JP5280356B2 - 光を発生するデバイス - Google Patents

Description

本発明は、一般的には照明の分野に関する。特定的には、本発明は、ダイナミックカラーシーケンス及び／または空間カラー分布を発生することができる、光を発生するデバイスに関する。

空間を可変カラーで照明するための照明システムが、広く知られている。一般的にこれらのシステムは複数の光源を含み、各光源は特定のカラーの光を放出し、異なる光源のそれぞれのカラーは互いに異なる。システムが全体として発生する総合光は、幾つかの光源によって放出される光の混合である。異なる光源の相対的な強度を変えることによって、総合混合光のカラーを変化させることができる。光源は、例えばＴＬランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等のような異なる型であることができることを理解されたい。以下の説明では、簡単に“ランプ”という語を使用するが、これによってＬＥＤを排除する意図はない。

可変カラー照明システムの例である劇場内の照明システムにおいては、ショウの間は照明のカラーを変化させることが望ましいであろう。しかしながら、家庭、店舗、レストラン、ホテル、学校、病院等の場合も、照明のカラーを変化させることができるのが望ましい。劇場等の場合には、典型的に劇的効果を盛り上げるためにカラーを変化させるが、他の状況では滑らかに且つゆっくりと移行させることがより望ましい。

照明のカラーは、個々のランプを直接的に制御する照明係員によって瞬時に変化させることができる。このような場合、照明係員はシーン、周囲照明、観客の反応等の変化に応答して照明を変えることを直感的に決定することができる。しかしながら、本発明は、個々のランプを所定のプログラムに従って制御するプログラム可能な制御デバイスを有するシステムに関する。照明デザイナーは予めカラーのシーケンスを計画し、このシーケンスをプログラムの形状、またはより有望なのは、テーブルの形状の何れかで制御デバイスのメモリ内にプログラムする。このようなテーブルは、時点毎のシステムの所要カラーポイントを、または異なる光源の相対的な強度さえも含んでいる。別々のカラー値を入力した後に、デザイナーは、得られるカラー効果が彼の好みであるか否かを見るために、ランプをこれらのカラー値でスイッチオンさせることができる。カラー値のシーケンスを入力した後に、デザイナーは、得られたカラーシーケンスが彼の好みであるか否かを見るために照明プログラムを走らせることができる。デザイナーが、各時間ステップにおける各カラーをプログラムしなければならないという事実から、ダイナミックカラーシーケンスのプログラミングは現在では困難な、時間を消費する、そして退屈な作業になっている。

本発明は、ダイナミックカラーシーケンスの作成プロセスを遙かに便利に、且つユーザフレンドリーにする方法及び装置を提供することを目的としている。

当業者には明白なように、光のカラーは色空間内のカラーポイントの座標によって表すことができる。この表現では、カラーの変化は色空間内の１つのカラーポイントから別のカラーポイントへの変位、またはシステムのカラーポイントの設定の変位に対応する。更に、カラーのシーケンスは、色空間内のカラーポイントの集まりに対応し、この集まりは「経路」として表される。従って、カラーをダイナミックに変化させることは、この経路を“移動する”こととして表される。

上例は、あるカラーを有する光である位置を照明し、そしてそのカラーを時間の関数として変化させることを望むような状況に関している。このような状況では、基本的には各時点に１つのカラーポイントが存在し、このカラーポイントを時間の関数として変化させる。一方、異なる領域の位置における光のカラーが互いに異なるように、異なるカラーを有する光である領域を照明することが望ましい状況も存在する。このような状況では、領域全体にわたってカラーポイントが分布する。換言すれば、カラーポイントは位置の関数として変化する。カラー分布自体は時間の関数として変化し得るが、以下の説明ではカラー分布が固定されている、即ち時間には依存しないものとする。

これらの状況では、照明システムはアーマチャのアレイを含み、各アーマチャは上述したような複数の光源を含む。従って、各アーマチャは全体として、特定のカラーポイントを有する光（混合光）を発生し、このカラーポイントは、その特定のアーマチャの異なる光源の相対的な強さを設定することによって設定することができる。アーマチャは、異なるアーマチャのカラーポイントを互いに異ならせることができるように、互いに独立的に制御することができる。

アーマチャのアレイのレイアウトは、照明される領域の形状に関係付けて選択される。アレイは、個々のアーマチャの位置を１つの位置座標によって記述できる一次元のもの（線形アレイ）であることができる。アレイは、個々のアーマチャの位置を２つの位置座標によって記述できる二次元格子であることもできる。アレイは、個々のアーマチャの位置を３つの位置座標によって記述できる三次元格子であることさえできる。１次元におけるアーマチャの配列は直線に沿うことができるが、これらの線が湾曲していることもあり得る。隣接するアーマチャ間の相互距離は常に同一であることができるが、この距離は領域全体を通して変化させることができる（また、より複雑にするために、時間の関数として変化させることさえできるが、上述したように本説明においては時間への依存性は無視することにする）。

照明領域全体にわたる光のカラーポイントの分布はアーマチャのアレイのレイアウト、及びそれぞれのアーマチャのカラーポイントに依存するが、アーマチャのそれぞれの光ビームの形状（空間的な強さ分布）にも依存することは明らかである。けれども、殆どの位置が１つより多くのアーマチャから光を受ける。領域全体にわたる所望のカラー分布を記述することは極めて困難であり、非現実的である。従って、以下の説明では、アーマチャのアレイにわたるカラーポイントの分布を表すのに“空間カラー分布”というフレーズを使用する。即ち、“空間カラー分布”はカラーポイントのアレイによって実現される。

