JP2016529676A - ユーザの光暴露を感知するためのシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、２つの別々の方向から受光するために２つの別々の位置に配置される受光器２０、２２、２３、２４、２５の少なくとも１つのペアを有するウェアラブル装置１０と、受光器２０、２２、２３、２４、２５のペアが受光した光の光強度に基づいて、方向性のある照度を決定する制御ユニット１１０とを含む、周辺光強度を感知するためのシステム１００に関する。

Description

本発明は、周辺光強度を感知するためのシステム、及び斯様なシステムを用いて周辺光強度を感知するための対応する方法に関する。システムは、周辺光強度を感知するためのウェアラブル装置で構成されるか、又は斯様なウェアラブル装置を含む。

光への暴露は、太陽の日照周期との体内時計の適切な同期を可能にする、重要なメカニズムである。光暴露のタイミング、期間、強度、及びスペクトル組成は全て、いわゆる、２４時間の概日リズムに対する人のエントレインメント（同調）に影響を及ぼす。特に、目への光暴露は、人の休息‐活動パターンを強くコントロールする。周りの社会的スケジュールに対して体内時計の位相ずれを有する特定の人々のために、うまく規定された時間における明るい光への暴露を用いて、人々の体内時計を進めるか又は戻してずらし、当該体内時計を人々の社会的必要性とより良く整合させることができる。また、季節性情動障害の治療のためにも、時間を決めた明るい光への定期的な暴露は有効な手段である。光の生物学的、非視覚的な効果に対して、とりわけ目の位置での鉛直面照度は特に関連性がある。この鉛直面照度は、健康的な、うまく同調された、安定した概日リズムを達成するために、１日の十分な時間の間、一定の閾値レベルを超える必要がある。

したがって、複数日の間、あるいは複数週さえもの間にわたり人が暴露される光レベル、とりわけ鉛直の光レベルの評価は、人の行動や身体活動の診断のための重要な手段である。この目的で、既存のアクチグラフィ製品は、ユーザの活動及び光暴露を測定する。最もよく利用されているのは、例えばアクティウォッチといった、組み込まれた光センサを有する手首装着式装置である。しかしながら、これらの装置は、目の視線方向とは通常一致しない１方向でしか光を測定できないので、ユーザの目の鉛直面照度の正確な測定が可能でない。

現在のアクチグラフィ装置では、光センサモジュールは、通常、主要感度軸が装置のディスプレイ面に対して直交するように、すなわちユーザの手の外側の表面に対して直交するように、前面に取り付けられる。したがって、測定方向は手首の位置及び体位に依存し、この結果、センサの主要感度軸はユーザが見る方向とは完全に独立している。例えば、人々が腕を下方に向けて立っているとき、装置は鉛直面照度を測定する。しかしながら、人々が腕を膝又は机の上にして座っているとき、装置はむしろ水平配向での光暴露を測定する。光の生物学的、非視覚的な効果に対して、目での鉛直方向における光暴露を評価することが重要なので、現在の手首装着式装置は、目の鉛直面照度の最適な測定を与えない。現在の手首装着式装置の光の測定は、目のレベルでの実際の光暴露の０．５未満しか反映しないことが推定される。更に、現在の手首装着式装置は、衣類（長袖）によるセンサの被覆のために照度の測定が不可能である恐れがある、センサ被覆等の状況を考慮しない。

斯様な手首装着式装置は、例えば、睡眠に関する情報を監視するためのシステム及び方法を示す米国特許出願公開第２００８／０３１９３５４Ａ１号に示されている。この文献に示される手首装着式装置は、ユーザの周辺照明の強度に関する情報を提供する照明センサを含む。センサの信号は、適切な電子計算手段によって更に処理される。

米国特許出願公開第２０１３／０１０００９７Ａ１号は、周辺照明条件に基づいてディスプレイの照明を制御する装置及び方法に関する。

Kristof Van Laerhoven等による「Sustained logging and discrimination of sleep postures with low-level, wrist-worn sensors」、WEARABLE COMPUTERS, 2008. ISWC 2008. 12th IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA、28 September 2008 (2008-09-28), 69〜76ページは、睡眠姿勢の長期の粗視化された検出のための単純な低電力センサの使用を評価する研究に関する。

国際特許公開第２０１１／０８９５３９Ａ１号は、光治療目的のための制御装置、ウェアラブル装置、及び照明システムに関する。

以下において、方向性のある照度とは、この方向における平面上の面積当たりの光束として規定される。例えば、鉛直面照度又は水平面照度とは、それぞれ鉛直面又は水平面上に当たる光を指す。

したがって、本発明の目的は、方向性のある照度、すなわち水平面照度及び／又は鉛直面照度等の特定の方向における照度の正確な測定が可能な、周辺光を感知するためのシステム、並びに当該システムのための方法を提供することである。

この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。

本発明は、少なくとも２つの受光手段を用いて光を検出し、強度又はスペクトル等の、検出された光のデータを用いて、ユーザの鉛直面照度及び／又は水平面照度を決定するという着想に基づく。受光手段は、例えばユーザによって装着されるべきウェアラブル装置といった、少なくとも１つの携帯可能な装置上に提供される。したがって、ユーザの光暴露を感知するための光暴露感知システムは、少なくとも１つのウェアラブル装置と、少なくとも１つのウェアラブル装置上に配置される、別々の方向から受光する少なくとも２つの受光器と、少なくとも２つの受光器が受光した光の光強度に基づいて、方向性のある照度を決定する制御ユニットとを含む。

