JP6105241B2 - 照明制御システム - Google Patents

Description

本発明は、部屋空間に設けられた照明装置の明るさを制御する照明制御システムに関する。

電力危機や資源枯渇等を考慮すると、住宅における電力消費量の削減が求められている。そこで、住宅に設けられた電力を消費する設備のうち、照明設備における電力消費量を削減する場合、単純に照明を排除すると、安全性・利便性・快適性が大きく損なわれる。また、単純に光源を交換しただけでは、光源の特性によって暗く不快な空間となることが多い。

そこで、人の快適性を損なわずに照明をコントロールし、省エネルギーを達成する技術が重要となる。例えば、特許文献１や特許文献２には、人感センサや照度センサによる検出結果に基づいて、照明をコントロールする技術が開示されている。

特開平８−１７２３９号公報 特開平１０−６４３８３号公報

ところで、例えば、昼光を利用している場合と人工照明のみを利用している場合とでは、人間の目の順応状態が異なるために、同じ照度であっても違う明るさに感じることは多い。係る点に鑑みると、上記特許文献の如く照度センサの照度を基準として人工照明をコントロールすると、昼光を利用している場合では暗く不快に感じることも多い。そのため、本来、快適な光環境は単に照度ではなく、人の目に入る光である輝度を主体として評価する必要がある。一方で、輝度を測定するためには、例えば高価な輝度カメラで視環境を撮影する必要があり、測定だけでコストがかかってしまうという問題がある。また、人間の感度に合わせたレンジで測定をするためには所定の測定時間を要し、時間と共に変化する昼光の下では測定も困難であった。

そこで本発明は、このような従来技術の有する課題を解決するものであり、簡易な光測定方法を用い、且つ、人の明るさの感じ方を取り込んだ上で当該空間の光環境をコントロールすることで、快適性を維持しつつ省エネルギーを実現可能な照明制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明に係る照明制御システムは、昼光が入射可能な開口部を有する部屋空間に設けられた照明装置と、部屋空間の照度を測定する照度センサと、照明装置の明るさを変更可能な制御装置と、を備え、制御装置は、照度センサから得られた照度に基づいて部屋空間の輝度状態を推測した推測輝度画像を生成する画像生成手段と、推測輝度画像を、輝度対比と人の順応を加味した被評価画像に変換する画像変換手段と、被評価画像を用いて部屋空間の照明状態が適正か否かを判断する判断手段と、判断手段により適正で無いと判断される場合に照明装置の明るさを変更する照明調整手段と、を備え、画像生成手段は、照明装置の照度及び開口部からの昼光の照度を一に設定した状態で且つ所定位置からの部屋空間の輝度画像を基本輝度画像として生成する基本輝度画像生成手段と、照度センサから得られた照度に基づいて、基本輝度画像を変換する変換係数を導出する変換係数導出手段と、基本輝度画像に変換係数を掛け合わせることで推測輝度画像を生成する推測輝度画像生成手段と、を備える。

この発明では、照度センサから得られた照度に基づいて輝度画像が生成され、この輝度画像を基礎として部屋空間の明るさが評価される。このように、輝度画像を評価対象とすることで、照度に基づいた照度画像では評価できなかった昼光と人工照明とが混合する空間の明るさを評価することができる。また、照度センサから得られた照度に基づいて演算により輝度画像を算出する構成であるため、高価な輝度センサを要せず、且つ即時に評価対象の基礎となる推測輝度画像を生成することができる。

そして、推測輝度画像を輝度対比と人の順応を加味した被評価画像に変換することで、部屋空間に存在する人が当該部屋空間の明るさを評価する感覚に近い評価を行うことができる。この評価に基づいて部屋空間の明るさを調整することにより、人の感覚に近い照明の調整を行うことができる。
また、照度センサから得られた照度に基づいて変換係数導出手段により直ちに変換係数が割り出される。そして、この変換係数と、予め生成しておいた基本輝度画像とを用いて容易に推測輝度画像を生成することができ、推測輝度画像の生成を迅速に（リアルタイムに）行うことができる。

以上のように、照明制御システムは、簡易な光測定方法を用い、且つ、人の明るさの感じ方を取り込んだ上で当該空間の光環境をコントロールすることで、快適性を維持しつつ省エネルギーを実現できる。

