JPH0142027Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、生葉の葉緑素量を光学的に測定する
葉緑素計に関するものである。

生葉の散乱吸収のスペクトル特性は、植物の種
類のいかんにかかわらずほぼ等しく葉緑素による
極大吸収は、670nm付近にあり、そして葉緑素に
影響されない安定した極少吸収が750nmより長波
長側にあることが明らかになつている。（第１図
参照）。

葉緑素のこの光学的特性を利用して、この葉緑
素量を測定する方式としては、Proceedings of
the Crop Science Society of Japan、第17巻、
第158〜162頁に記載されているものが知られてい
る。

この従来の葉緑素計は、670nmおよび750nmを
それぞれ主波長とする２枚の干渉フイルターを備
えており、まず葉を透過した光を750nmを主波長
とする干渉フイルターを通して長波長域の成分に
分光しこの長波長域の成分の透過光量をCdS光導
電セルで測定し、この場合を零として計器を設定
し、次いで前記干渉フイルターを670nmを主波長
とする干渉フイルターと交換し、前記透過光をこ
の670nmを主波長とする干渉フイルターを通して
短波長域の成分に分光し、この短波長域の成分の
透過光量をCdS光導電セルで測定して、この値を
計器で表示する形状のものである。この従来の葉
緑素計を使用して、生葉の葉緑素量を測定する場
合は、最大透過光量値と最小透過光量値を比較し
て葉緑素量を測定することができるという利点が
あるが、透過光量を２度にわたつて測定しなけれ
ばならず、従つて測定に時間がかかり、また試料
である葉からの透過光のCdS光導電セルに達する
光軸上に２種類の干渉フイルターを交換可能に配
置しなければならないので機械的構造が複雑であ
り、操作が複雑で再現性が悪く、そしてこの干渉
フイルターの交換に伴つて切換えられる２つの測
定用回路が必要であるため、回路的にも複雑であ
るという欠点を有している。

そこで本考案の目的は、生葉の葉緑素量を迅速
にかつ容易に測定することができ、更に構造が極
めて簡単である葉緑素計を提供することにある。

上記目的を達成するため本考案においては、葉
を透過した光を、葉緑素によつて透過量が変化す
る短波長域の成分と、変化しない成分とに分割
し、この２種類の光の成分の光量を同時に測定す
ることとしたものである。

すなわち、本考案による葉緑素計は、植物の葉
を支持するための試料支持部、この試料支持部に
支持されている葉に光を当て、その光の一部を透
過させるようにした光源、前記葉を透過した光の
うち波長が660nm以上の成分のみを透過する第１
のカツトフイルター、前記葉を透過した光のうち
波長が760nm以上の成分のみを透過する第２のカ
ツトフイルター、前記第１のカツトフイルターの
透過光のみを受光するように配されたGaAsP系
のフオトダイオードからなる第１の光電変換素
子、前記第２のカツトフイルターの透過光のみを
受光するように配されたシリコンフオトダイオー
ドからなる第２の光電変換素子、および前記第１
および第２の光電変換素子によつて同時に測定さ
れた660〜690nmの波長域の光の光量と760〜
1100nmの波長域の光の光量との差に基づいて前
記葉の葉緑素量を直接導き出すための回路手段か
らなることを特徴とするものである。

以下添付図面を参照して本考案の実施例につい
て説明する。

第２図は、本考案による葉緑素計の全体を示す
ものであり、この図から明らかなように、葉緑素
計は携帯性をよくし、片手で操作可能なようにピ
ストル型の本体１からなつている。このピストル
型の本体１の前部には光源２のケーシング３が本
体１に対して離接可能に取り付けられている。こ
のケーシング３の本体１に対しての離接は、引き
金４を操作することによつて行われる。このケー
シング３は、引き金４が引かれて、本体１の前面
５に密着するとき、試料である葉を支持する試料
支持部として作用する。光源２は、小型で十分な
光量のものとするため、図示したようにタングス
テンランプ６，７を２個向い合せに上下に配置
し、ケーシング３と本体１の前面５の間に挾持さ
れる試料すなわち葉にこのランプ６，７からの光
を効率よく当てるため鏡８を備えている。

