WO2012099109A1 - 照明装置 - Google Patents

Abstract

　操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比を改善することができ、操作光以外の光による誤動作を防ぐことができる照明装置とするために、発光部２と、可視領域の光である操作光を受光して、光量に応じた出力信号を出力する受光部３と、前記受光部３が出力する出力信号の値に基づいて前記発光部２の発光状態を切り替える切替部７とを備えたものであって、前記受光部３が、１又は複数の第１光電変換素子３１と、当該第１光電変換素子と同数の第２光電変換素子３２とを具備し、当該受光部が、前記第１光電変換素子３１及び前記第２光電変換素子３２の全てに前記発光部２からの照明光が入射する位置に設けられており、前記第１光電変換素子３１及び前記第２光電変換素子３２が並列回路をなすように接続されているとともに、前記第１光電変換素子の極性と前記第２光電変換素子の極性が逆向きとなるように接続した。

Description

照明装置

　本発明は、赤外線リモコン等の専用のコントローラを用いずに遠隔操作することができる照明装置に関するものである。

　オフィス等に導入されている照明システムは、必要な照明だけを点灯できるようにするために天井照明をいくつかのグループに分けて、各グループの照明ごとに独立してオンオフできるようにする場合が多い。このような照明システムの場合、壁にスイッチパネルを取り付ける等して、独立照明の数だけスイッチを設ける必要がある。

　前述したスイッチパネルのように、スイッチが１箇所に集められていると、どのスイッチがどの照明に対応しているかが分かりにくく、所望の照明を迷わずに操作することが難しくなる。さらに、照明をオンオフするためには、スイッチパネルにまで足を運ばなければならず特に大きな部屋では操作がわずらわしい。

　このような問題を解決するために、本出願人は特許文献１及び図１０（ａ）に示すように、照明光を射出する発光部２Ａの近傍に、レーザポインタから出力される可視光の操作光を受光する受光部３Ａを２つ設けた照明装置１００Ａを発明し、所望の照明装置１００Ａをレーザポインタでポインティングするだけでオンオフできるようにしている。

　より具体的には、この照明装置１００Ａは可視光を受光部３（１）、３（２）で受光することによりオンオフを制御しているので、発光部２Ａからの射出される自身の照明光や他の蛍光灯の光等による外乱の影響でオンオフの誤動作が生じるのを防ぐよう、２つの受光部３（１）、３（２）からの出力信号の差分を制御部ＣＡで取り、外乱による出力信号の成分をキャンセルし、レーザポインタからの操作光による出力信号のみを取り出すようにしている。

　ところで、前述した蛍光灯の光のような周期性のある外乱を各出力信号の差分を取ることによって完全にキャンセルするためには、各受光部３（１）、３（２）から出力される各出力信号が同相となるようにする必要がある。

　このため、図１０（ｂ）に示すように各受光部３（１）、３（２）を構成する複数の光電変換素子３１Ａを左右対称に配置して、それぞれで極性を揃えつつ並列回路を形成しておき、各並列回路からの起電電流をそれぞれ別のＩ－Ｖ変換回路３２Ａで適当な電圧に変換して、各出力信号を制御部ＣＡであるマイコンまで配線により引き回していた。

　しかしながら、このような構成により各受光部３（１）、３（２）からの外乱光による出力信号のノイズに同期がとれたとしても、各受光部３（１）、３（２）において形成される並列回路を構成するための配線や、出力信号をマイコンまでに引き回すための配線は非常に長いものとなってしまう。その結果、今度は電源ハムノイズが配線を介して出力信号に乗りやすくなってしまい、ノイズレベルが高くなって、操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比が悪くなってしまう。

　さらに、前記受光部３（１）、３（２）は、各並列回路の起電電流は、照明光等の操作光以外の光による出力信号も含んだままＩ－Ｖ変換回路３２Ａにより電圧変換しており、変換前からレベルがある程度高い状態であるため、変換ゲインを高く設定しようとするとすぐに変換飽和に達してしまう。つまり、Ｉ－Ｖ変換回路３２Ａをハイゲインとすることが難しく、操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比が固定されてしまう。

特願２０１０－１１２９２６号

　本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、同期を取ることを考えることなく、受光部から出力される出力信号中の照明光等によるノイズレベルを低減し、操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比を改善することができ、操作光以外の光により発光部の発光状態が切り替えられてしまうといった誤動作を防ぐことができる照明装置を提供することを目的とする。

　すなわち、本発明の照明装置は照明光を射出する発光部と、前記発光部の周囲であるとともに照明光が入射する位置に設けられ、レーザポインタ等の別に設けられた操作手段から出力される操作光を受光して、出力信号を出力する受光部と、前記受光部が出力する出力信号に基づいて前記発光部の発光状態を切り替える切替部とを備えたものであって、前記受光部が、１又は複数の第１光電変換素子と、前記第１光電変換素子と同数又は異なる数の第２光電変換素子とを備えるとともに、前記第１光電変換素子と前記第２光電変換素子の極性が逆向きにとなるように接続されて並列回路が形成されたものであり、前記受光部が、当該受光部全体に光が入射した場合において、前記第１光電変換素子の起電電流合計値と、前記第２光電変換素子の起電電流合計値とが、略同じ値となるように構成されていることを特徴とする。