変換係数導出手段は、基本輝度画像の撮像状態とは照度条件のみを変更して得られる第１輝度画像と基本輝度画像とを対比して、基本輝度画像に対する第１輝度画像の輝度の変化量を同じ座標毎に比較し、当該比較の結果を集積して得られる第１係数と、基本輝度画像の撮像状態とは照度条件のみを変更して得られると共に第１輝度画像とは照度条件が異なる第２輝度画像と基本輝度画像とを対比して、基本輝度画像に対する第２輝度画像の輝度の変化量を同じ座標毎に比較し、当該比較の結果を集積して得られる第２係数と、第１係数及び第２係数に基づいて得られる基本輝度画像に対する照度と輝度との関係を示す照度輝度変換係数と、照度輝度変換係数を含み、照度センサから得られた照度を変数とする線形関数と、を算出し、線形関数に照度センサから得られた照度を入力することで当該照度における変換係数を導出する、ことが好ましい。この場合には、第１輝度画像と基本輝度画像とを比較することで第１係数が得られ、第２輝度画像と基本輝度画像とを比較することで第２係数が得られる。これら第１係数と第２係数との関係を、照度を変数とする線形関数として示すことで、当該第１輝度画像のときの照度及び第２輝度画像のときの照度以外の照度のときの輝度画像と、基本輝度画像とを比較することで得られるであろう係数（即ち変換係数）を導出することができる。そして、この変換係数を基本輝度画像に掛け合わせることで、当該照度のときの推測輝度画像を直ちに生成することができる。この結果、照度センサから得られる照度情報に基づいて、当該照度のときの推測輝度画像を生成することができる。

本発明に係る照明制御システムは、昼光が入射可能な開口部を有する部屋空間に設けられた照明装置と、部屋空間の照度を測定する照度センサと、照明装置の明るさを変更可能な制御装置と、を備え、制御装置は、照明装置の照度及び開口部からの昼光の照度を一に設定した状態で且つ所定位置からの部屋空間の輝度画像を基本輝度画像として生成する基本輝度画像生成手段と、照度センサから得られた照度に基づいて、基本輝度画像を変換する変換係数を導出する変換係数導出手段と、基本輝度画像に変換係数を掛け合わせることで、部屋空間の輝度状態を推測した推測輝度画像を生成する推測輝度画像生成手段と、推測輝度画像に基づいて照明装置の明るさを変更する照明調整手段と、を備える。

本発明によれば、簡易な光測定方法を用いつつ、人の感じる明るさを表現し、光環境をコントロールすることで、快適性を維持しつつ省エネルギーを実現することができる。

実施形態に係る照明制御システムの全体構成を示す図である。 輝度画像を示す図である。 基本輝度画像及び比較輝度画像の輝度値をピクセル毎にプロットした図である。 照度と変換係数との関係を表す線形関数を求めるための図である。 予測明るさ画像のヒストグラムを示す図である。 加工手段において行われる加工の例を示す図である。 制御装置において行われる照明装置の明るさの制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る照明制御システムの実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、照明制御システム１は、部屋空間Ｘの明るさを制御するものである。部屋空間Ｘには、窓等が取り付けられる開口部Ａが設けられ、開口部Ａから昼光が部屋空間Ｘに入射可能となっている。開口部Ａが設けられていることにより、部屋空間Ｘに入射する昼光の量が時間を追って変化し、部屋空間Ｘの明るさが変化する。

照明制御システム１は、複数の照明装置２と、照度センサ３と、制御装置４とを含んで構成される。複数の照明装置２は、部屋空間Ｘにそれぞれ設けられ、部屋空間Ｘを照らす。照度センサ３は、部屋空間Ｘの所定位置に設けられて、受光面での受光した光の照度を検知する。本実施形態では、部屋空間Ｘの壁面（鉛直面）のいずれかの位置に設けることとする。図１では、部屋空間Ｘに１つの照度センサ３が設けられている例を示しているが、部屋空間Ｘに複数設けることもできる。制御装置４は、複数の照明装置２の明るさを個別に変更可能となっている。

制御装置４は、機能的には、画像生成手段１０と、画像変換手段２０と、判断手段３０と、照明調整手段４０と、照明オンオフ検出手段５０とを含んで構成される。

画像生成手段１０は、照度センサ３から得られた照度に基づいて部屋空間Ｘの輝度状態を予測した予測輝度画像（推測輝度画像）を生成する。このため、画像生成手段１０は、基本輝度画像生成手段１１と、変換係数導出手段１２と、予測輝度画像生成手段（推測輝度画像生成手段）１３とを含んで構成される。

基本輝度画像生成手段１１は、各照明装置２の照度及び開口部Ａからの昼光の照度を一に設定した状態で、且つ、所定位置から見たときの部屋空間Ｘの輝度画像を基本輝度画像として生成する。この基本輝度画像は、撮像装置１００を用いて実際に部屋空間Ｘを撮像することによって得られる輝度画像を用いることができる。なお、シミュレーションによって基本輝度画像を算出することも可能であり、この場合、基本輝度画像生成手段１１は、予め入力された、部屋空間Ｘの間取りや開口部Ａの位置、照明装置２の設置位置等のデータを用いて算出する。なお、シミュレーションによって輝度画像を算出する方法として、例えば、Radianceやinspirer等の既存の方法を用いることができる。ここで生成する基本輝度画像は、一般的に居住生活で発生し得る人の視線又は視点で見える範囲とする。基本輝度画像の例を、図２（ａ）に示す。図２（ａ）では、部屋空間Ｘの開口部Ａや机、棚等が写っている。また、この基本輝度画像のピクセル毎に、輝度が対応付けられている。

