JPH10253528A - Method for spectral reflection factor measurement of plant body, and apparatus therefor - Google Patents

Method for spectral reflection factor measurement of plant body, and apparatus therefor

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JPH10253528A
JPH10253528A JP7061797A JP7061797A JPH10253528A JP H10253528 A JPH10253528 A JP H10253528A JP 7061797 A JP7061797 A JP 7061797A JP 7061797 A JP7061797 A JP 7061797A JP H10253528 A JPH10253528 A JP H10253528A
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JP
Japan
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light
plant
spectral reflectance
plant body
measuring
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Application number
JP7061797A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuki Yamana
伸樹 山名
Masahiro Kamei
雅浩 亀井
Tsutomu Okura
力 大倉
Mikihiko Shoda
幹彦 正田
Katsumi Yamazaki
克己 山崎
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OPT RES KK
SEIBUTSUKEI TOKUTEI SANGYO
SEIBUTSUKEI TOKUTEI SANGYO GIJUTSU KENKYU SUISHIN KIKO
Takakita Co Ltd
Original Assignee
OPT RES KK
SEIBUTSUKEI TOKUTEI SANGYO
SEIBUTSUKEI TOKUTEI SANGYO GIJUTSU KENKYU SUISHIN KIKO
Takakita Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable highly accurate and fast measurement of the spectral reflection factor of plant body by turning a plurality of laser lights with different wavelengths to light beams passing on the same optical path and irradiating the plant body, and measuring the reflected light. SOLUTION: Different semiconductor laser lights La -Lc are emitted from light power sources 1a -1c by oscillators 2a -2c of a measuring head A and the respective light beams are made incident on a light dispersing element 3 to irradiate a plant body P passing through the same optical path after receiving a diffraction effect. The respective reflected laser lights La -Lc are cast on a photodetecting unit 8 changing the optical path sequentially passing through a reflection mirror 4, a lens 5, a reflection mirror 6 and a lens 7. In this process, the number of the light detecting unit 8 is one but, for example, the laser light sources 1a -1c are lit sequentially to be separated in terms of the wavelengths and the intensity of each laser light is transduced into an electrical signal to be amplified by a preamplifier 9. The electrical signal thus obtained is converted to a digital signal and the results undergo a data processing to compute a spectral reflection factor of the plant body P thereby enabling highly accurate and fast measurement.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の利用に
より植物体の分光反射率を高精度で、しかも高速で測定
可能にした植物体の分光反射率測定方法、及びその装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the spectral reflectance of a plant, wherein the spectral reflectance of the plant can be measured with high accuracy and at a high speed by utilizing a laser beam. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の植物体の分光反射率測定装置とし
ては、図4及び図5に示されるものが知られている。こ
の測定装置は、測定ヘッドA’と測定器本体B’とで構
成される。測定ヘッドA’は、植物体Pの分光放射輝度
を検出するためのものであって、装備した干渉フィルタ
ー31の作用によって、植物体Pから反射された互いに
異なる複数の各設定波長の光のみをそれぞれ検出可能な
複数種類(図示例では6種類)の検出器C1 〜C6 と、
植物体Pと該測定ヘッドA’との間の距離(H)を測定
するための超音波センサ32と、ハロゲンランプから成
る光源33とを備えている。光源33がハロゲンランプ
の場合には、その光量が一定の場合でも、植物体Pと測
定ヘッドA’との間の距離(H)が変化すると、分光放
射輝度も変化するので、超音波センサ32によって、こ
の距離(H)を測定して、分光反射率の算出のための基
礎値の一つとしている。
2. Description of the Related Art FIGS. 4 and 5 show a conventional apparatus for measuring the spectral reflectance of a plant. This measuring device includes a measuring head A ′ and a measuring device main body B ′. The measuring head A ′ is for detecting the spectral radiance of the plant P, and by the action of the equipped interference filter 31, only the light of a plurality of different set wavelengths different from each other reflected from the plant P is measured. A plurality of types (six types in the illustrated example) of detectors C 1 to C 6 each of which can be detected;
An ultrasonic sensor 32 for measuring the distance (H) between the plant P and the measuring head A ′, and a light source 33 composed of a halogen lamp are provided. When the light source 33 is a halogen lamp, the spectral radiance also changes when the distance (H) between the plant P and the measurement head A ′ changes, even when the light amount is constant. , The distance (H) is measured as one of the basic values for calculating the spectral reflectance.

