(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムであって、前記照明システムが、
アレイに含まれて、照明光を放出する光源と、
前記アレイに含まれて、環境からの環境光を感知するセンサと、
前記センサに動作可能に接続されて、感知された環境光を解析し、前記光源に動作可能に接続されて、前記照明光の放出を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラが、前記環境光を解析して、前記環境の状態に関係するデータを検出または生成し、前記データが、少なくとも１つのデータ波長によって規定されるデータ光で送信可能であり、前記少なくとも１つのデータ波長が、前記照明光に関して規定され、
前記データが、前記アレイに含まれる光源によって送信可能であり、
前記センサが、前記コントローラによって規定される前記環境光における主波長を選択的に感知し、
前記センサが、前記環境光における複数の主波長を選択的に感知し、
前記複数の主波長の少なくとも一部分が、連結されて、前記環境の状態に関するデータを規定し、
前記コントローラが、前記センサを用いて前記データを受信し、
前記コントローラが、前記データを解析し、
前記コントローラが、前記光源から前記データ光を送信するのを制御し、
前記光源が選択的に動作可能であり、
前記センサが選択的に動作可能であり、
前記照明光が、前記光源から複数の方向に選択的に放出され、
前記環境光が、前記複数の方向から前記センサによって受信される、照明システム。
【請求項２】
前記データが、複数の画像を含み、前記複数の画像が、前記複数の画像間の物体の近似分散を決定するために比較される、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記光源および前記センサが、半導体発光デバイスとして含まれ、前記半導体発光デバイスが、感知動作と放出動作との間で選択的に動作可能であり、前記感知動作が、前記環境光を感知する半導体発光デバイスによって規定され、前記放出動作が、前記照明光を放出する半導体発光デバイスによって規定される、請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記コントローラが、前記照明光の少なくとも一部分をマーカ光として指定し、
前記コントローラが、前記光源を制御して、前記マーカ光を含む前記照明光を前記環境に放出し、
前記照明光が、前記環境における反射点から前記環境光として反射され、前記環境光が、前記マーカ光を含み続け、
前記センサが、前記マーカ光を含む前記環境光を感知し、
前記コントローラが、前記マーカ光を放出することと、前記マーカ光を感知することとの間の遅延時間を計算し、
前記コントローラが、前記遅延時間を解析して、前記アレイと前記反射点との間の距離を決定する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項５】
前記照明システムが、ノードのネットワークをさらに備え、前記ノードのネットワークにおけるノードのそれぞれが、前記光源、前記センサ、および前記コントローラを含み、
前記ノードのネットワークにおける各ノードが、前記ネットワークにおける追加のノードをすぐに認識し、
前記遅延時間が、前記ネットワークにおけるノードによって解析されて、前記ノードと前記反射点との間の距離を決定し、
前記距離が、前記データ光を送信および受信することによって、前記ネットワーク内で相互通信され、
前記環境の状態が、前記ネットワークにおけるノードの少なくとも一部分によって計算される距離を解析することにより決定される、請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記コントローラが、前記ネットワークにおけるノードの少なくとも一部分によって計算される距離を解析して、前記環境の状態の多次元構成を決定する、請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記主波長が、前記環境に存在する物質を示す、請求項１に記載の照明システム。
【請求項８】
前記半導体発光デバイスを前記感知動作と前記放出動作との間で切り替えるスイッチング回路をさらに備える、請求項３に記載の照明システム。
【請求項９】
前記半導体発光デバイスが、同時に、前記照明光を放出しかつ前記環境光を受信し、前記半導体発光デバイスが、前記照明光を放出する発光ダイオードと、前記環境光を感知する光ダイオードとを含み、前記発光ダイオードが、前記光ダイオードとして動作可能である、請求項３に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記コントローラが、前記半導体発光デバイスの駆動電圧を測定し、前記半導体発光デバイス両端の測定された電圧と、前記駆動電圧との間の差を判定し、相互相関を用いて、前記測定された電圧と前記環境光との時間領域マッチングを行うことによって、前記環境光を解析する、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記照明光の少なくとも一部分が、生物学的に影響がある波長を選択的に含んで、前記環境における物体に影響を及ぼす、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記照明システムが、前記アレイと前記環境との間に、光源光の少なくとも一部分を吸収し、変換された波長域を有する変換された光を放出するための波長変換材料をさらに備え、前記光源光が、前記波長変換材料によって受信および吸収され、前記変換された光が、前記波長変換材料によって放出される、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記変換された光の変換された波長域が、前記環境の状態に応じて可変の主波長を含み、前記主波長が、前記環境における物質を示し、前記コントローラが、前記主波長を前記物質と関連付ける、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記物質が、物体、元素、複合物、微粒子、および生物兵器からなる群から選択される、請求項１３に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記環境光が、前記波長変換材料によって前記光源光として受信され、前記波長変換材料が、前記光源光を前記変換された光に変換し、前記変換された光が、前記センサによって前記変換された波長域内で受信される、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１６】
アレイに含まれて、照明光を放出する光源と、前記アレイに含まれて、環境からの環境光を感知するセンサと、前記センサに動作可能に接続されて、感知された環境光を解析し、前記光源に動作可能に接続されて、前記照明光の放出を制御するコントローラとを備える照明システムを用いるための方法であって、前記方法が、
前記環境の状態に関係するデータを検出または生成するために前記環境光を解析するステップであって、前記データが、前記アレイに含まれる光源によって、少なくとも１つのデータ波長によって規定されるデータ光に送信可能であり、前記少なくとも１つのデータ波長が前記照明光に関して規定される、ステップと、
前記コントローラによって規定される前記環境光における複数の主波長を選択的に感知するステップと、
前記環境の状態に関するデータを規定するために、前記複数の主波長の少なくとも一部分を連結するステップと、
前記センサを用いて前記データを受信するために前記コントローラを用いるステップと、
前記データを解析するために前記コントローラを用いるステップと、
前記光源から前記データ光を送信するのを制御するために前記コントローラを用いるステップと、
前記光源を選択的に動作させるステップと、
前記センサを選択的に動作させるステップと、
前記照明光を前記光源から複数の方向に選択的に放出するステップと、
前記複数の方向から前記環境光を受信するステップと、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システムの分野に関し、より具体的には、ある波長域内で光を放出および感知し得る照明システム、および関連方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火の発見以来、照明システムは、空間に光を当てるために用いられてきた。長い年月を経て、技術は、金属製のフィラメントを加熱し、熱を放射させることにより光を生み出す白熱電灯をもたらした。白熱電灯は、あたりを照らすことができるが、その効率は悪い。
【０００３】
蛍光灯は、使うエネルギーをより少なくしつつ同等の明かりを提供するために導入された。蛍光灯は、密閉容積内で水銀蒸気などのガスを励起する。励起したガスの原子は、一般に、エネルギー準位間を移動する際に紫外線光を発生する。次いで、紫外線光は、蛍光体などの変換材料によって吸収される。蛍光体は、吸収光の波長域をシフトし、光をより長い波長で放出し得る。このシフトは、当業者にはストークスシフトとして知られていることもある。この蛍光体によって放出または変換された光は、可視スペクトル内であることもあり、空間の照明に用いられ得る。
【０００４】
さらなる効率性を求めて、たゆまぬ技術の進歩は、半導体発光デバイス、より具体的には、発光ダイオードをもたらした。発光ダイオードは、電流で駆動されると発光し得る。蛍光灯と同様に、変換材料は、半導体発光デバイスに適用されて、空間の照明に使われる光の波長域を変える。
【０００５】
変換材料を含む照明システムは、好都合なことに、光源から放出される光源光を異なる波長域の光へ変換するのを可能にし得る。多くの場合、このような変換は、発光物質、蛍光物質、または燐光物質を用いてなされ得る。波長変換材料は、別の材料のバルクに含まれる、レンズまたは光学部品に適用される、または光源から放出される光に沿ってその他の方法で配置されることもある。場合によっては、変換材料は、光源そのものに適用されることもある。ＬＥＤに適用された変換材料を利用して、光源波長域の光を変換された波長域の光に変換する照明装置を説明する多くの開示された発明が存在する。
【０００６】
電力消費量を削減する追加的な方策は、空間の照明のための照明システムを照明が必要な時だけ制御することを含む。従来、トグルスイッチが照明回路に含まれて、ユーザが証明の動作状態を直接制御するのを可能にしてきた。加えて、照明回路にタイマーが含まれて、予め決められた、または動的なタイミングスケジュールにしがたって、明かりを点灯したり消灯したりすることもある。しかしながら、スイッチおよびタイマーは、ユーザが直接携わらない限り、柔軟性に欠ける。
【０００７】
センサは、照明システムに追加的に含まれて、所望のイベントで感知されたコンプライアンスに応じて、動作を制御してもよい。例として、センサは、空間における光のレベルを判定してもよく、これは、次に、値が閾値を下回ったことを感知するのに応じて、照明システムを点灯させる。追加的な例として、センサは、空間内での動きの存在を検出して、照明を制御してもよい。しかしながら、専用のセンサを含むことは、照明システムを構築するのに必要な部品の数および複雑さを増加させ、それによって、その製造コストを増大し得る。
【０００８】
加えて、各照明装置は、その他の照明装置とは独立に動作することもあり、各照明装置に含まれるセンサを要し、生産コストをさらに増大する。一部の提案された解決方法は、照明システムに無線送信器を含んで、そこに含まれる装置間の通信を可能にしてきた。しかしながら、無線装置を含むことは、照明システムに含まれる部品の複雑さおよび数をさらに増大する。
【０００９】
１つの提案された解決方法は、いずれもＫｎａｐｐによる国際特許出願公開第ＷＯ２０１１／０１６８６０号、第ＷＯ２０１１／００８２５１号、第ＷＯ２０１０／０９８８１１号、および第ＷＯ２０１０／０２７４５９号に示され、いずれも、半導体発光デバイスを用いて、半導体発光デバイスが発光していないデューティサイクルの部分の間、光ダイオードの動作を実行することを含む。前述のＫｎａｐｐによる出願は、半導体発光デバイスを用いて、照明システムに含まれる装置間の双方向通信を送信および受信することをさらに列挙している。しかしながら、Ｋｎａｐｐによる出願は、システムの実効スループットを低下させる、冗長なデータ送信になり得るデータ送信方法を利用している。加えて、Ｋｎａｐｐによる出願は、高度な波長感知機能を持たず、その明細書に開示されたシステムの有効性を制限している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
デューティサイクルの様々な部分間でその動作状態を変えることによって照明光を放出し、環境光を感知する波長照明システムが求められている。感知された環境光を解析して、照明システムに含まれるノードの特性を変えることができる照明システムがさらに求められている。波長変換材料を含んで、半導体発光デバイスによって放出または検出され得る光の波長域を拡張する照明システムが求められている。加えて、ノードがシステムの有効性を高めるために相互通信する照明システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記を念頭に置いて、本発明の実施形態は、デューティサイクルの間、照明光を放出し、環境光を感知することができる波長感知照明システムに関する。加えて、本発明の実施形態によれば、照明システムは、有利なことに、感知された環境光を解析して、照明システムに含まれるノードの特性を変え得る。波長変換材料は、半導体発光デバイスによって放出または検出され得る光の波長域を拡張するために含まれ得る。照明システムは、有利にも互いに相互通信して、システムの有効性を高めるノードを含み得る。感知された環境光は、照明システムによって解析されて、１つまたは２つ以上の環境の状態を判定し得る。
【００１２】
上記を念頭に置いて、本発明は、センサと、コントローラと、また少なくとも一実施形態によれば、光源とを備える照明システムを提供する。光源は、アレイに含まれて、照明光を放出してもよい。センサは、追加的にアレイに含まれて、環境からの環境光を感知してもよい。コントローラは、センサに動作可能に接続されて、感知された環境光を解析してもよい。コントローラはまた、光源に動作可能に接続されて、照明光の放出を制御してもよい。
【００１３】
コントローラは、環境光を解析して、環境の状態に関係するデータを検出または生成してもよい。データは、少なくとも１つのデータ波長で規定されるデータ光で送信可能であってもよい。１つまたは２つ以上のデータ波長は、照明光に関して規定されてもよい。
