(57)【要約】  開示された実施例は日光取り込みシステム(1)に関する。当該日光取り込みシステムは、入射光を受光する光入射口(2)及び前記光入射口によって受光される出力光を内部空間へ供する光射出口(4)を有する光分配装置を備える。光センサ(6)が、前記入射光を受けて前記入射光の強度を測定し、かつ、前記入射光の強度を表す測定信号を供するように配置される。制御回路(7)が、前記測定信号を受け取り、かつ、前記測定信号に基づく制御信号を、前記光射出口に設けられた人工光源(8)に供するように構成される。前記光センサが受光する入射光だけが、前記光入射口が受光する入射光として作用するように、前記光センサは、前記光入射口に対して設置される。
2014524128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を受光する光入射口及び前記光入射口によって受光される出力光を内部空間へ供する光射出口を有する光分配装置；
前記入射光を受けて前記入射光の強度を測定し、かつ、前記入射光の強度を表す測定信号を供するように配置される光センサ；
前記測定信号を受け取り、かつ、前記測定信号に基づく制御信号を、前記光射出口に設けられた人工光源に供するように構成される制御回路；
を有し、
前記光センサが受光する入射光だけが前記光入射口が受光する入射光として影響を及ぼすように、前記光センサは前記光入射口に対して設置される、
日光取り込みシステム。
【請求項２】
前記入射光の直接光を阻止することで間接光を含む領域を供するように配置された影を作る素子をさらに有する請求項1に記載の日光取り込みシステムであって、
少なくとも前記領域の第1部分領域は直接光と間接光を含み、
少なくとも前記領域の第2部分領域は間接光のみを含み、
前記光センサはそれぞれ、前記第1部分領域と前記第2部分領域の光を受光及び測定するように配置される、
日光取り込みシステム。
【請求項３】
前記領域が生成される反射面をさらに有する請求項2に記載の日光取り込みシステムであって、
前記光センサは前記反射面を可視化するイメージセンサである、日光取り込みシステム。
【請求項４】
前記反射面が、実質的に水平な面に対して傾斜して配置される、請求項3に記載の日光取り込みシステム。
【請求項５】
前記影を作る素子が前記光センサの一部である、請求項2乃至4のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項６】
前記光センサが、少なくとも前記第1部分領域と前記第2部分領域との間での直接光の寄与の差異を決定するように配置される、請求項2乃至5のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項７】
前記光センサが、ヒトの眼の応答性に一致する少なくとも1つのフィルタを有する、請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項８】
前記光分配装置が、前記光入射口から前記光射出口へ光を輸送するように配置された光輸送手段をさらに有し、
前記光輸送手段は、窓、ライトチューブ、又は光ファイバケーブルのうちの一を有する、
請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項９】
ドームをさらに有する請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムであって、
前記光センサは、前記ドームと前記光入射口との間に配置される、日光取り込みシステム。
【請求項１０】
前記制御信号を受け取るように配置された前記人工光源をさらに有する請求項1乃至9のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムであって、
前記人工光源は、光を前記制御信号の関数として供するように配置される、日光取り込みシステム。
【請求項１１】
さらに前記光センサが受光する入射光が、前記光入射口に入射する入射光と基本的に同一の直接光の寄与を有するように、前記光センサは前記光入射口に対して設置される、請求項1乃至10のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項１２】
前記光センサは、前記制御信号を複数の人工光源へ供するように配置され、
前記複数の人工光源の各々は各独立する光射出口に配置される、
請求項1乃至11のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項１３】
請求項1乃至12のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムを少なくとも1つ有する照明装置。
