JP2011503780A - 照明雰囲気を自動的にレンダリングするための光制御システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明の基本的な着想は、基本の光効果においてレンダリングされるべき照明雰囲気を分解することにより照明シーンのレンダリングを改善し、基本の光効果を分類し、照明システムで、分類された光効果の実現を調整することである。本発明の５つの実施例は、照明システムで照明雰囲気を自動的にレンダリングするための光制御システム１０を提供し、当該光制御システム１０は、レンダリングされるべき照明雰囲気を基本の光効果に分解し（１４、Ｓ１０）、基本の光効果を光効果のセットに分類し（１６、Ｓ１２）、照明システムで光効果のセットの実現を調整する（１８、Ｓ１４−Ｓ２６）ことに適している。本発明は、自動光制御システムが、所望の照明雰囲気を実現するため、照明システムの光モジュールにより必要な照明構成設定を独立して決定することを可能にする一方、その基本の効果が調和してレンダリングされる。

Description

本発明は、照明システムでの照明シーンの自動レンダリング、特にレンダリングの制御に関する。

照明モジュール、例えばソリッドステート照明の技術的開発は、精巧にされた照明雰囲気の作成を可能にし、これらの作成は色、（相関する）色温度、可変ビーム幅等のような強化された照明機能の使用から得られる。これらの照明モジュールの多数の制御パラメータを効率的に制御するために、エンドユーザが照明モジュールの設定を構成するのを補助できる先進の光制御システムが開発された。これらの先進の光制御システムは、例えば特定の照明雰囲気の要約的な記述を含むＸＭＬファイルから、室内の特定の照明雰囲気を自動的にレンダリングでき、このファイルは具体的照明インフラストラクチャの照明モジュールのパラメータ又は制御値を生成するために自動的に処理される。概して、照明雰囲気は、例えば人工屋内照明を作るために、空間及び時間に調和して一致する一まとまりの照明効果として定義できる。

昔は、人工屋内照明は日光の役割を演じ、適切な照明レベルを供給することにより人々がタスクを進展可能にできることを主に意味していた。屋内照明のいわゆる周囲照明及びタスク照明の場合は、これらの機能を明らかに例証している。後にはさらに、人工屋内照明は、装飾目的のためにも使用されてきた。この用途のクリアなパラダイムは、アクセント照明である。空間及び時間で協力して照明効果の洗練されたセットとして定義できる照明雰囲気の実現は、両種類の効果の調和した統合を要求する。一方では、周囲及びタスク照明のための光効果は、アクセント照明による美化が評価されなかったからといって抑えるべきでないのに対し、使用のアクセント照明の結果は、機能的な照明要件の成果を抑えるべきではない。

今日、この調和統合は、照明設計の専門家の専門知識を通して達成される。彼らは、１つの照明シーンに関係するすべての光源のレベルを手動で調整する。さらに、彼らの調整は、機能的な要件に厳しく従わせるよりもむしろ彼らの知識及び知覚に基づいていて、従って、彼らの調整は、周囲及びタスク照明の機能的な要件よりむしろ美学に偏っている。現在の照明システムがしばしば多くの冗長性、すなわち高い程度の自由度も構成の自由度もないので、この手動調整ステップは今日でもまだ理にかなっている。しかしながら、これは、もう将来の照明システムに対する場合ではなく、この理由のために、以下の解決策を考案することが理にかなう。
1.照明シーンを確立する意図された光効果を実現することにより、２つの示されたパラダイムを調和的に統合する。
2.必要とされる人及び熟練を要する介入を最小にすることにより、本照明ハードウェアを手動で微調整することにかける時間を節約する。

米国特許出願ＵＳ２００６／００７６９０８Ａ１は、複数のＬＥＤベースの照明ユニットを含む照明ネットワーク及び斯様なネットワークの制御を容易にするユーザ・インタフェースに関する。照明ネットワークの照明ユニットは、一つ以上の可変のカラー光、可変の強度光及び可変の色温度の白色の光を生成するように構成される。光が照明ネットワークにより供給される環境の種々異なるエリアは、それぞれの照明ゾーンに分けられ、照明ネットワークの照明ユニットの一部又は全部は、一つ以上の斯様な照明ゾーンの制御可能な照明を提供するように構成される。一つ以上のユーザ・インタフェースは、一つ以上のユーザー選択可能な所定の照明プログラムを介して又は手動（リアルタイム）の何れかで、照明ネットワークの比較的簡略且つ直観的な制御を可能にするように設定される。

