用受光部材３１２に対応するものを第２切替信号Ｓｓ２とし、第３測定用受光部材３１３に対応するものを第３切替信号Ｓｓ３とし、第４測定用受光部材３１４に対応するものを第４切替信号Ｓｓ４とし、第５測定用受光部材３１５に対応するものを第５切替信号Ｓｓ５とし、第６測定用受光部材３１６に対応するものを第６切替信号Ｓｓ６とする（図１０参照）。このため、スイッチ素子４４Ａは、第ｎ切替信号Ｓｓｎが入力されると、第ｎ測定用受光部材３１ｎと増幅回路３２とを接続する電路を選択して導通させ、他の電路を非導通状態とする。

これに伴って、植物用波長センサ装置１０Ａでは、演算処理ユニット２５のパルス生成部４３から出力される発光信号Ｓｅが、直接各発光部材２６に入力される。なお、図９および図１０では、パルス生成部４３から各発光部材２６に同一の発光信号Ｓｅが入力されるものとして示しているが、実施例１のＳｅ１からＳｅ６のように各発光部材２６に個別に対応して異なる発光信号Ｓｅを一斉に出力する。このため、各発光部材２６に発光信号Ｓｅが一斉に出力されることで、各発光部材２６が同時に周期的に発光する（図１０参照）。そして、上記した切替信号Ｓｓは、発光信号Ｓｅが出力される際（厳密には発光信号Ｓｅが出力される直前）にスイッチ素子４４Ａに出力されることで、そのスイッチ素子４４Ａの電路を切り替えて、所望の波長帯域に対応する測定用受光部材３１での反射光Ｐｒの取得を可能とする。タンパク質（水を含む）の量の推定を行う際の動作を示す図１０の例では、第１切替信号Ｓｓ１がスイッチ素子４４Ａに出力されて第１測定用受光部材３１１で反射光Ｐｒを取得し、第２切替信号Ｓｓ２がスイッチ素子４４Ａに出力されて第２測定用受光部材３１２で反射光Ｐｒを取得し、第５切替信号Ｓｓ５がスイッチ素子４４Ａに出力されて第５測定用受光部材３１５で反射光Ｐｒを取得し、と第６切替信号Ｓｓ６がスイッチ素子４４Ａに出力されて第６測定用受光部材３１６で反射光Ｐｒを取得する。

次に、植物用波長センサ装置１０Ａを用いて選択された生育要素Ｅｇの量を推定するための波長帯域に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光量および反射率を算出する反射測定処理について、図１１を用いて説明する。その図１１は、実施例２における制御部（ＣＰＵ２３）にて実行される反射測定処理を示すフローチャートである。この反射測定処理は、制御部（ＣＰＵ２３）の内蔵する記憶部もしくは当該制御部（ＣＰＵ２３）の外部に設けられた記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、制御部（ＣＰＵ２３）が実行する。以下では、この図１１のフローチャートの各ステップ（各工程）について説明する。この図１１のフローチャートは、植物用波長センサ装置１０Ａに電源を投入することにより開始される。

ステップＳ２１では、生育要素Ｅｇが選択されたか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ２２へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２１を繰り返す。このステップＳ２１は、図８のフローチャートにおけるステップＳ１と同様である。

ステップＳ２２では、ステップＳ３での生育要素Ｅｇが選択されたとの判断に続き、選択された生育要素Ｅｇに対応する波長帯域の組み合わせを選出して、ステップＳ２３へ進む。このステップＳ２２は、図８のフローチャートにおけるステップＳ２と同様である。

ステップＳ２３では、ステップＳ２２での波長帯域の組み合わせの選出、あるいは、ステップＳ３３での測定を終了されたとの判断に続き、受光値の積算のための経過時間のカウントを開始して、ステップＳ２４へ進む。このステップＳ２３は、図８のフローチャートにおけるステップＳ３と同様である。

ステップＳ２４では、ステップＳ２３での経過時間のカウントの開始、あるいは、ステップＳ３０での所定時間が経過していないとの判断に続き、変数ｎを１（ｎ＝１）として、ステップＳ２５へ進む。このステップＳ２４は、図８のフローチャートにおけるステップＳ４と同様である。