【００１４】
データは、アレイに含まれる光源によって送信可能であってもよい。センサは、コントローラによって規定される環境光における主波長を選択的に感知してもよい。さらに、センサは、環境光における複数の主波長を選択的に感知してもよい。複数の主波長の少なくとも一部分は、連結されて、環境の状態に関するデータを規定してもよい。
【００１５】
コントローラは、センサを用いて、解析し得るデータを受信してもよい。コントローラはまた、光源からデータ光を送信するのを制御してもよい。光源およびセンサの両方、またはいずれか一方は、選択的に動作可能であってもよく、照明光は、光源から複数の方向へ選択的に放出されてもよいし、環境光は、複数の方向からセンサによって受信されてもよい。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、環境の状態に関するデータは、画像を含んでもよい。画像は、一連の画像に含まれてもよく、これは連結されて、ビデオを生成する。加えて、データは、複数の画像を含み、これは、複数の画像間の物体の近似分散を決定するために比較され得る。近似分散は、コントローラによって解析されて、物体の動きを決定してもよい。加えて、動きはコントローラによって解析されて、動きの速度を決定してもよい。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、アレイは、複数のセンサを含んでもよい。複数のセンサに含まれる各センサは、各センサに対し少なくとも１つの波長を感知可能であってもよい。各センサは、選択的に動作可能であってもよい。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、光源およびセンサは、半導体発光デバイスとして含まれていてもよい。半導体発光デバイスは、感知動作と放出動作との間で選択的に動作可能であってもよい。感知動作は、環境光を感知する半導体発光デバイスによって規定されてもよい。放出動作は、照明光を放出する半導体発光デバイスによって規定されてもよい。アレイは、複数の半導体発光デバイスを含んでもよい。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、コントローラは、照明光の少なくとも一部分をマーカ光として指定してもよい。コントローラは、光源を制御して、マーカ光を含む照明光を環境に放出してもよい。照明光は、環境における反射点から環境光として反射され得る。環境光は、マーカ光を含んだままであり得る。センサは、マーカ光を含む環境光を感知し得、これから、コントローラは、マーカ光の放出とマーカ光の感知との間の遅延時間を計算し得る。コントローラはまた、遅延時間を解析して、アレイと反射点との間の距離を決定する。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、照明システムは、ノードのネットワークを備えてもよい。ノードのネットワークにおけるノードのそれぞれは、光源、センサ、およびコントローラを含んでもよい。ノードのネットワークにおけるノードのそれぞれは、ネットワークにおける追加のノードをすぐに認識する。遅延時間は、ネットワークにおけるノードによって解析されて、ノードと反射点との間の距離を決定する。この距離は、データ光を送信および受信することによって、ネットワーク内で相互通信されてもよい。加えて、環境の状態は、ネットワークにおけるノードの少なくとも一部分によって計算される距離を解析することにより決定されてもよい。さらに、コントローラは、ネットワークにおけるノードの少なくとも一部分によって計算される距離を解析して、環境の状態の多次元構成を決定してもよい。ノードは、電磁信号を送信および受信することによって相互通信してもよい。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、主波長は、環境に存在する物質を示していてもよい。また、本発明の実施形態によれば、コントローラは、アレイを制御して、イベントを感知するのに応じて警報を放出してもよい。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、照明システムは、スイッチング回路を備えて、半導体発光デバイスを感知動作と放出動作との間で交互に行ってもよい。半導体発光デバイスは、実質的に同時に、照明光を放出し、環境光を受信し得る。また、半導体発光デバイスは、照明光を放出する発光ダイオードと、環境光を感知する光ダイオードとを含んでもよい。発光ダイオードは、光ダイオードとして動作可能であってもよい。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、コントローラは、半導体発光デバイスの駆動電圧を測定し、半導体発光デバイス両端の測定された電圧と、駆動電圧との間の差を判定し、相互相関を用いて、測定された電圧と環境光との時間領域マッチングを行うことによって、環境光を解析してもよい。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、アレイは、複数の光源を含んでもよい。アレイに含まれる光源の少なくとも一部分は、単色発光ダイオード（ＬＥＤ）、または白色発光ダイオード（ＬＥＤ）、または赤外線（ＩＲ）発光ダイオード（ＬＥＤ）、またはこれらの組み合わせであってもよい。さらなるタイプの半導体発光デバイスが含まれてもよい。本発明の追加的な実施形態によれば、照明光の少なくとも一部分は、生物学的に影響がある波長を選択的に含んで、環境における物体に影響を及ぼしてもよい。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、ネットワークにおけるノードの少なくとも一部分は、分散コンピューティングを用いて解析を行ってもよい。加えて、ネットワークにおけるノードの少なくとも一部分は、電磁信号に同期信号を含むことによって同期してもよい。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、データ光は、複数のデータ波長によって規定されてもよい。データは、複数のデータ波長で送信可能であってもよい。データ光に含まれる多くのデータ波長は、データが送信可能な帯域幅と相互に関係してもよい。データ光はまた、少なくとも１つのアドレス指定ビットを含んで、データを受信するように目的のノードをアドレス指定してもよい。さらに、データ光に含まれるデータは、少なくとも１つの誤差検出ビットを含んでもよい。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、コントローラによって実行される解析に関するフィードバックは、メモリに記憶されてもよい。解析からのフィードバックは、ネットワーク内で相互通信されてもよい。フィードバックは、機械学習を用いて解析されてもよい。フィードバックはまた、ニューラルネットワークを用いて解析されてもよい。コントローラは、メモリから先の解析に関するフィードバックを受信し、また、先の解析に関するフィードバックを解析して、続きの解析を実行してもよい。この続きの解析はまた、機械学習を用いて行われてもよい。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、照明システムは、アレイと環境との間に波長変換材料をさらに備えてもよい。変換材料は、光源光の少なくとも一部分を吸収し、変換された波長域を有する変換された光を放出してもよい。光源光は、波長変換材料によって受け取られ、吸収されてもよい。変換された光は、波長変換材料によって放出されてもよい。波長変換材料は、蛍光物質、または発光物質、または燐光物質、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。
【００２９】
変換された光の変換された波長域は、環境の状態に対して可変の主波長を含んでもよい。主波長は、環境における物質を示していてもよい。コントローラは、主波長を物質と関連付けてもよい。物質は、物体、元素、複合物、微粒子、または生物兵器であってもよい。
【００３０】
照明光は、波長変換材料によって光源光として受け取られてもよく、これは、波長変換材料によって変換された波長域内の変換された光として放出されてもよい。あるいは、環境光は、波長変換材料によって光源光として受け取られてもよく、これは、波長変換材料によって変換された波長域内の変換された光として放出されてもよい。変換された波長域は、反ストークスシフトを行った結果、光源の波長域よりも短い波長を含んでもよい。あるいは、変換された波長域は、ストークスシフトを行った結果、光源の波長域よりも長い波長を含んでもよい。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、コントローラは、電圧センサに動作可能に接続されて、センサ両端の開回路電圧を感知してもよい。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、データ光は、パルス幅変調（ＰＷＭ）、またはパルス振幅変調（ＰＡＭ）、または輝度変調、またはカラーシーケンシング、またはデューティサイクル変動、またはこれらの組み合わせを含む動作を用いてデータを送信してもよい。データ光においてデータが送信されるサンプルレートは、コントローラによって動的に調整可能であってもよい。増大したサンプルレートは、アレイによって感知される増大した分解能に関係してもよい。
【００３３】
データは、データ光にデジタル処理で含まれてもよい。データ光に含まれるデータはまた、暗号化されてもよい。光源は、パルスモードで動作可能であってもよい。コントローラは、環境光の視感度を特徴付けてもよい。コントローラはまた、環境光を処理して、ノイズを除去してもよい。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、アレイは、圧電基板を含んでもよい。本発明の追加的な実施形態によれば、照明システムは、アレイを駆動するための電力供給源をさらに備えてもよい。
【００３５】
本発明の方法の態様は、環境の状態に関するデータを検出または生成するために、環境光を解析するステップを含んでもよい。データは、アレイに含まれる光源によってデータ光に送信可能であってもよい。データ光はまた、少なくとも１つのデータ波長によって規定されてもよく、１つまたは２つ以上のデータ波長は、照明光に関して規定されてもよい。方法の態様は、コントローラによって規定され得る、環境光における複数の主波長を選択的に感知するステップをさらに含んでもよい。
【００３６】
複数の主波長は、連結されて、環境の状態に関するデータを規定してもよい。コントローラは、複数の方向からセンサを用いてデータを受信し、データを解析し、光源から複数の方向へデータ光を送信するように用いられてもよい。光源およびセンサは、選択的に動作されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ａ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｂ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｃ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｄ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｅ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｆ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｇ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｈ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｉ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｊ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３Ｘ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図４】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図５】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図６】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図７】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図８】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１１】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１２】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１３】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１４】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１５】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１６】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１７】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１８】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１７Ｂ】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図１９】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２０】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２１】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２２】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２３】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２４】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２５】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２６】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２７】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２８】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図２９】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３０】米国特許出願第１３／２６９，２２２号に含まれる図である。この内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【図３１】本発明の実施形態による、赤外線ＬＥＤによって放出された光の比視感度を示す図である。