本発明の目的は、照明シーンを自動的にレンダリングするため改良された光制御システム及び方法を提供することである。

当該目的は、独立請求項により解決される。他の実施例は、従属請求項により示される。

本発明の基本的な着想は、基本の光効果においてレンダリングされるべき照明雰囲気を分解することにより照明シーンのレンダリングを改善し、基本の光効果を分類し、照明システムで、分類された光効果の実現を調整することである。本発明の実施例によると、人の視野を楽しませる複雑な屋内の照明雰囲気の基本の光効果は、種々異なるカテゴリに分類され、種々異なる機能的な役割及び目的、すなわち、周囲照明、タスク照明及びアクセント照明を演じる。本発明は、自動光制御システムが、所望の照明雰囲気を実現するため、照明システムの光モジュールにより必要な照明構成設定を独立して決定することを可能にする一方、その基本の効果が調和してレンダリングされる。

本発明の実施例は、照明システムで照明雰囲気を自動的にレンダリングするための光制御システムを提供し、光制御システムは、レンダリングされるべき照明雰囲気を基本の光効果に分解し、基本の光効果を光効果のセットに分類し、照明システムで光効果のセットの実現を調整することに適している。

実現は優先順位基準に従って種々異なる時間的尺度で特に調整され、斯様なシステムで、照明雰囲気を調和してレンダリングする課題は、照明システムで利用可能な照明カテゴリの種々異なる機能に従うサブ課題に分解される。これらサブ課題は、光効果からの照明雰囲気を自動的にレンダリングするためのアルゴリズムにより上手く処理される光効果のセットである。特に、照明雰囲気を調和してレンダリングすることは、ユーザが照明雰囲気の輝度若しくは色のフリッカ又は他の突然且つ妨害のバリエーションを観察しないような態様で実施されるだろう。

特に、本発明の実施例で、基本の光効果は、以下のうちの少なくとも２つを有する：
-照明システムの周囲照明モジュールにより供給されるべき周囲光効果；
-照明システムのタスク照明モジュールにより供給されるべきタスク光効果；
-照明システムのアクセント照明モジュールにより供給されるべきアクセント光効果。

周囲、タスク及びアクセント光効果は、照明雰囲気の構成で種々異なる機能的な役割及び目的を果たし、従って、分解により分離されることに適している。

さらに、本発明の実施例によると、一方のセットの光効果は周囲及びタスク光効果を有し、他方のセットの光効果はアクセント光効果を有する。一方の周囲及びタスク光効果と、他方のアクセント光効果とは、照明雰囲気において異なる機能的な役割を持つ異なる効果である。例えば、周囲及びタスク光効果は、アクセント光効果による美化が評価されないことを抑えるべきでない一方、アクセント光効果の使用の結果は、周囲及びタスク光効果により実行される機能的な照明要件の成果を抑えるべきではない。

本発明の他の実施例において、光効果のセットの実現を調整することは、
−照明システムで光効果の各セットを実現するための構成設定の最初の見積もりを計算するステップと、
−光効果の種々異なるセットに対する種々異なる時間的尺度を利用して閉ループ形式の種々異なる構成設定を段階的に洗練するステップとを有する。

計算された最初の見積もりは、他の段階的に洗練するプロセスのためと、洗練するプロセスに対する入力として第１の測定値を得るためとの出発点をつくるために、所望の照明雰囲気の第１のレンダリングである。

本発明の実施例において、照明システムで光効果の各セットを実現するための構成設定の最初の見積もりの計算は、第１のターゲットとして光効果の第１のセットを選択するステップと、第１のターゲットの光効果に関連する性能指標だけが評価され、第１のターゲットに含まれない光効果に対して供給される照明システムの光モジュールがスイッチオフされるように、第１のターゲットの構成設定を計算するステップと、第２のターゲットとして光効果の第２のセットを選択するステップと、第２のターゲットの光効果に関連する性能指標だけが評価され、第１のターゲットに対して計算された構成設定が照明システムのそれぞれの光モジュールに適用されるように、第２のターゲットに対する構成設定を計算するステップとを有する。

例えば、第１の選択されたセットは、周囲及びタスク光効果を持つセットである一方、選択された第２のセットはアクセント光効果を持つセットである。第２のターゲット（セット）に対する構成設定の計算のために、第１のターゲット（セット）の計算された構成設定は、例えば周囲及びタスク光効果で構成される全体の照明雰囲気内のアクセント光効果を例えばレンダリングするために必要な設定を計算する境界条件として作用する。

第１の計算は、例えば、本発明の実施例の以下の近似方法の１つで実行される：ポイントごとの照明方法、等照度のラインを使用する方法。これらの方法は、計算的に高コストでなく、合理的出発点解決を速く見積もることを可能にする。

異なる時間的尺度を利用して閉ループ形式の異なる構成設定を段階的に洗練するステップは、光効果のすべてのセットの期間値がそれらの長さにおいて異なる当該期間値を、光効果の各セットに割り当てるステップと、各期間値で、光検出器で取り出される指標、及び実際の期間値と関連した光効果のセットの光効果に関連する光度測定の大きさを読取るステップと、照明雰囲気の実際にレンダリングされた光効果と意図された光効果との間の逸脱を評価するステップと、評価された逸脱に基づいて照明システムで光効果の各セットを実現するための構成設定を調整するステップとを有する。

