Создание цветного узора листа
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложено устройство для изменения соотношений биохромов в листьях растения, содержащее один или более источников света и средства направления одного или более источников света для доставки основного спектра для роста и изменяющего спектра группе клеток. При этом изменяющий спектр изменяет содержание биохромов в группе клеток с получением контрастной расцветки, которая обеспечивает создание необходимого узора на листе. Изобретение обеспечивает высокую эффективность. 3 н. и 35 з.п. ф-лы, 24 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента под названием ʺСоздание цветного узора листаʺ, которая была подана 13 июля 2016 г. и получила серийный № 62/361568. Полное содержание вышеуказанной предварительной заявки включено в данный документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение сосредоточено на изменении соотношений биохромов в листьях растения для отображения заранее определенного узора или буквенно-цифрового символа.
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ученые-растениеводы использовали спектральную точность и возможность настройки LED-ламп для определения путей изменения фенотипов овощей, используя только свет. Было показано, что повышенное число фотонов синего света в последние дни роста способствует получению красными сортами листовой зелени более темного красного цвета. В предшествующем уровне техники не смогли контролировать сдвиг цвета для получения значащих узоров/изображений. Настоящее изобретение стремится преодолеть недостатки/ограничения предшествующего уровня техники.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Целью настоящего изобретения является создание узоров на поверхности листа путем воздействия на часть листа более высокой концентрации синего света, а на остальную часть - более сбалансированного спектра света. Более высокая концентрация синего света вызывает ответ растения с продуцированием большего числа антоцианинов, и полученные клетки имеют более темный красный цвет. Этот более темно-красный внешний вид вызывается сдвигом соотношений биохромов с увеличением количества антоцианинов, красного биохрома.
Внутренние эксперименты AeroFarms (патентообладателя настоящей заявки) раскрыли, что узор красного цвета изменялся, если один лист затенял другой. Это приводило к красным кончикам на некоторых листьях, и даже волнообразные узоры, где изогнутая тень одного листа на другом обеспечивала лист с красной областью, где не было тени, и зеленой областью, где была тень. Это приводило к развитию путей контроля того, как на листе появляется красный узор, включая образование геометрических узоров и даже буквенно-цифровых символов. Эти узоры можно получать как ʺпозитивныеʺ с образованием красного круга на зеленом листе, или как ʺнегативныеʺ с зеленым кругом на середине листа, который в ином случае становится красным.
Некоторые листья более подвержены изменениям фенотипа на основе изменений в спектре падающего света. Хорошие примеры этого включают многие из ʺкрасныхʺ сортов латука и капусты, включая красный салат-ромен, красный дуб, красную комацуну, красную кудрявую капусту и красный бок-чой. Практически все растения характеризуются этим типом реакции на некотором уровне, но они являются хорошими примерами сбываемой на рынке листовой зелени, которая характеризуется сильной реакцией.
Растение можно выращивать под любым спектром в течение большей части жизни растения. Типичным для промышленности является белый свет (например, от солнца, люминесцентных ламп, металлогалогенных ламп, LED, источника света D50, источника света D65), или желтый свет (например, от натриевых ламп высокого давления), или пурпурный свет (например, LED-лампы, состоящие главным образом из красных и синих LED). Спектр света, который обеспечивает здоровый рост и обычный зеленый цвет, называется спектром ʺосновного света ростаʺ в данном обсуждении.
Исследователи (Lopez и другие) показали, что как только растение достигает возраста, когда оно будет иметь пригодные для сбора листья в течение недели, изменение спектра может увеличивать количество красного цвета листьев. Изменение спектра на такой, который является насыщенно синим, обычно более 25% по количеству фотонов (т. е. 400-480 нм), является ключом для достижения ʺпокрасненияʺ растений. Этот спектр называется ʺизменяющим спектромʺ в данном обсуждении.
Если растение освещается множеством различных длин волн света одновременно по всей площади листовой пластинки, тогда могут происходить изменения клетка за клеткой. Например, клетки, где возникает более высокая концентрация синего света, могут продуцировать большее количество антоцианина и иметь более красный цвет. Клетки, которые подвергаются воздействию более сбалансированного спектра, могут продолжать иметь зеленый цвет.
Тщательный контроль распределения оптической энергии изменяющего спектра может обеспечить получение сложных узоров клеток с измененными биохромами в листе. Эти сложные узоры могут быть в виде геометрических форм, буквенно-цифровых знаков или даже изображений торговой марки.
Этот эффект лучше всего достигается путем освещения растений, когда они все еще растут. Достижение этого требует наличия простого доступа к растениям для изменения освещения на листовой пластинке. Выращивание в аэропонной системе является особенно целесообразным для достижения этих результатов ввиду простоты доступа к каждому растению в каждый момент его жизни. Способы гидропонного выращивания препятствуют доступу к растениям на средней стадии жизни, и позволяют доступ только на стадиях посадки и сбора урожая. Это относится к пенополистирольным ʺлодочкамʺ, обычно используемым в гидропонных системах с глубокими прудами, находящихся далеко от тропинок, когда они находятся на середине своих прудов. Вертикальные сельскохозяйственные системы также являются преимущественными для получения необходимого результата вследствие тщательного контроля используемого освещения, и обычно короткое расстояние между лампами и растениями означает более простой контроль оптической энергии.