【図３２】本発明の実施形態による、赤外線ＬＥＤによって検出可能な光の比視感度を示す図である。
【図３３】本発明の実施形態による、青色ＬＥＤによって放出された光の比視感度を示す図である。
【図３４】本発明の実施形態による、青色ＬＥＤによって検出可能な光の比視感度を示す図である。
【図３５】本発明の実施形態による、波長変換材料によって変換された光を含む、青色ＬＥＤによって放出された光の比視感度を示す図である。
【図３６】本発明の実施形態による、波長変換材料によって変換された光を含む、青色ＬＥＤによって検出可能な光の比視感度を示す図である。
【図３７】本発明の実施形態による、例において検出される光の比視感度を示す図である。
【図３８】本発明の実施形態による、波長変換材料によって変換された、例において検出される光の比視感度を示す図である。
【図３９】本発明の実施形態による、環境における物体の検出のブロック図である。
【図４０】本発明の実施形態による、図３９の動作を示す流れ図である。
【図４１】本発明の実施形態による、図３９の流れ図のイベントに関するタイムラインである。
【図４２】本発明の実施形態による、複数のチャネルを用いてデータ光を通信する半導体発光デバイスのアレイのブロック図である。
【図４３】図４２のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４４】本発明の実施形態による、環境における物質の検出のブロック図である。
【図４５Ａ】図４４のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４５Ｃ】図４４のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４５Ｅ】図４４のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４６】本発明の実施形態による、波長変換材料を用いる、環境における物質の検出のブロック図である。
【図４７Ａ】図４６のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４７Ｂ】図４６のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４７Ｃ】図４６のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４７Ｄ】図４６のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４７Ｅ】図４６のアレイによって生成されたチャネルの比視感度を示す図である。
【図４８】本発明の実施形態による照明システム用いてデータ光において感知されたデータの画像への関連付けを示す概略図である。
【図４９】本発明の実施形態による照明システム用いてデータ光において感知されたデータの画像への関連付けを示す概略図である。
【図５０】本発明の実施形態による照明システム用いてデータ光において感知されたデータの画像への関連付けを示す概略図である。
【図５１】本発明の実施形態による照明システム用いてデータ光において感知されたデータの画像への関連付けを示す概略図である。
【図５２】本発明の実施形態による、感知された環境光から生成された画像の図である。
【図５３】本発明の実施形態による、感知された環境光から生成された画像の図である。
【図５４】本発明の実施形態による、感知された環境光から生成された画像の図である。
【図５５】本発明の実施形態による、車道に沿って配置されたノードのアレイの平面図である。
【図５６】本発明の実施形態による、図５５に示された車道上で感知された物体の正面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
ここで、本発明は、本発明の好適な実施形態が示される添付の図面を参照しながら、以下にさらに詳細に説明される。しかしながら、本発明は、多様な形態で実施されてもよく、本明細書に説明される実施形態に限定されるとしてみなされるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が、徹底的かつ完全であり、当業者に本発明の範囲を十分に伝達できるように提供される。当業者には認識されるように、以下の本発明の実施形態の説明は、説明のためであり、いかなる形でも限定することを意図していない。本開示の利益を得たならば、本発明のその他の実施形態は、自ずから当業者には容易に明らかになる。終始、類似の番号は、類似の要素を指す。
【００３９】
本発明の実施形態のこの詳細な説明では、「上に」、「下に」、「上部」、「下部」などの方向を示す用語、およびその他の類似の用語は、図面を参照する読み手の便宜のために使用されることを当業者は留意されたい。また、当業者は、本説明は、本発明の実施形態の原理から離れることなしに、位置、向き、および方向を伝えるその他の用語を含み得ることに留意されたい。
【００４０】
本出願は、２０１１年１０月７日に出願された、「ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＬＩＧＨＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する米国特許出願第１３／２６９，２２２号に関係しており、この発明者は、本出願の発明者を包含している。第１３／２６９，２２２号出願の内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。組み込まれた情報は、本出願に繰り返されているのと同じくらい本開示の一部としてみなされ、本開示の文章の部分として扱われるべきである。したがって、本出願に図１から図３０が参照されているが、これらの図面およびそこに説明される特許参照番号に関するさらなる説明は必要ではない。
【００４１】
ここで加えて図３１から図５６を参照して、本発明の実施形態による波長感知式照明システム１０は、より詳細にここに説明される。本開示を通じて、波長感知式照明システム１０はまた、照明システム１０、システム、装置、実施形態、または本発明とも呼ばれる。本開示における波長感知式照明システム１０についての代替的な表現は、いかなる形でも限定することを意味していない。当業者は、本開示の利益を得た後であれば、本発明が、光源光４２の変換された光４６への完全な、部分的な、および最小限の変換を行う実施形態を含み得ることを理解するであろう。加えて、当業者は、部分的な波長変換を行う実施形態では、残りの未変換の光源光４２が、所望の出力方向へ向けられるべく、変換された光４６と組み合わされて、例えば、空間を照明する、または環境の状態を感知するのであってもよいことを理解するであろう。
【００４２】
加えて、以下の開示では、光源は、本発明の実施形態によれば、照明システム１０の構成要素として開示される。光源は、以下の開示を通じて呼ばれ得る、半導体発光デバイス４０であってもよい。加えて、センサは、環境光４８を感知するように説明され得る。センサは、半導体発光デバイス４０などの光源であってもよい。半導体発光デバイス４０は、その他の装置のなかでも、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでもよい。本発明の実施形態では、センサの動作は、半導体発光デバイス４０などの光源によって行われてもよい。結果として、本発明の少なくとも１つの実施形態では、半導体発光デバイス４０は、光源とセンサとをまとめて含むと仮定されるべきである。
【００４３】
さらに、以下の開示では、コントローラ６１は、センサによって感知される環境光４８を解析し、光源による照明光４４の放出を制御するように説明され得る。センサおよび光源は、半導体発光デバイス４０であってもよい。コントローラ６１は、感知された環境光４８を解析する解析用プロセッサと、照明光４４の放出を制御する照明コントローラ６１とをまとめて含んでもよい。
【００４４】
コントローラ６１は、データおよび電子信号を送信、受信、および解析し得るコンピュータ制御の装置であってもよい。コントローラ６１は、アレイ３９に含まれ得る、１つまたは２つ以上の光源を制御してもよい。しかしながら、コントローラ６１の機能は、光源制御動作に限定されるべきではない。コントローラ６１は、１つまたは２つ以上のセンサから受信したデータまたは電子信号を追加的に受け取りおよび解析してもよい。コントローラ６１は、当業者には明らかな無数のその他の動作のなかでも、解析用プロセッサと照明コントローラ６１との両方の動作を行ってもよい。当業者には、コントローラ６１は、本明細書において、データ処理を含む演算動作を行うコンピュータ制御の装置として概して説明され得ることがさらに理解される。
【００４５】
当業者には、光源の追加的な実施形態、例えば、限定するものではないが、エレクトロルミネッセンス光源、レーザ光源、白熱光源、および蛍光光源が理解される。光源は、半導体発光デバイス４０の具体的な実施形態に関して説明され得るが、当業者は、追加的な光源が、本発明の範囲内に含まれるように意図される、本発明の様々な実施形態の動作とともに含まれ得ることを理解するであろう。結果として、当業者は、本開示を通じて半導体発光デバイス４０の使用を光源の範囲を限定するものとしてみなすべきではない。
【００４６】
本明細書に組み込まれた開示において先述したように、半導体発光デバイス４０は、照明装置およびセンサの両方、またはいずれか一方として用いられてもよく、これは、照明光４４を放出する、または複数の方向からの環境光４８を検出する、またはこれらの両方を行ってもよい。より具体的には、限定するものではないが、ＬＥＤは、発光体であることの代わりまたはこれに追加して光ダイオードとして動作可能であってもよい。ＬＥＤはまた、入射光を検出し、このような入射光の強度および波長に応じて出力電圧を生成することができる。照明システム１０は、本発明の実施形態によれば、有利なことに、発光源および光検出装置としてＬＥＤを用いて実装され、有利なことに、システム１０の複雑さと製造コストを減らし得る。
【００４７】
光検出センサとして動作する、ＬＥＤなどの半導体発光デバイス４０の効率は、光ダイオードまたは光トランジスタなどの専用のセンサによって達成されるものほど良くないこともある。しかしながら、半導体発光デバイス４０は、本発明の範囲に調和する複数の用途において、その光検出器としての使用を可能にするのに十分な感度を提供し得る。一般に、専用の光ダイオードセンサを通常受け入れるであろう電子回路にＬＥＤが挿入される場合、ＬＥＤは、専用の光ダイオードと有意に同じ動作を行い得る。ＬＥＤは、本発明の実施形態にしたがって企図されるように、放出回路、検出回路、および任意のその他の開路の間で切り替えられてもよい。ＬＥＤは、典型的な光ダイオードとほぼ同じく、ＬＥＤによって放出される光と同じまたはそれ未満の波長域を感知できてもよい。換言すると、センサとして動作するＬＥＤは、一般的に、ＬＥＤによって放出され得る波長以下の波長域からなる光を検出してもよい。
【００４８】
一実施形態では、アレイ３９の個々のＬＥＤの順次かつ時間相関のあるＰＷＭは、時間相関のある感知機能とともに実行されて、１つまたは２つ以上の環境の状態を感知してもよい。例えば、一実施形態では、単一のＬＥＤが、照明光を放出するために電力を供給されてもよい。アレイ３９における追加のＬＥＤは、環境光４８の検出に用いられてもよい（例えば、１つまたは２つ以上のデューティサイクルの間）。別の実施形態では、アレイ３９の特定の幾何形状に沿って走査すること、例えば、矩形またはその他の形状のアレイ３９の垂直、水平、または対角線に沿って操作することが環境信号を分解するために用いられ得る。代替的または追加的に、メタメリックホワイトを含む、環境光４８の多色検出は、分解能を高めるために用いられ得る。照明光４４と関連付けされる感知されたデータの信号処理は、環境を特徴付けるために用いられる。フーリエ変換を含む数理解析および信号処理技術は、データの解析に用いられてもよい。
【００４９】
別の実施形態では、光学部品は、アレイ３９に、もしくはネットワーク６９にわたって含まれる、１つまたは２つ以上の半導体発光デバイス４０、または半導体発光デバイス４０の部分に適用されて、環境の状態が検出されるところの分解能を改善してもよい。分解能は、１つまたは２つ以上の半導体発光デバイス４０に、照明された空間の様々な領域を検出可能とすることによって改善され得る。例えば、ＬＥＤは、実質的に同時に複数の方向を照明する、または検出する、あるいはこれら両方を行ってもよい。
【００５０】
本発明を限定する意図なく、ここで、センサとして動作する、半導体発光デバイス４０の説明のためのタイプであるＬＥＤの一部の例が説明される。第１の例では、赤外線ＬＥＤは、光ダイオードとして回路に含まれてもよい。赤外線ＬＥＤは、照明光４４をおよその波長１４００ナノメートルで放出し得る。この結果、赤外線ＬＥＤは、光検出器として使用可能となって、波長１４００ナノメートル未満の赤外光、可視光、および紫外線光を検出する。しかしながら、赤外線ＬＥＤによって放出される照明光４４は、まず可視光に変換されないことには、人の目には検出されないこともある。
【００５１】
別の例として、青色ＬＥＤは、光ダイオードとして回路に含まれてもよい。青色ＬＥＤは、照明光４４をおよその波長４６０ナノメートルで放出し得る。この照明光４４は、人の目に見える高効率の光を含み得る。しかしながら、青色ＬＥＤは、検出前に環境光４８になんらかの波長変換操作を実行しなければ、追加の青色光および紫外線光を含み得る、波長４６０ナノメートル未満の環境光４８を検出できるにすぎない。
【００５２】