また、基本輝度画像生成手段１１は、変換係数導出手段１２において変換係数を導出するために用いられる、第１輝度画像と、第２輝度画像と、第３輝度画像とを生成する。第１輝度画像は、基本輝度画像の撮像状態とは照度条件のみを変更して得られるものである。即ち、第１輝度画像と基本輝度画像とは示す範囲が同じである。また、第１輝度画像は、第２輝度画像及び第３輝度画像とも照度条件が異なる。なお、第１輝度画像は、基本輝度画像と同様に、シミュレーションによって算出したり、撮像装置１００を用いて実際に撮像することによって生成したりすることができる。第２輝度画像は、基本輝度画像の撮像状態とは照度条件のみを変更して得られるものである。また、第２輝度画像は、第１輝度画像及び第３輝度画像とも照度条件が異なる。第３輝度画像は、基本輝度画像の撮像状態とは照度条件のみを変更して得られるものである。また、第３輝度画像は、第１輝度画像及び第２輝度画像とも照度条件が異なる。第２輝度画像及び第３輝度画像は、第１輝度画像と同様に、シミュレーションによって算出したり、撮像装置１００を用いて実際に撮像することによって生成したりすることができる。図２（ｂ）に第１輝度画像の例を示し、図２（ｃ）に第２輝度画像の例を示し、図２（ｄ）に第３輝度画像の例を示す。図２（ａ）〜図２（ｄ）では、便宜上、輝度の違いを線種によって表している。

また、基本輝度画像生成手段１１は、生成された第１輝度画像〜第３輝度画像に対応する部屋空間Ｘの照度をそれぞれ取得する。この照度は、シミュレーションによって算出したり、撮像装置１００によって第１輝度画像〜第３輝度画像を撮像した時にそれぞれ照度センサ３から得られる照度を用いたりすることができる。なお、シミュレーションによって照度を算出する場合、基本輝度画像生成手段１１は、照度を求めるために用いられる一般的な方程式（例えば、Ｅ＝（Ｆ×Ｎ×Ｕ×Ｍ）／Ａ［ｌｘ］：Ｆは照明装置２の光束、Ｎは照明装置２の数、Ｕは照明率、Ｍは保守率、Ａは床面積とする。）を用いることができる。また、基本輝度画像生成手段１１は、例えば、Radianceやinspirer等の既存の方法を用いて照度を算出することもできる。

変換係数導出手段１２は、照明装置２からの情報に基づいて、基本輝度画像生成手段１１で生成された基本輝度画像を変換する変換係数を導出する。より詳細には、変換係数導出手段１２は、まず、条件１として、第１輝度画像と、基本輝度画像とを対比して、基本輝度画像に対する第１輝度画像の輝度の変化量を同じ座標（ピクセル）毎に比較する。具体的には、例えば、図２（ａ）に示す基本輝度画像の座標Ｚにおけるピクセルの輝度と、図２（ｂ）に示す第１輝度画像の座標Ｚにおけるピクセルの輝度とを比較する。そして、図３に示すように、横軸を基本輝度画像の輝度値とし、縦軸を比較輝度画像としての第１輝度画像の輝度値としたマップ上に、ピクセル毎の輝度値をプロット（図３における丸印）する。

そして、変換係数導出手段１２は、第１輝度画像と基本輝度画像とを対比して輝度値をプロットした結果に基づいて、このプロットした結果を表す直線Ｌ１を求める。図３に示す例では、縦軸をｙ軸、横軸をｘ軸としたときに、直線Ｌ１は、ｙ＝１．５１５１ｘで表されるものとする。また、変換係数導出手段１２は、この直線Ｌ１の傾き（１．５１５１）を、第１係数として求める。そして、変換係数導出手段１２は、求めた第１係数と、第１輝度画像に対応する照度とを対応付ける。ここでは、第１輝度画像に対応する照度は、１４ルクス［ｌｘ］であるものとする。

同様に、変換係数導出手段１２は、条件２として、第２輝度画像と、基本輝度画像とを対比して、基本輝度画像に対する第２輝度画像の輝度の変化量を同じ座標（ピクセル）毎に比較する。そして、図３に示すマップ上に、ピクセル毎の輝度値をプロット（図３における四角印）する。

そして、変換係数導出手段１２は、第２輝度画像と基本輝度画像とを対比して輝度値をプロットした結果に基づいて、このプロットした結果を表す直線Ｌ２を求める。図３に示す例では、直線Ｌ２は、ｙ＝２．０７４８ｘで表されるものとする。また、変換係数導出手段１２は、この直線Ｌ２の傾き（２．０７４８）を、第２係数として求める。そして、変換係数導出手段１２は、求めた第２係数と、第２輝度画像に対応する照度とを対応付ける。ここでは、第２輝度画像に対応する照度は、２０ルクス［ｌｘ］であるものとする。

