JP2014186960A - 照明制御システム及び照明制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する領域を照明する照明光が入射する領域を含む領域を、設定された明るさになるように制御することができる照明制御システム及び照明制御方法を提供する。
【解決手段】照明制御システム１は、照明器具１２により照明される領域を撮像して画像データを出力するカメラ装置１３と、制御装置１１とを有する。制御装置１１は、照明器具１２以外の他の照明器具１２の調光状態に応じて画像データにおける他の照明器具１２からの照明の影響を受ける影響部分領域の照度の補正を行って補正された照度と、画像データにおける他の照明器具１２からの照明の影響を受けない非影響部分領域の照度と、に基づいて、領域の明るさが設定値になるように、照明器具１２を調光制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、照明制御システム及び照明制御方法に関する。

従来より、照明制御システムが、建物などにおける照明を制御するために広く用いられている。照明制御システムには、例えば室内の照度に応じて、室内が所望の明るさになるように１又は２以上の照明器具を調光制御するシステムがある。

例えば、室内が設定された明るさになるように、各照明器具を調光制御する場合、照度センサを用いて照明すべき領域の照度を検出し、制御装置は、検出された照度に基づいて、調光信号を生成して各照明器具へ出力する。

照明すべき領域が１つで、その領域の照度を照度センサにより検出するのであれば、制御装置は、その領域が設定された明るさになるように、各照明器具を調光制御することができる。

また、照明すべき領域が複数あって、各領域をそれぞれに設定された明るさになるように制御する場合も、各領域が隣り合う領域からの照明の影響を受ける領域を有しなければ、制御装置は、各領域が設定された明るさになるように、各照明器具を調光制御することができる。

しかし、各領域が隣接する領域の照明の影響を受ける領域を含む場合、各領域を設定された明るさになるように調光制御する場合に問題が生じる。

まず、照度センサは、その１つの領域だけの照度を検出するのではなく、隣接する他の領域の照度も含めて検出してしまうため、照度センサを用いた場合、制御装置は、複数の領域のそれぞれの照度を個別に検出することができない。そのため、複数の領域のそれぞれを設定された明るさになるように制御するためには、一つの領域のみの照度を検出するように照度センサを設置し、かつ隣接する領域からの照明光が各領域に入らないように、各照明器具を設置する等の方法を採らなければならなくなる。

また、カメラを用いて、カメラからの画像データから、照明すべき領域の照度を算出する方法も提案されているが、所望の明るさに照明すべき領域が、隣接する領域からの照明光の影響を受ける領域を含む場合は、照明すべき領域の調光制御を適切に行うことはできない。

特開２０１１−８１９８２号公報

そこで、実施形態は、隣接する領域を照明する照明光が入射する領域を含む領域を、設定された明るさになるように制御することができる照明制御システム及び照明制御方法を提供することを目的とする。

実施形態の照明制御システムは、照明器具により照明される領域を撮像して画像データを出力するエリアセンサと、前記照明器具以外の他の照明器具の調光状態に応じて前記画像データにおける前記他の照明器具からの照明の影響を受ける影響部分領域の明るさの第１の検出値の補正を行って補正された第１の検出値と、前記画像データにおける前記他の照明器具からの照明の影響を受けない非影響部分領域の明るさの第２の検出値と、に基づいて、前記領域の明るさが設定値になるように、前記照明器具を調光制御する制御装置と、を有する。

実施形態の照明制御システムによれば、隣接する領域を照明する照明光が入射する領域を含む領域を、設定された明るさになるように制御することができる照明制御システム及び照明制御方法を提供することができる。

実施形態に係わる照明制御システムの構成図である。 実施形態に係わる、建物内の天井に設置された複数の照明器具１２により照明される床の照明範囲を示す平面図である。 実施形態に係わる調光制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係わる、領域Bの隣接領域である領域Aの調光度に応じた、照度L（B（a））を補正するための係数テーブルTBLの例を示す図である。 実施形態に係わるグリッド照明システムの構成を説明するための図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

