專利名稱：植物用傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物用傳感器裝置的改進(jìn)，該植物用傳感器裝置通過求出照射給作為生長狀況測定對象的植物等的測定光的反射率，借此可以掌握有關(guān)植物等的生長狀況。
背景技術(shù)：
近年來，為提高農(nóng)作物的生產(chǎn)能力，準(zhǔn)確掌握農(nóng)作物生長狀況而高效生產(chǎn)農(nóng)作物越發(fā)受到人們重視。眾所周知的是，將波長互不相同的兩個測定光照射到用于測定生長狀況的測定對象例如農(nóng)作物上，獲得來自該農(nóng)作物的反射光，由此分別求出該農(nóng)作物對兩種測定光反射的反射率，基于上述兩反射率，求出表示該農(nóng)作物的生長狀況的歸一化植被指數(shù)(NDVI)。現(xiàn)提供一種植物用傳感器裝置(例如，參考日本特開2008-221625號公報(bào))，該植物用傳感器裝置可以更好地獲得來自農(nóng)作物的反射光，從而通過更加準(zhǔn)確地求出該歸一化 植被指數(shù)(NDVI)，進(jìn)而妥善掌握農(nóng)作物的生長狀況?，F(xiàn)有的植物用傳感器裝置按照如下方式構(gòu)成，即，將第I測定光照射到測定對象的第I照射區(qū)域，而且將第2測定光照射到測定對象的第2照射區(qū)域，由測定對象求出所述第I測定光以及第2測定光的反射光，從而可以根據(jù)上述反射光的反射率獲悉測定對象的生長狀況。由此，通過降低由擾動光引起的光量成分的影響，更好地從農(nóng)作物獲得兩個測定光的反射光，可更加準(zhǔn)確求出歸一化植被指數(shù)(NDVI)，更妥善地掌握農(nóng)作物生長狀況。因而，就現(xiàn)有的植物用傳感器裝置而言，在將波長互不相同的兩個測定光照射到生長狀況測定對象上時(shí)，第I發(fā)光部以及第2發(fā)光部并排排列，因而第I測定光的第I照射區(qū)域與第2測定光的照射區(qū)域難以保持一致。其原因在于，即使第I照射區(qū)域與照射區(qū)域在規(guī)定距離的面上保持了一致，在與所述規(guī)定距離偏移一定距離的面上，第I發(fā)光部與第2發(fā)光部的出射位置存在差異，也會引起第I照射區(qū)域與第2照射區(qū)域產(chǎn)生偏移。在育成狀況對象一樣的情況下，沒有特別的問題，然而，在育成狀況對象長有斑點(diǎn)等并不相同的情況下，成為反射光的不穩(wěn)定因素，這有可能導(dǎo)致無法正常獲得該反射光。因此，從更加妥善掌握農(nóng)作物的生長狀況的觀點(diǎn)考慮，現(xiàn)有的植物用傳感器裝置存在改進(jìn)空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種植物用傳感器裝置，該植物用傳感器裝置可以更好地從生長狀況測定對象獲得波長互不相同的兩個測定光的反射光。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的植物用傳感器裝置，包括第I發(fā)光部，出射第I波長的第I測定光，以照射生長狀況測定對象；第2發(fā)光部，出射第2波長的第2測定光，以照射生長狀況測定對象；受光部，接收來自生長狀況測定對象的所述各測定光的反射光，輸出受光信號；控制部，進(jìn)行發(fā)光控制，而使來自所述第I發(fā)光部的第I測定光的出射與來自所述第2發(fā)光部的第2測定光的出射是不同的時(shí)間；光路合流裝置，把來自所述第I發(fā)光部的第I測定光的第I出射光路和來自所述第2發(fā)光部的第2測定光的第2出射光路合流在一起；共同出射光路，把所述光路合流裝置與向所述生長狀況測定對象出射第I測定光以及第2測定光的出射部連接在一起。


圖I是表示本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置的一實(shí)施例的概要立體圖；圖2是表示將兩個植物用傳感器裝置設(shè)置在拖拉機(jī)TR上的說明圖；圖3是表示植物用傳感器裝置的構(gòu)成的概要框圖；圖4是用于說明第I溫度調(diào)節(jié)元件以及第2溫度調(diào)節(jié)元件的構(gòu)成的說明圖；圖5是表示第I發(fā)光部的發(fā)光量的大小為恒定的APC單元的概念的說明圖；圖6是為了使第I發(fā)光部的發(fā)光量的大小成為恒定，而控制第I光量控制部(APC 單元)以及第I發(fā)光部的發(fā)光計(jì)時(shí)的發(fā)光控制部(脈沖生成部)的構(gòu)成的電路圖；圖7A是為了說明對來自受光單元的受光信號進(jìn)行累計(jì)處理的一例而表示在圖6中所示的周期脈沖PT的輸出與來自受光單元(測定用受光部)的受光輸出之間的關(guān)系的說明圖，圖7B是表示將受光輸出分割為多個區(qū)間進(jìn)行取樣的狀態(tài)的圖表，圖7C是表示在每個區(qū)間對各取樣值進(jìn)行加法運(yùn)算，將由加法運(yùn)算得到的每個區(qū)間內(nèi)的最大值(在圖示的例子中是K6)作為受光輸出值求出的圖表；圖8是用于說明從運(yùn)算處理單元(累計(jì)部)輸出的各累計(jì)信號的說明圖；圖9是用于說明去掉噪音的兩累計(jì)信號的說明圖；圖10是概要表示的說明圖，用于說明照射光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成；圖IlA以及圖IlB是表示照射區(qū)域隨圓柱形透鏡的旋轉(zhuǎn)而圍繞出射光軸L旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))的模式說明圖，圖IlA表示在主視觀測時(shí)沿縱向延伸的照射區(qū)域的狀態(tài)，圖IlB表示在主視觀測時(shí)沿橫向延伸的照射區(qū)域的狀態(tài)；圖12A以及圖12B是表示由設(shè)置在拖拉機(jī)上的兩個植物用傳感器裝置形成的照射區(qū)域，繞著出射光軸L旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))的模式說明圖，圖12A表示兩個植物用傳感器裝置分別設(shè)置在側(cè)面的狀態(tài)，圖12B表示兩個植物用傳感器裝置分別設(shè)置在斜前方的狀態(tài)。具體施行方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置的實(shí)施例。首先，對本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置10的大致構(gòu)成進(jìn)行說明。圖I表示本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置的一實(shí)施例的照射狀態(tài)；圖2表示將兩個植物用傳感器裝置10設(shè)置在拖拉機(jī)TR上的狀態(tài)；圖3表示兩個植物用傳感器裝置10的構(gòu)成。如圖I所示，本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置10可將第I測定光Pl和第2測定光P2照射到相同的照射區(qū)域IA。所述第I測定光Pl和第2測定光P2被設(shè)定成彼此不同的波長。另外，所述第I測定光Pl以及第2測定光P2的波長是指，在各測定光的光譜中強(qiáng)度是波峰值的波長。在該植物用傳感器裝置10中，用第I測定光Pl以及第2測定光P2照射作為生長狀況測定對象的植物(參考圖2的附圖標(biāo)記Cr)，從上述生長狀況測定對象獲得第I測定光Pl以及第2測定光P2的反射光Pr (參考圖3)，由此生成生長狀況測定對象對第I測定光Pl以及第2測定光P2的各反射率。所謂“生長狀況測定對象”是指應(yīng)測定生長狀況的對象，指蔬菜或者水果等所有農(nóng)作物。后面，對基于該反射光Pr的獲得進(jìn)行反射率生成的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。