【0003】そして、各検出器C1 〜C6 では、これに
装備された干渉フィルター31に対応した設定波長の光
のみが検出され、この複数種類の光は、ケーブル34を
介して測定器本体B’に導かれて、この測定器本体B’
内において、各設定波長の反射光はアナログ量として算
出され、この反射光に関するアナログ量は、A/D変換
器35によりデジタル信号に変換された後に、パソコン
等の演算装置36に入力される。一方、超音波センサ3
2によって前記距離(H)が測定されて、A/D変換器
35によりデジタル信号に変換されて、前記演算装置3
6に入力される。上記した植物体Pからの反射光の強度
と、該植物体Pと測定ヘッドA’との間の距離(H)に
基づいて、前記演算装置36によって、該植物体Pの分
光反射率が算出される。なお、このようにして植物体の
分光反射率を測定するのは、主として植物体を識別する
ためであって、算出された複数の波長における各分光反
射率と、予め分かっている該植物体の各波長における分
光反射率とを比較して、複数のうち一定以上のものが互
いにほぼ同一又は近似しておれば、これをもって測定対
象の植物体が、予め分光反射率が分かっている植物体で
あると判定される。
In each of the detectors C 1 to C 6 , only light having a set wavelength corresponding to the interference filter 31 provided therein is detected. Guided by B ', this measuring instrument body B'
, The reflected light of each set wavelength is calculated as an analog quantity, and the analog quantity related to the reflected light is converted into a digital signal by the A / D converter 35 and then input to an arithmetic unit 36 such as a personal computer. On the other hand, the ultrasonic sensor 3
2, the distance (H) is measured, and is converted into a digital signal by the A / D converter 35.
6 is input. Based on the intensity of the reflected light from the plant P and the distance (H) between the plant P and the measuring head A ', the arithmetic unit 36 calculates the spectral reflectance of the plant P. Is done. The spectral reflectance of the plant is measured in this way mainly for identifying the plant, and the calculated spectral reflectance at a plurality of calculated wavelengths and the previously known spectral reflectance of the plant are measured. By comparing the spectral reflectance at each wavelength, if a plurality or more of the plurality are approximately the same or similar to each other, the plant to be measured is a plant whose spectral reflectance is known in advance. It is determined that there is.