（構成）
図１は、本実施形態に係わる照明制御システムの構成図である。照明制御システム１は、センタ装置としての制御装置１１と、複数の照明器具１２と、カメラ装置１３とを含んで構成されている。制御装置１１と、複数の照明器具１２と、カメラ装置１３とは、互いに信号伝送ライン１４により接続されている。
各照明器具１２は、信号伝送ライン１４を介して、制御装置１１からの調光データを受信する。カメラ装置１３は、信号伝送ライン１４を介して、制御装置１１へ画像データを送信する。

制御装置１１は、中央処理装置（以下、CPUという）１１ａと、ROM、RAM等を含む記憶装置１１ｂを含む。制御装置１１では、CPU１１ａがROMに記憶された調光制御プログラムを読み出して、RAM上に展開して、実行することにより、照明制御システム１の各機能を実現する。後述するように、カメラ装置１３からの画像データを受信して、制御装置１１は、複数の照明器具１２を制御する調光データを出力する。
制御装置１１は、さらにキーボード、マウスなどの入力装置（図示せず）と、照明制御を行うために制御用画面を表示するモニタ（図示せず）も有している。

各照明器具１２は、例えば発光部である発光ダイオード（以下、LEDという）を利用した照明装置であり、受信した調光データに基づいて発光部の発光量を制御して、照明光を出射する。

複数の照明器具１２の一部は、信号伝送ライン１４に直接接続されて、調光データを受信し、他の一部は、信号伝送ライン１４に接続された端末制御器１５の信号伝送ライン１６を介して、調光データを受信するように、照明制御システム１は構成されている。

ここでは、複数の照明器具１２によって２つの領域A,Bが照明され、各領域A,Bが、それぞれについて設定された明るさになるように、複数の照明器具１２の調光制御が行われる場合を説明する。

カメラ装置１３は、CMOSセンサであり、対物光学系を有して、２つの領域A,Bを含む二次元領域を撮像するエリアセンサである。すなわち、カメラ装置１３は、複数の照明器具１２により照明される領域A,Bを撮像して画像データを出力するエリアセンサである。カメラ装置１３は、信号伝送ライン１４を介して、画像データを制御装置１１へ送信する。

制御装置１１は、受信した画像データから、領域A,Bのそれぞれの領域の画像データを切り出し、さらに、後述する、各領域において設定された影響部分領域と非影響部分領域の画像データを抽出し、各部分領域の画像の画素の輝度値から、各部分領域の照度を算出する。

制御装置１１は、各領域A,Bの影響部分領域の照度と非影響部分領域の照度に基づいて、各領域用の１又は２以上の照明器具１２への調光データを生成し、各照明器具１２へ送信することにより、各領域が設定された明るさになるように各照明器具１２の調光制御を実行する。

図２は、建物内の天井に設置された複数の照明器具１２により照明される床の照明範囲を示す平面図である。照明制御システム１の複数の照明器具１２の一部により、領域Aが照明され、複数の照明器具１２の他の一部により領域Bが照明されるように、複数の照明器具１２が建物内に設置されている。

カメラ装置１３は、２つの領域A,Bを含む領域の画像データを制御装置１１へ送信する。制御装置１１は、受信した画像データの中から領域A,Bのそれぞれの領域の画素の輝度値から、次に説明するように、領域A,Bのそれぞれの照度を演算により求める。

まず、各照明領域において、隣接する照明領域を照明する照明器具による照明の影響を受ける影響部分領域と、隣接する照明領域を照明する照明器具による照明の影響を受けない非影響部分領域とが、画像データの各領域に対して予め設定される。

例えば、図２において、領域Bにおいては、領域Aに近い領域B（ａ）（点線と二点鎖線で囲まれた斜線で示す部分）が領域Aの照明の影響を受ける影響部分領域である。よって、領域B（ａ）は、隣接する領域Aを照明する照明器具１２からの配光が重なる重複配光範囲である。さらに、領域Bにおいて、領域Aから遠い領域B（ｂ）が領域Aの照明の影響を受けない非影響部分領域である。

このような領域Bにおける影響部分領域B（ａ）と非影響部分領域B（ｂ）は、照明設備設計における配光状態に基づいて設定してもよいし、あるいは、隣接する領域Aの照明機器をオンして、領域Aの照明の影響範囲を実際に測定してその測定結果から設定してもよい。