對所述第I測定光Pl以及第2測定光P2的反射率，可以用于判斷作為生長狀況測定對象的植物(參考圖2的附圖標(biāo)記Cr)的生長狀況。例如，既作為第I測定光Pl采用紅色波長區(qū)域的光，同時(shí)作為第2測定光P2采用紅外波長區(qū)域的光，獲得作為生長狀況測定對象的植物對第I測定光Pl以及第2測定光P2的各反射率。如果將該紅色波長區(qū)域的第I測定光Pl的反射率取為R、紅外波長區(qū)域的第2測定光P2的反射率取為I R的話，則可以利用R、IR，求出作為該生長狀況測定對象的植物的生長狀況(其中包含的營養(yǎng)素量)的歸一化植被指數(shù)(NDVI)。該歸一化植被指數(shù)由(NDVI= (IR-R)/ (IR+R))表示。在植物用傳感器裝置10設(shè)置有操作部(未圖示)。該操作部進(jìn)行操作用于執(zhí)行植物用傳感器裝置10中的各種功能。該各種功能包括基于后述的第I測定光P I以及第2測定光P2的照射、照射區(qū)域IA的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的調(diào)整、根據(jù)第I測定光Pl以及第2測定光P2而執(zhí)行歸一化植被指數(shù)的計(jì)算等。此外，在植物用傳感器裝置10中設(shè)置有安裝部11(參考圖1)，安裝部11可以安裝在任意部位。如圖2所示，例如將植物用傳感器裝置10經(jīng)安裝部11而設(shè)置在作為農(nóng)業(yè)用設(shè)備 的一例，即拖拉機(jī)TR上使用。在圖2的例子中，在拖拉機(jī)TR的左右兩側(cè)各裝載有一個植物用傳感器裝置10，二者均可以將照射區(qū)域IA (參考圖I以及圖12)形成在拖拉機(jī)TR的側(cè)部。利用兩植物用傳感器裝置10，將照射區(qū)域IA形成在該拖拉機(jī)TR自身行駛方向的兩旁，因而，能夠通過在種植的農(nóng)作物Cr的兩旁通行的方式，獲得該農(nóng)作物Cr的生長狀況(歸一化植被指數(shù))。本例的拖拉機(jī)TR上，裝設(shè)有肥料分散機(jī)Fs (參考圖12)。該肥料分散機(jī)Fs在控制部的控制下(未圖示)可以調(diào)整分散的肥料量，該控制部經(jīng)各植物用傳感器裝置10的后述驅(qū)動電路40和驅(qū)動電路41 (參考圖3)，可與植物用傳感器裝置10 (CPU23)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，該肥料分散機(jī)F s根據(jù)由植物用傳感器裝置10得到的歸一化植被指數(shù)來分散肥料量。因而，只要該拖拉機(jī)TR沿栽種有農(nóng)作物Cr的農(nóng)地行駛，即可按照農(nóng)作物Cr的生長狀況，將適量肥料分散給該農(nóng)作物Cr，從而可高效栽種農(nóng)作物Cr。如圖3所示，該植物用傳感器裝置10具有發(fā)光單元21、受光單元22、CPU (控制單元)23、APC單元24和運(yùn)算處理單元25。所述發(fā)光單元21具有第I發(fā)光部26、第2發(fā)光部27、第I溫度調(diào)節(jié)元件28、第2溫度調(diào)節(jié)元件29、第I溫度檢測元件30和第2溫度檢測元件31。第I發(fā)光部26是用于出射第I測定光Pl的發(fā)光部件。在本實(shí)施例中，該第I發(fā)光部26由出射光的波峰值波長為735nm的脈沖振動型激光二極管(PLD)組成，可以出射紅色波長區(qū)域(第I波長)的光。第2發(fā)光部27是用于出射第2測定光P2的發(fā)光部件。在本實(shí)施例中，該第2發(fā)光部27由出射光的波峰值的波長為808nm的脈沖振動型激光二極管(PLD)組成，可以出射紅外波長區(qū)域(第2波長)的光。如后所述，所述第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27，在測定光輸出控制部(APC單元24以及運(yùn)算處理單元25)的控制下工作(輸出調(diào)整以及亮燈、滅燈)。因需要調(diào)整所述第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的溫度，還設(shè)置有第I溫度調(diào)節(jié)元件28、第2溫度調(diào)節(jié)元件29、第I溫度檢測元件30和第2溫度檢測元件31。第I溫度調(diào)節(jié)元件28以及第2溫度調(diào)節(jié)元件29用于對第I發(fā)光部26和第2發(fā)光部27進(jìn)行加熱或者冷卻。在本實(shí)施例中，所述第I溫度調(diào)節(jié)元件28以及第2溫度調(diào)節(jié)元件29均由波爾貼效應(yīng)型元件形成，第I溫度調(diào)節(jié)元件28的尺寸以及形狀與第I發(fā)光部26相適；同時(shí)，第2溫度調(diào)節(jié)元件29呈大尺寸的長方形，其可以放置第2發(fā)光部27和第I溫度調(diào)節(jié)元件28兩者(參考圖4)。第I溫度檢測元件30檢測第I發(fā)光部26的溫度，在本實(shí)施例中由熱敏電阻形成；第2溫度檢測元件31檢測第I發(fā)光部27的溫度，在本實(shí)施例中由熱敏電阻形成。如圖4所示，本實(shí)施例中的發(fā)光單元21的第2溫度調(diào)節(jié)元件29安裝在底座基板32上，在該第2溫度調(diào)節(jié)元件29上設(shè)置有大小大體與之相等的金屬板33。在該金屬板33上，在其一個角部設(shè)置有第2發(fā)光部27，且在對角位置的角部上，介由第I溫度調(diào)節(jié)元件28而設(shè)置有第I發(fā)光部26。因而，第2發(fā)光部27經(jīng)金屬板33以及第2溫度調(diào)節(jié)元件29而安裝在底座基板32上。此外，第I發(fā)光部26經(jīng)第I溫度調(diào)節(jié)元件 28、金屬板33以及第2溫度調(diào)節(jié)元件29，安裝在底座基板32上。第I溫度檢測元件30安裝在所述第I發(fā)光部26上，同時(shí)第2溫度檢測元件31安裝在第2發(fā)光部27上。另外，如圖3所示，本實(shí)施例的發(fā)光單元21還具有作為第3溫度檢測元件34的熱敏電阻，該熱敏電阻是檢測設(shè)置有各種電路的印制電路基板PCB的溫度。該第3溫度檢測元件34鄰近例如受光部(受光元件22 (測定用受光部35)和APC單元24 (監(jiān)視用受光部42))，從而可以檢測設(shè)置有所述受光部的驅(qū)動電路的印制電路基板PCB的溫度，并用于該受光部的受光信號的管理。將發(fā)光單元21的第I溫度檢測元件30、第2溫度檢測元件31以及第3溫度檢測元件34的檢測輸出輸入至CPU23。CPU23基于來自第I溫度檢測元件30的結(jié)果，控制第I溫度調(diào)節(jié)元件28使第I發(fā)光部26的溫度保持恒定，還基于來自第2溫度檢測元件31的結(jié)果，控制第2溫度調(diào)節(jié)元件29使第2發(fā)光部27的溫度保持恒定。因而，CPU23，既作為控制第I發(fā)光部26的溫度的第I溫度控制電路而發(fā)揮作用，同時(shí)也作為控制第2發(fā)光部27的溫度的第2溫度控制電路而發(fā)揮作用。另外，在本實(shí)施例中，第2溫度調(diào)節(jié)元件29直接調(diào)節(jié)第2發(fā)光部27的溫度，還介由第I溫度調(diào)節(jié)元件28調(diào)節(jié)第I發(fā)光部26的溫度。在本實(shí)施例中，由于第2溫度調(diào)節(jié)元件29由波爾貼效應(yīng)型元件形成，因而可以通過CPU23控制通電方向的方式進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。如圖4所示，若沿箭頭方向I 2通電，則第2溫度調(diào)節(jié)元件29放熱，介由金屬板33加熱第2發(fā)光部27 ;若沿箭頭方向I 2’通電，則第2溫度調(diào)節(jié)元件29吸熱，介由金屬板33冷卻第2發(fā)光部27。在本實(shí)施例中，由于第I溫度調(diào)節(jié)元件28由波爾貼效應(yīng)型元件形成，因而可以通過CPU23控制通電方向的方式進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。若沿箭頭Il方向通電，則第I溫度調(diào)節(jié)元件28放熱，加熱第I發(fā)光部26，若沿箭頭方向II’通電，則吸熱，冷卻第I發(fā)光部26。此時(shí)，因第I溫度調(diào)節(jié)元件28 (第I發(fā)光部26)介由金屬板33設(shè)置在第2溫度調(diào)節(jié)元件29上，故會受到第2溫度調(diào)節(jié)元件29的吸熱、放熱影響，因此，利用CPU23進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)時(shí)，需要考慮第2溫度調(diào)節(jié)元件29的溫度影響。