期間値は、構成設定を調整するための時間的尺度を定める。よって、光効果の各セットは、それ自身の時間的尺度を持ち、独立して調整される。通常は、期間値は、レンダリングされた照明雰囲気のサンプルをとる、すなわち光度測定の大きさを読取り、とられたサンプルを評価するためのサンプリング期間を表す。

本発明の他の実施例によると、構成設定を調整するステップは、光効果の各セットに対する評価された逸脱性能指標から評価するステップと、前記逸脱性能指標の評価に基づいて、構成設定を調整するための制御アルゴリズムを適用するステップとを有する。

本発明の実施例において、制御アルゴリズムは、適した構成設定を表す数のパラメータを再帰的に評価する根拠として確率的な最適化技術を適用するステップを有する。

本発明の実施例において、確率的な最適化技術を適用するステップは、同時的摂動の確率的な近似値に基づく方法を適用するステップを有する。

本発明の実施例によると、制御アルゴリズムは、モデル・ベースの予測的制御も有する。

本発明の実施例において、種々異なる構成設定を段階的に洗練するステップは、照明雰囲気の変更が視覚に対して滑らかで、輝度の急な変化が防止されるように選択される構成設定の適合ステップを有する。照明システムの照明ユニットがレンダリングされた照明雰囲気を洗練するために調整されるにつれて、これは、上述の期間値すなわちサンプリング期間が、フリッカのような知覚された効果を回避するように慎重に選ばれることを例えば意味する。

本発明の他の実施例によると、段階的に洗練するプロセスの繰り返し当たりの照度の許された変化における最大の変化は、大きさにおいて拘束される。これは、不愉快に知覚できる照度の急な変化を抑えるのを助ける。

本発明の他の実施例は、
−基本の光効果においてレンダリングされるべき照明雰囲気を分解するステップと、
−基本の光効果を、等しく分類された光効果の種々異なるセットに分類するステップと、−照明システムで等しく分類された光効果のセットの実現を調整するステップとを有する、照明システムで照明雰囲気を自動的にレンダリングする光制御方法を提供する。

本発明の他の実施例によると、コンピュータにより実行されるとき、本発明に従って上記方法を実施可能なコンピュータプログラムが供給される。

本発明の他の実施例によると、本発明によるコンピュータプログラムを格納する記録担体、例えばＣＤ―ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリ・カード、ディスケット又は電子部品アクセスのためのコンピュータプログラムを格納するために適切な同様のデータキャリアが供給される。

最後に、本発明の実施例は、本発明による方法を実行するようにプログラムされ、照明システムとの通信のためのインタフェースを有するコンピュータを供給する。

本発明のこれら及び他の態様は、これ以降に説明される実施例を参照して明らかになるだろう。

本発明は、以下の例示的な実施例を参照して更に詳細に説明されるだろう。しかしながら、本発明は、これらの例示的な実施例に限定されない。

図１は、本発明によって照明シーンを自動的にレンダリングする方法の実施例のフローチャートである。 図２は、本発明によって照明シーンを自動的にレンダリングするためのシステムの実施例のブロック図である。

以下に、機能的に同等又は同一の要素は、同一の参照符号を持つ。さらにまた、以下の説明では、用語「照明雰囲気」及び「照明シーン」が、同義的に使われるだろう。

本発明の実施例は、自動照明制御システムが、適した照明構成設定を適時評価可能にするので、周囲（タスク）照明及びアクセント照明光効果は、取り付けられた照明システムにより調和してレンダリングされる。

その目的のため、光効果の両方のセットは、一方が動作的で他方が装飾的である異なる役割と、取り付けられた照明ハードウェアの機能及びレイアウトとを考慮に入れて、互いに適している。

これまで、この調和化は、結果として生じる照明雰囲気を手動で微調整することによってのみ実行できた。照明デザイン専門家は、シーンの美容態様を強調する傾向が通常あり、彼らは照明工学勧告に厳格には従わない傾向があり（通常これら勧告は容易にチェックされないので）、彼らは機能的な要件を満足することを怠る。

さらに、本発明は、それが暗に昼光取り入れ（すなわち、日光は、付加的でフリーの照明源として利用できる）を提供し、過度の照明を防止できるので、従ってエネルギー効率が良い。

