JP3704723B2 - 調光照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、操作器の指示値に応じて発光部の光出力を変化させる調光照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フェーダのような操作器の操作によって照明器具の光出力を調節するようにした調光照明装置が提案されている。この種の調光照明装置では、操作器での指示値と照明器具の光出力とを比例関係で設定しているのが現状である。たとえば、操作器として可変抵抗器などを用い、可変抵抗器の操作量と照明器具の光出力とを比例関係とするのである。
【０００３】
また、操作器としてスイッチを設け、スイッチの操作から一定時間の間に徐々に光出力を増大ないし減少させるようにした調光照明装置も提案されている。この種の調光照明装置は、いわゆるフェードイン制御ないしフェードアウト制御を行なうものであって、光出力を時間に比例させているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らが新たに得た知見によれば、後述するように、光出力が比較的短時間で変化する場合には、物理量としての光出力の変化と視知覚としての明るさの変化とが一致しないものである。たとえば、光出力が比較的大きく明るさが高いと知覚されているときには光出力を増大させても明るさの変化が少なく、光出力が比較的小さく明るさが低いと知覚されているときには光出力のわずかな増大で明るさが大幅に変化したように知覚されるのである。しかも、本発明者らは、光出力と明るさとの関係に履歴現象があり、光出力が明→暗に変化する過程と暗→明に変化する過程とで異なる関係になるという知見も得ている。
【０００５】
したがって、上述のように操作器での指示値と光出力とを比例関係にしたり、フェードイン制御やフェードアウト制御の際の経過時間と光出力とを比例関係にしたりした従来構成では、指示値ないし経過時間に対して光出力が線形に変化し、明るさが指示値や経過時間に比例しないものであるから、明るさの変化が不自然さとして知覚され違和感が生じるという問題がある。
【０００６】
このような問題は、舞台照明などでは専門家がフェーダなどの操作器を操作することによって回避されているのであるが、パーティ会場や一般家庭において調光による演出を行なうときには専門家は存在しないものであるから、従来構成では上述のような違和感を除去できないのが現状である。
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、熟練を要することなく操作器での指示値と視知覚としての明るさとを違和感なく対応付けることができるようにした調光照明装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、操作器の指示値に応じて発光部の光出力を変化させる調光照明装置において、視知覚としての明るさと物理量としての光出力との関係を光出力の変化方向に対する明るさの知覚の履歴現象に基づいて光出力の増加方向と減少方向とで各別の関係として設定し、操作器の指示値で設定される明るさを上記関係での照応する光出力に変換する変換手段を設けて成ることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、変換手段は操作器の指示値を示す目盛であって、光出力の増加方向と減少方向とでは異なる指示値を示す目盛が表記されて成ることを特徴とする。
請求項３の発明では、操作器は回転操作または直進操作が可能な操作部を備えるとともに操作部の操作量と指示値とが比例関係に設定されて成ることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明では、操作器は指示値を数値入力する操作部を備えることを特徴とする。
請求項５の発明では、操作器は、光出力の増加と減少との方向を指示する操作部と、操作部を操作している期間に経過時間に比例して操作部で指定された方向に指示値を変化させる指示値発生部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明では、操作器は、指示値が段階的に設定可能な操作部と、指示値の段階を変更したときに時間の経過に伴って指示値を徐々に増加または減少させながら変更後の指示値に到達させるフェード制御部とを備え、フェード制御部から出力される指示値は単位時間当たりの明るさの変化量が一定とされて成ることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明では、操作器は指示値を複数段階で段階的に設定可能な操作部を備え、各段階の指示値は等間隔に設定されて成ることを特徴とする。
請求項８の発明は、操作部の指示値の変更のたびに指示値の現在値と指示値の最大値または最小値とを結ぶように関係を設定するか、または操作部の指示値を変更する方向に応じて採用される２種類の関係を固定的に設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項９の発明は、変換手段として、操作器の指示値として設定可能な明るさと光出力とのすべての組み合わせについて対応関係を格納した変換テーブルと、操作器の指示値に対する光出力を関数式として設定した関数演算回路とのいずれかを採用したことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明者らは、人の視知覚としての明るさにどのような特性があるかを明らかにするために、以下のような評価実験を行なった。実験には約６畳の広さの実空間において６人（男性４人、女性２人）の被験者を座らせて目の高さを床面から約０．８ｍとし、床面中央部の水平面照度を変化させた。ここに照度は、屋内の一般の照明空間での照度を考慮して２０〜１０００ルクスの範囲で６段階に変化させた。初期設定では、視知覚としての明るさが物理量としての照度の対数に比例するものと仮定し、２０ルクス、４５ルクス、１００ルクス、２００ルクス、４５０ルクス、１０００ルクスの６段階に設定した。各段階の照度を維持する時間は０．７秒とし、最低照度から照度を上昇させるように順次変化させ、最高照度に達すると１．８秒後に照度を低下させるように順次変化させた。また、最低照度に達すると１．８秒後に照度を再び上昇させるようにし、照度の上昇、下降を複数回繰り返すようにした。すなわち、図９に示すように、時間の経過に伴って照度を変化させ、時間ｔ1 を０．７秒、時間ｔ2 を１．８秒に設定した。
【００１４】
上述のように照度を変化させる過程において、隣接する２段階の明るさの変化が他の隣接する２段階の明るさの変化とは異なるように被験者が知覚した場合には、その段階と変化の大小とを被験者に申告させた。たとえば、３段階（１００ルクス）と４段階（２００ルクス）との間の明るさの変化は、他の隣接する２段階の明るさの変化よりも大きいなどと申告させた。このような被験者の申告に基づいて、隣接する２段階の明るさの変化が被験者にほぼ等しいと知覚されるようになる方向に各段階の照度を調節した後、各段階について新たに設定した照度で上記実験を行なった。ただし、最低照度（２０ルクス）と最高照度（１０００ルクス）とは固定的に設定した。このような実験を、隣接する２段階のすべてについて明るさの変化がほとんどの被験者にとってほぼ等しいと知覚されるようになるまで繰り返した。ここで、明るさの視知覚には履歴現象があるものと仮定し、低照度から高照度に変化させる場合と、高照度から低照度に変化させる場合とで各段階の照度を各別に設定した。
【００１５】
上述のような実験の結果、図１０に示すように、低照度から高照度への変化（図１０の下側の曲線。矢印で変化方向を示してある）では知覚される明るさは照度に対してほぼ巾乗関係になり、高照度から低照度への変化（図１０の上側の直線。矢印で変化方向を示してある）では明るさは照度に対してほぼ対数関係になるという知見を得た。すなわち、視知覚としての明るさには物理量としての照度の変化方向に対する履歴現象があることが検証された。上記実験の結果から、最大照度での明るさの知覚の程度が１００となり最低照度では０となるように、照度（光出力）ｙを用いて人の視知覚としての明るさｘを表す関係式を求めると次式のようになる。
明→暗：ｘ＝１００｛Ａ log（ｙ／ｙmax ）＋Ｘmax ｝ …（１）
暗→明：ｘ＝Ｂ（ｙ−ｙmin ）C ＋Ｘmin …（２）
ただし、Ａ＝Ｋ（Ｘmin −Ｘmax ）／ log（ｙmin ／ｙmax ）、Ｂ＝Ｋ（Ｘmax −Ｘmin ）／（ｙmax −ｙmin ）C 、Ｃ＝０．４〜０．５である。また、Ｘmax 、Ｘmin はそれぞれ明るさｘの最大値と最小値であり、光出力の最大値で１００になるように規定される。ｙmax 、ｙmin はそれぞれ発光部の光出力の最大値と最小値とであり、ルクスを単位として照度で表される。Ｋは、光出力の可変範囲が２０〜１０００ルクスであるとすれば、Ａが４５〜６０の値になるように設定される。
【００１６】
しかるに、本発明の目的は、調光制御が可能な照明装置において、調光の操作を行なう操作器での指示値と視知覚としての明るさとの関係を違和感なく対応付けることにあるから、操作器での指示値に基づいて照明装置の発光部の光出力を設定することになる。すなわち、操作器の指示値が明るさｘに対応し、光出力がｙに対応するから、（１）（２）式のｘが入力となるように（１）（２）式の逆関数を用いるのであって、
ｘ＝１００｛Ａ log（ｙ／ｙmax ）＋Ｘmax ｝＝ｆ-1（ｙ）