したがって、一実施形態によると、少なくとも２つの受光手段の光取り込み領域すなわち受光面が別々の方向の法線を有するように、少なくとも１つの身体ウェアラブル装置上に配置される、当該少なくとも２つの受光手段を有するシステムが提供される。したがって、鉛直の受光面を有する受光手段が、鉛直面照度を測定する。ここで、通常、受光手段の主要受光方向又は主要光感知方向は、受光手段の光取り込み領域に対して通常は直交する方向である、受光手段の主要感度の方向を指す。好ましくは、別々の配向で配置された少なくとも２つの受光手段を含む、１つのウェアラブル装置が提供される。しかし、システムは、各々が少なくとも１つの受光手段を有する、例えば頭部装着式装置、手首装着式装置、ブローチ型装置等といった２以上のウェアラブル装置を含んでもよい。身体装着式装置を用いるとき、装置の配向は、ユーザの体位に依存する。したがって、ウェアラブル装置は、好ましくは、装置を装着するユーザの最も一般的な体位において、少なくとも２つの受光手段の受光方向が別々であるように構成される。受光手段が受光した光に対応する、すなわち別々の方向に対応する光のデータは、方向性のある照度を決定するために、制御ユニットによって用いられる。好ましくは、ユーザの鉛直面照度及び／又は水平面照度が決定される。光のデータは、強度及び／又はスペクトルのデータに対応する。したがって、本目的は、少なくとも１つの身体ウェアラブル装置を含む、２方向の光感知機能を有する光暴露感知システムによって達成され、少なくとも２つの別々の方向で測定された光暴露は、例えば受光器から提供された光のデータの比を用いて、ユーザの水平面照度及び／又は鉛直面照度に対する測定を与えるためのアルゴリズムによって組み合わされる。

本発明によると、少なくとも２つの受光手段すなわち受光器は、これら受光器が互いに独自の主要光感知方向を有するように配置される。最も好ましくは、受光手段は、互いに対して直交して配置される。したがって、別々の方向、好ましくは直交する方向からの光が受光され、次いで、（鉛直面）照度を決定するために、対応する光のデータが用いられる。

更に、本発明の光暴露感知システム内に制御ユニットが提供される。この制御ユニットは、受光器が受光した光に対応する光のデータを組み合わせ、したがってユーザの目に到達する鉛直面照度及び／又は水平面照度のより正確な測定を達成する。別々の光感知方向の測定値を、例えば比較するか、平均するか、又は比を取るといったように組み合わせることによって、単一の光感知方向を有する装置と比べて、目の位置での鉛直面照度とのより良好な相関を与える光暴露パラメータが取得される。この相関は、直交する方向から受光した光に対応する光のデータを組み合わせるとき、更に一層改善される。制御ユニットは、ウェアラブル装置（又は複数のウェアラブル装置のうちの１つ）内に含まれる。しかしながら、光暴露感知システムは、受光した光に基づいて照度を決定するための別体の制御ユニットを含んでもよい。この別体の制御ユニットは、ウェアラブル装置を充電及び／又は較正するためのドッキングステーション内に組み込まれてもよい。いずれの場合でも、制御ユニットと少なくとも１つのウェアラブル装置とは、有線ベース又は無線の技術を介してデータを交換する。

好ましくは、受光器はペアにグループ化され、各ペアの受光器は、１つのウェアラブル装置の表面で光が直交する方向から受光されるように設置される。例えば、第１の受光器が装置の前面に配置され、第２の受光器が装置の側面に配置される。場合により、ウェアラブル装置は、受光器の２以上のペアを含む。この場合、受光器のうちの少なくとも１つは、当該受光器に対して直交して配置される２以上の他の受光器とペアにされる。例として、装置は、装置の側面に配置される４つの側方受光器と、装置の前面に配置される１つの前方受光器とを含む。したがって、前方受光器は、１つ又は２以上の側方受光器とペアにされる。好ましくは、制御ユニットは、直交性の条件に基づいてペアを規定する。また、受光器のペアのセットアップ中に考慮される、ウェアラブル装置の配向、又は受光器が受光した光強度が一定の閾値を超えるかどうか等の、追加の条件があってもよい。したがって、光暴露感知システムのための好ましい一実施形態は、２つの別々の方向から光を受光するために２つの別々の位置に配置される、少なくとも１つのペアの受光器を有する少なくとも１つのウェアラブル装置と、ペアの受光器が受光した光の光強度に基づいて、鉛直面照度を決定する制御ユニットとを含む。

通常、受光器は同一のタイプであるか、又はこれら受光器はスペクトル感度若しくは空間感度のうちの少なくとも１つに関して異なってもよい。ここでスペクトル感度とは、スペクトル帯域幅に対する受光器の感度を指す。空間感度とは、受光面の法線に対する角度の範囲内でそれぞれの受光器が光を受光する当該角度、すなわち受光器の指向性感度を指す。受光器は、白色光又は少なくとも１つの所定のスペクトル帯域幅の光に対して感度がある。言い換えると、受光器は、白色光センサ及び／又はＲＧＢ光センサを含む。言い換えると、受光器は、例えば可視光スペクトルの範囲内又は赤外線若しくは紫外線スペクトルも含む範囲内といった、１つ又は複数のスペクトル範囲の光を受光する。また、例えば、短波長の範囲における概日システムのより高いスペクトル感度のために、短波長だけといった所定の波長帯域に対応する光のデータだけが考慮されてもよい。