本発明のここで示された実施例は、以下の一つ以上を主要素として組み込んでもよい：
光効果の所与の仕様から照明制御命令の評価を可能にする方法。
取り付けられた照明ハードウェアの動作を特徴付ける光度測定の特性プロット線又はモデル。当該特性プロット線又はモデルは、基準ポイント又は作業台での光モジュールの構成設定の関係及び光モジュールの（予想される）出力を提供する。
照明システムの実行中、基準測定ポイント（作業台）で光関連の量の読み取りを収集する適切なフォトセンサ。
特定された照明シーンに適合する照明構成設定を評価するために以前の品目を活用する処理ユニット。
すべての関連するセンサ、プロセッサ及びアクチュエータの間で情報の交換を実証する通信技術及びネットワーク・インフラストラクチャ。

図１は、本発明によって照明シーンを自動的にレンダリングする方法のフローチャートを示す。当該方法は、以下の基本的ステップを有する。

ステップＳ１０：基本の光効果においてレンダリングされるべき照明雰囲気を分解するステップ。例えばＸＭＬの照明雰囲気の要約的な記述として、照明雰囲気はシステムにより読み込まれる。このとき、記述の読み出しは、含まれる光効果のために分析される。分析された光効果は、以下のステップのための入力を形成する。

ステップＳ１２：基本の光効果を光効果のセットに分類するステップ。このステップは、以前のステップで分析された光効果が光効果の異なる分類、特に周囲、タスク及びアクセント光効果のための分類に割り当てられることを意味する。これらの分類は、光効果の種々異なるセットを形成するか、又は、一組の光効果に更にグループ化される。例えば、周囲及びタスク光効果は異なって分類されるが、照明雰囲気の全体の知覚に対してこれらは同様の影響があるため、周囲及びタスク光効果の１つのセットにグループ化されるのに対し、アクセント光効果は光効果の自身のセットにグループ化される。この種の光効果は、照明雰囲気の全体の知覚に対してはより少ない影響を持つからである。

以下のステップにおいて、照明システムの最初の構成が計算され、後に、レンダリングされた照明雰囲気の知覚を改善するために洗練される。

ステップＳ１４：照明雰囲気をレンダリングするための第１のターゲットとして周囲及びタスク光効果のセットを選択するステップ。ターゲットは構成設定が光効果の選択されたセットに対して計算されることを意味するのに対し、光効果の他のセットは境界限度として役立つ。

ステップＳ１６：第１のターゲットの構成設定を計算するステップ。当該計算は、第１のターゲットの光効果に関連する性能指標だけを評価することにより実行される。第１のターゲットに含まれない光効果のために供給される照明システムの光モジュールは、第１のターゲットの光効果、すなわち周囲及びタスク光効果のレンダリングに対する影響を回避するためにスイッチオフされる。

ステップＳ１８：第２のターゲットとしてアクセント光効果のセットを選択するステップ。

ステップＳ２０：第２のターゲットの構成設定を計算するステップ。当該計算は、第２のターゲットの光効果に関連する性能指標だけを評価することにより実行される。アクセント光効果が周囲及びタスク照明効果から成る照明雰囲気においてレンダリングされるように、第１のターゲットの計算された構成設定が、照明システムのそれぞれの光モジュールに適用される。

以下のステップにおいて、前に計算された最初の構成設定が、更に洗練される。

ステップＳ２２：第１の期間値を周囲及びタスク光効果のセットに割り当て、第２の期間値をアクセント光効果のセットに割り当てるステップ。第１の期間値と第２の期間値とは、時間長が異なる。よって、光効果の２つのセットを洗練するための２つの異なる時間的尺度が作成される。

ステップＳ２４：各期間値で、実際の期間値と関連した光効果のセットの光効果に関連する光度測定の大きさと、光検出器で得られるそれらの指標との読取りを行うステップ。更に、照明雰囲気の実際にレンダリングされた光効果と意図された光効果との間の逸脱を評価するステップ。このように、実際にレンダリングされ知覚された照明雰囲気と所望の照明雰囲気との間の差が決定される。

ステップＳ２６：評価された逸脱に基づいて照明システムで光効果の両方のセットを実現するための構成設定を調整するステップ。構成設定を調整するステップは、周囲及びタスク光効果のセット及びアクセント光効果のセットのための評価逸脱性能指標から評価するステップと、ステップ性能指標の評価に基づいて構成設定を調整するために制御アルゴリズムを適用するステップとを有する。

以下に、光効果の両方のセットの実現を調整する二度のスケール方法論のアプリケーションが、本発明の幾つかの実施例に関して更に詳細に説明される。上述したように、レンダリングされるべき照明シーン又は雰囲気は、２つのサブ・シーンにより構成されるとみなされ、一方が周囲及びタスク照明に関連する光効果により定められ、他方がアクセント照明に関連する光効果により定められる。

