JP2018116771A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】地球上の任意の場所における疑似太陽光を再現することができる照明装置を得る。
【解決手段】地球上の複数の場所における太陽光情報を出力することができる太陽光情報源と、太陽光情報源の複数の太陽光情報の中から任意の場所の太陽光情報を選択する太陽光情報選択部12と、選択された太陽光情報から色情報を抽出する色情報抽出部14と、抽出された色情報に基づいて光源装置30が照射する照明光の演色性を制御することにより疑似太陽光を得る制御部15と、を有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、疑似太陽光を得るための照明装置に関するものである。
色に関わる分野、例えば、ファッション産業や自動車産業などでは、色の評価のために、太陽光に近い照明光、すなわち疑似太陽光による照明光が求められる。
特許文献1には、演色性を備えたLED照明装置が記載されている。これは、2つ以上の互いに波長帯域の異なる光を出射する発光ダイオード(以下「LED」という)を有する発光部と、少なくとも3波長分の光エネルギーを測定する受光センサを有する。上記受光センサからの信号によりLEDの駆動電流値を調整して、受光センサの測定値が、予め定めたホワイトバランス設定値になるようにするものである。
特許文献2には、青色光源B、緑色光源G、ピーク波長の異なる第1、第2の赤色光源R1,R2を有する光源部と、第1、第2の赤色光源R1,R2の出力を切り換えて演色性を変化させる電源部とを有する照明装置が記載されている。
特許文献1および特許文献2に記載されている発明は、照明のホワイトバランスあるいは演色性を、求める値に精度よく調整し、あるいは再現性を高めることを目的としている。
特開2004−253309号公報 特開2016−143601号公報
照明装置に求められる機能として、太陽光に近い色成分からなり、かつ、各色成分の比率が太陽光に近い、いわゆる疑似太陽光による照明機能がある。しかし、疑似太陽光とは言っても、地球上の各地域によって、また、1日の時間帯によっても太陽光に含まれる色成分が異なり、各地域において、また、1日の時間帯において風景などの見た目の雰囲気が異なる。
疑似太陽光による照明が求められる場面を想定すると、広範にわたることがわかる。例えば、一般家庭あるいはオフィスなどの室内照明、学校や図書館や病院などの公共施設、美容室、作物の栽培や家畜の飼育などの農業分野、衣服やアクセサリーなどのファッション分野、等々、疑似太陽光による照明が求められる分野は無数にある。
太陽光は、前述のように、地球上の各地域および時間帯によって含まれる色成分が異なり、それに応じて視覚的な雰囲気が異なる。そこで、照明装置の用途によっては、地球上のある地域におけるある時間帯の疑似太陽光で照明すると効果的な場合がある。例えば、イタリアンレストランの室内照明は、イタリアのどこかの地域の疑似太陽光による照明にすると、イタリアの雰囲気が醸し出され、顧客の評判を高めることができる。あるいは、スポーツバーなどにおいて、外国で行われているサッカーなどのスポーツ中継をディスプレイに表示して顧客に提供する場合、現地の疑似太陽光で室内を照明することにより、現地で観戦しているような雰囲気を醸し出すことができる。
地球上のある地域の太陽光に倣った疑似太陽光照明は、現地のリアルタイムの太陽光に倣った疑似太陽光照明であってもよいし、現地の過去のある時点における疑似太陽光照明であってもよい。疑似太陽光照明をこのように利用することにより、サービス産業の需要増大、生産現場における生産性の向上などが期待される。
本発明は、地球上の任意の場所における疑似太陽光を再現することができる照明装置を提供することを目的とする。
本発明に係る照明装置は、
地球上の複数の場所における太陽光情報を出力することができる太陽光情報源と、
前記太陽光情報源の複数の太陽光情報の中から任意の場所の太陽光情報を選択する太陽光情報選択部と、
選択された前記太陽光情報から色情報を抽出する色情報抽出部と、