　このようなものであれば、前記受光部が第１光電変換素子と第２光電変換素子とが各々の極性が逆向きにとなるように並列回路をなすように接続されているとともに、前記受光部全体に光が入射する際の各光電変換素子から出力される起電電流合計値の大きさが略同じとなるように構成されているので、照明光のように受光部全体に入射する光の場合には、第１光電変換素子と第２光電変換素子で発生する起電電流は逆向きで等しい大きさのものとなる。従って、照明光が受光部に入射しても第１光電変換素子と第２光電変換素子で発生する起電電流はキャンセルしあうことになるので、受光部全体としては出力信号がほとんど出力されないようにすることができる。つまり、発光部からの照明光によって受光部からはほとんど出力信号が出力されず、出力信号が高いレベルで維持されて飽和しやすくなってしまうのを防ぐことができる。

　一方、レーザポインタ等から出力される受光部の一部の光電変換素子に入射する光の場合には、第１光電変換素子及び第２光電変換素子の起電電流のバランスが崩れることになるので、受光部からは出力信号が出力されることになる。

　つまり、照明光等によるノイズレベルは小さくすることができるとともに、操作光による出力信号は従来のままとすることができるので、操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比を改善することができる。また、受光部自体で外乱光によるノイズがキャンセルされてしまうので、従来の複数の受光部からの出力信号において同期するよう構成することを考えたり、差分を取ったりする必要が無い。

　さらに、各光電変換素子が接続されている並列回路でノイズレベルを小さくできるので、例えばＩ－Ｖ変換回路等で電圧変換を行う際に変換ゲインを大きくとることがしやすくなり、さらにＳ／Ｎ比を向上することができる。従って、照明光等により発光状態が切り替えられてしまうといった誤動作をより防ぎやすくなる。

　また、レーザポインタ等から出力される可視領域の光を操作光として用いることができるので、複数の照明装置が並んで設けられていたとしても、所望の照明装置を容易にポインティングして簡単に発光状態を切り替えることができる。

　各光電変換素子からの起電電流合計値を合わせこむような調整作業を省くことができ、前述したような構成の受光部を製作しやすくするには、同じ強さの光が照射された際における前記第１光電変換素子の１個当たりの起電電流値と、前記第２光電変換素子の１個当たりの起電電流値とが略同じであり、前記第１光電変換素子の個数と、前記第２光電変換素子の個数とがそれぞれ同数であればよい。

　照明装置の形状や設置場所に応じて、各光電変換素子の個数を異ならせる必要があったとしても、ノイズレベルを低減し、操作光を確実に検出できるようにするには、同じ強さの光が照射された際における前記第２光電変換素子の１個当たりの起電電流値が、前記第１光電変換素子の１個当たりの起電電流値よりも小さく、前記受光部全体に光が入射した場合において、前記第１光電変換素子の起電電流合計値と、前記第２光電変換素子の起電電流合計値とが、略同じ値となるように前記第２光電変換素子の個数が、前記第１光電変換素子の個数よりも多く設定されていればよい。

　前記発光部の発光状態を複数の状態に変更するための具体的な実施の態様としては、前記切替部が、前記操作光の光量の違いにより生じる前記受光部から出力される出力信号の示す起電電流値の大きさの違いに基づいて、前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されたものであればよい。本発明は、前記受光部のノイズレベルを小さくすることができているので、例えば、前記操作手段から出力される操作光の光量が複数の段階に変更可能なものであった場合でもそれぞれの光量ごとに前記受光部は異なる出力信号を出力し、それぞれ値の異なる出力信号に対応させて前記切替部は前記発光部の発光状態をそれぞれ変更することができる。

　前記切替部が前記発光部の発光状態を複数の異なる状態に切替可能とするための別の態様としては、前記切替部が、前記受光部が受光する操作光の断続パターンに基づいて、前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されたものであればよい。ここで、断続パターンとは例えば操作光が受光部に入射している期間と、入射していない期間について、それぞれの期間の長さや、出現回数等により形成されるパターンを含む概念である。

　前記操作光の光量が固定であったとしても、前記発光部の発光状態を複数に切替可能にするには、前記切替部が、所定時間内に前記受光部に対して操作光が入射する回数に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されたものであればよい。

　発光部からの照明光による出力信号を略キャンセルすることができ、発光状態の切り替えに関する誤動作を防ぐことができるようにするには、前記発光部が直線状をなすものであり、前記受光部が、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子を前記発光部に沿って並べて設けたものであり、前記切替部が、前記受光部から所定値以上の出力信号が出力された場合に前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されているものであればよい。