Этот сдвиг цвета от зеленого к красному можно измерить по координатам цветности света, отраженного от листа при использовании стандартного источника света. Единицы, используемые для определения цвета, представляют собой ccx, ccy и ccz. Эти три единицы составляют в сумме 1, поэтому обычно ccx и ccy используют отдельно для определения цвета. Ccx по существу является мерой синей составляющей, ccy по существу является мерой красной составляющей, и ccz по существу является мерой красной составляющей. Используя эти меры, сдвиг отраженного цвета, который имеет компонент ccz, увеличенный на 0,002, будет указывать на сдвиг к более красному цвету клеток.
Другие цели и преимущества станут очевидными из следующего описания и графических материалов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ можно достичь путем ссылки на следующее описание совместно с сопутствующими графическими материалами, на которых подобные ссылочные номера показывают подобные признаки.
На фигуре 1 изображена отдельная часть листа, подвергаемая различным световым лучам, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 2 изображена отдельная часть листа после воздействия различных световых лучей согласно настоящему изобретению.
На фигуре 3A изображен лист с узором, окрашенным на поверхности, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 3B изображен лист с изображением, окрашенным на поверхности, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 3C изображен лист с буквами, окрашенными на поверхности, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 4A изображена панель освещения, связанная с листом для получения цветного узора, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 4B изображен лист с узором, окрашенным на поверхности, согласно настоящему изобретению.
Фигура 5 представляет собой вид сбоку листа, находящегося между панелью освещения и опорной пластиной, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 6 изображен лист, подвергаемый воздействию света с обеих сторон, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 7 изображен лист, подвергаемый воздействию света с обеих сторон, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 8 изображен маскирующий карман, который окружает лист для определения узора, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 9A изображен лист, подвергаемый воздействию света через панель с люминофором, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 9B изображен лист с узором, окрашенным на поверхности, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 10A изображен лист, подвергаемый воздействию света через панель с люминофором, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 10B изображен лист с неокрашенным узором и с остальной окрашенной площадью поверхности, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 11A изображен подвергаемый воздействию света через фильтр, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 11B изображен лист с неокрашенным узором и с остальной окрашенной площадью поверхности, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 12 изображено множество растений, подвергаемый воздействию света через панель с узором, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 13 изображен лист, на который воздействует множество LED, расположенных в виде узора, и измененный светом лист согласно настоящему изобретению.
На фигуре 14 изображен лист, подвергаемый воздействию лазера, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 15 изображено множество растений, подвергаемый воздействию лазера, и измененный светом лист согласно настоящему изобретению.
На фигуре 16 изображен лист, подвергаемый воздействию света на одной поверхности и селективного отражателя, отражающего свет на противоположную поверхность листа, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 17A изображен лист, подвергаемый воздействию света и с рисунком чернилами, которые изменяют цвет листа под чернилами, согласно настоящему изобретению.
На фигуре 17B изображен лист с рисунком, окрашенным на поверхности, согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Как указано выше, на фиг. 1 изображен лист 10, подвергнутый воздействию изменяющего спектра 32 и основного света 34 роста от источника 30 света. Как только лист 10 достигал жизнеспособного роста, согласно спектру, типичному для сельского хозяйства, обычно в течение оставшейся недели до сбора урожая, лист 10 является более подверженным изменениям фенотипа, которые можно выразить путем изменения спектра падающего света. В частности, соотношения пигментов можно изменять путем обеспечения изменяющего спектра 32.
Изменяющий спектр 32 состоит главным образом из синего света, показанного графиком слева, причем синий свет 32 обеспечивает изменения пигмента для листа 10 на группе клеток 12 растения. Отдельные круги группы клеток 12 растения являются отдельными клетками растения, увеличенными для ясности, и на этой фигуре группа клеток 12 растения является зеленой. Основной свет 34 роста состоит главным образом из красного света, показанного графиком справа, причем основной свет 34 роста обеспечивает дополнительный рост, необходимый листу 10 для группы клеток 14 растения. Подобно группе клеток 12 растения, отдельные круги группы клеток 14 растения являются отдельными клетками растения, увеличенными для ясности, и на этой фигуре группа клеток 14 растения является зеленой. Основной свет 34 роста может также представлять собой белый свет, желтый свет, пурпурный свет или другие типы света, которые обеспечивают здоровый рост и типичный цвет листовой зелени, что очевидно специалистам в данной области техники. Термины ʺизменяющий спектрʺ и ʺсиний светʺ являются синонимами и могут быть взаимозаменяемыми без изменения объема данного изобретения.
