JP7237317B2 - Color temperature variable lighting device - Google Patents

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本発明は、照明光の色温度を可変することが可能な色温度可変型照明装置に関し、特に環境光の色を計測し、計測された色に応じた補色で発光させて白色光の色温度で農作物、魚介類等の対象物を照明し、素人でも農作物、魚介類等の対象物を容易に識別若しくは選別できるように色を際立たせる色温度可変型照明装置に関する。 The present invention relates to a variable color temperature illumination device capable of varying the color temperature of illumination light, and more particularly to a color temperature variable illumination device that measures the color of ambient light and emits light in a complementary color corresponding to the measured color to produce white light. The present invention relates to a variable color temperature illuminator that illuminates an object such as crops, fish and shellfish with a light source and makes the colors stand out so that even an amateur can easily identify or sort out the crop, fish and shellfish.

果物、野菜等の農作物は光合成するため、収穫物の甘みや瑞々しさは収穫時間帯と密接な関連性を有している。一般的には、こうした収穫要素と日中の暑さ対策、人手不足、時間の有効活用などを勘案して、朝方の収穫にするか、或いは夕方の収穫にするかが決定されている。このような事情においても、兼業農家は、日中は農業以外の他の仕事に従事しているため、日中に農作物を収穫することができず、また、繁忙期には、日中の収穫作業だけでは間に合わないなどの事情により、夜間や早朝に収穫する場合もある。 Since crops such as fruits and vegetables undergo photosynthesis, the sweetness and freshness of harvested products are closely related to the time of harvest. In general, it is decided whether to harvest in the morning or in the evening, taking into consideration these harvesting factors, daytime heat countermeasures, labor shortages, and effective use of time. Even under such circumstances, part-time farmers are engaged in other work other than agriculture during the daytime, so they cannot harvest crops during the daytime. Due to circumstances such as not being able to make it in time by work alone, there are cases where the harvest is done at night or early in the morning.

夜間に収穫する場合には、図1に示すように、LED(Light Emitting Diode)等の光源で成る小型の作業用ライト1を頭部に装着して、農作物2を照明しながら収穫作業を行っている。 When harvesting at night, as shown in FIG. 1, a small working light 1 made of a light source such as an LED (Light Emitting Diode) is attached to the head to illuminate the crops 2 while harvesting. ing.

こうした日中以外の時間帯における収穫作業で問題となるのは、環境光や作業用ライトの光源の色温度である。収穫の最適期を判断する際に、収穫物の色は極めて重要な要素となる。農作物が収穫のために熟しているか未熟であるかの判断は、通常農作物の大きさと色で行っているので、正確な色温度で観察若しくは識別しないと、誤収穫になりかねない恐れがある。色温度は、光源が発している光の色を定量的な数値で表現する尺度(単位)であり、単位には熱力学的温度のK(ケルビン)が用いられる。 The color temperature of the ambient light and the light source of the work light poses a problem in the harvesting work during the hours other than the daytime. Harvest color is an extremely important factor in determining the optimal time to harvest. Judgment as to whether crops are ripe or immature for harvesting is usually made based on the size and color of the crops, so there is a risk of erroneous harvesting unless the crops are observed or identified with accurate color temperature. The color temperature is a scale (unit) that expresses the color of light emitted by a light source in a quantitative numerical value, and the thermodynamic temperature K (Kelvin) is used as the unit.

人が、最も正確に農作物等の対象物の色を観察できる色温度は5600[K]とされているが、早朝は色温度が7000[K]付近であり、青色が強く、赤色と黄色が弱く見える。また、朝方及び夕方は色温度が3500[K]付近であり、赤色と黄色が強く、青色が弱く見え、夜間は作業用ライトの分光特性により、色の見え方が異なる。夜間収穫に用いる作業用ライトの光源の多くはLEDが主流であり、白色を発光する機構として、青色LEDとその補色である黄色蛍光体とを組合せている。この方式は構造が単純で効率も良いが、図2に示すような分光特性となり、演色性(Ra)が低い。演色性は、ライト等で対象物を照明するときに、自然光が当たったときの色をどの程度再現しているかを示す指標であるが、図2の特性図では、青色と黄色蛍光体との間の約460~530nmの波長域で強度が大きく減衰している。これは青色、黄緑色、緑色の対象物が見え難いことを意味するので、農作物の収穫利用に適していないことが分かる。 The color temperature at which humans can most accurately observe the color of an object such as crops is said to be 5600[K], but in the early morning, the color temperature is around 7000[K], with strong blue and red and yellow. looks weak. In addition, the color temperature is around 3500 [K] in the morning and evening, and red and yellow appear strong and blue appears weak. Most of the light sources for work lights used for harvesting at night are LEDs, and as a mechanism for emitting white light, a combination of a blue LED and a yellow phosphor, which is its complementary color, is used. Although this system has a simple structure and is efficient, it has spectral characteristics as shown in FIG. 2 and has low color rendering properties (Ra). Color rendering is an index that indicates how well colors are reproduced when natural light hits an object when illuminating it with a light or the like. The intensity is greatly attenuated in the wavelength range of about 460 to 530 nm. This means that it is difficult to see blue, yellow-green, and green objects, so it can be seen that it is not suitable for harvesting agricultural products.

特開2020-87286号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-87286 特開2013-226161号公報JP 2013-226161 A 特開2012-85649号公報JP 2012-85649 A 特開2007-135583号公報JP 2007-135583 A

従来農作物の収穫の最適時期を判断するに当たり、とりわけ早朝や朝夕の時間帯においては、環境光の色温度が偏っていることが原因となり、作業者が農作物の色を見誤ってしまい、収穫を誤る恐れがあった。 Conventionally, when judging the optimal time for harvesting crops, the color temperature of the ambient light is biased, especially in the early morning and in the morning and evening. I could be wrong.