【請求項１４】
請求項1乃至13のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムを少なくとも1つ有する照明制御システム。
【請求項１５】
日光取り込みシステムを供する方法であって：
入射光を受光する光入射口及び前記光入射口によって受光される出力光を内部空間へ供する光射出口を有する光分配装置を供する段階；
前記入射光を受けて前記入射光の強度を測定し、かつ、前記入射光の強度を表す測定信号を供するように配置される光センサを供する段階；
前記測定信号を受け取り、かつ、前記測定信号に基づく制御信号を、前記光射出口に設けられた人工光源に供するように構成される制御回路を供する段階；
を有し、
前記光センサが受光する入射光だけが、前記光入射口が受光する入射光として影響を及ぼすように、前記光センサは、前記光入射口に対して設置される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、照明システムに関し、より詳細には、当該照明システム内において光を光入射口から光射出口へ輸送する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日中に得ることのできる日光が多量に存在するが、現在のところ窓のない空間においてほとんど利用されていない。職場のある建物内での洗面所、ホール、及び階段などでは通常、人工の光が就業時間中ずっと点いている。
【０００３】
それに加えて大抵は、可能である限りいつも自然光が周囲にあることを人々は望んでいる。またとりわけ病院内でより多くの自然光が利用可能となることが、患者だけではなく従業者にとっても歓迎されるということが知られている。
【０００４】
たとえば日光を建物内に輸送するのに用いられるライトチューブのような日光がより有効に利用される複数の方法が知られている。ライトチューブは一般的には、建物の屋根で日光を受光する光入射口を有する。受光された日光は、建物内部を明るくするように、ライトチューブのパイプを通り抜けてその建物内部に存在する射出口へ向かう。その結果得られる室内の光スポットは、ライトチューブの内側表面の幾何学形状と1日の太陽の位置の変化に依存する形状を有しうる。そのため室内の光スポットの直径は1日の太陽の動く経路にわたって変化する。ライトチューブ射出口でのこのような動的スポット変化を覆うため、装置には通常、ライトチューブの射出口に設けられた1つ以上の人口光源−たとえばLED−が備えられる。そのため1つ以上の人口光源は、所望の光強度、照明効果、又は光の色に到達するのに必要なときにはいつも、日光を改善及び/又は補強することができる。ライトチューブと1つ以上の人口光源を備える装置は通常ハイブリッド装置と呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開示された実施例の発明者等は、上述の方法に係る課題を特定した。たとえば上述のハイブリッド装置内の1つ以上の人口光源をどのようにして駆動及び制御するのかを知るため、ライトチューブに入射する日光の光束と色を知ることが有利となりうる。しかし太陽の位置が、1年の日、時間、及びライトチューブの位置に依存し、かつ、太陽の強度及び色温度は、気象条件とライトチューブの周囲に対する向きに依存するので、日光の属性を検知することは有利となりうる。しかしこれは、日光が変化しやすいため自明ではない。さらに直射日光の入射角が絶えず変化するため、正しい位置と方法を見つけて日光のパラメータを正確に測定することは容易ではない。
【０００６】
従って本発明の目的は、これらの問題を解決し、かつ、低損失で効率的に光を供するように改善された照明システムを供することである。具体的には開示された実施例の発明者等は、装置の光入射口に光センサを設けることで、驚くほどに性能が改善されることを発見した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般的には、上記目的は、より詳細には特許請求の範囲の独立請求項に記載されているように、光センサ、制御回路、光入射口、及び光射出口を有する日光取り込みシステムによって実現される。
【０００８】
本発明の第1態様によると、上記及び他の目的は日光取り込みシステムによって実現される。当該日光取り込みシステムは、入射光を受光する光入射口及び前記光入射口によって受光される出力光を内部空間へ供する光射出口を有する光分配装置を備える。光センサが、前記入射光を受けて前記入射光の強度を測定し、かつ、前記入射光の強度を表す測定信号を供するように配置される。制御回路が、前記測定信号を受け取り、かつ、前記測定信号に基づく制御信号を、前記光射出口に設けられた人工光源に供するように構成される。前記光センサが受光する入射光だけが、前記光入射口が受光する入射光として作用するように、前記光センサは、前記光入射口に対して設置される。