全体の照明シーンの構成設定の最初の見積もりから、構成設定の対応する２つのセットは、ステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６を参照して、２つの異なる時間尺度を利用して閉ループ形式で段階的に洗練される。この手法は、互いに対立する、自身の目的を持ち、２種類の照明を表わす２つの（仮想の）コントローラを特徴付ける分散された決定採用課題の例とみなされる。ゲーム理論の規定によると、制御プロセスは、この時反復ゲームとみなされる。プレーヤの規定、すなわち器具のセットの動作的役割によると、照明シーンが合理的態様（例えば、部屋のアクセント照明効果を洗い落とすほど周囲（タスク）照明の照明レベルがあまり高く定められていない）で、少なくとも定められたと仮定され、少し協調的態様でプレーする。この場合、ゲームの予想される結果は、取り付けられた器具の機能に従って最善まで実現する光モジュールの両方のセットのためのほとんど最適構成、所望の照明雰囲気を生むナッシュ均衡でなければならない。

以下に、特定の部屋でレンダリングされるべき照明雰囲気が考慮される。この雰囲気は、部屋の対象の種々異なるエリアで所望の光分布をレンダリングするために取り付けられた照明ハードウェア又は照明ユニットにより必要な構成設定を自動的に計算する自動化された照明又は光制御システムの動作から生じると仮定される。上述の光制御システムに与えられる入力は、上述の光分布を表すべきであり、これらは、カラー・ビットマップ、色温度、輝度又は照度マップ等を含む。

考慮された部屋にある光モジュール又はユニットが２つの異なるカテゴリに分割されたと更に仮定される。一方では、第１のカテゴリの光ユニット又は器具は、周囲及びタスク照明、すなわち特定の視覚的タスクを遂行するために必要な照明レベル及び質を保証するために必要な光を出力することを意味される。他方では、第２のカテゴリは、アクセント照明、すなわち装飾目的のために多くは使用される光を提供するための光モジュール又はユニットを有する。

同様に、意図された照明雰囲気を構成する光効果の収集は、同じ２つのカテゴリに分割される。従って、設定を評価する前記自動照明制御システムにより使用される方法は、所望の照明シーンに関して照明システムの構成のために期待される照明シーンの達成の程度を評価するために、一群の性能指数を利用することが当然のように思われる。結果的に、パフォーマンスを評価するために用いられるそれらの指標も、前記２つのカテゴリに分けられる。

第１のカテゴリ（周囲及びタスク照明）を目的とする照明シーンの要素は、自動照明制御システムの第１のターゲットとみなされる。この時、構成設定が、以下のようにして計算された。
周囲及びタスク照明に関連するまさに性能指標が評価され、制約として、すべてのアクセント照明器具がスイッチオフされることが課される（規定によりアクセント照明がエリアを局所的に強調して、大きな領域にわたって照明しないように考案されるので、これは実際のところ相当に理解できる仮定である。よって、シーンの周囲及びタスク照明要素に対するその全体の影響はごくわずかであると期待される）。

応答すべき周囲及びタスク照明に対する計算時間懸念及び動作上の要求のため必要であれば、この最初の計算は、合理的出発ポイント解決を推定した、近似の（計算的に高コストでなく）方法（例えばポイントごとの照明方法又は等照度のラインの使用）で実行できる。

次に、第２のカテゴリ（アクセント照明）を目的とする光シーンの要素は、自動照明制御システムの第２のターゲットとして考慮される。この時、構成設定は、以下のように計算される。
−単にアクセント照明に関連する性能指標が評価される。
−制約として、周囲及びタスク照明器具が以前のステップで計算された構成設定を適用することが課される（示されるように、周囲及びタスク照明の動作上の要件は応答速度である。それ故、必要な場合、２つのステップへの分割は、周囲及びタスク照明シーンを敏速に実現する一方で、シーンの補助的アクセント照明要素の（条件つき）計算をその装飾的な性質のため、よりゆっくりさせるようにして、可能である）。

このように、予備推定された構成設定から生じる（周囲及び作業）照明シーンは、全体の光雰囲気のアクセント照明要素をレンダリングするために必要な設定の第１の見積もりを計算するための境界条件として働く。その理由は、光モジュールの２つのセットからの光効果が互いに影響し又は重なり合う部屋の作業台の存在が全くありそうだからである。

多くの代わりの手順が、この第２のセットの光ユニットの設定を計算するために適用できる。例えば、Ｄａｒｋｒｏｏｍ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ（暗室調整）（ＤＲＣ）として既知の手順を通じて、通常の照明の寄与は、特徴付けられ、それゆえに、第２の計算において統合できる。従って、所与の位置で照明器具により生じる（特定の）主要な光効果の光度測定センサ及び光学的センサによる測定は、第１のセットの照明器具まで拡張されるべきである。それゆえ、識別されたモデルによって、第１のステージにおいて計算される設定は、光ユニットの第２のセットの設定の計算に定量化され、組み込まれ得る。