Согласно фиг. 2 с учетом фиг. 1 группа клеток 16 растения, ранее называемая группой клеток 12 растения, которые были предпочтительно освещены светом 32 с изменяющим спектром, обеспечивала различные соотношения пигментов, которые сдвигали их отраженный цвет в направлении красного или пурпурного, как показано группой клеток 16 растения. При этом группа клеток 18 растения сохраняла зеленый цвет, как ранее упоминалось с группой клеток 14 растения, несмотря на воздействие основного света 34 роста. Если растение освещается множеством различных длин волн света одновременно по всей площади листовой пластинки, могут происходить изменения клетка за клеткой. Например, клетки, где возникает более высокая концентрация синего света 32, могут продуцировать большее количество антоцианина и иметь более красный цвет. Клетки, которые подвергаются воздействию более сбалансированного спектра, т. е. основного света 34 роста, могут продолжать иметь зеленый цвет.
Согласно фиг. 3A-3C путем выбора групп клеток, соответствующих узнаваемому узору, лист 10 может доставлять сообщение зрителю. Тщательный контроль распределения оптической энергии изменяющего спектра 32 может обеспечить получение сложных узоров клеток с измененными биохромами в листе 10. Классы биохромов включают без ограничения флавоноиды, каротиноиды и терпеноиды. Эти сложные узоры могут быть в виде геометрических форм 20, буквенно-цифровых знаков 24 или даже изображений 22 торговой марки. Как упоминалось ранее, этот эффект лучше всего достигается путем освещения растений, когда они все еще растут. Способность изменять клетки для создания узнаваемого узора может иметь огромное значение для приемлемости продукта питания в виде листовой зелени. Например, пищевая промышленность постоянно показывала, что помещение изображения героев мультфильмов на продукт питания или упаковку продукта питания будет увеличивать потребление продуктов питания детьми. Путем помещения героя мультфильмов или другого узнаваемого изображения на лист дети могут быть более склонны есть продукты питания в виде листовой зелени. Это только один пример различных вариантов применения изменения биохромов в листе.
Согласно фиг. 4A в одном варианте осуществления способ образования узора 22 показан путем использования панели 102 (т. е. источника света), в этом случае индикаторной панели на основе LED, которая отображает белый свет 104 в большинстве мест, но излучает изменяющий спектр, показанный как синие звездочки 106, в двух местах. Лист 10 приводят в тесный контакт с панелью 102, за счет чего обеспечивается получение сборки 100. В другом варианте осуществления лист 10 может находиться в непосредственном контакте с панелью 102. Лист 10 может быть физически прикреплен к панели 102 с помощью обычных средств присоединения (т. е. ленты, непрозрачной ткани, клея, опорной пластины). Белый свет способствует продолжению росту всего листа, и синие области способствуют увеличению контрастных цветов клеток в областях, освещаемых ими. Как изображено на фиг. 4B, полученный в результате лист 10 имеет области с повышенным количеством красного биохрома, например, узор 22 красных звездочек, изображенный на клетках листа 10. В этом варианте осуществления остальная поверхность листа 10, не подвергнутая воздействию синего света, является зеленой. Звездочки 22, показанные на фиг. 4A и 4B, являются одним из множества различных узоров, которые можно получать на листьях.
В другом варианте осуществления панель 102 не содержит белый свет 104, и только звездочки 106 излучают свет (т. е. синий свет). Изменение биохромов в листе 10 достигается с присутствием белого света 104 или без него. Как упоминалось выше, белый свет 104 способствует продолжению роста всего листа 10, тогда как сдвиг биохрома возникает в целевых клетках. В другом варианте осуществления изображения, излучаемые в изменяющем спектре, смещаются с течением времени, поскольку лист 10 растет, и клетки, нацеливаемые для модификации биохрома, смещаются вместе с ним. Это помогает предотвратить эффект ʺполошенияʺ или ʺсмазывающийʺ эффект биохрома на листе, за счет чего обеспечивается получение хорошо выраженного узора на листе, а для буквенно-цифровых символов - читабельного. Для обеспечения движения изображений, излучаемых изменяющим спектром, за ростом листа, датчики, встроенные в панель, могут обеспечивать необходимую обратную связь для заполнения и сохранения моделей роста. На модели роста можно ссылаться, и изображения на панели можно регулировать либо с вмешательством человека, либо без него (т. е. вручную или автоматически).
Согласно фиг. 5, с учетом методик, изображенных на фиг. 4A, опорная пластина 108 может удерживать лист 10 в тесном контакте с панелью 104 (т. e. источником света) для создания другого варианта осуществления сборки 100. Помимо обеспечения веса относительно листа 10, опорная пластина 108 может обеспечивать дополнительную функцию, включая без ограничения излучение или отражение света и действие в качестве теплоотвода. Опорная пластина 108 может быть прозрачной, чтобы обеспечить поступление света с другой стороны листа 10. Опорная пластина 108 может также быть источником света или устройством преобразования света, использующим люминофор. Опорная пластина 108 может действовать в качестве теплоотвода для поддержания листа 10 при необходимой температуре и предотвращения перегрева, вызванного источником света или другими источниками тепла. Необходимая температура может изменяться в зависимости от типа растения, должны быть ссылки на сельскохозяйственные требования для этих растений. Опорная пластина 108 может предусматривать дополнительные технологии теплоотвода, включая без ограничения вентилятор и жидкостное охлаждение. В других вариантах осуществления опорная пластина 108 может обеспечивать дополнительное тепло для листа 10, чтобы обеспечить соответствие растения сельскохозяйственным требованиям. В другом варианте осуществления опорная пластина 108 может содержать узор и средства излучения изменяющего спектра для изменения биохромов листа 10, совпадающих с указанным узором. Изменение биохромов листа 10 может происходить на обеих поверхностях листа 10 посредством источника 102 света и опорной пластины 108.
