(57)【要約】【課題】トンネル入口用照明制御システムにおいて、計測機器による輝度データの出力異常があった場合でも、トンネル内の照明器具の調光レベルを適切に制御する。【解決手段】照明制御システム１は、調光レベルが可変である複数の照明器具２と、照明器具２を調光制御する制御装置３と、トンネル坑口周囲の輝度を計測する計測装置４と、を備える。計測装置４は、トンネル坑口周囲の画像を撮像する撮像器４１と、撮像器４１が撮像した画像の輝度分布からトンネル坑口の輝度を算出する画像処理装置４２と、を有し、制御装置３は、画像データ及び輝度データを含む各種メディア信号をシステム外部端末との間で送受信するメディア信号送受信部３５と、を有し、トンネル抗口の輝度データに基づいて設定される調光レベル又はメディア信号送受信部３５を介して受信したメディア信号により指示される調光レベルに基づいて照明器具２を調光制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内に配されて調光レベルが可変である複数の照明器具と、前記照明器具を調光制御する制御装置と、トンネル坑口周囲の輝度を計測する計測装置と、を備えた照明制御システムであって、
前記計測装置は、前記トンネル坑口周囲の画像を撮像する撮像器と、前記撮像器が撮像した画像における前記トンネル坑口周囲の輝度分布からトンネル坑口の輝度を算出する画像処理装置と、を有し、
前記制御装置は、所定の所要路面輝度が得られるように前記照明器具の各調光レベルを定めた調光制御信号を生成する制御部と、前記撮像器が撮像した画像データ及び前記画像処理装置で算出された輝度データを含む各種メディア信号をシステム外部端末との間で送受信するメディア信号送受信部と、を有し、前記画像処理装置が算出したトンネル抗口の輝度データに基づいて設定される調光レベル又は前記システム外部端末から前記メディア信号送受信部を介して受信したメディア信号により指示される調光レベルに基づいて前記照明器具を調光制御することを特徴とする照明制御システム。
【請求項２】
前記システム外部端末は、インターネットを介して前記メディア信号送受信部と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記照明器具の各調光レベルを定めた調光制御信号を電力線通信により伝送する電力線搬送部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明制御システム。
【請求項４】
前記電力線搬送部から電力線通信により伝達された前記調光制御信号を、前記照明器具の調光様式に応じた制御信号に変換する調光信号変換部を更に有することを特徴とする請求項３に記載の照明制御システム。
【請求項５】
トンネル内の環境情報を取得する情報取得部を更に備え、
該情報取得部は、前記電力線搬送部を介した電力線通信により前記制御装置に接続されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記画像処理装置による算出輝度に応じて無段階に生成された輝度データを、前記照明器具を複数の段数別の調光レベルで点灯制御する制御信号に変換する調光レベル変換部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車道路のトンネル入口照明に用いられる照明制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昼間の明るい野外を自動車で走行している運転者が、走行方向前方にあるトンネル坑口を見たとき、トンネル内が暗黒に見え、トンネル内に進行した前走車を見失うことがある。このような現象はブラックホール現象と呼ばれ、高速道路等において事故や渋滞を引き起こす要因となる。
【０００３】
このようなブラックホール現象を抑制するために、トンネル入口から一定距離の区間において、入口側の野外輝度に対応した明るさから、トンネル奥側の基本照明の明るさまで、照明器具の照射量を徐々に落とすように調光する照明制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この照明制御システムによれば、屋外輝度の変化に追従して、トンネル坑口における照明光の照射量をキメ細かく設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４５５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記照明制御システムにおいて、輝度計による輝度の計測結果が、トンネル坑口周囲の現実の輝度を反映していない場合、トンネル内の明るさを適切に維持できないことがある。例えば、トンネル坑口近傍に配置された輝度計の検出部に、植物の枝葉やゴミ、鳥の巣等が覆いかぶさると、輝度計はトンネル坑口の現実の輝度よりも低い輝度を計測することになる。