同様に、変換係数導出手段１２は、条件３として、第３輝度画像と、基本輝度画像とを対比して、基本輝度画像に対する第３輝度画像の輝度の変化量を同じ座標（ピクセル）毎に比較する。そして、図３に示すマップ上に、ピクセル毎の輝度値をプロット（図３における三角印）する。

そして、変換係数導出手段１２は、第３輝度画像と基本輝度画像とを対比して輝度値をプロットした結果に基づいて、このプロットした結果を表す直線Ｌ３を求める。図３に示す例では、直線Ｌ３は、ｙ＝３．５０６７ｘで表されるものとする。また、変換係数導出手段１２は、この直線Ｌ３の傾き（３．５０６７）を、第３係数として求める。そして、変換係数導出手段１２は、求めた第３係数と、第３輝度画像に対応する照度とを対応付ける。ここでは、第３輝度画像に対応する照度は、３２ルクス［ｌｘ］であるものとする。

次に、変換係数導出手段１２は、第１係数〜第３係数に基づいて得られる基本輝度画像に対する照度と輝度との関係を示す照度輝度変換係数を求める。具体的には、図４に示すように、横軸を照度（第１輝度画像〜第３輝度画像に対応する照度）、縦軸を変換係数（第１係数〜第３係数）としたマップ上に、第１係数〜第３係数をプロットする。そして、プロットした各点の変化を表す直線Ｌ１０を求める。図４に示す例では、縦軸をｙ軸、横軸をｘ軸としたときに、直線Ｌ１０は、変換係数を求めるための線形関数であるｙ＝０．１０７ｘで表されるものとする。この直線Ｌ１０の傾き（０．１０７）が、第１係数〜第３係数に基づいて得られる基本輝度画像に対する照度と輝度との関係を示す照度輝度変換係数となる。

また、変換係数導出手段１２は、求めた線形関数を用い、照度センサ３によって測定された照度から変換係数を求める。線形関数を用いることで、第１係数〜第３係数に対応付けられた照度以外の照度の値からも、変換係数を求めることができる。ここで、変換係数は、基本輝度画像に変換係数を掛け合わせることで、変換係数に対応する照度における輝度画像を予測することができるものである。

予測輝度画像生成手段１３は、基本輝度画像に変換係数を掛け合わせることで予測した輝度画像を生成する。即ち、基本輝度画像生成手段１１において生成された基本輝度画像と、変換係数導出手段１２で求められた変換係数とを用いることにより、照度センサ３によって測定された照度から、当該照度における輝度画像（以下「予測輝度画像」という）を生成する。この予測輝度画像を生成するためには、基本輝度画像と、変換係数を導出するために用いられる直線Ｌ１０を表す線形関数と、照度センサ３で測定された照度の値のみがあればよい。従って、線形関数を求めた後は、線形関数を求める際に用いた第１輝度画像〜第３輝度画像や、第１係数〜第３係数等は不要となる。このように、照度センサ３によって測定された照度に基づいて、現在の部屋空間Ｘにおける予測輝度画像を生成することができる。

画像変換手段２０は、予測輝度画像生成手段１３で生成された予測輝度画像を、輝度対比と人の順応を加味した被評価画像に変換する。本実施形態では、被評価画像として、人間の光の感じ方を表す「明るさ画像」を用いる。この明るさ画像は、例えば、既知である特開２００９−２８４２７６号公報等に記載されている。

具体的には、画像変換手段２０は、輝度画像を明るさ画像に変換する明るさ画像変換手段２１を含んで構成される。明るさ画像変換手段２１は、予測輝度画像生成手段１３で生成された予測輝度画像に対して明るさ画像変換を施し、予測明るさ画像を導出する。

判断手段３０は、明るさ画像変換手段２１で導出された予測明るさ画像を用いて部屋空間Ｘの照明状態が適正か否かを判断する。より詳細には、判断手段３０は、ヒストグラム作成手段３１と、条件判断手段３２と、加工手段３３と、再変換手段３４と、差分算出手段３５とを含んで構成される。

ヒストグラム作成手段３１は、明るさ画像変換手段２１で変換された予測明るさ画像のヒストグラムを作成する。この予測明るさ画像のヒストグラムを図５に示す。図５では、横軸が明るさ画像の明るさ尺度値、縦軸が分布量を表している。

条件判断手段３２は、ヒストグラム作成手段３１で作成されたヒストグラムが予め設定された条件を満たすか否かを判断する。即ち、部屋空間Ｘの明るさが適正か否かを判断する。このため、条件判断手段３２は、尖度算定手段３０１と、第１の条件判断手段３０２と、閾値設定手段３１１と、割合算定手段３１２と、第２の条件判断手段３１３と、明るさ適否判断手段３２０とを含んで構成される。