更に、各受光器は、受光した光に対応する光のデータを有する信号を生成するための光センサを含む。代替的に、受光器の一部又は全部は、導光手段を介して、それぞれの受光器が受光した光に対応する信号を生成する１つの共通の光センサに接続されてもよい。この場合、受光器は光センサとして提供されるのではなく、集光した光を更なる処理のためのセンサに向けて供給するための導光ファイバに結合される、光学レンズ等の光学集光装置として提供されるにすぎない。したがって、ウェアラブル装置は、光を別々の方向から光感知素子まで導光するための光ファイバを用いた１つだけの光感知素子を有する。受光した光に対応して生成された信号は、照度を決定するための制御ユニットに伝送される。

ウェアラブル装置すなわち身体ウェアラブル装置は、押しボタン等の何らかの固定機構によって衣類に組み込み可能である。好ましい実施例では、ウェアラブル装置は、ユーザの手首に装置を取り付けるための手首バンドを有する腕時計型の装置としてデザインされる。場合により、装置は腕時計に組み込まれる。ウェアラブル装置は、操作モジュールと、操作モジュールに接続される手首バンドとを含み、受光器は、操作モジュール及び／又は手首バンド上の様々な位置に配置される。好ましくは、操作モジュールは、受光器によって提供された信号を処理し、記憶するための集積回路を含む。ウェアラブル装置のための他の構成は、ブローチ型、ベルト型、又はヘッドランプ型の装置である。

好ましい実施形態によると、ウェアラブル装置は、ユーザの例えば心拍数、体温、血中酸素飽和度等の身体パラメータを測定するための活動測定ユニットを更に含む。好ましくは、システムは、データを記憶し、ロギングするための記憶ユニットを更に含む。記憶ユニットは、制御ユニット内に含まれるか、又は別個に提供されてもよい。後者の場合若しくは制御ユニットが別個に提供される場合、又は２以上のウェアラブル装置が提供される場合、少なくとも１つのウェアラブル装置は、好ましくは、例えばウェアラブル装置間、ウェアラブル装置とシステムの他のユニットとの間、又は同様にウェアラブル装置と他のシステムとの間のデータ交換のための、通信ユニットを含む。この通信は、無線又は有線ベースである。したがって、光暴露感知システムは、好ましくは活動データ、時間、配向等の更なるデータに加えて、ユーザの光暴露に関するデータを記録する。加えて、ウェアラブル装置は、測定されたパラメータ、時間等を表示するための表示ユニットを含む。

更に、ウェアラブル装置の配向を決定するために、ウェアラブル装置内に配向ユニットが組み込まれる。これらの手段により、制御ユニットは、受光器から受信した例えば強度又はスペクトルのデータといった光のデータを、地面に対するそれぞれの受光器の配向に基づいて重み付けする。斯様な配向ユニットは、３Ｄ動き感知装置及び／又は加速度計を含む。例えば、ユーザの目の照度を決定するために、鉛直面照度だけが考慮される。したがって、受光器が鉛直に配向される、すなわち鉛直方向において受光面を有するときだけ、照度はこの受光器からサンプリングされ、非鉛直の受光器配向に対する光のデータは無視する。

例示的な一実施形態では、光暴露感知システムは、照明制御システムと組み合わされ、したがって照明制御システムの中央制御ユニットは、光暴露感知システムから受信した決定された照度値を、照明システムを制御するための制御パラメータ又はフィードバックパラメータとして用いる。照明システムは、複数の照明装置、又はランプ、ゴーライト（ｇｏＬＩＴＥ）若しくはエネルギライト等の単一の装置を含む。これらの手段により、一定の時間にわたるユーザの適切な光暴露が保証され得る。

好ましくは、方向性のある照度、特に鉛直面照度を決定することは、２つの受光器が受光した光に対応する光のデータの比を取ること、特に光強度の比を取ることを含む。２つの受光器は別々の方向に向けて配向されるので、比は、別々の方向の光に基づく。これらの手段により、鉛直面照度、全体照度に対する日光の寄与、装置の配向、及び／又は１以上の受光器が被覆され、この結果、より少ない光が受光される受光器被覆の状況等の、複数のパラメータが評価される。

更なる実施形態では、照度の決定は、少なくとも２つの別々の方向（好ましくは直交する方向）の光のデータの平均化を含む。これらの手段により、単一の光感知方向を有する装置と比べて、目の位置での照度とのより良好な相関を与える光暴露パラメータが取得される。受光器は好ましくは直交する方向に配置されるので、平均の信号又は光強度も、２つの別々の直交する光感知方向に対応する。また、この平均化は、加重平均することも指し、信号は最初に重み付けされ、重み付けされた信号から平均が取られる。つまり、平均化は、受光器の寄与に対する様々な重み係数を用いて行われる。重み係数は、装置の配向（配向は、例えば装置内の３Ｄ加速度計によって導出されるか、又は別々の方向から受光した複数の受光器の光の光強度に基づいて決定されてもよい）、又は受光器の絶対強度及び／若しくはこれら絶対強度の比に依存する。下記に説明されるとおり、ある信号が無視されるように、あるセンサ信号に対する重み係数がゼロであってもよい。