光モジュールの両方のセットの構成設定の最初の見積もりが計算されると、それは照明器具に送られ、ユーザにより所望されるものに似ている光シーンがレンダリングされる。設定を更に洗練し、光ユニットの２つのセットの共同動作を調和させるために、閉ループ手法がフォローされる。その目的のため、対象の領域に配備された光検出器は、そこから取り出される（意図されたシーンに）関連した光度測定の大きさ及びその指標（例えば色座標、照度又は輝度値、照明比率等）の読取りを行う。しかしながら、本願明細書において、知覚的測定は、照明雰囲気の周囲及びタスク照明要素に制限される。

加えて、２つの期間値が、選択される必要がある。一方は、周囲及びタスク照明（Ｔ１）の読取り及び適合を実行するために選ばれる。他方のより冗長なもの（Ｔ２）は、アクセント照明の調整を行うために選ばれる。簡明のために、第２の期間は、第１の期間の倍数であるように選ばれてもよく、すなわち、Ｎが整数であってＴ２＝Ｎ＊Ｔ１とする。

最初の光シーンがレンダリングされた所の時間のポイントに戻るとき、Ｔ１秒後、フォトセンサは、実際にレンダリングされた周囲及びタスク照明シーンと意図された周囲及びタスク照明シーンとの間に逸脱を評価するために必要な測定を収集する。この時、実際の測定と目標とされた値とから、達成の程度を評価するために定義された初期に示された性能指標は、制御アルゴリズムのアプリケーションが（周囲及びタスク照明）構成設定を調整可能にするため評価される。

幾つかの変形例が、示唆された制御を理解するために可能である。例えば、（Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）、２４：４２５頁―４５２頁（１９９９）のバラス ビー及びボルカー ヴィ エス、サドハナによる「確率的な近似値アルゴリズム：概要及び最近の傾向」にて説明されたように、確率的な最適化技術は、第１のセットのモジュールに対して適する制御設定を代表する数のパラメータを再帰的に評価する根拠として適用できる。より詳しくは、ジョンズ・ホプキンス Ａｐｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ、１９（４）：４８２頁―４９２頁、１９９８年４月のジェームズ シー．スパールによる「効率的な最適化のための同時の摂動方法の概要」に説明されるように、いわゆる同時の摂動確率的な近似値（ＳＰＳＡ）に基づく（勾配のない）方法は、非常によく課題に適合する。この場合、必要な損失関数は、特定の基準位置で測定される（又は、推定される）実際の値と所望の値との間の差から計算される前に言及された性能指標を収集するベクトルの加重ノルムとして評価される。前記方法の定義に従って、設定は、式により要約される再帰を通じて構成される。
θ［ｋ＋１］＝θ［ｋ］−α［ｋ］（θ［ｋ］）*ｇ_ｋ（θ［ｋ］） （１）
ここで、θ［ｋ］は、パラメータの値が適用される照明制御設定を表わすものとして働くパラメータを保持するベクトルのｋ番目の繰り返しを表わし、α［ｋ］は、負でないスカラー・ステップ・サイズ・ファクタを表わし、ｇ_ｋ（θ［ｋ］）は、繰り返しθ［ｋ］での損失関数Ｌ（θ）の勾配の見積もりである。前記損失関数及びその勾配は、式２の関数の評価を通じて見積もり得る。

ここで、Ｐは、ベクトルθの構成要素の数を表し、スカラーω_ｉは、ｉ番目の加重ファクタを示し、Ｊ_ｉ（θ）は、現在使用中の（周囲及びタスク照明）構成設定から、ｉ番目の性能指標に対する計算された値を表す。

あるいは、周囲及びタスク照明調整は、制御戦略としていわゆるモデル・ベースの予測制御（ＭＢＰＣ）を適用することにより実現できる。その目的のため、提示された入力パラメータ（θ）の関数として、監視された光度測定の大きさの値を推定可能にする、システムから起こる光効果の数学モデルが、周囲及びタスク照明セットの光モジュールに対して構築されるべきである。動的でもあり得るにもかかわらず、斯様なモデルは、時間に関して非常に静的になりそうである。他方で、線形又は非線形でもありえる。この制御方法論において、各サンプリング時点のシステム出力は、初期条件としてとられる。基準軌跡は、有限予測範囲にわたって、理想的なセットポイント軌道により定義されたゴールに合うようにプランされる。前記内部モデルは、将来の時点でのシステム出力を予測するために、妨害モデル及び以前の要素と共に用いられる。予測された出力は、一連の将来の制御動作を計算するために用いられる。制御シーケンスの計算は、コントローラの性能を評価する機能を最適化することによりなされる。後退の又は動的な範囲戦略を適用して、第１の予測された制御動作だけが、システムに実際に適用され、このときループは次のサンプリング期間で出力を得ることにより閉じられる。更なる詳細は、プレンティス・ホール、ピアソン・エデュケーション社、第一版、２００２年５月のマシエジョウスキ ジェイ エムによる「制約を持つ予測制御」、又は中国のＣｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（３５の（３））協会ジャーナル：２９９頁―３１５頁、２００４年３月のオールゴーワー エフ、ファインドネイセン アール及びナギイ ゼット ケーによる「非線形モデル予測制御：理論から応用まで」で見つけることができる。

