JPH0783753A

JPH0783753A - 光環境解析方法および光環境解析装置

Info

Publication number: JPH0783753A
Application number: JP5226992A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Hattori; 宜弘服部; Sachio Nagamitsu; 左千男長光; Hisashi Kodama; 久児玉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】非照射面相互の反射も考慮して光環境の解析
を行なう方法及び装置において、仮想した面の照度を求
めることや、対称面の計算を正確に行なうことを可能と
する。【構成】入射した光線が、その方向を維持しつつ所定
の割合で通過する透過面、同じくフェルマーの原理を維
持しつつ所定の割合で反射する対称面を設定可能とす
る。【効果】光環境の検討、設計に際して、空間中の微小
な光センサーの作動等の解析、対称な部屋の正確な解析
はもとより、鏡面、色付きガラス面、着色光源等の存在
を考慮した資料が容易に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光環境解析方法とその
装置に関し、特に照明、採光による室内の輝度や照度の
分布を計算する光環境解析方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、計算機を利用して室内の光環境を
解析する方法とその装置が種々検討、作成されている。
これにより、室内の光環境を設計するに当たって、器具
を設置する前に照明や採光などによる室内の照度分布を
定量的に把握することが可能となる。そして、これにつ
いては、例えば日経コンピュータグラフィックス１９
８９年２月号山本祐平著「超リアリズムを目指すラジ
オシティ法」、同１９８８年１１月号マイケル・Ｆ・
コーヘン他３名著「映像の質を斬新的に高めるラジオシ
ティ・アルゴリズム」等に記載されている。その内容
は、照明器具、採光といった直接的な光源からの光だけ
でなく、壁面、天井、家具、什器等からやってくる複数
回反射した光をも含めて解析するものであり、このため
人間が現実に目で感じる壁面、天井、家具、什器等の照
度を求めるのに適している。この際、計算機を使用して
の模擬計算であるため、単に多様な条件が入力可能なだ
けではなく、入力条件を種々変更することによって室内
の多様な光環境設計に柔軟に対処可能となり、その解析
に非常に有効である。

【０００３】以下、この方法の基本的考えについて概略
説明する。１．光線の反射について本来、光源は様々な方向へ光を発しているが、解析上は
これを有限本数の光線（勿論直線）を発射するものとす
る。そして、その一本の光線ごとに壁等の固体壁に到達
するまで追跡する。この際、有限本数の光線を発するの
に次の２通りがある。１．１．光源が照明器具の場合には、傘や、ルーバーな
どの存在により各照明器具毎に光線の方向毎の強度が違
う（これを配光特性という）。このため、有限本数の光
線の密度も、各照明器具毎、また方向毎に異なったもの
となる。１．２．壁や床などのように光が拡散（乱）反射する場
合には、Ｌａｍｂｅｒｔの余弦則に従うものとする。こ
こに、Ｌａｍｂｅｒｔの余弦則とは、天頂角（面の法線
と光線のなす角）のｃｏｓθに比例する強度で光が発せ
られる、即ち、天頂角のｃｏｓθに比例する密度で有限
本数の光線が発せられるという法則である。１．３．光源からの光線の密度、壁や床からの反射によ
る光線の密度等は、別途入力される照明の輝度、壁や床
の反射率等に応じたものとされる。２．解析方法について２．１．解析対象の光環境空間の全内表面を図９（ａ）
のようにメッシュ分割する。

【０００４】本図９の（ａ）において、ハッチング部分
は光源であり、一番最初の段階では光源以外は発射する
光線は０である。２．２．図９（ｂ）のように光源から光線を発射し、面
に到達するまで光線を追跡し、これにより各分割面（メ
ッシュ）ごとに受光量をもとめる。なお、追跡方法、受
光量の計算方法については後で説明する。２．３．一度光線を発した面や光源は、反射でなく新規
に発射する光線は０とする。他の光源からの光線も同じ
操作を行なう。２．４．図９（ｃ）のように、光源から受けた光線の本
数に反射率をかけて反射する光線の本数を求める。そし
て、この反射による光線をこれが他の固体面に到達する
まで追跡する。この際の光線の発射が、既述のＬａｍｂ
ｅｒｔの余弦則に従うものとする。

【０００５】なお、各分割面からの反射は、その中心
（図心）よりなされるものとする。２．５．他の分割面からも同様に光線を反射する。この
ように、壁、床、天井などで光が反射され、さらに他の
壁面等を照らすことを相互反射という。２．６．各分割面は次から次へと光を反射し、１度反射
した分割面も、他の面からの反射光を受けた場合には再
度反射を行なう。反射を検討する際の順序としては、各
反射回数毎に反射光量が最も多い分割面を優先して検討
する。

【０００６】そして、各分割面から反射される光線が規
定本数以下の反射回数になれば計算を終了する。３．各分割面の受光量の計算について形態係数（フォームファクター、ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏ
ｒ）に応じたものとする。これは受光面が光源に対して
占める立体角である。形態係数の定義式に基づき、図１
０（ａ）のような位置関係では、以下の式によりもとめ
られる。