上記照明制御システムは、周囲の天候等によるトンネル坑口を含むその周囲の輝度分布を考慮した屋外輝度の変化に速やかに対応して、自動的にトンネル内の明るさを制御できる反面、輝度計によって現実の輝度が適切に計測されない場合には、上述したブラックホール現象を効果的に抑制できない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、計測機器による輝度データの出力異常があった場合でも、トンネル内の照明器具の調光レベルを適切に制御することができる照明制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、トンネル内に配されて調光レベルが可変である複数の照明器具と、前記照明器具を調光制御する制御装置と、トンネル坑口周囲の輝度を計測する計測装置と、を備えた照明制御システムであって、前記計測装置は、前記トンネル坑口周囲の画像を撮像する撮像器と、前記撮像器が撮像した画像における前記トンネル坑口周囲の輝度分布からトンネル坑口の輝度を算出する画像処理装置と、を有し、前記制御装置は、所定の所要路面輝度が得られるように前記照明器具の各調光レベルを定めた調光制御信号を生成する制御部と、前記撮像器が撮像した画像データ及び前記画像処理装置で算出された輝度データを含む各種メディア信号をシステム外部端末との間で送受信するメディア信号送受信部と、を有し、前記画像処理装置が算出したトンネル抗口の輝度データに基づいて設定される調光レベル又は前記システム外部端末から前記メディア信号送受信部を介して受信したメディア信号により指示される調光レベルに基づいて前記照明器具を調光制御することを特徴とする照明制御システム。
【０００８】
上記照明制御システムにおいて、前記システム外部端末は、インターネットを介して前記メディア信号送受信部と接続されていることが好ましい。
【０００９】
上記照明制御システムにおいて、前記制御装置は、前記照明器具の各調光レベルを定めた調光制御信号を電力線通信により伝送する電力線搬送部を有することが好ましい。
【００１０】
上記照明制御システムにおいて、前記電力線搬送部から電力線通信により伝達された前記調光制御信号を、前記照明器具の調光様式に応じた制御信号に変換する調光信号変換部を更に有することが好ましい。
【００１１】
上記照明制御システムにおいて、トンネル内の環境情報を取得する情報取得部を更に備え、該情報取得部は、前記電力線搬送部を介した電力線通信により前記制御装置に接続されていることが好ましい。
【００１２】
上記照明制御システムにおいて、前記制御装置は、前記画像処理装置による算出輝度に応じて無段階に生成された輝度データを、前記照明器具を複数の段数別の調光レベルで点灯制御する制御信号に変換する調光レベル変換部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、メディア信号送受信部が外部端末に接続されることにより、撮像器が撮像した画像データを例えばトンネル監視制御センタ等で監視することができ、画像データから、輝度データの出力異常を確認することができる。また、制御装置は、画像処理装置が算出した輝度データに基づいて設定される調光レベルだけでなく、システム外部端末からのメディア信号により指示される調光レベルに基づいて照明器具を調光制御する輝度が適切に計測されない場合でも、トンネル内の照明器具の調光レベルを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明制御システムの概略構成図。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は、上記照明制御システムで用いられる撮像器で撮像されるトンネル画像を示す模式図。
【図３】（ａ）は等価光幕輝度と順応輝度との関係を示す図、（ｂ）は順応輝度と所要路面輝度との関係を示す図。
【図４】標準的なトンネル坑口までの距離と順応輝度との関係を示す図。
【図５】等価光幕輝度の角度特性を説明するための図。
【図６】計測装置の配置と測定軸を説明するための図。
【図７】トンネル坑口までの距離と順応輝度との関係を示す図。
【図８】上記実施形態の変形例に係る照明制御システムの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る照明制御システムについて、図１乃至図７を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の照明制御システム１は、トンネルＴ内に配された複数の照明器具２と、照明器具２を調光制御する制御装置３と、トンネル坑口Ｔ０に接近する運転者の順応輝度を計測する計測装置４と、を備える。この照明制御システム１は、昼光がトンネル内部にまで差し込まない、トンネル延長が１００ｍ以上であるトンネルＴの入口照明に好適に用いられる。照明器具２は、トンネルＴの天井部又は隅角部に、車両走行方向に沿って所定間隔で配置される。計測装置４は、トンネル坑口Ｔ０からトンネルＴ外の所定の視距位置までの範囲において、トンネル坑口Ｔ０に接近する運転者の順応輝度を計測する。