抽出された前記色情報に基づいて光源装置が照射する照明光の演色性を制御することにより疑似太陽光を得る制御部と、を有することを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、太陽光情報源にある複数の太陽光情報の中から任意の場所の太陽光情報を選択することにより、選択した場所の太陽光に近い疑似太陽光照明を得ることができる。
本発明に係る照明装置の実施形態の概要を示すブロック図である。 前記実施形態の要部を示すブロック図である。 前記実施形態の各部の動作を示すシーケンス図である。 前記実施形態の主要部の動作を示すフローチャートである。 前記実施形態の光源装置の外観の例を示す斜視図である。 加法混合による色度図である。 黒体放射軌跡、等色温度線および色温度調整の例を示すグラフである。
以下、本発明に係る照明装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
[実施例の概要]
図1に示すように、本発明に係る照明装置の実施例は、インターネットなどの通信ネットワーク1を介して接続されたカメラ2、サーバー3、パーソナルコンピュータなどの端末10を有してなる。本実施例におけるカメラ2は、太陽光情報源として機能し、地球上のあらゆる場所にある。したがって無数のカメラ2が設置されまたは携帯されている。各カメラ2は全地球測位システム(以下「GPS」という)を備えていて、画像情報とともに場所情報を生成し送信することができる。
サーバー3は、通信ネットワーク1を介して各カメラ2からの画像情報と場所情報を受信してメモリに保存することができ、また、必要に応じて前記画像情報と場所情報をリアルタイムで送信することができる。したがって、サーバー3は、太陽光情報源としても機能する。
端末10には光源装置30が接続されている。端末10は、サーバー3から画像情報およびこの画像情報とリンクした場所情報を取り込む。端末10は、ディスプレイの表示を見ながらキーボードなどの入力装置を操作することにより、前記場所情報の中から任意の場所の場所情報を選択することができる。場所情報を選択すると、場所情報にリンクした画像情報が端末10に入力される。端末10は、前記画像情報に含まれる色情報を抽出し、抽出した色情報に従って光源装置30を駆動する。前記色情報には、それぞれの色の輝度情報も含む。光源装置30の駆動部は照明装置30に内蔵してもよいし、光源装置30の外に設けてもよい。
[照明装置の主要部の構成]
図2に示すように、地球上に存在している無数のカメラ2のいくつかは、前記ネットワーク1を介してサーバー3にアクセス可能に接続されている。端末10も前記ネットワーク1を介してサーバー3にアクセス可能に接続されている。
端末10は、通信インターフェース11、情報信号選択部12、メモリ13、色情報抽出部14、制御部15を有している。通信インターフェース11は、ネットワーク1を介して端末10とサーバー3との間で信号を送受信する。
情報信号選択部12は、サーバー3から提供される情報またはメモリ13から得られる情報、特に場所に関わる情報の中から希望の情報を選択する。情報信号選択部12の実態は、端末10の操作部、すなわちキーボード、マウスなどであり、操作をサポートするディスプレイも操作部の一部を構成する。
メモリ13は、サーバー3から提供される場所情報、画像情報などを保存する。メモリ13は、端末10がもともと有しているものであってもよいし、外付けのものであってもよい。
色情報抽出部14は、情報信号選択部12で選択された場所情報にリンクする画像情報から、色情報を抽出する。画像情報はカメラ2による撮影画像、例えば風景画像や人物画像などであって、自然光すなわち太陽光で照明された被写体の画像である。画像情報から太陽光の色情報を抽出する。したがって、被写体中に白色の物体があれば、その白色の物体が撮影された部分に含まれている色情報を抽出することにより、精度の良い色情報を得ることができる。被写体中に白色の物体がない場合でも、撮影画像から、照明光源としての太陽光に含まれる色情報を抽出することができる。
制御部15は、抽出された色情報に基づいて、光源装置30の駆動部20の動作を制御する。
情報信号選択部12、色情報抽出部14、制御部15は、端末10にインストールされているソフトウェアによって動作するCPUすなわち中央演算ユニットによってそれぞれの機能が実行される。