Согласно фиг. 6 лист 10 может быть освещен с обеих сторон светом 32 с изменяющим спектром, излучаемым из панели 302, и светом 34 с основным спектром для роста, излучаемым из источника 308 света. Панель 302 содержит узор 306, в этом варианте осуществления узор представляет пару звездочек, которые излучают свет 32 с изменяющим спектром на лист 10. Поверхность 304 в некоторых вариантах осуществления может излучать белый свет, в других вариантах осуществления может не излучать свет, как в случае этого варианта осуществления. Однако в других вариантах осуществления узор 306 может не излучать свет или излучать белый свет и наоборот, поверхность 304 излучает свет 32 с изменяющим спектром, за счет чего обеспечивается изменение биохромов листа 10, окружающих узор 306. В другом варианте осуществления панель 302 может быть селективно отражающей, чтобы отражать только свет 32 с изменяющим спектром и только в области, где необходимо изменение пигмента.
Согласно фиг. 7 и также с учетом фиг. 6 сборка 400 содержит лист 10, который может освещаться с обеих сторон для обеспечения увеличения контрастной расцветки между клетками, получающими свет 32 с изменяющим спектром и получающими основной свет 34 роста. В одном варианте осуществления лист 10 окружен двумя ʺмаскамиʺ, причем позитивная маска 406 по существу является непрозрачной, а негативная маска 410 является по существу прозрачной. Материал масок может представлять собой без ограничения бумагу, пластмассу или LCD-дисплей, при этом другие материалы будут очевидны специалистам в данном области техники. Позитивная и негативная маски не обязательно должны быть сделаны из одинакового материала. Кроме того, узор 408 вырезан в позитивной маске 406, чтобы обеспечивать прохождение света только через вырезанную область, за счет чего обеспечивается создание ʺпозитивногоʺ признака. Источник 402 света излучает свет 32 с изменяющим спектром, который направлен на позитивную маску 406. Позитивная маска 406 ограничивает достижение светом листа 10 во всех областях, кроме вырезанного узора 408, за счет чего обеспечивается содействие продуцированию красного биохрома.
В качестве альтернативы, источник 308 света излучает основной свет 34 роста, который направлен на негативную маску 410. Негативная маска 410 обеспечивает достижение всем светом листа 10 и блокирует свет в области, где находится узор 412. Позитивная/негативная маска характеризуется эффектом увеличения относительного количества света 32 с изменяющим спектром (т. e. синего света), достигающего клеток, и может повысить продуцирование определенных биохромов для более быстрого достижения необходимого соотношения биохромов и цвета. В одном варианте осуществления лист 10 получает значительное количество основного света 34 роста; например, лист 10 может получать более 250 микромоль/кв. м/с основного света 34 роста, однако лист 10 может получать менее 250 микромоль/кв. м/с, что будет очевидно специалистам в данном области техники. В другом варианте осуществления негативную маску 410 удаляют и используют только позитивную маску 406. Использование только позитивной маски 406 может все еще обеспечивать хорошие результаты.
Согласно фиг. 8 с учетом фиг. 7 устройство 500 обеспечивает более воспроизводимый способ для фокусирования света с изменяющим спектром на узор 504 и блокирования света с основным спектром для роста на противоположном узоре 508. Аналогично позитивной/негативной маскам, обсуждаемым выше, устройство 500 содержит сторону 502 ʺпозитиваʺ и сторону 506 ʺнегативаʺ. Обе стороны соединены, и линия 510 сгиба обеспечивает пользователю создание конверта и окружение листа. Материал устройства 500 может представлять собой без ограничения бумагу или пластмассу, при этом другие материалы будут очевидны специалистам в данном области техники. Подобно позитивной маске, сторона 502 позитива обеспечивает только прохождение света через узор 504. Напротив, сторона 506 негатива только блокирует прохождение света через узор 508. Стороны позитива/негатива являются взаимозаменяемыми с любым типом источника света.
В одном варианте осуществления сторона 502 позитива может находиться между светом с изменяющим спектром и листом, причем синий свет будет только влиять на лист через узор 504. В этом варианте осуществления сторона 506 негатива, противоположная стороне позитива, будет находиться между основным светом роста и листом, причем лист не будет получать основной свет роста через узор 508. В результате часть листа, подверженная воздействию синего света (т. e. узор 504), будет иметь более красный оттенок относительно остальной части листа, которая будет зеленой.
В другом варианте осуществления сторона 502 позитива может находиться между основным светом роста и листом, причем основной свет роста будет только влиять на лист через узор 504. В этом варианте осуществления сторона 506 негатива, противоположная стороне позитива, будет находиться между светом с изменяющим спектром и листом, причем лист будет получать синий свет во всех областях, за исключением узора 508. В результате весь лист будет иметь красноватый оттенок, за исключением части лист, на которую воздействовал основной свет роста (т. e. узор 504).