　前記受光部から出力された出力信号中の直流成分を除去し、より大きな増幅率で出力信号を増幅し、Ｓ／Ｎ比を改善して誤動作を防ぐことができるようにするには、前記受光部から出力された出力信号をＡＣカップリングした後に、増幅する増幅回路を更に備え、前記切替部が増幅された出力信号に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されたものであればよい。

　電源ハムノイズ等の配線によって重畳してしまう周期性のノイズを除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させてより発光状態の切り替えに関する誤動作を防げるようにするには、前記受光部から出力される出力信号の自己相関関数に基づいて、前記出力信号から周期成分を除去する周期成分除去部を更に備え、前記切替部が周期成分を除去された出力信号に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されたものであればよい。

　レーザポインタ等から出力された操作光による出力信号を検出するための具体的な態様としては前記受光部から出力される出力信号の微分値を算出する微分値算出部を更に備え、前記切替部が出力信号の微分値に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されたものが挙げられる。

　発光部からの照明光の光量や、近くの照明装置からの光量が急峻に変化した場合でも、発光部の発光状態が誤って切り替えられてしまうのを防ぐには、前記切替部が、前記受光部から出力される出力信号のＤＣ信号が所定時間内に所定値以上変化している場合には、前記発光部の発光状態の切り替えを行わないように構成されたものであればよい。

　発光状態の切り替えに誤動作が生じにくくするための具体的な態様としては、前記受光部が少なくとも２つ設けられており、前記切替部が、ある受光部から所定値以上の出力信号が出力されてから、所定時間以内に別の受光部から所定値以上の出力信号が出力された場合に前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されているものが挙げられる。このようなものであれば、２つの受光部を操作光が通過した際の時間差を利用して発光状態を切り替えることができるので、ノイズに対してより強いものにすることができる。

　発光状態の切り替えに誤動作が生じにくくするための別の態様としては、前記受光部が少なくとも２つ設けられており、前記切替部が、ある受光部からの出力信号と別の受光部からの出力信号の差分に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されているものが挙げられる。このようなものであっても、差分を取ることにより、照明光等によるノイズを更に低減して、操作光による出力信号を検出しやすくし、誤動作を防ぐことができる。

　このように本発明の照明装置によれば、受光部を構成する第１光電変換素子と第２光電変換素子とが並列回路を構成するとともに、各々の極性が逆向きに接続してあるので、照明光のように受光部全体に入射する光では、起電電流をキャンセルさせて出力されないようにし、操作光以外のノイズレベルを大幅に低減することができる。従って、操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比を改善することができ、発光部の発光状態の切り替えに関して誤動作が生じることを防ぐことができる。

図１は本発明の一実施形態に係る照明装置を示す模式図である。 図２は同実施形態における発光部及び受光部を拡大した模式的拡大図である。 図３は前記受光部を構成する電気回路及び、その後の増幅回路を示す模式的回路図である。 図４は同実施形態における各部の機能のつながりを示す機能ブロック図である。 図５は同実施形態における切替部における切替判断の例を示す模式的グラフである。 図６は同実施形態における発光部の発光状態が切り換えられる流れを示すフローチャートである。 図７は従来のＬＥＤ蛍光灯による受光部からの出力電流値を示すグラフである。 図８は本実施形態のＬＥＤ蛍光灯による受光部からの出力電流値を示すグラフである。 図９は本発明の別の実施形態に係る照明装置における電気回路の一例を示す模式図である。 図１０は従来の受光部の回路構成を示す模式的回路図である。

１００・・・照明装置
２・・・発光部              
３・・・受光部
４・・・増幅回路
５・・・周期成分除去部
６・・・微分値算出部
７・・・切替部

　以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

　本実施形態の照明装置は、図１（ａ）の斜視図に示すように屋内において天井等に設けられている蛍光灯本体８に、蛍光灯の替わりに取り付けられるＬＥＤ蛍光管１００である。このＬＥＤ蛍光管１００に操作手段であるレーザポインタからのレーザ光を横切らせることにより、その発光状態を切り替え可能に構成してある。より具体的には、蛍光灯本体６側に交流を直流に変換するための直流変換回路を組み込むことにより、ＬＥＤを直流で駆動できるようにしてあるものである。また、照明光を射出する発光部２の周囲に設けてある受光部３に入射した操作光による受光部３からの出力信号に基づいて、切替部７が発光部２の発光状態を切り替えるようにしてある。

　前記ＬＥＤ蛍光管１００は、図１に示すように概略細円筒状のものであり、その両端に設けられた前記蛍光灯本体６に取り付けられる口金部１１と、２つの前記口金部１１に挟まれる円筒状の照明部Ｌとから構成してあるものである。例えばこのＬＥＤ蛍光管１００を天井に多数ある蛍光灯本体８に取り付けることにより照明システムを構成する。