あるカラー効果を達成したいと願うデザイナーにとっては、個々のカラーポイントを計算する必要があろうが、これも困難で、時間を消費し、そして退屈な努力であり、アーマチャの数が増加すればより一層厳しくなる。従って、本発明は、空間カラー分布の作成プロセスを遙かに便利に、且つユーザフレンドリーにする方法及びデバイスを提供することを目的としている。

ダイナミックカラーシーケンスの場合の問題は、基本的に、１組のカラーポイントを規定し、これらのカラーポイントを順番に発生させる、つまり、カラーポイントを“時間”座標の関数として発生させることである。上述したように、これは色空間内に経路を規定し、その経路を移動することとして表すことができる。空間カラー分布の場合の問題も、１組のカラーポイントを規定する（この場合も色空間内に経路を規定する）ことであるが、この場合には、カラーポイントは対応するアーマチャによって同時に発生されるので、カラーポイントは“場所”座標の関数として発生させる。従って、一般的に言えば、本発明は１組のカラーポイントを便利な、且つユーザフレンドリーな手法で計算する方法及びデバイスを提供することを目的としている。

本発明の重要な面によれば、色空間内の経路は、１つまたはそれ以上の関数を使用して規定される。ユーザインタフェースは、デザイナーが、２つまたはそれ以上の異なるカラーを選択し、所定の関数に従ってこれらのカラーを結ぶ経路を計算することを可能にする。更に、インタフェースは、ユーザが設定可能な条件に従って、この経路に沿う１組の離散したカラーポイントを計算する。ダイナミックカラーシーケンスの場合には、ユーザは更に、経路を移動する速度を設定または変化させることができる。空間カラー分布の場合には、ユーザは更に、アーマチャの数に応じて、経路に沿うカラーポイントの数を入力することができる。ユーザは、全ダイナミックカラーシーケンスまたは空間カラー分布を設計するために、少数のカラー及び少数の関数パラメータを選択するだけでよいから、デザイナーの設計努力は極めて軽減される。

本発明のこれらの、及び他の面、特徴、及び長所は、以下の添付図面に基づく説明から明白になるであろう。なお、添付図面を通して同一の、または類似の部品に対しては同一の参照番号を付してある。

図１は、ＣＩＥ（ｘｙ）色度図である。この図は公知であるので、説明は最小限に留める。点（１，０）、（０，０）、及び（０，１）は、それぞれ理想的な赤、青、及び緑を表しているが、これらは仮想的なカラーである。曲線１は純スペクトルカラーを表す。波長はナノメートル（ｎｍ）で表されている。破線２は、曲線１の両端を結んでいる。曲線１と破線２とによって囲まれている領域３は、全ての可視カラーを含む。曲線１の純スペクトルカラーに対して領域３のカラーは混合カラーであり、これらは２つまたはそれ以上の純スペクトルカラーを混合することによって得ることができる。これに対して、各可視カラーは色度図内の座標によって表すことができる。色度図内の点を、“カラーポイント”と表す。

当業者には明白なように、例えばＲＧＢ色度図のような異なるグラフィカルカラー表現も使用できることを理解されたい。ＣＩＥＬＡＢ色空間が均等知覚の特性を呈するので、カラーをＣＩＥＬＡＢ色空間で表すことが好ましい。

カラーの混合を説明するためには、ＣＩＥ 1931（ｘ，ｙ）色度図が有用である。２つの純スペクトルカラーを混合して得られる混合カラーのカラーポイントは、２つの純カラーのカラーポイントを結ぶ線上に位置する。得られるカラーポイントの正確な位置は、混合比（強さ比）に依存する。例えば、バイオレットと赤を混合すると、得られる混合カラーであるパープルのカラーポイントは破線２上に位置する。２つのカラーは、もしそれらを混合して白光が得られればそれらを“補色”と呼ぶ。例えば、図１に示されている青（480ｎｍ）と黄（580ｎｍ）を結ぶ線４は白点を横切っており、青色光と黄色光とを正しい強さ比にすれば白色光と知覚されることを表している。光の混合はいつでも２つのスペクトルの異なる波長が寄与していることを理解されたい。このことは、他の如何なる組の補色にも適用され、正しい強さ比で光を混合すれば光混合は白色光として知覚される。

もし２つの補色の光の強さ（ランプ）をそれぞれＩ１及びＩ２で表せば、混合される光の総合強さＩtotはＩ１＋Ｉ２で定義され、得られるカラーは比Ｉ１／Ｉ２で定義される。例えば、第１のカラーが青で強さがＩ１、第２のカラーが黄で強さがＩ２であるものとする。もしＩ２＝０であれば、得られるカラーは純青であり、得られるカラーポイントは曲線１上に位置する。もしＩ２を増加させれば、カラーポイントは線４上を白点に向かって移動する。カラーポイントが純青と白との間に位置している限り、対応するカラーは未だ青みがかっているが、白点に近付く程青白くなる。

以下の説明では、“カラー”という語は、フレーズ“カラーポイント”に関連付けて領域３内の実際のカラーのために使用する。カラーの“印象”は“色相”という語によって表すことができ、上例では色相は青である。色相は曲線１のスペクトルカラーに関連付けられ、カラーポイント毎の対応する色相は白点を横切る線に沿ってこのカラーポイントを曲線１上に投影することによって見出し得ることを理解されたい。