Согласно фиг. 9A сборка 600 содержит источник 402 света, который излучает свет 32 с изменяющим спектром. Между источником 402 света и листом 10 находится панель 602, которая имеет люминофор, встроенный в нее. Люминофор может располагаться на панели 602 путем размещения покрытой клеем пленки на узоре из люминофора, путем нанесения люминофорной краски или посредством других способов, как будет очевидно специалистам в данной области техники. Панель 602 может быть сделана из пластмассы, однако можно использовать другие материалы, которые не будут влиять на эксплуатационные характеристики панели 602. В одном варианте осуществления источник 402 света с изменяющим спектром представляет собой единственный используемый источник света. Используют средства смещения спектра, обычно люминофор для геометрически выборочного сдвига некоторого изменяющего спектра 32 к другому цвету, что приводит в результате к более сбалансированному цвету. Кроме того, панель 602 содержит люминофоры, которые смещают синий свет 32 к желтому и красному свету 606, чтобы сместить свет в какой-либо спектр в фотосинтетически активной области (т. e. 400-700 нм). Узоры 604 вырезаны в панели 602 для обеспечения излучения источника 32 синего света через некоторые области. В областях без отверстий синий свет 32 взаимодействует с люминофором для прекращения излучения сбалансированного спектра, который содержит синий, желтый и красный свет 606 и имеет обычно белый цвет.
Лист 10 удерживается вблизи панели 602, по существу белый свет 606 способствует зеленой пигментации клеток, при этом у клеток, которые освещаются изменяющим спектром 32, который проходит через узор 604, обеспечивается красное окрашивание. Показанный на фиг. 9B, красноватый узор 22 создается в результате воздействия синего света 32, проходящего через узор 604. Остальная поверхность 608 листа 10 является зеленой в результате воздействия люминофора, превращающего синий свет 32 в обеспечивающий рост свет 606.
Этот вариант осуществления обеспечивается тем фактом, что свет 32 с изменяющим спектром характеризуется большее высоким энергетическим уровнем, чем другие фотоны, составляющие сбалансированный спектр для растениеводства. Фотоны синего света способны превращаться обратно в фотоны желтого и красного света без большой потери эффективности получаемого числа фотонов. Потеря мощности излучения может в действительности быть преимущественной для растения поскольку тепло от потери стоксова сдвига улавливается пластмассовой панелью, вместо поглощения растением и местного нагревания листа.
Согласно фиг. 10A сборка 700 содержит пленку 702, которая прикреплена к листу 10 посредством клеящего вещества (т. e. клея) или других средств прикрепления, причем пленка 702 местно изменяет спектр света с изменяющего спектра 32 на основной спектр 606 роста. В этом варианте осуществления пластмассовая пленка 702 имеет секцию, которая содержит люминофор, и люминофор определяет необходимый узор 704. Материал пленки 702 не ограничен пластмассой, однако другие материалы будут очевидны специалистам в данном области техники. Люминофор могу быть встроен сначала в отдельную пластмассу, вырезан и прикреплен к пластмассовой пленке 702. Он также мог быть нанесен на пластмассовую пленку 702 или отпечатан на ней. Аналогично фиг. 9A, когда изменяющий спектр 32 смешан с узором 704 из люминофора, излучаемый цвет является комбинацией желтого, зеленого и/или красного. В одном варианте осуществления излучаемый цвет может быть пурпурным; пурпурный состоит из 5-25% света в фотосинтетически активной области (PAR), которая является синим светом, и по существу все остальное в PAR является красным светом. Кроме того, как показано на фиг. 10B, большая часть поверхности 708 листа 10, подверженного воздействию света 32 с изменяющим спектром, является красноватой, при этом узор 706, в результате превращения в свет 606 с основным спектром для роста, является зеленым.
Согласно фиг. 11A сборка 800 содержит источник 802 света, который обеспечивает свет 804 с основным спектром для роста, который связан с фильтром 806. Фильтр 806 помещают между источником 802 света и листом 10, и он селективно удаляет свет вне изменяющего спектра (т. e. обычно красный и зеленый свет). Фильтр 806 может представлять собой без ограничения поглощающий гель, высокоэффективную тонкую пленку или модифицированное горячее зеркало. Горячее зеркало может состоять из набора покрытий из тонких пленок с отсечением в диапазоне 450-600 нм. Покрытия из тонких пленок могут представлять собой оксиды металлов. В этом варианте осуществления фильтр 806 превращает основной свет 802 роста в свет 32 с изменяющим спектром на поверхностях, окружающих узор 808. Как показано на фиг. 11B, поверхность 810, окружающая узор 812 на листе 10, является красноватой, а узор 812 остается зеленым.
В другом варианте осуществления роли проходящего света могут быть изменены, где поверхность фильтра 802 может обеспечивать прохождение основного света 802 роста, а свет, проходящий через узор 808, будет отфильтрован, чтобы обеспечить прохождение только света 32 с изменяющим спектром. В результате поверхность, окружающая узор на листе, будет зеленой, а узор будет иметь красноватый оттенок.