通常、例えば光強度といった光のデータは、照度を決定するときに重み付けされる。好ましくは、光のデータは、ウェアラブル装置の配向に基づいて、ひいては対応する受光器の配向に基づいて重み付けされる。例えば、照度を決定するために光強度を組み合わせるときに、より鉛直方向に近い、すなわち鉛直面照度を測定する受光器の光強度は、他の受光器の光強度よりも強く重み付けされる。重み付けをした後に、光強度の加重平均が決定される。

所定の条件の下で、受光器が受光した光強度のうちの１つだけが、照度を決定するために考慮される。例えば、受光器被覆の状況では、より高い値を有する受光器の光のデータだけが、すなわち、受光した光強度のうちのより高い強度を決定するためにこれらの光強度を比較した後に、考慮される。別の実施例では、より鉛直配向に近い受光器（又は複数の受光器）に対応する光強度だけが考慮される。また、本明細書に説明されるとおり、受光した光強度を比較することによって、より鉛直の受光器(又は複数の受光器)が決定されてもよい。受光器のうちの１つの信号だけを考慮することの代替で、全ての信号が記録され、後でユーザ自身が、複数の受光器から受信した信号のうちの全部を用いるか、又は一部だけを用いるかを決定してもよい。これらの手段により、１つの受光器の測定が、目の光暴露に対する測定として用いられるのに最も正確な信号として考慮される。

受光器が受光した光の光強度の比が一定の値を超えるか、又は下回る場合、受光器被覆が決定される。言い換えると、受光器の光強度が所定の倍数を超えて異なる場合に、受光器被覆が決定される。例えば、第１の受光器により受光された光強度が、第２の受光器により受光された光強度の３分の１（又は３倍）である場合、受光器被覆が決定される。したがって、受光器の信号の比は、受光器被覆又は受光器の故障の指標としての機能を果たす。もちろん、光暴露感知システムは、例えば光又は音声のアラーム信号によって、ユーザに受光器被覆について知らせてもよい。受光器被覆が発生したとき、有効な照度は、好ましくは、被覆された受光器の信号は無視して、他の受光器の信号から導出される。信号が一定の閾値を下回る（＜３０ルクス）とき、及び／又は受光器のうちの一方の信号が他方と５０％を超えて異なるとき、受光器被覆が決定される（これらの条件に対して、第２の受光器は袖に被覆されているとみなされる）。

本発明の更なる実施形態によると、受信した受光器の光のデータに基づいて、日光と人工光との寄与が決定される。このために、好ましくは受光した光強度の比が用いられる。ここで仮定が用いられ、自然光の寄与は、より鉛直配向に近い受光器と、より水平配向に近い受光器との両方でほぼ同じであり、一方、電灯光の条件では、自然光は相対的に少なく、鉛直配向における電灯光の寄与は、水平配向における電灯光の寄与の典型的には半分又は一層（２０％に至るまで）少ない。電灯光のための水平面照度に対する鉛直面照度の照度比はｆであり、ｆは０．２〜０．５の間（好ましくは約０．４）の値を有し、式は
Ｓ１＝Ｘ＋Ｙ
Ｓ２＝Ｘ＋ｆＹ
Ｘ／Ｙ＝｛（１／ｆ）＊Ｓ２−Ｓ１｝／｛（１／ｆ）＊（Ｓ１−Ｓ２）｝
であり、Ｘは自然光の寄与を、Ｙは電灯光の寄与を示し、Ｓ１はより高い、すなわちより水平方向に近い信号を示し、Ｓ２はより低い、すなわちより鉛直配向に近い信号を示す。

好ましくは、人工光に対する日光の比は、より鉛直配向に近い受光器が受光した光強度の２倍と、より水平配向に近い受光器が受光した光強度との間の差と、より水平配向に近い受光器によって受光した光強度と、より鉛直配向に近い受光器によって受光した光強度との間の差の２倍との間の比として仮定され、Ｘ／Ｙ＝（２＊Ｓ２−Ｓ１）／（２＊Ｓ１−２＊Ｓ２）である。

更に、ウェアラブル装置の配向は、複数の受光器から受光した光強度に基づいて決定される。例えば、より高い光強度を受光する受光器が、より水平配向に近い、すなわち水平面照度を測定することが仮定される。

好ましくは、ウェアラブル装置の配向、及び／又は照度に対する日光の寄与は、光強度が所定の閾値を超えて互いに異なる場合、及び／又は受光器被覆が決定されない場合に限り、受光器のペアの光強度に基づいて決定されるにすぎない。これらの手段により、受光器被覆から生じるアーチファクト及び／又は受光した光強度間の不十分な差が回避される。例えば、屋外では、光暴露はかなり均一で、両方の受光方向に対して同様の光暴露をもたらし、したがって自然光の寄与の決定又は配向の決定は意味がない。

本発明の別の態様によると、任意の上述の実施例による光暴露感知システムを用いて周辺光強度を感知するための方法が提供される。したがって、少なくとも１つのウェアラブル装置上に配置される、別々の方向から受光する少なくとも２つの受光器を用いてユーザの光暴露を感知するための方法は、別々の方向、好ましくは直交する方向から受光器により受光するステップと、別々の方向から受光した光のデータに基づいて、方向性のある照度を決定するステップとを含む。受光方向のうちの少なくとも１つは水平ではない。好ましくは、照度の決定は、受光した光強度の平均又は比を用いる。これらの手段により、ユーザの鉛直面照度等の方向性のある照度が評価され得る。

