JP6688983B2

JP6688983B2 - 照明システム

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Publication number: JP6688983B2
Application number: JP2015049838A
Authority: JP
Inventors: 河村　亮; 亮河村; 山内　健太郎; 健太郎山内; 平松　宏司; 宏司平松; 岸本　晃弘; 晃弘岸本; 龍海瀬戸本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2035-03-12
Also published as: CN105979668B; JP2016170972A; DE102016104253A1; CN105979668A; US9907144B2; US20160270189A1

Description

本発明は、照明装置及び光投影装置を用いた照明システムに関する。

従来から、ショーウィンドウにおける商品展示や、イベント施設における舞台演出では、スポットライトといった照明装置からの光を被投影物体に投影することにより、顧客や観客の注目を集め、展示物等の印象を強める演出が用いられている。このような演出を行うものとして、予め設定された所定のベース形状群から照明光のベース形状を選択し、一又は複数のベース形状の照明光によって被照射物体を覆うように、照明光のベース形状の位置を決定する照明装置がある（例えば、特許文献１参照）。この種の照明装置は、照明光の仕様や形状、大きさの設定が自在なプロジェクタを用いて、空間や被投影物体に対して映像を投影することができる。

特許５３１９９９９号公報

しかしながら、上記のような光投影装置を用いて映像を投影する場合、空間の明るさは、空間に配置された照明器具からの照明光と映像の光によって制御されるので、映像を経時的に変化させた場合には、空間の明るさが変化する。上述した演出を用いる場合、一般的には、投影された映像が映えるように、照明器具の調光率は低く設定される。そのため、映像が明るい色調であれば、空間も明るくすることができるが、映像が暗い色調であると、空間も暗くなる。近年では、上述した演出を用いながらも、例えば、カフェや展示場では、読書や資料確認といった視作業を行うことがあり、映像の色調によって空間の明るさが変化すると、ユーザが快適に視作業を行うことができる照明環境を得られない虞がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、光投影装置を用いて映像を投影して演出を用いながらも、ユーザが快適に視作業を行うことができる照明環境を得ることができる照明システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、空間内に経時的に変化する映像を投影する光投影装置と、前記光投影装置を制御する制御装置と、空間内を任意の明るさに照明する調光機能を有する照明装置と、を備えた照明システムであって、空間内の任意の位置の照度値を計測する照度計測部を更に備え、前記制御装置は、前記照度計測部が配置された位置の照度値を設定する照度設定部と、前記照度設定部により設定された照度値と、前記照度計測部で計測された照度値との差分を算出する差分算出部と、前記光投影装置によって投影される映像の変化によって前記照度計測部で計測された照度値が変化したとき、前記差分算出部により算出された差分が縮小するように、前記照明装置の明るさを調整する照明光調整部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、制御装置が、光投影装置が投影する映像が変化して、投影光による明るさが変化した場合でも、照明装置からの照明光の明るさを変化させることで、作業面での照度値が保たれる。従って、ユーザは、光投影装置から投影される映像による演出を楽しみながらも、快適に視作業を行うことができる照明環境を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明システムの構成を示す斜視図。上記実施形態に係る照明システムのブロック構成図。（ａ）（ｂ）は上記照明システムの動作例を示す図。上記照明システムにおける照度値の変化パターンを示す図。本発明の第２の実施形態に係る照明システムの構成を示すブロック構成図。

本発明の第１の実施形態に係る照明システムについて、図１乃至図４を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の照明システム１は、任意の空間１０内に経時的に変化する映像を投影する光投影装置（プロジェクタ２）と、プロジェクタ２を制御する制御装置３と、空間１０内を任意の明るさに照明する調光機能を有する照明装置４と、を備える。制御装置３は、プロジェクタ２及び照明装置４の操作内容をユーザＵが入力するための入力部５と無線又は有線により接続されている。また、照明システム１は、空間１０内の任意の位置の照度値を計測する照度計測部６を更に備える。