【０００９】
有利となるように、開示された日光取り込みシステムは、前記入射光の連続的に変化する照明条件の特性を測定して、当該日光取り込みシステムによって捕獲される日光（入射光と定義される）の光束（及び色点）の正確な情報を、前記人工光源の駆動制御に送ることを可能にする適切な手段を有する。これにより前記人工光源の制御が可能となる。これにより同様に、外側での光（つまり光入射口での光）を正確に測定して、内部空間−たとえば部屋−内部での−つまり光射出口での−光の制御を可能にする実効的な手段が可能となる。よって前記光センサが受光する入射光のみが、前記光入射口が受光する入射光によって影響を受けるような前記光センサの具体的配置が記載されている。前記光センサは有利となるように、前記光入射口に入射する光に対応する入射光のみを受光及び測定するように配置される。それに加えて、前記人工光源の具体的配置−前記人工光源は前記光射出口に設けられる−が記載されている。前記光センサの具体的配置と前記人工光源の具体的配置とを組み合わせることで、前記内部空間内で日光が効率的に再分配され、かつ、前記人工光源によって供される光と前記出力光とを効率的で継ぎ目なく統合される。それにより前記内部空間内の位置する観測者は、前記人工光源の光と前記光射出口の光とを区別することができない。さらに開示されたセンサ位置と向きは最適である。その理由は、このセンサ位置と向きは、前記光入射口で収集された日光の光束（強度及び色点）と前記光射出口での輝度とを一対一の略線形関係で関連づけるからである。
【００１０】
一般的には、前記光センサは、前記日光（つまり入射光）の光束、強度、及び/又は相関する色点を決定しうる。
【００１１】
当該日光取り込みシステムは、前記入射光の直接光を阻止することで間接光を含む領域を供するように配置された影を作る素子をさらに有して良い。少なくとも前記領域の第1部分領域は直接光と間接光を含む。少なくとも前記領域の第2部分領域は間接光のみを含む。前記光センサはそれぞれ、前記第1部分領域と前記第2部分領域の光を受光及び測定するように配置される。
【００１２】
当該日光取り込みシステムは、前記領域が生成される反射面をさらに有して良い。前記光センサは、前記反射面を可視化するイメージセンサである。
【００１３】
前記反射面は、照明の大きさを増大させるように、実質的に水平な面に対して傾斜して配置されて良い。これにより、前記測定の精度が向上しうる。
【００１４】
前記影を作る素子は前記光センサの一部であって良い。
【００１５】
前記光センサは、少なくとも前記第1部分領域と前記第2部分領域との間での直接光の寄与の差異を決定するように配置されて良い。
【００１６】
前記光センサは、ヒトの眼の応答性に一致する少なくとも1つのフィルタを有して良い。
【００１７】
当該日光取り込みシステムの光分配装置は、前記光入射口から前記光射出口へ光を輸送するように配置された光輸送手段をさらに有して良い。前記光輸送手段は、窓、ライトチューブ、又は光ファイバケーブルのうちの一を有する。
【００１８】
当該日光取り込みシステムはドームをさらに有して良い。前記光センサは、前記ドームと前記光入射口との間に配置される。
【００１９】
当該日光取り込みシステムは、前記制御信号を受け取るように配置された前記人工光源をさらに有して良い。前記人工光源は、光を前記制御信号の関数として供するように配置される。
【００２０】
さらに前記光センサが受光する入射光が、前記光入射口に入射する入射光と基本的に同一の直接光の寄与を有するように、前記光センサは前記光入射口に対して設置されて良い。
【００２１】
前記光センサは、前記制御信号を複数の人工光源へ供するように配置されて良い。前記複数の人工光源の各々は各独立する光射出口に配置される。
【００２２】
本発明の第2態様によると、上記及び他の目的は、上で開示された日光取り込みシステムを有する少なくとも1つの照明装置によって実現される。
【００２３】
本発明の第3態様によると、上記及び他の目的は、上で開示された日光取り込みシステムを少なくとも1つの有する照明制御システムによって実現される。
【００２４】
本発明の第4態様によると、上記及び他の目的は、日光取り込みシステムを供する方法によって実現される。当該方法は、入射光を受光する光入射口及び前記光入射口によって受光される出力光を内部空間へ供する光射出口を有する光分配装置を供する段階、前記入射光を受けて前記入射光の強度を測定し、かつ、前記入射光の強度を表す測定信号を供するように配置される光センサを供する段階、前記測定信号を受け取り、かつ、前記測定信号に基づく制御信号を、前記光射出口に設けられた人工光源に供するように構成される制御回路を供する段階を有する。前記光センサが受光する入射光だけが、前記光入射口が受光する入射光として作用するように、前記光センサは、前記光入射口に対して設置される。
