JP2677014B2

JP2677014B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP2677014B2
Application number: JP2318585A
Authority: JP
Inventors: 賢幸森下; 洋一田村; 達男大槻; 毅斎藤; 泰博猪飼; 芳郎尾形; 浩一和迩
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1997-11-17
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JPH04190591A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ランプの点灯状態やランプの周囲の状態を
測定し、その結果に応じてランプの点灯状態を変更する
照明装置を提供するものである。

従来の技術人間の眼は照明対象からの反射光を受けるが、一定の
光出力で照明すると反射光は照明対象の材料や表面状態
により変化する。例えば、白い紙では反射光は強く、黒
い紙では反射光は弱くなる。また、人間の視感度は年齢
等の個人差により変化する。

従来の照明装置は、このような場合に人間が手動でボ
リュームやボタンを切り換えることで照明光量の調整を
行っている。

発明が解決しようとする課題人間の眼が受ける光量が照明対象により激しく変化す
ると、眼が疲労する。また照明対象の材料や表面状態に
より見やすいと感じる照明の強度にも個人差がある。ラ
ンプの点灯状態をきめ細かく調整したい場合、いちいち
人間がボリュームを調整して、細かく調整することは非
常に煩雑である。

この発明の目的は、ランプの点灯状態や周囲の状態を
測定し、その結果から自動的にランプの点灯状態を変更
する照明装置を提供することにある。

課題を解決するための手段本発明は、照明装置に、ランプと、ランプの点灯状態
を調整する制御信号を発生する装置と、制御信号に基づ
いてランプを点灯させる装置と、ランプの点灯状態また
はランプの周囲の状態を測定して測定データを提供する
装置と、ランプの点灯状態を変化させる信号を供給する
入力装置とを具備し、測定データと制御信号との関係を
学習し、学習した関係と測定データに基づいてランプの
点灯状態を調整する。

ランプの点灯状態やランプの周囲の状態を測定するた
めに対象物からの反射光または照明対象やランプの周囲
の明るさや光を分光する装置を具備する。

ランプの点灯状態を調整する制御信号を発生する装置
として、メモリーおよび論理計算用ハードウェアを具備
し、ディジタル制御をしたり、ニューラルネットワーク
の構成を使用する。

ランプの点灯状態を制御するためには、インバータ方
式の点灯回路を用いた蛍光灯と可変周波数発生器を具備
したり、ランプの色調を変更するハードウェアを具備す
る。またランプの制御装置への入力装置を具備する。

作用上記した手段によれば、ランプの点灯状態や周囲の状
態の変化に応じて、制御回路で設定したように、ランプ
の点灯状態を調整することが自動的に行うことができ、
個人の好みに合うランプの点灯状態を制御装置に入力す
ることにより、個人の好みにあったように照明対象の材
料や表面状態によりランプの点灯状態を調整できる。

実施例第１図に本発明の一実施例のブロック図を示す。ラン
プの点灯状態や周囲の状態を測定装置１で測定して、そ
の結果を制御装置２で判断し、ランプの点灯状態を決定
して、制御信号をランプの点灯装置３へ伝達して、ラン
プ４の点灯状態を調整する。予め設定されたランプの点
灯状態を個人の嗜好に合わせて変化する場合には、入力
装置５を用いて制御装置に記憶した設定値を更新する。
第２図は本発明の具体的な構成図である。照明装置の例
としてインバータ方式の蛍光灯を示している。以下、こ
の実施例に従って、本発明を詳細に説明する。本実施例
では、反射光をフォトダイオード６で測定する。制御装
置２では、この値をアナログ−ディジタル変換して、反
射光を一定にするための光強度を計算し、その光強度を
実現するインバータ回路への供給周波数を周波数発生器
９に伝達する。この周波数の値はプログラマブルカウン
ターへ設定され、カウンターからその周波数のパルスが
発生する。このパルスはインバータ回路のMOSトランジ
スタ10のゲートに入力され、コイルに指定した周波数の
交流が発生する。ところがランプ４の直前のコイル13の
インピーダンスが周波数により変化するので、ランプ４
に供給される電力が変化し、ランプ４の光量が変化す
る。制御装置２はマイクロコンピュータ等のディジタル
計算機８で構成され、内蔵したプログラムにより反射光
15が一定になるまで、周波数を増減する。例えば、反射
光15が大きい場合、ランプ４の光出力が小さくなるよう
に、周波数を減少する。