当業者は、１つまたは２つ以上のＬＥＤが、アレイ３９に含まれて、照明光４４を許容される波長域内で放出し、環境光４８を許容される波長域内で検出してもよいことを理解するであろう。例えば、アレイ３９は、複数の青色ＬＥＤおよび複数の赤外線ＬＥＤを含んでもよい。青色ＬＥＤは、人が検出可能であり得る照明光４４を放出してもよい。加えて、赤外線ＬＥＤは、可視スペクトル内で環境光４８を検出してもよい。この例では、赤外線ＬＥＤは、青色ＬＥＤによって放出される光の少なくとも一部分を検出可能である。
【００５３】
別の例では、１つまたは２つ以上の波長変換材料３０は、ＬＥＤと環境との間に配置されて、光の波長域を変換してもよい。波長変換材料３０は、ストークスシフトを行ってもよく、変換材料３０は、光源光４２から１つまたは２つ以上の光子、すなわち光の素粒子を吸収してもよい。吸収された光子は、変換材料３０を励起状態にさせ得る。次いで、変換材料３０は、光子を放出してもよく、変換された光４６を放出すると、変換材料３０を励起状態から緩和させる。ストークスシフトの間、変換材料３０によって放出された変換された光の光子のエネルギーは、吸収された光源光の光子よりも少ない。
【００５４】
別のタイプの波長変換材料３０は、反ストークスシフトを行ってもよく、変換材料３０は、変換された光４６を吸収された光源光４２よりもより高いエネルギー、したがってより短い波長で放出してもよい。反ストークスシフトからもたらされる、変換された光４６のより高いエネルギーは、より低いエネルギー状態の２つまたは３つ以上の光子を組み合わせて、より高いエネルギー状態の１つの光子を生成することに起因し得る。このプロセスは、当業者には光子アップコンバージョンとして知られていることもある。加えて、反ストークス変換材料３０によって放出される変換された光４６のより高いエネルギーは、当業者には理解されるように、結晶格子内の熱フォノンの散逸に起因し得る。
【００５５】
波長変換材料３０は、本発明に関して規定されるように、１つまたは２つ以上の変換材料を含んでもよい。例えば、限定するものではないが、波長変換材料３０は、２つのタイプの蛍光物質を含んで、青色の光源光を黄色および赤色の変換された光に変換してもよい。追加的な例として、変換材料３０は、ストークスシフトを行う第１の変換材料３０と、反ストークスシフトを行う第２の変換材料３０とを含んでもよい。例えば、第１の変換材料３０は、青色ＬＥＤによって放出された青色光を白色光に変換してもよく、このことは、観察者からの見た目がよいこともある。第２の変換材料３０は、光源の環境光４８を青色または紫外線光に変換してもよく、これは、青色ＬＥＤによって検出されてもよい。ストークスおよび反ストークスの両方の変換材料３０を含むことによって、ＬＥＤは、それぞれの波長変換に対してかなりの範囲の可視スペクトル内の光を放出および検出してもよい。また、本例に関して、赤外光のストークス変換および青色光の反ストークス変換は、動作には重要ではないこともある。なぜなら、変換は、光源光４２の一部分を可視スペクトル外の変換された光４６に単に変換するためである。
【００５６】
ここで図３１から図３６を参照して、ＬＥＤなどの半導体発光デバイス４０によって放出および検出される光に関して、説明のための波長域がここに説明される。以下の説明は、半導体発光デバイス４０としてのＬＥＤの使用に向けられている。しかしながら、当業者は、追加的な半導体発光デバイス４０が、本発明の実施形態によって、限定することなく、照明システム１０に含まれてもよいことを理解するであろう。加えて、図３１から図３４に説明される説明のための波形は、波長変換を行うための変換材料３０を用いることなしに、照明光４４の放出および環境光４８の検出を企図している。
【００５７】
ここで図３１から図３２の説明のための波形を参照して、赤外線ＬＥＤによって放出および検出される光がここに説明される。図３１は、説明のための赤外線ＬＥＤによって放出され得る照明光４４を示しており、これは、長波長によって特徴付けられる照明光４４を含み得る。赤外線ＬＥＤによって放出される照明光４４の波長域は、可視スペクトル外であり得る。図３２は、赤外線ＬＥＤによって検出され得る環境光４８を示しており、これは、赤外線ＬＥＤによって放出される照明光４４の波長未満の環境光４８の波長域を含み得る。可視スペクトルにおける環境光４８は、赤外光よりも短い波長によって規定される光を含むことから、赤外線ＬＥＤは、実質的に可視スペクトルにおける環境光４８の全波長域を検出し得る。
【００５８】
ここで図３３から図３４の説明のための波形を参照して、青色ＬＥＤによって放出および検出される光がここに説明される。図３３は、青色ＬＥＤによって放出され得る照明光４４を示しており、これは、比較的短い波長によって特徴付けられる照明光４４を含み得る。青色ＬＥＤによって放出される照明光４４の波長域は、可視スペクトルに含まれ得るが、可視光の狭い波長域付近である。図３４は、青色ＬＥＤによって検出され得る環境光４８を示しており、青色ＬＥＤによって放出される青色照明光４４よりも短い波長によって特徴付けられる環境光４８を含み得る可視光のわずかな波長域を含んでいる。青色ＬＥＤは、青色ＬＥＤによって放出される青色光よりも長い波長を検出しないことから、可視光における環境光４８のかなりの波長域を検出することができない。
【００５９】
ここで図３５から図３６を参照して、ＬＥＤと環境との間に変換材料３０を含む青色ＬＥＤによって放出および検出される光がここに説明される。より具体的には、本発明の実施形態による、ストークスシフトおよび反ストークスシフトを実行可能な変換材料３０を有する青色ＬＥＤがここに説明される。図３５は、青色ＬＥＤによって放出され得る照明光４４を示しており、これは、比較的短い波長によって特徴付けられる照明光４４を含み得る。加えて、図３５は、変換材料３０によってほぼ黄色光の波長域に変換された照明光４４の波長域を含み得る。当業者は、青色ＬＥＤによって放出される青色光源光４２と、変換材料３０によって放出される変換された黄色光４６とが組み合わされて、概して白色光を生成し得ることを理解するであろう。
【００６０】
さらに図３４を参照すると、青色ＬＥＤによって検出され得る環境光４８は、可視光のわずかな波長域を含んでおり、これは、青色ＬＥＤによって放出される青色照明光４４よりも短い波長を有する環境光４８を含み得る。しかしながら、検出可能な環境光４８の波長域は、追加的に、青色ＬＥＤによって元々検出可能な光よりも長い波長によって特徴付けられる環境光４８を含み得る。
【００６１】
反ストークス変換材料３０は、環境光源光４２の元々検出不能な波長を青色ＬＥＤによって検出可能な変換された光４６に変換し得る。青色ＬＥＤが、その放出可能な青色光よりも短い波長を検出し得ることから、また、変換材料３０が、長波長光を短波長光に変換し得ることから、その結果、青色ＬＥＤは、可視スペクトルのかなりの波長域を検出可能たり得る。
【００６２】
ここでさらに図３７から図３８を参照して、説明のための青色ＬＥＤ検出可能スペクトル外の環境光４８の波長域の変換および検出がここに説明される。当業者は、以下の説明が、明確にする目的で、限定するものではなく、例として提供されることを理解するであろう。当業者は、任意の数のＬＥＤ、またはその他の半導体発光デバイス４０が、類似の動作に用いられてもよく、本発明の範囲内に含まれるように意図されることを理解するであろう。したがって、当業者であれば、本発明の実施形態が青色ＬＥＤを含むことに限定されるものとみなさないはずである。
【００６３】
ここで図３７を参照して、本発明の実施形態による、照明システム１０によって検出される光の頂点を含むモデル環境光４８がここに説明される。環境光４８の前述の頂点は、点９１として示されている。図３３および図３７に示されるように、青色ＬＥＤは、点９１で示される環境光４８の波長域よりも短い波長域によって規定される照明光４４を放出し得る。青色ＬＥＤは、それが放出するよりも長い波長を有する環境光４８を元々検出しないことから、青色ＬＥＤは、前もって反ストークス変換などの波長変換をしないままでは、図３７の点９１で示される環境光４８の頂点を検出することができない。
【００６４】
点９１で示される環境光４８の波長域は、波長変換材料３０によって光源光４２として吸収され得る。次いで、波長変換材料３０は、点９１で示されるが、変換材料３０によって吸収された点９１で示される光の頂点よりも低い波長域によって特徴付けられる、光の頂点の少なくとも一部分を含む変換された光４６を放出し得る。波長のシフトは、図３８に示されている。次いで、点９１で示される変換された光の頂点は、変換材料３０によって、青色ＬＥＤによって放出可能な照明光４４の波長域よりも短い波長で放出され得、これにより、点９１で示される光の頂点が青色ＬＥＤによって検出されるようになる。
【００６５】
光源およびセンサのアレイ３９は、半導体発光デバイス４０から構成されていてもよく、これは、光源およびセンサの動作を行い得る。より具体的には、限定するものではないが、アレイ３９は、照明光４４を放出し、環境光４８を検出するように動作するように構成される複数のＬＥＤを含んでもよい。ＬＥＤのアレイ３９は、様々な光の波長域を放出および検出するように構成される、１つまたは２つ以上のタイプのＬＥＤを含んでもよい。例えば、アレイ３９は、青色ＬＥＤ、単色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ、赤外線ＬＥＤ、および任意のその他の半導体発光デバイス４０のうちの１つまたは２つ以上を含んでもよい。アレイ３９に含まれる各ＬＥＤまたはその他の光源は、それぞれの光源と環境との間に配置される波長変換材料３０をさらに有し得る。波長変換材料３０は、半導体発光デバイス４０と環境との間で伝わる光の波長を変換し得る。結果として、アレイ３９は、複数の分離した、または重複する、あるいはこれら両方である環境光４８の波長域を検出してもよく、これは、コントローラ６１によって解析されて、環境の状態を決定してもよい。
【００６６】
加えて、アレイ３９は、半導体発光デバイス４０であり得る光源およびセンサを、一次元または多次元構成で含んでもよい。例えば、半導体発光デバイス４０のおよその直線長さは、一次元アレイに含まれてもよい。加えて、半導体発光デバイス４０の平面は、二次元アレイに含まれてもよい。半導体発光デバイス４０の平面は、限定されるものではないが、矩形または円形のアレイに構成されてもよい。さらに、三次元アレイ３９は、アレイ３９において互いに異なる平面に配置される半導体発光デバイス４０を含んでもよく、これは、複数の方向から照明光４４を放出し、環境光４８を検出し得る。一実施形態では、多次元アレイ３９は、複数の半導体発光デバイス４０を含んで、照明光４４を互いに独立に、外向きに放出してもよい。この実施形態の例は、球体の表面上に配置され、光を球体の中心から外に突き出して放出するように構成される発光半導体を含んでもよい。
【００６７】
別の実施形態として、多次元アレイ３９は、少なくとも部分的に空間を囲むように構成されてもよい。この実施形態の例は、天井、壁、床、および部屋のその他の点に配置される発光半導体を含んでもよい。当業者は、本開示の利益を得た後であれば、本発明の範囲および精神に含めるべき多次元アレイ３９の追加の構成を理解するであろう。
【００６８】
ＬＥＤ、またはその他の半導体発光デバイス４０によって検出される環境光４８は、コントローラ６１またはその他の信号処理装置に伝達されてもよい。当業者は、本明細書に定義されるコントローラ６１の語が、ＬＥＤ、半導体発光デバイス４０、またはその他のセンサによって感知される環境光４８を解析し、また、ＬＥＤ、半導体発光デバイス４０、またはその他の光源によって照明光４４の放出を制御し得る単一のコントローラ６１を表し得ることを理解するであろう。加えて、当業者は、コントローラ６１の語が、感知された環境光４８を解析する解析用プロセッサおよび照明光４４の放出を制御する照明コントローラ６１などの複数のコントローラ６１を含み得る実施形態を理解するであろう。解析用プロセッサおよび照明コントローラ６１は、通信可能に接続されてもよく、また、オプションで、別々に、または１つのモノリシックユニットとして動作してもよい。
【００６９】
一実施形態では、１つまたは２つ以上の光検出器によって生成された情報、あるいはセンサによって検出された光を備えるその他のデータは、解析用プロセッサによって受信され、処理されて、環境に関する情報を生成してもよい。一実施形態では、処理されたデータは、限定するものではないが、物体の検出、位置、動き、質量、方向、寸法、色、熱特性、または物体もしくは環境に関するその他の情報などの環境に関する情報を判定または推測するのに使われてもよい。
【００７０】
別の実施形態では、光検出器またはその他のセンサによって感知される環境光４８は、動作可能に接続されるコントローラ６１またはプロセッサ６２によって処理されてもよい。データは、１つまたは２つ以上の光源を制御するのに使われて、センサまたは光検出器によって受信されるデータ光４５を含み得る照明光４４を放出してもよい。例えば、初期データが第１のセンサによって感知され、コントローラ６１によって解析されて、環境内の位置に物体の存在を示す場合、１つまたは２つ以上の光源は、変調されて、物体検出を確認したり、物体の特徴または位置をさらに解像したり、あるいはセンサによって感知されるデータに基づいて環境に関する追加的なデータを取得したりしてもよい。
【００７１】
照明システム１０は、本発明の実施形態によれば、１つまたは２つ以上の環境の状態を解析してもよい。例えば、照明システム１０は、動きが環境に存在するかを解析してもよい。別の例として、照明システム１０は、環境に含まれる環境光４８の視感度を判定してもよい。視感度の判定は、概してすべての感知された環境光４８にわたって、あるいは、特に環境光４８の１つまたは２つ以上の波長域に関して行われてもよい。加えて、照明システム１０のセンサは、例えば４４５ナノメートルなどの離散的な波長で、環境光４８の存在を検出するように構成されてもよい。
【００７２】
先述のように、アレイ３９は、検出した光を放出するように構成されるＬＥＤなどの複数の半導体発光デバイス４０を含んでもよい。当業者は、本開示におけるＬＥＤの使用が、本発明を限定して、光源およびセンサの両方、またはいずれか一方としてＬＥＤだけを含むようには意図されていないことを理解するであろう。アレイ３９に含まれるＬＥＤは、照明光４４が放出される状態と放出されない状態との間で変調されてもよい。照明光４４が放出されていない状態の間、ＬＥＤは、環境光４８を検出するのに用いられてもよい。ＬＥＤの変調は、コントローラ６１によって制御されてもよい。
【００７３】