領域Aにおいても、影響部分領域A（ｂ）と非影響部分領域A（ａ）は同様に設定され、領域Bに近い領域A（ｂ）（点線と二点鎖線で囲まれた斜線で示す部分）が領域Bの照明の影響を受ける影響部分領域であり、領域Bから遠い領域A（ａ）が領域Bの照明の影響を受けない非影響部分領域である。よって、領域A（ｂ）は、隣接する領域Bを照明する照明器具１２からの配光が重なる重複配光範囲である。

記憶装置１１ｂには、画像データに対して予め設定された、画像データ中の影響部分領域A（ｂ）、非影響部分領域A（ａ）、影響部分領域B（ａ）及び非影響部分領域B（ｂ）の領域あるいは範囲を示す領域設定データが予め記憶される。すなわち、画像データにおける各影響部分領域と各非影響部分領域とを設定するは領域設定データが、記憶装置１１ｂに予め設定される。

制御装置１１は、この領域設定データに基づいて、画像データから各影響部分領域と各非影響部分領域を抽出する。具体的には、制御装置１１は、この領域設定データに基づいて、カメラ装置１３からの画像データを、領域Aの影響部分領域Ａ（ｂ）の画素群、非影響部分領域A（ａ）の画素群、領域Bの影響部分領域B（ａ）の画素群、及び非影響部分領域B（ｂ）の画素群に区別する。そして、制御装置１１は、記憶装置１１ｂに記憶された領域設定データに基づいて、各部分領域の画像データの画素の輝度値から、各部分領域の照度を算出することができる。

なお、各領域A,Bの照度を算出するときに、各領域を照明する照明器具１２の色温度に基づいて補正するようにしてもよい。その場合、制御装置１１は、各照明器具１２の色温度の情報を記憶装置１１ｂに予め記憶しておく。

さらに、制御装置１１は、各領域における、各領域全体に対する影響部分領域の割合を計算して、記憶装置１１ｂに記憶する。例えば、領域Aの場合、（影響部分領域A（ｂ）の面積／領域A全体の面積）の値が、領域Aにおける、影響部分領域割合値RAとして、記憶装置１１ｂに記憶される。同様に、領域Bであれば、（影響部分領域B（ａ）の面積／領域B全体の面積）の値が、領域Bにおける、影響部分領域割合値RBとして、記憶装置１１ｂに記憶される。

（動作）
次に、制御装置１１の調光制御動作について説明する。制御装置１１は、各領域A,Bが、領域A,B毎に設定された明るさになるように、複数の照明器具１２を調光制御する。

図３は、調光制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。制御装置１１は、２つの領域A,Bが、それぞれについて設定された明るさになるように各照明器具１２の調光制御を行うが、以下、領域Bが、設定された明るさになるように各照明器具１２が制御される場合を説明する。図３の調光制御プログラムは、制御装置１１のROMに記憶され、CPU１１ａがROMから読み出して実行する。

まず、CPU１１ａは、カメラ装置１３からの画像データを取得する（S1）。画像データは、信号伝送ライン１４を介して受信される。

そして、CPU１１ａは、領域Bに隣接する領域である領域Aの照明器具１２がオンであるか否かを判定する（S2）。制御装置１１は、領域Aの明るさの制御も行っているので、領域Aを照明する照明器具１２のオン・オフ状態を判定することができる。

領域Aの照明器具１２がオンでなければ（S2:NO）、処理は、S5に移行する。

領域Aの照明器具１２がオンであるとき（S2:YES）、CPU１１ａは、領域Aに対する影響部分領域B（ａ）の割合である影響部分領域割合値RBが、所定値Rt以上であるか否かを判定する（S3）。

影響部分領域割合値RBが所定値Rt以上でないとき（S3:NO）、CPU１１ａは、影響部分領域B（ａ）の照度L（B（a））を補正して、自己の領域Bの照度を決定する（S4）。すなわち、影響部分領域B（ａ）の照度L（B（a））を補正して得られた照度Lａ（B（a））と、非影響部分領域B（ｂ）の照度L（B（ｂ））とに基づいて、照度L（B）が決定される。