照明システム１は、入力部５をユーザＵが操作することにより、プロジェクタ２から投影光２Ｌを投影して、空間１０及び物体（図例では、壁面Ｗ）等の特定の投影範囲を明るく照明する。なお、図例では、プロジェクタ２と制御装置３とが別体である構成を示すが、制御装置３の一部又は全部の構成がプロジェクタ２に組み込まれていてもよい。

プロジェクタ２は、照明光として画像を投影する投影部を備え、汎用の液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタ等が適宜に用いられる。プロジェクタ２の光源には、一般的なメタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザ等が好適に用いられる。また、制御装置３及びプロジェクタ２は、互いに有線又は無線による制御信号の通信が可能であり、例えば、ＨＤＭＩに準じた配線接続端子、１００ｂａｓｅ−ｔに準じたＬＡＮ系統、ＩＥＥＥ８０２．１１に準じた無線ＬＡＮ等から成る通信部を備える。

照明装置４は、主としてプロジェクタ２による投影光２Ｌが投影されていない屋内の任意の位置に照明光４Ｌを照射する。図例では、照明装置４として天井埋込型のダウンライトを示しているが、これに限らず、例えば、スポットライト、ペンダント型照明器具、又は壁面に取り付けられるブラケット等であってもよい。ただし、プロジェクタ２による投影光２Ｌと重複しないように、また、視作業が行われる特定位置の作業面を限定的に照明できるように、配光は中角タイプ又は狭角タイプであることが望ましい。

照度計測部６は、汎用の照度センサであり、図例では、照明装置４の直下に置かれたテーブルＴ上に設置されている。照度計測部６は、予め設定された時間間隔で、計測された照度値を持続的に制御装置３に送信する。照度計測部６は、専用のデバイスが用いられてもよいし、携帯端末やパーソナルコンピュータ等の電子機器、又は空気清浄機やエアコン等の家電に組み込まれた照度センサが転用されてもよい。また、複数の位置の照度値を計測できるように、照度計測部６が複数用いられてもよく、入力部５に照度計測部６の機能が組み込まれていてもよい。

図２に示すように、制御装置３は、照度計測部６との間で無線又は有線により通信信号を送受信する送受信部３１を備える。また、制御装置３は、投影光２Ｌの仕様及び条件を設定する光条件設定部３２と、光条件設定部３２で設定された内容で光データを生成する光データ生成部３３と、を備える。更に、制御装置３は、光データを描画処理して光描画データを生成する光描画部３４と、光データ生成部３３で生成された光データを保存する光データ保存部３５と、を備える。プロジェクタ２は、この光描画部３４により生成された光描画データを用いて光を投影する。

光条件設定部３２は、ユーザの操作に従って複数の投影光２Ｌの仕様及び条件を設定する。光の仕様には、主として、投影光２Ｌの明るさ（調光率）や色温度が含まれる。なお、一般的な照明光は、電球色、温白色、白色、昼白色、昼光色といった白色を中心とする光色の光であるが、本実施形態では、赤色、緑色、青色といった原色光やそれらを混色により得られる任意の色の光を含む。また、複数の投影光２Ｌが重複する場合、それらはレイヤー個別に設定され、また、レイヤー毎の色に透明度を設定することもできる。

光の条件には、空間１０の所定の投影範囲内で光を投影する位置と、設定された位置に投影する光の形状と、設定された形状の光のサイズがある。光条件設定部３２は、設定された光の仕様に基づいて、プロジェクタ２から投影される投影光２Ｌの投影可能な投影範囲における投影光２Ｌの中心座標を設定し、上記中心座標に紐付けられる投影光２Ｌの２次元的な投影形状を設定する。続いて、光条件設定部３２は、投影光２Ｌの投影形状の高さ及び幅を規定する。

光データ生成部３３は、光条件設定部３２において設定された光の仕様、位置、形状、サイズといった特性情報を統合して光データを生成する。また、制御装置３は、光データが保存されるデータ保存部３５を有する。データ保存部３５は、光データ生成部３３に組み込まれている。