如圖3所示，受光單元22具有測定用受光部35、增幅電路36和A/D變換器37。測定用受光部35可以獲得由第I測定光Pl以及第2測定光P2照射過的生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)產(chǎn)生的反射光Pr,若光入射到受光面,則輸出對應(yīng)于該光量的電信號。在本實(shí)施例中雖未圖示，但所述測定用受光部35由6個TO (光電二極管)形成。測定用受光部35向增幅電路36輸出電信號(檢測輸出)。在從測定用受光部35輸出的電信號中，既包括與從生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)反射的反射光Pr的光量對應(yīng)的電信號,也包括與擾動光的光量對應(yīng)的電信號。所述增幅電路36將輸進(jìn)的電信號適當(dāng)增幅，輸出給A/D變換器37。所述A/D變換器37將輸進(jìn)的電信號變換成數(shù)字信號，輸出至運(yùn)算處理單元25。在植物用傳感器裝置10中，CPU23 (中央運(yùn)算處理裝置)作為控制單元發(fā)揮作用，所述控制單元用于總體控制從外部電力供給源38經(jīng)電源電路39提供電力的各構(gòu)成部。所述CPU23能夠經(jīng)對應(yīng)RS-232C的規(guī)格的驅(qū)動電路40、可存儲通信的驅(qū)動電路41，與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從而可以獲得驅(qū)動植物用傳感器裝置10所需的數(shù)據(jù)或者程序。不僅如此，如上所述，CPU23可以對第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)(第I溫度調(diào)節(jié)元件
28以及第2溫度調(diào)節(jié)元件29的驅(qū)動控制)。如后所述，CPU23還作為運(yùn)算部發(fā)揮作用，所述運(yùn)算部，基于從運(yùn)算處理單元25(運(yùn)算處理單元25的累計(jì)部45)輸出的累計(jì)信號，計(jì)算照射過第I測定光Pl以及第2測定光P2的生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)相對第I測定光Pl的反射率及第2測定光P 2的反射率，而且，基于該計(jì)算結(jié)果(各反射率)，計(jì)算生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr )的歸一化植被指數(shù)。因而，CPU23即植物用傳感器裝置10，可以利用第I測定光Pl以及第2測定光P2，獲得有關(guān)該生長狀況測定對象的生長狀況的信息。 APC單元24用于將第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的輸出能量、即出射的第I測定光Pl以及第2測定光P2的強(qiáng)度(發(fā)光量大小)穩(wěn)定在規(guī)定大小(反饋控制)。該APC單元24具有監(jiān)視用受光部42、增幅電路43和反饋電路44。如后所述，監(jiān)視用受光部42是為了獲得在從植物用傳感器裝置10 (作為植物用傳感器裝置10的出射部的圓柱形透鏡70)出射之前的第I測定光Pl以及第2測定光P 2的一部分光束而設(shè)置的(參考圖5以及圖10)。若光入射到受光面上，則所述監(jiān)視用受光部42輸出對應(yīng)其光量的電信號，在本實(shí)施例中監(jiān)視用受光部42由(光電二極管)形成。如圖3以及圖5所示，監(jiān)視用受光部42將電信號(檢測輸出)輸出給增幅電路43。所述增幅電路43將輸進(jìn)來的電信號適當(dāng)增幅后，輸出給反饋電路44。該反饋電路44基于輸進(jìn)來的電信號，控制第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的驅(qū)動電流，使受光信號的大小保持恒定。由此進(jìn)行自動控制，使從第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27出射的第I測定光Pl以及第2測定光P2的強(qiáng)度保持恒定。后面對詳細(xì)構(gòu)成進(jìn)行描述。APC單元24的監(jiān)視用受光部42作為輔助受光元件發(fā)揮作用，該輔助受光元件用于接收從第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27照射給生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的第I測定光Pl以及第2測定光P2中的一部分光；另外，APC單元24的增幅電路43和反饋電路44作為光量控制部發(fā)揮作用，該光量控制部基于來自輔助受光元件的受光信號，控制第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的輸出能量，從而使第I測定光Pl以及第2測定光P2的強(qiáng)度保持恒定。運(yùn)算處理單元25由例如FPGA (現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)形成，如圖3所示，運(yùn)算處理單元25具有累計(jì)部45，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對測定用受光部35的受光信號進(jìn)行累計(jì)，輸出累計(jì)信號；發(fā)光控制部(脈沖生成部)46，生成用于控制第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的發(fā)光的脈沖信號。后面對累計(jì)部45的動作進(jìn)行詳細(xì)說明。脈沖生成部46生成用于控制第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的發(fā)光的脈沖信號，使第I發(fā)光部26的發(fā)光與第2發(fā)光部27在不同時(shí)間發(fā)光，并將所述脈沖信號輸出給第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27。因而，運(yùn)算處理單元25 (脈沖生成部46)作為測定光輸出控制部發(fā)揮作用，與APC單元24協(xié)同工作，控制第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的驅(qū)動(輸出調(diào)整以及滅燈)。在本實(shí)施例中，測定光輸出控制部(運(yùn)算處理單元25)驅(qū)使第I發(fā)光部26和第2發(fā)光部27以相同的時(shí)間幅度交替出射，并設(shè)定在各自出射后相等時(shí)間的驅(qū)動停止(滅燈)時(shí)間。接下來，對于控制第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的驅(qū)動的測定光輸出控制部的光量控制部的具體構(gòu)成進(jìn)行說明，該光量控制部用于控制第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的輸出能量，以使第I測定光Pl以及第2測定光P2的強(qiáng)度保持恒定。另外，光量控制部用單個監(jiān)視用受光部42，借助與之對應(yīng)的光量控制電路，分別輸出第I發(fā)光部26和第2發(fā)光部27的輸出能量，兩者的光量控制電路的構(gòu)成以及作用相等，如下所述，用圖6對于使用監(jiān)視用受光部42的第I發(fā)光部26的光量控制電路進(jìn)行說明，并省略第2發(fā)光部27的光量控制電路。圖6是表示發(fā)光控制部(脈沖生成部46)的構(gòu)成的電路圖，所述發(fā)光控制部(脈沖生成部46)控制為了使第I發(fā)光部26的發(fā)光量的大小保持恒定而控制的第I光量控制部(APC單元24)以及第I發(fā)光部26的發(fā)光時(shí)間。