【０００７】ｒ＝（ｘ²＋ｙ²＋１）^1/2 ｃｏｓφ_i＝ｃｏｓφ_j＝（ｘ²＋ｙ²＋１）^-1/2 形態係数＝ｃｏｓφ_i・ｃｏｓφ_j・ΔＡ／（π・
ｒ²）＝｛π（ｘ²＋ｙ²＋１）²｝^-1・ΔＡ図１０（ｂ）のような位置関係では、以下の式によりも
とめられる。

【０００８】ｒ＝（ｙ²＋ｚ²＋１）^1/2 ｃｏｓφ_i＝ｚ／（ｙ²＋ｚ²＋１）^1/2 ｃｏｓφ_j＝１／（ｙ²＋ｚ²＋１）^1/2 形態係数＝ｃｏｓφ_i・ｃｏｓφ_j・ΔＡ／（π・
ｒ²）＝｛π（ｙ²＋ｚ²＋１）²｝^-1・Ｚ・ΔＡ４．壁や機器等の分割手順について、４．１．壁、床等大きな面の分割は粗く、机、椅子等の
機器類の分割は細かくされる。また、机の上面等特に照
度が重要な部分については、一段と細かく分割される。４．２．面の分割は直線によりなされ、このため各分割
面の形状は正方形若しくは直方形となるのが原則であ
る。ただし、機器や部屋の形状等によっては、適宜別の
分割手順が採用されることもある。また、プログラム作
成や解析者の入力の手間はかかるが、任意形状とするこ
ともなされる。

【０００９】図２に、基本的、原則的な分割の様子を概
念的に示す。５．解析結果の出力について、各メッシュ毎に、当該メッシュから反射される光線の総
量がその照度となる。この上で、各メッシュは照度に応
じて濃淡をつけられた上ＣＲＴに表示されたり、紙に印
刷されたりする。６．その他６．１．電灯等の光源は壁面等に比較して無視しえるほ
ど小さいため、相互反射では無視され、また窓等の採光
面は、反射率が０とされるのが普通である。ただし、多
数の蛍光灯で照明される事務所等例外もある。６．２．ハード的には、解析計算に必要なプログラムを
組み込んだＭＣＰＵ（マイクロコンピュータ）、カード
リーダ、キーボード、マウス、ＣＲＴ、プリンター等が
一体的に組み込まれたものとなっている。

【００１０】次に、従来例のコンピュータ・シミュレー
ションによる光環境解析方法と光環境解析装置を図に基
づいて説明する。図７はその構成図であり図８は、その
動作流れ図である。図７において、１はキーボード、カ
ードリーダ等により座標として入力された室内の壁、床
等の受光部をメッシュ分割する追跡用メッシュ座標入力
手段であり、ＭＣＰよりなる。２は、追跡用メッシュ座
標入力手段に内蔵された、そしてメッシュを別途計算さ
れたその図心と共に記憶する記憶手段であり、高速半導
体メモリよりなる。３は、各反射回数毎に反射最大光量
面を探索する反射最大光量面探索手段であり、ＭＣＰＵ
にプログラム的に組み込まれている。４は、光線の発射
角度や反射角度を決定する光線発射角度決定手段であ
り、あらかじめ入力されている光線反射の算出に必要な
データや式等の記憶手段（図示せず）とＭＣＰＵよりな
る。５は、各メッシュ等からの光量を算出する発射強度
算出手段であり、光線の発射や反射の強度算出に必要な
光源の強度や床等の反射率等についてのあらかじめ入力
されているデータの記憶手段（図示せず）とＭＣＰＵよ
りなる。６は、各追跡用メッシュの形状係数を計算する
形状係数計算手段であり、ＭＣＰＵよりなる。７は、各
追跡用メッシュの受光量を計算する受光量計算手段であ
り、ＭＣＰＵよりなる。８は、各追跡用メッシュが相互
反射により受光する受光量を累積加算する受光量累積加
算手段であり、ＭＣＰＵよりなる。９は、各追跡用メッ
シュの反射光量を計算する反射光量計算手段であり、Ｍ
ＣＰＵよりなる。１０は、相互反射の計算過程におい
て、反射光量の総和とあらかじめ与えられた規定光量と
を比較することにより、相互反射の回数を更に増して計
算を続行すべきか、あるいは計算を終了すべきかを判定
する比較判定手段であり、ＭＣＰＵよりなる。