また、従来夜間の収穫で使用する一般的な作業用ライトが、見た目には白色でも、実際には特定の波長域に大きな強度減衰域が存在するため、それが原因で作業者が農作物の色を見誤ってしまい、誤収穫する恐れがあった。更に、夜間の収穫では、繁茂した農作物の中にある特定の収穫物を見分けるのが難しいことが多々あり、作業効率を低下させる一因となっている。 In addition, although the general working light used for harvesting at night may look white, it actually has a large intensity attenuation range in a specific wavelength range, which causes workers to see the color of the crop. There was a risk of mis-harvesting due to misidentification. Furthermore, in harvesting at night, it is often difficult to distinguish specific crops from thick crops, which is one of the factors that reduce work efficiency.

本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、環境光の色を計測してその補色を発光し、環境光と補色を加法混色することにより白色光を得るようにし、作業者が農作物等の対象物の色を正確に判断できるように、また、機能切り替えにより特定色の見え方を際立たせるように、照明の色温度を可変することが可能な色温度可変型照明装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the circumstances as described above, and an object of the present invention is to measure the color of the ambient light, emit the complementary color, and additively mix the ambient light and the complementary color to produce white light. Colors that can change the color temperature of lighting so that workers can accurately judge the color of objects such as crops, and so that the appearance of specific colors can be emphasized by switching functions. An object of the present invention is to provide a temperature variable lighting device.

本発明は色温度可変型照明装置に関し、本発明の上記目的は、環境光の色を計測するカラーセンサと、対象物を照明する4色のLEDと、前記カラーセンサからのカラー信号を所定の色空間に変換する色度座標変換部と、前記色空間の補色を演算する補色演算部と、前記補色に基づいて前記LEDの補正を行って発光させるLED補正部とで構成され、前記LEDの補正が前記LEDの輝度の調整であり、前記LEDをPWM制御するようになっていることにより達成される。 The present invention relates to a variable color temperature lighting device, and the above object of the present invention is to provide a color sensor for measuring the color of ambient light, four-color LEDs for illuminating an object, and a color signal from the color sensor to a predetermined value. It is composed of a chromaticity coordinate conversion unit that converts to a color space, a complementary color calculation unit that calculates a complementary color of the color space, and an LED correction unit that corrects the LED based on the complementary color and causes the LED to emit light. Compensation is an adjustment of the brightness of the LEDs, which is achieved by providing PWM control of the LEDs .

また、本発明は色温度可変型照明装置に関し、本発明の上記目的は、対象物を照明する4色のLEDと、端末から無線で指定された色信号を、所定の色空間に変換する色度座標変換部と、前記色空間に基づいて前記LEDの補正を行って発光させるLED補正部とで構成されことにより達成される。 Further, the present invention relates to a color temperature variable lighting device, and the above object of the present invention is to provide four-color LEDs for illuminating an object and a color signal for converting a color signal wirelessly specified from a terminal into a predetermined color space. This is achieved by including a degree coordinate conversion unit and an LED correction unit that corrects the LED based on the color space and causes the LED to emit light.

本発明によれば、環境光の色の補色で発光させて、演色性を高めた白色光の色温度を得ているので、収穫者が農作物等の収穫、選別作業などを誤りなく行うことができる。また、収穫物等の対象物と同じ色を指定し、指定色で発光させて対象物を照射することにより、素人でも農作物、魚介類等の対象物を容易に識別若しくは選別することができ、作業効率を向上することができる。 According to the present invention, light is emitted in the complementary color of the color of the ambient light to obtain the color temperature of the white light with enhanced color rendering, so that the harvester can perform the harvesting and sorting operations of the crops without error. can. In addition, by specifying the same color as the target such as harvested products and irradiating the target with light emission in the specified color, even an amateur can easily identify or sort the target such as agricultural products, seafood, etc. Work efficiency can be improved.

作業用ライトを用いて収穫を行う様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it harvests using a light for work. 従来の作業用ライトの分光特性例を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of spectral characteristics of a conventional work light; 本発明に係る色温度可変型照明装置の一例(ヘッドライト型)を示す外観図である。1 is an external view showing an example (headlight type) of a variable color temperature lighting device according to the present invention; FIG. 本発明に係る色温度可変型照明装置の他の例(ヘッドライト型)を示す外観図である。FIG. 4 is an external view showing another example (headlight type) of the color temperature variable lighting device according to the present invention; 本発明に係る色温度可変型照明装置の他の例(懐中電灯型)を示す外観図である。FIG. 10 is an external view showing another example (flashlight type) of the variable color temperature lighting device according to the present invention; 本発明の実施形態の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of an embodiment of the present invention; FIG. CIE表色系における色度図である。It is a chromaticity diagram in the CIE color system. RGB3色LEDの特性例を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of characteristics of RGB three-color LEDs; RGBA4色LEDの特性例を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of characteristics of an RGBA four-color LED; PWM調光回路の一例を示す結線図である。It is a wiring diagram which shows an example of a PWM dimming circuit. 本発明の動作例(第1実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example (1st Embodiment) of this invention. 本発明の他の実施形態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention; 本発明の他の実施形態の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of another embodiment of the present invention; 本発明の動作例(第2実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example (2nd Embodiment) of this invention.