一実施形態では、ＬＥＤは、光の放出と検出との間で変調されて、同じＬＥＤによって放出された光の検出を可能にしてもよい。この変調は、コントローラ６１によって実行されてもよい。それ自身の光を検出するためには、ＬＥＤおよびその対応するスイッチング回路は、照明光４４が放出され、環境から反射され、検出されるのにかかる時間よりも短い時間で、照明光４４の放出と、環境光４８の検出との間を切り替えなければならない。
【００７４】
あるいは、アレイ３９に含まれる１つまたは２つ以上のＬＥＤは、アレイ３９に含まれる１つまたは２つ以上のその他のＬＥＤによって放出される光を感知するように構成されてもよい。アレイ３９に含まれる様々なＬＥＤのタイミングは、コントローラ６１によって制御されてもよい。一実施形態では、アレイ３９における２つまたは３つ以上のＬＥＤは、少なくとも１つのＬＥＤが、環境光４８の所望の波長域を受信し得るように構成されてもよく、これは、アレイ３９における別のＬＥＤによって先に、または同時に放出された光を含んでもよい。アレイ３９における１つのＬＥＤから放出された照明光４４と、アレイ３９における別のＬＥＤによって検出された環境光４８との波長域をマッチングすることによって、照明システム１０は、環境の状態を決定してもよい。加えて、複数のＬＥＤは、アレイ３９に含まれ、また、アレイ３９におけるその他のＬＥＤから生じ得る、環境から反射された光を検出するように構成されてもよい。アレイ３９におけるＬＥＤの数が増えると、環境において検出される状態の数もまた増える。
【００７５】
当業者は、アレイ３９に含まれるＬＥＤは、任意の数のアレイ３９における追加的なＬＥＤによって放出された光を放出および検出するように構成されてもよいことを理解するであろう。換言すると、ＬＥＤは、互いに同じ光を放出および検出ために組み合わされる必要はない。加えて、複数アレイ３９は、１つのアレイ３９が別のアレイ３９によって放出される光を検出するのを可能にしながら、ネットワーク６９を介して接続されてもよい。別のアレイ３９によって検出された光に関係するデータは、ネットワーク６９を介して、放出および検出アレイの間で相互に通信されてもよい。
【００７６】
アレイ３９のセンサによって検出される環境光４８は、コントローラ６１にデータとして送信されてもよい。コントローラ６１は、データを連結して、画像を生成してもよい。アレイ３９によって検出される画像の分解能は、環境光４８が検出される環境における点の数に対して決定されてもよい。例えば、５つの前方に面する線状に配列したＬＥＤを含む単純な一次元アレイ３９は、１ピクセル×５ピクセルの分解能の画像を生成し得る。
【００７７】
一部の実施形態では、より高分解能画像が望ましいこともある。高分解能画像は、例えば、画像に含まれるピクセル数を増やすことによって生成されてもよい。半導体デバイスが製造され得る小規模が原因で、相当な数の発光半導体は、アレイ３９に含まれて、複数の方向からの環境光４８を追加的に感知して、効率的に各画像の分解能を高めてもよい。
【００７８】
ＬＥＤなどの追加的なセンサをアレイ３９に加えることは、アレイ３９によって検出される環境における点の数を増やし得る。あるいは、センサを圧電基板上に含むことは、概して複数の変形可能な基板タイプを含むように意図されているのだが、センサによってサンプリングされ得る環境の点を増加し得る。各センサが環境における複数の点から環境光４８を検出できるようにすることによって、高分解能で環境の状態を検出するのに必要とされるアレイ３９の寸法用件は、有利に低減され得る。加えて、アレイ３９において圧電基板上に配置された多数のＬＥＤを含むことで、固定された基板上に配置されたセンサよりも増大した分解能で環境の状態の検出が可能になり得る。
【００７９】
アレイ３９は、ネットワーク６９におけるノードとして追加的なアレイ３９に接続され、これと相互通信してもよい。ノードにおける各センサによって感知され、ノードのコントローラ６１によって解析される環境光４８は、ネットワーク６９中のノード間で相互通信されてもよい。複数のノードをネットワーク６９に含むことによって、各ノードによって検出されるデータは、その他のノードによって検出されるデータと連結されて、環境の状態が決定され得る分解能を、単一のノードから取得され得る分解能よりも高め得る。各ノードで検出される環境光４８の増大した分解能は、まとめて連結されて、１つまたは２つ以上の環境の状態の視覚表示を生成し得る。
【００８０】
２つまたは３つ以上のノードおよびアレイ３９の両方、またはいずれか一方が照明システム１０に含まれる場合、一方のノードまたはアレイ３９の駆動時間は、ネットワーク６９における別のノードの駆動および検出の両方、またはいずれか一方の時間と連携してもよい。駆動時間の例は、照明光４４の放出および環境光４８の検出の両方、またはいずれか一方のための、アレイ３９またはノードを駆動するためのＰＷＭタイミングおよび位相プロトコルであり得る。この動作の連携は、アレイ３９、半導体発光デバイス４０、またはノードに含まれるその他のものに通信可能に接続されたコントローラ６１によって制御されてもよい。連携は、光の放出および検出の両方を制御するために用いられてもよい。
【００８１】
ここで、環境の状態を視覚的に検出する例を説明する。環境の状態の二次元視覚表示は、画像であってもよい。画像は、環境内の各点から収集された視感度および波長データの両方、またはいずれか一方を連結することによって形成されてもよい。さらに、複数の画像は、環境の動画、すなわちビデオを生成するのに連結されてもよい。ビデオは、データ光４５送信すること、および当技術分野で知られるデータ送信プロトコルを用いることの両方、またはいずれか一方によって、インターフェース装置に直接流されてもよい。ビデオはまた、メモリ６４に記憶されてもよく、これは、アクセス、またはダウンロード、または同時もしくは後で視聴、あるいはこれらの組み合わせが行われてもよい。
【００８２】
感知された環境光４８から生成された画像はまた、前または後に生成された画像と比較されてもよい。例えば、連続する画像は、各画像間の差を検出するために比較されてもよい。画像間の差は、動きなどの状態を検出するために解析されてもよい。加えて、コントローラ６１は、複数の画像間で検出された動きをさらに解析して、動きの距離および速度の両方、またはいずれか一方を検出してもよい。当業者は、速度が、物体の位置が変わり得る速さおよび方向を含むように定義されていることを理解するであろう。当業者はまた、動き、または別の環境の状態を検出するために比較される画像は、連続的でなくてもよいことを理解するであろう。
【００８３】
照明システム１０は、本発明の実施形態によれば、システム１０と環境における物体との距離を検出してもよい。一実施形態では、照明システム１０は、光源から放出された光を、センサによって検出可能であり得るマーカ光４９としてタグをつける、または示してもよい。光源およびセンサは、例えば、限定するものではないが、ＬＥＤであってもよい。また、マーカ光４９として示される光は、識別特性を含む光のセグメントとしてみなされてもよい。
【００８４】
当業者は、マーカ光４９が、環境内に放出される照明光４４および環境から感知された環境光４８に含まれてもよいことを理解するであろう。マーカ光４９を含む照明光４４は、環境における反射点５０から反射されてもよく、その後、環境光４８を検出するように構成される、ＬＥＤなどのセンサによって環境光４８として受信されてもよい。
【００８５】
一例では、マーカ光４９は、識別特性として特定の波長域を含んでもよい。具体的な例として、限定するものではないが、マーカ光４９のパルスは、ＬＥＤによって環境内に４８５ナノメートルの波長で放出されてもよい。マーカ光４９は、マーカ光４９を示し得る所望の波長域を達成するように元から放出されていてもよいし、または変換材料３０によって変換されていてもよい。環境光４８を検出するように動作するＬＥＤは、マーカ光４９のパルスを引き続いて感知してもよい。
【００８６】
追加的な例では、マーカ光４９は、１つまたは２つ以上のビットのデジタル的に符号化した情報を含んでもよい。この情報は、マーカ光４９のセグメントを識別してもよい。デジタル的に符号化されたマーカ光４９は、ゼロおよび１などの高値および低値のパターンを含んでもよく、これは、センサによって感知され、コントローラ６１に伝達されてもよい。次いで、環境光４８において感知されたデジタル的に符号化されたマーカ光４９は、放出されたマーカ光４９のデジタル符号化と比較されて、デジタル的に符号化された信号が同じかどうか判定してもよい。
【００８７】
コントローラ６１は、放出ＬＥＤと感知ＬＥＤとの両方に接続されてもよい。コントローラ６１は、マーカ光４９の放出と、マーカ光４９の検出との間の遅延時間を検出してもよい。コントローラ６１は、遅延時間を解析して、環境における物体の相対的な距離を決定してもよい。
【００８８】
一部の例では、少なくとも１つのＬＥＤは、マーカ光４９を照明システム１０に含まれる別のＬＥＤによってそれが放出された際に、検出してもよく、これは、事実上ほぼ遅延時間の無く誤差を生成し得るコントローラ６１に伝達されてもよい。コントローラ６１は、付随する遅延時間のない状態でのマーカ光４９の検出が、環境における反射点５０から反射されてきていないことを判定することによって、誤差検出を実行してもよい。これらの例では、コントローラ６１は、付随する遅延時間のない感知されたマーカ光４９を無視してもよい。次いで、コントローラ６１は、遅延時間のあるマーカ光４９を引き続いて検出してもよい。この遅延時間は、マーカ光４９が反射点５０から反射してきていることを示し得、これは、環境における物体に起因し得る。
【００８９】
ここで図３９から図４１を参照して、説明のためのマーカ光４９を用いる遅延時間の検出動作がここに説明される。図３９のブロック図および図４１のタイムラインに沿う図４０の流れ図２５０は、各動作の時間に関してプロットされた流れ図２５０の動作を説明する。ブロック２５１から始め、遅延時間検出動作が開始し得る。マーカ光４９は、半導体発光デバイス４０のアレイ３９に含まれ得る半導体発光デバイス４０によって放出され得る（ブロック２５２）。次いで、マーカ光４９は、反射点５０から反射され得る（ブロック２５４）。反射されたマーカ光４９の少なくとも一部分は、光を検出し得る半導体発光デバイス４０、または半導体発光デバイス４０のアレイ３９に向いて戻り得る。加えて、反射されたマーカ光４９は、ネットワーク６９に接続されたノードに含まれる別の半導体発光デバイス４０に向けられてもよく、これは、マーカ光４９を放出したノードと相互通信し得る。反射されたマーカ光４９は、環境光４８に含まれてもよく、これは、半導体発光デバイス４０によって感知されてもよい（ブロック２５６）。次いで、コントローラ６１は、遅延時間を解析することによって、照明システム１０からの物体の距離を決定し得る（ブロック２５８）。次いで、動作は、ブロック２５９で終了し得る。
【００９０】
追加的な例として、三次元アレイ３９では、環境光４８は、アレイ３９のセンサ、あるいはネットワーク６９のノード内に含まれるセンサによって検出されて、環境の三次元表示を決定してもよい。アレイ３９またはネットワーク６９に含まれるセンサによって検出される物体の距離は、環境の三次元モデルを生成するために連結されてもよい。距離が様々な角度から計算されると、環境の三次元モデルに詳細が加えられ得る。また、環境の三次元モデルは、センサが環境をサンプリングし続けるのに伴って連続的に更新されてもよい。画像およびビデオと同様に、環境の三次元モデルは、ネットワーク６９における追加的な装置によって遠隔で観察されてもよい。
【００９１】
環境光４８が少なくとも１つのセンサによって、これはアレイ３９に含まれるＬＥＤであってもよいのだが、感知された後、照明システム１０は、環境光４８を解析してもよい。参照され組み込まれる米国特許出願第１３／２６９，２２２号に多数の信号処理動作が説明されている。さらなる信号処理動作が含まれて、環境に関する１つまたは２つ以上のパターンを認識してもよい。
【００９２】
単一の半導体発光デバイス４０、アレイ３９に含まれる複数の半導体発光デバイス４０、またはネットワーク６９を介して接続される複数の半導体発光デバイス４０から検出および解析されたデータは、さらに処理されて、さらなる情報を抽出し得る。波長および強度情報は、注目する原因の徹底分析および特定のために、デジタルニューラルネットワーク中に分散されてもよい。ニューラルネットワークについては、以下に詳述する。
【００９３】
コントローラ６１は、ＬＥＤであり得るセンサによって検出されたデータを解析して、１つまたは２つ以上の環境の状態を識別してもよい。環境の状態は、環境における物体、物質、または生物を含み得る。実施形態では、識別は、限定されるものではないが、大型車両、小型車両、人々、特定の人物、動物、物質および識別され得るその他の環境状態などの１つまたは２つ以上の物体の認識を含み得る。
【００９４】
半導体発光デバイス４０、または別のセンサは、複数の波長域を含む環境光４８を感知し得る。主波長は、照明システム１０によって感知される波長に含まれ得る。主波長は、例えば、色などの環境において検出される所望の状態を示していてもよい。主波長は、コントローラ６１が感知された環境光４８から主波長の有無を検出し得る際に、環境における物質の存在を感知するように追加的に用いられてもよい。
【００９５】
本発明の実施形態では、主波長は、コントローラ６１によって規定されてもよい。コントローラ６１は、環境において検出されるべき特定の状態と関連付けされ得る主波長を検出するようにプログラムされてもよい。感知された状態は、物質、例えば、限定するものではないが、ガス、生物兵器、爆発性化合物、神経毒、元素、化学組成物、煙霧、微粒子、またはその他の物質の存在を含み得る。当業者は、本発明の範囲内に含まれると意図される主波長の有無を検出することによって感知され得る追加的な状態を理解するであろう。
【００９６】
物体は、様々なレベルの明確さおよび分解能で認識または識別されてもよい。例えば、ニューラルネットワークを含む実施形態では、識別される物体の分解能は、ニューラルネットワークに提供される情報の量および室に関係し得る。各ノードが、コントローラ６１、光源、およびセンサを含む、多数のノードのあるネットワークは、十分な分解能を提供して、中程度の信頼度（８０％以上）で、または高度の信頼度（９５％以上）で人の識別を可能にし得る。
【００９７】
