JP2010533950A - 構造物において光を処理するための方法及び照明システム - Google Patents

構造物において光を処理するための方法及び照明システム Download PDF

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Abstract

この発明は、部屋又は部屋の一部、乗り物などのような構造物であって、前記構造物に幾つかの光源が配設される構造物において、光を処理するための方法に関する。前記光源は、個々のコードを搬送する光を放射する。カメラが、前記構造物のカメラ位置に配設され、前記光のスポットの画像を記録する。前記スポットは、例えば、床の照明される領域、又は前記光源の直接光の像であり得る。記録された前記画像から前記個々のコードが導き出され、関連する前記光源に関する、例えば光源位置又は光度などの1つ以上の特性が決定される。前記方法は、幾つかの光源と、カメラと、信号処理装置とを有する照明システムによって実施される。本発明の一般的な用途は、光源の調整試験及びリアルタイム・フットプリント測定である。

Description

本発明は、個々のコードを搬送する光を放射する幾つかの光源を有する構造物において光を処理するための方法に関する。
照明システムであって、前記照明システムにおいては、光源が、前記光源から放射される光に埋め込まれる何らかの個々のコードによって一意に識別可能である照明システムを設けることがだんだん一般的になってきている。光源が、個々にコード化され、したがって、個々に識別可能であるという事実は、例えば、国際特許出願公開第WO 2006/111934号に開示されているように、検出される光の強さ又は他の特性を測定することによって照明システムを制御するために、又は米国特許出願公開第US 6,865,347号に開示されているように、光源からの光によって到達される物体の位置を決定するために、又は光源の調整試験のために、光の処理を用いる多様なアプリケーションに有用である。しかしながら、照明システムを構築物に取り付ける場合、一般に、個々の光源がどこに取り付けられるべきかは予め決定されない。その代わりに、光源を取り付けた後に、各々の光源が構造物のどこに配置されているかを決定する手順が実施される。このようにして、光源の位置特性が決定されたら、他の特性を決定することも可能である。従来、光源識別情報と放射される光の関連づけを含む位置関連の決定は、かなり手作業によって実施されており、そのために、時間がかかるという不利な点を持つ。他方では、光度などの何か他の光源特性が決定される場合には、依然として、手作業での関与がかなりあった。
本発明の目的は、光源の特性の決定を自動化することによって従来技術の上記の不利な点を軽減する方法及びシステムを提供することにある。
この目的は、請求項1によって規定されているような本発明による光の処理のための方法、及び請求項15によって規定されているような本発明による照明システムによって達成される。
本発明は、前記光源の取り付け後に前記光源から放射される光の画像を記録し、記録された画像内の個々のコードを識別するカメラを用いることによって、光源特性の高速な、少なくともほぼ自動的な決定を達成することが可能になるという洞察に基づいている。
したがって、本発明の或る態様によれば、個々のコードを搬送する光を放射する幾つかの光源を有する構造物において光を処理するための方法が提供される。前記方法は、
− 前記構造物において、カメラを、前記カメラが前記光源から放射される前記光のスポットを記録することができるカメラ位置に配設するステップと、
− 前記カメラによって、前記光のスポットの画像を記録するステップと、
− 記録された前記画像から前記個々のコードを導き出すステップと、
− 各個々のコードに対して、関連する前記光源に関する少なくとも1つの特性を決定するステップとを有する。したがって、この方法によれば、前記カメラがカメラ位置に配置され、前記カメラで記録される前記光から前記個々のコードについての情報を導き出すことが可能であることから、有利なことに、前記光源についての所望の情報を自動的に得ることが可能である。基本的に、相対的に簡単で、すぐ終わる動作である前記カメラの適所への配置が、唯一の手作業の動作である。
「構造物」という用語は、関心がある種類の光源を担持するよう構成されるあらゆる構造物であって、建物、建物の中の部屋、乗り物、屋根のある領域又は密閉領域などを含むが、これらに限定されないあらゆる構造物を意味することに注意されたい。
請求項2に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記構造物又は前記カメラと関連する位置などの何らかの光源位置が決定される。これは、幾つかのアプリケーションに有益である。