【００１１】以上の他、光源についての諸データ等を入
力する光源データ入力手段、解析結果を出力する印刷手
段等を有するが、これらはいわば自明のことであり、本
発明の趣旨には直結しないため、その図示や説明は省略
する。次に、上記各部の作用を図８の動作流れ図を参照
しつつ説明する。ｓ１は、メッシュ座標入力ステップで
ある。コンピュータが室内空間内で相互反射する光線の
軌跡を追跡可能とするために、追跡用メッシュ座標入力
手段１が座標入力された解析対象の光環境空間を形成す
る全内表面を、壁、床、天井、家具、什器等の物体毎に
分割し、作成された多数の分割面を追跡用メッシュとし
て記憶手段２に記憶させる。この場合、メッシュ分割は
原則としてＸ、Ｙ、Ｚ方向になされる。

【００１２】ｓ２は、物性入力ステップである。ｓ１の
ステップで作成された追跡用メッシュ毎に、その受光、
反射の計算に必要な形状係数や反射率を、前記記憶手段
１に入力の上記憶させる。ｓ３は、反射最大光量面探索
ステップである。反射最大光量面探索手段３が、各反射
回数毎に追跡用メッシュの中で、反射光量が最大のもの
を探索する。もちろん初期状態では光源であり、相互反
射の段階では、受光量と反射率の積から求められる。反
射光量が最大のメッシュからの反射光の計算が終了する
と、次に多いメッシュの探索がなされ、以下これが繰り
返される。

【００１３】ｓ４は、光線発射角度決定ステップであ
る。光線発射角度決定手段４が、反射光量が最大の追跡
メッシュから反射される光線の発射角度を、光源の場合
には方向別発射強度分布基準（光源の器具の配光特性）
に基づき、乱反射の場合には、Ｌａｍｂｅｒｔの余弦法
則に基づき反（発）射角度を決定する。ｓ５は、発射強
度算出ステップである。発射強度算出手段５が、光源の
場合には配光特性に基づき、乱反射の場合には受光量と
反射率の積に基づき算出する。

【００１４】ｓ６は、各追跡用メッシュの形態係数計算
ステップである。形態係数計算手段６が、各追跡用メッ
シュ毎に各光源、他の反射メッシュ面の図心からの立体
角を算出する。ｓ７は、各追跡用メッシュの受光量計算
ステップである。受光量計算手段７が、反射光量最大の
追跡用メッシュの反射光量と各追跡用メッシュの形態係
数より、各追跡用メッシュの受光量を計算する。

【００１５】ｓ８は、各追跡用メッシュの受光量の累積
加算ステップである。受光量累積加算手段が各追跡用メ
ッシュの受光量を累積加算する。ｓ９は、各追跡用メッ
シュの反射光量計算ステップである。反射光量計算手段
９が、各追跡用メッシュの受光量と反射率の積の総和か
ら各反射回数毎の反射光量の総和を計算する。

【００１６】ｓ１０は、比較判定ステップである。比較
判定部１０が、その反射回数での全追跡用メッシュから
の反射光量の総和と規定光量（例えば、光源の総光量の
５％）とを比較し、この総和が規定光量以上であればｓ
３の反射最大光量面探索ステップに戻り再度相互反射を
計算し、未満であれば光環境の計算を終了する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来例の構成では、室内空間内で相互反射する光線の軌跡
を追跡する手法のみを採用しているため、実際に室内空
間の内表面を形成する天井、床、家具什器等の表面につ
いては、照度などの定量的な値を算出することが可能で
ある。しかし、機器類が何も存在しない部屋の中間の空
間の照度を算出することは不可能である。この一方で、
人の目は部屋の中間の高さにあることや光検出素子の配
置の必要性等もあり、算出する必要性が高い。そして、
この場合に強いて照度を算出するためには、什器類等を
設定する必要があり、その場合にはその設定した什器の
ために他の面の照度が本来の値と異なったものとなる。
また、インテリアを重視した店の設計等では、ある程度
透明なガラス壁が設けられたりするが、このガラス壁の
照度の計算も対処のしようがない。

【００１８】また、室内が対称面でできている場合に
は、その面で光を鏡面反射させる手法が採用されている
が、受光量を計算した上でその値と反射率との積を発射
光量として算出するため、本来０となる等の鏡面の受光
量が０とはならない。更に、店の設計等では鏡が設置さ
れることも多いが、この場合にも不都合が生じることと
なる。

【００１９】本発明は、上記課題に鑑み、任意の断面の
受光量の正確な計算が可能、対称面も容易に計算可能な
光環境解析装置を提供することを目的としてなされたも
のである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明においては、光源、採光面の少なく
も一及び仕切面、被照明機器の少なくも一が存在する光
環境空間を対象として、直接光だけでなく相互の面の反
射光も含めて解析する光環境解析方法において、解析対
象の光環境空間を形成する全内表面と仮想的に照度を計
算する仮想断面の座標をコンピュータに入力する面座標
入力ステップと、全内表面を形成する各物体の表面を所
定の手順で分割して追跡用メッシュを作る追跡用メッシ
ュ作成ステップと、仮想断面を所定の手順で分割して受
光用メッシュを作る受光用メッシュ作成ステップと、各
追跡用メッシュの受光量に基づいて各追跡用メッシュが
反射する光量を所定の手順で計算する反射光量計算ステ
ップと、各受光用メッシュの受光量に基づいて各受光用
メッシュを透過する光量を所定の手順で計算する透過光
量計算ステップと、追跡用メッシュを相互反射面とし、
受光用メッシュを透過面として室内空間内で相互反射
し、透過する光線の軌跡を所定の手順で追跡して、各追
跡用メッシュと仮想断面の受光用メッシュの受光量を計
算する受光量計算ステップとからなることを特徴とする
光環境解析方法としている。