圖6中所示的第I發(fā)光部26的光量控制電路具有可以接收第I測定光Pl以及第2測定光P2的一部分的監(jiān)視用受光部42。電壓+V經(jīng)電阻R1，外加于所述監(jiān)視用受光部42的陰極。監(jiān)視用受光部42的陰極與電阻Rl的連接點(diǎn)經(jīng)電容(電解電容)Cl而接地。電容器C2與該電容Cl并聯(lián)連接。監(jiān)視用受光部42的陰極經(jīng)電阻R2接地。監(jiān)視用受光部42的陰極與電阻R2的連接點(diǎn)，與運(yùn)算放大器ICl (以下也稱為放大器ICl)的負(fù)輸入端子-連接。所述放大器ICl的陽輸入端子+，經(jīng)電阻R3接地。放大器ICl的輸出端子，經(jīng)反饋電阻R4而連接到放大器ICl的陽輸入端子+上。電容器C3與該反饋電阻R4并聯(lián)連接。放大器ICl與電阻Rf R4、電容器Cf C3協(xié)同工作，將來自監(jiān)視用受光部42的脈沖式受光信號SI (與接收的第I測定光Pl以及第2測定光P2對應(yīng)的電信號)變換成電流、電壓，而且，放大器ICl還具有輸出將所述脈沖式受光信號SI經(jīng)增幅后得到的受光信號S’的功能。放大器ICl的輸出端子經(jīng)模擬開關(guān)元件SW (以下也稱為開關(guān)SW)以及電阻R5，與運(yùn)算放大器IC2 (以下也稱為放大器IC2)的正輸入端子+連接。放大器IC2的正輸入端子+與電阻R5的連接點(diǎn)，經(jīng)電容器C4接地。放大器IC2的輸出端子與該放大器IC2的負(fù)輸入端子連接，且經(jīng)電阻R6與運(yùn)算放大器IC3 (以下也稱為放大器IC3)的負(fù)輸入端子-連接。若輸入后述脈沖PT1，則開關(guān)SW呈接通狀態(tài)，經(jīng)電阻R5將放大器ICl的輸出端子和放大器IC2的正輸入端子+導(dǎo)通。即，若開關(guān)SW呈接通狀態(tài)，則增幅后的脈沖的受光信號S’輸出給放大器IC2的正輸入端子+。放大器IC2具有如下功能，即，與電阻R5、電容器C4、電阻R5協(xié)同工作，使脈沖受光信號SI，平滑，作為連續(xù)受光信號SI”輸出給后段的放大器IC3的負(fù)輸入端子_。放大器IC2的正輸入端子+經(jīng)電容器C5接地。電阻R7與該電容器C5并聯(lián)連接。電壓V經(jīng)電阻R8，外加于所述放大器IC3的負(fù)輸入端子-和電容器C5的連接點(diǎn)。放大器IC3的輸出端子經(jīng)電容器C6，與所述放大器IC3的負(fù)輸入端子-連接。放大器ICl的輸出端子經(jīng)反饋電阻R4，與放大器ICl的正輸入端子+連接，并與晶體管Tr的基極。電壓C外加于所述晶體管Tr的集電極。此外，晶體管Tr的發(fā)射極與場效應(yīng)型晶體管FETl (以下也稱為FETl)的門極連接，且經(jīng)電阻R9接地。電容器C7與電阻R9并聯(lián)連接。FETl的漏極與激光二極管PLD即第I發(fā)光部26的陰極連接。電壓C外加于所述第I發(fā)光部26的陰極。FETl的源極經(jīng)電阻R10，與場效應(yīng)型晶體管FET2 (以下也稱為FET2)的漏極連接。FET2的源極接地。放大器IC3對從放大器IC2的輸出端子輸出的輸出電壓(連續(xù)受光信號SI”)與由電容器C5、電阻R7以及電阻R8規(guī)定的基準(zhǔn)電壓Vr進(jìn)行比較，將來自放大器IC3的輸出電壓與基準(zhǔn)電壓Vr的差分電壓S V輸出至晶體管FETl的基極?；谳斎氲牟罘蛛妷篠 V，晶體管FETl控制FETl的門極電壓，使從第I發(fā)光部26出射的第I測定光Pl的發(fā)光量保持恒定。反饋電路大體由所述放大器IC3、晶體管FET1、電阻R7 R9和電容器C5飛7。脈沖生成部46將運(yùn)算處理單元25的周期脈沖PT輸入至開關(guān)SW以及FET2的門 極。脈沖生成部46—邊維持規(guī)定間隔，一邊用來以相同的時(shí)間幅寬交替地出射第I發(fā)光部26和第2發(fā)光部27的周期脈沖PT。FET2通過將周期脈沖PT輸入至門極，而周期性接通/切斷；開關(guān)SW通過將周期脈沖PT輸入至門極，而周期性接通/切斷。由此，電流沿箭頭方向呈周期性流至第I發(fā)光部26，呈周期性發(fā)光(脈沖發(fā)光)，因而出射脈沖與周期脈沖PT對應(yīng)的第I測定光Pl。如圖7A所示，從運(yùn)算處理單元25的脈沖生成部46輸出的周期脈沖PT具有使第I發(fā)光部26周期性發(fā)光的脈沖PTl和使第2發(fā)光部27周期性發(fā)光的脈沖PT2。周期脈沖PTl和周期脈沖PT2以彼此相等的時(shí)間幅寬而交替產(chǎn)生，并以相等的時(shí)間幅寬交替出射第I發(fā)光部26和第2發(fā)光部27。此外，從周期脈沖PTl產(chǎn)生到周期脈沖PT2產(chǎn)生為止的時(shí)間幅寬、與從周期脈沖PT2產(chǎn)生到周期脈沖PTl產(chǎn)生為止的時(shí)間幅寬，兩者設(shè)定得相等，在第I發(fā)光部26和第2發(fā)光部27的其中之一出射后，在兩者相等的時(shí)間內(nèi)停止(滅燈)驅(qū)動。因而，周期脈沖PTl和周期脈沖PT2按照彼此相等的周期來設(shè)定。如上所述，運(yùn)算處理單元25的累計(jì)部45具有累計(jì)功能，該累計(jì)功能是說，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對來自受光單元22 (受光單元22的測定用受光部35)的受光信號進(jìn)行累計(jì)，并輸出累計(jì)信號。生成具有表示在圖7A中的周期脈沖PTl和周期脈沖PT2的周期脈沖PT，據(jù)此輸出第I測定光Pl以及第2測定光P2。于是，受光單元22的測定用受光部35 (參考圖3)獲得包括第I測定光Pl的反射光成分和由擾動光引起的擾動光在內(nèi)的光量(接收)，同時(shí)還獲得包括第2測定光P2的反射光成分和由擾動光引起的擾動光成分在內(nèi)的光量(接收)。因而，受光單元22周期性交替輸出受光信號SNl和受光信號SN2，所述受光信號SNl與包括第I測定光Pl的反射光成分和由擾動光引起的擾動光在內(nèi)的光量相適，所述受光信號SN2與包括第2測定光P2的反射光成分和由擾動光引起的擾動光在內(nèi)的光量相適。運(yùn)算處理單元25的累計(jì)部45若收到來自受光單元22的受光信號，則執(zhí)行第I累計(jì)步驟和第2累計(jì)步驟，其中，所述第I累計(jì)步驟與脈沖生成部46對第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27進(jìn)行的亮燈控制相同步，所述第2累計(jì)步驟與脈沖生成部46對第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27進(jìn)行的滅燈控制相同步。在所述第I累計(jì)步驟，將包含第I測定光Pl的反射光成分在內(nèi)的受光信號SNl累計(jì)規(guī)定數(shù)量，同時(shí)還將包含第2測定光P2的反射光成分在內(nèi)的受光信號SN2累計(jì)規(guī)定數(shù)量，并將每個測定光的累計(jì)結(jié)果輸出至CPU23。在第2累計(jì)步驟，將停止出射第I測定光Pl之后的脈沖受光信號、即作為已去掉第I測定光Pl的反射光成分的脈沖受光信號的受光信號SNl累計(jì)規(guī)定數(shù)量，同時(shí)還將停止出射第2測定光P2之后的、作為(已去掉第2測定光P2的反射光成分的)脈沖受光信號的受光信號SN2累計(jì)規(guī)定數(shù)量。所述規(guī)定數(shù)量的受光信號SNl累計(jì)得到的累計(jì)結(jié)果和所述規(guī)定數(shù)量的受光信號SN2累計(jì)得到的累計(jì)結(jié)果，輸出至CPU23。下面，對利用所述運(yùn)算處理單元25的累計(jì)部45執(zhí)行的累計(jì)處理的一例進(jìn)行說明。如圖7B所示，累計(jì)部45把受光信號SNl的脈沖幅寬分割為區(qū)間tftlO，在每個區(qū)間(tl、10各區(qū)間)，對受光輸出進(jìn)行多次取樣，對各取樣值進(jìn)行加法運(yùn)算(累計(jì))，并暫時(shí)存儲在該加算值。此時(shí)，例如在區(qū)間tl，抽取8次受光輸出，加法運(yùn)算8個取樣值，如圖7C所示獲得加算值Kl，并暫時(shí)存儲在該加算值Kl。同樣累計(jì)部45執(zhí)行處理，獲得對應(yīng)各區(qū)間的加算值K2 K10的值，從加算值Kl-KlO的值中提取最大加算值，將提取出的加算值作為表示受光信號SNl的波峰值(最大值)的受光輸出值來獲得。