　前記照明部Ｌは、図１（ｂ）の横断面図、図２の縦断面図に示すように、前記ＬＥＤ蛍光管１００の長手方向に伸びるＬＥＤが実装される基板１２と、前記基板１２の裏側に設けられ、長手方向に伸びる概略直方体形状のＬＥＤの放熱を行うための放熱部１３と、前記放熱部１３に係止され、前記基板１２の表側、すなわち受光部３の受光側を覆うように概略Ｃ字状に曲がって長手方向に伸びるカバー部１４とから構成してある。前記カバー部１４は本実施形態では半透明のものであり、前記基板１２上に実装される後述する発光部２２からの光を透過するように構成してある。また、前記カバー部１４は、後述するオンオフの操作のために外部から入射するレーザ光については、当該レーザ光を拡散させた後に基板１２の広範囲に入射するようにしてある。

　前記基板１２の表側には、中央部において直線状に形成された照明光を射出する発光部２と、前記発光部２に沿ってその近傍に、操作手段であるレーザポインタから射出される可視領域の光である操作光を受光する受光部３が設けてある。

　前記発光部２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように前記発光部２は、基板１２上に複数の発光素子２１であるＬＥＤを並べて長手方向に等間隔で一列に並べて構成してある。

　前記受光部３は、複数の第１光電変換素子３１と、当該第１光電変換素子３１と同数の第２光電変換素子３２とを具備するものである。当該受光部３は、前記発光部２からの照明光が前記第１光電変換素子３１及び前記第２光電変換素子３２の全てに均一に入射する位置に設けてある。より具体的には、図２（ａ）の図面視において左側半分の光電変換素子が第１光電変換素子３１に相当し、右側半分の光電変換素子が第２光電変換素子３２に相当する。

　前記受光部３の回路構成について詳述すると、図３（ａ）に示すように第１光電変換素子３１と第２光電変換素子３２は、並列回路３４をなすように構成してあるとともに、第１光電変換素子３１の極性と第２光電変換素子３２の極性がそれぞれ逆向きとなるように接続してある。従って、全ての光電変換素子３１、３２に均一に照明光が入射している状態では、それぞれの光電変換素子３１、３２では逆向きの起電電流が略同じ量だけ発生するので、発光部２からの照明光では各起電電流は相殺しあう。つまり、発光部２からの照明光では受光部３から出力信号はほとんど出力されない。前記並列回路３４から出力された信号は、Ｉ－Ｖ変換回路３５により所定の電圧レベルに変換されて後述する切替部７へ第１出力信号ｓｉｇ１として入力される。

　さらに前記Ｉ－Ｖ変換回路３５に後続する回路として、図３（ｂ）に示すような前記第１出力信号ｓｉｇ１を増幅して第２出力信号ｓｉｇ２とする増幅回路４を設けてある。この増幅回路は、前記第１出力信号ｓｉｇ１をＡＣカップリングするための容量４１と、カップリングされた後のＡＣ信号を増幅し、第２出力信号ｓｉｇ２とする積分回路４２とを具備し、信号増幅機能と容量と積分回路によるバンドパスフィルターとしての機能を備えたものである。この第２出力信号ｓｉｇ２も後述する切替部７に入力され、主に第２出力信号ｓｉｇ２に基づいて前記発光部２の発光状態の切り替えを行うようにしている。

　前記光電変換素子３１、３２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のデバイスを用いてもよいし、ＬＥＤを光電変換素子として使用しても構わない。要するに、光を電気信号へと変換できるものであればよい。

　前記口金部１１の内部には、図１（ｃ）に示すように前記照明部Ｌの各種制御を行う制御部Ｃが設けてある。前記制御部Ｃは、Ａ／Ｄボード、タイマ、ＣＰＵ、メモリ等を有する制御用のマイコンによってその機能が実現されるものであって、少なくとも、図４の機能ブロック図に示すような周期成分除去部５と、微分値算出部６と、切替部７としての機能を発揮するものである。

　前記周期成分除去部５は、前記第２出力信号ｓｉｇ２の自己相関関数に基づいて、前記第２出力信号ｓｉｇ２から周期成分を除去するものである。本実施形態では、配線等によって重畳する電源ハムノイズを除去するように構成してある。

　前記微分値算出部６は、前記周期成分除去部５により電源ハムノイズ等の周期成分が除去された後の第２出力信号ｓｉｇ２について微分値を算出するものである。

　前記切替部７は、受光部３からの出力信号である第１出力信号ｓｉｇ１及び前記微分値算出部６された第２出力信号ｓｉｇ２の微分値に基づいて、前記発光部２のオンオフを切り替えるように構成したものである。より具体的には、図５（ａ）に示すように第２出力信号ｓｉｇ２の微分値が、正の符号を有する第１閾値を超えてから負の符号を有する第２閾値を下回るまでの期間Ｔが所定時間内に場合、もしくは図５（ｂ）に示すように第２閾値を下回ってから第１閾値を超えるまでの期間Ｔが所定時間内の場合に、前記受光部を操作光が通過したと判断して前記発光部２のオンオフを切り替えるように構成してある。