【００２１】請求項２の発明においては、前記面座標入
力ステップは仮想断面を複数設定した上でこれらの座標
を入力するものであることを特徴とする請求項１記載の
光環境解析方法としている。請求項３の発明において
は、光源、採光面の少なくも一及び仕切面、被照明機器
の少なくも一が存在する光環境空間を対象として、直接
光だけでなく相互の面の反射光も含めて解析する光環境
解析装置において、解析対象の光環境空間を形成する全
内表面と仮想的に照度を計算する仮想断面の座標をコン
ピュータに入力する面座標入力部と、全内表面を形成す
る各物体の表面を所定の手順で分割して追跡用メッシュ
を作る追跡用メッシュ作成部と、仮想断面を所定の手順
で分割して受光用メッシュを作る受光用メッシュ作成部
と、各追跡用メッシュの受光量に基づいて各追跡用メッ
シュが反射する光量を所定の手順で計算する反射光量計
算部と、各受光用メッシュの受光量に基づいて各受光用
メッシュを透過する光量を所定の手順で計算する透過光
量計算部と、追跡用メッシュを相互反射面とし、受光用
メッシュを透過面として室内空間内で相互反射し、透過
する光線の軌跡を所定の手順で追跡して、各追跡用メッ
シュと仮想断面の受光用メッシュの受光量を計算する受
光量計算部とを有していることを特徴とする光環境解析
装置としている。

【００２２】請求項４の発明においては、前記面座標入
力部は仮想断面を複数設定した上でこれらの座標を入
力することを特徴とする請求項３記載の光環境解析装置
としている。請求項５の発明においては、光源、採光面
の少なくも一及び仕切面、被照明機器の少なくも一が存
在する光環境空間を対象として、直接光だけでなく相互
の面の反射光も含めて解析する光環境解析方法におい
て、解析対象の光環境空間を形成する全内表面と対称面
の座標を入力する面座標入力ステップと、全内表面を形
成する各物体の表面を所定の手順で分割して追跡用メッ
シュを作る追跡用メッシュ作成ステップと、対称面を所
定の手順で分割して反射用メッシュを作る反射用メッシ
ュ作成ステップと、各追跡用メッシュの受光量に基づい
て各追跡用メッシュが反射する光量を所定の手順で計算
する反射光量計算ステップと、各反射用メッシュの受光
量に基づいて各反射用メッシュから反射される光量を所
定の手順で計算する反射光量計算ステップと、追跡用メ
ッシュを相互反射面とし、反射用メッシュを反射面とし
て室内空間内で相互反射若しくは反射する光線の軌跡を
所定の手順で追跡して各追跡用メッシュの受光量を計算
する受光量計算ステップとからなることを特徴とする光
環境解析方法としている。

【００２３】請求項６の発明においては、前記面座標入
力ステップは、対称面を複数設定した上でこれらの座標
を入力するものであることを特徴とする請求項５記載の
光環境解析方法としている。請求項７の発明において
は、光源、採光面の少なくも一及び仕切面、被照明機器
の少なくも一が存在する光環境空間を対象として、直接
光だけでなく相互の面の反射光も含めて解析する光環境
解析装置において、解析対象の光環境空間を形成する全
内表面と対称面の座標を入力する面座標入力部と、全内
表面を形成する各物体の表面を所定の手順で分割して追
跡用メッシュを作る追跡用メッシュ作成部と、対称面を
所定の手順で分割して反射用メッシュを作る反射用メッ
シュ作成部と、各追跡用メッシュの受光量に基づいて各
追跡用メッシュが反射する光量を所定の手順で計算する
反射光量計算部と、各反射用メッシュの受光量に基づい
て各反射用メッシュから反射される光量を所定の手順で
計算する反射光量計算部と、追跡用メッシュを相互反射
面とし、反射用メッシュを反射面として室内空間内で相
互反射若しくは反射する光線の軌跡を所定の手順で追跡
して各追跡用メッシュの受光量を計算する受光量計算部
とを有していることを特徴とする光環境解析装置として
いる。

【００２４】請求項８の発明においては、前記面座標入
力部は対称面を複数設定した上でこれらの座標を入力す
るものであることを特徴とする請求項７記載の光環境解
析装置としている。