【0004】このように、従来の分光反射率測定装置
は、光源としてハロゲンランプを使用しており、その輝
度が低いので、その測定には一定以上の大きさの面積が
必要であった。測定面積が大きくなることにより、本来
の測定対象物以外の物の分光反射率を測定してしまう恐
れもあって、結果的に測定精度が低下する。また、無理
に測定面積を小さくすると、全体の光量が少なくなっ
て、雑音によって測定誤差が生ずる問題があった。
As described above, the conventional spectral reflectance measuring apparatus uses a halogen lamp as a light source and has a low luminance, so that the measurement requires an area of a certain size or more. When the measurement area becomes large, there is a possibility that the spectral reflectance of an object other than the original measurement object may be measured, and as a result, the measurement accuracy is reduced. In addition, if the measurement area is forcibly reduced, the entire light quantity decreases, and there is a problem that a measurement error occurs due to noise.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不具合
に鑑み、植物体の分光反射率を高精度で、しかも高速で
測定することを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to measure the spectral reflectance of a plant with high accuracy and at high speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の採用した手段は、発振波長の異なる複数のレ
ーザ光を光分散素子等による簡易な光学系を利用してほ
ぼ同一光路上を通る光線にして、該光線を植物体に照射
して、その反射光を測定することにより、該植物体の分
光反射率を求めることである。また、この方法を実現す
るための装置は、発振波長の異なる複数のレーザ光をほ
ぼ同一光路上を通る光線にして植物体に照射して、その
反射光の大きさを電気量に変換させるための測定ヘッド
と、該測定ヘッドで得られた反射光に関する前記電気量
のデータ処理を行うことにより、前記植物体の分光反射
率を算出するためのコントローラとで構成される。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs a method in which a plurality of laser lights having different oscillation wavelengths are transmitted on substantially the same optical path by using a simple optical system such as a light dispersion element. And irradiating the light to the plant body, and measuring the reflected light to obtain the spectral reflectance of the plant body. In addition, a device for realizing this method is to irradiate a plant with a plurality of laser lights having different oscillation wavelengths as light rays passing on substantially the same optical path, and to convert the magnitude of the reflected light into an electric quantity. And a controller for calculating the spectral reflectance of the plant by performing data processing of the electric quantity regarding the reflected light obtained by the measuring head.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、実施例を挙げて、本発明に
ついて更に詳細に説明する。図1は、本発明に係る分光
反射率測定装置のブロック線図である。図1において、
本発明に係る分光反射率測定装置は、植物体Pに照射し
たレーザ光の反射光を測定するための測定ヘッドAと、
該測定ヘッドAで測定された植物体からの反射光に関す
る電気量をデジタル信号に変換して、そのデータ処理を
行って、最終的に該植物体Pの分光反射率を演算するた
めのコントローラBとで構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail by way of examples. FIG. 1 is a block diagram of a spectral reflectance measuring apparatus according to the present invention. In FIG.
The spectral reflectance measuring apparatus according to the present invention includes a measuring head A for measuring reflected light of laser light applied to the plant P,
A controller B for converting the quantity of electricity related to the reflected light from the plant body measured by the measuring head A into a digital signal, performing data processing on the converted signal, and finally calculating the spectral reflectance of the plant body P It is composed of

【0008】測定ヘッドAには、内部光源として、2な
いし5個程度の発振波長の異なるレーザ電源を備えてお
り、実施例では、発振波長の異なる3個の半導体レーザ
電源(以下、単に「レーザ電源」という)1a,1b,1c
を備えている。各レーザ電源1a,1b,1c は、それぞれ
発振器2a,2b,2c とを備えており、この発振器2a,2
b,2c により前記レーザ電源1a,1b,1c から発射され
る各レーザ光La,Lb,Lc の周波数変調が行われる。各
レーザ電源1a,1b,1c から発射された異なる半導体レ
ーザ光La,Lb,Lc の各光線は、回折格子、プリズム等
の光分散素子3に入射され、該素子3内において回折効
果を受けた後に、同一光路上を通って、植物体Pに照射
されるようになっている。
The measuring head A is provided with about two to five laser power supplies having different oscillation wavelengths as an internal light source. In the embodiment, three semiconductor laser power supplies having different oscillation wavelengths (hereinafter simply referred to as “laser power supplies”) are used. 1a, 1b, 1c
It has. Each of the laser power supplies 1a, 1b, 1c has an oscillator 2a, 2b, 2c, respectively.
The laser beams La, Lb and Lc emitted from the laser power sources 1a, 1b and 1c are frequency-modulated by b and 2c. Each light beam of the different semiconductor laser beams La, Lb, Lc emitted from each of the laser power supplies 1a, 1b, 1c enters a light dispersion element 3 such as a diffraction grating or a prism, and receives a diffraction effect in the element 3. Later, the plant P is irradiated on the same optical path.