本発明は、環境光や対象物に応じた色温度で発光して、農作物等の対象物を照明することが可能な照明装置であり、環境光の色を計測し、その計測された色に対する補色を発光することにより、加法混色で白色光を得ることができると共に、自らは色の偏りのない真の白色光を発光可能な色温度可変型照明装置である。 The present invention is a lighting device capable of illuminating an object such as agricultural crops by emitting light with a color temperature according to the ambient light and the object. By emitting complementary colors, it is possible to obtain white light by additive color mixture, and it is a color temperature variable lighting device capable of emitting true white light without color bias.

また、本発明は、RGBAの4色LEDの発光を組み合わせることにより、波長が均一な真の白色光で照光でき、演色性を高め、対象物の色を作業者が正確に判断できるようにしている。4色LEDは、赤色(Red)、緑色(Green)、青色(Blue)の3色に、アンバー(Amber)と称される琥珀色の情報を加えたものである。 In addition, the present invention can illuminate with true white light with a uniform wavelength by combining the light emission of the RGBA four-color LEDs, improving the color rendering properties and enabling the operator to accurately determine the color of the object. there is A four-color LED has three colors of red, green, and blue plus amber information called amber.

更に、夜間の収穫では、繁茂した農作物の中にある特定の収穫物を見分けるのが難しいことが多く、収穫作業の効率を低下させる一因となっているが、本発明では、対象物と同じ色を指定して発光することにより、素人でも農作物、魚介類等の対象物を容易に識別若しくは選別することができ、作業効率を向上させている。 Furthermore, in harvesting at night, it is often difficult to distinguish specific crops among the overgrown crops, which is one of the factors that reduce the efficiency of harvesting work. By designating a color and emitting light, even a non-professional can easily identify or sort out target objects such as crops and seafood, thereby improving work efficiency.

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明に係る色温度可変型照明装置10の外観例は図3であり、ヘッドライト型構造となっており、作業者の頭部に直接若しくは帽子を介して装着するために、横平面に円環状のバンド11と、縦平面に半円状のバンド12とを交叉させて具備している。バンド11及び12は、色温度可変型照明装置10本体を作業者の頭部に直接若しくは帽子を介して装着できるものであれば良く、弾性体であっても良い。また、色温度可変型照明装置10の前面部には、投受光を行う光学部20と、光学部20に接続されて演算処理を実施する演算処理部30とが設けられている。また、図示はしていないが、色温度可変型照明装置10の電源をON/OFFするスイッチが適宜設けられており、内蔵バッテリを充電若しくは取り換える部材も適宜設けられている。 FIG. 3 shows an example of the appearance of the variable color temperature lighting device 10 according to the present invention. An annular band 11 and a semicircular band 12 on the vertical plane are intersected. The bands 11 and 12 may be elastic bodies as long as the main body of the variable color temperature lighting device 10 can be attached to the head of the operator directly or via a hat. An optical unit 20 for projecting and receiving light, and an arithmetic processing unit 30 connected to the optical unit 20 for arithmetic processing are provided on the front surface of the variable color temperature lighting device 10 . Also, although not shown, a switch for turning ON/OFF the power of the variable color temperature lighting device 10 is appropriately provided, and a member for charging or replacing the built-in battery is also provided as appropriate.

色温度可変型照明装置10の外観構造は図3に限定されるものではなく、図4に示すように、作業者が被るキャップ13に色温度可変型照明装置10本体が設けられた構造であっても良い。この構造であれば、作業者が帽子を被ることなく、直接色温度可変型照明装置10を頭部に装着することができ、ごみや露等が髪に付着することを防止できる。 The exterior structure of the variable color temperature lighting device 10 is not limited to that shown in FIG. 3, and as shown in FIG. can be With this structure, the operator can wear the variable color temperature lighting device 10 directly on the head without wearing a hat, and can prevent dust, dew, etc. from adhering to the hair.

図3及び図4の外観構造はいずれもヘッドライト型であるが、図5に示すような長形状の懐中電灯型の構造であっても良い。この場合には、作業者が色温度可変型照明装置10を手に持って、照明して農作物の色を判別し、その判別後に農作物を収穫することになる。 3 and 4 are both headlight-type structures, a long flashlight-type structure as shown in FIG. 5 may be used. In this case, the operator holds the color temperature variable lighting device 10 in hand, illuminates it, determines the color of the crops, and harvests the crops after the determination.

本発明に係る色温度可変型照明装置10の外観構造は図3~図5に例示するような形態であるが、農作物等の対象物の環境光の色を計測し、計測された色の補色演算をした白色光(加法混色)で対象物を演色性高く照明できる構造であれば良く、光学部20及び演算処理部30の構成はいずれの場合も同様であり、以下に説明する。 The exterior structure of the variable color temperature lighting device 10 according to the present invention is shown in FIGS. Any structure that can illuminate the object with the calculated white light (additive color mixture) with high color rendering properties is sufficient, and the configurations of the optical unit 20 and the arithmetic processing unit 30 are the same in any case, and will be described below.