【００２５】

【作用】上記構成により、請求項１の発明においては、
光源、採光面の少なくも一及び仕切面、被照明機器の少
なくも一が存在する光環境空間を対象として、直接光
（光源や採光面から直接発射される光）だけでなく相互
の反射光も含めて解析する光環境解析方法において以下
の作用がなされる。

【００２６】面座標入力ステップにて、解析対象の光環
境空間を形成する全内表面と仮想的に照度を計算する仮
想断面の座標がコンピュータに入力される。追跡用メッ
シュ作成ステップにて、全内表面を形成する各物体の表
面を所定の手順で分割して追跡用メッシュを作る。受光
用メッシュ作成ステップにて、仮想断面を所定の手順で
分割して受光用メッシュを作る。反射光量計算ステップ
にて、各追跡用メッシュの受光量に基づいて所定の手順
で各追跡用メッシュが反射する光量を計算する。透過光
量計算ステップにて、各受光用メッシュの受光量に基づ
いて各受光用メッシュを透過する光量を所定の手順で計
算する。受光量計算ステップにて、追跡用メッシュを相
互反射面とし、受光用メッシュを透過面として室内空間
内で相互反射し、透過する光線の軌跡を所定の手順で追
跡して、各追跡用メッシュと仮想断面の受光用メッシュ
の受光量を計算する。

【００２７】請求項２の発明においては、面座標入力ス
テップにて、仮想断面を複数設定した上でそれらの座標
を入力する。請求項３の発明においては、光源、採光面
の少なくも一及び仕切面、被照明機器の少なくも一が存
在する光環境空間を対象として、直接光だけでなく相互
の面の反射光も含めて解析する光環境解析装置において
以下の作用がなされる。

【００２８】面座標入力部が、解析対象の光環境空間を
形成する全内表面と仮想的に照度を計算する仮想断面の
座標をコンピュータに入力する。追跡用メッシュ作成部
が、全内表面を形成する各物体の表面を所定の手順で分
割して追跡用メッシュを作る。受光用メッシュ作成部
が、仮想断面を所定の手順で分割して受光用メッシュを
作る。反射光量計算部が、各追跡用メッシュの受光量に
基づいて各追跡用メッシュが反射する光量を所定の手順
で計算する。透過光量計算部が、各受光用メッシュの受
光量に基づいて各受光用メッシュを透過する光量を所定
の手順で計算する。受光量計算部が、追跡用メッシュを
相互反射面とし、受光用メッシュを透過面として室内空
間内で相互反射し、透過する光線の軌跡を所定の手順で
追跡して、各追跡用メッシュと仮想断面の受光用メッシ
ュの受光量を計算する。

【００２９】請求項４の発明においては、面座標入力部
が仮想断面を複数設定した上でこれらの座標を入力す
る。請求項５の発明においては、光源、採光面の少なく
も一及び仕切面、被照明機器の少なくも一が存在する光
環境空間を対象として、直接光だけでなく相互の反射光
も含めて解析する光環境解析方法において以下の作用が
なされる。

【００３０】面座標入力ステップにて、解析対象の光環
境空間を形成する全内表面と対称面の座標が入力され
る。追跡用メッシュ作成ステップにて、全内表面を形成
する各物体の表面を所定の手順で分割して追跡用メッシ
ュを作る。反射用メッシュ作成ステップにて、対称面を
所定の手順で分割して反射用メッシュを作る。反射光量
計算ステップにて、各追跡用メッシュの受光量に基づい
て各追跡用メッシュが反射する光量を所定の手順で計算
する。反射光量計算ステップにて、各反射用メッシュの
受光量に基づいて各反射用メッシュから反射される光量
が所定の手順で計算される。受光量計算ステップにて、
追跡用メッシュを相互反射面とし、反射用メッシュを反
射面として室内空間内で相互反射若しくは反射する光線
の軌跡を所定の手順で追跡して各追跡用メッシュの受光
量を計算する。

【００３１】請求項６の発明においては、面座標入力ス
テップにて、対称面を複数設定した上でこれらの座標が
入力される。請求項７の発明においては、光源、採光面
の少なくも一及び仕切面、被照明機器の少なくも一が存
在する光環境空間を対象として、直接光だけでなく相互
の反射光も含めて解析する光環境解析装置において以下
の作用がなされる。

【００３２】面座標入力部が、解析対象の光環境空間を
形成する全内表面と対称面の座標を入力する。追跡用メ
ッシュ作成部が、全内表面を形成する各物体の表面を所
定の手順で分割して追跡用メッシュを作る。反射用メッ
シュ作成部が、対称面を所定の手順で分割して反射用メ
ッシュを作る。反射光量計算部が、各追跡用メッシュの
受光量に基づいて各追跡用メッシュが反射する光量を所
定の手順で計算する。反射光量計算部が、各反射用メッ
シュの受光量に基づいて、各反射用メッシュから反射さ
れる光量を所定の手順で計算する。受光量計算部が、追
跡用メッシュを相互反射面とし、反射用メッシュを反射
面として室内空間内で相互反射若しくは反射する光線の
軌跡を所定の手順で追跡して、各追跡用メッシュの受光
量を計算する。