まず、各部分領域の照度は、その部分領域の画素群の輝度値から算出される。CPU１１ａは、画像データの中の領域Bの影響部分領域B（ａ）の画素群の輝度値から算出した照度L（B（a））と、非影響部分領域B（ｂ）の画素群の輝度値から算出した照度L（B（ｂ））とを算出する。影響部分領域B（ａ）の画素群と非影響部分領域B（ｂ）の画素群は、上述した領域設定データに基づいて抽出される。

そして、領域Bの照度L（B）は、次のようにして、影響部分領域B（ａ）の照度L（B（a））と、非影響部分領域B（ｂ）の照度L（B（ｂ））とから求められる。

制御装置１１は、領域Aの明るさの制御も行っており、領域Aを照明する照明器具１２のオン・オフ状態の情報と、オン状態の場合は領域Aの明るさの設定値に対応する調光度の情報とを有しているので、領域Aの照明のオン・オフ状態と調光度に応じて、影響部分領域B（ａ）の照度L（B（a））の値を補正する。そして、制御装置１１は、その補正した照度である照度Lａ（B（a））と、非影響部分領域B（ｂ）の照度L（B（ｂ））とに基づいて、照度L（B）を決定する。制御装置１１は、例えば、照度L（B）を、照度Lａ（B（a））と照度L（B（ｂ））の平均値を算出して決定する。

領域Aを照明する１以上の照明機器１２がオンであるとき、影響部分領域B（ａ）の照度L（B（a））の値を、領域Aの照明器具１２に対する調光度に応じて補正し、その補正された照度である照度Lａ（B（a））と、照度L（B（ｂ））とに基づいて、照度L（B）が決定される。

例えば、領域Aの照明器具１２に対する調光度に応じて予め設定した係数を用いて照度L（B（a））を補正して、その補正された照度である照度Lａ（B（a））と、照度L（B（ｂ））とに基づいて、照度L（B）が決定される。

図４は、領域Bの隣接領域である領域Aの調光度に応じた、照度L（B（a））を補正するための係数テーブルTBLの例を示す図である。

図４の係数テーブルTBLには、領域Aの調光状態である調光度に応じ複数の係数が設定されている。例えば、領域Aの調光度が０〜１０以下の範囲にある場合、係数は０．９７であり、照度L（B（a））に係数０．９７が乗算された値が、照度Lａ（B（a））となる。さらに、領域Aの調光度が９０〜１００以下の範囲にある場合は、照度L（B（a））に係数０．７０が乗算された値が、照度Lａ（B（a））となる。係数テーブルTBLの係数は、このように利用される。

すなわち、影響部分領域B（ａ）の明るさの検出値である照度L（B（a））を、領域Aの調光状態（ここでは領域Aの明るさの設定値に対応する照明器具１２の調光度）に応じて補正し、補正された照度値である照度Lａ（B（a））と、非影響部分領域B（ｂ）の明るさの検出値である照度L（B（ｂ））とに基づいて、領域Bの照度が決定される。

従って、領域Aの照明器具１２がオンであれば、領域Aの照明器具１２の調光状態に応じ重み付けを用いて補正された照度である照度Lａ（B（a））と、照度L（B（ｂ））とに基づいて、照度L（B）が決定される。

S4の後、CPU１１ａは、S3で決定された照度に基づいて、各照明器具１２の調光制御を行う（S5）。

以上のように、制御装置１１のCPU１１ａは、領域Bを照明する照明器具１２以外の他の照明器具（領域Aを照明する照明器具１２）の調光状態に応じて画像データにおける他の照明器具からの照明の影響を受ける影響部分領域B（ａ）の明るさの検出値である照度L（B（a））の補正を行って補正された検出値である照度Lａ（B（a））と、画像データにおける他の照明器具からの照明の影響を受けない非影響部分領域B（ｂ）の明るさの検出値である照度L（B（ｂ））と、に基づいて、領域Bの明るさが設定値になるように、照明器具１２を調光制御する。