ステップＳ２５では、ステップＳ２４での変数ｎを１とすること、あるいは、ステップＳ２９でのｎ＋１を新たな変数ｎとすることに続き、全ての波長帯域の測定光Ｐを照射して、ステップＳ２６へ進む。このステップＳ２５では、全ての発光部材２６に発光信号Ｓｅを出力することにより、全ての発光部材２６からの測定光Ｐを生育状況測定対象（作物Ｃｒ）へ向けて照射する。このため、測定光Ｐには、設定した全ての波長帯域（実施例２では、第１から第６までの６つの波長帯域（λ１からλ６））の光が含まれることとなる。

ステップＳ２６では、ステップＳ２５での全ての波長帯域の測定光Ｐの照射に続き、その測定光Ｐの生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からのｎ番目の波長帯域の反射光Ｐｒを取得して、ステップＳ２７へ進む。このステップＳ２６では、スイッチ素子４４Ａに第ｎ切替信号Ｓｓｎを出力して、受光ユニット２２Ａにおいてｎ番目の波長帯域に対応する測定用受光部材３１と増幅回路３２とを導通させる。そして、ステップＳ２６では、発光信号Ｓｅに対応して出力された受光信号Ｓｒに応じて、ｎ番目の波長帯域に対応する測定用受光部材３１が反射光Ｐｒを取得する。実施例２では、受光信号Ｓｒが、実施例１と同様に、各波長帯域に対応する発光部材２６が出射しているときと、その直後であって各発光部材２６が消灯しているときと、に出力される。これにより、ステップＳ２６では、各発光部材２６が出射しているときのｎ番目の波長帯域に対応する反射光Ｐｒの受光値と、その直後であって各発光部材２６が消灯しているときのｎ番目の波長帯域に対応する反射光Ｐｒの受光値と、を受光ユニット２２Ａが取得して出力する。

ステップＳ２７では、ステップＳ２６でのｎ番目の波長帯域の反射光Ｐｒ（その受光値）の取得に続き、その取得した反射光Ｐｒ（受光値）における受光出力値を算出して、ステップＳ２８へ進む。このステップＳ２７は、図８のフローチャートにおけるステップＳ７と同様である。

ステップＳ２８では、ステップＳ２６での受光出力値の算出に続き、変数ｎが波長帯域の数ｋと等しいか否か（ｎ＝ｋ？）を判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ３０へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２９へ進む。このステップＳ２８は、図８のフローチャートにおけるステップＳ８と同様である。

ステップＳ２９では、ステップＳ２８での変数ｎが波長帯域の数ｋと等しくないとの判断に続き、ｎ＋１を新たな変数ｎとして、ステップＳ２５へ戻る。このステップＳ２９は、図８のフローチャートにおけるステップＳ９と同様である。

ステップＳ３０では、ステップＳ２８での変数ｎが波長帯域の数ｋと等しいとの判断に続き、所定時間が経過したか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ３１へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２４へ戻る。このステップＳ３０は、図８のフローチャートにおけるステップＳ１０と同様である。

ステップＳ３１では、ステップＳ３０での所定時間が経過したとの判断に続き、選出した全ての波長帯域に対する受光出力値の積算信号を取得して、ステップＳ３２へ進む。このステップＳ３１は、図８のフローチャートにおけるステップＳ１１と同様である。

ステップＳ３２では、ステップＳ３１での選出した全ての波長帯域に対する受光出力値の積算信号の取得に続き、反射光量および反射率を算出して、ステップＳ３３へ進む。このステップＳ３２は、図８のフローチャートにおけるステップＳ１２と同様である。

ステップＳ３３では、ステップＳ３２での反射光量および反射率の算出に続き、植物用波長センサ装置１０Ａを用いた測定を終了されたか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はこの反射測定処理を終了し、Ｎｏの場合はステップＳ２３へ戻る。このステップＳ３３は、図８のフローチャートにおけるステップＳ１３と同様である。