本発明により、ユーザの光暴露、特にユーザの目での鉛直の光暴露の、正確な、自由行動下の測定が評価され、これは一般的な照明アプリケーションにとって大きな関心が持たれる。例えば、これは、単一のユーザに対する健康的な日光の量の割合の実現を監視することによって、健康を強化するサービス又は提案を可能にする。これは、一般的な照明システムを制御するためのフィードバックパラメータとして用いられることができ、したがって照度は、１日の２４時間内でのユーザの生物学的な光暴露の必要性を自動的に充たす。

また、本発明は、本発明の任意の上述の実施形態による方法を実行するために提供されるコンピュータプログラムも対象とする。このコンピュータプログラムは、光暴露感知手順又はライト制御を実行するために、本明細書に説明される光暴露感知システムのメモリ又は照明制御システムのメモリ内部に、製造業者によって格納される。斯様なコンピュータプログラムを記憶するために、適切な記憶媒体が提供される。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して解明されるだろう。

本発明による一実施形態の光暴露感知システムのウェアラブル装置の斜視図である。 本発明の一実施形態による光暴露感知システムの構成要素のブロック図である。 本発明による別の実施形態の手首装着式装置の斜視図である。 本発明の更なる実施形態による照明制御システムのブロック図である。

図１は、手首装着式装置１０を装着しているユーザ（示されていない）の環境内の周辺光強度を感知するための、本発明による光暴露感知システム１００の手首装着式装置１０を示す。通常、手首装着式装置１０は、長方形又は円形の平坦なボックスの形状の操作モジュール１２と、手首バンド１４の両端を用いて操作モジュール１２の両側に取り付けられる、可撓性の手首バンド１４とを含む。手首バンド１４の内径は、手首装着式装置１０がユーザの手首上に快適に装着されるような寸法とされる。装置１０を着けるために、手首バンド１４は広げられるための一定の弾性を有するか、又は手首バンド１４に開閉機構（図には示されていない）が提供されてもよい。通常、操作モジュール１２及び手首バンド１４は、一般的な腕時計と類似して形成される。操作モジュール１２の上面１６上には、装置１０の状態情報、又は例えば時間、日付等といった任意の他の情報を表示するための表示ユニット１８が提供される。また、もちろん装置１０は、手首装着式装置ではなく例えばヘッドランプと類似した頭部装着式装置、又はブローチ等の取り付け可能な装置として構成されてもよい。また、各々が少なくとも１つの受光器を有する、２以上の装置１０がシステム１００内に含まれてもよい。この場合、装置１０は、データを交換するために有線ベース又は無線で互いに通信する。

更に、装置１０は、主にそれぞれ前方から又は側方から受光できるように配置される、前方受光器２０と側方受光器２２とを含む。したがって、前方受光器２０の主要感度の軸又は方向は、装置１０の前面１６に対する法線として向けられ、側方受光器２２の主要感度の軸又は方向は、前面１６の平面において、又は前面１６の平面と平行に、すなわち前方受光器２０の軸に対して垂直に向けられる。これらの手段によって、装置１０は、垂直な、すなわち直交する２方向から受光できる。

図２に示される光暴露感知システム１００の更なる実施形態では、操作モジュール１２は、例えば記憶ユニット１４０、表示ユニット１８、配向ユニット１３０、ユーザの身体パラメータを感知するための活動測定ユニット１２０、並びに／又は、無線及び／若しくは有線ベースの伝送を用いてデータを送信及び受信するための通信ユニット１５０といった、複数の構成要素を受け入れるハウジングとして形成される。したがって、装置は、活動すなわち身体パラメータと、光暴露すなわち照度との両方を測定することができる。活動測定ユニット１２０によって測定される活動パラメータは、心拍数、体温、血中酸素飽和度、血圧等のうちの少なくとも一部を含む。装置１０の空間的配向を決定するための配向ユニット１３０は、加速度計等として実現され、したがって装置１０の３次元位置、ひいては装置１０の受光器２０、２２の位置が決定され得る。この情報は、装置１０の配向に基づいて、受信したデータを重み付けするために、制御ユニット１１０によって用いられる。システム１００内に２以上の装置１０が含まれる場合には、装置１０は、データ交換のために制御ユニット１１０と有線ベース又は無線で通信する。

制御ユニット１１０は、電気信号を処理するための集積電子回路を含み、装置１０の操作モジュール１２内に含まれるか、又は図２に示されるように、光暴露感知システム１００のドッキングステーション１７０等の別体のユニット内に含まれるかのいずれでもよい。後者の場合、装置１０は、通信ユニット１５０を用いた有線ベース又は無線の通信を介して、制御ユニット１１０とデータを交換する。ドッキングステーション１７０は、更に装置１０を充電又は較正するために構成されてもよい。更に、制御ユニット１１０は、何らかの記憶手段を含んでもよい。代替的に又は追加的に、ウェアラブル装置１０内に記憶ユニット１４０が含まれてもよい。