また、影響部分領域割合値RBが所定値Rt以上であるとき（S3:YES）、CPU１１ａは、影響部分領域B（ａ）の照度L（B（a））を補正しないで、自己の領域Bの照度を決定し（S6）、調光制御が実行される（S5）。すなわち、制御装置１１のCPU１１ａは、画像データにおける領域B全体に対する影響部分領域B（ａ）の割合が、所定の値Rtよりも大きい場合は、補正が行われていない影響部分領域B（ａ）の検出値である照度L（B（a））と、非影響部分領域B（ｂ）の検出値である照度L（B（ｂ））とに基づいて、照度L（B）が決定され、領域Bの明るさが設定値になるように、照明器具１２を調光制御する。

このS3でYESの場合は、領域Bにおける影響部分領域割合値RBが大きいので、領域Aの照明器具１２の影響分を差し引くことなく、領域Bの照度L（B）を決定した方が、全体として、領域Bが、設定された明るさになり易いからである。

S6の後、CPU１１ａは、S4で決定された照度に基づいて、各照明器具１２の調光制御を行う（S5）。

なお、影響部分領域B（ａ）の検出値であるL（B（a））及び非影響部分領域B（ｂ）の検出値であるL（B（ｂ））は、それぞれ領域Bの照明器具１２及び領域Aの照明器具の色温度に応じて補正してもよい。

S5の後は、処理は、S1に戻る。

なお、上述した例では、S2において、隣接する領域の照明器具がオンか否かを判定して、オンしているときに、影響部分領域の照度を補正するようにしているが、S2の処理を設けずに、S4において、影響部分領域の照度を補正するときに、隣接する領域の照明器具がオンか否かを判定して、補正量を決定するようにしてもよい。

具体的には、上記の例の場合、領域Aを照明する１以上の照明機器１２がオフであるときは、影響部分領域B（ａ）の照度L（B（a））の値を、補正のための重み付けを０（ゼロ）として補正し、補正量が０の照度L（B（a））と、照度L（B（ｂ））とに基づいて、領域Bの照度L（B）が決定される。

すなわち、S4において、影響部分領域B（ａ）の明るさの検出値である照度L（B（a））を、領域Aの照明器具１２のオン／オフ状態と調光度を含む調光状態に応じて補正し、補正された照度値である照度Lａ（B（a））と、非影響部分領域B（ｂ）の明るさの検出値である照度L（B（ｂ））とに基づいて、領域Bの照度が決定されるようにしてもよい。

図３の処理は、領域Aを、設定された明るさに制御するためにも実行される。
よって、各領域が、隣接する領域の照明光が入射するような領域であっても、隣接する領域の照明光の影響を考慮して、各領域の明るさが、設定された明るさになるように適切に制御される。

なお、上述した例では、図２に示すように、影響部分領域は１つであるが、照明光が到達する距離に応じて、照度は変化するので、影響部分領域を複数設定してもよい。そして、複数の影響部分領域に、上述した係数を互いに異なるように設定する。

以上の例は、２つの領域の一方が他方の照明の影響を受ける領域を含む場合であるが、３つ以上の領域において、一の領域が他の２以上の領域の照明の影響を受ける領域を含む場合についても、同様に適用可能である。例えば、グリッド照明システムにおいても、同様に適用可能である。

図５は、グリッド照明システムの構成を説明するための図である。図５は、グリッド型システム天井に、複数のグリッド天井用照明器具（以下、グリッド照明器具という）が設置されている状態を示す平面図である。

図５に示すように、複数のグリッド照明器具１２が、室内の天井に、格子状に配置されている。ここでは、点線で囲まれた各領域が、設定された明るさになるように、制御装置１１が、各グリッド照明器具１２の調光制御を行う。

各領域は、４つのグリッド照明器具１２により照明される。４つのグリッド照明器具１２のうちの１つに、カメラ装置１３が設けられている。各領域のカメラ装置１３が、信号伝送ライン１４を介して、自己の領域の画像を含む画像データを制御装置１１に送信する。