【００２５】
本発明は、請求項に記載された事項のすべてのとりうる組み合わせに関することに留意して欲しい。よって第1態様のすべての特徴及び利点は、第2態様、第3態様、及び第4態様にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】直射日光の光子束とスペクトル放射照度を表している。
【図２】本願実施例による日光取り込みシステムを表している。
【図３】本願実施例による日光取り込みシステムを表している。
【図４】本願実施例による日光取り込みシステムを表している。
【図５】本願実施例による光センサを表している。
【図６】本願実施例による実験の測定結果を表している。
【図７】本願実施例による方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本願において用いられている「上流」及び「下流」という語句は、光源からの光の伝播に対する部材又は構造部位の配置に関する。光源からの光ビーム内の第1に対して、前記光源に近い前記光ビーム内の第2位置は「上流」で、かつ、前記光源から離れた前記光ビーム内の第2位置は「下流」である。
【００２８】
本願において用いられている「光軸」という語句は、光が光源の下流に−たとえばライトチューブの入射開口部から前記ライトチューブの射出開口部へ−伝播される際の方向の軸に関する。よって「ライトチューブに対する光軸」とは、前記ライトチューブの射出開口部の下流に延びる光軸を意味する。
【００２９】
自然光は一般的に、太陽から直接的に又は月からの反射後に地球上で受け取られる光と定義されて良い。自然光の基本特性はその変化しやすさである。自然光の光束、強度、及びスペクトルは、時間的にも空間的にも変化する。日光は一般的に3つの成分に分けることができる。その3つの成分とは、直射日光、散乱光、及び地表からの反射光である。日光は、太陽から直接地表で受け取られる光と定義される。日光は一般的に強くて輪郭の明確な影を生成する。散乱光は、大気中での散乱後に地表で受け取られる光と定義される。この散乱光は、空間の黒さと比較して、空の見た目を青くする。日光によって生成される地表の輝度は、150000ルクス（たとえば晴れた夏の日）〜1000ルクス（たとえば冬の曇った日）の広い範囲を網羅しうる。これらの日光の成分の各々の寄与は時間的に強く変化する。まとめると、個々の寄与の日光の輝度は以下の通りである。
−  直射日光：6×10-5sr=2.5平方度の範囲内で32000〜130000ルクス
−  散乱光：10000〜25000ルクス
−  曇りの日：1000ルクス
地球上での日光に対する主要な寄与は直射日光である。太陽のスペクトルは、5800Kでの黒体放射体のスペクトルとよく一致する。日光が大気を通り抜けて進行するので、狭いスペクトル吸収帯が空気分子によって生成される。地上の光電パネルの評価については、参照スペクトルA.M.1.5が一般的には受け入れられている（A.M.=空気の質量で、太陽の天頂角が78°で地表にまで日光が到達する進行距離に相当する）。このスペクトルは、図1に図示されており、103W/m2及び1.2×105ルーメン/m2を与える。太陽の照度のほとんどは（遠）赤外で、かつ、太陽の効率は80〜130lm/Wに限定されることが観察できる。
【００３０】
図2を参照すると、光入射口2と光射出口3を有する光分配装置内に光を輸送する日光取り込みシステム1が開示されている。よって光入射口2は、入射光4を受光するように配置される。光射出口3は、光入射口2が受光する出力光5を供するように配置される。よって光入射口2から光射出口4へ光を輸送する日光取り込みシステムを供する方法は、段階S2において、入射光を受光する光入射口2と前記光入射口2が受光する出力光を内部空間へ供する光射出口3を有する光分配装置を供する段階を有する。光は、光輸送手段13によって、光入射口2から光射出口3へ輸送されて良い。図3の実施例によると、光輸送手段13はライトチューブ15によって表される。しかし開示された対象物はライトチューブに限定されるわけではない。他の光輸送手段も同様に可能であり、以降で説明される。たとえば図4の装置1によると、光輸送手段13は窓19によって表される。
【００３１】
