JP5403786B2 - 照明制御システム - Google Patents

Description

本発明は、画像センサによって撮像した画像データに基づいて人の存否を検知し、検知結果に応じて照明器具を点灯制御する照明制御システムに関する。

多数の照明器具が設置されるオフィス等においては、人の在室状況に応じて、個々に又はグループ単位で、照明器具の点灯や調光を制御する照明制御システムが設置される。

人の在室状況を検知するには、人体が放射する赤外線を検知する焦電型の人感センサや、室内を撮像するカメラ形式の画像センサ等が用いられる。画像センサでは、一定の時間をおいて撮像された２つ以上の画像を比較し、変化のある画素の塊を特定することによって人を検出する。

オフィスでは、部屋の大きさ、机や什器等の配置が多様であるため、人の在室状況と、照明器具の配置及び点滅・調光の組み合わせを一意的に決定することが困難である。このことから、使用者の要望に応じて組み合わせを随時変更できることが望まれる。

従来、図７に示すように、複数の事務机ＤＫが配置されたオフィスにおいて、人の存否を検出する人感センサを内蔵した照明器具Ｌを設置し、人感センサの検知範囲Ａに人がいると判断した場合に、照明器具を点灯させるようにした照明制御システムの例がある(例えば特許文献１)。人感センサは、当該照明器具以外の照明器具とは連動しないので、配線や制御システムの構成はシンプルであり、初期設定も容易であるが、人がいる場合にどの照明器具が点灯するかは、人感センサの検知エリアＡの広さによって決定され、変更することはできない。

この課題を解決するために、例えば図８に示すように、設置される複数の照明器具Ｌをいくつかのゾーンに分けると共に、ゾーン毎に人感センサを備え、人感センサが人を検知すると、当該ゾーンの照明器具Ｌを点灯させる照明制御システムがある。ゾーンはオーバラップして設定することも可能であり、照明器具Ｌが複数のゾーンに属することもできる。図８において、照明器具Ｌｋは、ゾーンＺ２とゾーンＺ４にそれぞれ設置した人感センサが人を検知したときに点灯する。

この照明制御システムによると、部屋の大きさや部屋の使用形態に応じて柔軟に照明器具の点灯シーンやゾーンを設定して対応できるが、点灯シーンやゾーンを設定する場合は、その都度照明器具の位置情報やゾーン番号などを記憶させる必要があり、設定のための操作が煩雑であるという問題点がある。
特開２０００−２２８２９０号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、人の存否を検知した際に、部屋の大きさや使用形態に応じて、常に最適な照明を行うことのできる照明制御システムを提供することを目的とする。

本発明は、複数の照明器具と、照明領域を撮像する画像センサと、前記画像センサによって撮像した画像データに基づいて人の存否を検知し、検知結果に応じて前記照明器具を点灯制御する照明制御装置を備える照明制御システムであって、前記照明制御装置は、前記人の存在を検知した際に、予め取得した前記照明器具の前記照明領域における明るさ分布に基づいて、点灯する前記照明器具を決定し、さらに前記照明制御装置は、前記人の存在が検知された位置における前記照明器具毎の明るさを、当該前記明るさ分布に基づいて算出し、算出した前記明るさが大きい順に、明るさ分布に対応する所定数の前記照明器具を選択し、点灯する照明器具として決定するものである。

この構成により、人の存在を検知した際に、部屋の大きさや使用形態に応じて予め取得した照明器具の明るさ分布に基づいて、点灯する照明器具を決定するので、常に最適な照明を行うことができる。さらにこの構成により、人の存在が検知された領域を明るく照明する順に、点灯する照明器具を決定することができるので、部屋の大きさや使用形態に応じて、常に最適な照明を行うことが可能となる。

更に、本発明は、上記の照明制御システムにおいて、前記照明制御装置は、前記明るさ分布を、前記照明器具の全てを消灯し、前記照明器具を１個ずつ順次点滅し、点灯前と点灯中に、前記画像センサによって前記照明領域を撮像し、撮像した両画像データの差分を算出することにより取得するものを含む。

この構成により、照明器具を新しく設置した際や、部屋のレイアウトを変更した場合に、人の在室位置に応じた照明器具の点灯優先度を決定するための明るさ分布を容易に取得することができる。