更に、カラーが幾分淡い又は薄い色相であるか否かということを、フレーズ“彩度”によって表す。もしあるカラーポイントが曲線１上に位置していれば、対応するカラーは純スペクトルカラーであり、完全に飽和した色相（彩度＝１）としても表される。カラーポイントが白点に向かって移動するにつれて、彩度は減少し（飽和の程度が少ない色相、または淡い色相）、白点においては彩度が０であると定義されている。

色相及び彩度の値のようなカラーの特性は色空間依存性であり、色相及び彩度を計算する種々の方法も存在していることを理解されたい。それにも拘わらず、本発明は色相及び彩度の精密な定義には関わりなく適用可能である。

２つのカラーを混合することによって多くの可視カラーを得ることはできるが、図１から容易に理解できるように、これは全てのカラーには適用されないことを理解されたい。望まれる如何なるカラーをも有する光を発生させ得るようにするためには、３つの異なるカラーを発生する３つのランプが必要である。より多くのランプを使用することはできるが、それが必須ではない。

以下、本発明を先ずダイナミックカラーシーケンスの場合について説明する。

図２は、ランプアセンブリ１４を含む照明システム１０のブロックダイアグラムである。ランプアセンブリ１４は、複数の（ここでは、３つの）ランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを含み、各ランプはそれぞれ、共通コントローラ１５によって制御されるランプドライバ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに組合されている。ユーザ入力デバイスは１９で示されている。３つのランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃはそれぞれ、互いに異なる光カラー（使用される典型的なカラーは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）である）を有する光１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを発生する。図１に例示カラーポイントＣ１、Ｃ２、Ｃ３でそれぞれ示すように、ランプは純粋な赤、緑、及び青の代わりに、典型的には近赤色光、近緑色光、及び近青色光を放出する。ランプアセンブリ１４から放出される総合光は１７で示されており、個々の光１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの混合であるこの総合光１７は、カラーポイントＣ１、Ｃ２、Ｃ３によって規定される三角形内のカラーポイントＣＰを有している。

ランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを、並列に制御して全て同一のカラーを発生する複数の光源（例えばＬＥＤ）によって実現することができることを理解されたい。また、ランプアセンブリ１４が複数のランプのグループを含み、各グループが１組のランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを含み、同一カラーポイントを発生させるように全てのランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの組を同一手法で駆動することも可能である。

システム１０を用いて、もし個々のランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの光の強さを連続的に変えることが可能であれば、出力混合光１７の混合カラーを上記三角形内の所望位置に設定することができる。しかしながら、コントローラ１５は典型的にはデジタルコントローラであり、個々のランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの光の強さは離散したステップ状でしか変化させることはできない。このような場合、得ることができるカラーポイントは、色空間内のある格子に沿って位置する。カラーポイントは、コントローラ１５のメモリ１８内のカラーテーブル内に格納されている。もしコントローラが十分に高い分解能を有していれば、格子は十分に精細に入り組み、ある点から隣接する点までステップが離散していることを人の目で見分けることはできない。カラー表現に関して、ＣＩＥＬＡＢ色空間は、２つの隣接する格子点間の距離が、全ＣＩＥＬＡＢ色空間にわたって、知覚されるカラーにおける実質的に等しい差に対応するので好ましいものである。

図３は、色空間の例示部分３１を示す図であって、カラーポイントの格子と、２つのカラーポイントＤ及びＦとを示している。デザイナーがカラーポイントＤからカラーポイントＦまで滑らかに移行させることを欲しているものとする。最新の技術であっても、デザイナーは中間カラーポイントＥ１、Ｅ２、Ｅ３等を計算しなければならない。次いで彼は、コントローラ１５をプログラムし、カラーポイントＤから第１中間カラーポイントＥ１へステップさせてこの状況を第１停止時間の間維持し、第２中間カラーポイントＥ２へステップさせてこの状況を第２停止時間の間維持し等々、点Ｆに到達するまで続行しなければならない。次いで彼はプログラムを走らせて、得られた照明シーケンスを見なければならない。もし彼が満足しなければ（例えば、点Ｅ２がコースから外れている）、彼は訂正を行って再度実行しなければならない。

図３から明白なように、その後にコントローラ１５が、開始カラーポイントＤから中間カラーポイントＥ１、Ｅ２、Ｅ３を介して終わりカラーポイントＦに至る光源アセンブリの設定を変化させると、これらの変化は色空間内でコントローラが移動した経路３２として視覚化することができる。最新技術であっても、経路３２はデザイナーが計算した個々のカラーポイントの結果であり、デザイナーが計算しない中間カラーポイントはスキップされる。本発明によれば、デザイナーは経路の形状を記述する式を入力または選択することができ、またデザイナーは更に式の特性パラメータを入力することができる。コントローラ１５はこの式によって記述される経路に沿うカラーポイントを計算する。本発明のこれらの特色に関して、以下に図４Ａ−Ｃを参照して説明する。

図４Ａは、図３と同様に、色空間の例示部分を示す図であって、カラーポイントの格子と、デザイナーが入力した２つのカラーポイントＤ及びＦとが示されている。カラーポイントの入力は従来技術から既知であるので、カラーポイントをどのように識別するかの説明は不要であろう。本発明によれば、デザイナーは、これら２つのカラーポイントＤ及びＦ間のカラーポイントは入力する必要がない。