在圖7C所示的例子中，受光輸出值(受光信號SNl (參考圖B)的波峰值)是加算值K6。對于圖7A中所示的多個受光信號SN1，累計(jì)部45 (運(yùn)算處理單元25)分別執(zhí)行其受光輸出值(波峰值)的獲得，對規(guī)定數(shù)量的各受光信號SNl的受光輸出值(波峰值)進(jìn)行加 法運(yùn)算，從而獲得第I測定光Pl的反射光成分受過強(qiáng)調(diào)的第I累計(jì)信號ISla (參考圖8)。另外，對于多個受光信號SN2，累計(jì)部45也進(jìn)行同樣的運(yùn)算，根據(jù)取樣而分別獲得多個受光信號SN2的受光輸出值(波峰值)，對規(guī)定數(shù)量的各受光信號SN2的受光輸出值(波峰值)進(jìn)行加法運(yùn)算，從而獲得第2測定光P2的反射光成分受過強(qiáng)調(diào)的第I累計(jì)信號ISlb(參考圖8)。所述第I累計(jì)信號ISla以及第I累計(jì)信號ISlb的獲得作為第I累計(jì)步驟。對于多個受光信號SN1，累計(jì)部45也進(jìn)行同樣的運(yùn)算，根據(jù)取樣而分別獲得多個受光信號SNl的受光輸出值(波峰值)，對規(guī)定數(shù)量的各受光信號SNl的受光輸出值(波峰值)進(jìn)行加法運(yùn)算，從而去掉第I測定光Pl的反射光成分，獲得僅由擾動光引起的第2累計(jì)信號IS2a(參考圖8)。接著，對于多個受光信號SN2，累計(jì)部45也進(jìn)行同樣的運(yùn)算，根據(jù)取樣而分別獲得多個受光信號SN2的受光輸出值(波峰值)，對規(guī)定數(shù)量的各受光信號SN2的受光輸出值(波峰值)進(jìn)行加法運(yùn)算，從而去掉第2測定光P2的反射光成分，獲得僅由擾動光引起的第2累計(jì)信號IS2b(參考圖8)。所述第2累計(jì)信號IS2a以及第2累計(jì)信號IS2b的獲得作為第2累計(jì)步驟。如上所述，根據(jù)運(yùn)算處理單元25 (它的累計(jì)部45)，將第I累計(jì)信號ISla、第I累計(jì)信號ISlb、輸入第2累計(jì)信號IS2a和第2累計(jì)信號IS2b輸入CPU23中。于是，CPU23讓第I累計(jì)信號ISla減去第2累計(jì)信號IS2a，從而計(jì)算出表示去掉了由擾動光引起的光量成分的第I測定光Pl的反射光成分的第I受光信號ISa (參考圖9);另外，CPU23讓第I累計(jì)信號ISlb減去第2累計(jì)信號IS2b，從而計(jì)算出表示去掉了由擾動光引起的光量成分的第2測定光P2的反射光成分的第2受光信號ISb (參考圖9)。此后，CPU23針對照射過第I測定光Pl以及第2測定光P2的生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)，基于第I發(fā)光部26的全發(fā)光量和第I受光信號ISa來計(jì)算第I測定光Pl的反射率，而且基于第2發(fā)光部27的全發(fā)光量和第2受光信號ISb來計(jì)算第2測定光P 2的反射率，算出歸一化植被指數(shù)。因而，根據(jù)將由擾動光引起的光量成分的影響降至極低的第I測定光Pl的反射率和第2測定光P 2的反射率，CPU23可以獲得照射過第I測定光Pl以及第2測定光P2的生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的歸一化植被指數(shù)，所以可以更加準(zhǔn)確地獲得有關(guān)該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的生長狀況的信息。如上所述，有關(guān)該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的生長狀況的信息，可以作為數(shù)據(jù)，經(jīng)驅(qū)動電路40和驅(qū)動電路41而輸出至外部。接下來，參考圖10至圖12來說明本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置10的特征點(diǎn)。植物用傳感器裝置10具有照射光學(xué)系統(tǒng)60，該照射光學(xué)系統(tǒng)60由第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27，形成規(guī)定的照射區(qū)域I A (參考圖11以及圖12)。圖10是概要表示的說明圖，用于說明照射光學(xué)系統(tǒng)60的構(gòu)成。在圖11中為了易于理解而省略了半透半反鏡69。照射光學(xué)系統(tǒng)60除具有發(fā)光單元21的第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27以外，還具有第I透鏡61、第2透鏡62、分色鏡63、第3透鏡64、光纖65、卷繞部件66、第4透鏡67、第5透鏡68、半透半反鏡69、圓柱形透鏡70和監(jiān)視用受光部42。第I透鏡61與第I發(fā)光部26相對設(shè)置，從第I發(fā)光部26出射的光即第I測定光P1，成為與第I出射光軸LI平行的光束。第2透鏡62與第2發(fā)光部27相對設(shè)置，從第2發(fā)光部27出射的光即第2測定光P2，成為與第2出射光軸L2平行的光束。第2出射光軸 L2和第I出射光軸LI相互垂直設(shè)置，在兩者交叉的位置上設(shè)置有分色鏡63。分色鏡63允許從第2發(fā)光部27發(fā)出的第2測定光P2透過，第2測定光P2在與第2出射光軸L2同一條直線上的出射光軸L上朝向第3透鏡64行進(jìn),而且從第I發(fā)光部26發(fā)出的第I測定光Pl在出射光軸L上朝向第3透鏡64反射。實(shí)際上，在第2出射光軸L2與出射光軸L之間，因分色鏡63的光學(xué)性質(zhì)而產(chǎn)生偏差(不在同一條直線上)。因而，為了使透過分色鏡63之后的第2測定光P2在出射光軸L上行進(jìn)(第2出射光軸L2位于出射光軸L上),要設(shè)定第2發(fā)光部27相對分色鏡63以及第I發(fā)光部26的位置。在本實(shí)施例中，分色鏡63反射至少735nm周邊的波長區(qū)域的光(紅色波長區(qū)域(第I波長))并且允許808nm周邊的波長區(qū)域的光(遠(yuǎn)紅外波長區(qū)域(第2波長))透過。因而，分色鏡63作為光路合流機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用，該光路合流機(jī)構(gòu)用于使從第I發(fā)光部26發(fā)出的第I測定光Pl的出射光路和從第2發(fā)光部27發(fā)出的第2測定光P 2的出射光路合流在一起，在同一出射光軸L上面朝第3透鏡64 (后述共同出射光路)。第3透鏡64將由分色鏡63反射來的第I測定光Pl以及穿透分色鏡63的第2測定光P2，匯集到設(shè)置在光纖65的一端上的入射端面65a上。另外，也可以如下結(jié)構(gòu)，即第I發(fā)光部26和第2發(fā)光部27的設(shè)定位置相互顛倒。在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，還需要將第I溫度調(diào)節(jié)元件28安裝在第I發(fā)光部26已改變的設(shè)定位置上。同樣，分色鏡63允許從第I發(fā)光部26發(fā)出的第I測定光Pl透過，在與第2出射光軸L2同一條直線上的出射光軸L上朝向第3透鏡64行進(jìn),而且從第2發(fā)光部27發(fā)出的第2測定光P2在出射光軸L上朝向第3透鏡64反射，從而可具有妥善對波長區(qū)域的反射作用。從上述光纖65的入射端面65a入射進(jìn)的第I測定光Pl以及第2測定光P2，從設(shè)置在上述光纖65的另一端的出射端面65b出射。光纖65具有使第I測定光Pl以及第2測定光P2在光纖65內(nèi)一邊混合一邊行進(jìn)的作用。在本實(shí)施例中，為了促進(jìn)上述混合作用而施行混模(mode scrambler)處理。該混模處理是說,在光纖65的導(dǎo)光路內(nèi)，誘導(dǎo)模式之間的光電力的相互交換。在本實(shí)施例中，該混模處理是通過將光纖65卷繞在卷繞部件66上而進(jìn)行的。所述卷繞部件66通過將光纖65在允許彎曲半徑的范圍內(nèi)加以卷繞，從而進(jìn)行混模處理。