ｘ＝Ｂ（ｙ−ｙmin ）C ＋Ｘmin ＝ｇ-1（ｙ）
とするとき、
明→暗：ｙ＝ｆ（ｘ） …（３）
暗→明：ｙ＝ｇ（ｘ） …（４）
となるように指示値ｘと光出力ｙとを対応付ければよいことになる。各請求項の発明は、この知見に基づいて為されているものである。
【００１７】
すなわち、請求項１の構成は、基本構成であって、視知覚としての明るさと物理量としての光出力との関係を光出力の増加方向と減少方向とで各別の関係として設定し、操作器での指示値を明るさとして上記関係を適用することにより明るさに対応する光出力を決定するのである。この構成を採用することによって、操作器の指示値と視知覚としての明るさとを違和感なく対応付けることが可能になるのである。
【００１８】
請求項２の構成は、操作器の指示値を示す目盛について、光出力の増加方向と減少方向とで異なる指示値を示すように表記したものであり、上述した（３）式と（４）式とのｘの値が目盛の指示値になるようにして光出力と対応付けることによって、明→暗の変化過程と暗→明の変化過程との目盛を表記するという簡単な構成でありながら、目的を達成することができるのである。
【００１９】
請求項３の構成では、回転操作または直進操作が可能な操作部を操作器に設けるとともに、操作部の操作量と指示値とを比例関係に設定しているので、操作感覚と明るさの知覚とをほぼ一致させることができることになる。
請求項４の構成では、指示値を数値入力する操作部を操作器に設けているのであって、数値として入力される指示値を明るさに対応付けることができる。このような操作部を用いれば、所望の明るさを選択する際に他の明るさを選択する過程が不要になる。
【００２０】
請求項５の構成では、光出力の増加と減少との方向を指示する操作部と、操作部を操作している期間に経過時間に比例して操作部で指定された方向に指示値を変化させる指示値発生部とを操作器に設けているので、操作部で光出力の増減の方向を示すように操作するとともに所望の明るさになるまで操作を継続することによって、時間の経過とともに明るさが変化する。ここで、操作部の操作を継続するときの経過時間に比例して明るさが変化するから、明るさの変化が経過時間にほぼ比例することになり、視知覚としての明るさの変化に違和感が生じないのである。
【００２１】
請求項６の構成では、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能としている場合であって、指示値の段階を変更したときに時間の経過に伴って指示値を徐々に増減少させながら変更後の指示値に到達させるフェード制御部を設け、かつフェード制御部から出力される指示値の単位時間当たりの変化量を一定としていることで、指示値を変更したときに変更後の指示値までの明るさの変化が経過時間に対してほぼ比例関係になるのである。
【００２２】
請求項７の構成では、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能とした場合について、各段階の指示値を等間隔に設定しているのであって、段階を切り換えたときの明るさの変化がどの段階でもほぼ等間隔に知覚されることになる。
請求項８の構成によれば、操作部の指示値の変更のたびに指示値の現在値と指示値の最大値または最小値とを結ぶように関係を設定するか、または操作部の指示値を変更する方向に応じて採用される２種類の関係を固定的に設定しているのであり、いずれの関係を用いたとしても、光出力の増加方向と減少方向とについて視知覚としての明るさに対応するような光出力の変化が可能になる。
【００２４】
請求項９の構成は、変換手段としての具体構成であって、光出力を段階的に設定する場合のように操作器の指示値と光出力との対応関係が比較的少数のデータであるときには、操作器の指示値として設定可能な明るさと光出力とのすべての組み合わせについて対応関係を格納した変換テーブルを用いればよく、操作器の指示値と光出力との対応関係が少数のデータにならないときには、操作器の指示値に対する光出力を関数式として設定した関数演算回路を用いればよい。変換テーブルでは演算が不要であるから構成が簡単であり、関数演算回路を用いれば発光部の仕様変更などに柔軟に対応することができる。
【００２５】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、図１に示すように、操作器１の出力値に対して上述した（３）式ないし（４）式の演算を行なう関数演算回路２と、関数演算回路２での演算結果に対応した調光信号を出力する調光信号発生回路３と、調光信号発生回路３より出力される調光信号に基づいて発光部５の光出力を制御する調光器４とを備える。発光部５は１つの照明空間を照明する多数個の照明負荷５ａよりなる。
【００２６】
操作器１は、図２に示すように、回転軸１３ａの回転によって抵抗値が変化する可変抵抗器１３を備え、回転軸１３ａの先端部には操作器１の器体１０の外部に露出するつまみが操作部１１として装着されている。また、図３に示すように、操作部１１に対応する目盛１２が器体１０に表記されている。ここにおいて、可変抵抗器１３は回転角（すなわち操作量）と抵抗値とが線形関係であるものを用いており、操作器１の出力値である抵抗値は回転軸１３ａの回転量に比例して変化する。また、目盛１２は回転角と線形関係になるように等間隔に表記してある。
【００２７】
ところで、操作器１における可変抵抗器１３の回転軸１３ａには、器体１０の内部において円柱状の回転体１４が結合されている。この回転体１４の周面の一部には摺動体１５の下面が摺接し、回転体１４の周面と摺動体１５の下面との間に摩擦力が作用するようになっている。したがって、回転軸１３ａの回転方向に応じて摺動体１５は図２（ｂ）の左右に移動することになる。摺動体１５の上部は器体１０の内面に設けた移動規制凹所１６に挿入され、摺動体１５の左右方向の移動範囲が移動規制凹所１６によって規制されている。また、摺動体１５の左右両側面にはそれぞれ腕片１５ａが突設され、各腕片１５ａの先端部にはそれぞれ可動接触子１７が結合されている。各可動接触子１７は固定接触子１８に対向して配置され、回転軸１３ａの回転方向に応じて摺動体１５が図２（ｂ）の左右いずれかに移動すると、摺動体１５が移動したほうの可動接触子１７が固定接触子１８に接触することになる。また、操作部１１への回転力を解除すれば、可動接触子１７のばね力によってどちらの可動接触子１７も固定接触子１８から離れる。このように、可動接触子１７と固定接触子１８とによって操作部１１の操作方向（回転方向）を検出することができるのである。
【００２８】
操作器１の出力値は、操作部１１の回転方向の情報とともに関数演算回路２に入力される。関数演算回路２には上述した（３）式および（４）式が設定されており、関数演算回路２に対して操作器１の出力値が入力されると、発光部５の光出力に対応した出力値が発生する。ここで、関数演算回路２において（３）式と（４）式とのどちらを選択するかは、操作器１に設けた可動接触子１７と固定接触子１８との開閉状態によって決定される。たとえば、操作部１１を図３の右方向に回すと光出力が増大するものとすれば、左回転に対して（３）式が選択され右回転に対して（４）式が選択される。操作器１では操作部１１の操作量（回転角）と出力値とが比例関係であり、関数演算回路２では人の視知覚としての明るさｘを発光部５の物理量としての光出力ｙに変換するから、結局、操作器１の操作量が明るさに対応することになる。また、操作器１の目盛１２は明るさと比例関係になるのである。関数演算回路２の演算結果は調光信号発生回路３に入力され、調光信号発生回路３では、発光部５の光出力が関数演算回路２の出力値に対応するように、調光器４の形式に応じた調光信号を生成する。
【００２９】
調光器４は、従来周知のものであって、たとえばトライアックを位相制御することにより発光部５への供給電力を変化させるものや、インバータ回路を用いるとともに発光部５に対して共振回路を通して高周波電力を供給するようにしインバータ回路の出力周波数を変化させることによって発光部５への供給電力を変化させるものなどを用いる。
【００３０】
本実施例では操作器１として操作部１１を回転させるものを用いているが、可変抵抗器１３として操作部１１が直進操作されるスライド自在なものを用いてもよい。また、上記実施例のように、発光部５の光出力を連続的に変化させる場合には、操作器１の目盛１２を上述したように等間隔に表記して０〜１００％の百分率などで明るさを表しておけばよい。操作器１として発光部５の光出力を段階的に変化させるものを用いる場合には、各段階間の操作量を等間隔としておき、操作器１の目盛１２に数値または文字による表記を行なう。数値で表記する場合には、数値の間隔を等間隔とし、たとえば５段階の表示を行なうのであれば、「０」、「２５」、「５０」、「７５」、「１００」などと表記しておけばよい。文字で表記する場合には、「明」、「中」、「暗」などと表記すればよい。この場合、明るさの切換段数に応じて明るさを等分し、各段階間での明るさの変化が等間隔に知覚されるようにするのが望ましい。
【００３１】
また、目盛１２に代えて液晶表示器のような表示器を操作器１に設け、操作器１による指示値を表示させるようにしてもよい。表示器による表示方法としては、バーグラフや円グラフなどを用いたアナログ的な表示や、数値ないし文字によるディジタル的な表示を採用することができる。
（実施例２）