人工ニューラルネットワークは、普通、当技術分野内では、単にニューラルネットワークと呼ばれているのだが、複数の相互に接続されたノードを含んで、データの収集および処理を共有し得る。ニューラルネットワークにおける各ノードは、生体のニューラルネットワークのニューロンと同様に動作し得、単純なユニットの相互に接続されたネットワークを用いて情報を処理する。ニューラルネットワークは、並列分散処理などの学習手順を用いて、ネットワーク６９に含まれるノードのうちの少なくとも１つによって行われる解析の精度を改善してもよい。当業者は、並列分散処理の代わりに、またはこれに加える追加的な学習手順が本発明の範囲内に含まれることを理解するであろう。加えて、当業者は、限定されるものではないが、機械学習などの、決定を解析して、引き続く決定の精度を改善し得る追加的な人口学習手順が本発明の範囲内に含まれることを理解するであろう。
【００９８】
物体の認識および識別のためのニューラルネットワークの選択は、ノードのネットワーク６９の構成に基づいていてもよく、このそれぞれは、コントローラ６１と、例えば、ＬＥＤなどの少なくとも１つの半導体発光デバイス４０とを含み得る。ニューラルネットワークのタイプを選択するための選択プロセスは、感知された環境光４８に関係するＬＥＤのための特定の数の入力データストリームの詳細な解析で開始されてもよい。次いで、ニューラルネットワークは、ＬＥＤ応答とそのそれぞれの光源への露出との相関を決定することに重点的に取り組む。互いに比較的遠くに離れて配置されたＬＥＤは、様々なＬＥＤの中でも、おそらく低い相関を呈する。逆に、互いに非常に接近しているアレイ３９におけるＬＥＤは、高い相関数（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｎｕｍｂｅｒｓ）を示す。目的は、最大の応答および相関を有するＬＥＤを見出して、任意の引き続くニューラルネットワークにおいて最高の性能を達成可能にすることである。
【００９９】
有効に動作するために、ニューラルネットワークは、異なる物体を認識するように学習させられてもよい。より具体的には、ニューラルネットワークは、学習させられて、一方の物体を、類似であるが同じではない特性の他方から識別するようにしてもよい。学習は、例えば、重みとバイアスのための勾配降下法で計算される誤差訂正の逆伝搬法の使用などの様々な技法を用いて行われてもよい。逆伝搬法は、入力学習パターンをフィードフォワードするステップと、計算された出力と学習ベクトル出力との間の関連する誤差を計算するステップと、関連する誤差を逆向きに伝搬するステップと、重みおよびバイアスを調整するステップとを含み得る。
【０１００】
追加的な実施形態では、機械学習が用いられて、コントローラ６１によって行われる解析の精度を改善してもよい。当業者には明らかなように、機械学習は、コントローラ６１などのコンピュータ制御の装置によって行われる一連の解析を含み得、これは、メモリ６４に含まれる、またはセンサによって検出される、実験によるデータに基づいて、コンピュータ制御の装置にその予測を展開させ得る。本発明の実施形態では、照明システム１０のコントローラ６１、または照明システム１０に含まれる各ノードのコントローラ６１をまとめたものは、１つまたは２つ以上のセンサによって検出される環境光４８データを解析するコンピュータ制御の装置として含まれてもよい。
【０１０１】
コントローラ６１は、メモリ６４にプログラムされたデータを介して動的に生成された規則と、先の判定に関するフィードバックの記録とに基づいて予測判定を行ってもよい。帰納的推論によって、照明システム１０は、パターン認識を用いて、感知されたデータを分類し得る。この分類は、照明システム１０が複雑なパターンを学習する、または自動的に認識する可能性が高くなるのを可能にし得る。機械学習によって、照明システム１０は、追加的にパターンを区別してもよく、照明システム１０に含まれる１つまたは２つ以上のコントローラ６１が、センサによって受信されたデータに関して知的推測を行うのを可能にする。
【０１０２】
当業者は、本発明の照明システム１０が、様々な追加的な動作および判定を含んで、センサによって感知され、コントローラ６１に送信される環境光４８に実行される解析の実行および精度を改善し得ることを理解するであろう。結果として、当業者は学習技術を前述のニューラルネットワークおよび機械学習の例に限定しないはずである。それどころか、当業者は、パターン認識および誤差検出に基づく解析を含む、高度な計算および人工知能の多くの追加的な分野が、本発明の範囲内に含まれることを理解するであろう。
【０１０３】
前述のように、本発明の実施形態によれば、照明システム１０は、ネットワーク６９を介して接続される複数のノードを含んでもよい。各ノードは、光源、センサ、およびコントローラ６１のうちの少なくとも１つを含んでもよい。当業者は、光源およびセンサが、ＬＥＤなどの半導体発光デバイス４０として含まれていてもよいことを理解するであろう。ノードは、データ光４５の送受信を介して互いに相互通信し得る。ノードが、別のノードにアドレス指定される、またはこれを対象とするデータ光４５を受信する場合、対象ではない受信側ノードは、データを再度一斉同報して、目的のノードなどの別のノードによって受信されるようにする。
【０１０４】
ネットワーク６９におけるノードは、例えば、ネットワーク６９におけるノード間で、デジタル的に符号化されたデータ光４５を送信することによって通信してもよい。データ光４５は、変調またはその他の方法で制御されたパルスを含んでもよく、これは、送信可能なデータを含んでもよい。データ光４５は、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス間隔変調（ＰＩＭ）、または当業者に理解される追加的な変調技術を用いて変調されてもよい。
【０１０５】
本発明の実施形態によれば、データ光４５において送信されるデータは、高速なデータ転送速度で送信されてもよい。高速なデータ転送速度を達成するために、照明システム１０は、チャネル当たりの送信されるデータ量を増やす、またはチャネルの数を増やす、またはこれらの両方を行ってもよい。
【０１０６】
チャネル当たりの送信されるデータを増やすために、データ光４５は、変調周波数を高めた信号で送信されてもよい。データ光４５が、アクティブ状態と非アクティブ状態との間で、または論理１と０との間でより高頻度で変調されればされるほど、より多くのデータがネットワーク６９における受信ノードに送信され得る。周波数を増大させた変調を達成するために、データ光４５を放出する光源は、急速に減衰する変調技術を用いてもよい。半導体発光デバイス４０のアレイ３９を含む実施形態では、急速に減衰する変調は、例えば、アレイ３９に含まれる複数の光源にわたってデータ光４５の送信を分散することによって達成され得る。照明システム１０のコントローラ６１は、様々な光源の間でデータ光４５の放出を分散してもよい。コントローラ６１は、アクティブ状態と非アクティブ状態との間のスイッチングを複数の光源にわたってオーバーラップさせてもよく、これは、有利なことに、単一の光源を用いることによって達成されるものよりも高速なスイッチングを提供する。加えて、高速スイッチを含むことは、さらにスイッチングを増加させ得、これは、増大したデータ転送速度に対応し得る。
【０１０７】
データ光４５は、少なくとも１つのチャネルを含んでもよく、それを通ってデータが送信され得る。例えば、データ光４５の単一チャネル送信は、４４５ナノメートルまたはその付近で起こり得る。単一チャネルを用いて、データ光４５が送信され得る理論的な最大速度は、単一チャネルが変調され得る速度によって制限され得る。
【０１０８】
本発明の実施形態によれば、データ光４５は、複数のチャネルにわたって変調されてもよい。データ光４５の各チャネルは、データ光４５が送信される光の波長などの、そのチャネルの特性に応じて規定されてもよい。加えて、各チャネルは、ネットワーク６９内の１つまたは２つ以上のノードに向けられてもよい。データ光４５の複数チャネル送信では、すべてのチャネルは、同じノードに向けられてもよい。あるいは、第１のノードの送信されるいくつかのデータ光４５は、任意の数の別個のノードに向けられてもよく、このそれぞれは、データ光４５の１つまたは２つ以上のチャネルを受ける。ノードは、逐次および並列の両方、またはいずれか一方で互いにアドレス指定してもよい。換言すると、各ノードは、データ光４５を複数のチャネルにわたって送信することによって、１つまたは２つ以上の追加的なノードを実質的に同時にアドレス指定してもよい。
【０１０９】
ここで図４２から図４３を参照して、データ光４５の５チャネル送信の例がここに説明される。データ光４５の５チャネル送信は、ネットワーク６９における別のノードによって受信される５つのデータストリームを含み得る。５つのデータチャネルは、５つの異なる光の波長で送信されてもよい。各データチャネルの波長は、様々な変換材料３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、および３０Ｆを、半導体発光デバイス４０などの１つまたは２つ以上の光源に隣接して含むことによって生成され得る。
【０１１０】
より具体的には、限定するものではないが、データ光４５の５つのチャネルは、４４５、４６０、４８５、４９５、および５１０ナノメートルで送信されてもよい。これらの波長は、人間の観察者には視覚的に類似しているように見え得るが、離散的な波長を検出するように構成されるセンサには依然として非常にはっきりと異なる。データ光４５の各チャネルは、それぞれの光源、または照明光４４を光源から受けて変換する波長変換材料３０によって、適切な波長で放出されてもよい。データ光４５のチャネルは、各チャネルが、図４２の半導体発光デバイスのアレイ３９に適用される変換材料３０に関連する状態で、図４３に示されている。
【０１１１】
加えて、各センサは、データ光４５を、それが放出されたチャネルに対応する各波長で直接検出してもよい。オプションで、照明システム１０は、波長変換材料３０を用いて、環境光４８を、センサによって検出される前に変換してもよい。次いで、データ光４５の検出されたチャネルは、コントローラ６１に伝達されてもよく、これは、各チャネルからのデータを組み合わせて、データ光４５に含まれるデータを受信する。
【０１１２】
当業者は、本発明の実施形態が、データ光４５が送信され得るチャネルを任意の数含み得ることを理解するであろう。加えて、当業者は、事実上任意の波長、または波長域が、所与のチャネルで光を含むように用いられ得ることを理解するであろう。そのため、当業者は、３つのチャネルの使用、または特定の説明のための各チャネルの波長を、本発明をいかなる形でも限定するものとはみなさないはずである。
【０１１３】
本発明の実施形態によれば、環境光４８が検出され得るサンプリングレートは、可変であり得る。サンプリングレートは、手動で、または動的に、または既定パターンで、あるいはこれらの組み合わせで変化させられてもよい。例えば、照明システム１０が、環境のサンプリング周期間でほとんど変化がないことを検出した場合、照明システム１０は、環境光４８が検出されるサンプリングレートを減らしてもよい。あるいは、照明システム１０がサンプリング周期間で大幅な変化を検出する場合、照明システム１０はサンプリングレートを増加して、より高められた詳細度で環境における変化を検出してもよい。
【０１１４】
本発明の追加的な実施形態によれば、データ光４５は、１つまたは２つ以上のビットレートで送信されてもよい。ビットレートは、送信されるデータの量、データ送信において検出される誤差の量、データが送信される距離、またはデータ送信ビットレートに影響し得る追加的な要因の任意の数を含む、複数の要因に対して調整されてもよい。
【０１１５】
例として、データ光４５が送信されるビットレートは、送信されるデータのタイプおよび量にしたがって、動的に可変であってもよい。例として、ノードは、環境から検出された一連の画像を別のノードに送信してもよい。画像は、様々な詳細度を含むことができ、これは、様々な送信されるデータ量に対応し得る。送信されるべきデータ量が変わり得ることから、データが送信され得るビットレートも変わり得る。動的に可変なビットレートを含むことは、データ送信のより複雑で、そのためデータ量の多い部分のための追加的なデータ送信資源の割り当てを可能にし得る。同様に、動的可変ビットレートは、データ送信の比較的単純な部分のために送信されるデータ量を節約し得る。
【０１１６】
本発明の実施形態によれば、データ光４５に含まれるデータは、ネットワーク６９における別のノード、または装置への送信前に圧縮されてもよい。加えて、データは、ノードによって受信された後に展開されてもよい。データ圧縮は、データ光４５に含まれるデータ量を減らし得、データ光４５のチャネルを用いて送信され得るデータの有効量をさらに増加する。当業者は、データ圧縮を、当技術分野内で多くの方法が知られるとして理解するであろう。
【０１１７】
本発明の実施形態によれば、ノードは、ネットワーク６９で接続されるその他のノードに対する環境におけるその位置を判定し得る。ノードはまた、環境におけるその他のノードの位置を判定してもよい。ネットワーク６９における複数のノードは、ネットワーク６９における追加的なノードに関する複数の詳細を認識し得る。
【０１１８】
ノードは、例えば、三角測量などの位置決定動作を用いて、環境におけるその位置を決定してもよい。三角測量を用いて、ノードは、複数のその他のノードから信号を受信してもよい。信号は、受信側ノードによって解析される情報を含んで、その位置を決定してもよい。例えば、ノードの位置を決定するのに用いられる信号は、送信側ノードの識別情報、または信号が位置を決定するために送信されることの表示、または送信遅延時間が計算される元になるタイムスタンプ、または当業者には理解される追加的な情報、あるいはこれらの組み合わせを含んでもよい。
【０１１９】
本発明の実施形態によれば、照明システム１０は、生物兵器または爆発物の粉塵などの物質によって放出または吸収され得る波長域を感知可能な１つまたは２つ以上の波長変換材料３０を含んでもよい。このような波長変換材料３０は、半導体発光デバイス４０であり得るセンサとともに使われて、指示波長域の検出されたレベルと、指示波長域の通常レベルとの間の差を判定してもよい。検出された差が、物体を示している、例えば、差が閾値を上回っている場合、照明システム１０は、ネットワーク６９の別の装置、またはユーザによって受信され得る警報を生成し得る。本実施形態のための用途は、空港、大使館、庁舎、兵舎、または環境における物質の検出が望ましいであろう事実上任意の追加的な位置を含んでもよい。
【０１２０】
照明システム１０は、環境における物質を検出するように動作してもよい。照明システム１０は、変換材料３０を環境とセンサとの間に含んで、環境における物質から反射、放出、または吸収された光の１つまたは２つ以上の波長の視感度における差を変換して、センサによって検出可能となるようにしてもよい。光源およびセンサは、ＬＥＤなどの半導体発光デバイス４０として含まれていてもよい。明確にする目的で、以下の例は、半導体発光デバイス４０、またはより具体的にはＬＥＤを光源およびセンサと呼ぶこともある。半導体発光デバイス４０およびＬＥＤの両方、またはいずれか一方を呼ぶことは、光源およびセンサの両方、またはいずれか一方が本発明に含まれるように限定することを意図していない。また、添付の波形は、相対的な波形として提供されており、限定するものとしてみなされるべきではない。