【００３３】請求項８の発明においては、面座標入力部
が対称面を複数設定した上でこれらの座標を入力する。

【００３４】

【実施例】本発明の光環境解析装置を実施例に基づいて
説明する。（第１実施例）図３は、請求項１から請求項４の発明の
一実施例の構成図であり、図７に示した従来技術のもの
と基本的に同じ構成、作用の構成部には、同じ名称と符
号を付すことにより、その説明は省略する。図４は、本
実施例の動作流れ図であり、同じく図８に示した従来技
術のものと基本的に同じ動作をなす部分については、同
じ符号を付すことにより、その説明は省略する。

【００３５】以下、本実施例固有の構成部の構成、動作
についてのみ説明する。４０は、受光用メッシュ構成手
段であり、ＭＣＰＵよりなる。４１は、これに内蔵され
た記憶手段であり、高速半導体メモリよりなる。５０
は、各受光用メッシュの受光量計算手段であり、ＭＣＰ
Ｕよりなる。次に、図４の動作流れ図をもとに、本実施
例の図８に示したのと異なる動作を説明する。

【００３６】ｓ４０にて、受光用メッシュ構成手段は、
ユーザにより所定の座標位置に入力された仮想断面を所
定の手順で分割することにより、受光用メッシュを仮想
的に構成する。この上で、これを位置座標として内蔵の
記憶手段４１に記憶させる。図１の（ａ）は、図２に示
した室内配置における仮想断面を示すものである。本図
において、仮想断面１１は人の目の高さに位置して、水
平に設けられている。

【００３７】なお、受光用メッシュは仮想的なメッシュ
であるため、この部分での光線の反射率は０となる。ま
た、入射した光線は、その方向を維持しつつ反対側へ発
射されることとなる。また、この上でｓ３〜ｓ９及びｓ
５０の計算がなされる。次にｓ１０においては、各反射
回数毎になされる規定光量と反射光量の総和との比較判
定は、この受光用メッシュにおける光量は対象とされな
いこととなる。即ち、常に入射光量＝透過光量であるか
らである。

【００３８】ｓ５０においては、各受光用メッシュを透
過する光線の総数がもとめられる。そして、この仮想断
面の照度は、この断面を通過する光線の総数が出力され
ることとなる。即ち、この光線はすべて、人の目や光検
出素子に直接入るからである。（第２実施例）図５は、請求項５から請求項８の発明の
一実施例の構成図であり、図７に示した従来技術のもの
と基本的に同じ構成、作用の構成部には、同じ名称と符
号を付すことにより、その説明は省略する。図６は、本
実施例の動作流れ図であり、同じく図８に示した従来技
術のものと基本的に同じ作用をなす部分については、同
じ符号を付すことにより、その説明は省略する。

【００３９】以下、本実施例固有の構成部、動作につい
てのみ説明する。６０は、反射用メッシュ構成手段であ
り、ＭＣＰＵよりなる。６１は、これに内蔵された記憶
手段であり、高速半導体メモリよりなる。７０は、各反
射用メッシュの受光量計算手段であり、ＭＣＰＵよりな
る。次に、図６の動作流れ図をもとに本実施例の図８に
示したのと異なる動作を説明する。

【００４０】ｓ６０にて、反射用メッシュ構成手段は、
ユーザにより所定の座標位置に入力された対称面を所定
の手順で分割することにより、反射用メッシュを仮想的
に構成し、これを位置座標として内蔵の記憶手段４１に
記憶させる。図１の（ｂ）は、図２に示した室内配置に
おける対称面を示すものである。本図において、対称面
１２は１つ垂直に設けられている。この場合、反射光メ
ッシュは、この面対称な室内空間の中心（対称の基準と
なる）面に設けられる。さて、反射用メッシュは面対称
の室内の中心面という仮想面上の仮想的なメッシュであ
るため、この部分での光線の反射率は１とされ、また、
入射した光線は、面に平行方向成分はそのまま、直角方
向成分は１８０°逆向きとなって（フェルマーの原理に
従って）反射されることとなる。また、この上でｓ３〜
ｓ９及びｓ５０の計算がなされる。

【００４１】次にＳ１０においては、各反射回数毎にな
される規定光量と反射光量の総和との比較判定は、この
反射用メッシュにおける光量は対象とされないこととな
る。即ち、常に反射光量＝入射光量であるからである。
ｓ７０においては、各反射用メッシュが反射する光線の
総数がもとめられる。そして、この対称断面の照度は、
各メッシュから反射される光線の総数が出力されること
となる。