以下の説明では、例として、ユーザが彼の経路パラメータの選択を入力することができるＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）がコントローラ１５に設けられているが、パラメータを入力する他の手段を考案することもできることが明らかであろう。

図４Ｂは、このようなＧＵＩのディスプレイ画面上のアイコンとしてイメージすることができる可能経路形状の概要図である。経路形状の選択は、アイコンを図形的に“クリック”するか、またはタッチスクリーンユーザインタフェースの場合には、画面を適切にタッチすることによって行うことができる。アイコン４１には端点Ｘ及びＹを有する直線線分が示されており、この線分は簡単な線形関数で記述される。もしデザイナーがアイコン４１を選択すれば、コントローラ１５は開始点Ｄから終点Ｆまで直線経路に沿う中間カラーポイントを計算する。

アイコン４２は、頂点Ｘ及びＹを有する楕円形経路に対応している。このような楕円経路は、楕円関数によって記述される。もしデザイナーがアイコン４２を選択すれば、コントローラ１５は開始点Ｄから終点Ｆまで半楕円経路に沿う中間カラーポイントを計算する。さらなる経路パラメータとして、デザイナーは経路の“幅”即ち楕円率を入力することができ、円形経路さえも入力可能である。

アイコン４３は、頂点Ｘ及びＹを有する８字形経路に対応している。もしデザイナーがアイコン４３を選択すれば、コントローラ１５は開始点Ｄから終点ＦまでＳ字形経路に沿う中間カラーポイントを計算する。ユーザが入力することができる別の可能経路パラメータは、８字形の上側半分の“幅”、 下側半分の“幅”、８字形の上側半分と下側半分との交わりの位置等を含むことができる。

上述した経路が必ずしも全てではなく、他の形状の経路も可能であることは理解されよう。

図４Ｃは、このようなＧＵＩのディスプレイ画面上にイメージすることができる可能な経路繰り返しモードアイコンを示す図である。アイコン４４には単頭矢印が示されている。もしデザイナーが経路繰り返しモード４４を選択すれば、コントローラ１５は、開始点Ｄから終点Ｆまでの選択された経路を移動するための中間カラーポイントのシーケンスを１回だけ計算する単一実行モードで動作する。終点Ｆに到達すると、ユーザは、さらなるアイコンによって表される幾つかのオプションを選択することができる（簡易化の目的から図示してない）。例えば、コントローラ１５は、終点Ｆに到達した時にアセンブリ１４をスイッチオフにすることが可能である。また、例えば、コントローラ１５は、別のユーザ命令を受信するまでそのカラーポイントＦに留まることも可能である。

アイコン４５には両頭矢印が示されている。もしデザイナーが経路繰り返しモード４５を選択すれば、コントローラ１５は、開始点Ｄから終点Ｆまでの選択された経路を移動するための中間カラーポイントのシーケンスを計算し、次いでＦからＤまで同一経路に沿って戻る往復繰り返しモードで動作する。次いでＤからＦまでの経路及び戻り経路を、所定の実行回数にわたって繰り返すことができる。実行回数はユーザが入力するものであってもよい。最後のランを完了して開始点Ｄに到達すると、ユーザは、さらなるアイコンによって表される幾つかのオプションを選択することができる（簡易化の目的から図示してない）。例えばコントローラ１５は、開始点Ｄに到達した時にアセンブリ１４をスイッチオフにすることが可能である。例えば、コントローラ１５は、別のユーザ命令を受信するまでそのカラーポイントＤに留まることも可能である。

アイコン４６には円形矢印が示されている。もしデザイナーが経路繰り返しモード４６を選択すれば、コントローラ１５は、開始点Ｄから終点Ｆまでの選択された経路を移動するための中間カラーポイントのシーケンスを計算し、次いで、ＤからＦまで同一経路を繰り返す連続繰り返しモードで動作する。従って、アイコン４１によって表される経路のような開放経路の場合には、カラー設定はカラーポイントＦからカラーポイントＤまでジャンプすることになろう。アイコン４２または４３によって表される経路のような閉ループ経路の場合には、続行はループの第２の半分、即ちアイコン４２の場合には反対側の半楕円経路、またはアイコン４３の場合には鏡映されたＳ字形経路に沿う終点Ｆから開始点Ｄまでの戻り移動を含む。次いで、ＤからＦ、そしてＤまでの閉ループ経路を所定のラン数だけ繰り返すことができ、このラン数もユーザが入力することができる。最後のランを完了して開始点Ｄに到達すると、ユーザは、さらなるアイコンによって表される幾つかのオプションを選択することができる（簡易化の目的から図示してない）。例えば、コントローラ１５は、開始点Ｄに到達した時にアセンブリ１４をスイッチオフにすることが可能である。また、例えば、コントローラ１５は、別のユーザ命令を受信するまでそのカラーポイントＤに留まることも可能である。

上述した概観が必ずしも全てではなく、他の繰り返しモードも可能であることは明らかであろう。

図４Ａの開始点Ｄ及び終点Ｆに関連してデザイナーが楕円経路４２を選択し、また単頭矢印繰り返しモード４４を選択したものとする。コントローラ１５は、図４Ｄに示すように中間カラーポイントＥを計算し、選択したカラー経路４７を近似することができる。もしメモリスペースを最小にすることを要求されれば、色空間内の格子の間隔を比較的広くすることができ、この場合コントローラは補間を使用することによってカラーテーブルの点の間のカラーポイントを計算するように設計することができる（いろいろな補間方法自体が公知であるので、これらの補間方法の説明は不要であろう）。