【００１６】
照明器具２は、制御装置３からの調光制御信号に基づき、各調光レベルを任意に制御することができる。照明器具２は、各種の光源２１と、光源２１を点灯制御する照明制御部２２と、を有する。照明器具２の光源には、例えば、制御装置３から出力された調光信号（例えばＰＷＭ信号のオンデューティ比）に応じて、光出力を可変とすることができるＬＥＤが好適に用いられる。照明器具２は、少なくともトンネルＴ内の路面を効果的に照明できるように配置されていればよく、その配光が、道路横軸に対して対称であっても、車両進行方向（プロビーム照明）であっても、それと逆の方向（カウンタービーム照明）であってもよい。照明制御部２２は、汎用のマイコン等から成り、所定の制御信号によって指令された調光レベルで光源２１を点灯させる。
【００１７】
計測装置４は、トンネル坑口Ｔ０周囲の画像を撮像する撮像器４１と、撮像器４１が撮像した画像から等価光幕輝度及び路面輝度を算出する画像処理装置４２と、画像処理装置４２の計測結果から運転者Ｄの順応輝度を計測する順応輝度算出部４３と、を備える。撮像器４１は、設計速度や実際の走行速度から決定される所要の視距だけトンネル坑口Ｔ０から離れた位置における野外輝度を計測又は算出可能な位置に設けられる。
【００１８】
撮像器４１は、図２（ａ）に示すように、トンネル坑口Ｔ０周囲のデジタル画像を撮像する。画像処理装置４２は、このデジタル画像におけるトンネル坑口Ｔ０周囲の輝度分布から等価光幕輝度及び路面輝度を算出する。そして、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、上記デジタル画像をズームし、撮像器４１とトンネル坑口Ｔ０との距離にズーム比率で除した値を視距位置に擬制して、トンネル坑口Ｔ０から離れた夫々の視距位置における等価光幕輝度及び順応輝度を算出する。なお、順応輝度は、上述したように、等価光幕輝度だけでなく、中心窩順応輝度にも依存する。しかし、トンネル接近中の運転者の中心窩順応輝度は、運転者が主に路面を走査しながら走行する傾向があるので、実質的に路面輝度に等しい。そこで、本実施形態の順応輝度算出部４３は、中心窩順応輝度に換えて、路面輝度に基づいて順応輝度を計測する。順応輝度算出部４３は、各等価光幕輝度及び路面輝度から、トンネル坑口Ｔ０から離れた夫々の視距位置における順応輝度を計測し、その計測情報を制御装置３へ送信する。
【００１９】
制御装置３は、受信した計測情報に基づいて順応曲線を生成する順応曲線生成部３１と、順応曲線に対応する所要路面輝度を算出する所要路面輝度算出部３２と、所要路面輝度が得られるよう照明器具２の各調光レベルを定めた調光制御信号を生成する制御部３３と、を備える。
【００２０】
図３（ａ）（ｂ）は、等価光幕輝度Ｌｅｑが２００ｃｄ／ｍ２として、路面輝度Ｌａｆが５０００ｃｄ／ｍ２として計測されたときの順応輝度Ｌ１及び所要路面輝度Ｌ２の算出する手順を示す。等価光幕輝度Ｌｅｑ２００ｃｄ／ｍ２、路面輝度Ｌａｆ５０００ｃｄ／ｍ２であるときの順応輝度Ｌ１は、図３（ａ）に示すように、４７００ｃｄ／ｍ２と算出される。そして、順応輝度Ｌ１であるときの所要路面輝度Ｌ２は、図３（ｂ）に示すように、２００ｃｄ／ｍ２と算出される。なお、図３（ｂ）は、視標の提示時間が０．１秒、視標の視角寸法が７分、視認確率７５％である実験条件で計測されたものである。また、ここで示す計算例は、国際照明委員会が推奨する値であり、国内基準に比べて２倍程度高い値となっている。従って、本実施形態の照明制御システム１を国内道路のトンネル照明に採用する際には、トンネル坑口から０ｍにおける所要路面輝度を国内基準の値とし、以降は順応輝度の相対値に準じて所要路面輝度を漸減させればよい。
【００２１】
照明制御システム１が高速道路のトンネル入口照明に適用される場合、撮像器４１は、例えば、トンネル坑口から１５０ｍの地点に設けられる。ここで、図４に、過去の調査研究（K.Narisada et al：Adaptation luminance of driver’s eyes approaching a tunnel entrance in daytime，CIE，Kyoto（1979））における、標準的なトンネル坑口までの距離と順応輝度の相対値との関係を示す。同図から、トンネル坑口までの距離が１５０ｍ以上における順応輝度には、顕著な変化がないことが分かる。日本国内における車道の最高速度１００ｋ／ｍの条件における計測距離は１６０ｍなので、１６０ｍ以上の距離における順応輝度は実用的に必要ない。従って、トンネル坑口から１５０ｍの地点における等価光幕輝度を測定すれば、トンネル坑口とそこから１５０ｍ地点の間の運転者の順応輝度を推測することができる。なお、画像処理部４５は、画像データから、ソフトウェアを用いて所定の路面部分を抽出して、その平均輝度を算出することで路面輝度を算出し、等価光幕輝度と同時に測定する。
【００２２】