実施例２では操作器１の１種類の目盛１２を等間隔に表記していたが、本実施例では、図４に示すように、２種類の目盛１２ａ，１２ｂを表記するとともに、各目盛１２ａ，１２ｂの位置と操作器１の出力値との関係が上述した（３）式と（４）式とのｘとｙとの関係に対応するように目盛１２ａ，１２ｂを設定した例を示す。すなわち、操作器１として目盛１２ａ，１２ｂを除いて実施例１と同構成としたものを用いるものとした場合には、目盛１２ａ，１２ｂによる明るさの指示値は操作量（移動距離）には比例せず、目盛１２ａ，１２ｂは不等間隔になる。しかも、明るさの増大の操作に用いる目盛１２ａと、減少の操作に用いる目盛１２ｂとを操作部１１の左右に振り分けて表記してある。操作器１の出力値は操作量に比例するから、上述した（３）式と（４）式とに明るさをｘとして代入したときにそれぞれ得られるｙの値に操作部１１の移動寸法が比例するように各目盛１２ａ，１２ｂでの指示値を設定してある。
【００３２】
本実施例でも実施例１と同様に、操作器１として連続的に調光するものでは目盛１２ａ，１２ｂに表記する数値を０〜１００％の百分率表示とすることができ、操作器１として段階的に調光するものでは数値ないし文字を用いることができる。また、実施例１と同様に操作器１による指示値を表示器に表示させるようにしてもよい。
【００３３】
上述した構成によれば、操作器１の出力値は目盛１２ａ，１２ｂによる指示値に対して（３）式ないし（４）式の変換を施したものになるから、関数演算回路２が不要になるのである。すなわち、操作器１の出力を調光信号発生回路３に直接入力することで調光信号を生成することができる。他の構成は実施例１と同様である。
【００３４】
（実施例３）
上記各実施例では、操作器１として回転式ないし直進式の操作部１１を備え、操作部１１の操作量に応じて出力値が変化するものを用いたが、本実施例では指示値を数値で入力することが可能な操作器１を用いる。すなわち、操作器１はテンキーやディジタルサムホイールスイッチを操作部１１として備え、所望の明るさを数値で入力するようになっている。明るさには、通常は百分率に対応付けて０〜１００の数値を用いるが、段階的な調光を行なうのであれば明るさの段数を表す数値を用いてもよい。
【００３５】
この構成の操作器１では、操作部１１から入力された指示値に対応する出力値を生成する指示値発生部を内蔵しており、指示値発生部において指示値に比例する出力値を発生させるようにすれば実施例１の操作器１との置き換えが可能になる。ここに、指示値発生部では現在の指示値と入力された指示値との大小関係を判別することによって光出力の変化の方向を検出し、出力値とともに変化方向に関する情報も関数演算回路２に与えるようにする。また、指示値発生部において関数演算回路２での演算を行なうようにしてもよく、この場合には、実施例２と同様に関数演算回路２が不要になる。他の構成は実施例１と同様である。
【００３６】
（実施例４）
本実施例は、あらかじめ設定したプログラムに従って、時間の経過に伴って明るさを変化させる例を示す。すなわち、操作器１には時間の経過を計時するタイマおよびプログラムメモリを設け、明るさの指示値とその指示値を保つ時間とをプログラムメモリに格納できるようにしてある。操作器１の操作部１１としては、実施例３と同様に数値入力が可能なものを用い、プログラムメモリにプログラムを登録する設定モードとプログラムに従って出力値を発生させる動作モードとを選択可能とするモード選択スイッチ、および入力した各数値を順にプログラムメモリに登録するように指示する入力スイッチとを付加してある。操作器１の他の構成は実施例３と同様である。
【００３７】
しかして、設定モードを選択し、明るさの指示値を入力して入力スイッチを操作し、次にその明るさを保つ時間を入力して入力スイッチを操作するという作業を必要な回数だけ繰り返し、所望のプログラムをプログラムメモリに格納した後に動作モードを選択すると、登録したプログラムに従って発光部５の光出力を変化させることが可能になる。ここで、発光部５の点灯・消灯を選択するスイッチを別途に設け、動作モードにおいて点灯を指示すればプログラムに従う動作が開始されるようにするのが望ましい。また、複数個のプログラムを登録可能とし、発光部５の点灯前に所望のプログラムを選択するようにしてもよい。このように、操作器１の出力値をプログラムに従って変化させることによって、時間経過に伴って明るさを変化させているから、操作器１を除く構成については、実施例１と同じものを用いることができる。
【００３８】
なお、本実施例では、時間情報として所望の明るさを維持する時間を設定しているが、時間情報として時刻を設定できるようにして、所望時刻に明るさを変化させる構成としてもよい。
（実施例５）
本実施例は、操作器１の操作部１１を操作している期間に時間経過に伴って明るさを連続的に変化させる例を示す。すなわち、操作器１の操作部１１として、図５に示すように、操作中に明るさを増加させるアップスイッチ１１ａと操作中に明るさを減少させるダウンスイッチ１１ｂとを備えるものを用いる。アップスイッチ１１ａおよびダウンスイッチ１１ｂとしては、各別の押釦スイッチを用いたり、押引自在であって押操作と引操作との一方で明るさを増加させ他方で明るさを減少させるスイッチを用いたり、中立位置に対してスライド自在な操作部を有し中立位置から一方側に操作すると明るさを増加させ他方側に操作すると明るさを減少させるスライドスイッチなどを用いることができる。アップスイッチ１１ａおよびダウンスイッチ１１ｂとしては、操作部が１個ものと２個のものとのいずれでも用いることができ、また操作部の形態も機械的に動作するもののほか、静電容量の変化などを利用した非機械的なものを用いてもよい。
【００３９】
操作器１には、アップスイッチ１１ａとダウンスイッチ１１ｂとを操作している時間を計時する指示値発生部１９も設けられる。指示値発生部１９は、アップスイッチ１１ａとダウンスイッチ１１ｂを操作すると経過時間に比例した指示値を発生し、この指示値を操作器１の出力値とするように構成されている。たとえば、明るさの最小値から最大値まで変化させるのに必要な時間が１０秒間であるとすれば、アップスイッチ１１ａまたはダウンスイッチ１１ｂを５秒間操作すれば明るさの変化幅は最小値と最大値との幅の５０％になる。ただし、アップスイッチ１１ａまたはダウンスイッチ１１ｂの操作中に明るさの最大値または最小値に達した場合には最大または最小の光出力に保たれる。この出力値が関数演算回路２に入力されて（３）式または（４）式が適用され、アップスイッチ１１ａまたはダウンスイッチ１１ｂを操作している間に発光部５の光出力が連続的に変化するのである。また、指示値発生部１９では明るさの時間変化が一定になるように指示値（すなわち出力値）を決定するから、発光部５の光出力の時間変化に違和感が生じないのである。
【００４０】
上述の構成によって、操作器１の操作部１１を操作している間は明るさが連続的に変化し、その変化の仕方は明るさの増減に応じて（３）式ないし（４）式に従うから、時間の経過とともに一定の割合で明るさが変化しているように知覚されるのである。他の構成は実施例１と同様である。
（実施例６）
本実施例は、明るさを段階的に設定できるように構成され、かつ明るさの段階を変更したときに時間の経過に伴って明るさが徐々に変化して変更後の段階の明るさに到達するようにした例を示す。すなわち、操作器１は、図６に示すように、指示値を段階的に設定する切換スイッチのような操作部１１と、操作部１１での指示値の変更時に変更前の指示値から変更後の指示値まで指示値を一定時間で変化させるフェード制御部２０とを備える。フェード制御部２０は、上記一定時間内での単位時間当たりの指示値（出力値）の変化が一定になるように構成されている。すなわち、明るさの段階を変更すると、変更前の明るさから変更後の明るさまで一定時間で変化し、かつ明るさの変化は経過時間に比例するのであって、フェードイン制御やフェードアウト制御を行なう際の明るさの変化に違和感が生じないのである。ここにおいて、明るさを設定できる段階としては、点灯と消灯との２段階であっても、また３段階以上であってもよい。
【００４１】
（実施例７）
上記各実施例では、関数演算回路２において操作器１の出力値を入力とし、操作器１の操作のたびに（３）式ないし（４）式の演算を行なう例を示したが、本実施例では、図７に示すように、操作器１の出力値（すなわち、指示値）と、各指示値に対する（３）式ないし（４）式の演算結果とを対応付けた変換テーブル２′を用いて変換手段を実現しているものである。すなわち、明るさを段階的に指示するような場合には、明るさｘと光出力ｙとの対応関係を規定するデータ数は少数であるから、このような場合には、関数演算回路２による演算を行なう代わりに操作器１から出力された指示値を変換テーブル２′で照合し、対応する光出力を得るようにしたほうが構成が簡単になるのである。
【００４２】
ここで、操作器１の出力値（指示値）としては、操作部１１がテンキーなどの数値入力が可能なものであればその数値を用いればよく、また操作部１１の操作により抵抗値が変化する可変抵抗器や複数個の固定抵抗を用いる場合には抵抗値を用いるようにすればよい。ここに、抵抗値を変換テーブル２′に直接入力することはできないから、抵抗値を電圧値に変換し電圧値をアナログ−ディジタル変換することによって、数値入力と等価なディジタル値を発生させるようにすればよい。変換テーブル２′では、アドレス値を指示値に対応付け、各アドレスに対して光出力の値を格納すれば、操作器１から出力されるディジタル値である指示値によってアドレスを選択し、そのアドレスに格納された光出力の値を取り出すことが可能になる。ここに、操作器１での操作による明るさの変化方向に関する情報も変換テーブル２′に入力し、変化方向に応じて用いるアドレスの範囲を切り換えるようにする。たとえば、変換テーブル２′を構成するメモリのアドレスデータの下位ビットをアナログ−ディジタル変換器の出力値で指定し、アドレスデータの上位ビットによって明るさの変化方向に応じた領域を選択すればよい。他の構成については実施例１と同様である。