図6は本発明の構成例(第1実施形態)を示しており、光学部20は、環境光の色温度を計測するカラーセンサ21と、演色性の高い白色光を発光する4つのLED(R,G,B,A)で成るRGBA-LED22とで構成されている。カラーセンサ21で計測された環境光の色を示すカラー信号CSは、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processor Unit)等で成る演算処理部30に入力され、演算処理部30は、カラー信号CSを色度座標変換して色空間CXを求める色度座標変換部31と、座標変換された色空間CXから補色を演算する補色演算部32と、補色演算部32で演算された補色CMに応じて実際のLED発光の特性に補正するLED補正部33と、全体を制御する制御部35とで構成されている。LED補正部33からの補正信号LSはRGBA-LED22に入力され、補正信号LSに応じてRGBA-LED22で発光された光が照射光として照射され、農作物が照明される。 FIG. 6 shows a configuration example (first embodiment) of the present invention. An optical unit 20 includes a color sensor 21 that measures the color temperature of ambient light and four LEDs ( RGBA-LED 22 consisting of R, G, B, A). A color signal CS indicating the color of the ambient light measured by the color sensor 21 is input to an arithmetic processing section 30 comprising a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processor Unit), etc., and the arithmetic processing section 30 outputs the color signal A chromaticity coordinate conversion unit 31 that converts CS into a color space CX to obtain a color space CX, a complementary color calculation unit 32 that calculates a complementary color from the coordinate-converted color space CX, and a complementary color CM calculated by the complementary color calculation unit 32. It is composed of an LED correction section 33 for correcting the characteristics of the actual LED light emission according to the characteristics, and a control section 35 for controlling the whole. The correction signal LS from the LED correction unit 33 is input to the RGBA-LED 22, and the light emitted by the RGBA-LED 22 according to the correction signal LS is irradiated as irradiation light to illuminate the crops.

カラーセンサ21は環境光の色(RGB)を計測するセンサであり、特定の波長(RGB)に対応する3個のフォトダイオードを組み合わせた構成となっている。フォトダイオード単体では明るさしか計測できないが、3個のフォトダイオードを実装して、それぞれにRGBの色フィルタを組み合わせることにより3原色が得られ、3原色の比率から入射光の色を特定することができる。入射光は環境光若しくは反射光のどちらであっても良いが、本実施形態では環境光を利用している。誤作動を防ぐため、カラーセンサはLED発光していない時に、環境光を取り込むなどの配慮が必要である。 The color sensor 21 is a sensor that measures the color (RGB) of ambient light, and is configured by combining three photodiodes corresponding to specific wavelengths (RGB). Although only the brightness can be measured with a single photodiode, by mounting three photodiodes and combining them with RGB color filters, the three primary colors can be obtained, and the color of the incident light can be specified from the ratio of the three primary colors. can be done. The incident light may be ambient light or reflected light, but ambient light is used in this embodiment. In order to prevent erroneous operation, it is necessary to take measures such as capturing ambient light when the color sensor does not emit light from the LED.

演算処理部30内の色度座標変換部31は、カラーセンサ21からのカラー信号CSを色空間CXに変換するものであり、色空間CXとしてCIE RGB色度座標系、CIE XYZ色度座標系、CIE Lab色度座標系、CIE Luv色度座標系,CIE UVW色度座標系などがある。カラーセンサ21からの出力色空間はメーカー、製品により様々であるので、演算処理を統一するため、CIE RGB色度座標系やCIE XYZ色度座標系などの色空間CXに変換する。CIE RGB色空間及びCIE XYZ色空間の2つは1931年に国際照明委員会(CIE)により定義されたものであり、CIE RGB色空間はRGB色空間の1つであり、原色がそれぞれ単波長光である特徴を有する。図7はCIE表色系における色度図であり、平面“x+y+z=1”の上に写像された色度をz軸方向から見たものである。 A chromaticity coordinate conversion section 31 in the arithmetic processing section 30 converts the color signal CS from the color sensor 21 into a color space CX, and the color space CX is a CIE RGB chromaticity coordinate system and a CIE XYZ chromaticity coordinate system. , CIE Lab chromaticity coordinate system, CIE Luv chromaticity coordinate system, CIE UVW chromaticity coordinate system, etc. Since the output color space from the color sensor 21 varies depending on the manufacturer and product, in order to unify the arithmetic processing, it is converted into a color space CX such as the CIE RGB chromaticity coordinate system or the CIE XYZ chromaticity coordinate system. The CIE RGB color space and the CIE XYZ color space were two defined by the International Commission on Illumination (CIE) in 1931. The CIE RGB color space is one of the RGB color spaces, and each primary color has a single wavelength. It has the characteristic of being light. FIG. 7 is a chromaticity diagram in the CIE color system, showing chromaticity mapped on the plane "x+y+z=1" as seen from the z-axis direction.