次に、生育要素Ｅｇの量を推定する際の植物用波長センサ装置１０Ａの動作について、生育要素Ｅｇとしてタンパク質（プロテイン）（水を含む）が選択された場合を例とした図１０を用いて説明する。

先ず、生育要素Ｅｇとしてタンパク質（プロテイン）（水を含む）が選択されると、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２へと進むことにより、第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）と第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）と第５波長帯域λ５（９５０ｎｍ）と第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ）とを選出する。その後、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２３→ステップＳ２４→ステップＳ２５へと進むことにより、全ての発光部材２６から出射により登録（設定）された全ての波長帯域（実施例２では、第１から第６までの６つの波長帯域（λ１からλ６））を含む測定光Ｐ（第１測定光Ｐ１から第６測定光Ｐ６）を照射する（図１０の時間Ｔ１参照）。そして、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２６→ステップＳ２７へと進むことにより、第１測定用受光部材３１１で第１波長帯域λ１（４８０ｎｍ）に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得してその受光出力値を算出する（図１０の時間Ｔ１、Ｔ２参照）。その後、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２８→ステップＳ２９→ステップＳ２５→ステップＳ２６→ステップＳ２７へと進むことを繰り返すことにより、第２測定用受光部材３１２で第２波長帯域λ２（７００ｎｍ）に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得し（図１０の時間Ｔ３、Ｔ４参照）、第５測定用受光部材３１５で第５波長帯域λ５（９５０ｎｍ）に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得し（図１０の時間Ｔ５、Ｔ６参照）、第６測定用受光部材３１６で第６波長帯域λ６（１０５０ｎｍ）に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得して（図１０の時間Ｔ７、Ｔ８参照）、それらの受光出力値を算出する。そして、所定時間が経過するまで、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２８→ステップＳ３０→ステップＳ２４へと進んで上記した動作を繰り返す。そして、所定時間が経過すると、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３１→ステップＳ３２へと進むことにより、４つの波長帯域に対する、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光成分を示す反射受光値（反射光量）と、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）における反射率と、を算出する。これにより、上記した所定時間において照射領域ＩＡとされた場所に存在する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれるタンパク質（プロテイン）と水との量を推定することができる。その後、終了操作が為されるまでは、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ３２→ステップＳ３３→ステップＳ２３へと進んで上記した動作を繰り返すことにより、次に照射領域ＩＡとした場所に存在する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）に含まれるタンパク質（プロテイン）と水との量を推定することができる。

ここで、生育要素Ｅｇとして窒素が選択された場合には、第３波長帯域λ３（７３５ｎｍ）と第４波長帯域λ４（８０８ｎｍ）とを選出し、第３測定用受光部材３１３で第３波長帯域λ３（７３５ｎｍ）に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得し、第４測定用受光部材３１４で第４波長帯域λ４（８０８ｎｍ）に対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒを取得することを除くと、上記した動作と同様の動作を行う。このように、植物用波長センサ装置１０Ａでは、生育要素Ｅｇが選択されると、その選択された生育要素Ｅｇの推定に必要な複数の波長帯域の測定光Ｐに対する生育状況測定対象（作物Ｃｒ）での反射光量および反射率を求めることができ、当該生育要素Ｅｇが含まれる量の推定を行うことができる。

このように、本発明に係る植物用波長センサ装置１０Ａでは、基本的に実施例１の植物用波長センサ装置１０と同様の構成であることから、基本的に実施例１と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例２の植物用波長センサ装置１０Ａでは、全ての発光部材２６から測定光Ｐを出射させるので、測定光Ｐの照射のための制御や構成を簡易なものとすることができる。また、植物用波長センサ装置１０Ａでは、複数（ｎ個）の測定用受光部材３１で順に受光する、すなわち時系列に受光することから、各波長帯域の測定光Ｐに対する（作物Ｃｒ）からの反射光Ｐｒの取得をより容易で適切なものとすることができる。