図３では、互いに対して直交する配向で配置される複数の側方受光器２２、２３、２４、２５を有する、更なる実施形態のウェアラブル装置１０が示される。この場合、制御ユニット１１０は、受光器２０、２２、２３、２４、２５を、直交する配向を有するペアにアレンジする。例えば、前方受光器２０と、任意の側方受光器２２、２３、２４、２５とは、斯様な直交する受光器のペアを表す。また、前方受光器２０は、２以上の側方受光器２２、２３、２４、２５とペアにされてもよい。図３では、側方受光器２３、２５は、手首バンド１４に設置されるように示されているが、これら側方受光器２３、２５は、前方受光器２０及び他の側方受光器２２、２４の配向に対してより上部及びより下部での垂直な方向に向けて配向される限り、操作モジュール１２の側面に設置されてもよい。次いで制御ユニット１１０は、例えば配向、測定された光強度、又は信号品質に基づいて、照度を決定するための特定の受光器のペアからのデータを選択する。

制御ユニット１１０は、活動測定ユニット１２０からの活動データ、配向ユニット１３０からの配向データ、装置１０の充電レベル、受光器２０、２２、２３、２４、２５からの光強度信号等を受信する。ユーザの目での鉛直面照度を決定するために、制御ユニット１１０は、例えば受光器２０と２２とのペアといった、直交する受光器の少なくとも１つのペアの信号を組み合わせる。装置１０等のアクチグラフィ手首装着式装置がユーザによって袖の上に装着されるときでさえ、当該装置の受光器の測定値は、目での鉛直面照度と０．５未満の相関しか有しないことが知られている。しかしながら、本発明の一実施形態によると、目の位置での鉛直面照度に対する測定としての光暴露パラメータを取得するために、２つの別々の直交する方向において測定された光強度が組み合わされる。これにより、１つの光感知方向だけを有する装置と比べて、目での照度とのより良好な相関が達成される。制御ユニット１１０は、直交する受光器のペアから受信した光強度の比を用いるか、又はこれら光強度から平均を取ることによって、光暴露パラメータを取得する。また、制御ユニット１１０は、例えばそれぞれの受光器の信号品質や推定配向に基づくか、又は予め設定されたパラメータを用いて、１つの受光器のペアの光強度を重み付けし、また、更なる受光器のペアから受信した光強度も重み付けしてよい。一実施例では、ある受光器のペアから受信した強度のうちのより高い値を有する光強度だけが、鉛直面照度を決定するために考慮される。これは、この受光器のペアに対する受光器被覆が検出された場合に有用である。

一実施形態では、制御ユニット１１０による処理は、受光器被覆調整のアルゴリズムを含み、受光器２０、２２、２３、２４、２５が衣類等によって被覆されているかどうかが決定される。このために、ある受光器のペアから受信した光強度間の相違が、例えばこれら光強度の比を用いて評価される。例えば、前方受光器２０の光強度信号Ｓ１と側方受光器２２の光強度信号Ｓ２との比が決定される。比Ｓ１／Ｓ２が０．３３以下である場合、これは受光器被覆を示唆する。したがって、ある直交する受光器のペアから受信した光強度間の比が、例えば０．３３といった下方閾値を下回るか、又は同様に例えば３といった上方閾値を超える場合、受光器被覆が決定される。

受光器被覆の場合、装置１０及び制御ユニット１１０内のソフトウェアプラットフォームの読出しは、目の鉛直面照度の測定として、側方受光器２２によって測定された、より高い強度の値のみを考慮する。代替的に、ユーザは、斯様なアクションを承認するか、又は拒否する機会を与えられる。また、ユーザは、音声アラーム等によって、受光器被覆について知らされる。もちろん、上述のように、制御ユニット１１０は装置１０自体の中に設置されてもよく、したがって、光の情報は装置１０内で組み合わされる。この場合、装置１０に組み込まれた制御ユニット１１０のアルゴリズムは、記憶すべき値として側方受光器２２の入力だけを取り、前方受光器２０からの入力は無視する。

任意の前述の実施形態と組み合わされ得る更なる実施形態では、制御ユニット１１０は、ユーザによって経験される照度における電灯光の寄与と日光の寄与とを区別するためのアルゴリズムを含む。屋外の光暴露は、より均一で、水平の受光配向と鉛直の受光配向とに対して同様の光暴露をもたらすので、日光は常に、直交する受光器のペアである受光器２０、２２の両方に対しておよそ同じ量だけ寄与するはずである。対照的に、屋内のすなわち人工の光は、より不均一で、鉛直面照度に対して水平面照度のおよそ半分だけ寄与するはずである。したがって、直交する受光器のペアである受光器２０、２２によって知覚される信号は相違するはずであり、通常、屋内では、水平配向に近い受光器２０、２２の何れかがより高い強度の値を測定する。したがって、直交的に感知する２つの受光器の信号は、以下の仮定を用いて日光の寄与と電灯光の寄与とを区別するために用いられる。日光の寄与Ｘは、直交する受光器のペアである受光器２０、２２の両方で同じであり、すなわち日光の寄与Ｘは、水平配向及び鉛直配向において同じである。対照的に、電灯光の寄与Ｙは、水平配向の受光器では１であり、鉛直配向では典型的には０．５又は更に小さく、鉛直配向では例えば０．２〜０．４の間である。場合により、０．５ではなく、平均値を取って０．３５〜０．４を用いてもよい。したがって、水平配向において受光する受光器２０と、鉛直配向において受光する側方受光器２２とによって光強度を測定するとき、前方受光器２０は信号Ｓ１を測定し、側方受光器２２は信号Ｓ２を測定する。電灯光内における水平面照度に対する鉛直面照度の照度比は、ｆ（ｆは０．２〜０．５の間、好ましくは０．３５〜０．４の間の値を有する）で示され、Ｘは自然光の寄与を、Ｙは電灯光の寄与を示し、以下の関係
（１） Ｓ１＝Ｘ＋Ｙ、及び
（２） Ｓ２＝Ｘ＋ｆＹ
が用いられる。これらの関係から、日光と電灯光との比Ｘ／Ｙは、
（３） Ｘ／Ｙ＝｛（１／ｆ）＊Ｓ２−Ｓ１｝／｛（１／ｆ）＊（Ｓ１−Ｓ２）｝
を用いて得られる。つまり、ｆ＝０．５に対し、Ｘ／Ｙ＝（２＊Ｓ２−Ｓ１）／（２＊Ｓ１−２＊Ｓ２）である。これらの関係では、信号Ｓ１は常に、より水平配向に近い受光器から生じる。