在沿與行進(jìn)方向垂直的面觀測時(shí)，光纖65 (光纖65的出射端面65b)射出的第I測定光Pl以及第2測定光P2的強(qiáng)度均勻一致，且沒有偏光(隨機(jī)偏光)形成。在沿與行進(jìn)方向垂直的面觀測時(shí)，從第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27出射的第I測定光Pl以及第2測定光P2形成橢圓形，然而，在光纖65的混合作用，從出射端面65b出射的第I測定光Pl以及第2測定光P2,卻形成與光纖65的出射端面65b對應(yīng)的圓形。所述光纖65將從入射端面65a入射進(jìn)的第I測定光Pl以及第2測定光P2，在出射光軸L上從出射端面65b起朝向第4透鏡67出射。所述第4透鏡67使從出射端面65b出射的第I測定光Pl以及第2測定光P2，成為與出射光軸L相平行的光束。在該出射光軸L上設(shè)置有半透半反鏡69。該半透半反鏡69使一部分的入射進(jìn)來的平行光束(第I測定光Pl以及第2測定光P2)透過，且剩余部分反射至分支出射光軸Lb上，在該分支出射光軸Lb配置有第5透鏡68。該第5透鏡68將由半透半反鏡69反射來的平行光束(第I測定光Pl以及第2測定光P2)，匯集到在分支出射光軸Lb上的監(jiān)視用受光部42的入射面42a上。如上所述，該監(jiān)視用受光部42用于構(gòu)成APC單元24 (參考圖3等)。因而，半透半反鏡69發(fā)揮光束分支機(jī)構(gòu)的作用，該光束分支機(jī)構(gòu)用于將入射來的第I測定光Pl以及第2測定光P2的一部分轉(zhuǎn)換至用于構(gòu)成測定輸出控制部的監(jiān)視用受光部42。因而，APC單元24可以利用經(jīng)過光纖65 (共同出射光路)而強(qiáng)度均勻分布的無偏光的第I測定光Pl以及第2測定光P2，來調(diào)整第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的輸出能量。 此外，在經(jīng)過半透半反鏡69的出射光軸L上設(shè)置有圓柱形透鏡70。如圖10以及圖11所示，該圓柱形透鏡70是在沿垂直于出射光軸L的平面觀測時(shí)，僅在一個方向具有折射效果的光學(xué)部件，該圓柱形透鏡70，將穿過半透半反鏡69的第I測定光Pl以及第2測定光P2，在沿垂直于出射光軸L的平面的一個方向上放大。在此，如第I測定光Pl以及第2測定光P2在從光纖65的出射端面65b出射時(shí)，在沿垂直于出射光軸L的平面觀測會呈圓形。穿過半透半反鏡69的截面為圓形的第I測定光Pl以及第2測定光P2，在圓柱形透鏡70作用下，形成僅將一個方向放大至規(guī)定大小的尺寸的橢圓形(參考圖11以及圖12)。圓柱形透鏡70，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部71 (參考圖10)的作用下，以出射光軸L為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn)動)的方式安裝(參考圖IlA以及圖11B)。將該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部71 (圖示省略)固定設(shè)置在收容植物用傳感器10中的照射光學(xué)系統(tǒng)60的殼體中。該照射光學(xué)系統(tǒng)60的圓柱形透鏡70形成第I測定光Pl以及第2測定光P2的出射面。因而，如圖IlA以及圖IlB所示，在照射光學(xué)系統(tǒng)60中，借助旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部71 (參考圖10)，驅(qū)動圓柱形透鏡70繞出射光軸L旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))，則沿垂直于出射光軸L的平面觀測可知，可以改變用于放大第I測定光Pl以及第2測定光P2的方向(上述的那個方向)，由此可以使第I測定光Pl以及第2測定光P2照射的照射區(qū)域IA圍繞出射光軸L旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。如上所述，在該照射光學(xué)系統(tǒng)60中，按照運(yùn)算處理單元25對脈沖生成部46的亮燈控制，第I測定光Pl從第I發(fā)光部26出射，同時(shí)第2測定光P2從第2發(fā)光部27出射。從第I發(fā)光部26出射的第I測定光P1，經(jīng)過第I透鏡61而分色鏡63反射，在出射光軸L上，朝向第3透鏡64行進(jìn)。從第2發(fā)光部27出射的第2測定光P2，經(jīng)第2透鏡62以及分色鏡63,在出射光軸L上朝向第3透鏡64行進(jìn)。因而,在照射光學(xué)系統(tǒng)60中，第I測定光Pl的出射光路和第2測定光P2的出射光路借助分色鏡63合流在一起，在出射光軸L上朝向第3透鏡64。向所述第3透鏡64行進(jìn)的光束(第I測定光Pl以及第2測定光P2)，從入射端面65a入射進(jìn)光纖65,經(jīng)該光纖65的導(dǎo)光路,從出射端面65b出射，向第4透鏡67行進(jìn)。作為經(jīng)過在出射光軸L上的第4透鏡67的光束(第I測定光Pl以及第2測定光P2)，其中部分光束由半透半反鏡69反射，經(jīng)過分支出射光軸Lb上的第5透鏡68，入射至監(jiān)視用受光部42 ;另一部分光束由圓柱形透鏡70沿一個方向放大而形成橢圓形，從該圓柱形透鏡70出射。因而，經(jīng)過第3透鏡64、光纖65、第4透鏡67以及半透半反鏡69，朝向圓柱形透鏡70的光路，可以作為共同出射光路發(fā)揮作用，該共同出射光路將作為光路合流機(jī)構(gòu)的分色鏡63和作為規(guī)定出射面的出射部的圓柱形透鏡70連接在一起。綜上所述，在照射光學(xué)系統(tǒng)60中，可以使第I測定光Pl和第2測定光P2，從相同的圓柱形透鏡70出射在同一出射光軸L上，且第I測定光Pl和第2測定光P 2均可以形成呈橢圓形狀的同一照射區(qū)域IA。如圖11所示，在照射光學(xué)系統(tǒng)60中，通過利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部71 (參考圖10)驅(qū)使圓柱形透鏡70妥善旋轉(zhuǎn)，從而可以使第I測定光Pl以及第2測定光P2照射的照射區(qū)域IA繞出射光軸L旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。像這樣，在本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置10的照射光學(xué)系統(tǒng)60中，設(shè)置有光路合流機(jī)構(gòu)(在本實(shí)施例中是分色鏡63)，將從第I發(fā)光部26出射的第I測定光Pl的出射光路和從第2發(fā)光部27出射的第2測定光P2合流在一起；共同出射光路(第3透鏡64、光 纖65、第4透鏡67以及半透半反鏡69)，從該光路合流機(jī)構(gòu)起至出射部(在本實(shí)施例中是圓柱形透鏡70)，因而，第I測定光Pl和第2測定光P2可以從單個出射部(圓柱形透鏡70)在同樣的出射光軸L上出射，第I測定光Pl照射的照射區(qū)域(照射區(qū)域IA)和第2測定光P 2照射的照射區(qū)域(照射區(qū)域IA)可以保持一致。因而，可以在相等的條件下，由第I測定光Pl以及第2測定光P2照射生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)，從而可以妥善獲得該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)對第I測定光Pl的反射率和對第2測定光P2的反射率。在植物用傳感器裝置10中，由于第I測定光Pl和第2測定光P2在由光路合流機(jī)構(gòu)合流且經(jīng)過共同出射光路以后，從單個出射部(圓柱形透鏡70)在同樣的出射光軸L上出射，因而不論距離出射面(圓柱形透鏡70)的距離多遠(yuǎn)，第I測定光Pl照射的照射區(qū)域(照射區(qū)域IA)和第2測定光P2照射的照射區(qū)域(照射區(qū)域IA)均可以保持一致。此外，在植物用傳感器裝置10中，由于一部分的共同出射光路由光纖65形成，所以可以對第I測定光Pl和第2測定光P2進(jìn)行混合，可以使第I測定光Pl以及第2測定光P2成為強(qiáng)度均勻分布且無偏光(偏光)的光束。