【００４２】以上本発明を２つの実施例にもとづき説明
してきたが、本発明は何も上記２実施例に限定されない
のは勿論である。すなわち、例えば次のようなものも本
発明に包含される。（１）第１実施例においては、人の目が感じる照度や小
さな光検出素子の作動の解析の必要上仮想断面を想定
し、このため透過率を１としたが、ショウウインドウ等
におけるガラス等の半透過面の解析等を対象とし、この
上で透過率を０．９等としている。なお、この場合に
は、ｓ７のステップにおける各追跡用メッシュまたは各
受光用メッシュの受光量の計算に際して、仮想断面（受
光用メッシュ）を透過した光線は一回の透過毎に０．９
倍になるのとされ、更にＳ１０のステップにおける反射
光量の総和と規定光量の比較においても、この影響がで
てくる。

【００４３】結果的には、光源からの光線が相互反射す
る回数もそれだけ少なくなり、各面の照度もそれだけ低
下することとなる。（２）第２実施例においては、面対象の室内環境の解析
の必要上対称断面を想定し、このため反射率を１とした
が、鏡における反射を対象とし、この上で反射率を０．
９等としている。なお、この場合には、ｓ７のステップ
における各追跡用メッシュまたは各反射用メッシュの受
光量の計算に際して、対称面（反射光用メッシュ）を反
射した光線は一回の反射毎に０．９倍になるのとされ、
更にＳ１０のステップにおける反射光量の総和と規定光
量の比較においても、この影響がでてくる。

【００４４】結果的には、光源からの光線が相互反射す
る回数もそれだけ少なくなり、各面の照度もそれだけ低
下することとなる。（３）第２実施例において、対称面を複数設定し、かつ
両対称面の反射率が１である場合にも、両対称面間の形
態係数は１ということは実際問題としてありえない。こ
のため、両対称面相互のみで反射しあう光線は、反射回
数毎に小さく収束するため、特にプログラム上の配慮は
必要でない。しかし、計算式の内容が多少複雑とはなる
が、その配慮をなしている。（４）第１実施例、第２実施例とも各仮想断面、対称面
毎に異なった透過率、反射率が入力（設定）可能として
いる。（５）仮想断面と対称面の性質を併せ持つ面の入力が、
あるいは仮想断面と対称面とを同一面として入力するこ
とが可能となっている。実際のガラスは、この両面の性
質を併せ持つため、これにより、より正確な光環境の解
析が可能となる。この他室内中央におかれた鏡台等を想
定して、対称面の裏側は普通の壁面として座標入力する
ことが可能となっている。これにより、より実際に近い
室内環境の解析が可能となる。（６）以上説明してきた光環境の解析を、白色光だけで
なく赤、青、黄、緑等各色彩毎になしえ、かつ、これら
各色の解析結果を同一紙面に印刷若しくはＣＲＴに表示
可能としている。

【００４５】この場合、以上説明してきた光環境解析を
各色彩毎に与えられた条件で行い、この上で各色彩毎の
濃淡に応じて同一紙面に印刷若しくはＣＲＴに表示する
こととなる。ひいては、色付きガラス、着色光源の設け
られたショウウインドウ、インテリアルーム等の解析も
容易になしえることとなる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
相互反射のある光環境の解析のなかで必要となる仮想断
面の照度を求めることが可能となり、また、対称面の有
る場合も正確に計算を行うことが可能となる。その結
果、従来以上に実際に即した状態での住宅等に対する光
環境の解析が可能となる。それどころか、ショウウイン
ドウ等における、鏡、ガラス面、照明器具の開発、設置
などの設計に際して有益な資料の入手が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１実施例における仮想断面を
示す図である。（ｂ）本発明の第２実施例における対称面を示す図であ
る。