第３図に、別の実施例を示す。第３図ａに示すよう
に、人間の視感度は、光の波長により異なる。反射光の
色が異なると、同じ光量でも人間は同じ明るさに感じな
い。第３図ｂは、反射光の波長により、ランプの光量を
調整する照明装置の実施例である。光量の測定装置１
は、３個のフォトダイオード16,17,18と光の３原色であ
る赤，青，緑の硝子フィルター19,20,21で構成した光の
分光装置とそれぞれのフォトダイオードの出力電流を電
圧に変換するオペレーションアンプ22で構成される。３
つのフォトダイオードの信号は切り換えスイッチ25,26,
27で切り換えて順番にオペレーションアンプ22に接続す
る。例えば、赤い紙を照明した場合、反射光は赤の波長
になる。従って、３つのフォトダイオードの出力は赤の
フィルターを持つものが最強になる。３つのフォトダイ
オードの出力から反射光の平均の波長と光量を求め、第
３図ａで示した人間の視感度を考慮して実際に人間が感
じる光強度が一定になる反射光の強度を求める。この反
射光の強度が得られるように第２図で説明した制御装置
２で周波数を制御する。

第４図に別の実施例を示す。赤，青，緑の紙を順次に
照明して、個人の好みの明るさになるように、明るさの
増減を設定するキーを押す。例えば、赤い紙を照明した
場合、明るさの増加を設定するキーを１回押すと、制御
装置の目標反射光量が設定量だけ増加し、現在の反射光
量が目標の反射光量になるようにランプの点灯装置がラ
ンプの光強度を増加する。こうして設定した目標反射光
量は制御装置内のメモリに保持する。この操作により第
４図ａの青，緑，赤に対応する28,29,30の３点の光強度
が、例えば31,32,33のように設定される。別の色の紙を
照明した時は、この３点の間に波長がくるので制御すべ
き光強度を３点の内挿式から計算する。第４図ｂに本実
施例の具体的な構成図を示す。第３図の実施例と同様
に、人間の感じる光強度が一定になるようにランプの光
強度を調整する。本実施例では明るさを増減するキー3
4,35を取り付け、各キーが押されると１、押されていな
いと０の信号を制御装置２に伝達する機能が付加されて
いる。制御装置２では、この２つの信号でメモリーに蓄
えている目標反射光量を予め設定した量だけ増減して再
びメモリーに記憶する。

以上の実施例では、制御装置として一般的なプログラ
ムを考えているが、設定値を再登録する動作は、新しい
状況を学習することになるのでニューラルネットワーク
のアルゴリズムが適している。またニューラルネットワ
ークにはデータを補間する能力もあるので本発明で使用
する制御装置として適している。ニューラルネットワー
クを制御装置として使用する実施例を第５図に示す。ニ
ューラルネットワークのモデルは多数存在するが、ここ
では階層型モデルを用いている。本ニューラルネットワ
ークは、３入力１出力で構成されている。第５図におい
て36はニューロンであり、37はシナプスを表す。シナプ
スは前段のニューロンの出力にニューロン間の結合強度
を示す重みを掛けて次段のニューロンへ出力する。ニュ
ーロンは、自分に接続している全てのシナプスの出力を
加算し、この総和をシグモイド関数と呼ばれる非線形関
数を用いて変換し出力する。この発明で用いているニュ
ーラルネットワークは層内のニューロン間に相互に結合
のない入力層41,中間層42,出力層43と呼ばれる３つの層
で構成された階層型の構造を持つ。入力層の３個の入力
は、赤38,青39,緑40の３つのフォトダイオードに接続さ
れている。中間層は４個としているが、個数は学習効率
がよくなるような数に選べばよい。

学習の段階について説明する。学習アルゴリズムで
は、ネットワークからの出力と設定した反射光の差の２
乗を取る。この誤差の２乗は常に正であり、両者が一致
した時に零となるので、この量の最小値が求める解とな
る。ある特定の時刻では、ニューラルネットワークへの
入力は固定されているので、誤差の２乗は、重みだけの
関数ｇ（w₁,w₂,……w_n）である。ここで、添字はシナプ
スの番号を表す。例えば、重みw₂……w_nを固定してw₁を
変化させる場合を考える。関数ｇが第６図のようにw₁に
対して変化する場合、点９での関数ｇの勾配が負のとき
は正の微少量Δw₁だけw₁を増加させれば、最小値45に近
づく。逆の場合には、Δw₁だけw₁を減少させればよい。
すなわち、w₁の変化量は関数ｇの勾配に比例し、負の符
号を掛けた量にすればよい。これが、最急降下法として
よく知られている方法の基本原理である。この原理を階
層型のニューラルネットワークの場合について定式化し
たバックプロパゲーションのアルゴリズムを用いて、す
べての重みw₁,w₂,……w_nの変化量を計算することにより
本ニューラルネットワークは学習を行う。