Согласно фиг. 12 сборка 900 содержит источник 902 света, который излучает свет через панель 904 и на множество растений 10. В этом варианте осуществления источник 902 света излучает свет 32 с изменяющим спектром, который проходит через панель 904 с множеством узоров 906, вырезанных в ней. В другом варианте осуществления источник 902 света может излучать свет с основным спектром для роста, и панель 904 может отфильтровывать свет с изменяющим спектром для создания узоров, как описано выше. Хотя показан в виде кругов, узор 906 может быть любой формы (т. e. многоугольники или буквенно-цифровые формы). Панель 904 расположена над множеством растений 10, и результатом является проекция множества овальных пятен света на группе растений 10, расположенных ниже. Эти пятна иногда полностью находятся на одном листе, а иногда частично на одном листе и частично на другом. Форма овала будет зависеть от угла листовой пластинки относительно луча света 32, проходящего через отверстия 906 на панели 904. Панель 906 может удерживаться вблизи верхней части листа растения 10 для улучшения резкости формы, падающей на растение 10 и увеличения цветового контраста между клетками с измененным биохромом и клетками без него. В этом варианте осуществления панель 904 по существу является непроницаемой для света 32 с изменяющим спектром, за исключением множества окон 906 узоров.
Согласно фиг. 13 сборка 1000 содержит источник 1002 света, состоящий из множества LED 1004, расположенных узором, и необходимые электронные приборы 1010, необходимые для подачи электроэнергии к панели 1002. В одном варианте осуществления электронные приборы 1010 могут представлять собой гибкую схему, сделанную из каптона со следами серебра, что приводит к группе LED 1004. LED 1004 расположены узором, обычно соответствующим необходимую узору, который хотят получить на растении 10. Источник 1002 света можно удерживать вблизи листа 10, и он освещает группу клеток, в которой необходимо изменение биохрома. В показанном варианте осуществления источник 1002 света излучает свет с изменяющим спектром и имеет размер, соответствующий размеру одного листа 10. В другом варианте осуществления источник 1002 света может состоять из множества LED 1004, которые излучают основной свет роста. В другом варианте осуществления источник 1002 света может быть больше, чем один лист 10, и создавать узор, который изображен на множестве листьев.
Кроме того, согласно фиг. 13, если лист 10 подвергается воздействию света с изменяющим спектром от LED 1004, клетки листа 10, находящиеся в контакте с LED 1004, изменяются и становятся красноватого оттенка, совпадающего с узором 1006 из LED. Остальная площадь 1008 поверхности листа 10 является неизмененной и сохраняет зеленоватый цвет. В другом варианте осуществления LED 1004 могут быть расположены вокруг необходимого узора так, что когда лист 10 подвергается воздействию источника 1002 света, неизмененная зеленоватая область на листе 10 представляет собой необходимый узор, а остальная площадь поверхности имеет красноватый оттенок. В другом варианте осуществления источник 1002 света может содержать множество узоров из LED, чтобы обеспечивать изменение множества листьев одновременно.
Согласно фиг. 14 сборка 1100 содержит источник 1102 света, который направляет синий лазерный пучок 1104 на лист 10. Синие лазеры лучше всего выровнены с изменяющим спектром на сегодняшний день, однако дополнительные лазеры можно использовать, что будет очевидно специалистам в данной области техники. Синие лазеры будут обеспечивать изменяющий спектр, который является монохромным, что может дополнительно увеличивать соотношение красного и синего биохромов в клетках, подвергнутых воздействию. Источник 1102 света и, следовательно, синий лазер 1104 могут быть направлены с помощью оптического управления и дифракционных пластин, типичных для лазерной оптики. В другом варианте осуществления узор можно создать посредством компьютерной программы и настроить работу лазера 1102 для создания узора на листе 10.
В предпочтительном варианте осуществления лазер 1102 проходит вдоль поверхностей листа 10 с созданием формы. Когда он проходит вдоль листа 10, он оставляет позади клетки, которые получили огромное количество синего света и которые затем продуцировали большое количество красного биохрома. Лазер 1102 может повторно проходить этот путь снова и снова для обеспечения требуемой дозы синего света в клетках и достижения необходимого изменения цвета. В результате лист 10 содержит красноватый узор 1106, формы, необходимой пользователю, а остальная поверхность 1108 является неизменной и зеленого цвета. В другом варианте осуществления можно устанавливать контур обратной связи, где система обработки изображения распознает области (или даже отдельные клетки), в которых эти клетки еще не достигли необходимого цвета. При этом лазер 1102 может воздействовать на них с дополнительными дозами фотонов 1104 синего цвета, пока не будет достигнут необходимый результат.