投影光２Ｌが照明用途の光を含む場合、上記特性情報は、照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性のうち少なくとも１つを含む。また、投影光２Ｌが映像用途の光を含む場合、上記特性情報は、動画、静止画、テキスト、ラインなどで構成される画像を含む。光データ生成部３３は、特性情報によって特定された光データを生成して、これを光描画部３４に出力する。また、光データ生成部３３又は光描画部３４は、光データ又は光描画データをデータ保存部（不図示）に保存し、ユーザＵの操作に従いこれを読み出す。このように、一度設定された光描画データを再生することで、照明システム１を同条件で変更することなく使用し続ける限りでは、ユーザＵが使用毎に設定を行う必要がなく、利便性が良くなる。

光描画部３４は、光データ生成部３３から出力された光データを描画処理して光描画データを生成する。そして、制御装置３からプロジェクタ２に光描画データを出力し、プロジェクタ２から投影光２Ｌが投影される。

プロジェクタ２は、汎用の液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタ等が適宜に用いられる。プロジェクタ２の光源には、メタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザ等が好適に用いられる。また、制御装置３及びプロジェクタ２は、互いに有線又は無線による制御信号の通信が可能であり、例えば、ＨＤＭＩに準じた配線接続端子、１００ｂａｓｅ−ｔに準じたＬＡＮ系統、ＩＥＥＥ８０２．１１に準じた無線ＬＡＮ等を備える。

照明装置４は、調光機能を有する光源４１と、光源４１の調光率を制御する制御部４２と、を有する。光源４１には、例えば、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）調光信号におけるオンデューティー比を変化させることで、調光比を自在に可変とするＬＥＤ照明装置が用いられる。なお、調光機能を実現するものであれば、光源はＬＥＤ照明装置に限らず、白熱灯、蛍光灯、有機ＥＬ発光装置等であってもよい。また、制御部４２は、制御装置３から送信された調光信号に基づいて光源４１を点灯させるように、例えば、光源４１の種類に応じた駆動電流を供給できるように構成される。

入力部５は、操作ボタンやタッチパネルを含む操作部５１と、操作部５１により入力された操作内容から操作信号を生成する制御部５２と、操作信号を制御装置３へ送信する送受信部５３と、を備える。入力部５は、光の仕様、位置、形状及びサイズのうち、少なくとも一つ以上の設定パラメータをユーザＵの手元で変更可能とする。なお、入力部５は、操作部５１の一部構成として、入力部５自体の傾きを計測する傾き計測部（不図示）を備え、計測された傾きから操作信号を生成するものであってもよい。入力部５には、例えば、汎用のプレゼンテーションマウスが好適に用いられる。なお、図例では、入力部５からの操作信号は、直接的に光条件設定部３２に送信される構成を示しているが、照度計測部６との間で通信信号を送受信する送受信部３１を介して送信される。

また、制御装置３は、照度計測部６が配置された位置の照度値を設定する照度設定部３６と、照度設定部３６により設定された照度値と、照度計測部６で計測された照度値との差分を算出する差分算出部３７と、を有する。そして、制御装置３は、差分算出部３７により算出された差分が縮小するように、照明装置４の明るさを調整する照明光調整部３８を有する。また、制御装置３は、照度計測部６で計測された照度値を保存する照度値保存部３９を備える。

照度計測部６で計測された照度値に関するデータは、制御装置３に送信され、送受信部３１を介して、照度値保存部３９に保存され、更に、差分算出部３７に出力される。照度計測部６は、例えば、１０秒毎といった、予め設定された時間間隔で、計測された照度値を持続的に制御装置３に送信する。また、制御装置３は、光描画部３４が、光描画データをプロジェクタ２に送信するときに、照度計測部６が照度値の検出をオンとするトリガ信号を、送受信部３１が送信するように構成されていてもよい。照度設定部３６は、入力部５から出力された操作信号からユーザにより設定された照度値を読み取り、その照度値に関するデータを差分算出部３７へ出力する。