ケーシング３と本体１の前面５の間に挾持され
ている葉を透過した光源２から光を受ける本体の
位置、すなわち本体１の前部に受光部９が設けら
れている。後に詳細に説明するように、この受光
部９において、上述の透過光を葉緑素によつて透
過量が変化しない長波長域の所定の分光分布をも
つ第２の成分とに分割し、この分光分布の異なる
２種類の光の成分の光量を同時に測定する。この
受光部９の背後には、この光量の２つの測定値に
基づいて葉の葉緑素量を直接導きだすための回路
手段１０が配されている。ピストル型本体１の握
り部分１１は、光源２、回路手段１０等のための
電源部であり、電池が収容されている。この付近
に電源投入用ボタンが配置される。また、本体１
の上面後部には、表示部１２が設けられており、
回路手段１０で導きだされた葉緑素量（もしくは
これに対応する値）を、好ましくはデジタル表示
する。

次に第３図を参照しながら、特に受光部９につ
いて詳細に説明する。

受光部９は、ほぼ立方体のケーシング１３を有
しており、このケーシング１３の前面、後面およ
び底面には、それぞれ開口１４，１５および１６
が形成されている。ケーシング１３の前面に配置
された開口１４は、光源２と受光部９の間に配さ
れた試料すなわち葉１７からの透過光をこのケー
シング１３内に導びくためのものである。また、
背面および底面に設けられている開口１５，１６
の後部にはシヤープカツトフイルター１８，１９
および光電変換素子２０，２１が設けられてい
る。これらのシヤープカツトフイルター１８，１
９および光電変換素子２０，２１のうち、シヤー
プカツトフイルター１８および光電変換素子２０
が、葉内の葉緑素によつて透過量が変化する短波
長域の所定の分光分布をもつ成分の光量を測定す
るために使用され、シヤープカツトフイルター１
９および光電変換素子２１が葉緑素によつて透過
量が変化しない長波長域の所定の分光分布をもつ
成分の光量を測定するために使用される。葉１７
からの透過光を、シヤープカツトフイルター１８
および光電変換素子２０の組およびシヤープカツ
トフイルター１９および光電変換素子２１の組に
それぞれ向けるために、この透過光を分割するた
めのハーフミラー２２がケーシング１３内に図示
のように設けられている。すなわち、シヤープカ
ツトフイルター１８および光電変換素子２０は、
ハーフミラー２２を透過した透過光の光軸上に配
置されており、シヤープカツトフイルター１９お
よび光電変換素子２１は、ハーフミラー２２で反
射された光の光軸上に配置されている。

ここで第４図を参照しながらシヤープカツトフ
イルター１８，１９および光電変換素子２０，２
１の作用について説明する。

本考案においては、長波長域の光の成分の分光
分布が、760ないし1100nmとなるようにし、短波
長域の光の成分の分光分布が660ないし690nmと
なるようにした。このように光の成分の分光分布
をある程度幅をとつたのは、全体的に光量を上げ
て作業を効率的にかつ正確にするためである。

短波長域用のシヤープカツトフイルター１８
は、短波長域の成分の分光分布の短波長側の限界
Ｄを規定するため、実質的に660nm以上の成分の
みを透過するものが使用される。この分光分布の
長波長側の限界Ｃを規定するために、光電変換素
子の分光特性が利用され、実際には680nmの波長
の光に対しての相対感度が約５％であるGaAsP
系のフオトダイオードが使用される。すなわち、
第４図において一点鎖線ＣおよびＤの間の分光分
布をもつ光の成分の光量が光電変換素子２０によ
つて測定される。

一方、長波長域用のシヤープカツトフイルター
１９は、長波長域の成分の分光分布の短波長側の
限界Ｂを規定するため、実質的に760nm以上の成
分のみを透過するものが使用される。この分光分
布の長波長側の限界Ａを規定するために短波長域
の場合と同様光電変換素子の分光特性が利用され
る。長波長域用の光電変換素子としては、相対感
度が約５％となる波長が1050nmであるシリコン
フオトダイオードが使用される。すなわち、第４
図において二点鎖線ＡおよびＢの間の分光分布を
もつ光の成分の光量が、光電変換素子２１によつ
て測定される。長波長域の測定値“ｘ”とし、短
波長域の測定値を“ｙ”として以下説明する。