したがって、本発明に係る実施例２の植物用波長センサ装置１０Ａでは、生育状況測定対象（作物Ｃｒ）の様々な生育要素Ｅｇに対応することができる。

なお、上記した実施例２では、登録（設定）された波長帯域に個別に対応して複数（実施例２では６つ）の測定用受光部材３１を設けていたが、登録（設定）された波長帯域の反射光Ｐｒを取得するものであれば、例えば、単一の測定用受光部材３１（６つのＰＤ）の前において当該波長帯域の数のフィルタを切り替え可能に設けるものであってもよく、他の構成であってもよく、上記した実施例２の構成に限定されるものではない。

また、上記した実施例２では、登録（設定）された波長帯域に個別に対応して複数（実施例２では６つ）の測定用受光部材３１を設けていたが、全ての波長帯域の反射光Ｐｒを取得した後に、選出された各波長帯域における反射光Ｐｒの成分を分析（抽出）して検出するものであってもよく、上記した実施例２の構成に限定されるものではない。このような構成とすると、登録（設定）された波長帯域であれば、後の分析（抽出）によりいかなる組み合わせであっても検出することができるので、使い勝手を向上させることができる。

なお、上記した各実施例では、本発明に係る植物用波長センサ装置の一例としての植物用波長センサ装置１０、植物用波長センサ装置１０Ａについて説明したが、生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを駆動制御する制御部と、を備え、前記制御部は、選択された生育要素に対応する波長帯域の前記測定光を前記発光部から出射し、選択された前記生育要素に対応する前記各波長帯域の前記測定光に対する前記生育状況測定対象からの前記反射光を前記受光部で受光して、前記生育状況測定対象による前記生育要素に対応する前記各波長帯域での反射光量を求める植物用波長センサ装置、または生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを駆動制御する制御部と、を備え、前記制御部は、選択された生育要素に対応する波長帯域の前記測定光を前記発光部から出射し、選択された前記生育要素に対応する前記各波長帯域の前記測定光に対する前記生育状況測定対象からの前記反射光を前記受光部で受光して、前記測定光および前記反射光から前記生育状況測定対象による前記生育要素に対応する前記各波長帯域での反射率を求める植物用波長センサ装置であればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

また、上記した各実施例では、生育要素Ｅｇとして、窒素とプロテイン（タンパク質）とそれに関連する水とを登録（設定）していたが、例えば、それらの２つのみを登録（設定）することや、それらとともにあるいは適宜それらに変えてリンやカリウムやクロロフィルやカロテノイドを登録（設定）することのように、生育要素Ｅｇの数や種類は適宜登録（設定）すればよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。そのようにする場合、各生育要素Ｅｇの推定に適した波長帯域は適宜登録（設定）することは言うまでもない。

さらに、上記した各実施例では、窒素の推定のために７３５ｎｍと８０８ｎｍとの２つの波長帯域を登録（設定）し、タンパク質（プロテイン）の推定のために４８０ｎｍと７００ｎｍと１０５０ｎｍとの３つの波長帯域を登録（設定）し、タンパク質の推定に関係する水の推定のために９５０ｎｍの１つの波長帯域を登録（設定）している。しかしながら、生育要素Ｅｇに対する波長帯域は、生育要素Ｅｇの推定に適したものを適宜登録（設定）すればよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。ここで、赤の波長帯域の光（光束）と赤外の波長帯域の光（光束）とを用いると窒素を良好に推定することができ、互いに異なる２つの可視光としての波長帯域の光（光束）と近赤外の波長帯域の光（光束）とを用いるとタンパク質（プロテイン）を良好に推定することができ、さらに異なる近赤外光の波長帯域の光（光束）を用いるとタンパク質（プロテイン）の推定に関係する水を良好に推定することができる。

上記した各実施例では、生育状況測定対象として、農作物としての作物Ｃｒを例にあげていたが、測定光に対する反射率を用いて生育状況を把握することが可能なものであれば、栽培された植物や自生植物を生育状況測定対象としてもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

上記した各実施例では、肥料散布機Ｆｓを搭載するトラクターＴＲに植物用波長センサ装置１０を設けていたが、取得した生育要素Ｅｇの量や分光植生指標（正規化差植生指数（ＮＤＶＩ））の情報に基づいて肥料散布機Ｆｓが肥料の散布量を調整すべく当該肥料散布機Ｆｓと植物用波長センサ装置１０との間で情報の遣り取りを可能とする施肥システムであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