【0009】植物体Pに照射されて反射(放射)された
各レーザ光La,Lb,Lc は、反射鏡4、レンズ5、反射
鏡6及びレンズ7等の集光光学系を通ることにより、逐
次光路が変更されて、フォトダイオード等の光検出ユニ
ット8に照射される。この光検出ユニット8の部分で、
照射されたレーザ光の強さは、電気信号の一つである電
圧に変換されて出力され、更にこの出力信号である電圧
は、プリアンプ9により増幅される。この光検出ユニッ
ト8は、一つであるが、光源がレーザ光であり、前記発
振器2a,2b,2cによって、レーザ電源1a,1b,1c か
ら発射される各レーザ光La,Lb,Lc の周波数変調を行
ったり、このレーザ電源1a,1b,1c を順次点灯させる
ことにより、光検出ユニット8からは、各波長毎に出力
信号を分離して取り出すことができる。
Each of the laser beams La, Lb, and Lc irradiated and reflected (emitted) on the plant body P passes through a condensing optical system such as a reflecting mirror 4, a lens 5, a reflecting mirror 6, and a lens 7, thereby obtaining The light path is sequentially changed, and the light is irradiated on the light detection unit 8 such as a photodiode. In this part of the light detection unit 8,
The intensity of the emitted laser light is converted into a voltage, which is one of the electric signals, and output. The voltage, which is the output signal, is amplified by the preamplifier 9. This light detection unit 8 is one, but the light source is a laser beam, and the frequency of each laser beam La, Lb, Lc emitted from the laser power supply 1a, 1b, 1c by the oscillator 2a, 2b, 2c. By performing modulation or sequentially turning on the laser power supplies 1a, 1b, 1c, an output signal can be separated and extracted from the photodetection unit 8 for each wavelength.

【0010】また、コントローラBは、前記測定ヘッド
Aで測定された植物体Pからの各レーザ光La,Lb,Lc
の反射光の電気信号をデジタル信号に変換して、そのデ
ータ処理を行って、最終的に該植物体Pの分光反射率を
演算するためのものであって、各レーザ光La,Lb,Lc
毎のロックインアンプ11a,11b,11c 、マルチプレ
クサ(multiplexer)12、A/D変換器13、中央演算
回路(CPU)14、インターフェース15等を備えて
いる。
[0010] The controller B is provided with a laser beam La, Lb, Lc from the plant P measured by the measuring head A.
For converting the electric signal of the reflected light into a digital signal, performing data processing on the converted signal, and finally calculating the spectral reflectance of the plant P. The laser light La, Lb, Lc
Each of them includes a lock-in amplifier 11a, 11b, 11c, a multiplexer 12, an A / D converter 13, a central processing circuit (CPU) 14, an interface 15, and the like.

【0011】そして、図1に示される例では、各レーザ
電源1a,1b,1c からは、532nm, 670nm,7
80nmの異なる周波数に変調されて発射された各レー
ザ光La,Lb,Lc は、光分散素子3に入射されて、回折
効果を受けた後に、同一の光路を通る光線となって、植
物体Pに照射される。この植物体Pに照射されて反射さ
れた反射光は、上記した各反射鏡4,6及びレンズ5,
7等から成る集光光学系を経て、光検出ユニット8に入
射して集光される。
In the example shown in FIG. 1, the laser power sources 1a, 1b, 1c output 532 nm, 670 nm, 7
Each of the laser beams La, Lb, and Lc modulated and emitted to a different frequency of 80 nm is incident on the light dispersion element 3 and, after being subjected to a diffraction effect, becomes a light ray that passes through the same optical path and becomes a plant P. Is irradiated. The reflected light illuminated and reflected on the plant body P is reflected by the above-described reflecting mirrors 4 and 6 and the lens 5.
The light is incident on the light detection unit 8 via a light collecting optical system composed of 7 and the like, and is collected.