請求項3に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記位置は、所定の取り付け位置に対応する。前記光源は、前記取り付け位置に、任意に、取り付けられることから、どの光源がどの取り付け位置に取り付けられるかは、事前には分からないが、本方法によれば、このような決定が実施可能である。この光源位置情報は、一般に、調整試験アプリケーションにおいて用いられる。
請求項4に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記光源位置は、その代わりに、前記カメラの位置に関連している。これは、一般に、下記で更に説明するような他のフットプリント測定アプリケーションに有用である。
請求項5に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記少なくとも1つの特性は、前記光のスポットの測定光度を含む。それによって、前記方法は、前記光度が重要な特性である前記放射される光の制御などの更なる動作を達成する。
請求項6に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記個々のコードは、個々にコード化される変調信号、好ましくは、請求項7に規定されているようなCDMA信号で前記光を変調することによって供給される。このような変調は、前記光源を識別するための効率的な方法を使える可能性を与える。更に、請求項8に規定されているように、前記変調信号を同期させることは有利である。実施例においては、前記記録は、前記変調信号と同期させられる。実施例においては、前記光源は、非同期的に動作する。
請求項11に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記光のスポットは、前記光源の出力端部及び前記光源によって照明される領域の少なくとも1つを有する。換言すれば、様々な位置に前記カメラを配置することが可能であり、前記カメラが、照明される床の領域などの照明される領域から来る間接光の画像を記録する位置、又は前記カメラが、斜め上方に、天井の方向に向けられ、したがって、前記光源の前記出力端部の方へ向けられる場合などに、前記光源から直接来る光の画像を記録する位置に、前記カメラを配置することが可能である。更に、前記光源は、前記構造物の壁部に配置され得る。前記カメラは、前記カメラ位置に応じて、斜め上方、下方又は前記出力端部若しくは光のスポットに対して横方向を向き得る。
請求項12に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記方法は、前記光源を制御する主制御器に光源データを送信するステップを更に有する。大きな計算能力を具備し得る中央主制御器を用いることは有利である。
実施例においては、前記方法は、前記カメラによって生成される前記測定光度に関連する輝度データを含む光源データを、前記光源を制御する主制御器に送信するステップを更に有する。更に別の実施例においては、前記方法は、前記光源位置を、前記取り付け位置の配置図にマップするステップを更に有する。
請求項15に規定されているような本発明の別の態様によれば、所定の取り付け位置を持つ構造物に配設される照明システムであって、前記取り付け位置に、任意に、取り付けられる幾つかの光源と、カメラと、信号処理装置とを有する照明システムが提供される。各光源は、前記光源から放射される光を、個々のコードで個々にコード化するための光エンコーダを具備する。前記カメラは、前記光源から放射される光のスポットの画像を記録するよう構成される。前記信号処理装置は、記録された前記画像から前記個々のコードを導き出し、関連する前記光源に関する少なくとも1つの特性を決定するよう構成される。前記特性は、例えば、各々の光源が取り付けられている前記取り付け位置のどれか1つを含む。
前記照明システム及び他の請求項に規定されているような前記照明システムの実施例は、上記の方法の動作を実施することが可能であり、同様の利点を呈する。しかしながら、以下の特定の特徴に注意されたい。
請求項21に規定されているような前記照明システムの実施例によれば、前記カメラは、各々が記録される前記画像の1画素を生成する検出器素子のマトリックスを含む画像検出器を有する。したがって、前記画像の処理は、画素ごとに行われてもよい。これは、前記処理の複雑さを軽減し、従来の相対的に簡単なデータ処理の使用を可能にする。
下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点を説明し、明らかにする。