因而，可以更好地獲得生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)對對第I測定光Pl和第2測定光P2的反射光，可以更好地獲得該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)對第I測定光Pl的反射率和對第2測定光P2的反射率。在植物用傳感器裝置10中，出射面(出射部)由圓柱形透鏡70形成，所以可以很簡單地設(shè)定第I測定光Pl以及第2測定光P2的照射區(qū)域IA的形狀。在植物用傳感器裝置10中，用于形成出射面(出射部)的圓柱形透鏡70，受旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部71驅(qū)動，而繞出射光軸L自如旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))，因而，只要適當(dāng)調(diào)整圓柱形透鏡70繞出射光軸L旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，即可改變第I測定光Pl以及第2測定光P2的照射區(qū)域IA繞出射光軸L得到的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。例如，如圖12A以及圖12B所示，植物用傳感器裝置10安裝在拖拉機(jī)TR上的狀態(tài)不受局限，可以適當(dāng)對照射區(qū)域IA形成在拖拉機(jī)TR周邊的位置進(jìn)行調(diào)整(參考由實(shí)線和雙點(diǎn)劃線表示的照射區(qū)域IA)，因而可以提高安裝在拖拉機(jī)TR上的自由度。圖12表示植物用傳感器裝置10相對于裝載有肥料分散機(jī)Fs的拖拉機(jī)TR的安裝狀態(tài)的一例，圖12A表示在側(cè)面設(shè)置有兩植物用傳感器裝置10的狀態(tài)，圖12B表示在斜前方設(shè)置有兩植物用傳感器裝置10的狀態(tài)。如圖12A以及圖12B所示，即使兩植物用傳感器裝置10相對拖拉機(jī)TR的安裝狀態(tài)發(fā)生改變，也可對照射區(qū)域IA形成在拖拉機(jī)TR周邊的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整(適當(dāng)調(diào)整圓柱形透鏡70繞出射光軸L旋轉(zhuǎn)得到的旋轉(zhuǎn)姿態(tài))，從而可以與肥料分散機(jī)Fs分散肥料的區(qū)域相適合。在植物用傳感器裝置10中，用于形成出射面(出射部)的圓柱形透鏡70，受旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部71驅(qū)動，而繞出射光軸L自如旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))，因而，例如，如圖12所示，即使在已經(jīng)將植物用傳感器裝置10安裝在拖拉機(jī)TR之后，也可對照射區(qū)域IA形成在拖拉機(jī)TR周邊的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整(參考由實(shí)線和雙點(diǎn)劃線表示的照射區(qū)域IA)，根據(jù)用途可以用第I測定光Pl以及第2測定光P2照射任意位置(照射區(qū)域IA)，從而可以利 用所述第I測定光Pl以及第2測定光P2，獲得有關(guān)該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的生長狀況的信息。在植物用傳感器裝置10中，將形成部分共同出射光路的光纖65卷繞在卷繞部件66上，以施行混模處理，因而，可以進(jìn)一步高效混合第I測定光Pl以及第2測定光P2，可以使第I測定光Pl以及第2測定光P2成為強(qiáng)度確實(shí)得到均勻分布的無偏光(隨機(jī)偏光)的光束。在實(shí)際制造這種構(gòu)成時(shí)，從第I發(fā)光部26出射的第I測定光Pl的偏光比為20 1，從出射端面65b出射的第I測定光Pl的偏光比與之對比，可以改進(jìn)為I. I I。在植物用傳感器裝置10中，通過將所述光纖65卷繞在卷繞部件66上，從而對光纖65進(jìn)行混模處理，這樣結(jié)構(gòu)可以變得簡單小巧。植物用傳感器裝置10采用如下構(gòu)成，即，利用APC單元24的監(jiān)視用受光部42，接收由光纖65混合過的第I測定光Pl以及第2測定光P2中的一部分，因而，可以更好地獲得從第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27出射的第I測定光Pl以及第2測定光P2，可以更好地調(diào)整第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27的輸出能量。由此，因?yàn)閷⒏鼮榉€(wěn)定的第I測定光Pl以及第2測定光P2照射到生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)上，所以可以更好地獲得該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)對第I測定光Pl的反射率和對第2測定光P2的反射率。在植物用傳感器裝置10中，在利用光纖65對第I測定光Pl以及第2測定光P2進(jìn)行混合，并形成截面圓形的強(qiáng)度均勻分布的無偏光的光束之后，進(jìn)而采用圓柱形透鏡70，設(shè)定第I測定光Pl以及第2測定光P2照射的照射區(qū)域IA的形狀，因而可以形成形狀、大小尺寸以及強(qiáng)度分布均很穩(wěn)定的照射區(qū)域IA?？梢愿玫孬@得該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)對第I測定光Pl的反射率和對第2測定光P2的反射率。在植物用傳感器裝置10中，在利用光纖65對第I測定光Pl以及第2測定光P2進(jìn)行混合，并形成截面圓形的強(qiáng)度均勻分布的無偏光的光束之后，進(jìn)而采用圓柱形透鏡70，設(shè)定第I測定光Pl以及第2測定光P2照射的照射區(qū)域IA的形狀，因而，通過適當(dāng)設(shè)定光纖65 (光纖65的出射端面65b)的直徑尺寸、第4透鏡67的光學(xué)特性以及圓柱形透鏡70的光學(xué)特性，可以適當(dāng)設(shè)定照射區(qū)域IA的形狀以及大小尺寸。在植物用傳感器裝置10中，根據(jù)適當(dāng)獲得的對第I測定光Pl的反射率和對第2測定光P2的反射率，可以獲得照射過第I測定光Pl以及第2測定光P2的生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的歸一化植被指數(shù)，可以更準(zhǔn)確地獲得有關(guān)該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的生長狀況的信息。在植物用傳感器裝置10中，在更穩(wěn)定的從照射過第I測定光Pl以及第2測定光P2的生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)反射的反射光Pr中，降低起因于擾動光的引起的光量成分的影響，可以算出對第I測定光Pl的反射率和對第2測定光P2的反射率，從而可以極其準(zhǔn)確地獲得該生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)的歸一化植被指數(shù)，極其準(zhǔn)確地獲得有關(guān)該生長狀況的信息。植物用傳感器裝置10采用如下結(jié)構(gòu)，即，從第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27出射的第I測定光Pl以及第2測定光P2，通過光纖65而從光纖65的出射端面65b出射，因而，可以大幅放大實(shí)質(zhì)上的光源面積，從而很容易實(shí)現(xiàn)激光安全基準(zhǔn)(規(guī)格)。其原因在于，光纖65的出射端面65b與由脈沖振動型的激光二極管(PLD)構(gòu)成的第I測定光Pl以及第2測定光P2的光源面積(出射部位的面積)相比極其大。