また、本発明は、上記の照明制御システムにおいて、前記照明制御装置は、前記明るさ分布を取得する動作を開始するための初期設定部を備えるものも含む。

この構成により、照明器具を新しく設置した際や、部屋のレイアウトを変更した場合に、人の在室位置に応じた照明器具の点灯優先度を決定するための明るさ分布を容易に取得するための操作が容易になる。

また、本発明は、上記の照明制御システムにおいて、前記初期設定部は、更に、前記点灯する照明器具の数を変更可能に設定するものも含む。

この構成により、例えば、在室者が少ない場合には、点灯する照明器具の数を少なくして省エネルギー化を図ることができ、一方、在室者が多い場合には、点灯する照明器具の数を多くして照度変化による違和感を軽減することが可能となる。

また、本発明は、上記の照明制御システムにおいて、前記照明制御装置は、前記人の存在を検知しなくなった場合の所定時間の経過後に、前記照明器具の点灯制御を変更するものも含む。

この構成により、例えば人の移動が激しい場合に消灯を即時に行うことによる不快感を軽減することができ、快適な照明環境を確保が可能となる。また、照明器具をフェードアウトして消灯することで、照度変化による違和感を軽減することができる。

本発明によれば、人の存否を検知した際に、部屋の大きさや使用形態に応じて、常に最適な照明を行うことのできる照明制御システムを提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る照明制御システムについて、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る照明制御システムの概略構成を示す図である。本実施形態の照明制御システムは、画像センサ１と照明制御装置２から構成され、室内の天井等に設置された照明器具Ｌ１〜Ｌｎを適切に点滅、又は調光する。

図２は、複数の事務机ＤＫが配置されたオフィスＲＭに、本発明の実施の形態に係る照明制御システムの画像センサ１と、照明器具Ｌ１〜Ｌｎが設置された例を示す俯瞰図である。

図２では、画像センサ１と照明器具Ｌ１〜Ｌｎを示しているが、壁面等に集中制御盤として設置される照明制御装置２は図示を省略してある。画像センサ１は、照明器具Ｌ１〜Ｌｎの照明領域全体をカバーする必要があるので、比較的小さなオフィスでは、図示するように、室内中央の天井に設置された１個の魚眼レンズ付きの画像センサ１でもよいが、大きなオフィスでは、画像センサ１を複数個配置する必要がある。

画像センサ１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子を用いたカメラであり、光学レンズ及び信号処理回路を含んで一体的に構成され、室内ＲＭの照明領域を撮像して画像データを出力する。

この画像センサ１は、後述する初期設定において、順次点灯される照明器具Ｌ１〜Ｌｎによって照明された室内を撮像すると共に、通常動作時には、人の存否を検知するために、所定の時間間隔で室内を撮像した画像データを照明制御装置２に出力する。

なお、固体撮像素子は、照明器具Ｌ１〜Ｌｎが全て消灯した状態、例えば夜間等に人の存否を検知するための撮像を行うことがあるので、赤外線領域までの広い分光感度特性を有するものを用いることが望ましい。これには、ＣＣＤイメージセンサが適している。また、光学レンズは室内の広い範囲を撮像するために、魚眼レンズ又は広角レンズを使用することが好適である。

照明制御装置２は、演算部２１、記憶部２２、制御部２３、表示部２４、点灯制御部２５、初期設定部２６を有する構成である。これらは、照明器具Ｌ１〜Ｌｎの点灯及び消灯を一元的に管理するために、前述したように室内の壁面等に設置される集中制御盤に収納される。

演算部２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含むマイコンシステムから構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作し、画像センサ１によって撮像された画像データに基づいて、後述する初期設定時に、照明器具ごとにその照射領域の明るさ分布を算出し、通常動作時には、室内における人の存否とその位置を算出する。

記憶部２２は、データの書き替えが可能なＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリ等の半導体メモリから構成され、演算部２１によって算出された照明器具ごとの明るさ分布のデータや、制御対象の照明器具を調光する場合に、その調光データを格納する。

制御部２３は、演算部１２と共通のマイコンシステムから構成され、画像センサ１によって撮像した画像データを受信して演算部２１に出力すると共に、後述する初期設定時に演算部２１によって人の存在が検知された場合に、その位置に応じて点灯する照明器具を優先順位に従って選択し、点灯制御部２５に点灯信号を出力する。また、照明制御装置２の各部を統括制御する。