尖度算定手段３０１は、ヒストグラム作成手段３１で作成された予測明るさ画像のヒストグラムの尖度を算定する。第１の条件判断手段３０２は、尖度算定手段３０１で算定された尖度が予め設定された条件を満たすか否かを判断する。ここで、本実施形態における部屋空間Ｘでは、明るさ画像のヒストグラムが正規分布に近いほど、部屋空間Ｘに存在する人は部屋空間Ｘの明るさを適正であると感じるものとする。この場合、第１の条件判断手段３０２は、ヒストグラムの尖度が、予め設定された閾値よりも大きく、正規分布に近い場合に、予め設定された条件を満たすものとして判断する。なお、部屋空間Ｘの間取りや開口部Ａの大きさ等に応じて、部屋空間Ｘの人が適正な明るさであると感じるヒストグラムの形状は異なる。このため、実際に人が適正な明るさであると感じるときの明るさ画像のヒストグラムを分析するなど、適正な明るさであると感じるヒストグラムの形状（尖度の範囲）を予め求めておく。

閾値設定手段３１１は、ヒストグラム作成手段３１で作成された予測明るさ画像のヒストグラムに対し、上閾値と下閾値の２つの閾値を設定する。割合算定手段３１２は、予測明るさ画像のヒストグラムのうち、下閾値以下の割合、及び、上閾値以上の割合を算定する。第２の条件判断手段３１３は、割合算定手段３１２で算定された下閾値以下の割合及び上閾値以上の割合が予め設定された条件を満たすか否かを判断する。本実施形態における部屋空間Ｘでは、図５に示すように、明るさ尺度値が５以下（下閾値）の割合が１０％以下、明るさ尺度値が７．５以上（上閾値）の割合が１０％以下の場合に、部屋空間Ｘに存在する人は部屋空間Ｘの明るさを適正であると感じるものとする。この場合、第２の条件判断手段３１３は、予測明るさ画像のヒストグラムが、明るさ尺度値が５以下（下閾値）の割合が１０％以下、明るさ尺度値が７．５以上（上閾値）の割合が１０％以下を満たす場合に、予め設定された条件を満たすものとして判断する。なお、部屋空間Ｘの間取りや開口部Ａの大きさ、壁や天井の色合い等に応じて、部屋空間Ｘの人が適正な明るさであると感じるヒストグラムの分布状態は異なる。このため、実際に人が適正な明るさであると感じるときの明るさ画像のヒストグラムの分布を分析するなど、適正な明るさであると感じるヒストグラムの分布を予め求めておく。

明るさ適否判断手段３２０は、第１の条件判断手段３０２及び第２の条件判断手段３１３において、予め設定された条件を満たすものとして判断された場合、部屋空間Ｘの明るさは適正であるものとして判断する。第１の条件判断手段３０２及び第２の条件判断手段３１３のいずれか一方でも条件を満たさないものとして判断された場合、明るさ適否判断手段３２０は、部屋空間Ｘの明るさは不適正であるものとして判断する。

加工手段３３は、明るさ適否判断手段３２０において部屋空間Ｘの明るさが不適正であるものとして判断された場合に、明るさ画像変換手段２１で導出された予測明るさ画像を予め設定された条件を満たす加工明るさ画像に加工する。

以下、加工手段３３において行われる加工の具体的な例について説明する。一例として、図６（ａ）において実線で示す予測明るさ画像のヒストグラムのように、ヒストグラムの尖度が小さく（ヒストグラムの山が扁平）、第１の条件判断手段３０２において予め設定された条件を満たしていないと判断された場合について説明する。この場合、加工手段３３は、ヒストグラムが図６（ａ）において破線で示す正規分布の形状に近くなるように予測明るさ画像を加工し、加工明るさ画像を作成する。

また、他の例として、図６（ｂ）において実線で示す予測明るさ画像のヒストグラムのように、ヒストグラムの中央値における明るさ尺度値が５以下であり、明るさ尺度値が５以下（下閾値）の割合が１０％以下、及び、明るさ尺度値が７．５以上（上閾値）の割合が１０％以下の条件を満たさない場合について説明する。この場合、加工手段３３は、図６（ｂ）において破線で示すように、ヒストグラムの中央値における明るさ尺度値が６．２５となるように、更に、明るさ尺度値が５以下（下閾値）の割合が１０％以下、及び、明るさ尺度値が７．５以上（上閾値）の割合が１０％以下となるように予測明るさ画像を加工し、加工明るさ画像を作成する。

更に、他の例として、図６（ｃ）において実線で示す予測明るさ画像のヒストグラムのように、ヒストグラムの山が２つ存在し、明るさ尺度値が５以下（下閾値）の割合が１０％以下、及び、明るさ尺度値が７．５以上（上閾値）の割合が１０％以下の条件を満たさない場合について説明する。この場合、加工手段３３は、図６（ｃ）において破線で示すように、ヒストグラムの２つの山の中央値がそれぞれ明るさ尺度６．２５に近づくように、更に、明るさ尺度値が５以下（下閾値）の割合が１０％以下、及び、明るさ尺度値が７．５以上（上閾値）の割合が１０％以下となるように予測明るさ画像を加工し、加工明るさ画像を作成する。