【0012】この光検出ユニット8からの出力信号は、
プリアンプ9で増幅されて、コントローラBの各ロック
インアンプ11a,11b,11c によって、各周波数毎に
増幅され、この3種類の出力信号をA/D変換器13に
よりデジタル変換して、中央演算回路14によりデータ
処理を行うと、3種類の各波長毎の信号強度(反射光の
強度を電圧に換算した値)が求められる。そして、コン
トローラB内において、上記測定により得られた植物体
Pの各信号強度を、反射率の基準となる基準白色板にお
ける上記と同一周波数の各信号強度と比較すると、測定
対象物である上記植物体Pの分光反射率が求められる。
この分光反射率の測定方法は、測定対象である植物体P
と、基準白色板との各反射光の比較によって、該植物体
Pの分光反射率を求めている。
The output signal from the light detection unit 8 is
The signals are amplified by the preamplifier 9 and amplified by the respective lock-in amplifiers 11a, 11b, 11c of the controller B for each frequency, and these three types of output signals are digitally converted by the A / D converter 13 to form a central processing circuit. When the data processing is performed by 14, the signal intensity (the value obtained by converting the intensity of the reflected light into a voltage) for each of the three types of wavelengths is obtained. Then, in the controller B, when each signal intensity of the plant P obtained by the above measurement is compared with each signal intensity of the same frequency on the reference white plate as a reference of the reflectance, the above-mentioned measurement object is obtained. The spectral reflectance of the plant P is determined.
The method for measuring the spectral reflectance is as follows.
Then, the spectral reflectance of the plant P is determined by comparing each reflected light with the reference white plate.

【0013】ここで、測定対象である植物体Pから得ら
れる信号強度は、その絶対値ではないので、該植物体P
の分光反射率の算出には、基準物体の信号強度と比較し
て補正する必要がある。基準物体として白色板を選択し
た場合には、該白色板の信号強度を100%として、上
記植物体Pの波長(λ)における分光反射率M(λ)
は、M(λ)=T(λ)×〔I(λ)/R(λ)〕の式
で表される。ここで、T(λ)は、基準白色板の波長
(λ)における分光反射率を示し、I(λ)は、測定対
象である植物体Pを測定した時の波長(λ)における信
号強度を示し、R(λ)は、基準白色板を測定した時の
波長(λ)における信号強度を示す。
Here, since the signal intensity obtained from the plant P to be measured is not its absolute value,
In calculating the spectral reflectance of the reference object, it is necessary to make a correction by comparing with the signal intensity of the reference object. When a white plate is selected as the reference object, the signal intensity of the white plate is set to 100%, and the spectral reflectance M (λ) at the wavelength (λ) of the plant P is set.
Is represented by an equation of M (λ) = T (λ) × [I (λ) / R (λ)]. Here, T (λ) indicates the spectral reflectance at the wavelength (λ) of the reference white plate, and I (λ) indicates the signal intensity at the wavelength (λ) when the plant P to be measured is measured. R (λ) indicates the signal intensity at the wavelength (λ) when the reference white plate is measured.

【0014】図2は、静止状態において、上記した異な
る3つの周波数のレーザ光によってエゾノギシギシの葉
の分光反射率を約10秒間に亘って連続して測定した結
果を示す図であって、いずれの周波数においても、極め
て安定した状態で分光反射率が測定されることが分か
る。
FIG. 2 is a graph showing the results of continuous measurement of the spectral reflectance of the leaves of A. scrofa for about 10 seconds in the stationary state by using the laser beams of the three different frequencies. It can be seen that the spectral reflectance is measured in a very stable state also at the frequency.

【0015】また、図3は、本測定装置を固定して、そ
の測定ヘッドAから一定距離を保って測定対象物である
エゾノギシギシの葉を10cm/Sで移動させた場合におけ
る分光反射率の測定結果を示す図である。この測定例で
は、測定開始から一定時間までは、土壌の分光反射率が
測定されている。この結果から、測定装置と測定対象物
とが相対移動した場合においても、その分光反射率が連
続して測定されることが分かる。なお、分光反射率が4
0〜60%の間が、測定対象物であるエゾノギシギシの
閾値となっていて、この閾値の分光反射率が測定される
と、その旨の出力表示がなされる。
FIG. 3 shows the measurement of the spectral reflectance when the present measurement apparatus is fixed and the leaf of the swelling stone, which is the object to be measured, is moved at a constant distance from the measurement head A at 10 cm / S. It is a figure showing a result. In this measurement example, the spectral reflectance of soil is measured from the start of measurement to a certain time. From this result, it can be seen that even when the measurement device and the measurement target relatively move, their spectral reflectances are continuously measured. Note that the spectral reflectance is 4
Between 0% and 60% is the threshold value of Ezonoseki, which is the object to be measured, and when the spectral reflectance at this threshold value is measured, an output is displayed to that effect.