　ここで、図５（ａ）は第１光電変換素子３１に操作光が入射した場合、図５（ｂ）は第２光電変換素子３２に操作光が入射した場を想定している。また、前記切替部７は第１出力信号ｓｉｇ１であるＤＣ信号が所定時間内に所定値以上変化している場合には、前記発光部２のオンオフを切り替えないようにも構成してある。このようにすることで、発光部２からの照明光や太陽光等の外光等が急激に変化した場合でもオンオフの切り替えについて誤動作が生じるのを防ぐことができる。

　このように構成されたＬＥＤ蛍光管１００におけるオンオフの切り替え時の動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。ここで、操作光としては市販のレーザポインタから射出されるレーザ光が用いており、レーザ光は連続光であり、特に変調等は行われていないものである。

　発光部２がオンの場合でも、前記受光部３は第１光電変換素子３１と第２光電変換素子３２はその極性が逆向きにした並列回路３４として形成されているので、照明光による出力信号は相殺されてしまい、出力信号はほとんど出力されていない。

　この状態で、使用者は例えばＬＥＤ蛍光管１００をオンからオフに変えたい場合に、市販のレーザポインタによりＬＥＤ蛍光管１００の照明部Ｌに対してレーザ光でポインティングして、例えば蛍光管を横切らせるようにする。

　すると、前記レーザ光はそのスポット径が照明光の照射範囲に比べて十分に小さいので、第１光電変換素子３１又は第２光電変換素子３２のどちらか１つにしか入射しない。従って、いずれかの光電変換素子の出力が他方よりも大きくなり、受光部３での平衡状態が崩れて、出力信号が出力されることになる（ステップＳ１）。

　前記受光部３から出力されたＤＣ信号である第１出力信号ｓｉｇ１は、前記切替部７及び前記増幅回路に入力され（ステップＳ２、ステップＳ３）、前記増幅回路は、前記第１出力信号ｓｉｇ１をＡＣカップリングした後のＤＣ信号を増幅して第２出力信号ｓｉｇ２とする（ステップＳ４）。この第２出力信号ｓｉｇ２には周期性の電源ハムノイズが重畳している可能性があるので、前記周期成分除去部５により電源ハムノイズが除去された状態にされ、その後微分値算出部６により第２出力信号ｓｉｇ２の微分値が算出される（ステップＳ５）。

　前記切替部７は、前記微分値算出部６により算出される第２出力信号ｓｉｇ２の微分値が正の第１閾値を超えてから所定時間内に負の第２閾値を下回っている、又は、負の第２閾値を下回ってから所定時間以内に正の第１閾値を超えている場合であり（ステップＳ６）、かつ、第１出力信号ｓｉｇ１が所定時間内に所定値以上変化していない場合に（ステップＳ７）、前記発光部２のオンオフを切り替える（ステップＳ８）。

　なお、本動作説明では、発光部２をオンからオフへと切り換える場合について説明したが、オフからオンの状態へ切り替える場合も同様にして切り替えることができる。

　このように本実施形態の照明装置によれば、前記受光部３がそれぞれ同数の第１光電変換素子３１と第２光電変換素子３２とが並列回路３４をなすように接続されているとともに、それぞれの極性が逆向きとなるように接続されているので、照明光や外光等の受光部３全体に入射する光の場合には、それぞれの光電変換素子３１、３２で生じる起電電流は相殺し合うことになり、出力信号に外乱光による値が含まれるのを防ぐことができる。

　一方、レーザポインタ等から一部の光電変換素子にのみ操作光が入射した場合には、第１光電変換素子３１又は第２光電変換素子３２のいずれかから出力される起電電流が大きくなり、並列回路３４から電流が流れることになる。

　従って、照明光等によるノイズレベルは小さくすることができるとともに、操作光が受光部３に入射したときには、その信号レベルが損なわれることなく従来と略同じように出力されるので、操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比を改善することができる。

　また、操作光以外の光によるノイズレベルが低いので、前記並列回路３４に接続されたＩ－Ｖ変換回路３５のゲインを高く設定することもでき、より操作光による出力信号を取り出しやすくできる。

　以下に、図１０（ｂ）に示す回路構成を有する従来のＬＥＤ蛍光灯１００Ａでの操作光の検出結果と、図３（ａ）に示す回路構成を有する本実施形態のＬＥＤ蛍光灯１００での操作光の検出結果とを比較することによって、上述した効果についてより具体的に説明する。なお、操作光の検出はＬＥＤ蛍光灯１００Ａ、１００の近くに設けられた蛍光灯から外乱光が入射するようにした状態で行っており、従来の構成のＬＥＤ蛍光灯では、Ｉ－Ｖ変換回路３５Ａ中のＩ－Ｖ変換抵抗は１ＭΩに設定しているのに対し、本実施形態のＬＥＤ蛍光灯はＩ－Ｖ変換回路３５中のＩ－Ｖ変換抵抗を１０ＭΩのハイゲイン設定にしてある。