【００４３】
上記各実施例では、調光器４によって発光部５への供給電力を変化させることによって発光部５の光出力を変化させているが、発光部５を多灯の照明負荷５ａで構成し、調光器４では照明負荷５ａの点灯数を変化させるように制御することによって照明空間の照度を変化させるようにしてもよい。この場合には、照明負荷５ａの点灯数が調光レベルに対応することになる。
【００４４】
ところで、上述した各実施例において、暗→明→暗あるいは明→暗→明というように明るさの変化方向を切り換える場合に、変化方向を反転させる明るさが可変範囲の最大値や最小値でなければ、図１０より明らかなように、１つの光出力の値に対して２つの明るさの値が対応することになる。そこで、最大値または最小値以外の明るさから他の明るさに変化させる方法として、次の２種類の方法のいずれかを採用する。
【００４５】
第１の方法は、（３）式および（４）式の関係を固定的に設定しておき、明るさの変化方向に応じていずれかの関係を選択する方法であって、第２の方法は、明るさの現在値と最大値または最小値との間で（３）式または（４）式を新たに定義し直し、新たな定義による関係を用いる方法である。第２の方法で最大値と最小値とのどちらを用いるかは、現在値からの変化の方向によって決定され、明るさの増加方向では最大値を用いるのである。
【００４６】
図８を用いてこれらの方法について説明する。図８（ａ）は暗→明→暗という操作を行なう例であって、イの位置から明るさの変化方向を切り換えてハの位置（最小の明るさ）に到達させる場合を示している。このとき、明るさと光出力との関係を固定的に設定している第１の方法では、暗→明方向の関係は下の曲線であってイの位置は下の曲線上にあり、明→暗方向の関係は図８（ａ）の上の直線であるから、イの位置から同じ光出力での上の直線に移行させてロの位置を通り、結局、イ→ロ→ハの経路を通るように光出力を制御するのである。また、第２の方法を採用するのであれば、イの位置を明るさ１００とし、最小光量であるハの位置を明るさ０とするように（３）式を再定義し、再定義した関係を用い、ロの位置を通らずにイ→ハの経路を通るように光出量を変化させるのである。
【００４７】
明→暗→明の過程についても同様であって、図８（ｂ）に示すように、明→暗でイの位置が現在値であるすれば、第１の方法ではイ→ロ→ハの経路を通り、第２の方法ではロの位置を通らずに再定義した関係を用いてイ→ハの経路を通るように光出力を制御するのである。
ここで、第２の方法では明るさの現在値と最大値または最小値を用いているが、連続的に調光するのではなく実施例６のように段階的に調光するとともに時間経過に伴って明るさを変化させる場合には、変更後の値が既知になるから、明るさの最大値や最小値と現在値との間で関係を再定義する代わりに、変更前と変更後との明るさの値で関係を再定義するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記各実施例では、明るさの増減の操作の方向に応じて光出力の変化の仕方を変えるようにしていたが、用途によっては明るさを厳密に制御する必要がない場合もある。このような場合には、（３）式と（４）式との平均値を用いたり、いずれか一方のみを用いたりするように操作器１の指示値と光出力との関係を設定すればよい。いずれの場合も、従来のように視知覚としての明るさと操作部１の指示値とを無関係に設定していた場合に比較すれば、操作部１の操作と明るさの変化との間の不自然感が低減するものである。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、視知覚としての明るさと物理量としての光出力との関係を光出力の変化方向に対する明るさの知覚の履歴現象に基づいて光出力の増加方向と減少方向とで各別の関係として設定し、操作器での指示値を明るさとして上記関係を適用することにより明るさに対応する光出力を決定するので、操作器の指示値と視知覚としての明るさとを違和感なく対応付けることが可能になるという利点がある。
【００５０】
請求項２の発明は、操作器の指示値を示す目盛について、光出力の増加方向と減少方向とで異なる指示値を示すように表記しているので、光出力の増減の方向について各別に目盛を表記するという簡単な構成でありながら、目的を達成することができるという利点がある。
請求項３の発明は、回転操作または直進操作が可能な操作部を操作器に設けるとともに、操作部の操作量と指示値とを比例関係に設定しているので、操作感覚と明るさの知覚とをほぼ一致させることができるという効果がある。
【００５１】
請求項４の発明は、指示値を数値入力する操作部を操作器に設けているのであって、数値として入力される指示値を明るさに対応付けることができ、この操作部を用いれば、所望の明るさを選択する際に他の明るさを選択する過程が不要になるという利点がある。
請求項５の発明は、光出力の増加と減少との方向を指示する操作部と、操作部を操作している期間に経過時間に比例して操作部で指定された方向に指示値を変化させる指示値発生部とを操作器に設けているので、操作部で光出力の増減の方向を示すように操作するとともに所望の明るさになるまで操作を継続することによって時間の経過とともに明るさが変化するのであって、操作部の操作を継続するときの経過時間に比例して明るさが変化するから、明るさの変化が経過時間にほぼ比例することになり、視知覚としての明るさの変化に違和感が生じないという利点がある。
【００５２】
請求項６の発明は、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能としている場合であって、指示値の段階を変更したときに時間の経過に伴って指示値を徐々に増減少させながら変更後の指示値に到達させるフェード制御部を設け、かつフェード制御部から出力される指示値の単位時間当たりの変化量を一定としているので、指示値を変更したときに変更後の指示値までの明るさの変化が経過時間に対してほぼ比例関係になり、結果的にフェードイン制御やフェードアウト制御での明るさの変化に違和感が生じないのである。
請求項７の発明は、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能とした場合について、各段階の指示値を等間隔に設定しているので、段階を切り換えたときの明るさの変化がどの段階でもほぼ等間隔に知覚されるという利点がある。
【００５３】
請求項８の発明は、操作部の指示値の変更のたびに指示値の現在値と指示値の最大値または最小値とを結ぶように関係を設定するか、または操作部の指示値を変更する方向に応じて採用される２種類の関係を固定的に設定しているので、いずれの関係を用いたとしても、光出力の増加方向と減少方向とについて視知覚としての明るさに対応するような光出力の変化が可能になり、光出力の変化に違和感が生じないという利点を有する。
【００５５】
請求項９の発明は、変換手段としての具体構成であって、変換テーブルを用いれば演算が不要であるから構成が簡単であり、関数演算回路を用いれば発光部の仕様変更などに柔軟に対応することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のブロック図である。
【図２】実施例１に用いる操作器を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】実施例１に用いる操作器の要部正面図である。
【図４】実施例２に用いる操作器の要部正面図である。
【図５】実施例５のブロック図である。
【図６】実施例６のブロック図である。
【図７】実施例７のブロック図である。
【図８】実施例の動作説明図である。
【図９】本発明の作用を説明するための実験過程を示す説明図である。
【図１０】本発明の原理説明図である。
【符号の説明】
１ 操作器
２ 関数演算回路
３ 調光信号発生回路
４ 調光器
５ 発光部
１１ 操作部
１１ａ アップスイッチ
１１ｂ ダウンスイッチ
１２ 目盛
１２ａ 目盛
１２ｂ 目盛
１９ 指示値発生部
２０ フェード制御部
【産業上の利用分野】
本発明は、操作器の指示値に応じて発光部の光出力を変化させる調光照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フェーダのような操作器の操作によって照明器具の光出力を調節するようにした調光照明装置が提案されている。この種の調光照明装置では、操作器での指示値と照明器具の光出力とを比例関係で設定しているのが現状である。たとえば、操作器として可変抵抗器などを用い、可変抵抗器の操作量と照明器具の光出力とを比例関係とするのである。
【０００３】
また、操作器としてスイッチを設け、スイッチの操作から一定時間の間に徐々に光出力を増大ないし減少させるようにした調光照明装置も提案されている。この種の調光照明装置は、いわゆるフェードイン制御ないしフェードアウト制御を行なうものであって、光出力を時間に比例させているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らが新たに得た知見によれば、後述するように、光出力が比較的短時間で変化する場合には、物理量としての光出力の変化と視知覚としての明るさの変化とが一致しないものである。たとえば、光出力が比較的大きく明るさが高いと知覚されているときには光出力を増大させても明るさの変化が少なく、光出力が比較的小さく明るさが低いと知覚されているときには光出力のわずかな増大で明るさが大幅に変化したように知覚されるのである。しかも、本発明者らは、光出力と明るさとの関係に履歴現象があり、光出力が明→暗に変化する過程と暗→明に変化する過程とで異なる関係になるという知見も得ている。