【0016】なお、上記実施例では、測定ヘッドAとコ
ントローラBとが一体化されているが、両者を分離させ
ても測定可能である。また、測定データの処理は、イン
ターフェース15を通して外部のパソコン16に転送し
て処理することもできる。
In the above embodiment, the measuring head A and the controller B are integrated, but the measurement can be performed even if the two are separated. Further, the processing of the measurement data can be transferred to an external personal computer 16 through the interface 15 for processing.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明には、検出器の内部光源として発
振波長の異なる複数のレーザ光を使用し、しかも複数の
レーザ光を同一光路上に集光させて、植物体に照射し
て、その反射光を測定する構成であるので、従来のハロ
ゲンランプを光源とした検出器を備えた分光反射率測定
装置に比較して、以下に示されるような種々の効果を奏
する。
According to the present invention, a plurality of laser beams having different oscillation wavelengths are used as the internal light source of the detector, and the plurality of laser beams are focused on the same optical path to irradiate a plant. Since the configuration measures the reflected light, various effects as described below can be obtained as compared with a conventional spectral reflectance measuring apparatus provided with a detector using a halogen lamp as a light source.

【0018】(1)検出器の光源であるレーザ光は、そ
の輝度が極めて高いために、小さな測定面積でも測定対
象物の分光反射率が測定できて、高精度の測定が可能と
なる。このため、植物体の葉、茎、花、実等の部位毎の
反射率の測定を高精度で行えると同時に、葉等の同じ部
位であっても、反射率の違いにより、植物の品種の違い
や生育段階の違いを予測できる。この点、光源がハロゲ
ンランプの場合には、レーザ光に比較して、その輝度が
著しく低いために、測定に大きな面積を必要とする。ま
た、その測定面積を無理に小さくすると、全体の光量が
少なくなるため、雑音が入って大きな測定誤差を生ずる
恐れがある。
(1) Since the brightness of the laser beam, which is the light source of the detector, is extremely high, the spectral reflectance of the object to be measured can be measured even with a small measurement area, and highly accurate measurement is possible. For this reason, the reflectance of each part such as a leaf, a stem, a flower, and a fruit of a plant can be measured with high accuracy. Predict differences and growth stages. In this regard, when the light source is a halogen lamp, the luminance is significantly lower than that of the laser light, so that a large area is required for the measurement. In addition, if the measurement area is forcibly reduced, the total light amount is reduced, which may cause noise to cause a large measurement error.