以上、本発明の植物用波長センサ装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成についてはこの各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０、１０Ａ 植物用波長センサ装置
２１ （発光部としての）発光ユニット
２２、２２Ａ （受光部としての）受光ユニット
２３ （制御部としての）ＣＰＵ
２４ （制御部としての）ＡＰＣユニット
２５ （制御部としての）演算処理ユニット
２６ （発光部材としての）発光部材
３１ （受光部材としての）測定用受光部材
Ｃｒ （生育状況測定対象としての）作物
Ｅｇ 生育要素
Ｐ 測定光
Ｐｒ 反射光

Claims (10)

1. 生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、
   前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、
   前記発光部と前記受光部とを駆動制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、選択された生育要素に対応する波長帯域の前記測定光を前記発光部から出射し、選択された前記生育要素に対応する前記各波長帯域の前記測定光に対する前記生育状況測定対象からの前記反射光を前記受光部で受光して、前記生育状況測定対象による前記生育要素に対応する前記各波長帯域での反射光量を求めることを特徴とする植物用波長センサ装置。
2. 生育状況測定対象を照射する測定光を出射する発光部と、
   前記生育状況測定対象による前記測定光の反射光を受光する受光部と、
   前記発光部と前記受光部とを駆動制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、選択された生育要素に対応する波長帯域の前記測定光を前記発光部から出射し、選択された前記生育要素に対応する前記各波長帯域の前記測定光に対する前記生育状況測定対象からの前記反射光を前記受光部で受光して、前記測定光および前記反射光から前記生育状況測定対象による前記生育要素に対応する前記各波長帯域での反射率を求めることを特徴とする植物用波長センサ装置。
3. 前記制御部では、ｎを１以上の自然数として、選択可能な複数の前記生育要素と、その全ての前記生育要素の推定に必要なｎ個の前記波長帯域と、が登録され、
   前記発光部は、前記制御部に登録されたｎ個の前記波長帯域の前記測定光を個別に出射するｎ個の発光部材を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の植物用波長センサ装置。
4. 前記制御部は、前記生育要素が選択されると対応する前記各波長帯域を選出し、選出した前記各波長帯域に対応する前記各発光部材を選択し、選択した前記各発光部材から前記各測定光を出射させ、その前記各測定光に対する前記各反射光を前記受光部で受光することを特徴とする請求項３に記載の植物用波長センサ装置。
5. 前記制御部は、選択した前記各発光部材から前記各測定光を時系列に出射させることを特徴とする請求項４に記載の植物用波長センサ装置。
6. 前記受光部は、前記制御部に登録されたｎ個の前記波長帯域の前記反射光を個別に受光するｎ個の受光部材を有し、
   前記制御部は、前記生育要素が選択されると対応する前記各波長帯域を抽出し、全ての前記各発光部材から前記各測定光を出射させ、抽出した前記各波長帯域に対応する前記各受光部材を選択し、選択した前記各受光部材で対応する前記各反射光を受光することを特徴とする請求項３に記載の植物用波長センサ装置。
7. 前記制御部は、選択した前記各受光部材に対応する前記各反射光を前記各受光部材で時系列に受光することを特徴とする請求項６に記載の植物用波長センサ装置。
8. 前記制御部では、選択可能な前記生育要素として窒素を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記各波長帯域として赤の波長帯域および近赤外光の波長帯域を登録していることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の植物用波長センサ装置。
9. 前記制御部では、選択可能な前記生育要素としてタンパク質を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記各波長帯域として互いに異なる２つの可視光の波長帯域および近赤外光の波長帯域を登録していることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の植物用波長センサ装置。
10. 前記制御部では、選択可能な前記生育要素としてタンパク質の推定に関係する水を登録し、前記生育要素の推定に必要な前記波長帯域として近赤外光の波長帯域を登録していることを特徴とする請求項９に記載の植物用波長センサ装置。