　まず、図７に従来の構成での操作光の検出結果を示す。図７（ａ）は、発光部２Ａが点灯している状態、図７（ｂ）は発光部２Ａが消灯している状態におけるレーザポインタからの操作光を検出した場合の受光部３Ａからの出力電流値を示している。各図に示すように正弦波状で全振幅が８０ｍＶ～１００ｍＶ程度の出力電流は、蛍光灯からの外乱光によるものである。レーザポインタから操作光が受光部３に入射した際には、２５～３０ｍＶ分だけ出力電流値が上昇している。すなわち、従来の構成では外乱光による出力電流値が大きいので、変換飽和が生じないようにＩ－Ｖ変換回路３５Ａのゲインを高くすることができず、操作光の出力電流値についてＳ／Ｎ比を改善する事が難しい。

　次に図８に本実施形態の構成での操作光の検出結果を示す。図８（ａ）は発光部２が点灯している状態、図８（ｂ）は発光部２が消灯している状態におけるレーザポインタからの操作光を検出した場合の受光部３からの出力電流値を示している。各図に示すように、本実施形態の場合、定常的な外乱光については極性がそれぞれ逆向きに接続された各光電変換素子３１、３２によりその出力電流値が相殺しあうので、Ｉ－Ｖ変換回路３５をハイゲイン設定にすることができる。つまり、外乱光からの出力電流値が小さいので、ゲインを大きくとることができ、レーザポインタからの操作光による出力電流値の値を１２０ｍＶ～１５０ｍＶで検出することができる。従って、従来の構成のものに比べて、本実施形態のＬＥＤ蛍光灯１００によれば、レーザポインタからの操作光による出力電流値を５倍程度にすることができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善する事が可能である。

　さらに、配線等に重畳してくる周期性の電源ハムノイズ等に関しては、前記周期成分除去部５が第２出力信号ｓｉｇ２の自己相関関数に基づいて除去するので、外乱光以外のノイズについても低減することができる。

　これらのことから、操作光による出力信号とその他の各種ノイズとのＳ／Ｎ比を改善することができ、発光部２のオンオフの切り替えに関する誤動作が生じることを防ぐことができる。また、可視領域の光を操作光として用いていても、照明光から区別することができるので、例えば、受光部３を発光部２の近傍等の分かりやすい位置に設けることが可能となり、操作者がどこをポインティングしたらよいかも分かりやすくすることができる。

　その他の実施形態について説明する。

　前記実施形態では、前記受光部３は第１光電変換素子３１と第２光電変換素子３２を図面視において左側と右側に偏らせて配置していたが、例えば、第１光電変換素子３１と第２光電変換素子３２とを左から右へと交互に一つずつ設けるようにしても構わない。要するに、第１光電変換素子３１と、第２光電変換素子３２が同数であり、それぞれによって並列回路が構成されるとともに、各々の光電変換素子の極性が逆向きであればよい。また前記第１光電素子と第２光電素子をそれぞれ１つずつ備えた受光部であっても構わない。また、前記第１光電変換素子３１と前記第２光電変換素子３２の数は同数でなくても構わない。例えば前記第１光電変換素子３１の方が前記第２光電変換素子よりも数が２倍多くする場合には、同じ光量の光が各光電変換素子３１、３２に光が入射した際に、第２光電変換素子３２の１個あたりの起電電流値が、第１光電変換素子３１の１戸当たりの起電電流値よりも２倍となるようなものを選定すればよい。要するに、前記受光部３全体に光が均一に入射している際に、全ての前記第１光電変換素子３１からの起電電流合計値と、全ての前記第２光電変換素子３２からの起電電流合計値とが略等しくなるように、各光電変換素子３１、３２の出力特性と、個数が設定されていればよい。

　また、前記受光部３は、図９に示すように第１光電変換素子３１を複数個直列に接続した第１光電変換素子群３１１、及び第２光電変換素子３２を複数個直列に接続した第２光電変換素子群３２２を形成して、前記第１光電変換素子群３１１と前記第２光電変換素子群３２２とが極性が逆向きとなるようにしつつ並列回路３４を形成するようにしても構わない。

　前記受光部は第１光電変換素子３１、第２光電変換素子３２に対して十分に少ない数だけ第３光電変換素子を更に備えていてもよい。この場合、受光部に照明光が入った場合には、第１光電変換素子３１、第２光電変換素子３２で発生する起電電流はキャンセルしあい、第３光電変換素子で発生するわずかな起電電流が流れることになる。従って、このようなものでも照明光によるノイズレベルを低減することはできる。

　前記実施形態では受光部は１つだけ設けていたが、複数設けても構わない。さらに複数の受光部からの出力信号の時間差に基づいて前記切替部が発光部の発光状態を切り替えるようにしても構わない。より具体的には、ある受光部から所定値以上の出力信号が出力されてから所定時間以内に別の受光部から所定値以上の出力信号が出力された場合に前記発光部の発光状態を切り替えるものであっても構わない。加えて、前記受光部を構成する光電変換素子の個数は、前記実施形態に限られるものではない。すなわち、前記光電変換素子は操作光がＬＥＤ蛍光灯を横切った際に検出されるように必要最低限度の個数が並べて設けられていればよい。例えば、発光素子1個に対して光電変換素子を1個設けるのではなく、発光素子２個に対して光電変換素子を１個設ける等といったように更に光電変換素子間の間隔が広くなるようにしても構わない。