以上の説明は、幾つかの比較的簡単なパラメータの受信に応答してコントローラ１５が色空間内のカラーポイントを計算することを示している。しかしながら、色空間内で辿られる経路４７だけではなく、照明シーケンスの究極の効果はより多くの変数を有し得る。これらの変数の例を以下に示す。

このような変数の第１の例は明るさ（brightness）である。混合光１７の明るさを時間的に一定に保つことは可能である。しかしながら、混合光１７の明るさを経路４７に沿って変化させることも、または時間の関数として変化させることも可能である。コントローラ１５は、明るさの変化を時間の関数として、または移動させる経路４７に沿う位置の関数として記述するある関数及び入力関数パラメータをデザイナーが選択できるように設計することが好ましい。

このような変数の第２の例は“カラー速度”と名付けられるもので、即ち時間の関数としてのカラー変化の量である。当業者には明白なように、ＣＩＥＬＡＢ色空間においてはこのカラー速度はΔＥ／ｓで表され、設定されたカラーポイントが経路４７を移動する速度として視覚化することができる。ΔＥの代わりに、例えばΔＥ₉₄、ΔＥ₂₀₀₀等のような色差のための他の定義が使用される場合には、カラー速度はそれぞれ相応にΔＥ₉₄／ｓ、ΔＥ₂₀₀₀／ｓとして表される。カラー速度を時間的に一定に保つことは可能である。しかしながら、カラー速度を経路４７に沿って、または時間の関数として変化させることも可能である。好ましくは、コントローラ１５は、時間の関数として、または移動させる経路４７に沿う位置の関数としてカラー速度を記述する関数及び入力関数パラメータを、デザイナーが選択できるように設計される。当業者には明らかなように、カラー速度は、次のカラーポイントへ変化が行われるまでカラーポイントが維持される時間の長さに対応する。この時間長は“滞在”時間として表され、システムはある時間の間この設定に“滞在”する。カラー速度を増加させると、滞在時間は短くなる。滞在時間は２つの方法で達成することができる。滞在時間を制御パラメータとして、対応する強さ設定と共にドライバ１３へ送ることができる。この場合、ドライバは制御信号を受信し、それらをバッファメモリ内に格納し、そしてバッファメモリから対応する滞在時間と共に読み出すように設計される。コントローラ１５は、あるカラーポイントの制御信号を送り、滞在時間の持続時間の間待機し、次いで次のカラーポイントの制御信号を送ることも可能であり、この場合、ドライバは制御信号に直ちに応答するように設計される。

デザイナーが選択及び／または入力した関数及び関数パラメータを使用して、コントローラは、ランプドライバ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃのための制御信号のダイナミックシーケンスを発生する。その結果、混合光１７は規定された経路４７に沿って、規定された速度で１回（４４）、または繰り返して（４５、４６）色空間を通って移動するカラーポイントを有し、一方明度もユーザが規定した関数に従う。もしデザイナーが結果に満足しなければ、彼は１つまたはそれ以上のパラメータを容易に訂正することができ、コントローラは適合するカラーポイント、明るさ、及びカラー速度を計算する。

以下、本発明を空間カラー分布の場合について説明する。

図２と対比される図５は、照明システム１００のブロックダイアグラムである。照明システム１００は複数のランプアセンブリ１１４を含む。ランプアセンブリを互いに区別するために、参照番号１１４に括弧入りの番号を補足してある。図５の例には４つのランプアセンブリが示されているが、照明システムは３つ以下、または５つ以上のアセンブリを含むことができる。ランプアセンブリ１１４は互いに同一であることができ、各ランプアセンブリ１１４には図２のランプアセンブリ１４の説明が適用されるので、説明は簡潔に繰り返すに留める。各ランプアセンブリ１１４は複数のランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを含み、各ランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは関連するランプドライバ（図示せず）に組合されている。各ランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに関しては、システム１０のランプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃについての説明を適用する。ランプアセンブリ１１４（ｉ）の混合光出力は１１７（ｉ）で示され、この光１１７（ｉ）はカラーポイントＣＰ（ｉ）を有している。

ランプアセンブリ１１４は、ある領域を照明するために互いに他に対してある空間的関係に配列されている。説明の目的から、ランプアセンブリ１１４がある線に沿って配列されているものとすることができるので、各アセンブリ１１４（ｉ）の指標（ｉ）は位置座標を表していると考えることができる。

ランプアセンブリ１１４は、共通コントローラ１１５によって制御される。共通コントローラ１１５は、対応する複数のカラーポイントＣＰが、入力デバイス１９から受信した入力及びメモリ１８内の情報に基づいて、ある所望値を持つように、全てのランプアセンブリ１１４を駆動することができる。従って、照明される領域内では、場所の関数としてカラーポイントＣＰ（ｉ）の空間的分布がもたらされる。