選ばれた制御アルゴリズムに関係なく、適合ステップは部屋の人々の視界に対して滑らかでなければならない。輝度の急転は、防止されるべきである。すなわち、一方では、サンプリング期間Ｔ１は、器具が調整されたので、フリッカのような知覚される効果を回避するためにも慎重に選ばれるべきである。他方では、繰り返し毎に強度の許容される変化における最大の変動は、大きさが制限されるべきである。２つの提示された制御方法論のために、最後の状態が、直接的に現実化できる。一方では、確率的な近似値が適用される場合、ステップ・サイズ・ファクタの適切な値は、使用時の設定（θ［ｋ］）に従って選択できる（例えば、全体の強度が低いとき、人の視野は強度の変化により敏感であることはよく知られている）。固定の変化ステップでさえ採用でき、各繰り返しで適合を実現するための課題に良く適している。他方では、モデル・ベースの予測制御を用いる手法がフォローされる場合、制約はその計算の間、制御動作に自然に課せられ得る。

周囲及びタスク照明の構成設定を調整した後に、ｋ＊Ｔ１がＴ２の倍数であるかどうかが調べられ、ここでｋは周囲及びタスク照明調整サイクルの数を計数する正の整数である。倍数ではない場合、周囲及びタスク照明の新規な調整ステップが進行する。しかし、倍数である場合、この時、アクセント照明が合わされるときである。これは、このセットの設定の最初の見積もりのために以前に説明されたのと同じステップをフォローすることによりなされる。すなわち、周囲及びタスク照明の現在の構成設定として関連する照明サブ・シーンは、境界条件（これらの設定がこの調整の間、変化しないままである）として働き、アクセント照明に関連する性能指数、光効果が、アクセント照明器具に対する新しい構成設定を適合させて評価するために用いられる。

アクセント照明モジュールの構成設定を調整した後、照明雰囲気の調整の１つの繰り返しサイクルは終わることになり、必要に応じて、新しいものが、知覚の入力に基づいて周囲照明の新規な調整へ戻ることにより始まる。

図２は、照明システムで照明シーンを自動的にレンダリングするための光制御システム１０のブロック図を示す。光制御システム１０は、照明システム（図示せず）の照明モジュールの構成設定１２を生成する。

光制御システムは、基本の光効果においてレンダリングされるべき照明雰囲気を分解するための分解ユニット１４を有する。照明雰囲気は、抽象的（要約的）に記述されて、データ・ファイル２６として分解ユニット１４へロードされる。分解ユニット１４は、図１に示される方法のステップＳ１０を実行するのに特に適している。照明雰囲気に含まれる基本の光効果は、光効果の分類に従って光効果のセットを形成する分類ユニット１６に転送される。このように、分類ユニット１６は、図１に示される方法のステップＳ１２を実行するのに特に適している。それから、光効果のセットは、所望の照明雰囲気の調整され調和したレンダリング及び洗練のために調整ユニット１８に転送される。この目的のため、調整ユニット１８は、部屋の種々異なる位置に位置され、これらの種々異なる位置で照明パラメータを測定するのに適しているセンサ２０、２２及び２４から信号を受信する。これらセンサは、例えば光検出器である。調整ユニット１４は、図１に示される方法のステップＳ１４乃至Ｓ２６を実行するのに特に適している。このように、調整ユニット１４は、ソフトウェア実行ステップＳ１４乃至Ｓ２６を実行する処理ユニットにより実施され、所望の照明雰囲気のレンダリング及び洗練に関係する作業を遂行するための一つ以上の上述のアルゴリズムを特に実行してもよい。

本願で説明されている発明は、全ての室内照明カテゴリ：周囲、タスク及びアクセント照明の光効果を特徴付ける複雑な照明雰囲気をレンダリングするために、自動構成、監視及び屋内の照明インフラストラクチャの制御に適用できる。

従って、本発明は、非常に複雑及び用途が広い取付けのため、進歩した古くならない照明管理システムの一部としてみなせる。さらに、本願に開示された解決は、要約的な記述から照明雰囲気又はシーンを自動的にレンダリングするための方法又はシステムに対する補足のアイデアである。

本発明の少なくとも幾つかの機能は、ハードウェア又はソフトウェアにより実行される。ソフトウェアでの実施態様の場合には、単一又は複数の標準マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが、本発明を実行する単一又は複数のアルゴリズムを処理するために用いられる。