差分算出部３７は、照度設定部３６により設定された照度値と、照度計測部６で計測された照度値との差分に関するデータを照明光調整部３８に出力する。照度計測部６で計測される照度値（空間の明るさ）は、プロジェクタ２からの投影光２Ｌが壁面Ｗ等の被投影物に反射した光と、照明装置４からの照明光４Ｌとよって制御される。照明システム１を適用した空間では、初期設定として、プロジェクタ２から投影された映像が映えるように、照明装置４の調光率は、例えば、５０％以下とされる。

照明光調整部３８は、差分算出部３７で算出された差分に基づいて、照明装置４の明るさを調整するための調光信号を生成し、この調光信号を照明装置４に送信する。照明光調整部３８は、この差分１００ｌｘが小さくなるように、例えば、照明装置４の光源４１がＰＷＭ調光信号により制御される場合、オンデューティー比を段階的に増加又は減少させる。そして、照度計測部６で計測された照度値が、照度設定部３６により設定された照度値と概ね一致したときのオンデューティー比で照明装置４を点灯させる。

上述した図１では、プロジェクタ２により投影された映像の色調や輝度が明るく、作業面であるテーブルＴ上の明るさは、照明装置４の照明光４Ｌだけでなく、プロジェクタ２の投影光２Ｌが壁面Ｗで反射した反射光の影響を受ける。このとき、例えば、照度設定部３６により設定された照度値が５００ｌｘとして予め設定され、テーブルＴに設置された照度計測部６で計測された照度値が５００ｌｘであれば、照度値の差分は無いので、照明光調整部３８は、その状態における調光信号を維持する。

プロジェクタ２は、任意の空間１０内に経時的に変化する映像を投影する。そのため、映像の色調や輝度が暗いと、照明装置４の照明光４Ｌが一定であっても、プロジェクタ２の投影光２Ｌによる影響が小さくなる。このとき、例えば、図３（ａ）に示すように、予め設定された照度値が５００ｌｘであり、テーブルＴに設置された照度計測部６で計測された照度値が４００ｌｘであれば、予め設定された照度値５００ｌｘに対して、照度値の差分が１００ｌｘとなる。そこで、制御装置３（照明光調整部３８）は、照明装置４へ送信させる調光信号を段階的に変化させて、照明装置４の調光率を上昇させる。

そして、図３（ｂ）に示すように、照度計測部６で計測された照度値が概ね５００ｌｘとなり、予め設定された照度値と一致したとき、制御装置３は、その状態の調光信号に基づいて照明装置４を点灯させる。これにより、プロジェクタ２が投影する映像が変化して、投影光２Ｌによる明るさが減少した場合でも、照明装置４からの照明光４Ｌの明るさが増加することで、作業面であるテーブルＴ上の照度値が保たれる。従って、ユーザＵは、プロジェクタ２から投影される映像による演出を楽しみながらも、テーブルＴ上で快適に視作業を行うことができる照明環境を得ることができる。

プロジェクタ２が投影する映像が頻繁に変化するとき、それに応じて照明装置４からの照明光４Ｌの明るさも頻繁に変化すると、屋内にいるユーザＵに不快感を与えることがある。そこで、差分算出部３７（再び図２参照）は、予め設定された時間間隔、例えば、３０秒間隔で差分に関するデータを照明光調整部３８に出力する。こうすれば、照明装置４からの照明光４Ｌの明るさが一定時間、本例では３０秒間は同じ明るさに維持されるので、ユーザＵに不快感を与え難くすることができる。