駆動部20は、制御部15からの制御信号に従って光源装置30を駆動する。光源装置30は発光光の色温度が異なる複数種類の光源を有していて、複数種類の光源をそれぞれ駆動部20が駆動するとともに、駆動部20による各光源の駆動は、制御部15からの制御信号によって制御される。本実施例では、前記各光源は、発光ダイオード(以下「LED」という)である。
光源装置30の前方には、光源装置30から照射される照明光の一部を受光する光センサ40が配置されている。光センサ40の受光面の前面にはカラーフィルタ50が配置されている。カラーフィルタ50は照明光の色成分を検出するためのフィルタで、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のフィルタからなり、照明光に含まれる赤(R)、緑(G)、青(B)の各色成分を検出する。
センサ40は制御部15に接続されている。光センサ40で検出される各色成分情報は制御部15にフィードバックされる。制御部15は、光センサ40で検出される色情報と色情報抽出部14で抽出した色情報との偏差がなくなるように、駆動部20の動作を制御し、光源装置30から照射される照明光の演色性を制御する。
このようにして光源装置30から照射される照明光は、情報信号選択部12で選択した地球上の任意の場所の太陽光と同じ色情報をもった疑似太陽光である。この疑似太陽光で照明された空間には、情報信号選択部12で選択した場所の雰囲気が醸し出される。
[光源装置]
次に、光源装置40について、より具体的に説明する。光源装置40は、光源として複数のLEDを有する。LEDは、発光光の色温度が異なる複数種類のLEDからなる。図5は光源装置40の例を示しており、筐体の前面に発光光の色温度が異なる複数種類のLEDが一定の間隔で複数列に、かつ、複数種類のLEDが交番的に均等に配置されている。
光源装置40は、複数種類のLEDのうち少なくとも2種類のLEDをそれぞれ前記制御部15が駆動部20を介して制御することにより、照明光の演色性を制御することができる。図5に示す光源装置40は、主として赤色光を発光する赤色LED41と主として青色光を発光する青色LED42が、個別の駆動部20を介して制御部15で駆動および制御されるようになっている。
図6は、周知の加法混合による色度図である。色度図は、x−y平面上にほぼ三角形に近い形の線で表される。ほぼ三角形の内側は、赤(R)の領域、緑(G)の領域、青(B)の領域に分けられる。これら各領域の境界はグラデーションになっている。前記三角形の外縁に沿って付されている数字は、発光色の波長(単位:nm)を示す。赤(R)、緑(G)、青(B)の各光が交わることによって白色光になる。図6で「W」で示す領域が白色の領域で、この白色領域Wが太陽光に近い領域になる。
図7は、黒体放射軌跡、等色温度線を示すもので、図6の白色領域Wを拡大した図と考えてよい。図7において、x−y平面上に描かれている上下3本の曲線のうち上の曲線CUと下の線CLは、白色光の限界を示し、中央の曲線CCは白色光の中心線を示している。曲線CUと曲線CLを結ぶ縦方向の複数の線は等色温度線で、それぞれの等色温度線に対応して記載されている数字は色温度を示している。
図7に示す曲線CUと曲線CLとの間の領域は前記白色領域Wに属しており、この領域内にある照明光は太陽光に近い照明光である。
しかし、曲線CUと曲線CLとの間の白色領域にある太陽光であっても、色成分の比率が異なり、視覚的な色合いが異なり、それぞれの地域の環境が醸し出す雰囲気が異なったものになる。したがって、疑似太陽光照明とはいっても、地球上のどの地域の、さらにはどの時間帯の疑似太陽光であるかによって、照明されているものから醸し出される視覚的な雰囲気が異なったものになる。
そこで、本発明に係る照明装置の実施例では、地球上の希望する場所の太陽光情報を選択し、この太陽光の疑似太陽光で照明することにより、希望する場所の雰囲気を共有できるようにした。
図7には、黒体放射軌跡、等色温度線のほかに、2つの点R1,B1を結ぶ直線Lが描かれている。前記点R1は、赤色系の白色LEDで発光する色温度2600kの前記曲線CCとの交差点を示す。前記点B1は、青色系の白色LEDで発光する色温度7700kの前記曲線CCとの交差点付近の点を示す。