また、加工手段３３は、加工明るさ画像を作成する際に、まぶしさを考慮してもよい。

ここで、部屋空間Ｘの明るさ、壁や天井の色合い等に起因して、予測輝度画像や予測明るさ画像には、どれだけ照明装置２を調光してもそれ以上明るく又は暗くすることができない座標が存在する場合がある。そこで、ヒストグラムの上下の閾値を設定し、ヒストグラムが上閾値以上の部分に対応する画像の領域、及び、ヒストグラムが下閾値以下の部分に対応する画像の領域については、もはや照明装置２をどのようにしても当該領域の明るさを調整することができない領域であると認識する一方、ヒストグラムが下閾値より大きく上閾値未満である部分に対応する画像の領域については、調光により明るさを調整できると認識することができる。従って、明るさを調整することができない領域については、処理を行わないようにすることができる。即ち、ヒストグラムの下閾値以下の部分、及び、上閾値以上の部分を構成するピクセルについては、加工手段３３において、加工の対象外とすることができる。

再変換手段３４は、加工手段３３で作成された加工明るさ画像を輝度画像に再変換して加工輝度画像を作成する。差分算出手段３５は、再変換手段３４で作成された加工輝度画像、及び、予測輝度画像生成手段１３で生成された予測輝度画像を比較し、加工輝度画像及び予測輝度画像における座標毎の輝度の差分を算出する。即ち、現在の部屋空間Ｘの輝度と、適正な明るさである部屋空間Ｘの輝度との差分を算出する。

照明調整手段４０は、差分算出手段３５で算出された輝度の差分を解消するように、複数の照明装置２の明るさを変更する。即ち、照明調整手段４０は、部屋空間Ｘが適正な明るさとなるように、複数の照明装置２の少なくともいずれかの明るさを変更する。これにより、部屋空間Ｘの明るさを適正な明るさとすることができる。

照明オンオフ検出手段５０は、照明装置２のスイッチのオン状態又はオフ状態を検出する。

ここで、制御装置４は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、そのハードウェア構成は、通常の情報処理装置の基本構成、即ち、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、キーボードやマウス等の入力デバイス、外部との通信を行う通信デバイス、情報を記憶する記憶デバイス、及び、ディスプレイ等の出力デバイス等を必要に応じて備えている。これらの構成要素が動作することにより、上記の画像生成手段１０、画像変換手段２０、判断手段３０、及び、照明調整手段４０、照明オンオフ検出手段５０の各機能が発揮される。

次に、制御装置４において行われる照明装置２の明るさの制御処理の流れについて図７を用いて説明する。なお、照明装置２の明るさの制御処理の前に、画像生成手段１０において、上述したように基本輝度画像生成手段１１において基本輝度画像が生成され、変換係数導出手段１２において線形関数（図４の直線Ｌ１０を表す関数）が求められているものとする。また、照明装置２の明るさの制御処理は、例えば、照明オンオフ検出手段５０によって、照明装置２のスイッチがオン状態に操作されたことが検出されたときに開始される。

まず、照度センサ３が、部屋空間Ｘの照度を測定する（ステップＳ１０１）。変換係数導出手段１２は、照度センサ３で測定された照度と線形関数とに基づいて変換係数を導出する。そして、予測輝度画像生成手段１３は、変換係数導出手段１２で導出された変換係数と基本輝度画像生成手段１１で生成された基本輝度画像とを掛け合わせることで予測輝度画像を生成する（ステップＳ１０２）。

次に、明るさ画像変換手段２１は、予測輝度画像生成手段１３で生成された予測輝度画像を予測明るさ画像に変換する（ステップＳ１０３）。ヒストグラム作成手段３１は、明るさ画像変換手段２１で変換された予測明るさ画像のヒストグラムを作成する（ステップＳ１０４）。そして、第１の条件判断手段３０２は、ヒストグラムの尖度が予め設定された条件を満たしているか否かの判断を行う（ステップＳ１０５）。

尖度が予め設定された条件を満たしている場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、第２の条件判断手段３１３は、ヒストグラムの下閾値以下の割合及び上閾値以上の割合が予め設定された条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ヒストグラムの割合が予め設定された条件を満たす場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、明るさ適否判断手段３２０は、部屋空間Ｘの明るさが適正であるものとして判断する（ステップＳ１０７）。

次に、照明オンオフ検出手段５０は、照明装置２のスイッチがオフ状態（消灯）状態に操作されたか否かを判断する。オフ状態に操作された場合、照明装置２の明るさの制御処理を終了する。一方、照明装置２のスイッチがオフ状態でない場合、上述のステップＳ１０１の処理に戻り、照度センサ３による照度測定を行う。