また、照度値保存部３９が、予め設定された時間間隔で、保存された照度値の平均値に関するデータを差分算出部３７に出力するものであってもよい。例えば、図４に示すように、予め設定された時間間隔が３分（１８０秒）であり、この期間に照度計測部６で計測された照度値が３００〜６００ｌｘで変化する場合、照度の平均値（本例では４００ｌｘ）を算出し、この平均値に関するデータを差分算出部３７に出力する。こうすれば、照明装置４からの照明光４Ｌの明るさが一定時間、本例では３分間は同じ明るさに維持され、また平均値に基づいて照明光４Ｌを調光するので、実際の照度値が設定値と大幅に相違することもなく、ユーザＵに与える不快感を抑制することができる。

プロジェクタ２の投影光２Ｌは、投影光２Ｌ自体の出力値だけでなく、例えば、映像中に黒色等の暗い色調で描画される領域の位置やサイズが変化するだけで、照度計測部６が設置された位置の照度値に影響することがある。特に、プロジェクタ２が映像として動画を投影している場合には、照度計測部６によって計測される照度値が短期的に著しく変化する場合がある。このような照度値の大きな変化にも対応するように、照明装置４からの照明光４Ｌが大きく変化した場合には、屋内にいるユーザＵに不快感を与えることがある。また、空間の照度値が著しく変化するような投影光２Ｌは、映像への衆目を集めるための演出に用いられることが多く、照明装置４により照度値を保とうとすると、むしろ映像の演出効果が低くなることがある。

そこで、差分算出部３７は、差分が予め設定された閾値以上であるときに、差分に関するデータを照明光調整部３８に出力しない。閾値としては、例えば、１０秒あたり３００ｌｘ以上の差分があるときは、差分算出部３７は、差分に関するデータを照明光調整部３８に出力しない。この場合、照明光調整部３８は、照度値が著しく変化する前の調光信号を照明装置４に持続的に送信する。こうすることで、照明装置４からの照明光４Ｌが大きく変化することを抑制し、ユーザＵが不快に感じ難くすることができ、また、映像の演出効果を高めることがある。

また、制御装置３は、光データ保存部３５（再び図２参照）に保存した光データを再生することで、プロジェクタ２は、予め設定された時間間隔で変化する一連の映像パターンを繰り返し投影（リピート投影）することができる。このリピート投影が行われるとき、照度計測部６は、プロジェクタ２で最初に投影された映像パターンにおいて照度値を計測し、計測された照度値に関するデータを照度値保存部３９に出力する。リピート投影が２回目以降に行われるときには、照度計測部６は、照度計測を行わず、照度値保存部３９は、記憶された照度値に関するデータを、差分算出部３７に出力し、差分算出部３７は、照度値保存部３９に記憶された照度値に基づいて、予め設定された照度値との差分を算出する。こうすれば、照度計測部６において、計測状態をオン状態とする時間や、照度値に関するデータを制御装置３に送信する回数が削減されるので、照度計測部６の消費電力を低減することができる。特に、照度計測部６がバッテリー駆動式のデバイスである場合には、照度計測部６の待機時間を長くすることができる。

本発明の第２の実施形態に係る光投影装置について、図５を参照して説明する。本実施形態の照明システム１は、照明装置４の光源４１が、空間を任意の色温度で照明する色温度可変機能、又は空間を任意の光色で照明する光色可変機能を有する。入力部５は、任意の空間の色温度又は色度を、制御装置３の照度設定部３６に予め入力することができ、照度設定部３６は、上記実施形態で説明した照度に加えて、設定された色温度又は色度に関するデータを差分算出部３７に出力する。また、照明光調整部３８は、プロジェクタ２により投影される映像に応じて、照明装置４から照射される光の色温度、又は色度を調整する。

色温度可変機能を有する光源４１は、例えば、昼光色〜電球色（色温度７１００Ｋ〜２６００Ｋ）といった色温度が異なる複数のＬＥＤ光源を内蔵し、それらの出力を適宜に制御することで、任意の色温度の照明光４Ｌを照射する。また、色度可変機能を有する光源４１は、例えば、光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を夫々出射する複数のＬＥＤ光源を内蔵し、それらの出力を適宜に制御することで、任意の色度の照明光４Ｌを照射する。