各照明領域における、隣接する照明領域を照明する照明器具による照明の影響を受ける影響部分領域と、隣接する照明領域を照明する照明器具による照明の影響を受けない非影響部分領域とが、画像データの各領域に対して予め設定されている。グリッド照明システムの場合、各領域は、最大４つあるいは８つの周囲の領域の照明による４から８の影響部分領域を含む。なお、各領域のカメラ装置１３は、照度を得るための画像データを得るエリアセンサとしての機能だけでなく、人感センサとしての機能も果たしているエリアセンサであってもよい。

そして、各領域の画像データ中の複数の影響部分領域と１つの非影響部分領域の範囲を示す領域設定データが予め設定されて、記憶装置１１ｂに記憶される。よって、制御装置１１は、各領域についての領域設定データに基づいて、各領域の画像データから、各部分領域の画像データを抽出することができる。

よって、各領域の画像データ中の複数の影響部分領域の照度と、１つの非影響部分領域の照度とから、各領域の照度が決定されて、制御装置１１は、各領域が自己の設定された明るさになるように、複数のグリッド照明器具１２を調光制御する。

以上のように、本実施形態の照明制御システムによれば、隣接する領域を照明する照明光が入射する領域を含む領域を、設定された明るさになるように制御することができる。

なお、以上説明した動作を実行するプログラムは、コンピュータプログラム製品として、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体や、ハードディスク等の記憶媒体に、その全体あるいは一部が記録され、あるいは記憶されている。そのプログラムがコンピュータにより読み取られて、動作の全部あるいは一部が実行される。あるいは、そのプログラムの全体あるいは一部を通信ネットワークを介して流通または提供することができる。利用者は、通信ネットワークを介してそのプログラムをダウンロードしてコンピュータにインストールしたり、あるいは記録媒体からコンピュータにインストールすることで、容易に本実施形態の照明制御システム及び照明制御方法を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として例示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 照明制御システム、１１ 制御装置、１１ａ CPU、１１ｂ 記憶装置、１２ 照明器具、１３ カメラ装置、１４ 信号伝送ライン、１５ 端末制御器、１６ 信号伝送ライン。

Claims (7)

1. 照明器具により照明される領域を撮像して画像データを出力するエリアセンサと、
   前記照明器具以外の他の照明器具の調光状態に応じて前記画像データにおける前記他の照明器具からの照明の影響を受ける影響部分領域の明るさの第１の検出値の補正を行って補正された第１の検出値と、前記画像データにおける前記他の照明器具からの照明の影響を受けない非影響部分領域の明るさの第２の検出値と、に基づいて、前記領域の明るさが設定値になるように、前記照明器具を調光制御する制御装置と、
   を有する照明制御システム。
2. 前記補正は、前記他の照明器具の前記調光状態に応じた重み付けを用いて行われる請求項１に記載の照明制御システム。
3. 前記調光状態は、前記他の照明器具の調光度である請求項１又は２に記載の照明制御システム。
4. 前記画像データにおける前記影響部分領域と前記非影響部分領域とを設定する領域設定データが予め設定され、
   前記制御装置は、前記領域設定データに基づいて、前記画像データから前記影響部分領域と前記非影響部分領域を抽出する請求項１から３のいずれか１つに記載の照明制御システム。
5. 前記制御装置は、前記画像データにおける前記領域に対する前記影響部分領域の割合が、所定の値よりも大きい場合は、前記補正が行われていない前記第１の検出値と前記第２の検出値とを用いて前記領域の明るさが設定値になるように、前記照明器具を調光制御する請求項１から３のいずれか１つに記載の照明制御システム。
6. 前記第１の検出値及び前記第２の検出値は、それぞれ前記照明器具及び前記他の照明器具の色温度に応じて補正された検出値である請求項１から４のいずれか１つに記載の照明制御システム。
7. 照明器具により照明される領域をエリアセンサにより撮像して画像データを取得し、
   前記照明器具以外の他の照明器具の調光状態に応じて前記画像データにおける前記他の照明器具からの照明の影響を受ける影響部分領域の明るさの第１の検出値の補正を行って補正された第１の検出値と、前記画像データにおける前記他の照明器具からの照明の影響を受けない非影響部分領域の明るさの第２の検出値と、に基づいて、前記領域の明るさが設定値になるように、前記照明器具を調光制御する、
   照明制御方法。

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