【０００５】
したがって、上述のように操作器での指示値と光出力とを比例関係にしたり、フェードイン制御やフェードアウト制御の際の経過時間と光出力とを比例関係にしたりした従来構成では、指示値ないし経過時間に対して光出力が線形に変化し、明るさが指示値や経過時間に比例しないものであるから、明るさの変化が不自然さとして知覚され違和感が生じるという問題がある。
【０００６】
このような問題は、舞台照明などでは専門家がフェーダなどの操作器を操作することによって回避されているのであるが、パーティ会場や一般家庭において調光による演出を行なうときには専門家は存在しないものであるから、従来構成では上述のような違和感を除去できないのが現状である。
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、熟練を要することなく操作器での指示値と視知覚としての明るさとを違和感なく対応付けることができるようにした調光照明装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、操作器の指示値に応じて発光部の光出力を変化させる調光照明装置において、視知覚としての明るさと物理量としての光出力との関係を光出力の変化方向に対する明るさの知覚の履歴現象に基づいて光出力の増加方向と減少方向とで各別の関係として設定し、操作器の指示値で設定される明るさを上記関係での照応する光出力に変換する変換手段を設けて成ることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、変換手段は操作器の指示値を示す目盛であって、光出力の増加方向と減少方向とでは異なる指示値を示す目盛が表記されて成ることを特徴とする。
請求項３の発明では、操作器は回転操作または直進操作が可能な操作部を備えるとともに操作部の操作量と指示値とが比例関係に設定されて成ることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明では、操作器は指示値を数値入力する操作部を備えることを特徴とする。
請求項５の発明では、操作器は、光出力の増加と減少との方向を指示する操作部と、操作部を操作している期間に経過時間に比例して操作部で指定された方向に指示値を変化させる指示値発生部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明では、操作器は、指示値が段階的に設定可能な操作部と、指示値の段階を変更したときに時間の経過に伴って指示値を徐々に増加または減少させながら変更後の指示値に到達させるフェード制御部とを備え、フェード制御部から出力される指示値は単位時間当たりの明るさの変化量が一定とされて成ることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明では、操作器は指示値を複数段階で段階的に設定可能な操作部を備え、各段階の指示値は等間隔に設定されて成ることを特徴とする。
請求項８の発明は、操作部の指示値の変更のたびに指示値の現在値と指示値の最大値または最小値とを結ぶように関係を設定するか、または操作部の指示値を変更する方向に応じて採用される２種類の関係を固定的に設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項９の発明は、変換手段として、操作器の指示値として設定可能な明るさと光出力とのすべての組み合わせについて対応関係を格納した変換テーブルと、操作器の指示値に対する光出力を関数式として設定した関数演算回路とのいずれかを採用したことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明者らは、人の視知覚としての明るさにどのような特性があるかを明らかにするために、以下のような評価実験を行なった。実験には約６畳の広さの実空間において６人（男性４人、女性２人）の被験者を座らせて目の高さを床面から約０．８ｍとし、床面中央部の水平面照度を変化させた。ここに照度は、屋内の一般の照明空間での照度を考慮して２０〜１０００ルクスの範囲で６段階に変化させた。初期設定では、視知覚としての明るさが物理量としての照度の対数に比例するものと仮定し、２０ルクス、４５ルクス、１００ルクス、２００ルクス、４５０ルクス、１０００ルクスの６段階に設定した。各段階の照度を維持する時間は０．７秒とし、最低照度から照度を上昇させるように順次変化させ、最高照度に達すると１．８秒後に照度を低下させるように順次変化させた。また、最低照度に達すると１．８秒後に照度を再び上昇させるようにし、照度の上昇、下降を複数回繰り返すようにした。すなわち、図９に示すように、時間の経過に伴って照度を変化させ、時間ｔ1 を０．７秒、時間ｔ2 を１．８秒に設定した。
【００１４】
上述のように照度を変化させる過程において、隣接する２段階の明るさの変化が他の隣接する２段階の明るさの変化とは異なるように被験者が知覚した場合には、その段階と変化の大小とを被験者に申告させた。たとえば、３段階（１００ルクス）と４段階（２００ルクス）との間の明るさの変化は、他の隣接する２段階の明るさの変化よりも大きいなどと申告させた。このような被験者の申告に基づいて、隣接する２段階の明るさの変化が被験者にほぼ等しいと知覚されるようになる方向に各段階の照度を調節した後、各段階について新たに設定した照度で上記実験を行なった。ただし、最低照度（２０ルクス）と最高照度（１０００ルクス）とは固定的に設定した。このような実験を、隣接する２段階のすべてについて明るさの変化がほとんどの被験者にとってほぼ等しいと知覚されるようになるまで繰り返した。ここで、明るさの視知覚には履歴現象があるものと仮定し、低照度から高照度に変化させる場合と、高照度から低照度に変化させる場合とで各段階の照度を各別に設定した。
【００１５】
上述のような実験の結果、図１０に示すように、低照度から高照度への変化（図１０の下側の曲線。矢印で変化方向を示してある）では知覚される明るさは照度に対してほぼ巾乗関係になり、高照度から低照度への変化（図１０の上側の直線。矢印で変化方向を示してある）では明るさは照度に対してほぼ対数関係になるという知見を得た。すなわち、視知覚としての明るさには物理量としての照度の変化方向に対する履歴現象があることが検証された。上記実験の結果から、最大照度での明るさの知覚の程度が１００となり最低照度では０となるように、照度（光出力）ｙを用いて人の視知覚としての明るさｘを表す関係式を求めると次式のようになる。
明→暗：ｘ＝１００｛Ａ log（ｙ／ｙmax ）＋Ｘmax ｝ …（１）
暗→明：ｘ＝Ｂ（ｙ−ｙmin ）C ＋Ｘmin …（２）
ただし、Ａ＝Ｋ（Ｘmin −Ｘmax ）／ log（ｙmin ／ｙmax ）、Ｂ＝Ｋ（Ｘmax −Ｘmin ）／（ｙmax −ｙmin ）C 、Ｃ＝０．４〜０．５である。また、Ｘmax 、Ｘmin はそれぞれ明るさｘの最大値と最小値であり、光出力の最大値で１００になるように規定される。ｙmax 、ｙmin はそれぞれ発光部の光出力の最大値と最小値とであり、ルクスを単位として照度で表される。Ｋは、光出力の可変範囲が２０〜１０００ルクスであるとすれば、Ａが４５〜６０の値になるように設定される。
【００１６】
しかるに、本発明の目的は、調光制御が可能な照明装置において、調光の操作を行なう操作器での指示値と視知覚としての明るさとの関係を違和感なく対応付けることにあるから、操作器での指示値に基づいて照明装置の発光部の光出力を設定することになる。すなわち、操作器の指示値が明るさｘに対応し、光出力がｙに対応するから、（１）（２）式のｘが入力となるように（１）（２）式の逆関数を用いるのであって、
ｘ＝１００｛Ａ log（ｙ／ｙmax ）＋Ｘmax ｝＝ｆ-1（ｙ）
ｘ＝Ｂ（ｙ−ｙmin ）C ＋Ｘmin ＝ｇ-1（ｙ）
とするとき、
明→暗：ｙ＝ｆ（ｘ） …（３）
暗→明：ｙ＝ｇ（ｘ） …（４）
となるように指示値ｘと光出力ｙとを対応付ければよいことになる。各請求項の発明は、この知見に基づいて為されているものである。
【００１７】
すなわち、請求項１の構成は、基本構成であって、視知覚としての明るさと物理量としての光出力との関係を光出力の増加方向と減少方向とで各別の関係として設定し、操作器での指示値を明るさとして上記関係を適用することにより明るさに対応する光出力を決定するのである。この構成を採用することによって、操作器の指示値と視知覚としての明るさとを違和感なく対応付けることが可能になるのである。
【００１８】
請求項２の構成は、操作器の指示値を示す目盛について、光出力の増加方向と減少方向とで異なる指示値を示すように表記したものであり、上述した（３）式と（４）式とのｘの値が目盛の指示値になるようにして光出力と対応付けることによって、明→暗の変化過程と暗→明の変化過程との目盛を表記するという簡単な構成でありながら、目的を達成することができるのである。
【００１９】