市販されているライトチューブは、その高い輸送効率によって、日光を建物内へ輸送する効率的な手段を提供する。従ってライトチューブ15の内側表面は概して高反射性である。ライトチューブ15の内側表面には一般的に、高反射性ホイル等が取り付けられる。係るライトチューブ15では、日光は空気（実質的に吸収しない）を介して輸送され、かつ、高反射性内側表面は一般的に最小かつスペクトル的には平坦な吸収率を有する（一般的には1%未満）。従ってたとえ日光がライトチューブ15を介して輸送されるときでも、日光の色温度は保持される。その結果、連結性の印象は向上する。つまり建物内部での光5は、その建物外部での光4とかなり似ている。
【００３２】
直射日光の時間変化は大きい。つまり半球内での太陽の位置の時間及び季節での変化は、直射日光の光束と指向性の両方を予測可能なように修正する。それに加えて、局所的な気象条件は、直射日光と散乱光の両方の光束をかなり不規則に修正する。しかし（ファイバに基づく日光収集システムとは対照的に）ライトチューブは、これまで特定されてこなかった散乱光を収集及び輸送するので、ライトチューブの入射口を日光へ向けるように、1日及び季節にわたる太陽の動きを能動的に追跡する手段を備えるライトチューブ装置は必要なくなる。
【００３３】
本願実施例によると、光輸送手段13−たとえばライトチューブ15−には、光射出口3でライトチューブを飛び出す光を制御しながら再分配するため、ペンダント照明装置を有する再分配構造16が組み合わせられる。さらに日光取り込みシステムには、所望の光強度、照明効果、又は光の色に到達するのに必要なときにはいつも、日光を改善及び/又は補強する1つ以上の人口光源8（たとえばLED）が供されて良い。係る日光取り込みシステムは一般的にはハイブリッド装置と呼ばれる。係る日光取り込みシステムの一例が図3に図示されている。
【００３４】
光センサ6は、1つ以上の人口光源8を駆動させる制御信号を生成するように参照及び/又は測定を行うために用いられる。具体的には光センサは、入射光を受光してその入射光の光強度を測定するように配置される。入射光は一般的に直接光と間接光を含む。MAzetから市販されているTIAM2カラーセンサは、適切な市販光センサの一例である。光センサ6は、ヒトの眼の応答性に一致する少なくとも1つのフィルタを有して良い。
【００３５】
光センサ6はさらに、測定結果を表す測定信号を、前記測定信号を受けるように構成された制御回路7へ供するように配置される。よって光入射口2から光射出口3へ光を輸送する装置を供する方法はさらに、段階S4において、入射光を受光して前記入射光の強度を測定し、かつ、前記強度を表す測定信号を供するように構成された光センサ6を供する段階を有して良い。
【００３６】
制御回路7はさらに、測定信号に基づく制御信号を、光射出口3に設けられた1つ以上の人口光源8へ供するように配置される。人工光源8からの光が光射出口3からの出力光と継ぎ目なく統合されるように、人工光源8は光射出口3に設けられる。具体的には、1つ以上の人口光源8は、光射出口3の縁部（図2）又は光射出口3の再導光構造16（図3）に設けられて良い。本願実施例によると、日光取り込みシステム1,1a,1bは、制御信号を受け取るように配置された人工光源8をさらに有して良い。続いて1つ以上の人口光源8は、制御信号の関数として光を受光するように構成される。よって光入射口2から光射出口3へ光を輸送する装置を供する方法は、段階S6において、光センサ6から測定信号を受けるように構成された制御回路7を供する段階をさらに有する。制御回路7はさらに、測定信号に基づく制御信号を、光射出口3に設けられた1つ以上の人工光源8に供するように構成される。それにより制御回路7は、1つ以上の人工光源8の駆動及び制御できる。その結果1つ以上の人工光源8は、光センサ6の測定に基づいて制御される。制御回路7から電子的に利用可能な（オンラインの）局所天気情報が、光センサ6を補強するものとして利用されて良い。制御回路7は、制御回路7に含まれるWLANネットワークチップを介して直接取得できる必要なパラメータを得ることができる。
【００３７】
本願実施例によると、日光取り込みシステム1,1a,1bは、光射出口3に配置された再導光構造16をさらに有する。再導光構造16は、ディフューザ及び/又はペンダント照明装置を有して良い。上述したように、1つ以上の人口光源8は、図3に図示されているように、再導光構造16に配置されて良い。
【００３８】
しかし開示された実施例の発明者等は、係るハイブリッド日光取り込みシステムの構成において1つ以上の人口光源8を効率的に駆動及び制御するためには、日光の光束及び/又は色を知ることが有利であることを発見した。開示された実施例の発明者等はさらに、これは、とりわけ強度、色点、及び指向性の観点では、日光の変化があるために簡単ではないことをさらに発見した。よって光束、強度、及び相関する色温度(CCT)を監視するため、光センサ6には高い要求が必要となる。一般的には、分散素子は、指向性に関する情報を犠牲にしてスペクトル上方を供する。しかも半球上での太陽の位置の変化が与えられると、視野角は十分大きくとる必要がある。第3に、日光の動的変化は10ルクスのオーダーから150000ルクスのオーダーにまで及ぶ。