【図２】従来技術における３次元空間のメッシュ分割の
様子を示す図である。

【図３】第１実施例の構成図である。

【図４】第１実施例の動作流れである。

【図５】第２実施例の構成図である。

【図６】第２実施例の動作流れ図である。

【図７】従来の光環境解析装置の構成図である。

【図８】従来の光環境解析方法の動作流れである。

【図９】光環境解析に際しての、光源からの光線の発
射、床等からの光の反射の取り扱いの様子を示す図であ
る。

【図１０】形状係数を算出する際の説明図である。

【符号の説明】

１追跡用メッシュ座標入力手段２記憶手段３反射最大光量面探索手段４光線発射角度決定手段５発射強度算出手段６形状係数計算手段７受光量計算手段８受光量累積加算手段９反射光量計算手段１０比較判定手段１１仮想断面１２対称面４０受光用メッシュ構成手段４１記憶手段５０各受光用メッシュの受光量計算手段６０反射用メッシュ構成手段６１記憶手段７０各反射用メッシュの反射光量計算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、採光面の少なくも一及び仕切面、
被照明機器の少なくも一が存在する光環境空間を対象と
して、直接光だけでなく相互の面の反射光も含めて解析
する光環境解析方法において、解析対象の光環境空間を形成する全内表面と仮想的に照
度を計算する仮想断面の座標をコンピュータに入力する
面座標入力ステップと、全内表面を形成する各物体の表面を所定の手順で分割し
て追跡用メッシュを作る追跡用メッシュ作成ステップ
と、仮想断面を所定の手順で分割して受光用メッシュを作る
受光用メッシュ作成ステップと、各追跡用メッシュの受光量に基づいて各追跡用メッシュ
が反射する光量を所定の手順で計算する反射光量計算ス
テップと、各受光用メッシュの受光量に基づいて各受光用メッシュ
を透過する光量を所定の手順で計算する透過光量計算ス
テップと、追跡用メッシュを相互反射面とし、受光用メッシュを透
過面として室内空間内で相互反射し、透過する光線の軌
跡を所定の手順で追跡して、各追跡用メッシュと仮想断
面の受光用メッシュの受光量を計算する受光量計算ステ
ップとからなることを特徴とする光環境解析方法。
【請求項２】前記面座標入力ステップは、仮想断面を
複数設定した上でこれらの座標を入力するものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の光環境解析方法。
【請求項３】光源、採光面の少なくも一及び仕切面、
被照明機器の少なくも一が存在する光環境空間を対象と
して、直接光だけでなく相互の面の反射光も含めて解析
する光環境解析装置において、解析対象の光環境空間を形成する全内表面と仮想的に照
度を計算する仮想断面の座標をコンピュータに入力する
面座標入力部と、全内表面を形成する各物体の表面を所定の手順で分割し
て追跡用メッシュを作る追跡用メッシュ作成部と、仮想断面を所定の手順で分割して受光用メッシュを作る
受光用メッシュ作成部と、各追跡用メッシュの受光量に基づいて各追跡用メッシュ
が反射する光量を所定の手順で計算する反射光量計算部
と、各受光用メッシュの受光量に基づいて各受光用メッシュ
を透過する光量を所定の手順で計算する透過光量計算部
と、追跡用メッシュを相互反射面とし、受光用メッシュを透
過面として室内空間内で相互反射し、透過する光線の軌
跡を所定の手順で追跡して、各追跡用メッシュと仮想断
面の受光用メッシュの受光量を計算する受光量計算部と
を有していることを特徴とする光環境解析装置。
【請求項４】前記面座標入力部は、仮想断面を複数設
定した上でこれらの座標を入力することを特徴とする請
求項３記載の光環境解析装置。
【請求項５】光源、採光面の少なくも一及び仕切面、
被照明機器の少なくも一が存在する光環境空間を対象と
して、直接光だけでなく相互の面の反射光も含めて解析
する光環境解析方法において、解析対象の光環境空間を形成する全内表面と対称面の座
標を入力する面座標入力ステップと、全内表面を形成する各物体の表面を所定の手順で分割し
て追跡用メッシュを作る追跡用メッシュ作成ステップ
と、対称面を所定の手順で分割して反射用メッシュを作る反
射用メッシュ作成ステップと、各追跡用メッシュの受光量に基づいて各追跡用メッシュ
が反射する光量を所定の手順で計算する反射光量計算ス
テップと、各反射用メッシュの受光量に基づいて各反射用メッシュ
から反射される光量を所定の手順で計算する反射光量計
算ステップと、追跡用メッシュを相互反射面とし、反射用メッシュを反
射面として室内空間内で相互反射若しくは反射する光線
の軌跡を所定の手順で追跡して各追跡用メッシュの受光
量を計算する受光量計算ステップとからなることを特徴
とする光環境解析方法。
【請求項６】前記面座標入力ステップは、対称面を複
数設定した上でこれらの座標を入力するものであること
を特徴とする請求項５記載の光環境解析方法。
【請求項７】光源、採光面の少なくも一及び仕切面、
被照明機器の少なくも一が存在する光環境空間を対象と
して、直接光だけでなく相互の面の反射光も含めて解析
する光環境解析装置において、解析対象の光環境空間を形成する全内表面と対称面の座
標を入力する面座標入力部と、全内表面を形成する各物体の表面を所定の手順で分割し
て追跡用メッシュを作る追跡用メッシュ作成部と、対称面を所定の手順で分割して反射用メッシュを作る反
射用メッシュ作成部と、各追跡用メッシュの受光量に基づいて各追跡用メッシュ
が反射する光量を所定の手順で計算する反射光量計算部
と、各反射用メッシュの受光量に基づいて各反射用メッシュ
から反射される光量を所定の手順で計算する反射光量計
算部と、追跡用メッシュを相互反射面とし、反射用メッシュを反
射面として室内空間内で相互反射若しくは反射する光線
の軌跡を所定の手順で追跡して各追跡用メッシュの受光
量を計算する受光量計算部とを有していることを特徴と
する光環境解析装置。
【請求項８】前記面座標入力部は、対称面を複数設定
した上でこれらの座標を入力するものであることを特徴
とする請求項７記載の光環境解析装置。