【0019】(2)検出器の光源がレーザ光であるため
に、屋外における連続した高速測定が可能となる。屋外
にて、植物体の分光反射率を測定するには、太陽光や外
乱光の影響を除去するため、光源をチョッピングする必
要がある。ハロゲンランプを光源とした従来装置では、
機械的なチョッパーが必要となり、これには、モータ等
を使用してチョッパー(遮光板)を可動させているが、
モータには、その寿命があって、またメンテナンスが不
可欠である。レーザ光を光源とした本発明に係る測定装
置では、レーザ電源に変調(周波数を変化させること)
をかけることにより、チョッピングすることができて、
従来装置のようにモータ等の駆動部が不要となる。更
に、各レーザ電源のチョッピング周波数を異なる周波数
にすることにより、1個の光検出ユニットにより、複数
の波長の分光反射率を測定できる。この点において、ハ
ロゲンランプを光源とした従来装置では、異なる波長の
数だけ干渉フィルター、及び光検出ユニットが必要とさ
れたものに対して大幅な改善となる。このように、レー
ザ光を使用した装置では、チョッピングが電気的に行わ
れるため、高い周波数でのチョッピングが可能となり、
また光検出ユニットの数も必要最少限で済むために、分
光反射率の連続した高速測定が可能となる。
(2) Since the light source of the detector is a laser beam, continuous high-speed measurement can be performed outdoors. In order to measure the spectral reflectance of a plant outdoors, it is necessary to chop the light source in order to remove the influence of sunlight or disturbance light. In a conventional device using a halogen lamp as a light source,
A mechanical chopper is required, and the chopper (light shield) is moved using a motor, etc.
Motors have their life and maintenance is essential. In the measuring device according to the present invention using laser light as a light source, modulation (changing the frequency) is performed on the laser power supply.
Can be chopped,
A drive unit such as a motor is not required unlike the conventional device. Further, by setting the chopping frequency of each laser power supply to a different frequency, the spectral reflectance of a plurality of wavelengths can be measured by one light detection unit. In this regard, in the conventional apparatus using a halogen lamp as a light source, the number of interference filters and the number of light detection units required for different wavelengths are greatly improved. As described above, in an apparatus using laser light, chopping is performed electrically, so that chopping at a high frequency becomes possible.
In addition, since the number of photodetection units is also minimized, continuous high-speed measurement of spectral reflectance is possible.

【0020】(3)本発明の分光反射率測定方法によれ
ば、測定距離の影響を少なくできる。検出器の光源であ
るレーザ光は、その輝度が極めて高いために、点光源と
みなすことができ、しかもその光線を平行度の高い光線
とすることができて、測定対象物までの距離が多少変化
しても、被照射部での照度の変化は少ない。この結果、
測定距離の変化に対する影響が小さくなり、上記した測
定面積が小さくても高精度の測定が可能であることと相
俟って、植物体の葉、茎、実等のように、測定ヘッドか
らの距離や、形状の違いの大きな対象物の測定に対して
は、特に効果がある。この点、光源がハロゲンランプの
場合には、測定距離に反比例して被照射部での照度が低
下するために、測定対象物の分光反射率の測定には、そ
の測定距離を考慮する必要があって、上記した距離セン
サ(超音波センサ等)が必要となる。
(3) According to the spectral reflectance measuring method of the present invention, the influence of the measuring distance can be reduced. The laser light, which is the light source of the detector, can be regarded as a point light source because of its extremely high brightness, and the light can be converted into a light with high parallelism. Even if it changes, the change in illuminance at the irradiated portion is small. As a result,
The influence on the change of the measurement distance is reduced, and in combination with the fact that the above-described measurement area is small, high-precision measurement is possible. This is particularly effective for measuring an object having a large difference in distance or shape. In this regard, when the light source is a halogen lamp, the illuminance at the irradiated portion decreases in inverse proportion to the measurement distance, so that it is necessary to consider the measurement distance when measuring the spectral reflectance of the measurement object. Thus, the above-described distance sensor (such as an ultrasonic sensor) is required.

【0021】(4)本発明に係る分光反射率測定装置
は、消費電力が小さくて、その寿命が長い。例えば、半
導体レーザでは、電力が効率よく光に変換されるので、
装置としての消費電力が少なくて済む。この点、従来の
ハロゲンランプを光源とした装置では、目的とする波長
以外の光が光源から発光されるので、電力の利用効率が
低くて、消費電力が大きい。また、半導体レーザは、ハ
ロゲンランプよりも寿命が長くて、長時間に亘って安定
した使用ができる。
(4) The spectral reflectance measuring device according to the present invention has low power consumption and a long life. For example, in a semiconductor laser, electric power is efficiently converted to light,
The power consumption of the device is small. In this regard, in a conventional apparatus using a halogen lamp as a light source, light other than a target wavelength is emitted from the light source, so that the power use efficiency is low and the power consumption is large. Further, the semiconductor laser has a longer life than the halogen lamp and can be used stably for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る分光反射率測定装置のブロック線
図である。
FIG. 1 is a block diagram of a spectral reflectance measuring apparatus according to the present invention.