ここで、添付の図面を参照して、本発明を、より詳細に説明する。
照明システムの構成の例を図示する。 本発明による照明システムの実施例の概略的なブロック図である。 構造物の配置図の概略的な例を図示する。 本発明による光を処理するための方法の実施例の概略的なフローチャートである。 照明システムの別の実施例の概略的なブロック図である。 光を処理するための方法の別の実施例の概略的なフローチャートである。
照明システムの実施例においては、照明システム101は、ここでは部屋である構造物107の天井105に取り付けられる幾つかの光源103と、入口113の左側の部屋107の隅において、天井105の近くに取り付けられるカメラ111とを有する。カメラ111は、下方に傾けられ、広角レンズを有し、それによって、光源103が、床109の上に、ここでは円形である照明される領域115の形態で生成する光のスポットを記録する。光源103は、例えば、部屋の配置図301から導き出せる、所定の取り付け位置303に取り付けられている(図3参照)。光源103は、光であって、前記光に埋め込まれる個々のコードを有する光を放射する。このことにより、各個々の光源103を識別し、その識別情報を、前記各個々の光源が取り付けられている取り付け位置303に関連づけることが可能である。カメラ111は、部屋107の、カメラ111が、全ての光のスポット115、即ち、全ての関心のあるスポットを視界にとらえることを可能にする位置に配置される。このカメラ位置は、予め決定されている、又はカメラ111に設けられる位置決定装置(図2中の215参照)によって決定される。予め決定される場合、好ましくは、配置図301にカメラ位置305が示される。配置図301には入口307も描かれる。カメラ位置の基本的な使用目的は、画像データをカメラ位置と関連づけることによって、画像内の光源を、正しい取り付け位置と関連づけることを可能にすることにある。検出される光源103又は光のスポット115間の相互比較を実施することが可能であることから、カメラ位置を非常に正確に決定する必要はなく、一般に、人が配置図から読み取った位置又は何か他の方法で知らされた位置に人がカメラを配置するときに得られるおおよそのカメラ位置を知っていれば十分である。しかしながら、より正確な位置に関心がある場合、又は例えば「ヒューマンエラー」を防止するため、位置決定装置が、カメラ111に設けられ、用いられ得る。
適切な画像処理によって、部屋107の画像、より詳細には、照明される領域115の画像を記録して、各領域115の光の個々のコードを検出し、検出されたコード、即ち、光源103を取り付け位置303と関連づけることが可能である。これは、下記で更に説明する。決定される位置の、配置図との関連づけそれ自体は、国際特許出願公開第WO 2006/095317号に記載されているが、光源の位置決定を実施するのに、構造物に配置されている3つの基準ノード及び三角測量が用いられる全く異なる方法によるものである。更に、前記三角測量は、純粋にRF信号によって実施される。
図2のブロック図を参照すると、照明システムの実施例201は、幾つかの光源203と、カメラ205と、主制御器207とを有する。主制御器(MC)207は、信号処理装置(SP)209と、制御ユニット(CTRL)211と、同期化ユニット(SYNC)213とを有する。この実施例においては、照明システムは、完全に同期させられる。即ち、光源203及びカメラ205が、全て、同期化ユニット213に接続され、同期化ユニット213によって同期させられる。同期化ユニット213は、基準周波数生成器である。より詳細には、各光源203は、同期化ユニット213と接続される光エンコーダ204を有する。更に、この実施例においては、光エンコーダ204は、光をCDMA変調によって変調する変調信号生成器である。したがって、放射される光は、CDMAコードを搬送し、同期化ユニット213は、全光源203のCDMA変調を同期させる。更に、制御ユニット211は、例えば、強さ及び/又は色などに関して、光源203の光出力を制御するために、光源203に接続される。カメラ205は、各々が記録される画像の1画素を生成する検出器素子219のマトリックスを含む画像検出器217を有する。カメラ205の画像信号出力部は、信号処理装置209に接続される。カメラ205が適切に配置されることを確実にするためには、又はカメラ205のより正確な位置を得るためには、カメラに、GPS又は何か他の適切な装置のような位置決定装置215が設けられる。