前記直線Lは、前記赤色系の白色LEDと青色系の白色LEDの2種類の光源の発光強度を変えることにより、照明装置40から出射される照明光の色温度を、赤色系白色の色温度2600kと青色系白色の色温度7700kとの間に調整することができることを示している。このように、本実施例によれば、赤色系白色LEDと青色系白色LEDの2種類の光源の発光強度を調整することにより、希望の場所の太陽光に近い照明光を得ることができる。
ただし、赤色系白色LEDと青色系白色LEDの2種類の光源の発光強度を変えると、2つの点R1,B1を結ぶ直線Lに沿って照明光の色温度が変化する。本来であれば、前記曲線CCに沿って照明光の色温度を変化させるのが理想である。理想の色温度変化に近づけるために、黄色系白色、緑色系白色といった光を出射するLEDを設けて、赤色系白色と青色系白色の間をより細かく調整するようにする。これら各色の色温度変化は直線的な変化であって、曲線CCに倣うわけではないが、曲線CCに近づき、精度の高い疑似太陽光を得ることができる。
[照明装置の動作]
次に、図3を参照しながら前記実施例に係る照明装置の動作を説明する。図3は、カメラ2、サーバー3、端末10、光源装置30、光センサ40の動作および相互の信号の授受関係を示す。図3では、時間が上から下に向かって経過するものとして描かれており、また、動作ステップを表す符号が、S1,S2,・・・のように付されている。
図3において、GPS付きの各カメラ2は、場所情報、日時情報およびそのときの太陽光情報を、前記ネットワーク1を介してサーバー3に送信する(S1)。場所情報はGPSによって取得することができ、日時情報はウェブ上に提供されている標準時情報から取得することができる。太陽光情報は、カメラ2による撮影画像情報であってもよい。カメラ2に代わる光センサによって太陽光情報を得るようにしてもよい。
サーバー3は、各カメラ2から送信されてくる場所情報、日時情報および太陽光情報を過去の情報として蓄積し、また、指令によっては、送信されてくるリアルの上記場所情報、日時情報および太陽光情報を一時的に保持する(S2)。
次に、端末10からサーバー3にアクセスする(S3)と、サーバー3から情報選択信号が送り返される(S4)。情報選択信号とは、サーバー3に蓄積されている多数の情報の中から任意の一つ選択するための信号である。端末10のディスプレイには、情報選択信号に基づき、選択用画面がインデックスのような形で表示される(S5)。
端末10に付属するキーボードやマウスなどを操作して、前記選択用画面の中から任意の情報を選択する(S6)。この選択は、地球上の任意の場所、さらに言えば地球上の任意の場所にあるカメラ2を選択することである。場所の選択によって、その場所にあるカメラ2で撮影された画像が選択される。さらには、前記場所における任意の日時に撮影された画像を選択することもできる。前記場所におけるリアルタイムの画像が存在している場合は、リアルタイムの画像を選択することもできる。
上記の選択によって、端末10からサーバー3に選択信号が送信される(S7)。サーバー3は、上記選択信号に対応する画像を選択し(S8)、選択された画像の情報信号を端末10に送信する(S9)。選択された画像の情報信号は、選択された場所の太陽光の下で撮影された画像の情報信号であるから、その場所特有の色情報を含んでいる。
端末10では、サーバー3から送信されてくる画像の情報信号から色情報を抽出し、またこの色情報に基づいて駆動信号を生成する(S10)。「駆動信号」とは、前記駆動部20を介して光源装置30を駆動するための信号のことである。駆動信号は、発光する色成分で区別される光源としてのLEDの種類ごとに生成され、LEDの種類ごとに設けられている駆動部20に個別に入力される(S11)。
光源装置30は、LEDの種類ごとに駆動部20で駆動され、照明光を出射する(S12)。この照明光は、地球上の任意の場所において撮影された画像から抽出された太陽光の色合いに倣って生成された疑似太陽光であり、疑似太陽光で照明されている空間に、前記任意の場所の視覚的な雰囲気を醸し出すことができる。