光電変換素子２０，２１の出力ｙおよびｘは除
算回路２３に入力され、除算されてｙ／ｘの値とな る。この除算回路２３の出力が、対数変換回路２
４に入力され、対数変換回路２４によつてlog値
logｙ／ｘに変換される。logｙ／ｘ＝logy−logxである ので、対数変換回路２４の出力logｙ／ｘは葉内の葉 緑素量に対応した値となる。すなわち、葉からの
透過光の葉緑素によつて透過量が変化する短波長
域の成分の光量と、葉緑素によつて透過量が変化
しない長波長域の成分の光量の差に基づいて葉緑
素量を直接測定できることとなる。除算回路２３
および対数変換回路２４は、第２図に示されてい
る回路手段１０に含まれるものである。

対数変換回路２４の出力端は、表示部１２に接
続されており、logｙ／ｘに対応する値が表示され る。この値によつて作業者は、葉内の葉緑素量を
知ることができる。

なお図示されているように、葉１７と光源２の
間には散光板２５およびアパーチヤー２６を配す
るのが望ましい。

次に第５図を参照して、受光部９の他の変形例
を説明する。

第５図に示された受光部９の変形例において
は、第３図に示されたような２組のシヤープカツ
トフイルターおよび光電変換素子１８Ｂおよび２
０Ｂ，１９Ｂおよび２１Ｂが、ケーシング１３の
背面に上下にもしくは左右に並列されている。こ
のため、開口１５，１６もこのシヤープカツトフ
イルターおよび光電変換素子の前面に配置されて
いる。また、葉１７を透過した光をケーシング１
３内に導びくための開口１４の後部には、拡散板
２８が配置されており、これによつて２つの光電
変換素子２０Ｂ，２１Ｂに透過光が十分に到達す
るように構成されている。このような構造にすれ
ば、ハーフミラーが不必要となるため構造が極め
て簡単なものとなり、製造も容易になる。

本考案の葉緑素計によれば、電源を投入した
後、支持部で試料である葉を支持するだけで、表
示部にその葉内の葉緑素量に対応する値を直接読
み取ることができるので、葉緑素量の測定を極め
て迅速にかつ容易に行なうことができる。また比
較している光が同一光からの分光であるので、光
が当てられたことによる葉の経時変化等が測定に
影響することがないので正確な測定ができる。更
に、測定に供される短波長域および長波長域の分
光が比較的広域の分光分布をもつているので、明
るい状態で測定することができ、従つて透過濃度
2.0付近までを測定の対象とすることができる等
の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、葉の透過光の波長と透過濃度の関係
を示したグラフ、第２図は、本考案の実施例によ
る葉緑素計の外観の側面図、第３図は、本考案の
実施例による葉緑素計の概略図、第４図は、第３
図に示された葉緑素計に使用されている分光光学
手段の分光特性を説明するための第１図と同様の
グラフ、第５図は、本考案の葉緑素計に使用され
る受光部の他の変形例を示す概略図である。 ２……光源、１０……回路手段、１２……表示
部、１３……ケーシング、１４，１５，１６……
開口、１７……葉、１８，１９……シヤープカツ
トフイルター、２０，２１……光電変換素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 植物の葉を支持するための試料支持部、この試
   料支持部に支持されている葉に光を当て、その一
   部を透過させるようにした光源、前記葉を透過し
   た光のうち波長が660nm以上の成分のみを透過す
   る第１のカツトフイルター、前記葉を透過した光
   のうち波長が760nm以上の成分のみを透過する第
   ２のカツトフイルター、前記第１のカツトフイル
   ターの透過光のみを受光するように配された
   GaAsP系のフオトダイオードからなる第１の光
   電変換素子、前記第２のカツトフイルターの透過
   光のみを受光するように配されたシリコンフオト
   ダイオードからなる第２の光電変換素子、および
   前記第１および第２の光電変換素子によつて同時
   に測定された660〜690nmの波長域の光の光量と
   760〜1100nmの波長域の光の光量との差に基づい
   て前記葉の葉緑素量を直接導き出すための回路手
   段からなる葉緑素計。