本実施形態では、光データ生成部３３が、作成された光データから投影光２Ｌの平均色温度又は平均色調を算出し、それらに関するデータを差分算出部３７に出力する。差分算出部３７は、照度値と同様に、照度設定部３６で設定された色温度又は色度に関するデータと、光データ生成部３３から受けた平均色温度又は平均色調に関するデータとから、それらの差分を算出し、差分に関するデータを照明光調整部３８に出力する。

照明光調整部３８は、例えば、色温度可変の光源４１であれば、プロジェクタ２からの投影される映像の平均色温度が、予め設定された色温度よりも高ければ、光源４１において低色温度のＬＥＤ照明装置の発光比率を高めて、照明光４Ｌの色温度を低くする。色温度可変の光源４１は、白色光における色温度を変化させるが、色度可変の光源４１であれば、白色光に限らず、ＲＧＢの各ＬＥＤ光源の発光比率を変化させることで、あらゆる光色の照明光４Ｌを照射することができる。

本実施形態によれば、プロジェクタ２が投影する映像が変化して、投影光２Ｌによる色温度又は色度が変化した場合でも、照明装置４からの照明光４Ｌの色温度又は色度が、投影光２Ｌの色温度又は色度の変化に対して相補的に変化することで、作業面の色温度又は色度を予め設定された値を保つことができる。従って、ユーザＵは、プロジェクタ２から投影される映像による演出を楽しみながらも、テーブルＴ上で快適に視作業を行うことができる照明環境を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、プロジェクタ２及び照明装置４は、夫々複数用いられてもよい。こうすれば、例えば、プロジェクタ２の投影空間に置かれた物体の側面や背面、その陰になる床面や背面等にも夫々異なる光を投影又は照射することができ、３次元的な演出を行なうことができる。

１照明システム
１０空間
２プロジェクタ（光投影装置）
３制御装置
３６照度設定部
３７差分算出部
３８照明光調整部
３９照度値保存部
４照明装置
６照度計測部

Claims

空間内に経時的に変化する映像を投影する光投影装置と、前記光投影装置を制御する制御装置と、空間内を任意の明るさに照明する調光機能を有する照明装置と、を備えた照明システムであって、
空間内の任意の位置の照度値を計測する照度計測部を更に備え、
前記制御装置は、前記照度計測部が配置された位置の照度値を設定する照度設定部と、
前記照度設定部により設定された照度値と、前記照度計測部で計測された照度値との差分を算出する差分算出部と、
前記光投影装置によって投影される映像の変化によって前記照度計測部で計測された照度値が変化したとき、前記差分算出部により算出された差分が縮小するように、前記照明装置の明るさを調整する照明光調整部と、を有することを特徴とする照明システム。
前記差分算出部は、予め設定された時間間隔で前記差分に関するデータを前記照明光調整部に出力することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
前記差分算出部は、前記差分が予め設定された閾値以上であるときに、前記差分に関するデータを前記照明光調整部に出力しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明システム。
前記制御装置は、前記照度計測部で計測された照度値を保存する照度値保存部を更に有し、
前記照度値保存部は、予め設定された時間間隔で、保存された前記照度値の平均値に関するデータを前記差分算出部に出力することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明システム。
前記光投影装置は、予め設定された時間間隔で変化する一連の映像パターンを繰り返し投影し、
前記照度計測部は、前記光投影装置で最初に投影された前記映像パターンにおいて照度値を計測して、計測された照度値に関するデータを前記照度値保存部に出力することを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
前記照明装置は、空間を任意の色温度で照明する色温度可変機能を有し、
前記照明光調整部は、前記光投影装置により投影される映像に応じて前記照明装置から照射される光の色温度を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明システム。
前記照明装置は、空間を任意の光色で照明する光色可変機能を有し、
前記照明光調整部は、前記光投影装置により投影される映像に応じて前記照明装置から照射される光の色度を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明システム。