また、尖度が予め設定された条件を満たしていない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、又は、ヒストグラムの割合が予め設定された条件を満たしていない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、明るさ適否判断手段３２０は、部屋空間Ｘの明るさが不適正であるものとして判断する（ステップＳ１０９）。

明るさ適否判断手段３２０によって、部屋空間Ｘの明るさが不適正であるものとして判断された場合、加工手段３３は、明るさ画像変換手段２１で導出された予測明るさ画像を予め設定された条件を満たす加工明るさ画像に加工する（ステップＳ１１０）。次に、再変換手段３４は、加工手段３３で作成された加工明るさ画像を輝度画像に再変換して加工輝度画像を作成する（ステップＳ１１１）。そして、差分算出手段３５は、再変換手段３４で作成された加工輝度画像、及び、予測輝度画像生成手段１３で生成された予測輝度画像を比較し、加工輝度画像及び予測輝度画像における座標毎の輝度の差分を算出する（ステップＳ１１２）。

次に、照明調整手段４０は、差分算出手段３５で算出された輝度の差分を解消するように、複数の照明装置２の明るさを変更する（ステップＳ１１３）。照明調整手段４０における照明装置２の明るさの変更後、上述のステップＳ１０１の処理に戻り、照度センサ３による照度測定を行う。

本実施形態は以上のように構成され、照度センサ３からの情報に基づいて輝度画像が生成され、この輝度画像を基礎として部屋空間の明るさが評価される。このように、照度に基づいた照度画像では評価できなかった昼光と人工照明の混合する空間の明るさを評価することができる。また、照度センサ３からの情報に基づいて輝度画像を演算により算出する構成であるため、高価な輝度センサを要せず、且つ即時に評価対象の基礎となる予測輝度画像を生成することができる。

そして、予測輝度画像を、輝度対比と人の順応を加味した予測明るさ画像に変換することで、部屋空間Ｘに存在する人が当該部屋空間Ｘの明るさを評価する感覚に近い評価を行うことができる。この評価に基づいて部屋空間Ｘの明るさを調整することにより、人の感覚に近い照明装置２の調整を行うことができる。なお、照度の測定は所定間隔、例えば、１時間、又は、３０分毎に行う。

以上のように、照明制御システム１は、簡易な光測定方法を用い、且つ、人の明るさの感じ方を取り込んだ上で部屋空間Ｘの光環境をコントロールすることで、快適性を維持しつつ省エネルギーを実現できる。

また、照度センサ３によって測定された照度に基づいて、変換係数導出手段１２により直ちに変換係数が割り出される。そして、この変換係数と、予め生成しておいた基本輝度画像とを用いて容易に予測輝度画像を生成することができ、予測輝度画像の生成を迅速に（リアルタイムに）行うことができる。

変換係数導出手段１２が、上述した第１係数〜第３係数を求め、第１係数〜第３係数に基づいて線形関数を算出する。この線形関数を用いることで、照度センサ３によって測定された照度から変換係数を容易に導出することができる。そして、この変換係数を基本輝度画像に掛け合わせることで、当該照度のときの予測輝度画像を直ちに生成することができる。

明るさ画像変換手段２１は、予測輝度画像を予測明るさ画像に変換する。判断手段３０は、予測明るさ画像に基づいて部屋空間Ｘの照明状態が適正か否かを判断する。予測明るさ画像は、輝度対比及び部屋空間Ｘにおける人の順応を加味した画像であるので、予測輝度画像を予測明るさ画像に変換することにより、より人の感覚に近い状態で部屋空間Ｘの明るさを評価することができる。

予測明るさ画像のヒストグラムは、当該画像全体に亘る明るさの傾向を把握しやすい。このため、予測明るさ画像からヒストグラム上で良好とされる明るさの条件設定も定義づけ易い。そこで、ヒストグラム作成手段３１が、予測明るさ画像をヒストグラム化する。そして、条件判断手段３２が、ヒストグラム上で良好とされる予め設定された条件に対し予測明るさ画像をヒストグラム化したものが満足しているか否かを判断することで、部屋空間Ｘの明るさの評価を容易なものとすることができる。また、条件を満たさない場合は、予測明るさ画像から、条件を満たす加工明るさ画像を作成し、作成した加工明るさ画像を再変換して加工輝度画像を生成する。そして、生成した加工輝度画像と予測輝度画像とを比較することで、コントロールする照明装置２の位置及び出力等を逆算することができる。

条件判断手段３２は、予測明るさ画像のヒストグラムの尖度を算定する尖度算定手段３０１と、算定された尖度が予め設定された閾値より大きいか否かを判断する第１の条件判断手段３０２と、を備える。このように、ヒストグラムを尖度を用いて条件設定をすることにより、容易にヒストグラムの傾向及び当該条件を満たしているか否かを把握することができ、処理が簡便なものとなる。