ここで、図4のフローチャートを参照して、照明システムの動作、即ち、光を処理するための方法の実施例を説明する。光源103は、天井の所定の取り付け位置に、任意に、取り付けられていると仮定する。前記取り付け位置は、配置図301に従って配設される。まず、ステップ401において、カメラ111が、部屋107のカメラ位置に配置される。前記カメラ位置305は、配置図に示されている。次いで、ステップ403において、カメラ111の位置が、取り付け位置303と関連づけられる。実際には、カメラ位置305及び取り付け位置303は予め決定されることから、取り付け位置303に対するカメラ111の位置は既知である。この場合には、カメラは、入口113、307から見て部屋107の左隅に配置される。更に、カメラ111は、放射される光によって照明される床109の領域115がカメラ111の視野内に入るように、部屋107の天井105の近くに配置され、少し下方へ傾けられる。
次いで、ステップ405においては、カメラ111が、CDMA変調の変調周波数に対応する又は適応させられる頻度で、照明される領域115の画像を記録する。それによって、カメラ111は、異なる照明される領域115の異なるCDMAコードを捕える画像を生成することが可能である。このようにして得られた画像、より詳細には、生成された画像信号は、主制御器207、より詳細には、信号処理装置209に供給され、ステップ407において、信号処理装置209が、画像信号から個々のコードを導き出す。この実施例においては、コードを導き出す動作は、画素ごとの処理に基づいており、ここでは、各検出器素子219が、全体画像信号の副信号を生成する。したがって、検出器素子219からの副信号が、個々のコードについての情報を搬送し、マトリックスにおける検出器素子219の位置、したがって、画像における検出器素子219の位置が、部屋における位置と相関させられる。詳細には、マトリックスにおける異なる光のスポットの相互位置が、配置図301における相互位置に変えられる。次いで、ステップ409において、主制御器207が、それに基づいて、個々のコードを取り付け位置303と関連づけることによって、各々の光源103、203が実際にはどの取り付け位置303に取り付けられたのかを決定する。
この、実際にはどの光源が取り付け位置に配置されているのかの決定は、調整試験とみなされる。本発明の範囲は、他の光の処理もカバーする。構造物において特定の雰囲気を作成するためのアプリケーション、又は正確な光制御が必要とされるアプリケーションなどの多くのアプリケーションにおいて、或る特定の照明効果を生成するために、主制御器207が、光源103、203を制御するために用いられる。その場合、調整試験に、光の強さ、又は光源103、203の何か他の適切な特性を決定するステップが付加される。その場合、主制御器は、各光源の位置だけでなく、その定量的寄与も学習する。放射される光のこの種の解析は、フットプリント測定と呼ばれる。主制御器207は、この情報により、光源103、203を、出力パワー、色度点などに関して個々に制御することができる。その場合、光源のフィードバック制御に、画像の記録が用いられる。リアルタイム・フットプリント測定を供給する速度で画像を記録し、解析することは可能である。他方で、純粋な調整試験のためには、頻度は、かなり少なくされ得る。
より詳細には、放射される光の強さなどの特性を決定するためのフットプリント測定は、多くの場合、各個々の光源のフットプリントが測定されるいわゆる暗室校正から開始される。従来技術においては、暗室校正は、暗い環境を設け、次いで、1つの光源のスイッチを入れ、フットプリントを測定し、再び前記光源のスイッチを切り、次の光源のスイッチを入れるなどして、なされていた。この方法においては、どの光源のスイッチも切る必要がない、又は如何なる暗い環境も設ける必要がない。それどころか、カメラによって撮られた画像から個々のコードを導き出す機能により、全光源のスイッチが入れられているとき、及び日中に、個々のフットプリントを測定することが可能である。更に、フットプリント測定は、調整試験とは対照的に、光源位置についての情報、即ち、各光源がどの取り付け位置に配置されているかという情報を必要としない。これは、フットプリント測定の幾つかのアプリケーションに有用であり得る。したがって、暗室校正タイプのフットプリント測定は、本方法の実施例においては、図6のフローチャートに図示されているように、以下のステップから成る。まず、ステップ601において、カメラが、カメラ位置に配設される。前記カメラ位置は、予め決定される、又はその場で決定される。次いで、ステップ603において、カメラが、床におけるフットプリントの画像を記録する。前記フットプリントは、光源から放射される光によって生成される。画像記録速度は、好ましくは、測定がリアルタイムで実施されるように高速である。ステップ605においては、記録された光に埋め込まれている識別子、即ち、個々のコードが、信号処理装置によって、記録された画像から導き出される。