勿論、カラーポイントＣＰ（ｉ）はランダムに選択することができる。しかしながら、デザイナーが、カラーポイントＣＰ（ｉ）をある規則に従わせること、即ち、それらを色空間内のある経路（図３のカラー経路３２を比較されたい）に沿って位置させたい場合が、より実際的な状況である。図３を参照し、デザイナーは、複数のアセンブリ１１４がカラーポイントＤからカラーポイントＦまで滑らかな分布を呈することを望むものとする。但し、カラーポイントＤ及びＦは外側アセンブリ１１４（１）及び１１４（４）のカラーポイントＣＰ（１）及びＣＰ（４）の目標値である。最新技術によっても、デザイナーは中間アセンブリ１１４（２）、１１４（３）等のための中間カラーポイントＥ１、Ｅ２、Ｅ３等を計算しなければならない。次いで彼は、各アセンブリ１１４に計算されたカラーポイントを有する光を発生させるように、コントローラ１１５をプログラムして、それぞれのアセンブリ１１４のための制御信号を発生させなければならない。次いで彼はプログラムを走らせ、得られたカラー分布を見なければならない。もし彼が満足しなければ（この例では、点Ｅ２がコースから外れている）、彼は訂正を行って再度実行させなければならない。

最新の技術でも、デザイナーはある経路３２に沿う全てのカラーポイントを計算しなければならない。本発明によれば、デザイナーは経路の形状を記述する式を入力または選択することができ、またデザイナーはその式のいくつかの特性パラメータを更に入力することができる。コントローラ１１５は、式によって記述された経路に沿うカラーポイントを計算する。本発明のこれらの特色を説明するために、図４Ａ−Ｂを再度参照する。

本発明によれば、デザイナーは外側ランプアセンブリ１１４（１）及び１１４（４）のための２つのカラーポイントＤ及びＦをそれぞれ入力することができるが、デザイナーは中間ランプアセンブリ１１４（２）及び１１４（３）のために使用されるこれら２つのカラーポイントＤ及びＦの間のカラーポイントを入力する必要はない。

デザイナーは前述したＧＵＩを使用するものとする。もしデザイナーがアイコン４１を選択すれば、コントローラ１１５は開始点Ｄから終点Ｆまでの直線経路に沿う中間カラーポイントを計算する。もしデザイナーがアイコン４２を選択すれば、コントローラ１１５は開始点Ｄから終点Ｆまでの半楕円経路に沿う中間カラーポイントを計算する。もしデザイナーがアイコン４３を選択すれば、コントローラ１１５は開始点Ｄから終点ＦまでのＳ字形経路に沿う中間カラーポイントを計算する。

図４Ａの開始点Ｄ及び終点Ｆに関してデザイナーが楕円経路４２を選択したものとする。コントローラ１１５は、図６に示すように中間カラーポイントＣＰ（２）及びＣＰ（３）を計算し、選択されたカラー経路４７を近似する。

この例では、システム１００は４つのアセンブリ１１４だけを含んでいるので、経路４７上のカラーポイントの数は開始点Ｄ及び終点Ｆを含めて４に等しい。アセンブリの数が増加すれば、カラーポイントの数も同様に増加する。

図６では、カラー経路４７上の隣接するカラーポイント間の距離が互いに等距離にあるように示されているが、これは必須ではないことを理解されたい。隣接するアセンブリ１１４間の互いの距離が既知の場合には、隣接するカラーポイント間のそれぞれの距離は同一比を有するように取ることができる。即ち、システムは、隣接するカラーポイント間の距離のための絶対値または相対値をユーザが入力できるようにすることが可能である。

上例では、システム１００は１つの空間座標に従って配列されているアセンブリ１１４だけを含んでいる。しかしながら、システム１００が、行及び列の二次元アレイに配列されたアセンブリ１１４を含むこともできる。この場合、アセンブリを参照番号１１４（ｉ，ｊ）で表すことができ、対応するカラーポイントは参照番号ＣＰ（ｉ，ｊ）で表すことができる。ここに、指標ｉ及びｊはｉ番目の行及びｊ番目の列を表す。上記説明は、単一の行（または列）に適用される。他の行（または列）のためには、ユーザは行（または列）毎に動作を繰り返すことができる。しかしながら入力デバイス１９は、ユーザにより規定されたカラー経路から他の行（または列）のカラー経路を導出できるように、ユーザがコントローラ１１５に命令する特定入力コマンド（アイコン）を有することができる。

ｍ行ｎ列を有する例示実施の形態では、デザイナーは、コーナーアセンブリ１１４（１，１）、１１４（１，ｎ）、１１４（ｍ，１）、１１４（ｍ，ｎ）のためのカラーポイントＣＰ（１，１）、ＣＰ（１，ｎ）、ＣＰ（ｍ，１）、ＣＰ（ｍ，ｎ）をそれぞれ規定する。上述した方法を使用して、デザイナーは、サイドアセンブリ１１４（１，１）乃至１１４（１，ｎ）のための第１のカラー経路を、サイドアセンブリ１１４（ｍ，１）乃至１１４（ｍ，ｎ）のための第２のカラー経路を、そしてサイドアセンブリ１１４（１，１）乃至１１４（ｍ，１）のための第３のカラー経路を規定する。コントローラ１１５は、第１のカラー経路に沿うカラーポイントＣＰ（１，１）乃至ＣＰ（１，ｎ）を計算し、第２のカラー経路に沿うカラーポイントＣＰ（ｍ，１）乃至ＣＰ（ｍ，ｎ）を計算する。各列ｊに対して、コントローラ１１５は、外側アセンブリ１１４（１，ｊ）及び１１４（ｍ，ｊ）のための値として第１のカラー経路上のカラーポイントＣＰ（１，ｊ）及び第２のカラー経路上のＣＰ（ｍ，ｊ）をそれぞれ使用し、また第３のカラー経路の形状を使用して１１４（１，ｊ）乃至１１４（ｍ，ｊ）のためのカラー経路を計算する。