В другом варианте осуществления, согласно фиг. 15, лазерный пучок 1104 может направляться лазером 1102 для нанесения узора на множество листьев 1110 одновременно. В предпочтительном варианте осуществления листья 1110 будут хорошо разнесены в пространстве для обеспечения того, что они не затеняют друг друга относительно лазерного пучка 1104. Лазер 1102 может затем наносить необходимый узор на множество листьеяв 1110 одновременно столько раз, сколько необходимо. Однако, если лазерный пучок 1104 светит на листья 1110, которые затемняют друг друга, определенные узоры могут быть более необходимыми, поскольку они будут иметь привлекательный вид, даже если только часть узора 1106 достигает листа 10. Хорошим примером этого являются пятна или узоры в горошек, где часть горошка на листе 10 является приемлемой. Клетки, находящиеся в контакте с лазерным пучком 1104, изменяются с получением красноватого оттенка по форме необходимого узора 1106. Остальная площадь 1108 поверхности листа 10 является неизмененной и имеет исходный цвет листа 10 (т. e. зеленый).
Согласно фиг. 16 сборка 1200 содержит источник 802 света, который излучает основной свет 804 роста (т. e. белый свет) на лист 10. Селективный отражатель 1202 (т. e. зеркало) отражает синий свет 32 непосредственно назад на лист 10, который можно удерживать вблизи селективного отражателя 1202. Белый свет 804 можно использовать для освещения листа 10, способствуя продолжению роста листа 10, и увеличения синей составляющей можно достичь путем селективного отражения синего света 32, который проходит через лист 10, назад на лист 10. В предпочтительном варианте осуществления селективный отражатель 1202 представляет собой стеклянный отражатель, на котором нанесен узор, соответствующий общей форме необходимого узора, который хотят получить на листьях. Следовательно, селективный отражатель может отражать синий свет 32 точно на область, где необходимым является сдвиг пигмента (т. e. узор). В другом варианте осуществления селективный отражатель 1202 может также быть селективным для спектра отражаемого света, отражая синий свет и пропуская красный и зеленый свет. Эта селективность по длине волны может осуществляться посредством без ограничения выбора металла, поглощающих красителей, выбора бумаги/слоистого материала или путем образования холодного зеркала, используя чередующиеся слои тонкопленочных материалов с различными индексами, однако дополнительную селективность можно использовать, как очевидно специалистам в данной области техники. В одном варианте осуществления слоистый материал, который является сильноотражающим (т. e. отражает более 35%) и сильно зеркальным (т. e. отражает более 50%) в области 400-480 нм и отражающим менее 20% в области 480-700 нм, можно использовать в качестве селективного отражателя 1202. Однако дополнительные комбинации отражающей способности и зеркальности будут очевидны специалистам в данной области техники.
Кроме того, согласно фиг. 16 толщина линий 804, выходящих из источника 802 света (т. e. красный, синий и зеленый свет), являются показательными для количества мощности, остающейся у этого цвета в различных точках на пути луча. Лист 10 поглощает большую часть света всех цветов. Зеркало 1202 возвращает синий свет 32, который проходит через лист 10. Красный и зеленый свет, проходящие через лист 10, дополнительно проходят через отражатель 1202 (но они также могут поглощаться отражателем или рассеиваться). Следовательно, свет, проходящий через отражатель 1202, по существу меньше, чем был изначально излучаемый источником 802 света, таким образом, линии 1204 тоньше, чем линии 804. Лист 10 отражает некоторую часть каждой спектральной составляющей при каждом проходе.
В другом варианте осуществления, согласно фиг. 17A, селективный отражатель 1302 можно применять с помощью синих чернил, краски или красителя, которые являются сильноотражающими синий свет 32, но поглощают свет других цветов. Устройство 1303 для нанесения чернил используют для создания необходимого узора 1302, и его можно применять непосредственно в отношении поверхности 1304 листа 10 или в отношении вторичного отражателя, который затем прикрепляют к листу 10 или удерживают вблизи него. Источник 802 света излучает основной свет 804 роста на лист 10. При этом синие чернила 1302 (т. e. необходимый узор) будут отражать синий свет 32 на лист 10 и пропускать красный и зеленый свет. Результат подобен описанному выше, согласно фиг. 17B, площадь, находящаяся в контакте с синими чернилами 1306, будет иметь красноватый оттенок, а остальная площадь поверхности будет неизмененной и будет иметь исходный цвет листа 10 (т. e. зеленый). В случаях, где сам лист 10 маркируют, используемые чернила необходимо смывать, или они должны разлагаться перед использованием потребителями. Предпочтительным является использование пищевых красителей, например, типа, используемого для маркировки плодов цитрусовых.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления и их реализации, настоящее изобретение не ограничено такими иллюстративными вариантами осуществления/реализациями. Скорее, устройства, системы и способы, раскрытые в данном документе, могут быть модифицированы, улучшены и/или усовершенствованы без отклонения от сущности или объема настоящего изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления, упомянутые в данном раскрытии, изображают только один лист, эти варианты осуществления не ограничены только одним листом; для множества листьев и растений можно использовать вышеуказанную технологию.
1. Устройство для изменения соотношений биохромов в листьях растения, содержащее:
a. один или более источников света и
b. средства направления одного или более источников света для доставки (i) основного спектра для роста и (ii) изменяющего спектра группе клеток;
при этом изменяющий спектр изменяет содержание биохромов в группе клеток с получением контрастной расцветки, которая обеспечивает создание необходимого узора на листе.