次に、ステップ607において、識別子の各々と関連する各光源の、カメラ位置に対する位置が決定される。最後に、ステップ609において、各光源の光の特性が、記録された画像における他の画像処理又は信号処理によって決定される。識別子により、1つ1つの光源の個々の寄与を決定することが可能である。前記光の特性は、一般に、光度である。光源の光の特性は、部屋又は部屋の一部において、所望の照明雰囲気を生成するためなど、他の用途のために、主制御器に送信される。他の例においては、処理能力が与えられる場所に依存して、画像データ、即ち、記録された画像が、直接、全信号処理を実施する主制御器に送信される。主制御器は、今や、カメラの位置及びカメラに対する光源の位置を知っていることから、所望の照明雰囲気を得るためには、様々な光源をどのように設定すべきかを計算することができる。その場合、主制御器に対するフィードバックデータを生成することによる光源制御のために連続フットプリント測定が使用できる。
別の実施例においては、照明システムは、図5に図示されているように非同期的に動作する。以前は、光源1つずつから放射される光を検出することができるように、異なる光源からの光の放射を時間的に分けることは時として好ましかった。しかしながら、個々のコードを用いれば、ランプを時間的に同期させる必要はなく、光源は、非同期モードで動作することができる。即ち、光源は個々のコードを埋め込むが、コードは非同期である。別の実施例においては、照明システムは、画像記録頻度が、調整試験中は落とされるが、フットプリント測定中は全速になるように動作する。
図5に示されているような照明システムの別の実施例501においては、信号処理装置509が、カメラ505に設けられる。その場合、主制御器507は、処理された画像データを受信し、前記処理された画像データは、光源503を制御するための制御ユニット511によって更に作用される。
カメラは、光のスポットを照明される領域の形態で記録する代わりに光源からの直接光を記録するために、図1において117のところに破線で図示されているように、床の上に配置され、上方へ向けられ得る。その場合、光のスポットは、光源103の出力端部によって構成される。
アドバンスドCDMAのコード化が有利ではあるが、アドバンスドCDMAのコード化を用いる代わりに、多様なタイプのコード化を、コードが、照明システムのカメラ及び画像処理装置によって検出でき、導き出せる限り、用いることが可能である。したがって、光には、例えば、非常に単純な又は低周波のコードが付加され得る。
図面は、有線接続を図示しているが、これらは比喩的なものと解釈されるべきであり、無線でもあり得る。
上記では、個々のコードは、光源で生成されているが、他の例においては、主制御器によって生成され、光源に供給されてもよい。例えば、これは、例えば米国特許第US 6,969,954号に開示されているような主制御器及び光源を相互接続するRFネットワークによって実施され得る。米国特許第US 6,969,954号は、光源及び制御器がRFネットワークに属する照明システムを取り付けることを記載している。このような場合には、コードは、ネットワークから得られ得る、又はネットワークアドレスから導き出され得る。
光源の個々のコード化の更に別の実施例は、光源にそれら自身のコードをランダムに生成する内蔵機能を設けるものである。この種のコード生成は、構造物において雰囲気を作成する上記の監視アプリケーションにとりわけ有用である。
別の実施例においては、光源からの発光の時間的な分離について上記で述べたものにかかわらず、もっと正確に言えば、それに加えて、時分割多元接続(TDMA)技術が用いられる。その場合、光源は、重複しない時間間隔で光るように変調される。これは、一度に単一のフットプリントしか記録されないことから、記録されたフットプリントの画像処理を簡単にする。この実施例は、全光源のスイッチが切られているときの背景光を別に測定することによって更に改善され得る。フットプリント測定から背景寄与分が減算される。光源を識別するのには、引き続き、個々のコードが用いられる。
上記では、添付の請求項において規定されているような本発明による光を処理するための方法及び照明システムの実施例を記載した。これらは、単なる非限定的な例とみなされるべきである。当業者には理解されるように、本発明の範囲内で、多くの修正例及び別の実施例が考えられる。
この出願のためには、とりわけ、添付の請求項に関しては、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しないことに注意されたい。このこと自体は当業者には明らかであろう。

Claims (23)