以上の説明は、幾つかの比較的簡単なパラメータを受信することに応答して、コントローラ１５がある空間カラー分布を得るためのランプアセンブリのアレイを設定するため、色空間内のカラーポイントのセットを計算することを示した。

当業者には明白なように、本発明は、上述した例示実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲内で幾つかの変形及び変更が可能である。

例えば、上例では、デザイナーが２つの参照カラーポイントＤ及びＦを入力するものとしている。しかしながら、デザイナーが１つの参照カラーポイントだけを入力することも可能である。第２の参照点として固定カラーポイント（例えば、白点）が使用される場合には、ユーザが入力した１つのカラーポイントだけによって経路を規定することができる。例えば、ユーザが入力した１つのカラーポイントだけを用いて、白点の周りの円形経路を規定することができる。

更に、上例では、ユーザが入力した両カラーポイントに、コントローラが計算した経路４７が交わる。しかしながら、ユーザが入力したカラーポイントの１つを、コントローラが計算する経路４７のための参照点として（但し、上記経路が交わることはない）使用することができる（例えば、円の中心、または楕円または放物線経路の焦点）。

更に、デザイナーが３つまたはそれ以上の参照カラーポイントを入力することも、コントローラがこれらの全ての点と交わる経路を計算することもできる。例えば、経路を、白から第１のユーザが入力したカラーポイントまで計算して戻り（一定色相の直線を介して（４１）、またはループを介して（４２または４３））、次いで白から第２のユーザが入力したカラーポイントまで計算して戻る等々である。

以上に、本発明によるデバイスの機能ブロックを示すブロックダイアグラムを参照して本発明を説明した。これらの機能ブロックの１つまたはそれ以上をハードウェアで実現し、このような機能ブロックの機能を個々のハードウェア要素によって遂行させることができるが、これらの機能ブロックの１つまたはそれ以上をソフトウェアで実現し、このような機能ブロックの機能をコンピュータプログラムの１つまたはそれ以上のプログラムライン、またはマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ等のようなプログラマブルデバイスによって遂行させることも可能であることを理解されたい。

更に、上例では、機能ブロック“ユーザインタフェース（ＵＩ）”１９、“コントローラ”１５、“ドライバ”１３、“ランプ”１２を分離したデバイスとして図示してある。しかしながら、実際には、２つまたはそれ以上の機能を共通デバイス内に統合することができる。例えば、ユーザインタフェース１９及びコントローラ１５の機能は、１つのデバイスによって遂行させることができる。または、例えば、コントローラ１５及びドライバ１３の機能は、１つのデバイスによって遂行させることができる。

更に、カラー混合照明器具毎の色空間が、システムの物理的制限のためにある境界を有していることに注目されたい。作成されたカラー経路がこの色空間境界の外側に位置する部分を有する場合には、ダイナミカルな効果を作るソフトウェアは、無意味なランプ制御信号が作成されるのを回避するための対策を採り入れるように設計することが好ましい。この問題を解消するために、異なるアプローチが可能である。最も魅力的な解消法は、色空間の外側に位置してしまうように計算された何れかのカラーポイントを、色空間境界上に位置する最寄りのカラーポイントによって置換することである。

本発明の好ましい実施の形態はＣＩＥＬＡＢ色空間に基づいているが、開示した方法はこの色空間だけに限定されるものではない。良好な知覚均等性を有する他の色空間（例えば、ｕ’Ｖ’Ｙ色空間）も、あるルミナンス・ルミナンス差定義との組合せることにより可能である。

直感的な方法を得るためには、カラーポイントを３つの座標、即ち色相、彩度、及び明度で記述し、またカラー経路を（色相、彩度、明度）のシーケンスとして記述することが最も魅力的である。適切なルミナンス・ルミナンス差を有する均等知覚色空間を使用することによって、色空間を通して複数の離散的なステップを滑らかなカラー遷移にすることができる。これは、例えば、ダイナミック照明効果をその周囲（例えば、レストラン、店舗、ホテル）と“調和”させなければならない、または“一体”にさせなければならないような応用に大きく関連している。

色度図である。 ダイナミックカラーシーケンスのための照明システムのブロックダイアグラムである。 色空間内の経路を示す図である。 本発明による照明システムの動作を示す図である。 本発明による照明システムの動作を示す図である。 本発明による照明システムの動作を示す図である。 本発明による照明システムの動作を示す図である。 空間カラー分布のための照明システムの動作を示すブロックダイアグラムである。 空間カラー分布におけるカラーポイントの設定を示す図である。

符号の説明

１０ 照明システム
１２Ａ−１２Ｃ ランプ
１３Ａ−１３Ｃ ランプドライバ
１４ ランプアセンブリ
１５ コントローラ
１６Ａ−１６Ｃ 光
１７ 混合光
１８ メモリ
１９ ユーザ入力デバイス
３１ 例示部分
３２ 経路
４１−４６ アイコン
４７ 経路
１００ 照明システム
１１４ ランプアセンブリ
１１５ コントローラ
１１７ 光

Claims (16)