在植物用傳感器裝置10中，第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27由第I溫度檢測元件30、第I溫度調(diào)節(jié)元件28、第2溫度檢測元件31和第2溫度調(diào)節(jié)元件29來調(diào)節(jié)溫度，因而可以更穩(wěn)定地出射第I發(fā)光部26以及第2發(fā)光部27，從而可以更好地獲得生長狀況測定對象(農(nóng)作物Cr)對第I測定光Pl的反射率和對第2測定光P2的反射率。除上述構(gòu)成以外，所述出射部具有，沿垂直于出射光軸的平面觀測時(shí)，僅在一個方 向上具有折射效果的光學(xué)部件，所述光學(xué)部件以可繞所述出射光軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝，這樣可以很簡單地設(shè)定由第I測定光以及第2測定光照射的照射區(qū)域的形狀。用于形成出射部且僅在一個方向上具有折射效果的光學(xué)部件，可圍繞出射光軸自如旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))，因而，只要適當(dāng)調(diào)整從出射光軸的周圍觀測的該光學(xué)部件的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，即可改變由第I測定光以及第2測定光形成的照射區(qū)域且從出射光軸周圍觀測的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。在利用光纖對第I測定光以及第2測定光進(jìn)行混合，并形成截面圓形的強(qiáng)度均勻分布的無偏光的光束之后，進(jìn)而采用僅在一個方向上具有折射效果的光學(xué)部件，設(shè)定由第I測定光以及第2測定光照射的照射區(qū)域的形狀，因而，可以形成形狀、大小尺寸以及強(qiáng)度分布均很穩(wěn)定的照射區(qū)域IA。從而可以更好地獲得該生長狀況測定對象對第I測定光的反射率和對第2測定光的反射率。除上述構(gòu)成以外，所述共同射出光路具有，比所述光纖更靠近所述出射部一側(cè)的光束分支機(jī)構(gòu)，該光束分支機(jī)構(gòu)將在通過的第I測定光以及第2測定光中的部分光束分流至測定光輸出控制部，所述測定光輸出控制部可以獲得由光纖混合后的第I測定光以及第2測定光的一部分，因而，可以基于獲得的信息更好地獲得所述的第I測定光以及第2測定光，更好地調(diào)整第I發(fā)光部以及第2發(fā)光部的輸出能量。將更為穩(wěn)定的第I測定光以及第2測定光照射到生長狀況測定對象，從而很好地獲得該該生長狀況測定對象對第I測定光的反射率和對第2測定光的反射率。因而，本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置10，可以更好地獲得來自生長狀況測定對象的波長互不相同兩個測定光的反射光。另外，在上述實(shí)施例中，對作為本發(fā)明涉及的植物用傳感器裝置的一例的植物用傳感器裝置10進(jìn)行說明，然而，植物用傳感器裝置不限定于上述實(shí)施例，也可以采取如下內(nèi)容，即，所述植物用傳感器裝置包括第I發(fā)光部，出射第I波長的第I測定光，以照射生長狀況測定對象；第2發(fā)光部，出射第2波長的第2測定光，以照射生長狀況測定對象；受光部，接收來自生長狀況測定對象的所述各測定光的反射光，輸出受光信號；控制部，進(jìn)行發(fā)光控制，而使來自所述第I發(fā)光部的第I測定光的出射與來自所述第2發(fā)光部的第2測定光的出射是不同的時(shí)間；光路合流裝置，將來自所述第I發(fā)光部的第I測定光的第I出射光路和來自所述第2發(fā)光部的第2測定光的第2出射光路合流在一起；共同出射光路，把所述光路合流裝置與向所述生長狀況測定對象出射第I測定光以及第2測定光的出射部連接在一起。 在上述實(shí)施例中，第I測定光Pl (第I發(fā)光部26)使用了波峰值波長是735nm的光(光束)，然而其也可是紅波長區(qū)域(第I波長)的光(光束)，并不限定于上述實(shí)施例。 在上述實(shí)施例中，第2發(fā)光部(第2發(fā)光部27 )使用了波峰值波長是808nm的光(光束)，然而其也可是紅外的波長區(qū)域(第2波長)，并不限定于上述實(shí)施例。在上述實(shí)施例中，以農(nóng)作物即農(nóng)作物Cr作為生長狀況測定對象為例來說明，然而，只要能夠利用對波長互不相同的兩個測定光反射的反射率，來掌握生長狀況，栽種的植物或者自生植物均可用作生長狀況測定對象，并不限定于上述實(shí)施例。在上述實(shí)施例中，在計(jì)算對第I測定光Pl的反射率時(shí)，使用了第I發(fā)光部26的全部發(fā)光量，然而，根據(jù)來自監(jiān)視用受光部42的受光信號和第I受光信號I Sa，即可計(jì)算對第 I測定光Pl反射的反射率，并不限定于上述實(shí)施例。在上述實(shí)施例中，在計(jì)算對第2測定光P2反射的反射率時(shí)，使用了第2發(fā)光部27的全部發(fā)光量，然而，根據(jù)來自監(jiān)視用受光部42的受光信號和第I受光信號ISb，即可計(jì)算對第2測定光P2反射的反射率，并不限定于上述實(shí)施例。綜上所述，對本發(fā)明的植物用傳感器裝置的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，只要不脫離本發(fā)明的主旨，均可以對所述實(shí)施例進(jìn)行各種變更或者追加等。
權(quán)利要求
1.植物用傳感器裝置，其特征在于，包括 第I發(fā)光部，出射第I波長的第I測定光，以照射生長狀況測定對象； 第2發(fā)光部，出射第2波長的第2測定光，以照射生長狀況測定對象； 受光部，接收來自生長狀況測定對象的所述各測定光的反射光，輸出受光信號； 控制部，使所述第I發(fā)光部的第I測定光的出射與來自所述第2發(fā)光部的第2測定光的出射在不同時(shí)間進(jìn)行； 光路合流裝置，把所述第I發(fā)光部的第I測定光的第I出射光路和所述第2發(fā)光部的第2測定光的第2出射光路合流在一起； 共同出射光路，把所述光路合流裝置與向所述生長狀況測定對象出射第I測定光以及第2測定光的出射部連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所示的植物用傳感器裝置，其特征在于， 所述共同出射光路的至少一部分由光纖形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所示的植物用傳感器裝置，其特征在于， 對所述光纖實(shí)施過混模處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所示的植物用傳感器裝置，其特征在于， 所述出射部具有沿垂直于出射光軸的平面觀測時(shí)，僅在一個方向上具有折射效果的光學(xué)部件， 所述光學(xué)部件以可繞所述出射光軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的植物用傳感器裝置，其特征在于， 所述共同射出光路具有比所述光纖更靠近所述出射部一側(cè)的光束分支機(jī)構(gòu)，該光束分支機(jī)構(gòu)將在通過的第I測定光以及第2測定光中的一部分光束分流至測定光輸出控制部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種植物用傳感器裝置(10)，包括第1發(fā)光部(26)，出射第1波長的第1測定光(P1)，以用于照射生育狀況測定對象(Cr)；第2發(fā)光部(27)，出射第2波長的第1測定光(P2)，以用于照射生育狀況對象；受光部(35)，接收來自生育狀況對象的各測定光的反射光(Pr)，輸出受光信號；控制部(24)，進(jìn)行發(fā)光控制，使第1發(fā)光部(26)的出射和第2發(fā)光部(27)的出射是不同的時(shí)間；光路合流機(jī)構(gòu)(63)，將來自第1發(fā)光部(26)的第1測定光的第1出射光路和來自第2發(fā)光部(27)的第2測定光的第2出射光路合流在一起；通用出射光路(64)、(65)、(66)以及(69)，將光路合流機(jī)構(gòu)、與向生育狀況測定對象出射第1測定光以及第2發(fā)光部的出射部連接在一起。
文檔編號G01N21/55GK102798616SQ201210167529
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者林邦廣, 趙鵬 申請人:株式會社拓普康