【００３９】
さらに開示された実施例の発明者等はまた、日光の輸送方法自体がこれらのパラメータを変化させ、かつ、そのため（人工光と一緒になる）日光が、室内のたとえばライトチューブ15の射出口にて再分配されることも発見した。光を輸送するのに高反射性の管状システムを用いることで、色点の変化が小さくなる。しかし光強度は減少し、かつ、その指向性も完全に変化してしまう。日光パラメータの修正の程度は静的ではない−たとえば光強度の減少量は入射角に依存する−ので、外側光（つまり光入射口2での光）のパラメータと内側光（つまり光射出口3での光）のパラメータとの接続は簡単ではない。
【００４０】
開示された実施例の発明者等は、光センサ6がある方法で設置されている場合、光センサ6が検知する光と光射出口3での光分布との間には一対一の略線形関係が存在することを発見した。より詳細には、光センサ6は、たとえば水平面内のライトチューブ15のドーム14の下の光入射口2に設けられなければならない（水平面は一般的に、ライトチューブの光軸に対して垂直な面と定義される）。
【００４１】
具体的には、（所与の時間間隔で）光センサ6が受光する入射光のみが光入射口が受光する入射光として影響を受けるように、光センサ6は光入射口2に対して設置されてよい。（所与の時間間隔で）光センサが受光する入射光がさらに、光入射口2へ入射する入射光と共通する少なくとも1つの特性を有するように、光センサ6は光入射口2に対して設置されて良い。前記少なくとも1つの特性は、入射光の合計の光束に少なくとも関連して良い。（所与の時間間隔で）光センサ6が受光する入射光がさらに、光入射口2へ入射する入射光と同一の直接光の寄与を有するように、、光センサ6は光入射口2に対して設置されてよい。
【００４２】
よって光センサは有利となるように、光輸送手段13のドーム14と光入射口2との間に配置されて良い。日光/太陽光のこの入射光強度では、光は、光輸送手段13内で起こりうる反射に起因する光の再分配を起こすことなく、光センサ6に直接衝突する。よって正確な検知が実現可能である。
【００４３】
当業者は、室内（つまり光射出口3での）光分布を測定して室内で分布する日光の量を決定するので、見いだされた最適位置は直感に反する。しかし開示された実施例の発明者等は、この測定位置が、不均等な日光の分布と室内での分布の時間変化に悩まされることを認識していた。光センサ6が光射出口3に設けられる場合、光センサ6の測定に基づいて輸送された日光の合計量を推定する際に大きな誤差が存在してしまう。
【００４４】
本願実施例によると、日光取り込みシステム1は、図5に図示されているように影を作る素子9をさらに有する。影を作る素子9は、間接光を含む領域を供するため、入射光4の直接光の寄与を反射させるように配置される。あるいはその代わりに影を作る素子9は、該影を作る素子9の十分に位置設定されたコネクタ又はコネクタケーブルによって表されて良い。さらに性能を改善するため、時間で平均化された直射日光の寄与が最大となるように、（白色）反射表面領域10はある程度傾斜して良い。よって（白色）反射表面領域10の実際の傾斜は、設置地点の幾何学上の座標位置に依存する。特に（白色）反射表面領域10は、実質的に平坦な面（つまり地球の重力場の勾配に対して垂直な面）に対して傾斜して良い。
【００４５】
間接光を含む領域10はさらに直接光を含んで良い。よって少なくとも領域10の第1部分領域11は直接光を含む一方で、少なくとも領域10の第2部分領域12は間接光のみを含む。この実施例によると、光センサ6はそれぞれ、第1部分領域11の光と第2部分領域12の光を受光及び測定するように配置される。そのような装置を得る一の方法は、（白色）反射表面領域10を監視する画像センサと一緒になった影を作る素子9と共に（白色）反射表面領域10に設けることである。よって画像センサ20は光センサ6の一部として用いられて良い。よってこのとき画像センサ20は、（白色）反射表面を可視化するように配置される。よってその結果、（白色）反射表面10は2つの照射された部分領域で構成される。前記2つの照射された部分領域とは、散乱光と直接光の両方を反射する第1部分領域11と、太陽の運動に起因して位置を変化させて、散乱光だけを反射させる第2部分領域12である。よって（白色）反射表面10は、半球全体からの光束に対するミラーとして機能し、かつ、さらにスペクトル情報を保存する。散乱光と直射光とを区別するため、画像センサは、画像スクリーンを監視するだけで良い。上述したように、影を作る素子9は光センサ6の一部であって良い。たとえば図5に図示された実施例によると、画像センサ20は、影を作る素子9の位置に設けられるので、影を作る素子としても機能しうる。それにより、別個の影を作る素子を有する必要がなくなる。