　また前記実施形態では１つの受光部の出力信号に基づいて発光部の発光状態の切り替えを行っていたが、複数の受光部を有し、各受光部からの出力信号の差分に基づいて前記切替部が発光部の切り替えを行うものであっても構わない。このようなものであれば、各受光部で除去しきれなかったノイズを低減することができる。

　前記実施形態では、出力信号の微分値が予め定めた正の閾値を超えてから所定時間以内に負の閾値を下回った場合に発光状態を切り替えるようにしていたが、その他の条件で切り替えるようにしても構わない。例えば、正の閾値を一度超えて、その閾値に戻って来てから、負の閾値を一度下回り再びその閾値に戻ってくるまでの時間が所定時間内であるかどうか等の条件であっても構わない。要するに、操作光が受光部に入射したときの出力信号の最大値を検出できるような条件であればよい。また、微分値を用いるのではなく、第２出力信号の値そのものを用いても構わず、第２出力信号の値が所定値以上になった時点で前記切替部が発光部の発光状態を切り替えるようにしても構わない。

　前記実施形態では、前記切替部は制御用のマイコンにより構成されていたが、点灯／消灯状態をラッチ切り替え可能なフリップフロップ等のロジックＩＣで構成しても構わない。光電変換素子だけでなく、増幅器やフィルタ等を備えたものであっても構わない。また、各受光部からの出力信号の差分を取った後においても、増幅器やフィルタによる信号処理を行っても構わない。

　前記受光部に入射する光のうち、前記操作光以外の波長の光を遮る遮光フィルタを更に備えたものであっても構わない。例えば、前記カバー部の表面等に遮光フィルタを形成しても構わないし、前記各受光部を覆うように遮光フィルタを設けても構わない。このようなものであれば、前記受光部に入射する光を操作光と同じ波長のものだけに限定することができ、入射する光の量が多すぎて受光部から出力される出力信号の値が飽和してしまうことを防ぎ、常に操作光が入射しているかどうかを検出することができる。

　前記実施形態では、切替部は、発光部のオンオフを切り替えるものであったが例えば段階的に明るさを切り替えるものであっても構わない。前記切替部が、前記受光部が受講する操作光の断続パターンに基づいて、前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されていればよい。

　具体的には、市販のレーザポインタを使う場合であり、その出力や発振周期を変更できず、連続光が出力される場合には、前記受光部を前記操作光が所定時間以内に横切る回数に基づいて、前記切替部が前記発光部の発光状態を段階的に切り替えるものであればよい。言い換えると、直線状に形成された前記受光部に対して操作光を横切らせるようにユーザがレーザポインタを振った際における、前記受光部から出力されるパルスの所定時間内の出現回数を前記切替部がカウントして、前記断続パターンを取得し、その断続パターンに基づいて発光状態を切り替えるように構成してあればよい。例えば、所定時間内に一度だけ操作光が前記受光部を横切り、パルスが一度だけ出力された場合にはオンオフを切り替えるようにし、所定時間内に２度以上操作光が前記受光部を横切り、パルスが二度以上出力された場合には、明暗の切り替えを行うように構成してもよい。

　前記レーザポインタが、発光する間隔を変更可能に構成されたものの場合には、その断続パターンである、前記受光部からのパルスの持続時間や休止間隔に基づいて前記切替部が前記発光部の発光状態を切り替えるように構成しても構わない。例えば、連続光が入射している場合には、電源のオンオフの切替、短周期の発光間隔で受光部に操作光が入射している場合には、発光部の最大出力の半分程度で発光させる、長周期の発光間隔で受光部に操作光が入射している場合には、発光部を最大出力で発光させるように前記切替部が、前記断続パターンに基づいて発光状態の切替を行うように構成してあってもよい。

　また、前記切替部が、前記操作光の光量の違いにより生じる前記受光部から出力される出力信号の示す起電電流値の大きさの違いに基づいて、前記発光部の発光状態を切り替えるように構成してあってもよい。このようなものであれば、前記レーザポインタから射出される操作光の出力が多段階に変更できるものの場合には、前記切替部をそれぞれの出力毎に対応させて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成してもよい。より具体的には、レーザポインタが、例えば、大中小３段階の出力切替ができるものの場合等には、前記切替部が、前記発光状態をオフ状態、最大出力の半分、最大出力等のように切り替えるものであればよい。

　前記実施形態では照明装置は、棒状のＬＥＤ蛍光管であったが、その他の形状であっても構わない。例えば円環状のＬＥＤ蛍光管等であっても構わない。また、照明装置はＬＥＤ蛍光管に限られるものではなく、その他の一般的な照明であっても構わない。例えば、ＬＥＤを平面に敷き詰めて形成した概略長方形状の面発光型の照明装置等であっても構わない。このようなものであれば、直管型のＬＥＤ蛍光管に比べて面積が広いため、レーザポインタからの操作光を入射させやすいので、遠方からでも点消灯の操作をし易いものとすることができる。