【０１２１】
検出可能な物質は、物質に対応する波長域内の光を反射、放出、または吸収し得る。変換材料３０は、検出可能な物質の波長域に対応する波長域を感知できるＬＥＤと環境との間に含まれてもよい。物質は、毒物、生物兵器、汚染物質、分子、または光の検出可能な波長域を吸収または放出し得る事実上任意のその他の物質を含んでもよい。
【０１２２】
ここで図４４から図４５を参照して、物質検出動作の例がここに説明される。照明光４４は、半導体発光デバイス４０から環境内に放出され得る。放出された照明光４４の相対的な波長域が、図４５Ａに示されている。照明光４４の少なくとも一部分は、物質３２から環境光４８として反射され得る。しかしながら、物質３２は、照明光４４の少なくとも一部分を吸収し、半導体発光デバイス４０によって元々放出された照明光４４の波長域が、反射された環境光４８に含まれないこともある。物質３２を示す反射された環境光４８が、図４５Ｃに示されている。
【０１２３】
半導体発光デバイス４０は、環境光４８を検出してもよく、これは、コントローラ６１によって解析されて、放出された照明光４４と検出された環境光４８との間の差を判定してもよい。差は、図４５Ｅに表示されている。次いで、コントローラ６１は、メモリに含まれる情報で、光の差が発生する波長域を比較して、どの物質が環境に存在するのかを判定する。あるいは、コントローラ６１は、ネットワーク６９に接続される別の装置のメモリに含まれる情報で、光の差を比較してもよい。
【０１２４】
ここで図４６から図４７を参照して、波長変換を含む物質検出動作の例がここに説明される。照明光４４は、半導体発光デバイス４０から変換材料３０によって光源４２として受け取られるように放出され得る。放出された照明光４４が、図４７Ａに示されている。変換材料３０は、光源４２を変換された光４６に変換してもよく、これは、環境内に照明光４４として放出されてもよい。変換された照明光４４、４６が、図４７Ｂに示されている。
【０１２５】
照明光４４の少なくとも一部分は、物質３２から環境光４８として反射され得る。しかしながら、物質３２は、照明光４４の少なくとも一部分を吸収し、半導体発光デバイス４０によって元々放出された照明光４４の波長域が、反射された環境光４８に含まれないこともある。物質３２を示す部分的に反射された環境光４８が、図４７Ｃに示されている。
【０１２６】
物質３２を示す環境光４８は、変換材料３０によって変換された環境光４６、４８に変換されるべき光源光４２として受けられてもよく、これは、半導体発光デバイス４０によって受けられてもよい。変換された環境４６、４８が、図４７Ｄに示されている。半導体発光デバイス４０は、環境光４８を検出してもよく、これは、コントローラ６１によって解析されて、放出された照明光４４と検出された環境光４８との間の差を判定してもよい。差は、図４７Ｅに表示されている。次いで、コントローラ６１は、メモリ６４に含まれる情報で、光の差が発生する波長域を比較して、どの物質が環境に存在し得るのかを判定する。コントローラ６１は、環境光において検出された差に関する解析を実行する際に、先行する波長変換を考慮してもよく、これを補正し得る。あるいは、コントローラ６１は、ネットワーク６９に接続される別の装置のメモリ６４に含まれる情報で、光の差を比較してもよい。
【０１２７】
本発明の実施形態によれば、照明システム１０は、イベント発生時に警報を生成してもよい。警報は、ネットワーク６９に含まれる追加的なノードに送信されてもよいし、他の方法でネットワークに接続される装置に送信されてもよいし、あるいは観察者に表示されてもよい。警報を始動するイベントは、物体または物質の存在などの環境の状態の検出を含んでもよい。イベントは、あるいは、状態が、既定または動的に決定され得る閾値レベルを上回って増大する場合、警報を始動してもよい。ネットワーク６９にわたる通信は、デジタルで行われてもよい。あるいは、警報の伝達は、警報波長、または警報が生成されたことを示すように指定されている波長を放出することによって行われてもよい。さらに、警報は、環境における危険な状態の検出に応じて、可視光、例えば、点滅する赤色光の放出の際に伝達されてもよい。
【０１２８】
本発明の実施形態によれば、同期信号は、複数のノードに放出されて、ノードの動作を同期させてもよい。例えば、ノードは、環境の状態を対象にし、解析し、またはその解析を確認するために同期されてもよい。あるいは、同期信号は、画像またはその他の環境の視覚表現を同期するために用いられてもよい。さらに、同期信号は、ネットワーク６９に含まれるノードの少なくとも一部分にわたる共有処理作業を同期させてもよい。当業者は、本開示の利益を得た後であれば、同期信号で行われ得る多くの追加的な動機動作を理解するであろう。
【０１２９】
本発明の実施形態によれば、環境において検出される環境光４８、またはセンサによって検出されるその他の状態の解析は、ネットワーク６９に含まれる複数のノードにわたって共有されてもよい。データの共有解析は、例えば、当業者には理解される、分散コンピューティングを用いて行われてもよい。一般に、分散コンピューティングは、複雑な計算を複数の離散的な計算に構築してもよく、そのそれぞれは、ネットワーク６９にわたる１つまたは２つ以上のノードに分散されて、並列に実行され得る。離散的な計算が完了した後、それらの結果は、複雑な計算からの１つの結果へと組み合わされてもよい。
【０１３０】
本発明の実施形態によれば、波長変換材料３０は、光源と環境との間に含まれて、生物学的に影響がある光を生成してもよい。光源光４２は、例えば、ＬＥＤなどの半導体発光デバイス４０であってもよい。生物学的に影響がある光は、有機体に生物学的な影響を引き起こし得る１つまたは２つ以上の波長域を含んでもよい。例として、変換材料３０は、光源光４２を、メラトニンなどの注意力に影響を与える生物学的化学物質を増加する波長を含む変換された光４６に変換するように含まれてもよい。
【０１３１】
環境への生物学的に影響を与える波長域の選択的導入の非限定的な例をここに説明する。この例では、照明システム１０は、人物が環境に存在するかを検出し得る。照明システム１０は、環境光４８を検出することから受信した情報を解析することによって、この決定を成し得る。このような情報は、熱特性、近似分散、動き、画像、ビデオ、パターン、またはその他の検出された情報を含んでもよい。次いで、照明システム１０は、生物学的に影響を及ぼす変換材料３０の近くに配置された状態で、１つまたは２つ以上の光源を有効にして、生物学的に影響のある変換された光４６を放出する。生物学的に影響がある光は、環境における人物を入眠させ得る。眠気の影響のために、室内の人物は注意力が低下した状態になり、応答時間が遅くなり、その環境で行われるあらゆる後続の動作に戦術的優位を提供する。
【０１３２】
以下の実施形態は、動作中の本発明の構成要素を説明するのを目的としており、照明システム１０は、環境光４８を感知することによって、１つまたは２つ以上の環境に存在する状態を感知してもよい。当業者は、以下の実施形態が、明確にする目的で含まれており、いかなる本発明の実施形態にも限定を課すものではないことを理解するであろう。本開示の利益を得たならば、当業者は、本開示に説明される本発明の範囲および精神に一致するさらなる実施形態が、本明細書に含まれることを理解するであろう。
【０１３３】
ここで図４８から図５１を参照して、アレイ３９を含んで、比較的低解像度で一連の画像を検出および比較する照明システム１０の実施形態が、ここに説明される。この実施形態では、光源およびセンサは、半導体発光デバイス４０であってもよい。半導体発光デバイス４０は、８×８正方形のアレイ３９に構成されてもよい。しかしながら、当業者は、任意の数の半導体発光デバイス４０が、一次元または多次元構成で含まれ得ることから、事実上任意の形状のアレイ３９に構成されてもよいことを理解するであろう。
【０１３４】
アレイ３９に含まれる半導体発光デバイス４０の動作は、照明光４４の放出と、環境光４８の検出との間で選択可能であってもよい。半導体発光デバイス４０は、互いに独立な間隔で、重なり合う間隔で、または実質的に同時に、放出と検出との間を選択可能であってもよい。半導体発光デバイス４０は、事実上、光放出および検出の周期を循環して、繰り返し放出と検出との間を選択可能であってもよい。
【０１３５】
１つまたは２つ以上の半導体発光デバイス４０が環境の環境光４８を検出し得ることから、半導体発光デバイス４０は、検出された環境光４８に関するデータをコントローラ６１に解析のために送信してもよい。コントローラ６１は、半導体発光デバイス４０によって感知され得るにつれて、データの各点を連結して、画像を生成してもよい。画像は、アレイ３９に含まれる半導体発光デバイス４０の数と、環境光４８が各半導体発光デバイス４０によって感知され得る、環境における点の数とに関して分解能を有し得る。
【０１３６】
ここで図４８を参照して、照明システム１０によって感知される、説明のための画像がここに説明される。この説明のための画像は、下方に向けて標的環境の上方に配置された固定設備によって検出され得る。環境において検出された光の比視感度は、環境に位置している物体を示し得るのだが、数値による尺度によって表示されてもよい。この説明のための画像では、数値による尺度は０から４の範囲である。当業者は、数値による尺度が最小値と最大値との間で任意の数の間隔を含み得ることを理解するであろう。
【０１３７】
複数の物体が、環境に配置されていてもよい。第１および第２の物体は、照明システム１０によって感知される領域のほぼ上半分に配置されることもある。物体の最高点が物体の中心付近に配置され得ることから、物体に最も近く環境から反射される光の量は、物体の存在しないその他の点よりも多くなり得る。加えて、第３の物体は、照明システム１０によって感知される領域のほぼ左下部分に配置されることもある。
【０１３８】
図４８に示されている例では、半導体発光デバイス４０は、様々なレベルの視感度が飽和領域を取り囲む状態で、位置（３，５）で第１の物体から環境光４８の飽和量を感知することもある。半導体発光デバイス４０は、様々なレベルの視感度が飽和領域を取り囲む状態で、位置（６，６）で第２の物体から環境光４８の飽和量を感知することもある。さらに、半導体発光デバイス４０は、様々なレベルの視感度が飽和領域を取り囲む状態で、位置（３，１）および（３，２）で第３の物体から環境光４８の飽和量を感知することもある。
【０１３９】
コントローラ６１は、アレイ３９に含まれる半導体発光デバイスによって感知されるレベルを処理して、物体が、照明システム１０が検出し得る環境に存在することを判定してもよい。次いで、コントローラ６１は、例えば、半導体発光デバイス４０を制御して、物体が環境に存在することを受け、照明光４４の放出を増加してもよい。コントローラ６１は、追加的に、近似分散を解析してもよく、これは、物体の位置と動きを判定するのに用いられて、環境の状態の判定を行ってもよい。例えば、コントローラ６１は、第１および第２の物体が、おそらく会話中の人であることを判定してもよい。次いで、照明システム１０は、マイクロホンを有効にしてもよく、これは、照明システム１０に含まれる、または接続されて、本例における会話の内容などの環境の追加的な状態を感知してもよい。当業者は、本発明の範囲内に含まれる、環境からの情報を感知し得る追加的なセンサを理解するであろう。
【０１４０】
加えて、本発明の実施形態では、照明システム１０は、一連のパルス光放出を介してデータを送信するなどの上述のデータ通信を用いることによって、感知された状態を伝達してもよい。照明システム１０は、追加的な環境センサによって感知される情報をネットワーク６９に含まれ得る１つまたは２つ以上の追加的なノードに送信または中継してもよい。
【０１４１】
照明システム１０は、環境に存在する環境光４８の視感度を感知することによって、環境をサンプリングし続けてもよい。環境を連続的にサンプリングすることによって、コントローラ６１は、感知された環境光４８を解析して、環境の状態に関するさらなる判定を行ってもよい。加えて、追加的なノードがネットワーク６９に加えられ得ると、応じて、ノードのネットワーク６９の計算能力も高められ得る。この計算能力の向上は、例えば、分散コンピューティングによって達成されてもよい。
【０１４２】
半導体発光デバイス４０は、様々な半導体材料を備える、または様々な変換材料３０に隣接して配置される、あるいはこれらの両方を行って、様々な波長に関する光の視感度を検出してもよい。これらの波長ベースの視感度は、コントローラ６１によって解析されて、様々な波長に対する画像を生成してもよい。複数の波長域を表す画像の例には、カラー画像が含まれ得る。さらに図４９を参照すると、環境における各サンプル点の比視感度は、視覚表示に変換されてもよく、これは、色またはシェーディングを用いて、環境において検出された視感度および波長レベルを表し得る。
【０１４３】
ここで図５０を参照すると、後続の画像は、照明システム１０によって追加的に感知され得る。後続の画像は、図４８に関して説明した感知動作と同様に感知され得る。図５０を参照すると、後続の感知動作は、環境に配置されている物体を感知し得る。この例では、第１および第２の物体は、図４８の例において感知またはサンプリングされた環境とほぼ同じ位置に配置され得る。この後続の感知動作では、半導体発光デバイス４０は、様々なレベルの視感度が飽和領域を取り囲む状態で、位置（３，５）および（３，６）で第１の物体から環境光４８の飽和量を感知することもある。半導体発光デバイス４０は、追加的に、様々なレベルの視感度が飽和領域を取り囲む状態で、位置（７，５）および（７，６）で第１の物体から環境光４８の飽和量を感知することもある。
【０１４４】
コントローラ６１は、アレイ３９に含まれる発光半導体によって感知されるレベルを処理して、第１および第２の物体が、照明システム１０が感知し得る現場に存在することを判定してもよい。コントローラ６１は、追加的に、最後のサンプリング周期以来、物体が実質的に移動していないことを判定することもできる。しかしながら、コントローラ６１は、物体の光反射パターンが各サンプリング周期間でわずかに移動していることを判定し得る。コントローラ６１は、追加的に、例えば、この移動パターンが会話を示していることを判定し得る。
【０１４５】