表示部２４は、例えば液晶表示装置から構成され、画像センサ１から制御部２３に入力された画像を表示する。

点灯制御部２５は、照明制御部２３から出力される点灯信号によってトライアック等の半導体素子をスイッチングして、制御対象の照明器具Ｌ１〜Ｌｎに出力する。なお、照明器具Ｌ１〜Ｌｎの個々に、ランプを点滅するためのスイッチング回路を有する場合は、制御部２３から出力される点灯信号を所定の信号形態に変換し、通信手段を介して制御対象の照明器具に出力するものであってもよい。

初期設定部２６は、例えば押しボタンスイッチから構成され、後述する初期設定時に、工事担当者又はユーザが押下することにより、初期設定を開始させるものである。

次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る照明制御システムの動作について説明する。

（初期設定）
この初期設定は、照明器具を新しく設置した際やランプ交換時、部屋のレイアウトを変更した場合等に行うものである。

まず、初期設定部２６の押しボタンスイッチを押下すると、その信号は制御部２３に送られ、照明器具Ｌ１〜Ｌｎの全てを消灯する。

次いで、照明器具Ｌ１〜Ｌｎを１個ずつ順次点滅し、画像センサ１を制御して点灯の前後に部屋全体の照明領域を撮像する。

撮像によって得られた二つの画像データは、制御部２３を介して演算部２１に送られ、差分を演算して照明器具Ｌ１〜Ｌｎ毎の明るさ分布画像データを取得し、記憶部２２に格納される。このようにして得られた明るさ分布画像データは、外光の影響を排除したものであり、照明器具Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれが点灯した際の照明領域の照度分布を示すものである。

図３（ａ）、（ｂ）は、図４に示す照明器具Ｌｊ、Ｌｋの明るさ分布画像を例示したものである。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、明るさ分布ＢＬは照明器具直下の明るさが大きく、照明器具から遠退くに従って明るさが減ずるものとなる。実際には、机ＤＫや不図示のパーティション等の什器があるので、照明器具の照射面の高さは一定とはならず、明るさ分布の画像は複雑な形状となるが、ここでは簡略化して同心円で示している。

（通常動作）
図５は、本発明の実施の形態に係る照明制御システムの通常動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、画像センサ１により室内を常時撮像し、時系列の画像データを記憶部２２に格納する。

次いで、一定時間過去の画像データと現在の画像データを演算部２１によって比較し、一定の輝度の塊に動きがあった場合に、それを人であるとして検知する（ステップＳ１０２）。

人の存在を検知した場合には、その軌跡を追尾して記憶部２２に記憶すると共に、画像センサ１の撮像範囲から出ることなく室内で停止したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

その結果、室内で停止したと判定した場合は、「在室・停止中」と判断してその位置を記憶部２２に記憶する（ステップＳ１０４）。

続いて、記憶部２２から初期設定の際に格納した照明器具Ｌ１〜Ｌｎの明るさ分布画像データを読み出し、人が停止している位置における各照明器具の明るさを演算部２１によって算出する。そして、算出結果により明るさの大きい順に該当する照明器具を並び替える。

これにより、人が停止している位置において有効な照明を与える照明器具の順位が判明するので、制御部２３によって上位から所定数、例えば５つの明るさ分布を選択し、それらに該当する照明器具を決定して（ステップＳ１０５）、点灯させる（ステップＳ１０６）。

なお、点灯させる照明器具が１灯であると、人の向いている方向によっては、背後から照明する可能性があって手元が暗くなるので、人のいる位置における明るさの順位に従って、４ないし５灯を点灯させるのが合理的であり、かつ省エネルギーにもなる。

また、オフィスの在室人員が少ない場合には、省エネルギー性を重視して点灯させる照明器具の数を少なくし、在室人員が多い場合には、違和感を軽減するために、点灯させる照明器具を多くするのが一般的である。

更に、タイマを組み合わせることによって、夜間や外出者の多い時間帯には、点灯させる照明器具を少なくし、昼間や外出者が少ない時間帯には、点灯させる照明器具を多くするなどの方法を講じてもよい。

また、点灯させる照明器具の数をユーザが任意に決定できるようにすることもできる。照明器具の数が少ないほど省エネルギー性が高く、多いほど点滅や調光された際における違和感が軽減されるので、オフィス環境に応じてどちらを優先するかをユーザが選択できる。

図６は、このようにして点灯された照明器具によって照明される室内の照度分布ＢＬの例を示す俯瞰図である。同図に示すように、点灯された照明器具Ｌａ〜Ｌeにより、人Ｍがいる位置で最大の照度が得られ、遠退くにつれて徐々に照度が低下する。