用語「を有する」は、他の要素又はステップを除外しないし、「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しないことに留意されたい。さらにまた、請求項内の何れの参照符号も、本発明の範囲を制限するものとして解釈されない。

Claims (17)

1. 照明システムで照明雰囲気を自動的にレンダリングするための光制御システムであって、レンダリングされるべき照明雰囲気を基本の光効果に分解し、前記基本の光効果を光効果のセットに分類し、照明システムで光効果のセットの実現を調整する光制御システム。
2. 前記基本の光効果は、
   −前記照明システムの周囲照明モジュールにより供給されるべき周囲光効果と、
   −前記照明システムのタスク照明モジュールにより供給されるべきタスク光効果と、
   −前記照明システムのアクセント照明モジュールにより供給されるべきアクセント光効果とのうちの少なくとも２つを有する、請求項１に記載の光制御システム。
3. 一方のセットの光効果は周囲及びタスク光効果を有し、他方のセットの光効果はアクセント光効果を有する、請求項２に記載の光制御システム。
4. 前記光効果のセットの実現を調整することは、
   −前記照明システムで光効果の各セットを実現するための構成設定の最初の見積もりを計算し、
   −光効果の種々異なるセットに対する種々異なる時間的尺度を利用して閉ループ形式の種々異なる構成設定を段階的に洗練することを有する、請求項１、２又は３に記載の光制御システム。
5. 前記照明システムで光効果の各セットを実現するための構成設定の最初の見積もりを計算することは、第１のターゲットとして光効果の第１のセットを選択し、第１のターゲットの光効果に関連する性能指標だけが評価され、第１のターゲットに含まれない光効果に対して供給される前記照明システムの光モジュールがスイッチオフされるように、第１のターゲットの構成設定を計算し、第２のターゲットとして光効果の第２のセットを選択し、第２のターゲットの光効果に関連する性能指標だけが評価され、第１のターゲットに対して計算された構成設定が前記照明システムのそれぞれの光モジュールに適用されるように、第２のターゲットに対する構成設定を計算することを有する、請求項４に記載の光制御システム。
6. 第１の計算は、近似方法であるポイントごとの照明方法、等照度のラインを使用する方法のうちの１つで実行される、請求項５に記載の光制御システム。
7. 種々異なる時間的尺度を利用して閉ループ形式の異なる構成設定を段階的に洗練することは、
   −光効果の異なるセットの期間値がそれらの長さにおいて異なる当該期間値を、光効果の各セットに割り当てることと、
   −各期間値で、光検出器で取り出される指標、及び実際の期間値と関連した光効果のセットの光効果に関連する光度測定の大きさを読取り、照明雰囲気の実際にレンダリングされた光効果と意図された光効果との間の逸脱を評価することと、
   −評価された逸脱に基づいて前記照明システムで光効果の各セットを実現するための構成設定を調整することとを有する、請求項４、５又は６に記載の光制御システム。
8. 構成設定を調整することは、光効果の各セットに対する評価された逸脱性能指標から評価し、前記逸脱性能指標の評価に基づいて、構成設定を調整するための制御アルゴリズムを適用することを有する、請求項７に記載の光制御システム。
9. 前記制御アルゴリズムは、適した構成設定を表す数のパラメータを再帰的に評価する根拠として確率的な最適化技術を適用することを有する、請求項８に記載の光制御システム。
10. 確率的な最適化技術を適用することは、同時的摂動の確率的な近似値に基づく方法を適用することを有する、請求項９に記載の光制御システム。
11. 前記制御アルゴリズムは、モデル・ベースの予測的制御を有する、請求項８に記載の光制御システム。
12. 種々異なる構成設定を段階的に洗練することは、照明雰囲気の変更が視覚に対して滑らかで、輝度の急な変化が防止されるように選択される構成設定の適合ステップを有する、請求項４乃至１１の何れか一項に記載の光制御システム。
13. 段階的に洗練するプロセスの繰り返し当たりの照度の許された変化における最大の変化は、大きさにおいて拘束される、請求項１２に記載の光制御システム。
14. −基本の光効果においてレンダリングされるべき照明雰囲気を分解するステップと、
    −前記基本の光効果を、等しく分類された光効果の種々異なるセットに分類するステップと、
    −照明システムで等しく分類された光効果のセットの実現を調整するステップとを有する、前記照明システムで照明雰囲気を自動的にレンダリングする光制御方法。
15. コンピュータにより実行されるとき、請求項１４に記載の方法を実施可能にするコンピュータプログラム。
16. 請求項１５に記載のコンピュータプログラムを格納する記録担体。
17. 請求項１４に記載の方法を実施するためにプログラムされ、照明システムとの通信のためのインタフェースを有する、コンピュータ。

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