本実施例では、ニューラルネットワークに３つのフォ
トダイオードの出力を入力し目標反射光量を出力する。
ニューラルネットワークは最初に平均的な視感度を用い
て学習をしておく。その方法を次に説明する。緑，青の
出力を零にして、赤の波長の光強度を変化させて、その
時人間が感じる光強度が一定になる反射光量をニューラ
ルネットワークの出力に教師信号として与える。緑，青
についても同様の操作を行い学習を終了する。標準値か
ら変更する場合、赤，緑，青の紙をそれぞれ提示して明
るさの増減キーを押して反射光量を変化させる。ランプ
の点灯装置はこの反射光量になるようにランプの光量を
調整するので、実際の反射光量は変更に追随して変化す
る。このときの３つのフォトダイオードと反射光量の値
をメモリーに保存しておく。その後、メモリーに保存し
た反射光量とフォトダイオードの出力の組を学習データ
として再度ニューラルネットワークを学習する。通常使
用するときは、ランプの反射光を３つのフォトダイオー
ドで受け、その電圧をニューラルネットワークの３つの
入力にそれぞれ入力して、目標の反射光量を計算し、ラ
ンプの点灯装置でその反射光量が得られるように調整す
る。

第７図に、光の色調を調整する照明装置の実施例を示
す。これは、３色の蛍光管46,47,48、各管の点灯装置4
9,50,51、分光測定装置52、制御装置２、入力装置５か
ら構成される。管面に色フィルターをつけた３色のラン
プを組み合わせ、それぞれの光出力を第４図の実施例の
ように３色のフィルター付フォトダイオードで分光し、
それぞれの光強度を制御することで光の色調を調整でき
る。入力装置は、赤，青，緑の３色の光強度をそれぞれ
独立に設定できるように、各色について、光強度のアッ
プ・ダウンの２つのスイッチから構成され、押されると
１、押されていないと０の信号を制御装置に出力する。
制御装置では、分光測定装置で測定した実際の光出力の
色調が設定された量となるように３つの点灯回路の信号
を制御する。

周囲状態として温度や湿度は、人の好みの色調に影響
する。例えば、温度の低い時には、暖かい感じの赤い色
調が好まれ、温度の高い時には、涼しい感じの青い色調
が好まれる。そこで、温度や湿度によってランプの色調
を変化させる照明装置の実施例を第８図に示す。このシ
ステムは、温度センサー53・湿度センサー54、好みの色
調入力ボタン55、ニューロコントローラ59、赤，青，緑
の３原色ランプ63,64,65、３原色ランプの調光回路60,6
1,62で構成される。各ランプの光量を別々にセットでき
るようにすれば、多様な色調を実現できるが入力操作が
複雑になるので、色調入力ボタンは１つのボタンで構成
している。ボタンを押すとランプの色調が赤から青に変
化するように制御信号を出力し、さらに押し続けると再
び赤になる。温度・湿度センサーで測定した温度と湿度
をアナログ−ディジタル変換器56,57でディジタル値に
変換してニューロコントローラ59に入力して、学習済み
の重みを掛けて計算し、調光回路への制御信号を求め
る。調光回路への制御信号は32段階のディジタル信号で
出力される。各ランプの調光回路ではこの信号により、
１はランプの光量が零、32で最大、16で中間となるよう
に段階的にランプに供給する電流を変化する。このた
め、ニューロ出力と各ランプへの制御信号の間に第９図
のような対応関係を作っておけば、ニューロの出力に従
って、赤から青にランプの色調を変化することができ
る。ニューロが学習前の状態では、重みはランダムな値
のため、特定の温度・湿度の時に、ランプの色調はラン
プを使用する人の好みの色調とは異なる。そこで、使用
する人は、色調入力ボタンを押してランプを好みの色調
にする。色調ボタンを押してから手を離して一定時間経
過するとニューロは自動的に学習を開始する。学習が終
了すると、学習に使用した温度と湿度の組合わせに対し
て好みのランプの色調が再現される。種々の温度と湿度
の条件のもとで、学習した重みを使用してニューロが登
録した人の好みの色調を推論する。