また、条件判断手段３２は、予測明るさ画像のヒストグラムに対し、下閾値以下の割合及び上閾値以上の割合が予め設定された割合よりも大きいか否かを判断する第２の条件判断手段３１３を備える。このように、ヒストグラムに対して下閾値以下の割合、及び、上閾値以上の割合を用いて条件設定をすることにより、容易にヒストグラムの傾向及び当該条件を満たしているか否かを把握することができ、処理が簡便なものとなる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、輝度対比と人の順応を加味した被評価画像として明るさ画像を用いる例を示したが、人間の明るさの感じ方を表すものであれば、明るさ画像以外の被評価画像を用いてもよい。

また、変換係数導出手段１２は、図４に示す線形関数を求めるために、第１係数〜第３係数を用いて直線Ｌ１０を求めるものとしたが、第１係数〜第３係数のうちの少なくとも２つの係数に基づいて直線Ｌ１０を求めてもよく、また、４つ以上の係数に基づいて直線Ｌ１０を求めてもよい。

また、照度センサ３は、複数設けられていてもよい。この場合、部屋空間Ｘの照度として、これら照度センサ３の平均値を用いることができる。

１…照明制御システム、２…照明装置、３…照度センサ、４…制御装置、１０…画像生成手段、１１…基本輝度画像生成手段、１２…変換係数導出手段、１３…予測輝度画像生成手段、２０…画像変換手段、２１…明るさ画像変換手段、３０…判断手段、３１…ヒストグラム作成手段、３２…条件判断手段、３３…加工手段、３４…再変換手段、３５…差分算出手段、４０…照明調整手段、３０１…尖度算定手段、３０２…第１の条件判断手段、３１１…閾値設定手段、３１２…割合算定手段、３１３…第２の条件判断手段、Ａ…開口部、Ｘ…部屋空間。

Claims (3)

1. 昼光が入射可能な開口部を有する部屋空間に設けられた照明装置と、
   前記部屋空間の照度を測定する照度センサと、
   前記照明装置の明るさを変更可能な制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記照度センサから得られた照度に基づいて前記部屋空間の輝度状態を推測した推測輝度画像を生成する画像生成手段と、
   前記推測輝度画像を、輝度対比と人の順応を加味した被評価画像に変換する画像変換手段と、
   前記被評価画像を用いて前記部屋空間の照明状態が適正か否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段により適正で無いと判断される場合に前記照明装置の明るさを変更する照明調整手段と、
   を備え、
   前記画像生成手段は、
   前記照明装置の照度及び前記開口部からの昼光の照度を一に設定した状態で且つ所定位置からの前記部屋空間の輝度画像を基本輝度画像として生成する基本輝度画像生成手段と、
   前記照度センサから得られた照度に基づいて、前記基本輝度画像を変換する変換係数を導出する変換係数導出手段と、
   前記基本輝度画像に前記変換係数を掛け合わせることで前記推測輝度画像を生成する推測輝度画像生成手段と、
   を備える、照明制御システム。
2. 前記変換係数導出手段は、
   前記基本輝度画像の撮像状態とは照度条件のみを変更して得られる第１輝度画像と前記基本輝度画像とを対比して、前記基本輝度画像に対する前記第１輝度画像の輝度の変化量を同じ座標毎に比較し、当該比較の結果を集積して得られる第１係数と、
   前記基本輝度画像の撮像状態とは照度条件のみを変更して得られると共に前記第１輝度画像とは照度条件が異なる第２輝度画像と前記基本輝度画像とを対比して、前記基本輝度画像に対する前記第２輝度画像の輝度の変化量を同じ座標毎に比較し、当該比較の結果を集積して得られる第２係数と、
   前記第１係数及び前記第２係数に基づいて得られる前記基本輝度画像に対する照度と輝度との関係を示す照度輝度変換係数と、
   前記照度輝度変換係数を含み、前記照度センサから得られた照度を変数とする線形関数と、を算出し、
   前記線形関数に前記照度センサから得られた照度を入力することで当該照度における前記変換係数を導出する、
   請求項１に記載の照明制御システム。
3. 昼光が入射可能な開口部を有する部屋空間に設けられた照明装置と、
   前記部屋空間の照度を測定する照度センサと、
   前記照明装置の明るさを変更可能な制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記照明装置の照度及び前記開口部からの昼光の照度を一に設定した状態で且つ所定位置からの前記部屋空間の輝度画像を基本輝度画像として生成する基本輝度画像生成手段と、
   前記照度センサから得られた照度に基づいて、前記基本輝度画像を変換する変換係数を導出する変換係数導出手段と、
   前記基本輝度画像に前記変換係数を掛け合わせることで、前記部屋空間の輝度状態を推測した推測輝度画像を生成する推測輝度画像生成手段と、
   前記推測輝度画像に基づいて前記照明装置の明るさを変更する照明調整手段と、
   を備える、照明制御システム。

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