1. 可変カラーを有する光を発生することができる少なくとも１つのランプアセンブリと、
   上記ランプアセンブリを制御するコントローラと、
   上記コントローラに結合されているユーザ入力デバイスと、
   を含み、
   上記コントローラが、上記ユーザ入力デバイスから受信したデータに基づいて、上記ランプアセンブリのためのカラー制御信号を発生するように構成された、ダイナミック光シーケンスを発生するための照明システムであって、
   上記ユーザ入力デバイスは、色空間内の経路の形状を記述する式をユーザが入力又は選択可能で、且つ、上記式のいくつかの特性パラメータをユーザが入力可能なように構成されており、
   上記コントローラは、上記ユーザ入力デバイスから受信したデータにより特定される上記式、及び、上記ユーザ入力デバイスから受信したデータにより特定される上記式の上記特性パラメータに基づいて色空間内の経路を計算し、上記計算された経路に沿う１組のカラーポイントの座標を計算し、そして上記ランプアセンブリの光のカラーが上記計算されたカラーポイントを順次移動するように、上記計算された座標に逐次対応している上記ランプアセンブリのためのカラー制御信号のシーケンスを発生するように構成されていることを特徴とする照明システム。
2. 空間カラー分布を発生させるための照明システムであって、
   可変カラーポイントを有する光を各々が発生することができる複数のランプアセンブリと、
   上記ランプアセンブリの全てを制御する共通コントローラと、
   上記共通コントローラに結合されているユーザ入力デバイスと、
   を含み、
   上記コントローラは、上記ユーザ入力デバイスから受信したデータに基づいて、上記ランプアセンブリのためのカラー制御信号を発生するように構成されており、
   上記ユーザ入力デバイスは、色空間内の経路の形状を記述する式をユーザが入力又は選択可能で、且つ、上記式のいくつかの特性パラメータをユーザが入力可能なように構成されており、
   上記コントローラは、上記ユーザ入力デバイスから受信したデータにより特定される上記式、及び、上記ユーザ入力デバイスから受信したデータにより特定される上記式の上記特性パラメータに基づいて色空間内の経路を計算し、上記計算された経路に沿う１組のカラーポイントの座標を計算し、上記複数のランプアセンブリの複数のカラーポイントが同時にそれぞれの計算されたカラーポイントと一致するように、それぞれの上記ランプアセンブリのためのカラー制御信号を発生するように構成されている、
   ことを特徴とする照明システム。
3. 上記ランプアセンブリは、それぞれのランプドライバに組合されている複数の光源を含み、上記各光源は互いに異なるカラーを有する光を発生するように構成され、
   上記コントローラは、上記個々のドライバのための制御信号を発生するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
4. 上記色空間は均等知覚であることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
5. 上記色空間はＣＩＥＬＡＢ色空間またはｕ’Ｖ’Ｙ色空間であり、色相、彩度、及び明度は、ルミナンス・ルミナンス差の式と共に定義されていることを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
6. カラーポイントのテーブルを有するメモリを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
7. 上記コントローラは、上記計算された経路に近接するカラーポイントの座標を上記メモリ内のテーブルから選択することによって、カラーポイントの座標を計算するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の照明システム。
8. 上記コントローラは、上記メモリ内のテーブルからのカラーポイント間を補間することによって、カラーポイントの座標を計算するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の照明システム。
9. 上記経路に沿って計算された何れかのカラーポイントが上記システムの色空間の外側に位置する場合には、上記コントローラは、上記計算されたカラーポイントを、上記色空間境界上に位置するカラーポイントによって、好ましくは上記計算されたカラーポイントに最も近い上記色空間境界上に位置するカラーポイントによって置換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
10. 上記ユーザ入力デバイスから受信されるデータは少なくとも１つのカラーポイントに関係しており、上記コントローラは、上記経路が上記少なくとも１つのカラーポイントと交わるように上記経路を計算するように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
11. 上記ユーザ入力デバイスから受信されるデータは上記経路の形状を記述する式に関係しており、上記コントローラは、上記式に基づいて経路を計算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
12. 上記コントローラは複数の繰り返しモードで動作することが可能であり、上記ユーザ入力デバイスから受信されるデータはある繰り返しモードに関係しており、上記コントローラは上記ユーザ入力デバイスから受信したデータに基づいて上記繰り返しモードの１つで選択的に動作するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
13. 上記ユーザ入力デバイスから受信されるデータは上記出力光の明度を時間の関数として、または上記経路に沿う位置の関数として記述する式に関係しており、上記コントローラは上記式に基づいてカラー制御信号を計算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
14. 上記ユーザ入力デバイスから受信されるデータはカラー速度を時間の関数として、または上記経路に沿う位置の関数として記述する式に関係しており、上記コントローラは上記式に基づいてカラー制御信号を計算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
15. 上記コントローラは、カラーポイント毎に、関連付けられた滞在時間を計算するように構成されており、上記コントローラは、あるカラーポイントに関係付けられた制御信号を発生し、対応する滞在時間が経過するまで待機し、次いで次のカラーポイントに関係付けられた制御信号を発生するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
16. 上記コントローラは、カラーポイント毎に、関連付けられた滞在時間を計算するように設計されており、上記コントローラは、あるカラーポイントに関係付けられた制御信号を発生し、上記あるカラーポイントの対応する滞在時間に関係付けられたデータ信号を発生し、上記制御信号及び上記データ信号の双方を上記ランプアセンブリへ送るように構成されており、上記ランプアセンブリは、上記制御信号及び上記データ信号を受信し、上記出力光のカラーポイントの設定を上記受信した制御信号と一致するように適合させ、上記設定を上記受信したデータ信号と一致する時間の間維持し、次いで上記出力光のカラーポイントの設定を受信した次の制御信号と一致するように適合させるように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。

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