図５のフローチャートに戻り、ステップＳ１０７では、画像センサ１が引き続いて撮像する画像データに基づいて、在室している人が移動して照明器具の点灯領域を出たか否かを判定する。

判定の結果、人が点灯領域を出た場合は、所定の時間後に照明器具を消灯させ、ステップＳ１０２の手順に戻る。このように、照明器具を所定時間後に消灯させるのは、人の移動が激しい場合に、照明器具の消灯を人の退室にすばやく追従させると、点滅周期が短くなり、明るさの変化が激しくなって不快感を与えるおそれがあるので、これを防ぐためである。また、照明器具を瞬時に消灯させるのではなく、フェードアウトするように調光制御してもよい。

以上説明したように、このような本発明の実施形態に係る照明制御システムによれば、画像センサによって室内の照明領域を撮像した画像データに基づいて人の存否を検知し、人がいることを検知した際に、予め記憶した照明器具毎の明るさ分布について、人のいる位置の明るさが大きい順に所定数の照明器具を決定して点灯させる。

照明器具の明るさ分布は、照明器具の各々について点灯前と点灯中に、画像センサによって室内の照明領域を撮像し、撮像した両画像データの差分を算出することにより取得する。

これにより、照明器具を新しく設置した際やランプ交換時、部屋のレイアウトを変更した場合等においても、常に最適な照明を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る照明制御システムの概略構成を示す図 複数の事務机が配置されたオフィスに、本発明の実施の形態に係る照明制御システムが設置された例を示す俯瞰図 （ａ）本発明の実施の形態に係る照明制御システムの初期設定において、取得した明るさ分布の例を示す図 （ｂ）本発明の実施の形態に係る照明制御システムの初期設定において、取得した明るさ分布の他の例を示す図 本発明の実施の形態に係る照明制御システムの初期設定において、明るさ分布を取得した照明器具の例を示すオフィスの俯瞰図 本発明の本発明の実施の形態に係る照明制御システムにおいて、通常動作手順を説明するためのフローチャート 本発明の本発明の実施の形態に係る照明制御システムにおいて、点灯制御を行った際のあかるさ分布の例を示す俯瞰図 複数の事務机が配置されたオフィスに、従来の照明制御システムが設置された例を示す俯瞰図 複数の事務机が配置されたオフィスに、従来の照明制御システムが設置された他の例を示す俯瞰図

符号の説明

１ 画像センサ
２ 照明制御装置
２１ 演算部
２２ 記憶部
２３ 制御部
２５ 点灯制御部
２６ 初期設定部
ＢＬ 明るさ分布
Ｌ１〜Ｌｎ 照明器具
Ｍ 人
ＲＭ オフィス

Claims (5)

1. 複数の照明器具と、照明領域を撮像する画像センサと、前記画像センサによって撮像した画像データに基づいて人の存否を検知し、検知結果に応じて前記照明器具を点灯制御する照明制御装置を備える照明制御システムであって、
   前記照明制御装置は、
   前記人の存在を検知した際に、
   予め取得した前記照明器具の前記照明領域における明るさ分布に基づいて、点灯する前記照明器具を決定し、
   さらに前記照明制御装置は、
   前記人の存在が検知された位置における前記照明器具毎の明るさを、当該前記明るさ分布に基づいて算出し、算出した前記明るさが大きい順に、明るさ分布に対応する所定数の前記照明器具を選択し、点灯する照明器具として決定する、
   照明制御システム。
2. 請求項１に記載の照明制御システムであって、
   前記照明制御装置は、
   前記明るさ分布を、
   前記照明器具の全てを消灯し、
   前記照明器具を１個ずつ順次点滅し、
   点灯前と点灯中に、前記画像センサによって前記照明領域を撮像し、
   撮像した両画像データの差分を算出することにより取得する、
   照明制御システム。
3. 請求項１または２に記載の照明制御システムであって、
   前記照明制御装置は、
   前記明るさ分布を取得する動作を開始するための初期設定部を備える、
   照明制御システム。
4. 請求項３に記載の照明制御システムであって、
   前記初期設定部は、更に、
   前記点灯する照明器具の数を変更可能に設定する、
   照明制御システム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の照明制御システムであって、
   前記照明制御装置は、
   前記人の存在を検知しなくなった場合の所定時間の経過後に、
   前記照明器具の点灯制御を変更する、
   照明制御システム。

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