請求項３の構成では、回転操作または直進操作が可能な操作部を操作器に設けるとともに、操作部の操作量と指示値とを比例関係に設定しているので、操作感覚と明るさの知覚とをほぼ一致させることができることになる。
請求項４の構成では、指示値を数値入力する操作部を操作器に設けているのであって、数値として入力される指示値を明るさに対応付けることができる。このような操作部を用いれば、所望の明るさを選択する際に他の明るさを選択する過程が不要になる。
【００２０】
請求項５の構成では、光出力の増加と減少との方向を指示する操作部と、操作部を操作している期間に経過時間に比例して操作部で指定された方向に指示値を変化させる指示値発生部とを操作器に設けているので、操作部で光出力の増減の方向を示すように操作するとともに所望の明るさになるまで操作を継続することによって、時間の経過とともに明るさが変化する。ここで、操作部の操作を継続するときの経過時間に比例して明るさが変化するから、明るさの変化が経過時間にほぼ比例することになり、視知覚としての明るさの変化に違和感が生じないのである。
【００２１】
請求項６の構成では、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能としている場合であって、指示値の段階を変更したときに時間の経過に伴って指示値を徐々に増減少させながら変更後の指示値に到達させるフェード制御部を設け、かつフェード制御部から出力される指示値の単位時間当たりの変化量を一定としていることで、指示値を変更したときに変更後の指示値までの明るさの変化が経過時間に対してほぼ比例関係になるのである。
【００２２】
請求項７の構成では、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能とした場合について、各段階の指示値を等間隔に設定しているのであって、段階を切り換えたときの明るさの変化がどの段階でもほぼ等間隔に知覚されることになる。
請求項８の構成によれば、操作部の指示値の変更のたびに指示値の現在値と指示値の最大値または最小値とを結ぶように関係を設定するか、または操作部の指示値を変更する方向に応じて採用される２種類の関係を固定的に設定しているのであり、いずれの関係を用いたとしても、光出力の増加方向と減少方向とについて視知覚としての明るさに対応するような光出力の変化が可能になる。
【００２４】
請求項９の構成は、変換手段としての具体構成であって、光出力を段階的に設定する場合のように操作器の指示値と光出力との対応関係が比較的少数のデータであるときには、操作器の指示値として設定可能な明るさと光出力とのすべての組み合わせについて対応関係を格納した変換テーブルを用いればよく、操作器の指示値と光出力との対応関係が少数のデータにならないときには、操作器の指示値に対する光出力を関数式として設定した関数演算回路を用いればよい。変換テーブルでは演算が不要であるから構成が簡単であり、関数演算回路を用いれば発光部の仕様変更などに柔軟に対応することができる。
【００２５】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、図１に示すように、操作器１の出力値に対して上述した（３）式ないし（４）式の演算を行なう関数演算回路２と、関数演算回路２での演算結果に対応した調光信号を出力する調光信号発生回路３と、調光信号発生回路３より出力される調光信号に基づいて発光部５の光出力を制御する調光器４とを備える。発光部５は１つの照明空間を照明する多数個の照明負荷５ａよりなる。
【００２６】
操作器１は、図２に示すように、回転軸１３ａの回転によって抵抗値が変化する可変抵抗器１３を備え、回転軸１３ａの先端部には操作器１の器体１０の外部に露出するつまみが操作部１１として装着されている。また、図３に示すように、操作部１１に対応する目盛１２が器体１０に表記されている。ここにおいて、可変抵抗器１３は回転角（すなわち操作量）と抵抗値とが線形関係であるものを用いており、操作器１の出力値である抵抗値は回転軸１３ａの回転量に比例して変化する。また、目盛１２は回転角と線形関係になるように等間隔に表記してある。
【００２７】
ところで、操作器１における可変抵抗器１３の回転軸１３ａには、器体１０の内部において円柱状の回転体１４が結合されている。この回転体１４の周面の一部には摺動体１５の下面が摺接し、回転体１４の周面と摺動体１５の下面との間に摩擦力が作用するようになっている。したがって、回転軸１３ａの回転方向に応じて摺動体１５は図２（ｂ）の左右に移動することになる。摺動体１５の上部は器体１０の内面に設けた移動規制凹所１６に挿入され、摺動体１５の左右方向の移動範囲が移動規制凹所１６によって規制されている。また、摺動体１５の左右両側面にはそれぞれ腕片１５ａが突設され、各腕片１５ａの先端部にはそれぞれ可動接触子１７が結合されている。各可動接触子１７は固定接触子１８に対向して配置され、回転軸１３ａの回転方向に応じて摺動体１５が図２（ｂ）の左右いずれかに移動すると、摺動体１５が移動したほうの可動接触子１７が固定接触子１８に接触することになる。また、操作部１１への回転力を解除すれば、可動接触子１７のばね力によってどちらの可動接触子１７も固定接触子１８から離れる。このように、可動接触子１７と固定接触子１８とによって操作部１１の操作方向（回転方向）を検出することができるのである。
【００２８】
操作器１の出力値は、操作部１１の回転方向の情報とともに関数演算回路２に入力される。関数演算回路２には上述した（３）式および（４）式が設定されており、関数演算回路２に対して操作器１の出力値が入力されると、発光部５の光出力に対応した出力値が発生する。ここで、関数演算回路２において（３）式と（４）式とのどちらを選択するかは、操作器１に設けた可動接触子１７と固定接触子１８との開閉状態によって決定される。たとえば、操作部１１を図３の右方向に回すと光出力が増大するものとすれば、左回転に対して（３）式が選択され右回転に対して（４）式が選択される。操作器１では操作部１１の操作量（回転角）と出力値とが比例関係であり、関数演算回路２では人の視知覚としての明るさｘを発光部５の物理量としての光出力ｙに変換するから、結局、操作器１の操作量が明るさに対応することになる。また、操作器１の目盛１２は明るさと比例関係になるのである。関数演算回路２の演算結果は調光信号発生回路３に入力され、調光信号発生回路３では、発光部５の光出力が関数演算回路２の出力値に対応するように、調光器４の形式に応じた調光信号を生成する。
【００２９】
調光器４は、従来周知のものであって、たとえばトライアックを位相制御することにより発光部５への供給電力を変化させるものや、インバータ回路を用いるとともに発光部５に対して共振回路を通して高周波電力を供給するようにしインバータ回路の出力周波数を変化させることによって発光部５への供給電力を変化させるものなどを用いる。
【００３０】
本実施例では操作器１として操作部１１を回転させるものを用いているが、可変抵抗器１３として操作部１１が直進操作されるスライド自在なものを用いてもよい。また、上記実施例のように、発光部５の光出力を連続的に変化させる場合には、操作器１の目盛１２を上述したように等間隔に表記して０〜１００％の百分率などで明るさを表しておけばよい。操作器１として発光部５の光出力を段階的に変化させるものを用いる場合には、各段階間の操作量を等間隔としておき、操作器１の目盛１２に数値または文字による表記を行なう。数値で表記する場合には、数値の間隔を等間隔とし、たとえば５段階の表示を行なうのであれば、「０」、「２５」、「５０」、「７５」、「１００」などと表記しておけばよい。文字で表記する場合には、「明」、「中」、「暗」などと表記すればよい。この場合、明るさの切換段数に応じて明るさを等分し、各段階間での明るさの変化が等間隔に知覚されるようにするのが望ましい。
【００３１】
また、目盛１２に代えて液晶表示器のような表示器を操作器１に設け、操作器１による指示値を表示させるようにしてもよい。表示器による表示方法としては、バーグラフや円グラフなどを用いたアナログ的な表示や、数値ないし文字によるディジタル的な表示を採用することができる。
（実施例２）
実施例２では操作器１の１種類の目盛１２を等間隔に表記していたが、本実施例では、図４に示すように、２種類の目盛１２ａ，１２ｂを表記するとともに、各目盛１２ａ，１２ｂの位置と操作器１の出力値との関係が上述した（３）式と（４）式とのｘとｙとの関係に対応するように目盛１２ａ，１２ｂを設定した例を示す。すなわち、操作器１として目盛１２ａ，１２ｂを除いて実施例１と同構成としたものを用いるものとした場合には、目盛１２ａ，１２ｂによる明るさの指示値は操作量（移動距離）には比例せず、目盛１２ａ，１２ｂは不等間隔になる。しかも、明るさの増大の操作に用いる目盛１２ａと、減少の操作に用いる目盛１２ｂとを操作部１１の左右に振り分けて表記してある。操作器１の出力値は操作量に比例するから、上述した（３）式と（４）式とに明るさをｘとして代入したときにそれぞれ得られるｙの値に操作部１１の移動寸法が比例するように各目盛１２ａ，１２ｂでの指示値を設定してある。
【００３２】
本実施例でも実施例１と同様に、操作器１として連続的に調光するものでは目盛１２ａ，１２ｂに表記する数値を０〜１００％の百分率表示とすることができ、操作器１として段階的に調光するものでは数値ないし文字を用いることができる。また、実施例１と同様に操作器１による指示値を表示器に表示させるようにしてもよい。
【００３３】