第10図にランプの調光回路を示す。ニューロコントロ
ーラからのディジタル信号で調光するために、通常のト
ライアック71とトリガ素子であるSBS70で構成される位
相制御回路にスイッチと抵抗で構成した可変抵抗の回路
を付加している。５ビットのディジタル信号に比例して
抵抗が変化し、トライアック71を流れる電流が変化す
る。

発明の効果この発明によれば、ランプの点灯状態や周囲の状態を
測定し、その結果からランプの点灯状態を調整し、個人
の嗜好や周囲の状況にあった照明を自動的に提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は本発明
の具体的な実施例の構成図、第３図は人間の視感度を示
す図及びそれを補正する照明装置の構成図、第４図は個
人の好みに応じてランプの照度を調整する実施例の説明
図、第５図は制御装置として用いるニューラルネットワ
ークの構成図、第６図はニューラルネットワークの学習
の説明図、第７図は光の色調を調整する照明装置の構成
図、第８図は温度と湿度により光の色調を調整する照明
装置の構成図、第９図はニューロ出力と各ランプの調光
信号との間の対応表、第10図はランプの調光回路の実施
例である。１……測定装置、２……制御装置、３……点灯装置、４
……ランプ、５……入力装置、６……フォトダイオー
ド、７……アナログ・ディジタル変換器、８……ディジ
タル計算機、９……周波数発生器、10,11……MOSトラン
ジスタ、12……インバータ、13……コイル、14……蛍光
灯、15……反射光、16,17,18……フォトダイオード、19
……赤ガラス、20……緑ガラス、21……青ガラス、22…
…オペレーションアンプ、23,24……抵抗、25,26,27…
…切り換えスイッチ、34……明るさ増加スイッチ、35…
…明るさ減少スイッチ、36……ニューロン、37……シナ
プス、38……赤の強度、39……緑の強度、40……青の強
度、41……入力層、42……中間層、43……出力層、45…
…最小値、46……赤色蛍光管、47……緑色蛍光管、48…
…青色蛍光管、49……赤用点灯装置、50……緑用点灯装
置、51……青用点灯装置、52……分光測定装置、53……
温度センサー、54……湿度センサー、55……好みの色調
入力、56,57……アナログ・ディジタル変換器、59……
ニューロコントローラ、60……赤ランプ用調光回路、61
……青ランプ用調光回路、62……緑用調光回路、63……
赤色ランプ、64……青色ランプ、65……緑色ランプ、66
……ランプ、67……電源、68……位相制御回路、69……
調光信号、70……SBS、71……SCR。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斎藤毅大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者猪飼泰博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者尾形芳郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者和迩浩一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭60−124398（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−75438（ＪＰ，Ａ) 特開平２−201607（ＪＰ，Ａ) 特開平２−232532（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ランプと、前記ランプの点灯状態を調整す
る制御信号を発生する制御装置と、前記制御信号に基づ
いて前記ランプを点灯させる点灯装置と、前記ランプの
点灯状態または前記ランプの周囲の状態を測定して測定
データを前記制御装置に供給する測定装置と、前記ラン
プの点灯状態を変化させる信号を前記制御装置に供給す
る入力装置とを具備し、前記制御装置は前記測定データ
と前記制御信号との関係を学習し、前記関係と前記測定
データに基づいて前記制御信号を発生することを特徴と
する照明装置。
【請求項２】測定装置が、照明を行う対象物からの反射
光または照明対象や前記ランプの周囲の明るさを測定す
る装置であることを特徴とする請求項１記載の照明装
置。
【請求項３】制御装置がメモリーおよび論理計算用ハー
ドウェアであって、ディジタル制御をすることを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の照明装置。
【請求項４】制御装置として、ニューラルネットワーク
を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
照明装置。
【請求項５】ランプとしてインバータ方式の点灯回路を
用いた蛍光灯と可変周波数発生器を具備し、インバータ
への供給周波数を前記可変周波数発生器により変化させ
て前記ランプの明るさを変更する請求項１ないし請求項
４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】測定装置が、前記ランプの光を分光測定す
る装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項５
のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】ランプの色調を変更することを特徴とする
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】ランプが、３色のランプを組合わせたもの
からなることを特徴とする請求項７記載の照明装置。