補色演算部32は、色空間CXのR(赤)成分には補色C(シアン)、G(緑)成分には補色M(マゼンタ)、B(青)成分にはY(イエロー)の補色を演算して補色CMを出力する。全てを加法混色すると明るい白になる。例えば環境光のR成分が20%、G成分が50%、B成分が30%であるとすると、基本的には、C=20%、M=50%、Y=30%を混色する。これはR=80%、G=50%、B=70%をLED発光するのと等価であり、環境光に対して加法混色となり、結果的に白色となる。ただし、実際には、素子の特性も考慮する必要がある。カラーセンサ21は3個のフォトダイオードで色計測するが、フォトダイオード自体の受光波長域は、LEDの発光波長域に比べて遥かに広く、RGBフォトダイオードの3つで可視光領域を十分にカバーできる。これに対して、LEDは同じRGBであっても発光波長域が狭いため、それだけでは全ての可視光領域をカバーしきれない波長があり、欠落した波長が色の偏りとなる。これを改善するために、本発明では、発光部20のRGB-LEDにアンバーLEDを追加している。このように、RGBフォトダイオード(カラーセンサ21)で計測したのと同じ色を、RGBA-LED22で発光するのは複雑で単純な式で表すことはできないが、各素子の特性を分析して変換用のルックアップテーブルを作成しておき、補色演算部32及びLED補正部33がそのルックアップテーブルを参照して、補色-発光の変換演算を行う。 The complementary color calculation unit 32 applies a complementary color C (cyan) to the R (red) component of the color space CX, a complementary color M (magenta) to the G (green) component, and a complementary color of Y (yellow) to the B (blue) component. Calculate and output complementary color CM. Additive mixing of all the colors results in bright white. For example, if the R component of ambient light is 20%, the G component is 50%, and the B component is 30%, basically C=20%, M=50%, and Y=30% are mixed. This is equivalent to LED light emission of R=80%, G=50%, and B=70%, which results in additive color mixture with ambient light, resulting in white. However, in practice, it is also necessary to consider the characteristics of the device. The color sensor 21 measures colors with three photodiodes, but the light receiving wavelength range of the photodiodes themselves is much wider than the light emitting wavelength range of LEDs, and the three RGB photodiodes sufficiently cover the visible light region. can. On the other hand, since LEDs have a narrow emission wavelength range even if they are the same RGB, there are wavelengths that cannot cover the entire visible light region by themselves, and the missing wavelengths result in color bias. In order to improve this, in the present invention, an amber LED is added to the RGB-LEDs of the light emitting section 20. FIG. In this way, emitting the same color as measured by the RGB photodiode (color sensor 21) by the RGBA-LED 22 is complicated and cannot be represented by a simple formula, but the characteristics of each element are analyzed and converted. A lookup table is created for each color, and the complementary color calculation unit 32 and the LED correction unit 33 refer to the lookup table to perform complementary color-light emission conversion calculations.

ルックアップテーブルの作成方法として、フォトダイオードとLEDの特性図を入念に比較して、RGBフォトダイオード各々の受光特性に対して、最も近い色を発光可能なRGBA-LED22の組み合わせをデータ化する方法がある。このようにして、RGBフォトダイオード各色に対応するRGBA-LED22のデータを作成できれば、RGBフォトダイオードの色比率に応じてRGBA-LED22の出力レベルを調整することにより、環境光と同等色の照射光が得られる。 As a method of creating a lookup table, a method of carefully comparing the characteristic diagrams of the photodiode and the LED and converting the combination of the RGBA-LEDs 22 capable of emitting light of the closest color to the light receiving characteristics of each of the RGB photodiodes into data. There is In this way, if the data of the RGBA-LED 22 corresponding to each color of the RGB photodiode can be created, by adjusting the output level of the RGBA-LED 22 according to the color ratio of the RGB photodiode, the illumination light of the same color as the ambient light can be obtained. is obtained.

LED補正部33は、補色演算部32からの補色CMを、ルックアップテーブルを参照して実際のLEDの特性に適合させる。LED補正部33が考慮すべき事項として、RGBA-LED22の各色には輝度差があることである。LEDの色は化合する元素によって決まるが、元素の違いにより輝度も変わる。一般的にRの輝度は高く、Gの輝度が低い傾向にあり、そのまま発光すると、せっかく演算した色のバランスが崩れてしまう。このようなLED色による輝度差を補正演算するのも、LED補正部33である。 The LED correction unit 33 matches the complementary color CM from the complementary color calculation unit 32 to the actual characteristics of the LED by referring to the lookup table. A matter to be taken into consideration by the LED correction unit 33 is that each color of the RGBA-LEDs 22 has a luminance difference. The color of the LED is determined by the elements that combine, and the difference in the elements also changes the brightness. In general, the brightness of R tends to be high, and the brightness of G tends to be low. It is also the LED correction unit 33 that corrects the luminance difference due to such LED colors.

RGBA-LED22は、LED補正部33からの補正信号LSに従って4つのLED(R,G,B,A)を発光させ、演色性の高い白色光で農作物を照明する。 The RGBA-LED 22 causes four LEDs (R, G, B, A) to emit light according to the correction signal LS from the LED correction unit 33, and illuminates the crops with white light having high color rendering properties.

ここにおいて、演色性の高い白色を得るため、青色LEDと黄色蛍光体の代わりとして、3原色RGBの3個のLEDを組み合わせて発光させる手法が知られている。しかし、実際のLEDではRGBの輝度(強度)の差が大きく、かつ緑色(G)と赤色(R)の間の波長間隔が広くなっているので、図8に示すような分光特性となる。図8の特性図では約540~620nmの波長域が大きく減衰しており、これは黄色と橙色の物体が見え難いことを意味し、真の白色光とは言えない。 Here, in order to obtain white light with high color rendering properties, there is known a method of combining three LEDs of the three primary colors RGB to emit light instead of a blue LED and a yellow phosphor. However, in an actual LED, the difference in luminance (intensity) of RGB is large and the wavelength interval between green (G) and red (R) is wide, so that the spectral characteristics are as shown in FIG. In the characteristic diagram of FIG. 8, the wavelength region of about 540 to 620 nm is greatly attenuated, which means that yellow and orange objects are difficult to see, and cannot be said to be true white light.

そのため、本発明では、G-R間にA(アンバー)LED(585nm~595nm)を付加すると共に、強度を調整したRGBAの4原色のLEDで発光させる。これにより、図9に示すような、強度均等で大きな減衰域のない分光特性が得られ、黄色と橙色の物体が見え難いことを解消した真の白色光で照射することができる。 Therefore, in the present invention, an A (amber) LED (585 nm to 595 nm) is added between GR and LEDs of the four primary colors RGBA whose intensity is adjusted are made to emit light. As a result, a spectral characteristic with uniform intensity and no large attenuation region as shown in FIG. 9 can be obtained, and it is possible to irradiate with true white light that eliminates the difficulty of seeing yellow and orange objects.