上述した構成によれば、操作器１の出力値は目盛１２ａ，１２ｂによる指示値に対して（３）式ないし（４）式の変換を施したものになるから、関数演算回路２が不要になるのである。すなわち、操作器１の出力を調光信号発生回路３に直接入力することで調光信号を生成することができる。他の構成は実施例１と同様である。
【００３４】
（実施例３）
上記各実施例では、操作器１として回転式ないし直進式の操作部１１を備え、操作部１１の操作量に応じて出力値が変化するものを用いたが、本実施例では指示値を数値で入力することが可能な操作器１を用いる。すなわち、操作器１はテンキーやディジタルサムホイールスイッチを操作部１１として備え、所望の明るさを数値で入力するようになっている。明るさには、通常は百分率に対応付けて０〜１００の数値を用いるが、段階的な調光を行なうのであれば明るさの段数を表す数値を用いてもよい。
【００３５】
この構成の操作器１では、操作部１１から入力された指示値に対応する出力値を生成する指示値発生部を内蔵しており、指示値発生部において指示値に比例する出力値を発生させるようにすれば実施例１の操作器１との置き換えが可能になる。ここに、指示値発生部では現在の指示値と入力された指示値との大小関係を判別することによって光出力の変化の方向を検出し、出力値とともに変化方向に関する情報も関数演算回路２に与えるようにする。また、指示値発生部において関数演算回路２での演算を行なうようにしてもよく、この場合には、実施例２と同様に関数演算回路２が不要になる。他の構成は実施例１と同様である。
【００３６】
（実施例４）
本実施例は、あらかじめ設定したプログラムに従って、時間の経過に伴って明るさを変化させる例を示す。すなわち、操作器１には時間の経過を計時するタイマおよびプログラムメモリを設け、明るさの指示値とその指示値を保つ時間とをプログラムメモリに格納できるようにしてある。操作器１の操作部１１としては、実施例３と同様に数値入力が可能なものを用い、プログラムメモリにプログラムを登録する設定モードとプログラムに従って出力値を発生させる動作モードとを選択可能とするモード選択スイッチ、および入力した各数値を順にプログラムメモリに登録するように指示する入力スイッチとを付加してある。操作器１の他の構成は実施例３と同様である。
【００３７】
しかして、設定モードを選択し、明るさの指示値を入力して入力スイッチを操作し、次にその明るさを保つ時間を入力して入力スイッチを操作するという作業を必要な回数だけ繰り返し、所望のプログラムをプログラムメモリに格納した後に動作モードを選択すると、登録したプログラムに従って発光部５の光出力を変化させることが可能になる。ここで、発光部５の点灯・消灯を選択するスイッチを別途に設け、動作モードにおいて点灯を指示すればプログラムに従う動作が開始されるようにするのが望ましい。また、複数個のプログラムを登録可能とし、発光部５の点灯前に所望のプログラムを選択するようにしてもよい。このように、操作器１の出力値をプログラムに従って変化させることによって、時間経過に伴って明るさを変化させているから、操作器１を除く構成については、実施例１と同じものを用いることができる。
【００３８】
なお、本実施例では、時間情報として所望の明るさを維持する時間を設定しているが、時間情報として時刻を設定できるようにして、所望時刻に明るさを変化させる構成としてもよい。
（実施例５）
本実施例は、操作器１の操作部１１を操作している期間に時間経過に伴って明るさを連続的に変化させる例を示す。すなわち、操作器１の操作部１１として、図５に示すように、操作中に明るさを増加させるアップスイッチ１１ａと操作中に明るさを減少させるダウンスイッチ１１ｂとを備えるものを用いる。アップスイッチ１１ａおよびダウンスイッチ１１ｂとしては、各別の押釦スイッチを用いたり、押引自在であって押操作と引操作との一方で明るさを増加させ他方で明るさを減少させるスイッチを用いたり、中立位置に対してスライド自在な操作部を有し中立位置から一方側に操作すると明るさを増加させ他方側に操作すると明るさを減少させるスライドスイッチなどを用いることができる。アップスイッチ１１ａおよびダウンスイッチ１１ｂとしては、操作部が１個ものと２個のものとのいずれでも用いることができ、また操作部の形態も機械的に動作するもののほか、静電容量の変化などを利用した非機械的なものを用いてもよい。
【００３９】
操作器１には、アップスイッチ１１ａとダウンスイッチ１１ｂとを操作している時間を計時する指示値発生部１９も設けられる。指示値発生部１９は、アップスイッチ１１ａとダウンスイッチ１１ｂを操作すると経過時間に比例した指示値を発生し、この指示値を操作器１の出力値とするように構成されている。たとえば、明るさの最小値から最大値まで変化させるのに必要な時間が１０秒間であるとすれば、アップスイッチ１１ａまたはダウンスイッチ１１ｂを５秒間操作すれば明るさの変化幅は最小値と最大値との幅の５０％になる。ただし、アップスイッチ１１ａまたはダウンスイッチ１１ｂの操作中に明るさの最大値または最小値に達した場合には最大または最小の光出力に保たれる。この出力値が関数演算回路２に入力されて（３）式または（４）式が適用され、アップスイッチ１１ａまたはダウンスイッチ１１ｂを操作している間に発光部５の光出力が連続的に変化するのである。また、指示値発生部１９では明るさの時間変化が一定になるように指示値（すなわち出力値）を決定するから、発光部５の光出力の時間変化に違和感が生じないのである。
【００４０】
上述の構成によって、操作器１の操作部１１を操作している間は明るさが連続的に変化し、その変化の仕方は明るさの増減に応じて（３）式ないし（４）式に従うから、時間の経過とともに一定の割合で明るさが変化しているように知覚されるのである。他の構成は実施例１と同様である。
（実施例６）
本実施例は、明るさを段階的に設定できるように構成され、かつ明るさの段階を変更したときに時間の経過に伴って明るさが徐々に変化して変更後の段階の明るさに到達するようにした例を示す。すなわち、操作器１は、図６に示すように、指示値を段階的に設定する切換スイッチのような操作部１１と、操作部１１での指示値の変更時に変更前の指示値から変更後の指示値まで指示値を一定時間で変化させるフェード制御部２０とを備える。フェード制御部２０は、上記一定時間内での単位時間当たりの指示値（出力値）の変化が一定になるように構成されている。すなわち、明るさの段階を変更すると、変更前の明るさから変更後の明るさまで一定時間で変化し、かつ明るさの変化は経過時間に比例するのであって、フェードイン制御やフェードアウト制御を行なう際の明るさの変化に違和感が生じないのである。ここにおいて、明るさを設定できる段階としては、点灯と消灯との２段階であっても、また３段階以上であってもよい。
【００４１】
（実施例７）
上記各実施例では、関数演算回路２において操作器１の出力値を入力とし、操作器１の操作のたびに（３）式ないし（４）式の演算を行なう例を示したが、本実施例では、図７に示すように、操作器１の出力値（すなわち、指示値）と、各指示値に対する（３）式ないし（４）式の演算結果とを対応付けた変換テーブル２′を用いて変換手段を実現しているものである。すなわち、明るさを段階的に指示するような場合には、明るさｘと光出力ｙとの対応関係を規定するデータ数は少数であるから、このような場合には、関数演算回路２による演算を行なう代わりに操作器１から出力された指示値を変換テーブル２′で照合し、対応する光出力を得るようにしたほうが構成が簡単になるのである。
【００４２】
ここで、操作器１の出力値（指示値）としては、操作部１１がテンキーなどの数値入力が可能なものであればその数値を用いればよく、また操作部１１の操作により抵抗値が変化する可変抵抗器や複数個の固定抵抗を用いる場合には抵抗値を用いるようにすればよい。ここに、抵抗値を変換テーブル２′に直接入力することはできないから、抵抗値を電圧値に変換し電圧値をアナログ−ディジタル変換することによって、数値入力と等価なディジタル値を発生させるようにすればよい。変換テーブル２′では、アドレス値を指示値に対応付け、各アドレスに対して光出力の値を格納すれば、操作器１から出力されるディジタル値である指示値によってアドレスを選択し、そのアドレスに格納された光出力の値を取り出すことが可能になる。ここに、操作器１での操作による明るさの変化方向に関する情報も変換テーブル２′に入力し、変化方向に応じて用いるアドレスの範囲を切り換えるようにする。たとえば、変換テーブル２′を構成するメモリのアドレスデータの下位ビットをアナログ−ディジタル変換器の出力値で指定し、アドレスデータの上位ビットによって明るさの変化方向に応じた領域を選択すればよい。他の構成については実施例１と同様である。
【００４３】
上記各実施例では、調光器４によって発光部５への供給電力を変化させることによって発光部５の光出力を変化させているが、発光部５を多灯の照明負荷５ａで構成し、調光器４では照明負荷５ａの点灯数を変化させるように制御することによって照明空間の照度を変化させるようにしてもよい。この場合には、照明負荷５ａの点灯数が調光レベルに対応することになる。
【００４４】
ところで、上述した各実施例において、暗→明→暗あるいは明→暗→明というように明るさの変化方向を切り換える場合に、変化方向を反転させる明るさが可変範囲の最大値や最小値でなければ、図１０より明らかなように、１つの光出力の値に対して２つの明るさの値が対応することになる。そこで、最大値または最小値以外の明るさから他の明るさに変化させる方法として、次の２種類の方法のいずれかを採用する。
【００４５】