【図2】静止状態において、異なる3つの周波数のレー
ザ光によってエゾノギシギシの葉の分光反射率を約10
秒間に亘って連続して測定した結果を示す図である。
FIG. 2 shows that, in a stationary state, the spectral reflectance of a leaf of Ezonogus sylvestris is about 10 by laser beams of three different frequencies.
It is a figure showing the result of having measured continuously over seconds.

【図3】本測定装置を固定して、その測定ヘッドAから
一定距離を保って測定対象物であるエゾノギシギシの葉
を10cm/Sで移動させた場合における分光反射率の測定
結果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a measurement result of a spectral reflectance when the present measurement device is fixed and a leaf of Ezonosekigishi, which is a measurement target, is moved at 10 cm / S while maintaining a fixed distance from the measurement head A. is there.

【図4】従来の分光反射率測定装置の原理を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the principle of a conventional spectral reflectance measuring device.

【図5】測定ヘッドA’の底面図である。FIG. 5 is a bottom view of the measuring head A ′.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A:測定ヘッド B:コントローラ P:植物体 La〜Lc:レーザ光 1a〜1c:レーザ電源 8:光検出ユニット A: Measurement head B: Controller P: Plant La-Lc: Laser light 1a-1c: Laser power supply 8: Light detection unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 雅浩 埼玉県大宮市日進町1丁目40番地2 生物 系特定産業技術研究推進機構内 (72)発明者 大倉 力 東京都杉並区荻窪5丁目15番14号 株式会 社オプトリサーチ内 (72)発明者 正田 幹彦 三重県名張市夏見2828番地 株式会社タカ キタ内 (72)発明者 山崎 克己 三重県名張市夏見2828番地 株式会社タカ キタ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Masahiro Kamei 1-40-2 Nisshin-cho, Omiya City, Saitama Prefecture Within the Research Institute for Biological Sciences (72) Inventor Riki Okura 5-15 Ogikubo, Suginami-ku, Tokyo No. 14 Within Optics Research Co., Ltd. (72) Inventor Mikihiko Masada 2828 Natsumi, Nabari City, Mie Prefecture Inside Taka Kita Corporation (72) Inventor Katsumi Yamazaki 2828 Natsumi, Nabari City, Mie Prefecture Taka Kita Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発振波長の異なる複数のレーザ光を光分
散素子等による簡易な光学系を利用して光線にして、該
光線を植物体に照射して、その反射光を測定することに
より、該植物体の分光反射率を求めることを特徴とする
植物体の分光反射率測定方法。
1. A method in which a plurality of laser beams having different oscillation wavelengths are converted into light beams using a simple optical system such as a light dispersing element, the light beams are irradiated on a plant, and the reflected light is measured. A method for measuring the spectral reflectance of a plant, comprising determining the spectral reflectance of the plant.
【請求項2】 植物体にレーザ光を照射して、その反射
光により分光反射率を測定する装置であって、 発振波長の異なる複数のレーザ光をほぼ同一光路上を通
る光線にして植物体に照射して、その反射光の大きさを
電気量に変換させるための測定ヘッドと、 該測定ヘッドで得られた反射光に関する前記電気量のデ
ータ処理を行うことにより、前記植物体の分光反射率を
算出するためのコントローラと、 から成る植物体の分光反射率測定装置。
2. An apparatus for irradiating a plant with a laser beam and measuring the spectral reflectance based on the reflected light, wherein the plurality of laser beams having different oscillation wavelengths are converted into light beams passing through substantially the same optical path. A measuring head for converting the magnitude of the reflected light into an electric quantity, and performing data processing of the electric quantity with respect to the reflected light obtained by the measuring head to thereby obtain a spectral reflection of the plant body. A controller for calculating a rate, and a spectral reflectance measuring device for a plant comprising:
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