RGBAの各LEDを個別に調光して相対強度を揃えるLED調光は、目の残像を利用して1KHz程度のPWM(パルス幅変調)で行うと効率が良い。図10は調光回路の一例を示しており、RGBAの各LED(R-LED,G-LED,B-LED,A-LED)にそれぞれ抵抗R-R,G-R,B-R,A-Rと、スイッチング素子としてのR-FET,G-FET,B-FET,A-FETとが直列に接続され、各FETがそれぞれ制御部35からのPWM信号R-PWM,G-PWM,B-PWM,A-PWMによりON(1)/OFF(0)されるようになっている。そして、R-FET,G-FET,B-FET,A-FETがONすると、対応するR-LED,G-LED,B-LED,A-LEDが発光する。従って、PWM信号R-PWM,G-PWM,B-PWM,A-PWMのパルス幅変調により各FETのON時間を調整でき、R-LED,G-LED,B-LED,A-LEDの発光時間を調整できるので、各LEDの相対強度を揃えることができる。 It is efficient to use PWM (Pulse Width Modulation) of about 1 KHz for the LED dimming, in which the respective RGBA LEDs are individually dimmed to equalize the relative intensity, using afterimages of the eyes. FIG. 10 shows an example of a dimming circuit, in which resistors RR, GR, BR, and A are connected to RGBA LEDs (R-LED, G-LED, B-LED, and A-LED), respectively. -R and R-FET, G-FET, B-FET, and A-FET as switching elements are connected in series, and each FET receives PWM signals R-PWM, G-PWM, and B from the control unit 35, respectively. - PWM, A - ON (1)/OFF (0) by PWM. When the R-FET, G-FET, B-FET and A-FET are turned ON, the corresponding R-LED, G-LED, B-LED and A-LED emit light. Therefore, the ON time of each FET can be adjusted by pulse width modulation of the PWM signals R-PWM, G-PWM, B-PWM and A-PWM, and the light emission of R-LED, G-LED, B-LED and A-LED can be adjusted. Since the time can be adjusted, the relative intensity of each LED can be matched.

RGBA-LED22はLED補正部33から、輝度補正済のRGBA-LED22の各出力値(電流値)である補正信号LSを受け取り、それを制御部35を介してPWMのパルス幅(デューティ比)に変換し、PWM信号でRGBA-LED22を発光する。上述のように、補色(CMY)をそのまま発光するのではなく、等価となる原色(RGB)に変換してから発光する。PWMはディジタル系であるが、デューティ比、つまりONとOFFの時間比率でアナログ量を表現できる。ディジタル系ではあるが、短時間でON/OFFを繰り返せば平均化されて、遂にはアナログ量に等しくなるという発想である。例えば、PWM周波数1KHz(=周期1ms)として、R=80%で発光したければ、R-PWMのON時間を0.8ms、OFF時間を0.2msとする。同様に、G=50%で発光したければ、G-PWMのON時間を0.5ms、OFF時間を0.5msとすれば良い。 The RGBA-LED 22 receives the correction signal LS, which is each output value (current value) of the RGBA-LED 22 whose brightness has been corrected, from the LED correction unit 33, and converts it to the PWM pulse width (duty ratio) via the control unit 35. After conversion, the RGBA-LED 22 emits light with a PWM signal. As described above, the complementary colors (CMY) are not emitted as they are, but are emitted after being converted into equivalent primary colors (RGB). Although PWM is a digital system, an analog quantity can be expressed by a duty ratio, that is, a time ratio between ON and OFF. Although it is a digital system, the idea is that if ON/OFF is repeated in a short period of time, it will be averaged and eventually become equal to the analog quantity. For example, if the PWM frequency is 1 KHz (=period 1 ms) and R=80% light emission is desired, the R-PWM ON time is 0.8 ms and OFF time is 0.2 ms. Similarly, to emit light with G=50%, the ON time of G-PWM should be 0.5 ms, and the OFF time should be 0.5 ms.

図11は本発明(第1実施形態)の動作例を示しており、先ずカラーセンサ21により環境光の色を計測し、計測した色のカラー信号CSを色度座標変換部31に入力する(ステップS10)。色度座標変換部31は入力されたカラー信号CSに応じて色空間CXに変換し、色空間CXは補色演算部32に入力される(ステップS11)。補色演算部32では、色空間CXに従って補色CMが演算され、補色CMはLED補正部33に入力される(ステップS12)。 FIG. 11 shows an operation example of the present invention (first embodiment). First, the color of ambient light is measured by the color sensor 21, and the color signal CS of the measured color is input to the chromaticity coordinate conversion unit 31 ( step S10). The chromaticity coordinate converter 31 converts the input color signal CS into the color space CX, and the color space CX is input to the complementary color calculator 32 (step S11). The complementary color calculation unit 32 calculates the complementary color CM according to the color space CX, and the complementary color CM is input to the LED correction unit 33 (step S12).

LED補正部33では、制御部35を介して輝度調整が行われ(ステップS13)、RGBA-LED22を発光するための電流値が演算される(ステップS14)。演算された電流値は、制御部35若しくはLED補正部33でPWM信号のデューティ比に演算され(ステップS15)、RGBA-LED22は演算されたデューティ比に従ってPWM制御される(ステップS16)。 In the LED correction section 33, brightness adjustment is performed via the control section 35 (step S13), and a current value for emitting light from the RGBA-LED 22 is calculated (step S14). The calculated current value is calculated into the duty ratio of the PWM signal by the control unit 35 or the LED correction unit 33 (step S15), and the RGBA-LED 22 is PWM-controlled according to the calculated duty ratio (step S16).