【００４６】
本実施例の原理は、光束の情報とスペクトルの情報が同時に測定可能な球の統合方法に係る実施例と相似しうる。しかし本実施例によると、指向性に関する情報は最も重要なパラメータである。このパラメータを決定するため、光センサ6は、十分に照射された領域11と、指向性の光が影を作る素子9によって阻止された領域12によって生成されるコントラストを決定するように配置されて良い。それにより光センサ6は、少なくとも第1部分領域11と第2部分領域12との間での直接光の寄与における差異を決定するように配置される。
【００４７】
日光の広帯域スペクトルを考慮すると、バイヤーフィルタを備える市販の画像センサ（バイヤーフィルタモザイクは、光センサの正方形グリッド上にRGBカラーフィルタを配置するカラーフィルタアレイ(CFA)である）は、CCTを決定するのに十分である。従ってセンサ校正方法が、絶対輝度を決定するのに必要になると考えられる。その理由は、一般的にはセンサソフトウエアは、最適可視化性能のためにガンマ補正とゲイン制御を自動的に調節するからである。
【００４８】
照明装置は、本願で開示された日光取り込みシステム1,1a,1bのうちの少なくとも1つを有して良い。建物は一般的に係る照明装置を複数有する。光センサと（複数の）照明装置との間でのやり取りは、有線であっても良いし又は無線であっても良い。無線通信チャネルは、建物全体の検知能力が1つの光センサ6によって−つまり設置中に各独立する照明装置の接続処理及び配線処理を行うことなく−実現可能となるという利点を有しうる。特に光センサ6は、制御信号を複数の人工光源8へ供するように配置されて良い。複数の人工光源8の各々は、各独立する光射出口3に配置されて良い。それにより照明装置の設定は、日光の情報を無線で受信して評価する（単一の）デジタル信号プロセッサ及びマイクロプロセッサを介して制御されて良い。それに続いてプリセットプロトコルが、各独立する照明装置の所望の照明を生成するように実行されて良い。
【００４９】
光センサ6が設けられる光入射口2で変化する光強度が、各異なる太陽の入射角についてモデル化及びシミュレーションされた。続いてこの強度は、ライトチューブ15と再導光構造16を通過した後に標的表面17に衝突する光と比較された。標的表面17は、光軸18に対して実質的に垂直に配置され、かつ、光射出口3と再導光構造16の後方に設けられる。よって標的表面17は床を表しうる。よってこの標的表面17での光は、使用者が実際に経験する光を表す。光束及び光分布が、各異なる方向の日光の入射についてシミュレーションされた。図6では、2つの測定について、多数の光線の実験の測定結果が、入射立体角に対してプロットされている。よって結果は、光入射口2（建物の外側）で光センサ6によって検知される直射日光と、その建物の床を表す標的表面17で測定される光分布との間の関係が一対一で略線形の関係であることを示唆している。
【００５０】
さらに好適実施例の装置（日光取り込みシステム）及び方法がライトチューブ15に関連して開示されているが、開示された装置（日光取り込みシステム）及び方法は、図4に図示された窓にも用いられて良い。一般的には、光入射口2は、建物の外側を向くように配置された窓素子19の第1表面を表す一方で、光射出口3は、建物の内側を向くように配置された窓素子19の第2表面を表して良い。窓素子19は、1つ以上の光反射及び/又は光輸送素子−たとえば1つ以上の窓素子のシート−を有して良い。よって第1表面と第2表面はそれぞれ、同一の窓ガラスの対向する表面であって良いし（単一のガラス窓の場合）、又は、窓素子19のそれぞれ異なる窓の異なる表面であっても良い（二重又は三重のガラス窓の場合）。よって外側光4は、第1表面で受光され、かつ、第2表面で内側光5として建物内で分配される。
【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６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月25日(2014.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を受光する光入射口及び前記光入射口によって受光される出力光を内部空間へ供する光射出口を有する光分配装置；
前記入射光を受けて前記入射光の強度を測定し、かつ、前記入射光の強度を表す測定信号を供するように配置される光センサ；
前記測定信号を受け取り、かつ、前記測定信号に基づく制御信号を、前記光射出口に設けられた人工光源に供するように構成される制御回路；及び