第１の方法は、（３）式および（４）式の関係を固定的に設定しておき、明るさの変化方向に応じていずれかの関係を選択する方法であって、第２の方法は、明るさの現在値と最大値または最小値との間で（３）式または（４）式を新たに定義し直し、新たな定義による関係を用いる方法である。第２の方法で最大値と最小値とのどちらを用いるかは、現在値からの変化の方向によって決定され、明るさの増加方向では最大値を用いるのである。
【００４６】
図８を用いてこれらの方法について説明する。図８（ａ）は暗→明→暗という操作を行なう例であって、イの位置から明るさの変化方向を切り換えてハの位置（最小の明るさ）に到達させる場合を示している。このとき、明るさと光出力との関係を固定的に設定している第１の方法では、暗→明方向の関係は下の曲線であってイの位置は下の曲線上にあり、明→暗方向の関係は図８（ａ）の上の直線であるから、イの位置から同じ光出力での上の直線に移行させてロの位置を通り、結局、イ→ロ→ハの経路を通るように光出力を制御するのである。また、第２の方法を採用するのであれば、イの位置を明るさ１００とし、最小光量であるハの位置を明るさ０とするように（３）式を再定義し、再定義した関係を用い、ロの位置を通らずにイ→ハの経路を通るように光出量を変化させるのである。
【００４７】
明→暗→明の過程についても同様であって、図８（ｂ）に示すように、明→暗でイの位置が現在値であるすれば、第１の方法ではイ→ロ→ハの経路を通り、第２の方法ではロの位置を通らずに再定義した関係を用いてイ→ハの経路を通るように光出力を制御するのである。
ここで、第２の方法では明るさの現在値と最大値または最小値を用いているが、連続的に調光するのではなく実施例６のように段階的に調光するとともに時間経過に伴って明るさを変化させる場合には、変更後の値が既知になるから、明るさの最大値や最小値と現在値との間で関係を再定義する代わりに、変更前と変更後との明るさの値で関係を再定義するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記各実施例では、明るさの増減の操作の方向に応じて光出力の変化の仕方を変えるようにしていたが、用途によっては明るさを厳密に制御する必要がない場合もある。このような場合には、（３）式と（４）式との平均値を用いたり、いずれか一方のみを用いたりするように操作器１の指示値と光出力との関係を設定すればよい。いずれの場合も、従来のように視知覚としての明るさと操作部１の指示値とを無関係に設定していた場合に比較すれば、操作部１の操作と明るさの変化との間の不自然感が低減するものである。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、視知覚としての明るさと物理量としての光出力との関係を光出力の変化方向に対する明るさの知覚の履歴現象に基づいて光出力の増加方向と減少方向とで各別の関係として設定し、操作器での指示値を明るさとして上記関係を適用することにより明るさに対応する光出力を決定するので、操作器の指示値と視知覚としての明るさとを違和感なく対応付けることが可能になるという利点がある。
【００５０】
請求項２の発明は、操作器の指示値を示す目盛について、光出力の増加方向と減少方向とで異なる指示値を示すように表記しているので、光出力の増減の方向について各別に目盛を表記するという簡単な構成でありながら、目的を達成することができるという利点がある。
請求項３の発明は、回転操作または直進操作が可能な操作部を操作器に設けるとともに、操作部の操作量と指示値とを比例関係に設定しているので、操作感覚と明るさの知覚とをほぼ一致させることができるという効果がある。
【００５１】
請求項４の発明は、指示値を数値入力する操作部を操作器に設けているのであって、数値として入力される指示値を明るさに対応付けることができ、この操作部を用いれば、所望の明るさを選択する際に他の明るさを選択する過程が不要になるという利点がある。
請求項５の発明は、光出力の増加と減少との方向を指示する操作部と、操作部を操作している期間に経過時間に比例して操作部で指定された方向に指示値を変化させる指示値発生部とを操作器に設けているので、操作部で光出力の増減の方向を示すように操作するとともに所望の明るさになるまで操作を継続することによって時間の経過とともに明るさが変化するのであって、操作部の操作を継続するときの経過時間に比例して明るさが変化するから、明るさの変化が経過時間にほぼ比例することになり、視知覚としての明るさの変化に違和感が生じないという利点がある。
【００５２】
請求項６の発明は、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能としている場合であって、指示値の段階を変更したときに時間の経過に伴って指示値を徐々に増減少させながら変更後の指示値に到達させるフェード制御部を設け、かつフェード制御部から出力される指示値の単位時間当たりの変化量を一定としているので、指示値を変更したときに変更後の指示値までの明るさの変化が経過時間に対してほぼ比例関係になり、結果的にフェードイン制御やフェードアウト制御での明るさの変化に違和感が生じないのである。
請求項７の発明は、操作器の操作部で指示値を段階的に設定可能とした場合について、各段階の指示値を等間隔に設定しているので、段階を切り換えたときの明るさの変化がどの段階でもほぼ等間隔に知覚されるという利点がある。
【００５３】
請求項８の発明は、操作部の指示値の変更のたびに指示値の現在値と指示値の最大値または最小値とを結ぶように関係を設定するか、または操作部の指示値を変更する方向に応じて採用される２種類の関係を固定的に設定しているので、いずれの関係を用いたとしても、光出力の増加方向と減少方向とについて視知覚としての明るさに対応するような光出力の変化が可能になり、光出力の変化に違和感が生じないという利点を有する。
【００５５】
請求項９の発明は、変換手段としての具体構成であって、変換テーブルを用いれば演算が不要であるから構成が簡単であり、関数演算回路を用いれば発光部の仕様変更などに柔軟に対応することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のブロック図である。
【図２】実施例１に用いる操作器を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】実施例１に用いる操作器の要部正面図である。
【図４】実施例２に用いる操作器の要部正面図である。
【図５】実施例５のブロック図である。
【図６】実施例６のブロック図である。
【図７】実施例７のブロック図である。
【図８】実施例の動作説明図である。
【図９】本発明の作用を説明するための実験過程を示す説明図である。
【図１０】本発明の原理説明図である。
【符号の説明】
１ 操作器
２ 関数演算回路
３ 調光信号発生回路
４ 調光器
５ 発光部
１１ 操作部
１１ａ アップスイッチ
１１ｂ ダウンスイッチ
１２ 目盛
１２ａ 目盛
１２ｂ 目盛
１９ 指示値発生部
２０ フェード制御部
Claims (9)
- 操作器の指示値に応じて発光部の光出力を変化させる調光照明装置において、視知覚としての明るさと物理量としての光出力との関係を光出力の変化方向に対する明るさの知覚の履歴現象に基づいて光出力の増加方向と減少方向とで各別の関係として設定し、操作器の指示値で設定される明るさを上記関係での照応する光出力に変換する変換手段を設けて成ることを特徴とする調光照明装置。
- 変換手段は操作器の指示値を示す目盛であって、光出力の増加方向と減少方向とでは異なる指示値を示す目盛が表記されて成ることを特徴とする請求項１記載の調光照明装置。
- 操作器は回転操作または直進操作が可能な操作部を備えるとともに操作部の操作量と指示値とが比例関係に設定されて成ることを特徴とする請求項１記載の調光照明装置。
- 操作器は指示値を数値入力する操作部を備えることを特徴とする請求項１記載の調光照明装置。
- 操作器は、光出力の増加と減少との方向を指示する操作部と、操作部を操作している期間に経過時間に比例して操作部で指定された方向に指示値を変化させる指示値発生部とを備えることを特徴とする請求項１記載の調光照明装置。
- 操作器は、指示値が段階的に設定可能な操作部と、指示値の段階を変更したときに時間の経過に伴って指示値を徐々に増加または減少させながら変更後の指示値に到達させるフェード制御部とを備え、フェード制御部から出力される指示値は単位時間当たりの明るさの変化量が一定とされて成ることを特徴とする請求項１記載の調光照明装置。
- 操作器は指示値を複数段階で段階的に設定可能な操作部を備え、各段階の指示値は等間隔に設定されて成ることを特徴とする請求項１記載の調光照明装置。
- 操作部の指示値の変更のたびに指示値の現在値と指示値の最大値または最小値とを結ぶように関係を設定するか、または操作部の指示値を変更する方向に応じて採用される２種類の関係を固定的に設定することを特徴とする請求項１記載の調光照明装置。
- 変換手段として、操作器の指示値として設定可能な明るさと光出力とのすべての組み合わせについて対応関係を格納した変換テーブルと、操作器の指示値に対する光出力を関数式として設定した関数演算回路とのいずれかを採用したことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の調光照明装置。
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