日光の寄与を決定することに加え、直交する受光器のペアが受信した光強度は、ウェアラブル装置１０の配向を決定するためにも用いられる。ある受光器のペアの２つの受光器２０、２２のうち、より高い強度の信号を受信する受光器２０が、より水平配向に近いはずなので、制御ユニット１１０は、より高い光強度値を提供する受光器２０を水平な受光器として特定することによって、装置１０の位置を推定することができる。

もちろん、電灯光の寄与と日光の寄与とを決定するためのアルゴリズムは、受光器被覆が発生していない場合、及び信号Ｓ１の値と信号Ｓ２の値とが近すぎない場合にだけうまく機能する。値Ｓ１と値Ｓ２とが近すぎる、すなわちＲ＝１である場合、ユーザはおそらく屋外にいるか、又は光を非常に拡散する屋内環境内にいる。したがって、制御ユニット１１０は、好ましくは、Ｓ１が最も高い光強度を受光する受光器、すなわち、より水平配向に近い受光器からの信号として規定され、比Ｒ＝Ｓ１／Ｓ２が１．１＜Ｒ＜４を充たす場合にだけ、自然光の寄与と人工光の寄与とを決定するための、又は装置１０の配向を決定するためのアルゴリズムを適用する。したがって、Ｓ１／Ｓ２＞＝１である。Ｒが１〜１．１の間であるとき、又はＲ＞４のとき、上記の関係（１）〜（３）は適用されない。Ｒ＞４の場合、ほとんどの光が１方向から来ており、非常に少ない日光の寄与を有して、光の大部分は電灯光から来ていることを示す。この場合、日光の寄与は、無視できるほど小さいものとみなされ得る。これは関係
（４） Ｙ＞＞Ｘであり、Ｓ２＝Ｘ、及びＳ１＝Ｘ＋Ｙ
を仮定し、Ｓ２信号から導出され得る。

Ｓ２から導出されるこの値Ｘは、このとき鉛直面照度の最善の表現である。前の条件が当てはまり、且つＳ２＝Ｘが例えば２０ルクス未満といったように非常に低いとき、信号Ｓ２を提供する受光器は、おそらく袖によって被覆されている。この場合、Ｓ１が鉛直面照度の最善の表現を与える。

更なる実施形態では、手首装着式装置１０は、重力又は地磁気に対する配向を測定する、例えば加速度計又は３Ｄ動き感知装置といった配向ユニット１３０を含む。通常、配向の情報は、鉛直面照度、若しくは自然光の寄与あるいは電灯光の寄与を決定するための、又はある直交する受光器のペアの光強度信号を組み合わせるときに、より鉛直配向に近い配向を有する受光器により多く重み付けを与えるための、アルゴリズムで用いられる。この場合、組合せアルゴリズムは、２つの感知方向を、目の鉛直面照度を表す１つのパラメータへと統合し、２つの光感知方向に対する重み係数は、０〜１の間の値を有する。受光器の光感知方向が目の視線方向と正確に一致するとき、制御ユニット１１０によって、当該光感知方向の重み係数が１に設定される。同様に、受光器の光感知方向が視線方向に対して直交するとき、当該光感知方向の重み係数は０に設定される。

本発明の更なる実施形態によると、任意の上述の実施形態による光暴露感知システム１００は、一般的な照明システムと組み合わされる。このために、装置１０又は制御ユニット１１０は、照明システム３００を制御するための照明制御システムである中央制御ユニット２００と通信して、ユーザが、安定した、うまく同調された、健康的な睡眠と覚醒とのリズムのために必要とされる最適な刺激を達成するために、所与の時間において、より多くの又はより少ない光を必要とすることを示す。また、装置の出力は、装置１０によって表示若しくは出力されるインジケータによるか、又はウェブサービスを介してのいずれかで、ユーザに健康的な光暴露についてのフィードバックを与えるためにも用いられる。次いで中央制御ユニット２００は、光暴露感知システム１００から受信したデータに基づいて、例えば大型照明システム、又は単一のランプ、ゴーライト（ｇｏＬＩＴＥ）若しくはエネルギライト等である、１以上の照明システム３００を制御する。これらの手段により、２４時間内でのユーザの光暴露が生物学的な光暴露と自動的に一致することが保証される。