　前記実施形態の照明装置を複数並べて設けた照明システムを構成しても構わない。このようなものであれば、非常に多数の照明装置が並んでいたとしても、レーザポインタにより点消灯を切り替えたい照明装置を指すだけで、その照明装置の点消灯を切り替えることができるので、ごく一部だけ明るさを変更したり、人が作業するのに必要な領域だけを点灯させたりすることができる。このため、従来であればスイッチにより大雑把な領域ごとにしか点消灯を切り替える事が出来なかったところを一つずつの照明装置の点消灯を固定のパターンに限られることなく自由に切り替えることができるので、電気代の節約等のエコを推進することができる。

　その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。

　本発明の照明装置によれば、受光部を構成する第１光電変換素子と第２光電変換素子とが並列回路を構成するとともに、各々の極性が逆向きに接続してあるので、照明光のように受光部全体に入射する光では、起電電流をキャンセルさせて出力されないようにし、操作光以外のノイズレベルを大幅に低減することができる。従って、操作光による出力信号とノイズとのＳ／Ｎ比を改善することができ、発光部の発光状態の切り替えに関して誤動作が生じることを防ぐことができる。

Claims (13)

1. 　照明光を射出する発光部と、前記発光部の周囲であるとともに照明光が入射する位置に設けられ、レーザポインタ等の別に設けられた操作手段から出力される操作光を受光して、出力信号を出力する受光部と、前記受光部が出力する出力信号に基づいて前記発光部の発光状態を切り替える切替部とを備えたものであって、
   　前記受光部が、１又は複数の第１光電変換素子と、前記第１光電変換素子と同数又は異なる数の第２光電変換素子とを備えるとともに、前記第１光電変換素子と前記第２光電変換素子の極性が逆向きにとなるように接続されて並列回路が形成されたものであり、
   　前記受光部が、当該受光部全体に光が入射した場合において、前記第１光電変換素子の起電電流合計値と、前記第２光電変換素子の起電電流合計値とが、略同じ値となるように構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 　同じ強さの光が照射された際における前記第１光電変換素子の１個当たりの起電電流値と、前記第２光電変換素子の１個当たりの起電電流値とが略同じであり、
   　前記第１光電変換素子の個数と、前記第２光電変換素子の個数とがそれぞれ同数である請求項１記載の照明装置。
3. 　同じ強さの光が照射された際における前記第２光電変換素子の１個当たりの起電電流値が、前記第１光電変換素子の１個当たりの起電電流値よりも小さく、
   　前記受光部全体に光が入射した場合において、前記第１光電変換素子の起電電流合計値と、前記第２光電変換素子の起電電流合計値とが、略同じ値となるように前記第２光電変換素子の個数が、前記第１光電変換素子の個数よりも多く設定されている前記請求項１記載の照明装置。
4. 　前記切替部が、前記操作光の光量の違いにより生じる前記受光部から出力される出力信号の示す起電電流値の大きさの違いに基づいて、前記発光部の発光状態を切り替えるように構成された請求項１記載の照明装置。
5. 　前記切替部が、前記受光部が受光する操作光の断続パターンに基づいて、前記発光部の発光状態を切り替えるように構成された請求項１記載の照明装置。
6. 　前記切替部が、所定時間内に前記受光部に対して操作光が入射する回数に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成された請求項１記載の照明装置。
7. 　前記発光部が直線状をなすものであり、
   　前記受光部が、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子を前記発光部に沿って並べて設けたものであり、
   　前記切替部が、前記受光部から所定値以上の出力信号が出力された場合に前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されている請求項１記載の照明装置。
8. 　前記受光部から出力された出力信号をＡＣカップリングした後に、増幅する増幅回路を更に備え、
   　前記切替部が増幅された出力信号に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成された請求項１記載の照明装置。
9. 　前記受光部から出力される出力信号の自己相関関数に基づいて、前記出力信号から周期成分を除去する周期成分除去部を更に備え、
   　前記切替部が周期成分を除去された出力信号に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成された請求項１記載の照明装置。
10. 　前記受光部から出力される出力信号の微分値を算出する微分値算出部を更に備え、
    　前記切替部が出力信号の微分値に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成された請求項１記載の照明装置。
11. 　前記切替部が、前記受光部から出力される出力信号のＤＣ信号が所定時間内に所定値以上変化している場合には、前記発光部の発光状態の切り替えを行わないように構成された請求項１記載の照明装置。
12. 　前記受光部が少なくとも２つ設けられており、
    　前記切替部が、ある受光部から所定値以上の出力信号が出力されてから、所定時間以内に別の受光部から所定値以上の出力信号が出力された場合に前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されている請求項１記載の照明装置。
13. 　前記受光部が少なくとも２つ設けられており、
    　前記切替部が、ある受光部からの出力信号と別の受光部からの出力信号の差分に基づいて前記発光部の発光状態を切り替えるように構成されている請求項１記載の照明装置。

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