前記選択信号によって、過去のある場所のある時点を選択すると、その場所のその時点における太陽光と同様の照明光を得ることができる。したがって、例えば、20△△年○月○日の□□□国◇◇スタジアムで行われたサッカーの試合の映像を鑑賞するとき、その場所のその時点を選択すれば、そのときの◇◇スタジアムの視覚的な雰囲気の中で鑑賞することができる。また、前記◇◇スタジアムで行われているサッカーの試合の実況映像を鑑賞するときは、そのときの◇◇スタジアムのリアルタイムの太陽光情報を選択することにより、◇◇スタジアムのリアルタイムの雰囲気の中で鑑賞することができる。
光源装置30から出射される照明光の一部はセンサ40によって受光され、照明光の色情報が検出される(S13)。この検出情報信号は端末10にフィードバックされる(S14)。
端末10は、フィードバックされた検出情報信号と、前記選択信号によって選択された画像から抽出される色情報信号との偏差を演算する(S15)。端末10は、前記偏差がなくなるように修正した駆動信号を光源装置30に送信する(S16)。光源装置30は、選択された場所の太陽光をより一層高い精度で再現した疑似太陽光を出射することができる。
[端末の動作フロー]
次に、端末10の動作フローを、図4を参照しながら説明する。端末10からサーバー3にアクセスし(S21)、サーバー3から送られてくる情報選択信号を受信する(S22)。端末10は、情報選択信号に基づき、ディスプレイに選択用画面を表示する(S23)。
選択用画面中に望みの画像があれば(S24のY)、その画像情報を選択する(S25)。端末10は、サーバー3から、選択した画像信号を受信し、受信した画像信号から色情報を抽出する(S26)。この色情報は、前述の通り太陽光を構成する光の色成分情報である。前記画像信号からは照度情報も得ることができる。
次に、抽出された色情報に基づいて、光源装置30を駆動するための駆動信号を生成する(S27)。光源装置30は、光源として、発光する光の色成分ごとに複数種類のLEDを有しており、LEDの種類ごとに前記駆動部20を有している。前記駆動信号は駆動部ごとに個別に生成され、各駆動信号で各駆動部を個別に駆動する(S28)。前記駆動信号には、前記照度情報に従った駆動電流信号が含まれ、この駆動電流信号に応じて前記各LEDの駆動量が制御され、各LEDからの発光量が制御される。このようにして疑似太陽光が光源装置30から出射される。
光源装置30から出射される照明光は前記センサ40で受光され、端末10はセンサ40からの検出信号を受信する(S29)。この検出信号は、照明光の色成分を検出することによって得られる色情報信号である。端末10はステップS26で抽出された色情報信号と前記検出信号との偏差を演算する(S30)。演算の結果偏差があるかどうかを判断し(S31)、偏差があれば偏差を修正した駆動信号を生成し(S32)、ステップS28に戻る。このようにして精度の高い疑似太陽光を得ることができる。
[照明装置の変形例]
前記実施例では、太陽光情報源がカメラ2であり、また、サーバー3に備えられているものとして説明したが、過去の太陽光情報源は、端末10のメモリ13(図2参照)であってもよい。端末10はサーバー3にアクセスしてサーバーから太陽光情報を取得することができ、取得した太陽光情報をメモリ13に保存することができる。したがって、過去の太陽光情報を利用する場合は、メモリ13に保存されている太陽光情報を用いてもよい。
本発明における太陽光情報源は、本来太陽光の色情報を得ることを目的とするものであるから、必ずしもカメラのように画像を得るものでなくてもよい。前述のx,y平面上で表すことができる色度および照度を測定することができるセンサ類であってもよい。
前記実施例は、太陽光情報源としてのカメラ2は場所情報を取得するためGPSを備えているものとして説明したが、場所情報を取得する装置はGPSに限られるものではない。ネットワークに接続される機器はIPアドレスによって管理され、特定のIPアドレスを持った機器が地球上のどの場所乃至は地域にあるかはIPアドレスから特定することができる。よって、ネットワークに接続されるあらゆる機器場所情報を取得する装置となり得る。
リアルタイムで得る太陽光情報源は、複数のカメラ2およびサーバー3であり、リアルタイムで太陽光情報を受信した端末10は、選択した場所のリアルタイムの太陽光情報に基づいた疑似太陽光を得ることができる。