上述の実施例では、制御ユニット１１０によって更に処理され、及び／又は記憶されることのできる電気信号へと光を変換するために、受光器２０、２２、２３、２４、２５としてセンサが用いられる。一実施形態では、センサ２０、２２、２３、２４、２５は、光を感知できる電子部品によって表される。しかしながら、センサではなく、同様に光に対する最大感受性の主軸を有する、集光し、更に、集光した光を、導光手段を介して装置１０内に含まれる共通のセンサに向けて供給し、この結果当該共通のセンサによって電気信号が生成される光学素子の形式の、他の種類の受光器２０、２２、２３、２４、２５を配置することも可能である。また、受光器２０、２２、２３、２４、２５（すなわち、センサ又は任意の他の種類の集光光学素子）は、例えば可視光スペクトルの範囲内又は赤外線若しくは紫外線のスペクトル領域内といった、１以上のスペクトル範囲の光を受光するように提供されてもよい。したがって、制御ユニット１１０は、ある選択されたスペクトル範囲に基づいて、受光器２０、２２、２３、２４、２５の信号を処理する。

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示され説明されたが、斯様な例示及び説明は、例示的又は典型的であると考えられるべきであり、限定と考えられるべきではなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。当業者によって、特許請求された発明を実施するにあたり、図面、明細書、及び添付の請求項の研究から、開示された実施形態の他のバリエーションが理解され達成されることができる。請求項で、「含む」の文言は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外するものではない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを意味するわけではない。請求項のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 少なくとも１つのウェアラブル装置と、
   前記少なくとも１つのウェアラブル装置上に配置される、別々の方向から受光する少なくとも２つの受光器と、
   前記少なくとも２つの受光器が受光した光の光強度に基づいて、方向性のある照度を決定する制御ユニットと、
   を含む、ユーザの光暴露を感知するための光暴露感知システムであって、
   前記少なくとも２つの受光器が前記別々の方向から受光した光の前記光強度に基づいて、人工光に対する日光の比が決定される、
   光暴露感知システム。
2. 前記制御ユニットは、前記少なくとも２つの受光器が受光した光の前記光強度の比を用いて、前記方向性のある照度を決定する、前記請求項１に記載の光暴露感知システム。
3. 前記少なくとも２つの受光器のうちの少なくとも２つは、直交する方向から受光するように、互いに対して直交する別々の配向で配置される、請求項１又は２に記載の光暴露感知システム。
4. 前記方向性のある照度を決定することは、前記少なくとも２つの受光器が受光した光の前記光強度の平均又は加重平均を取ることを含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
5. 前記光強度は、前記ウェアラブル装置及び／又はそれぞれの前記少なくとも２つの受光器の配向に基づいて、様々に重み付けされる、請求項１乃至４の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
6. 前記制御ユニットは、前記少なくとも２つの受光器が受光した光の前記光強度が、所定の倍数を超えて互いに異なり、及び／又は一定の閾値を下回る場合に、受光器被覆を決定する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
7. 所定の条件の下で、前記制御ユニットは、鉛直面照度を決定するために、より高い値を有する前記光強度だけを考慮する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
8. 前記少なくとも２つの受光器は、同一のスペクトル感度を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
9. 前記少なくとも２つの受光器が受光した前記光強度のうち、より高い光強度がＳ１と示され、前記光強度のうち、より低い光強度がＳ２と示され、ｆは電灯光内における水平面照度に対する鉛直面照度の照度比である場合に、人工光に対する日光の比Ｘ／Ｙが、
   Ｘ／Ｙ＝｛（１／ｆ）＊Ｓ２−Ｓ１｝／｛（１／ｆ）＊（Ｓ１−Ｓ２）｝
   による関係に基づいて決定される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
10. 前記ウェアラブル装置の配向は、より高い光強度を受光する受光器が、より水平配向に近いと仮定することによって決定される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
11. 前記ウェアラブル装置の配向、及び／又は人工光に対する日光の比は、前記少なくとも２つの受光器が受光した光の前記光強度の比が１ではなく、所定の閾値を超える場合、及び／又は受光器被覆が決定されない場合に限り、前記光強度に基づいて決定される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
12. 別々の方向から受光する前記少なくとも２つの受光器は、ペアにグループ化され、前記制御ユニットは、前記方向性のある照度を決定するために、複数の前記ペアから受光器のペアを選択する、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
13. 前記ウェアラブル装置及び／又は前記光暴露感知システムは、
    ユーザの身体パラメータを測定するための活動測定ユニットと、
    前記ウェアラブル装置の配向及び／又は前記少なくとも２つの受光器のうちの少なくとも１つの配向を決定するための配向ユニットと、
    データを記憶するための記憶ユニットと、
    データを表示するための表示ユニットと、
    データ交換のための通信ユニットと、
    のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光暴露感知システム。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光暴露感知システムと、
    少なくとも１つの照明システムと、
    前記光暴露感知システムから受信した決定された前記方向性のある照度を、前記照明システムを制御するためのフィードバックパラメータとして用いる、中央制御ユニットと、
    を含む、所定の光暴露を保証するための照明制御システム。
15. 少なくとも１つのウェアラブル装置上に別々の方向で配置される２つの受光器を用いてユーザの光暴露を感知するための方法であって、
    前記受光器により前記別々の方向から受光するステップと、
    前記別々の方向から受光した光の光強度に基づいて、方向性のある照度を決定するステップと、
    を含み、
    前記受光器が前記別々の方向から受光した光の光強度に基づいて、人工光に対する日光の比が決定される、
    方法。
    

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