次に、指定色を発光して、特定の色の農作物を明るく見せることが可能な色温度可変型照明装置(第2実施形態)について説明する。上述の第1実施形態では、環境光の色を計測して、計測値に対する加法混色となるようにLED発光して、白色に変えるものであるが、第2実施形態は、目立たせたい農作物の色をユーザーに端末で指定してもらい、その色と同一の色でLED発光することにより、農作物をより明るく見せようというものである。 Next, a variable color temperature lighting device (second embodiment) capable of emitting light of a specified color and making crops of a specific color look bright will be described. In the above-described first embodiment, the color of the ambient light is measured, and the LED is emitted so as to be an additive color mixture with respect to the measured value, and the color is changed to white. The user is asked to specify a color on the terminal, and by emitting LED light in the same color as the specified color, the crops are made to appear brighter.

人手不足が問題となる中、素人でも農作物、魚介類等の対象物を容易に識別若しくは選別できれば、作業効率が大幅に向上する。これを実現するため、図12に示すように、先ず作業者が目立たせたい農作物の色を、スマートフォン40に画面表示された色見本から特定色を選択して指定し、Bluetooth(登録商標)などの無線通信で色温度可変型照明装置10Aにデータ送信し、照明装置10Aは指定された色で照光する。これにより、指定した特定の色で農作物を明るく見せることができる。 With the labor shortage becoming a problem, working efficiency will be greatly improved if even amateurs can easily identify or sort objects such as agricultural products and seafood. In order to realize this, as shown in FIG. 12, the worker first selects and designates a specific color from the color sample displayed on the screen of the smartphone 40, and selects and designates the color of the crops that the worker wants to make stand out. data is transmitted to the variable color temperature lighting device 10A by wireless communication, and the lighting device 10A illuminates with the designated color. This allows crops to appear brighter with a specific color specified.

図13はその構成例を示しており、スマートフォン40には色見本41が備えられており、画面表示された色見本41から農作物を明るく見せる特定の色を指定する。指定された色信号CDは、Bluetooth(登録商標)などの無線通信で色温度可変型照明装置10Aの演算処理部30A内の色度座標変換部31に入力され、カラー信号CDに応じた色空間CXAに変換される。色空間CXAはLED補正部34に入力されて補正され、補正された補正信号LSAによってRGBA-LED22が発光される。RGBA-LED22はスマートフォン40で指定された、環境光を考慮した色温度で発光するので、目立たせたい農作物をより明るく見せることができる。 FIG. 13 shows an example of such a configuration. A smartphone 40 is provided with a color sample 41, and from the color sample 41 displayed on the screen, a specific color that makes crops look bright is specified. The designated color signal CD is input to the chromaticity coordinate conversion unit 31 in the arithmetic processing unit 30A of the color temperature variable lighting device 10A via wireless communication such as Bluetooth (registered trademark), and converted into a color space corresponding to the color signal CD. Converted to CXA. The color space CXA is input to the LED correction unit 34 and corrected, and the RGBA-LED 22 emits light according to the corrected correction signal LSA. Since the RGBA-LED 22 emits light at the color temperature specified by the smartphone 40 in consideration of the ambient light, it is possible to make the crops to be conspicuous appear brighter.

図14は本発明(第2実施形態)の動作例を示しており、先ずスマートフォン40により色の指定を行い、指定した色のカラー信号CDを色度座標変換部31に入力する(ステップS20)。色度座標変換部31は入力されたカラー信号CDに応じて色空間CXAに変換し、色空間CXAはLED補正部34に入力される(ステップS21)。LED補正部34では、制御部35を介して輝度調整が行われ(ステップS22)、RGBA-LED22を発光するための電流値が演算される(ステップS23)。演算された電流値は、制御部35若しくはLED補正部34でPWM信号のデューティ比に演算され(ステップS24)、RGBA-LED22は演算されたデューティ比に従ってPWM制御される(ステップS25)。 FIG. 14 shows an operation example of the present invention (second embodiment). First, a color is designated by the smartphone 40, and the color signal CD of the designated color is input to the chromaticity coordinate conversion section 31 (step S20). . The chromaticity coordinate conversion unit 31 converts the input color signal CD into the color space CXA, and the color space CXA is input to the LED correction unit 34 (step S21). In the LED correction unit 34, luminance adjustment is performed via the control unit 35 (step S22), and a current value for emitting light from the RGBA-LED 22 is calculated (step S23). The calculated current value is calculated into the duty ratio of the PWM signal by the control unit 35 or the LED correction unit 34 (step S24), and the RGBA-LED 22 is PWM-controlled according to the calculated duty ratio (step S25).

ここではスマートフォン40で色を指定するようになっているが、他のタブレット端末を用いることも可能であり、色温度可変型照明装置10A自体が色見本を内蔵し、別途指定手段で色を指定するようにすることも可能である。 Here, the smartphone 40 is used to specify the color, but it is also possible to use another tablet terminal. It is also possible to make

なお、上述では農作物を対象として説明したが、本発明は、魚介類や茸等の対象物を選別したり、判別する分野についても応用可能な技術である。 In addition, although agricultural products have been described above, the present invention is also applicable to the field of sorting and discriminating target objects such as seafood and mushrooms.