2. Устройство по п. 1, в котором необходимый узор выбран из группы, состоящей из по меньшей мере одной геометрической формы, по меньшей мере одного буквенно-цифрового символа, по меньшей мере одного изображения или символа торговой марки и их комбинаций.
3. Устройство по п. 1, в котором необходимый узор может повторяться на более чем одном листе и сохраняться по существу одинаковым, несмотря на изменения геометрических характеристик листьев.
4. Устройство по п. 1, в котором соотношение биохромов изменяется путем увеличения относительного количества биохромов в группе клеток.
5. Устройство по п. 4, в котором биохром включает по меньшей мере один флавоноид, по меньшей мере один каротиноид или их комбинацию.
6. Устройство по п. 1, в котором соотношение биохромов изменяется путем увеличения ccz на по меньшей мере 0,002 по сравнению с типичной клеткой листа при освещении стандартным источником света.
7. Устройство по п. 1, в котором изменяющий спектр содержит по меньшей мере 25% фотонов в области 400-480 нм.
8. Устройство по п. 1, в котором источник света находится в непосредственном контакте с листом.
9. Устройство по п. 1, в котором источник света образует определенный узор и излучает свет с изменяющим спектром только из определенного узора.
10. Устройство по п. 1, в котором источник света образует определенный узор и излучает свет с изменяющим спектром везде, кроме определенного узора.
11. Устройство по п. 1, в котором источник света выбран из группы, состоящей из LED, LCD и их комбинаций.
12. Устройство по п. 1, в котором источник света следует за движением листа.
13. Устройство по п. 12, в котором источник света двигается с ростом листа.
14. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее опорную пластину, и при этом лист удерживается на месте опорной пластиной.
15. Устройство по п. 14, в котором опорная пластина обладает функцией отражения света, излучения света, обеспечения теплоотвода или их комбинаций.
16. Устройство по п. 14, в котором опорная пластина содержит узор.
17. Устройство по п. 14, в котором опорная пластина содержит изменяющее спектр устройство.
18. Устройство по п. 17, в котором изменяющее спектр устройство представляет собой люминофор.
19. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее второй источник света, и при этом второй источник света излучает основной спектр роста.
20. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее маску, и при этом маска расположена между источником света и листом, и при этом маска блокирует часть света, направленного на лист.
21. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее панель, которая отделяет источник света от листа.
22. Устройство по п. 21, в котором панель содержит часть с люминофором, которая превращает часть изменяющего спектра в спектр в любом другом месте фотосинтетически активной области.
23. Устройство по п. 22, в котором люминофор выбран из группы, состоящей из краски, клеящего вещества и их комбинаций.
24. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее панель фильтра, расположенную между источником света и листом.
25. Устройство по п. 24, в котором панель фильтра приспособлена для удаления света вне изменяющего спектра.
26. Устройство по п. 24, в котором панель фильтра содержит узор.
27. Устройство по п. 24, в котором панель фильтра выбрана из группы, состоящей из окрашенного пластичного геля и горячего зеркала.
28. Устройство по п. 27, в котором панель фильтра представляет собой горячее зеркало, обеспечивающее отсечение в диапазоне 450-600 нм.
29. Устройство по п. 27, в котором панель фильтра представляет собой горячее зеркало, состоящее из набора тонкопленочных покрытий.
30. Устройство по п. 29, в котором тонкопленочные покрытия содержат оксиды металлов.
31. Устройство по п. 1, в котором источник света представляет собой лазер.
32. Устройство по п. 31, в котором лазер направлен для нанесения по меньшей мере одного узора на листе.
33. Устройство по п. 31, в котором лазер дополнительно содержит датчик, и при этом датчик определяет цвет клеток-мишеней для облегчения определения, необходимо ли дополнительное освещение от источника света для соответствия целевому соотношению биохромов.
34. Устройство по п. 31, в котором в лазере используется дифракционная линза для создания узоров с высокой и низкой интенсивностью света на листе.
35. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее селективный отражатель, и при этом селективный отражатель отражает свет с изменяющим спектром назад на лист.
36. Устройство по п. 35, в котором селективный отражатель представляет собой слоистый материал с отражающей способностью более 35 процентов и зеркальностью более 50 процентов в области 400-480 нм и отражающей способностью менее 20 процентов в области 480-700 нм.
37. Устройство для изменения соотношений биохромов в листьях растения, содержащее:
a. первый источник света, который излучает основной спектр роста;
b. второй источник света, который излучает изменяющий спектр; и
c. средства направления первого и второго источников света на группу клеток;
при этом изменяющий спектр изменяет содержание биохромов в группе клеток для создания необходимого узора на листе.
38. Способ изменения соотношения биохромов в группе клеток на листе, при этом способ предусматривает:
a. обеспечение одного или более источников света;
b. активацию одного или более источников света для получения (i) основного спектра для роста и (ii) изменяющего спектра и
c. направление изменяющего спектра на лист для создания узора;
при этом клетки листа, подвергнутые воздействию изменяющего спектра, проявляют необходимый узор.