前記入射光の直接光を阻止することで間接光を含む領域を供するように配置された影を作る素子；
を有し、
前記光センサが受光する入射光だけが前記光入射口が受光する入射光として影響を及ぼすように、前記光センサは前記光入射口に対して設置される、
少なくとも前記領域の第1部分領域は直接光と間接光を含み、
少なくとも前記領域の第2部分領域は間接光のみを含み、
前記光センサはそれぞれ、前記第1部分領域と前記第2部分領域の光を受光及び測定するように配置される、
日光取り込みシステム。
【請求項２】
前記領域が生成される反射面をさらに有する請求項1に記載の日光取り込みシステムであって、
前記光センサは前記反射面を可視化するイメージセンサである、日光取り込みシステム。
【請求項３】
前記反射面が、実質的に水平な面に対して傾斜して配置される、請求項2に記載の日光取り込みシステム。
【請求項４】
前記影を作る素子が前記光センサの一部である、請求項2乃至3のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項５】
前記光センサが、少なくとも前記第1部分領域と前記第2部分領域との間での直接光の寄与の差異を決定するように配置される、請求項2乃至4のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項６】
前記光センサが、ヒトの眼の応答性に一致する少なくとも1つのフィルタを有する、請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項７】
前記光分配装置が、前記光入射口から前記光射出口へ光を輸送するように配置された光輸送手段をさらに有し、
前記光輸送手段は、窓、ライトチューブ、又は光ファイバケーブルのうちの一を有する、
請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項８】
ドームをさらに有する請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムであって、
前記光センサは、前記ドームと前記光入射口との間に配置される、日光取り込みシステム。
【請求項９】
前記制御信号を受け取るように配置された前記人工光源をさらに有する請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムであって、
前記人工光源は、光を前記制御信号の関数として供するように配置される、日光取り込みシステム。
【請求項１０】
さらに前記光センサが受光する入射光が、前記光入射口に入射する入射光と基本的に同一の直接光の寄与を有するように、前記光センサは前記光入射口に対して設置される、請求項1乃至9のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項１１】
前記光センサは、前記制御信号を複数の人工光源へ供するように配置され、
前記複数の人工光源の各々は各独立する光射出口に配置される、
請求項1乃至10のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステム。
【請求項１２】
請求項1乃至11のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムを少なくとも1つ有する照明装置。
【請求項１３】
請求項1乃至12のうちいずれか一項に記載の日光取り込みシステムを少なくとも1つ有する照明制御システム。
【請求項１４】
日光取り込みシステムを供する方法であって：
入射光を受光する光入射口及び前記光入射口によって受光される出力光を内部空間へ供する光射出口を有する光分配装置を供する段階；
前記入射光を受けて前記入射光の強度を測定し、かつ、前記入射光の強度を表す測定信号を供するように配置される光センサを供する段階；
前記測定信号を受け取り、かつ、前記測定信号に基づく制御信号を、前記光射出口に設けられた人工光源に供するように構成される制御回路を供する段階；及び、
前記入射光の直接光を阻止することで間接光を含む領域を供するように配置された影を作る素子を供する段階；
を有し、
前記光センサが受光する入射光だけが、前記光入射口が受光する入射光として影響を及ぼすように、前記光センサは、前記光入射口に対して設置され、
少なくとも前記領域の第1部分領域は直接光と間接光を含み、
少なくとも前記領域の第2部分領域は間接光のみを含み、
前記光センサはそれぞれ、前記第1部分領域と前記第2部分領域の光を受光及び測定するように配置される、
方法。
【国際調査報告】
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