また、上述では環境光の色温度をカラーセンサ(RGBフォトダイオード)で読み取る方式を用いているが、同様の動作をRGBカメラで行うことも可能である。この場合、環境光を直接RGBカメラに取り入れるのではなく、対象物の近くにグレーカード(色に偏りのない灰色=中性色のカード)を配置し、グレーカードをRGBカメラで撮像して、そのRGB値から環境光の色温度を読み取るようにしても良い。環境光を直接入射するカラーセンサか、環境光の反射光を入射するRGBカメラかの違いであり、原理は同じある。 Moreover, although the method of reading the color temperature of ambient light with a color sensor (RGB photodiode) is used in the above description, it is also possible to perform a similar operation with an RGB camera. In this case, instead of taking the ambient light directly into the RGB camera, a gray card (gray with no color bias = neutral color card) is placed near the object, and the gray card is imaged with the RGB camera, The color temperature of ambient light may be read from the RGB values. The difference is between a color sensor that directly receives ambient light and an RGB camera that receives reflected light of the ambient light, but the principle is the same.

1 作業用ライト
2 農作物
10、10A 色温度可変型照明装置
11、12 バンド
13 キャップ
20 光学部
21 カラーセンサ
22 RGBA-LED
30、30A 演算処理部
31 色度座標変換部
32 補色演算部
33、34 LED補正部
35 制御部
40 スマートフォン
41 色見本

1 work light 2 crops 10, 10A color temperature variable lighting device 11, 12 band 13 cap 20 optical unit 21 color sensor 22 RGBA-LED
30, 30A Arithmetic processing unit 31 Chromaticity coordinate conversion unit 32 Complementary color calculation unit 33, 34 LED correction unit 35 Control unit 40 Smartphone 41 Color sample

Claims (4)

環境光の色を計測するカラーセンサと、
対象物を照明する4色のLEDと、
前記カラーセンサからのカラー信号を所定の色空間に変換する色度座標変換部と、
前記色空間の補色を演算する補色演算部と、
前記補色に基づいて前記LEDの補正を行って発光させるLED補正部と、
で構成され
前記LEDの補正が前記LEDの輝度の調整であり、前記LEDをPWM制御するようになっていることを特徴とする色温度可変型照明装置。
a color sensor that measures the color of ambient light;
four-color LEDs that illuminate the object;
a chromaticity coordinate conversion unit that converts the color signal from the color sensor into a predetermined color space;
a complementary color calculation unit that calculates a complementary color of the color space;
an LED correction unit that corrects the LED based on the complementary color and causes the LED to emit light;
consists of
The color temperature variable lighting device , wherein the correction of the LED is adjustment of the luminance of the LED, and the LED is PWM-controlled .
前記4色のLEDがR(赤色)、G(緑色)、B(青色)及びA(アンバー)であり、前記色空間がCIE RGB色度座標系、CIE XYZ色度座標系、CIE Lab色度座標系、CIE Luv色度座標系、CIE UVW色度座標系のいずれかである請求項に記載の色温度可変型照明装置。 The four color LEDs are R (red), G (green), B (blue) and A (amber), and the color space is CIE RGB chromaticity coordinate system, CIE XYZ chromaticity coordinate system, CIE Lab chromaticity 2. The variable color temperature lighting device according to claim 1 , wherein the coordinate system is one of the coordinate system, the CIE Luv chromaticity coordinate system, and the CIE UVW chromaticity coordinate system. 全体を頭部に装着して、前記色の計測及び前記LEDによる照明を行うヘッドライト型になっている請求項1又は2に記載の色温度可変型照明装置。 3. The variable color temperature lighting device according to claim 1 or 2, wherein the lighting device is of a headlight type which is entirely mounted on the head and performs the color measurement and the illumination by the LED. 全体を手に持って、前記色の計測及び前記LEDによる照明を行う懐中電灯型である請求項1又は2に記載の色温度可変型照明装置。
3. The variable color temperature lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is of a flashlight type that is held in a hand and performs the color measurement and the lighting with the LED.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005334131A (en) 2004-05-25 2005-12-08 Nippon Acp Kk Headlight with imaging device and illumination system with imaging device
JP2008264430A (en) 2007-04-25 2008-11-06 Matsushita Electric Works Ltd Target color emphasizing system
JP2009099510A (en) 2007-02-15 2009-05-07 Toshiba Lighting & Technology Corp Lighting apparatus
US20150271892A1 (en) 2012-10-18 2015-09-24 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting apparatus
JP2019029109A (en) 2017-07-26 2019-02-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 Illuminating device and illumination control system
WO2020175710A1 (en) 2019-02-28 2020-09-03 京セラ株式会社 Light emitting device and illumination device
JP2020167063A (en) 2019-03-29 2020-10-08 東芝ライテック株式会社 Lighting device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005334131A (en) 2004-05-25 2005-12-08 Nippon Acp Kk Headlight with imaging device and illumination system with imaging device
JP2009099510A (en) 2007-02-15 2009-05-07 Toshiba Lighting & Technology Corp Lighting apparatus
JP2008264430A (en) 2007-04-25 2008-11-06 Matsushita Electric Works Ltd Target color emphasizing system
US20150271892A1 (en) 2012-10-18 2015-09-24 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting apparatus
JP2019029109A (en) 2017-07-26 2019-02-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 Illuminating device and illumination control system
WO2020175710A1 (en) 2019-02-28 2020-09-03 京セラ株式会社 Light emitting device and illumination device
JP2020167063A (en) 2019-03-29 2020-10-08 東芝ライテック株式会社 Lighting device

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