半導体発光デバイス４０は、追加的に、様々なレベルの視感度が飽和領域を取り囲む状態で、位置（７，１）および（７，２）で第３の物体から環境光４８の飽和量を感知することもある。サンプリング周期間における物体の移動は、動きが発生したことを示し得る。次いで、コントローラ６１は、例えば、第３の人物または物体が、環境を巡回していることを判定し得る。照明システム１０は、それがその他の画像に対して比較して、さらなるパターンを検出する、環境からの画像を検出し続けてもよい。例えば、スクリーン下方の人物が、実質的に繰り返しのパターンで連続的に動く場合、照明システム１０は、人物が、単に環境を横切っているのではなく、巡回していることをより確信を持って判定し得る。
【０１４６】
当業者は、発光半導体によって感知される環境光４８が、環境における感知された状態をもたらすのに発光半導体を飽和する必要はないことを理解するであろう。コントローラ６１は、飽和量の環境光４８を含まない感知された環境光４８を解析して、状態が環境に存在し得るかを判定してもよい。加えて、当業者は、発光半導体によって検出される光のレベルが高まると、コントローラ６１によって行われる解析の精度が対応して高められ得ることを理解するであろう。
【０１４７】
図５０の感知された環境は、図５１に示されるような画像として視覚的に表現されてもよい。図４９および図５１の画像は、一連の画像に連結されて、ビデオを、各画像がビデオのフレームである状態で生成する。図５１の感知された画像は、照明システム１０によって感知される１つまたは２つ以上のその他の画像と比較されて、パターンおよび画像間の差を判定してもよい。パターンは、解析されて、物体または人物の存在、動き、またはその他の状態などの環境の状態を検出してもよい。
【０１４８】
本発明の実施形態によれば、高分解能画像を検出可能なセンサのアレイ３９が、図５２から図５４に沿ってここに説明される。この例では、光源およびセンサのアレイ３９は、半導体発光デバイス４０として含まれ得るが、検出可能な物体に面する平面上に配置されてもよい。本例では、限定するものではないが、アレイ３９は、検出する標的人物の顔に位置を合わせて配置されて、１つまたは２つ以上の壁に含まれてもよい。当業者は、追加的なアレイ３９を含む１つまたは２つ以上のノードが、環境における様々な点で通信可能に接続されて、画像および環境からのその他の状態の分解能を高めてもよいことを理解するであろう。
【０１４９】
まず図５２を参照すると、センサのアレイ３９は、図４９および図５１ならびにその他の先の例よりも高い詳細度で環境における物体を検出し得る。照明システム１０が、環境における点の数をより多くサンプリングし得ることから、
結果として得られる画像の分解能は、それに応じて増大し得る。さらに図５３を参照すると、環境において、照明システム１０によって点の数がさらに多くサンプリングされた結果、検出された画像の分解能は高まり、顔の決定的な特徴を明確に示し得る。顔の特徴、または注目する標的人物または物体のその他の決定的な特徴は、注目する人物または物体を特定するのに用いられてもよい。
【０１５０】
さらに図５４を参照すると、分解能をさらに強化した画像は、十分なセンサを環境における物体に向けた状態で検出され得る。先に言及したように、センサは、半導体発光デバイス４０であってもよい。センサは、物体をよりよく識別するために環境内の小さい領域に集中するように構成可能であってもよい。図５４に示す例のように、物体は、識別すべき環境における人物の目であってもよい。照明システム１０は、環境における目の存在を認識してもよく、これに対して、目の決定的な特徴が検出されて、高い精度で人物を識別し得る。
【０１５１】
加えて、アレイ３９に含まれるセンサは、変形可能または圧電基板を含むことによって、環境における狭い領域に集中してもよい。例えば、照明システム１０は、人物が環境に存在することを示す、環境の状態を概して検出し得る。次いで、照明システム１０は、センサをある角度から環境光４８を検出するように調整して、環境内のより狭い領域に集中して、より高分解能を提供してもよい。基本的には、本実施形態によれば、環境の状態が検出され得る点の数はほぼ同じのままであるが、点が集中する領域は小さくなって、画像の分解能が増加する。
【０１５２】
アレイ３９の半導体発光デバイス４０は、照明光４４の放出と、環境光４８の感知との間をインテリジェントに切り替えてもよい。各半導体発光デバイス４０が面する方向は、例えば、変形可能または圧電基板を替えることによって移動可能であってもよい。照明システム１０は、半導体発光デバイス４０を調整して、照明光４４を、そのデューティサイクルの一部分の間、概して前方に放出してもよい。この前方への放出は、有利なことに、人間の観察者には、照明システム１０を普通の照明装置と区別のつかないものにみせ得る。
【０１５３】
しかしながら、デューティサイクルの追加的な部分の間、照明システム１０は、環境内の標的空間から環境光４８を感知してもよい。照明システムは、波長増強検出で環境における物体に集中するなど、高分解能で、標的空間からの環境光４８を感知してもよい。この集中的な検出の間、アレイにおけるかなりの数の半導体発光デバイス４０は、環境における標的物体に面するように位置決め可能であってもよい。この標的動作は、照明システム１０が環境光を、検出可能な物体に対して集中した空間から点の数を多くして検出するのを可能にし得る。波長が検出された後、半導体発光デバイス４０は、再び、照明光４４をほぼ前方方向に放出するように配置されてもよい。
【０１５４】
光源およびセンサが環境の周囲に三次元で配置される本発明の実施形態によれば、照明システム１０は、環境の三次元表現を検出し得る。光源およびセンサは、半導体発光デバイス４０として含まれていてもよい。複数の半導体発光デバイス４０は、環境中に分散されて、半導体発光デバイス４０からの環境における物体の距離を検出してもよい。複数の半導体発光デバイス４０は、複数の平面上に配置され得る複数の角度から物体への距離を決定してもよい。コントローラ６１、またはネットワーク６９にわたる複数のコントローラ６１は、照明システム１０における半導体発光デバイス４０によって検出された距離および角度を解析して、環境の三次元空間に対する物体の位置を判定してもよい。
【０１５５】
より具体的には、限定するものではないが、複数の半導体発光デバイス４０、または半導体発光デバイス４０を含む複数のアレイ３９もしくはノードは、環境内に配置されて、様々な位置で感知されてもよい。この構成では、半導体発光デバイス４０は、環境内の様々な平面上にあって、様々な角度および方向から環境光４８を感知し得る。１つまたは２つ以上のコントローラ６１は、複数の角度および方向から感知された環境光４８を解析して、環境の多次元表現を構築してもよい。
【０１５６】
コントローラ６１は、波長、色度、および視感度に関する情報を収集して、環境の一次元表現を構築してもよい。コントローラ６１は、上述のように、画像またはビデオであり得る二次元表現を構築してもよい。加えて、コントローラ６１は、環境の三次元表現を構築して、環境における人、物体、および物質の相対的な位置を示してもよい。環境の三次元表現の計算は、計算上難しいこともある。計算は、ネットワーク６９に含まれるコントローラ６１間に分散されてもよい。三次元環境をレンダリングするのに追加的な処理が必要となり得る場合、１つまたは２つ以上の追加的なコントローラ６１、またはその他の処理装置は、ネットワーク６９に通信可能に接続されてもよい。
【０１５７】
図５５から図５６を参照すると、本発明の実施形態によれば、環境は、道路またはその他の方法で航行可能な通路として規定されてもよい。当業者は、本実施形態の変形が、道路または自動車が走るその他の通路に限定されるものとはみなさないはずである。半導体発光デバイス４０は、道路の近くに配置された１つまたは２つ以上の街灯９２に含まれてもよい。街灯９２は、例えば、少なくとも部分的に道路の頭上に配置されてもよい。
【０１５８】
各街灯９２は、街灯９２のネットワーク６９におけるノードであってもよく、これは、まとめて照明システム１０を含んでもよい。ノードは、データ光４５を送受信することによって、または当業者に理解される別のネットワーク通信プロトコルを用いて、互いに相互通信してもよい。街灯９２は、道路および道路上に配置された物体３５などの環境の状態を検出可能であってもよい。状態に関する情報は、ネットワーク６９に接続された装置に送信されてもよい。ネットワーク６９における各ノードは、ノードの視野内に配置された環境の領域における状態を検出し得る。ネットワーク６９における複数のノードは、互いに通信して、それらが、その他のノードによって感知される状態を認識するようにして、視界９３を規定してもよい。
【０１５９】
具体的かつ非限定的な例として、明確にする目的で、かつ、本発明をいかなる形でも限定する意図なく提示されるのだが、図５５から図５６は、ネットワーク６９におけるノードとしての街灯９２の使用を示している。街灯９２は、視界９３内に、本実施例における戦車などの物体３５を検知し得る。街灯９２は、道路上に戦車を感知すると、警報を生成するようにプログラムされてもよく、これは、警報を受信するように意図されるネットワーク６９に接続されたノードまたは装置に伝達されてもよい。目的の受信側ノードは、例えば、感知する街灯９２から離れた街に配置されてもよいし、兵舎に配置されてもよいし、道路上の別の車両に含まれていてもよい。
【０１６０】
目的の受信側ノードが、戦車の方向に向かう道路上の人員運搬車と仮定すると、照明システム１０は、人員運搬車に、現在の経路が危険であり得ることを警告し得る。人員運搬車は、１つまたは２つ以上のノードを、例えば、人員運搬車のヘッドライトに含んでもよい。ヘッドライトノードは、道路に立ち並ぶ１つまたは２つ以上の街灯９２からデータ光４５の一斉同報を受信し得る。インターフェース装置が搭載され、人員運搬車は、搭乗者にこの先の危険の可能性を警告し、オプションで別の経路を提案する警報を受信し得る。
【０１６１】
当業者は、環境が、例えば、室内、兵舎、船舶、または都市などの、事実上任意の領域または空間を含み得る追加的な例を理解するであろう。加えて、環境における１つまたは２つ以上の物体３５の追跡が望まれることもある。追跡は、地理的な位置情報、動作状態情報、または物体３５に関係し得る任意のその他の情報を含んでもよい。例えば、作戦司令センターは、都市の全域で、人員運搬者の位置および状態の追跡を望み得る。人員運搬車は、そのヘッドライトを介してデータ光４５を送信してもよく、これは、都市中に配置された街灯９２のネットワーク６９によって受信され分散されてもよい。データ光は、作戦司令センターによって受信され得るまで繰り返され、または中継され、あるいはこれらの両方が行われ得る。データ光４５は、近似位置、燃料レベル、乗員数、速さ、または人員運搬車に関する事実上任意のその他の通信可能な情報に関する情報を含んでもよい。
【０１６２】
本発明の実施形態によれば、照明システム１０は、暗視動作を含んでもよい。照明システム１０に含まれる半導体発光デバイス４０は、赤外光または紫外線光などの人間に可視のスペクトル外の光を一斉同報してもよい。熱特性などの追加的な環境の状態はまた、非可視光を放出および検出することによって検出されてもよい。
【０１６３】
本発明の実施形態によれば、照明システム１０に含まれる１つまたは２つ以上のアレイ３９は、光源ではなく、センサを含んでもよい。半導体発光デバイス４０は、センサとして用いられてもよいが、これは、照明光４４を放出しないように構成または制御され得る。センサのアレイ３９は、限定されるものではないが、赤外光などの様々な波長の環境光４８を検出し得る。当業者は、赤外光が、環境において検出される１つまたは２つ以上の物体３５に関係し得る、熱特性を示し得ることを理解するであろう。
【０１６４】
本発明の実施形態によれば、低遅延の電力供給源が照明システム１０に含まれて、コントローラ６１、１つまたは２つ以上の光源、および照明システム１０に含まれ得る追加的な構成要素に電力を供給してもよい。電力供給源は、照明システム１０に含まれる光源のもの以下のスイッチング待ち時間を有して、電力供給源が、スイッチング速度を制限しないように、ひいては潜在的には、環境のサンプリングレート、および、データ光４５に含まれるデータの送信速度の両方、またはいずれか一方を制限しないようにし得る。高速なスイッチングレートおよび低遅延期間によって定義される、追加的な効率的電子部品は、照明システム１０に含まれてもよい。加えて、高速に減衰する燐光体、蛍光体、またはその他の波長変換材料３０は、照明システム１０に用いられて、各光源に対して光の放出と検出との間の高速スイッチングを提供してもよい。
【０１６５】
本発明の実施形態によれば、追加的な装置は、ネットワーク６９に接続されもよい。追加的な装置は、ネットワーク６９に含まれる１つまたは２つ以上のノードと通信してもよい。追加的な装置は、データ光４５、または当業者に理解される別のネットワーク通信プロトコルを用いてノードと通信してもよい。ネットワーク６９に接続される追加的な装置の例は、限定されるものではないが、懐中電灯、キーホルダー、時計、ヘッドライト、ルータ、テレビ、コンピュータ、ペン、またはセンサ、コントローラ、メモリ、およびオプションで光源を含み得る、事実上任意のその他の装置を含んでもよい。
【０１６６】
前述の説明および関連の図面に提示された本教示の利益を得たならば、本発明の多くの変形およびその他の実施形態が当業者の心に浮かぶであろう。したがって、本発明は、開示された具体的な実施形態に限定されるものではなく、変更および実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図３Ｘ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１−３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｃ】
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【図４５Ｅ】
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【図４６】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４７Ｃ】
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【図４７Ｄ】
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【図４７Ｅ】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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