また、スポーツの実況放送を画像で鑑賞する場合、そのスポーツが行われているスタジアムの画像を連続的に、または間欠的に取得し、取得した画像からその都度太陽光の色成分を取得して、この色成分に倣った照明光を得るようにしてもよい。こうすることにより、刻々と変化する太陽光と同様に変化する疑似太陽光による照明光を得ることができ、より一層真に迫った雰囲気を醸し出すことができる。
本発明に係る照明装置は、これを住宅やオフィスなどの窓や壁、天井などの照明装置として利用することができる。窓の照明装置として利用する場合は、窓枠に沿って窓枠内に光源を配置するとよい。照明装置は、照明対象を直接的に照明するものであってもよいし、間接的に照明するものであってもよい。
各光源の制御による各色成分の発光光量の制御は、デジタル信号によるパルス幅変調(PWM)方式で行ってもよい。
各光源の制御による各色成分の発光光量の制御に加えて、紫外線や赤外線を出射する光源を設けて紫外線や赤外線の出射を制御するようにしてもよい。
本願発明に係る照明装置の用途は限定されるものではないが、用途を例示すると以下のような用途がある。
一般住宅やオフィスの室内、飲食店、スポーツバー、写真撮影スタジオ、美容院、病室、リハビリ室、美術館、乗り物の室内、ブティック、宝飾品店、地下室、工場、農作物の栽培室、家畜舎、製品検査室、日焼けサロン、など。
1 通信ネットワーク
2 太陽光情報源であるカメラ
3 サーバー
20 駆動部
30 光源装置
40 センサ
50 フィルタ

Claims (12)

  1. 地球上の複数の場所における太陽光情報を出力することができる太陽光情報源と、
    前記太陽光情報源の複数の太陽光情報の中から任意の場所の太陽光情報を選択する太陽光情報選択部と、
    選択された前記太陽光情報から色情報を抽出する色情報抽出部と、
    抽出された前記色情報に基づいて光源装置が照射する照明光の演色性を制御することにより疑似太陽光を得る制御部と、を有する照明装置。
  2. 前記光源装置は、発光光の色温度が異なる複数種類の光源を有してなり、前記複数種類の光源をそれぞれ前記制御部が制御する請求項1記載の照明装置。
  3. 前記光源は、発光ダイオード(以下「LED」という)である請求項1または2記載の照明装置。
  4. 前記光源装置から照射される照明光を受光して前記照明光の色成分を検出する光センサを有し、前記制御部は、前記光センサで検出された色情報と前記色情報抽出部で抽出した色情報との偏差がなくなるように前記演色性を制御する請求項1、2または3記載の照明装置。
  5. 前記太陽光情報源は、予め地球上の複数の場所における場所情報と、日時情報と、それぞれの場所情報と日時情報で特定される場所と日時の太陽光情報を保存しているメモリである請求項1乃至4のいずれかに記載の照明装置。
  6. 前記太陽光情報源は、ネットワークに接続されているサーバーであり、前記太陽光情報選択部、前記色情報抽出部および前記制御部は、前記ネットワークに接続されている端末が備えている1乃至4のいずれかに記載の照明装置。
  7. 前記太陽光情報源は、地球上の複数の場所にあるカメラであって、前記ネットワークに接続され、撮影画像に太陽光情報を含んでいる6記載の照明装置。
  8. 前記カメラは、全地球測位システム(以下「GPS」という)を備え、前記GPS情報と前記太陽光情報とをリンクさせて出力する請求項7記載の照明装置。
  9. 前記サーバーは、前記太陽光情報選択部の選択により、前記太陽光情報源からの場所情報にリンクした太陽光情報をリアルタイムで送信することができる請求項6乃至8のいずれかに記載の照明装置。
  10. 前記光源装置は、発光光の色温度が異なる複数種類の光源が交番的に配置されている請求項1乃至9のいずれかに記載の照明装置。
  11. 前記光源装置は、複数の光源が窓枠に沿って配置されている請求項1乃至10のいずれかに記載の照明装置。
  12. 前記光源装置は、天井の照明装置である請求項1乃至10のいずれかに記載の照明装置。
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