  1. 個々のコードを搬送する光を放射する幾つかの光源を有する構造物において光を処理するための方法であって、
    前記構造物において、カメラを、前記カメラが前記光源から放射される前記光のスポットを記録することができるカメラ位置に配設するステップと、
    前記カメラによって、前記光のスポットの画像を記録するステップと、
    記録された前記画像から前記個々のコードを導き出すステップと、
    各個々のコードに対して、関連する前記光源に関する少なくとも1つの特性を決定するステップとを有することを特徴とする方法。
  2. 前記少なくとも1つの特性が、光源位置を含む請求項1に記載の光を処理するための方法。
  3. 前記構造物が、所定の取り付け位置を持ち、前記光源が、前記取り付け位置に、任意に、取り付けられており、前記光源位置が、前記光源が取り付けられている前記取り付け位置である請求項2に記載の光を処理するための方法。
  4. 前記光源位置が、前記カメラ位置に対する相対位置である請求項2に記載の光を処理するための方法。
  5. 前記少なくとも1つの光特性が、前記光のスポットの測定光度を含む請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光を処理するための方法。
  6. 前記個々のコードが、個々にコード化される変調信号で前記光を変調することによって供給される請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光を処理するための方法。
  7. 前記変調信号がCDMA信号である請求項6に記載の光を処理するための方法。
  8. 前記変調信号が同期させられる請求項6又は7に記載の光を処理するための方法。
  9. 前記記録するステップが、前記変調信号と同期させられる請求項8に記載の光を処理するための方法。
  10. 前記光源が非同期的に動作する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光を処理するための方法。
  11. 前記光のスポットが、前記光源によって照明される領域、及び前記光源の出力端部の少なくとも1つを含む請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光を処理するための方法。
  12. 前記カメラによって生成される、前記個々のコードに関連する画像データを含む光源データを、前記光源を制御する主制御器に送信するステップを更に有する請求項1乃至11のいずれか一項に記載の光を処理するための方法。
  13. 前記カメラによって生成される、前記測定光度に関連する輝度データを含む光源データを、前記光源を制御する主制御器に送信するステップを更に有する請求項5に記載の光を処理するための方法。
  14. 前記取り付け位置の配置図に前記光源位置をマップするステップを更に有する請求項3に記載の方法。
  15. 構造物に配設される照明システムであり、幾つかの光源と、信号処理装置とを有する照明システムであって、前記照明システムが、更に、カメラを有し、前記光源の各々が、前記光源から放射される光を個々のコードで個々にコード化するための光エンコーダを具備し、前記カメラが、前記光源から放射される光のスポットの画像を記録するよう構成され、前記信号処理装置が、記録された前記画像から前記個々のコードを導き出し、関連する前記光源に関する少なくとも1つの特性を決定するよう構成されることを特徴とする照明システム。
  16. 前記光源を制御するよう構成される主制御器を更に有する請求項15に記載の照明システム。
  17. 前記信号処理装置が、前記カメラに設けられる請求項15又は16に記載の照明システム。
  18. 前記信号処理装置が、前記主制御器に設けられる請求項16に記載の照明システム。
  19. 前記少なくとも1つの特性が、前記光のスポットの光度を含む請求項15乃至18のいずれか一項に記載の照明システム。
  20. 前記カメラが、位置決定装置を有する請求項15乃至19のいずれか一項に記載の照明システム。
  21. 前記カメラが、各々が記録される前記画像の1画素を生成する検出器素子のマトリックスを含む画像検出器を有する請求項15乃至20のいずれか一項に記載の照明システム。
  22. 前記光エンコーダが、前記光を変調信号で変調するよう構成される変調器である請求項15乃至21のいずれか一項に記載の照明システム。
  23. 前記光源の前記変調信号が、同期させられ、それに応じて、前記カメラにおける画像の記録が、同期させられる請求項22に記載の照明システム。
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