なお、等価光幕輝度は、図５に示すような角度特性を有している。視野中心に発光部を置いたときの等価光幕輝度に比べて、例えば、視線中心から２０°程度離れた位置に同一の輝度を有する発光部の等価光幕輝度は１０００分の１となる。従って、画像処理における等価光幕輝度の測定に際しては、運転者の全視野の輝度分布を考慮して測定する必要はなく、視線中心から２０〜３０度の範囲の輝度分布を測定すれば必要十分であると推測される。一方、路面輝度は、俯角１°において測定するものとされていることから、図６に示すように、測定軸が俯角１°となるように、測定する車道の範囲を設定することが望ましい。また、等価光幕輝度と同じ地点から路面輝度を測定する場合、山岳部の影の影響を考慮して坑口の手前５０ｍより手前の路面に測定軸が交差するように測定するならば、撮像器４４は、俯角１°となるように、約１．７ｍより低い高さに配置することが望ましい。
【００２３】
このようにして、図７に示すように、トンネル坑口までの夫々の距離における順応輝度が求められる。本実施形態においては、画像データのズームにより各輝度を算出するので、複数の輝度測定器を用いることなく、トンネル坑口と撮像器４１の設置位置との間の任意の位置における等価光幕輝度及び順応輝度を算出することができる。従って、各輝度を算出する視距位置を多数設定して、詳細な順応曲線を作成することができ、より適切なトンネル内の路面輝度を得ることができる。
【００２４】
図１に示したように、制御装置３では、画像処理装置４２が算出した輝度データ（順応輝度）に基づき、算出された所要路面輝度が得られるよう、各照明器具２の調光レベルを無段階で設定し、制御部３３は、設定された調光レベルに応じた調光制御信号を生成する。また、制御装置３は、調光制御信号を電力線通信（ＰＬＣ）により出力する電力線搬送部３４と、撮像器４１が撮像した画像のデータ及び画像処理装置４２で算出された輝度のデータを含む各種メディア信号をシステム外部端末との間で送受信するメディア信号送受信部３５を有する。制御部３１は、汎用のＣＰＵ及びメモリ等から構成され、上記メモリには各照明器具２のアドレス情報や調光レベルを策定するための各種データテーブルが記録されている。
【００２５】
電力線搬送部３４は、取り込まれたデジタル信号を処理して電力線５で搬送するためのアナログ信号に変調してＰＬＣ信号を生成するＰＬＣチップを有し、ＰＬＣ信号は適宜に波形処理やノイズ処理が施されて電力線５に出力される。
【００２６】
メディア信号送受信部３５は、イーサネット（登録商標）信号といったメディア信号の物理層を処理するイーサネットチップ（不図示）を有し、メディア信号に含まれる電気信号を復調して制御部３１に入力されるデジタル信号を得る。
【００２７】
照明器具２は、電力線搬送部３４から電力線通信により伝達された調光制御信号を受信して、受信した調光制御信号を照明器具２の調光様式に応じた制御信号に変換する調光信号変換部（以下、アダプタ５１）を介して、電力線５に接続されている。このアダプタ５１を用いることで、従来のシステムのプラットフォームで用いられていた照明器具２をそのまま利用することができ、照明制御システム１の導入に伴う工費を抑制することができる。なお、照明制御システム１には、アダプタ５１を内蔵した照明器具２Ａが用いられてもよい。照明器具２Ａは、従来の照明器具２自体の耐用年数が経過したときに、順次取り替えられることが望ましい。
【００２８】
この構成によれば、制御装置３からの調光制御信号を電力線通信により各照明器具２に伝送することにより、各照明器具２を無段階で精細な調光レベルで制御し、ブラックホール現象を抑制し、且つトンネル内の明るさを効率化して省エネを図ることができる。また、調光制御を行う上で、制御装置３と各照明器具２とを接続するワイヤ数が増えないので、本照明制御システム１の導入に伴う工費を抑制することができる。
【００２９】
また、メディア信号送受信部３５は、システム外に配された外部端末６との間でメディア信号を送受信する。外部端末６としては、本システムが導入されたトンネルから離れた位置に所在するトンネル監視制御センタ（不図示）に設置されたコンピュータやホストサーバーが挙げられる。このような外部端末６は、各種のネットワーク機器６１（インターネットルーターやハブ）からインターネットを介してメディア信号送受信部３５と接続される。なお、外部端末６が、ノート型ＰＣやタブレット端末である場合、無線ＬＡＮ等によりメディア信号送受信部３５と接続されてもよい。
【００３０】
このように、メディア信号送受信部３５が各種の外部端末６に接続されることにより、例えば、撮像器４１が撮像した画像データをトンネル監視制御センタ等で監視することができる。これにより、例えば、トンネル坑口近傍に配置された撮像器４１に、植物の枝葉等が覆いかぶさる等により、現実の輝度が適切に計測されない場合でも、トンネル監視制御センタ等で、画像データから、輝度データの出力異常を確認することができる。
【００３１】
また、制御装置３は、画像処理装置４２が算出した輝度データに基づいて設定される調光レベルだけでなく、システム外部端末６からメディア信号送受信部３５を介して受信したメディア信号により指示される調光レベルに基づいて照明器具２を調光制御する。これにより、輝度データの出力異常が確認されたときには、トンネル内の照明器具２の調光レベルを、例えば、トンネル監視制御センタ等から遠隔操作することができ、輝度が適切に計測されない場合でも、ブラックホール現象を効果的に抑制することができる。また、距風や積雪等により道路の制限速度が変更された場合にも、システム外部端末６からメディア信号により指示される調光レベルに基づいて照明器具２を調光制御すれば、トンネル内の明るさを、車両の速度に応じて変化する順応輝度に速やかに対応させることができる。
【００３２】
また、図２（ａ）乃至（ｃ）に示したように、画像データからの演算範囲（マスク）も、トンネル監視制御センタ等から遠隔的に設定することができるので、撮像器４１を設置及び動作設定するときの現場作業を軽減させることができる。また、例えば、照明器具２の点検状況を作業者がタブレット端末等の外部端末６で入力し、その入力情報をトンネル監視制御センタで確認することができるような各種アプリケーションを適用することができる。
【００３３】
また、照明制御システム１は、トンネル内の環境情報を取得する情報取得部７を更に備える。情報取得部７は、電力線搬送部３４を介した電力線通信により制御装置３に接続されている。情報取得部７は、例えば、温度センサ、湿度センサ、熱量センサ等であり、アダプタ７１を介して電力線５に接続される。
【００３４】
この構成によれば、情報取得部７が取得した環境情報を、外部端末６が設置されたトンネル監視制御センタからも確認することができるようになる。また、例えば、制御部３１のメモリに各種環境情報に応じた調光レベルの変換テーブルを記憶させておき、トンネルＴ内の状況に応じて、照明器具２の点灯状態を変化させることができる。これらは、制御部３１、照明器具２の照明制御部２２又は情報取得部７の制御部（不図示）にインストールされるアプリケーションにより実現される。また、各種アプリケーションは、メディア信号送受信部３５を介して、外部端末６が設置されたトンネル監視制御センタに設置された外部端末６等からインストールすることができる。
【００３５】
次に、上記実施形態の変形例について、図８を参照して説明する。本変形例では、制御装置３が、段階的に複数の調光レベルを設定できる従来型の照明器具２’を点灯制御する。図例では、照明器具２’は、１６段階の調光が可能であり、夫々４本の電力線５’により制御装置３と接続されている。
【００３６】
本変形例では、制御装置３は、画像処理装置４２による算出輝度に応じて無段階に生成された輝度データを、照明器具２を複数の段数別の調光レベルで点灯制御する制御信号に変換する調光レベル変換部３６を有する。調光レベル変換部３６は、算出された所要路面輝度に対応するように無段階で設定された調光レベルを、複数の区分（本例では１６区分）に振り分けて、各区分に応じて各電力線５’に出力される調光制御信号のオンオフを制御する。
【００３７】
例えば、高速道路等のトンネルでは、ワイヤ延長が数１００メートルに及ぶことがあり、照明器具も多数である。そのため、上記実施形態の照明制御システムの導入に併せて、照明器具や電力線も全て電力線通信に対応する新型製品を用いると、設備工事及びシステム導入費用が著しく増大する。これに対して、上記変形例によれば、制御装置３又は計測装置４が無段階調光タイプであっても、調光レベル変換部３６が分電盤として機能することにより、既存のプラットフォームを利用することができ、システム導入の初期費用を低減することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、メディア信号送受信部３５は、ネットワーク機器７１だけでなく、画像処理装置部４２とも接続可能とされ、また、汎用の輝度センサ等もカバーし得るように、それら輝度センサと接続するワイヤ接続端子を有していることが望ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１    照明制御システム
２    照明器具
３    制御装置
３３    制御部
３４    電力線搬送部
３５    メディア信号送受信部
３６    調光レベル変換部
４    計測装置
４１    撮像器
４２    画像処理部
５    電力線
５１    調光信号変換部（アダプタ）
６    外部端末（システム外部端末）
７    情報取得部
Ｔ    トンネル
ＩＴ    インターネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
2015204150.tif 000009
【図６】
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